JP7388533B2 - ゲートウェイ装置、方法及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、ゲートウェイ装置、方法及びプログラムに関する。
近年、第５世代移動通信システム（５Ｇ：5th Generation）の実用化が進められている。５Ｇの実用化により、その特徴である大容量ブロードバンド、大量セッション接続、超低遅延高品質等を活用した様々な事業者と連携した新しいサービスの創出が期待されている。これらの新しいサービスを実現するためには様々なサービス要件に応じた多様なネットワークが必要となる。このような要求に対して迅速かつ柔軟にネットワークを提供する技術としてネットワークスライシング技術が知られている。ネットワークスライシング技術では、共通の物理設備の基盤を仮想的に分割可能な資源として管理し、それらの資源を自在に組み合わせて必要な仮想ネットワーク（スライス）を構築することができる。
サービス事業者が求める多様な要件のネットワーク（以下、「ＮＷ」と略記する。）を提供するためにはＥ２Ｅ（End-to-End）で一定の通信品質が確保できるＥ２Ｅスライスが必要となる。このＥ２Ｅスライスは必ずしも単一のＮＷ事業者・ドメイン内に閉じたＮＷであるとは限らず、複数のＮＷ事業者・ドメインにまたがるＮＷである場合もある。このような複数のＮＷ事業者・ドメインにまたがるＥ２Ｅスライス（以下、単に「スライス」と表記する。）の実現に向けて、各ＮＷ事業者・ドメイン間の接続点にスライスゲートウェイ（ＳＬＧ：Slice Gateway）を配備するアーキテクチャが提案されている。
例えば、図１に示すＮＷ構成によりスライスを実現するアーキテクチャが知られている。図１に示すＮＷ構成にはアクセスＮＷ、コアＮＷ及びＤＣ（データセンタ）内ＮＷが含まれ、各ＮＷの接続点にＳＬＧが配備されている。このとき、複数のスライスで共用する種類（例えば、転送優先度や冗長化有無等によって決定される種類）別のトンネルをＳＬＧ間に設定し、スライスの要件に合わせて、各ドメイン内のトンネル同士を適切に接続することでスライス（つまり、端末とサーバ／ＶＭ（Virtual Machine）間の仮想ＮＷ）を実現している。
例えば、帯域保証・高信頼スライスは優先・経路冗長ありのトンネル同士を接続することで実現できる。具体的には、アクセスＮＷのトンネル１とコアＮＷのトンネル５とＤＣ内ＮＷのトンネル１３とを接続したり、アクセスＮＷのトンネル３とコアＮＷのトンネル９とＤＣ内ＮＷのトンネル１３とを接続したりすること等で実現できる。
同様に、例えば、Ｆｉｒｅｗａｌｌ等のＮＦ（Network Function）を経由した帯域保証・高信頼スライスはＮＦを経由した優先・経路冗長ありのトンネル同士を接続することで実現できる。具体的には、アクセスＮＷのトンネル１とコアＮＷのトンネル７とＤＣ内ＮＷのトンネル１３とを接続したり、アクセスＮＷのトンネル３とコアＮＷのトンネル１２とＤＣ内ＮＷのトンネル１６とを接続したりすること等で実現できる。
同様に、例えば、ＢＥ（ベストエフォート）・高信頼スライスはＢＥ・経路冗長ありのトンネル同士を接続することで実現できる。具体的には、アクセスＮＷのトンネル２とコアＮＷのトンネル６とＤＣ内ＮＷのトンネル１４とを接続したり、アクセスＮＷのトンネル４とコアＮＷのトンネル１０とＤＣ内ＮＷのトンネル１７とを接続したりすること等で実現できる。ＢＥ・低信頼スライス等も同様にトンネル同士を適切に接続することで実現される。なお、例えば、端末にはアプリケーションが搭載されており、サーバ／ＶＭが実行するアプリケーション処理により様々なサービスが当該端末に提供される。
上記のＮＷ構成では、例えば、5-tuple情報（送信元ＩＰ（Internet Protocol）アドレス、送信先ＩＰアドレス、送信元ポート番号、送信先ポート番号及びプロトコル番号）に基づくフロー識別による振分設定（出力先トンネル設定）をOpenFlow（非特許文献１）やPolicy Based Routing（非特許文献２）により行うことで、各ＳＬＧがパケットの出力先トンネルを決定し、スライスを実現することが可能となる。又は、例えば、Segment Routing（非特許文献３）等のソースルーティング技術を用いて、ＮＷ端点でのみ5-tuple情報に基づくフロー識別を行って経路を指定することで、スライスを実現することも可能である。
ONF, "Software-Defined Networking: The New Norm for Networks", ONF White Paper April 13, 2012, インターネット＜URL：https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/sdn-resources/white-papers/wp-sdn-newnorm.pdf＞ Cisco, "Policy-Based Routing (PBR)", インターネット＜URL：https://www.cisco.com/c/ja_jp/td/docs/sw/campuslanswt-coredistribution/cat6500swt/cg/002/15-1-sy-c4-swcg/policy-based-routing-pbr.html＞ IETF RFC8402, インターネット＜URL：https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc8402.txt＞
