JP2014027443A - 制御装置、通信システム、通信方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】集中制御型ネットワークにおけるブロードキャストに伴う中継装置と制御装置間のネットワーク負荷と制御装置の処理負荷を低減する。
【解決手段】制御装置は、制御対象の中継装置によって構成されるネットワークのトポロジを取得するトポロジ取得部と、前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノード間のブロードキャスト用経路を計算するブロードキャスト用経路探索部と、前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成する制御コマンド生成部と、前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定する通信部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、通信システム、通信方法及びプログラムに関し、特に、制御対象のスイッチを集中制御する制御装置、通信システム、通信方法及びプログラムに関する。

近年、オープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている（非特許文献１、２参照）。オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散、最適化を行うものである。非特許文献２に仕様化されているオープンフロースイッチは、オープンフローコントローラとの通信用のセキュアチャネルを備え、オープンフローコントローラから適宜追加または書き換え指示されるフローテーブルに従って動作する。フローテーブルには、フロー毎に、パケットヘッダと照合するマッチ条件（Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ）と、フロー統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）と、処理内容を定義したインストラクション（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）と、の組が定義される（非特許文献２の「４．１ Ｆｌｏｗ Ｔａｂｌｅ」の項参照）。

例えば、オープンフロースイッチは、パケットを受信すると、フローテーブルから、受信パケットのヘッダ情報に適合するマッチ条件（非特許文献２の「４．３ Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ」参照）を持つエントリを検索する。検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つかった場合、オープンフロースイッチは、フロー統計情報（カウンタ）を更新するとともに、受信パケットに対して、当該エントリのインストラクションフィールドに記述された処理内容（指定ポートからのパケット送信、フラッディング、廃棄等）を実施する。一方、検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つからなかった場合、オープンフロースイッチは、セキュアチャネルを介して、オープンフローコントローラに対してエントリ設定の要求、即ち、受信パケットを処理するための制御情報の送信要求（Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎメッセージ）を送信する。オープンフロースイッチは、処理内容が定められたフローエントリを受け取ってフローテーブルを更新する。このように、オープンフロースイッチは、フローテーブルに格納されたエントリを制御情報として用いてパケット転送を行う。

また、特許文献１には、パケット通信経路の区間毎に、上記フローエントリのタイムアウト値を異ならせることにより、オープンフローコントローラに相当する経路制御装置の負荷を低減する方法が開示されている。

以下、非特許文献１、２の「オープンフロースイッチ」、特許文献１の「フロースイッチ」等の制御装置から集中制御される機器を「中継装置」と総称する。同様に、非特許文献１、２の「オープンフローコントローラ」、特許文献１の「経路制御装置」等のスイッチを集中制御する装置を「制御装置」と称する。

特開２０１１−１０１２４５号公報

Ｎｉｃｋ ＭｃＫｅｏｗｎほか７名、"ＯｐｅｎＦｌｏｗ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年７月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ" Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１．０ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ （Ｗｉｒｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ０ｘ０２）、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年７月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf〉

以下の分析は、本発明によって与えられたものである。非特許文献１、２及び特許文献１に記載されているとおり、対応するフローエントリを保持していないパケットを受信すると、中継装置は制御装置に宛てて、このパケットを処理するためのフローエントリの設定を要求する。大量のパケット、とりわけブロードキャストパケットやマルチキャストパケットのようなパケットが中継装置に流れ込むと、当該中継装置のみならず、他の中継装置からも制御装置に宛てて大量のフローエントリの設定要求が発行される。この結果、中継装置と制御装置間のネットワーク負荷と、フローエントリの設定要求に応じる制御装置の処理負荷が増大してしまうという問題点がある。

本発明は、上記した集中制御型ネットワークにおけるブロードキャストに伴う中継装置と制御装置間のネットワーク負荷と制御装置の処理負荷を低減できる制御装置、通信システム、通信方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の視点によれば、制御対象の中継装置によって構成されるネットワークのトポロジを取得するトポロジ取得部と、前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算するブロードキャスト用経路探索部と、前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成する制御コマンド生成部と、前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定する通信部と、を備えた制御装置が提供される。

本発明の第２の視点によれば、制御対象の中継装置によって構成されるネットワークのトポロジを取得するトポロジ取得部と、前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算するブロードキャスト用経路探索部と、前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成する制御コマンド生成部と、前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定する通信部と、を備えた制御装置と、前記制御装置から設定された制御情報に基づいてパケットを処理する中継装置と、を含む通信システムが提供される。

