通信系统、节点、控制设备、通信方法以及程序的制作方法
【专利说明】通信系统、节点、控制设备、通信方法以及程序
[0001]分案串请说明
[0002]本申请是申请日为2011年05月26日、题为“通信系统、节点、控制设备以及通信方法”的中国发明专利申请N0.201180022831.3 (PCT国际申请PCT/JP2011/062046)的分案申请。
技术领域
[0003](相关申请的描述)
[0004]本发明要求日本专利申请2010-123054(于2010年5月28日提交)的优先权，该专利申请的全部内容因此被通过引用结合到本说明书中。
[0005]本发明涉及通信系统、节点、控制设备、通信方法以及程序，并且更具体地涉及用于通过经由布置于网络上的节点来转发数据包而执行通信的通信系统、节点、控制设备、通信方法以及程序。
【背景技术】
[0006]近来，提出了被称作OpenFlow的技术，如在非专利文献1和2中描述。OpenFlow将通信识别为端到端流并且执行路径控制、故障恢复、负载均衡以及在每个流基础上的优化。充当转发节点的OpenFlow交换机具有用于与OpenFlow控制器通信的安全信道，并且根据流表来操作，其中信息被添加到该流表并且其内容根据来自OpenFlow控制器的指令按需被重写。在流表中，对于每个流定义了以下三个的集合:匹配规则(FlowKey/匹配键)，根据匹配规则来匹配数据包头部；定义处理内容的动作(Act1n);以及流统计信息(Stats)(参见图30)。
[0007]图31示出了在非专利文献2中定义的动作名称和动作的内容的示例。OUTPUT为用于将数据包输出到规定端口(接口)的动作。SET_VLAN_VID to SET_TP_DST为用于修改数据包头部的字段的动作。
[0008]例如，当接收到第一个数据包时，OpenFlow交换机搜索流表以得到具有匹配所接收到的数据包的头部信息的匹配规则(FlowKey)的条目。如果匹配所接收到的数据包的条目作为搜索结果而被找到，则OpenFlow交换机对所接收到的数据包执行在该条目的Act1ns字段中描述的处理内容。另一方面，如果匹配所接收到的数据包的条目并未作为搜索结果而被找到，则OpenFlow交换机经由安全信道将所接收到的数据包转发到OpenFlow控制器，请求OpenFlow控制器基于所接收到的数据包的传输源/目的地来确定数据包路径，接收用于该数据包路径的流条目，以及更新流表。
[0009]引用列表
[0010]专利文献
[0011][非专利文献1]
[0012]Nick McKeown 和 7 个其他作者，“OpenFlow:Enabling Innovat1n in CampusNetworks，，，[在线]，[2010 年 2 月 26 日搜索]，因特网〈URL:http://www.0penf lowswitch.org//documents/openflow-wp-latest.pdf>
[0013][非专利文献2]
[0014]α Openf low Switch Specificat1n” 版本 1.0.0.(线路协议 0x01) [2010年 4 月 1 日搜索]，因特网〈URL:http://www.0penflowswitch.0rg/documents/openflow-spec-vl.0.0.pdf>
【发明内容】
[0015]技术问题
[0016]上文给出的非专利文献的公开因此被通过引用结合到本说明书中。
[0017]由本发明者给出以下分析。接收用于确定所接收到的数据包(参见在图33中的s2Packet-1n)的路径的上述请求的OpenFlow控制器确定所接收到的数据包的转发路径。为了向主机(B)转发所接收到的数据包和属于相同流的随后的数据包，必须在转发路径上的所有OpenFlow交换机(在图33中的节点#1和节点#2)中设置流条目。此外，基于来自网络管理员的指令，OpenFlow控制器必须有时改变已经设置的流条目的动作并且，在这种情况下，必须改变或者删除该流条目。
[0018]当经由OpenFlow协议(参见非专利文献2中的“4.6Flow Table Modificat1nMessages”)来设置、改变或者删除上文所述的流条目时，有时在OpenFlow控制器与OpenFlow交换机之间产生通信延迟。而此延迟会造成在OpenFlow交换机的某些中设置、改变或者删除流条目的延迟。因此，在该路径上的OpenFlow交换机中，数据包匹配流表中的非计划流条目有将执行非计划动作的问题。
[0019]图32为示出示例的图，其中，当OpenFlow交换机(节点#1)接收要从主机(A)发送到主机(B)的数据包并且请求控制器创建流条目时，在中继交换机(节点#2)中设置具有匹配键X的流条目时造成延迟。在图32中的示例中，节点#2具有含有匹配键B的流条目，该匹配键B与要设置的流条目的匹配键X相冲突(在OpenFlow协议中，允许与任何头部字段的部分匹配作为匹配键，并且根据流条目搜索次序来控制在流条目之间的冲突避免)。因此，在节点#2中，在完成流条目设置之前从主机(A)发送的数据包未被发送到该数据包应该被发送到的端口 #2，而被发送到端口 #1 (图32中的ST8)。以此方式，当使用OpenFlow协议时，可能由于流条目的设置延迟的原因容易造成非计划的转发路径(动作执行)。
