一种SDN网络及其组网方法技术

一种SDN组网方法，包括：根据给定的传统网络拓扑结构，在网络中选择出需要SDN化的端口Π1，并对这些端口进行SDN化；根据传统网络拓扑结构以及端口集合Π1，计算出需要升级的交换机，并将这些交换机升级为SDN交换机，并为SDN交换机部署控制器；控制器下发流表，使SDN交换机发送LLDP帧与广播帧，收到LLDP包和广播包或只收到LLDP的SDN交换机将收到的包发送给控制器，控制器根据由SDN交换机上传的包的信息，绘制出网络拓扑。通过本发明专利技术，控制器可以对网络进行全局管控，从而可以方便的部署各类SDN应用，SDN交换机与传统交换机的协作更加智能可控、升级成本更低和升级中资源利用率更高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络组网
，特别涉及一种SDN网络及其组网方法。
技术介绍
传统IT架构中的网络，根据业务需求部署上线以后，如果业务需求发生变动，重新 修改相应网络设备(路由器、交换机、防火墙)上的配置是一件非常繁琐的事情。在互联网/ 移动互联网瞬息万变的业务环境下，网络的高稳定与高性能还不足以满足业务需求，灵活 性和敏捷性反而更为关键。SDN，即Sof tware-Def ined Network(软件定义网络），所做的事 是将网络设备上的控制权分离出来，由集中的控制器管理，无须依赖底层网络设备（路由 器、交换机、防火墙），屏蔽了来自底层网络设备的差异。而控制权是完全开放的，用户可以 自定义任何想实现的网络路由和传输规则策略，从而更加灵活和智能。 2006年，SDN诞生于美国GENI项目资助的斯坦福大学Clean Slate课题，斯坦福大 学Nick McKeown教授为首的研究团队提出了OpenFlow的概念用于校园网络的试验创新，后 续基于OpenFlow给网络带来可编程的特性，SDN的概念应运而生。Clean Slate项目的最终 目的是要重新专利技术因特网，旨在改变设计已略显不合时宜且难以进化发展的现有网络基础 架构。 由于传统的网络设备(交换机、路由器）的固件是由设备制造商锁定和控制，所以 SDN希望将网络控制与物理网络拓扑分离，从而摆脱硬件对网络架构的限制。这样企业便可 以像升级、安装软件一样对网络架构进行修改，满足企业对整个网站架构进行调整、扩容或 升级。而底层的交换机、路由器等硬件则无需替换，节省大量的成本的同时，网络架构迭代 周期将大大缩短。 SDN技术除了有众多好处之外也有一些局限性。SDN采用了集中式的控制平面和分 布式的转发平面，这两个平面互相分离，控制平面利用控制-转发通信接口对转发平面上的 网络设备进行集中式控制。这样的架构对网络设备有着特殊的要求，传统交换机等网络设 备无法完全满足SDN技术的要求，而支持SDN的网络设备造价昂贵，于是乎在部署SDN网络中 需要解决的一大难题便是，如何使用有限的经费升级替换原有网络设备，以达到最优化的 效果。 在目前已有的一些混合组网方案中，有两种主流方案，分别是并行式混合组网与 接入控制式混合组网。 并行式混合组网方案将数据流空间分成许多不相交的层，再根据需要对各层的数 据包进行SDN或非SDN处理。对于感兴趣的数据包，管理人员可以单独将其所在的层进行SDN 处理。这种方案的优点在于针对感兴趣的流量，可以进行完全的SDN化控制，应用各种SDN功 能；但它最大的局限性在于，本质上，这不是一个SDN与非SDN融合的网络，在对数据的处理 上这两种模式是分开的，就像IPV4与IPV6的关系一样。此外，为了同时支持SDN与非SDN网 络，需要将网络中的交换机全部换为混合可编程交换机，这意味着很大的一次性资金投入， 对于SDN的市场推广是一个障碍。 接入控制式组网方案是另一种混合组网思路，它将已有的传统网络视为SDN交换 机之间互相通信的管道，从而实现了SDN交换机与传统交换机的混合使用，是真正的混合组 网。这种方案将SDN交换机部署在网络接入层，即网络的边缘。各个SDN交换机由于在网络边 缘，大多没有直接相连的物理链路，转而通过传统交换机及原有链路进行通信。通过这样的 升级，将整个混合网络视为一块布，如果SDN交换机是布的边缘，传统交换机则是连接SDN交 换机的丝线。这么做的最大好处是可以通过SDN对用户接入及位于网络边缘的其他应用进 行管理，如数据中心网络虚拟化。但是在校园网络或企业网络中，终端是接入点，这种方案 意味着需要升级数以千计的接入点，导致高昂的预算。