本發(fā)明涉及SDN技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于SDN的IPv4向IPv6過渡的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，大量的網(wǎng)絡(luò)是IPv4網(wǎng)絡(luò)，隨著IPv6的部署，很長一段時間是IPv4與IPv6共存的過渡階段。傳統(tǒng)IPv6over IPv4隧道是靜態(tài)建立的，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化的時候，需要重新拆除和建立。而且隧道拆除和建立的配置需要涉及到整個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,配置復(fù)雜而且繁瑣。目前IPv4(Internet Protocol Version4，因特網(wǎng)協(xié)議版本4)的發(fā)展遇到瓶頸，一方面，IANA(The Internet Assigned Numbers Authority，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字分配機構(gòu))的IPv4地址已經(jīng)枯竭，各RIR(Regional Internet Register，地區(qū)性互聯(lián)網(wǎng)注冊機構(gòu))可分配地址空間將在2014年左右耗盡，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)將無法獲得IPv4地址以持續(xù)發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使得問題加??；另一方面，IPv4體系的路由效率低，移動性差，安全和服務(wù)質(zhì)量難以保障，可擴展性較差，因此，IPv4網(wǎng)絡(luò)難以滿足和支撐網(wǎng)絡(luò)，特別是移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的發(fā)展。IPv6(Internet Protocol Version6，因特網(wǎng)協(xié)議版本6)作為IETF(Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)確定的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，能夠從根本上解決IPv4存在的問題。IETF從1992年就開始著手研究IPv6，目前IPv6的相關(guān)標準和產(chǎn)品已經(jīng)成熟。IPv6以其地址充足、報頭高效、即插即用、網(wǎng)絡(luò)安全、端到端QoS(Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量)以及良好移動IP等特性，可為移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新業(yè)務(wù)的開展提供有力的保證。因此，IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)過渡演進是必然趨勢，且刻不容緩?，F(xiàn)階段在SDN環(huán)境下實現(xiàn)IPv4向IPv6過渡技術(shù)還不夠好。

如公開號為CN104135446A的專利公開了一種基于SDN實現(xiàn)IPv4向IPv6過渡的系統(tǒng)及方法，涉及SDN領(lǐng)域，該系統(tǒng)的硬件包括控制器和交換機，該系統(tǒng)的軟件模塊均在linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用層開發(fā)，控制器包括第一OpenFlow接口模塊、第一配置管理模塊、第一流表管理模塊和第一地址管理模塊；交換機包括第二OpenFlow接口模塊、第二配置管理模塊、第二流表管理模塊、第二地址管理模塊、隧道模塊和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT模塊。其存在上述的缺陷，其IPV6頭是在交換機端實現(xiàn)的，IPv6over IPv4隧道是靜態(tài)建立的，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化的時候，需要重新拆除和建立。而且隧道拆除和建立的配置需要涉及到整個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,配置復(fù)雜而且繁瑣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供一種穩(wěn)定性高、配置簡單、無需人為干預(yù)、運行更加流暢的基于SDN的IPv4向IPv6過渡的方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種基于SDN的IPv4向IPv6過渡的系統(tǒng)，包括SDN控制器和SDN交換機，SDN控制器具有未匹配流表的IPv6報文接收模塊、IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表查詢模塊、轉(zhuǎn)發(fā)路徑計算模塊、流表下發(fā)模塊；其中，

所述未匹配流表的IPv6報文包括源IP信息、目的IP信息；

所述未匹配流表的IPv6報文接收模塊用于接收來自SDN交換機的未匹配流表的IPv6報文；

所述IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表查詢模塊用于SDN控制器根據(jù)目的IP查詢IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表，獲得出口交換機的出端口；

所述轉(zhuǎn)發(fā)路徑計算模塊用于SDN控制器根據(jù)IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表查詢模塊查詢結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)拓撲并計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑；

