JP2017103519A - 制御装置、通信システム、制御方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】中継装置が使用不可能になってから経路情報の更新を完了するまでの間、ユーザトラフィックの通信が断絶してしまう。【構成】本発明の一態様における制御装置は、パケットの処理を実行可能な複数の中継装置を制御可能な制御装置であって、前記制御装置は、隣接する全ての中継装置との間で通信できない状態である所定の中継装置の存在を判定する第1の手段と、前記所定の中継装置が存在すると判定された場合に、前記パケットの通信経路として、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算する第2の手段と、前記計算された通信経路を実現するための処理規則を、前記複数の中継装置の少なくとも1つに通知する第3の手段とを含むことを特徴とする。【選択図】図5
Description
本発明は、制御装置、通信システム、制御方法及びプログラムに関する。
パケット通信ネットワーク内の中継装置は、受信したパケットの処理を決定するためにフォワーディングテーブルを備える。例えば近年、非特許文献1、2に示すとおり、オープンフロー(OpenFlow)という技術が提案されている。
OpenFlowでは、パケット転送機能と経路制御機能とをフロー制御プロトコルにより分離し、OpenFlowコントローラ(以下、制御装置と呼ぶ)が異種のOpenFlowスイッチ(以下、中継装置と呼ぶ)に対して、統一のAPI(Application Program Interface)を用いた制御および管理をおこなう。
また、OpenFlowでは、データパスを高速にするとともに、制御コストを低く抑えるため、粒度をフロー単位としたパケット制御をおこなう。
非特許文献1、2に記載の中継装置は、受信したパケットに対する処理を定義するフローエントリを含むフローテーブルを備える。該中継装置は、Ethernet(登録商標)のMAC(Media Access Control)アドレスやIP(Internet Protocol)アドレスなどの複数種のタプルの組み合わせによって、パケットの種別を分類する。OpenFlow技術において、同一の種別として分類された複数のパケット(パケット群)は、フローと呼ばれる。該中継装置は、フローテーブルに含まれるフローエントリとして、各フローに含まれるパケットに対して出力ポートの指定やヘッダの書き換え処理などを定義できる。
中継装置内のフローエントリの設定は、制御装置や、スイッチ固有のCLI(Command Line Interface)などを介して行われる。制御装置がフローエントリを設定する場合は、中継装置と制御装置との間のセキュアチャネル(オープンフローチャネル)を介してやり取りされるOpenFlowプロトコルのFlowModメッセージによって行われる。中継装置は、セキュアチャネルを介して制御装置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。
ONF(Open Networking Foundation),"Software−Defined Networking:The New Norm for Networks"April.2012
ONF(Open Networking Foundation),"OpenFlow Switch Specification Ver.1.3.4 (Protocol version 0x04)"
ここで、非特許文献1,2に記載のOpenFlowなどの集中管理型のアーキテクチャにおいては、互いに接続された中継装置群で構築されたネットワーク内の通信経路を制御装置で集中管理している。制御装置は、ユーザデータと制御データを分離して制御および管理をおこなって、ユーザデータのパケットを適切に転送させるシステムが開示されている。このような場合、ユーザトラフィックが流れる通信経路上に使用している中継装置が予期せぬ障害等で使用不可能になった場合、制御装置は、迂回経路を再計算し、各中継装置に対して経路情報の削除および迂回経路情報の再設定をおこなう必要がある。
しかしながら、該システムにおいては、使用不可能になった中継装置は制御装置に対する応答ができないため、制御装置が中継装置の状況を判断できず、経路情報の更新処理を完了することができない。そのため、制御装置は該中継装置からの応答待ちがタイムアウトするまで更新処理を完了できない。これにより、中継装置が使用不可能になってから経路情報の更新を完了するまでの間、ユーザトラフィックの通信が断絶してしまうという問題が生じる。
本発明の目的は、上述した課題に鑑み、中継装置が使用不可能になった場合に生じる通信断時間を短縮可能な制御装置、通信システム、制御方法及びプログラムを提供することである。
本発明の一態様における制御装置は、パケットの処理を実行可能な複数の中継装置を制御可能な制御装置であって、前記制御装置は、隣接する全ての中継装置との間で通信できない状態である所定の中継装置の存在を判定する第1の手段と、前記所定の中継装置が存在すると判定された場合に、前記パケットの通信経路として、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算する第2の手段と、前記計算された通信経路を実現するための処理規則を、前記複数の中継装置の少なくとも1つに通知する第3の手段とを含むことを特徴とする。
本発明の一態様における通信システムは、パケットの処理を実行する複数の中継装置と、前記中継装置を制御可能な制御装置と、を備え、前記制御装置は、隣接する全ての中継装置との間で通信断の状態である所定の中継装置の存在を判定する第1の手段と、前記中継装置が存在すると判定された場合に、前記パケットの通信経路として、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算する第2の手段と、前記計算された通信経路を実現するための処理規則を、前記複数の中継装置の少なくとも1つに通知する第3の手段とを含むことを特徴とする。
本発明の一態様における制御方法は、パケットの処理を実行する複数の中継装置を制御可能な制御装置における制御方法であって、隣接する全ての中継装置との間で通信できない状態である所定の中継装置の存在を判定するステップと、前記所定の中継装置が存在すると判定された場合に、前記パケットの通信経路として、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算するステップと、前記計算された通信経路を実現するための処理規則を、前記複数の中継装置の少なくとも1つに通知するステップとを含むことを特徴とする。
