Узел связи, система связи, устройство управления, способ пересылки пакета и программа

Изобретение относится к области связи. Технический результат - уменьшение количества записей, хранимых в узле связи, и уменьшение нагрузки на устройство управления в сети централизованного управления. Для этого осуществляющее связь устройство содержит первую таблицу с первой записью с условием соответствия, которое включает в себя, по меньшей мере, адрес получателя и соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего условию соответствия; вторую таблицу со второй записью с предварительно определенным условием соответствия; блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве условия соответствия и получателя вывода, соответственно, в первой таблице; и блок обработки пакета, который пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц. Блок обработки пакета широковещательно передает принятый пакет согласно третьей записи, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001]

Ссылка на родственную заявку

Настоящее изобретение основано на заявке на патент Японии № 2012-224713, поданной 10 октября 2012, и испрашивает ее приоритет, раскрытие которой включено в данный документ во всей своей полноте посредством ссылки.

Настоящее изобретение относится к узлу связи, системе связи, устройству управления, способу пересылки пакета и программе, и к узлу связи, системе связи, устройству управления, способу пересылки пакета и программе, центрально управляемыми устройством управления.

Уровень техники

[0002]

В последние годы была предложена технология под названием OpenFlow (открытый поток) (см. непатентные источники 1 и 2). В OpenFlow связь интерпретируется в качестве сквозного потока, а также осуществляется управление трактом, восстановление после неисправностей, балансировка нагрузки и оптимизация для каждого потока. Коммутатор OpenFlow, описанный в непатентном источнике 2, содержит защищенный канал для осуществления связи с контроллером OpenFlow и функционирует согласно таблице потоков, надлежащим образом пополняемой или переписываемой контроллером OpenFlow. В таблице потоков набор условий соответствия (Полей Соответствия (Match Fields)), соответствующих заголовку пакета, статистика по потокам (Счетчики (Counters)) и Команды (Instructions), задающие содержимое обработки, задаются для каждого потока (см. раздел «4.1 Таблица потоков» («4.1 Flow Table») в непатентном источнике 2).

[0003]

Например, после приема пакета, коммутатор OpenFlow осуществляет поиск записи, имеющей условие соответствия (см. «4.3 Поля Соответствия» («4.3 Match Fields») в непатентном источнике 2), которое соответствует информации заголовка принятого пакета в таблице потоков. Когда запись, соответствующая принятому пакету, найдена в результате поиска, коммутатор OpenFlow обновляет статистику по потокам (Счетчики (Counters)) и выполняет содержимое обработки (передачу пакета из обозначенного порта, лавинную рассылку, отбрасывание и т.д.), записанное в поле команды записи, над принятым пакетом. С другой стороны, когда запись, соответствующая принятому пакету, не найдена в результате поиска, то коммутатор OpenFlow запрашивает у контроллера OpenFlow установку записи через защищенный канал, передавая запрос (сообщение Packet-In (Входящего Пакета)) для передачи информации управления для обработки принятого пакета. Коммутатор OpenFlow принимает запись потока, которая задает содержимое обработки и обновляет таблицу потоков. Как уже описано, коммутатор OpenFlow пересылает пакеты с использованием записей, сохраненных в таблице потоков в качестве информации управления.

[0004]

Непатентный источник 1

Ник Маккиоун и другие: «OpenFlow: Внедрение инноваций в университетских сетях» (Nick McKeown, et. al. «OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks»), [находится в сети Интернет], [найдено 4 октября 2012], адрес в Интернете <URL: http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf>

Непатентный источник 2

«Спецификация коммутатора OpenFlow», Реализованная версия 1.1.0 (Проводной Протокол 0x02) («OpenFlow Switch Specification,» Version 1.1.0 Implemented (Wire Protocol 0x02)), [находится в сети Интернет], [найдено 4 октября 2012], адрес в Интернете <URL: http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf>.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005]

Посредством настоящего изобретения выполняется следующий анализ. Дополнительно, каждое раскрытие процитированных литературных источников включено в данный документ посредством ссылки на них. В сети централизованного управления, представленной технологией OpenFlow в непатентных источниках 1 и 2, для каждого дополнительного потока в узле связи, таком как коммутатор на тракте, должна быть установлена запись. В результате существует проблема, заключающаяся в том, что количество записей для потоков увеличивается в ответ на увеличение соединительных выводов и получателей сообщений, увеличивая нагрузку на устройство 20 управления.

[0006]

В дополнение к увеличению нагрузки на контроллер (устройство управления) увеличение количества записей, хранимых в каждом узле связи, увеличивает количество времени, которое требуется для поиска записи в узле связи, влияя на скорость реагирования. Схожим образом увеличение количества записей, хранимых в каждом узле связи, увеличивает нагрузку на устройство 20 управления, которое управляет узлами связи. Поэтому, существует потребность в сведении количества записей, хранимых в узле связи, к минимуму.

[0007]

Задача настоящего изобретения состоит в предоставлении узла связи, системы связи, устройства управления, способа пересылки пакета и программы, способствующих уменьшению количества записей, хранимых в узле связи, и уменьшению нагрузки на устройство управления в сети централизованного управления.

[0008]

Согласно первому варианту выполнения предложен узел связи, содержащий первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя по меньшей мере адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего условию соответствия; вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая условие соответствия, установленное предварительно определенным устройством управления; блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве условия соответствия и получателя вывода, соответственно, в первой таблице; и блок обработки пакета, который пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц, и который широковещательно передает принятый пакет согласно третьей записи, установленной устройством управления, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена по меньшей мере в одной из упомянутых первой и второй таблиц.

