JP2002176437A - パケット転送制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードウェアルーティングに必要とされる大
容量かつ複数パラメータの検索を実現可能とするパケッ
ト転送制御方法及びシステムを提供する。 【解決手段】ＩＰパケットのヘッダ情報から転送先が解
決されるパケット転送制御方法において、ハードウェア
処理によりヘッダ情報内の宛先アドレスによるツリー検
索によりアドレス解決された第１の経路情報を求め、宛
先アドレス以外でパケットを特定する情報により解決さ
れた第２の経路情報を求め、前記第１及び第２の経路情
報を組合せ、ソフトウェアへの転送処理実施の判定を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パケット転送制御、特
にＩＰ（インターネットプロトコル）ルータ等における
パケット転送を制御する方法及びシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】パケット転送をハードウェアで自律的に
行う場合において、ルーティングプロトコルや保守用プ
ロトコルなどのハードウェアによって自律的な処理が困
難なパケットを処理する場合は、パケットを一旦ソフト
ウェアで参照可能なメモリに転送した後、ソフトウェア
による解析や転送処理を行うことがある。

【０００３】一方、ハードウェアのみで自律的に転送さ
れるパケットは、パケットヘッダ中の宛先アドレスを基
に二分木構造のテーブルを使用して、宛先アドレスを上
位より１ビットずつ比較しながらテーブルを辿る検索機
能（以下ツリー検索と呼ぶ）によってアドレス解決を行
う。そして、検索結果から参照される経路表上にある情
報によって転送先が決定される。

【０００４】同様に、ソフトウェア処理すべきパケット
もその多くは、自装置アドレスを宛先アドレスとして送
出される。そのため宛先アドレスから同様のアドレス解
決を行い、経路表上にソフトウェア処理が必要であるこ
とを設定することによって、ソフトウェアで参照可能な
メモリに転送を行い、パケットに対しソフトウェア処理
を開始すればよい。

【０００５】しかし、一般にソフトウェアによる処理は
ハードウェアによる自律転送よりも格段に遅い。このた
めにインタフェースから入力されるパケットの一部に対
してのみ、この方法で処理することが可能である。

【０００６】このような装置に対して、装置が収容する
加入者や接続された他装置から、自装置を示すアドレス
宛に、設定誤り等により当該装置で処理する必要のない
プロトコルによるパケットが大量に送られた場合は、到
着したパケットの量がソフトウェアの処理能力を超える
ことになる。したがって、転送用のキューがあふれ、本
来処理すべきパケットが廃棄されるという問題が生じる
おそれがある。

【０００７】この様なケースに対する対策として、ツリ
ー検索等のアドレス解決機能とは別に、ＣＡＭ（Conten
t Addressable Memory）等の検索用ハードウェアを搭載
して、宛先アドレスとプロトコル種別を示す番号の両方
が一致したときのみ、ソフトウェア処理を行うようにす
る方法も考えられる。

【０００８】しかし、ＣＡＭは、１つの入力データに対
して、当該入力データが設定したデータ内にあるかを否
かをハードウェアで検索可能なメモリである。そして、
設定されるデータは、当該データとデータ毎にデータの
有効範囲を決定するマスクから構成される。

【０００９】このために、ツリー検索方式は、通常のＲ
ＡＭを使用して実現可能であり大容量化が比較的容易で
あるのに対して、ＣＡＭを用いる場合は、設定できるデ
ータの数が限られている。このために自装置を示すアド
レスを大量に登録する必要のある装置ではこの方法は非
効率であった。

【００１０】さらに、パケットを転送する装置におい
て、パケットの転送遅延や廃棄優先度等において差別化
したサービスを実現するために、パケットのヘッダや、
入力インタフェースの情報から特定の送受信アドレスや
特定のプロトコル種別を持つパケットをＣＡＭを使用し
て検索し（以下、これらの同一条件より抽出されたパケ
ット群をフローと呼び、このための検索をフロー検索と
呼ぶ）、その結果毎に宛先への転送経路を選択したり帯
域制御を行うことがある。

【００１１】このような場合、フローを検索した結果に
よって参照される経路表上に、宛先への転送経路の情報
と、帯域制御用のパラメータを対にして設定することに
より、送信機能の制御を行うことが多い。

【００１２】しかし、例えばある送信元アドレスからの
パケット量の総量を制限して転送を行おうとする場合
や、あるプロトコルの通信の総量で帯域を制限するとい
った場合、上記の方式で行うには想定し得る全てのフロ
ーの各々について網目状に検索条件を設定する必要があ
る。

【００１３】一般にＣＡＭに設定可能なデータ数は多く
はなく、前記の通り網目状にフロー検索条件を設定する
ことは、装置の大きさからもコスト面からも非効率であ
った。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、ハードウェアルーティングに必要とされる大容
量かつ複数パラメータの検索を実現可能とするパケット
転送制御方法及びシステムを提供することにある。

【００１５】また、本発明の目的は、不要なパケットを
ソフトウェアに処理させないことにより、本来処理の必
要なパケットが廃棄されることを回避し、装置の信頼性
が向上するパケット転送制御方法及びシステムを提供す
ることにある。

【００１６】さらにまた、本発明の目的は、同時にソフ
トウェアの負荷を軽減し、異常処理を含めたトータルの
ソフトウェア処理性能の向上を可能とするパケット転送
制御方法及びシステムを提供することにある。

【００１７】さらに、本発明の目的は、従来方法におけ
る場合と比較して、複雑な優先制御を経済的且つ小型化
を実現することが可能とするパケット転送制御方法及び
システムを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の本発明の目的を達
成するパケット転送制御方法は、基本的概念として、各
パケットについてツリー検索とフロー検索の両方を行
い、それぞれの検索結果から参照される経路表の情報を
ハードウェアで組み合わせて使用することによって上の
問題を解決する。

【００１９】ツリー検索機能により宛先アドレスを解決
し、フロー検索機能によりプロトコルの種別を選別し、
それぞれから参照した経路表上の情報がある状態に一致
した場合のみソフトウェアで参照可能なメモリへの転送
を行う。そして、一致しない場合は、ソフトウェア処理
を行わず廃棄することで、処理すべきパケットのみをソ
フト処理することが可能となる。

