JP6264469B2 - 制御装置、通信システム及び中継装置の制御方法 - Google Patents

Description

（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１４−２２５０８０号（２０１４年１１月５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、制御装置、通信システム及び中継装置の制御方法に関し、特に、中継装置を集中制御する制御装置、この制御装置を配置した集中制御型の通信システム及び中継装置の制御方法に関する。

特許文献１及び非特許文献１に、パケットを転送するパケット転送装置と、パケット転送装置のパケット転送を制御することによりパケットの通信経路を制御する経路制御装置とを備える通信システムの例が開示されている。特許文献１では、パケット転送装置は、パケット転送ルールが記憶されていないパケットを受信した際に経路制御装置に対し、パケット転送ルールの生成を要求する。前記要求を受けた経路制御装置は、パケット転送装置に生成したパケット転送ルールを設定する。

特許文献２には、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）網において、呼設定とコネクション設定とを分離して行う通信制御方式の一例が開示されている。同文献の保守センターは、網構成データベースを備え、各ノードに対して、着ノード番号と出方路番号とを通知する。これを受領した各ノードは、着ノード番号を経路情報として前記出方路番号とともに前記経路情報テーブルに登録する。これにより、保守センターが管理するすべてのノード間においてダイレクトパスを設定し、発ノードが、このダイレクトパスを通じて着ノードに対して呼設定を行う、とされている。

特許文献３には、受信端末からの要求により伝送ルートを形成するときに、障害時を予想したバックアップルートを予め形成し、現実に障害が起きたときは、速やかに切り換える機能を有するネットワーク中継装置が開示されている。

特開２０１１−１０１２４５号公報 特開２００４−８０４３４号公報 特開平５−２６８２５４号公報

Ｎｉｃｋ ＭｃＫｅｏｗｎほか７名、"ＯｐｅｎＦｌｏｗ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２６（２０１４）年１０月９日検索］、インターネット〈URL: http://archive.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf〉

以下の分析は、本発明によって与えられたものである。拠点間を接続する用途等では、ポイントツーポイント接続の需要がある。ポイントツーポイント通信においては、帯域保証、高品質、高信頼性を実現する必要がある。

ここで、特許文献１、非特許文献１の集中制御型の通信システムを用いて、ポイントツーポイント通信を実現することを考える。第１の問題点としては、制御装置（特許文献１の経路制御装置に相当）と中継装置（特許文献１のパケット転送装置に相当）間の障害が発生した場合、新規通信を開始できなくなってしまうという問題点がある。これは、中継装置から制御装置にパケットを通知することができず、パケット転送ルールを設定できなくなるためである。

第２の問題点は、冗長確保や負荷分散を行うに当たっても、制御装置が中継装置からパケット転送ルールの要求を待つ必要がある点である。さらに、通信単位（フロー）ごとに中継装置にパケット転送ルールを設定するため、同時に可能な通信の数が中継装置に登録できるパケット転送ルールの数（フローテーブルのサイズ）に制限されてしまい、必要な冗長性や負荷分散ができない状況も起こりうる。

本発明は、ポイントツーポイント通信の実現手段の豊富化に貢献できる集中制御型の通信システム、制御装置、及び、中継装置の制御方法を提供することを目的とする。

第１の視点によれば、第１の外部中継装置との間にトランクを構成する２台以上の第１の中継装置と、前記第１の中継装置のうちの少なくとも１台と接続され、ポイントツーポイント通信の宛先装置との間に配置される第２の中継装置と、に接続され、前記第１、第２の中継装置を制御する手段と、ポイントツーポイント通信の端点情報を含むポイントツーポイント通信に関する設定を受け付ける手段と、前記ポイントツーポイント通信の発生前に、前記ポイントツーポイント通信の端点情報と、前記第１の外部中継装置におけるパケット振り分けルールとに基づいて、ポイントツーポイント通信の経路を決定し、経路上の第１、第２の中継装置に対し、前記トランクを利用したポイントツーポイント通信のためのパケット転送ルールを設定する手段と、を備える制御装置が提供される。

第２の視点によれば、第１の外部中継装置との間にトランクを構成する２台以上の第１の中継装置と、前記第１の中継装置のうちの少なくとも１台と接続され、ポイントツーポイント通信の宛先装置との間に配置される第２の中継装置と、前記第１、第２の中継装置を制御する制御装置とを含む通信システムが提供される。この通信システムにおいて、前記制御装置は、ポイントツーポイント通信の端点情報を含むポイントツーポイント通信に関する設定を受け付ける手段と、前記ポイントツーポイント通信の端点情報と、前記第１の外部中継装置におけるパケット振り分けルールとに基づいて、ポイントツーポイント通信の経路を決定し、経路上の第１、第２の中継装置に対し、前記トランクを利用したポイントツーポイント通信のためのパケット転送ルールを設定する手段と、を備える。

第３の視点によれば、第１の外部中継装置との間にトランクを構成する２台以上の第１の中継装置と、前記第１の中継装置のうちの少なくとも１台と接続され、ポイントツーポイント通信の宛先装置との間に配置される第２の中継装置と、に接続され、前記第１、第２の中継装置を制御する制御装置に実行させる中継装置制御方法が提供される。この中継装置制御方法は、ポイントツーポイント通信の端点情報を含むポイントツーポイント通信に関する設定を受け付けるステップと、前記ポイントツーポイント通信の発生前に、前記ポイントツーポイント通信の端点情報と、前記第１の外部中継装置におけるパケット振り分けルールとに基づいて、ポイントツーポイント通信の経路を決定し、経路上の第１、第２の中継装置に対し、前記トランクを利用したポイントツーポイント通信のためのパケット転送ルールを設定するステップと、を含む。また、本方法は、中継装置を制御する制御装置という、特定の機械に結びつけられている。

