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WO2013141193A1 - 通信システム、制御装置、通信装置、情報中継方法及びプログラム - Google Patents

通信システム、制御装置、通信装置、情報中継方法及びプログラム Download PDF

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WO2013141193A1
WO2013141193A1 PCT/JP2013/057609 JP2013057609W WO2013141193A1 WO 2013141193 A1 WO2013141193 A1 WO 2013141193A1 JP 2013057609 W JP2013057609 W JP 2013057609W WO 2013141193 A1 WO2013141193 A1 WO 2013141193A1
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WO
WIPO (PCT)
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control
control device
communication device
communication
information
Prior art date
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PCT/JP2013/057609
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English (en)
French (fr)
Inventor
吉田　博一
正徳 高島
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Priority to JP2014506220A priority patent/JP5983733B2/ja
Priority to US14/379,991 priority patent/US9596129B2/en
Priority to EP13764227.8A priority patent/EP2830266A4/en
Priority to CN201380015357.0A priority patent/CN104221337B/zh
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    • H04Q2213/00—Indexing scheme relating to selecting arrangements in general and for multiplex systems
    • H04Q2213/13167—Redundant apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2213/00—Indexing scheme relating to selecting arrangements in general and for multiplex systems
    • H04Q2213/13178—Control signals

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a control device, a communication device, an information relay method, and a program, and more particularly, to a communication system, a control device, a communication device, an information relay method, and a program in which a control device that controls the communication device is arranged.
  • OpenFlow captures communication as an end-to-end flow and performs path control, failure recovery, load balancing, and optimization on a per-flow basis.
  • the OpenFlow switch that functions as a relay device includes a secure channel for communication with an OpenFlow controller that is positioned as a control device, and operates according to a flow table that is appropriately added or rewritten from the OpenFlow controller.
  • a matching rule that matches a packet header, flow statistical information (Counters), and instructions that define processing contents to be applied to packets that match the matching rule (header field) ( (Instructions) is defined (see “4.1 Flow Table” below in Non-Patent Document 2).
  • an OpenFlow switch when it receives a packet, it searches the flow table for an entry having a matching rule that matches the header information of the received packet. When an entry that matches the received packet is found as a result of the search, the OpenFlow switch updates the flow statistical information (counter) and processes the process (specified) in the action field of the entry for the received packet. Perform packet transmission, flooding, discard, etc. from the port. On the other hand, if no entry matching the received packet is found as a result of the search, the OpenFlow switch forwards the received packet to the OpenFlow controller via the secure channel, and the source / destination of the received packet. To request the determination of the route of the packet based on the above, receive the flow entry that realizes this, and update the flow table. As described above, the OpenFlow switch performs packet transfer using an entry stored in the flow table as a processing rule.
  • Patent Document 2 in an environment where network (NW) devices and non-compliant network (NW) devices coexist, the path information (entry of the flow table set in the OpenFlow switch) is not accompanied by communication between controllers. There has been proposed a method of setting path information for all network (NW) devices using a packet with a list added.
  • paragraphs 0029 and below of Patent Document 1 a configuration in which a plurality of controllers share the management of all network (NW) devices in a network using OpenFlow in a large-scale network such as a data center is introduced. (See also FIG. 4).
  • Patent Document 2 when an OpenFlow switch (hereinafter referred to as “OFS”) is managed by a plurality of OpenFlow controllers (hereinafter referred to as “OFC”), paragraph 0035 of Patent Document 2 is used. As described, synchronization is required between OFCs. Patent Document 2 describes that synchronization is performed by a response to a flow table update instruction. In addition, even in a configuration in which a plurality of OFCs operate as an active system and a standby system, the operation state of the own apparatus between OFCs It is necessary to exchange state information indicating
  • Patent Document 2 only describes that the path information of the subsequent NW device is transferred via a specific NW device (corresponding to OFS) or the controller, and a failure occurs in the network between the controllers. It is not expected to do so.
  • a specific NW device corresponding to OFS
  • Patent Document 2 what is exchanged without communication between controllers is a part of a route information setting instruction.
  • An object of the present invention is to provide a communication system, a control device, a communication device, an information relay method, and a program that provide communication means for exchanging information necessary for cooperative operation between a plurality of control devices.
  • a communication device that processes a packet according to control information set from a control device, a first control device that controls the communication device by setting the control information in the communication device, A second control device that operates in cooperation with the first control device, wherein the first control device communicates the first control device with respect to the second control device via the communication device.
  • a communication system for transmitting information necessary for cooperative operation between the second control devices is provided.
  • control means is connected to a network including a communication device that processes a packet in accordance with control information set by the control device, and controls the communication device by setting the control information in the communication device.
  • an information transmission means for transmitting information necessary for the cooperative operation between the own device and the second control device to the second control device operating in cooperation with the own device via the communication device;
  • a first control device is provided.
  • a communication device that processes a packet according to control information set by a control device, a first control device that controls the communication device by setting the control information in the communication device, A control means for controlling the communication device by setting the control information in the communication device, and the first control device from the first control device via the communication device. And a second control device that operates in cooperation with the first control device, and an information receiving means for receiving information necessary for the cooperative operation between the devices.
  • information necessary for cooperative operation between the plurality of control devices from one control device that controls the communication device by setting the control information in the communication device. And a means for transmitting information necessary for the cooperative operation between the plurality of control devices to another control device of the plurality of control devices.
