[发明专利]SDN数据平面带状态交换设备、系统及转发处理方法

说明书

本发明公开了一种SDN数据平面带状态交换设备、系统及转发处理方法。所述SDN数据平面带状态交换设备，包括SDN数据平面带状态转发处理器，其包括为多种应用协议设置的状态处理模块和策略模块，所述状态处理模块用于维护数据平面数据包、数据流、连接或者网络的状态，并根据策略模块提供的处理策略确定控制指令和报文处理指令；转发引擎，其对接收的数据报文头部进行解析，根据数据报文头部的信息匹配转发表，把报文发送至对应的状态处理模块，并根据状态处理模块返回的控制指令查询转发表对数据流进行转发。本发明能够在SDN数据平面处理数据报文、数据流、连接和网络状态信息。

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，具体地说，涉及SDN数据平面带状态交换设备、系统及转发处理方法。

背景技术

软件定义网络SDN(Software-Defined Networking)在2010年由美国斯坦福大学Nick McKeown教授和加州大学伯克利分校Scott Shenker教授等共同提出，其出发点是通过对网络控制的抽象重新构建一个转发平面和控制平面分离的网络体系，支持网络功能的不断演进。

软件定义网络将计算机体系结构思想引入网络研究领域，开放性是软件定义网络的本质特性。通过网络设备的开放、控制平面的开放和协议实现的开放，使得网络不再是一个封闭的系统，从而实现网络体系结构的持续演进。软件定义网络的基本思想是不应无限制地纵容网络复杂度的增加，网络复杂度已经越来越难以掌控，需要对网络进行抽象，以屏蔽底层复杂度，为上层提供简单高效的配置与管理。SDN的基本特征有：控制与转发分离，控制平面与转发平面之间的开放接口，逻辑上的集中控制。

OpenFlow协议由斯坦福大学于2008年提出。OpenFlow的基本思想是将传统网络设备中的快速报文转发部分(数据平面)和逻辑路由决策部分(控制平面)进行分离，数据平面驻留在网络设备内部，而控制平面则从网络设备移出集中至控制服务器，双方通过标准化的消息接口来进行通信。同时，在数据平面设计了新的硬件形式----流表(Flow Table)，作为网络设备数据平面的抽象模型，提供给外界进行使用，则外界可管控的数据平面统一为Flow Table形式；在控制平面，网络设备的控制逻辑采用集中式分析、计算和运行，通过标准化的消息方式将控制指令发送给网络设备，实现对网络设备的远程控制，以完成传统分布式网络运行模式下的基本功能，如报文接收、报文转发、修改转发表、获取设备状态等。

OpenFlow协议数据平面“匹配+动作”的转发处理范式虽然能够满足一些协议的需求，但仍然具有较大的局限性。OpenFlow交换机只能提供对报文的匹配处理功能，不能支持对状态信息的处理。在现有的OpenFlow架构中，状态信息只能在控制器上处理。由于交换机和控制器通信带宽和控制器处理能力的瓶颈，把所有的状态信息都在控制器上处理会带来性能和可扩展性的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题之一是在SDN数据平面实现对数据报文、数据流、连接和网络状态信息的处理，解决在交换机和控制器通信带宽和控制器处理能力存在瓶颈的条件下，网络性能受限的缺陷。

本发明的实施例提供了一种SDN数据平面带状态交换设备，包括：

SDN数据平面带状态转发处理器，其包括为多种应用协议设置的状态处理模块和策略模块，所述状态处理模块用于维护数据平面数据包、数据流、连接或者网络的状态，并根据策略模块提供的处理策略确定控制指令和报文处理指令；

转发引擎，其对接收的数据报文头部进行解析，根据数据报文头部的信息匹配转发表，把报文发送至对应的状态处理模块，并根据状态处理模块返回的控制指令查询转发表对数据流进行转发。

在一个实施例中，所述转发引擎通过一个或多个转发表来将报文发送至相应的状态处理模块，所述转发表中设置匹配域和指令域，所述匹配域的内容表示报文匹配区域，所述转发表的指令域中包括将接收的报文转发至状态处理模块中状态表的控制指令。