CN105207995B - 一种基于sdn的vlan动态注册方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于SDN的VLAN动态注册方法，所述方法包括步骤：控制器根据LLDP协议感知SDN TRILL网络拓扑结构；每个SDN交换机上报链路状态信息和VLAN信息至所述控制器；所述控制器计算出等价路由；所述控制器根据所述等价路由下发流表。本发明基于SDN的VLAN二层网络，通过控制器维护设备动态VLAN属性；一台设备上的VLAN信息首先发送到控制器进行统一计算，然后会通过流表的方式下发到整个SDN交换网。从而达到减少网络管理员的手工配置量及保证VLAN配置正确的目的。

Description

一种基于SDN的VLAN动态注册方法
技术领域
本发明涉及局域网领域，尤其涉及一种基于SDN的VLAN动态注册方法。
背景技术
传统GVRP(GARP VLAN Registration Protocol，GARP VLAN注册协议)是GARP的一种应用，它基于GARP的工作机制，维护交换机中的VLAN动态注册信息，并传播该信息到其它的交换机中。所有支持GVRP特性的交换机能够接收来自其它交换机的VLAN注册信息，并动态更新本地的VLAN注册信息，包括当前的VLAN成员、这些VLAN成员可以通过哪个端口到达等。而且所有支持GVRP特性的交换机能够将本地的VLAN注册信息向其它交换机传播，以便使同一交换网内所有支持GVRP特性的设备的VLAN信息达成一致。GVRP传播的VLAN注册信息既包括本地手工配置的静态注册信息，也包括来自其它交换机的动态注册信息。但是这种方式由于时差会存在全网不同步、收敛慢的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本申请记载了一种基于SDN的VLAN动态注册方法，所述方法包括步骤：
SDN控制器根据LLDP协议感知SDN TRILL网络拓扑结构；
每个SDN交换机上报链路状态信息和VLAN信息至所述SDN控制器；
所述SDN控制器计算出等价路由；
所述SDN控制器根据所述等价路由下发流表。
较佳的，所述SDN控制器根据最短路径树算法计算出所述等价路由。
较佳的，所述上报链路状态信息包括：所述SDN交换机的MAC地址和/或所述SDN交换机的标识符和/或消息类型和/或局域网ID。
较佳的，所述方法还包括：
所述SDN控制器将封装的LLDP协议报文发送给所有的所述SDN交换机；
第一SDN交换机接收到所述LLDP报文，解析所述LLDP报文后所述第一SDN交换机重新组装所述LLDP报文；
第二SDN交换机接收所述第一SDN交换机重新组装的所述LLDP报文，与所述SDN控制器下发的所述流表进行匹配，将所述LLDP报文进行重新组装、封装并发送至所述SDN控制器；
所述SDN控制器接收所述第二交换机发送的所述LLDP报文，完成所述第一SDN交换机和所述第二SDN交换机的链路发现。
较佳的，所述LLDP报文携带有SDN交换机ID、SDN交换机端口号。
较佳的，所述第一SDN交换机重新组装所述LLDP报文时，在所述LLDP报文中添加了所述第一SDN交换机的TRILL端口类型的TLV字段；所述第二SDN交换机重新组装所述LLDP报文时，在所述LLDP报文中添加了所述第二SDN交换机的TRILL端口类型的TLV字段。
较佳的，所述SDN控制器接收所述第二SDN交换机发送的所述LLDP报文后，解析所述LLDP报文中携带的所述第一SDN交换机ID、所述第一SDN交换机端口号以及第一交换机的所述TRILL端口类型以及所述第二交换机ID、所述第二SDN交换机端口号以及第二交换机的所述TRILL端口类型。
较佳的，所述SDN交换机还需要将学习到的源MAC址立即上报至所述SDN控制器。
较佳的，所述控制其根据所述SDN交换机上报的所述链路状态信息、所述VLAN信息以及所述源MAC地址，生成DN TRILL的MAC表和/或SDN TRILL的ECMP表和/或ECMP Group表和/或出口表和/或MAC表。
较佳的，所述SDN交换机与主机相连的端口仅存在于入口SDN交换机和出口SDN交换机处。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：本发明基于SDN的VLAN二层网络，通过SDN控制器维护设备动态VLAN属性。采用基于SDN的VLAN动态注册方法，一台设备上的VLAN信息首先发送到SDN控制器进行统一计算，然后会通过流表的方式下发到整个SDN交换网。从而达到减少网络管理员的手工配置量及保证VLAN配置正确的目的。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种基于SDN的VLAN动态注册方法的总体流程图；
图2为本发明一种基于SDN的VLAN动态注册方法中SDN TRILL网络拓扑两两交换机之间的链路发现流程图；
图3为本发明一种基于SDN的VLAN动态注册方法中SDN交换机和SDN控制器建立连接后SDN交换机进行信息上报的流程图；
图4为本发明一种基于SDN的VLAN动态注册方法中SDN控制器根据SDN交换机上报的所有信息生产流表的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明基于SDN的VLAN动态注册方法进行详细说明。
