基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法，该系统包括：支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；以及支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。本发明专利技术可以有效降低SDN网络流表数量级，有效提高交换机的性能；可以降低一次通信的路径计算时间以及流表下发数量，有效提高数据通信的速度；并且，可以减少网络中广播寻址的请求，降低了传输延迟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机网络领域，特别是涉及一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法。
技术介绍
随着大数据时代到来，数据中心内部东西流量数据增大，对于内部网络传输的需求不断增加。传统的网络交换已经不能满足数据中心的网络要求，在整个行业需求增加的大背景下，如何高效使用网络成为各个数据中心的迫切的需求。SDN技术只是初步完成了集中控制的需求，在深层次的应用上，并没有显示出其相对传统网络交换机的优势。例如，N*N个终端，最恶劣的情况下，会生成N^2个流表，这样会导致网络交换机性能急剧下降，同时，每对数据传输都需要计算完整路径，这就导致了计算冗余，下发流表的时间也会被拉长，对控制器有很大处理的压力，整个交换网络性能不断下降。因此如何降低路径计算冗余，降低网络交换机流表，降低数据传输的延迟，已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统及方法，用于解决现有技术中网络交换设备间的计算时间过长、传输延迟较长、冗余流表数量过大导致网络交换机性能下降等的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统，包括：支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；以及支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。作为本专利技术的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的一种优选方案，所述网络控制器获取网络交换机的拓扑结构，固定传输路径构成和接入的终端数量和位置无关，只和网络交换机的拓扑结构相关，当网络交换机的拓扑结构发生变化，其固定传输路径响应发生变化。作为本专利技术的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的一种优选方案，所述固定传输路径网络转发路径所依赖的Vlan的VID标签，由固定传输路径目的网络交换机的Vlan的VID标签所决定，网络控制器通过计算接入网络控制器的网络交换机数量，给每个网络交换机在指定的范围内分配固定的Vlan的VID标签；对于每个网络交换机，计算到该网络交换机的路径，从目的网络交换机开始不断扩展，设置指向该网络交换机的路径，保证所有到该网络交换机的路径没有重复计算，所有路径归并完整；网络交换机通过建立只基于Vlan的VID标签转发流表，把数据从源网络交换机转发到目的网络交换机，从而实现固定传输路径。作为本专利技术的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的一种优选方案，未匹配数据流交由控制器处理，在终端接入网络交换机，放置最低优先级处理流表，把所有未匹配接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由网络控制器进行处理，从而实现接入数据流闭环处理。作为本专利技术的基于Vlan的SDN网络数据传输系统的一种优选方案，所述网络控制器仅对存在固定传输路径的网络交换机的之间的终端建立通信通道，当且仅当对相互路径可达的网络交换机所接入的终端通信请求响应。进一步地，响应通信请求只对源和目的终端所在网络交换机做数据流导入导出操作，不需要对通信全路径做计算；网络控制器根据上报的数据通信的信息，获得在源终端和目的终端所在的接入网络交换机以及网络交换机分配的VID标签；在源终端所在网络交换机处，设置流表，其匹配目的终端MAC或IP地址的流添加目的终端所在网络交换机的VID标签，并跳转到固定路径所在的流表上，完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流；对目的终端所在网络交换机，添加匹配目的终端MAC或IP地址，跳转到目的终端所在端口的流表；通过固定传输路径设置的去除Vlan的VID标签流表，跳转到上述目的终端交换所在的流表，数据流得到流表匹配导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据通信。优选地，在目的终端接入的网络交换机处，放置匹配该Vlan的VID标签的数据流拆除Vlan的VID标签并跳转到另一个流表，该流表的目的是把所有到本网络交换机下所有数据流，通过匹配Vlan的VID标签的方法导出数据流并跳转，实现数据流从固定传输路径中分离。优选地，在路径中间节点所在的网络交换机处，放置所有经过该网络交换机的固定传输路径的流表，通过匹配到不同目的网络交换机所分配的Vlan的VID标签，并把数据转发到下一个网络交换机节点，实现数据流固定传输路径。优选地，在源终端接入网络交换机处，放置到其他网络交换机的流表，通过匹配各个目的网络交换机所分配Vlan的VID标签，并把数据转发到下一个网络交换机节点，实现从该网络交换机接入的终端传输数据流导入到固定传输路径。优选地，在终端接入网络交换机，放置统一终端数据流跳转流表，把所有终端输出数据导入到接入固定路径的流表上。实现当前网络交换机的所有接入终端数据流，导入到处理流表。优选地，在终端接入网络交换机，放置最低优先级未匹配处理流表，把所有未匹配任意接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由控制器进行处理。