CN107277190A - 一种sdn设备自动上线的方法、sdn设备和控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种SDN设备自动上线的方法、SDN设备和控制器，涉及通信技术领域，用以实现SDN设备自动上线，进而简化SDN网络中设备上线的工作流程，提高设备上线效率，做到设备即插即用、即插即管。该方法包括：待上线SDN设备广播封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文；接收第一控制器广播的第一DHCP响应报文；将接收第一DHCP响应报文的第一端口置于VLAN标识；采用第一端口广播DHCP请求报文；通过第一端口接收第一控制器广播的DHCP应答报文；当该SDN设备与该控制器建立了OpenFlow连接之后，接收该控制器发送的出向报文，出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。

Description

一种SDN设备自动上线的方法、SDN设备和控制器
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种SDN设备自动上线的方法、SDN设备和控制器。
背景技术
软件定义网络(Software Defined Network，简称为SDN)是一种新型的网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，并实现可编程化控制。通常将SDN网络架构抽象定义成三层：第一层是转发面实体，包括实现这种转发功能的各种软硬件组件；第二层是针对第一层转发实体进行管理和控制的实体，第三层是基于前两层基础网络的应用和服务。前两层之间的接口称之为SDN的南向接口，目前开放流(OpenFlow)协议是南向接口的主流协议，它以流表为基础，控制细颗粒度的转发表及其行为，具有很强的表达能力，适应能力强。
SDN设备是运用于运营商的本地移动回传网或承载网中，由路由器设备演进而来的，具有OpenFlow转发设备(OpenFlow switch)所不具备的包括伪线(Pseudo-Wire，简称PW)、三层虚拟专用网络(Layer3VPN，简称L3VPN)、操作管理和维护(OperationAdministration and Maintenance，简称OAM)、时钟等一系列复杂功能的设备，也叫SDN白盒设备。
目前，针对于运营商的SDN网络，在实现SDN设备自动上线(即设备的自动地址分配、自动建立管理通道和自动拓扑发现)方面还处于探索阶段，没有一个完善的通用的方法。
发明内容
本发明的实施例提供一种SDN设备自动上线的方法、SDN设备和控制器，用以实现SDN设备自动上线，进而简化SDN网络中设备上线的工作流程，提高设备上线效率，做到设备即插即用、即插即管。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种软件定义网络SDN设备自动上线的方法，所述方法包括：
待上线SDN设备广播封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
接收第一控制器广播的第一DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文为所述待上线SDN设备接收到的第一个DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文携带了所述第一控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址和所述第一控制器的IP地址；
将接收所述第一DHCP响应报文的第一端口置于所述VLAN标识；
采用所述第一端口广播DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识，以及所述第一控制器的IP地址；
通过第一端口接收所述第一控制器广播的DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了第一控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址，以及所述第一控制器的IP地址和TCP端口号；
当所述待上线SDN设备与所述第一控制器根据所述第一控制器的IP地址和TCP端口号建立了开放流OpenFlow连接之后，接收所述第一控制器发送的出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
第二方面，本发明实施例提供了一种软件定义网络SDN设备的自动上线方法，所述方法包括：
控制器接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
向所述待上线SDN设备广播DHCP响应报文，所述DHCP响应报文携带了所述控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址和所述控制器的IP地址；
接收所述待上线SDN设备广播的DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识，以及所述控制器的IP地址；
向所述待上线SDN设备广播DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了控制器为所述待上线SDN设备分配管理IP地址，以及所述控制器的IP地址和TCP端口号；
在所述待上线SDN设备与所述控制器根据所述控制器的IP地址和TCP端口号建立了OpenFlow连接之后，向所述待上线SDN设备发送出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
第三方面，本发明实施例提供了一种软件定义网络SDN设备的自动上线方法，所述方法包括：
已上线SDN设备接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
向控制器发送入向报文，所述入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文；
接收所述控制器发送的OpenFlow流表报文，所述OpenFlow流表报文携带了将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识的命令；
