一種基于sdn網絡的快速重路由方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及網絡通信技術領域，尤其涉及一種SDN網絡的重路由方法，具體地說，是通過計算SDN網絡中的失效鏈路的局部最短路來實現快速重路由，從而起到網絡業(yè)務失效恢復的方法。
【背景技術】
[0002]軟件定義網絡(Software Defined Networking, SDN)是一種新型的網絡技術，它的設計理念是將網絡的控制平面與數據轉發(fā)平面進行分離，并實現可編程化控制。傳統(tǒng)網絡設備緊耦合的網絡架構被拆分成應用、控制、轉發(fā)三層分離的架構?？刂乒δ鼙晦D移到了服務器，上層應用、底層轉發(fā)設施被抽象成多個邏輯實體。SDN三個最基本的特征是:集中控制、開放接口以及網絡虛擬化。其中，集中控制代表了在SDN網絡中，控制器可以通過Openflow(—種新型網絡交換模型)協(xié)議對全局網絡進行管理、優(yōu)化。
[0003]當檢測到網絡鏈路失效時，控制器會為受失效鏈路影響的流重新分配路由路徑?，F有的路徑算法，一般都是對該流的源節(jié)點和目的節(jié)點使用Dijkstra算法(迪杰斯特拉算法，是從一個頂點到其余各頂點的最短路徑算法，解決的是有向圖中最短路徑問題，主要特點是以起始點為中心向外層層擴展，直到擴展到終點為止。)，控制器再根據計算出的新路徑下發(fā)流表修改消息通知該路徑上的交換機。當受影響流的數量較少時，該方法有很好的效果；但是，當節(jié)點失效影響的流的數量較多時，控制器需要為每個受影響的流計算失效恢復路徑并下發(fā)流表修改消息，雖然單個流時延較短，不過通過該方法實現恢復多個流的網絡業(yè)務時時延較長，不滿足網絡業(yè)務QOS (Quality of Service，服務質量)要求。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種SDN網絡中針對失效鏈路的局部最短路來實現快速重路由的方法，解決現有技術在面對受節(jié)點失效的流的數量較大情況下，導致網絡業(yè)務失效恢復時延較長，無法滿足網絡業(yè)務QOS要求。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于局部最短路徑，即失效鏈路兩端節(jié)點分別為源、宿節(jié)點的計算方法，可迅速完成失效恢復，從而實現SDN網絡的快速重路由，本發(fā)明采用了以下技術方案:
[0006]一種基于SDN網絡的快速重路由方法，其包括SDN網絡結構中的控制器和網絡設備，所述實現快速重路由的方法包括以下步驟:
[0007]S1、網絡設備根據LOS算法監(jiān)測SDN網絡中任意鏈路的失效，通知控制器鏈路失效，當檢測到鏈路失效時，與失效鏈路相關聯(lián)的第一節(jié)點為失效鏈路源節(jié)點，與失效鏈路相關聯(lián)的下一節(jié)點為失效鏈路宿節(jié)點；
[0008]S2、控制器接收到網絡失效信息后，根據Dijkstra最短路徑算法計算出失效鏈路源節(jié)點和失效鏈路宿節(jié)點之間的最短路徑；
[0009]S3、控制器計算出所有受失效鏈路影響的流，然后根據步驟S2中重新計算出的最短路徑，經openflow協(xié)議，控制器下發(fā)相應的流表修改消息到最短路徑上的網絡設備，網絡設備根據接收到的消息修改對應流表項，完成失效恢復，實現快速重路由；
[0010]S4、將步驟S3中修改后的網絡設備流表項，加上受影響的失效流f所經過的從源節(jié)點到宿節(jié)點其他節(jié)點網絡設備上的原有流表信息，構建新的恢復路徑；
[0011]S5、當受失效鏈路影響的業(yè)務流的源節(jié)點轉發(fā)至失效鏈路源節(jié)點時，根據新的流表項，轉發(fā)到失效鏈路源節(jié)點對應的網絡設備后，該設備向重新計算后的最短路徑的第一個節(jié)點相連的端口轉發(fā)該流數據包，當業(yè)務流的數據包經過所述最短路徑最后一個節(jié)點時，通過最后一個節(jié)點與失效鏈路宿節(jié)點相連的端口轉發(fā)給與該失效鏈路宿節(jié)點對應的網絡設備，該失效鏈路宿節(jié)點對應的網絡設備接收到報文后，根據失效前的轉發(fā)規(guī)則轉發(fā)數據包到相應后續(xù)節(jié)點，最終數據包即正確到達目的節(jié)點。
[0012]進一步的，步驟SI中所述的LOS算法具體實現步驟如下:
[0013]S1A、當失效鏈路相關聯(lián)的交換機檢測到端口發(fā)生狀態(tài)變化事件時，交換機向控制器發(fā)送端口狀態(tài)消息，通知該事件；