  • a communication device that processes a packet according to control information set from a control device, a first control device that controls the communication device by setting the control information in the communication device,
  • the communication device performs a cooperative operation between the first control device and the first control device.
  • Information including: receiving necessary information; and transferring the information necessary for cooperative operation between the first and second control devices to the second control device by the communication device.
  • a relay method is provided. This method is linked to a specific machine called a communication device that processes packets according to control information set by the control device.
  • a computer program for realizing the functions of the first and second control devices and the communication device is provided.
  • This program can be recorded on a computer-readable (non-transient) storage medium. That is, the present invention can be embodied as a computer program product.
  • FIG. 9 is a continuation diagram of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a continuation diagram of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a continuation diagram of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a continuation diagram of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a continuation diagram of FIG. 12.
  • the present invention is set from any one of the first and second control devices 30A and 30B and the first and second control devices 30A and 30B operating in cooperation with each other.
  • a communication device 20 that processes packets according to the control information.
  • the first control device 30A transmits information necessary for the cooperative operation between the first and second control devices to the communication device 20.
  • the communication device 20 transfers information necessary for the cooperative operation between the first and second control devices to the second control device 30B.
  • Non-Patent Document 2 the OpenFlow protocol Packet-Out message described in Non-Patent Document 2 and the vendor-defined message described in Non-Patent Document 3 are used. This can be realized by using.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the communication system according to the first embodiment of this invention. Referring to FIG. 3, three OFCs (OFC_A, OFC_B, OFC_C) 31A to 31C that operate in cooperation with each other, and OFS 21 that is controlled by the working OFC among these OFCs are shown.
  • OFCs OFC_A, OFC_B, OFC_C
  • OFC_A, OFC_B, and OFC_C 31A to 31C operates as an active system (ACT) and controls the OFS 21.
  • the other OFCs stand by as a standby system (SBY).
  • the OFC_A, OFC_B, and OFC_C 31A to 31C are connected to the management network via the layer 2 switch (L2SW) 11.
  • L2SW layer 2 switch
  • the OFC_A, OFC_B, and OFC_C 31A to 31C exchange synchronization messages and other control messages with other OFCs via this management network.
  • OFC_A, OFC_B, and OFC_C 31A to 31C exchange a synchronization message and other control messages with other OFCs via the OFS 21 when a failure occurs in the management network.
  • OFC_A 31A operates as an active system (ACT)
  • OFC_B 31B and OFC_C 31C are in a standby state as a standby system (SBY).
  • FIG. 4 is a block diagram showing the detailed configuration of each device shown in FIG. 3 (L2SW is omitted).
  • the OFC_A 31A includes a state information storage unit 311A that stores an operation state of another OFC including the own device, and a message transmission / reception unit 312A that transmits and receives a synchronization message including at least the operation state of the own device to and from another OFC.
  • OFC_B31B and OFC_C31C have the same configuration as the above-mentioned OFC_A31A, description thereof will be omitted.
  • the OFS 21 When the OFS 21 receives the synchronization message from the OFCs 31A to 31C, the OFS 21 transfers a synchronization message to another OFC, and the packet processing unit 212 processes the received packet according to the flow entry set from the OFCs 31A to 31C. It is configured with.
  • the message processing unit 211 also performs normal message transmission / reception between the OFS and the OFC, such as a flow entry setting request (Packet-In) for the active (ACT) OFC and the setting of the flow entry transmitted from the OFC. 3 and 4 show only one OFS, a plurality of OFS may be connected.
  • the OFCs 31A to 31C and OFS 21 shown in FIG. 4 can be realized by adding the above message transfer function based on the OpenFlow controller and OpenFlow switch described in Non-Patent Documents 1 to 3.
  • the respective units (processing means) of the OFCs 31A to 31C and OFS 21 shown in FIG. 4 may be realized by a computer program that causes the computer constituting these apparatuses to execute the above-described processes using the hardware. it can.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a synchronization message exchanged between the OFCs 31A to 31C via the message processing unit 211 of the OFS 21.
  • a vendor body is added with a vendor header and an OpenFlow header (open flow header).
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the information in each header of FIG.
  • the Version-Vendor field and Vendor header of the OpenFlow header are configured in accordance with the Vendor definition message described in the section “5.5.4 Vender” on page 41 of Non-Patent Document 3.
  • an identifier indicating the message system can be stored in the Type 1 field of the Vendor header, and a message identifier indicating the message type can be stored in the Type 2 field.
  • the message body can store the synchronization message text following the IP address of the source OFC and the layer 4 port number.
  • the message transfer function can be realized through OFS without changing the basic configuration of OpenFlow in Non-Patent Documents 2 and 3.
  • the messages are not limited to the examples shown in FIGS. 5 and 6, and messages having other configurations may be used.
  • the OFC of the destination is not specified, but is transferred to the OFC connected by OFS, but the OFC of the transmission source specifies the OFC of the destination of the synchronization message. It is good as well.
  • FIG. 7 is a sequence diagram illustrating the operation of the communication system according to the first embodiment of this invention. If a failure occurs between the OFC_A 31A and the L2SW 11 in FIG. 3 and a predetermined condition such as the inability to transmit a synchronization message in the management network is satisfied, the OFC_A 31A transmits a synchronization message to the OFS 21 (step S001). .