しかしながら、例えば、各ＳＬＧに振分設定を行う場合、端末数やスライスを使用するアプリケーション数、サーバ／ＶＭの台数、端末が使用するアドレスレンジ数等の増加に伴いＳＬＧの転送テーブル（特に、多くの端末の通信を経由するＮＷ上位階梯（コアＮＷ等）のＳＬＧの転送テーブル）が増大する。また、例えば、アクセスＮＷ、コアＮＷ及びＤＣ内ＮＷの各ドメインの事業者が異なる場合、事業者間で多くの振分情報の交換が必要となり、振分設定のリードタイムが増加する（特に、ロールバックを考慮して、振分設定をシーケンシャルに投入するような場合、そのリードタイムが増加する。）。
一方で、例えば、Segment Routing等のソースルーティング技術を用いる場合、ＮＷ端点のドメインにおいて、全ドメイン内のＮＷトポロジやアドレス情報等のＮＷ情報を管理する必要があり、その管理に要するシステム負荷が増大する。また、迅速性が求められる経路変更（例えば、ＳＬＧの故障や輻輳等の異常時における経路変更等）を必要とするオペレーションでは、他のドメイン内のＳＬＧの設定変更が必要となるため、その設定反映のリードタイムが増加する。
本発明の一実施形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、効率的なＥ２Ｅスライスを実現することを目的とする。
上記目的を達成するため、一実施形態に係るゲートウェイ装置は、転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無に関する要件を示すスライス要件と到達先のゲートウェイ装置を示すゲートウェイＩＤとを抽象化したスライスＩＤが付与されたパケットを受信すると、転送先のトンネルを決定するためのスライス転送テーブルを参照して、前記スライスＩＤに含まれるスライス要件及びゲートウェイＩＤに対応するトンネルを特定する転送先特定手段と、前記転送先特定手段により特定されたトンネルにより前記パケットを転送する転送手段と、を有することを特徴とする。
効率的なＥ２Ｅスライスを実現することができる。
スライスを実現するＮＷ構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る転送処理の概略を説明するための図である。 本実施形態に係る事前処理及び転送処理の一例を説明するための図である。 5-tuple-スライス要件対応テーブルの一例を示す図である。 スライス転送テーブルの一例を示す図である。 SLG-ID-アドレス対応テーブルの一例を示す図である。 本実施形態に係るＮＷコントローラ及びＳＬＧの機能構成の一例を示す図である。 一実施例における転送処理の流れを説明するための図である。 本実施形態に係るＮＷコントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。 本実施形態に係るＳＬＧのハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
＜本実施形態の転送処理の概略＞
まず、本実施形態に係るＥ２Ｅスライスによる転送処理の概略について説明する。図２に示すＮＷ構成において、上述したように、各ドメイン内のトンネル同士を適切に接続することでＥ２Ｅスライスを実現しているものとする。
端末からサーバ／ＶＭへの通信を行う場合、本実施形態では、入口部分のＳＬＧにおいて、端末から送信されたパケットの5-tuple情報を参照して、スライスＩＤを当該パケットのヘッダに付与した上で、このスライスＩＤに対応するトンネルに当該パケットを振り分ける。ここで、スライスＩＤとは、スライス要件（例えば、転送優先度や信頼性等の品質要件やＮＦ経由の有無等）と到達先ＳＬＧを示す情報とを抽象化した情報のことである。
次に、中継部分のＳＬＧにパケットが到達すると、当該ＳＬＧでは、スライスＩＤに対応するトンネルに当該パケットを振り分ける。そして、出口部分のＳＬＧにパケットが到達すると、当該ＳＬＧでは、スライスＩＤを削除して、パケットを該当のサーバ／ＶＭに出力する。
このように、本実施形態の転送処理では、入口部分のＳＬＧでのみ5-tuple情報を参照して、スライス要件と到達先ＳＬＧを示す情報とを抽象化したスライスＩＤをパケットに付与する。そして、各ＳＬＧは、スライスＩＤのみに基づいて適切なトンネル（つまり、スライス要件を満たすトンネル）にパケットを振り分ける。このため、本実施形態の転送処理により、中継部分で5-tuple情報の設定が不要になり、ＳＬＧの転送テーブルの増大や振分設定のリードタイムの増加を抑制することができる。
また、スライスＩＤはスライス要件を抽象した情報であるため、具体的な転送方法や経路は各ドメインがそれぞれ決定することができる。このため、他ドメインのＮＷトポロジを管理する必要がなく、また、経路変更の際には自ドメイン内の経路変更のみで対応可能となるため、経路変更時の迅速化を図ることが可能となる。
なお、図２では、一例として、端末からサーバ／ＶＭへの通信を行う場合について説明したが、サーバ／ＶＭから端末への通信を行う場合についても同様である。
＜事前処理及び転送処理の詳細＞
次に、図２で説明した転送処理の詳細と当該転送処理を実現するための事前処理の詳細について、図３を参照しながら説明する。以降では、各ドメインにはＮＷコントローラが含まれるものとし、アクセスＮＷに配備されているＮＷコントローラを「ＮＷコントローラ１０１」、コアＮＷに配備されているＮＷコントローラを「ＮＷコントローラ１０２」、ＤＣ内ＮＷに配備されているＮＷコントローラを「ＮＷコントローラ１０３」とする。また、ＮＷ端点に配備されているＳＬＧ（つまり、入口部分又は出口部分となるＳＬＧ）を「ＳＬＧ２０１」、「ＳＬＧ２０２」、「ＳＬＧ２０３」及び「ＳＬＧ２０４」とし、中継部分のＳＬＧを「ＳＬＧ３０１」、「ＳＬＧ３０２」及び「ＳＬＧ３０３」とする。なお、事前処理については（１－１）～（１－５）で説明し、転送処理については（２－１）～（２－５）で説明する。
