一種基于編程工具的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于編程工具的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，其特征是網(wǎng)絡(luò)管理中心根據(jù)編程工具編寫協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議和控制算法，對(duì)于協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)上交的數(shù)據(jù)包，編程工具根據(jù)傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)包運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)算法，使用API路徑記錄網(wǎng)絡(luò)算法的執(zhí)行過程，根據(jù)API路徑生成路徑樹，最后將路徑樹轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則并下發(fā)給交換機(jī)，交換機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)處理，從而實(shí)現(xiàn)了協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)控制。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)通過算法編程來自動(dòng)生成交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，從而能自動(dòng)進(jìn)行協(xié)議解析，并且屏蔽低層細(xì)節(jié)，降低編程的復(fù)雜性。
【專利說明】
一種基于編程工具的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制與管理領(lǐng)域，具體地說是一種基于編程工具的協(xié)議 無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)、應(yīng)用的規(guī)模都呈爆炸式的增長，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)中支持的協(xié)議 類型和設(shè)備種類的要求越來越多，而當(dāng)前基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分布式管理的特點(diǎn) 導(dǎo)致難以對(duì)新設(shè)備和新協(xié)議進(jìn)行有效的添加和管理，并且其控制面和數(shù)據(jù)面高度耦合的特 點(diǎn)決定了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備難以更改和數(shù)據(jù)面需要承擔(dān)越來越多的任務(wù)。為了解決對(duì)新設(shè)備、新協(xié) 議的支持，人們提出了基于協(xié)議無感知轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)的概念，以下簡稱協(xié)議無 關(guān)網(wǎng)絡(luò)。協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)將控制面和數(shù)據(jù)面解耦合，使用集中的控制器對(duì)由交換機(jī)組成的轉(zhuǎn) 發(fā)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理。
[0003] 目前，對(duì)協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中控制器的設(shè)計(jì)主要有兩種技術(shù):一是基于FloodLight的 協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制器，但是該控制器在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程時(shí)需要用戶按照轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則的格式逐條 的進(jìn)行手動(dòng)編寫，十分繁瑣且容易出錯(cuò);二是基于P0X的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制器，該控制器也 需要逐條的編寫轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，同時(shí)還要考慮字段的解析問題，這些低層的細(xì)節(jié)十分繁瑣，提高 了編程控制的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種基于編程工具的協(xié)議無關(guān)網(wǎng) 絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，以期能實(shí)現(xiàn)通過算法編程來自動(dòng)生成交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，從而能自動(dòng) 進(jìn)行協(xié)議解析，并且屏蔽低層細(xì)節(jié)，降低編程的復(fù)雜性。
[0005] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明一種基于編程工具的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法;所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)包 含一個(gè)控制器、n個(gè)交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)管理中心，并由所述n個(gè)交換機(jī)組成相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);其特 點(diǎn)是:所述編程工具包括:協(xié)議解析模塊、算法執(zhí)行模塊、算法提取模塊、轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則生成模 塊;所述轉(zhuǎn)發(fā)管理方法是按如下步驟進(jìn)行：
[0007] 步驟1、所述網(wǎng)絡(luò)管理中心根據(jù)所述協(xié)議解析模塊提供的協(xié)議報(bào)文定義規(guī)范，編寫 所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議；
