通信系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)、控制設(shè)備、通信方法以及程序的制作方法
【專利說明】通信系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)、控制設(shè)備、通信方法以及程序
[0001]分案串請說明
[0002]本申請是申請日為2011年05月26日、題為“通信系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)、控制設(shè)備以及通信方法”的中國發(fā)明專利申請N0.201180022831.3 (PCT國際申請PCT/JP2011/062046)的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003](相關(guān)申請的描述)
[0004]本發(fā)明要求日本專利申請2010-123054(于2010年5月28日提交)的優(yōu)先權(quán)，該專利申請的全部內(nèi)容因此被通過引用結(jié)合到本說明書中。
[0005]本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)、控制設(shè)備、通信方法以及程序，并且更具體地涉及用于通過經(jīng)由布置于網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包而執(zhí)行通信的通信系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)、控制設(shè)備、通信方法以及程序。
【背景技術(shù)】
[0006]近來，提出了被稱作OpenFlow的技術(shù)，如在非專利文獻(xiàn)1和2中描述。OpenFlow將通信識別為端到端流并且執(zhí)行路徑控制、故障恢復(fù)、負(fù)載均衡以及在每個流基礎(chǔ)上的優(yōu)化。充當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的OpenFlow交換機(jī)具有用于與OpenFlow控制器通信的安全信道，并且根據(jù)流表來操作，其中信息被添加到該流表并且其內(nèi)容根據(jù)來自O(shè)penFlow控制器的指令按需被重寫。在流表中，對于每個流定義了以下三個的集合:匹配規(guī)則(FlowKey/匹配鍵)，根據(jù)匹配規(guī)則來匹配數(shù)據(jù)包頭部；定義處理內(nèi)容的動作(Act1n);以及流統(tǒng)計信息(Stats)(參見圖30)。
[0007]圖31示出了在非專利文獻(xiàn)2中定義的動作名稱和動作的內(nèi)容的示例。OUTPUT為用于將數(shù)據(jù)包輸出到規(guī)定端口(接口)的動作。SET_VLAN_VID to SET_TP_DST為用于修改數(shù)據(jù)包頭部的字段的動作。
[0008]例如，當(dāng)接收到第一個數(shù)據(jù)包時，OpenFlow交換機(jī)搜索流表以得到具有匹配所接收到的數(shù)據(jù)包的頭部信息的匹配規(guī)則(FlowKey)的條目。如果匹配所接收到的數(shù)據(jù)包的條目作為搜索結(jié)果而被找到，則OpenFlow交換機(jī)對所接收到的數(shù)據(jù)包執(zhí)行在該條目的Act1ns字段中描述的處理內(nèi)容。另一方面，如果匹配所接收到的數(shù)據(jù)包的條目并未作為搜索結(jié)果而被找到，則OpenFlow交換機(jī)經(jīng)由安全信道將所接收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到OpenFlow控制器，請求OpenFlow控制器基于所接收到的數(shù)據(jù)包的傳輸源/目的地來確定數(shù)據(jù)包路徑，接收用于該數(shù)據(jù)包路徑的流條目，以及更新流表。
[0009]引用列表
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011][非專利文獻(xiàn)1]
[0012]Nick McKeown 和 7 個其他作者，“OpenFlow:Enabling Innovat1n in CampusNetworks，，，[在線]，[2010 年 2 月 26 日搜索]，因特網(wǎng)〈URL:http://www.0penf lowswitch.org//documents/openflow-wp-latest.pdf>
[0013][非專利文獻(xiàn)2]
[0014]α Openf low Switch Specificat1n” 版本 1.0.0.(線路協(xié)議 0x01) [2010年 4 月 1 日搜索]，因特網(wǎng)〈URL:http://www.0penflowswitch.0rg/documents/openflow-spec-vl.0.0.pdf>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]技術(shù)問題
[0016]上文給出的非專利文獻(xiàn)的公開因此被通過引用結(jié)合到本說明書中。
[0017]由本發(fā)明者給出以下分析。接收用于確定所接收到的數(shù)據(jù)包(參見在圖33中的s2Packet-1n)的路徑的上述請求的OpenFlow控制器確定所接收到的數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。為了向主機(jī)(B)轉(zhuǎn)發(fā)所接收到的數(shù)據(jù)包和屬于相同流的隨后的數(shù)據(jù)包，必須在轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的所有OpenFlow交換機(jī)(在圖33中的節(jié)點(diǎn)#1和節(jié)點(diǎn)#2)中設(shè)置流條目。此外，基于來自網(wǎng)絡(luò)管理員的指令，OpenFlow控制器必須有時改變已經(jīng)設(shè)置的流條目的動作并且，在這種情況下，必須改變或者刪除該流條目。