根据所述OpenFlow流表报文，将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识，以便于所述已上线SDN设备转发所述待上线SDN设备与所述控制器之间的报文。
第四方面，本发明实施例提供了一种软件定义网络SDN设备，所述SDN设备处于待上线状态，该SDN设备包括：
发送单元，用于广播封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了该SDN设备的设备标识；
接收单元，用于接收第一控制器广播的第一DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文为该SDN设备接收到的第一个DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文携带了所述第一控制器为该SDN设备分配的管理IP地址和所述第一控制器的IP地址；
VLAN处理单元，用于将接收所述第一DHCP响应报文的第一端口置于所述VLAN标识；
所述发送单元，还用于采用所述第一端口广播DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了该SDN设备的设备标识，以及所述第一控制器的IP地址；
所述接收单元，还用于通过第一端口接收所述第一控制器广播的DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了第一控制器为该SDN设备分配的管理IP地址，以及所述第一控制器的IP地址和TCP端口号；当该SDN设备与所述第一控制器根据所述第一控制器的IP地址和TCP端口号建立了开放流OpenFlow连接之后，接收所述第一控制器发送的出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
第五方面，本发明实施例提供了一种控制器，所述控制器包括：
接收单元，用于接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
发送单元，用于向所述待上线SDN设备广播DHCP响应报文，所述DHCP响应报文携带了所述控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址和所述控制器的IP地址；
所述接收单元，还用于接收所述待上线SDN设备广播的DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识，以及所述控制器的IP地址；
所述发送单元，还用于向所述待上线SDN设备广播DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了控制器为所述待上线SDN设备分配管理IP地址，以及所述控制器的IP地址和TCP端口号；在所述待上线SDN设备与所述控制器根据所述控制器的IP地址和TCP端口号建立了OpenFlow连接之后，向所述待上线SDN设备发送出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
第六方面，本发明实施例提供了一种软件定义网络SDN设备，所述SDN设备处于已上线状态，所述SDN设备包括：
接收单元，用于接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
发送单元，用于向控制器发送入向报文，所述入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文；
所述接收单元，还用于接收所述控制器发送的OpenFlow流表报文，所述OpenFlow流表报文携带了将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识的命令；
VLAN处理单元，用于根据所述OpenFlow流表报文，将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识，以便于该SDN设备转发所述待上线SDN设备与所述控制器之间的报文。
本发明实施例提供了一种SDN设备自动上线的方法、SDN设备和控制器，通过待上线SDN设备广播封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，DHCP发现报文携带了待上线SDN设备的设备标识；接收第一控制器广播的第一DHCP响应报文，第一DHCP响应报文为待上线SDN设备接收到的第一个DHCP响应报文，第一DHCP响应报文携带了第一控制器为待上线SDN设备分配的管理IP地址和第一控制器的IP地址；将接收第一DHCP响应报文的第一端口置于VLAN标识；采用第一端口广播DHCP请求报文，DHCP请求报文携带了待上线SDN设备的设备标识，以及第一控制器的IP地址；通过第一端口接收第一控制器广播的DHCP应答报文，DHCP应答报文携带了第一控制器为待上线SDN设备分配的管理IP地址，以及第一控制器的IP地址和TCP端口号；当待上线SDN设备与第一控制器根据第一控制器的IP地址和TCP端口号建立了开放流OpenFlow连接之后，接收第一控制器发送的出向报文，出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。即通过待上线SDN设备与控制器之间利用扩展的DHCP报文的交互实现待上线SDN设备的自动地址分配，以及获得待上线SDN设备与控制器建立OpenFlow连接所需的控制器的IP地址和TCP端口号，当待上线SDN设备与控制器建立OpenFlow连接即完成自动建立管理通道之后，控制器向待上线SDN设备发送携带了链路层发现协议LLDP消息的出向报文，实现自动拓扑发现，进而一步步的实现了待上线SDN设备的自动上线过程。简化了SDN网络中设备上线的工作流程，提高设备上线效率，做到设备即插即用、即插即管。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有网络中使用的设备的自动地址分配方法流程图；
图2为现有运营商网络主要采用的DCN自通功能的流程图；
图3为现有技术的一种DHCP报文的格式示意图；
图4为本发明实施例提供的一种option 61字段的格式示意图；
图5为本发明实施例提供的一种option 60字段的格式示意图；
图6为本发明实施例提供的一种option 43字段的格式示意图；
图7为本发明实施例提供的SDN设备自动上线的方法流程图之一；
图8为本发明实施例提供的SDN设备自动上线的方法流程图之二；
图9为现有技术的一种网络拓扑示意图；
