JP2019017004A - System and method for traversing non-multicast network to multicast packet using openflow protocol and udp port number address translation - Google Patents

System and method for traversing non-multicast network to multicast packet using openflow protocol and udp port number address translation Download PDF

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Abstract

To provide a method for changing a multicast packet IP address and a UDP port number by an OpenFlow protocol to achieve address translation and traversing a non-multicast network to a multicast packet.SOLUTION: A network system includes an OpenFlow controller that writes a preset OpenFlow routing rule into each routing table of a plurality of OpenFlow switches. When transmission from the multicast packet transmission end is performed, a unicast packet that has undergone address translation is transferred to a second OpenFlow switch such that a unicast packet having a unicast address port number is generated via the first OpenFlow switch, and the unicast address port number is converted into the original multicast address port number, and thereafter a traverse is performed by transferring the number to the multicast packet receiving end.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パケット伝送に関するものであり、とくに、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルとＵＤＰポート番号アドレス変換を用いてマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバース（traverse）させるシステム及び方法に関するものである。   The present invention relates to packet transmission, and more particularly to a system and method for traversing a non-multicast network to multicast packets using the OpenFlow protocol and UDP port number address translation.

インターネットの発達およびネットワークマルチメディアビデオサービスの発展に伴って、ＩＰＴＶ(Internet Protocol Television)やビデオカンファレンス(Video Conferencing)などはいずれもインターネットにおける重要な応用になっており、これら応用は、マルチキャストプロトコル(Multicast Protocol)を通じてパケットを送信し、サーバー(Server)の負荷を低減させるのみならず、ネットワークの帯域幅の利用の効率化をより向上させることができる。しかし、インターネットは長年発展してきたが、すべてのネットワークがマルチキャストパケットの送信をサポートできるわけではない。   With the development of the Internet and the development of network multimedia video services, IPTV (Internet Protocol Television) and video conferencing (Video Conferencing) have all become important applications in the Internet. In addition to reducing the load on the server by transmitting packets through the Protocol, it is possible to further improve the efficiency of network bandwidth usage. However, although the Internet has developed over the years, not all networks can support the transmission of multicast packets.

マルチキャストプロトコルは、一般的なＩＰユニキャスト(Unicast)とは異なり、クラスＤのＩＰアドレスを用いてパケット送信を行ない、マルチキャストパケットが非マルチキャストネットワークをトラバースすると、正確な送信ができず、さらに帯域幅の消耗が生ずる。現有の技術では、マルチキャストパケットが非マルチキャストネットワークをトラバースできるようにするために、以下の手法を取ることが一般的である。   Unlike general IP unicast, the multicast protocol performs packet transmission using class D IP addresses. When multicast packets traverse a non-multicast network, accurate transmission is not possible, and bandwidth is further reduced. Wear out. In the existing technology, in order to allow a multicast packet to traverse a non-multicast network, the following method is generally adopted.

第１の手法は、静的ルーチングテーブルとＭＢＧＰ(Multiprotocol Border Gateway Protocol)ルーチングテーブを採用する。この手法では、パケットが通過する各ルータに対し関連する設定をしなければならず、そのうちに、静的ルーチングまたはＭＢＧＰルーチングプロトコルをサポートしていない機器が存在すると、当該手法を使用することができない。   The first method employs a static routing table and an MBGP (Multiprotocol Border Gateway Protocol) routing table. In this method, relevant settings must be made for each router through which a packet passes, and if there is a device that does not support the static routing or MBGP routing protocol, the method cannot be used. .

第２の手法は、トンネリング・プロトコル(tunneling protocol)を採用し、、非マルチキャストネットワークの入り口でマルチキャストパケットをユニキャストのパケットに再パッケージして、パケットが非マルチキャストネットワークをトラバースした後、再度パケットを分解してマルチキャストパケットに戻す。この手法では、パケットの長さが大きくなり、その長さがネットワーク装置の最大伝送単位(ＭＴＵ)を超えると、パケットは分割伝送されるので、分割できないパケットだと送信失敗となる。   The second approach employs a tunneling protocol, repackages multicast packets into unicast packets at the entrance of the non-multicast network, and after the packets traverse the non-multicast network, the packets are re-packed. Decompose and return to multicast packet. In this method, when the length of the packet becomes large and the length exceeds the maximum transmission unit (MTU) of the network device, the packet is divided and transmitted. If the packet cannot be divided, transmission fails.

一方、２００８年１２月３１日付で公開された中国特許第ＣＮ１００４４８２２８Ｃ号「マルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる方法、およびそれを応用するネットワークシステム」において、マルチキャストとユニキャストとのＩＰアドレス変換(Translation)によりパケット伝送の問題を克服するものが提案されている。この手法は、トンネリング・プロトコルに類似しているが、パケットが非マルチキャストネットワークをトラバースする時に、パケットの送信先マルチキャストアドレスをユニキャストＩＰアドレスに変換し、パケットが非マルチキャストネットワークをトラバースした後、パケットＩＰアドレスを再度マルチキャストアドレスに戻している。この手法は２つの欠点がある。第一、マルチキャストの境界でマルチキャストとユニキャストＩＰアドレスの変換装置を接続することが必要であるが、いままでこのような装置は標準的なプロトコルがないので、別途の研究開発が必要である。第二、このような対応手法は各マルチキャストＩＰアドレスのそれぞれが１つのユニキャストのアドレスに対応しなければならないので、非マルチキャストネットワークを通過して多数のマルチキャストネットワークに送信する場合に、１つのマルチキャストＩＰアドレスが多数のユニキャストＩＰアドレスを必要となり、ユニキャストＩＰアドレスが限られている場合には、このような手法によれば、拡張性がかなり制限されている。   On the other hand, in Chinese Patent No. CN100448228C “Method for Traversing Non-Multicast Network to Multicast Packets and Network System Applying it” published on December 31, 2008, IP address conversion between multicast and unicast (Translation ) Has been proposed to overcome the problem of packet transmission. This approach is similar to a tunneling protocol, but when a packet traverses a non-multicast network, it converts the packet's destination multicast address to a unicast IP address, and after the packet traverses the non-multicast network, the packet The IP address is returned to the multicast address again. This approach has two drawbacks. First, it is necessary to connect a multicast and unicast IP address translation device at the multicast boundary, but until now there is no standard protocol for such a device, so a separate research and development is required. Second, such a correspondence technique requires that each multicast IP address must correspond to one unicast address, so one multicast is used when transmitting to multiple multicast networks through a non-multicast network. When the IP address requires a large number of unicast IP addresses and the unicast IP addresses are limited, the extensibility is considerably limited according to such a method.

上記の従来の手法による各欠点を鑑みて、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルとＵＤＰポート番号アドレス変換を用いてマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるようにする技術は、当業者が苦心する目標である。発明者らは、精一杯にイノベーションし、長年にわたって鋭意に研究することにより、本発明のＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルとＵＤＰポート番号アドレス変換を用いてマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるシステム及び方法を完成した。   In view of the above disadvantages of the conventional method, a technique for traversing a non-multicast network to a multicast packet by using the OpenFlow protocol and UDP port number address conversion is an object to which those skilled in the art have a hard time. The inventors have fully innovated and intensively studied over the years to complete a system and method for traversing non-multicast networks to multicast packets using the OpenFlow protocol and UDP port number address translation of the present invention.

