一種基于sdn網絡的tcp連接復用方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，通過SDN控制器將前端多個客戶端的HTTP請求復用到SDN交換機與服務器建立的一個TCP連接上，由SDN控制器進行統一的TCP連接復用技術管理與配置。包括步驟：SDN控制器設置有TCP連接表，所述TCP連接表包含若干條TCP連接信息；所述客戶端發送與所述服務器建立TCP連接的請求；所述SDN控制器在所述TCP連接表中查詢并獲取匹配TCP連接；使用所述匹配TCP連接建立所述客戶端與所述服務器之間的TCP連接。本發明通過在SDN網絡中實現TCP連接復用，摒棄傳統網絡中分散管理負載均衡設備而帶來的復雜性，配置簡單靈活，實現高效集中管理、提高網絡運行效率。
【專利說明】
一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法
技術領域
[0001 ] 本發明涉及軟件定義網絡(Software Defined Network,SDN)技術領域，尤其涉及一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法。
【背景技術】
[0002]在傳統互聯網架構中，客戶端與服務器之間要建立HTTP連接，基本的處理方法是，客戶端在發送HTTP請求之前需要先與服務器進行TCP三次握手，建立TCP連接，然后發送HTTP請求。服務器收到HTTP請求后進行處理，并將處理的結果發送回客戶端，然后客戶端和服務器互相發送FIN并在收到FIN的ACK確認后關閉連接，一個完整的HTTP請求響應結束。
[0003]隨著技術發展，出現了基于傳統互聯網絡的TCP連接復用技術。如圖1所示，在客戶端(如:Cl ientA)與負載均衡設備之間進行三次握手并發送HTTP請求;負載均衡設備收到請求后，會檢測服務器是否存在空閑的長連接，如果不存在，服務器將建立一個新連接。當HTTP請求響應完成后，客戶端則與負載均衡設備協商關閉連接，而負載均衡則保持與服務器之間的這個連接。當有其它客戶端(如:ClientB)需要發送HTTP請求時，負載均衡設備會直接向與服務器之間保持的這個空閑連接發送HTTP請求，從而實現TCP連接復用。在這種實現方式中，負載均衡設備分散設置于網絡中，需要分別進行配置管理。
[0004]至2006年，軟件定義網絡興起，這種新型網絡創新架構是網絡虛擬化的一種實現方式，其核心技術OpenFlow通過將網絡設備控制面與數據面分離開來，從而實現了網絡流量的靈活控制。SDN將網絡設備上的控制權分離出來，由集中的控制器管理，無須依賴底層網絡設備(路由器、交換機、防火墻)，屏蔽了來自底層網絡設備的差異。而控制權是完全開放的，用戶可以自定義任何想實現的網絡路由和傳輸規則策略，從而更加靈活和智能。SDN具備的靈活性和敏捷性更能夠適應互聯網/移動互聯網瞬息萬變的業務環境，因此，近年來SDN這一下一代互聯網關鍵技術蓬勃發展，它推動了未來互聯網技術創新。包括HP、IBM、Cisco、NEC以及國內的華為、H3C、中興等傳統網絡設備制造商都已紛紛加入到SDN及OpenFlow的陣營，同時有一些支持OpenFlow的網絡硬件設備已經面世。
[0005]基于SDN實現數據通信成為趨勢，SDN與OpenFlow的相關規范與標準持續演進，眾多基于傳統互聯網絡實現的功能需要針對SDN架構重新設計實現，因此基于SDN的TCP連接復用技術成為一個亟待解決的課題。同時，由于SDN將網絡設備的控制權分離出來，由控制器集中管理，因此，可以通過SDN控制器集中配置管理TCP連接復用技術所需配置項，摒棄了傳統網絡中TCP連接復用技術需要分散管理負載均衡設備而帶來的復雜性，配置簡單靈活，實現高效集中管理、提高網絡運行效率。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，以實現在SDN網絡中運用TCP連接復用，通過控制器將前端多個客戶的HTTP請求復用到SDN交換機與服務器建立的一個TCP連接上，由控制器進行統一的TCP連接復用技術管理與配置。摒棄傳統網絡中分散管理負載均衡設備而帶來的復雜性，配置簡單靈活，實現高效集中管理、提高網絡運行效率。
[0007]本發明提供的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，基于SDN網絡利用已有TCP連接建立客戶端與服務器之間的TCP連接，包括步驟:
[0008]當客戶端發送與服務器建立TCP連接的請求消息后，SDN控制器查詢設置于SDN控制器上的TCP連接表，該TCP連接表包含若干條TCP連接信息；
[0009]獲取查詢到的匹配TCP連接；
[0010]使用匹配的TCP連接建立客戶端與服務器之間的TCP連接。
