CN110912828A - 一种用于sdn/ccn融合网络的ccn业务处理方法 - Google Patents

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刘玉贞
李吉良
胡广文
周三友
郝立刚
柳强
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Abstract

本发明公开了一种用于SDN/CCN融合网络的CCN业务处理方法，属于互联网技术领域。该方法采用SDN/CCN融合网络架构，可同时支持IP业务和CCN业务，并且通过SDN的集中控制实现整网内容的感知与转发策略计算，改进了传统CCN内容请求在FIB表匹配失败时进行泛洪处理的机制，有效减少了网络中冗余内容请求包，从而显著节约网络传输带宽。

Description

一种用于SDN/CCN融合网络的CCN业务处理方法
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，特别是指一种用于SDN/CCN融合网络的CCN业务处理方法。
背景技术
针对IP体系结构的互联网在服务质量、可扩展性、移动性以及可管、可控方面正面临着严峻的挑战，为此，以SDN和CCN为代表的各种未来网络技术应运而生。
软件定义网络（Software Defined networking，SDN），基于可编程的思想，通过把网络设备的控制平面与数据平面分离，将网络上所有的控制信息都集中到核心控制器上处理，实现了对网络的软件可编程控制与管理。其特点如下：①数据平面专注于转发，控制平面对网络资源拥有全局视图；②控制平面通过下发流表可实现对整网交换机的集中控制；③通过控制层面的开放接口，各种应用可实现对网络的可编程控制。
内容中心网络（Content Centric Networking，CCN），引入唯一的命名作为网络内容标识，实现内容数据和位置、应用、存储以及传输方式的分离，并通过对网络中内容的直接感知和保护，减少了网络中的信息冗余，提高了网络通信的安全性和保密性。其特点如下：①以内容为中心的请求应答模型；②基于内容命名的路由；③网内缓存；④内嵌于内容的安全机制。
SDN和CCN技术在解决现有IP网络问题上的侧重点不同，因此，综合CCN和SDN两种技术架构的优势并取长补短就成了一种重要趋势，是未来网络体系架构发展的重要方向之一。但是，目前现有技术中还缺少能够用于SDN/CCN融合网络中的有效的CCN业务处理方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种用于SDN/CCN融合网络的CCN业务处理方法，该方法融合SDN技术与CCN技术，能够支持IP业务和CCN业务。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种用于SDN/CCN融合网络的CCN业务处理方法，应用于SDN/CCN融合网络，所述SDN/CCN融合网络包括位于数据平面的交换机和位于控制平面的控制器，其中，所述交换机包括包识别模块、IP流表、CCN内容存储器、PIT待定请求表以及FIB前向转发表，所述控制器用于进行CCN内容控制及转发，所述SDN/CCN融合网络的数据平面与控制平面之间采用OpenFlow协议进行通信；该方法包括以下步骤：
（1）交换机初始连接控制器时，将本交换机存储的内容信息通过OpenFlow协议上报控制器；控制器完成整网所有内容分布的拓扑，后期当某交换机存储内容信息发生变化时，也同步通知控制器，完成整网内容拓扑更新；
（2）当交换机从某一端口收到新数据包时，首先通过包识别模块进行包分类，判断数据包的业务类型，若该数据包为IP业务，则将该数据包转发至IP流表进行流表查询，并根据查询结果进行转发或丢弃操作；若该数据包为CCN业务，则进行步骤（3）的内容存储器匹配流程；
（3）内容存储器匹配流程：查找本交换机中CCN内容存储器的表项，若内容存储器匹配成功，则直接将匹配内容沿内容请求包源端口方向转发，并丢弃内容请求包；若内容存储器匹配不成功，则进行步骤（4）的PIT待定请求表匹配流程；
（4）PIT待定请求表匹配流程：查找交换机中PIT待定请求表的表项，若PIT匹配成功，则更新PIT，将请求端口添加到PIT中，并丢弃该内容请求包；若PIT匹配不成功，则进行步骤（5）的FIB前向转发表匹配流程；
（5）FIB前向转发表匹配流程：查找交换机中FIB前向转发表的表项，若FIB匹配成功，则更新PIT，将请求端口添加到PIT中，并根据匹配的FIB表项完成内容请求包的转发操作；若FIB匹配不成功，则将内容请求包上报给控制器；
（6）控制器收到内容请求包后，在全网内容拓扑中查找请求内容，并完成请求内容路径规划，生成对应的FIB表项，通过OpenFlow协议下发到规划路径上的各节点的交换机处；
（7）内容请求包根据更新后的FIB表项转发至请求内容所在的交换机，完成内容存储器匹配，然后请求内容沿内容请求包路径逐跳转发至内容请求包发起节点，完成一次CCN业务流程。
