專利名稱：openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有研究openflow的項目中，比如GENI和斯坦福的openflow實驗網(wǎng)，不同 openflow子網(wǎng)之間的互聯(lián)，主要采用的是二層的技術(shù)?？蛇x的方案有二層隧道技術(shù)、 VLAN翻譯技術(shù)、直接光纖連接技術(shù)等。GENI也提供了三層網(wǎng)絡(luò)連接的一些解決方案，比如三層隧道技術(shù)、MPLS技術(shù)。但是由于缺少對網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議的處理，這些方案都只能是 openflow網(wǎng)絡(luò)之間二層的互通，地理上分布的子網(wǎng)在邏輯上屬于同一個局域網(wǎng)。已有的openflow網(wǎng)絡(luò)的控制器技術(shù)，能夠讓openflow網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)為普通的交換式的網(wǎng)絡(luò)。針對交換式網(wǎng)絡(luò)的二層技術(shù)顯然不能滿足不同IP網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)的需求。 已有的openflow網(wǎng)絡(luò)的控制器技術(shù)，只能通過人工采用手動靜態(tài)配置流表的方式，使得不同IP網(wǎng)段的子網(wǎng)互通，但是靜態(tài)配置流表的方式有以下缺點1、配置需要過多的人工干預(yù)；2、不能動態(tài)自適應(yīng)openflow網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接的拓撲改變的情況；3、不能動態(tài)自適應(yīng)openflow網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)組成的混合網(wǎng)絡(luò)拓撲改變的情況；4、不能動態(tài)自適應(yīng)IP網(wǎng)段的地址發(fā)生改變的情況；以上缺陷的根本原因，是已有的openflow網(wǎng)絡(luò)的控制器技術(shù)缺少對現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議的處理。下面通過具體的場景，說明已有的openflow網(wǎng)絡(luò)的控制器技術(shù)， 所難以解決的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題。場景一如圖1所示，一個openflow網(wǎng)絡(luò)連接IP子網(wǎng)A和IP子網(wǎng)B，IP子網(wǎng)A和 B屬于不同的IP網(wǎng)段。對于1、openflow網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接的拓撲發(fā)生變化；2、子網(wǎng)A和子網(wǎng) B的IP地址重新配置等情況，已有的openflow網(wǎng)絡(luò)的控制器技術(shù)，不能根據(jù)相應(yīng)的變化自動適應(yīng)，動態(tài)地調(diào)整、配置流表以使IP子網(wǎng)A和IP子網(wǎng)B保持互通。場景二 如圖2所示，直接相連的兩個openflow網(wǎng)絡(luò)分別連接IP子網(wǎng)A和IP子網(wǎng)B，IP子網(wǎng)A和B屬于不同的IP網(wǎng)段。對于l、openfloW網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接的拓撲發(fā)生變化； 2、子網(wǎng)A和子網(wǎng)B的IP地址重新配置等情況，已有的openflow網(wǎng)絡(luò)的控制器技術(shù)，不能根據(jù)相應(yīng)的變化自動適應(yīng)，動態(tài)地調(diào)整、配置流表以使IP子網(wǎng)A和IP子網(wǎng)B保持互通。場景三如圖3所示，openflow網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)相連，IP網(wǎng)絡(luò)中和openflow網(wǎng)絡(luò)相連的標(biāo)準(zhǔn)路由器的openflow網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的接口所屬的IP網(wǎng)段為C。openflow網(wǎng)絡(luò)連接著 IP子網(wǎng)A，IP網(wǎng)絡(luò)連接著IP子網(wǎng)B，且IP子網(wǎng)A、B和C都屬于不同的IP網(wǎng)段。對于1、 openflow網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)組成的混合網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化；2、子網(wǎng)A和子網(wǎng)B的IP地址重新配置等情況，已有的openflow網(wǎng)絡(luò)的控制器技術(shù)，不能根據(jù)相應(yīng)的變化自動適應(yīng)，動態(tài)地調(diào)整、配置流表以使IP子網(wǎng)A和IP子網(wǎng)B保持互通。