JP2003032291A

JP2003032291A - パケット振分装置およびパケット振分プログラム

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Publication number: JP2003032291A
Application number: JP2001218640A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Okamoto; 継男岡本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-31
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: US7379468B2; US20080130671A1; JP3591492B2; US20030016666A1

Abstract

(57)【要約】【課題】リンクが特定のユーザあるいは特定のトラヒ
ックに対して優先的に割り当てられる状況で、そのリン
クが空いたような場合にこれを有効に活用できるケット
振分装置およびパケット振分プログラムを得ること。【解決手段】第１〜第Ｎの入力インタフェース回路２
０３₁〜２０３_Nを介して入力されるパケットは転送先検
索部２０５によって転送先ポートと転送可能ポートを取
得し、第１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nの
うちの転送可能ポートの使用量をチェックして、無負荷
等の所定の負荷よりも軽くなっている転送可能ポートに
対応するものにそのパケットを振り分ける。このような
ポートが存在しない場合には、本来の転送先ポートにパ
ケットを振り分ける。これにより、利用されていないポ
ートを利用し、リンクの有効活用が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパケットの振り分け
られる経路を決めるためのパケット振分装置およびパケ
ット振分プログラムに係わり、特に通信リンクの有効活
用を可能にするパケット振分装置およびパケット振分プ
ログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】インターネット等のネットワークでは、
送信先が送り出したパケットはパケット転送装置を順次
経由していくことで、目的とする受信先に到達する。パ
ケット転送装置は、一般にはルータ、スイッチあるいは
ハブと呼ばれているものである。パケットの送られる経
路を選択する手法は、ルーティングと呼ばれている。

【０００３】パケット転送装置は、ネットワーク内の各
ノードが定期的に交換する情報や、必要とするホップ
数、転送時間、ルートの途中の障害の有無等の情報を参
照して、個々のノードが最短パスあるいは最小コストと
なるようなルートを１つ選択するようになっている。

【０００４】図１１は、あるネットワークサービス提供
者のネットワークとこれに接続された第１〜第４のネッ
トワークを一例として示したものである。ネットワーク
サービス提供者のネットワーク１００には、第１〜第４
のネットワーク１０１〜１０４が接続されているものと
する。ここで第１および第３のネットワーク１０１、１
０３は第１のルータ１１１に、また第２および第４のネ
ットワーク１０２、１４は第２のルータ１１２に接続さ
れている。第１のルータ１１１と第２のルータ１１２
は、リンク１１４によって直接接続可能であり、リンク
１１５、１１６を用いて第３のルータ１１３を経由して
接続されることも可能である。

【０００５】今、第１のネットワーク１０１と第２のネ
ットワーク１０２がネットワークサービス提供者のネッ
トワーク１００を通じて接続されるものとする。ホップ
数を基準にしてルーティングが決定されたとすると、第
１のルータ１１１と第２のルータ１１２を直接結ぶリン
ク１１４を利用したルートが設定されることになる。

【０００６】このように第１のネットワーク１０１と第
２のネットワーク１０２の間のルーティングを行うと、
その後に、ノードの故障等のネットワークの障害が発生
したり、ネットワークの構成が変化したり、あるいはネ
ットワークの運用者が自ら設定を変更する作業を行わな
い限り、ルーティングが変更されることはない。したが
って、仮に第１および第２のネットワーク１０１、１０
２のユーザＡが、リンク１１４を専有する契約をネット
ワーク１００のネットワークサービス提供者と行ってい
たとすると、他のユーザＢはこのリンク１１４を使用す
ることができない。ユーザＡがリンク１１４を１００％
にはるかに満たない負荷で使用している場合においても
同様である。

【０００７】すなわち、他のユーザＢが仮に第３のネッ
トワーク１０３と第４のネットワーク１０４の間に通信
リンク（以下、単にリンクという。）をひく計画を持っ
たとしても、この例では第１のルータ１１１と第３のル
ータ１１３を結ぶリンク１１５および第２のルータ１１
２と第３のルータ１１３を結ぶリンク１１６のみが設定
可能となる。したがって、リンク１１４が第１および第
２のネットワーク１０１、１０２によって利用されてい
ない場合であっても、これを使用することができない。
これではネットワークの効率的な運用ができない。

【０００８】以上説明したように、１つの経路のみをそ
れぞれのユーザが選択してこれに対してパケットの送出
を行う従来の手法は、ネットワーク全体の効率的な運用
を妨げることになる。また、図１１に示した例ではリン
ク１１４が１００％以下の負荷で運用される場合の問題
を指摘したが、特定のノードにトラヒックが集中すると
いった問題も発生する。

【０００９】そこで、ネットワーク全体で負荷分散を行
うといった考えが提案されるに至っている。特開平１１
−２３９１８１号公報に開示された提案では、ネットワ
ーク内で最大負荷を有するノードについてその負荷を軽
減させるために、複数の経路にトラヒックを分散させる
ようにしている。この提案では、ネットワークを利用す
るユーザまたはトラヒックはすべて公平であることを前
提としている。そして、不公平が生じる場合には複数の
リンクを計算された比で振り分けるようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この提案では複数のリ
ンクに対する振り分けの比率が固定されている。したが
って、あるリンクが特定のユーザあるいは特定のトラヒ
ックに対して専用的あるいは優先的に割り当てられてい
るような場合には、そのリンクがたまたま利用されない
ような状況が発生すると、ネットワークの有効利用とい
う観点から問題が発生する。

【００１１】そこで本発明の目的は、リンクが特定のユ
ーザあるいは特定のトラヒックに対して優先的に割り当
てられる状況で、そのリンクが空いたような場合にこれ
を有効に活用できるパケット振分装置およびパケット振
分プログラムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）パケットの入出力のために用意され、それぞ
れ異なったノードとリンクした複数のポートと、（ロ）
これらのポートから入力されたパケットに記された情報
を基にして、そのパケットが宛先に送られる際に優先的
に選択されるポートとしての転送先ポートと、リンクと
の関係で転送が可能なポートとしての転送可能ポートと
に関する情報を検索するポート情報検索手段と、（ハ）
前記した複数のポートから入力されたパケットをそれぞ
れのポートから送出するまでの間、一時的に格納するこ
れら複数のポートの送出側にそれぞれ用意されたパケッ
ト格納バッファと、（ニ）転送可能ポートの中でパケッ
トの送出について所定の負荷よりも軽くなっているポー
トが存在するか否かを対応するパケット格納バッファの
使用量から判別する転送可能ポート負荷状態判別手段
と、（ホ）この転送可能ポート負荷状態判別手段が転送
可能ポートの中でパケットの送出について所定の負荷よ
りも軽くなっているポートが存在することを判別したと
き、このポートにそのパケットを振り分けて送出するパ
ケット送出手段とをパケット振分装置に具備させる。

