JP2000092110A - ネットワーク間接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリの検索処理速度に依存せずに中継処理
速度をさらに高速化し、かつ運用開始後においても中継
処理内容を変更可能にして、これにより中継速度の高速
化と柔軟性の向上を図る。 【解決手段】 ヘッダ解析部４１において、受信した伝
送フレームのプロトコルを表すフィールド・データを予
め記憶してある複数の基本データと連想記憶メモリで同
時比較してプロトコル・ヘッダの内容を解析し、このヘ
ッダ解析部４１の解析結果に応じて、中継処理対象とな
る複数のフィールド・データをフレーム・バッファメモ
リ３から読み出し、この読み出した複数のフィールド・
データに対し予め定めた処理をヘッダ正当性確認／中継
判定部４２で並列に実行して、その処理結果に基づいて
中継先もしくは中継の要否を判定し、さらにこの判定結
果をもとに送信フレームを作成して送信するようにした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＬＡＮ（Local
Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network ）等の複
数のネットワーク間を相互に接続してデータの中継を行
うネットワーク間接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＰルータ或いはレイヤ３スイッ
チ等と呼ばれるネットワーク間接続装置は、ＷＡＮやＬ
ＡＮ等のネットワーク間で伝送されるデータの中継処理
を行う際に、データをフレームやパケット等のデータブ
ロックとして取り扱い、マイクロプロセッサによるソフ
トウエア処理によりデータの中継及び廃棄処理を行って
いる。このため、ＩＳＯ８８０２−３に規定される１０
０ＢＡＳＥ−Ｔ（伝送速度１００Ｍbps ）のような高速
のネットワーク間でデータ中継を行おうとすると、中継
処理性能が不足してフレーム損失が発生する心配があ
る。

【０００３】一方、フレームの中継処理を専用ハードウ
エアにより高速に行えるようにしたネットワーク間接続
装置も提案されている。この種の従来の装置では、専用
ハードウエアが予め決められた処理だけを実行するよう
に構成されており、特定の通信プロトコルで定義された
フォーマットを持つフレームのみを取り扱うことができ
る。このため、運用が開始された後に、他の通信プロト
コルにより伝送されるデータの中継処理を追加すること
は困難であり、処理の柔軟性に欠けるという問題点を有
している。

【０００４】そこで本発明者等は、中継処理性能を向上
させかつ柔軟性を確保するために、ネットワーク間接続
装置の運用開始後においても中継処理の内容変更を可能
にする、ハードウエアによるフレーム中継処理技術を
「特願平７−３１４０７１号」にて提案した。この技術
を採用したネットワーク間接続装置は、複数のデータを
記憶した連想記憶メモリ（ＣＡＭ）を用意して、入力デ
ータをこの連想記憶メモリに記憶された複数のデータと
同時に比較し、一致するデータが見つかった場合にテー
ブル用メモリをアクセスしてネットワークに関するアド
レスを検索し、このアドレスを上記入力データのアドレ
スに代えてセットしたのち対応するネットワークへ送出
するように構成される。

【０００５】このような構成によれば、連想記憶メモリ
を用いることで入力データが複数のデータと同時比較さ
れるので、比較的簡単な構成で高速の中継処理を実現で
き、かつ連想記憶メモリ及びテーブル用メモリの記憶内
容を書き換えることで、ネットワークの構成組み替え等
に容易に対応することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このネット
ワーク間接続装置は、連想記憶メモリを利用して連続的
に検索を繰り返すことでフレームデータの中継処理を行
う。すなわち、フレーム中の複数のフィールドを対象に
した処理を時系列的に順次に実行することになる。した
がって、フレームの中継処理は連想記憶メモリの検索処
理に依存することになり、フレームの中継処理速度をさ
らに高速にするには連想記憶メモリの検索処理速度を高
速化する必要がある。

【０００７】この発明は上記事情に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、メモリの検索処理速度
に依存せずに中継処理速度をさらに高速化し、かつ運用
開始後においても中継処理内容を変更可能にして、これ
により中継速度の高速化と柔軟性の向上を図ることがで
きるネットワーク間接続装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明のネットワーク間接続装置は、受信した伝送
フレームを一時的に格納するフレーム・バッファメモリ
と、連想記憶メモリを使用したヘッダ解析部と、データ
フロー計算機等の並列処理手段を使用した中継判定部
と、送信処理部とを備える。そして、ヘッダ解析部で
は、受信した伝送フレームのプロトコル・ヘッダに含ま
れる所定のフィールド・データを予め記憶してある複数
の基本フィールド・データと連想記憶メモリで同時比較
して上記プロトコル・ヘッダの内容を解析し、このヘッ
ダ解析部の解析結果に応じて、中継処理対象となるプロ
トコル・ヘッダの複数のフィールド・データをフレーム
・バッファメモリから読み出し、この読み出した複数の
フィールド・データに対し予め定義された所定の処理を
上記中継判定部で並列に実行して、その処理結果に基づ
いて中継先もしくは中継の要否を判定し、この判定結果
をもとに送信フレームを作成して送信するように構成し
たものである。

