JP2017022558A - 仮想ネットワーク管理システム、仮想ネットワーク管理装置、仮想ネットワーク管理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】集中制御方式で管理されている物理ネットワーク上でオーバレイ仮想ネットワーク技術を用いて仮想ネットワークを構築する際のトラヒックのＱｏＳ保証の容易化。
【解決手段】仮想ネットワーク管理システムは、仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出する第１の手段と、前記抽出した情報を用いて、少なくともフローの発生前に前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定する第２の手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、仮想ネットワーク管理システム、仮想ネットワーク管理装置、仮想ネットワーク管理方法及びプログラムに関する。

ネットワークユーザの多様化にともない、それぞれのユーザ要求に応じた特性を有するネットワークの構築が望まれている。このような多様なネットワークを実現する技術として、物理的なネットワークを利用して複数の論理的なネットワークを構築する仮想ネットワーク技術がある。

オーバレイ仮想ネットワーク技術のひとつであるＶＸＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）はデータセンタなどの大規模なレイヤ２ネットワーク上で活用されている。非特許文献１は、ＶＸＬＡＮのドラフトである。

一方で、オープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）というネットワーク制御技術がある（非特許文献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。（非特許文献２の「５．２ Ｆｌｏｗ Ｔａｂｌｅ」の項参照）

特許文献１には、物理ノードリソースを含めたネットワークリソースを有効活用できるようにする仮想ネットワーク管理システムが開示されている。より具体的には、重み係数と、仮想ノードの要求位置と、物理ノード位置とを用いて、物理ノードに対して優先度数を算出し、この優先度数に基づいて、仮想ノードを作成する物理ノードを決定する構成が開示されている。また、特許文献２には、上述のオープンフローを用いて構成された仮想ネットワーク上において同報通信を行うための構成が開示されている。

特開２０１２−１９９６４４号公報 国際公開第２０１１／０４３４１６号

Ｍ．Ｍａｈａｌｉｎｇａｍほか７名、"ＶＸＬＡＮ： Ａ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｆｏｒ Ｏｖｅｒｌａｙｉｎｇ Ｖｉｒｔｕａｌｉｚｅｄ Ｌａｙｅｒ ２ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｏｖｅｒ Ｌａｙｅｒ ３ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"、[online]、［平成２７（２０１５）年２月２５日検索］、インターネット〈URL:http://tools.ietf.org/pdf/draft-mahalingam-dutt-dcops-vxlan-02.pdf〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ" Ｖｅｒｓｉｏｎ １．３．０ （Ｗｉｒｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ０ｘ０４）、[online]、［平成２７（２０１５）年２月２５日検索］、インターネット〈URL:https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/sdn-resources/onf-specifications/openflow/openflow-spec-v1.3.0.pdf〉

以下の分析は、本発明によって与えられたものである。特許文献２のように、仮想ネットワークに対応する物理ネットワークを上記オープンフローで管理する場合、仮想ネットワーク上のトラヒックのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を、オープンフローで制御する必要がある。仮想ネットワークのユーザから求められたＱｏＳを保証するには、オープンフロー上で、エンドツーエンドのフロー全てに対しＱｏＳ制御を行う必要がある。このようなエンドツーエンドでフローをすべて設定するためには、フローのマッチ条件として送信元と送信先アドレス（ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス等）の組が必要となる。一般的には、フローの設定は、こうしたエンドツーエンドのアドレスを取得できるタイミングはＰａｃｋｅｔ−Ｉｎメッセージの受信時となる。

このようなシステムにおける、第１の問題点は、仮想ネットワークの作成タイミングと、物理ネットワークにフローが設定されるタイミングが異なるため、フローが設定される前から、予約情報として物理ネットワークに設定すべきフローの帯域と経路を予め管理しておく必要があるということである。

