CN104283791B - 一种sdn网络中的三层拓扑确定方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SDN网络中的三层拓扑确定方法和设备，该方法包括：SDN控制器接收来自第一网络设备的第一LLDP报文，第一LLDP报文封装在第一Packet‑in消息中；所述第一LLDP报文中携带第二网络设备的三层VLAN接口信息；所述SDN控制器接收来自第二网络设备的第二LLDP报文，第二LLDP报文封装在第二Packet‑in消息中；所述第二LLDP报文中携带第一网络设备的三层VLAN接口信息；所述SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。本发明实施例中，SDN控制器可以利用各网络设备的三层VLAN接口信息获得各网络设备之间的三层拓扑。
Description
技术领域
本发明涉及了通信技术领域，尤其是涉及了一种SDN(Software DefinedNetwork，软件定义网络)网络中的三层拓扑确定方法和设备。
背景技术
SDN(Software Defined Network，软件定义网络)网络是一种新型网络创新架构，其核心思想是将网络设备的控制层面与转发层面分离，以实现对流量的灵活控制，为核心网络以及应用的创新提供良好的平台。在SDN网络中，包括网络设备(如交换机)和SDN控制器。SDN控制器用于根据用户的配置或者动态运行的协议生成流表(Flow Table)，并将流表发送到网络设备。网络设备用于接收来自SDN控制器的流表，并根据流表来匹配和处理报文。
SDN控制器需要获得各网络设备之间的物理拓扑，即各网络设备之间通过哪些端口连接。为了实现上述功能，如图1所示，为SDN网络的组网示意图。在此应用场景下，网络设备1构造携带本网络设备的设备标识(如网络设备1)和源端口(如端口1或端口2)的LLDP(Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议)报文，并通过源端口发送LLDP报文。网络设备2在通过端口3收到LLDP报文后，将LLDP报文封装到packet-in(入数据包)消息，在packet-in消息中添加本网络设备的设备标识(如网络设备2)和LLDP报文的接收端口(端口3)，并向SDN网络发送packet-in消息。SDN控制器在收到packet-in消息后，从packet-in消息的LLDP报文中解析出网络设备1的设备标识和端口1，并从packet-in消息中解析出网络设备2的设备标识和端口3，继而确定网络设备1与网络设备2之间通过端口1和端口3连接。在各网络设备均按照上述方式处理之后，SDN控制器可以获得各网络设备之间的物理拓扑。
现有技术中，SDN控制器只能获得各网络设备之间的物理拓扑，并根据物理拓扑为各网络设备计算转发路径，而不能获得各网络设备之间的三层拓扑，从而导致SDN控制器无法基于三层拓扑为各网络设备计算转发路径。
发明内容
本发明实施例提供一种软件定义网络SDN网络中的三层拓扑确定方法，应用于包括SDN控制器和多个网络设备的SDN网络中，所述方法包括：
所述SDN控制器接收来自第一网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中；其中，所述第一LLDP报文中携带第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息，所述第一Packet-in消息中携带第一网络设备的设备标识和接收端口；所述SDN控制器接收来自第二网络设备的第二LLDP报文，所述第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中；其中，所述第二LLDP报文中携带第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，所述第二Packet-in消息中携带第二网络设备的设备标识和接收端口；
所述SDN控制器利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑；所述SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
所述第一LLDP报文中还携带了所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带了所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息，所述方法进一步包括：
所述SDN控制器在确定第二网络设备归属的SDN控制器为本SDN控制器，且第一网络设备归属的SDN控制器为本SDN控制器时，所述SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑；否则，所述SDN控制器拒绝确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
所述三层VLAN接口信息，包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
所述SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑的过程，具体包括：当所述第二网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识与所述第一网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识相同，且所述第二网络设备的VLAN虚接口的IP地址与所述第一网络设备的VLAN虚接口的IP地址位于相同的网段内时，则所述SDN控制器在所述第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与所述第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间，建立三层IP逻辑链路；
所述方法进一步包括：在所述SDN控制器确定所述第一网络设备与所述第二网络设备之间的三层拓扑之后，所述SDN控制器利用所述第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与所述第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间的三层IP逻辑链路、所述第二网络设备的VLAN虚接口的开销值、所述第二网络设备的VLAN虚接口的带宽值、所述第一网络设备的VLAN虚接口的开销值、所述第一网络设备的VLAN虚接口的带宽值，计算IP转发路径。
