JP2016082320A - ネットワークシステム、ネットワーク制御装置、及び中継装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】多段にカプセル化されたデータを転送するネットワークスイッチがIGMPスヌーピングを実施せずに、データを適切なポートに出力し、ネットワークの輻輳を抑制するネットワークシステムを提供することを目的とする。【解決手段】ネットワークシステムであって、複数の中継装置とネットワーク制御装置と、を備え、複数の中継装置は、第1エッジ中継装置、第2エッジ中継装置及びコア中継装置を含み、ネットワーク制御装置は、参加通知データを送信した第1エッジ中継装置と参加通知データを送信した第2エッジ中継装置との間の経路を選択し、経路上のコア中継装置を選択し、端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスのデータを出力する出力ポートを選択し、当該宛先アドレスと出力ポートとの関係をコア中継装置の検索情報に設定する設定指示をコア中継装置に送信することを特徴とする。【選択図】図9
Description
本発明は、マルチキャストで通信するネットワークシステムに関する。
インターネットにおけるマルチキャスト通信のプロトコルとして、IETF(Internet Engineering Task Force)が規定するIGMP(Internet Group Management Protocol)がある。IGMPでは、マルチキャスト配信サーバは端末にマルチキャストへの参加を問い合わせ、端末はマルチキャスト配信サーバにマルチキャストへの参加を通知する。
レイヤ2ネットワーク内でマルチキャスト通信する場合の転送制御の一つにIGMPスヌーピングがある。IGMPスヌーピングでは、ネットワーク(NW)スイッチはIGMPパケットがカプセル化されたフレームの内容を参照し、マルチキャスト通信のフレームをどの物理ポートに出力すべきかを判断する。これによって、ネットワークスイッチがマルチキャストフレームを全てのポートに対してブロードキャストすることを抑制し、ネットワーク内に不要なフレームを転送することを防止できる。
IGMPスヌーピングに関する技術として、特開2011−217038号公報(特許文献1)及び特開2010−232818号公報(特許文献2)がある。特許文献1の公報には、「コア装置の負荷が低い際にはコア装置でマルチキャストフレームをsnoopingして受信要求者のいるパスのみに転送し、コア装置の負荷が高い際にはエッジ装置でマルチキャストフレームを受信要求者のいるパス数分のユニキャストとして転送するか、又は受信要求者の有無に関わらず全パスにブロードキャストとして転送するように切り替えて処理する。」と記載されている(要約参照)。
特許文献2の公報には、「キャリアネットワーク10において、エッジスイッチ200は、参加メッセージを特定する参加メッセージ特定部211と、参加メッセージをカプセル化したMAC−in−MACフレームのヘッダにマーキング情報を付加するマーキング付加部213とを含み、コアスイッチ100は、マーキング情報がヘッダに付加されたMAC−in−MACフレームを特定するマーキング特定部111と、MAC−in−MACフレームにカプセル化された参加メッセージのマルチキャストグループを、そのフレームが入力された入出力ポートに関連付けるマルチキャストポート設定部112とを含む。」と記載されている(要約参照)。
広域イーサネット(イーサネットは登録商標)の構築技術の一つに、レイヤ2ヘッダを多段にカプセル化する技術(PBB(Provider Backbone Bridge)など)がある。この技術によれば、レイヤ2ヘッダを多段にカプセル化することによって、物理的な一つのネットワーク上に仮想的な複数のネットワークが構築できる。
PBBでは、フレームのレイヤ2ヘッダが多段にカプセル化されるため、PBBにおけるIGMPメッセージはフレームの先頭から深い位置する。このため、IGMPメッセージがカプセル化されたフレームにIGMPスヌーピングをネットワークスイッチが実施する場合、ネットワークスイッチの負荷が増大する。
特許文献1では、コアスイッチの負荷が高い状況では、コアスイッチの全てのポートに対してマルチキャストフレームを転送してしまう。このため、ネットワーク内で輻輳が生じる可能性がある。
また、特許文献2では、複数のマルチキャスト通信が実施される場合を想定しておらず、複数のマルチキャストが実施される場合、ネットワーク内で輻輳が生じる可能性がある。
また、ネットワークスイッチがMACアドレス学習を実施することによって、MACアドレスとネットワークスイッチのポート番号とを対応づけるテーブル(FDB、Fowarding Data Base)を作成し、フレームを出力するポートを決定することが知られている。しかし、マルチキャストで通信されるデータは、動画配信データ等のデータ量の大きなデータである場合が多い。ネットワークスイッチがMACアドレス学習を実施していると、複数のマルチキャスト通信がネットワーク内で実施される場合には、ネットワークのトラフィックが増大し、ネットワークの輻輳を招くことが課題となる。
本発明は、多段にカプセル化されたデータを転送するネットワークスイッチがIGMPスヌーピングを実施せずに、データを適切なポートに出力し、ネットワークの輻輳を抑制するネットワークシステムを提供することを目的とする。
本発明の代表的な一例を示せば、ネットワークシステムであって、ネットワークを構築する複数の中継装置と、前記複数の中継装置を制御するネットワーク制御装置と、を備え、前記複数の中継装置は、端末に接続される第1エッジ中継装置、マルチキャスト配信装置に接続される第2エッジ中継装置、及び前記第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間に位置する少なくとも一つのコア中継装置を含み、前記中継装置は、転送するデータの宛先アドレスと当該データを出力する出力ポートとの関係が登録された検索情報を参照し、受信したデータの宛先アドレスに対応する出力ポートから前記受信したデータを出力し、前記マルチキャスト配信装置は、マルチキャスト通信に参加する少なくとも一つの端末に一つの宛先アドレスを用いてデータを配信し、前記第1エッジ中継装置は、前記マルチキャスト通信に参加する端末から参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記端末から受信した参加データをカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、前記第2エッジ中継装置は、前記第1エッジ中継装置から転送された参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記第1エッジ中継装置から転送された参加データをデカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、前記ネットワーク制御装置は、前記複数の中継装置の接続関係が登録されたネットワークトポロジ情報を保持し、前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記参加通知データを送信した前記第1エッジ中継装置と前記参加通知データを送信した前記第2エッジ中継装置との間の経路を選択し、前記選択した経路上のコア中継装置を選択し、前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記選択したコア中継装置が有するポートのうち前記端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスのデータを出力する出力ポートを選択し、前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信し、前記コア中継装置は、受信した設定指示に基づいて、前記検索情報を設定することを特徴とする。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡潔に説明すれば、下記の通りである。すなわち、多段にカプセル化されたデータを転送するネットワークスイッチがIGMPスヌーピングを実施せずに、データを適切なポートに出力し、ネットワークの輻輳を抑制するネットワークシステムを提供できる。
上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明の実施形態を図1〜図18を用いて説明する。図面において同じ符号を付したものは同じ動作を示し、そのため記述を省略する。
図1は、実施例のネットワークシステムの構成図である。
ネットワークシステムは、ネットワーク5を構築するネットワークスイッチ(NWスイッチ)11A〜13C、ネットワーク制御装置2、端末3A〜3F、及びマルチキャスト配信サーバ4A及び4Bを有する。なお、NWスイッチ11A〜13Cを総称する場合にはNWスイッチ1と記載し、端末3A〜3Fを総称する場合には端末3と記載し、マルチキャスト配信サーバ4A〜4Bを総称する場合にはマルチキャスト配信サーバ(マルチキャスト配信装置)4と記載する。端末3及びマルチキャスト配信サーバ4の数は図1に示す数に限定されず、ネットワークシステムは、端末3及びマルチキャスト配信サーバ4をそれぞれ少なくとも一つ備えればよい。本実施例では、NWスイッチ1は、レイヤ2のスイッチを例に説明するが、これに限定されず、特許請求の範囲では中継装置と記載する。
端末3及びマルチキャスト配信サーバ4はネットワーク5を介して接続される。ネットワーク5は例えばレイヤ2ネットワークである。NWスイッチ1は、ユーザ側エッジスイッチ11A〜11C、サーバ側エッジスイッチ12A〜12B、及びコアスイッチ13A〜13Cを含む。なお、ユーザ側エッジスイッチ11A〜11Cを総称する場合にはユーザ側エッジスイッチ11と記載し、サーバ側エッジスイッチ12A〜12Cを総称する場合にはサーバ側エッジスイッチ12と記載し、コアスイッチ13A〜13Cを総称する場合にはコアスイッチ13と記載する。
