WO2016035306A1 - 制御システム、通信システム、通信方法および記録媒体 - Google Patents

制御システム、通信システム、通信方法および記録媒体 Download PDF

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WO2016035306A1
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communication
address
network
tunnel
vxlan
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PCT/JP2015/004377
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敏明 高橋
勇人 門間
裕志 島本
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control system, a communication system, a communication method, and a recording medium, and more particularly to a communication system and a communication method for constructing a virtual network on a physical network by logically separating the physical network.
  • VMs virtual machines
  • networking is also virtualized. Need to do.
  • An important function in network virtualization is to logically slice a physical network in units such as for each user tenant and build a virtual network in a multi-layered manner on the physical network.
  • VXLAN Virtual eXtensible Local Area Network
  • Non-Patent Document 1 One of the methods currently attracting attention is a method using a tunneling protocol such as VXLAN (Non-Patent Document 1).
  • the broadcast domain is extended by tunneling layer 2 communication at layer 3 without introducing special equipment for virtualization between servers. Thereby, the network user can use the extended broadcast domain without being aware of this.
  • Non-Patent Document 3 a mechanism has been devised that operates on general-purpose hardware such as Intel (registered trademark) DPDK (Non-patent Document 2) and speeds up specialized packet transfer performance. Also, a virtual switch that uses this mechanism to perform high-speed communication between virtual machines is being realized (Non-Patent Document 3).
  • VXLAN performs encapsulation using UDP (User Datagram Protocol). At this time, there are some problems to be solved when trying to realize large-capacity communication on the virtual network.
  • UDP User Datagram Protocol
  • the first problem is that, when using UDP, since the UDP socket of the OS is generally used, it is difficult to realize the required large capacity communication.
  • the processing of the network stack is a heavy process, and since it is implemented by the OS, it is difficult to incorporate a device for speeding up, which inevitably causes deterioration in communication performance.
  • the second problem is that even if trying to improve the communication performance on the virtual network by implementing UDP communication on some speed-up mechanism, problems arise in terms of reliability, consistency, maintainability, etc. It is to end. Apart from the network stack of OSs that are widely used in general, it is difficult to implement the processing of the network stack again, and there are many problems in terms of reliability for commercial operation. In addition, layers that are implemented in the OS are not dedicated products, and use of general-purpose Linux (registered trademark) is often required, and there is a field where it is not acceptable to create network stack processing independently. To do. In VXLAN, UDP / IP (User Datagram Protocol / Internet ⁇ Protocol) is used.
  • UDP / IP User Datagram Protocol / Internet ⁇ Protocol
  • an object of the present invention is to provide a control system, a communication system, a communication method, and a recording medium that are suitable for high-speed and large-capacity communication and can enhance the consistency of network communication operations when realizing a virtual network construction. There is to do.
  • a control system includes a tunnel endpoint of a communication destination from a user's MAC (Media Access Control) address of a VNI (VXLAN Network Identifier) and a VXLAN (Virtual eXtensible Local Area Network) tunnel.
  • a database that searches for the IP (Internet Protocol) address of the outgoing interface of
  • a communication system includes: A VM (Virtual Machine) configured on a physical machine; A tunnel endpoint configured on the physical machine, which is a destination tunnel endpoint from a VNI (VXLAN Network Identifier) and a MAC (Media Access Control) address of a VM (Virtual Machine) in another physical machine A tunnel endpoint having a database for retrieving an IP (Internet Protocol) address of the outgoing interface of And an OS (Operating System) having a network stack processing unit.
  • VNI VXLAN Network Identifier
  • MAC Media Access Control
  • the communication method according to the present invention is based on the VNI (VXLAN Network Identifier) and the MAC (Media Access Control) address of the user of the VXLAN (Virtual eXtensible Local Area Network) tunnel.
  • Search for (Internet Protocol) address When the IP address of the outward interface of the tunnel destination endpoint of the communication destination can be acquired, the encapsulated packet is completed, and the packet is transmitted from the NIC (Network Interface Card) to be outside the tunnel endpoint of the communication destination. Communicate to the correct interface.
  • a recording medium on which a program for communication by packet transmission according to the present invention is recorded To the tunnel endpoint, The IP (Internet Protocol) address of the outward interface of the tunnel endpoint of the communication destination is searched from the VNI (VXLAN Network Identifier) and the MAC (Media Access Control) address of the user of the VXLAN (Virtual eXtensible Local Area Network) tunnel. Processing, When the IP address of the outward interface of the tunnel destination endpoint of the communication destination can be acquired, the encapsulated packet is completed, and the packet is transmitted from the NIC (Network Interface Card) to be outside the tunnel endpoint of the communication destination. A program for executing communication processing for communicating with the interface of the direction is recorded.
  • VNI VXLAN Network Identifier
  • MAC Media Access Control
  • the present invention can realize a large-capacity communication on a virtual network realized by VXLAN.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a communication system according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram for demonstrating operation
  • a large-capacity communication on the virtual network is realized when a virtual network is built on a physical network.
  • the network stack processing is minimized to make the effective performance almost equal to the performance of packet transfer only.
  • the stability, consistency and maintainability of the network stack processing are not deteriorated.
  • the OS By transferring all network stack processing to the OS as it is, large-capacity communication on a virtual network can be realized using a general-purpose OS.
  • the route / management information for processing is one, the analysis of the network processing itself is simplified, and the maintenance target can be limited to one.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating a control system according to an embodiment of the highest concept of the present invention.
  • the control system 20a of FIG. 1A includes an FDB (Forwarding Database) 25.
  • the FDB 25 is cache data, and is a database for searching for the IP address of the outward interface of the tunnel end point of the communication destination from the MAC addresses of the VNI and VXLAN tunnel users.
  • the control system 20a receives a packet from the VM
  • the FDB 25 can identify the MAC address of the destination Outer from the IP address of the destination Outer only by looking at the MAC address of the destination VM. Therefore, the UDP / IP header can be completed by adding a simple header, and VXLAN communication can be performed only by packet transfer processing.
  • FIG. 1B is a block diagram showing a control system according to an embodiment of the superordinate concept of the present invention.
  • a tunnel endpoint 20 is shown as an example of the control system.
  • the tunnel end point 20 of FIG. 1B includes an FDB 25, a UDP socket 23, and an FD (file descriptor) 24.
  • the FDB 25 is cache data, and is a database for searching for the IP address of the outward interface of the tunnel end point of the communication destination from the MAC addresses of the VNI and VXLAN tunnel users.
