(57)【要約】【課題】既存のＩＰネットワークにＳＦＣを含むネットワーク仮想化技術を適用した場合であっても、パケットを優先的に処理することを可能とすること。【解決手段】ＣＬ１１、ＮＦ１２およびＳＦＦ１３にそれぞれ、パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ以外のヘッダ中の優先制御のための情報を読み取ってその優先度を決定する手段と、前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送する手段とを設けることにより、受信したパケットのＳＦＣヘッダ以外のヘッダ、例えばＩＰヘッダ中の優先制御のための情報を基にパケットを優先処理することが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットの経路をコアネットワーク上に配置された複数のサービス装置を経由するように制御するサービスファンクションチェイニングを実現するための装置として、パケットにＳＦＣヘッダを付与するＣＬと、パケット中のＳＦＣヘッダを基に当該パケットを適切なサービス装置に転送するＳＦＦとが少なくとも実装された通信ネットワークにおけるパケット優先制御システムであって、
前記ＣＬおよびＳＦＦがそれぞれ、
パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ以外のヘッダ中の優先制御のための情報を読み取ってその優先度を決定する手段と、
前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送する手段とを少なくとも具備する
ことを特徴とするパケット優先制御システム。
【請求項２】
パケットの経路をコアネットワーク上に配置された複数のサービス装置を経由するように制御するサービスファンクションチェイニングを実現するための装置として、パケットにＳＦＣヘッダを付与するＣＬと、パケット中のＳＦＣヘッダを基に当該パケットを適切なサービス装置に転送するＳＦＦとが少なくとも実装された通信ネットワークにおけるパケット優先制御システムであって、
ＣＬが、
ＳＦＣヘッダの優先制御に関するフィールドに優先度を示す値を格納する手段を具備するとともに、
ＣＬおよびＳＦＦがそれぞれ、
パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ中の優先制御に関するフィールドを読み取ってその優先度を決定する手段と、
前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送する手段と、
ＳＦＣヘッダ中の優先制御に関するフィールドの情報を、既存の優先制御用の情報に変換する手段とを少なくとも具備する
ことを特徴とするパケット優先制御システム。
【請求項３】
ＳＦＣヘッダの優先制御フィールドに優先度を示す値を格納する手段は、
ＩＰヘッダ中の優先制御に関するフィールドを解析し、互換性をもたせた値をＳＦＣの優先制御に関するフィールドに格納する機能、又は
コントローラやデータベースと連携し、ＳＦＣヘッダ中に優先制御用のパラメータを設定／変更できる機能を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のパケット優先制御システム。
【請求項４】
パケットの経路をコアネットワーク上に配置された複数のサービス装置を経由するように制御するサービスファンクションチェイニングを実現するための装置として、パケットにＳＦＣヘッダを付与するＣＬと、パケット中のＳＦＣヘッダを基に当該パケットを適切なサービス装置に転送するＳＦＦとが少なくとも実装された通信ネットワークにおけるパケット優先制御方法であって、
前記ＣＬおよびＳＦＦがそれぞれ、
パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ以外のヘッダ中の優先制御のための情報を読み取ってその優先度を決定する工程と、
前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送する工程とを少なくとも含む
ことを特徴とするパケット優先制御方法。
【請求項５】
パケットの経路をコアネットワーク上に配置された複数のサービス装置を経由するように制御するサービスファンクションチェイニングを実現するための装置として、パケットにＳＦＣヘッダを付与するＣＬと、パケット中のＳＦＣヘッダを基に当該パケットを適切なサービス装置に転送するＳＦＦとが少なくとも実装された通信ネットワークにおけるパケット優先制御方法であって、
ＣＬが、ＳＦＣヘッダの優先制御に関するフィールドに優先度を示す値を格納する工程を含むとともに、
ＣＬおよびＳＦＦがそれぞれ、
パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ中の優先制御に関するフィールドを読み取ってその優先度を決定する工程と、
