一种逻辑功能块动态拓扑的实现方法技术

本发明专利技术所公开的一种逻辑功能块动态拓扑的实现方法。本发明专利技术中转发与控制分离系统内的控制件和转发件都维护了一个拓扑信息库，该拓扑信息库是一组有向连线的集合，该有向连线的起点和终点都是逻辑功能块；控制件通过向转发件发送逻辑功能块属性配置的ForCES消息，实现ForCES系统中转发件功能的重构和重组；转发件对拓扑信息进行合法性验证来确定是否更新自己的拓扑信息库；本发明专利技术给出了逻辑功能块拓扑配置的流程。本发明专利技术的拓扑表示十分简单，以堆叠的方式在ForCES消息中存放有向连接；拓扑更新中信息量最小化，在拓扑有向连线的描述中虽然增加了1个字节的状态字段的开销，但是却避免了在拓扑更新消息中发送整个拓扑信息库。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于网络通信
，尤其涉及。
技术介绍
一方面，过去一直以来，人们总是为特定业务构建特定网络，又为融合新兴业务不断改造网络，这使得网络的基础能力和用户业务需求之间总是存在一条难以逾越的鸿沟。究其主要原因:其一网络是刚性的，改造只能依靠升级和扩展，无法实现面向新业务的重构；其二网络节点(如路由器/交换机/网关等)是封闭的，节点的升级和扩展只能由原制造商实施，无法实现面向新业务的运营商级别的开放。另一方面，计算机网络应用领域的迅速扩大，新特性、新需求不断出现并不断变化，这就要求新一代网络设备应具有足够的灵活性，能快速地对新业务、新需求做出响应；要求新一代网络设备应具有足够的开放性，使用户可以根据所开放的资源灵活组合，以提供不同的网络需求服务；要求新一代网络设备应具有足够的模块化特性，并通过标准化组织进行标准化，使得每个模块可以由不同厂家独立研究开发，又可以通过积木式有机组合成一个整体，这种积木式的发展模式可以极大地加快产品的开发过程，同时也有利于良性竞争、降低成本，个人计算机(PC)的发展已经充分证明了该模式的有效性。转发与控制分离的网络设备正是由于满足了新一代网络的以上要求而在目前得到了广泛研究和应用。针对上述问题，为了摆脱传统网络设备体系结构的束缚，2003年IETF成立了ForCES (Forwarding and Control Element Separation,转发和控制件分离)工作组，专门研究开放架构的新一代网络设备的体系结构。ForCES技术的关键点是网络节点设备在结构上实现转发面和控制面分离，同时转发面内部资源实现虚拟化、模块化、标准化，进而实现柔性的开放可重构，这些特征使得网络运营者可以搭积木的方式重组功能模块，进而定制实现各种新业务。以上这些技术特点，使得ForCES架构成为实现新型网络服务应用如三网融合、云计算等的网络节点设备重要技术架构。一个 ForCES 系统(ForCES Network Element, ForCES NE)分成转发件和控制件两部分，控制件(Control Element,CE)和转发件(Forwarding Element,FE)都可以有一个或多个，其中多个CE实现控制的冗余备份；多个FE可以实现对不同速率和协议数据包的转发处理，其中FE的典型结构如图1所示。转发件中包含有对数据包进行处理和转发的各种资源如分类器、调度器、IPv4或IPv6转发器等。协议伺服器完成协议解析、执行等任务。控制件对转发件进行控制和信息交换，为了实现系统的开放性，其间的信息交换是根据ForCES协议标准进行，确保系统有效运行。互联网协议RFC3654中规定了 ForCES的需求(Requirements),互联网协议RFC3746规定了转发与ForCES的框架(Framework),互联网协议RFC5810规定了 FE与CE间的标准信息交换协议“ForCES Protocol Specification”，标准化使得FE和CE可以由不同厂家生产。根据对数据包进行的不同处理操作，FE可以由分类、调度、队列管理等逻辑功能模块(Logical Function Block, LFB)组成,互联网协议RFC5812 规定了这些 LFB 的具体模型“ForCES Forwarding Element (FE) Model”。