  • a case of a VM in another physical machine will be described as an example of a user of the VXLAN tunnel.
  • the UDP socket 23 is used for using the network stack processing by the OS when there is no information on the destination VM in the FDB 25 or when the destination is broadcast and it is necessary to perform multicast communication from the outward interface. is there.
  • the FD 24 is for receiving a packet generated as a result of network stack processing by the OS.
  • the FDB 25 can identify the MAC address of the destination Outer from the IP address of the destination Outer only by looking at the MAC address of the destination VM. Therefore, the UDP / IP header can be completed by adding a simple header, and VXLAN communication can be performed only by packet transfer processing.
  • the network stack processing is performed by the OS using the UDP socket 23.
  • the network stack processing of the OS is performed using the UDP socket 23.
  • the tunnel end point 20 can know the set of the IP address of the Outer corresponding to the MAC address of the VM by receiving the packet generated as a result of the network stack processing from the FD 24.
  • the UDP / IP header can be completed, and VXLAN communication can be performed.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining a communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • Each block in FIG. 2 is mounted on one physical machine. It is assumed that there are a plurality of physical machines having this configuration.
  • a virtual machine 11 exists as an existing communication apparatus.
  • the virtual machine is hereinafter referred to as VM (Virtual Machine), and the virtual machine 11 is hereinafter referred to as VM11.
  • VM Virtual Machine
  • VM11 There is no limit on the number of VMs mounted on one physical machine.
  • Each VM is not aware of the virtual network and performs normal TCP / IP communication (Transmission Control Protocol / Internet Protocol communication).
  • An OS 30 having a network stack processing unit 31 capable of UDP / IP communication exists on the physical machine.
  • VXLAN virtual network
  • VNI VXLAN Network Identifier
  • the tunnel end point 20 has an inner 21 as an inward interface and an outer 22 as an outward interface.
  • An IP address is assigned to the Outer 22 as an outward interface.
  • Tunnel endpoints between a plurality of physical machines perform UDP / IP communication by performing encapsulation using a UDP / IP header so that mutual Outers can communicate with each other. Thereby, tunnel end points between a plurality of physical machines perform communication exceeding the layer 3.
  • the tunnel end point 20 has cache data called FDB (Forwarding Database).
  • the FDB is a DB for subtracting the IP address of the destination tunnel end point Outer from the MAC address of the VM in another physical machine as an example of a user of the VNI and VXLAN tunnels.
  • the MAC address of the destination Outer can be specified from the FDB 25 only by looking at the MAC address of the destination VM. That is, by referring to the FDB 25, the MAC address of the destination Outer can be specified from the IP address of the destination Outer, the IP address, and the ARP (Address Resolution Protocol) table of the OS 30. Therefore, the UDP / IP header can be completed by adding a simple header, and VXLAN communication can be performed only by packet transfer processing.
  • ARP Address Resolution Protocol
  • the tunnel end point 20 is provided with a UDP socket 23 for using the network stack processing of the OS 30 and an FD (file descriptor) 24 for receiving a packet generated as a result of the processing.
  • FD file descriptor
  • the network stack processing unit 31 of the OS 30 When there is no destination VM information in the FDB 25 for the packet received by the tunnel endpoint 20 from the VM 11, the network stack processing unit 31 of the OS 30 performs network stack processing using the UDP socket 23. For the packet received by the tunnel end point 20 from the VM 11, the network stack processing by the OS 30 is also performed when the destination is broadcast and the multicast communication from the Outer needs to be performed.
  • the tunnel end point 20 receives the packet generated as a result of the network stack processing from the FD 24 and can know the pair of the VM's MAC address and the corresponding IP address of the Outer, it adds the information to the FDB 25.
  • This operation eliminates the need for network stack processing just for VXLAN. Since the FDB record is unchanged unless the VM configuration or virtual network configuration on each physical device is changed, the network stack processing by the OS is performed only at the beginning of communication. The performance of network stack processing has little effect on the overall communication performance.
  • the configuration of the present embodiment communicates with the VM 11 that performs communication and provides services, the tunnel endpoint 20 that performs virtual network communication using VXLAN, and the OS 30 that has a UDP / IP communication function.
  • NIC41 There are a plurality of physical machines having this configuration, and IP communication is possible through the NIC 41.
  • the tunnel end point 20 includes an inner 21 that exchanges packets with the VM 11 and an outer 22 that has an IP address and communicates with another external physical machine through the NIC 41. Further, the tunnel end point 20 has a UDP socket 23 for using the network stack processing of the OS 30. Further, the tunnel end point 20 has an FD 24 for receiving a packet generated as a result of the network stack processing performed by the OS 30 and for passing a packet coming from the outside to the network stack processing. The tunnel endpoint 20 has an FDB (Forwarding Database) 25 as cache data for performing the VXLAN process.
  • FDB Forwarding Database
  • the high-speed packet transfer processing mechanism and the virtual switch are used between the VM 11 and the Inner 21 to enable high-speed communication connected by the L2 layer. Similarly, communication with the outside performed by the Outer 22 through the NIC 41 can be performed at high speed.
  • the FDB 25 is a DB (Database) for associating the Outer IP address of the tunnel endpoint that manages the correspondence between the virtual NIC and the VNI to be accommodated, using the pair of the MAC address of the VNI and the virtual NIC as a key.
  • DB Database
  • the OS 30 performs network stack processing from a UDP socket and is not limited as long as it can perform UDP / IP communication.
  • 3 and 4 show the flow of processing when transmission is performed from the VM 11.
  • the processing branches depending on whether or not there is information about the destination Outer in the FDB 25.
  • FIG. 3 shows a transmission flow when there is information on the destination Outer in the FDB 25. Since the VM 11 transmits using VXLAN, the VM 11 transfers the packet at a high speed toward the inner 21 of the tunnel end point 20.
  • the tunnel end point 20 refers to the FDB 25 using the VNI that accommodates the virtual NIC that received the packet and the MAC address of the destination VM described in the received packet as keys. In this way, the Outer IP address of the tunnel endpoint that accommodates the virtual NIC of the destination VM is acquired from the FDB 25.
  • APR information is acquired. If only the information in the ARP table is referred to, the MAC address of the Outer can be found and information for encapsulating is prepared. In this way, the encapsulated packet is completed, and the packet is directly transmitted from the NIC 41 at a high speed, thereby communicating with the destination tunnel endpoint Outer.
