[发明专利]分体式架构网络中的分组广播机制

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及分体式架构网络(split architecture network)内的分组广播。具体地说，本发明的实施例涉及用于当处置要广播的分组时通过标识域的外部端口并对域的交换机中的适当流编程来优化该域中资源的使用的方法和系统。

背景技术

分体式架构网络是网络架构的备选范例。分体式架构网络像传统网络架构一样由多个节点(诸如路由器或交换机)组成。然而，在此范例中，网络的控制平面功能性驻留在单个中央控制器处，该控制器可以在网络的单个节点中，如图1中所图示的。这与传统网络架构形成对比，在传统网络架构中控制平面功能性驻留在网络中的每个节点上。在分体式架构网络中，网络节点被剥夺了它们的控制平面功能性，并作为“流交换机”提供了基本数据平面功能性。如本文所使用的，“域”是流交换机在单个控制器控制下的分体式架构网络的区域。

分体式架构网络的示例是基于OpenFlow的分体式架构网络。在OpenFlow分体式架构网络中，控制器和数据平面中的流交换机使用OpenFlow协议通信。OpenFlow协议提供了用于控制器的消息基础设施，以用适当流对数据平面中的流交换机编程以便进行分组转发和处理。控制器也可通过查询每个网络节点来获得网络的完整网络状态信息。如本文所使用的，“OpenFlow域”是流交换机在单个逻辑OpenFlow控制器控制下的OpenFlow分体式架构网络的区域。此单个逻辑OpenFlow控制器可实现为负责单个交换机域的控制器集合或集群。

根据OpenFlow协议规范，控制器使用以下原语对流交换机编程以便在数据平面中进行分组转发和处理：规则，其定义分组报头字段(诸如以太网报头字段、多协议标记交换(MPLS)报头字段和因特网协议(IP)报头字段)上的匹配；动作，它们与规则匹配关联；以及匹配规则的流的统计的收集。流交换机对入局分组应用控制器编程的规则，并在匹配的流上执行关联的动作，同时收集有关流的统计。图1图示了控制器与流交换机之间的这个基本OpenFlow协议接口。

分体式架构网络的主要优点之一是，它们允许控制平面和数据平面中的独立优化。控制器的组件、功能或应用可独立于底层网络而优化，并且类似地，底层网络流交换机能力可独立于控制器组件、功能和应用而优化。

有许多情形需要网络中的节点发送出广播分组。这些情形可被分成两类：自身生成的广播分组和所接收的广播分组。节点可自身生成用于特定协议应用的广播分组。自身生成的广播分组的重要示例是ARP REQUEST分组。地址解析协议(ARP)用于解析给定其IP地址的网络节点(路由器或交换机)的媒体接入控制(MAC)地址。为了查询网络节点的MAC地址，请求方发送出ARP REQUEST消息。此消息含有查询IP地址，并被广播给网络中的所有装置。IP地址匹配REQUEST消息中IP地址的装置用其MAC地址应答。

节点还可接收需要被广播的分组。网络节点需要广播它在所有活动端口(包含控制器端口)上接收的广播分组。如果网络节点用虚拟局域网(VLAN)配置，则它应该在VLAN内的所有活动端口上广播分组。由于转发分组的智能驻留在OpenFlow域中的控制器中，因此控制器需要对用于广播分组的底层流交换机适当编程。此配置的基本实现是将每个流交换机的转发表设置成在流交换机的所有活动端口上盲目转发广播分组。

发明内容

一种方法在作为分体式架构网络中的域的控制器起作用的网络节点中实现。该域包括多个流交换机，其中多个流交换机实现分体式架构网络的数据平面，并且控制器实现分体式架构网络的远离数据平面的控制平面。该方法将多个流交换机配置成高效处置分体式架构网络的域中的每种类型的广播分组，而没有用广播分组对域泛洪(flooding)，由此减少在域内转发的广播分组数量。该方法包括以下步骤：跟踪该域的外部端口集合，其中每个外部端口将多个流交换机之一连接到该域外的装置；将该域中的多个流交换机中的每个流交换机配置成将自身生成的广播分组转发至具有该域的外部端口集合中的至少一个外部端口的每个流交换机，而没有用自身生成的广播分组对该域泛洪；将多个流交换机中具有来自该域的外部端口集合中的至少一个外部端口的每个流交换机配置成将所接收的控制广播分组转发至该域的控制器，而没有用所接收的控制广播分组对该域泛洪；以及将该域中的多个流交换机配置成将所接收的数据广播分组转发至该域的外部端口集合，而没有用所接收的数据广播分组对该域泛洪。