WO2014183519A1 - 网络拓扑发现方法和系统 - Google Patents

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WO2014183519A1
WO2014183519A1 PCT/CN2014/075373 CN2014075373W WO2014183519A1 WO 2014183519 A1 WO2014183519 A1 WO 2014183519A1 CN 2014075373 W CN2014075373 W CN 2014075373W WO 2014183519 A1 WO2014183519 A1 WO 2014183519A1
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network
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link
controller
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王其磊
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ZTE Corp
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ZTE Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/02—Topology update or discovery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/12—Discovery or management of network topologies
    • H04L41/122—Discovery or management of network topologies of virtualised topologies, e.g. software-defined networks [SDN] or network function virtualisation [NFV]

Definitions

  • the present invention relates to the field of software-defined network architecture, and in particular to a network topology discovery method and system for using a protocol for topology discovery in a network.
  • routers As the current network exposes more and more ills and people's demand for network performance, researchers have to add a lot of complex functions to the router's architecture, such as OSPF, BGP, multicast, differentiated services, Traffic engineering, NAT, firewall, MPLS, etc. This makes switching devices such as routers more and more bloated and the space for performance improvement is getting smaller and smaller.
  • SDN Software Defined Network
  • OpenFlow switches include three parts: flow table, secure channel and OpenFlow protocol.
  • the secure channel is the interface that connects the OpenFlow switch to the controller.
  • the controller passes this connection
  • the port controls and manages the switch, while the controller receives events from the switch and sends packets to the switch.
  • the switch and controller communicate over a secure channel, and all information must be followed
  • the OpenFlow protocol is used to describe the criteria used for the interaction between the controller and the switch, as well as the interface standards for the controller and switch.
  • the core part of the protocol is a collection of information structures for the OpenFlow protocol.
  • Controller-to-Switch Asynchronous
  • Symmetric Symmetric information
  • SDN/OpenFlow is currently in the early stage of development, and the protocol functions are not perfect. In the discovery of routing topology and the unified control of multiple transmission technology networks, there are some different levels of deficiencies that need to be improved.
  • the topology discovery process is that the controller generates LLDP packets and periodically sends LLDP packets through the acket-out message.
  • the OpenFlow switch forwards the LLDP packet to the neighboring switch based on the action behavior of the controller Controller.
  • the adjacent OpenFlow switch uses the packet-in message to send the LLDP packet to the controller Controller, so that the controller controller can have the entire switch network extension. Park.
  • the other is to use the extended LLDP protocol for topology discovery.
  • the LLDP protocol supports the use of multicast IP addresses.
  • the device receives the LLDP packet, the device not only updates the local LLDP information, but also forwards the LLDP packet to the LLDP packet.
  • Other interfaces such that the controller Controller and all switches have a topology of the entire network area.
  • the invention provides a network topology discovery method and system, which solves the problem that a large pressure is easily brought to the control channel when the number of switches is large and the number of ports is large.
  • a network topology discovery method including:
  • the controller receives a message sent by the network device, where the message carries the device identifier (ID) of the network device where the remote port of the network device link is located and the port number of the remote port of the link;
  • ID device identifier
  • the controller performs topology discovery on the network according to the message.
  • the message is a Port-status message of an OpenFlow protocol.
  • the extended field node identifier (node_ID) of the Port-status message indicates the device ID of the network device where the remote port of the network device link is located, and the extended field port number (port_no) indicates the link. Port number of the remote port.
  • the port-status message further carries a local node port number of the network device, and the controller performs topology discovery on the network according to the message, including:
  • the controller restores the network image according to the connection relationship between the network devices and the port used when the network devices are connected.
  • the link between the network devices is a unidirectional link or a bidirectional link.
  • the controller receives the message sent by the network device as:
  • the controller receives a message sent by the network device through a control channel.
  • the invention also provides a network topology discovery method, comprising:
  • the network device sends a message to the controller, where the message carries the device ID of the network device where the remote port of the network device link is located and the port number of the remote port of the link.
  • the message is a Port-status message of the OpenFlow protocol.
  • the extended field node_ID of the Port-status message indicates the device ID of the network device where the remote port of the network device link is located, and the extended field port_no indicates the port number of the remote port of the link.
  • the present invention also provides a network topology discovery system, including a controller and a plurality of network devices; the network device is configured to: send a message to the controller, where the message carries the remote end of the network device link The device ID of the network device where the port is located and the port number of the remote port of the link; the controller is configured to: receive the message, and perform topology discovery on the network according to the message.
  • a network topology discovery system including a controller and a plurality of network devices; the network device is configured to: send a message to the controller, where the message carries the remote end of the network device link The device ID of the network device where the port is located and the port number of the remote port of the link; the controller is configured to: receive the message, and perform topology discovery on the network according to the message.
