TW201618502A - 網路路由系統及其網路封包路由方法 - Google Patents

Abstract

一種網路路由系統及其網路封包路由方法。網路路由系統包含控制伺服器以及網路交換器。控制伺服器根據網路路由系統之網路拓墣建立第一路由組態。第一路由組態包含第一路由資訊比對欄位以及第一路由設定欄位。控制伺服器將第一路由組態傳送至網路交換器。網路交換器自第一網路節點接收第一網路封包，並判斷第一網路封包之第一路由資訊與第一路由資訊比對欄位相符。網路交換器根據第一路由設定欄位建立第二路由組態。第二路由組態包含第二路由資訊比對欄位以及第二路由設定欄位。

Description

網路路由系統及其網路封包路由方法

本發明係關於一種網路路由系統及其網路封包路由方法，更具體而言，本發明之網路路由系統及其網路封包路由方法主要係利用網路交換器分擔網路封包之路由決策。

習知之軟體定義網路(Software-Define Network,SDN)中，控制伺服器以及交換器間之協定主要係遵守OpenFlow之規範。其中，交換器內存有相關之路由表(Flow table)，而路由表記錄與網路封包傳送路徑相關之路由項目(Flow entry)。

具體而言，交換器於接收網路封包時，首先會根據封包之資訊，判斷其是否符合路由表中任一路由項目規範之條件，若符合，則將網路封包根據路由項目記錄內容進行封包傳送；反之，若不相符，則會將網路封包傳送至控制伺服器，由網路伺服器分析網路封包之內容後，通知交換器此網路封包之路由路徑，以利交換器完成網路封包後續之傳送。

惟前述習知軟體定義網路中，交換器所記錄之路由項目內容過於繁瑣，導致交換器於比對網路封包與路由項目時， 容易發生比對不符之情況，使得交換器與控制伺服器間須頻繁地交換網路封包以及控制訊息。如此一來，將造成交換器與控制伺服器間之訊息流量過多，以致二者間頻寬不足；更者，控制伺服器將花費更多之資源於判斷網路封包之路由路徑，使得網路整體使用效率降低。

據此，如何減少交換器與控制伺服器間不必要之訊息傳遞，以降低二者間之頻寬消耗以及控制伺服器之運算負載，並進一步提升軟體定義網路整體之使用效率，乃業界亟需努力之目標。

本發明之主要目的係提供一種用於網路路由系統之網路封包路由方法。網路路由系統包含網路交換器以及控制伺服器。網路交換器與該控制伺服器連線。網路封包路由方法包含：(a)令控制伺服器根據網路路由系統之網路拓墣建立第一路由組態。其中，第一路由組態包含一第一路由資訊比對欄位以及一第一路由設定欄位；(b)令控制伺服器將第一路由組態傳送至網路交換器；(c)令網路交換器自第一網路節點接收第一網路封包；(d)令網路交換器判斷第一網路封包之第一路由資訊與第一路由資訊比對欄位相符；(e)令網路交換器於步驟(d)後，根據第一路由設定欄位建立第二路由組態。其中，第二路由組態包含第二路由資訊比對欄位以及第二路由設定欄位。

為完成前述目的，本發明又提供一種網路路由系 統，包含控制伺服器以及網路交換器。控制伺服器用以：根據網路路由系統之網路拓墣建立第一路由組態。其中，第一路由組態包含第一路由資訊比對欄位以及第一路由設定欄位；將第一路由組態傳送至網路交換器。網路交換器用以：自第一網路節點接收第一網路封包；判斷第一網路封包之第一路由資訊與第一路由資訊比對欄位相符；根據第一路由設定欄位建立第二路由組態。其中，第二路由組態包含第二路由資訊比對欄位以及第二路由設定欄位。

