WO2011043416A1 - 情報システム、制御サーバ、仮想ネットワーク管理方法およびプログラム - Google Patents

情報システム、制御サーバ、仮想ネットワーク管理方法およびプログラム Download PDF

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WO2011043416A1
WO2011043416A1 PCT/JP2010/067640 JP2010067640W WO2011043416A1 WO 2011043416 A1 WO2011043416 A1 WO 2011043416A1 JP 2010067640 W JP2010067640 W JP 2010067640W WO 2011043416 A1 WO2011043416 A1 WO 2011043416A1
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node
virtual
packet
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匡史 沼田
修平 山口
大和　純一
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日本電気株式会社
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    • H04L45/64—Routing or path finding of packets in data switching networks using an overlay routing layer

Definitions

  • the present invention is based on the priority claim of Japanese patent application: Japanese Patent Application No. 2009-233895 (filed on Oct. 7, 2009), the entire contents of which are incorporated herein by reference. Shall.
  • the present invention relates to an information system, a control server, a virtual network management method, and a program, and more particularly, to an information system, a control server, a virtual network management method, and a program that provide a virtual network.
  • Patent Document 1 discloses a virtual network construction device that realizes end-to-end security for each service, security between services at a client, and scalability for a large-scale system.
  • a client selects an available service from launcher software transmitted from the path control server after successful authentication
  • a corresponding path construction request is transmitted to the path control server.
  • the path control server issues a connection instruction with the base router to the client and also issues a connection instruction with the client to the base router 133.
  • the intra-base VLAN between the client and the base router can be dynamically constructed.
  • Patent Document 2 discloses a system for managing customers hierarchically.
  • Patent Document 3 discloses a peer-to-peer network that can provide a new network topology.
  • Non-patent document 1 proposes a technique called OpenFlow.
  • OpenFlow captures communication as an end-to-end flow and performs path control, failure recovery, load balancing, and optimization on a per-flow basis.
  • the OpenFlow switch functioning as a forwarding node operates according to a flow table added / updated by the OpenFlow controller according to the OpenFlow protocol.
  • a packet matching rule for specifying a packet and a set of actions such as outputting to a specific port, discarding, and rewriting a header are registered as a flow entry.
  • the OpenFlow switch processes the received packet according to the action described in the entry.
  • the OpenFlow switch notifies the OpenFlow protocol of the reception of the packet.
  • Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1 are incorporated herein by reference.
  • the following analysis has been made by the present invention.
  • the techniques of Patent Documents 1-3 logically divide the network, but do not determine a policy for each flow and perform fine path control.
  • a problem that the net amount of data that can be included in the packet is reduced.
  • Non-Patent Document 1 proposes a configuration in which path control is performed by an open flow switch that operates based on a flow table that defines actions in units of flows. Specifically, these mechanisms are used. Thus, it only describes that network management and access control can be performed, and that an OpenFlow switch can be virtualized to build a virtual network.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to configure a virtual network by virtualizing a physical network and realize fine path control in the virtual network. Is to provide.
  • a plurality of physical nodes that hold control information that defines operations according to characteristics of input / output packets, process input / output packets according to the control information, and one or more physical nodes
  • a first storage unit that stores configuration information of a virtual network including a virtual node configured by using the physical node, and a second storage unit that stores virtual network specifying information for specifying the virtual network from features of an input packet. Then, based on a request from the physical node, the physical node constituting the virtual network that handles the packet having the characteristics common to the packet received by the physical node is specified, and the control information of each physical node is updated.
  • An information system comprising a control server is provided.
  • the control information defining the operation according to the characteristics of the input / output packet is held, and connected to a plurality of physical nodes that process the input / output packet according to the control information.
  • a first storage unit that stores configuration information of a virtual network including a virtual node configured using the physical node, and a second storage unit that stores virtual network specifying information for specifying the virtual network from the characteristics of an input packet.
  • a physical node that configures a virtual network that handles a packet having characteristics in common with the packet received by the physical node is specified, and control information of each physical node is obtained.
  • a control server characterized by comprising a control unit for updating.
  • a plurality of physical nodes that hold control information that defines operations according to features of input / output packets and that process input / output packets according to the control information
  • a connected control server There is provided a virtual network management method to be executed.
  • the control server stores a first storage unit that stores configuration information of a virtual network including a virtual node configured by using one or more physical nodes, and the virtual network is calculated based on characteristics of an input packet.
  • a step of updating the control information of each identified physical node This method is connected to a specific machine called a control server that is connected to a physical node and updates its control information.
  • a plurality of physical nodes that hold control information that defines operations according to characteristics of input / output packets and that process input / output packets according to the control information, and connected control servers
  • a first storage unit that stores configuration information of a virtual network including a virtual node configured by using the one or more physical nodes; and an input packet.
  • a second storage unit that stores virtual network specifying information for specifying the virtual network from the characteristics of, and based on a request from the physical node, has a feature common to the packet received by the physical node
  • Program for executing the processing and, to the computer is provided. This program can be recorded on a computer-readable storage medium. That is, the present invention can be embodied as a computer program product.
  • the present invention it is possible to perform route control according to the characteristics of the packet on the configured virtual network. Further, after the control information is updated, it is not necessary to make an inquiry to the control server, and it is not necessary for each physical node to refer to the routing table or the like, so that the processing speed can be increased.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a virtual network corresponding to the virtual network configuration information of FIG. 8. It is an example of the virtual network specific information which the control server of the 1st Embodiment of this invention hold
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the configuration of FIG. 2 and the virtual network of FIG. 5.
  • the present invention holds control information that defines operations according to the characteristics of input / output packets, and processes a plurality of physical nodes 10 that process input / output packets according to the control information. This can be realized by the control server 20 having a function of updating 10 control information.
  • the control server 20 includes a first storage unit (virtual network configuration information storage unit) 202 that stores configuration information of a virtual network configured to include a virtual node obtained by virtualizing the physical node 10, and the characteristics of the input packet.
  • a second storage unit (virtual network specifying information storage unit) 203 that stores virtual network specifying information for specifying a virtual network, and a feature common to a packet received by the physical node based on a request from the physical node 10
  • a control unit 210 that identifies a physical node that configures a virtual network that handles the packet and updates the control information of each physical node 10.
  • the physical node 10 can be realized by a switch or router equivalent to the OpenFlow switch of Non-Patent Document 1 that operates according to the flow table.
  • the physical node 10 sends the packet to the control server 20 (Flow entry creation request; arrow line from the physical node 10 to the control unit 210 in FIG. 1).
  • the control server 20 When receiving the flow entry creation request, the control server 20 refers to the second storage unit 203 and determines the virtual packet to which the packet should belong from the characteristics of the input packet (port number, physical node ID, header information). Identify the network. Next, the control server 20 refers to the first storage unit 202 and appropriately performs transfer processing within the virtual network for the received packet, specifies a physical node corresponding to the specified virtual network, and specifies the specified The control information of the physical node that has been updated is updated (arrow line from the control unit 210 to the physical node 10 in FIG. 1). In this way, subsequent packets are successively transferred by the physical nodes according to the control information updated for each virtual network.