[0009]

Согласно второму варианту выполнения предложена система связи, включающая в себя множество узлов связи, которые содержат первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя по меньшей мере адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего условию соответствия; вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая предварительно определенное условие соответствия; блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве условия соответствия и получателя вывода, соответственно, в первой таблице; и блок обработки пакета, который пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц, и который широковещательно передает принятый пакет согласно третьей записи, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена по меньшей мере в одной из упомянутых первой и второй таблиц; и устройство управления, которое рассчитывает тракт широковещательной передачи в сети, составленной множеством узлов связи, и которое устанавливает записи, по меньшей мере, во вторых таблицах узлов связи согласно тракту широковещательной передачи.

[0010]

Согласно третьему варианту выполнения предложено устройство управления, устанавливающее записи в таблицах узлов связи.

[0011]

Согласно четвертому варианту выполнения предложен способ пересылки пакета, включающий в себя этап, на котором обеспечивают узел связи, который содержит первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя по меньшей мере адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего условию соответствия; вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая предварительно определенное условие соответствия; блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве условия соответствия и получателя вывода, соответственно, в первой таблице; и блок обработки пакета, который пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц; и этап, на котором предписывают узлу связи широковещательно передавать принятый пакет согласно третьей записи, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена по меньшей мере в одной из упомянутых первой и второй таблиц. Способ привязан к конкретной машине, которая является упомянутым узлом связи, который обрабатывает принятый пакет согласно записи, имеющей условие соответствия, которое соответствует принятому пакету.

[0012]

Согласно пятому варианту выполнения предложена программа, предписывающая компьютеру, встроенному в узел связи, который содержит первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя по меньшей мере адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего условию соответствия; вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая предварительно определенное условие соответствия; блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве условия соответствия и получателя вывода, соответственно, в первой таблице; и блок обработки пакета, исполнять процесс передачи пакета получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблицах; и процесс широковещательной передачи принятого пакета согласно третьей записи, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена по меньшей мере в одной из упомянутых первой и второй таблицах. Дополнительно, данная программа может быть сохранена в считываемом компьютером (постоянном) носителе информации. Другими словами, настоящее изобретение может быть реализовано в качестве компьютерного программного продукта.

[0013]

Согласно настоящему изобретению может быть уменьшено количество записей, хранимых в узле связи, и нагрузка на устройство управления в сети централизованного управления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014]

На Фиг. 1 показана схема, изображающая конфигурацию примерного варианта осуществления.

На Фиг. 2 показана схема для объяснения процесса функционирования примерного варианта осуществления.

На Фиг. 3 показана схема, изображающая конфигурацию системы связи первого примерного варианта осуществления.

На Фиг. 4 показана блок-схема, изображающая подробную конфигурацию узла связи первого примерного варианта осуществления.

На Фиг. 5 показана схема для объяснения процесса (поиск топологии) в первом примерном варианте осуществления.

На Фиг. 6 показана схема для объяснения процесса (расчета тракта) в первом примерном варианте осуществления.

На Фиг. 7 показана схема для объяснения процесса (изучение получателя) в первом примерном варианте осуществления.

На Фиг. 8 показана схема для объяснения процесса (пересылка пакета) в первом примерном варианте осуществления.

На Фиг. 9 показана схема для объяснения процесса (восстановление после неисправности) в первом примерном варианте осуществления.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0015]

Прежде всего, со ссылкой на чертежи будет предоставлено краткое изложение существа примерного варианта осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что ссылочные обозначения на чертежах по сути даны каждому элементу исключительно в качестве примера для содействия удобному пониманию и не предназначены ограничивать настоящее изобретение до вариантов, изображенных на чертежах.

[0016]

Как показано на Фиг. 1, примерный вариант осуществления, раскрытый в настоящей заявке, может быть реализован с конфигурацией, которая включает в себя узел 10 связи, который содержит первую и вторую таблицы 11 и 12, блок 13 изучения получателя и блок 14 обработки пакета, и устройство 20 управления.

[0017]

В первой таблице 11 сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя по меньшей мере адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего условию соответствия. Во второй таблице 12 сохранена вторая запись, имеющая адрес источника в качестве условия соответствия. В данном случае предполагается, что устройство 20 управления обнаруживает то, что терминалы с A по C подсоединены, и что вторая запись, имеющая адреса терминалов с A по C в качестве адресов источников, установлена во второй таблице 12.

[0018]

Блок 13 изучения получателя регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве первой записи, в которой условие соответствия соотнесено с получателем вывода, в первой таблице 11.

[0019]

Блок 14 обработки пакета пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц 11 и 12, и широковещательно передает принятый пакет согласно третьей записи, установленной устройством 20 управления, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена по меньшей мере в одной из упомянутых первой и второй таблицах. Дополнительно, третья запись может быть сохранена во второй таблице 12 таким образом, что к ней применим более низкий приоритет по сравнению со второй записью, или она может быть сохранена в третьей таблице, к которой следует обращаться после второй таблицы 12.

[0020]

Например, как показано на Фиг. 2, в случае, при котором терминалы с A по C соединены с сетью, составленной множеством узлов 10 связи, терминал C передает пакет в терминал A. Пунктирные линии на Фиг. 2 обозначают тракты широковещательной передачи/многоадресной передачи (упоминаемые далее в качестве трактов BCMC), рассчитанные устройством 20 управления.

[0021]

Узел 10 связи принимает пакет от терминала C, но так как первая таблица 11 не имеет какой-либо записи, имеющей условие соответствия, соответствующее пакету от терминала C (поскольку пакет еще не был изучен), то узел 10 связи пересылает принятый пакет согласно третьей записи, которая реализует тракт широковещательной передачи, изображенный на Фиг. 2.

