【CN109756421A】一种基于OpenFlow技术的拥塞控制系统及方法【专利】

(10)申请公布号 CN 109756421 A (43)申请公布日 2019.05.14
权利要求书3页 说明书8页 附图3页
CN 109756421 A
CN 109756421 A
权 利 要 求 书
1/3 页
1 .一种基于OpenFlow技术的拥塞控制系统，其特征在于，包括： 网络拓扑感知模块，用于感知全网交换机以及主机拓扑； 网络带宽监控模块，用于实时收集全网链路的带宽使用情况； 网络时延检测模块，用于实时收集全网链路的时延数据； 流量 调度模块 ，用于根据所述网络拓扑感 知模块 、网 络带宽监控模块 和网 络时 延检 测 模块采集的数据，实时动态地执行多参数流量调度方案，并且能够根据网络管理员的需求， 在线改变路由规则。 2 .根据权利要求1所述的基于OpenFlow技术的拥塞控制系统，其特征在于，所述的系统 还包括两个辅助模块： 网络可视化展示模块 ，用于将感 知得到的网 络拓扑 、收 集得到的网 络参数整理 后由图 形界面显示； 网络配置管理模块，用于基于REST API设计一套动态改变路由规则的方法，并且通过 易于操作的图形界面用户配置监控周期、检测周期，以及用于对于网络可视化展示模块的 自定义管理。 3 .根据权利要求1所述的基于OpenFlow技术的拥塞控制系统的控制方法，其特征在于， 包括下述步骤： (1) 获取全网 拓扑并 计算基于跳数的 全网最短路径 ：调 用网 络拓扑感 知模块使 用LLDP 协议来感知交换机，使用ARP协议感知主机，以得到全网拓扑；得到全网拓扑后，流量调度模 块根据Dijkstra算法计算基于跳数的全网最短路径，因各链路cost值相等，所以最优路径 等价于最短路径，最短路径仅取决于跳数； (2) 实 时 监 控 带 宽 并 计 算 基 于 带 宽 的 全 网 最 优 路 径 ：利 用O p e n F l o w 协 议 中 的 OFPPortStatsRequest消息，控制器获知全网链路的带宽值，周期调用网络带宽监控模块， 掌握实时带宽数据；以所述带宽数据作为各链路的cost值，流量调度模块根据Dijkstra算 法计算基于带宽的全网最优路径； (3) 实时 检 测时 延并计算基于时 延的 全网最优路径 ：在O penFlow协议中添 加时间戳变 量 ，计算出全网链路时 延 ，周期调 用网络时 延检 测模块 ，可掌握实时时 延数据 ；以 所述时 延 数 据作为各链路的 cost值 ，流量 调度模块根 据Dijkstra算法计算基于时 延的 全网最优路 径； (4)计算全局最优路径：以不同权重占比的时延和带宽为各链路的cost值，流量调度模 块根据Dijkstra算法计算全局最优路径； (5) 选择路由 规 则 ：针对网络中各链路的时 延、带宽数据情况 ，网络管理 员根据自 定义 REST API选择合适的路由规则，使流量调度模块为所选路径上的交换机依次下发流表项， 从而最大程度地缓解网络拥塞。 4 .根据权利要求3所述的基于OpenFlow技术的拥塞控制系统的控制方法，其特征在于， 步骤 (1) 中 ，所述调用网络拓扑感知模块使 用LLDP协议来感知交换机 ，使 用ARP协议感知主 机，以得到全网拓扑，具体过程如下： 感受交换机 ：在网络初始化时 ，控制器通过下发OpenFlow协议中的 Packet_out消息给 交换机，来指示交换机发送LLDP数据包给另一台交换机，所述另一台交换机收到LLDP数据 包后，封装到Packet_in消息里，再交给控制器，经过解析获得全网交换机信息；
方法 ( 57 )摘要
本发明公开了一种基于OpenFlow技术的拥 塞控 制系统 及方法 ，该 系统包括 ：网络拓扑感知 模块、网络带宽监控模块、网络时延检测模块、流 量调度模块、网络可视化展示模块和网络配置管 理模块；该方法主要包括网络拓扑采集以及根据 Dijkstra算法计算全网最短路径；通过OpenFlow 消息中OFPPortStatsRequest的请求与回复实时 监控链路带宽数据；通过LLDP数据包新增的时间 戳标签和echo消息新增的时间戳标签实时检测 链路时延；展示可视化界面，可通过REST API实 时改 变路由 规 则 ；如果 判断发生 拥塞 ，则通过流 量调度模块把流量调度到轻负载链路上以避免 某段链路的 拥塞 ，否则按原路转发流量。本发明 的拥塞控制系统及方法能快速恢复网络业务，缓 解网络拥塞，提高链路带宽利用率。
2
CN 109756421 A
权 利 要 求 书
2/3 页
感受主机 ：主机向网络发送AR P数 据包的时 候 ，所述AR P数 据包第一个到达的 接入交换 机不知道如何转发 ，所述ARP数据包将会被封装到Packet_in消息里并上交给控制器 ，控制 器于是知道该主机连接着所述接入交换机。
5 .根据权利要求3所述的基于OpenFlow技术的拥塞控制系统的控制方法，其特征在于， 步骤(1)中，在感知拓扑时，得到每条链路的配置信息包括链路容量；
得到全网拓扑后 ，将交换机作为顶点 ，链路作为边 ，存储于图 结构中 ，以 作为Dijkstra 算法的输入参数。
6 .根据权利要求3所述的基于OpenFlow技术的拥塞控制系统的控制方法，其特征在于， 步骤 (2) 中 ，所述利用OpenFlow协议中的OFPPortStatsRequest消息 ，控制器掌握全网链路 的带宽值，周期调用网络带宽监控模块，掌握实时带宽数据，具体包括下述步骤：
代理人 李斌
(51)Int .Cl . H04L 12/721(2013 .01) H04L 12/727(2013 .01) H04L 12/729(2013 .01) H04L 12/733(2013 .01) H04L 12/801(2013 .01)
( 54 )发明 名称 一种基于OpenFlow技术的拥塞控制系统及
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专源自文库申请
(21)申请号 201910062999 .5
(22)申请日 2019 .01 .23
(71)申请人 华南理工大学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号
(72)发明人 官权升 廖皓琳
(74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 44245