JP6206493B2 - 制御装置、通信システム、中継装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

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２０１３−１１３８４２号（２０１３年 ５月３０日出願）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、制御装置、通信システム、中継装置の制御方法及びプログラムに関し、特に、マルチキャストを実現する制御装置、通信システム、中継装置の制御方法及びプログラムに関する。

一般に、従来のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークは複数のサブネットに区切られている。サブネット間のユニキャスト転送のために、ＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）、ＲＩＰ（Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などのルーティングプロトコルが使用されている。マルチキャストの転送もユニキャストと同一のネットワーク上で行われ、ＰＩＭ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）などのマルチキャストルーティングプロトコルが使用されている。

非特許文献１に、オープンフロースイッチと呼ばれるスイッチと、これらスイッチを集中制御するオープンフローコントローラとにより、集中制御型のネットワークを実現するオープンフローという技術が提案されている。オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散、最適化を行うものである。非特許文献２に仕様化されているオープンフロースイッチは、オープンフローコントローラとの通信用のセキュアチャネルを備え、オープンフローコントローラから適宜追加または書き換え指示されるフローテーブルに従って動作する。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マッチ条件（Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ）と、フロー統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）と、処理内容を定義したインストラクション（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）と、の組が定義される（非特許文献２の「５．２ Ｆｌｏｗ Ｔａｂｌｅ」の項参照）。

例えば、オープンフロースイッチは、パケットを受信すると、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マッチ条件（非特許文献２の「５．３ Ｍａｔｃｈｉｎｇ」参照）を持つ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エントリが見つかった場合、オープンフロースイッチは、フロー統計情報（カウンタ）を更新するとともに、受信パケットに対して、当該エントリのインストラクションフィールドに記述された処理内容（指定ポートからのパケット送信、フラッディング、廃棄等）を実施する。一方、検索の結果、受信パケットに適合する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エントリ設定の要求、即ち、受信パケットを処理するための制御情報の送信要求（Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎメッセージ）を送信する。オープンフロースイッチは、処理内容が定められた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。このように、オープンフロースイッチは、フローテーブルに格納されたエントリを制御情報として用いてパケット転送を行う。

Ｎｉｃｋ ＭｃＫｅｏｗｎほか７名、"ＯｐｅｎＦｌｏｗ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２５（２０１３）年５月１０日検索］、インターネット〈URL: http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ" Ｖｅｒｓｉｏｎ １．３．１ （Ｗｉｒｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ０ｘ０４）、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２５（２０１３）年４月１０日検索］、インターネット〈URL:https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/sdn-resources/onf-specifications/openflow/openflow-spec-v1.3.1.pdf〉

以下の分析は、本発明によって与えられたものである。上記したＩＰネットワークに代表される自律分散型ネットワークにおいてマルチキャストを実現するには、ネットワーク上に存在する多数のルータに対する設定が必要となり、運用に手間が掛かるという問題点がある。例えば、図６の例では、マルチキャストグループの管理機能を持つＬ３中継装置に、マルチキャストのための設定を行う必要がある。また、ＩＰネットワークでは、ユニキャストパケットとマルチキャストパケットとは同一のレイヤで転送される。このため、マルチキャストパケットの通信経路を把握するためには個々のルータのユニキャストとマルチキャストの経路情報を追っていかねばならず、障害発生時の解析作業等を困難にしている。

また、非特許文献２には、グループタイプ“ａｌｌ”のグループを定義することで、オープンフロースイッチがマルチキャストやブロードキャストを行うことが記載されている（非特許文献２の「５．６ Ｇｒｏｕｐ Ｔａｂｌｅ」の項参照）。しかしながら、この方式においても、個々のスイッチのグループテーブルの設定や運用の手間が生じてしまう。

本発明は、簡便にマルチキャストを実施可能な制御装置、通信システム、中継装置の制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

第１の視点によれば、中継装置に第１の制御情報を設定することにより、第１の仮想ネットワークを構成する第１制御部と、前記中継装置に接続された機器によって構成されるマルチキャストグループの構成を記憶するマルチキャストグループ管理部と、前記中継装置の接続関係を示すトポロジ情報に基づいて、前記マルチキャストグループに属する機器にマルチキャストパケットを送信する経路を計算するマルチキャスト経路計算部と、前記第１の仮想ネットワークとは異なる第２の仮想ネットワーク上の仮想プロキシ装置として動作する中継装置に、前記経路に沿ってマルチキャストパケットの転送を実行させる第２の制御情報を設定する第２制御部と、を備え、前記第２の制御情報は、前記マルチキャストパケットの送信元が、前記仮想プロキシ装置であることを示す情報を付与する指示を含むた制御装置が提供される。

