JP6393773B2 - Ipネットワークにおける部分ソフトウェア定義ネットワークのスイッチ置換 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願番号61/992,063、出願日2014年5月12日の利益を主張する。該米国仮特許出願は参照されることによりその全体があらゆる目的のために本願明細書に組み込まれる。
図1は、種々の実施形態による例示的なネットワークトポロジのブロック図100を示す。説明の目的で、部分的に統合されたSDN得一致を有するハイブリッドネットワークのアーキテクチャが提示される。図示のように、ハイブリッドネットワークは、各々のネットワークノードがリンク(実線により示される)により別のネットワークノードに接続されている複数のネットワークノード(0−13)を有する種々のネットワーキングエンティティを含み得る。一実施形態では、ネットワークノードは、IPノード(ノード0−2、4−6、及び8−13)及びSDN−OF機能を備えるノード(ノード3、7)の組合せとして実装されても良い。1又は複数の実施形態では、IPノードは、データプレーン及び制御プレーンの両方にある機能を備えるルータとして実装されても良い。一方で、SDN−OF使用可能ノードは、中央ネットワーク又はSDN−OF制御部(図示しない)と通信するためにOpenFlowプロトコルを使用するSDNスイッチとして実装されても良い。
1又は複数の実施形態によると、SDN−OF使用可能装置の数は、ネットワークの中の全てのノードに完全な障害回復補償範囲を依然として提供する最小数に限定されても良い。最小数のSDN−OF使用可能装置を決定することは、以下を決定することを含む。1)各々のリンク障害について、影響されるノードは、宛先と独立な少なくとも1つの指定SDN使用可能装置を有しなければならない。及び2)全てのSDN−OF使用可能装置について、各々の可能な宛先に対して少なくとも1つの中間ノードが存在する。
(2):発信元ノードxが故障するとき、xは、到達するために、少なくとも1つの指定SDN−OF使用可能スイッチを有しなければならない。
(3):ノードxは、リンクeに属する場合、リンクeが故障するときに到達するために、1つの指定SDN−OF使用可能スイッチを有しなければならない。
(4):ノードIは、指定SDN−OF使用可能スイッチとして任意のノードにより選択される場合、SDN−OF使用可能スイッチでなければならない。
表1は、パラメータ及び表記法を纏める。
図5は、障害の後のネットワーク回復の処理の例示的なフローチャートを示す。ステップ501で、影響されるノードからのトラフィック(例えば、リンク又はノードにおける障害)は、SDN−OF機能の可能な装置において受信される。1又は複数の実施形態によると、リンク又はノードにおける障害は、先ず、障害ネットワークエンティティに直接接続される(ルータのような)検出ノードにおいて検出される。リンク又は隣接ノード障害を検出すると、検出ノードは、障害リンク上の全てのトラフィックを、自身の指定SDN−OF装置へ、IPトンネリングを通じてリダイレクトする。1又は複数の実施形態では、パケットは、指定SDN−OF装置と検出ノードとの間に確立されたIPトンネルを介して配信される。影響されるノードからトンネリングされたトラフィックを受信すると、SDN−OFスイッチは、先ず、パケットを調べ、次に、ステップ503で、パケットの意図された宛先に到達するための、障害リンクをバイパスする、パケットの代替ルートを決定するために、予め決定されたトラフィックデータを(例えば、テーブルルックアップ手順により)参照する。パケットは、次に、SDN−OF使用可能装置に直接接続される場合、宛先へ、又はその他の場合に代替ルートの中にある次のノードへ、転送される(ステップ505)。次のノードは、次に、可能な場合、宛先ノードへ、又は障害リンク若しくはノードへループバックすることなく宛先にパケットを到達させるルートの中の次のノードへ、パケットを転送する。
上述の処理400に従い全ての指定SDN−OF装置が決定された後、リンク障害が生じたとき、データパケットを転送するために、中間SDN−OF使用可能ノードが識別される。特定の宛先では、複数の実現可能な中間ノード(例えば、IP及び/又はSDN−OF使用可能ネットワーキング装置)が存在し、最適な中間ノードの選択は、更に、輻輳を回避し又は低減するのを助けることができる。1又は複数の実施形態では、ネットワーク(SDN−OF)制御部は、現在のネットワーク状態に反応するために、このような中間ノードの選択を周期的に計算しても良い。
(5):目的は、以下の制約を伴い、最大リンク利用を最小化することである。
(6):各々の影響されるルータ及び宛先ペアについて、各々の宛先に到達するために1つのみの経路が使用されることを保証する。
(7):トラフィックリダイレクトの後の各々のリンクの作業負荷は、各々のリンクの現在の作業負荷及び指定SDN−OFスイッチから宛先へのトラフィックボリュームの和である。
