JP2001045061A

JP2001045061A - 通信ノード装置

Info

Publication number: JP2001045061A
Application number: JP21870399A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakamura; 亮中村; Masao Nakayama; 正雄中山; Kouichi Mao; 浩一麻尾; Daisuke Okabe; 大輔岡部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-02-16
Also published as: US6553031B1

Abstract

(57)【要約】【課題】通信ノード装置の各回線インタフェースに設け
られたルーティングテーブル（キャッシュメモリ）のメ
モリ容量有効活用とルーティング情報の検索ヒット率の
向上。【解決手段】通信ノード装置の回線インタフェース１
が、受信パケットに含まれるコネクション切断フラグを
検出して、サブ・ルーティングテーブル１５から不要ル
ーティング情報エントリを削除する。パケット受信時に
サブ・ルーティングテーブル１５に目的のエントリがな
く、メイン・ルーティングテーブル５５からルーティン
グ情報エントリをダウンロードするとき、上記受信パケ
ットにコネクション確立フラグが設定されていた場合に
は、高優先度エントリとして登録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通信ノード装置に関
し、更に詳しくは、入力回線から受信したパケットを高
速にルーティング処理する通信ノード装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のネットワークを相互に接続する通
信ノード装置においては、各入力回線からの受信パケッ
トを高速にルーティング処理する必要がある。通信ノー
ド装置のうち、例えば、ＩＰ(Internet Protocol）パケ
ットに代表される可変長パケットをルーティングするル
ータは、それぞれ入出力回線と接続された複数の回線イ
ンタフェースを有し、基本的な制御機能として、所定の
ルーティング・プロトコルに基づいて各ネットワークへ
の通信経路情報（以下、ルーティング情報という）を計
算してメモリ（以下、ルーティングテーブルと言う）に
蓄積するルート計算機能と、受信パケットの宛先アドレ
スに基づいて上記ルーティングテーブルを参照し、各受
信パケットをルーティング情報で特定されたルートに転
送するルーティング処理（ルート検索）機能とを備えて
いる。従来のルータでは、上記ルート計算機能とルーテ
ィング処理機能を１つの制御用プロセッサで実現してい
たが、ネットワークの大規模化、伝送速度の高速化、あ
るいは通信アプリケーションの多様化によるデータトラ
ヒックの増加に伴い、ルータ制御部における処理速度を
改善するための各種の提案がなされてきた。

【０００３】ルーティング処理を高速化するための１つ
の手段として、例えば、日経コミュニケーション（日経
ＢＰ社）、１９９７年１１月３日号、第１２４頁〜第１
２７頁（従来技術１）には、「トレンド：相次ぐギガビ
ット・ルーターインターネット幹線に照準」と題し
て、ルート計算機能とルーティング処理機能とを分離し
たルータ構造が提案されている。上記文献には、各回線
インタフェースボード毎にルーティング処理用のプロセ
ッサとルーティングテーブルとを搭載し、ルート計算用
プロセッサで算出したルーティング情報を各回線インタ
フェースボードに配布することによって、ルート計算用
プロセッサの負荷を低減し、受信パケットのルーティン
グを各回線インタフェースボード内で高速に行えるよう
にしたルータ構造が開示されている。また、上記文献に
は、各回線インタフェースボードにおけるルーティング
処理を特定用途向けＩＣであるＡＳＩＣ（Application
Specific Integrated Circuit）によって実現したルー
タ構造も開示されている。

【０００４】特開平７−１７７１７２号公報（従来技術
２）には、原本となるルーティングテーブルとルート計
算機能を備えた全体制御ユニットと、それぞれが複数の
入出力回線に接続された複数の中継処理ユニットとから
なり、各中継処理ユニットが個別にルーティングテーブ
ルを有し、全体制御ユニットで新たなルーティング情報
を算出した時、該ルーティング情報が上記原本のルーテ
ィングテーブルに登録された後、システムバスを介して
上記各中継処理ユニットに通知され、各中継処理ユニッ
トが各々のルーティングテーブルを更新するようにした
ルータが提案されている。

【０００５】特開平９−２７５４１３号公報（従来技術
３）には、ルート計算を行うマスタモジュールと、それ
ぞれ入出力回線に接続された複数のリンクモジュールと
からなり、各リンクモジュールが、上記マスタモジュー
ルから通知される必要最低限のルーティング情報を記憶
するためのキャッシュメモリを備え、受信パケットのル
ーティングに必要な情報が上記キャッシュメモリになか
った場合は、受信パケットをマスタモジュールに転送
し、マスタモジュールが受信パケットをルーティングす
るように構成したルータが提案されている。

【０００６】また、１９９８年電子情報通信学会通信ソ
サイエティ大会の論文集、第５９８頁〜第５９９頁、Ｓ
Ｂ−７−３（従来技術４）で発表された「ＡＴＭ技術と
ＩＰ処理技術を融合した品質保証型スイッチアーキテク
チャの提案」では、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mo
de）スイッチとルータとを統合し、セル化されて到着し
たＩＰパケットをセルのままでＩＰ層処理できるように
したＡＴＭ／ＩＰ統合スイッチのアーキテクチャが提案
されている。上記スイッチでは、各回線カード（回線イ
ンタフェースボード）にルーティングテーブル用のキャ
ッシュメモリを設けておき、回線カード上で宛先解決で
きないパケットについては、ルート計算機能をもつプロ
セッサカードで転送処理した後、直ちにキャッシュメモ
リを更新することによって、同一宛先アドレスをもつ後
続パケットを回線カード上で転送できるようにしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然るに、従来技術１、
２のように、各回線インタフェースボードに全ルーティ
ング情報を保持するルーティングテーブルを配置したル
ーティングシステムでは、受信パケットのルーティング
を各回線インタフェースボード上で高速に行えると利点
がある反面、大容量の多数のメモリを必要とする。一
方、従来技術３、４ように、各回線インタフェースボー
ドに比較的小容量のキャッシュメモリを配置したルーテ
ィングシステムでは、キャッシュメモリに受信パケット
が必要とするルーティング情報が見つからなかった場
合、全ルーティング情報を保持するルート計算ユニット
から新たなルーティング情報エントリをダウンロードす
る必要がある。

【０００８】この場合、もし、キャッシュメモリの記憶
領域が満杯であれば、上記新たなルーティング情報エン
トリを追加するために、既登録の何れかのルーティング
情報エントリを削除する必要がある。しかしながら、従
来技術には、上記キャッシュメモリからのルーティング
情報の削除に関する有益な提案がなく、キャッシュメモ
リから一旦削除されたルーティング情報についてダウン
ロード要求が繰り返され、キャッシュメモリの不合理な
更新処理によって、ルーティング処理が遅延するという
問題がある。

【０００９】本発明の目的は、回線インタフェースボー
ド上のキャッシュメモリから不要ルーティング情報を適
切なタイミングで削除できる通信ノード装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、回線インタフェース
ボード上のキャッシュメモリが満杯になった時、キャッ
シュメモリの不合理な更新処理の繰り返しを極力回避し
て、新たなルーティング情報を登録できる通信ノード装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、通信ノード装置で必要とする複数のルー
ティング情報エントリを記憶するための主ルーティング
テーブルを有するルート管理装置と、それぞれ入出力回
線毎に設けられた複数の回線インタフェースとからな
り、上記各回線インタフェースが、上記ルート管理装置
からロードされた限定個数のルーティング情報エントリ
を記憶するためのサブ・ルーティングテーブルを有し、
入力回線からの受信パケットを上記サブ・ルーティング
テーブルを参照してルーティング処理するようにした通
信ノード装置において、上記各回線インタフェースが、
上記入力回線からの受信パケットから抽出した所定の情
報に基づいて、上記サブ・ルーティングテーブルに登録
済みの特定のルーティング情報エントリを削除するテー
ブル管理装置を備えたことを特徴とする。上記テーブル
管理装置は、例えば、入力回線から受信された各パケッ
トの所定位置に定義された制御情報フィールドをチェッ
クし、上記制御情報フィールドに第１の制御情報を含む
特定のパケットと対応した特定のルーティング情報エン
トリを前記サブ・ルーティングテーブルから削除する。

