JP2003533913A

JP2003533913A - パケット分類用状態遷移機械

Info

Publication number: JP2003533913A
Application number: JP2001583315A
Authority: JP
Inventors: ジェイウェルフェルドフェリクス
Original assignee: ソリダムシステムズコーポレーション
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2003-11-11
Also published as: WO2001086433A1; AU4737200A

Abstract

(57)【要約】パケット分類用状態遷移機械に関する。プログラムメモリ、スタックメモリ、およびプロセッサを有するプログラム可能な状態遷移機械を開示する。ここで、前記状態遷移機械は、状態遷移ごとに１回または少数回のプログラムメモリへアクセスするプロセッサによって作動し、前記プロセッサは前記スタックメモリおよび前記プログラムメモリに、同じ状態遷移中にアクセス可能であって、少なくともスタックアクセス・オペレーションおよびプログラムアクセス・オペレーションの１つは独立に実行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の分野）本発明は、プログラミング可能な状態遷移機械に関し、特に、高速通信で用い
るパケット分類用状態遷移機械に関する。

【０００２】（発明の背景）高速の状態遷移機械の設計についての現在の調査領域は、デジタル通信分野で
ある。一般に、デジタル通信網においては、データは、パケット、セル、フレー
ム、バッファ等にグループ化される。パケット、またはセル等は、データと分類
情報とを有している。パケット、セル等を分類することは、データ通信の経路を
定めて正しく応答するために重要である。このタイプのデータを分類するには、
状態遷移機械を使用する。

【０００３】ギガビットのイーサネット（登録商標）では、プロトコール関連情報とともに
アドレス情報および経路決定情報を決定するために、非常な高速で情報を処理す
るように作動することが必須である。残念ながらこれらの速度では状態遷移機械
または他のタイプのリアルタイムプロセッサを実現するにはメモリアクセスが重
大な障害となっている。分類性能を増進するための革新的な解決法を探すように
研究者が強いられている。自明な解決法は、完全にハードウェアにより分類用状
態遷移機械を実現することである。プログラミング不能なハードウェアの遷移機
械は卓絶した性能をもつことが知られ、したがって、これらの高いデータ速度に
良く適合している。しかし、通信プロトコールの実行は本来的にその性質上融通
がきくものである。普通のプロトコールは、今日では２、３ヶ月で、ほとんど使
われなくなるだろう。したがって、ギガビットのイーサネットで使用する状態遷
移機械はプログラミング可能であることが好ましい。従来では、１０Ｍビットお
よび１００Ｍビットのイーサネットのデータネットワークに対する解決法はプロ
グラム可能性に適するように状態当り多数のメモリアクセス指示を要求していた
。これは従来技術の状態遷移機械の動作速度を実際上制限する。

【０００４】データ分類のためのプログラム可能な状態遷移機械は完全にソフトウェアによ
って実行できる。もちろん、ソフトウェアの状態遷移機械は、しばしば、等価な
ハードウェアよりも非常に遅くなる。ソフトウェアの状態遷移機械にあっては、
各オペレーションはソフトウェアの指示によって実行され、状態の変化は分岐オ
ペレーションに導かれる。いわゆる当業者にとって明らかなことではあるが、パ
ケット分類用高速状態遷移機械をソフトウェアで実行するには、秒ごとに多数の
指示、１０億以上の多数、を要求し、高価なパラレルプロセッサまたは現在にお
いて未知の技術を要求する。実際上、処理能力に対する厳しい制限となっている
のは、メモリ速度である。例えば、７ｎｓのメモリが使用されるならば、メモリ
ごとにギガビットイーサネット流の各ビットに対して、１未満のメモリアクセス
が可能である。このようにして、もし、各バイト、すなわち８ビットのデータが
、１の状態で処理されるならば、１のみのメモリアクセスが各状態で可能である
。純粋なソフトウェアによる解決法を用いたシステムを実行することはありそう
もない。

【０００５】この分野での現在の状況では、タイミング及び他の因子を考慮すると、集積メ
モリが７ｎｓのメモリアクセスの領域での処理能力を達成する。したがって、ギ
ガビットのイーサネットのパケットの分類装置を実行するのに充分な速度をもつ
遷移機械の純粋なハードウェアによる実現は、イーサネットのデータ流内で、８
ビットごとに１のみのメモリアクセスを要求する限りは可能である。そのような
状態遷移機械を従来技術により実現するには予め与えたビット数の時間フレーム
内での状態遷移を可能にする分岐アルゴリズムを使用する。分岐アルゴリズムの
ためのアドレスデータはプログラムメモリ内に格納する。予め定めたビット数が
８であるとき、各状態遷移は８ｎｓ内に生ずる。これを実現する１の方法は各可
能な状態に対して２５６のエントリをもつデータのテーブルを格納することであ
る。そのテーブルアドレスは、それから、次の状態アドレスを決定するためにデ
ータ流からの８ビットと結合する。これは分類を表示する値または分類しないこ
とを表示する値に遭遇するまで継続される。

【０００６】残念ながら、上述したように、システムの実現に要求されるメモリ量は高価で
手が出ない。例えば、一度に８ビットの使用は、テーブル当り２５６のエントリ
まで要求し、一度に１６ビットの使用は、６５，５３６のエントリを要求する。
テーブルの正確な数は、また、終点の状態の数に依存する。高い記憶容量をもつ
集積メモリは利用可能ではないので、集積メモリにおいては、多数の辺をもつ従
来技術のプログラム可能なパケット分類用状態遷移機械の実行は現在では不可能
である。

【０００７】状態遷移当りのプログラムメモリへの１のメモリアクセスのみを要求するデー
タ流内でのビット分類のための状態遷移装置を提供することは有益である。

【０００８】高速度データ通信のパケット分類で使用するプログラム可能な状態遷移装置で
あって、プログラムメモリに対する要件が従来技術の実現のためのプログラムメ
モリに対する要件よりも緩和されるようなものが非常に有益であることがわかる
。

【０００９】（本発明の目的）従来技術のこれらの及び他の制限を克服するためにプログラム可能な高速度パ
ケット分類を支援する状態遷移機械技術を提供することが本発明の目的の１つで
ある。

【００１０】高速度パケット分類の実現を支え、各状態遷移に対するプログラムメモリへの
唯一のメモリアクセスを要求する状態遷移機械技術を提供することは、本発明の
他の目的である。

【００１１】高速度パケット分類を支援し、従来技術における必要なメモリ要件の削減を提
供するための状態遷移機械を提供することが本発明の他の目的である。

【００１２】（本発明の記述）他の実施態様によると、本発明はデータ流からのデータを分類するパケット分
類用状態遷移機械を提供する。その状態遷移機械は、 a) 前記状態遷移機械内の状態に関する情報を格納するためのプログラム可能メ
モリと、 b) 状態を表示するデータを格納し、前記プログラム可能メモリと独立に動作可
能なスタックメモリと、 c) 前記プログラム可能メモリから、状態遷移当り１回または少数回、情報を
引き出しかつ同じ状態遷移中に前記スタックメモリから情報を引き出すことを可
能とするため、現在の状態およびデータ流からのデータに基づいて次の状態を決
定するため、および、そのように決定した前記次の状態に状態遷移機械を切り換
えるためのプロセッサと、を有する。