ユーザ側エッジスイッチ11は端末3側のエッジ部分に配置され、端末3に直接接続されるNWスイッチ1である。サーバ側エッジスイッチ12はマルチキャスト配信サーバ4側に配置され、マルチキャスト配信サーバ4に直接接続されるNWスイッチ1である。コアスイッチ13は、ユーザ側エッジスイッチ11とサーバ側エッジスイッチ12との間に配置されるNWスイッチ1である。なお、ユーザ側エッジスイッチ11、サーバ側エッジスイッチ12、及びコアスイッチ13のハードウェア構成は同一であるものとして説明するが、異なるものであってもよい。
NWスイッチ1は、他のNWスイッチ1とデータを送受信するポート18(図3参照)を備え、宛先アドレスと当該宛先アドレスを出力する出力ポートとの関係が登録された検索テーブル(検索情報)154(図3参照)を保持する。NWスイッチ1は、ポート18がデータを受信した場合、検索テーブル154を参照し、受信したデータの宛先アドレスに対応するポートを選択し、選択したポートから受信したデータを出力する。
ネットワーク制御装置2は、ネットワーク5のトポロジ情報を管理し、各NWスイッチ1と管理ネットワークを介して接続される。ネットワーク制御装置2は、NWスイッチ1の検索テーブル154を設定する。
マルチキャスト配信サーバ4は、マルチキャストアドレスを宛先アドレスとするデータをネットワーク5を介して端末3に送信する。マルチキャストアドレスを宛先アドレスとするデータの通信をマルチキャスト通信という。マルチキャスト通信では、マルチキャスト通信に参加する端末3が当該データを受信することとなる。
図2は、実施例のNWスイッチ1の構成図である。
NWスイッチ1は、複数のラインカード15A〜15N、内部スイッチ16、及び管理カード17を有する。ラインカード15A〜15Nを総称する場合にはラインカード15と記載する。ラインカード15の数は図2に示す数に限定されない。
ラインカード15は、NWスイッチ1と隣接するネットワーク装置との間を接続する。隣接するネットワーク装置としては、例えば、他のNWスイッチ1、端末3、又はマルチキャスト配信サーバ4等がある。ラインカード15の詳細は図3で説明する。
内部スイッチ16は、複数のラインカード15を相互に接続し、あるラインカード15が受信したデータを他のラインカード15に転送する。管理カード17は、ネットワーク制御装置2に接続され、ネットワーク制御装置2からの指示に基づいて検索テーブル154(図3参照)を設定する。管理カード17の詳細は図4で説明する。
図3は、実施例のラインカード15の構成図である。
ラインカード15は、物理レイヤ/MAC処理部151、フレームバッファ152、フレーム転送処理部153、検索テーブル154、及び装置内インタフェース155を有する。
物理レイヤ/MAC処理部151は物理レイヤ及びレイヤ2の終端処理を実行する。物理レイヤ/MAC処理部151は、複数のポート18A〜18Nを有する。ポート18A〜18Nを総称する場合にはポート18と記載する。ポート18はネットワーク装置に接続される。NWスイッチ1は、ポート18を介して他のネットワーク装置とデータを送受信する。なお、各ポート18には、各ポート18を識別する識別情報が割り当てられる。
フレームバッファ152は、他のネットワーク装置に送信するデータ、及び他のネットワーク装置から受信したデータを一時的に記憶する記憶領域である。フレーム転送処理部153は、検索テーブル154を参照し、受信したデータの転送先を決定する。検索テーブル154には、受信したデータのアドレスに対する転送処理に関する情報が登録される。検索テーブル154の詳細は図8で説明する。装置内インタフェース155は、内部スイッチ16に接続されるインタフェースであり、NWスイッチ1内でデータを転送するために必要な情報を当該データに付与する。
図4は、実施例の管理カード17の構成図である。
管理カード17は、装置内インタフェース171、装置管理部172、及び外部インタフェース173を有する。装置内インタフェース171、装置管理部172、及び外部インタフェース173は、バス174を介して接続される。
装置内インタフェース171は、内部スイッチ16に接続されるインタフェースである。装置管理部172は、ネットワーク制御装置2からの指示に基づいて、装置内インタフェース171を介して検索テーブル154を設定する。装置管理部172は、CPU(プロセッサ)1721及びメモリ1722を有する。CPU1721は、メモリ1722に記憶された各種プログラムを実行する。メモリ1722には、CPU1721に読み書きされるデータ及び各種プログラムが登録される。外部インタフェース173は、ネットワーク制御装置2に接続されるインタフェースである。
図5は、実施例のネットワーク制御装置2の構成図である。
ネットワーク制御装置2は、制御インタフェース21、CPU(プロセッサ)22、メモリ23、及び補助記憶装置24を有する。制御インタフェース21、CPU(プロセッサ)22、メモリ23、及び補助記憶装置24は、互いにバス25を介して接続される。
制御インタフェース21は、各NWスイッチ1に接続されるインタフェースである。CPU22は、ネットワークトポロジ管理部221、フロー管理部222、及びマルチキャスト管理部223を有する。メモリ23は揮発性の記憶媒体である。メモリ23には、ネットワークトポロジDB231、フロー管理DB232、リンク管理テーブル233、及びマルチキャスト管理テーブル234、並びに、ネットワークトポロジ管理部221、フロー管理部222、及びマルチキャスト管理部223に対応する各種プログラムが記憶される。CPU22は、メモリ23に記憶された各種プログラムを実行することによって、ネットワークトポロジ管理部221、フロー管理部222、及びマルチキャスト管理部223を実現する。
補助記憶装置24は不揮発性の記憶媒体であり、補助記憶装置24には各種プログラム及び各種データが記憶される。補助記憶装置24に記憶された各種プログラムがメモリ23にロードされることによって、CPU22が各種プログラムを実行可能となり、補助記憶装置24に記憶された各種データがメモリ23にロードされることによって、CPU22が各種データを読み書き可能となる。
ネットワークトポロジ管理部221はネットワーク5のトポロジを管理する。フロー管理部222は各NWスイッチ1の検索テーブル154を設定する。マルチキャスト管理部223は、マルチキャスト通信をするサーバ側エッジスイッチ12とユーザ側エッジスイッチ11との間の経路上のコアスイッチ13を特定する。
ネットワークトポロジDB231には、ネットワーク5のトポロジ情報が登録される。トポロジ情報は、ネットワーク装置間で接続されるポート間の関係を含む。フロー管理DB232には、各NWスイッチ1に設定される検索テーブル154の内容が登録される。リンク管理テーブル233には、互いに接続されるネットワーク装置のポート間のリンクの利用状況が登録される。リンク管理テーブル233の詳細は図6で説明する。マルチキャスト管理テーブル234には、マルチキャストアドレスに対するネットワーク5内での転送経路が登録される。マルチキャスト管理テーブル234の詳細は図7で説明する。
図6は、実施例のリンク管理テーブル233の説明図である。
リンク管理テーブル233は、スイッチ/ポート2331、スイッチ/ポート2332、及びマルチキャストコスト2333を含む。
スイッチ/ポート2331には、互いに接続された一方のNWスイッチ1の識別情報と、接続先のNWスイッチ1に直接接続されるポートの識別情報が登録される。また、スイッチ/ポート2332には、互いに接続された他方のNWスイッチ1の識別情報と接続先のNWスイッチ1に接続されるポートの識別情報が登録される。なお、スイッチ/ポート2331に登録されたポートと、スイッチ/ポート2332に登録されたポートとの接続をリンクという。
マルチキャストコスト2333には、リンクのマルチキャストの利用状況を示すマルチキャストコストが登録される。例えば、マルチキャストコスト2333には、リンクを転送経路に利用するマルチキャストの数、又はマルチキャスト通信が占有するリンクの帯域幅等が登録されるが、これに限定されない。
図7は、実施例のマルチキャスト管理テーブル234の説明図である。
マルチキャスト管理テーブル234は、マルチキャストアドレス毎にサブテーブル234A〜234Nを含む。なお、各サブテーブル234A〜234Nの構成は同じであるので、サブテーブル234Aを例に説明する。
サブテーブル234Aは、マルチキャストアドレス2341、サーバ側エッジ2342、ユーザ側エッジ2343、及びコア2344を含む。
マルチキャストアドレス2341には、マルチキャスト通信に用いる一つのマルチキャストアドレスが登録される。サーバ側エッジ2342には、マルチキャストアドレス2341に登録されたマルチキャストアドレスのデータを端末3に配信するマルチキャスト配信サーバ4に直接接続されるサーバ側エッジスイッチ12の識別情報、及び当該マルチキャストアドレスを用いるマルチキャスト通信の転送経路上のコアスイッチ13に接続されるサーバ側エッジスイッチ12のポートの識別情報が登録される。サーバ側エッジ2342に登録されるポートの識別情報は、言い換えれば、マルチキャストアドレス2341に登録されたマルチキャストアドレスのデータをサーバ側エッジスイッチ12が出力するポートの識別情報である。
ユーザ側エッジ2343には、マルチキャストアドレス2341に登録されたマルチキャストアドレスを用いるマルチキャスト通信に参加する端末3に直接接続されるユーザ側エッジスイッチ11の識別情報、及び当該端末3に直接接続されるユーザ側エッジスイッチ11のポートの識別情報が登録される。ユーザ側エッジ2343に登録されるポートの識別情報は、言い換えれば、マルチキャストアドレス2341に登録されたマルチキャストアドレスのデータをユーザ側エッジスイッチ11が出力するポートの識別情報である。
