CN105009526A - 控制装置、控制系统、交换机控制方法和程序 - Google Patents

控制装置、控制系统、交换机控制方法和程序 Download PDF

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Abstract

多个交换机包括：所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口。控制装置包括：通信单元，所述通信单元与多个交换机通信；控制信息设置单元，所述控制信息设置单元设置指示多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息；路径计算单元，所述路径计算单元基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及虚拟局域网VLAN设置单元，所述VLAN设置单元为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的VLAN标识符VLAN？ID。本发明有助于促进集中控制网络的实现。

Description

控制装置、控制系统、交换机控制方法和程序
技术领域
(相关申请的交叉引用)
本发明基于2013年2月27日递交的日本专利申请No.2013-037510的优先权，其全部内容以引用方式并入于此。
本发明涉及控制装置、通信系统、交换机控制方法和程序，并具体涉及通过设置交换机的控制信息来转发分组的控制装置、通信系统、交换机控制方法和程序。
背景技术
近年来，具有与控制功能(例如控制路径)相分离的网络设备的分组转发功能的网络已经得到了广泛关注。在这种网络中，网络设备负责分组转发功能，并且与网络设备外部分离的控制器负责控制功能。这种配置使能能够容易地控制的灵活网络的构架。
非专利文献1和2提出了一种实现上述集中控制的网络的所谓的开放流(OpenFlow)的技术。开放流将通信当作端到端的流并执行针对每个流的路径控制、故障恢复、负载平衡和优化。非专利文献2中指出的开放流交换机包括用于与开放流控制器通信的和根据流表操作的安全通道，通过开放流控制器适当地指示对流表的添加或重写。在流表中，针对每个流定义一组要与分组头匹配的匹配规则(匹配字段)、流统计数据(计数器)和定义处理内容的指令(参见非专利文献2中的“5.2Flow Table”的章节)。
例如，开放流交换机在接收到分组之后，在流表中搜索具有与接收分组头信息相匹配的匹配规则(参见非专利文献2中的“5.3Matching”章节)的条目。当作为搜索的结果找到了与接收分组相匹配的条目时，开放流交换机更新流统计数据(计数器)并执行在接收分组上条目的指令字段中书写的处理内容(来自指定端口的分组传输、泛滥、丢弃等)。另一方面，当作为搜索的结果没有找到与接收分组相匹配的条目时，开放流交换机请求开放流控制器经由安全通道设置条目，发送对用于处理接收分组的控制信息的请求(Packet-In消息)。开放流接收机接收定义处理内容的流条目并更新流表。如上所述，开放流交换机使用流表中所存储的条目作为控制信息来转发分组。如上所述，开放流交换机使用流表中所存储的条目作为控制信息来转发分组。
此外，除上述开放流交换机的功能以外，非专利文献2中的“5.1Pipeline Processing”的部分描述了包括层2以太网(注册商标)交换和层3路由的功能的开放流混合交换机。
引用列表
非专利文献
非专利文献1：
Nick McKeown等"OpenFlow:Enabling Innovation in CampusNetworks,"[在线],[2013年2月18日搜索],因特网<URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf>
非专利文献2：
"OpenFlow Switch Specification"Version 1.3.1(Wire Protocol 0x04),[在线],[2013年2月18日搜索],因特网<URL:https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/specification/openflow-spec-v1.3.1.pdf>
发明内容
技术问题
以上所引用的每一个非专利文献的公开的全部内容通过引用方式并入本文。本发明给出了以下分析。如上所述，在通过开放流表示的集中控制网络中，可以针对每个流实现详细的和集中的控制。同时，为了实现详细的高速控制，需要具有用于存储流条目的充足容量的CAM(内容可寻址存储器)。具体地，当连接终端的数量增加时，从而增加了网络的规模，当针对每个交换机设置的流条目的数量增加时，同样增加了网络的规模。
然而，由于诸如价格、性能和功耗等多个原因，不能在廉价的交换机中大量建立诸如CAM的设备。这已经成为在通过使用廉价交换机构建的网络中实现集中控制网络的瓶颈。
本发明的目的是提供能够促进集中控制网络实现的控制装置、通信系统、交换机控制方法和程序。
问题的解决方案
