CN106411746A - 基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法，该系统包括：支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；以及支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。本发明可以有效降低SDN网络流表数量级，有效提高交换机的性能；可以降低一次通信的路径计算时间以及流表下发数量，有效提高数据通信的速度；并且，可以减少网络中广播寻址的请求，降低了传输延迟。

Description

基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法

技术领域

本发明属于计算机网络领域，特别是涉及一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法。

背景技术

随着大数据时代到来，数据中心内部东西流量数据增大，对于内部网络传输的需求不断增加。传统的网络交换已经不能满足数据中心的网络要求，在整个行业需求增加的大背景下，如何高效使用网络成为各个数据中心的迫切的需求。

SDN技术只是初步完成了集中控制的需求，在深层次的应用上，并没有显示出其相对传统网络交换机的优势。例如，N*N个终端，最恶劣的情况下，会生成N^2个流表，这样会导致网络交换机性能急剧下降，同时，每对数据传输都需要计算完整路径，这就导致了计算冗余，下发流表的时间也会被拉长，对控制器有很大处理的压力，整个交换网络性能不断下降。

因此如何降低路径计算冗余，降低网络交换机流表，降低数据传输的延迟，已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法，用于解决现有技术中网络交换设备间的计算时间过长、传输延迟较长、冗余流表数量过大导致网络交换机性能下降等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统，包括：支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；以及支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。

作为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的一种优选方案，所述网络控制器获取网络交换机的拓扑结构，固定传输路径构成和接入的终端数量和位置无关，只和网络交换机的拓扑结构相关，当网络交换机的拓扑结构发生变化，其固定传输路径响应发生变化。

作为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的一种优选方案，所述固定传输路径网络转发路径所依赖的Vlan的VID标签，由固定传输路径目的网络交换机的Vlan的VID标签所决定，网络控制器通过计算接入网络控制器的网络交换机数量，给每个网络交换机在指定的范围内分配固定的Vlan的VID标签；

对于每个网络交换机，计算到该网络交换机的路径，从目的网络交换机开始不断扩展，设置指向该网络交换机的路径，保证所有到该网络交换机的路径没有重复计算，所有路径归并完整；

网络交换机通过建立只基于Vlan的VID标签转发流表，把数据从源网络交换机转发到目的网络交换机，从而实现固定传输路径。

作为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的一种优选方案，未匹配数据流交由控制器处理，在终端接入网络交换机，放置最低优先级处理流表，把所有未匹配接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由网络控制器进行处理，从而实现接入数据流闭环处理。

作为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的一种优选方案，所述网络控制器仅对存在固定传输路径的网络交换机的之间的终端建立通信通道，当且仅当对相互路径可达的网络交换机所接入的终端通信请求响应。

进一步地，响应通信请求只对源和目的终端所在网络交换机做数据流导入导出操作，不需要对通信全路径做计算；网络控制器根据上报的数据通信的信息，获得在源终端和目的终端所在的接入网络交换机以及网络交换机分配的VID标签；在源终端所在网络交换机处，设置流表，其匹配目的终端MAC或IP地址的流添加目的终端所在网络交换机的VID标签，并跳转到固定路径所在的流表上，完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流；对目的终端所在网络交换机，添加匹配目的终端MAC或IP地址，跳转到目的终端所在端口的流表；通过固定传输路径设置的去除Vlan的VID标签流表，跳转到上述目的终端交换所在的流表，数据流得到流表匹配导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据通信。

优选地，在目的终端接入的网络交换机处，放置匹配该Vlan的VID标签的数据流拆除Vlan的VID标签并跳转到另一个流表，该流表的目的是把所有到本网络交换机下所有数据流，通过匹配Vlan的VID标签的方法导出数据流并跳转，实现数据流从固定传输路径中分离。

优选地，在路径中间节点所在的网络交换机处，放置所有经过该网络交换机的固定传输路径的流表，通过匹配到不同目的网络交换机所分配的Vlan的VID标签，并把数据转发到下一个网络交换机节点，实现数据流固定传输路径。