本発明は、集中制御方式で管理されている物理ネットワーク上でオーバレイ仮想ネットワーク技術を用いて仮想ネットワークを構築する際のトラヒックのＱｏＳ保証の容易化に貢献できる仮想ネットワーク管理システム、仮想ネットワーク管理装置、仮想ネットワーク管理方法及びプログラムを提供することを目的とする。

第１の視点によれば、仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出する第１の手段と、前記抽出した情報を用いて、少なくともフローの発生前に前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定する第２の手段と、を備えた仮想ネットワーク管理システムが提供される。

第２の視点によれば、物理ネットワーク上の物理ノードに制御情報を設定することにより、前記物理ネットワークを制御する制御装置と接続され、仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出する第１の手段と、前記制御装置に、少なくともフローの発生前に、前記抽出した情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードへの、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報の設定を要求する第２の手段と、を備えた仮想ネットワーク管理装置が提供される。

第３の視点によれば、仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出するステップと、少なくともフローの発生前に、前記抽出した情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定するステップと、を含む仮想ネットワーク管理方法が提供される。本方法は、フロー設定に必要な情報を抽出し、この情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定するコンピュータという、特定の機械に結びつけられている。

第４の視点によれば、仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出する処理と、少なくともフローの発生前に、前記抽出した情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定する処理と、を前記物理ノードにフロー制御情報を設定するコンピュータに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、集中制御方式で管理されている物理ネットワーク上でオーバレイ仮想ネットワーク技術を用いて仮想ネットワークを構築する際のトラヒックのＱｏＳ保証を容易化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。 本発明の一実施形態の動作を説明するためのシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態の全体構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムに入力された仮想ネットワーク情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムの仮想ネットワーク記憶部に保持される情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムのＴＥＰ記憶部に保持される情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムの境界情報記憶部に保持される情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムのトポロジ記憶部に保持される情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムの動作を表したシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムの仮想ネットワーク制御部が取得する物理ノード接続点グループ情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における外部ノード接続点と物理ノード接続点の対応関係を示す図である。 本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムの経路計算部が計算するフロー情報と、フロー情報から作成されるフロー制御情報の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の仮想ネットワーク管理システムの構成を示す図である。

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、仮想ネットワーク管理部１１０と、物理ネットワーク管理部１２０とを備える仮想ネットワーク管理システム１００により実現できる。

仮想ネットワーク管理部１１０は、仮想ネットワークの作成要求を受け付けると（図２のステップＳ００１）、仮想ネットワークの作成要求の情報から、仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出する第１の手段として機能する（図２のステップＳ００２）。物理ネットワーク管理部１２０は、前記抽出した情報を用いて、少なくともフローの発生前に前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定する第２の手段として機能する（図２のステップＳ００３）。

以上のように構成することで、集中制御方式で管理されている物理ネットワーク上でオーバレイ仮想ネットワーク技術を用いて仮想ネットワークを構築する際のトラヒックのＱｏＳ保証を容易化することができる。また、上記の形態によれば、仮想ネットワークの作成タイミングで物理ノードにフロー制御情報を設定することができる。このため、フロー制御情報を設定されるまで制御装置を介して通信する必要がなくなり、通信が遅いという問題も解消される。

［第１の実施形態］
続いて、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３は、本発明の第１の実施形態の全体構成を示す図である。図３を参照すると、複数の物理ノード２００が配置された物理ネットワークと、ＶＸＬＡＮのトンネルエンドポイント（ＴＥＰ）と、ＴＥＰを介して通信を行う外部ノード３００と、これらを用いて構成される仮想ネットワークを管理するための仮想ネットワーク管理システム１とが配置された構成が示されている。

図３中、Ｐｏ１〜Ｐｏ３は、ＴＥＰの外部ノード接続点なるＴＥＰのポートを示す。また、ＰＩＦは、物理ネットワーク側から見たＴＥＰの接続点を示す。ＬＩＦは、論理インターフェースを示す。これらの詳細は後に、仮想ネットワーク管理システム１の機能とともに説明する。