LFB作为一个可以完成既定功能的逻辑模块，必须提供一系列的参数(如:EtherPort LFB的IP地址和mask地址等)供用户配置和参看。参数隶属于LFB，LFB隶属于FE，FE隶属于ForCES NE，按照这种逻辑层次关系，可以构造出一个树状的ForCES NE资源览图(类似于Windows的资源管理器)且每一个参数就是该树上的一个节点。每个节点在树上的位置是唯一的，为了方便节点的管理需要对每个节点进行编号，原则是:FE号+LFB类号+LFB实例号+元素号，ForCES称采用这种原则的编号为路径(Path)。针对每个节点，还需对其进行描述，主要是:节点的说明信息和数据类型(例如IP地址的数据类型是32位整型数)，这些描述信息我们称之为LFB属性(Attribute)。LFB能力(capability)反映了 LFB的容量，只供外部查询，比如LFB所对应的LFB类的版本号，LFB类支持的可选特性，一个输出端口组的最大可配置输出端口数量，对LFB属性额外的范围约束。在LFB的输入和输出描述方面，RFC5812规定了任何一个LFB的输入和输出形态为:单输入单输出、单输入 多输出、多输入单输出，多输入多输出。其中的每个输入输出端口都必须属于特定的输入输出端口组，且每个端口组必须有组名，组名可以自由定义只要不重复即可。如此，一个端口组里可能有多个输入输出端口，为了区分它们，每个输入输出端口对应一个标识号，该标识号只在组范围内有效。信息三元组(LFBj^ 口组名、标识号)就可以唯一地表不一个输入输出端口。任何一个拓扑连线总是从源LFB的输出端口到目标LFB的输入端口，这种连接的可行性取决于两个种因素:1、输出和输入是否匹配；2、转发件关于LFB拓扑的约定。通常一个LFB的输入端口所包含的信息可包含两部分:expected frame和expected metadata。expected frame指的是当前LFB正常工作时,通过该输入端口进来的以太网巾贞、IPv4包、IPv4单播包、ARP包等！expected metadata指的是当前LFB正常工作时，通过该输入端口进来的元数据，这里元数据特指LFB运行过程中的上下文。但是需要特别说明的是，一个输入端口并不要求这两部分信息必须同时具备，可以是两者中任何一个或全部。同理，一个LFB的输出端口所包含的信息也可包含两部分:produced frame和produced metadata,produced frame指的是当前LFB正常工作时,通过该输出端口所送出的以太网巾贞、IPv4包、IPv4单播包、ARP包等！produced metadata指的是当前LFB在数据处理的过程中，所产生的元数据，这里元数据特指LFB运行过程中的上下文。如果源LFB的输出端口和目标LFB的输入端口之间存在连线，则要所述输出和输入端口的信息必须是相同的，基于此我们在拓扑图上描述一条拓扑连线时，只需写明输出或输入中的一个即可。FE内这些LFB之间的连接关系构成了 ForCEs系统的内部拓扑，通常一个拓扑对应ForCES系统的一种功能，图2给出了一个典型的具备ipv4转发功能的ForCEs路由器系统的内部拓扑。ForCES系统中LFB的动态拓扑指的是用户在线、实时地改变系统内部拓扑，从而实现对系统的功能转换和升级等。尽管国内外有多家研究机构对基于ForCES系统的实现方案进行了研究，但到目前为止，各研究小组也尚未公开过有效的ForCES系统中LFB动态拓扑的实现方案。本专利技术提交单位全面参与了 IETF ForCES工作组的研究和标准制定工作，是国际上公认的ForCES技术研究团体。