一種傳統(tǒng)ip網(wǎng)絡(luò)與sptn網(wǎng)絡(luò)互通方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于SDN控制技術(shù)的傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)與SPTN網(wǎng)絡(luò)互通的方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]起源于斯坦福大學(xué)的SDN技術(shù)為互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新帶來(lái)了一場(chǎng)革命，SDN技術(shù)將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的控制和轉(zhuǎn)發(fā)功能相分離，采用集中式的控制方式、靈活的編程接口實(shí)現(xiàn)基于流表的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，無(wú)須依賴底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，屏蔽了來(lái)自底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的差異，使網(wǎng)絡(luò)更加靈活和智會(huì)K。
[0003]PTN網(wǎng)絡(luò)秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢(shì)，針對(duì)分組業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性和統(tǒng)計(jì)復(fù)用傳送的要求而設(shè)計(jì)，以分組業(yè)務(wù)為核心并支持多業(yè)務(wù)擴(kuò)展，具有較低的總使用成本，在城域網(wǎng)中使用廣泛。然而，由于4G甚至5G時(shí)代移動(dòng)業(yè)務(wù)極大豐富，PTN承載網(wǎng)絡(luò)遇到了新的挑戰(zhàn)，如爆炸性增長(zhǎng)的帶寬保障，海量業(yè)務(wù)的智能管理和新業(yè)務(wù)快速布放等，PTN技術(shù)有進(jìn)一步演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力。SDN天然的高效管控特性可與PTN網(wǎng)絡(luò)結(jié)合引入SPTN(軟件定義分組傳送網(wǎng))技術(shù)，通過(guò)集中式的網(wǎng)絡(luò)可編程控制和網(wǎng)絡(luò)能力的開(kāi)放，更好地滿足ICT時(shí)代以網(wǎng)絡(luò)為中心的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)需求。
[0004]對(duì)于傳統(tǒng)IP數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，各網(wǎng)元分別擁有自己的控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面，控制和轉(zhuǎn)發(fā)功能是集成在一起的，路由功能是網(wǎng)絡(luò)所必備的功能，然而在SPTN網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改變，使得傳統(tǒng)的完全分布式路由機(jī)制并不合適。
[0005]由于SPTN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，而且SPTN網(wǎng)絡(luò)的路由是通過(guò)集中式控制器下發(fā)流表的方式完成的，與現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)的路由方式無(wú)法兼容，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)與SPTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)路由層面的互聯(lián)互通是一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。如圖1所示，引入SPTN網(wǎng)絡(luò)后，SPTN網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)網(wǎng)中只部署在部分地區(qū)，形成單個(gè)AS(自治域)域，由于路由發(fā)現(xiàn)方式不同，跨IP網(wǎng)絡(luò)與SPTN網(wǎng)絡(luò)路由易形成路由“孤島”，所以完成網(wǎng)絡(luò)的SPTN建設(shè)，需要考慮不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)的開(kāi)展下，逐步實(shí)現(xiàn)新設(shè)備的引入和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，從而解決路由“孤島”問(wèn)題。在完成網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各種增值開(kāi)發(fā)，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值。
[0006]目前有三種潛在的方式來(lái)解決傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)與SDN網(wǎng)絡(luò)互通問(wèn)題，前兩種主要是針對(duì)整體使用SDN的自治域網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)IP技術(shù)的自治域網(wǎng)絡(luò)互通的解決方法，最后一種是針對(duì)在自治域內(nèi)，部分部署的SDN網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通的解決方法，三種方式的主要特點(diǎn)和存在的問(wèn)題分析如下。
