[发明专利]基于天牛须搜索的SDN网络中多目标组播路由路径构建方法

说明书

本发明公开了一种基于天牛须搜索的SDN网络中多目标组播路由路径构建方法，包括步骤：用户主机通过交换机向控制器发送组播服务请求；控制器接收到用户请求之后，解析报文以获取用户主机地址与组播组地址；控制器根据全网视图信息及组播组成员信息，启动多目标组播路由算法模块，计算出满足QoS约束的组播路由路径集；由组播业务要求动态选择合适的路由路径，制定转发策略；控制器根据已制定转发策略向相关交换机下发流表；交换机添加流表项，并按已定规则进行数据转发。其中，采用多目标天牛搜索优化算法模块。本发明的SDN多目标组播路由机制不仅能提供满足QoS约束的路由路径，还可以为决策者提供多种高质量备选方案，灵活匹配不同的网络情景。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别是一种基于天牛须搜索的SDN(Software-Defined Networking，软件定义网络)网络中多目标组播路由路径构建方法。

背景技术

随着网络技术的不断革新和高速宽带网络的快速发展，愈来愈多的网络业务出现在市场上，例如视频会议、网络游戏、数据分发、远程教学等，这些网络通信业务的要求不同于传统点对点之间的网络通信，要求数据接收方为一组目的节点。组播技术的出现正是为了解决这一问题，组播是指将数据信息从源节点以多路复用的方式，通过树形网络结构下发至一组目的节点。

组播路由问题是在网络中寻找一棵满足QoS(Quality of Service，服务质量)约束的包含所有组播组成员的组播路由树，该问题亦是网络提供组播服务的核心问题之一。

Internet作为社会基础设施的重要组成成分，面对日趋成熟多媒体的业务和大流量网络数据的要求，其结构和功能已异常复杂，传统网络管控能力的已不能完美支撑目前的众多网络业务。SDN作为一种新型网络架构技术，将数据平面和控制平面解耦合，从而简化了网络管理。在控制平面，通过高度逻辑化和可编程的SDN控制器，掌握全局网路视图，方便管理配置网络和部署网络协议；在数据平面，SDN交换机用于提供简单的数据转发功能，可快速匹配各种不同的网络数据包；在这数据平面和控制平面之间通过统一的接口(OpenFlow协议等)进行数据交互。SDN的提出旨在解决传统网络中存在的问题和不足，例如业务部署效率低、业务适应能力差、服务质量保障弱等问题，因此，SDN中的组播路由也是一个亟待解决和完善的问题。

在图论中，网络中的组播路由问题属于ST(Steiner Tree，斯坦纳树)问题，已证明该问题是一个NP-hard(non-deterministic polynomial，非确定性多项式)问题，而带QoS约束的组播路由问题属于NP-C(NP-Complete，NP完全)问题，即不能在多项式时间内求得最优解。该问题的研究多采用进化算法来解决这一问题，包括遗传算法、蚁群算法、粒子群优化等。

在解决多目标问题上，一般地将优化目标以数学方式加权为单目标或将优化目标转换成约束条件来处理，这种方法的局限性在于不能求得问题的最优解，且提供的解决方案单一，这完全不能满足现实网络情景下的多业务要求。面对日益增长的网络通信服务需求，多目标优化的方法在解决SDN组播路由问题上具有可行性和有效性。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于BAS(Beetle Antennae Search，天牛须搜索)算法的多目标组播路由优化方法，并将其运用于SDN组播路由问题当中。

实现本发明目的的技术方案如下：

基于天牛须搜索的SDN网络中多目标组播路由路径构建方法，包括步骤：

用户主机通过交换机向控制器发送组播服务请求；控制器接收到用户请求之后，解析报文以获取用户主机地址与组播组地址；

控制器根据全网视图信息及组播组成员信息，启动多目标组播路由算法模块，计算出满足QoS约束的组播路由路径集；

由组播业务要求动态选择合适的路由路径，制定转发策略；