(8):トラフィックリダイレクトの後の各々のリンクの作業負荷は、最大リンク利用により境界をつけられる。
パラメータは、以下のテーブルのように説明される。
図6に示すように、本発明の実施形態が実施され得る例示的なシステム600は、汎用目的コンピューティングシステム環境を含む。1又は複数の実施形態では、1又は複数の中間SDN−OF使用可能ノード、宛先ノード、及び/又はネットワークSDN−OF制御部が実行されるコンピューティング環境は、例示的なシステム600の変形又は構成として実行されても良い。最も基本的な構成では、コンピューティングシステム600は、少なくとも1つの処理ユニット601及びメモリ、及び情報を通信するためのアドレス/データバス609(又は他のインタフェース)を有する。コンピューティングシステム環境の正確な構成及び種類に依存して、メモリは、(RAM602のような)揮発性、(ROM603、フラッシュメモリ、等のような)不揮発性又はこれら2つの何らかの組合せであっても良い。
Claims (17)
- 実行されると複数のネットワーキングエンティティを含むネットワークのネットワーク制御部をインスタンス化するよう動作する複数のプログラムされた命令を含むメモリであって、前記ネットワーキングエンティティは、複数のリンクにより通信可能に結合される複数のネットワークノードを含み、前記複数のネットワークノードは、複数のインターネットプロトコル(IP)ネットワーキング装置及び複数のソフトウェア定義ネットワーキング(SDN)使用可能ネットワーキング装置の組合せを含む、メモリと、
前記複数のSDN使用可能ネットワーキング装置のトラフィックルーティング構成を計算し、前記トラフィックルーティング構成を前記複数のSDN使用可能ネットワーキング装置に配信し、前記ネットワークの現在のネットワーク状態を決定し、及び前記ネットワークの中の現在のトラフィック負荷を決定するために、前記複数のプログラムされた命令を実行するよう構成されるプロセッサと、
を有し、
前記複数のIPネットワーキング装置の各IPネットワーキング装置は、該IPネットワーキング装置が障害ネットワーキングエンティティを検出すると、該IPネットワーキング装置が影響されるトラフィックをIPトンネルを介してリダイレクトする指定SDN使用可能ネットワーキング装置を有し、前記IPトンネルは、前記障害ネットワーキングエンティティを検出する前記IPネットワーキング装置と前記指定SDN使用可能ネットワーキング装置との間に予め確立され、
さらに、前記指定SDN使用可能ネットワーキング装置を含む前記複数のSDN使用可能ネットワーキング装置は、前記トラフィックルーティング構成に基づき、前記ネットワークの中のトラフィックを負荷平衡しながら、前記障害ネットワーキングエンティティをバイパスする複数の経路に沿って、宛先ネットワークノードへ前記影響されるトラフィックを再ルーティングするよう構成される、
ネットワーク装置。 - 前記複数のIPネットワーキング装置のうちのIPネットワーキング装置は、
IPルータ、及び
IPスイッチ、
を含む装置群から選択される、請求項1に記載の装置。 - 前記複数のSDN使用可能ネットワーキング装置は、
SDN−OpenFlow(SDN−OF)ルータ、
SDN−OFスイッチ、
SDN−OFルータ及びスイッチの組合せ、及び
SDN−OpenFlow使用可能アプリケーションモジュールを実行する複数のプログラマブルIPネットワーキング装置、
を含むネットワーキング装置群からの少なくとも1つのSDN−OF使用可能ネットワーキング装置を含む、請求項1に記載の装置。 - 前記複数のSDN使用可能ネットワーキング装置は、SDN−OF機能を使用可能にされた前記複数のIPネットワーキング装置の部分集合を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記プロセッサは、周期的間隔で、前記トラフィックルーティング構成を計算し及び配信するよう構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記トラフィックルーティング構成は、前記ネットワーク制御部により予め提供されるフローテーブルである、請求項1に記載の装置。
- 前記複数のSND使用可能ネットワーキング装置は、
現在のネットワーク状態、及び
前記ネットワークの現在のトラフィック負荷、