第４の視点によれば、第１の外部中継装置との間にトランクを構成する２台以上の第１の中継装置と、前記第１の中継装置のうちの少なくとも１台と接続され、ポイントツーポイント通信の宛先装置との間に配置される第２の中継装置と、に接続され、前記第１、第２の中継装置を制御する制御装置を構成するコンピュータに実行させるコンピュータプログラムが提供される。このプログラムは、ポイントツーポイント通信の端点情報を含むポイントツーポイント通信に関する設定を受け付ける処理と、前記ポイントツーポイント通信の端点情報と、前記第１の外部中継装置におけるパケット振り分けルールとに基づいて、ポイントツーポイント通信の経路を決定し、経路上の第１、第２の中継装置に対し、前記トランクを利用したポイントツーポイント通信のためのパケット転送ルールを設定する処理とを前記コンピュータに実行させる。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、ポイントツーポイント通信の実現手段の豊富化に貢献することが可能となる。即ち、本発明は、集中制御型の通信システムを、より好適なポイントツーポイント通信をなしうるものに変換するものともなっている。

本発明の一実施形態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構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置に保持されるポイントツーポイント構成情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の制御装置の動作を説明するためのシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態の中継装置に設定されるパケット転送ルールの一例である。 本発明の第１の実施形態の中継装置に設定されるパケット転送ルールの一例である。 本発明の第１の実施形態の中継装置に設定されるパケット転送ルールの一例である。 本発明の第１の実施形態の制御装置によるパケット転送ルールの設定動作を表した図である。 本発明の第１の実施形態の中継装置に設定されるパケット転送ルールの一例である。 本発明の第１の実施形態の中継装置に設定されるパケット転送ルールの一例である。 本発明の第１の実施形態の中継装置に設定されるパケット転送ルールの一例である。 本発明の第１の実施形態の制御装置によるパケット転送ルールの設定動作を表した別の図である。 本発明の第１の実施形態の通信システムにおいて、中継装置に障害が発生した際の動作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において、中継装置に障害が発生した際のパケット転送ルールの書き換え処理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において、中継装置に障害が発生した際の動作を説明するための別の図である。 本発明の第１の実施形態の通信システムにおいて、中継装置に障害が発生した際のパケット転送ルールの書き換え処理を説明するための別の図である。 本発明の第１の実施形態の通信システムにおいて、中継装置に障害が発生した際のパケット転送ルールの書き換え処理を説明するための別の図である。

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、第１の外部中継装置３０１Ａとの間にトランクを構成する２台以上の第１の中継装置２０１Ａ、２０３Ａと、前記第１の中継装置２０１Ａ、２０３Ａのうちの少なくとも１台と接続され、ポイントツーポイント通信の宛先装置（外部中継装置３０２Ａ）との間に配置される第２の中継装置２０２Ａ、２０４Ａと、前記第１、第２の中継装置２０１Ａ〜２０４Ａを制御する制御装置１０１Ａとを含む構成にて実現できる。

ここで、トランクとは、ポートトランキング乃至リンクアグリゲーションと呼ばれる手法を用いて集約（トランキング）されたリンクのことをいうものとする。これらの手法は、各ネットワーク機器のベンダ等により、それぞれ自社の装置の機能名称として、その他ボンディング（Ｂｏｎｄｉｎｇ）、チーミング（Ｔｅａｍｉｎｇ）などとも呼ばれている。いずれも、同一区間の複数のリンクを仮想的な一つのリンクとして扱い、冗長化（可用性向上）、負荷分散、並列化等を行うものである。

前記制御装置１０１Ａは、ポイントツーポイント通信の端点情報を含むポイントツーポイント通信に関する設定を受け付ける手段１１１ａと、前記ポイントツーポイント通信の端点情報と、前記第１の外部中継装置３０１Ａにおけるパケット振り分けルールとに基づいて、ポイントツーポイント通信の経路を決定し、経路上の第１、第２の中継装置に対し、前記トランクを利用したポイントツーポイント通信のためのパケット転送ルールを設定する手段１２１ａと、を備える。

上記構成によれば、制御装置１０１Ａは、ポイントツーポイント通信に関する設定の入力を受けて、ポイントツーポイント通信の経路上の中継装置にパケット転送ルールを設定する。このため、中継装置２０１Ａ〜２０４Ａからのパケット転送ルールの設定要求を待たずに、ポイントツーポイント通信を開始することができる。また、ポイントツーポイント通信の端点間の通信を実現するパケット転送ルールを設定すれば足りるため、各中継装置に設定するパケット転送ルールの数も削減することができる。

［第１の実施形態］
続いて、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２を参照すると、外部コマンドでパケット転送に関する動作を制御可能な６つの中継装置２０１〜２０６と、これら中継装置２０１〜２０６を制御する制御装置１０１と含む構成が示されている。

