[发明专利]一种基于SDN环境的数据的可靠组播传输方法

说明书

技术领域

本发明属于网络环境下的数据传输技术领域，更具体地，涉及一种基于SDN环境的数据的可靠组播传输方法。

背景技术

近年来，随着计算机网络规模的持续增长和网络应用的不断增加，传统网络的结构和功能越来越复杂，管理和控制能力逐渐减弱。同时，在传统网络架构下，实行任何新网络研究方案和业务都异常困难，必须在得到相关的标准化组织同意和设备提供商允许时才能投入实际网络环境。为了解决现在网络体系结构造成的众多问题，软件定义网络(Software Defined Network,SDN)技术被提出，随着斯坦福大学相关研究者提出OpenFlow技术，基于OpenFlow的SDN架构在业界广泛推广。

SDN是一种新兴的基于软件的网络架构及技术，具有控制平面与数据平面松耦合、网络状态控制集中、底层网络设施对上层应用透明等特点。相比于传统网络，SDN具有逻辑上集中的控制能力，在网络控制器端可以获得网络的全局信息，支持根据业务需求进行全局调配和最优控制。OpenFlow作为SDN的一种最为业界接受的南向接口，规定了作为SDN基础设施的OpenFlow交换机的基本组件与功能要求，以及用于远程控制器对交换机控制的协议。

随着IT业务的不断丰富，涌现出大量的不同类型的网络应用，在网络中产生大量不同模式的网络流量，其中相当一部分流量为一对多模式，如视频直播、多媒体应用、资源同步等。传统网络技术中，为了传输一对多模式的网络流量，采用IP组播技术来提升效率、减少网络开销。然而传统的IP组播为基于用户数据包协议(User Datagram Protocol,UDP)的非可靠协议，目前应用较为广泛的可靠组播协议均为在UDP协议的基础之上实现的，且进行数据转发过程中不具备网络拥塞感知的能力，容易造成网络拥塞，导致协议的效率低。另一方面，大部分传统组播协议为接收端自由加入和退出，发送端不保存接收端的信息，因此容易造成安全性问题。此外，传统组播协议在处理组播会话变动的情况下灵活性差，如t1时刻A需要给B、C和D发送数据DATA1，而t2时刻A结束DATA1的传输，同时需要给D、E和F发送数据DATA2。囿于传统可靠组播技术的效率低、安全性差、灵活性差等因素，大量一对多模式的流量只能采用基于TCP协议的点到点多次传输的方式完成，典型的如分布式存储系统中的多副本写机制，造成网络资源的严重浪费，影响上层业务的吞吐率。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于SDN环境的数据的可靠组播传输方法，在一对多模式的数据传输场景中具有很好的可靠性、安全性、灵活性和TCP友好性，且传输效率高，延时小。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于SDN环境的数据的可靠组播传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)初始化；进一步包括如下步骤：

(1-1)启动SDN网络控制器，对网络状况进行实时监控；

(1-2)选取任一组播地址，标记为ADDR_SYN；

(1-3)启动至少一个接收端，被启动的接收端将自身的地址信息发送至SDN网络控制器；其中，地址信息包括MAC地址、IP地址和端口号；

(1-4)SDN网络控制器接收并记录地址信息，被启动的接收端进入监听状态；

(2)建立连接；进一步包括如下步骤：

(2-1)发送端在被启动的接收端集合中指定接收端；

(2-2)发送端生成与TCP报文格式相同的第一次握手报文，选取发送端所在主机上未被占用的组播地址作为连接地址ADDR_CONN，将连接地址ADDR_CONN与发送端标识加入第一次握手报文的头部中的TCP选项区域，将指定的接收端总数以及所有指定的接收端的IP地址和端口号作为第一次握手报文的负载数据，以发送端地址为源地址，ADDR_SYN为目标地址，将第一次握手报文发送至网络；

(2-3)SDN网络控制器接收第一次握手报文，提取发送端地址，连接地址ADDR_CONN，指定的接收端总数，以及所有指定的接收端的IP地址和端口号，结合当前的网络拥塞状况获取组播转发树，并将组播转发树下发安装到SDN交换机；

(2-4)对每一个指定的接收端，SDN网络控制器复制第一次握手报文，将得到的第一次握手报文副本的目标地址修改为该指定的接收端的IP地址，发送至网络；