[0011 ] 優選的，TCP連接表包含SDN交換機的標識IP地址和/或Mac地址。
[0012]優選的，TCP連接表中記錄的TCP連接信息數據至少包含服務器的IP地址、TCP連接信息的空閑時間以及TCP連接的當前使用狀態。
[0013]根據本發明的一優選實施例，SDN控制器中設有TCP連接的空閑時間參考值，當TCP連接表中TCP連接信息的空閑時間大于參考值時，SDN控制器執行一 TCP連接老化刪除動作。
[0014]根據本發明的一優選實施例，還包括SDN交換機向SDN控制器上報其私有信息的步驟，私有信息含SDN交換機標識信息。
[0015]優選的，SDN交換機使用可擴展報文Experimenter向SDN控制器上報其私有信息，Experimenter報文的Experimenter字段設置為255 ,Experimenter Type字段設置為I，Exper imenter報文私有字段存儲SDN交換機私有信息。
[0016]優選的，在TCP連接表中查詢匹配TCP連接信息時，使用服務器的IP地址和/SPortId作為查詢關鍵字。
[0017]根據本發明的一優選實施例，還包括步驟:
[0018]客戶端與服務器之間數據傳輸結束后，SDN控制器保留SDN交換機與服務器之間的TCP連接；
[0019]在TCP連接表中將保留的TCP連接狀態標記為空閑。
[0020]根據本發明的一優選實施例，還包括TCP連接老化刪除步驟:
[0021 ]判斷所述TCP連接表中各TCP連接信息的連接空閑時間是否超時；
[0022]如果超時，關閉SDN交換機與服務器之間的超時TCP連接；
[0023]將TCP連接表中的超時TCP連接信息刪除。
[0024]根據本發明的另一優選實施例，在SDN控制器根據客戶端發出的請求消息查詢TCP連接表之后，如果TCP連接表中存在匹配的TCP連接，并且匹配的TCP連接空閑，則使用本發明提出的TCP連接復用方法，復用匹配的TCP連接;如果TCP連接表中不存在匹配的TCP連接，或者匹配的TCP連接目前正在使用，則執行如下步驟:
[0025]SDN控制器建立新TCP連接；
[0026]SDN控制器使用新TCP連接為客戶端與服務器之間建立TCP連接
[0027]SDN控制器在TCP連接表中增加新TCP連接，并將狀態設置為使用中。
[0028]通過以上解決方案，本發明實現在SDN網絡中運用TCP連接復用，摒棄傳統網絡中分散管理負載均衡設備而帶來的復雜性，配置簡單靈活，實現高效集中管理、提高網絡運行效率。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是本發明的現有技術流程不意圖；
[0031]圖2是本發明的工作原理網絡示意圖；
[0032]圖3是本發明的第一實施例示意圖；
[0033]圖4是本發明的第二實施例流程示意圖；
[0034]圖5是本發明的TCP連接查詢操作流程示意圖；
[0035]圖6是本發明的Experimenter報文示意圖；
[0036]圖7是本發明的TCP連接斷開操作流程示意圖；
[0037]圖8是本發明的TCP連接老化刪除流程示意圖。
[0038]附圖標號說明:
[0039]SDN控制器10、 SDN交換機20、服務器30、
[0040]客戶端40、 Exper imenter報文私有字段50、 TCP連接表60。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的部分實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實施方式。
[0042]為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發明相關的部分，它們并不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的部分結構示意，或僅標出了其中的一個。在本文中，“一個”不僅表示“僅此一個”，也可以表示“多于一個”的情形。
[0043]本發明的實施例提供了一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，以實現在SDN網絡中運用TCP連接復用，摒棄傳統網絡中分散管理負載均衡設備而帶來的復雜性，配置簡單靈活，實現高效集中管理、提高網絡運行效率。
[0044]結合圖2所示，提出本發明第一實施例，該發明實施例基于SDN網絡。SDN網絡包括SDN控制器10及SDN交換機20，SDN控制器10負責生成及下發數據流表，SDN交換機20依據流表進行數據轉發。客戶端40通過SDN交換機20與服務器30建立TCP連接。此處，為敘述上的簡便，SDN交換機20為實現數據轉發功能的互聯網構件統稱，它可以是單一 SDN交換機、多個SDN交換機，或者可實現SDN交換機數據轉發功能的互聯網構件組合。
