一种基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统及协议转换方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统及协议转换方法。本发明专利技术的核心是在基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统中的协议转换装置上，将ForCES协议控制消息映射转换为适用于OpenFlow交换机的OF-CONFIG协议消息和（或）OpenFlow协议消息，从而实现ForCES控制件对OpenFlow交换机的配置与流表的控制，从而在现有技术中，提高了ForCES协议到OpenFlow协议的兼容性。因此，为将ForCES技术的优点引进到OpenFlow技术提供了一种可行的方案，为突破OpenFlow技术的瓶颈提供了一种新的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，具体涉及在SDN体系架构中，一种基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统及协议转换方法。
技术介绍
SDN(SoftwareDefinedNetwork,软件定义网络)是一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，通过控制平面和数据平面的分离实现了对网络流量的灵活控制。在现有网络中，对流量的控制和转发都依赖于网络设备实现，且设备中集成了与业务特性紧密结合的操作系统和专用硬件，这些操作系统和专用硬件都是各个厂家自己开发和设计的。而在SDN网络中，网络设备只负责单纯的数据转发，可以采用通用的硬件；而原来负责控制的操作系统将替换为独立的网络操作系统，负责对不同业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现，这也是SDN的意义所在。当前的SDN技术已是百花齐放的状态，OpenFlow技术、ForCES技术、OpenDaylight技术、网络可重构技术等都属于SDN
ForCES标准的网络设备内至少有一个(或多个)控制件(ControlElement,CE)和多达几百个转发件(ForwardingElement,FE),CE和FE间通过ForCES协议来完成通信。其中，FE内的资源被表示成各种不同的逻辑功能块LFB(LogicalFunctionalBlock),各个LFB之间相互连接，CE通过ForCES协议控制各个LFB及它的属性和连接关系。r>OpenFlow交换机由FlowTable(流表)、SecureChannel(安全通道)和OpenFlowProtocol(协议)三部分组成，通过提取通信过程中的数据分组的共同特征，将这些共同特征抽象成一个“流”，其核心就是对流的处理，通过网络设备维护流表，并且只按照流表进行转发。OpenFlow交换机利用基于安全连接的OpenFlow协议与控制器(Controller)互相通信。OpenFlow实现了数据层和控制层的分离，其中OpenFlow交换机进行数据层的转发，而Controller实现了控制层的功能。Controller通过OpenFlow协议这个标准接口对OpenFlow交换机中的流表进行控制，从而实现对整个网络进行集中控制。目前，ForCES的控制件CE只能控制其转发件FE，而OpenFlow控制器也只能控制OpenFlow交换机。ForCES协议有自己特殊的处理过程和处理模式，ForCES协议在处理的过程中需要编辑字段，动作是确定的，比如在路由处理过程中，会替换二层头、减TTL(TimeToLive，生存时间)，也可能会修改DSCP(DifferentiatedServicesCodePoint，差分服务代码点)，但不会去改IP地址，改IP地址是NAT(NetworkAddressTranslation，网络地址转换)行为，而不是普通路由行为。而OpenFlow要求跟ForCES不一样，流表是OpenFlow交换机处理数据包最基本单元，OpenFlow处理报文的流程都是与协议无关的。如果遇到上层是ForCES控制件CE，下层是OpenFlow交换机的情况时，在不做协议转换的情况下，ForCES控制件与OpenFlow交换机就无法正常通信，也就无法对网络流量进行管理。从上述情况中可以看出，ForCES协议与OpenFlow协议的兼容性很差，ForCES设备和OpenFlow设备的可扩展性也很差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统及协议转换方法。本专利技术所采用的技术方案是：在传统的ForCES控制件和OpenFlow交换机之间插入一个协议转换装置，将ForCES控制件发送的ForCES协议控制消息转换为适用于OpenFlow交换机的协议消息，构建出一个可以运用ForCES控制件控制OpenFlow交换机，实现ForCES协议对OpenFlow协议进行兼容的新型系统。