CN107800623A - 异构网络通信方法和系统以及sdn控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异构网络通信方法和系统以及SDN控制器，涉及通信领域。其中的SDN控制器包括：SDN域管理模块，被配置为获取SDN域的网络信息；IP域管理模块，被配置为获取IP域的网络信息；异构网络管理模块，被配置为根据SDN域的网络信息和IP域的网络信息，以SDN域的边界OpenFlow交换机为聚合点，将SDN域拓扑和IP域拓扑进行聚合，并通过聚合点在IP域构建去往SDN域的路由信息以及在SDN域构建去往IP域的流表信息。从而实现IP网络与SDN网络之间的互通，特别是IP网络与SDN网络之间控制平面的互通。

Description

异构网络通信方法和系统以及SDN控制器
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种异构网络通信方法和系统以及SDN(SoftwareDefined Network，软件定义网络)控制器。
背景技术
OpenFlow(开放流)技术具有转发灵活、扩展性好的优势，但是不兼容传统IP路由设备。实现OpenFlow网络与传统IP(互联网协议)网络共存是向SDN演进的第一步，在未来网络中实现DCI(数据中心间二层互联)、跨域流量优化调度、用户或业务差异化承载等场景中具有重要的应用价值。因此，研究和解决传统的IP网络设备与新型的SDN网络设备共存，尤其是传统的路由平面与SDN控制平面的互通具有重大的意义。
发明内容
本发明实施例所要解决的一个技术问题是：IP网络与SDN网络之间的互通问题，特别是IP网络与SDN网络之间控制平面的互通问题。
本发明提供一种软件定义网络SDN控制器，包括：SDN域管理模块，被配置为获取SDN域的网络信息；互联网协议IP域管理模块，被配置为获取IP域的网络信息；异构网络管理模块，被配置为根据SDN域的网络信息和IP域的网络信息，以SDN域的边界OpenFlow交换机为聚合点，将SDN域拓扑和IP域拓扑进行聚合，并通过聚合点在IP域构建去往SDN域的路由信息以及在SDN域构建去往IP域的流表信息。
其中，异构网络管理模块被配置为针对源节点和目的节点分别在SDN域和IP域的跨域路径，建立该跨域路径在IP域中的路径和在SDN域中的路径在聚合点的映射。
其中，IP域管理模块配置有路由协议栈，用于与IP域交互网络层可达性信息，以获取IP域的网络信息。
其中，SDN域管理模块获取的SDN域的网络信息包括SDN域的拓扑信息、链路信息、路由信息；IP域管理模块获取的IP域的网络信息包括IP域的拓扑信息、链路信息、路由信息。
本发明还提供一种异构网络通信系统，包括上述的SDN控制器以及边界OpenFlow交换机，边界OpenFlow交换机配置有过滤流表，用于将IP域的协议报文发送给SDN控制器中的IP域管理模块进行处理。
其中，边界OpenFlow交换机作为一个路由设备与IP域的路由设备建立邻居关系。
本发明还提供一种异构网络通信方法，包括：当源节点和目的节点分别在SDN域和IP域时，形成跨域路径，跨域路径包括IP域中的路径和SDN域中的路径，IP域中的路径与SDN域中的路径之间的映射转换节点为边界OpenFlow交换机；针对SDN域中的路径形成去往SDN域的路由条目信息，并通过边界OpenFlow交换机将去往SDN域中的路由条目信息通告给IP域中的路由设备；针对IP域中的路径形成SDN域路径对应的流表，并下发给SDN域中的OpenFlow交换机；在边界OpenFlow交换机进行路由表与流表之间的映射转换。
当源节点在IP域、目的节点在SDN域时，数据包在IP域内按照路由表执行网络前缀转发，当数据包转发到边界OpenFlow交换机后，数据包在SDN域内按照流表执行匹配转发，直至达到目的节点；或当源节点在SDN域、目的节点在IP域时，数据包在SDN域内按照流表执行匹配转发，当数据包转发到边界OpenFlow交换机后，数据包在IP域内按照路由表执行网络前缀转发，直至达到目的节点。