  • the message is a Port-status message of the OpenFlow protocol.
  • the extended field node identifier (node_ID) of the Port-status message indicates the device ID of the network device where the remote port of the network device link is located, and the extended field port number (port_no) indicates the link. Port number of the remote port.
  • the controller is configured to: perform topology discovery on the network according to the message: the controller determines, according to the identifier of the neighboring device, a connection relationship between the network devices, according to the chain The port number of the remote port of the road and the port number of the local node, determining the port used when the network devices are connected, according to the connection relationship between the network devices and the connection between the network devices Port, recovers the network image.
  • the link between the multiple network devices is a unidirectional link or a bidirectional link.
  • the embodiment of the present invention provides a network topology discovery method and system, where a network device sends a message (specifically, a Port-status message) to a controller, where the message carries the remote end of the network device link.
  • the controller receives the message sent by the network device, and then performs topology discovery on the network according to the message.
  • the OpenFlow protocol is used to carry related parameters to the controller, and the controller can reorganize the network topology according to the parameters carried by the OpenFlow protocol, thereby reducing the amount of data exchanged between the controller and the device in the process of reorganizing the topology, and solving the problem.
  • a large number of switches and a large number of ports Easy to bring greater pressure to the control channel.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a physical network topology of an application scenario according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart of a network topology discovery method according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 is a current Port-status message format
  • FIG. 4 is an extended Port-status message format provided in Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a Controller for a topology map of a 10.5.1.1 node in Embodiment 1 of the present invention
  • Figure 6 is a schematic diagram of the Controller's topology image for the entire network. Preferred embodiment of the invention
  • the existing network topology scheme has a common shortcoming when performing network topology discovery, that is, when the number of switches is large and the number of ports is large, it is easy to bring a large pressure to the control channel.
  • an embodiment of the present invention provides a network topology discovery method and system, which can perform topology discovery by carrying some topology discovery necessary parameters by using less OpenFlow protocol extension without extending LLDP.
  • the purpose with the advantage of lightweight, can reduce the pressure that the topology finds to bring to the control channel.
  • the embodiment of the present invention provides a topology discovery method, which is applicable to network topology discovery in an SDN/OpenFlow scenario, and reports the interconnection information of each OpenFlow network device (specifically, a switch) and an adjacent node to the control through the OpenFlow protocol.
  • Device specifically Controller
  • the Controller collects the information reported by each OpenFlow switch, rearranges the combination to form the entire network.
  • the topology information of the network used for path calculation.
  • FIG. 1 is a network topology diagram, where the solid line indicates the link connection between the network devices, and each link represents a two-way connection (in some networks, it can also be used only).
  • the dotted line represents the control channel between the network device and the controller, and the OpenFlow message is transmitted between the network device and the controller through the control channel.
  • FIG. 2 The process of using the topology discovery method provided by the embodiment of the present invention to perform network topology image recovery is as shown in FIG. 2, including:
  • Step 201 The network device sends a message to the controller.
  • network devices specifically OpenFlow switches
  • the link connection information with other neighboring nodes is reported to the controller, where the link connection information between the local node and the adjacent node is represented by the identifier of the port at both ends of the link.
  • the node identification information and the link identification information are combined, and the identification information of the node is reported to the Controller.
  • the OpenFlow switch needs to report the device ID of the network device where the remote port of the network device is located and the port number of the remote port of the link to the controller through the Port-status message in the OpenFlow protocol.
  • the connection information from the previous one reconstructs the topology image of the entire network, and then performs path calculation, path establishment, and label delivery according to the network topology.
  • the embodiment of the present invention enables the controller to obtain the network topology only by using a small number of extension fields, and the embodiment of the present invention is more lightweight and is applied in the implementation. have more advantages.
  • the OpenFlow protocol supports three types of information: Controller-to-Switch, Asynchronous, and Symmetric, each of which has multiple subtypes.
  • the Asynchronous message is initiated by the switch and is typically used to update the controller's network events and change the state of the switch.
  • the following four Asynchronous messages are mainly included: Packet-in, Flow-removed, Port-status, Error, and the like.
  • the Port-status message is used to notify the controller of the change of the port information.
  • the switch sends a Port-status message to the controller when the port is configured or when the port status changes.
  • the existing Port-status message format is as follows:
  • the port-status message is extended, and an extension field node identifier (node_ID) is added to the port-status message to indicate a device ID of the network device where the remote port of the network device link is located.
  • the field port number (port_no) indicates the port number of the remote port of the link.
  • a specific extension is as follows: /* A physical port has changed in the datapath */
  • node_id node ID
  • port_no port number
  • FA forwarding adjacency
  • Step 202 The controller receives a message sent by the network device.
  • the controller can obtain at least the field content of each device and topology, including the local node port number, the peer node identifier, and the peer node port number.
