CN104221338A - 控制装置、通信系统、节点控制方法和程序 - Google Patents

控制装置、通信系统、节点控制方法和程序 Download PDF

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Abstract

本发明能够防止在与集中控制型网络不兼容的设备与之连接的情况下，防止分组未到达等的现象的发生。网络包括：控制装置；在控制装置的集中控制下的第一节点；以及第二节点，在预定时间段中基于所接收到的分组的传输源的地址来保持条目，其中的每一个使本装置的端口与能够从本地装置的端口向其传送的节点的地址信息相关联，并且参考条目组来确定对应于分组的目的地的端口，从而传输该分组。在该网络中，控制装置使得与第二节点连接的第一节点以给定的时间间隔向第二节点传送用于使得第二节点学习能够从第二节点的端口传输的地址信息的目的地学习分组。

Description

控制装置、通信系统、节点控制方法和程序
技术领域
(相关申请的引用)
本发明基于并要求2012年3月19日提交的日本专利申请No.2012-062220的优先权的权益，其公开通过引用被整体并入于此。
本发明涉及控制装置、通信系统、节点控制方法和程序。具体地，涉及：通过控制其从属节点来实现端对端通信的控制装置；通信系统；节点控制方法和程序。
背景技术
近年来，已经提出了被称为开放流(OpenFlow)的技术(参见专利文献1及非专利文献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、负载均衡和优化。用作中继装置的开放流交换机包括用于与用作控制装置的开放流控制器进行通信的安全信道，并且根据由开放流控制器添加或重写的流表来适当地进行操作。在流表中，针对每个流定义了下述三个的集合：用于与分组报头匹配的匹配规则(报头字段)；流统计信息(计数器)；以及定义适用于与匹配规则(报头字段)匹配的分组的处理内容的指令(参见非专利文献2中的“4.1 Flow Table”)。
例如，当开放流交换机接收分组时，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。作为搜索的结果，如果开放流交换机找到与接收到的分组匹配的条目，则开放流交换机更新流统计信息(计数器)，并且基于在条目的动作字段中写入的处理内容(来自指定端口的分组传输、洪泛(flooding)、丢弃等)来处理接收到的分组。作为搜索的结果，如果开放流交换机没有找到与接收到的分组匹配的条目，则开放流交换机经由安全信道将所接收到的分组转发到开放流控制器，并且请求开放流控制器基于所接收到的分组的源/目的地来确定分组路径。在接收实现该路径的流条目之后，开放流交换机更新流表。以该方式，通过将存储在流表中的条目用作处理规则，开放流交换机执行分组转发。
引用列表
专利文献
[专利文献1]
国际公开No.WO 2008/095010 A1
非专利文献
[非专利文献1]
Nick McKeown和七个其他人，"OpenFlow:Enabling Innovation inCampus Networks,"[在线]，[2012年2月14日检索]，因特网<URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf>
[非专利文献2]
"OpenFlow Switch Specification"Version 1.1.0 Implemented(WireProtocol 0x02)[在线]，[2012年2月14日检索]，因特网<URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf>
发明内容
技术问题
由本发明人做出下述分析。存在诸如层2交换机的与非专利文献2中的开放流协议不兼容的装置(在下文中，将与集中式控制型网络不兼容的这些装置称为“非兼容装置”)被连接到诸如上述开放流网络的网络的情况，其中，控制装置通过以集中式方式控制从属节点来实现通信。在这样的情况下，如果非兼容装置在学习MAC(媒体访问控制)地址表、执行老化(aging)处理或接收ARP(地址解析协议)分组中产生错误，则不能在由控制装置预期的路径上转发分组，或可能产生洪泛。因此，通信将被断开。
本发明的目的在于提供一种当非兼容装置连接到上述集中式控制型网络时可以有助于防止分组未到达等的控制装置、通信系统、节点控制方法和程序。
对问题的解决方案
