KR102070963B1 - 논리적 토폴로지에서 물리적 토폴로지 발견을 위한 전송 ｓｄｎ - Google Patents

논리적 토폴로지에서 물리적 토폴로지 발견을 위한 전송 ｓｄｎ Download PDF

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Abstract

몰리 계층 네트워크 요소는 하나 이상의 물리 포트, 네트워크 패킷 인터페이스, 및 네트워크 패킷 인터페이스에 연결된 프로세서를 포함한다. 프로세서 및 네트워크 패킷 인터페이스는 네트워크 계층에서 동작하는 서로 인접한 복수의 논리 노드 사이의 네트워크 패킷 인터페이스를 통해 인접 관계 발견 메시지를 검사하고, 복수의 물리 포트 중 적어도 하나를 서로 인접한 복수의 논리 노드 중 적어도 하나에 매핑하도록 구성되며, 네트워크 패킷 인터페이스 및 프로세서는 네트워크 패킷 인터페이스를 통해 포워드 된 인접 관계 발견 메시지에 포함된 헤더 정보를 수정하도록 구성되지 않는다.

Description

논리적 토폴로지에서 물리적 토폴로지 발견을 위한 전송 ＳＤＮ
본 특허 출원은, "전송 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) - 논리적 토폴로지에서 물리적 토폴로지 발견을 위한 전송 SDN"의 명칭으로 2015년 5월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 14709697에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전체로서 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 무선 통신을 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 논리적 토폴리지에서 물리적 토폴로지 발견을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 컴퓨터 네트워크는 라우터, 스위치 및/또는 다른 하드웨어와 같은 다수의 네트워크 장치로부터 구축된다. 대형 네트워크의 관리는 복잡하고 비용이 많이 든다. 전통적인 라우터에서 제어의 번들링(bundling) 및 데이터 전달을 분리하고 네트워크 제어를 위한 완전 분산 프로토콜의 사용을 중앙 집중식 프로토콜로 대체함으로써 복잡성을 해결할 수 있다. 예를 들어, 데이터 포워딩(예를 들어, 데이터 플레인)은 중앙 제어 네트워크에서 라우팅, 자원 및 다른 관리 기능과 같은 제어 결정(예: 제어 플레인)으로부터 분리된다. 또한, 분리는 데이터 플레인과 컨트롤 플레인이 다른 런타임 환경에서 다른 하드웨어를 작동할 수 있게 하고 및/또는 다른 모델을 사용하여 작동할 수 있게 한다. 중앙 제어 네트워크에서 네트워크 인텔리전스는 소프트웨어 기반 제어기에 논리적으로 중앙 집중화된다. 따라서 네트워크 장치는 중앙 집중식 제어기에 의해 관리되고 제어되는 패킷 포워딩 장치가 된다.
물리 계층 네트워크 요소가 개시된다. 일 실시예에서, 물리 계층 네트워크 요소는 하나 이상의 물리 포트, 네트워크 패킷 인터페이스 카드, 상기 네트워크 패킷 인터페이스 카드에 연결된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서 및 상기 네트워크 패킷 인터페이스 카드는 네트워크 계층에서 동작하는 서로 인접한 복수의 논리 노드 사이의 네트워크 패킷 인터페이스 카드를 통해 인접 관계 발견 메시지를 검사하고, 복수의 물리 포트 중 적어도 하나를 서로 인접한 복수의 논리 노드 중 적어도 하나에 매핑하도록 구성되며, 상기 네트워크 패킷 인터페이스 카드 및 상기 프로세서는 상기 네트워크 패킷 인터페이스카드를 통해 포워드 된 인접 관계 발견 메시지에 포함된 헤더 정보를 수정하도록 구성되지 않는다.
다른 실시예에서, 본 발명은, 물리 계층 네트워크 패킷 인터페이스 카드가, 네트워크 계층 브로드캐스트 메시지를 검사하는 방법을 포함한다. 이러한 방법은, 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지(adjacency discovery message) 및 네트워크 계층 유지 메시지를 포함하는 비트 스트림을 수신하는 단계; 프로세서가, 상기 네트워크 계층 메시지를 검사하여, 서로 인접한 복수의 네트워크 계층 노드 중 적어도 하나 및 복수의 물리 계층 포트 중 적어도 하나 사이의 매핑(mapping)을 결정하는 단계; 및 상기 프로세서가, 물리 계층 토폴로지에서 논리 계층 토폴로지로의 매핑의 생성을 지원하기 위해, 상기 매핑을 전송 SDN(software defined networking) 제어기에 알리는(advertising) 단계를 포함 한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 전송 소프트웨어 정의 네트워킹 제어기(T-SDNC:transport software defined networking controller)가 물리적 토폴로지를 논리적 토폴로지에 매핑하는 다른 방법을 포함한다. 이러한 방법은, 물리 계층 포트 인접 관계 정보(physical layer port adjacency information)를 지시하는 물리 계층 인접 관계 발견 메시지(physical layer adjacency discovery message)를 물리 계층 네트워크 요소로부터 수신하는 단계; 상기 물리 계층 인접 관계 발견 메시지에 기초하여 물리적 토폴로지(physical topology)를 결정하는 단계; 네트워크 계층에서 동작하는 논리 노드로부터 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지를 수신하는 단계; 상기 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지에 기초하여 논리적 토폴로지(logical topology)를 결정하는 단계; 인접 논리 노드와 물리 계층 포트 사이의 매핑을 포함하는 알림 메시지(advertisement message)를 각 물리 계층 네트워크 요소로부터 수신하는 단계; 및 토폴로지 매핑 모듈이, 상기 알림 메시지 매핑에 기초하여 상기 물리적 토폴로지와 상기 논리적 토폴로지의 관계를 결정하는 단계를 포함한다.