图10为本发明实施例提供的网络拓扑示意图之一；
图11为本发明实施例提供的网络拓扑示意图之二；
图12为本发明实施例提供的一种SDN设备的框图；
图13为本发明实施例提供的一种控制器的框图。
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作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。
本发明实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明实施例中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
现有网络中使用的设备的自动地址分配方法主要是动态主机配置协议(DynamicHost Configuration Protocol，简称DHCP)。参考图1所示，网络设备或主机在配置了某个接口或网卡为DHCP方式获取地址信息后，会从这个接口向外发送DHCP发现(Discover)广播报文，在这个广播域内的所有DHCP服务器(Server)都会收到这个DHCP Discover报文，从而对这个报文的MAC进行地址分配，对即将分配的地址进行地址重复检测之后，会使用这个分配的地址对这个报文回复DHCP响应(offer)报文，并附上自己的IP地址。设备在收到众多DHCP offer报文后，选取一个DHCP offer消息，针对这一DHCP Server发送DHCP请求(Request)，这一报文为广播报文，在广播域内的DHCP Server都将收到，但只有标识了对应IP的DHCP server才会对这一报文进行确认，通过DHCP应答(ACK)报文回复和确认分配给这一设备的地址。至此，设备完成了地址的自动获取。
现有运营商网络主要采用的设备自动发现、分配IP，并实现网管管理的方法为数据通信网络(Data Communication Network，简称DCN)自通功能。参考图2所示，R1、R2、R3为网络中正常运行的设备，通过网管专用通道与网管系统交互信令。R4设备为网络中新安装的设备，设备中预先开启了设备的DCN功能，并配置了相应的网元ID(NEID)和网元IP(NEIP)。这样R4首先建立协商点到点协议(Point-to-Point Protocol，简称PPP)通道，与R2、R3分别生成了一条点到点的路由，并建立开放式最短路径优先(Open Shortest PathFirst，简称OSPF)邻居，这样各邻居通过OSPF协议，由不透明的(Opaque)链路状态广播(Link-State Advertisement，简称LSA)携带NEID，生成一条NEID和NEIP对应关系的核心路由，并学习到达R4的NEIP的32位路由。这样网管系统访问R4时，以R2的NEIP为目的地址，加上R4的NEID，通过传输控制协议，(Transmission Control Protocol，简称TCP)连接到达R2；R2将数据包送至应用层，根据NEID查询目的NEIP，并把目的地址修改为R4的NEIP，重新封装为用户数据报协议(User Data Protocol，简称UDP)报文，并查询本地路由表转发给R4；R4收到该报文后查询到数据包的目的地为本设备，上送至应用层来进行处理。至此，完成了设备的即插即用，自动上线，自动发现网元并实现远程管理，从而进行设备调测。
DHCP方法虽然能够使设备自动获取到地址，但无法打通控制器与设备之间的逻辑通路，无法实现设备的即插即用、即插即管；而DCN自通方法对设备和网络限制较多，首先，链路需要是PPP链路，这样才能形成点到点的32位主机路由，以便使OSPF域内的邻居都能获悉这条路由，其次，设备必须能够支持OSPF的10类LSA，这对设备提出了较高的要求。因此，上述两种方法都不适用于本发明实施例涉及的针对于运营商的SDN设备自动上线的问题。
需要说明的是：在本发明实施例中，采用并详细定义了三个新的报文格式，如图4、图5、图6和表1、表2所示(其中表1是对图3各个字段的解释，表2是对图6各个字段的解释)，均是在符合RFC 2131所规定的如图3所示的DHCP报文的基础上，对部分option61、option60和option43字段进行详细定义，当然也可以是对其他字段进行详细定义，在此不予限制。
表1
字段名 位宽(byte) 说明
OP 1 信息类型代码
Htype 1 物理地址类型
Hlen 1 物理地址长度
Hops 1 跳数
Xid 4 事务ID
Secs 2 客户端开始dhcp过程的时间
Flags 2 标记位
Ciaddr 4 客户端IP地址
Yiaddr 4 客户端IP地址
Siaddr dhcp 4 服务器IP地址
Giaddr 4 中继IP地址
Chaddr 16 客户端物理地址
Sname 64 服务器名字
File 128 启动文件名
Options 可变的 可选参数域
表2
需要说明的是：表2中NA表示长度不固定，例如，sub-option2含的IP数量可能不同，其所占Bytes数目不固定。
实施例一
本发明实施例提供了一种软件定义网络SDN设备自动上线的方法，在本发明实施例提供的网络架构中至少包括控制器(controller)和待上线SDN设备，在控制器和待上线SDN设备之间还可能包括已上线SDN设备，而在已上线SDN设备和控制器之间还可能包括传统路由器。参考图7所示，该方法具体包括：
需要说明的是：为了便于描述，在以下实施例中，步骤S101～S109中RA在进行自动上线，表示待上线SDN设备，步骤S109以后，RA完成自动上线，表示已上线SDN设备，RB表示另一待上线设备，controller1表示第一控制器，controller2表示第二控制器。
S101、RA广播封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，DHCP发现报文携带了RA的设备标识。
其中，VLAN标识就是VLAN号，在本发明实施例中VLAN标识是VLAN 4094，当然也可以是其他的VLAN号，具体参考现有技术。
在启动之初，即设备一上电，RA将其所有端口置于假VLAN 4094，具体的，RA通过预先设置，设备启动之初在各端口上发送的DHCP报文外面都封装一层VLAN 4094的标签(TAG)。