  • the OFS 21 checks the header information (step S002). Specifically, it is checked whether or not the received message is a synchronous message with a specified header as shown in FIGS. 5 and 6 (particularly, Tpey1 and Type2 of the Vendor header).
  • the OFS 21 performs processing according to the control message (step S004). .
  • step S003 if it is confirmed that the message is a synchronization message (Yes in step S003), the OFS 21 transfers the synchronization message to OFS_B 31B and OFS_C 31C (step S005).
  • step S005 when the connection with OFS_B31B and OFS_C31C is not established at the time of step S005, the connection with OFS_B31B and OFS_C31C may be waited.
  • the OFCs 31A to 31C transmit a synchronization message to the OFS 21, and the received OFS 21 transfers the synchronization message to the OFCs 31B and 31C other than the OFC 31A that has received the synchronization message.
  • FIG. 8 shows a state where a failure has occurred between the OFC_A 31A operating as the active system (ACT) and the L2SW 11 in the same configuration as FIG. 3 (step S201).
  • the OFC_A 31A transmits a switching request message to the OFS 21 (step S202).
  • This switching request message is a message in which the OFC_A 31A operating as the active system (ACT) requests the OFC waiting in another standby state to operate as the active system (ACT).
  • the switching request message can be a message having the same configuration as the synchronization message shown in FIGS. 5 and 6 (the message body and the Type 1 and Type 2 fields of the Vendor header are changed as necessary).
  • the OFS 21 that has received the switching request message performs a confirmation process similar to the confirmation of the synchronization message in the first embodiment. As a result of the confirmation, if it is confirmed that the message is a switching request message, the OFS 21 transfers the switching request message to other than the sender OFC, that is, the OFC_B 31B and the OFC_C 31C, as shown in FIG. 9 (step S203). ).
  • the OFC_B 31B When the OFC_B 31B receives the switching request message, the OFC_B 31B recognizes that the switching order (priority order) of the own apparatus is the next order, and notifies the OFC_A 31A that the own apparatus can operate as the active system (ACT). A response message (31B: ACT_OK) is created. Again, since the management network is disconnected, the OFC_B 31B transmits a response message to the OFS 21 that is the transmission source of the switching request message, as shown in FIG. 10 (step S204).
  • the OFS 21 that has received the response message performs a confirmation process similar to the confirmation of the synchronization message in the first embodiment.
  • the OFS 21 transfers the response message to a source other than the OFC, that is, the OFC_A 31A and the OFC_C 31C, as shown in FIG. 11 (step S205).
  • the OFC_A 31A When the OFC_A 31A that has received the response message confirms that the OFC_B 31B can operate as the active system (ACT) on behalf of its own device, as shown in FIG. 12, the OFC_A 31A sends an acknowledgment message (ACK) to the OFS 21. Transmit (step S206). The OFC_A 31A switches the operation mode from the active system (ACT) to the standby system (SBY) (step S207).
  • the OFS 21 that has received the reception confirmation message (ACK) performs a confirmation process similar to the confirmation of the synchronization message in the first embodiment.
  • the OFS 21 forwards a response message to other than the sender OFC, that is, OFC_B 31B and OFC_C 31C as shown in FIG. Step S208).
  • the OFC_B 31B switches the operation mode from the standby system (SBY) to the active system (ACT) (step S209). Thereafter, the OFC_B 31B operates as an active (ACT) OFC to control the OFS 21.
  • the OFCs 31A to 31C may exchange synchronization messages as in the first embodiment.
  • the present invention is applicable not only to the transmission of synchronous messages but also to interactive message exchange between OFCs.
  • the information exchanged by OFC is not limited to the switching request message described above, and can be applied to transmission / reception of information necessary for cooperative operation between OFCs.
  • the example of using the OFS in Non-Patent Documents 2 and 3 has been described as an example of the communication device.
  • the packet processing function based on the control information set from the OFC Any device other than OFS may be used as long as it can implement a message transfer function between OFCs.
  • a mobile phone terminal, a smart phone, a tablet terminal, a personal computer, a game device, a mobile router, and the like with a built-in switch function for exchanging packets with an installed application can be used.
  • the second control device is a control device that operates as a standby system of the first control device, A communication system in which the second control device starts operating as an active system when receiving a request message for switching to the standby system from the first control device via the communication device.
  • the first control device and the second control device are connected via a management network, A communication system that starts communication via the communication device when a failure occurs in the management network.
  • a plurality of control devices operating as a standby system of the first control device are connected, When a switching request message to the standby system is received from the first control device via the communication device, a control device having a predetermined high priority among the plurality of control devices starts operating as an active system. Communications system.
  • sixth to twelfth embodiments can be developed into the second to fifth embodiments as in the first embodiment.
