SDN-MRC為應(yīng)用軟件定義 網(wǎng)絡(luò)(SDN)技術(shù)來集中調(diào)度多個(gè)MRC生成的備份拓?fù)?，它沒有進(jìn)一步考慮調(diào)整備份拓?fù)渖线?的權(quán)重；3)Path Splicing為隨機(jī)的調(diào)整k個(gè)備份拓?fù)渲墟溌返臋?quán)重，并在遇到故障隨機(jī)地 選擇一個(gè)拓?fù)洌?)SDN-FR畑（SDN Fast and Resilient Routing against Disaster)為本 發(fā)明系統(tǒng)中采用的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)方法，既考慮了調(diào)整備份拓?fù)渖线叺臋?quán)重，又考慮了如何 應(yīng)用SDN框架來調(diào)度運(yùn)些備份拓?fù)洹?br>[0103] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
[0104] 德國主干網(wǎng)、randSO和randlOO的恢復(fù)率如圖5、圖6、圖7所示，從圖中可W看到，備 份拓?fù)涞膫€(gè)數(shù)從6增加到15時(shí)，SDN-FR畑恢復(fù)率均高于其它幾種方式。SDN-FR畑、SDN-MRC與 其它兩種方式恢復(fù)率的提升說明了應(yīng)用本SDN系統(tǒng)框架效果。SDN-FR畑與SDN-MRC相比的恢 復(fù)率的提升說明了本系統(tǒng)中根據(jù)地理位置來找備份路徑的效果。
[0105] 在兩臺主機(jī)間，一臺作為服務(wù)器，一臺作為客戶端，服務(wù)器不斷向客戶端發(fā)送數(shù) 據(jù)，在客戶端上監(jiān)測接收速率的變化。在0.3s時(shí)打斷兩臺主機(jī)間的鏈路，然后使用本發(fā)明提 供的系統(tǒng)和方法進(jìn)行快速恢復(fù)，圖8展示了客戶端上接收速率的變化，0.3s時(shí)因?yàn)殒溌返幕?復(fù)接收速率有個(gè)下降過程，但是很快的能夠恢復(fù)到之前的正常的速率，恢復(fù)時(shí)間大約在 IOms左右。
[0106] 圖9展示了故障半徑從50增加到150,控制器的負(fù)載變化情況。隨著故障半徑的增 加，控制器的負(fù)載也有增加的趨勢，但是控制器的負(fù)載始終在40% W下，意味著一半W上的 故障都在數(shù)據(jù)平面處理掉，控制平面的負(fù)載在50% W下。
[0107] W上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出W上實(shí)施列對本發(fā)明不構(gòu)成限定，相 關(guān)工作人員在不偏離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，所進(jìn)行的多樣變化和修改，均落在本發(fā)明 的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)基于軟件定 義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括位于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平面的備份拓?fù)渖赡K和位于軟件定義網(wǎng)絡(luò) 的控制平面的拼接模塊;所述備份拓?fù)渖赡K用于在災(zāi)前生成備份拓?fù)洌⒏鶕?jù)災(zāi)害地 理特性計(jì)算出備份路徑并安裝到軟件定義網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平面中，且在數(shù)據(jù)平面對部分因?yàn)?zāi)害 發(fā)生而導(dǎo)致的重連請求執(zhí)行本地快速恢復(fù);所述拼接模塊用于在控制平面處理那些在數(shù)據(jù) 平面不能處理的災(zāi)害故障重連請求。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)系統(tǒng)，其特征在于包 括： 備份拓?fù)渖蓡卧糜赪原始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇檩斎?，在備份拓?fù)渖赡K中生成并保存 多張用于對節(jié)點(diǎn)的失效快速恢復(fù)的備份網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D； 備份路徑生成單元，用于根據(jù)備份拓?fù)渖蓡卧傻亩鄰垈浞菥W(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，結(jié)合輸 入的災(zāi)害地理特性，使用路徑的脆弱性區(qū)域在每張備份拓?fù)渖仙蓚浞萋窂讲⒈４妫? 