[0008] 步驟2、所述網(wǎng)絡(luò)管理中心根據(jù)所述算法執(zhí)行模塊提供的調(diào)用接口 API，編寫所述 協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制算法；
[0009] 步驟3、所述編程工具根據(jù)所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議和控制算法進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處 理，得到轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則并發(fā)送給所述控制器；
[0010] 步驟3.1、所述協(xié)議解析模塊對(duì)所述傳輸協(xié)議進(jìn)行協(xié)議解析，獲得協(xié)議接口；
[0011] 步驟3.2、所述算法執(zhí)行模塊接收任一交換機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并為所述數(shù)據(jù)包分配 一段緩存，將所述緩存記為元數(shù)據(jù)；
[0012] 根據(jù)所述控制算法中的調(diào)用接口 API利用所述協(xié)議接口獲取所述數(shù)據(jù)包中的字段 并進(jìn)行匹配，從而獲得所述數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；
[0013] 步驟3.3、所述網(wǎng)絡(luò)算法提取模塊根據(jù)所述算法執(zhí)行模塊中調(diào)用接口 API的處理過 程生成相應(yīng)的API路徑;并根據(jù)API路徑生成路徑樹；
[0014] 步驟3.4、所述轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則生成模塊根據(jù)所述路徑樹生成轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則；
[0015] 步驟4、所述控制器將所述轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則分發(fā)給n個(gè)交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)n個(gè)交換機(jī)之間的 數(shù)據(jù)傳輸。
[0016]本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法的特點(diǎn)也在于，
[0017] 所述步驟1中的傳輸協(xié)議是按如下過程編寫：
[0018] 步驟1.1、假設(shè)所述傳輸協(xié)議中有n層協(xié)議，第k層有nk個(gè)協(xié)議，kG[l，n];初始化k =1;
[0019] 步驟1.2、定義第k層協(xié)議包括:協(xié)議的名字、協(xié)議中每個(gè)字段的字段名和長度；
[0020] 步驟1.3、初始化j = l; jG [1，nk];
[0021] 步驟1.4、定義第k +1層協(xié)議的第j個(gè)協(xié)議，包括:協(xié)議的名字、協(xié)議中每個(gè)字段的字 段名和長度;并在第k層協(xié)議中設(shè)置跳轉(zhuǎn)到第k+1層協(xié)議中第j個(gè)協(xié)議的跳轉(zhuǎn)字段值；
[0022]步驟1.5、將j+1賦值給j;判斷j>nk是否成立，若成立，則執(zhí)行步驟1.6;否則，返回 步驟1.4;
[0023]步驟1.6、將k+1賦值給k;判斷k>n是否成立，若成立，則表示完成編寫；否則，返回 步驟1.3。
[0024]所述步驟2中的調(diào)用接口 API包括:數(shù)據(jù)包操作API、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳樵傾PI和路徑規(guī)劃 API;所述控制算法是按如下步驟進(jìn)行編寫：
[0025]步驟2.1、利用所述數(shù)據(jù)包操作API獲取所述數(shù)據(jù)包的字段值；
[0026]步驟2.2、利用所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳樵傾PI查詢所述字段值在所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng) 的交換機(jī)和主機(jī)；
[0027] 步驟2.3、根據(jù)所述數(shù)據(jù)包的字段值所對(duì)應(yīng)的交換機(jī)和主機(jī)以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用所 述路徑規(guī)劃API生成所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中到達(dá)相應(yīng)交換機(jī)和主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。
[0028] 所述協(xié)議解析包括:協(xié)議分析模塊和數(shù)據(jù)包解析模塊，所述步驟3.1中的協(xié)議接口 是按如下過程進(jìn)行協(xié)議解析：
[0029] 步驟3.1. 1、所述協(xié)議分析模塊將所述傳輸協(xié)議翻譯成有限狀態(tài)機(jī)；
[0030] 步驟3.1.2、所述數(shù)據(jù)包解析模塊根據(jù)所述有限狀態(tài)機(jī)生成相應(yīng)的解釋器，用于提 供給所述調(diào)用接口 API。
[0031] 所述步驟3.3中所生成的API路徑的類型包括:讀取、比較、跳轉(zhuǎn)、寫元、讀元和路 徑;并按如下方式生成相應(yīng)的API路徑：
[0032]所述調(diào)用接口 API中的數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)所述傳輸協(xié)議的字段名讀取所述數(shù)據(jù) 包相對(duì)應(yīng)的字段值，所述字段名記為field_l，所述字段值記為^，從而生成一條類型為"讀 取"的API路徑，記為R(field_l，v〇 ;
[0033]所述數(shù)據(jù)包操作API比較相應(yīng)數(shù)據(jù)包字段名對(duì)應(yīng)的字段值與被比較值，得到比較 結(jié)果;所述相應(yīng)數(shù)據(jù)包字段名記為field_2,所述被比較值記為v2，所述比較結(jié)果記為b，從 而生成一條類型為"比較"的API路徑，記為T(f ield_2，v2，b);