根据本发明的第一方面，提供了一种控制装置。所述控制装置包括：通信单元，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口。此外，控制装置包括控制信息设置单元，所述控制信息设置单元设置指示所述多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息。另外，控制装置包括路径计算单元，所述路径计算单元基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径。此外，控制装置包括VLAN(虚拟局域网)设置单元，所述VLAN(虚拟局域网)设置单元设置为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的VLAN标识符VLAN ID。
根据第二方面，提供了一种通信系统。该通信系统包括：多个交换机和控制装置。所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口。所述控制单元包括：通信单元，所述通信单元与多个交换机通信。此外，控制装置包括控制信息设置单元，所述控制信息设置单元设置指示多个交换机的第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息。此外，控制装置包括路径计算单元，所述路径计算单元基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径。此外，控制装置包括：VLAN(虚拟局域网)设置单元，所述VLAN(虚拟局域网)设置单元为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的VLAN标识符VLAN ID。
根据第三方面，提供了一种通过包括通信单元的控制装置执行交换机控制方法，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口。所述交换机控制方法包括：由所述控制装置设置指示多个交换机的第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息。此外，交换机控制方法包括：由所述控制装置基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径。此外，交换机控制方法包括：由所述控制装置为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的虚拟局域网标识符VLAN ID。本方法与特定机器绑定，该特定机器是对交换机组进行控制的控制装置。
根据第四方面，提供了一种程序，使计算机执行以下步骤，所述计算机包括通信单元，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口。该程序使计算机执行：设置指示所述多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息。此外，该程序使计算机执行：基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径。此外，该程序使计算机执行：为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的虚拟局域网标识符VLAN ID。应该注意的是，可以在计算机可读(非瞬时性)存储介质中存储程序。换言之，本发明可以被实现为计算机程序产品。
发明的有益效果
根据本发明，使得有助于促进集中控制网络的实现。
附图说明
图1是示出本发明的第一示例性实施例的通信系统的配置。
图2是示出用于解释本发明的第一示例性实施例的通信系统的示意性网络配置的示意图。
图3是用于解释本发明的第一示例性实施例的控制装置的操作的流程图。
图4是与图3中的步骤S11中的操作相对应的示意图。
图5是与图3中的步骤S12中的操作相对应的示意图。
图6是与图3中的步骤S13中的操作相对应的示意图。
图7是用于解释本发明的第一示例性实施例的交换机的操作的流程图。
图8是用于解释本发明的第一示例性实施例的控制装置的路径切换操作的流程图。
图9是与图8中的步骤S41中的操作相对应的示意图。
图10是与图8中的步骤S42和S43中的操作相对应的示意图。
图11是用于解释通过本发明的第一示例性实施例的交换机的表所保存的信息中的改变的示意图。
图12是用于解释通过本发明的第一示例性实施例的交换机的表所保存的信息中的改变的示意图。
图13是用于解释通过本发明的第一示例性实施例的交换机的表所保存的信息中的改变的示意图。
图14是用于解释通过本发明的第一示例性实施例的交换机的表所保存的信息中的改变的示意图。
图15是用于解释通过本发明的第一示例性实施例的交换机的表所保存的信息中的改变的示意图。
图16是用于解释通过本发明的第一示例性实施例的交换机的表所保存的信息中的改变的示意图。
图17是用于解释通过本发明的第一示例性实施例的交换机的表所保存的信息中的改变的示意图。
图18是用于解释通过本发明的第一示例性实施例的交换机的表所保存的信息中的改变的示意图。
图19是用于解释本发明的第二示例性实施例的控制装置的操作的流程图。
图20是用于解释本发明的第二示例性实施例的通信系统的操作的示意图。
图21是用于解释本发明的第二示例性实施例的通信系统的操作的示意图。
图22是用于解释本发明的第二示例性实施例的通信系统的操作的示意图。
