用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台及方法技术

本发明专利技术公开了用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台及方法，由网络控制器、虚拟网络节点仿真系统以及多个物理交换机节点组成。按照多模态网络业务需求，合理配置虚拟网络环境与真实物理仿真环境，通过将物理物理服务器网卡绑定到虚拟交换机上的方法，打破虚拟网络环境的边界，实现了与外界物理网络环境的互联。本发明专利技术使用物理交换机节点与虚拟交换机节点的网络组合，实现了网络资源的灵活、公平且可控的分配，降低了硬件成本的同时，也提高了配置的灵活性。提高了配置的灵活性。提高了配置的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台及方法


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其是涉及用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台及方法。

技术介绍

[0002]目前的互联网结构，已形成了可增量部署的多模态智慧网络体系架构和技术体系，但存在网络结构僵化、IP单一承载、难以抑制未知威胁等基础性问题。不同模态的网络处在不同的自治域中，各个自治域由于存在特性上的差异，导致网络拓扑各不相同。
[0003]现有的多模态网络均由物理节点组成，然而物理节点本身配置复杂，且成本相对较高。若采用纯虚拟交换机网络，虽然在配置上更为便捷，且网络拓扑生成简单，但是其模拟的网络性能和规模终将受限于承载其物理服务器的配置。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，实现降低物理交换机网络配置难度，配置成本，以及避免虚拟交换机网络性能受限的目的，本专利技术采用如下的技术方案：用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，包括相互连接的控制平面、数据平面，所述控制平面包括网络控制器，用于拓扑发现和地址协议解析，拓扑发现使得网络控制器得到全网视图，而地址解析协议ARP能够自主下发回应数据平面交换机的ARP请求包，起到ARP代理的作用；数据平面包括物理交换机和物理服务器；物理服务器通过虚拟网络节点仿真系统构建虚拟网络拓扑结构，包括一组虚拟交换机及与虚拟交换机对应的主机；网络控制器通过南向协议与物理交换机连接，物理交换机分别与各物理服务器的虚拟交换机连接，虚拟交换机与各自对应的本物理服务器的主机连接。/>[0005]进一步地，所述物理服务器通过虚拟网络节点仿真系统，构建汇聚层虚拟交换机、边缘层虚拟交换机，物理交换机分别与各汇聚层虚拟交换机连接，各汇聚层虚拟交换机分别与本物理服务器的各边缘层虚拟交换机连接，边缘层虚拟交换机与各自对应的本物理服务器的一组主机连接。
[0006]进一步地，所述虚拟网络的拓扑结构为胖树网络拓扑结构。
[0007]进一步地，每台所述物理交换机及虚拟交换机的端口数量均为K，物理交换机的数量为(K/2)2，每台物理服务器的汇聚层虚拟交换机的数量为K2/2，边缘层虚拟交换机的数量为K2/2，主机数量为K3/4，汇聚层虚拟交换机通过绑定本物理服务器的端口，与每台物理交换机建立连接。
[0008]进一步地，所述南向协议包括P4Runtime协议、OpenFlow协议以及NETCONF协议。
[0009]进一步地，所述网络控制器包括ONOS多模态控制器和/或OpenDaylight多模态控制器。
[0010]进一步地，所述虚拟交换机包括BMV2虚拟交换机和/或OVS虚拟交换机。
[0011]用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真方法，包括如下步骤：
步骤S1：在各物理服务器上，分别使用虚拟网络节点仿真系统虚拟网络拓扑结构，包括一组虚拟交换机及与虚拟交换机对应的主机；步骤S2：将承载虚拟网络节点仿真系统的物理服务器的所有端口解绑；步骤S3：将物理服务器上解绑的服务器端口，绑定到虚拟网络节点仿真系统创建的初始拓扑图中的特定虚拟交换机上，从而达到特定虚拟交换机拥有一个真正意义上的物理端口，其可实现物理连接；步骤S4：将各物理服务器中虚拟交换机与各个物理交换机进行连接组合，组合的拓扑可按照实际需求定义，拓扑组合完成后，将带有特定南向协议、拓扑发现和地址协议解析功能的网络控制器与组网中的各个物理交换机相连接，并通过网络控制器分别给网络中的各个物理交换机、虚拟交换机配置相应的流表，用于设定数据流向的目标和执行动作；步骤S5：检测组网网络之间的连通性。
[0012]进一步地，所述步骤S3中，虚拟网络节点仿真系统创建汇聚层虚拟交换机、边缘层虚拟交换机，将物理服务器上解绑的服务器端口，绑定到汇聚层虚拟交换机上，汇聚层虚拟交换机分别与本物理服务器下的各边缘层虚拟交换机连接，边缘层虚拟交换机与各自对应的本物理服务器下的一组主机连接。
[0013]进一步地，所述步骤S1的所有物理服务器中，将虚拟网络节点仿真系统创建的虚拟主机IP，配置在同一网段内；所述步骤S2中，将承载虚拟网络节点仿真系统的物理服务器的所有网卡解绑，即这些网卡不再绑定任何IP地址；所述步骤S3中，将物理服务器上解绑的服务器网卡，绑定到虚拟网络节点仿真系统创建的初始拓扑图中的特定虚拟交换机上，使用函数Intf（intfName, switch），将物理服务器上解绑的网卡绑定到汇聚层虚拟交换机上，其中intfName表示需要绑定的物理网卡名，switch表示待绑定的汇聚层交换机；所述步骤S4中流表的配置项为目的IP地址，流表的执行动作为数据包转发的端口号；所述步骤S5中，通过进行网络中各个主机之间的互ping操作，检测组网网络之间的连通性。