図４は、本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムの構成を示す図である。図４を参照すると、大きく分けて、仮想ネットワーク管理部２と、物理ネットワーク管理部３とを備えた仮想ネットワーク管理システム１が示されている。

仮想ネットワーク管理部２は、仮想ネットワーク演算部１０と、仮想ネットワーク記憶部２０と、を備えて、仮想ネットワークの管理機能を提供する。

物理ネットワーク管理部３は、物理ネットワーク演算部３０と、物理ネットワーク記憶部４０とを備えて、仮想ネットワーク管理部２にて構築された仮想ネットワークに求められるサービス内容を満たすように、物理ネットワークを管理する。

上記のような仮想ネットワーク管理システム１は、具体的には、コンピュータプログラムに従って動作する情報処理装置によって実現される。また、仮想ネットワーク管理システム１は、１つの情報処理装置によって実現されてもよいし、複数の情報処理装置によって実現されてもよい。

続いて、仮想ネットワーク管理システム１の仮想ネットワーク管理部２の各部について詳細に説明する。仮想ネットワーク演算部１０は、仮想ネットワーク入力部１１と、仮想ネットワーク制御部１２と、ＴＥＰ管理部１３と、ネットワーク境界管理部１４とを有する。このような仮想ネットワーク演算部１０は、具体的には、コンピュータプログラムに従って動作する情報処理装置のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって実現することができる。

仮想ネットワーク記憶部２０は、仮想ネットワーク情報記憶部２１と、ＴＥＰ記憶部２２と、境界情報記憶部２３とを有する。このような仮想ネットワーク記憶部２０は、具体的には、磁気ディスク装置や光ディスク装置によって実現することができる。

仮想ネットワーク入力部１１は、新たに作成する仮想ネットワークの作成要求を受け付ける。図５は、仮想ネットワーク入力部１１に入力される仮想ネットワーク作成要求に含まれる情報の一例である。図５の例では、仮想ネットワークＩＤ（ＶＮＩ）＝１で特定される仮想ネットワークについて、外部ノード接続点Ｐｏと、必要な帯域（ＲｅｑＢｗ）とが設定されている。図５の例では、図３のＴＥＰの外部ノード接続点Ｐｏ１、Ｐｏ２、Ｐｏ３の３点を結ぶネットワークで、仮想ネットワークの要求帯域ＲｅｑＢｗを１Ｇｂｐｓとする仮想ネットワークの作成が要求されたことになる。ここで、仮想ネットワークＩＤ（ＶＮＩ）は、仮想ネットワークのＩＤを表したユニークな値であり、予めユーザに割り当てられていてもよいし、仮想ネットワーク入力部１１で自動採番することとしてもよい。また、要求帯域ＲｅｑＢｗは外部ノード接続点Ｐｏ間で必要な帯域を表している。図５の例では、外部ノード接続点Ｐｏ間の通信について、すべて１Ｇｂｐｓの帯域を保証することが要請される。もちろん、任意のＰｏ間において、異なる帯域を設定すること等も可能である。

このような仮想ネットワーク入力部１１は、コンピュータプログラムに従って動作する情報処理装置のＣＰＵおよびネットワークインターフェース部によって実現することができる。仮想ネットワークの要求情報の入力は、情報処理装置の入力手段を用いて入力を受け付けることとしてもよいし、ネットワークを介して情報の入力を受け付けることとしてもよい。

仮想ネットワーク情報記憶部２１は、仮想ネットワーク入力部１１によって入力された仮想ネットワークの要求情報を記憶する。図６は、仮想ネットワーク情報記憶部２１に保持される情報１０１Ａの一例を示す図である。