RA的设备标识包括客户端ID(Client ID)和厂商标识，还可能包括其他的设备标识，在此不再赘述。具体的，本发明实施例在DHCP Discover报文基础上做出了修改。(1)参考图4所示，采用并详细定义了Option 61字段的客户端(Client)ID，格式为Sdn-hhhhhhhhhhhh-IF0，其中，Sdn代表了是SDN设备，hhhhhhhhhhhh为设备MAC地址字符，MAC地址字符占8个字节。包括MAC地址字符在内，所有字符均采用ASCII码形式进行编码。如：MAC地址为000e-5e7a-aa97的设备在发送DHCP Discover报文时，Client ID为3d 15 00 53 646e 2d 30 30 30 65 35 65 37 61 30 61 39 37 2d 49 46 30。(2)参考图5所示，采用并详细定义了Option 60字段的供厂商标识ID(Vendor Class identifier)，厂商标识ID所占字节数不限定，根据具体情况而定。格式为厂商标识ID 4094。如：厂商标识ID为中国联通(chinaunicom)，则Vendor Class identifier为3c 0f 63 48 69 6e 61 75 6e 69 63 6f6d 34 30 39 34。
同时Option 60和Option 61字段表明RA正在采用4094这一VLAN，进行设备自动上线。
S102、控制器向RA广播DHCP响应报文，DHCP响应报文携带了控制器为RA分配的管理IP地址和控制器的IP地址。
需要说明的是：本步骤中的控制器包括同一广播域内(在本发明实施例中是指VLAN 4094)的，且收到RA发送的DHCP Discover报文的任一控制器，即包括下面的controller1和controller2。
具体的，控制器接收RA广播的封装了虚拟局域网VLAN标识(VLAN 4094)的DHCPDiscover报文，DHCP Discover报文携带了RA的设备标识。控制器通过DHCP报文处理器，获取带有特殊字段Option 61和Option 60的设备信息，并保存至控制器的设备管理信息数据库中，同时从地址池中选取一个地址分配给设备，一并写入设备管理信息数据库中进行维护。示例的，Controller在数据库中记录设备的Client ID，并为其分配管理IP地址，如：20.0.0.85；控制器在进行地址重复性检测后，广播DHCP Offer报文对DHCP Discover报文进行回复，报文包括了控制器要对RA进行分配的地址。同时，控制器在检测到Option60字段后，准备开启设备上线流程。
S103、RA将接收第一DHCP Offer报文的第一端口置于VLAN标识。
具体的，RA接收controller1广播的第一DHCP Offer报文，第一DHCP Offer报文为RA接收到的第一个DHCP Offer报文，第一DHCP Offer报文携带了controller1为RA分配的管理IP地址和controller1的IP地址。RA将接收第一DHCP Offer报文的第一端口置于VLAN标识。示例的，RA将接收第一DHCP Offer报文的第一端口置于VLAN 4094。
RA还接收controller2广播的第二DHCP Offer报文，第二DHCP Offer报文为RA接收到的除第一DHCP Offer报文以外的DHCP Offer报文，第二DHCP Offer报文携带了controller2为RA分配的管理IP地址和controller2的IP地址，丢弃第二DHCP Offer。
需要说明的是：RA接收到第二DHCP Offer报文和第一DHCP Offer报文的端口可以是同一个端口，也可以不是同一个端口。
S104、RA采用第一端口广播DHCP请求报文，DHCP请求报文携带了RA的设备标识，以及Controller1的IP地址。
具体的，RA广播发送DHCP Request，指定Controller1来分配地址。
S105、Controller1向RA广播DHCP应答报文，DHCP应答报文携带了控制器为RA分配管理IP地址，以及Controller1的IP地址和TCP端口号。
具体的，Controller1接收RA广播的DHCP Request报文，DHCP Request报文携带了RA的设备标识，以及Controller1的IP地址。Controller1回复RA设备DHCP ACK报文，该报文不仅携带了为RA分配的管理IP地址、租约等信息，同时还携带了如图6所示的Option 43字段，带有Controller1的IP和TCP端口号。即Controller1通过DHCP功能与Openflow关联器的作用，将建立Openflow连接的相关信息通过DHCP的Option43发送给设备，并等待设备主动建立TCP连接和Openflow连接。
RA通过第一端口接收Controller1广播的DHCP Ack报文。DHCP Ack报文携带了Controller1为RA分配的管理IP地址，以及Controller1的IP地址和TCP端口号。其中Controller1的IP地址和TCP端口号用以实现RA与Controller1建立Openflow连接，从而实现RA自动上线。RA将Controller1的IP地址、用以建立Openflow连接的TCP端口号信息等记录下来，保存在数据缓冲区(BUFFER)中，等待调用。
至此，RA完成自动上线过程中的自动地址分配。
S106(可选的)、RA对Controller1的IP地址进行地址解析协议(AddressResolution Protocol，简称ARP)解析。
具体的，RA在收到包含Controller1的IP地址的DHCP ACK报文后，对Controller1的IP地址进行ARP解析，已获得Controller1的MAC地址，为后续RA与Controller1建立连接做准备。
RA向Controller1发送ARP Request报文，Controller1向RA回复ARP Reply报文。具体的参考现有技术，在此不再赘述。
S107(可选的)、RA与Controller1使用Controller1的TCP端口号进行TCP三次握手。
一个正常的TCP连接需要三次握手，在本发明实施例中，首先RA发送一个包含SYN(synchronous的简称，是TCP/IP建立连接时使用的握手信号)标志的数据包，其后Controller1返回一个SYN/ACK的应答包，表示RA的请求被接受，最后RA再返回一个确认包ACK，完成TCP连接。
RA向Controller1发送TCP SYN报文，Controller1向RA回复TCP SYN ACK报文，RA向Controller1回复报文TCP ACK报文。具体的参考现有技术，在此不再赘述。
RA与Controller1建立的TCP连接是一个实际连接，为后续建立Openflow连接进行通信提供了一个可靠的通道。
