JP5413517B2 - 通信システム、制御装置、通信方法およびプログラム - Google Patents

通信システム、制御装置、通信方法およびプログラム Download PDF

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Description

[関連出願についての記載]
本発明は、日本国特許出願:特願2010−185429号(2010年8月20日出願)の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、通信システム、制御装置、通信方法およびプログラムに関し、特に、自装置のポートと当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたエントリを参照してパケット転送を行うノードと、パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットの転送等を行うノードとを含む通信システム、制御装置、通信方法およびプログラムに関する。
非特許文献1、2に、オープンフロー(OpenFlow)にというネットワークアーキテクチャが記載されている。オープンフローは、オープンフローコントローラと呼ばれる制御装置が、オープンフロースイッチを制御するネットワークアーキテクチャである。オープンフローでは、上記オープンフロースイッチが担うパケット転送機能と、オープンフローコントローラが担う経路制御機能とをフロー制御プロトコルにより分離し、コントローラが、オープンフロースイッチに対して統一のAPI(Application Program Interface)を用いた制御を行う。また、オープンフローでは、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行う。
上記オープンフロースイッチ(以下、「OFS」と記すこともある。)は、オープンフローコントローラとの通信用のセキュアチャネルと、オープンフローコントローラから適宜追加または書き換え指示されるフローテーブルとを備えている。フローテーブルには、フロー毎に、パケットヘッダと照合する照合規則(HeaderFields/マッチングルール)と、フロー統計情報(Counters)と、処理内容を定義したアクション(Action)と、の組が定義される(非特許文献2の2頁「3.Flow Table」参照)。
図8は、フローテーブルに記憶される処理規則(フローエントリ)を示す説明図である。照合規則(HeaderFields/マッチングルール)の個々のフィールドには、一致するか否かが判断される値(exact)及びワイルドカード(wild card)を設定することができる。
図8の各フィールドの詳細は、非特許文献2の4頁の「Table3」に記載されている。図8の各フィールドは、図9に示すとおり、階層モデルの各レイヤと対応付けることができる。
図10に、非特許文献2に定義されているアクション名とアクションの内容を例示する。OUTPUTは、パケットを指定ポート(インタフェース)に出力するアクションである。SET_VLAN_VIDからSET_TP_DSTは、パケットヘッダのフィールドを修正するアクションである。例えば、アクションフィールドに「SET_DL_DST」のコードが設定されている場合、当該処理規則(フローエントリ)にマッチしたパケットの「MAC DA(宛先の装置)を更新する」処理が行われる。
また、図8のフロー統計情報(Counters)には、フローやポート毎にパケット数やバイト数を記録するカウンタや、そのパケットを最後に受信してからの経過時間(セッション継続時間;Duration)などが含まれ、当該処理規則(フローエントリ)を削除するか否かを判断するために用いられる(非特許文献2の5頁の「Table4」参照)。
例えば、オープンフロースイッチは、最初のパケット(first packet)を受信すると、フローテーブルから、受信パケットのヘッダ情報に適合する照合規則を持つ処理規則(フローエントリ)を検索する。検索の結果、受信パケットに適合する処理規則(フローエントリ)が見つかった場合、オープンフロースイッチは、受信パケットに対して、当該エントリのアクションフィールドに記述された処理内容を実施する。一方、前記検索の結果、受信パケットに適合する照合規則を持つ処理規則(フローエントリ)が見つからなかった場合、オープンフロースイッチは、セキュアチャネルを介して、オープンフローコントローラに対して受信パケットの情報(または受信パケットそのもの)を転送し、受信パケットの送信元・送信先に基づいたパケットの経路の決定を依頼し、これを実現するフローエントリを受け取ってフローテーブルを更新する。以降、オープンフロースイッチは、追加された処理規則(フローエントリ)に適合するパケットを受信すると、オープンフローコントローラに問い合わせることなく、対応する処理内容を実行することが可能となる。
上記オープンフロースイッチとオープンフローコントローラがセキュアチャンネル上でやり取りするメッセージは、非特許文献2の9頁「4 Secure Channel」以下に記載されている。なお、上記非特許文献1、2のオープンフローコントローラは、上記のように動作するオープンフロースイッチからフロー統計情報(Counters)を収集して、通信ポリシーやその時々のネットワークの負荷状態に応じて、個々のオープンフロースイッチに対して動的に経路(当該経路を実現するフローエントリ(処理規則))を設定し、通信ポリシーに適った経路制御や負荷分散等を行うことが可能となっている。
特許文献1、2および非特許文献3〜5は、カプセル化(encapsulation)によりトンネリングを実現する技術を開示する文献である。また、特許文献3〜4は、カプセル化(encapsulation)を用いずに、ヘッダの書換えによりトンネリングを実現する技術を開示する文献である。本発明との関連については、後に説明する。
国際公開WO2003/043276号 特開2007−267426号公報 特開2006−42044号公報 特開2006−245785号公報
Nick McKeownほか7名、"OpenFlow:Enabling Innovation in Campus Networks"、[online]、[平成22年7月26日検索]、インターネット〈URL:http://www.openflowswitch.org//documents/openflow-wp-latest.pdf〉 "OpenFlow Switch Specification" Version 1.0.0(Wire Protocol 0x01)、[online]、[平成22年7月26日検索]、インターネット〈URL:http://www.openflowswitch.org/documents/openflow-spec-v1.0.0.pdf〉 W. Townsleyほか5名、"Layer Two Tunneling Protocol "L2TP""、 Network Working Group、Request for Comments: 2661、IETF、August 1999 S.Hanks ほか3名、"Generic Routing Encapsulation"、Network Working Group、Request for Comments: 1701、IETF、October 1994 L. Martini, Ed. ほか3名、"Encapsulation Methods for Transport of Ethernet over MPLS Networks"、Network Working Group、Request for Comments: 4448、IETF、April 2006
上記の特許文献及び非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者によってなされたものである。
