JP2017092957A - Report calculation method of path state based on centralized control plane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は1種のパス状態の報告演算方法に関わる。本発明は特に1種の費用対効果の考えに合致し、他のネットワーク管理アプリケーションソフトとネットワークエレメントとの互換性を重視しており、他のアプリケーションソフトに影響を及ぼさないことを前提にしてそれと結合し、更に完備されたテストツールを構成すること、又はネットワーク自己最適化に使うことができ、なおかつ集中式のコントロールプレーンによるパス状態の報告演算メカニズムを導入し、データフローが通過する実際のパスを追跡し、ネットワーク管理者とネットワーク管理アプリケーションソフトに更に効率的に障害の分析と排除能力を提供し、効果的にCAPEX(Capital Expenditure 資本的支出)とOPEX(Operating Expenditure 運営費)が減らせる集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法を指す。 The present invention relates to a type of path status report calculation method. The present invention is particularly suitable for one type of cost-effectiveness, places importance on compatibility with other network management application software and network elements, and assumes that it does not affect other application software. Combine and configure a more complete test tool, or can be used for network self-optimization, and introduce a path state reporting and calculation mechanism with a centralized control plane, and the actual path through which the data flow passes To provide network administrators and network management application software with more efficient failure analysis and elimination capabilities, effectively reducing CAPEX (Capital Expenditure capital expenditure) and OPEX (Operating Expenditure operating expenses) It refers to the path state reporting calculation method based on the expression control plane.
従来のネットワークでは、交換機とルータは、パケットの転送が必要なほかにも、ネットワークトポロジーも理解し、データフローのパケットを宛先に伝達するのに通過が必要なパスを決めなければならない。図1の従来型ネットワーク構成図が示すように、ルーティング・ルールの決定を受け持つコントロールプレーン11は各交換機とルータ内に分散しており、ネットワーク管理者13がルーティング・ルールを自ら定める必要がある場合には、各ネットワークエレメント内に接続して個別に設定しなければならない。 In conventional networks, switches and routers must not only transfer packets, but also understand the network topology and determine the paths that need to be passed to transfer data flow packets to their destinations. As shown in the conventional network configuration diagram in Fig. 1, the control plane 11 responsible for routing rule determination is distributed in each switch and router, and the network administrator 13 needs to determine the routing rules themselves. Must be connected and configured individually in each network element.
加えて、従来型ネットワークの各ネットワークエレメントは、ネットワークトポロジーなどの必要な情報を理解し、リンクレイヤ検出プロトコルLink Layer Discovery Protocol、LLDP）パケットのように互いに各種のメッセージを交換しなければならない。そしてそれぞれが認識したネットワーク情報の交換を通じて、互いに同期でネットワークトポロジーと状態を認識してから、事前に定義済のネットワーク・プロトコル又はルーティング・ルールに従い、ネットワークエレメントそれぞれが、受信したパケットの転送方法を決める。 In addition, each network element of the conventional network has to understand necessary information such as the network topology and exchange various messages with each other like a Link Layer Discovery Protocol (LLDP) packet. Then, each network element recognizes how to forward the received packet according to a predefined network protocol or routing rule after recognizing the network topology and state in synchronization with each other through the exchange of network information recognized by each. Decide.
従来型ネットワークの問題は、次のものを含むがこれらに限定されない。 Conventional network problems include, but are not limited to:
1. コントロールプレーンが、ハードウェア資源の劣悪な交換機とルータ内に分散され、ネットワークの機能と弾力性を制限してしまう。 1. Control planes are distributed in switches and routers with poor hardware resources, limiting network functionality and resiliency.
2. 膨大な数量のメッセージを交換にすることで、従来型ネットワークの運行効率が落ちてしまう。 2. By exchanging a large number of messages, the operation efficiency of the conventional network is reduced.
3. 各ネットワークエレメントそれぞれが転送アクションの特性を決めるため、ネットワーク管理者は効果的にネットワーク状態を検知しデバッグを行うが難しくなる。 3. Since each network element determines the characteristics of the transfer action, it becomes difficult for the network administrator to effectively detect and debug the network status.