本発明の第３の視点によれば、中継装置群を制御する制御装置が、前記中継装置群によって構成されるネットワークのトポロジを取得するステップと、前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算するステップと、前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成するステップと、前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定するステップと、を含む通信方法が提供される。本方法は、中継装置群を制御する制御装置という、特定の機械に結びつけられている。

本発明の第４の視点によれば、中継装置群を制御する制御装置に搭載されたコンピュータに、前記中継装置群によって構成されるネットワークのトポロジを取得する処理と、前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算する処理と、前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成する処理と、前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定する処理と、を実行させるプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な（非トランジエントな）記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

本発明によれば、集中制御型ネットワークにおけるブロードキャストに伴う中継装置と制御装置間のネットワーク負荷と制御装置の処理負荷を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の通信システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置の構成を示す図である。 図２の中継装置１１０１を起点としたブロードキャスト用経路を示す図である。 図４のブロードキャスト用経路に対応するフローエントリの例である。 図２の中継装置１１０２を起点としたブロードキャスト用経路を示す図である。 図６のブロードキャスト用経路に対応するフローエントリの例である。 ブロードキャスト用経路を用いたユニキャストパケットの転送を説明するための図である。 図８の続図である。 図９の続図である。

はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

本発明は、その一実施形態において、図１に示すように、制御対象の中継装置によって構成されるネットワーク１０のトポロジを取得するトポロジ情報取得部２１と、前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算するブロードキャスト用経路探索部２２と、前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成する制御コマンド生成部２３と、ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定する通信部２４と、を備えた制御装置２０にて実現できる。

この制御装置２０は、例えば、図２に示すネットワークのトポロジを取得すると、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算し（図４、図６参照）、これらブロードキャスト用経路上の中継装置に、ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を設定する。

以上のように、中継装置から制御装置に対する制御情報（上記したフローエントリに相当）の設定要求が行われる前に、制御情報を設定するようにしたため、図１に破線で表された中継装置と制御装置間のネットワーク負荷と制御装置の処理負荷を低減することができる。

［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態の通信システムの構成を示す図である。図２を参照すると、制御装置２００から設定された制御情報を用いてパケット処理を行う中継装置１１０１〜１１０５と、これら中継装置１１０１〜１１０５のいずれかに接続して通信する端末１１０６〜１１０８と、制御装置２００とを含む構成が示されている。

中継装置１１０１〜１１０５は、図中破線で示した制御用インタフェースを介して制御装置２００と接続している。

端末１１０６、端末１１０７は、図中実線で示したデータ転送用インタフェースを介して、中継装置１１０１と接続している。端末１１０８は、データ転送用インタフェースを介して、中継装置１１０５と接続している。

中継装置１１０１は、データ転送用インタフェースを介して、中継装置１１０２、中継装置１１０３、中継装置１１０４、中継装置１１０５に接続している。

中継装置１１０２は、データ転送用インタフェースを介して、中継装置１１０１、中継装置１１０４と接続している。

中継装置１１０３は、データ転送用インタフェースを介して、中継装置１１０１、中継装置１１０５と接続している。

中継装置１１０４は、データ転送用インタフェースを介して、中継装置１１０１、中継装置１１０２、中継装置１１０５と接続している。

中継装置１１０５は、データ転送用インタフェースを介して、中継装置１１０１、中継装置１１０３、中継装置１１０４と接続している。

なお、上記した中継装置１１０１〜１１０５として、非特許文献２の仕様に順序したオープンフロースイッチが挙げられる。その他、オープンフロースイッチ以外にも、例えば、Ｔｅｌｎｅｔ経由のＣＬＩ（コマンドラインインタフェース）にて任意のパケットのマッチング条件を指定してパケットの経路を設定できるような装置であってもよい。

図３は、本発明の第１の実施形態の制御装置の構成を示す図である。図３を参照すると、中継装置１１０１〜１１０５との制御用通信を行う中継装置通信部２０１と、中継装置通信部２０１を介して中継装置１１０１〜１１０５間のトポロジを取得するトポロジ情報取得部２０２と、該トポロジを記憶するトポロジ情報管理部２０３と、ユニキャスト用の経路を探索するユニキャスト用経路探索部２０４と、ユニキャスト用経路探索部２０４で探索された経路上の中継装置１１０１〜１１０５に送信する制御情報及びこの制御情報を送信する制御コマンドを生成し、中継装置通信部２０１を介して送信するユニキャスト用経路制御コマンド生成部２０５と、ブロードキャスト（以下、「ＢＣ」とも記す。）用経路を探索するＢＣ用経路探索部２０６と、ＢＣ用経路探索部２０６で探索された経路上の中継装置１１０１〜１１０５に送信する制御情報及びこの制御情報を送信する制御コマンドを生成し、中継装置通信部２０１を介して送信するＢＣ用経路制御コマンド生成部２０７とを備える構成が示されている。

