[发明专利]一种SDN网络中分片报文乱序的处理方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及云计算中一种解决SDN网络中分片报文发送中乱序的处理方法。

背景技术

SDN是软件定义网络(Software Defined Network)的英文缩写，是美国斯坦福大学clean slate研究组提出的一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了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。

SDN网络中，其网络元素主要包括：控制器(Controller)和OF交换机(OpenFlow Switch)。前者负责收集SDN网络的拓扑信息、OF交换机的能力和属性；然后结合网络控制策略为OF交换机计算并下发转发路径(即流表)。后者根据流表，实现报文的接收与转发；如果遇到流表无法匹配的报文，通常会上送Controller处理。

目前，OpenFlow规范为流表提供的匹配字段主要包括：入端口、源/目的MAC地址、源/目的IP(IPv4和IPv6)、源/目的TCP/UDP(Transmission Control Protocol/User Datagram Protocol,传输控制协议/用户数据报协议)端口号和MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)标签等。其中TCP/UDP端口号主要用于标识网络中四层及其四层以上的会话(比如FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)会话)。会话中的报文通常以流的方式传送——即这些报文在传输过程中，需要尽量保持原有的顺序，对于时间敏感的会话(比如语音流、视频流等)更是如此。

受OF交换机规格和性能的影响，不同交互机的端口可能具有不同的端口类型和MTU(Maximum Transmission Unit，最大传输单元)；因此，报文在从源主机向目的主机传递中，经过MTU小的交互机端口时，难免会被分片。根据IP报文分片规则，对于包含四层报文头(即TCP或UDP头)的IP报文，经过分片后，只有第一个分片报文是带有四层信息的，后续报文均不带四层信息，也就无法结合TCP/UPD端口号确定分片报文所属的会话(或称为数据流)了。

根据配置和能力不同，在遇到分片报文是，OF交互机采用的处理方式主要包括：1)丢弃，如果OF交互机不支持分片报文，通常会采用这种处理方式；2)重组后转发，如果OF交互机支持分报文的重组，通常会等到同一报文中的分片都到达后，重组成完整的报文，然后再转发；3)上送Controller处理。

丢弃分片报文会引起会话终端；上送Controller不但会增加Controller的消息处理负担，还会导致报文乱序(比如第二个报文的第一分片会被OF交换机先发送到目的主机，第一个报文的第二或第三分片才会被controller处理，并发送到目的主机)，报文乱序在一定程度上会影响会话质量甚至导致会话中断。而重组后转发，首先需要等待一个报文的全部分片到达后才能重组成一个完整的报文，然后才能查询流表确定转发端口，在从转发端口发送前还需要重新进行分片，这不但会增加报文传送延至时间，重组后再次分片的转发的方式也增加了系统开销。

针对OF规范中对分片报文处理的不足，本发明提出了一种SDN网络中，分片报文的处理方法，可以避免流标识丢失引起的报文乱序、重传甚至会话中断。

发明内容

所要解决的技术问题：针对同一个流中分片报文与其他报文沿着不同的转发路径转发引起的报文乱序、重传甚至会话终端问题本发明提供了一种SDN网络中分片报文乱序的处理方法及应用。

技术方案：为了解决以上问题本发明提供了一种SDN网络中分片报文乱序的处理方法,其特征在于：包括以下内容

①下发转发路径的PMTU“Path MTU，路径MTU”和分片规则，包括：

根据从其控制的OF交换机收集到的拓扑信息和端口属性，Controller为每条流所经过的转发路径计算PMTU；其中PMTU等于该流所经过的SDN转发路径上各个OF交换机端口的最小值；Controller将该PMTU作为该流对应的流表的一个属性下发到转发路径的OF交换机上，并控制OF交换机在沿着该路径转发报文时，如果进行报文分片，则分片大小不能超过该PMTU；

②该进入SDN网络的流中的报文添加流id，包括：