所述流表下發(fā)模塊用于SDN控制器向SDN交換機下發(fā)流表。

作為對本發(fā)明的優(yōu)選，SDN控制器還具有交換機端口IPv4或IPv6地址、掩碼或前綴長度獲取模塊，所述交換機端口IPv4或IPv6地址、掩碼或前綴長度獲取模塊用于接收SDN交換機端口IPv4或IPv6地址、掩碼或前綴長度并形成基于SDN網(wǎng)絡(luò)的IPv4或IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表。

作為對本發(fā)明的優(yōu)選，所述流表下發(fā)模塊下發(fā)的流表中包括若為入口交換機則對報文打上IPv4隧道頭的流表項、若為中間交換機則基于IPv4隧道頭則對報文進行轉(zhuǎn)發(fā)的流表項、若為出口交換機則對報文剝離IPv4隧道頭的流表項，SDN交換機具有相應(yīng)的流表執(zhí)行模塊，所述流表執(zhí)行模塊用于當(dāng)SDN交換機為入口交換機則根據(jù)流表插入IPv4隧道頭、當(dāng)SDN交換機為中間交換機則根據(jù)流表轉(zhuǎn)發(fā)、當(dāng)SDN交換機為出口交換機則根據(jù)流表剝離IPv4隧道頭。

作為對本發(fā)明的優(yōu)選，SDN交換機還具有報文接收模塊、流表匹配模塊、匹配轉(zhuǎn)發(fā)模塊；其中，

所述報文接收模塊用于接收報文；

所述流表匹配模塊用于將報文與流表進行匹配，若不匹配則報文被送往SDN控制器，若匹配則通過所述匹配轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)；

所述匹配轉(zhuǎn)發(fā)模塊用于判斷報文是IPv4報文還是IPv6報文且如果是IPv4報文則根據(jù)流表進行轉(zhuǎn)發(fā)、如果是IPv6報文又是入口交換機則插入IPv4隧道頭并轉(zhuǎn)發(fā)、如果是IPv6報文又是中間交換機則根據(jù)IPv4隧道頭進行轉(zhuǎn)發(fā)、如果是IPv6報文又是出口交換機則剝離IPv4隧道頭進行轉(zhuǎn)發(fā)。

作為對本發(fā)明的優(yōu)選，所述IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表包括IPv6地址、IPv6前綴長度、類型、交換機id、交換機端口；其中，

所述IPv6地址用于表明IPv6地址；

所述IPv6前綴長度用于表明IPv6前綴長度；

所述類型包括靜態(tài)和動態(tài)類型；

所述交換機id用于表明SDN交換機的id。

所述交換機端口用于表明SDN交換機的端口。

作為對本發(fā)明的優(yōu)選，SDN控制器支持基于SDN的IPv4向IPv6過渡技術(shù)算法配置任務(wù)序列并包括：基于SDN的IPv4向IPv6過渡功能打開或關(guān)閉。

作為對本發(fā)明的優(yōu)選，SDN交換機和SDN控制器支持擴充流表。

本發(fā)明還公開了一種基于SDN的IPv4向IPv6過渡的方法，其按如下步驟進行：

步驟1，SDN交換機上報給SDN控制器未匹配流表的IPv6報文；

步驟2，SDN控制器查詢IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表和計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑；

步驟3，SDN控制器根據(jù)步驟2的結(jié)果下發(fā)流表。

作為對本發(fā)明的優(yōu)選，在步驟1之前，SDN交換機上報端口的IPv4或IPv6的地址、掩碼或前綴長度并形成基于SDN網(wǎng)絡(luò)的IPv4或IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表。

作為對本發(fā)明的優(yōu)選，步驟3中，下發(fā)的流表中包括若為入口交換機則對報文打上IPv4隧道頭的流表項、若為中間交換機則基于IPv4隧道頭則對報文進行轉(zhuǎn)發(fā)的流表項、若為出口交換機則對報文剝離IPv4隧道頭的流表項。

本發(fā)明一種基于SDN的IPv4向IPv6過渡的方法，SDN控制器對流表的控制，即，SDN控制器配置流表，來完善過渡的方法，配置簡單、無需人為干預(yù)，基于SDN架構(gòu)的，IPv6over IPv4隧道根據(jù)IPv6的轉(zhuǎn)發(fā)表自動建立。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例2的基于SDN的IPv4向IPv6過渡總流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例2的SDN控制器處理示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例2的SDN交換機處理示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例2的私有擴展Experimenter報文的格式；

