JP2002354009A - ネットワークノード装置とパケット処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多種のパケットに対応した処理を、処理負荷
状態を自律的かつ動的に変更しながら実行する。 【解決手段】 受信パケットの転送等を行なう処理部５
ａ〜５ｃを複数用意し、パケット情報読み出し部７で
受信パケットの種別をキーに、読み出し情報管理テーブ
ル２を検索し、このテーブル２において予め当該パケッ
ト種別に対応付けられたパケット位置を特定し、この位
置にある受信パケットの情報を抽出し、タグ添付部８
において、抽出した情報をキーに、予め抽出対象の各情
報と当該パケットへの処理内容を示す付帯情報とを対応
付けた処理管理テーブル３を検索し、当該付帯情報を抽
出し、タグを使用したパケットスイッチ部４により、
抽出した付帯情報の処理内容に対応する処理部に受信パ
ケットを渡し処理させ、その処理結果や当該処理部の
負荷状態の変化などをテーブル２，３に反映させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インターネットや
ＷＡＮ（Wide Area Network）、パケット交換網等のパ
ケット通信ネットワークを構成するルータやゲートウェ
イあるいはパケット交換機等のネットワークノード装置
に係わり、特に、高速かつ複雑なパケット処理を行なう
のに好適なネットワークノード装置とパケット処理方法
およびプログラムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インターネット等、ネットワークに接続
された複数の計算機（コンピュータ）間のデータ通信に
はパケット（「フレーム」ともいう）による通信が使用
されており、このパケットに対する処理として、例えば
ルータによるパケット転送などがある。

【０００３】このようなパケットの処理を行なうルータ
等のネットワークノード装置においては、多数のパケッ
トを所定の出力回線を選択して出力する等、膨大なパケ
ット処理負荷が発生する。

【０００４】このようなパケットの処理負荷を軽減する
従来技術としては、例えば、特開平０９−２８９５２３
号公報や特開２０００−３４９７７０号公報に示される
ものがある。

【０００５】特開平０９−２８９５２３号公報に記載の
技術は、ハードウェアで負荷分散を行なうものであり、
１つのパケットの入力口に対して準備された複数の出力
口を、複数のグループに分割し、各グループ毎に処理手
段を予め準備することで、出力口グループ単位の分散処
理による負荷低減を実現している。

【０００６】しかしながら、この技術では、各出力口グ
ループ毎に、処理手段が固定的に割り当てられるため、
他のグループに割り当てられた処理手段を、別のグルー
プの処理のために動的に流用することはできない。

【０００７】これに対して、特開２０００−３４９７７
０号公報に記載の技術は、ＡＴＭ（Asynchronous Trans
fer Mode）ネットワークでのＩＰ（Internet Protoco
l）パケットのルーティング（転送）処理を行なうＡＴ
Ｍ交換機において、ＡＴＭ通信処理の負荷に応じて、転
送処理を行なう処理手段の数を動的に変更可能にするこ
とにより、パケットの処理の負荷分散を行なうことがで
きる。

【０００８】しかし、この技術では、全ての処理手段が
同一の処理情報／機能を有している必要があり、かつ、
処理手段の負荷状態に応じて、自律的かつ動的に制御手
段へ分散処理の分散度を変更する機構は有していない。
また、処理の対象はＡＴＭ上のＩＰプロトコルのみであ
り、異なるプロトコルへの対応は考慮されていない。

【０００９】このように、従来の技術では、パケットの
転送処理を分散し、装置としての処理能力を向上させる
ことができるが、特定のパケットを高速転送することの
みを目的としているので、パケットの単純転送を高速実
行するには適していたが、多種のパケット、ならびに、
パケット内の情報に応じた多様な処理を高速実行するこ
とは困難であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の技術では、全ての処理手段が同一の処理情
報／機能を有した構成であり、多種のプロトコルに対応
できない点と、各処理手段の負荷状態に応じて自律的か
つ動的に分散処理の分散度を変更することができない点
である。

【００１１】本発明の目的は、これら従来技術の課題を
解決し、多種のパケットならびにパケット内の情報（ユ
ーザデータ等）に応じた多様で複雑なパケット処理を高
速実行することが可能なネットワークノード装置とパケ
ット処理方法およびプログラムを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のネットワークノード装置とパケット処理方
法は、受信したパケットのヘッダ情報に基づき当該パケ
ットの転送を含む処理をそれぞれ行なう処理部を複数具
備し、受信したパケットの種別を判別し、判別した種別
に基づき、予めパケットの種別と当該種別のパケットに
おける読み取り対象位置情報とが対応付けて登録されて
いる読み出し情報管理テーブルを検索して当該受信パケ
ットの種別に対応付けられた当該受信パケットの位置を
特定し、当該受信パケットからその位置にある情報を抽
出し、そして、予め抽出対象の各情報と当該パケットに
対する処理内容を示す付帯情報とを対応付けて登録した
処理管理テーブルを参照して、抽出した情報に対応する
付帯情報を抽出し、抽出した付帯情報で示される処理内
容に対応する処理部に受信パケットを渡し、当該処理部
で受信パケットに対する処理を行ない、その処理結果お
よびこの処理に伴う当該処理部の負荷状態の変化の少な
くともいずれか一方を、読み出し情報管理テーブルと処
理管理テーブルの少なくともいずれか一方の登録内容に
反映させる構成とすることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。図１は、本発明に係わるネッ
トワークノード装置の第１の構成例を示すブロック図で
ある。

【００１４】図１におけるネットワークノード装置１０
０は、ネットワークインタフェースカード（図中、「ネ
ットワークＩＦカード」と記載）１ａ〜１ｄと、読み出
し情報管理テーブル２、処理管理テーブル３、タグを使
用したパケットスイッチ４、処理部５ａ〜５ｃ、テーブ
ル管理部１０からなり、パケット通信を行なうネットワ
ーク２００に接続されている。

