一种基于OVS的NFV报文转发方法技术

技术编号：25995656 阅读：29 留言：0更新日期：2020-10-20 19:05

本发明专利技术公开了一种基于OVS的NFV报文转发方法，目的是解决服务功能链节点间报文转发量大、SFC转发效率低的问题。技术方案是先构建由SF网络数据构建部件、SFC数据构建部件、报文转发控制部件、参数配置文件组成的NFV报文转发系统并将该系统部署在NFV的网络环境中。SF网络数据构建部件根据OVS网桥名称、SF节点的信息构建SF网络数据链表SF_list；SFC数据构建部件根据SF_list和SFC定义数据构建SFC结构数据sfc；报文转发控制部件根据sfc生成正向传输流表和反向传输流表；报文转发控制部件根据正向和反向传输流表完成NFV报文转发。采用本发明专利技术可以减少节点数量，避免报文在各个节点间导流时的复杂路由策略计算，避免设计新的应用协议和应用协议处理，极大提高了SFC转发性能。

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【技术实现步骤摘要】
一种基于OVS的NFV报文转发方法
本专利技术涉及计算机网络领域，尤其涉及一种基于OVS(OpenVSwitch)流表的避免NSH协议封装的NFV报文转发方法。
技术介绍
传统网络架构使用大量专用硬件设备，来提供防火墙、入侵防御、网络地址转换等网络功能。随着大数据、云计算等新兴行业的迅速发展，应用对网络的要求越来越高，部署新的应用往往需要新的专用设备和网络的支持，为网络运营成本和运维带来很大挑战。为应对这些问题，欧洲电信标准协会(EuropeanTelecommunicationStandardsInstitute，ETSI)提出网络功能虚拟化(NetworkFunctionVirtualization，NFV)。NFV技术利用普通商用服务器为网络功能提供虚拟机、容器等运行环境，用虚拟机或容器中运行的软件来替换网络中硬件设备，提高网络功能的灵活性，降低投资成本、研发成本和运维成本。在NFV中，一条数据流需要按顺序经过多个网络功能处理，如先经过防火墙，再经过入侵检测，再经过IPsec(InternetProtocolSecurity，互联网安全协议)，最后经过NAT(NetworkAddressTranslation，网络地址转换)等，这样的一条串联网络功能的链被称为网络服务功能链(ServiceFunctionChaining，SFC)。因此网络服务功能链的实现决定了NFV技术应用的效果和性能。根据IETF(TheInternetEngineeringTaskForce：互联网工程任务组)的SFC工作...

【技术保护点】
1.一种基于OVS的NFV报文转发方法，其特征在于包括以下步骤：/n第一步，构建NFV报文转发系统，NFV报文转发系统由SF网络数据构建部件、SFC数据构建部件、报文转发控制部件、参数配置文件组成；所述OVS指OpenVSwitch，所述NFV指网络功能虚拟化，所述SF指服务功能，所述SFC指网络服务功能链；/n参数配置文件用于存储NFV报文转发系统的输入参数，包括NFV网络中OVS网桥名称、SF节点数据和SFC定义数据；SF节点数据包括NFV网络环境中SF节点数量N，每个SF节点的名称、SF节点网络接口MAC地址；SFC定义数据包括SFC的名字sfcname、SFC的服务IP地址sfcip、SFC中SF节点数量sfn、SFC中按顺序排列的SF节点名字序列sfname[i]，i＝1，2，…，sfn；/nSF网络数据构建部件与SFC数据构建部件、参数配置文件相连，它从参数配置文件中获取NFV网络环境中的SF节点数据，利用NFV网络环境中的网络工具获取SF节点网络接口的编号，构建SF网络数据链表；SF网络数据链表中1个元素存储1个SF节点的SF节点信息；SF网络数据链表元素包括3个域，分别...