參閱圖式及隨後描述的實施方式後，所屬技術領域具有通常知識者可更瞭解本發明的技術手段及具體實施態樣。

1‧‧‧網路路由系統

11‧‧‧控制伺服器

110‧‧‧第一路由組態

110a‧‧‧第一路由資訊比對欄位

110b‧‧‧第一路由設定欄位

112‧‧‧第二路由組態

112a‧‧‧第二路由資訊比對欄位

112b‧‧‧第二路由設定欄位

13‧‧‧網路交換器

131‧‧‧第一收發器

133‧‧‧第二收發器

135‧‧‧處理單元

H1‧‧‧第一網路節點

H1a‧‧‧第一網路封包

H1b‧‧‧第二網路封包

H2‧‧‧第二網路節點

第1A圖係本發明第一實施例之一網路路由系統之示意圖；第1B圖係本發明第一實施例之網路交換器之方塊圖；第1C圖係本發明第一實施例之路由組態之示意圖；第2A圖係本發明第二實施例之網路路由系統之示意圖；第2B圖係本發明第二實施例之路由組態之示意圖；第3圖係本發明第三實施例之網路封包路由方法之流程圖；以及第4A~4B圖係本發明第四實施例之網路封包路由方法之流程圖。

以下將透過本發明之實施例來闡釋本發明。然而，該等實施例並非用以限制本發明需在如實施例所述之任何環境、應用程式或方式方能實施。因此，以下實施例的說明僅在於闡釋本發明，而非用以限制本發明。在以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關的元件已省略而未繪示，且繪示於圖式中的各元件之間的尺寸關係僅為便於理解，而非用以限制為實際的實施比例。

請同時參考第1A-1B圖。其中，第1A圖係本發明第一實施例之一網路路由系統1之示意圖，網路路由系統1包含一控制伺服器11以及一網路交換器13。第1B圖係本發明第一實施例之網路交換器13之方塊圖，網路交換器13包含一第一收發器131、一第二收發器133以及一處理單元135。第一收發器131及第二收發器133分別與處理單元135電性連結，第一收發器131係與控制伺服器11連線，第二收發器133係與一第一網路節點H1連線。封包路由之過程將於下文中予以進一步闡述。

首先，網路路由系統1於處理節點之網路封包前，控制伺服器11須先於網路交換器13中建立路由規則樣板(template)。請一併參考第1C圖，其為本發明第一實施例之路由組態之示意圖。具體而言，控制伺服器11先根據網路路由系統1之網路拓墣建立一第一路由組態110。其中，第一路由組態110包含一第一路由資訊比對欄位110a以及一第一路由設定欄位110b。

更詳細來說，由於控制伺服器具有判斷網路拓墣之能力，因此，於第一實施例中，控制伺服器11便可判斷網路路由 系統1之網路拓墣，並據以判斷網路路由系統1與第一網路節點H1具有網路連線，以進一步決定第一路由組態110之第一路由資訊比對欄位110a以及第一路由設定欄位110b。隨後，控制伺服器11將第一路由組態110傳送至網路交換器13，俾網路交換器13之第一收發器131接收第一路由組態110，並將其儲存安裝於網路交換器13中。

接著，當網路交換器13之第二收發器133自第一網路節點H1接收一第一網路封包H1a後，網路交換器13之處理單元135便先將第一網路封包H1a之一第一路由資訊(未繪示)與網路交換器13內儲存之路由組態之路由資訊比對欄位一一比對。而於第一實施例中，網路交換器13之處理單元135判斷第一網路封包H1a之第一路由資訊與第一路由組態110之第一路由資訊比對欄位110a相符。

據此，網路交換器13之處理單元135便可根據判斷結果，根據與第一路由資訊比對欄位110a相應之第一路由設定欄位110b建立路由條件更明確之一第二路由組態112。其中，第二路由組態112包含一第二路由資訊比對欄位112a以及一第二路由設定欄位112b，俾網路交換器13後續將與第二路由資訊比對欄位112a相符之網路封包，皆以第二路由設定欄位112b之規則路由封包。