이들 특징 및 다른 특징은 첨부 도면 및 청구 범위와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터보다 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부 도면 및 상세한 설명과 관련하여 취해진 다음의 간단한 설명을 참조하고, 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 통신 네트워크의 실시예의 개략도이다.
도 2는 통신 네트워크의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3은 네트워크 계층 브로드캐스트 메시지를 검사하는 물리 계층 네트워크 요소의 개략도이다.
도 4는 네트워크 요소(NE)의 실시예의 개략도이다.
도 5는 인접 관계 발견 메시지를 검사하는 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 6은 물리적 토폴로지를 논리적 토폴로지로 매핑하는 방법의 실시예의 흐름도이다.
개시된 하나 이상의 실시예의 예시적인 구현이 이하에서 제공되지만, 개시된 시스템 및/또는 방법은 현재 알려졌거나 존재하는 임의의 수의 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 본 명세서는 도시되고 예시된 예시적인 설계 및 구현 예를 포함하여 이하에 설명되는 예시적인 구현 예, 도면 및 기술에 결코 제한되어서는 안 되며, 첨부된 청구항의 범위 내에서 등가물의 전체 범위와 함께 수정 될 수 있다.
일부 네트워크에서, 라우터 및 스위치는 네트워크에서 데이터의 흐름을 정의하는 방식으로 배치 및 구성된다. 물리적 위치 및/또는 하드웨어 변경은 수동 구성이 필요할 수 있으므로 라우터 및/또는 스위치를 이후에 변경하면 큰 비용이 발생할 수 있다. 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN: software defined networking)은 데이터 흐름(예: 제어 플레인(control plane)) 및 데이터 전달(예: 데이터 플레인)의 관리가 분리되어 동적 관리 및 제어를 통해 유연한 네트워크를 만드는 네트워킹 패러다임이다. SDN 네트워크에서, 네트워크 장치들(예를 들어, 라우터들 및/또는 스위치들)은 하나 이상의 SDN 제어기(SDNC)에 의해 제어되고 관리된다. SDNC는 SDN 도메인을 제어하고 관리하도록 구성된 모든 장치 일 수 있다. SDNC는 라우팅 결정을 내린 다음 라우팅 결정을 네트워크 장치에 전달한다. 예를 들어, SDNC는 일부 네트워크 토폴로지 정보를 기반으로 어느 한 노드에서 다른 노드로 패킷을 라우팅하기 위한 최상의 경로를 계산 한 다음. 루트 테이블(route table), 스위칭 테이블 또는 플로 테이블을 최상의 경로를 따라 모든 네트워크 장치에 다운로드한다. 그러면, 네트워크 장치는 SDNC로부터 수신된 루트 테이블에 따라 데이터 포워딩 기능을 수행한다. 또한, SDNC는 SDN 네트워크의 동작을 네트워크의 변화(예: 인프라 변경, 새로운 애플리케이션 및/또는 서비스 배포 및/또는 비즈니스 요구 사항 변경)에 맞게 동적으로 수정한다.
네트워크 전송 계층은, 계층 0(예: DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing), 포토닉스(photonics),) 및 OSI(Open Systems Interconnection) 계층 1(예: SONET(synchronous optical network)/SDH(synchronous digital hierarchy) 네트워크(OTN))을 포함한다. 따라서 전송 SDNC(T-SDNC: transport SDNC)는 주로 계층 0과 계층 1에서 작동한다. 계층 3(네트워크 계층) 토폴로지에서 전송/물리 계층 토폴로지로의 매핑에 대한 전송 계층의 지식을 사용하지 않으면 계층 간 최적화 또는 작업 수행이 어렵거나 불가능할 수 있다.
본 명세서에는 전송 SDN 네트워크에서 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지 사이의 매핑을 발견하기 위한 메커니즘이 개시된다. 예를 들어, 물리 계층 네트워크 요소는 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지 및 네트워크 계층 유지 메시지를 포함하는 비트 스트림을 수신한다. 물리 계층 네트워크 요소는 복수의 물리 포트(예컨대, 로컬 물리 포트)를 포함한다. 물리 계층 네트워크 요소는 로컬 물리 포트와 로컬 물리 포트에 인접한 네트워크 계층 논리 노드 간의 매핑(mapping)을 결정하기 위해 네트워크 계층 인접 발견 메시지들 각각의 헤더 정보(예를 들어, 스눕(snoops))를 검사한다. 그러면 물리 계층 네트워크 요소는, 예를 들어 알림 메시지를 통해 물리 계층에서 네트워크 계층 논리 노드와 인접한 물리 포트의 결정된 매핑을 배포한다. 적어도 하나의 T-SDNC를 포함하는 물리 계층의 네트워크 장치는 알림 메시지를 수신한다. T-SDNC는 물리 계층 포트 인접 정보(physical layer port adjacency information)를 나타내는 물리 계층 네트워크 요소(physical layer network element)로부터 물리 계층 인접 관계 발견 메시지를 수신한다. T-SDNC는 물리 계층 인접 관계 발견 메시지를 검사하여 물리적 토폴로지를 결정한다. T-SDNC는 네트워크 계층에서 동작하는 논리 노드로부터 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지를 수신한다. T-SDNC는 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지를 검사하여 논리 토폴로지를 결정한다. 따라서, T-SDNC는 결정된 물리적 토폴로지, 결정된 논리적 토폴로지 및/또는 수신된 알림 메시지 매핑에 기초하여 물리적 토폴로지 및 논리적 토폴로지의 관계 또는 매핑을 결정한다. T-SDNC는 물리 계층 및/또는 네트워크 계층에서 동작하는 알고리즘을 이용하여 물리적 토폴로지 및 논리 토폴로지의 관계를 사용하여 통신 라우팅을 최적화하도록 구성된다.