コア2344には、サーバ側エッジスイッチ12とユーザ側エッジスイッチ11との間の転送経路となるコアスイッチ13の識別情報、当該コアスイッチ13がマルチキャストアドレスのデータを出力するポートの識別情報が登録される。
図8は、実施例の検索テーブル154の説明図である。
検索テーブル154は、フローテーブル1541及びグループテーブル1542を含む。
フローテーブル1541は、マッチングルール1543及びアクション1544を含む。マッチングルール1543には、フローテーブル1541の検索条件となる条件が登録される。図8では、マッチングルール1543には、受信したデータの図10で説明するPBBヘッダに含まれる宛先MACアドレスが登録される。アクション1544には、検索結果となるグループテーブル1542へのポインタが登録される。
グループテーブル1542には、グループテーブルのポインタに対応してNWスイッチ1が実行すべき処理に関する情報が登録される。当該処理に関する情報は、NWスイッチ1が受信したデータを出力するポートの識別情報である。
例えば、宛先MACアドレスが「01 00 5E XX YY ZZ」であるデータをNWスイッチ1が受信した場合、フローテーブル1541の1行目のレコードが検索され、「Group Table#1」がグループテーブルのポインタとして選択される。そして、グループテーブル1542の「Group Table#1」は「out_port #1、out_port #3、out_port #4」と対応付けられているため、フレーム転送処理部153は、受信したデータをポート1、3及び4に出力する。
図9は、実施例のネットワークシステムのNWスイッチ1の検索テーブル154の設定処理のシーケンス図である。
本実施例では、NWスイッチ1とネットワーク制御装置2との間の通信プロトコルとしてOpenFlow(登録商標)を用いた例を示すが、これに限定されない。
まず、マルチキャスト配信サーバ4Aは、端末3がマルチキャスト通信への参加を問い合わせるIGMP Queryを端末3に送信する(SQ1)。IGMP Queryはサーバ側エッジスイッチ12Aでカプセル化されて送信され、ユーザ側エッジスイッチ11A及び11Bでデカプセル化され、端末3A及び端末3Cは、デカプセル化されたIGMP Queryを受信する。
ここで、カプセル化されたIGMP Queryについて説明する。図10は、実施例のカプセル化されたIGMP Queryのデータフォーマットの説明図である。
マルチキャスト配信サーバ4Aによって送信されたIGMP Queryは、MACヘッダ1010、IPヘッダ1020、及びIGMP1030を含む。IGMP1030は、マルチキャスト通信に用いるマルチキャストアドレス、及びマルチキャスト通信への参加を問い合わせるであることを示す情報を含む。
MACヘッダ1010は、CMAC DA1011、CMAC SA1012、及びVLAN1013を含む。CMAC DA1011には宛先のMACアドレスが登録され、CMAC SA1012には送信元のMACアドレスが登録され、VLAN1013には、VLANの識別情報が登録される。SQ1でマルチキャスト配信サーバ4Aから送信されるIGMP Queryでは、CMAC DA1011にはマルチキャスト通信で用いるマルチキャストアドレスが登録され、CMAC SA1012にはマルチキャスト配信サーバ4AのMACアドレスが登録される。なお、本実施例では、VLANについては考慮しない。
IPヘッダ1020は、SIP1021、及びDIP1022を含む。SIP1021には宛先のIPアドレスが登録され、DIP1022には送信元のIPアドレスが登録される。SQ1でマルチキャスト配信サーバ4Aから送信されるIGMP Queryでは、SIP1021には所定のIPアドレスが登録され、DIP1022にはマルチキャスト配信サーバ4AのIPアドレスが登録される。
IGMP Queryはサーバ側エッジスイッチ12Aによってカプセル化されると、PBBヘッダ1000が付与される。PBBヘッダ1000は、BMAC DA1001、BMAC SA1002、BVID1003、及びISID1004を含む。BMAC DA1001には、IGMP Queryのネットワーク5の出口となるユーザ側エッジスイッチ11のMACアドレスが登録され、BMAC SA1002には、IGMP Queryのネットワーク5の入口となるサーバ側エッジスイッチ12のMACアドレスが登録される。BVID1003にはVLANの識別情報が登録され、ISID1004には、サービスインスタンスの識別情報が登録される。
図9に戻って設定処理の続きを説明する。図9では、端末3Aは、マルチキャスト通信への参加をマルチキャスト配信サーバ4Aに通知するIGMP Report(参加データ)を送信する(SQ2)。IGMP Reportは、マルチキャスト通信に用いるマルチキャストアドレスを含むものとする。
ユーザ側エッジスイッチ11Aは、端末3Aから送信されたIGMP Reportを最初に受信し、IGMP Reportを受信した旨のOpenFlowによるPacket−in(参加通知データ)をネットワーク制御装置2に送信する(SQ3)。
ここで、Packet−inについて図11を用いて説明する。図11は、実施例のPacket−inのデータフォーマットの説明図である。
Packet−inは、OpenFlowヘッダ1100、buffer_id1101、total_len1102、in_port1103、reason1104、pad1105、及びdata1106を含む。
OpenFlowヘッダ1100には、宛先となるネットワーク制御装置2のアドレス、及び送信元となるNWスイッチ1(ユーザ側エッジスイッチ11A)のアドレスが登録される。buffer_id1101には、メッセージバッファの識別情報が登録される。total_len1102には、NWスイッチ1(ユーザ側エッジスイッチ11A)が受信したIGMP Reportの容量が登録される。in_port1103には、NWスイッチ1(ユーザ側エッジスイッチ11A)がIGMP Reportを受信したポートの識別情報が登録される。reason1104には、packet−inを送信した理由を示す情報が登録される。data1106には、NWスイッチ1(ユーザ側エッジスイッチ11A)が受信したIGMP Reportの内容が登録される。
ネットワーク制御装置2は、SQ3で送信されたPacket−inを受信した場合、図13に示すマルチキャスト転送制御処理を実行し、ユーザ側エッジスイッチ11Aの検索テーブル154を設定するために、OpenFlowによるPacket−outをユーザ側エッジスイッチ11Aに送信する(SQ4)。
ここで、Packet−outについて図12を用いて説明する。図12は、実施例のPacket−outのデータフォーマットの説明図である。
Packet−outは、OpenFlowヘッダ1200、buffer_id1201、in_port1202、actions_len1203、及びAction1204を含む。
OpenFlowヘッダ1200には、宛先となるNWスイッチ1(ユーザ側エッジスイッチ11A)のアドレス、及び送信元となるネットワーク制御装置2のアドレスが登録される。buffer_id1201には、メッセージバッファの識別情報が登録される。in_port1202には、ネットワーク制御装置2がPacket−inを受信したポートの識別情報が登録される。actions_len1203には、Action1204に登録されるデータの容量が登録される。Action1204には、検索テーブル154の設定内容が登録される。
ユーザ側エッジスイッチ11Aは、SQ4で送信されたPacket−outを受信した場合、IGMP Reportをマルチキャスト配信サーバ4に送信する(SQ5)。この場合、ユーザ側エッジスイッチ11Aは、IGMP ReportをPBBヘッダ1000でカプセル化する。PBBヘッダ1000のBMAC DA1001には、IGMP Reportのネットワーク5の出口となるサーバ側エッジスイッチ12のMACアドレスが宛先アドレスとして登録され、BMAC SA1002には、IGMP Reportのネットワーク5の入口となるユーザ側エッジスイッチ11のMACアドレスが登録される。
サーバ側エッジスイッチ12Aは、SQ5で送信されたIGMP Reportを受信した場合、OpenFlowによるPacket−inをネットワーク制御装置2に送信する(SQ6)。SQ6で送信されるPacket−inのin_port1103には、サーバ側エッジスイッチ12AがPacket−inを受信したポートの識別情報が登録される。
ネットワーク制御装置2は、SQ6で送信されたPacket−inを受信した場合、図13に示すマルチキャスト転送制御処理を実行し、サーバ側エッジスイッチ12Aの検索テーブル154を設定するために、OpenFlowによるPacket−outをサーバ側エッジスイッチ12Aに送信する(SQ7)。
ネットワーク制御装置2は、マルチキャスト転送制御処理で、サーバ側エッジスイッチ12Aとユーザ側エッジスイッチ11Aとの経路上のコアスイッチ13を抽出する。図9では、コアスイッチ13Aが抽出されたものとする。ネットワーク制御装置2は、コアスイッチ13Aの検索テーブル154の設定指示であるOpenFlowによるGroup Modifyをコアスイッチ13Aに送信する(SQ8)。
サーバ側エッジスイッチ12Aは、SQ5で送信されたIGMP Reportをデカプセル化して、マルチキャスト配信サーバ4Aに送信する(SQ9)。
以上の処理で、マルチキャスト配信サーバ4Aと端末3Aとの間にマルチキャストアドレスのデータの転送経路が設定される。
マルチキャスト配信サーバ4Aと端末3Aとのマルチキャスト通信に端末3Cが参加する場合の例について説明する。
まず、マルチキャスト配信サーバ4Aは、IGMP Queryを端末3Cに送信する(SQ10)。端末3Cは、マルチキャスト通信に参加するので、IGMP Reportをマルチキャスト配信サーバ4Aに送信する(SQ11)。