ＴＥＰ記憶部２２は、図３に表されたＴＥＰの情報を記憶する。本実施形態におけるＴＥＰは、外部ノード接続点Ｐｏの集合、ＴＥＰ接続点ＰＩＦの集合、論理インターフェースＬＩＦの集合の対応関係で表すことができる。図７は、ＴＥＰ記憶部２２に保持される情報１０２Ａ〜１０４Ａの一例を示す図である。情報１０２Ａは、図３の３つのＴＥＰが有している外部ノード接続点Ｐｏと、そのＴＥＰのＴＥＰ接続点ＰＩＦとの対応関係を表している。情報１０３Ａは、図３の３つのＴＥＰが有しているＴＥＰ接続点ＰＩＦと、内部の論理インターフェース（ＬＩＦ）の対応関係を表している。情報１０４Ａは、図３の３つの各論理インターフェース（ＬＩＦ）に設定されているＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ情報と、各論理インターフェース（ＬＩＦ）に接続されている外部ノード接続点Ｐｏの対応関係を表している。これら論理インターフェース（ＬＩＦ）の情報は、ＴＥＰ管理部１３によって生成され、フローを設定するためのマッチ条件などで使用する。

境界情報記憶部２３は、図３に表されたＴＥＰ接続点ＰＩＦと物理ノード接続点Ｐｕとの対応関係を記憶する。図８は、境界情報記憶部２３に保持される情報１０５Ａの一例を示す図である。なお、情報１０５Ａは、ネットワーク管理者がプログラムなどにより事前に設定することとしてもよいし、物理ネットワークのトポロジの変更の都度更新するようにしてもよい。

仮想ネットワーク制御部１２は、仮想ネットワーク入力部１１によって入力された仮想ネットワークの要求情報から外部ノード接続点Ｐｏを抽出する。そして、仮想ネットワーク制御部１２は、ネットワーク境界管理部１４を介して、外部ノード接続点Ｐｏに対応する物理ノード接続点グループＰｇを取得する。さらに、仮想ネットワーク制御部１２は、経路計算部３１に対し、前記取得した物理ノード接続点グループＰｇを含んだフロー設定要求を出力する。

ＴＥＰ管理部１３は、ＴＥＰ接続点ＰＩＦを入力として、論理インターフェースＬＩＦの生成を行う。論理インターフェースＬＩＦは、図７の符号１０４Ａに示したように、フローを設定するためのマッチ条件（例えば、ＭＡＣアドレスやＶＬＡＮ）などで使用する情報が設定される。論理インターフェースＬＩＦの作成が完了すると、ＴＥＰ管理部１３は、入力元へ論理インターフェースＬＩＦの情報を通知する。

ネットワーク境界管理部１４は、外部ノード接続点Ｐｏを入力として、ＴＥＰ記憶部２２の情報と境界情報記憶部２３の情報から、物理ノード接続点グループＰｇを計算し、入力元へ物理ノード接続点グループＰｇを通知する（第３の手段に相当）。

続いて、仮想ネットワーク管理システム１の物理ネットワーク管理部３の各部について詳細に説明する。物理ネットワーク演算部３０は、経路計算部３１と、フロー設定出力部３２を備えている。このような物理ネットワーク演算部３０は、コンピュータプログラムに従って動作する情報処理装置のＣＰＵによって実現される。

物理ネットワーク記憶部４０は、トポロジ記憶部４１を有する。このような物理ネットワーク記憶部４０は、磁気ディスク装置や光ディスク装置によって実現される。

経路計算部３１は、物理ノード接続点グループＰｇと要求帯域ＲｅｑＢｗと、トポロジ記憶部４１の情報から要求帯域ＲｅｑＢｗを実現できるＰｇ間の経路を決定する。さらに、経路計算部３１は、ＴＥＰ管理部１３からフロー作成に必要な情報を取得し、フローを作成し、フロー設定出力部３２へフロー設定要求を通知する。

フロー設定出力部３２は、 物理ノードに対し、経路計算部３１からのフロー設定要求に従ってフロー制御情報を設定する。物理ノードがオープンフロースイッチである場合、フロー制御情報として、フローエントリが作成され、各オープンフロースイッチのフローテーブルに設定されることになる。