従来型ネットワークは、その分散型のコントロールプレーンが原因となり、集中管理のメカニズムが不十分になり、効果的なネットワーク管理ツールをネットワーク管理者13に供給して、ネットワーク情報を追跡してのデバッグを行わせることができない。ネットワークに問題が現れた場合には又はメンテナンス・操作によりネットワーク情報を手に入れるのが必要になった場合には、図2の従来型ネットワークデバッグ方法の表示図が示すように、ネットワーク管理者13は自発的に各交換機又はルータのログ21を手に入れて分析する、或いはリモートホスト又はルータが返答したreply 22パケットにより間接的にネットワーク情報を手に入れるしかなくなるのである。
The traditional network is caused by its distributed control plane, resulting in a lack of centralized management mechanisms and providing effective network management tools to the network administrator 13 for tracking and tracking network information. I can't make it happen. If there is a problem with the network, or if it becomes necessary to obtain network information through maintenance or operation, the network administrator 13 Can voluntarily obtain and analyze the
ネットワークの規模がある程度を超えた場合には、交換機のログ21数量は分析が難しくなり、なおかつネットワーク管理者13は直ちには必要なネットワーク情報が得られなくなる。加えて、ネットワーク管理者13がパケットのパスが確定できなくなるため、あらゆる交換機とルータのログ21を分析するしかなくなってしまう。その一方で、リモートホスト又はルータを通じて返送してきたreply 22パケットが間接的に手に入れられる情報はタイプが限られ、メンテナンス・操作の効果的な根拠とするのは難しい。ネットワーク状況によりエンドツーエンドのreply 22パケットが回収できない場合には、この方法では必要なパスとネットワーク情報が取得できなくなってしまう。
When the size of the network exceeds a certain level, it is difficult to analyze the number of
従来型ネットワークで最も有名なネットワークデバッガはpingとtracerouteを含む。Pingの作動原理は、宛先ホストにICMP echo要求を送信し、受信した応答パケットに従いパケットのロス率と往復時間を計算するものである。Pingの欠点は手に入るネットワーク情報が比較的少なく、その結果だけに基づきネットワークデバッグを行うのが比較的難しいことである。Tracerouteでは、パケットがIPネットワークで通過するルータのリストを手に入れることができる。その作動原理は、ネットワークに対して順番に異なる生存時間(Time to Live, TTL)値を有するICMP要求パケットを送信し、回収されたICMP時間超過パケットによりパスにある各ルータの情報を手に入れることである。Tracerouteの欠点はルータの情報しか手に入らず、交換機とリンクの状態など、パスにある完全な情報が手に入らないことである。加えて、tracerouteの手法ではネットワークに対して比較的多くのパケットを生み出してしまい、パスに合計n個のルータがある場合には、tracerouteはパスにあるルータに合計O(n2)回の転送アクションを行ってしまうことである。 The most famous network debuggers in traditional networks include ping and traceroute. The working principle of Ping is to send an ICMP echo request to the destination host and calculate the packet loss rate and round trip time according to the received response packet. The disadvantage of Ping is that relatively little network information is available, and it is relatively difficult to perform network debugging based only on the results. Traceroute gives you a list of routers through which packets pass through the IP network. Its working principle is to send ICMP request packets with different time to live (TTL) values to the network in order, and get information of each router in the path by the collected ICMP time exceeded packets That is. The disadvantage of Traceroute is that you only get information about the router, not the complete information on the path, such as the switch and link status. In addition, the traceroute method generates a relatively large number of packets for the network, and if there are a total of n routers in the path, traceroute will forward a total of O (n 2 ) transfers to the routers in the path. It is to take action.
2014年、IBMはソフトウェア・デファインド・ネットワーキング (Software-Defined Networking、SDN)アーキテクチャに基づいて実装したSDN tracerouteを発表した。SDNアーキテクチャは交換機のコントロールプレーンとデータプレーンを分離させて、ネットワークの管理者がSDNネットワークにある交換機のフローテーブル (Flow table)と転送アクションが制御できるようになった。SDN tracerouteはテスト対象となる始点交換機にテストパケットを送信してから、SDN交換機のプログラマブルという特性を通じて、テストパケットがリンクを1段通り過ぎるごとに、1つをコピーしてSDNコントローラに応答して状態の報告を行う。こうしてパケットがネットワークで通過する完全なパス情報を確認するのである。 In 2014, IBM announced SDN traceroute, which was implemented based on the Software-Defined Networking (SDN) architecture. The SDN architecture separates the switch control plane and data plane, allowing the network administrator to control the switch flow table and transfer actions in the SDN network. SDN traceroute sends a test packet to the source switch to be tested, and the SDN switch's programmable characteristics allow it to copy one test packet each time it passes through the link and respond to the SDN controller. Report. Thus, the complete path information through which the packet passes through the network is confirmed.