优选地，在源终端接入网络交换机处，放置到其他网络交换机的流表，通过匹配各个目的网络交换机所分配Vlan的VID标签，并把数据转发到下一个网络交换机节点，实现从该网络交换机接入的终端传输数据流导入到固定传输路径。

优选地，在终端接入网络交换机，放置统一终端数据流跳转流表，把所有终端输出数据导入到接入固定路径的流表上。实现当前网络交换机的所有接入终端数据流，导入到处理流表。

优选地，在终端接入网络交换机，放置最低优先级未匹配处理流表，把所有未匹配任意接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由控制器进行处理。从而实现接入数据流闭环处理。

优选地，当需要进行数据通信的时候，没有匹配的通信流表，网络交换机把需通信数据提交到控制器中，网络控制器仅对存在固定传输路径的网络交换机的之间的终端建立通信通道，当且仅当对相互路径可达的网络交换机所接入的终端通信请求响应。

优选地，网络控制器根据上报的数据通信的信息，获得在数据通信源终端所在的接入网络交换机，放置交换流表，网络控制器根据上报通信的信息，了解的地终端所在的接入网络交换机，放置交换流表，把从目的节点导出的数据流导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据通信。

优选地，对统一终端数据流跳转流表导入的数据流处理，通过流表来完成数据流Vlan的VID标签的设置，该Vlan的VID标签为目的网络交换机节点所分配的VID标签，随后把数据流导入到固定传输路径的源节点处理。完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流。

本发明还提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输方法，包括以下步骤：步骤1)网络控制器获取网络交换机的拓扑结构；步骤2)网络控制器为每个网络交换机分配Vlan的VID标签；步骤3)网络控制器设置基础的网络交换机处理流表；步骤4)网络控制器计算所有网络交换机之间的固定传输路径，并下发处理流表；步骤5)网络控制器响应网络交换机上报的数据通信请求；步骤6)网络控制器下发交换流表；步骤7)当数据传输停止，交换流表自动删除，等待下一次传输请求。

作为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输方法的一种优选方案，步骤3)中，在终端接入网络交换机，放置统一交换流表和未匹配处理流表；交换流表把所有终端输出数据导入到接入固定路径的流表上，实现当前网络交换机的所有接入终端数据流，导入到处理流表；未匹配处理流表，则最低优先级处理流表，把所有未匹配任意接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由控制器进行处理，从而实现接入数据流闭环处理。

作为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输方法的一种优选方案，步骤4)中，固定传输路径网络转发路径所依赖的Vlan的VID标签，由固定传输路径目的网络交换机的Vlan的VID标签所决定，网络控制器通过计算接入网络控制器的网络交换机数量，给每个网络交换机在指定的范围内分配固定的Vlan的VID标签；对于每个网络交换机，计算到该网络交换机的路径，从目的网络交换机开始不断扩展，设置指向该网络交换机的路径，保证所有到该网络交换机的路径没有重复计算，所有路径归并完整；网络交换机通过建立只基于Vlan的VID标签转发流表，把数据从源网络交换机转发到目的网络交换机，从而实现固定传输路径。

作为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输方法的一种优选方案，步骤5)中，当需要进行数据通信时候，通信终端发送数据包，网络交换机收到终端发送数据后，由统一终端数据流跳转流表把数据流导入到交换流表所在的流表上，当没有响应的交换流表，则按照最低优先级未匹配处理流表把数据流导入到网络控制器；网络控制器收到传输的数据后，分析源和目的终端所在的网络交换机，当且仅当路径可达获得两个网络交换机所分配的Vlan的VID标签，分别作为双向通信目的网络交换机的Vlan的VID标签。

作为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输方法的一种优选方案，步骤6)中，在源终端所在网络交换机，放置交换流表，对统一终端数据流跳转流表导入的数据流处理，通过流表来完成数据流Vlan的VID标签的设置，该Vlan的VID标签为目的网络交换机节点所分配的VID标签，随后把数据流导入到固定传输路径的源节点处理，完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流；在目的终端所在网络交换机，放置交换流表，把从目的节点导出的数据流导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据传输；随着交换流表建立完成，数据流存在匹配流表项，数据流导入到固定传输路径中，而不再按最低优先级未匹配流表传入控制器，完成数据传输。