[0022]

При приеме пакета от терминала C в терминал A, который пересылается согласно тракту широковещательной передачи, блок 13 изучения получателя узла 10 связи на данном тракте пересылки регистрирует набор из источника (терминал C) и порта приема (порт приема пакета от терминала C) принятого пакета в качестве первой записи, имеющей данный набор в качестве условия соответствия и получателя вывода, в первой таблице 11.

[0023]

Затем, когда терминал, который принял широковещательный пакет, передает ответный пакет в терминал C, узел 10 связи определяет, что найдена первая запись, поскольку первая запись, имеющая адрес получателя терминала C в качестве условия соответствия и порт, который принял пакет от терминала C в качестве получателя вывода, зарегистрирована в первой таблице 11 осуществляющего связь устройства 10 в упомянутом тракте. Дополнительно, как уже описано, поскольку вторая запись, имеющая терминал A, источник, в качестве условия соответствия, зарегистрирована устройством 20 управления во второй таблице узла 10 связи, то осуществляющее связь устройство 10 определяет, что найдена вторая запись. В результате ответный пакет от терминала A в терминал C пересылается одноадресным образом в терминал C.

[0024]

В процессе пересылки блок 13 изучения получателя узла 10 связи регистрирует набор из источника (терминал A) и порта приема (порт приема пакета от терминала A) ответного пакета в качестве первой записи, имеющей данный набор в качестве условия соответствия и получателя вывода, в первой таблице 11. В результате последующие пакеты от терминала C в терминал A будут соответствовать первой и второй записям и будут пересылаться одноадресным образом.

[0025]

Как уже описано, процесс пересылки, такой как коммутация уровня 2, реализуется с использованием сети централизованного управления, и уменьшается как количество записей, хранимых в пересылающем узле в тракте, так и нагрузка на устройство 20 управления.

[0026]

1-ый примерный вариант осуществления

Далее со ссылкой на чертежи будет описан первый примерный вариант осуществления. На Фиг. 3 показана схема, изображающая конфигурацию системы связи первого примерного варианта осуществления. На Фиг. 3 изображена конфигурация, которая включает в себя узлы 1021-1024 связи, соединенные через линии связи передачи данных, и устройство 101 управления, которое управляет этими узлами 1021-1024 связи через линии управления. Дополнительно, терминал 1031 соединен с узлом 1021 связи, а терминал 1032 соединен с узлом 1024 связи.

[0027]

Устройство 101 управления рассчитывает тракт BCMC на основе топологии сети, составленной узлами 1021-1024 связи. Дополнительно, устройство 101 управления устанавливает запись, реализующую рассчитанные тракты BCMC, для узлов 1021-1024 связи с использованием протокола OpenFlow в непатентном источнике 2. Устройство 101 управления регистрирует запись для несовпадений в первых таблицах узлов 1021-1024 связи и регистрирует записи для распознавания известных источников передачи (записи с MAC источников) и записи для широковещательной передачи во второй таблице узлов 1021-1024 связи. Их содержимое будет описано более подробно совместно с подробной конфигурацией узлов 1021-1024 связи. Дополнительно, устройство 20 управления, описанное выше, может быть реализовано посредством использования в качестве основы контроллера OpenFlow в непатентных источниках 1 и 2 и с добавлением в него функций обработки записей, описанных далее.

[0028]

Терминалы 1031 и 1032 являются персональными компьютерами и различными мобильными терминалами, которые осуществляют связь через сеть, составленную узлами 1021-1024 связи.

[0029]

На Фиг. 4 показана блок-схема, изображающая подробную конфигурацию узла связи первого примерного варианта осуществления. Далее узлы 1021-1024 связи упоминаются в качестве «узла 102 связи», когда между ними не проводится различий.

[0030]

Как показано на Фиг. 4, узел 102 связи содержит блок 103 протокольного управления, который обменивается сообщениями управления с устройством 101 управления, порт 104 ввода, блок 105 хранения таблиц и порт 112 вывода. Следует отметить, что блок 13 изучения получателя и блок 14 обработки пакета, изображенные на Фиг. 1, опущены на Фиг. 4 с целью упрощения объяснения, а обработка пакета в узле 102 связи определяется результатами поиска в двух таблицах (Таблица 0 (обозначение 106), и Таблица 1 (обозначение 109)), хранимых в блоке 105 хранения таблиц. Дополнительно, узел 102 связи содержит функцию изучения при регистрации записи (запись MAC получателя), в которой адрес получателя соотнесен с портом вывода в Таблице 0 (обозначение 106) согласно принятому пакету.

[0031]

Блок 105 хранения таблиц хранит Таблицу 0 (обозначение 106), и Таблицу 1 (обозначение 109), которые обрабатываются конвейерным образом. При конвейерной обработке ко множеству таблиц обращение осуществляется в предварительно определенном порядке, условия соответствия записей в каждой таблице приводятся в соответствие, в то время как пакетные данные и метаданные переписываются по мере необходимости, и определяется по меньшей мере некоторое действие обработки (см «4.1.1 Конвейерная обработка» («4.1.1 Pipeline Processing») в непатентном источнике 2).

[0032]

В настоящем примерном варианте осуществления сначала перед Таблицей 1 (обозначение 109) осуществляется обращение к Таблице 0 (обозначение 106). Поэтому, когда порт 104 ввода принимает пакет, то поиск записи, имеющей условие соответствия, соответствующее принятому пакету, производится сначала в Таблице 0 (обозначение 106).

[0033]

В примере на Фиг. 4 Таблица 0 (обозначение 106) хранит запись 107 Dst MAC (MAC получателя) и запись 108 Miss-hit (Несовпадение).