【００１５】ネットワークインタフェースカード１ａ〜
１ｄは、ネットワークノード装置１００に複数枚実装す
ることが可能であり、その構成要素として複数の機能要
素、すなわち、回線接続部６、パケット情報読み出し部
７、タグ添付部８、タグ削除部９を有する。

【００１６】このような構成とすることにより、本例の
ネットワークノード装置１００では、多種のプロトコル
に対応し、また、それぞれパケットの転送等の種々の処
理を行う各処理部５ａ〜５ｃの負荷状態に応じて自律的
かつ動的に分散処理の分散度を変更し、多種のパケット
ならびにパケット内の情報（ユーザデータ等）に応じた
多様で複雑なパケット処理を高速実行することができ
る。

【００１７】例えば、多種のバケットへの対応に関して
言えば、通常、パケットはＯＳＩ（Open System Interc
onnection）参照モデルに基づく階層（レイヤ）構造を
有しており、各階層に独立に処理が施される。この処理
は、パケットから読み出される情報に基づいて行なわれ
る。読み出される情報は、パケットの種類に依存し、そ
のパケット内で格納位置が異なる。そこで、本例のネッ
トワークノード装置１００においては、パケットに対す
る処理の決定に対して以下の二段階の検索処理を行な
う。

【００１８】第一段階では、下位の階層の情報を格納す
るパケットの特定位置の情報から、処理の決定に必要な
上位階層の情報の格納位置を得るために、読み出し情報
管理テーブル２を検索する。

【００１９】第二段階では、読み出し情報管理テーブル
２から得られる位置情報を基に、当該パケットから情報
を新たに抽出し、その情報に基づき次に処理管理テーブ
ル３を検索し、処理の種類と、処理に必要な付帯情報を
確定する。

【００２０】また、処理部５ａ〜５ｃの各負荷状態に基
づく負荷分散、すなわち、各処理部５ａ〜５ｃの使用効
率の向上については、多種のパケットへの対応の第二段
階での検索に用いる処理管理テーブル３において、処理
の種類と必要な情報に加え、ネットワークノード装置１
００に実装された複数の処理部５ａ〜５ｃの負荷状態
と、即座に実行可能な処理機能の二つを意味する情報を
用いることにより、各処理部５ａ〜５ｃの負荷分散の動
的制御を実現する。

【００２１】このように、本例のネットワークノード装
置１００では、パケットの処理を、装置内の複数の処理
部５ａ〜５ｃに対し動的に分散化すると共に、各処理部
５ａ〜５ｃが能動的に分散規則を変更することで、高速
かつ複雑なパケット処理を実現することができる。

【００２２】以下、このような動作に係わるネットワー
クノード装置１００の各構成要素の説明を行なう。

【００２３】ネットワークノード装置１００におけるネ
ットワークインタフェースカード１ａ〜１ｄでは、回線
接続部６により、ネットワーク２００の物理信号からパ
ケットを抽出し、このパケットに基づきパケット情報読
み出し部７により、読み出し情報管理テーブル２の検索
に用いる鍵情報（検索鍵）を作成する。

【００２４】この読み出し情報管理テーブル２には、パ
ケット内における、ハードウェアの論理回路の設計時に
指定される固定位置における情報、例えば、後述の図４
において具体例を示すように、ＯＳＩ（Open System In
terconnection）参照モデルの第３，４層（レイヤ）に
おけるプロトコル種別（ＩＰやＴＣＰ（Transfer Contr
ol Protocol）など）情報に対応して、処理管理テーブ
ル３（当該パケットの処理を決定する場合に必要となる
情報が格納されている）の検索に用いる鍵情報が在る当
該パケット内の位置情報（読み出し位置情報）が格納さ
れている。

【００２５】後述の図４の内容に従えば、パケット情報
読み出し部７は、抽出したパケットにおける第３層と第
４層に固定的に決められた位置にある情報（ヘッダ）が
ＩＰやＴＣＰ等であるかを判別し、この判別結果を鍵情
報とし、この鍵情報を検索鍵として読み出し情報管理テ
ーブル２を検索し、当該検索鍵に対応付けられた、読み
出し位置情報を取得する。

【００２６】このように、パケットにおける固定された
位置（第３，４層のヘッダ位置）に格納された情報（Ｉ
Ｐ、ＴＣＰ等）を鍵情報として、読み出し情報管理テー
ブル２を検索し、読み出し位置情報を取得すると、パケ
ット情報読み出し部７は、この読み出し位置情報を基
に、再度、パケットから、当該位置に在る、処理管理テ
ーブル３の検索用の鍵情報を抽出し、その鍵情報をタグ
添付部８に渡す。

【００２７】尚、読み出し情報管理テーブル２の登録内
容は、後述の図４において説明するような、ＩＰの送出
元アドレスやＩＰの宛先アドレス、ＴＣＰの相手先ポー
ト番号等の規定のものに限るものではなく、例えば、処
理管理テーブル３の検索用の検索鍵となる情報がパケッ
トにおけるユーザデータ領域に置かれる場合には、当該
ユーザデータ領域における当該情報の格納位置が、読み
出し情報管理テーブル２において、その検索結果の出力
側情報として登録される。

【００２８】処理管理テーブル３には、例えば、パケッ
ト情報読み出し部７で鍵情報を作成した元のパケットに
対する処理を決定する場合に必要となる情報等（当該パ
ケットに対し施す処理の種類や、処理を施すのに必要な
固有情報、処理を実行する処理部５ａ〜５ｃの固有番号
など）が、パケット情報読み出し部７が情報管理テーブ
ル２を検索しその検索結果に基づき当該パケットから抽
出した鍵情報に対応付けて格納されている。

【００２９】また、読み出し情報管理テーブル２におけ
る情報の対応付けは、随時任意に変更可能であり、例え
ば、処理管理テーブル３において、この読み出し情報管
理テーブル２における情報の対応付けを変更処理させる
ための情報を格納しておくことにより、読み出し情報管
理テーブル２における情報の対応付けを動的に変更させ
ることもできる。