しかしながら、仮にSDN tracerouteがパケットheaderの一定のフィールドをテストパケットの応答用として留めておける一方で、ネットワークにあるあらゆるコンポーネントとネットワーク管理アプリケーションソフトが当該フィールドを使うのを禁止したとしたら、このような手法は現実にそぐわなくなる。SDN tracerouteの開発者又はその権限要求が利用できるあらゆるアプリケーションソフトの開発者は共にこの規範を遵守しなければならないものの、それでも制御するネットワークの自由度が下がることになり、いつの間にか他のSDNアプリケーションソフトの機能を制限してしまう。加えて、パケットheaderで使用できるビット数が限られることで、複数のテストパケットが同じラベルに対応してしまう恐れがある。テストパケットが他のアプリケーションソフトにより冗長なバックアップをコピーされ、これをネットワーク内に送信された場合には、SDN tracerouteはパスが正確に測定できなくなる恐れがある。 However, if SDN traceroute can keep a certain field in the packet header as a response to a test packet, but prohibits any component on the network and network management application software from using that field, The method becomes unrealistic. Although both developers of SDN traceroute or developers of all application software that can use the authority request must comply with this code, there will still be a reduction in the degree of freedom of the network to be controlled. Will limit the function. In addition, since the number of bits that can be used in the packet header is limited, a plurality of test packets may correspond to the same label. If test packets are copied redundant backups by other application software and sent to the network, SDN traceroute may not be able to measure the path accurately.
2014年2月1日に公開された我が国特許番号第201406114号「ネットワークパス供給用のセッション情報変換」には、1種のシステムと方法が提起されている。それはサーバと互いに連携するセッションに対応するセッション情報(SESSION INFORMATION) を受信し、セッション情報をトポロジーレイアウトパラメータとデータパラメータを含む変換済セッション情報に変換する。当該変換済セッション情報はコントローラに対し、当該変換済セッション情報によりネットワークパスを供給するよう導くものである。そして当該ネットワークパスは当該トポロジーレイアウトパラメータとデータパラメータに従わせるものである。本発明で示す、テスト対象となるデータフローをシミュレーションしたテストパケットを送信してから、ネットワークエレメントがテストパケットを受信した時に返送してきたパス状態の報告を1つ1つ回収することで、データフローが通過する実際のパスが正確に追跡できる演算方法とは異なっている。 Japanese Patent No. 201406114 “Session Information Conversion for Network Path Supply” published on February 1, 2014 proposes one type of system and method. It receives session information (SESSION INFORMATION) corresponding to a session that cooperates with the server, and converts the session information into converted session information including topology layout parameters and data parameters. The converted session information guides the controller to supply a network path using the converted session information. The network path follows the topology layout parameter and data parameter. By sending a test packet simulating the data flow to be tested, as shown in the present invention, and collecting the path status reports returned one by one when the network element receives the test packet, the data flow This is different from the calculation method that can accurately track the actual path that passes through.
2014年8月20日に公開されたCN103997432号Measuring system and method for supporting analysis of OpenFlow application performanceには、1種の定量分析OpenFlowアプリケーションパフォーマンスを支援する測定システムと方法が提起されている。それはOpenFlowネットワークとの測定サーバに基づく。上記のOpenFlowネットワークはコントローラと個別にコントローラと接続するn台の交換機を含む。n台の交換機はコントローラのOpenFlowによる制御を受け、コントローラとn個の交換機がローカルログ機能とクロック同期機能を拡充してから、測定対象となる物理サーバを測定する集中制御となる。その特徴は、集中式パフォーマンス・ボトルネックがないこと、測定自体によるネットワークアプリケーションへの干渉が少ないこと、データプレーンとコントロールプレーンの情報が全面的に取得できること、コントロールプレーンとデータプレーンの間の相互関係が得られることを含む。本件特許のような集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法ではなく、データフローが通過する実際のパス状態を追跡し、ネットワーク管理者とそのネットワーク管理アプリケーションソフトが更に効率的に故障を分析・排除するのを補佐できるものではない。 In CN103997432, a measuring system and method for supporting analysis of OpenFlow application performance published on August 20, 2014, a measurement system and method for supporting one kind of quantitative analysis OpenFlow application performance is proposed. It is based on measurement server with OpenFlow network. The above OpenFlow network includes n switches connected to the controller separately from the controller. The n switches are controlled by OpenFlow of the controller, and after the controller and n switches have expanded the local log function and the clock synchronization function, the centralized control measures the physical server to be measured. Features include no centralized performance bottleneck, less interference to network applications due to measurement itself, full data plane and control plane information, and interrelationship between control plane and data plane Is obtained. Instead of using the centralized control plane based on the centralized control plane as in this patent, the actual path state through which the data flow passes is tracked, and the network administrator and its network management application software analyze the failure more efficiently.・ It can not help to eliminate.