第２の視点によれば、上記した制御装置と、この制御装置から設定された制御情報に従って動作する中継装置と、を含む通信システムが提供される。

第３の視点によれば、中継装置に第１の制御情報を設定することにより、第１の仮想ネットワークを構成する第１制御部と、前記中継装置に接続された機器によって構成されるマルチキャストグループの構成を記憶するマルチキャストグループ管理部とを備えた制御装置が、前記マルチキャストグループの構成と、前記中継装置の接続関係を示すトポロジ情報とに基づいて、前記マルチキャストグループに属する機器にマルチキャストパケットを送信する経路を計算するステップと、前記第１の仮想ネットワークとは異なる第２の仮想ネットワーク上の仮想プロキシ装置として動作する中継装置に、マルチキャストパケットの送信元が、前記仮想プロキシ装置であることを示す情報を付与して、前記経路に沿ってマルチキャストパケットの転送を実行させる第２の制御情報を設定するステップと、を含む中継装置の制御方法が提供される。本方法は、中継装置を制御する制御装置という、特定の機械に結びつけられている。

第４の視点によれば、中継装置に第１の制御情報を設定することにより、第１の仮想ネットワークを構成する第１制御部と、前記中継装置に接続された機器によって構成されるマルチキャストグループの構成を記憶するマルチキャストグループ管理部とを備えたコンピュータに、前記マルチキャストグループの構成と、前記中継装置の接続関係を示すトポロジ情報とに基づいて、前記マルチキャストグループに属する機器にマルチキャストパケットを送信する経路を計算する処理と、前記第１の仮想ネットワークとは異なる第２の仮想ネットワーク上の仮想プロキシ装置として動作する中継装置に、マルチキャストパケットの送信元が、前記仮想プロキシ装置であることを示す情報を付与して、前記経路に沿ってマルチキャストパケットの転送を実行させる第２の制御情報を設定する処理と、を実行させるプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な（非トランジエントな）記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

本発明によれば、簡便にマルチキャストを実施可能となる。

本発明の一実施形態の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の通信システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置が保持するマルチキャストグループ情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置によって構成される仮想ネットワークを模式的に表した図である。 自律分散型ネットワークにおけるマルチキャスト通信を説明するための図である。

はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

本発明は、その一実施形態において、複数の中継装置（図２の１１０１〜１１０４）と、これらの中継装置に制御情報を設定することにより、仮想ネットワーク（第１の仮想ネットワーク）を構成する制御装置（図２の１１００）と、を含む構成にて実現できる。

より具体的には、制御装置は、図１に示すように、これら中継装置に制御情報を設定することにより、第１の仮想ネットワークを構成する第１制御部１０１と、中継装置に接続された機器のうちマルチキャストグループへの参加を希望した機器によって構成されるマルチキャストグループの構成を記憶するマルチキャストグループ管理部１０２と、前記中継装置の接続関係を示すトポロジ情報に基づいて、前記マルチキャストグループに属する機器にマルチキャストパケットを送信するための経路を計算するマルチキャスト経路計算部１０３と、前記中継装置に、前記経路に沿ってマルチキャストパケットの転送を実行させる制御情報を設定する第２制御部１０４と、中継装置との前記トポロジ、マルチキャストグループに関する情報の授受や制御情報の送信を行う中継装置通信部１０５とを備える。

このようにすることで、煩雑な作業を要することなくマルチキャストを実現可能となる。また、障害発生時の解析作業等も容易化される。その理由は、制御装置にてマルチキャストグループと、その経路に関する情報を管理し、中継装置に必要な制御情報を設定するよう構成したことにある。

［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の実施形態の通信システムの構成を示す図である。図２を参照すると、互いに接続された複数の中継装置１１０１〜１１０４と、これら中継装置１１０１〜１１０４に制御情報を設定することで端末１１０５〜１１０９間の通信を実現する制御装置１１００とを含む通信システムの構成が示されている。

