一种软件定义的多路径网络流实时动态优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种软件定义的多路径网络流实时动态 优化方法。
【背景技术】
[0002] 随着急剧膨胀的网络规模，类型丰富多样的网络应用，因特网的结构和功能日趋 复杂，而网络管控能力日益减弱，特别作为网络的核心的软件定义的网络设备不堪重负，软 件定义网络(Software Defined Network,SDN)的思想和架构应运而生。
[0003] SDN明确定义在网络控制层与转发层分离的思想体系，将控制逻辑集中在专有设 备上，而转发逻辑则按分布方式进行部署，各尽所能、各施其责，网络系统的灵活性和可扩 展性得到充分体现。但是，SDN仅提供了 一个开源框架，具体功能和实现细节有待发展，如控 制器保存的网络拓扑只反应网络设备的连接状况，仅能针对断开连接的网络设备切换链 路;而当链路出现显著性延时或丢包率时，则不能进行链路选择或优化，未能解决高延时和 高丢包率链路的问题，显著影响用户的体验。因此，需要一种软件定义的多路径网络流优化 方法，解决现有技术存在的上述技术问题。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种软件定义的多路径网络流实时动态优化方 法，提高了链路的传输效率，增强了用户体验。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] -种软件定义的多路径网络流实时动态优化方法，应用于广域网中，包括:多路径 网络架构构建步骤:在所述广域网中部署多路径网络流实时动态优化的控制器、智能软件 定义的网络设备、用户端和服务器，其中所述控制器和所述网络设备构成控制面和交换面 分离的多路径网络架构，所述用户端在所述多路径网络架构下通过实时动态优化的多路径 网络流路径访问所述服务器;实时监控步骤:所述网络设备自主地对网络进行网络状态的 测量，并实时或者近实时地上传网络状态信息给控制器;所述控制器存储所述多路径网络 架构的网络拓扑结构，并且根据所述网络设备上传的当前网络状态信息，结合预先定义或 者缺省定义的网络应用场景特性信息，实时更新所述网络拓扑结构，并计算各个网络流在 新的网络拓扑结构下的优选路径和对应的流表，并且将对应的流表下发至所述网络设备。
[0007] 优选地，所述实时监控步骤之后，所述方法，还包括:所述控制器接受所述用户端 的注册请求;所述用户端向所述控制器请求发送第一报文;所述控制器同意请求后，为所述 用户端指定所述网络设备中的一台，并且计算所述用户端至所述服务器的最优路径;所述 用户端对所述第一报文进行第一隧道操作后，将所述第一报文发送至所述网络设备;所述 网络设备接收到所述第一报文后，对所述第一报文进行第二隧道操作后查找是否存有所述 第一报文的流表;若所述网络设备存有所述第一报文的流表，则所述网络设备根据所述第 一报文的流表转发所述第一报文，直至所述第一报文到达所述服务器;所述服务器收到所 述第一报文后，按照所述用户端发送所述第一报文至所述服务器的路径返回第二报文至所 述用户端。
[0008] 优选地，所述网络设备查找是否存有所述第一报文的流表之后，所述方法，还包 括:若所述网络设备不存有所述第一报文的流表，则所述网络设备将所述第一报文转发至 所述控制器，所述控制器计算所述用户端与服务器之间的最优路径和所述第一报文的流 表，并将所述第一报文的流表发送至所述网络设备。
[0009] 优选地，所述控制器计算所述第一报文的流表，具体包括:所述控制器根据所述网 络设备上传的当前网络状态信息和所述网络应用场景特性信息计算所述第一报文的流表。
[0010] 优选地，所述控制器为所述用户端指定所述网络设备中的一台，具体包括：
[0011] 所述控制器根据所述当前网络状态信息和所述网络应用场景特性信息向所述用 户端指定一台网络设备;或者，所述控制器根据IP地址相似度，或者网络可用带宽为所述用 户端指定一台网络设备。
[0012] 优选地，所述网络设备对所述第一报文进行第二隧道操作，具体包括:所述网络设 备对所述第一报文先后进行解报头操作和加报头操作。
[0013] 优选地，所述服务器按照所述用户端发送所述第一报文至所述服务器的路径返回 第二报文至所述用户端，具体包括:所述网络设备对所述第二报文进行加报头操作后，按照 所述用户端发送所述第一报文至所述服务器的路径返回所述第二报文至所述用户端。
[0014] 优选地，所述服务器收到所述第一报文后，按照所述用户端发送所述第一报文至 所述服务器的路径返回第二报文至所述用户端，还包括，邻近服务器的邻近网络设备透明 代理步骤:所述邻近网络设备接收到所述第一报文时，保存所述第一报文的源IP地址和源 TCP端口至专门列表，并将所述第一报文中的源IP地址和源TCP端口替换为所述邻近软件定 义网络设备的IP地址和指定端口号;所述邻近软件定义网络设备接收到所述第二报文时， 根据所述第二报文的目的TCP端口号在所述专门列表中搜索对应表项替换所述第二报文中 的目的IP地址和目的TCP端口号。
[0015] 采用以上技术方案，本发明至少具有以下效果:本发明提供的软件定义的多路径 网络流实时动态优化方法，通过拓展网络设备和所述控制器的功能，提高了高延时和高丢 包率链路的传输效率，增强了用户体验。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明第一实施例软件定义的多路径网络流实时动态优化方法的流程图；
[0017] 图2为本发明第二实施例软件定义的多路径网络流实时动态优化方法的示意图；
[0018] 图3为本发明第三实施例软件定义的多路径网络流实时动态优化方法的流程图；
[0019] 图4为图2所示软件定义的多路径网络流实时动态优化方法中控制器与用户端交 互的流程图；
[0020] 图5为图3所示软件定义的多路径网络流实时动态优化方法中控制器更新流表规 则的不意图；
[0021 ]图6为本发明第四实施例软件定义的多路径网络流实时动态优化方法中网络设备 转发报文时报文头部变化的示意图；
[0022]图7为图1所示软件定义的多路径网络流优化方法中控制器实时监控的示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加明白，以下参照附图并举实施例，对本 发明做进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限 定于本发明。
[0024] 第一实施例
[0025]如图1所示，本实施例提供的软件定义的多路径网络流实时动态优化方法，应用于 广域网中，具体步骤包括:多路径网络架构构建步骤S10:在广域网中部署多路径网络流实 时动态优化的控制器，智能软件定义的网络设备、用户端和服务器，其中控制器和网络设备 构成控制面和交换面分离的多路径网络架构，用户端在多路径网络架构通过实时动态优化 的多路径网络流路径访问服务器。还包括，实时监控步骤S20:网络设备自主地对网络进行 网络状态的测量，并实时或者近实时地上传网络状态信息给控制器;控制器存储该多路径 网络架构的网络拓扑结构，并且根据网络设备上传的当前网络状态信息，结合预先定义或 者缺省定义的网络应用场景特性信息，实时更新网络拓扑结构，并计算各个网络流在新的 网络拓扑结构下的优选路径和对应的流表，并且将对应的流表下发至网络设备。
[0026]具体地，本实施例在云端部署了 1个控制器Floodlight和多个智能软件