根据第一方面，提供了一种控制装置，该控制装置被连接到网络中的多个第一节点，该网络包括：由该控制装置以集中方式控制的多个第一节点；以及第二节点，该第二节点在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，并且使得连接到第二节点的第一节点以预定时间间隔向第二节点传送目的地学习分组，以使得第二节点学习与分组从第二节点的端口被转发到的地址相关的信息，在该条目的每一个中，基于接收到的分组的源地址，使其自己的端口和与分组可以从端口被转发到的节点地址相关的信息彼此相关联。
根据第二方面，提供了一种通信系统，包括：由控制装置以集中方式控制的多个第一节点；第二节点，该第二节点在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，在该条目的每一个中，基于接收到的分组的源地址，使其自己的端口和与分组可以从端口被转发到的节点地址相关的信息彼此相关联；以及控制装置，使得连接到第二节点的第一节点以预定时间间隔向第二节点传送目的地学习分组，以使得第二节点学习与分组从第二节点的端口被转发到的地址相关的信息。
根据第三方面，提供了一种节点控制方法，使得连接到网络中的多个第一节点的控制装置执行下述步骤：基于从第一节点收集的信息，生成使得第二节点学习与分组从第二节点的端口被转发到的地址相关的信息的目的地学习分组；以及使得连接到第二节点的第一节点以预定时间间隔将目的地学习分组传送到第二节点，其中，该网络包括：由控制装置以集中方式控制的第一节点；以及第二节点，该第二节点在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，在该条目的每一个中，基于接收到的分组的源地址，使其自己的端口和与分组可以从端口被转发到的节点地址相关的信息彼此相关联。该方法与特定机器相关联，即，与以集中方式控制节点的控制装置相关联。
根据第四方面，提供了一种程序，使得安装在控制装置上的计算机执行下述处理：基于从第一节点收集的信息，生成使得第二节点学习与分组从第二节点的端口被转发到的地址相关的信息的目的地学习分组；以及使得连接到第二节点的第一节点以预定时间间隔将目的地学习分组传送到第二节点，其中，该控制装置被连接到网络中的多个第一节点，该网络包括：由控制装置以集中方式控制的第一节点；以及第二节点，该第二节点在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，在该条目的每一个中，基于接收到的分组的源地址，使其自己的端口和与分组可以从端口被转发到的节点地址相关的信息彼此相关联。该程序可以被记录在计算机可读(非瞬时)存储介质中。即，本发明可以被实现为计算机程序产品。
本发明的有益效果
本发明可以有助于在非兼容装置连接到集中式控制型网络时，防止诸如分组未到达的现象发生。
附图说明
图1图示了根据本发明的示例性实施例的配置。
图2图示了在图1的第二节点中执行的老化处理。
图3图示了根据本发明的示例性实施例的操作。
图4图示了根据本发明的第一示例性实施例的通信系统的配置。
图5图示了根据本发明的第一示例性实施例的存储在非OFS中的MAC地址表。
图6是图示根据本发明的第一示例性实施例的操作的序列图。
图7图示了根据本发明的第二示例性实施例的通信系统的配置。
图8图示了根据本发明的第二示例性实施例的通信系统的操作。
图9是接着图8的图。
图10是接着图9的图。
具体实施方式
首先，将参考附图描述本发明的示例性实施例的概要。在下述概要中，为了方便起见，由附图标记表示各个组件。即，下述附图标记仅用作便于本发明的理解的示例，而不将本发明限定为所示出的模式。
如图1所示，本发明的示例性实施例可以通过包括下述的配置来实现：由控制装置20A以集中方式控制的多个第一节点10-1和10-2；第二节点11-1，该第二节点11-1在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，在条目的每一个中，基于接收到的分组的源地址，来使其自己的端口与有关分组从该端口被转发到的节点地址的信息彼此相关联；以及控制装置20A。图1中的附图标记#A至#H表示节点的端口号。
更具体地，通过控制连接到第二节点11-1的第一节点10-1和10-2，控制装置20A使得这些第一节点以预定时间间隔，将目的地学习分组传送到第二节点11-1，以使得第二节点11-1学习与分组可以从第二节点的端口被转发到的地址相关的信息。
例如，如图1的下半部分所示，如果第二节点存储其中使其自己的端口与终端30A至30D的地址彼此相关联的条目，则不传送目的地学习分组，并且在预定时段中不执行使用特定条目(包括端口H的条目)的转发，而执行老化处理，如图2所示。结果，如果第二节点11-1接收寻址到终端30C或30D的分组，则第二节点11-1无法转发该分组。
