JP2002374288A - ルータにおける予備経路高速切替え方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ルータの経路の信頼性向上のために，現用経路
に対して予備経路を設けている場合の、現用経路から予
備経路に切替える場合の、通信中断時間を低減する。 【解決手段】出力側のネットワークが障害の場合に一度
出力先ネットワークが決定されて当該障害ネットワーク
に中継されたＩＰパケットに対して、再度経路検索処理
を行い予備経路を選択させるようにして、ＩＰパケット
を転送することに特徴がある。また経路情報は、ＩＰの
ルーティング情報やＭＰＬＳのラベルによるルーティン
グ情報であり、現用経路に対する予備経路がスタティッ
クまたはダイナミックに設定されてあることを前提とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はルータの宛先経路に
現用経路と予備経路が存在する場合の経路切替え方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ルータがバックボーンネットワークに利
用されるために、近年はＩＰパケットの中継において、
ＩＰパケットを受信しながらＩＰパケットのヘッダ部分
を取り出し、ルーティングテーブルの検索や宛先ネット
ワークの決定を行い、ＩＰパケットを転送するといった
一連の処理がハードウェア化され、中継性能の向上が図
られているが、ネットワーク障害時には経路制御プロト
コルというソフトウェア処理で経路の更新が行われてい
るため、通信の不通時間は短くならない。そのために、
ＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network）のＡＰＳ
（Automatic Protection Switching）のように回線の冗
長構成を行い、５０ミリ秒以内に現用回線と予備回線を
切替え、上記の経路制御プロトコルには障害と見えない
ようにする方法が考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した回線の冗長構
成では、冗長構成区間を多く設けなければネットワーク
全体としての信頼性は向上できず、また冗長構成区間を
多く設けると運用コストが膨大なものになってくる。ま
た、ネットワーク間のある区間が障害になっても迂回路
が存在するようにネットワークを構成した場合において
も、迂回路にＩＰパケットが流れるようになるには、ル
ータ同士の経路制御プロトコルによる経路情報の更新後
となるために時間がかかる。

【０００４】そのために、ルータ内のルーティングテー
ブルである宛先に対して複数の経路を予め設定しておく
か、またはある宛先に対して経路制御プロトコルにより
複数の経路が存在するような場合に、その複数の経路の
候補から現用経路とその他を予備経路として切替える方
法が考えらる。

【０００５】近年のルータ装置は、情報処理学会誌２０
００年１２月号（４１巻１２号）の「高速・高信頼ＩＰ
バックボーンを実現するギガビットルータ」や同誌２０
０１年１月号（４２巻１号）の「ＩＰインフラストラク
チャを提供する高速ルータ」で示されるハードウェア構
成のように、ハードウェアの経路検索部が複数存在する
ことにより、経路検索処理の並列処理は行われるが、経
路計算自体はルータ内で１つの部分が行う構成が多いた
め、ある出力側のネットワークが障害となった場合に、
ハードウェアの経路検索部がすべて予備経路を選択する
ようにするまでには、障害通知のやりとりや予備経路の
選択指示のような通知のやりとりの後になるので、障害
になったネットワークが宛先ネットワークなっているよ
うな経路情報が多く存在する場合などは、これらの障害
通知も多くなり時間がかかることが予想される。

【０００６】本発明の目的は、出力側のネットワークが
障害になった時から、入力側の経路検索処理部が予備経
路に切替えるまでの時間にも、当該障害のネットワーク
へ向かうＩＰパケットを予備経路へと転送する手段を提
供することにより、ＩＰパケットの中継の中断時間を短
縮することにより、予備経路への高速切替えを実現する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、出力側のネッ
トワークが障害の場合に一度出力先ネットワークが決定
されて当該障害ネットワークに中継されたＩＰパケット
に対して、再度経路検索処理を行い予備経路を選択させ
るようにして、ＩＰパケットを転送することに特徴があ
る。また経路情報は、レイヤ３であるＩＰのルーティン
グ情報でも、レイヤ２とレイヤ３の間に位置するＭＰＬ
Ｓ（Multi−protocol Label Switching）のラベルによ
るルーティング情報でも、現用経路に対する予備経路が
スタティックまたはダイナミックに設定されてあること
を前提とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
から図４を参照して説明する。

