CN112436990A - 一种数据转发方法、设备以及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据转发方法、设备以及计算机可读存储介质，属于通信领域，应用在SDN场景中，其中数据转发方法包括SDN控制器根据租户的不同的业务等级创建多条SR‑TE隧道；其中，所述业务等级由所述SDN控制器设定；所述SDN控制器下发转发策略给转发设备；其中所述转发设备根据所述转发策略将不同的租户业务与相应的SR‑TE隧道匹配并转发报文；该转发方法是对现有转发设备和SDN控制器的功能扩展，不涉及转发设备的硬件功能，当前网络的转发设备只需要软件升级即可支持；基于不同的租户业务走不同的隧道转发路径，可以实现不同租户业务的差异化服务能力。

Description

一种数据转发方法、设备以及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种应用于SDN场景下的数据转发方法、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
随着SDN和NFV(Network Function Virtualization，网络功能虚拟化)技术的发展，虚拟化数据中心技术引起了业界的广泛重视，各种应用场景层出不穷。多租户的物理数据中心之间通过IP承载网实现三层互联，在引入SDN控制器前提下，可以通过在两个数据中心的出口网关之间动态建立VXLAN(Virtual eXtensible LANs)隧道，从而实现基于IP承载网的大二层互联，其效果类似于MPLS VPN技术。通过合理利用基于VXLAN隧道的控制平面(如EVPN，Ethernet Virtual Private Network)，可让数据中心的出口网关实现类似于MPLS VPN网络中PE设备的角色，通过多协议BGP(MP-BGP)协议实现多租户网络二层和三层转发表之间的隔离。
如图1所示的典型应用场景下，为了实现基于流量的差分服务，需要对同一数据中心内不同租户的网络流量提供不同的服务等级，让特定的用户流量通过特定的等级的隧道，达到不同等级服务质量的保障。但是，由于两个网关之间的VXLAN隧道是通过BGP控制平面动态学习的，仅仅通过简单的转发规则表执行数据转发。不同租户的流量通过网关进行VXLAN封装后成为普通的UDP数据包，由VXLAN头部中的外层源IP、目的IP以及VNI信息唯一确定，无法实现让特定的UDP数据包在纯IP网络中实现数据业务划分不同等级，然后根据业务等级不同，让业务报文走不同属性的转发路径进行高效按需转发。
发明内容
鉴于目前数据中心不同租户的流量通过网关设备后进行VXLAN报文封装成为普通的UDP报文，数据中心互联网络只进行普通的报文转发，无法实现让特定的UDP数据包在纯IP网络中实现租户业务划分不同等级，然后根据租户业务等级不同，让业务报文走不同属性的转发路径进行高效按需转发。本发明提供的在SDN场景下，基于VXLAN的VNI区分业务，划分业务等级，然后根据租户业务等级的不同实现不同等级业务转发走不同路径的SR-TE(Segment Routing Traffic Engineering，基于段路由的流量工程)隧道，并且采用SDN控制器为SR-TE隧道计算符合业务需求的转发路径，本技术方案可以有效解决VxLAN网络目前遇到的无法进行转发路径可控可视的困难，通过不同租户的业务走不同的SR-TE隧道和智能的路径算法可以自动匹配业务的需求，做到业务应用驱动网络部署，简化网络部署。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种数据转发方法，应用在SDN场景中，包括：
SDN控制器根据租户的不同的业务等级创建多条SR-TE隧道；其中，所述业务等级由所述SDN控制器设定；
所述SDN控制器下发转发策略给转发设备；其中所述转发设备根据所述转发策略将不同的租户业务与相应的SR-TE隧道匹配并转发报文。
可选的，所述SDN控制器在设定租户的业务等级之前还包括：
配置转发网元之间的协议通道；
配置转发网元与所述SDN控制器之间的协议通道；
