JPWO2016068238A1

JPWO2016068238A1 - ネットワークの制御システム、制御装置、ネットワーク情報の管理方法及びプログラム

Info

Publication number: JPWO2016068238A1
Application number: JP2016556624A
Authority: JP
Inventors: 昌治森本; 鈴木　一哉; 一哉鈴木; 洋平飯澤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-08-17
Also published as: WO2016068238A1; EP3214806B1; ES2752765T3; EP3214806A4; EP3214806A1; US20170310597A1; US9967194B2

Abstract

複数のレイヤを利用して通信を行うネットワークにおけるレイヤ間のリソース情報やパス利用に必要な情報の共有化。ネットワークの制御システムは、下位レイヤ情報記憶部と、下位レイヤ制御情報変換部と、上位レイヤ情報記憶部と、上位レイヤ制御情報変換部と、統合レイヤ情報記憶部と、レイヤ統合部と、を備える。前記レイヤ統合部は、前記上位レイヤのネットワーク情報に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報を仮想リンクとして統合して前記統合レイヤのネットワーク情報を構成し、上位レイヤのポートの属性情報として下位レイヤが提供する仮想リンクを利用するために必要なラベル情報を付与する処理を含む前記統合レイヤ情報記憶部、前記下位レイヤ情報記憶部及び前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報の相互変換を行う。

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２０１４−２２１２３５号（２０１４年１０月３０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、ネットワークの制御システム、制御装置、ネットワーク情報の管理方法及びプログラムに関し、特に、複数のレイヤを利用して通信を行うネットワークの制御システム、制御装置、ネットワーク情報の管理方法及びプログラムに関する。

特許文献１に、マルチレイヤネットワークを制御するシステムの一例が記載されている。同文献のポリシベース通信管理システムは、複数のアクセス網、コア網より構成される通信ネットワークの各レイヤ毎に、管理ポリシを格納する手段と、該管理ポリシに従いレイヤを管理するポリシ管理手段とを備える。このポリシベース通信管理システムは、さらに、レイヤに対するイベントの発生時、ポリシ管理手段は該管理ポリシを検索し、該イベントの条件にマッチした管理ポリシのアクションが自レイヤのアクションでない場合、該ポリシ管理手段は自レイヤがクライアントとなり、他のレイヤをサーバレイヤとしてサーバレイヤのポリシ管理手段へアクション要求を行う手段と、サーバレイヤとしてアクション要求を受信し、該ポリシ管理手段が該管理ポリシを検索した結果、該アクションが自レイヤのアクションでない場合、クライアントレイヤのポリシ管理手段へ該アクション要求に対する回答を返送する手段と、アクション要求の実行結果が他レイヤから通知された場合、自レイヤの管理ポリシに従いポリシ管理を行う手段と、を備える。

特許文献２に、２つの仮想ネットワークを接続する際の設定作業を容易化できるという仮想ネットワークの接続装置が開示されている。同文献には、２つの仮想ネットワーク間の仮想リンクとこの仮想リンクに対応付けられた物理インタフェース情報との対応関係を示すマッピング情報を複製し、必要な書き換えを行うことで、接続対象の仮想ネットワークを制御する制御装置への設定を容易化する手法が開示されている。

特開２００２−８４２８０号公報特開２０１３−１５７８５５号公報

以下の分析は、本発明によって与えられたものである。特許文献１の第１の問題点は、あるレイヤのリソース情報を別のレイヤから知る手段が開示されていない点である。これは、特許文献１のポリシベース通信管理システムにおいては各レイヤの制御がポリシとして実現されており、レイヤ間の連携をポリシ適用の要求と応答の形態で行っているからである。

また、特許文献１の第２の問題点は、下位レイヤで生成した新たなパスを利用する際に必要となるラベル情報の受け渡しについて開示されていない点である。一般にネットワークは様々な装置で構成されており、レイヤやドメイン毎に制御手段が異なる。従って、下位レイヤが提供するパスを利用するためのラベル情報も異なる。この情報共有手段がないと上位レイヤから下位レイヤのパスを利用する方法がわからず、レイヤ間の連携やその自動化も難しい。

本発明の目的は、複数のレイヤを利用して通信を行うネットワークにおけるレイヤ間のリソース情報やパス利用に必要な情報の共有に貢献できるネットワークの制御システム、制御装置、ネットワーク情報の管理方法及びプログラムを提供することにある。

第１の視点によれば、下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、前記下位レイヤのネットワーク情報を保持する下位レイヤ情報記憶部と、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに下位レイヤデータ転送部の設定及び状態に基づいて、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記下位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する下位レイヤ制御情報変換部と、上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、前記上位レイヤのネットワーク情報を保持する上位レイヤ情報記憶部と、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに上位レイヤ用スイッチの設定及び状態に基づいて、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する上位レイヤ制御情報変換部と、前記下位レイヤのネットワーク情報と、前記上位レイヤのネットワーク情報とを統合した統合レイヤのネットワーク情報を保持する統合レイヤ情報記憶部と、前記上位レイヤのネットワーク情報に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報を仮想リンクとして統合して前記統合レイヤのネットワーク情報を構成し、上位レイヤのポートの属性情報として下位レイヤが提供する仮想リンクを利用するために必要なラベル情報を付与する処理を含む前記統合レイヤ情報記憶部、前記下位レイヤ情報記憶部及び前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報の相互変換を行うレイヤ統合部と、を備えるネットワークの制御システムが提供される。