【０００９】図１は本発明に関わるネットワークの構成
例とルータの構成例および経路切替えのイメージを示す
図である。ＩＰパケットを中継するルータ１００Ａは、
経路制御プロトコルにより経路情報を収集しルーティン
グテーブルの作成および更新を行うルーティング管理部
１０１と、ルーティング管理部１０１から配布されたル
ーティングテーブルの内容によりＩＰパケットの中継処
理を行う複数のルーティング処理部１０２（１０２Ａか
ら１０２Ｃ）がクロスバースイッチ１０３を介して接続
される構成をとり、入力側のルーティング処理部１０２
でレイヤ３までの処理をして出力側となるルーティング
処理部１０２を決定し、出力側のルーティング処理部１
０２でレイヤ２以下の処理をするという機能分担をして
いるものとする。ルーティング処理部１０２Ａにはネッ
トワーク１０４Ａが接続され、以下同様にルーティング
処理部１０２Ｂにはネットワーク１０４Ｂが、ルーティ
ング処理部１０３Ｃにはネットワーク１０４Ｃが接続さ
れている。また、ルータ１００Ｂはルータ１００Ａと同
様な構成であり、ネットワーク１０４Ｂ、１０４Ｃ，１
０４Ｄと接続されている。

【００１０】ネットワーク１０４Ａからネットワーク１
０４Ｄへの通信経路が通常は経路１０５Ａを選択してい
る場合に、経路１０６Ｂのような予備経路が存在してい
たとすると、経路１０５Ａの途中でネットワーク障害１
０６を検出すると、通常はルーティング処理部１０２Ａ
がネットワーク１０４Ｃを宛先ネットワークとするよう
にルーティング処理部１０２Ｃへ経路１０５Ｂのように
ＩＰパケットを中継する。この場合の出力側のルーティ
ング処理部１０２Ｂは通常はレイヤ２以下の処理をする
だけであるが、本発明では出力側のルーティング処理部
１０２Ｂがネットワーク障害１０６を検出すると再度レ
イヤ３の処理をして、クロスバースイッチ１０３側から
のＩＰパケットを経路１０５Ｃのように予備経路へ転送
し、その後適切なタイミングの後転送を停止し、入力側
のルーティング処理部１０２Ａが経路１０５Ｂのように
ＩＰパケットを中継するようにするものである。

【００１１】図２は本発明を適用するルータ１００（１
００Ａ、１００Ｂ）のハードウェアの構成例を示す図で
ある。ルータ１００は、ルーティング情報を収集しルー
ティングテーブルの作成および更新を行うルーティング
管理部１０１と、ルーティング管理部１０１から配布さ
れたルーティング情報により、ＩＰパケットのルーティ
ング処理を行う複数のルーティング処理部１０２（１０
２Ａ、１０２Ｂ、…、１０２Ｘ）と、ルーティング管理
部１０１と複数のルーティング処理部１０２を接続する
クロスバースイッチ１０３から構成される。ルーティン
グ管理部１０１は、ＣＰＵ２０７Ｍとメインメモリ２０
８Ｍから構成される。パケットバッファ２０５Ｍを持
ち、クロスバースイッチ１０３を介したパケットの送受
信を制御するパケット制御部２０４Ｍは、内部バス２１
０Ｍを介して、ＣＰＵ２０７Ｍに接続される。ルーティ
ング処理部１０２Ａは、ルーティング管理部１０１と同
様に、ＣＰＵ２０７Ａ、メインメモリ２０８Ａ、パケッ
ト制御部２０４Ａ、パケットバッファ２０５Ａ、内部バ
ス２１０Ａから構成される。さらに、ルーティングテー
ブル情報等を格納するテーブルメモリ２１１Ａとそのテ
ーブルを検索するテーブル検索部２０６Ａと、ネットワ
ークに接続するためのポート制御部２０９Ａがパケット
制御部２０４Ａに接続される。ポート制御部２０９Ａ
は、複数のポートを持つ場合もある。他のルーティング
処理部１０２Ｂ等も同様な構成である。

【００１２】図３はルータ１００（１００Ａ、１００
Ｂ）のパケット処理の例を示す図である。ポート制御部
２０９Ａから受信したパケットは、パケット制御部２０
４Ａにおいて、ポート受信処理３０１Ａを行い、パケッ
トバッファ２０５Ａへパケットを格納するパケット受信
３０２Ａを行うと同時に、ヘッダ解析３０３Ａを行い、
ルーティングテーブル３０７Ａおよびフィルタリングテ
ーブル３０８Ａのテーブル検索３０４Ａを行う。ルーテ
ィングテーブル３０７Ａは、宛先ネットワークとネクス
トホップアドレスと宛先のルーティング処理部のポート
を示す番号を１つの組とするエントリで構成である。フ
ィルタリングテーブル３０８Ａは、レイヤ２以上のヘッ
ダ部からマッチする条件を単独または、複数条件で示
し、それにマッチした場合の処理を１つ組とするエント
リから構成される。テーブル検索３０４Ａの結果によ
り、ハードウェアで処理できる場合は、転送パケット作
成３０５Ａを行い、フィルタリングテーブル３０８Ａに
示された処理に基づき、スイッチ送信処理３０６Ａを行
う。テーブル検索３０４Ａの結果により、ルーティング
テーブル３０７Ａで宛先が登録されていなかったり、ル
ータ自宛のパケットである場合は、ソフト処理３０９Ａ
を行う。