  • FIG. 4 shows a transmission flow when there is no information on the destination Outer in the FDB 25. This also applies when the Outer information is not in the ARP table and when the transmission request from the VM 11 is broadcast. Since the VM 11 transmits using VXLAN, the VM 11 transfers the packet at a high speed toward the inner 21 of the tunnel end point 20.
  • the tunnel endpoint 20 refers to information from the FDB 25 using the VNI that accommodates the virtual NIC that received the packet and the MAC address of the destination VM described in the received packet as keys. If there is no information on the destination Outer in the FDB 25, the necessary information is not available, so it is necessary to make a multicast or ARP request according to the VXLAN specification.
  • the tunnel end point 20 entrusts generation of a packet to be sent to the OS 30 using the UDP socket 23, and sends the result from the NIC 41.
  • FIG. 5 is a flow of processing when receiving to the VM 11.
  • the packet arrives from the outside to the outer endpoint 22 of the tunnel end point through the NIC 41 and is determined to be a VXLAN packet
  • the packet is removed and then transferred to the VM 11 received from the Inner 21 at high speed.
  • the FDB 25 is made to learn this information if necessary.
  • Fig. 6 explains another processing at the time of reception.
  • the OS 30 As information necessary for the OS 30 to perform network stack processing, it is necessary to receive an ARP Response of a tunnel endpoint in another physical machine.
  • the packet is flowed from the FD 24 to the network stack processing unit 31 of the OS 30 to be learned, and the ARP table of the OS 30 is learned.
  • the first effect is that large-capacity communication can be performed on a virtual network realized by VXLAN. As a result, it is possible to realize server virtualization and network virtualization while maintaining large capacity communication performance by using an existing apparatus that performs large capacity communication as it is.
  • the reason is that the necessary network stack processing can be suppressed to the minimum necessary by the UDP communication for tunneling used for realizing the network virtualization. Therefore, most of the communication processing can be limited to simple packet transfer processing, and large-capacity communication processing can be realized.
  • the second effect is that a packet transfer mechanism for obtaining necessary performance on the virtual network and a network stack process for UDP communication can be freely selected. As a result, the performance required for the virtual network and the OS used on the device can be selected independently.
  • the reason is that the network stack processing suppressed to the minimum necessary has almost no influence on the communication performance, so that the processing itself can be delivered even if the network stack processing of the selected OS is slow.
  • the network stack process selected here is also used for other processes that do not need to be fast, and the network stack process is unified within the device, simplifying analysis and maintenance work in the event of a failure. Can be.
  • the OS 30 includes the network stack processing unit 31 and has been described as using the network stack processing of the OS 30.
  • the ARP table possessed by the network stack processing unit 31 may be stored in the tunnel end point 20 as a cache.
  • the same effects as those of the first embodiment described above are brought about. Furthermore, in the present embodiment, the ARP table of the network stack processing unit 31 is used as a cache and is included in the tunnel end point 20, so that all of the capsule processing is performed at the tunnel end point 20 during the transmission processing of FIG. Can be implemented. As a result, higher-speed communication can be expected compared to the first embodiment.
  • whether the transmission process becomes the flow of FIG. 3 or the flow of FIG. 4 is branched depending on whether the information of the destination tunnel endpoint is prepared.
  • the flow in FIG. 4 may be selected. For example, even when the destination information is fixed, if it is necessary to fragment, it is necessary to leave the processing to the OS, so the flow in FIG. 4 is selected. If there is a case where a fragmented packet is received even at the time of reception, the processing may be thrown from the FD 24 to the network stack processing unit 31 as shown in FIG. By configuring this route, it is possible to support transmission / reception of all VXLAN packets.
  • the IP address of the outward interface of the tunnel endpoint of the communication destination is searched from the VNI and the MAC address of the VM in another physical machine.
  • the present invention is not limited to this. I can't.
  • the IP address of the outward interface of the tunnel end point of the communication destination is retrieved from the VNI and the MAC address of the user of the VXLAN tunnel, the above-described remarkable effect is brought about.
  • the operation of the tunnel endpoint described above can also be realized in a program that executes such an operation.
  • This program is a general-purpose semiconductor recording device such as CF (Compact Flash (registered trademark)) and SD (Secure Digital), a magnetic recording medium such as a flexible disk, or a CD-ROM (Compact Disk Read). It can be distributed in the form of a computer-readable recording medium such as an optical recording medium such as “Only Memory”.
  • the communication function of this embodiment may be realized in software by reading and executing a program recorded in such a recording medium.
  • (Supplementary Note 2) A UDP (User Datagram Protocol) socket for using an OS (Operating System) network stack process available, and a file descriptor for receiving a packet generated as a result of the OS network stack process
  • the control system according to Appendix 1 further comprising: (Supplementary note 3) The control system according to supplementary note 2, further comprising a cache corresponding to an ARP (Address Resolution Protocol) table of the network stack processing of the usable OS. (Supplementary note 4)
  • VM Virtual Machine
  • a VM Virtual Machine configured on a physical machine and a tunnel endpoint configured on the physical machine, which is a VNI (VXLAN Network Identifier) and a VM (Virtual Machine) in another physical machine ) From the MAC (Media Access Control) address of the communication destination tunnel endpoint having a database that searches for the IP (Internet Protocol) address of the outward interface of the destination tunnel endpoint, and an OS (Operating System) having a network stack processing unit System).
  • the tunnel endpoint includes a UDP (User Datagram Protocol) socket for using the network stack processing of the OS, and a file descriptor for receiving a packet generated as a result of the network stack processing of the OS.
  • UDP User Datagram Protocol
  • ARP Address Resolution Protocol
  • VNI VXLAN Network Identifier
  • VXLAN Virtual eXtensible Local Area Network
  • MAC Media Access Control
  • VXLAN tunnel 11 The communication method according to any one of supplementary notes 8 to 10, wherein the user of the VXLAN tunnel is a VM (Virtual Machine) in another physical machine.
  • VNI VXLAN Network Identifier
  • VXLAN Virtual eXtensible Local Area Network
  • MAC Media Access Control
  • a recording medium on which a program for communication by packet transmission is recorded which executes a communication process for transmitting and communicating to an outward interface of the tunnel endpoint of the communication destination.
  • a program for communication by packet transmission executes a communication process for transmitting and communicating to an outward interface of the tunnel endpoint of the communication destination.
  • the MAC address of the outgoing interface of the tunnel endpoint of the communication destination is identified from the IP address of the outgoing interface of the tunnel endpoint of the communication destination obtained and the ARP (Address Resolution Protocol) table.