ここで、図11に示すように、OFS210〜230と、MAC(Media Access Control)アドレステーブルを参照してパケットの転送を行うスイッチングハブ等のレイヤ2スイッチ(L2SW)260が混在した環境において、OFS同士を通信させることを検討する。
OFS210〜230は、自由にパケットのパケットヘッダ等を変更可能であり、レイヤ2スイッチ(L2SW)260は、MACアドレステーブルを参照してパケットの転送動作を行う。そこで、トンネリング技術を用いることで、レイヤ2スイッチ(L2SW)260に中継動作を行わせることができる。例えば、レイヤ2トンネリングプロトコルのIEEE802.1ah(特許文献1)、レイヤ2TP(非特許文献3)、レイヤ3トンネリングプロトコルのGRE(非特許文献4)、Ethernet over MPLS(非特許文献5)を用いて、OFS210からレイヤ2スイッチ(L2SW)110への転送時にペイロードに該トンネリングプロトコルのヘッダをつけるカプセル化、レイヤ2スイッチ(L2SW)260からのOFS220への転送時に該トンネリングプロトコルのヘッダを外すデカプセル化によって中継を実現することが可能である。
しかしながら、非特許文献2のオープンフロープロトコル バージョン1.0.0では、上記のようなトンネリングは標準として規定されていない。結果として、特許文献1、2や非特許文献3〜5のトンネリング機能は、各スイッチ依存の実装となり、互換性を損なうものとなってしまう。
次に、特許文献3、4のパケットヘッダの書換えによりトンネリングを実現できる方法を検討する。例えば、特許文献3の方法では、第1、第2のトンネリング装置間に、それぞれ複数のIPネットワークに物理的または論理的に接続され、接続されているそれぞれのIPネットワークからIPアドレスが割り当てられており、第1のトンネリング装置に接続されIPアドレスを保有する第1の通信装置と、第2のトンネリング装置に接続されIPアドレスを保有する第2の通信装置がIPネットワークを介して通信を行う際に、第1のトンネリング装置と第2のトンネリング装置の間でIPアドレスの変換のみでトンネリングを実現している。
より具体的には、特許文献3の第1のトンネリング装置および第2のトンネリング装置は、「自トンネリング装置のデフォルトルートのIPアドレス」、「相手トンネリング装置のデフォルトルートのIPアドレス」、「自トンネリング装置のトンネルを形成するIPアドレス」、「相手トンネリング装置のトンネルを形成するIPアドレス」、「通信装置のIPアドレス」からなる組の変換テーブルを作成・保持している。
前記第1のトンネリング装置は、第1の通信装置からIPパケットを受信した場合に前記変換テーブルを検索し、受信したIPパケットに含まれる送信元アドレス、宛先アドレスが、「通信装置のIPアドレス」、「相手トンネリング装置のデフォルトルートのIPアドレス」に一致する前記変換テーブルを検索することにより、対応する「自トンネリング装置のトンネルを形成するIPアドレス」、「相手トンネリング装置のトンネルを形成するIPアドレス」を導き、受信したIPパケットに含まれる送信元IPアドレスおよび宛先IP アドレスを、それぞれ導かれた「自トンネリング装置のトンネルを形成するIPアドレス」、「相手トンネリング装置のトンネルを形成するIPアドレス」に変換してIPネットワークへ転送する。
第2のトンネリング装置は、IPネットワークからIPパケットを受信した場合に変換テーブルを検索し、受信したIPパケットに含まれる送信元IPアドレス番号、宛先IPアドレスが、『相手トンネリング装置のトンネルを形成するIPアドレス』、『自トンネリング装置のトンネルを形成するIPアドレス』に一致する前記変換テーブルを検索することにより、対応する『相手トンネリング装置のデフォルトルートのIPアドレス』および『通信装置のIPアドレス』を導き、受信したIPパケットに含まれる送信元IPアドレス、宛先IPアドレスを、それぞれ導かれた『相手通信装置のトンネルを形成するIPアドレス』、『通信装置のIPアドレス』に変換して第2の通信装置へ転送する。
以上のような特許文献3に開示されている方法は、IPアドレスを変換するものであり、第1、第2のトンネリング装置を、非特許文献2で規定されているオープンフロースイッチに置き換えることで対応が可能である。
しかしながら、特許文献3に開示されている方法は、通信装置毎に変換先IPアドレスが必要であり、第1、第2のトンネリング装置間にあるレイヤ2スイッチは、ひとつひとつのIPアドレスごとにMACアドレスを学習するため、トンネリング可能な通信装置の数が、レイヤ2スイッチが学習できるMACアドレスの数に依存してしまうという問題点がある。MACアドレステーブルのエントリ数は、通常4096〜98304エントリであるため、その数からトンネリング装置の台数を引いた数が上限となる。
また、MACアドレステーブルのエントリは、通常300秒でタイムアウトして消えてしまう(エージング(Aging)ともいう。)。学習されていないMACアドレスは、ネットワーク全体にブロードキャストされるため、上限の98,304エントリのMACアドレスが削除されないよう維持するには、平均で328パケット/秒ものブロードキャストパケットが発生して、ネットワークへの負荷が大きいという問題点もある。
その他、特許文献4の方法は、出力ポート情報をパケットへ付与することにより上記出口側のルータにおける送信先ポートの解決処理の負荷が軽減されているが、上記したIPアドレスやMACアドレステーブルのエントリ数などによりトンネリング可能な通信装置の数に制約が生じるという問題点は残されている。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、スイッチングハブ等の転送ノード(第1のノード)と、非特許文献2の仕様に準拠したノード(第2のノード)と、が混在する環境において、トンネリング可能な通信端末の数の制約がなく、しかも、ネットワークへの負荷も抑えることのできるトンネリングを実現できる構成を提供することにある。
本発明の第1の視点によれば、自装置のポートと、当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノードと、パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノードと、前記第2のノードに前記処理規則を設定する制御装置と、を含み、前記制御装置は、前記第2のノードのうち、入口側に位置する第2のノードからの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定する経路探索部と、前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノードに対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定し、かつ、前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定するパケット制御コマンド生成部と、を備えたこと、を特徴とする通信システムが提供される。
本発明の第2の視点によれば、自装置のポートと、当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノードと、パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノードと、接続され、前記第2のノードのうち、入口側に位置する第2のノードからの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定する経路探索部と、前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノードに対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定し、かつ、前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定するパケット制御コマンド生成部と、を備える制御装置が提供される。