【００３０】パケット情報読み出し部７から処理管理テ
ーブル３の検索用の鍵情報を受け取ったタグ添付部８で
は、受け取った鍵情報を検索鍵として処理管理テーブル
３を検索し、処理管理テーブル３において当該検索鍵に
対応付けられた情報（当該パケットに対し施す処理の種
類や、処理を施すのに必要な固有情報、処理を実行する
処理部５ａ〜５ｃの固有番号など）を取得し、取得した
情報を、当該パケットの先頭にタグとして添付し、タグ
を使用したパケットスイッチ部４に送出する。

【００３１】このタグが添付されたパケットを受け取っ
た、タグを使用したパケットスイッチ部４では、タグ内
容（当該パケットに対し施す処理の種類や、処理を施す
のに必要な固有情報、処理を実行する処理部５ａ〜５ｃ
の固有番号など）に基づき、タグが添付された当該パケ
ットを、例えば、処理部５ａ〜５ｃに転送する。

【００３２】当該パケットを受信した処理部５ａ〜５ｃ
では、添付されているタグと当該パケット内のヘッダ情
報、および、当該パケット内のユーザデータに基づい
て、当該パケットに対する処理を行なう。

【００３３】このようにして当該パケットを処理した処
理部５ａ〜５ｃは、その処理に伴い副作用的に発生した
変化を示す情報（副作用情報）を蓄積しておき、あるパ
ケットを処理した結果を、他のパケットの処理に反映す
る。

【００３４】さらに、処理部５ａ〜５ｃは、テーブル管
理部１０を介して、読み出し情報管理テーブル２および
処理管理テーブル３の内容を随時かつ任意に変更するこ
とができ、パケットの処理に伴い副作用的に発生した変
化を、読み出し情報管理テーブル２および処理管理テー
ブル３にも反映させる。

【００３５】例えば、処理部５ａ〜５ｃの一つ（処理部
５ａ）が、あるパケットを処理中であり、新たなパケッ
トの処理を受け付けることが不可能な場合、その処理部
５ａは、処理管理テーブル３の登録内容をテーブル管理
部１０を介して変更することで、以降、ネットワークノ
ード装置１００に到着する当該処理部５ａで処理される
べき新たなパケットを、別の処理部５ｂ，５ｃで処理さ
せるようにする。

【００３６】また、処理部５ａ〜５ｃは、パケットの処
理を終了した後、当該パケットにタグ添付部８で添付さ
れたタグを変更し、新たなタグを有するパケットとして
タグを使用したパケットスイッチ部４へ送り出す。

【００３７】当然ながら、一つの処理部５ａ〜５ｃは、
あるパケットの処理を終了した場合、再度、テーブル管
理部１０を介して、処理管理テーブル３を変更すること
で、再び、処理部５ａ〜５ｃ向けのパケットを受け取
り、処理を施すことができる。

【００３８】テーブル管理部１０は、ネットワークノー
ド装置１００に複数個実装された各処理部５ａ〜５ｃか
らの指示に基づき、各処理部５ａ〜５ｃの処理内容と読
み出し情報管理テーブル２および処理管理テーブル３の
登録内容の変更を行なうものであるが、さらに、ネット
ワークノード装置１００に実装したネットワークインタ
フェースカード１を介さずに、ネットワークノード装置
１００の外部から、処理部５ａ〜５ｃの処理内容と読み
出し情報管理テーブル２および処理管理テーブル３の登
録内容を変更することもできる。

【００３９】このようにして、処理部５ａ〜５ｃで処理
され新たなタグが添付されたパケットは、タグに示され
た転送先情報に基づき、タグを使用したパケットスイッ
チ部４により、複数搭載された処理部５ａ〜５ｃのいず
れかに、もしくは、複数搭載されたネットワークインタ
フェースカード１ａ〜１ｄのいずれかに転送される。

【００４０】尚、処理部５ａ〜５ｃの処理結果によって
は、新たに複数のパケットが生成される場合と、処理部
５ａ〜５ｃがパケットを出力しない場合がある。

【００４１】処理部５ａ〜５ｃからタグを使用したパケ
ットスイッチ部４を介して、ネットワークインタフェー
スカード１に到着したタグ情報を添付されたパケット
は、タグ削除部９により、タグを削除され、回線接続部
６を介してネットワークへ送出される。

【００４２】この際、削除対象のタグの情報によって
は、タグが削除されたパケットを、再度、パケット情報
読み出し部７へ入力することにより、ネットワークイン
タフェースカード１ａ〜１ｄにおいて、再び、当該パケ
ットに新たなタグを添付し、再び処理部５ａ〜５ｃで処
理を施すことができる。

【００４３】これにより、ある特定のパケットを、ネッ
トワークノード装置１００内で循環させることが可能に
なり、複数回にわたり、処理部５ａ〜５ｃで、当該パケ
ットに処理を施すことが可能となり、当該パケットへの
複雑な処理をネットワークノード装置１００内で施すこ
とができる。

【００４４】図２は、本発明に係わるネットワークノー
ド装置の第２の構成例を示すブロック図である。

【００４５】本例のネットワークノード装置１００ａ
は、ネットワークインタフェースカード１１ａ〜１１ｄ
内に、図１で示したネットワークノード装置１００では
ネットワークインタフェースカード１ａ〜１ｄ外に設け
ていた読み出し情報管理テーブル２ａと処理管理テーブ
ル３ａを搭載した構成である。

【００４６】このように、図２に示す構成のネットワー
クノード装置１００ａでは、読みだし情報管理テーブル
２ａと、処理管理テーブル３ａは、各ネットワークイン
タフェースカード１１ａ〜１１ｄ毎に搭載され、各カー
ド固有に情報を保持することにより、図１で示した構成
のネットワークノード装置１００に比べて、より複雑な
処理が可能になる。

【００４７】図３は、本発明に係わるネットワークノー
ド装置の第３の構成例を示すブロック図であり、図４
は、図３における読み出し位置情報管理テーブルの構成
例を示す説明図、図５は、図３における処理情報管理テ
ーブルの構成例を示す説明図である。

