JP2004048278A - ネットワーク中継装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】最初の1パケットに対してルーティングを行い、同一通信データの後続パケットについては、最初のパケットのルーティング結果を利用してパケットを転送することで、後続パケットに対する処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送するネットワーク中継装置を得ること。
【解決手段】通信データの最初のパケットについて、パケット処理部23が、ルーティングプロセス管理テーブル24を検索し、同一宛先のルーティングプロセス27が存在しているか否かを判定する。その結果同一宛先のルーティングプロセス27が存在しない場合だけ、通常ルーティング処理部25が内部のルーティングテーブルを検索してルーティングを行う。同一宛先へのルーティングプロセス27が存在する最初のパケットまたは後続パケットについては、そのルーティングプロセス27を利用してパケットを送信する。
【選択図】 図2
【解決手段】通信データの最初のパケットについて、パケット処理部23が、ルーティングプロセス管理テーブル24を検索し、同一宛先のルーティングプロセス27が存在しているか否かを判定する。その結果同一宛先のルーティングプロセス27が存在しない場合だけ、通常ルーティング処理部25が内部のルーティングテーブルを検索してルーティングを行う。同一宛先へのルーティングプロセス27が存在する最初のパケットまたは後続パケットについては、そのルーティングプロセス27を利用してパケットを送信する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるネットワークを相互接続するネットワーク中継装置に関するものであり、特に、パケットによるデータ通信において、そのパケットを高速に中継するネットワーク中継装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、図11はTCP/IP(Transmission Control Protocol/InternetProtocol)プロトコルにおける従来のネットワーク中継装置を示すものであり、このネットワーク中継装置は、パケットを受信する複数の入力ポート(この場合PI1,PI2の2つ)と、宛先のIPアドレスを管理しているルーティングテーブル100と、ルーティングテーブル100と受信したパケットの宛先IPアドレスに基づき受信したパケットを出力するポートを決定するCPU200と、パケットを宛先のネットワークに出力する複数の出力ポート(この場合PO1〜PO3の3つ)とを備えている。
【0003】
ルーティングテーブル100は、図12に示すように、宛先アドレスに対応した出力先ポートが登録される。図12では、たとえば、宛先アドレスが「133.141.243.0」と「133.141.243.182」の場合、出力ポートPO1にパケットを出力するように定義している。
【0004】
図13は、従来のネットワーク中継装置におけるパケットのフォーマットの概念を示す図である。パケットは、パケットの開始を示す開始フラグ、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、このパケットがどのようなプロトコル(IPV4,IPV6など)のパケットであるかを示すフラグ、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、TCPデータ、ユーザデータ、パケットの終了を示す終了フラグで構成される。
【0005】
つぎに、従来のネットワーク中継装置の動作を説明する。たとえば、入力ポートPI1が、図13に示すパケットを受信する。CPU200は、入力ポートPI1からパケットを受付けると、ルーティングテーブル100に登録されている宛先アドレスの中から、パケット内の宛先IPアドレスと一致するIPアドレスを検索し、パケットを出力する出力ポートを検索し、パケットを当該出力ポートに出力する。すなわち、CPU200は、ルーティングテーブルの宛先アドレスとパケット内の宛先IPアドレスとを1ビットずつ比較し、最も長く一致した部分があるルーティングテーブル100の宛先アドレスを正規の宛先アドレスと判断し、その宛先アドレスに対応する出力ポートにパケットを送信するロンゲストマッチを行う。
【0006】
従来のネットワーク中継装置は、このような動作を、入力ポートPI1,PI2がパケットを受信するたびに繰り返し、受信したパケットに対してルーティングを行う。
【0007】
しかしながら、90年代に入ってからの、インターネットの普及は目覚しいものがあり、トラフィックが増大し、ネットワーク中継装置の処理能力が問われている。ネットワーク中継装置の処理能力、性能は、ルーティングテーブルの検索処理が大きく影響する。上述したように、ルーティングテーブルの検索はロンゲストマッチであり、しかもこの処理を同一通信シーケンスに属するすべてのパケットについて実施している。この処理は単純なテーブル検索に比べて非常にCPU負荷が高い。そして、その検索処理は、CPUの性能に依存しているところが大きい。
【0008】
このような問題を改善するために、ネットワーク中継装置の処理を高速化する従来技術として、特開平09−98189号公報あるいは特開平07−273801号公報がある。
【0009】
特開平09−98189号公報には、ATMにおいて、パケットの終了セルを検出し、検出したつぎのセルを先頭セルと認識し、その先頭セルのヘッダの宛先アドレスを抽出した時点で、経路テーブルからルーティングに必要な情報の検索を開始するようにした技術が開示されている。
【0010】
また、パケット通信の場合には、ルーティングテーブルから宛先MACアドレスと宛先IPアドレスとを同時に検索し、所定時間内に宛先MACアドレスまたは宛先IPアドレスのどちらかで先に検索された宛先アドレスを用いてルーティング処理を行うようにした技術が開示されている。
【0011】
特開平07−273801号公報には、ATM(Asynchronous Transfer Mode)−LAN(Local Area Network)や広域ISDN(Integrated Services Digital Network)などの各ブロックを固定長セル形式で運ぶネットワークシステムにおいて、パケットのヘッダ部分に該当するセルが揃った時点でルーティングテーブルを参照し、ルーティングが必要な場合には、ルーティング処理を開始するようにした技術が開示されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各従来技術では、セルまたはパケットを全て受信する前に、ルーティングに必要な情報である宛先IPアドレスを取得し処理を高速化しているものの、受信したパケット毎にルーティングテーブルの検索を行わなければならない。すなわち、1つの通信データとしてみた場合に、全パケットに対してルーティングテーブルの検索を実行しているため、スループットはルーティングテーブルの検索時間で決定してしまうという問題があった。
【0013】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、最初の1パケットに対して通常のルーティング処理を行い、同一通信データの後続パケットについては、最初のパケットで行ったルーティング結果を利用してパケットを転送することで、後続パケットに対する処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送するネットワーク中継装置を得ることを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかるネットワーク中継装置は、通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与される通信シーケンス番号の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信先IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートにパケットを送信する通常ルーティング処理部と、前記決定したポートに前記受信したパケットを送信するルーティングプロセスを生成するプロセス管理部と、前記ルーティングプロセス毎にそのルーティングプロセスを用いて送信されるパケットの宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信シーケンス番号とが登録されるルーティングプロセス管理テーブルと、前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき受信したパケットが通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらであるかを判定するパケット判定部と、前記判定結果とルーティングプロセス管理テーブルに基づいて、前記受信したパケットに対して前記通常ルーティング処理部による前記パケット送信動作を行わせ、かつ前記プロセス管理部にルーティングプロセスを生成させるか、または、すでに生成されているルーティングプロセスを利用したパケット送信を実行させるパケット処理部とを備えることを特徴とする。
【0015】
この発明によれば、パケット判定部は、受信したパケットが通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを判定し、パケット処理部に対して該パケットと、該パケットが同一通信シーケンス中の最初のパケットであるか否かという情報を受け渡すようにしている。
