CN104168209B - 多接入sdn网络报文转发方法和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多接入SDN网络报文转发方法，应用于多接入SDN网络，当主机通过多接入SDN网络发送报文时，该方法包括：SDN控制器根据第一SDN网络设备发送的流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，并判断源主机是否发生端口迁移；如果否，根据多接入SDN网络的拓扑结构确定数据报文的出物理端口，并且根据确定出的出物理端口和流表下发请求报文携带的目的主机信息创建第一流表项或第一流表项组，将第一流表项或第一流表项组下发给第一SDN网络设备以指导数据报文的转发，该方法提高了多接入SDN网络中SDN控制器的可靠性。

Description

多接入SDN网络报文转发方法和控制器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及多接入SDN网络报文转发方法和控制器。

背景技术

SDN网络(Software Defined Network，软件定义网络)通常由SDN网络设备(Switch)和SDN控制器(Controller)组成，如图1所示。其中，SDN控制器是控制中心，根据用户的配置或者动态运行的协议生成流表发送到SDN网络设备。SDN网络设备接收SDN控制器下发的流表，并根据流表进行报文处理。

然而，当用户采用图2中多接入SDN的网络结构图，主机通过多条等价路径接入SDN网络的时候，构成一种多接入的SDN组网方式，例如图2中主机A的不同业务流的报文分别通过等价路径上送到SDN网络设备A(Switch A)和SDN网络设备B(Switch B)，但由于SDN控制器是通过报文的源MAC(Media Access Control，介质访问控制)地址和源IP(InternetProtocol，互联网协议)地址学习主机的，这样，会出现SDN控制器认为主机地址不断地在不同的SDN网络设备端口上迁移，导致流表不停的删除和下发，从而造成SDN控制器繁忙进而导致网络的最终不可用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种多接入SDN网络报文转发方法和控制器，以提高SDN控制器的可靠性。

本发明提出的技术方案是：

一种多接入SDN网络报文转发方法，应用于多接入SDN网络，当主机通过多接入SDN网络发送报文时，该方法包括：

SDN控制器根据第一SDN网络设备发送的流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，并判断源主机是否发生端口迁移；

如果没有发生端口迁移，根据多接入SDN网络的拓扑结构确定数据报文的出物理端口，并且根据确定出的出物理端口和流表下发请求报文携带的目的主机信息创建第一流表项或第一流表项组，将第一流表项或第一流表项组下发给第一SDN网络设备以指导数据报文的转发。

一种SDN控制器，该SDN控制器包括报文转发装置，该报文转发装置包括：

处理模块，用于根据第一SDN网络设备发送的流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，并判断源主机是否发生端口迁移；

表项创建模块，如果没有发生端口迁移，用于根据多接入SDN网络的拓扑结构确定数据报文的出物理端口，并且根据确定出的出物理端口和流表下发请求报文携带的目的主机信息创建第一流表项或第一流表项组，将第一流表项或第一流表项组下发给第一SDN网络设备以指导数据报文的转发。

综上，本发明提出了一种SDN报文转发方法和SDN控制器，在该方法中SDN控制器将接入设备的所有等价路径与SDN网络设备相连的物理端口添加到一个合并口中，并获得接入设备下挂的所有主机信息，记录合并口、物理端口与主机信息的对应关系，这样，同一主机发送的报文即便被接入设备通过不同等价路径发送给不同SDN网络设备进行转发，即同一主机发送的报文由多个SDN网络设备的不同物理端口接收，但是主机信息对应的合并口没有发生变化，避免了SDN控制器认为主机在不同物理端口间迁移而不断删除、下发流表，提高了SDN控制器的可靠性。

附图说明

图1为典型的SDN的网络组成示意图；

图2为多接入SDN的网络结构示意图；

图3为本发明SDN网络报文转发方法的流程图；

图4为本发明方法实施例一的OpenFlow网络结构图；

图5为本发明方法实施例一在OpenFlow网络中的流程图；

图6为本发明方法实施例二的OpenFlow网络结构图；

图7为本发明方法实施例二在OpenFlow网络中的流程图；

图8为本发明实施例的SDN控制器硬件结构连接图；

图9为本发明实施例的报文转发装置结构图。

具体实施方式

如图2所示，在多接入SDN网络中，接入设备通过多条等价路径接入不同的SDN网络设备，并且将同一主机发送的不同业务流的报文通过不同等价路径发送给不同SDN网络设备，实现负载分担。这样，同一主机发送的报文会被不同SDN网络设备的不同物理端口接收，由于SDN控制器是通过报文的源MAC地址和源IP地址学习主机的，如果不做任何改进，会使SDN控制器认为主机地址不断地在不同SDN网络设备的物理端口上迁移，导致SDN控制器不停的删除和下发流表，造成SDN控制器繁忙，进而导致SDN网络不可用。

基于此，本发明提出了一种多接入SDN网络报文转发方法，通过在SDN控制器上配置一种合并口，将同一接入设备的多条等价路径对应的不同SDN网络设备物理端口添加在同一合并口中，并学习物理端口连接的接入设备下挂的所有主机信息，将该合并口、物理端口与主机信息的对应关系添加到合并口列表中，生成包括：合并口、该合并口包含的物理端口、各物理端口下挂的主机信息的合并口列表。

