CN106330727A - Sdn网络设备建链方法、设备和系统 - Google Patents

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CN106330727A CN201510393327.4A CN201510393327A CN106330727A CN 106330727 A CN106330727 A CN 106330727A CN 201510393327 A CN201510393327 A CN 201510393327A CN 106330727 A CN106330727 A CN 106330727A
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Abstract

本发明公开一种SDN网络设备建链方法、设备和系统，用以解决现有技术中SDN设备难以与传统的非SDN设备对接的问题。所述方法包括：SDN交换机根据接收到的DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或内部网关协议IGP路由协议确定DCN网络路由，其中，所述DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容；所述SDN交换机通过所述DCN网络路由分别向网管设备和控制器发送所述网络拓扑信息。

Description

SDN网络设备建链方法、设备和系统
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别是涉及一种SDN网络设备建链方法、设备和系统。
背景技术
随着软件技术的发展，设备中的越来越多功能都可以通过软件的方式来实现，由此产生了传统设备与支持软件开发的设备之间的兼容性问题。以PTN(Packet Transport Network，分组传送网)和SPTN(SDN-PTN，软件定义的分组传送网)为例。
PTN是以分组交换为内核的多业务传送技术。PTN顺应了电信业务的IP化发展趋势，满足了2G/3G/LTE移动回传和大客户等业务的承载需求。电信PTN网络中，DCN(Data Communication Network，数据通信网)为管理网元提供了一条特殊的带内通道，满足EMS(Element Management System，网元管理系统)网管对域内网元进行远程监控和集中管理的需求。
面向互联网应用为中心的业务发展需求，PTN技术有进一步演进的驱动力，SDN-PTN技术的提出，推动了SDN(Software Defined Network,软件定义网络)技术在PTN网络的引入。与PTN不同，SPTN引入了SDN控制与转发分离的特性，抽象出集中的控制平面(Controller，控制器)和转发平面(Switch,逻辑交换机)。
目前随着SDN逐渐趋于商用，也出现了多种交换机的自动部署方案，但是对于目前商用电信网络，SDN交换机商用刚刚起步，现有PTN网络大部分还是传统的PTN交换机，且短期内大规模的升级或者替换难以预计。由于SPDN与PTN体系结构的差异，SPDN难以与传统PTN的DCN对接。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种SDN网络设备建链方法、设备和系统，用以解决现有技术中SDN网络设备难以与传统非SDN网络设备对接的问题。
一方面，本发明提供一种SDN网络设备建链方法，包括：软件定义网络SDN交换机根据接收到的数据通信网络DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或IGP(Interior Gateway Protocol，内部网关协议)路由协议确定DCN网络路由，其中，所述DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容；所述SDN交换机通过所述DCN网络路由分别向网管设备和控制器发送所述网络拓扑信息。
可选的，所述SDN交换机包括软件定义网络分组传输网SPTN交换机。
可选的，所述SPTN交换机为SPTN-hub交换机；所述根据所述DCN拓扑发现报文或内部网关协议IGP路由协议确定DCN网络路由包括：根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；在所述邻居节点的设备类型为SPTN-用户侧设备SPTN-CPE交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的路由；在所述邻居节点的设备类型为SPTN-集线器SPTN-hub交换机或PTN交换机的情况下，使用IGP路由协议生成通往所述邻居节点的路由。
可选的，所述SPTN交换机为SPTN-CPE交换机；所述根据所述DCN拓扑发现报文或内部网关协议IGP路由协议确定DCN网络路由包括：根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；在所述邻居节点的设备类型为SPTN-hub交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的默认路由。
另一方面，本发明提供还一种SDN网络设备建链方法，包括：网管设备接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；所述网管设备根据所述网络拓扑信息与所述SDN交换机建立网管数据连接。
进一步的，所述网管设备接收来自SDN交换机的网络拓扑信息之后，所述方法还包括：所述网管设备将所述网络拓扑信息同步到控制器。