請參考第2A-2B圖。其中，第2A圖係本發明第二實施例之網路路由系統1之示意圖，第2B圖係本發明第二實施例之路由組態之示意圖。須特別說明者，第二實施例中與先前實施例之 架構相同，因此符號相同之元件功能亦同，於此不再贅述。而第二實施例中，網路交換器13更與一第二網路節點H2連線。第二實施例主要係用以例示路由組態之內容及其使用方式。

具體而言，於第二實施例中，第一路由資訊比對欄位110a之內容包含輸入連接埠為X、來源節點為H1以及目的節點為H2之篩選條件，而第一路由設定欄位110b之內容則包含了網路層參數以及輸出連結埠為Y之設定規則。其中，網路層參數主要係用以規定後續第二路由組態112之內容需利用哪一網路層之資訊，而第二實施例之網路層參數係layer4。

更進一步來說，當網路交換器13之第二收發器133自第一網路節點H1接收第一網路封包H1a後，網路交換器13之處理單元135便先將第一網路封包H1a之第一路由資訊與網路交換器13內儲存之路由組態之路由資訊比對欄位一一比對。而於第二實施例中，第一網路封包H1a之第一路由資訊包含輸入連接埠為X、來源節點為H1以及目的節點為H2之資訊。

據此，網路交換器13之處理單元135便可據以判斷第一網路封包H1a之第一路由資訊與第一路由組態110之第一路由資訊比對欄位110a相符。隨後，網路交換器13之處理單元135便根據與第一路由資訊比對欄位110a相應之第一路由設定欄位110b建立路由條件更明確之第二路由組態112。

詳言之，網路交換器13之處理單元135主要係根據網路層參數以及輸出連結埠為Y之規定，建立路由條件更明確之第二 路由組態112。其中，第二路由資訊比對欄位112a主要係將比對資訊詳細規範至網路層第四層，使得第二路由資訊比對欄位112a包含輸入連接埠為X、來源節點為H1、目的節點為H2、來源節點IP為H1_IP、來源網路埠為H1_PORT、目的節點IP為H2_IP以及目的網路埠為H2_PORT之篩選條件。而第二路由設定欄位112b則設定為將封包路由至網路交換器13之輸出連結埠Y。

接著，關於第一網路封包H1a之路由，網路交換器13之處理單元135可於第二路由組態112建立後，再次將第一網路封包H1a之一第二路由資訊與第二路由組態112進行比對。更詳細來說，第一網路封包H1a之第二路由資訊為第一路由資訊於網路層第四層延伸之內容，包含來源節點為H1、來源節點H1與網路交換器13連結埠為X、目的節點為H2、來源節點IP為H1_IP、來源網路埠為H1_PORT、目的節點IP為H2_IP以及目的網路埠為H2_PORT之資訊。

據此，網路交換器13之處理單元135便可據以判斷第一網路封包H1a之第二路由資訊與第二路由組態112之第二路由資訊比對欄位112a相符。隨後，網路交換器13之處理單元135便根據與第二路由資訊比對欄位112a相應之第二路由設定欄位112b，直接將第一網路封包H1a傳送至網路交換器13之連結埠Y連接之第二網路節點H2，以完成第一網路封包H1a之路由。

隨後，類似地，當後續網路交換器13之第二收發器133自第一網路節點H1接收一第二網路封包H1b後，網路交換器13 之處理單元135便將第二網路封包H1b之一第三路由資訊與第二路由組態112進行比對。同樣地，第二網路封包H1b之第三路由資訊包含來源節點為H1、來源節點H1與網路交換器13連結埠為X、目的節點為H2、來源節點IP為H1_IP、來源網路埠為H1_PORT、目的節點IP為H2_IP以及目的網路埠為H2_PORT之資訊。

