[发明专利]通信控制系统、交换节点以及通信控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信控制系统，并且特别涉及控制交换节点的通信控制系统。

背景技术

传统的网络设备是黑盒子，然而不能从外部执行灵活的控制(例如，负载分布和偏置处理)。因此，当网络规模变大时，存在下述问题：对系统行为的改进和识别变得困难，并且对配置的设计和改变需要较大的成本。

作为解决这种问题的技术，想到了分离网络设备中的分组传送功能和路由控制功能的技术。例如，网络设备负责分组传送功能，而在网络设备外部的控制单元负责路由控制功能。因此，控制变得容易，可以构建灵活的网络。

(对CD分离类型网络的说明)

作为其中功能分离的网络之一，提出了CD(C：控制面/D：数据面)分离类型网络，其中控制面侧的节点单元控制数据面侧的节点单元。

作为CD分离类型网络的示例，使用开放流(OpenFlow)技术的开放流网络是已知的，在该网络中控制器控制交换机执行对网络的路由控制。在非专利文献1中描述了开放流技术的详情。应该注意，开放流网络仅是一个示例。

(对开放流网络的说明)

在开放流网络中，通过与控制单元等价的开放流控制器(OFC)操作与开放流交换机(OFS)的路由控制有关的流表来控制开放流交换机(OFS)的操作，该开放流交换机等价于节点单元。

下文中，为了描述的简单起见，开放流控制器(OFC)被称为“控制器”，以及开放流交换机(OFS)被称为“交换机”。

控制器和交换机通过称为“安全信道”的控制信道(控制通信信道)相连，该安全信道是由专用线路和SSL(安全套接字层)保护的信道。控制器和交换机通过控制信道发送和接收作为控制消息的开放流消息(OpenFlow消息)，该控制消息服从开放流协议。

开放流网络中的交换机被布置在开放流网络中，并且是在控制器控制下的边缘交换机和核心交换机。从开放流网络中的输入边缘交换机(入口交换机)中的分组接收到输出交换机(出口交换机)的发送的分组处理序列被称为流。在开放流网络中，通信被识别为端到端(E2E)的流，并且在流单元中执行路由控制、故障恢复、负载分布和优化。

分组可被读作帧。分组和帧之间的区别仅是协议中处理的数据单元(PDU：协议数据单元)的区别。分组是“TCP/IP”(传输控制协议/网际协议)PDU，而另一方面，帧是“以太网”(注册商标)的PDU。

流表是流条目的集合，每个流条目定义了将分组指定作为流进行处理的条件(规则)、示出了分组与规则匹配的次数的统计数据、以及要对分组执行的处理内容(动作)。

流条目的规则是基于分组的报头字段中包含的协议层级层的数据中的全部或部分数据的各种组合来定义的，并且有可能是可识别的。作为每个协议层级层的数据的示例，目的地地址、源地址、目的地端口、源端口等被例示。应该注意，假设上述地址包含MAC地址(媒体访问控制地址)和IP地址(网际协议地址)。此外，除了上述数据之外，输入端口(入口端口)的数据可用于流条目的规则。此外，要作为流进行处理的分组的报头字段的值的一部分(或全部)的正常表达、及其使用通配符“*”的表达等等可被设置用于流条目的规则。

流条目的动作示出了诸如“在指定端口进行输出”操作、“丢弃”操作、和“重写报头”操作之类的操作。例如，如果在流条目的动作中示出了输出端口的标识数据(诸如输出端口号等等)，则交换机将分组输出给与之对应的端口。如果未示出输出端口的标识数据，则交换机丢弃该分组。或者，如果在流条目的动作中示出了报头数据，则交换机基于该报头数据重写分组的报头。

交换机对与流条目的规则匹配的一组分组(一系列分组)执行流条目的动作。具体地，当接收分组时，计算机从流表中搜索具有与接收分组的报头数据匹配的规则的流条目。当作为搜索结果找到具有与接收分组的报头数据匹配的规则的流条目时，交换机执行更新流条目的统计数据的操作以及对接收分组执行指定为流条目的动作的操作。另一方面，当作为搜索结果没有找到具有与接收分组的报头数据匹配的规则的流条目时，交换机确定接收分组是第一分组。交换机通过控制信道将接收分组(或副本)转移给开放流网络中的控制器。此外，交换机基于接收分组的源地址、目的地地址等请求针对分组的路由计算。作为响应，交换机接收流条目设置消息，并且更新流表。

应该注意，在流表中登记了具有以低优先级与所有分组的报头数据匹配的规则的默认条目。当没有找到与接收分组匹配的流条目时，接收分组匹配该默认条目。默认条目的动作是“将接收分组的查询数据发送给控制器”。

(PCI express的说明)