CN106713146B - 基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法、装置和系统，其中方法包括：控制器预先设置基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；当所述算法配置功能打开时，控制器接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；根据网关和用户端口信息，控制器生成私有的网关表；控制器扫描私有的网关表，并根据私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息控制器。本发明基于SDN架构，只需要控制器集中配置，动态计算网关，网络的维护简单而有效。

Description

基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法、装置和 系统

技术领域

本发明实施方式涉及数据通讯技术领域，尤其涉及一种基于SDN(SoftwareDefined Network，软件定义网络)的路由器发现协议实施方法、装置和系统。

背景技术

一个网络中的主机如果要发送报文到网络外部，它至少需要获取本网络内的一台路由器的IP地址，由路由器把报文转发出去。主机通常有两种方式获取路由器的IP地址：一是在主机上配置默认网关，二是让主机侦听网络内的路由协议报文，从报文中获取路由器的IP地址。

这两种方式都有缺点。第一种要求静态配置，必须要手工维护，而且不能适应网络的动态变化；第二种方式要求主机能够识别各种路由协议的报文，这对于一台主机来说要求太高了，而且有时路由器上不运行动态路由协议，此时主机便无法侦听到路由协议报文。

IRDP(ICMP Router Discovery Protocol,ICMP路由器发现协议)使主机可以决定当作缺省网关使用的路由器地址。IRDP中用到两种ICMP(Internet Control MessageProtocol，网际报文实施协议)消息，路由公告消息RA(Router Advertisements)：由路由器发送，用于公告该路由器的IP地址、优先级等信息；路由请求消息RS(RouterSolicitations)：由主机发送，用于主动向网络中的路由器请求其IP地址，整个过程如图1所示。

在实施本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：

传统的IRDP算法是基于某一台转发设备，而且IRDP算法是静态配置的，整个配置是分布式的，配置复杂且容易出错。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

针对上述问题，本发明实施方式的目的在于提供一种基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法、装置和系统，能够基于SDN架构，只需要控制器集中配置，动态计算网关，网络的维护简单而有效。

为实现上述目的，本发明实施方式提供一种基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法，包括：控制器预先设置基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；当所述配置功能打开时，控制器接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，控制器生成私有的网关表；控制器扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息控制器控制器控制器。

进一步地，所述私有报文的网关和用户端口信息为交换机ID和交换机用户端口的端口ID；其中，所述交换机ID为交换机MAC地址；所述端口ID表示接收到未匹配流表的用户报文的交换机用户端口。

进一步地，所述方法还包括：预先配置老化时间和周期时间，所述老化时间表示私有报文的老化时间，周期时间表示发送路由公告消息的周期时间；所述根据所述网关和用户端口信息，控制器生成私有的网关表，包括：控制器根据交换机上报的私有报文中交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表控制器控制器。

进一步地，所述控制器扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，包括：控制器扫描所述私有的网关表，根据所述私有的网关表中的周期时间，控制器定时触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，所述指定的用户端口根据所述私有的网关表中的交换机ID和交换机用户端口的端口ID确定控制器控制器。

进一步地，所述方法还包括：如果超过所述私有的网关表中的老化时间，则将所述交换机ID和交换机用户端口的端口ID对应的私有的网关表中的表项老化。

为实现上述目的，本发明实施方式还提供一种基于软件定义网络的实施路由器发现协议的系统，包括：交换机，用于向控制器上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；控制器，用于基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；当所述基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能打开时，接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文；根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，生成私有的网关表；扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息。

为实现上述目的，本发明实施方式还提供一种实施基于软件定义网络的实施路由器发现协议的的装置，包括：第一处理模块，用于预先设置基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；第二处理模块，用于当所述基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能打开时，接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；第三处理模块，用于根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，生成私有的网关表；第四处理模块，用于扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息。

由上可见，本发明实施方式提供的一种基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法、装置和系统，控制器预先配置基于软件定义网络的实施路由器发现协议的算法功能，并通过扩展私有报文上报的交换机ID和交换机用户端口的端口ID，从而控制器可以根据交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及预先配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表，并根据该私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，由此可看出，只需要控制器集中配置，就可以动态计算网关，网络的维护简单而有效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的实施网际报文控制路由器发现协议的示意图。

图2为本发明实施方式提供的基于软件定义网络的实施路由器发现协议的系统的架构示意图；

图3为本发明实施方式提供的基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法的流程示意图；

图4为本发明实施方式扩展的Experimenter报文格式的示意图；

图5为图3方法的应用实例示意图。

图6为本发明实施方式提供的基于软件定义网络的实施路由器发现协议的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