另一方面，本发明还提供一种SDN网络设备建链方法，包括：控制器接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；所述控制器根据所述网络拓扑信息确定新增网元是否支持SDN；在所述新增网元支持SDN的情况下，与所述SDN交换机建立控制通道。
进一步的，所述方法还包括：所述控制器接收来自网管设备的网络拓扑信息同步消息。
另一方面，本发明还提供一种SDN交换机，包括：获取和确定单元，用于根据接收到的DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或IGP路由协议确定DCN网络路由，其中，所述DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容；发送单元，用于通过所述DCN网络路由分别向网管设备和控制器发送所述网络拓扑信息。
可选的，所述SDN交换机包括SPTN交换机。
可选的，所述SPTN交换机为SPTN-hub交换机；所述获取和确定单元具体用于：根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；在所述邻居节点的设备类型为SPTN-用户侧设备SPTN-CPE交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的路由；在所述邻居节点的设备类型为SPTN-集线器SPTN-hub交换机或PTN交换机的情况下，使用IGP路由协议生成通往所述邻居节点的路由。
可选的，所述SPTN交换机为SPTN-CPE交换机；所述获取和确定单元具体用于：根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；在所述邻居节点的设备类型为SPTN-hub交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的默认路由。
另一方面，本发明还提供一种网管设备，包括：网管接收单元，用于接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；网管建立单元，用于根据所述网络拓扑信息与所述SDN交换机建立网管数据连接。
进一步的，所述设备还包括网管同步单元，用于在接收来自SDN交换机的网络拓扑信息之后，将所述网络拓扑信息同步到控制器。
另一方面，本发明还提供一种控制器，包括：控制器接收单元，用于接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；控制器确定单元，用于根据所述网络拓扑信息确定新增网元是否支持SDN；控制器建立单元，用于在所述新增网元支持SDN的情况下，与所述SDN交换机建立控制通道。
进一步的，所述控制器接收单元还用于接收来自网管设备的网络拓扑信息同步消息。
相应的，本发明还提供一种网络系统，包括本发明提供的任一种交换机，网管设备，以及控制器。
本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法、交换机、网管设备、控制器及网络系统，SDN交换机能够根据接收到的DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或IGP路由协议确定DCN网络路由，这样，SDN交换机就能够发现自身周围的网络拓扑变化、计算出相应的路由，然后将网络拓扑的变化通知给网管设备和控制器，以便对新的网络拓扑变化完成部署，由于DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容，在上述过程中，SDN交换机与非SDN交换机能够相互识别，相互发现拓扑变化，并基于这些拓扑变化彼此建立连接，有效保证了网络兼容性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法的一种流程图；
图2是本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法的另一种流程图；
图3是本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法的又一种流程图；
图4是本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法的一种详细流程图；
图5是本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法的另一种详细流程图；
图6是本发明实施例中SDN网络设备的一种网络连接示意图；
图7是本发明实施例提供的交换机的一种结构示意图；
图8是本发明实施例提供的网管设备的一种结构示意图；
图9是本发明实施例提供的控制器的一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明实施例面向SDN的特点，提供一种简单可靠的SDN网络设备建链方法，能够兼容当前电信运营商的非SDN网络环境，且效率高、可靠性强。本发明提供的SDN网络设备建链方法包括的执行主体包括三方：SDN交换机、openflow控制器和EMS网管。下面分别从这三个执行主体的角度对本发明提供的SDN网络设备建链方法进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种SDN网络设备建链方法，包括：
S11，SDN交换机根据接收到的DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或IGP路由协议确定DCN网络路由，其中，所述DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容；
S12，所述SDN交换机通过所述DCN网络路由分别向网管设备和控制器发送所述网络拓扑信息。