  • the control server 20 can be realized by adding on the functions related to the virtual network based on the OpenFlow controller of Non-Patent Document 1. Alternatively, it can be realized by a separate server that operates in cooperation with the OpenFlow controller of Non-Patent Document 1 and provides the functions related to the virtual network described above.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the first exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a plurality of physical nodes 10, a control server 20, and an external node 30 are shown.
  • the physical node 10 is configured by a switch or a router that is connected to each other and transfers packets transmitted and received between the external network and the external node 30. In the present embodiment, it is assumed that the physical node 10 is an OpenFlow switch.
  • the control server 20 is a server that is connected to the physical node 10 via a secure channel and instructs the physical node 10 to update the control information.
  • the control server 20 is assumed to be a server having a function as an OpenFlow controller that communicates with the physical node 10 using the OpenFlow protocol.
  • the external node 30 is configured by a server that provides various services to user terminals accessed from an external network.
  • the external node 30 will be described as being an HTTP (Hyper-Text Transfer Protocol) server.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of the physical node according to the first embodiment of this invention.
  • the physical node 10 includes a server communication unit 11 that communicates with the control server 20, a flow table 12, and a control unit 13.
  • the control unit 13 adds a new entry to the flow table 12, or searches the flow table 12 for an entry having a matching key that matches the received packet, and executes the corresponding action. Perform processing.
  • FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the control server according to the first embodiment of this invention.
  • the control server 20 includes a virtual node emulation unit 211, a virtual network control unit 212, a path control unit 213, an OpenFlow protocol processing unit 214, and a storage functioning as a storage unit that stores information to be described later.
  • Equipment included in the control server 20.
  • the control server 20 includes a virtual node object storage unit 201, a virtual network configuration information storage unit 202, a virtual network specific information storage unit 203, and a physical topology information storage unit 204 configured by the storage device.
  • control server 20 constructs a virtual network including the layer 3 switch (L3SW), the firewall (FW), the load balancer (LB), and the layer 2 switch (L2SW) illustrated in FIG. It will be explained as a thing.
  • L3SW layer 3 switch
  • FW firewall
  • LB load balancer
  • L2SW layer 2 switch
  • the virtual node emulation unit 211 executes processing as a virtual node using a virtual object having a class corresponding to the L3SW, FW, LB, and L2SW stored in the virtual node object storage unit 201.
  • Each virtual object is specified by, for example, a virtual node table shown in FIG. 6 in which a virtual node ID on the virtual network is associated with an object ID.
  • FIG. 7 shows an example of virtual router object setting information stored in the virtual node object storage unit 201.
  • the basic operation is the same as that of a normal physical router device.
  • the destination is determined by referring to the routing table, the MAC address is resolved by the ARP (Address Resolution Protocol) table, and the MAC address of the router with the Source MAC address is determined. Conversion to etc.
  • the difference from the router device in the real network is that the virtual interface ID is stored in the routing table and the virtual interface ID is resolved as the destination.
  • the virtual node emulation unit 211 when the virtual node emulation unit 211 receives a packet designating the virtual router as a virtual node ID from the virtual network control unit 212, the virtual node emulation unit 211 performs a process as a router on the virtual network, and the virtual interface ID, the destination MAC, etc. Output the converted packet.
  • the setting of the virtual node as shown in FIG. 7 can be changed by a user who is authorized to use the virtual network.
  • the correspondence relationship between a physical node and a virtual network which will be described later, is hidden from the user, so that the user can use the virtual node on the virtual network as if it were a physical node.
  • the virtual network control unit 212 performs packet information exchange with the virtual node emulation unit 211 in accordance with the virtual network configuration information stored in the virtual network configuration information storage unit 202 and the virtual network specifying information storage unit 203 and the corresponding relationship information with the real network. Perform input / output. In addition, the virtual network control unit 212 temporarily stores the received packet in the packet cache 215, and creates the conversion contents of the packet header instructing the physical node that finally outputs the packet.
  • FIG. 8 is an example of virtual network configuration information stored in the virtual network configuration information storage unit 202. This indicates that the virtual interface of the virtual node indicated in the KEY field is connected by the virtual interface of the virtual node in the Value field.
  • the virtual node with ID # 1 is a virtual interface with virtual interface ID # 10 and is connected to the virtual node with ID # 2
  • the virtual node with ID # 2 is a virtual interface with virtual interface ID # 30. It indicates that it is connected to an external node.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a virtual network corresponding to the virtual network configuration information of FIG. Based on such virtual network configuration information, the virtual network control unit 212 can input a packet by designating a virtual node ID to the virtual node emulation unit 211 and obtain the result.
  • FIG. 10 is an example of virtual network specifying information indicating the correspondence between the virtual network stored in the virtual network specifying information storage unit 203 and the packet characteristics.
  • the virtual network, the virtual node ID, and the virtual interface to which the packet matches the condition indicated in the KEY field can be uniquely determined. Further, by reversely looking up the table as shown in FIG. 10, the physical switch ID, physical port ID, and vlan-tag on the real network to which a packet having a certain virtual network, virtual node ID, and virtual interface should be output are determined. It becomes possible to do.
  • the conversion operation between the virtual network and the real network is referred to as “physical virtual conversion”. In the example of FIG.
  • the source IP address (ip (src)), destination IP address (ip (dst)), source layer 4 port number (l4port (src)), destination layer 4 port number (l4port (dst)), etc. are shown. It is not necessary to use all these pieces of information, and other header information or packet information may be designated as necessary.
  • a plurality of virtual networks can be constructed by preparing as many tables as shown in FIG. Then, by defining the packet characteristics for each user and the virtual network that the user has authority to use in the table as shown in FIG. 9, the virtual network is logically separated into a plurality of users. Can be provided.
  • the virtual network control unit 212 When the virtual network control unit 212 inputs an input packet to the virtual node emulation unit 211 and obtains a processing result thereof, the virtual network control unit 212 gives the path control unit 213 the physical node that received the packet, its port number, and the virtual node emulation unit. The physical node after the physical / virtual conversion of the packet after network processing by 211 and its output port number are input.
  • the path control unit 213 Based on the physical network topology information stored in the physical topology information storage unit 204, the path control unit 213 generates a transfer path for outputting the packet input to the physical node from the physical node after the physical virtual conversion. calculate. For this route calculation, for example, Dijkstra's shortest route algorithm can be used.
  • the route control unit 213 stores the result of the route calculation as a cache in the shortest route information storage unit 205 for a predetermined period. In the next and subsequent route calculation, the route control unit 213 refers to the shortest route stored in the shortest route information storage unit 205 and can omit the route calculation process if the cache remains.
