CN103348638A

CN103348638A - 通信系统、控制装置、通信节点以及通信方法

Info

Publication number: CN103348638A
Application number: CN2012800079741A
Authority: CN
Inventors: 芦田优太; 小出俊夫
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: EP2675119B1; US20130308462A1; CN103348638B; US9246814B2; WO2012108382A1; EP2675119A1; JPWO2012108382A1; EP2675119A4; JP5900353B2

Abstract

减轻通信系统中的路径计算的负荷。通信系统包括：多个通信节点；以及控制装置，控制所述多个通信节点的分组处理，所述控制装置还包括：虚拟化部，由所述多个通信节点中的多个通信节点构成虚拟节点；控制部，以在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点执行与所述虚拟节点的动作对应的分组处理的方式，对该至少一个通信节点设定分组的处理规则；以及路径计算部，基于由所述虚拟节点构成的虚拟网络拓扑，计算分组的转发路径，所述多个通信节点分别根据所述处理规则来处理与所述转发路径对应的分组。

Description

通信系统、控制装置、通信节点以及通信方法

技术领域

［关于相关申请的记载］

本发明是基于日本专利申请：特愿2011-024045号（2011年2月7日申请）的优先权主张的申请，设为同申请的全部记载内容通过引用而编入本申请中记载。

本发明涉及通信系统、控制装置、通信节点以及通信方法，尤其涉及将网络上的节点虚拟化而转发分组的通信系统、控制该通信系统中的通信的控制装置、通信节点以及通信方法。

背景技术

在非专利文献1、2中，记载了开放流（OpenFlow）的技术。开放流将通信作为端点至端点的流（Flow）而捕捉，以流单位进行路径控制、故障恢复、负荷分散、最适化。作为转发节点起作用的开放流开关包括用于与开放流控制器进行通信的安全信道，根据从开放流控制器适当地指示追加或者改写的流表而动作。在流表中，按每个流定义了与分组头标（packet header）比对的规则（流密钥（FlowKey）；匹配密钥）、定义了处理内容的动作（Action）、流统计信息（Stats）的组。

图12中例示在非专利文献2中定义的动作名和动作的内容。输出（OUTPUT）是将分组向指定端口（接口）输出的动作。SET_VLAN_VID至SET_TP_DST是修正分组头标的字段的动作。

例如，开放流开关若接收到最初的分组（first packet），则从流表中检索具有适合接收分组的头标信息的规则（流密钥）的条目。在检索的结果，找到适合接收分组的条目的情况下，开放流开关对接收分组实施在该条目的动作字段中记述的处理内容。另一方面，在所述检索的结果，没有找到适合接收分组的条目的情况下，开放流开关经由安全信道，对开放流控制器转发接收分组，委托基于接收分组的发送源/发送目标的分组的路径的确定，并接收实现它的流条目来更新流表。

这样，在开放流中，能够按每个流进行细粒度的路径控制，但可随着流数的增大而流条目的设定负荷增大。因此，非专利文献1、2中记载的技术在应用于大规模的网络时，存在流条目的设定负荷增大的顾虑。

在非专利文献3中，记载了针对这个问题的对策。在非专利文献3中，代替对通常在开放流开关中设置的流表定义每个流的条目，而在分组的头标部分记载应在各开放流开关中执行的处理的列表。由此，解决了上述问题。

例如，如图11所示，对各开放流开关定义该开关有可能执行的动作，并对每个动作标上地址。对于分组，按照经由的开放流开关的序列，将指示在各开放流开关中执行的动作的地址的指示器的序列嵌入分组头标中。开放流开关通过依次读取在该分组头标中的指示器序列，调用应各自执行的动作而进行转发。通过这个方法，不设定分组接收时的流条目就能够转发分组，能够削减转发时的延迟。

另一方面，在专利文献1中，记载了有关大规模网络中的分组转发的技术。此外，在专利文献1中，记载了在由多个域构成的大规模网络中高计算效率的路由计算方法。在专利文献1中记载的方法中，分层次地定义域，对各个层次的域配置PCE（路线计算元素，PathComputation Element）。路由计算按每个层次进行，上层的PCE确定下层域的输入和输出的节点，并将计算任务委托下层域而使路由计算并列执行，提供由多个域构成的网络中的路由计算。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2009-539156号公报

非专利文献

非专利文献1：除Nick McKeown之外7名、“OpenFlow：EnablingInnovation in Campus Networks”、［online］、［平成23年2月7日检索］、因特网〈http：//www.openflowswitch.org/documents/openflow-wp-latest.pdf〉.

非专利文献2：“OpenFlow Switch Specification，”Ｖersion1.0.0.（Ｗire Protocol0x01）［online］、［平成23年2月7日检索］、因特网〈URL：http：//www.openflowswitch.org/documents/openflow-spec-v1.0.0.pdf〉.

非专利文献3：除千葉靖伸之外3名、「フローベースネットワークおけるフローエントリ削減手法の提案とOpenFlowネットワークへの適用」、［電子情報通信学会研究会技報、vol.109、no.448、NS2009-163、pp.7-12］.