도 1은 통신 네트워크(100)의 실시예의 개략도이다. 네트워크(100)는 복수의 물리 계층 네트워크(PLNW: physical layer network) 요소(104-106), 복수의 논리 노드(102 및 103), 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface, 111), 및 하나 이상의 전송 소프트웨어 정의 네트워킹 제어기(T-SDNC: transport software defined networking controller)(110)를 포함한다. 물리 계층 네트워크 요소(104-106)는, 전기적 링크가 사용될 수 있지만 광학 링크를 통해 통신 가능하게 결합한다. T-SDNC(110)는 광 링크, 전기 링크 또는 이들의 조합을 통해 물리 계층 네트워크 요소(104-106)에 통신 가능하게 연결된다. 논리 노드(102 및 103)는 광학 링크, 전기 링크 또는 이들의 조합을 통해 물리 계층 네트워크 요소(104-106)에 통신 가능하게 결합한다. 논리 노드(102 및 103)는 서로 다른 네트워크들 사이에서 데이터 패킷 포워딩 기능을 수행하도록 구성된 임의의 물리적 장치(예를 들어, 라우터) 또는 논리 장치 일 수 있다. 논리 노드(102 및 103)는 OSI 모델의 네트워크 계층에서 동작한다. 도 1에 도시된 접속 및/또는 다른 링크는, 광섬유 링크, 전기 링크, 무선 링크 및/또는 논리 연결과 같은 물리적 연결을 포함한다. 연결은 네트워크 장치들 간에 데이터를 전송하는데 사용되는 단일 링크, 일련의 병렬 링크들, 복수의 상호 연결된 노드들 및/또는 이들의 다양한 조합을 포함한다. 물리 계층 네트워크 요소(104-106)는 SDN 도메인에서 T-SDNC(110)에 의해 지정된 SDN 경로에 따라 데이터 포워딩 기능을 수행하도록 구성된 임의의 물리적 장치(예를 들어, 스위치) 일 수 있다. 물리 계층 네트워크 요소(104)는 입력 데이터 포트, 출력 데이터 포트, 제어 포트 등(예를 들어 포트 215, 216, 310 또는 311), 하나 이상의 네트워크 패킷 인터페이스 카드(NPIC: network packet interface card)(130-132) 및 프로세서를 포함한다. 프로세서는 네트워크 패킷 인터페이스 카드에 연결되며 다양한 기능을 수행하도록 구성된다. 실시예에서, 물리 계층 네트워크 요소(104)는 광 스위치의 기능을 수행한다. 업스트림 포트는 물리 계층 네트워크 요소(104)에 의해 다운스트림 포트에 매핑된다. 예를 들어, 파장들은 물리 계층 네트워크 요소(104)에 의해 업스트림 포트로부터 맵핑 된 다운스트림 포트로 라우팅 될 수 있다. 예를 들어, 파장들은 네트워크 패킷 인터페이스 카드(130)를 통해 물리 계층 네트워크 요소(104 및 105) 사이의 링크로, 다음으로, 물리 계층 네트워크 요소(105 및 106) 사이의 링크를 통해, 마지막으로 네트워크 패킷 인터페이스 카드(132)로 전송된다. 파장은, 예를 들어 논리 노드(103)를 통해 네트워크 패킷 인터페이스 카드(132)로 전송된다. 목적지 네트워크 패킷 인터페이스 카드(130) 및 프로세서는 네트워크 패킷 인터페이스 카드(130)를 통해 전송되는 브로드캐스트 메시지(120)에 포함된 헤더와 같은 메시지에 포함된 헤더 정보를 변경하도록 구성되지 않을 수 있다. 즉, 물리 계층 네트워크 요소(104)는 인코딩된 데이터 패킷의 헤더를 수정하지 않고 인코딩된 데이터 패킷을 제1 포트에서 제2 포트로 포워딩한다.
네트워크 패킷 인터페이스 카드(130)는 인접 발견 메시지 및 네트워크 계층 유지 메시지와 같은 브로드캐스트 메시지(120)를 포함하는 비트 스트림을 수신한다. 인접 관계 발견 메시지는 OSPF(Open Shortest Path First) 메시지, IS-IS(Intermediate System to Intermediate System) 메시지, BGP(Border Gateway Protocol) 메시지 또는 다른 유형의 인접 관계 발견 메시지 중 하나 일 수 있다. 인접 관계 발견 메시지는 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지 또는 물리 계층 인접 관계 발견 메시지 중 임의의 것일 수 있다. 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지는 OSI 모델의 네트워크 계층에서 동작하는 통신 가능하게 결합 된 논리 노드(102 및 103) 사이에서 브로드캐스트되고 논리 노드(102/103) 인접 관계의 정보를 포함한다. 물리 계층 인접 관계 발견 메시지는 개방형 시스템 상호 접속 모델의 물리 계층에서 동작하는 통신 가능하게 연결된 물리 계층 네트워크 요소(104-106) 사이에서 브로드캐스트되고 물리 계층 네트워크 요소(104-106) 인접 관계의 정보를 포함한다.