  • the route control unit 213 stores the set of the flow and the shortest route information in the set flow transfer route information storage unit 206 as well. In the next and subsequent route calculation, the route control unit 213 can use the route information stored in the set flow transfer route information storage unit 206.
  • the shortest path information storage unit 205 and the set flow transfer path information storage unit 206 can be omitted. Further, how much information is stored in the route information to each can be appropriately changed according to the use of the system and hardware specifications.
  • the OpenFlow protocol processing unit 214 instructs each physical node 10 to update the flow table 12 according to the route information calculated by the route control unit 213 as described above.
  • FIG. 11 is an example of a management switch table referred to by the OpenFlow protocol processing unit 214 when performing the above processing.
  • FIG. 12 is an example of a flow entry.
  • FIG. 13 is a diagram showing the correspondence between the virtual network of FIG. 5 and the actual network configuration shown in FIG. For example, if a packet is received from a port connected to the external network of the physical node 10 # 1 in FIG. 13, the physical node 10 # 1 will control the control server 20 if there is no entry matching the packet in the flow table 12. An inquiry is issued to the OpenFlow protocol processing unit 214. The OpenFlow protocol processing unit 214 adds the ID and port number of the physical node 10 # 1 to the inquiry and transfers them to the virtual network control unit 212.
  • the virtual network control unit 212 refers to the virtual network configuration information storage unit 202 and the virtual network specific information storage unit 203, and performs physical-to-virtual conversion on the received packet, and is input to the virtual network shown in the upper part of FIG. Network processing is executed using the virtual node emulation unit 211 as appropriate. Then, the virtual network control unit 212 performs physical / virtual conversion again on the processing result from the virtual node emulation unit 211 and inputs the result to the path control unit 213.
  • a result indicating that the output from the virtual node emulation unit 211 should be output from the port connected to the HTTP server 1 of the physical node 10 # 2 is obtained from the result of virtual physical conversion, and the path control unit 213 receives the physical node.
  • the OpenFlow protocol processing unit 214 controls to output the packet from the physical port corresponding to the virtual interface with the physical node ID 10 # 2. At the same time, it instructs the physical node 10 # 1 and the physical node 10 # 2 to update the flow table on the path so that subsequent packets are processed in the same manner.
  • the network processing equivalent to the upper virtual network in FIG. 13 is realized by the combination of the physical nodes 10 # 1 to 10 # 3 and the control server 20 shown in the lower part of FIG.
  • One advantage of such a configuration is that even if the physical configuration of a physical node or HTTP server is changed, it can be handled by correcting the table used in the physical virtual conversion illustrated in FIG. It is to be. For example, when the replacement of the physical node 10 # 1 shown in the lower part of FIG. 13 is performed, the table used in the physical virtual conversion illustrated in FIG. 10 may be corrected, and the configuration of the virtual network visible to the user (FIG. 13). (Refer to the upper row).
  • the physical node # 1 searches the flow table 12 for an entry having a matching key that matches the packet (step S001).
  • the physical node # 1 issues a query to the control server 20 attached with the packet number (input port number) that received the previous packet and the packet, and requests generation / transmission of a flow entry (step S002; packet) Reception notification (Packet-In)).
  • the OpenFlow protocol processing unit 214 of the control server 20 When receiving the packet reception notification (Packet-In), the OpenFlow protocol processing unit 214 of the control server 20 adds the physical node ID (input physical node) of the transmission source of the packet reception notification (Packet-In), and adds the virtual node.
  • the data is transferred to the network control unit 212 (step S003).
  • the physical node ID can be obtained from the management switch table shown in FIG. 11 or the security channel identifier (SecChan identifier) that received the packet.
  • the virtual network control unit 212 stores the received packet in the packet cache 215, and the virtual network specifying information illustrated in FIG. 10 from the physical node ID (input physical node) of the packet transmission source, the input port number, and the header information. With reference to the packet, the virtual physical conversion is performed (step S004). Note that a configuration in which the packet cache 215 is omitted may be employed, and in this case, storage of received packets in the packet cache 215 is omitted.
  • step S005 when the virtual network control unit 212 inputs the packet after virtual physical conversion to the virtual router, the virtual router refers to the routing table illustrated in FIG. The packet with the virtual interface ID resolved and the MAC address rewritten is transmitted (step S005).
  • the virtual network control unit 212 reverses the virtual network identification information illustrated in FIG. 10 from the virtual interface ID of the transmitted packet, resolves the physical node ID and the physical port ID that output the packet, By comparing the received packet stored in the packet cache 215 with the header information of the transmitted packet, the content of header conversion instructed to the physical node is resolved (step S006).
  • a method of receiving a corresponding packet from the route control unit 213 or the like may be adopted as appropriate.
  • the virtual network control unit 212 requests setting of a flow entry including an input physical node, an input port number, header information, a physical node ID and a physical port ID that output the resolved packet, and header conversion contents. .
  • the path control unit 213 that has received the flow entry setting request resolves the shortest path from the input physical node to the output physical node (step S007).
  • the path control unit 213 instructs the physical node # 2 to transmit the received packet and output it from the designated port, and realizes the resolved shortest path to the OpenFlow protocol processing unit 214. Request to add a flow entry.
  • the physical node # 2 outputs the received packet from the designated port according to the instruction from the route control unit 213 (step S008). Also, at this time, the OpenFlow protocol processing unit 214 acquires an IP DA (Internet Protocol Destination Address) from the header of the received packet to the physical node # 2, and sends an ARP request to a port other than the port to which the received packet is input. May be executed to acquire the corresponding MAC DA.
  • IP DA Internet Protocol Destination Address
  • the OpenFlow protocol processing unit 214 creates a flow entry for each physical node corresponding to the instructed shortest path, and transmits the flow entry to the physical nodes # 1 and # 2 (flow entry addition request). FlowMod (Add)). At this time, the OpenFlow protocol processing unit 214 also transmits a flow entry that defines an action for header conversion to the physical node # 2.
  • the physical node # 1 and the physical node # 2 add a flow entry to the flow table 12 in accordance with the instruction from the OpenFlow protocol processing unit 214 (step S009).
  • step S ⁇ b> 101 since the set flow entry is detected in the search of the flow table 12 (step S ⁇ b> 101), the physical node # 1 does not issue an inquiry or the like to the control server 20. Subsequent packets are successively transferred to the physical node # 2 (step S102).
  • the physical node # 2 designates the packets received from the physical node # 1 one after another. Output from the port (step S104).
  • the firewall (FW), the load balancer (LB), and the like on the virtual network illustrated in FIG. This can be achieved by specifying the behavior of the node.
  • the virtual node emulation unit 211 when operated as a firewall in accordance with a firewall policy of filtering by referring to header information of a specific layer, an output packet from the previous virtual router is input and based on the result
  • a function equivalent to a firewall on the virtual network is realized.
