JP6299745B2 - 通信システム、制御装置、通信方法及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、日本国特許出願:特願2013−036089号(2013年 2月26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、通信システム、制御装置、通信方法及びプログラムに関する。
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。オープンフロースイッチ(OpenFlow Switch:「OFS」と略記される)は、例えば非特許文献2等に仕様化されている。オープンフロースイッチは、制御装置に相当するオープンフローコントローラ(OpenFlow Controller:「OFC」と略記される)と例えば通信用のセキュアチャネルを用いて通信する。OFSは、OFCから追加または書き換えを適宜指示されるフローテーブルを備え、フローテーブルの内容に従って動作する。
図6は、フローテーブルの1つのフローエントリ120の情報を模式的に例示した図である。フローテーブルには、OFSでパケット受信し、該受信パケットのヘッダと照合するマッチングルール(照合欄:Match Field)(ヘッダフィールド)と、フロー統計情報(Counters)と、処理内容を定義したアクション(Actions)との組がフロー毎に定義される(図6参照)。
一方、OFSにおいて、上記検索の結果、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、OFSは、セキュアチャネルを介してOFCに対して受信パケットを転送し(Packet Inメッセージ)、受信パケットの送信元・送信先情報に基づいたパケットの経路の決定を依頼する。OFCは、ネットワークトポロジ情報に基づき、経路計算を行い、フローエントリ(図6)を生成し、計算した経路上のOFSに対して該フローテーブルを更新するためのメッセージを送信する。OFSは、OFCで決定したパケットの経路に対応するフローエントリ情報をOFCから受け取って、フローテーブルを更新する。このように、OFSは、フローテーブルに格納されたフローエントリの情報を処理規則として受信パケットを処理する。
また、サーバ141及びサーバ142は、共有可能なIP(Internet Protocol)アドレス(「フローティングIPアドレス」という)を具備している。フローティングIPアドレスは、Active(稼働)状態のサーバで使用されるIPアドレスであって、サーバの状態が入れ替わる際(それまでStandby(待機)状態であったサーバがActive状態に切り替わり、Active状態であったサーバがStandby状態に切り替わる)には、新たにActive状態に遷移したサーバがフローティングIPアドレスを引き継いで通信を継続する。アドレスの引き継ぎのことを、「アドレスのフローティング」と呼ぶ。なお、図7において、サーバ143には、例えば設定ミス等により、前記フローティングIPアドレスと同一のIPアドレスが設定されているものとする。
次に、図8を参照して、図7の通信端末130の通信時の経路制御処理、サーバ141とサーバ142間でのActive/Standby状態の切り替え処理時の経路制御処理について説明する。その後、サーバ143が介入することにより、通信状態が混乱する状況について説明する。はじめに通信端末130の通信時の経路制御処理について説明する。なお、以下の説明において、処理を説明する文末等に付した括弧内の番号は、図8に模式的に示した代表的シーケンスの番号に対応する。
図7及び図8を参照して、つづいて、サーバ141とサーバ142間でのActive/Standby状態の切り替え処理時の経路制御処理について説明する。
さらに、図7及び図8を参照して、サーバ143の介入により、通信状態が混乱する状況に陥るまでの流れについて説明する。
受信パケットを前記制御装置により設定された前記処理規則に従って処理する通信装置と、を備え、前記制御装置は、アドレスのフローティングに対応可能な通信装置の接続IF(インタフェース)情報を含む接続IF集合を記憶する記憶部と、
前記通信装置において、予め定められた所定のプロトコルのパケットが、前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた第1の接続IFとは異なる、第2の接続IFから入力された際に、前記通信装置からの通知を受け、前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1の接続IFと前記第2の接続IFが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記接続IF集合に属しているか否かを確認し、アドレスのフローティングの有無を判断する管理部と、を備えた、通信システムが提供される。
アドレスのフローティングに対応可能な通信装置の接続IF(インタフェース)情報を含む接続IF集合を記憶する記憶部と、
前記通信装置において、予め定められた所定のプロトコルのパケットが、前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた第1の接続IFとは異なる、第2の接続IFから入力された際に、前記通信装置からの通知を受け、前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1の接続IFと前記第2の接続IFが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記接続IF集合に属しているか否かを確認し、アドレスのフローティングの有無を判断する第2のユニットと、を備えた、制御装置が提供される。
アドレスのフローティングに対応可能な通信装置の接続IF(インタフェース)情報を含む接続IF集合を記憶部に記憶しておき、
前記通信装置において、予め定められた所定のプロトコルのパケットが、
前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた第1の接続IFとは異なる、第2の接続IFから入力された際に、前記通信装置からの通知を受け、
前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1の接続IFと前記第2の接続IFが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記接続IF集合に属しているか否かを確認し、アドレスのフローティングの有無を判断する。