从而实现接入数据流闭环处理。优选地，当需要进行数据通信的时候，没有匹配的通信流表，网络交换机把需通信数据提交到控制器中，网络控制器仅对存在固定传输路径的网络交换机的之间的终端建立通信通道，当且仅当对相互路径可达的网络交换机所接入的终端通信请求响应。优选地，网络控制器根据上报的数据通信的信息，获得在数据通信源终端所在的接入网络交换机，放置交换流表，网络控制器根据上报通信的信息，了解的地终端所在的接入网络交换机，放置交换流表，把从目的节点导出的数据流导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据通信。优选地，对统一终端数据流跳转流表导入的数据流处理，通过流表来完成数据流Vlan的VID标签的设置，该Vlan的VID标签为目的网络交换机节点所分配的VID标签，随后把数据流导入到固定传输路径的源节点处理。完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流。本专利技术还提供一种基于Vlan的SDN网络数据传输方法，包括以下步骤：步骤1)网络控制器获取网络交换机的拓扑结构；步骤2)网络控制器为每个网络交换机分配Vlan的VID标签；步骤3)网络控制器设置基础的网络交换机处理流表；步骤4)网络控制器计算所有网络交换机之间的固定传输路径，并下发处理流表；步骤5)网络控制器响应网络交换机上报的数据通信请求；步骤6)网络控制器下发交换流表；步骤7)当数据传输停止，交换流表自动删除，等待下一次传输请求。作为本专利技术的基于Vlan的SDN网络数据传输方法的一种优选方案，步骤3)中，在终端接入网络交换机，放置统一交换流表和未匹配处理流表；交换流表把所有终端输出数据导入到接入固定路径的流表上，实现当前网络交换机的所有接入终端数据流，导入到处理流表；未匹配处理流表，则最低优先级处理流表，把所有未匹配任意接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由控制器进行处理，从而实现接入数据流闭环处理。作为本专利技术的基于Vlan的SDN网络数据传输方法的一种优选方案，步骤4)中，固定传输路径网络转发路径所依赖的Vlan的VID标签，由固定传输路径目的网络交换机的Vlan的VID标签所决定，网络控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于，包括：支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。

【技术特征摘要】
1.一种基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于，包括：支持下发流表的网络控制器，用于获取网络交换机的拓扑结构，为每个网络交换机分配Vlan的VID标签，基于Vlan的转发流表规则，实现固定传输路径，并响应终端设备通信请求，设置和拆除基于Vlan的VID标签，进入和退出固定传输路径；支持多个流表的网络交换机，用于建立基于Vlan的VID标签的数据流表。2.如权利要求1所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：所述网络控制器获取网络交换机的拓扑结构，固定传输路径构成和接入的终端数量和位置无关，只和网络交换机的拓扑结构相关，当网络交换机的拓扑结构发生变化，其固定传输路径响应发生变化。3.如权利要求1所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：所述固定传输路径网络转发路径所依赖的Vlan的VID标签，由固定传输路径目的网络交换机的Vlan的VID标签所决定，网络控制器通过计算接入网络控制器的网络交换机数量，给每个网络交换机在指定的范围内分配固定的Vlan的VID标签；对于每个网络交换机，计算到该网络交换机的路径，从目的网络交换机开始不断扩展，设置指向该网络交换机的路径，保证所有到该网络交换机的路径没有重复计算，所有路径归并完整；网络交换机通过建立只基于Vlan的VID标签转发流表，把数据从源网络交换机转发到目的网络交换机，从而实现固定传输路径。4.如权利要求1所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：未匹配数据流交由控制器处理，在终端接入网络交换机，放置最低优先级处理流表，把所有未匹配接入固定传输路径的数据流转到网络控制器处，由网络控制器进行处理，从而实现接入数据流闭环处理。5.如权利要求1所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：所述网络控制器仅对存在固定传输路径的网络交换机的之间的终端建立通信通道，当且仅当对相互路径可达的网络交换机所接入的终端通信请求响应。6.如权利要求5所述的基于Vlan的SDN网络数据传输系统，其特征在于：响应通信请求只对源和目的终端所在网络交换机做数据流导入导出操作，不需要对
\t通信全路径做计算；网络控制器根据上报的数据通信的信息，获得在源终端和目的终端所在的接入网络交换机以及网络交换机分配的VID标签；在源终端所在网络交换机处，设置流表，其匹配目的终端MAC或IP地址的流添加目的终端所在网络交换机的VID标签，并跳转到固定路径所在的流表上，完成数据流从终端数据流转化成固定传输路径数据流；对目的终端所在网络交换机，添加匹配目的终端MAC或IP地址，跳转到目的终端所在端口的流表；通过固定传输路径设置的去除Vlan的VID标签流表，跳转到上述目的终端交换所在的流表，数据流得到流表匹配导出到目的终端连接网络交换机的端口处，完成数据通信。7.一种基于Vlan的SDN网络数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：许延伟，
申请(专利权)人：上海宽带技术及应用工程研究中心，
类型：发明
国别省市：上海;31