本発明の第3の視点によれば、自装置のポートと、当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノードと、パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノードと、接続された制御装置が、前記第2のノードのうち、入口側に位置する第2のノードからの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定するステップと、前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノードに対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定するステップと、前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定するステップと、を含み、前記第1のノードを経由して、前記入口側の第2のノードから、前記出口側の第2のノードへパケットを転送させる通信方法が提供される。本方法は、上記第2のノードを制御する制御装置を構成するコンピュータという、特定の機械に結びつけられている。
本発明の第4の視点によれば、自装置のポートと、当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノードと、パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノードと、接続された制御装置を構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記第2のノードのうち、入口側に位置する第2のノードからの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定する処理と、前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノードに対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定する処理と、前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定する処理と、を前記コンピュータに実行させるプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
本発明によれば、第1の転送ノードと、非特許文献2の仕様に準拠した第2のノードと、が混在する環境において、トンネリング可能な通信端末の数の制約を無くすとともに、ネットワークへの負荷を抑えることが可能となる。
本発明の概要を説明するための図である。 本発明の第1の実施形態の全体構成を表した図である。 本発明の第1の実施形態の制御装置の詳細構成を表したブロック図である。 本発明の第1の実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第1の実施形態の動作を表した流れ図である。 本発明の第1の実施形態において実現可能な別のパケットの転送経路の例である。 本発明の第2の実施形態の全体構成を表した図である。 非特許文献2に記載のフローエントリの構成を表した図である。 図8のフローエントリの各フィールドと、レイヤの対応関係を示す図である。 非特許文献2に記載されているアクション名とアクションの内容を示す図である。 第1のノードと、第2のノードとが混在している構成を示す図である。
はじめに、本発明の概要について図面を参照して説明する。図1に示すように、本発明は、自装置のポートに接続されているノードのアドレス情報を保持するアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノード260と、パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノード(OFS)210、220と、前記第2のノード210、220に前記処理規則を設定する制御装置100と、を含んだ環境にて実現できる。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
前記制御装置100は、第2のノードのうち、あるパケットを転送しようとする外部ノード(例えば、外部ノード310a)から見て、入口側に位置する第2のノード210からの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定する経路探索部と、前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノード(図1の場合、第2のノード210)に対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定し、かつ、前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定するパケット制御コマンド生成部と、を備える。
例えば、外部ノード310aが、外部ノード320aに宛てて、パケットを送信した場合、制御装置100は、外部ノード310aおよび外部ノード320aが接続する位置およびネットワークトポロジを参照して、第2のノード(OFS)210、第1のノード260、第2のノード(OFS)220の順でパケットを転送し、第2のノード(OFS)220の第1ポートからパケットを出力させることを決定したものとする。
このとき、制御装置100は、入口側の第2のノード(OFS)210に対し、第1のノード260がパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域(例えば、図8のIP ToS bitsフィールド)に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報(例えば、#1)を書き込むとともに、前記パケットヘッダのMACアドレスを前記出口側の第2のノードのMACアドレスに書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定する。
また、制御装置100は、前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノード(OFS)220に対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させるアクションを設定した処理規則を設定する。
以上により、入口側の第2のノード(OFS)210にてパケットヘッダが書き換えられるため、外部ノード310aから送信されたパケットは、第1のノード260、出口側の第2のノード(OFS)220の順で転送され、第2のノード220の第1のポートから出力されることにより、外部ノード320aに到達する。
このとき、制御装置100がパケットヘッダを書き換える内容は、上述のフロー識別情報(例えば、#1)と、パケットを出口側の第2のノード220に到達させるためのアドレス情報である。このため、外部ノードの一方または双方が異なっても同一の経路であれば、同一のアドレス情報を用いることができるため、冒頭に述べたMACアドレステーブルのエントリ数の上限等に基づく、トンネリング可能な端末数(外部ノード数)の制約はほとんど無くなってしまう。他方、同一の経路であっても、フロー識別情報により、フローを識別可能であるため、第2のノード220にフロー単位で転送先を識別させることが可能である。
[第1の実施形態]
