控制器、通信系统、路径切换方法和程序的制作方法
【技术领域】
[0001](相关申请的交叉引用)
[0002]本申请基于并要求2013年2月25日递交的日本专利申请N0.2013-034982的优先权，其全部内容以引用方式并入于此。
[0003]本发明涉及控制器、通信系统、路径切换方法和程序。更具体地，本发明涉及其中通过控制转发装置来实现通信的控制器、通信系统、路径切换方法和程序。
【背景技术】
[0004]在非专利文献1、2中，引入了被称为开流(OpenFlow)的集中控制网络。以下将解释非专利文献2的开流1.0.0的规范中将被称为“0FS”的开流交换机和被称为“0FC”的开流控制器。
[0005]OFS包括配置用于分组查找和转发的流表和在其上与控制器通信的安全信道。OFC使用开流协议在安全信道上与OFS通信，并控制例如API(应用编程接口)层级上的流。
[0006]在例如接收第一分组时，OFS在流表中搜索具有与分组的首部信息相匹配的匹配条件的条目。如果作为搜索的结果没有找到具有与接收到的分组的首部信息相匹配的匹配条件的条目，则OFS在安全信道上向控制器发送分组。
[0007]OFC基于与分组的目的地有关的信息和与分组的传输源有关的信息，根据由OFC管理的网络拓扑信息来决定所述分组的转发路径。OFC设置控制信息(流条目)，以沿着这样决定的转发路径，转发每个位于所述转发路径上的OFS的流表中的分组。
[0008]在接收到具有与上述第一分组共用的首部信息的后续分组时，OFS根据上述控制信息(流条目)来转发后续分组。
[0009]例如如图13中的示例所示，每个OFS的流表中存储了:将对分组首部排序(collat1n)的匹配条件(Match Field匹配字段)、表明要在流上执行的处理的动作(Act1n)和流统计信息(Statistics统计数据)彼此互相关联的条目。匹配条件(MatchField匹配字段)按照识别流的流过滤定义来操作，并且可以使用精确值(Exact)以及通配符(Wild Card)。作为动作(Act1n)，通过定义要在流上执行的处理来设置要向与匹配条件(Match Field匹配字段)匹配的分组应用的处理的内容。流统计信息(也称为活动计数器)的示例可以包括活动条目、分组查找和分组匹配的数量。关于流，流统计信息的示例可以包括接收分组的数量、接收字节的数量和流保持活跃的持续时间。关于端口，流统计信息的示例可以包括:接收分组、发送分组、接收字节、发送字节、接收并丢弃的分组、发送并丢弃的分组、接收中的错误、发送中的错误、接收到的帧对齐错误、接收到的溢出(overrun)错误、接收到的CRC错误和冲突的数量。
[0010]OFS将输入分组与流表的匹配条件(匹配的)进行比较。如果找到了与匹配条件相匹配的条目，则应用因而与分组相匹配的条目的动作字段的内容。相反，如果尚未找到匹配条目，则OFS在安全信道上向OFC发送分组。在决定了所述分组的路径之后，OFC向OFS发送流条目，向OFS通知沿由此决定的路径的转发路径节点或单元。例如，利用通过上述流条目实现的对通信结束的检测、对网络拓扑中的改变或修改的检测或对故障的OFS的检测作为触发，OFC指示OFS修改或删除流条目。OFS根据这些来自OFC的指令来增加、修改或删除流条目。
[0011]将分组首部的特定定义字段用于对交换机流表的匹配条件的排序。如图14中所示，在以太网(注册商标)/TCP/IP分组首部中示出了用于匹配的信息，并且可以列举为以下各项:MAC DA (媒体访问控制目的地址)、MAC SA (MAC源地址)、以太网类型(TPID ;标签协议标识符)、VLAN ID (虚拟局域网ID)、VLAN类型(优先级等级)、IP SA (互联网协议源地址)、IP DA(IP目的地址)、IP协议、源端口(TCP/UDP源端口或ICMP(互联网控制消息协议))类型、目的端口(TCP/UDP目的端口或ICMP代码))。
[0012]图15示出了OFS支持的代表性动作名称和所述动作的内容。Output是在指定端口(接口)上输出分组的动作。SET_VLAN_VID至SET_TP_DST表示纠正分组首部的字段的动作。丢弃与其中没有表明动作的流条目相匹配的这种分组。
[0013]顺便提及，OFS具有不仅向物理端口转发分组、还向图16中的虚拟端口转发分组的功能，在图16中示出了在开流1.0.0的规范中保留的虚拟端口的示例。IN_P0RT是用于在它的进入端口上发送出分组的虚拟端口。NORMAL是在使用处理交换机支持的先已存在的转发路径的过程中所使用的虚拟端口。FLOOD是在处于使能通信状态中(处于转发状态中)的除分组输入端口以外的所有端口上转发分组中所使用的虚拟端口。ALL是用于在除分组输入端口以外的端口上转发分组的虚拟端口。CONTROLLER是在封装分组并向控制器发送这样封装的分组中所使用的虚拟端口。LOCAL是在其上向交换机的局域网栈发送分组的虚拟端口。
