CN104283722B - Sdn链路状态信息收集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种软件定义网络SDN链路状态信息收集方法及装置，应用于SDN网络中的SDN交换设备，该方法包括：获取每一个相邻SDN设备的设备标识；生成链路状态信息，所述链路状态信息包含获取到所述相邻SDN设备的设备标识的接口与所述相邻SDN设备的设备标识的对应关系；向SDN控制器发送所述链路状态信息，以使所述SDN控制器收集到所述SDN网络中的所有链路状态信息。本申请的SDN链路状态信息收集方法简单易行，有效提高了SDN网络拓扑信息的收集效率。

Description

SDN链路状态信息收集方法及装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种SDN链路状态信息收集方法及装置。

背景技术

SDN(Software Defined Networks，软件定义网络)是一种新型网络创新架构，通过将控制平面和数据平面分离，实现网络流量的灵活控制。应用于SDN网络中的SDN设备包括SDN控制器和SDN交换设备。SDN控制器负责收集网络拓扑信息，计算业务报文的转发路径，SDN交换设备根据SDN控制器下发的转发流表控制业务报文转发。

目前，SDN网络拓扑信息的收集采用LLDP(Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议)协议，SDN控制器通过该协议获取到的网络拓扑信息为物理拓扑信息；再根据SDN控制器与SDN交换设备的信息交互获得交换设备的三层配置信息，将物理拓扑信息与各个交换设备的三层配置信息相结合，实现对网络三层拓扑信息的收集。

上述从物理拓扑信息转换为网络三层拓扑信息的收集方法比较繁琐，效率低，而且各个厂家的SDN设备在进行配置信息交互时，往往采用私有协议，可扩展性差。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种软件定义网络SDN链路状态信息收集方法，应用于SDN网络中的SDN交换设备，该方法包括：

获取每一个相邻SDN设备的设备标识；

生成链路状态信息，所述链路状态信息包含获取到所述相邻SDN设备的设备标识的接口与所述相邻SDN设备的设备标识的对应关系；

向SDN控制器发送所述链路状态信息，以使所述SDN控制器收集到所述SDN网络中的所有链路状态信息。

本申请还提供了一种软件定义网络SDN链路状态信息收集装置，应用于SDN网络中的SDN交换设备，该装置包括：

标识获取单元，用于获取每一个相邻SDN设备的设备标识；

信息生成单元，用于生成链路状态信息，所述链路状态信息包含获取到所述相邻SDN设备的设备标识的接口与所述相邻SDN设备的设备标识的对应关系；

信息发送单元，用于向SDN控制器发送所述链路状态信息，以使所述SDN控制器收集到所述SDN网络中的所有链路状态信息。

在本申请中，通过在SDN设备上运行三层拓扑收集协议，使得SDN控制器可以直接获取到SDN网络中所有SDN交换设备的链路状态信息。该方法简单易行，提高了网络拓扑信息的收集效率。

附图说明

图1是SDN网络结构示意图；

图2是标准OSPF协议状态机示意图；

图3是本申请一种实施方式中SDN链路状态信息收集方法的处理流程图；

图4是本申请一种实施方式中SDN链路状态信息收集装置的基础硬件示意图；

图5是本申请一种实施方式中SDN链路状态信息收集装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图对本申请所述方案作进一步地详细说明。

图1所示为SDN网络结构示意图。SDN网络中的SDN设备包括SDN控制器和SDN交换设备(SW1、SW2以及SW3)。现有技术在进行SDN拓扑信息收集时采用的是物理拓扑信息收集协议，SDN控制器需结合SDN交换设备的三层配置信息，将物理拓扑信息转换为三层拓扑信息，该转换过程复杂，且效率低。

针对上述问题，本申请实施例提出一种SDN链路状态信息收集方法，通过在SDN设备上直接运行三层拓扑信息收集协议，使SDN控制器可以直接获取到SDN网络中所有SDN交换设备的链路状态信息，从而实现三层拓扑信息的收集。

本申请实施例以OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)协议为例，通过对OSPF协议的扩展实现三层拓扑信息的收集。OSPF协议是一个内部网关协议，用于在单一自治***内决策路由。运行OSPF协议的设备之间通过OSPF协议报文交换链路状态信息。