  • the present invention can be applied to the use of virtualization of a node that processes a large amount of data communication in a carrier.

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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

　仮想ネットワーク構築の実現にあたり、高速・大容量な通信に適し、またネットワーク通信の動作の一貫性を高めることのできる、通信システム、制御システム、通信方法および記録媒体を提供する。本発明による制御システムは、ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索するデータベースを、有する。

Description

制御システム、通信システム、通信方法および記録媒体
　本発明は、制御システム、通信システム、通信方法および記録媒体に関し、特に物理ネットワークを論理的に分離することで、仮想的なネットワークを物理ネットワーク上に構築する通信システムや通信方法に関する。
　サーバ仮想化におけるメリットの１つとして、仮想マシン（ＶＭ:Virtual Machine）の物理的な配置を柔軟にできることが挙げられるが、その柔軟さを最大限に生かすためには、ネットワークも合わせて仮想化を行う必要がある。ネットワーク仮想化で重要な機能は、物理ネットワークをユーザテナント毎などの単位で論理的にスライシングし、仮想的なネットワークを物理ネットワーク上に重層的に構築することである。仮想ネットワーク構築の実現においては、ＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）といったトンネリングプロトコルを使用する手法が知られている。
　現在注目されている手法の１つは、ＶＸＬＡＮといったトンネリングプロトコルを利用する手法である（非特許文献１）。サーバ間に仮想化のための特殊な機器を導入することなく、レイヤ２の通信をレイヤ３でトンネリングすることでブロードキャストドメインが延長される。これにより、ネットワークの利用者はこのことを意識することなく、延長されたブロードキャストドメインを利用することができる。
　一方近年のネットワーク通信は、一般的に使われているＯＳ（Operating System）による処理では追い付けないほど大容量な性能を求められることが増えている。そのため、Ｉｎｔｅｌ（登録商標） ＤＰＤＫ（非特許文献２）などの、汎用のハードウェアの上で動作し、パケット転送の性能に特化して高速化する仕組みが考案されている。またこの仕組みを利用し、仮想マシン間の通信を高速に行う仮想スイッチも実現されつつある（非特許文献３）。
「VXLAN: A Framework for Overlaying Virtualized Layer 2 Networks over Layer 3 Networks」、［online］、［平成２６年（２０１４）年７月２４日検索］、インターネット<http://datatracker.ietf.org/doc/draft-mahalingam-dutt-dcops-vxlan/> 「Packet Processing - Intel（登録商標）DPDK」、［online］、［平成２６年（２０１４）年７月２４日検索］、インターネット<https://01.org/packet-processing/overview/dpdk-detail> 「Packet Processing - Intel（登録商標）DPDK vSwitch and Openstack* Paches」、［online］、［平成２６年（２０１４）年７月２４日検索］、インターネット<https://01.org/packet-processing/intel%C2%AE-dpdk-vswitch-and-openstack-patches>
　ＶＸＬＡＮは、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）を使用してカプセル化を行う。この時、仮想ネットワーク上で大容量通信を実現しようとした場合、いくつかの解決すべき課題がある。
　第１の課題は、ＵＤＰを使用する際、一般にはＯＳのＵＤＰソケットを使用することになるため、求める大容量通信の実現が難しいことである。ネットワークスタックの処理は重い処理であり、またＯＳで実装されていることから高速化の工夫を入れ込むことが難しいため、どうしても通信性能を劣化させる要因となってしまう。
　第２の課題は、何らかの高速化の仕組みの上にＵＤＰ通信を実装することで仮想ネットワーク上の通信性能を向上しようとしても、信頼性、一貫性、メンテナンス性などの観点で問題が発生してしまうことである。広く一般的に使われているＯＳによるネットワークスタックとは別に、ネットワークスタックの処理を改めて実装することは難易度が高く、商用で運用するには信頼性という面で課題が多い。またＯＳで実装されるようなレイヤについては専用品ではなく、汎用のＬｉｎｕｘ（登録商標）などの使用が求められることも多く、ネットワークスタック処理を独自に作りこむこと自体が受け入れられない分野も存在する。ＶＸＬＡＮではＵＤＰ／ＩＰ（User Datagram Protocol/Internet Protocol）を利用するが、その際一般的に使用されているＬｉｎｕｘ系ＯＳにて通信処理を行うと、高速・大容量な通信が実現できない。また、高速パケット転送処理の仕組みを使うとすると、ＵＤＰ／ＩＰといったレイヤの処理を改めてその仕組みの上で作りこむ必要があり、複数のネットワークスタック処理が１つの装置内に存在することとなる。
　このため、もし高速なネットワークスタック処理の実装ができた場合でも、ネットワークスタック処理としてＯＳとＶＸＬＡＮ用との２つのルート・管理情報が存在してしまうため、ネットワーク通信の動作の一貫性が失われてしまう。障害解析やバグ対処などの難易度を高める原因となってしまう。このため、メンテナンス性が低下するといった課題があった。
　キャリアにおける大量のデータ通信を処理するノードの仮想化の用途においては、発生する通信量が一般的なオペレーティングシステムが備えるネットワーク通信機能で処理しきれない量になるため、何らかのパケット高速転送処理が必要になる。また一部の狭い世界のみで使われているようなソフトウェアの利用は避けられており、広く一般で使用されているＯＳを使用したいという需要が存在している。
　したがって本発明の目的は、仮想ネットワーク構築の実現にあたり、高速・大容量な通信に適し、またネットワーク通信の動作の一貫性を高めることのできる、制御システム、通信システム、通信方法および記録媒体を提供することにある。
　前記目的を達成するため、本発明に係る制御システムは、ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索するデータベースを、有する。
　本発明に係る通信システムは、
　物理マシン上に構成されたＶＭ（Virtual Machine）と、
　上記物理マシン上に構成されたトンネルエンドポイントであって、ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）と他の物理マシンにあるＶＭ（Virtual Machine）のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索するデータベースを有するトンネルエンドポイントと、
　ネットワークスタック処理部を有するＯＳ（Operating System）と、を備える。
　本発明に係る通信方法は、ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索し、
　上記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できたときには、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出して上記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースへ通信を行う。
