一种隧道处理方法及系统、控制面设备、转发面设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种隧道处理方法及系统、控制面设备、转发面设备，其中，该方法包括：配置一组通用性的隧道封装指令和解封装指令，分别对应压入指定封装头动作和弹出指定封装头的动作；根据隧道封装指令和解封装指令，分别执行对应的压入指定封装头动作和弹出指定封装头的动作。转发面设备用于根据隧道封装指令和解封装指令，分别执行对应的压入指定封装头动作和弹出指定封装头的动作。采用本发明，针对隧道封转和解封装的隧道处理，能对转发面设备做统一的转发行为模型的业务配置控制，以精确控制转发面设备的行为。
【专利说明】一种隧道处理方法及系统、控制面设备、转发面设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及软件定义网络（SDN, Software Defined Network)架构网络通信领域 的隧道处理技术，尤其涉及一种开放流（OpenFlow)管道上的隧道处理方法及系统、控制面 设备、转发面设备。
【背景技术】
[0002] 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，例如开放式最短路径优先 (0SPF)、边界网关协议（BGP)、组播、区分服务、流量工程、网络地址转换（NAT)、防火墙、多 协议标签交换（MPLS)功能等。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。
[0003] 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个简单可用的硬件底层 (x86指令集）。由于有了这样一个公用的硬件底层，所以在软件方面，不论是应用程序还是 操作系统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应用程序接口（API，Application Program Interface)，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。
[0004] 基于上述的理念出现了 SDN架构，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，其核心技术是开放流（OpenFlow)协议，基于 OpenFlow实现SDN架构，在SDN架构中，交换设备的数据转发面和控制面是分离的，因此网 络协议和交换策略的升级只需要改动控制面，通过将数据转发面和控制面的分离，实现了 对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。
[0005] 引入OpenFlow技术后的交换机，通常称为OpenFlow交换机，其区别于传统的交换 机，OpenFlow交换机将原来完全由交换机/路由器控制的报文转发过程转化为由OpenFlow 交换机和控制器来共同完成，实现了数据转发和路由控制的分离。控制器可以通过事先规 定好的接口操作来控制OpenFlow交换机中的OpenFlow流表，从而达到控制数据转发的目 的，也就是说，基于OpenFlow的SDN架构是在OpenFlow交换机上实现数据转发，而在控制 器上实现数据的转发控制，从而实现了上述数据转发面和控制层的分离。
[0006] 上述OpenFlow协议，是用来描述控制面设备（如0F配置点和控制器）和转发面 设备（如OpenFlow交换机）之间交互所用信息的标准，以及控制面设备和转发面设备的接 口标准。OpenFlow协议的核心部分是用于OpenFlow协议信息结构的集合。
[0007] 上述OpenFlow流表（也称为隧道信息流表）由很多个流表项组成，每个流表项就 是一个转发规则。进入OpenFlow交换机的数据包通过查询OpenFlow流表来获得转发的目 的端口。
[0008] OpenFlow流表或经过配置的多个OpenFlow流表级联而形成的OpenFlow管道，用 来配置交换机转发路径。如图1所示为现有技术的报文流通过OpenFlow管道的示意图，图 1中TableO、Tablel?Tablen为多个OpenFlow流表，η为正整数，多个OpenFlow流表级联 所构成的管道称为所述OpenFlow管道。
[0009] 如图2所示为现有技术基于每个OpenFlow流表的报文匹配处理过程，以TableO 为例，该过程包括：1)在TableO找到最高优先级的匹配流表条目；2)应用指令集的指令： 修改报文或更新匹配的域；更新动作集；更新元数据；3)匹配成功后将匹配数据和更新的 动作集发送给下一个流表Tablel。
[0010] 以下对现有的OpenFlow流表举例描述如下：
[0011] OpenFlow流表由表1所示的匹配域、计数器和指令集等以下几个字段构成：
[0012]
【权利要求】