[0020]在图33中示出了解决这个问题的一个可能的方法。即，(OpenFlow)控制器将流条目发送到节点#1和#2 (参见由图33中的s3和s6所指示的FlowMod(Add))并且同时，发送由OpenFlow协议所定义的Barrier Request (对于Barrier Request，参见在非专利文献2 中的“5.3.7Barrier Message”；由图 33 中的 s4 所指不的 Barrier Request/Reply)。当接收到Barrier Request请求时，节点完成在接收到该Barrier Request之前已经接收到的处理的执行，并且以“Barrier Reply”来响应(图33中的s5)。此响应允许(OpenFlow)控制器确认已经正确地设置了流条目。此方法的问题在于(OpenFlow)控制器必须与其中设置了流条目的所有节点交换Barrier Request/Reply，因此增加了在能够发送用户数据包之前的时间(图33中的si (用户数据包)_sl0 (用户数据包))。
[0021]另一方法将使用Stats Request/Reply 代替上文所述的 Barrier Request/Reply来检查每个节点是否具有相对应的条目。与其中使用了 Barrier Request/Reply的方法一样，此方法也要求与其中设置了流条目的所有节点交换消息，以检查是否正确地设置了流条目，因此增加了在能够发送用户数据包之前的时间(图33中的sl (用户数据包)-slO(用户数据包))。
[0022]此外，如果在设置了流条目之后由于节点故障而丢失某些流条目，则其中使用Barrier Request/Reply的方法和其中使用Stats Request/Reply的方法两者都不能够避免非计划动作的执行。
[0023]鉴于前文的描述，本发明的目的是提供一种通信系统、节点、控制设备、通信方法以及程序，以用于防止诸如上文所述的那些不正确的处理规则(流条目)在节点中命中并且执行非计划处理的问题。
[0024]问题的解决方案
[0025]根据本发明的第一方面，提供了一种通信系统，包括:节点，处理所接收到的数据包；以及控制设备，设置节点中的处理规则，该处理规则定义匹配规则和对符合该匹配规则的数据包的处理，其中，该节点保存与处理规则相关联的标识符，并且根据所接收到的数据包的标识符是否对应于与下述处理规则相关联的标识符来确定是否执行对所接收到的数据包的处理，其中该处理规则与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应，并且所述处理根据与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应的处理规则而被执行。
[0026]根据本发明的第二方面，提供一种了节点，该节点:保存与标识符相关联的处理规贝1J，处理规则定义匹配规则和对符合匹配规则的数据包的处理；并且根据所接收到的数据包的标识符是否对应于与下述处理规则相关联的标识符来确定是否执行对所接收到的数据包的处理，并且由此处理所接收到的数据包，其中处理规则与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应，并且所述处理根据与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应的处理规则而被执行。
[0027]根据本发明的第三方面，提供一种控制设备，该控制设备生成定义匹配规则和对符合该匹配规则的数据包的处理的处理规则，生成与该处理规则相关联并且允许节点确定是否执行对所接收到的数据包的处理的标识符，所述处理根据与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应的处理规则而被执行；并且在布置于通信系统中的节点中设置处理规则和标识符以处理接收到的数据包。
[0028]根据本发明的第四方面，提供一种通信方法，包括以下步骤:保存与标识符相关联的处理规则，该处理规则定义匹配规则和对符合该匹配规则的数据包的处理；并且根据所接收到的数据包的标识符是否对应于与下述处理规则相关联的标识符来确定是否执行对所接收到的数据包的处理，并且由此处理所接收到的数据包，其中所述处理规则与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应，并且所述处理根据与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应的处理规则而被执行。此方法被与处理所接收到的数据包的、称作节点的特定机器结合。
[0029]根据本发明的第五方面，提供一种通信方法，包括以下步骤:生成处理规则，该处理规则定义匹配规则和对符合匹配规则的数据包的处理；生成标识符，该标识符与处理规则相关联且允许节点确定是否执行对所接收到的数据包的处理，其中所述处理根据与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应的处理规则而被执行；以及在布置于通信系统中的节点中设置处理规则和标识符以处理接收到的数据包。此方法被与在处理接收到的数据包的节点中设置处理规则的、被称作控制设备的特定机器相结合。
[0030]根据本发明的第六方面，提供了一种使得设于通信系统中的处理接收到的数据包的节点执行以下处理的程序:存储与标识符相关联的处理规则，该处理规则定义匹配规则和对符合匹配规则的数据包的处理；以及根据所接收到的数据包的标识符是否对应于与下述处理规则相关联的标识符来确定是否执行对所接收到的数据包的处理，其中处理规则与符合所接收到的数据包的匹配规则相对应，并且处理根据与符合所接收到的数据包