S108(可选的)、RA与Controller1建立Openflow连接。
并完成包括获取特征(Feature)、端口(Port)等信息的Openflow报文交互。
Controller1向RA发送Openflow Hello报文，RA向Controller1回复OpenflowHello报文，以及RA与Controller1之间发送一系列的Openflow报文。具体的参考现有技术，在此不再赘述。
至此，RA完成自动上线过程中的自动建立管理通道。
S109、当RA与Controller1根据Controller1的IP地址和TCP端口号建立了开放流OpenFlow连接之后，Controller1向RA发送出向报文，出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
Controller1向RA发送出向(Packet_OUT)报文，该报文携带了链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol，简称LLDP)消息。RA接收第一控制器发送的出向报文，出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
至此，RA完成自动上线过程中的自动拓扑发现，进而RA完成设备自动上线，成为已上线设备。
在上述步骤S109完成之前，即RA是待上线SDN设备，未完成自动上线过程之前，若RA收到来自另一待上线SDN设备RB广播的DHCP Discover报文，则丢弃该报文。
在上述步骤S109完成之后，RA是已上线SDN设备，若RA收到来自另一待上线SDN设备RB广播的DHCP Discover报文，则参考图8所示，该方法包括：
S201、RA接收RB广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，DHCP发现报文携带了RB的设备标识。
此处的VLAN标识与步骤S101-S109中的VLAN标识相同，在本发明实施例中为VLAN4094。RB的设备标识包括RB的Client ID和厂商标识。DHCP Discover报文的格式与步骤S101中的相同。具体的参考步骤S101。
S202、RA向Controller1发送入向报文，入向报文中封装了RB广播的DHCP发现报文。
具体的，RA发现RB发送的DHCP Discover报文封装了VLAN 4094的标签，RA将RB发送的DHCP Discover报文封装在入向(Packet_IN)报文中，将其发送给Controller1，并标记接收RB发送的DHCP Discover报文的端口。
S203、Controller1向RA发送OpenFlow流表报文，OpenFlow流表报文携带了将RA接收DHCP发现报文的端口置于VLAN标识的命令，以便于RA转发RB与控制器之间的报文。
具体的，Controller1接收RA发送的第一Packet_IN报文，第一Packet_IN报文中封装了RB广播的DHCPDiscover报文，第一Packet_IN报文为Controller1接收到的第一个Packet_IN报文。Controller1还接收第二已上线SDN设备发送的第二Packet_IN报文，第二入向报文中封装了RB广播的DHCP发现报文，第二Packet_IN报文为Controller1接收到的除第一Packet_IN报文以外的Packet_IN报文；丢弃第二Packet_IN报文。
Controller1从第一Packet_IN报文中封装的DHCP Discover报文中获知RB的设备信息，以及RB正在进行自动上线请求。Controller1向RA发送OpenFlow流表(Flow_MOD)报文，Flow_MOD报文携带了将RA接收DHCP Discover报文的端口置于VLAN标识(VLAN 4094)的命令，以便于RA转发RB与控制器之间的报文。
S204、RA根据OpenFlow流表报文，将接收DHCP发现报文的端口置于VLAN标识，以便于RA转发RB与Controller1之间的报文。
具体的，RA接收Controller1发送的Flow_MOD报文，Flow_MOD报文携带了将接收DHCP Discover报文的端口置于VLAN 4094的命令。RA根据该Flow_MOD报文将步骤S202中标记的端口置于管理VLAN 4094中。从而RA可以对RB与Controller1之间封装了VLAN 4094标签的报文进行透传。这里的透传是指RA可以直接转发RB与Controller1之间封装了VLAN4094标签的报文，不需做任何处理，具体的参考下面步骤。
S205、RB广播封装了VLAN标识的DHCP发现报文，DHCP发现报文携带了RB的设备标识。
S206、RA将RB广播的封装了VLAN标识的DHCP发现报文转发给Controller1。
S207、Controller1广播DHCP响应报文，DHCP响应报文携带了Controller1为RB分配的管理IP地址和控制器的IP地址。
S208、RA将Controller1广播的DHCP响应报文转发给RB。
S209、RB将接收DHCP响应报文的端口置于VLAN标识。
S210、RB采用置于VLAN标识的端口广播DHCP请求报文，DHCP请求报文携带了RB的设备标识，以及Controller1的IP地址。
S211、RA将RB广播的DHCP请求报文转发给Controller1。
S212、Controller1广播DHCP应答报文，DHCP应答报文携带了控制器为RB分配管理IP地址，以及Controller1的IP地址和TCP端口号。
S213、RA将Controller1广播的DHCP应答报文转发给RB。
至此，RB完成自动上线过程中的自动地址分配。
S214、RB对Controller1的IP地址进行ARP解析。
S215、RB与Controller1使用Controller1的TCP端口号进行TCP三次握手。
S216、RB与Controller1建立Openflow连接。
至此，RB完成自动上线过程中的自动建立管理通道。
S217、当RB与Controller1根据Controller1的IP地址和TCP端口号建立了开放流OpenFlow连接之后，Controller1向RB发送出向报文，出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
S218、RA转发Controller1向RB发送的出向报文。
