[发明专利]一种主动测量OpenFlow网络端到端路径性能的方法及其所采用的系统

说明书

一种主动测量OpenFlow网络端到端路径性能的方法及其所采用的系统，针对目前无法测量OpenFlow网络端到端路径性能的问题，提出了一种OpenFlow主动测量协议OFMP和以控制器为中心的高效测量方法与系统。该测量方法与系统能够为调试SDN控制程序、定量分析SDN体系结构与机制及评估网络行为提供技术手段和实用工具。在设备时钟同步情况下，系统发送一个分组就可以高效测量特定流的路由、单向时延、往返时延、逐段单向时延、控制平面与数据平面之间时延和丢包率等端到端性能参数。此外，该测量系统在设备时钟不同步或具有非OFMP使能设备的情况下也能测量部分重要性能指标，并具有处理OFMP协议的开销小等特点。

技术领域

本发明属于网络通信领域，具体地说是提出一种主动测量OpenFlow网络端到端路径性能的方法与系统。

背景技术

目前，软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)的网络体系结构为强化网络功能、缩短网络创新周期和解决因特网难题提供了一条新的技术途径。尽管基于OpenFlow的SDN已经在数据中心、网络管理、网络安全等领域得到了应用，验证了SDN体系结构的可行性和可用性，但由于SDN架构更为复杂，并且缺乏调试SDN控制程序、定量分析SDN体系结构与机制及评估网络行为的技术手段，这些严重地阻碍了SDN的科学发展。

网络测量是理解网络行为的基本手段和定量评估网络性能的重要方法。伴随着因特网技术的发展，发展了包括主动测量和被动测量两种模式的网络测量技术。而目前SDN中的OpenFlow规范仅提供了从控制器实时获取流信息的接口，这在一定程度上提供了一种集中式的被动测量方式。被动测量有其局限性，难以测量诸如两点之间连通性以及连通性能等多种参数并且实现技术复杂。IP网络的经验告诉我们，网络端到端路径性能是网络中最重要的指标之一，而获取性能参数的主要手段是主动测量。主动测量通过向路径源端发送测量报文(序列)，然后观察分析测量报文(probe)在网络传输过程中产生的变化，从而推测出网络状态和相关性能参数。这种主动注入并跟踪分组真实路由的测量方式更能反映问题真实情况。然而，SDN目前缺乏实用的主动测量机制和方法。

对比IP网络中的主动测量机制，不难发现在SDN中发展高效易用的主动测量机制存在着很大困难。首先是可行性，IP网络中任何两点之间都默认存在着端到端路径，这使测量端到端性能成为可能，而在SDN(以下以OpenFlow 网络为例)中两点之间的路径可能并不存在，即便存在，分组也要遵从控制器下发给交换机的流转发规则。其次是易用性，IP网络具有支持网络测量的协议如网际控制报文协议(Internet control messages protocol，ICMP)，这使主动测量易于进行，而在SDN中并不存在这样一种协议。第三是高效性，IP结点协议栈内置支持主动测量功能，这使测量任务能够高效完成，而SDN结点却不能提供这种支持。实现高效易用的SDN主动测量机制必须要面对和解决这些问题。

发明内容

本发明针对目前在OpenFlow网络中无法有效进行端到端路径性能测量的问题，提出一种主动测量OpenFlow网络端到端路径性能的方法及其所采用的系统。

本发明的技术方案是：

一种主动测量OpenFlow网络端到端路径性能的方法，在OpenFlow规范的基础上，它包括下列步骤：

A.用户发送网络端到端路径性能的测量指令至OFMP使能控制器，OFMP使能控制器接到用户发送的网络端到端路径性能的测量指令后，解析测量指令获取测量指标和测量路径，构造OFMP测量报文并在测量报文中写入OFMP使能控制器的本地测量信息，按照测量路径向其中的首跳OFMP使能交换机发送该测量报文(首跳和最后一跳交换机均为OFMP使能交换机)，所述的OFMP测量报文包括测量路径和测量路径中各OFMP使能交换机的本地测量信息；