本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法，SDN交换机能够根据接收到的DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或IGP路由协议确定DCN网络路由，这样，SDN交换机就能够发现自身周围的网络拓扑变化、计算出相应的路由，然后将网络拓扑的变化通知给网管设备和控制器，以便对新的网络拓扑变化完成部署，由于DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容，在上述过程中，SDN交换机与非SDN交换机能够相互识别，相互发现拓扑变化，并基于这些拓扑变化彼此建立连接，有效保证了网络兼容性。
具体而言，SDN交换机上电后，进行初始化，按照一定的规则生成交换机的管理IP地址，并从设备获取到设备标识、设备MAC、设备类型等信息；获取交换机的Openflow协议端口资源信息，并在NNI(Network Node Interface，网络节点接口)侧端口创建出DCN通道的对应的VLAN(Virtual Local AreaNetwork，虚拟局域网)子接口，默认使用DCN通道预留的专属VLAN，接口类型为点对点类型的接口。接口IP地址直接使用租用DCN管理IP地址方式。将相应配置转换为Openflow流表项下发配置openflow转发表。然后，根据默认的路由协议配置计算路由，将相应路由转换为对应的流表项，配置到转发芯片。
完成上述配置后，SDN交换机通过SDN协议端口定时向外发送特定的DCN拓扑发现报文，该报文为协议的二层(数据链路层)报文，不依赖于IP路由。为兼容现网的PTN设备，该报文应兼容原PTN设备的拓扑报文格式，包括设备类型、设备MAC、设备IP等。
需要说明的是，SDN交换机是指所有支持SDN的交换机，例如软件定义网络分组传输网SPTN交换机等。而非SDN交换机是指不支持SDN的交换机，例如传统的PTN交换机等。
可选的，SPTN交换机按照所提供的功能可划分为SPTN-Hub交换机和SPTN-CPE交换机。其中，SPTN-Hub为SPTN网络的汇聚节点，工程应用时存在与目前的城域PTN网络对接的场景，需要支持环网、星型、mesh等多种网络拓扑。SPTN-CPE则属于SPTN业务的客户接入侧，通过SPTN-Hub节点接入到现在的城域PTN网络，其网络角色简单，SPTN-CPE间不直接互联。SPTN-Hub和SPTN-CPE交换机均能进行DCN处理。根据设备网络角色的差异性，两种交换机的DCN处理也有所不同。
可选的，在本发明的一个实施例中，SPTN交换机为SPTN-hub交换机，步骤S11中，根据所述DCN拓扑发现报文或内部网关协议IGP路由协议确定DCN网络路由具体可包括：
根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-CPE交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的路由；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-hub交换机或PTN交换机的情况下，使用IGP路由协议生成通往所述邻居节点的路由。
也就是说，当一个SPTN-hub交换机接收到来自其他网元的DCN拓扑发现报文后，可以根据报文中的设备类型信息判断其直连的邻居节点是否是SPTN-CPE交换机。当该邻居节点是SPTN-CPE交换机时，根据拓扑发现报文中携带的该SPTN-CPE交换机的IP地址，MAC，以及本端的出接口等信息生成一条目的为所直连SPTN-CPE设备的直连路由条目，并重发布该直连路由到IGP路由协议。当该邻居节点也是SPTN-hub交换机时，使用IGP路由协议生成通往所述邻居节点的路由。
具体的，在步骤S12中，SPTN-hub交换机对报文处理后，若发现其拓扑邻居发送变化，且网管通道已建立，则上报网元拓扑变更的信息到EMS网管；若交换机已经与控制器建立通道，则也需要将网元拓扑变更的信息封装成openflow协议的packet_in报文上报给控制器；若此时设备与EMS或者控制器的通道均未建立，则缓存邻居信息后直接终结该报文。
可选的，在本发明的另一个实施例中，所述SPTN交换机为SPTN-CPE交换机；步骤S11中，根据所述DCN拓扑发现报文或IGP路由协议确定DCN网络路由包括：
根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-hub交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的默认路由。
具体的，SPTN-CPE交换机在本地维护有邻居信息表，并定时向所有的SDN协议端口发送拓扑发现报文，该报文内容格式与SPTN-hub发送的报文格式保持一致。接收到来自直连邻居的DCN拓扑报文后，SPTN-CPE交换机需要更新本地的拓扑邻居信息表，并根据拓扑报文中的网元信息检查是否来自SPTN-Hub交换机。如果拓扑信息报文来自SPTN-Hub交换机，则通告到DCN路由单元；如果拓扑信息报文来自非SPTN-Hub交换机的，则不生成该路由条目。
SPTN-CPE交换机根据将拓扑发现报文中所携带的SPTN-Hub的IP地址、设备MAC以及本端收到该拓扑报文的接口等信息，直接生成一条目的IP为0.0.0.0的默认路由条目：下一跳的地址为SPTN-Hub的IP地址，报文目的MAC地址为SPTN-Hub的设备MAC,出接口为本交换机接收到该报文的接口。若SPTN-CPE与2个及其以上的SPTN-Hub间存在连接时，选择其中一条路径生成路由并下发相应的流表条目，另外一条作为备份路径。当主用路径失效时，删除原路由表项，并选择新表项下发。
相应的，如图2所示，本发明的实施例还一种SDN网络设备建链方法，包括：
