CN104426762A - 一种传输、接收元数据的方法、开放流逻辑交换机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输、接收元数据的方法、开放流逻辑交换机，所述传输元数据的方法，应用于软件定义网络SDN，该方法包括：当前开放流能力交换机OFCS上的开放流逻辑交换机OFLS在第一报文中***或修改元数据，生成携带所述元数据的第二报文；当前OFCS根据匹配的流表条目指示的动作将所述第二报文传递给下一级OFCS。本发明通过在OFLS之间传递的报文中携带元数据，可以减少下一个OFLS进行与上一个OFLS相重复的工作，从而节省部分资源。

Description

一种传输、接收元数据的方法、开放流逻辑交换机

技术领域

本发明涉及软件定义网络（Software Defined Network，SDN）架构通信领域，尤其涉及一种传输、接收元数据的方法、开放流逻辑交换机。

背景技术

由于现在的网络暴露出了越来越多的弊病以及人们对网络性能的需求越来越高，研究人员不得不把很多复杂功能加入到路由器的体系结构当中，例如OSPF、BGP、组播、区分服务、流量工程、NAT、防火墙、MPLS等等。这就使得路由器等交换设备越来越臃肿而且性能提升的空间越来越小。

然而，与网络领域的困境截然不同的是，计算机领域实现了日新月异的发展。仔细回顾计算机领域的发展，不难发现其关键在于计算机领域找到了一种简单可用的硬件底层（x86指令集）。由于有了这样一种公用的硬件底层，所以在软件方面，不论是应用程序还是操作***都取得了飞速的发展。现在很多主张重新设计计算机网络体系结构的人士认为：网络可以复制计算机领域的成功来解决现在网络所遇到的所有问题。在这种思想的指导下，将来的网络必将是这样的：底层的数据通路（交换机、路由器）是“哑的、简单的、最小的”，并定义一个对外开放的关于流表的公用的API，同时采用控制器来控制整个网络。未来的研究人员就可以在控制器上自由的调用底层的API来编程，从而实现网络的创新。

基于上述的理念，出现了软件定义网络（Software Defined Network，SDN），其最初是由美国斯坦福大学clean slate研究组提出的一种新型网络创新架构。目前，其核心技术开放流（OpenFlow，OF）协议（请参考图1）通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。控制面包含OF控制器（OpenFlow Controller），数据面包含开放流能力交换机（OpenFlow CapableSwitch，OFCS）

OpenFlow协议用来描述控制器和交换机之间交互所用信息的标准，以及控制器和交换机的接口标准。协议的核心部分是用于OpenFlow协议信息结构的集合。

如图2所示为OpenFlow流表和基于流表的报文处理流程，流表中包含多个流表条目，流表条目由匹配字段、计数器和指令集等如下几个字段构成：

Match Fields

Priority

Counters

Instructions

Timeouts

Cookie

其中，Match Fields是报文匹配的输入关键字，用于匹配一条流表项；

计数器是用于管理用的各种统计信息；

指令集（Instructions）是指对报文的操作指令，包括丢弃、转发报文到指定端口、设置报文头部字段值、增加封装标签等。

动作集（Action Set）和每个报文相关联，它在流水线的多个流表之间传递并被各流表的指令所修改，直到流水线处理结束，形成最终的动作集。

如图3所示，经过编排的多个流表级联成流表管道，用来配置交换机转发路径，管道内相邻流表间采用metadata（元数据）携带数据（例如tunnelid），以便当前流表继承利用上一级流程的处理成果，简化匹配域或避免重复工作，有效的让管道内关联的流表协同工作，让管道上的流表更简单。

当多个OF交换机形成一个SDN网络时，流量在该网络上流经多个OF交换机，相当于将多个OF交换机的流表管道连接成一个更长的虚拟管道。由于一般SDN网络的中间节点会汇聚交换边缘节点的流量，导致中间节点需要更多的流表条目信息实现来流转发，需要消耗更多的资源来重复进行流分类的工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种传输、接收元数据的方法、开放流逻辑交换机，减少SDN网络的节点间的重复工作。

为解决上述技术问题，本申请的一种传输元数据的方法，应用于软件定义网络SDN，该方法包括：

当前开放流能力交换机OFCS上的开放流逻辑交换机OFLS在第一报文中***或修改元数据，生成携带所述元数据的第二报文；

当前OFCS根据匹配的流表条目指示的动作将所述第二报文传递给下一级OFCS。

进一步地，所述元数据包含：特性部分和内容部分；

所述特性部分包含：携带元数据的第二报文的传输方式信息和元数据的识别方式信息；其中，所述传输方式信息确定第二报文传输元数据时的承载方式；所述识别方式信息确定所述承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值；