中継装置通信部２０１は、中継装置１１０１〜１１０５との制御用セッションの確立、制御用コマンドの送信・受信を行う。制御用コマンドとしては、非特許文献２に記載のオープンフロープロトコルの制御メッセージを用いてもよい。また、Ｔｅｌｎｅｔ経由のＣＬＩや、ＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等を用いて通信を行ってもよい。

トポロジ情報取得部２０２は、中継装置１１０１〜１１０５間のトポロジの取得を行う。トポロジ取得方法としては、中継装置の隣接中継装置認識情報を吸い上げる方法が挙げられる。このようなプロトコルとして、ＬＬＤＰ（Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が代表的である。また、制御装置２００より特定の中継装置の特定ポートから該中継装置のＩＤとポート番号を含むパケットを出力するように制御を行い、対向となる中継装置から該パケットを受信することで、中継装置間の認識を行う方法も採用可能である。制御装置からのパケット出力とパケット受信には、非特許文献２のＰａｃｋｅｔ−Ｏｕｔメッセージと、Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎメッセージを用いることができる。もちろん、ネットワーク管理者、システム立ち上げ時に事前に設定しておく方法も考えられる。

トポロジ情報管理部２０３は、トポロジ情報取得部２０２が取得したトポロジ情報を管理委し、ユニキャスト用経路探索部２０４、ＢＣ用経路探索部２０６に提供する。

ユニキャスト用経路探索部２０４は、任意の端末間の中継装置１１０１〜１１０５を経由した経路を計算する。端末と接続している中継装置間毎に異なる経路、もしくは、端末と接続している中継装置を起点もしくは終点とした経路木を計算してもよい。経路計算の方法として、最短経路木（ダイクストラ法が代表的）を用いることがあげられる。これら経路は、単一とは限らず、通信単位ごとに異なる経路を用いてもよい。また、この計算の際には、すべての中継装置を起点もしくは終点とした計算を行ってもよい。

ユニキャスト用経路制御コマンド生成部２０５は、ユニキャスト用経路探索部２０４にて計算されたユニキャスト用経路上の中継装置に送信する制御情報及びこの制御情報を送信する制御コマンドを生成する。そして、ユニキャスト用経路制御コマンド生成部２０５は、中継装置通信部２０１を介して、ユニキャスト用経路上の中継装置に対し、前記生成した制御コマンドを送信する。ユニキャスト用の制御情報のマッチ条件には、少なくとも送信先のアドレスが設定される。送信先のアドレスとして、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスとＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス、ＴＣＰ／ＵＤＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のポート等を用いることができる。また、この制御コマンドとして、非特許文献２のフローエントリの設定用メッセージを用いることができる。

ＢＣ用経路探索部２０６は、端末と接続している中継装置から、少なくとも端末と接続している他のすべての中継装置へ配信できるような全域木（スパニングツリー）経路を計算する。この全域木経路として、ネットワークで一つ、もしくは、複数の経路を計算してもよい。複数の経路を計算する場合、端末と接続している中継装置毎に異なる全域経路を計算してもよい。経路計算方法として、最小全域木を求める方法（プリム法、クラスカル法が代表的）が挙げられる。この計算の際には、ある中継装置が端末と接続しておらず全域木の末端である場合には除外することを繰り返して、端末と接続している中継装置間で必要としない中継装置を転送経路から除外してもよい。

ＢＣ用経路制御コマンド生成部２０７は、ブロードキャスト用配信経路での転送を許可するパケットを識別するためのマッチ条件を決定する。ここでは、送信アドレスがブロードキャストアドレスであるパケットをマッチ条件とする。具体的には、送信先ＭＡＣアドレスを伝送するときの先頭ビット（Ｉ／Ｇビット）が１であるパケットを指定する。また、ＢＣ用経路制御コマンド生成部２０７は、ＢＣ用経路探索部２０６にて計算されたブロードキャスト用経路上の中継装置に送信する前記マッチ条件を含む制御情報及びこの制御情報を送信するための制御コマンドを生成する。