[0034]所述數(shù)據(jù)包操作API從所述數(shù)據(jù)包的當(dāng)前層協(xié)議進(jìn)入下一層協(xié)議時(shí)，讀取當(dāng)前層 協(xié)議的字段名、字段值、跳轉(zhuǎn)流表、偏移量四個(gè)值，并將所讀取的字段名記為field_3,字段 值記為V3、跳轉(zhuǎn)流表記為tid、偏移量記為offset，從而生成一條類型為"讀取"的API路徑和 一條類型為"跳轉(zhuǎn)"的六?1路徑，分別記為1?(；1^1(1_3，￥3)和6(1：1(1，(^861：) ;
[0035]所述數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)所述傳輸協(xié)議的字段名將所述數(shù)據(jù)包的字段值寫入所述 元數(shù)據(jù)，并將所述傳輸協(xié)議的字段名記為field_4，所述字段值記為V4，從而生成類型為"寫 元"的API路徑，記為WM(field_4，V4);
[0036]所述數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)所述傳輸協(xié)議的相關(guān)字段名從所述元數(shù)據(jù)讀取相應(yīng)的字 段值，并將所述相關(guān)字段名記為field_5，所述字段值記為^，從而生成類型為"讀元"的API 路徑，記為1^(；1^61(1_5，￥5);
[0037]所述調(diào)路徑規(guī)劃API將所生成的數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，記為route，從而生成類型為 "路徑"的API路徑，記為L(r〇Ute)。
[0038]所述步驟3.3中的路徑樹的結(jié)點(diǎn)類型包括:讀取、比較、跳轉(zhuǎn)、寫元、讀元和路徑;并 按如下方式生成相應(yīng)的路徑樹：
[0039]根據(jù)所述"讀取"的API路徑R(field_l，V1)，生成類型為"讀取"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包 括字段名、m個(gè)字段值和m個(gè)子樹，記為f (fielcLUKvhtOJvib)，. . .，（Vi，ti)，...， (Vm，tm)})，（Vi，ti)表示第i個(gè)字段值Vi和第i個(gè)子樹ti;對(duì)i G (1，m)，若vi = vi，則將R(field_ 1，vi)記錄第i個(gè)子樹ti中；
[0040]根據(jù)所述"比較"的API路徑!'(^61(1_2^2，13)，生成類型為"比較"的路徑樹結(jié)點(diǎn)， 包括字段名、字段值和兩個(gè)子樹，記為T' (f ield_2，V2，t_true，t_false)，t_true，t_false 分別表示兩個(gè)子樹，若b = true，則將T(f ield_2，V2，b)記錄在t_true子樹中，否則將T (field_2，V2，b)記錄在 t_false 子樹中；
[0041]根據(jù)所述"跳轉(zhuǎn)"的API路徑G(tid，〇ffset)，生成類型為"跳轉(zhuǎn)"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包 括跳轉(zhuǎn)流表、偏移量和一個(gè)子樹，記為G' (tid，ofTset，t)，t表示所述一個(gè)子樹;并將G(tid, offset)記錄在t子樹中；
[0042]根據(jù)所述"寫元"的API路徑WM(field_4，V4)，生成類型為"寫元"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包 括字段名和一個(gè)子樹，記為WMlfield_4，w)，w表示所述一個(gè)子樹;并將WM(field_4, V4)記 錄在w子樹中；
[0043 ]根據(jù)所述"讀元"的API路徑RM (f i e 1 d_5, V5)，生成類型為"讀元"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包 括字段名、q個(gè)字段值和q個(gè)子樹，記為RM' 、），...，（v%，t%)})，(V P，1/P)表示第 p 個(gè)字段值 V、和第 p 個(gè)子樹 1/P，對(duì) pG(l，q)，若 V5 = v' p，則將RM(field_5，V5)記錄在第p個(gè)子樹匕中；
[0044]根據(jù)所述"路徑"的API路徑L(r〇Ute)，生成類型為"路徑"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，記為1/ (route)，并直接將L(route)記錄在1/ (route)路徑樹結(jié)點(diǎn)中。
[0045] 所述步驟3.4中的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則包括:匹配項(xiàng)和指令集;并按如下方式生成：
[0046] 從根結(jié)點(diǎn)開始深度遍歷路徑樹；當(dāng)遍歷到"讀取"、"比較"、"讀元"類型的路徑樹結(jié) 點(diǎn)，則生成所述匹配項(xiàng)；當(dāng)遍歷到"寫元"、"跳轉(zhuǎn)"、"路徑"類型的路徑樹結(jié)點(diǎn)，則生成所述指 令集;直到所有結(jié)點(diǎn)都遍歷完成。
[0047]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0048] 1、本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于編程工具的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，根據(jù)編程工具 提供的協(xié)議報(bào)文定義規(guī)范和調(diào)用接口 API分別編寫傳輸協(xié)議和控制算法，對(duì)于每個(gè)交換機(jī) 發(fā)來的數(shù)據(jù)包，編程工具根據(jù)傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)包執(zhí)行控制算法，并生成API路徑和路徑樹， 最終轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，從而實(shí)現(xiàn)了通過編程語言來生成轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。與基于FloodLight的協(xié) 議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制器和基于P0X的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制器相比，屏蔽了轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則的低層細(xì)節(jié)，有 效的降低了編程的復(fù)雜性。