其中，当数据包由SDN域进入IP域之前，将数据包在SDN域使用的封装标签剥离。
其中，根据SDN域的网络信息和IP域的网络信息形成跨域路径，SDN域的拓扑信息、链路信息、路由信息，IP域的网络信息包括IP域的拓扑信息、链路信息、路由信息。
本发明通过在SDN控制器中增加虚拟路由控制平面的路由协同技术，实现IP网络与SDN网络之间的互通，特别是IP网络与SDN网络之间控制平面的互通。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明涉及SDN域和IP域的异构网络通信系统的示意图。
图2为本发明SDN域拓扑和IP域拓扑的聚合示意图。
图3为本发明SDN域和IP域之间控制平面互通的实现过程示意图。
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。
图1为本发明涉及SDN域和IP域的异构网络通信系统的示意图。如图1所示，该实施例的系统包括：SDN控制器10和边界OpenFlow交换机20。
SDN控制器10主要包括SDN域管理模块101、IP域管理模块102、异构网络管理模块103。其中，
SDN域管理模块101主要负责管理SDN域的网络拓扑和流表映射。在SDN域管理模块101中设置SDN管理代理，负责采集SDN域的网络信息，例如，采集SDN域的链路状态信息、拓扑信息和路由信息等，通过接口if1传送给异构网络管理模块103。其中，SDN域的拓扑信息主要通过SDN控制器(例如开源控制器OpenDaylight)的拓扑发现功能获得，拓扑发现功能主要通过LLDP协议实现。
IP域管理模块102主要负责与传统的IP域进行网络层可达性信息的交互。在IP域管理模块102中设置IP管理代理，负责采集IP域的网络信息，例如，采集IP域的链路状态信息、拓扑信息和路由信息等，通过接口if2传送给异构网络管理模块103。IP域管理模块102配置有传统的路由协议栈，用于与IP域交互网络层可达性信息，以获取IP域的网络信息。若是OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)协议，则通过同步LSDB(LinkState Data Base，链路状态数据库)获得网络层可达性信息，若是BGP(边界网关协议)协议，则通过BGP UPDATE(更新)报文来更新BGP路由表，BGP邻居互发BGP UPDATE报文，UPDATE报文里的NLRI(网络层可达性消息)域包含了路由可达性信息。
异构网络管理模块103负责SDN域和IP域的路由协同，主要有三大功能：(1)网络信息采集：负责拓扑、链路状态、路由等网络信息的采集，具体的，通过接口if1(第一接口)获取SDN域的网络信息，通过接口if2(第二接口)获取IP域的网络信息；相应的，SDN控制器可以通过接口if1向SDN域下发流表，通过接口if2向IP域下发路由表。(2)拓扑和路由重构：负责全局拓扑的重构和全局路由的重新计算。具体的，将搜集到的拓扑信息进行聚合，根据SDN域的网络信息和IP域的网络信息，以SDN域的边界OpenFlow交换机为聚合点，将SDN域拓扑和IP域拓扑进行聚合，并通过聚合点在IP域构建去往SDN域的路由信息以及在SDN域构建去往IP域的流表信息。参考图2示出的SDN域拓扑和IP域拓扑的聚合示意图，其中，空心圆圈表示SDN域的OpenFlow交换机，实心圆圈表示作为聚合点的SDN域的边界OpenFlow交换机，空心椭圆表示IP域的路由设备。(3)转发表映射：针对源节点和目的节点分别在SDN域和IP域的跨域路径，建立该跨域路径在IP域中的路径和在SDN域中的路径在聚合点的映射，也即路由表和流表之间的映射转换。具体的，当源节点和目的节点分别在SDN域和IP域时，形成跨域路径，跨域路径包括IP域中的路径和SDN域中的路径，IP域中的路径与SDN域中的路径之间的映射转换节点为边界OpenFlow交换机；针对SDN域中的路径形成去往SDN域的路由条目信息，并通过边界OpenFlow交换机将去往SDN域中的路由条目信息通告给IP域中的路由设备；针对IP域中的路径形成SDN域路径对应的流表，并下发给SDN域中的OpenFlow交换机；在边界OpenFlow交换机进行路由表与流表之间的映射转换。