【００１３】本発明に係る他の実施の形態によれば、状態遷移機械を使用するデータ流から
のデータを分類するパケット分類方法が提供される。該方法は、次の工程からな
る。 a) 前記状態遷移機械内の状態に関するものであって、プログラム可能メモリ内
に格納されている情報を提供し、 b) 状態を表示するデータを格納するとともに、プログラム可能メモリと並行に
動作可能である後入れ先出し方式のスタックメモリを提供し、 c) 状態当り１回または少数回で前記プログラム可能メモリから情報を引き出し
、 d) 前記プログラム可能メモリから引き出された情報に基づいて、データを前記
スタックメモリに配置するプッシュ・オペレーション、前記スタックメモリから
１の状態に関するデータを読み出すポップ・オペレーション、および、次の状態
に関するデータを含むジャンプ・オペレーションを有するオペレーションの内の
１つのオペレーションを決定し、 e) 前記状態遷移機械を次の状態に切り換える。

【００１４】本発明は、データ流からのデータを分類するプログラム可能なハードウェア状
態遷移機械を提供する。前記状態遷移機械技術はメモリ最適化を指示している。状態遷移装置は、 a) 前記状態遷移装置内の状態に関する情報を格納するプログラム可能メモリと
、 b) 後入れ先出し方式でスタックメモリから引き出すために、リターン状態に関
するデータを格納するスタックメモリと、 c) 前記プログラム可能メモリから、次の状態アドレスに関するデータを含むプ
ッシュ・オペレーションおよびポップ・オペレーションを有するオペレーション
を引き出すため、前記オペレーション内にある情報の１つおよび前記スタックメ
モリから引き出されたデータに基づいて次の状態を決定するため、および、前記
状態遷移機械を次の状態に切り換えるためのプロセッサと、を有し、２つの状態のグループに対する情報が同一のメモリ位置を占め、前記ス
タックメモリは、各グループに対する次の状態を識別する機能を有する。

【００１５】本発明により、データ流からデータを分類するパケット分類用状態遷移機械を
提供する。該状態遷移機械技術はメモリ最適化に役に立つ状態遷移機械は、 a) 前記状態遷機械内の、２つのグループを含有する状態、すなわち、状態の第
１のグループは、各々前記テーブルアドレスからのオフセットでアドレス可能テ
ーブル要素を有するデータのテーブルによって表示され、該テーブル要素は、前
記状態遷移機械内での次の状態を表示し、前記データ流内の多数のビットは、オ
フセットを決定するためのものであり、状態の第２のグループは、各々テーブル
要素を含有するデータのテーブルによって表され、前記第１のグループの状態の
状態を表示するデータのテーブルよりも小さいメモリを占めている前記データ流
からデータを分類するためのもの、に関する情報を格納するプログラム可能メモ
リと、 b) リターン状態に関し、後入れ先出し方式でスタックメモリから引き出すた
めのデータを格納するスタックメモリと、 c) 現在の状態アドレス、および、データ流からの多数のビットに基づいてア
ドレスを形成し、前記プログラム可能メモリ内のアドレスから、次の状態アドレ
スに関するデータを含有するプッシュ・オペレーション、次の状態アドレスに関
するデータを含有するジャンプ・オペレーションおよびポップ・オペレーション
を有するオペレーションを引き出すため、前記オペレーション内の情報の１つお
よび前記スタックメモリから引き出されたデータに基づいて次の状態を決定する
ため、および前記状態遷移機械を次の状態に切り換えるためのプロセッサとを有
し、前記プログラム可能メモリから情報を引き出す１および１のみのオペレーショ
ンが状態遷移ごとに実行されるものである。

【００１６】（発明の詳細な説明）ここで用いるように、データパケットの語句は、データ通信で使用するように
、バッファ、フレーム、セル、パケット等の語句を包含する。本質的には、デー
タパケットは、予め定めた分類に応じて分類可能なデータのグループ化である。
分類は、通信の標準を監視する標準化組織によって、一般に成文化されている。

【００１７】図１ａは、従来例に係る典型的な分類用状態遷移機械の単純化した状態遷移図
を示す。状態間の遷移は、円で示した状態を連結する線で示した一連のオペレー
ションによって表示する。該状態遷移図は、非周期状態遷移機械に対するもので
あり、各状態は多数の可能性の１つがこれに続く。そのような状態遷移機械は、
ソフトウェアまたはハードウェアのどちらかによって、容易に実現される。残念
ながら、前記状態遷移機械の動作速度が増加するにつれて、各状態遷移のための
オペレーションは、必要な処理能力を達成するには同時に実行されなければなら
ない。この障害が、これまではプログラム不能な専用のハードウェアの状態遷移
機械の設計を必要とさせていた。図１ｂには、図１ａの状態遷移機械に対する縮
小化した状態遷移図が示されている。ここで、分類Ａの終点の状態は、唯一の状
態１ａと結合している。他の状態も同じようにして結合している。該図から明ら
かなように、状態の遷移を表示する辺の数は、２０から１６にやや削減されてい
る。状態Ｒのようないくつかの状態は、最終状態、アクセプト(ACCEPT)またはリ
ジェクト(REJECT)である。これらの状態は、状態遷移機械を再始動することによ
って追跡される。再始動は、典型的には、後のパケットの開始前に生ずる。典型
的には、各パケットの始動を識別するために本発明の外部に設けた手段がある。

【００１８】図２ａは、非常に単純化したパケット分類用プロトコールの単純化した図を示
す。単純化したプロトコールは、イーサネットまたは他の通信プロトコールの詳
細な知識がなくても本発明の理解を容易にするために用いている。４つのビット
パターンを示し、各々は異なる分類を表示する。前記ビットパターンは類似して
いる。３ビットの第１の組は、各々１または未分類のままのデータ流の該データ
でなければならない。これは、８ビットが続くが、それらが生じていることを除
いては分類には重要ではない。更なる３つのビットは、各々１でなければならず
、それから８個の更なる「値が決められていない」(don't care)ビットがある。
それから最後の２つのビットは４つの分類を識別するために用いる。図２ｂは、
プログラム可能な状態遷移機械を実行するための分類木を示す。典型的なパケッ
ト分類木は多数の分類プロトコールに関するデータからなり、その各々は、多数
のビットを有している。図２ｂに示した分類木は、本発明の説明を容易にするた
めに単純化したものである。典型的な分類木は、非常に大きなデータ構造に導く
。多くの例ではその構造はあまりに大きいので、単一の集積メモリ装置に格納す
ることができない。