【００４８】本図３に示すネットワークノード装置１０
０ｂは、図２におけるネットワークノード装置１００ａ
をイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（商標登録））（Ｉ
ＥＥＥ８０３．Ｘ）の使用に適応させた構成となってい
ます。

【００４９】図３において、１２ａ〜１２ｂはネットワ
ークインタフェースカード（図中、「ネットワークＩＦ
カード」と記載）であり、２７はタグを使用したパケッ
トスイッチ、２８ａ〜２８ｃ，２９ａ〜２９ｃ，３０ａ
〜３０ｃ，３１ａ〜３１ｃのそれぞれは処理部としての
第三〜五層処理プロセッサおよびユーザアプリケーショ
ン処理プロセッサ、３２はテーブル管理部としてのシス
テム管理モジュールであり、３３はネットワークノード
装置１００ｂを使用してサービスを提供する目的ネット
ワークとしてのサービスネットワークであり、３４はネ
ットワークノード装置１００ｂを制御するために使用す
る制御ネットワークである。

【００５０】ネットワークインタフェースカード１２ａ
〜１２ｄには、イーサネットインタフェース回路１３
と、固定位置情報読み出し回路１４、読み出し位置情報
管理テーブル１５、可変位置読み出し回路１６、処理情
報管理テーブル１７、タグ情報生成回路１８、テーブル
検索待ち合わせ回路１９、タグ添付回路２０、バックプ
レーンインタフェース回路２１、タグ削除回路２２、再
処理選択回路２３、セレクタ２４、テーブルメンテナン
ス回路２５、テーブルメンテナンス用のバックプレーン
インタフェース回路２６が設けられている。

【００５１】このような構成のネットワークノード装置
１００ｂにおいては、まず、サービスネットワーク３３
から到着した電気もしくは光によるイーサネットデータ
フレーム（イーサネットはＯＳＩ参照モデルの第２層で
あり、パケットの代わりにフレークともいう）が、イー
サネットインタフェース回路１３により、エラー検証等
の処理が施された後、電気的な論理信号に変換される。

【００５２】固定位置情報読み出し回路１４では、論理
回路を使用して、イーサネットインタフェース回路１３
からのイーサネットデータフレームから、論理回路の設
計時に指定された位置に格納された情報として、イーサ
ーネットデータフレームのペイロードに格納されるデー
タの種類を示す第三層のプロトコル情報と、第三層がＩ
Ｐ（インターネットプロトコル）の場合に、ＩＰのデー
タフレームのペイロードに格納されるプロトコルの種類
を示す第四層のプロトコル情報を読み出し、読み出し位
置情報管理テーブル１５を検索する。

【００５３】この読み出し位置情報管理テーブル１５の
検索では、固定位置情報読み出し回路１４で抽出した情
報を鍵情報として、次に可変位置情報読み出し回路１６
を使用して抽出する情報のイーサネットデータフレーム
中での位置が検索され出力される。

【００５４】図４に示すように、読み出し位置情報管理
テーブル１５の検索においては、検索鍵として、固定位
置情報の第三層のプロトコルの種類と第四層のプロトコ
ルの種類とを使用し、それに対する出力として、可変位
置情報読み出し回路１６を使用してイーサネットデータ
フレーム内から情報を読み出す場合に必要となる当該イ
ーサネットデータフレーム中の読み出し開始位置と読み
出す長さをビット単位で出力する。

【００５５】例えば、図４に示す読み出し位置情報管理
テーブル１５における最初の行では、第三層がＩＰで、
第四層がＴＣＰとなっており、この場合、読み出す情報
の位置として、「位置１」に２０８ビット目から３２ビ
ット（ＩＰの送出元アドレス）、「位置２」に２４０ビ
ット目から３２ビット（ＩＰの宛先アドレス）、「位置
３」に２８８ビット目から１６ビット（ＴＣＰの相手先
ポート番号）を出力する内容となっている。

【００５６】図３における可変位置情報読み出し回路１
６は、図４に示す読み出し位置情報管理テーブル１５の
検索出力結果を基に、イーサネットフレームから情報を
抽出し、処理情報管理テーブル１７を検索する鍵情報を
作成する。

【００５７】この処理情報管理テーブル１７の検索で
は、可変位置情報読み出し回路１６で作成された検索鍵
情報を元に、タグ情報生成回路１８で作成するイーサネ
ットデータフレームに添付するタグの内容情報が出力さ
れる。

【００５８】図５に示す処理情報管理テーブル１７で
は、鍵情報を入力として、テーブル中に、この鍵情報に
一致する読み出し情報が存在する場合、タグ情報とし
て、当該イーサネットフレームに処理を施すプロセッ
サ、例えば、図３における第三〜五層処理プロセッサ２
８ａ〜２８ｃ，２９ａ〜２９ｃ，３０ａ〜３０ｃ、ユー
ザアプリケーション処理プロセッサ３１ａ〜３１ｃの固
有番号と、施す処理の種類、および、処理終了後の転送
先が出力される。

【００５９】この処理情報管理テーブル１７におけるタ
グ情報としてのプロセッサ固有番号を、第三〜五層処理
プロセッサ２８ａ〜２８ｃ，２９ａ〜２９ｃ，３０ａ〜
３０ｃ、およびユーザアプリケーション処理プロセッサ
３１ａ〜３１ｃのそれぞれの負荷状態に応じて変更する
ことで、他のプロセッサに処理を分散することができ
る。

【００６０】例えば、第三〜五層処理プロセッサ２８ａ
〜２８ｃ，２９ａ〜２９ｃ，３０ａ〜３０ｃ、およびユ
ーザアプリケーション処理プロセッサ３１ａ〜３１ｃの
それぞれの負荷状態は、当該処理に伴い副作用的に変化
し、この負荷状態の変化に従って、図５に示す処理情報
管理テーブル１７におけるタグ情報としてのプロセッサ
固有番号を変更する。