所述元数据的内容部分包含业务属性信息。

进一步地，所述传输方式信息表示所述第二报文传输的元数据承载于以太层，所述识别方式信息为OFCS预期的以太类型的值；或者，

所述传输方式信息表示所述第二报文传输的元数据承载于IP层，所述识别方式信息为OFCS预期的IP协议类型的值；或者，

所述传输方式信息表示所述第二报文传输的元数据承载于UDP层，所述识别方式信息为OFCS预期的UDP目的端口类型的值。

进一步地，所述SDN中的OFCS支持多种不同格式的元数据，所述元数据的内容部分包含第一标识字段，所述第一标识字段的值根据所述元数据的格式确定。

进一步地，所述元数据的内容部分包含第二标识字段，在所述第二标识字段中保存所述第一报文承载头的标识字段的值。

进一步地，所述OFLS在第一报文中***元数据之前，包括：

所述OFLS接收OF控制器下发的第一流表条目，该第一流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：推入元数据，所述推入元数据动作包括以下参数：携带元数据的第二报文的承载方式、所述承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值和所述元数据的格式标识；

所述OFLS在第一报文中***元数据，包括：

所述OFLS将所述第一报文匹配到所述第一流表条目，根据所述参数中的承载方式在第一报文中对应的位置***所述元数据的内容部分，在内容部分的第二标识字段中写入第一报文承载头的标识字段的值，然后将第一报文承载头的标识字段的值修改为所述参数中OFCS预期的承载类型的标识值。

进一步地，所述扩展动作还包括：设置元数据字段，所述设置元数据字段动作包括以下参数：字段偏移、字段大小、待设置值类型和数值；

所述OFLS在第一报文中修改元数据，包括：

所述OFLS将所述字段偏移参数指向的元数据字段的数值设置为所述数值参数。

进一步地，一种信息配置方法，应用于软件定义网络SDN，该方法包括：

所述SDN中的开放流能力交换机OFCS接收第一节点对元数据格式的配置；

所述OFCS上的开放流逻辑交换机OFLS接收所述第一节点对所述OFLS绑定的元数据格式的配置。

进一步地，所述第一节点包括：OF配置点、OF控制器、网络管理***NMS和OFCS本地；

在所述绑定的元数据格式由所述OF配置点、网络管理***或OFCS本地配置时，所述方法还包括：所述OFLS向与该OFLS建链的OF控制器上报该OFLS绑定的元数据格式。

进一步地，所述OFLS向与该OFLS建链的OF控制器上报该OFLS绑定的元数据格式，包括：

所述OFLS通过扩展的专用异步消息将绑定的元数据格式主动上报给所述建链的OF控制器。

进一步地，所述OFLS向与该OFLS建链的OF控制器上报该OFLS绑定的元数据格式，包括：

所述OFLS与OF控制器之间通过Multipart消息中扩展的一组元数据格式查询请求消息和元数据格式查询应答消息，进行OFLS绑定的元数据格式的查询和上报。

进一步地，一种接收元数据的方法，应用于软件定义网络SDN，该方法包括：

所述SDN中的开放流能力交换机OFCS接收到报文后，识别报文中携带的元数据，解析元数据的内容部分，将报文和/或所述元数据的内容部分引导到所述OFCS上的逻辑服务节点进行处理。

进一步地，所述OFCS解析元数据的内容部分，包括：

所述OFCS根据元数据内容部分中的第一标识字段指示的元数据的格式，对元数据内容部分进行解析。

进一步地，所述OFCS将报文和/或所述元数据的内容部分引导到所述OFCS上的逻辑服务节点，包括：

所述OFCS在所述元数据的内容部分包含开放流逻辑交换机OFLS标识字段时，根据所述OFLS标识字段确定将所述报文和/或元数据的内容部分引导到的OFLS；或者，

所述OFCS在所述元数据的内容部分包含流分类标识字段时，根据已配置的流映射策略将所述报文和/或元数据的内容部分引导到OFLS上；或者，

所述OFCS在所述元数据的内容部分包含服务节点标识字段时，将所述报文和/或元数据的内容部分引导到服务节点标识字段指向的服务实例上。

进一步地，所述逻辑服务节点进行处理之前，包括：

所述逻辑服务节点接收OF控制器下发第二流表条目，该第二流表条目的匹配域中包含扩展的元数据字段；

所述逻辑服务节点进行处理，包括：

所述逻辑服务节点在流表管道的流表上采用元数据的内容部分包含的流分类标识字段作为匹配键值。

进一步地，在所述第二流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：弹出元数据，所述弹出元数据动作包括以下参数：元数据的承载类型和第二标识字段；

所述逻辑服务节点进行处理，还包括：

所述逻辑服务节点从报文中剥离元数据，并将元数据的内容部分的第二标识字段的值回填报文的承载头的标识字段。

进一步地，一种开放流逻辑交换机，包括：第一单元，其中：

所述第一单元，用于在第一报文中***或修改元数据，生成携带所述元数据的第二报文。

进一步地，所述元数据包含：特性部分和内容部分；

所述特性部分包含：携带元数据的第二报文的传输方式信息和元数据的识别方式信息；其中，所述传输方式信息确定第二报文传输元数据时的承载方式；所述识别方式信息确定所述承载方式下开放流能力交换机OFCS预期的承载类型的标识值；

所述元数据的内容部分包含业务属性信息。

进一步地，所述元数据的内容部分包含第一标识字段，所述第一标识字段的值根据所述元数据的格式确定；所述元数据的内容部分还包含第二标识字段，在所述第二标识字段中保存所述第一报文承载头的标识字段的值。