【００１９】ギガビットのイーサネットのパケット分類用状態遷移機械が、１状態当り、３
ビットのオペレーションを行うには、第１の３ビットが３ｎｓで到着する。一旦
、状態遷移機械に供給されると、さらに３ビットが到着するまで３ｎｓのラグが
ある。この３ｎｓの間に状態遷移のための全てのオペレーションが実行される。
もちろん、状態遷移により長い時間を要求する場合には、より大きなビットを相
互にグループ化する。こうして、同時に２ビットを用いる分類用の状態遷移機械
が可能であり、そのことは同時に８ビットまたは１６ビットを使用するものでも
あるといえる。プログラム可能装置に内蔵したメモリを用いれば、速いメモリア
クセス・オペレーションが可能である。したがって、８ビット・オペレーション
、すなわち、状態遷移あたり８ｎｓであって、同一のプログラム可能メモリから
の高々２つの連続的なメモリアクセス・オペレーション、よりもっともらしいの
は、単一のみのメモリアクセス・オペレーションが、各状態遷移で可能である。

【００２０】そのような状態は、多数のアドレスをもつルックアップテーブルによって、ま
たは他のアドレス変換の形態によって簡単に実現される。８データビットの受信
によるルックアップテーブルの実行のためには、単一のメモリアクセスが、ルッ
クアップテーブルのための次のメモリアドレスを決定するために要求される。１
例として、現在のテーブルアドレスは、１レジスタの上位ビットにロードされる
。データ流からの８ビットは、レジスタの下位ビットにロードされ、０−２５５
のオフセットとして振る舞う。一旦、ロードされると、レジスタによって表示さ
れた位置にあるデータは、上位ビットにロードされる。受け入れるかまたは拒否
するかが調べられ、前記データ流からの次の８ビットを、新しいアドレスを形成
するために下位ビットにロードする。これは、最終状態に到達するまで継続する
。

【００２１】多数のビットに対して上述したように、ルックアップテーブルの記憶装置は非
常に大きくなり、外部記憶装置の使用を強いられることによる費用の上昇と処理
能力の減退に導く。したがって、プログラム可能な状態遷移機械において並列し
て処理できるビット数には実行上の制限があることは明らかである。また、必要
な速度を支えることができるメモリ回路は、現在、集積メモリ回路に限定してい
るのであるから、分類データとして利用できるメモリ量に関する制限がある。こ
の制限のためにメモリの最適化は顕著な利益をもたらす。

【００２２】パケット分類用状態遷移機械にとって、オペレーションまたはパケット分類を
決定するために導かれる状態は重要である。パケット分類用状態遷移機械は、そ
れ自体、木構造に従っている。木の各節点を１ビットに関係付ける場合には、木
は非常に大きく、かつ、多数の節点をもち、各節点は２つの子節点及び１つの親
節点をもつ。各節点が８ビットに関係付ける場合には、木はさらに少ない数のレ
ベルをもつが、現実には該木は同一の辺の数をもつ。したがって、分類木の最適
化は取るに足らないように見える。しかし、当業者にとって明らかなように、多
くの節点は重要ではないので、パケットの分類に役に立つ節点の最適化はこの目
的のためのプログラム可能な状態遷移機械の重要な側面である。

【００２３】分類データ最適化の好ましい方法は、種々の横切る経路に含まれるような部分
分類木の再使用を可能にするためにスタックメモリを使用する。これらは必ずし
も直ちに明らかなことではない。図２ｃを参照すると、スタックメモリは図２ｂ
の分類木構造を削減するために使用されている。辺の数は５０から２２に削減さ
れている。これは全体的なメモリ要件に対する重大な削減である。

【００２４】節点を、異なる記憶量を要求するいくつかのカテゴリーにグループ化すること
も好ましい方法である。全幅節点Ｓ０,Ｓ２,およびＳ７、半幅節点Ｓ１，Ｓ８，
Ｓ９，Ｓ１０、値が決められていないものＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６等である。種
々の節点が、種々の記憶量を占めることによってメモリ要件が非常に削減される
。上述したように、一旦、外部記憶装置を使用すると性能が落ちるので、メモリ
の最適化が好ましい。もちろん、メモリの使用を最適化する他の方式が、本発明
に関して適用可能である。例えば、節点Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５およびＳ６の各々は、
唯一の可能な次の状態を持っている。こうして、値が決められていない節点タイ
プを持つこれらの節点を格納することによって、辺の数は、さらに２２から１８
へ削減される。

【００２５】本発明に係る木横断方法の実現のために、１の節点から伸びる各辺、すなわち
、各アドレスは、全幅辺または半幅辺であるかに拘らず、および、配列された語
であるか否かに拘らず、個々にアドレスで呼び出し可能であることが好ましい。
例えば、全幅節点は、配列された語であり、２^ｎウェイの節点に対しては、２^ｎ語を要求する。半幅節点は、配列された語、すなわち、２の辺対に対しては、２^ｎウェイの節点に対して２^ｎ−１の語を要求する。

【００２６】実質上最適化され、高速度パケット分類を支えることができるパケット分類装
置の実施の形態として、分類木の辺の内容、アクセプト(ACCEPT)、リジェクト(R
EJECT)、ジャンプ(JUMP、JMP)、ジャンプ／プッシュ(JUMP／PUSH)およびリター
ン（ポップ）(RETURN(POP))が使用される。

【００２７】アクセプトは、１のパケットが分類（CLASSIFY）され、分類木の１枚の葉に到
達し、分類されたパケットに対する適当な動作が望まれていることである。該適
当な動作のいくつかの形式としては、分類タグをシステムまたはユーザに渡すこ
と、パケットを予め定めた経路に渡すこと、そのパケットを既知の応用のために
応用スタックメモリに入力すること等を含む。パケットの処理はイーサネット通
信の分野では良く知られている。

【００２８】リジェクトは、パケットが分類されたパケットタイプではないことを表示する
。多くの状況では、デフォルト動作が望ましいが、それだけでは、「適当な」動
作は実行されない。例えば、拒否タグをシステムまたはユーザに与えて分類が非
成功であったことを示す。

【００２９】ジャンプ、ジャンプ／プッシュおよびリターンは、現状態レジスタの内容に影
響を与える。要するに、これらのオペレーションは、現在の節点、したがって、
現在の状態の変更に導く。スタック・オペレーションを以下に述べる。１のジャ
ンプ・オペレーションは、ジャンプ・オペレーションをもった語に含まれるアド
レスを、状態レジスタにロードする。これは、状態の変更、分類木内にある異な
る節点への変更に導く。メモリアクセスそれ自体が実行されると辺情報を引き出
し、さらにレジスタ対レジスタ移送が実行されると、新しい内容が状態レジスタ
にロードされる。本発明を実行するために特別に設計されたパケット分類用状態
遷移機械を使用すると、これらのオペレーションは存在する時間の制限内で簡単
に実行される。データの同じ語内での命令を完了するために要求する命令および
データの含有がこの実行を可能にする。