如上所述，本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法，具有以下有益效果：本发明可减少网络收敛时间，并且通过控制器处理寻址请求，减少网络中广播寻址的请求，降低了传输延迟，降低了流表数量，提高了网络交换机数据交换效率，同时除去了路径计算以及完整路径流表下发的步骤。另外，由于本系统的管控主要集中在SDN网络控制器，对于整网路由的更新和修改只需配置网络控制器，简化了管理措施的执行。所以，本发明解决现有技术中网络交换设备间的计算时间过长、传输延迟较长、冗余流表数量过大导致网络交换机性能下降等的问题。

附图说明

图1显示为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的系统框图。

图2显示为本发明的基于Vlan的SDN网络数据传输方法的步骤流程示意图。

元件标号说明

1 网络控制器

2 网络交换机

3 终端

S11～S15 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统，包括：支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；以及支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。

作为示例，所述网络控制器获取网络交换机的拓扑结构，固定传输路径构成和接入的终端数量和位置无关，只和网络交换机的拓扑结构相关，当网络交换机的拓扑结构发生变化，其固定传输路径响应发生变化。

作为示例，所述固定传输路径网络转发路径所依赖的Vlan的VID标签，由固定传输路径目的网络交换机的Vlan的VID标签所决定，网络控制器通过计算接入网络控制器的网络交换机数量，给每个网络交换机在指定的范围内分配固定的Vlan的VID标签；对于每个网络交换机，计算到该网络交换机的路径，从目的网络交换机开始不断扩展，设置指向该网络交换机的路径，保证所有到该网络交换机的路径没有重复计算，所有路径归并完整；网络交换机通过建立只基于Vlan的VID标签转发流表，把数据从源网络交换机转发到目的网络交换机，从而实现固定传输路径。

作为示例，未匹配数据流交由控制器处理，在终端接入网络交换机，放置最低优先级处理流表，把所有未匹配接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由网络控制器进行处理，从而实现接入数据流闭环处理。

作为示例，所述网络控制器仅对存在固定传输路径的网络交换机的之间的终端建立通信通道，当且仅当对相互路径可达的网络交换机所接入的终端通信请求响应。

进一步地，响应通信请求只对源和目的终端所在网络交换机做数据流导入导出操作，不需要对通信全路径做计算；网络控制器根据上报的数据通信的信息，获得在源终端和目的终端所在的接入网络交换机以及网络交换机分配的VID标签；在源终端所在网络交换机处，设置流表，其匹配目的终端MAC或IP地址的流添加目的终端所在网络交换机的VID标签，并跳转到固定路径所在的流表上，完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流；对目的终端所在网络交换机，添加匹配目的终端MAC或IP地址，跳转到目的终端所在端口的流表；通过固定传输路径设置的去除Vlan的VID标签流表，跳转到上述目的终端交换所在的流表，数据流得到流表匹配导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据通信。

具体地，在目的终端接入的网络交换机处，放置匹配该Vlan的VID标签的数据流拆除Vlan的VID标签并跳转到另一个流表，该流表的目的是把所有到本网络交换机下所有数据流，通过匹配Vlan的VID标签的方法导出数据流并跳转，实现数据流从固定传输路径中分离。

在路径中间节点所在的网络交换机处，放置所有经过该网络交换机的固定传输路径的流表，通过匹配到不同目的网络交换机所分配的Vlan的VID标签，并把数据转发到下一个网络交换机节点，实现数据流固定传输路径。

在源终端接入网络交换机处，放置到其他网络交换机的流表，通过匹配各个目的网络交换机所分配Vlan的VID标签，并把数据转发到下一个网络交换机节点，实现从该网络交换机接入的终端传输数据流导入到固定传输路径。

