[发明专利]支持协议无关的软件定义网络虚拟化管理平台

说明书

本发明公开了一种支持协议无关的软件定义网络虚拟化管理平台，该平台支持不同租户在同一物理资源上创建和管理多个虚拟网络，每个虚拟网络都可以灵活的自定义拓扑，且每个虚拟网络可以根据需求使用自定义协议，从而充分发挥SDN的可编程能力；同时，虚拟网络之间通过添加标签的方式隔离流量；此外，通过引入分支流表和虚拟网络流表，对流表进行规划，使得数据包处理速率大幅提高。

技术领域

本发明涉及软件定义网络的虚拟化管理技术领域，尤其涉及一种支持协议无关的软件定义网络虚拟化管理平台。

背景技术

网络虚拟化(networkvirtualization)是指在一个共享的物理网络资源之上创建多个虚拟网络，且可以同时独立地部署以及管理多个虚拟网络。其中，每个虚拟网络可以自定义虚拟网络拓扑并运行自定义协议。通过使用网络虚拟化，可以提高底层物理资源的利用率。此外，网络虚拟化的引入使得网络结构的动态化和多元化成为可能，被认为是解决现有网络僵化问题，构建下一代互联网最好的方案。

由于网络虚拟化具有众多的优点且应用场景广泛，因此针对网络虚拟化技术的研究越来越多。目前针对网络虚拟化的研究有两种思路，一种是基于当前网络架构实现。例如：虚拟局域网络(VLAN)、虚拟专用网络(VPN)、主动可编程网络(APN)、覆盖网络(OverlayNetwork)。另外一种是采用诸如软件定义网络(SoftwareDefinedNetworking，以下简称SDN)这类新型的网络架构。

SDN是一种新型的网络架构，通过集中控制的方式，将网络中的控制平面与转发平面分离。其中，控制平面由控制器组成，负责集中化管控；转发平面由相关的转发设备组成，负责数据的转发。SDN不仅解决了当前网络架构中存在的诸多问题，例如：设备配置繁琐且迭代缓慢。而且还实现了网络可编程，有助于实现资源的优化利用，提升网络管控效率。

基于SDN优良的体系结构，使用SDN部署实现网络虚拟化得到越来越多的重视。传统的网络虚拟化部署需要手动逐跳配置，效率低下，人力成本很高。SDN通过集中控制的方式，网络管理员可以通过控制器的API来编写程序，从而实现自动化的业务部署，大大缩短业务部署周期。两层分离的模型使得SDN可以实现三种不同层级的网络虚拟化。一种是转发平面虚拟化，即每个交换机本身具备虚拟化能力。一种是介于控制平面与转发平面之间实现虚拟化，即通过消息代理实现虚拟化。另一种是控制平面虚拟化，即实现SDN控制器的虚拟化。

目前，SDN最知名的南向接口是ONF提出的OpenFlow协议。OpenFlow使得原来完全由交换机、路由器控制的数据转发过程转化为由OpenFlow交换机和OpenFlow控制器共同完成，从而实现了数据转发和路由控制的分离。控制器可以通过事先规定好的接口操作控制OpenFlow交换机中的流表，从而达到控制数据转发的目的。

Flowvisor是第一个基于OpenFlow协议的SDN网络虚拟化管理平台。它能够将底层的物理资源抽象出来供多个虚拟网络共享。虚拟网络的划分范围涵盖了物理层、数据链路层、网络层和传输层的协议字段，按照流的思想将网络资源进行合理分配，使不同的虚拟网络具有不同的流空间，从而使各虚拟网络之间流量隔离。

然而，Flowvisor存在若干问题：

1)无法处理流空间重叠的情况。Flowvisor根据用户策略生成的流空间划分虚拟网络，实际上是将一个完整的协议头部字段空间划分给不同的用户，由于每个虚拟网络的流空间由用户自己定义，因而存在潜在的可能性使得不同虚拟网络的流空间重叠，对此Flowvisor无法妥善处理。

2)Flowvisor没有虚拟设备的概念。由于同一个物理设备可能被多个虚拟网络共用，当其中一个虚拟网络修改该设备的相关属性时，可能会对其它虚拟网络产生影响。

3)不支持虚拟拓扑。Flowvisor同样没有虚拟端口和虚拟链路的概念，只是对物理端口进行简单的划分。因此，虚拟网络的拓扑一定是物理网络拓扑的子图。