JP2013135397A - ラベルスイッチングネットワーク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のスイッチ装置を介して接続された複数の端末間でフレームを伝送する上で、各スイッチ装置がフレーム内のラベルをスイッチング情報に変換してスイッチングを行うネットワークにおいて、送信端末は、1)フレームのラベルフィールドに第1と第2ラベル部分を設け、ラベル管理者またはその管理範囲を特定する識別情報を第1ラベル部分に設定し、ラベル管理者が付与したまたは管理範囲で規定されたユニークな符号を第2ラベル部分に設定する機能、2)フレーム内に表示制御フィールドを設け、付加ヘッダに対するヘッダフィールドでの表示領域あるいは非表示領域を指定する情報を設定する機能、の一方又は両方を有するヘッダ処理回路を備える。
【選択図】図1
Description
(1)一つは、各スイッチ装置のスイッチングエンジンでのヘッダ情報の扱いである。オープンフロースイッチングにおいては、図2(a)に示す信号フレームにおいて、TCPポート番号までのヘッダ情報のうち、任意に選択された部分に対し、一致不一致を判定して選別するフィルタリング機能が必要となる。この機能を高速に実行するためには、通常、総計58バイトのヘッダ情報に対し、“0”、“1”の他に“Don't Care”の状態を含めた3値の状態での一致不一致を瞬時に検出する高機能デバイスが必要となる。その結果、スイッチングエンジンの大規模化、大消費電力化、高価格化をもたらす。従って、処理すべきヘッダの長さを短くしてスイッチングエンジンの大規模化を抑制する技術や、3値ではなく、“0”、“1”の2値で上記のフィルタリングが可能な技術を用いることが望まれる。
(1)スイッチングエンジンの大規模化、大消費電力化を抑制する、
(2)経路を共有する複数のフローを、同じパスに集約し、共通のエントリーで扱えるようにする、
(3)フレームの伝送の途中で必要な“ラベルの付替え処理”の回数を抑制する、
ことを行ったラベルスイッチングネットワークを実現することを目的とする。
(1)上記ラベルスイッチングネットワークの範囲において前記ユニークな符号を前記ラベルに共通に設定すると共に、前記仮想的なグループ内に対する同報通信に対しては、同報通信を指定する値と前記のユニークな符号を前記ラベルに設定する機能、
(2)前記仮想的なグループ内に対する同報通信に対しては、上記第1ラベル部分として該同報通信の管理者を特定する識別情報を設定し、上記第2部分として少なくとも該同報通信の管理者の管理範囲内でユニークな符号を前記ラベルに設定する機能、
のいずれかあるいは両方の機能を有するものとする。
(1)スイッチングエンジンの大規模化、大消費電力化を抑制する、
(2)経路を共有する複数のフローを、同じパスに集約し、共通のエントリーで扱えるようにする、
(3)フレームの伝送の途中で必要な“ラベルの付替え処理”の回数を抑制する、
ことができる。
図1に示す様に、本発明によるスイッチングネットワークは、例えば、複数の端末11、12、13、21、22及び23と、それらを接続しネットワークを構成するスイッチ装置2、3、4及び5と、中央制御装置1とから構成される。更に、それぞれが端末を配下に置き、ラベル管理を行うラベル管理装置10及び20を含むものである。図では、ラベル管理装置10が端末11、12及び13を、ラベル管理装置20が端末21、22及び23をそれぞれ管理している。ラベル管理装置10及び20の両装置は、同じ構成を有し、ラベル管理装置を特定するラベル管理者ID記憶部101、201、端末に配布するラベル値(ラベル管理者ID部分を除く)をプールしているラベルプール102、202を有する。ラベル管理者ID記憶部101、201の記憶するラベル管理者IDは、ラベル管理者を特定するユニークな識別符号である。それぞれの制御部100、200は、配下の端末からのラベルの要求に対し、ラベルプール内の値と自身の管理者IDとをセットにしたラベルを該端末に、公知の通信手段あるいは配送手段を用いて配布する。
なお、ラベル管理装置10あるいは20は、将来の要求に備えて、複数のラベル値をまとめて配布しても良い。また、一旦、配布したラベルを、回収することも可能である。
また、図3のスイッチ装置において、入力ポートと出力ポートとを入換えることも考慮してスイッチング制御を行えば、公知の技術を用いて、双方向の通信に対し、両方向で同じラベル情報を用いることも可能である。