ユーザ側エッジスイッチ11Bは、端末3Cから送信されたIGMP Reportを受信した場合、Packet−inをネットワーク制御装置2に送信する(SQ12)。ネットワーク制御装置2は、Packet−inを受信した場合、図13に示すマルチキャスト転送制御処理を実行し、Packet−outをユーザ側エッジスイッチ11Bに送信する(SQ13)。ユーザ側エッジスイッチ11Bは、Packet−outを受信した場合、IGMP Reportをマルチキャスト配信サーバ4に送信する(SQ14)。
サーバ側エッジスイッチ12Aは、IGMP Reportを受信した場合、Packet−inをネットワーク制御装置2に送信する(SQ15)。ネットワーク制御装置2は、Packet−inを受信した場合、図13に示すマルチキャスト転送制御処理を実行し、Packet−outをサーバ側エッジスイッチ12Aに送信する(SQ16)。
ネットワーク制御装置2は、マルチキャスト転送制御処理で、サーバ側エッジスイッチ12Aとユーザ側エッジスイッチ11Bとの経路上のコアスイッチ13を抽出する。図9では、コアスイッチ13Aが抽出されたものとする。この場合、ネットワーク制御装置2は、端末3A及び3Cが参加するマルチキャスト通信のデータを端末3Aが接続されたユーザ側エッジスイッチ11Aのみならず、端末3Cが接続されたユーザ側エッジスイッチ11Cにもコアスイッチ13Aが送信するように、コアスイッチ13Aの検索テーブル154を設定するために、Group Modifyをコアスイッチ13Aに送信する(SQ17)。
サーバ側エッジスイッチ12Aは、IGMP Reportをデカプセル化して、マルチキャスト配信サーバ4Aに送信する(SQ18)。
以上の処理により、マルチキャスト配信サーバ4Aと端末3Bとの間にマルチキャスト通信の転送経路が設定される。
図13は、実施例のネットワーク制御装置2によって実行されるマルチキャスト転送制御処理のフローチャートである。
まず、ネットワーク制御装置2は、IGMP Reportを含むPacket−inをエッジスイッチから受信する(FL10−1)。
次に、ネットワーク制御装置2のマルチキャスト管理部223は、受信したPacket−inに含まれるマルチキャストアドレスに対応するサブテーブルがマルチキャスト管理テーブル234に存在するか否かを判定する(FL10−2)。
FL10−2で、受信したPacket−inに含まれるマルチキャストアドレスに対応するサブテーブルがマルチキャスト管理テーブル234に存在しないと判定された場合、マルチキャスト管理部223は新たなサブテーブルを生成し(FL10−3)、FL10−5に進む。
FL10−2でサブテーブルがマルチキャスト管理テーブル234に存在しないと判定された場合、Packet−inを送信したNWスイッチ1がユーザ側エッジスイッチ11であることが想定される。この場合、マルチキャスト管理部223は、生成するサブテーブルのマルチキャストアドレス2341にPacket−inに含まれるマルチキャストアドレスを登録し、ユーザ側エッジ2343に、Packet−inを送信したユーザ側エッジスイッチ11の識別情報、及び受信したPacket−inのin_port1103に登録されたポートの識別情報を登録する。当該ポートは、ユーザ側エッジスイッチ11のポートのうちIGMP Reportを送信した端末3に直接接続されたポートである。マルチキャストアドレスがマルチキャスト管理テーブル234に存在せず、Packet−inを送信したNWスイッチ1がユーザ側エッジスイッチ11である場合の例としては、図9に示すSQ5でPacket−inが送信された場合がある。
また、Packet−inを送信したNWスイッチ1がサーバ側エッジスイッチ12である場合、マルチキャスト管理部223は、生成するサブテーブルのマルチキャストアドレス2341にPacket−inに含まれるマルチキャストアドレスを登録し、サーバ側エッジ2342に、Packet−inを送信したサーバ側エッジスイッチ12の識別情報、及び受信したPacket−inのin_port1103に登録されたポートの識別情報を登録する。当該ポートは、サーバ側エッジスイッチ12のポートのうちIGMP Reportを転送したNWスイッチ1に直接接続されたポートである。マルチキャストアドレスがマルチキャスト管理テーブル234に存在せず、Packet−inを送信したNWスイッチ1がサーバ側エッジスイッチ12である場合の例としては、図9に示すSQ6で送信されたPacket−inが、SQ3で送信されたPacket−inより早くネットワーク制御装置2に到達した場合等がある。
FL10−2で、受信したPacket−inに含まれるマルチキャストアドレスに対応するサブテーブルがマルチキャスト管理テーブル234に存在すると判定された場合、マルチキャスト管理部223は、受信したPacket−inに基づいて、当該サブテーブルを更新し(FL10−4)、FL10−5に進む。
Packet−inを送信したNWスイッチ1がユーザ側エッジスイッチ11である場合、マルチキャスト管理部223は、マルチキャストアドレスに対応するサブテーブルに新たなレコードを追加し、追加したレコードのユーザ側エッジ2343に、Packet−inを送信したユーザ側エッジスイッチ11の識別情報、及び受信したPacket−inのin_port1103に登録されたポートの識別情報を登録する。マルチキャストアドレスに対応するサブテーブルがマルチキャスト管理テーブル234に存在し、Packet−inを送信したNWスイッチ1がユーザ側エッジスイッチ11である場合の例としては、図9に示すSQ12でPacket−inが送信された場合のように、既存のマルチキャスト通信に新たな端末3Cが参加する場合がある。
また、Packet−inを送信したNWスイッチ1がサーバ側エッジスイッチ12である場合、マルチキャスト管理部223は、マルチキャストアドレスに対応するサブテーブルのサーバ側エッジ2342に、Packet−inを送信したサーバ側エッジスイッチ12の識別情報、及び受信したPacket−inのin_port1103に登録されたポートの識別情報を登録する。マルチキャストアドレスに対応するサブテーブルがマルチキャスト管理テーブル234に存在し、Packet−inを送信したNWスイッチ1がサーバ側エッジスイッチ12である場合の例としては、図9に示すSQ6及びSQ15でPacket−inが送信された場合がある。
FL10−3又はFL10−4が実行された場合、フロー管理部222は、Packet−inを送信したエッジスイッチの検索テーブル154をフロー管理DB232上に生成する(FL10−5)。
具体的には、フロー管理部222は、データを出力するポートがPacket−inのin_port1103に登録されたポートの識別情報によって識別されるポートとなるグループテーブル1542を生成する。そして、フロー管理部222は、マルチキャスト通信に用いる宛先アドレスをフローテーブル1541のマッチングルール1543のBMAC DAに登録し、生成したグループテーブル1542のポインタをアクション1544に登録する。なお、マルチキャスト通信に用いる宛先アドレスとは、当該マルチキャストアドレスのデータのネットワーク5の出口となるユーザ側エッジスイッチ11のMACアドレスである。
次に、ネットワーク制御装置2は、Packet−outのAction1204にFL10−5で生成された検索テーブル154を含めたPacket−outを、Packet−inを送信したエッジスイッチに送信する(FL10−6)。これによって、エッジスイッチが有するポートのうち、端末3が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと当該宛先アドレスのデータを出力する出力ポートとの関係をエッジスイッチの検索テーブル154に設定する設定指示が送信される。
次に、ネットワーク制御装置2は、Packet−inを送信したエッジスイッチがサーバ側エッジスイッチ12であるか否かを判定する(FL10−7)。なお、FL10−7では、ネットワーク制御装置2は、FL10−6でPacket−outを送信したエッジスイッチがサーバ側エッジスイッチ12であるか否かを判定してもよい。
FL10−7で、Packet−inを送信したエッジスイッチがサーバ側エッジスイッチ12でないと判定された場合、ネットワーク制御装置2はマルチキャスト転送制御処理を終了する。
一方、FL10−7で、Packet−inを送信したエッジスイッチがサーバ側エッジスイッチ12であると判定された場合、ユーザ側エッジスイッチ11及びサーバ側エッジスイッチ12からPacket−inを受信しているため、ネットワーク制御装置2は、マルチキャスト通信に用いるユーザ側エッジスイッチ11及びサーバ側エッジスイッチ12を特定できる状態になっている。このため、ネットワークトポロジ管理部221は、ネットワークトポロジDB231を参照し、ユーザ側エッジスイッチ11とサーバ側エッジスイッチ12との間の経路を選択し、選択した経路上のコアスイッチ13を抽出する(FL10−8)。ネットワークトポロジ管理部221が経路を選択する経路選択処理の詳細は図14で説明する。
次に、マルチキャスト管理部223は、マルチキャスト管理テーブル234のサブテーブルのうち、受信したPacket−inに含まれるマルチキャストアドレスに対応するサブテーブルのコア2344にFL10−8で抽出されたコアスイッチ13に関する情報を登録することによって、マルチキャスト管理テーブル234を更新する(FL10−9)。FL10−8で抽出されたコアスイッチ13に関する情報とは、当該コアスイッチ13の識別情報、及び当該コアスイッチ13のポートのうち、FL10−8で選択された経路上の次のネットワーク装置に接続されるポートの識別情報である。マルチキャスト管理部223は、ネットワークトポロジ管理部221を介してネットワークトポロジDB231を参照し、コアスイッチ13のポートのうち、FL10−8で選択された経路上の次のネットワーク装置に接続されるポートの識別情報を選択する。
