[发明专利]基于软件定义网络的主机侧数据包处理延时测量方法

权利要求书

1.一种基于软件定义网络的主机侧数据包处理延时测量方法，其特征在于：将包处理延时测量任务负载架设在可编程交换机上,通过协调主机端和可编程交换机共同完成整体的测量任务，最后由交换机根据计算出的处理延迟检测异常数据包，报告给部署在控制层的分析器作进一步处理。

2.根据权利要求1所述的基于软件定义网络的主机侧数据包处理延时测量方法，其特征在于：在主机侧和交换机侧分别部署处理程序和代理程序，各自针对整体测量任务不同部分提出数据包处理逻辑，其包处理延时测量方法具体包括以下步骤：

设外界发往主机侧TCP请求数据包后，主机侧向外界应答响应数据包：

步骤S1：部署在交换机上的处理程序识别并收集TCP请求数据包达到时间戳t_in；

步骤S2：终端主机收到TCP请求并调用其网络堆栈进行处理；当请求到达堆栈的网络层时，所述代理程序拦截请求并从IP选项字段中提取t_in，将请求交付给上层堆栈的同时存储t_in在队列中；

步骤S3：所述代理程序从传输层收到与请求相对应的响应请求；删除在存储队列中的t_in；在IP选项字段中记录t_in，并将响应发送回可编程交换机；

步骤S4：当交换机收到请求时，处理程序从请求中提取t_in，并记录当前的系统时间t_out，计算出宿主端请求的延迟，并向控制平面发送报告。

3.根据权利要求2所述的基于软件定义网络的主机侧数据包处理延时测量方法，其特征在于：将包处理延迟测量任务转化为以下六个局部子任务：(1)数据包的类型识别，(2)收集请求数据包到达时间戳t_in，(3) 存储包处理期间Gbps量级时间戳信息，(4)收集响应数据包到达时间戳t_out，(5)计算包处理延迟，(6)识别延迟异常包并向控制平面报告。

4.根据权利要求2所述的基于软件定义网络的主机侧数据包处理延时测量方法，其特征在于：在步骤S1中，所述处理程序执行识别数据包类型时忽略SYN和FIN数据包，以避免影响TCP连接的建立和终止；对于其他TCP数据包，检查该数据包的出口交换机端口ρ，若其连接到DCN结构中的外部交换机，则该数据包也被忽略；否则，处理程序检查IP可选项字段修改情况以识别该数据包的类型，同时修改请求数据包的IP可选项字段，将时间戳信息存入后传递给终端主机，避免高速转发环境下交换机内存溢出导致的测量精度损失。

5.根据权利要求2所述的基于软件定义网络的主机侧数据包处理延时测量方法，其特征在于：在步骤S2中，所述代理程序部署在网络层，拦截主机端网络堆栈中即将进入传输层解析的请求数据包，从被丢弃的IP可选项字段中提取时间戳t_in并提供有效载荷数据供高层应用接收。

6.根据权利要求2所述的基于软件定义网络的主机侧数据包处理延时测量方法，其特征在于：在步骤S3中，所述代理程序在主机侧网络堆栈的网络层中创建一组队列Q，用于管理附加到流量请求的时间戳；当终端主机收到一个请求数据包，代理程序根据请求的五元组的散列结果键来定位队列Q[key]并存储时间戳t_in；当收到来自传输层的响应时，代理程序利用请求包的TCP确认号和响应TCP序列号之间的等价关系在队列中定位并剔除时间戳t_in。

7.根据权利要求2所述的基于软件定义网络的主机侧数据包处理延时测量方法，其特征在于：在步骤S4中，所述处理程序利用提取出的时间戳t_in和包到达时间戳t_out计算包处理延时t；并设定可配置的阈值θ，对于延迟tθ，生成一份包含延迟t、数据包的五元组，连同接收数据包的入口交换机端口的标识符延迟报告发送给分析器,用于在检测覆盖率和带宽开销之间进行权衡。