[0007](— )利用控制器處理所有數(shù)據(jù)信息
[0008]在這種方式下，當(dāng)一段報(bào)文信息到達(dá)邊界接口后，在邊界接口進(jìn)行匹配，將與邊界接口匹配的報(bào)文發(fā)送至SDN控制層，在控制平面將與流表中的指定路由協(xié)議流表項(xiàng)匹配的報(bào)文，由路由協(xié)議模塊進(jìn)行運(yùn)算生成核心路由表，生成的核心路由表以帶掩碼的方式并入所述流表中，并根據(jù)SDN控制層的轉(zhuǎn)發(fā)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算出到達(dá)該路由目的地在SDN域內(nèi)部的路徑，生成相應(yīng)的流表項(xiàng)，將生成的流表項(xiàng)下發(fā)至SDN數(shù)據(jù)平面進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。這種方式雖然能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)與SDN網(wǎng)絡(luò)的互通，但是這種方式下，幾乎所有的報(bào)文信息包括控制信息和數(shù)據(jù)流都將通過(guò)邊界接口傳送到控制平面再生成相應(yīng)的路由表，路由表項(xiàng)將會(huì)非常龐大，這將大大增加控制器的負(fù)荷，所以并不適合用在大型實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中。
[0009 ] (二)利用RouteFlow路由虛擬化功能在SDN網(wǎng)絡(luò)中虛擬IP路由服務(wù)
[0010]在這種方式中，由RouteFlow虛擬機(jī)將SDN設(shè)備虛擬化，每一個(gè)虛擬機(jī)被當(dāng)成普通路由設(shè)備，傳統(tǒng)路由器直接與RouteFlow虛擬機(jī)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)路由器與SDN網(wǎng)絡(luò)的互通，其中，RouteFlow是基于OpenFlow實(shí)現(xiàn)的路由虛擬化開(kāi)源項(xiàng)目，解決交換機(jī)的流表生成和下發(fā)的數(shù)據(jù)平面問(wèn)題及控制平面路由協(xié)議及計(jì)算的問(wèn)題。RouteFlow是由一個(gè)OpenFlow控制器應(yīng)用程序、一個(gè)獨(dú)立的RouteFlow服務(wù)器以及虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境組成來(lái)重新實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)的連通性以及運(yùn)行IP路由工程，在這種方式下，路由計(jì)算的成本將會(huì)很高，而且效率也很低，這種方式將不適合用在大型網(wǎng)絡(luò)中。
[0011](三)在自治域內(nèi)，部分部署的SDN網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通
[0012]在這種方式中，SDN網(wǎng)絡(luò)部分只有一個(gè)域，是整個(gè)AS域中的一部分，通過(guò)邊緣轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的邊緣路由器相連。所有模塊都放在一個(gè)控制單元內(nèi)，使得控制單元需要處理大量的報(bào)文，控制器負(fù)擔(dān)較重；另外，在這種方式中，SDN控制器根據(jù)自身網(wǎng)口的MAC地址將數(shù)據(jù)包調(diào)度到轉(zhuǎn)發(fā)路徑上，然后由控制器下發(fā)相應(yīng)的流表到轉(zhuǎn)發(fā)單元上進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)直到數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地。但是這種方式只適合在自治域內(nèi)，部分部署的SDN網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，只支持一個(gè)控制單元的方式，不能擴(kuò)展到多個(gè)控制器多個(gè)SDN域的情況，可擴(kuò)展性較差，不支持大規(guī)模組網(wǎng)；而且在這種方式下是根據(jù)數(shù)據(jù)包到來(lái)的情況再進(jìn)行流表下發(fā)及轉(zhuǎn)發(fā)，響應(yīng)時(shí)間將會(huì)非常慢，不適合用在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明提供一種整體使用SPTN的自治域網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)IP技術(shù)的自治域網(wǎng)絡(luò)互通的方法及系統(tǒng)，以解決SPTN網(wǎng)絡(luò)無(wú)法在不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)的開(kāi)展下，逐步實(shí)現(xiàn)新設(shè)備的引入與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)完成互通而形成的孤島問(wèn)題。
[0014]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0015]一種傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)與SPTN網(wǎng)絡(luò)互通的方法，包括以下步驟:
