动态调整底层网络生成树拓扑结构的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种动态调整底层网络生成树拓扑结构的方法及系统，其中方法包括如下步骤：周期性获取底层网络交换机的负载信息；根据所述负载信息实时计算当前底层网络生成树的总权重；根据所述当前底层网络生成树的总权重确定最小生成树，并动态调整网络的生成树拓扑结构。系统包括信息收集模块和STP模块。本发明专利技术通过SDN控制器集中式对底层的网络交换机进行管控，采用OpenFlow协议模块作为管理接口，在控制器之上完成底层网络的拓扑识别功能及生成树结构的构建。在网络的运行过程中，控制器实时获取底层网络交换机的转发流量信息，使得一些备用链路带宽得以使用，进而使得网络实现动态负载均衡的功能，防止二层网络业务转发出现回路并形成网络风暴的情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及计算机网络
，尤其设及一种基于化enFloW协议的动态调整底 层网络生成树拓扑结构的方法及系统。
技术介绍
在传统二层网络中，拓扑识别及无环化处理主要依靠生成树协议(Spanning Tree Protocol,简称STP)及快速生成树协议（rapid spanning IYee Protocol,简称RSTP)，但无 论是STP协议还是RSTP协议均有诸多的缺陷：在网络规模比较大的时候会导致较长的收敛 时间；STP协议的机制在于阻塞冗余链路的端口 W避免出现网络回路，当链路被阻塞后将不 承载任何流量，造成了带宽的极大浪费，且在整个网络通信过程中，由于较慢的收敛问题导 致拓扑无法改变。而一些后继的协议被提出W解决上述问题，有些协议成为了标准，而有些 协议为私有协议。尽管运些协议在一定程度上提升了 STP的性能，但其也使得网络配置变得 更加复杂、网络故障率更高且不易于用户交互。 在软件定义网络（Software Defined化twork,简称SDN)架构中，可W在控制器端 获得全网的拓扑信息，掌握全网交换机的互连关系，对于二层转发网络来说，其生成树的收 敛时间可W缩短。由于控制器存储全网的拓扑信息，因此数据的转发路径可W提前进行规 划与计算，使数据按照最短路径进行转发，但是当前基于化enFlow的拓扑发现与STP构建方 法具有一定的问题，如下所述： (1)缺乏动态负载均衡功能； (2) STP算法没有构建全网的一个最小生成树结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种动态调整底层网络生成树拓扑结构的方法及系统，用 W解决现有技术中化enFlow的拓扑发现与STP构建方法缺乏动态负载均衡功能及最小生成 树结构的问题。 本专利技术的第一个方面是提供一种动态调整底层网络生成树拓扑结构的方法，包括 如下步骤：[000引周期性获取底层网络交换机的负载信息； 根据所述负载信息实时计算当前底层网络生成树的总权重； 根据所述当前底层网络生成树的总权重确定最小生成树，并动态调整网络的生成 树拓扑结构。 采用上述本专利技术技术方案的有益效果是:本专利技术的方法在SDN网络架构下实现，具 有较小的收敛时间W及集中管控的优势，可在不影响业务传输性能的基础上，完成底层网 络转发拓扑的动态调整。并可依据当前网络流量分布情况，智能化及自动化的实现网络的 负载均衡功能，提升底层网络资源利用率;并在底层网络中实现一个最小生成树结构，使得 在二层网络中，业务可沿着最短路径进行转发。 本专利技术的另一个方面是提供一种动态调整底层网络生成树拓扑结构的系统，包 括： 信息收集模块，用于周期性获取底层网络交换机的负载信息； STP模块，用于根据所述负载信息实时计算当前底层网络生成树的总权重W确定 最小生成树，并动态调整网络的生成树拓扑结构。 采用上述本专利技术技术方案的有益效果是:通过SDN控制器集中式对底层的网络交 换机进行管控，采用化enFlow协议模块作为管理接口，在控制器之上完成底层网络的拓扑 识别功能及生成树结构的构建。在网络的运行过程中，控制器实时获取底层网络交换机的 转发流量信息，并将其映射为构建生成树结构的权重，当控制器判断某些链路负载过重时， 将触发控制器构建新的生成树结构，使得一些备用链路带宽得W使用，进而使得网络实现 动态负载均衡的功能，防止二层网络业务转发出现回路并形成网络风暴的情况。