中継装置２０１〜２０６は、制御装置１０１と制御用リンクで接続されている。中継装置２０１〜２０６は、相互にデータ転送用リンクで接続されている。以下、外部中継装置３０１と接続された中継装置２０１、２０４を第１の中継装置と呼ぶ。同様に、外部中継装置３０２と接続された中継装置２０３、２０６を第３の中継装置と呼び、第１の中継装置と第３の中継装置との間に配置された中継装置を第２の中継装置と呼ぶ。

外部中継装置３０１は、複数の物理ポートでトランクを構成する機能を有する。外部中継装置３０１のポートのうち、トランクを構成するポートが中継装置２０１、中継装置２０４とデータ転送用リンクで接続されている。

同様に、外部中継装置３０２は、複数のポートのうち、トランクを構成するポートが中継装置２０３、中継装置２０６とデータ転送用リンクで接続されている。

以下、本実施形態では、中継装置２０１〜２０６として、非特許文献１のオープンフローに対応したスイッチを用いるものとして説明する。中継装置２０１〜２０６は、オープンフロースイッチに限定されず、その他Ｔｅｌｎｅｔ経由のＣＬＩ（コマンドラインインタフェース）にて任意のパケットのマッチング条件を指定してパケットの経路を設定できるような装置であってもよい。

図３は、本発明の第１の実施形態の制御装置の構成を示す図である。図３を参照すると、中継装置通信部１０１１と、トポロジ取得部１０１２と、トポロジテーブル１０１３と、ユニキャスト用経路探索部１０１４と、ユニキャスト用経路制御コマンド生成部１０１５と、ポイントツーポイント情報入力部１０１６と、ポイントツーポイント情報記憶部１０１７と、トランク制御コマンド生成部１０１８とを備えた構成が示されている。

中継装置通信部１０１１は、中継装置２０１〜２０６との制御用通信を行う。より具体的には、中継装置通信部１０１１は、中継装置２０１〜２０６との制御用セッションの確立、制御用コマンドの送信・受信を行う。制御用コマンドとしては、オープンフロー（プロトコル）を用いてもよい。また、Ｔｅｌｎｅｔ経由のＣＬＩや、ＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて通信を行ってもよい。

トポロジ取得部１０１２は、中継装置通信部１０１１を介して、トポロジ取得用のパケットを送出し、中継装置２０１〜２０６間のトポロジを取得し、トポロジテーブル１０１３に記憶する。トポロジ取得の手法としては、中継装置２０１〜２０６から隣接中継装置認識情報を吸い上げる方法がある。このような中継装置（スイッチ）間の隣接ノード認識プロトコルとして、Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌが代表的である。また、制御装置１０１より特定中継装置の特定ポートから該中継装置のＩＤとポート番号を含むパケットを出力するように制御を行い、対向となる中継装置から該パケットを受信することで、中継装置間の認識を行う方法を用いることもできる。制御装置からのパケット出力とパケット受信には、オープンフロー（プロトコル）のＰａｃｋｅｔ−ｏｕｔメッセージ、Ｐａｃｋｅｔ−ｉｎメッセージを用いることができる。また、トポロジテーブル１０１３に、ネットワークのトポロジ情報を事前に設定しておく方法も考えられる。

ユニキャスト用経路探索部１０１４は、トポロジテーブル１０１３を参照し、所定の計算アルゴリズムを用いて、中継装置２０１〜２０６上で行われるユニキャスト用の経路を探索する。ユニキャスト経路の計算において、外部中継装置３０１、３０２と接続している中継装置の組ごとに異なる経路、もしくは、外部中継装置３０１、３０２と接続している中継装置を起点もしくは終点とした経路木を計算してもよい。経路計算の方法として、最短経路木（ダイクストラ法が代表的）が挙げられる。これら経路は、単一とは限らず、通信単位毎に異なる経路を用いてもよい。計算の際には、すべての中継装置を起点もしくは終点とした計算を行ってもよい。

ユニキャスト用経路制御コマンド生成部１０１５は、制御コマンドを生成し、中継装置通信部１０１１を介して送信することにより、ユニキャスト用経路探索部１０１４で探索された経路上の中継装置２０１〜２０６に対し、パケット転送ルールを設定する。

ポイントツーポイント情報入力部１０１６は、ネットワーク管理者等から、ポイントツーポイント通信の構成情報（ポイントツーポイント構成情報）の入力を受け付ける。ポイントツーポイント情報入力部１０１６に対する入力は、ＣＬＩ（コマンドラインインタフェース）を用いる方式のほか、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）を用意してもよい。

本実施形態では、ポイントツーポイント構成情報は、ポイントツーポイント通信の端点となる外部中継装置と接続している中継装置とそのポートの組を含むものとする。前記ポイントツーポイント通信の端点として、複数の中継装置のポートで構成されるトランクを指定することも可能である。中継装置２０１〜２０６のポート又はトランクに加えて、ＶＬＡＮ ＩＤ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）を指定することができるようにしてもよい。このようにすることで、特定のＶＬＡＮの通信のみポイントツーポイント通信を行うよう制御することも可能となる。

ポイントツーポイント情報記憶部１０１７は、ポイントツーポイント情報入力部１０１６で入力されたポイントツーポイント構成情報を蓄積する。蓄積したポイントツーポイント情報は、ユニキャスト用経路探索部１０１４におけるポイントツーポイント通信用のユニキャスト経路の計算の際に参照される。

