[发明专利]网络系统、交换机和网络构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络系统，特别涉及网络设备的分组传输功能和路径控制功能被分离的网络系统。

背景技术

传统的网络设备是黑盒子(black box)，并且无法从外部执行用于负载平衡或偏离(deviation)的富有灵活性的控制。因此，存在的问题在于，当网络规模越来越大时，理解并且改善系统行为变得困难，并且设计和重新配置伴随着巨大成本。

作为解决这样的问题的技术，考虑将网络设备的分组传输功能和路径控制功能分离的方法。例如，通过使网络设备处理分组传输功能并且使分离在网络设备外部的控制装置处理控制功能，控制变得容易，并且变得能够配置富有灵活性的网络。

(C/U分离型网络的说明)

外部控制设备(控制平面)控制节点设备(用户平面)的C/U(控制平/用户平面)分离型网络被提出作为具有分离功能的一种网络系统。

使用开放流(OpenFlow)技术的开放流网络可以被示作C/U分离型网络的示例，在开放流技术中，通过从控制器控制交换机来执行网络路径控制。在非专利文献1中公开了开放流技术的详情。应当注意，开放流网络仅为一个示例。

(开放流网络的说明)

在开放流网络中，诸如开放流控制器(OFC)的控制设备操作与诸如开放流交换机(OFS)的节点设备的路径控制相关的流表，以控制节点设备行为。

此后，为了简化说明，开放流控制器(OFC)将被表示为“控制器(OFC)”，并且开放流交换机(OFS)将被表示为“交换机(OFS)”。

作为专用线路或受SSL(安全套接字层)等保护的通信路径的安全信道连接在控制器(OFC)和交换机(OFS)之间。控制器(OFC)和交换机(OFS)经由安全信道来传送和接收遵循(符合)开放流协议的开放流消息。

开放流网络中的交换机(OFS)是构成开放流网络并且在控制器(OFC)的控制下的边缘交换机和核心交换机。从开放流网络的入口(进入)侧的边缘交换机处的分组的接收到出口(外出)侧的边缘交换机处的分组的传送的一系列分组流将被称为流。

分组可以被读取为帧。分组和帧之间的差异仅在于协议数据单元(PDU)的差异。分组是“TCP/IP”(传输控制协议/因特网协议)的PDU。另一方面，帧是“以太网(注册商标)”的PDU。

流表是登记有流条目的表，在流条目中定义了要对与指定的匹配条件(规则)匹配的分组(通信数据)执行的指定操作(动作)。

流条目的规则是通过使用包括在分组的每个协议层的报头区域中的目的地地址、源地址、目的地端口和源端口中的一些或所有的各种组合来定义的，并且是可区分的。应当注意，以上地址包括MAC(媒体访问控制)地址和IP(因特网协议)地址。除了以上之外，入口(进入端口)的信息也可以用作流条目的规则。另外，可以通过诸如常规表达、通配符“*”等的表达将示出流的分组的报头区域值的一部分(或全部)设定为流条目的规则。

流条目的动作示出了诸如“输出到特定端口”、“丢弃”、“重写报头”等的操作。例如，如果示出了出口端口的标识信息(诸如，输出端口号等)，则交换机(OFS)将分组输出到对应端口，并且如果没有示出出口端口的标识信息，则交换机(OFS)丢弃该分组。替代地，如果在流条目的动作中示出报头信息，则交换机(OFS)基于相关报头信息来重写该分组的报头。

开放流网络中的交换机(OFS)对与流条目的规则匹配的f个分组的集群(一系列分组)执行流条目的动作。

(现有开放流网络中的问题)

此后，将描述现有开放流网络中的问题。

(1)第一个问题：在现有开放流网络中，控制器(OFC)管理所有交换机(OFS)；因此，控制器的负载容易增加，并且设定流条目可能花费时间。

因此，可以采取诸如不在检测分组时设定所有流条目，而是将可以预先设定的流条目设定为不超时并且在环境变化时更新(重写)流条目的过程。

在该情况下，如果使得仅控制器(OFC)是冗余的，并且由多个控制器(OFC)共享一个流表，则控制器(OFC)需要在其之间同步所设定的流条目，并且流条目同步功能必须由控制器(OFC)侧支持。