第２の視点によれば、下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、に接続された制御装置であって、下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、前記下位レイヤのネットワーク情報を保持する下位レイヤ情報記憶部と、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに下位レイヤデータ転送部の設定及び状態に基づいて、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記下位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する下位レイヤ制御情報変換部と、上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、前記上位レイヤのネットワーク情報を保持する上位レイヤ情報記憶部と、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに上位レイヤ用スイッチの設定及び状態に基づいて、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する上位レイヤ制御情報変換部と、前記下位レイヤのネットワーク情報と、前記上位レイヤのネットワーク情報とを統合した統合レイヤのネットワーク情報を保持する統合レイヤ情報記憶部と、前記上位レイヤのネットワーク情報に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報を仮想リンクとして統合して前記統合レイヤのネットワーク情報を構成し、上位レイヤのポートの属性情報として下位レイヤが提供する仮想リンクを利用するために必要なラベル情報を付与する処理を含む前記統合レイヤ情報記憶部、前記下位レイヤ情報記憶部及び前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報の相互変換を行うレイヤ統合部と、を備える制御装置が提供される。

第３の視点によれば、下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、に接続され、前記下位レイヤのネットワーク情報を保持する下位レイヤ情報記憶部と、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに下位レイヤデータ転送部の設定及び状態に基づいて、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記下位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する下位レイヤ制御情報変換部と、前記上位レイヤのネットワーク情報を保持する上位レイヤ情報記憶部と、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに上位レイヤ用スイッチの設定及び状態に基づいて、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する上位レイヤ制御情報変換部と、前記下位レイヤのネットワーク情報と、前記上位レイヤのネットワーク情報とを統合した統合レイヤのネットワーク情報を保持する統合レイヤ情報記憶部と、を備える制御装置が、前記上位レイヤのネットワーク情報に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報を仮想リンクとして統合して前記統合レイヤのネットワーク情報を構成するステップと、上位レイヤのポートの属性情報として下位レイヤが提供する仮想リンクを利用するために必要なラベル情報を付与する処理を含む前記統合レイヤ情報記憶部、前記下位レイヤ情報記憶部及び前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報の相互変換を行うステップと、を含むネットワーク情報の管理方法が提供される。本方法は、上記複数レイヤのデータ転送部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、下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、に接続され、前記下位レイヤのネットワーク情報を保持する下位レイヤ情報記憶部と、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに下位レイヤデータ転送部の設定及び状態に基づいて、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記下位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する下位レイヤ制御情報変換部と、前記上位レイヤのネットワーク情報を保持する上位レイヤ情報記憶部と、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに上位レイヤ用スイッチの設定及び状態に基づいて、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する上位レイヤ制御情報変換部と、前記下位レイヤのネットワーク情報と、前記上位レイヤのネットワーク情報とを統合した統合レイヤのネットワーク情報を保持する統合レイヤ情報記憶部と、を備える制御装置を構成するコンピュータに、前記上位レイヤのネットワーク情報に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報を仮想リンクとして統合して前記統合レイヤのネットワーク情報を構成する処理と、上位レイヤのポートの属性情報として下位レイヤが提供する仮想リンクを利用するために必要なラベル情報を付与する処理を含む前記統合レイヤ情報記憶部、前記下位レイヤ情報記憶部及び前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報の相互変換を行う処理と、を実行させるコンピュータ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、複数のレイヤを利用して通信を行うネットワークにおけるレイヤ間のリソース情報やパス利用に必要な情報の共有に貢献することが可能となる。即ち、本発明は、ネットワークの制御システムや制御装置を、より好適な形態で可視化して統合表示する機能を備えたものへと変換するものともなっている。

本発明の第１の実施形態のシステム構成を示す図である。本発明の第１の実施形態のシステムの動作を表した流れ図である。本発明の第１の実施形態のシステムが境界情報の設定を受け付けた際の動作を表した流れ図である。本発明の第１の実施形態のシステムが下位レイヤのフローの設定を受け付けた際の動作を表した流れ図である。本発明の第１の実施形態のシステムによる統合レイヤのフロー設定動作を表した流れ図である。本発明の第１の実施形態のシステムによる上位レイヤのフロー設定動作を表した流れ図である。本発明の第１の実施形態のシステムに作成される統合レイヤのネットワーク情報の作成過程を説明するための図である。本発明の第２の実施形態のシステム構成を示す図である。本発明の第２の実施形態で用いる境界情報の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態で取り扱うポートの属性情報の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態の統合レイヤ用ネットワークデータベース（統合レイヤ用ＮＷＤＢ）に登録されるフロー情報の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチに設定されるフロー情報の一例を示す図である。

［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１は、本発明の第１の実施形態のネットワーク制御システムの構成を示す図である。図１を参照すると、下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部５００と、下位レイヤデータ転送部５００を介して上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部５０１、５０２とに、コンピュータ１００Ａを接続した構成が示されている。