[0049] 2、本發(fā)明使用協(xié)議報(bào)文定義規(guī)范描述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的傳輸協(xié)議，并使用編 程工具的協(xié)議解析模塊對(duì)編寫的傳輸協(xié)議進(jìn)行解析，從而可以方便的支持和添加任意協(xié) 議，與基于P0X的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制器相比，避免了用戶手動(dòng)的協(xié)議解析過程，降低了用戶 的負(fù)擔(dān)，提高了編程效率。
[0050] 3、本發(fā)明使用調(diào)用接口 API編寫協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的控制算法，是以數(shù)據(jù)包為參數(shù) 運(yùn)行控制算法，從而生成對(duì)應(yīng)的API路徑，再依據(jù)API路徑生成路徑樹。通過路徑樹保存對(duì)數(shù) 據(jù)包的處理過程，將歷史數(shù)據(jù)包的執(zhí)行過程轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則下發(fā)給交換機(jī)，從而避免了交 換機(jī)每次都要上交數(shù)據(jù)包，提高了協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)效率。
[0051] 4、本發(fā)明使用路徑樹產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，通過路徑樹結(jié)點(diǎn)與轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則的對(duì)應(yīng)關(guān)系來自 動(dòng)的生成轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，從而避免了用戶對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則的直接接觸，用戶無需考慮轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則繁瑣 的組成內(nèi)容，從而屏蔽了低層細(xì)節(jié)，提高了編程效率。
【附圖說明】
[0052]圖1為本發(fā)明使用調(diào)用接口 API編寫控制算法的流程圖；
[0053]圖2為本發(fā)明生成API路徑的實(shí)施實(shí)例圖；
[0054]圖3為本發(fā)明生成路徑樹的實(shí)施實(shí)例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]本實(shí)施例中，一種基于編程工具的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法;協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò) 包含一個(gè)控制器、n個(gè)交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)管理中心，并由n個(gè)交換機(jī)組成相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);編程工 具包括:協(xié)議解析模塊、算法執(zhí)行模塊、算法提取模塊、轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則生成模塊;轉(zhuǎn)發(fā)管理方法是 按如下步驟進(jìn)行：
[0056]步驟1.1、假設(shè)所述傳輸協(xié)議中有n層協(xié)議，第k層有nk個(gè)協(xié)議，kG[l，n];初始化k =1;
[0057] 步驟1.2、定義第k層協(xié)議包括:協(xié)議的名字、協(xié)議中每個(gè)字段的字段名和長度；
[0058] 步驟1.3、初始化j = l; jG [1，nk];
[0059] 步驟1.4、定義第k +1層協(xié)議的第j個(gè)協(xié)議，包括:協(xié)議的名字、協(xié)議中每個(gè)字段的字 段名和長度;并在第k層協(xié)議中設(shè)置跳轉(zhuǎn)到第k+1層協(xié)議中第j個(gè)協(xié)議的跳轉(zhuǎn)字段值；
[0060] 步驟1.5、將j+1賦值給j;判斷j>nk是否成立，若成立，則執(zhí)行步驟1.6;否則，返回 步驟1.4;
[0061] 步驟1.6、將k+1賦值給k;判斷k>n是否成立，若成立，則表示完成編寫；否則，返回 步驟1.3。
[0062]舉例說明，對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的MAC、IP雙層協(xié)議，使用協(xié)議報(bào)文定義規(guī)范定義如下：
[0063]首先定義第一層MAC協(xié)議，協(xié)議的名字為ethernet，協(xié)議中三個(gè)字段分別為48位目 的地址dl_dst，48位源MAC地址dl_src，16位協(xié)議類型dl_type。則定義MAC層協(xié)議的代碼為： header clhcrnot \ fields { dl_dst: 48;
[0064] dl_src : 48; dl typc : 16; }
[0065] 接著定義第二層協(xié)議，第二層只有一個(gè)協(xié)議:IP協(xié)議。使用同樣的方法定義協(xié)議的 名字、每個(gè)字段和長度，協(xié)議名字為ipv4,長度和字段名為分別為:4位版本號(hào)ver，4位首部 長度ihl，8位服務(wù)類型tos，16位總長度len，16位標(biāo)識(shí)id，3位標(biāo)志位flag，13位片偏移off，8 位生存時(shí)間ttl，8位協(xié)議類型nw_proto，16位首部校驗(yàn)和sum，32位源IP地址nw_src，32位目 的IP地址nw_dst，不定長的可選選項(xiàng)opt。 headeripv4 j fields { ver: 4; ihl :4; tos : 8; len : 16; id : 16; flag : 3;
[0066] off: 13; ttl ; 8; nvv proto : 8; sum : 16; nvv_src : 32; nw_dst: 32; opt; > }
[0067]最后在上一層的MAC協(xié)議中加入跳轉(zhuǎn)到當(dāng)前IP協(xié)議的跳轉(zhuǎn)值，規(guī)定當(dāng)dl_type的值 為0x0800時(shí)表示下一層協(xié)議為IP協(xié)議，對(duì)應(yīng)代碼為： header cthcrnct } fields ； dl_dst: 48; dl_src : 48; 「一i dljypc : 16;