場景四如圖4所示，兩個openflow網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)相連，IP網(wǎng)絡(luò)中和openflow網(wǎng)絡(luò)相連的標(biāo)準(zhǔn)路由器的openflow網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的接口所屬的IP網(wǎng)段分別為C和D。一個 openflow網(wǎng)絡(luò)連接著IP子網(wǎng)A，另一個openflow網(wǎng)絡(luò)連接著IP子網(wǎng)B，且A、B、C、D都屬于不同的IP網(wǎng)段。對于l、openflOW網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)組成的混合網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化；2、子網(wǎng) A和子網(wǎng)B的IP地址重新配置等情況，已有的openflow網(wǎng)絡(luò)的控制器技術(shù)，不能根據(jù)相應(yīng)的變化自動適應(yīng)，動態(tài)地調(diào)整、配置流表以使IP子網(wǎng)A和IP子網(wǎng)B保持互通。以上各個場景中的IP子網(wǎng)A和IP子網(wǎng)B都可以擴展到由標(biāo)準(zhǔn)路由器相連的多個 IP子網(wǎng)組成的IP網(wǎng)絡(luò)的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，發(fā)明一種openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)混合環(huán)境下的系統(tǒng)和方法，解決openflow網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括兩個部分控制子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)；所述控制子系統(tǒng)包括openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、多個系統(tǒng)組件、路由組件和多個其他擴展組件；所述轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)包括邊緣交換單元、內(nèi)部交換單元；所述邊緣交換單元和內(nèi)部交換單元在物理實現(xiàn)上均為openflow交換機，他們的不同之處是邊緣交換單元的一些接口被定義為邊緣接口，整個系統(tǒng)通過所述邊緣接口和其他網(wǎng)絡(luò)相連，每個所述邊緣接口都具有整個系統(tǒng)唯一的編號；內(nèi)部交換單元的所有接口和邊緣交換單元中除了邊緣接口之外的接口，均被定義為內(nèi)部接口，內(nèi)部接口之間互相連通，組成內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；所述控制子系統(tǒng)，相比于現(xiàn)有的openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，新增了路由組件，路由組件是整個系統(tǒng)的核心部分，為openflow網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)層的路由功能；路由組件根據(jù)功能劃分為三個模塊接口管理模塊、路由解析模塊、路由選擇模塊；所述接口管理模塊，在系統(tǒng)啟動時，獲取系統(tǒng)邊緣接口的信息，所述信息包括邊緣接口在系統(tǒng)中唯一的編號標(biāo)識，邊緣接口所直連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址；所述路由解析模塊，運行一個路由內(nèi)核，將邊緣接口上收到的所有的路由協(xié)議相關(guān)的消息，聚合到路由內(nèi)核進行解析，路由內(nèi)核根據(jù)路由協(xié)議的規(guī)則，對需要應(yīng)答的路由相關(guān)的消息進行應(yīng)答，計算并維護一個標(biāo)準(zhǔn)的路由表；所述路由選擇模塊，當(dāng)有數(shù)據(jù)流需要通過系統(tǒng)進行路由時，查詢路由解析模塊中維護的路由表，將查得的路由表映射成交換單元中的流表，并下發(fā)至交換單元中，完成對數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明同時提供一種openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，把整個openflow 網(wǎng)絡(luò)抽象為一個現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)中的路由器，在控制子系統(tǒng)的控制下，整個openflow網(wǎng)絡(luò)對外表現(xiàn)得就像一臺標(biāo)準(zhǔn)的路由器，控制子系統(tǒng)映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的路由處理部分；轉(zhuǎn)發(fā)子
