CN106487722A - 流交换器、控制器和中继设备 - Google Patents

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Abstract

流交换器、控制器和中继设备。一种流交换器存储多对的数据平面通信中所使用的通信协议的协议消息和所述协议消息的标识符。所述流交换器将所存储的协议消息中的任一个应用于数据平面通信，并且将与数据平面中的流控制目标的协议消息对应的标识符应用于针对控制器的控制平面通信。

Description

流交换器、控制器和中继设备
技术领域
本文所讨论的实施方式涉及一种流交换器、控制器和中继设备。
背景技术
近年来，由于计算资源的虚拟化被开发并且可按需在网络中部署虚拟计算机，SDN(软件定义网络)已引起注意。
SDN是可用于利用软件按需设定或改变网络的技术。因此，已研究了将SDN应用于通过单个控制器管理和控制多个流交换器的网络。
开放流(OF)协议是可用于在这种网络中实现SDN的通信协议的有前景的候选之一。控制器可通过利用OF协议与各个流交换器通信来管理和控制各个流交换器。
支持OF协议的控制器可被称作OF控制器(OFC)，支持OF协议的流交换器可被称作OF交换器(或开放流SW)。
现有技术文献列表
专利文献1：JP 2014-502811 T
专利文献2：JP 2011-82834 A
专利文献3：JP 2014-27443 A
非专利文献1：IEEE 802.1 AB
然而，随着与控制器和各个流交换器之间的管理或控制有关的控制平面中的流量增加，在控制平面中可能发生拥塞。
发明内容
在一个方面，本申请中所描述的技术的一个目的在于能够减少控制器与流交换器之间的控制平面中的流量。
在一个方面，一种流交换器可包括存储单元和通信处理器。该存储单元可存储多对的数据平面通信中所使用的通信协议的协议消息和所述协议消息的标识符。该通信处理器可将从存储单元选择的协议消息应用于数据平面通信，并且将从存储单元选择的标识符应用于针对控制器的控制平面通信。所选择的标识符与流的控制目标的协议消息对应。所述控制器可控制数据平面通信中的协议消息的流中的任一个。
在另一方面，一种控制器可包括存储单元和通信处理器。该存储单元可存储多对的多个流交换器之间的数据平面通信中所使用的通信协议的协议消息和所述协议消息的标识符。该通信处理器可将从存储单元选择的标识符应用于控制平面通信以用于控制数据平面通信中的协议消息的流中的任一个。所选择的标识符与流的控制目标的协议消息对应。
在另一方面，一种中继设备可对控制器与多个流交换器之间的控制平面通信进行中继。该中继设备可包括存储单元和通信处理器。该存储单元可存储多对的流交换器之间的数据平面通信中所使用的通信协议的协议消息和所述协议消息的标识符。该通信处理器可将从存储单元选择的标识符应用于针对控制器的控制平面通信。所述控制器可被配置为控制数据平面通信中的协议消息的流中的任一个。所选择的标识符与流的控制目标的协议消息对应。通信处理器可将协议消息应用于针对流交换器中的任一个流交换器的控制平面通信。应用于控制平面通信的协议消息与从存储单元选择的标识符对应。
在一个方面，可减少控制器与流交换器之间的控制平面中的流量。
附图说明
图1是示出根据第一实施方式的通信系统的配置示例的框图；
图2是示意性地示出在图1的通信系统中利用分组传入消息和分组传出消息在数据平面(DP)传输路径上交换通信协议的消息的示例的示图；
图3A是示出分组传出消息的格式示例的示图；
图3B是示出分组传入消息的格式示例的示图；
图4是示意性地示出在图1和图2所示的通信系统中的控制网络中的加载(load-up)的示例的示图；
图5和图6是示出根据第一实施方式的通信系统的操作示例的示图；
图7是示出第一实施方式中所使用的注册(或删除)请求消息的格式示例的示图；
图8是示出根据第一实施方式的通信系统的操作示例的示图；
图9是示出第一实施方式中所使用的发出请求消息的格式示例的示图；
图10和图11是示出第一实施方式中的通信系统的操作示例的示图；
图12是示出第一实施方式中所使用的注册请求消息(或删除请求消息)的格式示例的示图；
图13是示出第一实施方式中的通信系统的操作示例的示图；
图14是示出第一实施方式中所使用的接收通知消息的格式示例的示图；
图15是示出根据第一实施方式的开放流控制器(OFC)的功能配置示例的框图；
图16是示出根据第一实施方式的OFC的硬件配置示例的框图；
图17和图18是示出操作的流程图。
图19是示出根据第一实施方式的开放流SW的功能配置示例的框图；
图20是示出根据第一实施方式的开放流SW的硬件配置示例的框图；
图21和图22是示出根据第一实施方式的开放流SW的操作示例的流程图；
图23是示出根据第二实施方式的通信系统的配置示例和操作示例的框图；
图24是示出根据第二实施方式的协议转换器的功能配置示例的框图；以及
图25是示出根据第二实施方式的开放流SW的功能配置示例的框图。
具体实施方式
以下，将参照附图描述实施方式。然而，下面所描述的实施方式仅是示意性的，而非意在排除下面没有明确地描述的各种修改和技术的应用。另外，可选地，下面所描述的各种示例性方面可被组合并实现。另外，在用于以下实施方式的附图中被指派相同标号的组件将表示相同组件，除非另外指明。
(第一实施方式)
图1是示出根据第一实施方式的通信系统的配置示例的框图。如图1所示，通信系统1可包括多个交换器2-1至2-N(#1至#N)和控制器3。“N”是等于2或更大的整数，在图1的示例中N＝5。当不需要将交换器2-1至2-N(#1至#N)彼此区分时，它们可被表示为交换器2-i(#i)(i＝1至N之一)或者交换器2。
各个交换器2是通信设备或通信装置的示例，可以是支持开放流(OF)协议的开放流SW。如上所述，OF协议是可用于实现SDN的通信协议的一个有前景的候选。
