CN104205749A - 通信系统、上层交换机、控制装置、交换机控制方法以及程序 - Google Patents
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Abstract
在本发明中，使下层交换机执行考虑上层信息的详细转发控制。该通信系统包括：核心网络，该核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有其中处理内容以及包含下层报头信息的匹配条件是相关联的控制信息，并且使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组；上层交换机，该上层交换机布置在核心网络的边缘，并且利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层报头的规定区域；以及控制装置，该控制装置指令上层交换机重写下层报头区域，并且对于下层交换机来设置包含有重写之后的报头信息的匹配条件的控制信息。
Description
(相关申请的交叉引用)
本申请基于并要求于2012年3月28日提交的日本专利申请No.2012-074654的优先权利益，其公开的全部内容在此通过引用加入进来。
技术领域
本发明涉及一种通信系统、上层交换机、控制装置、交换机控制方法及程序；并且特别涉及包括按照控制装置设定的控制信息操作的交换机的通信系统，上层交换机、控制装置、交换机控制方法及程序。
背景技术
近年来，被称为OpenFlow的技术已经提出(参考专利文献1，及非专利文献1和2)。在OpenFlow中，把通信视为端到端的流，并对每个流进行路径控制、故障恢复、负载均衡、和优化。用作中继设备的OpenFlow交换机具有用于与定位作为控制设备的OpenFlow控制器通信的安全信道，并根据由OpenFlow控制器指令适当添加或重写的流表进行操作。在流表中，为每个流定义了几组用于同分组报头对照的匹配规则(报头字段)，流统计(计数器)，和定义了施加到与匹配规则(报头字段)相匹配的分组的处理内容的指令(参见非专利文献2中“4.1流表”及后续部分)。
例如，当OpenFlow交换机接收到分组时，在流表中搜索具有与已接收分组的报头信息相匹配的匹配规则的条目。作为搜索结果，在找到了与已接收分组匹配的条目的情况下，OpenFlow交换机更新流统计(计数器)并为已接收分组执行所述条目的行为字段中描述的处理内容(从指定端口进行分组传输、扩散、丢弃等)。另一方面，作为搜索结果，在没有找到与已接收分组匹配的条目的情况下，OpenFlow交换机经由安全信道将已接收分组转发给OpenFlow控制器，请求基于已接收分组的来源和目的地确定分组的路径，接收实现此操作的流条目并更新流表。以这种方式，OpenFlow交换机使用存储在流表中的条目作为处理规则来执行分组转发。
专利文献2公开了一种方法，该方法在网络入口分析内容，为分组附加标签，之后通过标签库选择路径。
引用列表
[专利文献]
[专利文献1]
PCT国际公布No.2008/095010
[专利文献2]
日本专利公开No.JP2006-203904A
[非专利文献]
[非专利文献1]
Nick McKeown和其他7名作者,“OpenFlow:Enabling Innovationin Campus Networks”,[在线],[2012年2月14日进行的搜索],互联网：
<URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf>
[非专利文献2]
“OpenFlow Switch Specification”实施版本1.1.0(有线协议0x02)2014年2月14日[在线]，[2012年2月14日进行的搜索],互联网：
<URL:
http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf>
发明内容
技术问题
根据本发明给出以下分析。在前述的非专利文献1和2中的OpenFlow中，流控制是基于层4(之后用L4表示)或更下的层信息，诸如MAC(媒体访问控制)地址和IP地址/端口号，并且关于以太网(注册商标)和TCP(传输控制协议)/IP(因特网协议)网络而执行的。请注意在当前规范中，L4和更下层被称为“下层”，而L5和更上层为称为“上层”。当执行流控制时，以OpenFlow交换机为代表，参照L4或更下层信息进行操作的交换机被称为“下层交换机”，而参照“上层”进行操作的交换机被称为“上层交换机”。
然而，在各种应用基于相同的IP地址/端口号进行操作的系统中，通过在L4和更下层中的流控制，存在的问题在于无法对应于上层信息进行流控制，例如，应用类型(参考非专利文献2中的OpenFlow协议)。
另一方面，已知装置提供了替代响应，识别应用，诸如防火墙、代理服务器等，或重写分组报头，但这些装置无法控制网络路径。