  • L2SW Layer 2 switch
  • Communication device 21 OFS 30A First control device 30B Second control device 31A to 31C OFC_A, OFC_B, OFC_C 211 Message processing unit 212 Packet processing unit 311A to 311C Status information storage unit 312A to 312C Message transmission / reception unit

Landscapes

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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

通信システム、制御装置、通信装置、情報中継方法及びプログラム
　（関連出願についての記載）
　本発明は、日本国特許出願：特願２０１２－０６２２２２号（２０１２年３月１９日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、通信システム、制御装置、通信装置、情報中継方法及びプログラムに関し、特に、通信装置を制御する制御装置が配置された通信システム、制御装置、通信装置、情報中継方法及びプログラムに関する。
　近年、オープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている（特許文献１～２、非特許文献１～３参照）。オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散、最適化を行うものである。中継装置として機能するオープンフロースイッチは、制御装置と位置付けられるオープンフローコントローラとの通信用のセキュアチャネルを備え、オープンフローコントローラから適宜追加または書き換え指示されるフローテーブルに従って動作する。フローテーブルには、フロー毎に、パケットヘッダと照合するマッチングルール（ヘッダフィールド）と、フロー統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）と、マッチングルール（ヘッダフィールド）に適合するパケットに適用する処理内容を定義したインストラクション（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）と、の組が定義される（非特許文献２の「４．１　Ｆｌｏｗ　Ｔａｂｌｅ」以下参照）。
　例えば、オープンフロースイッチは、パケットを受信すると、フローテーブルから、受信パケットのヘッダ情報に適合するマッチングルールを持つエントリを検索する。検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つかった場合、オープンフロースイッチは、フロー統計情報（カウンタ）を更新するとともに、受信パケットに対して、当該エントリのアクションフィールドに記述された処理内容（指定ポートからのパケット送信、フラッディング、廃棄等）を実施する。一方、前記検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つからなかった場合、オープンフロースイッチは、セキュアチャネルを介して、オープンフローコントローラに対して受信パケットを転送し、受信パケットの送信元・送信先に基づいたパケットの経路の決定を依頼し、これを実現するフローエントリを受け取ってフローテーブルを更新する。このように、オープンフロースイッチは、フローテーブルに格納されたエントリを処理規則として用いてパケット転送を行っている。
　特許文献２には、ネットワーク（ＮＷ）機器と非対応ネットワーク（ＮＷ）機器が混在する環境において、コントローラ間の通信を伴わずに、経路情報（オープンフロースイッチに設定されるフローテーブルのエントリ）のリストを付加したパケットを利用して、すべてのネットワーク（ＮＷ）機器に対して経路情報を設定する方法が提案されている。特許文献１の段落００２９以下には、データセンタのような大規模ネットワークにおいて、オープンフローを適用し、ネットワーク内のすべてのネットワーク（ＮＷ）機器の管理を、複数のコントローラが分担する構成が紹介されている（図４も参照）。
国際公開第２００８／０９５０１０号 特開２０１１－１６６７０４号公報
Ｎｉｃｋ　ＭｃＫｅｏｗｎほか７名、"ＯｐｅｎＦｌｏｗ：　Ｅｎａｂｌｉｎｇ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃａｍｐｕｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年２月１４日検索］、インターネット〈URL: http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ　Ｓｗｉｔｃｈ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ"　Ｖｅｒｓｉｏｎ　１．１．０　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　（Ｗｉｒｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　０ｘ０２）、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年２月１４日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ　Ｓｗｉｔｃｈ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ"　Ｖｅｒｓｉｏｎ　１．０．０　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　（Ｗｉｒｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　０ｘ０１）、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年２月１４日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf〉
　以下の分析は、本発明によって与えられたものである。特許文献２のように、複数のオープンフローコントローラ（以下、「ＯＦＣ」と記す。）でオープンフロースイッチ（以下、「ＯＦＳ」と記す。）を管理している場合、特許文献２の段落００３５に記載されているように、ＯＦＣの間で同期を取る必要がある。特許文献２では、フローテーブルの更新指示に対する応答により同期を取ることが記載されているが、その他、複数のＯＦＣが現用系とスタンバイ系として動作する構成においても、ＯＦＣ間で自装置の動作状態を表す状態情報等を交換し同期を取る必要がある。
　しかしながら、上記したＯＦＣ間のネットワークに障害が発生し、疎通不可となった場合、ＯＦＣ間で情報交換ができなくなり、ＯＦＣ間で同期をとることができなくなってしまうという問題点がある。
