TW201742407A

TW201742407A - 控制方法及網路架構

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Publication number: TW201742407A
Application number: TW105115073A
Authority: TW
Inventors: 王然益
Original assignee: 智邦科技股份有限公司
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2017-12-01
Also published as: TWI738652B; CN107395523A; US20170331754A1; CN107395523B; US10050897B2

Abstract

一種控制方法適用於包含複數節點的網路架構，每一節點直接或間接電性耦接至其餘節點，控制方法包含下列步驟。其中一個節點接收至少一封包；其中一個節點判斷接收到的封包是來自該其中一個節點本身或是來自其餘節點；若接收到的該至少一封包係來自該其中一個節點本身，則丟棄該至少一封包；以及，若接收到的該至少一封包係來自其餘節點，則根據流量大小以及時間區間選擇性地保存該至少一封包。

Description

控制方法及網路架構

本揭示內容是有關於一種控制方法及網路架構，且特別是有關於一種減少封包重複接收的控制方法及網路架構。

目前傳輸封包的常見方式可分為單點傳播(unicast)、多點傳播(multicast)或廣播(broadcast)。在多點傳播的系統中需要將封包傳送到所有的節點上，例如分發拓樸連接狀態至各個節點。在傳統的做法中，常會利用泛洪(Flooding)的方式將封包轉發到所有節點。

在泛洪(Flooding)的轉發方式中，不僅會發生在同一節點上收到兩個以上相同的封包，甚至有可能收到由同一節點本身發出的封包，如此一來則造成頻寬以及中央處理單元資源的浪費。而在軟體定義網路(software-defined networking,SDN)的做法中，需要經由控制器蒐集所有節點傳送的資訊並計算結果後，再將結果傳送到每一個節點上。然而，這樣來回傳送的做法相當耗費時間及運算資源，相當沒有效率。

本揭示內容之一態樣是在提供一種控制方法，適用於包含複數節點的網路架構，每一節點直接或間接電性耦接至其餘節點，控制方法包含：其中一個節點由直接或間接電性耦接的該些節點接收至少一封包；其中一個節點判斷接收到的封包是來自該其中一個節點本身或是來自其餘節點；若接收到的該至少一封包係來自該其中一個節點本身，則丟棄該至少一封包；以及，若接收到的該至少一封包係來自其餘節點，則根據流量大小以及時間區間選擇性地保存該至少一封包。

本揭示內容之次一態樣是在提供一種網路架構包含複數節點，每一該些節點直接或間接電性耦接至其餘節點，該些節點其中一個節點接收至少一封包，該其中一個節點判斷接收到的至少一封包是來自該其中一個節點本身或是來自其餘節點，若接收到的該至少一封包係由該其中一個節點本身傳送出來，則丟棄該至少一封包，若接收到的該至少一封包係由其餘該些節點傳送出來，則根據一流量大小以及一時間區間選擇性地保存該至少一封包。

綜上所述，本揭示透過節點判斷接收到的封包各自的來源，並進一步判斷是否丟棄封包藉此減少封包被重複接收、處理的機會，而減少了頻寬的浪費以及節省了運算單元資源的使用。

100‧‧‧控制方法

200‧‧‧網路架構

N1~N5‧‧‧節點

P11~P18‧‧‧封包

P21~P28‧‧‧封包

P31~P38‧‧‧封包

P41~P48‧‧‧封包

P51~P58‧‧‧封包

S100、S110、S120、S121、S122、S130‧‧‧步驟

S140、S141、S142、S143‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下。

第1A圖係根據本揭示內容之一實施例所繪示之一種控制方法的流程示意圖；第1B圖係第1A圖中控制方法之步驟的流程示意圖；第1C圖係第1A圖中控制方法之步驟的流程示意圖；以及第2圖係根據本揭示內容之一實施例所繪示之一種網路架構的示意圖。

以下揭示提供許多不同實施例或例證用以實施本發明的不同特徵。特殊例證中的元件及配置在以下討論中被用來簡化本揭示。所討論的任何例證只用來作解說的用途，並不會以任何方式限制本發明或其例證之範圍和意義。此外，本揭示在不同例證中可能重複引用數字符號且/或字母，這些重複皆為了簡化及闡述，其本身並未指定以下討論中不同實施例且/或配置之間的關係。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『耦接』或『連接』還可指二或多個元件元件相互操作或動作。在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層與/或區塊是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層與/或區塊不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層與/或區塊。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層與/或區塊也可被稱為第二元件、組件、區域、層與/或區塊，而不脫離本發明的本意。如本文所用，詞彙『與/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。