【００２０】さらに、宛先アドレスよりツリー検索機能
によって転送経路を検索し、宛先アドレス以外の送信元
アドレスやプロトコル種別をフロー検索機能によって識
別する。

【００２１】また、帯域制御用パラメータとしてフロー
検索によって参照された経路表上のパラメータを使用す
ることにより、転送経路と独立して帯域制御を行うこと
が可能となる。

【００２２】本発明の特徴は、以下に図面を参照して説
明される発明の実施の形態から更に明らかになる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。なお、図に示される実施の形態
は、本発明の理解のためのものであって、本発明の適用
がかかる実施の形態に限定されるものではない。

【００２４】図１は、本発明を適用するネットワークの
一構成例を示す図である。

【００２５】図１において、ネットワークはエコノミー
サービスと高品質サービスを実現するルートを持つコア
網１０と、既存のＡＴＭ網で構成されるアクセス網２
０，３０で構成される。

【００２６】さらに、コア網１０とアクセス網２０，３
０は、汎用ＡＴＭスイッチであるＡＴＭＳＷ４０，５０
に接続され、エッジノード４１，５１によりＩＰパケッ
トのハードウェアルーティングが行われる。

【００２７】ハードウェアルーティングを行うための一
機能として、フロー検索処理がエッジノード４１におい
て実行される。

【００２８】コア網１０はエコノミーサービス用のコネ
クションレスルート１３、高品質サービス用のカットス
ルールート１４の２つのルートを持つ。コネクシ ョ
ンレスルート１３はコアノード１１、１２により確立す
る。コアノード １１，１２はコア網１０内を通過す
る時に付与されるコアアドレスを用いて、高速転送を行
う。

【００２９】アクセス網２０、３０では、ＡＴＭの光フ
ァイバネットワークであるＡＴＭ−ＰＯＮ２１，３１
が、それぞれＡＴＭに接続する複数の端末装置２２、２
３，２４及び、３２，３３，３４を収容し、ＡＴＭＳＷ
４０，５０に中継する機能を持つ。

【００３０】図１に示すようにネットワークを構成する
ことにより、アクセス網２０，３０から転送されるＡＴ
Ｍセル内のＩＰパケットを、ＩＰパケットの宛先毎にコ
アアドレスに変換することによりコア網１０内を最適な
ルートで転送出来る。

【００３１】図２に実施例としてエッジノード４１の機
能ブロックとＡＴＭＳＷ４０との間の接続の構成を示
す。なお、エッジノード５１の機能ブロックとＡＴＭＳ
Ｗ５０との間の接続も同様の構成である。

【００３２】図２において、光ＳＤＨ終端部６０は、Ａ
ＴＭＳＷ４０を経由して入力される光信号を電気信号に
変換する処理を行う。ＡＴＭ終端部６１は、ＡＴＭＶＰ
Ｉ／ＶＣＩを装置内部で使用するチャネルへ変換する、
また送信間隔レートの制御を行う。ＡＡＬ５終端部６２
は、ＡＡＬ５の機能を有し、再送制御及び誤りの検出処
理を行う。

【００３３】また、パケット蓄積・振り分け部６３は、
到着したパケットの蓄積、ＩＰパケットのＩＰヘッダと
データの分解／組立を行う。

【００３４】かかる構成において、エッジノード４１は
以下の一連の動作を行う。 １．アクセス網２０やコア網１０から送られるＡＴＭセ
ルのパケットがＡＴＭＳＷ４０を経由して光ＳＤＨ終端
部６０に送られる。 ２．光ＳＤＨ終端部６０は、光ＡＴＭセルパケット信号
を電気信号に変換し、更に、ＡＴＭセルパケットを分解
して個々のＡＴＭセルに変換し、ＡＴＭ終端部６１へ出
力する。 ３． ＡＴＭ終端部６１はＡＴＭセルのＶＰＩ／ＶＣＩ
を内部で使用するチャネル(以下内部チャネルと称する)
へ変換し、ＡＡＬ５終端部６２へ出力する。 ４．ＡＡＬ５終端部６２はＡＴＭセルに対し、誤り検出
等のＡＡＬ５の処理を行う。 ５．パケット蓄積／振り分け部６３は到着したパケット
を保持してＩＰヘッダ、コアヘッダ、制御情報からなる
ヘッダを切り出す。 ６．アドレス解決部５０はヘッダを受け取り、ヘッダ内
の必要なパラメータを抽出し、ハードウェアルーティン
グを行う。この結果としてハードウェア転送およびソフ
トウェア転送が判断され、パケット蓄積／振り分け部６
３へ出力する。 ７−１．ハードウェア転送の場合 アドレス解決部５０でハードウェア転送が判断されると
パケット蓄積／振り分け部６３は保持していたデータと
入力されたヘッダを組立てＡＡＬ５終端部６２へ出力す
る。 ７−２．ソフトウェア転送の場合 アドレス解決部５０でソフトウェア転送が判断されると
パケット蓄積／振り分け部６３は保持していたデータと
入力されたヘッダを組立てソフトウェア処理部６４を通
して、ソフトウェア転送する。８．ＡＡＬ５終端部６
２、ＡＴＭ終端部６１、ＳＤＨ終端部６０は上記の逆の
機能も有するため、パケットが転送されたときと逆の順
に出力することでＡＴＭＳＷ４０を通して、コア網１０
またはアクセス網２０へ転送される。

【００３５】図３は本発明に従うアドレス解決部５０の
一実施形態を表す機能ブロック図である。

【００３６】アドレス解決部５０はパラメータ抽出部５
１、ツリー検索回路５２、フロー検索回路５３、第１の
経路表５４、第２の経路表５５ 、判定回路５６及び、
帯域制御部５７を有して構成される。

【００３７】パラメータ抽出部５１はヘッダ内のＩＰ
（Internet Protocol）ヘッダの情報、コアヘッダの情
報、制御情報から必要な情報を抽出する。各情報におい
て、本発明に使用する具体的なパラメータ例を以下に示
す。