なお、図２の例では、端末１１０５と中継装置１１０３間に外部中継装置１００１が接続されているが、外部中継装置１００１はなくてもよい。また、図２の制御装置１１００と中継装置１１０１〜１１０４間の破線は制御チャネルを示し、中継装置１１０１〜１１０４、外部中継装置１００１及び端末１１０５〜１１０９間の実線はデータチャネルを示している。また、中継装置１１０２〜１１０４と、仮想ブリッジ１３０２、１３０３間の一点破線は、各装置のインタフェースがマッピングされていることを表している。具体的には、仮想ブリッジ１３０２は、中継装置１１０３、中継装置１１０４の各ポートとマッピングされ、仮想ブリッジ１３０３は、中継装置１１０２、中継装置１１０４の各ポートとマッピングされている。

制御装置１１００は、前記制御チャネルを介して、中継装置１１０１〜１１０４に、受信パケットのヘッダ等と照合する内容を示すマッチ条件と、このマッチ条件に適合するパケットに適用する処理内容とを対応付けた制御情報を設定することで、中継装置１１０１〜１１０４を制御する。

例えば、図２の上段に示すように、ユーザや仮想ネットワーク提供者により、仮想ネットワーク１２０１の構成が設定されている場合について説明する。この場合、制御装置１１００は、仮想ネットワーク１２０１上の仮想ブリッジ１３０２にマッピングされた中継装置１１０３に、外部中継装置１００１から受信した端末１１０５から端末１１０８宛てのパケットを、所要のヘッダ書換えを行ってから中継装置１１０４に転送するよう指示する制御情報を設定する。また、制御装置１１００は、中継装置１１０４に、中継装置１１０３から受信した端末１１０５から端末１１０８宛てのパケットを、端末１１０８が接続されたポートに転送することを指示する制御情報を設定する。このように、制御装置１１００は、中継装置１１０１〜１１０４を、あたかも第１の仮想ネットワーク上の仮想ノード（仮想ルータ１３０１、仮想ブリッジ１３０２、１３０３）が動作しているようにふるまわせる。

続いて、制御装置１１００の詳細構成について図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の制御装置の構成を示す図である。図３を参照すると、中継装置との制御用通信を行う中継装置通信部１１００−１と、中継装置通信部１１００−１より中継装置１１０１〜１１０４間のトポロジを取得するトポロジ取得部１１００−２と、該トポロジを記憶するトポロジ情報管理部１１００−３と、中継装置通信部１１００−１より端末１１０１〜１１０４からその端末が受信を希望するマルチキャストグループの情報を取得する受信希望メッセージ取得部１１００−４と、該マルチキャストグループごとに受信希望端末を管理するマルチキャストグループ管理部１１００−５と、中継装置１１０１〜１１０４間のトポロジを参照してマルチキャスト用の経路を計算するマルチキャスト経路計算部１１００−６と、中継装置１１０１〜１１０４に対しマルチキャストを実現するための制御コマンドを生成し、中継装置通信部１１００−１を介して送信するマルチキャスト経路制御コマンド生成部１１００−７と、仮想ネットワークにおいてマルチキャスト網の上流側に接続されている仮想インタフェースを管理するマルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部１１００−８と、擬似的にマルチキャストパケットの受信端末として振舞う擬似端末機能部１１００−９とを備えた構成が示されている。なお、図３においては、図２の上段に示す第１の仮想ネットワークにおけるユニキャスト経路の計算や制御情報の作成を行う処理手段（図１の第１制御部１０１に相当）を省略している。

中継装置通信部１１００−１は、中継装置１１０１〜１１０４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。中継装置１１０１〜１１０４が非特許文献２のオープンフロースイッチである場合、制御用コマンドとして、非特許文献２のＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルの制御メッセージを用いることができる。また、Ｔｅｌｎｅｔ経由のＣＬＩや、ＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて通信を行ってもよい。

トポロジ取得部１１００−２は、中継装置通信部１１００−１を介して中継装置１１０１〜１１０４から収集した情報に基づいて、中継装置１１０１〜１１０４間のトポロジの取得を行う。トポロジ取得には、中継装置の隣接中継装置認識情報を吸い上げる方法がある。このようなスイッチ間の認識プロトコルとしては、Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌが代表的である。また、制御装置１１００より特定中継装置の特定ポートから該中継装置のＩＤとポート番号を含むパケットを出力するように制御を行い、対向となる中継装置から該パケットの受信を通知させることで、中継装置間の認識を行うこともできる。このような制御装置１１００からのパケット出力指示とパケット受信通知には、非特許文献２のＰａｃｋｅｔ−ｏｕｔメッセージ、Ｐａｃｋｅｔ−ｉｎメッセージを用いることができる。また、中継装置１１０１〜１１０４間のトポロジが既知である場合、事前にトポロジ情報管理部１１００−３に設定しておく方法も考えられる。このようにして取得された物理ネットワークのトポロジに基づいて、仮想ネットワーク上の端点とのマッピングを行うことで、論理的に分割された仮想ネットワークを制御することが可能となる。