【００６１】同様に、第三〜五層処理プロセッサ２８ａ
〜２８ｃ，２９ａ〜２９ｃ，３０ａ〜３０ｃ、およびユ
ーザアプリケーション処理プロセッサ３１ａ〜３１ｃの
それぞれの処理に伴う副作用的変化に従って、図５に示
す処理情報管理テーブル１７におけるタグ情報としての
「処理の種類」を変更する。

【００６２】また、第三〜五層処理プロセッサ２８ａ〜
２８ｃ，２９ａ〜２９ｃ，３０ａ〜３０ｃ、および、ユ
ーザアプリケーション処理プロセッサ３１ａ〜３１ｃの
それぞれの処理に伴う副作用的変化に従って、図５に示
す処理情報管理テーブル１７におけるタグ情報としての
「転送先インタフェース」を変更することも可能であ
る。

【００６３】この場合、さらに、バックプレーンインタ
フェース回路２１を介して、同一イーサネットデータフ
レームを再度、ネットワークノード装置１００ｂ内の固
定位置情報読み出し回路１４に入力することで繰り返し
処理を行なうことができる。

【００６４】タグ情報生成回路１８では、処理情報管理
テーブル１７の検索結果の出力情報を基に、バックプレ
ーンインタフェース回路２１による当該イーサネットデ
ータフレームの転送先の選定に必要なタグを生成する。

【００６５】テーブル検索待ち合わせ回路１９は、処理
情報管理テーブル１７での検索処理とタグ情報生成回路
１８でのタグ生成処理が終了するまで、一時的に当該イ
ーサネットデータフレームを蓄積し、当該イーサネット
データフレームに対する処理の時間的な待ち合わせを行
なう。

【００６６】タグ添付回路２０では、テーブル検索待ち
合わせ回路１９からの当該イーサネットデータフレーム
の先頭に、タグ情報生成回路１８で生成されたタグを添
付し、バックプレーンインタフェース回路２１へ送り出
す。

【００６７】バックプレーンインタフェース回路２１
は、タグ添付回路２０から送られてきたイーサネットデ
ータフレームを、当該イーサネットデータフレームの先
頭に付与されたタグの内容に基づき、当該イーサネット
データフレームの転送先を判断して転送する。

【００６８】例えば、タグの内容が、図５に示した処理
情報管理テーブル１７におけるタグ情報の「プロセッサ
ＩＤ」および「転送先インタフェース」としての「１
２」および「５」となっていれば、当該タグを先頭に添
付されたイーサネットデータフレームをタグを使用した
パケットスイッチバックプレーン２７に送出する。

【００６９】また、タグの内容が、図５の処理情報管理
テーブル１７検索結果により「転送先インタフェース」
としてネットワークインタフェースカード１２ａ〜１２
ｄが指定されたものであれば、当該タグを先頭に添付さ
れたイーサネットデータフレームを、タグ削除回路２２
と再処理選択回路２３にバックプレーンインタフェース
回路２１を介して送出する。

【００７０】タグ削除回路２２では、タグが添付された
イーサネットデータフレームのタグを削除することで、
イーサネットインタフェース回路１３、もしくは、固定
位置情報読み出し回路１４で取り扱うイーサネットデー
タフレームとする。

【００７１】再処理選択回路２３は、バックプレーンイ
ンタフェース回路２１より受け取った、タグが添付され
たイーサネットデータフレームのタグ情報に基づき、セ
レクタ２４を制御して、タグ削除回路２２でタグが削除
されたイーサネットデータフレームの転送先を変える。

【００７２】例えば、セレクタ２４からイーサネットイ
ンタフェース回路１３に渡されたイーサネットフレーム
は、サービスネットワーク３３へ送出され、また、セレ
クタ２４から固定位置情報読み出し回路１４に渡された
イーサネットデータフレームは、再び、ネットワークノ
ード装置装置１００ｂ内で処理される。

【００７３】第三層処理プロセッサ２８ａ〜２８ｃは、
ＩＰ、ＡＲＰ（Address ResolutionProtocol：ＴＣＰ／
ＩＰネットワークにおいて、ＩＰアドレスからイーサネ
ットの物理アドレス(ＭＡＣアドレス)を求めるのに使わ
れるプロトコル）、ＩＸＰ（Internetwork Packet eXch
ange Protocol：Ｎｏｖｅｌｌ社のＮｅｔｗａｒｅが使
用するプロトコル）といったネットワークのＯＳＩ参照
モデルの第三層に相当するプロトコルの処理を行なうも
のであり、例えば、パケット転送やアドレスの変更等を
行なう。

【００７４】第四層処理プロセッサ２９ａ〜２９ｃは、
ＵＤＰ（User Datagram Protocol）、ＴＣＰ、ＩＣＭＰ
（Internet Control Message Protocol：ＩＰのエラー
メッセージや制御メッセージを転送するプロトコルであ
り、ＴＣＰ／ＩＰで接続されたコンピュータやネットワ
ーク機器間で、互いの状態を確認するために用いられ、
ネットワーク診断プログラムｐｉｎｇが使う）といっ
た、ネットワークのＯＳＩ参照モデルの第四層に相当す
るプロトコルの処理を行なうものであり、例えば、ポー
ト別の転送先の振り分けやポート番号の変更等を行な
う。

【００７５】第五層処理プロセッサ３０ａ〜３０ｃは、
ＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）等のアプリ
ケーションレベルのプロトコル処理を行なうものであ
り、例えば、ＨＴＴＰの代理転送やペイロードデータに
搭載されたプログラムコードの抽出処理等を行なう。