所述SDN控制器接收转发网元的网络拓扑；其中所述网络拓扑包括网络的物理拓扑和协议拓扑。
可选的，所述SDN控制器根据业务等级创建对应的SR-TE隧道，进一步包括：
在所述SDN控制器上创建多条SR-TE隧道；
为每一条SR-TE隧道计算转发路径；其中转发路径的选择算法按照约束条件进行优选。
可选的，所述约束条件包括但不限于最小时延、最小Metric、最小跳数。
可选的，所述转发设备根据所述转发策略将不同的租户业务与相应的SR-TE隧道匹配并转发报文，进一步包括：
所述转发设备接收所述SDN控制器根据租户业务等级下发的转发策略；
所述转发设备根据所述转发策略，生成匹配规则，将租户业务映射到SR-TE隧道上并转发报文。
第二方面，本发明提供一种SDN控制器，应用在SDN场景中，包括：
网络拓扑管理单元，用于管理当前网络的拓扑数据以及为算法单元提供拓扑服务；
第一隧道管理单元，用于根据租户不同的业务等级创建多条SR-TE隧道，并根据网络拓扑和SR-TE隧道约束信息，计算SR-TE隧道转发路径；
业务编排单元，用于编排业务，进行租户业务等级的划分和配置下发；
转发策略管理单元，用于管理租户业务与隧道关联的转发策略管理，转发策略配置下发。
在上述SND控制器中，可选的，所述转发路径的选择算法按照约束条件进行优选。
在上述SND控制器中，可选的，所述约束条件包括但不限于最小时延、最小Metric、最小跳数。
第三方面，本发明提供一种转发设备，应用在SDN场景中，包括：
BGP-LS拓扑管理单元，用于收集网络拓扑并且上报给SDN控制器；
第二隧道管理单元，用于创建SR-TE隧道实体；
业务管理单元，用于根据转发策略将不同的租户业务与对应的SR-TE隧道匹配并转发报文；
转发策略单元，用于实现SDN控制器下发的转发策略配置，实现租户业务和SR-TE隧道的自动匹配操作。
本发明相对于现有技术的有益效果是：该数据转发方法是对现有转发设备和SDN控制器的功能扩展，不涉及转发设备的硬件功能，当前网络的转发设备只需要软件升级即可支持；基于不同的租户业务走不同的隧道转发路径，可以实现不同租户业务的差异化服务能力；本技术方案能够结合网络状况，流量特征和应用需求，创建业务承载的隧道，满足租户业务的需求，实现“业务驱动网络”这一最新的网络发展思路。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为数据中心互联EVPN-VxLAN方式的WAN骨干网络示意图；
图2为基于SDN控制器的数据中心互联WAN网络示意图；
图3为本发明所述的SDN控制器模块架构示意图；
图4为本发明所述的转发设备架构示意图；
图5为本发明所述的数据转发方法的流程图。
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做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。
本发明的基本思想可概括为在SDN场景下，基于不同的租户业务划分业务等级，并且SDN控制器能够创建不同转发路径的隧道，实现不同的租户业务走不同的隧道转发路径，可以实现不同租户业务的差异化服务能力；本专利能够结合网络状况，流量特征和应用需求，创建业务承载的隧道，基于租户分配的VNI自动匹配转发隧道，可以实现网络的自动化和智能化。
参照图2所示的基于SDN控制器的数据中心互联网络结构示例，如图所示，WAN骨干网部署SDN控制器，负责业务部署、隧道路径计算、网络策略控制、配置下发等；数据中心1和数据中心2经过WAN骨干网进行互通，PE1和PE2是骨干网边缘业务接入设备，其余P设备是WAN网络负责报文转发的设备；转发设备与SDN控制器建立BGP-LS和NETCONF协议通道，用于网络拓扑上报和业务配置、转发策略(以下简称策略)下发等。
数据中心1和数据中心2有三个租户，分别是租户1、租户2、租户3，分别分配VNI标识10、20、30作为区分租户业务的标记；SDN控制器创建三条SR-TE隧道，分别为SR Tunnel1、SR Tunnel2、SR Tunnel3；SDN控制器划分租户业务等级，下发租户业务与SR-TE隧道的匹配规则，使用VNI作为区分租户业务的关键信息，不同的VNI业务报文走不同的SR-TE隧道。例如，租户1(VNI 10)的业务走SR-TE隧道1、租户2(VNI 20)的业务走SR-TE隧道2、租户3(VNI30)的业务走SR-TE隧道3；这样就能够实现不同租户业务走不同的SR-TE隧道，实现租户业务差异化的需求。