其中，合并口列表是SDN控制器将接入设备的多条等价路径对应的不同SDN网络设备的物理端口添加在同一合并口中，当主机首次接入网络或者主机首次发送报文时，SDN控制器学习该主机的主机信息，将合并口、物理端口与主机信息的对应关系添加到合并口列表中得到的。

例如主机首次接入网络时向SDN控制器发送一个免费ARP报文，该报文携带主机的主机信息(例如MAC地址和IP地址)，SDN控制器接收到该免费ARP报文，获取主机信息，再根据主机对应的SDN网络设备的物理端口，将合并口、物理端口以及主机信息的对应关系添加到合并口列表中；或者主机首次发送数据报文时，与该主机对应的SDN网络设备查询不到匹配的流表项，将该数据报文上送给SDN控制器请求下发流表，SDN控制器在创建流表之前，通过该数据报文携带的主机信息以及主机对应的SDN网络设备的物理端口，将合并口、物理端口以及主机信息的对应关系添加到合并口列表中。

这样，合并口列表中的每条表项的内容包括：合并口标识、该合并口包含的位于各SDN网络设备上的物理端口的标识、以及每个物理端口连接的接入设备下挂的所有主机信息。

为使本发明的目的、技术方案和优点表达的更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明实施例的技术方案是：

如图3所示，本发明多接入SDN网络报文转发方法应用于SDN控制器上，对于SDN网络中的SDN控制器，执行以下步骤：

步骤301：SDN控制器根据第一SDN网络设备发送的流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，并判断源主机是否发生端口迁移。

本步骤中，为了便于对本发明技术方案进行描述，将位于等价路径上的各SDN网络设备中第一个向SDN控制器发送流表下发请求报文的SDN网络设备称为第一SDN网络设备；将SDN网络中两个进行通信的主机确定为源主机和目的主机，其中，发送数据报文的主机为源主机，接收数据报文的主机为目的主机。

第一SDN网络设备接收到源主机发送给目的主机的数据报文后要根据流表项进行数据报文的转发，当第一SDN网络设备查询不到匹配的流表项时，向SDN控制器发送一个流表下发请求报文，请求SDN控制器下发确认转发路径的流表项。第一SDN网络设备发送的流表下发请求报文中携带源主机信息(包括：源主机的IP地址和MAC地址)、目的主机信息(包括目的主机的IP地址和MAC地址)和入物理端口(即第一SDN网络设备接收数据报文的物理端口标识)。

SDN控制器接收到第一SDN网络设备发送来的流表下发请求报文后，首先根据流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表，确定第一SDN网络设备接收数据报文的入合并口，并判断发送该数据报文的源主机是否发生端口迁移。其中，入合并口是与源主机信息匹配的合并口列表中的合并口，表示源主机发送的数据报文从该合并口被SDN网络设备接收。

判断源主机是否发生端口迁移的方法为：

如果流表下发请求报文携带的入物理端口是入合并口包含的物理端口，则源主机没有发生端口迁移，否则发生了端口迁移。

当源主机在SDN网络中没有发生端口迁移时，例如：没有从一个接入设备下挂到另一个接入设备，其发送给目的主机的报文可能通过多条不同的等价路径转发到位于等价路径上的SDN网络设备，并被上述位于等价路径上的SDN网络设备的本地物理端口接收，而由于SDN网络设备上对应上述等价路径的本地物理端口是属于同一个合并口的，因此，即便源主机发给目的主机的数据报文通过位于等价路径上的不同的SDN网络设备的本地物理端口接收，其接收上述数据报文的入合并口没有发生变化，则SDN控制器认为源主机没有发生端口迁移。

当源主机的确发生了端口迁移，例如：从第一接入设备下挂到第二接入设备，则该源主机对应的等价路径发生了变化，相应的等价路径上接收源主机发给目的主机报文的SDN网络设备的本地物理端口也会发生变化，不再是迁移之前源主机在合并口列表中对应的合并口包含的物理端口，此时SDN控制器通过比较流表下发请求报文携带的入物理端口和入合并口包含的物理端口不相同，就可以判断该源主机发生了端口迁移，此时则要更新合并口列表，将该源主机记录到入物理端口所在的合并口下。

步骤302：如果没有发生端口迁移，根据多接入SDN网络的拓扑结构确定数据报文的出物理端口，并且根据确定出的出物理端口和流表下发请求报文携带的目的主机信息创建第一流表项或第一流表项组，将第一流表项或第一流表项组下发给第一SDN网络设备以指导数据报文的转发。

SDN控制器判断源主机没有发生端口迁移后，则为第一SDN网络设备创建第一流表项或第一流表项组。

本发明SDN控制器创建流表项有两种方案，下面分别进行介绍：

(1)SDN控制器根据流表下发请求报文携带的目的主机信息查询合并口列表确定出合并口，并确定出合并口包含的物理端口，实时统计出合并口包含的每个物理端口的流量，将流量最小的物理端口对应的第一SDN网络设备上的本地物理端口确定为数据报文的出物理端口，并且根据确定出的出物理端口和流表下发请求报文携带的目的主机信息创建第一流表项。

其中，出合并口是与目的主机信息匹配的合并口列表中的合并口，表示源主机发送的数据报文从该合并口被SDN网络设备发送出去。

由于合并口是SDN控制器上的虚拟端口，仅能被SDN控制器识别，SDN网络设备只识别物理端口，无法识别SDN控制器上设置的合并口。合并口的设置仅是为了主机通过不同的等价路径发送报文时避免被SDN控制器误认为该主机不断地在不同物理端口上迁移，因此当SDN控制器为SDN网络设备创建流表时，将查询到的出合并口进一步确定为SDN网络设备上真实的物理端口，使得SDN网络设备根据流表项中的物理端口进行报文转发。