네트워크 패킷 인터페이스 카드(130)는 예를 들어 스누핑 유틸리티(snooping utility)를 통해 발견 메시지의 내용을 검토함으로써 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지를 검사한다. 여기에서 사용되는 검사는 패킷을 변경하지 않고 인터페이스를 통과하는 패킷의 내용을 검토하는 것을 나타낸다. 논리 노드들(102 및 103) 간의 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지는 OSPF 헬로 메시지(OSPF hello message), IS-IS 헬로 메시지(IS-IS hello message) 또는 다른 유형의 인접 관계 발견 메시지 일 수 있다. 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지는 물리 계층 네트워크 요소의 물리 포트 및 물리 계층 네트워크 요소(104) 및 논리 노드(102 및 103)의 물리 포트와 같은 인접한 논리 노드의 정보를 포함한다. 네트워크 패킷 인터페이스 카드(130)는 물리 포트 인접 논리 노드(102)로 전송한다.
예를 들어, 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지의 헤더는 물리 계층 네트워크 요소(104)에 의해 검사되고, 물리 포트 및 논리 노드(102 및 103)의 인접 관계 정보는 물리 계층 네트워크 요소(104)에 의해 획득된다. 물리 포트를 인접 논리 노드(102)로 매핑하는 것은 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지의 헤더를 검사하여 획득된다. 물리 계층 네트워크 요소(104)는 물리 계층에서 알림 메시지를 전송하여 물리 포트의 매핑을 인접한 논리 노드(102)에 브로드캐스트한다. 일 실시예에서, 알림 메시지는 OSPF 링크 상태 알림(LSA) 메시지 일 수 있다. 예를 들어, 네트워크 패킷 인터페이스 카드(130) 또는 물리 계층 네트워크 요소(104)는 매핑 정보를 OSPF LSA(link state advertisement) 메시지에 첨부할 수 있다. 매핑 정보 또는 알림 메시지는 물리 계층 네트워크 요소(104)의 식별자, 물리 포트 식별자 및 인접 논리 노드(102)의 식별자를 포함한다.
T-SDNC(110)는 SDN 도메인을 제어하고 관리하도록 구성된 임의의 장치이다. T-SDNC(110)는 송신기, 수신기 또는 이들의 조합 일 수 있는 메모리, 프로세서 및 트랜시버(Tx/Rx)를 포함할 수 있다. 각각의 T-SDNC(110)는 물리적 및/또는 논리적으로 SDN 도메인 내에 위치한다. 프로세서는 토폴로지 매핑 모듈을 포함할 수 있다. 써드 파티(115)는 API(application programming interface, 111)를 통해 T-SDNC(110)에 액세스할 수 있다. T-SDNC(110)는 라우팅 정보, 네트워크 토폴로지 및/또는 네트워크 상태 정보를 생성 및 획득하는 것을 포함하는 다양한 제어 평면 기능을 수행한다. 예를 들어, T-SDNC(110)는 T-SDNC(110)가 관리 및/또는 지원하는 SDN 도메인의 SDN 특정 토폴로지 정보를 생성 및 알린다. 따라서, T-SDNC(110)는 다른 SDNC들(110)에 의해 지원 및/또는 관리되는 다른 SDN 도메인들의 SDN 특정 토폴로지 정보를 수신한다. 각각의 T-SDNC(110)는, 예를 들어 물리 계층 네트워크 요소(104-106)로 플로 테이블을 전송함으로써, T-SDNC(110)이 관리하는 SDN 도메인 내에서 물리 계층 네트워크 요소들(104-106) 110)을 구성한다. 각각의 T-SDNC(110)는 임의의 표준화 된 프로토콜(예를 들어, OpenFlow 프로토콜)을 사용할 수 있는 제어기-장치 인터페이스를 통해 물리 계층 네트워크 요소(104)와 통신한다. SDN 특정 토폴로지 정보를 알림하기 전에, 각각의 T-SDNC(110)는 내부 게이트웨이 프로토콜(IGP: interior gateway protocol)에서 정의된 종래의 링크 상태 정보를 알린다.
T-SDNC(110)는 물리 계층 네트워크 요소(104-106)에 의해 송신된 복수의 물리 포트의 물리 계층 인접 관계 발견 메시지를 수신한다.
예를 들어, 물리 계층 인접 관계 발견 메시지는 제1 물리 계층 네트워크 요소(104)의 식별자, 제1 물리 계층 네트워크 요소(104)의 일부인 제1 물리 포트의 식별자, 제2 물리 계층 네트워크 요소(105)의 식별자, 제2 물리 계층 네트워크 요소(105)의 식별자, 및/또는 제2 물리 계층 네트워크 요소(105)의 일부인 제2 물리 포트의 식별자를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 물리 포트는 물리 계층에서 서로 인접하고, 제1 및 제2 물리 계층 네트워크 요소(104 및 105)는 물리 계층에서 서로 인접한다. 물리적 토폴로지는 물리 계층 인접 관계 발견 메시지에 기초하여 T-SDNC(110)에 의해 결정된다. 예를 들어, T-SDNC(110)는 물리 계층 인접 관계 발견 메시지에서 물리 포트 및 물리 계층 네트워크 요소(104-106)의 식별자에 기초하여 토폴로지를 구축할 수 있다. 예를 들어, T-SDNC(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 물리적 토폴로지를 결정할 수 있다.