【００３８】ＩＰ／コアヘッダの情報は宛先アドレス、
送信元アドレス、プロトコル種別、ＴＣＰ(Transmissio
n Control Protocol)／ＵＤＰ(User Datagram Protoco
l)ポート番号等を用いる。

【００３９】制御情報はＶＰＩ(Virtual Path Identifi
er)／ＶＣＩ(Virtual Channel Identifier)を変換した
内部チャネル、セル損失優先度を示すＣＬＰ(Cell Loss
Priority)を用いる。これらのパラメータはツリー検索
回路５２とフロー検索回路５３において使用される。

【００４０】検索方式の１つであるツリー検索回路５２
は抽出したパラメータの宛先アドレスを検索条件とし
て、二分木構造のテーブルを使用して宛先を検索する。
検索結果は第１の経路表５４中にある経路情報へのポイ
ンタとなる。

【００４１】他の検索方式の１つであるフロー検索回路
５３は抽出した全てのパラメータを任意に組み合わせた
ものを検索条件として、ＣＡＭ（Content Addressable
Memory）を使用し、特定の条件を満たすフローを検索す
る。ＣＡＭは入力データがあらかじめ設定したデータ内
にあるかが検索可能なメモリである。フロー検出回路５
３の検索結果は第２の経路表５５中にある経路情報への
ポインタとなる。

【００４２】ここで、上記フロー検索回路５３の構成例
を説明する。図４は、フロー検索回路５３の構成例を示
す構成図である。

【００４３】フロー検索回路５３に使用するデータを予
め登録して検索条件との判定を行うＣＡＭ５３１と、パ
ラメータ抽出回路５１におけるパケットヘッダ取り込み
部５１１から出力されるヘッダデータを受け取り、ＣＡ
Ｍ５３１を制御して一次検索結果をフィールドマッチＩ
Ｄとして出力するフィールドＩＤ検索部５３２と、フィ
ールドマッチＩＤを検索条件にＣＡＭ５３１を制御して
二次検索結果であるフローＩＤを出力するフローＩＤ検
索部５３３から構成される。

【００４４】この構成例では、各登録データの有効／無
効の範囲を、各ビット毎に設定できる可変マスク機能を
有するＣＡＭ５３１を使用する。また、図４の例ではフ
ィールドＩＤ検索部５３２とフローＩＤ検索部５３３に
対しＣＡＭ５３１は共通に使用される。

【００４５】なお、図４において転送制御部５００は、
図３におけるフロー検索回路５３に続く機能部、即ち第
２の経路表５５、判定回路５６及び帯域制御部５７を総
括して示している。この転送制御部５００において、フ
ィールド検索回路５２とフロー検索回路５３からの情報
を第１及び第２の経路表５４，５５に対するポインタと
して使用し、第１及び第２の経路表５４からの経路情報
出力の組合せにより判定回路５６でルーティングを決定
し、ヘッダ変換を行う。

【００４６】ここで、光ＳＤＨ終端部６０のＳＤＨは、
１５５.５２Ｍbpsを基本単位とする高速ディジタル伝送
網を指す。ＡＴＭ終端部６１で変換されるＶＰＩ／ＶＣ
ＩはＡＴＭ技術のコネクション識別子を示し、セル転送
の為の仮想パス（ＶＰ）、仮想チャネル（ＶＣ）の識別
に使用する。

【００４７】ＡＴＭＳＷ４０から転送されるＳＤＨのフ
レームを光ＳＤＨ終端部６０からアドレス解決部５０の
パラメータ抽出部５１におけるパケットヘッダ取り込み
部５１１へ順に転送する。これによりパケットヘッダ取
り込み部５１１はＡＴＭセル内のＩＰヘッダを受け取
る。

【００４８】コア網１０から転送されたパケットの場
合、ＩＰヘッダの先頭にコアヘッダが含まれる。コアヘ
ッダはコア網１０内を通過するパケットに対して付与さ
れる。パケットヘッダ取り込み部５１１は、この付与さ
れているＩＰヘッダの値が正常であることを確認する。

【００４９】確認後、ＩＰヘッダやコアヘッダの情報を
元にルーティングに必要な情報を取得する。フロー検索
回路５３では、ルーティングに必要な情報を検索条件と
して、ＣＡＭ５３１を用いて検索を行い、特定フローを
取得する。

【００５０】転送制御部５００では、パケットヘッダ取
り込み部５１１とフロー検索回路５３のルーティング情
報から送信ヘッダを組み立てる。コア網宛のパケットと
判断した場合、送信ヘッダにコアヘッダも付与する。

【００５１】転送制御部５００から光ＳＤＨ終端部６０
へ順に転送する事でＳＤＨのフレームを作成する。作成
されたＳＤＨフレームは、次いでＡＴＭＳＷ４０へ送信
される。

【００５２】図３に戻り説明すると、第１の経路表５４
及び、第２の経路表５５は経路情報のテーブルを備え
る。ツリー検索回路５２によるツリー検索結果及び、フ
ロー検索回路５３によるフロー検索結果のポインタによ
り、該当する経路情報がそれぞれ第１の経路表５２及
び、第２の経路表５３のテーブルで参照される。経路情
報は図５に一例として示す如くである。宛先情報８０、
判定情報８１及び帯域制限パラメータ８２で構成されて
いる。