【技术特征摘要】
1.一种基于OVS的NFV报文转发方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，构建NFV报文转发系统，NFV报文转发系统由SF网络数据构建部件、SFC数据构建部件、报文转发控制部件、参数配置文件组成；所述OVS指OpenVSwitch，所述NFV指网络功能虚拟化，所述SF指服务功能，所述SFC指网络服务功能链；
参数配置文件用于存储NFV报文转发系统的输入参数，包括NFV网络中OVS网桥名称、SF节点数据和SFC定义数据；SF节点数据包括NFV网络环境中SF节点数量N，每个SF节点的名称、SF节点网络接口MAC地址；SFC定义数据包括SFC的名字sfcname、SFC的服务IP地址sfcip、SFC中SF节点数量sfn、SFC中按顺序排列的SF节点名字序列sfname[i]，i＝1，2，…，sfn；
SF网络数据构建部件与SFC数据构建部件、参数配置文件相连，它从参数配置文件中获取NFV网络环境中的SF节点数据，利用NFV网络环境中的网络工具获取SF节点网络接口的编号，构建SF网络数据链表；SF网络数据链表中1个元素存储1个SF节点的SF节点信息；SF网络数据链表元素包括3个域，分别为：SF节点的名称即sf_name，SF节点网络接口MAC地址即sf_mac、SF节点网络接口的编号即sf_id，并将SF网络数据链表输出给SFC数据构建部件；
SFC数据构建部件与SF网络数据构建部件、报文转发控制部件、参数配置文件相连；它从SF网络数据构建部件接收SF网络数据链表，从参数配置文件读取SFC定义数据，根据SFC定义数据和SF网络数据链表构建SFC结构数据，SFC结构数据记录1个SFC的信息，包括SFC名字sfc_name、SFC服务IP地址sfc_ip、SFC中SF节点数量sfn、SFC中每个SF节点名称即sfc_sfname[1]，…，sfc_sfname[j]，…，sfc_sfname[sfn]，sfn为SF节点个数，j＝1，2，…，sfn、SFC中每个SF节点MAC地址即sfc_sfmac[1]，…，sfc_sfmac[j]，…，sfc_sfmac[sfn]、SFC中每个SF节点接口编号即sfc_sfid[2]，…，sfc_sfid[j]，…，sfc_sfid[sfn]；
报文转发控制部件与SFC数据构建部件相连，它从SFC数据构建部件接收SFC结构数据，根据SFC结构数据生成报文转发控制流表，控制NFV网络环境中的报文转发；
第二步，将NFV报文转发系统部署在NFV的网络环境中，方法是：
2.1在NFV网络运行的主机中启动NFV报文转发系统；
2.2将NFV报文转发系统与NFV网络环境中的分类器相连；
2.3将NFV报文转发系统与NFV网络环境中的NFV管理与编排器相连；
2.4初始化NFV报文转发系统的参数配置文件，即将NFV管理与编排器中的OVS网桥名称、SF节点数据和SFC定义数据配置到参数配置文件中；
第三步，SF网络数据构建部件从参数配置文件读取NFV网络中OVS网桥名称、每个SF节点的信息，获取每个SF节点接口在NFV网络环境中的接口编号，构建SF网络数据链表SF_list，将SF_list发送给SFC数据构建部件，具体方法是：
3.1SF网络数据构建部件定义SF网络数据链表SF_list，并初始化SF_list为空；
3.2从参数配置文件读取NFV网络中OVS网桥名称，设为ovs_name；从参数配置文件读取NFV网络中SF节点数量N；定义循环变量i1＝1；
3.3新建SF网络数据链表元素SF_i；从参数配置文件读取第i1个SF节点的名称，设为sfi_name；从参数配置文件读取第i1个SF节点的MAC地址，设为sfi_mac；令：
SF_i->sf_name＝sfi_name；
SF_i->sf_mac＝sfi_mac；
其中SF_i->sf_name表示SF_i的sf_name，SF_i->sf_mac表示SF_i的sf_mac；
3.4获取SF_i的接口在NFV网络中的编号，方法是：
3.4.1获取网桥ovs_name上的NI个接口的接口编号及MAC地址，NI为ovs_name网桥上的接口数量：
3.4.2从3.4.1步的输出中找到MAC地址与SF_i->sf_mac相同的接口，设该接口编号为i_id；
3.4.3令SF_i->sf_id＝i_id；
3.5将SF_i加入SF_list；
3.6令i1＝i1+1，如果i1≤N，转步骤3.3，否则将SF_list输出给SFC数据构建部件，转第四步；
第四步，SFC数据构建部件从SF网络数据构建部件接收SF_list，从参数配置文件读取SFC定义数据，根据SF_list和SFC定义数据构建SFC结构数据，并将SFC结构数据输出给报文转发控制部件，具体方法是：
4.1初始化SFC结构数据sfc为空；
4.2从SF网络数据构建部件接收SF_list，从配置文件读取SFC名字sfcname、SFC服务IP地址sfcip、SFC中SF节点数量sfn、按照报文正向转发先后顺序排列的SF名字sfname[i]，i＝1，2，…，sfn；
4.3根据从配置文件读取的SFC定义数据为sfc赋值，令：
sfc->sfc_name＝sfcname...

【专利技术属性】
技术研发人员：原玉磊，时向泉，苏金树，陈曙晖，陶静，赵宝康，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43

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