トポロジ情報管理部１１００−３は、トポロジ取得部１１００−２が取得したトポロジを記憶し、マルチキャスト経路計算部１１００−６に提供する。

受信希望メッセージ取得部１１００−４は、端末からその端末が受信を希望するマルチキャストグループの情報を取得する。受信を希望するマルチキャストグループの情報を取得する方法としては、端末から送信されるマルチキャストグループの受信希望メッセージを吸い上げる（転送させる）方法、端末に対して受信を希望するグループを問い合わせて情報を吸い上げる（転送させる）方法がある。このようなマルチキャストグループの管理プロトコルとしては、ＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）及びＭＬＤ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｌｉｓｔｅｎｅｒ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）が代表的である。

例えば、制御装置１１００は、端末が接続されている中継装置に対して、端末から送信されたＩＧＭＰまたはＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔパケットを制御装置１１００に転送させるように制御する。これにより、制御装置１１００は、その端末が受信を希望するマルチキャストグループの情報を取得することができる。また、制御装置１１００より特定の中継装置の特定ポートからＩＧＭＰ又はＭＬＤ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｑｕｅｒｙパケットを定期的に出力するように制御を行ない、対向する中継装置からＩＧＭＰ又はＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔパケットを吸い上げる（転送させる）方法もある。なお、制御装置１１００からのパケット出力とパケット受信には、非特許文献２のＰａｃｋｅｔ−ｏｕｔメッセージ、Ｐａｃｋｅｔ−ｉｎメッセージを用いることができる。また、あるマルチキャストグループの受信を希望する端末が既知である場合には、事前に、マルチキャストグループを設定しておく方法も考えられる。

マルチキャストグループ管理部１１００−５は、受信希望メッセージ取得部１１００−４によって得られた端末の受信希望マルチキャストグループ情報の管理を行う。マルチキャストグループ管理部１１００−５は、図６のＬ３中継装置のようなルータやＬ２スイッチ単位でのマルチキャストグループの管理ではなく、仮想ネットワーク単位でマルチキャストグループと受信端末を管理する。

図４は、マルチキャストグループ管理部１１００−５にて管理されるマルチキャストグループ情報の一例を示す図である。図４の例では、仮想ネットワークを一意に特定する仮想ネットワーク識別子と、マルチキャストグループを一意に特定するマルチキャストグループ識別子と、マルチキャストグループの受信を希望する端末群とを対応付けたエントリが示されている。なお、図４の例では、端末情報として図２に表した符号を用いているが、端末の物理的な位置情報を端末情報として用いることもできる。例えば、端末が接続されている中継装置のＩＤとポートとの組合せを端末情報として用いることもできる。

マルチキャスト経路計算部１１００−６は、トポロジ情報管理部１１００−３及びマルチキャストグループ管理部１１００−５の情報を利用して、マルチキャストグループの送信元から、マルチキャストパケットの受信を希望する端末に到る通信経路を計算する。例えば、外部中継装置１００１に接続された端末１１０５が、マルチキャストグループ識別子が「２２４．０．１．０」であるマルチキャストグループの送信元である場合（図４の１番上のエントリ参照）、マルチキャスト経路計算部１１００−６は、外部中継装置１００１を始点として、端末１１０６に到る経路を計算する。マルチキャスト経路計算部１１００−６は、図４の端末１１０８、１１１０（図２に不図示）、１１１９（図２に不図示）についても同様にマルチキャスト用の経路を計算する。

上記マルチキャスト用の経路は、マルチキャストグループ毎に、個別の経路を計算してもよいし、始点と終点が一致する経路については計算済みの経路を用いるようにしてもよい。但し、ある中継装置に複数の端末が接続しているような場合に、当該マルチキャストグループに参加していない端末に、マルチキャストパケットが転送されないように配慮することが望ましい。