在该系统中，协议转换装置是ForCES控制件能用于控制OpenFlow交换机的核心所在，也是本专利技术实现协议转换方法的关键所在，其功能在于将ForCES控制件下发的关于配置节点的ForCES协议控制消息转换为适用于OpenFlow交换机的OF-CONFIG协议消息用于配置OpenFlow交换机和(或)将ForCES控制件下发的关于控制业务数据转发策略的ForCES协议消息转换为适用于OpenFlow交换机流表控制的OpenFlow协议消息，用于控制OpenFlow交换机的流表。本专利技术提供的一种基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统，该系统包含三个部分：ForCES控制件、协议转换装置和OpenFlow交换机；所述协议转换装置包含ForCES消息分析模块、OF-CONFIG协议转换模块、OpenFlow协议转换模块和OpenFlow交换机消息处理模块四个部分；所述ForCES消息分析模块对ForCES控制器下发到协议转换装置的消息进行解析，并能区分该消息是ForCES协议自身运行控制消息、或节点的配置消息或业务数据转发策略控制消息的模块；所述的ForCES协议自身运行控制消息，是指ForCES协议中为建链、链接维护及断链操作相关的ForCES协议消息。所述的节点的配置消息，是指ForCES协议中为转发件的端口组名称，端口组ID等网络环境进行管理和配置操作相关的ForCES协议消息。所述的业务数据转发策略控制消息，是指ForCES协议中控制数据包转发策略的ForCES协议消息；所述OF-CONFIG协议转换模块对ForCES消息分析模块下发的关于节点的配置消息进行解析，并将其映射为OF-CONFIG协议支持的数据模型，然后对该数据模型进行封装，封装成适用于配置OpenFlow交换机的OF-CONFIG协议配置消息；所述OpenFlow协议转换模块对ForCES消息分析模块下发的关于业务数据转发策略的控制消息进行解析，并将其映射为OpenFlow的流表规则，然后对该流表规则进行封装，封装成适用于控制OpenFlow交换机流表的OpenFlow协议控制消息；所述OpenFlow交换机消息处理模块将OF-CONFIG协议转换模块下发的以OF-CONFIG协议形式封装的OpenFlow交换机配置消息下发给OpenFlow交换机，以及将OpenFlow协议转换模块下发的以OpenFlow协议形式封装的流表控制消息下发给OpenFlow交换机。进一步地，所述OF-CONFIG协议转换模块将关于节点的配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统，其特征是，该系统包含三个部分：ForCES控制件、协议转换装置和OpenFlow交换机；所述协议转换装置包含ForCES消息分析模块、OF‑CONFIG协议转换模块、OpenFlow协议转换模块和OpenFlow交换机消息处理模块四个部分；所述ForCES消息分析模块对ForCES控制器下发到协议转换装置的消息进行解析，并能区分该消息是ForCES协议自身运行控制消息、或节点的配置消息或业务数据转发策略控制消息的模块；所述的ForCES协议自身运行控制消息，是指ForCES协议中为建链、链接维护及断链操作相关的ForCES协议消息；所述的节点的配置消息，是指ForCES协议中为转发件的端口组名称，端口组ID等网络环境进行管理和配置操作相关的ForCES协议消息；所述的业务数据转发策略控制消息，是指ForCES协议中控制数据包转发策略的ForCES协议消息；所述OF‑CONFIG协议转换模块对ForCES消息分析模块下发的关于节点的配置消息进行解析，并将其映射为OF‑CONFIG协议支持的数据模型，然后对该数据模型进行封装，封装成适用于配置OpenFlow交换机的OF‑CONFIG协议配置消息；所述OpenFlow协议转换模块对ForCES消息分析模块下发的关于业务数据转发策略的控制消息进行解析，并将其映射为OpenFlow的流表规则，然后对该流表规则进行封装，封装成适用于控制OpenFlow交换机流表的OpenFlow协议控制消息；所述OpenFlow交换机消息处理模块将OF‑CONFIG协议转换模块下发的以OF‑CONFIG协议形式封装的OpenFlow交换机配置消息下发给OpenFlow交换机，以及将OpenFlow协议转换模块下发的以OpenFlow协议形式封装的流表控制消息下发给OpenFlow交换机。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统，其特征是，该系统包含三个部
分：ForCES控制件、协议转换装置和OpenFlow交换机；
所述协议转换装置包含ForCES消息分析模块、OF-CONFIG协议转换模块、OpenFlow协议
转换模块和OpenFlow交换机消息处理模块四个部分；