  • the Port-status message of network device A (identified as 10.1.1.1) includes:
  • the identifier of the network device node is: 10.1.1.1.
  • the port-status message of network device B (identified as 10.2.1.1) includes: (port- no: 1, node-id: 10.1.1.1, port- no- remote: 2)
  • the identifier of the network device node is:
  • Port-status message of network device C (identified as 10.3.1.1) includes: (port— no: 1, node— id: 10.2.1.1, port— no— remote: 2)
  • the identifier of the network device node is:
  • the Port-status message of network device D (identified as 10.4.1.1) includes:
  • the identifier of the network device node is:
  • the Port-status message of network device E (identified as 10.5.1.1) includes:
  • the identifier of the network device node is: 10.5.1.1.
  • the Port-status message of network device F (identified as 10.6.1.1) includes:
  • the identifier of the network device node is: 10.6.1.1.
  • Step 203 The controller performs topology discovery on the network according to the message.
  • the Controller After receiving the above Port-status message, the Controller performs topology reorganization and performs topology discovery on the network, as follows:
  • the controller determines, according to the identifier of the neighboring device, a connection between each network device. Department
  • the controller determines, according to the port number of the remote port of the link and the port number of the local node, a port used when the network devices are connected;
  • the controller restores the network image according to the connection relationship between the network devices and the port used when connecting between the network devices.
  • Controller comprehensively analyzes all Port-status messages reported by the device, it can recover the entire network image, as shown in Figure 6.
  • An embodiment of the present invention provides a network topology discovery system, including: a controller and multiple network devices;
  • the network device is configured to send a message to the controller, where the message carries the device ID of the network device where the remote port of the network device is located and the port number of the remote port of the link; And receiving the message, and performing topology discovery on the network according to the message.
  • the message is specifically a Port-status message.
  • the extended field node identifier (node_ID) of the Port-status message indicates the device ID of the network device where the remote port of the network device link is located, and the extended field port number (port_no) indicates the link. Port number of the remote port.
  • the controller performs topology discovery on the network according to the message, where the controller determines, according to the identifier of the neighboring device, a connection relationship between the network devices, according to the link.