本発明の制御装置、通信システム、制御方法及びプログラムによれば、中継装置が使用不可能になった場合に生じる通信断時間を短縮することができる。
以下、本発発明の実施形態及び実施例について、図面を参照して説明する。各実施形態及び各実施例は、例示であり、本発明は各実施形態及び各実施例に限定されるものではない。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、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。
[第1の実施の形態]
[構成の説明]
本発明の第1の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
[構成の説明]
本発明の第1の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、第1の実施形態における動作環境の構成例である。第1の実施形態における動作環境は、例えば、OpenFlowネットワークである。なお、第1の実施形態における動作環境は、OpenFlowネットワークに限られず、集中管理型のネットワークであれば、どのようなネットワークであってもよい。以下では、OpenFlowネットワークを例にして説明する。
図1に示すように、OpenFlowネットワークは、制御装置200と、中継装置101−1、101−2、101−3、101−4を含む管理対象ネットワーク100と、端末300−1、300−2とを含む。
OpenFlowネットワークでは、従来の中継装置101の機構が、経路の決定処理を外部からプログラミングすることで変更可能としたモジュールである制御装置200と、パケット転送処理のみを行うモジュールである中継装置101とに分離されている。制御装置200と中継装置101の間には、通信用のセキュアチャネル(オープンフローチャネル)を備えている。該セキュアチャネルは、例えば、制御装置200が中継装置101のフローテーブルにフローエントリを登録したり、中継装置101が制御装置200に対してフローテーブルにないフローエントリを問い合わせたりする場合に使用する。
OpenFlowネットワークにおける中継装置とは、OpenFlowネットワークを形成し、制御装置200の制御下にあるエッジスイッチ及びコアスイッチのことである。OpenFlowネットワークでは、制御装置200が、セキュアチャネルを介して、中継装置101のフローテーブルを操作することにより中継装置101の挙動を制御する。
各中継装置101は、フローテーブルを少なくとも1つ保持している。制御装置200は、配下の各中継装置101のフローテーブルと同じ内容のフローテーブルを全て保持している。なお、「フローテーブルを保持している」とは、そのフローテーブルを管理していることを意味する。そのフローテーブルをネットワーク経由等で管理可能であれば、実際には、そのフローテーブルが自身の内部に存在していなくても良い。例えば、制御装置200と中継装置101が、ネットワーク上にある同一のフローテーブルを共有することも考えられる。
フローテーブルとは、所定の条件(ルール)に適合(マッチ)するパケット(通信データ)に対して行うべき所定の動作(アクション)を定義したフローエントリ(Flow entry)が登録されたテーブルである。
中継装置101は、ルールの欄に記述された内容にマッチするパケットを、アクションの欄に記述された内容に従って処理する。制御装置200は、このようなフローエントリを中継装置101に登録することで、マッチするパケットに対する処理を制御できるのである。
中継装置101は、パケットが到着した時、当該パケットのヘッダ情報(送信元情報や送信先情報等)を読み取り、自身のフローテーブルの中から、マッチするルールを持つフローエントリ(以下、マッチするフローエントリと呼ぶ)を検索する。検索の結果、マッチするフローエントリが見つかった場合、中継装置101は、そのフローエントリのアクションに記載されている通りにパケットを処理する。なお、複数のフローエントリが見つかった場合、見つかったフローエントリのうち、最も優先度が高いフローエントリに従い、パケットを処理する。また、検索の結果、マッチするフローエントリが見つからなかった場合、中継装置101は、当該パケットを「ファーストパケット」と判断し、当該パケットのコピー(複製)を制御装置200に転送することで、当該パケットをどのように処理すべきかについて、セキュアチャネルを介して制御装置200に問い合わせる。中継装置101は、制御装置200によって新規に追加登録されたフローエントリに従って、当該パケット及び以降の同一フローのパケットを処理する。
制御装置200は、セキュアチャネルを介して中継装置101と通信を行い、管理対象ネットワーク100内の中継装置101の経路情報を集中管理する。制御装置200は、中継装置101から問い合わせを受けた場合に、問い合わせを受けたパケットを送信先まで転送するための経路を計算する。また、制御装置200は、セキュアチャネルを介して、中継装置101のフローテーブルに、算出した経路を構成するためのフローエントリを新規に追加登録する。このとき、制御装置200は、自身のフローテーブルにも同じフローエントリを新規に追加登録する。
端末300は、中継装置101で構成されるネットワークを介して、フローに含まれるパケットを送受信する。フローとは、例えば、同一の種別として分類された複数のパケット(パケット群)である。
なお、図1の例では、中継装置101が4つ、端末300が2つであるが、該中継装置101及び端末300の数は、この例の数に限られず、いくつであってもよい。また、ネットワークのトポロジは、図1に限らず、タンデム、ツリー、リング、メッシュ状など、どのような形状であってもよい。
図2は、本発明の第1の実施形態の制御装置200の構成例を示す図である。制御装置200は、中継装置通信部201と、トポロジ情報取得部202と、トポロジ管理部203と、障害状況判定部204と、経路情報管理部205と、経路情報計算処理部206と、経路制御コマンド生成部207とを含む。
なお、図2の構成要素201から207を繋ぐ実線は論理的な通信ないし呼び出し可能な関係を示したものであり、本発明が構成要素201から207の実装は、この形状で接続されている構成やネットワークに限定されるものではない。
