[发明专利]一种基于软件定义IPv6过渡的流交互优化方法

说明书

本发明是一种软件定义IPv6过渡场景中的流交互的优化方法，包括控制平面流转移和数据平面流转移两方面；本发明中提到的流优化方法可以有效降低流交互负载，显著提高已有过渡技术的转发效率，从而推进IPv6过渡技术持续发展；本发明适用于包括DS‑Lite,Public 4over6,Lightweight 4over6,MAP‑E,NAT64等在内的主流过渡技术。

技术领域

本发明属于互联网技术领域，特别涉及一种基于软件定义IPv6过渡的流交互优化方法。

背景技术

随着互联网的快速发展，IPv4地址资源已经枯竭，全球IPv4地址空间已于2011年2月全部分配完毕，IPv6成为了彻底解决地址空间匮乏的有效方案。由于IPv6与IPv4不兼容，如何从IPv4向IPv6平稳过渡成为了学术界和产业界共同关注的焦点。

目前，热门的IPv6过渡技术包括DS-Lite，Public 4over6、Lightweight 4over6、MAP-E、NAT64等。各个过渡机制的使用场景不一致，编制方式不统一，流粒度差别大，导致过渡技术无法灵活部署，各类过度设备通用性差。

软件定义网络(SDN,Software Defined Network)是一种基于网络虚拟化的新型网络架构，其核心思想是将网络平面和数据平面分离开，从使网络变得更加灵活、智能。利用软件定义思想与IPv6过渡机制无关的数据平面与控制平面解耦合，所有过渡机制都通过控制平面统一配置，可以实现过渡技术的灵活部署。数据平面的转发设备仅需要通过流表定义规则执行相应的动作，支持每流级和每用户级在内的各个级别的流操作，有助于推进IPv6过渡的发展。

目前，基于软件定义的过渡机制的相关研究并没有解决流交互负载的问题，其处理新流的方式是将首个包头发给控制器，等待控制器下发流规则再进行转发，增加了交换机的内存消耗，产生了较大的时延。过多的流交互易造成控制器瓶颈，特别是在DS-Lite和NAT64等每流级过渡机制下问题更为突出。这主要是由于：

1、控制器处理流的方式未针对过渡技术特点设计。

2、交换机相对独立，在其规则存储空间相对有限的情况下，规则命中率无法实质提升。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于软件定义IPv6过渡的流交互优化方法，包括控制平面流转移和数据平面流转移，可解决上述背景中软件定义IPv6过渡的流交互存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于软件定义IPv6过渡的流交互优化方法，包括控制平面流转移和数据平面流转移，其中：

所述控制平面流转移：

在控制平面，采用NAT局部控制来平衡流负载，将NAT设备的数据转发功能与映射机制分离，避免交换机与全局控制频繁交互造成的流处理瓶颈。NAT交换机仍然具有转发功能，NAT局部控制器负责管理映射表，每个NAT局部控制器负责所属主机的规则空间，使各NAT设备之间的规则空间不重叠；

所述数据平面流转移：

采用每个NAT设备的热备机作为伴随交换机，伴随交换机部署在NAT交换机的下一跳路径上，仅在NAT交换机上存储一部分最常用规则，NAT交换机根据流表中的字段进行排序，保留最活跃的规则，将非活跃规则推送到伴随交换机，尽量减少与NAT局部控制器的交互；

当用户端发送的流先来到CPE交换机中，查看是否有匹配的规则，如果没有，该流则被转发到伴随交换机中，进行规则匹配，如果伴随交换机没有规则命中，则该流会被转发到NAT局部控制器中进行处理。

所述控制平面流转移中，提前将绑定规则发到NAT交换机上，并周期性进行规则更新，仅当策略变化时，主控制器及时对每个NAT局部控制器进行策略更新。