至此，RB完成自动上线过程中的自动拓扑发现，进而RB完成设备自动上线，成为已上线设备。
上述步骤S205-S218的具体过程参考步骤S101-S109，不再赘述。
为了便于对本发明实施例的进一步理解，下面举例说明本发明实施例的具体实现方式。
1、参考图9所示，当区域A内路由器均为传统路由器时，需要在R6和R8间、R7和R8间建立两条L2VPN。这样区域B中的SDN设备在上线时，可以将报文封装成MPLS报文，经过之前建立的L2VPN到达Controller，具体参考现有技术，在此不再赘述。R2/R4/R10/R11首先进行自动地址分配、自动建立管理通道(Openflow连接)和自动拓扑发现，实现自动上线。然后R2/R4/R10/R11将接收到的下游设备发送的DHCP Discover消息装入Openflow Packet_IN报文传送给Controller，对于同一下游设备的MAC，Controller回复先到达的OpenflowPacket_IN，接收到Controller发送的Flow_MOD消息的SDN设备将下游端口划入VLAN 4094。SDN设备在未完成自动上线之前，在收到来自其他设备的DHCP Discover报文时，不处理直接丢弃。这样，经过SDN设备自动上线操作后，会形成一个无环的网络的管理通道，如图10所示。避免了区域B内的SDN设备间形成环路，造成广播风暴。
2、参考图9所示，当区域A内路由器均为SDN设备时，依据R8->R6/R9->R2/R7/R10->R1/R5/R4/R11/R12->R3的上线顺序，实现以R8为根节点的一根无环的自通管理通道树，具体过程与1类似。最终形成的管理通道示意图，如图11所示。
需要说明的是：根据本发明实施里提供的方法，图10和图11仅是上述两种情况下获得的示例的拓扑结构，而不是唯一的拓扑结构。
本发明实施例提供了一种SDN设备自动上线的方法，通过待上线SDN设备与控制器之间利用扩展的DHCP报文的交互实现待上线SDN设备的自动地址分配，以及获得待上线SDN设备与控制器建立OpenFlow连接所需的控制器的IP地址和TCP端口号，当待上线SDN设备与控制器建立OpenFlow连接即完成自动建立管理通道之后，控制器向待上线SDN设备发送携带了链路层发现协议LLDP消息的出向报文，实现自动拓扑发现，进而一步步的实现了待上线SDN设备的自动上线过程。简化了SDN网络中设备上线的工作流程，提高设备上线效率，做到设备即插即用、即插即管。
实施例二
本发明实施例提供了一种SDN设备，该SDN设备包括：发送单元11、接收单元12和VLAN处理单元13。
若该SDN设备处于待上线状态，则
发送单元11，用于广播封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了该SDN设备的设备标识；
接收单元13，用于接收第一控制器广播的第一DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文为该SDN设备接收到的第一个DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文携带了所述第一控制器为该SDN设备分配的管理IP地址和所述第一控制器的IP地址；
VLAN处理单元13，用于将接收所述第一DHCP响应报文的第一端口置于所述VLAN标识；
所述发送单元11，还用于采用所述第一端口广播DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了该SDN设备的设备标识，以及所述第一控制器的IP地址；
所述接收单元12，还用于通过第一端口接收所述第一控制器广播的DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了第一控制器为该SDN设备分配的管理IP地址，以及所述第一控制器的IP地址和TCP端口号；当该SDN设备与所述第一控制器根据所述第一控制器的IP地址和TCP端口号建立了开放流OpenFlow连接之后，接收所述第一控制器发送的出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
可选的，所述接收单元12，还用于接收第二控制器广播的第二DHCP响应报文，所述第二DHCP响应报文为该SDN设备接收到的除所述第一DHCP响应报文以外的DHCP响应报文，所述第二DHCP响应报文携带了所述第二控制器为该SDN设备分配的管理IP地址和所述第二控制器的IP地址；丢弃所述第二DHCP响应报文。
可选的，所述接收单元12，还用于若接收到来自另一待上线SDN设备广播的DHCP发现报文，则丢弃该报文。
若该SDN设备处于已上线状态，则
接收单元12，用于接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
发送单元11，用于向控制器发送入向报文，所述入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文；
所述接收单元12，还用于接收所述控制器发送的OpenFlow流表报文，所述OpenFlow流表报文携带了将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识的命令；
VLAN处理单元13，用于根据所述OpenFlow流表报文，将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识，以便于所述该SDN设备转发所述待上线SDN设备与所述控制器之间的报文。
需要说明的是：本实施例中的发送单元11可以为SDN设备上具备发送功能的接口电路，如发送机或信息发送接口；接收单元12可以为SDN设备上具备接收功能或的接口电路，如接收机或信息接收接口；其他单元可以为单独设立的处理器，也可以集成在SDN设备的某一个处理器中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于SDN设备的存储器中，由SDN设备的某一个处理器调用并执行以上各个单元的功能。这里所述的处理器可以是一个中央处理器(英文全称：Central Processing Unit，英文简称：CPU)，或者是特定集成电路(英文全称：Application Specific Integrated Circuit，英文简称：ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