SDN是一种新型的网络架构，其可以通过OpenFlow(开放流)技术将网络设备的实施面与数据面进行分离，从而实现对网络流量的灵活实施。在SDN中，包含实现实施面功能的控制器和若干实现数据面功能的交换机。

本发明实施方式提供一种基于SDN的IRDP系统，如图2所示，SDN网络中包括控制器和交换机，其中SDN网络中的交换机由集中的控制器管理。此外，Host(主机)分别和交换机连接，通过SDN网络进行通讯。

本发明实施方式提供一种基于SDN的实施IRDP的方法。请参阅图3，所述方法应用于SDN中的控制器上，包括以下步骤：

步骤S31：控制器预先设置基于SDN的IRDP算法配置任务序列。

在本实施方式中，控制器预先设置基于SDN的IRDP算法配置任务序列，该任务序列的配置项包括基于SDN的IRDP算法功能，用于打开或关闭基于SDN的IRDP算法功能。具体如表1所示。

表1

步骤S32：控制器接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息。

在本实施方式中，当报文进入到SDN网络后，入口交换机查询流表，如果所述报文匹配流表，则将所述报文根据流表中的转发路径进行转发；如果所述报文未匹配流表，则将所述报文上报给控制器。

控制器还接收交换机通过私有Experimenter报文上报的网关和用户端口信息。

和现有技术相比，本实施方式对Experimenter报文进行了扩展，扩展的Experimenter报文格式如图4所示，Experimenter值为255需要向ONF组织申请；Experimenter type值为1表明是从交换机到控制器。此外，在扩展的Experimenter报文中扩展了交换机ID和交换机用户端口的端口ID，其中交换机ID为交换机MAC地址，端口ID表示接收到未匹配流表的用户报文的交换机用户端口。

步骤S33：根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，生成私有的网关表。

在本实施方式中，控制器预先配置老化时间和周期时间，所述老化时间表示Experimenter报文的老化时间，周期时间表示发送路由公告消息的周期时间。

根据交换机上报的Experimenter报文中交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表，该私有的网关表的配置项包括交换机ID、交换机用户端口、老化时间和周期时间，具体如表2所示。

表2

步骤S34：控制器扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息。

在本实施方式中，控制器扫描所述私有的网关表，根据所述私有的网关表中的周期时间，控制器定时触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，所述指定的用户端口根据所述私有的网关表中的交换机ID和交换机用户端口的端口ID确定。

此外，控制器在私有的网关表中还预先配置了老化时间，例如老化时间为30秒。如果超过老化时间没有Experimenter报文更新，则所述交换机ID和交换机用户端口的端口ID对应的私有的网关表中的表项信息老化。

请参考图5，本发明的一个应用实例中，Host通过SDN网络与服务器连通，控制器配置基于SDN的IRDP算法配置任务序列。交换机上报未匹配流表的报文和Experimenter报文，控制器根据交换机上报的Experimenter报文中交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及用户配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表的表项。根据表项中的交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及配置的周期时间，控制器触发交换机向用户端口发送路由公告消息，即S1和S3为网关，都会定时向Host发送RA消息。

如果链路负载发生变化，例如断掉S3到Host链路，若超过预先设置的30秒的老化时间，则控制器通知S3停止向Host发送RA消息。

请继续参阅图1。本发明实施方式提供一种基于SDN的实施IRDP的系统，包括：

交换机，用于向控制器上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；

控制器，用于预先设置基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；当所述基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能打开时，接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文；根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，生成私有的网关表；扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息。

其中，

所述控制器，具体用于：

预先配置老化时间和周期时间，所述老化时间表示Experimenter报文的老化时间，周期时间表示发送路由公告消息的周期时间；根据交换机上报的私有报文中交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表；扫描所述私有的网关表，根据所述私有的网关表中的周期时间，定时触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，所述指定的用户端口根据所述私有的网关表中的交换机ID和交换机用户端口的端口ID确定；

所述控制器还用于：

如果超过所述私有的网关表中的老化时间，则将所述交换机ID和交换机用户端口的端口ID对应的私有的网关表中的表项老化。

请参阅图6。本发明实施方式提供一种实施基于SDN的实施IRDP的装置，包括：

第一处理模块，用于预先设置基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；

第二处理模块，用于当所述基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能打开时，接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；

第三处理模块，用于根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，生成私有的网关表；

第四处理模块，用于扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息。

其中，

所述第三处理模块，具体用于：

预先配置老化时间和周期时间，所述老化时间表示Experimenter报文的老化时间，周期时间表示发送路由公告消息的周期时间；根据交换机上报的私有报文中交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表；

所述第四处理模块，具体用于：

扫描所述私有的网关表，根据所述私有的网关表中的周期时间，定时触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，所述指定的用户端口根据所述私有的网关表中的交换机ID和交换机用户端口的端口ID确定；如果超出所述私有的网关表中的老化时间，则将所述交换机ID和交换机用户端口的端口ID对应的私有的网关表中的表项老化。