本发明实施例提供一种软件定义网络SDN网络中的三层拓扑确定方法，应用于包括SDN控制器和多个网络设备的SDN网络中，所述方法包括：
第一网络设备接收来自第二网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文中携带第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息，并将所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中，在所述第一Packet-in消息中添加第一网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第一Packet-in消息发送给所述SDN控制器；
第一网络设备构造第二LLDP报文，在第二LLDP报文中添加第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，并将第二LLDP报文发送给第二网络设备，由第二网络设备将第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中，在第二Packet-in消息中添加第二网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第二Packet-in消息发送给所述SDN控制器；
以使所述SDN控制器利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑，并利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
所述第一LLDP报文中还携带所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息；所述三层VLAN接口信息，包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
本发明实施例提供一种软件定义网络SDN控制器，应用于包括所述SDN控制器和多个网络设备的SDN网络中，所述SDN控制器具体包括：
接收模块，用于接收来自第一网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中；其中，所述第一LLDP报文中携带第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息，所述第一Packet-in消息中携带第一网络设备的设备标识和接收端口；以及，接收来自第二网络设备的第二LLDP报文，所述第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中；其中，所述第二LLDP报文中携带第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，所述第二Packet-in消息中携带第二网络设备的设备标识和接收端口；
确定模块，用于利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑；以及，利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
所述第一LLDP报文中还携带了所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带了所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息；所述确定模块，具体用于在确定所述第二网络设备归属的SDN控制器为所述SDN控制器，且所述第一网络设备归属的SDN控制器为所述SDN控制器时，利用所述第二网络设备的三层VLAN接口信息和所述第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑；否则，拒绝确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
所述三层VLAN接口信息，包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
所述确定模块，具体用于当所述第二网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识与所述第一网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识相同，且所述第二网络设备的VLAN虚接口的IP地址与所述第一网络设备的VLAN虚接口的IP地址位于相同的网段内时，则在所述第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与所述第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间，建立三层IP逻辑链路；
所述确定模块，进一步用于在确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑之后，利用第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间的三层IP逻辑链路、第二网络设备的VLAN虚接口的开销值、第二网络设备的VLAN虚接口的带宽值、第一网络设备的VLAN虚接口的开销值、第一网络设备的VLAN虚接口的带宽值，计算IP转发路径。
本发明实施例提供一种网络设备，作为第一网络设备应用于包括SDN控制器和多个网络设备的软件定义网络SDN网络中，所述第一网络设备包括：
接收模块，用于接收来自第二网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文中携带所述第二网络设备的设备标识和源端口、所述第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息；
发送模块，用于将所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中，在所述第一Packet-in消息中添加第一网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第一Packet-in消息发送给所述SDN控制器；