アドレスのフローティングに対応可能な通信装置の接続IF(インタフェース)情報を含む接続IF集合を記憶する記憶部を管理し、
前記通信装置において、予め定められた所定のプロトコルのパケットが、
前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた第1の接続IFとは異なる、第2の接続IFから入力された際に、前記通信装置からの通知を受け、
前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1の接続IFと前記第2の接続IFが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記接続IF集合に属しているか否かを確認し、アドレスのフローティングの有無を判断する処理を実行させるプログラムが提供される。
<システム構成>
図1を参照すると、本発明の実施の形態の通信システムは、フローを特定するための照合規則と、前記照合規則に適用する処理内容とを対応付けたパケット転送ルールに従って、受信パケットを処理する複数のパケット転送機能21〜23と、前記パケット転送機能にパケット転送ルールを設定する経路制御機能10と、を含む。この通信システムには、通信端末30とサーバ機能41〜43が接続している。なお、図1において、パケット転送機能23と各サーバ機能の接続を示す実線の脇に記載している数字(1、2、3)は、各サーバ機能が接続しているパケット転送機能23のポート番号を示す。なお、本実施形態においてフローティングするアドレスはIPアドレスとする。パケット転送機能21〜23はネットワーク接続されたノード装置(通信装置)にそれぞれ実装する構成としてもよい。経路制御機能10は、ノード装置(通信装置)を制御する制御装置に実装する構成としてもよい。
図2は、図1の経路制御機能10の詳細構成を表した図である。図2を参照すると、経路制御機能10は、パケット転送機能21〜23との通信を行うノード通信部11と、制御メッセージ処理部12と、経路・アクション計算部13と、パケット転送機能管理部14と、トポロジ管理部15と、通信端末位置管理部16と、パケット転送ルール管理部17Aと、ポート集合管理部18Aとを備えている。これらの各部は、それぞれ次のように動作する。
・通信端末の通信システムへの接続点を識別する情報として、
通信端末のMACアドレスを使用し、
・通信端末の位置を特定するための情報として、
通信端末が接続しているパケット転送機能(図1の21〜23)を識別する情報と、そのポートの情報を使用することを想定している。ただし、他の情報を用いても良いことは勿論である。
図3(A)は、アドレスのフローティングが可能な範囲(アドレスのフローティング対応した通信装置とポート番号)を示す情報テーブルを例示している。1つのポート集合IDに関連させて、1つ又は複数のパケット転送機能と、ポート番号の組の対応が格納されている。図3では、図1のサーバ機能41とサーバ機能42がそれぞれ接続しているパケット転送機能23の1番ポートと2番ポートが同一のポート集合(ポート集合ID=1)に属していることがわかる。
はじめに、サーバ機能41とサーバ機能42間でのActive/Standby状態の切り替え処理時の経路制御処理について説明する。
図5を参照して、経路制御機能10における、IPアドレスのフローティングが行われたか否かの判断処理について説明する。
次に、サーバ機能43の介入した際の処理について説明する。
・新規ノードの接続や離脱、または
・サーバに仮想マシン(Virtual Machine:VM)を実装した場合における仮想マシンの起動/停止、
等、ノード単位での増減設やインタフェースの増設やインタフェース障害発生等のインタフェース単位での増減設などが挙げられる。なお、仮想マシン(VM)は、サーバを仮想化しサーバハードウェアとOS(Operating System)間に仮想レイヤ(例えばハイパーバイザ)等を備える。例えば、ネットワークを仮想化し、上記パケット転送機能等を仮想マシン(VM)に実装し仮想化したネットワークに接続するようにしてもよい。あるいは、仮想マシンで通信端末等クライアントのアプリケーション等を動作させ、通信端末等のクライアントが処理結果を取得するシンクライント方式等にも適用可能である。
10A 制御装置
11 ノード通信部
12 制御メッセージ処理部
13 経路・アクション計算部
14 パケット転送機能管理部
15 トポロジ管理部
16 通信端末位置管理部
17A パケット転送ルール管理部
17B パケット転送ルールデータベース(DB)
18A ポート集合管理部
18B ポート集合データベース(DB)
20A 通信装置(ノード装置)
21、21、23 パケット転送機能
30 通信端末
41、42、43 サーバ機能
101 処理規則生成設定部(第1のユニット)
102 アドレスのフローティング確認部(第2のユニット)
103 アドレスのフローティング対応接続IF情報記憶部
110 オープンフローコントローラ(OFC)
120 フローテーブル(フローエントリ)
121〜123 オープンフロースイッチ(OFS)
130 通信端末
141〜143 サーバ
201 処理規則
202 通信装置の第1の接続IF(第1のポート)
203 通信装置の第2の接続IF(第2のポート)
Claims (10)
- 通信装置におけるパケットの処理を規定した処理規則を生成して前記通信装置に設定する制御装置と、
受信したパケットの処理を、前記制御装置により設定された前記処理規則に従って行う通信装置と、
を備え、
前記制御装置は、
アドレスのフローティングに対応可能な通信装置の接続IF(インタフェース)情報を含む接続IF集合を記憶する記憶部と、
前記通信装置において、予め定められた所定のプロトコルのパケットが、
前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた第1の接続IFとは異なる、第2の接続IFから入力された際に、前記通信装置からの通知を受け、
前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1の接続IFと前記第2の接続IFが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記接続IF集合に属しているか否かを確認し、アドレスのフローティングの有無を判断する管理部と、
を備えた、通信システム。 - 前記アドレスのフローティングに対応した前記接続IF集合が、アドレスのフローティングに対応した通信装置のポート情報を含むポート集合、又は、前記ポート集合とVLAN(Virtual Local Area Network)情報の組を含む、請求項1記載の通信システム。