进一步地，所述开放流逻辑交换机还包括接收单元，其中：

所述接收单元，用于接收OF控制器下发的第一流表条目，该第一流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：推入元数据，所述推入元数据动作包括以下参数：携带元数据的第二报文的承载方式、所述承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值和所述元数据的格式标识；

所述第一单元在第一报文中***元数据，包括：将所述第一报文匹配到所述第一流表条目，根据所述参数中的承载方式在第一报文中对应的位置***所述元数据的内容部分，在内容部分的第二标识字段中写入第一报文承载头的标识字段的值，然后将第一报文承载头的标识字段的值修改为所述参数中OFCS预期的承载类型的标识值。

进一步地，所述扩展动作还包括：设置元数据字段，所述设置元数据字段动作包括以下参数：字段偏移、字段大小、待设置值类型和数值；

所述第一单元在第一报文中修改元数据，包括：将所述字段偏移参数指向的元数据字段的数值设置为所述数值参数。

进一步地，所述开放流逻辑交换机还包括匹配单元，其中：

所述接收单元，还用于接收OF控制器下发第二流表条目，该第二流表条目的匹配域中包含扩展的元数据字段；

所述匹配单元，用于在流表管道的流表上采用元数据的内容部分包含的流分类标识字段作为匹配键值。

进一步地，所述开放流逻辑交换机还包括第二单元，其中：

在所述第二流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：弹出元数据，所述弹出元数据动作包括以下参数：元数据的承载类型和第二标识字段；

所述第二单元，用于从报文中剥离元数据，并将元数据的内容部分的第二标识字段的值回填报文的承载头的标识字段。

进一步地，一种开放流能力交换机，包括：识别解析单元和引导单元，其中：

所述识别解析单元，用于识别接收到的报文中携带的元数据，解析元数据的内容部分；

所述引导单元，用于报文和/或所述元数据的内容部分引导到所述开放流能力交换机OFCS上的逻辑服务节点进行处理。

进一步地，所述识别解析单元解析元数据的内容部分，包括：根据元数据内容部分中的第一标识字段指示的元数据的格式，对元数据内容部分进行解析。

进一步地，所述引导单元将报文和/或所述元数据的内容部分引导到所述OFCS上的逻辑服务节点，包括：

在所述元数据的内容部分包含开放流逻辑交换机OFLS标识字段时，根据所述OFLS标识字段确定将所述报文和/或元数据的内容部分引导到的OFLS；或者，

在所述元数据的内容部分包含流分类标识字段时，根据已配置的流映射策略将所述报文和/或元数据的内容部分引导到OFLS上；或者，

在所述元数据的内容部分包含服务节点标识字段时，将所述报文和/或元数据的内容部分引导到服务节点标识字段指向的服务实例上。

综上所述，本发明通过在OFLS之间传递的报文中携带元数据，可以减少下一个OFLS进行与上一个OFLS相重复的工作，从而节省部分资源。

附图说明

图1是现有技术中OF-Config协议和OpenFlow协议的示意图；

图2是现有技术中基于每个流表的报文处理的示意图；

图3是现有技术的报文流通过OpenFlow处理管道的示意图；

图4是本发明实施方式的传输元数据的方法的流程图；

图5是本发明实施方式的信息配置方法的流程图；

图6是本发明实施方式的接收元数据的方法的流程图；

图7是根据本发明的metadata在OFCS间传递的网络架构图；

图8是根据本发明的metadata应用不同承载方式承载时的报文封装格式；

图9是根据本发明的metadata穿越三层网络的传递示例；

图10是本发明实施方式的开放流逻辑交换机的架构图；

图11是本发明实施方式的开放流能力交换机的架构图。

具体实施方式

本申请中考虑到，在多个OFCS形成一个SDN网络时，例如针对流分类等问题，如果中间节点不能利用边缘节点的流分类处理的成果，就需要消耗更多的资源来重复进行流分类的工作，所以本申请在OFCS间传递metadata，解决中间节点不能利用边缘节点的流分类处理的成果，需要消耗更多的资源来重复进行流分类的工作的问题。

本申请中，在转发节点间传输metadata，可以在metadata无感知的中间网络上携带metadata进行交互，携带彼此感兴趣的信息。

目前，在SDN网络中，在转发节点间传递metadata存在以下问题（传递灵活、有弹性的metadata尤其如此），因此目前并没有在转发节点间实现metadata的传输，包括：

（1）交换metadata的两个OFCS对于所处理的metadata的理解无法达成共识。

（2）metadata不能被OFCS的报文解析模块识别并解析。

（3）metadata和报文无法融为一体。

本发明旨在解决上述问题，提供OFCS间传递metadata的解决方案。

如图4所示，本实施方式的传输元数据的方法，包括：

步骤401：当前OFCS上的OFLS在第一报文中***或修改元数据，生成携带元数据的第二报文；

步骤402：当前OFCS根据匹配的流表条目指示的动作将第二报文传递给下一级OFCS。

当前OFCS和下一级OFCS之间可以存在其他OFCS或传统转发设备，但中间的OFCS或传统转发设备应不感知或不关注在当前OFCS和下一级OFCS之间传递报文所携带的metadata，例如这些中间的OFCS或传统转发设备仅关注MAC头信息，而报文携带的metadata承载于UDP层上。