系統(tǒng)映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分；邊緣交換單元的邊緣接口映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的接□。所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，包括如下步驟1)接口管理模塊在系統(tǒng)啟動時，獲取系統(tǒng)邊緣接口的信息，所述信息包括邊緣接口在系統(tǒng)中唯一的編號標(biāo)識，邊緣接口所直連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址；
2)路由解析模塊，運行一個負責(zé)路由解析的路由內(nèi)核，然后根據(jù)邊緣接口信息，為路由內(nèi)核配置虛擬接口；3)路由解析模塊，向每一個邊緣交換機的下發(fā)流表，控制其將邊緣接口收到的路由協(xié)議相關(guān)的數(shù)據(jù)包發(fā)送至控制子系統(tǒng)進行集中處理；4)路由解析模塊，將收到的路由協(xié)議消息，沿著路由協(xié)議消息進入系統(tǒng)的邊緣接口所對應(yīng)的虛擬接口，發(fā)送給路由內(nèi)核進行解析；對于需要應(yīng)答的消息，從收到路由協(xié)議消息的邊緣接口上，發(fā)送回復(fù)應(yīng)答消息；路由解析模塊的路由內(nèi)核維護著包含全網(wǎng)路由信息的標(biāo)準(zhǔn)路由表；5)當(dāng)有應(yīng)用數(shù)據(jù)流到達某一交換單元時，交換單元如果沒有流表項可以處理該數(shù)據(jù)流，則發(fā)送至控制子系統(tǒng)進行處理；路由選擇模塊，查詢標(biāo)準(zhǔn)路由表，如果數(shù)據(jù)流的目的 IP不能匹配某一條路由表項，則發(fā)送指令給交換單元，丟棄所有該數(shù)據(jù)流的包；如果目的 IP匹配了某條路由表項，則將該路由表項映射為交換單元中的流表項，并將流表下發(fā)給交換單元，完成應(yīng)用數(shù)據(jù)流的路由轉(zhuǎn)發(fā)。所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，步驟1)所述的接口管理模塊獲取系統(tǒng)邊緣接口所直連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址信息方法，如果邊緣接口連接的網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)，則采用動態(tài)探測的方式；如果邊緣接口連接的網(wǎng)絡(luò)也是一個openflow網(wǎng)絡(luò)，則采用靜態(tài)添加的方式來配置。所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，步驟2)所述的路由內(nèi)核能夠解析常見的路由協(xié)議，所述路由內(nèi)核為帶有虛擬接口、運行著路由操作系統(tǒng)的虛擬機，路由內(nèi)核的虛擬接口和系統(tǒng)的邊緣接口一一對應(yīng)，虛擬接口配置IP地址和對應(yīng)的邊緣接口所直連的網(wǎng)絡(luò)處于同一個IP網(wǎng)段。所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，步驟幻所述的向邊緣交換機下發(fā)的流表，指定所有路由協(xié)議相關(guān)消息的整個數(shù)據(jù)包都發(fā)送至控制子系統(tǒng)進行集中處理， 而不是按照默認的只發(fā)送包頭。所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，步驟4)所述路由內(nèi)核進行路由解析的過程，取決于虛擬接口的配置、所收到路由消息的類別以及路由消息所攜帶的數(shù)據(jù)。所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，步驟5)所述將路由表項映射為交換單元中的流表項的方法如下數(shù)據(jù)流的目的IP匹配了某條路由表項，該路由表項的出接口為所述的路由內(nèi)核的某一虛擬接口，路由內(nèi)核的虛擬接口和系統(tǒng)的邊緣接口是一一映射的，可得數(shù)據(jù)流的出口邊緣接口、出口邊緣交換單元，以數(shù)據(jù)流的〈入口交換單元，出口交換單元〉為參數(shù)，使用openflow系統(tǒng)組件的服務(wù)，獲取一條從入口交換單元到出口交換單元的路徑，將路徑以openflow指令的方式下發(fā)到路徑上的每一跳交換單元，完成路徑的建立，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)功能。本發(fā)明的有益效果布置了本發(fā)明的openflow網(wǎng)絡(luò)可以看成整個互聯(lián)網(wǎng)中的一個路由器，使網(wǎng)絡(luò)很好地融入了整個互聯(lián)網(wǎng)的路由體系之中，數(shù)據(jù)包通過openflow網(wǎng)絡(luò)就像經(jīng)過了一跳標(biāo)準(zhǔn)的路由器，從而實現(xiàn)了 openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。