- 前記制御装置の前記管理部は、
前記通信装置において、前記所定のプロトコルのパケットが、
前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた、前記第1の接続IFをなす第1のポートとは異なる、前記第2の接続IFをなす第2のポートから受信した際に、前記通信装置からの通知を受け、
前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1及び第2のポートが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記ポート集合に属するか否かを確認し、
前記通信装置の前記第1及び第2のポートが共通の前記ポート集合に属する場合には、アドレスのフローティングであると判断し、
前記通信装置の前記第1及び第2のポートが共通の前記ポート集合に属していない場合には、アドレスのフローティングではないと判断し、
前記制御装置において、前記管理部でアドレスのフローティングであると判断すると、前記通信装置における接続IFを、前記第1の接続IFに対応する前記第1のポートから切り替えて、前記第2の接続IFに対応する前記第2のポートとする処理規則を、前記通信装置に対して設定する、請求項2記載の通信システム。 - 前記アドレスがIP(Internet Protocol)アドレス、又はMAC(Media Access Control)アドレスである、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の通信システム。
- 前記制御装置は、前記記憶部に記憶される前記接続IF集合の情報を可変に設定する、請求項1記載の通信システム。
- 前記所定プロトコルのパケットは、アドレス解決プロトコル(ARP:Address Resolution Protocol)のパケットを用いてアドレス重複を検出するために送信されたものであるか、近隣広告(Neighbor Advertisement)のパケット又は、これらに準じたパケットである、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の通信システム。
- パケットの処理を規定した処理規則に従って受信パケットを処理する通信装置に対して、前記処理規則を生成して設定する第1のユニットと、
アドレスのフローティングに対応可能な通信装置の接続IF(インタフェース)情報を含む接続IF集合を記憶する記憶部と、
前記通信装置において、予め定められた所定のプロトコルのパケットが、
前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた第1の接続IFとは異なる、第2の接続IFから入力された際に、前記通信装置からの通知を受け、
前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1の接続IFと前記第2の接続IFが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記接続IF集合に属しているか否かを確認し、アドレスのフローティングの有無を判断する第2のユニットと、
を備えた、制御装置。 - 前記アドレスのフローティングに対応した前記接続IF集合が、アドレスのフローティングに対応した通信装置のポート情報を含むポート集合を含み、
前記第2のユニットは、前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた、前記第1の接続IFをなす第1のポートとは異なる、前記第2の接続IFをなす第2のポートから受信した際に、前記通信装置からの通知を受け、
前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1及び第2のポートが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記ポート集合に属するか否かを確認し、
前記通信装置の前記第1及び第2のポートが共通の前記ポート集合に属する場合には、アドレスのフローティングであると判断し、
前記通信装置の前記第1及び第2のポートが共通の前記ポート集合に属していない場合には、アドレスのフローティングではないと判断し、
前記第2のユニットでアドレスのフローティングであると判断すると、前記第1のユニットは、前記通信装置における接続IFを、前記第1のポートから切り替えて前記第2のポートとする処理規則を生成し、前記通信装置に対して設定する、請求項7記載の制御装置。 - 通信装置におけるパケットの処理を規定した処理規則を生成し前記通信装置に設定する制御装置による通信方法であって、
アドレスのフローティングに対応可能な通信装置の接続IF(インタフェース)情報を含む接続IF集合を記憶部に記憶しておき、
前記通信装置において、予め定められた所定のプロトコルのパケットが、
前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた第1の接続IFとは異なる、第2の接続IFから入力された際に、前記通信装置からの通知を受け、
前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1の接続IFと前記第2の接続IFが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記接続IF集合に属しているか否かを確認し、アドレスのフローティングの有無を判断する、通信方法。 - 通信装置におけるパケットの処理を規定した処理規則を生成し前記通信装置に設定する制御装置を構成するコンピュータに、
アドレスのフローティングに対応可能な通信装置の接続IF(インタフェース)情報を含む接続IF集合を記憶する記憶部を管理し、
前記通信装置において、予め定められた所定のプロトコルのパケットが、
前記所定のプロトコルのパケットに関連付けされたアドレスと同一のアドレスを含むパケットの転送にそれまで用いていた第1の接続IFとは異なる、第2の接続IFから入力された際に、前記通信装置からの通知を受け、
前記記憶部を参照して、前記通信装置の前記第1の接続IFと前記第2の接続IFが、アドレスのフローティングに対応した共通の前記接続IF集合に属しているか否かを確認し、アドレスのフローティングの有無を判断する処理を実行させるプログラム。
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