トポロジ記憶部４１は、物理ノード２００によって構成される物理ネットワークのトポロジ情報を記憶する。図９は、本発明の第１の実施形態の仮想ネットワーク管理システムのトポロジ記憶部に保持される情報の一例を示す図である。図９の符号１０７Ａは、各物理ノードの各ポートとその帯域情報を格納したノード情報である。図９の符号１０８Ａは、各物理ノードのポートの接続関係を示すリンク情報である。

次に、本発明の第１の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。図１０は、仮想ネットワーク管理システム１が仮想ネットワーク作成要求を受付けてから、物理ネットワークに必要な設定を完了するまでの処理の一例を示すシーケンスである。

図１０を参照すると、まず、仮想ネットワーク管理システム１の仮想ネットワーク入力部１１は、例えば、システム管理者などから、仮想ネットワークの作成要求を受け付ける（ステップＳ１０１）。本実施形態では、図５に示すような情報が入力されたものとして説明する。

次に、仮想ネットワーク入力部１１は、仮想ネットワーク作成要求に含まれる情報から、仮想ネットワークＩＤをＶＮＩとして、要求帯域をＲｅｑＢｗとして、および外部ノードとの接続点をＰｏとして、仮想ネットワーク情報記憶部２１に対応付けて登録する（図６参照）。登録が完了すると、仮想ネットワーク入力部１１は、仮想ネットワーク制御部１２に対して、仮想ネットワーク作成要求を転送する（ステップＳ１０２）。

次に、仮想ネットワーク制御部１２は、仮想ネットワーク作成要求から外部ノード接続点Ｐｏを取り出して、ネットワーク境界管理部１４に問い合わせる。ネットワーク境界管理部１４は、ＴＥＰ記憶部２２及び境界情報記憶部２３を参照し、物理ノード接続点グループＰｇを求め、仮想ネットワーク制御部１２に応答する（ステップＳ１０３）。

図１１、図１２は、上記ステップＳ１０３で得られる物理ノード接続点グループＰｇ（１０６Ａ）の一例を示す図である。例えば、図７の情報１０２Ａを参照すると、外部ノードとの接続点Ｐｏ１は、ＴＥＰ接続点ＰＩＦ１、ＰＩＦ２と接続されていることが分かる。そして、図８の情報１０５Ａを参照すると、ＴＥＰ接続点ＰＩＦ１、ＰＩＦ２は、物理ノード接続点Ｐｕ１、Ｐｕ２と接続されていることが分かる。このような処理を各Ｐｏについて繰り返すことで、物理ノード接続点グループＰｇ（Ｐｕ１、Ｐｕ２、Ｐｕ３、Ｐｕ４、Ｐｕ５、Ｐｕ６）が求められる。図１２において明らかにされたように、物理ノード接続点グループＰｇは、ＶＮＩ＝１の仮想ネットワークのＴＥＰのＴＥＰ接続点ＰＩＦに接続する物理ネットワーク上の端点の集合となる。

次に、仮想ネットワーク制御部１２は、経路計算部３１に対して、フロー設定要求を送信する（ステップＳ１０４）。このフロー設定要求には、ステップＳ１０３で取得した物理ノード接続点グループＰｇと、ステップＳ１０２で取得した要求帯域ＲｅｑＢｗとが含まれる。

次に、経路計算部３１は、物理ノード接続点グループＰｇとトポロジ記憶部４１の物理ノードと物理リンクの情報に基づいて、要求帯域を満たすことのできる経路を計算する（ステップＳ１０５）。ここで、経路計算部３１は、ＴＥＰ（Ｐｏ）間の全経路（図１２のＰｏ１からＰｏ２への経路、Ｐｏ１からＰｏ３への経路、Ｐｏ２からＰｏ１への経路、Ｐｏ２からＰｏ３への経路、Ｐｏ３からＰｏ１への経路、Ｐｏ３からＰｏ２への経路）を計算する。なお、前記計算の途中で、要求帯域を満たす経路がないことが判明した場合、経路計算部３１が、仮想ネットワーク制御部１２に対し、要求を満たせないことを通知するようにしてもよい。仮想ネットワーク制御部１２は、システム管理者等に、リソースの追加を要求したり、仮想ネットワークの作成要求の修正を求める等の措置を採ることができる。