[0034]

Запись 107 Dst MAC соответствует первой записи, описанной выше, и устанавливается блоком изучения получателя (не изображен на данном чертеже) узла 102 связи в течение процесса функционирования. Например, когда пакет, имеющий X в качестве MAC (Media Access Control (управление доступом к среде)) адреса (Src MAC) источника, Y в качестве MAC-адреса (Dst MAC) получателя, и Z в качестве VLAN ID (Virtual Local Area Network ID (идентификатор виртуальной локальной сети)) (упоминаемые далее в качестве {Src MAC: X, Dst MAC: Y, VID: Z}), принят портом A ввода, то блок изучения получателя узла связи добавляет следующую запись в Таблицу 0 (обозначение 106).

[0035]

Match condition:	Dst MAC=X and VID=Z
Instruction:	Write-Metadata=1
	Write-Action=(OUTPUT=A)
	Goto Table=1

(Условие соответствия:	Dst MAC=X и VID=Z)
Команда:	Записать - Метаданные=1)
	Записать - Действие=(ВЫВОД=A))
	Перейти к Таблице=1)

[0036]

В данном случае, в качестве метаданных, «Write - Metadata» («Записать - Метаданные») предписывает обработку по установлению флага «1», указывающего, что произошло совпадение с условием соответствия записи Dst MAC. Дополнительно, «Write-Action=(OUTPUT=A)» («Записать - Действие (ВЫВОД=A)») предписывает пересылку надлежащих пакетов с порта A в порт 112 вывода. Дополнительно, «Goto Table 1» («Перейти к Таблице=1») предписывает обратиться к Таблице 1 (обозначение 109) и произвести поиск записей.

[0037]

Запись 108 Miss-hit (Несовпадение) является записью (четвертая запись), установленной контроллером в начале процесса функционирования. Запись предписывает обращение к Таблице 1 (обозначение 109) и поиск записей, когда принятый пакет не совпадает ни с одной из изученных записей 107 Dst MAC.

[0038]

Дополнительно, в примере на Фиг. 4, Таблица 1 (обозначение 109) хранит запись 110 Src MAC и запись 111 широковещательной передачи.

[0039]

Запись Src MAC соответствует второй записи, описанной выше, и устанавливается устройством 101 управления в течение упомянутого процесса функционирования. Например, когда устройство 101 управления распознает местоположение пользователя (терминала) {пользователь, имеющий MAC-адрес Y и VID Z, соединен с портом B узла связи}, устройство 101 управления устанавливает следующую запись в узле 102 связи в качестве записи 110 Src MAC.

[0040]

Match condition: Metadata=1 and Inport=B and Src MAC=Y and VID=Z

Instruction: None

(Условие соответствия: Метаданные=1 и Порт ввода=B и Src MAC=Y и VID=Z

Команда: Нет)

[0041]

Как уже описано, вследствие установки записи 107 Dst MAC и записи 110 Src MAC узел 102 связи выполняет процесс одноадресной пересылки над пакетами, совпадающими с записью 107 Dst MAC и записью 110 Src MAC, с порта А, установленного в качестве «Write - Action» («Записать - Действие») в записи 107 Dst MAC.

[0042]

Дополнительно, любое одно или более из условий соответствия (Src MAC, Inport (порт ввода) и VID) записи 110 Src MAC может быть опущено. Когда ни одно из этих состояний не рассматривается в качестве условия соответствия, то устанавливается следующая запись 110 Src MAC.

[0043]

Match condition: Metadata=1

Instruction: None

(Условие соответствия: Метаданные=1

Команда: Нет)

[0044]

В данном случае, лишь факт того, что произошло совпадение с записью 107 Dst MAC, запускает одноадресную пересылку с порта А, установленного в записи 107 Dst MAC в качестве «Write - Action» («Записать - Действие»).

[0045]

Запись 111 широковещательной передачи является записью (третья запись), установленной контроллером в начале процесса функционирования. Запись 111 широковещательной передачи пересылает пакеты, которые не совпадают с записью 110 Src MAC, по тракту широковещательной передачи, установленному устройством 101 управления (включая случай, при котором не происходит совпадения с записью 107 Dst MAC, и флаг «1» не взведен в Metadata (Метаданных)).

[0046]

Как уже описано выше, блок обработки пакета (не изображен на данном чертеже) узла 102 связи продолжает обращаться по порядку к Таблице 0 (обозначение 106) и Таблице 1 (обозначение 109) блока 105 хранения таблиц и выводит пакет в определенный порт.

[0047]

Процесс функционирования блока обработки пакета (не изображен) узла 102 связи будет описан на конкретном примере. Ниже предполагается, что запись 107 Dst MAC и запись 110 Src MAC устанавлены в Таблице 0 (обозначение 106) и Таблице 1 (обозначение 109), следующим образом.

[0048]

Запись Dst MAC

Match condition:	Dst MAC=X and VID=Z
Instruction:	Write-Metadata=1
	Write-Action=(OUTPUT=A)
	Goto Table=1

(Условие соответствия:	Dst MAC=X и VID=Z)
Команда:	Записать - Метаданные=1)
	Записать - Действие=(ВЫВОД=A))

Перейти к Таблице=1)

[0049]

Запись Src MAC

Match condition: Metadata=1 and Inport=B and Src MAC=Y and VID=Z

Instruction: None

(Условие соответствия: Метаданные=1 и Порт ввода=B и Src MAC=Y и VID=Z

Команда: Нет)

[0050]

(1) Когда не происходит совпадения ни с записью 107 Dst MAC, ни с записью 110 Src MAC, то:

Блок обработки пакета (не изображен на данном чертеже) узла 102 связи осуществляет поиск записи, имеющей условие соответствия, которое соответствует пакету, принятому с порта B ввода в Таблице 0 (обозначение 106). Так как записи 107 Dst MAC не существует, то происходит совпадение с записью 108 Miss-hit, и поиск в Таблице 1 (обозначение 109) начинается без установления флага в Metadata (Метаданных). Поскольку запись 110 Src MAC, имеющая условие соответствия, которое соответствует принятому пакету, не присутствует в поиске в Таблице 1 (обозначение 109), то происходит совпадение с записью 111 широковещательной передачи, и пакет передается широковещательно.