【０００９】従ってこの発明によれば、連想記憶メモリ
を用いたヘッダ解析部によりプロトコル・ヘッダの内容
が解析され、さらにこの解析結果に応じて、並列処理手
段を用いた中継判定部により中継処理対象となる複数の
フィールド・データに対する各処理が並列に実行され
る。そして、その処理結果に応じて中継先もしくは中継
の要否が判定されたのち、送信フレームが作成されて次
段のネットワーク間接続装置等に向け送信される。

【００１０】このため、中継処理対象となる複数のフィ
ールド・データに対する各処理を短時間のうちに実行す
ることができる。従って、プロトコル・ヘッダの解析か
ら中継処理対象となる複数のフィールド・データの解析
までの処理をすべて、連想記憶メモリを用いてシーケン
シャルに処理していた従来の方式に比べ、中継処理に要
する時間をさらに短縮して中継処理のより一層の高速化
が可能となる。

【００１１】また上記中継判定部に、中継処理対象とな
る複数のフィールドの各々に対応付けてその処理内容を
記憶したテンプレート・メモリを設け、プロトコル・ヘ
ッダの解析結果に応じて処理対象となる複数のフィール
ドに対応する処理内容を上記テンプレート・メモリから
読み出して、これらを中継判定部に指示するように構成
する。

【００１２】このように構成すると、並列処理手段を使
用した中継判定部は、処理対象の各フィールド・データ
に対する処理内容を調べる必要がなくなり、ヘッダ解析
部の解析結果を受けてフィールド・データに対する並列
処理を即時開始することができる。

【００１３】またこの発明は、中継判定部を、フィルタ
リング処理、次段の宛先判定処理、及び生存時間の演算
・判定処理を並列処理するデータフロー計算機と、この
データフロー計算機からの指示に従いチェックサムの計
算処理をデータフロー計算機とは独立して行うチェック
サム計算回路とから構成されることを特徴とする。この
ように構成することで、チェックサム計算をさらに効率
良く処理することが可能になる。

【００１４】さらにこの発明は、ヘッダ解析処理部によ
るヘッダ解析処理と、中継処理部による並列処理と、送
信処理部による送信フレームの作成・送信処理とをパイ
プライン処理方式によりそれぞれ実行することを特徴と
する。

【００１５】このように構成することで、例えば第１の
伝送フレームに対する送信フレーム作成・送信処理期間
中に、後続の第２の伝送フレームに対する並列処理と、
さらに後続する第３の伝送フレームに対するヘッダ解析
処理とを並行して実行することが可能となり、これによ
り装置全体としての中継処理のより一層の高速化を図る
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係わるネット
ワーク間接続装置の一実施形態であるルータの構成を示
すブロック図である。このルータは、ＬＡＮ又はＷＡＮ
１ａ，１ｂ，…，１ｎに各々対応して設けられた複数の
通信コントローラ２ａ，２ｂ，…，２ｎと、フレーム・
バッファメモリ３と、中継処理部４とを備え、これらは
システムバス７を介して相互に接続されている。またル
ータは、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５と、このＭＰ
Ｕ５に必要なプログラムを記憶したローカルメモリ６と
を備え、これらはローカルバス８を介して相互に接続さ
れるとともに、ローカルバス８を介して上記システムバ
ス７に接続される。

【００１７】通信コントローラ２ａ，２ｂ，…，２ｎ
は、ＬＡＮ又はＷＡＮ１ａ，１ｂ，…，１ｎから到来し
た伝送フレームの受信処理と、中継処理部４において作
成された送信伝送フレームの送信処理を行う。フレーム
・バッファメモリ３は、上記通信コントローラ２ａ，２
ｂ，…，２ｎにより受信された伝送フレームを、ルーテ
ィング処理のために一時記憶する。中継処理部４は、受
信した伝送フレームを中継するための一連のルーティン
グ処理を実行する。ＭＰＵ５は、上記中継処理部４にお
ける処理をはじめ、装置の動作を統括的に制御する。