도 2는 통신 네트워크(200)의 다른 실시예의 개략도이다. 네트워크(200)는 논리 노드(202,203,204,205), PLNW(Physical Layer Network) 요소(210,211,212,213), T-SDNC(230), 논리 노드(102 및 103), 물리 계층 네트워크 요소(104, 105 및 106), T-SDNC(110) 및 브로드캐스트 메시지(120)를 포함하고, 논리 노드(102 및 103), 물리 계층 네트워크 요소(104, 105 및 106), T-SDNC(110) 및 브로드캐스트 메시지(120)와 각각 실질적으로 유사하다. T-SDNC(230)는 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지를 수신한다. 물리 계층 네트워크 요소들(210-213)은 브로드캐스트 메시지들(220)(예를 들어, 인접 관계 발견 메시지 및 네트워크 계층 유지 메시지들)을 포함하는 비트 스트림들을 수신한다. 인접 관계 발견 메시지는 OSPF(Open Shortest Path First) 메시지, IS-IS(Intermediate System to Intermediate System) 메시지, BGP(Border Gateway Protocol) 메시지 또는 다른 유형의 인접 관계 발견 메시지 중 하나 일 수 있다. 인접 관계 발견 메시지는 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지 또는 물리 계층 인접 관계 발견 메시지 중 임의의 것일 수 있다. 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지는 OSI 모델의 네트워크 계층에서 동작하는 통신 가능하게 결합 된 논리 노드(202-205) 사이에서 브로드캐스트되고, 논리 노드(202-205) 인접 관계의 정보를 포함한다. 물리 계층 인접 관계 발견 메시지는 개방형 시스템 상호 접속 모델(open systems interconnection model)의 물리 계층에서 동작하는 통신 가능하게 연결된 물리 계층 네트워크 요소(210-213) 사이에서 브로드캐스트되고 물리 계층 네트워크 요소(210-213) 인접 관계의 정보를 포함한다.
네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지(220)는 인접한 논리 노드(202-205)의 식별자를 포함한다. 마찬가지로, 논리적 토폴로지는 수신된 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지(220)에 기초하여 T-SDNC(230)에 의해 결정된다. 예를 들어, T-SDNC(230)는 논리 노드(202-205)가 메시 토폴로지(mesh topology)로 논리적으로 접속된 것으로 결정할 수 있다. 또한, 물리 계층 네트워크 요소(210-213)로부터의 알림 메시지는 T-SDNC(230)에서 수신된다. 예를 들어, 물리 계층 네트워크 요소(210)에 의해 송신된 알림 메시지는, 물리 계층 네트워크(210)의 포트들(215) 중 어느 하나가 논리 노드(204)에 인접(예를 들어, 직접 연결)한다는 정보를 포함한다. 물리 계층 네트워크 요소(212)에 의해 전송된 알림 메시지는, 물리 계층 네트워크 요소(212)의 포트들(216) 중 어느 하나가 논리 노드(205)에 인접한다는 정보를 포함한다. 유사한 알림 메시지는 물리 계층 네트워크 요소(211 및 213)에 의해 전송된다. 알림 메시지는 T-SDNC(230)에 의해 수신된다. 물리적 토폴로지 및 논리적 토폴로지의 관계는 결정된 물리적 토폴로지, 결정된 논리적 토폴로지, 및/또는 수신된 알림 메시지에 기초하여 T-SDNC(230)에 의해 결정된다.
도 3은 네트워크 계층 논리 노드들(302 및 303)에 의해 전송된 브로드캐스트 메시지들(320)을 검사하는 물리 계층 네트워크(PLNW) 요소들(306 및 307)을 포함하는 네트워크(300)의 개략도이다. 네트워크(300)는 논리 노드들(302 및 203) 및 물리 계층 네트워크 요소들(306 및 307)을 포함하고, 논리 노드(102 및 103) 및 물리 계층 네트워크 요소(104, 105 및 106)와 각각 실질적으로 유사할 수 있다. 포트(310)는 물리 계층 네트워크 요소(306)의 일부이고 포트(311)는 각각 물리 계층 네트워크 요소(307)의 일부이다. 논리 노드(302)는 논리 노드(303)로 메시지(320)를 브로드캐스트한다. 논리 노드(302, 303)는 물리 계층 네트워크 요소(306 및 307)를 통해 통신 가능하게 결합한다. 물리 계층 네트워크 요소(306) 및 물리 계층 네트워크 요소(307)는 각각, 메시지가 물리 계층 네트워크 요소를 트래버스하기 때문에 브로드캐스트 메시지(320)를 검사할 수 있다. 브로드캐스트 메시지(320)는 예를 들어 OSPF 헬로 메시지, IS-IS 헬로 메시지, BGP 헬로 메시지 등의 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지 또는 네트워크 계층 유지 메시지 일 수 있다. 물리 계층 네트워크 요소(306) 및 물리 계층 네트워크 요소(307)는 제1 포트(예를 들어, 제1 포트(310)) 및 제2 포트(예를 들어, 제1 포트(311))를 통해 포워드 되는 브로드캐스트 메시지(320)의 헤더 정보를 검사 할 수 있다.
브로드캐스트 메시지(320)의 헤더 정보를 조사함으로써, 물리 계층 네트워크 요소(306)는 포트들(310)에 포함된 포트가 논리 노드(302)에 인접한 것으로 결정하고, 물리 계층 네트워크 요소(307)가 포트들(311)에 포함된 포트가 논리 노드(303)에 인접한 것으로 결정한다. 다음으로, 물리 계층 네트워크 요소(306)는 물리 계층 네트워크 요소(306)의 식별 정보, 포트(310)의 제1 포트의 식별 정보, 및 물리 계층 네트워크 요소(307)의 식별 정보, 제2 포트 포트(311)의 식별 정보, 및/또는 논리 계층 노드(302)의 식별 정보를 포함하는 물리 계층에서 LSA와 같은 알림 메시지를 전송한다. 이와 유사하게, 물리계층 네트워크 요소(307)는, 물리 계층 네트워크 요소(307)의 식별 정보, 포트들(311) 중 제2 포트의 식별 정보, 및/또는 논리 노드의 식별 정보를 포함하는 물리 계층에서 알림 메시지를 전송한다. 이러한 알림은 T-SDNC(110 또는 230)와 같은 T-SDNC에 의해 사용되어 네트워크 계층 토폴로지 매핑에 대한 물리 계층 토폴로지의 생성을 지원한다.