図４は、ポイントツーポイント情報記憶部１０１７に保持されるポイントツーポイント構成情報の一例を示す図である。図４の例では、ポイントツーポイント通信ごとにＩＤ（ポイントツーポイント通信ＩＤ）を割り振っている。このポイントツーポイント通信ごとにＩＤ（ポイントツーポイント通信ＩＤ）は、ポイントツーポイント通信に属するパケットを識別するために使用される。なお、図４の例では、ポイントツーポイント通信ＩＤ＝１のエントリのみ示しているが、ポイントツーポイント構成情報は複数記憶することが可能である。

トランク制御コマンド生成部１０１８は、ユニキャスト用経路探索部１０１４からの通知に基づいて、中継装置２０１〜２０６に対するトランク制御コマンドを生成し、中継装置通信部１０１１を介して制御コマンドを送信する。

なお、本実施形態では、データ用の通信路と、制御用の通信路とが分けられているものとして説明した。これら２つは混在してもよい。また、本実施形態の説明において、中継装置は６台、外部中継装置は２台、トランクを構成する中継装置２台の場合で説明したが、説明を簡単にするための一例であり、特に、これらの機器の数の制限するものではない。

また、図１、図３に示した制御装置１０１、１０１Ａの各部（処理手段）は、制御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。

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。はじめに、制御装置１０１が中継装置２０１〜２０６にポイントツーポイント通信の経路（パケット転送ルール）を設定する動作について説明する。

以下の説明では、図２の中継装置２０１、中継装置２０４で構成されるトランクと中継装置２０３、中継装置２０６で構成されるトランク間のポイントツーポイント通信の構成情報が入力されたものとする。以下の説明では、図４に示すように、中継装置２０１と中継装置２０３を端点とするポイントツーポイント通信の構成情報と、中継装置２０４と中継装置２０６を端点とするポイントツーポイント通信の構成情報が入力されるものとして説明する。

図５は、本制御装置の動作を説明するためのシーケンス図である。図５を参照すると、まず、制御装置１０１に、ポイントツーポイント通信の構成情報が入力される（ステップＳ０−１）。制御装置１０１は、ポイントツーポイント通信の構成情報に基づいて、該当するポイントツーポイント通信で、中継装置２０１と中継装置２０４、中継装置２０３と中継装置２０６にパケットが振り分けられることを把握する。そこで、制御装置１０１は、中継装置２０１と中継装置２０３間、及び中継装置２０４と中継装置２０６間のユニキャスト経路を計算する（ステップＳ０−２）。以下の説明では、中継装置２０１、２０２、２０３を経由するユニキャスト経路と、中継装置２０４、２０５、２０６を経由するユニキャスト経路と、が計算されたものとして説明する。

制御装置１０１は、前記２つのユニキャスト経路上の中継装置に設定するパケット転送ルールを生成する（ステップＳ０−３）。

次に、制御装置１０１は、中継装置２０１に対して、前記生成したパケット転送ルールを設定する（ステップＳ１−１）。図６は、中継装置２０１に設定されるパケット転送ルールの例である。中継装置２０１は、図６のパケット転送ルール２０１１〜２０１４に従ってパケットを転送することになる。

図６のパケット転送ルール２０１１は、外部中継装置３０１と接続しているポートから受信したパケットであって、パケットヘッダから求まるハッシュ値が宛先中継装置２０３を示す値であるパケットに適用する処理内容を規定している。前記処理内容としては、図６のパケット転送ルール２０１１では、該当パケットに、ポイントツーポイント通信のＩＤ（例えば「１」）と、宛先中継装置２０３を表すＩＤを付与した後、宛先中継装置２０３のユニキャスト経路（例えば、中継装置２０２の接続ポート）に出力することが規定されている。

同様に、図６のパケット転送ルール２０１２は、外部中継装置３０１と接続しているポートから受信したパケットであって、パケットヘッダから求まるハッシュ値が宛先中継装置２０６を示す値であるパケットに適用する処理内容を規定している。前記処理内容としては、図６のパケット転送ルール２０１２では、該当パケットに、ポイントツーポイント通信のＩＤ（例えば「１」）と、宛先中継装置２０６を表すＩＤを付与した後、宛先中継装置２０６のユニキャスト経路（例えば、中継装置２０４の接続ポート）に出力することが規定されている。

なお、図６のパケット転送ルール２０１１、２０１２では、パケットヘッダから求まるハッシュ値によってトランクを構成する中継装置２０３と中継装置２０６のどちらかの宛先中継装置を選択している。このようにすることで、中継装置及び中継装置と外部中継装置間のパケット転送の負荷分散を行うことができる。

前記パケットヘッダからハッシュ値を求める方法としては、イーサネットヘッダ（以下「イーサネット」は登録商標）の送信元ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｔｒｏｌ）アドレス、宛先ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ ＩＤからハッシュを求める方法が挙げられる。また、イーサネットヘッダの特定のヘッダの特定のビット値を参照する方法も用いてもよい。また、この中継装置２０３と中継装置２０６への振り分けルール（ハッシュ値算出方法）としては、外部中継装置３０１における振り分け先選択ルールと同一のルール（ハッシュ値算出方法）を用いることができる。

また、該当パケットに、ポイントツーポイント通信のＩＤや宛先中継装置のＩＤを付与する方法は、ＭＡＣ ｉｎ ＭＡＣによりイーサネットフレームでパケットをカプセル化し外側のイーサネットヘッダのＭＡＣアドレスにＩＤを格納する方法が挙げられる。その他、Ｑ ｉｎ ＱでＶＬＡＮ Ｔａｇを追加し、追加したＶＬＡＮヘッダにＩＤを格納する方法、ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）ヘッダを追加し、追加したＭＰＬＳヘッダのラベルにＩＤを格納する方法なども採用可能である。