コンピュータ１００Ａは（中央処理装置；プロセッサ；データ処理装置）、統合レイヤ情報記憶部３０２と、レイヤ統合部２００と、下位レイヤ情報記憶部３００と、上位レイヤ情報記憶部３０１と、下位レイヤ制御情報変換部４００と、上位レイヤ制御情報変換部４０１と、を備えている。

下位レイヤ情報記憶部３００は、下位レイヤのネットワーク情報を保持する。ここで「下位レイヤのネットワーク情報」とは、下位レイヤのノードやポートの接続関係、リンク等によって記述されたネットワークトポロジ情報（以下、「トポロジ情報」と呼ぶ。）と、端点間の通信を表すフロー情報とが含まれる。また、本実施形態においては、「下位レイヤのネットワーク情報」には、ネットワーク上を流れる一部のパケット情報と、それらの属性情報も含まれるものとする。これらネットワーク情報は、後記する下位レイヤ制御情報変換部４００によって登録されるほか、人またはプログラム等によって登録、更新される場合がある。

下位レイヤ制御情報変換部４００は、自身が管理する下位レイヤデータ転送部５００の設定及び状態に関する情報（以下、「設定・状態情報」）を取得して、ネットワーク情報に変換し下位レイヤ情報記憶部３００に登録する。また、下位レイヤ制御情報変換部４００は、下位レイヤ情報記憶部３００において登録・更新・削除がなされると、その内容に応じ、下位レイヤデータ転送部５００の設定や状態を更新・制御する。例えば、下位レイヤ制御情報変換部４００は、下位レイヤデータ転送部５００から収集した情報に基づいてネットワークトポロジの変化を検出し、下位レイヤ情報記憶部３００に保持されているトポロジ情報を更新する。また、下位レイヤ制御情報変換部４００は、下位レイヤ情報記憶部３００に保持されたフロー情報に変化が生じると、下位レイヤデータ転送部５００に対し、当該フロー情報の変化に応じた設定変更や制御を行う。

上位レイヤ情報記憶部３０１は、上位レイヤのネットワーク情報を保持する。ここで「上位レイヤのネットワーク情報」とは、上位レイヤのノードやポートの接続関係、リンクによって記述されたトポロジ情報と、端点間の通信を表すフロー情報と、ネットワーク上を流れる一部のパケット情報等が含まれる。ここで、上位レイヤのフロー情報には、ポートやヘッダ等のマッチ条件と、当該マッチ条件に適合するフローの出力先（出力ポート）やヘッダ変換内容等のアクションのほか、フローが経由するリンク情報（経路情報）等が含まれる。

上位レイヤ制御情報変換部４０１は、上位レイヤデータ転送部５０１、５０２から、これらの設定・状態情報を取得して、ネットワーク情報に変換し上位レイヤ情報記憶部３０１に登録する。また、上位レイヤ制御情報変換部４０１は、上位レイヤ情報記憶部３０１において登録・更新・削除がなされると、その内容に応じ、上位レイヤデータ転送部５０１、５０２の設定や状態を更新・制御する。

レイヤ統合部２００は、統合レイヤ情報記憶部３０２の内容と、下位レイヤ情報記憶部３００及び上位レイヤ情報記憶部３０１のネットワーク情報とを相互変換する動作を行う。具体的には、レイヤ統合部２００は、前記下位レイヤ情報記憶部３００と前記上位レイヤ情報記憶部３０１の情報を参照して、上位レイヤのネットワーク情報に下位レイヤのフローの情報を仮想リンクとして統合し、統合レイヤのネットワーク情報を構成する。構成したネットワーク情報は、統合レイヤ情報記憶部３０２に保存される。また、レイヤ統合部２００は、上位レイヤのノード間の仮想ポートと、前記仮想リンクの情報とを対応付けて、上位レイヤ情報記憶部３０１の属性情報として保存する。さらに、レイヤ統合部２００は、統合レイヤ情報記憶部３０２に登録されたフローの情報を、必要に応じて２以上のフローに分解し上位レイヤ情報記憶部３０１に登録する。

また、レイヤ統合部２００は、前記統合レイヤのネットワーク情報を構成するにあたり、下位レイヤと上位レイヤのポート間の接続情報（以降、「境界情報」と呼ぶ）を参照する（図８参照）。

下位レイヤデータ転送部５００は、下位レイヤ制御情報変換部４００より設定された転送ルールに従ってデータを転送するスイッチ等によって構成される。

上位レイヤデータ転送部５０１、５０２は、上位レイヤ制御情報変換部４０１より設定されたルールに従ってデータを転送する。

なお、図１に示したコンピュータ１００Ａの各部（処理手段）は、コンピュータ１００Ａ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。また、図１の例では、１台のコンピュータ１００Ａに各処理手段を配置しているが、複数台のコンピュータを用いて図１のコンピュータ１００Ａ相当の構成とすることも可能である。例えば、レイヤ統合部２００、下位レイヤ制御情報変換部４００及び上位レイヤ制御情報変換部４０１に相当する機能をそれぞれ別のコンピュータに担わせ、これらコンピュータを接続した構成を採用することもできる。

