一种基于软件定义网络的用户自主路由定制系统和方法

摘要

一种基于软件定义网络的用户自主路由定制系统，包括网络拓扑信息探测模块、网络性能探测模块、网络资源整合模块、网络资源呈现模块、网络关键点提取模块、用户关键点选择模块、路由计算模块和用户交互界面模块；一种基于软件定义网络的用户自主路由定制方法，包括下列操作步骤：(1)用户登录系统，查看当前网络资源信息；(2)系统向用户推荐备选路由方案；(3)用户选择一种路由；(4)系统对物理网络实施策略定制和资源调度，实现用户主动对网络的个性化控制。本发明实现了用户自主选择个性化路由方案的目标。

主权项

一种基于软件定义网络的用户自主路由定制系统，其特征在于：所述系统包括如下功能模块：网络拓扑信息探测模块：该模块负责网络拓扑信息的探测，所述的网络拓扑主要指的是交换机之间的相对逻辑位置的拓扑结构，即拓扑结构是逻辑上的，而并非物理上；所述的网络拓扑信息由SDN控制器负责探测并将结果报给应用程序；由于网络拓扑信息是动态变化的，SDN控制器每隔一段时间向所负责的交换机发送探测包，以确定该交换机的有效性；每个交换机都与SDN控制器直接相连，构成了所述的网络拓扑图的结点；对于结点间的链路信息，可以将SDN控制器看做根结点利用Doubletree算法进行探测；当发生结点增加或失效时，在所述的网络拓扑图中添加或移除该结点及相连的边；当链路失效时，在所述的网络拓扑图中将对应边移除，以保证网络拓扑信息的正确性；探测内容包括节点的状态与链路的状态，分别是“活动”、“挂起”、“停机”，其中“活动”状态是指节点或链路工作正常且有流量经过，“挂起”状态是指节点或链路处于空闲状态，即工作正常但无流量经过，“停机”状态是指节点或链路出现异常，不可达；根据以上信息，所述网络拓扑信息探测模块构造节点和链路的状态数据结构表，并将其提交给网络资源整合模块；网络性能探测模块：该模块负责探测网络的性能，探测内容包括：节点的处理能力、节点的缓冲区容量及队列长度、队列优先调度原则及参数、链路的时延与带宽、网络所使用的协议等，根据以上信息，所述网络性能探测模块构造节点和链路的性能信息表，并将其提交给网络资源整合模块；该模块探测网络的方式有主动探测方式和被动探测方式两种，所述的主动探测方式是指向网络中发送经过特殊组合的探测包，通过对探测包所受网络影响而发生特性变化的分析，得到网络状态和性能变化；被动探测方式是指在网络的测量点处部署数据采集器，收集流经该测量点的网络流量，周期性地轮询被动检测设备并采集信息，以判断网络性能和状态；网络资源整合模块：该模块将所述的网络拓扑信息探测模块和所述的网络性能探测模块提供的信息进行整合，得到具有网络性能和网络拓扑结构的数据结构，包括描述节点和链路的数据结构表，以及描述网络整体的数据结构信息；网络资源呈现模块：该模块将网络资源整合模块提供的网络图绘制出来，提交到用户交互界面上直观地呈现给用户，具体为：该模块根据所述网络资源整合模块所提供的数据结构信息，描绘出网络拓扑结构图，并将该拓扑结构图展现给用户；用户可以根据需要放大或缩小局部网络信息；根据用户需要，该模块可以呈现当前网络性能参数及物理参数；用户可以以触摸方式自由选择结点及链路，方便地与所述的用户自主路由定制系统进行信息交互生成路由信息；所述的网络拓扑结构图是一个节点和链路都带有权重的复杂加权图，其中节点的权重反映了节点的当前处理能力，链路的权重是时延，或者是带宽，或者是时延和带宽的加权表达，该复杂加权图是用户定制路由的基础；网络关键点提取模块：该模块会根据网络状态，提取出网络中的关键节点，具体为：该模块根据所述网络资源整合模块所提供的关于节点和链路的信息，提取网络中的关键节点；在定制路由时用户可根据所述网络资源整合模块所提供的关于节点和链路的信息，优先选择某些节点或尽量避免使用某些节点；用户关键点选择模块：用户根据所述网络关键点提取模块提取出的网络关键点信息，并根据自己的具体需求，自由指定路由需要经过的节点，然后将选择的关键点提交到路由计算模块；通常情况下，用户所指定路由是满足当前用户需求的最优路径；该模块支持对用户自由指定路由进行评估打分，帮助用户评估和分析所自由指定路由的性能优劣，从而提高用户的路由体验；路由计算模块：该模块提供可定制的路由计算功能，具体是：根据网络拓扑信息探测模块和网络性能探测模块所得到的信息，并依据不同的路由算法进行路由计算；分别设置链路权重为时延、带宽和丢包率，运行相关的路由算法，得到时延最小路由、带宽最高路由和最小丢包路由；该模块可以向用户推荐以上所述的时延最小路径、带宽最高路径和传输最稳定路径这三种默认的最优路径方案；用户根据自己的具体需求选择其中一种；如果所述的三种推荐方案均不能满足用户的需求，则路由计算模块根据用户提供的关键节点，运行相应的路由算法重新计算路由，所得结果供用户选择；该模块将用户最终选定的方案提交到网络控制模块；用户交互界面模块：该模块提供用户与所述的用户自主路由定制系统进行交互的接口，接口分为四类即：网络资源显示接口、定制关键点接口、路由路径选择接口和用户需求感知接口，这些接口都是双向的，即提供用户与系统交互传递参数的功能；所述的网络资源显示接口的功能是：把系统经过整合探测到的网络信息周期性向用户显示，或用户主动提出需求，查询当前网络资源可否满足；所述的定制关键点接口的功能是：判断系统推荐的关键节点是否满足用户的需求，以及向系统提供用户自己选中的关键点；所述的路由路径选择接口的功能是：用户通过该接口选择系统推荐的最佳路由；所述的用户需求感知接口的功能是：系统通过该接口感知用户需求，包括需求的类型、时间、地点、偏好度等，进行资源优化调度。