发明内容

发明要解决的课题

设为将上述专利文献以及非专利文献的各公开通过引用而编入本申请中。以下的分析是由本发明所提供的。

根据非专利文献3中记载的方法，在应用于如广域网络这样的处理长大的通信路径的比例高的网络的情况下，产生分组头标长度增大这样的新的问题。在将全部经由开关中的处理指示器记载在分组头标中的情况下，分组头标长度增大、对通信效率产生恶劣影响。此外，在将分组头标长度限制在一定值以下的情况下，需要将至通信路径的中途为止的处理指示器记载在分组头标中、将与剩余的路径对应的处理指示器重新记载在分组头标中的处理。因此，由于将处理指示器重新记载在分组头标中，控制装置和开关之间产生通信业务，控制装置和开关的负荷增大。

另一方面，专利文献1中记载的技术也可以应用于在大规模网络中以流单位来控制通信的系统。但是，由于考虑因流数而路由计算请求增大，所以在以流单位来控制通信的大规模网络中，PCE的负荷增大。此外，由于可按每个流进行路由设定，存在流条目数变得庞大的问题。此外，在每次发生成为控制对象的新的流时，横跨分层次的全域执行路径计算。即，需要在每次发生新的流时，以构成网络的物理节点（即，通信节点）的粒度再次计算路径。在以物理节点的粒度进行路径计算的情况下，存在成为路径计算的对象的实体多、计算负荷增大的问题。

因此，在大规模网络中，使得能够以高速/低负荷执行流控制成为课题。本发明的目的在于，提供一种解决该课题的通信系统、控制装置、通信节点以及通信方法。

为了解决课题的手段

本发明的第一观点的通信系统包括：

多个通信节点；以及

控制装置，控制所述多个通信节点的分组处理，

所述控制装置还包括：

虚拟化部，通过所述多个通信节点中的多个通信节点构成虚拟节点；

控制部，以在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点执行与所述虚拟节点的动作对应的分组处理的方式，对该至少一个通信节点设定分组的处理规则；以及

路径计算部，基于由所述虚拟节点构成的虚拟网络拓扑，计算分组的转发路径，

所述多个通信节点分别根据所述处理规则来处理与所述转发路径对应的分组。

本发明的第二观点的控制装置，对多个通信节点的分组处理进行控制，包括：

路径计算部，基于由所述虚拟节点构成的虚拟网络拓扑，计算分组的转发路径。

本发明的第三观点的通信方法，包括如下步骤：

控制多个通信节点的分组处理的控制装置通过该多个通信节点中的多个通信节点构成虚拟节点；

以在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点执行与所述虚拟节点的动作对应的分组处理的方式，对该至少一个通信节点设定分组的处理规则；以及

基于由所述虚拟节点构成的虚拟网络拓扑，计算分组的转发路径。

本发明的第四观点的通信节点，是在具备控制多个通信节点的分组处理的控制装置的通信系统中的该多个通信节点中的一个通信节点，其中，

所述控制装置还包括：

所述通信节点根据所述处理规则来处理与所述转发路径对应的分组。

发明效果

根据本发明的通信系统、控制装置、通信节点以及通信方法，在大规模网络中，能够以高速/低负荷来执行流控制。

附图说明

图1是说明本发明的概要的图。

图2是表示实施方式的通信系统的结构例的图。

图3是表示存储对通信节点设定的处理规则的表的例子的图。

图4是表示实施方式中的控制装置的结构例的框图。

图5是用于说明实施方式的动作例的图。

图6是用于说明实施方式的动作例的图。

图7是用于说明实施方式的动作例的图。

图8是用于说明实施方式的动作例的图。

图9是用于说明实施方式的动作例的图。

图10是表示实施方式的动作概要的图。

图11是表示在实施方式中的主机（host）1、主机2间的通信时发送的分组的结构例的图。

图12是表示在非专利文献2中定义的动作名和动作的内容的图。

具体实施方式

首先，参照图1，说明本发明的概要。另外，对该概要附加的附图参照标号是专门用于帮助理解的例示，并不意图将本发明限定于图示的方式。

通信节点1～3根据控制装置10的控制来处理分组。控制装置10通过对通信节点1～3设定规定了分组的处理方法的处理规则，控制各通信节点的分组的转发。

控制装置10将通过控制装置10控制的通信节点1～3进行虚拟化，生成虚拟节点100。控制装置10对虚拟节点100和其他的虚拟节点连接的链路分配虚拟端口号。虚拟节点100从与识别符对应的虚拟端口号的链路转发包含与虚拟端口号对应的识别符的分组。在图1中，在虚拟节点100中，被分配虚拟端口号“32”。

控制装置10以通信节点进行与虚拟节点100的分组转发对应的动作的方式，对各通信节点设定处理规则。在图1的例中，控制装置10对各通信节点设定规定了对应于与虚拟端口号“32”对应的分组的分组处理（例如，将分组转发到预定的端口的处理等）的处理规则。