图23是用于解释本发明的第二示例性实施例的通信系统的操作的示意图。
具体实施方式
首先将参照附图给出示例性实施例的发明内容。应该注意的是，仅为了理解的方便而不旨在本发明限制为附图中所示的模式，作为示例针对每个单元给出发明内容中的附图参考标记。
参照图1，本发明在其示例性实施例中可以通过包括交换机10和控制装置20的配置来实现，交换机10包括基于外部设置的控制信息来处理分组的第一分组转发功能101和学习接收分组的传输源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口的第二分组转发功能102。
更具体地，可以通过控制装置实现控制装置20，控制装置包括：通信单元201，所述通信单元201与交换机10进行通信；控制信息设置单元202，所述控制信息设置单元202设置指示交换机10的第一分组转发功能101使用第二分组转发功能102来转发分组的控制信息；路径计算单元203，所述路径计算单元203基于交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及VLAN设置单元204，所述VLAN设置单元204设置分组转发路径上的交换机中的分组的输入/输出端口的分组的VLAN ID(虚拟局域网ID)。
控制装置20针对在意图路径上的交换机的端口设置VLAN ID，同时设置指示交换机10使用第二分组转发功能102来转发分组的控制信息。因此，在接收到分组时，交换机10根据针对第一分组转发功能设置的控制信息来使用第二分组转发功能102转发分组。更具体地，交换机10基于通过第二分组转发功能102学习的结果来开始转发分组。同时，由于已经在意图路径上设置了VLAN ID，可以至少在层2等级实现流控制，而不需要设置大量控制信息。
(第一示例性实施例)
接下来，将参照附图具体描述本发明的第一示例性实施例。图1是示出本发明的第一示例性实施例的通信系统的配置的示意图。图1示出了其中交换机10经由控制通道与控制装置20连接的配置。图1中的示例示出了与一个控制装置20连接的一个交换机10，但是可以存在多个交换机10和多个控制装置20。
交换机10包括第一分组转发功能101和第二分组转发功能102，第一分组转发功能101基于通过控制装置20设置的控制信息来处理接收分组，第二分组转发功能102学习接收分组的传输源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口。可以通过设置指示从非专利文献2中的开放流混合交换机的预留端口转发的控制信息(流条目)来实现该交换机10。
控制装置20包括：通信单元201,通信单元201使用(例如)开放流协议与交换机10通信；控制信息设置单元202，控制信息设置单元202设置指示交换机10的第一分组转发功能101使用第二分组转发功能102来转发分组的控制信息；路径计算单元203，路径计算单元203基于交换机之间的连接关系计算分组转发路径；以及VLAN设置单元204，VLAN设置单元204设置分组转发路径上的交换机中的分组的输入/输出端口的分组的VLAN ID。
此外，可以通过计算机程序来实现图1中所示的控制装置20和交换机10的每个单元(处理装置)，所述计算机程序具有使用其硬件来执行上述每个处理的这些设备所构成的计算机。
接下来将参照附图详细描述本示例性实施例的控制装置20和交换机10的操作。以下说明假设控制装置20和四个交换机(与图1中的交换机10等同地配置)如图2所示连接。图2中的实线指示终端A50和B 60与交换机11至14之间的物理链路，并且虚线指示控制装置20和交换机11至14之间的控制信道。在以下描述中，控制装置20通过控制交换机11至14来控制终端A 50和B 60之间的通信路径。
图3是用于解释本发明的第一示例性实施例的控制装置20的操作的流程图。在图3中控制装置20首先设置用于受控的交换机11至14的正常端口转发的控制信息(流条目)(图3中的步骤S11)。例如,该处理可以通过来自交换机11至14的分组接收通知(Packet-In消息)的接收来触发，或者可以通过网络管理员作为初始设置处理来执行。
图4是与图3中的步骤S11相对应的示意图。在图4的示例中，控制装置20设置用于交换机11至14的正常端口转发的控制信息(流条目)。图4中的示例可以通过将在所有字段中设置通配符的匹配规则(任意)与执行来自非专利文献2中定义的正常端口的转发的动作(输出正常)相关联来实现。此外，不需要在每个匹配规则字段中设置通配符，而可以使用例如仅指定输入端口的匹配规则或仅针对具有标记为控制对象的特定字段的分组的匹配规则。
接下来，控制装置20计算终端A 50和终端B 60之间的分组转发路径(图3中的步骤S12)。可以每次基于附图中未示出的网络拓扑和终端A 50和终端B 60的位置信息(连接交换机信息)来执行路径计算，或者可以从一组预先计算的路径中(例如最短路径树)中选择终端A 50和终端B 60之间的路径。这里如图5中所示，假设计算了通过交换机11、12和14的路径。