[0045]結合圖3所示，在該發明實施例中，SDN控制器10中設置有TCP連接表60，TCP連接表60中記錄SDN交換機20與若干服務器30之間的TCP連接信息。進一步的，TCP連接表60包含SDN交換機20標識，SDN交換機20與TCP連接表60相對應。
[0046]當客戶端40向SDN交換機20發送與服務器30建立TCP連接的請求時，SDN交換機20在TCP連接表60中查找匹配連接信息，查找到可用匹配連接后，SDN控制器10使用該匹配連接建立客戶端40與服務器30之間的TCP連接。
[0047]TCP連接表60中的TCP連接信息具有使用狀態標識“空閑”或“使用”，“空閑”狀態表示該TCP連接目前沒有被使用，可以用于進行新的數據傳輸。“使用”狀態表示該TCP連接目前正在被使用，無法進行新的數據傳輸。
[0048]進一步的，TCP連接表60中可使用SDN交換機的Mac地址和/或IP地址作為SDN交換機20標識。TCP連接表60中記錄的TCP連接信息中包含服務器30的IP地址、TCP連接信息的空閑時間以及TCP連接的當前使用狀態。
[0049]為進一步闡述本發明的技術方案，現提出本發明第二實施例。結合圖4、圖5所示，SDN控制器中設有TCP連接的空閑時間參考值，當TCP連接表中TCP連接信息的空閑時間大于參考值時，則判定為TCP連接空閑超時。
[0050]本發明第二實施例包括如下步驟。
[0051 ] 步驟S2，SDN交換機20向SDN控制器10上報自身的Mac地址、IP地址等私有信息。
[0052]步驟S3，客戶端40向SDN交換機20發送與服務器30建立TCP連接的請求。
[0053]步驟S4，SDN交換機20分析接收到的請求報文信息，查詢流表，并從流表中獲取轉發規則。
[0054]步驟S5，查詢TCP連接表60，根據關鍵字查找匹配的連接。
[0055]步驟S6，判斷匹配的連接的使用狀態。
[0056]步驟S7，當匹配連接的使用狀態為“空閑”時，SDN控制器使用該匹配連接建立客戶端40與服務器30之間的TCP連接。
[0057]進一步的，本發明第二實施例還可以包括步驟S41、S42。
[0058]步驟S41，在步驟S4中SDN交換機20查詢流表時，如果流表中無匹配路由信息，SDN交換機20將客戶端40的請求報文上報SDN控制器10，SDN控制器10分析客戶端40的請求報文后，新增轉發規則。
[0059]步驟S42，SDN控制器10將更新后的流表下發SDN交換機20，SDN交換機20從流表中獲取轉發規則。
[0060]進一步的，本發明第二實施例在SDN控制器根據客戶端請求消息查詢TCP連接表之后，還包括步驟38、39、310。
[0061 ] 步驟S8，當步驟S5中查詢TCP連接表60無匹配的連接時;或者步驟S6中匹配連接的使用狀態為“使用”時，SDN控制器1向服務器30發起建立新TCP連接請求。
[0062]步驟S9，SDN控制器10使用該TCP新連接為客戶端40與服務器30之間的建立TCP連接。
[0063]步驟SlO，SDN控制器10在TCP連接表60中增加該TCP新連接信息，并將使用狀態設置為“使用”。
[0064]進一步的，結合圖6所示，步驟S2中，SDN交換機20使用可擴展報文Experimenter向SDN控制器1上報SDN交換機私有信息。Experimen ter報文的Ver si on、Type、Length、Transact1n Id字段為SDN規范統一字段，具實設置;Experimenter報文的Experimenter字段設置為255，數值255需要向開放網絡基金會(Open Networking Foundat1n，0NF)組織申請。Exper imenter Type字段設置為I，表示由SDN交換機20向SDN控制器1上報數據。Experimenter報文私有字段50用于存儲SDN交換機20的私有信息，含Mac地址、IP地址、PortId等標識信息。
[0065]進一步的，步驟S5中查詢TCP連接表60前，首先查詢SDN控制器10上是否有TCP連接表60，如果不存在，則創建TCP連接表60。
[0066]進一步的，步驟S5中查詢TCP連接表60時，使用服務器30的IP地址和/SPort Id作為查詢關鍵字，查找匹配的TCP連接信息。
[0067]結合圖7、圖8所示，本發明第二實施例還可以包括如下步驟。
[0068]步驟S13，客戶端40與服務器30之間數據傳輸結束后，客戶端40發送TCP連接關閉請求報文，SDN控制器10解析TCP連接關閉請求報文。
[0069]步驟S14，SDN控制器10關閉客戶端40與SDN交換機20之間的TCP連接，保留SDN交換機20與服務器30之間的TCP連接。