備份路徑安裝單元，用于在控制平面上，根據(jù)備份路徑生成單元中生成并保存的備份 路徑生成相應(yīng)的流表項(xiàng)，安裝新的路由策略到數(shù)據(jù)平面； 數(shù)據(jù)平面數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)及檢測單元，用于數(shù)據(jù)平面中每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，檢 測下一跳端口是否有效，如果有效，則直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，如果無效，進(jìn)入數(shù)據(jù)平面本地快速 恢復(fù)單元執(zhí)行本地快速恢復(fù)； 數(shù)據(jù)平面本地快速恢復(fù)單元，用于執(zhí)行數(shù)據(jù)平面的本地快速恢復(fù)，根據(jù)備份路由選擇 一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)端口，如果轉(zhuǎn)發(fā)端口有效，直接轉(zhuǎn)發(fā)，如果無效則將數(shù)據(jù)包發(fā)往控制平面； 控制平面拼接處理及判定單元，用于在控制平面運(yùn)行拼接模塊，根據(jù)拼接模塊的輸出 生成新流表項(xiàng)，安裝到控制平面中；并判定是否因網(wǎng)絡(luò)物理上不連通造成路由失效； 物理網(wǎng)絡(luò)不連通通知單元，用于當(dāng)判定因網(wǎng)絡(luò)物理上不連通造成路由失效時(shí)，通知數(shù) 據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，物理網(wǎng)絡(luò)已不再連通。3. -種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)方法，其特征在于包括如下步驟： (A) 備份拓?fù)渖赡K中備份拓?fù)渖稍季W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇檩斎耄刹⒈４娑鄰堄糜?對節(jié)點(diǎn)的失效快速恢復(fù)的備份網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D； (B) 根據(jù)備份拓?fù)渖赡K生成安裝到數(shù)據(jù)平面的備份路徑:在步驟(A)中生成并保存 的多張備份拓?fù)鋱D上，結(jié)合輸入的災(zāi)害地理特性，使用路徑的脆弱性區(qū)域在每張備份拓?fù)?上生成備份路徑并保存； (C) 在數(shù)據(jù)平面中安裝備份路徑：由控制平面根據(jù)步驟(B)中生成并保存的備份路徑生 成相應(yīng)的流表項(xiàng)，并安裝路由策略到數(shù)據(jù)平面； (D) 數(shù)據(jù)平面數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)及檢測:數(shù)據(jù)平面每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，每次檢測下 一跳端口是否有效，如果有效，則直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，如果無效，進(jìn)入步驟化）； 化)數(shù)據(jù)平面本地快速恢復(fù):執(zhí)行數(shù)據(jù)平面的本地快速恢復(fù)，根據(jù)備份路由選擇一個(gè)轉(zhuǎn) 發(fā)端口，如果轉(zhuǎn)發(fā)端口有效，直接轉(zhuǎn)發(fā)，如果無效則將數(shù)據(jù)包發(fā)往控制平面，進(jìn)入步驟(F); (F) 控制平面拼接處理及判定:控制平面運(yùn)行拼接模塊，根據(jù)拼接模塊的輸出生成新流 表項(xiàng)，安裝到控制平面中；并判定因網(wǎng)絡(luò)物理上不連通造成路由失效時(shí)，進(jìn)入步驟(G); (G) 物理網(wǎng)絡(luò)不連通通知:通知數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，物理網(wǎng)絡(luò)已不再連通。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)方法，其特征在于： 所述步驟(A)中，W原始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銰為輸入，生成并保存k個(gè)用于對節(jié)點(diǎn)的失效快速恢復(fù) 的備份網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋥Gr，，Gk}; 所述步驟(B)中包括如下步驟： 1 ):從應(yīng)用本系統(tǒng)的整個(gè)區(qū)間[ra，rb ]中均勻地取出k個(gè)點(diǎn)r i，其中巧=咕+ 分別是輸入的災(zāi)害地理特性中災(zāi)害預(yù)期發(fā)生的最小、最大半徑，對于特 化一1. 定的源目的節(jié)點(diǎn)對S和t，在原始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銰中找到從S到t的主路徑;4:，及其對應(yīng)的大小為ri 的脆弱性區(qū)域zi，其中非； 2):遍歷每一個(gè)備份拓?fù)銰i，如備份拓?fù)銰i中的鏈路這V附大小為ri的脆弱性區(qū)域 與端腳大小η為的脆弱性區(qū)域相交，則通過配置Gi中的運(yùn)條鏈路eiw的權(quán)重大于原始 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銰中所有邊的權(quán)重之和，使其不會被基于權(quán)重的路徑尋找算法使用從而被配置為 被隔離的鏈路;然后在備份拓?fù)銰i中通過最短路徑算法，找到從S到t的備份路徑，使得Gi成 為與失效半徑為ri的網(wǎng)絡(luò)故障對應(yīng)的備份拓?fù)?