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。以下の説明では、初期状態として、以下のようにネットワーク情報が設定されているものとする。下位レイヤ情報記憶部３００には、下位レイヤ制御情報変換部４００により登録された下位レイヤデータ転送部５００の設定・状態が保持されている。上位レイヤ情報記憶部３０１には、上位レイヤ制御情報変換部４０１により登録された上位レイヤデータ転送部５０１、５０２の設定・状態が保持されている。また、統合レイヤ情報記憶部３０２には、上位レイヤ情報記憶部３０１に登録されたトポロジ情報（統合前）が保持されている（図７（ａ）参照）。

まず、境界情報の入力、設定が行われる（図２のＳ１０）。境界情報の入力、設定が行われると、レイヤ統合部２００は、境界情報を参照し、下位レイヤ情報記憶部３００と上位レイヤ情報記憶部３０１とが保持するネットワーク情報のうち境界となるそれぞれのレイヤのポートの組を複数指定する（図３のＳ１００）。次に、レイヤ統合部２００は、前記指定された境界情報に含まれるポートを統合レイヤ情報記憶部３０２のトポロジ情報から削除する（図３のＳ１０１、図７（ｂ）参照）。

次に、下位レイヤ情報記憶部３００へのフローの登録が行われる（図２のＳ２０）。下位レイヤ情報記憶部３００にフローの登録が行われると（図４のＳ２００）、レイヤ統合部２００は、フローの入力ポートと出力ポートが境界情報に含まれているか否かを確認する（図４のＳ２０１）。フローの入力ポートと出力ポートが境界情報に含まれていない場合（図４のＳ２０１のＮｏ）、レイヤ統合部２００は、通常のフロー登録とみなし、特段の動作を行わない。一方、下位レイヤ情報記憶部３００は、下位レイヤ制御情報変換部４００に対してフローが追加されたことを通知する（図４のＳ２０４）。下位レイヤ制御情報変換部４００は、前記通知に応じて、下位レイヤデータ転送部５００を制御する。

一方、図４のＳ２０１の確認の結果、フローの入力ポートと出力ポートが境界情報に含まれている場合（図４のＳ２０１のＹｅｓ）、レイヤ統合部２００は、統合レイヤ情報記憶部３０２のトポロジ情報にそのフローに対応する仮想リンクと、そのリンクを接続するために必要な仮想ポートを追加する（図４のＳ２０２、図７（ｃ）参照）。

次に、レイヤ統合部２００は、境界情報を参照して、上位レイヤ情報記憶部３０１のトポロジ情報のうち、図４のステップＳ２００で登録された下位レイヤ情報記憶部３００のフローの入力ポートと出力ポートと接続されたポートを導出する。そして、レイヤ統合部２００は、その導出されたポートの属性として前記仮想リンクとそれを利用するために必要なラベル情報と仮想ポートの情報とを登録する（図４のＳ２０３、図９参照）。その後、図４のステップＳ２０４を経て終了する。なお、上記図４のステップＳ２０２、Ｓ２０３とＳ２０４は順序が入れ替わっても問題なく、例えば、下位レイヤ制御情報変換部４００に対するフロー追加通知を先に行ってもよい。

さらに、統合レイヤ情報記憶部３０２へのフローの登録が行われる（図２のＳ３０）。まず、統合レイヤ情報記憶部３０２にフローの登録が行われると（図５のＳ３００）、レイヤ統合部２００は、統合レイヤ情報記憶部３０２のトポロジ情報を参照して、フローが経由する仮想リンクを抽出する。次に、レイヤ統合部２００は、上位レイヤ情報記憶部３０１に、上位レイヤデータ転送部５０１用と、上位レイヤデータ転送部５０２用とに分解したフローを登録する（図５のＳ３０１）。なお、フローを上位レイヤデータ転送部５０１用と、上位レイヤデータ転送部５０２用とに分解する際には、境界情報を利用して入力ポートと出力ポートを変更する。次に、上位レイヤ情報記憶部３０１は、上位レイヤ制御情報変換部４０１に対し、前記分解されたフローが登録されたことを通知する（図５のＳ３０２）。

最後に、前記フローの登録通知に応じた上位レイヤのフロー登録が行われる（図２のＳ４０）。まず、上位レイヤ制御情報変換部４０１は、上位レイヤ情報記憶部３０１から、登録されたフローのポートに属性として設定された仮想ポートと仮想リンクの設定情報（ラベル情報を含む）を受け取る（図６のＳ４００）。次に、上位レイヤ制御情報変換部４０１は、上位レイヤ情報記憶部３０１から、図５のステップＳ３０１に分解されたフロー設定情報を受け取る（図６のＳ４０１）。最後に、上位レイヤ制御情報変換部４０１は、前記仮想ポートと仮想リンク情報に付随して登録されたラベル情報と、前記フロー情報を利用して、上位レイヤ転送ノードの転送ルールを生成し、上位レイヤデータ転送部５０１、５０２に設定する（図６のＳ４０２）。以上の結果、統合レイヤ情報記憶部３０２へ登録されたフローが、上位レイヤにおいて２つのフロー情報に分割され、上位レイヤデータ転送部５０１、５０２への指示が行われる。