根据专利文献2的一种方法中，由于引入了TCP/IP以外的分组格式，配置网络的装置类型是有限的。
本发明的目标是，提供了一种可以有助于实现下层交换机中的考虑上层信息的详细转发控制的通信系统、上层交换机、控制装置、交换机控制方法及程序。
问题的解决方案
根据第一方面，提供了一种通信系统，包括：核心网络，所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并且所述下层交换机使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组；上层交换机，所述上层交换机布置在所述核心网络的边缘，所述上层交换机利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域；以及控制装置，所述控制装置指令所述上层交换机来重写所述下层的报头区域，并且还将在匹配条件中包含有在所述重写之后的报头信息的控制信息设置在所述下层交换机中。
根据第二方面，提供了一种布置在核心网络的边缘的上层交换机，所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并且所述下层交换机使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组，其中，所述上层交换机基于来自规定控制装置的指令，利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域。
根据第三方面，提供了一种连接到核心网络以及上层交换机的控制装置，所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并使用具有与接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组，所述上层交换机布置在所述核心网络的边缘，该上层交换机利用与上层的通信内容关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域，其中控制装置指令所述上层交换机重写所述下层的报头区域，并且还将在匹配条件中包含有在所述重写之后的报头信息的控制信息设置在所述下层交换机中。
根据第四方面，提供了一种用于网络的交换机控制方法，所述网络包括：核心网络，该核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，该控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并使用具有与接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组；以及上层交换机，该上层交换机布置在所述核心网络的边缘，该上层交换机利用与上层的通信内容关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域；所述方法包括：指令所述上层交换机重写所述下层的报头区域的步骤，以及将在匹配条件中包含有在所述重写之后的报头信息的控制信息设置在所述下层交换机中的步骤。本方法依赖于一种特定装置，是一种控制上述的上层交换机和下层交换机的装置。
根据第五方面，提供了一种适于使连接到网络的计算机执行的程序，所述网络包括：核心网络，所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并且所述下层交换机使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组；以及上层交换机，所述上层交换机布置在所述核心网络的边缘，所述上层交换机利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域，所述程序执行：指令所述上层交换机来重写所述下层的报头区域的处理，以及将在匹配条件中包含有在所述重写之后的报头信息的控制信息设置在所述下层交换机中的处理。请注意，此程序可以记录在计算机可读(非瞬态)存储介质中。即，本发明可以作为计算机程序产品实现。
发明的有益效果
根据本发明，可以有助于通过下层交换机实现考虑上层信息的详细转发控制。
附图说明
[图1]
图1是示出本发明示例性实施例的配置的图。
[图2]
图2是示出本发明第一示例性实施例的通信系统的配置的图。
[图3]
图3是本发明第一示例性实施例中由控制器确定的路径的示例。
[图4]
图4是本发明第一示例性实施例中由控制器持有的路径管理表的示例。
[图5]
图5是本发明第一示例性实施例中由L7SW41持有的报头转换表(应用A运行时)的示例。
[图6]
图6是本发明第一示例性实施例中由L7SW42持有的报头转换表(应用A运行时)的示例。
[图7]
图7是本发明第一示例性实施例中由L7SW41持有的报头转换表(应用B运行时)的示例。