【００１１】本発明の他の特徴は、上記テーブル管理装
置が、入力回線からの受信パケットと対応する未登録ル
ーティング情報エントリについて、上記ルート管理装置
にダウンロードを要求し、上記ルート管理装置からダウ
ンロードされた新たなルーティング情報エントリを前記
サブ・ルーティングテーブルに登録するための手段を含
むことにある。本発明の更に他の特徴は、上記登録手段
が、入力回線から受信された各パケットの所定位置に定
義された制御情報フィールドをチェックし、上記制御情
報フィールドに第２の制御情報を含む特定のパケットと
対応してダウンロードされたルーティング情報エントリ
について、高優先度表示を付して前記サブ・ルーティン
グテーブルに登録することにある。上記優先度表示によ
って、サブ・ルーティングテーブルに空きエリアがない
場合、上記登録手段が、上記サブ・ルーティングテーブ
ルに登録済みのルーティング情報エントリのうち、高優
先度表示のないの何れかエントリを犠牲にして、前記新
たなルーティング情報エントリを登録することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。図１は、可変長パケットのルーティン
グ機能を備えた本発明による通信ノード装置の構成の１
例を示す。本発明による通信ノード装置は、それぞれ１
対の入力回線ＩＮ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と出力回線ＯＵＴ
−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を収容した複数の回線インタフェー
スボード１（１−１〜１−ｎ）と、上記各回線インタフ
ェース１から入力されたパケットを他の何れかの回線イ
ンタフェースに転送するためのパケット転送ユニット３
と、信号線（バス）４を介して上記各回線インタフェー
ス１に接続されたルート管理装置５とからなっている。

【００１３】各回線インタフェースボード１―ｉ（ｉ＝
１〜ｎ）は、図５で後述するように、サブ・ルーティン
グテーブル（キャッシュメモリ）１５を備えており、入
力回線ＩＮ−ｉから受信した可変長パケット（例えば、
ＩＰパケット）のヘッダに含まれる宛先アドレスに基づ
いて、上記サブ・ルーティングテーブル１５を検索する
ことにより、受信パケットを送出すべき出力回線番号を
特定する。また、以下に説明する実施例では、各回線イ
ンタフェースボード１―ｉは、受信した可変長パケット
を固定長の複数の短パケット（以下、セルという）に変
換して、パケット転送ユニット３の入力ポートＬＩ−ｉ
に出力する。各セルには、上記ルーティングテーブル１
５から検索された出力回線番号（出力ポート番号）を含
む内部ヘッダが付加されている。

【００１４】パケット転送ユニット３は、各入力ポート
ＬＩ―ｉからの受信セルを各々の内部ヘッダに含まれる
出力ポート番号が示す出力ポートＬＯ（ＬＯ−１〜ＬＯ
―ｎ）に転送する。各回線インタフェースボード１―ｉ
は、上記パケット転送ユニット３の出力ポートＬＯ−ｉ
から受信したセルを一時的に蓄積し、元の可変長パケッ
トに変換した後、それぞれに付随する出力回線ＯＵＴ−
ｉに送出する。

【００１５】ルート管理装置５は、プロセッサ５１と、
上記プロセッサ５１が実行する各種のプログラムを記憶
したプログラムメモリ５２と、信号線４を収容する処理
装置間通信インタフェース５３と、外部信号線５０に接
続されたインタフェース回路５４と、上記各回線インタ
フェースボード１で必要となる全てのルーティング情報
を記憶したメイン・ルーティングテーブル（メモリ）５
５と、これらの要素を相互接続する内部バス５６とから
なっている。上記プロセッサ５１は、外部信号線５０を
介してインタフェース回路５４から入力される管理情報
や網構成情報に基づいて所定のルーティングプロトコル
を実行することにより、当該通信ノード装置で必要とな
るルーティング情報を算出し、上記メイン・ルーティン
グテーブル５５を更新する。また、上記プロセッサ５１
は、各回線インタフェースボード１から発行されるルー
ティング情報ダウンロード要求に応答して、上記メイン
・ルーティングテーブル５５から特定のルーティング情
報エントリを読み出し、これをインタフェース回路５３
を介して要求元の回線インタフェースボードに転送す
る。

【００１６】図２は、各回線インタフェースボード１―
ｉで扱う可変長パケット６０と固定長の短パケット（セ
ル）７０との関係を示す。ここに示した可変長パケット
６０は、ＩＳＯ（ International Organizationfor Sta
ndardization）のＯＳＩ（Open System Interconnectio
n）モデルにおけるネットワーク層プロトコルで定義さ
れたＩＰ（Internet Protocol）パケット（ＩＰデータ
グラム）であり、ＩＰヘッダ６１とＩＰデータ６２とか
らなっている。各回線インタフェースボード１―ｉで
は、入力回線ＩＮ−ｉから受信したＩＰパケット６０を
複数のデータブロックに分割し、これらのデータブロッ
クをそれぞれのペイロード部７２に含む固定長の複数の
セル７０（７０−１、７０−１２、…）に変換する。各
セル７０には、図４に示す内部ヘッダ７１が付される。

【００１７】本発明の１実施例では、ＩＰパケットの最
初のデータブロックを運ぶセル（以下、先頭セルと言
う）７０−１が、ペイロード部７１の先頭部分７２Ａに
位置して、後述するＯＳＩモデルにおけるデータリンク
層ヘッダの生成に必要となるネクスト・ホップ（Next H
op）アドレスを含み、その後にＩＰヘッダ６１を含むＩ
Ｐパケットの最初のデータブロックが続くようにしてい
る。また、ＩＰパケットの最後のデータブロックを運ぶ
セル（以下，最終セルと言う）７０−ｍでは、データブ
ロックの後にダミーデータ７２Ｃをパディングすること
によって、ペイロード部７１が所定の長さになるように
調整している。

【００１８】図３は、ＩＰヘッダ６１のフォーマットを
示す。ＩＰヘッダ６１は、３２×６ビットの長さを有
し、ヘッダ情報として、図示するように、ＩＰプロトコ
ルのバージョン番号ＶＥＲ、ＩＰヘッダ長ＩＨＬ、サー
ビスタイプ（ＴＯＳ）６１１、ＩＰデータグラムの全体
長６１２、フラグメント表示、フラグメントオフセッ
ト、通過可能なルータの残り個数を示す生存時間、ＩＰ
データフィールド６２に含まれる上位プロトコルを識別
するプロトコルタイプ、ＩＰヘッダのエラー検出のため
のヘッダ・チェックサム、送信元ＩＰアドレス６１３、
宛先ＩＰアドレス６１４、オプション、およびパッディ
ングＰＡＤを含んでいる。

【００１９】本発明の１実施例では、図３で斜線を付し
て示したＴＯＳ６１１の下位２ビットをコネクションの
確立および切断を示すフラグフィールドと定義し、各回
線インタフェース１−ｉにおけるサブ・ルーティングテ
ーブルのエントリ更新制御に利用している。上記フラグ
フィールドには、ＩＰパケットの送信元端末によって、
コネクション確立時には、例えば、２進数表示ビットパ
ターン“１１”が設定され、コネクションの切断時には
ビットパターン“１０”が設定される。

【００２０】コネクション確立フラグ“１１”は、ＩＰ
データフィールド６２に有効データを含む各コネクショ
ンの最初のユーザパケットに設定してもよいし、最初の
ユーザパケットに先だって送信されるダミーデータを含
んだ制御用ＩＰパケットのヘッダに設定してもよい。こ
れと同様に、コネクションの切断フラグ“１０”も、有
効データを含むコネクションの最後のユーザパケットに
設定してもよいし、上記最後のユーザパケットの後で送
信されるダミーデータを含んだ制御用ＩＰパケットに設
定してもよい。