元数据包含：特性部分和内容部分；特性部分包含：携带元数据的第二报文的传输方式信息和元数据的识别方式信息；其中，传输方式信息确定第二报文传输元数据时的承载方式；识别方式信息确定所述承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值；元数据的内容部分包含业务属性信息。

传输方式信息表示第二报文传输的元数据时承载于以太层，识别方式信息为OFCS预期的以太类型的值；或者，传输方式信息表示第二报文传输元数据时承载于IP层，识别方式信息为OFCS预期的IP协议类型的值；或者，传输方式信息表示第二报文传输元数据时承载于UDP层，识别方式信息为OFCS预期的UDP目的端口类型的值。

SDN中的OFCS支持多种不同格式的元数据，元数据的内容部分包含第一标识字段（metadata ID），第一标识字段的值根据元数据的格式确定。不同元数据格式的元数据的内容部分包含一个或多个不同类型的字段。第一标识字段用于标识元数据采用的格式。

元数据的内容部分包含第二标识字段，在第二标识字段中保存***metadata前第一报文承载头的标识字段的值。在下一级OFCS上的OFLS剥离metadata时，可用metadata中第二标识字段的值回填第二报文承载层的标识字段。例如，metadata承载于以太头上，第一报文原始的以太头的以太类型是0x0800，该metadata预期的以太类型的值为0xa811，则在第一报文上***metadata后，以太头的以太类型为0xa811，metadata的第二标识字段和以太类型大小保持一致，填充的值为0x0800；在下一级OFCS上的OFLS剥离metadata时，用metadata的第二标识字段数值回填以太头的以太类型，这样以太头的以太类型恢复成0x0800。

OF控制器根据业务部署的要求决定在当前OFCS上的OFLS和下一级OFCS之间通过报文稍带metadata时，捎带的metadata满足下一级OFCS支持的metadata格式。

当前OFCS上的OFLS在第一报文中***元数据之前，包括：

OFLS接收OF控制器下发的第一流表条目，第一流表条目用于处理一类报文，该第一流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：推入元数据（push-metadata），指示向流表条目匹配命中的报文的指定位置***metadata，推入元数据动作包括以下参数：携带元数据的第二报文的承载方式、承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值和元数据的格式标识（metadataID）；

OFLS在第一报文中***元数据，包括：

OFLS将第一报文匹配到第一流表条目，根据参数中的承载方式在第一报文中对应的位置***metadata ID指定格式的元数据的内容部分，在内容部分的第二标识字段中写入第一报文承载头的标识字段的值，然后将第一报文承载头的标识字段的值修改为参数中OFCS预期的承载类型的标识值。

扩展动作还包括：设置元数据字段（set-metadata-field），设置元数据字段动作包括以下参数：字段偏移、字段大小、待设置值类型和数值；

OFLS在第一报文中修改元数据，包括：

OFLS将所述字段偏移参数指向的元数据字段的数值设置为数值参数。

如图5所示，本实施方式还提供了一种信息配置方法，应用于SDN，包括：

步骤501：SDN中的OFCS接收第一节点对元数据格式的配置；

步骤502：OFCS上的OFLS接收所述第一节点对OFLS绑定的元数据格式的配置。

第一节点包括：OF配置点、OF控制器、网络管理***NMS和OFCS本地。

OFCS对上述来源的metadata格式的配置进行检查，当发现配置错误或不能识别解析metadata格式时，回应配置错误信息。

在所述绑定的元数据格式由所述OF配置点、网络管理***或OFCS本地配置时，所述方法还包括：OFLS向与该OFLS建链的OF控制器上报该OFLS绑定的元数据格式。

OFLS向与该OFLS建链的OF控制器上报该OFLS绑定的元数据格式，包括：OFLS通过扩展的专用异步消息将绑定的元数据格式主动上报给建链的OF控制器；或者，OFLS与OF控制器之间通过Multipart消息中扩展的一组元数据格式查询请求消息和元数据格式查询应答消息，进行OFLS绑定的元数据格式的查询和上报。

如图6所示，本实施方式还提供了一种接收元数据的方法，应用于SDN，包括：

步骤601：SDN中的OFCS接收到报文后，识别报文中携带的元数据，解析元数据的内容部分；

步骤602：OFCS将报文和/或元数据的内容部分引导到OFCS上的逻辑服务节点进行处理。

OFCS解析元数据的内容部分，包括：OFCS根据元数据内容部分中的第一标识字段指示的元数据的格式，对元数据内容部分进行解析。

OFCS将报文和/或元数据的内容部分引导到OFCS上的逻辑服务节点，包括：OFCS在元数据的内容部分包含OFLS标识（OFLS-ID）字段时，根据OFLS标识字段确定将报文和/或元数据的内容部分引导到的OFLS；或者，

