CN105656814B - 一种sdn网络转发系统与方法 - Google Patents

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    • H04L49/00Packet switching elements
    • H04L49/25Routing or path finding in a switch fabric
    • H04L49/252Store and forward routing

Abstract

本发明公开了一种SDN网络转发系统与方法,系统包括控制器,以及从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机之间的至少两个交换机,控制器确定目标数据包的转发路径信息,将转发路径信息发送至与第一主机相连接的第一交换机,第一交换机在接收到目标数据包后,为目标数据包添加由控制器下发的转发路径标签,各交换机根据转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将目标数据包进行转发,完成目标数据包从第一主机到第二主机的转发,且目标数据包具有包含转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口信息,各交换机接收到目标数据包以后可以直接根据这些信息进行数据包转发,减小转发时延,提高转发效率。

Description

一种SDN网络转发系统与方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域,特别是涉及一种SDN网络转发系统与方法。
背景技术
近些年,云计算相关的技术飞速发展,越来越多的云计算相关的应用开始走进我们的生活和工作,传统网络架构变得越来越臃肿,逐渐难以满足现代计算机网络的发展需求。此背景下,近几年软件定义网络(Software-Defined Network,SDN)技术应运而生,并成为最近广受业界关注的网络技术。
SDN是网络虚拟化的一种实现方式,它脱离了传统的网络设计,把网络的控制设备与数据转发设备进行分享,以达到网络流量可以被灵活控制的目的,从而也使网络变得更加智能,更适应当前人们对计算机网络的需求。
在以OpenFlow协议为基础的SDN网络中,所有数据的转发路径不再像传统的网络那样由交换机决定,而是由控制器(Controller)决定。当网络中的交换机收到来自某主机的网络请求时,不再对其数据直接进行转发,而是将之转发给控制器,控制器获取到交换机交付的主机的信息及其接入OpenFlow网络的信息,计算主机之间的路径,对于通信主机双方路径上的每个交换机,都会下发OpenFlow消息,通过修改Flow Table流表来决定转发行为,最终实现主机到主机的路由和通信。但是随着网络规模的扩大,每个交换机中的流表会越来越庞大,从而对增大了匹配时间,会导致通信时延的增大。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种SDN网络转发系统与方法,可以减小数据转发时延。
为实现上述目的,本发明提供了一种SDN网络转发系统,包括:
控制器,以及从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机之间的至少两个交换机;
所述控制器与各所述交换机均相连接,用于确定目标数据包从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机的转发路径信息,将所述转发路径信息发送至与所述第一主机相连接的第一交换机;
所述转发路径信息包括所述目标数据包转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口;
所述第一交换机用于在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,并根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发;
除所述第一交换机以及与所述第二主机相连接的第二交换机以外的其他所述交换机用于在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发。
优选地,所述第二交换机用于在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发端口,去除所述转发路径标签,根据对应的转发端口将所述目标数据包转发至所述第二主机。
优选地,所述第一交换机具体用于在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,根据所述转发路径信息确定进行转发的目标交换机的目标物理地址,以及自身的转发端口,将添加所述转发路径标签的目标数据包从自身的转发端口转发至目标物理地址的目标交换机。
本发明还提供了一种SDN网络转发方法,包括:
所述控制器确定目标数据包从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机的转发路径信息,将所述转发路径信息发送至与所述第一主机相连接的第一交换机;
所述转发路径信息包括所述目标数据包转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口;
所述第一交换机在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,并根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发;
除所述第一交换机以及与所述第二主机相连接的第二交换机以外的其他所述交换机在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发。
优选地,还包括:
所述第二交换机在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发端口,去除所述转发路径标签,根据对应的转发端口将所述目标数据包转发至所述第二主机。
