组播报文复制处理方法、装置及开放流控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种组播报文复制处理方法、装置及开放流控制器(OpenFlow Controller,简称为 0FC)。
【背景技术】
[0002]基于TCP/IP的当今Internet (互联网)经过四十多年的发展，已取得巨大的成功，与人们息息相关，已成为工作、学习和生活必不可少的基础设施之一。TCP/IP式的互联网，因其设计之初的“网络/网络设备进行简单处理，复杂的处理交给主机端/侧”的分工与组织原则，形成了当今的互联网体系结构现状:主机侧的应用层协议可以很方便、灵活地进行修改和部署，应用层软件因此得到突飞猛进地发展，应用层的功能因此得到极大的丰富；与之形成鲜明对比的是网络层，网络层协议的设计虽然简单，但是可扩展性不强并且不易修改，造成:一方面，互联网网络层面暴漏出的许多致命的漏洞长期难以得到修补和改进，如网络管理难以部署、网络安全问题日益严重、尽力而为的转发策略不能提供用户需求的服务质量、组播难以部署和应用等；另一方面，新协议、新应用由于对网络层提出变革要求而难以得到实现，如从IPv4向IPv6过渡困难、接入设备日益呈现泛在移动性与异质性对网络可靠性和区分服务能力提出挑战、大规模网络情况下路由面临可扩展性问题、云计算和内容分发等应用对网络转发效率提出新需求、TCP/IP之父Vinton G.Cerf也指出互联网应该在网络安全和网络可靠性方面做得更好(“安全性与可靠性是迈向未来互联网最基本的两个门槛，否则这个架构将无法存活”)等。因此互联网目前形成了一种“应用层灵活多变、百花齐放，网络层僵硬难变、漏洞百出”的尴尬局面。互联网要解决当前所面临的问题和尴尬局面，需要从网络体系结构、控制等层面深层次的进行探讨、研究和改革，才能全面迎接二十一世纪新的机遇和巨大的挑战。
[0003]对于如何解决当前互联网所面临的问题与挑战，国内外研究机构从互联网体系结构层面进行了大量积极的探索和研究。主要经历了两个阶段的发展，对互联网的改进可分为两类方式，演进式改进和革命性改进。
[0004]多年来，针对传统IP网络在服务质量保证、移动支持、高效可靠和安全保证等方面暴露出许多问题，研究领域都采用设计针对性的和修补的方式来分别解决这些问题，一旦发现运行的网络的弱点或错误就立即改进，例如在传统互联网体系结构中，添加新的协议和功能组件等。这种“修补-> 发现问题-> 再修改”的改进方式是以现有互联网TCP/IP体系结构为基础，对现有网络进行逐步演进和发展，以添加新的功能和特性来解决目前面临的问题，是一种Evolut1n (演进式)的改进方式。这种改进方式的优势在于易于部署和实施，有利于保护现有互联网建设中的已有投入。但是它的缺陷在于:(1)某次修补只是在小范围内解决局部的问题；(2)现有的改进可能引入短期收益而长期看则具有破坏性如NAT，或者局部收益对整体有破坏性；(3)某次修补可能不容易“兼容”未来的继续修改；(4)经过多次修补，互联网变得越来越“厚重”，复杂、不灵活，超出了当初设计Internet的简单的体系结构的承受能力；(5)传统互联网体系结构中的一些固有问题难以得到根本性的解决。目前还是主要以“演进”的方式逐渐对互联网进行改进。
[0005]2005年开始，研究领域逐渐形成另一种观点，只有重新设计网络体系结构才能从根本上解决IP网络所面临的问题，而目前正是互联网体系结构“Clean-Slate”(从零开始)进行全面彻底变革的好时机，完全舍弃现有的互联网体系结构，设计一种全新的、融合多种设计目标的新一代互联网体系结构。这种方案旨在从根本上解决现有互联网体系结构存在的各种问题，是一种Revolut1n (革命性)的改进方案。这种方案的优势在于:(I)可以摆脱TPC/IP体系结构的束缚，跳出其约束与框架，以解决互联网多年因体系结构造成的遗留难题；(2)可以对互联网进行重新、全面的设计，统筹解决互联网的诸多问题，统筹安排互联网的诸多新需求的实现。但是这种方案的缺陷在于:(1)由于全新网络可能不能兼容现有互联网，需要完全替换原有网络的基础设施，因此存在着网络部署和平滑过渡的问题；
(2)如何建立新的体系结构，以及建立了新的体系结构是否能解决当前和未来网络面临的问题也存在很大风险；(3)需要重新构建适合全新体系结构的试验网络，演进代价高。