請參閱第1A圖以及第2圖。第1A圖係根據本揭示內容之一實施例所繪示之一種控制方法100的流程示意圖。第2圖係根據本揭示內容之一實施例所繪示之一種網路架構200的示意圖。在一些實施例中，網路架構200可以例如為拓撲網路架構，且可以單點傳播(unicast)、多點傳播(multicast)或廣播(broadcast)之方式發送網路連結狀態封包的網路架構，本揭示並不以此為限。第1A圖的顯示方法100可以應用於第2圖的網路架構200。控制方法100包含步驟S110~S140。

如第2圖所示，網路架構200包含節點N1~N5。需提醒的是，實際應用中網路架構200可能包含更少或更多的節點，且節點N1~N5可能包含更多的元件，例如包含3個、7個或任意數目個節點，節點N1~N5可能包含運算單元、儲存單元等元件，運算單元用以執行指令，儲存單元用以儲存封包等，在此為了方便說明而僅繪示節點N1~N5來示意網路架構200，實際上網路架構200並不以此為限。每一節點N1~N5直接或間接電性耦接至其餘節點。如第2圖所示，對於節點N1而言，節點N2、N5是直接電性耦接，而節點N3、N4則是間接電性耦接，此處的間接耦接意即節點N1若需傳輸封包仍然可以先將封包傳輸至直接電性耦接的節點N2、N5，再透過節點N2、N5傳輸至節點N3、N4，因此節點N1直接或間接電性耦接至其餘節點N2~N5。又或對於節點N2而言，節點N1、N3、N4是直接電性耦接，而節點N5則是間接電性耦接，此處的間接耦接意即節點N2若需傳輸封包仍然可以先將封包傳輸至直接電性耦接的節點N1、N3、N4，再透過節點N1、N3、N4傳輸至節點N5，因此節點N2直接或間接電性耦接至其餘節點N1、N3~N5。同樣地依循上述說明，對於節點N3~N5來說亦直接或間接電性耦接至其餘節點。

如第1圖所示的控制方法100，步驟S100中，每一節點N1~N5分別傳送封包至與直接或間接電性耦接的節點。

在此實施例中，假設每一節點N1~N5均產生8個封包，其中符號Pij代表由第Ni個節點所產生的第j個封包，亦即節點N1產生第1個封包至第8個封包為P11~P18、節點N2產生封包P21~P28、節點N3產生封包P31~P38、節點N4產生封包P41~P48、節點N5產生封包P51~P58，在第2圖中為避免符號過於雜亂僅繪示節點N1所產生的封包 P11~P18，封包P11代表由節點N1所產生的第1個封包，封包P18代表由節點N1所產生的第8個封包。在此實施例中，節點N1~N5所產生的封包之封包型態為控制封包，控制封包可能包含控制指令。在其他實施例中節點N1~N5所產生的封包之封包型態亦可以為包含訊息或資料的訊息封包、資料封包或任意型態的封包。此外，如同先前所述，在實際應用中的節點數目可以為任意數目，此處由節點N1~N5所產生的封包數目亦不僅限於8個，同樣可以為任意數目，且每一節點N1~N5所產生的封包數目亦可以不同，並不限制於相同的情況。

因此，在步驟S100中，每一節點N1~N5向外傳輸8個封包，如第2圖所示，對於節點N1而言，一方面將封包P11~P18傳輸至節點N2，另一方面亦同時將封包P11~P18傳輸至節點N5。接著，可再透過節點N2、N5將封包P11~P18傳輸至節點N3、N4。如此一來，每一節點N1~N5所產生的封包皆可以被傳送至網路架構200中的各個節點。

接著，如第1圖所示的控制方法100，在步驟S110中，其中一個節點由直接或間接電性耦接的該些節點接收至少一封包。舉例來說，節點N1用以接收來自各節點的封包。節點N1所接收的至少一封包可以是各節點N2~N5以泛洪(Flooding)轉發方式所發出或是轉送的控制封包/訊息封包/資料封包。也就是說，節點N1所接收到的封包當中，可能包含源自其他節點N2-N5的封包P21~P28、P31~P38、 P41~P48或P51~P58，也有可能收到來自本身的封包P11~P18。節點N1在步驟S100中所發出的封包P11~P18，可能因為泛洪(Flooding)轉發而再次回到同一節點N1。同理，節點N2用以接收來自各節點的封包，其中亦可能包含原自其他節點N1、N3-N5的封包P11~P18、P31~P38、P41~P48或P51~P58。可依此類推每一節點N3~N5。