【００１８】ところで、中継処理部４は次のように構成
される。図２はそのハード構成を示すブロック図であ
る。中継処理部４は、ヘッダ解析部４１と、ヘッダ正当
性確認／中継判定部４２と、テーブル検索部４３と、チ
ェックサム計算部４４と、フレーム作成送信処理部４５
とを備えている。

【００１９】ヘッダ解析部４１は、受信した伝送フレー
ムに含まれるプロトコル・ヘッダを解析するもので、例
えば図３に示すようにデータ連続検索処理回路４１１
と、テーブル用メモリ４１２と、複数の連想記憶メモリ
（ＣＡＭ）４１３−１，４１３−２，…，４１３−ｍと
を備えている。

【００２０】ＣＡＭ４１３−１，４１３−２，…，４１
３−ｍは、解析対象となる複数のプロトコル・ヘッダに
各々含まれる、上位プロトコルを識別するための各フィ
ールドの基本データを予め記憶しており、受信フィール
ド・データを複数の比較器を用いて上記各基本データと
同時に比較することで、受信フレームの各プロトコル・
ヘッダの内容を判定する。テーブル用メモリ４１２に
は、上記ＣＡＭ４１３−１，４１３−２，…，４１３−
ｍを選択するための情報又はネットワークに関するアド
レス情報が予め記憶してある。

【００２１】データ連続検索処理回路４１１は、新たな
伝送フレームが受信されたときに、フレーム・バッファ
メモリ３からまずレイヤの最も低いプロトコル・ヘッダ
に含まれるフィールド・データを読み出して対応するＣ
ＡＭに入力し、上記基本データとの比較を行わせる。そ
して、その比較結果を基に、上記テーブル用メモリ４１
２から次に検索すべきＣＡＭに関する情報を読み出し、
この情報に従って次に検索すべきＣＡＭに、対応する次
に高いレイヤの受信フィールド・データを入力して基本
データとの比較を行わせる。以後同様に、各ＣＡＭ４１
３−１，４１３−２，…，４１３−ｍに、レイヤの低い
順に受信フィールド・データと基本データとの比較を行
わせ、これにより各レイヤのプロトコル・ヘッダの解析
情報を得る。

【００２２】なお、システムバス７とＣＡＭ４１３−
１，４１３−２，…，４１３−ｍとの間にはレジスタ４
１７が設けられ、このレジスタ４１７によりＣＡＭ４１
３−１，４１３−２，…，４１３−ｍにセットする受信
データを一次保持している。またシステムバス７と上記
レジスタ４１７との間、ローカルバス８とＣＡＭ４１３
−１，４１３−２，…，４１３−ｍとの間、及びローカ
ルバス８とテーブル用メモリ４１２との間にはそれぞれ
ゲート４１４，４１５，４１６が設けられており、これ
らのゲート４１４，４１５，４１６によりデータ連続検
索処理回路４１１によるＣＡＭ４１３−１，４１３−
２，…，４１３−ｍへのアクセス、ＭＰＵ５によるＣＡ
Ｍ４１３−１，４１３−２，…，４１３−ｍへのアクセ
ス、及びテーブル用メモリ４１２に対する許可禁止を制
御している。

【００２３】ヘッダ正当性確認／中継判定部４２は、処
理内容検索用のテンプレート・メモリと、図１１に示す
命令セル生成部４２２と、命令実行部４２１と、中継判
定部とから構成される。

【００２４】テンプレート・メモリには、中継処理対象
となる複数のプロトコル・ヘッダの各フィールドの情報
と、これらのヘッダフィールドごとに予め定義した処理
内容とが記憶されている。テンプレート・メモリは、上
記ヘッダ解析部４１から出力されたヘッダ解析情報に応
じて、対応するヘッダフィールドに対する処理内容を読
み出す。

【００２５】命令セル生成部４２２は、テンプレート・
メモリ上に記述された中継処理対象のヘッダフィールド
に対応する受信フィールド・データをフレーム・バッフ
ァメモリ３から読み出し、これらの受信フィールド・デ
ータに対する処理を実行するための命令セルを生成す
る。

【００２６】命令実行部４２１は、複数の命令を並行し
て実行可能なデータフローマシンにより構成され、上記
命令セル生成部４２２で生成された複数の命令セルを並
列に実行する。なお、データフローマシンの概念は、
（株）コロナ社出版の「並列計算機アーキテクチャ」
（著者 奥川俊史）等で詳しく説明されている。