【００７６】ユーザアプリケーション処理プロセッサ３
１ａ〜３１ｃは、ネットワークもしくはユーザの要求に
応じて、アプリケーションプログラムを実行する。

【００７７】システム管理モジュール３２は、ネットワ
ークノード装置全体の管理と、第三層処理プロセッサ２
８ａ〜２８ｃ、第四層処理プロセッサ２９ａ〜２９ｃ、
第五層処理プロセッサ３０ａ〜３０ｃ、および、ユーザ
アプリケーション処理プロセッサ３１ａ〜３１ｃそれぞ
れからの要求に応じて、テーブルメンテナンス回路２５
を介して、ネットワークインタフェースカード１２ａ〜
１２ｄ内の読み出し位置情報管理テーブル１５と処理情
報管理テーブル１７のそれぞれのテーブル変更を行な
う。

【００７８】第三層処理プロセッサ２８ａ〜２８ｃと第
四層処理プロセッサ２９ａ〜２９ｃ、第五層処理プロセ
ッサ３０ａ〜３０ｃ、および、ユーザアプリケーション
処理プロセッサ３１ａ〜３１ｃのそれぞれは、システム
管理モジュール３２を介することなく、タグを使用した
パケットスイッチバックプレーン２７と、ネットワーク
インタフェースカード１２ａ〜１２ｄ中のバックプレー
ンインタフェース回路２６およびテーブルメンテナンス
回路２５を介して、読み出し位置情報管理テーブル１５
と処理情報管理テーブル１７のそれぞれのテーブル変更
を行なう。

【００７９】図６は、図１から図３のいずれかにおける
ネットワークノード装置のハードウェア構成例を示すブ
ロック図である。

【００８０】図６において、６１はＣＲＴ（Cathode Ra
y Tube）やＬＣＤ(Liquid CrystalDisplay)等からなる
表示装置、６２はキーボードやマウス等からなる入力装
置、６３はＨＤＤ（Hard Disk Drive）等からなる外部
記憶装置、６４はＣＰＵ（Central Processing Unit）
６４ａや主メモリ６４ｂおよび入出力インタフェース６
４ｃ等を具備してコンピュータ処理を行なう情報処理装
置、６５は本発明に係わるプログラムやデータを記録し
たＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）も
しくはＤＶＤ（Digital Video Disc/Digital Versatile
Disc）等からなる光ディスク、６６は光ディスク６５
に記録されたプログラムおよびデータを読み出すための
駆動装置、６７はＬＡＮ（Local Area Network）カード
やモデム等からなる通信装置である。

【００８１】光ディスク６５に格納されたプログラムお
よびデータを情報処理装置６４により駆動装置６６を介
して外部記憶装置６３内にインストールした後、外部記
憶装置６３から主メモリ６４ｂに読み込みＣＰＵ６４ａ
で処理することにより、情報処理装置６４内に図１から
図３のいずれかに示すネットワークノード装置（１０
０，１００ａ，１００ｂ）の各機能が構成される。

【００８２】図７は、図１におけるネットワークノード
装置による本発明に係わるパケット処理方法の動作手順
例を示すフローチャートである。

【００８３】図１に示す構成のネットワークノード装置
１００は、回線接続部６により、ネットワーク２００か
らパケットを受信すると（ステップ７０１）、まず、パ
ケット情報読み出し部７により、読み出し情報管理テー
ブル２を参照して、当該パケットの種別に応じて予め固
定的に定められた位置情報を読み出す（ステップ７０
２）。

【００８４】例えば、受信したパケットが、ＴＣＰを上
位の通信プロトコルとするＩＰパケットであれば、２０
８ビット目から３２ビットまでの固定位置にはＩＰの送
出元アドレスが、また、２４０ビット目から３２ビット
までの固定位置にはＩＰの宛先アドレスが、そして、２
８８ビット目から１６ビットまでの固定位置にはＴＣＰ
の相手先ポート番号が格納されており、図４に示すよう
に、読み出し情報管理テーブル２においては、このよう
なＩＰとＴＣＰの組合せや、ＩＰとＵＤＰの組合せ等に
対応付けて、それぞれの固定的に定められている位置情
報が登録されており、この読み出し情報管理テーブル２
を参照して、パケット情報読み出し部７は、当該パケッ
トの種別に応じた位置情報を読み出すことができる。

【００８５】パケット情報読み出し部７は、さらに、こ
のようにして読み出した位置情報に基づき、再度、受信
パケットにおける当該位置にある情報、例えば、ＩＰの
送出元アドレスやＩＰの宛先アドレス、ＴＣＰの相手先
ポート番号等を読み出す（ステップ７０３）。

【００８６】このようにしてパケット情報読み出し部７
が読み出した情報を検索鍵として、次に、タグ添付部８
により、処理管理テーブル３を検索して、当該情報を有
する受信パケットに対してどのような処理を施すかを示
す情報を読み出す（ステップ７０４）。すなわち、処理
管理テーブル３には、図５に示すように、読み出し情報
管理テーブル２で示される位置の受信パケットにおける
情報（ＩＰの送出元アドレス、ＩＰの宛先アドレス、Ｔ
ＣＰの相手先ポート番号等）に対応付けて、当該パケッ
トに対する処理を行なう処理部を特定する「プロセッサ
ＩＤ」や、その処理の種類（ＩＣＭＰ等）、および、当
該パケットの転送先等からなるタグ情報が登録されてお
り、タグ添付部８は、当該タグ情報を読み出す。

【００８７】タグ添付部８は、読み出したタグ情報を当
該パケットの先頭に付与し（ステップ７０５）、そし
て、このタグ情報に基づき、タグを使用したパケットス
イッチ部４により、当該パケットを、当該処理部に渡す
（ステップ７０６）。

【００８８】パケットを渡された処理部５ａ〜５ｃで
は、当該パケットに対する所定の処理を行ない（ステッ
プ７０７）、テーブル管理部１０では、その処理部５ａ
〜５ｃでの処理結果と、その処理により副作用的に発生
した処理部５ａ〜５ｃの負荷状態の変化等を、読み出し
情報管理テーブル２や処理管理テーブル３の登録内容に
反映させる（ステップ７０８）。

【００８９】このようにして、各処理部５ａ〜５ｃの処
理結果に基づき、読み出し情報管理テーブル２の内容を
変更することにより、ネットワークノード装置１００内
で処理可能なパケットの種類を動的に変更することがで
きる。