本发明与现有技术相比，所取得的有益效果为：
1、本发明中的SDN/CCN融合的网络架构能够高效利用计算、存储、网络资源，并具有高可控性、高安全性以及低带宽消耗等特点。
2、本发明通过采用SDN/CCN融合网络架构，可同时支持IP业务和CCN业务，并且通过SDN的集中控制实现整网内容的感知与转发策略计算，改进了传统CCN内容请求在FIB表匹配失败时进行泛洪处理的机制，有效减少了网络中冗余内容请求包，从而显著节约网络传输带宽。
附图说明
图1为本发明实施例中SDN/CCN融合网络的结构示意图。
图2为本发明实施例中CCN业务处理的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细说明。
一种用于SDN/CCN融合网络的CCN业务处理方法，应用于SDN/CCN融合网络，如图1所示，该SDN/CCN融合网络包括数据平面、控制平面和应用平面，数据平面具有交换机，控制平面具有控制器，应用平面为IP应用和CCN应用。其中，所述交换机包括包识别模块、IP流表和CCN处理模块，CCN处理模块包括CCN业务内容存储器（即CS，Content Server）、PIT待定请求表以及FIB前向转发表，交换机可同时支持IP业务转发和CCN业务转发。所述控制器包括CCN内容控制模块和用于CCN内容转发决策的IP表项管理模块，控制器可同时支持IP流表下发和CCN业务FIB表下发。所述SDN/CCN融合网络的数据平面与控制平面之间采用OpenFlow协议进行通信，能够支持IP流表的更新、FIB表项的更新以及交换机存储内容的信息获取。
该方法包括以下步骤：
（1）交换机初始连接控制器时，将本交换机存储的内容信息通过OpenFlow协议上报控制器；控制器完成整网所有内容分布的拓扑，后期当某交换机存储内容信息发生变化时，也同步通知控制器，完成整网内容拓扑更新；
（2）当交换机从某一端口收到新数据包时，首先通过包分类判断业务类型，若该数据包为IP业务，则将该数据包转发至IP流表进行流表查询，并根据查询结果进行转发或丢弃操作；若该数据包为CCN业务，则进行步骤（3）的内容存储器匹配流程；
（3）内容存储器匹配流程：查找交换机的内容存储器表项，若内容存储器匹配成功，则直接将匹配内容沿内容请求包源端口方向转发，并丢弃内容请求包；若内容存储器匹配不成功，则进行步骤（4）的PIT待定请求表匹配流程；
（4）PIT待定请求表匹配流程：查找交换机的PIT表项，若PIT匹配成功，则更新PIT，将请求端口添加到PIT中，并丢弃该内容请求包；若PIT匹配不成功，则进行步骤（5）的FIB前向转发表匹配流程；
（5）FIB前向转发表匹配流程：查找交换机的FIB表项，若FIB匹配成功，则更新PIT，将请求端口添加到PIT中，并根据匹配的FIB表项完成内容请求包的转发操作；若FIB匹配不成功，则将内容请求包上报给控制器；
（6）控制器收到内容请求包后在全网内容拓扑中查找请求内容，并完成请求内容路径规划，生成对应的FIB表项，通过OpenFlow协议下发到规划路径上的各节点的交换机处；
（7）内容请求包根据更新后的FIB表项转发至请求内容所在的交换机，完成内容存储器匹配，然后请求内容沿内容请求包路径逐跳转发至内容请求包发起节点，完成一次CCN业务流程。
具体来说，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤201：交换机从某端口收到数据包；
步骤202：通过包分类模块判断该业务是否IP业务；
步骤203：该业务为IP业务，进行IP流表查询并进行相应的操作；
步骤204：该业务为CCN业务，查询CS是否有请求内容；
步骤205：CS有该请求内容，表示该交换机已缓存请求内容，将请求内容沿内容请求包相反路径逐跳转发至内容请求者，同时丢弃内容请求包；
步骤206：CS不含请求内容，查询PIT是否有请求内容匹配项；
步骤207：PIT表含该请求内容匹配项，说明该交换机已经收到过该内容的请求，更新PIT表项，并丢弃该内容请求包；
步骤208：PIT表不含该请求内容匹配项，查询FIB是否有请求内容匹配项；
步骤209：FIB含该请求内容匹配项，更新PIT表项，并根据FIB完成内容请求包的转发；
步骤210：FIB表不含该请求内容匹配项，将内容请求包转发至控制器；
步骤211：控制器根据全网内容拓扑，计算最优转发路径，并生成FIB表项。
步骤212：控制器通过OpenFlow协议完成规划链路交换机FIB表的更新；
步骤213：内容请求包根据更新后的FIB表项转发至请求内容所在交换机；
步骤214：内容所在交换机匹配CS成功，将请求内容沿内容请求包反方向路径逐跳转发至内容请求者；
步骤215：一次CCN业务流程完成。
本发明通过采用SDN/CCN融合网络架构，可同时支持IP业务和CCN业务，并且通过SDN的集中控制实现整网内容的感知与转发策略计算，改进了传统CCN内容请求在FIB表匹配失败时进行泛洪处理的机制，有效减少了网络中冗余内容请求包，从而显著节约网络传输带宽。