【００２７】中継判定部は、上記命令実行部４２１によ
り実行された命令の処理結果に基づいて、中継の要否、
及び中継先を判定する。そして、中継が必要と判定した
場合には、送信要求を、中継先の判定結果つまり宛先Ｍ
ＡＣアドレス等とともにフレーム作成送信処理部４５に
通知する。

【００２８】テーブル検索部４３は、連想記憶メモリ
（ＣＡＭ）やハッシュ検索等の技術を利用した高速検索
回路からなり、ルーティングテーブル、ＡＲＰテーブル
及びフィルタリングテーブルを記憶している。テーブル
検索部４３は、上記ヘッダ正当性確認／中継判定部４２
の要求に基づき、受信した伝送フレーム中の中継処理対
象となるフィールド・データをフレーム・バッファメモ
リ３から読み出す。そして、例えば宛先ＩＰアドレスを
キーとして上記各テーブルを検索し、これにより送信ポ
ート番号や宛先ＭＡＣアドレス、廃棄要否の情報を読み
出して、これらをヘッダ正当性確認／中継判定部４２に
返す。

【００２９】チェックサム計算部４４は、上記ヘッダ正
当性確認／中継判定部４２に対し独立に設けられてお
り、ヘッダ正当性確認／中継判定部４２からの要求に応
じて、受信伝送フレーム中の中継処理対象となるヘッダ
フィールドのデータを上記フレーム・バッファメモリ３
から読み出し、例えばＩＰヘッダのチェックサム計算を
行う。そして、そのチェックサムの計算結果をヘッダ正
当性確認／中継判定部４２に返す。このチェックサム計
算部のハードウエア化は、ＲＦＣ１３９６（Implementi
ng the Internet Checksum in Hardware）に記載された
方法により実現できる。

【００３０】フレーム作成／送信処理部４５は、ヘッダ
正当性確認／中継判定部４２から通知された宛先ＭＡＣ
アドレスやチェックサムの計算結果を基に、送信フレー
ムをフレーム・バッファメモリ３上に作成し、同じくヘ
ッダ正当性確認／中継判定部４２から通知された送信ポ
ート番号に従って、該当する送信ポートへ上記作成した
送信フレームを送出する。

【００３１】一方、図４はこの実施形態に係わるルータ
が中継処理するイーサネット・フレームの構成の一例を
示すもので、ヘッダ部としてＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダ
及びＵＤＰヘッダを有し、このヘッダ部に続いてＵＤＰ
データ及びＭＡＣトレーラを付加したものとなってい
る。

【００３２】ＭＡＣヘッダは、レイヤ２ヘッダであり、
ＭＡＣ宛先アドレス（ＭＡＣ Destination Address ：
ＭＡＣ−ＤＡ）と、ＭＡＣ発信元アドレス（ＭＡＣ So
urceAddress：ＭＡＣ−ＳＡ）と、タイププロトコル
（ＴＹＰＥ）とから構成される。

【００３３】ＩＰヘッダは、レイヤ３ヘッダであり、バ
ージョン／ヘッダ長（Version ／Header Length ：ＶＥ
Ｒ／ＨＬＥＮ）、サービス種別（Type of Service ：Ｔ
ＯＳ）、全長（Total Length：ＴＬＥＮ）、識別子（Id
entification：ＩＤ）、分割情報（Flags ＋Fragment O
ffset ：Ｆｌａｇ）、生存時間（Time of Live：ＴＴ
Ｌ）、プロトコル（Protocol：ＰＲＯＴ）、ＩＰヘッダ
チェックサム（ＩＰ Header Checksum）、ＩＰ発信元ア
ドレス（ＩＰ Source Address：ＩＰ−ＳＡ）、及びＩ
Ｐ宛先アドレス（ＩＰ Destination Address ：ＩＰ−
ＤＡ）により構成される。

【００３４】ＵＤＰヘッダは、レイヤ４ヘッダであり、
発信元ポート番号（Source Port ：ＳＲＣ−Ｐｏｒ
ｔ）、宛先ポート番号（Destination Port：ＤＳＴ−Ｐ
ｏｒｔ）、メッセージ長（Message Length：ＭＳＧ−Ｌ
ＥＮ）、及びＵＤＰチェックサム（ＵＤＰ Checksum：
ＵＤＰ−ＣＨＫＳＵＭ）により構成される。ＭＡＣトレ
ーラには、フレーム検査シーケンス（Frame Check Sequ
ence：ＦＣＳ）が挿入される。なお、図４中の（ ）内
の数字はオクテット数を示している。

【００３５】次に、以上のように構成されたルータによ
るフレーム中継処理動作を説明する。図５及び図６は、
中継処理部４の処理手順とその処理内容を示すフローチ
ャートである。