前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送する工程と、
ＳＦＣヘッダ中の優先制御に関するフィールドの情報を、既存の優先制御用の情報に変換する工程とを少なくとも含む
ことを特徴とするパケット優先制御方法。
【請求項６】
ＳＦＣヘッダの優先制御フィールドに優先度を示す値を格納する工程は、
ＩＰヘッダ中の優先制御に関するフィールドを解析し、互換性をもたせた値をＳＦＣの優先制御に関するフィールドに格納する工程、又は
コントローラやデータベースと連携し、ＳＦＣヘッダ中に優先制御用のパラメータを設定／変更できる工程を含む
ことを特徴とする請求項５に記載のパケット優先制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケット優先制御技術、特に通信ネットワークにサービスファンクションチェイニングを含むネットワーク仮想化技術を適用した場合におけるパケット優先制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワーク仮想化技術としてＮＦＶ（Network Function Virtualization）／ＳＤＮ（Software Defined Network）技術が注目され、また、仮想化されたネットワークを有効利用するための技術としてサービスファンクションチェイニング（Service Function Chaining：ＳＦＣ）が注目されている。
【０００３】
ＳＦＣは、ユーザ端末（又はそのアプリケーション）単位のパケットの経路を、仮想化によりコアネットワーク上の仮想マシンとして配置された複数のサービス（機能）装置（Service Function：ＳＦ）を経由するように制御することで、これらのＳＦによるサービスをユーザ端末（又はそのアプリケーション）に提供するものである。
【０００４】
図１は通信ネットワークにＳＦＣを含むネットワーク仮想化技術を適用した場合のネットワーク構成の一例を示すもので、前述したＳＦが仮想マシンとしてコアネットワーク（Ｃｏｒｅ  ＮＷ）上に配置されるとともに、ＳＦＣを実現するための、非特許文献１および非特許文献２で定義されている各（機能）装置、即ちＣＬ（Classifier）、ＮＦ（ＳＦＣ Network Forwarder）、ＳＦＦ（Service Function Forwarder）が仮想マシンまたは実マシンとしてコアネットワーク上に配置されている。
【０００５】
ここで、各装置の役割は次の通りである。
【０００６】
ＣＬは、パケットを適切なＮＦおよびＳＦＦにフォワードするためのＳＦＣ識別子（ＳＦＣヘッダなど）をパケットに付与・削除する。また、ＣＬ〜ＮＦ間（ＮＦが存在しない場合はＣＬ〜ＳＦＦ間）にＳＦＣヘッダを理解しないＩＰネットワークなどが存在する場合は、ＣＬ〜ＮＦ間でトンネル接続するためのヘッダをパケットに付与・削除する。
【０００７】
ＮＦは、コアネットワークからのパケットをＳＦＦへフォワードし、ＳＦＦからのパケットをコアネットワークへフォワードする。受信パケットにトンネルヘッダなどがあれば外し、ＳＦＣヘッダを参照できる形でフォワードする。ＮＦ自身も、ＳＦＣヘッダをもとにパケットをフォワードしても良い。ＮＦがネットワークに存在せず、ＳＦＦがその役割を兼ねるパターンも想定できる。
【０００８】
ＳＦＦは、ＮＦ（またはコアネットワーク）から受け取ったパケットを、パケット中のＳＦＣヘッダを基に適切なＳＦにフォワードする。この際、転送先のＳＦがＳＦＣヘッダを認識できる場合はそのままフォワードし、認識できない場合はproxyなどの機能を通し、ＳＦＣヘッダがついていない状態でフォワードする。また、ＮＦがネットワークに存在しない場合には、前述したトンネルヘッダの付与・削除も行う。
【０００９】
なお、Firewallなどのネットワーク関連のサービス機能を有するＳＦとしては仮想マシンの他、既存の実マシンをそのまま利用しても良く、また、ＳＦＣヘッダを理解するＳＦと、ＳＦＣヘッダを理解しないＳＦの両方が存在する。
【００１０】
図２は従来のＩＰネットワークにおける優先制御技術の一例を示すもので、転送されてきたパケットのＩＰヘッダ中のＴｏＳフィールドをパケット振り分け部において参照し、その中の優先度を表す値である３ビットのprecedence値に応じてパケットをクラス分けしてクラス別のキューに格納し、スケジューラにおいて優先度の高いキューに格納されたパケットを優先度の低いキューに格納されたパケットより優先して出力することで、遅延やロスを抑えたパケット転送を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
既存のＩＰネットワークにＳＦＣを含むネットワーク仮想化技術を適用した場合、ＩＰネットワークに優先制御の仕組みがあっても、ＳＦＣに優先制御の機構がないことにより、End to Endの通信においてパケットを、優先度をつけて処理することができないため、ネットワークのＳＬＡ（サービスレベルアグリーメント）を満たせないなどの問題が発生することになる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、前記目的を達成するため、