在处理规则的设定后，处理装置（通信节点1～3）基于被虚拟化的网络拓扑，计算用于分组转发的路径。由被虚拟化的域构成的拓扑与由原来的通信节点构成的拓扑相比，由于跳跃数和管理实体少，所以路径计算的负荷被削减。控制装置10按各种种类的每个分组通信（即，分组的流）设定多种通信路径。控制装置10若一旦构筑被虚拟化的网络，则即使产生了转发路径的设定所需的新的流，也不需要进行考虑了基于各通信节点的现实的拓扑的路径计算和处理规则的设定。这是因为与被虚拟化的网络拓扑对应的处理规则是对通信节点设定的。

在本发明中，能够进行如下方式。

［方式1］

如在所述第一观点中记载的通信系统。

［方式2］

所述控制部也可以以对与所述虚拟节点的虚拟端口对应的通信节点转发分组的方式，对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点设定所述处理规则。

［方式3］

所述控制部也可以将所述处理规则与表示所述虚拟节点的虚拟端口的识别符相关联而对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点设定。

［方式4］

所述多个通信节点也可以在分别接收到与所述识别符对应的分组的情况下，根据与所述识别符相关联的处理规则来处理该分组。

［方式5］

所述多个通信节点也可以在分别接收到存储了所述识别符的分组的情况下，根据与所述识别符相关联的处理规则来处理该分组。

［方式6］

与所述虚拟端口对应的通信节点也可以在对存储了所述识别符的分组进行处理时，以所述识别符不会被其他的通信节点参照的方式处理该分组。

［方式7］

如在所述第二观点中记载的控制装置。

［方式8］

［方式9］

［方式10］

如在所述第三观点中记载的通信方法。

［方式11］

也可以包括所述多个通信节点分别根据所述处理规则，对与所述转发路径对应的分组进行处理的步骤。

［方式12］

也可以包括所述控制装置以对与所述虚拟节点的虚拟端口对应的通信节点转发分组的方式，对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点设定所述处理规则的步骤。

［方式13］

也可以包括所述控制装置将所述处理规则与表示所述虚拟节点的虚拟端口的识别符相关联而对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点设定的步骤。

［方式14］

也可以包括在所述多个通信节点接收到与所述识别符对应的分组的情况下，根据与所述识别符相关联的处理规则来处理该分组的步骤。

［方式15］

也可以包括在所述多个通信节点接收到存储了所述识别符的分组的情况下，根据与所述识别符相关联的处理规则来处理该分组的步骤。

［方式16］

也可以包括在与所述虚拟端口对应的通信节点中对存储了所述识别符的分组进行处理时，以所述识别符不会被其他的通信节点参照的方式，处理该分组的步骤。

（实施方式）

参照附图，说明实施方式的通信系统。图2是表示本实施方式的通信系统的结构和由本实施方式提供的虚拟网络的图。

参照图2，N1～N19表示通信节点、C1～C7表示控制通信节点的控制装置。各控制装置对自身控制的通信节点设定确定了属于某一流的分组的处理方法的处理规则。各通信节点将由控制装置设定的处理规则保持在表中。各通信节点从表中检索与接收分组对应的处理规则，并由对应的处理规则来执行接收分组的处理（分组的转发等）。在表中不存在与接收分组对应的处理规则的情况下，通信节点对控制装置请求与该接收分组对应的处理规则的设定。通过如上所述的动作例，控制装置集中控制自身的管辖的通信节点。

参照图2，通信系统包括通信节点N1～N3、N4～N5、N6～N8、N9～N11、N12～N14、N15～N16、N17～N19以及控制这些通信节点的控制装置C1～C7。通信节点通过由实线表示的链路连接，且分别包含在域D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7中。域的边界在图2中由虚线表示。

域D1-D3、D4-D5、D6-D7分别包含在更上层的域D8、D9、D10中。

上层域D8、D9、D10的控制由在下层域中包含的各控制装置（C1-C7）进行。

各控制装置（C1-C7）将自身管理的域作为在上层域中包含的域节点来虚拟化。即，域节点作为虚拟节点起作用。例如，在图2中，控制装置C1将包含通信节点N1～N3的域D1作为上层域D8的域节点DN1来虚拟化。即，控制装置C1将包含通信节点N1～N3的域D1虚拟化为一个虚拟的通信节点（DN1）。域节点DN1～DN10分别对应于域D1～D10。

通过对通信节点设定对与各域的出口对应的链路（出口链路（egress link））转发分组的处理规则，从而进行虚拟化。例如，在域D1中，出口链路成为将通信节点N3和N4连接的链路。在处理规则中，对每个域的出口链路，唯一的识别符作为域节点的虚拟端口号而被分配。通过将虚拟端口号和处理规则相对应，能够将来自任意的节点的输入分组通过在域中公共的端口号指定而向域外输出。即，通过通信节点根据与识别符对应的处理规则来处理分组，实现基于域节点的虚拟的分组转发。在从域节点的预定的虚拟端口转发分组的情况下，属于该域节点的各通信节点根据与该虚拟端口的识别符对应的处理规则，向出口链路转发分组。因此，从域节点的虚拟端口虚拟地转发分组。

