CN103477595A - 网络、数据传送节点、通信方法和程序 - Google Patents

Abstract

提供一种网络，能够兼顾与数据包的特征对应的非常细致的路径控制以及设定和应用的容易性。网络包括数据传送节点，该数据传送节点具备：逻辑网络拓扑管理部，其管理对物理网络拓扑应用不同的策略而生成的两个以上逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信条件之间的对应关系；以及数据包处理部，其选择与接收数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。数据传送节点根据数据通信进行逻辑网络的选择并传送数据包。

Description

网络、数据传送节点、通信方法和程序

技术领域

[对于相关申请的记载]

本发明基于日本国专利申请：特愿2011-089274号（2011年4月13日申请）的优先权主张，该申请的所有记载内容均作为引用而组合记载在本说明书中。

本发明涉及网络、数据传送节点、通信方法和程序，特别涉及到具备路径控制功能的网络、数据传送节点、通信方法和程序。

背景技术

在由多个数据传送节点构成的数据传送网络中，以从某个数据传送节点到另一数据传送节点之间具有多条传送路径的拓扑构成，通过按照预先确定的策略决定数据通信的传送路径，从而实现负载分散和可用性的提高。在这样的传送路径的决定中，主要利用下述三种方式。

方式1）链路状态方式：

对将数据传送节点之间连接起来的链路附以权重，选择数据传送节点之间的链路的权重的总和最小的路径。通过改变链路的权重来控制数据通信的传送路径。

方式2）策略路由方式：

针对网络的每个入口、每个数据传送节点，按数据通信的类型决定传送路径，并向该路径传送。通过改变数据通信的类型和传送路径来控制数据通信的传送路径。

方式3）等价多路径方式：

对于成本等价的多条路径，利用数据通信的头部的哈希(Hash)值等分配路径。一般来说，数据通信的传送路径无法控制。

另一方面，随着近些年的云服务的发展，对数据中心服务的质量要求在逐渐提高。尤其是关键任务服务中，存在着通过针对每个数据通信控制传送路径来提高质量的期望。

而且，在专利文献1中公开了下述结构：覆盖路由实现广域的路径探索和资源利用的最优化，通过使进行覆盖路由的覆盖网络上的各节点装置簇化，各节点装置进行以簇为单位的自律分散型的路径控制。

而且，在专利文献2中，公开了下述网络设计装置：在由具备多个节点的数据网络的上位的层虚拟地生成的覆盖网络中，设计树形拓扑。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-199972号公报

专利文献2：日本特开2010-193224号公报

发明内容

发明要解决的课题

以下的分析是通过本发明得到的。在上述方式1中，同一个发送源与目标的组合一定会计算出同一个路径，存在着无法实现针对每个数据通信的细致的路径控制的问题点。并且，由于链路的权重的变更影响到网络整体，因此也存在着变更后的动作的预测难以进行的问题。

而且，在方式2中，虽然能够进行非常细致的控制，但是需要在针对每个数据通信掌握相对于网络的入口的数据传送节点和出口的数据传送节点的基础上进行设定，因此存在着应用非常耗费工时的问题点。并且，随着实时迁移技术等的近些年的服务器虚拟化技术的发展，服务器的物理位置的变更频繁发生。因此，难以确定数据通信的入口的数据传送节点和出口的数据传送节点，因此存在着无法设定的问题点。并且，即使假定设定完成，仍然存在着不一定是按照应用者想要的最佳的路径传送的问题点。

而且，在方式3中，一般依赖于数据传送节点的硬件逻辑，因此无需设定，但是与方式1同样地，存在着无法针对每个数据通信进行控制的问题点。

而且，专利文献1记载的方法通过使覆盖网络簇化而进行自律分散型的路径控制，并不是对于某个数据通信、其他的数据通信来说都能够以满足各自的质量要求的方式改变簇结构的方法。

而且，专利文献2记载的网络设计装置也是基于通信量来对覆盖网络的树形拓扑再设计的装置，无法对于某个数据通信、其他的数据通信改变树形拓扑。

本发明提供能够兼顾与数据通信对应的非常细致的路径控制和设定、应用的容易性的网络结构和方法。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一观点，提供一种网络，所述网络包括根据数据通信进行逻辑网络的选择的数据传送节点。具体来说，该网络包括数据传送节点，该数据传送节点具备：逻辑网络拓扑管理部，其对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理；以及数据包处理部，其选择与接收数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。

