JP2000101649A - ネットワ―ク内のレイヤ―３転送を実行する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レイヤー３転送の機能がネットワーク内の複数
のスイッチ間に分散され、複数のスイッチのいずれかが
必ずしもルータであることを必要としないようなネット
ワークを提供する。 【解決手段】 複数のポートを有するネットワーク素子
により少なくとも１つのルータを有するネットワーク内
でレイヤー３転送を実行する方法において、（Ａ）ネッ
トワーク内の各ルータに対し、他のポートをルータの下
流側ポートとして識別するステップと、（Ｂ）そのレイ
ヤー２の宛先がルータであるパケットを受領すると、レ
イヤー３転送を実行するステップとを有することを特徴
とするネットワーク内のレイヤー３転送を実行する方法
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク、並
びにネットワーク内のスイッチング装置およびスイッチ
ング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＡＮとＩＰネットワーキングは、公知
である。ＬＡＮとＩＰネットワークに関する概論および
ＩＰルーティングと、ＡＲＰの関連技術は以下の文献に
記載されている。

【０００３】 ＭＡＣブリッジの国際標準：Std 802.1D, IEEE, 1993, 仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）標準：802.1Q, IEEE, 1998, ＬＡＮＥ標準：ＡＴＭバージョン２を介してのＬＡＮエ
ミュレーション−−ＬＵＮＩ仕様，af-lane-0084.00,
ＡＴＭフォーラム１９９７年７月で、これらはwww.atmf
orum.com，のインターネットで入手可能である、 ＭＰＯＡ標準：ＡＴＭ仕様v1.0,に関するマルチプロト
コル、af-mpoa-0087.000，ＡＴＭフォーラム１９９７年
７月で、これらはwww.atmforum.comのインターネットで
入手可能である、「レイヤー３スイッチ」，InfoWorld
magazine，１９９８年６月１日（vol. ２０，第２２
版），これはwww.infoworld.comのインターネットで入
手可能である

【０００４】以下のインターネットＲＦＣドキュメント
が、例えばwww.ietf.org：ＩＰ−ＲＦＣ７９１（インタ
ーネットプロトコル），ＡＲＰ−ＲＦＣ８２６（アドレ
ス解析プロトコル），ＲＦＣ１８１２（ＩＰバージョン
４ルータの要件），ＲＦＣ１７００（割り当てられたメ
ンバー），ＲＦＣ１２５６（ＩＣＭＰルータディスカバ
リメッセージ），ＳＮＭＰ−ＲＦＣ１１５７（シンプル
ネットワークマネージメントプロトコル），ＲＦＣ１２
１３（ＴＣＰ／ＩＰベースのインターネット：ＭＩＢ−
ＩＩのネットワークマネージメント用のマネージメント
情報ベース），ＶＲＲＰ−ＲＦＣ２３３８（仮想ルータ
冗長性プロトコル），ＨＳＲＰ−ＲＦＣ２２８１（Ｃｉ
ｓｃｏホットスタンバイルータプロトコル）

【０００５】今日知られている多くのルーティング−ス
イッチ／スイッチ−ルータ／レイヤー３スイッチの各ス
イッチはルーティング装置であり、ルーティングプロト
コルを走らせることおよびルータの構築と保守を必要と
する点からすると、従来のルータと同一のネットワーク
アーキテクチャ原理に従う。このようなレイヤー３スイ
ッチは、ネットワーク内のあるロケーションに中心的に
搭載され、一方残りのネットワークスイッチはレイヤー
２のみである場合、レイヤー３転送（layer 3forwardin
g）の性能が限定されてしまう。

【０００６】分散型のレイヤー３スイッチングシステム
を構築するためにレイヤー３転送の機能はネットワーク
内の適宜のポイントで行われるが、この設計仕様におい
ては、ネットワークスイッチの多くあるいは全ては、レ
イヤー３スイッチでなければならない。このためＬＡＮ
内の複数のルーティング装置の構築および保守を必要と
し、これが大きな負担となっている。

【０００７】ある種のスイッチングシステムは、分散型
のレイヤー３転送エンジンを具備した中央ルーティング
サーバーの概念を回避して設計している。これらのシス
テムは、ルーティングサーバーとレイヤー３転送情報を
通信するためには特殊のプロトコルを必要とする。これ
らのシステムのあるものは、ＡＴＭネットワークのＭＰ
ＯＡ標準を実行している。イーサーネット（ethernet）
ネットワークにおいては、これらのプロコールはルーテ
ィングサーバーと全てのレイヤー３転送装置は、単一の
業者からのものであるという機器自体の制約があり、こ
れによりユーザの選択範囲を制限してしまっている。ま
た、このようなシステムを既存のネットワークに導入す
ることは、ネットワークを大規模に変更しなければなら
ない。

【０００８】ＩＰステーションの自動学習に基づいたレ
イヤー３スイッチングの考え方が公表されている。この
方式は、ルータのフロントエンドにあるスイッチを用い
てその転送性能を向上させているが、全ネットワークレ
ベルでの分散型レイヤー３スイッチングシステムにまで
拡張することは提案されていない。このようなスイッチ
は、レイヤー３の（ＩＰ）スイッチングを実行するルー
タである必要はない。即ち、ルータとしてステーション
に既知のものである必要はなく、ルータが行うようなコ
ンフィグレーション（構築、構成）を必要としない。こ
のような考え方は、ネットワーク内にルータが存在し、
ルータをデフォルトの転送装置として用い、自動的にＩ
Ｐステーションに関する情報を学習するということを前
提にしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レイ
ヤー３転送の機能がネットワーク内の複数のスイッチ間
に分散され、複数のスイッチのいずれかが必ずしもルー
タであることを必要としないようなネットワークを提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のシステムは、現
在のレイヤー３スイッチに共通の「ルーティングパーポ
ート（routing per port）」のアプローチに必ずしも従
うものではない。このレイヤー３転送は、送信元に最も
近いスイッチにより常に実行されるわけではなく、送信
元からルータへのパス上にあるスイッチに加え、ルータ
から宛先へのパス上にあるスイッチにより実行される。

【００１１】本発明の他の実施例によれば、スイッチは
特定のルータの性能を改善するのではなくネットワーク
全体の性能を改善させるようにしている。例えば、この
実施例は分散型のレイヤー３スイッチをスイッチトイー
サーネットネットワーク内に具備する場合に特に有効で
ある。他のアプリケーションは、イーサーネットとＡＴ
Ｍ−ＬＡＮＥを含むネットワーク内に適用され、本発明
はＭＰＯＡ（multi-protocol over ATM ＝ＡＴＭを介し
たマルチプロトコル）の代わりに、あるいはそれに加え
て高性能のレイヤー３スイッチングを提供する際に有効
である。

【００１２】ネットワークブースティング（ネットワー
クの性能を上げる）の実施例においては、スイッチは必
ずしもルータのＭＡＣアドレスを知る必要はない。スイ
ッチは、パケットがＭＡＣ層において１個のルータある
いは異なる複数のルータにアドレスが付されるか否かに
かかわらず、これらのパケットへに対するレイヤー３転
送機能をそれ自身で実行する。

【００１３】スイッチはパケットの宛先ＭＡＣアドレス
がルータのアドレスであるということを認識する以外の
方法で、レイヤー３転送を必要とするパケットを識別し
ている。通常、受領したパケットの宛先ＭＡＣアドレス
は、パケットの宛先ＩＰアドレスに対応するものとし
て、スイッチに既知のＭＡＣアドレスとは異なることを
識別することにより、スイッチはレイヤー３転送を必要
とするパケットを識別する。

【００１４】本発明の一実施例は、複数のポートを有す
るネットワーク要素は、少なくとも１つのルータを含む
ネットワーク内でレイヤー３転送を実行する。さらに本
発明の方法は、請求項１に記載した特徴を有する。

【００１５】さらに本発明の一実施例によれば、ネット
ワーク素子によりレイヤー３転送が実行されないパケッ
トは、レイヤー２のネットワーク素子により転送され
る。さらにまた本発明の一実施例によれば、本発明は請
求項２に記載した特徴を有する。さらに本発明の一実施
例によれば、本発明は請求項３に記載した特徴を有す
る。さらに本発明の一実施例によれば、本発明は請求項
４に記載した特徴を有する。さらに本発明の一実施例に
よれば、本発明は請求項５に記載した特徴を有する。

