CN104639470B - 流标识封装方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流标识封装方法及系统。其中，该流标识封装方法包括：在对报文进行流表匹配成功的情况下，OpenFlow交换机为报文添加流标识；OpenFlow交换机调用预先保存的函数计算功能为流标识赋值以完成流标识的封装。通过本发明，达到了使OpenFlow网络节点可以实现流标识封装所要求的将封装前原始报文的某些字段哈希计算的结果作为新封装的流标识的赋值的效果。

Description

流标识封装方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种流标识封装方法及系统。
背景技术
在数据通信网络中，为了提高网络节点和网络链路的利用率，减小单个节点或单条链路的故障对业务流量的影响，等价多路径（Equal Cost Multiple Paths，简称为ECMP）技术的应用越来越广泛，ECMP技术可以对同源同宿的业务流量进行分流，不同的流沿着等价的不同的传输路径进行转发。
为了实现ECMP，通常是在网络节点上利用中间系统到中间系统（IntermediateSystem to Intermediate System，简称为IS-IS）或开放式最短路径优先（Open ShortestPath First，简称为OSPF）这样的路由协议先计算出同时包含多个出接口的转发表条目，网络节点在接收到匹配上该转发表条目的待转发报文后，针对报文的某些预设字段（比如IP五元组，包括源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端口和传输层协议号）进行哈希（hash）计算，再通过hash值对出接口个数的取模（mod）运算得出一个出接口索引（index），根据这个索引就可以选定该转发表条目所包含的多个出接口中的一个，然后把该报文从选定的出接口转发出去。由于匹配上述转发表条目的报文所包含的上述预设字段的赋值可能不同，而网络节点根据不同的字段赋值可能计算出不同的hash值，于是就实现了在单个网络节点上对匹配同一转发表条目的业务流量进行分流，进而为不同的流选择不同的出接口。网络中的所有节点都执行上述分流和为不同的流选择不同的出接口的操作，就能够实现ECMP的技术目的。
以多协议标签交换（Multi-Protocol Label Switching，简称为MPLS）网络和提供商骨干桥接（Provider Backbone Bridging，简称为PBB）网络为代表的叠加网络是当前应用非常普遍的一种数据通信网络。所谓叠加网络，就是把网络划分为叠加网络边缘层和叠加网络核心层，叠加网络边缘层负责对进入叠加网络的原始报文进行一次封装，封装后报文的目的地址指向叠加网络的远端边缘节点，叠加网络边缘层还负责对离开叠加网络的封装后报文进行解封装，叠加网络核心层负责根据封装后报文的目的地址对封装后报文进行转发。叠加网络的边缘节点完成叠加网络边缘层的功能，叠加网络的边缘节点和中间节点共同完成叠加网络核心层的功能。如果要在叠加网络中实现ECMP，有一种方法就是在叠加网络的核心层（包含边缘节点和中间节点）对封装后报文中包含的原始报文的某些预设字段（比如IP五元组）进行哈希计算，根据哈希计算的结果来选择出接口，但是这种方法要求网络节点能够提取封装后报文中包含的原始报文的某些预设字段，由于这些原始报文的字段位于封装后报文中比较深的位置，所以提取这些字段对于网络节点来说是一个比较大的负担，现有硬件设备实现起来也比较复杂和昂贵。为了解决上述方法的缺陷，国际标准组织互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force，简称为IETF）和电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，简称为IEEE）分别针对MPLS网络和PBB网络提出了相类似的解决方案，其基本原理就是在叠加网络的边缘层给进入叠加网络的原始报文先封装一层流标识，再完成标准化的MPLS封装或PBB封装，流标识的赋值来自原始报文的某些预设字段（比如IP五元组）哈希计算的结果（即hash值），在叠加网络的核心层对封装后报文进行哈希计算选择出接口时，无需再提取位于封装后报文中比较深位置的原始报文的某些字段，而只需提取位于封装后报文中比较浅位置的代表了原始报文分流信息的流标识，这就大大减轻了网络节点的负担，屏蔽了硬件实现的复杂性和高成本。在IETF标准RFC6391中，为了实现MPLS网络中基于伪线（Pseudo Wire，简称为PW）的ECMP，规定了作为流标识使用的流标签（Flow Label，简称为FL），流标签在封装后报文中的位置如图1所示；在IETF标准RFC 6790中，为了实现MPLS网络中基于标签交换路径（LabelSwitched Path，简称为LSP）的ECMP，规定了作为流标识使用的熵标签（Entropy Label，简称为EL），熵标签在封装后报文中的位置如图2所示；在IEEE标准802.1Qbp中，为了实现PBB网络中的ECMP，规定了作为流标识使用的流过滤标签（Flow Filtering Tag，简称为F-TAG），流过滤标签在封装后报文中的位置如图3所示。