中継装置通信部201は、セキュアチャネルを介して、管理対象ネットワーク100上で接続されている各中継装置101に対して、制御用セッションの確立、制御用コマンドの送受信を行う。また、中継装置通信部201は、セキュアチャネルを介して、各中継装置101から、トポロジ情報を取得してもよい。
中継装置通信部201は、例えば、中継装置101からのパケット処理に関する問い合わせを受信し、経路情報管理部205へ転送する。中継装置通信部201は、例えば、経路情報管理部205のフローテーブルに該パケット処理の記載がある場合には、経路情報管理部205のフローテーブルに記載されたパケット処理情報を中継装置101へ転送する。
中継装置通信部201は、例えば、中継装置101から、中継装置101のポートのうち、使用ができなくなったポートの通知(ダウンポート通知)を受信する。中継装置通信部201は、例えば、該ダウンポート通知をトポロジ情報取得部202へ転送する。
中継装置通信部201は、例えば、トポロジ情報取得部202から、管理対象ネットワーク100における、中継装置101の接続関係を示すトポロジ情報と、各ポートのUP/DOWN状態を示すポート情報の要求を受信し、中継装置101へ転送する。
中継装置通信部201は、例えば、管理対象ネットワーク100における、中継装置101のトポロジ情報とポート状態情報を受信する。中継装置通信部201は、例えば、該トポロジ情報とポート状態情報をトポロジ情報取得部202へ転送する。
中継装置通信部201は、例えば、ダウンポートに関する経路情報削除の通知を経路情報管理部205から受信し、中継装置101へ転送する。中継装置通信部201は、例えば、ダウンポートに関する経路情報削除の完了通知を中継装置101から受信し、経路情報管理部205へ転送する。
中継装置通信部201は、例えば、経路制御コマンド生成部207の作成した経路制御コマンドを受信し、転送テーブルにユニキャストパケットやブロードキャストパケットなどを適切に配送するための転送エントリ(フローエントリ)を作成して、中継装置101へ転送する。なお、転送エントリの作成を行うのは、中継装置通信部201に限られず、経路制御コマンド生成部207や、経路情報管理部205が行ってもよい。
中継装置通信部201は、例えば、転送エントリの設定完了通知を中継装置101から受信し、経路情報管理部205へ転送する。
トポロジ情報取得部202は、中継装置通信部201を介して、管理対象ネットワーク100のトポロジ情報を取得し、トポロジ管理部203へ通知する。トポロジ情報は、例えば、管理対象ネットワーク100に含まれる中継装置101の接続関係を示すトポロジ情報や、各ポートのUP/DOWN状態を示すポート情報を含む。
なお、トポロジ情報取得部202は、例えば、LLDP(Link Layer Discovery Protocol)プロトコルを用いて、隣接する中継装置間の情報を定期的に検出して取得してもよいし、不定期に中継装置101へ通知して取得してもよい。
トポロジ管理部203は、トポロジ情報管理部203−1と、ポート状態管理部203−2を含む。トポロジ管理部203は、トポロジ情報取得部202から、管理対象ネットワーク100における、中継装置101の接続関係を示すトポロジ情報と、各ポートのUP/DOWN状態を示すポート情報とを受信し、保管および管理を行う。
トポロジ情報管理部203−1は、例えば、管理対象ネットワーク100における、中継装置101の接続関係を示すトポロジ情報の保管および管理を行う。トポロジ情報管理部203−1は、例えば、新規のトポロジ情報を取得後、障害状況判定部204へ新規のトポロジ情報を転送する。また、トポロジ情報管理部203−1は、例えば、経路情報管理部205からトポロジ情報の転送要請が通知された場合、要請が通知された時点で所持しているトポロジ情報を転送してもよい。トポロジ情報管理部203−1は、例えば、事前にトポロジ情報を取得していた中継装置に関して新しいトポロジ情報を受信した場合、過去の情報を削除して改めて保管および管理をしてもよいし、更新日と紐付けて(対応付けて)保管および管理をしてもよい。
ポート状態管理部203−2は、例えば、管理対象ネットワーク100における、中継装置101のポート状態情報の保管および管理を行う。ポート状態管理部203−2は、例えば、新規のポート情報を取得後、障害状況判定部204へ新規のポート情報を転送する。ポート状態管理部203−2は、例えば、事前にポート状態情報を取得していた中継装置に関して新しいポート状態情報を受信した場合、過去の情報を削除して改めて保管および管理をしてもよいし、更新日と紐付けて(対応付けて)保管および管理をしてもよい。
障害状況判定部204は、使用が不可能な中継装置101が存在するかを判定する。障害状況判定部204は、例えば、トポロジ情報管理部203−1から転送されたトポロジ情報と、ポート状態管理部203−2から転送されたポート状態情報とを参照し、隣接する全ての中継装置のポート状態がダウン状態となる中継装置101が存在するかを判定する。条件に該当する中継装置101が存在する場合、障害状況判定部204は、該中継装置101を使用が不可能な中継装置と判断し、経路情報管理部205に対して、該中継装置101が使用不可であることを通知する。
経路情報管理部205は、経路情報の更新処理が必要かどうかを判断する。経路情報管理部205は、例えば、中継装置101からのパケット処理に関する問い合わせに対して、自身のフローテーブルに該パケット処理の記載がある場合には、中継装置通信部201を介してパケット処理情報を中継装置101へ転送する。経路情報管理部205は、例えば、自身のフローテーブルに該パケット処理の記載がない場合には、経路情報計算処理部206へ、中継装置101から受信したパケット処理に関する問い合わせと、トポロジ情報とを通知する。
なお、経路情報管理部205が経路情報の更新処理が必要かを判断する時期は、中継装置101から問い合わせがあった場合に限られず、例えば、定期的に行われてもよいし、障害状況判定部204から使用不可能な中継装置の情報を受信した場合でもよい。
経路情報管理部205は、障害状況判定部204から使用不可能な中継装置の情報を受信した場合には、使用不可能な中継装置に接続したポートを使用する経路情報の削除を通知する。経路情報管理部205は、例えば、障害状況判定部204が通知した使用不可能な中継装置を除く中継装置101に対して、中継装置通信部201を介して、使用不可能な中継装置に接続したポートを使用する経路情報の削除を通知する。経路情報管理部205は、例えば、経路情報の削除を通知後に、経路情報計算処理部206へ、トポロジ情報と、障害状況判定部204から受信した使用不可能な中継装置の情報とを通知する。
