CN111163003A - 一种无线多控制域sdn网络的拓扑发现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，包括步骤一、SDN控制器构建链路发现报文并下发给SDN交换机；步骤二、SDN交换机处理链路发现报文；步骤三、域内和域间拓扑发现；步骤四、全网拓扑信息同步。本发明首先针对标准链路层发现协议不适应于无线信道传输的问题，设计了适用于无线网络的链路发现方法；针对窄带无线链路可用带宽较小的特点，设计了降低链路发现报文数量的方法，大幅降低链路发现的流量开销；为解决域间拓扑发现问题，本发明对链路发现报文进行扩展，增加SDN控制域相关信息，可用于不同SDN控制域间的链路发现和标识；本发明设计了域内拓扑抽象方法和同步机制，用于高效地进行全网拓扑信息共享。

Description

一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法
技术领域
本发明涉及SDN网络领域，尤其是涉及在多个SDN控制域扁平分布式部署环境下，并且是在非以太网承载的无线链路条件下的网络拓扑发现方法。
背景技术
随着相关技术的不断发展，SDN技术的应用不再仅仅局限于校园网、数据中心网络等小型网络，更大规模的SDN组网已经成为当前的研究重点。在大规模的SDN网络中，多个扁平分布式部署的SDN控制域之间如何高效地共享网络视图信息，并实现有效的集中式控制，仍是SDN多控制域网络面临的主要难题之一。
此外，目前SDN技术较多应用在以太网环境中，当场景为骨干类型的无线网状网时，业界通用的SDN解决方案缺乏针对非以太网的无线链路的拓扑发现方法。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，旨在解决无线信道环境下的网络拓扑发现问题，并实现各控制域之间的拓扑信息共享。主要包括：
1.标准的链路层发现协议(LLDP)的设计主要面向以太网链路，并基于L2层信息进行交互，不适应于无线信道的传输，本发明将链路发现相关信息承载于应用层，使其适应于无线信道；
2.业界通用的链路发现方法所发送的链路发现报文数量较多，不适应于窄带无线链路。本发明对链路发现机制进行优化，大幅降低链路发现的流量开销；
3.为解决域间拓扑发现问题，本发明对链路发现报文进行扩展，增加当前所属SDN控制域相关信息，此信息用于不同控制域间的链路发现和标识；
4.本发明设计了各SDN控制器在完成本域内拓扑发现后，将本域的拓扑信息同步到其他域的SDN控制器，最终实现全网拓扑信息共享的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，包括如下步骤：
步骤一、SDN控制器构建链路发现报文并下发给SDN交换机；
步骤二、SDN交换机处理链路发现报文；
步骤三、域内和域间拓扑发现；
步骤四、全网拓扑信息同步。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明首先针对标准链路层发现协议不适应于无线信道传输的问题，设计了适用于无线网络的链路发现方法；针对窄带无线链路可用带宽较小的特点，设计了降低链路发现报文数量的方法，大幅降低链路发现的流量开销；为解决域间拓扑发现问题，本发明对链路发现报文进行扩展，增加SDN控制域相关信息，可用于不同SDN控制域间的链路发现和标识；本发明设计了域内拓扑抽象方法和同步机制，用于高效地进行全网拓扑信息共享。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是网络环境示意图；
图2是域内域间链路发现流程；
图3是全网拓扑信息同步示意图。
具体实施方式
一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，包括以下步骤：
步骤1：SDN控制器构建链路发现报文
A1：网络中存在多个SDN控制域，每个域中的SDN控制器与SDN交换机均支持OpenFlow协议，每个SDN交换机只与本域的SDN控制器建立OpenFlow连接。各SDN交换机之间均通过无线链路进行连接，共同组成包含多个SDN控制域的无线网状网，如图1所示。
A2：SDN控制器在与SDN交换机建立OpenFlow连接后，构建链路发现报文，方法如下：构建IP数据包，源IP为SDN控制器管理口地址，目的IP为用于链路发现的专用组播地址(本方法采用232.0.0.2，可不限于该地址)，UDP源端口号和目的端口号设置为用于链路发现的固定端口号(本方法源端口号采用7260，目的端口号采用7261，可不限于上述端口号)。对标准LLDP帧进行扩展，增加本SDN控制域的Domain ID(每个SDN控制域的Domain ID均不同)，并在应用层封装该扩展后的LLDP帧，完成链路发现报文的构建；
A3：SDN控制器每隔一定时间间隔将构建好的链路发现报文采用Packet-Out封装，将OFPAT_OUTPUT行为的出端口设置为OFPP_ALL，并下发至SDN交换机；
步骤2：SDN交换机处理链路发现报文
B1：SDN交换机在通过OpenFlow连接收到Packet-Out封装的链路发现报文后，根据当前链路状态为UP的端口数量对该链路发现报文进行复制，并分别根据各端口信息对应用层的扩展LLDP帧进行修改，修改方法是：将Chassis ID设置为本SDN交换机的DataPath ID，将Port ID设置为当前OF端口号，在完成修改后，从相应端口发出链路发现报文；
B2：其他SDN交换机在收到该链路发现报文后，通过Packet-In封装形式发给本域的SDN控制器；
步骤3：域内和域间拓扑发现
C1：SDN控制器在收到本域SDN交换机发送的Packet-In封装的链路发现报文后，解析发出该链路发现报文的SDN交换机信息。根据链路发现报文中的Domain ID值判断是否为本域SDN交换机，如果是则转入步骤C2，不是则转入步骤C3；
C2：根据发出链路发现报文的SDN交换机及其发送端口、接收链路发现报文的SDN交换机及其接收端口，形成域内链路信息，完成域内拓扑发现；
C3：发出链路发现报文的SDN交换机属于相邻控制域，则将本域收到链路发现报文的SDN交换机设置为边缘交换机，接收端口设置为边缘端口，同时形成域间链路信息，完成域间拓扑发现；如图2所示。
步骤4：全网拓扑信息同步
D1：根据步骤3的域内和域间拓扑发现后，SDN控制器通过本域SDN交换机信息、域内链路信息、域间链路信息完成本域拓扑构建；
D2：为了避免非必要的拓扑信息同步，并减少拓扑信息同步开销，SDN控制器将本域拓扑信息进行抽象，最终将域内多个交换机及多条链路抽象为一个虚拟交换机，该虚拟交换机的端口由步骤C3中的边缘端口和与主机相连的端口构成；
D3：SDN控制器将本域抽象后的拓扑信息通过控制器间的东西向接口发送给其他域SDN控制器；
D4：SDN控制器收到其他控制域的拓扑信息后，新建或更新其他控制域的拓扑，生成当前全网拓扑；如图3所示。