其中，SDN控制器实时统计出合并口包含的每个物理端口的流量，可以通过如下优选方法实现：

SDN控制器确定出合并口包含的每个物理端口所在的SDN网络设备；

查找每个SDN网络设备上以该出合并口包含的物理端口为出端口的所有流表，将所有流表的报文字节数相加计算该出合并口包含的每个物理端口的实时流量。

这里，SDN网络设备上的流表均包含一个报文字节字段，用于累加该SDN网络设备负责转发的与该流表匹配的报文字节数，实时统计流量时，只需要将每个SDN网络设备上以某个物理端口为出端口的所有流表的报文字节字段的值相加，就可以统计出每个SDN网络设备上以该物理端口为出端口的流表的实时流量。

SDN控制器根据这种方法为第一SDN网络设备创建流表项时，从出合并口包含的多个物理端口中选择一个实时流量最小的物理端口，将这一实时流量最小的物理端口对应的第一SDN网络设备的本地物理端口作为数据报文的出物理端口，即仅为第一SDN网络设备创建一条流表项，这一条流表项指导源主机到目的主机的数据报文通过流量最小的路径转发，使得报文从合并口转出时实现了负载分担。

(2)SDN控制器根据流表下发请求报文携带的目的主机信息查询合并口列表确定出合并口，并确定出合并口包含的每一个物理端口，将每一个合并口包含的物理端口对应的第一SDN网络设备的本地物理端口分别确定为数据报文的出物理端口，根据每一个确定出的出物理端口和目的主机信息创建第一流表项组，将创建的第一流表项组全部下发给第一SDN网络设备，使得第一SDN网络设备根据预定的负载分担策略从第一流表项组中选择其中一个流表项进行数据报文转发。

SDN控制器根据这种方法为第一SDN网络设备创建流表项时，出合并口包含几个物理端口，SDN控制器就为第一SDN网络设备创建几条流表项，合称第一流表项组，不再像第一种创建流表项的方法中那样根据实时流量对出合并口包含的物理端口进行筛选。出合并口包含的每一个物理端口都对应一个第一SDN网络设备的本地物理端口，将确定出的本地物理端口确定为数据报文的出物理端口，再分别针对每一个出物理端口和目的主机信息创建流表项，把所有创建的流表项作为第一流表项组，下发给第一SDN网络设备，使得第一SDN网络设备实际转发数据报文时，根据预定的负载分担策略从第一流表项组中选择一个流表项进行数据报文的转发，本发明不限定第一SDN网络设备如何从第一流表项组中选择一个流表项进行数据报文的转发。

这种创建流表项的方法使得SDN网络设备转发一个主机上不同业务流的报文时，可以根据预定的负载分担策略将这不同业务流的报文按流匹配不同的流表项，进而将不同流的报文通过不同的等价路径转发出去，实现流量转出时的负载分担。

更进一步地，SDN控制器下发流表时，为了避免等价路径上的所有SDN网络设备都要向SDN控制器发送流表下发请求报文，SDN控制器还创建第二流表项或第二流表项组，并下发给与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备以指导数据报文的转发。

同样的，SDN控制器为与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备创建流表项也有两种方法：

一是SDN创建第二流表项，使与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备将目的主机信息与第一流表项目的主机信息相同的报文通过第二流表项发送给第一SDN网络设备，由第一SDN网络设备根据第一流表项转发报文给目的主机；

二是SDN控制器根据数据报文出合并口包含的每一个物理端口确定与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备上对应的每一个本地物理端口，并将该每一个本地物理端口作为数据报文的出物理端口，根据确定出的出物理端口和目的主机信息创建第二流表项组，将第二流表项组下发给与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备，使得其他SDN网络设备根据预定的负载分担策略从接收到的第二流表项组中选择其中一个流表项进行数据报文转发。

此外，如果SDN控制器向第一SDN网络设备下发流表前又接收到与SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备发送的流表下发请求报文，由于SDN控制器接收到的两个流表下发请求报文携带的源主机和目的主机相同，SDN控制器丢弃与SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备发送的流表下发请求报文，继续根据第一SDN网路设备发送的流表下发请求报文创建第一流表项和第二流表项，或第一流表项组和第二流表项组，分别下发给第一SDN网络设备以及与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备。

通过上述方案，SDN控制器将等价路径上的SDN网络设备物理端口添加在同一个合并口中，使得来自同一主机的报文被不同SDN网络设备物理端口接收时，SDN控制器也能正常创建流表、下发流表，指导报文的正常转发。

目前，SDN技术中最为流行的是OpenFlow协议，以下将以OpenFlow进行举例进行说明，需要说明的是，本申请并不排除其他能够实现SDN功能的协议。

方法实施例一

如图4所示，主机A的MAC地址为MAC-A，IP地址为IP-A，主机B的MAC地址为MAC-B，IP地址为IP-B；接入设备A有两条等价路径链路1和链路2，链路1通过端口1和OpenFlowSwitch A相连，链路2通过端口3和OpenFlow Switch B相连；接入设备B有两条等价路径链路3和链路4，链路3通过端口2和Switch A相连，链路4通过端口4和Switch B相连；Switch A通过端口6和Switch B的端口5相连。则OpenFlow控制器的合并口列表如表1所示：