経路情報管理部205は、例えば、経路制御コマンド生成部207が作成した制御コマンドを、自身のフローテーブルに保管し、管理する。なお、経路情報管理部205が保管および管理する情報は、経路制御コマンド生成部207が作成した経路制御コマンドに限らず、中継装置通信部201が中継装置101へ設定した転送エントリでもよいし、経路情報計算処理部206の経路計算結果でもよい。
経路情報管理部205は、例えば、中継装置通信部201を介して、中継装置101から、ダウンポートに関する経路情報の削除を完了した通知を受信後に、迂回経路の転送エントリの通知を指示する。経路情報管理部205は、例えば、中継装置通信部201を介して、中継装置101から、迂回経路の転送エントリの設定完了通知を受信する。
経路情報計算処理部206は、経路情報管理部205から通知された情報から、パケット処理のための経路計算を行う。経路情報計算処理部206は、例えば、経路情報管理部205から通知された使用不可能な中継装置の情報とトポロジ情報とから、使用不可能な中継装置を迂回した経路計算を行う。経路情報計算処理部206は、例えば、端末と端末との間に接続している中継装置間の経路計算や、ブロードキャストパケット転送用に端末と直接接続している中継装置から他のすべての中継装置へ配信できるような配信ツリーの経路計算を行う。経路情報計算処理部206は、例えば、経路情報計算結果を経路制御コマンド生成部207へ転送する。
なお、経路情報計算処理部206は、経路情報管理部205から使用不可能な中継装置の検出を通知された場合、該当中継装置101に対する経路情報の更新処理が発生しないよう、経路制御コマンド生成部207に対する経路情報計算結果通知内容から除外する。
経路制御コマンド生成部207は、経路情報計算処理部206から通知された経路情報計算結果から、制御コマンドを生成する。経路制御コマンド生成部207は、例えば、経路上の各中継装置101に対して、中継装置通信部201を介して制御コマンドを送信する。
[動作の説明]
本発明の第1実施形態における動作について、図1、図3および図4を参照して説明する。
本発明の第1実施形態における動作について、図1、図3および図4を参照して説明する。
制御装置200は、セキュアチャネルを介して、管理対象ネットワーク100内に配置されている中継装置群101−1、101−2、101−3、および101−4と通信を行う。制御装置200は、該セキュアチャネルを介して、管理対象ネットワーク100内の中継装置101の経路情報を集中管理する。
図1において、端末300−1と端末300−2の間で通信が開始されると、通信を開始した端末300−1が発信したパケットを、中継装置101−1が受信する。
中継装置101−1は、当該パケットのヘッダ情報(送信元情報や送信先情報等)を読み取り、自身のフローテーブルの中から、マッチするフローエントリを検索する。検索の結果、マッチするフローエントリが見つかった場合、中継装置101−1は、該フローエントリのアクションに記載されている通りにパケットを処理する。検索の結果、マッチするフローエントリが見つからなかった場合、中継装置101−1は、当該パケットを「ファーストパケット」と判断し、セキュアチャネルを介して制御装置200に転送経路を問い合わせる。
なお、制御装置200の動作例は、次のとおりである。
中継装置通信部201は、中継装置101−1の問い合わせを受信し、該問い合わせを経路情報管理部205へ転送する。
経路情報管理部205は、自身のフローテーブルにマッチするフローエントリがあれば、中継装置通信部201を介して中継装置101−1へ転送する。自身のフローテーブルにマッチするフローエントリがなければ、経路情報管理部205は、中継装置101−1からの問い合わせと、トポロジ管理部203から取得したトポロジ情報とポート情報とを、経路情報計算処理部206へ転送する。
経路情報計算処理部206は、経路情報管理部205から受信した情報から、中継装置101−1から中継装置101−3へパケットを転送する双方向の経路を計算し、計算結果である通信経路401を経路制御コマンド生成部207へ転送する。
経路制御コマンド生成部207は、経路情報計算処理部206の計算結果である通信経路401から制御コマンドを作成し、中継装置通信部201を介して、中継装置101へ転送する。経路制御コマンド生成部207は、中継装置101へ転送した内容と同じものを、経路情報管理部205へ転送する。経路情報管理部205は、経路制御コマンド生成部207の作成した制御コマンドを保管し、管理する。 中継装置通信部201は、通知された経路制御コマンドをフローエントリに変換して、中継装置101に通知する。
図3は、本発明の第1の実施形態の動作環境における制御装置200と中継装置101との間でやり取りされる動作例を示すシーケンス図である。なお、図3は、中継装置101−2に障害が発生した場合の動作例である。
管理対象ネットワーク100内の中継装置101−2に、例えば、予期せぬ電源断障害が生じ、使用不可能になったとする(S101)。
中継装置101−2が使用不可能になったことで、中継装置101−2に直接接続している中継装置101−1の#1ポートおよび中継装置101−3の#1ポートに対して、ポートダウン状態が伝搬する(S102)。
中継装置101−1のポート#1および中継装置101−3の#1ポートがダウン状態となり、中継装置101−1と中継装置101−3は、それぞれのダウンポート通知を制御装置200に通知する(S103)。
制御装置200は、トポロジ情報とポート情報から、使用不可能な中継装置を判定する(S104)。制御装置200は、中継装置100−2について、隣接する全ての中継装置101のポート状態がダウン状態であることから、使用不可能な中継装置と判定する。
制御装置200は、使用不可能な中継装置101−2を迂回する経路として、中継装置101−1から中継装置101−4を経由して中継装置101−3へ向かう双方向の通信経路402を算出する(S105)。
制御装置200は、中継装置101−1,101−3に対して、ダウンポートに関する経路情報削除通知を発信する(S106)。
中継装置101−1と中継装置101−3は、制御装置200から経路情報削除通知を受信後に、ダウンポートに関する経路情報を削除する(S107)。