在终端接入网络交换机，放置统一终端数据流跳转流表，把所有终端输出数据导入到接入固定路径的流表上。实现当前网络交换机的所有接入终端数据流，导入到处理流表。

在终端接入网络交换机，放置最低优先级未匹配处理流表，把所有未匹配任意接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由控制器进行处理。从而实现接入数据流闭环处理。

优选地，当需要进行数据通信的时候，没有匹配的通信流表，网络交换机把需通信数据提交到控制器中，网络控制器仅对存在固定传输路径的网络交换机的之间的终端建立通信通道，当且仅当对相互路径可达的网络交换机所接入的终端通信请求响应。

网络控制器根据上报的数据通信的信息，获得在数据通信源终端所在的接入网络交换机，放置交换流表，网络控制器根据上报通信的信息，了解的地终端所在的接入网络交换机，放置交换流表，把从目的节点导出的数据流导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据通信。

对统一终端数据流跳转流表导入的数据流处理，通过流表来完成数据流Vlan的VID标签的设置，该Vlan的VID标签为目的网络交换机节点所分配的VID标签，随后把数据流导入到固定传输路径的源节点处理。完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流。

如图1所示，本实施例中的基于Vlan的SDN网络数据传输系统具体包括一个网络控制器1以及多个网络交换机2，网络控制器1与多个网络交换机相连，所述网络交换机2为具有流表处理能力的网络交换机，通常为OpenFlow网络交换机。所述SDN网络初始化时，系统为每个网络交换机2预分配了一个用于标识的网络交换机ID。网络交换机2之间有路径相连，每个网络交换机2可以连接着一个或多个终端3。

本实施例还提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输方法，包括以下步骤：

步骤S11：SDN网络控制器识别所有接入的SDN网络交换机，SDN网络控制器对所有接入的SDN网络交换机，分配Vlan的VID标签编号。

步骤S12，SDN网络控制器设置基础的SDN网络交换机处理流表。在终端接入网络交换机，放置统一交换流表和未匹配处理流表。交换流表把所有终端输出数据导入到接入固定路径的Flow Table上。实现当前网络交换机的所有接入终端数据流，导入到处理流表。未匹配处理流表，则最低优先级处理流表，把所有未匹配任意接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由控制器进行处理。从而实现接入数据流闭环处理。

SDN网络控制器计算所有SDN网络交换机之间的固定传输路径，并下发处理流表。在目的终端接入的网络交换机处，放置匹配该Vlan的VID标签的数据流拆除Vlan的VID标签并跳转到另一个Flow Table的流表。该Flow Table的目的是把所有到本网络交换机下所有数据流，通过匹配Vlan的VID标签的方法导出数据流并跳转，实现数据流从固定传输路径中分离。

由目的网络交换机节点反向进行路径计算，找到相邻网络交换机指向本网络交换机n指向目的网络交换机的F(n)端口，n∈[0，N]，网络交换机n作为路径源节点处理。而以网络交换机n和目的交换为基础，找到下一个交换节点m，找到F(m)端口，m∈[N-n，N]，n∈[0，N]。网络交换机n则作为路径中间节点处理。

作为在路径中间节点所在的网络交换机，放置所有经过该网络交换机的固定传输路径的流表。通过匹配目的网络交换机所分配的Vlan的VID标签，转发到F(n)端口处，实现中间节点数据流固定传输路径。

作为在路径源终端接入网络交换机，放置到其他网络交换机的流表。通过匹配目的网络交换机所分配Vlan的VID标签，转发到F(m)端口处，实现从该网络交换机接入的终端传输数据流导入到固定传输路径。

步骤S13，SDN网络控制器响应SDN网络交换机上报的数据通信请求。当需要进行数据通信时候，通信终端一般会发送数据包，通常为ARP或者IP数据包。SDN网络交换机收到终端发送数据后，由统一终端数据流跳转流表把数据流导入到交换流表所在的Flow Table上，当没有响应的交换流表，则按照最低优先级未匹配处理流表把数据流导入到SDN网络控制器。SDN网络控制器收到传输的数据后，分析源和目的终端所在的网络交换机，当且仅当路径可达获得两个网络交换机所分配的Vlan的VID标签，分别作为双向通信目的网络交换机的Vlan的VID标签。