【0016】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、上記の発明において、前記パケット処理部は、前記受信したパケットが最初のパケットであってかつ前記ルーティングプロセス管理テーブルに前記受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されていない場合は、前記通常ルーティング処理部に前記受信した最初のパケットの処理を実行させ、前記受信したパケットが最初のパケットであってかつ前記ルーティングプロセス管理テーブルに前記受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されている場合は、前記同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスを利用するとともに前記ルーティングプロセス管理テーブルにこのルーティングプロセスを利用することを登録し、前記受信したパケットが後続パケットの場合は、前記ルーティングプロセス管理テーブルに登録されているルーティングプロセスのうち前記受信した後続パケット内の送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号が一致するルーティングプロセスを利用することを決定することを特徴とする。
【0017】
この発明によれば、パケット処理部は、受信したパケットが最初のパケットであってかつルーティングプロセス管理テーブルに受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されていない場合は、通常ルーティング処理部に受信した最初のパケットの処理を実行させ、受信したパケットが最初のパケットであってかつルーティングプロセス管理テーブルに受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されている場合は、同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスを利用するとともにルーティングプロセス管理テーブルにこのルーティングプロセスを利用することを登録し、受信したパケットが後続パケットの場合は、ルーティングプロセス管理テーブルに登録されているルーティングプロセスのうち受信した後続パケット内の送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号が一致するルーティングプロセスを利用することを決定するようにしている。
【0018】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、上記の発明において、前記パケット処理部は、前記パケット判定部の判定で後続パケットであると判定されたパケットに対して、前記ルーティングプロセス管理テーブルを検索しても前記後続パケットに含まれる送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号と一致したルーティングプロセスが検出されなかった場合、異常が生じたと判定し、前記通常ルーティング処理部は、前記異常が生じたと判断された場合、通常のルーティング処理を行って前記受信した全てのパケットに対して前記パケットを送信するポートを決定し、その決定にしたがってパケットを送信することを特徴とする。
【0019】
この発明によれば、パケット処理部は、パケット判定部の判定で後続パケットであると判定されたパケットに対して、ルーティングプロセス管理テーブルを検索しても後続パケットに含まれる送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号と一致したルーティングプロセスが検出されなかった場合、異常が生じたと判定し、通常ルーティング処理部は、異常が生じたと判断された場合、該後続パケットと同じ送信元IPアドレスおよび通信シーケンスIDを持つ全てのパケットに対してパケットを送信するポートを決定し、その決定にしたがってパケットを送信するようにしている。
【0020】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、上記の発明において、通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与された通信シーケンス番号とパケットの送信端末から受信端末までの通信経路を示す経路情報の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信元IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが一致している場合には、前記経路情報にしたがってパケットを送信する通常ルーティング処理部と、前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが不一致の場合、前記通常ルーティング処理部で決定したポートにパケットを送信するエラー修正プロセスを生成するプロセス管理部と、前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報との比較結果が登録されるエラー情報管理テーブルと、前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらかであるかを判定し、判定結果が前記最初のパケットの場合、前記通常ルーティング処理部で処理を行い、前記判定結果が後続パケットの場合、該後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するパケット判定部とを備えることを特徴とする。
【0021】
この発明によれば、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部が最初のパケット内の宛先IPアドレスに基づきパケットを送信するポートを決定し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブルに登録し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが一致した場合は、上記決定されたポートに最初のパケットを送信し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが不一致の場合は、決定されたポートにしたがって最初のパケットを送信するとともに通常ルーティング処理部が決定した結果に基づいたエラー修正プロセスを生成する。通信データの後続パケットに対しては、そのパケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するようにしている。
【0022】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与された通信シーケンス番号とパケットの送信端末から受信端末までの通信経路を示す経路情報の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信元IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが一致している場合には、前記経路情報にしたがってパケットを送信する通常ルーティング処理部と、前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが不一致の場合、前記通常ルーティング処理部で決定したポートにパケットを送信するエラー修正プロセスを生成するプロセス管理部と、前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報との比較結果が登録されるエラー情報管理テーブルと、前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらかであるかを判定し、判定結果が前記最初のパケットの場合、前記通常ルーティング処理部で処理を行い、前記判定結果が後続パケットの場合、前記エラー情報管理テーブルに基づいて前記後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するか、前記エラー修正プロセスを用いてパケットを送信するかを決定するパケット判定部とを備えることを特徴とする。
【0023】
この発明によれば、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部が最初のパケット内の宛先IPアドレスに基づきパケットを送信するポートを決定し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブルに登録し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが一致した場合は、最初のパケット内の経路情報にしたがって最初のパケットを送信し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが不一致の場合は、決定されたポートにしたがって最初のパケットを送信するとともに通常ルーティング処理部が決定した結果に基づいたエラー修正プロセスを生成する。後続のパケットについてはエラー情報管理テーブルを検索し、パケット内の経路情報が正しいか否かを判定し、その結果に基づいて、経路情報に基づきパケットを転送するか、エラー修正プロセスに基づいてパケットを転送するか決定するようにしている。
【0024】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、上記の発明において、前記パケット判定部は、前記受信したパケットが後続パケットの場合、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が正しければ、前記後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信し、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が誤りであれば、前記エラー修正プロセスにしたがってパケットを送信することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるネットワーク中継装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0026】
実施の形態1.