S21，网管设备接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；
S22，所述网管设备根据所述网络拓扑信息与所述SDN交换机建立网管数据连接。
本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法，网管设备接收来自SDN交换机的网络拓扑信息，并根据所述网络拓扑信息与所述SDN交换机建立网管数据连接。这样，不论是非SDN网元还是SDN网元发生了变化，网管设备都能够获知相应的网络拓扑变化，并基于这些拓扑变化彼此建立连接，有效保证了网络兼容性。
网管设备在接收到SDN交换机上报的网元拓扑信息变化后，可以获取到SDN交换机的IP地址，主动发起与交换机建立网管数据连接请求并在网管的客户端界面上创建虚拟网元。
进一步的，在网管设备接收来自SDN交换机的网络拓扑信息之后，该方法还可包括所述网管设备将所述网络拓扑信息同步到控制器。由于非SDN交换机并没有将转发平面与控制平面分开，非SDN设备的运行情况不会通知到控制器，为了使控制器对非SDN设备的运行情况也有所掌控，EMS网管需要将拓扑的变化信息通过网管与控制器间的数据通讯接口进行同步。
相应的，如图3所示，本发明的实施例还提供一种SDN网络设备建链方法，包括：
S31，控制器接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；
S32，所述控制器根据所述网络拓扑信息确定新增网元是否支持SDN；
S33，在所述新增网元支持SDN的情况下，与所述SDN交换机建立控制通道。
本发明实施例提供的SDN网络设备建链方法，控制器能够接收来自SDN交换机的网络拓扑信息，根据所述网络拓扑信息确定新增网元是否支持SDN，在所述新增网元支持SDN的情况下，与所述SDN交换机建立通道，从而使控制器实现对网络设备的控制。
具体的，控制器对交换机的控制通道可包括openflow通道和of-config通道。进一步的，该方法还可包括：所述控制器接收来自网管设备的网络拓扑信息同步消息。由于非SDN设备并没有将转发平面与控制平面分开，其运行情况不会通知到控制器，为了使控制器对非SDN设备的运行情况也有所掌控，控制器可以接收EMS网管的同步消息。
下面通过具体实施例来对本发明提供的SDN网络设备建链进行详细说明。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，SPTN-Hub类型交换机与、网管设备和控制器建立链接过程可包括如下步骤：
步骤101：交换机上电后，初始化DCN的运行环境，从设备ROM中读取交换机的网元信息,网元信息应包括:网元MAC地址，设备类型和软件版本信息，根据交换机的唯一性标志计算出本交换机的管理地址，其中网元MAC地址可作为交换机的唯一性标志，由交换机出厂时设置。
步骤102：生成默认的流表项，匹配DCN拓扑发现报文，动作为输出到本地。DCN拓扑报文的匹配字段可以是DCN拓扑报文的特殊组播MAC地址字段、预置的DCN VLAN字段、以太网类型字段或者上述三种字段的组合。
步骤103：配置DCN路由，启动DCN的IGP路由实例，实际应用时，为区分DCN的转发条目与业务的转发条目，可以创建DCN专属的VRF。
步骤104：接收设备NNI侧的SDN协议端口通告，并在端口上创建默认的VLAN子接口作为DCN的数据通道，并将相应的路由配置适配为对应的openflow流表项写交换机上的openflow转发模块。实际工程应用时，该默认的VLAN值必须与现网DCN使用的VLAN值一致。
步骤105：根据相应的配置，通过标准的IGP路由协议协商，计算出DCN的路由表，并将计算出来的DCN路由表适配为openflow流表项后写入openflow转发模块。
步骤106：获取SDN协议端口信息，并向所有的SDN协议端口发送的拓扑发现报文，该报文包含有本网元的标识信息。在SPTN-Hub交换机上，该报文格式应该兼容现网PTN设备运行PTN的DCN拓扑发现报文格式，使PTN网络下挂的SPTN-Hub交换机，可以被现有的PTN正常识别。
步骤107：SPTN-hub交换机接收到直连邻居发送的拓扑发现报文后，从中提取出对端的设备类型、设备的管理IP地址、设备的MAC地址以及本地接收到该报文的端口，并缓存到本地的邻居网元信息表。
步骤108：检查邻居信息表是否发生变化，若发现到新的SPTN-CPE交换机直连邻居，则为该邻居主动生成一条直连路由：目的IP为该邻居的DCN管理IP地址，掩码为255.255.255.255，路由的出接口为邻居信息表中所记录到的接收到该网元信息报文的接口，将生成的路由适配为流表项下发到openflow转发模块，并将该直连路由重发布到IGP路由实例中，使所有SPTN-Hub均能通过IGP路由学习生成SPTN-CPE的路由表项。
若在预置的一段时间内，SPTN-hub未收cpe发来的拓扑发现报文，SPTN-hub认为该邻居离线，删除已生成的直连路由表项，取消该路由在IGP中的重发布。
步骤109：检测邻居网元信息表是否发生变化，如果发生变化，则继续检查是否已经与控制器或者EMS网管建立控制连接。如果已经与EMS网管建立通信连接，则将发生变化的网元信息通过网管通道发送给网管；如果已经与控制器网管建立通信连接，则将发生变化的网元信息封装为openflow的packet_in报文上报给控制器。
步骤110：EMS网管接收到来自已经建立网管监控通道的交换机上报的网络拓扑信息时，根据报文携带的新发现的网元IP地址、网元类型、网元标志等信息在EMS上创建出虚拟网元，并通过IP地址与新部署的交换机建立TCP/IP的底层通讯连接，并在其基础上利用网络管理协议(例如SNMP、NETCONT、Qx等)，建立网元管理的监控通道。