图3出示了本发明实施例中的SDN控制器模块示例，如图所示，该SDN控制器300包括如下模块：
网络拓扑管理模块301，被配置为管理网络拓扑，包含网络的物理拓扑和协议拓扑，为路径算法模块提供拓扑数据。
隧道管理模块302，被配置为管理SR-TE隧道，负责隧道的创建、删除、更新，根据约束信息进行转发路径计算；其中转发路径的选择算法可以按照最小时延、最小Metric、最小跳数等多种约束条件进行优选，然后把计算好的转发路径下发到转发设备上。
业务编排模块303，被配置为管理数据中心互联的租户业务开通，租户业务VNI标识分配，以及租户业务配置等。
策略管理模块304，被配置为管理租户业务和SR-TE隧道的映射策略，负责策略的配置下发和策略编辑。
图4出示了本发明实施例中的转发设备模块示例，如图所示，该转发设备400包括如下模块；
BGP-LS拓扑管理模块401，被配置为管理转发面网络拓扑，并且可以把转发面的网络拓扑上报给SDN控制器。
隧道管理模块402，被配置为接收SDN控制器下发的隧道配置，在转发设备上创建SR-TE隧道实体，维护隧道的转发路径以及隧道状态。
业务管理模块403，被配置为接收SDN控制器下发的租户业务的配置，在转发设备上维护业务转发实例，业务状态维护等。
转发策略模块404，被配置为接收SDN控制器下发策略配置，负责在转发面建立租户业务隧道的映射规则，并且实现业务报文根据映射规则，自动匹配相应的SR-TE隧道。
图5出示了根据本发明的实施例的数据发送方法的流程图。
步骤501，配置转发网元之间的协议通道。
步骤502，配置转发网元与SND控制器之间的BGP-LS、Netconf通道。
步骤501和步骤502的作用是主要是网络的基础配置，步骤501是打通转发网元之间的协议通道，例如ISIS协议配置，用于传递私网路由的MP-BGP配置；步骤502是打通转发网元与SDN控制器之间的控制协议通道，例如用于收集网络拓扑的BGP-LS协议，和用于配置租户业务、隧道、策略的NETCONF协议。
步骤503，转发网元吧网络拓扑通过BGP-LS上报给SDN控制器。
转发网元之间配置了ISIS后，相互之间洪泛IGP路由信息，然后通过BGP-LS把网络的三层拓扑信息上报给控制器，方便SDN控制器链路网络拓扑，进行SR-TE隧道的路径计算。
步骤504，通过SDN控制器配置租户业务，划分租户业务登记，分配VNI；
在SDN控制器的配置界面上，指定租户业务的相关信息，包括租户业务等级，金银铜等级别；租户业务的接入信息，包括接入设备信息、接入接口信息、租户业务带宽、租户业务时延要求、QoS属性等；为租户业务分配VNI，便于转发设备区分业务。
步骤505，SDN控制器创建SR-TE隧道并且计算隧道转发路径下发到转发设备；
具体的在SDN控制器上创建SR-TE隧道，为SR-TE隧道计算转发路径，其中转发路径的选择算法可以按照最小时延、最小Metric、最小跳数等多种约束条件进行优选，然后把计算好的转发路径下发到转发设备上。
步骤506，SDN控制器根据租户业务登记下发管理策略，匹配VNI走不通的转发路径，使不同的业务走不同的转发路径。
步骤507，转发设备根据SDN控制器下发的管理策略，生成匹配规则，把不同的租户业务映射到不同的SR-TE隧道。
步骤508，租户业务报文按照SDN控制器下发的柜子进行匹配转发。
步骤509，在SDN控制器上可以展示出不同租户业务的转发路径，实现不同业务的差异化需求。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的任何一种数据转发方法的部分或全部步骤。
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存在，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，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、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全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。