パケットの経路をコアネットワーク上に配置された複数のサービス装置を経由するように制御するサービスファンクションチェイニングを実現するための装置として、パケットにＳＦＣヘッダを付与するＣＬと、パケット中のＳＦＣヘッダを基に当該パケットを適切なサービス装置に転送するＳＦＦとが少なくとも実装された通信ネットワークにおけるパケット優先制御システムであって、
前記ＣＬおよびＳＦＦがそれぞれ、
パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ以外のヘッダ中の優先制御のための情報を読み取ってその優先度を決定する手段と、
前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送する手段とを少なくとも具備する
ことを特徴とするパケット優先制御システムを提案する。
【００１３】
また、本発明では、前記目的を達成するため、
パケットの経路をコアネットワーク上に配置された複数のサービス装置を経由するように制御するサービスファンクションチェイニングを実現するための装置として、パケットにＳＦＣヘッダを付与するＣＬと、パケット中のＳＦＣヘッダを基に当該パケットを適切なサービス装置に転送するＳＦＦとが少なくとも実装された通信ネットワークにおけるパケット優先制御システムであって、
ＣＬが、
ＳＦＣヘッダの優先制御に関するフィールドに優先度を示す値を格納する手段を具備するとともに、
ＣＬおよびＳＦＦがそれぞれ、
パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ中の優先制御に関するフィールドを読み取ってその優先度を決定する手段と、
前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送する手段と、
ＳＦＣヘッダ中の優先制御に関するフィールドの情報を、既存の優先制御用の情報に変換する手段とを少なくとも具備する
ことを特徴とするパケット優先制御システムを提案する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、既存のＩＰネットワークにＳＦＣを含むネットワーク仮想化技術を適用した場合であっても、ＩＰヘッダ中の優先制御のための情報または新たに付与した優先制御のための情報を基にパケットを優先的に処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】通信ネットワークにＳＦＣを含むＮＷ仮想化技術を適用した場合のネットワーク構成の一例を示す説明図
【図２】従来のＩＰネットワークにおける優先制御技術の一例を示す説明図
【図３】本発明のパケット優先制御システムの第１の実施の形態を示す説明図
【図４】第１の実施の形態における優先制御方式の説明図
【図５】第１の実施の形態における動作の一例を示す説明図
【図６】第１の実施の形態における動作の一例を示すシーケンス図
【図７】本発明のパケット優先制御システムの第２の実施の形態を示す説明図
【図８】第２の実施の形態における優先制御方式の説明図
【図９】第２の実施の形態における動作の一例を示す説明図
【図１０】第２の実施の形態における動作の一例を示すシーケンス図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施の形態（第１の優先制御方式）＞
図３は本発明のパケット優先制御システムの第１の実施の形態、ここではＩＰネットワークにＳＦＣを含むネットワーク仮想化技術を適用するとともに、ＩＰヘッダ中の優先制御のための情報を利用する場合のネットワーク構成を示すもので、ＳＦが仮想マシンとしてＩＰコアネットワーク（ＩＰ  Ｃｏｒｅ  ＮＷ）上に配置されるとともに、ＳＦＣを実現するための各（機能）装置であるＣＬ１１、ＮＦ１２およびＳＦＦ１３が仮想マシンまたは実マシンとしてＩＰコアネットワーク上に配置されている。
【００１７】
本実施の形態を構成するＣＬ１１、ＮＦ１２およびＳＦＦ１３はそれぞれ、図４に示すように、
パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ以外のヘッダ、ここではＩＰヘッダ中の優先制御のための情報を読み取ってその優先度を決定する手段と、
前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送（およびその他のネットワークに関する機能を処理）する手段とを具備している。
【００１８】
なお、これらの手段は仮想マシンにあってはサーバ（コンピュータ）上で動作するソフトウェアプログラム、実マシンにあってはハードウェアもしくは実マシンを構成するコンピュータ上で動作するソフトウェアプログラムによって実現される。
