基于SDN框架实现VxLAN的ARP广播抑制系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于SDN框架实现VxLAN的ARP广播抑制系统及方法，涉及数据中心的VxLAN领域。该系统包括SDN控制器、VxLAN Gateway和VLAN交换机；SDN控制器包括顺次相连的SDN OpenFlow接口模块、互通域管理模块、拓扑管理模块、ARP代理模块和IP处理模块；VxLAN Gateway包括顺次相连的配置管理模块、VxLAN OpenFlow接口模块、流表管理模块、隧道封装模块、隧道解封装模块和VxLAN收发包模块；VLAN交换机包括VLAN收发包模块和VLAN ID模块。本发明不仅实现比较容易，能够显著减少ARP广播报文的传递次数，而且能够避免多种场景下的ARP广播，抑制广播的效果较好，便于人们使用。

主权项

一种基于SDN框架实现VxLAN的ARP广播抑制系统，包括软件定义网关SDN框架，SDN框架包括SDN控制器、若干可扩展局域网网关VxLAN Gateway和若干VLAN交换机，SDN控制器与所有VxLAN Gateway相连，每台VxLAN Gateway分别与若干台VLAN交换机相连；其特征在于：所述SDN控制器包括顺次相连的SDN网络交换模型OpenFlow接口模块、互通域管理模块、拓扑管理模块、地址解析协议ARP代理模块和IP处理模块；所述VxLAN Gateway包括顺次相连的配置管理模块、VxLAN OpenFlow接口模块、流表管理模块、隧道封装模块、隧道解封装模块和VxLAN收发包模块；所述VLAN交换机包括VLAN收发包模块和VLAN ID模块；所述SDN控制器的SDN OpenFlow接口模块用于：接收并处理VxLAN OpenFlow接口模块上报至SDN控制器的流；下发SDN控制器的处理数据包至VxLAN OpenFlow接口模块；所述SDN控制器的互通域管理模块用于：接收并读取SDN控制器与所有VxLAN Gateway之间的通讯配置，转发通讯配置至拓扑管理模块；所述SDN控制器的拓扑管理模块包括VxLAN Gateway管理子模块、VLAN交换机管理子模块和用户管理子模块，VxLAN Gateway管理子模块、VLAN交换机管理子模块和用户管理子模块通过一个链表相互关联；所述VxLAN Gateway管理子模块用于：根据通讯配置保存所有VxLAN Gateway的VxLAN通信信息；所述VLAN交换机管理子模块用于：保存所有VLAN交换机的VLAN通信信息，VLAN通信信息包括VLAN交换机的VLAN ID、互通域VNI值、以及VLAN交换机所属的VxLAN Gateway的WAN口IP地址；所述用户管理子模块用于：保存所有VLAN交换机下的用户信息，用户信息包括：用户的IP地址、MAC地址、用户所属VxLAN Gateway的WAN口IP地址；所述SDN控制器的ARP代理模块用于：为SDN控制器代理请求ARP消息，为SDN控制器代理ARP请求会在源VxLAN Gateway的LAN口重新广播代理查询；为SDN控制器代理应答ARP消息；所述SDN控制器的IP处理模块用于：根据通讯配置获取所有VxLan Gateway上报的ARP数据类型之外的流的处理流程，处理流程包括VLAN ID的修改、隧道的封装和隧道的解封装；所述VxLAN Gateway的配置管理模块用于：读取VxLAN Gateway程序运行后的参数信息，通过参数获取VxLAN Gateway需要连接的SDN控制器IP地址和OpenFlow端口；所述VxLAN Gateway的VxLAN OpenFlow接口模块采用OpenFlow协议标准，其用于：在VxLAN Gateway和SDN控制器之间建立连接；上报VxLAN Gateway在流表管理模块中未找到的流至SDN控制器；接收并处理SDN控制器下发的处理流程；所述VxLAN Gateway的流表管理模块用于：保存SDN控制器对VxLAN Gateway上报的流的处理流程；所述VxLAN Gateway隧道封装模块用于：VxLAN Gateway接收到上行流后，通过流表管理模块获取当前上行流的处理流程，根据处理流程为当前上行流添加VxLAN隧道，形成封装数据包，以使得当前上行流能够在三层网络中通讯；所述VxLAN Gateway的隧道解封装模块用于：VxLAN Gateway接收到下行流后，通过流表管理模块获取当前下行流的处理流程，根据处理流程为当前下行流去除VxLAN隧道、并修改VLAN ID，形成解封数据包，以使得当前下行流能够在二层网络中通讯；所述VxLAN Gateway的VxLAN收发包模块包括VxLAN收包子模块和VxLAN发包子模块；所述VxLAN收包子模块用于：接收VxLAN Gateway的每一个网口的数据包；所述VxLAN发包子模块用于：将封装数据包和解封数据包通过SDN控制器要求的网口转发，封装数据包通过VxLAN Gateway的WAN口转发，解封数据包通过VxLAN Gateway的LAN口转发；所述VLAN交换机的VLAN收发包模块包括VLAN收包子模块和VLAN发包子模块；所述VLAN收包子模块用于：接收VLAN的每一个网口的数据包；所述VLAN发包子模块用于：将接收的上行数据包发送至VxLAN Gateway；将接收的下行数据包发送至所属于VLAN的用户；所述VLAN交换机的VLAN ID模块包括VLAN ID添加子模块和VLAN ID删除子模块；所述VLAN ID添加子模块用于：为VLAN交换机接收的上行数据包添加VLAN头部，VLAN头部包括VLAN ID信息；VLAN ID删除子模块用于：为VLAN交换机接收的下行数据包去除VLAN头部。