以及，构造第二LLDP报文，在第二LLDP报文中添加第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，并将第二LLDP报文发送给第二网络设备，由第二网络设备将第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中，在第二Packet-in消息中添加第二网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第二Packet-in消息发送给所述SDN控制器；
以使所述SDN控制器利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑，并利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
所述第一LLDP报文中还携带所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息；所述三层VLAN接口信息，包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
基于上述技术方案，本发明实施例中，SDN控制器可以得到各网络设备的三层VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)接口信息，并利用各网络设备的三层VLAN接口信息获得各网络设备之间的三层拓扑，从而基于三层拓扑为各网络设备计算IP转发路径，实现网络设备之间的IP转发路径的选择，达到SDN控制器对物理拓扑路径以及IP转发路径的完全控制。
附图说明
图1是现有技术中提出的SDN网络的组网示意图；
图2是本发明实施例提出的SDN网络中的三层拓扑确定方法流程图；
图3是本发明实施例提出的一种SDN控制器的结构示意图；
图4是本发明实施例提出的一种网络设备的结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种SDN网络中的三层拓扑确定方法，该方法应用于包括SDN控制器和多个网络设备的SDN网络中。以图1为本发明实施例的应用场景示意图，SDN网络中包括SDN控制器、网络设备1、网络设备2、网络设备3和网络设备4。在上述应用场景下，如图2所示，该SDN网络中的三层拓扑确定方法具体可以包括以下步骤：
步骤201，SDN控制器接收来自第一网络设备的第一LLDP报文，并接收来自第二网络设备的第二LLDP报文。其中，第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中，第一LLDP报文中携带的内容具体包括但不限于：第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层VLAN接口信息，第一Packet-in消息中携带的内容具体包括但不限于：第一网络设备的设备标识和接收端口。其中，第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中，第二LLDP报文中携带的内容具体包括但不限于：第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，第二Packet-in消息中携带的内容具体包括但不限于：第二网络设备的设备标识和接收端口。
本发明实施例中，第二网络设备构造第一LLDP报文，在第一LLDP报文中添加第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层VLAN接口信息，并将第一LLDP报文发送给第一网络设备。进一步的，第一网络设备接收来自第二网络设备的第一LLDP报文，并将第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中，在第一Packet-in消息中添加第一网络设备的设备标识和接收端口，并将第一Packet-in消息发送给SDN控制器。
本发明实施例中，第一网络设备构造第二LLDP报文，在第二LLDP报文中添加第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，并将第二LLDP报文发送给第二网络设备。进一步的，第二网络设备接收来自第一网络设备的第二LLDP报文，并将第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中，在第二Packet-in消息中添加第二网络设备的设备标识和接收端口，并将第二Packet-in消息发送给SDN控制器。
基于上述过程，SDN控制器可以接收到来自第一网络设备的第一LLDP报文，第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中，且第一LLDP报文中至少携带了第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层VLAN接口信息，第一Packet-in消息中至少携带了第一网络设备的设备标识和接收端口。进一步的，SDN控制器可以接收到来自第二网络设备的第二LLDP报文，第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中，且第二LLDP报文中至少携带了第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，第二Packet-in消息中至少携带了第二网络设备的设备标识和接收端口。
本发明实施例中，三层VLAN接口信息具体包括但不限于以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的MAC(MediaAccess Control，介质访问控制)地址、VLAN虚接口的开销值(COST)、VLAN虚接口的带宽值(BAND)。
步骤202，SDN控制器利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑，即确定第一网络设备与第二网络设备之间通过哪些端口连接。
步骤203，SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。其中，三层拓扑也可以称为建立在IP层上的逻辑拓扑。
本发明实施例中，SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑，具体包括但不限于如下方式：当第二网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识与第一网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识相同，且第二网络设备的VLAN虚接口的IP地址与第一网络设备的VLAN虚接口的IP地址位于相同的网段内时，则SDN控制器在第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间，建立三层IP逻辑链路。