次に、フロー管理部222は、FL10−8で抽出されたコアスイッチ13の検索テーブル154に、Packet−inに含まれるIGMP ReportのBMAC SA1002に登録されたアドレスと当該アドレスの出力するポートの識別情報との関係を追加することによって、フロー管理DB232を更新する(FL10−10)。なお、コアスイッチ13の検索テーブル154に追加されるポートの識別情報は、FL10−9でサブテーブルのコア2344に登録されるポートの識別情報と同じである。
具体的には、フロー管理部222は、コアスイッチ13の検索テーブル154のフローテーブル1541のマッチングルール1543のBMAC DAに、Packet−inに含まれるIGMP ReportのBMAC SA1002に登録されたアドレスが登録されたレコードが存在するか否かを判定する。当該レコードが存在しない場合、新たなレコードを追加し、追加したレコードのBMAC DAにPacket−inに含まれるIGMP ReportのBMAC SA1002に登録されたアドレス登録する。そして、フロー管理部222は、FL10−9でサブテーブルのコア2344に登録されたポートの識別情報によって識別されるポートからデータを出力する旨のレコードをグループテーブル1542に追加し、当該レコードのポインタをフローテーブル1541の追加したレコードのアクション1544に追加する。
一方、コアスイッチ13の検索テーブル154のフローテーブル1541に当該レコードが存在する場合、フロー管理部222は、当該レコードのアクション1544に登録されたポインタのグループテーブル1542に、FL10−9でサブテーブルのコア2344に登録されたポートの識別情報によって識別されるポートにデータを出力する旨を登録する。この処理は、図9に示す端末3Cが既存のマルチキャスト通信に参加する場合において、マルチキャスト配信サーバ4Aから端末3Cへの経路上のコアスイッチ13Aが、既存のマルチキャスト通信に用いられるコアスイッチ13Aと同じである場合に、実行される。
次に、ネットワーク制御装置2は、FL10−10で更新されたコアスイッチ13の検索テーブル154をコアスイッチ13に設定させるGroup Modifyを、コアスイッチ13に送信し(FL10−11)、マルチキャスト転送制御処理を終了する。FL10−11によって、コアスイッチ13が有するポートのうち、端末3が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと当該宛先アドレスのデータを出力する出力ポートとの関係をコアスイッチ13の検索テーブル154に設定する設定指示が送信される。
次に、FL10−8で実行される経路選択処理について図14を用いて説明する。図14は、実施例の経路選択処理のフローチャートである。
まず、ネットワークトポロジ管理部221は、ネットワークトポロジDB231を参照し、Packet−inを送信したサーバ側エッジスイッチ12とユーザ側エッジスイッチ11との間の経路の候補を抽出する(FL20−1)。
次に、ネットワークトポロジ管理部221は、FL20−1で複数の経路の候補が抽出されたか否かを判定する(FL20−2)。
FL20−2で複数の経路の候補が抽出されていないと判定された場合、すなわち、経路の候補が一つである場合、ネットワークトポロジ管理部221は、サーバ側エッジスイッチ12とユーザ側エッジスイッチ11との間の経路をマルチキャスト通信に用いる経路に決定する(FL20−5)。そして、マルチキャスト管理部223は、リンク管理テーブル233のレコードのうちFL20−5で決定された経路を構成する各リンクに対応するレコードのマルチキャストコスト2333に1を加算することによって、リンク管理テーブル233を更新し(FL20−6)、経路選択処理を終了する。
一方、FL20−2で複数の経路の候補が抽出されたと判定された場合、マルチキャスト管理部223は、リンク管理テーブル233を参照し、抽出された複数の経路の候補のマルチキャストコストの総和を算出する(FL20−3)。そして、ネットワークトポロジ管理部221は、FL20−3で算出されたマルチキャストコストの総和が最小となる候補を選択し(FL20−4)、FL20−5に進む。
FL20−5では、ネットワークトポロジ管理部221は、サーバ側エッジスイッチ12とユーザ側エッジスイッチ11との間の経路をFL20−4で選択された候補をマルチキャスト通信に用いる経路に決定し、FL20−6の処理に進み、マルチキャスト管理部223がリンク管理テーブル233を更新し、経路選択処理を終了する。
以上によって、マルチキャストコストの総和が最小となるマルチキャスト通信に用いられるため、ネットワークの輻輳を防止できる。
なお、リンク管理テーブル233には、マルチキャストコストではなく、各リンクの利用帯域等の利用状況が登録されており、ネットワーク制御装置2は、各リンクの利用状況に基づいて、複数の経路の候補からマルチキャスト通信に用いる経路を決定してもよい。
図15は、実施例のエッジスイッチのIGMP Reportの受信処理フローチャートである。
まず、エッジスイッチは、IGMP Reportを受信し(FL30−1)、Packet−inをネットワーク制御装置2に送信する(FL30−2)。なお、FL30−2で送信されるPacket−inのin_port1103にはIGMP Reportを受信したポートの識別情報が登録され、data1106には受信したIGMP Reportの内容が登録される。
次に、エッジスイッチは、ネットワーク制御装置2からPacket−outを受信し(FL30−3)、受信したPacket−outのAction1204に登録された検索テーブル154の設定指示に基づいて、検索テーブル154を設定する(FL30−4)。これによって、エッジスイッチが有するポートのうち、端末3が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと当該宛先アドレスのデータを出力する出力ポートとの関係がエッジスイッチの検索テーブル154に設定される。
そして、エッジスイッチは、FL30−1で受信したIGMP Reportを隣接するネットワーク装置に転送し(FL30−5)、受信処理を終了する。FL30−5では、エッジスイッチがユーザ側エッジスイッチ11である場合、当該ユーザ側エッジスイッチ11は、IGMP Reportをカプセル化して、隣接するコアスイッチ13に転送する。一方、エッジスイッチがサーバ側エッジスイッチ12である場合、当該ユーザ側エッジスイッチ11は、IGMP Reportをデカプセル化して、マルチキャスト配信サーバ4に転送する。
なお、本実施例では、各エッジスイッチは、ネットワーク制御装置2からの検索テーブル154の設定指示に基づいて、検索テーブル154を設定する例について説明したが、各エッジスイッチは、受信したIGMP Reportをスヌーピングして、検索テーブル154を設定してもよい。
具体的には、エッジスイッチがユーザ側エッジスイッチ11である場合、ユーザ側エッジスイッチ11は、端末3から受信したIGMP Reportに含まれるIGMP1030に含まれるマルチキャストアドレスを取得し、取得したマルチキャストアドレスとIGMP Reportを受信したポートとの関係を検索テーブル154に登録する。一方、エッジスイッチがサーバ側エッジスイッチ12である場合、サーバ側エッジスイッチ12は、隣接するコアスイッチから受信したIGMP ReportのPBBヘッダ1000のBMAC SA1002に登録されたMACアドレスと、当該IGMP Reportを受信したポートとの関係を検索テーブル154に登録する。
なお、エッジスイッチがIGMP Reportをスヌーピングして検索テーブル154を設定する場合、ネットワーク制御装置2は図13に示すFL10−5を実行しなくてもよく、また、エッジスイッチは図15に示すFL30−4を実行しなくてもよい。
図16は、実施例のコアスイッチ13の検索テーブル154の設定処理のフローチャートである。
まず、コアスイッチ13は、Group Modifyを受信し(FL40−1)、受信したGroup Modifyに基づいて、検索テーブル154を設定し(FL40−2)、設定処理を終了する。これによって、コアスイッチ13が有するポートのうち、端末3が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと当該宛先アドレスのデータを出力する出力ポートとの関係がコアスイッチ13の検索テーブル154に設定される。
図17は、実施例のネットワーク制御装置2がネットワークトポロジDB231の構築処理の説明図である。
本実施例では、レイヤ2ネットワーク内の各NWスイッチ1間では、IEEE802.1ABとして標準化されているLLDP(Link Layer Discovery Protocol)を用いて通信し、ネットワーク制御装置2と各NWスイッチ1との間では、OpenFlowを用いて通信するものとする。
ネットワーク制御装置2は、NWスイッチ1Aに隣接する他のNWスイッチ1BにLLDPを送信する指示を含むPacket−outを、NWスイッチ1Aに送信する(1701)。NWスイッチ1Aは、Packet−outを受信すると、LLDPを隣接するNWスイッチ1Bに送信する(1702)。
NWスイッチ1Bは、LLDPを受信すると、Packet−inをネットワーク制御装置2に送信する。なお、Packet−inは、LLDPを送信したNWスイッチ1Aの識別情報、当該NWスイッチ1AのLLDPを送信したポートの識別情報、LLDPを受信したNWスイッチ1Bの識別情報、及び当該NWスイッチ1BのLLDPを受信したポートの識別情報を含む。
ネットワーク制御装置2は、受信したPacket−inに含まれる情報に基づいてNWスイッチ1A及び1Bの接続関係をネットワークトポロジDB231に登録する。