OFCS在元数据的内容部分包含流分类标识（Flow-ID）字段时，根据已配置的流映射策略将所述报文和/或元数据的内容部分引导到OFLS上；或者，

OFCS在元数据的内容部分包含服务节点标识（Server-node-ID）字段时，将所述报文和/或元数据的内容部分引导到服务节点标识字段指向的服务实例上。

逻辑服务节点进行处理之前，包括：

逻辑服务节点接收OF控制器下发第二流表条目，用于处理上一级OFCS上的OFLS传递过来的携带metadata的报文，该第二流表条目的匹配域中包含扩展的元数据字段做匹配键值，例如metadata-field[id]，该ID为metadata的字段标识；

逻辑服务节点进行处理，包括：

逻辑服务节点在流表管道的流表（该流表的条目匹配域包括匹配metadata的流分类标识字段）上采用元数据的内容部分包含的流分类标识（Flow-ID）字段作为匹配键值。

在第二流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：弹出元数据（pop-metadata），弹出元数据动作包括以下参数：元数据的承载类型和第二标识字段；

逻辑服务节点进行处理，还包括：

逻辑服务节点从报文中剥离元数据，并将元数据的内容部分的第二标识字段的值回填报文的承载头的标识字段。

下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

实施例1：

实施例1是根据本发明的metadata定义的XML示例。metadata定义包含feature和content两部分：

feature表示定义传输或识别metadata的方式：如示例（1）表示metadata承载于以太上；可选地，在feature域中还可指定由metadata封装的报文类型，如示例（1）中设置由metadata封装的报文类型为ethertype。示例（2）表示metadata承载于IP上；示例（3）表示metadata承载于UDP上。

content是metadata的正文，一般建议第一个1Byte定义为metadata格式ID（即每种feature类型metadata最多可以定义256种格式）；第二个1Byte定义为metadata的长度，metadata长度不超过64Byte；其他字段均以<size,name>二元组的方式定义。

（1）

<metadata>

<feature>

<type>ether<type>；承载层为以太头

<value>0xa811</value>；识别metadata的以太类型为0xa811

</feature>

<content>

<field>

<size>8bit</size>；该字段长度为8bit

<name>id</name>；该字段名称ID，该ID表示metadata类型的ID

</field>

<field>

<size>8bit</size>

<name>length</name>

</field>

<field>

<size>32bit</size>

<name>flow-id</name>；流分类标识

</field>

<field>

<size>16bit</size>

<name>etherType</name>；保存***metadata前原以太头的以太类型字段的值

</field>

<content>

</metadata>

（2）

<metadata>

<feature>

<type>ip<type>；承载层为IP头

<value>0x0a47</value>；识别metadata的IP头协议类型为0x0a47

</feature>

<content>

<field>

<size>8bit</size>

<name>id</name>；metadata格式的ID

</field>

<field>

<size>8bit</size>

<name>length</name>

</field>

<field>

<size>32bit</size>

<name>OFLS-id</name>；OFLS的唯一标识

</field>

<field>

<size>16bit</size>

<name>protocol-type</name>；保存***metadata前原IP头的协议类型字段的值

</field>

<content>

</metadata>

（3）

<metadata>

<feature>

<type>udp<type>；承载层为UDP头

<value>0x6047</value>；识别metadata的UDP头目的端口为0x6047

</feature>

<content>

<field>

<size>8bit</size>

<name>id</name>；表示metadata类型的ID

</field>

<field>

<size>8bit</size>

<name>length</name>

</field>

<field>

<size>32bit</size>

<name>service-node-id</name>

</field>

<field>

<size>16bit</size>

<name>udp-dport</name>；保存***前原UDP头的目的端口字段的值

</field>

<content>

</metadata>

实施例2：

实施例2是根据本发明扩展的OF controller对OFLS的流表的action动作：metadata的push-metadata、pop-metadata和set-metadata-field动作。

push metadata<type><value><id>

pop metadata<type><id>

type表示metadata的特征类型，取值为

enum

{

ETHER_TYPE,

IP_PROTOCOL,

UDP_DPORT,

TCP_DPORT

}；

size表示metadata的空间大小；

value表示metadata的特征值。

set metadata<offset><size><source-type><target-value>

offset表示选定字段相对于metadata内容起始位置的偏移，以Byte为单位。

size表示选定字段的大小。

source-type表示metadata的内容字段数据来源类型，取值为

enum

{

FIX,

PACKET,

LOCAL,

METADATA

}；

其中：

FIX表示该值由控制器设定，即将target-value写入指定的偏移位置。

PACKET表示该值来自报文的某个字段，该取值的字段由控制器设定。

LOCAL表示该值由OFLS转发面本地产生，例如32bit的随机值或64bit的时间戳（或格式化的时间戳）。

METADATA表示该值来自上一级OFLS传递来的metadata中的某一字段。

target-value:表示待填充到选定字段上的值，可以是控制器设置的固定值，也可以是控制器指定的收到报文的某个设定字段的值。

实施例3：

实施例3是根据本发明的metadata在OFCS上做流映射策略的操作示例。

当前OFCS接收上一级OFCS上的OFLS传递来的携带metadata的报文后，根据约定的metadata的格式，读取metadata的content（如OFLS-id），并进行相应的操作。