根据本发明的第二观点，提供一种数据传送节点，所述数据传送节点具备：逻辑网络拓扑管理部，其对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理；以及数据包处理部，其选择与接收数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。

根据本发明的第三观点，提供一种通信方法，其包括以下步骤：对于具备对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理的逻辑网络拓扑管理部的数据传送节点，在该数据传送节点接收到数据包时，从所述两个以上不同的逻辑网络拓扑中选择与所述数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑；以及利用所述选择的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。本方法与构成物理网络的数据传送节点这种特定的设备结合使用。

根据本发明的第四观点，提供一种程序，其使配置于物理网络的计算机执行以下处理：对于具备对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理的逻辑网络拓扑管理部的数据传送节点，在该数据传送节点接收到数据包时，从所述两个以上不同的逻辑网络拓扑中选择与所述数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑；以及利用所述选择的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。另外，该程序可以存储在计算机可读存储介质中。即，本发明能够作为计算机程序产品具体实现。

发明效果

根据本发明，能够兼顾与数据包的特征对应的非常细致的路径控制以及设定和应用的容易性。

附图说明

图1是用于说明本发明的一个实施方式的概要的图。

图2是示出图1的数据传送节点的物理的连接关系的图。

图3是表示本发明的第一实施方式的网络的结构的图。

图4是示出本发明的第一实施方式的数据传送节点的详细结构的框图。

图5是用于说明本发明的第一实施方式的数据传送节点的逻辑网络拓扑生成部生成的逻辑网络拓扑的图。

图6是本发明的第一实施方式的数据传送节点的逻辑网络拓扑管理部保持的表的一例。

图7是本发明的第一实施方式的数据传送节点的数据包发送部参照的表的一例。

图8是表示本发明的第一实施方式的数据传送节点的动作的流程图。

图9是示出图8的STEP1的处理的具体例子的图。

图10是示出图8的STEP2的处理的具体例子的图。

图11是示出图8的STEP3的处理的具体例子的图。

图12是示出图8的STEP4的处理的具体例子的图。

图13是示出图8的STEP5的处理的具体例子的图。

具体实施方式

首先，对本发明的一个实施方式的概要进行说明。另外，该概要中标记的附图参考标号仅是为了方便而作为帮助理解的一例标记在各要素上的，并不意味着将本发明限定于图示的形态。

本发明的一个实施方式如图1所示，能够通过包括数据传送节点的构成来实现，所述数据传送节点具备：逻辑网络拓扑管理部11，其对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理；以及数据包处理部12，其选择与接收数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。

例如，存在图2所示那样的物理网络拓扑，其与数据通信对应地分成下述路径使用：从数据传送节点10A直接向数据传送节点10D传送数据包的路径；按照从数据传送节点10A到数据传送节点10B、数据传送节点10C、数据传送节点10D的顺序传送数据包的路径。

在该情况下，在数据传送节点10A的逻辑网络拓扑管理部11存储下述内容作为逻辑上的网络：数据传送节点10A与数据传送节点10D连接在一起的逻辑网络拓扑；数据传送节点10A与数据传送节点10B连接在一起的逻辑网络拓扑；以及用于确定与它们对应的数据通信的数据通信条件。

并且，数据包处理部12选择与接收数据包所属的数据通信对应的逻辑网络，进行数据包传送。另外，在图1的例子中，省略了数据传送节点10B、10D的详细结构，不过数据传送节点10B、10D也可以采用与数据传送节点10A同样的结构。

如上所述，根据本发明，通过与数据包的特征对应地针对各个数据传送节点切换逻辑网络，能够进行非常细致的路径控制。而且，向上述数据传送节点的逻辑网络拓扑管理部追加所希望的条目(entry)、或者对其改写即可，因此与作为背景技术叙述的各技术相比，新的路径的设定和应用也容易。

[第一实施方式]

接着，参考附图详细地说明本发明的第一实施方式。图3是示意性地表示本发明的第一实施方式的网络的结构的图。参照图3，示出了包括与数据传送节点10C～10E连接的数据传送节点10A和同样与数据传送节点10C～10E连接的数据传送节点10B的数据传送网络20。