然而，如上所述，通过使得第一节点10-1和10-2传送目的地学习分组，如图3所示，第二节点11-1保持其中使自己的端口与有关分组可以从各个端口被转发到的节点地址的信息彼此相关联的条目。结果，可以防止分组的未到达、非预期洪泛的发生等。
如上所述，在包括下述的网络中使用控制装置20A：连接到控制装置20A并且由控制装置20A以集中方式控制的第一节点10-1和10-2，以及第二节点11-1。第二节点11-1在预定时段中存储条目，参考条目组，并且确定对应于分组目的地的端口，在条目的每一个中，基于接收到的分组的源地址，使其自己的端口与有关分组从该端口可以被转发到的节点地址的信息彼此相关联。控制装置20A使得连接到第二节点的第一节点以预定时间间隔将目的地学习分组传送到第二节点，以使得第二节点学习有关分组可以从第二节点的端口被转发到的地址的信息。
[第一示例性实施例]
接着，将参考附图详细地描述本发明的第一示例性实施例。图4图示了根据本发明的第一示例性实施例的通信系统的配置。如图4所示，在以与非专利文献2中所述的开放流交换机相同方式进行操作的OFS 101和102之间布置诸如层2交换机的非OFS 111。图4中的附图标记#A至#H表示这些节点的端口号。
终端30A和30B连接到OFS 101。当从终端30A或30B接收寻址到另一终端的分组时，OFS 101请求控制器20设定流条目(非专利文献2中的分组进入(Packet-In)消息)。当从控制器20接收流条目时，OFS 101根据流条目来转发属于同一流的后续分组。
终端30C和30D连接到OFS 102。OFS 102以与OFS 101相同的方式进行操作。
控制器20通过使用在非专利文献2中所述的开放流协议来控制OFS 101和102。更具体地，当从OFS 101或102接收流条目设定请求(非专利文献2中的分组进入消息)时，控制器20基于包括在流条目设定请求中的信息(源、目的地等)来计算分组转发路径。接着，控制器20在分组转发路径上的OFS 101中设定实现根据分组转发路径的分组转发操作的流条目。例如，如果OFS 101从终端30A接收寻址到终端30B的分组，并且控制器20从OFS 101接收流条目设定请求，则控制器20在OFS 101中设定用于使得OFS 101从OFS 101的端口#B转发属于相应流的分组的流条目。
控制器20指令连接到非OFS 111的OFS 101和102以预定时间间隔将目的地学习分组传送到非OFS 111，以使得非OFS 111学习终端30A至30D的MAC地址。例如，可以基于从OFS 101和102收集的网络配置信息(终端、OFS和非OFS之间的连接关系，即，网络拓扑结构)和从OFS 101和102手机的连接的终端信息来创建目的地学习分组。
通过在非OFS 111中对目的地学习分组的传输设定比在MAC地址表中设定的老化超时时段更短的时间间隔，可以防止在非OFS 111中执行的老化处理。相反，如果从OFS 101和102手机的流统计信息等指示在特定装置之间的通信的发生根据日期、时间等而变化，控制器20可以指令OFS 101和102在预定时段中停止目的地学习分组的传输。以该方式，允许非OFS 111执行MAC地址表中的老化处理，并且可以减少在非OFS中存储的条目的数目。
图5图示了通过目的地学习分组的传输所维持的非OFS 111中的MAC地址表。在图5的示例中，当接收指示MAC_30A(终端30A的MAC地址)或MAC_30B(终端30B的MAC地址)作为目的地MAC地址的分组时，非OFS 111从端口#G传送分组。同样地，当接收将MAC_30C(终端30C的MAC地址)或MAC_30D(终端30D的MAC地址)表示为目的地MAC地址的分组时，非OFS 111从端口#H传输分组。为了将这些条目维持在MAC地址表中，仅需要允许OFS 111的端口#G接收将MAC_30A(终端30A的MAC地址)或MAC_30B(终端30B的MAC地址)表示为源MAC地址的分组。例如，能将非专利文献2中所述的分组外出(Packet-out)消息用作传输目的地学习分组的指示。
例如，如果OFS 101从终端30A接收寻址到终端30C的分组并且控制器20从OFS 101接收流条目设置请求，控制器20在OFS 101中设置用于使OFS 101从OFS 101的端口#C转发属于相应流的分组的流条目。此外，控制器20在OFS 102中设置用于使OFS 102从OFS 102的端口#D转发属于相应流的分组的流条目。如上所述，当非OFS 111接收将MAC_30C(终端30C的MAC地址)表示为目的地MAC地址的分组时，非OFS 111从端口#H输出分组。由此，从端口30A寻址到终端30C的分组按此顺序，经由OFS 101、非OFS 111和OFS 102被顺序地转发到终端30C。