[0051]

(2) Когда происходит совпадение с записью 107 Dst MAC, а совпадения с записью 110 Src MAC не происходит, то:

Блок обработки пакета (не изображен на данном чертеже) узла 102 связи осуществляет поиск записи, имеющей условие соответствия, которое соответствует пакету, принятому с порта B ввода в Таблице 0 (обозначение 106). Поскольку запись 107 Dst MAC, соответствующая принятому пакету, найдена, то блок обработки пакета (не изображен на данном чертеже) начинает поиск в Таблице 1 (обозначение 109) после исполнения содержимого поля команды (Write - Metadata=1, Write - Action (OUTPUT=A) (Записать - Метаданные=1, Записать - Действие (ВЫВОД=A))). Однако, в результате поиска в Таблице 1 (обозначение 109) не существует какой-либо записи 110 Src MAC, имеющей условие соответствия, которое соответствует принятому пакету, происходит совпадение с записью 111 широковещательной передачи, и пакет передается широковещательно.

[0052]

(3) Когда не происходит совпадения с записью 107 Dst MAC, а совпадение с записью 110 Src MAC происходит, то:

Блок обработки пакета (не изображен на данном чертеже) узла 102 связи осуществляет поиск записи, имеющей условие соответствия, которое соответствует пакету, принятому с порта B ввода, в Таблице 0 (обозначение 106). Так как записи 107 Dst MAC не существует, то происходит совпадение с записью 108 Miss-hit, и поиск в Таблице 1 (обозначение 109) начинается без установления флага в Metadata (Метаданных). Несмотря на то, что Таблица 1 (обозначение 109) имеет запись 110 Src MAC, имеющую условие соответствия, которое соответствует Src MAC-адресу (MAC-адресу источника) принятого пакета, они не рассматриваются в качестве соответствия, так как в Metadata (Метаданных) флаг не установлен. В конечном счете, происходит совпадение с записью 111 широковещательной передачи, и пакет передается широковещательно.

[0053]

(4) Когда происходит совпадение как с записью 107 Dst MAC, так и с записью 110 Src MAC, то:

Блок обработки пакета (не изображен на данном чертеже) узла 102 связи осуществляет поиск записи, имеющей условие соответствия, которое соответствует пакету, принятому с порта B ввода в Таблице 0 (обозначение 106). Так как запись 107 Dst MAC, соответствующая принятому пакету, найдена, то блок обработки пакета (не изображен на данном чертеже) начинает поиск в Таблице 1 (обозначение 109) после исполнения содержимого поля команды (Write - Metadata=1, Write - Action (OUTPUT=A) (Записать - Метаданные=1, Записать - Действие (ВЫВОД=A))). В результате поиска в Таблице 1 (обозначение 109) запись 110 Src MAC, имеющая условия соответствия, которые соответствуют Src MAC-адресу принятого пакета и содержимому Metadata (Метаданных), найдена, и пакет, в конечном счете, выводится (одноадресным образом) из порта A вывода.

[0054]

Дополнительно, описанные функции (соответствующий блоку 13 изучения получателя и блоку 14 обработки пакета на Фиг. 1) узла связи могут быть реализованы посредством компьютерной программы, при этом имеется компьютер, встроенный в узел связи, для исполнения каждой описанной обработки с использованием своего аппаратного обеспечения.

[0055]

Далее со ссылкой на чертежи будет описан подробно весь процесс функционирования настоящего примерного варианта осуществления. Сначала будет объяснен процесс поиска топологии, выполняемый устройством 101 управления. В объяснении ниже предполагается, что записи Src MAC, устанавливающие MAC-адреса терминалов 1031 и 1032 в качестве условия соответствия для MAC-адресов источников, зарегистрированы в Таблицах 1 (обозначение 109) узлов 1021-1024 связи.

[0056]

Поиск топологии

На Фиг. 5 показана схема для объяснения процесса (поиск топологии) первого примерного варианта осуществления. Прежде всего, устройство 101 управления имеет пакеты для определения топологии, передаваемые со всех портов узлов 1021-1024 связи. (Например, может использоваться сообщение Packet-Out (Исходящего Пакета) в непатентном источнике 2.) Стрелки на Фиг. 5 указывают потоки пакетов для определения топологии, передаваемые в узел 1021 связи (поток пакета, передаваемого в узел 1023 связи, не показан). Пакеты для определения топологии включают в себя информацию для однозначной идентификации узла связи - источника.

[0057]

Пакет для определения топологии, пересланный от узла 1021 связи в узел 1022 связи, пересылается узлом 1022 связи в устройство 101 управления (сообщаемый, например, посредством сообщения Packet-In (Входящего пакета) в непатентном источнике 2). Устройство 101 управления узнает из информации (информация для однозначной идентификации узла связи), содержащейся в пакете для определения топологии, принятом от узла 1022 связи, что присутствует соединение линии связи между узлом 1021 связи и узлом 1022 связи. Устройство 101 управления запоминает порты узлов связи, соединенные с линией связи между узлами связи, в качестве внутренних портов (порты, не соединенные с внешней стороной).