[0068] } next select (dl typc)； ease 0x0800: ipv4; } }
[0069] 第二層協(xié)議定義完成，傳輸協(xié)議編寫完成。
[0070] 步驟2、網(wǎng)絡(luò)管理中心根據(jù)算法執(zhí)行模塊提供的調(diào)用接口 API，編寫協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò) 的控制算法，流程圖如圖1所示；
[0071 ]步驟2.1、利用數(shù)據(jù)包操作API獲取數(shù)據(jù)包的字段值；
[0072]步驟2.2、利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳樵傾PI查詢字段值在協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的交換機(jī)和主 機(jī)；
[0073] 步驟2.3、根據(jù)數(shù)據(jù)包的字段值所對(duì)應(yīng)的交換機(jī)和主機(jī)以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用路徑規(guī) 劃API生成協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中到達(dá)相應(yīng)交換機(jī)和主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。
[0074] 步驟3、編程工具根據(jù)協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議和控制算法進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理，得到轉(zhuǎn) 發(fā)規(guī)則并發(fā)送給控制器；
[0075] 步驟3.1、協(xié)議解析模塊對(duì)傳輸協(xié)議進(jìn)行協(xié)議解析，獲得協(xié)議接口；
[0076] 步驟3.1.1、協(xié)議分析模塊將傳輸協(xié)議翻譯成有限狀態(tài)機(jī)；
[0077] 步驟3.1.2、數(shù)據(jù)包解析模塊根據(jù)有限狀態(tài)機(jī)生成相應(yīng)的解釋器，用于提供給調(diào)用 接口 API。
[0078] 步驟3.2、算法執(zhí)行模塊接收任一交換機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并為數(shù)據(jù)包分配一段緩 存，將緩存記為元數(shù)據(jù)；
[0079]根據(jù)控制算法中的調(diào)用接口 API利用協(xié)議接口獲取數(shù)據(jù)包中的字段并進(jìn)行匹配， 從而獲得數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；
[0080] 步驟3.3、網(wǎng)絡(luò)算法提取模塊根據(jù)算法執(zhí)行模塊中調(diào)用接口 API的處理過程生成相 應(yīng)的API路徑;并根據(jù)API路徑生成路徑樹；
[0081] 其中，所生成的API路徑的類型包括:讀取、比較、跳轉(zhuǎn)、寫元、讀元和路徑;并按如 下方式生成相應(yīng)的API路徑：
[0082]調(diào)用接口 API中的數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)傳輸協(xié)議的字段名讀取數(shù)據(jù)包相對(duì)應(yīng)的字 段值，字段名記為field_l，字段值記為V1，從而生成一條類型為"讀取"的API路徑，記為R (f ield_l, vi)；
[0083]數(shù)據(jù)包操作API比較相應(yīng)數(shù)據(jù)包字段名對(duì)應(yīng)的字段值與被比較值，得到比較結(jié)果； 相應(yīng)數(shù)據(jù)包字段名記為field_2,被比較值記為v2,比較結(jié)果記為b，從而生成一條類型為 "比較"的API路徑，記為T (f i e 1 d_2，v2，b);
[0084]數(shù)據(jù)包操作API從數(shù)據(jù)包的當(dāng)前層協(xié)議進(jìn)入下一層協(xié)議時(shí)，讀取當(dāng)前層協(xié)議的字 段名、字段值、跳轉(zhuǎn)流表、偏移量四個(gè)值，并將所讀取的字段名記為field_3,字段值記為V3、 跳轉(zhuǎn)流表記為tid、偏移量記為offset，從而生成一條類型為"讀取"的API路徑和一條類型 為"跳轉(zhuǎn)"的八?1路徑，分另1」記為1?(；1^61(1_3，￥3)和6(1：1(1，(^861：) ;
[0085]數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)傳輸協(xié)議的字段名將數(shù)據(jù)包的字段值寫入元數(shù)據(jù)，并將傳輸 協(xié)議的字段名記為field_4,字段值記為V4,從而生成類型為"寫元"的API路徑，記為WM (field_4,V4);
[0086] 數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)傳輸協(xié)議的相關(guān)字段名從元數(shù)據(jù)讀取相應(yīng)的字段值，并將相 關(guān)字段名記為field_5,字段值記為v5,從而生成類型為"讀元"的API路徑，記為RM(field_ 5，V5);
[0087] 調(diào)路徑規(guī)劃API將所生成的數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，記為route，從而生成類型為"路 徑"的API路徑，記為L(route) 〇
