一種在軟件定義網(wǎng)絡中獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及軟件定義網(wǎng)絡技術領域，具體涉及一種在軟件定義網(wǎng)絡中獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的方法。
【背景技術】
[0002]網(wǎng)絡設備的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)指的就是網(wǎng)絡設備如何去處理網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包(packet)的，包括轉(zhuǎn)發(fā)和路由，添加、刪除、修改數(shù)據(jù)包包頭的某些字段等等；而具體的處理方式是通過一系列規(guī)則(rule)實現(xiàn)的，比如二層的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則(FIB)、IP轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則(包括修改端口、檢驗值、TTL等)、VLAN標簽操作和ACLs規(guī)則等等。因此，獲取網(wǎng)絡設備的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)就是獲取網(wǎng)絡設備上所有“真實”的規(guī)則，這里強調(diào)的“真實”在于網(wǎng)絡設備可能由于軟硬件故障或是固件故障的存在，導致沒能夠執(zhí)行名義上的規(guī)則，比如一條修改目的端口的規(guī)則在執(zhí)行的時候反而修改了源端口。
[0003]網(wǎng)絡設備的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)決定了網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)包是如何被處理的以及如何被轉(zhuǎn)發(fā)或者是路由的，進而決定了整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)。對網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的監(jiān)控有助于網(wǎng)絡管理員及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡故障、優(yōu)化網(wǎng)絡性能、提供更好的網(wǎng)絡服務。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中，可用于獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的工具有限而低效，比如ping、traceroute和SNMP等等，前兩者只能夠粗略得到數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，而如果路徑上的某些網(wǎng)絡設備拒絕響應這些工具，那么連轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則都獲取不了 ；雖然SNMP給出的信息會較為全面，但是周期性的輪詢所有的網(wǎng)絡設備無疑是規(guī)則的及時準確性和開銷之間的博弈。軟件定義網(wǎng)絡的出現(xiàn)，使網(wǎng)絡管理員通過邏輯上集中式的控制器，能夠及時、準確的獲取網(wǎng)絡上所有設備的所有規(guī)則，再通過分析這些規(guī)貝1J，建立合適的模型，一些類似于控制層面的軟件錯誤就可以被檢查出來。然而通過控制器獲取的所有規(guī)則，也僅僅是名義上的規(guī)則，并不代表網(wǎng)絡設備的真實行為，所以網(wǎng)絡設備自身的軟硬件故障是沒有辦法從獲取的規(guī)則上檢測出來的。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，獲取網(wǎng)絡設備的真實轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)一般是通過觀察真實的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中是如何被處理來實現(xiàn)的。一類方法是著眼于被動檢測，利用OpenFlow協(xié)議修改每一條流表項，使得途徑交換機的每一個數(shù)據(jù)包都產(chǎn)生一個“明信片”，這個“明信片”中包含了該數(shù)據(jù)包所經(jīng)的交換機ID、出端口號和流表的版本號等信息，這樣一些信息能夠刻畫出數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡傳輸中途徑每一跳的真實情況。雖然使用了壓縮算法以及在交換機和主機端提供相應的數(shù)據(jù)壓縮支持，但是每一個數(shù)據(jù)包產(chǎn)生一個“明信片”的代價依然很高。同時，局限于OpenFlowl.0協(xié)議，該方法必須修改“明信片”中的目的MAC地址來輸出相關信息，而如果數(shù)據(jù)包的目的MAC地址曾被修改過，該方法是無法發(fā)現(xiàn)的。第二類方法著眼于主動式的發(fā)送探針包，去做SDN版本的traceroute，該方法不局限在IP層，能夠輸出數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中的完整路徑。局限于OpenFlowl.0協(xié)議，該方法采用了染色算法去捕獲相應的探針包，這在網(wǎng)絡設備支持多流表的情況下是完全不需要的。同時，僅僅是路徑信息還不能夠表征整個網(wǎng)絡設備的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種在軟件定義網(wǎng)絡中獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的方法，通過獲取攜帶每條流表項在網(wǎng)絡設備中的標識，簡單有效的獲取網(wǎng)絡設備的真實轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，同時，幾乎不需要額外的帶寬來承載攜帶信息的探針包。
[0006]本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:
[0007]—種在軟件定義網(wǎng)絡中獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的方法，其改進之處在于，包括:
[0008](1)配置攜帶指定VLAN標簽的探針包；
[0009](2)通過多流表中的第一流表對正常數(shù)據(jù)包和所述探針包進行區(qū)分處理；
[0010](3)對所述多流表中除所述第一流表外的流表的流表項添加附加指令。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟(1)包括:配置所述探針包的VLAN標簽的PCP字段為指定字段n，VID字段為指定字段m，其中，η和m為正整數(shù)。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟⑵包括:
[0013](2-1)配置所述第一流表的第一流表項包括:匹配攜帶指定VLAN標簽的探針包并傳送至下一個流表；
[0014](2-2)配置所述第一流表的第二流表項包括:將正常數(shù)據(jù)包進行VLAN標簽移除操作并傳送至下一個流表，其中，所述正常數(shù)據(jù)包為所述步驟(2-1)中沒有匹配成功的數(shù)據(jù)包。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述附加指令為:
[0016](3-1)將所述流表項在所述網(wǎng)絡設備中的標識添加至所述VLAN標簽中；
[0017](3-2)復制探針包或正常數(shù)據(jù)包的VLAN標簽副本，其中，所述正常數(shù)據(jù)包的VLAN標簽副本的PCP字段和VID字段均為0 ;
[0018](3-3)判斷所述VLAN標簽副本的PCP字段和VID字段是否均為0，若是，則丟棄所述VLAN標簽副本，若否，則將所述VLAN標簽副本輸出至所述網(wǎng)絡設備的數(shù)據(jù)端口 ；
[0019](3-4)刪除所述探針包或正常數(shù)據(jù)包的VLAN標簽副本。
[0020]優(yōu)選的，在所述步驟(3)之后，包括:(4)配置所述網(wǎng)絡設備的一個數(shù)據(jù)端口的VLAN模式為Trunk，且僅允許VLAN標簽的VID字段為1-4094的數(shù)據(jù)包通過。
[0021]與最接近的現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果:
[0022](1)本發(fā)明提供的一種在軟件定義網(wǎng)絡中獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的方法，采用標志位的識別去區(qū)分正常數(shù)據(jù)包和探針包，通過對每一條流表項添加額外的動作，每一條被匹配到的流表項都能夠輸出一個探針包的副本，該副本包含了所匹配到的流表項的信息，所有探針包的副本的集合就是該網(wǎng)絡設備對數(shù)據(jù)包的真實處理行為，能夠完全等價于網(wǎng)絡設備的真實轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，直接獲取網(wǎng)絡設備的真實行為，從而診斷出數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡故障；
[0023](2)本發(fā)明提供的一種在軟件定義網(wǎng)絡中獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的方法，采用主動發(fā)送探針包的方式，避免了被動監(jiān)控帶來的巨大的網(wǎng)絡帶寬開銷；
[0024](3)本發(fā)明提供的一種在軟件定義網(wǎng)絡中獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的方法，通過仔細地流表和動作設計，能夠輸出數(shù)據(jù)包所匹配到的每一條流表項，而不會對正常的數(shù)據(jù)包產(chǎn)生影響。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明提供的一種在軟件定義網(wǎng)絡中獲取網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的方法流程圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例中探針包的VLAN標簽配置示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實施例中網(wǎng)絡設備第一流表的配置示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實施例中多流表中除第一流表外的流表的每一條流表項的附加指令配置示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0030]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明