続いて、本発明の第1の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図2は、本発明の第1の実施形態の全体構成を表した図である。図2を参照すると、複数の第1のノード260と、第2のノード(OFS)210、220と、第2のノード(OFS)210、220を制御可能な制御装置(OFC)100Aとを含んだ構成が示されている。
第1のノード260は、スイッチングハブやリピータハブ等、制御装置(OFC)100Aからの制御を受けない中継装置である。以下の実施形態では、第1のノード260は、スイッチングハブ相当のレイヤ2スイッチ(L2SW)であるものとして説明する。
第2のノード(OFS)210、220は、処理規則(フローエントリ)を保持するフローテーブルと、処理規則(フローエントリ)に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備える非特許文献2の仕様に準拠したオープンフロースイッチ相当の中継装置である。第2のノード(OFS)210、220には、それぞれ外部ノード310a、310b、320a、320bが接続されている。なお、図2の例では、第2のノード(OFS)210、220のみを示したが、その他の任意の位置に第2のノード(OFS)が配置されていてもよい。例えば、複数の第1のノード260の間に、第2のノード(OFS)が配置され、制御装置(OFC)100Aの制御に従ってパケット転送、パケットヘッダの書換え、パケット廃棄などを行う構成も採用可能である。
外部ノード310a、310b、320a、320bは、ユーザの端末、ユーザの端末からの要求に応じてサービスを提供するサーバ、ユーザの端末からの要求に応じてネットワークに接続するVPN(Virtual Private Network)クライアント等である。
制御装置(OFC)100Aは、非特許文献1、2のオープンコントローラと同様に第2のノード(OFS)210、220を制御する装置である。非特許文献1、2のオープンコントローラとの相違点は後に図3を参照して説明する。
また、以下の説明では、第2のノード(OFS)210、220、第1のノード(L2SW)260を含めて「ドメイン」と呼ぶこととする。
図3は、制御装置(OFC)100Aの詳細構成を表したブロック図である。図3を参照すると、第2のノード(OFS)210、220との制御用通信を行うノード通信部101と、外部より設定情報を取得する設定情報取得部102と、ノード通信部101や設定情報取得部102より処理対象となるパケットの情報を取得する処理対象パケット情報取得部103と、処理対象となるパケットの転送経路を探索する経路探索部104と、レイヤ3アドレスと、当該レイヤ3アドレスを収容している第2のノード(OFS)210、220およびフロー(照合規則)の対応関係を記憶する外部ノード位置情報記憶部105と、第2のノード(OFS)210、220および第1のノード(L2SW)を含めたネットワークトポロジを管理するトポロジ情報記憶部106と、第2のノード(OFS)がフローを一意に特定できるユニークなID(以下、「フロー識別子」という。)を割り振りを含む処理規則(フローエントリ)の生成を行う処理規則生成部107と、割り当て可能なフロー識別子及びアクションを管理するフロー識別子管理部108と、第2のノード(OFS)210、220の第1のノード(L2SW)260との接続ポートと、第2のノード(OFS)210、220が第1のノード(L2SW)260との通信に用いるアドレス(MACアドレス)との対応関係を記憶するノード情報記憶部109と、第2のノード(OFS)210、220に対して前記生成した処理規則(フローエントリ)の設定や学習パケットの送信動作を実行させるパケット制御コマンド生成部110と、外部ノード310a〜320bのレイヤ2アドレスを記憶する外部ノードレイヤ2アドレス記憶部111と、を備えた構成が示されている。
上記図3に示した制御装置(OFC)100Aの各処理部(処理手段)の構成は本発明を判りやすく説明するために例示したものであり、適宜統廃合またはさらに細分化することができる。また、前記制御装置(OFC)100Aの各処理部(処理手段)は、制御装置(OFC)100Aを構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、後記する各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。
ここで、フロー(照合規則)とは、図9に示す各レイヤの任意のフィールドのマッチング条件(ワイルドカード使用可。)である。第2のノードの入口ポートを指定してもよい。
以下、上記制御装置(OFC)100Aの各部の構成について、図4の外部ノード310bから外部ノード320b宛てのパケットが第2のノード(OFS)210に入ってきた場合を例として説明する。
ノード通信部101は、第2のノード(OFS)210、220との制御用セッションの確立、制御用コマンドの送信・受信を行う。制御用コマンドとしては、非特許文献2のオープンフロープロトコルを用いてもよい。また、Telnet経由のCUI(コマンドラインインタフェース)や、SNMP(Simple Network Management Protocol)を用いて通信を行ってもよい。
設定情報取得部102は、外部ファイルやデータベースより設定情報を読み取る部位である。
処理対象パケット情報取得部103は、ノード通信部101、設定情報取得部102より、処理対象となるパケットのレイヤ3送信先アドレスを取得する。例えば、第2のノード(OFS)210より、処理規則(フローエントリ)の設定を要求するメッセージ(Packet−in)を受信した場合、処理対象パケット情報取得部103は、ノード通信部101から、レイヤ3アドレスとして、第2のノード(OFS)210から受信したパケットまたはパケットヘッダを含む情報から、IP(Internet Protocol)アドレスを取得する。
経路探索部104は、外部ノード位置情報記憶部105から前記レイヤ3送信アドレスに対応する外部ノードの位置、即ち、送信先となるドメイン外へ出口に位置する第2のノード(OFS)220とフロー(照合規則)を取得して、トポロジ情報記憶部106に記憶されたネットワークトポロジに従って経路を探索する。以下の説明では、図2の外部ノード310bから外部ノード320b宛てのパケットに対して、第2のノード(OFS)210をドメインの入口として、複数の第1のノード(L2SW)260を経て、第2のノード(OFS)220に到る経路が計算されたものとする。
処理規則生成部107は、フロー識別子管理部108を参照して、送信先となる第2のノード(OFS)220内でフローを一意に特定できるユニークなID(以下、「フロー識別子」という。)を割り振り、所定のポートからの転送処理等を実行させるアクションを指定して処理規則(フローエントリ)を生成する。処理規則生成部107は、前記生成したフロー識別子とアクションを、フロー識別子管理部108へ登録する。
前記フロー識別子は、第2のノード(OFS)220がフローが特定できるようなものであれば種々の方法にて作成することができる。例えば、レイヤ3の送信元アドレス、および、レイヤ3の送信先アドレスのいずれかまたは双方を組み合わせてユニークな複合キーとなるようにフロー識別子を生成することとしてもよい。また、フロー識別子は、送信先となる第2のノード(OFS)220の入力ポートも組み合わせてユニークな複合キーとなるように割り振ってもよい。また、第1のノード(L2SW)260を介した通信に用いられるレイヤ2の送信元アドレス、および、レイヤ2の送信先アドレスのいずれかまたは双方を組み合わせてユニークな複合キーとなるように割り振ってもよい。