  • the virtual network emulation unit 211 operates on the virtual network.
  • a function equivalent to a load balancer is realized.
  • the OpenFlow switch is used as the physical node and the communication with the control server is described as using the OpenFlow protocol.
  • the embodiment is limited to the above example as long as it has an equivalent function. is not.
  • the physical node can be realized by a router in an IP network and an MPLS switch in an MPLS (Multi-Protocol Label Switching) network.
  • Control unit 10 10 # 1, 10 # 2, 10 # 3 Physical node 11 Server communication unit 12 Flow table 13 Control unit 20 Control server 30 External node 201 Virtual node object storage unit 202 First storage unit (virtual network configuration information storage unit ) 203 2nd memory

Abstract

　論理的に分割したネットワーク（仮想ネットワーク）毎に、それぞれ設定した経路制御を行うことのできる構成を提供する。制御サーバは、入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し、当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと、接続されている。制御サーバは、前記物理ノードを仮想化した仮想ノードを含んで構成される仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、を備え、前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定して、前記各物理ノードの制御情報を更新する。

Description

情報システム、制御サーバ、仮想ネットワーク管理方法およびプログラム
［関連出願についての記載］
　本発明は、日本国特許出願：特願２００９－２３３８９５号（２００９年１０月　７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、情報システム、制御サーバ、仮想ネットワーク管理方法およびプログラムに関し、特に、仮想的なネットワークを提供する情報システム、制御サーバ、仮想ネットワーク管理方法およびプログラムに関する。
　特許文献１に、サービス毎エンド・ツー・エンドのセキュリティ、クライアントでのサービス間のセキュリティ、大規模システムに対するスケーラビリティを実現する仮想網構築装置が開示されている。同文献によると、クライアントが認証成功後にパス制御サーバから送信されたランチャーソフトから、利用可能なサービスを選択すると、対応するパス構築要求がパス制御サーバに送信される。パス制御サーバは、クライアントに対して拠点ルータとの連結指示を発行するとともに、拠点ルータ１３３に対してクライアントとの連結指示を発行する。これにより、クライアントと拠点ルータ間の拠点内ＶＬＡＮを動的に構築することができるとされている。
　特許文献２に、顧客を階層的に管理するシステムが開示されている。また、特許文献３には、新しいネットワーク・トポロジを提供できるというピア・ツー・ピアネットワークが開示されている。
　非特許文献１にオープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている。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、最適化を行うものである。転送ノードとして機能するオープンフロースイッチは、オープンフロープロトコルに従ってオープンフローコントローラにより追加・更新されるフローテーブルに従って動作する。フローテーブルには、パケットを特定するパケットマッチングルールと、特定のポートに出力する、廃棄する、ヘッダを書き換えるといったアクションの組がフローエントリとして登録される。オープンフロースイッチは、該当するエントリがあった場合、エントリに記載されたアクションに従って受信パケットの処理を行い、該当エントリがない場合は、オープンフロープロトコルにパケットの受信を通知する。
特開２００９－１３５８０５号公報 特表２００７－５２５７２８号公報 特開２００８－３０６７２５号公報
Nick McKeownほか７名、"OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks"、［online］、［平成21年7月17日検索］、インターネット〈URL：http://www.openflowswitch.org//documents/openflow-wp-latest.pdf〉
　上記特許文献１から３及び非特許文献１の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。
　以下の分析は、本発明によってなされたものである。
　特許文献１－３の技術は、ネットワークを論理的に分割するものであるが、フロー単位でポリシを決定し、きめ細かい経路制御を行うものではない。また、経路制御を行うために、ソースルーティング等の方法を用いることも考えられるが、この場合、パケットが含むことができる正味のデータ量が小さくなってしまうという問題点が生じてしまう。
　この点、非特許文献１には、フロー単位でアクションを定義したフローテーブルに基づいて動作するオープンフロースイッチにより経路制御を行う構成が提案されているが、具体的には、これらの仕組みを用いて、ネットワーク管理やアクセスコントロールができること、オープンフロースイッチを仮想化して仮想ネットワークを構築できることなどが記載されているに止まる。
　本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、物理的なネットワークを仮想化して仮想ネットワークを構成し、当該仮想ネットワークにおけるきめ細かな経路制御を実現する構成を提供することにある。
　本発明の第１の視点によれば、入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し、当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと、一つ以上の前記物理ノードを用いて構成した仮想ノードを含む仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定して、前記各物理ノードの制御情報を更新する制御サーバと、を備える情報システムが提供される。
　本発明の第２の視点によれば、入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し、当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと接続され、一つ以上の前記物理ノードを用いて構成した仮想ノードを含む仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定して、前記各物理ノードの制御情報を更新する制御部と、を備えたこと、を特徴とする制御サーバが提供される。
　本発明の第３の視点によれば、入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと、接続された制御サーバに実行させる仮想ネットワーク管理方法が提供される。この仮想ネットワーク管理方法は、前記制御サーバが、一つ以上の前記物理ノードを用いて構成した仮想ノードを含む仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、を参照し、前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定するステップと、前記特定した各物理ノードの制御情報を更新するステップと、を含む。本方法は、物理ノードと接続され、その制御情報を更新する制御サーバという、特定の機械に結びつけられている。
