[发明专利]一种SDN网络异常监控方法

摘要

本发明涉及一种SDN网络异常监控方法。从路径的延迟和可用带宽两个方面分析网络路径的运行情况，并对出现异常的路径进行检测和报警，保证网络路径的正常运行。包含4个功能模块：网络拓扑管理模块、路径延迟测量模块、路径可用带宽测量模块和路径异常监控模块。本发明不仅可以有效的对网络路径的延迟和可用带宽进行测量，而且能够及时发现网络传输过程中出现的路径异常情况并发出报警信号。本发明在持续的网络流量和变化的网络流量的网络条件下，都可以有效的完成对网络路径的异常监控和性能参数的测量工作。

主权项

1.一种SDN网络异常监控方法，通过控制器的全局网络拓扑功能和向第三方应用程序提供的编程接口以及OpenFlow协议原有的消息类型，开发和部署网络路径测量及监控模块，采用主动发送探测数据包和被动周期性数据采样的方式实现基于OpenFlow的SDN网络架构中路径的延迟和可用带宽的性能指标的测量和分析，从而为SDN网络提供一种测量和监控方案，其特征在于，所述控制器负责网络中的拓扑发现和管理，网络数据流转发时的路由选择，流量负载均衡以及防火墙方面的工作，控制器上包含4个模块：网络拓扑管理模块、路径延迟测量模块、路径可用带宽测量模块和路径异常监控模块；所述网络拓扑管理模块得到整个网络的拓扑结构信息，并通过控制器提供的编程接口得到网络中的交换机和链路的状态信息，并把它们有效的结合来达到对网络路径导演监控的目的，网络拓扑管理模块根据所得到的网络资源信息构建网络拓扑图G(V,E)，其中结点集合V表示网络中的所有交换机，边集合E表示相对应的链路；所述路径延迟测量模块采用主动的测量方式来对路径的延迟情况进行监控，路径的延迟测量过程如下：首先，控制器把探测数据包的转发规则下发到对应的交换机上，接着控制器发出携带时间戳t₁的探测数据包到交换机S1，沿着路径S1‑S2‑S3‑S4进行传输，后被S4用Packet‑In消息返回，控制器收到此数据包的时间为t₂，控制器到S1和S4的往返时间分别为T₃和T₄，则路径S1‑S2‑S3‑S4的延迟时间为：所述路径可用带宽测量模块采用被动周期性轮询交换机的测量方式来得到路径的可用带宽，首先，控制器通过OpenFlow协议中的PortStatsReqest消息以时间周期T询问交换机端口计数器中和t时刻的字节数N(t)，然后，控制器根据一个周期内端口计数器字节数的变化情况计算出目前此链路的已用带宽B：控制器利用链路的带宽容量C和此链路和已用带宽计算出对应链路的可用带宽AB，available bandwidth：AB＝C‑B最后，控制器根据给定路径上的每条链路的可用带宽计算出整个路径的可用带宽ABP，path available bandwidth：所述路径异常监控模块根据网络拓扑模块得到网络中所有的交换机和链路的信息，然后根据路径可用带宽测量模块得到给定路径的可用带宽，并根据网络路径的带宽容量和可用带宽计算出路径的带宽剩余率：带宽剩余率＝可用带宽/带宽容量所述路径的带宽容量为路径上所有链路的带宽容量的最小值，路径的可用带宽为路径上所有链路的可用带宽的最小值。