控制裝置及其控制方法和程序的制作方法
【專利說(shuō)明】控制裝置及其控制方法和程序
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于并要求2012年10月3日遞交的日本專利申請(qǐng)2012-221481的優(yōu)先權(quán)，將其全部公開(kāi)內(nèi)容一并在此用作參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及控制裝置及其控制方法和程序。具體地，本發(fā)明涉及:一種以集中式的方式控制分層網(wǎng)絡(luò)的控制裝置；所述控制裝置的控制方法；以及程序。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來(lái)，提出了被稱為OpenFlow的技術(shù)(參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)(NPL) I和2)。OpenFlow將通信識(shí)別為端對(duì)端流并基于每個(gè)流執(zhí)行路徑控制、失敗恢復(fù)、負(fù)載平衡以及優(yōu)化。根據(jù)NPL 2的OpenFlow交換機(jī)具有用于與OpenFlow控制器進(jìn)行通信的安全信道，并且根據(jù)適于由OpenFlow控制器添加或重寫(xiě)的流表進(jìn)行操作，其中針對(duì)每個(gè)流限定了包括以下三者的集合:對(duì)分組報(bào)頭進(jìn)行匹配所針對(duì)的匹配條件(匹配字段)；流統(tǒng)計(jì)信息(計(jì)數(shù)器)；以及限定處理內(nèi)容的指示(參見(jiàn)NPL 2中的節(jié)“4.1Flow Table”)。
[0005]例如，當(dāng)接收分組時(shí)，OpenFlow交換機(jī)在流表中搜索具有與輸入分組的報(bào)頭信息相匹配的匹配條件(參見(jiàn)NPL 2中的“4.3Match Fields”)的項(xiàng)目。作為搜索的結(jié)果，如果OpenFlow交換機(jī)找到與輸入分組相匹配的項(xiàng)目，則OpenFlow交換機(jī)更新流統(tǒng)計(jì)信息(計(jì)數(shù)器)，并基于所述項(xiàng)目的指示字段中所寫(xiě)的處理內(nèi)容(來(lái)自指定端口的分組傳輸、溢出、丟棄等)來(lái)處理該輸入分組。作為搜索的結(jié)果，如果OpenFlow交換機(jī)沒(méi)有找到與輸入分組相匹配的項(xiàng)目，則OpenFlow交換機(jī)經(jīng)由安全信道向OpenFlow控制器發(fā)送項(xiàng)目設(shè)置請(qǐng)求(Packet-Ιη消息)。S卩，OpenFlow交換機(jī)請(qǐng)求OpenFlow控制器發(fā)送用于處理輸入分組的控制信息。OpenFlow交換機(jī)接收限定處理內(nèi)容的流項(xiàng)目并更新流表。在這種方式中，通過(guò)將流表中存儲(chǔ)的項(xiàng)目用作控制信息，OpenFlow交換機(jī)執(zhí)行分組轉(zhuǎn)發(fā)。
[0006]PTL I公開(kāi)了一種光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括:多個(gè)光邊緣路由器，每個(gè)光邊緣路由器包括光路徑建立裝置并將外部IP網(wǎng)絡(luò)連接到光網(wǎng)絡(luò)；以及多個(gè)光交互連接裝置，每個(gè)光交互連接裝置包括按照每個(gè)光路徑的交換機(jī)裝置，用于通過(guò)使用光路徑來(lái)連接光邊緣路由器。
[0007]引用文獻(xiàn)列表
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]PTL I 國(guó)際公布 N0.2004/071033
[0010]非專利文獻(xiàn)
[0011]NPL I Nick McKeown 和另外 7 人的論文“OpenFlow:Enabling Innovat1n inCampus Networks” [在線]，搜索于 2012 年 7 月 13 日，鏈接:http://www.0penflow.0rg/documents/openflow-wp-latest.pdf
[0012]NPL 2UOpenFlow Switch Specificat1n^ers1n 1.1.0Implemented (有線協(xié)議0x02)，[在線]，搜索于 2012 年 7 月 13 日，鏈接:http://www.0penflow.0rg/documents/openf low-spec-vl.1.0.pdf

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]技術(shù)問(wèn)題
[0014]以上引用文獻(xiàn)列表中的所有文獻(xiàn)在此通過(guò)引用而并入。本發(fā)明給出以下分析。
[0015]分層網(wǎng)絡(luò)可被粗略地分成上層和下層，其中由諸如路由器的裝置實(shí)現(xiàn)上層，由用于實(shí)現(xiàn)上層中的鏈路的裝置(例如光交互連接等)實(shí)現(xiàn)下層。由于這種光交互連接等是用于實(shí)現(xiàn)上層中的鏈路的裝置，所以網(wǎng)絡(luò)管理器通常通過(guò)對(duì)上層中的鏈路所需的帶寬等進(jìn)行評(píng)估來(lái)確定下層中的路徑。