圖1 一個openflow網(wǎng)絡(luò)連接不同IP網(wǎng)段的子網(wǎng)。
圖2直接相連的openflow網(wǎng)絡(luò)連接不同IP網(wǎng)段的子網(wǎng)。圖3openflow網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)相連，各自連接不同IP網(wǎng)段的子網(wǎng)。圖4 Sfopenflow網(wǎng)絡(luò)通過IP網(wǎng)絡(luò)相連，各自連接不同IP網(wǎng)段的子網(wǎng)。圖5openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)混合環(huán)境。圖6openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的系統(tǒng)。圖7實施例拓撲圖。
具體實施例方式發(fā)明提出的openf low網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括兩個部分控制子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)；所述控制子系統(tǒng)包括0penfl0W網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、若干系統(tǒng)組件、路由組件和若干其他擴展組件；所述轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)包括邊緣交換單元、內(nèi)部交換單元。如圖6。轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)由邊緣交換單元和內(nèi)部交換單元兩類邏輯單元組成。邊緣交換單元和內(nèi)部交換單元在物理實現(xiàn)上都是openflow交換機，但由于他們在網(wǎng)絡(luò)中所處位置的不同， 而在本發(fā)明所述的系統(tǒng)中被劃分為不同的邏輯單元。各個交換單元和控制子系統(tǒng)通過專用數(shù)據(jù)通道相連，專用數(shù)據(jù)通道可以是專用的私有網(wǎng)絡(luò)，也可以簡單地采用公網(wǎng)。兩種交換單元的不同之處是邊緣交換單元的一些接口被定義為邊緣接口，整個系統(tǒng)通過邊緣交換單元的邊緣接口，和其他網(wǎng)絡(luò)相連，邊緣接口具有全系統(tǒng)唯一的編號，處于控制子系統(tǒng)的控制之下。內(nèi)部交換單元的所有接口和邊緣交換單元中除了邊緣接口之外的接口，被定義為內(nèi)部接口，內(nèi)部接口之間互相連通，組成內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可以看做是一個管理整個openflow網(wǎng)絡(luò)資源的操作系統(tǒng)，為整個openflow網(wǎng)絡(luò)提供一個統(tǒng)一、集中的編程平臺，openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供對一個openflow網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)管和控制的能力。openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)并不實現(xiàn)具體的網(wǎng)絡(luò)功能，僅僅提供編程接口。具體的網(wǎng)絡(luò)管理功能由openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之上的一系列組件來實現(xiàn)。openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)該具有一些基本的系統(tǒng)組件以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的基本功能， 比如節(jié)點管理、鏈路管理、用戶認證等。研究者可以在openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之上開發(fā)自己的組件以實現(xiàn)特定的功能，自行開發(fā)組件既可以采用openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的 API，也可以使用已有基本系統(tǒng)組件實現(xiàn)的功能，也可以配合使用兩者?？刂谱酉到y(tǒng)相比于現(xiàn)有的openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，新增了路由組件，路由組件是整個系統(tǒng)的核心部分，為openflow網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)層的路由功能。路由組件根據(jù)功能可以劃分為三個模塊接口管理模塊、路由解析模塊、路由選擇模塊。接口管理模塊的主要功能是維護邊緣接口的一個列表，在這個列表中，每一個邊緣接口具有一個全系統(tǒng)唯一的編號，還記錄了每一個邊緣接口的一些基本信息，包括邊緣接口在系統(tǒng)中唯一的編號標(biāo)識，邊緣接口所直連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址等。