控制器3可经由控制网络4与各个交换器2通信连接。各个交换器2的操作可经由控制网络4通过通信集中地管理和控制。
为了描述，经由控制网络4的与各个交换器2的管理或控制有关的通信可被称作“控制通信”或“控制平面通信”。“控制平面通信”可被简写为“CP通信”。用于“CP通信”的信号和消息可分别被称作“控制信号”和“控制消息”。OF协议适用于“CP通信”。
可用于利用OF协议执行CP通信的控制器3可被称作“开放流控制器(OFC)3”。控制网络4可包括可用于在OFC 3和开放流SW 2之间切换控制通信的连接的交换器41。设置有OFC 3和开放流SW 2的通信系统1可被称作“OF网络1”。
在OF网络1中，OFC 3以及在OFC 3中运行的应用31可被称为构成控制平面(CP)。此外，各个开放流SW 2可被称为构成数据平面(DP)。换言之，可通过将OF协议应用于开放流SW2和OFC 3之间的CP通信来分离CP和DP。
在OFC 3中运行的应用31的示例可以是支持LLDP(链路层发现协议)的应用。因此，应用31可被称作“LLDP应用31”。
在OF协议中，定义了“分组传入消息”和“分组传出消息”。这些消息允许在DP传输路径中按需提供与各种协议中的任一个对应的设备。各个消息是“控制消息”的示例。
“分组传入消息”可用于向OFC 3通知从DP传输路径接收的各种协议的数据(例如，分组)。此外，“分组传出消息”可用于指示由OFC 3向DP传输路径的各种通信协议的分组传输(或发出)。
图2示意性地示出在DP传输路径上利用分组传入消息和分组传出消息交换LLDP消息(可被称作“LLDP分组”)的示例。“分组传入消息”和“分组传出消息”可分别被简写为“分组传入”和“分组传出”。
在图2中，LLDP应用31指示OFC 3允许OFC 3接收(或接受)从DP传输路径接收的LLDP分组。
根据该指令，OFC 3可针对各个开放流SW 2设定流条目(flow entry)，其指示当从DP传输路径接收到具有LLDP头的消息(LLDP分组)时，该分组将被发送至OFC 3。
接下来，LLDP应用31指示OFC 3生成将要从例如开放流SW#1的端口#1发出的LLDP分组并且使得开放流SW#1的端口#1发出该LLDP分组。
根据该指令，OFC 3向开放流SW#1发送分组传出。分组传出的格式示例示出于图3A中。分组传出可包括由LLDP应用31生成的LLDP分组以及指示从端口#1发出LLDP分组的指令的信息(可被称作“传输端口信息”)。
当开放流SW#1接收到来自OFC 3的分组传出时，开放流SW#1从所指示的端口#1发出LLDP分组。
如图2所示，在开放流SW#1的端口#1连接至开放流SW#5的端口#2的情况下，从开放流SW#1的端口#1发出的LLDP分组在开放流SW#5的端口#2处被接收。
如上所述，在开放流SW#5中已设定了指示所接收的LLDP分组将要被发送至OFC 3的流条目，因此，开放流SW#5利用分组传入将所接收的LLDP分组发送至OFC 3。
分组传入的格式示例示出于图3B中。分组传入可包括从DP传输路径接收的LLDP分组以及指示接收到LLDP分组的端口(#2)的信息(可被称作“接收端口信息”)。
当OFC 3接收到分组传入时，OFC 3将包括在所接收的分组传入中的LLDP分组以及接收端口信息传送至LLDP应用31。
根据如上所述的过程，开放流SW 2和OFC 3可用于为DP传输路径提供具有LLDP的链路发现功能。
通过将OFC 3的应用31改变为不同于LLDP的另一通信协议的应用，可利用与上文相似的机制为开放流SW 2之间的DP传输路径提供与该不同通信协议对应的功能。
另外，通过为OFC 3准备与各种通信协议对应的应用31并且响应于请求改变应用31，可按需为DP传输路径提供与通信协议对应的所请求的功能。
为了确保互操作性，优选的是使用符合用于开放流SW 2和OFC 3之间的CP传输路径上的发送和接收的标准通信协议规范的消息(也可被称作“协议消息”)。因此，如图3A和图3B所示，例如，OF协议的消息可利用TCP(传输控制协议)头和IP(互联网协议)头封装。
顺便说一句，如图4所示，在OFC 3的应用31在DP传输路径上发送和接收大量的协议消息的情况下，或者在将要通过单个OFC 3控制的开放流SW 2的数量较大的情况下，控制网络4可能拥塞。
近年来，已讨论了将SDN不仅应用于数据中心，而且应用于公共网络。然而，在公共网络中，可用于控制网络4的频带通常有限。因此，认为控制网络4中可能频繁地发生拥塞。另外，由于将要在公共网络中控制的控制目标装置的数量通常较大，所以预期将增加大量开放流SW 2通过单个OFC3来控制的情况。
因此，当仅在DP传输路径上利用OF协议的分组传出和分组传入发送消息(或分组)时，在控制网络4中容易发生拥塞。
因此，下面将描述可用于避免或抑制由OFC3用来控制开放流SW 2的控制网络4中的拥塞的技术。
在一些通信协议中，具有相同内容的消息可在正常状态下被周期性发送。因此，可检查或确认通信设备之间的传输路径的连接性(或可达性)。另外，通信设备可彼此检查或确认对应设备中没有状态改变。
在标准OF协议中，如图3A所示，分组传出包括将要发出至DP传输路径的整个消息。即使当分组传出包括内容与过去接收的消息相同的消息时，OFC 3每次向DP传输路径发出消息也需要向开放流SW 2发送分组传出。
如图3B所示，分组传入包括由开放流SW 2从DP传输路径接收的整个消息。即使当消息具有相同的内容时，开放流SW 2每次接收到消息时也通过将消息包括在分组传入中来将整个接收的消息发送至OFC 3。
因此，通过抑制在正常状态下OFC 3和开放流SW 2之间具有相同内容的消息的这种重复的发送和接收，可减少控制网络4的负荷并且避免或抑制控制网络4中的拥塞的发生。
例如，开放流SW 2可设置有与消息的内容对应的标识符的数据库(DB)。当从OFC 3的应用31重复地发送相同内容的消息时，OFC 3向开放流SW 2的DB增加(或注册)与将要发出至开放流SW 2之间的DP传输路径的消息的内容对应的标识符。