步骤S14，SDN网络控制器下发交换流表。在源终端所在网络交换机，放置交换流表，对统一终端数据流跳转流表导入的数据流处理。通过流表来完成数据流Vlan的VID标签的设置，该Vlan的VID标签为目的网络交换机节点所分配的VID标签，随后把数据流导入到固定传输路径的源节点处理。完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流。

在目的终端所在网络交换机，放置交换流表，把从目的节点导出的数据流导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据传输。

随着交换流表建立完成，数据流存在匹配流表项，数据流导入到固定传输路径中，而不再按最低优先级未匹配流表传入控制器，完成数据传输。

步骤S15，当数据传输停止，交换流表自动删除，等待下一次传输请求。

如图1～图2所示，以OpenFlow网络为具体实例对本发明的具体方案进一步说明：

在本实例中，所述基于Vlan的SDN网络数据传输系统包括：1台OpenFlow网络控制器C0，3台标准OpenFlow网络交换机组成Tree型结构(S3的端口1连接S1，端口2连接S2，S1的端口3连接S3，S2的端口3连接S3)，以及2台终端用户(H1接入S1的端口1，H2接入S2的端口1)。

功能用户请求服务：H1用户请求网络服务到H1通信。

1)SDN网络控制器C0获得整个网络交换机的网络拓扑结构，查询到S3的端口1连接S1，端口2连接S2，S1的端口3连接S3，S2的端口3连接S3。

2)SDN网络控制器C0对三个网络交换机分别分配Vlan的VID标签编号。S1的VID标签为4，S2的VID标签为5，S3的VID标签为6。

3)SDN网络控制器C0计算所有SDN网络交换机之间的固定传输路径。在分别在三个网络交换机(S1\S2\S3)下发流表：

table＝0,priority＝5,ip actions＝goto_table:1

table＝1,priority＝0,actions＝CONTROLLER:65535

4)SDN网络控制器C0下发设置基础的SDN网络交换机处理流表,并下发处理流表。在分别在三个网络交换机(S1\S2\S3)下发流表：

S1：目的网络交换机节点流表：

table＝0,priority＝20,dl_vlan＝4actions＝strip_vlan,goto_table:3

中间网络交换机节点流表：

table＝0,priority＝20,dl_vlan＝5actions＝output:1

table＝0,priority＝20,dl_vlan＝6actions＝output:2

源网络交换机节点流表：

table＝2,priority＝20,dl_vlan＝5actions＝output:1

table＝2,priority＝20,dl_vlan＝6actions＝output:2

S2：目的网络交换机节点流表：

table＝0,priority＝20,dl_vlan＝5actions＝strip_vlan,goto_table:3

中间网络交换机节点流表：

无

源网络交换机节点流表：

table＝2,priority＝20,dl_vlan＝4actions＝output:3

table＝2,priority＝20,dl_vlan＝6actions＝output:3

S3：目的网络交换机节点流表：

table＝0,priority＝20,dl_vlan＝6actions＝strip_vlan,goto_table:3

中间网络交换机节点流表：

无

源网络交换机节点流表：

table＝2,priority＝20,dl_vlan＝4actions＝output:3

table＝2,priority＝20,dl_vlan＝5actions＝output:3

5)H1ping H2，统一终端数据流跳转流表跳转到交换流表所在的Flow Table 1，但此时发现没有匹配的流表项，由最低优先级未匹配处理流表把数据流导入到SDN网络控制器C0。

统一终端数据流跳转流表转发2个数据包到Flow Table 1：

table＝0,n_packets＝2,n_bytes＝196,send_flow_rem priority＝5,ip actions＝goto_table:1

最低优先级未匹配处理流表把数据流导入到SDN网络控制器C0：

table＝1,n_packets＝2,n_bytes＝196,send_flow_rem priority＝0,actions＝CONTROLLER:65535

