[发明专利]一种基于点覆盖集的SDN网络拓扑管理方法

说明书

本发明涉及一种基于点覆盖集的SDN网络拓扑管理方法。采用对网络拓扑结构进行优化的方法，利用最少的网络开销对网络拓扑结构进行管理。通过控制器中的网络拓扑管理模块获取整个网络的拓扑结构，然后抽象并简化成无向图，求出度数最小的点覆盖集，尽量减少网络拓扑管理过程中测量点的数量，从而减少测量数据包的数量，达到对网络拓扑结构进行优化管理的目的。本方法使控制器对网络拓扑进行管理，不再需要周期性的向网络中的每一台交换机发送LLDP报文，不仅减少了控制器发送的携带LLDP报文的Packet‑Out消息的数量，而且大大降低了控制器对相应的Packet‑In消息的监听数量，为控制器节约了用于处理其它网络工作的能力，进而提高网络的运行效率。

技术领域

本发明涉及一种基于网络拓扑结构中度数之和最小的点覆盖集的 SDN网络拓扑结构优化管理方法。

背景技术

SDN（软件定义网络）是一种新型的网络架构，它的设计理念是将传统网络中的控制面与数据转发平面进行解耦合，实现真正意义上的网络控制平面与数据转发平面的分离，并且向第三方提供可软件编程的接口，实现真正的通过软件来管理网络。OpenFlow协议是一种比较流行的SDN架构的南向接口标准，定义了一些控制面与数据转发面的消息处理规则，基于OpenFlow协议的SDN网络是当前情况下相对成熟的实现方式，规范了控制平面与数据转发平面的详细的消息通信规则。

OpenFlow协议是基于SDN的网络架构中控制器与OpenFlow交换机之间传输的标准和规范，也是二者在进行交互作用时所使用的接口标准。OpenFlow协议主要支持以下三种类型的消息，即controller-to-switch消息类型、asynchronous消息类型以及symmetric消息类型。其中每个消息类型又由多个子消息所构成。controller-to-switch消息负责控制器到交换机之间的消息传递，通常由控制器主动发起，主要作用是对交换的状态进行查询和对交换机进行管理；asynchronous消息又称为异步消息，它的主要作用是将网络事件以及交换机的状态变化等信息通知控制器。symmetric消息为对称消息，控制器和交换机都能主动发起该消息。

链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol LLDP)是SDN网络中用于发现网络设备之间链路的协议。LLDP协议使得接入网络的一台设备可以将其主要的能力，管理地址，设备标识，接口标识等信息发送给接入同一个局域网络的其它设备。当一个设备从网络中接收到其它设备的这些信息时，它就将这些信息以MIB的形式存储起来。这些MIB信息可用于发现设备的物理拓扑结构以及管理配置信息。它提供了关于网络拓扑以及管理配置的信息，这些信息可以被用于管理、配置的目的。它为以太网网络设备，如交换机、路由器和无线局域网接入点定义了一种标准的方法，使其可以向网络中其他结点公告自身的存在，并保存各个邻近设备的发现信息。例如设备配置和设备识别等详细信息都可以用该协议进行公告。具体来说，LLDP定义了一个通用公告信息集、一个传输公告的协议和一种用来存储所收到的公告信息的方法。要公告自身信息的设备可以将多条公告信息放在一个局域网数据包内传输，传输的形式为类型长度值（TLV）域。这个协议很成熟，也已经是一个真正的标准，而且它能够显示的信息还不仅仅只有来自不同供应商的互连网络基础架构的信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对目前新兴的SDN网络架构中控制器在进行网络拓扑管理过程中资源消耗过多的问题。在网络正常运行的过程中，优化网络拓扑结构中的测量点，尽量减少在进行拓扑发现与管理时产生的测量报文，进而减少网络流量。优化算法的思想是基于贪心算法的思想，然后在求解过程加入一定的策略保证得到的点覆盖集的总度数之和最小。做到在保证控制器可以实时掌握网络拓扑结构的前提下，减少网络资源的消耗和提高控制器的运行效率。