ネットワーク制御装置2は、この処理をネットワーク5の全てのNWスイッチ1に対して実行することにより、ネットワーク5のネットワークトポロジを把握し、ネットワークトポロジDB231を構築する。
なお、ネットワーク制御装置2のネットワークトポロジDB231の構築処理は、ネットワークトポロジ管理部221によって実行される。
また、ネットワークトポロジ管理部221によってネットワークトポロジDB231が構築された場合、マルチキャスト管理部223は、ネットワークトポロジDB231を参照し、リンク管理テーブル233を構築する。
ネットワーク制御装置2は、ネットワークトポロジDB231によってネットワーク5全体のトポロジを把握できるので、マルチキャスト通信に参加する端末3が増減した場合等にマルチキャスト通信に用いる経路を変更できる。
図18は、実施例のネットワーク制御装置2による代替経路設定処理のフローチャートである。
ネットワーク制御装置2は、マルチキャスト通信に用いられる経路に障害が発生した場合、又は当該経路の負荷が高い場合等を検出した場合に、代替経路設定処理を実行する。
まず、マルチキャスト管理部223は、ネットワークトポロジ管理部221を介してネットワークトポロジDB231を参照し、マルチキャスト通信に用いられている元の経路の代替経路を選択する(FL50−1)。代替経路が複数ある場合、マルチキャスト管理部223は、リンク管理テーブル233を参照し、マルチキャストコストが最小となる代替経路を選択する。
次に、マルチキャスト管理部223は、FL50−1で選択された代替経路上の各NWスイッチ1の検索テーブル154の更新指示、及び当該各NWスイッチ1が受信したデータをバッファリングさせるバッファリング指示を、代替経路上のマルチキャスト配信サーバ4側に位置する上流のNWスイッチ1から順番に送信する(FL50−2)。
具体的には、マルチキャスト管理部223は、元の経路上の各NWスイッチ1のフローテーブル1541のマッチングルール1543のBMAC DAに登録されたアドレスを取得し、代替経路上の各NWスイッチ1の各NWスイッチ1のフローテーブル1541のマッチングルール1543のBMAC DAに登録する。また、マルチキャスト管理部223は、ネットワークトポロジ管理部221を介してネットワークトポロジDB231を参照し、代替経路上の各NWスイッチ1のデータを出力するポートを特定する。このポートは、NWスイッチ1の代替経路上の次のネットワーク装置に接続されるポートであり、代替経路に対応する出力ポートという。そして、マルチキャスト管理部223は、特定したポートにデータを出力する旨のレコードを各NWスイッチ1のグループテーブル1542に追加し、当該レコードのポインタをBMAC DAを登録したレコードのアクション1544に登録する。
次に、マルチキャスト管理部223は、代替経路上の全てのNWスイッチ1が検索テーブル154の更新を完了したか否かを判定する(FL50−3)。
FL50−3で検索テーブル154の更新が完了したと判定された場合、マルチキャスト管理部223は、マルチキャスト通信のデータの転送指示を代替経路上の上流のNWスイッチ1から順番に送信し、代替経路設定処理を終了する。
一方、FL50−3で検索テーブル154の更新が完了していないと判定された場合、マルチキャスト管理部223は、FL50−2に戻り、検索テーブル154の更新指示、及びバッファリング指示を次のNWスイッチ1に送信する。
以上によって、マルチキャスト通信に用いる経路を代替経路に変更する場合であっても、NWスイッチ1がデータを破棄することなく、データを確実に端末3に到達させることができる。
本実施例は、ネットワークシステムであって、ネットワークを構築する複数の中継装置と、前記複数の中継装置(NWスイッチ1)を制御するネットワーク制御装置2と、を備え、前記複数の中継装置は、端末に接続される第1エッジ中継装置(ユーザ側エッジスイッチ11)、マルチキャスト配信装置4に接続される第2エッジ中継装置(サーバ側エッジスイッチ13)、及び前記第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間に位置する少なくとも一つのコア中継装置(コアスイッチ13)を含み、前記中継装置は、転送するデータの宛先アドレスと当該データを出力する出力ポートとの関係が登録された検索情報(検索テーブル154)を参照し、受信したデータの宛先アドレスに対応する出力ポートから前記受信したデータを出力し、前記マルチキャスト配信装置は、マルチキャスト通信に参加する少なくとも一つの端末に一つの宛先アドレスを用いてデータを配信し、前記第1エッジ中継装置は、前記マルチキャスト通信に参加する端末から参加データ(IGMP Report)を受信した旨の参加通知データ(Packet−in)を生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記端末から受信した参加データをカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、前記第2エッジ中継装置は、前記第1エッジ中継装置から転送された参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記第1エッジ中継装置から転送された参加データをデカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、前記ネットワーク制御装置は、前記複数の中継装置の接続関係が登録されたネットワークトポロジ情報(ネットワークトポロジDB231)を保持し、前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記参加通知データを送信した前記第1エッジ中継装置と前記参加通知データを送信した前記第2エッジ中継装置との間の経路を選択し、前記選択した経路上のコア中継装置を選択し、前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記選択したコア中継装置が有するポートのうち前記端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスのデータを出力する出力ポートを選択し、前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信し、前記コア中継装置は、受信した設定指示に基づいて、前記検索情報を設定することを特徴とする。
これによって、コアスイッチ13がIGMPスヌーピングを実行することなく、データを適切なポートに出力し、ネットワークの輻輳を抑制するネットワークシステムを提供できる。
また、ネットワーク制御装置4は、前記中継装置間のリンクの利用状況が登録されたリンク管理情報(リンク管理テーブル233)を保持し、前記第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間の経路が複数選択された場合、前記リンク管理情報を参照し、前記複数の経路の利用状況を算出し、前記算出した利用状況に基づいて、前記マルチキャスト通信で用いる経路を選択することを特徴とする。
これによって、利用状況に基づいてマルチキャスト通信に用いる経路が選択されるので、ネットワークの輻輳を抑制することができる。
また、ネットワーク制御装置4は、マルチキャスト通信で用いる経路を代替経路に切り替える場合、前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記代替経路上の中継装置の前記代替経路に対応する出力ポートを選択し、前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記代替経路に対応する出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信し、前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記代替経路に対応する出力ポートの識別情報との関係が前記代替経路上の全ての中継装置の前記検索情報に設定されるまで、前記代替経路上の全ての中継装置に対して受信したデータのバッファリングを指示することを特徴とする。
これによって、マルチキャスト通信に用いる経路を代替経路に変更する場合であっても、NWスイッチ1がデータを破棄することなく、データを確実に端末3に到達させることができる。
また、ネットワーク制御装置4は、前記第1エッジ中継装置から前記参加通知データを受信した場合、前記第1エッジ中継装置が有するポートから前記出力ポートを選択し、前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記選択した出力ポートの識別情報との関係を前記第1エッジ中継装置の検索情報に設定する設定指示を前記第1エッジ中継装置に送信し、前記第2エッジ中継装置から前記参加通知データを受信した場合、前記第2エッジ中継装置が有するポートから前記出力ポートを選択し、前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記選択した出力ポートの識別情報との関係を前記第2エッジ中継装置の検索情報に設定する設定指示を前記第2エッジ中継装置に送信し、前記第1エッジ中継装置及び前記第2エッジ中継装置は、前記設定指示を受信した場合、前記受信した設定指示に基づいて、前記検索情報を設定することを特徴とするネットワークシステムすることを特徴とする。
これによって、エッジスイッチがIGMPスヌーピングを実行する必要がなくなるので、エッジスイッチの処理負荷を軽減できる。