然后，OFC 3可指示代替将要发出至DP传输路径的消息本身，通过向开放流SW2发送与包括和消息的内容所对应的标识符的分组传出相当的控制消息，来向DP传输路径发出消息。
另外，当预期应用31将重复地接收相同内容的消息时，OFC 3向开放流SW 2的数据库增加(或注册)与预期将要重复地接收的消息的内容对应的标识符。
当开放流SW 2从DP传输路径接收到注册在DB中的消息时，开放流SW 2向OFC 3发送与包括和消息的内容所对应的标识符的分组传入相当的控制消息。
如上所述，通过在开放流SW和OFC 3之间的CP通信中在控制消息中包括对应标识符，代替整个消息，可减小在控制网络4中流过的消息的大小(换言之，容量)。因此，可减小控制网络4的负荷。
包括与流过DP传输路径的消息内容对应的标识符的“控制消息”可被视为从OF协议中所使用的标准控制消息扩展的“扩展消息”。
例如，包括代替消息内容的标识符的分组传出可被称作“扩展分组传出”。类似地，包括代替消息内容的标识符的分组传入可被称作“扩展分组传入”。
(操作示例)
以下将参照图5至图14描述通信系统1的操作示例。
图5所示的通信系统1可具有与图1所示的配置相同的配置。在图5中，假设可用于在DP传输路径上提供LLDP的功能的LLDP应用31在OFC 3中运行。还假设OFC 3(例如，LLDP应用31)在初始状态下没有识别出开放流SW 2之间的连接配置(也可被称作“拓扑”)。
LLDP应用31为将要由OFC 3控制的所有开放流SW 2设定流条目，其指示将要向OFC3发送指示LLDP的“88-CC”被设定为以太网型值的分组。“以太网”是注册商标。
接下来，LLDP应用31生成LLDP分组作为将要从开放流SW 2的各个端口发出的协议消息的示例。如图5的左上部所示，LLDP应用31可生成数据库(DB)311，其中为所生成的LLDP分组的各个内容(也可被称作“图像”)注册关于源开放流SW2的信息、关于源端口的信息以及标识符。DB 311可被称作“发出分组DB 311”。
发出分组DB 311可存储用于多个开放流SW 2之间的DP通信的多对消息以及对应消息的标识符。
接下来，如图6所示，LLDP应用31可经由OFC 3通知各个LLDP分组的源开放流SW 2(例如，开放流SW#1)LLDP分组的图像以及对应标识符(处理P10)。
图7所示的注册请求消息适用于该通知。注册请求消息是从OF协议中的诸如分组传出和分组传入这样的控制消息扩展的扩展消息的示例。LLDP分组的图像和对应标识符可被设定至消息主体。另外，指示“注册请求”的消息类型可被设定至OF头。
响应于接收到注册请求消息，开放流SW#1可将消息主体中所设定的LLDP分组的图像和标识符注册在内部DB 211(例如，如图6所示)中。为了描述，开放流SW 2中的DB 211可被称作“分组DB 211”。
分组DB 211可存储将要发出至DP传输路径的多对分组图像或者从DP传输路径接收的可能分组图像以及与分组图像对应的标识符。
注册请求消息可被发送至与LLDP分组的源对应的各个开放流SW 2。可在已接收注册请求消息的各个源开放流SW 2中生成分组DB 211。
另外，分组DB 211中的成对的分组图像和标识符的条目可通过来自OFC 3的控制消息来增加或删除。增加条目的控制消息的示例可以是上述注册请求消息。
此外，例如，删除条目的控制消息(可被称作“删除请求消息”)可以是如下的消息，即，其中，图7所示的注册请求消息的OF头中的消息类型被改变以指示“删除请求”。
可通过删除请求消息来删除分组DB 211中不再需要的条目。因此，可减小或抑制为分组DB 211准备的容量。
在分组DB 211中的注册完成之后，如图8所示，LLDP应用31可基于发出分组DB 311请求各个源开放流SW 2从指定的端口发出LLDP分组(处理P20)。
图9所示的发出请求消息(也可被称作“发出指令”)适用于发出请求。发出请求消息是从OF协议中的向开放流SW 2寻址的控制消息(例如，分组传出)扩展的扩展消息的示例。
然而，发出请求消息的消息主体包括与将要发出的LLDP分组的图像对应的标识符以及源端口信息，不包括LLDP分组的整个图像。指示“发出请求”的消息类型可被设定至OF头。
在图8的示例中，OFC 3响应于来自LLDP应用31的请求向开放流SW#1发送请求开放流SW#1从端口#1发出标识符#1的LLDP分组的发出请求消息。
在开放流SW#1接收到发出请求消息时，开放流SW#1参考分组DB 211以读出与标识符#1对应的LLDP分组并且从端口#1发出LLDP分组(处理P30)。
在图8的示例中，开放流SW#1的端口#1连接至开放流SW#5的端口#2。因此，在开放流SW#5的端口#2处接收从开放流SW#1的端口#1发出的LLDP分组。
开放流SW#5中注册有流条目，其指示将要向OFC 3发送其中指示LLDP的“88-CC”被设定为以太网型值的分组。然而，在此阶段，如图10所示，在开放流SW#5的分组DB 211中还未注册内容与所接收的LLDP分组相同的LLDP分组的条目。
因此，开放流SW#5可利用图3B所示的分组传入将所接收的LLDP分组发送至OFC 3(处理P40)。分组传入可包括LLDP分组的图像、接收到LLDP分组的开放流SW#5的标识信息以及接收端口信息。
响应于接收到开放流SW#5所接收的LLDP分组，如图11所示，LLDP应用31可向开放流SW#5通知LLDP分组#1的图像和对应标识符#1(处理P50)。由此，LLDP分组#1的一对图像和标识符#1被注册在开放流SW#5的分组DB 211中。
类似于图7，例如，图12所示的注册请求消息适用于上述通知。注册请求消息是从OF协议中的向开放流SW 2寻址的控制消息扩展的扩展消息的示例。LLDP消息的图像和对应标识符可被设定至注册请求消息的消息主体。另外，指示“注册请求”的消息类型可被设定至OF头。