[图8]
图8是本发明第一示例性实施例中由L7SW42持有的报头转换表(应用B运行时)的示例。
[图9]
图9是本发明第一示例性实施例中设置在L4SW中的流条目的示例。
[图10]
图10是示出本发明第二示例性实施例中的通信系统的配置的图。
[图11]
图11是示出本发明第二示例性实施例中的通信系统的修改后的配置的图。
[图12]
图12是示出本发明第三示例性实施例中的通信系统的配置的图。
[图13]
图13是本发明第三示例性实施例中由控制器确定的路径的示例。
[图14]
图14是本发明第三示例性实施例中由L7SW43持有的报头转换表的示例。
具体实施方式
首先，参考附图，给出了本发明示例性实施例的概要描述。应当注意本概述中所附的图中的参考符号是为了便于理解，作为例子添加到相应元素，并不是为了将本发明限制在图中所示的模式中。
在图1中所示的其示例性实施例中，本发明可通过如下配置实现，该配置包括：包括基于下层信息执行分组转发的下层交换机(图1中的LLSW21A至24A)的核心网络；布置在核心网络边缘的上层交换机(图1中的ULSW41A和42A)；以及控制下层交换机(图1中的LLSW21A至24A)和上层交换机(图1中的ULSW41A和42A)的控制装置(图1中的31A)。
更具体地，下层交换机(图1中的LLSW21A至24A)持有控制信息，该控制信息关联包含下层报头信息的匹配条件和处理内容，并使用持有与接收到的分组匹配的匹配条件的控制信息对接收到的分组进行转发。上层交换机(图1中的ULSW41A和42A)基于上层的报头信息，利用与上层通信内容关联的内容来重写的分组下层报头的规定区域。而且，控制装置(图1中的31A)指令上层交换机重写下层报头区域，并且还设置在匹配条件中含有在重写到下层交换机后的报头信息的控制信息。
例如，控制装置(图1中的31A)指令上层交换机(图1中的ULSW41A和42A)基于上层报头信息理解的应用类型，在分组的下层报头的规定区域嵌入指示应用类型的标识符。此外，通过在下层交换机(图1中的LLSW21A至24A)中设置在匹配条件中包括标识符的控制信息，控制装置(图1中的31A)按照应用类型实现路径控制。
应当注意在图1的示例中，上层交换机(图1中的ULSW41A和42A)直接连接到外部节点(图1中的节点11A和12A)，但下层交换机等也可被布置在外部节点(图1中的节点11A和12A)和上层交换机(图1中的ULSW41A和42A)之间。在图1的示例中，布置了两个上层交换机(图1中的ULSW41A和42A)，但也可以布置上层交换机(图1中的ULSW41A和42A)之一、或者三个或更多的交换机，如后文第二和第三示例性实施例中所述。
[第一示例性实施例]
接着，参考附图给出了与第一示例性实施例相关的详细描述。图2是示出根据本发明第一示例性实施例的通信系统的配置的图。参看图2，示出了一种配置，包括：按照控制器31设置的流条目来处理分组的层4交换机(以下简称“L4SW”)21至24，布置在L4SW21至24两端(入口和出口)的层7交换机(以下简称“L7SW”)41和42，以及控制L4SW和L7SW的控制器31。应当注意在图2中，实线指示与在节点11和12之间传输数据的网络之间的连接关系，而虚线代表控制器31和L4SW与L7SW之间的控制信道。
节点11和12指示经由上述通信系统进行通信的用户终端或服务器等。
控制器31具有相当于非专利文献1和2的OpenFlow控制器的功能，并将流条目(参见图9)作为与L4SWs21A至24A相关的控制信息进行记录。控制器31为L7SW41和42设置如图5至图8所示的报头转换表，并控制其操作。
L4SW21至24具有相当于非专利文献1和2的OpenFlow交换机的功能，并执行图9中所示的流条目的匹配条件与接收到的分组报头信息的对照，以搜索具有与接收到的分组报头信息匹配的匹配规则的流条目。作为搜索结果，在找到具有与接收到的分组报头信息匹配的匹配规则的流条目的情况下，L4SW21至24将相关流条目的动作字段的处理内容应用于接收到的分组。例如，在从节点11通过L4端口号＝61接收到分组的情况下，L4SW21按照图9中的最高流条目执行转发到L4SW22的操作。
另一方面，作为搜索结果，在未找到具有与接收到的分组报头信息匹配的匹配规则的流条目的情况下，L4SW21至24发送消息(分组传入)请求控制器31设置流条目。
L7SW41和42从接收到的分组的层7报头等识别运行在连接节点中的应用，并参考图5至图8中所示的报头转换表，执行重写L4报头的操作。例如，当从节点11接收到应用A的分组时，L7SW41参考图5中所示的报头转换表，并执行重写节点11的L4端口号(60-1)为61-1的操作。这种类型的L7SW41和42可以通过具有中继节点通信功能的服务器实现，诸如代理服务器或反向代理服务器。L7SW41和42的特定功能描述将与其操作一起在后文给出。