（１－１）まず、ＮＷコントローラ１０１は、自ドメインにおけるＮＷ端点のＳＬＧ２０１及びＳＬＧ２０２に5-tuple-スライス要件対応テーブルを設定すると共に、SLG-IDを発行する。SLG-IDとはＮＷ端点に配備されたＳＬＧを識別するためのＩＤである。以降では、ＳＬＧ２０１のSLG-IDを「１０１」、ＳＬＧ２０２のSLG-IDを「１０２」とする。
なお、ＮＷコントローラ１０３も同様に、自ドメインにおけるＮＷ端点のＳＬＧ２０３及びＳＬＧ２０４に5-tuple-スライス要件対応テーブルを設定すると共に、SLG-IDを発行する。以降では、ＳＬＧ２０３のSLG-IDを「２０１」、ＳＬＧ２０４のSLG-IDを「２０２」とする。
ここで、5-tuple-スライス要件対応テーブルとは5-tuple情報とスライス要件とを対応付けた情報が格納されたテーブルである。5-tuple-スライス要件対応テーブルの一例を図４に示す。図４に示す5-tuple-スライス要件対応テーブルにおけるSrcIPは送信元ＩＰアドレス、DstIPは送信先ＩＰアドレス、SrcPortは送信元ポート番号、DstPortは送信先ポート番号、Protocolはプロトコル番号を表す。また、事業者ＩＤはアプリケーション処理等を提供するサービス事業者のＩＤ，転送優先度は転送の優先度を示す情報（優先度が高い場合は１、そうでない場合は０）、信頼性は冗長化要否を示す情報（冗長化要の場合は１、不要の場合は０）、経由ＮＦはＮＦの経由要否を示す情報（経由要の場合は１、不要の場合０）を表す。また、アスタリスク*はワイルドカードを表す。なお、これらの5-tuple情報とスライス要件は、例えば、サービス事業者等から事前に提供される情報である。
（１－２）ＮＷコントローラ１０１は、隣接ドメインのＮＷコントローラ１０２に対して、自ドメインにおけるＮＷ端点のＳＬＧ２０のSLG IDとその配下のアドレスレンジと当該SLG IDのＳＬＧ２０で終端されているトンネルのトンネルＩＤとを通知する。なお、アドレスレンジとは、ＮＷ端点に配備されているＳＬＧ２０が受信するパケットのＩＰアドレスの範囲のことである。
具体的には、ＮＷコントローラ１０１は、（SLG ID「１０１」，アドレスレンジ「A1/A2/A3…」，トンネルＩＤ「トンネル１，トンネル２」）と、（SLG ID「１０２」，アドレスレンジ「B1/B2/B3…」，トンネルＩＤ「トンネル３，トンネル４」）とをＮＷコントローラ１０２に通知する。
なお、ＮＷコントローラ１０３も同様に、上記の（１－２）を行う。つまり、ＮＷコントローラ１０３も同様に、自ドメインにおけるＮＷ端点のＳＬＧ２０のSLG IDとその配下のアドレスレンジと当該SLG IDのＳＬＧ２０で終端されているトンネルのトンネルＩＤとを通知する。
（１－３）ＮＷコントローラ１０２は、隣接ドメインのＮＷコントローラ１０からの通知を受信した場合、この通知内容に含まれるトンネルＩＤのトンネルを終端しているＳＬＧ３０に対して、スライス転送テーブルを設定する。
例えば、ＮＷコントローラ１０１からの通知を受信した場合、ＮＷコントローラ１０２は、トンネル１及びトンネル２を終端しているＳＬＧ３０１に対してスライス転送テーブルを設定すると共に、トンネル３及びトンネル４を終端しているＳＬＧ３０２に対してスライス転送テーブルを設定する。
同様に、ＮＷコントローラ１０３からの通知を受信した場合、ＮＷコントローラ１０２は、トンネル１３～トンネル１８を終端しているＳＬＧ３０３に対してスライス転送テーブルを設定する。
ここで、スライス転送テーブルとは転送先トンネルを決定するためのテーブルである。スライス転送テーブルの一例を図５に示す。図５に示すスライス転送テーブルはSLG IDとトンネルＩＤと当該トンネルＩＤのトンネルの転送設定種別（転送優先度、信頼性、経由ＮＦ等）とを対応付けた情報が格納されたテーブルである。これの情報のうち、SLG ID及びトンネルＩＤは隣接するドメインのＮＷコントローラからの通知に含まれているSLG ID及びトンネルＩＤである。一方で、トンネルの転送設定種別は当該トンネルＩＤのトンネルに予め設定されている転送設定種別（転送優先度、信頼性、経由ＮＦ等）である。
（１－４）次に、ＮＷコントローラ１０２は、上記の１－３で通知を受信した受信元のドメイン以外の隣接ドメインのＮＷコントローラ１０に対して、当該通知に含まれるSLG ID及びアドレスレンジと、自ドメイン内のＳＬＧ３０と当該隣接ドメイン内のＳＬＧとの間を接続しているトンネルのトンネルＩＤとを通知する。
例えば、上記の１－３でＮＷコントローラ１０１から通知を受信した場合、ＮＷコントローラ１０２は、ＤＣ内ＮＷのＮＷコントローラ１０３に対して、当該通知に含まれるSLG ID「１０１」及びアドレスレンジ「A1/A2/A3…」並びにSLG ID「１０２」及びアドレスレンジ「B1/B2/B3…」と、コアＮＷのＳＬＧ３０３とＤＣ内ＮＷのＳＬＧ２０３及びＳＬＧ２０４との間を接続しているトンネルのトンネルＩＤ「トンネル１３，トンネル１４，・・・，トンネル１８」を通知する。
同様に、例えば、上記の１－３でＮＷコントローラ１０３から通知を受信した場合、ＮＷコントローラ１０２は、アクセスＮＷのＮＷコントローラ１０１に対して、当該通知に含まれるSLG ID「２０１」及びアドレスレンジ「C1/C2/C3…」並びにSLG ID「２０２」及びアドレスレンジ「D1/D2/D3…」と、コアＮＷのＳＬＧ３０１及びＳＬＧ３０２とアクセス内ＮＷのＳＬＧ２０１及びＳＬＧ２０１との間を接続しているトンネルのトンネルＩＤ「トンネル１，トンネル２，トンネル３，トンネル４」を通知する。