表1

合并口	主机信息	物理端口
			1	MAC-A，IP-A	1，3
2	MAC-B，IP-B	2，4

管理员预先在OpenFlow控制器上配置合并口与物理端口对应关系的合并口列表，等价路径上的所有物理端口记录在同一个合并口下。

当主机首次接入OpenFlow网络或者主机首次发送数据报文时，OpenFlow控制器学习该主机的主机信息，以及与主机对应的Switch上的物理端口，根据学习到的物理端口查询合并口列表，确定匹配的表项，将与物理端口对应的主机信息记录在匹配的表项中。

因此，本实施例中OpenFlow控制器本地保存的合并口列表是保存了合并口、主机信息、物理端口三者之间的对应关系表：接入设备A下挂的所有主机的主机信息记录在合并口1对应的表项上；接入设备B下挂的所有主机的主机信息记录在合并口2对应的表项上；接入设备A的两条等价路径与Switch相连的物理端口是端口1和端口3，因此，合并口1包含的物理端口是端口1、端口3，接入设备B的两条等价路径与Switch相连的物理端口是端口2和端口4，因此，合并口2包含的物理端口是端口2、端口4。OpenFlow控制器上保存的合并口列表如表1所示。

本实施例以主机A向主机B发送一个报文X为例对本发明技术方案进行说明，图5为本发明实施例的流程图，如图5所示，包括以下步骤：

步骤501：主机A将报文X发送给接入设备A。

本步骤中，主机A发送给接入设备A的报文X携带的源主机信息是主机A的MAC地址和IP地址，即MAC-A和IP-A，目的主机信息是主机B的MAC地址和IP地址，即MAC-B和IP-B。

步骤502：接入设备A接收报文X并转发。

本实施例假定主机A向主机B发送一个报文X，接入设备A接收到报文X后通过链路1将报文X发送给了Switch A，则第一SDN网络设备为Switch A。在实际应用中，接入设备A接收到某个自身下挂主机发送来的不同业务流的多个报文时，可以基于预设的规则，将不同业务流的报文通过不同的等价路径转发，实现按流负载分担，例如主机A发给主机B的业务流1通过图4所示的链路1发送给Switch A，主机A发给主机B的业务流2通过图4所示的链路2发送给Switch B。

步骤503：当Switch A接收到报文X，发送流表下发请求报文给OpenFlow控制器，请求下发转发路径对应的流表。

本步骤中，当Switch A接收到报文X后，发现本地没有与报文X匹配的流表项，因此需要向OpenFlow控制器发送流表下发请求报文，请求下发转发路径对应的流表。假设该流表下发请求报文携带报文X的源主机信息MAC-A、IP-A，目的主机信息MAC-B、IP-B，以及Switch A接收报文X的端口1(即入物理端口为端口1)。

步骤504：OpenFlow控制器接收Switch A发送的流表下发请求报文，根据该流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，判断该源主机没有发生端口迁移。

本步骤中，OpenFlow控制器接收Switch A发送的流表下发请求报文后，根据该流表下发请求报文携带的源主机信息MAC-A、IP-A查询表1，确定报文X的入合并口为合并口1，合并口1包含的物理端口是端口1和端口3，由于流表下发请求报文携带的入物理端口是端口1，是合并口1包含的物理端口，因此OpenFlow控制器判断该源主机没有发生端口迁移。

如果报文X是通过除端口1和端口3之外的其他物理端口被OpenFlow网络中的Switch设备接收到，则OpenFlow控制器判断该源主机发生端口迁移。如果主机发生端口迁移，则OpenFlow控制器更新表1中的合并口列表。假设报文X通过端口2被Switch A接收到，则流表下发请求报文携带的入物理端口是端口2，端口2所在的合并口是合并口2，则OpenFlow控制器将主机A记录到合并口2对应的合并口列表中，并删除原来主机A对应的合并口流表，更新后的合并口列表如表2所示：

表2

步骤505：OpenFlow控制器根据流表下发请求报文携带的目的主机信息查询合并口列表，确定报文X的出合并口。

OpenFlow控制器判断主机A没有发生端口迁移后，根据流表下发请求报文携带的目的主机信息查询表1，确定报文X的出合并口为合并口2。

步骤506：OpenFlow控制器触发合并口流量统计功能，确定报文X的出物理端口。

本步骤中，具体操作为：

合并口2包含的物理端口是端口2和端口4，则OpenFlow控制器查找Switch A上出物理端口为端口2的所有流表和Switch B上出物理端口为端口4的所有流表，然后把SwitchA上出物理端口为端口2的流表的报文字节字段的值全部相加得到端口2的实时流量，把Switch B上出物理端口为端口4的流表的报文字节字段的值全部相加得到端口4的实时流量，比较端口2和端口4的实时流量，选择实时流量最小的物理端口作为报文X的出物理端口。本实施例假设端口2的实时流量小于端口4的实时流量，则OpenFlow控制器确定报文X的出物理端口为端口2。