　本発明に係るパケット送出により通信するためのプログラムが記録された記録媒体は、
　トンネルエンドポイントに、
　ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索する処理と、
　上記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できたときには、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出して上記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースへ通信する通信処理と、を実行させるプログラムが記録されている。
　本発明は、ＶＸＬＡＮで実現する仮想ネットワーク上で大容量な通信を実現できる。
本発明の最上位概念の実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。 本発明の上位概念の実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る通信システムを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る通信システムの動作を説明するためのブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る通信システムの動作を説明するためのブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る通信システムの動作を説明するためのブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る通信システムの動作を説明するためのブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る通信システムの動作を説明するためのブロック図である。
　本発明の実施形態では、物理ネットワークを論理的に分離することで、仮想的なネットワークを物理ネットワーク上に重層的に構築した際に、その仮想ネットワーク上での大容量通信を実現する。
　本発明の実施形態では、一般的なＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ通信の機能を持つオペレーティングシステム、およびサービスが必要とする高速なパケット転送処理の仕組みが存在する状況において、仮想ネットワーク上での大容量通信の実現を達成する。しかも、装置として一貫性を持ったネットワーク通信機能を持ちながら、仮想ネットワーク上での大容量通信の実現を達成する。
　本発明の実施形態では、ネットワークスタック処理を最低限に抑えることにより、実効上の性能をパケット転送のみの性能にほぼ等しくする。ＶＸＬＡＮの特性によりＵＤＰのヘッダに乗る情報がほとんど変わらないことを利用し、通信性能にネットワークスタック処理を含まないようにする仕組みを実現する。
　さらに本発明の実施形態では、ネットワークスタック処理の安定性、一貫性、メンテナンス性を低下させない。全てのネットワークスタック処理をＯＳにそのまま引き渡すことにより、汎用品のＯＳを使って仮想ネットワーク上の大容量通信を実現できる。また処理を行うルート・管理情報が１つになるので、ネットワーク処理自体の解析がシンプルになり、メンテナンス対象も１つに絞ることができる。
　図１Ａは、本発明の最上位概念の実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。図１Ａの制御システム２０ａは、ＦＤＢ（Forwarding Database）２５を備える。ＦＤＢ２５はキャッシュデータであり、ＶＮＩとＶＸＬＡＮトンネルのユーザのＭＡＣアドレスから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを検索するためのデータベースである。制御システム２０ａはＶＭからパケットを受け取った場合、その宛先ＶＭのＭＡＣアドレスを見るだけで、ＦＤＢ２５により宛先ＯｕｔｅｒのＩＰアドレスなどから宛先ＯｕｔｅｒのＭＡＣアドレスを特定できる。そのため単純なヘッダ追加でＵＤＰ／ＩＰヘッダを完成させることができ、パケット転送処理のみでＶＸＬＡＮの通信を行うことができる。
　図１Ｂは、本発明の上位概念の実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。制御システムの一例として、トンネルエンドポイント２０を示す。図１Ｂのトンネルエンドポイント２０は、ＦＤＢ２５と、ＵＤＰソケット２３と、ＦＤ（ファイルディスクリプタ）２４と、を備える。ＦＤＢ２５はキャッシュデータであり、ＶＮＩとＶＸＬＡＮトンネルのユーザのＭＡＣアドレスから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを検索するためのデータベースである。以下、ＶＸＬＡＮトンネルのユーザの一例として、他の物理マシンにあるＶＭの場合で説明する。
　ＵＤＰソケット２３は、ＦＤＢ２５に宛先ＶＭの情報がない場合や、宛先がブロードキャストであるため外向きのインターフェースからマルチキャスト通信を行う必要があるといった場合に、ＯＳによるネットワークスタック処理を利用するためのものである。
　ＦＤ２４は、ＯＳによるネットワークスタック処理の結果できたパケットを受け取るためのものである。
　このトンネルエンドポイント２０はＶＭからパケットを受け取った場合、その宛先ＶＭのＭＡＣアドレスを見るだけで、ＦＤＢ２５により宛先ＯｕｔｅｒのＩＰアドレスなどから宛先ＯｕｔｅｒのＭＡＣアドレスを特定できる。そのため単純なヘッダ追加でＵＤＰ／ＩＰヘッダを完成させることができ、パケット転送処理のみでＶＸＬＡＮの通信を行うことができる。
　さらに、トンネルエンドポイント２０がＶＭから受け取ったパケットについて、ＦＤＢ２５に宛先ＶＭの情報がない場合は、ＵＤＰソケット２３を使って、ＯＳによりネットワークスタック処理を実施する。また、トンネルエンドポイント２０がＶＭから受け取ったパケットについて、宛先がブロードキャストであるためＯｕｔｅｒからマルチキャスト通信を行う必要があるといった場合にも、ＵＤＰソケット２３を使って、ＯＳのネットワークスタック処理を実施する。さらにトンネルエンドポイント２０は、ネットワークスタック処理の結果できたパケットをＦＤ２４から受け取ることで、ＶＭのＭＡＣアドレスと対応するＯｕｔｅｒのＩＰアドレスの組を知ることができる。こうして、ＵＤＰ／ＩＰヘッダを完成させることができ、ＶＸＬＡＮの通信を行うことができる。以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　〔第１実施形態〕
　次に、本発明の第１実施形態による通信システムについて、説明する。図２は、本発明の第１実施形態による通信システムを説明するためのブロック図である。図２の各ブロックは１つの物理マシン上に搭載される。この構成を持つ物理マシンは複数あることが想定される。既存の通信を行う装置として、仮想マシン１１が存在している。仮想マシンを以下、ＶＭ(Virtual Machine)と呼び、仮想マシン１１を以下、ＶＭ１１と呼ぶことにする。１つの物理マシン上に搭載されるＶＭの数に、制限はない。各ＶＭは仮想ネットワークを意識せず、通常のＴＣＰ／ＩＰ通信（Transmission Control Protocol/Internet Protocol通信）を行う。物理マシン上には、ＵＤＰ／ＩＰ通信が可能なネットワークスタック処理部３１を持つＯＳ３０が存在している。
　さらに物理マシン上には、ＶＸＬＡＮによるトンネリングを実施するトンネルエンドポイント２０が存在する。トンネルエンドポイント２０は、ＶＸＬＡＮの仕様に従いトンネルを管理する。ＶＸＬＡＮでは、ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）と呼ばれるＩＤで仮想ネットワークが管理される。
　各ＶＭの仮想ＮＩＣ（Network Interface Card）がどのＶＮＩに収容されるかの管理、および違う物理マシン上にいる同じＶＮＩに収容された仮想ＮＩＣを持つＶＭ同士をレイヤ２トンネリングすることにより、物理ネットワーク上に仮想ネットワークを実現する。トンネリングの実装方法に制限はない。