在处理P50中，响应于确定在开放流SW#5处可能重复地接收到内容与先前发送至OFC 3的LLDP分组相同的一些LLDP分组，可发送注册请求消息。
然后，如图8所示，LLDP应用31可利用发出请求消息再次请求开放流SW#1发出与标识符#1对应的LLDP分组。在此阶段，开放流SW#5的分组DB 211中注册有与从开放流SW#1接收的LLDP分组相同的图像的分组。
因此，如图13所示，开放流SW#5利用与所接收的LLDP分组#1对应的标识符#1向OFC3的LLDP应用31通知分组接收(处理P60)。
图14所示的接收通知消息适用于分组接收的通知。接收通知消息是从OF协议中的向OFC 3寻址的控制消息(例如，分组传入)扩展的扩展消息的示例。
然而，接收通知消息的消息主体包括与所接收的LLDP分组#1的图像对应的标识符#1以及接收端口信息，不包括所接收的LLDP分组#1的整个图像。指示“接收通知”的消息类型可被设定至OF头。
如上所述，与LLDP分组的图像对应的标识符用于在OFC 3和各个开放流SW 2之间发送和接收的控制消息。因此，可减小控制网络4的流量和负荷。
因此，可抑制控制网络4中的拥塞，换言之，抑制OFC 3和开放流SW 2之间的CP通信中的拥塞。
接下来，将描述可用于执行上述操作示例的OFC 3和开放流SW 2的配置示例及其操作示例。
(OFC 3的配置示例)
图15是示出OFC 3的功能配置示例的框图。
如图15所示，除了上述发出分组DB 311以外，OFC 3可包括端口数据库(DB)312、LLDP处理器313和OF协议处理器314。
图15所示的配置示例是在OFC 3中运行的协议应用31为LLDP应用的情况下的配置示例。协议处理器314可根据在OFC 3中运行的协议应用31所实现的协议来操作。
端口DB 312可存储作为OFC 3的控制目标的所有开放流SW 2的端口信息。如上所述，存储在端口DB 312中的任一条端口信息可被设定至向开放流SW 2寻址的控制消息的消息主体。
LLDP处理器313可通过执行LLDP应用31以生成发出分组DB 311并且基于存储在发出分组DB 311和端口DB 312中的信息来处理LLDP的消息来实现。
例如，LLDP的消息发送处理可包括与LLDP分组和/或控制消息(可为扩展消息)的生成和传输有关的处理。另外，消息发送处理可包括与LLDP分组的图像所对应的标识符的生成和分配有关的处理。此外，LLDP的消息接收处理可包括与控制消息的接收有关的处理。控制消息可以是扩展消息，并且由开放流SW 2发送并向OFC 3寻址。
OF协议处理器314可执行基于OF协议针对开放流SW 2收发消息的处理。例如，OF协议的发送处理可包括将LLDP处理器313所生成的消息封装在OF协议的消息中并且将所封装的消息发送至开放流SW 2的处理。
此外，OF协议的接收处理可包括将从开放流SW 2接收的OF协议的消息解封为LLDP的消息并且将所解封的消息提供给LLDP处理器313的处理。
LLDP处理器313和OF协议处理器314中的每一个是通信处理器的示例。通信处理器将发出分组DB 311中与流控制目标的LLDP分组对应的标识符应用于用来控制开放流SW 2之间的DP中的LLDP分组流的CP通信。
图16是示出OFC 3的硬件配置示例的框图。
如图16所示，例如，OFC 3可包括CPU(中央处理单元)32、存储器33、存储设备34和网络接口(NW-IF)35。多个NW-IF 35可设置在OFC 3中。CPU 32、存储器33、存储设备34和NW-IF 35可通过通信总线36彼此通信连接。
CPU 32是具有运算能力的处理器的示例。具有运算能力的处理器可被称作“计算机”。“处理器”也可被称作硬件“处理器电路”或者硬件“处理器装置”。CPU 32读取并执行存储在存储器33或存储设备34中的程序和数据以实现OFC 3的一个或更多个功能和操作。
“程序”也可被称作“应用”或“软件”。“数据”可包括用于执行“程序”的数据以及通过“程序”的执行而生成的数据。
程序和数据可按照记录在诸如柔性盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、MO、DVD、蓝光盘、USB存储器的计算机可读存储介质中的形式来提供。
例如，计算机从存储介质读取控制程序或数据并且将控制程序和/或数据展开至存储器33中以便于执行。程序和数据可经由通信线路从服务器等提供(换言之，下载)至计算机。
图15所示的LLDP处理器313和OF协议处理器314可通过读取并执行程序(可包括LLDP应用31)和/或可用于实现OFC 3的功能和操作的数据的CPU 32来实现。“程序”可以是计算机的操作系统“OS”的一部分。
存储器33可以是CPU 32的工作存储器并且用于临时存储和展开存储在存储设备34中的程序和/或数据以便于CPU 32的操作。存储器330可以是诸如随机存取存储器(RAM)的半导体存储器。
存储设备34可存储程序和数据以实现OFC 3的功能和操作。例如，硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)等适用于存储设备34。图15所示的发出分组DB 311和端口DB 312可被存储在存储设备34中。
存储器33和存储设备34可被统称为“存储单元”。
NW-IF 35可向控制网络4提供连接接口。可通过NW-IF 35来收发诸如上述扩展消息的控制消息。
(OFC 3的操作示例)
图17和图18是示出OFC 3的操作示例的流程图。如图17所示，OFC 3通过LLDP处理器313参考端口DB 312以获取将要作为LLDP分组的源的开放流SW 2的端口信息(处理P111)。
LLDP处理器313生成将要从所获取的端口信息所标识的端口发出的LLDP分组(处理P112)。响应于LLDP分组的生成，LLDP处理器313生成标识符并将其分配给所生成的LLDP分组的图像(处理P113)。