【００３０】図３において、１のテーブルがメモリ語内容を示している。全幅節点内にある
各語は、２ｗ＋２ビットからなっている。ここで、ｗは分類木内、すなわち該状
態遷移機械内におけるアドレスを表示するのに充分なビット数である。前記テー
ブルから明らかなように、アクセプトおよびジャンプ／プッシュ命令以外の、他
のすべての命令は半幅語に一致している。これは、状態遷移機械の最適化にとっ
て重要である。図示するように、幅は下位ビットを含有する必要はない。該下位
ビットは分類されたデータ流から挿入される。

【００３１】本発明に係る状態遷移機械のオペレーションを、図２ｃの分類木の図を参照し
ながら以下に述べる。結果として得たメモリ内容を図４に示す。第１のビットを
受けて該状態レジスタに挿入して、その状態レジスタ内でアドレスの下位ビット
を満たす。アドレステーブルから明らかなように、アドレスレジスタ内の７つの
アドレスビットと残りのビットとの結合に対して、２つの結果が可能である。結
果として生じたアドレスの各々は、ジャンプ・オペレーションを有し、新しい節
点アドレスをもった状態レジスタへのロードへ導く。そのアドレスは、７ビット
アドレス（ｗは７）であり、アドレスの残り部分は、それから、データ流から発
するビット、すなわち、１または０によって満たす。満たすべきビットは、「ｘ
」で表される。１の実施の形態では、図示するように、値が決められていない節
点が実行され、前記アドレスは、データ流からの１ビットも全くない。なぜなら
ば、節点からの全辺は等しいからである。好ましくは、該データは格納され、ビ
ットの連鎖を最適化して、そこから次の命令が取り出されるアドレスを形成する
。このやり方では、スタック・オペレーションを実行しなかった場合には、各節
点の遷移は次のオペレーション、すなわち、データ流内にあるビットに基づく状
態レジスタの変更、適当な辺の位置での節点データからのデータの引出し、およ
びその命令が状態レジスタに影響を与えるときの状態レジスタの内容の変更を含
有する。当業者にとって、この方法がこの目的のための専用のハードウェアによ
り迅速に実行されることは明らかである。その代わりに、そのアドレスは、単純
な連鎖以外の方法によって適当な数のオペレーション分増加する。

【００３２】図２ｃによると、図２ｂの図と同一の分類木が示されている。ここで、共通の
要素が除去され、部分木によって置き換えられており、部分木が、もし、サブル
ーチンのように横断するならば、スタック・オペレーションを要求する。上述し
たように、メモリ最適化は、費用を削減し、柔軟性を最大化等にするために重要
であるので、いくつかの異なる横断経路において、分類木の同一の部分を再使用
することによってメモリ使用量を削減するのに役に立つ。

【００３３】木の横断が節点Ｓ２に達し、次のビットが１ビットである場合には、ジャンプ
／プッシュ・オペレーションが実行されて、必要なジャンプおよび前記スタック
メモリに入力するために宛先節点アドレスが表示される。一旦、前記木領域が成
功裏に横断され、リターン・オペレーションに遭遇すると、前記スタックメモリ
のトップにあるアドレスの節点が、次の節点となる。要するに、ジャンプ・オペ
レーションは、その終点において、異なる節点に導く部分木の一部を形成する節
点に到達する。部分木に対し、通例、いくつかの異なる節点から飛び移っている
。結果として生ずる節点は、入力したアドレス内に示されている。プッシュ・オ
ペレーションは、スタックメモリのオペレーションで、前記スタックメモリへの
メモリアクセスを要求する。このメモリアクセスは、しかしながら、状態遷移の
間に実行され、例えば、パケットビットが、状態レジスタ内にロードされる間で
ある。その結果として、スタック・オペレーションは、処理能力に対する小さな
影響のみを有し、節点ごとに解析される幅ｗおよびパケットビットの数の選択は
、装置の動作をギガビットの速度であってさえも可能にする。速度が重大な設計
の制限でない場合には、スタックメモリおよびプログラム可能なメモリが同一の
メモリ回路に含められ、かつ、このような場合には同時に作動するだろう。その
ような構成を用いると、低速のパケット分類動作に対する発明の多くの利益が維
持される。

【００３４】部分分類における最後の節点に達すると、リターン・オペレーションが生じ、
状態レジスタが前記スタックメモリからのアドレスでロードされる。再び、オペ
レーションに関するスタックが実行されて、それらが重大な遅延を引き起こさな
いような態様で生じる。例えば、スタックメモリからの値は読み出され、前記デ
ータ流からのパケットビットとともに、状態レジスタにロードされる。当業者に
とって明らかであるが、多量の節点は、典型的な分類木では同一であるので、本
発明に係るスタックメモリの使用によって、分類木を格納するためのより効果的
なメモリ使用量に、したがって削減されたメモリ要件に導く。事実、節点によっ
てメモリ要件が削減されるので、ｗも削減され、それによって、さらにハードウ
ェアのメモリ要件が削減される。好ましくは、メモリ要件は、状態遷移機械の実
現のために、外部メモリを要しない程度に充分減縮されるべきである。

【００３５】図２ｃおよび図４によれば、前記スタックメモリの内容は次のように進行する
。

【表１】

【００３６】本発明に係る分類用状態遷移機械の単純化されたブロック図を、図５に示す。状態遷移機械は、データ流からのデータを分類しかつ、特にデータパケットを
分類するのに役に立つ。前記状態遷移機械は図示するように、単一の集積回路１
００内に集積されている。集積回路１００は、プログラム可能メモリ１１０、後
入り先出し方式のメモリ（ＬＩＦＯ）１２０、プロセッサ１３０およびプログラ
ム可能メモリ調停部１４０を有している。

【００３７】高速スタティックランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の方式をとるプログラム
可能メモリ１１０が好ましい。なぜならば、スタティックＲＡＭは高速処理を支
援することができる処理能力速度を達成することができるからである。もちろん
、１０Ｍビットのイーサネットパケット分類用状態遷移機械を操作するのに必要
とするような低速動作に対しては、既知のＤＲＡＭ回路構成が、密度を増加させ
て費用を削減するために用いられる。ＲＡＭ１１０は、データ流の分類に関する
情報、すなわち、分類木データを格納するためのものである。言い換えれば、Ｒ
ＡＭ１１０は、前記状態遷移機械内での状態に関するデータを格納するためのも
のである。