随着软件定义网络（Software Defined Network，简称为SDN）概念的提出及其应用的发展，作为SDN核心技术的OpenFlow技术正处于快速发展阶段，目前利用OpenFlow技术建设的OpenFlow网络已经越来越多地应用于实际的生产生活中。OpenFlow网络采用控制平面与转发平面（也称为数据平面）相分离的架构，图4是根据相关技术的OpenFlow网络组件架构示意图，如图4所示，OpenFlow网络的管理平面由OpenFlow配置点来实现，OpenFlow配置点是一种运行着网管软件的设备，具体的设备形态可以是个人电脑或者服务器等。OpenFlow网络的控制平面由OpenFlow控制器来实现，OpenFlow控制器是一种具备强大计算能力的设备，具体的设备形态可以是个人电脑、服务器或服务器集群等，网络应用程序（App）可以通过应用程序编程接口（API）调用OpenFlow控制器以实现对OpenFlow网络的控制。OpenFlow网络的转发平面由OpenFlow交换机来实现，OpenFlow交换机是一种具备强大交换能力的设备，具体的设备形态是配备多个网络端口、基于流表（Flow Table）进行报文处理与转发的网络设备。OpenFlow配置点与OpenFlow交换机之间的接口运行OpenFlow管理和配置（OF-Config）协议，OpenFlow控制器与OpenFlow交换机之间的接口运行OpenFlow交换机（OF-Switch）协议，上述两个协议均由国际标准组织开放网络基金会（OpenNetworking Foundation，简称为ONF）负责制定和修改。
ONF于2013年3月正式发布的OF-Config协议1.1.1版本，规定了OF-Config协议流程。ONF于2013年10月正式发布的OpenFlow交换机规范1.4.0版本，规定了OF-Switch协议流程以及OpenFlow交换机内部的报文处理流程，其中就包括了如何在OpenFlow交换机上实现外层标签封装的添加和给新封装的外层标签赋值的方法。图5是根据相关技术的OpenFlow交换机实现外层标签封装的添加和给新封装的外层标签赋值的报文处理流程示意图，如图5所示，从入端口进入OpenFlow交换机的报文首先会进行流表匹配，流表是由OpenFlow控制器通过OF-Switch协议预先下发到OpenFlow交换机的。图6是根据相关技术的OpenFlow流表的格式图，如图6所示，流表中可以包含多个流表条目（Flow Table Entry），每个流表条目中的匹配字段（Match Fields）都可以是报文头中的任意字段（例如MAC地址字段、IP地址字段、MPLS标签字段等）。在流表匹配完成之后，对于流表匹配成功的报文会执行相应流表条目中的指令（Instructions），指令中可以包含一个或多个动作（Action），也就是说可以针对流表匹配成功的报文按顺序执行多个动作。有两个连续的动作“压入标签（Push-Tag）”和“给标签赋值（Set-Field）”可分别用于实现外层标签封装的添加和给新封装的外层标签赋值，其中，用于实现外层标签封装的添加的Push-Tag动作既可以支持外层MPLS标签封装的添加，也可以支持外层PBB标签封装的添加和VLAN标签封装的添加，由于前述IETF标准RFC6391规定的流标签和RFC 6790规定的熵标签与MPLS标签有着相同的格式定义，而IEEE标准802.1Qbp规定的流过滤标签与VLAN标签有着类似的格式定义，所以可以认为现有技术中的Push-Tag动作可以支持各种流标识封装的添加；用于实现给新封装的外层标签赋值的Set-Field动作可以支持给新封装的外层标签（比如MPLS标签、PBB标签或VLAN标签）赋值，但只能赋予显式的数值（比如100），由于流标识也是一种外层标签，所以可以认为现有技术中的Set-Field动作可以支持流标识的显式赋值。
综上所述，根据目前OpenFlow交换机规范的规定，OpenFlow交换机（即OpenFlow网络节点）只能给新封装的外层标签赋予显式的数值，无法实现流标识封装所要求的使用封装前原始报文的某些字段哈希计算的结果（即hash值）作为给新封装的流标识的赋值。
针对相关技术中OpenFlow交换机无法实现流标识封装的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种流标识封装方法及系统，以至少解决上述OpenFlow交换机无法实现流标识封装的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种流标识封装方法，包括：在对报文进行流表匹配成功的情况下，OpenFlow交换机为报文添加流标识；OpenFlow交换机调用预先保存的函数计算功能为流标识赋值以完成流标识的封装。
优选地，在OpenFlow交换机对报文进行流表匹配之前，该方法包括：OpenFlow交换机从OpenFlow控制器接收流表配置消息，其中，流表配置消息包括：流表信息和/或管理信息，其中：流表信息包括：流表条目，流表条目包括：添加流标识的指令，和调用函数计算功能为流标识赋值的指令；管理信息用于对调用函数计算功能为流标识进行赋值的操作进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除。
优选地，管理信息包含一比特的指示位，指示位用于指示管理信息包含用于调用函数计算功能的函数标识值且不包含赋予流标识的显式的数值。
优选地，函数计算功能的来源包括以下之一：厂商在制造过程中固化在OpenFlow交换机内部、OpenFlow配置点通过扩展的OF-Config协议对OpenFlow交换机进行配置、OpenFlow控制器将函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给OpenFlow交换机。
