支持大象流的网络管理方法、系统、交换机和网络技术方案

本发明专利技术公开了一种支持大象流的网络管理方法、网络管理系统、网络交换机和通信网络，其中支持大象流的网络管理方法包括：在检测到网络中的大象流时，提取大象流的源地址和目的地址，获取源地址和目的地址之间的多个路径，利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重；网络管理系统生成网络交换机的转发表，并将转发表发送至网络交换机，所述转发表包括支持大象流的对应路径的权重和网络交换机的操作指令，供网络交换机执行所述转发表，将大象流的流量按照路径的权重分发。采用上述方法与系统装置能够使存在大象流的通信网络保持流量均衡，有效提高网络性能与资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
支持大象流的网络管理方法、系统、交换机和网络
本专利技术涉及网络通信领域，特别涉及一种支持大象流的网络管理方法、网络管理系统、网络交换机和通信网络。
技术介绍
现有的多路径路由技术，如等价多路径（Equal-CostMultipathRouting，ECMP）等，使用基于数据流的静态哈希映射技术随机将流分割到多条可用等价路径上。然而，所有的数据流，无论是它们的大小（字节数），或它们的持续时间都是不相同的，所以这个简单的策略不足以防止网络热点的产生。这种基于哈希映射的策略只在网络中仅有老鼠流（字节数小的数据流）而没有大象流（字节数大的数据流）的情况下才有效。特别是，两个长期存在的大象流可能在很长一段时间内都映射到同一路径，因此导致的拥塞会使网络性能下降，而与此同时网络中可能还有备用路径上的空闲容量可供使用，因此使用现有的多路径路由技术，在存在大象流的情况下容易导致网络性能的下降。
技术实现思路
本专利技术提供了一种支持大象流的网络管理方法、网络管理系统、网络交换机和通信网络，在检测到大象流时利用路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重，并形成相应转发表，则网络交换机能够根据转发表将大象流的流量按照权重分发，保证了网络的性能。本专利技术提供了一种支持大象流的网络管理方法，该方法包括:在检测到网络中的大象流时，提取大象流的源地址和目的地址，获取源地址和目的地址之间的多个路径，利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重；网络管理系统生成网络交换机的转发表，并将转发表发送至网络交换机，所述转发表包括支持大象流的对应路径的权重和网络交换机的操作指令，供网络交换机执行所述转发表，将大象流的流量按照路径的权重分发。优选的，所述流表包括目的地址和对应的动作域，所述动作域分别指向一个组表；所述组表分别包括多个动作项目，所述动作项目分别包括路径的权重和网络交换机的操作指令。优选的，该方法还包括：生成LLDP报文并定期下发到网络交换机；接收网络交换机上传的LLDP报文，通过接收的LLDP报文得到网络拓扑结构；定期轮询网络交换机的统计数据，以获取网络交换机的负载和网络链路的负载。优选的，所述利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重，包括：获取代表源地址和目的地址之间所有可用路径的集合，令所述路径的数目为I；对每一路径i（0≤i≤I-1）执行以下操作：令其包括的子路径的数目为Ji；令子路径j包括的链路的数目为Kji（0≤j≤Ji-1）；令λkji（0≤k≤Kji-1）为链路k的负载；令ckji（0≤k≤Kji-1）为链路k的容量；计算各链路的链路利用率：LUkji为链路k的链路利用率；计算路径的权重：wi∈{0,1,...,9}为路径i的权重。本专利技术还提供一种网络管理系统，所述网络管理系统包括：大象流路径计算单元，用于在检测到网络中的大象流时，提取大象流的源地址和目的地址,获取源地址和目的地址之间的多个路径，利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重；路径管理单元，用于生成网络交换机的转发表，并将转发表发送至网络交换机，所述转发表包括支持大象流的对应路径的权重和网络交换机的操作指令，供网络交换机执行所述转发表，将大象流的流量按照路径的权重分发，较佳地，分发到所述路径对应的下一跳网络节点。优选的，所述网络管理系统还包括：网络拓扑单元，用于生成LLDP报文并定期下发到网络交换机，以及接收网络交换机上传的LLDP报文，通过接收的LLDP报文得到网络拓扑结构；网络负载监测单元，用于定期轮询网络交换机的统计数据，以获取网络交换机的负载和网络链路的负载。优选的，所述大象流路径计算单元，用于利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算路径的权重；其中，所述大象流路径计算单元，用于获取代表源地址和目的地址之间所有可用路径的集合，令所述路径的数目为I；所述大象流路径计算单元，进一步用于对每一路径i（0≤i≤I-1）执行以下操作，以计算路径的权重：令其包括的子路径的数目为Ji；令子路径j包括的链路的数目为Kji（0≤j≤Ji-1）；令链路k的负载为λkji（0≤k≤Kji-1）；令链路k的容量为ckji（0≤k≤Kji-1）；计算各链路的链路利用率：LUkji为链路k的链路利用率；计算路径的权重：wi∈{0,1,...,9}为路径i的权重。本专利技术还提供一种网络交换机，包括：大象流上报单元，用于从接收到的数据流中选取标记为大象流的数据流并将所选取的数据流上报至网络管理系统；转发单元，用于接收并执行网络管理系统发送的转发表，将大象流的流量照转发表中的权重分发，较佳地，分发到路径对应的下一跳网络节点。本专利技术还提供一种通信网络，包括：如上所述的网络管理系统；以及，信号连接于所述网络管理系统的如上所述的网络交换机。本专利技术实施例的有益效果是：通过根据网络各路径的负载信息，计算出支持大象流的对应路径的权重，然后交换机按照各路径的权重将大象流的流量分发，可以改善网络性能。通过检测大象流并针对大象流进行计算路径的权重的处理，而对于老鼠流则使用基本的路由算法，可以在改善网络性能的同时控制资源开销。附图说明图1为本专利技术一实施例的一种支持大象流的网络管理方法的流程图；图2为本专利技术的转发表的详细示意图；图3为本专利技术一实施例的一种通信网络的结构框图；图4为本专利技术一实施例的一种网络交换机的结构框图；图5为本专利技术一实施例的一种网络管理系统的结构框图；图6（a）为使用等价多路径路由算法的一种应用场景的示意图；图6（b）为本专利技术一实施例的一种应用场景的示意图；图7为使用本专利技术与使用现有技术的网络时延的对比示意图；图8为使用本专利技术与使用现有技术的网络吞吐量的对比示意图；图9为使用本专利技术与使用现有技术的链路利用率的对比示意图。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，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术的技术构思主要在于，通过计算支持大象流的对应路径的权重（负载轻的路径权重较高），使得大象流能够根据网络路径的负载被分发。由于负载轻的路径权重高，因此向负载轻的路径分发的大象流的流量大，从而达到负载均衡和改善网络的整体性能的技术效果。图1为本专利技术一实施例的一种支持大象流的网络管理方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤:S100、在检测到网络中的大象流时，提取大象流的源地址和目的地址,获取源地址和目的地址之间的多个路径，利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重。S200、生成网络交换机的转发表，并将转发表发送至网络交换机，所述转发表包括支持大象流的对应路径的权重和网络交换机的操作指令，供网络交换机执行所述转发表，将大象流的流量按照路径的权重分发，较佳地，将大象流的流量按照路径的权重分发到所述路径对应的下一跳网络节点。通过计算支持大象流的对应路径的权重，生成包括支持大象流的对应路径的权重和网络交换机的操作指令的转发表并发送至交换机，使得交换机能够按照转发表将大象流根据网络路径的负载分发。由于转发表包括网络交换机的操作指令，因此网络交换机能够根据操作指令确定路径对应的下一跳网络节点（交换机或其余网络设备）并将数据流发送至该网络节点；而且由于转发表包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持大象流的网络管理方法，其特征在于，该方法包括:在检测到网络中的大象流时，提取大象流的源地址和目的地址，获取源地址和目的地址之间的多个路径，利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重；网络管理系统生成网络交换机的转发表，并将转发表发送至网络交换机，所述转发表包括支持大象流的对应路径的权重和网络交换机的操作指令，供网络交换机执行所述转发表，将大象流的流量按照路径的权重分发。