アクションは、上記のとおり指定ポートからのパケット出力を実行させるコマンドのほか、出口ポートにてネットワークを多重化する識別子を指定するコマンドを含んでもよい。出口ポートを多重化する識別子としては、Ethernet(登録商標)においてIEEE802.1QのタグVLAN ID、IEEE802.1adのサービスVLANタグ(S−TAG)、サービスVLAN識別子(S−VID)、カスタマVLANタグ(C−TAG)等が挙げられる。また、出口ポートを多重化する識別子として、レイヤ2.5といわれるMPLS(Multi−Protocol Label Switching)のラベルも用いてもよい。
なお、制御コマンドとして非特許文献2のオープンフロープロトコルを用いる場合、アクションとして、Flow ModのActionを用いることができる。Flow ModのActionとしては、OUTPUTコマンドにより出力ポートを指定するほか、また、フロー識別子をIP ToS bitsフィールドに書き込んでいる場合には、IP ToS bitsフィールドを0に更新するアクションを追加してもよい。また、出口ポートにてネットワークを多重化する識別子としてTAG VLAN IDを用いている場合には、TAG VLAN IDを書き換えるアクションを追加しても良い。もちろんその他のFlow ModのActionを含んでもよい。
パケット制御コマンド生成部110は、第2のノード(OFS)210、220に対し、処理規則(フローエントリ)の保持や特定の処理を実行させる制御コマンドを生成して、ノード通信部101経由で、第2のノード(OFS)210、220に該制御コマンドを送信する。
具体的には、パケット制御コマンド生成部110は、第2のノード(OFS)210に対しては、該処理対象となるパケットのヘッダに、前記フロー識別子を含むように変更させるコマンド、当該パケットの送信先レイヤ2アドレスを、ノード情報記憶部109より読み出した出口側の第2のノード(OFS)220の入力ポート(第1のノード(L2SW)260との通信に用いる入力ポート)のレイヤ2アドレスへ変更するコマンド、および、フロー識別子管理部108より読み出した該当フロー識別子のアクションに対応するコマンドを生成する。
なお、パケットヘッダに前記フロー識別子を含める際には、第1のノード(L2SW)がパケット転送時に参照しないレイヤ(レイヤ2より上位レイヤ)のフィールドを用いる。例えば、IPパケットの場合、サービスタイプフィールド、IPオプションフィールド、IDフィールドを用いることができる。また、第1のノード(L2SW)260でネットワークを多重化する識別子を用いている場合、この多重化識別子を付与させるコマンドを生成することもできる。
また、第2のノード(OFS)210において、パケットの送信先レイヤ2アドレスに加えて、パケットの送信元レイヤ2アドレスを変更してもよい。この場合、ノード情報記憶部109より読み出した第2のノード(OFS)210が第1のノード(L2SW)260との通信に用いるレイヤ2アドレスに変更するコマンドを生成することになる。
これらの制御コマンドとして非特許文献2のオープンフロープロトコルを用いる場合、Match条件として、レイヤ3送信先アドレスを指定したFlow Mod(処理規則(フローエントリ)追加コマンド)を用いることができる。具体的には、Flow Modのアクションフィールドに、SET_NW_TOSコマンドを設定し、前記フロー識別子を変更さえ、SET_DL_DSTコマンドを設定し、宛て先レイヤ2アドレスを変更させ、OUTPUTコマンドを設定し出力ポートからの出力を実行させることができる。第1のノード260にて、ネットワークを多重化する識別子としてTAG VLAN IDを用いている場合には、SET_VLAN_IDコマンドを設定してTAG VLAN IDをパケットに付与する処理が追加される。
また、第2のノード(OFS)210は、フローテーブルの検索の結果、第1のノード(L2SW)260から受信したパケットに対応する処理規則(フローエントリ)を発見できなかった場合、当該受信パケットを廃棄するよう設定することができる。具体的には、第1のノード(L2SW)260との通信に用いるポートにおいて、経路の導通確認用パケット以外のパケットを受信した場合、フローテーブルの下位にこれらパケットをドロップ(廃棄)する処理規則(フローエントリ)を設定することで、制御装置(OFC)100AへPacket−Inが送信されないようにすることができる。また、ブロードキャストパケットについても低優先で予めドロップ(廃棄)するようにして、制御装置(OFC)100AへPacket−inがあがらないようにしてもよい。このように設定することで、制御装置(OFC)100Aの負荷を下げることができる。
また、第2のノード(OFS)220に対しては、入力ポートから来た第2のノード(OFS)210で変更されたパケットに対して、該パケットのフロー識別子に従ってフローを特定して、外部ノードレイヤ2アドレス記憶部111から送信先のレイヤ3アドレスに対応する外部ノードのレイヤ2アドレスを読み出して、該パケットの送信先レイヤ2アドレスを当該外部ノードのレイヤ2アドレスに変更するコマンド、フロー(照合規則)に対応付けられたアクションを指定するコマンドを生成する。必要あれば、ネットワークを多重化する識別子をヘッダに付加するコマンドを生成してもよい。
フロー識別子としては、フローを一意に特定できるものであれば良いが、例えば、レイヤ3の送信先アドレス、レイヤ3の送信元アドレスのいずれか、もしくは、これらの双方と組み合わせてフローやレイヤ2を多重化する識別子を特定できるようにしてもよい。また、これらに加えて入力ポートも組み合わせて用いる態様も採用可能である。
また、第2のノード(OFS)220において、パケットの送信先レイヤ2アドレスに加えて、パケットの送信元レイヤ2アドレスを変更してもよい。この場合、外部ノードレイヤ2アドレス記憶部111より送信元レイヤ3アドレスに対応するレイヤ2アドレスを読み出し、該当パケットの送信元レイヤ2アドレスを変更するコマンドを生成してもよい。
これらの制御コマンドとして非特許文献2のオープンフロープロトコルを用いる場合、Match条件として、IP ToS bitsフィールドを指定したFlow Modを用いることができる。また、フロー識別子の振り方によっては、レイヤ3の送信先アドレス、および、レイヤ3の送信先アドレスのいずれか、もしくは、これら双方の組み合わせを指定したFlow Modを用いることができる。具体的には、Flow Modのアクションフィールドに、SET_DL_DSTコマンドを設定することで、宛て先レイヤ2アドレスを変更させ、OUTPUTコマンドを設定することで出力ポートからの出力を実行させることができる。このとき、SET_NW_TOSコマンドによりIP ToS bitsフィールドを0に更新させてもよい。ネットワークを多重化する識別子としてTAG VLAN IDを用いている場合には、TAG VLAN IDをパケットに付与するアクションが追加される。
また、第2のノード(OFS)220においても、第1のノード(L2SW)260との通信に用いるポートにおいて、経路の導通確認用パケット以外のパケットを受信した場合、低優先でドロップ(廃棄)するように処理規則(フローエントリ)を設定して、制御装置(OFC)100AへPacket−inがあがらないようにしてもよい。また、ブロードキャストパケットについても低優先で予めドロップ(廃棄)するようにして、制御装置(OFC)100AへPacket−inがあがらないようにしてもよい。このように設定することで、制御装置(OFC)100Aの負荷を下げることができる。