（１－５）そして、ＮＷコントローラ１０３は、コアＮＷのＮＷコントローラ１０２からの通知を受信した場合、当該通知に含まれるトンネルＩＤを終端しているＳＬＧ２０に対して、当該通知に含まれるSLG IDとアドレスレンジとを対応付けたSLG ID-アドレス対応テーブルを設定する。また、ＮＷコントローラ１０３は、上記の１－３と同様に、当該通知に含まれるトンネルＩＤを終端しているＳＬＧ２０に対してスライス転送テーブルを設定する。
なお、ＮＷコントローラ１０１も同様に、コアＮＷのＮＷコントローラ１０２からの通知を受信した場合、当該通知に含まれるトンネルＩＤを終端しているＳＬＧ２０に対して、SLG ID-アドレス対応テーブルを設定すると共に、スライス転送テーブルを設定する。
ここで、SLG ID-アドレス対応テーブルとはアドレスレンジからSLG-IDを特定するためのテーブルである。SLG ID-アドレス対応テーブルの一例を図６に示す。図６に示すSLG ID-アドレス対応テーブルはSLG-IDとアドレスレンジとを対応付けた情報が格納されたテーブルである。
なお、例えば、図６に示すSLG-ID-アドレス対応テーブルがＳＬＧ２０３に設定されているものとした場合、アドレスレンジ「C1/C2/C3…」とSLG ID「２０１」の対応付けは自明な対応付け（つまり、自身のSLG IDと自身の配下のアドレスレンジとの対応付け）である。SLG-ID-アドレス対応テーブルには、このような自明な対応付けも含まれる。
以上の１－１～１－５により、端点ドメイン（つまり、図３に示す例ではアクセスＮＷ及びＤＣ内ＮＷ）に配備されている各ＳＬＧ２０には5-tuple-スライス要件対応テーブルとスライス転送テーブルとSLG-ID-アドレス対応テーブルとが設定され、中継ドメイン（つまり、図３に示す例ではコアＮＷ）に配備されている各ＳＬＧ３０にはスライス転送テーブルが設定される。後述する転送処理では、これらのテーブルを用いて、スライスＩＤの付与や転送先トンネルの決定（つまり、転送先トンネルへのパケットの振分）が行なわれる。なお、以降の２－１～２－５では、一例として、端末からサーバ／ＶＭにパケットを送信する場合について説明する。ただし、サーバ／ＶＭから端末にパケットを送信する場合についても同様である。
（２－１）アクセスＮＷに配備されているＳＬＧ２０は、端末からパケットを受信すると、5-tuple-スライス要件対応テーブル参照して、当該パケットの5-tuple情報に対応するスライス要件（事業者ＩＤ、転送優先度、信頼性、経由ＮＦ）を特定すると共に、SLG-ID-アドレス対応テーブルを参照して、当該5-tuple情報に含まれる送信先ＩＰアドレスのアドレスレンジに対応するSLG IDを特定する。そして、当該ＳＬＧ２０は、特定したスライス要件とSLG IDとをスライスＩＤとして当該パケットのヘッダに付与する。
（２－２）次に、当該ＳＬＧ２０は、スライス転送テーブルを参照して、上記の２－１で付与したスライスＩＤに含まれるスライス要件及びSLG IDに対応するトンネルＩＤ（つまり、当該スライス要件に含まれる転送優先度、信頼性及び経由ＮＦとSLG IDとに対応するトンネルＩＤ）のトンネルを転送先として決定し、この転送先のトンネルに当該パケットを出力する。
（２－３）コアＮＷに配備されているＳＬＧ３０（例えば、ＳＬＧ３０２）は、パケットを受信すると、スライス転送テーブルを参照して、当該パケットに付与されているスライスＩＤに含まれるスライス要件及びSLG IDに対応するトンネルＩＤのトンネルを転送先として決定し、この転送先のトンネルに当該パケットを出力する。
（２－４）同様に、コアＮＷに配備されているＳＬＧ３０（例えば、ＳＬＧ３０３）は、パケットを受信すると、スライス転送テーブルを参照して、当該パケットに付与されているスライスＩＤに含まれるスライス要件及びSLG IDに対応するトンネルＩＤのトンネルを転送先として決定し、この転送先のトンネルに当該パケットを出力する。
（２－５）そして、ＤＣ内ＮＷに配備されているＳＬＧ２０（例えば、ＳＬＧ２０２）は、パケットを受信すると、当該パケットに付与されているスライスＩＤを削除した上で、通常のルーティング等と同様に送信先ＩＰアドレス等に基づいて該当の出力先に当該パケットを出力する。
以上の２－１～２－５により、Ｅ２Ｅスライスが実現される。このとき、本実施形態では、入口部分となるＳＬＧ２０で5-tuple情報に基づいてパケットにスライスＩＤを付与することで、中継部分のＳＬＧ３０ではスライスＩＤのみに基づいて転送先トンネルを決定することが可能となる。これにより、上述したように、例えば、転送テーブルの増大抑制や振分設定のリードタイムの増加抑制、他ドメインのＮＷトポロジの管理不要、経路変更時の迅速化等を実現することができる。
＜機能構成＞
次に、本実施形態に係るＮＷコントローラ１０、ＳＬＧ２０及びＳＬＧ３０の機能構成について説明する。なお、ＳＬＧ２０は端点ドメインに配備されたスライスゲートウェイであり、ＳＬＧ３０は中継ドメインに配備されたスライスゲートウェイである。
図７に示すように、本実施形態に係るＮＷコントローラ１０は、ドメイン間連携部１０１と、ＳＬＧ管理部１０２とを有する。これら各部は、例えば、ＮＷコントローラ１０にインストールされた１以上のプログラムが、後述するプロセッサ５０５に実行させる処理により実現される。
ＮＷコントローラ１０が端点ドメインに配備されている場合、ドメイン間連携部１０１は、以下の各種処理を行う。
・隣接ドメインのＮＷコントローラ１０に対して、ＳＬＧ管理部１０２が発行したSLG IDと当該SLG IDのＳＬＧ２０の配下のアドレスレンジ（つまり、当該ＳＬＧ２０に接続される端末やサーバ／ＶＭ等が使用するアドレスレンジ）と当該ＳＬＧ２０で終端されているトンネルのトンネルＩＤとを通知する。