以下结合图1所示的应用场景，对上述过程进行进一步的说明。
在该应用场景下，以第一网络设备为网络设备1，第二网络设备为网络设备2为例进行说明。对于第一网络设备为网络设备1，第二网络设备为网络设备4的处理流程，第一网络设备为网络设备2，第二网络设备为网络设备1的处理流程，第一网络设备为网络设备2，第二网络设备为网络设备3的处理流程，第一网络设备为网络设备4，第二网络设备为网络设备1的处理流程，第一网络设备为网络设备4，第二网络设备为网络设备3的处理流程，第一网络设备为网络设备3，第二网络设备为网络设备2的处理流程，第一网络设备为网络设备3，第二网络设备为网络设备4的处理流程，均以第一网络设备为网络设备1，第二网络设备为网络设备2的处理流程相同，在此不再赘述。
在该应用场景下，网络设备1的端口1与网络设备2的端口3之间存在物理连接，即网络设备1通过端口1连接到网络设备2上，且网络设备2通过端口3连接到网络设备1上。在该应用场景下，网络设备1的VLAN虚接口A(VLAN100的虚接口A)与网络设备2的VLAN虚接口B(VLAN100的虚接口B)进行了IP三层互联。进一步的，网络设备1上的VLAN虚接口A的IP地址为100.1.1.1，且网络设备2上的VLAN虚接口B的IP地址为100.1.1.2，该IP地址100.1.1.1与该IP地址100.1.1.2位于同一网段内。
网络设备1构造LLDP报文，该LLDP报文中携带网络设备1的设备标识(如网络设备1)和源端口(端口1)，网络设备1的三层VLAN接口信息，并通过端口1将LLDP报文发送给网络设备2。网络设备2在通过端口3收到LLDP报文后，将LLDP报文封装在Packet-in消息中，并在Packet-in消息中添加网络设备2的设备标识(如网络设备2)和LLDP报文的接收端口(端口3)，并将Packet-in消息发送给SDN控制器。网络设备2构造LLDP报文，该LLDP报文中携带了网络设备2的设备标识(如网络设备2)和源端口(端口3)，网络设备2的三层VLAN接口信息，并通过端口3将LLDP报文发送给网络设备1。网络设备1在通过端口1收到LLDP报文之后，将LLDP报文封装在Packet-in消息中，在Packet-in消息中添加网络设备1的设备标识(如网络设备1)和LLDP报文的接收端口(端口1)，并将Packet-in消息发送给SDN控制器。
其中，在LLDP报文中携带的网络设备1的三层VLAN接口信息具体包括：VLAN虚接口A、VLAN虚接口A的VLAN标识(VLAN100)、VLAN虚接口A的IP地址(100.1.1.1)、VLAN虚接口A的MAC地址(如网络设备1的MAC地址)、VLAN虚接口A的开销值、VLAN虚接口A的带宽值。进一步的，在LLDP报文中携带的网络设备2的三层VLAN接口信息具体包括：VLAN虚接口B、VLAN虚接口B的VLAN标识(VLAN100)、VLAN虚接口B的IP地址(100.1.1.2)、VLAN虚接口B的MAC地址(如网络设备2的MAC地址)、VLAN虚接口B的开销值、VLAN虚接口B的带宽值。
为了在LLDP报文中携带网络设备的三层VLAN接口信息，需要对现有的LLDP报文进行扩展，即可以通过在现有的LLDP报文中扩展VLAN接口TLV(Type Length Value，类型长度值)，使得通过该VLAN接口TLV携带VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
SDN控制器在收到网络设备1上报的LLDP报文，该LLDP报文封装在Packet-in消息中，从LLDP报文中得到网络设备2的设备标识(如网络设备2)和源端口(端口3)，从Packet-in消息中得到网络设备1的设备标识(如网络设备1)和接收端口(端口1)。SDN控制器在收到网络设备2上报的LLDP报文，该LLDP报文封装在Packet-in消息中，从LLDP报文中得到网络设备1的设备标识和源端口(端口1)，从Packet-in消息中得到网络设备2的设备标识和接收端口(端口3)。基于上述信息，SDN控制器可以确定网络设备1与网络设备2之间通过端口1和端口3连接，即网络设备1与网络设备2之间的物理拓扑为通过端口1和端口3连接。
SDN控制器在收到网络设备1上报的LLDP报文后，从LLDP报文中得到网络设备2的三层VLAN接口信息，SDN控制器在收到网络设备2上报的LLDP报文后，从LLDP报文中得到网络设备1的三层VLAN接口信息。由于网络设备1的三层VLAN接口信息包括：VLAN虚接口A、VLAN虚接口A的VLAN标识(VLAN100)、VLAN虚接口A的IP地址(100.1.1.1)，网络设备2的三层VLAN接口信息包括：VLAN虚接口B、VLAN虚接口B的VLAN标识(VLAN100)、VLAN虚接口B的IP地址(100.1.1.2)。因此网络设备1的VLAN虚接口A的VLAN标识与网络设备2的VLAN虚接口B的VLAN标识相同，网络设备1的VLAN虚接口A的IP地址与网络设备2的VLAN虚接口B的IP地址位于相同的网段内，SDN控制器在网络设备1的VLAN虚接口A与网络设备2的VLAN虚接口B之间建立三层IP逻辑链路。
本发明实施例中，第一LLDP报文中还携带了第二网络设备归属的SDN控制器的信息，第二LLDP报文中还携带了第一网络设备归属的SDN控制器的信息。基于此，SDN控制器在确定第二网络设备归属的SDN控制器为本SDN控制器，且第一网络设备归属的SDN控制器为本SDN控制器时，SDN控制器利用第一LLDP报文中携带的信息和第二LLDP报文中携带的信息进行相关处理，即SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。进一步的，SDN控制器在确定第二网络设备归属的SDN控制器不是本SDN控制器，和/或，第一网络设备归属的SDN控制器不是本SDN控制器时，SDN控制器丢弃第一LLDP报文和第二LLDP报文，即不需要利用第一LLDP报文中携带的信息和第二LLDP报文中携带的信息进行相关处理，也即SDN控制器拒绝确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
其中，LLDP报文中携带的网络设备归属的SDN控制器的信息可以为网络设备归属的SDN控制器的IP地址。为了在LLDP报文中携带网络设备归属的SDN控制器的信息，需要对现有的LLDP报文进行扩展，即可以通过在现有LLDP报文中扩展SDN控制器TLV，使得通过SDN控制器TLV携带网络设备归属的SDN控制器的信息，如网络设备归属的SDN控制器的IP地址。