应当注意上述L7SW41和42以及控制器31的功能可以通过使用其硬件执行上述的各个处理的计算机程序在配置了这些装置的计算机上实现。
接着，参考附图给出了本发明第一示例性实施例的操作相关的描述。在接下来的描述中假定应用A和应用B的业务从节点11开始在图2中节点11和节点12之间流动。一种可能性是应用A和应用B被用于相同的L4端口号(此处假定端口号＝60)共享，如HTTP(超文本传输协议)1.1中的KeepAlive。其中，应用A的通信被认为是使用图3的路径51通过L4交换机22，应用B的通信被认为是使用路径52通过L4SW23。在控制器31中用户记录路径选择策略。应当注意不是客户记录上述的路径51和52，控制器31可以基于如负载均衡策略等的网络策略来计算路径51和52。
从用户接收路径选择策略的记录的控制器31如下控制L7SW41和42。首先，控制器31确定在由节点11和12发射和接收的分组中嵌入路径信息的方法。嵌入路径信息的方法是用于L2SW21至24所参考的L4报头或更下层的任何字段。在本示例性实施例中，路径信息被嵌入在节点11侧的L4端口号中。也就是说，从源节点11寻址至节点12的分组在源L4端口号中嵌入路径信息，从源节点12寻址至节点11的帧在目标L4端口号中嵌入路径信息。
接着，控制器31确定与上述路径相关联的L4端口号。在本示例性实施例中，映射是这样确定的，使得在路径51中流动的分组在节点11侧的L4端口号为L4端口号61，在路径52中流动的帧在节点11侧的L4端口号为L4端口号62。这些映射的端口号作为路径选择密钥包含在L4SW21至24中流条目的匹配条件中。此外，映射到路径51和52的L4端口号61和62由L7SW42重写为L4端口号60，并且来自节点12，示出了L4端口号60。
这里，例如应用A和B使用TCP，同时可以并行地生成和执行多个TCP会话。在这种情况，为了区分TCP会话，有必要将多个L4端口号映射到L4端口号61和62。因此，接下来，引用了L4端口号范围60、61、62。
L4端口号范围61和62不能重叠。L4端口号范围60可能与L4端口号范围61和62相同。L4端口号范围60、61和62每个都具有关联端口号，大小相同。在各自的L4端口号范围当中，在L4端口号60-1、61-1和62-1之间进行关联。
以上应用和路径选择密钥所使用的路径映射如图3，并作为控制器31中的路径管理表而被持有。
接着，控制器31向L7SW41通知从分组内容中区分应用A通信开始和应用B通信开始的方法。区分通信开始的方法是基于，例如HTTP协议中URL(统一资源定位符)或XML(可扩展标记语言)内容标签所指示的信息。特别是，选出一种可以区分通信序列初始阶段的通信内容的方法。
接着，控制器31记录图4中所示的报头转换表，在节点11侧将应用A的通信和L4端口号范围61相关联，在节点11侧将应用B的通信和L4端口号范围62相关联。报头转换表中的记录也为节点11侧的L4端口号提供通知，L4端口号范围61和62不能用于应用A和应用B之外的通信。如果存在节点11使用L4端口号范围61和62的可能性，则L7SW41可记录转换到另一个端口号的动作。报头转换表的应用可限于节点11和12之间的通信。
接着，控制器31在L7SW中记录从分组中区分应用的方法，与L7SW41中类似。控制器31记录图6所示的报头转换表，在L7SW42中将L4端口号范围61和62及L4端口号范围60相关联。也就是说，对于已由L7SW41转换的节点11侧的L4端口号范围61和62，执行转换，使得看到要从节点12使用的L4端口号范围60。
接着，使用L4端口号X，节点11开始寻址到节点12的L4端口号Y的应用A的通信。
应用A的分组首先由节点11传递至L7SW41。
在此，在应用A使用TCP的情况下，由于L7SW41直到完成三方握手并传递L7数据才能区分应用，所以希望L7SW41返回替代响应(SYN-ACK分组)给节点11而不是节点12。然而，在TCP会话建立后从节点12侧开始通信的应用的情况下，三方握手自身可以由应用A或B处理，并传递给节点12。
在识别到应用A的通信已经开始时，L7SW41参考图5所示的报头重写表，并中继节点11侧的L4端口号，以代替从L4端口号范围61中选取的L4端口号61-1。
从L7SW41中继寻址到节点12的分组接着被传递给L4SW21。L4SW21搜索具有与分组相对应的匹配条件的流条目。在此时间点，由于还未设置具有匹配相关分组的匹配条件的流条目，所以L4SW21向控制器31发送请求设置伴随分组的流条目的消息(分组传入)。
由于在包括在消息(分组传入)中的报头信息中，节点11侧的源L4端口号在L4端口号范围61的范围内，所以控制器31识别其为应用A的通信。根据这个识别结果，为路径51上的L4SW21、22和24设置流条目，使得相关的分组在路径51中流动。此时，在形成路径分支点的L4SW21中设置的流条目的匹配条件中，L4端口号范围61设为L4源端口号。