ここで、制御装置(OFC)100Aによる第1のノード(L2SW)260の間接的な制御方法について説明する。第1のノード(L2SW)260がスイッチングハブのように、パケット転送に用いるアドレステーブルの学習機能を備えている場合、パケット制御コマンド生成部110が、第2のノード(OFS)220に、第1のノード(L2SW)260側に、送信元レイヤ2アドレスを第2のノード(OFS)220のポートのレイヤ2アドレスとした学習用パケットを定期的に生成して送信するよう制御する。これにより、第1のノード(L2SW)260に前記アドレステーブルを更新させることができる。前記学習用パケットの送信に代えて、第2のノード(OFS)220のレイヤ2アドレスを宛て先としたパケットが第2のノード(OFS)220に到達するように、第2のノード210、220を介して、第1のノード(L2SW)260にパケット転送に用いるアドレステーブルを書き換えさせる方法も採用可能である。
なお、前記学習パケットの送信間隔またはアドレステーブルの更新間隔は、アドレステーブルのエントリタイムアウト値未満(例えば、第1のノード(L2SW)260がスイッチングハブである場合、MACアドレステーブルのタイムアウト値が初期値の300秒であれば300秒未満)であることが望ましい。
続いて、本実施形態の動作について図4、図5を参照して詳細に説明する。例えば、図4に示すように、外部ノード310b(IPアドレス=192、168.0.2)が外部ノード320b(IPアドレス=192、168.1.4)に宛ててパケットを送信すると(ステップS001)、第2のノード210は、制御装置(OFC)100Aに対し、処理規則(フローエントリ)の設定を要求するメッセージ(Packet−in)を送信する。
処理規則(フローエントリ)の設定を要求するメッセージ(Packet−in)を受信した制御装置(OFC)100Aは、図5に示す一連の動作を実行する。
図5を参照すると、まず、ノード通信部101が、上記Packet−inにて受信した処理対象となるパケット情報を取得する(ステップA1)と、処理対象パケット情報取得部103が、ノード通信部101より、処理対象となるパケットのレイヤ3送信先アドレス(IPアドレス=192、168.1.4)を取得する(ステップA2)。
経路探索部104が、外部ノード位置情報記憶部105より、該レイヤ3送信アドレス(IPアドレス=192、168.1.4)に基づき、送信先となる第2のノード(OFS)220とフロー(照合規則)を取得して、トポロジ情報記憶部106に記憶されたネットワークトポロジに従って経路を探索する(ステップA3)。
次に、処理規則生成部107が、フロー識別子管理部108を参照し、当該フローに属するパケットに付与すべきフロー識別子とアクションを生成し、第2のノード(OFS)210、220に設定すべき処理規則(フローエントリ)を生成する(ステップA4)。
最後に、パケット制御コマンド生成部110が、ノード通信部101経由で、第2のノード(OFS)210、220に対し、処理規則の設定を含む制御コマンドを送信する(ステップA5)。
この結果、図4のステップS002に示すように、第2のノード(OFS)210には、送信元/送信先レイヤ2アドレスを、自身の送信ポートのレイヤ2アドレス(MAC#1−2)と、出口側の第2のノード(OFS)220のレイヤ2アドレス(MAC#2−2)に書き換えるとともに、IP ToS bitsフィールドにフロー識別子を付与する処理規則(フローエントリ)が設定される。
また、図4のステップS003に示すように、第2のノード(OFS)220には、送信元/送信先レイヤ2アドレスを、自身のレイヤ2アドレス(VRouter)と、送信先の外部ノード320bのレイヤ2アドレス(SV#4)に書き換えてから、IP ToS bitsフィールドに付与されたフロー識別子に従い、パケットを出力する処理規則(フローエントリ)が設定される。
さらに、制御装置(OFC)100Aが、第2のノード(OFS)220に定期的に、学習用パケットをフラディングさせるため、第1のノード260には、第2のノード(OFS)220にパケットを転送するためのポート情報が学習される。
以上により、図4の下段の太矢線に示すような経路でのパケット転送が実現される。また、このときに、同一の経路で転送されるパケットについても、当該パケットに付与されたフロー識別子や、必要に応じて付与されるVLAN TAGによって、区別することが可能である。
以上のように、本実施形態によれば、制御装置(OFC)100Aが直接制御できない第1のノード260が混在しているネットワークにおいても、外部ノードの数に制約を受けることなく、所望の経路を設定し、かつ、同じレイヤ3アドレスを持つ異なるフローを区別することが可能になる。
また上述したように、本実施形態では、VLAN TAG等の多重化したネットワークを識別する識別子を付与・変更するアクションを実行させることにより、出口側の第2のノード220の出力ポートにてネットワークの多重化が可能となっている。
なお、上記した実施形態では省略したが、処理対象以外のパケット、例えば、IPパケット以外のレイヤ2パケットは、図6に示すように、制御装置(OFC)100Aに対するPacket−InおよびPacket−Outで転送させることも可能である。これにより、第2のノード210、220で、指定パケット以外を低優先でドロップ(廃棄)するような設定が行われている場合にも、上記レイヤ2パケットを転送することができる。
また、上記した実施形態では省略したが、第1のノード260のポート間では定期的にユニキャストで導通確認を行わせてもよいことはもちろんである。
[第2の実施形態]
続いて、上記第1の実施形態に変更を加えた本発明の第2の実施形態について説明する。図7は、本発明の第2の実施形態の全体構成を表した図である。第1の実施形態との相違点は、第2のノード(OFS)210と第1のノード(L2SW)260の間に、外部ノードと接続されていない第2のノード(OFS)230が追加され、第2のノード(OFS)220にさらに外部ノード330a、330bと接続された第2のノード(OFS)240が追加されている点である。
以下、本実施形態の説明において、第2のノード同士が直接接続して構成された構成をサブドメインと呼ぶこととする。図7では、第2のノード(OFS)210と第2のノード(OFS)230をサブドメイン1、第2のノード(OFS)220と第2のノード(OFS)240をサブドメイン2とし、サブドメイン間の第1のノード群も含めた全体をドメインと呼ぶこととする。
本発明の第2の実施形態における制御装置100Aの構成は、ノード通信部101が第2のノード(OFS)210〜240と接続されているほかは、第1の実施形態の制御装置100Aの構成と略同一であるので、以下動作上の相違点を中心に説明する。
また、以下の説明では、制御装置100Aの経路探索部104において、外部ノード310bから外部ノード330b宛てのパケットの経路について、第2のノード(OFS)210、第2のノード(OFS)230、第1のノード(L2SW)260、第2のノード(OFS)220、第2のノード(OFS)240という経路が探索されたものとする。
このとき、処理規則生成部107が、経路の最終段(最も出口側)の第2のノード(OFS)が属するサブドメイン(サブドメイン2)の中でフローを一意に特定できるユニークなID(以下フロー識別子)を割り振る点で第1の実施形態と異なる。
パケット制御コマンド生成部110は、第2のノード(OFS)210、第2のノード(OFS)230、第2のノード(OFS)220、第2のノード(OFS)240に対して制御コマンドを生成して、ノード通信部101経由で送信する。
具体的には、第2のノード(OFS)210に対しては、処理対象となるパケットを、第2のノード(OFS)230へ転送させるコマンドを生成する。また、前記転送するパケットの送信先レイヤ2アドレスを、フローを識別する任意のIDに変えるコマンドも生成して、同じサブドメイン内の第2のノードにおいて、送信先レイヤ2アドレスでフローを特定するようにしてもよい。