优选地，函数计算功能管理消息包括：包含函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，其中，函数计算功能表的配置消息用于对函数计算功能表和函数计算功能表中的条目进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除；函数计算功能表的读取消息用于读取函数计算功能表和函数计算功能表中的条目。
优选地，该方法还包括：在接收到函数计算功能表的配置消息和/或读取消息之后，OpenFlow交换机进行函数计算功能的本地配置和/或读取操作；在本地配置和/或读取操作失败的情况下，OpenFlow交换机向OpenFlow控制器发送用于指示相应配置和/或读取操作失败的错误消息。
优选地，在函数计算功能的来源为OpenFlow控制器将函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给OpenFlow交换机的情况下，该方法包括：在OpenFlow控制器下发函数计算功能之前，OpenFlow交换机接收OpenFlow控制器发送的函数计算功能支持能力查询消息，其中，函数计算功能支持能力查询消息用于查询OpenFlow交换机是否具备函数计算功能支持能力以及能够支持哪些函数计算功能。
优选地，函数计算功能的内容包括：函数标识字段、函数参数字段以及函数功能字段，其中，函数标识字段是对流标识赋值时用于调用函数计算功能的函数标识值；函数参数字段用于从报文中选择字段作为函数参数；函数功能字段用于指示预定的函数计算方式和算法。
优选地，流标识包括以下之一：伪线PW流标签、标签交换路径LSP熵标签、提供商骨干桥接PBB流过滤标签。
根据本发明的另一方面，提供了一种流标识封装系统，包括：OpenFlow控制器、OpenFlow配置点和OpenFlow交换机，其特征在于，OpenFlow交换机包括：添加模块，用于在对报文进行流表匹配成功的情况下，为报文添加流标识；赋值模块，用于调用函数计算功能为流标识赋值以完成流标识的封装。
优选地，OpenFlow交换机还包括：第一接收模块，用于从OpenFlow控制器接收流表配置消息，其中，流表配置消息包括：流表信息和/或管理信息，其中：流表信息包括：流表条目，流表条目包括：添加流标识的指令，和调用函数计算功能为流标识赋值的指令；管理信息用于对调用函数计算功能为流标识进行赋值的操作进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除。
优选地，管理信息包含一比特的指示位，该指示位用于指示管理信息包含用于调用函数计算功能的函数标识值且不包含赋予流标识的显示的数值。
优选地，函数计算功能的来源包括以下之一：厂商在制造过程中固化在OpenFlow交换机内部、OpenFlow配置点通过扩展的OF-Config协议对OpenFlow交换机进行配置、OpenFlow控制器将函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给OpenFlow交换机。
优选地，函数计算功能管理消息包括：包含函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，其中，函数计算功能表的配置消息用于对函数计算功能表和函数计算功能表中的条目进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除；函数计算功能表的读取消息用于读取函数计算功能表和函数计算功能表中的条目。
优选地，OpenFlow交换机还包括：第二接收模块，用于接收OpenFlow控制器发送的包含函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息；配置模块，用于根据包含函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，进行函数计算功能的本地配置和/或读取操作；发送模块，用于在本地配置和/或读取操作失败的情况下，向OpenFlow控制器发送用于指示相应配置和/或读取操作失败的错误消息。
优选地，在函数计算功能的来源为OpenFlow控制器将所述函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给所述OpenFlow交换机的情况下，交换机还包括：第三接收模块，用于在OpenFlow控制器下发函数计算功能之前，接收OpenFlow控制器发送的函数计算功能支持能力查询消息，其中，函数计算功能支持能力查询消息用于查询OpenFlow交换机是否具备函数计算功能支持能力以及能够支持哪些函数计算功能。
优选地，函数计算功能的内容包括：函数标识字段、函数参数字段以及函数功能字段，其中，函数标识字段是对流标识赋值时用于调用函数计算功能的函数标识值；函数参数字段用于从报文中选择字段作为函数参数；函数功能字段用于指示预定的函数计算方式和算法。
优选地，流标识包括以下之一：伪线PW流标签、标签交换路径LSP熵标签、提供商骨干桥接PBB流过滤标签。
通过本发明，采用OpenFlow交换机为报文添加流标识，并调用预先保存的函数计算功能为流标识赋值以完成流标识的封装的方式，解决了相关技术中OpenFlow交换机无法实现流标识封装的问题，达到了使OpenFlow网络节点可以实现流标识封装所要求的将封装前原始报文的某些字段哈希计算的结果作为新封装的流标识的赋值的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的流标签在封装后报文中的位置示意图；
图2是根据相关技术的熵标签在封装后报文中的位置示意图；
图3是根据相关技术的流过滤标签在封装后报文中的位置示意图；