本発明は、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルによりマルチキャストパケットのマルチキャスト送信先ＩＰ(Destination IP)アドレスをユニキャストＩＰアドレスに変換して、非マルチキャストネットワークをトラバースできるようにするシステムおよび方法を提供することを目的とする。また、本発明は、マルチキャストアドレスとユニキャストアドレスとの変換方法においてパケットのＵＤＰポート番号は用いられ、非マルチキャストネットワークに使用必要のユニキャストアドレスの数を減少できる。   It is an object of the present invention to provide a system and method for translating a non-multicast network by converting a multicast destination IP address of a multicast packet into a unicast IP address by the OpenFlow protocol. Further, according to the present invention, the UDP port number of the packet is used in the conversion method between the multicast address and the unicast address, and the number of unicast addresses necessary for use in the non-multicast network can be reduced.

本発明は、非マルチキャストネットワークを介して互いに接続される複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチと、アドレス変換に用いられるユニキャストアドレスポート番号を格納するアドレスポート番号データベースと、前記アドレスポート番号データベースに接続され、各前記複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにルーチングをさせるように、予め設定されたＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールを前記複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのそれぞれのルーチングテーブルに書き込むＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラとを備え、マルチキャストパケット送信端からマルチキャストパケットを送信する場合、前記マルチキャストパケットは前記複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのうちの第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチを介し、前記ユニキャストアドレスポート番号を有するユニキャストパケットを生成するように、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記マルチキャストパケットにおけるマルチキャストアドレスポート番号を前記複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのうちの第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのユニキャストアドレスポート番号に変換し、前記非マルチキャストネットワークは、アドレス変換された前記ユニキャストパケットを前記第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに転送し、前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記ユニキャストパケットにおける前記ユニキャストアドレスポート番号を元の前記マルチキャストアドレスポート番号に変換した後、それぞれをマルチキャストネットワークにおけるマルチキャストパケット受信端に転送する、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルとＵＤＰポート番号アドレス変換を用いてマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるシステムを提供する。   The present invention includes a plurality of OpenFlow switches connected to each other via a non-multicast network, an address port number database storing unicast address port numbers used for address translation, and the address port number database. An OpenFlow controller that writes a preset OpenFlow routing rule to a routing table of each of the plurality of OpenFlow switches so as to cause a plurality of OpenFlow switches to perform routing, and when a multicast packet is transmitted from a multicast packet transmission end, The multicast packet is transmitted through the first OpenFlow switch among the plurality of OpenFlow switches, and the unicast address. The first OpenFlow switch sets the multicast address port number in the multicast packet to the unicast address port number of the second OpenFlow switch among the plurality of OpenFlow switches so as to generate a unicast packet having a port number. And the non-multicast network forwards the address-converted unicast packet to the second OpenFlow switch, and the plurality of second OpenFlow switches transmit the unicast address port number in the unicast packet. OpenFlow is converted to the multicast address port number of the original and then forwarded to the multicast packet receiving end in the multicast network. To provide a system for traversing the non-multicast network a multicast packet using the protocol and the UDP port number address translation.

１つの実施例において、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールは、前記マルチキャストアドレスポート番号と前記ユニキャストアドレスポート番号の変換を含む。   In one embodiment, the OpenFlow routing rule includes conversion of the multicast address port number and the unicast address port number.

もう１つの実施例において、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記マルチキャストパケット送信先ＩＰアドレスとＵＤＰポート番号が前記ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに符合しないと判断すると、前記マルチキャストパケットを前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラに転送し、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、前記マルチキャストパケットのソースが属するマルチキャストネットワークに基づいて、前記アドレスポート番号データベースの中から前記マルチキャストネットワークおよび前記マルチキャストネットワークの境界スイッチにルーチングできる使用可能ユニキャストのポート番号を取得することにより、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールを更新する。   In another embodiment, when the first OpenFlow switch determines that the multicast packet destination IP address and UDP port number do not match the OpenFlow routing rule, the first OpenFlow switch forwards the multicast packet to the OpenFlow controller, and The OpenFlow controller obtains an available unicast port number that can be routed to the multicast network and a boundary switch of the multicast network from the address port number database based on the multicast network to which the source of the multicast packet belongs. The OpenFlow routing rule is updated.

さらにもう１つの実施例において、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールの更新は、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルにより、前記マルチキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号と取得したユニキャストアドレスポート番号との変換関係を前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに書き込むことと、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルにより、前記ユニキャストアドレスポート番号と前記マルチチキャストパケットのマルチチキャストアドレスポート番号との変換関係を前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに書き込むことを含む。   In yet another embodiment, the update of the OpenFlow routing rule is performed by the OpenFlow controller using the OpenFlow protocol to change the conversion relationship between the multicast address port number of the multicast packet and the acquired unicast address port number. Writing to the OpenFlow switch, and the OpenFlow controller writing the conversion relationship between the unicast address port number and the multi-cast address port number of the multi-cast packet to the plurality of second OpenFlow switches using the OpenFlow protocol. including.

さらにもう１つの実施例において、前記使用可能ユニキャストアドレスは、前記非マルチキャストネットワークにおいてユニキャストＩＰアドレスを提供し前記マルチキャストネットワークへルーチングする境界スイッチである。   In yet another embodiment, the usable unicast address is a border switch that provides a unicast IP address in the non-multicast network and routes to the multicast network.

本発明は、マルチキャストパケット送信端がマルチキャストパケットを生成し、マルチキャストネットワークにおいてマルチキャストルーチングを行なうステップと、前記マルチキャストパケットを前記マルチキャストネットワークの境界にある第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに送信するステップと、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、予め格納された第一のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに基づいて、前記マルチキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号を非マルチキャストネットワークにルーチング可能なユニキャストアドレスポート番号に変換することにより、ユニキャストアドレスポート番号のユニキャストパケットを生成するステップと、前記ユニキャストパケットは前記ユニキャストアドレスポート番号を用いて前記非マルチキャストネットワークにおいてルーチング送信を行なうステップと、前記ユニキャストパケットを複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにルーチングするステップと、前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、予め格納された第二のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに基づいて、前記ユニキャストパケットの前記ユニキャストアドレスポート番号を元の前記マルチキャストパケットに対応するマルチキャストアドレスポート番号に戻すステップと、戻された前記マルチキャストパケットは、そのマルチキャストアドレスポート番号によりそれぞれマルチキャストネットワークにおけるマルチキャストパケット受信端に転送するステップとを含む、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルとＵＤＰポート番号アドレス変換を用いてマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる方法をさらに提供する。   The present invention includes a step in which a multicast packet transmitting end generates a multicast packet and performs multicast routing in the multicast network, a step of transmitting the multicast packet to a first OpenFlow switch at a boundary of the multicast network, and the first The OpenFlow switch is configured to convert a multicast address port number of the multicast packet into a unicast address port number that can be routed to a non-multicast network based on a first stored OpenFlow routing rule. Generating a unicast packet having a number, and the unicast packet is the unicast address port number. A routing transmission in the non-multicast network using a network, a step of routing the unicast packet to a plurality of second OpenFlow switches, and a plurality of second OpenFlow switches stored in a second stored in advance. Based on the OpenFlow routing rule, the step of returning the unicast address port number of the unicast packet to the multicast address port number corresponding to the original multicast packet, and the returned multicast packet is determined by the multicast address port number. And an OpenFlow protocol and a UDP port number address change, each including a step of forwarding to a multicast packet receiving end in the multicast network. Further provides a method of traversing a non-multicast network a multicast packet used.

