JP2015192399A - パケット伝送システムおよびネットワークコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＰＬＳネットワークにおいて、フラッディングが起きると、伝送帯域を圧迫してしまう。【解決手段】フラッディングを起こす際にコントローラへのフラッディング通知を行い、ＭＡＣ学習テーブルを遠隔制御するパケット伝送装置と、パケット伝送装置と仮想スイッチから送付された通知を蓄積し、蓄積した通知情報を解析して、パケット伝送装置と仮想スイッチに対する制御内容を判定し、パケット伝送装置のＭＡＣ学習テーブルを更新し、仮想スイッチへのプログラム送信と起動と制御を行うコントローラと、コントローラから送信されたプログラムをもとにＬａｙｅｒ３以上のレイヤのパケットの送受信を行う仮想スイッチとによって通信システムを構成し、フラッディング発生時に、コントローラは、パケット伝送装置と仮想スイッチとに対してフラッディングを低減する制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、パケット伝送システムおよびネットワークコントローラに関し、特に、ネットワークに配置されたノードによりパケットを転送して通信を実現するパケット伝送システムおよびネットワークコントローラに関する。

従来、ユーザ網とユーザ網との間を、サービスプロバイダが提供するＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）網を利用して接合し、イーサネット（Ethernet）（登録商標）フレームをマルチポイント・ツー・マルチポイント（Multi Point to Multi Point）で転送する技術として、ＶＰＬＳ（Virtual Private LAN Service）が知られている。

ＶＰＬＳネットワークでは、このネットワークを提供するパケット伝送装置間の伝送路であるＬＳＰ（Label Switching Path）またはＰＷ（Pseudo Wire）をあらかじめメッシュ状に構築しておく。また、各パケット伝送装置は、ＭＡＣアドレスとＬＳＰ、ＰＷの対応付けを行うためのＭＡＣ学習テーブルを持つ。各パケット伝送装置は、クライアント装置との間で送受信するイーサネットフレーム内のＭＡＣアドレスから、接続するクライアント装置のＭＡＣアドレス情報を読み取る。各パケット伝送装置は、学習したＭＡＣアドレス情報を他のパケット伝送装置と交換する。以上の手順によって、パケット伝送装置群は、ユーザに対してＬａｙｅｒ２のＶＰＮ（Virtual Private Network）を提供する。
特許文献１は、ＶＰＬＳネットワークにおけるＡＲＰ（Address Resolution Protocol）パケットによるフラッディングの低減を図る技術を開示している。

また、ＶＰＬＳとは別に、近年オープンフロー（OpenFlow）という技術が提案されている。オープンフロースイッチは、コントローラの通信用のコントロールチャネルからの指示に基づき仮想スイッチのインスタンス生成、ネットワーク設定、フロー制御を行う。

ＶＰＬＳネットワークにおいて、パケット伝送装置がクライアント装置からイーサフレームを受信した時、その宛先ＭＡＣアドレスがＭＡＣ学習テーブルに含まれている場合には、宛先ＭＡＣアドレスに該当するＰＷを用いてデータを転送する。これに対して、宛先ＭＡＣアドレスがＭＡＣ学習テーブルに含まれていない場合には、すべてのＰＷに対してデータをブロードキャストで送信するフラッディングという送信方法がとられる。フラッディングにより、事前にＭＡＣアドレスを学習済みで無い送信先にもフレームを送信することができる。

特開２０１３−０７８０８７号公報

フラッディングが起きると、本来送信しなければならない相手先以外にもフレームを送信することになり、伝送帯域を圧迫してしまう。
本発明の目的は、フラッディングの発生を抑え、ネットワーク帯域を有効活用できるパケット伝送システムおよびネットワークコントローラを提供することにある。

上述した課題は、パケット伝送装置と仮想スイッチとを遠隔監視制御し、フラッディングに関する通知をパケット伝送装置または仮想スイッチから受信し、受信した通知を解析し、フラッディングの発生頻度を低く制御するネットワークコントローラにより、達成できる。

本発明によって、ＶＰＬＳネットワークにおけるフラッディングの発生頻度を低減し、ネットワーク帯域を有効活用できるパケット伝送システムおよびネットワークコントローラを提供することができる。

パケット伝送ネットワークのブロック図である。 ネットワークコントローラのブロック図である。 パケット伝送装置の機能構成を説明するパケット伝送ネットワークのブロック図である。 クラウドサーバと仮想スイッチのブロック図である。 通知履歴テーブルを説明する図である。 制御内容格納テーブルを説明する図である。 ＩｎｇｒｅｓｓＭＡＣ学習済エントリフロー識別テーブルを説明する図である。 ＥｇｒｅｓｓＭＡＣ学習済エントリフロー識別テーブルを説明する図である。 ＭＡＣ未学習エントリフラッディングテーブルを説明する図である。 ブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブルを説明する図である。 代理ＡＲＰテーブルを説明する図である。 ＭＡＣ監視テーブルを説明する図である。 ネットワークコントローラの制御内容判定処理部の処理を説明するフローチャートである。 制御内容格納テーブルから参照される永続ＭＡＣアドレス設定処理を説明するフローチャートである。 制御内容格納テーブルから参照されるブロードキャストアドレス中継設定処理を説明するフローチャートである。 制御内容格納テーブルから参照される代理ＡＲＰ設定処理を説明するフローチャートである。 制御内容格納テーブルから参照される永続ＭＡＣアドレス解除処理を説明するフローチャートである。 ブロードキャストパケット判定部の処理を説明するフローチャートである。 ＭＡＣ監視制御部の処理を説明するフローチャートである。 永続ＭＡＣアドレス設定に関係するシーケンスである。 ブロードキャストパケット中継に関係するシーケンスである。 代理ＡＲＰ設定に関係するシーケンスである。 ＭＡＣ監視断検出に関係するシーケンスである。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。

