[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

摘要

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。

主权项

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，其特征在于，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，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；所述的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，交换机的Mac地址，IP地址，端口发送、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，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，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，交换机ID，内容关键词；交换机流表：代表根据业务请求的路由决策结果、决策结果向交换机流表的转换与存储更新，并且更新相关的交换机内部的流表；(2)基于热点内容的交换机存储机制交换机通过外接存储设备实现热点内容的存储功能，根据近期热点内容在特定的交换机中存储热点视频内容，当有业务请求到来时，控制器能够解析出请求所需要的热点内容，并且判断在其网络下的交换机中是否存在此内容；(3)基于负载均衡的路由选择策略；所述(2)具体为：步骤2‑1)软件定义网络(SDN)控制器通过向交换机发送带有LLDP的packet out消息，交换机通过相邻节点发送LLDP，相邻的交换机将信息packet in返回给控制器；最终得到交换机信息，并且将其存储为交换机信息表，网络拓扑表和内容存储信息表；步骤2‑2)交换机不断接收用户请求，优先处理高优先级的业务，低优先级发送的业务进入等待计时；步骤2‑3)交换机接收发送业务请求，通过南向接口Openflow协议传送给软件定义网络SDN控制器，控制器对其进行解析处理，得到<业务请求ID，内容关键字>；步骤2‑4)软件定义网络SDN控制器通过查询内部的内容存储信息表，对步骤2所得到的<业务请求ID，内容关键字>进行匹配，如果存在匹配的交换机，则将匹配到的交换机ID形成一个集合；否则目的端仍为原请求目的端；步骤5)根据网络中的状况，在匹配得到的交换机集合中确定一个合适的交换机，并且根据路由选择策略制定路由；所述(3)基于负载均衡的路由选择策略，具体步骤如下：步骤3‑1)根据控制器中的信息计算链路利用率l；步骤3‑2)根据软件定义网络SDN控制器中的交换机信息表，为每条链路计算链路权重值；其中l代表链路利用率，N代表某条链路发送端传输队列的最大容量，n代表链路发送端传输队列长度；跳转至步骤3‑3)；步骤3‑3)在业务请求终端和目的节点之间有很多路径，以最小链路权重和为优化目标，根据各个路径的链路权重值和，利用软件定义网络SDN控制器在其中选取出一条最优路径；步骤3‑4)根据选取的最优路径，生成对应的流表项，通过南向接口Openflow下发的相应的交换机中，使得业务请求的资源通过交换机传输到业务请求终端上。