【００５３】第１の経路表５４及び、第２の経路表５５
の経路情報内の判定情報を、判定回路５６が持つ判定論
理により組み合わせて一つの経路情報に解決する。

【００５４】判定回路５６における判定論理は図６に一
例として示す如くである。

【００５５】ここで、本発明の適用に関連する帯域制御
パラメータについて考察する。 ［ポリシング用パラメータ］このパラメータは、帯域制
御部５７で特定フローのパケット量監視を行う際の設定
レートや違反パケットの処理方法などを示す。帯域制御
部５７はパケットの流量監視を行い、超過したパケット
については廃棄する若しくは、下記の他のパラメータで
示される優先度を下げて出力するなどの処理を行う。本
発明において、「帯域制御」の中心となるパラメータで
ある。 ［コア網内でのプライオリティ］コアヘッダ中に付与さ
れ、コア網を転送される際の各装置において輻輳時の廃
棄制御やバッファからの読出し優先制御に使用されるパ
ラメータである。 ［ＡＴＭ網での廃棄優先度］ＡＴＭ網の輻輳時において
の廃棄され易さを指示するパラメータである。具体的に
はＡＴＭヘッダのＣＬＰ(Cell Loss Priority)ビットが
該当する。 ［パケット蓄積部からの読出し優先順］パケット蓄積部
のバッファからパケットデータを出力する際の、読み出
しの順序を制御するパラメータ。パケットの伝送遅延に
影響を与える。 ［シェーパでの廃棄優先度］ＡＴＭ終端部６１で行うシ
ェーピング(受信装置に合わせてＡＴＭセルの送信間隔
を調整する)処理において、そのバッファが輻輳した際
の廃棄のされ易さを指示するパラメータである。 ［シェーパバッファでの読出し優先順］上記と同じシェ
ーパのバッファにおいて、バッファから読み出される順
序を制御するパラメータである。 ［ソフトホップ時のＤＭＡチャネル］パケット蓄積,振
り分け部６３からソフトウェア処理部６４にパケットを
転送する際のＤＭＡチャネル(ソフトウェアが監視する
キュー番号ともいえる)を意味する。ソフトウェアはキ
ュー毎にあらかじめ優先度を付けてパケットの解析処理
を行う。図５の経路情報のうち宛先情報８０は宛先のノ
ードへ転送するための内部チャネル等を有する。判定情
報８１は通常解決、ソフトホップ、条件付きソフトホッ
プ、優先度のみ有効、廃棄の五種類があり、任意の一種
を設定する。

【００５６】通常解決は宛先のノードへの転送を示す。
ソフトホップはソフトウェア処理部６４への転送を示
す。

【００５７】条件付きソフトホップは、両検索結果によ
り条件付きのソフトウェア処理部６４への転送を示す。
優先度のみ有効は帯域制御パラメータ８２のみ有効と
し、宛先情報８０は他の検索結果を有効とすることを示
す。また、廃棄はパケット蓄積・振り分け部６３でハー
ドウェアにより廃棄することを示す。

【００５８】上記の帯域制御パラメータ８２は帯域制御
部５７、パケット蓄積・振り分け部６３、ＡＴＭ終端部
６１にて使用されるパラメータである。

【００５９】図６に示す判定論理では、ツリー検索回路
５２による検索結果及び、フロー検索回路５３によるフ
ロー検索結果の廃棄(１００，１１０)、ソフトホップ
(１０１,１１１)、通常解決(１０２,１１２)、優先度の
み有効(１０３,１１３)、解決無効(１０４,１１４)、条
件付きソフトホップ(１０５,１１５)の６種類のパラメ
ータの組合せにより決定する。

【００６０】解決無効(１０４,１１４)以外は経路情報
の判定情報８１に対応する。解決無効(１０４,１１４)
は経路情報が取得できないとき、つまりツリー検索／フ
ロー検索の際に、該当する設定がないときに当たる。

【００６１】図６ではツリー及びフロー検索結果のパラ
メータの交わる部分が、判定回路５６で判定した結果と
なることを示す。判定した結果の括弧内はどちらの経路
情報を有効とするかを示す。

【００６２】以下に代表的な解決について、解決するた
めの設定とその動作を説明する。 (ａ)ツリー検索回路５２における検索結果によるソフト
ホップ 受信するパケットにおいてツリー検索回路５２は宛先ア
ドレスから経路情報のポインタが取得できるよう設定
し、第１の経路表５４は該当する経路情報の判定情報８
１にソフトホップを設定する。

【００６３】また、フロー検索回路５３はパラメータ抽
出部５１で抽出するパラメータから経路情報のポインタ
が取得されないように設定する。

【００６４】パケットを受信したとき、判定回路５６に
は、ツリー検索結果はソフトホップ(１０１)、フロー検
索結果は解決無効(１１４)と入力され、図６の判定論理
によりツリー検索結果によるソフトホップとなる。 (ｂ)条件付きソフトホップを使用したツリー検索結果に
よるソフトホップ 受信するパケットにおいてツリー検索回路５２は宛先ア
ドレスから経路情報のポインタが取得できるよう設定
し、第１の経路表５４は該当する経路情報の判定情報に
条件付きソフトホップを設定する。

【００６５】また、フロー検索回路５３はプロトコル種
別が適合するときに経路情報のポインタが取得できるよ
う設定し、第２の経路表５５は該当する経路情報の判定
情報に条件付きソフトホップを設定する。

【００６６】プロトコル種別が適合するパケットを受信
したとき、判定回路５６には、ツリー検索結果、フロー
検索結果ともに条件付きソフトホップ(１０５、１１５)
と入力され、同図の判定論理によりツリー検索結果によ
るソフトホップ(１２１)となる。

【００６７】また、プロトコル種別が適合しないパケッ
トを受信したとき、判定回路５６には、ツリー検索結果
は条件付きソフトホップ(１０５)、フロー検索結果は解
決無効(１１４)と入力され、図６の判定論理により非サ
ポートプロトコル廃棄(１２０)となる。

【００６８】上記(ａ)により、設定した宛先アドレスへ
送信したパケットはソフトホップされることになる。し
かし、設定した宛先ＩＰアドレスでかつプロトコル種別
が正常でないパケットもソフトホップされる。これを上
記(ｂ)のプロトコル種別が適合するパケットのみソフト
ホップする論理により回避できる。 (ｃ)両設定の合成 受信するパケットにおいてツリー検索回路５２は宛先ア
ドレスから経路情報のポインタが取得できるよう設定
し、第１の経路表５４は該当する経路情報の判定情報に
通常解決を設定する。

【００６９】また、フロー検索回路５３はある送信元ア
ドレスが適合する時や、あるプロトコル種別が適合する
ときに経路情報のポインタが取得できるよう設定し、第
２の経路表５５は該当する経路情報の判定情報に優先度
のみ有効を設定する。

