软件定义的网络中的地址解析的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]网际协议(IP)地址是分配给将网际协议用于通信的计算机网络中的每一个设备的逻辑地址。为了在网络中定位设备，逻辑IP地址被转换成物理机器地址(也称为媒体访问控制或MAC地址)。该过程称为“地址解析”。网际协议版本4 (IPv4)和网际协议版本6(IPv6)中的地址解析的功能分别通过地址解析协议(ARP)和邻居发现协议(NDP)处理。
【附图说明】
[0002]为了更好地理解解决方案，现在将纯粹通过示例的方式参照附图来描述实施例，在附图中:
图1是根据示例的基于软件定义的联网(SDN)架构的网络系统的示意性框图。
[0003]图2是根据示例的图1的OpenFlow (开放流)控制器系统的示意性框图。
[0004]图3示出根据示例的方法的流程图。
[0005]图4是根据示例的托管在计算机系统上的OpenFlow控制器系统的示意性框图。
【具体实施方式】
[0006]取决于网际协议(IP)版本，地址解析协议(ARP)或邻居发现协议(NDP)用于将IP网络地址映射到硬件地址。例如，在ARP的情况中，过程可以如下工作。当意在用于局域网(LAN)上的主机机器的传入分组到达网关时，网关要求ARP找到匹配IP地址的物理主机(或MAC地址)。ARP首先检查ARP高速缓存并且如果找到地址，将分组转发到正确的主机机器。如果在ARP高速缓存中没有找到针对IP地址的条目，ARP向LAN上的所有机器广播请求分组。当从将IP地址识别为其自己的机器接收到响应时，ARP向该机器发送分组。
[0007]随着云计算的出现，网络中的虚拟机的使用增加。例如，在数据中心环境中，大量虚拟机得以部署。网络环境中的虚拟机的这种增加的使用的结果是在网络节点之间可能发生大量分组交换以用于地址解析。这进而可以导致网络过载。
[0008]所提出的是一种基于软件定义的联网(SDN)架构(换言之，“软件定义的网络”)的计算机网络中的地址解析的解决方案。所提出的解决方案使用OpenFlow控制器以用于基于SDN的网络中的地址解析。
[0009]在软件定义的联网(SDN)架构中，控制平面实现在从网络装置分离的软件中并且数据平面实现在网络装置中。OpenFlow是用于SDN架构的主导协议。在OpenFlow网络中，网络设备上的数据转发通过由管理用于该网络的控制平面的OpenFlow控制器填入的流表条目来控制。在其接口上接收分组的网络设备查找其流表以检查需要在所接收的帧上采取的行动。默认地，启用OpenFlow的(OpenFlow enabled)网络设备创建默认的流表条目来向OpenFlow控制器发送不匹配表中的任何特定流条目的所有分组。以此方式，OpenFlow控制器变得了解在设备上传入的所有新的网络业务并且在接收方网络设备上编程对应于新的业务模式的流表条目以用于该流的后续分组转发。
[0010]图1是根据示例的基于软件定义的联网(SDN)架构的网络系统的示意性框图。
[0011]网络系统100 包括源系统 110、网络设备 112、114、116、118、120、122、124、OpenFlow控制器126和主机计算机系统128、130、132。
[0012]OpenFlow控制器系统126通过网络(可以是有线的或无线的)连接到网络设备112、114、116、118、120、122、124、源系统110和主机计算机系统128、130、132。网络可以是诸如因特网之类的公共网络，或者诸如内联网之类的私有网络。图1中图示的网络设备112、114、116、118、120、122、124的数目是通过示例而非限制的方式。部署在网络系统100中的网络设备的数目在其它实现方式中可以变化。类似地，在其它实现方式中可以存在附加的源系统、OpenFlow控制器和主机计算机系统。
[0013]源系统110是可以作为网络系统100中的数据分组的源的计算系统(例如计算机服务器、台式计算机等)。例如，在实现方式中，源系统100可以主控多播内容。多播内容可以包括数据、图像、音频、视频、多媒体和其它类似内容。存在于源系统100上的多播内容可以通过网络设备112、114、116、118、120、122、124与主机计算机系统128、130、132共享。
[0014]网络设备112、114、116、118、120、122、124可以是但不限于，网络交换机、虚拟交换机或路由器(例如边缘路由器、订户边缘路由器、提供商间边界路由器或核心路由器)。在实现方式中，网络设备112、114、116、118、120、122、124是启用Open-Flow的设备。网络设备112、114、116、118、120、122、124从源系统向最终用户系统或设备传送源数据。