【００１９】
次に本発明の実施の形態の具体的な動作の一例について、図５、図６を用いて説明する。
【００２０】
ここで、機能的には同一であるが、区別するため、ＣＬ１１はＣＬ＃１およびＣＬ＃２、ＮＦ１２はＮＦ＃１およびＮＦ＃２、ＳＦＦ１３はＳＦＦ＃１およびＳＦＦ＃２の２つずつがあり、ＩＰコアネットワークはＣＬ＃１を通して端末と接続し、ＣＬ＃２を通してインターネット（Internet）上のサーバ（srv）と接続可能とする。また、本例のＳＦＣに組み込まれるＳＦはＳＦ＃１およびＳＦ＃２であり、ＣＬ〜ＮＦ間のＩＰコアネットワークはＩＰネットワークを想定、このＩＰコアネットワーク上ではＧＲＥによるＳＦＣヘッダのカプセル化を実施するものとする。
【００２１】
（１）端末がサーバ向けに通信を実施する。
【００２２】
（２）ＣＬ＃１は端末から送信されるパケットを受信し、ＳＦＣヘッダを付与する。
【００２３】
（３）ＣＬ＃１はＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、転送の処理をする。ＩＰコアネットワークへパケットをフォワードするために、ＧＲＥでカプセル化を実施する。この際、元のＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを参照し、ＧＲＥヘッダ内のＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを設定する。
【００２４】
（４）ＮＦ＃１はＧＲＥをデカプセルし、ＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、ＳＦＦ＃１へフォワードする。
【００２５】
（５）ＳＦＦ＃１はＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別するとともに、ＳＦＣヘッダを基に適切なＳＦ、ここではＳＦ＃１へフォワードする。この際、ＳＦＣヘッダを外す。
【００２６】
（６）ＳＦ＃１はパケットを処理し、ＳＦＦ＃１にパケットをフォワードする。
【００２７】
（７）ＳＦＦ＃１はＳＦＣヘッダを再びパケットに付与し、ＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、ＮＦ＃１へフォワードする。
【００２８】
（８）ＮＦ＃１はＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、ＮＦ＃２へフォワードする。この際、パケットをＧＲＥでカプセル化する。
【００２９】
（ＮＦ＃２〜ＳＦ＃２〜ＣＬ＃２間の処理は、上記と同様である。）。
【００３０】
（９）ＣＬ＃２はＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、インターネットへパケットをフォワードする。この際、ＳＦＣヘッダを外す。
【００３１】
（１０）パケットがサーバに到達する（ｓｒｖからの戻り通信は省略する。）。
【００３２】
＜第２の実施の形態（第２の優先制御方式）＞
図７は本発明のパケット優先制御システムの第２の実施の形態、ここではＩＰネットワークにＳＦＣを含むネットワーク仮想化技術を適用するとともに、ＳＦＣヘッダ中の優先制御のための情報を利用する場合のネットワーク構成を示すもので、ＳＦが仮想マシンとしてＩＰコアネットワーク（ＩＰ  Ｃｏｒｅ  ＮＷ）上に配置されるとともに、ＳＦＣを実現するための各（機能）装置であるＣＬ２１、ＮＦ２２およびＳＦＦ２３が仮想マシンまたは実マシンとしてＩＰコアネットワーク上に配置されている。
【００３３】
本実施の形態を構成するＣＬ２１は、ＳＦＣヘッダの優先制御に関するフィールドに優先度を示す値を格納する手段を具備している。
【００３４】
ここで、ＳＦＣヘッダの優先制御に関するフィールドは、新たに定義するフィールドでも良く、Context headerなどの既存フィールドでも良い。また、他の機構との連携も可能とする機能、例えば
（ａ）ＩＰヘッダ中の優先制御に関するフィールドを解析し、互換性をもたせた値をＳＦＣの優先制御に関するフィールドに格納する機能、
（ｂ）コントローラやデータベースと連携し、ＳＦＣヘッダ中に優先制御用のパラメータを設定／変更できる機能、
を備えていても良い。
【００３５】
また、本実施の形態を構成するＣＬ２１、ＮＦ２２およびＳＦＦ２３はそれぞれ、図８に示すように、
パケットを受信した際、当該パケットのＳＦＣヘッダ中の優先制御のための情報を読み取ってその優先度を決定する手段と、
前記決定した優先度に基づいて前記受信したパケットを転送（およびその他のネットワークに関する機能を処理）する手段と、
ＳＦＣヘッダ中の優先制御に関するフィールドの情報を、既存の優先制御用の情報に変換する手段とを具備している。
【００３６】
なお、前述した各手段は仮想マシンにあってはサーバ（コンピュータ）上で動作するソフトウェアプログラム、実マシンにあってはハードウェアもしくは実マシンを構成するコンピュータ上で動作するソフトウェアプログラムによって実現される。