步骤111:EMS网管将新上线的SPTN网元信息通过EMS与controller间的通讯接口同步到controller，以使PTN
步骤112：controller接收到来自EMS网管的信息通告或者通过接收到已监控的SPTN-Hub交换机上报的携带有网元发现信息的packet-in报文，感知到新上电的SPTN-Hub或者SPTN-CPE交换机的管理IP地址、设备类型。controller对交换机的类型进行校验，若交换机类型不属于支持SDN特性的SPTN交换机，则不予处理。若新上电的交换机类型为SPTN交换机，且未与controller建立连接，controller则主动发起与SPTN交换机的建链请求，在TCP/IP的基础上建立openflow安全通道和of-config通道。
本实施例提供的SDN网络设备建链，SPTN交换机整个自动部署过程与传统的PTN交换机兼容，从而有效实现了在现有网络下挂SPTN网络时网元的自动部署。
如图5所示，在本发明的另一个实施例中，SPTN-CPE交换机与控制器和EMS网管建立链接的流程可包括:
步骤201：交换机上电后，初始化DCN的运行环境，从设备ROM中读取交换机的网元信息,网元信息应包括:网元IP,网元MAC地址，设备类型和软件版本信息；
步骤202：接收设备NNI侧的SDN协议端口通告，并在端口上创建默认的VLAN子接口作为DCN的数据通道，并将相应的配置适配为对应的openflow流表项写交换机上的openflow转发模块。实际工程应用时，该默认的VLAN值必须与现网DCN使用的VLAN值一致；
步骤203：生成默认的流表项，根据拓扑发现报文的特征设置匹配字段，动作为输出到本地；
步骤204：以固定的间隔通过SDN协议端口向外发送DCN拓扑发现报文，报文携带有网元管理地址、网元MAC、网元的设备类型等信息，且与现网PTN的DCN自动发现报文保持兼容；
步骤205：接收到直连邻居的自动发现报文时，缓存邻居网元信息到本地的邻居信息表，基本要素包括：本端收接口、邻居的管理IP、邻居设备类型、邻居的设备MAC；
步骤206：检测邻居信息表内容是否有变化。若发现有新的SPTN-hub交换机接入，则邻居信息表项通知到DCN路由单元。接收到邻居信息表项更新的通知后，生成一条目的为0.0.0.0默认路由条目，下一跳地址为邻居信息表项中的管理地址，报文转发的出接口为邻居信息表项中的本端收接口，并将该路由条目适配为openflow表项写入openflow转发模块。
实际工程上，步骤206中，SPTN-CPE交换机可能通过双归接入的方式连接到2个(或者更多)SPTN-hub交换机。此时会生成多个下一跳地址、出接口均不同的默认路由条目，只需要选择其中一个条目生效，其他路由条目作为备选的转发路径。DCN检测到当前转发条目异常时，则使用备份的路由表。
检测手段可以通过链路状态检测、最大超时时间的方式。链路状态检测，即检测SPTN-CPE与SPTN-hub间的物理链路状态，当前主用路由表项对应的连接DOWN时，若存在备份路由表项，应立刻进行切换。最大超时时间检测：即设置一个最大的超时时间，若在该时间间隔内无法与控制器和网管建立TCP/IP的通讯连接，则视为当前通道不可用，若存在备份路径，则切换到备份的转发路径。
图6模拟了SPTN交换机接入到传统的PTN网络时的典型的组网场景，交换机间通过带内端口用以太网连接，PTN/SPTN的接入网关为传统的PTN A交换机，通过带外接口分别直连到openflow控制器和EMS网管。
结合图6，我们进一步阐释本申请所述的SDN网络设备建链方法的应用实例：
如图6所示，SPTN-Hub交换机和传统的PTN交换机均采用OSPF(OpenShortest Path First，开放式最短路径优先)作为NNI侧设备间互通的IGP路由协议。网管使用网络配置协议NETCONF管理设备；SDN控制器为openflow控制器，控制器与交换机使用openflow协议通道和of-config协议通道，上述通道均基于DCN提供的TCP/IP数据通道。
PTN交换机A为传统的PTN设备(不支持SDN)，分别与EMS和controller直连，网管已经与交换机A建立起基于TCP/IP的通道，controller不直接管理PTN A设备，但可以ping通A的以太网直连地址192.168.2.1。EMS网管与controller间的通道已经部署开通。
现在PTN交换机A下游新建SPTN的网络，该网络由SPTN-Hub交换机B～C，SPTN-CPE交换机D～E组成。
当SPTN交换机上电后，交换机B～E分别生成DCN网元自动发现的openflow流表项，流表项的匹配字段为网元发现报文使用的预置组播MAC+DCN VLAN+网元自动发现报文的以太类型，动作设置为上送到本地，即需要上送到CPU处理。
交换机B～E自动获取本交换机的网元信息，并根据网元的唯一性标识计算出本网元的管理IP地址，因采用与PTN A相同的IP计算方法，B～E也会生成的IP地址首字节相同，假设分别为10.1.1.2～10.1.1.5，将该IP配置到环回接口上。
SPTN-hub交换机B～C自动创建出DCN专属的OSPF路由实例，OSPFRouterID值为DCN的管理地址。
SPTN-hub交换机B～C接收到本交换机上的openflow协议端口信息通告时，为NNI侧的所有openflow协议端口创建出点对点类型的vlan子接口，VLAN值默认为4094。将DCN端口数据适配为openflow的流表下发。
SPTN-hub交换机B～C根据为每个DCN VLAN子接口配置默认的IP，该地址直接使用租借DCN管理地址，即ip unnumbered方式。DCN VLAN子接口上均启用相同的默认OSPF协议配置，用于SPTN-hub to SPTN-hub或SPTN-Hub to PTN间的DCN互通。配置完成后，生成相应的流表项配置到openflow转发模块，匹配DCN端口上的OSPF协议报文，动作为上送本地处理。