[0015]OpenFlow控制器系统126是经由OpenFlow协议控制OpenFlow逻辑交换机的软件(机器可执行指令)。关于OpenFlow控制器的更多信息可以例如从web链接http://www.0penflow, org/documents/openflow-spec-vl.0.0.pdf和 https://www.0pennetworkinR.0rg /images/stories/downloads/of-conf ig/of-conf ig-l.1.pdf^l^o OpenFlow 是给出通过网络对网络交换机或路由器的转发平面的访问权的开放标准通信协议。其提供了开放协议以在网络设备(诸如路由器)中对流表进行编程从而控制在网络中路由数据分组的方式。通过OpenFlow，网络设备的数据和控制逻辑分离，并且控制逻辑被移动到外部控制器，诸如OpenFlow控制器系统126。OpenFlow控制器系统126维护所有网络规则并且向网络设备112、114、116、118、120、122、124分发适当的指令。其本质上使网络智能集中化，而同时网络通过启用OpenFlow的网络设备维护分布式转发平面。在图2中图示并且在以下描述OpenFlow控制器系统126的组件。
[0016]主机计算机系统128、130、132可以是台式计算机、笔记本计算机、平板计算机、计算机服务器、移动电话、个人数字助理(PDA)等。在示例中，主机计算机系统128、130、132可以包括用于从主控多播内容的源系统110接收多播数据的客户端或多播应用。
[0017]图2是根据示例的图1的OpenFlow控制器系统的示意性框图。
[0018]OpenFlow控制器系统126可以包括和/或支持标准OpenFlow控制器组件。在实现方式中，OpenFlow控制器系统126包括地址解析模块202。在示例中，地址解析模块202在网络设备上接收地址解析协议(ARP)请求消息，将地址解析协议(ARP)请求消息从网络设备转发到OpenFlow控制器，确定OpenFlow控制器是否包括标识对应于来自地址解析协议(ARP)请求消息的网络中的主机设备的IP地址的媒体访问控制(MAC)地址的信息，并且取决于OpenFlow控制器是否包括所述信息而生成响应。
[0019]图3示出软件定义的网络中的地址解析的方法的流程图。在实现方式中，软件定义的网络利用OpenFlow协议。涉及OpenFlow协议的细节可以从web链接https://www.opennetworkinR.0rg/standards/intro—to—openflow获得。在描述期间对图1 做出参照以说明地址解析机制。如之前提到的，图1描绘了软件定义的网络，其在实现方式中可以是基于OpenFlow协议的。因此，换言之，所提出的解决方案可以实现在基于OpenFlow的网络中，参照图1其可以包括源系统110、网络设备112、114、116、118、120、122、124、0penFlow控制器系统126和主机计算机系统128、130、132。
[0020]在块302处，在基于OpenFlow的网络(或SDN网络)的网络设备上接收地址解析协议(ARP)请求消息。可以从存在于基于OpenFlow的网络上的主机设备(或请求设备)接收请求消息。为了提供参照图1的说明，让我们假设主机计算机系统(或请求设备)128向网络设备116 (例如交换机)发送针对主机计算机系统(或接收设备)134的ARP请求消息。除其它细节之外，ARP请求消息尤其包括请求设备128和接收设备134的IP地址。发送ARP请求消息背后的目的是获得网络上的设备的物理机器地址(媒体访问控制(MAC)地址)。在本说明中，主机计算机系统(或请求设备)128发送ARP请求消息以确定主机计算机系统(或接收设备)134的MAC地址。由于主机计算机系统(或请求设备)128连接到网络设备116，因此首先在网络设备116的接口处接收ARP消息。
[0021]在块304处，将由网络设备116接收到的地址解析协议(ARP)请求消息转发到OpenFlow控制器(例如图1的OpenFlow控制器系统126)。在基于OpenFlow的网络(诸如图1的网络100)中，通过网络设备上的流表条目控制网络设备(诸如网络设备116)上的数据平面转发并且流条目由管理用于该网络的数据平面的OpenFlow控制器推送。典型地，一旦网络设备在其接口上接收到数据分组，其查找流表以检查要在所接收到的帧上采取什么行动。在基于OpenFlow的网络的情况中，如果网络设备不能找到相关联的流条目，其向OpenFlow控制器发送数据分组。换言之，如果在网络设备上不存在将流条目匹配到目的地MAC地址的规则，将ARP请求消息被转发给OpenFlow控制器。参考参照I的本说明，网络设备将ARP消息转发给OpenFlow控制器系统126。
[0022]在块306处，做出OpenFlow控制器是否包括标识对应于来自地址解析协议(ARP)请求消息的接收设备(网络中的主机设备)的IP地址的媒体访问控制(MAC)地址的信息的确定。一旦OpenFlow控制器接收到ARP消息，其检查其记录(例如存在于诸如表之类的储存库中)以确定是否存在对应于存在于ARP消息中的接收设备的IP地址的相关联的MAC地址条目。在参照I的本说明的上下文中，网络设备116将会检查其储存库以确定对应于主机计算机系统134 (接收设备)的IP地址的MAC地址是否存在于其记录中。
[0023]在块308处，由OpenFlow控制器取决于其是否包括标识对应于来自地址解析协议(ARP)请求消息的接收设备的IP地址的媒体访问控制(MAC)地址的信息而生成适当的响应。如果OpenFlow控制器标识出相关联的MAC地址，其创建ARP响应消息并且