网络流量控制方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】一种网络流量控制方法、装置和系统。所述网络流量控制方法包括步骤：A、测量网络中所有边的负载和转发单元节点到目的节点的流量；B、根据所有边的负载和转发单元节点到目的节点的流量确定所有边的不可控流量和转发单元节点到目的节点的注入流量；C、对于网络中每个目的节点，增加转发单元节点到目的节点的注入流量、扩充可控流量和边上的权重，将所有边上的可控流量与边的权重之积相加，直至相加后的和大于或等于1时，停止增加；D、以转发单元节点到目的节点的注入流量、扩充可控流量和边上的权重作为网络流量控制参数控制网络。利用本发明的网络流量控制方法、装置和系统，能够均衡网络的链路利用率、增大网络吞吐量。
【专利说明】网络流量控制方法、装置和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及网络数据信号传输领域，特别是涉及到网络传输系统的流量优化控制 技术。
【背景技术】
[0002] 随着互联网技术和规模的迅猛发展，互联网上的业务种类层出不穷，传统网络的 尽力而为的服务方式己不能满足现阶段网络发展的要求；另一方面，网络设备的封闭性阻 碍了技术创新，这促使了软件定义网络（Software Defined Networking，SDN)的产生和可编 程硬件在网络研究与应用中的大量使用。由于传统硬件的封闭性，现有技术中的网络流量 控制方法多是基于软件模拟，缺乏在硬件环境中的实现与评估，或者过于简单和硬性，缺乏 应用价值。
[0003] 在这种情况下，斯坦福大学与加州大学伯克利分校提出了软件定义网络SDN。软件 定义网络SDN分离了网络节点（路由器和交换机）的控制面与数据面。负责寻路的控制面 放入软件中实现，一般位于Linux操作系统中，具有高度的灵活性和可定制性；负责转发的 数据面位于硬件中，能保证数据包的高速转发。
[0004] 另外，大数据的应用基础之一是网络。大数据的新兴业务推动了软件定义网络SDN 的发展。在大数据应用中存在着大量的流数据传输以及大量数据的划分、聚合等操作。例 如视频流和Mapreduce就是其中的典型代表。大数据处理过程中将导致大量服务器之间海 量数据频繁的交换，需要快速、实时的配置。传统的网络难以满足大数据提出的这种灵活的 资源需求。海量的数据处理对网络有更高、更灵活、可编程和可管理的迫切需求。软件定义 网络SDN的引入，为网络设备可以编程进行控制，为大数据、虚拟化等应用提供了网络层的 支持。但是，完全更换所有的网络交换设备在目前是不现实的，所以在已有的网络系统中逐 步地部署有软件定义网络SDN的转发单元节点是一种可行的解决方案。如何在传统的网络 系统中，设置少量的部署有软件定义网络SDN的转发单元节点，以最小的代价来实现网络 流量的优化，成为当前软件定义网络SDN应用领域的重要问题之一。
[0005] 现有技术中已经开始尝试使用软件定义网络SDN方法来控制网络流量，如中国专 利CN201310128164所披露。该专利公开了一种基于Openflow的数据中心流量控制方法及 系统，通过网络控制器控制Openflow交换机运行拓扑发现协议，收集所有网络节点和链路 的信息并计算网络拓扑，网络控制器周期性的对流进行端到端的流量分析，并计算所有流 的优化路径并下发至各Openflow交换机，实时监控所有的网络链路的状况，维持或者下发 新的流优化路径至各Openflow交换机，以达到平衡均匀地利用网络资源的目的。
[0006] 但是以上现有技术的约束条件中仅考虑了流数目密度、链路故障概率，而并没有 充分考虑到均衡化链路利用率的问题，而链路利用率的均衡是解决高并发请求的重要解决 目标。
【发明内容】
[0007] 鉴于此，本发明的目的在于基于软件定义网络SDN技术来解决网络流量控制问 题，均衡网络的链路利用率、减少网络丢包、时延和增大吞吐量。
[0008] 为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。
[0009] -种网络流量控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:A、测量网络中所有 边的负载和转发单元节点到目的节点的流量；B、根据所有边的负载和转发单元节点到目的 节点的流量确定所有边的不可控流量和转发单元节点到目的节点的注入流量；C、对于网络 中每个目的节点，逐步增加转发单元节点到目的节点的注入流量、扩充可控流量和边上的 权重，将所有边上的可控流量与边的权重之积相加，直至相加后的和大于或等于1时，停止 增加；D、以转发单元节点到目的节点的注入流量、扩充可控流量和边上的权重作为网络流 量控制参数控制网络。