圖5是本發(fā)明實施例2的模擬測試環(huán)境的示意圖。

具體實施方式

以下具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。

實施例1

本實施例一種基于SDN的IPv4向IPv6過渡的系統(tǒng)，包括SDN控制器和SDN交換機(S0、S1、S2、S3)，SDN控制器具有未匹配流表的IPv6報文接收模塊、IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表查詢模塊、轉(zhuǎn)發(fā)路徑計算模塊、流表下發(fā)模塊；其中，

所述未匹配流表的IPv6報文包括源IP信息、目的IP信息；

所述未匹配流表的IPv6報文接收模塊用于接收來自SDN交換機的未匹配流表的IPv6報文；

所述IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表查詢模塊用于SDN控制器根據(jù)目的IP查詢IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表，獲得出口交換機的出端口；

所述轉(zhuǎn)發(fā)路徑計算模塊用于SDN控制器根據(jù)IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表查詢模塊查詢結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)拓撲并計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑；

所述流表下發(fā)模塊用于SDN控制器向SDN交換機下發(fā)流表。

SDN交換機上報未匹配流表的IPv6報文至SDN控制器，SDN控制器通過未匹配流表的IPv6報文接收模塊進行接收，通過IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表查詢模塊根據(jù)目的IP查詢IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表，獲得出口交換機的出端口，并有通過轉(zhuǎn)發(fā)路徑計算模塊根據(jù)IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表查詢模塊查詢結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)拓撲并計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑，最后SDN控制器由流表下發(fā)模塊根據(jù)前面的結(jié)論下向SDN交換機下發(fā)流表來有效實現(xiàn)IPv4向IPv6過渡。

在此基礎(chǔ)之上，SDN控制器還具有交換機端口IPv4或IPv6地址、掩碼或前綴長度獲取模塊，所述交換機端口IPv4或IPv6地址、掩碼或前綴長度獲取模塊用于接收SDN交換機端口IPv4或IPv6地址、掩碼或前綴長度并形成基于SDN網(wǎng)絡(luò)的IPv4或IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表。便于上述的目的IP的查詢作業(yè)。

為了具體有效地實現(xiàn)這個過程，所述流表下發(fā)模塊下發(fā)的流表中包括若為入口交換機則對報文打上IPv4隧道頭的流表項、若為中間交換機則基于IPv4隧道頭則對報文進行轉(zhuǎn)發(fā)的流表項、若為出口交換機則對報文剝離IPv4隧道頭的流表項，SDN交換機具有相應(yīng)的流表執(zhí)行模塊，所述流表執(zhí)行模塊用于當(dāng)SDN交換機為入口交換機則根據(jù)流表插入IPv4隧道頭、當(dāng)SDN交換機為中間交換機則根據(jù)流表轉(zhuǎn)發(fā)、當(dāng)SDN交換機為出口交換機則根據(jù)流表剝離IPv4隧道頭。

而在上述的過渡的過程之前，SDN交換機還要預(yù)先對是IPv4報文還是IPv6報文發(fā)送過程中作出有效的區(qū)分，因此系統(tǒng)的設(shè)計中還有如下設(shè)置：SDN交換機還具有報文接收模塊、流表匹配模塊、匹配轉(zhuǎn)發(fā)模塊；其中，

所述報文接收模塊用于接收報文；

所述流表匹配模塊用于將報文與流表進行匹配，若不匹配則報文被送往SDN控制器，若匹配則通過所述匹配轉(zhuǎn)發(fā)模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)；

所述匹配轉(zhuǎn)發(fā)模塊用于判斷報文是IPv4報文還是IPv6報文且如果是IPv4報文則根據(jù)流表進行轉(zhuǎn)發(fā)、如果是IPv6報文又是入口交換機則插入IPv4隧道頭并轉(zhuǎn)發(fā)、如果是IPv6報文又是中間交換機則根據(jù)IPv4隧道頭進行轉(zhuǎn)發(fā)、如果是IPv6報文又是出口交換機則剝離IPv4隧道頭進行轉(zhuǎn)發(fā)。