参见图2，为标准OSPF协议状态机示意图，示出了运行标准OSPF协议的网络设备在进行链路状态信息交互时所经过的各个状态。其中，Down(初始状态)表示网络设备之间还未开始交换信息，此时，可以发送Hello报文(邻居发现报文)，建立邻居关系；Attempt(中间状态1)和Init(中间状态2)为中间状态，网络类型不同所经过的中间状态也会不同，该状态为临时状态，此状态下网络设备间的会话还未建立；2-Way(会话建立状态)表示网络设备间的双向会话已建立，已形成邻居关系，在此状态下链路状态信息已生成；ExStart(信息交换初始状态)为信息交换之前的准备阶段，网络设备之间建立主从关系；Exchange(信息交换状态)表示网络设备之间交换链路状态信息的摘要信息；Loading(信息加载状态)表示当有新的链路状态信息需要加载时，向对端网络设备请求加载新的链路状态信息；Full(完全邻接状态)表示链路状态信息已加载完成，网络设备之间的链路状态数据库已同步。

参见图3，为本申请SDN链路状态信息收集方法的一个实施例流程图，该实施例从SDN交换设备侧对SDN链路状态信息的收集过程进行描述。

步骤310，获取每一个相邻SDN设备的设备标识。

首先，在SDN网络中的所有SDN设备上启动OSPF协议，SDN设备在Down状态下通过发送Hello报文发现邻居。本申请实施例中，当SDN交换设备接收相邻SDN设备发送的Hello报文时，可以从Hello报文中获取到相邻SDN设备的设备标识，该设备标识为相邻SDN设备的唯一身份标识。

步骤320，生成链路状态信息，所述链路状态信息包含获取到所述相邻SDN设备的设备标识的接口与所述相邻SDN设备的设备标识的对应关系。

SDN交换设备通过Hello报文获取到相邻SDN设备的设备标识后，进入2-Way状态，在该状态下根据接收Hello报文的接口以及从该Hello报文中获取到的相邻SDN设备的设备标识，建立接口与相邻SDN设备的设备标识的对应关系，即生成针对该接口的链路状态信息。以图1所示SW1为例，SW1在接口S1上接收到SW2发送的Hello报文，从Hello报文中获取SW2的设备标识(例如，1.1.1.1)，建立S1与设备标识(1.1.1.1)的对应关系，SW1知道SW2为相邻设备，连接在S1接口上。SDN交换设备通过对每一个接口进行上述处理，获得所有接口的链路状态信息。

可见，SDN交换设备在2-Way状态下，已经生成了用于描述网络拓扑的链路状态信息。在SDN网络中，SDN控制器负责业务报文转发路径的计算，只有SDN控制器需要知道全网的链路状态信息，SDN交换设备之间不需要交换链路状态信息以及路径计算。因此，SDN交换设备之间运行的OSPF协议在2-Way状态下停止向前继续变迁，不再进行后续的链路状态信息交换。本申请实施例通过在SDN交换设备之间运行部分OSPF协议，减少了协议运算量。

步骤330，向SDN控制器发送所述链路状态信息，以使所述SDN控制器收集到所述SDN网络中的所有链路状态信息。

SDN交换设备在生成本地的所有链路状态信息后，将本地的链路状态信息发送给SDN控制器，以使SDN控制器根据收集到的SDN网络中的所有SDN交换设备发送的链路状态信息进行转发路径计算。

由于SDN交换设备与SDN控制器的连接关系不同，其向SDN控制器发送链路状态信息的方式也不同。在步骤210中已知SDN交换设备可以通过Hello报文获取相邻SDN设备的设备标识，获知与其相邻的SDN设备。因此，SDN交换设备可以查询本地保存的所有设备标识，判断SDN交换设备是否与SDN控制器相邻。根据SDN交换设备与SDN控制器的连接关系，SDN交换设备可以通过以下两种方式向SDN控制器发送链路状态信息。