[0014]图17示出了在OFS和OFC之间的安全信道上交换的代表性控制消息。Flow-mod是OFC用于在OFS中添加、修改或删除流条目的消息。Packet-1n是在发送不与流条目相匹配的分组时，从OFS向OFC发送的消息。Packet-Out是从OFC向OFS发送的在OFS的可选端口上输出OFC生成的分组的消息。Port-Status是从OFS向OFC发送的通知端口状态已经改变了的消息。如果例如与端口连接的链路已经发生了故障，则对于链路处于不可用(down)状态做出通知。Flow-Removed是从交换机向控制器发送的向控制器通知对于预设的时间流条目已不再被使用并且已超时的消息，因此要从OFS的流表中将其删除。
[0015]已经在非专利文献3中扩展了开流1.0.0的上述规范，以使能处理多个流表。在非专利文献3中的开流1.1.0的规范中，最初参考定义的表(这里是流表#0)。在分组已经与流表中的条目匹配了的情况下，可以指定接下来参照哪个表。该扩展可以用比迄今为止更灵活的方式来执行控制。
[0016]专利文献I示出了一种采用上述开流的通信系统。因此示出了如下的配置:事先计算备选路径，并在与上述OFS等同的通信设备中设置备选流条目或多个备选流条目。如果网络中已经发生了故障或拥塞，则OFS删除其中已经设置了丢弃(抛弃)动作的这样的一个或多个流条目，由此改变路径。
[0017]引用列表
[0018]专利文献
[0019]专利文献1:JP 专利 Kokai 公开 N0.2012-49674A
[0020]非专利文献
[0021]非专利文献1:Nick McKeown和其他七人的“OpenFlow:Enabling Innovat1n inCampus Networks ‘‘，[online]，[retrieved on January 9，Heisei25(2013)，Internet
[0022]<URL:http://www.0penflow, org/documents/openflow~wp-latest.pdf>
[0023]非专利文献2:“0penFlow Switch Specificat1n” Vers1n 1.0.0 (WireProtocol 0x01)，[online]，[retrieved on February 14，Heisei25(2013)，Internet
[0024]<URL:http//www.0penflow, org/documents/openflow-spec-vl.0.0.pdf>
[0025]非专利文献3:“0penFlow Switch Specificat1n” Vers1n 1.1.0 (WireProtocol 0x02)，[online]，[retrieved on February 14，Heisei25(2013)，Internet
[0026]〈URL:http://www.0penflow, org/documents/openflow-spec-vl.1.0.pdf>
【发明内容】
[0027]技术问题
[0028]本发明给出了以下分析。如专利文献I中所表明的，由开流表示的集中控制网络经受以下缺点:处理在网络中可能发生的故障或拥塞可能花费很长时间(参见专利文献I的 0006 至 0008 段)。
[0029]关于这一点，可以用专利文献I中的方法以高速改变路径。然而，有必要向交换机的路径控制信息处理单元告知在流表中搜索指示在故障的端口上转发分组的附加功能、以及如果存在这种流条目，则删除“丢弃”与这种条目的匹配条件匹配的流条目组的处理的附加功能(参见专利文献I的0064和0065段)。
[0030]本发明的目的是提供控制器、通信系统、路径切换方法和程序，根据其可以促进提高集中控制网络中的路径切换的速度，而不必向交换机添加任何特定功能。
[0031]问题的解决方案
[0032]在第一方面，提供了一种控制器，包括:第一控制信息生成单元，所述第一控制信息生成单元生成第一控制信息，所述第一控制信息使正在受到控制的转发装置在第一路径上转发分组；第二控制信息生成单元，所述第二控制信息生成单元生成第二控制信息，所述第二控制信息使正在受到控制的所述转发装置在与所述第一路径不同的第二路径上转发一组分组，所述一组分组包括作为由所述第一控制信息控制的对象的所述分组；以及转发控制单元。所述转发控制单元在正在受到控制的所述转发装置中设置所述第一控制信息的优先级等级和所述第二控制信息的优先级等级，使得所述第二控制信息的优先级等级将高于所述第一控制信息的优先级等级；并通过指示正在受到控制的所述转发装置删除所述第二控制信息，改变至少与所述第一控制信息相匹配的分组的转发路径