图4是根据相关技术的OpenFlow网络组件架构示意图；
图5是根据相关技术的OpenFlow交换机实现外层标签封装的添加和给新封装的外层标签赋值的报文处理流程示意图；
图6是根据相关技术的OpenFlow流表的格式图；
图7是根据本发明实施例的流标识封装方法流程图；
图8是根据本发明实施例的流标识封装系统的结构框图；
图9是根据本发明优选实施例的流标识封装系统的结构框图；
图10是根据本发明优选实施例的OpenFlow网络中流标识封装的实现流程图；
图11是根据本发明优选实施例的OpenFlow交换机实现外层标签封装的添加和给新封装的外层标签赋值的报文处理流程示意图；
图12是根据本发明优选实施例的OpenFlow函数计算功能表的格式图；
图13是根据本发明优选实施例的OpenFlow网络中流标识封装的另一实现流程图；
图14是根据本发明优选实施例一的OpenFlow交换机中的流表的内容示意图；
图15是根据本发明优选实施例一的OpenFlow交换机中的函数计算功能表的内容示意图；
图16是根据本发明优选实施例二的OpenFlow交换机中的流表的内容示意图；
图17是根据本发明优选实施例二的OpenFlow交换机中的函数计算功能表的内容示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供一种流标识封装方法及系统，其主要涉及在OpenFlow网络中可以实现流标识封装的方法，通过本发明实施例，可以使得OpenFlow网络节点能够实现流标识封装所要求的使用封装前原始报文的某些字段哈希计算的结果（即hash值）作为给新封装的流标识的赋值，克服了现有技术无法实现流标识封装的缺陷。
本发明实施例提供一种流标识封装方法。图7是根据本发明实施例的流标识封装方法流程图，如图7所示，该方法主要包括以下步骤（步骤S702-步骤S704）：
步骤S702，在对报文进行流表匹配成功的情况下，OpenFlow交换机为报文添加流标识；
步骤S704，OpenFlow交换机调用预先保存的函数计算功能为流标识赋值以完成流标识的封装。
通过上述各个步骤，OpenFlow交换机可以为报文添加流标识，并调用预先保存的函数计算功能为流标识赋值以完成流标识的封装，OpenFlow网络节点可以实现流标识封装所要求的将封装前原始报文的某些字段哈希计算的结果作为新封装的流标识的赋值。
在本实施例中，在OpenFlow交换机对报文进行流表匹配之前，OpenFlow交换机可以从OpenFlow控制器接收流表配置消息，其中，流表配置消息可以包括：流表信息和/或管理信息，其中：流表信息可以包括：流表条目，流表条目可以包括：添加流标识的指令，和调用函数计算功能为流标识赋值的指令；管理信息用于对调用函数计算功能为流标识进行赋值的操作进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除。
在本实施例中，管理信息可以包含一比特的指示位，该指示位可以用于指示管理信息包含用于调用函数计算功能的函数标识值且不包含赋予流标识的显式的数值。
在本实施例中，函数计算功能的来源包括以下之一：厂商在制造过程中固化在OpenFlow交换机内部、OpenFlow配置点通过扩展的OF-Config协议对OpenFlow交换机进行配置、OpenFlow控制器将函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给OpenFlow交换机。
在本实施例中，函数计算功能管理消息可以包括：包含函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，其中，函数计算功能表的配置消息用于对函数计算功能表和函数计算功能表中的条目进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除；函数计算功能表的读取消息用于读取函数计算功能表和函数计算功能表中的条目。
在本实施例中，在接收到函数计算功能表的配置消息和/或读取消息之后，OpenFlow交换机可以进行函数计算功能的本地配置和/或读取操作；在本地配置和/或读取操作失败的情况下，OpenFlow交换机向OpenFlow控制器发送用于指示相应配置和/或读取操作失败的错误消息。
在本实施例中，在函数计算功能的来源为OpenFlow控制器将函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给OpenFlow交换机的情况下，在OpenFlow控制器下发函数计算功能之前，OpenFlow交换机可以接收OpenFlow控制器发送的函数计算功能支持能力查询消息，其中，函数计算功能支持能力查询消息用于查询OpenFlow交换机是否具备函数计算功能支持能力以及能够支持哪些函数计算功能。
在本实施例中，函数计算功能的内容可以包括：函数标识字段、函数参数字段以及函数功能字段，其中，函数标识字段是对流标识赋值时用于调用函数计算功能的函数标识值；函数参数字段用于从报文中选择字段作为函数参数；函数功能字段用于指示预定的函数计算方式和算法。
在本实施例中，流标识可以包括以下之一：伪线PW流标签、标签交换路径LSP熵标签、提供商骨干桥接PBB流过滤标签。
本发明实施例提供一种流标识封装系统。图8是根据本发明实施例的流标识封装系统的结构框图，该系统用以实现上述实施例提供的流标识封装方法，如图8所示，该系统主要包括：OpenFlow控制器、OpenFlow配置点和OpenFlow交换机，其中，OpenFlow交换机包括：添加模块10和赋值模块20。其中，添加模块10，用于在对报文进行流表匹配成功的情况下，为报文添加流标识；赋值模块20，用于调用函数计算功能为流标识赋值以完成流标识的封装。