図１を参照して、通信システムが適用されるネットワークを説明する。図１において、ネットワーク７００は、ネットワークコントローラ１０と、ＤＣＮ（Data Communication Network）２０と、パケット伝送装置３０と、クライアント装置４０と、クラウドサーバ５０と、ＨＵＢ６０と、を含んで構成されている。クラウドサーバ５０は、仮想スイッチ５１−１と、仮想スイッチ５１−２と、仮想スイッチ５１−３と、を含んで構成されている。

ネットワーク７００において、パケット伝送装置３０は、クライアント装置４０に対してＶＰＬＳネットワークを提供している。また、パケット伝送装置３０−１〜３０−３は、それぞれのクライアント装置４０−１〜４０−３、仮想スイッチ５１−１〜５１−３と、ＨＵＢ６０−１〜６０−３経由で接続されている。ネットワークコントローラ１０は、ＤＣＮ２０を経由してパケット伝送装置３０−１〜３０−３とクラウドサーバ５０、クラウドサーバ上で動作する仮想スイッチ５１−１〜５１−３を遠隔監視制御する。なお、仮想スイッチ５１−１〜５１−３は、常に起動しているものでは無く、ネットワークコントローラ１０からの指示で起動／停止する。仮想スイッチ５１の停止によって、監視制御のために使うマシンリソースを節約する。なお、図１ではクラウドサーバ５０が仮想スイッチ５１−１〜５１−３をすべて内部に保持する形式で記載している。しかし、クラウドサーバは、仮想スイッチを起動、停止するだけの機能を提供するため、仮想スイッチ５１を起動する機能をパケット伝送装置３０、ＨＵＢ６０またはネットワークコントローラ１０に持たせてもよい。
なお、図１では図面を見易くするために、説明を要しないネットワーク装置、回線、ユーザ網は、全て省略している。これは、後述する図面についても同様である。

図２を参照して、ネットワークコントローラ１０の構成を説明する。図２において、ネットワークコントローラ１０は、制御内容判定処理部１１０と、通知履歴テーブル１２０と、パケット伝送装置制御部１５０と、仮想スイッチ制御部１６０と、ネットワークインターフェース１７０と、仮想スイッチプログラムファイル群１８０と、制御内容格納テーブル１９０と、を含む。

制御内容判定処理部１１０は、通知履歴テーブル１２０内の情報を解析して、制御内容格納テーブル１９０の内容をもとに制御内容を決める。制御内容判定処理部１１０は、パケット伝送装置制御部１５０を通してパケット伝送装置３０を制御する。制御内容判定処理部１１０は、仮想スイッチ制御部１６０を通してクラウドサーバ５０に対して仮想スイッチ５１を起動／終了させる。制御内容判定処理部１１０は、仮想スイッチ５１の制御を行う。制御内容判定処理部１１０は、仮想スイッチプログラムファイル群１８０を仮想スイッチ５１に送信して、仮想スイッチ５１の動作自体を変更する。

ネットワークコントローラ１０は、ネットワークインターフェース１７０にて、ＤＣＮ２０と接続されている。ネットワークコントローラ１０がネットワークインターフェース１７０を通してパケット伝送装置３０−１〜３０−３から受信した通知について、パケット伝送装置制御部１５０は、通知履歴テーブル１２０に格納する。同様にネットワークコントローラ１０がネットワークインターフェース１７０を通して仮想スイッチ５１から受信した通知についても、パケット伝送装置制御部１５０は、通知履歴テーブル１２０に格納する。

仮想スイッチプログラムファイル群１８０には、各プログラムファイルごとに用途に応じた機能とテーブル機能が実装されている。仮想スイッチプログラムファイル群１８０は、ブロードキャストパケット中継プログラム１３０と、ＭＡＣ監視プログラム１４０と、を含む。ブロードキャストパケット中継プログラム１３０は、ブロードキャストパケット判定部１３１と、代理ＡＲＰテーブル１３２と、を含む。ＭＡＣ監視プログラム１４０には、ＭＡＣ監視制御部１４１と、ＭＡＣ監視テーブル１４２と、を含む。

なお、ブロードキャストパケット判定部１３１とＭＡＣ監視制御部１４１の処理内容は、図１３を参照して後述する。代理ＡＲＰテーブル１３２とＭＡＣ監視テーブル１４２の内容は、図７を参照して後述する。

図３を参照して、パケット伝送装置３０の構成を説明する。図３において、パケット伝送装置３０−１は、Ｉｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０−１と、Ｅｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０−１と、ＭＡＣ未学習エントリフラッディングテーブル３３０−１と、パケット送受信部３４０−１と、クライアント装置通信部３５０−１と、制御インターフェース３７０−１と、パケットスイッチ３８０−１と、ブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０−１と、を含む。クライアント装置通信部３５０−１は、ＶＳＩ（Virtual Switching Instance）３５１−１を有する。

パケット伝送装置３０−１と別のパケット伝送装置３０−２、３０−３の間には伝送路がある。パケット伝送装置３０は、パケット送受信部３４０で伝送路と接続される。パケット伝送装置３０群がＶＰＬＳネットワークを提供するために、クライアント装置通信部３５０内にあるＶＳＩ３５１間をメッシュ状にＰＷで接続する。ＰＷは、擬似的に構成された回線であり、クライアント装置通信部３５０でパケットに付与したラベルをもとにして、パケットスイッチ３８０がパケットを転送することで実現される。クライアント装置通信部３５０は、クライアント装置４０から受信したパケット内の宛先ＭＡＣアドレスをＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０で検索して、転送先のＰＷを検出し、パケットを転送する。Ｉｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０内で宛先ＭＡＣアドレスが見つからなかった場合、クライアント装置通信部３５０は、ＭＡＣ未学習エントリフラッディングテーブル３３０の内容をもとに、全てのＰＷにパケットを転送するフラッディングを起こす。