【００２１】図４は、各セルに付される内部ヘッダ７１
のフォーマットを示す。内部ヘッダ７１は、可変長パケ
ットを送出すべき出力回線と対応した出力ポート番号７
１１と、可変長パケットの入力回線と対応した入力ポー
ト番号７１２と、その内部ヘッダに付随するセルが可変
長パケットの先頭セル、最終セル、中間セルの何れであ
るかを示すセルタイプ７１３とを含む。上記３種類のセ
ルタイプは２ビットで表示でき、スイッチ３に収容され
る回線インタフェースボードの個数ｎが８以下の場合、
出力ポート番号７１１と入力ポート番号７１２はそれぞ
れ３ビットで表示できるため、回線インタフェースボー
ドの個数が８以下の小規模の通信ノード装置では、上記
３つの項目を８ビット長の内部ヘッダに纏めることがで
きる。同様の理由で、回線インタフェースボードの個数
ｎが１６〜１２８であれば、上記３つの項目を１６ビッ
ト長の内部ヘッダに纏めることができるが、例えば、可
変長パケット６０からセルへの変換、あるいはその逆変
換におけるバイト数のカウント動作を容易にするため
に、上記内部ヘッダ７１にはダミーバイト７１４を含め
てもよい。

【００２２】図５は、回線インタフェースボード１−ｉ
の構成の１例を示す。各回線インタフェースボードは、
入力インタフェース部と出力インタフェース部とテーブ
ル管理部とから構成される。入力インタフェース部は、
入力回線ＩＮ−ｉから入力される電気的（または光学
的）信号を受信し、ＯＳＩモデルにおける物理層（第1
層）とデータリンク層（第２層）のプロトコルの終端処
理を行ってＩＰパケットを抽出するための入力回線イン
タフェース１１と、上記入力回線インタフェース１１か
ら出力されたＩＰパケットを先入れ先出し（ＦＩＦＯ）
方式で一時的に蓄積するためのバッファメモリ１２と、
上記バッファメモリ１２から読み出したＩＰパケットを
固定長の短パケットに変換するためのセル化回路１３
と、サブ・ルーティングテーブル（キャッシュメモリ）
１５と、上記サブ・ルーティングテーブル１５からルー
ティング情報を読み出すためのルーティングテーブル・
アクセス回路１４とからなる。上記入力回線インタフェ
ース１１からのＩＰパケットの送出は、出力信号線Ｌ１
１のビット幅に依存して、８ビット、１６ビット、また
は３２ビット単位で行われる。以下の説明では、ＩＰパ
ケットが入力回線インタフェース１１から１６ビット並
列で送出されるものとし、１６ビットを１バイトと定義
する。

【００２３】上記サブ・ルーティングテーブル１５は、
メイン・ルーティングテーブル５５が保持するルーティ
ング情報エントリ群の一部を一時的に複写して記憶する
キャッシュメモリ化されたテーブルであり、例えば、図
６に示すように、宛先ネットワークアドレス（ＳＡ）１
５１と対応して、Next Hopアドレス１５２と、出力ポー
ト番号１５３と、エントリ優先度１５４との関係を定義
した複数のエントリ１５０―ｉを記憶している。これら
ルーティング情報のうち、項目１５１〜１５３は、ルー
ト管理装置５が備えるメイン・ルーティングテーブル５
１からダウンロードされるものであり、エントリ優先度
１５４は、コネクション確立フラグの受信の有無によっ
て異なる値をもつサブ・ルーティングテーブル１５に固
有の項目となっている。

【００２４】ルーティングテーブル・アクセス回路１４
は、入力回線インタフェース１１が各ＩＰパケットの先
頭バイトの送出に同期して発生する同期信号Ｓ１１を起
点として、信号線Ｌ１１に出力される各ＩＰパケットの
バイト数をカウントすることによって、各ＩＰパケット
のヘッダから宛先ＩＰアドレス６１４を抽出する。ま
た、上記ルーティングテーブル・アクセス回路１４は、
上記各宛先ＩＰアドレス６１４に基づいてサブ・ルーテ
ィングテーブル１５をアクセスし、上記宛先ＩＰアドレ
ス６１４と対応したNext Hopアドレス１５２と出力ポー
ト番号１５３とを読み出す。

【００２５】尚、後述するように、本実施例では、プロ
セッサ１７から出力されるホールド信号Ｓ１７１がＯＮ
期間中、または、セル化回路１３から出力されるホール
ド信号Ｓ１３がＯＮ期間中は、上記アクセス回路１４に
よるサブ・ルーティングテーブル１５のアクセス動作が
禁止される。ルーティングテーブル１５へのアクセス禁
止期間中に到来したＩＰパケットから抽出した宛先ＩＰ
アドレスを蓄積するために、上記ルーティングテーブル
・アクセス回路１４は、アドレスバッファ（ＦＩＦＯ）
を内蔵し、該アドレスバッファから順次に読み出した宛
先ＩＰアドレスに基づいて、サブ・ルーティングテーブ
ル１５をアクセスするように構成されている。

【００２６】セル化回路１３には、サブ・ルーティング
テーブル１５から信号線Ｌ１５に読み出されたNext Hop
アドレス１５２と出力ポート番号１５３が供給される。
セル化回路１３は、各ＩＰパケット毎にセルの生成順序
で決まるセルタイプと、セル化回路内で記憶している各
回線インタフェースボードに固有の入力ポート番号と、
上記信号線Ｌ１５から供給された出力ポート番号１５３
とに基づいて内部ヘッダ７１を生成し、バッファメモリ
１２から読み出したＩＰパケットを固定長の複数のセル
に次々と変換する。尚、信号線Ｌ１５を介して供給され
たNext Hopアドレス１５２は、図２で説明したように、
各ＩＰパケットの先頭セルのペイロード先頭部７２Ａに
挿入される。

【００２７】上記セル化回路１３は、ＩＰパケットのセ
ル化動作中は、ホールド信号Ｓ１３をＯＮ状態とするこ
とによって、ルーティングテーブル・アクセス回路１４
によるサブ・ルーティングテーブル１５からのルーティ
ング情報の読み出しを抑制し、次のルーティング情報の
受け入れが可能になった時点で、上記ホールド信号Ｓ１
３をＯＦＦ状態に切り替える。また、上記セル化回路１
３は、ホールド信号Ｓ１７１がＯＦＦ状態からＯＮ状態
に変わった場合、信号線Ｌ１５から受信したデータを無
効にして、ホールド信号がＯＦＦ状態に変わるのを待
ち、プロセッサ１７からパケット廃棄パルスＳ１７３を
受けた場合は、バッファメモリ１２から１パケット分の
データを読み捨てる。

【００２８】回線インタフェースボードのテーブル管理
部は、制御情報抽出回路１６と、プロセッサ１７と、上
記プロセッサ１７が実行する各種のプログラムを格納す
るためのメモリ１８と、信号線４を介してルート管理装
置５に接続されるプロセッサ間通信インタフェース１９
と、これらの要素間を相互接続する内部バス１０とから
なっている。

【００２９】上記制御情報抽出回路１６は、各ＩＰヘッ
ダ６１のＴＯＳフィールド６１１と宛先ＩＰアドレス６
１４とを抽出するためのものであり、例えば、図７に示
す構成となっている。図７において、ＣＬＫは、入力回
線インタフェース１１から送出されるＩＰパケットのバ
イト周期に同期したクロック、Ｓ１１は、各ＩＰパケッ
トの先頭バイトに同期したクロックを示す。制御情報抽
出回路１６は、入力回線インタフェース１１から信号線
Ｌ１１に出力されたＩＰパケットをバイト単位でラッチ
回路１６１に取り込み、各ＩＰパケットのうち、ゲート
１６２で選択された特定のバイトをバッファメモリ１６
３に蓄積する。１６４は、各ＩＰパケット内のバイト位
置を示すためのカウンタであり、クロックＳ１１を起点
としてバイトクロックＣＬＫをカウントする。

【００３０】コントローラ１６５は、カウンタ１６４か
ら出力されるカウント値をデコードし、図３に示したＩ
Ｐヘッダのうち、ＴＯＳ６１１が位置する第1バイト
（０〜１６ビット）と、宛先ＩＰアドレス６１４が位置
する第９、第１０バイトの受信タイミングでゲート１６
２を開き、これらのバイトをバッファメモリ１６３に制
御情報として格納する。また、プロセッサ１７からの要
求信号Ｓ１７２に応答して、バッファメモリ１６３から
先入れ先だし形式で１組の制御情報（ＩＰヘッダの第
1、第９、第１０バイト）を内部バス１０に読み出す。

