[发明专利]软件定义网络中数据流路径更新方法及装置

说明书

本发明属于计算机网络通信技术领域，特别涉及一种软件定义网络中数据流路径更新方法及装置，该方法包含：提取更新过程中一致性约束特征，确定约束逻辑关系，并根据初始网络配置与最终网络配置，建立线性规划模型；求解线性规划模型，若模型无解，则返回约束逻辑关系确定过程对约束逻辑关系进行约束置换，重新建立线性规划模型；若模型有解，则获取执行复制匹配操作节点数目进行数据流拼接。本发明中协同利用源路由与一致性约束提取与置换，通过约束提取与建模、约束置换与模型求解、操作序列校验与源路由拼接，可以在保证一致性特征的前提下，大幅度削减更新过程的TCAM冗余资源开销，对软件定义网络技术发展领域具有重要的指导意义。

技术领域

本发明属于计算机网络通信技术领域，特别涉及一种软件定义网络中数据流路径更新方法及装置。

背景技术

因网络状态的动态变化特性，规则更新是网络中的常见现象，通过网络更新来调整路由表、更改访问权限可以完成网络维护、漏洞修补等网络日常运维操作。网络更新过程的关键在于逐步更改网络中节点的配置直到网络中的所有节点都已经运行其最终配置。而在网络更新过程中节点可以进行的操作有:安装或者删除FIB(Forward InformationBase,FIB)表中的路由规则、数据包添加标签、更改访问权限等。由于现实中同时完成所有的更新操作是不切实际的，所以更新过程是一个增量过程，需要经过一系列中间态。而如何保证更新过程的一致性，维护网络正常功能，避免环路，路由黑洞等异常的发生是网络安全更新的保证，也是更新过程的关键目标。如若不然，可能会导致数据流沿初始路径与最终路径的混合来转发等一系列异常与错误。

目前软件定义网络规则更新技术，有两种基本的更新机制，一种被称之为two-phase commit，其核心原理在于，所有的节点同时维护初始规则与最终规则，并由入口节点所加的标签决定所应采取的转发规则，具体如图1所示，机制在u v z三个节点同时维护初始与最终规则，依靠入口节点s所加的标签来决定应采取的规则。这种机制在维护一致性的同时，造成了近乎两倍的TCAM三态内容寻址存储器资源消耗，而TCAM是一种昂贵且高能耗的存储资源，所以这种机制并不实际，而另一种一致性更新机制被称之为orderedscheduling，这种机制的核心机理在于，按照一定的约束条件，计算节点的更新顺序，并按照该顺序更新节点。虽然这种机制并不需要额外的TCAM资源开销，但其只能维持部分一致性更新特性，或求解强一致性更新序列未必一定存在。因此，当前软件定义网络的规则更新技术，迫切需要一种低TCAM开销，且能维系一致性更新特性的数据流路径更新技术。

发明内容

为此，本发明提供一种软件定义网络中数据流路径更新方法及装置，通过协同利用源路由与一致性约束提取与置换，实现软件定义网络的规则低TCAM开销的一致性更新，降低数据流路径更新过程中网络设备负载压力。

按照本发明所提供的设计方案，一种软件定义网络中数据流路径更新方法，包含如下内容：

提取更新过程中一致性约束特征，确定约束逻辑关系，并根据初始网络配置与最终网络配置，建立线性规划模型；

求解线性规划模型，若模型无解，则返回约束逻辑关系确定过程对约束逻辑关系进行约束置换，重新建立线性规划模型；若模型有解，则获取执行复制匹配操作节点数目进行数据流拼接。

上述的，提取更新过程一致性约束特征中，首先，通过更新顺序约束和标签匹配约束将更新过程的一致性特征抽象为系列约束，该系列约束包含无环路约束、无黑洞约束、标签匹配约束和路径正确性约束；然后，确定约束间的逻辑关系，该逻辑关系包含置换关系及依赖关系。

上述的，约束替换过程中，对于限制同一异常的约束，利用标签匹配约束进行顺序更新约束的单向置换，保证其余约束逻辑语义不变，寻找模型的可解约束集合。

优选的，利用标签匹配约束进行顺序更新约束的单向置换，包含如下内容：