【００１６】さらに本発明の一実施例によれば、本発明
は請求項６に記載した特徴を有する。さらにまた本発明
の一実施例によれば、転送情報はネットワーク素子を通
過するパケットを解析することによりその全部が既知と
なる。さらに本発明の一実施例によれば、転送情報はネ
ットワーク素子をＡＲＰパケットを解析することにより
少なくとも一部が既知となる。

【００１７】さらに本発明の一実施例によれば、転送情
報はネットワーク素子をＩＰパケットを解析することに
より少なくとも一部が既知となる。さらに本発明の一実
施例によれば、転送情報はその送信元レイヤー２アドレ
スがルータのアドレスであるネットワーク素子を通過す
るレイヤー３パケットを解析することにより少なくとも
一部が既知となる。

【００１８】本発明のさらに他の態様によれば、本発明
は請求項７に記載した特徴を有する。さらに本発明の一
実施例によれば、本発明は請求項８に記載した特徴を有
する。さらに本発明の別の態様によれば、本発明は請求
項９に記載した特徴を有する。さらに本発明の一実施例
によれば、本発明は請求項１０に記載した特徴を有す
る。さらに本発明の一実施例によれば、本発明は請求項
１１に記載した特徴を有する。

【００１９】さらに本発明の別の態様によれば、本発明
は請求項１２に記載した特徴を有する。さらに本発明の
一実施例によれば、本発明は請求項１３に記載した特徴
を有する。

【００２０】さらに本発明の一実施例によれば、本発明
は請求項６に記載した特徴を有する。さらにまた本発明
の一実施例によれば、転送情報はネットワーク素子を通
過するパケットを解析することによりその全部が既知と
なる。さらに本発明の一実施例によれば、転送情報はネ
ットワーク素子を解析することにより少なくとも一部が
既知となる。

【００２１】さらにまた本発明の一実施例によれば、レ
イヤー３転送はネットワーク素子によりパケットに対し
実行されるが、これはネットワーク素子に既知のパケッ
トのレイヤー３宛先に対応するレイヤー２アドレスがパ
ケットの宛先のレイヤー２アドレスと異なるときのみ実
行される。

【００２２】さらに本発明の一実施例によれば、レイヤ
ー３転送がネットワーク素子により実行されないパケッ
トは、レイヤー２のネットワーク素子により転送され
る。

【００２３】さらにまた本発明の一実施例によれば、パ
ケットのレイヤー３転送は、ネットワーク素子により実
行されるが、但しこれはパケットの宛先レイヤー２アド
レスが、パケットをネットワーク素子が受信したポート
とは異なるポートを介して到達可能なネットワーク素子
に既知の場合のみ行われる。

【００２４】さらに本発明の一実施例によれば、パケッ
トが廃棄される場合は、パケットの宛先レイヤー２アド
レスが、パケットをネットワーク素子が受領したポート
を介してネットワーク素子に既知の場合である。

【００２５】さらに本発明の一実施例によれば、この実
行ステップはパケットの送信元レイヤー２アドレスがネ
ットワーク素子Ａのレイヤー２アドレスに変更すること
を含む。さらに本発明の他の態様によれば、本発明は請
求項１４に記載した特徴を有する。さらに本発明の一態
様によれば、本発明は請求項１５に記載した特徴を有す
る。

【００２６】本発明のシステムは、少なくとも１つのル
ータを有するネットワーク内で転送情報を用いてレイヤ
ー３転送を実行する複数のポートを有するネットワーク
素子を特徴とする。本発明のシステムは、パケットを受
領すると、ルータの識別子に関する情報を用いずにパケ
ットがレイヤー３転送を必要とするか否かを決定する装
置と、パケットがレイヤー３転送を必要とし、必要な転
送情報の全てが入手可能の場合には、レイヤー３転送を
実行しそれ以外の場合には、レイヤー２転送を実行する
装置を含む。

【００２７】素子Ｉが素子ＩＩを介してネットワークに
接続されているとされる場合には、素子Ｉは必ずしも直
接素子ＩＩに接続する必要はない。言い換えると素子Ｉ
は、素子ＩＩの下流側にあるが必ずしもその子供である
必要はない。

【００２８】本明細書において、用語「ネットワーク素
子」とは、いかなる種類のスイッチも含むネットワーク
内をパケットが通過する素子を含む。これは、例えばＬ
ＡＮスイッチ，ＭＡＣスイッチ，イーサーネットスイッ
チ，イーサーネットエッヂ装置，イーサーネットと少な
くとも１つのＡＴＭポートを有するスイッチ，オペレー
ティングＬＡＮＥと選択的事項としてのＭＰＯＡ，ＭＡ
Ｃブリッジ，レイヤー３スイッチ，多層スイッチ，ルー
ティングスイッチ等を含む。

【００２９】用語「ステーション」とは、パケットを発
信したり、受信したりする装置を含むが、これは必ずし
もワークステーション，コンピュータ，プリンタ，サー
バー，ルータに限定されるものではない。

【００３０】用語「ルータ」は、オフサブセット（offー
subnet）の宛先に到達可能なルータまたはゲートウェイ
としてステーションに既知の装置を含み、これはルータ
レイヤー３スイッチ，多層スイッチ，ルーティング装置
等を含む。

【００３１】用語「パケットをルーティングする」，
「パケット上でルーティング機能を実行する」，「パケ
ットのレイヤー３転送」とは、ほぼ同等の意味を有す
る。例えば、これらの用語はＲＦＣ１８１２で定義され
たＩＰフォワードを意味する。

【００３２】用語「サブネット」は、共通の特徴を有す
るステーションの組を指す用語で、例えばＩＰサブネッ
ト，ＩＰネット等である。

【００３３】本発明は、ルータを１個のみ有するネット
ワークおよび複数のルータを有するネットワークの両方
に適用可能である。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１−５は、本発明の第１実地例
に従って構成され、動作するスイッチング方法を示す。
図１は、本発明の一実施例により構成され動作するスイ
ッチング方法を表すフローチャートを示す。

【００３５】図２Ａは、図１の方法に従って構成された
ネットワークのブロック図を示す。ステーションＩから
ステーションＩＩへのＩＰパケット用のレイヤー３転送
機能は、スイッチＡではなくスイッチＣにより実行され
る。図２Ａのスイッチは適宜のネットワーク素子を含
み、必ずしもスイッチそのものを含む必要はない。

【００３６】送信元に最も近いスイッチ内でレイヤー３
転送機能を実行するという要件がないために、そのスイ
ッチが必要なレイヤー３転送情報をいかに得るかという
他の設計方法では処理しなければならない主要な問題が
なくなる。この共通のアプローチは、スイッチが完全な
ルータとなることが必要で、その結果全ての情報を得る
ことが必要である。このルーティングサーバーアプロー
チが、必要なレイヤー３転送情報をそのスイッチに搬送
する特別なプロトコルを必要とする。

【００３７】このプロトコルは、ルーティングを送信元
に最も近いスイッチが実行する必要がない場合には、こ
のプロトコルはいずれも必要としない。その理由はその
スイッチは、スイッチ自身が容易に取得できる情報以外
のどんな情報も必要としないからである。レイヤー３ス
イッチング機能を実行するスイッチが、ルータから宛先
までのパス上に存在する場合には、そこを通過するパケ
ットから必要な全ての情報を容易に取得できる。

【００３８】さらにまた図１−５の実施例においては、
ＩＰパケット用の標準のレイヤー３転送機能を実行する
際には、スイッチは、通常ルータのＭＡＣアドレスを転
送されるパケットの送信元ＭＡＣアドレスフィールドに
書き込む。この機能がステーションＩからステーション
ＩＩへのパケットに対しスイッチＡで実行されると、そ
の結果ルータのＭＡＣアドレスを送信元として有するパ
ケットは、スイッチＡからルータの方向にスイッチング
システム内に送信される。