【００３６】いま例えば、ＬＡＮ／ＷＡＮ１ａからイー
サネット・フレームが到来したとする。このイーサネッ
ト・フレームは、通信コントローラ２ａで受信されたの
ちフレーム・バッファメモリ３に一次記憶される。

【００３７】中継処理部４は、先ずヘッダ解析部４１に
より図５に示すようにヘッダ解析処理を行う。すなわ
ち、先ずステップ５ａでＭＡＣ−ＤＡを抽出し、ＭＡＣ
−ＤＡが自局宛か否かを判定する。そして、自局宛でな
ければＭＰＵ５にその旨が通知され廃棄等の処理が行わ
れる。これに対しＭＡＣ−ＤＡが自局宛だった場合に
は、ヘッダ解析部４１はステップ５ｂに移行してここで
タイププロトコル（Ｔｙｐｅ）のデータを抽出し、上位
レイヤであるレイヤ３のプロトコルを判定する。この判
定の結果、上位プロトコルがＩＰであると判定される
と、ステップ５ｃ及びステップ５ｄに順次移行してそれ
ぞれＩＰヘッダのバージョンＶＥＲ及びヘッダ長ＨＬＥ
Ｎを判定する。そして、これらの判定において、バージ
ョンがＩＰｖ４であり、かつヘッダ長が２０オクテット
だったとすれば、ステップ５ｅに移行して、ここでさら
に上位のレイヤであるレイヤ４のプロトコルがＵＤＰで
あるか否かを判定する。

【００３８】図７乃至図９は、以上述べたヘッダ解析処
理動作の概要を示すものである。すなわち、図７に示す
受信フレームが到来すると、先ずＭＡＣフレームの先頭
位置から既知のオフセット（＝１２octets）に位置する
タイププロトコルＴｙｐｅ（斜線で図示）が抽出され、
この抽出されたタイププロトコルは予め記憶してある複
数のプロトコルデータとＣＡＭで同時比較される。図９
（１）はこの比較動作を示すものである。そしてこの比
較の結果、例えばプロトコルデータに含まれるタイプ値
「ＩＰｖ４」と一致すれば、レイヤ３のプロトコルはＩ
Ｐと判定され、さらにオフセット値／基本ヘッダ長「２
３／２０」をもとにＩＰヘッダ中のプロトコルＰＲＯＴ
の位置が特定される。次に、この位置が特定されたＩＰ
ヘッダ中のプロトコルＰＲＯＴ（図中斜線で図示）のデ
ータが抽出され、このデータは予め記憶してあるレイヤ
４の複数のプロトコルデータとＣＡＭで同時比較され
る。図９（２）にこの比較動作を示す。そして、この比
較により例えばプロトコルデータに含まれるプロトコル
値「ＵＤＰ」と一致すれば、レイヤ４のプロトコルはＵ
ＤＰと判定され、さらに標準オフセット値／基本ヘッダ
長「３４／８」をもとにＵＤＰヘッダの位置が特定され
る。

【００３９】さて、そうしてヘッダ解析部４１で各プロ
トコル・ヘッダの解析が終了すると、このヘッダ解析結
果はヘッダ正当性確認／中継判定部４２に入力され、こ
こでヘッダの正当性を確認するための処理と中継判定処
理が行われる。

【００４０】すなわち、まず上記ヘッダ解析結果、つま
りヘッダフィールドの指定データはテンプレート・メモ
リにアドレスとして入力され、これによりテンプレート
・メモリから、上記指定されたヘッダフィールドに対応
する処理内容がそれぞれ読み出される。図１０はテンプ
レート・メモリの構成の一例を示すものである。

【００４１】そして、このテンプレート・メモリから読
み出された処理内容をもとに、中継処理対象となる各ヘ
ッダフィールドの受信データに対し、そのデータを解析
するための処理が並列に実行される。例えば、図６に示
すように（１）フィルタリング判定処理と、（２）次段
宛先判定処理と、（３）生存時間（ＴＴＬ）演算／比較
処理と、（４）チェックサム計算処理とが並列に実行さ
れる。

【００４２】このうち、フィルタリング判定処理と、次
段宛先判定処理と、ＴＴＬ演算／比較処理は、図１１に
示すように命令セル生成部４２２により生成される命令
セットを基に命令実行部４２１において並列に実行され
る。また、チェックサム計算処理は、命令実行部４２１
から発生される計算要求に応じてチェックサム計算部４
４において実行され、計算が終了するとその計算結果は
命令実行部４２１に返される。