　本発明の第４の視点によれば、入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと、接続された制御サーバを構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記制御サーバが、一つ以上の前記物理ノードを用いて構成した仮想ノードを含む仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、を参照し、前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定する処理と、前記特定した各物理ノードの制御情報を更新する処理と、を前記コンピュータに実行させる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、構成した仮想ネットワーク上でパケットの特徴に応じた経路制御を行うことが可能になる。また、制御情報の更新後は、前記制御サーバへの問い合わせは不要となり、また、個々の物理ノード等がルーティングテーブル等を参照する必要もないため、処理を高速化することができる。
本発明の概要を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の構成を表した図である。 本発明の第１の実施形態の物理ノードの詳細構成を表した図である。 本発明の第１の実施形態の制御サーバの詳細構成を表した図である。 本発明の第１の実施形態の制御サーバによって構築される仮想ネットワークの構成を表した図である。 本発明の第１の実施形態の制御サーバが保持する仮想ノードテーブルの例である。 本発明の第１の実施形態の制御サーバが保持する仮想ノードの設定情報の例である。 本発明の第１の実施形態の制御サーバが保持する仮想ネットワーク構成情報の例である。 図８の仮想ネットワーク構成情報に対応する仮想ネットワークの模式図である。 本発明の第１の実施形態の制御サーバが保持する仮想ネットワーク特定情報の例である。 本発明の第１の実施形態の制御サーバが保持する管理スイッチ情報の例である。 本発明の第１の実施形態の制御サーバが保持するフローエントリの例である。 図２の構成と、図５の仮想ネットワークの対応関係を示す図である。 本発明の第１の実施形態の動作を説明するためのシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態の動作を説明するためのシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態の動作を説明するためのシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態の動作を説明するためのシーケンス図である。
　はじめに、本発明の概要について図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明は、入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し、当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノード１０と、これら物理ノード１０の制御情報を更新する機能を備えた制御サーバ２０とによって実現できる。
　制御サーバ２０は、物理ノード１０を仮想化した仮想ノードを含んで構成される仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部（仮想ネットワーク構成情報記憶部）２０２と、入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部（仮想ネットワーク特定情報記憶部）２０３と、物理ノード１０からの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定して、各物理ノード１０の制御情報を更新する制御部２１０と、を備える。
　前記物理ノード１０は、フローテーブルに従って動作する非特許文献１のＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチと同等のスイッチやルータによって実現することが可能であり、フローテーブルにないパケットを受信すると、制御サーバ２０に対し、当該パケットを受信したことを通知する（フローエントリの作成要求；図１の物理ノード１０から制御部２１０への矢線）。
　制御サーバ２０は、フローエントリの作成要求を受けると、前記第２の記憶部２０３を参照して、入力パケットの特徴（ポート番号、物理ノードのＩＤ、ヘッダ情報）から、当該パケットが属すべき仮想ネットワークを特定する。次に、制御サーバ２０は、前記第１の記憶部２０２を参照して、受信パケットについて適宜仮想ネットワーク内の転送処理を行うとともに、前記特定した仮想ネットワークに対応する物理ノードを特定し、前記特定した物理ノードの制御情報を更新する処理を行う（図１の制御部２１０から物理ノード１０への矢線）。このようにして、後続するパケットが、それぞれ仮想ネットワーク毎に更新された制御情報に従って物理ノードによって次々に転送される。
　なお、上記制御サーバ２０は、非特許文献１のＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラをベースに、上記した仮想ネットワークに関する機能をアドオンすることによって実現することができる。またあるいは、非特許文献１のＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラと連携動作し、上記した仮想ネットワークに関する機能を提供する別個のサーバにて実現することも可能である。
［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２は、本発明の第１の実施形態の構成を表した図である。図２を参照すると、複数の物理ノード１０と、制御サーバ２０と、外部ノード３０とが示されている。
　物理ノード１０は、互いに接続されて外部ネットワークと、外部ノード３０との間で送受信されるパケットを転送するスイッチやルータによって構成される。本実施形態では、物理ノード１０は、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチであるものとする。
　制御サーバ２０は、物理ノード１０とセキュアなチャネルを介して接続され、物理ノード１０に対し、制御情報の更新を指示するサーバである。本実施形態では、制御サーバ２０は、物理ノード１０とＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルで通信するＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラとしての機能を備えたサーバであるものとする。
　外部ノード３０は、外部ネットワークからアクセスするユーザ端末に対して各種のサービスを提供するサーバによって構成される。本実施形態では、外部ノード３０は、Ｈｔｔｐ（Ｈｙｐｅｒ－Ｔｅｘｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバであるものとして説明する。
　図３は、本発明の第１の実施形態の物理ノードの詳細構成を表した図である。図３を参照すると、物理ノード１０は、制御サーバ２０と通信するサーバ通信部１１と、フローテーブル１２と、制御部１３を備えて構成される。制御部１３は、制御サーバ２０からの指示に従って、フローテーブル１２への新規エントリを追加する処理や、フローテーブル１２から受信パケットに適合するマッチングキーを持つエントリを検索し、該当するアクションを実行する処理等を行う。
　図４は、本発明の第１の実施形態の制御サーバの詳細構成を表した図である。図４を参照すると、制御サーバ２０は、仮想ノードエミュレーション部２１１と、仮想ネットワーク制御部２１２と、経路制御部２１３と、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４と、後記する情報を記憶する記憶部として機能する記憶装置を備えている。
　図４の例では、制御サーバ２０は、前記記憶装置によって構成された、仮想ノードオブジェクト記憶部２０１、仮想ネットワーク構成情報記憶部２０２と、仮想ネットワーク特定情報記憶部２０３と、物理トポロジ情報記憶部２０４と、最短経路情報記憶部２０５と、設定済みフロー転送経路情報記憶部２０６と、フローエントリ記憶部２０７と、管理スイッチ情報記憶部２０８とを備えている。