【００１３】すなわち請求項１記載の発明では、ポート
からパケットが入力されたときに、パケットに記された
情報から、そのパケットが宛先に送られる際に優先的に
選択されるポートとしての転送先ポートと、リンクとの
関係で転送が可能なポートとしての転送可能ポートとに
関する情報を検索するようにしている。そして、複数の
ポートの送出側にそれぞれ用意されたパケット格納バッ
ファの使用量をチェックして転送可能ポートの中でパケ
ットの送出について所定の負荷よりも軽くなっているポ
ートが存在する場合にはこのポートにそのパケットを振
り分けて送出することで、その時々のポートの負荷に対
応したパケットの送出制御を可能にし、リンクが空いた
ような場合にこれを有効に活用できるようにしている。

【００１４】請求項２記載の発明では、（イ）パケット
の入出力のために用意され、それぞれ異なったノードと
リンクした複数のポートと、（ロ）これらのポートから
入力されたパケットに記された情報を基にして、そのパ
ケットが宛先に送られる際に優先的に選択されるポート
としての転送先ポートと、リンクとの関係で転送が可能
なポートとしての転送可能ポートとに関する情報を検索
するポート情報検索手段と、（ハ）前記した複数のポー
トから入力されたパケットをそれぞれのポートから送出
するまでの間、一時的に格納するこれら複数のポートの
送出側にそれぞれ用意されたパケット格納バッファと、
（ニ）転送可能ポートの中でパケットの送出について所
定の負荷よりも軽くなっているポートが存在するか否か
を対応するパケット格納バッファの使用量から判別する
転送可能ポート負荷状態判別手段と、（ホ）この転送可
能ポート負荷状態判別手段が転送可能ポートの中でパケ
ットの送出について所定の負荷よりも軽くなっているポ
ートが存在することを判別したとき、このポートにその
パケットを振り分けて送出し、存在しないと判別したと
きには、転送先ポートにそのパケットを振り分けて送出
するパケット送出手段とをパケット振分装置に具備させ
る。

【００１５】すなわち請求項２記載の発明では、ポート
からパケットが入力されたときに、パケットに記された
情報から、そのパケットが宛先に送られる際に優先的に
選択されるポートとしての転送先ポートと、リンクとの
関係で転送が可能なポートとしての転送可能ポートとに
関する情報を検索するようにしている。そして、複数の
ポートの送出側にそれぞれ用意されたパケット格納バッ
ファの使用量をチェックして転送可能ポートの中でパケ
ットの送出について所定の負荷よりも軽くなっているポ
ートが存在する場合にはこのポートにそのパケットを振
り分けて送出することで、その時々のポートの負荷に対
応したパケットの送出制御を可能にし、リンクが空いた
ような場合にこれを有効に活用できるようにしている。
このような無負荷等の所定の負荷よりも軽くなっている
転送可能ポートが存在しない場合には、そのパケットに
優先的に選択されるポートとしての転送先ポートからパ
ケットが送出されることで、他のリンクの利用者に与え
る影響を少なくしている。

【００１６】請求項３記載の発明では、請求項１または
請求項２記載のパケット振分装置で、パケット送出手段
は、転送可能ポート負荷状態判別手段が転送可能ポート
の中でパケットの送出について所定の負荷よりも軽くな
っているポートが複数存在することを判別したとき、こ
れらの転送可能ポートの総数で割った確率でそれぞれの
転送可能ポートに送出するパケットを振り分ける振分手
段を具備することを特徴としている。

【００１７】すなわち請求項３記載の発明では、無負荷
等の所定の負荷よりも軽くなっている転送可能ポートが
複数存在する場合には、そのたびにパケットをこれらの
ポートに振り分けることにしており、その振り分けの確
率（比率）を転送可能ポートの総数で割った確率として
いる。所定の負荷よりも軽くなっているポートが時間的
に変動する場合には、パケット送出のそれぞれの時点に
合った確率で分配するようにしてもよい。

【００１８】請求項４記載の発明では、請求項１または
請求項２記載のパケット振分装置で、（イ）パケット送
出手段は、転送可能ポート負荷状態判別手段が転送可能
ポートの中でパケットの送出について所定の負荷よりも
軽くなっているポートが複数存在することを判別したと
き、これらの転送可能ポートの負荷を許容する割合を基
にしてそれぞれの転送可能ポートにパケットを振り分け
る率を演算する演算手段と、（ロ）この演算手段の演算
結果に応じてそれぞれの転送可能ポートに送出するパケ
ットを振り分ける振分手段とを具備することを特徴とし
ている。

【００１９】すなわち請求項４記載の発明では、無負荷
等の所定の負荷よりも軽くなっている転送可能ポートが
複数存在する場合には、そのたびにパケットをこれらの
ポートに振り分けることにしており、その振り分けの確
率（比率）を、転送可能ポートの負荷を許容する割合を
基にして演算手段で演算することにしている。無負荷等
の所定の負荷よりも軽くなっている転送可能ポートが時
間的に変動する場合には、パケット送出のそれぞれの時
点に演算するようにしてもよい。

【００２０】請求項５記載の発明では、請求項１または
請求項２記載のパケット振分装置で、パケット格納バッ
ファは、低優先バッファと、これよりも優先的に読み出
される高優先バッファを備えていることを特徴としてい
る。

【００２１】すなわち請求項５記載の発明では、パケッ
ト格納バッファを、低優先バッファと、これよりも優先
的に読み出される高優先バッファとの２種類とし、たと
えば低優先バッファに振り分けるようにすることで、こ
れに対応するポートを優先的に使用するユーザへの影響
を少なくすることができる。