　トンネルエンドポイント２０は、内向きのインターフェースとしてＩｎｎｅｒ２１を有し、外向きのインターフェースとしてＯｕｔｅｒ２２を有している。外向きのインターフェースとしてＯｕｔｅｒ２２には、ＩＰアドレスが振られている。複数物理マシン間のトンネルエンドポイント同士は、お互いのＯｕｔｅｒ同士が通信できるようにＵＤＰ／ＩＰヘッダによりカプセリングを行い、ＵＤＰ／ＩＰ通信を行う。これにより、複数物理マシン間のトンネルエンドポイント同士は、レイヤ３超えの通信を行う。
　ＶＭ１１とトンネルエンドポイントのＩｎｎｅｒ２１との間、およびトンネルエンドポイントのＯｕｔｅｒ２２とＮＩＣ４１を通じた外部との間は、高速パケット転送処理を用いて大容量の通信が可能であるとする。
　本発明の実施形態の手法の第一点として、トンネルエンドポイント２０に、ＦＤＢ（Forwarding Database）と呼ばれるキャッシュデータを持たせている。ＦＤＢは、ＶＮＩとＶＸＬＡＮトンネルのユーザの一例としての他の物理マシンにあるＶＭのＭＡＣアドレスから、通信先のトンネルエンドポイントＯｕｔｅｒのＩＰアドレスを引くためのＤＢである。
　トンネルエンドポイント２０がＶＭ１１からパケットを受け取った場合、その宛先ＶＭのＭＡＣアドレスを見るだけで、ＦＤＢ２５から宛先ＯｕｔｅｒのＭＡＣアドレスを特定できる。すなわちＦＤＢ２５を参照することにより、宛先ＯｕｔｅｒのＩＰアドレス、そのＩＰアドレスとＯＳ３０のＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルから、宛先ＯｕｔｅｒのＭＡＣアドレスを特定できる。そのため単純なヘッダ追加でＵＤＰ／ＩＰヘッダを完成させることができ、パケット転送処理のみでＶＸＬＡＮの通信を行うことができる。
　第二点として、トンネルエンドポイント２０にＯＳ３０のネットワークスタック処理を使用するためのＵＤＰソケット２３、およびその処理の結果生成されるパケットを受け取るためのＦＤ（ファイルディスクリプタ）２４を持たせている。
　トンネルエンドポイント２０がＶＭ１１から受け取ったパケットについて、ＦＤＢ２５に宛先ＶＭの情報がない場合は、ＵＤＰソケット２３を使って、ＯＳ３０のネットワークスタック処理部３１によりネットワークスタック処理を実施する。トンネルエンドポイント２０がＶＭ１１から受け取ったパケットについて、宛先がブロードキャストであるためＯｕｔｅｒからマルチキャスト通信を行う必要があるといった場合にも、ＯＳ３０によるネットワークスタック処理を実施する。
　さらにトンネルエンドポイント２０は、ネットワークスタック処理の結果できたパケットをＦＤ２４から受け取ることで、ＶＭのＭＡＣアドレスと対応するＯｕｔｅｒのＩＰアドレスの組を知ることができるため、ＦＤＢ２５にその情報を追加する。
　この操作により、ＶＸＬＡＮのためだけにネットワークスタック処理を持つ必要がなくなる。また各物理装置上のＶＭ構成、仮想ネットワーク構成に変更がない限りはＦＤＢのレコードは不変であるため、ＯＳによるネットワークスタック処理は通信の最初のみの実施となる。ネットワークスタック処理の性能は全体の通信性能にほとんど影響を与えない。
　（実施形態の構成）
　次に、本発明の実施形態の構成について、図面を参照して詳細に説明する。図２を参照すると、本実施形態の構成は、通信を行いサービス提供するＶＭ１１と、ＶＸＬＡＮによる仮想ネットワーク通信を行うトンネルエンドポイント２０と、ＵＤＰ／ＩＰ通信機能を持つＯＳ３０と、外部と通信するためのＮＩＣ４１とから構成されている。本構成を持つ物理マシンが複数存在し、ＮＩＣ４１を通してＩＰ通信が可能となっている。
　トンネルエンドポイント２０は、ＶＭ１１とパケットをやり取りするＩｎｎｅｒ２１と、ＩＰアドレスを持ちＮＩＣ４１を通して外部の別物理マシンと通信するＯｕｔｅｒ２２と、を有する。さらにトンネルエンドポイント２０は、ＯＳ３０のネットワークスタック処理を使うためのＵＤＰソケット２３を有する。さらにトンネルエンドポイント２０は、ＯＳ３０が行ったネットワークスタック処理の結果できたパケットの受け取りや、外部から来たパケットをネットワークスタック処理に渡すためのＦＤ２４を有する。またトンネルエンドポイント２０は、ＶＸＬＡＮ処理を実施するためのキャッシュデータとして、ＦＤＢ（Forwarding Database）２５を持つ。
　ＶＭ１１とＩｎｎｅｒ２１の間は高速パケット転送処理の仕組み、および仮想スイッチを利用して、Ｌ２レイヤで繋がれた高速な通信ができるようにする。同様にＯｕｔｅｒ２２がＮＩＣ４１を通して行う外部との通信も高速で行えるようにする。
　ＦＤＢ２５は、ＶＮＩと仮想ＮＩＣのＭＡＣアドレスの組をキーとし、その仮想ＮＩＣと収容するＶＮＩの対応を管理しているトンネルエンドポイントのＯｕｔｅｒＩＰアドレスを紐づけるＤＢ（Database）である。
　ＯＳ３０はＵＤＰソケットからネットワークスタック処理を実施し、ＵＤＰ／ＩＰ通信ができるものであれば、その他の制限はない。
　（実施形態の動作）
　次に、図３～図５を参照して本発明の実施形態の動作として、ＶＭがＶＸＬＡＮを使って他のＶＭへ通信する処理を詳細に説明する。
　図３、図４がＶＭ１１から送信を行う場合の処理の流れである。ＦＤＢ２５に送信先のＯｕｔｅｒの情報がある場合とない場合で処理が分岐する。
　図３が、ＦＤＢ２５に送信先のＯｕｔｅｒの情報がある場合の送信の流れである。ＶＭ１１はＶＸＬＡＮを使って送信をするため、トンネルエンドポイント２０のＩｎｎｅｒ２１に向かって高速にパケットを転送する。トンネルエンドポイント２０は、パケットを受け取った仮想ＮＩＣを収容するＶＮＩと、受け取ったパケットに記載のある宛先ＶＭのＭＡＣアドレスをキーとして、ＦＤＢ２５を参照する。こうして、ＦＤＢ２５から宛先ＶＭの仮想ＮＩＣを収容するトンネルエンドポイントのＯｕｔｅｒＩＰアドレスを取得する。
　ＯＳ３０のＡＲＰテーブルを参照し、ＡＰＲ情報を取得する。ＡＲＰテーブルの情報だけ参照すればＯｕｔｅｒのＭＡＣアドレスも分かり、カプセル化するための情報が揃う。こうして、カプセリングしたパケットを完成させ、直接ＮＩＣ４１から高速にパケットを送出することで、宛先トンネルエンドポイントのＯｕｔｅｒへの通信を行う。
　図４が、ＦＤＢ２５に送信先のＯｕｔｅｒの情報がない場合の送信の流れである。またＯｕｔｅｒの情報がＡＲＰテーブルにない時、およびＶＭ１１からの送信要求がブロードキャストである時もこの場合に該当する。ＶＭ１１はＶＸＬＡＮを使って送信をするため、トンネルエンドポイント２０のＩｎｎｅｒ２１に向かって高速にパケットを転送する。
　トンネルエンドポイント２０は、パケットを受け取った仮想ＮＩＣを収容するＶＮＩと、受け取ったパケットに記載のある宛先ＶＭのＭＡＣアドレスをキーとして、ＦＤＢ２５から情報を参照する。ＦＤＢ２５に送信先のＯｕｔｅｒの情報がない場合には必要な情報が揃わないため、ＶＸＬＡＮの仕様に従ったマルチキャストやＡＲＰリクエストを行う必要がある。トンネルエンドポイント２０はＵＤＰソケット２３を使ってＯＳ３０に送出するパケット生成を任せ、その結果をＮＩＣ４１から送出する。
　図５がＶＭ１１への受信を行う場合の処理の流れである。外部からＮＩＣ４１を通じて、トンネルエンドポイントのＯｕｔｅｒ２２へパケットが届き、ＶＸＬＡＮのパケットと判断されれば、カプセルを外してから、Ｉｎｎｅｒ２１から受信するＶＭ１１へパケットを高速に転送する。またこのとき、ＶＮＩ、通信元ＶＭのＭＡＣアドレス、通信元トンネルエンドポイントＯｕｔｅｒのＩＰアドレスがパケットに乗っているため、必要であればこの情報をＦＤＢ２５に学習させる。
　図６で別の受信時の処理を説明する。ＯＳ３０がネットワークスタック処理を行う際に必要となる情報として、他の物理マシンにあるトンネルエンドポイントのＡＲＰ Ｒｅｓｐｏｎｓｅを受け取る必要がある。受信パケットがＡＲＰ Ｒｅｓｐｏｎｓｅと分かった段階で、ＦＤ２４からＯＳ３０のネットワークスタック処理部３１にパケットを流し込んで渡して、ＯＳ３０のＡＲＰテーブルを学習させる。
　（実施形態の効果）