第2のノード(OFS)230に対しては、上記処理対象となるパケットのヘッダに前記フロー識別子を含むように変更するコマンド、ノード情報記憶部109より、経路中の第1のノード260の後段にある第2のノード(図7の第2のノード220)における第1のノード260との入力ポートのレイヤ2アドレスを取得して、該パケットの送信先レイヤ2アドレスを前記取得したレイヤ2アドレスへ変更するコマンド、および、第2のノード230におけるフロー(照合規則)を指定するコマンドを生成する。
前記フロー識別子の格納フィールドは、第1の実施形態と同様に、第1のノード260がパケット転送時に参照しないフィールドを用いる。例えば、IPパケットの場合、サービスタイプフィールド、IPオプションフィールド、IDフィールドを用いることができる。また、第1のノード260でネットワークを多重化する識別子が用いられている場合には、該多重化識別子を付与するコマンドを生成する。
また、ノード情報記憶部109より第2のノード230における第1のノード260と接続されたポートに付与されたレイヤ2アドレスを読み出し、前記処理対象パケットの送信元レイヤ2アドレスを前記第2のノードのレイヤ2アドレスへ変更するコマンドを生成してもよい。
第2のノード(OFS)220に対しては、第2のノード(OFS)230で変更され、第1のノード260の入力ポートから受信したパケットを、ヘッダ中のフロー識別子に従って、当該出口側の第2のノード(図7の第2のノード240)へ転送させるコマンドを生成する。また、前記転送するパケットの送信先レイヤ2アドレスを、フローを識別する任意のIDに変えるコマンドも生成して、同じサブドメイン内の第2のノードにおいて、送信先レイヤ2アドレスでフローを特定するようにしてもよい。またこのとき、前記送信先レイヤ2アドレスの代わりに、受信先レイヤ2アドレスを用いてもよいし、両者を併用してもよい。
第2のノード(OFS)240に対しては、第2のノード(OFS)230で変更され、第2のノード(OFS)220から来たパケットに対して、外部ノードレイヤ2アドレス記憶部111より送信先のレイヤ3アドレスに対応する外部ノードのレイヤ2アドレスを取得し、前記処理対象パケットの送信先レイヤ2アドレスを前記取得したレイヤ2アドレスに変更するコマンド、および、前記処理対象パケットのフロー識別子に従って、該当ポートからパケットを出力するコマンドを生成する。必要あれば、ネットワークを多重化する識別子をヘッダに付加するコマンドが生成される。
また、外部ノードレイヤ2アドレス記憶部111より送信元レイヤ3アドレスに対応するレイヤ2アドレスを読み出し、前記処理対象パケットの送信元レイヤ2アドレスを、前記読み出したレイヤ2アドレスに変更するコマンドを生成してもよい。
以上のように、本発明は、3台以上の第2のノードがそれぞれ外部ノードと接続され、サブドメインを構成する環境においても実現できる。
なお、上記した第2の実施形態では、経路の最終段(最も出口側)の第2のノード(OFS)が属するサブドメイン(サブドメイン2)の中でフローを一意に特定できるユニークなID(以下フロー識別子)を割り振るものとしたが、第1のノード260内で、フロー識別子単独、もしくは、L2、L3アドレスとフロー識別子を組み合わせてユニークとなるように割り振るようにしてもよい。
第2のノード(OFS)220に対しては、該処理対象となるパケットを、第2のノード(OFS)240へ転送するコマンドを生成するとともに、第2のノード(OFS)220において、該パケットの送信先レイヤ2アドレスを、フローを識別する任意のIDに変えるコマンドも生成して、同じサブドメイン内の第2のノードにおいて、送信先レイヤ2アドレスでフローを特定するようにしてもよい。
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、上記した第1の実施形態では、第2のノードが2台、第1のノードが4台、外部ノードが4台の構成を示して説明を行ったが、それぞれの台数は制限を受けない。
また、上記した実施形態では、外部ノードは、第2のノードに直接接続されているものとして説明したが、外部ノードと第2のノードとの間に、他のネットワークに属する第1のノードや第2のノードが介在する構成にも適用することが可能である。
また、上記した実施形態では、第2のノードとして非特許文献2のオープンフロースイッチを用いるものとして説明したが、外部からコマンドにより、特定のフローを識別し、任意のヘッダフィールドの書き換えやパケット転送処理を実行可能な装置であれば、その他の中継装置を用いることも可能である。また、Telnet経由のCLI(コマンドラインインタフェース)にて任意のパケットマッチ条件を指定してパケットを書き換えや経路を設定できるような中継装置を用いる構成も採用可能である。
本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
[第1の形態]
(上記第1の視点による通信システム参照)
[第2の形態]
第1の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、前記第2のノードのポートのうち、前記第1のノードと接続されたポート毎に与えられたアドレス情報を記憶するノード情報記憶部を備え、
前記ノード情報記憶部を参照して、前記上流側の第2のノードに、前記パケットヘッダの送信先アドレス情報を、前記第2のノードのアドレス情報に書き換えさせる通信システム。
[第3の形態]
第1または第2の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、前記第2のノードに接続された外部ノードのアドレス情報を記憶する外部ノードアドレス記憶部を備え、
前記外部ノードアドレス記憶部を参照して、出口側に位置する第2のノードに、前記上流側の第2のノードで変更されたアドレス情報を、前記外部ノードのアドレス情報に変更させる通信システム。
[第4の形態]
第1〜第3いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、所定の時間間隔で、前記第1のノードと接続された前記第2のノードに、自装置のアドレス情報を学習させる学習パケットを送信させ、前記第1のノードのアドレステーブルを更新させる通信システム。
[第5の形態]
第4の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、前記第2のノードに、前記第1のノードが保持するアドレステーブルのエントリタイムアウト時間より短い間隔で、前記学習パケットを送信させる通信システム。
[第6の形態]
第1〜第5いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、前記第2のノードに、送信パケットのヘッダのいずれかの領域に、ネットワークを多重化する識別子を付与させる通信システム。
[第7の形態]
第1〜第6いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記第2のノードは、前記第1のノードから受信したパケットと、前記照合規則の照合の結果、前記受信パケットに対応する処理規則を発見できなかった場合、当該受信パケットを廃棄するよう設定されている通信システム。
[第8の形態]
第1〜第7いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記アドレス情報は、MACアドレス(Media Access Control Adress)であり、前記第1のノードは、アドレステーブルとしてMACアドレステーブルを参照してパケットを転送するレイヤ2スイッチである通信システム。
[第9の形態]
第1〜第8いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、前記フロー識別情報として、少なくとも前記第2のノード同士が直接接続されたサブドメインの中で一意となる識別子を付与する通信システム。
[第10の形態]
(上記第2の視点による制御装置参照)