図1〜図5を用いて本発明の実施の形態1を説明する。図1は、実施の形態1のネットワーク中継装置が適用されるネットワークの構成を示す概念図である。実施の形態1のネットワーク中継装置が適用されるネットワークは、相互通信が可能な3台の端末10〜12と、異なるネットワークを接続する7台のルータ20a〜20g(特許請求の範囲でいうところのネットワーク中継装置)とで構成されている。
【0027】
端末10〜12は、この実施の形態1のルータ20a〜20gに対応するパケットを組み立てて送受信することが可能なインターフェースを有するとともに通常のTCP/IPにおけるパケット処理も実行できるものとする。ユーザはオプション指定によりこれらの通信方式を選択するか、ネットワーク管理者が、ネットワークに接続されている端末10〜12に対して、所定の宛先に対する経路情報を配信し、これを元に本方式に対応したパケットを組み立てることが可能なようにする。
【0028】
図3は、この実施の形態1のネットワーク中継装置で用いるパケットの構成を示している。この実施の形態1のネットワーク中継装置で用いるパケットは、パケットの開始を示す開始フラグ、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、TCPデータ、パケットが通信データの最初のパケット、後続のパケット、最後のパケットの何れであるかを示すパケット判定フラグ、通信データ毎に付与される通信シーケンス番号、ユーザデータ、パケットの終了を示す終了フラグで構成される。
【0029】
図2は、この実施の形態1のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態1のネットワーク中継装置は、入力ポート21と、パケット判定部22と、パケット処理部23と、ルーティングプロセス管理テーブル24と、通常ルーティング処理部25と、プロセス管理部26と、ルーティングプロセス27と、出力ポート28,29とを備えている。
【0030】
入力ポート21は、ネットワークを介して到達したパケットを受信する。パケット判定部22は、パケット内のパケット判定フラグに基づき、受信したパケットが通信データの最初のパケット、後続パケット、最後のパケットのいずれであるかを判定する。
【0031】
パケット処理部23は、パケット内の宛先IPアドレスに基づいてルーティングプロセス管理テーブル24からパケットのルーティングプロセスを検索する。そして、その検索結果にしたがって、新規にルーティングを行うか、すでに存在するルーティングプロセス27を使用するかを判定する。最初のパケットに対して、すでに存在するルーティングプロセス27を使用する場合には、ルーティングプロセス管理テーブル24に使用するルーティングプロセスを登録する。
【0032】
ルーティングプロセス管理テーブル24には、ルーティングプロセス27に関する情報が登録される。図4は、ルーティングプロセス管理テーブル24に対する登録項目を示すものであり、ここでは登録項目として、プロセスID、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信シーケンスID、開始時刻を挙げている。プロセスIDには、ルーティングプロセス27に対応したIDが登録され、ルーティングプロセス管理テーブル24は、このプロセスIDにより管理される。宛先IPアドレスと送信元IPアドレスには、プロセスIDに対応するルーティングプロセス27を生成したときのパケットに含まれる宛先IPアドレスと送信元IPアドレスが登録される。通信シーケンスIDには、パケット内の通信シーケンス番号が登録される。開始時刻は、ある通信シーケンスがルーティングプロセス27の使用を開始した時刻が登録される。
【0033】
通常ルーティング処理部25は、宛先IPアドレスと出力ポートを対応させたルーティングテーブルを有し、通信データの最初のパケットに対して通常のルーティング処理、すなわち、図11に示した従来のネットワーク中継装置の動作と同様にロンゲストマッチによるルーティングを行う。そして、ルーティングにより決定したポートにパケットを送信する。
【0034】
プロセス管理部26は、通常ルーティング処理部25からの通知により、新規のルーティングプロセス27を生成し、ルーティングプロセス管理テーブル24に生成したルーティングプロセス27の情報を登録する。また、ルーティングプロセス27が正常に動作しているかを監視する。たとえば、ルーティングプロセス27とルーティングプロセス管理テーブル24の情報とが一致しているか否か、一定時間以上利用されていないルーティングプロセスの消去、ルーティングプロセス27が飽和状態(メモリのオーバーフロー)になった場合の古いルーティングプロセスの消去、ルーティングプロセスが過負荷状態となった場合にパケットが当該プロセスを受信するのを一時停止させたり、同一プロセスを生成し平行処理を行うなどルーティングプロセス27を統括的に管理する。
【0035】
ルーティングプロセス27は、宛先情報を有し、パケットを宛先情報に対応する出力ポートに出力する。図2の場合は、ルーティングプロセス27#1は、出力ポート28にパケットを転送し、ルーティングプロセス27#Nは、出力ポート29にパケットを転送する。出力ポート28,29は、回線上にパケットを送信する。
【0036】
図5のフローチャートを参照して、実施の形態1のネットワーク中継装置の動作を説明する。入力ポート21は、図3に示すフォーマットのパケットを受信し、受信したパケットをパケット判定部22に出力する(ステップS100)。パケット判定部22は、受付けたパケット内のパケット判定フラグに基づき、このパケットが通信データの最初のパケットであるか否かを判定し(ステップS110)、パケット処理部23に判定結果を通知する。
【0037】
判定結果が最初のパケットである場合、パケット処理部23は、パケット内の宛先IPアドレスと同一宛先のルーティングプロセス27が存在するか否かを判定する(ステップS120)。すなわち、パケット処理部23は、パケット内の宛先IPアドレスをキーワードに、ルーティングプロセス管理テーブル24の宛先IPアドレスを検索し、一致するアドレスがあるか否かを判定する。
【0038】