  • the port number of the end port and the port number of the local node determining a port used when the network devices are connected, according to the connection relationship between each network device and each network setting
  • the port used to connect between backups restores the network image.
  • the link between the multiple network devices is a unidirectional link or a bidirectional link.
  • all or part of the steps of the foregoing embodiments may also be implemented by using an integrated circuit. These steps may be separately fabricated into individual integrated circuit modules, or multiple modules or steps may be fabricated into a single integrated circuit module. achieve.
  • the invention is not limited to any particular combination of hardware and software.
  • the various devices/function modules/functional units in the above embodiments may be implemented using a general-purpose computing device, which may be centralized on a single computing device or distributed over a network of multiple computing devices.
  • Each device/function module/functional unit in the above embodiments can be stored in a computer readable storage medium when implemented in the form of a software function module and sold or used as a standalone product.
  • the above mentioned computer readable storage medium may be a read only memory, a magnetic disk or an optical disk or the like.
  • the present invention provides a network topology discovery method and system.
  • the network device sends a Port-status message to the controller, where the Port-status message carries the neighboring device ID and the link far.
  • the port number of the port the controller receives the Port-status message sent by the network device, and performs topology discovery on the network according to the Port-status message.
  • the OpenFlow protocol is used to carry related parameters to the controller, and the controller can reorganize the network topology according to the parameters carried by the OpenFlow protocol, thereby reducing the amount of data exchanged between the controller and the device in the process of reorganizing the topology, and solving the problem. In the case of a large number of switches and a large number of ports, it is easy to bring a large pressure to the control channel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

一种网络拓扑发现方法和系统。涉及软件定义网络架构中的领域；解决了在交换机数目较多、端口数目较多的情况下极易给控制通道带来较大的压力的问题。该方法包括：控制器接收网络设备发送的消息，在所述消息中携带有所述网络设备链路远端端口所在网络设备的设备ID和链路远端端口的端口号；所述控制器根据所述消息，对网络进行拓扑发现。本发明提供的技术方案适用于软件定义网络，实现了通过开放流OpenFlow协议来携带相关参数至控制器。

Description

网络拓朴发现方法和系统
技术领域
本发明涉及软件定义网络架构中的领域， 尤其涉及一种网络中使用协议 进行拓朴发现的网络拓朴发现方法和系统。
背景技术
