[发明专利]基于内容存储与网络状况的软件定义网络路由决策方法

说明书

本发明公开了基于内容存储与网络状况的软件定义网络路由决策方法，该方案中控制平面的控制器拥有全局网络的信息，并且部分交换机具备内容存储功能，可将热门视频存储在交换机中。控制器根据业务请求特征、当前网络状态信息和内容感知进行路由决策，数据平面的各个交换机根据控制器下发的路由决策结果进行数据传输，实现控制平面与数据平面的分离。同时具备内容存储功能的交换机存储热门视频，当终端发起业务请求时，可以根据既定策略提供相应已在交换机中存储的视频。因此能够减少对网络资源的占用，有效地降低网络延迟，同时避免大量的跨网数据流量、降低网络运营成本从而达到提升整体网络服务性能的目的。

技术领域

本发明涉及基于内容存储与网络状况的软件定义网络路由决策方法，将部分热点内容缓存到交换机，有效提升整体网络的服务性能，属于通信技术领域。

背景技术

软件定义网络是一种新型网络创新架构，其核心技术SDN控制器与南向接口Openflow协议通过将网络设备控制面与数据面分离，从而实现网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供良好的平台。从路由器的设计上看，它由软件控制和硬件数据通道组成。软件控制包括管理以及路由协议等。数据通道包括针对每个包的查询、交换和缓存。如果将网络中所有的网络设备视为被管理的资源，可以抽象出一个网络操作系统的概念，这个网络操作系统一方面抽象了底层网络设备的具体细节，同时还为上层应用提供了统一的管理视图和编程接口。这样，基于网络操作系统这个平台，用户可以开发各种应用程序，通过软件来定义逻辑上的网络拓扑，以满足对网络资源的不同需求，而无需关心底层网络的物理拓扑结构。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出基于内容存储与网络状况的软件定义网络路由决策方法，软件定义网络(SDN)控制器能够集中管理网络内的各个交换机的状态信息，各个交换机只需要根据SDN控制器下发的流表对数据包进行转发，实现SDN控制器的路由策略。另外，特定的交换机内部具有内容存储的功能，能够存储近期的热点内容，使得用户可以依据制定的策略请求视频源，减少对网络资源的占用，有效地降低网络延迟同时避免了大量的跨网数据流量、降低网络运营成本。

技术方案如下：

1.基于内容存储与网络状况的软件定义网络路由决策方法，包括：

(1)基于软件定义网络的体系结构，将数据平面与转发平面相分离，交换机的控制平面集中在SDN控制器中，而交换机仅起到数据转发的功能，实现了集中控制的方式优化网络。SDN控制器将获取到的全局网络状态信息分类，以信息表的形式存储在控制器的物理存储媒介中，当业务请求到来时，将路由选择决策需要的信息从这些信息表中获取，作为路由决策的输入，同时输出的决策结果用来更新相关的信息表，并且通过南向接口Openflow协议将决策的结果流表下发到相应的交换机中；数据平面的交换机根据下发的流表进行数据转发，实现业务请求。

SDN控制器存储的信息表的说明以及每张表中关键属性包括：

业务请求信息表：Internet能够提供给用户的业务流信息，包含业务的类型、请求内容的关键字、业务的实时性、传输速率、优先级、数据包大小属性；

交换机信息表：代表每个交换机的一些参数属性和可用资源，如交换机的Mac地址，IP地址，端口发送(接收)的字节数和包数以及可用带宽；

客户端信息表:代表每个连接到网络中的终端的参数属性，如客户端的Mac地址，IP地址；

拓扑管理表：代表底层的客户端和交换机的连接关系，并把这些连接关系抽象为映射表，建立二者之间连接关系的映射并且形成一个网络拓扑，清晰地显示网络中的终端设备与交换机之间连接状态；

内容存储信息表：代表每个交换机内部具有内容存储的功能，存储的热门内容的关键词会与对应的交换机相关联并存储在此表中，如<交换机ID，内容关键词>；