一种多层虚拟覆盖网络接入方法技术

本发明专利技术公开了一种多层虚拟覆盖网络接入方法，接入交换节点从来自源用户的数据包提取出流匹配项与本地流表进行匹配，当存在匹配的流表项时则按对应的转发规则进行转发，如果不存在匹配的流表项，接入交换节点则向资源全局控制器上报数据包，资源全局控制器计算源用户到目的用户的物理路径，并设置该物理路径的带宽，向该物理路径上除目的用户外的所有交换节点下发流表项，建立源用户应用到目的用户应用的虚拟路径。本发明专利技术通过流表将传统的只能在应用层构建的虚拟覆盖网络在OSI7层模型的底层网络中实现，可以提供灵活的组网方式，为不同的应用建立不同的虚拟网络，实现虚拟网络的隔离，还可配合资源全局控制策略对网络物理资源进行分配和控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于虚拟覆盖网络接入领域，更为具体地讲，涉及一种多层虚拟覆盖网络 接入方法。
技术介绍
接入网是指主干网络到用户终端之间的所有设备，其长度一般为几百米到几公 里，因而被形象地成为“最后一公里”。现有网络接入方法的基本接入单位是用户，利用OSI (Open System Interconnect,开放式系统互联)7层协议模型的应用层承载用户业务,将用 户业务层层封装最后转发到核心主干网络中或进行本地内部转发。在0SI7层模型中的底 层实现中，它们使用各自的技术来转发数据。在接入网的数据链路层经常使用生成树协议和VLAN (Virtual Local Area Network，虚拟局域网)技术来搭建二层网络，最终实现组建虚拟工作组的目的。生成树协议 可以避免环路。VLAN技术是在交换局域网的基础上，采用网络管理软件组建的可跨越不同 网段、不同网络的端到端的逻辑网络。一个VLAN组成一个逻辑子网，即一个逻辑广播域，它 可以覆盖多个网络设备，允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。在接入网的网络层使用目的IP寻址方式完成网络层数据的转发。在网络层通过 划分子网的方式来限制路由信息的无限制增长，同一子网的用户可以相互通信。而不同子 网的用户通信需要使用三层路由设备进行数据转发。在接入网中经常使用默认路由、路由 器协议交换等方式实现用户与用户、接入网到核心主干网的数据交换。应用层各种网络服务往往是通过搭建覆盖网络(Overlay Network)实现。覆盖网 络直接面向应用层用户，不考虑或很少考虑网络层和物理层的问题。覆盖网络的建立会改 变底层网络的某些特性，实现底层网络的不能提供的网络服务。在覆盖网络中直接相连的 两个节点，它们是逻辑上或虚拟的直接相连，这种虚拟连接可能对应着物理网络中的多条 链路。覆盖网络的组网方式多种多样，由于网络用户对服务的多样化需求，导致了不同 种类的应用服务。这些应用服务在应用层被抽象为多种覆盖网络。覆盖网络的多样化造成 了网络节点之间的连接关系的不同，它们或许属于从属关系，或许属于平等关系，或许属于 其它关系。现有覆盖网络的典型网络拓扑模型包括星型、树型、MESH (网格)型。图1是星型 网络拓扑示意图。如图1所示，使用这种模型的应用服务是中心节点为处于边界的节点提 供统一的服务，处于四周边界的节点之间没有交互的必要，它们只与中心节点交流，中心为 边界节点提供数据服务或数据交换。图2是树型网络拓扑示意图。如图2所示，这种网络 模型是一种分级的集中控制式网络，网络节点易于扩充，寻找路径比较方便。从一个站点传 输的数据会被其他所有站点接收，适用于应用层组播应用。图3是MESH型网络拓扑示意 图。如图3所示，节点之间需要全互连的应用需要用到这种网络模型，每两个节点之间都有 直接的相连，可以直接进行交互。覆盖网络对网络拓扑中的节点有不同的处理能力、转发能力要求，一般越处于集中的位置能力要求越高，越处于边界的位置要求越低。如上面的星型 网络拓扑中心节点需要高带宽、高网络转发能力；而MESH型网络拓扑中节点都处于相同位 置，它们对网络处理能力要求相当。虽然覆盖网络可以根据自己的需要建立虚拟网络拓扑，但是这种虚拟网络只是应 用层网络。按照0SI7层网络模型自上而下的机制，应用层无法彻底改变底层网络，底层网 络也无法获知应用层覆盖网络的虚拟拓扑。这就造成了如下一些问题:A)应用层覆盖网络无法改变物理网络中的路由交换设备，这一定程度上造成了网 络层的低效率。以应用层组播为例，因为它不考虑物理网络拓扑，所以应用层组播的延迟很 大。B)多个覆盖网络同时部署在某个物理网络时，有些功能在多个覆盖网络中重复出 现，造成网络的冗余问题。C)传统的应用层覆盖网络严格位于0SI7层协议模型的应用层，应用层的数据经 过层层封装，到达网络层时，网络层传输的机制是使用BE (best effort)方式传输数据， 当多种不同的覆盖网络同时部署在物理网络时，无法保障不同应用对交换节点的差异化要 求。除此之外，传统的接入网络覆盖相对封闭，不能满足多种接入对象的接入要求。