由于现在的网络暴露出了越来越多的弊病以及人们对网络性能需求的提 高， 于是研究人员不得不把很多复杂功能加入到路由器的体系结构当中， 例 如 OSPF, BGP, 组播， 区分服务， 流量工程， NAT, 防火墙， MPLS等等。 这就使得路由器等交换设备越来越臃肿而且性能提升的空间越来越小。
然而与网络领域的困境截然不同的是， 计算机领域实现了日新月异的发 展。 仔细回顾计算机领域的发展， 不难发现其关键在于计算机领域找到了一 个简单可用的硬件底层 (x86指令集)。 由于有了这样一个公用的硬件底层， 所 以在软件方面， 不论是应用程序还是操作系统都取得了飞速的发展。 现在很 多主张重新设计计算机网络体系结构的人士认为： 网络可以复制计算机领域 的成功来解决现在网络所遇到的所有问题。 在这种思想的指导下， 将来的网 络必将是这样的： 底层的数据通路（交换机、 路由器）是" p亚的、 简单的、 最 小的"， 并定义一个对外开放的关于流表的公用的 API, 同时釆用控制器来控 制整个网络。 未来的研究人员就可以在控制器上自由的调用底层的 API来编 程， 从而实现网络的创新。
基于上述的理念， 出现了软件定义网络 （ Software Defined Network, SDN ) , 其最初是由美国斯坦福大学 clean slate研究组提出的一种新型网络 创新架构。 目前， 其核心技术开放流（OpenFlow )协议通过将网络设备控制 面与数据面分离开来， 从而实现了网络流量的灵活控制， 为核心网络及应用 的创新提供了良好的平台。
OpenFlow交换机包括流表、 安全通道和 OpenFlow协议三部分。
安全通道是连接 OpenFlow交换机到控制器的接口。 控制器通过这个接 口控制和管理交换机， 同时控制器接收来自交换机的事件并向交换机发送数 据包。 交换机和控制器通过安全通道进行通信， 而且所有的信息必须按照
OpenFlow协议规定的格式来执行。
OpenFlow协议用来描述控制器和交换机之间交互所用信息的标准，以及 控制器和交换机的接口标准。 协议的核心部分是用于 OpenFlow协议信息结 构的集合。
OpenFlow 协议 支持三种信 息 类 型 ： 控 制 器 到 交换机 ( Controller-to- Switch ) , 异步的 ( Asynchronous )和对称的 ( Symmetric ) , 每一个类型都有多个子类型。 Controller-to-Switch信息由控制器发起并且直 接用于检测交换机的状态。 Asynchronous信息由交换机发起并通常用于更新 控制器的网络事件和改变交换机的状态。 Symmetric信息可以在没有请求的 情况下由控制器或交换机发起。
SDN/OpenFlow 目前处于发展的初期阶段， 协议功能并不完善， 在路由 拓朴的发现， 多种传送技术网络的统一控制方面， 均有一些不同程度的不足 需要去完善。
目前有两种设计方式用于 SDN/OpenFlow场景下的拓朴发现。
一种是使用原始的链路层发现协议 ( Link Layer Discovery Protocol , LLDP )协议来协助拓朴的发现， 其拓朴发现过程是控制器 Controller产生 LLDP包， 并且定期通过 acket-out消息发送 LLDP包给 OpenFlow交换机， OpenFlow交换机基于控制器 Controller的动作行为将 LLDP包转发给邻接交 换机， 邻接 OpenFlow交换机使用 packet-in消息将 LLDP 包发送给控制器 Controller, 这样控制器 Controller就能够拥有整个交换机网络的拓朴。
另外一种是使用了扩展的 LLDP协议来做拓朴发现， 这种 LLDP协议支 持使用多播 IP地址，当设备接收到 LLDP包时，设备不仅仅更新本地的 LLDP 信息， 还将 LLDP包转发给其他的接口， 这样控制器 Controller及所有的交 换机都有整个网络区域的拓朴了。
上述两种方案在进行网络拓朴发现的时候具有一个共同的缺点， 即在交 换机数目较多， 端口数目较多的情况下极易给控制通道带来较大的压力。 发明内容
本发明提供了一种网络拓朴发现方法和系统，解决了在交换机数目较多、 端口数目较多的情况下极易给控制通道带来较大的压力的问题。
一种网络拓朴发现方法， 包括：
控制器接收网络设备发送的消息， 在所述消息中携带有所述网络设备链 路远端端口所在网络设备的设备标识 （ ID )和链路远端端口的端口号；
所述控制器根据所述消息， 对网络进行拓朴发现。
优选的， 所述消息为开放流（ OpenFlow )协议的端口状态 （ Port-status ) 消息。
优选的， 所述 Port-status消息的扩充字段节点标识（ node— ID )表示所述 网络设备链路远端端口所在网络设备的设备 ID, 扩充字段端口号 （ port— no ) 表示所述链路远端端口的端口号。
优选的， 所述 Port-status消息中还携带有所述网络设备的本地节点端口 号， 所述控制器根据所述消息， 对网络进行拓朴发现包括：
所述控制器根据所述相邻设备的标识，确定各网络设备之间的连接关系； 所述控制器根据所述链路远端端口的端口号和所述本地节点端口号， 确 定所述各网络设备之间进行连接时使用的端口；
所述控制器根据各网络设备之间的连接关系和各网络设备之间进行连接 时使用的端口， 恢复出网络映像。
优选的， 所述网络设备间的链路为单向链路或双向链路。
优选的， 所述控制器接收网络设备发送的消息为：
所述控制器通过控制通道接收所述网络设备发送的消息。
本发明还提供了一种网络拓朴发现方法， 包括：
网络设备发送消息给控制器， 在所述消息中携带有该网络设备链路远端 端口所在网络设备的设备 ID和所述链路远端端口的端口号。 优选的 , 所述消息为 OpenFlow协议的 Port-status消息。
优选的， 所述 Port-status消息的扩充字段 node— ID表示所述网络设备链 路远端端口所在网络设备的设备 ID, 扩充字段 port— no表示所述链路远端端 口的端口号。
本发明还提供了一种网络拓朴发现系统， 包括控制器和多个网络设备； 所述网络设备， 设置为： 发送消息给控制器， 在所述消息中携带有该网 络设备链路远端端口所在网络设备的设备 ID和所述链路远端端口的端口号； 所述控制器， 设置为： 接收所述所述消息， 并根据所述消息， 对网络进 行拓朴发现。
优选的， 所述消息为 OpenFlow协议的 Port-status消息。
优选的， 所述 Port-status消息的扩充字段节点标识（ node— ID )表示所述 网络设备链路远端端口所在网络设备的设备 ID, 扩充字段端口号 （ port— no ) 表示所述链路远端端口的端口号。
