一种基于软件定义网络技术的网络容灾恢复系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于软件定义网络技术的网络容灾恢复系统及方法，其基于软件定义网络技术，包括位于软件定义网络的数据平面的备份拓扑生成模块和位于软件定义网络的控制平面的拼接模块；所述备份拓扑生成模块用于在灾前生成备份拓扑，并根据灾害地理特性计算出备份路径并安装到软件定义网络的数据平面中；且在数据平面对部分因灾害发生而导致的重连请求执行本地快速恢复；所述拼接模块用于在控制平面处理那些在数据平面不能处理的灾害故障重连请求。相较于现有技术，本发明专利技术实现了快速恢复的同时降低了控制器的负载，减少了需要安装的流表个数，具有较高的应用价值和广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及容灾恢复，尤其涉及一种网络容灾恢复系统及方法。
技术介绍
自然灾害(如地震，洪水)和人为灾害(如供电失效，恐怖袭击)，会造成的大量的网络设备同时失效，导致大量的用户断连，且灾后修复难度大、修复时间长。随着互联网技术的迅速发展以及大数据时代的到来，这种事件造成的长时间网络断连会造成大量用户失联以及数据丢失，造成不可估量的经济损失，因此对于大规模网络的可靠性要求也越来越高。然而，随着网络大规模部署，使得网络很容易被自然灾害和人为灾害破坏，产生大小不同，破坏程度不同的网络失效问题，造成很多用户长时间被影响，带来巨大的经济损失。传统网络恢复技术中没有有效的手段来应对这种由灾害导致的区域性网络故障。这种区域性故障具有突发性以及发生位置和大小的不确定性，使得传统的网络恢复技术，包括网络保护和网络修复技术，都不能很好的工作。网络保护技术，依赖故障发生前网络中已分配的备份资源，只针对特定的有限的故障场景有效，无法很好的处理所有的故障场景；网络修复技术，虽然在故障发生的时候动态的计算路径，即针对所有的故障场景都有效，但是，其收敛的时间过长，且收敛过程中有可能出现严重的环路和黑洞。传统网络恢复技术或者连通性恢复差，或者恢复时间漫长，就目前已有的恢复技术来看，如何快速地在灾后高效地恢复网络，尚没有可行的解决办法。软件定义网络技术将传统网络的数据平面和控制平面分离出来，使得灵活的网络配置和管理成为可能。软件定义网络有一个集中式的控制器，控制器具有全网的视图。因此，这种架构带来的灵活性对于不确定的区域故障十分有效。但是，因为区域故障造成的重连请求非常多，将所有区域故障重连请求都交由控制平面处理会带来额外的问题，包括：控制器的伸缩性问题，包的一致性处理问题，和恢复时延问题。简单的引入软件定义网络仍不能在这种场景下很好的工作。所以构建一个快速高可靠性的网络容灾恢复系统在高传输速度、高传输量的大数据时代具有极高的应用价值和广阔的应用前景。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于软件定义网络技术的网络容灾恢复系统，同时提供了一种基于软件定义网络技术的网络容灾恢复方法。技术方案：本专利技术提供的一种基于软件定义网络技术的网络容灾恢复系统，基于软件定义网络技术，包括位于软件定义网络的数据平面的备份拓扑生成模块和位于软件定义网络的控制平面的拼接模块；所述备份拓扑生成模块用于在灾前生成备份拓扑，并根据灾害地理特性计算出备份路径并安装到软件定义网络的数据平面中，且在数据平面对部分因灾害发生而导致的重连请求执行本地快速恢复；所述拼接模块用于在控制平面处理那些在数据平面不能处理的灾害故障重连请求。优选的，该基于软件定义网络技术的网络容灾恢复系统，包括：备份拓扑生成单元，用于以原始网络拓扑为输入，在备份拓扑生成模块中生成并保存多张用于对节点的失效快速恢复的备份网络拓扑图；备份路径生成单元，用于根据备份拓扑生成单元生成的多张备份网络拓扑图，结合输入的灾害地理特性，使用路径的脆弱性区域在每张备份拓扑上生成备份路径并保存；备份路径安装单元，用于在控制平面上，根据备份路径生成单元中生成并保存的备份路径生成相应的流表项，安装新的路由策略到数据平面；数据平面数据包转发及检测单元，用于数据平面中每个路由节点在转发数据包时，检测下一跳端口是否有效，如果有效，则直接转发数据包，如果无效，进入数据平面本地快速恢复单元执行本地快速恢复；数据平面本地快速恢复单元，用于执行数据平面的本地快速恢复，根据备份路由选择一个转发端口，如果转发端口有效，直接转发，如果无效则将数据包发往控制平面；控制平面拼接处理及判定单元，用于在控制平面运行拼接模块，根据拼接模块的输出生成新流表项，安装到控制平面中；并判定是否因网络物理上不连通造成路由失效；物理网络不连通通知单元，用于当判定因网络物理上不连通造成路由失效时，通知数据包的源节点和目的节点，物理网络已不再连通。