【００９０】また、各処理部５ａ〜５ｃの処理後の負荷
状態の変化に対応して、動的に、処理管理テーブル３の
内容を変更することができ、次のパケットの処理を、最
も処理負荷の少ない処理部に振分けること等が可能とな
る。

【００９１】尚、読み出し情報管理テーブル２、およ
び、処理管理テーブル３のそれぞれの内容の変更は、各
処理部５ａ〜５ｃの処理結果に基づくだけでなく、外部
からの制御にも応じて動的に変更することでも良く、こ
の場合、ネットワークノード装置１００の処理を、その
外部から直接的に制御することができる。

【００９２】以上、図１〜図７を用いて説明したよう
に、本例のネットワークノード装置，１００ａ，１００
ｂとそのパケット制御方法では、ネットワーク２００に
接続された複数の計算機（コンピュータ）間のデータ通
信に使用されるパケットの処理を、ネットワークノード
装置１００，１００ａ，１００ｂ内の複数の処理部（５
ａ〜５ｃ，２８〜３１）に対し動的に分散化すると共
に、各処理部（５ａ〜５ｃ，２８〜３１）が能動的に分
散規則を変更することで、高速かつ複雑なパケット処理
を実現することができる。

【００９３】これにより、通信に使用されるパケットに
対して、その種類、搭載しているユーザデータに応じ
て、複雑な処理を施すことが可能となり、かつ、高速の
ネットワークに接続可能となる。

【００９４】尚、本発明は、図１〜図７を用いて説明し
た例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲において種々変更可能である。例えば、本例では、
図３〜図５において、パケット構成の一つとしてＬＡＮ
等で用いられるイーサネットを例に説明したが、ＰＰＰ
（Point to Point Protocol）など、他のデータリンク
層におけるプロトコルであっても適用することができ
る。

【００９５】また、本例では、ネットワークノード装置
の具体的な機能に関して特に説明していないが、ルータ
やパケット交換機等が具体的な製品として該当する。

【００９６】また、図３に示す例のネットワークノード
装置１００ｂは、ハードウェアによる回路構成としてい
るが、これらの各回路をソフトウェアにより構成するこ
とでも良い。

【００９７】また、本例では、ネットワークノード装置
のハードウェア構成として図６のコンピュータ構成例を
示したが、キーボードや光ディスクの駆動装置の無いコ
ンピュータ構成としても良い。また、本例では、光ディ
スクを記録媒体として用いているが、ＦＤ（Flexible D
isk）等を記録媒体として用いることでも良い。また、
コンピュータに本発明に係わる処理手順を実行させ、ネ
ットワークノード装置の各機能を実現するためのプログ
ラムのインストールに関しても、通信装置を介してネッ
トワーク経由でプログラムをダウンロードしてインスト
ールすることでも良い。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、多種のパケットに対応
した処理ができ、かつ、複数設けられた処理手段のそれ
ぞれの処理負荷状態の変化に応じて自律的かつ動的に分
散処理の分散度を変更することができ、多様で複雑なパ
ケット処理を高速実行することが可能となり、高速なネ
ットワークとの接続が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるネットワークノード装置の第１
の構成例を示すブロック図である。