，返回在k個(gè)備份拓?fù)鋥Gr-Gk}上的k個(gè)備份 路徑?沾…店};其中鏈路也I的脆弱性區(qū)域嗎,為所有半徑是ri且能夠損毀eiw的故障的圓 屯、的集合，即落在此區(qū)域中的故障為ri的區(qū)域故障均會破壞鏈路瑞V，路徑的脆弱性區(qū)域是 該路徑所包括的所有鏈路的脆弱性區(qū)域的并集。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)方法，其特征在于:所 述步驟(F)中所述拼接模塊包括:構(gòu)建一個(gè)新的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DG/，其節(jié)點(diǎn)與G相同，依次將 {Gr-Gk}計(jì)算出來的由S到t的備份路徑上未被摧毀的邊加入到護(hù)中，如果在護(hù)中目的節(jié)點(diǎn) 可達(dá)，則拼接模塊在G/中計(jì)算一條新的路徑p/，包含在拼接指令動作中作為拼接模塊的輸 出。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)方法，其特征在于:所 述步驟(巧中所述拼接模塊包括： Step F1:構(gòu)建一個(gè)臨時(shí)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥o(hù)，護(hù)中的節(jié)點(diǎn)與G中相同，護(hù)中的初始邊集為空； Step F2:依次取出備份拓?fù)鋥Gr. .Gk}中的備份路徑.{ysV..店]中的未被摧毀的邊，加入 到護(hù)中去； Step F3:根據(jù)原始拓?fù)鋱DG中所有節(jié)點(diǎn)對間的路由路徑，和在數(shù)據(jù)平面本地快速恢復(fù) 的重路由路徑，置圖護(hù)中存活的鏈路euv的權(quán)重為(P(u)+P(v)+r (u)+R/ (v))/2;其中每個(gè)節(jié) 點(diǎn)U的第一權(quán)值P(u)為原始圖中通過該節(jié)點(diǎn)路徑條數(shù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)U的第二權(quán)值R/(u)為數(shù)據(jù) 平面的本地重路由通過該節(jié)點(diǎn)的路徑條數(shù)； Step F4:根據(jù)每條鏈路euv的權(quán)重，在圖G/中使用最短路算法找到從S到t的路徑，將其 包含在拼接指令動作中輸出。7. 根據(jù)權(quán)利要求3至6任一權(quán)利要求所述的基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)方 法，其特征在于:所述數(shù)據(jù)平面通過利用在化enFlow多表流水線的多張路由表中安裝由備 份拓?fù)渖赡K生成的備份路由，W及在化enFlow快速恢復(fù)組表中安裝快速恢復(fù)桶動作， 來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)平面的本地快速恢復(fù)，使得交換機(jī)在本地檢查下一跳的存活性后，根據(jù)下一跳 的存活性選擇不同的端口發(fā)送包，當(dāng)主路徑的備份端口和備份路徑的下一跳端口都斷連 時(shí)，交換機(jī)會將包送到控制器，由控制平面的拼接模塊處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)恢復(fù)系統(tǒng)及方法，其基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括位于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平面的備份拓?fù)渖赡K和位于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的控制平面的拼接模塊；所述備份拓?fù)渖赡K用于在災(zāi)前生成備份拓?fù)?，并根?jù)災(zāi)害地理特性計(jì)算出備份路徑并安裝到軟件定義網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平面中；且在數(shù)據(jù)平面對部分因?yàn)?zāi)害發(fā)生而導(dǎo)致的重連請求執(zhí)行本地快速恢復(fù)；所述拼接模塊用于在控制平面處理那些在數(shù)據(jù)平面不能處理的災(zāi)害故障重連請求。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了快速恢復(fù)的同時(shí)降低了控制器的負(fù)載，減少了需要安裝的流表個(gè)數(shù)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H04L12/24
【公開號】CN105553728
【申請?zhí)枴緾N201510961403
【發(fā)明人】王曉亮, 謝安, 陸桑璐
【申請人】南京大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月18日