优选的， 所述控制器设置为： 根据所述消息， 对网络进行拓朴发现为： 所述控制器根据所述相邻设备的标识，确定各网络设备之间的连接关系， 根据所述链路远端端口的端口号和所述本地节点端口号， 确定所述各网络设 备之间进行连接时使用的端口， 根据各网络设备之间的连接关系和各网络设 备之间进行连接时使用的端口， 恢复出网络映像。
优选的， 所述多个网络设备之间的链路为单向链路或双向链路。
本发明实施例提供了一种网络拓朴发现方法和系统， 网络设备发送消息 (具体为 Port-status消息）给控制器， 在所述在所述消息中携带有所述网络 设备链路远端端口所在网络设备的设备 ID和链路远端端口的端口号， 控制 器接收网络设备发送的消息， 再根据所述消息， 对网络进行拓朴发现。 实现 了通过 OpenFlow协议来携带相关参数至控制器，控制器根据 OpenFlow协议 携带的参数即可重组网络拓朴， 减少了重组拓朴过程中控制器与设备之间进 行信息交互的数据量， 解决了在交换机数目较多、 端口数目较多的情况下极 易给控制通道带来较大的压力的问题。 附图概述
图 1为本发明的实施例的应用场景的物理网络拓朴示意图；
图 2为本发明的实施例一提供的一种网络拓朴发现方法的流程图； 图 3为现有的 Port-status消息格式；
图 4为本发明的实施例一中提供的一种扩展后的 Port-status消息格式； 图 5为本发有的实施例一中， Controller对于 10.5.1.1节点的拓朴映像示 意图；
图 6为 Controller对于整个网络的拓朴映像示意图。 本发明的较佳实施方式
现有的网络拓朴方案在进行网络拓朴发现的时候具有一个共同的缺点， 即在交换机数目较多， 端口数目较多的情况下极易给控制通道带来较大的压 力。
为了解决上述问题， 本发明的实施例提供了一种网络拓朴发现方法和系 统， 能够在不扩展 LLDP的情况下， 通过使用较少的 OpenFlow协议扩展携 带一些拓朴发现必需参数达到拓朴发现的目的， 具有轻量型的优点， 能够减 少拓朴发现所带给控制通道的压力。
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。 需要说明的是， 在 不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
首先结合附图， 对本发明的实施例一进行说明。
本发明实施例提供了一种拓朴发现方法， 适用于 SDN/OpenFlow场景下 的网络拓朴发现 ,通过 OpenFlow协议将每个 OpenFlow网络设备 (具体为交 换机）与相邻节点的互联信息上报给控制器（具体为 Controller ) , Controller 收集每个 OpenFlow交换机上报上来的信息， 重新整理组合之后形成整个网 络的拓朴信息， 用于路径计算。
本发明实施例的应用环境如图 1所示， 为一网络拓朴图， 实线表示网络 设备之间的链路连接， 每条链路均代表双向的连接（在一些网络中也可以只 用于表示单向链路） ， 虚线表示网络设备与控制器之间的控制通道， 网络设 备与控制器之间通过控制通道传输 OpenFlow消息。
使用本发明实施例提供的拓朴发现方法进行网络拓朴映像恢复的流程如 图 2所示， 包括：
步骤 201、 网络设备发送消息给控制器；
本步骤中，网络设备（具体为 OpenFlow交换机）之间通过运行 LLDP/LMP 协议来发现相邻设备的一些信息， 包括相邻设备的节点标识信息及端口标识 信息等， 然后通过 OpenFlow协议将本地节点与其他相邻节点的链路连接信 息上报给控制器， 其中本地节点与相邻节点之间的链路连接信息使用链路两 端端口的标识来表示。 同时， 为了唯一标识网络区域中链路的端口信息， 需 要将节点标识信息与链路标识信息结合起来， 将节点的标识信息一同上报给 Controller。
具体的， OpenFlow交换机需要通过 OpenFlow协议中的 Port-status消息 将网络设备链路远端端口所在网络设备的设备标识 ID和链路远端端口的端 口号信息上报给 Controller, Controller根据每个节点上报上来的连接信息重 新构建出整个网络的拓朴映像， 然后根据网络拓朴进行路径计算、 路径建立 以及标签的下发等。 相比于原有的将整个 LLDP包上报的方案， 本发明实施 例仅仅通过少量的扩展字段就使得 Controller能够获得网络拓朴， 本发明实 施例更具轻量型的特点， 在实施应用于要更有优势。
以下为 Port-status消息的一种具体实现：
如背景技术中的描述， OpenFlow 协议支持三种信息类型： Controller-to- Switch, Asynchronous和 Symmetric, 每一个类型都有多个子类 型。其中 Asynchronous消息是由交换机发起并通常用于更新控制器的网络事 件和改变交换机的状态。 在目前的 OpenFlow协议版本中主要包括以下四种 Asynchronous消息： Packet-in, Flow-removed, Port-status , Error等信息。 其中 Port-status消息用于将端口信息的变化通知给 Controller控制器，交 换机在端口配置时候或者端口状态变化的时候发送 Port-status 消息给控制 器。 具体说来， 现有 Port-status消息格式如下：
/* A physical port has changed in the datapath */
struct οφ_ροΓΐ— status {
struct οφ— header header;
uint8_t reason; /* One of OFPPR * . */
uint8_t pad[7]; /* Align to 64-bits. */
struct ο _ροΓΐ desc;
};
OFP_ASSERT(sizeof(struct οφ_ροΓΐ— status) == 80);
对于上述 Port-status消息格式， 可参见图 3 , 其中每行代表四个字节（ 32 比特位） ， 其余各个字段的定义可查阅 OpenFlow l .3协议版本。
本发明实施例中对 Port-status消息进行了扩展， 在所述 Port-status消息 中添加扩充字段节点标识（ node— ID )表示所述网络设备链路远端端口所在网 络设备的设备 ID, 扩充字段端口号（ port— no )表示所述链路远端端口的端口 号。
一种具体的扩展方案如下： /* A physical port has changed in the datapath */