本発明の1種の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法では、データフローが通過する実際のパス状態が追跡できる。pingに比べて、本発明ではより多くのネットワーク情報がネットワーク管理者に報告できる。tracerouteに比べて、本発明では比較的少ない通信量で、制御するネットワークにある指定したデータフローが通過する実際のパスを探し出し、検知動作がネットワークに及ぼす負担を減らす。SDN tracerouteに比べて、本発明ではパケットのpayload内容を使ってテストパケットの判別の根拠にするため、他のアプリケーションソフトによるパケットheaderの使用と修正を制限せず、他のネットワーク管理アプリケーションソフトと高い互換性があることを前提にして、正確なテスト結果が得られる。 In the path state report calculation method based on one type of centralized control plane of the present invention, the actual path state through which the data flow passes can be tracked. Compared to ping, the present invention can report more network information to the network administrator. Compared with traceroute, the present invention finds an actual path through which a specified data flow in the network to be controlled passes with a relatively small amount of communication, and reduces the burden on the network by the detection operation. Compared to SDN traceroute, the present invention uses the payload content of the packet as the basis for determining the test packet, so it does not restrict the use and modification of the packet header by other application software, and is higher than other network management application software Precise test results are obtained assuming compatibility.
本件特許発明者は前述のシステムと方法の不備を考慮し、直ちに新発明を構想し、長期にわたる苦心と研鑽を重ねてから、ついに研究開発を行い本案件である1種の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法の完成に成功した。 The patented inventor considered the above-mentioned deficiencies in the system and method, and immediately envisioned a new invention, and after long-term struggle and study, he finally conducted research and development into one type of centralized control plane, which is the project. Based on the path status report calculation method was successfully completed.
本発明では1種の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法を提供し、データフローが通過する実際のパス状態が追跡でき、ネットワーク管理者とそのネットワーク管理アプリケーションソフトが更に効率的に故障の分析と排除を行うのを補佐する。本発明の設計では、他のネットワーク管理アプリケーションソフトとネットワークエレメントとの互換性を重視し、テストパケットの判別情報をpayload内に記入することを通じて、これによりパケットheaderの使用と修正が制限を受けないことを前提にして、正確なテスト結果が得られる。 In the present invention, a path state report calculation method based on one centralized control plane is provided, the actual path state through which the data flow passes can be tracked, and the network administrator and its network management application software can be more efficiently failed. Assist in the analysis and exclusion of In the design of the present invention, emphasis is placed on the compatibility between other network management application software and network elements, and the use and modification of packet headers are not restricted by entering test packet discrimination information in the payload. As a result, accurate test results can be obtained.
本発明の1種の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法では、テスト対象となるデータフローをシミュレーションするテストパケットの送信により、ネットワークエレメントがテストパケットを受信した時に応答してきたパス状態の報告を1つ1つ回収することで、データフローが通過する実際のパスを正確に追跡し、ネットワーク管理者が問題があるコンポーネントを更に効率的に探し出すことで故障を排除するのを補佐する。加えて、他のネットワーク管理アプリケーションソフトとの互換性という問題点を考慮し、本発明では判別した情報をパケットのpayloadに記入する手法により、他のネットワーク管理アプリケーションソフトが制限を受けないことを前提にしてテストを行う。これにより他のネットワーク管理アプリケーションソフトと良好に結合し、将来他のネットワーク管理プログラムを開発する時の重要な基礎ツールとなることができる。 In the path state report calculation method based on one type of centralized control plane of the present invention, the transmission of a test packet for simulating the data flow to be tested results in the path state responding when the network element receives the test packet. By collecting reports one by one, we can accurately track the actual path that the data flow takes and help network managers to eliminate faults by finding problem components more efficiently. In addition, considering the problem of compatibility with other network management application software, the present invention assumes that other network management application software is not restricted by the method of entering the determined information in the payload of the packet. And test. As a result, it can be combined well with other network management application software and can be an important basic tool when developing other network management programs in the future.
本発明の1種の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法は、テストを行いたいデータフロー情報に従いテストパケットを生成してから、始点交換機にテストパケットを送信する。ネットワークで制御を行う各ネットワークエレメントに対し、テストパケットを受信した時に自発的に結果を報告させることで、指定したデータフローがネットワーク内で通過する実際のパスを確認し、ネットワーク環境でのデバッグの判断根拠とする。 The path state report calculation method based on one type of centralized control plane of the present invention generates a test packet according to data flow information to be tested, and then transmits the test packet to the starting point exchange. Each network element that controls in the network is allowed to report the result spontaneously when a test packet is received, so that the actual path that the specified data flow passes through the network can be confirmed, and debugging in the network environment can be performed. Use as a basis for judgment.
本発明のテストフローは、それぞれ生成段階31、テスト段階32及び報告段階33という主に3段階に分かれ、そのフローチャートは図3に示す通りである。 The test flow of the present invention is mainly divided into three stages, ie, a generation stage 31, a test stage 32, and a reporting stage 33, and the flowchart is as shown in FIG.