【技术特征摘要】
1.一种支持大象流的网络管理方法，其特征在于，该方法包括:在检测到网络中的大象流时，提取大象流的源地址和目的地址，获取源地址和目的地址之间的多个路径，利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重；网络管理系统生成网络交换机的转发表，并将转发表发送至网络交换机，所述转发表包括支持大象流的对应路径的权重和网络交换机的操作指令，供网络交换机执行所述转发表，将大象流的流量按照路径的权重分发；所述利用所述路径的网络负载和网络拓扑结构计算支持大象流的对应路径的权重，包括：获取代表源地址和目的地址之间所有可用路径的集合，令所述路径的数目为I；对每一路径i(0≤i≤I-1)执行以下操作：令其包括的子路径的数目为Ji；令子路径j包括的链路的数目为Kji(0≤j≤Ji-1)；令链路k的负载为λkji(0≤k≤Kji-1)；令链路k的容量为ckji(0≤k≤Kji-1)；计算各链路的链路利用率：LUkji为链路k的链路利用率；计算路径的权重：wi∈{0,1,...,9}为路径i的权重。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转发表包括流表和组表；所述流表包括目的地址和对应的动作域，所述动作域分别指向一个组表；所述组表分别包括多个动作项目，所述动作项目分别包括路径的权重和网络交换机的操作指令。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：生成LLDP报文并定期下发到网络交换机；接收网络交换机上传的LLDP报文，通过接收的LLDP报文得到网络拓扑结构；定期轮询网络交换机的统计数据，以获取网络交换机的负载和网络链路的负载。4.一种网络管理系统，其特征在于，所述网络管理系统包括：大象流路径计算单元，用于在检测到网络中的大象流时，提取大象流的源地址和目的地址，获取源地址和目的地址之间的多个路径，利用所述路...

【专利技术属性】
技术研发人员：寿国础，李洁，胡怡红，郭志刚，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11