接下来，控制装置20针对分组转发路径上的交换机的端口设置针对终端A50和B 60之间的分组所确定的VLAN ID，该分组转发路径上的交换机的端口充当终端A 50和B 60之间的分组的输入/输出端口(图3中的步骤S13)。可以使用贴附到具有分组接收通知(Packet-In消息)的从交换机接收的分组的VLAN ID作为VLAN ID集合。此外当控制装置20为交换机11至14设置VLAN ID时，可以使用针对添加功能的控制消息，例如非专利文献2中的Experimenter消息。此外，可以采用网络设置协议(例如NETCONF)或经由外部系统来设置VLAN ID的方法。
图6是示出其中已经为终端A 50和B 60之间的分组转发路径上的端口设置了的等于10的VLAN ID的状态的示意图。在该状态中，当接收到从终端A 50到终端B 60的分组时，交换机11、12和14学习其输出端口。然后当下次接收从终端B 60到终端A 50的分组时，它们转发来自学习过的端口的分组。如图6中所示由于已经设置了用于路径上的端口的合适的VLAN ID，所以将不会丢弃或从路径上不必要的端口发送分组。
接下来，将参照附图描述执行上述分组转发的交换机操作。图7是用于解释本发明第一示例性实施例的交换机操作的流程图。图7中当接收具有向其附加的预定VLAN ID标签的分组时，交换机11至14使用第一分组转发功能101来搜索具有与接收分组相匹配的匹配条件的控制信息(流条目)(图7中的步骤S31)。
当作为搜索的结果没有找到具有与接收分组相匹配的匹配规则的控制信息(流条目)时(图7中的步骤S22中的“否”)，即没有设置图3中步骤S11中设置的控制信息，则交换机11至14向控制装置20转发分组并请求设置控制信息(流条目)(图7中的步骤S23)。
当作为搜索的结果找到了具有与接收分组相匹配的匹配规则的控制信息(流条目)时(图7中的步骤S22中的“是”)，即已经设置了图3中步骤S11中控制信息设置，则交换机11至14向第二分组转发功能102转发分组。像层2交换机一样，第二分组转发功能102首先参照其MAC(媒体接入控制)表(MAC地址表)，以确认是否已经学习了源MAC地址(Src MAC)(图7中的步骤S24)。当尚未学习源MAC地址时(图7中步骤S25中的“否”)，则第二分组转发功能102在MAC表中登记一组源MAC地址、接收端口和接收分组的VLAN ID(图7中的步骤S26)。
接下来，第二分组转发功能102参照MAC表(MAC地址表)，以确认是否已经学习了目的MAC地址(Dst MAC)(图7中的步骤S27)。当尚未学习目的MAC地址时(图7中步骤S28中的“是”)，则”第二分组转发功能102发送从由MAC表中的相应条目所指示的端口接收到的分组(图7中的步骤S29)。
当尚未学习目的MAC地址时(图7中的步骤S28中的“否”)，第二分组转发功能102泛洪分组(发送来自除接收端口以外的设置了同一VLAN ID的所有端口的分组)(图7中的步骤S30)。
如上所述，已经设置了正常端口转发的控制信息(流条目)的交换机11至14能够执行与层2交换机等价的分组转发操作。
接下来，将描述当分组转发路径中发生故障时的操作，通过该操作终端A 50和B 60能够彼此通信。图8是用于解释本发明第一示例性实施例的控制装置的路径切换操作的流程图。在图8中，控制装置20检测分组转发路径中的故障(图8中的步骤S41)。控制装置20检测分组转发路径中的故障的方法的示例(故障检测手段)包括从交换机11至14接收例如“端口状态”消息的端口配置改变的通知，以及基于交换机11至14之间的保存激活消息的交换的接收电路故障通知。
图9是当交换机12中发生故障时的示意图，交换机12处于图6中可能发生通信的状态。由于交换机位于终端A 50和B 60之间的分组转发路径上，所以控制装置20确定必须改变路径。
控制装置20计算终端A 50和B 60之间的分组转发路径(图8中的步骤S42)。这里假设如图10中所示计算通过交换机11、13和14的路径。
接下来，控制装置20针对新分组转发路径上的交换机13的端口设置终端A50和B 60之间的分组预定的VLAN ID，该新分组转发路径上的交换机的端口充当终端A 50和B 60之间的分组的输入/输出端口。此外，控制装置20删除交换机12的VLAN ID设置(图8中的步骤S43)。这时，控制装置20删除通过在分组转发路径上位于交换机12的正前面的交换机11的第二分组转发功能102学习的条目，交换机11向交换机12的连接端口转发寻址到终端B 60的分组(即其中设置了终端B 60的MAC地址的条目)。类似地，控制装置20删除通过交换机14的第二分组转发功能102学习的条目，交换机14向交换机12的连接端口转发寻址到终端A 50的分组。
图10是示出针对终端A 50和B 60之间新近设置的分组转发路径上的端口设置等于10的VLAN ID状态的示意图。在该状态中，经由通过交换机11、13和14的路径可以实现终端A 50和B 60之间的通信。
接下来，将描述上述正常端口转发的控制信息(流条目)的设置和使能通过交换机的第二分组转发功能的通信的过程，以及交换机的两个表中的内容改变。
图11是示意性示出了与终端A 50和交换机10B和10C连接的交换机10A的配置的示意图。交换机10A的第一分组转发功能保存第一表(流表)101A，第一表(流表)101A存储将匹配规则与动作相关联的控制信息。交换机10A的第二分组转发功能保存将VLAN ID(VID)和DMAC(目的MAC地址)以及端口相关联的MAC表102A。