ルーティングプロセス管理テーブル24の宛先アドレスにパケット内の宛先IPアドレスが存在した場合、すなわち、すでにパケット内の宛先IPアドレスと同一アドレス宛てのルーティングプロセス27が存在する場合、パケット処理部23は、ルーティングプロセス管理テーブル24に同一宛先のルーティングプロセス27を利用することを登録する(ステップS130)。具体的には、たとえば、パケット内の宛先IPアドレスが「100.124.23.1」であった場合に、図4(a)のルーティングプロセス管理テーブル24のプロセスID「10」の宛先IPアドレスとパケット内の宛先IPアドレスが一致しているので、このパケットはプロセスID「10」を利用する。そのため、パケット処理部23は、図4(b)に示すように、ルーティングプロセス管理テーブル24に送信元IPアドレス、通信シーケンスID、開始時刻(破線で囲った部分)を登録する。
【0039】
ルーティングプロセス管理テーブル24に登録が完了すると、パケット処理部23は、ルーティングプロセス管理テーブル24のプロセスIDに対応するルーティングプロセス27にパケットを送出する。ルーティングプロセス27は、該当出力ポートにパケットを送信し、当該出力ポートは、パケットをネットワークに送信する(ステップS140)。
【0040】
一方、ルーティングプロセス管理テーブル24の宛先アドレスにパケット内の宛先IPアドレスが存在しなかった場合、すなわち、パケット内の宛先IPアドレスと同一アドレス宛てのルーティングプロセスが存在しない場合、パケット処理部23は、その旨を通常ルーティング処理部25に通知する。
【0041】
通常ルーティング処理部25は、パケット内の宛先IPアドレスをキーワードに内部のルーティングテーブルの宛先アドレスを検索し、ルーティングを行う(ステップS150)。そして、宛先アドレスに対応した出力ポートにパケットを出力する(ステップS160)。パケットを出力すると、通常ルーティング処理部25は、新規にルーティングを行ったことをプロセス管理部26に通知する。
【0042】
プロセス管理部26は、通常ルーティング処理部25が新規にルーティングを行った宛先アドレスに対応したルーティングプロセスを生成する(ステップS170)。そして、ルーティングプロセス管理テーブル24に新規にルーティングプロセスを生成したことを登録する(ステップS180)。具体的には、たとえば、パケット内の宛先IPアドレスが「100.159.5.18」、送信元IPアドレスが「10.53.4.120」であった場合、図4(a)に示すルーティングプロセス管理テーブル24の宛先アドレスに宛先IPアドレスと一致する宛先は存在しない。したがって、通常ルーティング処理部25は、ルーティング処理を行ったことをプロセス管理部26に通知する。その通知を受けて、プロセス管理部26は、新規のルーティングプロセスを生成し、生成したルーティングプロセスのプロセスID、宛先アドレス、送信元IPアドレス、通信シーケンスID、開始時刻を登録する。すなわち、図4(c)に示すルーティングプロセス管理テーブル24のプロセスIDが「12」の情報が登録される。
【0043】
パケット判定部22からの判定通知が最初のパケットではない、すなわち、後続または最後のパケットである場合、パケット処理部23は、パケット内の送信元IPアドレスをキーワードに、ルーティングプロセス管理テーブル24の送信元IPアドレスを検索する(ステップS190)。そして、ルーティングプロセス管理テーブル24に登録されている送信元IPアドレスとパケット内の送信元IPアドレスとが合致するか否かを判定する(ステップS200)。合致した送信元IPアドレスが検索された場合は、パケット処理部23は、合致した送信元IPアドレスに対応するプロセスIDが示すルーティングプロセス27にパケットを送出する。ルーティングプロセス27は、該当する出力ポートにパケットに送信し、該当する出力ポートは、パケットをネットワークに送信する(ステップS210)。
【0044】
また、パケット処理部23は、パケットをルーティングプロセス27に送信した後、パケット判定部22からの判定通知にそのパケットが通信データの最後のパケットであることを示す情報が含まれていたかを確認する(ステップS220)。そして、最後のパケットであった場合には、ルーティングプロセス管理テーブル24からその通信データに対応する情報を削除する(ステップS230)。
【0045】
一方、パケット判定部22からの判定通知が後続パケットであるにもかかわらず、ルーティングプロセス管理テーブル24内に、後続パケットの送信元IPアドレスと通信シーケンス番号に対応するデータが存在しない場合、パケット処理部23はこの状態をエラーと判断する(ステップS240)。すなわち、この実施の形態1のネットワーク中継装置では、最初のパケットが到着して処理が行われた時点で、新規にルーティングプロセス27を生成するか、あるいは既存のルーティングプロセス27を利用することがルーティングプロセス管理テーブル24に登録されているかの何れかであるはずなので、後続パケットを受信した時には、必ずそのパケットの送信元IPアドレスと通信シーケンス番号に対応するデータがルーティングプロセス管理テーブル24に存在しなければならない。したがって、パケット処理部23は、エラー状態と判断し、送信元端末に対してエラーが発生したことを通知する。そして、通常のルーティング処理、すなわち、従来技術と同様に受信したパケットに対して通常ルーティング処理部25を介してパケットを出力ポートに出力する動作に切り替える(ステップS250)。
【0046】
このようにこの実施の形態1では、通信データの最初のパケットを受信した場合、パケット処理部23が、ルーティングプロセス管理テーブル24を検索し、同一宛先のルーティングプロセス27が存在しているか否かを判定する。その結果同一宛先のルーティングプロセス27が存在しない場合だけ、通常ルーティング処理部25が内部のルーティングテーブルを検索してルーティング処理を行う。それ以外、すなわち、すでに同一宛先へのルーティングプロセス27が存在する最初のパケットまたは後続パケットの場合には、すでに存在する同一宛先へのルーティングプロセス27を利用してパケットを送信するようにしている。これにより、受信した全てのパケットに対して検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理を行うことなく、ルーティングプロセス管理テーブル24の検索のみでパケットを送信することができる。そのため、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0047】
実施の形態2.