【００４３】上記フィルタリング判定処理では、図６の
ステップ６ａに示すようにＩＰ−ＳＡ，ＩＰ−ＤＡ，Ｐ
ＲＯＴ，ＳＲＣ−Ｐｏｒｔ，ＤＳＴ−Ｐｏｒｔの組み合
わせをキーに、テーブル検索部４３に設けられているフ
ィルタリング・テーブルを検索することにより行われ
る。そして、この検索の結果を基に、ステップ６ｂにお
いて受信フレームは中継すべきものか、或いは廃棄すべ
きものかが判定され、廃棄の場合には廃棄処理が行われ
る。

【００４４】次段宛先判定処理では、ステップ６ｃに示
すように受信したＩＰ−ＤＡから、宛先ルータ又はホス
トコンピュータのＭＡＣアドレスと、接続インタフェー
スの検索がそれぞれ行われる。そして、この検索の結
果、宛先ノードのＭＡＣアドレス及び接続インタフェー
スがテーブル検索部４３内のＡＲＰテーブル等にエント
リされているか否かがステップ６ｄで判定され、エント
リされていない場合にはＭＰＵ５にその旨が通知され
る。

【００４５】ＴＴＬ演算／比較処理では、生存時間ＴＴ
Ｌの値をデクリメント（１減算）する処理が行われる。
そして、この減算後のＴＴＬ値が１以上であるか否かが
ステップ６ｆで判定され、０であればその旨がＭＰＵ５
に通知される。

【００４６】チェックサム計算部４４では、上記命令実
行部４２１からの計算要求に応じて受信伝送フレーム中
のＩＰヘッダについてのチェックサム計算が行われる
（ステップ６ｇ）。そして、そのチェックサムの計算結
果は命令実行部４２１に返される。

【００４７】そうして命令実行部４２１による各フィー
ルドの並列処理が終了して処理結果が出揃うと（ステッ
プ６ｊ）、送信要求がフレーム作成送信処理部４５に通
知される。フレーム作成送信処理部４５では、上記ヘッ
ダ正当性確認／中継判定部４２から送信要求が到来する
と、この送信要求と共に命令実行部４２１から通知され
たＭＡＣ宛先アドレスやチェックサム値を基に、ステッ
プ６ｋに示すようにＭＡＣ−ＤＡやＭＡＣ−ＳＡの付け
替えが行われ、これにより送信フレームが作成される。
そして、この作成された送信フレームは、上記ヘッダ正
当性確認／中継判定部４２から通知された送信ポート番
号に応じて、該当する通信コントローラ（例えば２ｎ）
からＬＡＮ／ＷＡＮ１ｎに向け送信される（ステップ６
ｌ）。

【００４８】ところで、この実施形態では、以上述べた
ヘッダ解析部４１によるヘッダ解析処理と、ヘッダ正当
性確認／中継判定部４２によるヘッダの正当性を判定す
るための処理及び中継判定処理と、フレーム作成送信処
理部４５によるフレーム作成送信処理とが、パイプライ
ン処理方式により並列に実行される。図１２はその処理
タイミングの一例を示すものである。

【００４９】すなわち、パイプ１において第１フレーム
＃１に対するヘッダ正当性確認／中継判定処理が行われ
ている期間に、パイプ２では第２フレーム＃２に対する
ヘッダ解析処理が行われる。そして、パイプ１で第１フ
レーム＃１に対するフレーム作成／送信処理が行われて
いる期間に、パイプ２では第２フレーム＃２に対するヘ
ッダ正当性確認／中継判定処理が行われ、かつパイプ３
においては第３フレーム＃３に対するヘッダ解析処理が
行われる。以後同様に、各パイプ１，２，３において、
隣接する３つのフレームに対する処理が１ステージずつ
シフトしながら順次並列に実行される。

【００５０】以上のようにこの実施形態に係わるルータ
では、ヘッダ解析部４１において、受信した伝送フレー
ムのプロトコル・ヘッダに含まれる所定のフィールド・
データを予め記憶してある複数の基本データと連想記憶
メモリ（ＣＡＭ）４１３−１〜４１３−ｍで同時比較し
て上記プロトコル・ヘッダの内容を解析し、このヘッダ
解析部４１の解析結果に応じて、中継処理対象となるプ
ロトコル・ヘッダの複数のフィールド・データをフレー
ム・バッファメモリ３から読み出し、この読み出した複
数のフィールド・データに対し予め定義された所定の処
理をヘッダ正当性確認／中継判定部４２で並列に実行し
て、その処理結果に基づいて中継先もしくは中継の要否
を判定し、さらにこの判定結果をもとに送信フレームを
作成して送信するようにしている。