以上のように、本実施形態では、上位レイヤ制御情報変換部４０１が、上位レイヤ情報記憶部の属性情報として登録された仮想ポートと仮想リンクの情報を利用して、下位レイヤデータ転送部５００上に構成された仮想リンク上に上位レイヤデータ転送部５０１、５０２のデータを通すために必要なラベルと、上位レイヤデータ転送部５０１、５０２の機能に合わせてそのラベルの付与の仕方を変更することができるような構成となっている。このため、下位レイヤ情報記憶部３００、上位レイヤ情報記憶部３０１、統合レイヤ情報記憶部３０２を参照する制御機能に影響を及ぼすことなく、下位レイヤデータ転送部５００及び上位レイヤデータ転送部５０１、５０２を、別の装置に入れ替えることが可能となる。またこの結果、ネットワークの制御機能の開発コストの低減も実現されている。

［第２の実施形態］
続いて、上記した第１の実施形態の構成を、より具体的な機器に置き換えた第２の実施形態について説明する。以下、基本的な構成や動作は第１の実施形態と同様であるので、その相違点を中心に説明する。

図８は本発明の第２の実施形態のシステム構成を示す図である。図８を参照すると、第１の実施形態の上位レイヤ転送部に相当するＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２、１５０３と、下位レイヤ転送部に相当するトランスポート（ＴＰ）スイッチ１５００、１５０１で多段に構成されたネットワークに、これらスイッチを制御する制御サーバ１００が接続された構成が示されている。本実施形態では、制御サーバ１００が、上記した第１の実施形態のコンピュータ１００Ａに相当する。

トランスポート用ドライバ１４００は、上記第１の実施形態の下位レイヤ制御情報変換部４００に相当し、トランスポートスイッチ１５００、１５０１によって構成されるトランスポートネットワークの情報をトランスポート用ネットワークデータベース（ＮＷＤＢ）１３００に登録する動作を行う。同様に、トランスポート用ドライバ１４００は、下位レイヤ制御情報変換部４００として、トランスポート用ＮＷＤＢ１３００で更新された情報に基づいてトランスポートネットワークを制御する。

ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ドライバ１４０１は、上記第１の実施形態の上位レイヤ制御情報変換部４０１に相当し、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２、１５０３によって構成されるＯｐｅｎＦｌｏｗネットワークの情報をＯｐｅｎＦｌｏｗ用ネットワークデータベース（ＮＷＤＢ）１３０１に登録する動作を行う。同様に、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ドライバ１４０１は、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢ１３０１で更新された情報に基づいてＯｐｅｎＦｌｏｗネットワークを制御する。

トランスポート用ＮＷＤＢ１３００は、上記第１の実施形態の下位レイヤ情報記憶部３００に相当し、トランスポート用ネットワークのネットワーク情報を保持する。

ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢ１３０１は、上記第１の実施形態の上位レイヤ情報記憶部３０１に相当し、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ネットワークのネットワーク情報を保持する。

Ｌａｙｅｒｉｚｅｒ１２００は、上記第１の実施形態のレイヤ統合部２００に相当し、トランスポート用ＮＷＤＢ１３００及びＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢ１３０１の情報と、統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２の情報とを相互に変換する。具体的には、Ｌａｙｅｒｉｚｅｒ１２００は、トランスポート用ＮＷＤＢ１３００及びＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢ１３０１の情報を統合して、統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２のネットワーク情報を更新する。また、Ｌａｙｅｒｉｚｅｒ１２００は、統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２に異動が生じると、その内容に応じて、トランスポート用ＮＷＤＢ１３００又はＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢ１３０１を更新する。

統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２は、上記第１の実施形態の統合レイヤ情報記憶部３０２に相当し、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ネットワークのネットワーク情報にトランスポート用ネットワークのフローの情報を仮想リンクとして統合して作成された統合レイヤのネットワーク情報を保持する。

経路制御アプリケーション２０００は、統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２を参照・更新するためのアプリケーションである。なお、経路制御アプリケーション２０００は、制御サーバ１００上で動作するアプリケーションプログラムでもよいし、あるいは、統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２にアクセス可能な端末等で動作するアプリケーションプログラムであってもよい。経路制御アプリケーション２０００は、統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２のデータを提供することで、外部から統合レイヤ上の仮想リンクを利用したフローの登録を受け付ける手段としても機能する。もちろん、経路制御アプリケーション２０００にその他ネットワーク管理機能を付加してもよい。

図９は、本実施形態のＬａｙｅｒｉｚｅｒ１２００に登録される境界情報の例である。図９の例では、トランスポート用ＮＷＤＢもしくはＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢを示すネットワークＩＤ（ＮｅｔＩＤ）と、それらに含まれるノードおよびポートのＩＤのペアから構成される。この情報が登録されると、図３のＳ１０１で説明したように、その情報に含まれる統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２に登録されたトポロジ上のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのポートが削除される。例えば、図９の境界情報が登録された場合、図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２のポート１０、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０３のポート１１が削除されることになる。