【００７０】送信元アドレスが適合し、またはプロトコ
ル種別が適合するパケットを受信したとき、判定回路５
６には、ツリー検索結果は通常解決(１０２)と入力さ
れ、フロー検索結果は適合するため優先度のみ有効(１
１３)と入力され、同図の判定論理により両設定の合成
(１２２)となる。

【００７１】両設定の合成(１２２)は経路情報の決定
に、宛先情報８０はツリー検索結果側の経路情報から、
帯域制御パラメータ８２はフロー検索結果側の経路情報
からそれぞれ参照する方法をとる。

【００７２】また、送信元アドレスやプロトコル種別が
適合しない該パケットを受信したとき、判定回路５６に
はツリー検索結果が通常解決(１０２)と入力され、フロ
ー検索結果は適合しないため解決無効(１１４)と入力さ
れ、同図の判定論理によりツリーによる通常転送(１２
３)となる。

【００７３】上記(ｃ)により、宛先アドレスに関係なく
ある送信元アドレス、またはあるプロトコル種別などの
フロー毎に帯域制御パラメータ８０を取得できる。つま
り、宛先のノードに関係なく柔軟な帯域制御が行うこと
ができる。

【００７４】ここで、上記フロー検索回路５３の具体例
を説明する。図７は、ＩＰヘッダより特定フローを検索
するフィールドＩＤ検索部５３２及びフロー検索部５３
３の機能構成と動作の流れを示す図である。

【００７５】[Ａ] アドレス解決部５０のパラメータ抽
出部５１内のパケットヘッダ取り込み部５１１はＩＰヘ
ッダのチェックを行い、ルーティングに必要な情報を取
得する。

【００７６】フロー検索回路５３はパケットヘッダ取り
込み部５１１から送られるＩＰヘッダからＣＡＭ５３１
を用いて特定フローの検索を行う。このために、ヘッダ
データをフィールドＩＤ検索部５３２へ出力する。 [Ｂ] フィールドＩＤ検索部５３２は、フィールドＩＤ
０〜ｎ(３ａ)とデータ０〜ｎ(３ｂ)をＣＡＭ５３１の検
索条件とし検索し、検索されたフィールドマッチＩＤ０
〜ｎ(３ｃ)をフローＩＤ検索部５３３ヘ出力する。

【００７７】データ０〜ｎ(３ｂ)は、ヘッダデータ内の
送信元アドレスや宛先アドレスやプロトコル等必要な情
報をｎ個に分割し、さらに縮退させたデータを加えたも
のである。

【００７８】ここで縮退とは、あるビット数の大きいデ
ータをコード化してビット数を減らすことをいう。本実
施例での縮退させたデータは、ヘッダデータ中で検索条
件として必要とするビット数の大きいデータを別の機能
により縮退したデータを指す。

【００７９】フィールドＩＤ０〜ｎ(３ａ)は、データ０
〜ｎ(３ｂ)にそれぞれ付けられる。その構成はフィール
ドＩＤ検索であることを示す１ビットとデータの番号０
〜ｎの３ビットの計４ビットからなる。

【００８０】フィールドＩＤ検索部５３２は、ｎ個の検
索条件をＣＡＭ５３１に入力し、検索にマッチすること
を示すマッチＩＤ(２ａ)をＣＡＭ５３１から受け取り、
それぞれを順次フィールドマッチＩＤ(３ｃ)として格納
する。

【００８１】また、検索条件がマッチしない場合フィー
ルドマッチＩＤ(３ｃ)には、マッチしないことを示す特
番を入れる。マッチするとは、検索条件と同じ値がＣＡ
Ｍ５３１のテーブル内に設定されていることを表す。

【００８２】これらの処理により、フィールドマッチＩ
Ｄ０〜ｎ(３ｃ)を一次検索結果としてフローＩＤ検索部
５３３に出力する。 [Ｃ] ＣＡＭ５３１は、マッチＩＤ(２ａ)、サーチＩＤ
(２ｂ)、サーチデータ(２ｃ)、マスクデータ(２ｄ)から
構成されるテーブルを有する。フィールドＩＤ検索部５
３２から出力された検索条件のデータ(３ｂ)は、サーチ
データ(２ｃ)と対応し、フィールドＩＤ(３ａ)はサーチ
ＩＤ(２ｂ)と対応する。

【００８３】同様に、フローＩＤ検索部５３２から出力
された、検索条件のフィールドマッチＩＤ０〜ｎ(３ｃ)
はサーチデータ(２ｃ)と対応し、グループＩＤ０〜ｍ
(４ａ)はサーチＩＤ(２ｂ)に対応する。グループＩＤ
(４ａ)については、後述する。

【００８４】マスクデータ(２ｄ)はサーチＩＤ(２ｂ)、
サーチデータ(２ｃ)のデータの有効／無効の範囲を示
す。

【００８５】つまり、マスクされていない範囲分のデー
タについて検索条件とテーブルが合致していればマッチ
したと判断する。マッチした場合マッチＩＤ(２ａ)を、
検索条件を出力したフィールドＩＤ検索部５３２かフロ
ーＩＤ検索部５３３に返す。 [Ｄ] フローＩＤ検索部５３３は、フィールドＩＤ検索
部５３２から出力されたフィールドマッチＩＤ０〜ｎ
(３ｃ)を格納するデータ(４ｂ)と、グループＩＤ０〜ｍ
(４ａ)を検索条件とする。

【００８６】グループＩＤ０〜ｍ(４ａ)は、データ(４
ｂ)にそれぞれ付けられる。その構成はフローＩＤ検索
であることを示す１ビットとフローＩＤ(４ｃ)の優先度
０〜ｍを示す値３ビットの計４ビットからなる。優先度
は若番が高優先とする。

【００８７】データ(４ｂ)内の各フィールドマッチＩＤ
(３ｃ)は個々に意味を持つ値であるため、フローＩＤ検
索はフィールドマッチＩＤ０〜ｎ(３ｃ)の全てがマッチ
するかを検索することだけを目的としない。この各要素
毎、または複数要素毎の組み合せに特化した検索を行
い、フローＩＤ(４ｄ)を検索することを目的とする。