【００２２】請求項６記載の発明のパケット振分プログ
ラムは、コンピュータに、（イ）パケットの入出力のた
めに用意され、それぞれ異なったノードとリンクした複
数のポートのいずれかから入力されたパケットに記され
た情報から、そのパケットが宛先に送られる際に優先的
に選択されるポートとしての転送先ポートと、リンクと
の関係で転送が可能なポートとしての転送可能ポートと
に関する情報を検索するポート情報検索手順と、（ロ）
このポート情報検索手順で情報を検索したときに前記し
た複数のポートから入力されたパケットをそれぞれのポ
ートから送出するまでの間、一時的に格納するこれら複
数のポートの送出側にそれぞれ用意されたパケット格納
バッファの使用量をチェックして、転送可能ポートの中
でパケットの送出について所定の負荷よりも軽くなって
いるポートが存在するか否かを判別する転送可能ポート
負荷状態判別手順と、（ハ）この転送可能ポート負荷状
態判別手順で転送可能ポートの中でパケットの送出につ
いて所定の負荷よりも軽くなっているポートが存在する
ことを判別したとき、このポートにそのパケットを振り
分けて送出するパケット送出手順とを実行させるように
している。

【００２３】すなわち請求項６記載の発明では、請求項
１記載の発明とほぼ同様の制御をプログラムを実行する
ことで可能にしている。

【００２４】

【発明の実施の形態】

【００２５】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００２６】図１は本発明の一実施例におけるパケット
振分装置としての第１のルータの構成を表わしたもので
ある。第１のルータ１１１は、図示しない第１〜第Ｎの
ノードに対応して接続される第１〜第ＮのポートＰ₁〜
Ｐ_Nを備えている。第１〜第ＮのポートＰ₁〜Ｐ_Nは、そ
れぞれ対応して設けられた第１〜第Ｎの出力インタフェ
ース回路（ＩＦ）２０２₁〜２０２_Nおよび第１〜第Ｎの
入力インタフェース回路（ＩＦ）２０３₁〜２０３_Nと接
続されている。第１〜第Ｎの入力インタフェース回路２
０３₁〜２０３_Nは、これらに共通の入力バッファ２０４
に接続されている。入力インタフェース回路２０３₁〜
２０３_Nは、第１〜第ＮのポートＰ₁〜Ｐ_Nのうちの対応
するものから入力される電気信号や光信号等の物理的な
信号を、ＩＰ（Internet Protocol）パケットデータや
フレームデータ等（以下、単にパケットデータと称す
る。）の論理的な信号に変換して入力バッファ２０４に
転送するための回路である。

【００２７】入力バッファ２０４は、転送先のポートを
決定する間、パケットデータを一時的に格納するための
回路である。入力バッファ２０４は転送先検索部２０５
および振分回路２０６と接続されている。転送先検索部
２０５は、パケットに含まれるフィールドからユーザ識
別情報および転送先ポートを検索して、入力バッファ２
０４に対して転送指示を行う回路である。転送先検索部
２０５には、ユーザ識別テーブル２０７と転送先ポート
テーブル２０８が接続されている。ここでユーザ識別テ
ーブル２０７は、パケットに含まれるフィールドからユ
ーザを一意に識別可能なユーザ識別子を得るためのテー
ブルである。また、転送先ポートテーブル２０８は、ユ
ーザ識別情報と宛先アドレスに対応する転送先ポートお
よび、ポートが利用されていないときに転送可能である
ポートとしての転送可能ポートを保持しているテーブル
である。

【００２８】振分回路２０６は、転送先ポートが決定し
た後のパケットデータと転送先ポート番号を入力バッフ
ァ２０４から受け取るようになっている。振分回路２０
６の出力側には、第１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁
〜２０９_Nと、これらに対応して設けられた第１〜第Ｎ
の使用量検索部２１１₁〜２１１_Nと、これら第１〜第Ｎ
の使用量検索部２１１₁〜２１１_Nの出力側に共通して接
続された負荷検出設定テーブル２１２とが設けられてい
る。第１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nに格
納されたパケットは、第１〜第Ｎの出力インタフェース
回路２０２₁〜２０２_Nのうちの対応するものに出力され
るようになっている。

【００２９】第１〜第Ｎの使用量検索部２１１₁〜２１
１_Nは、第１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_N
のそれぞれについての使用量（パケットデータ量）を読
み取って、その値が負荷検出設定テーブル２１２に設定
されている値を越えているかどうかの情報を振分回路２
０６に通知するようになっている。第１〜第Ｎの出力イ
ンタフェース回路２０２₁〜２０２_Nは、パケットデータ
等の論理的な信号を、電気信号や光信号等の物理的な信
号に変換して出力するようになっている。

【００３０】図２は、図１に示したユーザ識別テーブル
の設定内容の一例を示したものである。ユーザ識別テー
ブル２０７は前記したようにユーザを一意に識別可能な
ユーザ識別子を得るためのものである。ユーザを識別す
るために使用する情報は、可能であればパケットデータ
のどのフィールドを利用してもよい。ここでは、インタ
ーネットのホスト間で通信をするときに利用されるプロ
トコルとしてのＴＣＰ（transmission control protoco
l）での１コネクションを識別するために必要な送信元
アドレスと、送信元ポート番号、宛先アドレス、宛先ポ
ート番号を例に挙げている。ユーザ識別テーブル２０７
中に「ａｎｙ」とあるのは、そのフィールドがどのよう
な値でもユーザ識別子が特定されることを意味する。し
たがって、この例のユーザ識別テーブル２０７の場合に
は送信元アドレスのみによってユーザ識別子が特定され
ることになる。

【００３１】図３は、全ユーザの転送先ポートテーブル
の内容を示したものである。この転送先ポートテーブル
２０８は図１に示した転送先検索部２０５がユーザ識別
子と宛先アドレスを基にして、転送先ポートと転送可能
ポートを得るための情報を保持するようになっている。
ユーザ識別子は、図２で説明したユーザ識別テーブル２
０７から得ることができる。宛先アドレスは、転送パケ
ットデータの最終到達ノードを示す情報である。インタ
ーネット関連技術の標準化団体であるＩＥＴＦ（Intern
et Engineering Task Force）が取りまとめているＲＦ
Ｃ（request forcomments）７９１に規定されたインタ
ーネットプロトコルの場合には、これは「DESTINATION
ADDRESS」フィールドに相当している。