【００３９】スイッチングシステムが単純な標準のスイ
ッチング装置を有する場合には、ＭＡＣ取得メカニズム
は、ルータからとスイッチＡからの２つの異なる方向か
ら入ってくる同一のＭＡＣアドレスを見ることにより混
乱し、その結果ネットワークの接続性の問題が発生す
る。この問題は、図１−５の実施例で解決することがで
きる。各スイッチは、ルータ方向以外の方向に出ていく
トラフィックにたいしてのみレイヤー３転送機能を実行
する。

【００４０】それを介してルータに到達可能なスイッチ
ポートは、上流側ポートと称し、スイッチは下流側ポー
ト間でのみレイヤー３転送機能を実行する。スイッチの
下流側にある（即ちスイッチの下流側ポートを介して到
達可能な）全てのステーションと、装置に対しては、ス
イッチにより配送された（即ち、レイヤー３で転送され
た）パケットは、ルータにより配送されたかのように見
える。

【００４１】各スイッチが下流側ポート間でレイヤー３
転送機能のみを実行するように、レイヤー３転送機能を
ネットワーク内に分配することは安全性のようなさらに
別の利点がある。例えばネットワークは、フロアー
（床）間のネットワークトラフィックがアクセスの制約
を受けるが、同一フロアーにあるステーション間ではこ
のような制約は受けないようなビルディングに設置する
ことが可能である。この場合のアクセス制御パケットの
フィルタリングは、フロアースイッチ（例えば、図２Ａ
のスイッチＡ，Ｂ）にアクセス制御構成が全く存在しな
いようなバックボーンスイッチ（例、図２Ａのスイッチ
Ｃ）に構築することができるが、その理由はこれらがパ
ケットを別のフロアーに配送しようとはしないからであ
る。

【００４２】このことはフロアースイッチは、バックボ
ーンスイッチよりも単純かつ安いものであり、異なるフ
ィルタリング（選別）機能を有し、そしてパケットのフ
ィルタリング（選別）を全くサポートしない。どの種類
のパケットに対しどのスイッチがレイヤー３スイッチン
グ機能を実行するかをユーザが理解して決めることは、
アクセス制御のパケットフィルタリングルールがより簡
単な構成であることを示す。

【００４３】このレイヤー３転送機能の分配は、全ての
スイッチがレイヤー２とレイヤー３の両方でワイヤ速度
でトラフィックを転送できることを仮定することによ
り、スケーリング性能の問題を発生させない。パケット
は、通常送信元から宛先へのあるパスを通過する。その
ためレイヤー３機能が実行されるパス内の正確な配置
は、スイッチング機能の全体的な性能には影響を及ぼさ
ない。

【００４４】図１−５に記載した本発明の第１実施例に
よれば、本発明のスイッチはルータのＭＡＣアドレスに
関する知識と、ルータに到達可能なスイッチポートの特
定を必要とする。このスイッチがこの知識を得る１つの
方法は、ルータのＩＰアドレスがスイッチにマニュアル
構成により与えられることが必要である。その後スイッ
チは、ＡＲＰリクエストをルータに送ることにより、そ
してＡＲＰからの回答を得ることにより残りの情報（知
識）を取得する。

【００４５】スイッチがこの知識を得る別の方法は、ス
イッチがルータに関し、ルーティングプロトコルメッセ
ージ（例、ＲＩＰ，ＯＳＰＦ，ＩＧＲＰ，ＥＩＧＲＰ）
および／またはＩＣＭＰルータディスカバリプロトコル
メッセージを特定し、これらのメッセージの送信元アド
レスを学習することにより自動的に学習する。

【００４６】スイッチに既知の複数のルータが存在する
場合がある、そのような場合、この実施例に記載したル
ータに関連する全てのスイッチの動作は、通常各ルータ
に対し実行される。特に、パケットがいずれかのルータ
により送信される場合には、既知となり、その宛先ＭＡ
Ｃアドレスがいずれかのルータのアドレスの場合には、
スイッチによりパケットはレイヤー３で転送される。

【００４７】本発明の方法が複数のルータを含むネット
ワーク内で使用される場合には、本発明の方法は、複数
のルータがルータ冗長性機構を用いて互いにバックアッ
プするような事態が発生することを考慮に入れている。
この機構は、ＨＳＲＰとＶＲＲＰを含み（必ずしもこれ
に限定されるものではないが）、「仮想ルータ」を表す
余分のＭＡＣアドレスを知ることに関連する。このＭＡ
Ｃアドレスは、上記の方法と同一の方法を用いてあるい
はマニュアルによる構成を用いてスイッチにより得られ
る。

【００４８】本発明の装置と方法は、仮想ＬＡＮ（ＶＬ
ＡＮ）が展開するネットワークに用いられる。このよう
なネットワークにおいては、ルータとスイッチはＶＬＡ
Ｎ情報を通信する。別の構成例として、ルータはＶＬＡ
Ｎとは無関係にあり、全てのＶＬＡＮのパケットを転送
するある種の「グローバル（統一）」ポートを介してス
イッチに接続される。別の構成例としてルータは、スイ
ッチングシステムに複数のインターフェース（ＶＬＡＮ
毎に１個のインターフェース）を介して接続される。こ
のような場合、スイッチはルータの複数のＭＡＣアドレ
スを知る必要があり、かつこれらのアドレスが異なるＶ
ＬＡＮにいかに対応しているかを知る必要がある。

【００４９】仮想ＬＡＮを含むネットワークに複数のル
ータが存在する場合には、スイッチはどのＭＡＣアドレ
スが同一のルータに対応するかを知る必要があるが、そ
の理由は、パケットがレイヤー３で転送される場合には
適宜の送信元ＭＡＣアドレスをスイッチが知るためであ
る。スイッチは手動によりあるいはＳＮＭＰを介して、
ルータデータベースの一部（例えば、標準のＭＩＢ−Ｉ
ＩからのＩＰアドレステーブルおよびインターフェース
テーブルの一部）をモニタすることによりこれらの知識
を獲得できる。

【００５０】スイッチは、ＩＰステーションに関しおよ
びこれらのステーションに向けられたバッケットのレイ
ヤー３転送を実行するために必要な転送情報を自動的に
学習する。この情報は、パケットをレイヤー３でそのＩ
Ｐステーションに転送する際に用いられる宛先ＭＡＣア
ドレスを含む。さらに別の情報、例えばＶＬＡＮＩＤ等
も知ることができる。この情報は、以下に説明する方法
およびそれらの組み合わせを用いることにより適宜の方
法で取得できる。

【００５１】図１−５の実施例においては、スイッチは
上流側ポート（例えばルータがそれを介して到達可能な
ポート）に関する情報を得ており、通常そのポートを介
して到達可能ないかなるステーションを学習することを
回避している。図１−５の学習メカニズムは、好ましく
はダイナミックなものであり、ステーションの移動と変
更に毎に更新される。

【００５２】スイッチに既知のＩＰステーションが上流
側ポートを介して到達可能となるよう移動する場合に
は、スイッチはＩＰステーションのデータベースからそ
のステーションを取り除く。このＩＰ学習プロセスは、
ステーションの移動と変更に関する指示をスイッチのＭ
ＡＣ学習プロセスから受領する。学習された情報に関
し、エージング（aging）プロセスが存在し、ユーザの
構築は、このエージングメカニズムとそれが適用される
ステーションの種類と特性を制御する（例えば、別のル
ータを介して到達可能な遠隔のＩＰステーション用の高
速のエージング）。

【００５３】好ましい学習方法は、以下のものを含む。 （ａ）ルータから送られたＩＰパケットの宛先の学習、
即ちその送信元ＭＡＣアドレスがルータのＭＡＣアドレ
スであり、宛先ＩＰアドレスが学習したステーションの
ＩＰアドレスであるようなパケットからの学習

【００５４】（ｂ）ＡＲＰパケットの送信元と、ＡＲＰ
リクエストまたはＡＲＰ応答またはその両方の学習 （ｃ）ＡＲＰ応答の宛先の学習 （ｄ）ＩＰパケットの送信元，ローカルサブネットから
の全てあるいは一部のみあるいは予め構成されたＩＰア
ドレス範囲に属するあるいは属さないものの学習