图12是示出以下状态的示意图：已经执行了图3中的步骤S11至S13的过程并且控制装置20已经在交换机10A的第一表(流表)101A中设置用于正常端口转发的控制信息(流条目)并为交换机10A的相应端口设置VLAN ID。这时，由于终端A 50和B 60之间尚未接收分组，交换机10A的MAC表102A为空。
图13是示出其中交换机10A已经接收了从终端A 50到终端B 60分组的状态的示意图。如在上述交换机的操作中，在接收标有等于10的VLAN ID的分组时，交换机10A搜索第一表(流表)101A，并根据具有匹配规则“全部任意”的条目应用从正常端口输出分组的动作。交换机10A使用第二分组转发功能102在MAC表102A中登记一组源MAC地址、接收端口和接收分组的VLAN ID(参见图13中虚线内的区域)。然而，由于MAC表102A不具有与接收分组的目的MAC地址相对应的任何条目，交换机10A泛洪接收到分组。
因此，向交换机10B转发从终端A 50到终端B 60的分组。交换机10B执行与交换机10A相同的处理，并且从终端A 50到终端B 60的分组到达终端B 60。
然后，如图14中所示，当终端B 60向终端A 50发送分组时，交换机10B根据正常端口转发的控制信息(流条目)的设置，使用第二分组转发功能来处理分组。交换机10B学习终端B 60的MAC地址及其端口信息。此外，由于已经学习了终端A 50的MAC地址，所以交换机10B向交换机10A转发分组。
交换机10A根据用于正常端口转发的控制信息(流条目)的设置，使用第二分组转发功能来处理分组。交换机10A在MAC表102A中登记终端B 60的MAC地址及其端口信息(参见图14中MAC表102A的虚线内的区域)。由于已经学习了终端A 50的MAC地址，所以交换机10A参照MAC表102A中的相应条目，并从端口P1向终端A 50转发分组。
在该状态中，交换机10A和10B已经学习了来自终端A 50和B 60二者的分组的传输目的地，并且终端A 50和B 60将交换分组而在交换分组之后不泛洪。
然后，如图15所示，假设在交换机10A的端口P2和交换机10B之间的链路中发生了故障。在这种情况下，控制装置20执行图8中步骤S41至S43的过程。图16是示出其中控制装置20已经执行了图8中从步骤S41到S43的过程的状态的示意图。更具体地，控制装置20将终端A 50和终端B 60之间的分组转发路径改变为不使用交换机10A的端口P2和交换机10B之间的链路的分组转发路径(交换机10A的端口P1-交换机10A的端口P3-交换机10C-交换机10B)，并根据需要设置和删除VLAN ID。此外，控制装置20从交换机10A的MAC表102A删除表明分组的输出目的地具有终端B 60的MAC地址的条目，同时改变VLAN ID的设置。类似地，控制装置20从交换机10B的MAC表102A删除表明分组的输出目的地具有终端A 50的MAC地址的条目(图中未示出)。
图17是示出其中交换机10A已经接收了从终端A 50到终端B 60分组的状态的示意图。如在上述交换机的操作中，在接收分组时，交换机10A搜索第一表(流表)101A，并根据具有匹配规则“全部任意”的条目应用从正常端口输出分组的动作。交换机10A使用第二分组转发功能102确认是否在MAC表102A中登记了一组源MAC地址、接收端口和接收分组的VLAN ID。由于已经在MAC表中登记了终端A50的MAC地址，所以省略了学习(参见图17中的MAC表102A)。同时，由于MAC表102A不具有与接收分组的目的MAC地址相对应的任何条目，交换机10A使接收到分组泛洪。
因此，向交换机10C转发从终端A 50到终端B 60的分组。交换机10C执行与交换机10A相同的处理，并通过泛洪将从终端A 50到终端B 60的分组转发至交换机10B。最后，从终端A 50到终端B 60的分组经由已经学习了终端B 60的MAC地址的交换机10B到达终端B 60。
然后，如图18中所示，当终端B 60向终端A 50发送分组时，交换机10B根据正常端口转发的控制信息(流条目)的设置来使用第二分组转发功能来处理分组。交换机10B确认是否已经学习了终端B 60的MAC地址以及其端口信息是否已经在MAC表102A中登记。由于已经在MAC表中登记了终端B的MAC地址，所以省略学习。同时，由于已经学习了终端A 50的MAC地址，所以交换机10B参照MAC表102A中的相应条目并向交换机10C转发分组。
在已经学习了终端B 60的MAC地址的设置及其端口信息之后，交换机10C参照MAC表102A中的与终端A 50的MAC地址相关联的条目，并向交换机10A转发分组。类似地，在已经学习了终端B 60的MAC地址的设置及其端口信息之后(端口P3；参见图18中MAC表102A中的虚线内的区域)，交换机10A参照MAC表102A中的与终端A 50的MAC地址相关联的条目，并向终端A 50转发分组。
在该状态中，交换机10A和10C同样已经学习了来自终端A 50和B 60二者的分组的传输目的地，并且终端A 50和B 60将交换分组而在交换分组之后不泛洪。
(第二示例性实施例)
接下来，将描述本发明的第二示例性实施例，在第二示例性实施例中，第一示例性实施例的控制装置20的操作被改变。控制装置和交换机的基本配置与第一示例性实施例相同，但是控制装置20的控制信息设置单元202为一些交换机设置接收分组的转发目的地的控制信息而不是正常端口转发的控制信息(流条目)。因此，以下将主要解释该差异。