边界OpenFlow交换机20与SDN域中的普通OpenFlow交换机一样，可以根据SDN控制器10下发的流表(普通流表)执行相应的行为。与普通OpenFlow交换机不同的是，边界OpenFlow交换机20中还设置有过滤流表，用于将IP域协议报文过滤出来，通过隧道技术发送给SDN控制器中的IP域管理模块进行处理。普通流表与SDN控制器10之间的通道是控制通道。过滤流表与SDN控制器10之间的通道是路由协议通道。边界OpenFlow交换机20可以作为一个路由设备与IP域的路由设备建立邻居关系。在图2中仅示例性的示出了一个边界OpenFlow交换机20，然而，本领域技术人员可以理解，边界OpenFlow交换机20的数量可以是多个。
本发明通过在SDN控制器中增加虚拟路由控制平面的路由协同技术，实现IP网络与SDN网络之间的互通，特别是IP网络与SDN网络之间控制平面的互通。
图3为本发明SDN域和IP域之间控制平面互通的实现过程示意图。如图3所示，该实施例包括：
S31是部署路由平面的步骤，即，在SDN控制器10中安装和部署例如OSPF、BGP等传统路由协议栈。
S32是过滤路由报文的步骤，即，每个边界OpenFlow交换机20除了普通流表还增设过滤流表，过滤流表将IP域协议报文过滤出来导入SDN控制器中的IP域管理模块进行处理，普通流表可以将SDN域数据包导入SDN控制器中的SDN域管理模块进行处理。
S33(图3未示出)是同步链路状态、拓扑、路由等网络信息的步骤。其中，在S33a中，SDN控制器通过LLDP协议获取SDN域的路由、拓扑和链路状态等网络信息。在S33b中，SDN控制器通过边界OpenFlow交换机与传统IP域内路由设备建立邻居关系，同步链路状态、拓扑和路由等网络信息。
S34是拓扑聚合的步骤，SDN控制器分别采集SDN域和IP域的拓扑、链路状态和路由等网络信息，并进行聚合处理。聚合方法参考前述，这里不再赘述。
S35是跨域路径协同计算的步骤，SDN控制器根据聚合的拓扑，当源节点和目的节点分别在SDN域和IP域时，形成跨域路径。
S36(图3未示出)是下发流表/更新路由表的步骤。其中，在S36a中，SDN控制器将最优路径在SDN域中的部分映射为流表，下发给SDN域内相应的OpenFlow交换机，同时，在在S36b中，SDN控制器将最优路径在IP域中的部分映射为路由表，下发给IP域内相应的路由设备，以更新和同步传统IP域的路由可达性信息。
通过在SDN控制器中运行多个虚拟化的路由进程，为OpenFlow交换机提供一个强大的路由控制平面，通过拓扑聚合和路径重构，成功实现IP网络与SDN网络之间的互通，特别是IP网络与SDN网络之间控制平面的互通。并且将路由控制层上移至SDN控制器，扩展性好。
在SDN域和IP域之间控制平面互通后，SDN域和IP域的异构网络可以进行跨域通信，通信过程如下：
当源节点在IP域、目的节点在SDN域时，数据包在IP域内按照路由表执行网络前缀转发，当数据包转发到边界OpenFlow交换机后，进行路由表与流表之间的映射转换，数据包在SDN域内按照流表执行匹配转发，直至达到目的节点。
当源节点在SDN域、目的节点在IP域时，数据包在SDN域内按照流表执行匹配转发，当数据包转发到边界OpenFlow交换机后，进行路由表与流表之间的映射转换，数据包在IP域内按照路由表执行网络前缀转发，直至达到目的节点。
其中，当数据包由SDN域进入IP域之前，将数据包在SDN域使用的封装标签剥离，从而使得数据包在IP域内可以执行网络前缀转发。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种软件定义网络SDN控制器，其特征在于，包括：