【００５５】（ｅ）あるＭＡＣアドレスに送信されたあ
るいはそこから送信したＩＰパケットの送信元またはあ
るＭＡＣアドレスに送信されていないあるいはそこから
送信していないＩＰパケットの送信元の学習（例、ルー
タのＭＡＣアドレスに送信されたＩＰパケットは、その
送信元ＭＡＣアドレスとして別のルータのＭＡＣアドレ
スを有さない） （ｆ）ルータのＡＲＰテーブルまたはＳＮＭＰまたは他
のメカニズムを用いてルータから読み出すことのできる
他のデータベースからの学習 （ｇ）他の構成からの学習

【００５６】図１−５の実施例においては、スイッチは
ルータを模擬し、ルータが同じパケットを取り扱うのと
同じ方法でパケットを処理する。このようにしてあるス
テーションへのパケットの第１ストリームは、スイッチ
には未知のものであり、ルータにより配送され、しかし
その後のパケットは第１パケットからの必要な情報を全
て学習したスイッチにより配送される。

【００５７】図１−５の実施例によれば、その宛先ＭＡ
ＣアドレスがルータのＭＡＣアドレスであり、その宛先
ＩＰアドレスがスイッチにとって既知のパケットは、レ
イヤー３でスイッチにより転送（即ち、ルーティング）
される。ゼロに等しいＩＰオプションまたはゼロに等し
いＴＴＬを有するような例外的なパケットは、スイッチ
では転送されずレイヤー２で転送される。このスイッチ
は、標準のルーティング機能（パケットの有効性のチェ
ックを含む）に従ってレイヤー３で転送され、ＭＡＣヘ
ッダを置換し、ＴＴＬを減分してチェックサムを更新す
る。

【００５８】このスイッチは、ルータのＭＡＣアドレス
または他のＭＡＣアドレスをパケットの送信元ＭＡＣア
ドレスフィールドに書き込む。別の設計方法でも同一の
学習方法を用い、標準のルーティング機能の一部の使用
を回避する、例えばその送信元ＭＡＣアドレスを変更す
ることなくパケットを転送すること、あるいは宛先ＭＡ
Ｃアドレス以外の何物も変更せずにパケットを転送する
こと、あるいはパケットの宛先ＭＡＣアドレスがルータ
のアドレスであることをチェックせずにパケットを転送
すること等を行う。

【００５９】スイッチ内のレイヤー３転送プロセスは、
アクセス制御パケットフィルタリングメカニズムと組み
合わせることができ、その結果パケットのブロックおよ
び／またはレイヤー２でのパケットの転送となる。

【００６０】図１−５の実施例によれば、その宛先ＭＡ
ＣアドレスがルータのＭＡＣアドレスであり、そのＩＰ
宛先がスイッチにとっては未知であるような各パケット
は、レイヤー２で通常スイッチングされ、そのためさら
にルータに転送される。その後ルータへのパス上の別の
スイッチによりレイヤー３で転送されるかあるいはルー
タに到着し、ルータにより配送されるかのいずれかであ
る。

【００６１】パケットがルータに到着するいくつかの場
合を以下に示す。 （ａ）スイッチでは取り扱われず、レイヤー２で常に転
送される特殊なタイプのパケット、例えばＩＰオプショ
ンを具備するパケット。 （ｂ）ルータを越えて移動する例えば図２Ａのネットワ
ーク内のＡからＤに送られるパケット。宛先Ｄは、スイ
ッチには取得されず、例えばＤは常にスイッチＡ，Ｃに
は未知のものであり、Ｄへの全てのパケットは、スイッ
チＡとＣによりレイヤー２でスイッチングされる。

【００６２】（ｃ）スイッチによりまだ未知の切り換え
ネットワーク内で、ステーションに戻されるローカルパ
ケット。ルータを通るローカルトラフィックの量は小さ
いが、その理由は適宜のスイッチは解析されたパケット
から新たなステーションを取得し、このようなトラフィ
ックそのものの処理を開始させる。

【００６３】図２Ｂは図２Ａのネットワーク素子ＣのＩ
Ｐテーブル７０の例である。同図に示すようにネットワ
ーク素子ＣのＩＰテーブルは、ネットワーク要素Ｃの下
流側の各ステーションのＩＰアドレスとＭＡＣアドレス
を記憶する。

【００６４】図２Ｃは図２Ａのネットワーク素子のＭＡ
Ｃテーブルの例を示す。同図に示すようにネットワーク
素子のＭＡＣテーブルは、ネットワーク素子ＣのＭＡＣ
ネットワーク内の各ＭＡＣエンティティに対するＭＡＣ
エンティティのＭＡＣアドレスとネットワーク素子Ｃの
ポートを記憶する。そしてこのポートを介してネットワ
ーク素子ＣがパケットをそのＭＡＣエンティティに転送
する。ネットワーク素子のＭＡＣネットワークは、通常
全てのＭＡＣエンティティ（ネットワーク素子，ルータ
またはステーション）を含み、これらは直接または（ル
ータではなく）スイッチまたはブリッジを介してネット
ワーク素子に接続される。

【００６５】次に図３を参照すると、同図はスイッチ内
のパケットフローのフローチャートを表し、例えば図２
Ａのネットワーク素子Ａとネットワーク素子Ｃ内のパケ
ットフローを表す。これらのステップの説明を次に行
う。

【００６６】パケットを待つ（ステップ１００）−本発
明のシステムはパケットが到達するのを待ち、そしてパ
ケットが到達すると、ステップ１１０に移る。ＩＰか？
（ステップ１１０）−フレームは、ＩＰのタイプとして
識別され、例えばイーサーネットネットワーク上では、
イーサータイプ０×８００のフレームは、ＩＰパケット
を搬送する。ＡＲＰか？（ステップ１２０）−フレーム
はＡＲＰタイプとして識別される。例えばイーサーネッ
トネットワーク上では、イーサータイプ０×８６０のフ
レームは、ＡＲＰパケットを搬送する。

【００６７】送信元ＭＡＣは下流側か？（ステップ１３
０）−パケットの発信元ＭＡＣアドレスは未知ではな
い。 即ち図２ＣのＭＡＣテーブル８０内にある。そし
て図２ＣのＭＡＣテーブル８０内でそれに対応するポー
トは、ルータがそれを介して到達可能なポートではな
い。

【００６８】送信側ＩＰの学習（ステップ１４０）−パ
ケット内のＡＲＰメッセージから送信側ＩＰアドレスを
読み出す。図２ＢのＩＰテーブル７０内にこのＩＰアド
レスに対応する記録を見いだす。図２ＢのＩＰテーブル
７０内にこのような記録が存在しない場合にはそれを創
設する。パケット内のＡＲＰメッセージの送信が、ハー
ドウェアアドレスフィールドから発信元ＭＡＣアドレス
を読み出す。このＭＡＣアドレスを図２ＢのＩＰテーブ
ル７０の記録内のＭＡＣアドレスフィールドに書き込
む。

【００６９】ユニキャストか？（ステップ１５０）−宛
先ＭＡＣアドレスがユニキャストＭＡＣアドレスの場合
には、このパケットは、ユニキャストパケットである。
通常のＩＰパケットか？（ステップ１６０）−ＲＦＣ１
８１２の定義に従って、このＩＰパケットは有効であ
る。このＩＰパケットがバージョン４であり、ＩＰオプ
ションを含まずＴＴＬが１より大きい。

【００７０】送信元ＭＡＣはルータか？（ステップ１７
０）−このステップにおいては、パケットの送信元ＭＡ
Ｃアドレスがチェックされる。それがルータのＭＡＣア
ドレスに等しい場合には、このパケットは、ルータによ
り発信されるかあるいは転送されるかがわかる。

【００７１】宛先ＭＡＣは下流側か？（ステップ１８
０）−パケットの宛先ＭＡＣアドレスが未知ではない。
即ち図２ＣのＭＡＣテーブル８０内に見いだされ、図２
ＣのＭＡＣテーブル８０内のそれに対応するポートは、
ルータがそれを介して到達可能なポートではない。