Claims (7)

1.一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、SDN控制器构建链路发现报文并下发给SDN交换机；
步骤二、SDN交换机处理链路发现报文；
步骤三、域内和域间拓扑发现；
步骤四、全网拓扑信息同步。
2.根据权利要求1所述的一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，其特征在于：步骤一所述构建链路发现报文的方法为：在SDN控制器与SDN交换机建立OpenFlow连接后，构建IP数据包，源IP为SDN控制器管理口地址，目的IP为用于链路发现的专用组播地址，UDP源端口号和目的端口号设置为用于链路发现的固定端口号；对标准LLDP帧进行扩展，增加本SDN控制域的Domain ID，并在应用层封装扩展后的LLDP帧，完成链路发现报文的构建。
3.根据权利要求2所述的一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，其特征在于：步骤一所述SDN控制器将链路发现报文下发给SDN交换机的方法为：SDN控制器每隔一定时间间隔将构建好的链路发现报文采用Packet-Out封装，将OFPAT_OUTPUT行为的出端口设置为OFPP_ALL，并下发至SDN交换机。
4.根据权利要求3所述的一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，其特征在于：步骤二所述SDN交换机对链路发现报文进行处理的方法为：
(1)SDN交换机在通过OpenFlow连接收到Packet-Out封装的链路发现报文后，根据当前链路状态为UP的端口数量对链路发现报文进行复制，并分别根据各端口信息对应用层的扩展LLDP帧进行修改后，从相应端口发出链路发现报文；
(2)其他SDN交换机在收到链路发现报文后，通过Packet-In封装形式发给本域的SDN控制器。
5.根据权利要求4所述的一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，其特征在于：对扩展LLDP帧进行修改的方法为：将Chassis ID设置为本SDN交换机的DataPath ID，将PortID设置为当前OF端口号。
6.根据权利要求4所述的一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，其特征在于：步骤三所述域内和域间拓扑发现的方法为：
(1)SDN控制器在收到本域SDN交换机发送的Packet-In封装的链路发现报文后，解析发出该链路发现报文的SDN交换机信息；
(2)根据链路发现报文中的Domain ID值判断是否为本域SDN交换机：
1)如果是，则根据发出链路发现报文的SDN交换机及其发送端口、接收链路发现报文的SDN交换机及其接收端口，形成域内链路信息，完成域内拓扑发现；
2)如果否，则判定发出链路发现报文的SDN交换机属于相邻控制域，然后将本域收到链路发现报文的SDN交换机设置为边缘交换机，接收端口设置为边缘端口，同时形成域间链路信息，完成域间拓扑发现。
7.根据权利要求6所述的一种无线多控制域SDN网络的拓扑发现方法，其特征在于：步骤四所述全网拓扑信息同步的方法为：
(1)在步骤三所述的域内和域间拓扑发现后，SDN控制器通过本域SDN交换机信息、域内链路信息、域间链路信息完成本域拓扑构建；
(2)SDN控制器将本域拓扑信息进行抽象，将域内多个交换机及多条链路抽象为一个虚拟交换机，虚拟交换机的端口由步骤三中的边缘端口和与主机相连的端口构成；
(3)SDN控制器将本域抽象后的拓扑信息通过控制器间的东西向接口发送给其他域SDN控制器；
(4)SDN控制器收到其他控制域的拓扑信息后，新建或更新其他控制域的拓扑，生成当前全网拓扑。
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