[0058]

При этом, узел 1021 связи также передает пакет для определения топологии в терминал 1031, но данный пакет не возвращается в устройство 101 управления. Устройство 101 управления узнает, что используемый порт узла 1021 связи соединен с внешней стороной сети, при отсутствии возможности приема пакета для определения топологии от другого узла связи за предварительно определенный промежуток времени, как в данном случае. Устройство 101 управления запоминает порты, соединенные с внешней стороной сети, в качестве наружных портов (порты, соединенные с внешней стороной).

[0059]

Топология сети, составленной узлами 1021-1024 связи, может быть выяснена посредством выполнения обработки, описанной для собора информации о портах всех узлов связи, соединенных с устройством 101 управления.

[0060]

Дополнительно, вместо описанной выше процедуры может использоваться способ определения топологии, такой как Протокол Обнаружения Канального Уровня (Link Layer Discovery Protocol, LLDP).

[0061]

Расчет тракта

После выяснения топологии сети, как описано выше, устройство 101 управления рассчитывает тракты широковещательной передачи/многоадресной передачи (тракты BCMC) в сети. На Фиг. 6 показана схема для объяснения процесса (расчета тракта) первого примерного варианта осуществления. Сначала, устройство 101 управления рассчитывает тракты BCMC пакета на основе топологии сети, которая выяснена, как описано выше.

[0062]

Затем, устройство 101 управления генерирует запись широковещательной передачи (третья запись), которая имеет узлы связи на трактах BCMC, пересылающие пакет, принимаемый внутренним портом от других внутренних портов и наружных портов на трактах BCMC, и устанавливает данную запись в Таблицах 1 (обозначение 109) узлов связи на данном тракте (пунктирные стрелки на Фиг. 6).

[0063]

Дополнительно, устройство 101 управления генерирует запись широковещательной передачи (третья запись), которая имеет пакет, принятый наружными портами узлов 1021-1024 связи и пересылаемый в наружные порты и порты на трактах BCMC, и устанавливает данную запись в Таблицах 1 (обозначение 109) узлов связи на тракте.

[0064]

В результате вышеупомянутого происходит установление записей для пересылки пакетов, как указано стрелками на Фиг. 6.

[0065]

Обнаружение терминалов (Изучение Записи Dst MAC)

Затем, когда терминал 1031 передает пакет в узел 1021 связи в любое время в течение процесса функционирования, узел 1021 связи генерирует запись 107 Dst MAC, имеющую MAC-адрес источника пакета в качестве условия соответствия и задающую обработку по установлению флага в Metadata (Метаданных) в качестве команды, обработку пересылки с порта приема пакета, и обработку поиска в Таблице 1 (обозначение 109) в блоке изучения получателя, и регистрирует данную запись в Таблице 0 (обозначение 106).

[0066]

Дополнительно, узел 1021 связи обращается по порядку к Таблице 0 (обозначение 106) и Таблице 1 (обозначение 109) и определяет получателя пересылки. В данной случае, так как нет никакой записи 107 Dst MAC, записи, соответствующей пакету от терминала 1031, то узел 1021 связи пересылает данный пакет в тракт BCMC и наружный порт (если таковой имеется) согласно записи 111 широковещательной передачи.

[0067]

Затем, узлы связи 1022-1024, которые приняли пакет со своих внутренних портов на тракте BCMC, генерируют запись 107 Dst MAC, имеющую MAC-адреса источника пакета в качестве условия соответствия и задающую обработку по установлению флага в Metadata (Метаданных) в качестве команды, обработку по пересылке с порта приема пакета и обработку по поиску в Таблице 1 (обозначение 109), и регистрируют данную запись в Таблице 0 (обозначение 106) подобно узлу 1021 связи.

[0068]

В узлах 1022-1024 связи, также, происходит обращение по порядку к Таблицам 0 (обозначение 106) и Таблицам 1 (обозначение 109), и определяется получатель пересылки. Так как узлы 1022-1024 связи тоже не имеют записи 107 Dst MAC, записи, соответствующей пакету от терминала 1031, то узлы 1022-1024 связи пересылают пакет в тракт BCMC и наружный порт (если таковой имеется) согласно записи 111 широковещательной передачи.

[0069]

В результате вышеупомянутого, пакет, переданный от терминала 1031 в узел 1021 связи, пересылается в терминал 1032 согласно стрелкам на Фиг. 6.

[0070]

Пересылка ответного пакета (Пересылка Изученному Получателю)

Затем, когда терминал 1032, который принял пакет от терминала 1031, передает пакет, предназначенный для терминала 1032, в узел 1024 связи, узел 1024 связи пересылает пакет с порта, обозначенного записью 107 Dst MAC, так как MAC-адрес терминала 1031 оказался изучен (запись 107 Dst MAC зарегистрирована), и Таблица 1 (обозначение 109) имеет зарегистрированную запись Src MAC, устанавливающую MAC-адреса терминалов 1031 и 1032 в качестве условия соответствия для MAC-адреса источника.

[0071]

Узлы 1022 и 1021 связи пересылают пакет с порта, обозначенного записью 107 Dst MAC, так как узлы 1022 и 1021 связи также изучили MAC-адрес терминала 1031 (запись 107 Dst MAC зарегистрирована), и Таблицы 1 (обозначение 109) имеют зарегистрированную запись Src MAC, устанавливающую MAC-адреса терминалов 1031 и 1032 в качестве условия соответствия для MAC-адрес источника.

[0072]

В результате вышеупомянутого, пакет, переданный из терминала 1032 в узел 1024 связи, пересылается терминалом 1032 вдоль стрелок на Фиг. 8.