【００３２】図３に示した転送先ポートテーブル２０８
における「転送先ポート」の欄には、従来と同様にイン
ターネットで利用されているルーティングプロトコルで
決定された１つの経路が示されている。本実施例とは異
なる従来のルータでは、この「転送先ポート」の欄に示
された情報のみに従って、パケットの転送を行ってい
る。本実施例の転送先ポートテーブル２０８には、この
「転送先ポート」の欄の他に、「第１の転送可能ポー
ト」〜「第ｔの転送可能ポート」の欄が設けられてい
る。これらの「転送可能ポート」は、優先的に使用する
ことができるトラヒックがそれらのポートを使用してい
るときには転送に使用することはできない。しかしなが
ら、これらのトラヒックが使用していない場合には転送
に使用可能である。転送先ポートテーブル２０８はこの
ような使用可能なポートについてもリストアップしてい
ることになる。

【００３３】図４は、図３に示した転送先ポートテーブ
ルからユーザ識別子「ＵＩＤ−１」の箇所を抜き出して
示したものである。図３に示すように「宛先アドレス」
が「１０．１．ｘ．ｘ」の場合には、ユーザ識別子が
「ＵＩＤ−１」として識別される。「宛先アドレス」が
「１０．１．ｘ．ｘ」のパケットは、図４に示すように
ポート「Ｐ₂」を通常の転送先のポートとして使用する
ことができる。また、ポート「Ｐ₁」が使用されていな
いときには、このポート「Ｐ₁」にも転送可能である旨
の設定が行われている。この図の転送先ポートテーブル
２０８で「ｘ」は任意の数値を表わしている。したがっ
て、たとえば「１０．２．ｘ．ｘ」は、アドレス「１
０．２．」から始まるすべてのアドレスが対応すること
を示している。

【００３４】一方、図５は図１に示した負荷検出設定テ
ーブルの構成の一例を示したものである。負荷検出設定
テーブル２１２には、第１〜第Ｎの出力バッファ部２０
９₁〜２０９_Nのそれぞれについて使用量の閾値が設定さ
れている。図５に示した例では、たとえば第１の出力バ
ッファ部２０９₁について閾値は「１００」となってい
る。

【００３５】以上のような構成のパケット振分装置とし
ての第１のルータ１１１の動作を次に説明する。なお、
本実施例でも図１１に示したと同一のネットワークの構
成をとっているものとする。ここで、第２および第３の
ルータ１１２、１１３は第１のルータ１１１と基本的に
同一の構成となっているものとする。

【００３６】図１１に示すように、第１のルータ１１１
の前記した第１のポートＰ₁はリンク１１４と接続さ
れ、第２のポートＰ₂はリンク１１５と接続されている
ものとする。また第３のポートＰ₃はリンク２２１と接
続され、第４のポートＰ₄はリンク２２２と接続されて
いるものとする。第１のネットワーク１０１と第２のネ
ットワーク１０２に属するユーザのユーザ識別子を「Ｕ
ＩＤ−２」とし、第３および第４のネットワーク１０
３、１０４に属するユーザのユーザ識別子を「ＵＩＤ−
１」とする。

【００３７】この場合に、第１のネットワーク１０１の
ユーザは図３に示すように「１０．１１」から始まるア
ドレスを持ち、第２のネットワーク１０２のユーザは
「１０．１０」から始まるアドレスを持つものとする。
また、第３のネットワーク１０３のユーザは「１０．
２」から始まるアドレスを持ち、第４のネットワーク１
０４のユーザは「１０．１」から始まるアドレスを持つ
ものとする。

【００３８】図３における宛先アドレス「１０．１．
ｘ．ｘ」についての設定を見ると、第１のルータ１１１
は、通常の場合にユーザ識別子「ＵＩＤ−１」を使用し
て第２のポートＰ₂に転送することができる。また、第
１のポートＰ₁がユーザ識別子「ＵＩＤ−２」のユーザ
によって使用されていないときにはユーザ識別子「ＵＩ
Ｄ−１」のユーザも第１のポートＰ₁を使用することが
できることを示している。ユーザ識別子「ＵＩＤ−１」
のユーザと識別されるのは、「１０．２」から始まるア
ドレスを持つユーザであり、図２のユーザ識別テーブル
２０７の２行目に設定例が示されている。

【００３９】一例として、図１１における第３のネット
ワーク１０３のユーザが第１のルータ１１１にパケット
を転送した場合を例に挙げてその動作を具体的に説明す
る。第３のネットワーク１０３のユーザが第４のネット
ワーク１０４のユーザにパケットを転送したものとす
る。第３のネットワーク１０３のユーザのアドレスは
「１０．２」から始まるものとしている。したがって、
送信元アドレスはたとえば「１０．２．１００．１０
０」という値となる。宛先は第４のネットワーク１０４
のユーザであるので、これはたとえば「１０．１．５
０．５０」という値となる。

【００４０】第３のネットワーク１０３から送信された
パケットは、第１のルータ１１１の第４のポートＰ₄に
到着する。第４のポートＰ₄に到着したデータは、第４
の入力インタフェース回路２０３₄において、物理的な
信号から論理的なパケットデータからなる信号に変換さ
れる。変換後のデータは入力バッファ２０４に転送され
る。入力バッファ２０４は、転送先検索部２０５が必要
とするパケットデータのフィールドをこの転送先検索部
２０５に渡す。この例では送信元アドレスを「１０．
２．１００．１００」とし、宛先アドレスを「１０．
１．５０．５０」とした情報部分を転送先検索部２０５
に渡すことになる。入力バッファ２０４は転送先検索部
２０５の検索処理が終了するまでパケットデータを保持
して待つことになる。