控制装置将域的通信节点虚拟化为虚拟的通信节点（域节点）。因此，域的出口链路与域节点中的虚拟的端口对应。通过虚拟化而构成的域节点通过对该虚拟的端口转发分组，执行域节点间的通信。实际上是与各域节点对应的通信节点转发分组，但控制装置将基于通信节点的分组转发虚拟化为基于域节点的分组转发。

控制装置为了将基于通信节点的分组转发虚拟化为基于域节点的分组转发，利用处理规则。为了从虚拟化的域节点的虚拟端口转发分组，控制装置对自身的管辖的通信节点设定规定了向域的出口链路转发分组的处理的处理规则。

例如，对某一域的出口链路分配虚拟端口号50，对域节点进行虚拟化。图3表示为了使在域中包含的通信节点虚拟化为域节点而应设定的两种处理规则表。处理规则表A表示对不具有域出口链路的通信节点设定的处理规则。另一方面，处理规则表B表示对具有域出口链路的通信节点设定的处理规则。

识别符串是存储在通信节点接收到的分组的头标中的、与处理规则相对应的识别符的序列。跳跃计数器是在通信节点接收到的分组的头标中存储的识别符串中、用于确定应参照的识别符的计数器。将识别符和跳跃计数器合起来作为与分组头标的匹配条件。

例如，当接收到在识别符中设定为端口号“50”、在计数器中设定为“0”的分组的情况下，通信节点根据处理规则表A的第1列的条目来处理分组。在“处理”字段中存储的内容是，在接收分组的头标与匹配条件一致的情况下，通信节点对接收分组执行的处理。在这里，将在通信节点中的识别符的确定部件设为跳跃计数器，但也可以不搭载跳跃计数器，而是始终参照开头的识别符并删除已参照的识别符等的其他部件。

设定了处理规则表A的处理规则的通信节点是不具有出口链路的通信节点。处理规则表A的处理规则在分组头标中的处理规则列中包含虚拟端口号50的分组输入到通信节点时，成为执行输出到向域出口链路的端口号的处理的规则。在图3的处理字段中记载的端口号因通信节点而异，表示在从各通信节点至出口链路的转发中使用的输出端口。

设定了处理规则表B的处理规则的通信节点是具有出口链路的通信节点。在具有出口链路的通信节点中的处理规则中，当输入了具有与匹配条件一致的分组头标的分组的情况下，使跳跃计数器增加，之后输出到出口链路。通过这个处理，到达出口链路的输出目标的通信节点的分组参照下一个识别符进行处理。

通过如上所述那样设定处理规则，若域中的任意的通信节点接收到在分组头标中存储了识别符“50”的分组，则直到输出到与识别符“50”对应的出口链路为止通过单一的识别符转发，能够通过单一的识别符来指定向域外的转发。

图4是将控制装置的结构作为一例来表示的框图。参照图4，控制装置包括节点通信部11、控制消息处理部12、流条目管理部13、域管理部14以及虚拟化管理部15。

节点通信部11与通信节点进行通信。此外，控制装置有时在进行虚拟化时与其他的控制装置进行通信。此时，控制装置使用节点通信部11与其他的控制装置进行通信。控制消息处理部12将对于通信节点的控制内容转换为控制消息或者对来自通信节点的控制用消息进行分析并处理。流条目管理部13生成并管理通信节点中的有关分组转发的处理规则。域管理部14控制自身管理的域。虚拟化管理部15将多个下层域作为一个上层域节点来控制。

说明域管理部14的构成元素。参照图4，域管理部14包括域拓扑管理部141、路径树计算部142以及处理规则计算部143。

域拓扑管理部141管理最下层域D1～D7（即，由通信节点构成的域）的拓扑信息。路径树计算部142基于最下层域的拓扑来计算各最下层域内的路径、即朝向与出口链路对应的通信节点的路径。处理规则计算部143根据路径树计算部142的计算结果而生成处理规则。

接着，说明虚拟化管理部15的各构成元素。参照图4，虚拟化管理部15包括虚拟拓扑管理部151、虚拟端口号管理部152、路径树计算部153以及处理规则设定委托部154。

虚拟拓扑管理部151管理由各层次的虚拟化域或者各域节点的连接关系构成的虚拟拓扑。虚拟端口号管理部152在将某一域作为域节点来虚拟化时，对连接到其他的域节点的链路端口分配虚拟端口号。虚拟端口号管理部152具有用于分配虚拟端口号的数据库。路径树计算部153计算域内的路径、即朝向与连接到其他的域的域出口链路端口（domain egress link port）对应的域节点的路径。上述域出口链路端口表示在域内的域节点中、与成为对于其他的域的出口的链路对应的域节点的虚拟端口。处理规则设定委托部154委托域管理部14设定根据由虚拟端口号管理部152指定的虚拟端口号和由与其对应的路径树计算部153计算出的路径树的处理规则。