图19是用于解释本发明的第二示例性实施例的控制装置的操作的流程图。从步骤S31至S32的操作与图3中第一示例性实施例的步骤S11至S12的操作相同。本发明第二示例性实施例的控制装置20A设置用于在步骤S32中计算出的分组转发路径上转发特定交换机的分组的控制信息(流条目)(步骤S33)。
接下来，控制装置20A为针对在步骤S33中未设置用于转发分组的控制信息(流条目)的交换机的端口设置针对终端A50和B 60之间的分组预定的VLAN ID，这些端口充当交换机的终端A 50和B 60之间的分组的输入/输出端口(图19中的步骤S34)。
例如基于每个交换机能够保存的控制信息(流条目)的条数来确定针对其设置用于转发分组的控制信息(流条目)的交换机。例如如果交换机能够保存的控制信息(流条目)的条数大于预定阈值(或不小于预定阈值)，则将针对交换机设置用于转发分组的控制信息(流条目)。针对能够保存小于预定阈值条数的控制信息(流条目)(或不大于预定阈值条数的控制信息(流条目))的交换机，仅设置用于正常端口转发的控制信息(流条目)。否则，可以通过考虑交换机的位置(例如它是核心交换机还是边缘交换机)或者它是否具有第二分组转发功能102来选择设置了用于转发分组的控制信息(流条目)的交换机。
图20和21是示出以下状态的示意图：已经为终端A 50和B 60之间的分组转发路径上的交换机12设置了用于转发分组的控制信息(流条目)，并且已经为其他交换机11和14的端口设置了等于10的VLAN ID。在该状态中，如第一示例性实施例中交换机11和14转发分组。此外，交换机12具有第一分组转发功能101，第一分组转发功能101关于向控制装置20A指定的端口转发分组和输出接收分组的控制信息(流条目)。
如上所述，可以将本发明改变为其中针对路径上的一些交换机设置用于转发分组的控制信息(流条目)的模式。结果，与第一示例性实施例相比能够减少由路径上的交换机执行的泛洪的发生。此外，即便设置了用于转发分组的控制信息(流条目)的交换机不具有第二分组转发功能102，也可以实现本示例性实施例。
此外，与第一示例性实施例类似，在本示例性实施例中也可以灵活地切换路径，解决路径上交换机中的故障。例如当如第一示例性实施例所述在路径上的交换机12发生故障时，控制装置20A如图22中所示重新计算终端A 50和B 60之间的另一条路径。
然后，控制装置20A针对新分组转发路径上的交换机13设置用于转发分组的控制信息(流条目)。此外控制装置20A设置用于与交换机S13连接的交换机11的端口和与交换机13连接的交换机14的端口预定的VLAN ID。此外，控制装置20A从与交换机12连接的交换机11和14的端口删除VLAN ID。然后，控制装置20A删除通过在分组转发路径上位于交换机12的正前面的交换机11的第二分组转发功能102学习的条目，交换机11向与交换机12的连接端口转发寻址到终端B 60的分组。类似地，控制装置20A删除通过交换机14的第二分组转发功能学习的条目，交换机14向与交换机12连接的端口转发寻址到终端A 50的分组。
在上述配置中，在针对路径上的一些交换机设置了用于转发分组的控制信息(流条目)的模式中，能够根据故障和网络状态，容易地切换路径。
此外在第二示例性实施例中，在已经执行了图19中步骤S32中的路径计算之后设置用于转发分组的控制信息(流条目)，然而可以如图23中所示事先针对预定的交换机,设置用于转发分组的控制信息(流条目)。在这种情况下，可以忽略路径切换时的交换机12和13的控制信息的设置。
最后，将总结本发明的优选模式。
[模式1]一种控制装置，包括：
通信单元，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口；
控制信息设置单元，所述控制信息设置单元设置指示所述多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息；
路径计算单元，所述路径计算单元基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及
虚拟局域网VLAN设置单元，所述VLAN设置单元为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的VLAN标识符VLAN ID。
[模式2]根据模式1所述的控制装置，其中
所述VLAN设置单元通过向所述转发路径上的所述交换机的所述第一分组转发功能发送预定的控制消息来设置所述VLAN ID。
[模式3]根据模式1或2所述的控制装置，还包括：
用于检测所述转发路径中故障的装置，其中：
当在所述转发路径中检测到故障时，所述路径计算单元重新计算分组的转发路径，并且所述VLAN设置单元替换所述VLAN ID。
[模式4]根据模式1至3中任一项所述的控制装置，其中：
所述控制信息设置单元设置为所述多个交换机中的至少一个交换机指定接收分组的转发目的地的控制信息，替代指示由所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息。
[模式5]根据模式4所述的控制装置，其中