图9是设置在L4SW21中的流条目的示例。在此时间点，图9中的条目711被设置。应当注意在上述描述中，流条目在等待来自L4SW21的消息(分组传入)后设置，但流条目也可以在为L7SW41和42设置报头重写表的时候，在L4SWs21至24中提前设置。
接着，控制器31给出以下指令：从L4SW21接收到的分组应当发射至L4SW24，并在L7SW42的方向发射(分组传出消息)。
L7SW42参考图6所示的报头重写表，并将从L4SW24转发的分组的源L4端口号识别为L4端口号61-1，并且由于在L4端口号范围61的范围内，所以是应用A的通信分组。然后，L7SW42参考图6所示的报头重写表，并将源L4端口号转换为L4端口号60-1，它是与L4端口号范围60相对应的号码，要被中继到节点12。
最终被传递到节点12的分组被视为从节点11的L4端口号范围60的端口号传递。
接着，节点12将应用A的分组返回至节点11。来自节点12并寻址到节点11的将被传递给L7SW42的应用A的分组具有L4端口号60-1的目的地端口号，并在L4端口号范围60的范围内。根据控制器31记录的方法，L7SW42确认此分组是应用A还是B的分组。在无法区分应用的情况下，判断在之前中继过程中存储的应用仍在运行。
L7SW42存储应用A在之前的中继过程中运行的事实，判断应用A的通信仍在继续，重写作为其目的地的L4端口号为对应L4端口号61-1，并在L4SW24的方向进行中继。
在传递到L7SW42之后，与从节点11向节点12的方向转发的分组相似，基于来自L4SW24的消息(分组传入)，控制器31创建流条目，以使得在路径51上，在L4SW24、22和21中设置沿着路径51转发的分组。控制器31指令L4SW21在L7SW41的方向上执行分组转发。
从接收到的分组的目的地端口号为L4端口号61-1的事实来看，L7SW41识别应用A的通信仍在继续。L7SW41参考图5中所示的报头重写表，将目的地L4端口号重写为节点11正在实际使用的端口号(X)，并中继给节点11。
接着，假定节点11已经利用相同端口号(X)开始应用B的通信。当L7SW41中继来自节点11的应用B的分组时，它将识别这是应用B的通信。
L7SW41识别用于应用A的L4端口正用于应用B，L7SW41将图5的报头重写表中正在运行的应用的字段更新为“应用B”，如图5所示。
L7SW41参考图7中的报头重写表，并将应用B的分组的L4源端口号重写为L4端口号范围62的端口号62-1，在L4SW21的方向上进行中继。此时，在使用TCP的情况下，有必要执行重新分配，使得TCP报头序列号是接续之前分组的号码，仅通过端口号的变更，而不是重新进行TCP会话。
与应用A的情况相似，接收分组的The L7SW41发送请求控制器31设置伴随分组的流条目的消息(分组传入)。控制器31在路径52上的L4SW21、23和24中为应用B设置流条目。此外，控制器31给出发射从L4SW21至L4SW24接收到的分组的指令，并在L7SW42的方向上发射(分组传出消息)。
与应用A的情况相似，L7SW42识别来自L4源端口号的应用B，并将图6的报头重写表中正在运行的应用的字段更新为“应用B”，如图8所示。L7SW42参考图8中的报头重写表，并将应用B的分组的L4源端口号转换为端口号60-1，并中继到节点12。在此，由于转换后的L4源端口号为端口号60-1，与应用A使用的端口号相同，所以节点12能够识别该通信在相同TCP会话中。
对于应用B的分组，在响应分组从节点12被发射的情况下，分组被发射到执行报头重写的节点11，与应用A的情况相似。
如上所述，根据本示例性实施例，可以按照应用执行详细的路径控制。同时，由于如果区分应用的功能仅设置在网络边缘的L7SW是足够的，因此配置核心网络的装置可以用于转发。也就是说，配置核心网络的交换机的流条目搜索功能可以由ASIC(专用集成电路)配置，使得可预期获得加速。
在上述示例性实施例中，由于TCP/IP分组被处理，所以用于路径选择的分支点外部的交换机不需要是OpenFlow交换机。例如，L4SW22和23可以学习MAC地址以使转发分组的L2交换机能够进行替换。
在不需要根据应用的路径控制的节点情况下，当连接到网络时不必限制L7SW。对于应用了根据应用的路径控制的节点和这是不必要的节点，可以连接到同一网络。
在本示例性实施例中，为每个应用设置流条目。因此，通过使用OpenFlow交换机的流统计功能，并计数匹配流条目的分组，在测量应用的通信量的情况下的使用也是可以。
[第二示例性实施例]
接着，参考附图给出了关于本发明第二示例性实施例的详细描述，其中L7SW未布置在核心网络的两个边缘，而是布置在其一个边缘。图10和图11是表示根据本发明第二示例性实施例的通信系统的配置的图。以下给出的描述，集中在与第一示例性实施例的差异点上。