步骤507：OpenFlow控制器为Switch A创建第一流表项。

根据步骤505中确定的出物理端口以及报文的目的主机信息创建第一流表项，假设创建的第一流表项如表3所示。

表3

主机信息	出端口
		MAC-B，IP-B	端口2

步骤508：OpenFlow控制器将第一流表项下发给Switch A。

本步骤中，OpenFlow控制器将表3所示的第一流表项下发给Switch A。

步骤508’：OpenFlow控制器创建第二流表项，并下发给Switch B。

虽然OpenFlow控制器仅接收到Switch A发送的流表下发请求报文，但是为了便于报文转发，在OpenFlow控制器给Switch A下发流表时，也要给合并口1包含的除端口1之外的其他物理端口所在的Switch设备下发流表，即给与Switch A位于等价路径上的Switch B下发流表，这样就避免了Switch B通过链路2接收到主机A发给主机B的报文时也要向SDN控制器请求下发流表。

OpenFlow控制器创建下发给Switch B的第二流表项的方法为：

OpenFlow控制器在步骤506中计算第一流表项的出物理端口时，选择实时流量最小的物理端口2作为报文的出物理端口，实现了按照流量动态的负载分担。在计算第二流表项的出物理端口时，按照主机A发给主机B的其他业务流的报文最终经端口2转发出去的原则，将Switch B上主机A发给主机B的其他业务流的报文通过Switch A发送出去。

具体地，以图4所示组网为例，OpenFlow控制器根据现有技术保存有OpenFlow网络中的整个拓扑结构，即预先保存了Switch A与Switch B之间的路径对应的物理端口为端口5和端口6，当OpenFlow控制器为Switch B创建第二流表项时，根据自身保存的OpenFlow网络拓扑，将第二流表项的出物理端口确定为端口5，第二流表项的目的主机信息为主机B的主机信息。

因此，OpenFlow控制器为Switch B创建的第二流表项如表4所示，并将其下发给Switch B，使Switch B接收到主机A发给主机B的报文后，根据第二流表项通过端口5发送给Switch A，使Switch A通过匹配第一流表项将报文转发给接入设备B，进而转发给主机B。

表4

主机信息	出端口
		MAC-B，IP-B	端口5

进一步地，如果Switch B到Switch A存在多条路径，则OpenFlow控制器根据预设原则从中选择一条路径，将选出的路径对应的Switch B本地物理端口确定为第二流表项的出物理端口。

步骤509：Switch A接收OpenFlow控制器下发的第一流表项，根据第一流表项转发报文X。

本步骤中，Switch A接收到OpenFlow控制器下发的表3所示的第一流表项，根据第一流表项的出端口为端口2，将报文X通过端口2发送给接入设备B，进一步转发给主机B。

另外，Switch B也接收到OpenFlow控制器下发的表4所示的流表项，后续将由链路2接收到的主机A发给主机B的报文通过端口5发送给Switch A，Switch A接收到报文后，根据表3所示的流表项将报文通过端口2发送给接入设备B，进而转发给主机B。

本实施例采用实时流量统计的方法从出合并口包含的物理端口中选择一个确定为报文X的出物理端口，OpenFlow控制器根据确定出的出物理端口创建一个第一流表项下发给Switch A，并相应创建一个第二流表项下发给与Switch A位于等价路径上的SwitchB，使得Switch A与Switch B接收到主机A发给主机B的报文后，都将报文从端口2转发给接入设备B，进而转发给主机B。

方法实施例二

如图6所示，主机A的MAC地址为MAC-A，IP地址为IP-A，主机B的MAC地址为MAC-B，IP地址为IP-B，主机C的MAC地址为MAC-C，IP地址为IP-C；接入设备A有两条等价路径链路1和链路2，链路1通过端口1和OpenFlow Switch A相连，链路2通过端口3和OpenFlow Switch C相连；OpenFlow Switch B通过端口6和OpenFlow Switch A的端口5相连，通过端口7和Switch C的端口8相连。OpenFlow控制器的合并口列表如表5所示：

表5

合并口	主机信息	物理端口
			1	MAC-A，IP-A	1，3
2	MAC-C，IP-C	2，4
			3	MAC-B，IP-B	9

其中，合并口3仅包含一个物理端口，这是因为主机B仅通过一条链路与Switch设备相连接，在OpenFlow网络中这种连接方式也较为常见。

本实施例以主机B向主机A发送一个报文Y为例对本发明技术方案进行说明，图7为本发明实施例的流程图，如图7所示，包括以下步骤：

步骤701：主机B将报文Y发送给Switch B。

本步骤中，主机B发送给Switch B的报文Y携带的源主机信息是主机B的MAC地址和IP地址，即MAC-B和IP-B，目的主机信息是主机A的MAC地址和IP地址，即MAC-A和IP-A。

步骤702：当Switch B接收到报文Y，发送流表下发请求报文给OpenFlow控制器，请求下发转发路径对应的流表。

本步骤中，当Switch B接收到报文Y后，发现本地没有与报文Y匹配的流表项，因此需要向OpenFlow控制器发送流表下发请求报文，请求下发转发路径对应的流表。假设该流表下发请求报文携带报文Y的源主机信息MAC-B、IP-B，目的主机信息MAC-A、IP-A，以及Switch B接收报文Y的端口9(即入物理端口是端口9)。

步骤703：OpenFlow控制器接收Switch B发送的流表下发请求报文，根据该流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，判断该源主机没有发生端口迁移。