・隣接ドメインのＮＷコントローラ１０からの通知を受信すると、この通知に含まれる情報をＳＬＧ管理部１０２に渡す。
一方で、ＮＷコントローラ１０が中継ドメインに配備されている場合、ドメイン間連携部１０１は、以下の各種処理を行う。
・隣接ドメインのＮＷコントローラ１０からの通知を受信すると、当該隣接ドメイン以外の他の隣接ドメインのＮＷコントローラ１０に対して、当該通知に含まれるSLG ID及びアドレスレンジと、自ドメイン内のＳＬＧ３０と当該他の隣接ドメイン内のＳＬＧ（ＳＬＧ２０又はＳＬＧ３０）との間を接続しているトンネルのトンネルＩＤとを通知する。
・隣接ドメインのＮＷコントローラ１０からの通知を受信すると、この通知に含まれる情報をＳＬＧ管理部１０２に渡す。
ＳＬＧ管理部１０２は、各種情報（例えば、隣接ドメイン間のトンネル設定、ＮＷコントローラ１０が端点ドメインに配備されている場合はＳＬＧ２０に接続されるアドレスレンジ等）を管理する。また、ＳＬＧ管理部１０２は、各ＳＬＧ（ＳＬＧ２０又はＳＬＧ３０）に各種テーブル（ＮＷコントローラ１０が端点ドメインに配備されている場合は5-tuple-スライス要件対応テーブルとスライス転送テーブルとSLG-ID-アドレス対応テーブル、一方で、ＮＷコントローラ１０が中継ドメインに配備されている場合はスライス転送テーブル）を設定する。なお、上述したように、5-tuple-スライス要件対応テーブルに格納されている情報（つまり、5-tuple情報とスライス要件）は、例えば、スライスを利用するサービス事業者等から事前に提供される情報である。
ＮＷコントローラ１０が端点ドメインに配備されている場合、ＳＬＧ管理部１０２は、以下の各種処理を行う。
・ＳＬＧ２０毎にユニークなSLG IDを発行する。SLG IDの発行方法としては、例えば、予めドメイン毎に設定可能な値の範囲を、ドメインを管理するＮＷ事業者間で調整しておき、その範囲の中で空いている値を使用する等の方法が考えられる。
・ＳＬＧ２０のスライスＩＤ設定部２０３に対して、「当該ＳＬＧ２０に割り当てられたSLG IDを含むスライスＩＤが付与されたパケットを受信した場合、当該スライスＩＤを削除する」設定を行う。
・ドメイン間連携部１０１から渡された情報に含まれるトンネルＩＤのトンネルを終端しているＳＬＧ２０に対して、当該情報に含まれるSLG IDとアドレスレンジとを対応付けた情報で構成されるテーブルをSLG-ID-アドレス対応テーブルとして設定する。
・ドメイン間連携部１０１から渡された情報に含まれるトンネルＩＤのトンネルを終端しているＳＬＧ２０に対して、当該情報に含まれるSLG ID及びトンネルＩＤと当該トンネルＩＤのトンネルの転送設定種別（転送優先度、信頼性、経由ＮＦ等）とを対応付けた情報で構成されるテーブルをスライス転送テーブルとして設定する。
一方で、ＮＷコントローラ１０が中継ドメインに配備されている場合、ＳＬＧ管理部１０２は、以下の各種処理を行う。
・ドメイン間連携部１０１から渡された情報に含まれるトンネルＩＤのトンネルを終端しているＳＬＧ３０に対して、当該情報に含まれるSLG ID及びトンネルＩＤと当該トンネルＩＤのトンネルの転送設定種別（転送優先度、信頼性、経由ＮＦ等）とを対応付けた情報で構成されるテーブルをスライス転送テーブルとして設定する。
図７に示すように、本実施形態に係るＳＬＧ２０は、テーブル管理部２０１と、転送先決定部２０２と、スライスＩＤ設定部２０３と、トンネル制御部２０４とを有する。これら各部は、例えば、ＳＬＧ２０にインストールされた１以上のプログラムが、後述するプロセッサ６０３に実行させる処理により実現される。
テーブル管理部２０１は、ＳＬＧ管理部１０２から設定される5-tuple-スライス要件対応テーブルとスライス転送テーブルとSLG-ID-アドレス対応テーブルとを管理する。なお、これらのテーブルは、例えば、後述するメモリ装置６０４に格納される。
転送先決定部２０２は、パケットに付与されているスライスＩＤに含まれるSLG IDやスライス要件（転送優先度、信頼性、経由ＮＦ等）に基づいて以下の各種処理を行う。
・スライス転送テーブルを参照して、パケットに付与されているスライスＩＤに含まれるスライス要件及びSLG IDに対応するトンネルＩＤを特定する。
・上記で特定したトンネルＩＤから当該パケットを出力するようにトンネル制御部２０４に処理を依頼する。
また、転送先決定部２０２は、パケットにスライスＩＤが付与されていない場合（つまり、パケットからスライスＩＤが削除された場合）、通常のルーティング等により端末やサーバ／ＶＭ等にパケットを出力する。
スライスＩＤ設定部２０３は、5-tuple-スライス要件対応テーブルを参照して、端末又はサーバ／ＶＭ等から受信したパケットに含まれる5-tuple情報に対応するスライス要件を特定すると共に、SLG-ID-アドレス対応テーブルを参照して、当該5-tuple情報に含まれる送信先ＩＰアドレスに対応するSLG IDを特定し、特定したスライス要件及びSLG IDをスライスＩＤとして当該パケットのヘッダに付与する。そして、スライスＩＤ設定部２０３は、スライスＩＤを付与したパケットの処理を転送先決定部２０２に依頼する。
また、スライスＩＤ設定部２０３は、トンネル制御部２０４からパケットの処理を依頼された場合、このパケットに付与されているスライスＩＤに含まれるSLG IDを確認し、自身に割り当てられているSLG IDと一致するか否かを判定する。そして、スライスＩＤ設定部２０３は、スライスＩＤに含まれるSLG IDと自身に割り当てられているSLG IDとが一致する場合は当該パケットからスライスＩＤを削除した上で、このパケットの処理を転送先決定部２０２に依頼する。一方で、スライスＩＤに含まれるSLG IDと自身に割り当てられているSLG IDとが一致しない場合は、スライスＩＤ設定部２０３は、当該パケットを不正パケットして破棄する。