如上所述，控制装置基于路径树计算部142、153的计算结果，对通信节点设定处理规则。这个动作例如在通信系统的初始化时等执行。控制装置对通信节点设定与通过将网络分层次地虚拟化而构筑的各域对应的处理规则。因此，在处理规则的设定后，处理装置作为用于分组转发的路径，基于被虚拟化的域的拓扑来计算即可。被虚拟化的域的拓扑与由通信节点构成的拓扑相比，由于跳跃数和管理实体少，所以削减了路径计算的负荷。此外，被虚拟化的拓扑与通信节点的拓扑相比，由于跳跃数少，所以能够削减在分组的转发途中对于控制装置的路径设定询问的数目。此外，由于控制装置能够通过构成为多层次的拓扑来控制分组的转发路径，所以能够灵活地控制转发路径的粒度。

接着，说明控制装置将通信节点虚拟化、构筑虚拟网络的动作例。

图5是表示控制装置将由通信节点构成的域虚拟化为域节点的动作例。N＃1～N＃8属于控制装置管辖的域。作为N＃1～N＃4的前缀，赋予了“E”。该“E”意味着是与域的外部链路对应的通信节点。外部链路表示域与其他的域连接的链路、即出口链路。另外，通信节点N＃1～N＃8是用于说明动作例而使用，与在图2等中表示的通信节点N1～N19无关。

由四边（粗实线）包围的数字是对域节点赋予的虚拟端口号。其他的数字是通信节点N＃1的端口号。

在图5表示的例子中，控制域的通信节点的控制装置将由通信节点N＃1～N＃8构成的域进行虚拟化，生成具有虚拟端口号32～35的域节点。以下，详细说明这个动作。

虚拟拓扑管理部151在被虚拟化的域中检索用于与其他的域的连接的链路（外部链路）以及其端口。检索到的外部链路和端口对应于将域进行虚拟化而生成的域节点的链路和端口。在图5的例中，虚拟拓扑管理部151将通信节点EN＃1～EN＃4的各通信节点的链路识别为外部链路。

虚拟端口号管理部152对检索到的外部链路重新分配虚拟端口号。虚拟端口号管理部152从端口号DB中检索新的虚拟端口号。另外，端口号DB也可以是在其他的域间共用的内容。此时，通过在管理各个域的控制装置间进行信息交换，形成共用的端口号DB。该虚拟端口号成为通过虚拟化而生成的域节点的虚拟端口号。由于虚拟端口号管理部152分配唯一的虚拟端口号，所以从未使用的虚拟端口号中分配。

路径树计算部153为了实现通过虚拟化而生成的域节点的分组转发，计算基于属于被虚拟化的域的域节点的路径。

参照图6，说明路径树计算部153的路径计算。

例如，说明计算与应对虚拟端口号为“32”的虚拟端口输出的分组对应的路径的情况。路径树计算部153以与被分配了虚拟端口号“32”的出口链路对应的通信节点N＃1成为路径树的根的方式进行计算。在这里，对与N＃1对应的链路分配虚拟端口号“32”，如图6所示，计算从叶节点（N＃2、N＃3、N＃4）朝向根节点（N＃1）的上行方向的路径树。

在将应对虚拟端口号为“32”的虚拟端口输出的分组从N＃2转发到N＃1的情况下，若参照路径树，则计算将该分组按照N＃2的端口3号、N＃6的端口4号、N＃5的端口5号、N＃1的端口5号的顺序转发的路径。关于虚拟端口号“32”，也同样地计算其他的路径。此外，关于其他的虚拟端口号“33”～“35”，也成为同样的计算方法。

处理规则设定委托部154基于在路径树计算部153中计算出的结果，对域管理部14委托设定对于通信节点的处理规则。

根据来自处理规则设定委托部154的委托，域管理部14对通信节点设定处理规则。例如，基于路径树计算部153的计算结果，对N＃2设定规定了将识别符表示虚拟端口号“32”的分组转发到端口3号的处理规则。域管理部14对N＃6设定规定了将识别符表示虚拟端口号“32”的分组转发到端口4号的处理规则。域管理部14对N＃5设定规定了将识别符表示虚拟端口号“32”的分组转发到端口5号的处理规则。域管理部14对与外部链路对应的EN＃1设定规定了将识别符表示虚拟端口号“32”的分组转发到端口5号以及将存储在分组中的计数器值增加（或者缩减）的处理规则。域管理部14对域内的其他的通信节点，也通过同样的方法执行与虚拟端口号“32”对应的处理规则的设定。此外，域管理部14将与其他的虚拟端口号“33”～“35”对应的处理规则的设定，对域内的通信节点通过同样的方法执行。

通过以上的动作，控制装置对域的通信节点进行虚拟化而生成域节点。

接着，参照图7，说明将由通过通信节点的虚拟化而生成的域节点构成的域进一步虚拟化、生成上层的域节点的动作例。

在属于域的域节点中的例如一个域节点成为代表域节点，执行上层的域节点的生成处理。在图7的例中，域节点8成为代表域节点。另外，也可以不选定代表域节点，与各域节点对应的控制装置分别协同而执行上层的域节点的生成处理。