　以下、本実施形態では、制御サーバ２０は、図５に示すレイヤ３スイッチ（Ｌ３ＳＷ）、ファイアウォール（ＦＷ）、ロードバランサ（ＬＢ）、レイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）とによって構成される仮想ネットワークを構築するものとして説明する。
　仮想ノードエミュレーション部２１１は、仮想ノードオブジェクト記憶部２０１に記憶された上記Ｌ３ＳＷ、ＦＷ、ＬＢ、Ｌ２ＳＷに対応するクラスを持つ仮想オブジェクトを用いて、仮想ノードとして処理を実行する。それぞれの仮想オブジェクトは、例えば、仮想ネットワーク上の仮想ノードＩＤと、オブジェクトＩＤとを対応付けた図６に示す仮想ノードテーブルによって特定される。
　図７は、仮想ノードオブジェクト記憶部２０１に記憶された仮想ルータオブジェクトの設定情報の例である。基本的な動作は、通常の物理的なルータ装置と同様であり、ルーティングテーブルを参照して宛先を決定し、ＡＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ　Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）テーブルによりＭＡＣアドレスを解決し、ＳｏｕｒｃｅＭＡＣアドレスのルータのＭＡＣアドレスへの変換等を行う。実ネットワークにおけるルータ装置との相違点は、ルーティングテーブルに、仮想インタフェースＩＤが格納されており、宛先として仮想インタフェースＩＤを解決する点である。従って、仮想ノードエミュレーション部２１１は、仮想ネットワーク制御部２１２から仮想ノードＩＤとして上記仮想ルータを指定したパケットを受け付けると、上記仮想ネットワーク上のルータとしての処理を行い、仮想インタフェースＩＤ、宛先ＭＡＣ等の変換後のパケットを出力する。
　図７に示したような仮想ノードの設定は、仮想ネットワークの使用権限を与えられたユーザに変更させることができる。一方、後記する物理ノードと仮想ネットワークとの対応関係等は、ユーザから隠蔽することで、ユーザとしては、仮想ネットワーク上の仮想ノードをあたかも物理的なノードと同様に利用することができる。
　仮想ネットワーク制御部２１２は、仮想ネットワーク構成情報記憶部２０２および仮想ネットワーク特定情報記憶部２０３に記憶された仮想ネットワークの構成情報およびその実ネットワークとの対応関係情報に従って仮想ノードエミュレーション部２１１とのパケット情報の入出力を行う。また、仮想ネットワーク制御部２１２は、受信したパケットを、一時的にパケットキャッシュ２１５に格納し、最終的にパケットを出力する物理ノードに指示するパケットヘッダの変換内容を作成する。
　図８は、仮想ネットワーク構成情報記憶部２０２に記憶された仮想ネットワーク構成情報の例である。ＫＥＹフィールドに示された仮想ノードの仮想インタフェースが、Ｖａｌｕｅフィールドの仮想ノードの仮想インタフェースで接続されていることを示している。図８の例では、ＩＤ＃１の仮想ノードが仮想インタフェースＩＤ＃１０の仮想インタフェースで、ＩＤ＃２の仮想ノードと接続され、ＩＤ＃２の仮想ノードが仮想インタフェースＩＤ＃３０の仮想インタフェースで、外部ノードと接続されていることを示している。図９は、図８の仮想ネットワーク構成情報に対応する仮想ネットワークの模式図である。仮想ネットワーク制御部２１２は、このような仮想ネットワーク構成情報に基づいて、仮想ノードエミュレーション部２１１に対し、仮想ノードＩＤを指定してパケットを入力し、その結果を得ることが可能になる。
　図１０は、仮想ネットワーク特定情報記憶部２０３に記憶された仮想ネットワークとパケットの特徴との対応関係を示す仮想ネットワーク特定情報の例である。図１０の例では、ＫＥＹフィールドに示された条件に合致するパケットについて、属すべき仮想ネットワーク、仮想ノードＩＤ、仮想インタフェースを一意に求めることができる構成となっている。また、図１０のようなテーブルを逆引きすることにより、ある仮想ネットワーク、仮想ノードＩＤ、仮想インタフェースを持つパケットを出力すべき、実ネットワーク上の物理スイッチＩＤや物理ポートＩＤ、ｖｌａｎ－ｔａｇを決定することが可能になる。以下、本明細書では、上記仮想ネットワークと実ネットワーク間の変換操作を「物理仮想変換」という。なお、図１０の例では、物理ノードＩＤ、物理ポートＩＤ、ヘッダ情報として、送信元ＭＡＣアドレス（ｍａｃ（ｓｒｃ））、宛先ＭＡＣアドレス（ｍａｃ（ｄｓｔ））、ＶＬＡＮ番号（ｖｌａｎ－ｔａｇ）、送信元ＩＰアドレス（ｉｐ（ｓｒｃ））、宛先ＩＰアドレス（ｉｐ（ｄｓｔ））、送信元レイヤ４ポート番号（ｌ４ｐｏｒｔ（ｓｒｃ））、宛先レイヤ４ポート番号（ｌ４ｐｏｒｔ（ｄｓｔ））等を示したが、これらのすべての情報を用いる必要はないし、また、必要に応じて、その他のヘッダ情報またはパケット情報を指定できるようにしても良い。
　図８のようなテーブルを仮想ネットワークの数だけ用意することで複数の仮想ネットワークを構築することができる。そして、図９のようなテーブルで、ユーザ毎のパケットの特徴と当該ユーザが使用権限を有する仮想ネットワークとを定義しておくことで、仮想ネットワークを論理的に分離された形態で複数のユーザに提供することができる。
　仮想ネットワーク制御部２１２は、入力パケットを仮想ノードエミュレーション部２１１に入力し、その処理結果を得ると、経路制御部２１３に対し、当該パケットを受信した物理ノードとそのポート番号と、仮想ノードエミュレーション部２１１によるネットワーク処理後のパケットの物理仮想変換後の物理ノードとその出力ポート番号とを入力する。
　経路制御部２１３は、物理トポロジ情報記憶部２０４に記憶された物理ネットワークトポロジ情報に基づいて、上記物理ノードに入力されたパケットを、上記物理仮想変換後の物理ノードから出力するための転送経路を計算する。この経路計算には、例えば、ダイクストラの最短経路アルゴリズムを用いることができる。
　また、経路制御部２１３は、前記経路計算された結果を、最短経路情報記憶部２０５にキャッシュとして所定期間保存する。次回以降の経路計算の際に、経路制御部２１３は、最短経路情報記憶部２０５に記憶された最短経路を参照し、キャッシュが残っていれば、経路計算処理を省略することができる。
　また、経路制御部２１３は、設定済みフロー転送経路情報記憶部２０６にも、前記フローと最短経路情報の組を保存する。次回以降の経路計算の際に、経路制御部２１３は、設定済みフロー転送経路情報記憶部２０６に記憶された経路情報を利用することができる。
　上記最短経路情報記憶部２０５および設定済みフロー転送経路情報記憶部２０６は省略することもできる。また、それぞれへの経路情報にどれだけ保存するかは、本システムの用途やハードウェア仕様に応じて適宜変更することができる。
　ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４は、上記のように、経路制御部２１３にて起算された経路情報に従って、各物理ノード１０に対してフローテーブル１２の更新を指示する。図１１は、前記処理を行う際に、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４が参照する管理スイッチテーブルの例である。図１２は、フローエントリの例である。
　図１３は、図５の仮想ネットワークと、図２に示した実ネットワーク構成の対応関係を示した図である。例えば、図１３の物理ノード１０＃１の外部ネットワークと接続されたポートからパケットが受信されると、物理ノード１０＃１は、フローテーブル１２に当該パケットに適合するエントリが無ければ、制御サーバ２０のＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４に問い合わせを発行する。ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４は、前記問い合わせに、物理ノード１０＃１のＩＤやポート番号を付加して仮想ネットワーク制御部２１２に転送する。仮想ネットワーク制御部２１２は、上記仮想ネットワーク構成情報記憶部２０２および仮想ネットワーク特定情報記憶部２０３を参照して、受信パケットを物理仮想変換し、図１１の上段に示す仮想ネットワークに入力されたものとして適宜仮想ノードエミュレーション部２１１を用いてネットワーク処理を実行する。そして、仮想ネットワーク制御部２１２は、仮想ノードエミュレーション部２１１からの処理結果を再度物理仮想変換し、その結果を経路制御部２１３に入力する。ここで例えば、仮想ノードエミュレーション部２１１の出力を仮想物理変換した結果から物理ノード１０＃２のＨＴＴＰサーバ１に接続されたポートから出力すべきとの結果が得られ、経路制御部２１３が物理ノード１０＃１から物理ノード１０＃２に到る経路が最短であると計算すると、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４が、物理ノードＩＤ１０＃２の前記仮想インタフェースに対応する物理ポートから前記パケットを出力するよう制御するとともに、後続パケットも同様に処理するように経路上の、物理ノード１０＃１および物理ノード１０＃２に対しフローテーブルの更新を指示する。
