用于提供软件定义协议栈的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案交叉申请
[0002] 本发明要求彼得?久基奇（PetarDjukic)等人在2013年4月10日递交的发明 名称为"用于具有软件定义协议栈的受管网络的框架的系统和方法（SystemandMethod foraFrameworkforManagedNetworkswithSoftwareDefinedProtocolStack)" 的第61/810, 608号美国临时申请案的在先申请优先权，并且要求彼得?久基奇（Petar Djukic)等人在2013年7月26日递交的发明名称为"用于提供软件定义协议栈的系统和 方法（SystemandMethodforProvidingaSoftwareDefinedProtocolStack) " 的第 13/952, 489号美国专利申请案的在先申请优先权，这两个在先申请的内容如同全文再现一 般以引入的方式并入本文本中。
技术领域
[0003] 本发明涉及网络通信的领域，并且在特定实施例中，涉及一种用于具有软件定义 协议栈的受管网络的框架的系统和方法。
【背景技术】
[0004] 现有网络数据面协议是基于端到端的7层协议栈。在每一层内存在独立处理且独 立的层之间的交互是经由层之间的基元。端到端数据面处理的许多功能与网络中的下层每 个链路数据处理功能共存。现有协议栈经过预配置和固定，因此所述协议栈无法有效地适 应网络变化。现有协议栈设计提供有限数目的选择，所述有限数目的选择阻止其严格匹配 地提供每个应用体验质量（Q〇E)。现有协议栈还对所有端到端主机一律对待，但是机器到机 器（M2M)通信等许多新的/未来服务/应用可能要求定制的协议栈。需要一种基于应用需 要和要求有效地调适和实施数据面的改进的协议栈。
【发明内容】
[0005] 根据实施例，一种通过网络设备实施的用于提供软件定义协议（SDP)的方法包含 使用SDP控制器确定数据面处理功能性到多个基本处理功能块的分解。所述方法进一步包 含根据服务质量（QoS)要求或体验质量（QoE)要求针对沿着网络中的路径的一个或多个网 络组件确定包括基本处理功能块的子集的协议栈。随后配置所述一个或多个网络组件以实 施基本处理功能块的子集。
[0006] 根据另一实施例，一种通过网络设备实施的用于提供SDP的方法包含根据网络组 件能力、QoS要求或QoE要求，使用SDP控制器确定数据面处理功能性到用于通过所述SDP 控制器处理的每一服务、业务流或虚拟网络的多个基本处理功能块的分解。所述方法进一 步包含针对沿着为服务、业务流或虚拟网络分配的路径的一个或多个网络组件确定用于基 本处理功能块中的每一者的工作流和状态信息。向一个或多个组件指示工作流和状态信 息，配置所述一个或多个组件以使用基本处理功能块来实施工作流。
[0007] 根据另一实施例，一种用于提供SDP的方法包含使用SDP控制器确定用于管理数 据面处理的协议栈。所述协议栈包括多个基本处理功能块。所述方法进一步包含与SDN控 制器交互以用于根据协议栈确定用于数据转发的路径。SDP控制器还配置所述路径上的一 个或多个网络组件或设备以实施基本处理功能块。
[0008] 根据另一实施例，配置用于提供SDP的网络设备包含至少一个处理器和计算机可 读存储介质，所述计算机可读存储介质存储用于通过所述至少一个处理器执行的编程。所 述编程包含用以使用SDP控制器将用于服务、业务流或虚拟网络的数据面功能性分解成多 个基本处理功能块的指令。所述编程包含用以根据QoS要求针对沿着网络中的路径的一个 或多个网络组件确定包括基本处理功能块的子集的协议栈的其它指令。所述网络设备还配 置一个或多个网络组件以实施基本处理功能块的子集。
[0009] 根据另一实施例，一种通过网络组件用于支持SDP的方法包含从SDP控制器中接 收用于基本处理功能块中的一者或多者的工作流和状态信息。所述基本处理功能块通过 SDP控制器产生，SDP控制器用于根据网络组件能力、QoS要求或QoE要求分解用于服务、业 务流或虚拟网络的数据面处理功能性。所述方法进一步包含在网络组件处使用状态信息实 施一个或多个基本处理功能块的工作流。
[0010] 根据又另一实施例，一种配置用于支持SDP的网络组件包含至少一个处理器和计 算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储用于通过所述至少一个处理器执行的编 程。所述编程包含用以从SDP控制器中接收用于基本处理功能块中的一者或多者的工作流 和状态信息的指令。所述基本处理功能块通过SDP控制器产生，SDP控制器用于根据网络 组件能力、QoS要求或QoE要求分解用于服务、业务流或虚拟网络的数据面处理功能性。网 络组件处的编程包含用以使用状态信息实施一个或多个基本处理功能块的工作流的其它 指令。