また、前記ネットワーク制御装置は、他の端末から既存のマルチキャスト通信に参加する参加データを受信した旨の参加通知データを当該他の端末に接続される第1エッジ中継装置及び前記第2エッジ中継装置から受信し、前記他の端末に接続される第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間の経路上のコア中継装置を選択し、前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記選択したコア中継装置が有するポートのうち、前記他の端末が参加する既存のマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスのデータを出力する出力ポートを選択し、前記既存のマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信し、前記コア中継装置は、前記設定指示を受信した場合、前記受信した設定指示に基づいて、前記検索情報を設定することを特徴とする。
これによって、他の端末が既存のマルチキャスト通信に参加する場合であっても、コアスイッチ13の検索テーブル154を設定することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない、実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
1 NWスイッチ
2 ネットワーク制御装置
3 端末
4 マルチキャスト配信サーバ
5 ネットワーク
11 ユーザ側エッジスイッチ
12 サーバ側エッジスイッチ
13 コアスイッチ
18 ポート
151 物理レイヤ/MAC処理部
152 フレームバッファ
153 フレーム転送処理部
154 検索テーブル
155 装置内インタフェース
221 ネットワークトポロジ管理部
222 フロー管理部
223 マルチキャスト管理部
231 ネットワークトポロジDB
232 フロー管理DB
233 リンク管理テーブル
234 マルチキャスト管理テーブル
2 ネットワーク制御装置
3 端末
4 マルチキャスト配信サーバ
5 ネットワーク
11 ユーザ側エッジスイッチ
12 サーバ側エッジスイッチ
13 コアスイッチ
18 ポート
151 物理レイヤ/MAC処理部
152 フレームバッファ
153 フレーム転送処理部
154 検索テーブル
155 装置内インタフェース
221 ネットワークトポロジ管理部
222 フロー管理部
223 マルチキャスト管理部
231 ネットワークトポロジDB
232 フロー管理DB
233 リンク管理テーブル
234 マルチキャスト管理テーブル
Claims (14)
- ネットワークシステムであって、
ネットワークを構築する複数の中継装置と、前記複数の中継装置を制御するネットワーク制御装置と、を備え、
前記複数の中継装置は、端末に接続される第1エッジ中継装置、マルチキャスト配信装置に接続される第2エッジ中継装置、及び前記第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間に位置する少なくとも一つのコア中継装置を含み、
前記中継装置は、転送するデータの宛先アドレスと当該データを出力する出力ポートとの関係が登録された検索情報を参照し、受信したデータの宛先アドレスに対応する出力ポートから前記受信したデータを出力し、
前記マルチキャスト配信装置は、マルチキャスト通信に参加する少なくとも一つの端末に一つの宛先アドレスを用いてデータを配信し、
前記第1エッジ中継装置は、前記マルチキャスト通信に参加する端末から参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記端末から受信した参加データをカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、
前記第2エッジ中継装置は、前記第1エッジ中継装置から転送された参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記第1エッジ中継装置から転送された参加データをデカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、
前記ネットワーク制御装置は、
前記複数の中継装置の接続関係が登録されたネットワークトポロジ情報を保持し、
前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記参加通知データを送信した前記第1エッジ中継装置と前記参加通知データを送信した前記第2エッジ中継装置との間の経路を選択し、前記選択した経路上のコア中継装置を選択し、
前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記選択したコア中継装置が有するポートのうち前記端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスのデータを出力する出力ポートを選択し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信し、
前記コア中継装置は、受信した設定指示に基づいて、前記検索情報を設定することを特徴とするネットワークシステム。 - 請求項1に記載のネットワークシステムであって、
前記ネットワーク制御装置は、
前記中継装置間のリンクの利用状況が登録されたリンク管理情報を保持し、
前記第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間の経路が複数選択された場合、前記リンク管理情報を参照し、前記複数の経路の利用状況を算出し、
前記算出した利用状況に基づいて、前記マルチキャスト通信で用いる経路を選択することを特徴とするネットワークシステム。 - 請求項1に記載のネットワークシステムであって、
前記ネットワーク制御装置は、
前記マルチキャスト通信で用いる経路を代替経路に切り替える場合、前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記代替経路上の中継装置の前記代替経路に対応する出力ポートを選択し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記代替経路に対応する出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記代替経路に対応する出力ポートの識別情報との関係が前記代替経路上の全ての中継装置の前記検索情報に設定されるまで、前記代替経路上の全ての中継装置に対して受信したデータのバッファリングを指示することを特徴とするネットワークシステム。 - 請求項1に記載のネットワークシステムであって、
前記ネットワーク制御装置は、
前記参加通知データを送信した前記第1エッジ中継装置が有するポートから前記出力ポートを選択し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記選択した出力ポートの識別情報との関係を前記第1エッジ中継装置の検索情報に設定する設定指示を前記第1エッジ中継装置に送信し、
前記参加通知データを送信した前記第2エッジ中継装置が有するポートから前記出力ポートを選択し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記選択した出力ポートの識別情報との関係を前記第2エッジ中継装置の検索情報に設定する設定指示を前記第2エッジ中継装置に送信し、
前記第1エッジ中継装置及び前記第2エッジ中継装置は、受信した設定指示に基づいて、前記検索情報を設定することを特徴とするネットワークシステム。 - 請求項1に記載のネットワークシステムであって、
前記ネットワーク制御装置は、既存のマルチキャスト通信に参加する他の端末から参加データを受信した旨の参加通知データを当該他の端末に接続される第1エッジ中継装置及び前記第2エッジ中継装置から受信し、
前記他の端末に接続される第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間の経路上のコア中継装置を選択し、
前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記選択したコア中継装置が有するポートのうち、前記他の端末が参加する既存のマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスのデータを出力する出力ポートを選択し、
前記既存のマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信し、
前記コア中継装置は、受信した設定指示に基づいて、前記検索情報を設定することを特徴とするネットワークシステム。 - ネットワークを構築する複数の中継装置を制御するネットワーク制御装置であって、
前記複数の中継装置は、端末に接続される第1エッジ中継装置、マルチキャスト配信装置に接続される第2エッジ中継装置、及び前記第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間に位置する少なくとも一つのコア中継装置を含み、
前記中継装置は、転送するデータの宛先アドレスと当該データを出力する出力ポートとの関係が登録された検索情報を参照し、受信したデータの宛先アドレスに対応する出力ポートから前記受信したデータを出力し、
前記マルチキャスト配信装置は、マルチキャスト通信に参加する少なくとも一つの端末に一つの宛先アドレスを用いてデータを配信し、
前記第1エッジ中継装置は、前記マルチキャスト通信に参加する端末から参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記端末から受信した参加データをカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、
前記第2エッジ中継装置は、前記第1エッジ中継装置から参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記受信した参加データをデカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、
前記ネットワーク制御装置は、