当前示例性实施例可以优选用于控制仅在应用的一个方向上的流。图10是表示本发明第二示例性实施例的配置的图。图10具有以下配置，其中，L7SW42被从图2中第一示例性实施例的配置中移除，而节点12连接到L4SW24。图11具有以下配置，其中，L7SW41被从图2中第一示例性实施例的配置中移除，而节点11连接到L4SW21。
根据图10的配置，根据应用的路径控制可能与从节点11寻址到节点12的分组有关。同时，根据图11的配置，根据应用的路径控制可能与从节点12寻址到节点11的分组有关。
以下给出了与添加到图10中从节点11寻址到节点12的分组和图11中从节点12寻址到节点11的分组的处理相关的描述。
在图10和图11的配置中，操作是相同的，其中L7SW根据从节点传递、要发送到L4SW的帧的应用转换L4端口号。在第一示例性实施例中，为了选择路径，由L7SW转换的L4源端口号由反向L7SW转换，被视为一个L4端口号，但是在本示例性实施例中，由于L7SW未布置在出口侧，所以必须由网络出口处的L4交换机执行。本操作可通过设置流条目而使L4SW进行报头重写来实现。具体来说，在图10的配置中，设置流条目使L4SW24对由L7SW41重写的分组的L4端口号进行进一步的报头重写。以同样的方式，在图11的配置中，类似地为L4SW21设置流条目。
接着，给出了有关图10中从节点12寻址到节点11的分组、以及图11中从节点11寻址到节点12的帧的描述。在本示例性实施例中，不可能根据应用在此方向为分组进行路径控制。此方向上的帧的路径有必要由控制器31确定，并在每个L4SW中记录用于最远传递到L7SW的流条目。
在第一示例性实施例中，当分组从L4SW被传递到L7SW时，L7SW参考L4端口号，并且检测到已经存在通过反向节点的应用的交换机，但在当前示例性实施例中此操作未被执行。
应当注意一般来说可以从请求内容区分应用，但是从应答区分应用通常很困难。例如，在图11中的配置中，假定应用具有一种格式，其中节点11发送请求给节点12，而节点12返回应答给节点11。从节点12传递给L7SW42的分组的内容为应答，从该内容中区分应用对于L7SW42来说很困难。在这种类型的应用的情况下，一种有效的方法是L7SW42从由节点11寻址到节点12的分组的内容中区分应用，并将其结果应用于由节点11寻址到节点12的分组的路径控制。
如上所述，即使在L7SW未被布置在核心网络两个边缘的配置中，也可能根据应用进行关于一个方向上的至少一个通信的路径控制。
[第三示例性实施例]
关于与图10中说明的第二示例性实施例配置相似的具体应用，可以按照应用对两个方向上的通信进行路径控制。给出了与本发明第三示例性实施例有关的描述，其中假定通信是根据具体应用的此种类型执行的。
图12是表示根据本发明第三示例性实施例的通信系统的配置的图。图12的配置与图10相似，但L7SW43的操作不同。下面，节点13是HTTP客户端而节点14是HTTP服务器，给出操作描述。
假定HTTP应用C和HTTP应用D的业务在图12中的网络的节点13和节点14之间流动。其中，认为应用C的通信使用图13中的路径53流经L4SW26，而应用D的通信使用图13中的路径54流经L4交换机27。用户在控制器32中记录此路径选择策略。
从用户接收路径选择策略的记录的控制器32以如下方式控制L7SW43。首先，控制器32记录从到L7SW43的分组的内容中区分应用C的通信开始和应用D的通信开始的方法。在HTTP的情况下，可以从诸如URL等请求的内容来区分应用。
当检测到应用C或应用D的通信开始时的动作的时候，控制器32记录与所附动作一起的报头转换表，在L7SW43中由特定范围内的源L4端口号执行替代连接。
图14是记录在L7SW43中的报头转换表的示例。在图14的示例中，当应用C的替代连接建立，源L4端口号的范围为L4端口号范围63，而当应用D的替代连接建立，源L4端口号的范围为L4端口号范围64。报头转换表中的记录也为L7SW43提供了以下指令：L4端口号范围63和L4端口号范围64未被用作应用C和应用D之外的通信的源L4端口号。
接着，假定从节点13到节点14发生应用C的通信。由节点13发送的分组首先到达L7SW43。L7SW43分析分组，识别节点13已经开始应用C的通信，按照图14的条目721，通过源L4端口作为从L4端口范围63中选定的L4端口63-1，执行与节点14的替代连接。
控制器32设置流条目以便路径53上的L4SW25、26和28转发由L7SW43发射的分组，其具有沿着路径53与节点14的替代连接。在流条目中，在L7SW43侧的L4端口在L4端口范围63的范围内，此条件被设置为匹配条件。
根据上面的描述，由具有与节点14的替代连接的L7SW43发射的应用C的分组被转发至节点14。节点14识别来自源L4端口63-1的连接。
接着，从节点13发生应用D的通信。相似地，当L7SW43识别应用D的通信时，按照图14的条目722，建立与节点14的替代连接，源L4端口作为从L4端口范围64中选定的L4端口64-2。此连接用于与应用C的通信分离的会话。