[0011] 前文已相当广泛地概述了本发明的实施例的特征，以便可以更好地理解下文本发 明的【具体实施方式】。下文中将描述本发明的实施例的另外的特征以及优点，这些另外的特 征以及优点形成本发明的权利要求书的主题。所属领域的技术人员应了解，所公开的概念 和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构或方法 的基础。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效构造不脱离如在所附权利要求书中所 阐述的本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0012] 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
[0013] 图1图示用于软件定义协议（SDP)的数据面功能块的实施例；
[0014] 图2图示软件设计网络（SDN)和SDP交互的实施例方案；
[0015] 图3图示SDP工作流的实施例；
[0016] 图4图示软件定义协议网络的组件的实施例；
[0017] 图5A图示组合的管理模块的实施例；
[0018] 图5B图示单独的管理模块的实施例；
[0019] 图6A图示工作流的实施例；
[0020] 图6B图示工作流的另一实施例；
[0021] 图7图示SDP应用的实施例；
[0022] 图8是SDN控制器操作的实施例方法的处理流程；
[0023] 图9是SDP控制器操作的实施例方法的处理流程；
[0024] 图10是用于入口协议转换器的实施例方法的处理流程；
[0025] 图11是用于出口协议转换器的实施例方法的处理流程；
[0026] 图12图示流的路径选择的实例；
[0027] 图13图示的路径选择的另一实例；
[0028] 图14图示的路径选择的另一实例；以及
[0029] 图15是可以用于实施各种实施例的处理系统图式。
[0030] 除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是 为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
【具体实施方式】
[0031] 下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可以在 各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施 和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
[0032] 未来网络可以具有同时共存的具有多种类型的服务或性质的业务，例如，视频业 务和机器到机器（M2M)业务。为了优化网络性能并且向多种共存服务质量（QoS)种类提 供服务，未来网络可以要求通过软件定义网络（SDN)技术的集中式管理以实现它们的所有 QoS目标。然而，即使使用SDN，网络的性能仍可能受到它们的底层协议的限制。当通过使 用软件定义协议（SDP)网络元件或实施新协议（协议转换器）的静态网络元件动态地添加 新协议时，SDN控制器需要察觉将通过SDP网络元件实施的数据面协议差异。目前SDN控 制器未察觉协议差异或协议转换器的SDP网络元件的渐变处理。目前不存在提供动态操作 以及与SDN控制器的交互的高效SDP控制器。
[0033] 在当前和未来网络中，可以通过使用SDP网络节点动态地添加新协议。SDP网络节 点可以增强当前网络节点的性能，所述当前网络节点通常不增强协议。术语"SDP网络节点" 和"SDP网络元件"在本文中可互换使用以指代具有相同SDP功能性的SDP实体或组件，或 虚拟SDP实体或组件。当前协议转换器可能未出于此类目标而充分高级化。例如，所实施 的当前互联网协议安全（IPsec)类型服务并未经由多跳或拥塞控制提供可靠性。类似地， TCP分离方案（例如，I-TCP)并未提供增强的安全特性。
[0034] 本文提供用于具有软件定义协议（SDP)网络节点的网络的框架的实施例。在SDP 网络节点中，协议可以在软件中实施。因此，新协议可以安装在节点上且在不替代SDP网络 节点的情况下协议可以改变或升级。由于允许更多选择的数据面协议的管理复杂度，因此 SDP网络节点可能需要通过外部SDP控制器来控制。目前不存在高效SDP控制器或提供动 态操作以及与SDN控制器的交互的SDP控制器。
[0035] 所述实施例包含例如根据按需或视需要基础选择最佳协议栈来实现所需的QoS 的SDP控制器。SDP控制器可以使用数据面功能块100和SDP定义的工作流来配置网络中 的任何SDP可配置节点以实施功能块，如下文详细描述。SDP控制器与SDN控制器交互以用 于选择网络中的路径和/或节点处理服务、业务流或虚拟网络。SDP控制