假设OFCS的可编程报文解析模块识别并解析的metadata，获知OFLS-id字段的值（例如该值对应OFLS1），然后由映射模块根据该OFLS-id字段的值将所述报文引导到OFLS1进行流表管道的处理。

实施例4：

实施例4是根据本发明的metadata在OFCS间传递的网络架构图（如图7所示）。

OpenFlow边缘转发节点收到来自传统网络的报文，经过本地处理后，生成metadata，并按照约定的metadata的格式，PDU使用metadata进行封装，然后承载在L2/L3/L4传输协议上进行传输。

进一步地，当另一OpenFlow边缘转发节点收到来自OpenFlow网络的报文时，按照约定的metadata的格式，从报文中剥离metadata，然后发送给传统网络的转发设备。

实施例5：

如图8所示，实施例5是根据本发明的metadata应用不同承载方式承载时的报文封装格式。

当metadata使用以太进行承载时，设置报文的Ethertype头的Ethertype为0xyyyy，表示metadata使用以太进行封装。

当metadata使用IP进行承载时，设置报文的IP头的Protocol Type为xxx，表示metadata使用IP进行封装。

当metadata使用UDP进行承载时，设置报文的UDP头的Dport为xxxxx，表示metadata使用UDP进行封装。

实施例6：

如图9所示，实施例6是根据本发明的metadata穿越三层网络的传递示例。

OpenFlow边缘转发节点收到来自OpenFlow网络的报文后，若携带了metadata，则根据约定的metadata的格式，读取metadata1的content（如flow-id、next-OFLS-id、dpi-instance-id等），并进行相应的操作。

OpenFlow边缘转发节点将经过本地处理后生成的metadata2，按模拟VXLAN隧道的方式，将metadata2承载在模拟VXLAN隧道的外层UDP头上进行传输，同时设置UDP的目的port为zzzzz。

进一步地，PDU由VLAN（可选）、Ethernet封装，然后再由metadata2封装。所述报文封装完成后发送给对端OpenFlow边缘转发节点。

当对端OpenFlow边缘转发节点收到此报文后，按模拟VXLAN隧道的方式从报文中剥离metadata2，并同步在该模拟VXLAN隧道的虚接口上剥离外层UDP头、IP头、以太头等封装，获得租户的原始二层报文，并对报文进行相应的处理。经过本地处理后，若生成新的metadata3，则按照约定的metadata的定义，即PDU使用metadata3进行封装，然后承载在L2传输协议上进行传输。

如图10所示，本实施方式提供了一种开放流逻辑交换机，包括：第一单元，其中：

第一单元，用于在第一报文中***或修改元数据，生成携带元数据的第二报文。

元数据包含：特性部分和内容部分；

特性部分包含：携带元数据的第二报文的传输方式信息和元数据的识别方式信息；其中，传输方式信息确定第二报文传输元数据时的承载方式；识别方式信息确定承载方式下开放流能力交换机OFCS预期的承载类型的标识值；

元数据的内容部分包含业务属性信息。

元数据的内容部分包含第一标识字段，第一标识字段的值根据元数据的格式确定；元数据的内容部分还包含第二标识字段，在第二标识字段中保存第一报文承载头的标识字段的值。

传输方式信息表示第二报文传输元数据时承载于以太层，识别方式信息为OFCS预期的以太类型的值；或者，传输方式信息表示第二报文传输元数据时承载于IP层，识别方式信息为OFCS预期的IP协议类型的值；或者，传输方式信息表示第二报文传输元数据时承载于UDP层，识别方式信息为OFCS预期的UDP目的端口类型的值。

开放流逻辑交换机还包括接收单元，其中：

接收单元，用于接收OF控制器下发的第一流表条目，该第一流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：推入元数据，推入元数据动作包括以下参数：携带元数据的第二报文的承载方式、承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值和元数据的格式标识；

第一单元在第一报文中***元数据，包括：将第一报文匹配到第一流表条目，根据参数中的承载方式在第一报文中对应的位置***元数据的内容部分，在内容部分的第二标识字段中写入第一报文承载头的标识字段的值，然后将第一报文承载头的标识字段的值修改为参数中OFCS预期的承载类型的标识值。

扩展动作还包括：设置元数据字段，设置元数据字段动作包括以下参数：字段偏移、字段大小、待设置值类型和数值；

第一单元在第一报文中修改元数据，包括：将字段偏移参数指向的元数据字段的数值设置为数值参数。

开放流逻辑交换机还包括匹配单元，其中：

接收单元，还用于接收OF控制器下发第二流表条目，该第二流表条目的匹配域中包含扩展的元数据字段；

匹配单元，用于在流表管道的流表上采用元数据的内容部分包含的流分类标识字段作为匹配键值。

开放流逻辑交换机还包括第二单元，其中：

在第二流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：弹出元数据，弹出元数据动作包括以下参数：元数据的承载类型和第二标识字段；