在本实施例中，管理信息可以包含一比特的指示位，该指示位可以用于指示管理信息包含用于调用函数计算功能的函数标识值且不包含赋予流标识的显示的数值。
在本实施例中，函数计算功能的来源可以包括以下之一：厂商在制造过程中固化在OpenFlow交换机内部、OpenFlow配置点通过扩展的OF-Config协议对OpenFlow交换机进行配置、OpenFlow控制器将函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给OpenFlow交换机。
在本实施例中，函数计算功能管理消息可以包括：包含函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，其中，函数计算功能表的配置消息用于对函数计算功能表和函数计算功能表中的条目进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除；函数计算功能表的读取消息用于读取函数计算功能表和函数计算功能表中的条目。
在本实施例中，函数计算功能的内容可以包括：函数标识字段、函数参数字段以及函数功能字段，其中，函数标识字段是对流标识赋值时用于调用函数计算功能的函数标识值；函数参数字段用于从报文中选择字段作为函数参数；函数功能字段用于指示预定的函数计算方式和算法。
在本实施例中，流标识可以包括以下之一：伪线PW流标签、标签交换路径LSP熵标签、提供商骨干桥接PBB流过滤标签。
图9是根据本发明优选实施例的流标识封装系统的结构框图，如图9所示，该优选实施例提供的流标识封装系统包括：OpenFlow控制器、OpenFlow配置点和OpenFlow交换机，其中，OpenFlow交换机还可以包括：第一接收模块30，用于从OpenFlow控制器接收流表配置消息，其中，流表配置消息包括：流表信息和/或管理信息，其中：流表信息包括：流表条目，流表条目包括：添加流标识的指令，和调用函数计算功能为流标识赋值的指令；管理信息用于对调用函数计算功能为流标识进行赋值的操作进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除。
在本优选实施例中，OpenFlow交换机还可以包括：第二接收模块40，用于接收OpenFlow控制器发送的包含函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息；配置模块50，用于根据包含函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，进行函数计算功能的本地配置和/或读取操作；发送模块60，用于在本地配置和/或读取操作失败的情况下，向OpenFlow控制器发送用于指示相应配置和/或读取操作失败的错误消息。
在本优选实施例中，在函数计算功能的来源为OpenFlow控制器将所述函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给所述OpenFlow交换机的情况下，OpenFlow交换机还可以包括：第三接收模块70，用于在OpenFlow控制器下发函数计算功能之前，接收OpenFlow控制器发送的函数计算功能支持能力查询消息，其中，函数计算功能支持能力查询消息用于查询OpenFlow交换机是否具备函数计算功能支持能力以及能够支持哪些函数计算功能。
采用上述实施例提供的流标识封装方法及系统，OpenFlow交换机可以为报文添加流标识，并调用预先保存的函数计算功能为流标识赋值以完成流标识的封装，达到了使OpenFlow网络节点可以实现流标识封装所要求的将封装前原始报文的某些字段哈希计算的结果作为新封装的流标识的赋值的效果。
下面结合图10至图17以及优选实施例一和优选实施例二对上述实施例提供的流标识封装方法及系统的实现进行更加详细的描述和说明。
图10是根据本发明优选实施例的OpenFlow网络中流标识封装的实现流程图，如图10所示，该流程包括：
步骤S1002，对进入OpenFlow交换机的报文，在流表匹配成功时，执行添加流标识封装的动作和调用函数计算功能给流标识赋值的动作。
在现有技术中，在流表匹配成功时，虽然也可以执行添加流标识封装的动作和给流标识赋值的动作，但只能给流标识赋予显式的数值，无法调用函数计算功能，也就无法满足流标识的赋值根据封装前报文的某些字段哈希计算获得的要求。
图11是根据本发明优选实施例的OpenFlow交换机实现外层标签封装的添加和给新封装的外层标签赋值的报文处理流程示意图，如图11所示，OpenFlow交换机上包含一个函数计算功能表（Function Table），此表中可包含多个函数计算功能（Function Entry）供流表中的“给标签赋值”动作进行调用。图12是根据本发明优选实施例的OpenFlow函数计算功能表的格式图，如图12所示，每个函数计算功能包含“函数标识”（Function ID）字段，这个字段是流表中包含的赋值动作调用函数计算功能时所使用的标识，用于调用指定的函数计算功能；每个函数计算功能也包含“函数参数”（Function Parameters）字段，该字段用于选择进入交换机报文的某些字段作为函数参数；每个函数计算功能也包含“函数功能”（Function）字段，该字段用于标明指定的函数计算方式和算法。
步骤S1004，在上述动作的触发下，通过上述函数计算功能针对进入交换机报文的某些字段进行函数计算，并返回函数计算结果给赋值动作。