【図２】本発明に係わるネットワークノード装置の第２
の構成例を示すブロック図である。

【図３】本発明に係わるネットワークノード装置の第３
の構成例を示すブロック図である。

【図４】図３における読み出し位置情報管理テーブルの
構成例を示す説明図である。

【図５】図３における処理情報管理テーブルの構成例を
示す説明図である。

【図６】図１から図３のいずれかにおけるネットワーク
ノード装置のハードウェア構成例を示すブロック図であ
る。

【図７】図１におけるネットワークノード装置による本
発明に係わるパケット処理方法の動作手順例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ，１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｂ：ネット
ワークインタフェースカード（「ネットワークＩＦカー
ド」）、２，２ａ：読み出し情報管理テーブル、３，３
ａ：処理管理テーブル、４：タグを使用したパケットス
イッチ、５ａ〜５ｃ：処理部、６：回線接続部、７：パ
ケット情報読み出し部、８：タグ添付部、９：タグ削除
部９、１０：テーブル管理部、１３：イーサネットイン
タフェース回路、１４：固定位置情報読み出し回路、１
５：読み出し位置情報管理テーブル、１６：可変位置読
み出し回路、１７：処理情報管理テーブル、１８：タグ
情報生成回路、１９：テーブル検索待ち合わせ回路、２
０：タグ添付回路、２１：バックプレーンインタフェー
ス回路、２２：タグ削除回路、２３：再処理選択回路、
２４：セレクタ、２５：テーブルメンテナンス回路、２
６：バックプレーンインタフェース回路、２７：タグを
使用したパケットスイッチ、２８ａ〜２８ｃ：第三層処
理プロセッサ、２９ａ〜２９ｃ：第四層処理プロセッ
サ、３０ａ〜３０ｃ：第五層処理プロセッサ、３１ａ〜
３１ｃ：ユーザアプリケーション処理プロセッサ、３
２：システム管理モジュール、３３：サービスネットワ
ーク、３４：制御ネットワーク、６１：表示装置、６
２：入力装置、６３：外部記憶装置、６４：情報処理装
置、６４ａ：ＣＰＵ、６４ｂ：主メモリ、６４ｃ：入出
力インタフェース、６５：光ディスク、６６：駆動装
置、６７：通信装置、１００，１００ａ，１００ｂ：ネ
ットワークノード装置、２００：ネットワーク。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パケット通信を行なうネットワークの構
   成要素であり、受信したパケットのヘッダ情報に基づき
   当該パケットの転送を含む処理を行なうネットワークノ
   ード装置であって、上記パケットの転送を含む処理をそ
   れぞれ行なう複数の処理手段と、受信したパケットの種
   別を判別し、該受信したパケットから、判別した該パケ
   ットの種別に対応して予め定められた位置にある情報を
   抽出する情報読み出し手段と、該情報読み出し手段で抽
   出する対象の各情報に対応付けて、当該パケットに対す
   る処理内容を示す付帯情報を処理管理テーブルとして登
   録する手段と、上記情報読み出し手段で抽出した情報に
   対応する付帯情報を、上記処理管理テーブルを検索して
   抽出し、抽出した付帯情報で示される処理内容に対応す
   る上記処理手段に上記パケットを渡すパケット配信手段
   とを有することを特徴とするネットワークノード装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のネットワークノード装
   置であって、上記パケット配信手段から渡された上記パ
   ケットに対する上記処理手段の処理結果と該処理に伴う
   処理手段の負荷状態の変化の少なくともいずれか一方
   を、上記処理管理テーブルの登録内容に反映するテーブ
   ル管理手段を有することを特徴とするネットワークノー
   ド装置。
3. 【請求項３】 請求項１，もしくは、請求項２のいずれ
   かに記載のネットワークノード装置であって、上記処理
   管理テーブルの登録内容を、外部インタフェースを介し
   て変更する手段を有することを特徴とするネットワーク
   ノード装置。
4. 【請求項４】 パケット通信を行なうネットワークの構
   成要素であり、受信したパケットのヘッダ情報に基づき
   当該パケットの転送を含む処理を行なうネットワークノ
   ード装置であって、上記パケットの転送を含む処理をそ
   れぞれ行なう複数の処理手段と、上記パケットの種別と
   当該種別のパケットにおける読み取り対象位置情報とを
   対応付けて登録する読み出し情報管理テーブルと、受信
   したパケットの種別を判別し、該判別したパケットの種
   別に基づき上記読み出し情報管理テーブルを検索して当
   該受信パケットの種別に対応付けられた当該受信パケッ
   トの位置を判別し、当該受信パケットの当該位置にある
   情報を抽出する情報読み出し手段と、該情報読み出し手
   段で抽出する対象の各情報に対応付けて、当該パケット
   に対する処理内容を示す付帯情報を登録する処理管理テ
   ーブルと、上記情報読み出し手段で抽出した情報に対応
   する付帯情報を、上記処理管理テーブルを検索して抽出
   し、抽出した付帯情報で示される処理内容に対応する上
   記処理手段に上記パケットを渡すパケット配信手段とを
   有し、複数の種別のパケットに応じた処理を行なうこと
   を特徴とするネットワークノード装置。
5. 【請求項５】 パケット通信を行なうネットワークの構
   成要素であり、受信したパケットのヘッダ情報に基づき
   当該パケットの転送を含む処理を行なうネットワークノ
   ード装置であって、上記パケットの転送を含む処理をそ
   れぞれ行なう複数の処理手段と、上記パケットの種別と
   当該種別のパケットにおける読み取り対象位置情報とを
   対応付けて登録する読み出し情報管理テーブルと、受信
   したパケットの種別を判別し、該判別したパケットの種
   別に基づき上記読み出し情報管理テーブルを検索して当
   該受信パケットの種別に対応付けられた当該受信パケッ
   トの位置を判別し、当該受信パケットの当該位置にある
   情報を抽出する情報読み出し手段と、該情報読み出し手
   段で抽出する対象の各情報に対応付けて、当該パケット
   に対する処理内容を示す付帯情報を登録する処理管理テ
   ーブルと、上記情報読み出し手段で抽出した情報に対応
   する付帯情報を、上記処理管理テーブルを検索して抽出
   し、抽出した付帯情報で示される処理内容に対応する上
   記処理手段に上記パケットを渡すパケット配信手段と、
   該パケット配信手段から渡された上記パケットに対する
   上記処理手段の処理結果と該処理に伴う処理手段の負荷
   状態の変化の少なくともいずれか一方を、上記読み出し
   情報管理テーブルと上記処理管理テーブルの少なくとも
   いずれか一方の登録内容に反映するテーブル管理手段と
   を有することを特徴とするネットワークノード装置。
6. 【請求項６】 請求項４、もしくは、請求項５のいずれ
   かに記載のネットワークノード装置であって、上記処理
   管理テーブルおよび上記処理管理テーブルの少なくとも
   いずれか一方の登録内容を、外部インタフェースを介し
   て変更する手段を有することを特徴とするネットワーク
   ノード装置。
7. 【請求項７】 コンピュータを、請求項１から請求項６
   のいずれかに記載のネットワークノード装置における各
   手段として機能させるためのプログラム。
8. 【請求項８】 パケット通信を行なうネットワークの構
   成要素であり、受信したパケットのヘッダ情報に基づき
   当該パケットの転送を含む処理を行なう処理手段を複数
   具備したネットワークノード装置のパケット制御方法で
   あって、上記パケットの種別と当該種別のパケットにお
   ける読み取り対象位置情報とを対応付けて情報管理テー
   ブルとして予め登録する第１のステップと、受信したパ
   ケットの種別を判別し、該判別したパケットの種別に基
   づき上記読み出し情報管理テーブルを検索して当該受信
   パケットの種別に対応付けられた当該受信パケットの位
   置を判別し、当該受信パケットの当該位置にある情報を
   抽出する第２のステップと、該第２のステップで抽出す
   る対象の各情報に対応付けて、当該パケットに対する処
   理内容を示す付帯情報を処理管理テーブルとして予め登
   録する第３のステップと、上記第２のステップで抽出し
   た情報に対応する付帯情報を、上記処理管理テーブルを
   検索して抽出し、抽出した付帯情報で示される処理内容
   に対応する上記処理手段に上記パケットを渡す第４のス
   テップと、該第４のステップで渡された上記パケットに
   対する上記処理手段の処理結果と該処理に伴う処理手段
   の負荷状態の変化の少なくともいずれか一方を、上記読
   み出し情報管理テーブルと上記処理管理テーブルの少な
   くともいずれか一方の登録内容に反映する第５のステッ
   プとを有することを特徴とするネットワークノード装置
   のパケット制御方法。