도 4는 SDN 도메인 내에서 SDNC(예를 들어, T-SDNC(110 및/또는 230)) 또는 네트워크 장치(예를 들어, 물리 계층 네트워크 요소(104-106,210-2) 또는 논리 노드(102, 103, 202-205, 또는 302 및 303 등))로서 동작 할 수 있는 네트워크 요소(NE:network element, 400)의 실시예의 개략도이다. NE(400)는 실시예에 따라, SDN 도메인 내에서 상호 연결된 다른 SDN 도메인에 가시적인( visible) 경로 및/또는 링크를 결정하고, SDN 특정 토폴로지 정보를 생성하고, SDN 특정 토폴로지 정보를 상호 연결된 SDN 도메인에 알림하고 및/또는 논리적 토폴로지를 물리적 토폴로지에 매핑할 수 있다. NE(400)는 단일 노드에서 구현될 수 있거나, NE(400)의 기능은 복수의 노드에서 구현될 수 있다. 당업자는 NE라는 용어는 NE(400)가 단지 예일 뿐인 광범위한 장치를 포함한다는 것을 인식할 것이다. NE(400)는 설명의 명료성을 위해 포함되지만, 특정 NE 실시예 또는 NE 실시예 클래스로 본 발명의 적용을 결코 제한하는 것을 의미하지는 않는다. 본 발명에서 설명된 특징들/방법들 중 적어도 일부는 NE(400)와 같은 네트워크 장치 또는 구성 요소에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 특징들/방법들은 하드웨어, 펌웨어 및/또는 설치된 소프트웨어 하드웨어에서 실행된다. 도 4에 도시된 바와 같이, NE(400)는 송신기, 수신기 또는 이들의 조합 일 수 있는 트랜시버(Tx/Rx)(410)를 포함할 수 있다. Tx/Rx(410)는 다른 노드들로부터 프레임들을 송신 및/또는 수신하기 위해 복수의 다운스트림 포트(420)에 연결될 수 있고, Tx/Rx(410)는 다른 노드들로부터 프레임들을 송신 및/또는 수신하기 위해 복수의 업스트림 포트(450)에 각각 연결될 수 있다. 프로세서(430)는 Tx/Rx(410)에 연결되어 프레임을 처리하고 및/또는 프레임을 전송할 노드를 결정할 수 있다. 프로세서(430)는 멀티 코어 프로세서 및/또는 데이터 저장 장치, 버퍼 등으로서 기능 할 수 있는 하나 이상의 메모리 장치(432)를 포함할 수 있다. 프로세서(430)는 일반적인 프로세서로서 구현될 수 있거나 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit) 및/또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)를 포함할 수 있다.
프로세서(430)는 이하에서 더욱 충분히 설명되는 바와 같이, 인접 관계 발견 메시지 검사 방법(500) 및/또는 물리적 토폴로지 및 논리적 토폴로지 매핑 방법(600)을 구현할 수 있는 토폴로지 매핑 모듈(433)을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 토폴로지 매핑 모듈(433)은, 프로세서(430)에 의해 실행될 수 있는, 메모리 장치(432)에 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 메모리 장치(432)는 콘텐츠를 일시적으로 저장하는 캐시(cache), 예를 들어, RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. 또한, 메모리 장치(432)는 비교적 긴 콘텐츠를 저장하기 위한 장기 저장 장치, 예를 들어 ROM(Read Only Memory)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐시 및 장기 저장 장치는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SSD(Solid-State Drive), 하드 디스크 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
실행 가능 명령어를 NE(400)에 프로그래밍 및/또는 로드함으로써, 프로세서(430) 및/또는 메모리 장치(432) 중 적어도 하나가 변경되어, NE(400)를 부분적으로 본 발명 내용에 의해 교시된 신규 기능을 갖는, 특정 기계 또는 장치 등, 물리적 토폴로지에서 논리적 토폴로지로의 맵핑 아키텍처로 변환한다. 실행 가능한 소프트웨어를 컴퓨터에 로드하여 구현할 수 있는 기능은 잘 알려진 설계 규칙에 따라 하드웨어 구현으로 변환될 수 있다는 것이 전기 엔지니어링 및 소프트웨어 엔지니어링 분야의 기본이다.
소프트웨어와 하드웨어의 개념 구현 사이의 결정은 대체로 소프트웨어 도메인에서 하드웨어 도메인으로의 변환과 관련된 문제보다는 디자인의 안정성과 생산되는 장치의 수에 대한 고려 사항에 달렸다. 일반적으로 자주 변경되는 디자인은 소프트웨어로 구현하는 것이 더 바람직할 수 있다. 하드웨어 구현을 리-스핀(re-spinning) 시키는 것은 소프트웨어 디자인을 리-스핀시키는 것보다 비용이 높기 때문이다. 대체로 대용량으로 생산될 안정적인 설계는 대규모 생산 실행의 경우 하드웨어 구현이 소프트웨어 구현보다 비용이 적기 때문에 하드웨어(예: ASIC)에서 구현하는 것이 바람직하다. 흔히 디자인은 소프트웨어 형태로 개발되고 테스트 될 수 있으며 잘 알려진 설계 규칙에 따라 소프트웨어의 명령어를 포함하는 ASIC의 동등한 하드웨어 구현으로 변형될 수 있다. 새로운 ASIC에 의해 제어되는 기계가 특정 기계 또는 장치인 것과 동일한 방식으로, 마찬가지로 프로그램되고 및/또는 실행 가능한 명령으로 로딩 된 컴퓨터는 특정 기계 또는 장치로 간주될 수 있다.