然后，如图5的左上部所示，LLDP处理器313在发出分组DB 311中针对所生成的LLDP分组的各个图像注册关于源开放流SW 2的信息、关于源端口的信息以及所分配的标识符(处理P114)。
另外，LLDP处理器313生成参照图6和图7所描述的注册请求消息以向LLDP分组的源开放流SW 2发送消息。因此，在源开放流SW 2的分组DB 211中注册LLDP分组的图像和对应标识符。
以下，如参照图8和图9所描述的，LLDP处理器313可向各个开放流SW 2发送包括标识符和源端口信息的发出请求消息(处理P115)。发出请求消息可被周期性地发送。
响应于发出请求消息的传输，LLDP处理器313可执行图18所示的流程图。例如，LLDP处理器313可检查是否接收到由任一个开放流SW 2发送的分组传入(处理P121)。
当接收到分组传入时(处理P121为“是”)，LLDP处理器313可通过对包括在所接收的分组传入中的LLDP分组执行接收处理来确定协议类型或消息类型。另外，LLDP处理器313可更新所接收的分组传入的源开放流SW 2的端口状态(处理P122)。
例如，LLDP应用31可用于通过执行LLDP来获取连接至其它开放流SW 2的任一个端口的各个开放流SW 2的标识符以及端口号信息。LLDP应用31可通过接收LLDP分组来获取这样的信息并因此通过将所获取的信息写入端口DB 312来更新“端口状态”。
然后，基于所确定的协议类型或消息类型，LLDP处理器313可确定分组传入的源开放流SW 2是否可能重复地接收具有相同内容的一些LLDP分组(处理P123)。
当在处理P123中确定“否”时，LLDP处理器313可使得将要执行的处理返回到处理P121。当在处理P123中确定“是”时，LLDP处理器313可将标识符分配给所接收的LLDP分组的图像并且将该分组注册在发出分组DB 311中(处理P124)。
另外，如参照图11和图12所描述的，LLDP处理器313可向分组传入的源开放流SW 2发送注册请求消息。因此，将LLDP分组的图像和标识符注册在开放流SW 2的分组DB 211中(处理P124)。在处理P124之后，LLDP处理器313可使得将要执行的处理返回到处理P121。
此外，当没有接收到分组传入时(处理P121为“否”)时，LLDP处理器313可检查是否接收到由任一个开放流SW 2发送的接收通知消息(参见图13和图14)(处理P125)。
当没有接收到接收通知消息时(处理P125为“否”)，LLDP处理器313可使得将要执行的处理返回到处理P121。
当接收到接收通知消息时(处理P125为“是”)，LLDP处理器313可在发出分组DB311中搜索与包括在接收通知消息中的标识符对应的LLDP分组的图像(处理P126)。
作为搜索发出分组DB 311的结果，当存在与包括在接收通知消息中的标识符对应的LLDP分组的图像时(处理P127为“是”)，LLDP处理器313可通过读取LLDP分组的图像来执行接收处理(处理P128)。另外，LLDP处理器313可更新接收通知消息的源开放流SW 2的端口状态(处理P128)。
当在发出分组DB 311中没有找到与包括在接收通知消息中的标识符对应的LLDP分组的图像时(处理P127为“否”)，LLDP处理器313可使得将要执行的处理返回到处理P121。
如上所述，OFC 3将发出分组DB 311中与流控制目标的LLDP分组对应的标识符应用于用来控制开放流SW 2之间的DP中的LLDP分组流的CP通信。
因此，可减少OFC 3和开放流SW 2之间的CP中的流量。因此，可减小控制网络4的负荷并且抑制控制网络4中的拥塞。
(开放流SW 2的配置示例)
图19是示出上述开放流SW 2的功能配置示例的框图。如图19中所示，除了上述分组DB 211以外，例如，开放流SW 2还可包括OF协议处理器212、DB写入器213、DB参考单元214、流表215、表检查器216和动作处理器217。
OF协议处理器212可基于OF协议针对OFC 3执行发送和接收处理。例如，OF协议中的发送处理可包括发送诸如上述扩展消息这样的控制消息的处理。此外，OF协议中的接收处理可包括接收OFC 3所发送的诸如上述扩展消息这样的控制消息的处理。
DB写入器213可向分组DB 211中写入和注册从OFC 3接收的注册请求消息中所包括的LLDP分组的图像和标识符。
DB参考单元214可基于从OFC 3接收的发出请求消息中所包括的标识符来参考分组DB 211以读取与标识符对应的LLDP分组的图像并且将所读取的图像提供给OF协议处理器212。DB参考单元214可被称作基于标识符搜索分组DB 211的“DB搜索单元214”。
OF协议处理器212将从DB参考单元214提供的LLDP分组的图像传送至动作处理器217以使得动作处理器217将LLDP分组发出至DP传输路径。
流表215可存储流条目，其包括指示与接收自DP传输路径的分组的目的地对应的传送目的地(例如，输出端口)的信息。流条目可包括指示从DP传输路径接收的LLDP分组将要被发送至OFC 3的流条目。
表检查器216根据流表215中的流条目将从DP传输路径接收的分组传送至与目的地对应的输出端口。
动作处理器217执行与为从表检查器216传送来的所接收的分组(例如，头字段)的流定义的“动作”对应的处理。例如，“动作”可被指定为分组的“传送”(或“转发”)或“丢弃”(或“放弃”)。
OF协议处理器212可以是接收包括标识符的控制消息的第一接收器的示例。动作处理器217可以是向DP发送分组DB 211中与包括在从OFC 3接收的控制消息中的标识符对应的消息的第一发送器的示例。
另外，表检查器216可以是接收由其它开放流SW 2发送至DP的消息的第二接收器的示例。OF协议处理器212可以是向OFC 3发送分组DB 211中与第二接收器所接收的消息对应的标识符的第二发送器的示例。