トンネル制御部２０４は、トンネルの終端処理（例えば、パケットを出力（送信）する場合はトンネル用のヘッダ（トンネルヘッダ）の付与、パケットを受信した場合はトンネルヘッダの削除）を行う。このとき、トンネル制御部２０４は、トンネル毎に設定されている転送優先度に合わせてトンネルヘッダの転送優先度を示すフィールド（例えば、ＩＰヘッダの場合のＴｏＳ（Type of Service）フィールド等）に対して適切な値を付与すると共に、当該転送優先度に合わせてトンネルヘッダでカプセリングしたパケットの優先制御（例えば、Priority Queuing等）を行う。
また、トンネル制御部２０４は、隣接ドメインのＳＬＧ３０からのパケットを受信した場合には、上述した終端処理（つまり、パケットヘッダの削除）を行った後、パケットの処理をスライスＩＤ設定部２０３に依頼する。
図７に示すように、本実施形態に係るＳＬＧ３０は、テーブル管理部３０１と、転送先決定部３０２と、トンネル制御部３０３とを有する。これら各部は、例えば、ＳＬＧ３０にインストールされた１以上のプログラムが、後述するプロセッサ６０３に実行させる処理により実現される。
テーブル管理部３０１は、ＳＬＧ管理部１０２から設定されるスライス転送テーブルを管理する。なお、このスライス転送テーブルは、例えば、後述するメモリ装置６０４に格納される。
転送先決定部３０２は、パケットに付与されているスライスＩＤに含まれるSLG IDやスライス要件（転送優先度、信頼性、経由ＮＦ等）に基づいて以下の各種処理を行う。
・スライス転送テーブルを参照して、パケットに付与されているスライスＩＤに含まれるスライス要件及びSLG IDに対応するトンネルＩＤを特定する。
・上記で特定したトンネルＩＤから当該パケットを出力するようにトンネル制御部２０４に処理を依頼する。
トンネル制御部３０３は、トンネルの終端処理（例えば、パケットを出力（送信）する場合はトンネル用のヘッダ（トンネルヘッダ）の付与、パケットを受信した場合はトンネルヘッダの削除）を行う。このとき、トンネル制御部２０４は、トンネル毎に設定されている転送優先度に合わせてトンネルヘッダの転送優先度を示すフィールド（例えば、ＩＰヘッダの場合のＴｏＳ（Type of Service）フィールド等）に対して適切な値を付与すると共に、当該転送優先度に合わせてトンネルヘッダでカプセリングしたパケットの優先制御（例えば、Priority Queuing等）を行う。
また、トンネル制御部２０４は、隣接ドメインのＳＬＧ（ＳＬＧ２０又はＳＬＧ３０）からのパケットを受信した場合には、上述した終端処理（つまり、パケットヘッダの削除）を行った後、パケットの処理を転送先決定部３０２に依頼する。
＜一実施例における転送処理の流れ＞
以降では、一実施例として、図３に示すＮＷ構成において、アドレスレンジ「B1/B2/B3…」の端末からのパケットを、トンネル４とトンネル１０とトンネル１４とを接続することで実現されるスライスを介して、アドレスレンジ「C1/C2/C3…」のサーバ／ＶＭ等に送信する場合の転送処理について、図８を参照しながら説明する。
Ｓ１０１：まず、ＳＬＧ２０２のスライスＩＤ設定部２０３は、5-tuple-スライス要件対応テーブルを参照して、端末からのパケットに含まれる5-tuple情報に対応するスライス要件を特定すると共に、SLG-ID-アドレス対応テーブルを参照して、当該5-tuple情報に含まれる送信先ＩＰアドレスに対応するSLG ID「２０１」を特定する。そして、ＳＬＧ２０２のスライスＩＤ設定部２０３は、特定したスライス要件及びSLG ID「２０１」をスライスＩＤとして当該パケットのヘッダに付与した後、パケットの処理を転送先決定部２０２に依頼する。
Ｓ１０２：次に、ＳＬＧ２０２の転送先決定部２０２は、スライス転送テーブルを参照して、上記のＳ１０１でパケットに付与されたスライスＩＤに含まれるスライス要件及びSLG ID「２０１」に対応するトンネルＩＤ「４」を特定（決定）する。そして、ＳＬＧ２０２の転送先決定部２０２は、パケットの処理をトンネル制御部２０４に依頼する。
Ｓ１０３：続いて、ＳＬＧ２０２のトンネル制御部２０４は、上記のＳ１０２で決定されたトンネルＩＤ「４」に対応するトンネルのトンネルヘッダでパケットをカプセリングした後、当該トンネルＩＤ「４」のトンネルからパケットを出力する。なお、このとき、トンネルヘッダには転送優先度等が設定される。
Ｓ２０１：次に、ＳＬＧ３０２のトンネル制御部３０３は、トンネルＩＤ「４」のトンネルを介してパケットを受信すると、当該パケットからトンネルヘッダを削除する。そして、ＳＬＧ３０２のトンネル制御部３０３は、パケットの処理を転送先決定部３０２に依頼する。
Ｓ２０２：次に、ＳＬＧ３０２の転送先決定部３０２は、スライス転送テーブルを参照して、上記のＳ２０１でトンネルヘッダが削除されたパケットに付与されているスライスＩＤに含まれるスライス要件及びSLG ID「２０１」に対応するトンネルＩＤ「１０」を特定（決定）する。そして、ＳＬＧ３０２の転送先決定部３０２は、パケットの処理をトンネル制御部３０３に依頼する。
Ｓ２０３：続いて、ＳＬＧ３０２のトンネル制御部３０３は、上記のＳ２０２で決定されたトンネルＩＤ「１０」に対応するトンネルのトンネルヘッダでパケットをカプセリングした後、当該トンネルＩＤ「１０」のトンネルからパケットを出力する。なお、このとき、トンネルヘッダには転送優先度等が設定される。