　第１の効果は、ＶＸＬＡＮで実現する仮想ネットワーク上で大容量な通信ができることにある。この結果、既存で大容量通信を行っている装置をそのまま使用して、大容量の通信性能を維持したままサーバ仮想化、ネットワーク仮想化を実現できる。
　その理由としては、ネットワーク仮想化実現のために用いたトンネリングのためのＵＤＰ通信で、必要なネットワークスタック処理を必要最低限に抑えることができたことがあげられる。そのため通信処理の大部分を単純なパケット転送処理に限定することができ、大容量な通信処理を実現できるようになる。
　第２の効果は、仮想ネットワーク上で必要な性能を出すためのパケット転送の仕組み、およびＵＤＰ通信のためのネットワークスタック処理を、自由に選択できることにある。この結果、仮想ネットワークに求める性能と、その装置上で使用するＯＳを、独立して選択することができる。
　その理由は、必要最低限に抑えたネットワークスタック処理は通信性能にほとんど影響を与えないため、たとえ選択したＯＳのネットワークスタック処理が低速であっても、処理自体を引き渡すことができるためである。
　また、ここで選択したネットワークスタック処理は、高速である必要がない他の処理でも使用される処理であり、装置内でネットワークスタックの処理が統一されるため、障害時の解析や保守作業をシンプルにすることができる。
　〔その他の実施形態〕
　次に、本発明のその他の実施形態による通信システムについて、説明する。上述した第１実施形態では、ＯＳ３０がネットワークスタック処理部３１を備えており、ＯＳ３０のネットワークスタック処理を利用するものとして、説明した。このネットワークスタック処理部３１が持つＡＲＰテーブルをキャッシュとして、トンネルエンドポイント２０の中に持っても良い。
　本実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様な効果がもたらされる。さらに本実施形態では、このネットワークスタック処理部３１が持つＡＲＰテーブルをキャッシュとして、トンネルエンドポイント２０の中に持つ構成により、図２の送信処理の際にカプセル処理の全てをトンネルエンドポイント２０にて実施できる。その結果、第１実施形態と比べて、より高速な通信が期待できる。
　ただしＡＲＰテーブルがトンネルエンドポイント２０とＯＳ３０の２か所に存在することになるので、キャッシュのエイジングを行う、ＯＳからＡＲＰテーブルの変更を通知してもらうなどの、一貫性の問題が起きないような適切な管理をする必要がある。
　さらに、本発明の実施形態では、送信処理が図３の流れになるか、図４の流れになるかは、宛先トンネルエンドポイントの情報が揃うかどうかで分岐していたが、その他の制限の都合で図４の流れを選択させてもよい。例えば宛先情報が確定している場合でも、フラグメントの必要がある場合にはその処理をＯＳに任せる必要があるため、図４の流れを選択する。また受信時もフラグメントしたパケットを受け取るケースがある場合は、図７のようにＦＤ２４からネットワークスタック処理部３１へ処理を投げてから、ＶＭ１１へ渡すこともあり得る。このルートを構成することで、あらゆるＶＸＬＡＮパケットの送受信に対応することができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態や実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述した実施形態では、ＶＮＩと他の物理マシンにあるＶＭのＭＡＣアドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを検索するものとして説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、ＶＮＩとＶＸＬＡＮトンネルのユーザのＭＡＣアドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを検索する場合に、上述した顕著な効果がもたらされる。また、上述したトンネルエンドポイントの動作は、このような動作を実行させるプログラムにおいても実現可能である。なお、このプログラムは、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記録デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記録媒体、又はＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体などのコンピュータが読み取り可能な記録媒体の形態で、流通され得る。このような記録媒体に記録されたプログラムを読み込んで実行することにより、本実施形態の通信機能をソフトウェア的に実現してもよい。請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
　上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索するデータベースを有する、制御システム。
（付記２）利用可能なＯＳ（Operating System）のネットワークスタック処理を使用するためのＵＤＰ（User Datagram Protocol）ソケットと、前記ＯＳのネットワークスタック処理の結果生成されるパケットを受け取るためのファイルディスクリプタとをさらに有する、付記１に記載の制御システム。
（付記３）前記利用可能なＯＳのネットワークスタック処理のＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルに対応するキャッシュをさらに有する、付記２に記載の制御システム。
（付記４）前記ＶＸＬＡＮトンネルのユーザは、他の物理マシンにあるＶＭ（Virtual Machine）である、付記１乃至付記３のいずれか一つに記載の制御システム。
（付記５）物理マシン上に構成されたＶＭ（Virtual Machine）と、前記物理マシン上に構成されたトンネルエンドポイントであって、ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）と他の物理マシンにあるＶＭ（Virtual Machine）のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索するデータベースを有するトンネルエンドポイントと、ネットワークスタック処理部を有するＯＳ（Operating System）と、を備える通信システム。
（付記６）前記トンネルエンドポイントは、前記ＯＳのネットワークスタック処理を使用するためのＵＤＰ（User Datagram Protocol）ソケットと、前記ＯＳのネットワークスタック処理の結果生成されるパケットを受け取るためのファイルディスクリプタとをさらに有する、付記５に記載の通信システム。
（付記７）前記トンネルエンドポイントは、前記ＯＳのネットワークスタック処理のＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルに対応するキャッシュをさらに有する、付記６に記載の通信システム。
（付記８）ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索し、前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できたときには、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出して前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースへ通信を行う、通信方法。
（付記９）前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できないときには、利用可能なＯＳ（Operating System）のネットワークスタック処理を使用して、前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得し、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出する、付記８に記載の通信方法。