パケット伝送装置３０で宛先ＭＡＣ未学習を理由とするフラッディングが発生すると、パケット伝送装置３０は、制御インターフェース３７０を経由して、ネットワークコントローラ１０に通知種別：宛先ＭＡＣ未学習の通知を通知する。また、パケット伝送装置３０は、クライアント装置４０から受信した送信元ＭＡＣアドレスをもとにして、Ｅｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０の内容を更新する。パケット伝送装置３０は、ＰＷを経由して転送されたパケット内の送信元ＭＡＣアドレスをもとにしてＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０の内容を更新するＭＡＣ学習を行う。Ｉｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０、Ｅｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０を更新する手順は、ＭＡＣ学習以外に、ネットワークコントローラ１０がＤＣＮ２０経由で制御インターフェース３７０を通して永続設定を行う手順もある。ここで、永続設定は、後述するフロー識別テーブルの永続フラグを立て（Ｙｅｓ）、エントリを揮発させないことである。

ブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０は、ネットワークコントローラ１０から指示された値を保持する。ブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０に保存されたＭＡＣアドレスを送信元とするブロードキャストパケットについて、パケット伝送装置３０は、フラッディング対象とはせずに破棄する。

図４を参照して、クラウドサーバ５０の構成を説明する。図４において、クラウドサーバ５０は、その内部に仮想マシン起動終了制御部５９９と、仮想スイッチ５１−１〜５１−３とを持つ。仮想スイッチ５１は、ネットワークコントローラ１０の指示を受けた仮想マシン起動終了部５９９によって起動または終了される。

仮想スイッチ５１は、内部に制御インターフェース５１１と、イーサ通信部５１２と、プログラム実行処理部５１３と、プログラム保存部５１４と、を有する。仮想スイッチ５１は、制御インターフェース５１１を通して受信した仮想スイッチプログラムファイル群１８０をプログラム保存部５１４に保持する。プログラム実行処理部５１３は、プログラム保存部５１４に保持したプログラムを実行する。プログラムの実行により、仮想スイッチ５１は、パケット伝送装置３０、クライアント装置４０とイーサ信号の送受信を行う。

図５を参照して、ネットワークコントローラ１０の通知履歴テーブル１２０と制御内容格納テーブル１９０を説明する。図５Ａにおいて、通知履歴テーブル１２０は、ネットワークコントローラ１０がパケット伝送装置３０、クライアント装置４０から受信した通知を蓄積するテーブルである。

通知履歴テーブル１２０の記録項目は、受信日時１２１、通知種別１２２、通知送信元１２３、宛先ＭＡＣアドレス１２４、送信元ＭＡＣアドレス１２５、付加情報１２６を含む。通知履歴テーブル１２０は、受信日時が新しいものから順番に並べられる。通知種別１２２欄は、（１）フラッディングの要因が宛先ＭＡＣ未学習で有った場合にパケット伝送装置３０から受信する”宛先ＭＡＣ未学習”、（２）パケット伝送装置３０がブロードキャストパケットを受信したときに通知する”ブロードキャストパケット受信”、（３）仮想スイッチ５１がＡＲＰ応答パケットを受信した場合に通知する”ＡＲＰ応答受信”、（４）仮想スイッチ５１が監視対象ＭＡＣアドレスの監視パケットを送信して応答がなかった時に通知する”ＭＡＣ監視断”がある。

通知送信元１２３欄は、パケット伝送装置３０、仮想スイッチ５１が識別できる情報を保持する。宛先ＭＡＣアドレス１２４欄は、通知種別１２２が”宛先ＭＡＣ未学習”、”ＭＡＣ監視断”、”ＡＲＰ応答受信”の通知の元となったパケットに含まれる宛先ＭＡＣアドレスを保持する。

送信元ＭＡＣアドレス１２５欄は、通知種別１２２が”宛先ＭＡＣ未学習”、”ＡＲＰ応答受信”、”ブロードキャストパケット受信”の通知について通知の元となったパケットの送信元のＭＡＣアドレスを保持する。付加情報１２６欄は、通知種別１２２が”ＡＲＰ応答受信”の通知に含まれる、ＡＲＰパケット内の送信元ＭＡＣアドレスに対応する対象ＩＰアドレスを保持する。

図５Ｂにおいて、制御内容格納テーブル１９０は、集計フラッディング通知の判定条件１９１と処理種別１９２との組を格納する。制御内容格納テーブル１９０において、判定条件１９１には、集計フラッディング通知の判定条件が入り、処理種別１９２にはフラッディングを抑えるための手段を表す処理種別が格納される。制御内容格納テーブル１９０に対して、集計フラッディング通知をキーとして検索することで、その通知を処理すべき処理種別があれば、それを探し出すことができる。制御内容格納テーブル１９０の中には、永続ＭＡＣアドレス設定処理１１００、ブロードキャストパケット中継設定処理１２００、代理ＡＲＰ設定処理１３００、永続ＭＡＣアドレス解除処理１４００が含まれる。

図６を参照して、パケット伝送装置３０のＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０、Ｅｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０、ＭＡＣ未学習エントリフラッディングテーブル３３０およびブロードキャストパケットは期対象送信元ＭＡＣの識別テーブル３９０を説明する。

図６Ａにおいて、Ｉｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０の記録項目は、ＶＳＩ番号３１１、宛先ＭＡＣアドレス３１２、フロー３１３、永続フラグ３１４が含まれる。パケット伝送装置３０は、ＰＷを経由して転送されたパケット内の送信元ＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレス３１２欄に、該当ＰＷとその端点となるＶＳＩ番３１１号を組にしてＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０に登録する。この時は、永続フラグ３１４欄にはＮｏが入る。ネットワークコントローラ１０がＤＣＮ２０経由で制御インターフェース３７０を通して永続設定をした場合には、ＭＡＣアドレス、ＰＷ、ＶＳＩ番号の集合に加えて永続フラグ３１４欄にはＹｅｓが入る。