【００７２】宛先ＩＰ学習（ステップ１９０）−パケッ
トのＩＰヘッダから宛先ＩＰアドレスを読み出す。図２
ＢのＩＰテーブル７０内にこのＩＰアドレスに対応する
記録を見いだす。図２ＢのＩＰテーブル７０内にこのよ
うな記録が存在しない場合にはそれを創設する。パケッ
トのＭＡＣヘッダから宛先ＭＡＣアドレスを読み出す。
このＭＡＣアドレスを図２ＢのＩＰテーブル７０の記録
内のＭＡＣアドレスフィールドに書き込む。パケットの
ＭＡＣヘッダから送信元ＭＡＣアドレスを読み出す。こ
のＭＡＣアドレスを図２ＢのＩＰテーブル７０内の記録
のルータのＭＡＣフィールドに書き込む。

【００７３】送信元ＭＡＣは下流側か？（ステップ２０
０）−パケットの送信元ＭＡＣアドレスフィールドが図
２ＣのＭＡＣテーブル８０と比較され、ＭＡＣアドレス
がマッピングされるポートは、下流側ポートか否かが決
定される。図２Ａにおいては、スイッチＣは２つの下流
側ポート（ポート１，２）と１つの上流側ポート（ポー
ト３）を有する。

【００７４】送信元ＩＰ学習（ステップ２１０）−パケ
ットのＩＰヘッダから送信元ＩＰアドレスを読み出す。
図２ＢのＩＰテーブル７０内にこのＩＰアドレスに対応
する記録を見いだす。図２ＢのＩＰテーブル７０内にこ
の記録が存在しない場合にはそれを創設する。パケット
のＭＡＣヘッダから送信元ＭＡＣアドレスを読み出す。
このＭＡＣアドレスを図２ＢのＩＰテーブル７０内の記
録のＭＡＣアドレスフィールドに書き込む。

【００７５】宛先ＭＡＣはルータか？（ステップ２２
０）−パケットの宛先ＭＡＣアドレスは、ルータのＭＡ
Ｃアドレスの１つである。これはパケットをルーティン
グ（レイヤー３転送）の機能を経験するパケットとして
識別する。このパケットの送信元ＩＰアドレスと宛先Ｉ
Ｐアドレス（即ち送信ステーションと受信ステーショ
ン）は、異なるＩＰネットあるいは異なるサブネット内
にある可能性がある。

【００７６】宛先ＩＰをＩＰテーブル内に見いだす（ス
テップ２３０）−図２ＢのＩＰテーブル７０が、パケッ
トの宛先ＩＰアドレスに適合する記録を見いだすために
検索される。見いだされたか？（ステップ２４０）−パ
ケットの宛先ＩＰアドレスに適合する記録がステップ２
３０によりＩＰテーブル７０内に見いだされるとステッ
プ２５０に進み、それ以外の場合にはステップ２６０に
進む。

【００７７】ＩＰ転送（ステップ２５０）−通常、標準
のＩＰ転送は、ＲＦＣ１８１２で定義されたように機能
し、ＴＴＬを１づつ減分し、それに従ってＩＰチェック
サムを更新することが含まれる。さらにまた、送信元Ｍ
ＡＣアドレスをルータのＭＡＣアドレスで置換し、宛先
ＭＡＣアドレスを図２ＢのＩＰテーブル７０内の記録に
見いだされ宛先ＩＰに対応するＭＡＣアドレスで置換す
る。

【００７８】ＭＡＣスイッチング（ステップ２６０）−
標準のＭＡＣスイッチングは、ＩＥＥＥ標準８０２．１
Ｄで定義されたように機能し、図２ＣのＭＡＣテーブル
８０を学習し更新することを含む。

【００７９】図４は、本発明の第１実施例によるスイッ
チ内のフロー制御を表すフローチャート図である。ＩＰ
テーブルのエージング（ステップ３００）−３０秒毎に
全ての記録は図２ＢのＩＰテーブル７０から消去（エー
ジング）される。

【００８０】ＭＡＣ学習指示（ステップ３１０）−ある
ＭＡＣアドレスは、図２ＣのＭＡＣテーブル８０から取
り除くべきか、あるいは変更したポートを有するかの指
示がスイッチ内のＭＡＣ学習プロセスから受信される。
これはＭＡＣ学習プロセスが新たな情報を受信パケット
から学習し、あるいは図２ＣのＭＡＣテーブル８０から
あるＭＡＣアドレスが取り除かれるかあるいはポートを
変更するかの指示の結果である。

【００８１】削除指示か？（ステップ３２０）−ステッ
プ３１０で受領した指示がＭＡＣアドレスをＭＡＣテー
ブル８０から削除することを指示している場合には、ス
テップ３４０を実行する。これ以外の場合、即ちステッ
プ３０９で受信した指示がＭＡＣアドレスがポートを変
更するよう指示している場合にはステップ３３０に進
む。

【００８２】新たなポートは上流側か？（ステップ３３
０）−この図２ＣのＭＡＣテーブル８０内のＭＡＣアド
レスに関連するポートが変更され、新たなポートはそこ
を介してルータが到達可能なポートである。ＩＰテーブ
ルからの除去（ステップ３４０）−図２ＢのＩＰテーブ
ル７０からＭＡＣアドレスフィールド内の前記ＭＡＣア
ドレスを特定する全ての記録を取り除く。無視（ステッ
プ３４４）−何もしない。

【００８３】本発明の他の実施例によれば、本発明は請
求項７に記載した方法を提供する。ここでルータの転送
（例、ＡＲＰ）情報は、ＳＮＭＰ機構を用いて読み出さ
れる。

【００８４】図５は上記の本発明の実施例のスイッチ内
でのフロー制御を表すフローチャート図である。初期化
時間（ステップ３５０）と、各例えば３０毎（ステップ
３７０）と、ルータのＡＲＰテーブルが図２ＢのＩＰテ
ーブル７０内に読み出される（ステップ３６０）。例え
ばこのプロセスは、次のようにして実行される。ＳＮＭ
Ｐが得た次のリクエストは、ルータのＩＰアドレスに送
られ、そこでこの要求の対象物の識別子がＭＩＢ−ＩＩ
（ＲＦＣ１２１３）で定義されたネットツーメディアの
表を特定する。図２ＢのＩＰテーブル７０内の全ての情
報は、ルータのＳＮＭＰの応答から受領した情報により
置換される。

【００８５】本発明の他の実施例を図６−９を参照して
説明する。図６−９の実施例には、図１−５の実施例と
同様にレイヤー３スイッチングがネットワークワイド
に、即ちネットワークのスイッチで、ネットワークのス
イッチが必ずしもルータであることを要せずに行われる
ようにする。

【００８６】図６−９の実施例によりスイッチは、特定
のルータではなくネットワーク全体をブーストする（高
機能化する）。このスイッチは、ルータのＭＡＣアドレ
スが実際にルータのＭＡＣアドレスであることを必ずし
も知る必要はない、そうではなくスイッチは、レイヤー
３の転送を必要とするようなパケットへそれ自身がレイ
ヤー３の転送機能を実行し、これはこれらのパケットが
ＭＡＣレイヤーで１個のルータにアドレス付けられてい
るか、あるいは個々の複数のルータにアドレス付けられ
ているかにかかわりなく行われる。このスイッチは、必
ずしもパケットの宛先ＭＡＣアドレスをルータのアドレ
スとして認識することによりレイヤー３の転送を必要と
するパケットを識別する必要はない。スイッチはこの識
別機能を以下に述べるような他の手段により実行する。

【００８７】スイッチは、自動的にＩＰステーションを
学習し、このステーションに宛名の付けられたパケット
のレイヤー３転送を実行するのに必要な転送情報を学習
する。この情報は、そのＩＰステーションへのパケット
のレイヤー３の転送が行われるときに用いられる宛先Ｍ
ＡＣアドレスを含む。さらに余分の情報も学習される、
例えば仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）ＩＤである。この情報
は、例えば以下に述べるような方法あるいはその組み合
わせにより学習される。

【００８８】この学習機構は、好ましくはダイナミック
なものであり、ステーションの変更が更新される。学習
された情報に関しては、エージングプロセスが行われ、
ユーザによる構築が、このエージングメカニズムの特性
を制御する。