図6〜図10を用いて本発明の実施の形態2を説明する。図6は、実施の形態2のネットワーク中継装置が適用されるネットワークの構成を示す概念図である。実施の形態2のネットワーク中継装置が適用されるネットワークは、同一ドメインとして定義されている端末10,11と、ルータ20a,20bと、経路情報サーバ40で構成される。端末10はルータ20a、20bを介して端末11と通信可能となっている。
【0048】
端末10,11は、実施の形態1のネットワーク中継装置が適用されるシステムにおいて用いられた端末10,11の機能に加え、通信履歴を記憶する機能を備えており、経路情報サーバ40は、たとえば、SNMP(Simple Network Management Protocol)などのネットワーク管理のプロトコルを用いてルータ20a,20bから通信履歴を定期的に取得する。経路情報サーバ40は、取得した通信履歴を蓄積しておく。そして、定期的に通信履歴を宛先アドレス別にソートし、通信経路に変更があるか否かをルータ20a、20bに問い合わせる。ルータ20a,20bからネットワークの混雑や異常発生により宛先への経路が変更になったことを知らせるエラー情報が返信されてきた場合、経路情報サーバ40は、そのエラー情報を記憶するとともに、端末10,11にエラー情報を送信する。端末10,11は、その情報を以後のパケット組み立て時の経路情報に反映させる。
【0049】
図8は、この実施の形態2のネットワーク中継装置に用いられるパケットの構成を示している。この実施の形態2のネットワーク中継装置に用いられるパケットは、パケットの開始を示す開始フラグ、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、TCPデータ、このパケットが通信データのどのパケットであるかを示すパケット判定フラグ、通信データ毎に付与される通信シーケンス番号、パケットを発信した送信元端末から宛先端末までどのネットワーク中継装置を経由するかとそれぞれのネットワーク中継装置で使用する出力ポートの情報を含む経路情報と、ユーザデータと、パケットの終了を示す終了フラグで構成される。
【0050】
図7は、この実施の形態2のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態2のネットワーク中継装置は、入力ポート21と、パケット判定部30と、エラー情報管理テーブル31と、通常ルーティング処理部32と、プロセス管理部26と、エラー修正プロセス33と、出力ポート28,29とを備えている。実施の形態1と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0051】
パケット判定部30は、実施の形態1のパケット判定部30が有する機能に加え、後続パケット内の送信元IPアドレスと経路情報と通信シーケンス番号に基づき、エラー情報管理テーブル31を検索し、パケット内の経路情報が正しいか否かを判定する。そして、その結果、パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するか、エラー修正プロセス33にしたがってパケットを送信するかを決定する。
【0052】
エラー情報管理テーブル31には、パケット内の経路情報に誤りがあるか否かの情報が登録される。図9は、エラー情報管理テーブル31に対する登録項目を示すものであり、ここでは登録項目として、送信元IPアドレス、通信シーケンスID、宛先アドレス、状態、開始時刻を挙げている。送信元IPアドレスと宛先IPアドレスには、パケット内の経路情報の該当する送信元IPアドレスと宛先IPアドレスが登録される。たとえば、図6に示すルータ20aのエラー情報管理テーブル31の場合、送信元IPアドレスには端末10のIPアドレスが、宛先IPアドレスには端末11のIPアドレスがそれぞれ登録される。通信シーケンスIDには、パケット内の通信シーケンス番号が登録される。状態には、最初のパケットに対する通常のルーティング処理において決定した出力ポートとパケット内に記載された最終宛先に到達するための本ルータでの出力ポート(ルータ20aの場合にはルータ20bへ到達するための出力ポート)が一致した場合には「OK」が、不一致の場合には「NG」が登録される。また、エラー情報管理テーブル31には、修正プロセス情報として、状態が「NG」の場合にプロセス管理部26によって生成されるエラー修正プロセス33の情報も記憶される。
【0053】
通常ルーティング処理部32は、宛先IPアドレスと出力ポートを対応させたルーティングテーブルを有し、通信データの最初のパケットに対して通常のルーティング処理、すなわち、従来技術と同様のロンゲストマッチによるルーティングを行う。そして、パケット内の経路情報とルーティング処理によって決定した出力ポートとを比較し、その結果をエラー情報管理テーブル31に登録する。
【0054】
エラー修正プロセス33は、通常ルーティング処理部32で決定した送信先とパケット内の経路情報の宛先が不一致の場合に生成され、通常ルーティング処理部32で決定した宛先に対応する出力ポートにパケットを出力する。図6の場合は、エラー修正プロセス33#1は、出力ポート28にパケットを転送し、エラー修正プロセス33#Nは、出力ポート29にパケットを転送する。
【0055】
図10のフローチャートを参照して、実施の形態2のネットワーク中継装置の動作を説明する。入力ポート21は、図8に示すフォーマットのパケットを受信し、受信したパケットをパケット判定部30に出力する(ステップS300)。パケット判定部30は、受付けたパケット内のパケット判定フラグに基づき、このパケットが通信データの最初のパケットであるか否かを判定する(ステップS310)。
【0056】
入力されたパケットが最初のパケットの場合、パケット判定部30は、通常ルーティング処理部32にパケットを出力する。通常ルーティング処理部32は、パケット内の宛先IPアドレスをキーワードに内部のルーティングテーブルの宛先アドレスを検索し、ルーティングを行う。そして、宛先アドレスに対応した出力ポートにパケットを出力する(ステップS320)。通常ルーティング処理部32は、パケット内の経路情報に含まれる自分自身の出力ポートの情報とルーティングテーブルの宛先アドレスを検索して決定した出力ポートとを比較する(ステップS330)。パケット内の自分自身の経路情報に含まれる出力ポートの情報とルーティングテーブルの宛先アドレスを検索して決定した出力ポートが一致した場合、通常ルーティング処理部32は、エラー情報管理テーブル31に2つの情報が一致したことを登録する(ステップS340)。具体的には、図9に示すように、パケットに含まれる情報に基づき送信元IPアドレス、通信シーケンスID、宛先IPアドレスを、状態には2つの情報が一致したことを示す「OK」を、開始時刻には、エラー情報管理テーブル31に登録した時刻をそれぞれ登録する。