【００１３】ルーティング処理部Ｂ宛のパケットである
場合は、スイッチ送信処理３０６Ａから、クロスバース
イッチ１０３を介して、スイッチ受信処理３０６ＢへＩ
Ｐパケットが送信される。パケットバッファ２０５Ｂへ
パケットを格納するパケット受信３０２Ｂを行うと同時
に、ヘッダ解析３０３Ｂを行い、レイヤ２ヘッダテーブ
ル３１０Ｂおよびフィルタリングテーブル３０７Ｂのテ
ーブル検索３０４Ｂを行う。レイヤ２テーブル３１０Ｂ
は、ネクストホップアドレスとルーティング処理部Ｂ
１０２Ｂのポート制御部に接続される回線でのレイヤ２
のヘッダ情報を１つの組とするエントリから構成され
る。レイヤ２ヘッダ情報とは、例えば、回線がイーサネ
ット（登録商標）の場合は、ＭＡＣ（Media Access Con
trol）アドレスであり、回線がＡＴＭの場合にはＶＰＩ
／ＶＣＩ（Virtual Path Identifier／Virtual Channel
Identifier）である。フィルタリングテーブル３０８
Ｂは、フィルタリングテーブル３０８Ａと同様な構成で
ある。テーブル検索３０４Ｂの結果により、転送パケッ
ト作成３０５Ｂを行い、フィルタリングテーブル３０８
Ｂに示された処理に基づき、ポート送信処理３０１Ｂを
行う。

【００１４】ルータ自宛のパケットである場合は、スイ
ッチ送信処理３０６Ａから、クロスバースイッチ１０３
を介して、ルーティング管理部１０１のスイッチ受信処
理３０６Ｍへパケットが送信され、パケット受信３０２
Ｍをして、パケットバッファ２０５Ｍにパケットが格納
される。フレーム／プロトコル振り分け処理３１１が格
納されたパケットの解析を行い、経路制御用のパケット
である場合は、経路制御部３１３へパケットを渡す。ま
た、例えばＳＮＭＰ（Simple Network Management Prot
ocol）のパケットである場合は、ＳＮＭＰエージェント
部３１２へパケットを渡す。ルーティング管理部１０１
が持つルーティングテーブル３０７Ｍは、上記の経路制
御用のパケットのやりとりを他のルータと行うことによ
り作成または更新され、ルーティング処理部１０２はそ
のコピーを持つ。

【００１５】図４はルータ１００（１００Ａ、１００
Ｂ）の出力側ルーティング処理部（本例では１０２Ｂ）
でのクロスバースイッチからのＩＰパケット転送処理の
例を示す図である。図３との違いは、スイッチ受信処理
３０６Ｂの後、ネットワークが障害１０６であるかどう
かをポート毎に監視する障害監視処理４０１Ｂを追加
し、ネットワーク障害でないと判断した場合は図３で示
したパケット受信３０２Ｂ以降の処理を行う。障害監視
処理４０１Ｂがネットワーク障害だと判断した場合は、
ルーティングテーブル３０７Ａの中で例えば現用経路は
エントリ３７１、予備経路はエントリ３７２のように設
定されているとすると、エントリ内に経路の状態を示す
フィールド３７３を追加して、その状態を現用経路はダ
ウン状態を示すように設定し（図４ではＤｎ）、予備経
路はアップ状態を示すように設定しておく（図４ではＵ
ｐ）。その後ネットワーク障害が発生しているポート宛
のＩＰパケットについては図３で示したポート受信処理
３０１Ａ以降の処理を行う。この場合はテーブル検索３
０４Ａにより、経路の状態がダウン状態の現用経路３７
１は選択されず、経路状態３７３がアップ状態の予備経
路３７２が選択される。なお、ポート受信処理３０１Ａ
はネットワーク障害ではないポートからのＩＰパケット
の受信処理は行っている。