【００３８】例えば、各状態遷移機械の節点に関するデータがＲＡＭ１１０に格納される。
該データは、テーブルに格納され、各テーブルはテーブルアドレスおよびテーブ
ルフォーマットをもっている。ＲＡＭ１１０は状態遷移ごとに１回プロセッサ１
３０によってアクセス可能である。また、プロセッサ１３０は、ＲＡＭ１１０内
での分類データにアクセスする場合には、最も高い優先度を持っている。これは
、他のＲＡＭアクセス・オペレーションは、状態遷移機械の処理能力に影響を与
えないことを保証している。プログラム可能メモリ調停部１４０は、ＲＡＭ１１
０へのアクセスを制御する。プログラム可能メモリ調停部１４０は、ＲＡＭ１１
０の再プログラムが状態遷移機械の処理能力に影響を与えないことを保証する。
実際上、調停部１４０は、低速での前記プロセッサによる状態遷移ごとのＲＡＭ
１１０への単一のアクセスを保証する。より速いデータ速度では、分類動作が進
行中には、前記調停部は前記プロセッサ１３０による場合以外のＲＡＭアクセス
・オペレーションを阻止する。これは、本質的にプログラム可能メモリ１１０の
再プログラムを、状態遷移機械が再プログラムを許可できない時間または入力す
るデータが分類されたパケットの一部である時間、すなわち、分類を要求するパ
ケットがない時間に制限することである。状態遷移機械は、通常、セキュリティ
のために、プログラム可能メモリ内容の変更を要求するセキュリティ・アプリケ
ーションに使用される場合には、再プログラムを許可することはできない。

【００３９】状態遷移ごとにプロセッサによる単一のＲＡＭアクセスという好ましい目標を
達成するためには、スタック・オペレーションを、ＲＡＭアクセス・オペレーシ
ョンと独立に実行する。例えば、スタック・オペレーションは、それらが一方か
ら他方への情報を要求しない限りは、ＲＡＭアクセス・オペレーションに並行し
て稼動する。例えば、スタックメモリのプッシュ・オペレーションが完了するの
に単一の状態遷移よりも長い時間を要求する場合には、そのオペレーションは、
分類データがこの既知の制限に応ずる場合に限り、それによって、スタックメモ
リのプッシュ・オペレーション、および、それに続く状態遷移におけるスタック
・オペレーションを含有する分類データの構造を避けながら、ＲＡＭアクセス・
オペレーションに無関係に進めることができる。

【００４０】スタックメモリ１２０は、次の状態に対応するＲＡＭ１１０内のテーブルのテ
ーブルアドレスのフォーマットで、状態を表示するデータを格納するためのもの
である。該スタックメモリ１２０は、ＲＡＭ１１０に独立に動作可能である。ス
タック・オペレーションは、好ましくは、ＲＡＭ１１０から引き出されたデータ
に依存して開始する。したがって、そのような好ましい実施の形態では、スタッ
クメモリ１２０は、前記プロセッサ１３０が前記ＲＡＭ１１０をアクセスするま
でアクセスされない。前記スタックメモリ１２０は、前記ＲＡＭ１１０と、独立
に、すなわち、非同期的に動作可能である。これが唯一の制限であるならば、本
発明の実現は簡単なことである。

【００４１】本発明の好ましい実施の形態によれば、前記スタックメモリ１２０から引き出
されたデータは、状態遷移の直後に、ＲＡＭ１１０からのデータの引出しに用い
られる。したがって、ＲＡＭ１１０からおよびそれに続くスタックメモリ１２０
からのデータの引出しは、この好ましい実施の形態に係る単一の同じ状態遷移に
対して発生する。

【００４２】本発明に係る他の実施の形態によれば、分類データは配列されて、プッシュ・
オペレーション、すなわち、前記スタックメモリ１２０内へのデータの格納のた
めのオペレーションが１以上の状態遷移が完了することを要求することを可能に
する。しかしながら、典型的には前記プロセッサ１３０が、状態遷移のために前
記ＲＡＭ１１０から引き出されたデータに応答して、前記スタックメモリ１２０
に情報を格納する。該情報を前記スタックメモリ１２０に、同じ状態遷移のため
に格納する。

【００４３】前記プロセッサ１３０は、状態遷移ごとに１回または少数回、前記プログラム
可能メモリ１１０から情報を引き出すためのものである。好ましくは、プログラ
ム可能メモリに対する単一のアクセスが、分類中に、各状態遷移のために生じる
。もちろん、一旦データが分類されると、次のパケットが開始されるまで状態遷
移機械オペレーションに休止状態がある。この休止状態の間に、前記ＲＡＭ調停
部１４０は、前記ＲＡＭ１１０のプログラミングを可能にする。こうして、非常
に高い速度であっても、前記状態遷移機械は、完全にプログラム可能である。

【００４４】前記プロセッサが前記ＲＡＭ１１０からデータを引き出し、該データを使用し
て、次の状態を決定するためのオペレーションを実行し、それから該状態遷移機
械をそのように決定した次の状態に切り換える。時々、前記次の状態は、前記ス
タックメモリ１２０から引き出したデータから決定される。これは、リターン・
オペレーションが前記ＲＡＭ１１０から引き出した際に生ずる。リターン・オペ
レーションの決定の際に、スタックメモリアクセスが実行されて次の状態を決定
する。前記スタックメモリのアドレスが、前記スタックメモリ１２０のトップに
ある、早期に入力したアドレスを残しながら「読み出され」る。もちろん、より
早期に入力したアドレスが存在しなければ、該スタックメモリは空になる。

【００４５】ジャンプ／プッシュ・オペレーションは他のオペレーションよりも多くの記憶
量を要求する。前記ジャンプ／プッシュ・オペレーションは、次の状態アドレス
、スタックメモリ１２０への入力のためのアドレス、および前記オペレーション
に関連する情報を要求する。入力のための前記アドレスは、ある後の時間での前
記スタックメモリ１２０からの読出しによる引出しのための次の状態のアドレス
である。こうして、分類木の節点内での単一のジャンプ／プッシュ・オペレーシ
ョンは、全幅の節点と関連したテーブルに導く。ジャンプ／プッシュ・オペレー
ションを持たない節点は、より小さい空間、すなわち半幅に格納される。これを
達成するには、次の状態を示す各オペレーションは、前記スタックメモリから読
み出されまたはＲＡＭ１１０から引き出されるか否かに拘らず、前記次の状態の
フォーマットに関する情報を示す。これは、いくつかのテーブルは、他のものが
占めるよりもプログラム可能メモリ１１０内にあるより小さい空間を占めるメモ
リ最適化法を支援する。

【００４６】ここでは、前記アクセプト・オペレーションは、分類を表示するために小さい
量のビットを設けているけれども、これはいくつかの方法のいずれかにおいて、
随意的に増加する。第１の方法では、アクセプト・オペレーションは、分類への
指標となる値をもって実行され、それによって、長い分類コードを可能にしてい
る。それに代わるものとして、アクセプト・オペレーションは、分類の結果のた
めに、余分なｗビットを供給する全幅の節点を使用して実行される。もちろん、
２つの方法は結合することができる。