1. 一种隧道处理方法，其特征在于，该方法包括： 配置一组通用性的隧道封装指令和解封装指令，分别对应压入指定封装头动作和弹出 指定封装头的动作； 根据隧道封装指令和解封装指令，分别执行对应的压入指定封装头动作和弹出指定封 装头的动作。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述压入指定封装头动作具体包括： 将指定封装头的长度和内容的封装头压入报文中。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述弹出指定封装头的动作具体包 括：将指定长度的最外层封装头从报文中弹出。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述封装头具体包括隧道头、和/或 外层IP头、和/或以太头。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：配置由多个开放流 OpenFlow流表级联而成的OpenFlow管道； 任意一个OpenFlow流表由多个流表条目构成，每一个流表条目至少包括匹配域、指令 集；其中，所述匹配域以隧道ID为匹配键值，所述匹配键值由上一级OpenFlow流表条目填 充到Meta的约定字段上；所述指令集至少包括所述隧道封装指令和解封装指令。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述隧道ID具体包括：配置隧道属性的 接口 ID。
7. -种隧道处理系统，其特征在于，该系统包括： 控制面设备，用于配置一组通用性的隧道封装指令和解封装指令，分别对应压入指定 封装头动作和弹出指定封装头的动作； 转发面设备，用于根据隧道封装指令和解封装指令，分别执行对应的压入指定封装头 动作和弹出指定封装头的动作。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述转发面设备，进一步用于执行所述压 入指定封装头动作时，将指定封装头的长度和内容的封装头压入报文中。
9. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述转发面设备，进一步用于执行所述弹 出指定封装头的动作时，将指定长度的最外层封装头从报文中弹出。
10. 根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述控制面设备，进一步用于配置所 述封装头具体包括隧道头、和/或外层IP头、和/或以太头。
11. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制面设备，进一步用于配置多个 OpenFlow流表，任意一个OpenFlow流表由多个流表条目构成，每一个流表条目至少包括匹 配域、指令集；其中，所述匹配域以隧道ID为匹配键值，所述匹配键值由上一级OpenFlow流 表条目填充到Meta的约定字段上；所述指令集至少包括所述隧道封装指令和解封装指令； 所述转发面设备，进一步包括由所述多个OpenFlow流表级联而成的OpenFlow管道，进 入转发面设备的报文根据所述OpenFlow管道上级联的OpenFlow流表依序匹配执行。
12. 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述隧道ID具体包括：配置隧道属性 的接口 ID。
13. 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制面设备，进一步包括： OF配置点，用于给一个转发面设备的对应接口配置隧道属性信息后，将配置的隧道属 性信息通知控制器； 控制器，用于解析所述隧道属性信息后添加具有压入指定封装头和/或弹出指定封装 头的动作、和/或预置隧道封装头内容的流表条目到所述OpenFlow流表中。
14. 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制器，进一步用于对转发面设备 上所述OpenFlow管道的所述多个OpenFlow流表的级联流程进行预选配置并通知所述转发 面设备； 所述转发面设备，进一步用于在需要做封装或解封装的隧道处理情况下，所述进入 转发面设备的报文根据所述OpenFlow管道上级联的OpenFlow流表依序匹配执行时，在 所述级联流程中的一个OpenFlow流表匹配成功后，携带填有隧道ID的Meta跳转到与该 OpenFlow流表级联的后续一个OpenFlow流表上继续匹配，匹配成功后根据流表条目中的 压入指定封装头动作和弹出指定封装头的动作，分别执行报文隧道头的封装和解封装处 理。
15. 根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述转发面设备，进一步用于所述进入 转发面设备的报文经由OpenFlow管道处理结束或流表指令为执行动作集Apply Actions 时，分别完成所述报文隧道头的封装和解封装处理。
16. -种控制面设备，其特征在于，控制面设备，用于配置一组通用性的隧道封装指令 和解封装指令，分别对应压入指定封装头动作和弹出指定封装头的动作。
17. -种转发面设备，其特征在于，该转发面设备，用于根据隧道封装指令和解封装指 令，分别执行对应的压入指定封装头动作和弹出指定封装头的动作。
【文档编号】H04L12/70GK104243299SQ201310236650
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】梁乾灯, 尤建洁, 梁亮, 陈勇 申请人:中兴通讯股份有限公司