マルチキャスト経路制御コマンド生成部１１００−７は、前記計算されたマルチキャスト用の経路上の中継装置に、該当するマルチキャストパケットを経路に沿って転送するよう指示する制御情報を設定するマルチキャスト経路制御コマンドを生成し、中継装置に送信する。なお、マルチキャストグループ毎に別々の端末に転送する必要がある場合、前記制御情報のマッチ条件として、少なくともマルチキャストグループ識別子に相当する送信先のアドレスを指定することで対応できる。また、この送信先のアドレスとしては、ＩＰアドレス又はＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスが挙げられる。また、マルチキャスト経路制御コマンドとしては、中継装置にフローエントリを設定する非特許文献２のＦｌｏｗＭｏｄメッセージを用いることができる。

また、本実施形態では、マルチキャストパケットは、ユニキャスト転送用の仮想ネットワーク１２０１とは異なる、マルチキャスト転送用の仮想ネットワーク１２０２を使用して転送される。

図５は、制御装置１１００によって構成される２つの仮想ネットワーク１２０１、１２０２を模式的に表した図である。マルチキャスト転送用の仮想ネットワーク（第２の仮想ネットワーク）１２０２には、仮想プロキシ装置１３０４が配置されている。ユニキャスト転送用の仮想ネットワーク（第１の仮想ネットワーク）１２０１の仮想ブリッジに接続されている端末１１０６〜１１０９及び外部中継装置１００１は、それぞれ仮想インタフェースを介して、仮想プロキシ装置１３０４に接続されている。制御装置１１００は、マルチキャスト経路制御コマンドにより、マルチキャストパケットの受信者（端末）がこの仮想プロキシ装置１３０４を経由したことを識別できるように、送信元アドレスを書き換えて出力するよう指示する制御情報を設定する。例えば、マルチキャストパケットの送信元ＭＡＣアドレスを、仮想プロキシ装置１３０４の仮想ＭＡＣアドレスに書き換えることで、当該マルチキャストパケットが、仮想プロキシ装置１３０４から送られたマルチキャストパケットであることを識別できるようになる。なお、仮想プロキシ装置１３０４の仮想ＭＡＣアドレスは、仮想プロキシ装置毎に個別のＭＡＣアドレスを用いてもよいし、すべての仮想プロキシ装置で同一のＭＡＣアドレスを用いてもよい。

マルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部１１００−８は、マルチキャストパケットの送信元となる機器が接続されている方向、即ち、マルチキャスト網の上流側に位置する仮想インタフェースを管理する。このようなマルチキャスト網の上流側の仮想インタフェースの設定は、ＣＬＩ（Ｃｏｍｍａｎｄ Ｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いて手動で行うようにしてもよい。本実施形態では上流側仮想インタフェース（図５の外部中継装置１００１と仮想プロキシ装置１３０４間の２点鎖線参照）は、外部中継装置１００１に接続されているが、マルチキャストパケット送信元の端末（例えば、端末１１０５）と直結されていてもよい。また、上流側仮想インタフェースは、１つの仮想ネットワーク上に複数存在していてもよい。

擬似端末機能部１１００−９は、マルチキャストの上流側の機器（例えば、外部中継装置１１０１）に対して、受信を希望する端末が存在するマルチキャストグループのマルチキャストパケットの送信開始の要求を行う。なお、受信を希望する端末が存在するマルチキャストグループは、マルチキャストグループ管理部１１００−５を参照することで把握することができる。具体的には、マルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部１１００−８の情報を基にして、制御装置１１００が、上流側仮想インタフェースが接続されている中継装置１１０３の特定ポートからＩＧＭＰまたはＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔパケットを出力させることで、マルチキャストパケットの転送開始の要求が行われる。

また、擬似端末機能部１１００−９は、マルチキャストの上流側の機器からの端末の生存確認に対する応答を行う。具体的には、外部中継装置１００１からマルチキャストグループの端末の生存確認の目的で定期的に送信されるＩＧＭＰ又はＭＬＤ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｑｕｅｒｙパケットの受信通知を受けた場合、制御装置１１００が、中継装置１１０３に、上流側仮想インタフェースに対して対応するマルチキャストグループのＩＧＭＰ又はＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔパケットを出力させることで、生存確認に対する応答が行われる。

これら制御装置１１００から中継装置に対するパケット出力指示とパケット受信通知には、非特許文献２のＰａｃｋｅｔ−ｏｕｔメッセージ及びＰａｃｋｅｔ−ｉｎメッセージを用いることができる。