6)SDN网络控制器C0下发交换流表：

在源终端所在网络交换机，放置交换流表，对统一终端数据流跳转流表导入的数据流处理。通过流表来完成数据流Vlan的VID标签的设置，该Vlan的VID标签为目的网络交换机节点所分配的VID标签，随后把数据流导入到固定传输路径的源节点处理。完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流。

在目的终端所在网络交换机，放置交换流表，把从目的节点导出的数据流导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据传输。

S2：目的网络交换机节点流表：

table＝0,n_packets＝1,n_bytes＝102,priority＝20,dl_vlan＝5actions＝strip_vlan,goto_table:3

源终端交换流表：

table＝1,n_packets＝2,n_bytes＝196,idle_timeout＝100,priority＝15,dl_dst＝00:00:00:00:00:03actions＝push_vlan:0x8100,set_field:6->vlan_VID标签,goto_table:2

源网络交换机节点流表：

table＝2,n_packets＝2,n_bytes＝196,priority＝20,dl_vlan＝6actions＝output:3

目的终端交换流表：

table＝3,n_packets＝1,n_bytes＝102,priority＝15,dl_dst＝00:00:00:00:00:01actions＝output:1

S3：目的网络交换机节点流表：

table＝0,n_packets＝2,n_bytes＝196,priority＝20,dl_vlan＝6actions＝strip_vlan,goto_table:3

源终端交换流表：

table＝1,n_packets＝1,n_bytes＝102,idle_timeout＝100,priority＝15,dl_dst＝00:00:00:00:00:03actions＝push_vlan:0x8100,set_field:5->vlan_VID标签,goto_table:2

源网络交换机节点流表：

table＝2,n_packets＝1,n_bytes＝102,priority＝20,dl_vlan＝5actions＝output:3

目的终端交换流表：

table＝3,n_packets＝2,n_bytes＝196,priority＝15,dl_dst＝00:00:00:00:00:02actions＝output:1

S1：中间网络交换机节点流表：

table＝0,n_packets＝1,n_bytes＝102,send_flow_rem priority＝20,dl_vlan＝5actions＝output:1

table＝0,n_packets＝2,n_bytes＝196,send_flow_rem priority＝20,dl_vlan＝6actions＝output:2

随着交换流表建立完成，数据流存在匹配流表项，数据流导入到固定传输路径中，而不再按最低优先级未匹配流表传入控制器，完成数据传输。

7)当数据传输停止，交换流表通过idle_timeout自动删除，等待下一次传输请求。

综上所述，本发明提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法，该系统包括：支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；以及支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。本发明可减少网络收敛时间，并且通过控制器处理寻址请求，减少网络中广播寻址的请求，降低了传输延迟，降低了流表数量，提高了网络交换机数据交换效率，同时除去了路径计算以及完整路径流表下发的步骤。另外，由于本系统的管控主要集中在SDN网络控制器，对于整网路由的更新和修改只需配置网络控制器，简化了管理措施的执行。所以，本发明解决现有技术中网络交换设备间的计算时间过长、传输延迟较长、冗余流表数量过大导致网络交换机性能下降等的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于，包括：

支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；

支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。

2.如权利要求1所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：所述网络控制器获取网络交换机的拓扑结构，固定传输路径构成和接入的终端数量和位置无关，只和网络交换机的拓扑结构相关，当网络交换机的拓扑结构发生变化，其固定传输路径响应发生变化。

3.如权利要求1所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：

所述固定传输路径网络转发路径所依赖的Vlan的VID标签，由固定传输路径目的网络交换机的Vlan的VID标签所决定，网络控制器通过计算接入网络控制器的网络交换机数量，给每个网络交换机在指定的范围内分配固定的Vlan的VID标签；

对于每个网络交换机，计算到该网络交换机的路径，从目的网络交换机开始不断扩展，设置指向该网络交换机的路径，保证所有到该网络交换机的路径没有重复计算，所有路径归并完整；

网络交换机通过建立只基于Vlan的VID标签转发流表，把数据从源网络交换机转发到目的网络交换机，从而实现固定传输路径。

4.如权利要求1所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：未匹配数据流交由控制器处理，在终端接入网络交换机，放置最低优先级处理流表，把所有未匹配接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由网络控制器进行处理，从而实现接入数据流闭环处理。