【００３１】図８は、プロセッサ１７が実行するサブ・
ルーティングテーブル１５の更新ルーチンのフロチャー
トを示す。このルーチンは、ルーティングテーブル・ア
クセス回路１４がサブ・ルーティングテーブル１５をア
クセスする時に発生するタイミング信号Ｓ１４０に応答
して実行される。先ず、信号線Ｌ１５に現れたサブ・ル
ーティングテーブル１５の出力データをチェックし、Ｉ
Ｐヘッダの宛先アドレスと対応したルーティング情報エ
ントリ（目的エントリ）がサブ・ルーティングテーブル
１５に登録済みか否かを判定する（ステップ１０２）。

【００３２】目的エントリが登録済み、すなわち、信号
線Ｌ１５に有効データが出力されていた場合は、読み出
し要求信号Ｓ１７２を発生し、制御情報抽出回路１６の
バッファメモリ１６３から１組の制御情報を読み出す
（ステップ１１８）。次に、上記制御情報の第１バイト
に含まれるＴＯＳ６１１を参照し、下位２ビットがコネ
クションの切断フラグを示しているか否かを判定する
（ステップ１２０）。コネクションの切断フラグを示し
ていなければ、このルーチンを終了する。もし、ＴＯＳ
の下位２ビットがコネクションの切断フラグを示してい
た場合は、上記サブ・ルーティングテーブル１５から、
上記制御情報の第２、第３バイトが示す宛先アドレスで
特定される目的エントリを削除（ステップ１２２）した
後、このルーチンを終了する。上記目的エントリの削除
は、内部バス１０を介して行われる。

【００３３】ステップ１０２で、サブ・ルーティングテ
ーブル１５に目的エントリが未登録と判定された場合
は、ホールド信号Ｓ１７１をＯＮ状態にする。これによ
って、セル化回路１３がルーティングテーブル出力を無
効にし、ルーティングテーブル・アクセス回路１４がル
ーティングテーブルのアクセス動作を一時的に停止す
る。次に、読み出し要求信号Ｓ１７２を発生して、制御
情報抽出回路１６のバッファメモリ１６３から１組の制
御情報を読み出し（ステップ１０６）、該制御情報の第
２、第３バイトが示す宛先アドレスに関するルーティン
グテーブル・エントリのダウンロード要求メッセージを
発行する（ステップ１０８）。上記ダウンロード要求メ
ッセージは、プロセッサ間通信インタフェース１９を介
して、ルート管理装置５に送信される。

【００３４】ルート管理装置からの応答メッセージを待
ち（ステップ１１０）、応答メッセージを受信すると、
該応答メッセージが示す新たなエントリ１５０を内部バ
ス１０を介してサブ・ルーティングテーブル１５に登録
する（ステップ１１２）。この時、ステップ１０６で既
に読み出してある制御情報セットの第１バイトをチェッ
クし、ＴＯＳの下位２ビットがコネクションの確立フラ
グ“１１”を示していた場合は、エントリ優先度１５４
を“１”とする。ＴＯＳの下位２ビットがコネクション
の確立フラグを示していなければ、エントリ優先度１５
４は“０”としておく。この後、信号線Ｌ１５を介し
て、セル化回路１３に、上記新たなエントリに含まれる
Next Hopアドレス１５２と出力ポート番号１５３を供給
し（ステップ１１４）、ホールド信号Ｓ１７１をＯＦＦ
状態に戻す（ステップ１１６）。これによって、一時停
止されていたルーティングテーブル・アクセス回路１４
によるサブ・ルーティングテーブルのアクセスが再開さ
れ、セル化回路１３によって次のＩＰパケットがセル化
される。

【００３５】ここで、上記ステップ１１２における新た
なエントリの登録は、サブ・ルーティングテーブル１５
の空きエリアに対して行われる。本実施例によれば、コ
ネクションの切断フラグを検出した時、ステップ１２２
で不要エントリを削除するようにしているため、サブ・
ルーティングテーブル１５に随時、空きエリアが形成さ
れ、新たなエントリをこれらの空きエリアに追加登録で
きる。新たなエントリを登録しようとした時、もし、サ
ブ・ルーティングテーブル１５に空きエリアがなかった
場合は、エントリ優先度１５４が“０”状態のエントリ
の中から犠牲にすべきエントリを選択して、新たなエン
トリを上書きすればよい。

【００３６】エントリ優先度１５４が“０”状態のエン
トリの中には、例えば、単発的な送信パケットの受信処
理時に登録され、後続パケットによる同一エントリの参
照の可能性が極めて低いものも含まれている。これに対
して、エントリ優先度１５４が“１”状態のエントリ
は、コネクションが現在生きており、これを利用する後
続パケットが次々と到来する可能性が高い。従って、エ
ントリ優先度１５４が“１”のエントリをサブ・ルーテ
ィングテーブルに残し、エントリ優先度１５４が“０”
のエントリ群のうちの１つを犠牲にすれば、その後に発
生するルーティング情報のダウンロード回数が低減さ
れ、受信パケットのルーティング処理時間が短縮される
可能性が高い。尚、ルーティング情報のダウンロード要
求に対して、ルート管理装置５から、メイン・ルーティ
ングテーブル５５には該当するエントリが存在しない旨
の応答メッセージを受信した場合、ステップ１１２、１
１４に代えて、セル化回路１３にパケット廃棄信号Ｓ１
７３を出力すればよい。

【００３７】図５に戻って、回線インタフェースボード
１の出力インタフェース部は、パケット組立て回路２１
と、出力回線インタフェース２３と、アドレス変換テー
ブル（メモリ）２２とからなる。上記パケット組立て回
路２１は、パケット転送ユニット３から受信したセルを
先頭部にNext HopアドレスをもつＩＰパケットに変換す
るためのものであり、例えば図９に示すように、パケッ
ト転送ユニット３の出力ポートＬＯ−ｊに接続されたデ
セル化回路２１０と、バッファメモリ２１１と、書き込
み制御回路２１２と、読み出し制御回路２１３と、空き
アドレスレジスタ２１４とからなる。

【００３８】上記デセル化回路２１０は、パケット転送
ユニット３から供給された各出力セルから内部ヘッダ７
１を除去し、内部ヘッダ７１から抽出した入力ポート番
号７１２とセルタイプ７１３をそれぞれ信号線ＳＰ２
１、ＳＴ２１に出力すると共に、各出力セルのペイロー
ド７２の内容（データブロック）を信号線Ｌ２１０に出
力する。

【００３９】書き込み制御回路２１２は、バッファメモ
リ２１１内に入力ポート番号と対応した論理的な複数の
キューＱ１〜Ｑｍを形成し、信号線Ｌ２１０に出力され
たデータブロックを入力ポート番号と対応した何れかの
キューにキューイングする。上記キューイング動作を行
うために、書き込み制御回路２１２は、例えば、入力ポ
ート番号毎に、キュー先頭アドレスと、ポインタアドレ
スと、パケット長とを記憶するための複数エントリから
なる制御テーブルを備える。上記制御テーブルの各エン
トリには、ポインタアドレスとして、空きアドレステー
ブル２１４から取出した空きアドレスが予め初期値とし
て設定されている。

【００４０】書き込み制御回路２１２は、信号線ＳＴ２
１に現れたセルタイプが先頭セルを示した時、信号線Ｓ
Ｐ２１から受信した入力ポート番号と対応したテーブル
エントリにおいて、ポインタアドレスとして記憶されて
いる第１アドレスをキュー先頭アドレスとして記憶する
と共に、信号線Ｌ２１０に出力された先頭セルのデータ
ブロックをバッファメモリ２１１内の上記第１アドレス
から始まるメモリエリアに格納する。この時、上記デー
タブロックの先頭に位置しているNext Hopアドレスの長
さと、ＩＰアドレスの第２バイト目から抽出したトータ
ル長６１２との合計値をパケット長として上記テーブル
エントリに記憶する。また、空きアドレスレジスタ２１
４から取出した第２アドレスを上記先頭セルのデータブ
ロックに付随するポインタアドレスとして上記バッファ
メモリ２１１に記憶すると共に、上記テーブルエントリ
に新たなポインタアドレスとして記憶しておく。