本发明实施例中，SDN控制器在第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间，建立三层IP逻辑链路之后，SDN控制器可以利用第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间的三层IP逻辑链路、第二网络设备的VLAN虚接口的开销值、第二网络设备的VLAN虚接口的带宽值、第一网络设备的VLAN虚接口的开销值、第一网络设备的VLAN虚接口的带宽值，计算IP转发路径。
具体的，当SDN网络中的各网络设备按照上述方式进行处理后，SDN控制器可以确定出两个网络设备之间的物理拓扑，并确定出两个网络设备之间的三层拓扑。基于两个网络设备之间的物理拓扑，SDN控制器可以计算出物理转发路径；基于两个网络设备之间的三层拓扑，SDN控制器可以计算出IP转发路径。其中，利用物理拓扑计算物理转发路径的方式在此不再赘述。在利用三层拓扑计算IP转发路径时，SDN控制器可以利用最短路径优先算法计算IP转发路径，且在计算IP转发路径时，可以根据VLAN虚接口的开销值进行路由路径计算，并基于VLAN虚接口的带宽值进行分配计算。
在图1所示的应用场景下，当网络设备之间不采用Overlay网络时，控制器利用IP转发路径进行最短路径选择。例如，网络设备1和网络设备3之间在物理上存在路径1(网络设备1-网络设备2-网络设备3)和路径2(网络设备1-网络设备4-网络设备3)，二者在物理链路上开销是相同的，对于二层流表而言可以构成等价路径。但是对于IP转发路径来说，最短路径取决于源设备和目的设备之间的路径开销值，只要路径1(网络设备1-网络设备2-网络设备3)和路径2(网络设备1-网络设备4-网络设备3)的路径开销值，就不会形成路由层面的等价路径。例如，经过IP路由计算后，三层流量选取了网络设备1-网络设备4-网络设备3的路径作为IP转发路径。同时也可以兼顾IP路由的带宽要求，优先选取满足带宽要求的下一跳作为路由的下一跳地址。
本发明实施例中，当在物理端口上新增加一个VLAN虚接口和/或更改了VLAN虚接口的IP地址时，则网络设备需要主动发送一个LLDP报文，以触发SDN控制器重新利用该LLDP报文中携带的三层VLAN接口信息确定三层拓扑。当物理端口上的VLAN虚接口被删除时，则网络设备需要主动发送一个LLDP报文，以触发SDN控制器重新利用该LLDP报文中携带的三层VLAN接口信息确定三层拓扑。进一步的，当在物理端口上新增加一个VLAN虚接口和/或更改了VLAN虚接口的IP地址时，则SDN控制器将会增加两个网络设备之间的三层IP逻辑链路。当物理端口上的VLAN虚接口被删除时，则SDN控制器将会删除两个网络设备之间的三层IP逻辑链路。
基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种软件定义网络SDN控制器，应用于包括所述SDN控制器和多个网络设备的SDN网络中，如图3所示，所述SDN控制器具体包括：
接收模块11，用于接收来自第一网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中；其中，所述第一LLDP报文中携带第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息，所述第一Packet-in消息中携带第一网络设备的设备标识和接收端口；以及，接收来自第二网络设备的第二LLDP报文，所述第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中；其中，所述第二LLDP报文中携带第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，所述第二Packet-in消息中携带第二网络设备的设备标识和接收端口；
确定模块12，用于利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑；以及，利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
所述第一LLDP报文中还携带了所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带了所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息；所述确定模块12，具体用于在确定所述第二网络设备归属的SDN控制器为所述SDN控制器，且所述第一网络设备归属的SDN控制器为所述SDN控制器时，利用所述第二网络设备的三层VLAN接口信息和所述第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑；否则，拒绝确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
本发明实施例中，所述三层VLAN接口信息，具体包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
所述确定模块12，具体用于当所述第二网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识与所述第一网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识相同，且所述第二网络设备的VLAN虚接口的IP地址与所述第一网络设备的VLAN虚接口的IP地址位于相同的网段内时，则在所述第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与所述第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间，建立三层IP逻辑链路；
所述确定模块12，进一步用于在确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑之后，利用第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间的三层IP逻辑链路、第二网络设备的VLAN虚接口的开销值、第二网络设备的VLAN虚接口的带宽值、第一网络设备的VLAN虚接口的开销值、第一网络设备的VLAN虚接口的带宽值，计算IP转发路径。
其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种网络设备，作为第一网络设备应用于包括SDN控制器和多个网络设备的软件定义网络SDN网络中，如图4所示，所述第一网络设备包括：