【００４７】好ましくは、前記調停部１４０は、前記プロセッサ１３０のために前記プログ
ラム可能メモリ１１０への透過アクセスを提供する。これは、前記プロセッサ１
３０からのメモリアクセスが潜在的なオペレーションの場合には、前記プログラ
ムメモリ１１０を再プログラムするためのメモリアクセス・オペレーションを妨
げることによって達成される。前記プロセッサ１３０は最も高い優先度を与えて
いるので、前記プログラム可能メモリ１１０へのアクセスを企てることが妨げら
れないことが最も重要である。代わりのものとしては、ポート間の他の調停法が
採用される。

【００４８】もちろん、前記プロセッサは、状態遷移ごとに１回以上プログラム可能メモリ
１１０をアクセスしないので、１以上のＲＡＭアクセスが、状態遷移ごとに可能
である場合には、前記プロセッサは、プログラム可能メモリ１１０への１のアク
セスが割り当てられ、前記プログラム可能メモリの再プログラムが、同じ状態遷
移のための前記メモリへの他のアクセスの間に実行される。

【００４９】新しいパケットデータが検出されると、前記プロセッサは分類動作を開始する
ための開始アドレスが与えられる。前記開始アドレスは、プログラム可能であり
、以下に述べるように、プログラム可能メモリを再プログラムする方法により使
用される。

【００５０】本発明に係る使用のためのクロック源は、応用に基づいておよび該分野内の現
在の知識に基づいて選択される。クロック源およびクロック源が与えられるネッ
トワークへのクロックの同期法の選択および実行は、通信ハードウェア設計の分
野では良く知られている。

【００５１】リアルタイムでまたはそれに近い状態で各フレームを調べるために速いホスト
コンピュータまたは内蔵コンピュータに依存するギガビットのイーサネットのた
めの従来の解決法と異なり、本発明は、ギガビットの速度に簡単に上昇できる。
ポートごとに１０倍速いＣＰＵ１０は、経済的でない。さらに、要求された処理
速度は、分類の基準の複雑さに応じて変化する。これらの制限は、本発明によれ
ば存在しない。

【００５２】他の実施の形態では、１０Ｍビットのイーサネットのパケット分類用状態遷移
機械を実行する場合、いくつかのプロセッサが、同一のプログラム可能メモリ１
１０を用いる。これを図６に示す。その結果生じるシステムは、多数のプロセッ
サ１３０、同一数のスタックメモリ１２０、および単一のプログラム可能メモリ
１１０を有している。各状態遷移機械は、異なる分類木構造に応じて同時にデー
タを分類する。代わりに、いくつかのプロセッサは、同一の分類機構造に従う。
また、各プロセッサと結合した分類データが、独立にプログラム可能である。こ
れは、異なる状態遷移機械間および単一の状態遷移機械の木の一部の間の木構造
の共通性に基づくデータの最適化を可能にする。

【００５３】プログラムメモリ１１０の再プログラミングは、１以上の状態遷移機械の分類
木構造における、現在の木における節点から、該木の根に戻るような変更に関係
する新しいデータの付加によって成し遂げられる。前記根のアドレスは、それか
ら、該状態遷移機械を実行するプロセッサへの開始アドレスとして供給される。
前記プログラム可能メモリ１１０内に格納されたテーブルをもはやプロセッサが
使用しないならば、これらのメモリ位置を、それに続く再プログラミングの間に
再使用する。このようにして、プログラミングは、現存するプログラミングまた
は現存する分類オペレーションに影響を与えることなく、前記状態遷移機械の動
作の間に生ずる。

【００５４】上述した理由から、前記分類データテーブルの生成および最適化処理を、でき
るだけ自動化することは重要である。一旦自動化されると、パケット分類の手順
として詳述することは重要ではなく、パターンマッチング法の処理になる。本質
的には、木構造は、パケット分類プログラムのコンパイラに任せる事項である。
もちろん、パケット分類が２つのクラス、すなわち、アクセプトおよびリジェク
トで考慮されるような同様のシステムが、フィルタリングへ適用できる。

【００５５】好ましくは、節点が半幅、全幅または値が決められていない表示がそれに続く
状態での使用のために記録かつ格納される。メモリに格納されるのは、直接的な
非周期的状態遷移機械の節点情報である。スタックメモリも提供される。好まし
くは、プロトコールの記述が提供され、構築中に、これらの選択されたプロトコ
ールは、分類木に翻訳され、最適化され、かつ、前記状態遷移機械のプログラム
可能メモリに格納される。前記状態遷移機械の節点は、次の４つのフォーマット
の１つを持っている。すなわち、全幅、半幅、値が決められていない場合、およ
び２^ｎウェイである。これらの節点のフォーマットの各々は、前記節点から伸び
ている辺情報を格納するためのフォーマットに関係している。値が決められてい
ない節点は、次の状態節点に対する１の辺を有する。２^ｎウェイ節点は、２^ｎ個
の辺を持っている。全幅節点は、各辺が、完全な語が割り当てられるように実行
されるが、半幅節点は、単一の語内に、２つの辺の各々に関する情報を格納する
。ある辺情報は、情報の半語またはそれ未満を要求し、および他の辺情報は、そ
れ以上を要求する。節点からの単一の辺は、実行のために半語の情報以上を要求
する場合、前記節点からの全辺は全幅である。そうでないならば、前記辺は半幅
に最適化される。また、節点からの全辺が同一の場合には、格納は単一の辺に削
減される。もちろん、他のメモリ格納最適化をもつ他の節点のタイプが本発明の
範囲内で可能である。

【００５６】このようにしてメモリ最適化を高める。両方のメモリ最適化技術を適用するこ
とによって重大なメモリ最適化が生ずる。これは、集積化したプログラム可能な
本発明に係るパケット分類用状態遷移機械の実現を可能にする。合理的な処理能
力および費用を達成するために、スタック・オペレーションを使用する木データ
構造を最適化し、それから、それによって生じたテーブルデータを、表示のグル
ープから最も小さな表示にテーブルを考慮することによって、最適化することに
役に立つ。もちろん、望む場合には、他の表示が用いられる。また、更なる最適
化またはより小さい最適化が、特定の応用に応じて使用される。

【００５７】好ましくは、コンパイラのソフトウェアが、プログラム可能メモリ内のデータ
のイメージを維持し、使用するメモリおよび、もはや任意の状態遷移機械の分類
データの一部でないメモリ位置を決定する。このようにして、一旦その内容が退
化すると、メモリのオーバフローの周期を、メモリの再使用を可能にすることに
よって削減する。これは簡単に見えるけれども、本発明は増大するプログラミン
グを支援し、そのプログラムメモリが、多数のプロセッサを支援することができ
るので、メモリの割り当てを自動的に追跡するのに非常に役に立つ。

【００５８】好ましい実施の形態は、状態遷移ごとにプログラム可能メモリへのプロセッサ
による単一のアクセスを使用することであるが、本発明は、またプログラム可能
メモリへの不必要なアクセスは、例えばカウンタで置き換えることによって実現
される。こうして、値が決められていない状態が４つ続く場合には、カウント命
令が、カウント数４と次のアドレスとともにロードされる。プログラム可能メモ
リ内の次のアドレスからのデータは、一旦前記カウンタが特定の数の計数を完了
すると引き出される。これは、値が決められていない状態が１つの場合に対する
単一のメモリアクセスを除去する。