本実施形態では、このように、制御装置１１００が擬似的にマルチキャストパケットの受信端末として振舞うことで、中継装置１１０１〜１１０４を介して、端末からの送信開始の要求や生存確認応答を伝達しなくとも、前記マルチキャストパケットの送信開始の要求や、端末の生存確認に対する応答を行うことが可能となっている。

以上、本実施形態の説明においては、データ用の通信路（図２の実線参照）と、制御用の通信路（図２の破線参照）を分けて説明した。これら２つは混在してもよい。また、本実施形態では、中継装置は４つ、端末は５つ、外部中継装置は１つの場合で説明した。これらは数の制限を受けない。

また、図３に示した制御装置１１００の各部（処理手段）は、制御装置１１００を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、上記した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。

続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。以下、ある端末が、マルチキャストグループのマルチキャストパケットの受信を希望し、その端末に、そのマルチキャストグループのマルチキャストパケットを転送されるまでの動作について詳細に説明する。

以下の説明では、端末１１０５がマルチキャストグループの送信者であるものとする。事前準備として、マルチキャスト網上流側仮想インタフェースの設定が行われる。外部中継装置１００１と仮想プロキシ装置１３０４間の仮想インタフェースを、ＣＬＩを使ってマルチキャスト網上流側仮想インタフェースに設定する。マルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部１１００−８は、指定された仮想インタフェースを上流側仮想インタフェースとして保持する。

次に、制御装置１１００は、端末１１０６〜１１０９に対し、受信を希望するマルチキャストグループを問い合わせる。具体的には、制御装置１１００は、これら端末に接続された中継装置１１０２及び１１０４に対し、それぞれ端末１１０６、１１０７および１１０８、１１０９へと、ＩＧＭＰ又はＭＬＤ ＧｅｎｅｒａｌＱｕｅｒｙパケットを送信するよう指示する。これにより、ＩＧＭＰまたはＭＬＤ Ｑｕｅｒｙパケットが、端末１１０６〜１１０９に送信される。

ここで、端末１１０６が前記マルチキャストグループの受信を希望したものとする。マルチキャストグループ＃１のマルチキャストパケットの受信を希望する端末１１０６は、ＩＧＭＰまたはＭＬＤ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｑｕｅｒｙパケットを受信すると、中継装置１１０２に対してＩＧＭＰ又はＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔを送信する。

中継装置１１０２は、端末１１０６からＩＧＭＰ又はＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔパケットを受信すると、制御装置１１００に対してＩＧＭＰまたはＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔを転送する。制御装置１１００は、端末１１０６からＩＧＭＰ又はＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔパケットを受信すると、マルチキャストグループ管理部１１００−５で管理する仮想ネットワーク識別子が１２０２であるマルチキャストグループ（＃１）の受信端末に、端末１１０６を追加する（図４参照）。

制御装置１１００は、トポロジ情報管理部１１００−３とマルチキャストグループ管理部１１００−５の情報を基にして、経路計算を行い、その経路上の中継装置に対し、マルチキャスト経路制御コマンドを発行し、該当マルチキャストグループのマルチキャストパケットを端末１１０６にも転送するように制御する。

また、制御装置１１００は、外部中継装置１００１に対して、新たなグループの受信端末が追加されたことを通知するため、中継装置１１０３に対し、外部中継装置１００１が接続されているポートからＩＧＭＰ又はＭＬＤ Ｒｅｐｏｒｔの送信を指示する。

これにより、マルチキャストパケットの送信者（端末１１０５）がマルチキャストパケットを送信すると、当該マルチキャストパケットは、外部中継装置１００１を経由して、中継装置１１０３にて受信される。中継装置１１０３は、マルチキャスト経路制御コマンド生成部１１００−７にて設定されたマルチキャスト用の経路に沿ってパケットを転送する。例えば、マルチキャスト用の経路として、図２の中継装置１１０３、１１０１、１１０２を経由する経路が計算されている場合、当該マルチキャストパケットは、中継装置１１０３から中継装置１１０１、１１０２を経て、端末１１０６に届けられる。また、この過程でマルチキャストパケットのヘッダの送信元ＭＡＣアドレスが書き換えられるため、前記中継装置１１０１〜１１０３によって転送されたマルチキャストパケットは、端末１１０６において、図５の第２の仮想ネットワーク１２０２の仮想プロキシ装置１３０４による転送として認識される。