同时，这种部署方案，使得控制器对 于网络核心部分的控制几乎为零，无法应用负载均衡、路径选择等功能，这是这种方案最大 的缺点。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题 本专利技术针对SDN部署中的这一问题，提出了一种传统网络与SDN网络混合组网方 案，该方案可以在有限的经费下，达到最优化的SDN部署效果，可以实现控制器对接入侧与 核心网络的同时管控，支持部署各类SDN应用，并且支持后续的渐进式设备升级。 (二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提出了一种SDN组网方法，该方法包括步骤:步骤1，根据 给定的传统网络拓扑结构，在网络中选择出需要SDN化的端口 Π :，并对这些端口进行SDN 化;步骤2,根据传统网络拓扑结构以及端口集合II1，计算出需要升级的交换机，并将这些 交换机升级为SDN交换机，并为SDN交换机部署控制器;步骤3,控制器下发流表，使SDN交换 机发送LLDP帧与广播帧，收到LLDP包和广播包或只收到LLDP的SDN交换机将收到的包发送 给控制器，控制器根据由SDN交换机上传的包的信息，绘制出网络拓扑。 根据本专利技术的另一方面，提出了一种SDN网络，该混合网络包括SDN控制器、传统交 换机、SDN交换机，SDN交换机受SDN控制器下发的流表实时控制，传统交换机不受SDN控制器 控制，根据一套固定的转发规则转发数据包，在该混合网络中，任意两个SDN端口间的路径， 均由混合组网中存在的链路组成，端口之间的通信使用的是指定路径，该指定路径上至少 有一个SDN交换机，对于一条路径上的任意节点，最多有一条入射链路在路径上，最多有一 条出射链路在路径上。(三)有益效果 利用本专利技术的方案，控制器可以对网络中SDN端口进行控制，而且对于控制器来 说，传统交换机是不可见的，在控制器看来，整个网络是一个纯SDN网络，可以方便的在网络 上部署各种定制化的功能，如混合网络策略、实时网络策略、定制化的网络行为、网络故障 修复等等。 本专利技术提供的升级方案只需要少量经费，便可以使大量网络端口实现SDN化，从而 实现了以最小的成本实现最大的升级效果，即一定经费条件下的最优升级效果。【附图说明】图1是根据本专利技术构建的基于SDN的混合网络的拓扑图。 图2是根据本专利技术并行式组网方案示意图。 图3是根据本专利技术接入控制式组网方案示意图。 图4是与图1对应的网络拓扑等效图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。根据本专利技术的一个方面，提出了一种基于SDN组网方法。利用该方法，利用已有完 备的传统网络，计划使用一定的经费，将SDN功能引入到现有网络之中。此处传统网络指由 基于MAC地址转发数据包的交换机和一些链路组成的网络，如常见的公司网络或者校园网 络。 本专利技术的基于SDN的组网方法包括以下步骤： 步骤1，根据给定的传统网络拓扑结构，在网络中选择出需要SDN化的端口，并对所 选择的端口进行SDN化。 在该步骤，管理员可根据实际需求，如按照职能部门、按照功能区域等，在网络拓 扑图中选取一部分网络端口，记为集合II 1。利用本专利技术的方法部署混合SDN网络，可以使Πι 中的端口 SDN化，即该端口可以被交换机控制，并且部署SDN应用。 SDN网络的特点源自控制器对于各个网络端口间数据流的控制，而控制器是通过 交换机来实现对数据流的感知和管控，进而感知并控制各个网络端口。故本专利技术在对网络 升级过程中，将网络中的端口划分为两部分，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SDN组网方法，该方法包括步骤：步骤1，根据给定的传统网络拓扑结构，在网络中选择出需要SDN化的端口Π1，并对这些端口进行SDN化；步骤2，根据传统网络拓扑结构以及端口集合Π1，计算出需要升级的交换机，并将这些交换机升级为SDN交换机，并为SDN交换机部署控制器；步骤3，控制器下发流表，使SDN交换机发送LLDP帧与广播帧，收到LLDP包和广播包或只收到LLDP的SDN交换机将收到的包发送给控制器，控制器根据由SDN交换机上传的包的信息，绘制出网络拓扑。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，刘威，陈海燕，杨薇，朱则育，
申请(专利权)人：北京电子科技职业学院，
类型：发明
国别省市：北京;11