因此，未匹配的IPv6報文會被送往SDN控制器并根據(jù)SDN控制器下發(fā)的流表進行相應(yīng)的涉及IPv4隧道頭的轉(zhuǎn)發(fā)，而未匹配的IPv4報文也會被送往SDN控制器并根據(jù)SDN控制器下發(fā)的流表進行轉(zhuǎn)發(fā)即可。

SDN控制器應(yīng)支持基于SDN的IPv4向IPv6過渡技術(shù)算法配置任務(wù)序列，應(yīng)包括：基于SDN的IPv4向IPv6過渡功能打開或關(guān)閉。

所述IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表包括IPv6地址、IPv6前綴長度、類型、交換機id、交換機端口；其中，

所述IPv6地址用于表明IPv6地址；

所述IPv6前綴長度用于表明IPv6前綴長度；

所述類型包括靜態(tài)和動態(tài)類型；

所述交換機id用于表明SDN交換機的id。

所述交換機端口用于表明SDN交換機的端口。

基于SDN網(wǎng)絡(luò)的IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表格式如下表所示:

SDN交換機和SDN控制器支持擴充流表，其定義如下表所示：

本系統(tǒng)是基于SDN架構(gòu)的，IPv6over IPv4隧道根據(jù)IPv6的轉(zhuǎn)發(fā)表自動建立。如果網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化,交換機需立即通知控制器,更新IPv6的轉(zhuǎn)發(fā)表,同時自動拆除舊的IPv6隧道,建立新的IPv6隧道，整個過程無需人為干預(yù),配置簡單。

實施例2

本實施例一種基于SDN的IPv4向IPv6過渡的方法，按如下步驟進行：

步驟1，SDN交換機上報給SDN控制器未匹配流表的IPv6報文；

步驟2，SDN控制器查詢IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表和計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑；

步驟3，SDN控制器根據(jù)步驟2的結(jié)果下發(fā)流表。

上述方法是基于SDN的過渡方法，其總流程圖如圖1所示，而在步驟1之前，SDN交換機需要上報端口的IPv4或IPv6地址和掩碼或前綴長度給SDN控制器，下面在進一步具體的實現(xiàn)方案中也會提及。

在步驟1之前，SDN交換機上報端口的IPv4或IPv6的地址、掩碼或前綴長度并形成基于SDN網(wǎng)絡(luò)的IPv4或IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表。

步驟3中，下發(fā)的流表中包括若為入口交換機則對報文打上IPv4隧道頭的流表項、若為中間交換機則基于IPv4隧道頭則對報文進行轉(zhuǎn)發(fā)的流表項、若為出口交換機則對報文剝離IPv4隧道頭的流表項。

在這整個方法過程中，SDN控制器的處理過程如圖2所示，1、SDN控制器接收SDN交換機端口IPv4或IPv6地址、掩碼或前綴長度并形成基于SDN網(wǎng)絡(luò)的IPv4或IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表；2、SDN控制器從SDN交換機接收未匹配流表的IPv6報文,提取源IP、目的IP，SDN控制器根據(jù)目的IP查詢IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表，獲得出口交換機的出端口，SDN控制器根據(jù)查詢結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)拓撲，計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并下流表，流表中包括若SDN交換機為入口交換機則對報文打上IPv4隧道頭的流表項、若SDN交換機為中間交換機則基于IPv4隧道頭則對報文進行轉(zhuǎn)發(fā)的流表項、若SDN交換機為出口交換機則對報文剝離IPv4隧道頭的流表項。而SDN交換機根據(jù)流表進行有效執(zhí)行。