【００４１】デセル回路２１０が先頭セル以外のセルを
処理した時は、書き込み制御回路２１２は、入力ポート
番号と対応した管理テーブルエントリが示すポインタア
ドレスを書き込みアドレスとして、信号線Ｌ２１０に出
力されたデータブロックをバッファメモリ２１１に格納
し、空きアドレスレジスタ２１４から取出した第３のア
ドレスを上記制御テーブルエントリとバッファメモリに
新たなポインタアドレスとして記憶する。上記動作を繰
り返すことによって、バッファメモリ２１１内には、入
力ポート番号と対応した論理的なキューに蓄積された形
で、先頭部分にNext HopアドレスをもつＩＰパケットが
順次に組た立てられる。信号線ＳＴ２１に現れたセルタ
イプが最終セルを示した時、書き込み制御回路２１２
は、上述したバッファメモリへのデータブロック格納動
作とポインタアドレスの更新処理を行った後、上記最終
セルと対応した制御テーブルエントリ内のキュー先頭ア
ドレスとパケット長を信号線Ｌ２１２を介して読み出し
制御回路２１３に通知する。

【００４２】読み出し制御回路２１３は、上記書き込み
制御回路２１２から通知されたキュー先頭アドレスを読
み出しアドレスとして、バッファメモリ２１１から最初
のデータブロックを信号線Ｌ２１に読み出す。この時、
上記データブロックに付随してバッファメモリ２１１か
ら読み出されたポインタアドレスを次の読み出しアドレ
スとすることによって、バッファメモリ２１１から次の
データブロックを読み出すことができる。上記読み出し
動作を繰り返すことによって、ＩＰパケットの内容を順
次に信号線Ｌ２１に出力できる。読み出し制御回路２１
３は、バッファメモリ２１１からのデータブロックの読
み出しの都度、不要となったポインタアドレスを空きア
ドレスレジスタ２１４に解放する。また、バッファメモ
リ２１１からのデータの読み出しの都度、読み出された
データ長を累計しておき、読み出されたデータ長の累計
値が書き込み制御回路２１２から通知されたパケット長
に達した時点で、１パケット分のデータの読み出し動作
を終了する。これによって、信号線Ｌ２１に、図１０に
示すように、先頭部分にNext Hopアドレス７２Ａを有
し、これにＩＰヘッダ６１とＩＰパケットデータ６２が
続く形のパケットデータ６３が出力される。

【００４３】出力回線インタフェース２３は、信号線Ｌ
２１からパケット６３を受信すると、Next Hopアドレス
７２Ａに基づいてアドレス変換テーブル２２をアクセス
する。上記アドレス変換テーブル２２には、Next Hopア
ドレスと、ＯＳＩモデルにおけるデータリンク層（第２
層）の物理宛先アドレス（ＭＡＣ宛先アドレス）との関
係が定義されている。上記アドレス変換テーブル２２の
内容は、ルート管理装置５によって、通信インタフェー
ス１９を介して適宜更新されており、上記物理宛先アド
レスは、上記Next Hopアドレスを持つ後段のデータ通信
システムの入力インタフェース部のアドレスを示してい
る。

【００４４】出力回線インタフェース２３は、Next Hop
アドレス７２Ａと対応して上記アドレス変換テーブル２
２から読み出されたデータリンク層宛先アドレス８２
と、出力回線インタフェース２３内に予め記憶されてい
るデータリンク層の送信元アドレス８１、その他の情報
８３に基づいてデータリンク層ヘッダ８０を生成し、受
信パケット６３をNext Hopアドレス７２Ａの代わりにデ
ータリンク層ヘッダ８０をもつパケット６４に変換す
る。上記パケット６４は、更に、出力回線ＯＵＴ−ｉ上
の物理層プロトコルに応じた信号フォーマットに変換し
た後、出力回線ＯＵＴ−ｉに送出される。

【００４５】図１１は、パケット転送ユニット３の１実
施例を示す。パケット転送ユニット３としては、図示す
るように、複数の入力ポートＬＩ−１〜ＬＩ−ｎから並
列的に入力されたセルを複数ビット幅の信号線Ｌ３１に
時系列的に出力するための多重化回路３１と、上記信号
線Ｌ３１に接続されたバッファメモリ（共通バッファ）
３２と、上記バッファメモリ３２から読み出されたセル
を複数の出力ポートＬＯ−１〜ＬＯ−ｎに巡回的に振り
分けるための分離回路３３と、信号線Ｌ３１に出力され
たセルをバッファメモリ３２内に形成した出力ポート対
応の論理的なキューにキューイングするための書き込み
制御回路３４と、上記論理的なキューから順次にセルを
読み出すための読み出し制御回路３５と、空きアドレス
レジスタ３６と、それぞれポート数ｎをカウント値の上
限とするカウンタ３７、３８からなる共通バッファ型の
固定長パケットスイッチを適用できる。

【００４６】上記スイッチにおいて、バッファメモリ３
２へのセルの書き込み（Ｗ）とバッファメモリ３２から
のセルの読み出し（Ｒ）は交互に行われる。カウンタ３
７は、例えば、１セルのＲ／Ｗ期間にオン、オフするク
ロックパルスＣＬＫ０の立ち上がりでカウント動作し、
カウンタ３８は、上記クロックパルスＣＬＫ０の立下り
でカウント動作する。多重化回路３１は、上記カウンタ
３７の出力値ＣＮＴ−１が示す入力ポートを選択するこ
とによって、各入力ポートＬＩ−１〜ＬＩ−ｎからの入
力セルを時系列的に信号線Ｌ３１に出力する。分離回路
３３は、バッファメモリ３２からの読み出しセルをカウ
ンタ３８の出力値ＣＮＴ−２と対応した出力ポートに出
力する。

【００４７】多重化回路３１から出力された入力セル７
０は、信号線Ｌ３１を介してバッファメモリ３２に入力
される。この時、入力セルの内部ヘッダ情報のうち、出
力ポート番号７１１が信号線Ｌ３２を介して書き込み制
御回路３４に供給される。上記書き込み制御回路３４
は、各出力ポート番号と対応してポインタアドレスを記
憶するための書き込み制御テーブルを備えており、信号
線Ｌ３２から出力ポート番号が入力されると、上記制御
テーブルから読み出された上記出力ポート番号と対応し
たポインタアドレスを書き込みアドレスＷＡとして、入
力セルをバッファメモリ３２のセル領域に書き込む。こ
の時、空きアドレスレジスタ３６から取り出された空き
アドレスが、上記バッファメモリ３２のポインタアドレ
ス領域に書き込まれると同時に、上記書き込み制御テー
ブルの新たなポインタアドレスとなる。上記書き込み制
御回路３４の動作によって、バッファメモリ３２には、
同一の出力ポート番号をもつセルが、入力順にポインタ
アドレスでリンクされた形で格納されていく。

【００４８】読み出し制御回路３５は、出力ポート番号
と対応してポインタアドレスを記憶するための読み出し
制御テーブルを備え、カウンタ３８の出力値ＣＮＴ−２
が示す出力ポート番号と対応したポインタアドレスを読
み出しアドレスＲＡとして、バッファメモリ３２をアク
セスする。これによって、バッファメモリ３２から、１
個のセルと、これに付随したポインタアドレスとが読み
出される。バッファメモリ３２から読み出されたセル
は、分離回路３３を介して、カウンタ出力値ＣＮＴ−２
が示す出力ポートに送出される。一方、バッファメモリ
３２から読み出されたポインタ番号は、同一出力ポート
に対する次回の読み出しサイクルで使用するポインタア
ドレスとして読み出し制御テーブルに記憶される。ま
た、読み出しアドレスＲＡとして使用済みとなったポイ
ンタアドレスは、空きアドレスレジスタ３６に解放され
る。上述したセルの読み出し制御回路３５の動作によっ
て、入力ポートＬＩ−１〜ＬＩ−ｎからの入力セル列
が、それぞれ入力順序に従って、各々の内部ヘッダ（出
力ポート番号）が示す出力ポートに転送される。尚、パ
ケット転送ユニット３としては、上述した共通バッファ
型の固定長パケットスイッチ以外に、例えば、マトリク
ス型のスイッチや、バス型の転送装置を適用してもよ
い。