この分散制御を、図8を用いて、端末21から端末12への通信を例に説明する。端末21は、図2(c)の構成を有する経路設定用の信号フレームを、スイッチ装置4に送信する。スイッチ装置4は、この信号フレームのラベルが登録されていない場合、スイッチ装置4に接続されたスイッチ装置2、5にフラッディング(flooding)する。フラッディングに際しては、入力されたポートには出力しない。また、同じラベルのフレーム信号が到着した場合は、後から到着した信号フレームは廃棄する。そして、各スイッチ装置は、廃棄しなかったフレーム信号のラベル値と入力ポートとの対応づけを記録する。この結果、全ての端末に、この経路設定用信号フレームは、同報されるが、宛先IPアドレスと一致する端末12のみが、同じラベル値の信号フレームを用いて応答信号を送出する。各スイッチ装置は、ラベル値と往路での入力ポートとの対応づけを記録しているので、応答信号は、上記往路をさかのぼる形の復路で、端末21に到着する(図8の太線で示す経路)。上記復路上の各スイッチ装置がこの応答信号の通過に対応し終えることで、端末21から端末12への経路が設定される。
(1) 同じ宛先に対し複数の経路を設定できる。
(2) ラベルをローカルに管理できる。
(3) 宛先、経路が同じコネクション(フロー・パス)に対し、同じ値のラベルでリンクアグリゲートできる。これにより、スイッチ装置のスイッチングエンジンのエントリー数を低減できると共に、コネクションの経路設定の頻度を少なくすることができる。
(4) アクセス頻度の低いラベルのキャッシュテーブルに退避させることのより、高速動作が要求されるスイッチングテーブルの効率的な利用が実現される。
(5) オープンフロースイッチング方式に比べ、検索すべきビット長が短かくでき、“Don't Care”のビットがないので2値処理で済み、デバイスの小規模化、低消費電力化、小型化に寄与する。
(6) ラベルの長さを拡張できる。
(7) 付加ヘッダを隠ぺいできる。
(8) 付加ヘッダの付け替えを不要とする。
(9) ラベルと付加ヘッダの対応付けの学習を実現できる。
(10) 分散制御環境で、ラベルスイッチングを可能とする。
(11) コンテンツ配信ネットワークにおいては、コンテンツを特定するラベルによりスイッチングを可能とする。
(12) 既存のLANスイッチングネットワークやIPルーティングネットワークと共存できる。
(13) 異なる経路コストを用いて、経路設定が可能となる。
(14)センサー情報に基づき、その経路や転送起動の条件をプログラマブルにすることができる。
2、3、4、5 スイッチ装置
10 ラベル管理装置
11、12、13、21、22、23 端末
20 ラベル管理装置
31 制御部
32 ラベルスイッチング制御テーブル
33 スイッチング回路
34、35 インタフェース回路
36 MACスイッチング制御テーブル
37 ラベルスイッチング制御テーブル
38 セレクタ手段
41 制御部
42 ラベルプール
43 ユニークアドレス部
44 ラベル生成部
45 フレーム処理部
50 送信側プロトコル処理部
51 送信インタフェース
52 送信バッファ
53 MACアドレス処理部
54 IPアドレス処理部
55、56、57 TCPポート
60 受信側プロトコル処理部
61 受信インタフェース
62 受信バッファ
63 MACアドレス処理部
64 IPアドレス処理部
65、66、67 TCPポート
70 コンテンツ配信ネットワーク
71、72、73 コンテンツ管理者
74、75、76 コンテンツサーバ
77、78、79 端末
80 中央制御装置
81、82、83 センサー
84、85、86 端末
91、92、93、94 スイッチ装置
100、200 制御部
101、201 ラベル管理者ID記憶部
102 ラベルプール
300 中央制御装置
301 パソコン
302 ユーザネットワーク
303 IPv4ネットワーク
304 IPv6ネットワーク
305 IPv4ネットワーク
306 データセンター
311、312、313、314、315、316、317、318、319、320 スイッチ装置
321、322、323 サーバ
Claims (7)
- 複数の端末と、複数のスイッチ装置と、前記複数の端末間を前記複数のスイッチ装置を介して接続し上記端末間でフレームを伝送する複数の通信経路と、を備え、前記スイッチ装置の各々は、上記フレーム内のラベルの情報からスイッチングに関する情報に変換するためのラベルスイッチング制御テーブルを備え、前記ラベルより得られた前記のスイッチングに関する情報を用いてスイッチングを行う、ネットワークであって、