struct οφ_ροΓΐ— status {
struct οφ— header header;
uint8_t reason; /* One of OFPPR * . */
uint8_t pad[7]; /* Align to 64-bits. */
struct ο _ροΓΐ desc;
uint32_t nodejd; //新增加字段, 用于标识相邻设备 ID uint32_t port— no— remote;〃新增加字段,用于标识链路远端端口 ^ 口号
OFP_ASSERT(sizeof(struct οφ_ροΓΐ— status) == 88);
对于扩展后的 Port-status消息格式， 可参见图 4, 其中每行代表四个字 节 （ 32比特位 ) 。
扩充的字段中， node— id (节点标识）用于表示相邻设备的标识， port— no (端口号）用于表示远端端口的端口号。 需要说明的是， 本发明实施例所提供的方案不仅可以应用于网络设备节 点之间直接相连的物理链路信息； 也可以用于非直接相连的逻辑链路， 例如 控制平面中的转发邻接（Forwarding Adjacency, 简写为 FA ) , 即一条跨越 多个网络设备节点的路径， 但从客户层看来具有一条链路的属性。
步骤 202、 控制器接收网络设备发送的消息；
本步骤中， 通过运用扩展的 Port-status消息， Controller至少可以得到的 各设备与拓朴相关的字段内容， 包括本地节点端口号、 对端节点标识， 对端 节点端口号， 具体：
( 1 ) 、 网络设备 A (标识为 10.1.1.1 ) 的 Port-status消息包括：
(port— no: 1, node— id: 10.3.1.1, port— no— remote: 2)
(port— no： 2 , node— id： 10.2.1.1, port— no— remote： 1 )
根据此网络设备节点的 IP包中字段， 可以得出网络设备节点的标识为： 10.1.1.1。
( 2 ) 、 网络设备 B (标识为 10.2.1.1 ) 的 Port-status消息包括： (port— no: 1, node— id: 10.1.1.1, port— no— remote: 2)
(port— no: 2, node— id: 10.3.1.1, port— no— remote: 1)
(port— no： 3 , node— id： 10.4.1.1, port— no— remote： 1 )
根据此网络设备节点的 IP包中字段， 可以得出网络设备节点的标识为：
10.2.1.1。
( 3 ) 、 网络设备 C (标识为 10.3.1.1 ) 的 Port-status消息包括： (port— no: 1, node— id: 10.2.1.1, port— no— remote: 2)
(port— no: 2, node— id: 10.1.1.1, port— no— remote: 1)
(port— no: 3, node— id: 10.6.1.1, port— no— remote: 1)
(port— no: 4, node— id: 10.5.1.1, port— no— remote: 2)
根据此网络设备节点的 IP包中字段， 可以得出网络设备节点的标识为：
10.3.1.1。
( 4 ) 、 网络设备 D (标识为 10.4.1.1 ) 的 Port-status消息包括：
(port— no: 1, node— id: 10.2.1.1, port— no— remote: 3)
(port— no： 2 , node— id： 10.5.1.1, port— no— remote： 1 )
根据此网络设备节点的 IP包中字段， 可以得出网络设备节点的标识为：
10.4.1.1。
( 5 ) 、 网络设备 E (标识为 10.5.1.1 ) 的 Port-status消息包括：
(port— no: 1, node— id: 10.4.1.1, port— no— remote: 2)
(port— no: 2, node— id: 10.3.1.1, port— no— remote: 4)
(port— no: 3, node— id: 10.6.1.1, port— no— remote: 2)
根据此网络设备节点的 IP包中字段， 可以得出网络设备节点的标识为： 10.5.1.1。
( 6 ) 、 网络设备 F (标识为 10.6.1.1 ) 的 Port-status消息包括：
(port— no: 1, node— id: 10.3.1.1, port— no— remote: 3)
(port— no: 2, node— id: 10.5.1.1, port— no— remote: 3)
根据此网络设备节点的 IP包中字段， 可以得出网络设备节点的标识为： 10.6.1.1。
步骤 203、 所述控制器根据所述消息， 对网络进行拓朴发现；
本步骤中， Controller接收到上述的 Port-status消息之后，进行拓朴重组， 对网络进行拓朴发现， 具体如下：
1、所述控制器根据所述相邻设备的标识，确定各网络设备之间的连接关 系；
2、 所述控制器根据所述链路远端端口的端口号和所述本地节点端口号， 确定所述各网络设备之间进行连接时使用的端口；
3、所述控制器根据各网络设备之间的连接关系和各网络设备之间进行连 接时使用的端口， 恢复出网络映像。
例如， 根据 10.5.1.1设备上报上来的 Port-status消息可以得出， 10.5.1.1 设备与其他三个设备相连接， 分别是： 10.4.1.1 , 10.3.1.1 , 10.6.1.1 , 对应的 本段端口号分别是 1 , 2, 3 , 远端端口号分别是 2, 4, 2; 由此 Controller控 制器恢复出 10.5丄 1相关的拓朴为如图 5所示。
Controller综合分析设备上报的所有 Port-status消息之后， 能够恢复出整 个网络的映像， 具体如图 6所示。
下面对本发明的实施例二进行说明。
本发明实施例提供了一种网络拓朴发现系统， 包括： 控制器和多个网络 设备；
所述网络设备， 用于发送消息给控制器， 在所述消息中携带有该网络设 备链路远端端口所在网络设备的设备 ID和所述链路远端端口的端口号； 所述控制器， 用于接收所述所述消息， 并根据所述消息， 对网络进行拓 朴发现。
优选的， 所述消息具体为 Port-status消息。