由于代表域节点的控制装置的虚拟拓扑管理部151、虚拟端口号管理部152、路径树计算部153的动作与参照图5以及图6说明的内容相同，所以省略说明。其中，由虚拟端口号管理部152分配的虚拟端口号使用在属于该域的全部域节点中唯一的端口号。

路径树计算部153算出到达域的各外部链路（在图7中赋予了虚拟端口号“40”～“43”的链路）的各个路径。此外，根据路径树计算部153算出的路径，检测与到达各外部链路的各个路径对应的、各域节点的虚拟端口号。如图8所示，代表域节点8的控制装置对与其他的域节点对应的控制装置请求与检测出的虚拟端口号对应的路径的计算和与计算出的路径对应的处理规则的设定（图8的虚线的箭头）。

例如，参照图8，应从虚拟端口号“40”的外部链路输出的分组按照域节点2的虚拟端口30号、域节点6的虚拟端口36号、域节点5的虚拟端口32号、域节点1的虚拟端口31号的顺序转发。在这个例子中，代表域节点8的控制装置对与域节点2对应的控制装置，委托计算在域节点2所属的域内的路径中到达虚拟端口30号的路径。域节点2的控制装置的路径计算与参照图5以及6说明的方法相同。与域节点2对应的控制装置将与计算出的路径对应的处理规则与虚拟端口号“40”相对应而对各通信节点设定。即，与域节点2对应的控制装置对各通信节点设定对与虚拟端口号“40”对应的分组执行的处理规则。虚拟端口号“40”是通过虚拟化而生成的上层的域节点的虚拟端口号。因此，域节点2所属的域内的通信节点能够执行与上层的域节点的虚拟端口号“40”对应的动作。代表域节点8的控制装置对其他的域节点的控制装置进行同样的委托。接收到委托的控制装置对通信节点设定与上层的域节点的各虚拟端口号“40”～“43”对应的处理规则。

接着，参照图9，说明将通过虚拟化而生成的上层的域节点进一步进行虚拟化，生成更上层的第二上层域节点的动作例。

在属于域A的域节点中的例如一个域节点成为代表上层域节点，执行第二上层的域节点的生成处理。在图9中，域节点8成为代表上层域节点。另外，也可以不选定代表上层域节点，与各域节点对应的控制装置分别协同而执行第二上层的域节点的生成处理。

由于代表上层域节点8的控制装置的虚拟拓扑管理部151、虚拟端口号管理部152、路径树计算部153的动作与参照图5以及图6说明的内容相同，所以省略说明。代表上层域节点8的控制装置将域A进行虚拟化，生成具有虚拟端口号为“50”～“53”的第二上层域节点。

路径树计算部153算出到达域A的各外部链路（在图9中，赋予了虚拟端口号“50”～“53”的链路）的各个路径。此外，通过路径树计算部153还检测与到达各外部链路的各个路径对应的、各上层域节点的虚拟端口号。代表上层域节点8的控制装置对与其他的域节点对应的控制装置请求计算检测出的上层域节点的虚拟端口号和与该虚拟端口号对应的路径。另外，考虑各上层域节点由一个控制装置控制的情况和由多个控制装置控制的情况。代表上层域节点8的控制装置在上层域节点由多个控制装置控制的情况下，对这些多个控制装置送出请求。在图9中表示代表上层域节点8的控制装置对上层域节点6的控制装置请求的例子。在图9中省略了代表上层域节点8的控制装置对其他的上层域节点请求的动作。以下，以代表上层域节点8的控制装置对上层域节点6送出请求的情况为例，进行说明。代表上层域节点8的控制装置也对与其他的上层域节点对应的控制装置送出与以下的说明相同的请求。另外，对通过虚拟化而生成的第二上层域节点的各虚拟端口号“50”～“53”的每个送出该请求。

代表上层域节点8的控制装置算出与到达通过虚拟化而生成的第二上层域节点的虚拟端口号“50”的路径对应的、上层域节点的虚拟端口号为“42”。代表域节点8的控制装置将与虚拟端口号“42”对应的路径的计算对与上层域节点6对应的控制装置送出。

接收到请求的与上层域节点6对应的控制装置认为上层域节点6是将域节点1-4所属的域B进行了虚拟化而生成的。因此，控制装置认为构成域B的是进行了虚拟化的域节点，并不是由通信节点构成的域。此时，控制装置不对通信节点设定与来自代表上层域节点8的控制装置的请求对应的处理规则，而对更下层的控制装置送出处理规则的设定请求。