上記の方法において、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記マルチキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号を非マルチキャストネットワークにルーチング可能なユニキャストアドレスポート番号に変換する場合、前記マルチキャストパケット送信先ＩＰアドレスとＵＤＰポート番号が予め格納されたＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに符合しないと判断した場合、さらに、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記マルチキャストパケットを前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラに転送するステップと、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、前記マルチキャストパケットのソースが属するマルチキャストネットワークに基づいて、前記アドレスポート番号データベースの中から前記マルチキャストネットワークおよび前記マルチキャストネットワークの境界スイッチにルーチングできる使用可能ユニキャストのポート番号を取得するステップと、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルにより、前記ユニキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号と取得したユニキャストアドレスポート番号との変換関係を第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにおける前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに書き込むステップと、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルにより、前記ユニキャストパケットアドレスポート番号とマルチキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号との変換関係を前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにおける前記第二のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに書き込むステップと、を含む。   In the above method, when the first OpenFlow switch converts the multicast address port number of the multicast packet into a unicast address port number that can be routed to a non-multicast network, the multicast packet transmission destination IP address and UDP port number The first OpenFlow switch further forwards the multicast packet to the OpenFlow controller, and the OpenFlow controller determines that the source of the multicast packet is the source of the multicast packet. Based on the multicast network to which it belongs, the multicast network from the address port number database And obtaining an available unicast port number that can be routed to a boundary switch of the multicast network, and the OpenFlow controller includes a multicast address port number of the unicast packet and an acquired unicast address port number according to the OpenFlow protocol. And the OpenFlow controller converts the unicast packet address port number and the multicast address port number of the multicast packet by the OpenFlow protocol according to the OpenFlow protocol. Relate the second OpenFlo in the plurality of second OpenFlow switches Includes the step of writing to the routing rules, the.

上記の方法において、前記マルチキャストパケットがマルチキャストルーチングを行なう前、さらに、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにおいて前記ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチの情報を設定することにより、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラと前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチとの接続を構築するステップと、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチとの接続が正常であるか否かを確認するステップと、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが、予め設定されたＯｐｅｎＦｌｏｗのルーチングルールを前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのルーチングテーブルに書き込むステップと、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが前記マルチキャストアドレスポート番号と前記ユニキャストアドレスポート番号との変換を行なう時に使用可能ユニキャストアドレスのポート番号を検索できるように、未配置かつルーチングに使用可能なアドレスポート番号をアドレスポート番号データベースに格納するステップとを含む。   In the above method, before the multicast packet performs multicast routing, the OpenFlow controller and the second OpenFlow switch are set in the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches by setting information of the OpenFlow switch. Establishing a connection with one OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches, and whether the OpenFlow controller is normally connected to the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches. A step of confirming whether or not the OpenFlow controller sets a preset OpenFlow routing rule to the first OpenFlow switch. And writing to a routing table of the plurality of second OpenFlow switches, and searching for a port number of an available unicast address when the OpenFlow controller performs conversion between the multicast address port number and the unicast address port number. Storing address port numbers that are not allocated and can be used for routing in an address port number database.

上記の方法において、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのルーチングテーブルに書き込む前記第一と第二のルーチングルールは、Matchエントリにおける送信先ＩＰアドレスはマルチキャストアドレスであり、Actionエントリは前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチと前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラとが接続している出口ポートにパケットをリダイレクトすることであり、前記第一と第二のルーチングルールの優先権値は最小値に設定される。   In the above method, the first and second routing rules that the OpenFlow controller writes to the routing table of the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches are such that the destination IP address in the Match entry is a multicast address The Action entry is to redirect a packet to an egress port to which the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches and the OpenFlow controller are connected, and the first and second routing The rule priority value is set to the minimum value.

また、前記使用可能ユニキャストアドレスは、前記非マルチキャストネットワークにおいてユニキャストアドレスルーチングを前記マルチキャストネットワークに提供する境界スイッチであることを指す。   The usable unicast address indicates a boundary switch that provides unicast address routing to the multicast network in the non-multicast network.

従来の技術と比べると、本発明が提出したＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルとＵＤＰポート番号アドレス変換を用いてマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるシステム及び方法は、コスト有効度が高く、ＳＤＮ技術によるスイッチのルーチングテーブルの設定を着目し、かつ、マルチキャストパケットＩＰアドレスとＵＤＰポート番号を変更することにより、マルチキャストパケットとユニキャストパケットとの間のアドレス変換を達成し、これによりユニキャストパケットでマルチキャストパケットを送信できるようにしたので、マルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる伝送技術を達成する。   Compared to the prior art, the system and method for traversing a non-multicast network to multicast packets using the OpenFlow protocol and UDP port number address translation submitted by the present invention is more cost effective and the routing table of the switch by SDN technology The address conversion between the multicast packet and the unicast packet is achieved by changing the multicast packet IP address and the UDP port number, so that the multicast packet can be transmitted by the unicast packet. Therefore, a transmission technique for traversing a non-multicast network to a multicast packet is achieved.

本発明に係るマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるネットワークシステム構成図である。1 is a network system configuration diagram for traversing a non-multicast network to a multicast packet according to the present invention. FIG. 本発明に係るマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる作動方法フローチャートである。3 is a flowchart illustrating an operation method for traversing a non-multicast network to a multicast packet according to the present invention; 本発明に係るマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる設定段階フローチャートである。4 is a flowchart illustrating a setting step for traversing a non-multicast network to a multicast packet according to the present invention. 本発明に係るマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる運行段階フローチャートである。4 is a flowchart of an operation stage for traversing a non-multicast network to a multicast packet according to the present invention. 本発明に係るマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる実施作動フロー模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an operation flow for traversing a non-multicast network to a multicast packet according to the present invention.

以下は、特定の具体的な実施形態により本発明の技術内容を詳しく説明し、当業者はこの明細書が開示している内容から本発明のメリットと効果を容易に理解することができる。また、他の異なる具体的な実施形態により本発明を実施または応用することができる。   In the following, the technical contents of the present invention will be described in detail by specific specific embodiments, and those skilled in the art can easily understand the merits and effects of the present invention from the contents disclosed in this specification. In addition, the present invention can be implemented or applied by other different specific embodiments.

まず、ソフトウェア・デファインド・ネットワーキング(Software Defined Networking、ＳＤＮ)は、現有のメカニズムより革新した新興のネットワーク構成であり、そのコンセプトはネットワークの制御プレーン(control-plane)機能とデータプレーン(data-plane)機能を分離させ、制御プレーンをコントローラに集合して、スイッチにおいてパケットを伝送する機能のみを残し、スイッチはコントローラを介して経路を演算することが必要であり、コントローラによりパケット伝送の方向をスイッチへ設定する。   First, Software Defined Networking (SDN) is an emerging network configuration that is more innovative than existing mechanisms. Its concept is the control-plane function of the network and the data-plane (data-plane). ) Separate the functions, gather the control plane in the controller, leave only the function of transmitting packets in the switch, the switch needs to calculate the route through the controller, and the controller switches the direction of packet transmission Set to.

本発明は、ＳＤＮ ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラを介してスイッチのルーチングテーブルを設定し、マルチキャストパケットアドレスとＵＤＰポート番号を変更することにより、マルチキャストパケットとユニキャストパケットとの間のアドレス変換を行い、マルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる方法である。これにより、マルチキャストパケットの送信はマルチキャストパケットをサポートするネットワークにのみ制限されることなく、マルチキャストパケットを伝送する環境の柔軟性をより向上させる実施方式を果たす。   The present invention sets the routing table of the switch via the SDN OpenFlow controller, changes the multicast packet address and the UDP port number, thereby converting the address between the multicast packet and the unicast packet, and does not change the multicast packet. This is a method of traversing a multicast network. Thus, the transmission of the multicast packet is not limited only to the network that supports the multicast packet, and the implementation method that further improves the flexibility of the environment for transmitting the multicast packet is achieved.

