[发明专利]用于对不同技术领域的信息物理网络、特别是工业自动化网络进行软件定义联网的方法、软件代理、联网设备和SDN控制器

说明书

为了扩展信息物理、相应地工业自动化网络的“软件定义联网”，使得联网的质量被改善高达工业级，并且其解决了在本申请的引言部分中所讨论的一堆问题，所提出的是：将在包括信息物理网络（NW）中的操作系统（OPS）的联网设备（NWD）上运行/由该联网设备（NWD）托管的App和/或虚拟机的操作系统资源的使用控制与控制经修改的SDN系统（SDNS）合并，从而将常规的SDN系统扩展到在每个应用基础上提供的信息物理网络内的“端到端”通信；以及从适配于这些环境和要求的SDN控制器（SDNC）来控制所有这些。该合并由软件代理（SWA）实现，该软件代理（SWA）作为被分配给联网设备（NWDD）中的操作系统（OPS）的附加逻辑和配置元件，从而管理联网设备以及在联网设备上运行/由联网设备托管的App和/或虚拟机的属性，这允许引入灵活数据模型，并且除了由转发规则管理协议所提供的所有特征外，还使得能够实现与App和/或虚拟机、容器实例化、信息物理网络相关的电器的配置等有关的远程访问管理。

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于对不同技术领域的信息物理网络（cyber-physical）进行软件定义联网的方法、根据权利要求9的前序部分的用于对不同技术领域的信息物理网络进行软件定义联网的软件代理、根据权利要求17的前序部分的用于对不同技术领域的信息物理网络进行软件定义联网的联网设备、以及根据权利要求24的前序部分的用于对不同技术领域的信息物理网络进行软件定义联网的SDN控制器。

一般而言，并且根据出版物“Software-Defined Networking Guide”；World WideTechnology，Inc.；2014；第1至20页，由开放网络基金会（Open Networking Foundation）（ONF）推广的“Software Defined Networking (SDN)”具有两个特性——（i）控制平面与实现在设备上的数据平面分离，以及（ii）单个控制平面管理多个网络设备。

这样说，SDN本质上专注于使用通信协议（诸如OpenFlow®）的SDN控制器作为它们与网络设备的“南向接口”。

SDN控制器是在至少一个服务器上运行的软件程序，其配置和控制多个网络设备。通过表述“南向（Southbound）”，注意到SDN控制器与网络设备之间的通信信道的建立。除了“南向接口”之外，SDN控制器还包括“北向接口”，该北向接口是用以将SDN控制器的动作引导朝向底层网络的请求服务的用户和编程接口。

所引用的协议在某种程度上是下述通信信道：该通信信道在网络设备（诸如交换机、路由器或网关）与SDN控制器之间使用传输控制协议（TCP），以控制网络设备从SDN控制器的转发路径。这是通过规定数据分组的报头上的众多匹配以及利用动作列表而达成和实现的。这些动作指定数据分组是否要通过使用流表而被修改、泛洪、丢弃以及被输出到一个或多个端口。可以在数据分组到达网络设备之前主动地、或者在数据分组已经由网络设备接收到之后反应式地使用流表。在反应式模式中，数据分组被拷贝并发送到SDN控制器以进行进一步分析，并且SDN控制器将流元素发送到网络设备来处理数据分组。可以对SDN控制器进行编程以使用反应式处理和主动处理的组合。对于该处理，网络设备包括代理，该代理通常是下述软件程序：其在网络设备上运行以终止来自SDN控制器的通信信道或者在服务器上的软件中运行的“应用编程接口（API）”。进而，该代理与在联网设备上运行的操作系统通信，该联网设备有时被称为网络元件。

特定于SDN的通信协议（诸如OpenFlow®）专注于提供用以配置转发路径和基本的基于流的分组匹配和过滤的措施。除转发配置外，OpenFlow®还支持基本网络QoS（服务质量），例如通过诸如“差分服务代码点（DSCP；DiffServ）”标记、流量计量和快速重新路由之类的机制进行的通用流量优先级划分。

OpenFlow®协议不仅是处理SDN原则的孤单实体。SDN的目标是使得能够实现对网络设备的更高程度的控制。这可以通过OpenFlow®来达成，但是它并不如已经所述的那样，是用以达成或完成该目标的仅有工具。