接著，在步驟S120中，其中一個節點判斷接收到的封包是來自該其中一個節點或是來自其餘節點。在步驟S130中，若接收到的封包係由同一節點傳送出來，則丟棄封包。在步驟S140中，若接收到的封包係由其餘節點傳送出來，則根據流量大小以及時間區間選擇性地保存封包。

每一個節點可以透過步驟S120、步驟S130至步驟S140來決定如何處理其接收到的各個封包。

舉例來說，在步驟S120當其中一個節點判斷接收到的封包時，可以分辨封包的來源位址，決定是否丟棄該封包。假設，來自節點N1的各封包P11-P18所對應的位址資訊M11-M18；來自節點N2的各封包P21-P28所對應的位址資訊M21-M28；依此類推，來自節點N5的各封包P51-P58所對應的位址資訊M51-M58。例如，若節點N1收到的封包其來源位址資訊同樣是來自節點N1時(例如經過多次轉發之後重回到節點N1)，也就是說，若位置資訊為M11-M18時，則進入步驟S130，節點N1將其丟棄。當節點N1收到的封包其來源位址資訊不是M11-M18，也就是M21-M58任一者時，則進入步驟S140。

為避免相同的封包在一定的時間內被節點N1~N5重複地接收及處理，因此在步驟S140，各節點中判斷接收到的封包之流量是否在一定的時間區間內超過流量大小，此處的時間區間可設定為1毫秒(millisecond,ms)、10毫秒或1秒等各種適合的時間長度，封包流量大小可設為一個單位封包的大小(例如128bytes，視節點之間單位封包的標準大小而定)。

假設，節點N1收到封包P32，因封包P32的位址資訊M32表示並不是來自同一節點N1的封包，則節點N1進一步在步驟S140中判斷，在1毫秒之內收到的封包P32的總流量是否超過128bytes。若未超過，則節點N1接收並保留封包P32，進行後續處理。若超過1毫秒之內收到的封包P32的總流量是否超過128bytes，則表示節點N1已在短時間內收過類似/相同的封包P32，則節點N1可丟棄封包P32，以相同的封包在一定的時間內被節點N1重複地接收及處理。

進一步來說，在部份實施例中，每一節點N1~N5具有存取控制表(access control list table,ACL table)。存取控制表包含來自各節點N1~N5的各封包P11-P58所對應的位址資訊M11-M58。每一節點N1~N5可以配合存取控制表達成上述步驟S120、S130及S140，但本發明並不以此為限。於另一部份實施例中，每一節點N1~N5可以透過處理器、處理電路、通訊控制電路與各節點N1~N5上的儲存模組，來執行上述的步驟S120、S130及S140。

以節點N1為例，其存取控制表可能的實施情況如下表一所示：

在此請參閱第1B圖，第1B圖係第1A圖中控制方法100之步驟S120的流程示意圖。在此實施例中，以節點N1為例，步驟S120更包含步驟S121以及步驟S122。步驟S121將封包中之位址資訊與存取控制表(如表一中所示節點N1的存取控制表)的位址資訊匹配。接著，步驟S122判斷封包中之位址資訊是否匹配至存取控制表中同一節點的欄位。

詳細來說，在此實施例中，封包之位址資訊為IP位址，而封包P11~P18、P21~P28、P31~P38、P41~P48、P51~P58之位址資訊可以分別表示為M11~M18、M21~M28、M31~M38、M41~M48、 M51~M58，因此每一封包均包含各自的位址資訊。位址資訊M11~M18均由節點N1發生，分別對應到節點N1第1個產生的封包P11至第8個產生的封包P18，於此實施例中，封包P11至封包P18分別具有不同的位址資訊M11~M18。位址資訊M11代表其來源是由節點N1第1個產生的封包P11，而位址資訊M12代表其來源是由節點N1第2個產生的封包P12，依此類推，例如，位址資訊M35代表其來源是由節點N3第5個產生的封包P35。

舉例來說，其他實施例中，封包之位址資訊可以包含節點N1-N5各自的MAC位址。

如表一所示的存取控制表，對節點N1而言，位址資訊M11-M18所對應的操作為丟棄(drop)，代表當節點N1收到的封包所帶的位址資訊M11-M18任一者時，節點N1便將此封包丟棄，於此實施例中，將封包丟棄代表不再對封包進行後續處理，也不再將其轉發至其他節點。如此一來，在泛洪(Flooding)轉發方式，節點N1便不會重複轉發自己已發出的封包P11~P18。