【0057】
パケット内の経路情報に含まれる出力ポート情報とルーティングテーブルの宛先を検索して決定した出力ポートが不一致の場合、通常ルーティング処理部32は、エラー情報管理テーブル31に2つの情報が不一致であったこと、すなわち、パケット内の経路情報とは異なるルーティングを行ったことを登録する(ステップS350)。具体的には、図9に示すようにパケットに含まれる情報に基づき送信元IPアドレス、通信シーケンスID、宛先IPアドレスを、状態には2つの情報が不一致であったことを示す「NG」を、開始時刻には、エラー情報管理テーブル31に登録した時刻をそれぞれ登録する。そして、パケット内の経路情報を通常ルーティング処理部32がパケットを出力する出力ポート、すなわち、ルーティングテーブルにより決定された出力ポートの情報に変更し、出力ポートにパケットを出力する。また、エラー修正プロセス33を生成するために、プロセス管理部26にパケット内の経路情報に誤りがあったことを通知する。
【0058】
プロセス管理部26は、通常ルーティング処理部32が決定した出力ポートにパケットを送信するためのエラー修正プロセス33を生成する(ステップS360)。プロセス管理部26は、エラー情報管理テーブル31に生成したエラー修正プロセス33に対応する情報を登録する。具体的には、宛先IPアドレス「100.159.5.14」、通信シーケンスID「124」が通常ルーティング処理部32の決定した宛先と不一致であったためにエラー修正プロセス33#1が生成されたとすると、この対応を修正プロセス情報としてエラー情報管理テーブル31に登録する。また、これらの情報は、経路情報サーバ40に通知され、経路情報サーバ40を介して接続されている端末10,11に配信される(ステップS370)。これにより、端末10,11は、修正された経路情報をパケット内の経路情報に反映させる。
【0059】
一方、受信したパケットが最初のパケットでない場合、すなわち、後続または最終のパケットであった場合、パケット判定部30は、パケット内の送信元IPアドレスと通信シーケンス番号とをキーワードに、エラー情報管理テーブル31の送信元IPアドレスと通信シーケンスIDとを検索する(ステップS380)。そして、合致した送信元IPアドレスと通信シーケンスIDとが検索された場合、パケット判定部30は、合致した送信元IPアドレスに対応する状態が「OK」であるか否かを確認する(ステップS390)。合致した送信元IPアドレスと通信シーケンスIDに対応する状態が「OK」であれば、パケット判定部30は、パケット内の経路情報にしたがってパケットを出力する(ステップS400)。合致したアドレスと通信シーケンスIDに対応する状態が「NG」であれば、パケット判定部30は、エラー情報管理テーブル31の修正プロセス情報に基づいて該当するエラー修正プロセス33にパケットを出力する(ステップS410)。パケットを受け取ったエラー修正プロセス33は、該当出力ポートにパケットを送信し、当該出力ポートは、パケットをネットワークに送信する。
【0060】
このようにこの実施の形態2では、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部32は通常のルーティング処理を行い、その結果とパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブル31に登録する。パケット内の通信経路とルーティング処理の結果が不一致の場合は、プロセス管理部26が、ルーティング処理結果に基づいたエラー修正プロセス33を生成する。パケット判定部30は、後続のパケット内に含まれる送信元IPアドレスと通信シーケンス番号とを用いてエラー情報管理テーブル31を検索し、パケット内の経路情報が正しいか否かを判定し、その結果に基づいて、経路情報に基づきパケットを送信するか、エラー修正プロセス33に基づいてパケットを送信するかを判定するようにしている。すなわち、最初のパケットのみルーティングテーブルを検索するルーティングを実行し、それ以降の後続パケットは、その結果を利用してパケットの送信先を決定するようにしているため、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0061】
なお、より高速にパケットを転送するために、後続パケットについてはエラー情報管理テーブル31を検索することなしに、パケット内の経路情報に基づいてパケットを送信するようにしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、パケット判定部は、受信したパケットが通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを判定し、パケット処理部に対して該パケットと、該パケットが同一通信シーケンス中の最初のパケットであるか否かという情報を受け渡すようにしているため、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減することができる。
【0063】
つぎの発明によれば、パケット処理部は、受信したパケットが最初のパケットであってかつルーティングプロセス管理テーブルに受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されていない場合は、通常ルーティング処理部に受信した最初のパケットの処理を実行させ、受信したパケットが最初のパケットであってかつルーティングプロセス管理テーブルに受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されている場合は、同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスを利用するとともにルーティングプロセス管理テーブルにこのルーティングプロセスを利用することを登録し、受信したパケットが後続パケットの場合は、ルーティングプロセス管理テーブルに登録されているルーティングプロセスのうち受信した後続パケット内の送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号が一致するルーティングプロセスを利用することを決定するようにしている。すなわち、ネットワーク中継装置が全てのパケットに対して検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理を行う必要がないため、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0064】