前記経路の計算が完了すると、経路計算部３１はＴＥＰ管理部１３に対し、物理ノード接続点に対応する識別情報（例えば、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮなど）を問い合わせ、取得する（ステップＳ１０６）。この情報はフローのマッチ条件とアクションとして使用する。

次に、経路計算部３１は、フロー設定出力部３２に対して、ステップＳ１０６で取得した識別情報とともに、フロー設定要求を送信する（ステップＳ１０７）。図１３は、経路計算部３１からフロー設定出力部３２に送信されるフロー設定要求（フロー情報）の一例を示す図である。フロー設定出力部３２は、トポロジ記憶部４１に、フロー設定要求（フロー情報）を記録するとともに、物理ノードに対し、フロー制御情報の設定を行う。例えば、図１３のフロー情報１０９Ａのマッチフィードの内容をマッチ条件（Ｍａｔｃｈ）として用い、アクションフィールドの内容をパケットへの適用処理（Ａｃｔｉｏｎ）として指示するフロー制御情報が作成、設定されることになる。

以上のように本実施形態によれば、仮想ネットワークの作成タイミングと、物理ネットワークにフロー制御情報が設定されるタイミングがほぼ同タイミングとなるため、物理ネットワークに設定されるフローの帯域と経路を、フローが設定される前から、予約情報として予め管理しておく必要がなくなる。また、この結果、ネットワーク管理者の管理する情報が削減されるため、運用効率の向上も見込まれる。さらに、予約情報として予め物理ネットワークのリソースを確保する必要が無くなるため、物理ネットワークのリソースの有効活用にも貢献できる。

また、本実施形態では、仮想ネットワークの作成とほぼ同タイミングでフロー制御情報が設定されるため、オープンフローを使用した場合に、フロー制御情報（フローエントリ）が設定されるまで、オープンフローコントローラが通信を中継する必要もなくなる。この結果、通信開始直後、十分な通信速度が得られないという課題も解消される。

以上、本発明の各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、各図面に示したネットワーク構成、各要素の構成、メッセージの表現形態は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

また、上記した実施形態では、オーバレイ仮想ネットワーク技術としてＶＸＬＡＮを用いるものとして説明したが、ＮＶＧＲＥ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）等の、オーバレイ仮想ネットワーク技術を用いる場合にも同様に適用することができる。また、上記した実施形態では、オープンフロースイッチに対応した物理ノードを制御する例を挙げて説明したが、その他のフロー単位で通信を制御可能なスイッチであれば、同様に本発明を適用することが可能である。

また、上記した実施形態では、単一の情報処理装置に、仮想ネットワーク管理機能と、物理ネットワーク管理機能とを備えた例を挙げて説明したが、上述した仮想ネットワーク管理システムの機能を複数の情報処理装置に分散配置することもできる。例えば、図１４（第２の実施形態）に示すように、仮想ネットワーク管理機能と、物理ネットワーク管理機能とが別々の情報処理装置によって実現されていてもよい。この場合、仮想ネットワーク管理装置１Ａ内の仮想ネットワーク制御部１２が、制御装置１Ｂに、少なくともフローの発生前に、前記抽出した情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードへの、前記仮想ネットワークに要求されるＱｏＳを保証するフロー制御情報の設定を要求する第２の手段として機能することになる。制御装置１Ｂは、一般的なオープンフローコントローラに、仮想ネットワーク管理装置１Ａからのフロー制御情報の設定要求を解釈する機能を追加すればよい。

