[发明专利]用于SDN网络的区域控制设备、域控制设备和控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，具体地说，涉及一种用于SDN网络的区域控制设备、域控制设备和控制系统。

背景技术

软件定义的网络(SoftwareDefinedNetworking，SDN)是一种新型的网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，从而通过集中的控制器中的软件平台去实现可编程化控制底层硬件，实现对网络资源灵活的按需调配。在SDN网络中，网络设备只负责单纯的数据转发，可以采用通用的硬件，而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统，负责对不同业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。

随着数据平面交换机规模的增长，集中式的控制平面对数据平面消息的处理时间以及处理能力无法满足数据平面的扩展需求。现有SDN控制平面控制器之间没有标准的通信协议与机制，控制器之间无法协作共同负载整个数据平面的网络流量请求。

目前，国内外研究主要采用两种体系结构提高SDN控制平面的可扩展性：

第一种体系结构为扁平分布式控制平面。控制平面多控制器通过分布式数据库共享全局同步及拓扑信息，进而使每台控制器掌握全网信息，处理各自连接的交换机发送至控制平面的消息。

扁平分布式体系结构由于只采用单层控制器结构，在传统基于包转发的网络结构中可扩展性比较好。但是，由于SDN网络具有基于流转发的特性，在此我们假设将<源地址，目的地址>一致的报文视为一组流。当一台SDN控制器管理具有M台网络设备时，控制平面的计算复杂度为O(M²)。若控制平面采用迪杰斯特拉算法，当网络规模增大N倍时，控制平面的计算复杂度为O(M²N²)，控制平面的计算复杂度以O(N²)增长。此时，若仅增加N台控制器，控制平面的处理能力增长O(N)，是以线性增长。因此我们可以看出随着网络规模的增长，控制平面需要处理的报文数量以平方增长而控制平面的处理能力以线性增长。而扁平分布式体系结构无法解决随着网络规模增长，处理报文数以平方增长而控制平面的处理能力以线性增长的问题。

第二种体系结构为层次集中式控制平面，其中主要采用两层集中式体系结构。底层控制器直接连接底层物理网络，负责收集底层的网络拓扑与状态信息。顶层集中式控制器负责收集所有底层控制器掌握的网络拓扑与状态信息，进而掌握全网信息。当底层控制器处理的数据流到达范围超出其管理区域时，底层控制器将消息报文转发给底层掌握全局信息的控制器处理。

层次集中式体系结构由于顶层为集中式控制器，当交换机地理位置离控制器较远时，传输延迟过长，会导致控制平面消息处理的堆积，导致控制平面处理能力急剧下降，进而引起控制平面的消息处理风暴。同时，层次集中式体系结构也无法解决随着网络规模增长，处理报文数以平方增长而控制平面的处理能力以线性增长的问题。另外，层次集中式体系结构也存在单点故障问题。

以上两种控制平面体系结构虽然能在一定程度上提高SDN控制平面的可扩展性，但是当其应用于大规模网络时，仍然无法解决控制平面的可扩展性问题。

因此，当前迫切需要一种能够用于大规模SDN网络的区域控制设备及域控制设备。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，首先提供了一种用于SDN网络管理区域内部的区域控制设备，包括：

区域主机管理模块，用于提取管理区域内的主机信息并提供给控制所述区域控制设备的域控制设备；

链路发现模块，用于发现管理区域内部的链路和交换机节点信息以及管理区域之间的链路和交换机节点信息；

区域拓扑管理模块，用于获取管理区域内的链路和交换机节点信息来构建管理区域的物理拓扑信息，并生成管理区域的抽象拓扑信息提供给控制所述区域控制设备的域控制设备；

区域路由计算模块，根据区域拓扑管理模块提供的物理拓扑信息计算管理区域内部的路由转发信息。

在一个实施例中，进一步包括：

垂直通信模块，用于区域控制设备与域控制设备之间建立TCP连接，发送管理区域内的信息，以及接收控制所述区域控制设备的域控制设备分发的抽象路由规则。

在一个实施例中，进一步包括：