接口管理可以采用主動探測的方式也可以采用靜態(tài)添加的方式。一般來說，如果邊緣接口連接的網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)有IP 網(wǎng)絡(luò)，則可以采用動態(tài)探測的方式，因為現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)的路由器接口上，都具有IP地址；如果邊緣接口連接的網(wǎng)絡(luò)也是一個openflow網(wǎng)絡(luò)的話，則應(yīng)該采用靜態(tài)添加的方式來配置，因為openflow交換單元的接口上沒有IP地址。路由解析模塊的主要功能是運行一個路由內(nèi)核，將邊緣接口上收到的所有的路由協(xié)議相關(guān)的消息，聚合到路由內(nèi)核進行解析，路由內(nèi)核根據(jù)路由協(xié)議的規(guī)則，對需要應(yīng)答的路由相關(guān)的消息進行應(yīng)答，計算并維護一個標(biāo)準(zhǔn)的路由表。路由選擇模塊的主要功能是當(dāng)有數(shù)據(jù)流需要通過系統(tǒng)進行路由時，查詢路由解析模塊中維護的路由表，將查得的路由表映射成交換單元中的流表，并下發(fā)至交換單元中， 完成對數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)。一種openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，其特征在于把整個openflow網(wǎng)絡(luò)抽象為一個現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)中的路由器，在控制子系統(tǒng)的控制下，整個openflow網(wǎng)絡(luò)對外表現(xiàn)得就像一臺標(biāo)準(zhǔn)的路由器?？刂谱酉到y(tǒng)映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的路由處理部分；轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分；邊緣交換單元的邊緣接口映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的接口。一種openf low網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，包括如下步驟1)接口管理模塊在系統(tǒng)啟動時，獲取系統(tǒng)邊緣接口的信息，包括邊緣接口所直連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址等。2)路由解析模塊，運行一個負責(zé)路由解析的路由內(nèi)核，然后根據(jù)邊緣接口信息，為路由內(nèi)核配置虛擬接口，路由內(nèi)核的虛擬接口和系統(tǒng)的邊緣接口一一對應(yīng)，虛擬接口配置 IP地址應(yīng)該和邊緣接口直連網(wǎng)絡(luò)處于同一個IP網(wǎng)段。3)路由解析模塊，向每一個邊緣交換機的下發(fā)流表，控制其將邊緣接口收到的路由協(xié)議相關(guān)的數(shù)據(jù)包發(fā)送至控制子系統(tǒng)進行集中處理。4)路由解析模塊，將收到的路由協(xié)議消息，沿著路由協(xié)議消息進入系統(tǒng)的邊緣接口所對應(yīng)的虛擬接口，發(fā)送給路由內(nèi)核進行解析；對于需要應(yīng)答的消息，從收到路由協(xié)議消息的邊緣接口上，發(fā)送回復(fù)應(yīng)答消息。從而，路由解析模塊的路由內(nèi)核維護著包含全網(wǎng)路由信息的標(biāo)準(zhǔn)路由表。5)當(dāng)有應(yīng)用數(shù)據(jù)流到達某一交換單元時，交換單元如果沒有流表項可以處理該數(shù)據(jù)流，則發(fā)送至控制子系統(tǒng)進行處理。路由選擇模塊，查詢標(biāo)準(zhǔn)路由表，如果數(shù)據(jù)流的目的 IP不能匹配某一條路由表項，則發(fā)送指令給交換單元，丟棄所有該數(shù)據(jù)流的包；如果目的 IP匹配了某條路由表項，則將路由表映射為交換單元中的流表，并將流表下發(fā)給交換單元， 完成應(yīng)用數(shù)據(jù)流的路由轉(zhuǎn)發(fā)。一個openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)混合環(huán)境如圖5，本發(fā)明能夠使得openflow網(wǎng)絡(luò)K和網(wǎng)絡(luò)A、B、C、D互通，IP網(wǎng)絡(luò)A和B能夠經(jīng)過openflow網(wǎng)絡(luò)K進行互通。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，介紹本發(fā)明的一種具體實施例，做進一步的詳細描述。實施例拓撲圖如圖7所示。系統(tǒng)通過邊緣openflow交換機a和IP網(wǎng)絡(luò)B相連，通過邊緣openflow交換機e 和IP網(wǎng)絡(luò)A相連。系統(tǒng)啟動時，控制子系統(tǒng)中的路由組件，動態(tài)地獲得系統(tǒng)的邊緣接口有兩個，分別是openflow交換機a和IP網(wǎng)絡(luò)B相連的接口、openflow交換機e和IP網(wǎng)絡(luò)A相連的接口。路由組件向openflow交換機a和e發(fā)送流表，控制他們將從邊緣接口收到的路由相關(guān)的消息全部都發(fā)送到控制子系進行處理。 路由組件對收到的路由消息進行解析和回復(fù)，通過這樣的交互，路由組件維護了一個包含全網(wǎng)路由信息的標(biāo)準(zhǔn)的路由表，形如下表