【００８８】前述の検索を行うため、本実施例では、Ｃ
ＡＭ５３１のマスクデータ(２ｄ)で、それぞれ必要とす
るフィールドマッチＩＤ(３ｃ)以外をマスクするよう設
定する。

【００８９】また、一つの検索条件に対して、テーブル
内にマッチする条件が複数あるようには設定できないＣ
ＡＭを用いる場合、もしくは複数マッチするデータを許
容してもどのデータとマッチするのかを保証しないＣＡ
Ｍを用いる場合は、検索条件の優先度０〜ｍを示す値を
設けることにより、同じフィールドマッチＩＤ０〜ｎ
(３ｃ)を検索条件として複数マッチすることを避けるよ
うに設定する。

【００９０】動作手順としては、ＣＡＭ５３１はフロー
ＩＤ検索部５３３から送られた検索条件とテーブルから
判断して、検索にマッチすればマッチＩＤ(２ａ)を返
す。フローＩＤ検索部５３３は、ＣＡＭ５３１から受け
取ったマッチＩＤ０〜ｍ(２ａ)を順次フローＩＤ０〜ｍ
(４ｃ)として格納する。

【００９１】取得したフローＩＤ０〜ｍ(４ｃ)の中か
ら、優先度に従ってフローＩＤ(４ｄ)を取得する。

【００９２】かかるフローＩＤ(４ｄ)が、先に説明した
ように第２の経路表５５に対するポインタとなる。

【００９３】次に、フロー検索処理の具体例を説明す
る。

【００９４】図８は、フィールドＩＤ検索部５３２のデ
ータ例とフィールドマッチＩＤ０(３ｃ)の取得方法と、
ＣＡＭ５３１のテーブル例を示す。

【００９５】実施例に用いる値は以下の実施例図面にお
いて同じであり、また全てのデータ例はＨＥＸ形式で示
している。

【００９６】フィールドＩＤ検索部５３２内のデータ
(３ｂ)D28150,D22160,061000は取り込んだヘッダデータ
の必要部分を分解した値の例である。データ(３ｂ)のそ
れぞれに図６に示す通り、フィールドＩＤ(３ａ)０，
１，２が付けられる。

【００９７】ＣＡＭ５３１のテーブル内は、設定データ
例を示す。マスクデータのビットが'０'の場合、マスク
されている状態を表し、そのビットは無効である。

【００９８】マスクデータのビットが'１'の場合、マス
クされていない状態を表し、そのビットは有効である。
マスクデータの上位から４ビットはサーチＩＤ(２ｂ)に
対応し、下位から２４ビットはサーチデータ(２ｃ)と対
応する。

【００９９】つまり、検索条件に対して、マスクデータ
のビットが'１'の範囲分のサーチＩＤ(２ｂ)とサーチデ
ータ(２ｃ)が合致するとマッチＩＤ(２ａ)をフィールド
ＩＤ検索部５３２へ結果として出力する。

【０１００】検索条件(5-1)0 D28 150は、ＣＡＭ５３１
の登録データ(5-4)0B 0 D28 150 FFFF FFFにマッチす
る。これによりマッチＩＤ(２ａ)０ＢをフィールドＩＤ
検索部５３２へ結果として出力する。

【０１０１】フィールドＩＤ検索部５３２はフィールド
マッチＩＤ０(３ｃ)０Ｂとして保持する。

【０１０２】図９はフィールドマッチＩＤ１，２(３ｃ)
の出力方法を示す。検索条件(5-2)1D22 160はＣＡＭ５
３１の登録データ(5-5)1A 1 D22 000 F FFF 000にマッ
チする。これにより、マッチＩＤ(２ａ)1Aをフィールド
ＩＤ検索部５３２へ出力し、フィールドＩＤ検索部５３
２はフィールドマッチＩＤ１(３ｃ)1Aとして保持する。

【０１０３】次の検索条件(5-3)2 061 000はＣＡＭ５３
１のテーブルにマッチする値がない。これにより、フィ
ールドＩＤ検索部５３２はマッチしなかったことを示す
特番FFを、フィールドマッチＩＤ２(３ｃ)FFとして保持
する。

【０１０４】フィールドＩＤ検索部５３２はこれらのフ
ィールドマッチＩＤ０〜２(３ｃ)0B,1A,FFをフローＩＤ
検索部５３３へ出力する。

【０１０５】図１０は、フローＩＤ検索部５３３の検索
条件の生成法とフローＩＤ０(４ｃ)の取得方法を示す。

【０１０６】同図のフローＩＤ検索部５３３のデータ
(４ｂ)は、フィールドマッチＩＤ０〜２(３ｃ)0B,1A,FF
をデータとして格納する。図８に示す通り、グループＩ
Ｄ(４ａ)8,9,Aを付ける。

【０１０７】検索条件(5-6)8 0B 1A FFは、ＣＡＭ５３
１のテーブルにマッチする値がないので次のフローＩＤ
検索へ進む。

【０１０８】図１１は、フローＩＤ検索部５３３のフロ
ーＩＤ１，２(４ｃ)の取得方法と最終的なフローＩＤ
(４ｄ)の出力方法を示す。検索条件(5-7)9 0B 1A FFは
ＣＡＭ５３１の登録データ(5-9)3B 9 0B 1A 2A FFF FF
00にマッチする。これにより、マッチＩＤ(２ａ)3Bをフ
ローＩＤ検索部５３３へ出力し、フローＩＤ検索部５３
３は、フローＩＤ１(４ｃ)３Ｂとして保持する。

【０１０９】次の検索条件(5-8)A 0B 1A FFはＣＡＭ５
３１の登録データ(5-10)3C A 0B 1A2A F FF 00 00にマ
ッチする。これにより、マッチＩＤ(２ａ)３Ｃをフロー
ＩＤ検索部５３３へ返し、フローＩＤ検索部５３３はフ
ローＩＤ２(４ｃ)３Ｃとして保持する。