　この点、特許文献２では、特定のＮＷ機器（ＯＦＳに相当）またはコントローラを介して、後段のＮＷ機器の経路情報を転送することが記載されているに止まり、コントローラ間のネットワークに障害が発生すること等は想定されていない。なお、特許文献２で、コントローラ間の通信を伴わずにやり取りされるのは経路情報の設定指示の一部である。
　本発明は、複数の制御装置間の連携動作に必要な情報を授受するための通信手段を提供する通信システム、制御装置、通信装置、情報中継方法及びプログラムを提供することを目的とする。
　第１の視点によれば、制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置と、前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する第１の制御装置と、前記第１の制御装置と連携して動作する第２の制御装置とを含み、前記第１の制御装置は、前記通信装置を介して、前記第２の制御装置に対して、前記第１、第２の制御装置間の連携動作に必要な情報を送信する通信システムが提供される。
　第２の視点によれば、制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置を含むネットワークに接続され、前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する制御手段と、前記通信装置を介して、自装置と連携して動作する第２の制御装置に対して、自装置と前記第２の制御装置間の連携動作に必要な情報を送信する情報送信手段とを備えた第１の制御装置が提供される。
　第３の視点によれば、制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置と、前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する第１の制御装置と、を含むネットワークに接続され、前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する制御手段と、前記通信装置を介して、前記第１の制御装置から、前記第１の制御装置と自装置間の連携動作に必要な情報を受信する情報受信手段とを備え、前記第１の制御装置と連携して動作する第２の制御装置が提供される。
　第４の視点によれば、前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する複数の制御装置の一の制御装置から、前記複数の制御装置間の連携動作に必要な情報を受信する手段と、前記複数の制御装置の他の制御装置に対し、前記複数の制御装置間の連携動作に必要な情報を送信する手段とを備えた通信装置が提供される。
　第５の視点によれば、制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置と、前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する第１の制御装置と、前記第１の制御装置と連携して動作する第２の制御装置とを含むネットワークにおいて、前記通信装置が、前記第１の制御装置から、前記第１、第２の制御装置間の連携動作に必要な情報を受信するステップと、前記通信装置が、前記第２の制御装置に対して、前記第１、第２の制御装置間の連携動作に必要な情報を転送するステップと、を含む情報中継方法が提供される。本方法は、制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置という、特定の機械に結びつけられている。
　第６の視点によれば、上記した第１、第２の制御装置および通信装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な（非トランジエントな）記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
　本発明によれば、複数の制御装置間における両者の連携動作に必要な情報を授受する手段が提供される。
本発明の一実施形態を説明するための図である。 本発明の一実施形態を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の通信システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の通信システムの各装置の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態のＯＦＣ－ＯＦＳ間で送受信される同期メッセージの構成を示す図である。 図５の同期メッセージの各フィールドの内容を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の通信システムの動作を表したシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態の通信システムの動作を説明するための図である。 図８の続図である。 図９の続図である。 図１０の続図である。 図１１の続図である。 図１２の続図である。
　はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
　本発明は、その一実施形態において、図１に示すように、連携して動作する第１、第２制御装置３０Ａ、３０Ｂと、第１、第２制御装置３０Ａ、３０Ｂのいずれかから設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置２０とを含む構成にて実現できる。
　より具体的には、前記第１制御装置３０Ａが、通信装置２０に対して、第１、第２制御装置間の連携動作に必要な情報を送信する。前記第１、第２制御装置間の連携動作に必要な情報とは、上記した特許文献２のような管理下の通信装置やＯＦＳの制御情報の設定状態でもよいし、例えば、図１に示すように、第１制御装置が現用系で動作していることを示す状態情報（図１の「３０Ａ＝ＡＣＴ」）であってもよい。
　そして、図２に示すように、通信装置２０は、前記第２の制御装置３０Ｂに対して、前記第１、第２制御装置間の連携動作に必要な情報を転送する。第２制御装置３０Ｂは受信した第１、第２制御装置間の連携動作に必要な情報に基づいて処理を実行する。例えば、管理下の通信装置やＯＦＳの制御情報の設定状態を受信した場合、第２制御装置３０Ｂは、自装置側の通信装置やＯＦＳの制御情報の設定状態を更新し同期を取る。また、例えば、状態情報（図１の「３０Ａ＝ＡＣＴ」）を受信した場合、自装置側で把握している第１制御装置３０Ａの状態情報を更新する。
　以上のように、第１、第２制御装置３０Ａ、３０Ｂ間で直接データを授受しなくとも、両者の連携動作に必要な情報を授受することが可能となる。その理由は、制御対象の通信装置を介して、前記連携動作に必要な情報を中継するように構成したことにある。なお、第１制御装置３０Ａが、通信装置２０に、情報の送信を指示する仕組みとしては、非特許文献２に記載されているオープンフロープロトコルのＰａｃｋｅｔ－Ｏｕｔメッセージや非特許文献３のベンダ定義メッセージを用いることで実現可能である。
［第１の実施形態］