[0073]

Как уже описано, согласно настоящему примерному варианту осуществления пересылка пакета, эквивалентная коммутации L2, реализуется с использованием сети централизованного управления. Дополнительно, в настоящем примерном варианте осуществления предотвращается возникновение контура, так как неизученные пакеты пересылаются через тракты BCMC, рассчитанные устройством 101 управления на основе топологии сети, в отличие от коммутации L2, при которой пакеты лавинно рассылаются с не предназначенных для приема портов. Дополнительно, хотя и не было объяснено в примерном варианте осуществления выше, оказывается возможным минимизировать увеличение количества записей посредством установки подходящего значения лимита времени в записи 107 Dst MAC и выполнения обработки на предмет устаревания.

[0074]

Дополнительно, согласно настоящему примерному варианту осуществления, когда возникает неисправность на линии связи между любым из узлов связи, возможно установить и изучить альтернативный тракт. Процесс этого будет описан ниже.

[0075]

Обработка обхода

Сейчас будет объяснен случай, при котором возникает неисправность на линии связи между узлами 1021 и 1022 связи на Фиг. 9. Сначала, узлы 1021 и 1022 связи уведомляют устройство 101 управления о неисправном состоянии порта и запрашивают у устройства 101 управления пересчет тракта широковещательной передачи и переустановку необходимых записей.

[0076]

После приема уведомления, устройство 101 управления обновляет топологию сети, выясненную посредством процесса, описанного выше (Поиск Топологии), на основе содержимого уведомления.

[0077]

Затем, устройство 101 управления пересчитывает тракты BCMC с использованием того же самого процесса (Расчет Тракта), описанного выше.

[0078]

Далее, как и в процессе (Расчет Тракта), описанном выше, устройство 101 управления генерирует запись широковещательной передачи (третья запись), которая пересылает пакеты, принятые с наружных портов узлов 1021-1024 связи, в наружные порты и порты на трактах BCMC, и устанавливает данную запись в Таблицах 1 (обозначение 109) узлов связи на трактах (пунктирные стрелки на Фиг. 9).

[0079]

Наконец, устройство 101 управления предписывает узлам 1021-1024 связи удалить запись Dst MAC, хранящую изученный MAC-адрес (штрихпунктирные стрелки на Фиг. 9).

[0080]

В результате вышеупомянутого, когда терминал 1031 впоследствии передает пакет, MAC-адрес изучается, как описано выше (Обнаружение терминала (Изучение Записи Dst MAC)) (Пересылка ответного пакета (Пересылка изученному получателю)), и пакет пересылается по тракту через узлы 1021, 1023 и 1024 связи.

[0081]

Выше был описан примерный вариант осуществления настоящего изобретения, однако, настоящее изобретение не ограничивается описанным примерным вариантом осуществления, и в пределах объема основной технологической концепции настоящего изобретения дополнительно могут быть внесены модификации, замены и регулировки. Например, конфигурация сети и конфигурация элементов, изображенных на каждом чертеже, являются всего лишь примерными для содействия пониманию настоящего изобретения, которое не ограничивается этими конфигурациями, изображенными на чертежах.

[0082]

Дополнительно, например, в примерном варианте осуществления, описанном выше, MAC-адреса используются в качестве условий соответствия в первой таблице (Таблица 0 (обозначение 106)) и второй таблице (Таблица 1 (обозначение 109)), однако, в качестве условий соответствия могут использоваться и другие адреса, такие как IP-адрес. Дополнительно, несмотря на то, что VLAN ID и порты ввода используются в качестве условий соответствия в примерном варианте осуществления выше, эти элементы могут быть опущены, и в качестве условий соответствия могут быть добавлены другие объекты. Дополнительно, возможно устанавливать только «Metadata=1» («Метаданные=1») (то есть, происходит совпадение в первой таблицей), в качестве условия соответствия во второй таблице (Таблица 1 (обозначение 109)), как описано в первом примерном варианте осуществления.

[0083]

Дополнительно, в примерном варианте осуществления, описанном выше, переписывание Metadata (Метаданных), Action (Действия) (пересылка с обозначенного порта) и обращение к следующей таблице посредством команды Goto (Прейти к) устанавливаются в качестве Instructions (Команд) для случая, когда происходит совпадение в первой таблице (Таблица 0 (обозначение 106)), однако перезапись заголовка может быть предписана в качестве Instruction (Команды). Например, становится возможным записывать информацию, соответствующую типу пакета в первой таблице (Таблица 0 (обозначение 106)), и назначать обработку согласно типу пакета во второй таблице (Таблица 1 (обозначение 109)).

[0084]

В заключении будут вкратце перечислены предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.

Вариант 1

(См. узел связи согласно первому варианту выполнения)

Вариант 2

В Варианте 1 узел связи имеет адрес терминала, соединенного с сетью, установленный в качестве условия соответствия второй записи.

Вариант 3

В Варианте 1 или 2 узел связи имеет третью запись, которая предписывает осуществление поиска во второй таблице, когда первая таблица не имеет зарегистрированной первой записи, имеющей условие соответствия, которое соответствует принятому пакету.

Вариант 4

В любом из Вариантов 1-3 узел связи запрашивает у устройства управления пересчет тракта широковещательной передачи и переустановку второй и четвертой записи, когда возникает неисправность на линии связи к другому узлу связи.

Вариант 5

В любом из Вариантов 1-4 узел связи выполняет обработку на предмет устаревания по меньшей мере над первой записью на основе предварительно определенного значения лимита времени.

Вариант 6

(См. систему связи согласно второму варианту выполнения)

Вариант 7

(См. устройство управления согласно третьему варианту выполнения)

Вариант 8

(См. способ пересылки пакета согласно четвертому варианту выполнения)

Вариант 9

(См. программу согласно пятому варианту выполнения)

Дополнительно, Варианты 6-9 могут быть преобразованы в Варианты 2-5 подобно Варианту 1.