図６Ｂにおいて、Ｅｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０の記録項目は、ＶＳＩ番号３２１、フロー３２２、宛先ＭＡＣアドレス３２３、永続フラグ３２４が含まれる。パケット伝送装置３０は、クライアント装置４０から受信したパケット内の送信元ＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレス３２３欄に、該当ＰＷとその端点となるＶＳＩ番号を組みにしてＥｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０に登録する。この時は、永続フラグ欄にはＮｏが入る。ネットワークコントローラ１０がＤＣＮ２０経由で制御インターフェース３７０を通して永続設定をした場合には、ＭＡＣアドレス、ＰＷ、ＶＳＩ番号の集合に加えて永続フラグ３２４欄にはＹｅｓが入る。

Ｉｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０とＥｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０内の永続フラグがＮｏのエントリは、一定時間経つと消去される。これによって、クライアント装置４０とパケット伝送装置３０間の接続が変わった場合に、追従することが可能となっている。

図６Ｃにおいて、ＭＡＣ未学習エントリフラッディングテーブル３３０の記録項目は、ＶＳＩ番号３３１とフラッディング先フローのリスト３３２とが含まれる。ＭＡＣ未学習エントリフラッディングテーブル３３０には、ＶＰＬＳネットワーク構築のためにＰＷを開通する時点でＶＳＩ番号と、そのＶＳＩを端点とするＰＷ情報の組が書き込まれる。

図６Ｄにおいて、ブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０には、ＭＡＣアドレス３９１が記録されている。このリストにあるＭＡＣアドレスのブロードキャストパケットについて、パケット伝送装置３０は、破棄する。

図７を参照して、仮想スイッチ５１内で仮想スイッチプログラムファイル群１８０によって生成される代理ＡＲＰテーブル１３２、ＭＡＣ監視テーブル１４２を説明する。
図７Ａにおいて、代理ＡＲＰテーブル１３２の記録項目は、代理応答ＩＰアドレス１３２１が含まれる。仮想スイッチ５１は、代理ＡＲＰテーブル１３２に登録されているＩＰアドレス向けのＡＲＰ要求パケットをクライアント装置４０から受信すると、イーサ信号監視制御部５１４は、そのＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレスとして仮想スイッチ５１自身のもつＭＡＣアドレスを指定してＡＲＰ応答パケットに詰めて返信する。

図７Ｂにおいて、ＭＡＣ監視テーブル１４２の記録項目は、監視対象ＭＡＣアドレス１４２１とそれに対応するＩＰアドレス１４２２が含まれる。仮想スイッチ５１は、ＭＡＣ監視テーブル１４２に登録されているＭＡＣアドレス向けに周期的に監視用のパケット（ＲＡＲＰ要求）を送信して、その応答を監視する。タイムアウト時間までに応答がない場合、仮想スイッチ５１は、制御インターフェース５１１からＤＣＮ２０を経由してネットワークコントローラ１０に通知を送る。

図８を参照して、ネットワークコントローラ１０内の制御内容判定処理部１１０の動作を説明する。この処理は、周期的または通知履歴テーブル１２０の更新を契機として呼び出される。図８において、制御内容判定処理部１１０は、現在時刻から規定時間前までの通知を、通知履歴テーブル１２０から読み出す（Ｓ１２）。制御内容判定処理部１１０は、通知履歴テーブルから読みだした通知を種別、宛先ＭＡＣアドレス、付加情報毎に集計する（Ｓ１３）。

制御内容判定処理部１１０は、集計したフラッディング通知でループ処理を開始する（Ｓ１４）。制御内容判定処理部１１０は、集計したフラッディング通知が制御内容格納テーブル１９０の判定条件１９１を満たす行を検索し、探索結果行の処理種別１９２をＡとおく（Ｓ１５）。制御内容判定処理部１１０は、探索結果Ａが見つかったか判定する（Ｓ１６）。Ｙｅｓのとき、制御内容判定処理部１１０は、探索結果である処理種別Ａの処理を実行する（Ｓ１７）。ステップ１６でＮｏのとき、制御内容判定処理部１１０は、ステップ１８に遷移する。

制御内容判定処理部１１０は、ループ終了のステップ１８にて残通知が無くなるまでステップ１４に戻ってループを続ける。ステップ１８にて残通知が無くなったとき、制御内容判定処理部１１０は、終了する。

図９を参照して、図５Ｂの永続ＭＡＣアドレス設定処理１１００の内部処理を説明する。図９において、制御内容判定処理部１１０は、該当通知の宛先ＭＡＣアドレス（Ａとおく）の近傍のＶＳＩ３５１を、全パケット伝送装置のＥｇｒｅｓｓＭＡＣ学習済エントリフロー識別テーブルから探索し、探索結果をＶＳＩ：Ｂとおく（Ｓ１１２）。制御内容判定処理部１１０は、前項の探索でＶＳＩ：Ｂが見つかったか判定する（Ｓ１１３）。Ｎｏのとき、制御内容判定処理部１１０は、終了する。

ステップ１１３でＹｅｓのとき、制御内容判定処理部１１０は、見つけたＶＳＩ：Ｂの近傍の仮想スイッチを起動する（Ｓ１１４）。制御内容判定処理部１１０は、起動した仮想スイッチにＭＡＣアドレス：Ａ指定でＭＡＣ監視プログラムを送信して、起動させる（Ｓ１１５）。制御内容判定処理部１１０は、全てのパケット伝送装置３０−１〜３０−３のＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０のＶＳＩ：Ｂ自身以外のエントリについて、ＶＳＩ：Ｂ向けのＰＷとＭＡＣアドレス：Ａを組みにして永続ＭＡＣアドレス設定を登録する（Ｓ１１６）。