[0018]當(dāng)經(jīng)由OpenFlow協(xié)議(參見非專利文獻(xiàn)2中的“4.6Flow Table Modificat1nMessages”)來設(shè)置、改變或者刪除上文所述的流條目時，有時在OpenFlow控制器與OpenFlow交換機(jī)之間產(chǎn)生通信延遲。而此延遲會造成在OpenFlow交換機(jī)的某些中設(shè)置、改變或者刪除流條目的延遲。因此，在該路徑上的OpenFlow交換機(jī)中，數(shù)據(jù)包匹配流表中的非計劃流條目有將執(zhí)行非計劃動作的問題。
[0019]圖32為示出示例的圖，其中，當(dāng)OpenFlow交換機(jī)(節(jié)點(diǎn)#1)接收要從主機(jī)(A)發(fā)送到主機(jī)(B)的數(shù)據(jù)包并且請求控制器創(chuàng)建流條目時，在中繼交換機(jī)(節(jié)點(diǎn)#2)中設(shè)置具有匹配鍵X的流條目時造成延遲。在圖32中的示例中，節(jié)點(diǎn)#2具有含有匹配鍵B的流條目，該匹配鍵B與要設(shè)置的流條目的匹配鍵X相沖突(在OpenFlow協(xié)議中，允許與任何頭部字段的部分匹配作為匹配鍵，并且根據(jù)流條目搜索次序來控制在流條目之間的沖突避免)。因此，在節(jié)點(diǎn)#2中，在完成流條目設(shè)置之前從主機(jī)(A)發(fā)送的數(shù)據(jù)包未被發(fā)送到該數(shù)據(jù)包應(yīng)該被發(fā)送到的端口 #2，而被發(fā)送到端口 #1 (圖32中的ST8)。以此方式，當(dāng)使用OpenFlow協(xié)議時，可能由于流條目的設(shè)置延遲的原因容易造成非計劃的轉(zhuǎn)發(fā)路徑(動作執(zhí)行)。
[0020]在圖33中示出了解決這個問題的一個可能的方法。即，(OpenFlow)控制器將流條目發(fā)送到節(jié)點(diǎn)#1和#2 (參見由圖33中的s3和s6所指示的FlowMod(Add))并且同時，發(fā)送由OpenFlow協(xié)議所定義的Barrier Request (對于Barrier Request，參見在非專利文獻(xiàn)2 中的“5.3.7Barrier Message”；由圖 33 中的 s4 所指不的 Barrier Request/Reply)。當(dāng)接收到Barrier Request請求時，節(jié)點(diǎn)完成在接收到該Barrier Request之前已經(jīng)接收到的處理的執(zhí)行，并且以“Barrier Reply”來響應(yīng)(圖33中的s5)。此響應(yīng)允許(OpenFlow)控制器確認(rèn)已經(jīng)正確地設(shè)置了流條目。此方法的問題在于(OpenFlow)控制器必須與其中設(shè)置了流條目的所有節(jié)點(diǎn)交換Barrier Request/Reply，因此增加了在能夠發(fā)送用戶數(shù)據(jù)包之前的時間(圖33中的si (用戶數(shù)據(jù)包)_sl0 (用戶數(shù)據(jù)包))。
[0021]另一方法將使用Stats Request/Reply 代替上文所述的 Barrier Request/Reply來檢查每個節(jié)點(diǎn)是否具有相對應(yīng)的條目。與其中使用了 Barrier Request/Reply的方法一樣，此方法也要求與其中設(shè)置了流條目的所有節(jié)點(diǎn)交換消息，以檢查是否正確地設(shè)置了流條目，因此增加了在能夠發(fā)送用戶數(shù)據(jù)包之前的時間(圖33中的sl (用戶數(shù)據(jù)包)-slO(用戶數(shù)據(jù)包))。
[0022]此外，如果在設(shè)置了流條目之后由于節(jié)點(diǎn)故障而丟失某些流條目，則其中使用Barrier Request/Reply的方法和其中使用Stats Request/Reply的方法兩者都不能夠避免非計劃動作的執(zhí)行。
[0023]鑒于前文的描述，本發(fā)明的目的是提供一種通信系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)、控制設(shè)備、通信方法以及程序，以用于防止諸如上文所述的那些不正確的處理規(guī)則(流條目)在節(jié)點(diǎn)中命中并且執(zhí)行非計劃處理的問題。
[0024]問題的解決方案
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種通信系統(tǒng)，包括:節(jié)點(diǎn)，處理所接收到的數(shù)據(jù)包；以及控制設(shè)備，設(shè)置節(jié)點(diǎn)中的處理規(guī)則，該處理規(guī)則定義匹配規(guī)則和對符合該匹配規(guī)則的數(shù)據(jù)包的處理，其中，該節(jié)點(diǎn)保存與處理規(guī)則相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符，并且根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)包的標(biāo)識符是否對應(yīng)于與下述處理規(guī)則相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符來確定是否執(zhí)行對所接收到的數(shù)據(jù)包的處理，其中該處理規(guī)則與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)，并且所述處理根據(jù)與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)的處理規(guī)則而被執(zhí)行。