[0014]地理位置模态的匹配项为{gbc. geoAreaPosLat; gbc.geoAreaPosLon; gbc.disa; gbc.disb}，匹配字段gbc. geoAreaPosLat表示地理位置的纬度，匹配字段gbc.geoAreaPosLon表示地理位置的经度，匹配字段gbc.disa表示长度，匹配字段gbc.disb表示宽度（单位为米），整个匹配项表示的是一个以纬度和经度确定一个位置为中心，且长为gbc.disa、宽为gbc.disb的矩形区域。身份模态的匹配项为{Segmentdata.dest_guid}，该匹配字段表示一个独特的身份标识，每个接入网络的终端，都有一个独立的身份ID。
[0015]本专利技术的优势和有益效果在于：本专利技术的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台及方法，将部分网络的物理节点虚拟化，由一台物理服务器便能够虚拟多台交换机，大大降低了成本，另一方面，采用的软交换机，相较硬交换机，在软件配置上更为容易，同时，避免了纯虚拟网络性能和规模过于受限于物理服务器的配置。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的多模态智慧网络控制
‑
数据平面框架图；图2为本专利技术实施例提供的多模态智慧特定网络纯物理架构图；图3为本专利技术实施例提供的多模态智慧特定网络物理服务器内部虚拟节点网络连
接图；图4为本专利技术实施例提供的特定组网为物理服务器端口数量K=4的胖树（FatTree）网络拓扑示意图；图5是本专利技术实施例提供的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真方法流程图；图6是本专利技术实施例提供的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真装置结构图。
具体实施方式
[0017]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0018]如图1所示，用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，包括控制平面和数据平面，控制平面包括多模态控制器，数据平面包括交换机，多模态控制器用于拓扑发现和ARP（Address Resolution Protocol地址解析协议）协议解析，拓扑发现使得多模态控制器得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，包括相互连接的控制平面、数据平面，其特征在于：所述控制平面包括网络控制器，用于拓扑发现和地址协议解析；数据平面包括物理交换机和物理服务器；物理服务器通过虚拟网络节点仿真系统构建虚拟网络拓扑结构，包括一组虚拟交换机及与虚拟交换机对应的主机；网络控制器通过南向协议与物理交换机连接，物理交换机分别与各物理服务器下的虚拟交换机连接，虚拟交换机与各自对应的本物理服务器下的主机连接。2.根据权利要求1所述的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，其特征在于：所述物理服务器通过虚拟网络节点仿真系统，构建汇聚层虚拟交换机、边缘层虚拟交换机，物理交换机分别与各物理服务器下的汇聚层虚拟交换机连接，各汇聚层虚拟交换机分别与本物理服务器的各边缘层虚拟交换机连接，边缘层虚拟交换机与各自对应的本物理服务器的一组主机连接。3.根据权利要求1所述的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，其特征在于：所述虚拟网络的拓扑结构为胖树网络拓扑结构。4.根据权利要求2所述的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，其特征在于：每台所述物理交换机及虚拟交换机的端口数量均为K，物理交换机的数量为(K/2)2，汇聚层虚拟交换机的数量为K2/2，边缘层虚拟交换机的数量为K2/2，主机数量为K3/4，汇聚层虚拟交换机通过绑定本物理服务器的端口，与每台物理交换机建立连接。5.根据权利要求1所述的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，其特征在于：所述南向协议包括P4Runtime协议、OpenFlow协议以及NETCONF协议。6.根据权利要求1所述的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，其特征在于：所述网络控制器包括ONOS多模态控制器和/或OpenDaylight多模态控制器。7.根据权利要求1所述的用于多模态智慧网络的半物理半虚拟网络仿真平台，其特征在于：所述虚拟交换机包括BMV2虚拟交换机和/或OVS虚拟交换机。8.一种用于多模态智慧网络的半物理...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆汉光，邱涛，顾华玺，潘仲夏，闫林林，邹涛，徐琪，沈丛麒，姚少峰，张慧峰，高万鑫，肖戈扬，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：