送信端末は、
(1)前記フレームのラベルフィールドに、第1ラベル部分と第2ラベル部分を設け、ラベル管理者あるいはラベル管理範囲を特定する識別情報を前記第1ラベル部分に設定し、前記ラベル管理者が付与する、あるいは、前記管理範囲の中で規定された、ユニークな符号を第2ラベル部分に設定する機能、
(2)前記フレーム内に表示制御フィールドを設け、前記フレーム内のラベル以外の付加ヘッダに対する、前記フレームのヘッダフィールドでの表示領域あるいは非表示領域を指定する情報を設定する機能、
のいずれかあるいは両方の機能を有するヘッダ処理回路を備えることを特徴とするラベルスイッチングネットワーク。 - 前記第1ラベル部分として、ラベル管理者あるいはラベル管理範囲を特定するMACアドレス、あるいは、ラベル管理者あるいはラベル管理範囲を特定するIPアドレスを用いることを特徴とする請求項1記載のラベルスイッチングネットワーク。
- 中央制御装置を具備し、前記中央制御装置は、前記端末あるいは前記スイッチ装置より供給される、ラベル情報と経路設定に必要な情報とに基づいて、経路を確定し、前記経路に関わるスイッチ装置に対し、ラベルスイッチング制御テーブルへの前記ラベル情報とスイッチングに必要な経路情報とを提供し、前記スイッチ装置は、前記ラベル情報と前記経路情報より得られるスイッチングに必要な制御情報とを前記ラベルスイッチング制御テーブルに設定することを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載のラベルスイッチングネットワーク。
- 送信端末の前記ヘッダ処理回路は、分散制御的手法により経路設定を可能にする付加ヘッダと前記付加ヘッダに対応するラベル情報とを前記フレームのヘッダフィールドあるいはペイロードの一部に付与し、前記スイッチ装置は、受信された前記フレームの前記の経路設定を可能とする付加ヘッダに基づき経路を確定すると共に、前記フレーム内のヘッダフィールドあるいはペイロードに示された前記ラベル情報と前記の確定された経路に対応しスイッチングに必要な制御情報とを前記ラベルスイッチング制御テーブルに設定することを特徴とする請求項1あるいは2記載のラベルスイッチングネットワーク。
- 上記ラベルスイッチングネットワークの範囲においてユニークな符号により特定される前記端末で構成される単数あるいは複数の仮想的なグループ内での通信に際し、を前記端末で構成し、前記送信端末のヘッダ処理回路は、
(1)前記グループ内の端末に対する通信に対しては、上記ラベルスイッチングネットワークの範囲において前記ユニークな符号を前記ラベルに共通に設定すると共に、前記仮想的なグループ内に対する同報通信に対しては、同報通信を指定する値と前記のユニークな符号を前記ラベルに設定する機能、
(2)前記仮想的なグループ内に対する同報通信に対しては、上記第1ラベル部分として該同報通信の管理者を特定する識別情報を設定し、上記第2部分として少なくとも該同報通信の管理者の管理範囲内でユニークな符号を前記ラベルに設定する機能、
のいずれかあるいは両方の機能を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載のラベルスイッチングネットワーク。 - 前記フレーム内に経路選択ポリシーを指定するポリシーフィールドを設け、前記送信端末あるいはスイッチ装置のいずれかのヘッダ処理回路は、前記ポリシーフィールドの値を設定し、前記スイッチ装置は、受信されたフレームのポリシーフィールドの値を参照して経路設定を行うことを特徴とする請求項1、2、4、5のいずれか1つに記載のラベルスイッチングネットワーク。
- さらに所定の対象を感知するセンサー、あるいは、所定のルールに従って判定する判定器を備え、
前記スイッチ装置は、(1)前記フレームのラベル情報と、(2)上記センサーまたは上記判定器の出力するラベル記載の情報、ペイロード記載の情報、あるいは前記フレーム記載の情報のいずれかから判定された情報と、に基づいて、スイッチングを行うことを特徴とする請求項1から6までのいずれか1つに記載のラベルスイッチングネットワーク。
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