ＢＣ用経路制御コマンド生成部２０７にて生成されるブロードキャスト用の制御情報は、ユニキャスト用経路制御コマンド生成部２０５で生成した制御情報より低い優先度が設定される。これにより、ユニキャスト用の制御情報のマッチ条件に適合しないパケットのうち、所定の条件を満たすパケットをブロードキャストの対象とすることができる。また、ブロードキャストの配信経路で転送したくないパケットがある場合、そのようなパケットを識別するためのマッチ条件を持つパケットを廃棄させる制御情報を設定するようにすればよい。

ユニキャスト用経路又はブロードキャスト用経路の上流側の中継装置（例えば、経路の始点にあたる端末と接続された中継装置）で、任意のヘッダフィールドに、ユニキャスト経路による配信、ブロードキャスト用経路による配信であることを区別するためのフラグ（ユニキャスト／ＢＣ識別フラグ）等を埋め込むようにしてもよい。また、この場合に、ユニキャスト用経路又はブロードキャスト用経路の下流側の中継装置（例えば、経路の終点にあたる端末と接続された中継装置）で、前記ヘッダフィールドの復元を行うようにしてもよい。前記フラグ等を書き込むフィールドとしては、ＩＰのＴｏＳ（Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）フィールド、ＶＬＡＮ Ｐｒｉｏｒｉｔｙフィールド等が考えられる。

また、前記任意のフィールドにフラグを書き込む代わりに、ヘッダフィールド中の任意のアドレスを縮退し、縮退したアドレスに前記したフラグを入れてもよい。具体的には、送信先ＭＡＣアドレスを縮退して、送信先ＭＡＣアドレスに縮退したＭＡＣアドレスと前記フラグを入れることが挙げられる。この際には、出口側の中継装置（例えば、経路の終点にあたる端末と接続された中継装置）に、縮退したアドレスから元のアドレスを復元する処理を行わせる。

また、ユニキャストとブロードキャストを区別するためのそれぞれ異なるＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ） ＩＤを割り当ててもよい。具体的には、ユニキャストのＶＬＡＮ ＩＤを専用ＶＬＡＮ ＩＤに変換して、送信先ＭＡＣアドレスとこのＶＬＡＮ ＩＤを縮退したＩＤを割り当て、送信先ＭＡＣアドレスフィールドにこの縮退したＩＤを設定することが挙げられる。

これら変更により、ユニキャスト用経路とブロードキャスト用経路による配信の区別ができるようになる。この結果、ブロードキャスト用の制御情報を用いて、宛先不明のユニキャストパケットをブロードキャスト用配信経路で配信できるようになる。

また、ブロードキャストパケットの中で、ＡＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＶＲＲＰ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｏｕｔｅｒ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）など制御装置２００でも学習が必要なパケットについては、制御装置にもこれらパケットを転送するよう制御情報を設定することで、制御装置２００でもアドレス学習等が可能となる。またこの時には、ブロードキャストが済んでいることを識別できるようにするために、これらのパケットの任意のフィールドに判定情報を付加することが望ましい。

なお、図２に示した制御装置２００の各部（処理手段）は、制御装置２００を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、上記した各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。

続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。なお、ユニキャスト用の制御情報の設定については、特許文献１等に記載された方法と同様の方法を用いることができるため記載を省略する。

［トポロジ取得］
まず、一定時間の経過や、新規中継装置の増設などの所定のタイミングで、トポロジ情報取得部２０２によるネットワークトポロジの取得が行われる。ここでは、図２に示す中継装置１１０１〜１１０５間のトポロジの取得が行われたものとする。

［ブロードキャスト用経路の計算例１］
次に、ＢＣ用経路探索部２０６が、トポロジ情報管理部２０３から図２に示すトポロジと、各中継装置に接続している端末の情報と、に基づいてブロードキャスト用経路を計算する。

図４は、図２の中継装置１１０１を起点としたブロードキャスト用経路を示す図である。図４において、各中継装置間のリンクのうちブロードキャスト用経路として使用するリンクを実線で示し、ブロードキャスト用経路として使用しないリンクを点線で示している。中継装置１１０１は中継装置１１０２〜１１０５と接続されていたため、各中継装置と直接つながれたリンクをブロードキャスト用経路として用いることが可能となっている。その一方で、中継装置１１０２〜１１０５間の点線部分のリンクについては経路がループしないように、ブロードキャスト用経路から外している。