[0014]S1B、控制器接收到該消息后，確定與該端口相關聯(lián)的鏈路失效。
[0015]所述的LOS算法原理如下:L0S可以監(jiān)測轉發(fā)設備任意一個特定端口的失效，Openflow協(xié)議中的asynchronous (異步)消息類型不需要控制器請求發(fā)起，主要用于交換機向控制器通知狀態(tài)變化等事件信息，其主要消息包括Packet-1n(包進入)、Flow-removed(刪除)、Port_status (端口狀態(tài))、Error(錯誤)等，其中，當交換機端口狀態(tài)發(fā)生變化時，例如down (斷)掉，會觸發(fā)Port-status消息。
[0016]進一步的，步驟S2中所述計算最短路徑的具體實現步驟如下:
[0017]控制器接收到鏈路失效消息后，對失效鏈路源節(jié)點和宿節(jié)點，控制器調用Di jkstra算法，在移除失效鏈路的拓撲圖中計算出從失效鏈路源節(jié)點到宿節(jié)點的最短路徑，組成由受失效鏈路影響的業(yè)務流的源節(jié)點到目的節(jié)點的恢復路徑。
[0018]進一步的，步驟S3具體實現過程包括以下步驟:
[0019]S3A、控制器計算受失效鏈路影響的業(yè)務流，即轉發(fā)路徑經過該失效鏈路的流；
[0020]S3B、控制器根據在上述步驟S2中得到的失效鏈路的恢復路徑以及步驟S3A中得到的受影響業(yè)務流，控制器向恢復路徑經過的各個節(jié)點以及失效鏈路兩端節(jié)點下發(fā)網絡設備各自對應的flow-mod (流表修改)消息；
[0021]S3C、網絡設備接收到控制器下發(fā)的flow-mod消息后，查找自己的流表項，如果找到匹配的流表項，則修改該流表項，如果未找到匹配流表項，則在流表末尾添加一條新的流表項。
[0022]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023](I)現有技術中，控制器采取的恢復策略是調用受影響流從源節(jié)點到目的節(jié)點的最短路徑算法。而通過本發(fā)明中的算法，能夠從失效鏈路兩端節(jié)點出發(fā)，運用局部最短路徑算法，得到恢復路徑。當受影響的流只有一個時，原有技術與本發(fā)明中的算法所花時間相差不大，但是，當受影響的流為多個時，原算法需要為每一個流調用最短路算法計算重路由路徑，而本發(fā)明只需要計算一次局部最短路徑。這樣，可以達到快速恢復業(yè)務的需求。
[0024](2)現有技術中，控制器恢復業(yè)務的過程首先需要在全網所有流中尋找受影響的流，控制器再據此計算出恢復路徑，然后為每個流對恢復路徑上所有交換機下發(fā)各自對應的flow-mod消息以修改的流表項。而根據本發(fā)明方法，由于得到的恢復路徑中保留有部分原有路徑，因此僅需要對其余路徑上的交換機下發(fā)流表修改消息，從而更快恢復業(yè)務。
[0025]在結合附圖閱讀本發(fā)明的實施方式的詳細描述后，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的網絡拓撲圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的整體流程示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明LOS檢測鏈路失效的示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明控制器接收到失效信息后計算恢復路徑示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明控制器下發(fā)流表修改消息和交換機修改流表項的示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面以一個實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明，但應當說明，本發(fā)明的保護范圍不僅僅限于此。
[0032]如圖1所示，為構建的SDN網絡拓撲圖，其中，controller為控制器，網絡中出現失效的鏈路為ei，節(jié)點a, b為失效鏈路相關聯(lián)的網絡設備(如交換機)；受失效鏈路ei影響的業(yè)務流f的源節(jié)點為S，目的節(jié)點為d。另外，為便于描述，以下用G表示網絡拓撲，V表示頂點集合，E表示鏈路集合，用P表示網絡拓撲中的路徑集合。
[0033]如圖2所示，