[0006]为了解决目前互联网存在的问题，实现对新网络协议快速、灵活的部署，开放可编程网络被提出，开放可编程网络是指允许网络研究者而不只是设备厂商，在网络设备上进行编程和管理其网络体系结构或网络协议。开放可编程式思路是革命性改进方案的代表性成果之一，基本可以概括为:将原来多张功能网络并存、整体的、复杂的MAN/WAN网络或网络设备按功能进行切分，例如，划分成数据转发部分和逻辑控制部分，或者系统核心部分和用户功能部分等。各部分之间的接口是开放的和标准的。基于这个开放和标准化的接口，每个部分可以自我演进和改进而不需通知或影响另部分其他部分，这样整个网络或网络设备也将实现独立、平滑演进和改进。开放可编程式思路面临的挑战在于:(1)网络分层需要具备一定的合理性、科学性和可扩展性；(2)定义科学、可扩展的分层间的接口 ；(3)控制层面如果采取集中管控方式，则需要考虑域间连接、可扩展性(如扩展到全球)等。
[0007]在开放可编程网络的研究方面,Berkeley (伯克利)大学的Scott Shenker等人提出的SDN (Software Defined Networking,软件定义网络)技术、Stanford (斯坦福)大学的OpenFlow等技术是网络开放性研究的代表性成果。SDN/OpenFlow技术的层次模型包含基础设施层、网络控制层和应用层三个层次。SDN/OpenFlow网络的基础设施层由各个转发设备构成，转发设备相对当前网络中的路由器、交换机及各类网关来说结构更加简单、没有复杂的Control Plane (控制面)，主要的工作是进行数据流的转发。网络控制层的主要设备是网络操作系统(或称SDN/OpenFlow控制器)，网络操作系统通过标准化的接口同时对多台转发设备进行控制，替代了原本独立于各台设备中的控制面甚至当前的网络管理系统，可以实现网络管理和端到端的数据流规则下发(即向转发路径上的多台转发设备下发流规则)，同时网络操作系统通过API (Applicat1n Programming Interface,应用程序编程接口)与应用层交互。应用层由不同应用构成，应用通过API接口能够直接调用控制层的网络管理和控制功能。
[0008]SDN/OpenFlow网络中，网络控制层设备(如控制器)和基础设施层设备(即转发设备)之间通过基于IP地址的通信协议消息进行交互(如OpenFlow协议)，网络终端之间、及网络终端和应用服务器之间、应用服务器和应用服务器之间的数据流量在转发设备间通过流表进行转发，每条流的流表均由控制器生成并下发给转发设备，转发设备对没有命中转发设备当前存储的流表的数据报文统一上送给控制器进行流表的查询和生成，转发设备需要等待控制器下发新的流表才可以转发数据报文。
[0009]图1是相关技术中组播用户基于BNG场景组网示意图，如图1所示，用户组播一般由宽带网络网关(Broadband Network Gateway,简称为BNG)设备实现直接或间接的每用户复制。当然BNG可以通过接入节点控制协议(Access Node Control Protocol,简称为ANCP)协议控制SW1、SW2等交换机，下发相应的组播业务策略(例如，组播接入控制、组播复制控制、组播带宽控制和组播计费策略)，但是流程复杂，控制的精细度和灵活性也不够，所以实际部署很少。ANCP由GSMPv3通用交换机管理协议(General Switch ManagementProtocol,简称为RFC3292)扩展而来，沿用了 GSMPv3的部分设定:如基于AdjacencyProtocol Message 的邻居发现,基于 Port Up/Down Event Message 的拓扑发现,基于 PortManagement Message的拓扑配置。另外也可以在各个交换机上部署开启因特网组管理协议(Internet Group Management Protocol,简称为 IGMP) Snooping 的功能，由交换机感知用户所加入的组播组并执行组播复制工作。但这种方式对交换机的控制面功能要求较高,且不适合部署在SDN自治域网络内部转发节点上。因此，在用户接入网络上一般使用的方法是在边界网关BNG上逐用户进行组播报文复制的，如图1所示，若该BNG网关下挂了 N个用户，网络侧过来的组播流量在BNG上会进行N份复制，这对于用户接入网络中的交换机来说存在很大的带宽浪费，如uSer4-uSerN的N-3份组播流量会始终在接入交换机SW3\SW5和BNG间始终占用链路带宽。
[0010]因此，在相关技术中，在边界网关BNG上逐用户进行组播报文复制，存在带宽浪费，资源利用率不高的问题。
【发明内容】
[0011]本发明提供了一种组播报文复制处理方法、装置及开放流控制器，以至少解决相关技术中，在边界网关B