通过使构成控制器20的计算机使用其硬件并且执行上述处理的每一个的计算机程序能够实现控制器20的上述功能。
接着，将参考附图更详细地描述根据本示例性实施例的操作。图6是图示根据本发明的第一示例性实施例的操作的顺序图。如图6所示，首先，OFS 101和102将与其连接的终端有关的信息传输到控制器20(步骤S001)。例如，在图4图示的网络配置的情况下，OFS 101将OFS 101被连接到终端30A和30B告知控制器20。同样地，OFS 102将OFS 102被连接到终端30C和30C告知控制器20。
接着，基于在步骤S001接收的信息，控制器20指示OFS 101和102传输目的地学习分组(步骤S002)。如上所述，OFS 101被连接到终端30A和30B以及非OFS的端口#G。由此，控制器20指示OFS 101传输将终端30A和30B的MAC地址表示为源MAC地址的目的地学习分组。同样地，控制器20指示OFS 102传输将终端30C和30D的MAC地址表示为源MAC地址的目的地学习分组。
接着，OFS 101和102分别根据目的地学习分组传输指示，传输目的地学习分组。更具体地说，OFS 101传输将终端30A和30B的MAC地址表示为源MAC地址的目的地学习分组。同样地，OFS 102传输将终端30C和30D的MAC地址表示为源MAC地址的目的地学习分组。因此，非OFS 111中的MAC地址表存储如图5所示的条目。
以预定时间间隔，连续地执行上述处理。在图6的示例中，仅重复步骤S002和S003。然而，在能移动终端30A至30D并且被连接到其他OFS的通信系统中，可以从步骤S001重复该顺序。或者，当控制器20传输用于传输目的地学习分组的指令时，控制器20可以指示OFS有关传输周期等等，使得OFS 101和102能根据该周期，仅重复步骤S003。
由此，根据本示例性实施例，由于能使非OFS 111中的MAC地址表维持在预期状态，因此，能在由控制器20创建的分组转发路径上转发分组。此外，能防止由非OFS 111引起的ARP分组的洪泛。
[第二示例性实施例]
接着，将参考附图详细地描述第二示例性实施例。在第二示例性实施例中，控制器通过使用多个非OFS执行负载均衡。图7图示了根据本发明的第二示例性实施例的通信系统的配置。
如图7所示，在图4所示的网络配置中，在OFS 101和102之间添加第二非OFS 112。根据本示例性实施例的该配置不同于根据第一示例性实施例的配置之处在于添加非OFS 112。此外，对于用于传输由控制器20指定的目的地学习分组的指令做出变化。由此，下述描述将着重在区别上。
将基于示例描述本示例性实施例，在该示例中，控制器20使OFS101根据流类型(上层协议、服务级等等)，分类从终端30A寻址到终端30D的分组，并且将所分类的分组转发到终端30D，如图10所示。
如图8所示，基于先前从OFS 101和102接收的终端信息，控制器20指示OFS 102将目的地学习分组传输到非OFS 111和112的每一个。
例如，如图9所示，控制器20指示OFS 101传输将终端30D的MAC地址表示为源MAC地址的目的地学习分组。同样地，控制器20指示OFS 102传输将终端30C的MAC地址表示为源MAC地址的目的地学习分组。因此，非OFS 111和112中的MAC地址表存储如图9的下半部分所示的条目。
此外，在OFS 101中，控制器20设置用于使OFS 101从OFS 101的端口#C转发从终端30A寻址到终端30D的分组中属于流A的分组的流条目，以及控制器20设置用于使OFS 101从OFS 101的端口#D转发从终端30A寻址到终端30D的分组中不属于流A的分组的流条目。此外，控制器20设置用于使OFS 102从连接到终端30D的端口转发从终端30A寻址到终端30D的分组的流条目。
通过设置上述流条目，在从终端30A寻址到终端30D的分组中，在由图10中的粗实线所表示的路径上转发属于流A的分组，以及在图10的虚线所表示的路径上转发不属于流A的分组。即，可以实现负载均衡。
尽管如此描述了本发明的示例性实施例，但本发明不限于此。在不背离本发明的基本技术原理的情况下，可以做出变化、替代和调整。例如，在上述示例性实施例中所述的网络配置仅是便于理解本发明的示例。即，本发明不特别限定于此。例如，可以连接三个或以上OFS/非OFS。
此外，尽管非专利文献2中的OFS用作上述第一和第二示例性实施例中的第一节点的每一个，但可以使用除OFS外的装置，只要该装置包括存储流条目和根据流条目处理所接收的分组或来自所安装的应用的分组的功能以及传输目的地学习分组的功能。例如，这种装置的示例包括具有通过所安装的应用实现分组的交换的交换功能的移动电话终端、智能电话、平板电脑终端、个人计算机、游戏机和移动路由器。