【００４９】上記実施例では、パケットの送信元端末
が、ＩＰヘッダのＴＯＳフィールドにコネクションの確
立または切断を示すフラグを設定し、ＩＰパケットを受
信した通信ノード装置の各回線インタフェースボード
が、上記フラグの有無によって、サブ・ルーティングテ
ーブルにダウンロードするルーティング情報のエントリ
優先度を決定するようにしている。しかしながら、端末
装置から通信ノード装置へのコネクション確立／切断の
通知には、例えば、図１０に示したＩＰパケットのデー
タ部６２に含まれるＴＣＰパケットのヘッダ６２０を利
用してもよい。

【００５０】ＯＳＩモデルでは、ＩＰプロトコルの上位
にあるトランスポート層（第４層）のプロトコルＴＣＰ
（Transaction Control Protocol）において、データ通
信端末間での通信コネクションの確立および切断に関し
て規定している。すなわち、ＴＣＰヘッダでは、図１２
に示すように、送受信システム内におけるアプリケーシ
ョンを特定するための送信ポート番号６２１および宛先
ポート番号６２２、送信データストリーム中でのデータ
セグメント位置を示すシーケンス番号６２３、確認応答
番号６２４、などの制御情報に加えて、６ビットのコー
ドビット領域６２５が定義されており、上記コードビッ
ト領域の第５ビットが同期（ＳＹＮ）ビット、第６ビッ
トが転送終了（ＦＩＮ）ビットとなっている。

【００５１】ＴＣＰを適用したデータ通信端末間では、
通信コネクション確立時に、上記ＳＹＮビットを“１”
にしたＴＣＰパケットを送受信し、通信コネクションの
切断時に、上記ＦＩＮビットを“１”にしたＴＣＰパケ
ットを送受信する。従って、ＴＣＰ端末からの受信パケ
ットに関しては、図５に示した制御情報抽出回路１６
が、前述したＩＰヘッダの第１バイトに代えて、上記Ｓ
ＹＮビットとＦＩＮビットを含むＴＣＰヘッダの第７バ
イトを抽出し、サブ・ルーティングテーブル１５へのル
ーティング情報エントリの更新時に、プロセッサ１７
が、上記ＴＣＰヘッダの第７バイトの下位２ビットをチ
ェックすることによって、ルーティング情報のエントリ
優先度を判断できる。

【００５２】ＩＰパケットがデータフィールド６２にＴ
ＣＰヘッダを含むか否かは、ＩＰヘッダに含まれている
プロトコルタイプを参照することによって判断できる。
従って、本発明の好ましい実施例として、例えば、制御
情報抽出回路１６において、各ＩＰパケットから、ＴＯ
Ｓフィールドを含む第１バイトと、プロトコルタイプを
含む第５バイトと、宛先ＩＰアドレスを含む第９、第１
０バイトと、ＴＣＰコードビット領域が位置する第１９
バイト（ＴＣＰヘッダの第７バイト）とを抽出してお
き、プロセッサ１７が、上記プロトコルタイプを識別し
て上記第１９バイトの有効性を判定し、上記第１９バイ
トが有効（ＴＣＰのコードビットを含む）と判断された
場合には、上記ＴＯＳフィールドに設定されたフラグビ
ット判定結果と、ＴＣＰコードビット領域のＳＹＳビッ
ト、ＦＩＮビットの判定結果との論理和でもって、コネ
クションの確立、切断を判断するようにしてもよい。

【００５３】以下、本発明の通信ノード装置におけるサ
ブ・ルーティングテーブル１５の更新制御について具体
的に説明する。図１３は、複数のデータ端末と複数の本
発明による通信ノード装置とによって構築されたデータ
通信網の１例を示す。図１３において、４００Ａ〜４０
０Ｈはデータ通信端末を示す。ここでは、説明の便宜
上、４００Ａ〜４００Ｄを発信側データ通信端末、４０
０Ｅ〜４００Ｈを受信側データ通信端末とし、少なくと
も発信側の各データ通信端末４００Ａ〜４００Ｄが、前
述したＩＰヘッダへのコネクション確立／切断フラグの
設定機能、またはＴＣＰヘッダのＳＹＮ／ＦＩＮビット
設定機能を備えるものとする。３００Ａ〜３００Ｄは、
図５に示した回線インタフェースボード１−ｉ（ｉ＝１
〜ｎ）を備えた図１の構成をもつ通信ノード装置、２０
０Ａ〜２００Ｈは、上述したデータ通信端末や通信ノー
ド装置を収容するネットワークを示し、括弧内に示した
数字（xx.xx.xx.xx）は、各データ通信端末および通信
ノード装置の入出力インタフェース（回線インタフェー
スボード１−ｉ）のＩＰアドレス、および各ネットワー
クのＩＰアドレスを示す。

【００５４】ここで、通信ノード装置３００Ａは、図１
に示した回線インタフェースボード１−１がネットワー
ク２００Ａに、回線インタフェースボード１−２がネッ
トワーク２００Ｂに、回線インタフェースボード１−３
がネットワーク２００Ｃに、回線インタフェースボード
１−４がネットワーク２００Ｄに接続されているものと
して、データ通信端末４００Ａがデータ通信端末４００
Ｅにパケットを送信する場合を想定する。発信側のデー
タ通信端末１００Ａは、通信を開始するに当たって、Ｉ
Ｐヘッダ部にコネクション確立フラグ（または、ＴＣＰ
ヘッダにＳＹＮビット“１”）が付与され、宛先ＩＰア
ドレス（ＤＡ）６１４にアドレス値「50. 0. 0. 2」を
もつパケット（以下、先頭パケットと言う）を発行す
る。上記先頭パケットは、データ部６２に有効データを
含む通常のユーザパケットでもよいし、データ部６２に
有効データを含まないコネクションの確立指示（優先ル
ーティング情報エントリの登録指示）のみを目的とした
ダミーパケットであってもよい。

【００５５】上記先頭パケットを含むパケット信号群
が、ネットワーク２００Ａを経由して通信ノード装置３
００Ａに到着すると、回線インタフェースボード１−１
では、入力回線ＩＮ−ｉからの受信信号を入力回線イン
タフェース１１で終端処理し、受信ＩＰパケットのＩＰ
ヘッダから抽出したＤＡをキーとして、サブ・ルーティ
ングテーブル１５を検索する。上記先頭パケットが受信
された時点では、サブ・ルーティングテーブル１５には
該当するエントリがないため、プロセッサ１７は、ルー
ト管理部５に対して、ＤＡ「50. 0. 0. 2」のルーティ
ング情報エントリについてダウンロードを要求する。

【００５６】ルート管理部５のプロセッサ５１が、メイ
ン・ルーティングテーブル５５から目的エントリを検索
し、これを要求元の回線インタフェースボード１−１の
プロセッサ１７に回答すると、上記目的エントリは、図
１４にエントリ１５０−１に示す形で、サブ・ルーティ
ングテーブル１５に登録される。ここで、ＳＡ１５１、
Next Hopアドレス１５２、出力ポート番号１５３には、
ルート管理装置５からダウンロードされた情報が設定さ
れる。また、エントリ優先度１５４には、先頭パケット
からコネクション確立フラグが検出されたことによっ
て、状態値“１”（優先エントリ）が設定される。先頭
パケットは、目的エントリがルート管理装置５から回線
インタフェースボード１−１にダウンロードされた時点
で、セル化回路１３によって固定長短パケット（セル）
に変換され、パケット転送ユニット３に転送される。こ
の場合、上記先頭パケットから生成された各セルの内部
ヘッダには、出力ポート番号「２」が設定されているた
め、これらのセルは、パケット転送ユニット３で回線イ
ンタフェースボード１−２に転送される。