[0088]舉例說明，在圖2所示的API路徑實(shí)施例中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理中心編寫的控制算法，調(diào) 用接口 API首先使用數(shù)據(jù)包API中的read_packet函數(shù)來讀取數(shù)據(jù)包中字段名〃smac〃對(duì)應(yīng)的 字段值smaC1，因此對(duì)應(yīng)生成類型為"讀取"的API路徑R( 〃smac〃，smaC1);接著使用數(shù)據(jù)包API 中的write_metadata函數(shù)將字段名"dmac〃和其對(duì)應(yīng)的字段值dmaci寫入元數(shù)據(jù)中，因此對(duì) 應(yīng)生成類型為"寫元"的API路徑麗（〃dmac〃，dmaci);接著使用數(shù)據(jù)包操作API中的pull_ header函數(shù)從數(shù)據(jù)包的當(dāng)前層協(xié)議進(jìn)入下一層協(xié)議，讀取了字段名t、字段值t、跳轉(zhuǎn)流表 tid、偏移量offset四個(gè)值，因此對(duì)應(yīng)生成類型為"讀取"的API路徑以1〃山)和類型為"跳 轉(zhuǎn)"的API路徑6(〃2〃，10);接著使用數(shù)據(jù)包4?1中的^ &(1_口&(^的函數(shù)來讀取數(shù)據(jù)包中字段 名〃dip"對(duì)應(yīng)的字段值di Pl，因此對(duì)應(yīng)生成類型為"讀取"的API路徑R( "dip"，diPl);最后使 用數(shù)據(jù)包API中的read_metadata函數(shù)從元數(shù)據(jù)中讀取字段值"dmac"對(duì)應(yīng)的字段值dmaci， 因此對(duì)應(yīng)生成類型為"讀元"的六?1路徑1^(〃(11]^(3〃，(11]^(31)。
[0089] 路徑樹的結(jié)點(diǎn)類型包括:讀取、比較、跳轉(zhuǎn)、寫元、讀元和路徑;并按如下方式生成 相應(yīng)的路徑樹：
[0090] 根據(jù)"讀取"的API路徑R(field_l，V1)，生成類型為"讀取"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括字 段名、m 個(gè)字段值和 m 個(gè)子樹，記為 V (field j，{(vi，ti)，（V2, t2)，. . .，（vi，ti)，. . .，（vm, tm)})，（Vi，ti)表示第i個(gè)字段值Vi和第i個(gè)子樹ti;對(duì)i G (1，m)，若vi = vi，則將R(field_l， vi)記錄第i個(gè)子樹ti中；
[0091]根據(jù)"比較"的API路徑!'出61(1_2，^，13)，生成類型為"比較"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括 字段名、字段值和兩個(gè)子樹，記為T' (f ield_2，V2，t_true，t_false)，t_true，t_false分別 表示兩個(gè)子樹，若b = true，則將T (f ie 1 d_2，V2，b)記錄在t_true子樹中，否則將T(f ie 1 d_2， V2，b)記錄在t_false子樹中；
[0092]根據(jù)"跳轉(zhuǎn)"的API路徑G(tid，〇ffset)，生成類型為"跳轉(zhuǎn)"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括跳 轉(zhuǎn)流表、偏移量和一個(gè)子樹，記為V (tid，offset，t)，t表示一個(gè)子樹;并將G(tid，offset) 記錄在t子樹中；
[0093]根據(jù)"寫元"的API路徑WM(field_4，V4)，生成類型為"寫元"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括字 段名和一個(gè)子樹，記為WIV^ (field_4，w)，w表示一個(gè)子樹;并將WM(field_4，V4)記錄在w子樹 中；
[0094]根據(jù)"讀元"的API路徑RM(f ield_5，v5)，生成類型為"讀元"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括字 段名、q個(gè)字段值和q個(gè)子樹，記為RM' (f ield_5，{(/ i，V 〇，（/ 2，V 2)，? ? ?，（/ P，V P)，? ? ?， (v%，t%)})，（/p，1/p)表示第p個(gè)字段值和第p個(gè)子樹1/P，對(duì)pG (1，q)，若V5 = /p，則將 1^(；1^1(1_5，￥5)記錄在第?個(gè)子樹1：/1)中；
[0095] 根據(jù)"路徑"的API路徑L(r〇ute)，生成類型為"路徑"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，記為1/ (route)，并直接將L(route)記錄在1/ (route)路徑樹結(jié)點(diǎn)中。
[0096] 舉例說明，在圖3所示的路徑樹實(shí)施例中，根據(jù)圖1中的API路徑，首先對(duì)于R(" smac〃，smaci)，對(duì)應(yīng)生成類型為"讀取"的路徑樹結(jié)點(diǎn)f (smac, {(smaci，ti)})，若在處理以 后的數(shù)據(jù)包時(shí)遇到字段名相同但字段值不同的API路徑以〃觀&，，觀 &(：2)，則只需添加一個(gè) 子樹的分支，即f (smac，{(smaci，ti)，（smac2，t2)});接著對(duì)于API路徑WM(〃dmac〃，dmaci)， 對(duì)應(yīng)生成類型為"寫元"的路徑樹結(jié)點(diǎn)WiT (dmac，w)，w表示結(jié)點(diǎn)唯一的子樹;對(duì)于G (〃2〃， 10)，對(duì)應(yīng)生成類型為"跳轉(zhuǎn)"的路徑樹結(jié)點(diǎn)G' (2，10，t)，t表示結(jié)點(diǎn)唯一的子樹;最后對(duì)于RM (〃dmac〃，dmaci)，對(duì)應(yīng)生成類型為"讀元"的路徑樹結(jié)點(diǎn)麗'（dmac，{(dmaci，1/ 1)})。
[0097] 步驟3.4、轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則生成模塊根據(jù)路徑樹生成轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則；
[0098] 從根結(jié)點(diǎn)開始深度遍歷路徑樹；當(dāng)遍歷到"讀取"、"比較"、"讀元"類型的路徑樹結(jié) 點(diǎn)，則生成匹配項(xiàng)；當(dāng)遍歷到"寫元"、"跳轉(zhuǎn)"、"路徑"類型的路徑樹結(jié)點(diǎn)，則生成指令集;直 到所有結(jié)點(diǎn)都遍歷完成。