接收模块21，用于接收来自第二网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文中携带所述第二网络设备的设备标识和源端口、所述第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息；
发送模块22，用于将所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中，在所述第一Packet-in消息中添加第一网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第一Packet-in消息发送给所述SDN控制器；
以及，构造第二LLDP报文，在第二LLDP报文中添加第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，并将第二LLDP报文发送给第二网络设备，由第二网络设备将第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中，在第二Packet-in消息中添加第二网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第二Packet-in消息发送给所述SDN控制器；
以使所述SDN控制器利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑，并利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
本发明实施例中，所述第一LLDP报文中还携带了所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带了所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息；所述三层VLAN接口信息，具体包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种软件定义网络SDN网络中的三层拓扑确定方法，应用于包括SDN控制器和多个网络设备的SDN网络中，其特征在于，所述方法包括：
所述SDN控制器接收来自第一网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中；其中，所述第一LLDP报文中携带第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息，所述第一Packet-in消息中携带第一网络设备的设备标识和接收端口；所述SDN控制器接收来自第二网络设备的第二LLDP报文，所述第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中；其中，所述第二LLDP报文中携带第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，所述第二Packet-in消息中携带第二网络设备的设备标识和接收端口；
所述SDN控制器利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑；所述SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一LLDP报文中还携带了所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带了所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息，所述方法进一步包括：
所述SDN控制器在确定第二网络设备归属的SDN控制器为本SDN控制器，且第一网络设备归属的SDN控制器为本SDN控制器时，所述SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑；否则，所述SDN控制器拒绝确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述三层VLAN接口信息，具体包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑的过程，具体包括：
当所述第二网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识与所述第一网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识相同，且所述第二网络设备的VLAN虚接口的IP地址与所述第一网络设备的VLAN虚接口的IP地址位于相同的网段内时，则所述SDN控制器在所述第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与所述第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间，建立三层IP逻辑链路；
所述方法进一步包括：在所述SDN控制器确定所述第一网络设备与所述第二网络设备之间的三层拓扑之后，所述SDN控制器利用所述第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与所述第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间的三层IP逻辑链路、所述第二网络设备的VLAN虚接口的开销值、所述第二网络设备的VLAN虚接口的带宽值、所述第一网络设备的VLAN虚接口的开销值、所述第一网络设备的VLAN虚接口的带宽值，计算IP转发路径。
5.一种软件定义网络SDN网络中的三层拓扑确定方法，应用于包括SDN控制器和多个网络设备的SDN网络中，其特征在于，所述方法包括：
第一网络设备接收来自第二网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文中携带第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息，并将所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中，在所述第一Packet-in消息中添加第一网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第一Packet-in消息发送给所述SDN控制器；
第一网络设备构造第二LLDP报文，在第二LLDP报文中添加第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，并将第二LLDP报文发送给第二网络设备，由第二网络设备将第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中，在第二Packet-in消息中添加第二网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第二Packet-in消息发送给所述SDN控制器；