第二单元，用于从报文中剥离元数据，并将元数据的内容部分的第二标识字段的值回填报文的承载头的标识字段。

如图11所示，本实施方式还提供了一种开放流能力交换机，包括：识别解析单元和引导单元，其中：

识别解析单元，用于识别接收到的报文中携带的元数据，解析元数据的内容部分；

引导单元，用于报文和/或元数据的内容部分引导到开放流能力交换机OFCS上的逻辑服务节点进行处理。

识别解析单元解析元数据的内容部分，包括：根据元数据内容部分中的第一标识字段指示的元数据的格式，对元数据内容部分进行解析。

引导单元将报文和/或元数据的内容部分引导到OFCS上的逻辑服务节点，包括：

在元数据的内容部分包含开放流逻辑交换机OFLS标识字段时，根据OFLS标识字段确定将报文和/或元数据的内容部分引导到的OFLS；或者，

在元数据的内容部分包含流分类标识字段时，根据已配置的流映射策略将报文和/或元数据的内容部分引导到OFLS上；或者，

在元数据的内容部分包含服务节点标识字段时，将报文和/或元数据的内容部分引导到服务节点标识字段指向的服务实例上。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种传输元数据的方法，应用于软件定义网络SDN，该方法包括：

当前开放流能力交换机OFCS上的开放流逻辑交换机OFLS在第一报文中***或修改元数据，生成携带所述元数据的第二报文；

当前OFCS根据匹配的流表条目指示的动作将所述第二报文传递给下一级OFCS。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述元数据包含：特性部分和内容部分；

所述特性部分包含：携带元数据的第二报文的传输方式信息和元数据的识别方式信息；其中，所述传输方式信息确定第二报文传输元数据时的承载方式；所述识别方式信息确定所述承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值；

所述元数据的内容部分包含业务属性信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述传输方式信息表示所述第二报文传输的元数据承载于以太层，所述识别方式信息为OFCS预期的以太类型的值；或者，

所述传输方式信息表示所述第二报文传输的元数据承载于IP层，所述识别方式信息为OFCS预期的IP协议类型的值；或者，

所述传输方式信息表示所述第二报文传输的元数据承载于UDP层，所述识别方式信息为OFCS预期的UDP目的端口类型的值。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：

所述SDN中的OFCS支持多种不同格式的元数据，所述元数据的内容部分包含第一标识字段，所述第一标识字段的值根据所述元数据的格式确定。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述元数据的内容部分包含第二标识字段，在所述第二标识字段中保存所述第一报文承载头的标识字段的值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述OFLS在第一报文中***元数据之前，包括：

所述OFLS接收OF控制器下发的第一流表条目，该第一流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：推入元数据，所述推入元数据动作包括以下参数：携带元数据的第二报文的承载方式、所述承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值和所述元数据的格式标识；

所述OFLS在第一报文中***元数据，包括：

所述OFLS将所述第一报文匹配到所述第一流表条目，根据所述参数中的承载方式在第一报文中对应的位置***所述元数据的内容部分，在内容部分的第二标识字段中写入第一报文承载头的标识字段的值，然后将第一报文承载头的标识字段的值修改为所述参数中OFCS预期的承载类型的标识值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述扩展动作还包括：设置元数据字段，所述设置元数据字段动作包括以下参数：字段偏移、字段大小、待设置值类型和数值；

所述OFLS在第一报文中修改元数据，包括：

所述OFLS将所述字段偏移参数指向的元数据字段的数值设置为所述数值参数。

8.一种信息配置方法，应用于软件定义网络SDN，该方法包括：

所述SDN中的开放流能力交换机OFCS接收第一节点对元数据格式的配置；

所述OFCS上的开放流逻辑交换机OFLS接收所述第一节点对所述OFLS绑定的元数据格式的配置。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述第一节点包括：OF配置点、OF控制器、网络管理***NMS和OFCS本地；

在所述绑定的元数据格式由所述OF配置点、网络管理***或OFCS本地配置时，所述方法还包括：所述OFLS向与该OFLS建链的OF控制器上报该OFLS绑定的元数据格式。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述OFLS向与该OFLS建链的OF控制器上报该OFLS绑定的元数据格式，包括：

所述OFLS通过扩展的专用异步消息将绑定的元数据格式主动上报给所述建链的OF控制器。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述OFLS向与该OFLS建链的OF控制器上报该OFLS绑定的元数据格式，包括：

所述OFLS与OF控制器之间通过Multipart消息中扩展的一组元数据格式查询请求消息和元数据格式查询应答消息，进行OFLS绑定的元数据格式的查询和上报。

12.一种接收元数据的方法，应用于软件定义网络SDN，该方法包括：

所述SDN中的开放流能力交换机OFCS接收到报文后，识别报文中携带的元数据，解析元数据的内容部分，将报文和/或所述元数据的内容部分引导到所述OFCS上的逻辑服务节点进行处理。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：

所述OFCS解析元数据的内容部分，包括：

所述OFCS根据元数据内容部分中的第一标识字段指示的元数据的格式，对元数据内容部分进行解析。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述OFCS将报文和/或所述元数据的内容部分引导到所述OFCS上的逻辑服务节点，包括：