图4是表示上述数据传送节点10A～10E的详细结构的框图。参照图4，示出了数据传送节点10（下面，在没有必要特别区分数据传送节点10A～10E的情况下，记为数据传送节点10），其具备物理网络拓扑收集部101、策略管理部102、逻辑网络拓扑生成部103、逻辑网络拓扑管理部11、数据包接收部121、路径计算部122、数据包发送部123以及路径信息通信部124。另外，数据包接收部121、路径计算部122和数据包发送部123相当于上述的数据包处理部12。

物理网络拓扑收集部101是通过LLDP（Link Layer DiscoveryProtocol，链路层发现协议）等功能基于从各数据传送节点收集的信息来构建物理网络拓扑，并提供给逻辑网络拓扑生成部103的构件。当然，在网络结构预先确定的情况下，也可以省略物理网络拓扑收集部101，逻辑网络拓扑生成部103参照已知的物理网络拓扑。

策略管理部102是管理用于由物理网络拓扑生成逻辑网络拓扑的策略信息的构件。另外，在本实施方式中，策略信息是物理网络拓扑的链路之间的加权信息。而且，在各个策略信息中，设定有用于对应用该策略信息的数据通信进行确定的数据通信条件。这样的策略信息与数据通信的对应关系可以基于与用户的契约、另行收集的通信的统计信息、各种顾客信息等来设定。

逻辑网络拓扑生成部103是将由策略管理部102管理的策略信息应用到由物理网络拓扑收集部101构成的物理网络拓扑，生成数据通信条件已被指定的逻辑网络拓扑的构件。

图5是用于说明由逻辑网络拓扑生成部103生成的逻辑网络拓扑的图。通过对图5的上部的数据传送网络20的特定的数据传送节点之间的链路按照所述策略信息进行加权，而得到图5的下部所示的逻辑网络拓扑20A、20B（实线所表示的链路与虚线所表示的链路的加权不同。）而且，此时，将想要其传送该数据通信的物理链路的权重设定得小，或者将不想要其传送该数据通信的物理链路的权重设定得大，从而能够进行路径的控制。

逻辑网络拓扑管理部11是管理上述的数据通信条件和由逻辑网络拓扑生成部103生成的逻辑网络拓扑的构件。

图6是由逻辑网络拓扑管理部11管理的表的一例。在图6的例子中，示出了除了数据通信条件和逻辑网络拓扑的对应关系之外，还保存有所述逻辑网络拓扑的生成时使用的策略信息的表。另外，图6中的D1、D2的数据通信条件是数据包头部的特定的字段的值等用于确定数据通信的条件。通过如此保存策略信息，能够容易地掌握和管理在某个数据通信应用的是基于哪种策略信息生成的逻辑网络。

数据包接收部121将接收到的数据包传送到路径计算部122和数据包发送部123。

路径计算部122是从逻辑网络拓扑管理部11取得具有与接收到的数据包匹配的数据通信条件的逻辑网络拓扑，并计算将该数据包从发送源传送到目标为止的传送路径的构件。而且，在由路径信息通信部124通知了其他数据传送节点计算的路径计算的结果的情况下，路径计算部122也使用该计算结果计算数据包的传送路径。

数据包发送部123是参照保存有从路径计算部122接收到的路径计算的结果的表，按照所述路径计算部122的计算结果进行数据包的传送的构件。图7是数据包发送部123参照的表的一例。图7中的R1、R2是算出的路径信息的识别信息、与该路径上确定的传送目标连接的端口的序号、接口的ID等。通过参照这样的表，能够省略已知的数据通信的传送路径的计算。图7的表的条目也可以像MAC（Media AccessControl，介质访问控制）表中的时效处理那样，随预定时间的经过而被消除。

路径信息通信部124将路径计算部122的计算结果通知其他数据传送节点。而且，路径信息通信部124在从其他数据传送节点的路径信息通信部124接收到路径计算的结果的情况下，进行向路径计算部122传送该计算结果的动作。