图20是示出开放流SW 2的硬件配置示例的框图。
如图20所示，开放流SW 2可包括例如CPU(中央处理单元)22、存储器23、存储设备24和NW-IF 25。多个NW-IF 25可设置在开放流SW 2中。
类似于OFC 3的CPU 32，CPU 22是具有运算能力的处理器的示例。CPU 22读取并执行存储在存储器23中的程序和数据以实现开放流SW 2的功能和操作。
“程序”也可被称作“应用”或“软件”。“数据”可包括用于执行“程序”的数据以及通过“程序”的执行而生成的数据。
程序和数据可按照记录在计算机可读存储介质中的形式来提供。计算机从存储介质读取程序和/或数据并且将程序和/或数据展开至存储器23中以便于执行。程序和/或数据可经由通信线路从服务器等提供(换言之，下载)至计算机。
图19所示的单元212至214、216和217中的每一个可通过读取并执行可用于实现开放流SW 2的功能和操作的程序和/或数据的CPU 22来实现。
换言之，开放流SW 2的CPU 22可以是处理针对开放流SW 2的DP通信以及针对OFC3的CP通信的通信处理器的示例。OFC 3可用于使用CP通信来控制开放流SW 2之间的DP中的LLDP分组流。
例如，通信处理器可包括图19所示的OF协议处理器212、表检查器216和动作处理器217。然而，通信处理器还可包括图19所示的DB写入器213、DB参考单元214和流表215。
通信处理器将注册在分组DB 211中的LLDP分组应用于开放流SW 2之间的DP通信，并且将分组DB 211中与流控制目标的LLDP分组对应的标识符应用于针对OFC 3的CP通信。
因此，可在将标准LLDP分组应用于开放流SW 2之间的DP通信的同时减少开放流SW2和OFC 3之间的CP中的流量。换言之，可在确定地支持开放流SW 2之间的DP通信的LLDP功能的同时减少CP中的流量。
存储器23可以是CPU 22的工作存储器并且用于临时存储和展开用于CPU 22的操作的程序和/或数据。存储器23可以是诸如RAM的半导体存储器。
存储设备24可存储程序和/或数据以实现作为开放流SW 2的功能和操作。例如，HDD、SSD等适用于存储设备24。图19所示的分组DB 211和流表215可被存储在存储设备24中。
存储器23和存储设备24可被统称为“存储单元”。
NW-IF 25可向控制网络4提供连接接口。可通过NW-IF 25来收发诸如上述扩展消息这样的控制消息。另外，NW-IF 25可提供用于其它开放流SW 2的连接接口。可经由NW-IF25来执行通过DP传输路径针对其它开放流SW 2的DP通信。
(开放流SW 2的操作示例)
图21和图22是示出开放流SW 2的操作示例的流程图。如图21所示，例如，开放流SW2检查OF协议处理器212是否接收到OF协议的消息(处理P211)。
当没有接收到OF协议的消息时(处理P211为“否”)，OF协议处理器212可继续检查是否接收到OF协议的消息。
当接收到OF协议的消息时(处理P211为“是”)，OF协议处理器212参考所接收的消息的消息类型检查所接收的消息是不是OF协议的标准控制消息(处理P212)。
当所接收的消息是OF协议的标准控制消息时(处理P212为“是”)，OF协议处理器212可根据标准OF协议的规范来处理所接收的消息(处理P213)。
当所接收的消息是分组传出时，OF协议处理器212可执行从分组传出所指定的端口发出LLDP分组的处理。
此外，当所接收的消息不是OF协议的标准控制消息时(处理P212为“否”)，OF协议处理器212可基于所接收的消息的消息类型检查所接收的消息是不是注册请求消息(处理P214)。
当所接收的消息是注册请求消息时(处理P214为“是”)，OF协议处理器212可在分组DB 211中注册包括在注册请求消息中的LLDP分组的图像和对应标识符(处理P215)。注册可通过DB写入器213来执行。
此外，当所接收的消息不是注册请求消息时(处理P214为“否”)，OF协议处理器212还可检查所接收的消息是不是发出请求消息(处理P216)。
当所接收的消息是发出请求消息时(处理P216为“是”)，OF协议处理器212可经由DB参考单元214从分组DB 211读取与包括在发出请求消息中的标识符对应的LLDP分组的图像。然后，OF协议处理器212从与包括在发出请求消息中的源端口信息对应的输出端口发出LLDP分组的被读取的图像(处理P217)。
如上所述，当开放流SW 2从OFC 3接收到指定标识符以向DP传输路径发出LLDP分组的指令时，开放流SW 2将与注册在分组DB 211中的标识符对应的LLDP分组发出至DP传输路径。
当所接收的消息既不是注册请求消息也不是发出请求消息时(处理P214和处理P216二者为“否”)，OF协议处理器212可使得将要执行的处理返回到处理P211。
与上述处理分离，如图22所示，例如，开放流SW 2可通过表检查器216检查是否从DP传输路径接收到分组(处理P221)。
当没有从传输路径接收到分组时(处理P221为“否”)，表检查器216可继续监测是否接收到任何分组。当从传输路径接收到分组时(处理P221为“是”)，表检查器216可检查流表215(处理P222)以识别所接收的分组是不是将要发送至OFC 3的分组(处理P223)。
当所接收的分组将不发送至OFC 3时(处理P223为“否”)，表检查器216可与动作处理器217协作以根据与流表215中的条件匹配的“动作”执行处理(处理P224)。
此外，当所接收的分组将要发送至OFC 3时(处理P223为“是”)，表检查器216可经由动作处理器217将所接收的分组传送至OF协议处理器212。
当OF协议处理器212接收由表检查器216传送的分组时，OF协议处理器212可通过DB参考单元214搜索分组DB 211以检查所接收的分组的内容是否已经被注册在分组DB 211中(处理P225和处理P226)。
