CN103348642A - 通信系统、转发节点、控制设备、通信控制方法和程序 - Google Patents

Abstract

一种通信系统，包括：控制设备，该控制设备设定分组的转发路径并且确定与该转发路径相对应的处理规则；转发节点，该转发节点包括处理单元和匹配信息处理单元，处理单元通过从控制设备传输的处理规则处理接收到的分组，匹配信息处理单元将表示关于对接收到的分组进行处理的信息的匹配信息添加到接收到的分组并且转发接收到的分组；以及确认单元，该确认单元根据添加到接收到的分组的匹配信息与预先计算的匹配信息是否相匹配，确认转发节点和控制设备是否同步。

Description

通信系统、转发节点、控制设备、通信控制方法和程序

技术领域

（相关申请的交叉引用）

本发明要求（2011年1月28日提交）日本专利申请2011-016323的优先权，其内容通过引用整体并入本说明书。

本发明涉及通信系统、转发节点、控制设备、通信控制方法和程序，并且更具体地说，涉及具有用于整体控制在网络中布置的（多个）转发节点的控制设备的通信系统、转发节点、控制设备、通信控制方法和程序。

背景技术

在一种控制设备整体控制用于执行通信的（多个）转发节点的通信系统中，（多个）转发节点和控制设备必须彼此同步。这是因为，如果控制设备和（多个）转发节点不同步，则从控制设备传输至转发节点的分组转发方法指令变得与由转发节点执行的分组转发处理不一致，结果是，执行了非控制设备所想执行的分组转发。

作为如上所述的控制设备整体控制（多个）转发节点的通信系统，被称为开放流的技术是已知的（参见专利文献1和非专利文献1和2）。开放流将通信识别为端对端流，并且在每个流的基础上，执行路径控制、故障恢复、负载平衡和优化。非专利文献2中指定的开放流交换机具有与作为控制设备的开放流控制器通信的安全信道，并且根据添加了信息的流表操作，并且，必要时根据来自开放流控制器的指令来改写其内容。在流表中，为每个流限定下列三项的集合：分组报头匹配所依据的匹配规则（报头字段）、流统计信息（计数器）和限定处理内容的（多个）动作（参见图15）。

例如，当分组被接收时，开放流交换机在流表中搜索具有与接收到的分组的报头信息匹配的匹配规则的条目（参见图15中的报头字段）。如果匹配接收到的分组的条目作为搜索的结果被找出，则开放流交换机更新流统计信息（计数器），并且同时对接收到的分组，执行条目的动作字段中所描述的处理内容（来自指定端口的分组传输、洪泛（flooding）以及丢弃等）。另一方面，如果作为搜索结果的匹配接收分组的条目未被发现，则开放流交换机将接收到的分组经由安全信道，转发到开放流控制器，请求开放流控制器基于接收到的分组的传输源/目的地确定分组路径，接收用于分组路径的流条目，并且更新流表。以这种方式，开放流交换机使用作为处理规则的存储在流表中的条目，转发分组。

然而，上文描述的专利文献1和非专利文献1和2不包括怎样确认开放流控制器和开放流交换机之间的同步的实践性研究。

此外，专利文献2公开了一种用于确认保持在移动设备中的数据和存储在移动设备所连接到的数据库中的数据是否同步的技术。根据该文献，移动设备生成用于保持在移动设备中的数据的散列，并且将生成的散列转发到同步服务器，以请求它确认该数据是否同步。同步服务器生成用于请求同步确认的数据的散列。同步服务器将从移动设备传输的散列与同步服务器生成的散列进行比较。同步服务器基于比较结果确认数据同步。该文献描述了通过从同步确认所需要的数据生成散列和基于该散列执行同步确认，可以减少同步确认所需要的传输时间和带宽。

引用列表

专利文献

PTL1：国际公开No.WO2008/095010

PTL2：日本专利Tokuhyo公开No.JP2009-510566A

非专利文献

NPL1：Nick McKeown和其他7人的“OpenFlow:EnablingInnovation in Campus Networks（开放流：支持校园网络的创新）”[在线]，[2010年12月22日进行的搜索]互联网<URL:http://www.openflowswitch.org//documents/openflow-wp-latest.pdf>。

NPL2：“Openflow Switch Specification（开放流交换机规范）”1.0.0.版（有线协议0x01），[2010年12月22日进行的搜索]互联网<URL:

http://www.openflowswitch.org/documents/openflow-spec-v1.0.0.pdf>

发明内容

技术问题

本发明进行了下列分析。如上所述，专利文献1和非专利文献1和2描述了一种仅提供控制消息的技术，而不是一种用于有效地确认转发节点和控制设备之间的同步的方法，控制消息称为统计请求/回复，用于检索流表的内容，或者作为响应传输流条目的内容（参见非专利文献2中的“5.3.5读取状态消息”）。

专利文献2中所公开的技术比较其每个表示相应数据库的散列数据（数据库散列），如果作为比较的结果检测到错配，则按保持在移动设备中的每条数据执行同步确认（记录散列的比较）。