最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
［第１の形態］
（上記第１の視点による仮想ネットワーク管理システム参照）
［第２の形態］
第１の形態の仮想ネットワーク管理システムにおいて、
さらに、前記仮想ネットワークに接続する外部ノードとの前記仮想ネットワークの接続点と、前記外部ノードの接続点に接続する物理ノードの接続点との対応関係に基づいて、前記仮想ネットワークの通信に必要な物理ノードの接続点の集合を求める第３の手段を備え、
前記第１の手段は、前記フロー設定に必要な情報として、前記仮想ネットワークの接続点を抽出して、前記第３の手段に対して、物理ノードの接続点の集合を要求し、
前記第２の手段は、前記第１の手段にて前記抽出された情報と、前記第３の手段から取得した物理ノードの接続点の集合を用いて、前記物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｏＳを保証するフロー制御情報を設定する仮想ネットワーク管理システム。
［第３の形態］
第１又は第２の形態の仮想ネットワーク管理システムにおいて、
前記第２の手段は、前記第３の手段から取得した物理ノードの接続点間の全経路を計算し、該経路上の物理ノードに対し、前記フロー制御情報を設定する仮想ネットワーク管理システム。
［第４の形態］
第１から第３いずれか一の形態の仮想ネットワーク管理システムにおいて、
前記第１の手段は、前記フロー設定に必要な情報として、前記仮想ネットワークに要求される帯域幅を抽出し、
前記第２の手段は、前記物理ネットワークのトポロジ情報に含まれる帯域情報を用いて、前記抽出された帯域幅を確保できる経路を計算し、該経路上の物理ノードにフロー制御情報を設定する仮想ネットワーク管理システム。
［第５の形態］
第１から第４いずれか一の形態の仮想ネットワーク管理システムにおいて、
前記物理ネットワークは、フロー単位で通信の制御を行うネットワークであり、前記仮想ネットワークは、オーバレイ仮想ネットワーク技術を用いて前記物理ネットワーク上に作成される仮想ネットワークである仮想ネットワーク管理システム。
［第６の形態］
（上記第２の視点による仮想ネットワーク管理装置参照）
［第７の形態］
（上記第３の視点による仮想ネットワーク管理方法参照）
［第８の形態］
（上記第４の視点によるプログラム参照）
なお、上記第６〜第８の形態は、第１の形態と同様に、第２〜第５の形態に展開することが可能である。

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、本発明の開示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。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

本発明は、物理ノードを管理するネットワーク管理者が仮想ネットワークを使用するサービス使用者に仮想ネットワークを提供する際に、ネットワーク管理者が管理する物理ネットワークのリソースを有効活用するように仮想ネットワークを設計及び運用するといった用途に、好適に適用できる。例えば、複数の物理ノードがいくつかの拠点に分散して存在する物理ネットワーク環境において、サービス使用者が外部ノード接続点として使用したい拠点と必要な帯域を指定するだけで、物理ノードと物理リンクに即フロー制御情報を設定することが可能となり、仮想ネットワーク設計および運用が容易化される。

１、１００ 仮想ネットワーク管理システム
１Ａ 仮想ネットワーク管理装置
１Ｂ 制御装置
２ 仮想ネットワーク管理部
３ 物理ネットワーク管理部
１０ 仮想ネットワーク演算部
１１ 仮想ネットワーク入力部
１２ 仮想ネットワーク制御部
１３ ＴＥＰ管理部
１４ ネットワーク境界管理部
２０ 仮想ネットワーク記憶部
２１ 仮想ネットワーク情報記憶部
２２ ＴＥＰ記憶部
２３ 境界情報記憶部
３０ 物理ネットワーク演算部
３１ 経路計算部
３２ フロー設定出力部
４０ 物理ネットワーク記憶部
４１ トポロジ記憶部
１１０ 仮想ネットワーク管理部
１２０ 物理ネットワーク管理部
２００ 物理ノード
３００ 外部ノード
ＬＩＦ 論理インターフェース
Ｐｏ、Ｐｏ１〜Ｐｏ３ 外部ノード接続点
ＰＩＦ ＴＥＰ接続点
Ｐｕ 物理ノード接続点
ＴＥＰ トンネルエンドポイント

