CN107517155A - 一种软件定义网络、节点、路径计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种软件定义网络、节点、路径计算方法及装置，该方法包括：根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点；获取各候选节点的约束参数；根据约束条件及各候选节点的约束参数，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点。本发明实施例引入了约束条件，而约定条件可以根据实际应用进行设置，如节点的网络层次等，对路径计算进行约束，避免出现不合乎通信网络节点工作原来的路径，配置简单，能很好的满足各种路径计算要求，兼容现有的运营商网络，解决了现有SDN网络路径计算方法不能排除不符合实际流量转发要求的路径的问题。

Description

一种软件定义网络、节点、路径计算方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种软件定义网络、节点、路径计算方法及装置。

背景技术

SDN(software defined network，软件定义网络)通过集中式的控制器提高了网络的可编程性，控制平面和转发平面分离及开放性可编程的特点，极大地推动了下一代互联网的发展；相对于当前的运营商网络，SDN可以大大降低运行维护的复杂度与灵活性，但是SDN网络与当前运营商的组网融合却存在不少的问题。

如图1所示的运营商网络运行示意图，运营商网络包括接入层、汇聚层、核心层，各层次对应不同类型与不同转发能力的设备，流量上行时(从接入层到汇聚层到核心层)，流量不能在从接入层到汇聚层时经过其他层，也不能在从汇聚层到核心层时经过其他层，也不能直接从汇聚层到核心层。流量下行也一样。而现有的SDN网络的路径计算技术并没有接入层、汇聚层、核心层的概念，也就无法提供对应的限制。例如，需要在CSY11和CSY12之间开通业务，如果各链路的通信代价值metric调整适当，SDN路径计算可能得到这样的路径：CSY11->Agg-Y11->CSY13-Agg-Y12->CSY12，即使这样的路径是metric值最小的最短路径，但是不符合实际流量转发的要求，如不能从大处理量的节点返回小处理量的节点，所以要排除，显然，现有的SDN网络路径计算方法不具备这样的能力，不能排除不符合实际流量转发要求的路径。

发明内容

本发明实施例提供了一种软件定义网络、节点、路径计算方法及装置，以解决现有SDN网络路径计算方法不能排除不符合实际流量转发要求的路径的问题。

一方面，提供了一种用于软件定义网络节点的路径计算方法，包括：

根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点；

获取各候选节点的约束参数；

根据约束条件及各候选节点的约束参数，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点。

一方面，提供了一种用于软件定义网络节点的路径计算装置，包括：候选节点模块及目标节点模块，其中，

候选节点模块用于根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点，并获取各候选节点的约束参数；

目标节点模块用于根据当前节点的约束参数、各候选节点的约束参数及约束条件，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点，写入可达路径集合表。

一方面，提供了一种软件定义网络节点，其包括处理器及存储器，处理器用于根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点，根据当前节点的约束参数、各候选节点的约束参数及约束条件，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点，写入可达路径集合表，根据当前节点到各目标节点的通信代价值，将目标节点进行排序，选择通信代价值最优的目标节点写入最优路径集合表；存储器用于存储可达路径集合表及最优路径集合表。

另一方面，提供了一种软件定义网络，包括：至少一个本发明实施例提供的软件定义网络节点。

另一方面，提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行前述的用于软件定义网络节点的路径计算方法。

本发明实施例的有益效果：

本发明实施例提供了一种路径计算方法，首先根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点，然后获取各候选节点的约束参数，并根据约束条件及各候选节点的约束参数，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点；该方法引入了约束条件，而约定条件可以根据实际应用进行设置，如节点的网络层次等，对路径计算进行约束，避免出现不合乎通信网络节点工作原来的路径，配置简单，能很好的满足各种路径计算要求，兼容现有的运营商网络，解决了现有SDN网络路径计算方法不能排除不符合实际流量转发要求的路径的问题。