图13是根据本发明优选实施例的OpenFlow网络中流标识封装的另一实现流程图，如图13所示，该流程包括：
步骤S1302，在OpenFlow控制器发往OpenFlow交换机的第一消息中添加管理信息，其中，上述管理信息用于对指定动作进行以下至少之一管理：增加、修改、删除，上述指定动作用于调用函数计算功能给流标识赋值。其中，上述第一消息包括但不限于：流表配置消息。
在现有技术中，OpenFlow控制器发往OpenFlow交换机的流表配置消息中已包含对外层标签赋值动作的增加、修改、删除的管理信息，但外层标签赋值动作的参数只能是显式的所赋数值，为了添加对于调用函数计算功能给流标识赋值动作的管理信息，可以利用已有外层标签赋值动作的管理信息中的一个保留比特来标识外层标签赋值动作的参数是显式的所赋数值，还是指向所调用函数计算功能的函数标识值，这样就最大限度地重用了现有技术。
为了进一步支持上述处理步骤，在OpenFlow控制器向OpenFlow交换机发送的消息中增加以下至少之一消息：对上述函数计算功能所属函数计算功能表的配置消息和读取消息，其中，上述配置消息用于对上述函数计算功能表及上述函数计算功能表中的条目进行以下至少之一管理：增加、修改、删除；上述读取消息用于读取上述函数计算功能表和上述条目。即OpenFlow控制器需要向OpenFlow交换机发送上述至少之一消息。如果OpenFlow交换机上的函数计算功能表是在OpenFlow交换机生产制造时就固化在交换机内部的，或者是由OpenFlow配置点通过扩展的OF-Config协议配置的，则OpenFlow控制器不需要向OpenFlow交换机发送上述配置消息以配置函数计算功能；否则，OpenFlow控制器需要向OpenFlow交换机发送上述配置消息以配置函数计算功能，这种情况下，为了确保OpenFlow控制器配置的函数计算功能是OpenFlow交换机所能够支持的功能，需要在OpenFlow控制器向OpenFlow交换机发送的消息中增加函数计算功能支持能力查询消息，OpenFlow控制器在向OpenFlow交换机发送上述配置消息之前先发送上述查询消息，用于OpenFlow控制器预先获知OpenFlow交换机是否具备函数计算功能支持能力以及能够支持哪些函数计算功能。
步骤S1304，向OpenFlow交换机发送上述第一消息。
为了使OpenFlow控制器及时获知OpenFlow交换机对于函数计算功能的支持状态，在OpenFlow交换机发往OpenFlow控制器的第二消息中添加函数计算功能表错误上报信息，其中，上述函数计算功能表错误上报信息用于在根据上述配置消息对上述函数计算功能表进行配置发生异常时和根据上述读取消息对上述函数计算功能表进行读取发生异常时向上述OpenFlow控制器上报。其中，上述第二消息包括但不限于：错误上报消息，即可以在现有的错误上报消息中增加上述函数计算功能表错误上报信息。
优选实施例一
在本优选实施例中，需要在OpenFlow交换机的以太端口10（In_Port=10）上对所有属于VLAN100（VLAN_ID=100）的报文完成PW流标签的封装。
结合图4与图11所示，在本优选实施例中，OpenFlow网络中的OpenFlow控制器和OpenFlow交换机要执行如下步骤：
步骤1，OpenFlow控制器与OpenFlow交换机之间运行OF-Switch协议，由OpenFlow控制器向OpenFlow交换机下发流表和函数计算功能表。
图14是根据本发明优选实施例一的OpenFlow交换机中的流表的内容示意图，如图14所示，OpenFlow交换机中只有单级流表，流表中包含一个流表条目，流表条目中的匹配字段包含了“入端口10”和“属于VLAN100”，流表条目中的指令字段包含了“执行添加PW流标签动作”和“执行调用函数计算功能101给PW流标签赋值动作”的指令。图15是根据本发明优选实施例一的OpenFlow交换机中的函数计算功能表的内容示意图，如图15所示，函数计算功能表中包含一个函数计算功能表条目，即包含一个函数计算功能，该功能完成根据进入交换机报文的MAC地址和IP五元组进行采用哈希算法1的哈希计算，函数的标识为101。
如果出现OpenFlow控制器向OpenFlow交换机下发的流表和函数计算功能表在OpenFlow交换机上配置失败的情况，OpenFlow交换机会向OpenFlow控制器发送相应的配置失败的错误上报消息。
步骤2，从入端口进入OpenFlow交换机的报文首先进行流表匹配，针对匹配入端口10和VLAN100（In_Port=10，VLAN_ID=100）成功的报文执行包含了“执行添加PW流标签动作”（Push MPLS Label）和“执行调用函数计算功能101给PW流标签赋值动作”（Set MPLSLabelID101）的指令，其中后一个动作调用函数101根据进入交换机报文的MAC地址和IP五元组进行采用哈希算法1的哈希计算，并把计算结果（hash值）赋给PW流标签。
优选实施例二
在本优选实施例中，需要在OpenFlow交换机的以太端口20（In_Port=20）上对所有报文完成LSP熵标签的封装，在OpenFlow交换机的以太端口30（In_Port=30）上对所有报文完成PBB流过滤标签的封装。
结合图4与图11所示，在本优选实施例中，OpenFlow网络中的OpenFlow控制器和OpenFlow交换机要执行如下步骤：
步骤1，OpenFlow控制器与OpenFlow交换机之间运行OF-Switch协议，由OpenFlow控制器向OpenFlow交换机下发流表和函数计算功能表。