【００４１】転送先検索部２０５は、入力バッファ２０
４から通知された送信アドレス、送信元ポート番号、宛
先アドレスおよび宛先ポート番号に一致する設定を検索
する。送信元ポート番号と宛先ポート番号についての検
索は、図２のユーザ識別テーブル２０７に示すようにど
のような値でも一致するような設定となっている。そこ
でこの検索動作の説明は不要であり、省略する。送信元
アドレスは「１０．２．１００．１００」なので、図２
に示したユーザ識別テーブル２０７の２行目の設定に一
致する。そこでユーザ識別子「ＵＩＤ−１」のユーザと
識別される。

【００４２】次に、このユーザ識別子「ＵＩＤ−１」と
宛先アドレスを「１０．１．５０．５０」に一致する設
定を図１および図４に示した転送先ポートテーブル２０
８から検索する。この検索の結果、宛先アドレスが「１
０．１．ｘ．ｘ」と設定してある図４に示した転送先ポ
ートテーブル２０８の１行目の内容に一致する。したが
って、転送先ポートは第２のポートＰ₂であり、転送可
能ポートは第１のポートＰ₁となる。転送先検索部２０
５はこのようにして最後に得られた情報を入力バッファ
２０４に渡すことになる。パケットデータを保持して待
機していた入力バッファ２０４は、このパケットデータ
と検索結果による転送先ポートとしての第２のポートＰ
₂および転送可能ポートとしての第１のポートＰ₁を示す
情報を振分回路２０６に転送する。

【００４３】図６は、図１に示した振分回路の処理の流
れを表わしたものである。図１に示した第１のルータ１
１１は図示しないがＣＰＵ（中央処理装置）を備えてお
り、同じく図示しないＲＯＭ（リード・オンリ・メモ
リ）等の記録媒体に格納されたプログラムを実行するこ
とで振分回路２０６等の所定の制御を行うようになって
いる。

【００４４】振分回路２０６は、まず入力バッファ２０
４からパケットデータと転送先ポートおよび第１〜第ｔ
の転送可能ポートに関する情報を受信する（ステップＳ
２４１）。上記した例ではパケットデータと検索結果に
よる転送先ポートとしての第２のポートＰ₂および転送
可能ポートとしての第１のポートＰ₁を示す情報を振分
回路２０６が受信することになる。

【００４５】次に、振分回路２０６は第１〜第ｔの転送
可能ポートの中で、第１〜第Ｎの使用量検索部２１１₁
〜２１１_Nから通知される各ポートの負荷の有無情報が
「負荷無し」になっているポートを選択のためにサーチ
する（ステップＳ２４２）。次のステップＳ２４３で
は、転送先ポートが「負荷無し」となっているかどうか
を判別する。「負荷無し」となっている場合には、ステ
ップＳ２４１で受信した転送先ポートを転送先として決
定する（ステップＳ２４４）。そして、この決定した転
送先ポートに接続されている出力バッファ部２０９（第
１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nのいずれ
か）にパケットデータを転送して（ステップＳ２４
５）、処理を終了させる（エンド）。

【００４６】これに対して、ステップＳ２４３で転送先
ポートが「負荷無し」となっていなかった場合には
（Ｎ）、転送可能ポートの中で「負荷無し」とされたポ
ートがあるかどうかを判別する（ステップＳ２４６）。
転送可能ポートがすべて負荷がある場合には（Ｎ）、優
先的に割り当てられたポートとしての転送先ポートに負
荷があってもこれが転送先として決定される（ステップ
Ｓ２４４）。そして、ステップＳ２４５に進んでその転
送先ポートに接続されている出力バッファ部２０９にパ
ケットデータを転送することになる。

【００４７】以上と異なり、転送先ポート自体は「負荷
無し」ではなく、かつ「負荷無し」とされた転送可能ポ
ートが存在する場合には（ステップＳ２４６：Ｙ）、こ
れら転送可能なポートとして選択された転送可能ポート
の総数でそれぞれ割った確率で、これらの転送可能ポー
トが選択される（ステップＳ２４７）。このステップＳ
２４７の処理が行われた場合には、ステップＳ２４５に
進み、該当のバッファにパケットデータを転送すること
になる。

【００４８】この実施例では図４に示すように、対象と
なる転送可能ポートが第１のポートＰ₁のみである。し
たがって、ステップＳ２４６では第１のポートＰ₁のみ
に接続されたバッファにパケットデータが転送されるこ
とになる。これに対して転送可能ポートがたとえばｍ個
であったような場合には、ステップＳ２４７で毎回、１
／ｍずつの確率でこれらの転送可能ポートのうちの１つ
が選択されることになる。たとえば、「負荷無し」とさ
れた転送可能ポートが２つ存在した場合には、毎回、１
／２ずつの確率でこれらが選択されることになる。

【００４９】発明の第１の変形例

【００５０】図７は本発明の第１の変形例における第１
のルータの構成を表わしたものである。先の実施例の図
１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説
明を適宜省略する。この変形例の第１のルータ１１１Ａ
では、第１〜第Ｎの使用量検索部２１１₁〜２１１_Nの代
わりに、第１〜第Ｎの使用量検査部３０１₁〜３０１_Nを
配置している。この変形例の第１のルータ１１１Ａで
は、先の実施例で負荷検出設定テーブル２１２の設定値
とバッファ量の比較だけだったのに対して、加えて、関
数を使用して負荷の割合も振り分け回路２０６への通知
も行うようにしている。

【００５１】ところで、今、第１〜第Ｎの使用量検査部
３０１₁〜３０１_Nにおける第１〜第Ｎの出力バッファ部
２０９₁〜２０９_Nのうちの対応するバッファメモリに保
持されているバッファ量を“ｘ”とする。また、このバ
ッファ量“ｘ”によって変化する関数を関数ｆ（ｘ）と
する。関数ｆ（ｘ）は第１〜第Ｎの出力バッファ部２０
９₁〜２０９_Nの負荷の割合を表わすことになる。先の実
施例では図１に示した負荷検出設定テーブル２１２に設
定した値を越えるか否かの判別で転送可能ポートを決定
して、それぞれ同じ割合で転送可能ポートが選択される
ので、負荷の割合によりポートを選択する割合を変える
ことはできない。