当SDN交换设备与SDN控制器相邻时，在SDN交换设备与SDN控制器之间运行标准的OSPF协议，协议状态一直运行到Full状态，完成SDN控制器与相邻SDN交换设备之间的链路状态信息交换。SDN交换设备通过组播报文LSU(Link State Update，链路状态更新)报文向SDN控制器发送链路状态信息。由于SDN交换设备只需要将链路状态信息发送给SDN控制器，因此，SDN交换设备在发送链路状态信息时，不需要泛洪处理，只需要发送给SDN控制器。

当SDN交换设备不与SDN控制器相邻时，采用标准的OSPF协议无法发送链路状态信息，此时，可以根据预先配置的SDN控制器的IP地址，将该IP地址作为目的IP地址，通过单播报文的方式，将链路状态信息发送给SDN控制器。其中，SDN控制器的IP地址可以在SDN交换设备上手工配置，或通过SDN控制器下发配置信息给SDN交换设备。

SDN控制器在接收到所有的链路状态信息后，剔除收集到的SDN控制器与SDN交换设备之间的链路状态信息，只计算SDN交换设备之间的网络拓扑，但不需要按照标准协议要求立即计算网络拓扑，可在有业务需求时触发计算。另外，由于SDN控制器只需要收集拓扑信息，在收到SDN交换设备的链路状态信息后，不需要按照标准的OSPF协议要求向其它SDN交换设备泛洪。

现仍以图1所示SDN网络为例，介绍SDN链路状态信息收集的处理过程。

假设，SW1的设备标识为1.1.1.1，SW2的设备标识为2.2.2.2，SW3的设备标识为3.3.3.3，SDN控制器的设备标识为4.4.4.4。以SW1为例，SW1分别接收到SDN控制器、SW2以及SW3的Hello报文，根据接收Hello报文的接口以及Hello报文中携带的设备标识，建立接口与设备标识的对应关系，即生成SW1每一个接口的链路状态信息，见表1。

表1

同理，SW2中生成的链路状态信息，见表2。

表2

SW3中生成的链路状态信息，见表3。

表3

SW1、SW2以及SW3将生成的链路状态信息发送给SDN控制器，由于SW1、SW2均与SDN控制器为相邻关系，可通过标准的OSPF协议报文将链路状态信息发送给SDN控制器。而SW3与SDN控制器不相邻，SW3中的OSPF协议只运行到2-Way状态，无法通过后续的OSPF协议报文发送链路状态信息，但SW3可以通过预先配置的SDN控制器的IP地址(假设，SDN控制器的IP地址为220.208.2.10)，将220.208.2.10作为报文的目的IP地址，向SDN控制器发送链路状态信息。

SDN控制器收集到上述链路状态信息后，剔除与自己(设备标识为4.4.4.4)相关的链路状态信息，只生成SW1、SW2以及SW3的网络拓扑结构，即SW1的接口S1与SW2的接口S2相连，SW1的接口S2与SW3的接口S1相连。

与前述SDN链路状态信息收集方法的实施例相对应，本申请还提供SDN链路状态信息收集装置的实施例。

本申请SDN链路状态信息收集装置的实施例可以应用在SDN交换设备上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图4所示，为本申请SDN链路状态信息收集装置所在设备的一种硬件结构图，除了图4所示的CPU、内存以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常还可以包括其他硬件。

请参考图5，为本申请一个实施例中的SDN链路状态信息收集装置的结构示意图。该SDN链路状态信息收集装置包括：标识获取单元501、信息生成单元502以及信息发送单元503，其中：