图16是根据本发明优选实施例二的OpenFlow交换机中的流表的内容示意图，如图16所示，OpenFlow交换机中只有单级流表，流表中包含两个流表条目，第一个流表条目中的匹配字段包含了“入端口20”，指令字段包含了“执行添加LSP熵标签动作”和“执行调用函数计算功能102给LSP熵标签赋值动作”的指令，第二个流条目中的匹配字段包含了“入端口30”，指令字段包含了“执行添加PBB流过滤标签动作”和“执行调用函数计算功能103给PBB流过滤标签赋值动作”的指令。图17是根据本发明优选实施例二的OpenFlow交换机中的函数计算功能表的内容示意图，如图17所示，函数计算功能表中包含两个函数计算功能表条目，即包含两个函数计算功能，第一个函数计算功能完成根据进入交换机报文的IP五元组进行采用哈希算法2的哈希计算，函数的标识为102；第二个函数计算功能完成根据进入交换机报文的MAC地址和IP五元组进行采用哈希算法3的哈希计算，函数的标识为103。
如果出现OpenFlow控制器向OpenFlow交换机下发的流表和函数计算功能表在OpenFlow交换机上配置失败的情况，OpenFlow交换机会向OpenFlow控制器发送相应的配置失败的错误上报消息。
步骤2，从入端口进入OpenFlow交换机的报文首先进行流表匹配，针对匹配入端口20（In_Port=20）成功的报文执行包含了“执行添加LSP熵标签动作”（Push MPLS Label）和“执行调用函数计算功能102给LSP熵标签赋值动作”（Set MPLS Label ID102）的指令，其中后一个动作调用函数102根据进入交换机报文的IP五元组进行采用哈希算法2的哈希计算，并把计算结果（hash值）赋给LSP熵标签；针对匹配入端口30（In_Port=30）成功的报文执行包含了“执行添加PBB流过滤标签动作”（Push Flow Filtering Tag）和“执行调用函数计算功能103给PBB流过滤标签赋值动作”（Set Flow Filtering Tag ID103）的指令，其中后一个动作调用函数103根据进入交换机报文的MAC地址和IP五元组进行采用哈希算法3的哈希计算，并把计算结果（hash值）赋给PBB流过滤标签。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过硬件来实现的。例如：一种处理器，包括上述各个模块，或者，上述各个模块分别位于一个处理器中。
在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。
在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：本发明实施例可以扩展ONF制定的OpenFlow交换机规范标准规定的给新封装的外层标签赋值的实现机制，在报文处理流程中增加了通过调用函数计算功能给外层标签赋值的动作，并通过扩展现有OF-Switch协议来支持OpenFlow交换机的函数计算功能支持能力的查询，以及OpenFlow交换机的函数计算功能表的配置和/或读取，在OpenFlow网络中实现了流标识的封装。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种流标识封装方法，其特征在于，包括：
在对报文进行流表匹配成功的情况下，OpenFlow交换机为所述报文添加流标识；
所述OpenFlow交换机调用预先保存的函数计算功能为所述流标识赋值以完成所述流标识的封装；
其中，所述函数计算功能的内容包括：函数标识字段、函数参数字段以及函数功能字段，其中，所述函数标识字段是对所述流标识赋值时用于调用所述函数计算功能的函数标识值；所述函数参数字段用于从所述报文中选择字段作为函数参数；所述函数功能字段用于指示预定的函数计算方式和算法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述OpenFlow交换机对所述报文进行所述流表匹配之前，所述方法包括：
所述OpenFlow交换机从OpenFlow控制器接收流表配置消息，其中，所述流表配置消息包括：流表信息和/或管理信息，其中：
所述流表信息包括：流表条目，所述流表条目包括：添加所述流标识的指令，和调用所述函数计算功能为所述流标识赋值的指令；
所述管理信息用于对调用所述函数计算功能为所述流标识进行赋值的操作进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述管理信息包含一比特的指示位，所述指示位用于指示所述管理信息包含用于调用所述函数计算功能的函数标识值且不包含赋予所述流标识的显式的数值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述函数计算功能的来源包括以下之一：
厂商在制造过程中固化在所述OpenFlow交换机内部、OpenFlow配置点通过扩展的OF-Config协议对所述OpenFlow交换机进行配置、OpenFlow控制器将所述函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给所述OpenFlow交换机。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述函数计算功能管理消息包括：包含所述函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，其中，
所述函数计算功能表的配置消息用于对所述函数计算功能表和所述函数计算功能表中的条目进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除；