[0099] 步驟4、控制器將轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則分發(fā)給n個(gè)交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)n個(gè)交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳 輸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于編程工具的協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法;所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)包含一個(gè)控 制器、η個(gè)交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)管理中心，并由所述η個(gè)交換機(jī)組成相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);其特征是:所 述編程工具包括:協(xié)議解析模塊、算法執(zhí)行模塊、算法提取模塊、轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則生成模塊;所述轉(zhuǎn) 發(fā)管理方法是按如下步驟進(jìn)行： 步驟1、所述網(wǎng)絡(luò)管理中心根據(jù)所述協(xié)議解析模塊提供的協(xié)議報(bào)文定義規(guī)范，編寫所述 協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議； 步驟2、所述網(wǎng)絡(luò)管理中心根據(jù)所述算法執(zhí)行模塊提供的調(diào)用接口 API，編寫所述協(xié)議 無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制算法； 步驟3、所述編程工具根據(jù)所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議和控制算法進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理，得 到轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則并發(fā)送給所述控制器； 步驟3.1、所述協(xié)議解析模塊對(duì)所述傳輸協(xié)議進(jìn)行協(xié)議解析，獲得協(xié)議接口； 步驟3.2、所述算法執(zhí)行模塊接收任一交換機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并為所述數(shù)據(jù)包分配一段 緩存，將所述緩存記為元數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述控制算法中的調(diào)用接口 API利用所述協(xié)議接口獲取所述數(shù)據(jù)包中的字段并進(jìn) 行匹配，從而獲得所述數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑； 步驟3.3、所述網(wǎng)絡(luò)算法提取模塊根據(jù)所述算法執(zhí)行模塊中調(diào)用接口API的處理過程生 成相應(yīng)的API路徑;并根據(jù)API路徑生成路徑樹； 步驟3.4、所述轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則生成模塊根據(jù)所述路徑樹生成轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則； 步驟4、所述控制器將所述轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則分發(fā)給η個(gè)交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)η個(gè)交換機(jī)之間的數(shù)據(jù) 傳輸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，其特征是:所述步驟1中的傳輸協(xié)議是按如下 過程編寫： 步驟1.1、假設(shè)所述傳輸協(xié)議中有η層協(xié)議，第k層有nk個(gè)協(xié)議，k e [ 1，η];初始化k = 1; 步驟1.2、定義第k層協(xié)議包括:協(xié)議的名字、協(xié)議中每個(gè)字段的字段名和長度； 步驟1.3、初始化 j = I; j e [ I，nk]; 步驟1.4、定義第k+1層協(xié)議的第j個(gè)協(xié)議，包括:協(xié)議的名字、協(xié)議中每個(gè)字段的字段名 和長度;并在第k層協(xié)議中設(shè)置跳轉(zhuǎn)到第k+Ι層協(xié)議中第j個(gè)協(xié)議的跳轉(zhuǎn)字段值； 步驟1.5、將j+Ι賦值給j;判斷j>nk是否成立，若成立，則執(zhí)行步驟1.6;否則，返回步驟 1.4； 步驟1.6、將k+Ι賦值給k;判斷k>n是否成立，若成立，則表示完成編寫；否則，返回步驟 1.3〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，其特征是:所述步驟2中的調(diào)用接口 API包括： 數(shù)據(jù)包操作API、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳樵傾PI和路徑規(guī)劃API;所述控制算法是按如下步驟進(jìn)行編寫： 步驟2.1、利用所述數(shù)據(jù)包操作API獲取所述數(shù)據(jù)包的字段值； 步驟2.2、利用所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳樵傾PI查詢所述字段值在所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的交 換機(jī)和主機(jī)； 步驟2.3、根據(jù)所述數(shù)據(jù)包的字段值所對(duì)應(yīng)的交換機(jī)和主機(jī)以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用所述路 徑規(guī)劃API生成所述協(xié)議無關(guān)網(wǎng)絡(luò)中到達(dá)相應(yīng)交換機(jī)和主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，其特征是:所述協(xié)議解析包括:協(xié)議分析模塊 和數(shù)據(jù)包解析模塊，所述步驟3.1中的協(xié)議接口是按如下過程進(jìn)行協(xié)議解析： 步驟3.1.1、所述協(xié)議分析模塊將所述傳輸協(xié)議翻譯成有限狀態(tài)機(jī)； 步驟3.1.2、所述數(shù)據(jù)包解析模塊根據(jù)所述有限狀態(tài)機(jī)生成相應(yīng)的解釋器，用于提供給 所述調(diào)用接口 API。