[0070]步驟S15，在TCP連接表60中，將步驟S14中保留的SDN交換機20與服務器30之間的TCP連接使用狀態更改為“空閑”。可選的，可根據關鍵字在TCP連接表60中查詢步驟S14中保留的SDN交換機20與服務器30之間的TCP連接，將該TCP連接信息使用狀態更改為“空閑”。[0071 ]進一步的，本實施例還可以包括TCP連接老化刪除步驟。根據SDN控制器設置的TCP連接的空閑時間參考值，判斷TCP連接表60中“空閑”狀態的TCP連接信息是否超時，如果超時，關閉SDN交換機20與服務器30之間的TCP連接，同時將TCP連接表中的匹配TCP連接信息刪除。
[0072]以上，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于:在所述SDN網絡中，一SDN交換機與一服務器之間存在一TCP連接，當所述TCP連接使用狀態為空閑，同時一客戶端向所述SDN交換機發起與所述服務器之間建立TCP連接的請求，則所述SDN控制器復用所述空閑TCP連接，該TCP連接復用的方法包括步驟: 當所述客戶端發送與所述服務器建立TCP連接的請求消息后，所述SDN控制器查詢設置于所述SDN控制器上的TCP連接表，所述TCP連接表包含若干條所述TCP連接信息； 獲取查詢到的匹配TCP連接； 使用所述匹配TCP連接建立所述客戶端與所述服務器之間的TCP連接。2.如權利要求1所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于，所述TCP連接表包含SDN交換機的標識IP地址和/或Mac地址。3.如權利要求1所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于，所述TCP連接表中記錄的所述TCP連接信息至少包含所述服務器的IP地址、所述TCP連接的空閑時間以及所述TCP連接的當前使用狀態。4.如權利要求3所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于，所述SDN控制器中設有TCP連接的空閑時間參考值，當所述TCP連接表中所述TCP連接信息的空閑時間大于所述參考值時，所述SDN控制器執行一 TCP連接老化刪除動作。5.如權利要求2所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于，還包括所述SDN交換機向所述SDN控制器上報其私有信息的步驟，所述私有信息含SDN交換機標識信息。6.如權利要求5所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于，所述SDN交換機使用可擴展報文Experimenter向所述SDN控制器上報其私有信息，Experimenter報文的Experimenter字段設置為255 ,Experimenter Type字段設置為I ,Experimenter報文私有字段存儲所述SDN交換機私有信息。7.如權利要求1所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于，在所述TCP連接表中查詢所述匹配的TCP連接時，使用所述服務器的IP地址和/SPort Id作為查詢關鍵字。8.如權利要求1所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于，還包括步驟: 所述客戶端與所述服務器之間數據傳輸結束后，所述SDN控制器保留所述SDN交換機與所述服務器之間的TCP連接； 在所述TCP連接表中將所述保留的TCP連接狀態標記為空閑。9.如權利要求1所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，其特征在于，還包括TCP連接老化刪除步驟: 判斷所述TCP連接表中各TCP連接信息的連接空閑時間是否超時； 如果超時，關閉所述SDN交換機與所述服務器之間的超時TCP連接； 將所述TCP連接表中的所述超時TCP連接刪除。10.—種基于SDN網絡的TCP連接方法，其特征在于，在所述SDN控制器根據所述客戶端發出的TCP連接請求消息查詢所述TCP連接表之后，如果所述TCP連接表中存在所述匹配的TCP連接，并且所述匹配的TCP連接空閑，則使用如權利要求1所述的一種基于SDN網絡的TCP連接復用方法，復用所述匹配的TCP連接；如果所述TCP連接表中不存在所述匹配的TCP連接，或者所述匹配的TCP連接目前正在使用，執行如下步驟: 所述SDN控制器建立新TCP連接； 所述SDN控制器使用所述新TCP連接為所述客戶端與所述服務器之間建立TCP連接 所述SDN控制器在所述TCP連接表中增加所述新TCP連接，并將狀態設置為使用中。
【文檔編號】H04L29/08GK106027641SQ201610333969
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】翟躍
【申請人】上海斐訊數據通信技術有限公司