[0016]相反，在許多情況中，諸如路由器的裝置通過(guò)使用路由協(xié)議(例如OSPF(先是開(kāi)放最短路徑)或BGP (邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議))并使得鄰近通信節(jié)點(diǎn)交換信息來(lái)確定上層中的拓?fù)洹?br>[0017]此外，近年來(lái)，在許多情況中，通過(guò)使用單一網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)提供了多種服務(wù)，并且單一網(wǎng)絡(luò)正在被多種用戶使用?？紤]到這種情況，存在根據(jù)特定服務(wù)或用戶來(lái)改變上層中的拓?fù)涞膹?qiáng)烈需求。
[0018]然而，在分層網(wǎng)絡(luò)中，很難根據(jù)與特定服務(wù)相關(guān)的分組等來(lái)改變上層拓?fù)?。在分層網(wǎng)絡(luò)中，在許多情況中，上層和下層是分別管理和控制的。因此，在這種網(wǎng)絡(luò)中，很難將與特定服務(wù)相關(guān)的分組和與其它服務(wù)相關(guān)的分組分離地進(jìn)行處理。這是因?yàn)?，即使在上層中檢測(cè)到與特定服務(wù)相關(guān)的分組，但不能適當(dāng)?shù)剡x擇下層中用于轉(zhuǎn)發(fā)分組的路徑。例如，即使上層中的裝置嘗試以預(yù)定帶寬(或更寬)轉(zhuǎn)發(fā)與特定服務(wù)等相關(guān)的分組，也沒(méi)有任何裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相應(yīng)路徑的切換。
[0019]通過(guò)向PTL I中的光交互連接和光邊緣路由器添加與NPL I中的OpenFlow交換機(jī)的功能等同的功能，可以建立能夠以精細(xì)粒度執(zhí)行路徑控制的光IP網(wǎng)絡(luò)。然而，即使應(yīng)用了 PTL I中公開(kāi)的技術(shù)，但是上層中的裝置仍不能適當(dāng)?shù)剡x擇下層中的路徑。
[0020]考慮到這種情況，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供:一種控制裝置，所述控制裝置能夠根據(jù)由所述控制裝置(例如NPL I和2中的OpenFlow控制器)管理的網(wǎng)絡(luò)的要求來(lái)生成上層中的拓?fù)?；一種控制裝置的控制方法；以及一種程序。
[0021]問(wèn)題的解決方案
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種控制裝置，所述控制裝置控制分層網(wǎng)絡(luò)，并基于針對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)的操作策略和所述網(wǎng)絡(luò)的第一層中的路徑，生成與所述第一層不同的第二層中的拓?fù)洹?br>[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種對(duì)控制分層網(wǎng)絡(luò)的控制裝置進(jìn)行控制的方法，所述方法包括:接收針對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)的操作策略；以及基于所述操作策略和所述網(wǎng)絡(luò)的第一層中的路徑，生成與所述第一層不同的第二層中的拓?fù)洹?br>[0024]所述方法與特定機(jī)器相關(guān)聯(lián)，即與控制所述分層網(wǎng)絡(luò)的控制裝置相關(guān)聯(lián)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種程序，所述程序使得構(gòu)成控制分層網(wǎng)絡(luò)的控制裝置的計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下處理:接收針對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)的操作策略；以及基于所述操作策略和所述網(wǎng)絡(luò)的第一層中的路徑，生成與所述第一層不同的第二層中的拓?fù)洹?br>[0026]該程序可被記錄在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。所述存儲(chǔ)介質(zhì)可以是非瞬時(shí)介質(zhì)，例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤(pán)、磁記錄介質(zhì)或光記錄介質(zhì)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0027]發(fā)明的有益效果
[0028]根據(jù)本發(fā)明的上述各個(gè)方面，提供了:控制裝置，所述控制裝置能夠根據(jù)由所述控制裝置管理的網(wǎng)絡(luò)的要求生成上層中的拓?fù)?；所述控制裝置的控制方法；以及程序。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1示出了一種示例性實(shí)施例的概述；
[0030]圖2示出了一種示例性實(shí)施例的概述；
[0031]圖3示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的通信系統(tǒng)；