本步骤中，OpenFlow控制器接收Switch B发送的流表下发请求报文后，根据该流表下发请求报文携带的源主机信息MAC-B、IP-B查询表5，确定报文Y的入合并口为合并口3，合并口3包含的物理端口是端口9，由于流表下发请求报文携带的入物理端口是端口9，是合并口3包含的物理端口，因此OpenFlow控制器判断该源主机没有发生端口迁移。

步骤704：OpenFlow控制器根据流表下发请求报文携带的目的主机信息查询合并口列表，确定报文Y的出合并口以及出物理端口。

OpenFlow控制器判断主机B没有发生端口迁移后，根据流表下发请求报文携带的目的主机信息查询表5，确定报文Y的出合并口为合并口1，且合并口1包含的物理端口是端口1和端口3，则报文Y的出物理端口是端口1和端口3。

步骤705：OpenFlow控制器为Switch B创建第一流表项组。

由于步骤704中确定出报文Y的出合并口包含两个物理端口：端口1和端口3，则本步骤中OpenFlow控制器创建的第一流表项组包括两个流表项，一个流表项使得报文Y可以通过端口1发送给接入设备A，进而发送给主机A；另一个流表项可以使得报文Y通过端口3发送给接入设备A，进而发送给主机A。当主机B向主机A发送不同业务流的数据报文时，就可以将不同业务流的数据报文匹配不同流表项，通过两条不同的等价路径转发出去，实现了流量转出的负载分担。流表项的创建方法为：

当出物理端口是端口1时，端口1是Switch A上的本地物理端口，则Switch B应该将报文Y发送给Switch A，由Switch A将报文Y通过端口1发送给接入设备A，进而发送给主机A，因此流表项的出物理端口是端口6，创建的流表项如表6所示；

当出物理端口是端口3时，端口3是Switch C上的本地物理端口，则Switch B应该将报文Y发送给Switch C，由Switch C将报文Y通过端口3发送给接入设备A，进而发送给主机A，因此流表项的出物理端口是端口7，创建的流表项如表7所示。

表6

主机信息	出端口
		MAC-A，IP-A	端口6

表7

主机信息	出端口
		MAC-A，IP-A	端口7

步骤706：OpenFlow控制器将第一流表项组下发给Switch B。

本步骤中，OpenFlow控制器将表6、表7所示的第一流表项组包括的两个流表项同时下发给Switch B。

步骤707：Switch B接收OpenFlow控制器下发的第一流表项组，按照预定的策略选择其中一个流表项转发报文Y。

本步骤中，Switch B接收到OpenFlow控制器下发的表6、表7所示的两个流表项，由于报文Y是一个报文，因此Switch B根据预定的负载分担策略选择其中一个流表项转发报文Y，假设选择表6所示的流表项，根据该流表项的出端口为端口6，将报文Y通过端口6发送给Switch A，由Switch A通过端口1将报文Y发送给接入设备A，进一步转发给主机A。

当主机B发给主机A的报文是不同业务流的多个报文时，Switch B就可以按照预设负载分担策略的原则，将多个报文通过Switch A或者Switch C对应的两条等价路径发送给接入设备A，进而转发给主机A，实现流量转出的负载分担。

本实施例中，OpenFlow控制器根据出合并口包含的物理端口数量为Switch B创建包括相同数量流表项的第一流表项组并下发给Switch B，Switch B转发主机B发给主机A的数据报文时从多个匹配的流表项中根据预设原则选择其中一个来转发数据报文。当主机B发给主机A不同业务流的多个报文时，Switch B可以将上述不同业务流的多个报文通过匹配不同的流表项发往两条不同的等价路径，实现按流负载分担。

上述两个实施例OpenFlow控制器创建流表项的方法都可以实现本发明技术方案，通过设置合并口，有效避免了OpenFlow控制器误认为主机不断在不同端口上迁移而不断删除下发流表的问题，并且两种创建流表项的方法都能够实现流量转出时负载分担。

本发明实施例具有以下有益技术效果：

本发明实施例中，SDN控制器将接入设备的所有等价路径与SDN网络设备相连的物理端口添加到一个合并口中，并获得接入设备下挂的所有主机信息，记录合并口、物理端口与主机信息的对应关系，这样，同一主机发送的报文即便被接入设备通过不同等价路径发送给不同SDN网络设备进行转发，即同一主机发送的报文由多个SDN网络设备的不同物理端口接收，但是主机信息对应的合并口没有发生变化，避免了在多接入的SDN网络中，SDN控制器认为主机在不同物理端口间迁移而不断删除、下发流表，提高了SDN控制器的可靠性。

针对上述方法，本发明还公开一种SDN控制器，图8为本发明实施例SDN控制器的硬件结构连接图，如图8所示，该SDN控制器包括处理器、网络接口、内存和非易失性存储器，且上述各硬件通过总线连接，其中：

非易失性存储器，用于存储指令代码；所述指令代码被处理器执行时完成的操作主要为内存中的报文转发装置完成的功能。

处理器，用于与非易失性存储器通信，读取和执行非易失性存储器中存储的所述指令代码，完成上述报文转发装置完成的功能。

内存，当非易失性存储器中的所述指令代码被执行时完成的操作主要为内存中的报文转发装置完成的功能。

从软件层面而言，应用于SDN控制器中的报文转发装置如图9所示，该报文转发装置包括：

处理模块901，用于根据第一SDN网络设备发送的流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，并判断源主机是否发生端口迁移。