【００１６】次に本発明の第二の実施例の形態を図５を
参照して説明する。第二の実施例の形態では、出力側の
ルーティング処理部が受信したＩＰパケットを予備経路
に転送するのと停止する契機と予備経路切替の契機の提
供方法について説明する。

【００１７】図５はルータ１００（１００Ａ、１００
Ｂ）のルーティングテーブル３０７への経路の設定方法
と、ネットワーク障害を検出してからの障害の通知方法
と、予備経路への切替え処理の例を示す図である。ルー
ティング管理部１０１のソフトウェアは、ルーティング
管理部１０１内のプログラムのスケジューリングやルー
タ１００内部全体の装置としてのリソース管理等を行う
カーネル／装置管理５０１と、その上で実行されるプロ
グラムである経路制御プロトコル５０２やユーザからル
ータへの構成定義を設定するためのユーザインタフェー
ス／構成定義５０３等から構成される。ルーティング処
理部１０２のソフトウェアは、ルーティング処理部１０
２内のプログラムのスケジューリングやリソース管理、
ソフトウェアによるＩＰパケットの送受信を管理する共
通処理部５０４と、その上で実行されるプログラムであ
るプロトコル中継部５０５や回線対応に処理を行うポー
ト部５０６等から構成される。

【００１８】ルータ１００において、運用が開始される
と経路制御プロトコル５０２により、ルーティングテー
ブル３０７Ｍにエントリが生成されそのコピーが各ルー
ティング処理部１０２に処理経路５０７１のように配布
される。エントリのコピー機能は、カーネル／装置管理
５０１が行ってもよいし、図５のようにクロスバースイ
ッチ１０３にブロードキャストやマルチキャストの機能
がある場合はそれを利用してもよい。一例として現用経
路としてエントリ３７１が設定されていたとすると、ユ
ーザインタフェース／構成定義５０３からその予備経路
として処理経路５０７２のようにしてエントリ３７２を
設定する。その時の経路状態３７３は、エントリ３７１
はアップ状態、エントリ３７２はアップ状態となってい
る。経路選択はエントリ３７１の方がエントリ３７２よ
りも優先して選択されるようにする。

【００１９】ポート部５０６は、回線制御５０６１とポ
ート管理５０６２等から構成され、回線制御５０６１が
ネットワーク障害を検出するとポート管理５０６２に処
理経路５０７３のように障害通知を行い、ポート管理５
０６２はテーブル検索部５０７４により、処理経路５０
７４のようにエントリ３７１の経路状態３７３をダウン
状態にし、経路選択はエントリ３７２が選択されるよう
に、つまり予備経路が選択されるようにする。この時点
で、図４に示したような処理が行われるため、クロスバ
ースイッチ１０３からのＩＰパケットがネットワーク障
害ではない予備経路の方へ転送されるようになる。その
後、ポート管理５０６２は経路制御プロトコル５０２へ
処理経路５０７５のように障害通知を行い、ルーティン
グ処理部Ｂを除いた他のルーティング処理部１０２へ処
理経路５０７６のように障害通知を行い、現用経路のエ
ントリ３７１および予備経路のエントリ３７２の経路状
態３７３を共にダウン状態にすることにより、予備経路
への切替えを一旦停止する。これらの処理の完了通知を
処理経路５０７７のようにポート管理５０６２が受け取
ると、ポート管理５０６２はテーブル検索部５０７４に
より、処理経路５０７４のように予備経路のエントリ３
７２の経路状態３７３をダウン状態にし、予備経路の方
へのＩＰパケットの転送も停止する。ポート管理５０６
２は、この時点から、ルータ内でＩＰパケットの追い越
しが発生しない程度の期間をおき、処理経路５０７５の
ように予備経路の経路状態をアップ状態にするための通
知を行い、処理経路５０７６のようにすべてのルーティ
ング処理部１０２へ通知する。この時点で、入力側とな
るルーティング処理部１０２でＩＰパケットが予備経路
に送信されるようになる。

【００２０】以上の説明により、本発明の予備経路高速
切替え方法により、通信の中断時間を低減した経路の切
替えを行うことができる。だたし、これはルーティング
処理部内のポート制御部２０９からネットワークに接続
されている部分の障害またはその先のネットワークの障
害の時には有効であるが、ルーティング処理部内のパケ
ット制御部２０４やテーブル検索部２０６等の共通処理
的なものを行っている部分の障害には対応できない。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ルータ内でルーティン
グ処理部が１つまたは複数の回線毎に用意されている場
合に、ネットワーク障害を検出したあるルーティング処
理部がまず予備経路にＩＰパケットを転送し、その後他
のすべてのルーティング処理部が予備経路にＩＰパケッ
トを中継することにより、通信の中断時間を低減して経
路の切替えを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ネットワーク構成例および予備経路高速切替え
方法を示す図。