【００８９】好ましい学習方法は以下のものがある。 ＊ ＡＲＰパケットまたはＡＲＰリクエストまたはＡＲ
Ｐ応答またはその両方の送信元を学習する ＊ ＡＲＰ応答の宛先を学習する ＊ このＩＰパケットの送信元に関する情報を読みだ
し、この情報を用いて新たなステーションだけでなく情
報をリフレッシュし、スイッチにすでに既知のステーシ
ョンに関し別の方法で学習する ＊ 少なくともあるＩＰパケットの送信元フィールドか
ら学習する ＊ 少なくともあるＩＰパケットの宛先フィールドから
学習する

【００９０】選択的事項としてスイッチによりユーザ
は、どのＩＰステーションがレイヤー３スイッチングに
対し学習する資格があるか否かを構築することにより学
習機構を制御する。学習する資格があるステーションの
みがＩＰテーブルに追加され、その結果そのステーショ
ンへのパケットがその後経路指定（ルーティング）され
る。学習する無資格ステーションは、ＩＰテーブルには
入らずその結果そのステーションへのパケットは、この
スイッチによっては経路指定されない。

【００９１】言い換えると、学習する無資格ステーショ
ンへのパケットは、レイヤー３でこのスイッチによって
は、転送されることはなく常にレイヤー２でスイッチン
グされる。このようにしてユーザは、これらのステーシ
ョン向けのパケットがルータまたはアクセス制御および
トラフィックの監視が可能なような別のスイッチに到達
できるようにする。このような特徴を構成する１つの構
成は、有資格ＩＰアドレス範囲のリストを記録する学習
制御テーブルを含む。有資格ＩＰアドレス範囲例えばＩ
Ｐサブネットは、その全てが学習する資格のあるＩＰア
ドレスの範囲である。別の構成例として、無資格ＩＰア
ドレス範囲は、全てが学習する資格のないＩＰアドレス
の範囲を含むよう記録される。

【００９２】例えば、図７Ｃの学習制御テーブル４７０
は、ＩＰアドレス範囲のリスト、例えばＩＰサブネット
を含む。各ＩＰアドレス範囲は、ＩＰアドレスとマスク
により定義される。この学習制御テーブルは、この実施
例では用いて全ての有資格ＩＰアドレス範囲を記録す
る。別法としてこの学習制御テーブルを用いて全ての無
資格ＩＰアドレス範囲を記録することもできる。さらに
別の構成例として、学習制御テーブルは、対応するアド
レスが学習する資格があるか否かを表すフラグを記憶す
る別のフィールドを含むこともできる。

【００９３】スイッチは受信したパケットを検査し、そ
れがレイヤー３転送を必要とするか否かを識別する。こ
のことはパケットがルータの宛先ＭＡＣアドレスを有す
るか否かに基づく必要はなく、そしてスイッチはルータ
のＭＡＣアドレスが実際にルータのＭＡＣアドレスであ
ることを知る必要もない。パケットは、通常次の２つの
条件の全てが満たされるとレイヤー３転送を必要とす
る。

【００９４】（ａ）受信したパケットの宛先ＭＡＣアド
レスがスイッチに既知の場合（即ち、図２ＣのＭＡＣテ
ーブル８０に見いだされる場合）、そしてＭＡＣテーブ
ル内（図２Ｃ）の受信したパケットの宛先ＭＡＣアドレ
スに対応するポート番号がパケットを受信したポート番
号ではない場合。 （ｂ）受信したパケットの宛先ＩＰアドレスがスイッチ
に既知で（即ち、図２ＢのＩＰテーブル７０内に見いだ
される）、受信したパケットの宛先ＭＡＣアドレスがパ
ケットの宛先ＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレス以
外の場合、これは図２ＢのＩＰテーブルに見いだされる
場合。

【００９５】条件（ａ）は、パケットの宛先ＭＡＣアド
レスがパケットを受信したポートを介して到達可能であ
る場合にパケットの重複を避けるために重要である。こ
の場合、ＭＡＣ層でパケットが向けられているステーシ
ョンまたはルータが、パケットを受領しそのものをそれ
自身で処理する。

【００９６】本発明の方法は、このような場合が発生し
ないようにするような制約がネットワーク構造に適用さ
れる場合には、条件（ａ）をチェックせずに動作する。
このような制約例は、共有ＬＡＮセグメントがスイッチ
に接続されておらず、その代わりにスイッチはステーシ
ョンまたはルータにのみ接続されている場合である。

【００９７】条件（ｂ）は、サブネット内のパケットの
ルーティングを回避するため、即ち同一のＩＰサブネッ
ト内のステーション間で送信されるパケットのルーティ
ングを回避するために重要である。このようなパケット
は、どのようなルータでも宛先が指定されておらず、レ
イヤー２で転送、即ちスイッチングされる。スイッチが
レイヤー３で条件（ｂ）に合わないパケットを送信する
場合には、宛差ＭＡＣアドレスに対するいかなる変更も
行われない。実施例には示していないが本発明の方法
は、条件（ｂ）をチェックすることなく動作する。

【００９８】レイヤー３転送を必要とすると識別された
各パケットは、通常上記のように規定され、スイッチに
よりレイヤー３で転送（即ち、ルーティング、経路指
定）される。ＩＰオプションまたはゼロに等しいＴＴＬ
を有する例外パケットは、スイッチによってはルーティ
ングされずレイヤー２により転送され、その結果これら
のパケットは、ルータに到着し、そしてこれらはＭＡＣ
層により宛先が指定されそれにより処理される。

【００９９】レイヤー３で転送すると、スイッチは、標
準のルーティング機能（パケットの有効性のチェック，
ＭＡＣヘッダの置換，ＴＴＬの減分，チェックサムの更
新）に従ってそれを行う。スイッチはそれ自身のＭＡＣ
アドレスをパケットの送信元ＭＡＣアドレスフィールド
に書き込む。スイッチは、異なるＶＬＡＮ上に複数のＭ
ＡＣアドレスを有し、この場合送信元として用いられる
ＭＡＣアドレスは、その上にパケットが送信されるＶＬ
ＡＮに適した１つである、即ち宛先ステーションのＶＬ
ＡＮである。別の方法は、同一の学習とパケット識別方
法を用い標準のルーティング機能（宛先ＭＡＣアドレス
以外に何も変更することなくパケットを転送する）の一
部を回避する。

【０１００】スイッチ内でレイヤー３の転送プロセス
は、あるアクセス制御パケットフィルタリングメカニズ
ムと組み合わされ、パケットのブロックおよび／または
レイヤー２におけるパケットの転送を行うことになる。

【０１０１】レイヤー３転送（上に定義した）を必要と
しないと識別された各パケットは、レイヤー２でスイッ
チングされる。このパケットはルーティングを必要とす
るが、その宛先アドレスは、スイッチには知られていな
いようなパケットを含む。このようなパケットは、ルー
タによりＭＡＣ層で宛先の指定された所にルーティング
される（あるいはそのルータへの転送パス上にある別の
スイッチによりルーティングされる）。

【０１０２】このようなパケットの宛先は、リモートＩ
Ｐアドレスであり、それはルータを介してのみ到達可能
であり、スイッチには学習されることはないが、ローカ
ルネットワーク内のステーションのＩＰアドレスでもあ
り、これはルータを通ることなくスイッチから到達でき
るものである。このようなローカルＩＰアドレスは、ス
イッチにより自動的に学習され、そのため通常はネット
ワーク内のルータを通るローカルトラフィックの量は小
さく、その理由は適宜のスイッチは新たなステーション
についてすぐに学習し、このようなトラフィックの処理
をそれ自身が開始するからである。

【０１０３】次に図６−９について述べる。図６は、本
発明の他の実施例により構成され動作する方法の例を示
す。同図に示すようにスイッチＡのポート１とポート２
は、そのＩＤ番号が８と５であるそれぞれ２つのＶＬＡ
Ｎに割り当てられている。