表项创建模块902，如果没有发生端口迁移，用于根据多接入SDN网络的拓扑结构确定数据报文的出物理端口，并且根据确定出的出物理端口和流表下发请求报文携带的目的主机信息创建第一流表项或第一流表项组，将第一流表项或第一流表项组下发给第一SDN网络设备以指导数据报文的转发。

处理模块901查询的合并口列表中包括有与接入设备或主机相连的SDN网络设备的物理端口、主机信息以及合并口的对应关系，由表项创建模块902在主机首次接入网络或者主机首次发送报文时获得。

处理模块901判断源主机是否发生端口迁移，具体为：如果流表下发请求报文携带的数据报文的入物理端口是入合并口包含的物理端口，则源主机没有发生端口迁移，否则发生了端口迁移，入物理端口是第一SDN网络设备接收源主机发送的数据报文的本地物理端口。

如果源主机发生端口迁移，表项创建模块902将源主机信息记录到流表下发请求报文携带的入物理端口所在的合并口中。

表项创建模块902根据多接入SDN网络的拓扑结构确定数据报文的出物理端口，处理模块901还用于，根据流表下发请求报文携带的目的主机信息查询合并口列表确定出合并口，并确定出合并口包含的物理端口，实时统计出合并口包含的每个物理端口的流量，将流量最小的物理端口对应的第一SDN网络设备上的本地物理端口确定为数据报文的出物理端口。

处理模块901实时统计出合并口包含的每个物理端口的流量，具体为：确定出合并口包含的每个物理端口所在的SDN网络设备；查找每个SDN网络设备上以该出合并口包含的物理端口为出端口的所有流表，将上述所有流表的报文字节数相加计算该出合并口包含的每个物理端口的实时流量。

表项创建模块902进一步用于：创建第二流表项，并下发给与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备，使其他SDN网络设备将目的主机信息与第一流表项目的主机信息相同的报文通过第二流表项发送给第一SDN网络设备，由第一SDN网络设备根据第一流表项转发报文给目的主机。

表项创建模块902根据多接入SDN网络的拓扑结构确定数据报文的出物理端口时，处理模块901还用于：根据流表下发请求报文携带的目的主机信息查询合并口列表确定出合并口；

表项创建模块902进一步用于，确定该出合并口包含的每一个物理端口，将每一个物理端口对应的第一SDN网络设备的本地物理端口分别确定为数据报文的出物理端口，根据确定出的每一个出物理端口和目的主机信息创建第一流表项组，将第一流表项组下发给第一SDN网络设备，使得第一SDN网络设备根据预定的负载分担策略从第一流表项组中选择其中一个流表项进行数据报文转发。

表项创建模块902进一步用于，根据出合并口包含的每一个物理端口分别确定与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备上对应的本地物理端口，并将每一个其他SDN网络设备上对应的本地物理端口作为数据报文的出物理端口，根据确定出的每一个出物理端口和目的主机信息创建第二流表项组，将第二流表项组下发给与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备，使得其他SDN网络设备根据预定的负载分担策略从第二流表项组中选择其中一个流表项进行数据报文转发。

上述的报文转发装置作为一个逻辑意义上的装置，其是通过处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。当对应的计算机程序指令被执行时，形成的报文转发装置用于按照上述实施例中的报文转发方法执行相应操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种多接入SDN网络报文转发方法，应用于多接入SDN网络，其特征在于，当源主机通过多接入SDN网络发送数据报文时，该方法包括：

SDN控制器根据第一SDN网络设备发送的流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，并判断所述源主机是否发生端口迁移；

如果没有发生端口迁移，根据所述多接入SDN网络的拓扑结构确定所述数据报文的出物理端口，并且根据所述确定出的出物理端口和所述流表下发请求报文携带的目的主机信息创建第一流表项或第一流表项组，将所述第一流表项或第一流表项组下发给所述第一SDN网络设备以指导所述数据报文的转发；

所述判断所述源主机是否发生端口迁移的方法为：如果流表下发请求报文携带的数据报文的入物理端口是所述入合并口包含的物理端口，则源主机没有发生端口迁移，否则发生了端口迁移，所述入物理端口是所述第一SDN网络设备接收所述数据报文的本地物理端口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合并口列表中包括有与接入设备或主机相连的SDN网络设备的物理端口、主机信息以及合并口的对应关系，由SDN控制器在主机首次接入网络或者主机首次发送报文时获得。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述源主机发生端口迁移，所述SDN控制器将源主机信息记录到所述入物理端口所在的合并口中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多接入SDN网络的拓扑结构确定所述数据报文的出物理端口，具体为：

所述SDN控制器则根据所述流表下发请求报文携带的目的主机信息查询所述合并口列表确定出合并口，并确定所述出合并口包含的物理端口，实时统计所述出合并口包含的每个物理端口的流量，将流量最小的物理端口对应的第一SDN网络设备上的本地物理端口确定为所述数据报文的出物理端口。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述实时统计所述出合并口包含的每个物理端口的流量，具体为：

所述SDN控制器确定所述出合并口包含的每个物理端口所在的SDN网络设备；

查找每个所述SDN网络设备上以所述出合并口包含的物理端口为出端口的所有流表，将所述所有流表的报文字节数相加计算所述出合并口包含的每个物理端口的实时流量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述SDN控制器创建第二流表项，并下发给与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备，使所述其他SDN网络设备将目的主机信息与所述第一流表项目的主机信息相同的报文通过所述第二流表项发送给第一SDN网络设备，由第一SDN网络设备根据第一流表项转发报文给目的主机。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多接入SDN网络的拓扑结构确定所述数据报文的出物理端口，还可以包括：