在控制设备整体地控制转发节点以实施通信的通信系统中，如果通过非专利文献2中所公开的诸如统计请求/回复的方法或通过专利文献2中公开的方法执行，则同步确认将导致在控制设备和转发节点之间确认同步所产生网络业务的问题，并且因此，将进一步增加控制设备或转发节点的负载。此外，应该考虑控制的转发节点在数量上的增加将导致控制设备的负载指数级增长。

按照上述的观点，本发明的目的是提供一种用于在控制设备整体控制用于通信的转发节点的通信系统中确认转发节点和控制设备之间的同步的有效方法。

对问题的解决方案

根据本发明的第一方面，提供了一种通信系统，包括：控制设备，控制设备设定分组的转发路径并且确定与转发路径相对应的处理规则；转发节点，转发节点包括处理单元和匹配信息处理单元，处理单元通过从控制设备传输的处理规则处理接收到的分组，匹配信息处理单元添加匹配信息。匹配信息表示关于对接收到的分组进行处理的信息并且转发接收到的分组。通信系统进一步包括确认单元，确认单元根据添加到接收到的分组的匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配，确定转发节点和控制设备是否同步。

根据本发明的第二方面，提供了一种转发节点，包括：处理单元，处理单元通过从控制设备传输的处理规则处理接收到的分组；和匹配信息处理单元，匹配信息处理单元将表示关于对接收到的分组进行处理的信息的匹配信息添加到接收到的分组并且转发该接收的分组。转发节点进一步包括确认单元，确认单元根据添加到接收到的分组的匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配，确认转发节点和控制设备是否同步。

根据本发明的第三方面，提供一种控制设备，该控制设备使得转发节点利用匹配信息执行处理规则的同步状态的确认操作；或者一种控制设备，该控制设备通过利用从转发节点接收到的匹配信息执行与该转发节点的处理规则的同步状态的确认操作。

具体而言，提供一种控制设备，包括：单元（装置），其设定分组的转发路径并且将与该转发路径对应的处理规则转发到按照该处理规则处理分组的转发节点；

接收单元（装置），其从按照该处理规则处理接收到的分组的转发节点接收匹配信息，该信息表示关于接收分组的处理的信息；以及

确认单元，其根据从转发节点接收到的匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

根据本发明的第四方面，提供一种通信控制方法，包括：通过转发节点生成匹配信息并且将所生成的匹配信息添加至接收到的分组的步骤，该转发节点根据由控制设备设定的处理规则执行分组处理，该匹配信息表示关于该接收到的分组的处理的信息；以及根据添加至接收到的分组的匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配来确认转发节点和控制设备是否被同步的步骤。该方法与转发节点和被称为控制设备的整体控制转发节点的特殊机器相联系。

根据本发明的第五方面，提供一种程序，其导致安装在根据由控制设备设定的处理规则执行分组处理的转发节点上的计算机，执行将匹配信息添加至接收到的分组的处理，该匹配信息表示关于该接收到的分组的处理的信息；以及根据添加至接收到的分组的匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配，确认转发节点和控制设备是否被同步的确认处理。该程序可以被记录在（或体现在）可以是非临时性的计算机可读存储介质中。即，本发明可以被实施为计算机程序产品。

该程序一般可以执行（或采用）由转发节点、控制设备和/或通信系统执行的（多个）技术功能，至少部分如此。

发明的有益效果

本发明允许在控制设备整体地控制转发节点以便实现通信的通信系统中在转发节点和控制设备之间有效地执行同步确认。

附图说明

图1是示出了本发明的示例性模式的概要的图。

图2是示出了本发明的示例性模式的概要的另一图。

图3是示出了本发明的第一示例性实施例的配置的图。

图4是示出了本发明的第一示例性实施例中的控制设备和转发节点的详细配置的框图。

图5是示出了本发明的第一示例性实施例中的转发节点的处理规则存储单元中保持的表的示例的图。

图6是示出了包括（添加匹配信息的）匹配信息的分组的示例的图。

图7是示出了图6中示出的匹配信息存储报头的配置的示例的图。

图8是示出了本发明的第一示例性实施例中的控制设备的处理规则存储单元中保持的表的示例的图。

图9是示出了当本发明的第一示例性实施例中的控制设备接受处理规则设定请求时执行操作的流程图。

图10是示出了本发明的第一示例性实施例中的转发节点接收用户分组时执行的操作的流程图。

图11是示出了当本发明的第一示例性实施例中的控制设备接收同步失败通知时执行操作的流程图。

图12是示出了本发明的第一示例性实施例中的操作序列的示例的图。

图13是示出了与图10中示出的序列相对应的操作的图。

图14是示出了分组报头中嵌入匹配信息的分组的示例的图。

图15是示出了在非专利文献2中描述的流条目的配置的图。

具体实施方式

首先，下文描述了本发明的示例性模式的概述。如图1中所示，通过包括控制设备20和转发节点10的配置可以实现本发明。控制设备20在多个转发节点中设定根据预定分组转发路径执行分组处理的处理规则。转发节点10根据控制设备设定的处理规则来处理接收到的分组。应该注意的是，概要中的附图参考符号为了方便，作为示例被附加到元件，以有助于理解本发明但是不将本发明限于附图中所示的模式。