その他、制御装置１０１は、中継装置２０１に、図６のパケット転送ルール２０１３、２０１４を設定する。パケット転送ルール２０１３は、宛先中継装置２０３を表すＩＤが付与されているパケットを、宛先中継装置２０３のユニキャスト経路に沿って転送することを指示している。同様に、パケット転送ルール２０１４は、宛先中継装置２０６を表すＩＤが付与されているパケットを、宛先中継装置２０６のユニキャスト経路に沿って転送することを指示している。これらは、迂回経路に沿ったパケット転送を行わせる際にも使用される。

次に、制御装置１０１は、中継装置２０２に対して、前記生成したパケット転送ルールを設定する（ステップＳ１−２）。図７は、中継装置２０２に設定されるパケット転送ルールの例である。中継装置２０２は、図７のパケット転送ルール２０２１〜２０２２に従ってパケットを転送することになる。

図７のパケット転送ルール２０２１は、宛先中継装置２０３を表すＩＤが付与されているパケットを、宛先中継装置２０３のユニキャスト経路に沿って転送することを指示している。同様に、パケット転送ルール２０２２は、宛先中継装置２０６を表すＩＤが付与されているパケットを、宛先中継装置２０６のユニキャスト経路に沿って転送することを指示している。これらは、迂回経路に沿ったパケット転送を行わせる際にも使用される。

次に、制御装置１０１は、中継装置２０３に対して、前記生成したパケット転送ルールを設定する（ステップＳ１−３）。図８は、中継装置２０３に設定されるパケット転送ルールの例である。中継装置２０３は、図８のパケット転送ルール２０３１〜２０３２に従ってパケットを転送することになる。

図８のパケット転送ルール２０３１は、宛先中継装置２０３を表すＩＤが付与されており、かつ、ポイントツーポイント通信のＩＤとして指定値（例えば「１」）が付与されているパケットに適用する処理内容を規定している。図８のパケット転送ルール２０３１では、前記処理内容として、該当パケットから、宛先中継装置２０３を表すＩＤ及びポイントツーポイント通信のＩＤを取り除き、外部中継装置３０２と接続しているポートから出力することが規定されている。

図８のパケット転送ルール２０３２は、宛先中継装置２０６を表すＩＤが付与されているパケットを、宛先中継装置２０６のユニキャスト経路に沿って転送することを指示している。このパケット転送ルール２０３２は、迂回経路に沿ったパケット転送を行わせる際に使用される。このパケット転送ルール２０３２は、例えば、中継装置２０５と中継装置２０６間に障害が発生し、宛先中継装置２０６宛てのパケットが、迂回経路上の中継装置２０２から転送された際に使用される。

以上のように、中継装置２０１〜２０３へのパケット転送ルールの設定が完了すると、図９に示すように、例えば、パケットヘッダから算出されたハッシュ値が宛先中継装置２０３となるパケットについて、中継装置２０１、２０２、２０３という経路で転送することが可能となる。また、ポイントツーポイント通信のうち、パケットヘッダから算出されたハッシュ値が宛先中継装置２０６となるパケットは、中継装置２０６を宛先とするユニキャスト経路に沿って転送される。また、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットの転送の過程で、該当パケットには、宛先中継装置を表すＩＤと、ポイントツーポイント通信のＩＤとが付与される。宛先中継装置を表すＩＤは、後続する中継装置が転送先を決定するために参照され、ポイントツーポイント通信のＩＤは、最終段の中継装置がポイントツーポイント通信を識別し、出力ポートを変更するために使用できる。

同様に、制御装置１０１は、中継装置２０４に対して、前記生成したパケット転送ルールを設定する（ステップＳ１−４）。図１０は、中継装置２０４に設定されるパケット転送ルールの例である。中継装置２０４は、図１０のパケット転送ルール２０４１〜２０４４に従ってパケットを転送することになる。具体的な内容は、図６に示したパケット転送ルール２０１１〜２０１４と同様であるため、説明を省略する。

同様に、制御装置１０１は、中継装置２０５、２０６に対して、前記生成したパケット転送ルールを設定する（ステップＳ１−５、Ｓ１−６）。図１１、１２は、中継装置２０５、２０６にそれぞれ設定されるパケット転送ルールの例である。中継装置２０５は、図１１のパケット転送ルール２０５１〜２０５２に従ってパケットを転送することになる。同様に、中継装置２０６は、図１２のパケット転送ルール２０６１〜２０６２に従ってパケットを転送することになる。具体的な内容は、図７、図８に示したパケット転送ルール２０２１〜２０２２、２０３１〜２０３２と同様であるため、説明を省略する。

以上のように、中継装置２０４〜２０６へのパケット転送ルールの設定が完了すると、図１３に示すように、例えば、パケットヘッダから算出されたハッシュ値が宛先中継装置２０６となるパケットについて、中継装置２０４、２０５、２０６という経路で転送することが可能となる。また、ポイントツーポイント通信のうち、パケットヘッダから算出されたハッシュ値が宛先中継装置２０３となるパケットは、中継装置２０３を宛先とするユニキャスト経路に沿って転送される。また、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットの転送の過程で、該当パケットには、宛先中継装置を表すＩＤと、ポイントツーポイント通信のＩＤとが付与される。宛先中継装置を表すＩＤは、後続する中継装置が転送先を決定するために参照され、ポイントツーポイント通信のＩＤは、最終段の中継装置がポイントツーポイント通信を識別し、出力ポートを変更するために使用できる。