據此，網路交換器13之處理單元135便據以判斷第二網路封包H1b之第三路由資訊與第二路由組態112之第二路由資訊比對欄位112a相符。隨後，網路交換器13之處理單元135便根據與第二路由資訊比對欄位112a相應之第二路由設定欄位112b，直接將第二網路封包H1b傳送至網路交換器13之連結埠Y連接之第二網路節點H2，同樣地完成第二網路封包H1b之路由。

另外，網路交換器13之第一收發器131更可用以將第二路由組態112傳送至控制伺服器11，而控制伺服器11便可記錄第二路由組態112，並據以判斷第二路由組態112之內容是否須修正。其中，若控制伺服器11判斷第二路由組態112之內容需修正，則控制伺服器11可發送控制訊息至網路交換器13，通知網路交換器13進行相應之調整。

須特別強調，第二實施例之內容僅用於例示本發明之可能實施態樣，惟其並非用以限制路由組態之內容及其條件，本領域技術人員應可透過說明書內容，輕易思及可能之資訊應用及替換。

舉例而言，第二網路節點H2亦可為具有網路位址轉 換(Network Address Translation,NAT)功能之廣域網路閘道器，此時，第二路由設定欄位112b便可更進一步地設定將封包先進行相應之NAT轉換，再透過網路交換器13之輸出連結埠Y路由至廣域網路，如此，以確保網路封包可正確地傳送至目的地。

另外，同樣地，本發明之網路路由系統係符合SDN網路系統之規範，並基於SDN網路系統發展，惟其同樣非用以限制本發明之實施網路環境。

本發明之一第三實施例係為一網路封包路由方法，其流程圖請參考第3圖。第三實施例之方法係用於一網路路由系統(例如前述實施例之網路路由系統1)。網路路由系統包含一網路交換器以及一控制伺服器，網路交換器與控制伺服器連線。第三實施例之詳細步驟如下所述。

首先，執行步驟301，令控制伺服器根據網路路由系統之網路拓墣建立一第一路由組態。其中，第一路由組態包含一第一路由資訊比對欄位以及一第一路由設定欄位。執行步驟302，令控制伺服器將第一路由組態傳送至網路交換器。隨後，執行步驟303，令網路交換器自一第一網路節點接收一第一網路封包。

接著，執行步驟304，令網路交換器判斷第一網路封包之一第一路由資訊與第一路由資訊比對欄位相符。最後，執行步驟305，令網路交換器根據第一路由設定欄位建立一第二路由組態，俾後續網路封包之路由。其中，第二路由組態包含一第二路由資訊比對欄位以及一第二路由設定欄位。

本發明之一第四實施例係為一網路封包路由方法，其流程圖請參考第4A~4B圖。第四實施例之方法係用於一網路路由系統(例如前述實施例之網路路由系統1)。網路路由系統包含一網路交換器以及一控制伺服器，網路交換器與控制伺服器連線。第四實施例之詳細步驟如下所述。

首先，執行步驟401，令控制伺服器根據網路路由系統之網路拓墣建立一第一路由組態。其中，第一路由組態包含一第一路由資訊比對欄位以及一第一路由設定欄位。執行步驟402，令控制伺服器將第一路由組態傳送至網路交換器。隨後，執行步驟403，令網路交換器自一第一網路節點接收一第一網路封包。

接著，執行步驟404，令網路交換器判斷第一網路封包之一第一路由資訊與第一路由資訊比對欄位相符。執行步驟405，令網路交換器根據第一路由設定欄位建立一第二路由組態，俾後續網路封包之路由。其中，第二路由組態包含一第二路由資訊比對欄位以及一第二路由設定欄位。

隨後，執行步驟406，令網路交換器判斷第一網路封包之一第二路由資訊與第二路由資訊比對欄位相符。其中，第二路由資訊包含第一路由資訊。執行步驟407，令網路交換器根據第二路由設定欄位將第一網路封包傳送至一第二網路節點。

接著類似地，執行步驟408，令網路交換器自第一網路節點接收一第二網路封包。執行步驟409，令網路交換器判斷第二網路封包之一第三路由資訊與第二路由資訊比對欄位相符。最 後，執行步驟410，令網路交換器根據第二路由設定欄位將第二網路封包傳送至第二網路節點。