中継装置101−1と中継装置101−3は、ダウンポートに関する経路情報の削除が完了後に、制御装置200へ削除が完了したことを通知する(S108)。
制御装置200は、中継装置101−1と中継装置101−3からダウンポートに関する経路情報の削除が完了した通知を受信後に、迂回経路である通信経路402の情報を中継装置101−1、101−3および101−4に転送する(S109)。
中継装置101−1、101−3および101−4は、制御装置200から通信経路402の情報を受信後、自身のフローテーブルに通信経路402に関するフローエントリを設定する(S110)。
中継装置101−1、101−3および101−4は、自身のフローテーブルに通信経路402に関するフローエントリを設定完了後に、制御装置200へ設定が完了したことを通知する(S111)。
図4は、本発明の第1の実施形態における制御装置200の動作例を示すシーケンス図である。なお、図4は、中継装置101−2に障害が発生した場合における、制御装置200の動作例である。
中継装置通信部201は、中継装置101−1および101−3からのダウンポート通知を受信し、該通知をトポロジ情報取得部202へ転送する(S201)。
トポロジ情報取得部202は、ダウンポート通知を受信すると、中継装置通信部201を介して、管理対象ネットワーク100内の中継装置101へ、自身のポートのUP/DOWN状況(ポート状態情報)と、接続先(トポロジ情報)の情報を要求する(S202)。
中継装置101−1、101−3および101−4は、中継装置通信部201を介して、トポロジ情報取得部202へ、自身のトポロジ情報とポート状態情報を転送する。トポロジ情報取得部202は、中継装置101−1、101−3および101−4から取得したトポロジ情報とポート状態情報をトポロジ管理部203へ転送する(S203)。
トポロジ管理部203は、トポロジ情報をトポロジ情報管理部203−1へ設定し、ポート状態情報をポート状態管理部203−2へ設定して、情報を設定する(S204)。
トポロジ管理部203は、管理対象ネットワーク100内の中継装置101のトポロジ情報とポート情報を、障害状況判定部204へ転送する(S205)。
障害状況判定部204は、トポロジ情報管理部203−1のトポロジ情報と、ポート状態管理部203−2のポート状態情報とから、隣接する全ての中継装置のポート状態がダウン状態である中継装置の存在を判定する。障害状況判定部204は、隣接する全ての中継装置のポート状態がダウン状態である中継装置101−2を使用不可能な中継装置と判定する(S206)。
障害状況判定部204は、経路情報管理部205に中継装置101−2が使用不可能であることを通知する(S207)。
経路情報管理部205は、障害状況判定部204から中継装置101−2が使用不可能である通知を受信後、端末301と端末302間の通信で使用中の通信経路401を更新する必要があるかを判断する(S208)。
経路情報管理部205は、通信経路401を更新する必要があると判断すると、中継装置通信部201を介して、中継装置101−1,101−3に対して、ダウンポートに関する経路情報削除通知を発信する(S209)。
中継装置101−1および中継装置101−3は、中継装置通信部201を介して、経路情報管理部205から経路情報削除通知を受信し、該通知に従ってダウンポートに関する経路情報を削除する(S210)。
中継装置101−1および中継装置101−3は、ダウンポートに関する経路情報の削除を完了後に、中継装置通信部201を介して、経路情報管理部205に削除が完了したことを通知する(S211)。
経路情報管理部205は、使用不可能になった中継装置の情報(中継装置101−2が使用不可能であること)と、トポロジ管理部203から取得したトポロジ情報を経路情報計算処理部206へ転送する(S212)。
経路情報計算処理部206は、経路情報管理部205から受信した情報から、中継装置101−2を迂回する経路として、中継装置101−1から中継装置101−4を経由して中継装置101−3へ向かう双方向の通信経路402を算出する(S213)。
経路情報計算処理部206は、中継装置101−2を迂回する経路として算出した通信経路402の情報を、経路制御コマンド生成部207へ転送する(S214)。
経路制御コマンド生成部207は、経路情報計算処理部206から受信した通信経路402のための制御コマンドを作成する(S215)。
経路制御コマンド生成部207は、作成した制御コマンドを経路情報管理部205および中継装置通信部201へ転送する(S216)。
経路情報管理部205は、経路制御コマンド生成部207から受信した制御コマンドを、自身のフローテーブルに設定する(S217)。
中継装置通信部201は、経路制御コマンド生成部207から受信した制御コマンドを転送エントリに変換する(S218)。
経路情報管理部205は、経路制御コマンド生成部207から受信した制御コマンドを自身のフローテーブルに設定後、中継装置通信部201を介して、経路情報計算処理部206の算出した通信経路402の転送エントリを中継装置101へ転送する(S219)。
中継装置101−1、101−3および中継装置101−4は、中継装置通信部201を介して経路情報管理部205から受信した転送エントリを、自身のフローテーブルに設定する(S220)。
中継装置101−1、101−3および中継装置101−4は、自身のフローテーブルに転送エントリを設定後、中継装置通信部201を介して、経路情報管理部205へ設定が完了したことを通知する(S221)。
なお、制御装置200において、ダウンポートに関する経路情報削除の通知(S209)は、迂回経路計算を行った(S213)後に実施されてもよいし、同時に実施されてもよい。
[効果の説明]
上記のとおり、本発明の第1の実施形態では、ネットワークの一部の中継装置が使用不可能になった際に、制御装置は、トポロジ情報と、使用不可能な中継装置に隣接する全ての中継装置のダウンポート通知とから、使用不可能な中継装置を検出する。制御装置は、使用不可能な中継装置以外の中継装置に対して、使用不可能な中継装置を迂回する通信経路を設定する。これにより、使用不可能な中継装置の応答タイムアウトを待つ必要がないため、応答タイムアウトを待つ間に端末間を流れるユーザトラフィックを停止する時間(通信断時間)を短縮することができる。