转发节点10（参见图1中转发节点#1和转发节点#2）包括匹配信息处理单元113，匹配信息处理单元113当转发接收到的分组时，将表示关于对接收到的分组的处理的信息的信息（参见图1中的“C1”和”C2”）添加到接收到的分组。预定转发节点10（例如，图1中的转发节点#2）的匹配信息处理单元113通过检查由转发节点添加的匹配信息“C2”其本身是否匹配预先计算的内容”c2”，确认转发节点和控制设备之间的同步。当然，预定转发节点10的匹配信息处理单元113（例如，图1中的转发节点#2），通过检查包括在接收到的分组中的匹配信息“C1”是否与预先计算的内容“c1”匹配，可以确认转发节点和控制设备之间的同步。

由转发节点10使用以确认转发节点10和控制设备20之间的同步的匹配信息被包括在分组中，并且与该分组一起被转发。因此，该转发方法减少在转发节点10和控制设备20之间生成的同步确认事务。结果，使用实际流，可以容易地确认转发节点10和控制设备20之间的处理规则的同步状态。

使用上述匹配信息的同步确认不仅可以由图1中所示的转发节点10执行，也能由控制设备20执行。例如，如图2中所示，以下配置也是可能的，其中预定转发节点10（例如，图1中的转发节点#2）的匹配信息处理单元113将由转发节点本身添加的匹配信息“C2”转发到控制设备20，并且设定在控制设备20中的同步确认单元25A通过检查匹配信息“C2”是否与预计算内容“C2”匹配来确认转发节点和控制设备之间的同步。

作为上述的匹配信息，可以使用可以区分每个转发节点的任何信息；例如，可以使用转发节点10的标识符或MAC（媒体接入控制）地址或附加到转发节点10的接口的链路ID。取代这些类型的信息，可以使用用于处理该分组的每个节点使用的处理规则或其部分。作为用于将匹配信息附加到用户分组的模式，可以采用各种模式；例如，匹配信息不仅嵌入如图1和图2中所示的用户分组的报头部分，而且作为添加报头被添加到用户分组（参见图6、图7和图14）。

（第一示例性实施例）

接下来，将参考附图详细地描述本发明的第一示例性实施例。图3是示出了本发明的第一示例性实施例中的通信系统的配置的图。参考图3，示出了三个转发节点10、控制设备20、和经由转发节点10彼此通信的主机（主机终端主机（A）、主机（B））。虽然在图3的示例中示出了三个转发节点10、控制设备20、以及两个主机（主机（A）、主机（B）），但是转发节点、控制设备和主机的数量仅为示例性的，并且可以使用任何数量转发节点、控制设备和主机。

图4是示出了转发节点10和控制设备20的详细配置的框图。参考图4，转发节点10包括转发处理单元11、与控制设备20通信的控制设备通信单元12、管理处理规则存储单元14的处理规则管理单元13、以及分组缓冲器15。应该注意的是，转发节点10不是一直需要包括分组缓冲器15。

图5是示出了处理规则存储单元14中保持的处理规则存储表的示例的图。优先级字段指示每个处理规则的优先级。匹配规则和动作（多个动作）分别与图15中示出的开放流交换机的流条目的匹配规则（匹配规则）和动作（多个动作）相对应。匹配信息（信息数据片被用于匹配）字段存储表示存储在转发节点中的处理规则的值（下文称为“匹配信息”）。使用将每个处理规则的特定字段值（例如，匹配规则和动作（多个动作））作为它的参数使用的预定功能（例如，诸如消息摘要算法5（MD5））的散列函数），生成该值。虽然在图5的示例中该匹配信息字段包含值，但是匹配信息字段可以包含空值（空白）。如果控制设备20设定的处理规则的匹配信息字段不包含值，则将省略使用将在下文描述的匹配信息的同步确认。应该注意的是，图5中的表的格式仅为示例性的。本发明的处理规则存储表不限于基于开放流技术的那些。

尽管可以添加在图5中的示例中省略的流统计信息（Stats）字段（应该注意的是，每次变化分组就被接收到的流统计信息（Stats）不用于创建匹配信息）。因此，图5中的处理规则存储表是通过将优先级字段和匹配信息字段添加到非专利文献2中所描述的开放流交换机的流条目而创建的表。

转发处理单元11包括处理规则搜索单元111和动作执行单元112。处理规则搜索单元111将具有与接收到的分组匹配的匹配规则（匹配规则）的处理规则的处理内容（动作），从具有上述配置的处理规则存储单元14输出到动作执行单元112。动作执行单元112执行从处理规则搜索单元111输出的处理内容（动作）。处理规则搜索单元111进一步包括匹配信息处理单元113。