SDN域管理模块，被配置为获取SDN域的网络信息；
互联网协议IP域管理模块，被配置为获取IP域的网络信息；
异构网络管理模块，被配置为根据SDN域的网络信息和IP域的网络信息，以SDN域的边界OpenFlow交换机为聚合点，将SDN域拓扑和IP域拓扑进行聚合，并通过聚合点在IP域构建去往SDN域的路由信息以及在SDN域构建去往IP域的流表信息。
2.如权利要求1所述的SDN控制器，其特征在于，所述异构网络管理模块被配置为针对源节点和目的节点分别在SDN域和IP域的跨域路径，建立该跨域路径在IP域中的路径和在SDN域中的路径在聚合点的映射。
3.如权利要求1所述的SDN控制器，其特征在于，所述IP域管理模块配置有路由协议栈，用于与IP域交互网络层可达性信息，以获取IP域的网络信息。
4.如权利要求1所述的SDN控制器，其特征在于，其中，SDN域管理模块获取的SDN域的网络信息包括SDN域的拓扑信息、链路信息、路由信息；IP域管理模块获取的IP域的网络信息包括IP域的拓扑信息、链路信息、路由信息。
5.如权利要求1所述的SDN控制器，其特征在于，
SDN域管理模块与异构网络管理模块设置有第一接口，异构网络管理模块通过第一接口从SDN域管理模块获取SDN域的网络信息，并通过第一接口向SDN域下发流表；
IP域管理模块与异构网络管理模块设置有第二接口，异构网络管理模块通过第二接口从IP域管理模块获取IP域的网络信息，并通过第二接口向IP域下发路由表。
6.一种异构网络通信系统，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的SDN控制器以及边界OpenFlow交换机，所述边界OpenFlow交换机配置有过滤流表，用于将IP域协议报文发送给SDN控制器中的IP域管理模块进行处理。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述边界OpenFlow交换机作为一个路由设备与IP域的路由设备建立邻居关系。
8.一种异构网络通信方法，其特征在于，包括：
当源节点和目的节点分别在SDN域和IP域时，形成跨域路径，所述跨域路径包括IP域中的路径和SDN域中的路径，所述IP域中的路径与所述SDN域中的路径之间的映射转换节点为边界OpenFlow交换机；
针对SDN域中的路径形成去往SDN域的路由条目信息，并通过边界OpenFlow交换机将去往SDN域中的路由条目信息通告给IP域中的路由设备；
针对IP域中的路径形成SDN域路径对应的流表，并下发给SDN域中的OpenFlow交换机；
在边界OpenFlow交换机进行路由表与流表之间的映射转换。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，
当源节点在IP域、目的节点在SDN域时，数据包在IP域内按照路由表执行网络前缀转发，当数据包转发到边界OpenFlow交换机后，数据包在SDN域内按照流表执行匹配转发，直至达到目的节点；或
当源节点在SDN域、目的节点在IP域时，数据包在SDN域内按照流表执行匹配转发，当数据包转发到边界OpenFlow交换机后，数据包在IP域内按照路由表执行网络前缀转发，直至达到目的节点。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当数据包由SDN域进入IP域之前，将数据包在SDN域使用的封装标签剥离。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，其中，根据SDN域的网络信息和IP域的网络信息形成跨域路径，SDN域的拓扑信息、链路信息、路由信息，IP域的网络信息包括IP域的拓扑信息、链路信息、路由信息。
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