通过DCN OSPF路由实例的协议报文交换，交换机A、B、C将会学习到相互之间的IGP路由。
表1 SPTN-Hub交换机B上的DCN转发表
目的ip 一下跳ip 出接口
10.1.1.1/32 10.1.1.1 B1.4094
10.1.1.2/32 10.1.1.2 本地loopback
10.1.1.3/32 10.1.1.3 B2.4094
192.168.1.0/24 10.1.1.1 B1.4094
192.168.2.0/24 10.1.1.1 B1.4094
表2 SPTN-Hub交换机C上的DCN路由转发表
目的ip 一下跳ip 出接口
10.1.1.1/32 10.1.1.1 C1.4094
10.1.1.2/32 10.1.1.1 C2.4094
10.1.1.3/32 10.1.1.3 本地loopback
192.168.1.0/24 10.1.1.1 C1.4094
192.168.2.0/24 10.1.1.1 C1.4094
此时EMS网管和controller与SPTN间的TCP/IP路由已有但尚未连接，但是EMS和controller网管还不能感知到新建的SPTN交换机，交换机也不能感知到已经存在的控制器和EMS网管。
交换机B～E在上电后，即定时向openflow的协议端口发送网元自动发现报文，报文中包含有本网元的IP地址、设备MAC、设备类型等信息。
因网元自动发现报文格式的可兼容，PTN交换机A上将能够解析出SPTN交换机发送的网元自动发现报文，并发现新上电的SPTN-hub交换机B和C，此时A上的邻居信息表如表3所示：
表3 PTN交换机A上的邻居信息表
PTN交换机A已经与EMS网管建立了监控通道，因此PTN A直接将新上电网SPTN-A和SPTN-B交换机的网元信息上报到EMS网管。
EMS网管根据该报文，感知到网络中新增的SPTN-Hub A和B的关键信息。EMS通过TCP/IP协议分别与SPTN-Hub A(IP地址为10.1.1.2)、SPTN-HubB(IP地址为10.1.1.3)建立TCP/IP通讯链接。在TCP/IP连接的基础上，网管与交换机进行网络管理协议(NETCONF)的协商，建立NETCONF会话。此时，SPTN-Hub交换机B和C就可以被EMS正常管理上。
EMS网管感知到网络新增的SPTN-Hub B和C上线时，同时将该信息通过与controller间的数据通道同步到controller上。
controller根据将报文解析后，对新上电的网元类型进行解析，若通告的设备类型为PTN，则不予处理。controller发现新上线网元类型为SPTN-Hub，则检查与目标交换机的TCP/IP链接是否已经建立。此时，SPTN A和SPTN B均为新上电网元，controller通过TCP/IP协议分别与SPTN-Hub A(IP地址为10.1.1.2)、SPTN-Hub B(IP地址为10.1.1.3)建立TCP/IP通讯链接。在TCP/IP连接的基础上，controller与交换机B、C进行openflow协商，并建立openflow安全通道。
至此，SPTN-Hub交换机B、C与EMS网管、controller的带内DCN通道全部开通。
对于SPTN-CPE交换机D和E，接收到来自SPTN-Hub交换机的DCN网元自动发现报文后，分别更新本地的邻居信息表。交换机D、E上的邻居信息表状态如表4、表5所示：
表4 SPTN-CPE交换机D上的邻居信息表
SPTN-CPE B
本端接口本端接口 d1
远端IP地址 10.1.1.2
远端设备类型 SPTN-hub
远端网元MAC地址 00d0d0010102
表5 SPTN-CPE交换机E上的邻居信息表
SPTN-CPE C
本端接口 e1
远端IP地址 10.1.1.3
远端设备类型 SPTN-hub
远端网元MAC地址 00d0d0010103
交换机D所直连的邻居交换机B的类型为SPTN-Hub，因此交换机D中的DCN处理模块根据邻居信息表，主动生成一条表6所示的默认路由表项，并适配成openflow流表项下发配置openflow转发模块：
表6 SPTN-CPE交换机D上的DCN路由转发表
目的ip 一下跳ip 出接口
0.0.0.0/0 10.1.1.2 d1.4094
与交换机D的场景类似，交换机E上也根据其直连的SPTN-Hub交换机C的邻居表项，生成一条表7所示的默认路由表项，并适配成openflow流表项下发配置openflow转发模块:
表7 SPTN-CPE交换机E上的DCN路由转发表
目的ip 一下跳ip 出接口
0.0.0.0/0 10.1.1.3 e1.4094
对于SPTN-Hub交换机B和C，此时接收到来自SPTN-CPE交换机的邻居信息发现报文，并分别添加SPTN-CPE的信息到各自的邻居信息表项。
交换机B检查到新增的邻居交换机D为SPTN-CPE交换机，因此根据该信息生成一条如表8所示的直连路由表项，并适配成openflow流表项下发配置openflow转发模块。
表8交换机B上新增的DCN路由转发表
目的ip 一下跳ip 出接口
10.1.1.4/32 10.1.1.4 B3.4094
交换机B同时将该直连路由信息通过路由重发布导入到DCN OSPF路由实例中，使PTN A和SPTN-Hub C均可以学习到SPTN-CPE D的路由。
因为交换机B已经与控制器和EMS网管建立通讯连接，所以交换机B直接将交换机D的网元信息分别通过packet-in报文或NETCONF报文发送到controller或者EMS网管。
controller接收到来自SPTN-Hub B的packet-in报文后，解析出报文数据携带的交换机D的信息，主动发起与交换机D建立基于TCP/IP的openflow协议安全通道。