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提出 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包含如下步骤: 步骤(I)转发与控制分离系统内的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逻辑功能块动态拓扑的实现方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)转发与控制分离系统内的控制件和转发件都维护了一个拓扑信息库，该拓扑信息库是一组有向连线的集合，该有向连线的起点和终点都是逻辑功能块；步骤(2)控制件向转发件发送逻辑功能块的属性的配置消息，该配置消息中仅包含拓扑信息，所述的拓扑信息为步骤(1)中拓扑信息库维护过程中的变化部分；步骤(3)转发件对步骤(2)所述的拓扑信息进行合法性验证，如果验证成功进入步骤(4)，否则将进入步骤(6)；步骤(4)转发件根据收到的拓扑信息，生效新拓扑，如果新拓扑生效成功则进入步骤(5)，否则将进入步骤(6)；步骤(5)转发件更新自己的拓扑信息库，并生成操作成功的应答消息，然后将该应答消息反馈给控制件；步骤(6)转发件生成操作失败的应答消息，反馈给控制件；步骤(7)控制件根据收到的应答消息所包含的内容，来决定是否更新自己的拓扑信息库，如果收到的应答消息为成功，则更新拓扑信息库，否则回滚拓扑信息库；所述的步骤(2)中逻辑功能块的属性的配置消息和拓扑信息的构造过程具体包含如下步骤：2?1.将步骤(2)中所述拓扑信息中的每一条有向连线，分成两种情况：新增和删除；在已规定的有向连线组成元素（如：源逻辑功能块类号、源逻辑功能块实例号、源逻辑功能块端口组名等）前增加一个1字节的状态字段，该状态字段等于1表示新增、等于2表示删除；每一条增加状态字段后的有向连线都以TLV（类型?>长度?>值）的方式进行封装，其中T为堆叠方式（FULLDATA），L为4字节对齐的、以字节为单位计数的V的长度，V是增加状态字段后的有向连线组成元素的堆叠；2?2.拓扑信息以TLV的方式封装在配置消息中，其中T为堆叠方式（FULLDATA），L为4字节对齐的、以字节为单位计数的V的长度，V是增加状态字段后的有向连线TLV的堆叠；所述步骤(3)中拓扑信息的合法性验证过程具体包含如下步骤：3?1.转发件根据新收到的拓扑信息，反向推导出该拓扑信息所包含的逻辑功能块，如果这些逻辑功能块全部被转发件的能力所允许，则进入步骤3?2，否则直接返回失败；3?2．转发件针对新收到的拓扑信息中的每一条有向连线，判断每一条有向连线是否符合转发件的约定，只有在全都符合约定的情况下才能返回成功，否则返回失败；所述的有向连线的起点为源逻辑功能块，终点为目标逻辑功能块；该有向连线表示的是从源逻辑功能块的输出到目标逻辑功能块的输入；所述转发件的约定为源逻辑功能块输出与目标逻辑功能块输入的可连接性。...

【技术特征摘要】
1.一种逻辑功能块动态拓扑的实现方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤(I)转发与控制分离系统内的控制件和转发件都维护了一个拓扑信息库，该拓扑信息库是一组有向连线的集合，该有向连线的起点和终点都是逻辑功能块； 步骤(2)控制件向转发件发送逻辑功能块的属性的配置消息，该配置消息中仅包含拓扑信息，所述的拓扑信息为步骤(I)中拓扑信息库维护过程中的变化部分； 步骤(3)转发件对步骤(2)所述的拓扑信息进行合法性验证，如果验证成功进入步骤(4)，否则将进入步骤(6)； 步骤(4)转发件根据收到的拓扑信息，生效新拓扑，如果新拓扑生效成功则进入步骤(5)，否则将进入步骤(6)； 步骤(5)转发件更新自己的拓扑信息库，并生成操作成功的应答消息，然后将该应答消息反馈给控制件； 步骤(6)转发件生成操作失败的应答消息，反馈给控制件； 步骤(7)控制件根据收到的应答消息所包含的内容，来决定是否更新自己的拓扑信息库，如果收到的应答消息为成功，则更新拓扑信息库，否则回滚拓扑信息库； 所述的步骤(2)中逻辑功能块的属性的配置消息和拓扑信息的构造过程具体包含如下步骤: 2-1.将步骤⑵中所述拓扑信息中的每一条有向连线，分成两种情况:新增和删除；在已规定的有向连线组成元素(如:源逻辑功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明，王伟明，李传煌，诸葛斌，董黎刚，肖邦志，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：