以上参照附图描述了根据本发明的实施例的用于实现服务链的方法的示例性流程图。应指出的是，以上描述中包括的大量细节仅是对本发明的示例性说明，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该方法可具有更多、更少或不同的步骤，且各步骤之间的顺序、包含、功能等关系可以与所描述和图示的不同。
根据本发明的各实施例的技术方案的优点包括以下一项或多项：对现有转发设备和SDN控制器的功能扩展以及协议扩展，不涉及转发设备的硬件功能，当前网络的转发设备只需要软件升级即可支持；基于私网路由的color来创建不同转发路径，可以实现不同业务的各自特性需求；基于私网路由下一跳自动创建隧道，实现网络的自动化和智能化；本专利能够结合网络状况，流量特征和应用需求，自动创建业务承载的隧道，满足应用的需求，实现“应用驱动网络”这一最新的网络发展思路
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种数据转发方法，应用在SDN场景中，其特征在于，包括：
SDN控制器根据租户的不同的业务等级创建多条SR-TE隧道；其中，所述业务等级由所述SDN控制器设定；
所述SDN控制器下发转发策略给转发设备；其中所述转发设备根据所述转发策略将不同的租户业务与相应的SR-TE隧道匹配并转发报文。
2.根据权利要求1所述的数据转发方法，其特征在于，所述SDN控制器在设定租户的业务等级之前还包括：
配置转发网元之间的协议通道；
配置转发网元与所述SDN控制器之间的协议通道；
所述SDN控制器接收转发网元的网络拓扑；其中所述网络拓扑包括网络的物理拓扑和协议拓扑。
3.根据权利要求1所述的数据转发方法，其特征在于，SDN控制器根据租户的不同的业务等级创建多条SR-TE隧道，进一步包括：
在所述SDN控制器上创建多条SR-TE隧道；
为每一条SR-TE隧道计算转发路径；其中转发路径的选择算法按照约束条件进行优选。
4.根据权利要3所述的数据转发方法，其特征在于：所述约束条件包括但不限于最小时延、最小Metric、最小跳数。
5.根据权利要求3所述的数据转发方法，其特征在于，所述转发设备根据所述转发策略将不同的租户业务与相应的SR-TE隧道匹配并转发报文，进一步包括：
所述转发设备接收所述SDN控制器根据租户业务等级下发的转发策略；
所述转发设备根据所述转发策略，生成匹配规则，将租户业务映射到SR-TE隧道上并转发报文。
6.一种SDN控制器，应用在SDN场景中，其特征在于，包括：
网络拓扑管理单元，用于管理当前网络的拓扑数据以及为算法单元提供拓扑服务；
第一隧道管理单元，用于根据租户的不同的业务等级创建多条SR-TE隧道，并根据网络拓扑和SR-TE隧道约束信息，计算SR-TE隧道转发路径；
业务编排单元，用于编排业务，进行租户业务等级的划分和配置下发；
转发策略管理单元，用于管理租户业务与隧道关联的转发策略管理，转发策略配置下发。
7.根据权利要求6所述的SDN控制器，其特征在于：所述转发路径的选择算法按照约束条件进行优选。
8.根据权利要求7所述的SDN控制器，其特征在于：所述约束条件包括但不限于最小时延、最小Metric、最小跳数。
9.一种转发设备，应用在SDN场景中，其特征在于，包括：
BGP-LS拓扑管理单元，用于收集网络拓扑并且上报给SDN控制器；
第二隧道管理单元，用于创建SR-TE隧道实体；
业务管理单元，用于根据转发策略将不同的租户业务与对应的SR-TE隧道匹配并转发报文；
转发策略单元，用于实现SDN控制器下发的转发策略配置，实现租户业务和SR-TE隧道的自动匹配操作。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的一种数据转发方法的步骤。
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