控制器32设置路径54上的L4SW25、27和28转发由L7SW43发射的分组的流条目，其具有沿着路径54与节点14的替代连接。在流条目中，在L7SW43侧的L4端口在L4端口范围64的范围内的条件被设置为匹配条件。
根据上面的描述，由具有与节点14的替代连接的L7SW43发射的应用D的分组被转发至节点14。节点14识别来自源L4端口64-2的连接。
本发明示例性实施例已在前文描述，然而，本发明并不限于上述示例性实施例，更多修改、替换和调整可在不背离本发明基本技术概念的范围内添加。例如，在上述各个示例性实施例中说明的网络配置只是为了有助于理解本发明的配置示例，并未对图中所示的模式进行限制。
在上述示例性实施例中，给出了L4SW用作下层交换机的描述，但可操作为OpenFlow交换机的其他装置也是可以的。
在上述示例性实施例中，给出了引用重写L4端口号的示例的描述，但重写MAC地址或IP地址等操作也是可以的。也可以使用分配标识符的方法，通过标识符，可在分组报头的合适区域中识别流。
最后，将总结本发明的优选模式。
[模式1]
(参考根据上述第一方面的通信系统)
[模式2]
根据模式1的通信系统，进一步包括第二上层交换机，第二上层交换机布置在所述核心网络的另一边缘，第二上层交换机将由所述上层交换机重写的所述下层的报头区域重写为指示发射源的规定内容。
[模式3]
根据模式2的通信系统，其中第二上层交换机利用与所述上层的通信内容相关联的内容，基于来自所述控制装置的指令，对于从反方向接收的分组，执行重写所述分组的下层的报头的规定区域的操作，以及上层交换机恢复由所述第二上层交换机重写的所述下层的报头区域。
[模式4]
根据模式1至3中任何一个的通信系统，其中当检测到与外部节点的特定通信出现时，上层交换机建立与所述下层交换机的替代连接，且控制装置设置这样的控制信息，其持有用于区分来自已经建立所述替代连接的所述上层交换机的分组的匹配条件。
[模式5]
根据模式1至4中任何一个的通信系统，其中,所述上层交换机或所述第二上层交换机基于由所述控制装置设置的报头重写表来执行下层报头的重写。
[模式6]
根据模式1至5中任何一个的通信系统，其中，所述上层交换机是区分应用的层7交换机，且所述控制装置按照应用类型执行路径控制。
[模式7]
根据模式1至6中任何一个的通信系统，其中上层交换机是区分应用的层7交换机，且控制装置指令所述上层交换机或所述第二上层交换机将接收到的分组的层4端口号转换为与应用类型相关联的编号范围。
[模式8]
根据模式1至7中任何一个的通信系统，其中下层交换机是OpenFlow交换机，并且控制装置是OpenFlow控制器，该OpenFlow控制器设置包括在匹配条件中的层4端口号范围的流条目，作为所述控制信息。
[模式9]
(参考根据上述第二方面的上层交换机)
[模式10]
(参考根据上述第三方面的控制装置)
[模式11]
(参考根据上述第四方面的交换机控制方法)
[模式12]
(参考根据上述第五方面的程序)
注意：上述模式9至12可类似于模式1而发展为模式2至8。
应当注意上面提到的专利文献和非专利文献每一个所公开的内容都在此通过引用加入进来。在本发明全部公开内容(包括权利要求范围)的边界内并基于其基本技术概念可以对示例性实施例和示例进行修改和调整。此外，各种公开元素的各种广泛组合和选择(包括各个权利要求的各个元素、各个示例性实施例和示例的各个元素、各个附图的各个元素)可能会落入到本发明权利要求的范围内。即，本发明明确包括任何类型的转换和修改，本领域技术人员可以根据包括在其权利要求和技术概念范围内的全部公开内容进行理解。应当请注意此处用单数形式描述的术语，在必要情况下也可表示复数。应当注意在日语中，术语的单数和复数描述形式是相同的。
[参考符号列表]
11至14、11A、12A 节点
21至28 层4交换机(L4SW)
21A至24A 下层交换机(LLSW)
31、32 控制器
31A 控制装置
41至43 层7交换机(L7SW)
41A、42A 上层交换机(ULSW)
51至54 路径
711至714 流条目
721、722 条目
Claims (12)
1.一种通信系统，包括：
核心网络，所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并且所述下层交换机使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组；
上层交换机，所述上层交换机布置在所述核心网络的边缘，所述上层交换机利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域；以及
控制装置，所述控制装置指令所述上层交换机来重写所述下层的报头区域，并且还将在匹配条件中包含有在所述重写之后的报头信息的控制信息设置在所述下层交换机中。