【００５１】従って、並列処理手段を用いたヘッダ正当
性確認／中継判定部４２において、中継処理対象となる
複数のフィールド・データに対する各処理が並列に実行
される。このため、中継処理対象となる複数のフィール
ド・データに対する各処理を短時間のうちに実行するこ
とができる。従って、プロトコル・ヘッダの解析から、
中継処理対象となる複数のフィールド・データの解析ま
での処理をすべて、連想記憶メモリ（ＣＡＭ）を用いて
シーケンシャルに処理していた従来の方式に比べ、中継
処理に要する時間をさらに短縮して中継処理のより一層
の高速化が可能となる。

【００５２】また上記ヘッダ正当性確認／中継判定部４
２に、中継処理対象となる複数のフィールドの各々に対
応付けてその処理内容を予め記憶したテンプレート・メ
モリを設け、プロトコル・ヘッダの解析結果をフィール
ドの処理内容に変換して、これを命令セル生成部４２２
に入力するようにしている。このように構成すると、処
理対象の各フィールド・データに対する処理内容を命令
実行部４２１及び命令セル生成部４２２が調べる必要が
なくなり、ヘッダ解析部４１の解析結果を受けてフィー
ルド・データに対する並列処理を即時開始することがで
きる。

【００５３】しかもこの実施形態では、中継処理対象と
なる複数のフィールドのうちＩＰヘッダのチェックサム
計算処理を、命令実行部４２１で行わずにそれとは独立
に設けたチェックサム計算部４４で行うようにしてい
る。したがって、チェックサム計算を効率良く処理する
ことが可能になる。また、命令実行部４２１の処理負担
を軽減することができ、これにより特に処理速度の高速
な命令実行部を用意することなく高速度の中継処理を実
現できる。

【００５４】さらにこの実施形態では、ヘッダ解析処理
部４１によるヘッダ解析処理と、ヘッダ正当性確認／中
継判定部４２による複数の処理対象フィールドの並列処
理と、フレーム作成送信処理部４５による送信フレーム
の作成・送信処理とを、パイプライン処理方式により実
行するようにしている。

【００５５】このように構成することで、例えば図１２
に示したように第１の伝送フレーム＃１に対する送信フ
レーム作成・送信処理期間中に、後続の第２の伝送フレ
ーム＃２に対するヘッダ正当性確認／中継判定処理と、
さらに後続する第３の伝送フレーム＃３に対するヘッダ
解析処理とを並行して実行することが可能となり、これ
により装置全体としての中継処理のより一層の高速化を
図ることができる。

【００５６】なお、この発明は上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、前記実施形態ではレイヤ３の
プロトコルがＩＰｖ４の場合を例にとって説明したが、
ＩＰｖ６やＡＲＰ等のその他のプロトコルの場合にも同
様に本発明を適用可能であり、またレイヤ４についても
ＵＤＰに限らずＴＣＰやＩＣＭＰ等であっても本発明を
同様に適用可能である。

【００５７】さらに前記実施形態では、処理対象フィー
ルドの処理内容を検索するためのテンプレート・メモリ
を、ヘッダ正当性確認／中継判定部４２に設けた場合を
例にとって説明したが、同様の機能の同テンプレート・
メモリをヘッダ解析部４１に設け、ヘッダ解析部４１内
においてヘッダ解析結果をフィールドの処理内容に変換
してこれをヘッダ正当性確認／中継判定部４２に与える
ように構成してもよい。

【００５８】その他、ネットワーク間接続装置の種類
や、その中継処理部の回路構成、中継処理内容等につい
ても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施できる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明に係わるネ
ットワーク間接続装置では、連想記憶メモリを使用した
ヘッダ解析部において、受信した伝送フレームのプロト
コル・ヘッダに含まれる所定のフィールド・データを予
め記憶してある複数の基本フィールド・データと連想記
憶メモリで同時比較して上記プロトコル・ヘッダの内容
を解析する。そして、このヘッダ解析部の解析結果に応
じて、中継処理対象となるプロトコル・ヘッダの複数の
フィールド・データをフレーム・バッファメモリからそ
れぞれ読み出し、この読み出した複数のフィールド・デ
ータに対し、データフロー計算機等の並列処理手段を使
用した中継判定部により、予め定義された所定の処理を
並列に実行する。そして、その処理結果に基づいて中継
先もしくは中継の要否を判定し、この判定結果をもとに
送信フレームを作成して送信するように構成している。