Claims (1)

1.一种用于SDN/CCN融合网络的CCN业务处理方法，其特征在于，应用于SDN/CCN融合网络，所述SDN/CCN融合网络包括位于数据平面的交换机和位于控制平面的控制器，其中，所述交换机包括包识别模块、IP流表、CCN内容存储器、PIT待定请求表以及FIB前向转发表，所述控制器用于进行CCN内容控制及转发，所述SDN/CCN融合网络的数据平面与控制平面之间采用OpenFlow协议进行通信；该方法包括以下步骤：
（1）交换机初始连接控制器时，将本交换机存储的内容信息通过OpenFlow协议上报控制器；控制器完成整网所有内容分布的拓扑，后期当某交换机存储内容信息发生变化时，也同步通知控制器，完成整网内容拓扑更新；
（2）当交换机从某一端口收到新数据包时，首先通过包识别模块进行包分类，判断数据包的业务类型，若该数据包为IP业务，则将该数据包转发至IP流表进行流表查询，并根据查询结果进行转发或丢弃操作；若该数据包为CCN业务，则进行步骤（3）的内容存储器匹配流程；
（3）内容存储器匹配流程：查找本交换机中CCN内容存储器的表项，若内容存储器匹配成功，则直接将匹配内容沿内容请求包源端口方向转发，并丢弃内容请求包；若内容存储器匹配不成功，则进行步骤（4）的PIT待定请求表匹配流程；
（4）PIT待定请求表匹配流程：查找交换机中PIT待定请求表的表项，若PIT匹配成功，则更新PIT，将请求端口添加到PIT中，并丢弃该内容请求包；若PIT匹配不成功，则进行步骤（5）的FIB前向转发表匹配流程；
（5）FIB前向转发表匹配流程：查找交换机中FIB前向转发表的表项，若FIB匹配成功，则更新PIT，将请求端口添加到PIT中，并根据匹配的FIB表项完成内容请求包的转发操作；若FIB匹配不成功，则将内容请求包上报给控制器；
（6）控制器收到内容请求包后，在全网内容拓扑中查找请求内容，并完成请求内容路径规划，生成对应的FIB表项，通过OpenFlow协议下发到规划路径上的各节点的交换机处；
（7）内容请求包根据更新后的FIB表项转发至请求内容所在的交换机，完成内容存储器匹配，然后请求内容沿内容请求包路径逐跳转发至内容请求包发起节点，完成一次CCN业务流程。
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