如果匹配信息包括在接收到的用户分组中，则匹配信息处理单元113使用该匹配信息和指示对设备本身已经执行处理的信息，以将新匹配信息添加到接收到的分组。

例如，通过下文给出的（表达式1）和（表达式2），可以计算通过匹配信息处理单元113添加的匹配信息。

(表达式1)

C_n=f(C_n-1,FlowEntry_n)

(表达式2)

C_n={h_n,h_n-1,h_n-2,h_n-3,...,h₀}

h_n=f(FlowEntry_n)

其中，C_n是在分组转发路径上由第n个转发节点#n生成的匹配信息，并且C_n-1是包括在接收到的分组中并且由第（n-1）个转发节点#n-1生成的匹配信息。FlowEntry_n指示从处理规则存储单元14搜索的分组转发路径上的第n个转发节点#n的处理规则（例如，匹配规则和动作）中的特定字段的值，作为与用户分组相对应的值。作为函数f(X)，可以使用诸如MD5的散列函数。通过使用这种散列函数，匹配信息C_n成为唯一表示已经经历（即，应用到转发节点的相应的转发节点的处理规则）的用户分组的处理规则组合的值。取代上述所给的匹配规则和动作，也可以使用非专利文献2中描述的流Cookie等。

如果通过处理规则搜索单元111搜索的处理规则的匹配规则字段包括如图5中示出的值，则匹配信息处理单元113将如上所述计算的匹配信息C_n与控制设备20设定的处理规则中的匹配规则字段相比较。如果作为比较的结果找出错配，则匹配信息处理单元113向控制设备20报告同步失败（不同步）。

图6是示出了转发节点10创建并且添加了匹配信息的分组的配置的示例的图。在图6中的示例中，添加了匹配信息的分组32具有其中包括匹配信息的匹配信息存储报头33被添加到用户分组31的开始的配置。

图7是示出了上述匹配信息存储报头33的配置的示例的图。在图7的示例中，匹配信息存储报头33具有其中在MAC目的地地址（MACDA）、MAC源地址（MAC SA）、上层协议类型（Ether类型）、以及总报头长度（总长度）之后添加匹配信息C_n的配置。

通过其中将匹配信息字段添加到非专利文献2中所描述的开放流交换机的流表中的配置和通过添加匹配信息处理单元113，能够实现诸如上文描述的转发节点10。与包括匹配信息处理单元113的转发节点10的转发处理单元11相对应的上述功能，也可以通过由配置转发节点10的计算机执行的程序实现。

又参考图4，下文描述控制设备20的配置。控制设备20包括实现与转发节点10通信的节点通信单元21；控制消息处理单元22；拓扑管理单元23，拓扑管理单元23基于经由节点通信单元21收集的转发节点10的连接关系创建网络拓扑信息；路径/动作计算单元24，路径/动作计算单元24基于拓扑管理单元23创建的网络拓扑信息确定在转发路径上将由转发节点10执行的分组转发路径和动作；处理规则管理单元25，处理规则管理单元25执行管理以便当处理规则被设定在转发节点10中或者当从转发节点10接收到处理规则超时通知时，处理规则存储单元28的内容变得与每个转发节点10的处理规则存储单元14的内容相符；匹配信息生成单元27；以及处理规则存储单元28。

此外，控制消息处理单元22包括消息分析/处理单元221，消息分析/处理单元221分析从转发节点10接收到的控制消息和执行必要的处理；以及消息生成单元222，消息生成单元222生成将要传输到转发节点10的消息。

匹配信息生成单元27是基于处理规则管理单元25的请求生成匹配信息的装置，其中在执行同步确认的转发节点中设定的处理规则的匹配信息字段中设定匹配信息。如用于实际计算匹配信息的方法，可以使用通过上述的匹配信息处理单元113采用的计算方法。

图8是示出了控制设备20的处理规则存储单元28中保持的处理规则存储表的示例的图。如图8中所示，控制设备20的处理规则存储单元28保持由控制设备20控制的转发节点10的处理规则存储单元14中保持的所有处理规则。例如，对于匹配规则为A的流，从图8中表顶部开始的第一至第三条目指示在DPID（节点10的标识符：数据路径标识符）为1至3的节点中设定的处理规则（从顶部开始的第四至第六条目以同样的方式指示处理规则）。虽然在图8的示例中与匹配规则一起作为密钥被存储，但是这些处理规则也可以与DPID等一起作为密钥被存储。

当如从上述表的顶部开始的第一条目所指示的与匹配规则“A”相匹配的分组被接收时，其DPID是1的节点（例如，图3中的节点#1）根据动作字段，执行从第九个端口输出的处理。当与匹配规则“A”匹配的分组从其DPID是1的节点（例如，图3中的节点#1）接收时，其DPID是2的节点（例如，图3中的节点#2）执行从第六端口输出的处理。当与匹配规则“A”匹配的分组从其DPID是2的节点（例如，图3中的节点#2）接收时，其DPID是3的节点（例如，图3中的节点#3）执行从第一端口输出的处理。以这种方式，执行控制处理以经由指定的路径转发与匹配规则“A”匹配的分组。