优选地,所述第一交换机根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发包括:
所述第一交换机根据所述转发路径信息确定进行转发的目标交换机的目标物理地址,以及自身的转发端口,将添加所述转发路径标签的目标数据包从自身的转发端口转发至目标物理地址的目标交换机。
应用本发明提供的一种SDN网络转发系统与方法,系统包括控制器,以及从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机之间的至少两个交换机,控制器确定目标数据包的转发路径信息,将转发路径信息发送至与第一主机相连接的第一交换机,第一交换机在接收到目标数据包后,为目标数据包添加转发路径标签,各交换机根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发,完成目标数据包从第一主机到第二主机的转发,且目标数据包具有包含转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口信息,各交换机接收到目标数据包以后可以直接根据这些信息进行数据包转发,减小转发时延,提高转发效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种SDN网络转发系统实施例的结构示意图;
图2为本发明一种SDN网络转发系统实施例的具体结构示意图;
图3为本发明一种SDN网络转发系统实施例的数据包的封装示意图;
图4为本发明一种SDN网络转发方法实施例的流程图;
图5为本发明一种SDN网络转发方法又一实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种SDN网络转发系统,图1示出了本发明SDN网络转发系统实施例的结构示意图,包括:
控制器101,以及从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机之间的至少两个交换机,其中第一交换机102与第一主机相连接,第二交换机103与第二主机相连接;
所述控制器101与各所述交换机均相连接,用于确定目标数据包从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机的转发路径信息,将所述转发路径信息发送至与所述第一主机相连接的第一交换机102;
所述转发路径信息包括所述目标数据包转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口;
所述第一交换机102用于在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,并根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发;
所述第一交换机102根据所述转发路径信息确定进行转发的目标交换机的目标物理地址,以及自身的转发端口,将添加所述转发路径标签的目标数据包从自身的转发端口转发至目标物理地址的目标交换机。
除所述第一交换机102以及与所述第二主机相连接的第二交换机103以外的其他所述交换机用于在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发;
所述第二交换机103用于在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发端口,去除所述转发路径标签,根据对应的转发端口将所述目标数据包转发至所述第二主机。
设本实施例中有3台交换机,如图2所示,主机Host1要与主机Host2进行通信,交换机SW1与Host1相连接,交换机SW3与Host2相连接,控制器向SW1下发一份关于转发路径上所有的交换机及其发出端口的消息,SW1将Host1发送的数据包添加转发路径标签,并以图3所示的形式对数据包进行封装,“MAC-端口”记录的多少是由路径中的交换机数量来决定的。例如,控制器的下发的路径是由SW1,经SW2,通过SW3交给Host2,第一条记录就是SW1的物理地址MAC和端口eth3,交换机SW1于是把数据从eth3发送出去,然后第二条记录是SW2的MAC和eth4,那么,SW2把数据从eth4端口发送出去,第三条记录是SW3的MAC和eth3,于是SW3从eth3端口发送出去。这样Host2便收到来自Host1的数据包,这个过程并没有进行流表的匹配,而是直接根据MAC,将其从相应的端口发送出去,从而大大的减小了转发过程中的时间延迟。
本实施例中的交换机在与主机相联的端口,对进入到交换机的数据都可以把数据包附加上相应路径的“MAC-端口”记录,并且在交付给主机时,可以把相应的记录去除。
应用本实施例提供的一种SDN网络转发系统,包括控制器,以及从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机之间的至少两个交换机,控制器确定目标数据包的转发路径信息,将转发路径信息发送至与第一主机相连接的第一交换机,第一交换机在接收到目标数据包后,为目标数据包添加转发路径标签,各交换机根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发,完成目标数据包从第一主机到第二主机的转发,且目标数据包具有包含转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口信息,各交换机接收到目标数据包以后可以直接根据这些信息进行数据包转发,减小转发时延,提高转发效率。
本发明还提供了一种SDN网络转发方法,图4示出了本发明SDN网络转发方法实施例的流程图,包括:
步骤S101:所述控制器确定目标数据包从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机的转发路径信息,将所述转发路径信息发送至与所述第一主机相连接的第一交换机;
所述转发路径信息包括所述目标数据包转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口;