（付記１０）前記取得できた前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスと、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルとから通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＭＡＣアドレスを特定する、付記８に記載の通信方法。
（付記１１）前記ＶＸＬＡＮトンネルのユーザは、他の物理マシンにあるＶＭ（Virtual Machine）である、付記８乃至付記１０のいずれか一つに記載の通信方法。
（付記１２）トンネルエンドポイントに、ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索する処理と、前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できたときには、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出して前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースへ通信する通信処理と、を実行させる、パケット送出により通信するためのプログラムが記録された記録媒体。
（付記１３）前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できないときには、利用可能なＯＳ（Operating System）のネットワークスタック処理を使用して、前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得し、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出する、付記１２に記載のプログラムが記録された記録媒体。
（付記１４）前記取得できた前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスと、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルとから通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＭＡＣアドレスを特定する特定処理をさらに含む、付記１２に記載のプログラムが記録された記録媒体。
（付記１５）前記ＶＸＬＡＮトンネルのユーザは、他の物理マシンにあるＶＭ（Virtual Machine）である、付記１２乃至付記１４のいずれか一つに記載のプログラムが記録された記録媒体。
　本発明は、キャリアにおける大量のデータ通信を処理するノードの仮想化の用途に適用できる。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、２０１４年９月１日に出願された日本出願特願２０１４－１７６９２７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１１　　ＶＭ
　２０　　トンネルエンドポイント
　２０ａ　　制御システム
　２１　　Ｉｎｎｅｒ
　２２　　Ｏｕｔｅｒ
　２３　　ＵＤＰソケット
　２４　　ＦＤ
　２５　　ＦＤＢ
　３０　　ＯＳ
　３１　　ネットワークスタック処理部
　４１　　ＮＩＣ

Claims (10)

  1. 　ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索するデータベースを有する、
    　制御システム。
  2. 　利用可能なＯＳ（Operating System）のネットワークスタック処理を使用するためのＵＤＰ（User Datagram Protocol）ソケットと、
    　前記ＯＳのネットワークスタック処理の結果生成されるパケットを受け取るためのファイルディスクリプタとをさらに有する、請求項１に記載の制御システム。
  3. 　前記利用可能なＯＳのネットワークスタック処理のＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルに対応するキャッシュをさらに有する、請求項２に記載の制御システム。
  4. 　物理マシン上に構成されたＶＭ（Virtual Machine）と、
    　前記物理マシン上に構成されたトンネルエンドポイントであって、ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）と他の物理マシンにあるＶＭ（Virtual Machine）のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索するデータベースを有するトンネルエンドポイントと、
    　ネットワークスタック処理部を有するＯＳと、を備える通信システム。
  5. 　前記トンネルエンドポイントは、前記ＯＳのネットワークスタック処理を使用するためのＵＤＰ（User Datagram Protocol）ソケットと、前記ＯＳのネットワークスタック処理の結果生成されるパケットを受け取るためのファイルディスクリプタとをさらに有する、請求項４に記載の通信システム。
  6. 　前記トンネルエンドポイントは、前記ＯＳのネットワークスタック処理のＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルに対応するキャッシュをさらに有する、請求項５に記載の通信システム。
  7. 　ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索し、
    　前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できたときには、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出して前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースへ通信を行う、通信方法。
  8. 　前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できないときには、利用可能なＯＳ（Operating System）のネットワークスタック処理を使用して、前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得し、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出する、請求項７に記載の通信方法。
  9. 　前記取得できた前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスと、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルとから通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＭＡＣアドレスを特定する、請求項７に記載の通信方法。
  10. 　パケット送出により通信するためのプログラムが記録された記録媒体であって、
    　トンネルエンドポイントに、
    　ＶＮＩ（VXLAN Network Identifier）とＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network）トンネルのユーザのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとから、通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰ（Internet Protocol）アドレスを検索する処理と、
    　前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースのＩＰアドレスを取得できたときには、カプセリングしたパケットを完成させて、ＮＩＣ（Network Interface Card）からパケットを送出して前記通信先のトンネルエンドポイントの外向きのインターフェースへ通信する通信処理と、を実行させるプログラムが記録された記録媒体。
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