生成段階31では、テストを行いたいデータフローのパケットをシミュレーションしたテストパケットをまず生成し、当該データフローがネットワークで通過することになる実際のパスのテスト用とする。それは、測定が必要なデータフロー情報311を供給する手順と実際のパケットをシミュレーションしてテストパケット312を生成する手順を含む。まず、測定が必要なデータフロー情報を供給311する手順は、例えば送信元MAC、宛先MAC、送信元IP及び宛先IPなど、パケット識別に使える情報など、テストを行いたいデータフロー情報に従い、テストパケットのheaderを生成することで、テストパケットがテストを行いたいデータフローのパケットと同様のルーティングアクションを備える状態を確保する。次に、実際のパケットをシミュレーションしてテストパケット312を生成する手順は、テストパケットのpayloadに専用のキーワードを記入することで、テストパケットと同じheaderを有する他のパケットを識別する。この手法は他のアプリケーションソフトによるパケットheaderの使用と修正を制限せず、それとより良い互換性が保てる。
In the generation step 31, a test packet that simulates a packet of a data flow to be tested is first generated and used for testing an actual path through which the data flow passes through the network. It includes a procedure for supplying data flow information 311 that needs to be measured and a procedure for generating a
テストパケットの生成が完了してから、即ちにテスト段階32に入り、テストパケットをネットワーク管理者がテストを行いたいパスが通過する交換機に送信し、パステストを行う。そのうち、交換機は少なくともテストを行いたいパスの始点に位置する交換機とテストを行いたいパスの終点に位置する交換機を含む。その手順は、テストパケットを始点交換機に送信する321手順、交換機が直ちに報告するのを待機後に受信する322手順、終点交換機が報告済323かの判断手順及び時間制限に到達済324かの判断手順を含む。そのうち、テストパケットを始点交換機に送信する321手順は、主に始点交換機に準備段階で生成されたテストパケットを送信するものである。交換機が直ちに報告するのを待機後に受信する322手順は、主に交換機が報告するテストパケットを待機後に受信するものである。終点交換機が報告済323かの判断手順では、主に終点交換機が報告済か否かを判断する。報告済ならば、最終結果の報告331手順に入る。未報告ならば、時間制限に到達済324かの判断手順に入る。時間制限に到達済324かの判断手順では、主にテストの時間制限が到達済か否かを判断する。到達済ならば、最終結果の報告331手順に入る。未到達ならば交換機が直ちに報告するのを待機後に受信する322手順に戻る。
After the generation of the test packet is completed, that is, the test phase 32 is entered, and the path test is performed by transmitting the test packet to the exchange through which the path to be tested by the network administrator passes. Among them, the exchange includes at least an exchange located at the start point of the path to be tested and an exchange located at the end point of the path to be tested. The procedure consists of 321 procedures for sending a test packet to the source switch, 322 procedures for receiving the switch immediately after reporting, 322 procedures for determining whether the end switch is reported 323, and 324 determining whether the time limit has been reached. including. Among them, the 321 procedure for transmitting the test packet to the starting point exchange mainly transmits the test packet generated in the preparation stage to the starting point switch. The 322 procedure for receiving the switch immediately after the standby report is mainly for receiving the test packet reported by the switch after the standby. In the procedure for determining whether the end switch has been reported 323, it is mainly determined whether the end switch has been reported. If it has been reported, the
図4が示すテストパケットの伝達フロー表示図により、テスト段階32の実際の作動状況がより良く理解できる。まず、始点交換機46に準備段階で生成したテストパケットを送信する(手順41)。交換機はテストパケットを受信してから、自発的にテストパケットを本発明の演算方法が在する物理サーバに返送してから(手順42)、ルーティング・ルールに従いテストパケットを次の交換機に伝達し(手順43)、これに続くテストを行う。手順41から42までは始点交換機の作動状況をテストし、始点交換機が確実にテストパケットを返送できるか否かを確定するためのものである。これに続くパステストは手順44から手順45までのモードに従い繰り返し行うことで、一段ごとのリンクと交換機の状態をテストする。交換機はテストパケットをサーバに返送することで、状態を報告する(手順44)。続いて、テストパケットをパスにある次の交換機に伝達する(手順45)。
The actual operation state of the test stage 32 can be better understood from the test packet transmission flow display diagram shown in FIG. First, the test packet generated in the preparation stage is transmitted to the start point exchange 46 (procedure 41). After receiving the test packet, the exchange voluntarily returns the test packet to the physical server where the calculation method of the present invention exists (step 42), and transmits the test packet to the next exchange according to the routing rule ( Step 43), followed by the test.