　続いて、複数のＯＦＣ間での状態同期に適用した本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の通信システムの構成を表した図である。図３を参照すると、連携動作する３台のＯＦＣ（ＯＦＣ＿Ａ、ＯＦＣ＿Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ）３１Ａ～３１Ｃと、これらＯＦＣのうち現用系のＯＦＣによって制御されるＯＦＳ２１とが示されている。
　ＯＦＣ＿Ａ、ＯＦＣ＿Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ａ～３１Ｃのうち、いずれか一つのＯＦＣが現用系（ＡＣＴ）として動作し、ＯＦＳ２１を制御する。また、他のＯＦＣは、スタンバイ系（ＳＢＹ）として待機する。また、ＯＦＣ＿Ａ、ＯＦＣ＿Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ａ～３１Ｃは、レイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）１１を介して管理用ネットワークに接続されている。ＯＦＣ＿Ａ、ＯＦＣ＿Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ａ～３１Ｃは、この管理用ネットワークを介して、他のＯＦＣと同期メッセージやその他制御メッセージの授受を行う。また、ＯＦＣ＿Ａ、ＯＦＣ＿Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ａ～３１Ｃは、管理用ネットワークに障害が発生している場合、ＯＦＳ２１を介して、他のＯＦＣと同期メッセージやその他制御メッセージの授受を行う。図３の例では、ＯＦＣ＿Ａ３１Ａが、現用系（ＡＣＴ）として動作しており、ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ｃは、スタンバイ系（ＳＢＹ）として待機している状態にある。
　図４は、図３に示された各装置の詳細構成を表したブロック図である（Ｌ２ＳＷは省略）。図４を参照すると、ＯＦＣ＿Ａ３１Ａは、自装置を含む他のＯＦＣの動作状態を記憶する状態情報記憶部３１１Ａと、少なくとも自装置の動作状態を含む同期メッセージを他のＯＦＣと送受信するメッセージ送受信部３１２Ａとを備えている。ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ｃは、上記ＯＦＣ＿Ａ３１Ａと同様の構成であるため説明を省略する。
　ＯＦＳ２１は、ＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃから同期メッセージを受信すると、他のＯＦＣへの同期メッセージの転送を行うメッセージ処理部２１１と、ＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃから設定されたフローエントリに従って受信パケットを処理するパケット処理部２１２とを備えて構成される。また、メッセージ処理部２１１は、現用系（ＡＣＴ）のＯＦＣに対するフローエントリの設定要求（Ｐａｃｋｅｔ－Ｉｎ）やＯＦＣから送信されたフローエントリの設定等の通常のＯＦＳとＯＦＣ間のメッセージ送受信も行う。なお、図３、図４では、１台のＯＦＳのみを示しているが、複数のＯＦＳが接続されていてもよい。
　なお、図４に示したＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃ、ＯＦＳ２１は、非特許文献１～３に記載されたオープンフローコントローラ、オープンフロースイッチをベースに、上記したメッセージ転送機能を追加することで実現できる。
　また、図４に示したＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃ、ＯＦＳ２１の各部（処理手段）は、これらの装置を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、上記した各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。
　図５は、上記ＯＦＳ２１のメッセージ処理部２１１経由で、ＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃ間で授受される同期メッセージの構成を示す図である。図５を参照すると、メッセージ本体に、ベンダ（Ｖｅｎｄｏｒ）ヘッダ、ＯｐｅｎＦｌｏｗヘッダ（オープンフローヘッダ）を追加した構成となっている。
　図６は、図５の各ヘッダ内情報を説明するための図である。ＯｐｅｎＦｌｏｗヘッダのＶｅｒｓｉｏｎ～Ｖｅｎｄｏｒフィールド及びＶｅｎｄｏｒヘッダは、非特許文献３の４１頁「５．５．４　Ｖｅｎｄｏｒ」項にて説明されているＶｅｎｄｏｒ定義メッセージに従った構成となっている。本実施形態では、ＶｅｎｄｏｒヘッダのＴｙｐｅ１フィールドにメッセージ体系を示す識別子を格納し、Ｔｙｐｅ２フィールドにメッセージ種別を表すメッセージ識別子を格納できるようになっている。また、メッセージ本体には、送信元ＯＦＣのＩＰアドレスと、レイヤ４ポート番号に続いて同期メッセージ本文を格納できるようになっている。
　図５、図６のような同期メッセージを用いることにより、非特許文献２、３のオープンフローの基本構成を変更せずに、ＯＦＳを介してメッセージ転送機能を実現することができる。もちろん、図５、図６の例に限られず、その他の構成のメッセージを用いることもできる。例えば、図５、図６の例では、宛先のＯＦＣは指定せず、ＯＦＳにて接続されているＯＦＣに転送するものとしているが、送信元のＯＦＣが同期メッセージの送信先のＯＦＣを指定することとしてもよい。
　続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図７は、本発明の第１の実施形態の通信システムの動作を表したシーケンス図である。図３のＯＦＣ＿Ａ３１ＡとＬ２ＳＷ１１間に障害が発生し、管理用ネットワークでの同期メッセージが送信できなくなるなどの所定の条件が成立すると、ＯＦＣ＿Ａ３１Ａは、ＯＦＳ２１に対して、同期メッセージを送信する（ステップＳ００１）。
　ＯＦＳ２１は、同期メッセージを受信すると、そのヘッダ情報をチェックする（ステップＳ００２）。具体的には、受信したメッセージが図５、図６に示すような規定のヘッダ（特に、ＶｅｎｄｏｒヘッダのＴｐｙｅ１、Ｔｙｐｅ２）が付加された同期メッセージであるかを検査する。
　前記チェックの結果、同期メッセージでない、通常の制御メッセージ（例えば、Ｆｌｏｗ－ｍｏｄ、Ｐａｃｋｅｔ－Ｏｕｔ等）であった場合（ステップＳ００３のＮｏ）、ＯＦＳ２１は、その制御メッセージに従って処理を行う（ステップＳ００４）。
　一方、前記チェックの結果、同期メッセージであることが確認できた場合（ステップＳ００３のＹｅｓ）、ＯＦＳ２１は、同期メッセージをＯＦＳ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＳ＿Ｃ３１Ｃに対して、転送する（ステップＳ００５）。なお、ステップＳ００５の時点でＯＦＳ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＳ＿Ｃ３１Ｃとの接続が確立していない場合には、ＯＦＳ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＳ＿Ｃ３１Ｃとの接続を待つようにすればよい。