インターネットプロトコル(Internet Protocol)において、クラスＤ(class Ｄ)のＩＰアドレスの範囲は、224.0.0.0.〜239.255.255.255であり、この範囲は、マルチキャスト(multicast)専用のものですので、一般的なユニキャストネットワーク(unicast network)ＩＰアドレスの範囲においてルーチングすることができない。   In the Internet Protocol, the range of class D (class D) IP addresses is 224.0.0.0. To 239.255.255.255, and this range is dedicated to multicast, so a general unicast Cannot route in a range of unicast network IP addresses.

図１は、本発明に係るマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるネットワークシステム構成図である。図１に示すマルチキャストネットワーク１１０、マルチキャストネットワーク１２０およびマルチキャストネットワーク１３０はマルチキャストプロトコルを有効にしたネットワークであり、非マルチキャストネットワーク１４０は、マルチキャストＩＰアドレスパケットをサポートしていないネットワークであり、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１をマルチキャストネットワーク１１０の境界ネットワーク装置として非マルチキャストネットワーク１４０に接続しており、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１をマルチキャストネットワーク１２０の境界ネットワーク装置として非マルチキャストネットワーク１４０に接続しており、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１をマルチキャストネットワーク１３０の境界ネットワーク装置として非マルチキャストネットワーク１４０に接続している。   FIG. 1 is a network system configuration diagram for traversing a non-multicast network for multicast packets according to the present invention. The multicast network 110, the multicast network 120, and the multicast network 130 illustrated in FIG. 1 are networks in which the multicast protocol is enabled, the non-multicast network 140 is a network that does not support multicast IP address packets, and the OpenFlow switch 111 is multicast. The boundary network device of the network 110 is connected to the non-multicast network 140, the OpenFlow switch 121 is connected to the non-multicast network 140 as the boundary network device of the multicast network 120, and the OpenFlow switch 131 is connected to the boundary network device of the multicast network 130. As non-mal It is connected to the cast network 140.

マルチキャストネットワーク１１０は、マルチキャストパケット送信端１１２を有し、マルチキャストネットワーク１２０は、マルチキャストパケット送信端１１２と同一のマルチキャストグループ(multicast group)に属するマルチキャストパケット受信端１２２を有し、マルチキャストネットワーク１３０は、マルチキャストパケット送信端１１２と同一のマルチキャストグループに属するマルチキャストパケット受信端１３２を有する。マルチキャストパケット送信端１１２から送信されたマルチキャストパケットが、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１を介してマルチキャストネットワーク１１０から非マルチキャストネットワーク１４０を経由してＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１とＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１に伝送されてから、それぞれマルチキャストネットワーク１２０におけるマルチキャストパケット受信端１２２およびマルチキャストネットワーク１３０におけるマルチキャストパケット受信端１３２に転送される。   The multicast network 110 has a multicast packet transmission end 112, the multicast network 120 has a multicast packet reception end 122 belonging to the same multicast group as the multicast packet transmission end 112, and the multicast network 130 The packet transmission end 112 has a multicast packet reception end 132 belonging to the same multicast group. The multicast packet transmitted from the multicast packet transmission end 112 is transmitted from the multicast network 110 to the OpenFlow switch 121 and the OpenFlow switch 131 via the OpenFlow switch 111 to the OpenFlow switch 121 and the OpenFlow switch 131, respectively. The packet is transferred to the packet receiving end 122 and the multicast packet receiving end 132 in the multicast network 130.

また、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０は、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのコントローラとしてＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１、１２１、１３１と接続しており、コントローラとスイッチとの間でＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルを使用して相互交信を行なう。アドレスポート番号データベース１６０もＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０と接続しており、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０は、アドレスポート番号データベース１６０を介してシステムにおけるアドレス変換に使用可能なユニキャストアドレスポート番号を検索できる。   Further, the OpenFlow controller 150 is connected to the OpenFlow switches 111, 121, and 131 as a controller of the OpenFlow switch, and performs mutual communication between the controller and the switch using the OpenFlow protocol. The address port number database 160 is also connected to the OpenFlow controller 150, and the OpenFlow controller 150 can search for a unicast address port number that can be used for address conversion in the system via the address port number database 160.

マルチキャストパケットは非マルチキャストネットワーク１４０を直接トラバースできないのは、非マルチキャストネットワーク１４０におけるネットワーク装置がマルチキャストＩＰアドレスのルーチングをサポートしていないからである。これを鑑みて、本発明は、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルによりマルチキャストパケットのマルチキャスト送信先ＩＰアドレス(Destination ＩＰ)をユニキャストＩＰアドレスに変換することにより、非マルチキャストネットワーク１４０をトラバースできるようにした。また、本発明のマルチキャストアドレスとユニキャストアドレスとの変換方法は、パケットのＵＤＰポート番号を使用する。このようにすれば、非マルチキャストネットワークに必要のユニキャストアドレスの数をコンパクトにできる。   The reason why multicast packets cannot directly traverse the non-multicast network 140 is because the network devices in the non-multicast network 140 do not support multicast IP address routing. In view of this, the present invention enables the non-multicast network 140 to be traversed by converting the multicast destination IP address (Destination IP) of the multicast packet into a unicast IP address by the OpenFlow protocol. Also, the method of converting between a multicast address and a unicast address according to the present invention uses the UDP port number of the packet. In this way, the number of unicast addresses required for the non-multicast network can be made compact.

任意の多数の非マルチキャストネットワークにより接続されているマルチキャストネットワークのいずれも図１に示す構成に簡略化できるので、つぎの説明において、図１に示すネットワークシステム構成により、本発明においてマルチキャストパケットが非マルチキャストネットワークをトラバースできるようにしたシステムの作動方法を説明する。   Since any multicast network connected by any number of non-multicast networks can be simplified to the configuration shown in FIG. 1, in the following description, according to the network system configuration shown in FIG. Describes how the system works so that it can traverse the network.

本発明の作動フローは、主にシステム設定段階２１０とシステム作動段階３１０という２つの階段に分けられ、そのフローチャートが図２に示す。システム設定段階２１０は、システムが作動するに先たって、関連設備の設定の動作を行う必要があり、システム作動段階３１０は、システムがマルチキャストパケットの送信動作を実際に行なっており、マルチキャストパケットとユニキャストパケットとの間でのアドレスポート変換により、マルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる。   The operation flow of the present invention is mainly divided into two steps, a system setting stage 210 and a system operation stage 310, and the flowchart is shown in FIG. In the system setting stage 210, it is necessary to perform an operation of setting related equipment before the system is operated. In the system operation stage 310, the system is actually performing the transmission operation of the multicast packet. Multicast packets are traversed from the non-multicast network by address port translation with cast packets.

図３は、本発明に係るマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるシステム設定段階フローチャートである。まず、ステップ２１１において、すべてのＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１、１２１、１３１にＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０の情報を設定し、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０との接続を構築する。   FIG. 3 is a system setting step flowchart for traversing a non-multicast network to a multicast packet according to the present invention. First, in step 211, information on the OpenFlow controller 150 is set in all the OpenFlow switches 111, 121, and 131, and a connection with the OpenFlow controller 150 is established.

ステップ２１２において、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０は、すべてのＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチとの接続状況が正常か否かを確認する。   In step 212, the OpenFlow controller 150 confirms whether the connection status with all OpenFlow switches is normal.