优选的， 所述 Port-status消息的扩充字段节点标识（ node— ID )表示所述 网络设备链路远端端口所在网络设备的设备 ID, 扩充字段端口号 （ port— no ) 表示所述链路远端端口的端口号。
优选的， 所述控制器根据所述消息， 对网络进行拓朴发现具体为： 所述控制器根据所述相邻设备的标识，确定各网络设备之间的连接关系， 根据所述链路远端端口的端口号和所述本地节点端口号， 确定所述各网络设 备之间进行连接时使用的端口， 根据各网络设备之间的连接关系和各网络设 备之间进行连接时使用的端口， 恢复出网络映像。
优选的， 所述多个网络设备之间的链路为单向链路或双向链路。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计 算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中， 所述计算机程序在相应的硬件平台上（如系统、 设备、 装置、 器件等）执行， 在执行时， 包括方法实施例的步骤之一或其组合。
可选地， 上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现， 这 些步骤可以被分别制作成一个个集成电路模块， 或者将它们中的多个模块或 步骤制作成单个集成电路模块来实现。 这样， 本发明不限制于任何特定的硬 件和软件结合。
上述实施例中的各装置 /功能模块 /功能单元可以釆用通用的计算装置来 实现， 它们可以集中在单个的计算装置上， 也可以分布在多个计算装置所组 成的网络上。
上述实施例中的各装置 /功能模块 /功能单元以软件功能模块的形式实现 并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器， 磁盘或光盘等。
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想 到变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范 围应以权利要求所述的保护范围为准。
工业实用 4生 本发明的实施例提供了一种网络拓朴发现方法和系统， 网络设备发送 Port-status消息给控制器， 在所述 Port-status消息中携带有相邻设备 ID和链 路远端端口的端口号， 控制器接收网络设备发送的 Port-status消息， 再根据 所述 Port-status消息，对网络进行拓朴发现。 实现了通过 OpenFlow协议来携 带相关参数至控制器， 控制器根据 OpenFlow协议携带的参数即可重组网络 拓朴， 减少了重组拓朴过程中控制器与设备之间进行信息交互的数据量， 解 决了在交换机数目较多、 端口数目较多的情况下极易给控制通道带来较大的 压力的问题。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种网络拓朴发现方法， 包括：
控制器接收网络设备发送的消息， 在所述消息中携带有所述网络设备链 路远端端口所在网络设备的设备标识 （ ID )和链路远端端口的端口号；
所述控制器根据所述消息， 对网络进行拓朴发现。
2、根据权利要求 1所述的网络拓朴发现方法， 其中， 所述消息为开放流 ( OpenFlow )协议的端口状态 （ Port-status ) 消息。
3、 根据权利要求 2所述的网络拓朴发现方法， 其中， 所述 Port-status消 息的扩充字段节点标识 ( node— ID )表示所述网络设备链路远端端口所在网络 设备的设备 ID,扩充字段端口号（ port— no )表示所述链路远端端口的端口号。
4、 根据权利要求 3所述的网络拓朴发现方法， 其中， 所述 Port-status消 息中还携带有所述网络设备的本地节点端口号， 所述控制器根据所述消息， 对网络进行拓朴发现包括：
所述控制器根据所述相邻设备的标识，确定各网络设备之间的连接关系； 所述控制器根据所述链路远端端口的端口号和所述本地节点端口号， 确 定所述各网络设备之间进行连接时使用的端口；
所述控制器根据各网络设备之间的连接关系和各网络设备之间进行连接 时使用的端口， 恢复出网络映像。
5、根据权利要求 1所述的网络拓朴发现方法， 其中， 所述网络设备间的 链路为单向链路或双向链路。
6、根据权利要求 1所述的网络拓朴发现方法， 其中， 所述控制器接收网 络设备发送的消息为：
所述控制器通过控制通道接收所述网络设备发送的消息。
7、 一种网络拓朴发现方法， 包括：
网络设备发送消息给控制器， 在所述消息中携带有该网络设备链路远端 端口所在网络设备的设备 ID和所述链路远端端口的端口号。
8、 根据权利要求 7 所述的网络拓朴发现方法， 其中， 所述消息为 OpenFlow协议的 Port-status消息。
9、 根据权利要求 8所述的网络拓朴发现方法， 其中， 所述 Port-status消 息的扩充字段 node— ID表示所述网络设备链路远端端口所在网络设备的设备 ID, 扩充字段 port— no表示所述链路远端端口的端口号。
10、 一种网络拓朴发现系统， 包括控制器和多个网络设备；
所述网络设备， 设置为： 发送消息给控制器， 在所述消息中携带有该网 络设备链路远端端口所在网络设备的设备 ID和所述链路远端端口的端口号； 所述控制器， 设置为： 接收所述所述消息， 并根据所述消息， 对网络进 行拓朴发现。
11、 根据权利要求 10 所述的网络拓朴发现系统， 其中， 所述消息为
OpenFlow协议的 Port-status消息。
12、 根据权利要求 11所述的网络拓朴发现系统， 其中， 所述 Port-status 消息的扩充字段节点标识（ node— ID )表示所述网络设备链路远端端口所在网 络设备的设备 ID, 扩充字段端口号（ port— no )表示所述链路远端端口的端口 号。
13、根据权利要求 12所述的网络拓朴发现系统， 其中， 所述控制器设置 为： 根据所述消息， 对网络进行拓朴发现为：
所述控制器根据所述相邻设备的标识，确定各网络设备之间的连接关系， 根据所述链路远端端口的端口号和所述本地节点端口号， 确定所述各网络设 备之间进行连接时使用的端口， 根据各网络设备之间的连接关系和各网络设 备之间进行连接时使用的端口， 恢复出网络映像。
14、 根据权利要求 10所述的网络拓朴发现系统， 其中 ， 所述多个网络 设备之间的链路为单向链路或双向链路。
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