【００５２】負荷を表わす関数ｆ（ｘ）の一例を示す。
第１〜第Ｎの出力バッファ部２０９ ₁〜２０９_Nのそれぞ
れに保持することのできるバッファ長の最大値を“Ｍ”
とする。このとき、負荷を表わす関数を次の（１）式の
ように表わすことができる。ここで値“ｘ”は、第１〜
第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nの対応するもの
に保持されているパケットデータ量である。

【００５３】ｘ≦Ｍのときはｆ（ｘ）＝ｘ／Ｍｘ＞Ｍのときはｆ（ｘ）＝１ ……（１）

【００５４】次に、ポート選択の確率を負荷の割合によ
って変化させる例を説明する。第１のポートＰ₁の負荷
の割合をｆ（ｘ₁）とし、第２のポートＰ₂の負荷の割合
をｆ（ｘ₂）とする。更に第３のポートＰ₃の負荷の割合
をｆ（ｘ₃）とする。ｆ′（ｘ）＝１／ｆ（ｘ）である
とする。このとき第１のポートＰ₁を選択する確率Ｒ₁を
次の（２）で計算する。Ｒ₁＝｛ｆ′（ｘ₁）／｛ｆ′（ｘ₁）＋ｆ′（ｘ₂）＋ｆ′（ｘ₃）｝ ……（２）

【００５５】第２のポートＰ₂を選択する確率Ｒ₂および
第３のポートＰ₃を選択する確率Ｒ₃は次の（３）式およ
び（４）式のようになる。Ｒ₂＝｛ｆ′（ｘ₂）／｛ｆ′（ｘ₁）＋ｆ′（ｘ₂）＋ｆ′（ｘ₃）｝ ……（３）Ｒ₃＝ｆ（ｘ₃）／｛ｆ（ｘ₁）＋ｆ（ｘ₂）＋ｆ（ｘ₃）｝ ……（４）

【００５６】ここで符号“ｘ₁”は、第１のポートＰ₁に
対応する第１の出力バッファ部２０９₁のバッファ使用
量を表わしている。同様に符号“ｘ₂”あるいは符号
“ｘ₃”は、第２のポートＰ₂あるいは第３のポートＰ₃
に対応する第２あるいは第３の出力バッファ部２０
９₂、２０９₃のバッファ使用量を表わしている。

【００５７】図８はこの変形例における振分回路の処理
の流れを表わしたものである。この図８で図６と同一部
分には同一の符号を付している。振分回路２０６は、ま
ず入力バッファ２０４からパケットデータと転送先ポー
トおよび第１〜第ｔの転送可能ポートに関する情報を受
信する（ステップＳ２４１）。上記した例ではパケット
データと検索結果による転送先ポートとしての第２のポ
ートＰ₂および転送可能ポートとしての第１のポートＰ₁
を示す情報を振分回路２０６が受信することになる。

【００５８】次に、振分回路２０６は第１〜第ｔの転送
可能ポートの中で、第１〜第Ｎの使用量検査部３０１₁
〜３０１_Nから通知される各ポートの負荷の有無情報が
「負荷無し」になっているポートを選択のためにサーチ
する（ステップＳ２４２Ａ）。次のステップＳ２４３で
は、転送先ポートが「負荷無し」となっているかどうか
を判別する。「負荷無し」となっている場合には、ステ
ップＳ２４１で受信した転送先ポートを転送先として決
定する（ステップＳ２４４）。そして、この決定した転
送先ポートに接続されている出力バッファ部２０９（第
１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nのいずれ
か）にパケットデータを転送して（ステップＳ２４
５）、処理を終了させる（エンド）。

【００５９】これに対して、ステップＳ２４３で転送先
ポートが「負荷無し」となっていなかった場合には
（Ｎ）、転送可能ポートの中で「負荷無し」とされたポ
ートがあるかどうかを判別する（ステップＳ２４６）。
転送可能ポートがすべて負荷がある場合には（Ｎ）、優
先的に割り当てられたポートとしての転送先ポートに負
荷があってもこれが転送先として決定される（ステップ
Ｓ２４４）。そして、ステップＳ２４５に進んでその転
送先ポートに接続されている出力バッファ部２０９にパ
ケットデータを転送することになる。

【００６０】以上と異なり、転送先ポート自体は「負荷
無し」ではなく、かつ「負荷無し」とされた転送可能ポ
ートが存在する場合には（ステップＳ２４６：Ｙ）、こ
れらすべての転送可能なポートの中から、計算した確率
に応じて転送可能なポートを１つずつ選択する（ステッ
プＳ２４７Ａ）。このステップＳ２４７Ａの処理が行わ
れた場合には、ステップＳ２４５に進み、該当のバッフ
ァにパケットデータを転送することになる。

【００６１】ところで、ポートｘの負荷率をｆ（ｘ）と
し、負荷率の逆数を次の（５）式で表わす。ｆ′（ｘ）＝１／ｆ（ｘ） ……（５）

【００６２】この場合、ポートｐ_i（ｉ＝１、２、……
ｍ）を選択する確率は、次の（６）式のように計算され
る。

【数１】

【００６３】たとえば第１のポートＰ₁を選択する確率
は、次の（７）式のようになる。ｆ′（ｆ₁）÷｛ｆ′（ｐ₁′）＋ｆ′（ｐ₂′）＋……＋ｆ′（ｐ_m′）｝ ……（７）

【００６４】発明の第２の変形例

【００６５】図９は本発明の第２の変形例における第１
のルータの構成を表わしたものである。この第２の変形
例のルータ１１１Ｂで、図１に示した先の実施例のルー
タ１１１と同一部分には同一の符号を付しており、これ
らの説明を適宜省略する。この変形例のルータ１１１Ｂ
の第１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nは、そ
れぞれ高優先バッファＨと低優先バッファＬによって構
成されている。高優先バッファＨと低優先バッファＬは
同時にパケットを格納可能であるが、両者にパケットが
格納されているときには常に高優先バッファＨから先に
パケットが取り出されて、第１〜第Ｎの出力インタフェ
ース回路２０２₁〜２０２_Nのうちの対応するものに出力
されるようになっている。低優先バッファＬは高優先バ
ッファＨにパケットが存在しないときのみパケットを第
１〜第Ｎの出力インタフェース回路２０２₁〜２０２_Nの
うちの対応するものに出力する。