ステップ２１３において、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０は、予め設定されたＯｐｅｎＦｌｏｗのルーチングルールをＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１、１２１、１３１のルーチングテーブルに書き込み、このルールのMatchエントリは送信先ＩＰアドレスが２２４.０．０．０/４であることを記しており、ActionエントリはパケットをＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチとＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラとが接続している出口ポートにリダイレクトすることを記している。このルールの優先権値を最小値に設定する。この予め設定されたルーチングルールは、マルチキャストアドレスポート番号をユニキャストアドレスポート番号に変換するルールが設定されていないマルチキャストパケットをＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに送信する時、パケットをＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０にリダイレクトしてシステムの作動段階３１０に進むためである。   In step 213, the OpenFlow controller 150 writes a preset OpenFlow routing rule in the routing table of the OpenFlow switches 111, 121, and 131. The Match entry of this rule has a destination IP address of 224.0.0.0/ The Action entry indicates that the packet is redirected to the exit port to which the OpenFlow switch and the OpenFlow controller are connected. Set the priority value of this rule to the minimum value. This preset routing rule redirects the packet to the OpenFlow switch 150 when the multicast packet for which the rule for converting the multicast address port number to the unicast address port number is not set is sent to the OpenFlow switch. This is to proceed to step 310.

ステップ２１４において、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０が再度マルチキャストアドレスポート番号をユニキャストアドレスポート番号に変換する時、使用可能ユニキャストアドレスのポート番号を検索できるために、システムがまだ設置していないルーチングに使用可能なアドレスポート番号をアドレスポート番号データベース１６０に格納する。この使用可能ユニキャストアドレスポート番号は、そのユニキャストＩＰアドレスが非マルチキャストネットワークにおいてマルチキャストネットワークの境界スイッチにルーチングできることを意味する。   In step 214, when the OpenFlow controller 150 again converts the multicast address port number to the unicast address port number, the port number of the usable unicast address can be retrieved, so that it can be used for routing that is not yet installed in the system. The address port number is stored in the address port number database 160. This usable unicast address port number means that the unicast IP address can be routed to the boundary switch of the multicast network in the non-multicast network.

本発明は、システム設定段階２１０を経った後、図４のフローチャートに示すように、システム作動段階３１０に進むことができる。まず、ステップ３１１において、マルチキャストパケット送信端１１２がマルチキャストパケットを生成し、マルチキャストネットワーク１１０においてマルチキャストルーチングを行なう。   After passing through the system setting stage 210, the present invention can proceed to the system operation stage 310 as shown in the flowchart of FIG. First, in step 311, the multicast packet transmitting end 112 generates a multicast packet and performs multicast routing in the multicast network 110.

ステップ３１２において、マルチキャストパケットはマルチキャストネットワーク１１０の境界にあるＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１に送信され、つぎに、ステップ３１３において、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１は、自体のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブルを使用してマルチキャストパケットの送信先ＩＰアドレスとＵＤＰポート番号がルーチングルール合致するか否かを分析し、いずれも合わない場合には、最後にステップ２１３で書き込まれた予め設定されたルーチングルールに対応して、ステップ３１４に進み、当該マルチキャストパケットをＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０に転送する。   In step 312, the multicast packet is transmitted to the OpenFlow switch 111 at the boundary of the multicast network 110. Next, in Step 313, the OpenFlow switch 111 uses the own OpenFlow routing table and the destination IP address of the multicast packet. The UDP port number is analyzed to determine whether or not the routing rule matches. If none of these match, the process proceeds to step 314 corresponding to the preset routing rule last written in step 213, and the multicast packet Is transferred to the OpenFlow controller 150.

ステップ３１５において、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０は、パケットのソースが属するマルチキャストネットワーク１１０に基づいて、アドレスポート番号データベース１６０からマルチキャストネットワーク１２０およびマルチキャストネットワーク１３０の境界スイッチにルーチングできる使用可能ユニキャストのポート番号を選択する。   In step 315, the OpenFlow controller 150 selects an available unicast port number that can be routed from the address port number database 160 to the boundary switch of the multicast network 120 and the multicast network 130 based on the multicast network 110 to which the source of the packet belongs. .

ステップ３１６において、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、元のマルチキャストパケットのアドレスポート番号と選択されたユニキャストアドレスポート番号との変換関係をＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールとして書き込み、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルによりＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１に書き込む。また、ユニキャストアドレスポート番号と元のマルチキャストパケットアドレスポート番号との変換関係をＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールとして書き込み、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルによりＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１およびＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１に書き込む。   In Step 316, the OpenFlow controller writes the conversion relationship between the address port number of the original multicast packet and the selected unicast address port number as an OpenFlow routing rule, and writes it in the OpenFlow switch 111 using the OpenFlow protocol. Also, the conversion relationship between the unicast address port number and the original multicast packet address port number is written as an OpenFlow routing rule, and is written in the OpenFlow switch 121 and the OpenFlow switch 131 by the OpenFlow protocol.

ステップ３１１からステップ３１６を経った後、マルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるルーチングが開通されており、マルチキャストパケット送信端１１２再度マルチキャストパケットを生成すると、ステップ３２１に進む。書き込まれたＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに基づき、マルチキャストパケットのアドレスポート番号を非マルチキャストネットワーク１４０にルーチング可能なユニキャストアドレスポート番号に変換する。   After passing through step 316 from step 311, the routing for traversing the non-multicast network to the multicast packet is opened, and when the multicast packet is generated again at the multicast packet transmitting end 112, the process proceeds to step 321. Based on the written OpenFlow routing rule, the address port number of the multicast packet is converted into a unicast address port number that can be routed to the non-multicast network 140.

ステップ３２２において、パケットがユニキャストアドレスポート番号により非マルチキャストネットワーク１４０においてルーチングして送信され、つぎに、ステップ３２３に進み、パケットがＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１とＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１にルーチングされる。   In step 322, the packet is routed and transmitted in the non-multicast network 140 using the unicast address port number, and then the process proceeds to step 323 where the packet is routed to the OpenFlow switch 121 and the OpenFlow switch 131.

ステップ３２４において、書き込まれたＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに基づき、ユニキャストアドレスポート番号を元の対応するマルチキャストアドレスポート番号に戻し、つぎに、ステップ３２５に進み、マルチキャストパケットは、そのアドレスポート番号によりマルチキャストパケット受信端１２２およびマルチキャストパケット受信端１３２にルーチングされる。   In step 324, based on the written OpenFlow routing rule, the unicast address port number is returned to the original corresponding multicast address port number, and then the flow proceeds to step 325, where the multicast packet is received by the address port number. It is routed to the end 122 and the multicast packet receiving end 132.

以下は本発明の１つの実施例であり、そのネットワークシステム構成および作動フローは図５に示される。マルチキャストネットワーク１１０におけるマルチキャストパケット送信端１１２がマルチキャストプロトコルを使用してパケットを送信し、そのパケットのマルチキャストアドレスは２２７．１００．１．１であり、ＵＤＰポートは２２２２である。フロー４１１１に示すように、マルチキャストパケットはマルチキャストルーチングを介してマルチキャストネットワーク１１０の境界ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１に送信される。   The following is one embodiment of the present invention, and its network system configuration and operation flow are shown in FIG. A multicast packet transmission end 112 in the multicast network 110 transmits a packet using a multicast protocol, and the multicast address of the packet is 227.100.1.1 and the UDP port is 2222. As shown in a flow 4111, the multicast packet is transmitted to the boundary OpenFlow switch 111 of the multicast network 110 via multicast routing.

このときのＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１内には、図３のステップ２１３で設定された予め設定されたＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングしかいないので、マルチキャストアドレスが含まれているパケットはフロー４１１２に進み、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０にリダイレクトされる。次に、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０はアドレスポート番号データベース１６０からマルチキャストネットワーク１２０にルーチングできる使用可能ユニキャストアドレスポート番号２００．２．１．１：１０００１およびマルチキャストネットワーク１３０にルーチングできる使用可能ユニキャストアドレスポート番号２００．３．１．１：１０００１を検索して、次にフロー４１１３に示すように、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０は、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１に対し、マルチキャストアドレスポート番号をユニキャストアドレスポート番号に変換するＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールを書き込み、ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル１１３に示すように、そのルールのMatchエントリの送信先ＩＰアドレスは２２７．１００．１．１に設定され、送信先ＵＤＰポート番号は２２２２に設定され、そのルールのActionsエントリには２つの動作が含まれ、第一の動作は、送信先ＩＰアドレスを２００．２．１．１に設定し、送信先ＵＤＰポート番号を１０００１に設定し、出力ポート番号をＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１と非マルチキャストネットワーク１４０とをインタフェーシングするポート番号に設定し、第二の動作は、送信先ＩＰアドレスを２００．３．１．１に設定し、送信先ＵＤＰポート番号を１０００１に設定し、出力ポート番号をＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１と非マルチキャストネットワーク１４０とをインタフェーシングするポート番号に設定する。   Since there is only the preset OpenFlow routing set in Step 213 of FIG. 3 in the OpenFlow switch 111 at this time, the packet including the multicast address proceeds to the flow 4112 and is redirected to the OpenFlow controller 150. . Next, the OpenFlow controller 150 can use the unicast address port number 200.2.1.1:10001 that can be routed from the address port number database 160 to the multicast network 120 and the unicast address port number 200 that can be routed to the multicast network 130. .3.1.1: 10001 is searched, and then, as shown in a flow 4113, the OpenFlow controller 150 sets an OpenFlow routing rule for converting the multicast address port number to the unicast address port number for the OpenFlow switch 111. As shown in the write and OpenFlow routing table 113, the destination IP address of the Match entry of the rule is 22 .100.1.1, the destination UDP port number is set to 2222, the Actions entry of the rule includes two actions, and the first action sets the destination IP address to 200.2. 1.1, the destination UDP port number is set to 10001, the output port number is set to the port number for interfacing the OpenFlow switch 111 and the non-multicast network 140, and the second operation is the destination IP The address is set to 200.3.1.1, the destination UDP port number is set to 10001, and the output port number is set to the port number for interfacing the OpenFlow switch 111 and the non-multicast network 140.

フロー４１１３を経った後、マルチキャストパケットは、変換されたユニキャストパケットアドレスを用い、非マルチキャストネットワーク１４０をトラバースしてマルチキャストネットワーク１２０の境界ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１およびマルチキャストネットワーク１３０の境界ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１にルーチングされる。同様に、フロー４１１４において、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ１５０は、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１およびＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１に対し、ユニキャストアドレスポート番号をマルチキャストアドレスポート番号に戻すＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールを書き込む。ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル１２３に示すように、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１に書き込んだルールは、Matchエントリの送信先ＩＰアドレスが２００．２．１．１に設定され、送信先ＵＤＰポート番号が１０００１に設定され、Actionsエントリの動作は、送信先ＩＰアドレスを２２７．１００．１．１に設定し、送信先ＵＤＰポート番号を２２２２に設定し、出力ポート番号をＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１とマルチキャストネットワーク１２０とをインタフェーシングするポート番号に設定する。ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル１３３に示すように、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１に書き込んだルールは、Matchエントリの送信先ＩＰアドレスは２００．３．１．１に設定され、送信先ＵＤＰポート番号は１０００１に設定され、Actionsエントリの動作は、送信先ＩＰアドレスを２２７．１００．１．１に設定し、送信先ＵＤＰポート番号を２２２２に設定し、出力ポート番号をＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１とマルチキャストネットワーク１３０とをインタフェーシングするポート番号に設定される。   After passing through the flow 4113, the multicast packet is routed to the boundary OpenFlow switch 121 of the multicast network 120 and the boundary OpenFlow switch 131 of the multicast network 130 by traversing the non-multicast network 140 using the converted unicast packet address. . Similarly, in the flow 4114, the OpenFlow controller 150 writes an OpenFlow routing rule for returning the unicast address port number to the multicast address port number for the OpenFlow switch 121 and the OpenFlow switch 131. As shown in the OpenFlow routing table 123, the rule written to the OpenFlow switch 121 has the Match destination IP address set to 200.2.1.1, the destination UDP port number set to 10001, and the Actions entry In the operation, the destination IP address is set to 227.100.1.1, the destination UDP port number is set to 2222, and the output port number is set to the port number for interfacing the OpenFlow switch 121 and the multicast network 120. Set. As shown in the OpenFlow routing table 133, the rule written to the OpenFlow switch 131 has the Match destination IP address set to 200.3.1.1, the destination UDP port number set to 10001, and the Actions entry The destination IP address is set to 227.100.1.1, the destination UDP port number is set to 2222, and the output port number is set to the port number for interfacing the OpenFlow switch 131 and the multicast network 130. Is set.

マルチキャストパケット送信端１１２は、ＩＰアドレスは２２７．１００．１．１、ＵＤＰポート番号は２２２２であるマルチキャストパケットを再度送信する場合、アドレスポート番号の変換はフロー４１１３とフロー４１１４により完了したので、フロー４１１５において、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１１１がマルチキャストパケットのアドレスポート番号を対照するとＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル１１３のルーチングルールに符合するので、１つの動作では、マルチキャストパケットの送信先ＩＰアドレスを２００．２．１．１に変更し、送信先ＵＤＰポート番号を１０００１に変更し、パケットをＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１にルーチングすることができる。同様に、もう１つの動作では、マルチキャストパケットの送信先ＩＰアドレスを２００．３．１．１に変更し、送信先ＵＤＰポート番号を１０００１に変更し、パケットをＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１にルーチングすることができる。パケットがＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１２１に到達してから、ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル１２３のルーチングルールに基づき、パケットの送信先ＩＰアドレスを２２７．１００．１．１に戻し、送信先ＵＤＰポート番号を２２２２に戻す。同様に、パケットがＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１３１に到達してから、ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル１３３のルーチングルールに基づき、パケットの送信先ＩＰアドレスを２２７．１００．１．１に戻し、送信先ＵＤＰポート番号を２２２２に戻す。   When the multicast packet transmitting end 112 transmits again the multicast packet having the IP address of 227.100.1.1 and the UDP port number of 2222, the conversion of the address port number is completed by the flow 4113 and the flow 4114. In 4115, when the OpenFlow switch 111 matches the address port number of the multicast packet, it matches the routing rule of the OpenFlow routing table 113. Therefore, in one operation, the destination IP address of the multicast packet is changed to 200.2.1.1. Then, the destination UDP port number can be changed to 10001, and the packet can be routed to the OpenFlow switch 121. Similarly, in another operation, the destination IP address of the multicast packet can be changed to 200.3.1.1, the destination UDP port number can be changed to 10001, and the packet can be routed to the OpenFlow switch 131. . After the packet reaches the OpenFlow switch 121, the destination IP address of the packet is returned to 227.100.1.1 and the destination UDP port number is returned to 2222 based on the routing rule of the OpenFlow routing table 123. Similarly, after the packet arrives at the OpenFlow switch 131, the destination IP address of the packet is returned to 227.100.1.1 and the destination UDP port number is returned to 2222 based on the routing rule of the OpenFlow routing table 133. .

