[发明专利]在软件定义组网(SDN)系统中使用L4‑L7报头转发没有重组的分组片段

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及软件定义组网(SDN)应用领域，并且更具体地说，涉及在SDN系统中交换IP分组片段。

背景技术

软件定义组网(SDN)系统的固有特性是控制和数据平面实体的物理分离。在此模型中，在网络控制器顶部上运行的应用（或网络服务）管理全网络的策略，并且指令网络控制器在网络元件中主动或反应性（reactively）安装转发实体。所有网络元件中转发实体的集合形成网络的转发状态。网络控制器充当控制和管理这些可编程网络元件并且提供程序接口到更高级网络管理和控制应用的网络操作系统。

例如服务链解决方案等SDN应用基于针对由SDN应用定义的流条目匹配分配报头信息来转发分组。OpenFlow 1.3规范（通用SDN网络配置协议），支持来自第2层、第3层和第4层（也称为L2-L4或第2-4层）的开放系统互连(OSI)报头的大多数字段的匹配。

在识别到链路（分组需要在其上传送）的最大传送单元(MTU)小于分组大小时，网络元件可将IP分组分段。通常，仅数据报（数据报经常称为“原始”分组）的第一片段携带所有报头信息，包括L4-L7报头，其中剩余片段仅包括L2和IP (L3)报头。由于不是所有片段携带此信息，因此，诸如TCP端口号等取决于L4-L7报头信息的任何转发或服务机制将未能处理或不正确处理分段的分组。因此，IP分组片段造成了SDN应用的问题。

OpenFlow描述用于处理片段的过程，但这些解决方案不是理想的，并且在许多情况下，甚至不是用于现实网络设计的有效解决方案。一个方案是在处理任何一个片段前重组整个IP分组。那要求在处理第一片段前等待所有片段到达。这可降级网络元件的性能，并且引入分组延时。另一方案是使用OpenFlow 1.3的非重组选项。然而，非重组选项可引起第一片段和非第一片段被给予不同的转发行为，可能导致业务丢失。

发明内容

公开了转发没有重组的因特网协议(IP)分组片段的软件定义组网(SDN)系统的网络元件。由一个或更多个网络装置实现的网络元件接收分组，并且确定分组是否包含原始IP分组的片段，其中原始IP分组可被分段成至少两个有序片段，其中仅第一片段包含与开放系统互连(OSI)第4-7层关联的一个或更多个字段。在确定分组包含原始IP分组的片段时，网络元件确定分组是否包含原始IP分组的第一片段。在确定分组包含原始IP分组的第一片段时，网络元件将条目添加到SDN系统的片段信息表。片段信息表条目与原始IP分组关联，并且包括在与OSI第4-7层关联的一个或更多个字段中在第一片段中包含的数据。条目由网络元件用于处理原始IP分组的非第一片段。在接收原始IP分组的所有片段前，网络元件基于在与OSI第4-7层关联的一个或更多个字段中包含的数据，处理原始IP分组的第一片段。

公开了用于在SDN系统中处理分组的设备。设备包括处理器和存储分组处理软件的非暂时性机器可读存储媒体，软件在由处理器执行时，使处理器转发没有重组的IP分组片段。处理器接收分组，并且确定分组是否包含原始IP分组的片段。原始IP分组可被分段成至少两个有序片段，其中仅第一片段包含与OSI第4-7层关联的一个或更多个字段。在确定分组包含原始IP分组的片段时，处理器确定分组是否包含原始IP分组的第一片段。在确定分组包含原始IP分组的第一片段时，处理器将条目添加到片段信息表中。片段信息表条目与原始IP分组关联，并且包括在与OSI第4-7层关联的一个或更多个字段中在第一片段中包含的数据，并且用于处理原始IP分组的非第一片段。在确定分组不是原始IP分组的第一片段（即，非第一片段）时，处理器在片段信息表中搜索与原始IP分组关联的匹配条目，并且检索在与匹配条目的OSI第4-7层关联的一个或更多个字段中的在第一片段中包含的数据。

处理器随后基于在从片段信息表的匹配条目中检索的数据和基于在识别的转发表条目中的属性，识别转发表中的条目。处理器执行在识别的转发表条目中指定的一个或更多个动作。