在图8的示例中，其DPID是1的节点（例如，图3中的转发节点）将匹配信息添加到分组，因为匹配信息字段包含空值。其DPID是2或3的节点（例如，图3中的转发节点#2或#3）将匹配信息添加到分组，并且同时确认生成的匹配信息是否与处理规则中的匹配信息字段相匹配，因为该匹配信息字段包含值。如上所述，每个转发节点10执行分组转发处理和匹配信息重新添加处理。此外，如果在匹配信息字段中设定值，则转发节点使用所添加的匹配信息执行同步确认处理。

虽然在图4中示出的配置中处理规则存储单元28被包括在控制设备20中，但是也可以采用其中处理规则存储单元28被包括在单独提供的外部服务器中的另一配置。

基于非专利文献1和2中描述的开放流控制器，通过添加上述的匹配信息生成功能可以实现上述的控制设备20。应该注意的是，控制设备20不限于基于开放流的配置。上述的与控制设备20的处理规则管理单元25和匹配信息生成单元27相对应的功能也可以通过由配置控制设备20的计算机执行的程序来实现。

接下来，下文将对上述控制设备20和转发节点10的操作进行描述。图9是示出了当上文描述的控制设备20接受处理规则设定请求时执行的操作的流程图。参考图9，当从转发节点10（参见图10中的步骤S110）接收处理规则设定请求（步骤S001）时，控制设备20获取通过拓扑管理单元23建立的网络拓扑信息，并且计算分组转发路径（步骤S002）。

除了当作为分组的转发路径的计算结果确定因为不能创建路径或者该路径上的节点失败而不能转发分组之外（在步骤S003为否），控制设备20计算与被计算的转发路径相对应的动作（参见S004）。接下来，控制设备20创建与处理规则的设定相关联的分组所属于的用于识别流的匹配规则，并且生成将被应用到转发路径上的转发节点10的处理规则（而没有匹配信息）（步骤S005）。此外，控制设备20生成在该路径上并且将执行同步确认的转发节点10的处理规则的匹配信息字段中设定的匹配信息（步骤S006）。

当完成处理规则和匹配信息的生成时，控制设备20生成处理规则设定消息（步骤S007），并且将处理规则设定消息转发到转发路径上的转发节点10（步骤S008）。

之后，如果转发节点10不缓冲分组（在步骤S009中为否），则控制设备20传输分组传输指令（分组输出）（步骤S010）。该分组传输指令指定将被传输的分组（在步骤S001中接收到的分组）和将对分组执行的动作（匹配信息的分配和来自指定端口的输出），或者将被传输的分组（在步骤S001中接收到的分组）和将对分组执行的动作（搜索处理规则存储单元14）。如果转发节点10缓冲分组（在步骤S009中为是），则转发节点10可以如下文将描述的通过其本身传输该分组，并且因此省略控制设备20的处理。

图10是示出了转发节点10的操作的流程图。参考图10，当从主机（终端）或另一转发节点10接收分组时（步骤S101），则转发节点10在处理规则存储单元14中搜索具有与接收到的分组匹配的匹配规则的处理规则（步骤S102）。

如果在步骤S102中提取处理规则（在步骤S103中为是），则转发节点10创建匹配信息C_n（步骤S104）。如果接收到的分组包括匹配信息C_n-1，则转发节点10使用被提取的处理规则和匹配信息C_n-1，以创建新匹配信息C_n。

接下来，转发节点10使用被生成的匹配信息C_n，确认是否执行同步信息（步骤S105）。根据匹配信息是否包括在上文描述的步骤S102中提取的处理规则的匹配信息字段中，可以确定是否执行同步确认处理。

如果匹配信息不包括在步骤S102中提取的处理规则的匹配信息字段中（在步骤S105中为否），则转发节点10省略同步确认处理并且执行在被提取的处理规则中描述的这些动作（步骤S108）。

另一方面，如果匹配信息包括在步骤S102中提取的处理规则的匹配信息字段中（在步骤S105中为是），则转发节点10通过将在步骤S104中创建的匹配信息C_n与步骤S102中提取的处理规则的匹配信息字段中存储的匹配信息进行比较。如果在步骤S106中确认两条匹配信息之间的匹配（在步骤S106中为是），则转发节点10执行被提取的处理规则中所描述的这些动作（步骤S108）。

另一方面，如果在步骤S106中检测到两条匹配信息之间误配（在步骤S106中为否），则转发节点10通知控制设备20已经发生同步失败（步骤S107）。

另一方面，如果在步骤S103中没有发现与接收到的分组相对应的处理规则（步骤S103中为否），则转发节点10请求控制设备20创建与接收到的分组相对应的处理规则，并且传输创建的处理规则（步骤S110）。