最後、フロー４１１６において、マルチキャストパケットは、マルチキャストネットワークにおいて２２７．１００．１．１というマルチキャストアドレスを使用すれば、マルチキャストパケット受信端１２２およびマルチキャストパケット受信端１３２にマルチキャストパケットから送信したマルチキャストパケットを受信させることができる。   Finally, in flow 4116, if the multicast address uses a multicast address of 227.100.1.1 in the multicast network, the multicast packet receiving end 122 and the multicast packet receiving end 132 receive the multicast packet transmitted from the multicast packet. be able to.

上記をまとめると、本発明は、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルによりマルチキャストパケットＩＰアドレスとＵＤＰポート番号を変換することで、マルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる方法およびその応用であるネットワークシステムを提供する。従来の技術と比べると、つぎのメリットを有する。第一は、本発明は非マルチキャストネットワークにおけるルーチング装置の設定を変更することなく、マルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせることができる。第二は、本発明はマルチキャストパケットの長さを変更することなく、マルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせることができる。第三は、本発明は標準的なＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルを用いてパケットアドレスの変換を行い、特定のネットワークデバイスに制限されることなく、高速なプロビジョニングを達成でき、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルをサポートするいかなるスイッチが本発明の効果を達成できる。第四は、本発明はアドレス変換識別の方法としてＩＰアドレスに加えＵＤＰポート番号を用いており、識別の方法としてＩＰアドレスのみを使用する従来の方法と比べると、ＩＰアドレスリソースの使用を大幅に節約することができる。   In summary, the present invention provides a method for traversing a non-multicast network into a multicast packet by converting a multicast packet IP address and a UDP port number by the OpenFlow protocol, and a network system as an application thereof. Compared to conventional technology, it has the following advantages. First, the present invention can traverse the non-multicast network to the multicast packet without changing the setting of the routing device in the non-multicast network. Second, the present invention can traverse a non-multicast network to a multicast packet without changing the length of the multicast packet. Third, the present invention performs packet address translation using the standard OpenFlow protocol, can achieve high-speed provisioning without being limited to a specific network device, and any switch that supports the OpenFlow protocol The effect of can be achieved. Fourth, the present invention uses a UDP port number in addition to an IP address as an address translation identification method, and greatly uses IP address resources as compared with a conventional method using only an IP address as an identification method. Can be saved.

上記の実施形態は、ただ本発明の原理およびその効果を例示的に説明しただけであって、本発明を限定するものではない。この技術を熟知している当業者が、本発明の精神及び本質特徴から逸脱しない範囲で、上記の実施形態を修飾または変更することができる。そのため、本発明の特許請求の範囲は、その請求の範囲に記載されるようなものと考えるべきである。   The above embodiments are merely illustrative of the principles and effects of the present invention, and do not limit the present invention. Those skilled in the art can make modifications or changes to the above embodiments without departing from the spirit and essential characteristics of the invention. Therefore, the claims of the present invention should be considered as described in the claims.

１１０ マルチキャストネットワーク
１１１ ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ
１１２ マルチキャストパケット送信端
１１３ ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル
１２０ マルチキャストネットワーク
１２１ ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ
１２２ マルチキャストパケット受信端
１２３ ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル
１３０ マルチキャストネットワーク
１３１ ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ
１３２ マルチキャストパケット受信端
１３３ ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングテーブル
１４０ 非マルチキャストネットワーク
１５０ ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ
１６０ アドレスポート番号データベース
２１０ システム設定段階
２１１〜２１４ システム設定段階のフロー
３１０ システム作動段階
３１１〜３２５ システム作動段階のフロー
４１１１〜４１１６ システム実施動作のフロー DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Multicast network 111 OpenFlow switch 112 Multicast packet transmission end 113 OpenFlow routing table 120 Multicast network 121 OpenFlow switch 122 Multicast packet receiving end 123 OpenFlow routing table 130 Multicast network 131 OpenFlow switch 132 Multicast packet receiving end 133 OpenFlow 140 Multicast routing table OpenFlow controller 160 Address port number database 210 System setting stage 211 to 214 System setting stage flow 310 System operation stage 311 to 325 System operation stage flow 4111 4116 flow of the system carried out the operation

Claims (10)

ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルとＵＤＰポート番号アドレス変換を用いてマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせるシステムであって、
非マルチキャストネットワークを介して互いに接続される複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチと、
アドレス変換に用いられるユニキャストアドレスポート番号を格納するアドレスポート番号データベースと、
前記アドレスポート番号データベースに接続され、各前記複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにルーチングをさせるように、予め設定されたＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールを前記複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのそれぞれのルーチングテーブルに書き込むＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラと、
を備え、
マルチキャストパケット送信端からマルチキャストパケットを送信する場合、前記マルチキャストパケットは、前記複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのうちの第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチを介し、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記マルチキャストパケットにおけるマルチキャストアドレスポート番号を前記複数のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのうちの第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのユニキャストアドレスポート番号に変換することにより、前記ユニキャストアドレスポート番号を有するユニキャストパケットを生成し、前記非マルチキャストネットワークは、アドレス変換された前記ユニキャストパケットを前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに転送し、前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記ユニキャストパケットにおける前記ユニキャストアドレスポート番号を元の前記マルチキャストアドレスポート番号に変換した後、それぞれをマルチキャストネットワークにおけるマルチキャストパケット受信端に転送する、システム。 A system for traversing a non-multicast network to a multicast packet using the OpenFlow protocol and UDP port number address translation,
A plurality of OpenFlow switches connected to each other via a non-multicast network;
An address port number database for storing unicast address port numbers used for address translation;
An OpenFlow controller that is connected to the address port number database and writes a preset OpenFlow routing rule to a routing table of each of the plurality of OpenFlow switches so as to cause each of the plurality of OpenFlow switches to perform routing.
With
When a multicast packet is transmitted from a multicast packet transmission end, the multicast packet passes through a first OpenFlow switch among the plurality of OpenFlow switches, and the first OpenFlow switch sets a multicast address port number in the multicast packet. A unicast packet having the unicast address port number is generated by converting to a unicast address port number of a second OpenFlow switch of the plurality of OpenFlow switches, and the non-multicast network is address-converted The unicast packet is transferred to the plurality of second OpenFlow switches, and the plurality of second OpenFlow switches After converting the unicast address port number in catcher strike packet based on the multicast address port number, and transfers the respective multicast packet reception end in a multicast network, the system. 前記ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールは、前記マルチキャストアドレスポート番号と前記ユニキャストアドレスポート番号の変換を含む、請求項１に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the OpenFlow routing rule includes conversion of the multicast address port number and the unicast address port number. 前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記マルチキャストパケットの送信先ＩＰアドレスとＵＤＰポート番号が前記ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに符合しないと判断すると、前記マルチキャストパケットを前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラに転送し、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、前記マルチキャストパケットのソースが属するマルチキャストネットワークに基づいて、前記アドレスポート番号データベースの中から前記マルチキャストネットワークおよび前記マルチキャストネットワークの境界スイッチにルーチングできる使用可能ユニキャストのポート番号を取得することにより、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールを更新する、請求項１に記載のシステム。   If the first OpenFlow switch determines that the destination IP address and UDP port number of the multicast packet do not match the OpenFlow routing rule, the first OpenFlow switch forwards the multicast packet to the OpenFlow controller, and the OpenFlow controller Based on the multicast network to which the source of the packet belongs, the OpenFlow routing rule is obtained by obtaining from the address port number database an available unicast port number that can be routed to a boundary switch of the multicast network and the multicast network. The system of claim 1, which is updated. 前記ＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールの更新は、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルにより、前記マルチキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号と取得したユニチキャストアドレスポート番号との変換関係を前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに書き込むことと、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルにより、前記ユニキャストアドレスポート番号と前記マルチチキャストパケットのマルチチキャストアドレスポート番号との変換関係を前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに書き込むことを含む、請求項３に記載のシステム。   The update of the OpenFlow routing rule is performed by the OpenFlow controller writing the conversion relationship between the multicast address port number of the multicast packet and the acquired unicast address port number to the first OpenFlow switch according to the OpenFlow protocol. 4. The OpenFlow controller includes writing a conversion relationship between the unicast address port number and the multi-cast address port number of the multi-cast packet to the plurality of second OpenFlow switches according to the OpenFlow protocol. System. 前記使用可能ユニキャストアドレスは、前記非マルチキャストネットワークにおいてユニキャストＩＰアドレスを提供し、前記マルチキャストネットワークへルーチングする境界スイッチである、請求項３に記載のシステム。   4. The system of claim 3, wherein the available unicast address is a border switch that provides a unicast IP address in the non-multicast network and routes to the multicast network. ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルとＵＤＰポート番号アドレス変換を用いてマルチキャストパケットに非マルチキャストネットワークをトラバースさせる方法において、
マルチキャストパケット送信端がマルチキャストパケットを生成し、マルチキャストネットワークにおいてマルチキャストルーチングを行なうステップと、
マルチキャストパケットを前記マルチキャストネットワークの境界にある第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに送信するステップと、
前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、予め格納された第一のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに基づいて、前記マルチキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号を非マルチキャストネットワークにルーチング可能なユニキャストアドレスポート番号に変換することにより、前記ユニキャストアドレスポート番号のユニキャストパケットを生成するステップと、
前記ユニキャストパケットは前記ユニキャストアドレスポート番号を用いて前記非マルチキャストネットワークにおいてルーチング送信を行なうステップと、
前記ユニキャストパケットを複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにルーチングするステップと、
前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、予め格納された第二のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに基づいて、前記ユニキャストパケットの前記ユニキャストアドレスポート番号を元の前記マルチキャストパケットに対応するマルチキャストアドレスポート番号に戻すステップと、
戻された前記マルチキャストパケットを、そのマルチキャストアドレスポート番号により、それぞれマルチキャストネットワークにおけるマルチキャストパケット受信端に転送するステップとを含む、方法。 In a method for traversing a non-multicast network to a multicast packet using the OpenFlow protocol and UDP port number address translation,
A multicast packet sending end generates a multicast packet and performs multicast routing in the multicast network;
Sending a multicast packet to a first OpenFlow switch at the boundary of the multicast network;
The first OpenFlow switch converts the multicast address port number of the multicast packet into a unicast address port number that can be routed to a non-multicast network based on a first OpenFlow routing rule stored in advance. Generating a unicast packet of a unicast address port number;
The unicast packet performs routing transmission in the non-multicast network using the unicast address port number;
Routing the unicast packet to a plurality of second OpenFlow switches;
The plurality of second OpenFlow switches return the unicast address port number of the unicast packet to the multicast address port number corresponding to the original multicast packet based on a second OpenFlow routing rule stored in advance. Steps,
Forwarding the returned multicast packet to the multicast packet receiving end in the multicast network, respectively, according to the multicast address port number. 前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記マルチキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号を非マルチキャストネットワークにルーチング可能なユニキャストアドレスポート番号に変換する場合、前記マルチキャストパケットの送信先ＩＰアドレスとＵＤＰポート番号が予め格納されたＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに符合しないと判断した場合、
前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチは、前記マルチキャストパケットを前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラに転送するステップと、
前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、前記マルチキャストパケットのソースが属するマルチキャストネットワークに基づいて、前記アドレスポート番号データベースの中から前記マルチキャストネットワークおよび前記マルチキャストネットワークの境界スイッチにルーチングできる使用可能ユニキャストのポート番号を取得するステップと、
前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルにより、前記ユニキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号と取得したユニキャストアドレスポート番号との変換関係を第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにおける前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに書き込むステップと、
前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラは、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルにより、前記ユニキャストパケットアドレスポート番号とマルチキャストパケットのマルチキャストアドレスポート番号との変換関係を前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにおける前記第二のＯｐｅｎＦｌｏｗルーチングルールに書き込むステップと、をさらに含む、請求項６に記載の方法。 When the first OpenFlow switch converts the multicast address port number of the multicast packet into a unicast address port number that can be routed to a non-multicast network, the destination IP address and UDP port number of the multicast packet are stored in advance. If it is determined that it does not meet the OpenFlow routing rules,
The first OpenFlow switch forwards the multicast packet to the OpenFlow controller;
The OpenFlow controller obtains an available unicast port number that can be routed to the multicast network and a boundary switch of the multicast network from the address port number database based on the multicast network to which the source of the multicast packet belongs. When,
The OpenFlow controller writes the conversion relationship between the multicast address port number of the unicast packet and the acquired unicast address port number to the first OpenFlow routing rule in the first OpenFlow switch by the OpenFlow protocol;
The OpenFlow controller writes the conversion relationship between the unicast packet address port number and the multicast address port number of the multicast packet to the second OpenFlow routing rule in the plurality of second OpenFlow switches according to the OpenFlow protocol. The method of claim 6, further comprising: 前記マルチキャストパケットがマルチキャストルーチングを行なう前に、
前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチにおいて前記ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチの情報を設定することにより、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチとの接続を構築するステップと、
前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが、前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチとの接続が正常であるか否かを確認するステップと、
前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが、予め設定されたＯｐｅｎＦｌｏｗのルーチングルールを前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのルーチングテーブルに書き込むステップと、
前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラが前記マルチキャストアドレスポート番号と前記ユニキャストアドレスポート番号との変換を行なう時、使用可能ユニキャストアドレスのポート番号を検索できるように、未配置かつルーチングに使用可能なアドレスポート番号をアドレスポート番号データベースに格納するステップと、をさらに含む、請求項６に記載の方法。 Before the multicast packet performs multicast routing,
Establishing connection with the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches by setting information on the OpenFlow switch in the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches; ,
The OpenFlow controller confirming whether or not the connection between the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches is normal;
The OpenFlow controller writing a preset OpenFlow routing rule to a routing table of the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches;
When the OpenFlow controller performs conversion between the multicast address port number and the unicast address port number, an address port number that is not allocated and can be used for routing is searched so that the port number of the usable unicast address can be searched. And storing in a port number database. 前記ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチが前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのルーチングテーブルに書き込む前記第一と第二のルーチングルールは、Matchエントリにおける送信先ＩＰアドレスはマルチキャストアドレスであり、Actionエントリは前記第一のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチおよび前記複数の第二のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチと前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラとが接続している出口ポートにパケットをリダレクトすることであり、前記第一と第二のルーチングルールの優先権値は最小値に設定されることを指す、請求項８に記載の方法。   The first and second routing rules that the OpenFlow switch writes to the routing table of the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches are such that the destination IP address in the Match entry is a multicast address, and the Action entry Is to redirect the packet to an egress port to which the first OpenFlow switch and the plurality of second OpenFlow switches and the OpenFlow controller are connected, and the priority value of the first and second routing rules. The method of claim 8, which refers to being set to a minimum value. 前記使用可能ユニキャストアドレスは、前記非マルチキャストネットワークにおいて、ユニキャストアドレスルーチングを前記マルチキャストネットワークに提供する境界スイッチであることを指す、請求項７に記載の方法。   8. The method of claim 7, wherein the usable unicast address refers to a border switch that provides unicast address routing to the multicast network in the non-multicast network.
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