テストを行いたいデータフローの終点交換機がテストパケットを返送すると、又はテストの時間制限に到達すると、直ちに報告段階に入り、それは最終結果の報告331手順を含む。この時、最終結果の報告331手順では、テスト段階時にネットワークエレメント報告の状況に従い集合させたデータフローの実際のパスとパス状態を、ネットワーク管理者に報告する。
When the endpoint switch of the data flow to be tested returns a test packet, or when the test time limit is reached, it immediately enters the reporting phase, which includes a final result reporting 331 procedure. At this time, in the
本発明はsingle path routing、multipath routing、multicast routingなどの事例を含むがこれらに限定されない、数種類の異なるルーティング事例に適用できる。加えて、本発明の設計では他のネットワーク管理アプリケーションソフトとネットワークエレメントとの互換性を重視しており、他のアプリケーションソフトに影響を及ぼさないことを前提にしてそれと結合し、更に完備されたテストツールを構成すること、又はこれをネットワークの自己最適化に使うことができる。 The present invention can be applied to several different types of routing cases, including but not limited to cases such as single path routing, multipath routing, and multicast routing. In addition, the design of the present invention emphasizes the compatibility between other network management application software and network elements, and is combined with it on the assumption that it does not affect other application software. Tools can be configured or used for network self-optimization.
single pathのデータフローについては、本発明ではそれが通過する実際のパスをテストすることができる。その一方で、multi-pathとmulticastのデータフローなど、通過するパスが1本に留まらないデータフローについては、テストパケットも実際のパケットのように複数個にコピーされるため、本発明は依然として各交換機が返答するパケットに従い、このデータフローが通過する完全なパスとパケットの総量などの情報が分析できる。 For a single path data flow, the present invention can test the actual path that it passes through. On the other hand, for data flows that do not have a single path, such as multi-path and multicast data flows, the test packet is also copied into a plurality of packets like actual packets. According to the packet returned by the exchange, information such as the complete path through which the data flow passes and the total amount of packets can be analyzed.
本発明ではパケットのpayload内容をテストパケットの判別根拠として使うため、パケットheaderフィールドを使う手法と比べ、他のアプリケーションソフトに影響を及ぼさないことを前提にして、データフローの実際のパスを他のモジュールのテストと最適化の根拠として提供することができる。以下、統合使用の事例をいくつか列挙する。 In the present invention, since the payload content of the packet is used as a basis for determining the test packet, it is assumed that the actual path of the data flow is different from that of the method using the packet header field on the assumption that it does not affect other application software. It can serve as a basis for module testing and optimization. Below are some examples of integrated use.
本発明との結合を通じて、routingアプリケーションソフトはパスを設定してから、データフローの実際のパスと演算論理が一致するか否かを検査し、これをデバッグ根拠とする。Reroutingアプリケーションソフトは本発明のテスト結果に従い、その時点でのパスがスムーズに流れているか否かを知り、パス報告のレイテンシを手に入れる。データフローがその時点でのパスによっては宛先に到達できなくった場合又はレイテンシが長すぎる場合には自動的にパスを交換する。本発明で返答されたデータフローの実際のパスにより、StatisticsとStress Testアプリケーションソフトはデータフローが通過する実際のパスに対し正確に操作を行うことで、ネットワークに及ぼす余分な負担が避けられる。 Through the combination with the present invention, the routing application software sets the path, and then checks whether the actual path of the data flow matches the operation logic, and uses this as the basis for debugging. The rerouting application software follows the test result of the present invention, knows whether the path at that time is flowing smoothly, and obtains the path report latency. If the data flow cannot reach the destination depending on the current path, or if the latency is too long, the path is automatically exchanged. With the actual path of the data flow returned in the present invention, the Statistics and Stress Test application software can accurately operate on the actual path through which the data flow passes, thereby avoiding an extra burden on the network.
ネットワーク状態の検知のほかにも、本発明はDHCP Serverなどのサーバの作動状況のテストにも使うことができる。クライアント端末が送り出した実際のパケット内容をテストパケットのheaderとpayload内に個別に記入してから、この実際のパケットをシミュレーションしたテストパケットをクライアント端末に接続する交換機に送信する。こうして、テストパケットが実際のパケットと同じパスを経由してサーバに伝送されてから、サーバの応答パケットを取得して、これをサーバ状態を判断する根拠とすることができる。 In addition to network status detection, the present invention can also be used to test the operating status of servers such as DHCP Server. After the actual packet contents sent out by the client terminal are individually entered in the header and payload of the test packet, the test packet simulating the actual packet is transmitted to the exchange connected to the client terminal. Thus, after the test packet is transmitted to the server via the same path as the actual packet, the response packet of the server is acquired and this can be used as a basis for determining the server state.