在步骤S110中，转发节点10缓冲在分组缓冲器15中的接收到的分组，并且同时将接收到的分组转发给控制设备20，以请求它创建处理规则。之后，控制设备20根据图9中示出的程序，创建包括匹配信息的处理规则。

当从控制设备20接收到处理规则设定消息时，转发节点10根据处理规则设定消息，将处理规则存储在它的处理规则存储单元14中（步骤S111）。

接下来，转发节点10检查在分组缓冲器15中是否将接收到的分组缓冲（步骤S112）。如果接收到的分组被缓冲（在步骤S112中为是），则转发节点10读取接收到的分组（步骤S113）并且执行已被设定的处理规则（流条目）确定的处理内容（动作：添加匹配信息和从指定端口输出接收到的分组）（步骤S108）。该处理将接收到的分组转发到下一跳转发节点。

另一方面，如果转发节点10不缓冲接收到的分组（在步骤S112中为否），例如，如果转发节点10不提供分组缓冲器15，则转发节点10从控制设备20接收分组传输指令（分组输出）（步骤S114）。

已经接收到分组传输指令（分组输出）的转发节点10执行下列操作。如果分组缓冲器15被提供，则转发节点10检查在分组缓冲器15中是否缓冲该分组（步骤S115）。如果该分组被缓冲（在步骤S115中为是），则转发节点10读取该分组（步骤S116）并且执行利用分组传输指令（分组输出）接收到的处理内容（动作，在该情形下，添加匹配信息和从指定端口输出或者搜索处理规则存储单元14）（步骤S108）。如果该分组未被缓冲（在步骤S115中为否），则对于接收到的具有分组传输指令的分组（分组输出），转发节点10执行利用分组传输指令接收到的处理内容（动作：在该情形下，指配匹配信息并且从指定端口输出或者搜索处理规则存储单元14）（步骤S108）。该处理将接收到的分组转发到下一跳转发节点。

图11是示出了在上述步骤S107中当转发节点10将同步失败通知给控制设备20时控制设备20的操作的流程图。如图11中所示，当从转发节点10接收同步失败时（步骤S201），则控制设备20将该内容记录为同步失败日志，并且同时将该内容通知给预定网络管理员的终端等（步骤S202）。

接下来，下文参考图12的序列图和图13的参考图，更加详细地描述转发节点10和控制设备20的操作序列。在下文描述中，假定控制设备20在转发节点#1和#2的处理规则存储单元14中已经设定了不具有匹配信息的处理规则，并且在转发节点#3的处理规则存储单元14中设定具有匹配信息的处理规则。

如图12和图13中所示，当主机（A）将定址到主机（B）的分组发送到转发节点#1（图12和图13中的ST1）时，转发节点#1从处理规则存储单元14提取与该分组相对应的处理规则（图12和图13中的ST2），使用该内容创建匹配信息C1，并且将该分组和添加到接收到的分组的创建的匹配信息C1转发到转发节点#2（图12和图13中的ST3）。

从转发节点#1接收分组的转发节点#2从处理规则存储单元14中提取与接收到的分组相对应的处理规则（图12和图13中的ST4），使用该内容和包括在接收到的分组的匹配信息C1创建匹配信息C2，将该分组和添加到接收到的分组的创建的匹配信息C2转发到转发节点#3（图12和图13中的ST5）。

相似地，从转发节点#2接收分组的转发节点#3从处理规则存储单元14中提取与接收到的分组相对应的处理规则（图12和图13中的ST6），并且使用该内容和包括在接收到的分组中的匹配信息C2创建匹配信息C3。此外，因为匹配信息C3包括在提取的处理规则中，所以转发节点#3确认创建的匹配信息C3是否与包括在提取的处理规则中的匹配信息C3相匹配。

在该示例性实施例中，根据经由其传递该分组的转发节点中应用的处理规则，生成匹配信息C3。因此，如果设定在转发节点#1-#3中的处理规则与保持在控制设备20中的处理规则不同步，则通过转发节点#3创建的匹配信息C3与包括在处理规则中的匹配信息C3不匹配。在该情形下，如上述的图10中的步骤S107所描述，转发节点#3将同步失败通知给控制设备20（图12和图13中的ST7-1）。

另一方面，如果由转发节点#3创建的匹配信息C3与包括在处理规则中的匹配信息c3相匹配，则确定设定在转发节点#1-#3中的处理规则与控制设备20中保持的处理规则同步。在该情形下，转发节点#3从转发节点#2接收到的分组中删除匹配信息C2，并且然后将该分组转发给主机（B）(图12和图13中的ST7-2)。

如上所述，在不需要转发节点10和控制设备20的情形下，在该示例性实施例中可以确认转发节点10和控制设备20之间的处理结果的同步状态，以在它们之间直接传输和接收处理规则。

此外，使用如上文所给的（表达式1）和（表达式2）示出的处理规则，在该示例性实施例中生成匹配信息。因此，即使非计划性的处理规则在路径上的转发节点上使用并且该分组被转发，也可以检测到这种错误。