当内容已经被注册时(处理P226为“是”)，OF协议处理器212可从分组DB 211读取与所接收的分组的内容对应的标识符，并且利用该标识符向OFC 3通知分组接收(处理P228)。该通知可利用包括标识符和接收端口信息的接收通知消息(参见图14)来执行。
如上所述，开放流SW 2基于注册在流表215中的流条目来确定所接收的分组是否将要被发送至OFC 3。当作出肯定确定时，开放流SW 2将所接收的分组与分组DB 211中的条目进行比较以向OFC 3发送注册在匹配的条目中的标识符。
此外，当在分组DB 211中未注册所接收的分组的内容时(处理P226为“否”)，OF协议处理器212可利用标准OF协议的分组传入将所接收的分组发送至OFC 3(处理P227)。
如上所述，开放流SW 2将分组DB 211中的LLDP分组应用于针对其它开放流SW 2的DP通信，并且将分组DB 211中与流控制目标的LLDP分组对应的标识符应用于针对OFC 3的CP通信。
因此，可在针对开放流SW 2之间的DP通信使用标准LLDP分组的同时减少开放流SW2和OFC 3之间的CP中的流量。因此，可在确定地支持开放流SW 2之间的DP通信中的LLDP功能的同时减少控制网络4的负荷并抑制控制网络4中的拥塞。
(第二实施方式)
图23是示出根据第二实施方式的通信系统的配置示例的框图。图23所示的通信系统1与图1所示的第一实施方式的不同之处在于，针对OFC 3和开放流SW 2-i之间的各条路径提供协议转换器5-i。当不需要将协议转换器5-i彼此区分时，它们可被简写为“协议转换器5”。
各个协议转换器5-i通信连接至对应开放流SW 2-i，并且还经由控制网络4通信连接至OFC 3。
协议转换器5可执行使用第一实施方式中所描述的标识符的扩展消息(例如，注册请求、发出请求和接收通知)和OF协议的标准控制消息(例如，分组传出和分组传入)之间的协议转换。协议转换器5可被视为在OFC 3和开放流SW 2之间对CP通信进行中继的中继设备的示例。
例如，各个协议转换器5向OFC 3发送以及从OFC 3接收使用第一实施方式中所描述的标识符的扩展消息(例如，注册请求、发出请求和接收通知)。换言之，代替开放流SW 2，协议转换器5执行在第一实施方式中由开放流SW 2执行的扩展消息的发送和/或接收。
因此，如图24所示，协议转换器5可包括分别与第一实施方式中设置在开放流SW 2中的单元211至214(参见图19)对应的单元511至514。
在OF协议处理器512处理扩展消息的同时，图24所示的OF协议处理器515处理OF协议的标准控制消息。
因此，OF协议处理器512也可被称作扩展OF协议处理器512，OF协议处理器515也可被称作标准OF协议处理器515。
在图24中，OF协议处理器512和515中的每一个是通信处理器的示例。通信处理器也可包括DB写入器513和DB参考单元514。
通信处理器将分组DB 511中与流控制目标的LLDP分组对应的标识符应用于针对OFC 3的CP通信。此外，通信处理器将分组DB 511中与任一个标识符对应的LLDP分组应用于针对任一个开放流SW 2的CP通信。
由于设置了协议转换器5-i，所以在第二实施方式中不需要开放流SW 2来支持扩展消息的处理。因此，如图25所示，在第二实施方式的开放流SW 2中图19所示的单元211至214可为不必要的。
换言之，除了OF协议的标准控制消息以外，第二实施方式的开放流SW 2不需要功能扩展以支持第一实施方式中所描述的扩展消息。
根据第二实施方式的开放流SW 2的硬件配置示例可与第一实施方式中的图20所示的配置示例相同。另外，协议转换器5-i的硬件配置示例可与图16所示的OFC 3的配置示例相同。例如，分组DB 511可被存储在设置在协议转换器5-i中的存储器或存储设备中。另外，上述通信处理器可通过设置在协议转换器5-i中的CPU来实现。
(操作示例)
以下将描述第二实施方式的操作示例。如第一实施方式中一样，假设作为协议应用的示例的LLDP应用31在OFC 3中运行。
如第一实施方式中一样，LLDP应用31可针对将要由OFC 3控制的所有开放流SW 2设定流条目，其指示将要向OFC 3发送其中指示LLDP的“88-CC”被设定为以太网型值的分组。
接下来，LLDP应用31生成LLDP分组作为将要从开放流SW 2的各个端口发出的协议消息的示例。类似于第一实施方式(例如，图5)，LLDP应用31可生成发出分组DB 311，其中，针对所生成的LLDP分组的各个图像注册源开放流SW 2的信息、源端口的信息和标识符。
接下来，LLDP应用31可经由OFC 3向与各个LLDP分组的源开放流SW 2-i对应的协议转换器5-i通知该各个LLDP分组的图像以及对应标识符。作为图7所示的扩展消息的示例的注册请求消息也适用于该通知。
响应于注册请求消息的接收，协议转换器5-i可在内部分组DB 511中注册被设定至消息主体的LLDP分组的图像和标识符。
注册请求消息可被发送至与LLDP分组的源开放流SW 2-i对应的各个协议转换器5-i。可在接收到注册请求消息的各个协议转换器5-i中生成分组DB 511。
在向协议转换器5-i的分组DB 511的注册完成之后，LLDP应用31可基于发出分组DB 311将发出请求消息(参见图9)发送给与源开放流SW 2-i对应的协议转换器5-i。
如第一实施方式中一样，与将要发出的LLDP分组的图像对应的标识符以及源端口信息被包括在发出请求消息的消息主体中，未包括LLDP分组的整个图像。
响应于发出请求消息的接收，协议转换器5-i基于标识符搜索分组DB 511以读取LLDP分组的对应图像。然后，协议转换器5-i将读取的图像设定在分组传出中并且将分组传出发送至对应开放流SW 2-i。