[0010] 在步骤A中，所述测量所有边的负载的方法是：从开放式最短路径优先一流量工 程OSPF-TE消息中获得所述所有边的负载。
[0011] 另外步骤B中，所述根据所有边的负载和转发单元节点到目的节点的流量确定所 有边的不可控流量和转发单元节点到目的节点的注入流量的方法是：对于每个目的节点， 计算路由顺序，对于路由顺序中的第一个转发单元节点，令其到目的节点的注入流量等于 该转发单元节点刹H的节点的流量，而对干路由顺序中的每个后续转发单元节点，根据
[0012]
【权利要求】
1. 一种网络流量控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： A、 测量网络中所有边的负载和转发单元节点到目的节点的流量； B、 根据所有边的负载和转发单元节点到目的节点的流量确定所有边的不可控流量和 转发单元节点到目的节点的注入流量； C、 对于网络中每个目的节点，逐步增加转发单元节点到目的节点的注入流量、扩充可 控流量和边上的权重，将所有边上的可控流量与边的权重之积相加，直至相加后的和大于 或等于1时，停止增加； D、 以转发单元节点到目的节点的注入流量、扩充可控流量和边上的权重作为网络流量 控制参数控制网络。
2. 权利要求1所述的网络流量控制方法，其特征在于，步骤A中，所述测量所有边的负 载的方法是：从开放式最短路径优先一流量工程OSPF-TE消息中获得所述所有边的负载。
3. 权利要求1所述的网络流量控制方法，其特征在于，步骤B中，所述根据所有边的负 载和转发单元节点到目的节点的流量确定所有边的不可控流量和转发单元节点到目的节 点的注入流量的方法是：对于每个目的节点，计算路由顺序，对于路由顺序中的第一个转发 单元节点，令其到目的节点的注入流量等于该转发单元节点到目的节点的流量，而对于路 由顺序中的每个后续转发单元节点，根据 Iwd = Wwd -J；u<dw Pw(u，d)Iud确定所述后续转发单元节点的注入流量Iwd; 其中Wwd表示转发单元节点w到目的节点d的流量，u〈dw表示w是转发单元节点u在路 由顺序中的后续转发单元节点，P w(u, d)为转发单元节点u到目的节点d的流量分到转发 单元节点w的部分，Iud表示转发单元节点u到目的节点d的注入流量； 获取每个转发节点单元到目的节点的注入流量后，根据
其中f (e)是每条边上的负载，a e (u, d)表示第一个转发单元节点u到目的节点d的流 量在边e上的分量，C表示转发单元节点的集合。
4. 权利要求3中所述的网络流量控制方法，其特征在于，对于每个目的节点采用最小 生成树方法计算路由顺序。
5. -种网络流量控制装置，包括： 负载测量单元和流量测量单元，分别用于测量网络中所有边的负载和转发单元节点到 目的节点的流量； 流量分析单元，用于根据所有边的负载和转发单元节点到目的节点的流量确定所有边 的不可控流量和转发单元节点到目的节点的注入流量； 流量优化单元，用于对于网络中每个目的节点，增加转发单元节点到目的节点的注入 流量、扩充可控流量和边上的权重，将所有边上的可控流量与边的权重之积相加，直至相加 后的和大于或等于1时，停止增加； 流量控制单元，用于以转发单元节点到目的节点的注入流量、扩充可控流量和边上的 权重作为网络流量控制参数控制网络。
6. -种网络流量控制系统，包括： 控制器，用于测量网络中所有边的负载和转发单元节点到目的节点的流量，并控制转 发单元节点调整网络流量； 转发单元节点，用于向控制器报告其到各目的节点的流量，并根据控制器的控制来调 整网络流量； 非转发单元节点； 其中所述控制器包括： 流量分析单元，用于根据所有边的负载和转发单元节点到目的节点的流量确定所有边 的不可控流量和所有转发单元节点到目的节点的注入流量； 流量优化单元，用于对于网络中每个目的节点，增加转发单元节点到目的节点的注入 流量、扩充可控流量和边上的权重，将所有边上的可控流量与边的权重之积相加，直至相加 后的和大于或等于1时，停止增加； 流量控制单元，用于以转发单元节点到目的节点的注入流量、扩充可控流量和边上的 权重作为网络流量控制参数调整网络流量。
【文档编号】H04L12/803GK104333514SQ201410710455
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】郭少勇, 刘峰, 牛齐明 申请人:北京交通大学