図１０は、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢのポートに登録された仮想ポートと仮想リンクのラベル情報（属性情報の一例）を示している。この情報は、前記境界情報と、トランスポート用ＮＷＤＢにフローが登録された際にＬａｙｅｒｉｚｅｒ１２００によって構築される。図１０の例では、Ｎｏｄｅ１（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２）のポート１０は、仮想ポート＃２（仮想ポートＩＤ＝Ｖｐｏｒｔ２）に対応し、ＶＬＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）として値１０が設定されている。

ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ドライバ１４０１は、この情報をマッチング条件中のラベル値やパケット書換えアクションとして利用して、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２、１５０３に設定する転送ルールを生成する。例えば、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ドライバ１４０１は、Ｎｏｄｅ１（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２）のポート１０から仮想ポート＃２（仮想ポートＩＤ＝Ｖｐｏｒｔ２）へ出力されるパケットにＶＬＡＮＩＤ＝１０を付与させるような転送ルールを作成する。また、図１０によると、同一スイッチの同一ポートであっても宛先の仮想ポートが異なれば、付与されるラベルも異なりうる。例えば、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ドライバ１４０１は、Ｎｏｄｅ１（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２）のポート１０から仮想ポート＃４（仮想ポートＩＤ＝Ｖｐｏｒｔ４）へ出力されるパケットにＭＰＬＳ（ＭｕｌｔｉＰｒｏｔｏｃｏｌＬａｂｅｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）ラベル＝１００を付与させるような転送ルールを作成する。

図１１は、経路制御アプリケーション２０００が、統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２に登録したフロー情報と、Ｌａｙｅｒｉｚｅｒ１２００が前記フロー情報をｎｏｄｅ１とｎｏｄｅ２用に分割したものを示している。例えば、図１１に示すように、統合レイヤ用ＮＷＤＢ１３０２に、Ｎｏｄｅ１（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２）のポート１から受信したパケットを（以上、図１１の「Ｍａｔｃｈ」条件）、仮想リンク（例えば＃１０）を介して、Ｎｏｄｅ２（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０３）のポート５から出力する（以上、図１１の「Ａｃｔｉｏｎ」条件）とのフロー情報が登録されていたとする。図１１の例では、Ｌａｙｅｒｉｚｅｒ１２００は、上記フローを分解し、Ｎｏｄｅ１（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２）には、ポート１から受信したパケットを（以上、図１１下段エントリ＃１の「Ｍａｔｃｈ」条件）、仮想ポート＃２（図８、図１０のポート１０に対応付けられた仮想ポート）から出力させるフロー情報を作成する。同様に、Ｌａｙｅｒｉｚｅｒ１２００は、Ｎｏｄｅ２（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０３）には、仮想ポート＃６（図８、図１０のポート１１に対応付けられた仮想ポート）から受信したパケットを（以上、図１１下段エントリ＃２の「Ｍａｔｃｈ」条件）、ポート５から出力させるフロー情報を作成する。

図１２は、図１１のフロー情報に基づいて、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ドライバ１４０１が、Ｎｏｄｅ１（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０２）及びＮｏｄｅ２（図８のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ１５０３）に設定する転送ルールを示している。例えば、図１２のＮｏｄｅ１；Ｔａｂｌｅ１のエントリは、ポート１から受信したパケットに対し、Ｍｅｔａｄａｔａ領域に値「１０」を付加してから、Ｔａｂｌｅ２にジャンプ（Ｇｏｔｏ）することが規定されている。そして、図１２のＮｏｄｅ１；Ｔａｂｌｅ２のエントリは、Ｍｅｔａｄａｔａ領域に値「１０」が設定されているパケットに対し、ＶＬＡＮＩＤ＝１０を付加し、かつ、仮想ポート＃１０から出力することが規定されている。このように、図１１下段エントリ＃１のフロー情報に対応する転送ルールが作成される。同様に、図１２のＮｏｄｅ２；Ｔａｂｌｅ１のエントリは、仮想ポート＃１１から受信したＶＬＡＮＩＤ＝１０のパケットに対し、Ｍｅｔａｄａｔａ領域に値「１０」を付加してから、Ｔａｂｌｅ２にジャンプ（Ｇｏｔｏ）することが規定されている。そして、図１２のＮｏｄｅ２；Ｔａｂｌｅ２のエントリは、Ｍｅｔａｄａｔａ領域に値「１０」が設定されているパケットに対し、ＶＬＡＮＩＤを外してから、ポート５から出力することが規定されている。

なお、図１２の例では、ＯｐｅｎＦｌｏｗのバージョン１．１以降で規定されているＭｕｌｔｉｐｌｅＴａｂｌｅ機能を利用できることを想定した転送ルール（フローエントリ）を示している。この例で、例えば、Ｔａｂｌｅ２のエントリは、ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢ１３０１のポートに仮想リンクのラベル情報と仮想ポートが登録された時点で生成してもよい。また、ＭｕｌｔｉｐｌｅＴａｂｌｅ機能が利用できない場合は、１つのフローに対する複数のアクションで同様の処理を実現してもよい。