Ｓ３０１：次に、ＳＬＧ３０３のトンネル制御部３０３は、トンネルＩＤ「１０」のトンネルを介してパケットを受信すると、当該パケットからトンネルヘッダを削除する。そして、ＳＬＧ３０３のトンネル制御部３０３は、パケットの処理を転送先決定部３０２に依頼する。
Ｓ３０２：次に、ＳＬＧ３０３の転送先決定部３０２は、スライス転送テーブルを参照して、上記のＳ３０１でトンネルヘッダが削除されたパケットに付与されているスライスＩＤに含まれるスライス要件及びSLG ID「２０１」に対応するトンネルＩＤ「１４」を特定（決定）する。そして、ＳＬＧ３０３の転送先決定部３０２は、パケットの処理をトンネル制御部３０３に依頼する。
Ｓ３０３：続いて、ＳＬＧ３０３のトンネル制御部３０３は、上記のＳ３０２で決定されたトンネルＩＤ「１４」に対応するトンネルのトンネルヘッダでパケットをカプセリングした後、当該トンネルＩＤ「１４」のトンネルからパケットを出力する。なお、このとき、トンネルヘッダには転送優先度等が設定される。
Ｓ４０１：次に、ＳＬＧ２０３のトンネル制御部２０４は、トンネルＩＤ「１４」のトンネルを介してパケットを受信すると、当該パケットからトンネルヘッダを削除する。そして、ＳＬＧ２０３のトンネル制御部２０４は、パケットの処理をスライスＩＤ設定部２０３に依頼する。
Ｓ４０２：次に、ＳＬＧ２０３のスライスＩＤ設定部２０３は、上記のＳ４０１でトンネルヘッダが削除されたパケットに付与されているスライスＩＤに含まれるSLG ID「２０１」と自身のSLG ID「２０１」と一致しているか否かを判定する。本実施例では、これらのSLG IDは一致していると判定されるため、ＳＬＧ２０３のトンネル制御部２０４は、当該パケットに付与されているスライスＩＤを削除する。そして、ＳＬＧ２０３のスライスＩＤ設定部２０３は、パケットの処理を転送先決定部２０２に依頼する。
Ｓ４０３：続いて、ＳＬＧ２０３の転送先決定部２０２は、パケットにスライスＩＤが付与されていないため、通常のルーティング等（つまり、送信先ＩＰアドレスに従ったルーティング等）により端末やサーバ／ＶＭ等にパケットを出力する。
以上により、端末からのパケットが、スライスを介して、サーバ／ＶＭ等に送信される。なお、図８では、端末からサーバ／ＶＭ等にパケットを送信する場合について説明したが、サーバ／ＶＭ等から端末にパケットを送信する場合も同様である。
＜ハードウェア構成＞
最後に、本実施形態に係るＮＷコントローラ１０、ＳＬＧ２０及びＳＬＧ３０のハードウェア構成について説明する。
≪ＮＷコントローラ１０≫
図９に示すように、本実施形態に係るＮＷコントローラ１０は、入力装置５０１と、表示装置５０２と、外部Ｉ／Ｆ５０３と、通信Ｉ／Ｆ５０４と、プロセッサ５０５と、メモリ装置５０６とを有する。これら各ハードウェアは、それぞれがバス５０７を介して通信可能に接続されている。
入力装置５０１は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等である。表示装置５０２は、例えば、ディスプレイ等である。なお、ＮＷコントローラ１０は、入力装置５０１及び表示装置５０２のうちの少なくとも一方を有していなくてもよい。
外部Ｉ／Ｆ５０３は、例えば、記録媒体５０３ａ等の外部装置とのインタフェースである。なお、記録媒体５０３ａには、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＳＤメモリカード（Secure Digital memory card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリカード等がある。
通信Ｉ／Ｆ５０４は、通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。プロセッサ５０５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置である。メモリ装置５０６は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の各種記憶装置である。
本実施形態に係るＮＷコントローラ１０は、図９に示すハードウェア構成を有することにより、上述した各種処理を実現することができる。なお、図９に示すハードウェア構成は一例であって、ＮＷコントローラ１０は、他のハードウェア構成を有していてもよい。例えば、ＮＷコントローラ１０は、複数のプロセッサ５０５を有していてもよいし、複数のメモリ装置５０６を有していてもよい。
≪ＳＬＧ２０及びＳＬＧ３０≫
図１０に示すように、本実施形態に係るＳＬＧ２０及びＳＬＧ３０は、外部Ｉ／Ｆ６０１と、通信Ｉ／Ｆ６０２と、プロセッサ６０３と、メモリ装置６０４とを有する。これら各ハードウェアは、それぞれがバス６０５を介して通信可能に接続されている。
外部Ｉ／Ｆ６０１は、例えば、記録媒体６０１ａ等の外部装置とのインタフェースである。なお、記録媒体６０１ａには、例えば、ｍｉｃｒｏＳＤやＵＳＢメモリカード等がある。
通信Ｉ／Ｆ６０２は、通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。プロセッサ６０３は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置である。メモリ装置６０４は、例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の各種記憶装置である。
