[发明专利]软件定义网络中基于网络域划分的路由方法

说明书

技术领域

本发明属于网络路由技术领域，具体地涉及一种软件定义网络中基于网络域划分的路由方法。

背景技术

由于现有网络架构的种种局限性，催生了软件定义网络（Software Defined Network，SDN）的产生。SDN是一种基于软件的网络架构，它的核心思想是网络数据转发平面和控制管理平面的分离。在传统IP网络中，网络传输设备（例如路由器）需要分别负责数据转发功能和控制逻辑功能，因此传统网络的控制管理逻辑非常复杂。而在软件定义网络中，控制平面和数据平面分离的这种架构使得网络传输设备的功能变得简单，只需要负责转发数据，网络传输设备原本的控制功能则都交由上层的控制实体来完成。在这样的架构下，网络管理员和科研工作者只需要在控制实体中进行编程就可以对网络进行管理、配置以及研究。因此SDN不仅提高了网络的传输性能同时也使得网络的管理控制变得灵活可扩展。

SDN相对于传统的网络有很多优势。控制器可以掌握整个网络的状态、数据等拓扑信息，根据这些信息，可以实现很多功能，例如：（1）将开放式最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）网络中的路径开销放在控制器中计算，比现有的计算方式快很多。（2）计算路由的速度会比原有的计算方式快很多。（3）可为一些问题预先提供解决方法，当问题出现时可以更快的解决。

在SDN中，所有控制管理功能都是由控制器完成的，因此当有新流到达网络时，控制器需要负责路由该数据流。典型的SDN控制器按照以下两个步骤路由网络中的数据流：1、根据收集到的底层网络的拓扑信息，为数据流计算出全网的最优路由路径；2、添加相应的流表项到最优路由路径上的所有交换机。显然典型的SDN路由机制存在可扩展性的问题。一方面控制器为数据流路由时，它需要同路由路径上的所有交换机交互信息，现有的研究发现SDN控制平面与数据平面之间交互信息的数目与网络中交换机的数量以及数据流数目的关系都是线性的，因此当网络规模增大时或数据流数量增多时，控制网络中的交互信息会显著增加；另一方面，单个控制器有限的处理能力也是导致SDN网络路由可扩展性问题的重要原因，在保证一定处理延时的情况下，单个SDN控制器可以处理的数据流数目和网络规模的大小都是有限的。本发明因此而来。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种软件定义网络中基于网络域划分的路由方法，对网络域进行划分，在域内进行静态路由，而在域间进行动态路由的方法。可以有效的减少控制器负担，从而提高整个网络的可扩展性。

本发明的技术方案是：

一种软件定义网络中基于网络域划分的路由方法，包括以下步骤：

S01：控制器根据网络拓扑将软件定义网络划分为多个子网络域；

S02：控制器计算各子网络域域内接入交换机和边界交换机之间的转发路径，配置静态流表项；

S03：当数据流需要路由时，控制器动态控制域间路由，计算从源到汇的最短路径，并在相应的交换机上动态部署细粒度流表项，并多次修改目的IP地址，控制数据流在域间转发，各子网络域内部按照静态流表项进行转发。

优选的，所述步骤S01中，利用标签传播算法进行子网络域划分，使各子网络域内部交换机之间的连接稠密，子网络域间的交换机之间的连接稀疏。

优选的，所述步骤S02中，将网络拓扑作为无权图，利用Dijkstra最短路径算法计算接入交换机和边界交换机之间的转发路径，所述配置静态流表项根据目的交换机的IP地址进行匹配，其他字段都通配。

优选的，所述步骤S03中，将网络拓扑作为有权图，接入交换机和边界交换机之间的路径的权重由最短路径的长度决定，利用Dijkstra算法计算从源到汇的最短路径。

优选的，交换机根据数据包报头的匹配结果选择转发路由，数据包报头设置有匹配字段Match Fields、优先权字段Priority、计数字段Counters、指令字段Instructions、超时字段Timeouts、Cookie，交换机通过修改数据包报头中的匹配字段Match Fields进行域间路由，使数据包在域内按照静态流表进行转发，在到达路径上最后的网络域时，将匹配字段修改回来。

与现有技术相比，本发明的优点是：