（第二示例性实施例）

接下来，将参考附图详细描述本发明的第二示例性实施例。虽然经由上文描述的本发明的第一示例性实施例中的匹配信息存储报头将匹配信息添加到分组，但是在不使用附加的报头的情形下，匹配信息也可以包括在分组中。下文描述了其中在未使用附加的报头的情形下匹配信息被包括在分组中的第二示例性实施例。因为在第二示例性实施例中的转发节点10和控制设备20的基本配置与第一示例性实施例的相同，所以下文重点描述第二示例性实施例的不同。

图14是示出了该示例性实施例中通过转发节点10生成的分组的图。参考符号31指示从主机（A）或主机（B）传输的用户分组。参考符号32a示出了其中嵌入匹配信息的分组的配置。在图14的示例中，分组具有其中图14的底部示出的48比特信息被写入MAC DA字段中的配置。在图14的示例中，指示匹配信息的8比特固定数据被包括，（最后跳节点的DPID，原始MAC DA）的功能f₁和匹配信息C_n被写入。

该示例性实施例与上述的第一示例性实施例的不同之处在于原始MAC DA必须减少并且在第一跳和最后跳的转发节点10中恢复，然而，由于附加的报头未使用所以开销减少。应该注意的是，图14中示出的分组配置仅为示例性的，并且用于存储匹配信息的字段、匹配信息的内容和用于减少原始数据的功能可以根据需要而变化。

如上所述，以其中匹配信息被包括在现有分组的特定字段中模式，可以实现本发明。

（第三示例性实施例）

接下来，将描述本发明的第三示例性实施例。在上述的示例性实施例的示例中，处理规则用于生成匹配信息。在第三示例性实施例中，描述了生成匹配信息的另一示例。

使用转发节点10的标识符（例如，分配给转发节点10的ID或MAC地址），可以生成匹配信息。为了使用转发节点10的标识符（DPID）计算匹配信息，可以使用下文给出的（表达式3）和（表达式4）。

(表达式3)

C_n=f(C_n-1,DPID_n)

(表达式4)

C_n={h_n,h_n-1,h_n-2,h_n-3,...,h₀}

h_n=f(DPID_n)

在上文表达式中，Cn是由分组转发路径上的第n转发节点#n生成的匹配信息，并且Cn-1是由第n-1转发节点#n-1生成并且包括在接收到的分组中的匹配信息。DPIDn是分组转发路径上的第n转发节点#n的标识符。作为函数f(x)，诸如MD5的散列函数可以被使用。这样的散列函数的使用使得匹配信息Cn变成唯一表示经由其在转发处理中传送用户分组的转发节点的组合的值。

使用在处理规则存储单元14中存储的表的ID（表ID）可以生成匹配信息。通过取代（表达式3）和（表达式4）中的转发节点n的表ID来计算匹配信息。

使用转发节点之间的链路的ID（链路ID）也可以生成匹配信息。当经由其转发节点n转发分组的链路ID被表示为链路IDn时，通过取代（表达式3）和（表达式4）中的链路IDn，可以生成匹配信息。

在该示例性实施例中描述的匹配信息的生成示例可以用于确认经由控制设备20确定的分组转发路径是否转发在转发节点10中转发的分组。即，以与第一示例性实施例和第二示例性实施例不同的粒度，可以确认控制设备20和转发节点10之间的同步。转发节点10和控制设备20之间的同步确认的粒度可以动态地变化。例如，以如该示例性实施例中所描述使用转发节点10的标识符将生成使用处理规则生成的匹配信息的这种方式，控制设备20可以动态地更改同步确认的粒度。该配置允许系统管理者根据需要动态地更改同步确认的粒度。

尽管已经描述了本发明的示例性实施例，但是应当理解的是，本发明不限于上述的示例性实施例，并且在没有脱离本发明的基本技术概念的范围内，可以添加进一步的修正、替换和调整。例如，基于来自控制设备20的指令，转发节点10可以更改是否生成上述的匹配信息或更改其生成方法。此外，控制设备20基于预先创建的调度可以指令匹配信息的生成，并且之后，设定其中匹配信息被设定的处理规则，从而允许执行各种类型的测试和抽样。

虽然转发节点10基于上文描述的示例性实施例中的匹配信息执行同步确认，但是如之前概要中所描述，位于任何任意位置的转发节点10也可以将匹配信息转发给控制设备20以允许控制设备20执行同步确认。通过将转发匹配信息的动作添加到所关注的对应转发节点，可以容易地实现上文描述的匹配信息的传输。

控制设备20也可以基于匹配信息切换执行同步确认的组件（转发节点10/控制设备20）。

虽然最后跳节点移除附加的报头或恢复上文描述的第二示例性实施例中的MAC DA字段，但是其中主机侧执行该处理的另一配置也是可能的。

根据上述示例性实施例中描述的验证信息，可以使用通过控制器生成的唯一识别流条目的信息，诸如非专利文献2中的流Cookie。

上文所给的专利文献和非专利文献的全部公开，通过引用在此并入该说明书。在本发明的整个公开（包括权利要求）的范围内并且基于基本技术概念，可以更改和调整示例性实施例和示例。在本发明的权利要求的范围内，可以以各种方式组合和选择各种公开的元素。