另一方面，以節點N2為例，其存取控制表可能的實施情況如下表二所示：

如表二所示的存取控制表，對節點N2的存取控制表而言，位址資訊M21-M28所對應的操作為丟棄(drop)，代表當節點N2收到的封包所帶的位址資訊M21-M28任一者時，節點N2便將此封包丟棄，於此實施例中，將封包丟棄代表不再對封包進行後續處理也不再將其轉發至其他節點。

此外，當節點N1收到的封包所帶的位址資訊並非同一節點傳送出來而是由其他節點送來的封包，也就是步驟S120判斷為否時，進入步驟S140。舉例來說，若是節點N1收到的封包所帶的位址資訊為M21-M28、M31-M38、M41-M48或是M51-M58，均代表封包是由其他節點產生。

關於步驟S140，在此請參閱第1C圖，第1C圖係第1A圖中控制方法100之步驟S140的流程示意圖。在此實施例中，步驟S140更包含步驟S141：判斷接收到的封包是否在時間區間內超過流量大小，步驟S142：若接收到的封包之流量在時間區間內超過流量大小，則丟棄封包，以及步驟S143：若接收到的封包之流量在時間區間內未超過流量大小，則保存封包。

進一步來說，為避免相同的封包在一定的時間內被節點N1~N5重複地接收及處理，因此在步驟S141中判斷接收到的封包之流量是否在一時間區間內超過流量大小。

假設節點N1收到節點N4產生的第5個封包P45，封包P45的位址資訊為M45。對於節點N1根據表一所示的存取控制表處理封包P45，在節點N1處理其他節點產生的封包P45的過程中，若節點N1在時間區間1ms內接收封包P45之流量超過128bytes，則執行丟棄封包的操作，如表一所示。相對的，若是節點N1在時間區間1ms內接收封包P45之流量未超過128bytes，例如，在1ms內節點N1所收到的封包P45僅為128bytes，則節點N1保存封包P45。

於此實施例中，一個單位封包P11-P58的標準大小為128bytes，在時間區間1ms內當節點N1初次接收到封包P45時，封包P45的累積的流量未超過128bytes，故節點N1進入步驟S143保存封包P45。若在同一段時間區間內當節點N1再次接收到封包，此時節點N1封包P45的累積的流量已超過128bytes，節點N1進入步驟S142將此封包P45丟棄。

另一方面，假設節點N2收到節點N4產生的第5個封包P45，封包P45的位址資訊為M45。對於節點N2根據表一所示的存取控制表處理封包P45，在節點N2處理其他節點產生的封包P45的過程中，若節點N2在時間區間1ms內接收封包P45之流量超過128bytes，則執行丟棄封包的操作，如表二所示。相對的，若是節點N2在時間區間1ms內接收封包P45之流量未超過128bytes，例如，在1ms內節點N2所收到的封包P45僅為32bytes，則節點N2保留封包P45。

在時間區間1ms內當節點N2初次接收到封包P45時，封包P45的累積的流量未超過128bytes，故節點N2進入步驟S143保存封包P45。若在同一段時間區間內當節點N2再次接收到封包，此時節點N2封包P45的累積的流量已超過128bytes，節點N2進入步驟S142將此封包P45丟棄。

在一些實施例中，時間區間內若來自同一節點的封包到達門檻流量，便會開始丟棄後續收到的封包。於部份實施例中，上述門檻流量可以設定為介於128bytes~256bytes之間的任意數值，也就是說，門檻流量可以設定為一個單位封包大小的一倍至兩倍。當單位封包P11-P58的標準大小為128bytes時，門檻流量可以設為128bytes至256bytes，相對地，當單位封包P11-P58的標準大小為512bytes時，門檻流量可以設為512bytes至1024bytes，依此類推。

也就是說，節點N1會丟棄自身產生的封包P11-P18，節點N2會丟棄自身產生的封包P21-P28。舉例來說，當節點N1在時間區間內初次收到其他節點N2產生的封包P21-P28時會加以保存，接著，若再次收到同一位址的封包P21-P28時將其丟棄。也就是說，節點N1判斷在給定的時間區間內(例如本實施例採用的時間區間為1ms)內收到來自同一位址(即節點N2)的封包P21-P28的流量是否過大，若流量過大(例如流量超過128bytes)，代表可能收到重複位址的相似封包，於此實施例中，節點N1便可將同樣來自節點N2重複位址的封包丟棄，以節約網路頻寬與資源。同理，節點N2會丟棄自身產生的封包P21-P28，此外，節點N2在時間區間內初次收到其他節點，例如N5產生的封包P51-P58時會加以保存，若在同一時間區間內再次收到同一位址的封包P51-P58時，便會將其丟棄。