附图说明

图1为通信网络的常见组网示意图；

图2为本发明第一实施例提供的路径计算方法的流程图；

图3为本发明第二实施例提供的路径计算装置的结构示意图；

图4是本发明第三实施例使用的网络拓扑示意图；

图5是采用现有路径计算方法得到的最短路径树的示意图；

图6是本发明第三实施例进行路径计算得到的最短路径树的示意图；

图7是本发明第四实施例涉及的正常网络拓扑示意图；

图8是本发明第四实施例涉及的异常网络拓扑示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明中一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。

第一实施例：

图2为本发明第一实施例提供的路径计算方法的流程图，由图2可知，在本实施例中，本发明提供的路径计算方法包括：

S101：根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点；

S102：获取各候选节点的约束参数；

S103：根据约束条件及各候选节点的约束参数，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点。

在一些实施例中，上述实施例中的路径计算方法在存在多个目标节点时，还包括：

获取到各目标节点的通信代价值；

根据通信代价值将目标节点进行排序。

在一些实施例中，上述实施例中的路径计算方法在确定候选节点之前，还包括：判断是否是路径终点，若是，则结束，完成路径计算，若否，则确定候选节点。

在一些实施例中，上述实施例中的路径计算方法在确定目标节点之后，还包括：判断目标节点是否包括路径终点，若是，则将路径终点选为下一跳节点，完成路径计算。

在一些实施例中，上述实施例中的约束参数包括网络层次，约束条件包括：

若当前节点的网络层次与到达节点所经节点的最高网络层次相同，则下一跳节点的网络层次无限制；

若当前节点的网络层次低于到达节点所经节点的最高网络层次，则下一跳节点的网络层次不能高于当前节点的网络层次；

若当前节点的网络层次未知，则下一跳节点的网络层次无限制；

若候选节点的网络层次未知，则满足约束条件。

第二实施例：

图3为本发明第二实施例提供的路径计算装置的结构示意图，由图3可知，在本实施例中，本发明提供的路径计算装置包括：候选节点模块31及目标节点模块32，其中，

候选节点模块31用于根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点，并获取各候选节点的约束参数；

目标节点模块32用于根据当前节点的约束参数、各候选节点的约束参数及约束条件，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点，写入可达路径集合表。

在一些实施例中，上述实施例中的目标节点模块32还用于根据当前节点到各目标节点的通信代价值，将目标节点进行排序，选择通信代价值最优的目标节点写入最优路径集合表。

在一些实施例中，上述实施例中的约束参数包括网络层次，约束条件包括：

若当前节点的网络层次与到达节点所经节点的最高网络层次相同，则下一跳节点的网络层次无限制；

若当前节点的网络层次低于到达节点所经节点的最高网络层次，则下一跳节点的网络层次不能高于当前节点的网络层次；

若当前节点的网络层次未知，则下一跳节点的网络层次无限制；

若候选节点的网络层次未知，则满足约束条件。

本发明实施例还提供了一种软件定义网络节点，其包括处理器及存储器，处理器用于根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点，根据当前节点的约束参数、各候选节点的约束参数及约束条件，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点，写入可达路径集合表，根据当前节点到各目标节点的通信代价值，将目标节点进行排序，选择通信代价值最优的目标节点写入最优路径集合表；存储器用于存储可达路径集合表及最优路径集合表。

在一些实施例中，当约束参数包括网络层次时，上述实施例中的处理器用于在当前节点的网络层次与到达节点所经节点的最高网络层次相同时，将所有的候选节点选为目标节点；在当前节点的网络层次低于到达节点所经节点的最高网络层次时，将网络层次不高于当前节点的候选节点选为目标节点；在当前节点的网络层次未知，将所有的候选节点选为目标节点；在候选节点的网络层次未知时，选为目标节点。

对应的，本发明实施例提供了一种软件定义网络，包括：至少一个本发明实施例提供的软件定义网络节点。

第三实施例：

现结合具体应用场景对本发明做进一步的诠释说明。

本实施例以现有运营商网络要求的网络层次作为约束参数为例，提供带层次约束的最短路径算法，该方法配置简单，能很好的满足各种路径计算要求，兼容现有的运营商网络。

本实施例采用在SDN控制器上的网络转发设备管理模块增加设备层级信息，在路径计算模块，计算下一跳时，根据设备层级信息选择符合条件的最短下一跳，这样，SDN控制器主要包括：