【０１０４】図７Ａは、図６のネットワーク素子ＡのＩ
Ｐテーブル４５０の例を示す。このＩＰテーブル内の各
記録は、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレスとこのＩＰアド
レスを有するパケットが転送されるべきＶＬＡＮ−ＩＤ
を含む。各記録はさらにまた記録の他のフィールドの情
報をいかに更新するかを示す学習フラグを含む。より一
般的には、ルータはＩＰアドレス（図示せず）を有し、
この場合そのルータに専用の記録は図７ＡのＩＰテーブ
ル４５０に追加される。図７Ｂは、図６のネットワーク
素子ＡのＭＡＣテーブル４６０の例を示す。

【０１０５】図７Ｃは、図６のネットワーク素子Ａの学
習制御テーブル４７０の例を示す。上記したように図７
Ｃの学習制御テーブル４７０は、ＩＰアドレス範囲のリ
スト、例えばＩＰサブネットを示す。各ＩＰアドレス範
囲は、ＩＰアドレスとマスクにより定義される。学習制
御テーブルは、全ての有資格ＩＰアドレス範囲あるい
は、全ての無資格ＩＰアドレス範囲を記憶し、さらにま
たフラグに対応するアドレス範囲が学習すべき資格があ
るか否かを示すフラグを記憶する別のフィールドを有す
る。

【０１０６】図８，９は、ステーションＩからネットワ
ーク素子Ａを介して図６のネットワークに接続され、さ
らにネットワーク素子Ａから到達可能なステーションに
個々のパケットにレイヤー３転送する方法を示す。この
図８，９の方法においては、パケットのレイヤー２の宛
先は、ネットワーク内のステーションあるいはルータの
いずれかのレイヤー２のアドレスを含む。

【０１０７】ネットワーク素子Ａは、必ずしもどのレイ
ヤー２のアドレスがルータに帰属するのか否かを知る必
要はない。本発明の方法は、ネットワーク素子Ａにパケ
ット上のルーティング機能を実行する機能を具備させ
る。そしてこのルーティング機能は、ステーションＩか
らステーションＩＩにパケットをルーティングし、ネッ
トワーク素子Ａで前記個々のパケット上のルーティング
機能を実行する。

【０１０８】図８は図６のネットワーク素子Ａのような
ネットワーク素子内のパケットフローを表すフローチャ
ート図である。ＩＰか？（ステップ５１０）−フレーム
は、ＩＰタイプとして識別される。例えば、イーサーネ
ットネットワーク上では、イーサータイプ０×８００の
フレームはＩＰパケットを搬送する。

【０１０９】ＡＲＰか？（ステップ５２０）−フレーム
は、ＡＲＰタイプとして識別される。例えば、イーサー
ネットネットワークにおいては、イーサータイプ０×８
６０のフレームは、ＡＲＰパケットを搬送する。送信側
を学習したか？（ステップ５２５）−送信側の局のＩＰ
アドレスが図７Ｃの学習制御テーブル４７０とチェック
され、それがこのアドレスを学習することを許可された
か否かを決定する。

【０１１０】ステップ５３０（送信側ＩＰの学習）にお
いて、本発明の方法は、パケット内のＡＲＰアドレスか
ら送信側ＩＰアドレスを読み出す。この方法は、ＩＰテ
ーブル４５０（図７Ａ内）にこのＩＰアドレスに対応す
る記録を見いだす。このテーブル内にこのような記録が
存在しない場合には、本発明の方法は、それを創設す
る。本発明の方法は、パケット内のＡＲＰメッセージの
送信側ハードウェアアドレスフィールドから送信元ＭＡ
Ｃアドレスを読み出す。

【０１１１】このＭＡＣアドレスは、ＩＰテーブル記録
のＭＡＣアドレスフィールド内に書き込まれる。この記
録は、図７ＡのＩＰテーブル４５０内の記録の学習フラ
グを設定することにより学習されたものとしてマークさ
れる。ＶＬＡＮがサポートされている場合には、ＡＲＰ
メッセージがそこから受信されるＶＬＡＮのＩＤは、そ
のＩＰテーブル記録のＶＬＡＮＩＤフィールドに書き込
まれる。

【０１１２】ユニキャストか？（ステップ５４０）−宛
先ＭＡＣアドレスがユニキャストＭＡＣアドレスの場合
には、このパケットは、ユニキャストパケットである。
通常のＩＰパケット（ステップ５５０）−ＲＦＣ１８１
２の定義に従って、このＩＰパケットは、有効である。
さらにまたこのＩＰパケットがバージョン４であり、Ｉ
Ｐオプションを含まずＴＴＬが１より大きい。

【０１１３】選択的事項として（ステップ５６０）（送
信元ＩＰのリフレッシュ）において、送信元ＩＰアドレ
スは、パケットのＩＰヘッダから読み出される。本発明
の方法は、ＩＰテーブル４５０（図７Ａ内）にこのＩＰ
アドレスに対応する記録を見いだす。このテーブル内に
このような記録が存在しない場合には、本発明の方法は
何もせず、それを創設もしない。このような記録が存在
する場合には、送信元ＭＡＣアドレスはパケットのＭＡ
Ｃヘッダから読み出される。

【０１１４】このＭＡＣアドレスが、ＩＰテーブルの記
録のＭＡＣアドレスフィールドとは、異なる場合にはこ
の方法は何もせず記録を更新しない。このＭＡＣアドレ
スがＩＰテーブルの記録のＭＡＣアドレスフィールドに
等しい場合には、この本発明の方法は、図７Ａのテーブ
ル４５０内の記録の「学習フラグ」を設定することによ
りこの記録をリフレッシュし、それにより記録を「学習
済み」とマークする。

【０１１５】ステップ５７０（宛先ＭＡＣが未知）にお
いて、パケットの宛先ＭＡＣアドレスは、図７のＭＡＣ
テーブル４６０内で見いだされるかあるいは見いだされ
ないかのいずれかである。ステップ５８０（宛先ＭＡＣ
がオンセグメント）において、図７ＢのＭＡＣテーブル
４６０内のパケットの宛先ＭＡＣアドレスに対応するポ
ートが、パケットがそこから受信したポートに等しいか
あるいは等しくないかである。

【０１１６】ステップ５９０（パケットの廃棄）におい
ては、パケットは転送されない。ステップ６００におい
ては、図７ＡのＩＰテーブル４５０は、パケットの宛先
ＩＰアドレスにマッチする記録を見いだすために検索さ
れる。ステップ６１０において、パケットの宛先ＩＰア
ドレスにマッチする記録がステップ６００によりＩＰテ
ーブル４５０内で見いだされない場合には、ステップ６
２０に進み、それ以外の場合には、ステップ６５０に進
む。

【０１１７】ステップ６２０（ＭＡＣ＝宛先ＭＡＣ）に
おいては、パケットの宛先ＭＡＣアドレスがパケットの
宛先ＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレスに等しいか
あるいは等しくないかであり、これは図７ＡのＩＰテー
ブル４５０内で見いだされる。

【０１１８】ＩＰ転送（ステップ６３０）−通常、標準
のＩＰ転送は、ＲＦＣ１８１２で定義されたよう機能す
る。これは、 （ａ）ＴＴＬを１づづ減分し、それに応じてＩＰチェッ
クサムを更新する （ｂ）宛先ＭＡＣアドレスを宛先ＩＰに対応する図７Ａ
のＩＰテーブル４５０内の記録内で見いだされたＭＡＣ
アドレスで置換する （ｃ）送信元ＭＡＣアドレスを現在のスイッチのＭＡＣ
アドレスで置換する。スイッチが複数のＭＡＣアドレス
を有する場合には、本発明の方法はパケットが送信され
るべきＶＬＡＮに適した１つを使用する。

【０１１９】ＭＡＣスイッチング（ステップ６５０）−
標準のＭＡＣスイッチングは、ＩＥＥＥ標準８０２．１
Ｄに定義されたように機能し、これは図７ＢのＭＡＣテ
ーブル４６０を学習し、更新することを含む。

【０１２０】図９は、図６のネットワーク素子Ａのよう
なネットワーク素子内の好ましいフロー制御シーケンス
のフローチャート図である。タイマーコール（ステップ
７００）においては、例えば３０秒等の所定の時間が経
過すると、シーケンスはステップ７０５に進む。