須特別說明，步驟411及412可選擇性執行。詳言之，於步驟405後可選擇性地執行步驟411，令網路交換器將第二路由組態傳送至控制伺服器，並執行步驟412，令控制伺服器記錄第二路由組態，俾後續控制伺服器決定是否對第二路由組態進行調整。

綜上所述，本發明之網路路由系統及其網路封包路由方法於接收任一網路節點之網路封包後，皆可根據路由條件涵蓋範圍較廣之初階路由組態樣版(如第一路由組態)，進行進階之路由組態建立(如第二路由組態)，並由網路交換器直接根據進階之路由組態路由相關之網路封包。故習知技術中，過於繁瑣之路由規範造成網路封包容易不符規定，導致網路封包仍須傳送至控制伺服器之頻率將大幅降低。

惟上述實施例僅為例示性說明本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技藝之人士可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1‧‧‧網路路由系統

11‧‧‧控制伺服器

110‧‧‧第一路由組態

110a‧‧‧第一路由資訊比對欄位

110b‧‧‧第一路由設定欄位

13‧‧‧網路交換器

H1‧‧‧第一網路節點

H1a‧‧‧第一網路封包

H1b‧‧‧第二網路封包

H2‧‧‧第二網路節點

Claims (16)

1. 一種用於一網路路由系統之網路封包路由方法，該網路路由系統包含一網路交換器以及一控制伺服器，該網路交換器與該控制伺服器連線，該網路封包路由方法包含：(a)令該控制伺服器根據該網路路由系統之網路拓墣建立一第一路由組態，其中，該第一路由組態包含一第一路由資訊比對欄位以及一第一路由設定欄位；(b)令該控制伺服器將該第一網路組態傳送至該網路交換器；(c)令該網路交換器自一第一網路節點接收一第一網路封包；(d)令該網路交換器判斷該第一網路封包之一第一路由資訊與該第一路由資訊比對欄位相符；(e)令該網路交換器於步驟(d)後，根據該第一路由設定欄位建立一第二路由組態，其中，該第二路由組態包含一第二路由資訊比對欄位以及一第二路由設定欄位。
2. 如請求項1所述之網路封包路由方法，更包含下列步驟：(f)令該網路交換器判斷該第一網路封包之一第二路由資訊與該第二路由資訊比對欄位相符，其中，該第二路由資訊包含該第一路由資訊；(g)令該網路交換器於步驟(f)後，根據該第二路由設定欄位將該第一網路封包傳送至一第二網路節點。
3. 如請求項2所述之網路封包路由方法，更包含下列步驟：(h)令該網路交換器自該第一網路節點接收一第二網路封 包；(i)令該網路交換器判斷該第二網路封包之一第三路由資訊與該第二路由資訊比對欄位相符；(j)令該網路交換器於步驟(i)後，根據該第二路由設定欄位將該第二網路封包傳送至該第二網路節點。
4. 如請求項1所述之網路封包路由方法，更包含下列步驟：(f)令該網路交換器將該第二路由組態傳送至該控制伺服器；(g)令該控制伺服器記錄該第二路由組態。
5. 一種網路路由系統，包含：一控制伺服器；以及一網路交換器；其中，該控制伺服器用以：根據該網路路由系統之網路拓墣建立一第一路由組態，其中，該第一路由組態包含一第一路由資訊比對欄位以及一第一路由設定欄位；將該第一路由組態傳送至該網路交換器；其中，該網路交換器用以：自一第一網路節點接收一第一網路封包；判斷該第一網路封包之一第一路由資訊與該第一路由資訊比對欄位相符；根據該第一路由設定欄位建立一第二路由組態，其中，該第二路由組態包含一第二路由資訊比對欄位以及一第二路由設定欄位。