［ブロードキャスト用の制御情報の生成、設定例１］
次に、ＢＣ用経路制御コマンド生成部２０７が、前記算出したブロードキャスト用経路上の中継装置に、ブロードキャスト用経路に沿ってパケットを転送させる制御情報を生成し、各中継装置に送信する。

中継装置１１０１には、端末１１０６と端末１１０７との２つの端末が接続されている。このような場合、ある端末から、他のすべての端末に対してブロードキャストできるようにするため、中継装置１１０１には、中継装置１１０２〜１１０５のみならず、端末１１０７（１１０６）にも端末１１０６（１１０７）から入力されたブロードキャストパケットを転送させる制御情報を送信する。

また、中継装置１１０５には、端末１１０８に対してブロードキャストパケットを転送させる制御情報が送信される。

図５は、図４のブロードキャスト用経路に対応する制御情報（マッチ条件は省略）を示す図である。例えば、ブロードキャスト用経路の始点に当たる中継装置１１０１には、端末１１０６から受信したブロードキャストパケットを、中継装置１１０２〜１１０５と、端末１１０７に転送させる制御情報が設定される。一方、ブロードキャスト用経路の終端となった中継装置において端末の接続がない場合、これらの中継装置（例えば、中継装置１１０２、１１０３、１１０４）には、入力パケットの廃棄を行わせるため、出力アクションとして「なし」が設定される。

［ブロードキャスト用経路の計算例２］
図６は、図２の中継装置１１０２を起点としたブロードキャスト用経路を示す図である。図６においても、各中継装置間のリンクのうちブロードキャスト用経路として使用するリンクを実線で示し、ブロードキャスト用経路として使用しないリンクを点線で示している。中継装置１１０２は、中継装置１１０３、１１０５とは直接接続されていないため、中継装置１１０３には中継装置１１０１経由で、中継装置１１０５には中継装置１１０４経由でパケットを転送する経路が求められる。また、図６の例においても、経路がループしないように、点線部分のリンクについてはブロードキャスト用経路から外されている。

［ブロードキャスト用の制御情報の生成、設定例２］
図７は、図６のブロードキャスト用経路に対応する制御情報（マッチ条件は省略）を示す図である。中継装置１１０２には、端末１１０１（１１０４）から受信したブロードキャストパケットを、中継装置１１０４（１１０１）に転送させる制御情報が設定される。一方、ブロードキャスト用経路の終端となった中継装置において端末の接続がない場合、その中継装置（例えば、中継装置１１０３）には、入力パケットの廃棄を行わせるため、出力アクションとして「なし」が設定される。

以上のようにして、中継装置からの制御情報の送信要求を受ける前に、ブロードキャスト用の制御情報の設定が完了する。

［ブロードキャスト用経路を用いたユニキャストパケットの転送］
また、本実施形態によれば、上記のようにして計算したブロードキャスト用経路を、宛先不明のユニキャストパケットの転送にも用いることができる。

図８〜図１０に、ブロードキャスト用経路を使用して宛先不明のユニキャストパケットを転送する例を示す。図８に示すように、端末１１０８がユニキャストパケットを送信すると、このパケットを受信した中継装置１１０５は、既存の制御情報（ブロードキャスト用の制御情報）のマッチ条件と照合を行う。

この時点では、中継装置１１０５は、ブロードキャスト用の制御情報のみを保持しているため、中継装置１１０５は、図９に示すように、制御装置２００に対して、前記ユニキャストパケットの受信を通知する。

前記通知を受けたユニキャストパケットの宛先を学習済みである場合、制御装置２００は、特許文献１等に記載された方法と同様の方法を用いてユニキャスト用の経路計算と、制御情報の生成、送信を行う。

一方、前記通知を受けたユニキャストパケットの宛先が不明である場合、制御装置２００は、図１０に示すように、ブロードキャスト配信経路を使用して、このユニキャストパケットをすべての端末に送信する。具体的には、図１０の中継装置１１０５において、前記ユニキャストパケットの所定にフィールドにブロードキャストパケットであることを示すフラグ等を埋め込んでから転送させることにより、各中継装置にブロードキャストパケットとして転送させる。そして、経路の終点の中継装置のうち、端末１１０６、１１０７が接続された中継装置１１０１において、前記フラグを除去してから端末１１０６、１１０７に転送する処理を行わせる。