所述SDN控制器根据所述流表下发请求报文携带的目的主机信息查询所述合并口列表确定出合并口，并确定所述出合并口包含的每一个物理端口，将所述每一个物理端口对应的第一SDN网络设备的本地物理端口分别确定为所述数据报文的出物理端口，根据确定出的每一个出物理端口和所述目的主机信息创建第一流表项组，将所述第一流表项组下发给所述第一SDN网络设备，使得所述第一SDN网络设备根据预定的负载分担策略从所述第一流表项组中选择其中一个流表项进行数据报文转发。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述SDN控制器根据所述出合并口包含的每一个物理端口分别确定与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备上对应的本地物理端口，并将每一个其他SDN网络设备上对应的本地物理端口作为所述数据报文的出物理端口，根据确定出的每一个出物理端口和所述目的主机信息创建第二流表项组，将所述第二流表项组下发给所述其他SDN网络设备，使得所述其他SDN网络设备根据预定的负载分担策略从所述第二流表项组中选择其中一个流表项进行数据报文转发。

9.一种SDN控制器，其特征在于，所述SDN控制器包括报文转发装置，该报文转发装置包括：

处理模块，用于根据第一SDN网络设备发送的流表下发请求报文携带的源主机信息查询合并口列表确定入合并口，并判断所述源主机是否发生端口迁移；

表项创建模块，如果没有发生端口迁移，用于根据多接入SDN网络的拓扑结构确定数据报文的出物理端口，并且根据所述确定出的出物理端口和所述流表下发请求报文携带的目的主机信息创建第一流表项或第一流表项组，将所述第一流表项或第一流表项组下发给所述第一SDN网络设备以指导数据报文的转发；

所述处理模块判断所述源主机是否发生端口迁移，具体为：如果流表下发请求报文携带的数据报文的入物理端口是所述入合并口包含的物理端口，则源主机没有发生端口迁移，否则发生了端口迁移，所述入物理端口是所述第一SDN网络设备接收源主机发送的数据报文的本地物理端口。

10.根据权利要求9所述的SDN控制器，其特征在于，所述处理模块查询的合并口列表中包括有与接入设备或主机相连的SDN网络设备的物理端口、主机信息以及合并口的对应关系，由所述表项创建模块在主机首次接入网络或者主机首次发送报文时获得。

11.根据权利要求9所述的SDN控制器，其特征在于，如果所述源主机发生端口迁移，所述表项创建模块将源主机信息记录到所述入物理端口所在的合并口中。

12.根据权利要求9所述的SDN控制器，其特征在于，所述表项创建模块根据所述多接入SDN网络的拓扑结构确定所述数据报文的出物理端口时，所述处理模块还用于，根据所述流表下发请求报文携带的目的主机信息查询所述合并口列表确定出合并口，并确定所述出合并口包含的物理端口，实时统计所述出合并口包含的每个物理端口的流量，将流量最小的物理端口对应的第一SDN网络设备上的本地物理端口确定为所述数据报文的出物理端口。

13.根据权利要求12所述的SDN控制器，其特征在于，所述处理模块实时统计出合并口包含的每个物理端口的流量，具体为：

确定所述出合并口包含的每个物理端口所在的SDN网络设备；查找每个所述SDN网络设备上以所述出合并口包含的物理端口为出端口的所有流表，将所述所有流表的报文字节数相加计算所述出合并口包含的每个物理端口的实时流量。

14.根据权利要求13所述的SDN控制器，其特征在于，表项创建模块进一步用于：

创建第二流表项，并下发给与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备，使所述其他SDN网络设备将目的主机信息与所述第一流表项目的主机信息相同的报文通过所述第二流表项发送给第一SDN网络设备，由第一SDN网络设备根据第一流表项转发报文给目的主机。

15.根据权利要求9所述的SDN控制器，其特征在于，所述表项创建模块根据所述多接入SDN网络的拓扑结构确定所述数据报文的出物理端口时，所述处理模块还用于：

根据所述流表下发请求报文携带的目的主机信息查询所述合并口列表确定出合并口；

所述表项创建模块进一步用于，确定所述出合并口包含的每一个物理端口，将所述每一个物理端口对应的第一SDN网络设备的本地物理端口分别确定为所述数据报文的出物理端口，根据确定出的每一个出物理端口和所述目的主机信息创建第一流表项组，将所述第一流表项组下发给所述第一SDN网络设备，使得所述第一SDN网络设备根据预定的负载分担策略从所述第一流表项组中选择其中一个流表项进行数据报文转发。

16.根据权利要求15所述的SDN控制器，其特征在于，所述表项创建模块进一步用于：

根据所述出合并口包含的每一个物理端口分别确定与第一SDN网络设备位于等价路径上的其他SDN网络设备上对应的本地物理端口，并将每一个其他SDN网络设备上对应的本地物理端口作为所述数据报文的出物理端口，根据确定出的每一个出物理端口和所述目的主机信息创建第二流表项组，将所述第二 流表项组下发给所述其他SDN网络设备，使得所述其他SDN网络设备根据预定的负载分担策略从所述第二流表项组中选择其中一个流表项进行数据报文转发。