以上のように、本実施形態によれば、物理ネットワークを論理的に分割（スライス）したマルチキャスト専用の仮想ネットワーク（第２の仮想ネットワーク）を介して、マルチキャストを行うことができる。このため、マルチキャストルータを削減するだけでなく、これらマルチキャストルータに対するマルチキャスト転送のためのコンフィグ投入作業（設定作業）など、運用の手間も省くことができる。

また、本実施形態によれば、マルチキャストの経路の把握を容易化できる。その理由は、マルチキャスト専用の仮想ネットワーク（第２の仮想ネットワーク）を設け、その上の経路として把握できるようにしたためである。具体的には、前記マルチキャスト専用の仮想ネットワーク（第２の仮想ネットワーク）の経路上の中継装置に設定された制御情報のうち、マッチ条件にマルチキャストグループ識別子が用いられているものを抽出することで、そのフロー統計情報を参照することが可能となる。

また、本実施形態によれば、中継装置１１０１〜１１０４にて構成される集中制御型ネットワーク内部で、マルチキャストルーティングプロトコルを使用せずにマルチキャストパケットの転送をすることができる。その理由は、マルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部１１００−８と、擬似端末機能部１１００−９とを設け、制御装置１１００が、マルチキャストグループに属する端末に代わって、マルチキャストパケットの送信開始の要求や生存確認応答を行うようにしたためである。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示したネットワーク構成や要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

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の視点による制御装置参照）
［第２の形態］
第１の形態の制御装置において、
さらに、マルチキャストグループへの受信希望メッセージを収集し、前記マルチキャストグループ管理部に通知するマルチキャストグループ取得部を備える制御装置。
［第３の形態］
第２の形態の制御装置において、
前記中継装置に対し、前記マルチキャストグループへの受信希望メッセージの転送を指示する制御情報を設定することにより、前記マルチキャストグループへの受信希望メッセージを収集する制御装置。
［第４の形態］
第２又は第３の形態の制御装置において、
前記中継装置を介して、前記中継装置に接続された機器に対して、マルチキャストグループへの受信希望の有無を問い合わせる制御装置。
［第５の形態］
第１から第４いずれか一の形態の制御装置において、
前記中継装置に、マルチキャストパケットの送信元アドレスを所定の仮想プロキシ装置のアドレスに書き換えてから転送させる制御装置。
［第６の形態］
第１から第５いずれか一の形態の制御装置において、
さらに、任意のマルチキャストグループの受信端末に代わって、マルチキャストプロトコルで通信する疑似端末機能部を備える制御装置。
［第７の形態］
第６の形態の制御装置において、
各マルチキャストグループ毎に、送信元の機器が接続されている仮想インタフェースを管理するマルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部を備え、
前記仮想プロキシ装置は、前記マルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部を参照して、送信元の機器と通信する制御装置。
［第８の形態］
（上記第２の視点による通信システム参照）
［第９の形態］
（上記第３の視点による中継装置の制御方法参照）
［第１０の形態］
（上記第４の視点によるプログラム参照）
なお、上記第８〜第１０の形態は、第１の形態と同様に、第２〜第７の形態に展開することが可能である。

なお、上記の非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０１ 第１制御部
１０２ マルチキャストグループ管理部
１０３ マルチキャスト経路計算部
１０４ 第２制御部
１０５ 中継装置通信部
１１０、１１００ 制御装置
１００１ 外部中継装置
１１０１〜１１０４ 中継装置
１１０５〜１１０９ 端末
１２０１ 第１の仮想ネットワーク
１２０２ 第２の仮想ネットワーク
１３０１ 仮想ルータ
１３０２、１３０３ 仮想ブリッジ
１３０４ 仮想プロキシ装置
１１００−１ 中継装置通信部
１１００−２ トポロジ取得部
１１００−３ トポロジ情報管理部
１１００−４ 受信希望メッセージ取得部
１１００−５ マルチキャストグループ管理部
１１００−６ マルチキャスト経路計算部
１１００−７ マルチキャスト経路制御コマンド生成部
１１００−８ マルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部
１１００−９ 擬似端末機能部

Claims (10)