换言之，协议转换器5-i将从OFC 3接收的发出请求消息转换为例如图3A所示的标准分组传出，并且将该标准分组传出发送至开放流SW 2-i。
响应于分组传出的接收，开放流SW 2-i(例如，开放流SW#1)从指定的端口(例如，端口#1)发出包括在分组传出中的LLDP分组的图像。
在图23的示例中，开放流SW#1的端口#1连接至开放流SW#5的端口#2。因此，从开放流SW#1的端口#1发出的LLDP分组在开放流SW#5的端口#2处被接收。
开放流SW#5中注册有流条目，其指示将要向OFC 3发送其中指示LLDP的“88-CC”被设定为以太网型值的分组。因此，开放流SW#5利用OF协议的标准分组传入向协议转换器#5通知分组接收。
例如，分组传入可包括LLDP分组的图像、接收LLDP分组的开放流SW#5的标识信息以及接收端口信息。
在协议转换器#5中，在分组传入中从开放流SW#5接收的LLDP分组的图像在此阶段还未注册在分组DB 511中。因此，例如，协议转换器#5可利用图3B所示的OF协议的标准分组传入来将所接收的LLDP分组的图像发送至OFC 3。
OFC 3将利用分组传入从协议转换器#5接收的LLDP分组的图像与接收到LLDP分组的开放流SW#5的标识信息和接收端口信息一起发送至LLDP应用31。
当LLDP应用31接收到开放流SW#5所接收的LLDP分组的图像时，LLDP应用31可将LLDP分组的图像和对应标识符通知给协议转换器#5的分组DB 511。图12所示的注册请求消息适用于该通知。LLDP分组的图像和对应标识符可被设定至注册请求消息的消息主体。
响应于确定在开放流SW#5处可能重复地接收到具有相同内容的一些LLDP分组，可向协议转换器#5发送注册请求消息。
然后，LLDP应用31可向协议转换器#1发送发出请求消息以再次请求开放流SW#1发出与标识符#1对应的LLDP分组。在此阶段，图像与从开放流SW#1接收的LLDP分组相同的分组已经被注册在协议转换器#5的分组DB 511中。
因此，协议转换器#5利用与由开放流SW#5利用分组传入发送至协议转换器#5的所接收的LLDP分组对应的标识符来向OFC 3中的LLDP应用31通知分组接收。
图14所示的接收通知消息适用于分组接收的通知。接收通知消息的消息主体包括与所接收的LLDP分组的图像对应的标识符以及接收端口信息，不包括所接收的LLDP分组的整个图像。
如上所述，通过在通信系统1中另外设置协议转换器5-i，即使当通信系统1中存在不支持扩展消息的处理的开放流SW 2时，也可减小控制网络4中的负荷。
换言之，通过仅向通信系统1增加协议转换器5-i，可实现类似于第一实施方式中那些的操作和效果，而无需对通信系统1中将大量存在的开放流SW 2进行功能扩展或修改。因此，可有助于将使用第一实施方式中所描述的标识符的控制消息的处理引入现有(或传统)通信系统1中。

Claims (7)

1.一种流交换器，该流交换器包括：
存储单元，该存储单元被配置为存储多对的数据平面通信中所使用的通信协议的协议消息和所述协议消息的标识符；以及
通信处理器，该通信处理器被配置为将从所述存储单元选择的协议消息应用于所述数据平面通信，并且将从所述存储单元选择的标识符应用于针对控制器的控制平面通信，所述控制器被配置为控制所述数据平面通信中的所述协议消息的流中的任一个，所选择的标识符与所述流的控制目标的协议消息对应。
2.根据权利要求1所述的流交换器，其中，所述通信处理器包括：
第一接收单元，该第一接收单元被配置为从所述控制器接收针对所述控制平面的控制消息，所述控制平面消息包括所述标识符中的任一个，以及
第一发送单元，该第一发送单元被配置为从所述存储单元选择协议消息以在所述数据平面通信中发送所选择的协议消息，所选择的协议消息与包括在所述控制消息中的所述标识符对应。
3.根据权利要求1所述的流交换器，其中，所述通信处理器包括：
第二接收单元，该第二接收单元被配置为接收由另一流交换器在所述数据平面通信中发送的消息，以及
第二发送单元，该第二发送单元被配置为从所述存储单元选择标识符以利用所述控制平面通信将所选择的标识符发送至所述控制器，所选择的标识符与所述第二接收单元所接收的所述消息对应。
4.根据权利要求2所述的流交换器，其中，所述通信处理器包括：
第二接收单元，该第二接收单元被配置为接收由另一流交换器在所述数据平面通信中发送的消息，以及
第二发送单元，该第二发送单元被配置为从所述存储单元选择标识符以利用所述控制平面通信将所选择的标识符发送至所述控制器，所选择的标识符与所述第二接收单元所接收的所述消息对应。
5.根据权利要求1所述的流交换器，其中，所述通信协议是链路层发现协议，并且所述控制平面通信是基于开放流协议的通信。
6.一种控制器，该控制器包括：
存储单元，该存储单元被配置为存储多对的多个流交换器之间的数据平面通信中所使用的通信协议的协议消息和所述协议消息的标识符；以及
通信处理器，该通信处理器被配置为将从所述存储单元选择的标识符应用于控制平面通信以用于控制所述数据平面通信中的所述协议消息的流中的任一个，所选择的标识符与所述流的控制目标的协议消息对应。
7.一种被配置为对控制器与多个流交换器之间的控制平面通信进行中继的中继设备，该中继设备包括：
存储单元，该存储单元被配置为存储多对的所述流交换器之间的数据平面通信中所使用的通信协议的协议消息和所述协议消息的标识符；以及
通信处理器，该通信处理器被配置为将从所述存储单元选择的标识符应用于针对所述控制器的控制平面通信，所述控制器被配置为控制所述数据平面通信中的所述协议消息的流中的任一个，所选择的标识符与所述流的控制目标的协议消息对应，并且所述通信处理器被配置为将协议消息应用于针对所述流交换器中的任一个流交换器的所述控制平面通信，应用于所述控制平面通信的所述协议消息与从所述存储单元选择的标识符对应。
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