[发明专利]软件定义网络中的中间盒调度方法及系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及计算机网络领域，具体涉及软件定义网络中的中间盒调度方法及系统。

【背景技术】

随着互联网的飞速发展，网络管理与控制逐渐成为制约其发展的重大挑战。中间盒(Middlebox)是进行复杂包处理的专用网络管控设备，包括代理服务器(Proxy)、深度包检测(IDS)设备、负载均衡器(Load Balancer)、专用防火墙(Fire Wall)等。然而在传统网络中，这些设备的配置和管理是十分复杂的工作，因为不同的流的Middlebox的处理序列(service chain)，配置要保证包的处理遵循相应的Middlebox序列；不同因为这些Middlebox的配置可能有一定的关联，附图1显示了一种Middlebox处理相关引起的问题。根据图中的网络策略，H1和H2要先经过代理服务器，然后经过防火墙。但是经过代理服务器后，来自H1和H2的网络包的源地址已经发生了改变。但是，根据网络的配置策略，后面的防火墙可能恰恰需要网络包的源地址信息，而不是被代理服务器修改后的地址。在传统的网络里，这样的策略是在当前拓扑下是无法实现的。相反的，管理人员只能通过笨拙地调整Middlebox的物理位置来实现相应的功能。另外，不同厂家的Middlebox的配置命令和配置参数可能不同，不同类型的Middlebox的配置方式又不一样。复杂的命令和配置参数对网络管理人员提出了很高的要求，也增大了网络管理人员配置错误的概率。这使得网络的可靠性大大降低。

软件定义网络，是全新的网络架构。不同于传统的互联网络，软件定义网络分离了控制层面和数据层面，交换机去除了复杂的分布式的控制逻辑，全部的控制逻辑都集中在控制器里。在传统的TCP/IP网络中，转发逻辑的控制是分散在各个路由器中的。路由器通过相互发送路由信息来获取全局拓扑，运行分布式的路由算法。这样的网络结构存在很多问题，如网络发生故障后，某条链路断掉，但是周围的很多路由器不能迅速感知这些信息，仍然维护者一个错误的拓扑。在这个错误的拓扑上运行路由算法，可能计算得到不可行的路由条目。

附图2是一个软件定义网络的示例图。软件定义网络有控制器(Controller)和交换机(Switch)组成，每个交换机都直接和控制器相连(或者逻辑上直接相连)。控制器通过这条链路获取整个网络拓扑和各个交换机的状态，然后在这些信息的基础上计算相关的路由策略。路由策略计算后下发交换机(成为流表)，交换机根据这些策略(流表)进行包的转发。在软件定义网络中，控制器具有全局的视角，可以对所有交换机进行控制，避免了传统的分布式的控制方法带来的问题，增加了网络的可控制性和可编程性。

作为一个创新的网络架构，软件定义网络已经被用于网络资源管理中，并带来了全新的管理效率。之前的研究网络管理人员可以利用软件定义网络来简化Middlebox的配置。在传统的网络里面，Middlebox的管理是一件非常困难和有挑战性的工作，因为Middlebox本身的复杂性。随着各种各样、越来越多的Middlebox被部署到网络里面，通过网络管理员人为地手工配置Middlebox变得非常困难，而且容易出错。在软件定义网络中，通过扩展南向接口(如Openflow协议)，让软件定义网络可以同时管理交换机和Middlebox。这样，一方面，控制器可以维护整个网络中所有设备(包括交换机和Middlebox)的各种信息和状态；另一方面，由控制器去管理Middlebox，配置具体的参数，可以简化网络管理人员对Middlebox的控制，然后只需要简单地在控制器里定义相关的管理算法，就可以轻松地管理复杂的Middlebox。