制御内容判定処理部１１０は、ＶＳＩ：Ｂをもつパケット伝送装置３０−１〜３０−３のＥｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０に対してＭＡＣアドレス：Ａと、対応するＰＷ全てを組にして永続ＭＡＣアドレス設定を登録して（Ｓ１１７）、終了する。

図１０を参照して、図５Ｂのブロードキャストアドレス中継設定処理１２００を説明する。図１０において、制御内容判定処理部１１０は、ブロードキャストによるフラッディング通知の送信元ＭＡＣアドレス近傍の仮想スイッチをＡ、パケット伝送装置をＢと置く（Ｓ１２２）。制御内容判定処理部１１０は、クラウドサーバ５０に対して、仮想スイッチＡの起動要求を送信する（Ｓ１２３）。制御内容判定処理部１１０は、ブロードキャストパケット中継プログラムを仮想スイッチＡに送信する（Ｓ１２４）。制御内容判定処理部１１０は、パケット伝送装置Ｂに対して、ブロードキャストによるフラッディング通知の送信元ＭＡＣアドレスのＭＡＣアドレス無視設定を送信して、ブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０にブロードキャストによるフラッディング通知の送信元ＭＡＣアドレスを書き込んで（Ｓ１２５）、終了する。

図１１を参照して、図５Ｂの代理ＡＲＰ設定処理１３００を説明する。図１１において、制御内容判定処理部１１０は、該当通知の宛先ＭＡＣアドレス（Ａとおく）の近傍のＶＳＩをＶＳＩ：Ａとおく。また、このＭＡＣアドレスＡを全パケット伝送装置のＥｇｒｅｓｓＭＡＣ学習済エントリフロー識別テーブルから探索して、その探索結果をＶＳＩ：Ｂとおく（Ｓ１３２）。制御内容判定処理部１１０は、Ｂが見つかったか判定する（Ｓ１３３）。Ｎｏのとき、制御内容判定処理部１１０は、終了する。

ステップ１３３でＹｅｓのとき、制御内容判定処理部１１０は、ＶＳＩ：Ｂの近傍の仮想スイッチ５１−１〜５１−３に仮想スイッチプログラムの内ＭＡＣ監視のプログラム１３０を送信して仮想スイッチを起動する。この仮想スイッチをＣとおく（Ｓ１３４）。制御内容判定処理部１１０は、起動した仮想スイッチＣのＭＡＣ監視テーブルにＭＡＣアドレス：Ａを記入する（Ｓ１３５）。

制御内容判定処理部１１０は、起動した仮想スイッチＤの代理ＡＲＰテーブルに通知内のＩＰアドレスと、ＭＡＣアドレスの組を記入する（Ｓ１３６）。制御内容判定処理部１１０は、全てのパケット伝送装置のＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブルのＶＳＩ：Ｂ自身以外のエントリについて、ＶＳＩ：Ｂ向けのＰＷとＭＡＣアドレス：Ａを組みにして永続ＭＡＣアドレス設定を登録する（Ｓ１３７）。制御内容判定処理部１１０は、ＶＳＩ：Ｂをもつパケット伝送装置のＥｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブルに対してＭＡＣアドレス：Ａと、対応するＰＷ全てを組にして永続ＭＡＣアドレス設定を登録して（Ｓ１３８）、終了する。

図１２を参照して、図５Ｂの永続ＭＡＣアドレス解除処理１４００を説明する。図１２において、制御内容判定処理部１１０は、全パケット伝送装置３０−１〜３０−３のＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０、Ｅｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０から、該当宛先ＭＡＣアドレス向けのエントリを削除する（Ｓ１４２）。制御内容判定処理部１１０は、全仮想スイッチ５１−１〜５０４から、ＭＡＣ監視テーブルに該当宛先ＭＡＣアドレス向けのエントリを持っている仮想スイッチ５１を停止する（Ｓ１４３）。制御内容判定処理部１１０は、全仮想スイッチ５１−１〜５０４から代理ＡＲＰテーブルに該当宛先ＭＡＣアドレス向けのエントリを持っている仮想スイッチを停止して（Ｓ１４４）、終了する。

図１３を参照して、ブロードキャストパケット判定部とＭＡＣ監視制御部の処理内容を説明する。図１３Ａにおいて、ブロードキャストパケット監視プログラ１３０は、仮想スイッチがパケットを受信するたびに起動される。ブロードキャストパケット監視プログラ１３０が起動すると、ブロードキャストパケット判定部１３１は、パケットの送信元が近傍のクライアント装置であるかどうかを判定する（Ｓ１５２）。Ｎｏのとき、ブロードキャストパケット判定部１３１は、パケットがＡＲＰ応答であるか判定する（Ｓ１５３）。Ｙｅｓのとき、ブロードキャストパケット判定部１３１は、ネットワークコントローラにＡＲＰ応答通知を送信する（Ｓ１５４）。ブロードキャストパケット判定部１３１は、パケットを近傍クライアント装置に転送して（Ｓ１５５）、終了する。ステップ１５３でＮｏのとき、ブロードキャストパケット判定部１３１は、ステップ１５４をジャンプする。