本実施形態に係るＳＬＧ２０及びＳＬＧ３０は、図１０に示すハードウェア構成を有することにより、上述した各種処理を実現することができる。なお、図１０に示すハードウェア構成は一例であって、ＳＬＧ２０及びＳＬＧ３０は、他のハードウェア構成を有していてもよい。例えば、ＳＬＧ２０及びＳＬＧ３０は、複数のプロセッサ６０３を有していてもよいし、複数のメモリ装置６０４を有していてもよい。
本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から逸脱することなく、種々の変形や変更、既知の技術との組み合わせ等が可能である。
１０ ＮＷコントローラ
２０ ＳＬＧ
３０ ＳＬＧ
１０１ ドメイン間連携部
１０２ ＳＬＧ管理部
２０１ テーブル管理部
２０２ 転送先決定部
２０３ スライスＩＤ設定部
２０４ トンネル制御部
３０１ テーブル管理部
３０２ 転送先決定部
３０３ トンネル制御部

Claims (5)

  1. 端末、サーバ又は仮想マシンからパケットを受信すると、前記パケットに含まれる5-tuple情報からスライスＩＤを作成し、作成したスライスＩＤを前記パケットに付与するスライスＩＤ設定手段と、
    転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無に関する要件を示すスライス要件と到達先のゲートウェイ装置を示すゲートウェイＩＤとを抽象化したスライスＩＤが付与されたパケットを受信すると、転送先のトンネルを決定するためのスライス転送テーブルを参照して、前記スライスＩＤに含まれるスライス要件及びゲートウェイＩＤに対応するトンネルを特定する転送先特定手段と、
    前記転送先特定手段により特定されたトンネルにより前記パケットを転送する転送手段と、
    を有し、
    前記スライスＩＤ設定手段は、
    5-tuple情報と、転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無とが対応付けられた5-tuple-スライス要件対応テーブルを参照して、前記パケットに含まれる5-tuple情報から転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無を特定し、特定した転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無に関する要件を示すスライス要件と、前記5-tuple情報に含まれる送信先ＩＰアドレスに対応するゲートウェイ装置を示すゲートウェイＩＤとを抽象化したスライスＩＤを作成する、ことを特徴とするゲートウェイ装置。
  2. 前記スライスＩＤ設定手段は、
    前記到達先のゲートウェイ装置を示すゲートウェイＩＤを特定するためのＩＤ-アドレス対応テーブルを参照して、前記5-tuple情報に含まれる送信先ＩＰアドレスに対応するゲートウェイ装置を示すゲートウェイＩＤを特定する、ことを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
  3. 前記スライスＩＤが付与されたパケットを受信すると、前記スライスＩＤに含まれるゲートウェイＩＤが、自身に割り当てられたゲートウェイＩＤと一致するか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により前記スライスＩＤに含まれるゲートウェイＩＤが、前記自身に割り当てられたゲートウェイＩＤと一致すると判定された場合、前記受信したパケットから前記スライスＩＤを削除する削除手段を有し、
    前記転送手段は、
    前記スライスＩＤが付与されたパケットを、前記パケットに含まれる送信先ＩＰアドレスに従ってルーティングする、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のゲートウェイ装置。
  4. 端末、サーバ又は仮想マシンからパケットを受信すると、前記パケットに含まれる5-tuple情報からスライスＩＤを作成し、作成したスライスＩＤを前記パケットに付与するスライスＩＤ設定手順と、
    転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無に関する要件を示すスライス要件と到達先のゲートウェイ装置を示すゲートウェイＩＤとを抽象化したスライスＩＤが付与されたパケットを受信すると、転送先のトンネルを決定するためのスライス転送テーブルを参照して、前記スライスＩＤに含まれるスライス要件及びゲートウェイＩＤに対応するトンネルを特定する転送先特定手順と、
    前記転送先特定手順で特定されたトンネルにより前記パケットを転送する転送手順と、
    をコンピュータが実行し、
    前記スライスＩＤ設定手順は、
    5-tuple情報と、転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無とが対応付けられた5-tuple-スライス要件対応テーブルを参照して、前記パケットに含まれる5-tuple情報から転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無を特定し、特定した転送優先度、信頼性及びネットワーク機能の経由有無に関する要件を示すスライス要件と、前記5-tuple情報に含まれる送信先ＩＰアドレスに対応するゲートウェイ装置を示すゲートウェイＩＤとを抽象化したスライスＩＤを作成する、ことを特徴とする方法。
  5. コンピュータを、請求項１乃至３の何れか一項に記載のゲートウェイ装置における各手段として機能させるためのプログラム。
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