网络转发设备管理模块：添加设备时，同时添加该设备所在的网络层次(接入设备<汇聚设备<核心设备)，为了提高兼容性，无法判断设备层次的，此信息可以不填，即未知设备类型。并且将设备的层次信息写入生成的设备信息里，提供读取接口，方便其他地方使用。

路径计算模块：在最短路径计算的算法里，在选择下一跳信息时，增加对下一跳设备的层次信息判断，判断规则如下：

如果当前节点的设备层次与到达这个节点所经设备的最高层次相同，则当前节点所到的下一节点的层次无限制(选择方法按照最短路径)；

若当前节点的设备层次比到达这个节点所经设备的最高层次小，则当前节点所到的下一节点的层次只能小于等于当前节点；

若当前节点或者下一节点设备类型未知，则无限制。

实施例三

网络拓扑与metric值简图如图4，需要计算A1到A3的路径，满足层级约束。本实例通过修改最短路径算法，在Tent表(可达路径集合表)和Path表(最优路径集合表)中不仅存储下一跳节点信息和metric值，还要存储到此节点所经过的最高层级信息：Level。

以最短路径计算方法为迪杰斯特拉算法为例，修改后的迪杰斯特拉算法包括：

步骤一：从源点出发，将下一跳信息按metric排序放入Tent表，并且记录对应节点的最高层级，源点和下一跳节点层级高的即为下一跳节点所经过的最高层级。

步骤二：从Tent表中取出metric最优的节点，放入Path表。

步骤三：判断此节点是否是目的节点，如果是就结束，此时Path表中存有源到目的的最短路径。如果不是继续下一步。

步骤四：从步骤三得到的节点出发，遍历此节点的下一跳节点信息，如果下一跳节点的信息满足，将此节点的下一跳信息按照metric排序插入到Tent表中，如果此节点已经在Path表中，则不用在重新放入Tent表，重新寻找下一个节点。之后回到步骤二。

如图5所示，使用现有最短路径算法，从A1开始得到的最优路径数，A1到A3的路径将经过接入层->汇聚层，之后有回到接入层重新又进入了汇聚层，这是不允许的。

如图6所示，使用带层级约束的最短路径算法时，A1到A2的路径，经过的最高层级是汇聚层，当前层级是接入层，小于最高层级，所以下一跳的层级只能小于等于接入层，所以下一跳不会是B2节点。最终得到的路径树如图四。

实施例四

在网络正常时，网络拓扑简图如图7所示，A1和B1直连，当某时刻，网络发生故障等异常，网络拓扑变为图8所示，A1到B1的唯一路径为A1-B2-A2-B1，A1到B1的流量会通过B2、A2发送到B1，必然会导致A2处理B2过来的上行流量，而A2没有这样的处理能力，不满足运营商的层次约束要求。若使用带层次约束的算法，会避免这样的情况发生，提示算路失败，从而发出告警通知管理人员。步骤如下：

步骤一：网络拓扑发生变化，导致A1到B1的路径需要进行重新计算。

步骤二：从A1开始，下一跳为B2，最高层级为2，汇聚层，从B2开始，下一跳为A2，最高层级仍然为2，从A2开始，下一跳为B1，当前A2的层级为1，小于最高层级2，而下一跳B1的层级为2，大于当前层级，所以不满足层次约束条件，算路失败，A1到B1路径不通。