前記複数の中継装置の接続関係が登録されたネットワークトポロジ情報を保持し、
前記参加通知データを送信した前記第1エッジ中継装置と前記参加通知データを送信した第2エッジ中継装置との間の経路を選択し、前記選択した経路上のコア中継装置を選択し、
前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記選択したコア中継装置が有するポートのうち前記端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスのデータを出力する出力ポートを選択し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を、前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を前記コア中継装置に送信することを特徴とするネットワーク制御装置。 - 請求項6に記載のネットワーク制御装置であって、
前記中継装置間のリンクの利用状況が登録されたリンク管理情報を保持し、
前記第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間の経路が複数選択された場合、前記リンク管理情報を参照し、前記複数の経路の利用状況を算出し、
前記算出した利用状況に基づいて、前記マルチキャスト通信で用いる経路を選択することを特徴とするネットワーク制御装置。 - 請求項6に記載のネットワーク制御装置であって、
前記マルチキャスト通信で用いる経路を代替経路に切り替える場合、前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記代替経路上の中継装置の前記代替経路に対応する出力ポートを選択し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記代替経路に対応する出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記代替経路に対応する出力ポートの識別情報との関係が前記代替経路上の全ての中継装置の前記検索情報に設定されるまで、前記代替経路上の全ての中継装置に対して受信したデータのバッファリングを指示することを特徴とするネットワーク制御装置。 - 請求項6に記載のネットワーク制御装置であって、
前記参加通知データを送信した前記第1エッジ中継装置が有するポートから前記出力ポートを選択し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記選択した出力ポートの識別情報との関係を前記第1エッジ中継装置の検索情報に設定する設定指示を前記第1エッジ中継装置に送信し、
前記参加通知データを送信した前記第2エッジ中継装置が有するポートから前記出力ポートを選択し、
前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記選択した出力ポートの識別情報との関係を前記第2エッジ中継装置の検索情報に設定する設定指示を前記第2エッジ中継装置に送信することを特徴とするネットワーク制御装置。 - 請求項6に記載のネットワーク制御装置であって、
既存のマルチキャスト通信に参加する参加データを他の端末から受信した旨の参加通知データを当該他の端末に接続される第1エッジ中継装置及び前記第2エッジ中継装置から受信し、
前記他の端末に接続される第1エッジ中継装置と前記第2エッジ中継装置との間の経路上のコア中継装置を選択し、
前記ネットワークトポロジ情報を参照し、前記選択したコア中継装置が有するポートのうち、前記他の端末が参加する既存のマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスのデータを出力する出力ポートを選択し、
前記既存のマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記コア中継装置の検索情報に設定する設定指示を、前記コア中継装置に送信することを特徴とするネットワーク制御装置。 - ネットワークを構築し、ネットワーク制御装置によって制御される中継装置であって、
転送するデータの宛先アドレスと当該データを出力する出力ポートとの関係が登録された検索情報を参照し、受信したデータの宛先アドレスに対応する出力ポートから前記受信したデータを出力し、
前記ネットワークにはマルチキャスト配信装置及び端末が接続され、
前記マルチキャスト配信装置は、マルチキャスト通信に参加する少なくとも一つの端末に一つの宛先アドレスを用いてデータを配信し、
前記ネットワーク制御装置が、前記マルチキャスト通信に参加する端末に接続された他の中継装置と前記マルチキャスト配信装置に接続された他の中継装置との間の経路上の中継装置の検索情報に、前記端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと当該宛先アドレスのデータを出力する出力ポートとの関係を設定する設定指示を送信し、
前記中継装置は、
前記ネットワーク制御装置から設定指示を受信し、
前記受信した設定指示に基づいて、前記端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記検索情報に設定することを特徴とする中継装置。 - 請求項11に記載の中継装置であって、
前記マルチキャスト通信に参加する端末から参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記端末から受信した参加データをカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送し、
前記他の中継装置から転送された参加データを受信した旨の参加通知データを生成して前記ネットワーク制御装置に送信し、前記他の中継装置から転送された参加データをデカプセル化して前記マルチキャスト配信装置に転送することを特徴とする中継装置。 - 請求項11に記載の中継装置であって、
前記ネットワーク制御装置が前記マルチキャスト通信で用いる経路を代替経路に切り替える場合、前記マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記代替経路上の中継装置の前記代替経路に対応する出力ポートとの関係を前記検索情報に設定する設定指示を、前記ネットワーク制御装置から受信し、
前記受信した設定指示に基づいて、前記端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記代替経路に対応する出力ポートとの関係を前記検索情報に設定し、
前記代替経路上の他の中継装置が前記検索情報を設定するまで、前記受信したデータの転送処理を保留し、前記受信したデータをバッファリングすることを特徴とする中継装置。 - 請求項11に記載の中継装置であって、
他の端末が既存のマルチキャスト通信に参加する場合、前記ネットワーク制御装置から、当該マルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記検索情報に設定する設定指示を受信し、
前記受信した設定指示に基づいて、前記他の端末が参加するマルチキャスト通信で用いる宛先アドレスと前記出力ポートとの関係を前記検索情報に設定することを特徴とする中継装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014209844A JP2016082320A (ja) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | ネットワークシステム、ネットワーク制御装置、及び中継装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014209844A JP2016082320A (ja) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | ネットワークシステム、ネットワーク制御装置、及び中継装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2016082320A true JP2016082320A (ja) | 2016-05-16 |
Family
ID=55959175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014209844A Pending JP2016082320A (ja) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | ネットワークシステム、ネットワーク制御装置、及び中継装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2016082320A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018067746A (ja) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 池上通信機株式会社 | マルチキャストネットワーク管理装置、マルチキャストネットワーク管理方法及びマルチキャストネットワーク管理プログラム |
-
2014
- 2014-10-14 JP JP2014209844A patent/JP2016082320A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018067746A (ja) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 池上通信機株式会社 | マルチキャストネットワーク管理装置、マルチキャストネットワーク管理方法及びマルチキャストネットワーク管理プログラム |
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