【００６０】従ってこの発明によれば、中継処理対象と
なる複数のフィールド・データに対する処理が並列に実
行されるので、中継判定をメモリの検索処理速度に依存
せずにさらに高速化することができ、かつ運用開始後に
おいても中継処理内容を変更可能にして、これにより中
継速度の高速化と柔軟性の向上を図ることができるネッ
トワーク間接続装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係わるネットワーク間接続装置の
一実施形態であるルータの構成を示すブロック図。

【図２】 図１に示したルータの中継処理部のハード構
成を示すブロック図。

【図３】 図２に示した中継処理部のヘッダ解析部の構
成を示す回路ブロック図。

【図４】 図１に示したルータが中継処理するイーサネ
ット・フレームの構成の一例を示す図。

【図５】 図２に示した中継処理部の処理手順及び処理
内容の前半部分を示すフローチャート。

【図６】 図２に示した中継処理部の処理手順及び処理
内容の後半部分を示すフローチャート。

【図７】 受信フレームにおけるプロトコル識別用フィ
ールドの位置を示す概略図。

【図８】 各プロトコル・ヘッダの解析動作を説明する
ための図。

【図９】 各プロトコル・ヘッダのプロトコル判定動作
を説明するための図。

【図１０】 処理内容検索用テンプレートの構成の一例
を示す図。

【図１１】 ヘッダ正当性確認／中継判定部の構成を示
す図。

【図１２】 パイプライン処理の構成を示す図。

【符号の説明】

１ａ〜１ｎ…ＬＡＮ／ＷＡＮ ２ａ〜２ｎ…通信コントローラ ３…フレーム・バッファメモリ ４…中継処理部 ５…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ） ６…ローカルメモリ ７…システムバス ８…ローカルバス ４１…ヘッダ解析部 ４２…ヘッダ正当性確認／中継判定部 ４３…テーブル検索部 ４４…チェックサム計算部 ４５…フレーム作成送信処理部 ４１１…データ連続検索処理回路 ４１２…テーブル用メモリ ４１３−１〜４１３−ｍ…連想記憶メモリ（ＣＡＭ） ４１４，４１５，４１６…ゲート ４１７…レジスタ ４２１…命令実行部 ４２２…命令セル生成部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝送フレームを受信し、この伝送フレー
   ムのプロトコル・ヘッダに含まれるフィールド・データ
   の内容に応じて、上記伝送フレームを中継処理するネッ
   トワーク間接続装置において、 受信した前記伝送フレームを一時的に格納するフレーム
   ・バッファメモリと、 前記受信した伝送フレームのプロトコル・ヘッダに含ま
   れる所定のフィールド・データを、予め記憶してある複
   数の基本フィールド・データと連想記憶メモリで同時に
   比較することにより、前記プロトコル・ヘッダの内容を
   解析するヘッダ解析部と、 このヘッダ解析部の解析結果に応じて、中継処理対象と
   なるプロトコル・ヘッダの複数のフィールド・データを
   前記フレーム・バッファメモリからそれぞれ読み出し、
   この読み出した複数のフィールド・データに対し予め定
   義されている所定の処理を並列に実行して、中継先に関
   する判定を行う中継判定部と、 この中継判定部による判定結果に基づいて送信フレーム
   を作成して送信する送信処理部とを具備したことを特徴
   とするネットワーク間接続装置。
2. 【請求項２】 前記中継判定部は、中継処理対象となる
   プロトコル・ヘッダのフィールドごとに予め定義された
   処理内容を記憶したテンプレート・メモリを有し、前記
   ヘッダ解析部によるプロトコル・ヘッダの解析結果に応
   じて処理対象となる複数のフィールドに対応する処理内
   容を前記テンプレート・メモリから読み出して、その並
   列処理を実行することを特徴とする請求項１記載のネッ
   トワーク間接続装置。
3. 【請求項３】 前記中継判定部は、フィルタリング処
   理、次段の宛先判定処理、及び生存時間の演算・判定処
   理を並列的に実行するデータフロー計算機と、このデー
   タフロー計算機からの指示に従いチェックサムの計算処
   理を前記データフロー計算機とは独立して行うチェック
   サム計算回路とから構成されることを特徴とする請求項
   １記載のネットワーク間接続装置。
4. 【請求項４】 前記ヘッダ解析部によるヘッダ解析処理
   と、前記中継判定部による中継判定処理と、前記送信処
   理部による送信フレームの作成・送信処理とをパイプラ
   イン処理方式により並列的に実行することを特徴とする
   請求項１記載のネットワーク間接続装置。