權(quán)利要求
1.一種openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括兩個部分控制子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)；所述控制子系統(tǒng)包括0Penfi0W網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、多個系統(tǒng)組件、路由組件和多個其他擴展組件；所述轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)包括邊緣交換單元、內(nèi)部交換單元；其特征是，所述邊緣交換單元和內(nèi)部交換單元在物理實現(xiàn)上均為openflow交換機，他們的不同之處是邊緣交換單元的一些接口被定義為邊緣接口，整個系統(tǒng)通過所述邊緣接口和其他網(wǎng)絡(luò)相連，每個所述邊緣接口都具有整個系統(tǒng)唯一的編號；內(nèi)部交換單元的所有接口和邊緣交換單元中除了邊緣接口之外的接口，均被定義為內(nèi)部接口，內(nèi)部接口之間互相連通，組成內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；所述控制子系統(tǒng)，相比于現(xiàn)有的openflow網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，新增了路由組件，路由組件是整個系統(tǒng)的核心部分，為openflow網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)層的路由功能；路由組件根據(jù)功能劃分為三個模塊接口管理模塊、路由解析模塊、路由選擇模塊；所述接口管理模塊，在系統(tǒng)啟動時，獲取系統(tǒng)邊緣接口的信息，所述信息包括邊緣接口在系統(tǒng)中唯一的編號標(biāo)識，邊緣接口所直連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址；所述路由解析模塊，運行一個路由內(nèi)核，將邊緣接口上收到的所有的路由協(xié)議相關(guān)的消息，聚合到路由內(nèi)核進行解析，路由內(nèi)核根據(jù)路由協(xié)議的規(guī)則，對需要應(yīng)答的路由相關(guān)的消息進行應(yīng)答，計算并維護一個標(biāo)準(zhǔn)的路由表；所述路由選擇模塊，當(dāng)有數(shù)據(jù)流需要通過系統(tǒng)進行路由時，查詢路由解析模塊中維護的路由表，將查得的路由表映射成交換單元中的流表，并下發(fā)至交換單元中，完成對數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)。
2.—種openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，其特征是，把整個openflow網(wǎng)絡(luò)抽象為一個現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)中的路由器，在控制子系統(tǒng)的控制下，整個openflow網(wǎng)絡(luò)對外表現(xiàn)得就像一臺標(biāo)準(zhǔn)的路由器，控制子系統(tǒng)映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的路由處理部分；轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分；邊緣交換單元的邊緣接口映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的接口。
3.如權(quán)利要求2所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，包括如下步驟1)接口管理模塊在系統(tǒng)啟動時，獲取系統(tǒng)邊緣接口的信息，所述信息包括邊緣接口在系統(tǒng)中唯一的編號標(biāo)識，邊緣接口所直連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址；2)路由解析模塊，運行一個負責(zé)路由解析的路由內(nèi)核，然后根據(jù)邊緣接口信息，為路由內(nèi)核配置虛擬接口；3)路由解析模塊，向每一個邊緣交換機的下發(fā)流表，控制其將邊緣接口收到的路由協(xié)議相關(guān)的數(shù)據(jù)包發(fā)送至控制子系統(tǒng)進行集中處理；4)路由解析模塊，將收到的路由協(xié)議消息，沿著路由協(xié)議消息進入系統(tǒng)的邊緣接口所對應(yīng)的虛擬接口，發(fā)送給路由內(nèi)核進行解析；對于需要應(yīng)答的消息，從收到路由協(xié)議消息的邊緣接口上，發(fā)送回復(fù)應(yīng)答消息；路由解析模塊的路由內(nèi)核維護著包含全網(wǎng)路由信息的標(biāo)準(zhǔn)路由表；5)當(dāng)有應(yīng)用數(shù)據(jù)流到達某一交換單元時，交換單元如果沒有流表項可以處理該數(shù)據(jù)流，則發(fā)送至控制子系統(tǒng)進行處理；路由選擇模塊，查詢標(biāo)準(zhǔn)路由表，如果數(shù)據(jù)流的目的IP 不能匹配某一條路由表項，則發(fā)送指令給交換單元，丟棄所有該數(shù)據(jù)流的包；如果目的IP 匹配了某條路由表項，則將該路由表項映射為交換單元中的流表項，并將流表下發(fā)給交換單元，完成應(yīng)用數(shù)據(jù)流的路由轉(zhuǎn)發(fā)。