2.根据权利要求1所述的通信系统，包括第二上层交换机，所述第二上层交换机布置在所述核心网络的另一边缘，所述第二上层交换机将由所述上层交换机所重写的所述下层的报头区域重写为指示发射源的规定内容。
3.根据权利要求2所述的通信系统，其中，
关于基于来自所述控制装置的指令而从反方向接收到的分组，所述第二上层交换机利用与所述上层的通信内容相关联的内容，来执行所述分组的下层的报头的规定区域的重写操作，并且
所述上层交换机恢复由所述第二上层交换机所重写的所述下层的报头区域。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的通信系统，其中，
当检测到与外部节点的特定通信出现时，所述上层交换机建立与所述下层交换机的替代连接，以及
所述控制装置设置这样的控制信息，该控制信息持有用于对来自已经建立所述替代连接的所述上层交换机的分组进行区分的匹配条件。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的通信系统，其中，
所述上层交换机或者所述第二上层交换机基于由所述控制装置所设置的报头重写表，来执行下层报头的重写。
6.根据权利要求1至5中的中任何一项所述的通信系统，其中，
所述上层交换机是对应用进行区分的层7交换机，并且
所述控制装置按照应用类型来执行路径控制。
7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的通信系统，其中，
所述上层交换机是对应用进行区分的层7交换机，并且
所述控制装置指令所述上层交换机或者所述第二上层交换机将接收到的分组的层4端口号转换为与应用类型相关联的编号范围。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的通信系统，其中，
所述下层交换机是OpenFlow交换机，并且
所述控制装置是OpenFlow控制器，所述OpenFlow控制器将在匹配条件中包含有层4端口号范围的流条目，设置作为所述控制信息。
9.一种布置在核心网络的边缘的上层交换机，所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并且所述下层交换机使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组，其中，
所述上层交换机基于来自规定控制装置的指令，利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域。
10.一种连接到核心网络和上层交换机的控制装置，
所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并且所述下层交换机使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组；以及
所述上层交换机布置在所述核心网络的边缘，所述上层交换机利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域，
其中，
所述控制装置指令所述上层交换机来重写所述下层的报头区域，并且还将在匹配条件中包含有在所述重写之后的报头信息的控制信息设置在所述下层交换机中。
11.一种用于网络的交换机控制方法，所述网络包括：
核心网络，所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并且所述下层交换机使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组；以及
上层交换机，所述上层交换机布置在所述核心网络的边缘，所述上层交换机利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域，
所述方法包括：
指令所述上层交换机来重写所述下层的报头区域的步骤，以及
将在匹配条件中包含有在所述重写之后的报头信息的控制信息设置在所述下层交换机中的步骤。
12.一种适于使连接到网络的计算机执行的程序，所述网络包括：
核心网络，所述核心网络包括下层交换机，所述下层交换机持有控制信息，所述控制信息关联处理内容和包含下层报头信息的匹配条件，并且所述下层交换机使用具有与接收到的分组相匹配的匹配条件的控制信息来处理接收到的分组；以及
上层交换机，所述上层交换机布置在所述核心网络的边缘，所述上层交换机利用与上层的通信内容相关联的内容来重写分组的下层的报头的规定区域，
所述程序执行：
指令所述上层交换机来重写所述下层的报头区域的处理，以及
将在匹配条件中包含有在所述重写之后的报头信息的控制信息设置在所述下层交换机中的处理。
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