通过引用，可将上述专利文献和非专利文献的每一个的公开内容并入于此。在本发明的全部公开内容(包括权利要求书)的范围内并且基于本发明的基本技术原理，示例性实施例和示例的改进和调整是可能的。在本发明的权利要求和附图的范围内，各个公开的元素(包括每一权利要求、示例性实施例、示例、附图等等中的每一元素)的各种组合和选择是可能的。即，本发明当然包括根据包括权利要求书和技术原理的整个公开内容本领域的技术人员能做出的各种变化和改进。
附图标记列表
10-1、10-2 第一节点
11-1 第二节点
20 控制器
20A 控制装置
30A至30D 终端
101、102 OFS
111,112 非OFS
#A至#H、#P至#S 端口号

Claims (8)

1.一种控制装置，
所述控制装置被连接到网络中的第一节点，所述网络包括：由所述控制装置以集中方式控制的所述第一节点；以及第二节点，所述第二节点在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，在所述条目的每一个中，基于所接收到的分组的源地址来使其自己的端口和与分组能够从所述端口被转发到的节点地址相关的信息彼此相关联，其中，
所述控制装置使得连接到所述第二节点的所述第一节点以预定时间间隔向所述第二节点传送目的地学习分组，以使得所述第二节点学习与分组能够从所述第二节点的端口被转发到的地址相关的信息。
2.根据权利要求1所述的控制装置，
其中，所述控制装置使得所述第一节点以比所述条目被存储的时段短的时间间隔来传送所述目的地学习分组。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，
其中，所述控制装置具有用于基于从所述第一节点收集的信息来更新包括所述第一节点和所述第二节点的网络拓扑的部件；并且
其中，所述控制装置基于所述网络拓扑中的第二节点的端口的位置和与连接到所述第一节点的终端相关的信息，来确定所述目的地学习分组的内容。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的控制装置，
其中，所述控制装置基于从所述第一节点收集的流统计信息来使得所述第一节点停止所述目的地学习分组的传输。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的控制装置，
其中，通过使得所述第一节点将不同的目的地学习分组传送到彼此并列布置的多个第二节点中的每一个，所述控制装置生成延伸通过所述多个第二节点的多个分组转发路径。
6.一种通信系统，包括：
由控制装置以集中方式控制的第一节点；
第二节点，所述第二节点在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，在所述条目的每一个中，基于所接收到的分组的源地址来使其自己的端口和与分组能够从所述端口被转发到的节点地址相关的信息彼此相关联；以及
控制装置，所述控制装置使得连接到所述第二节点的所述第一节点以预定时间间隔向所述第二节点传送目的地学习分组，以使得所述第二节点学习与分组能够从所述第二节点的端口被转发到的地址相关的信息。
7.一种节点控制方法，所述节点控制方法使得连接到网络中的第一节点的控制装置执行下述步骤：
基于从所述第一节点收集的信息来生成目的地学习分组以使得所述第二节点学习与分组能够从所述第二节点的端口被转发到的地址相关的信息；以及
使得连接到所述第二节点的所述第一节点以预定时间间隔向所述第二节点传送所述目的地学习分组，
所述网络包括：由所述控制装置以集中方式控制的所述第一节点；以及第二节点，所述第二节点在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，在所述条目的每一个中，基于所接收到的分组的源地址来使其自己的端口和与分组能够从所述端口被转发到的节点地址相关的信息彼此相关联。
8.一种程序，所述程序使得安装在控制装置上的计算机执行下述处理：
基于从所述第一节点收集的信息来生成目的地学习分组以使得所述第二节点学习与分组能够从所述第二节点的端口被转发到的地址相关的信息；以及
使得连接到所述第二节点的所述第一节点以预定时间间隔向所述第二节点传送所述目的地学习分组，
所述控制装置被连接到网络中的第一节点，所述网络包括：由所述控制装置以集中方式控制的所述第一节点；以及第二节点，所述第二节点在预定时段中存储条目，并且通过参考条目组和确定对应于分组目的地的端口来执行分组转发，在所述条目的每一个中，基于所接收到的分组的源地址来使其自己的端口和与分组能够从所述端口被转发到的节点地址相关的信息彼此相关联。
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