[发明专利]操作包含影子表的转发元件的方法以及相关的转发元件

说明书

技术领域

本公开指向通信，并且更特别地指向网络通信方法以及相关网络元件。

背景技术

大多数现代以太网转发元件(例如，交换机和路由器)包含流表(通常从TCAM或三元内容可寻址存储器建立)，流表以线路速率运行来实现防火墙、NAT(网络地址转换)和QoS(服务质量)，并且收集统计。虽然不同供应商的流表可以不同，但是OpenFlow开发在许多交换机和路由器中运行的一组公共功能。

OpenFlow提供开放协议来对不同的转发元件(例如，交换机和路由器)中的流表进行编程。例如，网络管理者可以将业务划分成生产流和研究流，和/或研究员可以通过选择他们的分组遵循的路线以及他们接收的处理来控制他们自己的流。以此方式，研究员可以尝试新的路由协议、安全模型、寻址方案以及甚至IP(因特网协议)的备选。在相同的网络上，生产业务可以是传统地隔离并且处理。

OpenFlow转发元件(例如，交换机)的数据路径可包含流表，以及与包含在流表中的每个流规则(也被称作流条目)关联的动作。OpenFlow转发元件所支持的一组动作可以是可扩展的。为了高性能和低成本，数据路径可具有仔细划定的灵活度，这可意味着放弃规定每个分组的任意处理的能力并且寻求更有限的(但仍然有用的)动作范围。

OpenFlow转发元件可包含具有多个流规则(具有与每个流规则关联的动作)的流表来告诉转发元件如何处理相应流，将交换机连接到远程OpenFlow控制器的安全信道(允许使用OpenFlow协议(它为控制器提供与转发元件通信的开放和标准方式)在控制器与转发元件之间发送命令和分组)。通过规定标准接口(OpenFlow协议)(可使得用外部控制器通过标准接口来定义转发元件流表中的规则/条目)，研究员可不需要个别地对OpenFlow转发元件进行编程。

OpenFlow转发元件可包含一个或多个流表和组表(它们可执行分组查找和转发)以及到外部OpenFlow控制器的OpenFlow信道。OpenFlow控制器经由OpenFlow协议来管理转发元件。使用此协议，控制器可以添加、更新、并且删除流规则/条目，反应性地(响应于在转发元件处接收的分组)和主动地(例如，对新的转发元件的流表进行编程)。

转发元件中的每个流表可包含一组规则/条目。每个流规则/条目可包含匹配的字段、计数器和应用于匹配分组的一组指令。

在转发元件处的匹配可开始于第一流表(也被称作主流表)并且可继续到转发元件的附加的流表。流规则/条目以优先级次序匹配数据分组，使用每个表中的第一匹配规则/条目。如果为流表中的数据分组找到匹配的规则/条目，则为数据分组执行与具体流规则/条目关联的指令。如果没有找到流表中的数据分组的匹配，则结果可取决于转发元件配置。可在OpenFlow信道上将数据分组转发到控制器，可分出数据分组，或匹配数据分组的尝试可继续到转发元件的下一流表。

与每个流规则/条目关联的指令描述数据分组转发、数据分组修改、组表处理和管线处理。管线处理指令允许数据分组被发送到后续表用于进一步处理并且允许信息(例如，以元数据的形式)在表之间通信。当与匹配的流规则/条目关联的指令集不规定下一表时，可停止表管线处理。在此点上，通常可修改并且转发数据分组。

流规则/条目可将相应数据分组转发到端口。这通常是物理端口，但它还可以是由交换机定义的虚拟端口或由OpenFlow交换机规范定义的预留虚拟端口。预留虚拟端口可规定一般转发动作，例如，使用非OpenFlow方法来发送到控制器、泛洪或转发，例如“正常”交换机处理，而交换机定义的虚拟端口可规定链路聚合组、隧道或回送接口。

流规则/条目还可指向规定附加的处理的群组。群组表示用于泛洪的动作的集合，以及更复杂的转发语义(例如，多路径、快速重新路由和链路聚合)。作为间接的一般层，群组也使多个流能够转发到单个标识符(例如，转发到公共下一跳的IP)。此抽象可允许有效率地改变跨流的公共输出动作。

组表可包含组条目，其中每个组条目包含动作栏目的列表(具有依赖于组类型的具体语义)。一个或多个动作栏目中的动作适用于发送到群组的数据分组。

例如，在“OpenFlow交换机规范”，实现版本1.1.0(有线协议0x02)，2011年2月28日中，并且参考McKeown等的标题为“OpenFlow：Enabling Innovation In Campus Networks”，2008年3月14日，讨论OpenFlow转发元件(例如，交换机和/或路由器)、控制器和协议。以上两个参考的文档的公开据此通过引用全部并入本文。