在這整個方法過程中，SDN交換機的處理過程如圖3所示，SDN交換機接收報文并將報文與流表進行匹配，如果不匹配，報文被送往SDN控制器，否則需要判斷是IPv4報文還是IPv6報文，如果是IPv4報文，根據(jù)流表進行轉(zhuǎn)發(fā)；如果是IPv6報文并且是入口交換機則插入IPv4隧道頭并轉(zhuǎn)發(fā)、如果是IPv6報文并且是中間交換機則根據(jù)IPv4隧道頭進行轉(zhuǎn)發(fā)，如果是IPv6報文并且是出口交換機則剝離IPv4隧道頭進行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣就可以配合SDN控制器的工作，針對流表進行報文的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。有效實現(xiàn)IPv4向IPv6的過渡，并且可以有效處理IPv4報文和IPv6報文。

SDN控制器應(yīng)支持基于SDN的IPv4向IPv6過渡技術(shù)算法配置任務(wù)序列，應(yīng)包括：基于SDN的IPv4向IPv6過渡功能打開或關(guān)閉。

所述IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表包括IPv6地址、IPv6前綴長度、類型、交換機id、交換機端口；其中，

所述IPv6地址用于表明IPv6地址；

所述IPv6前綴長度用于表明IPv6前綴長度；

所述類型包括靜態(tài)和動態(tài)類型；

所述交換機id用于表明SDN交換機的id。

所述交換機端口用于表明SDN交換機的端口。

基于SDN網(wǎng)絡(luò)的IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表格式如下表所示:

SDN交換機和SDN控制器支持擴充流表，其定義如下表所示：

從SDN交換機到控制器的私有擴展Experimenter報文的格式如圖4所示。Experimenter值為255需要向ONF組織申請。Experimenter type值為1表明是從SDN交換機方向到控制器。私有擴展Experimenter報文由SDN交換機上報給控制器。包括:端口的IPv4或IPv6地址、端口的掩碼或前綴長度。

下面，做一個具體的模擬測試，搭建如圖5所示的測試環(huán)境。

其中包括SDN交換機(S0、S1、S2、S3)、SDN控制器、IPv6客戶端A、IPv6服務(wù)器、抓包工具。

SDN交換機S1作為入口交換機，SDN交換機S3作為出口交換機，SDN交換機S0、S2可作為中間交換機，IPv6客戶端A向SDN交換機S1發(fā)送IPv6報文，如果SDN交換機S1進行流表匹配后是匹配的情況，則會插入IPv4隧道頭并轉(zhuǎn)發(fā)，如果不配的情況，則IPv6報文會被發(fā)送至SDN控制器，SDN控制器從SDN交換機接收未匹配流表的IPv6報文,提取源IP、目的IP，SDN控制器根據(jù)目的IP查詢IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表，獲得出口交換機的出端口，SDN控制器根據(jù)查詢結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)拓撲，計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并下流表，由于是入口交換機則會打上對報文打上IPv4隧道頭并轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)在SDN交換機S3的時候，同樣要判斷是否匹配流表，如果匹配則剝離IPv4隧道頭進行轉(zhuǎn)發(fā)，不匹配則還是要發(fā)送至SDN控制器，SDN控制器根據(jù)目的IP查詢IPv6轉(zhuǎn)發(fā)表，獲得出口交換機的出端口，SDN控制器根據(jù)查詢結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)拓撲，計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并下流表，由于是出口交換機則會剝離IPv4隧道頭并轉(zhuǎn)發(fā)。

因此，IPv6客戶端A可以訪問IPv6服務(wù)器，抓包工具表明隧道報文是外層是IPv4頭，內(nèi)層是IPv6頭。

傳統(tǒng)IPv6over IPv4隧道是靜態(tài)建立的，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化的時候，需要重新拆除和建立。而且隧道拆除和建立的配置需要涉及到整個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,配置復(fù)雜而且繁瑣。

而本發(fā)明是基于SDN架構(gòu)的，IPv6over IPv4隧道根據(jù)IPv6的轉(zhuǎn)發(fā)表自動建立，如果網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化,交換機需立即通知SDN控制器,更新IPv6的轉(zhuǎn)發(fā)表,同時自動拆除舊的IPv6隧道,建立新的IPv6隧道。整個過程無需人為干預(yù)，配置簡單，本發(fā)明中SDN控制器對流表的控制，即，SDN控制器配置流表，然后根據(jù)流表可以判別入口交換機。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。