　以上により、図１３の上段の仮想ネットワークと同等のネットワーク処理が、図１３の下段に示す物理ノード１０＃１～１０＃３と、制御サーバ２０の組み合わせにより実現される。このような構成の利点の一つは、物理ノードやＨＴＴＰサーバの物理的な構成変更を行ったとしても、図１０に例示した物理仮想変換で用いるテーブルを修正すれば対応でき、保守性が向上することである。例えば、図１３の下段に示す物理ノード１０＃１のリプレースを行った場合、図１０に例示した物理仮想変換で用いるテーブルを修正すればよく、ユーザに見えている仮想ネットワークの構成（図１３の上段参照）には影響を与えない。
　続いて、図１４から図１７を参照して、本実施形態の一連の動作を整理して説明する。以下の説明では、物理ノード＃１が外部ネットワークに接続されたユーザ端末等から新規にパケットを受信したものとして説明する。また、説明を簡単にするため、仮想ネットワークには、仮想ノードとして１台の仮想ルータが設けられているものとして説明する。
　図１４に示すとおり、物理ノード＃１は、パケットを受信すると、フローテーブル１２から、当該パケットに適合するマッチングキーを有するエントリを検索する（ステップＳ００１）。
　ここでは、前記パケットは１ｓｔパケットであり、物理ノード＃１のフローテーブルに、前記受信パケットに対応するエントリが登録されていないものとする。そこで、物理ノード＃１は、前期パケットを受信したポート番号（入力ポート番号）および当該パケットを添付した制御サーバ２０への問い合わせを発行し、フローエントリの生成・送信を要求する（ステップＳ００２；パケット受信通知（Ｐａｃｋｅｔ－Ｉｎ））。
　制御サーバ２０のＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４は、パケット受信通知（Ｐａｃｋｅｔ－Ｉｎ）を受信すると、当該パケット受信通知（Ｐａｃｋｅｔ－Ｉｎ）の送信元の物理ノードＩＤ（入力物理ノード）を付加して、仮想ネットワーク制御部２１２に転送する（ステップＳ００３）。なお、物理ノードＩＤは、図１１に示した管理スイッチテーブルや当該パケットを受信したセキュリティチャネル識別子（ＳｅｃＣｈａｎ識別子）により求めることができる。
　仮想ネットワーク制御部２１２は、受信パケットをパケットキャッシュ２１５に保存するとともに、パケットの送信元の物理ノードＩＤ（入力物理ノード）、入力ポート番号やヘッダ情報から、図１０に例示した仮想ネットワーク特定情報を参照して当該パケットを仮想物理変換する（ステップＳ００４）。なお、パケットキャッシュ２１５を省略した構成も採用可能であり、この場合には、パケットキャッシュ２１５への受信パケットの保存は省略される。
　次に図１５に示すとおり、仮想ネットワーク制御部２１２が、仮想物理変換後のパケットを仮想ルータに入力すると、仮想ルータは、図７（ａ）に例示したルーティングテーブルを参照してパケットの送信先の仮想インタフェースＩＤを解決し、またＭＡＣアドレスを書き換えたパケットを送出する（ステップＳ００５）。
　仮想ネットワーク制御部２１２は、前記送信されたパケットの仮想インタフェースＩＤから図１０に例示した仮想ネットワーク特定情報を逆引きして、当該パケットを出力する物理ノードＩＤおよびその物理ポートＩＤを解決するとともに、パケットキャッシュ２１５に格納した受信時のパケットと前記送信されたパケットのヘッダ情報を比較することで、当該物理ノードに指示するヘッダ変換内容を解決する（ステップＳ００６）。なお、仮想ネットワーク制御部２１２にパケットキャッシュ２１５が設けられていない場合には、経路制御部２１３等から該当するパケットを受け取る等の方法を適宜採用すればよい。
　次に、仮想ネットワーク制御部２１２は、入力物理ノード、入力ポート番号、ヘッダ情報、前記解決した当該パケットを出力する物理ノードＩＤおよび物理ポートＩＤ、ヘッダ変換内容を含んだフローエントリの設定を要求する。
　次に図１６に示すとおり、前記フローエントリの設定要求を受けた経路制御部２１３が入力物理ノードから出力物理ノードまでの最短経路を解決する（ステップＳ００７）。経路制御部２１３は、物理ノード＃２に対して、前記受信パケットを送信し、指定されたポートから出力するように指示するとともに、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４に対し、前記解決した最短経路を実現するフローエントリの追加を要求する。
　物理ノード＃２は、前記経路制御部２１３からの指示に従って受信パケットを指定ポートから出力する（ステップＳ００８）。またこのとき、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４は、物理ノード＃２に対して、受信パケットのヘッダからＩＰ　ＤＡ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ　Ａｄｄｒｅｓｓ）を取得し、当該受信パケットが入力されたポート以外のポートにＡＲＰリクエストを送信し、該当するＭＡＣ　ＤＡを取得するようなアクションを実行させてもよい。
　さらに、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４は、前記指示された最短経路に対応する各物理ノードへのフローエントリを作成し、物理ノード＃１、物理ノード＃２に、フローエントリを送信する（フローエントリ追加要求；ＦｌｏｗＭｏｄ（Ａｄｄ））。このとき、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４は、物理ノード＃２に対して、ヘッダの変換を行うアクションを定めたフローエントリも送信する。
　物理ノード＃１および物理ノード＃２は、前記ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部２１４からの指示に従ってフローエントリをフローテーブル１２に追加する（ステップＳ００９）。
　その後は、図１７に示すとおり、フローテーブル１２の検索（ステップＳ１０１）にて前記設定されたフローエントリが検出されるため、物理ノード＃１は、制御サーバ２０に問い合わせ等を発行することなく、後続するパケットを次々に物理ノード＃２に転送する（ステップＳ１０２）。
　物理ノード＃２においても同様に、フローテーブル１２の検索（ステップＳ１０３）にて前記設定されたフローエントリが検出されるため、物理ノード＃２は、物理ノード＃１から受信したパケットを次々に指定ポートから出力する（ステップＳ１０４）。
　なお、図１４から図１７では省略したが、上記したパケットに対する応答が物理ノード＃２のパケット出力先から送信された場合には、図１４から図１７の物理ノード＃１と物理ノード＃２とを入れ替えた流れにて同様に処理が行われる。
　以上、上記した実施形態では、仮想ノードとして仮想ルータが設けられている例を挙げて説明したが、図５に示す仮想ネットワーク上のファイアウォール（ＦＷ）、ロードバランサ（ＬＢ）等も同様に、物理ノードの振る舞いを規定することで実現することが可能である。
　例えば、仮想ノードエミュレーション部２１１を、特定のレイヤのヘッダ情報を参照してフィルタリングするというファイアウォールポリシに従ってファイアウォールとして動作させた場合には、先の仮想ルータからの出力パケットを入力し、その結果に基づいて、物理ノードに該当パケットを廃棄（ｄｒｏｐ）させるアクションを設定することで、仮想ネットワーク上のファイアウォールと同等の機能が実現される。
　同様に例えば、所定のロードバランスポリシに従って動作する仮想ノードエミュレーション部２１１に、前記ファイアウォールからの出力を入力し、その結果に基づき、パケットの送信先を切り替えるアクションを設定することで、仮想ネットワーク上のロードバランサと同等の機能が実現される。
　以上、本発明の好適な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、上記した実施形態では、物理ノードとしてＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチを用い、制御サーバとの通信はＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルを用いるものとして説明したが、同等の機能を持つものであれば、上記の例に限定されるものではない。例えば、物理ノードとしては、上記ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチのほか、ＩＰ網におけるルータ、ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ－Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｌａｂｅｌ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）網におけるＭＰＬＳスイッチにて実現することができる。