首先SDN控制器根据LLDP协议感知SDN TRILL网络拓扑结构。每个SDN交换机需要上报自己链路状态信息给SDN控制器。SDN控制器采用最短路径树算法，计算出等价路由。最后SDN控制器根据计算结果下发流表。每个SDN交换机的整体处理流程如下图1所示，包括步骤：
SDN控制器根据LLDP协议感知SDN TRILL网络拓扑结构；
每个SDN交换机将自己相应的链路状态信息和VLAN信息上报给SDN控制器；
SDN控制器根据最短路径树算法，计算出等价路由；
SDN控制器根据所述等价路由下发流表。
SDN控制器通过Packet out消息封装LLDP报文发送给所有SDN交换机，并在Packetout消息中要求网元把其中携带的LLDP报文从某个网元端口发送出去。LLDP报文中携带的Chassis ID为SDN控制器获取的Datapath ID中包含的MAC地址，LLDP报文中携带的Port ID为SDN控制器获取的端口信息中包含的端口号。SDN交换机接收封装了LLDP报文的Packetout消息，解析后SDN交换机会重新组装LLDP报文(填充TRILL端口类型的TLV字段)并按照指令将LLDP报文从对应的端口发送出去。邻居SDN交换机接收到LLDP报文，匹配SDN控制器预先下发的流表条目，将LLDP报文封装成Packet in消息上送给SDN控制器。SDN控制器接收到邻居交换机上送的封装了LLDP报文的Packet in消息，完成两两交换机之间的链路发现，进而获取整网的网络拓扑。
具体来说，如图2所示，SDN TRILL网络拓扑两两交换机之间的链路发现流程包括步骤：
SDN控制器通过Packet out消息封装LLDP报文发送给所有SDN交换机；
所述Packet out消息中要求网元把Packet out消息中携带的LLDP报文从某个网元端口发送至第一SDN交换机；即Packet out消息中不仅携带有LLDP报文，还包括发送信息，所述网元接收所述发送信息，从而将Packet out消息中携带的LLDP报文从某个网元端口发送出去；
所述第一SDN交换机接收封装的Packet out消息并进行解析；
所述第一SDN交换机重新组装LLDP报文并将其从相应的端口发送出去；重新组装LLDP报文即在原有的LLDP报文中加入所述第一SDN交换机的TRILL端口类型的TLV(Type-length-value，类型-长度-值)字段；
第二SDN交换机接收到所述第一SDN重新组装后的LLDP报文，与所述SDN控制器之前下发的流表条目进行匹配；其中，所述第二SDN交换机与所述第一SDN交换机相邻；
将所述第二SDN重新组装后的LLDP报文进行封装，封装成为Packet in消息上送至所述SDN控制器；
所述SDN控制器接收Packet in消息，完成所述第一SDN交换机和所述第二SDN交换机的链路发现。
上述方式是第一SDN交换机和第二SDN交换机的链路发现，在整个局域网中，所有的交换机都是通过这种方式完成链路发现，从而获取整个网络的网络拓扑。
SDN控制器接收到邻居交换机上送的封装了LLDP报文的Packet in消息后，做如下处理：
解析LLDP报文中携带的Chassis ID，Port ID和TRILL端口类型的TLV字段，确定发送该LLDP报文的交换机，端口和端口类型；
解析Packet in消息中携带的入端口，确定收到该LLDP报文的交换机及端口；
TRILL端口类型的选择和交换机的角色有关系。Access端口(SDN交换机与主机相连的端口)仅存在于Ingress RBridge(入口RBridge)和Egress RBridge(出口RBridge)，实现了TRILL协议的设备叫做Routing Bridge，简称RBridge，在本发明中指的是SDN交换机。
如图3所示，SDN交换机和SDN控制器建立连接，需立即上报链路状态信息给SDN控制器。同时，所述SDN交换机还需要将学习到的源MAC地址上报至所述SDN控制器。
Ingress RBridge的TRILL单播报文的转发过程流程为：RB1从LAN网接收报文，根据目的MAC地址和VLAN ID匹配一级流表，如果匹配执行动作(查询SDN TRILL的MAC表)，获得Egress Bridge id(RB3)。然后再根据Egress Bridge id(RB3)匹配二级流表，如果匹配执行动作(查询SDN TRILL的ECMP表)，获得ECMP Group。再根据ECMP Group和当前Bridgeid匹配三级流表，如果匹配执行动作(查询ECMP Group表)，获得下一跳的Bridge id。根据下一跳的Bridge id匹配四级流表，如果匹配执行动作(查询SDN TRILL的出口表)，获得出端口和下一跳MAC地址。最后封装报文到SDN TRILL隧道，并且学习源MAC地址，VLAN和接收端口，并立即上报给SDN控制器。其中，RB1、RB2和RB3为同一局域网中的SDN交换机。