标识获取单元501，用于获取每一个相邻SDN设备的设备标识；

信息生成单元502，用于生成链路状态信息，所述链路状态信息包含获取到所述相邻SDN设备的设备标识的接口与所述相邻SDN设备的设备标识的对应关系；

信息发送单元503，用于向SDN控制器发送所述链路状态信息，以使所述SDN控制器收集到所述SDN网络中的所有链路状态信息。

所述标识获取单元501，可以具体包括：报文接收模块和标识获取模块，其中：

报文接收模块，用于接收相邻SDN设备发送的邻居发现报文；

标识获取模块，用于从所述邻居发现报文中获取所述相邻SDN设备的设备标识。

所述标识获取单元501，还可以具体包括协议启动模块，其中：

协议启动模块，用于在所述报文接收模块接收相邻SDN设备发送的邻居发现报文之前，在所述SDN交换设备中启动开放最短路径优先OSPF协议；

所述邻居发现报文为OSPF协议的Hello报文。

所述信息发送单元503，可以具体包括：相邻判断模块和信息发送模块，其中：

相邻判断模块，用于根据获取的每一个相邻SDN设备的设备标识，判断是否与所述SDN控制器相邻；

信息发送模块，用于当与所述SDN控制器相邻时，通过组播报文向所述SDN控制器发送所述链路状态信息。

所述信息发送单元503，还可以具体包括：地址获取模块和信息发送模块，其中：

地址获取模块，用于当不与所述SDN控制器相邻时，获取预先配置的SDN控制器的IP地址；

所述信息发送模块，还用于根据所述SDN控制器的IP地址，通过单播报文向所述SDN控制器发送所述链路状态信息。

上述图5示出的SDN链路状态信息收集装置的实施例可以应用在SDN交换设备中。其具体实现过程可参见前述方法实施例的说明，在此不再赘述。

从以上方法和装置的实施例中可以看出，通过在SDN设备上运行三层拓扑收集协议，使得SDN控制器可以直接获取到SDN网络中所有SDN交换设备的链路状态信息。该方法简单易行，提高了网络拓扑信息的收集效率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种软件定义网络SDN链路状态信息收集方法，应用于SDN网络中的SDN交换设备，所述SDN网络中的SDN设备包括SDN交换设备和SDN控制器，所述SDN设备运行开放式最短路径优先OSPF协议，其特征在于，该方法包括：

获取每一个相邻SDN设备的设备标识；

生成链路状态信息，所述链路状态信息包含获取到所述相邻SDN设备的设备标识的接口与所述相邻SDN设备的设备标识的对应关系；

查询获取到的相邻SDN设备的设备标识中是否包含SDN控制器的设备标识，以判断是否与所述SDN控制器相邻；

当不与所述SDN控制器相邻时，获取预先配置的SDN控制器的IP地址；根据所述SDN控制器的IP地址，通过单播报文向所述SDN控制器发送所述链路状态信息；

当与所述SDN控制器相邻时，通过与所述SDN控制器之间的OSPF协议交互向所述SDN控制器发送所述链路状态信息，以使所述SDN控制器收集到所述SDN网络中的所有链路状态信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取每一个相邻SDN设备的设备标识，包括：

接收相邻SDN设备发送的邻居发现报文；

从所述邻居发现报文中获取所述相邻SDN设备的设备标识。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收相邻SDN设备发送的邻居发现报文之前，还包括：

在所述SDN交换设备中启动开放最短路径优先OSPF协议；

所述邻居发现报文为OSPF协议的Hello报文。

4.一种软件定义网络SDN链路状态信息收集装置，应用于SDN网络中的SDN交换设备，所述SDN网络中的SDN设备包括SDN交换设备和SDN控制器，所述SDN设备运行开放式最短路径优先OSPF协议，其特征在于，该装置包括：

标识获取单元，用于获取每一个相邻SDN设备的设备标识；

信息生成单元，用于生成链路状态信息，所述链路状态信息包含获取到所述相邻SDN设备的设备标识的接口与所述相邻SDN设备的设备标识的对应关系；

信息发送单元，用于查询获取到的相邻SDN设备的设备标识中是否包含SDN控制器的设备标识，以判断是否与所述SDN控制器相邻；当不与所述SDN控制器相邻时，获取预先配置的SDN控制器的IP地址；根据所述SDN控制器的IP地址，通过单播报文向所述SDN控制器发送所述链路状态信息；当与所述SDN控制器相邻时，通过与所述SDN控制器之间的OSPF协议交互向所述SDN控制器发送所述链路状态信息，以使所述SDN控制器收集到所述SDN网络中的所有链路状态信息。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述标识获取单元，包括：

报文接收模块，用于接收相邻SDN设备发送的邻居发现报文；

标识获取模块，用于从所述邻居发现报文中获取所述相邻SDN设备的设备标识。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述标识获取单元，还包括：

协议启动模块，用于在所述报文接收模块接收相邻SDN设备发送的邻居发现报文之前，在所述SDN交换设备中启动开放最短路径优先OSPF协议；

所述邻居发现报文为OSPF协议的Hello报文。