[发明专利]一种增强可编程能力的OpenFlow网络系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩展并增强现有OpenFlow网络的技术，确切的说，涉及一种为现有OpenFlow网络增强可编程能力的OpenFlow网络系统和方法，本发明扩展的OpenFlow网络中能够支持多个具有不同的寻址、路由机制和不同的网络体系结构的异构网络，同时还增强了现有OpenFlow网络的可软件定义的范畴和可编程性，属于网络通信技术领域。

背景技术

SDN（Software Defined Network）为软件定义网络，包括两部分架构：由网络控制器组成的控制网络与底层的交换机组成的数据网络。它将传统网络中的智能集中在由网络控制器组成的控制网络中，底层的交换机不具有任何网络智能，仅仅按照网络控制器的指令转发数据。

基于OpenFlow协议的OpenFlow网络是SDN的一种实现方式。

参见图1，介绍现有的OpenFlow网络的结构组成：包括网络控制器和底层的交换机，其中，网络控制器组成的控制网络可视为网络操作系统，网络用户可使用网络控制器向上层业务提供的标准SDN API进行编程，也就是使用软件定义的方式开发网络应用。而底层的交换机不具备任何网络智能，它只能按照OpenFlow网络控制器下发的流表对数据包进行解析、匹配和转发。

现有的OpenFlow网络中的网络控制器对交换机数据网络的软件定义能力存在诸多局限和不足：

1、OpenFlow网络支持的网络体系结构有限，现有的OpenFlow网络仅仅支持传统的传输控制协议TCP/互联网协议IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的网络体系结构，不支持非IP的网络体系结构。网络用户不能根据自己需求在网络中以软件定义的方式部署不同体系架构的异构网络。

2、OpenFlow协议不能通过软件定义的方式规定交换机对数据包的处理方式，仅仅能够使用OpenFlow协议规范的几种Action对数据包进行简单的处理。

3、OpenFlow协议不能通过软件定义的方式管理交换机上的各种网络资源（如交换机端口上的队列），不能保障网络中的数据流的QoS参数。

4、OpenFlow网络协议只能基于以太网的二层协议，不能基于其他的链路层协议（例如，光网络二层协议和3GPP中的L2协议），开发者不能通过软件定义的方式对OpenFlow网络依赖的链路层协议进行编程。

下面通过具体的场景，说明现有的OpenFlow网络缺乏足够的可软件定义功能，难以适应软件定义网络的需求。

场景1（参见图2）：现有的OpenFlow网络中要部署一种异构体系网络时，该异构网络使用一种新的使用IPv4头封装的网络协议Proto-A进行端到端的数据传输。但是，使用现有的OpenFlow协议，网络控制器无法采用软件定义方式配置交换机解析和转发网络协议Proto-A的数据包。这就要为OpenFlow网络提供一种新的使网络控制器能配置交换机解析和转发多种网络协议的处理机制。

场景2（参见图3）：在现有的OpenFlow网络中使用隧道技术时，要在隧道入口处为IPv6数据包封装一个IPv4头，并在隧道出口处去掉该封装的IPv4头而恢复原来的IPv6数据包。使用现有的OpenFlow协议不能用软件定义的方式扩展交换机对数据包的处理的Action，完成隧道的封装和解封装。也就是，现有OpenFlow网络不能通过软件定义的方式配置这种隧道场景。

场景3：OpenFlow网络中部署一个话音业务时，现有的OpenFlow网络使用的OpenFlow协议不能配置物理链路的带宽和队列的丢包率，无法保障话路的可靠带宽。也就是，这种场景下的现有OpenFlow网络不能通过软件定义的方式配置一条数据流使用的网络资源，以保障数据流的QoS参数。

场景4：现有的OpenFlow网络中数据包网络协议格式只能依赖于以太网的链路层协议，不支持其他的数据链路层协议。用户应该能够使用软件定义的方式配置交换机，使得交换机能够理解多种链路层协议，从而使交换机能够转发来自多种网络接口的数据包。

发明内容