Transit RBridge的TRILL单播报文的转发流程为：RB2接收TRILL报文从RB1。根据TRILL头的Egress RBridge(RB3)匹配一级流表，如果匹配执行动作(查询SDN TRILL的ECMP表)，获得ECMP Group。再根据ECMP Group和当前Bridge id匹配二级流表，如果匹配执行动作(查询ECMP Group表)，获得下一跳的Bridge id。根据下一跳的Bridge id匹配三级流表，如果匹配执行动作(查询SDN TRILL的出口表)，获得出端口和下一跳MAC地址，最后替换外层L2头(用下一跳MAC地址替换目的MAC地址，用RB2的MAC地址替换源MAC地址)。在TransitRBridge无需任何学习动作。
Egress RBridge的TRILL单播报文的转发流程为：RB3接收TRILL报文从RB2。TRILL头的Egress RBridge(RB3)必须等于本bridge id。剥离TRILL头，终止TRILL隧道。根据C-DA和VLAN查询MAC表，获得出端口。最后学习C-SA，VLAN和TRILL头的Ingress RBridge(RB1)，并上报给SDN控制器。
如图4所示，SDN控制器根据SDN交换机上报的所有信息，生成流表，所述流表包括：SDN TRILL的MAC表、SDN TRILL的ECMP表、ECMP Group表，出口表和MAC表。其中，所有信息链路状态信息和VLAN信息和学习信息，所述学习信息为源MAC地址。
本发明SDN交换机通过扩展的Experimenter报文上报链路状态；为了支持基于SDN的多链接透明互联算法，需要增加新的LLDP TLV类型；为了支持基于SDN的多链接透明互联算法，需要对SDN流表进行扩充；为了支持基于SDN的多链接透明互联算法，需要对LLDP协议进行扩充；为了支持基于SDN的多链接透明互联算法，SDN交换机上报链路状态信息；为了支持基于SDN的多链接透明互联算法，SDN交换机的多级流表匹配过程。
本发明基于SDN的VLAN二层网络，通过SDN控制器维护设备动态VLAN属性。采用本发明，一台设备上的VLAN信息首先发送到SDN控制器进行统一计算，然后会通过流表的方式下发到整个SDN交换网。从而达到减少网络管理员的手工配置量及保证VLAN配置正确的目的。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (8)

1.一种基于SDN的VLAN动态注册方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
SDN控制器根据LLDP协议感知SDN TRILL网络拓扑结构；
每个SDN交换机上报链路状态信息和VLAN信息至所述SDN控制器；
所述SDN控制器计算出等价路由；
所述SDN控制器根据所述等价路由下发流表；
所述SDN控制器根据LLDP协议感知SDNTRILL网络拓扑结构具体为：
所述SDN控制器将封装的LLDP协议报文发送给所有的所述SDN交换机；
第一SDN交换机接收到所述LLDP报文，解析所述LLDP报文后所述第一SDN交换机重新组装所述LLDP报文；
第二SDN交换机接收所述第一SDN交换机重新组装的所述LLDP报文，与所述SDN控制器下发的所述流表进行匹配，将所述LLDP报文进行重新组装、封装并发送至所述SDN控制器；
所述SDN控制器接收所述第二SDN交换机发送的所述LLDP报文，完成所述第一SDN交换机和所述第二SDN交换机的链路发现；
所述第一SDN交换机重新组装所述LLDP报文时，在所述LLDP报文中添加了所述第一SDN交换机的TRILL端口类型的TLV字段；所述第二SDN交换机重新组装所述LLDP报文时，在所述LLDP报文中添加了所述第二SDN交换机的TRILL端口类型的TLV字段。
2.根据权利要求1所述的基于SDN的VLAN动态注册方法，其特征在于，所述SDN控制器根据最短路径树算法计算出所述等价路由。
3.根据权利要求1所述的基于SDN的VLAN动态注册方法，其特征在于，所述上报链路状态信息包括：
所述SDN交换机的MAC地址和/或所述SDN交换机的标识符和/或消息类型和/或局域网ID。
4.根据权利要求3所述的基于SDN的VLAN动态注册方法，其特征在于，所述LLDP报文携带有SDN交换机ID、SDN交换机端口号。
5.根据权利要求4所述的基于SDN的VLAN动态注册方法，其特征在于，所述SDN控制器接收所述第二SDN交换机发送的所述LLDP报文后，解析所述LLDP报文中携带的所述第一SDN交换机ID、所述第一SDN交换机端口号以及第一SDN交换机的所述TRILL端口类型以及所述第二SDN交换机ID、所述第二SDN交换机端口号以及第二SDN交换机的所述TRILL端口类型。
6.根据权利要求1所述的基于SDN的VLAN动态注册方法，其特征在于，所述SDN交换机还需要将学习到的源MAC地址立即上报至所述SDN控制器。
7.根据权利要求6所述的基于SDN的VLAN动态注册方法，其特征在于，所述SDN控制器根据所述SDN交换机上报的所述链路状态信息、所述VLAN信息以及所述源MAC地址，生成DNTRILL的MAC表和/或SDNTRILL的ECMP表和/或ECMPGroup表和/或出口表和/或MAC表。
8.根据权利要求1所述的基于SDN的VLAN动态注册方法，其特征在于，所述SDN交换机与主机相连的端口仅存在于入口SDN交换机和出口SDN交换机处。
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