以下、具体的なパケット転送ルールを示さないが、制御装置１０１は、同様の手順で、中継装置２０３が外部中継装置３０２から受信するパケットを中継装置２０１又は中継装置２０４に転送する経路を計算し、該当するパケット転送ルールを設定する。中継装置２０６が外部中継装置３０２から受信するパケットについても同様に、制御装置１０１は、中継装置２０１又は中継装置２０４に転送する経路を計算し、該当するパケット転送ルールを設定する。このようにすることで、任意の２点間での双方向のポイントツーポイント通信が可能となる。

続いて、図２の中継装置２０２と中継装置２０３間で障害が発生した際に迂回経路に切り替えてポイントツーポイント通信を継続する動作について説明する。

図１４は、中継装置２０２と中継装置２０３間に障害が発生した際の動作を説明するための図である。中継装置２０２と中継装置２０３間に障害が発生すると、中継装置２０２は、制御装置１０１にポート障害を通知する（ステップＳ２−１）。同様に、中継装置２０３は、制御装置１０１にポート障害を通知する（ステップＳ２−２）。なお、中継装置間の障害を検出する仕組みとしては、中継装置固有のポート障害検出機構のほか、トポロジ取得の手法と同様に、中継装置間で隣接中継装置の情報を交換する仕組みや制御装置からパケットの送出を指示して、エラー（パケット不達）を検出する方法を取ることができる。

前記通知を受けた制御装置１０１は、通知された内容に基づいてトポロジテーブル１０１３を更新し、当該障害によって影響を受けるユニキャスト経路を再計算する。制御装置１０１は、再計算した結果に基づき、中継装置２０２に対し、図１５に示すようにパケット転送ルールを変更するよう指示する（ステップＳ２−３）。図７に示すパケット転送ルールと図１５に示すパケット転送ルールとの相違点は、パケット転送ルール２０２１のアクションの出力ポートが、前記再計算したユニキャスト経路上の中継装置（例えば、中継装置２０５）に変更されている点である。

なお、図１５のような出力ポートの障害検出時の迂回経路に沿った転送を指示するパケット転送ルールを予め中継装置に設定し、かつ、障害が検出された経路に対応するパケット転送ルールを削除するよう中継装置を動作させることで、制御装置１０１からの指示なしに迂回処理を行うことも可能である。また、中継装置に、障害が検出された際に、図７に示すようパケット転送ルールを図１５に示すパケット転送ルールのように書き換える機能を追加してもよい。これらの構成を採用することで、制御装置１０１と中継装置間に障害が発生した場合でも迂回処理を行うことが可能となる。

続いて、図２の中継装置２０２と中継装置２０３間及び中継装置２０３と中継装置２０６間で多重障害が発生した際に迂回経路に切り替えてポイントツーポイント通信を継続する動作について説明する。

図１６は、中継装置２０２と中継装置２０３間に加えて、中継装置２０３と中継装置２０６間に障害が発生した際の動作を説明するための図である。中継装置２０２と中継装置２０３間に加えて、中継装置２０３と中継装置２０６間に障害が発生すると、中継装置２０３は、制御装置１０１にポート障害を通知する（ステップＳ３−１）。同様に、中継装置２０６は、制御装置１０１にポート障害を通知する（ステップＳ３−２）。

前記通知を受けた制御装置１０１は、通知された内容に基づいてトポロジテーブル１０１３を更新し、当該障害によって影響を受けるユニキャスト経路を再計算する。制御装置１０１は、再計算した結果に基づき、中継装置２０１に対し、図１７に示すようにパケット転送ルールを変更するよう指示する（ステップＳ３−３）。図１７のパケット転送ルール２０１１では、宛先中継装置を中継装置２０３と中継装置２０６に分散することができない（外部中継装置３０１から外部中継装置３０２に到る経路上に中継装置２０３が存在しない）ため、パケットヘッダから求まるハッシュ値に拘わらず、宛先中継装置を示すＩＤとして中継装置２０６のＩＤが設定される。

同様に、制御装置１０１は、中継装置２０４に対し、図１８に示すようにパケット転送ルールを変更するよう指示する（ステップＳ３−４）。図１８のパケット転送ルール２０４１では、宛先中継装置を中継装置２０３と中継装置２０６に分散することができないため、パケットヘッダから求まるハッシュ値に拘わらず、宛先中継装置を示すＩＤとして中継装置２０６のＩＤが設定される。

さらに、制御装置１０１は、中継装置２０３に対し、外部中継装置３０２と接続しているトランクを構成するポートのポートダウンを指示する（ステップＳ３−５）。中継装置２０３のポートダウンにより外部中継装置３０２にポートダウンが伝搬し、外部中継装置３０２は、他の中継装置宛ての経路が存在しない中継装置２０３にパケットの転送を行わないようになる。

また、図１７、図１８の例では、宛先中継装置が中継装置２０３であるパケットの処理を定めたパケット転送ルール２０１３、２０４３については変更していないが、必要に応じて、パケット転送ルール２０１３、２０４３のアクションを、中継装置２０６を宛先とするユニキャスト経路への出力に変更してもよい。また、宛先中継装置が中継装置２０３であるパケットの送信が抑止されるよう、制御装置１０１が外部中継装置３０１等に所要の通知を行うこととしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、ポイントツーポイント通信を実現するのみならず、多重障害が発生した場合にも迂回経路にて通信を継続することが可能となっている。