所述函数计算功能表的读取消息用于读取所述函数计算功能表和所述函数计算功能表中的条目。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在接收到所述函数计算功能表的配置消息和/或读取消息之后，所述OpenFlow交换机进行所述函数计算功能的本地配置和/或读取操作；
在本地配置和/或读取操作失败的情况下，所述OpenFlow交换机向所述OpenFlow控制器发送用于指示相应配置和/或读取操作失败的错误消息。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在函数计算功能的来源为OpenFlow控制器将所述函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给所述OpenFlow交换机的情况下，所述方法包括：
在所述OpenFlow控制器下发所述函数计算功能之前，所述OpenFlow交换机接收所述OpenFlow控制器发送的函数计算功能支持能力查询消息，其中，所述函数计算功能支持能力查询消息用于查询所述OpenFlow交换机是否具备函数计算功能支持能力以及能够支持哪些函数计算功能。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流标识包括以下之一：伪线PW流标签、标签交换路径LSP熵标签、提供商骨干桥接PBB流过滤标签。
9.一种流标识封装系统，包括：OpenFlow控制器、OpenFlow配置点和OpenFlow交换机，其特征在于，所述OpenFlow交换机包括：
添加模块，用于在对报文进行流表匹配成功的情况下，为所述报文添加流标识；
赋值模块，用于调用函数计算功能为所述流标识赋值以完成所述流标识的封装；
其中，所述函数计算功能的内容包括：函数标识字段、函数参数字段以及函数功能字段，其中，所述函数标识字段是对所述流标识赋值时用于调用所述函数计算功能的函数标识值；所述函数参数字段用于从所述报文中选择字段作为函数参数；所述函数功能字段用于指示预定的函数计算方式和算法。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述OpenFlow交换机还包括：
第一接收模块，用于从所述OpenFlow控制器接收流表配置消息，其中，所述流表配置消息包括：流表信息和/或管理信息，其中：
所述流表信息包括：流表条目，所述流表条目包括：添加所述流标识的指令，和调用所述函数计算功能为所述流标识赋值的指令；
所述管理信息用于对调用所述函数计算功能为所述流标识进行赋值的操作进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述管理信息包含一比特的指示位，所述指示位用于指示所述管理信息包含用于调用所述函数计算功能的函数标识值且不包含赋予所述流标识的显示的数值。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述函数计算功能的来源包括以下之一：
厂商在制造过程中固化在所述OpenFlow交换机内部、所述OpenFlow配置点通过扩展的OF-Config协议对所述OpenFlow交换机进行配置、所述OpenFlow控制器将所述函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给所述OpenFlow交换机。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述函数计算功能管理消息包括：包含所述函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，其中，
所述函数计算功能表的配置消息用于对所述函数计算功能表和所述函数计算功能表中的条目进行以下至少之一的管理：增加、修改、删除；
所述函数计算功能表的读取消息用于读取所述函数计算功能表和所述函数计算功能表中的条目。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述OpenFlow交换机还包括：
第二接收模块，用于接收所述OpenFlow控制器发送的包含所述函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息；
配置模块，用于根据包含所述函数计算功能的函数计算功能表的配置消息和/或读取消息，进行所述函数计算功能的本地配置和/或读取操作；
发送模块，用于在本地配置和/或读取操作失败的情况下，向所述OpenFlow控制器发送用于指示相应配置和/或读取操作失败的错误消息。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，在函数计算功能的来源为OpenFlow控制器将所述函数计算功能携带在函数计算功能管理消息中下发给所述OpenFlow交换机的情况下，所述OpenFlow交换机还包括：
第三接收模块，用于在所述OpenFlow控制器下发所述函数计算功能之前，接收所述OpenFlow控制器发送的函数计算功能支持能力查询消息，其中，所述函数计算功能支持能力查询消息用于查询所述OpenFlow交换机是否具备函数计算功能支持能力以及能够支持哪些函数计算功能。
16.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述流标识包括以下之一：伪线PW流标签、标签交换路径LSP熵标签、提供商骨干桥接PBB流过滤标签。
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