　なお、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、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素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。
　１０、１０＃１、１０＃２、１０＃３　物理ノード
　１１　サーバ通信部
　１２　フローテーブル
　１３　制御部
　２０　制御サーバ
　３０　外部ノード
　２０１　仮想ノードオブジェクト記憶部
　２０２　第１の記憶部（仮想ネットワーク構成情報記憶部）
　２０３　第２の記憶部（仮想ネットワーク特定情報記憶部）
　２０４　物理トポロジ情報記憶部
　２０５　最短経路情報記憶部
　２０６　設定済みフロー転送経路情報記憶部
　２０７　フローエントリ記憶部
　２０８　管理スイッチ情報記憶部
　２１０　制御部
　２１１　仮想ノードエミュレーション部
　２１２　仮想ネットワーク制御部
　２１３　経路制御部
　２１４　ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコル処理部
　２１５　パケットキャッシュ

Claims (16)

  1. 　入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し、当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと、
    　前記物理ノードを一つ以上用いて構成した仮想ノードを含む仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、
    　入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、
    　前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定して、前記各物理ノードの制御情報を更新する制御サーバと、を備えたこと、を特徴とする情報システム。
  2. 　さらに、前記仮想ネットワーク上の仮想ノードとして動作し、前記制御サーバからパケットの入力を受け付け、前記制御サーバにその処理結果を出力する仮想ノードエミュレーション部を備え、
    　前記制御サーバは、前記処理結果に基づいて、前記制御情報を更新する物理ノードを特定する請求項１の情報システム。
  3. 　前記仮想ネットワークの利用権限を有するユーザに、該当する仮想ネットワークの前記仮想ノードエミュレーション部の動作設定の変更権限を付与する請求項２の情報システム。
  4. 　前記制御サーバは、
    　前記仮想ノードエミュレーション部から出力された処理結果に基づいて、前記物理ノードから入力されたパケットを転送する経路情報を作成し、当該経路上にある物理ノードに、前記経路に従ったパケットの転送を行わせる制御情報を作成する請求項２または３の情報システム。
  5. 　前記第１の記憶部の仮想ネットワークの構成情報は、前記仮想ネットワーク上で接続されたノード同士の接続関係を示したテーブルを含んで構成され、
    　前記第２の記憶部の仮想ネットワーク特定情報は、入出力物理ノード、該入出力物理ノードの入出力ポート情報およびヘッダ情報を含むパケットの特徴と、前記仮想ネットワークにおける仮想ノード及び仮想ノードのインタフェース（仮想インタフェース）との関係を示したテーブルを含んで構成されている請求項１から４いずれか一の情報システム。
  6. 　前記仮想ノードエミュレーション部として、仮想的に動作するルータ、ブリッジ、ファイアウォール、ロードバランサのいずれか１つ以上を含む請求項２から５いずれか一の情報システム。
  7. 　前記物理ノードは、前記制御情報としてフローテーブルを備えるスイッチであり、前記制御サーバは、前記スイッチのフローテーブルを更新する請求項１から６いずれか一の情報システム。
  8. 　入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し、当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと接続され、
    　前記物理ノードを一つ以上用いて構成した仮想ノードを含む仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、
    　入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、
    　前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定して、前記各物理ノードの制御情報を更新する制御部と、を備えたこと、を特徴とする制御サーバ。
  9. 　さらに、前記仮想ネットワーク上の仮想ノードとして動作し、前記制御サーバからパケットの入力を受け付け、前記制御サーバにその処理結果を出力する仮想ノードエミュレーション部を備え、
    　前記処理結果に基づいて、前記制御情報を更新する物理ノードを特定する請求項８の制御サーバ。
  10. 　前記仮想ネットワークの利用権限を有するユーザに、該当する仮想ネットワークの前記仮想ノードエミュレーション部の動作設定の変更権限を付与する請求項９の制御サーバ。
  11. 　前記仮想ノードエミュレーション部から出力された処理結果に基づいて、前記物理ノードから入力されたパケットを転送する経路情報を作成し、当該経路上にある物理ノードに、前記経路に従ったパケットの転送を行わせる制御情報を作成する請求項９または１０の制御サーバ。
  12. 　前記第１の記憶部の仮想ネットワークの構成情報は、前記仮想ネットワーク上で接続されたノード同士の接続関係を示したテーブルを含んで構成され、
    　前記第２の記憶部の仮想ネットワーク特定情報は、入出力物理ノード、該入出力物理ノードの入出力ポート情報およびヘッダ情報を含むパケットの特徴と、前記仮想ネットワークにおける仮想ノード及び仮想ノードのインタフェース（仮想インタフェース）との関係を示したテーブルを含んで構成されている請求項８から１１いずれか一の制御サーバ。
  13. 　前記仮想ノードエミュレーション部として、仮想的に動作するルータ、ブリッジ、ファイアウォール、ロードバランサのいずれか１つ以上を含む請求項９から１２いずれか一の制御サーバ。
  14. 　前記物理ノードは、前記制御情報としてフローテーブルを備えるスイッチであり、前記スイッチのフローテーブルを更新する請求項８から１３いずれか一の制御サーバ。
  15. 　入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと、接続された制御サーバに実行させる仮想ネットワーク管理方法であって、
    　前記制御サーバが、前記物理ノードを一つ以上用いて構成した仮想ノードを含む仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、を参照し、前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定するステップと、
    　前記特定した各物理ノードの制御情報を更新するステップと、を含む仮想ネットワーク管理方法。
  16. 　入出力パケットの特徴に応じた動作を定義した制御情報を保持し当該制御情報に従って入出力パケットの処理を行う複数の物理ノードと、接続された制御サーバを構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、
    　前記物理ノードを一つ以上用いて構成した仮想ノードを含む仮想ネットワークの構成情報を記憶する第１の記憶部と、入力パケットの特徴から前記仮想ネットワークを特定する仮想ネットワーク特定情報を記憶する第２の記憶部と、を参照し、前記物理ノードからの要求に基づいて、当該物理ノードが受信したパケットと共通する特徴を有するパケットを取り扱う仮想ネットワークを構成する物理ノードを特定する処理と、
    　前記特定した各物理ノードの制御情報を更新する処理と、を前記コンピュータに実行させるプログラム。
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