つぎの発明によれば、パケット処理部は、パケット判定部の判定で後続パケットであると判定されたパケットに対して、ルーティングプロセス管理テーブルを検索しても後続パケットに含まれる送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号と一致したルーティングプロセスが検出されなかった場合、異常が生じたと判定し、通常ルーティング処理部は、異常が生じたと判断された場合、後続パケットと同じ送信元IPアドレスおよび通信シーケンスIDを持つ全てのパケットに対してパケットを送信するポートを決定し、その決定にしたがってパケットを送信するようにしているため、ネットワーク中継装置としての信頼性を高めることができる。
【0065】
つぎの発明によれば、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部が最初のパケット内の宛先IPアドレスに基づきパケットを送信するポートを決定し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブルに登録し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが一致した場合は、最初のパケット内の経路情報にしたがって最初のパケットを送信し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが不一致の場合は、決定されたポートにしたがって最初のパケットを送信するとともに通常ルーティング処理部が決定した結果に基づいたエラー修正プロセスを生成する。通信データの後続パケットに対しては、そのパケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するようにしているため、検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理は最初のパケットに対してのみ行えばよく、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0066】
つぎの発明によれば、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部が最初のパケット内の宛先IPアドレスに基づきパケットを送信するポートを決定し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブルに登録し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが一致した場合は、最初のパケット内の経路情報にしたがって最初のパケットを送信し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが不一致の場合は、決定されたポートにしたがって最初のパケットを送信するとともに通常ルーティング処理部が決定した結果に基づいたエラー修正プロセスを生成する。後続のパケットについてはエラー情報管理テーブルを検索し、パケット内の経路情報が正しいか否かを判定し、その結果に基づいて、経路情報に基づきパケットを転送するか、エラー修正プロセスに基づいてパケットを転送するか決定するようにしているため、検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理は最初のパケットに対してのみ行えばよく、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0067】
つぎの発明によれば、パケット判定部は、受信したパケットが後続パケットの場合、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が正しければ、後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信し、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が誤りであれば、エラー修正プロセスにしたがってパケットを送信するようにしているため、検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理は最初のパケットに対してのみ行えばよく、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1のネットワーク中継装置が適用されるシステムの構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態1のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。
【図3】実施の形態1のネットワーク中継装置に適用されるパケットの構成を示す図である。
【図4】ルーティングプロセス管理テーブルの内容を示す図である。
【図5】実施の形態1のネットワーク中継装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図6】実施の形態2のネットワーク中継装置が適用されるシステムの構成を示すブロック図である。
【図7】実施の形態2のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。
【図8】実施の形態2のネットワーク中継装置に適用されるパケットの構成を示す図である。
【図9】エラー情報管理テーブルの内容を示す図である。
【図10】実施の形態2のネットワーク中継装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図11】従来のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。
【図12】ルーティングテーブルの内容を示す図である。
【図13】従来のネットワーク中継装置に適用されるパケットの構成を示す図である。
【符号の説明】