本実施形態の効果をまとめると下記のとおりとなる。第１の効果は、複数の中継装置で構成されるパケット転送ネットワークで、Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌのようなループを防止するプロトコルを用いることなくポイントツーポイント通信を実現することが可能となる。

第２の効果は、通信より前に中継装置にパケット転送ルールが設定されているため（図５参照）、通信発生時に速やかに通信を行うことが可能となる点である。これは、中継装置と制御装置間の負荷をかけずに通信を開始できることを意味している。また、本実施形態によれば、中継装置と制御装置間で障害が発生した際にも新規の通信を行うことが可能となる。

第３の効果は、ポイントツーポイント通信をトランク間で可能とすることで、ポイントツーポイント通信における中継装置、外部中継装置間及び中継装置間の通信で冗長と負荷分散を実現することが可能となる点である。

以上、本発明の各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、各図面に示したネットワーク構成、各要素の構成、パケット転送ルールの具体例等は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した内容に限定されるものではない。

例えば、上記した実施形態では、ポイントツーポイント通信の端点はトランク間であるものとして説明したが、中継装置のポート間、中継装置のポートとトランク間でポイントツーポイント通信を行うことも可能である。

例えば、上記した実施形態のポイントツーポイント構成情報（図４参照）に、ＶＬＡＮ ＩＤを含めることもできる。このようにすることで、ステップＳ１−１以下で中継装置に登録するパケット転送ルールのマッチング条件にＶＬＡＮ ＩＤを追加することが可能となり、ＶＬＡＮ単位でのポイントツーポイント通信を実現することも可能である。ＶＬＡＮ単位のポイントツーポイント通信の場合、中継装置から外部中継装置にパケットを出力するパケット転送ルールのアクションでＶＬＡＮ ＩＤを書き換える処理を追加することで、ポイントツーポイント通信の端点で ＶＬＡＮ ＩＤを変換することも可能となる。

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の視点による制御装置参照）
［第２の形態］
第１の形態の制御装置において、
さらに、前記ポイントツーポイント通信の宛先装置と、前記第２の中継装置との間に配置され、第２の外部中継装置との間に第２のトランクを構成する２台以上の第３の中継装置と接続され、
前記第１乃至第３の中継装置に対し、前記２つのトランクを利用するパケット転送ルールを設定する制御装置。
［第３の形態］
第２の形態の制御装置において、
前記第１の外部中継装置に接続された第１の中継装置に、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットに、前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報の付与を指示し、
前記第２の外部中継装置に接続された第３の中継装置に、前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報による出力ポートの決定と、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットから前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報の削除を指示する制御装置。
［第４の形態］
第１から第３いずれか一の形態の制御装置において、
さらに、前記中継装置によって構成されるネットワークトポロジーの変化に基づいて、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットの経路を再計算し、前記再計算した経路上の中継装置に対し、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットを前記再計算した経路に沿って転送させるパケット転送ルールを設定する手段を備える制御装置。
［第５の形態］
第２から第４いずれか一の形態の制御装置において、
前記中継装置によって構成されるネットワークトポロジーの変化により、前記ポイントツーポイント通信の経路上に存在しなくなった前記第１の中継装置又は第３の中継装置に対し、前記ポイントツーポイント通信で使用していたトランクに属するポートのポートダウンを指示する制御装置。
［第６の形態］
（上記第２の視点による通信システム参照）
［第７の形態］
第６の形態の通信システムにおいて、
さらに、前記ポイントツーポイント通信の宛先装置と、前記第２の中継装置との間に、第２の外部中継装置との間に第２のトランクを構成する２台以上の第３の中継装置が配置され、
前記制御装置は、前記第１乃至第３の中継装置に対し、前記２つのトランクを利用するパケット転送ルールを設定する通信システム。
［第８の形態］
第７の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、
前記第１の外部中継装置に接続された第１の中継装置に、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットに、前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報の付与を指示し、
前記第２の外部中継装置に接続された第３の中継装置に、前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報による出力ポートの決定と、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットから前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報の削除を指示する通信システム。
［第９の形態］
第６から第８いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、さらに、前記中継装置によって構成されるネットワークトポロジーの変化に基づいて、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットの経路を再計算し、前記再計算した経路上の中継装置に対し、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットを前記再計算した経路に沿って転送させるパケット転送ルールを設定する手段を備える通信システム。
［第１０の形態］
第７から第９いずれか一の形態の通信システムにおいて、
前記制御装置は、前記中継装置によって構成されるネットワークトポロジーの変化により、前記ポイントツーポイント通信の経路上に存在しなくなった前記第１の中継装置又は第３の中継装置に対し、前記ポイントツーポイント通信で使用していたトランクに属するポートのポートダウンを指示する通信システム。
［第１１の形態］
（上記第３の視点による中継装置制御方法参照）
［第１２の形態］
（上記第４の視点によるプログラム参照）
なお、上記第１１、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、本発明の開示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。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０１、１０１Ａ 制御装置
１１１ａ 設定受付手段
１２１ａ パケット転送ルール設定手段
１３１ａ 中継装置制御手段
２０１、２０１Ａ、２０３Ａ、２０４ （第１の）中継装置
２０２、２０２Ａ、２０４Ａ、２０５ （第２の）中継装置
２０３、２０６ （第３の）中継装置
３０１、３０２、３０１Ａ、３０２Ａ 外部中継装置
１０１１ 中継装置通信部
１０１２ トポロジ取得部
１０１３ トポロジテーブル
１０１４ ユニキャスト用経路探索部
１０１５ ユニキャスト用経路制御コマンド生成部
１０１６ ポイントツーポイント情報入力部
１０１７ ポイントツーポイント情報記憶部
１０１８ トランク制御コマンド生成部
２０１１〜２０６２ パケット転送ルール