6. 如請求項5所述之網路路由系統，其中，該網路交換器更用以：判斷該第一網路封包之一第二路由資訊與該第二路由資訊比對欄位相符，其中，該第二路由資訊包含該第一路由資訊；根據該第二路由設定欄位將該第一網路封包傳送至一第二網路節點。
7. 如請求項6所述之網路路由系統，其中，該網路交換器更用以：自該第一網路節點接收一第二網路封包；判斷該第二網路封包之一第三路由資訊與該第二路由資訊比對欄位相符；根據該第二路由設定欄位將該第二網路封包傳送至該第二網路節點。
8. 如請求項5所述之網路路由系統，其中，該網路交換器更用以將該第二路由組態傳送至該控制伺服器，該控制伺服器更用以記錄該第二路由組態。
9. 一種用於一網路交換器之網路封包路由方法，該網路交換器與一控制伺服器連線，該網路封包路由方法包含：(a)令該網路交換器自該控制伺服器接收一第一路由組態，其中，該第一路由組態包含一第一路由資訊比對欄位以及一第一路由設定欄位；(b)令該網路交換器自一第一網路節點接收一第一網路封包；(c)令該網路交換器判斷該第一網路封包之一第一路由資訊與該第一路由資訊比對欄位相符；(d)令該網路交換器於步驟(c)後，根據該第一路由設 定欄位建立一第二路由組態，其中，該第二路由組態包含一第二路由資訊比對欄位以及一第二路由設定欄位。
10. 如請求項9所述之網路封包路由方法，更包含下列步驟：(e)令該網路交換器判斷該第一網路封包之一第二路由資訊與該第二路由資訊比對欄位相符，其中，該第二路由資訊包含該第一路由資訊；(f)令該網路交換器於步驟(e)後，根據該第二路由設定欄位將該第一網路封包傳送至一第二網路節點。
11. 如請求項10所述之網路封包路由方法，更包含下列步驟：(g)令該網路交換器自該第一網路節點接收一第二網路封包；(h)令該網路交換器判斷該第二網路封包之一第三路由資訊與該第二路由資訊比對欄位相符；(i)令該網路交換器於步驟(h)後，根據該第二路由設定欄位將該第二網路封包傳送至該第二網路節點。
12. 如請求項9所述之網路封包路由方法，更包含下列步驟：(e)令該網路交換器將該第二路由組態傳送至該控制伺服器，俾該控制伺服器記錄該第二路由組態。
13. 一種網路交換器，用於一網路路由系統，該網路路由系統更包含與該網路交換器連線之一控制伺服器，該網路交換器包含：一第一收發器，用以自該控制伺服器接收一第一路由組態，其中，該第一路由組態包含一第一路由資訊比對欄位以及一第一路由設定欄位；一第二收發器，用以自一第一網路節點接收一第一網路封 包；一處理單元，用以：判斷該第一網路封包之一第一路由資訊與該第一路由資訊比對欄位相符；根據該第一路由設定欄位建立一第二路由組態，其中，該第二路由組態包含一第二路由資訊比對欄位以及一第二路由設定欄位。
14. 如請求項13所述之網路交換器，其中，該處理單元更用以：判斷該第一網路封包之一第二路由資訊與該第二路由資訊比對欄位相符，其中，該第二路由資訊包含該第一路由資訊；根據該第二路由設定欄位，透過該第二收發器將該第一網路封包傳送至一第二網路節點。
15. 如請求項14所述之網路交換器，其中，該第二收發器更用以：自該第一網路節點接收一第二網路封包；其中，該處理單元更用以：判斷該第二網路封包之一第三路由資訊與該第二路由資訊比對欄位相符；根據該第二路由設定欄位，透過該第二收發器將該第二網路封包傳送至該第二網路節點。
16. 如請求項13所述之網路交換器，其中，該第二收發器更用以：將該第二路由組態傳送至該控制伺服器，俾該控制伺服器記錄該第二路由組態。