[发明专利]比对流量表的方法及交换器

说明书

本发明公开一种比对流量表的方法及交换器，此比对流量表的方法包含当软体定义网路中的交换器接收到封包时，交换器解析封包的标头档以取得封包所涉及的至少一相关规则栏位，根据至少一相关规则栏位及交换器的复数个流量表的复数个兴趣规则栏位，选择相关流量表，及将封包所涉及的至少一相关规则栏位的内容与相关流量表的至少一流量条目所对应的规则内容相比对。相关流量表的至少一流量条目具有相同的至少一兴趣规则栏位，且封包所涉及的至少一相关规则栏位包含相关流量表的至少一兴趣规则栏位。

技术领域

本发明是有关于一种比对流量表的方法，更具体地说，是一种应用于软件定义网络中，能够加快比对速度的比对流量表的方法及交换器。

背景技术

在传统网络的架构中，个别交换器的规则设定是由专属的路由算法所控制，因此当某个路由规则需要改变设定，必须透过人工来处理并设定路径上相关交换器的规则。软件定义网络(Software defined networks,SDN)则提供了更好的解决办法。软件定义网络将交换器的控制层和数据层分离，并将控制层移到集中式的架构中，也就是说，软件定义网络可利用同一个控制管理的逻辑掌握并操作各个交换器的流量表(Flow table)设定，而交换器则是被动地配合来自控制层的规则变动，并专注于流量传输。软件定义网络将控制层及数据层分离的架构使得网络拓朴能够具有的可扩展性、可管理性及可程序化等特性。

控制器和交换器是软件定义网络的两个基本组件，控制器负责网络的基本控管功能，例如设定交换器的流量表规则，并随时掌握网络的状态信息。交换器则基于控制器所设定的流量表中的流量规则来进行封包传送，并被动响应来自控制器的指令。控制器与交换器之间会使用特定的协议，例如开放流(OpenFlow)协议来沟通，控制器可以透过增加、删除或修改交换器上的流量规则来控制网络上的流量分布。

在软件定义网络的应用中，由于三态内容寻址内存(Ternary ContentAddressable Memory，TCAM)具有在线性时间内高速比对的优点，因此常被用来储存交换器中的流量表，然而相较于一般的内容寻址内存，三态内容寻址内存所需的面积较大，同时也需要较高的功率消耗和较高的成本，因此在实作上无法设置大容量的三态内容寻址内存，而导致流量表的容量较小，容易造成流量表满溢(overflow)的问题，甚至导致封包遗失，导致传输效率较低。

此外，虽然以硬件为基础的三态内容寻址内存拥有很高的比对效能，然而一旦硬件电路制造完成后，就难以更动比对的方式与可比对的字段，因此不具有弹性，难以随着OpenFlow的版本演而升级，使得可程序化的能力有所减弱。然而，以软件为基础的交换器则无此缺点，而能够更改比对机制模块以及储存流量条目(flow entry)的数据结构以支持最新版本的OpenFlow，且可透过是统中庞大的内存来储存大量的流量条目。

然而相较于三态内容寻址内存，以软件为基础的交换器在比对速度上则远远不如，甚至会落后106的等级。因此如何改善以软件为基础的交换器在处理封包上的效能就成为重要的议题。

发明内容

本发明的一实施例提供一种比对流量表(flow table)的方法，应用于软件定义网络(software defined networking，SDN)中，比对流量表的方法包含当软件定义网络中的交换器接收到封包时，交换器解析封包的头文件以取得封包所涉及的至少一相关规则字段，根据至少一相关规则字段及交换器的复数个流量表的复数个兴趣规则字段，自复数个流量表中选择相关流量表，及将封包所涉及的至少一相关规则字段的内容与相关流量表的至少一流量条目(flow entry)所对应的规则内容相比对。

相关流量表的至少一流量条目具有相同的至少一兴趣规则字段，且封包所涉及的至少一相关规则字段包含相关流量表的至少一兴趣规则字段。

本发明的另一实施例提供一种应用于软件定义网络中的交换器，交换器包含复数个流量表及控制单元。