【附图说明】 图1为本专利技术动态调整底层网络生成树拓扑结构的系统结构示意图； 图2为本专利技术动态调整底层网络生成树拓扑结构的方法流程示意图；[001引图3为图2中步骤S103的流程示意图； 图4(A)为实际网络拓扑结构中初始权重示意图； 图4(B)为图4(A)对应的STP拓扑结构图；图4(C)为图4(A)对应的等价边权重示意图； 图4(D)为调整后的STP拓扑结构图。【具体实施方式】 为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例 中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。 本专利技术公开了一种动态调整底层网络生成树拓扑结构的系统，该系统包括： 信息收集模块，用于周期性获取底层网络交换机的负载信息； STP模块，用于根据负载信息实时计算当前底层网络的无环转发拓扑并动态调整 网络的生成树拓扑结构。 具体的，如图1所示，该系统可W包括WAPP的形式实现在SDN控制器中的拓扑识别 模块11和选路模块12, W及底层的网络交换机模块13,其中，SDN控制器与底层网络交换机 模块13之间采用化enFlow协议模块14进行通信。拓扑识别模块11主要用于底层网络连接关 系的识别，选路模块12主要用于使业务流按照计算出的最小生成树拓扑进行转发。其中，拓扑识别模块11具体还包括链路发现模块111，链路连接对应表112、STP模 块113、网络负载情况统计模块114W及拓扑结构模块115。本专利技术上述实施例中的信息收集 模块相当于图1中的链路发现模块111和网络负载情况统计模块114。链路发现模块111主要完成底层网络交换机与交换机之间的连接关系，为每个被 控制的交换机预设一个初始流表，该流表可令控制器通过化CketIn消息获取链路发现数据 包，同时链路发现模块111周期性的向所有交换机的各个端口发送链路探测数据包并转发 该数据包至下一跳交换机，链路发现模块111还将底层网络的链路连接关系存储在链路连 接对应表112中，并周期性的根据交换机节点的加入或离开更行该表;网络负载情况统计模 块114主要负责周期性获取底层每个交换机的状态及负载统计信息，所获得的信息可作为 最小生成树算法的计算依据;STP模块113主要通过最小生成树算法实时动态计算当前底层 网络的无环转发拓扑，并指导SDN控制器完成底层交换机的配置;拓扑结构模块115主要负 责存储计算生成的底层转发拓扑结构。 STP模块113进一步包括最小生成树算法单元1131、生成树结构存储单元1132W及 交换机端口配置单元1133。网络负载情况统计模块114周期性获取网络流量分布信息，当判 断出网络负载不均衡时，即网络中某条链路承载业务流量过大，则触发生STP模块113计算 并更新一次无环转发拓扑结构。具体的，STP模块113可W依据网络负载情况统计模块114中 的底层网络流量分布情况，通过最小生成树算法单元1131为底层网络计算无环转发的拓扑 结构，并将该结构存储在生成树结构存储单元1132中，并指导交换机端口配置单元1133完 成底层交换机不同端口的洪泛功能阻塞与打开配置，最后将由最小生成树算法单元1131计 算出的最小生成树拓扑结构存储在拓扑结构模块115中，将其作为选路模块的输入。 选路模块12具体包括地址端口映射表单元121和地当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态调整底层网络生成树拓扑结构的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：周期性获取底层网络交换机的负载信息；根据所述负载信息实时计算当前底层网络生成树的总权重；根据所述当前底层网络生成树的总权重确定最小生成树，并动态调整网络的生成树拓扑结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海客，时立锋，郝晓强，杨锴，张华健，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11