另外，图4所示的数据传送节点10的各部分（处理构件）也可以通过在构成数据传送节点10的计算机中使用其硬件执行上述各处理的计算机程序实现。

接着，参考附图详细地说明本实施方式的动作。图8是表示本发明第一实施方式的数据传送节点的动作的流程图。

参照图8，首先，当系统启动时，数据传送节点10的物理网络拓扑收集部101生成物理网络拓扑（STEP1）。图9是示出物理网络拓扑的生成处理的具体例子的图。在图9的例子中，首先，物理网络拓扑收集部101从其他数据传送节点收集该数据传送节点的连接关系等信息（STEP1-1）。接着，物理网络拓扑收集部101基于所述收集的信息构成物理网络拓扑（STEP1-2）。最后，物理网络拓扑收集部101将所述生成的物理网络拓扑输出到逻辑网络拓扑生成部103（STEP1-3）。

接着，进行每个数据通信的策略信息的生成（STEP2）。图10是示出策略信息的生成处理的具体例子的图。在图10的例子中，首先，决定用于确定作为控制对象的数据通信的数据通信条件和应用于该数据通信的策略的内容（策略信息）（STEP2-1）。接着，将所述生成的数据通信条件与策略信息进行对应并登记到策略管理部102（STEP2-2）。最后，进行将策略信息的登记通知逻辑网络拓扑生成部103的处理（STEP2-3）。另外，也可以将数据通信条件和策略信息参照通信统计信息、各种顾客信息等预先作成。例如，在某个时间段来自特定用户的通信集中发生的情况下，将关键任务服务和非关键任务服务区分开，分别作成并应用不同的策略信息，从而能够抑制关键任务服务的质量降低。

接着，数据传送节点10的逻辑网络拓扑生成部103将在STEP2生成的策略信息应用于在STEP1构成的物理网络拓扑，生成逻辑网络拓扑（STEP3）。图11是示出由逻辑网络拓扑生成部103进行的逻辑网络拓扑的生成处理的具体例子的图。在图11的例子中，首先，逻辑网络拓扑生成部103从策略管理部102取得逻辑网络拓扑的生成未完成的策略信息（STEP3-1）。接着，逻辑网络拓扑生成部103将所述取得的策略信息应用于由物理网络拓扑收集部101输出的物理网络拓扑，生成逻辑网络拓扑（STEP3-2）。最后，逻辑网络拓扑生成部103将所述生成的逻辑网络拓扑登记到逻辑网络拓扑管理部11（STEP3-3）。逻辑网络拓扑生成部103重复上述逻辑网络拓扑的生成处理直到逻辑网络拓扑的生成未完成的策略信息不存在为止。

接着，数据传送节点10的数据包接收部121在接收到数据包后，提取与接收数据包的数据包头部等数据通信条件匹配的信息，输出到路径计算部122（STEP4）。图12是示出数据包接收部121的数据包接收处理的具体例子的图。在图12的例子中，首先，数据包接收部121从接收数据包提取数据包头部等信息（STEP4-1）。接着，数据包接收部121将所述提取的数据包头部等输出到路径计算部122（STEP4-2）。

接着，数据传送节点10的路径计算部122使用具有与所述数据包头部等匹配的数据通信条件的逻辑网络拓扑，进行路径计算而生成路径信息（STEP5）。图13是示出路径计算部122的路径信息的生成处理的具体例子的图。在图13的例子中，首先，路径计算部122从逻辑网络拓扑管理部11取出具有与从数据包接收部121接收到的接收数据包的数据包头部等匹配的数据通信条件的逻辑网络拓扑（STEP5-1）。接着，路径计算部122使用所述取出的逻辑网络拓扑，计算接收数据包的传送路径，生成路径信息（STEP5-2）。接着，路径计算部122将所述生成的路径信息输出到数据包发送部123和路径信息通信部124（STEP5-3）。

接着，数据传送节点10的路径信息通信部124将由所述路径计算部122生成的路径信息发送至相邻的数据传送节点（STEP6）。

而且，数据传送节点10的数据包发送部123按照由所述路径计算部122生成的路径信息，将从数据包接收部121接收到的数据包发送出去（STEP7）。

另外，在上述逻辑网络的生成后接收到数据包的情况下，进行上述STEP4以后的处理。而且，在物理网络拓扑发生变化的情况下，适当进行STEP1以后的处理即可。

如上所述，根据本实施方式，能够将一个物理网络作为两个以上逻辑的网络分别用于不同的数据通信。而且，逻辑的网络能够通过修改策略信息来自由地改变其形态。

而且，根据本实施方式，与背景技术中作为方式1）记载的链路状态方式相比，能够将策略信息（链路等的加权）的变更产生的影响范围限定在必要的范围，能够使网络的设计容易化。其理由是，能够利用数据通信条件来限定由策略信息（链路等的加权）的变更产生的影响所及的范围。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，不过本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的基本的技术思想的范围内，能够施加进一步的变形、置换、调整。