【０１２１】決定７０５（エージング時間？）は、エー
ジングプロセスが図７ＡのＩＰテーブル４５０上で実行
されて以来、例えば５時間が経過したときには正とな
る。それ以外の場合には負となる。十分な時間が経過す
ると、ステップ７２０に進み、それ以外の場合には何も
しない（ステップ７１０）。ステップ７２０（ＩＰテー
ブルのエージング）−図７ＡのＩＰテーブル４５０内の
各記録、即ちエントリに対しステップ７３０−７５０を
繰り返す。

【０１２２】決定７３０（学習済みとマークされたか
？）は、現在チェックされたＩＰテーブルの記録がステ
ップ５３０または５６０で学習済みとマークされている
場合には、通常正であり、これは設定した記録の学習済
みフラグにより識別される。「学習済みフラグ」は、図
７ＡのＩＰテーブル４５０のフィールドの１つである。
ステップ７４０：図７ＡのＩＰテーブル４５０内の「学
習済みフラグ」フィールドがクリアされる。ステップ７
５０（エントリをＩＰテーブルから削除）は、図７Ａの
ＩＰテーブル４５０から現在検査された記録を削除す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例により構成され動作するスイ
ッチング方法を表すフローチャート図

【図２】Ａ 図１の方法に従って与えられたネットワー
クの例を示すブロック図 Ｂ Ａのネットワーク要素ＣのＩＰテーブルの実施例を
表す図 Ｃ Ａのネットワーク要素ＣのＭＡＣテーブルの実施例
を表す図

【図３】図２Ａのスイッチまたはネットワーク素子Ａと
Ｃのパケットフローシーケンスを表すフローチャート図

【図４】図２Ａのスイッチまたはネットワーク素子Ａと
Ｃの中で行われるフロー制御シーケンスのフローチャー
ト図

【図５】図２Ａのスイッチまたはネットワーク素子Ａ内
のフロー制御のブロック図

【図６】本発明の一実施例により構成され動作するネッ
トワークのブロック図

【図７】Ａ 図６のネットワーク素子ＡのＩＰテーブル
の例を表す図 Ｂ 図６のネットワーク素子ＡのＭＡＣテーブルの例を
表す図 Ｃ 図６のネットワーク素子Ａ用の学習制御テーブルの
例を表す図

【図８】図６のネットワーク素子Ａ内のパケットフロー
を表すフローチャート図

【図９】図６のネットワーク素子Ａ内のフロー制御シー
ケンスを表すフローチャート図

【符号の説明】

３５、４０ ステーション ４５、５０、５５ スイッチ ６０ ルータ ＭＡＣアドレス ６４ ステーション ７０ ＩＰテーブル ８０ ＭＡＣテーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 リオー シャブダイ イスラエル，55900 ガネイ チクバ，ハ レイ イエフダ ストリート 58／20

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のポートを有するネットワーク素子
   により少なくとも１つのルータを有するネットワーク内
   でレイヤー３転送を実行する方法において、 （Ａ）ネットワーク内の各ルータに対し、複数のポート
   のうちそれを介してルータに到達可能なポートをルータ
   の上流側ポートとして、他のポートをルータの下流側ポ
   ートとして識別するステップと、 （Ｂ）そのレイヤー２の宛先がルータであるパケットを
   受領すると、ネットワーク素子がパケットのレイヤー３
   宛先がルータの下流側ポートのいずれかを介して到達可
   能であることを示す転送情報を保有している場合に、レ
   イヤー３転送を実行するステップとを有することを特徴
   とするネットワーク内のレイヤー３転送を実行する方
   法。
2. 【請求項２】 前記パケットのレイヤー３送信元とレイ
   ヤー３宛先とは、異なるサブネットにあることを特徴と
   する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 （Ｃ）前記転送情報を学習するステップ
   をさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記転送情報は、パケットのレイヤー３
   宛先に対応する仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）ー識別情報（Ｉ
   Ｄ）を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 前記転送情報は、パケットのレイヤー３
   宛先に対応するレイヤー２アドレスを含むことを特徴と
   する請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 前記転送情報は、前記ネットワーク素子
   を通過するパケットを解析することにより少なくとも部
   分的に取得することを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 ステーションＩからステーションＩＩに
   個々のパケットをレイヤー３転送するレイヤー３転送方
   法において、 前記パケットのレイヤー２宛先は、ステーションＩとＩ
   Ｉがそれを介して接続されるネットワーク素子Ａからネ
   ットワークに到達可能なネットワーク内にルータを有
   し、 前記ルータはＡＲＰ情報を記録し、 （Ａ）ステーションＩからステーションＩＩにパケット
   をレイヤー３転送する機能をネットワーク素子Ａに具備
   させるステップと、 （Ｂ）前記ネットワーク素子Ａで前記個々のパケットに
   対しレイヤー３転送を実行するステップとを有し、 前記（Ａ）のステップは、ネットワーク素子Ａの一部の
   上に、ステーションＩからステーションＩＩにパケット
   を転送するためにルータにより使用される転送情報を前
   記ルータのＡＲＰ情報を読み込むことによって学習する
   ステップを含むを有することを特徴とするレイヤー３転
   送方法。
8. 【請求項８】 前記ＡＲＰ情報を読みだすステップは、
   前記ＡＲＰ情報を読み出すためにＳＮＭＰ機構を用いる
   ステップを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 複数のポートを有するネットワーク素子
   により少なくとも１つのルータを有するネットワーク内
   でレイヤー３転送を転送情報を用いて実行する方法にお
   いて、 （Ａ）パケットを受領すると、ルータの識別関連情報を
   用いずに、パケトがレイヤー３転送を必要としているか
   否かを決定するステップと、 （Ｂ） パケトがレイヤー３転送を必要としている場
   合、かつ必要な転送情報が得られる場合に、レイヤー３
   転送を実行するステップと、を有し、それ以外の場合
   は、レイヤー２転送を実行するを有することを特徴とす
   るネットワーク内のレイヤー３転送を実行する方法。
10. 【請求項１０】 前記パケットのレイヤー３送信元とレ
    イヤー３宛先とは、異なるサブネットにあることを特徴
    とする請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 （Ｃ）レイヤー３転送を実行するのに
    有益な転送情報を学習するステップをさらに有すること
    を特徴とする請求項９記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記転送情報は、パケットのレイヤー
    ３宛先に対応する仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）ー識別情報
    （ＩＤ）を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記転送情報は、パケットのレイヤー
    ３宛先に対応するレイヤー２アドレスを含むことを特徴
    とする請求項９記載の方法。
14. 【請求項１４】 複数のポートを有するネットワーク素
    子により少なくとも１つのルータを有するネットワーク
    内でレイヤー３転送を実行するシステムにおいて、 ネットワーク内の各ルータに対し、複数のポートのうち
    それを介してルータに到達可能なポートをルータの上流
    側ポートとして、他のポートをルータの下流側ポートと
    して識別するポート識別子と、 そのレイヤー２の宛先がルータであるパケットを受領す
    ると、ネットワーク素子がパケットのレイヤー３宛先が
    ルータの下流側ポートのいずれかを介して到達可能であ
    ることを示す転送情報を保有している場合に、レイヤー
    ３転送を実行する素子とを有することを特徴とするネッ
    トワーク内のレイヤー３転送を実行するシステム。
15. 【請求項１５】 ステーションＩからステーションＩＩ
    に個々のパケットをレイヤー３転送するレイヤー３転送
    システムにおいて、 前記パケットのレイヤー２宛先は、ステーションＩとＩ
    Ｉがそれを介して接続されるネットワーク素子Ａからネ
    ットワークに到達可能なネットワーク内にルータを有
    し、 前記ルータはＡＲＰ情報を記録し、 ステーションＩからステーションＩＩにパケットをレイ
    ヤー３転送する機能をネットワーク素子Ａに具備させる
    学習素子と、 前記個々のパケットに対しレイヤー３転送を実行するネ
    ットワーク素子Ａと を有し、 前記学習素子は、ネットワーク素子Ａの一部の上に、ス
    テーションＩからステーションＩＩにパケットを転送す
    るためにルータにより使用される転送情報を前記ルータ
    のＡＲＰ情報を読み込むことによって学習するを有する
    ことを特徴とするレイヤー３転送システム。