本発明の演算方法で中核をなすのは、ネットワークエレメントによるテストパケットを受信した時の報告を一括的に収集し、判別した情報をheaderではなく、payloadに記入することで、他のアプリケーションソフトの作動に影響を与えないようにすることにある。使用するネットワークアーキテクチャが以上の2つの条件を満たすだけで、本発明の演算方法が実装できる。 The core of the calculation method of the present invention is to collect the reports when the test packet is received by the network element in a lump, and write the determined information in the payload instead of the header, so that other application software The purpose is not to affect the operation. The calculation method of the present invention can be implemented only by satisfying the above two conditions for the network architecture to be used.
本発明の演算方法を実装するうちで1つの選択は、SDN(Software-Defined Networking ソフトウェア・デファインド・ネットワーキング)ネットワークアーキテクチャである。私達は本発明の演算方法の実装をSDNのネットワーク管理アプリケーションソフトとし、 SDNネットワークアーキテクチャが持つプログラマブルの特性を利用してSDN交換機の転送アクションを定義することができる。こうして、あらゆるSDN交換機がテストパケットを受信した時に、元のルーティング・ルールに従い転送するほかにも、パス状態の情報を本発明のアプリケーションソフトに報告できるようになる。こうして集中制御の設計を実現するのである。 One choice in implementing the computing method of the present invention is the SDN (Software-Defined Networking) software architecture. We can use the SDN network management application software to implement the calculation method of the present invention, and define the transfer action of the SDN switch using the programmable characteristics of the SDN network architecture. In this way, when any SDN exchange receives a test packet, it can report path status information to the application software of the present invention in addition to forwarding according to the original routing rule. In this way, centralized control design is realized.
本発明の1種の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法は従来型従来技術と互いに比較すると、更に下記の長所を備えるのが分かる。 It can be seen that the path state report calculation method based on one type of centralized control plane of the present invention further has the following advantages when compared with the prior art.
本発明の1種の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法により、データフローが通過する実際のパス状態が追跡できる。 With the path state reporting calculation method based on one kind of centralized control plane of the present invention, the actual path state through which the data flow passes can be tracked.
1. pingに比べて、本発明ではより多くのネットワーク情報をネットワーク管理者に報告することができる。 1. Compared to ping, the present invention can report more network information to the network administrator.
2. tracerouteに比べて、本発明では比較的少ない通信量で、制御するネットワークにある指定されたデータフローが通過する実際のパスを探し出し、検知動作がネットワークに及ぼす負担が減らせる。 2. Compared with traceroute, the present invention finds an actual path through which a specified data flow in a network to be controlled passes with a relatively small amount of communication, and can reduce the burden of the detection operation on the network.
3. SDN tracerouteに比べて、本発明がパケットのpayload内容をテストパケットの判別根拠として使い、他のアプリケーションソフトによるパケットheaderの使用と修正を制限しないため、他のネットワーク管理アプリケーションソフトとの高い互換性を前提にして、正確なテスト結果が得られる。 3. Compared to SDN traceroute, the present invention uses the payload content of the packet as a basis for determining the test packet, and does not restrict the use and modification of the packet header by other application software, so it is highly compatible with other network management application software. As a result, accurate test results can be obtained.
4. 本発明は他のネットワーク管理アプリケーションソフトとネットワークエレメントとの互換性を重視し、他のアプリケーションソフトに影響を及ぼさないことを前提にしてそれと結合し、更に完備されたテストツールを構成すること、又はこれをネットワークの自己最適化に使うことができる。 4. The present invention attaches importance to the compatibility between other network management application software and network elements, and is combined with it on the assumption that it does not affect other application software, and constitutes a complete test tool. Or it can be used for network self-optimization.
5. 本発明は集中式のコントロールプレーンによるパス状態の報告演算メカニズムを導入しており、データフローが通過する実際のパスを追跡し、ネットワーク管理者とネットワーク管理アプリケーションソフトに更に効率的に障害を分析・排除する能力を提供することができ、大幅にCAPEX及びOPEXが減らせる。 5. The present invention introduces a path state reporting and calculation mechanism with a centralized control plane, tracking the actual path that the data flow passes through, and more efficiently disrupting the network administrator and network management application software. The ability to analyze and eliminate can be provided, and CAPEX and OPEX can be greatly reduced.
上述の詳細な説明では、本発明の実行可能な実施例について具体的な説明を行った。ただし当該実施例は本発明の特許請求の範囲を限定するためのものではない。本発明の技能と趣旨を逸脱しない同等の効果を有する実施又は変更は全て、本件特許の特許請求の範囲に含まれる。 In the foregoing detailed description, specific implementations of the present invention have been described. However, this embodiment is not intended to limit the scope of the claims of the present invention. All implementations or modifications having equivalent effects without departing from the skill and spirit of the present invention are included in the scope of claims of this patent.