例如，在上述的第一实施方式中，说明了采用对链路间进行加权的策略信息的方式，不过也可以采用对数据传送节点进行加权的策略信息或者将这些方式共用的策略信息。

而且，在上述的第一实施方式中，在物理网络的初期构成时说明了进行图8所示的一连串的处理的情况，不过例如也可以是，以策略信息发生变化为契机进行图8的STEP3以下的处理。

另外，上述的各专利文献的公开通过引用而加入本说明书中。在本发明的所有公开（包括权利要求书和附图）的框架内，进一步基于其基本的技术思想，能够进行实施方式和实施例的变更和调整。而且，在本发明的权利要求书和附图的框架内，各种公开要素（包括各权利要求的各要素、各实施例的各要素、各附图的各要素等）的多种多样的组合和选择都是可能的。即，本发明当然包括根据包括权利要求的所有公开、技术思想而对本领域技术人员来说显而易见的各种变形、修正。

标号说明

10、10A～10E：数据传送节点；

11：逻辑网络拓扑管理部；

12：数据包处理部；

20：数据传送网络；

20A、20B：逻辑网络拓扑；

101：物理网络拓扑收集部；

102：策略管理部；

103：逻辑网络拓扑生成部；

121：数据包接收部；

122：路径计算部；

123：数据包发送部；

124：路径信息通信部。

Claims (10)

1.一种网络，其特征在于，

所述网络包括数据传送节点，该数据传送节点具备：

逻辑网络拓扑管理部，其对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理；以及

数据包处理部，其选择与接收数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。

2.根据权利要求1所述的网络，其中，

所述逻辑网络拓扑是基于策略信息生成的，所述策略信息包括对所述物理网络拓扑上的链路或节点赋予的加权信息。

3.根据权利要求1或2所述的网络，其中，

还具备策略管理部，其将所述策略信息与数据通信相对应地进行管理。

4.根据权利要求2或3所述的网络，其中，

所述数据传送节点还具备逻辑网络拓扑生成部，所述逻辑网络拓扑生成部利用所述物理网络拓扑和所述策略信息生成所述两个以上的逻辑网络拓扑。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的网络，其中，

所述数据包处理部包括：

路径计算部，其参照所述逻辑网络拓扑来计算数据包的传送目标；以及

数据包发送部，其按照所述路径计算部的计算结果来进行数据包的传送。

6.根据权利要求5所述的网络，其中，

还包括路径信息通信部，所述路径信息通信部将所述数据通信与数据包的传送目标之间的对应关系通知给相邻的数据传送节点，

所述路径计算部基于所述逻辑网络拓扑和从其他数据传送节点的路径信息通信部接收到的所述数据通信与数据包的传送目标之间的对应关系，来决定自本装置进行的数据包的传送目标。

7.一种数据传送节点，其特征在于，具备：

逻辑网络拓扑管理部，其对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理；以及

数据包处理部，其选择与接收数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。

8.根据权利要求7所述的数据传送节点，其中，

所述逻辑网络拓扑是基于策略信息生成的，所述策略信息包括对所述物理网络拓扑上的链路或节点赋予的加权信息。

9.一种通信方法，其包括以下步骤：

对于具备对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理的逻辑网络拓扑管理部的数据传送节点，在该数据传送节点接收到数据包时，从所述两个以上不同的逻辑网络拓扑中选择与所述数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑；以及

利用所述选择的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。

10.一种程序，其使配置于物理网络的计算机执行以下处理：

对于具备对基于物理网络拓扑生成的两个以上不同的逻辑网络拓扑与应用所述逻辑网络拓扑的数据通信之间的对应关系进行管理的逻辑网络拓扑管理部的数据传送节点，在该数据传送节点接收到数据包时，从所述两个以上不同的逻辑网络拓扑中选择与所述数据包所属的数据通信对应的逻辑网络拓扑；以及

利用所述选择的逻辑网络拓扑，决定数据包的传送目标，发出接收数据包。

Images