本发明实施例提供了一种SDN设备，通过SDN设备与控制器之间利用扩展的DHCP报文的交互实现SDN设备的自动地址分配，以及获得SDN设备与控制器建立OpenFlow连接所需的控制器的IP地址和TCP端口号，当SDN设备与控制器建立OpenFlow连接即完成自动建立管理通道之后，控制器向SDN设备发送携带了链路层发现协议LLDP消息的出向报文，实现自动拓扑发现，进而一步步的实现了SDN设备的自动上线过程。简化了SDN网络中设备上线的工作流程，提高设备上线效率，做到设备即插即用、即插即管。
实施例三
本发明实施例提供了一种控制器，所述控制器包括：
接收单元21，用于接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
发送单元22，用于向所述待上线SDN设备广播DHCP响应报文，所述DHCP响应报文携带了所述控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址和所述控制器的IP地址；
所述接收单元21，还用于接收所述待上线SDN设备广播的DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识，以及所述控制器的IP地址；
所述发送单元22，还用于向所述待上线SDN设备广播DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了控制器为所述待上线SDN设备分配管理IP地址，以及所述控制器的IP地址和TCP端口号；在所述待上线SDN设备与所述控制器根据所述控制器的IP地址和TCP端口号建立了OpenFlow连接之后，向所述待上线SDN设备发送出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
可选的，所述接收单元21，还用于接收第一已上线SDN设备发送的第一入向报文，所述第一入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文，所述第一入向报文为所述控制器接收到的第一个入向报文；所述发送单元22，还用于向所述第一已上线SDN设备发送OpenFlow流表报文，所述OpenFlow流表报文携带了将所述第一已上线SDN设备接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识的命令，以便于所述第一已上线SDN设备转发所述待上线SDN设备与所述控制器之间的报文。
可选的，所述接收单元21，还用于接收第二已上线SDN设备发送的第二入向报文，所述第二入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文，所述第二入向报文为所述控制器接收到的除所述第一入向报文以外的入向报文；丢弃所述第二入向报文。
需要说明的是：本实施例中的接收单元21可以为控制器上具备接收功能或的接口电路，如接收机或信息接收接口；发送单元22可以为控制器上具备发送功能的接口电路，如发送机或信息发送接口；其他单元可以为单独设立的处理器，也可以集成在控制器的某一个处理器中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于控制器的存储器中，由控制器的某一个处理器调用并执行以上各个单元的功能。这里所述的处理器与实施例二相同。
本发明实施例提供了一种控制器，通过待上线SDN设备与控制器之间利用扩展的DHCP报文的交互实现待上线SDN设备的自动地址分配，以及获得待上线SDN设备与控制器建立OpenFlow连接所需的控制器的IP地址和TCP端口号，当待上线SDN设备与控制器建立OpenFlow连接即完成自动建立管理通道之后，控制器向待上线SDN设备发送携带了链路层发现协议LLDP消息的出向报文，实现自动拓扑发现，进而一步步的实现了待上线SDN设备的自动上线过程。简化了SDN网络中设备上线的工作流程，提高设备上线效率，做到设备即插即用、即插即管。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种软件定义网络SDN设备自动上线的方法，其特征在于，所述方法包括：
待上线SDN设备广播封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
接收第一控制器广播的第一DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文为所述待上线SDN设备接收到的第一个DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文携带了所述第一控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址和所述第一控制器的IP地址；
将接收所述第一DHCP响应报文的第一端口置于所述VLAN标识；
采用所述第一端口广播DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识，以及所述第一控制器的IP地址；
通过第一端口接收所述第一控制器广播的DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了第一控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址，以及所述第一控制器的IP地址和TCP端口号；
当所述待上线SDN设备与所述第一控制器根据所述第一控制器的IP地址和TCP端口号建立了开放流OpenFlow连接之后，接收所述第一控制器发送的出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收第二控制器广播的第二DHCP响应报文，所述第二DHCP响应报文为所述待上线SDN设备接收到的除所述第一DHCP响应报文以外的DHCP响应报文，所述第二DHCP响应报文携带了所述第二控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址和所述第二控制器的IP地址；
丢弃所述第二DHCP响应报文。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述待上线SDN设备收到来自另一待上线SDN设备广播的DHCP发现报文，则丢弃该报文。
4.一种软件定义网络SDN设备的自动上线方法，其特征在于，所述方法包括：
控制器接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