上記のとおり、本発明の第1の実施形態では、ネットワークの一部の中継装置が使用不可能になった際に、制御装置は、トポロジ情報と、使用不可能な中継装置に隣接する全ての中継装置のダウンポート通知とから、使用不可能な中継装置を検出する。制御装置は、使用不可能な中継装置以外の中継装置に対して、使用不可能な中継装置を迂回する通信経路を設定する。これにより、使用不可能な中継装置の応答タイムアウトを待つ必要がないため、応答タイムアウトを待つ間に端末間を流れるユーザトラフィックを停止する時間(通信断時間)を短縮することができる。
また、使用不可能な中継装置以外の中継装置に設定することで、使用不可能な中継装置の応答タイムアウトを待たずに、使用不可能な中継装置を迂回する通信経路を設定できる。これにより、使用不可能な中継装置を迂回する通信経路を設定する時間を短縮することができる。
[第2の実施の形態]
[構成の説明]
本発明の第2の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、第2の実施形態の技術は、第1の実施形態、後述の実施形態のいずれにも適用可能である。
[構成の説明]
本発明の第2の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、第2の実施形態の技術は、第1の実施形態、後述の実施形態のいずれにも適用可能である。
第2の実施形態における動作環境の構成例は、図1に例示する第1の実施形態の動作環境の構成例と同様であるため、詳細な説明は省略される。
図5は、本発明の第2の実施形態の制御装置200の構成例を示す図である。本発明の第2の実施形態において、図5に示すように、制御装置200は、中継装置通信部201と、障害状況判定部204と、経路情報管理部205と、経路情報計算処理部206とを含む。
中継装置通信部201は、セキュアチャネルを介して、管理対象ネットワーク100上で接続されている各中継装置101に対して、制御用セッションの確立、制御用コマンドの送受信を行う。
中継装置通信部201は、例えば、中継装置101からのパケット処理に関する問い合わせを受信し、経路情報管理部205へ転送する。中継装置通信部201は、例えば、経路情報管理部205のフローテーブルに該パケット処理の記載がある場合には、経路情報管理部205のフローテーブルに記載されたパケット処理情報を中継装置101へ転送する。
中継装置通信部201は、例えば、中継装置101から、中継装置101のポートのうち、使用ができなくなったポートの通知(ダウンポート通知)を受信する。
中継装置通信部201は、例えば、管理対象ネットワーク100における、中継装置101の接続関係を示すトポロジ情報と、各ポートのUP/DOWN状態を示すポート情報を受信する。中継装置通信部201は、例えば、該トポロジ情報とポート情報を障害状況判定部204へ転送する。なお、該トポロジ情報とポート情報は、直接経路情報管理部205へ転送されてもよい。
中継装置通信部201は、例えば、ダウンポートに関する経路情報削除の通知を経路情報管理部205から受信し、中継装置101へ転送する。中継装置通信部201は、例えば、ダウンポートに関する経路情報削除の完了通知を中継装置101から受信し、経路情報管理部205へ転送する。
中継装置通信部201は、例えば、経路情報計算処理部206が算出した通信経路を受信し、転送テーブルにユニキャストパケットやブロードキャストパケットなどを適切に配送するための転送エントリを作成して、中継装置101へ転送する。なお、転送エントリの作成を行うのは、中継装置通信部201に限られず、経路情報計算処理部206や経路情報管理部205が行ってもよい。
中継装置通信部201は、例えば、中継装置101から転送エントリの設定完了通知を受信し、経路情報管理部205へ転送する。
障害状況判定部204は、使用が不可能な中継装置101が存在するかを判定する。障害状況判定部204は、例えば、中継装置通信部201を介して中継装置101から受信したトポロジ情報とポート状態情報とを参照し、隣接する全ての中継装置のポート状態がダウン状態となる中継装置101が存在するかを判定する。条件に該当する中継装置101が存在する場合、障害状況判定部204は、該中継装置101を使用が不可能な中継装置と判断し、経路情報管理部205に対して、該中継装置101が使用不可であることを通知する。
なお、障害状況判定部204は、例えば図6のように、経路情報管理部205の機能として実施されてもよい。
経路情報管理部205は、経路情報の更新処理が必要かどうかを判断する。経路情報管理部205は、例えば、中継装置101からのパケット処理に関する問い合わせに対して、自身のフローテーブルに該パケット処理の記載がある場合には、中継装置通信部201を介してパケット処理情報を中継装置101へ転送する。経路情報管理部205は、例えば、自身のフローテーブルに該パケット処理の記載がない場合には、経路情報計算処理部206へ、中継装置101から受信したパケット処理に関する問い合わせと、トポロジ情報とを通知する。
なお、経路情報管理部205が経路情報の更新処理が必要かを判断する時期は、中継装置101から問い合わせがあった場合に限られず、例えば、定期的に行われてもよいし、障害状況判定部204から使用不可能な中継装置の情報を受信した場合でもよい。
経路情報管理部205は、障害状況判定部204から使用不可能な中継装置の情報を受信した場合には、使用不可能な中継装置に接続したポートを使用する経路情報の削除を通知する。経路情報管理部205は、例えば、障害状況判定部204が通知した使用不可能な中継装置を除く中継装置101に対して、中継装置通信部201を介して、使用不可能な中継装置に接続したポートを使用する経路情報の削除を通知する。経路情報管理部205は、例えば、経路情報の削除を通知後に、経路情報計算処理部206へ、トポロジ情報と、障害状況判定部204から受信した情報とを通知する。
経路情報管理部205は、経路情報計算処理部206が算出した通信経路を受信し、自身のフローテーブルに保管し、管理する。なお、経路情報管理部205が保管および管理する情報は、経路情報計算処理部206からが算出した結果に限らず、中継装置通信部201が中継装置101へ設定した転送エントリでもよい。
経路情報管理部205は、例えば、中継装置通信部201を介して、中継装置101から、ダウンポートに関する経路情報の削除を完了した通知を受信後に、迂回経路の転送エントリの通知を指示する。経路情報管理部205は、例えば、中継装置通信部201を介して、中継装置101から、迂回経路の転送エントリの設定完了通知を受信する。