[0032]圖4示出了一種通信系統(tǒng)，其中包括實(shí)現(xiàn)邊緣節(jié)點(diǎn)之間的鏈路的傳輸節(jié)點(diǎn)；
[0033]圖5示出了邊緣節(jié)點(diǎn)10的內(nèi)部配置；
[0034]圖6示出了邊緣節(jié)點(diǎn)10-1的表DB 13的表設(shè)置；
[0035]圖7示出了傳輸節(jié)點(diǎn)40的內(nèi)部配置；
[0036]圖8示出了控制裝置20的內(nèi)部配置；
[0037]圖9示出了上層鏈路信息；
[0038]圖10示出了分組轉(zhuǎn)發(fā)信息；
[0039]圖11示出了邊緣節(jié)點(diǎn)10-1和傳輸節(jié)點(diǎn)40-1的端口的連接；
[0040]圖12示出了物理層配置信息；
[0041]圖13示出了由網(wǎng)絡(luò)管理器輸入的操作策略；
[0042]圖14示出了由網(wǎng)絡(luò)管理器預(yù)先確定的下層中的拓?fù)洌?br>[0043]圖15是表示圖14中的9條光路徑的細(xì)節(jié)的表；
[0044]圖16示出了上層中的拓?fù)洌?br>[0045]圖17是示出了控制裝置20的操作的流程圖；
[0046]圖18是示出了由上層拓?fù)渖蓡卧?04執(zhí)行的鏈路計(jì)算的流程圖；
[0047]圖19示出了通過(guò)鏈路計(jì)算生成的上層中的拓?fù)洌?br>[0048]圖20示出了邊緣節(jié)點(diǎn)10-1中的分組處理操作(處理規(guī)則)設(shè)置；
[0049]圖21示出了傳輸節(jié)點(diǎn)40-1中的分組處理操作設(shè)置；
[0050]圖22示出了操作策略；
[0051]圖23示出了通過(guò)鏈路計(jì)算生成的上層中的拓?fù)洌?br>[0052]圖24示出了操作策略；
[0053]圖25示出了操作策略；
[0054]圖26示出了通過(guò)鏈路計(jì)算生成的上層中的拓?fù)洌?br>[0055]圖27示出了操作策略；
[0056]圖28示出了通過(guò)鏈路計(jì)算生成的上層中的拓?fù)洌?br>[0057]圖29示出了操作策略；
[0058]圖30示出了通過(guò)鏈路計(jì)算生成的上層中的拓?fù)洌?br>[0059]圖31是示出了上層拓?fù)渖蓡卧?04的操作的流程圖；
[0060]圖32示出了下層中的拓?fù)洌?br>[0061]圖33示出了通過(guò)鏈路計(jì)算生成的上層中的拓?fù)洹?br>【具體實(shí)施方式】
[0062]首先，將參照?qǐng)D1描述示例性實(shí)施例的概述。在以下概述中，為了簡(jiǎn)便，通過(guò)附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)記各個(gè)組件。即，以下附圖標(biāo)記僅用作便于理解本發(fā)明的示例。因此，本發(fā)明不限于以下概述的描述。
[0063]如上所述，在分層網(wǎng)絡(luò)中，在許多情況中，上層和下層是分別管理和控制的。因此，在這種網(wǎng)絡(luò)中，很難將與特定服務(wù)相關(guān)的分組和與其它服務(wù)相關(guān)的分組分離地進(jìn)行處理。因此，需要根據(jù)分層網(wǎng)絡(luò)的要求生產(chǎn)上層拓?fù)涞目刂蒲b置。
[0064]作為響應(yīng)，提供了一種控制裝置100作為示例(參見(jiàn)圖1或2)。控制裝置100控制分層網(wǎng)絡(luò)并基于針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的操作策略和所述網(wǎng)絡(luò)中的第一層的路徑生成與第一層不同的第二層中的拓?fù)洹?br>[0065]控制裝置100包括分層網(wǎng)絡(luò)，該分層網(wǎng)絡(luò)包括至少第一層和第二層。在由控制裝置100控制的該網(wǎng)絡(luò)中，第一層在分層中比第二層更低。當(dāng)操作所述網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理器確定第一層中的拓?fù)洹＜?，網(wǎng)絡(luò)管理器通過(guò)使用第一層中的路徑形成第二層中的鏈路來(lái)操作所述網(wǎng)絡(luò)。此外，網(wǎng)絡(luò)管理器向控制裝置100輸入用于操作網(wǎng)絡(luò)的策略。例如，針對(duì)由網(wǎng)絡(luò)提供的每個(gè)服務(wù)，操作策略包括與第二層中的鏈接(一個(gè)或多個(gè)鏈路)的特性有關(guān)的要求。第二層鏈路的特性的示例包括關(guān)于鏈路的帶寬、延遲或抖動(dòng)的信息以及關(guān)于冗余鏈路的信息。
[0066]基于網(wǎng)絡(luò)管理器輸入的操作策略和預(yù)先確定的第一層中的路徑，控制裝置100生成可以滿足操作策略的要求的第二層拓?fù)洹Q言之，控制裝置100通過(guò)從形成第二層中的鏈路的第一層路徑中選擇適合操作策略的路徑來(lái)生成上層拓?fù)?。下文中，將由控制裝置100執(zhí)行的用來(lái)生成這種上層拓?fù)涞奶幚矸Q為鏈路計(jì)算。例如，如果將與服務(wù)A有關(guān)的操作策略輸入到控制裝置100，則控制裝置100生成適合服務(wù)A的第二層拓?fù)?參見(jiàn)圖1)。如果將與服務(wù)B有關(guān)的操作策略輸入到控制裝置100，則控制裝置100生成適合