1. 中継装置に第１の制御情報を設定することにより、第１の仮想ネットワークを構成する第１制御部と、
   前記中継装置に接続された機器によって構成されるマルチキャストグループの構成を記憶するマルチキャストグループ管理部と、
   前記中継装置の接続関係を示すトポロジ情報に基づいて、前記マルチキャストグループに属する機器にマルチキャストパケットを送信する経路を計算するマルチキャスト経路計算部と、
   前記第１の仮想ネットワークとは異なる第２の仮想ネットワーク上の仮想プロキシ装置として動作する中継装置に、前記経路に沿ってマルチキャストパケットの転送を実行させる第２の制御情報を設定する第２制御部と、を備え、
   前記第２の制御情報は、前記マルチキャストパケットの送信元が、前記仮想プロキシ装置であることを示す情報を付与する指示を含むことを特徴とする制御装置。
2. さらに、マルチキャストグループへの受信希望メッセージを収集し、前記マルチキャストグループ管理部に通知するマルチキャストグループ取得部を備える請求項１の制御装置。
3. 前記中継装置に対し、前記マルチキャストグループへの受信希望メッセージの転送を指示する第３の制御情報を設定することにより、前記マルチキャストグループへの受信希望メッセージを収集する請求項２の制御装置。
4. 前記中継装置を介して、前記中継装置に接続された機器に対して、マルチキャストグループへの受信希望の有無を問い合わせるパケットを送信する請求項２又は３の制御装置。
5. 前記仮想プロキシ装置として動作する中継装置に、マルチキャストパケットの送信元アドレスを前記仮想プロキシ装置のアドレスに書き換えてから転送させる請求項１から４いずれか一の制御装置。
6. さらに、任意のマルチキャストグループの受信端末に代わって、マルチキャストプロトコルで通信する疑似端末機能部を備える請求項１から５いずれか一の制御装置。
7. 各マルチキャストグループ毎に、送信元の機器が接続されている仮想インタフェースを管理するマルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部を備え、
   前記仮想プロキシ装置は、前記マルチキャスト網上流側仮想インタフェース管理部を参照して、送信元の機器と通信する請求項６の制御装置。
8. 中継装置に第１の制御情報を設定することにより、第１の仮想ネットワークを構成する第１制御部と、前記中継装置に接続された機器によって構成されるマルチキャストグループの構成を記憶するマルチキャストグループ管理部と、前記中継装置の接続関係を示すトポロジ情報に基づいて、前記マルチキャストグループに属する機器にマルチキャストパケットを送信する経路を計算するマルチキャスト経路計算部と、前記第１の仮想ネットワークとは異なる第２の仮想ネットワーク上の仮想プロキシ装置として動作する中継装置に、前記経路に沿ってマルチキャストパケットの転送を実行させる第２の制御情報を設定する第２制御部と、を備えた制御装置と、前記制御装置から設定された制御情報に従って動作する中継装置と、を含み、
   前記中継装置は、前記マルチキャストパケットの送信元が、前記仮想プロキシ装置であることを示す情報を付与し、該マルチキャストパケット送信することを特徴とする通信システム。
9. 中継装置に第１の制御情報を設定することにより、第１の仮想ネットワークを構成する第１制御部と、前記中継装置に接続された機器によって構成されるマルチキャストグループの構成を記憶するマルチキャストグループ管理部とを備えた制御装置が、
   前記マルチキャストグループの構成と、前記中継装置の接続関係を示すトポロジ情報とに基づいて、前記マルチキャストグループに属する機器にマルチキャストパケットを送信する経路を計算するステップと、
   前記第１の仮想ネットワークとは異なる第２の仮想ネットワーク上の仮想プロキシ装置として動作する中継装置に、マルチキャストパケットの送信元が、前記仮想プロキシ装置であることを示す情報を付与して、前記経路に沿ってマルチキャストパケットの転送を実行させる第２の制御情報を設定するステップと、を含む中継装置の制御方法。
10. 中継装置に第１の制御情報を設定することにより、第１の仮想ネットワークを構成する第１制御部と、前記中継装置に接続された機器によって構成される仮想ネットワーク毎のマルチキャストグループの構成を記憶するマルチキャストグループ管理部とを備えたコンピュータに、
    前記マルチキャストグループの構成と、前記中継装置の接続関係を示すトポロジ情報とに基づいて、前記マルチキャストグループに属する機器にマルチキャストパケットを送信する経路を計算する処理と、
    前記第１の仮想ネットワークとは異なる第２の仮想ネットワーク上の仮想プロキシ装置として動作する中継装置に、マルチキャストパケットの送信元が、前記仮想プロキシ装置であることを示す情報を付与して、前記経路に沿ってマルチキャストパケットの転送を実行させる第２の制御情報を設定する処理と、を実行させるプログラム。

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