【０１１０】取得したフローＩＤ０〜２(４ｃ)３Ｂ,３
Ｃから優先度に従い、３Ｂを最終的なフローＩＤ(４ｄ)
として出力する。

【０１１１】最終的なフローＩＤ(４ｄ)を転送制御部５
００へ入力する。

【０１１２】上記の様に、フロー検索回路５３で行われ
るフロー検索は、ＩＰヘッダに搭載される複数パラメー
タから複合した条件で「特定フロー」のみをＣＡＭ５３
１を用いてハードウェアで検索する処理である。

【０１１３】特定フローとは、ＩＰヘッダより経路情報
及びネットワーク管理を行なうプロトコルにおける情報
等を交換するデータを示す。ハードウェア処理は、マス
ク設定可能な各パラメータ内容を個々に検索する処理と
マスク設定可能な各パラメータの複合条件を複数回検索
する処理から構成される。

【０１１４】（付記１）ＩＰパケットのヘッダ情報から
転送先が解決されるパケット転送制御方法において、ハ
ードウェア処理によりヘッダ情報内の宛先アドレスによ
るツリー検索によりアドレス解決された第１の経路情報
を求め、宛先アドレス以外でパケットを特定する情報に
より解決された第２の経路情報を求め、前記第１及び第
２の経路情報を組合せ、ソフトウェアへの転送処理実施
の判定を行うことを特徴とするパケット転送制御方法。

【０１１５】（付記２）付記１において、前記宛先アド
レス以外でパケットを特定する情報は、送信元アドレ
ス、プロトコル種別及びＴＣＰ／ＵＤＰにおけるポート
番号等のパケットヘッダ情報又は装置内でパケットに付
与される識別情報を含むことを特徴とするパケット転送
制御方法。

【０１１６】（付記３）付記１において、更に、前記第
１及び第２の経路情報のそれぞれに個々の帯域制御条件
を付与し、該第１及び第２の経路を組み合わせて最終の
帯域制御を決定することを特徴とするパケット転送制御
方法。

【０１１７】（付記４）ＩＰパケットのヘッダ情報から
転送先が解決されるパケット転送制御方法において、Ｉ
Ｐパケットのヘッダ情報内の宛先パラメータを検索条件
としてツリー検索により宛先を検索し、前記ＩＰパケッ
トのヘッダ情報内の複数のパラメータから経路情報及び
ネットワーク管理を行うプロトコルにおける情報等を交
換する特定フローデータを、１つの入力データに対して
設定したデータ内にあるか否かをハードウェアで検索す
る可能であるメモリ（ＣＡＭ：Content Addressable Me
mory）を用いて検索し、前記ツリー検索により検索され
る宛先と、前記特定フローデータを組み合わせてソフト
ウェアへの転送処理実施の判定を行うことを特徴とする
パケット転送制御方法。

【０１１８】（付記５）付記４において、前記特定フロ
ーデータを前記メモリを用いて検索する処理は、マスク
可能な各パラメータ内容を個々に検索する処理と、前記
マスク可能各パラメータの復号条件を複数回検索する処
理を有することを特徴とするパケット転送制御方法。

【０１１９】（付記６）付記４において、前記１つの入
力データに対して設定したデータは、データとデータ毎
に有効範囲を決定するマスクを有して構成されることを
特徴とするパケット転送制御方法。

【０１２０】（付記７）アクセス網とコア網をエッジノ
ードで接続し、前記エッジノードでＩＰパケットを、当
該パケットの宛先毎にコア網アドレスに変換することに
より、前記コア網内の最適ルートで転送可能とするパケ
ット転送制御システムであって、前記エッジノードが、
ハードウェア処理によりヘッダ情報内の宛先アドレスに
よるツリー検索によりアドレス解決された第１の経路情
報を求め流手段と、宛先アドレス以外でパケットを特定
する情報により解決された第２の経路情報を求め流手段
と、前記第１及び第２の経路情報を組合せ、ソフトウェ
アへの転送処理実施の判定を行う手段を有して構成され
ることを特徴とするパケット転送制御システム。

【０１２１】（付記８）付記７において、前記宛先アド
レス以外でパケットを特定する情報は、送信元アドレ
ス、プロトコル種別及びＴＣＰ／ＵＤＰにおけるポート
番号等のパケットヘッダ情報又は装置内でパケットに付
与される識別情報を含むことを特徴とするパケット転送
制御システム。

【０１２２】（付記９）付記８において、更に、前記第
１及び第２の経路情報のそれぞれに個々の帯域制御条件
を付与し、該第１及び第２の経路を組み合わせて最終の
帯域制御を決定する手段を有することを特徴とするパケ
ット転送制御システム。

【０１２３】（付記１０）アクセス網とコア網をエッジ
ノードで接続し、前記エッジノードでＩＰパケットを、
当該パケットの宛先毎にコア網アドレスに変換すること
により、前記コア網内の最適ルートで転送可能とするパ
ケット転送制御システムであって、前記エッジノード
が、ＩＰパケットのヘッダ情報内の宛先パラメータを検
索条件としてツリー検索により宛先を検索する手段と、
１つの入力データに対して設定したデータ内にあるか否
かをハードウェアで検索する可能であるメモリ（ＣＡ
Ｍ：Content Addressable Memory）と、前記ＩＰパケッ
トのヘッダ情報内の複数のパラメータから経路情報及び
ネットワーク管理を行うプロトコルにおける情報等を交
換する特定フローデータを、前記メモリを用いて検索す
る手段と、前記ツリー検索により検索される宛先と、前
記特定フローデータを組み合わせてソフトウェアへの転
送処理実施の判定を行う手段を有して構成されることを
特徴とするパケット転送制御システム。

【０１２４】（付記１１）付記１０において、前記特定
フローデータを前記メモリを用いて検索する手段は、マ
スク可能な各パラメータ内容を個々に検索する手段と
と、前記マスク可能各パラメータの復号条件を複数回検
索する手段を有することを特徴とするパケット転送制御
システム。

【０１２５】（付記１２）付記１０において、前記１つ
の入力データに対して設定したデータは、データとデー
タ毎に有効範囲を決定するマスクを有して構成されるこ
とを特徴とするパケット転送制御システム。