步骤S102:所述第一交换机在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,并根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发;
所述第一交换机在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,根据所述转发路径信息确定进行转发的目标交换机的目标物理地址,以及自身的转发端口,将添加所述转发路径标签的目标数据包从自身的转发端口转发至目标物理地址的目标交换机。
步骤S103:除所述第一交换机以及与所述第二主机相连接的第二交换机以外的其他所述交换机在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发。
应用本实施例提供的一种SDN网络转发方法,系统包括控制器,以及从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机之间的至少两个交换机,控制器确定目标数据包的转发路径信息,将转发路径信息发送至与第一主机相连接的第一交换机,第一交换机在接收到目标数据包后,为目标数据包添加转发路径标签,各交换机根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发,完成目标数据包从第一主机到第二主机的转发,且目标数据包具有包含转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口信息,各交换机接收到目标数据包以后可以直接根据这些信息进行数据包转发,减小转发时延,提高转发效率。
如图5所示,对应于图4,本发明的SDN网络转发方法的另一实施例还可包括:
步骤S104:所述第二交换机在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发端口,去除所述转发路径标签,根据对应的转发端口将所述目标数据包转发至所述第二主机。
与第二主机相连接的交换机将转发路径标签去除,即去除了相应路径的MAC物理地址端口记录,只将目标数据包发送至第二主机,这样就完成了从第一主机到第二主机的数据通信。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
最后,还需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的方法和系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种SDN网络转发系统,其特征在于,包括:
控制器,以及从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机之间的至少两个交换机;
所述控制器与各所述交换机均相连接,用于确定目标数据包从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机的转发路径信息,将所述转发路径信息发送至与所述第一主机相连接的第一交换机;
所述转发路径信息包括所述目标数据包转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口;
所述第一交换机用于在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,并根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发;
除所述第一交换机以及与所述第二主机相连接的第二交换机以外的其他所述交换机用于在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发。
2.根据权利要求1所述的SDN网络转发系统,其特征在于,所述第二交换机用于在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发端口,去除所述转发路径标签,根据对应的转发端口将所述目标数据包转发至所述第二主机。
3.根据权利要求1所述的SDN网络转发系统,其特征在于,所述第一交换机具体用于在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,根据所述转发路径信息确定进行转发的目标交换机的目标物理地址,以及自身的转发端口,将添加所述转发路径标签的目标数据包从自身的转发端口转发至目标物理地址的目标交换机。
4.一种SDN网络转发方法,其特征在于,包括:
控制器确定目标数据包从请求通信的第一主机到被请求通信的第二主机的转发路径信息,将所述转发路径信息发送至与所述第一主机相连接的第一交换机;
所述转发路径信息包括所述目标数据包转发路径中的所有交换机的物理地址以及转发端口;
所述第一交换机在接收到所述目标数据包后,根据所述转发路径信息为所述目标数据包添加转发路径标签,并根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发;
除所述第一交换机以及与所述第二主机相连接的第二交换机以外的其他所述交换机在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发物理地址与转发端口,根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发。
5.根据权利要求4所述的SDN网络转发方法,其特征在于,还包括:
所述第二交换机在接收到添加所述转发路径标签的目标数据包后根据所述转发路径标签确定对应的转发端口,去除所述转发路径标签,根据对应的转发端口将所述目标数据包转发至所述第二主机。
6.根据权利要求4所述的SDN网络转发方法,其特征在于,所述第一交换机根据对应的转发物理地址与转发端口将添加所述转发路径标签的目标数据包进行转发包括:
所述第一交换机根据所述转发路径信息确定进行转发的目标交换机的目标物理地址,以及自身的转发端口,将添加所述转发路径标签的目标数据包从自身的转发端口转发至目标物理地址的目标交换机。
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