以使所述SDN控制器利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑，并利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一LLDP报文中还携带了所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带了所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息；所述三层VLAN接口信息，具体包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
7.一种软件定义网络SDN控制器，应用于包括所述SDN控制器和多个网络设备的SDN网络中，其特征在于，所述SDN控制器具体包括：
接收模块，用于接收来自第一网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中；其中，所述第一LLDP报文中携带第二网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息，所述第一Packet-in消息中携带第一网络设备的设备标识和接收端口；以及，接收来自第二网络设备的第二LLDP报文，所述第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中；其中，所述第二LLDP报文中携带第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，所述第二Packet-in消息中携带第二网络设备的设备标识和接收端口；
确定模块，用于利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑；以及，利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
8.如权利要求7所述的SDN控制器，其特征在于，所述第一LLDP报文中还携带了所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带了所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息；
所述确定模块，具体用于在确定所述第二网络设备归属的SDN控制器为所述SDN控制器，且所述第一网络设备归属的SDN控制器为所述SDN控制器时，利用所述第二网络设备的三层VLAN接口信息和所述第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑；否则，拒绝确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
9.如权利要求7或8所述的SDN控制器，其特征在于，所述三层VLAN接口信息，具体包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
10.如权利要求9所述的SDN控制器，其特征在于，
所述确定模块，具体用于当所述第二网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识与所述第一网络设备的VLAN虚接口的VLAN标识相同，且所述第二网络设备的VLAN虚接口的IP地址与所述第一网络设备的VLAN虚接口的IP地址位于相同的网段内时，则在所述第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与所述第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间，建立三层IP逻辑链路；
所述确定模块，进一步用于在确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑之后，利用第二网络设备的VLAN虚逻辑端口与第一网络设备的VLAN虚逻辑端口之间的三层IP逻辑链路、第二网络设备的VLAN虚接口的开销值、第二网络设备的VLAN虚接口的带宽值、第一网络设备的VLAN虚接口的开销值、第一网络设备的VLAN虚接口的带宽值，计算IP转发路径。
11.一种网络设备，作为第一网络设备应用于包括SDN控制器和多个网络设备的软件定义网络SDN网络中，其特征在于，所述第一网络设备包括：
接收模块，用于接收来自第二网络设备的第一链路层发现协议LLDP报文，所述第一LLDP报文中携带所述第二网络设备的设备标识和源端口、所述第二网络设备的三层虚拟局域网VLAN接口信息；
发送模块，用于将所述第一LLDP报文封装在第一Packet-in消息中，在所述第一Packet-in消息中添加第一网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第一Packet-in消息发送给所述SDN控制器，以及构造第二LLDP报文，在第二LLDP报文中添加第一网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的三层VLAN接口信息，并将第二LLDP报文发送给第二网络设备，由第二网络设备将第二LLDP报文封装在第二Packet-in消息中，在第二Packet-in消息中添加第二网络设备的设备标识和接收端口，并将所述第二Packet-in消息发送给所述SDN控制器，以使所述SDN控制器利用第二网络设备的设备标识和源端口、第一网络设备的设备标识和接收端口、第一网络设备的设备标识和源端口、第二网络设备的设备标识和接收端口，确定第一网络设备与第二网络设备之间的物理拓扑，并利用第二网络设备的三层VLAN接口信息和第一网络设备的三层VLAN接口信息，确定第一网络设备与第二网络设备之间的三层拓扑。
12.如权利要求11所述的网络设备，其特征在于，所述第一LLDP报文中还携带了所述第二网络设备归属的SDN控制器的信息，所述第二LLDP报文中还携带了所述第一网络设备归属的SDN控制器的信息；所述三层VLAN接口信息，具体包括以下之一或者任意组合：VLAN虚逻辑端口、VLAN虚接口的VLAN标识、VLAN虚接口的IP地址、VLAN虚接口的介质访问控制MAC地址、VLAN虚接口的开销值、VLAN虚接口的带宽值。
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