并 且当多种类型的应用部署在接入网络中时，无法做到优化配置来满足多种应用对接入网络 的差异需求，不能动态调整网络，只能根据底层网络的转发规则进行数据交互，导致接入网 络效率低下等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供， 将传统的只能在应用层构建的覆盖网络在0SI7层模型的底层网络中实现。为实现上述专利技术目的，本专利技术多层虚拟覆盖网络接入方法，其特征在于包括以下 步骤:S1:将网络中所有交换节点与资源全局控制器连接，每个交换节点存储本地流 表;S2:接入交换节点接收来自源用户的数据包并从中提取出流匹配项，流匹配项包 括用户流匹配项和应用流匹配项，根据流匹配项在接入交换节点的本地流表中进行流表项 匹配，如果存在匹配的流表项，则按对应的转发规则进行转发，如果不存在匹配的流表项， 交换节点将数据包转发至资源全局控制器；S3:资源全局控制器接收交换节点转发的数据包，根据存储的物理网络资源信息， 计算从源用户到目的用户的物理路径，并设置该物理路径的带宽，向该物理路径上除目的 用户外的所有交换节点下发流表项，建立源用户应用到目的用户应用的虚拟路径。其中，资源全局控制器为两个以上资源全局控制设备构成的设备群，每个资源全 局控制设备各自连接有交换节点，各个资源全局控制设备的网络信息相互共享。进一步地，资源全局控制器存储应用对应的典型虚拟覆盖网络拓扑模型，在计算 从源用户到目的用户的物理路径的同时计算源用户到潜在目的用户的物理路径，向对应的 所有交换节点下发流表项。其中，典型虚拟覆盖网络拓扑模型由资源全局控制器根据历史业务中相同应用对 应的用户得到。其中，带宽根据用户身份分配。其中，带宽根据应用的优先级或需求情况分配。进一步地，资源全局控制器根据应用的流量统计进行网络资源控制。进一步地,各交换节点对本地流表进行老化。本专利技术的专利技术目的是这样实现的:本专利技术多层虚拟覆盖网络接入方法，接入交换节点从来自源用户的数据包提取出 流匹配项与本地流表进行匹配，当存在匹配的流表项时则按对应的转发规则进行转发，如 果不存在匹配的流表项，接入交换节点则向资源全局控制器上报数据包，资源全局控制器 计算源用户到目的用户的物理路径，并设置该物理路径的带宽，向该物理路径上除目的用 户外的所有交换节点下发流表项，建立源用户应用到目的用户应用的虚拟路径。采用本发 明，通过使用流表将传统的只能在应用层构建的覆盖网络在0SI7层模型的底层网络中实 现。本专利技术还具有以下有益效果:( I)本专利技术以用户的应用对应的虚拟接入点作为基本接入单元，可以同时区分用 户和应用，从而为每个不同的应用建立不同的虚拟网络，实现虚拟网络的隔离；(2)本专利技术可以提供灵活的组网方式，并且建立的虚拟网络可以通过改变物理映 射任意改变，可以方便地删除或新增虚拟接入点；(3)本专利技术还可以配合资源全局控制策略对网络物理资源进行分配和控制，当多 个虚拟网络拓扑同时部署时，可以通过全局控制的方式避免发生物理网络资源竞争，建立 全局最优的选路方式，最大化利用物理网络资源。【附图说明】图1是星型网络拓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层虚拟覆盖网络接入方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将网络中所有交换节点与资源全局控制器连接，每个交换节点存储本地流表；S2：接入交换节点接收来自源用户的数据包并从中提取出流匹配项，流匹配项包括用户流匹配项和应用流匹配项，根据流匹配项在接入交换节点的本地流表中进行流表项匹配，如果存在匹配的流表项，则按对应的转发规则进行转发，如果不存在匹配的流表项，交换节点将数据包转发至资源全局控制器；S3：资源全局控制器接收交换节点转发的数据包，根据存储的物理网络资源信息，计算从源用户到目的用户的物理路径，并设置该物理路径的带宽，向该物理路径上除目的用户外的所有交换节点下发流表项，建立源用户应用到目的用户应用的虚拟路径。

【技术特征摘要】
1.一种多层虚拟覆盖网络接入方法，其特征在于，包括以下步骤:S1:将网络中所有交换节点与资源全局控制器连接，每个交换节点存储本地流表；52:接入交换节点接收来自源用户的数据包并从中提取出流匹配项，流匹配项包括用 户流匹配项和应用流匹配项，根据流匹配项在接入交换节点的本地流表中进行流表项匹 配，如果存在匹配的流表项，则按对应的转发规则进行转发，如果不存在匹配的流表项，交 换节点将数据包转发至资源全局控制器；53:资源全局控制器接收交换节点转发的数据包，根据存储的物理网络资源信息，计算 从源用户到目的用户的物理路径，并设置该物理路径的带宽，向该物理路径上除目的用户 外的所有交换节点下发流表项，建立源用户应用到目的用户应用的虚拟路径。2.根据权利要求1所述的多层虚拟覆盖网络接入方法，其特征在于，所述资源全局控 制器为两个以上资源全局控制设备构成的设备群，每个资源全局控制设备各自连接有交换 节点，各个资源全局控...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖丹，赵立旺，许都，虞红芳，孙罡，
申请(专利权)人：电子科技大学，东莞电子科技大学电子信息工程研究院，
类型：发明
国别省市：