[0085]

Дополнительно, раскрытие каждого упомянутого выше непатентного источника полностью включено в данный документ посредством ссылки на данный источник. Следует отметить, что другие задачи, признаки и варианты выполнения настоящего изобретения станут очевидными во всем раскрытии, и что могут осуществляться модификации без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, раскрытого в данном документе и заявляемого в прилагаемой формуле изобретения. Также следует отметить, что любое сочетание раскрытых и/или заявляемых элементов, объектов и/или пунктов может охватываться вышеупомянутыми модификациями. В частности, диапазоны числовых значений, используемые в настоящем описании, должны быть интерпретированы в качестве конкретного числового значения или малого диапазона, содержащегося в упоминаемых диапазонах, даже в случаях, когда это так не указано.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0086]

10, 102, 1021-1024: узел связи

11: первая таблица

12: вторая таблица

13: блок изучения получателя

14: блок обработки пакета

20, 101: устройство управления

103: блок протокольного управления

104: порт ввода

105: блок хранения таблицы

106: Таблица 0

107: Запись Dst MAC (первая запись)

108: Запись Miss-hit (четвертая запись)

109: Таблица 1

110: Запись Src MAC (вторая запись)

111: Запись широковещательной передачи (третья запись)

112: порт вывода

A-C, 1031, 1032: терминал

1. Узел связи, содержащий:
первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя, по меньшей мере, адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего этому условию соответствия;
вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая условие соответствия, установленное предварительно определенным устройством управления;
блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве первой записи, в которой условие соответствия соотнесено с получателем вывода, в первой таблице; и
блок обработки пакета, который пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц, и который широковещательно передает принятый пакет согласно третьей записи, установленной упомянутым устройством управления, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена, по меньшей мере, в одной из первой и второй таблиц.

2. Узел связи по п. 1, в котором адрес терминала, соединенного с сетью, установлен в качестве условия соответствия второй записи.

3. Узел связи по п. 1 или 2, в котором зарегистрирована третья запись, которая предписывает поиск во второй таблице, когда в первой таблице нет первой записи, имеющей условие соответствия, которое соответствует принятому пакету.

4. Узел связи по п. 1 или 2, запрашивающий у упомянутого устройства управления пересчитать тракт широковещательной передачи и переустановить вторую и четвертую записи, когда возникает неисправность в линии связи к другому узлу связи.

5. Узел связи по п. 1 или 2, выполняющий обработку на предмет устаревания в отношении, по меньшей мере, первой записи на основе предварительно определенного значения лимита времени.

6. Система связи, включающая в себя:
множество узлов связи, которые содержат:
первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя, по меньшей мере, адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего этому условию соответствия;
вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая предварительно определенное условие соответствия;
блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве первой записи, в которой условие соответствия соотнесено с получателем вывода, в первой таблице; и
блок обработки пакета, который пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц, и который широковещательно передает принятый пакет согласно третьей записи, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена, по меньшей мере, в одной из первой и второй таблиц; и
устройство управления, которое устанавливает вторую и третью записи в узлах связи.

7. Устройство управления, соединенное со множеством узлов связи, которые содержат:
первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя, по меньшей мере, адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего этому условию соответствия;
вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая предварительно определенное условие соответствия;
блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве первой записи, в которой условие соответствия соотнесено с получателем вывода, в первой таблице; и
блок обработки пакета, который пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая
условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц, и который широковещательно передает принятый пакет согласно третьей записи, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена, по меньшей мере, в одной из первой и второй таблиц,
при этом устройство управления рассчитывает тракт широковещательной передачи в сети, составленной упомянутым множеством узлов связи, и устанавливает записи, по меньшей мере, во вторых таблицах узлов связи согласно тракту широковещательной передачи.

8. Устройство управления по п. 7, пересчитывающее тракт широковещательной передачи и переустанавливающее вторую и четвертую записи, когда возникает неисправность в линии связи между узлами связи.

9. Способ пересылки пакета, включающий в себя:
этап, на котором обеспечивают узел связи, который содержит:
первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя, по меньшей мере, адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего этому условию соответствия;
вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая предварительно определенное условие соответствия;
блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве первой записи, в которой условие соответствия соотнесено с получателем вывода, в первой таблице; и
блок обработки пакета, который пересылает пакет получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц,
этап, на котором предписывают узлу связи широковещательно передавать принятый пакет согласно третьей записи, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена, по меньшей мере, в одной из первой и второй таблиц.

10. Считываемый компьютером носитель информации, хранящий программу, предписывающую компьютеру, встроенному в узел связи,
который содержит:
первую таблицу, в которой сохранена первая запись, в которой условие соответствия, которое включает в себя, по меньшей мере, адрес получателя, соотнесено с получателем вывода пакета, соответствующего этому условию соответствия;
вторую таблицу, в которой сохранена вторая запись, имеющая предварительно определенное условие соответствия;
блок изучения получателя, который регистрирует набор из источника и порта приема принятого пакета в качестве первой записи, в которой условие соответствия соотнесено с получателем вывода, в первой таблице; и
блок обработки пакетов,
выполнять:
процесс пересылки пакета получателю вывода, определенному в первой таблице, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, найдена в каждой из первой и второй таблиц; и
процесс широковещательной передачи принятого пакета согласно третьей записи, когда запись, имеющая условие соответствия, соответствующее принятому пакету, не найдена, по меньшей мере, в одной из первой и второй таблиц.