経路情報計算処理部206は、経路情報管理部205から通知された情報から、パケット処理のための経路計算を行う。経路情報計算処理部206は、例えば、経路情報管理部205から通知された使用不可能な中継装置の情報とトポロジ情報とから、使用不可能な中継装置を迂回した経路計算を行う。経路情報計算処理部206は、例えば、端末と端末との間に接続している中継装置間の経路計算や、ブロードキャストパケット転送用に端末と直接接続している中継装置から他のすべての中継装置へ配信できるような配信ツリーの経路計算を行う。経路情報計算処理部206は、例えば、経路情報計算結果を中継装置通信部201へ転送する。
なお、経路情報計算処理部206は、経路情報管理部205から使用不可能な中継装置の検出を通知された場合、該当中継装置101に対する経路情報の更新処理が発生しないよう、中継装置通信部201に対する経路情報計算結果通知内容から除外する。
[動作の説明]
本発明の第2実施形態における動作について、図1及び図7を参照して説明する。
本発明の第2実施形態における動作について、図1及び図7を参照して説明する。
第2の実施形態における動作環境の構成例は、図1に例示する第1の実施形態の動作環境の構成例と同様であるため、詳細な説明は省略される。また、本発明の第2の実施形態の動作環境における制御装置200と中継装置101との間でやり取りされる動作例は、図3に例示する制御装置200と中継装置101との間でやり取りされる動作例と同様であるため、詳細な説明は省略される。
中継装置通信部201は、中継装置101−1および101−3からのダウンポート通知を受信する(S301)。
中継装置通信部201は、障害状況判定部204へ、中継装置101−1、101−3および101−4のトポロジ情報とポート状態情報を転送する(S302)。
障害状況判定部204は、中継装置101−1、101−3および101−4から受信したトポロジ情報とポート状態情報とから、隣接する全ての中継装置のポート状態がダウン状態である中継装置の存在を判定する(S303)。
障害状況判定部204は、経路情報管理部205に、中継装置101−2が使用不可能であることを通知する(S304)。
経路情報管理部205は、障害状況判定部204から中継装置101−2が使用不可能である通知を受信後、端末301と端末302間の通信で使用中の通信経路401を更新する必要があるかを判断する(S305)。
経路情報管理部205は、通信経路401を更新する必要があると判断すると、中継装置通信部201を介して、中継装置101−1,101−3に対して、ダウンポートに関する経路情報削除通知を発信する(S306)。
なお、この場合において、中継装置101−1および中継装置101−3は、中継装置通信部201を介して、経路情報管理部205から経路情報削除通知を受信し、該通知に従ってダウンポートに関する経路情報を削除する。中継装置101−1および中継装置101−3は、ダウンポートに関する経路情報の削除を完了後に、中継装置通信部201を介して、経路情報管理部205に削除が完了したことを通知する。
経路情報管理部205は、使用不可能になった中継装置の情報(中継装置101−2が使用不可能であること)と、管理対象ネットワーク100のトポロジ情報を経路情報計算処理部206へ転送する(S307)。
経路情報計算処理部206は、経路情報管理部205から受信した情報から、中継装置101−2を迂回する経路として、中継装置101−1から中継装置101−4を経由して中継装置101−3へ向かう双方向の通信経路402を算出する(S308)。
経路情報計算処理部206は、中継装置101−2を迂回する経路として算出した通信経路402の情報を、経路情報管理部205および中継装置通信部201へ転送する(S309)。
経路情報管理部205は、経路情報計算処理部206の経路計算結果を、自身のフローテーブルに設定する(S310)。
中継装置通信部201は、経路情報計算処理部206から受信した経路計算結果を転送エントリに変換する(S311)。
経路情報管理部205は、経路情報計算処理部206から受信した経路計算結果を自身のフローテーブルに設定後、中継装置通信部201を介して、経路情報計算処理部206の算出した通信経路402の転送エントリを中継装置101へ転送する(S312)。
なお、中継装置101−1、101−3および中継装置101−4は、中継装置通信部201を介して経路情報管理部205から受信した転送エントリを、自身のフローテーブルに設定する。中継装置101−1、101−3および中継装置101−4は、自身のフローテーブルに転送エントリを設定後、中継装置通信部201を介して、経路情報管理部205へ設定が完了したことを通知する。
なお、制御装置200において、ダウンポートに関する経路情報削除の通知(S306)は、迂回経路計算を行った(S310)後に実施されてもよいし、同時に実施されてもよい。
[効果の説明]
上記のとおり、本発明の第1の実施形態では、ネットワークの一部の中継装置が使用不可能になった際に、制御装置は、トポロジ情報と、使用不可能な中継装置に隣接する全ての中継装置のダウンポート通知とから、使用不可能な中継装置を検出する。制御装置は、使用不可能な中継装置以外の中継装置に対して、使用不可能な中継装置を迂回する通信経路を設定する。これにより、使用不可能な中継装置の応答タイムアウトを待つ必要がないため、応答タイムアウトを待つ間に端末間を流れるユーザトラフィックを停止する時間(通信断時間)を短縮することができる。
上記のとおり、本発明の第1の実施形態では、ネットワークの一部の中継装置が使用不可能になった際に、制御装置は、トポロジ情報と、使用不可能な中継装置に隣接する全ての中継装置のダウンポート通知とから、使用不可能な中継装置を検出する。制御装置は、使用不可能な中継装置以外の中継装置に対して、使用不可能な中継装置を迂回する通信経路を設定する。これにより、使用不可能な中継装置の応答タイムアウトを待つ必要がないため、応答タイムアウトを待つ間に端末間を流れるユーザトラフィックを停止する時間(通信断時間)を短縮することができる。
また、使用不可能な中継装置以外の中継装置に設定することで、使用不可能な中継装置の応答タイムアウトを待たずに、使用不可能な中継装置を迂回する通信経路を設定できる。これにより、使用不可能な中継装置を迂回する通信経路を設定する時間を短縮することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記したそれぞれの実施形態に限定されるものではない。本発明は、各実施形態の変形・置換・調整に基づいて実施できる。また、本発明は、各実施形態を任意に組み合わせて実施することもできる。即ち、本発明は、本明細書の全ての開示内容、技術的思想に従って実現できる各種変形、修正を含む。また、本発明は、SDN(Software−Defined Network)の技術分野にも適用可能である。