所述控制信息设置单元基于所述多个交换机之一能够保存的控制信息的条数，确定是否设置为所述多个交换机之一指定所述接收分组的所述转发目的地的所述控制信息。
[模式6]一种通信系统，包括：
多个交换机；以及
控制装置，其中
所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口，以及
所述控制装置包括：
通信单元，所述通信单元与多个交换机通信；
控制信息设置单元，所述控制信息设置单元设置指示多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息；
路径计算单元，所述路径计算单元基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及
虚拟局域网VLAN设置单元，所述VLAN设置单元为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的VLAN标识符VLAN ID。
[模式7]一种交换机控制方法，包括：
由控制装置设置指示多个交换机的第一分组转发功能使用第二分组转发功能来转发分组的控制信息，所述控制装置包括通信单元，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口；
基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及
为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的虚拟局域网标识符VLAN ID。
[模式8]一种程序，使计算机执行以下步骤，所述计算机包括通信单元，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口：
设置指示所述多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息；
基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及
为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的虚拟局域网标识符VLAN ID。
此外，模式6至8能够如模式1一样被发展为模式2至5。
此外，上述非专利文献的公开内容以引用方式并入于此。应当注意的是，在整个公开中将显而易见的本发明的其他对象、特征和方面，并且可以在不离开本文所公开的范围和这里所附的权利要求的范围内做出修改。还应当注意的是，公开的/要求的要素、要件或项目的任意组合将落入上述修改范围下。具体地，本说明书中所使用的数值范围应当被理解为特定数值或较小的数值范围，即使说明书没有这样声明。
参考符号列表
10，11至14：      交换机
20，20A：         控制装置
50，60：          终端A，终端B
101：             第一分组转发功能
102：             第二分组转发功能
201：             通信单元
202：             控制信息设置单元
203：             路径计算单元
204：             VLAN设置单元

Claims (20)

1.一种控制装置，包括：
通信单元，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口；
控制信息设置单元，所述控制信息设置单元设置指示所述多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息；
路径计算单元，所述路径计算单元基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及
虚拟局域网VLAN设置单元，所述VLAN设置单元为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的VLAN标识符VLAN ID。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中
所述VLAN设置单元通过向所述转发路径上的所述交换机的所述第一分组转发功能发送预定的控制消息来设置所述VLAN ID。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，还包括：
用于检测所述转发路径中的故障的装置，其中
当在所述转发路径中检测到故障时，所述路径计算单元重新计算分组转发路径，并且所述VLAN设置单元替换所述VLAN ID。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其中
所述多个交换机将由所述第二分组转发功能所学习的所述地址和所述端口之间的所述关系保存为条目，以及
所述控制装置指示所述多个交换机删除包括与所检测到的故障有关的端口的条目。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其中：
所述控制信息设置单元设置为所述多个交换机中的至少一个交换机指定接收分组的转发目的地的控制信息，替代指示由所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其中