在属于域B的域节点1-4中的与代表域节点2对应的控制装置计算到达与域B的外部链路对应的虚拟端口号“42”的路径。由于路径的计算方法与参照图5以及图6说明的方法相同，所以省略说明。代表域节点2的控制装置检测与到达虚拟端口号“42”的路径对应的各域节点的虚拟端口号。代表域节点2的控制装置对与其他的域节点对应的控制装置请求进行检测出的各域节点的虚拟端口号和与该虚拟端口号对应的路径的计算。例如，代表域节点2的控制装置检测域节点3的虚拟端口号“32”为与到达虚拟端口号“42”的路径对应的虚拟端口。代表域节点2的控制装置对与域节点3对应的控制装置请求进行检测出的域节点的虚拟端口号和与该虚拟端口号对应的路径的计算。另外，代表域节点2的控制装置也在该请求中包含第二上层域节点的虚拟端口号“50”而送出。

若域节点3的控制装置接收到请求，则计算与虚拟端口号“32”对应的路径。由于路径的计算方法与参照图5以及图6说明的方法相同，所以省略说明。域节点3的控制装置认为域节点3是将通信节点N＃1～N＃3进行了虚拟化而生成。因此，域节点3的控制装置检测与计算出的路径对应的通信节点的端口号，基于检测出的端口号来计算处理规则，并对各通信节点进行设定。另外，域节点3的控制装置将对通信节点设定的处理规则与第二上层域节点的虚拟端口号“50”相关联而设定。例如，在图9中，控制装置对N＃3设定规定了将与虚拟端口号“50”对应的分组从端口5号送出的处理规则。此外，控制装置对EN＃1设定规定了如下内容的处理规则：将与虚拟端口号“50”对应的分组从端口3号送出，并使在分组中存储的计数器值增加（或者缩减）。通过对各通信节点设定与第二上层域节点的虚拟端口号对应的处理规则，能够通过通信节点的动作来实现第二上层域节点的虚拟的动作。

以上，通过反复在图5～图9中说明的动作，构筑多层次地虚拟化的网络。

处理装置作为用于分组转发的路径，基于被虚拟化的网络的拓扑来计算分组转发的路径。被虚拟化的网络的拓扑与由通信节点构成的拓扑相比，由于跳跃数和管理实体少，所以削减了路径计算的负荷。另外，多层次地虚拟化的网络的拓扑例如由多个控制装置共享，各个控制装置能够基于多层次地虚拟化的网络的拓扑来计算分组的路径。此外，也可以是总括多个控制装置的控制装置管理多层次地虚拟化的网络的拓扑，基于该拓扑信息来计算分组的路径，并对各个控制装置支持所计算的路径的分组转发。

参照图10以及图11，说明在构筑了被虚拟化的网络之后的、分组的转发动作的一例。

图10的P50、P51、P35表示作为域节点的输出端口而被分配的虚拟端口号的一部分，P3、P1表示通信节点的实际端口号的一部分。

图10中的通信系统被虚拟化为3层的网络。

主机（host）1、主机2表示进行通信的主机。

若从主机1对主机2发送分组，则分组输入到通信节点N1。通信节点N1若新接收到分组，则询问控制装置C1应对分组附加的识别符。在这里，记述通信节点对控制装置询问应对分组附加的识别符、通信节点对分组附加识别符的方法。其中，也可以采用主机对控制装置C1～C7中的任一个控制装置询问应对分组附加的识别符的方法。此外，也可以是主机从控制装置C1～C7中的任一个控制装置取得拓扑，并根据自己的拓扑来计算路径，计算识别符。也可以设置将识别符通知到主机的服务器。

控制装置若接收到询问，则使用3层的拓扑来计算在通信中使用的路径。此时，能够对每个跳跃选择在计算中使用的拓扑层次，能够进行灵活的路径选择。

控制装置基于计算出的路径，计算应对分组附加的识别符。成为该识别符的是各层次的节点中的输出端口。

通信节点N1将从控制装置接收到的识别符附加到分组中，检索与该识别符对应的处理规则。基于与识别符对应的处理规则，通信节点N1将分组转发到通信节点N3。

参照图11，通过在分组头标内嵌入识别符的串并保持跳跃计数器，从而按每个跳跃确定应使用的识别符。其中，也可以采用不使用跳跃计数器而从开头删除已使用的识别符的方法。

在通信节点N1中应参照的识别符成为50，这表示在最上层层次的节点中的输出端口。已对在DN8中包含的通信节点设定了与识别符50对应的处理规则。此时，接收到分组的通信节点N1、N3、N4、N5中的处理规则与图3的处理规则表A相同，继续参照分组中的识别符50来转发分组。在通信节点N7中，处理规则与图3的处理规则表B相同，在将跳跃计数器进行加法运算之后，输出到作为相当于DN8中的端口50的实际端口的N7至N9的链路。这样使用在分组中包含的开头的识别符50而输出到DN8的出口链路。在输入到通信节点N9的分组中，应参照的识别符成为51，同样地到达N15为止继续转发，跳跃计数器进行加法运算。

在通信节点N15中参照的识别符为35，这表示在上层第二层次中的节点、DN6中的端口35。此时，到达通信节点N17为止进行转发，在最后的转发时跳跃计数器进行加法运算。