また、本発明において、制御装置及び中継装置のコンピュータ、CPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro−Processing Unit)等が、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を実行してもよい。制御装置及び中継装置のコンピュータ、CPU又はMPU等は、例えばCD−R(Compact Disc Recordable)等の各種記憶媒体又はネットワークを介して、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を取得してもよい。制御装置及び中継装置が取得するプログラムや該プログラムを記憶した記憶媒体は、本発明を構成することになる。なお、該ソフトウェア(プログラム)は、例えば、制御装置及び中継装置に含まれる所定の記憶部に、予め記憶されていてもよい。制御装置及び中継装置のコンピュータ、CPU又はMPU等は、取得したソフトウェア(プログラム)のプログラムコードを読み出して実行してもよい。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
100 管理対象ネットワーク
101−1,101−2,101−3,101−4 中継装置
200 制御装置
201 中継装置通信部
202 トポロジ情報取得部
203 トポロジ管理部
203−1 トポロジ情報管理部
203−2 ポート状態管理部
204 障害状況判断部
205 経路情報管理部
206 経路情報計算処理部
207 経路制御コマンド生成部
300−1,300−2 端末
101−1,101−2,101−3,101−4 中継装置
200 制御装置
201 中継装置通信部
202 トポロジ情報取得部
203 トポロジ管理部
203−1 トポロジ情報管理部
203−2 ポート状態管理部
204 障害状況判断部
205 経路情報管理部
206 経路情報計算処理部
207 経路制御コマンド生成部
300−1,300−2 端末
Claims (10)
- パケットの処理を実行可能な複数の中継装置を制御可能な制御装置であって、
前記制御装置は、
隣接する全ての中継装置との間で通信できない状態である所定の中継装置の存在を判定する第1の手段と、
前記所定の中継装置が存在すると判定された場合に、前記パケットの通信経路として、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算する第2の手段と、
前記計算された通信経路を実現するための処理規則を、前記複数の中継装置の少なくとも1つに通知する第3の手段と
を含むことを特徴とする制御装置。 - 前記第1の手段は、全てのポートがダウン状態である所定の中継装置の存在を判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 前記第1の手段は、前記所定の中継装置に隣接する中継装置から通知されるポート状態に関する情報に基づいて、当該所定の中継装置の存在を判定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。 - 前記第2の手段は、前記所定の中継装置に関する情報が削除されたトポロジ情報を用いて、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の制御装置。 - 前記第2の手段は、前記所定の中継装置に含まれるダウン状態のポートに関する情報が削除されたトポロジ情報を用いて、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の制御装置。 - 前記第2の手段は、前記所定の中継装置が存在すると判定された場合に、前記パケットの通信経路を更新する必要があるか否かを判定し、更新する必要があると判定されたことに応じて、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の制御装置。 - パケットの処理を実行する複数の中継装置と、
前記中継装置を制御可能な制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
隣接する全ての中継装置との間で通信断の状態である所定の中継装置の存在を判定する第1の手段と、
前記中継装置が存在すると判定された場合に、前記パケットの通信経路として、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算する第2の手段と、
前記計算された通信経路を実現するための処理規則を、前記複数の中継装置の少なくとも1つに通知する第3の手段と
を含むことを特徴とする通信システム。 - パケットの処理を実行する複数の中継装置を制御可能な制御装置における制御方法であって、
隣接する全ての中継装置との間で通信できない状態である所定の中継装置の存在を判定するステップと、
前記所定の中継装置が存在すると判定された場合に、前記パケットの通信経路として、前記所定の中継装置を迂回する通信経路を計算するステップと、
前記計算された通信経路を実現するための処理規則を、前記複数の中継装置の少なくとも1つに通知するステップと
を含むことを特徴とする制御方法。 - 全てのポートがダウン状態である所定の中継装置の存在を判定するステップ
を含むことを特徴とする請求項8に記載の制御方法。 - 前記所定の中継装置に隣接する中継装置から通知されるポート状態に関する情報に基づいて、当該所定の中継装置の存在を判定するステップ
を含むことを特徴とする請求項8又は9に記載の制御方法。
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JP2015233170A JP2017103519A (ja) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | 制御装置、通信システム、制御方法及びプログラム |
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