4.如權(quán)利要求3所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，其特征是，步驟1) 所述的接口管理模塊獲取系統(tǒng)邊緣接口所直連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址信息方法，如果邊緣接口連接的網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)，則采用動態(tài)探測的方式；如果邊緣接口連接的網(wǎng)絡(luò)也是一個 openflow網(wǎng)絡(luò)，則采用靜態(tài)添加的方式來配置。
5.如權(quán)利要求3所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，其特征是，步驟2) 所述的路由內(nèi)核能夠解析常見的路由協(xié)議，所述路由內(nèi)核為帶有虛擬接口、運行著路由操作系統(tǒng)的虛擬機，路由內(nèi)核的虛擬接口和系統(tǒng)的邊緣接口一一對應(yīng)，虛擬接口配置IP地址和對應(yīng)的邊緣接口所直連的網(wǎng)絡(luò)處于同一個IP網(wǎng)段。
6.如權(quán)利要求3所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，其特征是，步驟3) 所述的向邊緣交換機下發(fā)的流表，指定所有路由協(xié)議相關(guān)消息的整個數(shù)據(jù)包都發(fā)送至控制子系統(tǒng)進行集中處理，而不是按照默認的只發(fā)送包頭。
7.如權(quán)利要求3所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，其特征是，步驟4) 所述路由內(nèi)核進行路由解析的過程，取決于虛擬接口的配置、所收到路由消息的類別以及路由消息所攜帶的數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求5所述的openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，其特征是，步驟5) 所述將路由表項映射為交換單元中的流表項的方法如下數(shù)據(jù)流的目的IP匹配了某條路由表項，該路由表項的出接口為所述的路由內(nèi)核的某一虛擬接口，路由內(nèi)核的虛擬接口和系統(tǒng)的邊緣接口是一一映射的，可得數(shù)據(jù)流的出口邊緣接口、出口邊緣交換單元，以數(shù)據(jù)流的〈入口交換單元，出口交換單元 > 為參數(shù)，使用openflow系統(tǒng)組件的服務(wù)，獲取一條從入口交換單元到出口交換單元的路徑，將路徑以openflow指令的方式下發(fā)到路徑上的每一跳交換單元，完成路徑的建立，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)功能。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的系統(tǒng)和方法。把整個openflow網(wǎng)絡(luò)抽象為一個現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)中的路由器，在控制子系統(tǒng)的控制下，整個openflow網(wǎng)絡(luò)對外表現(xiàn)得就像一臺標(biāo)準(zhǔn)的路由器，控制子系統(tǒng)映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的路由處理部分；轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分；邊緣交換單元的邊緣接口映射為標(biāo)準(zhǔn)路由器的接口。布置了本發(fā)明的openflow網(wǎng)絡(luò)可以看成整個互聯(lián)網(wǎng)中的一個路由器，使網(wǎng)絡(luò)很好地融入了整個互聯(lián)網(wǎng)的路由體系之中，數(shù)據(jù)包通過openflow網(wǎng)絡(luò)就像經(jīng)過了一跳標(biāo)準(zhǔn)的路由器，從而實現(xiàn)了openflow網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。
文檔編號H04L29/12GK102546351SQ201210069330
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者李鵬飛, 王文東, 王楠, 闕喜戎, 龔向陽 申請人:北京郵電大學(xué)