Claims (10)

1. 第１の外部中継装置との間にトランクを構成する２台以上の第１の中継装置と、
   前記第１の中継装置のうちの少なくとも１台と接続され、ポイントツーポイント通信の宛先装置との間に配置される第２の中継装置と、に接続され、
   前記第１、第２の中継装置を制御する手段と、
   ポイントツーポイント通信の端点情報を含むポイントツーポイント通信に関する設定を受け付ける手段と、
   前記ポイントツーポイント通信の発生前に、前記ポイントツーポイント通信の端点情報と、前記第１の外部中継装置におけるパケット振り分けルールとに基づいて、ポイントツーポイント通信の経路を決定し、経路上の第１、第２の中継装置に対し、前記トランクを利用したポイントツーポイント通信のためのパケット転送ルールを設定する手段と、
   を備える制御装置。
2. さらに、前記ポイントツーポイント通信の宛先装置と、前記第２の中継装置との間に配置され、第２の外部中継装置との間に第２のトランクを構成する２台以上の第３の中継装置と接続され、
   前記第１乃至第３の中継装置に対し、前記２つのトランクを利用するパケット転送ルールを設定する請求項１の制御装置。
3. 前記第１の外部中継装置に接続された第１の中継装置に、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットに、前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報の付与を指示し、
   前記第２の外部中継装置に接続された第３の中継装置に、前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報による出力ポートの決定と、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットから前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報の削除を指示する請求項２の制御装置。
4. さらに、前記中継装置によって構成されるネットワークトポロジーの変化に基づいて、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットの経路を再計算し、前記再計算した経路上の中継装置に対し、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットを前記再計算した経路に沿って転送させるパケット転送ルールを設定する手段を備える請求項１から３いずれか一の制御装置。
5. 前記中継装置によって構成されるネットワークトポロジーの変化により、前記ポイントツーポイント通信の経路上に存在しなくなった前記第１の中継装置又は第３の中継装置に対し、前記ポイントツーポイント通信で使用していたトランクに属するポートのポートダウンを指示する請求項２から４いずれか一の制御装置。
6. 第１の外部中継装置との間にトランクを構成する２台以上の第１の中継装置と、
   前記第１の中継装置のうちの少なくとも１台と接続され、ポイントツーポイント通信の宛先装置との間に配置される第２の中継装置と、
   前記第１、第２の中継装置を制御する制御装置とを含み、
   前記制御装置は、
   ポイントツーポイント通信の端点情報を含むポイントツーポイント通信に関する設定を受け付ける手段と、
   前記ポイントツーポイント通信の発生前に、前記ポイントツーポイント通信の端点情報と、前記第１の外部中継装置におけるパケット振り分けルールとに基づいて、ポイントツーポイント通信の経路を決定し、経路上の第１、第２の中継装置に対し、前記トランクを利用したポイントツーポイント通信のためのパケット転送ルールを設定する手段と、
   を備える通信システム。
7. さらに、前記ポイントツーポイント通信の宛先装置と、前記第２の中継装置との間に、第２の外部中継装置との間に第２のトランクを構成する２台以上の第３の中継装置が配置され、
   前記制御装置は、前記第１乃至第３の中継装置に対し、前記２つのトランクを利用するパケット転送ルールを設定する請求項６の通信システム。
8. 前記制御装置は、
   前記第１の外部中継装置に接続された第１の中継装置に、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットに、前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報の付与を指示し、
   前記第２の外部中継装置に接続された第３の中継装置に、前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報による出力ポートの決定と、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットから前記ポイントツーポイント通信を識別するための情報の削除を指示する請求項７の通信システム。
9. 前記制御装置は、さらに、前記中継装置によって構成されるネットワークトポロジーの変化に基づいて、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットの経路を再計算し、前記再計算した経路上の中継装置に対し、前記ポイントツーポイント通信に属するパケットを前記再計算した経路に沿って転送させるパケット転送ルールを設定する手段を備える請求項６から８いずれか一の通信システム。
10. 第１の外部中継装置との間にトランクを構成する２台以上の第１の中継装置と、
    前記第１の中継装置のうちの少なくとも１台と接続され、ポイントツーポイント通信の宛先装置との間に配置される第２の中継装置と、に接続され、
    前記第１、第２の中継装置を制御する制御装置が、
    ポイントツーポイント通信の端点情報を含むポイントツーポイント通信に関する設定を受け付けるステップと、
    前記ポイントツーポイント通信の発生前に、前記ポイントツーポイント通信の端点情報と、前記第１の外部中継装置におけるパケット振り分けルールとに基づいて、ポイントツーポイント通信の経路を決定し、経路上の第１、第２の中継装置に対し、前記トランクを利用したポイントツーポイント通信のためのパケット転送ルールを設定するステップと、
    を含む中継装置制御方法。

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