在一些實施例中，節點N1~N5各自包含一計時器(未繪示)，當節點N1~N5執行步驟S141時，亦即接收到其餘節點傳送出來的封包時，觸發計時器以計算是否達到時間區間。若時間區間計時已滿，則重置目前統計到封包的位址資訊所對應累積的封包之流量。在時間區間之內，若同一位址資訊所對應累積的封包之流量已超過門檻流量，便丟棄同一位址來的後續封包。

在其他實施例中，不論是否接收到其餘節點傳送之封包，節點N1~N5均持續性地驅動計時器以計算是否達到時間區間。若達到時間區間，則重置所有位址資訊所對應累積的封包之流量，並重新開始記時。

藉此，本揭示透過節點判斷接收到的封包各自的來源，並進一步判斷是否丟棄封包藉此減少封包被重複接收、處理的機會，而減少了頻寬的浪費以及節省了運算單元資源的使用。

上述例示包含依序的示範步驟，但該些步驟不必依所顯示的順序被執行。以不同順序執行該些步驟皆在本揭露的考量範圍內。另外，在本揭露之實施例的精神與範圍內，可視情況增加、取代、變更順序及/或省略該些步驟。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧控制方法

S100、S110、S120、S130、S140‧‧‧步驟

Claims

一種控制方法，適用於一網路架構其包含複數節點，每一該些節點耦接至其餘該些節點，該控制方法包含：該些節點其中一個節點接收至少一封包；該其中一個節點判斷接收到的該至少一封包是來自該其中一個節點本身或是來自其餘該些節點；若接收到的該至少一封包係來自該其中一個節點本身，則丟棄該至少一封包；以及若接收到的該至少一封包係來自其餘該些節點，則根據一流量大小以及一時間區間選擇性地保存該至少一封包。
如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中根據該流量大小以及該時間區間選擇性地保存該至少一封包更包含：判斷接收到的該至少一封包之流量是否在該時間區間內超過該流量大小；若接收到的該至少一封包之流量在該時間區間內超過該流量大小，則丟棄該至少一封包；以及若接收到的該至少一封包之流量在該時間區間內未超過該流量大小，則保存該至少一封包。
如申請專利範圍第2項所述之控制方法，其中每一該些節點包含一計時器，該控制方法更包含：當接收到該至少一封包時，觸發該計時器；以及由該計時器計算是否達到該時間區間，其中若達到該時間區間，則重置該至少一封包之位址資訊所對應累積的該至少一封包之流量。
如申請專利範圍第2項所述之控制方法，其中每一該些節點包含一計時器，該控制方法更包含：持續性地驅動該計時器以計算是否達到該時間區間，其中若達到該時間區間，則重置所有位址資訊所對應累積的該至少一封包之流量。
如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該至少一封包之封包型態為控制封包、訊息封包或資料封包。
如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該流量大小為一個單位封包大小的一倍至兩倍。
如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該至少一封包之位址資訊為IP位址或MAC位址。
一種網路架構，包含：複數節點，每一該些節點直接或間接電性耦接至其餘節點，該些節點其中一個節點接收至少一封包，該其中一個節點判斷接收到的至少一封包是來自該其中一個節點本身或是來自其餘節點，若接收到的該至少一封包係由該其中一個節點本身傳送出來，則丟棄該至少一封包，若接收到的該至少一封包係由其餘該些節點傳送出來，則根據一流量大小以及一時間區間選擇性地保存該至少一封包。
如申請專利範圍第8項所述之網路架構，其中該些節點其中一者判斷接收到的該至少一封包之流量是否在該時間區間內超過該流量大小，若接收到的該至少一封包之流量在該時間區間內超過該流量大小，則丟棄該至少一封包，若該些節點其中一者接收到的該至少一封包之流量在該時間區間內未超過該流量大小，則保存該至少一封包。
如申請專利範圍第9項所述之網路架構，其中每一該些節點各自包含一計時器，當該些節點其中一者接收到該至少一封包時觸發該計時器，該計時器計算是否達到該時間區間，其中若達到該時間區間，則該些節點其中一者重置該至少一封包之位址資訊所對應累積的該至少一封包之流量。
如申請專利範圍第9項所述之網路架構，其中每一該些節點各自包含一計時器，該些節點其中一者持續性地驅動該計時器以計算是否達到該時間區間，其中若達到該時間區間，則該些節點其中一者重置所有位址資訊所對應累積的該至少一封包之流量。
如申請專利範圍第8項所述之網路架構，其中該至少一封包之封包型態為控制封包、訊息封包或資料封包。