上述的涉及到的基于SDN的实施IRDP装置和系统的具体技术细节和基于SDN的实施IRDP方法中的类似，故在此不再具体赘述。

由上可见，本发明实施方式中控制器预先配置基于软件定义网络的实施路由器发现协议的算法功能，并通过扩展私有报文上报的交换机ID和交换机用户端口的端口ID，从而控制器可以根据交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及预先配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表，并根据该私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，由此可看出，只需要控制器集中配置，就可以动态计算网关，网络的维护简单而有效。

本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

最后应说明的是：上面对本发明的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本发明的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本发明旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。

Claims (9)

1.一种基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法，其特征在于，包括：

控制器预先设置基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；

当所述算法配置功能打开时，控制器接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；

根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，控制器生成私有的网关表；

控制器扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息；

所述方法还包括：

预先配置老化时间和周期时间，所述老化时间表示私有报文的老化时间，所述周期时间表示发送路由公告消息的周期时间；

根据所述网关和用户端口信息，控制器生成私有的网关表，包括：

控制器根据交换机上报的私有报文中交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表。

2.根据权利要求1所述的基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法，其特征在于，所述私有报文的网关和用户端口信息为交换机ID和交换机用户端口的端口ID；其中，

所述交换机ID为交换机MAC地址；

所述端口ID表示接收到未匹配流表的用户报文的交换机用户端口。

3.根据权利要求2所述的基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法，其特征在于，所述控制器扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息控制器，包括：

控制器扫描所述私有的网关表，根据所述私有的网关表中的周期时间，控制器定时触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，所述指定的用户端口根据所述私有的网关表中的交换机ID和交换机用户端口的端口ID确定。

4.根据权利要求3所述的基于软件定义网络的实施路由器发现协议的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果超过所述私有的网关表中的老化时间，则将所述交换机ID和交换机用户端口的端口ID对应的私有的网关表中的表项老化。

5.一种基于软件定义网络的实施路由器发现协议的系统，其特征在于，包括：

交换机，用于向控制器上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；

控制器，用于预先设置基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；当所述基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能打开时，接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文；根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，生成私有的网关表；扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，并预先配置老化时间和周期时间，所述老化时间表示Experimenter报文的老化时间，周期时间表示发送路由公告消息的周期时间；根据交换机上报的私有报文中交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表。

6.根据权利要求5所述的基于软件定义网络的实施路由器发现协议的系统，其特征在于，所述私有报文的网关和用户端口信息为交换机ID和交换机用户端口的端口ID，其中交换机ID为交换机MAC地址，端口ID表示接收到未匹配流表的用户报文的交换机用户端口。

7.根据权利要求6所述的基于软件定义网络的实施路由器发现协议的系统，其特征在于，所述控制器，具体还用于：

扫描所述私有的网关表，根据所述私有的网关表中的周期时间，定时触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，所述指定的用户端口根据所述私有的网关表中的交换机ID和交换机用户端口的端口ID确定；

所述控制器，还用于：

如果超过所述私有的网关表中的老化时间，则将所述交换机ID和交换机用户端口的端口ID对应的私有的网关表中的表项老化。

8.一种实施基于软件定义网络的实施路由器发现协议的装置，其特征在于，包括：

第一处理模块，用于预先设置基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能；

第二处理模块，用于当所述基于软件定义网络的网际报文控制路由器发现协议算法配置功能打开时，接收交换机上报的未匹配流表的报文和私有报文，所述私有报文包括网关和用户端口信息；

第三处理模块，用于根据所述私有报文中的网关和用户端口信息，生成私有的网关表，所述第三处理模块，具体用于：

预先配置老化时间和周期时间，所述老化时间表示Experimenter报文的老化时间，周期时间表示发送路由公告消息的周期时间；根据交换机上报的私有报文中交换机ID和交换机用户端口的端口ID，以及配置的老化时间和周期时间生成私有的网关表；

第四处理模块，用于扫描所述私有的网关表，并根据所述私有的网关表触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息。

9.根据权利要求8所述的实施基于软件定义网络的实施路由器发现协议的装置，其特征在于：

所述第四处理模块，具体用于：

扫描所述私有的网关表，根据所述私有的网关表中的周期时间，定时触发交换机向指定的用户端口发送路由公告消息，所述指定的用户端口根据所述私有的网关表中的交换机ID和交换机用户端口的端口ID确定；如果超出所述私有的网关表中的老化时间，则将所述交换机ID和交换机用户端口的端口ID对应的私有的网关表中的表项老化。

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