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、各要素の構成、テーブル構成等は、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の視点によるネットワークの制御システム参照）
［第２の形態］
第１の形態のネットワークの制御システムにおいて、
前記レイヤ統合部は、
前記下位レイヤ情報記憶部に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報が登録されたことを契機に、予め指定された前記下位レイヤ情報記憶部が保持するネットワークトポロジと、上位レイヤ情報記憶部が保持するネットワークトポロジとの境界となるポートの組を含む境界情報に、前記フローの端点が含まれているか否かを確認し、
前記境界情報に、前記フローの端点が含まれている場合、前記フローに対応する仮想リンクと当該仮想リンクの仮想ポートとを生成して、前記統合レイヤ情報記憶部に保持された統合レイヤネットワーク情報に登録し、
さらに、前記上位レイヤ情報記憶部の対応エントリに、前記上位レイヤのポートの属性情報として前記ラベル情報を付与するネットワークの制御システム。
［第３の形態］
第２の形態のネットワークの制御システムにおいて、
前記境界情報として、前記下位レイヤを挟んで存在する前記下位レイヤと上位レイヤと間の複数組のポートを指定可能であり、
さらに、前記統合レイヤ情報記憶部への前記仮想リンクを利用したフローの登録がなされると、前記レイヤ統合部は、前記境界情報に基づいて、上位レイヤにおけるフローを分割して、前記上位レイヤ制御情報変換部に対しフローの発生を通知し、
前記通知を受けた前記上位レイヤ制御情報変換部は、前記付与されたラベル情報を用いて、前記分割されたフローを転送するよう前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新するとともに、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報を更新するネットワークの制御システム。
［第４の形態］
第１から３いずれか一の形態のネットワークの制御システムにおいて、
前記上位レイヤデータ転送部は、集中制御型のネットワークスイッチで構成され、
前記下位レイヤデータ転送部は、前記集中制御型のネットワークスイッチ間に介在する第２のスイッチよって構成されるネットワークの制御システム。
［第５の形態］
第１から４いずれか一の形態のネットワークの制御システムにおいて、
前記統合レイヤ情報記憶部に保持した情報を提供することで、外部から前記仮想リンクを利用したフローの登録を受け付けるネットワークの制御システム。
［第６の形態］
（上記第２の視点による制御装置参照）
［第７の形態］
（上記第３の視点によるネットワーク情報の管理方法参照）
［第８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６〜第８の形態は、第１の形態と同様に、第２〜第５の形態に展開することが可能である。

なお、上記の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。

本発明は、様々なネットワークの多段構成に依存しないネットワーク制御アルゴリズムの開発といった用途にも適用できる。

１００制御サーバ
１００Ａコンピュータ
２００レイヤ統合部
３００下位レイヤ情報記憶部
３０１上位レイヤ情報記憶部
３０２統合レイヤ情報記憶部
４００下位レイヤ制御情報変換部
４０１上位レイヤ制御情報変換部
５００下位レイヤデータ転送部
５０１、５０２上位レイヤデータ転送部
１２００Ｌａｙｅｒｉｚｅｒ
１３００トランスポート用ＮＷＤＢ
１３０１ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ＮＷＤＢ
１３０２統合レイヤ用ＮＷＤＢ
１４００トランスポート用ドライバ
１４０１ＯｐｅｎＦｌｏｗ用ドライバ
１５００、１５０１トランスポート（ＴＰ）スイッチ
１５０２、１５０３ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ
２０００経路制御アプリケーション