도 5는 물리 계층 네트워크 요소들(104-106, 210-213, 또는 306 및 307)과 같은 물리 계층 네트워크 요소에서 구현될 수 있는 인접 관계 발견 메시지들을 검사하기 위한 방법(500)의 실시예의 흐름도이다. 단계 502에서, 방법(500)은 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지 및/또는 네트워크 계층 유지 메시지를 포함하는 비트 스트림을 수신한다. 물리 계층 네트워크 요소의 동작 동안, 방법(500)은, 비트 스트림들의 수신시 인접 관계 발견 메시지들을 검사한다. 단계(504)에서, 방법(500)은 프로세서에 의해, 서로 인접하는 복수의 네트워크 계층 노드(예를 들어, 논리 노드들(102 및 103), 202-205 또는 302 및 303)) 중 적어도 하나와 복수의 물리 계층 포트(예를 들어, 포트 215 및 216, 도 2 참조) 중 어느 하나 사이의 매핑을 결정하기 위해 네트워크 계층 메시지를 검사한다. 단계(506)에서, 방법(500)은 물리 계층 토폴로지에서 네트워크 계층 토폴로지로의 매핑의 생성을 지원하기 위해 프로세서에 의해 전송 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 제어기(예를 들어, T-SDNC(110 또는 230))에 매핑을 알린다.
도 6은 T-SDNC(110 또는 230)와 같은 T-SDNC에서 구현될 수 있는 물리적 토폴로지를 논리적 토폴로지로 매핑하기 위한 방법(600) 실시예의 흐름도이다. T-SDNC의 동작 동안, 방법(600)은, 물리 계층 네트워크 요소, 물리 계층 인접 관계 발견 메시지 및 논리 계층 인접 관계 발견 메시지로부터 알림 메시지를 수신하면 물리적 토폴로지를 논리적 토폴로지에 매핑한다. 단계 602에서, 방법(600)은 물리 계층 포트 인접 관계 정보를 지시하는 물리 계층 네트워크 요소들(예를 들어, 물리 계층 네트워크 요소들(104-106, 210-213, 또는 306 및 307))로부터 물리 계층 인접 관계 발견 메시지들(예를 들어, 브로드캐스트 메시지들(120,220,320))을 수신한다. 단계(604)에서, 방법(600)은 물리 계층 인접 관계 발견 메시지에 기초하여 물리적 토폴로지를 결정한다. 단계(606)에서, 방법(600)은 네트워크 계층에서 동작하는 논리 노드(예를 들어, 논리 노드(102 및 103), 202-205 또는 302 및 303)로부터 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지를 수신한다.
단계(608)에서, 방법(600)은 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지에 기초하여 논리적 토폴로지를 결정한다. 단계(610)에서, 방법(600)은 각각 인접 논리 노드와 물리 계층 포트 간의 매핑을 포함하는 알림 메시지를 물리 계층 네트워크 요소로부터 수신한다. 단계(612)에서, 방법(600)은 토폴로지 맵핑 모듈에 의해, 알림 메시지에 기초하여 물리적 토폴로지 및 논리적 토폴로지의 관계를 결정하고, 물리적 토폴로지를 논리적 토폴로지에 맵핑하기 위해 관계를 이용한다.
본 발명에 몇몇 실시예가 제공되었지만, 개시된 시스템 및 방법은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 특정 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주하여야 하며, 본 발명의 의도는 본 명세서에 주어진 상세한 설명에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다양한 요소 또는 구성 요소가 다른 시스템에서 결합하거나 통합될 수 있거나 특정 형상이 생략되거나 구현되지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 실시예에서 분리되거나 또는 개별적으로 기술되고 도시된 기술들, 시스템들, 서브 시스템들 및 방법들은 다른 시스템들, 모듈들, 기술들 또는 방법들과 결합하거나 통합될 수 있다. 서로 결합하거나 직접 결합하거나 서로 통신하는 것으로 도시되거나 논의된 다른 항목은 전기적으로, 기계적으로 또는 다른 방법으로 어떤 인터페이스, 장치 또는 중간 구성 요소를 통해 간접적으로 결합하거나 통신할 수 있다. 변경, 대체 및 변경의 다른 예는 당업자에 의해 확인될 수 있으며 본 명세서에 개시된 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 물리 계층 네트워크 요소(physical layer network element)로서,
    복수의 물리 포트; 및
    프로세서를 포함하는 네트워크 패킷 인터페이스(network packet interface)
    를 포함하고,
    상기 네트워크 패킷 인터페이스는,
    상기 네트워크 패킷 인터페이스를 통해 제1 논리 노드에서 제2 논리 노드로 포워드(forward) 된 인접 관계 발견 메시지(adjacency discovery message)에 포함된 헤더 정보를 수정하지 않고 검사하여 상기 복수의 물리 포트와 서로 인접한 복수의 논리 노드의 인접 관계 정보를 획득하고, 상기 제1 논리 노드 및 상기 제2 논리 노드는 네트워크 계층(network layer)에서 동작하는 서로 인접한 논리 노드이고, 상기 헤더 정보는 상기 복수의 물리 포트 중 제1 물리 포트가 상기 제1 논리 노드에 인접함을 지시하고, 상기 인접 관계 정보에 기초하여 상기 제1 물리 포트를 상기 제1 논리 노드에 매핑(mapping)하도록 구성된, 물리 계층 네트워크 요소.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 패킷 인터페이스는 추가로, 업스트림 포트를 다운스트림 포트에 매핑 하도록 구성된, 물리 계층 네트워크 요소.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 패킷 인터페이스는,
    물리 계층에서, 알림 메시지(advertisement message)를 전송하거나 또는 알림 메시지가 전송되게 하도록 구성되고,
    상기 알림 메시지는 상기 복수의 물리 포트 중 적어도 하나를 상기 서로 인접한 복수의 논리 노드 중 적어도 하나에 매핑하는 매핑 정보를 포함하는, 물리 계층 네트워크 요소.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 알림 메시지는 물리 포트 식별자, 물리 계층 네트워크 요소의 식별자, 및 인접 논리 노드 식별자를 포함하는, 물리 계층 네트워크 요소.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 알림 메시지는, SDN(software defined networking) 제어기에서 물리적 토폴로지에서 논리적 토폴로지로의 매핑의 생성을 지원하기 위해 상기 알림 메시지가 전송 SDN 제어기에 전송되는, 물리 계층 네트워크 요소.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 알림 메시지가 SDN 제어기에 전송되는 것은, 상기 알림 메시지를 각 인접한 물리 계층 노드에 브로드캐스트(broadcast) 되는 것을 포함하는, 물리 계층 네트워크 요소.