所述控制信息设置单元基于所述多个交换机之一能够保存的控制信息的条数，确定是否设置为所述多个交换机之一指定所述接收分组的所述转发目的地的所述控制信息。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中
当所述多个交换机之一能够保存的控制信息的所述条数大于预定阈值时，所述控制信息设置单元设置为所述多个交换机之一指定所述接收分组的所述转发目的地的所述控制信息。
8.一种通信系统，包括：
多个交换机；以及
控制装置，其中
所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口，以及
所述控制装置包括：
通信单元，所述通信单元与多个交换机通信；
控制信息设置单元，所述控制信息设置单元设置指示多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息；
路径计算单元，所述路径计算单元基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及
虚拟局域网VLAN设置单元，所述VLAN设置单元为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的VLAN标识符VLAN ID。
9.一种交换机控制方法，包括：
由控制装置设置指示多个交换机的第一分组转发功能使用第二分组转发功能来转发分组的控制信息，所述控制装置包括通信单元，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口；
基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及
为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的虚拟局域网标识符VLAN ID。
10.根据权利要求9所述的交换机控制方法，其中
所述控制装置通过向所述转发路径上的所述交换机的所述第一分组转发功能发送预定的控制消息来设置所述VLAN ID。
11.根据权利要求9或10所述的交换机控制方法，包括：
由所述控制装置检测所述转发路径中的故障；以及
当在所述转发路径中检测到故障时，重新计算分组转发路径，并替换所述VLAN ID。
12.根据权利要求11所述的交换机控制方法，包括：
由所述多个交换机将由所述第二分组转发功能所学习的所述地址和所述端口之间的所述关系保存为条目，以及
由所述控制装置指示所述多个交换机删除包括与所检测的故障有关的端口的条目。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的交换机控制方法，包括：
由所述控制装置设置为所述多个交换机中的至少一个交换机指定接收分组的转发目的地的控制信息，替代指示由所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息。
14.根据权利要求13所述的交换机控制方法，包括：
由所述控制装置基于所述多个交换机之一能够保存的控制信息的条数，确定是否设置为所述多个交换机之一指定所述接收分组的所述转发目的地的所述控制信息。
15.根据权利要求14所述的交换机控制方法，其中
当所述多个交换机之一能够保存的控制信息的所述条数大于预定阈值时，所述控制装置设置为所述多个交换机之一指定所述接收分组的所述转发目的地的所述控制信息。
16.一种程序，使计算机执行以下步骤，所述计算机包括通信单元，所述通信单元与多个交换机通信，所述多个交换机包括第一分组转发功能和第二分组转发功能，所述第一分组转发功能基于外部设置的控制信息来处理分组，所述第二分组转发功能学习接收分组的发送源地址和接收端口之间的关系并确定分组的输出端口：
设置指示所述多个交换机的所述第一分组转发功能使用所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息；
基于所述多个交换机之间的连接关系来计算分组转发路径；以及
为所述分组转发路径上的交换机中的所述分组的输入/输出端口设置针对所述分组预定的虚拟局域网标识符VLAN ID。
17.根据权利要求16所述的程序，使所述计算机执行：
通过向所述转发路径上的所述交换机的所述第一分组转发功能发送预定的控制消息来设置所述VLAN ID。
18.根据权利要求16或17所述的程序，使所述计算机执行：
检测所述转发路径中的故障；以及
当在所述转发路径中检测到故障时，重新计算分组转发路径，并且替换所述VLAN ID。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的程序，使所述计算机执行：
设置为所述多个交换机中的至少一个交换机指定接收分组的转发目的地的控制信息，替代指示由所述第二分组转发功能来转发分组的控制信息。
20.根据权利要求19所述的程序，使所述计算机执行：
基于所述多个交换机之一能够保存的控制信息的条数，确定是否设置为所述多个交换机之一指定所述接收分组的所述转发目的地的所述控制信息。
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