　ＯＦＳ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＳ＿Ｃ３１Ｃは、同期メッセージを受信すると、それぞれ自装置の状態情報記憶部３１１Ｂ、３１１Ｃの内容を更新する（ステップＳ００６）。
　以上のように、本実施形態によれば、ＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃ間を繋ぐネットワークで障害が発生しても、ＯＦＳ２１経由でＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃ間の状態情報を交換することが可能になる。その理由は、ＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃ間がＯＦＳ２１に対して同期メッセージを送信し、受信したＯＦＳ２１は同期メッセージを受信したＯＦＣ３１Ａ以外のＯＦＣ３１Ｂ、３１Ｃに対して同期メッセージを転送するよう構成したことにある。
［第２の実施形態］
　続いて、上記したＯＦＣ間で対話的にメッセージを交換して現用系として動作するＯＦＣを切り替えるようにした第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態は、上記した第１の実施形態と同様の構成にて実施可能であるので、以下、その動作上の相違点を中心に説明する。また、以下の説明では、ＯＦＣ＿Ａ３１Ａ、ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ｃの順で、ＯＦＣの切替順位（優先順位）が定められているものとする。
　図８～図１３は、本発明の第２の実施形態の動作を説明するための図である。図８は、図３と同様の構成において、現用系（ＡＣＴ）として動作しているＯＦＣ＿Ａ３１ＡとＬ２ＳＷ１１間に障害が発生した状態を示している（ステップＳ２０１）。上記障害発生を検出すると、ＯＦＣ＿Ａ３１Ａは、ＯＦＳ２１に対して、切替要求メッセージを送信する（ステップＳ２０２）。この切替要求メッセージは、現用系（ＡＣＴ）として動作しているＯＦＣ＿Ａ３１Ａが、他のスタンバイ状態で待機しているＯＦＣに、現用系（ＡＣＴ）として動作を要求するメッセージである。なお、切替要求メッセージは、図５、図６に示した同期メッセージと同様の構成のメッセージとすることができる（メッセージ本文と、必要に応じてＶｅｎｄｏｒヘッダのＴｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２フィールドを変更する。）。
　前記切替要求メッセージを受信したＯＦＳ２１は、第１の実施形態における同期メッセージの確認と同様の確認処理を行う。前記確認の結果、切替要求メッセージであることが確認されると、ＯＦＳ２１は、図９に示すように、送信元のＯＦＣ以外、即ち、ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ｃに対し、切替要求メッセージを転送する（ステップＳ２０３）。
　ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂは、切替要求メッセージを受信すると、自装置の切替順位（優先順位）が次位であることを認識し、ＯＦＣ＿Ａ３１Ａに対して、自装置が現用系（ＡＣＴ）として動作可能であることを伝える応答メッセージ（３１Ｂ：ＡＣＴ＿ＯＫ）を作成する。ここでも、管理用ネットワークは不通であるので、ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂは、図１０に示すように、切替要求メッセージの送信元のＯＦＳ２１に対して、応答メッセージを送信する（ステップＳ２０４）。
　前記応答メッセージを受信したＯＦＳ２１は、第１の実施形態における同期メッセージの確認と同様の確認処理を行う。前記確認の結果、応答メッセージであることが確認されると、ＯＦＳ２１は、図１１に示すように、送信元のＯＦＣ以外、即ち、ＯＦＣ＿Ａ３１Ａ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ｃに対し、応答メッセージを転送する（ステップＳ２０５）。
　前記応答メッセージを受信したＯＦＣ＿Ａ３１Ａは、自装置に代わってＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂが現用系（ＡＣＴ）として動作可能であることを確認すると、図１２に示すように、ＯＦＳ２１に対して、受信確認メッセージ（ＡＣＫ）を送信する（ステップＳ２０６）。また、ＯＦＣ＿Ａ３１Ａは、現用系（ＡＣＴ）からスタンバイ系（ＳＢＹ）に動作モードを切り替える（ステップＳ２０７）。
　前記受信確認メッセージ（ＡＣＫ）を受信したＯＦＳ２１は、第１の実施形態における同期メッセージの確認と同様の確認処理を行う。前記確認の結果、受信確認メッセージ（ＡＣＫ）であることが確認されると、ＯＦＳ２１は、図１３に示すように、送信元のＯＦＣ以外、即ち、ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ３１Ｃに対し、応答メッセージを転送する（ステップＳ２０８）。前記受信確認メッセージ（ＡＣＫ）を受信すると、ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂは、スタンバイ系（ＳＢＹ）から現用系（ＡＣＴ）に動作モードを切り替える（ステップＳ２０９）。以降は、ＯＦＣ＿Ｂ３１Ｂが、現用系（ＡＣＴ）のＯＦＣとして動作してＯＦＳ２１を制御する。また、ＯＦＣ３１Ａ～３１Ｃは、第１の実施形態と同様に、同期メッセージの交換を行うようにしてもよい。
　以上のように、本発明は、同期メッセージの送信に止まらず、ＯＦＣ間の対話的なメッセージ交換にも適用できる。また、ＯＦＣで授受する情報も上記した切替要求メッセージ等に限られず、ＯＦＣ間の連携動作に必要な情報の送受信に適用することが可能である。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、上記した各実施形態では、非特許文献１～３のオープンフローをベースとした構成を用いるものとして説明したが、その他同様の仕組みを持つ集中制御型の通信システムにも適用することが可能である。
　また、上記した各実施形態では、通信装置の例として、非特許文献２、３のＯＦＳを用いた例を挙げて説明したが、ＯＦＣから設定される制御情報に基づくパケット処理機能と、上記したＯＦＣ間のメッセージ転送機能とを実装可能な機器であれば、ＯＦＳ以外の機器でもよい。例えば、搭載アプリケーションとのパケット授受を担うスイッチ機能を内蔵した携帯電話端末、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、モバイルルータなどが挙げられる。
　最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