【００３７】
次に本発明の実施の形態の具体的な動作の一例について、図９、図１０を用いて説明する。
【００３８】
ここで、機能的には同一であるが、区別するため、ＣＬ２１はＣＬ＃１およびＣＬ＃２、ＮＦ２２はＮＦ＃１およびＮＦ＃２、ＳＦＦ２３はＳＦＦ＃１およびＳＦＦ＃２の２つずつがあり、ＩＰコアネットワークはＣＬ＃１を通して端末と接続し、ＣＬ＃２を通してインターネット（Internet）上のサーバ（srv）と接続可能とする。また、本例のＳＦＣに組み込まれるＳＦはＳＦ＃１およびＳＦ＃２であり、ＣＬ〜ＮＦ間のＩＰコアネットワークはＩＰネットワークを想定、このＩＰコアネットワーク上ではＧＲＥによるＳＦＣヘッダのカプセル化を実施するものとする。
【００３９】
また、本例では上述した（ａ）の、ＳＦＣヘッダの優先制御とＩＰヘッダの優先制御の仕組みを連携させるパターンとし、設定する優先制御の値はＣＬ２１内部のデータベースに格納されているとする。
【００４０】
（１）端末がサーバ向けに通信を実施する。
【００４１】
（２）ＣＬ＃１は端末から送信されるパケットを受信し、ＣＬ内部のデータベースを参照し、ＳＦＣヘッダ中の優先制御用のフィールドを設定し、パケットにＳＦＣヘッダを付与する。
【００４２】
（３）ＣＬ＃１はＳＦＣヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、転送の処理をする。ＩＰコアネットワークへパケットをフォワードするために、ＧＲＥでカプセル化を実施する。この際、ＳＦＣヘッダ中の優先制御用のフィールドを参照し、ＧＲＥヘッダ内のＩＰヘッダ中の優先制御用のフィールドを設定する。
【００４３】
（４）ＮＦ＃１はＧＲＥをデカプセルし、ＳＦＣヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、ＳＦＦ＃１へフォワードする。
【００４４】
（５）ＳＦＦ＃１はＳＦＣヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別するとともに、ＳＦＣヘッダを基に適切なＳＦ、ここではＳＦ＃１へフォワードする。この際、ＳＦＣヘッダを外す。
【００４５】
（６）ＳＦ＃１はパケットを処理し、ＳＦＦ＃１にパケットをフォワードする。
【００４６】
（７）ＳＦＦ＃１はＳＦＣヘッダを再びパケットに付与し、ＳＦＣヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、ＮＦ＃１へフォワードする。
【００４７】
（８）ＮＦ＃１はＳＦＣヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、ＮＦ＃２へフォワードする。この際、パケットをＧＲＥでカプセル化する。
【００４８】
（ＮＦ＃２〜ＳＦ＃２〜ＣＬ＃２間の処理は、上記と同様とする。）。
【００４９】
（９）ＣＬ＃２はＳＦＣヘッダ中の優先制御用のフィールドを基にパケットの優先度を判別し、インターネットへパケットをフォワードする。この際、ＳＦＣヘッダを外す。
【００５０】
（１０）パケットがサーバに到達する（ｓｒｖからの戻り通信は省略する。）。
【００５１】
なお、上述した実施の形態のネットワーク構成、機能、名称等は一例であり、ここに記載されたものに限られるものではない。
【符号の説明】
【００５２】
１１，２１：ＣＬ、１２，２２：ＮＦ、２１，２３：ＳＦＦ。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００５３】
【非特許文献１】Paul Quinn et al., “draft-quinn-sfc-arch”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２６年５月５日、IETF、［平成２６年７月１７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://datatracker.ietf.org/doc/draft-quinn-sfc-arch/＞
【非特許文献２】Paul Quinn et al., “draft-quinn-sfc-nsc”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２６年７月３日、IETF、［平成２６年７月１７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://datatracker.ietf.org/doc/draft-quinn-sfc-nsh/＞
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2016039467.tif 000011
【図１０】
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