步骤三：业务检测到路径不通发出告警。

本实施例通过为设备增加层次信息，使用层次约束的最短路径算法，可以满足运营商任意场景的自动算路。

综上可知，通过本发明实施例的实施，至少存在以下有益效果：

本发明实施例提供了一种路径计算方法，首先根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点，然后获取各候选节点的约束参数，并根据约束条件及各候选节点的约束参数，从候选节点中的选择下一跳节点的目标节点；该方法引入了约束条件，而约定条件可以根据实际应用进行设置，如节点的网络层次等，对路径计算进行约束，避免出现不合乎通信网络节点工作原来的路径，配置简单，能很好的满足各种路径计算要求，兼容现有的运营商网络，解决了现有SDN网络路径计算方法不能排除不符合实际流量转发要求的路径的问题。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅是本发明的具体实施方式而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化、结合或修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于软件定义网络节点的路径计算方法，包括：

根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点；

获取各候选节点的约束参数；

根据约束条件及所述各候选节点的约束参数，从所述候选节点中的选择下一跳节点的目标节点。

2.如权利要求1所述的路径计算方法，其特征在于，在存在多个目标节点时，还包括：

获取到各目标节点的通信代价值；

根据所述通信代价值将所述目标节点进行排序。

3.如权利要求1所述的路径计算方法，其特征在于，在确定候选节点之前，还包括：判断是否是路径终点，若是，则结束，完成路径计算，若否，则确定候选节点。

4.如权利要求1所述的路径计算方法，其特征在于，在确定目标节点之后，还包括：判断所述目标节点是否包括路径终点，若是，则将所述路径终点选为下一跳节点，完成路径计算。

5.如权利要求1至4任一项所述的路径计算方法，其特征在于，所述约束参数包括网络层次，所述约束条件包括：

若当前节点的网络层次与到达节点所经节点的最高网络层次相同，则下一跳节点的网络层次无限制；

若当前节点的网络层次低于到达节点所经节点的最高网络层次，则下一跳节点的网络层次不能高于当前节点的网络层次；

若当前节点的网络层次未知，则下一跳节点的网络层次无限制；

若候选节点的网络层次未知，则满足约束条件。

6.一种用于软件定义网络节点的路径计算装置，包括：候选节点模块及目标节点模块，其中，

所述候选节点模块用于根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点，并获取各候选节点的约束参数；

所述目标节点模块用于根据当前节点的约束参数、各候选节点的约束参数及约束条件，从所述候选节点中的选择下一跳节点的目标节点，写入可达路径集合表。

7.如权利要求6所述的路径计算装置，其特征在于，所述目标节点模块还用于根据当前节点到各目标节点的通信代价值，将所述目标节点进行排序，选择通信代价值最优的目标节点写入最优路径集合表。

8.如权利要求6或7所述的路径计算装置，其特征在于，所述约束参数包括网络层次，所述约束条件包括：

若当前节点的网络层次与到达节点所经节点的最高网络层次相同，则下一跳节点的网络层次无限制；

若当前节点的网络层次低于到达节点所经节点的最高网络层次，则下一跳节点的网络层次不能高于当前节点的网络层次；

若当前节点的网络层次未知，则下一跳节点的网络层次无限制；

若候选节点的网络层次未知，则满足约束条件。

9.一种软件定义网络节点，其特征在于，包括处理器及存储器，所述处理器用于根据拓扑网络，确定下一跳节点的候选节点，根据当前节点的约束参数、各候选节点的约束参数及约束条件，从所述候选节点中的选择下一跳节点的目标节点，写入可达路径集合表，根据当前节点到各目标节点的通信代价值，将所述目标节点进行排序，选择通信代价值最优的目标节点写入最优路径集合表；所述存储器用于存储所述可达路径集合表及最优路径集合表。

10.如权利要求9所述的软件定义网络节点，其特征在于，当所述约束参数包括网络层次时；所述处理器用于在当前节点的网络层次与到达节点所经节点的最高网络层次相同时，将所有的候选节点选为目标节点；在当前节点的网络层次低于到达节点所经节点的最高网络层次时，将网络层次不高于当前节点的候选节点选为目标节点；在当前节点的网络层次未知，将所有的候选节点选为目标节点；在候选节点的网络层次未知时，选为目标节点。

11.一种软件定义网络，其特征在于，包括如权利要求9或10所述的软件定义网络节点。