［第１の形態］
　（上記第１の視点による通信システム参照）
［第２の形態］
　第１の形態の通信システムにおいて、
　前記第１、第２の制御装置間の連携動作に必要な情報は、前記第１の制御装置の動作状態を示す状態情報である通信システム。
［第３の形態］
　第１又は第２の形態の通信システムにおいて、
　前記第２の制御装置は、前記第１の制御装置のスタンバイ系として動作する制御装置であり、
　前記通信装置を介して前記第１の制御装置からスタンバイ系への切替要求メッセージを受信した場合、前記第２の制御装置は、現用系として動作を開始する通信システム。
［第４の形態］
　第１から第３いずれか一の形態の通信システムにおいて、
　前記第１の制御装置と前記第２の制御装置とは、管理用のネットワークを介して接続されており、
　前記管理用のネットワークに障害が発生した場合に、前記通信装置を介した通信を開始する通信システム。
［第５の形態］
　第１から第４いずれか一の形態の通信システムにおいて、
　前記第１の制御装置のスタンバイ系として動作する複数の制御装置が接続され、
　前記通信装置を介して前記第１の制御装置からスタンバイ系への切替要求メッセージを受信した場合、前記複数の制御装置の中から予め定めた優先順位の高い制御装置が現用系として動作を開始する通信システム。
［第６の形態］
　（上記第２の視点による第１の制御装置参照）
［第７の形態］
　（上記第３の視点による第２の制御装置参照）
［第８の形態］
　（上記第４の視点による通信装置参照）
［第９の形態］
　（上記第５の視点による情報中継方法参照）
［第１０～第１２の形態］
　（上記第６の視点による各装置のプログラム参照）
　なお、上記第６～第１２の形態は、第１の形態と同様に、第２～第５の形態に展開することが可能である。
　なお、上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
　１１　レイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）
　２０　通信装置
　２１　ＯＦＳ
　３０Ａ　第１制御装置
　３０Ｂ　第２制御装置
　３１Ａ～３１Ｃ　ＯＦＣ＿Ａ、ＯＦＣ＿Ｂ、ＯＦＣ＿Ｃ
　２１１　メッセージ処理部
　２１２　パケット処理部
　３１１Ａ～３１１Ｃ　状態情報記憶部
　３１２Ａ～３１２Ｃ　メッセージ送受信部

Claims (10)

  1. 　制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置と、
    　前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する第１の制御装置と、
    　前記第１の制御装置と連携して動作する第２の制御装置とを含み、
    　前記第１の制御装置は、前記通信装置を介して、前記第２の制御装置に対して、前記第１、第２の制御装置間の連携動作に必要な情報を送信すること、
    　を特徴とする通信システム。
  2. 　前記第１、第２の制御装置間の連携動作に必要な情報は、前記第１の制御装置の動作状態を示す状態情報である請求項１の通信システム。
  3. 　前記第２の制御装置は、前記第１の制御装置のスタンバイ系として動作する制御装置であり、
    　前記通信装置を介して前記第１の制御装置からスタンバイ系への切替要求メッセージを受信した場合、前記第２の制御装置は、現用系として動作を開始する請求項１又は２の通信システム。
  4. 　前記第１の制御装置と前記第２の制御装置とは、管理用のネットワークを介して接続されており、
    　前記管理用のネットワークに障害が発生した場合に、前記通信装置を介した通信を開始する請求項１から３いずれか一の通信システム。
  5. 　前記第１の制御装置のスタンバイ系として動作する複数の制御装置が接続され、
    　前記通信装置を介して前記第１の制御装置からスタンバイ系への切替要求メッセージを受信した場合、前記複数の制御装置の中から予め定めた優先順位の高い制御装置が現用系として動作を開始する請求項１から４いずれか一の通信システム。
  6. 　制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置を含むネットワークに接続され、
    　前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する制御手段と、
    　前記通信装置を介して、自装置と連携して動作する第２の制御装置に対して、自装置と前記第２の制御装置間の連携動作に必要な情報を送信する情報送信手段とを備えたこと、
    　を特徴とする第１の制御装置。
  7. 　制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置と、
    　前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する第１の制御装置と、を含むネットワークに接続され、
    　前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する制御手段と、
    　前記通信装置を介して、前記第１の制御装置から、前記第１の制御装置と自装置間の連携動作に必要な情報を受信する情報受信手段とを備え、
    　前記第１の制御装置と連携して動作する第２の制御装置。
  8. 　前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する複数の制御装置の一の制御装置から、前記複数の制御装置間の連携動作に必要な情報を受信する手段と、
    　前記複数の制御装置の他の制御装置に対し、前記複数の制御装置間の連携動作に必要な情報を送信する手段とを備えた通信装置。
  9. 　制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置と、
    　前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する第１の制御装置と、
    　前記第１の制御装置と連携して動作する第２の制御装置とを含むネットワークにおいて、
    　前記通信装置が、前記第１の制御装置から、前記第１、第２の制御装置間の連携動作に必要な情報を受信するステップと、
    　前記通信装置が、前記第２の制御装置に対して、前記第１、第２の制御装置間の連携動作に必要な情報を転送するステップと、を含む情報中継方法。
  10. 　制御装置から設定された制御情報に従ってパケットを処理する通信装置に搭載されたコンピュータに実行させるプログラムであって、
    　前記通信装置に前記制御情報を設定することにより前記通信装置を制御する複数の制御装置の一の制御装置から、前記複数の制御装置間の連携動作に必要な情報を受信する処理と、
    　前記複数の制御装置の他の制御装置に対し、前記複数の制御装置間の連携動作に必要な情報を送信する処理とを実行させるプログラム。
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