【００５７】回線インタフェースボード１−２では、パ
ケット組立て回路２１によって、上記パケット転送ユニ
ット３からの出力セルを先頭部にNext Hopアドレス「2
0. 0.0. 2」をもつＩＰパケットに変換する。また、出
力回線インタフェース２３で、アドレス変換テーブル２
２を参照することによって、Next Hopアドレス「20.0.
0. 2」が示す通信ノード装置３００Ｂの回線インタフェ
ースボード物理アドレスを検索し、上記ＩＰパケットを
データリンク層フレームに変換した後、出力回線ＯＵＴ
−２に送出する。データ通信端末４００Ａから送出され
た第２パケット以降のパケットを処理する時点では、回
線インタフェースボード１−１のサブ・ルーティングテ
ーブル１５には、必要なルーティング情報が既に登録済
みの状態となっているため、ルート管理部５を介在させ
ることなく、受信パケットを迅速にルーティング処理で
きる。

【００５８】上記データ通信端末４００Ａが通信を開始
した後、データ通信端末４００Ｂが４００Ｆと、また、
データ通信端末４００Ｃが４００Ｇとそれぞ通信を開始
した場合、通信ノード装置３００Ａのサブ・ルーティン
グテーブル１５には、図１５に示すように、新たなエン
トリ１５０−２、１５０−３が追加登録される。この例
では、データ通信端末４００Ｂは、先頭パケットにコネ
クション確立フラグを設定したため、エントリ１５０−
２のエントリ優先度が“１”となっているが、データ通
信端末４００Ｃは、コネクションを確立することなくパ
ケットの送信を開始したため、エントリ１５０−３のエ
ントリ優先度が“０”となっている。

【００５９】次に、データ通信端末４００Ｂが、データ
通信端末４００Ｆとの通信を終了するために、コネクシ
ョン切断フラグが設定され、宛先ＩＰアドレス６１４と
してアドレス値「60. 0. 0. 2」を含んだパケット（以
下、最終パケットと言う）を送信した場合を想定する。
上記最終パケットは、コネクションの確立時と同様、デ
ータ部６２に有効データを含む通常のユーザパケットて
もよいし、ルーティング情報の削除指示のみを目的とし
たダミーパケットであってもよい。上記最終パケットを
受信した通信ノード装置３００Ａの回線インタフェース
１−１では、サブ・ルーティングテーブル１５を参照し
て、上記最終パケットを通信ノード装置３００Ｂに向か
う出力回線ＯＵＴ−２に転送処理する。この時、受信パ
ケットからコネクション切断フラグが検出されたことに
よって、サブ・ルーティングテーブル１５からエントリ
１５０−２が削除され、サブ・ルーティングテーブル１
５には、図１６に示すように、空きエリアが形成され
る。

【００６０】データ通信端末４００Ｂが通信を終了した
後、別のデータ通信端末４００Ｄが、データ通信端末４
００Ｈとの間にコネクションを確立し、通信を開始した
場合、通信ノード装置３００Ａの回線インタフェースボ
ード１−１は、前述したデータ通信端末４００Ａの先頭
パケット受信時と同様の手順で、サブ・ルーティングテ
ーブル１５にルーティング情報エントリをダウンロード
する。この時、サブ・ルーティングテーブル１５には、
エントリ１５０−２の削除によって空きエリアが形成さ
れているため、図１７に示すように、上記データ通信端
末４００Ｄ用の新たなエントリ１５０−４を上記空きエ
リアに登録することができる。

【００６１】サブ・ルーティングテーブル１５への新規
エントリのダウンロード回数が増加し、テーブル１５に
空きエリアがなくなった場合、既登録エントリのうちの
何れかを犠牲にして、新たなエントリを上書きする必要
がある。この場合、本発明によれば、図１７が示すよう
に、サブ・ルーティングテーブル１５の登録エントリに
は、優先度が“１”のエントリと“０”のエントリとが
存在している。エントリ優先度が“１”のエントリは、
現在コネクションが存続中であって、このエントリを使
用する後続パケットの到来を期待できるが、エントリ優
先度が“０”のエントリは、これを利用する後続パケッ
トが到来するか否かを予測できない。従って、空きエリ
アが不足した場合、エントリ優先度が“０”のエントリ
のうちの１つを犠牲にして、新たなエントリを登録すれ
ばよい。尚、同じ優先度のエントリ群のなかから犠牲に
すべき１つのエントリを選択する方法としては、（ａ）
その都度、ランダムに目的エントリを選択する、（ｂ）
最後に選択されたエントリ位置をポインタで記憶してお
き、次回は、ポインタが示す位置から所定方向に循環的
に走査して目的エントリを選択する等、種々のアルゴリ
ズムが適用できる。エントリ毎にサブ・ルーティングテ
ーブルへの登録時刻を記憶しておき、生存時間の最も長
いものを犠牲にするようにしてもよい。

【００６２】図５に示した回線インタフェースボード１
−ｉによれば、サブ・ルーティングテーブル１５にルー
ティング情報エントリが登録済みの受信パケットについ
ては、ルート管理装置５と交信することなく、回線イン
タフェースボード１−ｉの内部でルーティング処理を達
成できる。従って、例えば、ルーティングテーブル・ア
クセス回路１４やセル化回路１３をＡＳＩＣ(Applicati
on Specific Integrated Circuit、特定用途向けＩＣ）
によって構成しておけば、ハードウェア回路動作による
高速のパケット転送が実現できる。また、サブ・ルーテ
ィングテーブル１５として、例えば、宛先ＩＰアドレス
を与えることによって目的エントリの内容を直ちに読み
出せる連想メモリ（Content Addressable Memory :CA
M）構造のものを適用すれば、上記パケット転送動作を
更に高速化できる。

【００６３】上記図５に示した実施例では、ルーティン
グテーブル・アクセス回路１４でサブ・ルーティングテ
ーブル１５をアクセスし、サブ・ルーティングテーブル
１５の出力をプロセッサ１７で判定したが、これに代え
て、例えば、図１８に示すように、ルーティングテーブ
ル・アクセス回路１４で抽出した宛先ＩＰアドレスＳ１
４をプロセッサ１７に読み込み、プロセッサ１７が、内
部バス１０を介してサブ・ルーティングテーブル１５か
ら目的エントリを読み出し、目的アドレスに含まれるル
ーティング情報（Next Hopアドレスと出力ポート番号）
を信号線Ｌ１５でセル化回路１３に供給するようにして
もよい。この場合、プログラムによるテーブル検索が可
能となり、且つ、セル化回路１３へのルーティング情報
の供給元が常にプロセッサ１７となるため、セル化回路
１３に対してホールド信号Ｓ１７１を与える必要はなく
なる。

【００６４】本発明の更に他の変形例として、ルーティ
ングテーブル・アクセス回路１４にサブ・ルーティング
テーブル１５の検索機能と検索結果の判断機能を装備し
ておき、各ＩＰパケット毎に目的エントリの有無をプロ
セッサ１７に通知し、サブ・ルーティングテーブル１５
に目的エントリが見つかった場合は、ルーティングテー
ブル・アクセス回路１４からセル化回路１３にル−ティ
ング情報を供給するようにしてもよい。図５、図１８に
示した実施例では、各回線インタフェースボードで、受
信パケットを固定長の短パケットに変換してパケット転
送ユニットに出力したが、本発明によるサブ・ルーティ
ングテーブルの更新制御は、受信パケットを可変長のま
まパケット転送ユニットに出力する回線インタフェース
ボードに対しても適用できる。

【００６５】

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明によれば、各回線インタフェースボード毎に
キャッシュメモリとして用意されたサブ・ルーティング
テーブルに、有効なルーティング情報エントリを残し
て、不要となったルーティング情報エントリをタイミン
グよく削除するようにしているため、サブ・ルーティン
グテーブルへの新たなエントリの追加登録が容易とな
る。また、本発明によれば、サブ・ルーティングテーブ
ルの各エントリ毎にエントリ優先度を示す情報を記憶す
ることによって、テーブルに空きエリアが無くなったと
き、優先度の高いエントリを残し、優先度の低いエント
リのうちの１つを犠牲にして新たなエントリを追加登録
することができるため、サブ・ルーティングテーブルに
よるルーティング情報の検索ヒット率が向上し、受信パ
ケットのルーティング処理を高速化することが可能とな
る。また、不要エントリをタイミングよく削除したこと
によって、サブ・ルーティングテーブルの容量を有効活
用できるため、比較的小容量のキャッシュメモリで高い
検索ヒット率を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による通信ノード装置の１実施例を示す
図。