向所述待上线SDN设备广播DHCP响应报文，所述DHCP响应报文携带了所述控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址和所述控制器的IP地址；
接收所述待上线SDN设备广播的DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识，以及所述控制器的IP地址；
向所述待上线SDN设备广播DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了控制器为所述待上线SDN设备分配管理IP地址，以及所述控制器的IP地址和TCP端口号；
在所述待上线SDN设备与所述控制器根据所述控制器的IP地址和TCP端口号建立了OpenFlow连接之后，向所述待上线SDN设备发送出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收第一已上线SDN设备发送的第一入向报文，所述第一入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文，所述第一入向报文为所述控制器接收到的第一个入向报文；
向所述第一已上线SDN设备发送OpenFlow流表报文，所述OpenFlow流表报文携带了将所述第一已上线SDN设备接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识的命令，以便于所述第一已上线SDN设备转发所述待上线SDN设备与所述控制器之间的报文。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收第二已上线SDN设备发送的第二入向报文，所述第二入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文，所述第二入向报文为所述控制器接收到的除所述第一入向报文以外的入向报文；
丢弃所述第二入向报文。
7.一种软件定义网络SDN设备的自动上线方法，其特征在于，所述方法包括：
已上线SDN设备接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
向控制器发送入向报文，所述入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文；
接收所述控制器发送的OpenFlow流表报文，所述OpenFlow流表报文携带了将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识的命令；
根据所述OpenFlow流表报文，将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识，以便于所述已上线SDN设备转发所述待上线SDN设备与所述控制器之间的报文。
8.一种软件定义网络SDN设备，其特征在于，所述SDN设备处于待上线状态，该SDN设备包括：
发送单元，用于广播封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了该SDN设备的设备标识；
接收单元，用于接收第一控制器广播的第一DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文为该SDN设备接收到的第一个DHCP响应报文，所述第一DHCP响应报文携带了所述第一控制器为该SDN设备分配的管理IP地址和所述第一控制器的IP地址；
VLAN处理单元，用于将接收所述第一DHCP响应报文的第一端口置于所述VLAN标识；
所述发送单元，还用于采用所述第一端口广播DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了该SDN设备的设备标识，以及所述第一控制器的IP地址；
所述接收单元，还用于通过第一端口接收所述第一控制器广播的DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了第一控制器为该SDN设备分配的管理IP地址，以及所述第一控制器的IP地址和TCP端口号；当该SDN设备与所述第一控制器根据所述第一控制器的IP地址和TCP端口号建立了开放流OpenFlow连接之后，接收所述第一控制器发送的出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
9.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括：
接收单元，用于接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
发送单元，用于向所述待上线SDN设备广播DHCP响应报文，所述DHCP响应报文携带了所述控制器为所述待上线SDN设备分配的管理IP地址和所述控制器的IP地址；
所述接收单元，还用于接收所述待上线SDN设备广播的DHCP请求报文，所述DHCP请求报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识，以及所述控制器的IP地址；
所述发送单元，还用于向所述待上线SDN设备广播DHCP应答报文，所述DHCP应答报文携带了控制器为所述待上线SDN设备分配管理IP地址，以及所述控制器的IP地址和TCP端口号；在所述待上线SDN设备与所述控制器根据所述控制器的IP地址和TCP端口号建立了OpenFlow连接之后，向所述待上线SDN设备发送出向报文，所述出向报文携带了链路层发现协议LLDP消息。
10.一种软件定义网络SDN设备，其特征在于，所述SDN设备处于已上线状态，所述SDN设备包括：
接收单元，用于接收待上线SDN设备广播的封装了虚拟局域网VLAN标识的DHCP发现报文，所述DHCP发现报文携带了所述待上线SDN设备的设备标识；
发送单元，用于向控制器发送入向报文，所述入向报文中封装了所述待上线SDN设备广播的DHCP发现报文；
所述接收单元，还用于接收所述控制器发送的OpenFlow流表报文，所述OpenFlow流表报文携带了将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识的命令；
VLAN处理单元，用于根据所述OpenFlow流表报文，将接收所述DHCP发现报文的端口置于所述VLAN标识，以便于该SDN设备转发所述待上线SDN设备与所述控制器之间的报文。
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