ステップ１５２でＹＥＳのとき、ブロードキャストパケット判定部１３１は、パケットがブロードキャストパケットかどうかを判定する（Ｓ１５６）。Ｎｏのとき、ブロードキャストパケット判定部１３１は、終了する。ステップ１５６でＹｅｓのとき、ブロードキャストパケット判定部１３１は、パケットがＡＲＰ要求であり、かつ代理ＡＲＰテーブルに登録済みのアドレスで有るか判定する（Ｓ１５７）。Ｎｏのとき、ブロードキャストパケット判定部１３１は、ブロードキャストパケットを再度ブロードキャストして（Ｓ１５８）、終了する。ステップ１５７でＹｅｓのとき、ブロードキャストパケット判定部１３１は、クライアント装置にＡＲＰ応答を返送して（Ｓ１５９）、終了する。

図１３Ｂにおいて、ＭＡＣ監視プログラム１４０は、仮想スイッチ内で周期的に実行される。ＭＡＣ監視プログラム１４０起動すると、ＭＡＣ監視制御部１４１は、ＭＡＣ監視テーブルに登録されている監視対象ＭＡＣアドレスに対してＲＡＲＰ要求を送信する（Ｓ１６２）。ＭＡＣ監視制御部１４１は、応答がタイムアウト時間前に返ってきたか判定する（Ｓ１６３）。Ｙｅｓのとき、ＭＡＣ監視制御部１４１は、終了する。
ステップ１６３でＮｏのとき、ＭＡＣ監視制御部１４１は、ネットワークコントローラにＭＡＣ監視断通知を送信して（Ｓ１６４）、終了する。

図１４を参照して、永続ＭＡＣ設定に関係するシーケンスを説明する。図１４において、クライアント装置４０−１は、クライアント装置４０−３宛のユニキャストパケットをパケット伝送装置３０−１に送信する（Ｓ２０１）。パケット伝送装置３０−１は、ＭＡＣ学習テーブル内に宛先のＭＡＣアドレスが無いので、ネットワークコントローラ１０にＭＡＣ未学習によるフラッディング通知を通知する（Ｓ２０２）。ネットワークコントローラ１０は、受信した通知を通知履歴テーブル１２０に蓄積する（Ｓ２０３）。

パケット伝送装置３０−１は、受信したパケットをフラッディングさせ、パケット伝送装置３０−２、３０−３に転送する（Ｓ２０４）。パケット伝送装置３０−２は、近傍に宛先のＭＡＣアドレスの端末が存在しないためパケットを伝送しようとするが応答はない。これに対し、パケット伝送装置３０−３は、ユニキャストパケットを転送すると、クライアント装置４０−３がこれを受信する（Ｓ２０５）。

このような事象が何度か発生した後に、通知履歴テーブル１２０の周期チェック処理が動作する（Ｓ２０６）。ネットワークコントローラ１０は、通知履歴テーブル内で一定時間内に規定数以上のＭＡＣ未学習の通知があることを判定して、永続ＭＡＣアドレス設定処理１１００を起動する。

永続ＭＡＣアドレス設定処理１１００において、ネットワークコントローラ１０は、まずクラウドサーバ５０に仮想スイッチ５１−３の起動依頼を送信する（Ｓ２０７）。クラウドサーバ５０は、仮想スイッチ５１−３を起動する（Ｓ２０８）。ネットワークコントローラ１０は、起動した仮想スイッチ５１−３にＭＡＣ監視プログラム１４０を送信する（Ｓ２０９）。ネットワークコントローラ１０は、ＭＡＣ監視テーブル１４２に対してクライアント装置４０−３のＭＡＣアドレスを送信する（Ｓ２０９）。

ネットワークコントローラ１０は、パケット伝送装置３０−１と３０−２のＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済エントリフロー識別テーブル３１０内のエントリの内クライアント装置４０−１のＭＡＣアドレスを持つエントリを永続設定する（Ｓ２１０、Ｓ２１１）。また、パケット伝送装置３０−３のＥｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済エントリフロー識別テーブル３２０内のエントリの内、クライアント装置４０−３のアドレスを持つエントリを永続設定する（Ｓ２１２）。これで永続ＭＡＣアドレス設定処理１１００は完了である。

クライアント装置４０−３宛のユニキャストパケットについて、クライアント装置４０−１は、パケット伝送装置３０−１に送信される（Ｓ２１３）。永続エントリの設定にしたがってパケット伝送装置３０−１は、ユニキャストパケットをパケット伝送装置３０−３に転送する（Ｓ２１４）。パケット伝送装置３０−３は、パケットをクライアント装置４０−３に転送する（Ｓ２１５）。

図１５Ａを参照して、ブロードキャストパケット中継設定を説明する。なお、図１５は、図１４と時系列上の関係はない。図１５Ａにおいて、クライアント装置４０−１は、ブロードキャストパケットを送信する（Ｓ２２０）。パケット伝送装置３０−１は、これを受信し、ネットワークコントローラ１０に対してブロードキャストパケット受信の通知を送信する（Ｓ２２１）。ネットワークコントローラ１０は、この通知を受信して通知履歴テーブル１２０に蓄積する（Ｓ２２２）。パケット伝送装置３０−１は、ブロードキャストパケット受信に伴いこれをフラッディングさせてパケット伝送装置３０−２、３０−３に転送する（Ｓ２２３）。パケット伝送装置３０−２、３０−３は、クライアント装置４０−２、４０−３にブロードキャストする（Ｓ２２４、Ｓ２２５）。

このような事象が何度か発生した後に、通知履歴テーブルの周期チェック処理が動作する（Ｓ２２６）。ネットワークコントローラ１０は、通知履歴テーブル１２０内で一定時間内に規定数以上のブロードキャストパケット受信の通知があることを判定し、ブロードキャスト中継設定処理１２００を起動する。

ネットワークコントローラ１０は、ブロードキャストパケット受信通知の送信元ＭＡＣアドレスとして通知されたクライアント装置４０−１の近傍の仮想スイッチ５１−１を起動するため、クラウドサーバ５０に対して仮想スイッチ５１−１の起動依頼を送信する（Ｓ２２７）。クラウドサーバ５０は、仮想スイッチ５１−１を起動する（Ｓ２２８）。ネットワークコントローラ１０は、起動した仮想スイッチ５１−１に対してブロードキャストパケット中継プログラムを送信し、プログラムを起動させる（Ｓ２２９）。