【００５９】当業者には明らかではあるが、プログラム可能メモリは前記状態遷移メモリの
前記プロセッサによる読出し目的のためにアクセスされる。前記状態遷移機械の
プロセッサは前記プログラム可能メモリに対して書き込まない。逆に、プログラ
ム可能メモリのプログラミングのみが書込みオペレーションを要求する。したが
って、書込みアクセスおよび独立の読出しアクセス、すなわち、二重ポートをも
つメモリが本発明に適用可能である。さらに別の実施の形態では、真の二重ポー
トメモリが使用され、メモリの調停は不必要であるかまたは前記メモリ回路内に
設けられている。その代わりに、前記プロセッサは前記プログラム可能メモリに
対する読出しアクセスを持っているのに対して、プログラミングおよび診断法は
前記プログラム可能メモリに対する読出し書込みアクセスを使用する。

【００６０】好ましくは、本発明はＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）のようなカスタムＩＣ内
で実行される。例えば、ギガビットのデータ速度に移行する場合には、前記分類
プロセッサによって拒否されたより効果的なフレームの取り扱いが、ＭＡＣ（媒
体アクセス制御手順）内に分類システムを含ませることによって達成される。一
旦、拒否の決定がなされた場合には、前記ＭＡＣは、フレームのホストメモリへ
の入力のＤＭＡ（直接記憶アクセス）または、もしＤＭＡがまだ出力を開始して
いない場合には、待ち行列からのフレームを停止させる。同一の受信記述子がド
ライバソフトウェアの含有なしに使用され、それによってホストバス上のデータ
の往来を削減する。

【００６１】本発明に係る方法をＭＡＣ内で集積化することのいくつかの他の利益がある。
この利益には次のものがある。パターンメモリをＭＡＣのインターフェースを通
してロードすることによって、ホストバスの負荷を削減するホストブリッジの削
除、結合が明らかなので、別々の分類要素を使用する際に要求されるようなリン
グ状記述子と分類結果を結びつけるために要求される記憶装置がないこと、およ
び、ドライバーが望むどんな場所にも受信リング状記述子を置けるので記憶の利
益が最大化される。

【００６２】それの代わりに、ＦＰＧＡ（書替可能ゲートアレイ）内で実行される場合には
、その設計は好ましくは使用されるＦＰＧＡのタイプ内での実行のために最適化
される。

【００６３】本発明の多数の他の実施の形態を、本発明の主旨または範囲から逸脱せずに構
想することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】従来技術に係る分類用状態遷移機械の単純化した状態遷移図