【００６６】第１〜第Ｎの使用量検索部２１１₁〜２１
１_Nは、第１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_N
のそれぞれについての高優先バッファＨと低優先バッフ
ァＬの使用量（パケットデータ量）を読み取って、その
値が負荷検出設定テーブル２１２に設定されている値を
越えているかどうかの情報を振分回路２０６に通知する
ようになっている。第１〜第Ｎの出力インタフェース回
路２０２₁〜２０２_Nは、パケットデータ等の論理的な信
号を、電気信号や光信号等の物理的な信号に変換して出
力するようになっている。

【００６７】このような第２の変形例のルータ１１１Ｂ
で、本来転送されるユーザのパケットは、第１〜第Ｎの
出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nのうちの対応する高優
先バッファＨに転送される。これに対して、転送可能な
ポートとして選択された結果としてのパケットは、第１
〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nのうちの対応
する低優先バッファＬに格納される。このように第１〜
第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nを高優先バッフ
ァＨと低優先バッファＬに分けて管理することによっ
て、本来転送されるユーザのパケットに影響を与えずに
パケットの効率的な伝送が可能になる。

【００６８】この第２の変形例の場合には、第１〜第Ｎ
の使用量検索部２１１₁〜２１１_Nは振分回路２０６に対
して、負荷検出設定テーブル２１２に設定された閾値よ
りも、高優先バッファＨの使用率（ｆｈ（ｘ））が越え
ているかどうかの情報を通知するようになっている。更
に第１〜第Ｎの使用量検索部２１１₁〜２１１_Nは、振分
回路２０６に対して、低優先バッファＬの負荷の割合ｆ
ｌ（ｘ）を通知する。

【００６９】図１０は、この第２変形例における振分回
路の処理の流れを表わしたものである。図１０で図６お
よび図８と同一部分には同一の符号を付している。振分
回路２０６は、まず入力バッファ２０４からパケットデ
ータと転送先ポートおよび第１〜第ｔの転送可能ポート
に関する情報を受信する（ステップＳ２４１）。

【００７０】次に、振分回路２０６は第１〜第ｔの転送
可能ポートの中で、第１〜第Ｎの使用量検索部２１１₁
〜２１１_Nから通知される各ポートの高優先バッファＨ
の負荷の割合が低く「負荷無し」となっているものをサ
ーチする（ステップＳ２４２Ｂ）。次のステップＳ２４
３では、転送先ポートが「負荷無し」となっているかど
うかを判別する。「負荷無し」となっている場合には、
ステップＳ２４１で受信した転送先ポートを転送先とし
て決定する（ステップＳ２４４）。そして、この決定し
た転送先ポートに接続されている出力バッファ部２０９
（第１〜第Ｎの出力バッファ部２０９₁〜２０９_Nのいず
れか）にパケットデータを転送して（ステップＳ２４
５）、処理を終了させる（エンド）。

【００７１】これに対して、ステップＳ２４３で転送先
ポートが「負荷無し」となっていなかった場合には
（Ｎ）、転送可能ポートの中で「負荷無し」とされたポ
ートがあるかどうかを判別する（ステップＳ２４６）。
転送可能ポートがすべて負荷がある場合には（Ｎ）、優
先的に割り当てられたポートとしての転送先ポートに負
荷があってもこれが転送先として決定される（ステップ
Ｓ２４４）。そして、ステップＳ２４５に進んでその転
送先ポートに接続されている出力バッファ部２０９にパ
ケットデータを転送することになる。

【００７２】以上と異なり、転送先ポート自体は「負荷
無し」ではなく、かつ「負荷無し」とされた転送可能ポ
ートが存在する場合には（ステップＳ２４６：Ｙ）、こ
れらすべての転送可能なポートの中から、それぞれの低
優先バッファＬを基にして計算した確率に応じて転送可
能なポートを１つずつ選択する（ステップＳ２４７
Ｂ）。このステップＳ２４７Ｂの処理が行われた場合に
は、ステップＳ２４５に進み、該当のバッファにパケッ
トデータを転送することになる。このための数式は、低
優先バッファＬを用いる点を除けば第１の変形例で示し
たものと同一であるので、その説明は省略する。

【００７３】なお、実施例ではユーザ識別テーブル２０
７と転送先ポートテーブル２０８の２種類のテーブルを
使用したが、これらを１つのテーブルに合わせたものと
し、これに対して検索を行うようにしてもよい。また、
表形式のテーブルを用いて本発明を説明したが、リスト
構造であってもよい。更に、ＣＡＭ（Contents Address
Memory）のような連想記憶メモリを用いて同様の検索
を行うことも可能である。

【００７４】なお、本実施例では特に説明しなかった
が、優先順位の高いユーザは、たとえばネットワーク管
理者に対して、他のユーザよりも高い料金を支払い、帯
域を保証されたり、遅延保証を受けるようにすることも
可能であり、これらのユーザに対しても本発明を適用す
ることができる。また、これに限らず、何らかのネット
ワークポリシにしたがって、高い優先順位をつけられた
トラヒックすべてを本発明の対象とすることも可能であ
る。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１〜請求項６
記載の発明によれば、パケットに記された情報から、そ
のパケットが宛先に送られる際に優先的に選択されるポ
ートとしての転送先ポートと、リンクとの関係で転送が
可能なポートとしての転送可能ポートとに関する情報を
読み取って、転送可能ポートの負荷がない場合にはその
パケットをこれに振り分けることにしているので、空い
ているリンクを積極的に利用することで、ネットワーク
資源を有効活用することができる。

【００７６】また、請求項３または請求項４記載の発明
では、転送可能ポート負荷状態判別手段が転送可能ポー
トの中でパケットの送出について所定の負荷よりも軽く
なっているポートが複数存在することを判別したとき、
これらの転送可能ポートに対してパケットを割り振るこ
とにしたので、特定の１つの転送可能ポートに割り振る
場合と比べて負荷が分散される。