所述OFCS在所述元数据的内容部分包含开放流逻辑交换机OFLS标识字段时，根据所述OFLS标识字段确定将所述报文和/或元数据的内容部分引导到的OFLS；或者，

所述OFCS在所述元数据的内容部分包含流分类标识字段时，根据已配置的流映射策略将所述报文和/或元数据的内容部分引导到OFLS上；或者，

所述OFCS在所述元数据的内容部分包含服务节点标识字段时，将所述报文和/或元数据的内容部分引导到服务节点标识字段指向的服务实例上。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于：

所述逻辑服务节点进行处理之前，包括：

所述逻辑服务节点接收OF控制器下发第二流表条目，该第二流表条目的匹配域中包含扩展的元数据字段；

所述逻辑服务节点进行处理，包括：

所述逻辑服务节点在流表管道的流表上采用元数据的内容部分包含的流分类标识字段作为匹配键值。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：

在所述第二流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：弹出元数据，所述弹出元数据动作包括以下参数：元数据的承载类型和第二标识字段；

所述逻辑服务节点进行处理，还包括：

所述逻辑服务节点从报文中剥离元数据，并将元数据的内容部分的第二标识字段的值回填报文的承载头的标识字段。

17.一种开放流逻辑交换机，包括：第一单元，其中：

所述第一单元，用于在第一报文中***或修改元数据，生成携带所述元数据的第二报文。

18.如权利要求17所述的开放流逻辑交换机，其特征在于：

所述元数据包含：特性部分和内容部分；

所述特性部分包含：携带元数据的第二报文的传输方式信息和元数据的识别方式信息；其中，所述传输方式信息确定第二报文传输元数据时的承载方式；所述识别方式信息确定所述承载方式下开放流能力交换机OFCS预期的承载类型的标识值；

所述元数据的内容部分包含业务属性信息。

19.如权利要求18所述的开放流逻辑交换机，其特征在于：

所述元数据的内容部分包含第一标识字段，所述第一标识字段的值根据所述元数据的格式确定；所述元数据的内容部分还包含第二标识字段，在所述第二标识字段中保存所述第一报文承载头的标识字段的值。

20.如权利要求19所述的开放流逻辑交换机，其特征在于，所述开放流逻辑交换机还包括接收单元，其中：

所述接收单元，用于接收OF控制器下发的第一流表条目，该第一流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：推入元数据，所述推入元数据动作包括以下参数：携带元数据的第二报文的承载方式、所述承载方式下OFCS预期的承载类型的标识值和所述元数据的格式标识；

所述第一单元在第一报文中***元数据，包括：将所述第一报文匹配到所述第一流表条目，根据所述参数中的承载方式在第一报文中对应的位置***所述元数据的内容部分，在内容部分的第二标识字段中写入第一报文承载头的标识字段的值，然后将第一报文承载头的标识字段的值修改为所述参数中OFCS预期的承载类型的标识值。

21.如权利要求20所述的开放流逻辑交换机，其特征在于：

所述扩展动作还包括：设置元数据字段，所述设置元数据字段动作包括以下参数：字段偏移、字段大小、待设置值类型和数值；

所述第一单元在第一报文中修改元数据，包括：将所述字段偏移参数指向的元数据字段的数值设置为所述数值参数。

22.如权利要求20或21所述的开放流逻辑交换机，其特征在于，所述开放流逻辑交换机还包括匹配单元，其中：

所述接收单元，还用于接收OF控制器下发第二流表条目，该第二流表条目的匹配域中包含扩展的元数据字段；

所述匹配单元，用于在流表管道的流表上采用元数据的内容部分包含的流分类标识字段作为匹配键值。

23.如权利要求22所述的开放流逻辑交换机，其特征在于，所述开放流逻辑交换机还包括第二单元，其中：

在所述第二流表条目的写-动作指令的动作参数集中包含扩展动作：弹出元数据，所述弹出元数据动作包括以下参数：元数据的承载类型和第二标识字段；

所述第二单元，用于从报文中剥离元数据，并将元数据的内容部分的第二标识字段的值回填报文的承载头的标识字段。

24.一种开放流能力交换机，包括：识别解析单元和引导单元，其中：

所述识别解析单元，用于识别接收到的报文中携带的元数据，解析元数据的内容部分；

所述引导单元，用于报文和/或所述元数据的内容部分引导到所述开放流能力交换机OFCS上的逻辑服务节点进行处理。

25.如权利要求24所述的开放流能力交换机，其特征在于：

所述识别解析单元解析元数据的内容部分，包括：根据元数据内容部分中的第一标识字段指示的元数据的格式，对元数据内容部分进行解析。

26.如权利要求24所述的开放流能力交换机，其特征在于：

所述引导单元将报文和/或所述元数据的内容部分引导到所述OFCS上的逻辑服务节点，包括：

在所述元数据的内容部分包含开放流逻辑交换机OFLS标识字段时，根据所述OFLS标识字段确定将所述报文和/或元数据的内容部分引导到的OFLS；或者，

在所述元数据的内容部分包含流分类标识字段时，根据已配置的流映射策略将所述报文和/或元数据的内容部分引导到OFLS上；或者，

在所述元数据的内容部分包含服务节点标识字段时，将所述报文和/或元数据的内容部分引导到服务节点标识字段指向的服务实例上。