Claims

下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、
前記下位レイヤのネットワーク情報を保持する下位レイヤ情報記憶部と、
前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに下位レイヤデータ転送部の設定及び状態に基づいて、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記下位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する下位レイヤ制御情報変換部と、
上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、
前記上位レイヤのネットワーク情報を保持する上位レイヤ情報記憶部と、
前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに上位レイヤ用スイッチの設定及び状態に基づいて、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する上位レイヤ制御情報変換部と、
前記下位レイヤのネットワーク情報と、前記上位レイヤのネットワーク情報とを統合した統合レイヤのネットワーク情報を保持する統合レイヤ情報記憶部と、
前記上位レイヤのネットワーク情報に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報を仮想リンクとして統合して前記統合レイヤのネットワーク情報を構成し、上位レイヤのポートの属性情報として下位レイヤが提供する仮想リンクを利用するために必要なラベル情報を付与する処理を含む前記統合レイヤ情報記憶部、前記下位レイヤ情報記憶部及び前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報の相互変換を行うレイヤ統合部と、
を備えるネットワークの制御システム。
前記レイヤ統合部は、
前記下位レイヤ情報記憶部に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報が登録されたことを契機に、予め指定された前記下位レイヤ情報記憶部が保持するネットワークトポロジと、上位レイヤ情報記憶部が保持するネットワークトポロジとの境界となるポートの組を含む境界情報に、前記フローの端点が含まれているか否かを確認し、
前記境界情報に、前記フローの端点が含まれている場合、前記フローに対応する仮想リンクと当該仮想リンクの仮想ポートとを生成して、前記統合レイヤ情報記憶部に保持された統合レイヤネットワーク情報に登録し、
さらに、前記上位レイヤ情報記憶部の対応エントリに、前記上位レイヤのポートの属性情報として前記ラベル情報を付与する、
請求項１のネットワークの制御システム。
前記境界情報として、前記下位レイヤを挟んで存在する前記下位レイヤと上位レイヤと間の複数組のポートを指定可能であり、
さらに、前記統合レイヤ情報記憶部への前記仮想リンクを利用したフローの登録がなされると、前記レイヤ統合部は、前記境界情報に基づいて、上位レイヤにおけるフローを分割して、前記上位レイヤ制御情報変換部に対しフローの発生を通知し、
前記通知を受けた前記上位レイヤ制御情報変換部は、前記付与されたラベル情報を用いて、前記分割されたフローを転送するよう前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新するとともに、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報を更新する請求項２のネットワークの制御システム。
前記上位レイヤデータ転送部は、集中制御型のネットワークスイッチで構成され、
前記下位レイヤデータ転送部は、前記集中制御型のネットワークスイッチ間に介在する第２のスイッチよって構成される請求項１から３いずれか一のネットワークの制御システム。
下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、に接続された制御装置であって、
下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、
前記下位レイヤのネットワーク情報を保持する下位レイヤ情報記憶部と、
前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに下位レイヤデータ転送部の設定及び状態に基づいて、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記下位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する下位レイヤ制御情報変換部と、
上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、
前記上位レイヤのネットワーク情報を保持する上位レイヤ情報記憶部と、
前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに上位レイヤ用スイッチの設定及び状態に基づいて、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する上位レイヤ制御情報変換部と、
前記下位レイヤのネットワーク情報と、前記上位レイヤのネットワーク情報とを統合した統合レイヤのネットワーク情報を保持する統合レイヤ情報記憶部と、
前記上位レイヤのネットワーク情報に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報を仮想リンクとして統合して前記統合レイヤのネットワーク情報を構成し、上位レイヤのポートの属性情報として下位レイヤが提供する仮想リンクを利用するために必要なラベル情報を付与する処理を含む前記統合レイヤ情報記憶部、前記下位レイヤ情報記憶部及び前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報の相互変換を行うレイヤ統合部と、
を備える制御装置。
前記レイヤ統合部は、
前記下位レイヤ情報記憶部に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報が登録されたことを契機に、予め指定された前記下位レイヤ情報記憶部が保持するネットワークトポロジと、上位レイヤ情報記憶部が保持するネットワークトポロジとの境界となるポートの組を含む境界情報に、前記フローの端点が含まれているか否かを確認し、
前記境界情報に、前記フローの端点が含まれている場合、前記フローに対応する仮想リンクと当該仮想リンクの仮想ポートとを生成して、前記統合レイヤ情報記憶部に保持された統合レイヤネットワーク情報に登録し、
さらに、前記上位レイヤ情報記憶部の対応エントリに、前記上位レイヤのポートの属性情報として前記ラベル情報を付与する、
請求項５の制御装置。
前記境界情報として、前記下位レイヤを挟んで存在する前記下位レイヤと上位レイヤと間の複数組のポートを指定可能であり、
さらに、前記統合レイヤ情報記憶部への前記仮想リンクを利用したフローの登録がなされると、前記レイヤ統合部は、前記境界情報に基づいて、上位レイヤにおけるフローを分割して、前記上位レイヤ制御情報変換部に対しフローの発生を通知し、
前記通知を受けた前記上位レイヤ制御情報変換部は、前記付与されたラベル情報を用いて、前記分割されたフローを転送するよう前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新するとともに、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報を更新する請求項６の制御装置。
前記上位レイヤデータ転送部は、集中制御型のネットワークスイッチで構成され、
前記下位レイヤデータ転送部は、前記集中制御型のネットワークスイッチ間に介在する第２のスイッチよって構成される請求項５から７いずれか一の制御装置。
前記統合レイヤ情報記憶部に保持した情報を提供することで、外部から前記仮想リンクを利用したフローの登録を受け付ける請求項５から８いずれか一の制御装置。
下位レイヤの通信を行う下位レイヤデータ転送部と、上位レイヤの通信を行う上位レイヤデータ転送部と、に接続され、
前記下位レイヤのネットワーク情報を保持する下位レイヤ情報記憶部と、
前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに下位レイヤデータ転送部の設定及び状態に基づいて、前記下位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記下位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する下位レイヤ制御情報変換部と、
前記上位レイヤのネットワーク情報を保持する上位レイヤ情報記憶部と、
前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに上位レイヤ用スイッチの設定及び状態に基づいて、前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報並びに前記上位レイヤデータ転送部の設定及び状態を更新する上位レイヤ制御情報変換部と、
前記下位レイヤのネットワーク情報と、前記上位レイヤのネットワーク情報とを統合した統合レイヤのネットワーク情報を保持する統合レイヤ情報記憶部と、を備える制御装置が、
前記上位レイヤのネットワーク情報に、前記下位レイヤの端点間の通信を表すフローの情報を仮想リンクとして統合して前記統合レイヤのネットワーク情報を構成するステップと、
上位レイヤのポートの属性情報として下位レイヤが提供する仮想リンクを利用するために必要なラベル情報を付与する処理を含む前記統合レイヤ情報記憶部、前記下位レイヤ情報記憶部及び前記上位レイヤ情報記憶部のネットワーク情報の相互変換を行うステップと、を含むネットワーク情報の管理方法。