【図２】回線インタフェースで扱う可変長パケットと固
定長短パケット（セル）との関係を説明するための図。

【図３】ＩＰヘッダのフォーマットを示す図。

【図４】セルに付される内部ヘッダのフォーマットを示
す図。

【図５】図１における回線インタフェースボード１−ｉ
の１実施例を示す構成図。

【図６】サブ・ルーティングテーブル１５に登録される
ルーティング情報エントリの構成を示す図。

【図７】図５の制御情報抽出回路１６の１実施例を示す
図。

【図８】図５のプロセッサ１７が実行するサブ・ルーテ
ィングテーブル更新ルーチンの1実施例を示すフローチ
ャート。

【図９】図５のパケット組立て回路２１の１実施例を示
す図。

【図１０】図５の出力回線インタフェース２３で行われ
るパケットの変換を示す図。

【図１１】図１におけるスイッチ３の１実施例を示す構
成図。

【図１２】ＴＣＰヘッダの構成を示す図。

【図１３】本発明の通信ノード装置を適用した通信ネッ
トワークの１例を示す図。

【図１４】図１３の通信ノード装置３００Ａが備えるサ
ブ・ルーティングテーブル１５のエントリの登録状態を
示す図。

【図１５】エントリ追加後の上記サブ・ルーティングテ
ーブル１５の状態を示す図。

【図１６】エントリ削除後の上記サブ・ルーティングテ
ーブル１５の状態を示す図。

【図１７】上記サブ・ルーティングテーブル１５へのそ
の後のエントリ追加を示す図。

【図１８】図１の回線インタフェースボード１−ｉの他
の実施例を示す構成図。

【符号の説明】

１−１〜１―ｎ：回線インタフェースボード、３：パケ
ット転送ユニット、５：ルート管理装置、１１：入力回
線インタフェース、１２：バッファメモリ、１３：セル
化回路、１４：ルーティングテーブル・アクセス回路、
１５：サブ・ルーティングテーブル（キャッシュメモ
リ）、１６：制御情報抽出回路、１７：プロセッサ、１
８：メモリ、１９：プロセッサ間通信インタフェース、
２１：パケット組立て回路、２２：アドレス変換テーブ
ル、２３：出力回線インタフェース、５１：プロセッ
サ、５２：プログラムメモリ、５３：プロセッサ間通信
インタフェース、５４；インタフェース回路、６０：Ｉ
Ｐパケット、６１：ＩＰヘッダ、６２：ＩＰパケットデ
ータ、７０：セル、７１：内部ヘッダ、７２：ペイロー
ド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者麻尾浩一神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所通信システム事業本部内 (72)発明者岡部大輔神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所通信システム事業本部内Ｆターム(参考） 5K030 GA01 GA06 HB06 HB17 HB28 HB29 HC01 HD03 JA05 JA10 KA05 KA13 LB05 LC18 LE05 MA13 MB15 5K033 AA02 AA04 BA05 CB17 CC01 DA05 DB12 9A001 CC02 CC06 KK56 LL09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通信ノードで必要とする複数のルーティン
グ情報エントリを記憶するための主ルーティングテーブ
ルを有するルート管理装置と、それぞれ入出力回線毎に
設けられた複数の回線インタフェースとからなり、上記
各回線インタフェースが、上記ルート管理装置からロー
ドされた限定個数のルーティング情報エントリを記憶す
るためのサブ・ルーティングテーブルを有し、入力回線
からの受信パケットを上記サブ・ルーティングテーブル
を参照してルーティング処理するようにした通信ノード
装置において、上記各回線インタフェースが、上記入力回線からの受信
パケットから抽出した所定の情報に基づいて、上記サブ
・ルーティングテーブルに登録済みの特定のルーティン
グ情報エントリを削除するテーブル管理装置を備えたこ
とを特徴とする通信ノード装置。
【請求項２】前記テーブル管理装置が、前記入力回線か
ら受信された各パケットの所定位置に定義された制御情
報フィールドをチェックし、上記制御情報フィールドに
第１の制御情報を含む特定のパケットと対応した特定の
ルーティング情報エントリを前記サブ・ルーティングテ
ーブルから削除することを特徴とする請求項１に記載の
通信ノード装置。
【請求項３】前記テーブル管理装置が、前記入力回線か
らの受信パケットと対応する未登録ルーティング情報エ
ントリについて、前記ルート管理装置にダウンロードを
要求し、上記ルート管理装置からダウンロードされた新
たなルーティング情報エントリを前記サブ・ルーティン
グテーブルに登録するための手段を含むことを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の通信ノード装置。
【請求項４】前記登録手段が、前記入力回線から受信さ
れた各パケットの所定位置に定義された制御情報フィー
ルドをチェックし、上記制御情報フィールドに第２の制
御情報を含む特定のパケットと対応してダウンロードさ
れたルーティング情報エントリについて、高優先度表示
を付して前記サブ・ルーティングテーブルに登録するこ
とを特徴とする請求項３に記載の通信ノード装置。
【請求項５】前記サブ・ルーティングテーブルに空きエ
リアがない場合、前記登録手段が、上記サブ・ルーティ
ングテーブルに登録済みのルーティング情報エントリの
うち、高優先度表示のないの何れかエントリを犠牲にし
て、前記新たなルーティング情報エントリを登録するこ
とを特徴とする請求項４に記載の通信ノード装置。
【請求項６】前記テーブル管理手段が、各受信パケット
のヘッダに定義された制御情報フィールドをチェックす
ることを特徴とする請求項２〜請求項５の何れかに記載
の通信ノード装置。
【請求項７】前記テーブル管理手段が、各受信パケット
のデータ部に定義された制御情報フィールドをチェック
することを特徴とする請求項２〜請求項５の何れかに記
載の通信ノード装置。
【請求項８】通信ノードで必要とする複数のルーティン
グ情報エントリを記憶するための主ルーティングテーブ
ルを有するルート管理装置と、それぞれ入出力回線毎に
設けられた複数の回線インタフェースボードと、上記回
線インタフェースボード間でパケットを転送するパケッ
ト転送装置とからなる通信ノード装置において、上記各
回線インタフェースボードが、上記ルート管理装置からロードされた限定個数のルーテ
ィング情報エントリを記憶するためのサブ・ルーティン
グテーブルと、入力回線から受信したパケットの宛先アドレスに基づい
て上記サブ・ルーティングテーブルからルーティング情
報エントリを読み出し、上記パケットに上記ルーティン
グ情報エントリに含まれる出力ポート情報を付加して上
記パケット転送装置に出力する入力インタフェース部
と、上記パケット転送装置から受信したパケットから上記出
力ポート情報を除去し、出力回線に送出する出力インタ
フェース部と、上記入力回線からの受信パケットと対応する未登録ルー
ティング情報エントリについて、上記ルート管理装置に
ダウンロードを要求し、上記ルート管理装置からダウン
ロードされた新たなルーティング情報エントリを上記サ
ブ・ルーティングテーブルに登録すると共に、上記入力
回線からの受信パケットから抽出した所定の情報に基づ
いて、上記サブ・ルーティングテーブルに登録済みの特
定のルーティング情報エントリを削除するテーブル管理
装置とを備えたことを特徴とする通信ノード装置。
【請求項９】前記入力インタフェース部が、前記入力回
線から受信した可変長パケットを複数のデータブロック
に分割し、各データブロックに前記出力ポート情報を含
む内部ヘッダを付加して固定長パケットとして出力する
第１のパケット変換回路と、前記パケット転送装置から
受信した固定長パケットから内部ヘッダを除去し、得ら
れたデータブロックから元の可変長パケットに組立てる
第２のパケット変換回路とを有し、前記パケット転送装置が、前記各回線インタフェースボ
ード間で固定長パケットを転送することを特徴とする請
求項８に記載の通信ノード装置。