【図２】ルータのハードウェア構成例を示す図。

【図３】ルータのパケット処理の例を示す図。

【図４】クロスバースイッチからのＩＰパケット転送処
理の例を示す図。

【図５】予備経路設定および経路切替え処理の例を示す
図。

【符号の説明】

１００…ルータ、１０１…ルーティング管理部、１０２
…ルーティング処理部、３０７…ルーティングテーブ
ル、３７１…現用経路のエントリ、３７２…予備経路の
エントリ、３７３…経路状態、５０７４、５０７５…障
害通知。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＰパケットを中継するルータ装置にお
   いて、経路制御プロトコルにより経路情報を収集しルー
   ティングテーブルの作成および更新を行うルーティング
   管理部と、上記ルーティング管理部から配布された上記
   ルーティングテーブルの内容によりＩＰパケットの中継
   処理を行う複数のルーティング処理部がクロスバースイ
   ッチを介して接続される構成をとり、入力側のルーティ
   ング処理部でレイヤ３までの処理をして出力側となるル
   ーティング処理部を決定し、出力側のルーティング処理
   部でレイヤ２以下の処理をするという機能分担をしてい
   る場合に、出力側のルーティング処理部の出力先のネッ
   トワークが障害の場合に別のネットワークに中継するた
   めに上記ルーティングテーブルに予備経路が設定されて
   いる場合に、上記障害を検出した出力側のルーティング
   処理部が上記ルーティング管理部に障害の通知を行い、
   すべての上記入力側のルーティング処理部に障害の通知
   をして予備経路を選択させるまでは、上記障害を検出し
   た出力側のルーティング処理部が上記クロスバースイッ
   チ側から受信したＩＰパケットを予備経路に転送するこ
   とを特徴とする予備経路高速切換え方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の予備経路高速切替え方
   式における上記障害を検出した出力側のルーティング処
   理部が上記クロスバースイッチ側から受信したＩＰパケ
   ットを予備経路に転送する方法であって、出力側のルー
   ティング処理部においても出力側のネットワークが障害
   の場合は再度レイヤ３の処理を行い、上記予備経路を選
   択させてＩＰパケットの中継処理を行うことを特徴とす
   る予備経路高速切替え方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の予備経路高速切換え方
   法において、上記ルーティング処理部はネットワークに
   接続するための回線対応部を複数持ち、宛先となる出力
   側のルーティング処理部の回線対応部と予備経路の回線
   対応部が同じルーティング処理部の場合、障害を検出し
   た回線対応部を持つ上記ルーティング処理部は、上記ク
   ロスバースイッチ側から受信したＩＰパケットに加え、
   障害を検出した回線対応部を除く回線対応部からのＩＰ
   パケットも予備経路に転送することを特徴とする予備経
   路高速切替え方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の予備経路高速切替え方
   法における上記障害を検出した出力側のルーティング処
   理部が上記クロスバースイッチ側から受信したＩＰパケ
   ットを予備経路に転送するのを停止する契機と予備経路
   切替えの契機の提供方法であって、上記障害を検出した
   出力側のルーティング処理部が上記ルーティング管理部
   に障害の通知を行い、上記ルーティング管理部がすべて
   の上記ルーティング処理部に障害の通知をして予備経路
   を選択させ、入力側のルーティング処理部からＩＰパケ
   ットを予備経路に送信する準備ができてから送信はまだ
   停止しておき、上記障害を検出した出力側のルーティン
   グ処理部の予備経路への転送を停止させ、ルータ内でＩ
   Ｐパケットの追い越しが発生しない程度の期間をおき、
   上記入力側のルーティング処理部からＩＰパケットを予
   備経路に送信を開始することを特徴とする予備経路高速
   切替え方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の予備経路高速切替え方
   法における上記出力側のルーティング処理部の出力先の
   ネットワークの障害を検出してから予備経路にＩＰパケ
   ットを転送する契機の提供方法であって、上記ネットワ
   ークの障害がある定められた短い期間内に回復する場合
   には、上記予備経路にＩＰパケットを転送しないことを
   特徴とする予備経路高速切替え方法。