[第11の形態]
(上記第3の視点による通信方法参照)
[第12の形態]
(上記第4の視点によるプログラム参照)
100、100A 制御装置(OFC)
101 ノード通信部
102 設定情報取得部
103 処理対象パケット情報取得部
104 経路探索部
105 外部ノード位置情報記憶部
106 トポロジ情報記憶部
107 処理規則生成部
108 フロー識別子管理部
109 ノード情報記憶部
110 パケット制御コマンド生成部
111 外部ノードレイヤ2アドレス記憶部
210〜240 第2のノード(OFS)
260 第1のノード(L2SW)
310a〜330b 外部ノード

Claims (12)

  1. 自装置のポートと、当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノードと、
    パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノードと、
    前記第2のノードに前記処理規則を設定する制御装置と、を含み、
    前記制御装置は、
    前記第2のノードのうち、入口側に位置する第2のノードからの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定する経路探索部と、
    前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノードに対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定し、かつ、
    前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定するパケット制御コマンド生成部と、
    を備えたこと、を特徴とする通信システム。
  2. 前記制御装置は、前記第2のノードのポートのうち、前記第1のノードと接続されたポート毎に与えられたアドレス情報を記憶するノード情報記憶部を備え、
    前記ノード情報記憶部を参照して、前記上流側の第2のノードに、前記パケットヘッダの送信先アドレス情報を、前記第2のノードのアドレス情報に書き換えさせる請求項1の通信システム。
  3. 前記制御装置は、前記第2のノードに接続された外部ノードのアドレス情報を記憶する外部ノードアドレス記憶部を備え、
    前記外部ノードアドレス記憶部を参照して、出口側に位置する第2のノードに、前記上流側の第2のノードで変更されたアドレス情報を、前記外部ノードのアドレス情報に変更させる請求項2の通信システム。
  4. 前記制御装置は、所定の時間間隔で、前記第1のノードと接続された前記第2のノードに、自装置のアドレス情報を学習させる学習パケットを送信させ、前記第1のノードのアドレステーブルを更新させる請求項1から3いずれか一の通信システム。
  5. 前記制御装置は、前記第2のノードに、前記第1のノードが保持するアドレステーブルのエントリタイムアウト時間より短い間隔で、前記学習パケットを送信させる請求項4の通信システム。
  6. 前記制御装置は、前記第2のノードに、送信パケットのヘッダのいずれかの領域に、ネットワークを多重化する識別子を付与させる請求項1から5いずれか一の通信システム。
  7. 前記第2のノードは、前記第1のノードから受信したパケットと、前記照合規則の照合の結果、前記受信パケットに対応する処理規則を発見できなかった場合、当該受信パケットを廃棄するよう設定されている請求項1から6いずれか一の通信システム。
  8. 前記アドレス情報は、MACアドレス(Media Access Control Adress)であり、前記第1のノードは、アドレステーブルとしてMACアドレステーブルを参照してパケットを転送するレイヤ2スイッチである請求項1から7いずれか一の通信システム。
  9. 前記制御装置は、前記フロー識別情報として、少なくとも前記第2のノード同士が直接接続されたサブドメインの中で一意となる識別子を付与する請求項1から8いずれか一の通信システム。
  10. 自装置のポートと、当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノードと、
    パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノードと、接続され、
    前記第2のノードのうち、入口側に位置する第2のノードからの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定する経路探索部と、
    前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノードに対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定し、かつ、
    前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定するパケット制御コマンド生成部と、
    を備える制御装置。
  11. 自装置のポートと、当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノードと、
    パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノードと、接続された制御装置が、
    前記第2のノードのうち、入口側に位置する第2のノードからの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定するステップと、
    前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノードに対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定するステップと、
    前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定するステップと、を含み、
    前記第1のノードを経由して、前記入口側の第2のノードから、前記出口側の第2のノードへパケットを転送させる通信方法。
  12. 自装置のポートと、当該ポートから転送可能なノードのアドレス情報とを対応付けたアドレステーブルを参照して、受信パケットを転送する第1のノードと、
    パケットに適用する処理と前記処理を適用するパケットを特定するための照合規則とを対応付けた処理規則に従って受信パケットを処理するパケット処理部を備え、前記第1のノードを経由するパケット転送経路の入口側と出口側とに少なくとも1台配置された第2のノードと、接続された制御装置を構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記第2のノードのうち、入口側に位置する第2のノードからの要求に基づいて、新規フローに属するパケットを目的アドレスに送信するためパケット転送経路と当該パケット転送経路の出口側の第2のノードとその出力ポートとを決定する処理と、
    前記パケット転送経路の前記第1のノードより上流側の第2のノードに対し、前記第1のノードがパケット転送時に参照しないパケットヘッダの領域に、前記出力ポートと対応付けられたフロー識別情報を書き込むとともに、前記パケットヘッダのアドレス情報を前記出口側の第2のノードに到達するよう書き換えてからパケットを転送させる処理規則を設定する処理と、
    前記パケット転送経路の出口側に位置する第2のノードに対し、前記フロー識別情報が付与されたパケットを、前記フロー識別情報に対応するポートから送信させる処理規則を設定する処理と、を前記コンピュータに実行させるプログラム。
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