所述ForCES消息分析模块对ForCES控制器下发到协议转换装置的消息进行解析，并能
区分该消息是ForCES协议自身运行控制消息、或节点的配置消息或业务数据转发策略控制
消息的模块；所述的ForCES协议自身运行控制消息，是指ForCES协议中为建链、链接维护及
断链操作相关的ForCES协议消息；
所述的节点的配置消息，是指ForCES协议中为转发件的端口组名称，端口组ID等网络
环境进行管理和配置操作相关的ForCES协议消息；
所述的业务数据转发策略控制消息，是指ForCES协议中控制数据包转发策略的ForCES
协议消息；
所述OF-CONFIG协议转换模块对ForCES消息分析模块下发的关于节点的配置消息进行
解析，并将其映射为OF-CONFIG协议支持的数据模型，然后对该数据模型进行封装，封装成
适用于配置OpenFlow交换机的OF-CONFIG协议配置消息；
所述OpenFlow协议转换模块对ForCES消息分析模块下发的关于业务数据转发策略的
控制消息进行解析，并将其映射为OpenFlow的流表规则，然后对该流表规则进行封装，封装
成适用于控制OpenFlow交换机流表的OpenFlow协议控制消息；
所述OpenFlow交换机消息处理模块将OF-CONFIG协议转换模块下发的以OF-CONFIG协
议形式封装的OpenFlow交换机配置消息下发给OpenFlow交换机，以及将OpenFlow协议转换
模块下发的以OpenFlow协议形式封装的流表控制消息下发给OpenFlow交换机。
2.根据权利要求1所述的基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统，其特征是，所
述OF-CONFIG协议转换模块将关于节点的配置消息映射为适用于配置OpenFlow交换机的
OF-CONFIG协议支持的数据模型，具体为：根据ForCES控制消息中对ForCES转发件属性进行
配置的逻辑功能块的控制消息，将其转换为OpenFlow交换机中配置OpenFlow交换机的属性
和属性值的配置消息。
3.根据权利要求1所述的基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统，其特征是，所
述OF-CONFIG协议转换模块将关于节点的配置消息映射成的OF-CONFIG数据模型封装为适
用于配置OpenFlow交换机的OF-CONFIG协议配置消息，具体为：将映射后的OpenFlow交换机
配置消息，使用OF-CONFIG数据模型进行封装，所述OF-CONFIG数据模型采用XML语言扩展的
元素结构，第一层包括逻辑交换机的ID标识、数据路径标识、控制器认证、安全通道失效模
式以及交换机资源等元素；第二层是扩展的元素，如交换机资源元素中包括对端口资源、队
列资源以及流表资源的配置。
4.根据权利要求1所述的基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统，其特征是，所
述OpenFlow协议转换模块将关于业务数据转发策略的控制消息映射为OpenFlow的流表规
则，具体为：OpenFlow交换机流表的结构分为匹配域、计数器和指令集等部分，ForCES控制
件对逻辑功能块的属性及其连接关系的控制消息到OpenFlow流表的映射，包括，将逻辑功
能块的源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号分别映射为OpenFlow交换机流表项中
的源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号；将逻辑功能块属性中的数据包类型映射
为流表项中的以太网类型、IP协议类型；将逻辑功能块属性中的元数据流表项中的元数据；
将逻辑功能块属性中的输入端口映射为流表项中的入端口；将逻辑功能块中的输出端口映
射为流表执行转发动作时的输出端口；逻辑功能块属性中的数据包计数器属性和字节计数
器属性映射为流表计数器中的数据包计数字段和字节计数字段；将逻辑功能块的拓扑关系
映射为流表项的动作和流表号。
5.根据权利要求1所述的基于ForCES控制件控制OpenFlow交换机的系统，其特征是，所
述OpenFlow协议转换模块将业务数据转发策略的控制消息映射出的OpenFlow流表规则封
装成适用于控制OpenFlow交换机流表的OpenFlow协议控制消息，具体为：根据业务数据转
发策略的控制消息映射出的OpenFlow流表规则，将OpenFlow流表结构中的匹配域、计数器
和指令集等部分的映射结果根据OpenFlow协议定义的流表结构，将其封装为OpenFlow流表
控制消息。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传煌，龚梁，金蓉，王伟明，高明，岑利杰，严思韵，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33