[发明专利]基于SDN的支持QoS的多播路由构建方法及系统

权利要求书

1.一种基于SDN的支持QoS的多播路由构建方法，应用于包含OpenFlow控制器和Open vSwitch的通信网络中，其特征在于：基于IGMP v2协议，包括以下操作步骤：

(1).Open vSwitch将用户主机发送的IGMP报文转发给支持IGMP协议的OpenFlow控制器，此OpenFlow控制器解析所述IGMP报文；

(2).若步骤(1)中所述报文是请求加入多播组的Membership Report报文：所述OpenFlow控制器根据解析的IGMP报文获取用户主机地址与多播组地址，并根据多播路由算法为所述主机计算满足QoS保障的多播路径；

(3).若步骤(1)中所述报文是请求加入多播组的Membership Report报文：根据步骤(2)计算出多播路径后，OpenFlow控制器测量出网络带宽，在存在于多播路径中的Open vSwitch中创建多播队列并为多播队列预留带宽资源；

(4).若步骤(1)中所述报文是请求加入多播组的Membership Report报文：OpenFlow控制器在步骤(3)中所述Open vSwitch中安装或更新流表项，使Open vSwitch可以转发多播组报文；

(5).若步骤(1)中所述报文是请求离开多播组的Leave Group报文：所述OpenFlow控制器根据解析的IGMP报文获取用户主机地址与多播组地址，并查询此用户主机所在多播组中是否有其他多播成员，若没有，则所述OpenFlow控制器停止维护此多播组，并释放多播资源给通用队列；若有其他成员存在，则所述OpenFlow控制器继续维护此多播组，重新安装流表项并重新设置QoS队列。

2.根据权利要求1所述基于SDN的支持QoS的多播路由构建方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述多播路由算法具体内容为：OpenFlow控制器根据全网拓扑结构，使用基于Prim算法的动态多播路由算法为多播组建立多播路由路径；为了适应网络实际状况，将与多播组成员主机直接相连的Open vSwtich当作多播成员节点计算多播路径；设SDN网络G=（V,E），其中G表示连通图，V表示SDN网络中的Open vSwitch的集合，E表示网络节点与节点之间的剩余可用带宽的倒数的集合；具体包括：

(2-1).加入多播组

默认将第一个加入到多播树T的节点为多播组的发送者，如果节点v要加入到多播树T，若v已经在树T上，则只要对节点v进行流表更新和QoS队列设置即可；否则，就在已存在的树T的基础上继续通过Prim算法算得最小生成树 ；然后对新算得的最小生成树进行修剪，去掉不是多播组成员且节点度数小于2的节点；最后形成新的多播树T；具体实现步骤如下：

(2-1-1):输入多播树的结点treeNodes和边treeEdges，以及新加入的多播成员member；

(2-1-2):判断多播树的结点个数，若为0，则将新加入的多播成员member加入到多播树的结点treeNodes中，作为多播组的发送者，并结束算法；否则，继续步骤(2-1-3)；

(2-1-3):判断新加入的多播成员是否包含于treeNodes，若是，则更新该多播成员的流表，并结束算法；否则，继续步骤(2-1-4)；

(2-1-4):在已有的多播树的基础上，继续按照Prim算法寻找与已有多播树直接相连的，并且权值最小的边；然后将这条边加入treeEdges，将这条边的顶点加入到treeEdges；接着重复上述步骤，直到将新的多播节点加入到treeNodes；

(2-1-5):剪枝：遍历多播树结点treeNodes，若结点为非多播成员结点，且结点度数小于2，则删除；重复上述步骤，直到多播树结点treeNodes的非多播成员结点的度数均大于等于2；

(2-1-6):更新多播树结点treeNodes的流表；

(2-1-7):重新设置多播结点treeNodes的QoS队列；

(2-2).退出多播组

如果节点v要退出多播树T，若该节点v为多播组的发送者，则删除多播树T，更新整棵多播树的节点的流表和QoS队列；否则，若v的度数大于等于2，则只要对节点v进行流表更新和QoS队列设置即可；否则，删除节点v，并对生成树T进行修剪，去掉不是多播组成员且节点度数小于2的节点，最后形成新的多播树T；具体实现步骤如下：

(2-2-1):输入多播树的结点treeNodes和边treeEdges，以及要退出的多播成员member；

(2-2-2):判断多播树的结点treeNodes的个数，若个数为1，则删除该多播树，并结束算法；否则继续执行步骤(2-2-3)；

(2-2-3):判断退出的多播成员member结点的度数，若结点度数大于等于2，则更新该多播成员的流表，修改QoS队列，并结束算法；否则执行步骤(2-2-4)；

(2-2-4):从多播树结点treeNodes中删除多播成员member以及与member直接相连的多播树的边；

(2-2-5):剪枝：遍历多播树结点treeNodes，若结点为非多播成员结点，且结点度数小于2，则删除，直到多播树结点treeNodes的非多播成员结点的度数均大于等于2；

(2-2-6):更新多播树结点treeNodes的流表；

(2-2-7):重新设置多播结点treeNodes的QoS队列。