EMS网管接收到来自SPTN-Hub B的网元信息通告后，解析出报文数据携带的交换机D的信息，主动发起与交换机D建立基于TCP/IP的NETCONF网管通道。
交换机C上处理SPTN-CPE交换机E的过程与交换机B上类似。根据邻居网元信息表，新增表9所示的直连路由表项。
表9交换机C上新增的DCN路由转发表
目的ip 一下跳ip 出接口
10.1.1.5/32 10.1.1.5 C3.4094
交换机C将该直连路由表项重发布到DCN OSPF路由实例，使PTN A和SPTN-Hub B均可以学习到SPTN-CPE E的路由。
因为交换机C已经与控制器和EMS网管建立通讯连接，所以交换机B直接将交换机D的网元信息分别通过packet-in报文或NETCONF报文发送到controller或者EMS网管
controller接收到来自SPTN-Hub C的packet-in报文后，解析出报文数据携带的交换机D的信息，主动发起与交换机E建立基于TCP/IP的openflow协议安全通道。
EMS网管接收到来自SPTN-Hub C的网元信息通告后，解析出报文数据携带的交换机D的信息，主动发起与交换机E建立基于TCP/IP的NETCONF网管通道。
至此，SPTN网络的自动部署完成，controller和EMS均可以通过带内的DCN通道管理和控制SPTN交换机。
相应的，如图7所示，本发明实施例还提供一种SDN交换机7，包括：
获取和确定单元71，用于根据接收到的DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或IGP路由协议确定DCN网络路由，其中，所述DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容；
发送单元72，用于通过所述DCN网络路由分别向网管设备和控制器发送所述网络拓扑信息。
本发明实施例提供的SDN交换机7，其获取和确定单元71能够根据接收到的DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或IGP路由协议确定DCN网络路由，这样，SDN交换机7就能够发现自身周围的网络拓扑变化、计算出相应的路由，然后由发送单元72将网络拓扑的变化通知给网管设备和控制器，以便对新的网络拓扑变化完成部署，由于DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容，在上述过程中，SDN交换机与非SDN交换机能够相互识别，相互发现拓扑变化，并基于这些拓扑变化彼此建立连接，有效保证了网络兼容性。
需要说明的是，SDN交换机是指所有支持SDN的交换机，例如软件定义网络分组传输网SPTN交换机等。而非SDN交换机是指不支持SDN的交换机，例如传统的PTN交换机等。其中，SPTN交换机又可分为SPTN-hub类型的交换机和SPTN-CPE类型的交换机。
可选的，对于SPTN-hub类型的交换机，获取和确定单元71可具体用于：
根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-用户侧设备SPTN-CPE交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的路由；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-集线器SPTN-hub交换机或PTN交换机的情况下，使用IGP路由协议生成通往所述邻居节点的路由。
对于SPTN-CPE类型的交换机，获取和确定单元71具体用于：
根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-hub交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的默认路由。
相应的，如图8所示，本发明实施例还提供一种网管设备8，包括：
网管接收单元81，用于接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；
网管建立单元82，用于根据所述网络拓扑信息与所述SDN交换机建立网管数据连接。
本发明实施例提供的网管设备8，其网管接收单元81能够接收来自SDN交换机的网络拓扑信息，网管建立单元82根据所述网络拓扑信息与所述SDN交换机建立网管数据连接。这样，不论是SDN网元还是非SDN网元发生了变化，网管设备都能够获知相应的网络拓扑变化，并基于这些拓扑变化建立网络连接，有效保证了网络兼容性。
进一步的，网关设备8还可包括网管同步单元，用于在接收来自SDN交换机的网络拓扑信息之后，将所述网络拓扑信息同步到控制器。
相应的，如图9所示，本发明实施例还提供一种控制器9，包括：
控制器接收单元91，用于接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；
控制器确定单元92，用于根据所述网络拓扑信息确定新增网元是否支持SDN；
控制器建立单元93，用于在所述新增网元支持SDN的情况下，与所述SDN交换机建立控制通道。
本发明实施例提供的控制器9，控制器接收单元91能够接收来自SDN交换机的网络拓扑信息，控制器确定单元92能够根据所述网络拓扑信息确定新增网元是否支持SDN，在所述新增网元支持SDN的情况下，控制器建立单元93能够与所述SDN交换机建立通道，从而使控制器实现对网络设备的控制。
进一步的，控制器接收单元91还用于接收来自网管设备的网络拓扑信息同步消息。
相应的，本发明实施例还提供一种网络系统，包括前述实施例提供的任一种交换机，网管设备，以及控制器，因此也能实现相应的有益技术效果，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (17)