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，其特征是:所述步驟3.3中所生成的API路徑的 類型包括:讀取、比較、跳轉(zhuǎn)、寫元、讀元和路徑;并按如下方式生成相應(yīng)的API路徑： 所述調(diào)用接口 API中的數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)所述傳輸協(xié)議的字段名讀取所述數(shù)據(jù)包相 對(duì)應(yīng)的字段值，所述字段名記為field_l，所述字段值記為^，從而生成一條類型為"讀取" 的 API 路徑，記為 R(field_l，V1); 所述數(shù)據(jù)包操作API比較相應(yīng)數(shù)據(jù)包字段名對(duì)應(yīng)的字段值與被比較值，得到比較結(jié)果； 所述相應(yīng)數(shù)據(jù)包字段名記為field_2，所述被比較值記為V2，所述比較結(jié)果記為b，從而生成 一條類型為"比較"的API路徑，記為T(field_2，v 2，b); 所述數(shù)據(jù)包操作API從所述數(shù)據(jù)包的當(dāng)前層協(xié)議進(jìn)入下一層協(xié)議時(shí)，讀取當(dāng)前層協(xié)議 的字段名、字段值、跳轉(zhuǎn)流表、偏移量四個(gè)值，并將所讀取的字段名記為field_3,字段值記 為v3、跳轉(zhuǎn)流表記為tid、偏移量記為offset，從而生成一條類型為"讀取"的API路徑和一條 類型為"跳轉(zhuǎn)"的六?1路徑，分別記為1?(;1^1(1_3，￥3)和6(1^(1，(^861:) ; 所述數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)所述傳輸協(xié)議的字段名將所述數(shù)據(jù)包的字段值寫入所述元數(shù) 據(jù)，并將所述傳輸協(xié)議的字段名記為field_4,所述字段值記為V4,從而生成類型為"寫元" 的 API 路徑，記為 WM(field_4，V4); 所述數(shù)據(jù)包操作API根據(jù)所述傳輸協(xié)議的相關(guān)字段名從所述元數(shù)據(jù)讀取相應(yīng)的字段 值，并將所述相關(guān)字段名記為field_5，所述字段值記為^，從而生成類型為"讀元"的API路 g3BSRM(field_5，V5); 所述調(diào)路徑規(guī)劃API將所生成的數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，記為route，從而生成類型為"路 徑"的API路徑，記為L(route) 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，其特征是:所述步驟3.3中的路徑樹的結(jié)點(diǎn)類 型包括:讀取、比較、跳轉(zhuǎn)、寫元、讀元和路徑;并按如下方式生成相應(yīng)的路徑樹： 根據(jù)所述"讀取"的API路徑R(f ield_l，V1)，生成類型為"讀取"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括字段 名、m個(gè)字段值和m個(gè)子樹，記為f (field_l，{(vi，ti)，（V2，t2), · · ·，（vi，ti), · · ·，（Vm，tm)})， <^山)表示第；[個(gè)字段值￥1和第；[個(gè)子樹1^;對(duì)；^(1，111)，若￥1 = ￥1，則將1?(；1^1(1_1，￥1)記錄 第i個(gè)子樹ti中； 根據(jù)所述"比較"的API路徑1'(行61(1_2^2，13)，生成類型為"比較"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括字 段名、字段值和兩個(gè)子樹，記為f (f ield_2，V2，t_true，t_false)，t_true，t_false分別表 示兩個(gè)子樹，若& = 1：1'116，則將1'(；1^61(1_2，￥2，13)記錄在1：_1：1'116子樹中，否則將1'(；1^61(1_2，￥2， b)記錄在t_false子樹中； 根據(jù)所述"跳轉(zhuǎn)"的API路徑G(tid，〇ffset)，生成類型為"跳轉(zhuǎn)"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括跳 轉(zhuǎn)流表、偏移量和一個(gè)子樹，記為G' (tid，offset，t)，t表示所述一個(gè)子樹；并將G(tid, offset)記錄在t子樹中； 根據(jù)所述"寫元"的API路徑WM(field_4，V4)，生成類型為"寫元"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括字 段名和一個(gè)子樹，記為WM7 (field_4，w)，w表示所述一個(gè)子樹;并將WM(field_4，V4)記錄在w 子樹中； 根據(jù)所述"讀元"的API路徑RM(field_5，v5)，生成類型為"讀元"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，包括字 段名、q個(gè)字段值和q個(gè)子樹，記為Rif (f ield_5，{(/ iV 〇，（/ 2，V 2)，· · ·，（/ P，V P)，· · ·， (>%，1/(1)})，(>/1)，1:/1))表示第口個(gè)字段值￥ /1)和第口個(gè)子樹1:/1)，對(duì)1)￡(1，9)，若￥5 = ￥/1)，則將 1^(;1^1(1_5，￥5)記錄在第?個(gè)子樹1:/1)中 ； 根據(jù)所述"路徑"的API路徑Uroute)，生成類型為"路徑"的路徑樹結(jié)點(diǎn)，記為1/ (route)，并直接將L(route)記錄在I/ (route)路徑樹結(jié)點(diǎn)中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)發(fā)管理方法，其特征是:所述步驟3.4中的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則包括:匹 配項(xiàng)和指令集;并按如下方式生成： 從根結(jié)點(diǎn)開始深度遍歷路徑樹；當(dāng)遍歷到"讀取"、"比較"、"讀元"類型的路徑樹結(jié)點(diǎn)， 則生成所述匹配項(xiàng)；當(dāng)遍歷到"寫元"、"跳轉(zhuǎn)"、"路徑"類型的路徑樹結(jié)點(diǎn)，則生成所述指令 集;直到所有結(jié)點(diǎn)都遍歷完成。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK105959154SQ201610471597
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】田野, 馮新宇, 郭浩然, 何春暉, 常坤
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)