以上のように、本実施形態によれば、ネットワークを構成する中継装置１１０１〜１１０５に対して予めブロードキャストパケットの転送用の制御情報が送信される。この結果、中継装置１１０１〜１１０５と制御装置２００間のブロードキャストパケット用の制御情報の授受と、制御装置２００における前記制御情報の送信要求に対する応答処理の削減が実現される。

また、本実施形態によれば、宛先不明のユニキャストパケットについても、予め設定したブロードキャスト用経路を用いて転送することができる。具体的には、制御装置２００が任意の中継装置にパケットヘッダの書き換えと復元を指示するだけで、必要な転送が実現される。なお、図８〜図１０に示した例では、制御装置２００に対し、宛先不明のユニキャストパケットの受信を通知してから、ブロードキャストを行うものとして説明したが、予め宛先不明のユニキャストパケットをブロードキャスト経路（制御装置２００を含む）で配信する制御情報を設定しておき、後から必要な制御情報の設定を行う方法も採用可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、上記した実施形態で用いたネットワーク構成や、スイッチ及び端末の数はあくまで一例であり、その数に制約は無い。

また、上記した実施形態では、ブロードキャストパケットの転送制御を行う例を挙げて説明したが、ブロードキャストパケット以外のパケットを制御対象パケットとすることもできる。例えば、マルチキャストパケット等の転送にも本発明を適用することができる。

なお、上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１０ ネットワーク
２１、２０２ トポロジ情報取得部
２２、２０７ ブロードキャスト用経路探索部（ＢＣ用経路探索部）
２３ 制御コマンド生成部
２４ 通信部
２０、２００ 制御装置
２０１ 中継装置通信部
２０３ トポロジ情報管理部
２０４ ユニキャスト用経路探索部
２０５ ユニキャスト用経路制御コマンド生成部
２０６ ブロードキャスト用経路探索部（ＢＣ用経路探索部）
２０７ ブロードキャスト用経路制御コマンド生成部（ＢＣ用経路制御コマンド生成部）
２０８ トランク制御コマンド生成部
１１０１〜１１０５ 中継装置
１１０６〜１１０８ 端末

Claims (7)

1. 制御対象の中継装置によって構成されるネットワークのトポロジを取得するトポロジ取得部と、
   前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算するブロードキャスト用経路探索部と、
   前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成する制御コマンド生成部と、
   前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定する通信部と、を備えた制御装置。
2. 前記制御対象の中継装置から宛先不明のユニキャストパケットの受信通知を受けた場合、前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ユニキャストパケットを前記ブロードキャスト用経路に沿って転送させる請求項１の制御装置。
3. 前記ブロードキャスト用経路の上流側の中継装置に、前記ブロードキャストであるか、ユニキャストであるかを識別する情報をパケットヘッダに埋め込む処理を実行させる制御情報を設定し、
   前記ブロードキャスト用経路の下流側の中継装置に、前記パケットヘッダに埋め込まれたブロードキャストであるか、ユニキャストであるかを識別する情報が埋め込まれたパケットを復元する処理を行わせる制御情報を設定する請求項１または２の制御装置。
4. ブロードキャスト対象パケットのうち、学習が必要な所定のプロトコルのパケットについては、自装置にもパケットを転送させる制御情報を設定し、受信したパケットを用いて学習を行う請求項１から３いずれか一の制御装置。
5. 制御対象の中継装置によって構成されるネットワークのトポロジを取得するトポロジ取得部と、前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算するブロードキャスト用経路探索部と、前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成する制御コマンド生成部と、前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定する通信部と、を備えた制御装置と、
   前記制御装置から設定された制御情報に基づいてパケットを処理する中継装置と、を含む通信システム。
6. 中継装置群を制御する制御装置が、
   前記中継装置群によって構成されるネットワークのトポロジを取得するステップと、
   前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算するステップと、
   前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成するステップと、
   前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定するステップと、
   を含む通信方法。
7. 中継装置群を制御する制御装置に搭載されたコンピュータに、
   前記中継装置群によって構成されるネットワークのトポロジを取得する処理と、
   前記取得したネットワークトポロジと、前記ネットワークに接続する外部ノードの情報と、に基づいて、任意の外部ノードを始点とするブロードキャスト用経路を計算する処理と、
   前記計算したブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記ブロードキャスト用経路に沿ったパケット転送を行わせる制御情報を生成する処理と、
   前記ブロードキャスト用経路上の中継装置に、前記生成した制御情報を設定する処理と、
   を実行させるプログラム。

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