[发明专利]一种基于软件定义网络的用户自主路由定制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于软件定义网络的用户自主路由定制系统和方法，属于因特网技术领域，特别是属于软件定义网络技术领域。

背景技术

因特网已经成为人们生活中不可或缺的一部分，网上丰富的资源和各式各样的应用极大的改变了人们的生活方式。这使得研究人员对新型网络架构的研究和服务的控制变得十分困难，影响了网络的扩展性，阻碍了网络新技术的发展。现代互联网在强大的压力下已经显现出安全性不高、网络控制复杂、数据转发效率低、网络地址短缺等急需解决的问题，而这一切问题的根源都可以归结为一互联网缺乏有效的可控性。

作为各种应用和服务的支撑，因特网现有的路由策略单一、僵化，造成网络资源利用效率低下且占用不均衡。目前的路由器等网络设备只基于通用策略进行数据包常规转发，无论何种类型的数据包都按照一种方式选路，忽视了不同应用场景和用户偏好对控制策略的多样化要求。而且当部分链路发生拥塞，造成路由策略不能满足用户对时延、带宽等网络性能要求时，网络传输既难以感知业务与用户，用户又往往因无法控制网络而不能解决传输中存在的问题，更不能针对用户实现对传输过程的个性化优化控制。

由于SDN(Software Defined Networking)对网络设备具有良好的可编程性和统一的集中控制特性，研究人员可以较容易地获取网络设备信息、控制网络设备、部署新型网络协议。在SDN网络中，控制平面与数据平面相互分离，支持用户定义自己的虚拟网络，定义个性化的网络规则和控制策略，网络服务提供者甚至能够为某一用户提供特有的网络服务，这都使得SDN网络为用户实现自主路由选择及网络流量的灵活控制提供了良好的平台。

如何利用SDN的开放定制和集中控制特性，解决因特网现有的路由策略单一、僵化不能针对用户提供个性化的路由定制的问题，成为目前因特网技术领域急需解决的一个技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是发明一种基于软件定义网络的用户自主路由定制方法及其相关系统，解决网络传输难以感知业务，用户仅能被动使用网络的问题，从而实现用户主动参与网络控制、自主选择网络资源、定制个性化路由策略，最终实现提高用户业务体验，提供智能化、个性化服务的目标。

为了达到上述目的，本发明提出了一种基于软件定义网络的用户自主路由定制系统，所述系统包括如下功能模块：

网络拓扑信息探测模块：该模块负责网络拓扑信息的探测，所述的网络拓扑主要指的是交换机之间的相对逻辑位置的拓扑结构，即拓扑结构是逻辑上的，而并非物理上；所述的网络拓扑信息由SDN控制器负责探测并将结果报给应用程序；由于网络拓扑信息是动态变化的，SDN控制器每隔一段时间向所负责的交换机发送探测包，以确定该交换机的有效性；每个交换机都与SDN控制器直接相连，构成了所述的网络拓扑图的结点；对于结点间的链路信息，可以将SDN控制器看做根结点利用Doubletree算法进行探测；

当发生结点增加或失效时，在所述的网络拓扑图中添加或移除该结点及相连的边；当链路失效时，在所述的网络拓扑图中将对应边移除，以保证网络拓扑信息的正确性；

探测内容包括节点的状态与链路的状态，分别是“活动”、“挂起”、“停机”，其中“活动”状态是指节点或链路工作正常且有流量经过，“挂起”状态是指节点或链路处于空闲状态，即工作正常但无流量经过，“停机”状态是指节点或链路出现异常，不可达；根据以上信息，所述网络拓扑信息探测模块构造节点和链路的状态数据结构表，并将其提交给网络资源整合模块；

网络性能探测模块：该模块负责探测网络的性能，探测内容包括：节点的处理能力、节点的缓冲区容量及队列长度、队列优先调度原则及参数、链路的时延与带宽、网络所使用的协议等，根据以上信息，所述网络性能探测模块构造节点和链路的性能信息表，并将其提交给网络资源整合模块；

该模块探测网络的方式有主动探测方式和被动探测方式两种，所述的主动探测方式是指向网络中发送经过特殊组合的探测包，通过对探测包所受网络影响而发生特性变化的分析，得到网络状态和性能变化；被动探测方式是指在网络的测量点处部署数据采集器，收集流经该测量点的网络流量，周期性地轮询被动检测设备并采集信息，以判断网络性能和状态；

网络资源整合模块：该模块将所述的网络拓扑信息探测模块和所述的网络性能探测模块提供的信息进行整合，得到具有网络性能和网络拓扑结构的数据结构，包括描述节点和链路的数据结构表，以及描述网络整体的数据结构信息；