のうちの少なくとも1つに基づき、前記複数の経路を動的に調整するよう更に構成される、請求項1に記載の装置。 - 前記プロセッサは、優先順位付きトラフィック処理を実行するよう更に構成され、優先順位付きトラフィック処理は、高優先度を有すると識別されるトラフィックに対して予め決定された閾より上の帯域幅を維持することを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記複数のSDN使用可能ネットワーキング装置のうちの少なくとも1つのSDN使用可能ネットワーキング装置は、前記プロセッサにより生成され配信されるトラフィックルーティング構成を維持するよう構成され、前記トラフィックルーティング構成は、前記宛先ネットワークノードに到達するために複数のパスの中の複数の経路を含むルーティング情報を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記プロセッサは、ネットワーク状態を監視するよう更に構成され、前記ネットワーク状態は、前記複数のネットワークノードのうちの少なくとも1つから生成される複数のレポートに基づく、複数のパスにおける利用可能帯域幅を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記複数のIPネットワーキング装置の各々は、複数の異なる指定SDN使用可能ネットワーキング装置を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記影響されるトラフィックは、前記複数のIPネットワーキング装置の各々と前記複数の指定SDN使用可能ネットワーキング装置との間のIPトンネルの利用可能帯域幅に基づき、前記複数の異なる指定SDN使用可能ネットワーキング装置へリダイレクトされる、請求項11に記載の装置。
- 複数のネットワーキングエンティティを含むネットワークの中のリンク障害に起因してデータを再ルーティングする方法であって、前記ネットワーキングエンティティは複数のリンクにより通信可能に結合される複数のネットワークノードを含み、前記複数のネットワークノードは、複数のインターネットプロトコル(IP)ネットワーキング装置及び複数のソフトウェア定義ネットワーキング(SDN)使用可能ネットワーキング装置の組合せを含み、前記方法は、
指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置において、障害ネットワーキングエンティティを通じてルーティングされることが意図される複数のデータパケットを受信するステップであって、前記指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置は、IPネットワーキング装置が障害ネットワーキングエンティティを検出すると、該IPネットワーキング装置が影響されるトラフィックをIPトンネルを介してリダイレクトするSDN−OF使用可能ネットワーキング装置であり、前記IPトンネルは、該IPネットワーキング装置と前記指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置との間に予め確立される、ステップと、
前記指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置と意図された宛先ノードとの間の中間ネットワーキング装置を決定するために、前記指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置の中のトラフィックルーティング構成を参照するステップと、
前記指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置が前記意図された宛先ノードに直接結合される場合に、前記指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置から前記意図された宛先ノードへ、又は前記指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置が前記意図された宛先ノードに直接結合されない場合に、中間ネットワーキング装置へ、前記複数のデータパケットを転送するステップと、
を含み、
前記トラフィックルーティング構成は、ネットワーク制御部により計算され、前記指定SDN−OF使用可能ネットワーキング装置へ配信される、
方法。 - 中間ネットワーキング装置を決定するために、トラフィックルーティング構成を参照するステップは、
複数の候補中間ネットワーキング装置に利用可能な現在の帯域幅を決定するために、現在のトラフィック負荷データを参照するステップと、
前記複数の候補中間ネットワーキング装置から、輻輳を回避し又は低減するのを助ける第1の候補中間ネットワーキング装置を識別するステップと、
前記第1の候補中間ネットワーキング装置を前記中間ネットワーキング装置として選択するステップと、
を含む、請求項13に記載の方法。 - 中間ネットワーキング装置を決定するために、トラフィックルーティング構成を参照するステップは、利用可能なIPトンネルのリンク利用に基づき、重み付けハッシュを実行するステップを更に含む、請求項14に記載の方法。
- コンピュータに請求項13乃至15のいずれか一項に記載の方法を実行させるよう構成されるコンピュータプログラム。
- 請求項16に記載のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体。
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