ネットワークコントローラ１０は、パケット伝送装置３０−１のブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０にクライアント装置４０−１のＭＡＣアドレスを書き込む（Ｓ２３０）。

図１５Ｂは代理ＡＲＰ設定に関係するシーケンスである。図１５Ｂは図１５Ａの後に続けて実行されるシーケンスであり、ブロードキャストパケット中継プログラムが仮想スイッチ５１−１で起動した状態となっている。

クライアント装置４０−１は、クライアント装置４０−３のＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレスを問い合わせるＡＲＰ要求のブロードキャストパケットをパケット伝送装置３０−１と仮想スイッチ５１−１にブロードキャストする（Ｓ２３１）。パケット伝送装置３０−１は、ブロードキャストパケットを受信して、その送信元がブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０に記入されているＭＡＣアドレスなので、フラッディングを発生させずにこのパケットを破棄する（Ｓ２３２）。仮想スイッチ５１−１はパケットを受信すると、ブロードキャストパケット中継プログラム１３０を起動する（Ｓ２３３）。仮想スイッチ５１−１上で動作するブロードキャストパケット中継プログラム１３０は、図１３Ａに示す通り、受信したブロードキャストパケットの送信元が近接クライアント装置４０−１であり、パケットがブロードキャストパケットであり、かつ、その内容がＡＲＰ要求であるが代理ＡＲＰテーブルに非登録であることを判別すると、ブロードキャストパケットを再度ブロードキャストする（Ｓ２３４）。

パケット伝送装置３０−１は、仮想スイッチ５１−１が送信元のブロードキャストパケットを受信すると、送信元がブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０に記入されているＭＡＣアドレスでないため、これをフラッディングしてパケット伝送装置３０−２、３０−３に通知する（Ｓ２３５）。パケット伝送装置３０−２は、受信したパケットをブロードキャストする（Ｓ２３６）。クライアント装置４０−２は、受信したＡＲＰ要求が、自身のＩＰアドレスに対するものではないため、これを破棄する（Ｓ２３７）。パケット伝送装置３０−３は、受信したパケットをブロードキャストする（Ｓ２３８）。クライアント装置４０−３は、自身のＩＰアドレスに対する要求であることを判別し、ＡＲＰ要求に対する応答を返信する（Ｓ２３９）。ＡＲＰ応答パケットについて、パケット伝送装置３０−３は、パケット伝送装置３０−１に転送する（Ｓ２４０）。パケット伝送装置３０−１は、ＡＲＰ応答パケットを仮想スイッチ５１−１に転送する（Ｓ２４１）。

仮想スイッチ５１−１は、ＡＲＰ応答を受信すると、ネットワークコントローラ５１−１に対して、クライアント装置４０−３のＩＰアドレスとＭＡＣアドレスを組にしたものを引数としてＡＲＰ応答通知を送信する（Ｓ２４２）。仮想スイッチ５１−１は、クライアント装置４０−１にＡＲＰ応答としてクライアント装置４０−３のＭＡＣアドレスを通知する（Ｓ２４３）。

このような事象が何度か発生した後に、通知履歴テーブル１２０の周期チェック処理が動作する（Ｓ２４４）。ネットワークコントローラ１０は、通知履歴テーブル内で一定時間内に規定数以上のＡＲＰ応答受信の通知があることを判定し、代理ＡＲＰ設定処理１３００を起動する。

代理ＡＲＰ設定処理１３００では、図１１に示す通りの判定条件で処理を行う。ネットワークコントローラ１０は、ＡＲＰ要求の送信元であるクライアント装置４０−１の近傍の仮想スイッチ５１−１の代理ＡＲＰテーブルに、クライアント装置４０−３のＭＡＣアドレスとＩＰアドレスの組みを書き込む（Ｓ２４５）。ネットワークコントローラ１０は、ＡＲＰ要求の送信先であるクライアント装置４０−３の近傍で有る仮想スイッチ５１−３を起動するため、クラウドサーバ５０に仮想スイッチ５１−３の起動依頼を送信する（Ｓ２４６）。クラウドサーバ５０は、仮想スイッチ５１−３を起動する（Ｓ２４７）。ネットワークコントローラ１０は、起動した仮想スイッチ５１−３に対してＭＡＣ監視プログラム１４０を送信して、このプログラムを起動する。ネットワークコントローラ１０は、その仮想スイッチのＭＡＣ監視テーブル１４２に、クライアント装置４０−３のＭＡＣアドレスを記入する（Ｓ２４８）。

クライアント装置４０−１は、クライアント装置４０−３のＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレスを問い合わせるＡＲＰ要求のブロードキャストパケットをパケット伝送装置３０−１と仮想スイッチ５１−１にブロードキャストする（Ｓ２４９）。パケット伝送装置３０−１は、ブロードキャストパケットを受信して、その送信元がブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル３９０に記入されているＭＡＣアドレスなので、フラッディングを発生させずにこのパケットを破棄する（Ｓ２５１）。仮想スイッチ５１−１は、パケットを受信すると、ブロードキャストパケット中継プログラム１３０を起動する（Ｓ２５１）。仮想スイッチ５１−１上で動作するブロードキャストパケット中継プログラム１３０は、図１３Ａに示す通り、受信したブロードキャストパケットの送信元が近接クライアント装置４０−１であり、パケットがブロードキャストパケットであり、かつ、その内容がＡＲＰ要求であるが代理ＡＲＰテーブルに登録済みであることを判別し、クライアント装置４０−１に対してクライアント装置４０−３のＭＡＣアドレスを返すＡＲＰ応答を送信する（Ｓ２５２）。