【０１２６】

【発明の効果】以上図面に従い、実施の形態を説明した
ように、本発明に従い大容量の設定が可能なＲＡＭを用
いたツリー検索と、複数のパラメータにより検索可能な
ＣＡＭを用いたフロー検索を組み合わせることにより、
ハードウェアルーティングに必要とされる大容量かつ複
数パラメータの検索を実現できる。

【０１２７】不要なパケットをソフトウェアに処理させ
ないことにより、本来処理の必要なパケットが廃棄され
ることが避けられ、装置の信頼性が向上する。また同時
にソフトウェアの負荷が軽減されるため、異常処理を含
めたトータルのソフトウェア処理性能の向上も期待でき
る。

【０１２８】従来方式と比較して、複雑な優先制御を経
済的且つ小型化し実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するネットワークの一構成例を示
す図である。

【図２】エッジノード４１の機能ブロックとＡＴＭＳＷ
４０との間の接続の構成を示す図である。

【図３】本発明に従うアドレス解決部５０の一実施形態
を表す機能ブロック図である。

【図４】フロー検索回路５３の構成例を示す構成図であ
る。

【図５】経路情報の一例を示す図である。

【図６】判定回路５６における判定論理の一例を示す図
である。

【図７】ＩＰヘッダより特定フローを検索するフィール
ドＩＤ検索部５３２及びフロー検索部５３３の機能構成
と動作の流れを示す図である。

【図８】フィールドＩＤ検索部５３２のデータ例とフィ
ールドマッチＩＤ０(３ｃ)の取得方法と、ＣＡＭ５３１
のテーブル例を示す図である。

【図９】フィールドマッチＩＤ１，２(３ｃ)の出力方法
を示す図である。

【図１０】フローＩＤ検索部５３３の検索条件の生成法
とフローＩＤ０(４ｃ)の取得方法を示す図である。

【図１１】フローＩＤ検索部５３３のフローＩＤ１，２
(４ｃ)の取得方法と最終的なフローＩＤ(４ｄ)の出力方
法を示す図である。

【符号の説明】

１０ コア網 ２０、３０ アクセス網 ４０、５０ ＡＴＭＳＷ ４１、５１ エッジノード ６０ 光ＳＤＨ終端部 ６１ ＡＴＭ終端部 ６２ ＡＡＬ５終端部 ６３ パケット蓄積、振り分け部 ６４ ソフトウェア処理部 ５０ アドレス解決部 ５１ パラメータ抽出部 ５２ ツリー検索回路 ５３ フロー検索回路 ５４、５５ 第１及び第２の経過表 ５６ 判定回路 ５７ 帯域制限部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井野 秀彦 大阪府大阪市中央区城見二丁目２番53号 富士通関西中部ネットテック株式会社内 (72)発明者 小笠原 寿也 大阪府大阪市中央区城見二丁目２番53号 富士通関西中部ネットテック株式会社内 (72)発明者 河田 英樹 大阪府大阪市中央区城見二丁目２番53号 富士通関西中部ネットテック株式会社内 (72)発明者 山本 敦則 大阪府大阪市中央区城見二丁目２番53号 富士通関西中部ネットテック株式会社内 Ｆターム(参考） 5K030 GA01 HA08 HD05 HD09 KA05 LB05 LC09 LD17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＩＰパケットのヘッダ情報から転送先が解
   決されるパケット転送制御方法において、 ハードウェア処理によりヘッダ情報内の宛先アドレスに
   よるツリー検索によりアドレス解決された第１の経路情
   報を求め、 宛先アドレス以外でパケットを特定する情報により解決
   された第２の経路情報を求め、 前記第１及び第２の経路情報を組合せ、ソフトウェアへ
   の転送処理実施の判定を行うことを特徴とするパケット
   転送制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記宛先アドレス以外でパケットを特定する情報は、送
   信元アドレス、プロトコル種別及びＴＣＰ／ＵＤＰにお
   けるポート番号等のパケットヘッダ情報又は装置内でパ
   ケットに付与される識別情報を含むことを特徴とするパ
   ケット転送制御方法。
3. 【請求項３】請求項１において、更に、 前記第１及び第２の経路情報のそれぞれに個々の帯域制
   御条件を付与し、該第１及び第２の経路を組み合わせて
   最終の帯域制御を決定することを特徴とするパケット転
   送制御方法。
4. 【請求項４】ＩＰパケットのヘッダ情報から転送先が解
   決されるパケット転送制御方法において、 ＩＰパケットのヘッダ情報内の宛先パラメータを検索条
   件としてツリー検索により宛先を検索し、 前記ＩＰパケットのヘッダ情報内の複数のパラメータか
   ら経路情報及びネットワーク管理を行うプロトコルにお
   ける情報等を交換する特定フローデータを、１つの入力
   データに対して設定したデータ内にあるか否かをハード
   ウェアで検索する可能であるメモリ（ＣＡＭ：Content
   Addressable Memory）を用いて検索し、 前記ツリー検索により検索される宛先と、前記特定フロ
   ーデータを組み合わせてソフトウェアへの転送処理実施
   の判定を行うことを特徴とするパケット転送制御方法。
5. 【請求項５】アクセス網とコア網をエッジノードで接続
   し、前記エッジノードでＩＰパケットを、当該パケット
   の宛先毎にコア網アドレスに変換することにより、前記
   コア網内の最適ルートで転送可能とするパケット転送制
   御システムであって、前記エッジノードが、 ＩＰパケットのヘッダ情報内の宛先パラメータを検索条
   件としてツリー検索により宛先を検索する手段と、 １つの入力データに対して設定したデータ内にあるか否
   かをハードウェアで検索する可能であるメモリ（ＣＡ
   Ｍ：Content Addressable Memory）と、 前記ＩＰパケットのヘッダ情報内の複数のパラメータか
   ら経路情報及びネットワーク管理を行うプロトコルにお
   ける情報等を交換する特定フローデータを、前記メモリ
   を用いて検索する手段と、 前記ツリー検索により検索される宛先と、前記特定フロ
   ーデータを組み合わせてソフトウェアへの転送処理実施
   の判定を行う手段を有して構成されることを特徴とする
   パケット転送制御システム。