上記の内容を総括すると、本件特許は技術構想面で確かに革新的であるのみならず、一般的な従来型の方法では及ばない上述の複数項の効果を備え、すでに新規性と進歩性という発明特許の法律要件に十分に合致していることにより、法に基づき出願を行う。貴局には本発明特許出願案件への査定を行うことで、これを発明奨励への機会にしていただければ光栄である。 Summarizing the above, the patent is not only innovative in terms of technology concept, but also has the above-mentioned multiple effects that cannot be achieved by conventional methods, and is already novel and inventive. The application is made in accordance with the law by sufficiently meeting the legal requirements of the invention patent. I would be honored if you could give this an opportunity to encourage invention by making an assessment of the patent application case of the present invention.
11 コントロールプレーン
12 データプレーン
13 ネットワーク管理者
21 ログ
22 reply
31 生成段階
32 テスト段階
33 報告段階
311 測定が必要なデータフロー情報を供給
312 実際のパケットをシミュレーションしたテストパケットを生成
321 テストパケットを始点交換機に送信
322 交換機が直ちに報告するのを待機後に受信
323 終点交換機が報告済
324 時間制限に到達済
331 最終結果を報告
41 始点交換機にテストパケットを送信
42 始点交換機がテストパケットを物理サーバに返送
43 ルーティング・ルールに従いテストパケットを次の交換機に伝達
44 交換機がテストパケットをサーバに返送することで状態を報告
45 テストパケットをパスにある次の交換機に伝達
46 始点交換機
11 Control plane
12 Data plane
13 Network administrator
21 logs
22 reply
31 Generation stage
32 Testing stage
33 Reporting stage
311 Provides data flow information that requires measurement
312 Generate test packet that simulates actual packet
321 Send test packet to start switch
322 Received after waiting for switch to report immediately
323 End switch reported
324 time limit reached
331 Report final results
41 Send test packet to source switch
42 Start switch returns test packet to physical server
43 Transmit test packet to next switch according to routing rules
44 Switch reports status by sending test packet back to server
45 Transmit test packet to next switch in path
46 Start switch
Claims (8)
テスト段階として、テストパケットをテストを行いたいパスが通過する交換機に送信し、パステストを行い、
報告段階として、データフローが通過する実際のパスとパス状態を報告する、ことを主に含む、
1種の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法。 As a generation stage, generate a test packet that simulates the actual packet according to the data flow information you want to test,
As a test stage, send a test packet to the exchange through which the path to be tested passes, perform a path test,
The reporting phase mainly includes reporting the actual path and path status through which the data flow passes,
Path state reporting calculation method based on one kind of centralized control plane.
請求項1に記載の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法。 For generating a test packet that simulates an actual packet according to the data flow information to be tested, by generating a test packet header according to the data flow information to be tested, the data flow that the test packet wants to test Ensuring a state with a routing action similar to the packet of
2. A path state report calculation method based on the centralized control plane according to claim 1.
請求項1又は2に記載の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法。 The data flow information you want to test includes information that can be used to identify the source MAC, destination MAC, source IP or destination IP packet,
A path state report calculation method based on the centralized control plane according to claim 1 or 2.
請求項1に記載の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法。 About generating a test packet that simulates an actual packet, mainly by entering a dedicated keyword in the payload of the test packet, the test packet can be distinguished to some extent from other packets having the same header.
2. A path state report calculation method based on the centralized control plane according to claim 1.
請求項1に記載の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法。 The test stage sends a test packet to the switch located at the path start point to be tested, and the switch immediately reports it, whether it has been reported by the switch located at the path end point to be tested, and whether the time limit has been reached. Is received after waiting, and the determination of whether or not it has been reported by the end-point switch is mainly a determination of whether or not it has been reported by the end-point switch. The procedure for determining whether or not the time limit has been reached is mainly to determine whether or not the test time limit has been reached. Including steps to return to receiving after waiting to report immediately,
2. A path state report calculation method based on the centralized control plane according to claim 1.
請求項5に記載の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法。 Sending the test packet generated in the preparation stage mainly to the switch at the start point for sending the test packet to the switch at the start point of the path to be tested,
6. A path state report calculation method based on the centralized control plane according to claim 5.
請求項5に記載の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法。 About receiving the test packet reported by the end-point exchange mainly after waiting, about receiving it immediately after the switch reports immediately,
6. A path state report calculation method based on the centralized control plane according to claim 5.
請求項1に記載の集中式コントロールプレーンに基づくパス状態の報告演算方法。 The reporting phase reports to the network administrator the actual path and path status of the data flow aggregated according to the status reported by the network element during the testing phase.
2. A path state report calculation method based on the centralized control plane according to claim 1.
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