申请/专利权人：桂林航天工业学院

申请日：2022-05-30

公开（公告）日：2024-02-06

公开（公告）号：CN114978967B

主分类号：H04L43/12

分类号：H04L43/12;H04L45/02;H04L45/028;H04L41/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.06#授权;2022.09.16#实质审查的生效;2022.08.30#公开

摘要：本发明公开了一种基于流表项有效时间的SDN大象流侦测器实现方法，包括如下步骤：1）大象流侦测器初始化流表项；2）大象流侦测器动态调节流表项有效时间；3）大象流侦测器统计流数据分组信息；4）大象流侦测器补全校正流统计信息；5）大象流侦测器对大象流进行建模；6）大象流侦测器侦测大象流。这种方法在不修改现有接口协议的前提下，保证了侦测的高精度、低延时、和低控制带宽消耗，适用于高速数据中心网络通过快速高精度识别大象流对网络性能和资源进行管理和优化，保证对延时和带宽有特别要求的应用的服务质量和用户体验。

主权项：1.基于流表项有效时间的SDN大象流侦测器实现方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）大象流侦测器初始化流表项：大象流侦测器首先需要为转发设备接收到的每个新流初始化流表项，当转发设备接收到一个新流的第一个数据分组时，转发设备将数据分组封装成packet_in请求发送到大象流侦测器以要求大象流侦测器创建匹配的流表项，大象流侦测器是带有大象流侦测功能的控制器，大象流侦测器会解析接收到的packet_in请求，生成flow_mod响应，为大象流侦测器接收到的数据分组初始化有效时间的粒度、类型以及大小三维度动态可调的流表项，再将流表项封装到flow_mod响应，最后通过flow_mod响应把流表项下发到转发设备；大象流侦测器将流表项有效时间的粒度初始化为微秒，类型初始化为硬有效，大小初始化为几十到几百之间；所述大象流侦测器是带有大象流侦测功能的控制器，具体为：1）大象流侦测器是一个支持大象流侦测的SDN控制器，以开源Ryu控制器为基础，大象流侦测功能以Ryu外部应用的形式加入到Ryu控制器，与Ryu内部核心应用共享Ryu控制器的OpenFlow消息处理和事件派遣模块，大象流侦测应用包括两个模块：交换和侦测；交换模块接收Ryu控制器的OpenFlow消息处理和事件派遣模块传递的packet_in请求，生成flow_mod响应再通过Ryu控制器的OpenFlow消息处理和事件派遣模块下发到转发设备；侦测模块包含流信息统计、校正和大象流侦测功能；2）大象流侦测器不修改现有的SDN接口和协议，但是SDN网络所使用的转发设备需要升级软件以支持有效时间的粒度、类型以及大小三维度动态可调的流表项，软件升级修改了流表项有效时间的粒度的解析，涉及的功能包括：调整定时器的精度以支持细粒度的流表项有效时间，在流表项的创建、流表项的修改和流表项的失效清理时需要解析写在流表项cookie的有效时间粒度；（2）大象流侦测器动态调节流表项有效时间：大象流侦测器根据流表项失效的次数调节流表项有效时间，大象流侦测器为新流初始化流表项时，为流表项配置了粒度、类型和大小三维度动态可调的有效时间，当流表项在转发设备的流表内存中超时失效后，该流表项会被转发设备清理出流表内存，当转发设备接收到一个数据分组却由于流表项超时的原因在其流表内存找不到匹配的流表项时，转发设备将数据分组封装成packet_in请求发送到大象流侦测器要求激活匹配的流表项，大象流侦测器生成flow_mod响应激活原流表项，同时调整原流表项有效时间，具体为：保持原流表项有效时间类型，将大小更新为原有效时间值的2倍，若更新后大小值溢出，就将有效时间的粒度从微秒更新为毫秒，或者从毫秒更新为秒，再根据新的有效时间的粒度对有效时间的大小值进行更新；若更新后的大小值没有溢出，就保持原有效时间粒度不变；（3）大象流侦测器统计流数据分组信息：采用大象流侦测器接收到的数据分组来统计流信息，每当大象流侦测器接收到一个packet_in请求时，首先对请求进行解析，然后再生成flow_mod响应，为解析得到的数据分组生成或激活流表项，解析得到的数据分组信息同时也会被大象流侦测器进行统计，统计信息记录流当前的字节数，计算方法是把大象流侦测器接收到的该流的数据分组大小进行累加，大象流侦测器维护了一个流统计信息表，该信息表包含：源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议号、初始流表项有效时间的大小、初始流表项有效时间的粒度、当前流表项有效时间的大小、当前流表项有效时间的粒度、当前接收总字节数以及校正后总字节数；当大象流侦测器接收到一个packet_in请求并把其包含的数据分组解析出来，大象流侦测器会提取该数据分组的五元组信息＜源IP地址，目的IP地址，源端口号，目的端口号，协议号＞，并在信息表中查找匹配的流，若找到匹配的流，说明接收到的数据分组是已有流的一个数据分组，大象流侦测器将该数据分组的大小累加到当前接收的总字节数，并更新该流的总字节数；若没有找到，说明接收到的数据分组属于一个新流，大象流侦测器在流统计信息表中添加一个新记录，并根据数据分组和流表项初始有效时间对该记录进行初始化；（4）大象流侦测器补全校正流统计信息：每当大象流侦测器接收到一个packet_in请求完成流统计信息更新后，马上对统计的流总字节数进行校正，方法是估计该流表项在最近一个有效时间内被多少数据分组使用，再将该数据分组数乘以数据分组平均字节数，乘积就是该流在最近一个有效时间内大象流侦测器缺失的字节数，将该字节数加上原有的字节数的和就是该流校正后的总字节数，然后大象流侦测器用该流表项最近有效时间大小除以该流表项初始有效时间大小的商来估计缺失的数据分组数，用最新接收到的数据分组字节数估计该流数据分组平均字节数，对流总字节数进行校正；（5）大象流侦测器对大象流进行建模：大象流侦测器使用阈值型大象流模型，并把超过6K字节的流判定为大象流；（6）大象流侦测器侦测大象流：每当大象流侦测器接收到一个packet_in请求，在完成对流统计信息的更新和校正后，判断该流是否是大象流，判断方法是直接比较该流校正后的字节数，若超过6K字节，该流被判为大象流，同时更新该流的流表项有效时间粒度为秒，类型为空闲有效,大小为5，并将该流表项下发转发设备。

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