5.如权利要求1所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：所述网络控制器仅对存在固定传输路径的网络交换机的之间的终端建立通信通道，当且仅当对相互路径可达的网络交换机所接入的终端通信请求响应。

6.如权利要求5所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：

响应通信请求只对源和目的终端所在网络交换机做数据流导入导出操作，不需要对通信全路径做计算；

网络控制器根据上报的数据通信的信息，获得在源终端和目的终端所在的接入网络交换机以及网络交换机分配的VID标签；

在源终端所在网络交换机处，设置流表，其匹配目的终端MAC或IP地址的流添加目的终端所在网络交换机的VID标签，并跳转到固定路径所在的流表上，完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流；

对目的终端所在网络交换机，添加匹配目的终端MAC或IP地址，跳转到目的终端所在端口的流表；通过固定传输路径设置的去除Vlan的VID标签流表，跳转到上述目的终端交换所在的流表，数据流得到流表匹配导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据通信。

7.一种基于Vlan的SDN网络数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)网络控制器获取网络交换机的拓扑结构；

步骤2)网络控制器为每个网络交换机分配Vlan的VID标签；

步骤3)网络控制器设置基础的网络交换机处理流表；

步骤4)网络控制器计算所有网络交换机之间的固定传输路径，并下发处理流表；

步骤5)网络控制器响应网络交换机上报的数据通信请求；

步骤6)网络控制器下发交换流表；

步骤7)当数据传输停止，交换流表自动删除，等待下一次传输请求。

8.根据权利要求7所述的基于Vlan的SDN网络数据传输方法，其特征在于：步骤3)中，在终端接入网络交换机，放置统一交换流表和未匹配处理流表；交换流表把所有终端输出数据导入到接入固定路径的流表上，实现当前网络交换机的所有接入终端数据流，导入到处理流表；未匹配处理流表，则最低优先级处理流表，把所有未匹配任意接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由控制器进行处理，从而实现接入数据流闭环处理。

9.根据权利要求7所述的基于Vlan的SDN网络数据传输方法，其特征在于：步骤4)中，固定传输路径网络转发路径所依赖的Vlan的VID标签，由固定传输路径目的网络交换机的Vlan的VID标签所决定，网络控制器通过计算接入网络控制器的网络交换机数量，给每个网络交换机在指定的范围内分配固定的Vlan的VID标签；对于每个网络交换机，计算到该网络交换机的路径，从目的网络交换机开始不断扩展，设置指向该网络交换机的路径，保证所有到该网络交换机的路径没有重复计算，所有路径归并完整；网络交换机通过建立只基于Vlan的VID标签转发流表，把数据从源网络交换机转发到目的网络交换机，从而实现固定传输路径。

10.根据权利要求7所述的基于Vlan的SDN网络数据传输方法，其特征在于：步骤5)中，当需要进行数据通信时候，通信终端发送数据包，网络交换机收到终端发送数据后，由统一终端数据流跳转流表把数据流导入到交换流表所在的流表上，当没有响应的交换流表，则按照最低优先级未匹配处理流表把数据流导入到网络控制器；网络控制器收到传输的数据后，分析源和目的终端所在的网络交换机，当且仅当路径可达获得两个网络交换机所分配的Vlan的VID标签，分别作为双向通信目的网络交换机的Vlan的VID标签。

11.根据权利要求7所述的基于Vlan的SDN网络数据传输方法，其特征在于：步骤6)中，在源终端所在网络交换机，放置交换流表，对统一终端数据流跳转流表导入的数据流处理，通过流表来完成数据流Vlan的VID标签的设置，该Vlan的VID标签为目的网络交换机节点所分配的VID标签，随后把数据流导入到固定传输路径的源节点处理，完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流；在目的终端所在网络交换机，放置交换流表，把从目的节点导出的数据流导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据传输；随着交换流表建立完成，数据流存在匹配流表项，数据流导入到固定传输路径中，而不再按最低优先级未匹配流表传入控制器，完成数据传输。