附图标记列表

10  转发节点

11  转发处理单元

12  控制设备通信单元

13  处理规则管理单元

14  处理规则存储单元

15  分组缓冲器

20  控制设备

21  节点通信单元

22  控制消息处理单元

23  拓扑管理单元

24  路径/动作计算单元

25  处理规则管理单元

25A 同步确认单元

27  匹配信息生成单元

28  处理规则存储单元

31  用户分组

32、32a 具有匹配信息的分组

33  匹配信息存储报头

111 处理规则搜索单元

112 动作执行单元

113 匹配信息处理单元

221 消息分析/处理单元

222 消息生成单元

Claims (15)

1.一种通信系统，包括：

控制设备，所述控制设备设定分组的转发路径，并且确定与所述转发路径相对应的处理规则；

转发节点，所述转发节点包括处理单元和匹配信息处理单元，所述处理单元通过从所述控制设备传送的处理规则来对接收到的分组进行处理；所述匹配信息处理单元将表示关于对所述接收到的分组的处理的信息的匹配信息添加到所述接收到的分组，并且转发所述接收到的分组；以及

确认单元，所述确认单元根据添加到所述接收到的分组的所述匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配来确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，

如果所述匹配信息被包括在所述接收到的分组中，则所述匹配信息处理单元使用所述匹配信息和关于对所述接收到的分组所处理的所述信息来生成匹配信息，并且将所生成的匹配信息添加到所述接收到的分组，并且

根据添加到所述接收到的分组的所述匹配信息是否与对应于所述转发路径的预先计算的匹配信息相匹配来确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其中，

所述控制设备向多个转发节点当中的预定转发节点通知所述预先计算的匹配信息，并且

所述预定转发节点使用所通知的匹配信息来确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

4.根据权利要求1或2所述的通信系统，其中，

多个转发节点当中的预定转发节点将所述匹配信息传送到所述控制设备，并且

所述控制设备确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

5.根据权利要求1或2所述的通信系统，进一步包括：同步确认设备，所述同步确认设备包括所述确认单元。

6.根据权利要求1-5中的一项所述的通信系统，其中，所述转发节点能够生成所述匹配信息。

7.根据权利要求1-6中的一项所述的通信系统，其中，

所述匹配信息表示关于下述中的至少一个的信息：与所述接收到的分组相对应的处理规则、关于所述转发节点的识别信息以及与所述转发路径相对应的链路信息。

8.一种转发节点，包括：

处理单元，所述处理单元通过从控制设备传送的处理规则来处理接收到的分组；

匹配信息处理单元，所述匹配信息处理单元将表示关于对所述接收到的分组的处理的信息的匹配信息添加到所述接收到的分组，并且转发所述接收到的分组；以及

确认单元，所述确认单元根据添加到所述接收到的分组的所述匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配来确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

9.根据权利要求8所述的转发节点，其中，

如果所述匹配信息被包括在所述接收到的分组中，则所述匹配信息处理单元使用所述匹配信息和关于对所述接收到的分组的处理的所述信息来生成匹配信息，并且将所生成的匹配信息添加到所述接收到的分组。

10.根据权利要求8或9所述的转发节点，其中，能够生成所述匹配信息。

11.根据权利要求8-10中的一项所述的转发节点，其中，

所述匹配信息表示与下述中的至少一个相对应的信息：与所述接收到的分组相对应的处理规则、关于所述转发节点的识别信息以及与所述转发路径相对应的链路信息。

12.根据权利要求8-11中的一项所述的转发节点，其中，从所述控制设备接收所述预先计算的匹配信息。

13.一种控制设备，包括：

单元，所述单元设定分组的转发路径，并且将与所述转发路径相对应的处理规则转发到转发节点，所述转发节点通过所述处理规则来对所述分组进行处理；

接收单元，所述接收单元从转发节点接收表示关于对接收到的分组处理的信息的匹配信息，所述转发节点通过所述处理规则来对所述接收到的分组进行处理；以及

确认单元，所述确认单元根据从所述转发节点接收到的所述匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配来确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

14.一种通信控制方法，包括下述步骤：

通过转发节点生成匹配信息，并且将所生成的匹配信息添加到接收到的分组，所述转发节点根据控制设备设定的处理规则来执行分组处理，所述匹配信息表示关于对所述接收到的分组处理的信息；以及

根据添加到所述接收到的分组的所述匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配来确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

15.一种程序，所述程序使得安装在根据控制设备设定的处理规则执行分组处理的转发节点上的计算机执行下述处理：

将匹配信息添加到接收到的分组，所述匹配信息表示关于对所述接收到的分组的处理的信息；以及

根据添加到所述接收到的分组的所述匹配信息是否与预先计算的匹配信息相匹配来确认所述转发节点和所述控制设备是否同步。

Images