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種了節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn):保存與標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)的處理規(guī)貝1J，處理規(guī)則定義匹配規(guī)則和對符合匹配規(guī)則的數(shù)據(jù)包的處理；并且根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)包的標(biāo)識符是否對應(yīng)于與下述處理規(guī)則相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符來確定是否執(zhí)行對所接收到的數(shù)據(jù)包的處理，并且由此處理所接收到的數(shù)據(jù)包，其中處理規(guī)則與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)，并且所述處理根據(jù)與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)的處理規(guī)則而被執(zhí)行。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種控制設(shè)備，該控制設(shè)備生成定義匹配規(guī)則和對符合該匹配規(guī)則的數(shù)據(jù)包的處理的處理規(guī)則，生成與該處理規(guī)則相關(guān)聯(lián)并且允許節(jié)點(diǎn)確定是否執(zhí)行對所接收到的數(shù)據(jù)包的處理的標(biāo)識符，所述處理根據(jù)與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)的處理規(guī)則而被執(zhí)行；并且在布置于通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)中設(shè)置處理規(guī)則和標(biāo)識符以處理接收到的數(shù)據(jù)包。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種通信方法，包括以下步驟:保存與標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)的處理規(guī)則，該處理規(guī)則定義匹配規(guī)則和對符合該匹配規(guī)則的數(shù)據(jù)包的處理；并且根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)包的標(biāo)識符是否對應(yīng)于與下述處理規(guī)則相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符來確定是否執(zhí)行對所接收到的數(shù)據(jù)包的處理，并且由此處理所接收到的數(shù)據(jù)包，其中所述處理規(guī)則與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)，并且所述處理根據(jù)與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)的處理規(guī)則而被執(zhí)行。此方法被與處理所接收到的數(shù)據(jù)包的、稱作節(jié)點(diǎn)的特定機(jī)器結(jié)合。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種通信方法，包括以下步驟:生成處理規(guī)則，該處理規(guī)則定義匹配規(guī)則和對符合匹配規(guī)則的數(shù)據(jù)包的處理；生成標(biāo)識符，該標(biāo)識符與處理規(guī)則相關(guān)聯(lián)且允許節(jié)點(diǎn)確定是否執(zhí)行對所接收到的數(shù)據(jù)包的處理，其中所述處理根據(jù)與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)的處理規(guī)則而被執(zhí)行；以及在布置于通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)中設(shè)置處理規(guī)則和標(biāo)識符以處理接收到的數(shù)據(jù)包。此方法被與在處理接收到的數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)中設(shè)置處理規(guī)則的、被稱作控制設(shè)備的特定機(jī)器相結(jié)合。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種使得設(shè)于通信系統(tǒng)中的處理接收到的數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行以下處理的程序:存儲與標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)的處理規(guī)則，該處理規(guī)則定義匹配規(guī)則和對符合匹配規(guī)則的數(shù)據(jù)包的處理；以及根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)包的標(biāo)識符是否對應(yīng)于與下述處理規(guī)則相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符來確定是否執(zhí)行對所接收到的數(shù)據(jù)包的處理，其中處理規(guī)則與符合所接收到的數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則相對應(yīng)，并且處理根據(jù)與符合所接收到的數(shù)據(jù)包