図１６を参照して、ＭＡＣ監視断検出を説明する。なお、図１６のシーケンスは、図１４、図１５の後に発生しうるシーケンスである。図１６において、ＭＡＣ監視プログラム１４０を保持している仮想スイッチ５１−３は、周期的にＭＡＣ監視プログラム１４０を起動する（Ｓ２６１）。ＭＡＣ監視プログラム１４０は、図１３Ｂに示す通り、監視対象ＭＡＣアドレスをＭＡＣ監視テーブル１４２から読み出して、クライアント装置４０−３に対してＲＡＲＰ要求を送信し、対応するＩＰアドレスを問い合わせる（Ｓ２６２）。クライアント装置４０−３は、仮想スイッチ５１−３に自身のＩＰアドレスを付与したＲＡＲＰ応答を送信する（Ｓ２６２）。応答がタイムアウトせずに正常応答したとき、仮想スイッチ５１−３は、そのまま処理終了する。

次にクライアント装置４０−３がネットワークから取り外された場合を説明する。仮想スイッチ５１−３は、周期的にＭＡＣ監視プログラム１４０を起動する（Ｓ２６３）。仮想スイッチ５１−３上のＭＡＣ監視プログラム１４０は、監視対象ＭＡＣアドレスをＭＡＣ監視テーブル１４２から読み出して、クライアント装置４０−３に対してＲＡＲＰ要求を送信し、対応するＩＰアドレスを問い合わせる（Ｓ２６４）。クライアント装置４０−３は、応答できないので、仮想スイッチ５１−１は、ＲＡＲＰ要求タイムアウトを検出する（Ｓ２６５）。仮想スイッチ５１−１は、ネットワークコントローラ１０に対してクライアント装置ＭＡＣ監視断検出通知を送信する（Ｓ２６６）。

このような事象が何度か発生した後に、通知履歴テーブル１２０の周期チェック処理が動作する（Ｓ２６７）。ネットワークコントローラ１０は、通知履歴テーブル内で一定時間内に規定数以上のＭＡＣ監視断受信の通知があることを判定し、永続ＭＡＣアドレス解除設定処理１４００を起動する。

ネットワークコントローラ１０は、仮想スイッチ５１−３に対して、ＭＡＣ監視プログラムの停止命令を送信し、そののち仮想スイッチ５１−３自身を停止させる（Ｓ２６８）。ネットワークコントローラ１０は、パケット伝送装置３０−１、３０−２、３０−３のＩｎｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３１０とＥｇｒｅｓｓ ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル３２０内のエントリから、クライアント装置４０−３のＭＡＣアドレスのエントリを削除する（Ｓ２６９）。ネットワークコントローラ１０は、仮想スイッチ５１−１の代理ＡＲＰテーブル１３２のクライアント装置４０−３のＩＰアドレスを削除する（Ｓ２７０）。

１０…ネットワークコントローラ、２０…ＤＣＮ、３０…パケット伝送装置、４０…クライアント装置、５０…クラウドサーバ、５１…仮想スイッチ、６０…ＨＵＢ、１１０…制御内容判定処理部、１２０…通知履歴テーブル、１５０…パケット伝送装置制御部、１６０…仮想スイッチ制御部、１７０…ネットワークインターフェース、１８０…仮想スイッチプログラムファイル群、１９０…制御内容格納テーブル、１３０…ブロードキャストパケット中継プログラム、１３１…ブロードキャストパケット判定部、１３２…代理ＡＲＰテーブル、１４０…ＭＡＣ監視プログラム、１４１…ＭＡＣ監視制御部、１４２…ＭＡＣ監視テーブル、３１０…Ｉｎｇｒｅｓｓ…ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル、３２０…Ｅｇｒｅｓｓ…ＭＡＣ学習済みエントリフロー識別テーブル、３３０…ＭＡＣ未学習エントリフラッディングテーブル、３４０…パケット送受信部、３５０…クライアント装置通信部、３５１…ＶＳＩ、３７０…パケット伝送装置の制御インターフェース、３８０…パケットスイッチ、３９０…ブロードキャストパケット破棄対象送信元ＭＡＣ識別テーブル、５１１…仮想スイッチの制御インターフェース、５１２…イーサ通信部、５１３…プログラム実行処理部、５１４…プログラム保持部。

Claims (4)

1. ＶＰＬＳネットワークを提供するパケット伝送装置と、
   ブロードキャストパケット中継またはＭＡＣ監視を実行する仮想スイッチと、
   前記パケット伝送装置と前記仮想スイッチとを遠隔監視制御するネットワークコントローラと、を含んで構成されたパケット伝送システムであって、
   前記パケット伝送装置および前記仮想スイッチは、フラッディングに関する通知を前記ネットワークコントローラに送信し、
   前記ネットワークコントローラは、受信した通知を解析し、フラッディングの発生頻度を低く制御することを特徴とするパケット伝送システム。
2. 請求項１に記載のパケット伝送システムであって、
   前記ネットワークコントローラは、前記パケット伝送装置が備えるＭＡＣ学習テーブルのレコードが揮発しないように前記パケット伝送装置を制御することを特徴とするパケット伝送システム。
3. パケット伝送装置と仮想スイッチとを遠隔監視制御し、
   フラッディングに関する通知を前記パケット伝送装置または前記仮想スイッチから受信し、
   受信した通知を解析し、フラッディングの発生頻度を低く制御することを特徴とするネットワークコントローラ。
4. 請求項３に記載のネットワークコントローラであって、
   前記パケット伝送装置が備えるＭＡＣ学習テーブルのレコードが揮発しないように前記パケット伝送装置を制御することを特徴とするネットワークコントローラ。

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