【００７７】更に請求項５記載の発明によれば、パケッ
ト格納バッファを、低優先バッファと、これよりも優先
的に読み出される高優先バッファとの２種類とし、たと
えば低優先バッファに振り分けるようにすることで、こ
れに対応するポートを優先的に使用するユーザへの影響
を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるパケット振分装置と
しての第１のルータの構成を表わしたブロック図であ
る。

【図２】図１に示したユーザ識別テーブルの設定内容の
一例を示した説明図である。

【図３】全ユーザの転送先ポートテーブルの内容を示し
た説明図である。

【図４】図３に示した転送先ポートテーブルからユーザ
識別子「ＵＩＤ−１」の箇所を抜き出して示した説明図
である。

【図５】本実施例で図１に示した負荷検出設定テーブル
の構成の一例を示した説明図である。

【図６】本実施例で振分回路の処理の流れを表わした流
れ図である。

【図７】本発明の第１の変形例における第１のルータの
構成を表わしたブロック図である。

【図８】第１の変形例における振分回路の処理の流れを
表わした流れ図である。

【図９】発明の第２の変形例における第１のルータの構
成を表わしたブロック図である。

【図１０】第２の変形例における振分回路の処理の流れ
を表わした流れ図である。

【図１１】あるネットワークサービス提供者のネットワ
ークとこれに接続された第１〜第４のネットワークを一
例として示したネットワーク構成図である。

【符号の説明】

１１１、１１１Ａ、１１１Ｂ第１のルータ２０３入力インタフェース回路２０４入力バッファ２０５転送先検索部２０６振分回路２０７ユーザ識別テーブル２０８転送先ポートテーブル２０９出力バッファ部２１２負荷検出設定テーブルＰ₁〜Ｐ_N ポートＨ高優先バッファＬ低優先バッファ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パケットの入出力のために用意され、そ
れぞれ異なったノードとリンクした複数のポートと、これらのポートから入力されたパケットに記された情報
を基にして、そのパケットが宛先に送られる際に優先的
に選択されるポートとしての転送先ポートと、前記リン
クとの関係で転送が可能なポートとしての転送可能ポー
トとに関する情報を検索するポート情報検索手段と、前記複数のポートから入力されたパケットをそれぞれの
ポートから送出するまでの間、一時的に格納するこれら
複数のポートの送出側にそれぞれ用意されたパケット格
納バッファと、前記転送可能ポートの中でパケットの送出について所定
の負荷よりも軽くなっているポートが存在するか否かを
対応するパケット格納バッファの使用量から判別する転
送可能ポート負荷状態判別手段と、この転送可能ポート負荷状態判別手段が転送可能ポート
の中でパケットの送出について所定の負荷よりも軽くな
っているポートが存在することを判別したとき、このポ
ートにそのパケットを振り分けて送出するパケット送出
手段とを具備することを特徴とするパケット振分装置。
【請求項２】パケットの入出力のために用意され、そ
れぞれ異なったノードとリンクした複数のポートと、これらのポートから入力されたパケットに記された情報
を基にして、そのパケットが宛先に送られる際に優先的
に選択されるポートとしての転送先ポートと、前記リン
クとの関係で転送が可能なポートとしての転送可能ポー
トとに関する情報を検索するポート情報検索手段と、前記複数のポートから入力されたパケットをそれぞれの
ポートから送出するまでの間、一時的に格納するこれら
複数のポートの送出側にそれぞれ用意されたパケット格
納バッファと、前記転送可能ポートの中でパケットの送出について所定
の負荷よりも軽くなっているポートが存在するか否かを
対応するパケット格納バッファの使用量から判別する転
送可能ポート負荷状態判別手段と、この転送可能ポート負荷状態判別手段が転送可能ポート
の中でパケットの送出について所定の負荷よりも軽くな
っているポートが存在することを判別したとき、このポ
ートにそのパケットを振り分けて送出し、存在しないと
判別したときには、前記転送先ポートにそのパケットを
振り分けて送出するパケット送出手段とを具備すること
を特徴とするパケット振分装置。
【請求項３】前記パケット送出手段は、前記転送可能
ポート負荷状態判別手段が転送可能ポートの中でパケッ
トの送出について所定の負荷よりも軽くなっているポー
トが複数存在することを判別したとき、これらの転送可
能ポートの総数で割った確率でそれぞれの転送可能ポー
トに送出するパケットを振り分ける振分手段を具備する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のパケッ
ト振分装置。
【請求項４】前記パケット送出手段は、前記転送可能
ポート負荷状態判別手段が転送可能ポートの中でパケッ
トの送出について所定の負荷よりも軽くなっているポー
トが複数存在することを判別したとき、これらの転送可
能ポートの負荷を許容する割合を基にしてそれぞれの転
送可能ポートにパケットを振り分ける率を演算する演算
手段と、この演算手段の演算結果に応じてそれぞれの転
送可能ポートに送出するパケットを振り分ける振分手段
とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２
記載のパケット振分装置。
【請求項５】前記パケット格納バッファは、低優先バ
ッファと、これよりも優先的に読み出される高優先バッ
ファを備えていることを特徴とする請求項１または請求
項２記載のパケット振分装置。
【請求項６】コンピュータに、パケットの入出力のために用意され、それぞれ異なった
ノードとリンクした複数のポートのいずれかから入力さ
れたパケットに記された情報から、そのパケットが宛先
に送られる際に優先的に選択されるポートとしての転送
先ポートと、前記リンクとの関係で転送が可能なポート
としての転送可能ポートとに関する情報を検索するポー
ト情報検索手順と、このポート情報検索手順で情報を検索したときに前記複
数のポートから入力されたパケットをそれぞれのポート
から送出するまでの間、一時的に格納するこれら複数の
ポートの送出側にそれぞれ用意されたパケット格納バッ
ファの使用量をチェックして、前記転送可能ポートの中
でパケットの送出について所定の負荷よりも軽くなって
いるポートが存在するか否かを判別する転送可能ポート
負荷状態判別手順と、この転送可能ポート負荷状態判別手順で転送可能ポート
の中でパケットの送出について所定の負荷よりも軽くな
っているポートが存在することを判別したとき、このポ
ートにそのパケットを振り分けて送出するパケット送出
手順とを実行させるためのパケット振分プログラム。