  9. 물리 계층 네트워크 패킷 인터페이스(physical layer network packet interface)에서 구현되는 방법으로서,
    네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지(adjacency discovery message) 및 네트워크 계층 유지 메시지를 포함하는 비트 스트림을 수신하는 단계;
    프로세서가, 상기 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지 및 상기 네트워크 계층 유지 메시지를 검사하여, 서로 인접한 복수의 네트워크 계층 노드 중 적어도 하나 및 복수의 물리 계층 포트 중 적어도 하나 사이의 매핑(mapping)을 결정하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 물리 계층 토폴로지에서 논리 계층 토폴로지로의 매핑의 생성을 지원하기 위해, 상기 매핑을 전송 SDN(software defined networking) 제어기에 알리는(advertising) 단계
    를 포함하고,
    상기 물리 계층 네트워크 패킷 인터페이스는,
    상기 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지를 제1 논리 노드에서 제2 논리 노드로 포워드하고, 상기 제1 논리 노드 및 상기 제2 논리 노드는 네트워크 계층에서 동작하는 서로 인접한 논리 노드이고,
    인접 관계 발견 메시지의 헤더를 수정하지 않고 검사하여 복수의 물리 포트와 서로 인접한 복수의 논리 노드의 인접 관계 정보를 획득하고, 상기 헤더는 상기 복수의 물리 포트 중 제1 물리 포트가 상기 제1 논리 노드에 인접함을 지시하고,
    상기 인접 관계 정보에 기초하여 상기 제1 물리 포트를 상기 제1 논리 노드에 매핑하는, 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 인접 관계 발견 메시지는,
    OSPF(open shortest path first) 메시지, IS-IS(intermediate system to intermediate system) 메시지, 및 BGP(border gateway protocol) 메시지 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 매핑이, LSA(link state advertisement) 메시지로 상기 SDN 제어기에 알려지는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 LSA 메시지는, 물리 계층 네트워크 요소의 식별자, 상기 물리 계층 네트워크 요소의 물리 포트, 및 인접 논리 노드의 식별자를 포함하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 물리 계층 네트워크 패킷 인터페이스는 업스트림 포트를 다운스트림 포트에 매핑하도록 구성된, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 물리 계층 네트워크 패킷 인터페이스가,
    인코딩된 데이터 패킷의 헤더를 수정하지 않고, 제1 포트로부터 제2 포트에 상기 인코딩된 데이터 패킷을 포워드 하는, 방법.
  16. 전송 소프트웨어 정의 네트워킹 제어기(transport SDN controller: transport software defined networking controller)에 의해 구현되는 방법으로서,
    물리 계층 포트 인접 관계 정보(physical layer port adjacency information)를 지시하는 물리 계층 인접 관계 발견 메시지(physical layer adjacency discovery message)를 물리 계층 네트워크 요소로부터 수신하는 단계 - 상기 물리 계층 인접 관계 발견 메시지의 헤더는 상기 물리 계층 네트워크 요소 중, 제1 논리 노드에 인접한 물리 계층 포트를 지시함 -;
    상기 물리 계층 인접 관계 발견 메시지에 기초하여 물리적 토폴로지(physical topology)를 결정하는 단계;
    네트워크 계층에서 동작하는 논리 노드로부터 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지를 수신하는 단계 - 상기 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지는 상기 제1 논리 노드가 네트워크 계층에서 동작하는 제2 논리 노드에 인접함을 지시함 -;
    상기 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지에 기초하여 논리적 토폴로지(logical topology)를 결정하는 단계;
    상기 제1 논리 노드와 물리 계층 포트 사이의 매핑을 포함하는 알림 메시지(advertisement message)를 각 물리 계층 네트워크 요소로부터 수신하는 단계; 및
    토폴로지 매핑 모듈이, 상기 알림 메시지 매핑에 기초하여 상기 물리적 토폴로지와 상기 논리적 토폴로지의 관계를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전송 소프트웨어 정의 네트워킹 제어기는 네트워크 전송 계층(network transport layer)에서 동작하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 네트워크 전송 계층은 계층 0(layer 0) 및 OSI 계층 1(open systems interconnection layer 1)을 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 전송 소프트웨어 정의 네트워킹 제어기가, 오픈 플로(OpenFlow)를 통해, 물리 계층 네트워크 요소 및 네트워크 계층 논리 노드와 통신하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 물리 계층 인접 관계 발견 메시지 또는 상기 네트워크 계층 인접 관계 발견 메시지가, OSPF(open shortest path first) 메시지, IS-IS(intermediate system to intermediate system) 메시지, 및 BGP(border gateway protocol) 메시지 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
KR1020177035378A 2015-05-12 2016-04-07 논리적 토폴로지에서 물리적 토폴로지 발견을 위한 전송 ｓｄｎ KR102070963B1 (ko)

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