Claims (10)

1. 仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出する第１の手段と、
   少なくともフローの発生前に、前記抽出した情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定する第２の手段と、
   を備えた仮想ネットワーク管理システム。
2. さらに、前記仮想ネットワークに接続する外部ノードとの前記仮想ネットワークの接続点と、前記外部ノードの接続点に接続する物理ノードの接続点との対応関係に基づいて、前記仮想ネットワークの通信に必要な物理ノードの接続点の集合を求める第３の手段を備え、
   前記第１の手段は、前記フロー設定に必要な情報として、前記仮想ネットワークの接続点を抽出して、前記第３の手段に対して、物理ノードの接続点の集合を要求し、
   前記第２の手段は、前記第１の手段にて前記抽出された情報と、前記第３の手段から取得した物理ノードの接続点の集合を用いて、前記物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｏＳを保証するフロー制御情報を設定する請求項１の仮想ネットワーク管理システム。
3. 前記第２の手段は、前記第３の手段から取得した物理ノードの接続点間の全経路を計算し、該経路上の物理ノードに対し、前記フロー制御情報を設定する請求項１又は２の仮想ネットワーク管理システム。
4. 前記第１の手段は、前記フロー設定に必要な情報として、前記仮想ネットワークに要求される帯域幅を抽出し、
   前記第２の手段は、前記物理ネットワークのトポロジ情報に含まれる帯域情報を用いて、前記抽出された帯域幅を確保できる経路を計算し、該経路上の物理ノードにフロー制御情報を設定する請求項１から３いずれか一の仮想ネットワーク管理システム。
5. 前記物理ネットワークは、フロー単位で通信の制御を行うネットワークであり、前記仮想ネットワークは、オーバレイ仮想ネットワーク技術を用いて前記物理ネットワーク上に作成される仮想ネットワークである請求項１から４いずれか一の仮想ネットワーク管理システム。
6. 物理ネットワーク上の物理ノードに制御情報を設定することにより、前記物理ネットワークを制御する制御装置と接続され、
   仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出する第１の手段と、
   前記制御装置に、少なくともフローの発生前に、前記抽出した情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードへの、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報の設定を要求する第２の手段と、
   を備えた仮想ネットワーク管理装置。
7. さらに、前記仮想ネットワークに接続する外部ノードとの前記仮想ネットワークの接続点と、前記外部ノードの接続点に接続する物理ノードの接続点との対応関係に基づいて、前記仮想ネットワークの通信に必要な物理ノードの接続点の集合を求める第３の手段を備え、
   前記第１の手段は、前記フロー設定に必要な情報として、前記仮想ネットワークの接続点を抽出して、前記第３の手段に対して、物理ノードの接続点の集合を要求し、
   前記第２の手段は、前記第１の手段にて前記抽出された情報と、前記第３の手段から取得した物理ノードの接続点の集合を用いて、前記制御装置に対し、前記物理ノードへの、前記仮想ネットワークに要求されるＱｏＳを保証するフロー制御情報の設定を要求する請求項６の仮想ネットワーク管理装置。
8. 前記制御装置に、前記第３の手段から取得した物理ノードの接続点間の全経路を計算し、該経路上の物理ノードへの前記フロー制御情報を設定させる請求項６又は７の仮想ネットワーク管理装置。
9. 仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出するステップと、
   少なくともフローの発生前に、前記抽出した情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定するステップと、を含む仮想ネットワーク管理方法。
10. 仮想ネットワークの作成要求の情報から、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワークへのフロー設定に必要な情報を抽出する処理と、
    少なくともフローの発生前に、前記抽出した情報を用いて、前記仮想ネットワークに対応する物理ネットワーク上の物理ノードに、前記仮想ネットワークに要求されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）を保証するフロー制御情報を設定する処理と、を前記物理ノードにフロー制御情報を設定するコンピュータに実行させるプログラム。

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