1.一种SDN网络设备建链方法，其特征在于，包括：
软件定义网络SDN交换机根据接收到的数据通信网络DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或内部网关协议IGP路由协议确定DCN网络路由，其中，所述DCN拓扑发现报文与非SDN交换机使用的拓扑发现报文兼容；
所述SDN交换机通过所述DCN网络路由分别向网管设备和控制器发送所述网络拓扑信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SDN交换机包括软件定义网络分组传输网SPTN交换机。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述SPTN交换机为SPTN-hub交换机；
所述根据所述DCN拓扑发现报文或内部网关协议IGP路由协议确定DCN网络路由包括：
根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-用户侧设备SPTN-CPE交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的路由；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-集线器SPTN-hub交换机或PTN交换机的情况下，使用IGP路由协议生成通往所述邻居节点的路由。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述SPTN交换机为SPTN-CPE交换机；
所述根据所述DCN拓扑发现报文或内部网关协议IGP路由协议确定DCN网络路由包括：
根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-hub交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的默认路由。
5.一种SDN网络设备建链方法，其特征在于，包括：
网管设备接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；
所述网管设备根据所述网络拓扑信息与所述SDN交换机建立网管数据连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述网管设备接收来自SDN交换机的网络拓扑信息之后，所述方法还包括：
所述网管设备将所述网络拓扑信息同步到控制器。
7.一种SDN网络设备建链方法，其特征在于，包括：
控制器接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；
所述控制器根据所述网络拓扑信息确定新增网元是否支持SDN；
在所述新增网元支持SDN的情况下，与所述SDN交换机建立控制通道。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
所述控制器接收来自网管设备的网络拓扑信息同步消息。
9.一种SDN交换机，其特征在于，包括：
获取和确定单元，用于根据接收到的DCN拓扑发现报文获取自身直连的网络拓扑信息，并根据所述DCN拓扑发现报文或IGP路由协议确定DCN网络路由，其中，所述DCN拓扑发现报文与非SND交换机使用的拓扑发现报文兼容；
发送单元，用于通过所述DCN网络路由分别向网管设备和控制器发送所述网络拓扑信息。
10.根据权利要求9所述的交换机，其特征在于，所述SDN交换机包括SPTN交换机。
11.根据权利要求10所述的交换机，其特征在于，所述SPTN交换机为SPTN-hub交换机；
所述获取和确定单元具体用于：
根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-用户侧设备SPTN-CPE交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的路由；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-集线器SPTN-hub交换机或PTN交换机的情况下，使用IGP路由协议生成通往所述邻居节点的路由。
12.根据权利要求10所述的交换机，其特征在于，所述SPTN交换机为SPTN-CPE交换机；
所述获取和确定单元具体用于：
根据所述DCN拓扑发现报文，确定邻居节点的设备类型；
在所述邻居节点的设备类型为SPTN-hub交换机的情况下，根据所述DCN拓扑发现报文生成通往所述邻居节点的默认路由。
13.一种网管设备，其特征在于，包括：
网管接收单元，用于接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；
网管建立单元，用于根据所述网络拓扑信息与所述SDN交换机建立网管数据连接。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，还包括网管同步单元，用于在接收来自SDN交换机的网络拓扑信息之后，将所述网络拓扑信息同步到控制器。
15.一种控制器，其特征在于，包括：
控制器接收单元，用于接收来自SDN交换机的网络拓扑信息；
控制器确定单元，用于根据所述网络拓扑信息确定新增网元是否支持SDN；
控制器建立单元，用于在所述新增网元支持SDN的情况下，与所述SDN交换机建立控制通道。
16.根据权利要求15所述的控制器，其特征在于，
所述控制器接收单元，还用于接收来自网管设备的网络拓扑信息同步消息。
17.一种网络系统，其特征在于，包括权利要求9-12中任一项所述的交换机，权利要求13或14所述的网管设备，以及权利要求15或16所述的控制器。
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