在通信节点N17中参照的识别符为3，这表示通信节点的实际端口号。因此，转发到作为最下层的下一跳跃的通信节点N19，跳跃计数器进行加法运算。

在通信节点N19中参照的识别符为1，同样地转发到下一跳跃，转发到主机2。

如以上的动作例所示，分组在被虚拟化的网络中转发。

如以上所示，通过将相当于各层次的跳跃数的识别符附加到分组中进行分组转发，能够削减被附加的识别符的数目。

以上，说明了本发明的各实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式。在不脱离本发明的基本的技术思想的范围内，可进行进一步的变形/替换/调整。例如，在上述各实施方式中，参照开放流的技术进行了说明，但本发明并不限定于基于开放流的技术。

也可以在本发明的全部公开（包括权利要求范围）的框架内，进一步基于其基本的技术思想，进行实施方式的变更/调整。此外，也可以在本发明的权利要求范围的框架内进行各种公开元素（包括各权利要求项的各元素、各实施方式的各元素、各附图的各元素等）的多种组合或选择。即，本发明当然包括若是本领域的技术人员就应该能够根据包括权利要求范围的全部公开、技术思想而进行的各种变形、修正。

标号说明

1～3 通信节点

10 控制装置

11 节点通信部

12 控制消息处理部

13 流条目管理部

14 域管理部

15 虚拟化管理部

100 虚拟节点

141 域拓扑管理部

142 路径树计算部

143 处理规则计算部

151 虚拟拓扑管理部

152 虚拟端口号管理部

153 路径树计算部

154 处理规则设定委托部

C1～C7 控制装置

D1～D10 域

DN1～DN10 域节点

N1～N19 通信节点

P1、P3 实际端口号的一部分

P35、P50、P51 虚拟端口号的一部分

Claims

1.一种通信系统，其特征在于，包括：

多个通信节点；以及

控制装置，控制所述多个通信节点的分组处理，

所述控制装置还包括：

2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述控制部以对与所述虚拟节点的虚拟端口对应的通信节点转发分组的方式，对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点设定所述处理规则。

3.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述控制部将所述处理规则与表示所述虚拟节点的虚拟端口的识别符相关联而对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点进行设定。

4.如权利要求3所述的通信系统，其特征在于，

所述多个通信节点在分别接收到与所述识别符对应的分组的情况下，根据与所述识别符相关联的处理规则来处理该分组。

5.如权利要求3所述的通信系统，其特征在于，

所述多个通信节点在分别接收到存储了所述识别符的分组的情况下，根据与所述识别符相关联的处理规则来处理该分组。

6.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，

与所述虚拟端口对应的通信节点在对存储了所述识别符的分组进行处理时，以所述识别符不会被其他的通信节点参照的方式，处理该分组。

7.如权利要求1至6的任一项所述的通信系统，其特征在于，

所述虚拟化部由多个所述虚拟节点中的多个虚拟节点构成上层虚拟节点，

所述控制部以在所述上层虚拟节点中包含的多个虚拟节点中的至少一个虚拟节点执行与所述上层虚拟节点的动作对应的分组处理的方式，对该至少一个虚拟节点设定分组的处理规则，

所述路径计算部基于由所述上层虚拟节点构成的上层虚拟网络拓扑，计算分组的转发路径，

所述多个通信节点分别根据所述处理规则，对与所述转发路径对应的分组进行处理。

8.一种控制装置，对多个通信节点的分组处理进行控制，其特征在于，包括：

虚拟化部，构成包括所述多个通信节点中的多个通信节点的虚拟节点；

9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，

10.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，

11.如权利要求8至10的任一项所述的控制装置，其特征在于，

12.一种通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

13.如权利要求12所述的通信方法，其特征在于，

所述控制装置以对与所述虚拟节点的虚拟端口对应的通信节点转发分组的方式，对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点设定所述处理规则。

14.如权利要求12所述的通信方法，其特征在于，

所述控制装置将所述处理规则与表示所述虚拟节点的虚拟端口的识别符相关联而对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点进行设定。

15.如权利要求12至14的任一项所述的通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述控制装置通过多个所述虚拟节点中的多个虚拟节点构成上层虚拟节点；

以在所述上层虚拟节点中包含的多个虚拟节点中的至少一个虚拟节点执行与所述上层虚拟节点的动作对应的分组处理的方式，对该至少一个虚拟节点设定分组的处理规则；以及

基于由所述上层虚拟节点构成的上层虚拟网络拓扑，计算分组的转发路径。

16.一种通信节点，是在具备控制多个通信节点的分组处理的控制装置的通信系统中的该多个通信节点中的一个通信节点，其特征在于，

所述控制装置还包括：

17.如权利要求16所述的通信节点，其特征在于，

所述控制装置将所述处理规则与表示所述虚拟节点的虚拟端口的识别符相关联而对在所述虚拟节点中包含的多个通信节点中的至少一个通信节点设定，

在接收到与所述识别符对应的分组的情况下，根据与所述识别符相关联的处理规则来处理该分组。