本专利技术同时提供一种基于软件定义网络技术的网络容灾恢复方法，包括如下步骤：(A)备份拓扑生成模块中备份拓扑生成：以原始网络拓扑为输入，生成并保存多张用于对节点的失效快速恢复的备份网络拓扑图；(B)根据备份拓扑生成模块生成安装到数据平面的备份路径：在步骤(A)中生成并保存的多张备份拓扑图上，结合输入的灾害地理特性，使用路径的脆弱性区域在每张备份拓扑上生成备份路径并保存；(C)在数据平面中安装备份路径：由控制平面根据步骤(B)中生成并保存的备份路径生成相应的流表项，并安装路由策略到数据平面；(D)数据平面数据包转发及检测：数据平面每个路由节点在转发数据包时，每次检测下一跳端口是否有效，如果有效，则直接转发数据包，如果无效，进入步骤(E)；(E)数据平面本地快速恢复：执行数据平面的本地快速恢复，根据备份路由选择一个转发端口，如果转发端口有效，直接转发，如果无效则将数据包发往控制平面，进入步骤(F)；(F)控制平面拼接处理及判定：控制平面运行拼接模块，根据拼接模块的输出生成新流表项，安装到控制平面中；并判定因网络物理上不连通造成路由失效时，进入步骤(G)；(G)物理网络不连通通知：通知数据包的源节点和目的节点，物理网络已不再连通。优选的，所述步骤(A)中，以原始网络拓扑G为输入，生成并保存k个用于对节点的失效快速恢复的备份网络拓扑{G1…Gk本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软件定义网络技术的网络容灾恢复系统，其特征在于：该系统基于软件定义网络技术，包括位于软件定义网络的数据平面的备份拓扑生成模块和位于软件定义网络的控制平面的拼接模块；所述备份拓扑生成模块用于在灾前生成备份拓扑，并根据灾害地理特性计算出备份路径并安装到软件定义网络的数据平面中，且在数据平面对部分因灾害发生而导致的重连请求执行本地快速恢复；所述拼接模块用于在控制平面处理那些在数据平面不能处理的灾害故障重连请求。

【技术特征摘要】
1.一种基于软件定义网络技术的网络容灾恢复系统，其特征在于：该系统基于软件定
义网络技术，包括位于软件定义网络的数据平面的备份拓扑生成模块和位于软件定义网络
的控制平面的拼接模块；所述备份拓扑生成模块用于在灾前生成备份拓扑，并根据灾害地
理特性计算出备份路径并安装到软件定义网络的数据平面中，且在数据平面对部分因灾害
发生而导致的重连请求执行本地快速恢复；所述拼接模块用于在控制平面处理那些在数据
平面不能处理的灾害故障重连请求。
2.根据权利要求1所述的基于软件定义网络技术的网络容灾恢复系统，其特征在于包
括：
备份拓扑生成单元，用于以原始网络拓扑为输入，在备份拓扑生成模块中生成并保存
多张用于对节点的失效快速恢复的备份网络拓扑图；
备份路径生成单元，用于根据备份拓扑生成单元生成的多张备份网络拓扑图，结合输
入的灾害地理特性，使用路径的脆弱性区域在每张备份拓扑上生成备份路径并保存；
备份路径安装单元，用于在控制平面上，根据备份路径生成单元中生成并保存的备份
路径生成相应的流表项，安装新的路由策略到数据平面；
数据平面数据包转发及检测单元，用于数据平面中每个路由节点在转发数据包时，检
测下一跳端口是否有效，如果有效，则直接转发数据包，如果无效，进入数据平面本地快速
恢复单元执行本地快速恢复；
数据平面本地快速恢复单元，用于执行数据平面的本地快速恢复，根据备份路由选择
一个转发端口，如果转发端口有效，直接转发，如果无效则将数据包发往控制平面；
控制平面拼接处理及判定单元，用于在控制平面运行拼接模块，根据拼接模块的输出
生成新流表项，安装到控制平面中；并判定是否因网络物理上不连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓亮，谢安，陆桑璐，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32