[0016]步驟一、SPTN網(wǎng)絡(luò)的兩級(jí)控制單元收集SPTN域內(nèi)的路徑信息及拓?fù)湫畔ⅲ?br>[0017]步驟二、為SPTN網(wǎng)絡(luò)指定與IP網(wǎng)絡(luò)相連的邊界轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，并根據(jù)指定的邊界轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備與指定路由協(xié)議報(bào)文特征創(chuàng)建指定路由協(xié)議流表項(xiàng)并將流表下發(fā)到SPTN網(wǎng)絡(luò)邊界轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備中；
[0018]步驟三、傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中的邊界路由器與SPTN網(wǎng)絡(luò)建立BGP鄰居；
[0019]步驟四、建立BGP鄰居后，傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的邊界路由器發(fā)送指定端口的路由協(xié)議報(bào)文到邊界SPTN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備進(jìn)行流表匹配，與邊界SPTN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備匹配的路由協(xié)議報(bào)文將通過(guò)安全通道傳送到一級(jí)控制單元，否則丟棄，經(jīng)過(guò)協(xié)議解析實(shí)現(xiàn)SPTN網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文互通；
[0020]步驟五、收集傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)邊界路由器與SPTN網(wǎng)絡(luò)邊界轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的邊界信息生成路由表及擴(kuò)展的ARP表；[0021 ]步驟六、SPTN域的一級(jí)控制單元建立SPTN域各個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)之間的路徑，生成該條路徑上每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的流表項(xiàng)，進(jìn)行協(xié)議封裝后將生成的流表項(xiàng)下發(fā)至SPTN數(shù)據(jù)平面，當(dāng)有數(shù)據(jù)包從IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到SPTN域時(shí)，根據(jù)流表匹配情況進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0022]進(jìn)一步的，步驟一中，先由二級(jí)控制單元收集本域的路徑信息及拓?fù)湫畔?，然后通過(guò)協(xié)議封裝上報(bào)給一級(jí)控制單元進(jìn)行協(xié)議解析后合成全局路徑信息及拓?fù)湫畔⒉⒈４?一級(jí)控制單元用于協(xié)調(diào)各個(gè)二級(jí)控制單元，收集二級(jí)控制單元儲(chǔ)存的信息，二級(jí)控制單元用于管理底層轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，從底層設(shè)備中得到交換機(jī)狀態(tài)和鏈路狀態(tài)等信息，保存并上傳。
[0023]更進(jìn)一步的，步驟二中，所述邊界轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備是通過(guò)應(yīng)用程序的方法指定;所述步驟二還包括:當(dāng)邊界交換機(jī)與二級(jí)控制單元建立連接后，二級(jí)控制單元會(huì)自動(dòng)下發(fā)兩條用于向外部路由器和一級(jí)控制單元傳送指定端口的路由協(xié)議報(bào)文的流表項(xiàng)，從而建立SPTNi或一級(jí)控制單元和與傳統(tǒng)IP域相連的SPTN邊界轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備之間的安全通道，用于傳輸匹配后的指定路由協(xié)議報(bào)文特征的報(bào)文信息；
[0024]更進(jìn)一步的，步驟三中，傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中的邊界路由器發(fā)送ARP請(qǐng)求到SPTN邊界轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OpenFlow協(xié)議從轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備管理口將請(qǐng)求上交給二級(jí)控制單元的ARP代理程序，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OpenFlow協(xié)議回復(fù)ARP請(qǐng)求，同時(shí)，一級(jí)控制單元也會(huì)通過(guò)特定的網(wǎng)卡發(fā)送ARP請(qǐng)求報(bào)文到二級(jí)控制單元的ARP代理程序，請(qǐng)求傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中邊界路由器的MAC地址，ARP代理也會(huì)相應(yīng)回復(fù)外部路由器的MAC地址，