【図１ｂ】従来技術に係る分類用状態遷移機械の単純化した状態遷移図

【図２ａ】４つの分類Ａ、Ｂ、ＣまたはＤの１つとしてのパケットを分類するための単純
化したパケット記述子を示す図

【図２ｂ】図２ａのパケット分類に対する分類木の単純化した図

【図２ｃ】図２ｂに等価な最適化かつ単純化した分類木を示す図

【図３】本発明に係る状態遷移機械の実施形態例のメモリ使用法およびオペレーション
コードを表示するテーブルを示す図

【図４】図２ｃの分類木のために実行された分類木のアドレステーブルを示す図

【図５】本発明に係る非周期的分類用状態遷移機械の集積回路を実現する単純化したブロ
ック図

【図６】単一の同一プログラム可能分類用データメモリを用いて多数の状態遷移機械を
実行する本発明に係るシステムの単純化した図

【符号の説明】

１００…集積回路１１０…プログラム可能メモリ（ＲＡＭ）１２０…スタックメモリ１３０…プロセッサ１４０…プログラム可能メモリ調停部（ＲＡＭ調停部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 5B033 AA04 DB01 DE01 5K030 GA03 HA08 HB11 KA01 KA04 KA07 LE09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 a) 状態遷移機械内の状態に関する情報を格納するためのプ
ログラム可能メモリと、 b) 状態を表示するデータを格納し、前記プログラム可能メモリと独立に動作可
能なスタックメモリと、 c) 前記プログラム可能メモリから、状態遷移当り１回または少数回、情報を引
き出しかつ同じ状態遷移中に前記スタックメモリから情報を引き出すことを可能
とするため、現在の状態およびデータ流からのデータに基づいて次の状態を決定
するため、および、前記状態遷移機械をそのように決定した前記次の状態に切り
換えるためのプロセッサと、を有する前記データ流からデータを分類するパケット分類用状態遷移機械。
【請求項２】前記状態遷移機械を、単一の集積回路で実現する請求項１に
記載のパケット分類用状態遷移機械。
【請求項３】前記プロセッサは、状態遷移中に、前記プログラム可能メモ
リから同じ状態遷移中に引き出されたデータに応答して、前記スタックメモリか
ら情報を引き出す請求項１に記載のパケット分類用状態遷移機械。
【請求項４】前記プロセッサは、状態遷移中に前記プログラム可能メモリ
から引き出されたデータに応答して、同じ状態遷移の中に、将来の状態に関する
情報を前記スタックメモリに格納するためのものである請求項１に記載のパケッ
ト分類用状態遷移機械。
【請求項５】前記スタックメモリは、前記プログラム可能メモリと並行し
て動作可能である請求項１に記載のパケット分類用状態遷移機械。
【請求項６】 a) 状態遷移機械内の状態に関する情報を格納するプログラ
ム可能メモリと、 b) 状態を表示するデータを格納し、前記プログラム可能メモリと独立に動作可
能なスタックメモリと、 c) 前記プログラム可能メモリから情報を引き出し、前記プログラム可能メモリ
の内容およびデータ流からのデータに基づいてオペレーションを決定するため、
および、前記状態遷移機械をそのように決定された次の状態に切り換えるための
プロセッサとを有し、前記オペレーションは、次の状態に関するデータおよび前記スタックメモリに
配置するためのデータを含むジャンプ・プッシュ・オペレーション、前記スタッ
クメモリから、将来の状態に関するデータを読み出すポップ・オペレーション、
および、次の状態に関するデータを含むジャンプ・オペレーションを有するとと
もに、前記データ流からデータを分類するパケット分類用状態遷移機械。
【請求項７】前記状態遷移機械を、単一の集積回路で実現する請求項６に
記載のパケット分類用状態遷移機械。
【請求項８】前記プロセッサは、状態遷移ごとに１回のみ、前記プログラ
ム可能メモリから情報を引き出す請求項６に記載のパケット分類用状態遷移機械
。
【請求項９】前記プロセッサは、状態遷移ごとに１回のみ、前記プログラ
ム可能メモリから情報を引き出し、かつ、また、同じ状態遷移中にスタックメモ
リに対し、次の状態に関するデータのスタックポップ・オペレーションを実行す
る請求項６に記載のパケット分類用状態遷移機械。
【請求項１０】 a) 状態遷移機械内の状態に関するものであって、プログ
ラム可能メモリ内に格納されている情報を提供し、 b) 状態を表示するデータを格納するとともに、前記プログラム可能メモリと独
立に動作可能なスタックメモリを提供し、 c) 状態当り１回または少数回で前記プログラム可能メモリから情報を引き出し
、 d) 引き出された前記プログラム可能メモリの内容および前記データ流からのデ
ータに基づいて、前記スタックメモリにデータを配置するためのジャンプ・プッ
シュ・オペレーション、前記スタックメモリから状態に関するデータを読み出す
ポップ・オペレーション、および次の状態に関するデータを含むジャンプ・オペ
レーションを有するオペレーションの内の１つのオペレーションを決定し、 e) 前記状態遷移機械を次の状態に切り換える状態遷移機械を用いてデータ流か
らデータを分類するパケット分類方法。
【請求項１１】多数のデータ流は、同一のプログラムメモリを用いて並行
して分類され、あるデータ流に対する現在の状態は、他のデータ流に対する状態
と異なる請求項１０に記載のパケット分類方法。
【請求項１２】多数のプロセッサは、各々、異なるデータ流を分類するた
めに使用され、各プロセッサは、異なる結合したスタックメモリを有し、各プロ
セッサは、状態ごとに１回または少数回、同一のプログラム可能メモリから情報
を引き出す工程を実行する請求項１１に記載のパケット分類方法。
【請求項１３】プログラム可能メモリを、パケット分類オペレーション動
作と同時に再プログラムする工程を有する請求項１０に記載のパケット分類方法
。
【請求項１４】前記プログラム可能メモリを再プログラムする前記工程は
、状態遷移機械と結合していないプログラム可能メモリ内でのアドレスを決定し
、これらのアドレスに分類データを格納する工程を有する請求項１３に記載のパ
ケット分類方法。
【請求項１５】予め定めたメモリ位置から引き出された第１の状態アドレ
スを決定し、該プログラム可能メモリの再プログラミングが完了した際に、前記
予め定めたメモリ位置に、新しい第１の状態アドレスを格納する工程を有する請
求項１４に記載のパケット分類方法。
【請求項１６】スタックメモリのポップ・オペレーションを、状態遷移中
に実行する工程を有する請求項１０に記載のパケット分類方法。
【請求項１７】前記プッシュ・オペレーションは、さらに、次の状態に関
する情報を含み、該データは、現在の状態遷移中に前記スタックメモリに入力さ
れる請求項１０に記載のパケット分類方法。
【請求項１８】前記情報は、次の状態に関するデータおよび次の状態に関
する情報のフォーマットに関するデータを有する請求項１０に記載のパケット分
類方法。
【請求項１９】いくつかの状態についての情報は、他の状態についての情
報よりもより小さいメモリを占有する請求項１０に記載のパケット分類方法。
【請求項２０】２グループの状態のついての情報は、同じメモリ位置を占
め、前記スタックメモリは、各グループに対する次の状態を識別する機能を有す
る請求項１０に記載のパケット分類方法。
【請求項２１】状態に関する情報は、２^ｎオペレーションを有し、ここで
ｎは、状態のアドレスからのオフセットを決定するために、前記プロセッサによ
って使用されるビット数である請求項１０に記載のパケット分類方法。
【請求項２２】情報を引き出す工程は、データ流内でのビットおよび引き
出された次の状態のアドレスから決定されたアドレス位置に格納されたオペレー
ションを引き出す請求項２１に記載のパケット分類方法。
【請求項２３】前記決定は、ビットに関しての論理オペレーションのみを
使用して実行される請求項２２に記載のパケット分類方法。
【請求項２４】前記（ｃ）、（ｄ）、および（ｅ）工程は、繰り返して実
行され、状態遷移機械を次の状態に切り換える（ｅ）工程は、次回の繰り返しの
ために、現在の状態のアドレスとして、新しいアドレスを供給する工程を有する
請求項２３に記載のデータ流からデータを分類するためのパケット分類方法。
【請求項２５】オペレーションがスタックメモリのプッシュ・オペレーシ
ョンである場合には、状態アドレスが、前記スタックメモリに入力され、前記情
報は、次の状態アドレスを有する請求項２３に記載のパケット分類方法。
【請求項２６】 a) 状態遷移機械内の状態に関する情報を格納するプログ
ラム可能メモリと、 b) 後入れ先出し方式でスタックメモリから引き出すために、リターン状態に関
するデータを格納するスタックメモリと、 c) 前記プログラム可能メモリから、次の状態アドレスに関するデータを含むプ
ッシュ・オペレーションおよびポップ・オペレーションを有するオペレーション
を引き出すため、前記オペレーション内にある情報の１つおよび前記スタックメ
モリから引き出されたデータに基づいて次の状態を決定するため、および、前記
状態遷移機械を次の状態に切り換えるためのプロセッサと、を有し、２つの状態のグループに対する情報が同一のメモリ位置を占め、前記ス
タックメモリは、各グループに対する次の状態を識別する機能を有するプログラ
ム可能ハードウェア用状態遷移機械。
【請求項２７】前記状態遷移機械を、単一の集積回路で実現する請求項２
６に記載のプログラム可能ハードウェア用状態遷移機械。
【請求項２８】 a) 状態遷移機械内の、２つのグループを含有する状態に
関する情報を格納するプログラム可能メモリと、 b) リターン状態に関し、後入れ先出し方式でスタックメモリから引き出すため
のデータを格納するスタックメモリと、 c) 現在の状態アドレス、および、データ流からの多数のビットに基づいてアド
レスを形成し、前記プログラム可能メモリ内のアドレスから、次の状態アドレス
に関するデータを含有するプッシュ・オペレーション、次の状態アドレスに関す
るデータを含有するジャンプ・オペレーションおよびポップ・オペレーションを
有するオペレーションを引き出すため、前記オペレーション内の情報の１つおよ
び前記スタックメモリから引き出されたデータに基づいて次の状態を決定するた
め、および前記状態遷移機械を次の状態に切り換えるためのプロセッサと、を有
し、前記プログラム可能メモリから情報を引き出す１および１のみのオペレーショ
ンが状態遷移ごとに実行されるとともに、状態の第１のグループは、各々前記テ
ーブルアドレスからのオフセットでアドレス可能テーブル要素を有するデータの
テーブルによって表示され、該テーブル要素は、前記状態遷移機械内での次の状
態を表示し、前記データ流内の多数のビットは、オフセットを決定するためのも
のであり、状態の第２のグループは、各々テーブル要素を含有するデータのテーブルによ
って表され、前記第１のグループの状態を表示するデータのテーブルよりも小さ
いメモリを占めている前記データ流からデータを分類するパケット分類状態遷移
機械。