10,11,12 端末、20a,20b,20c,20d,20e,20f,20g ルータ、21 入力ポート、22,30 パケット判定部、23 パケット処理部、24 ルーティンプロセス管理テーブル、25,32 通常ルーティング処理部、26 プロセス管理部、27 ルーティングプロセス、28,29 出力ポート、31 エラー情報管理テーブル、33 エラー修正プロセス、40 経路情報サーバ、100 ルーティングテーブル、200 CPU。
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるネットワークを相互接続するネットワーク中継装置に関するものであり、特に、パケットによるデータ通信において、そのパケットを高速に中継するネットワーク中継装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、図11はTCP/IP(Transmission Control Protocol/InternetProtocol)プロトコルにおける従来のネットワーク中継装置を示すものであり、このネットワーク中継装置は、パケットを受信する複数の入力ポート(この場合PI1,PI2の2つ)と、宛先のIPアドレスを管理しているルーティングテーブル100と、ルーティングテーブル100と受信したパケットの宛先IPアドレスに基づき受信したパケットを出力するポートを決定するCPU200と、パケットを宛先のネットワークに出力する複数の出力ポート(この場合PO1〜PO3の3つ)とを備えている。
【0003】
ルーティングテーブル100は、図12に示すように、宛先アドレスに対応した出力先ポートが登録される。図12では、たとえば、宛先アドレスが「133.141.243.0」と「133.141.243.182」の場合、出力ポートPO1にパケットを出力するように定義している。
【0004】
図13は、従来のネットワーク中継装置におけるパケットのフォーマットの概念を示す図である。パケットは、パケットの開始を示す開始フラグ、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、このパケットがどのようなプロトコル(IPV4,IPV6など)のパケットであるかを示すフラグ、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、TCPデータ、ユーザデータ、パケットの終了を示す終了フラグで構成される。
【0005】
つぎに、従来のネットワーク中継装置の動作を説明する。たとえば、入力ポートPI1が、図13に示すパケットを受信する。CPU200は、入力ポートPI1からパケットを受付けると、ルーティングテーブル100に登録されている宛先アドレスの中から、パケット内の宛先IPアドレスと一致するIPアドレスを検索し、パケットを出力する出力ポートを検索し、パケットを当該出力ポートに出力する。すなわち、CPU200は、ルーティングテーブルの宛先アドレスとパケット内の宛先IPアドレスとを1ビットずつ比較し、最も長く一致した部分があるルーティングテーブル100の宛先アドレスを正規の宛先アドレスと判断し、その宛先アドレスに対応する出力ポートにパケットを送信するロンゲストマッチを行う。
【0006】
従来のネットワーク中継装置は、このような動作を、入力ポートPI1,PI2がパケットを受信するたびに繰り返し、受信したパケットに対してルーティングを行う。
【0007】
しかしながら、90年代に入ってからの、インターネットの普及は目覚しいものがあり、トラフィックが増大し、ネットワーク中継装置の処理能力が問われている。ネットワーク中継装置の処理能力、性能は、ルーティングテーブルの検索処理が大きく影響する。上述したように、ルーティングテーブルの検索はロンゲストマッチであり、しかもこの処理を同一通信シーケンスに属するすべてのパケットについて実施している。この処理は単純なテーブル検索に比べて非常にCPU負荷が高い。そして、その検索処理は、CPUの性能に依存しているところが大きい。
【0008】
このような問題を改善するために、ネットワーク中継装置の処理を高速化する従来技術として、特開平09−98189号公報あるいは特開平07−273801号公報がある。
【0009】
特開平09−98189号公報には、ATMにおいて、パケットの終了セルを検出し、検出したつぎのセルを先頭セルと認識し、その先頭セルのヘッダの宛先アドレスを抽出した時点で、経路テーブルからルーティングに必要な情報の検索を開始するようにした技術が開示されている。
【0010】
また、パケット通信の場合には、ルーティングテーブルから宛先MACアドレスと宛先IPアドレスとを同時に検索し、所定時間内に宛先MACアドレスまたは宛先IPアドレスのどちらかで先に検索された宛先アドレスを用いてルーティング処理を行うようにした技術が開示されている。
【0011】
特開平07−273801号公報には、ATM(Asynchronous Transfer Mode)−LAN(Local Area Network)や広域ISDN(Integrated Services Digital Network)などの各ブロックを固定長セル形式で運ぶネットワークシステムにおいて、パケットのヘッダ部分に該当するセルが揃った時点でルーティングテーブルを参照し、ルーティングが必要な場合には、ルーティング処理を開始するようにした技術が開示されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各従来技術では、セルまたはパケットを全て受信する前に、ルーティングに必要な情報である宛先IPアドレスを取得し処理を高速化しているものの、受信したパケット毎にルーティングテーブルの検索を行わなければならない。すなわち、1つの通信データとしてみた場合に、全パケットに対してルーティングテーブルの検索を実行しているため、スループットはルーティングテーブルの検索時間で決定してしまうという問題があった。
【0013】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、最初の1パケットに対して通常のルーティング処理を行い、同一通信データの後続パケットについては、最初のパケットで行ったルーティング結果を利用してパケットを転送することで、後続パケットに対する処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送するネットワーク中継装置を得ることを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかるネットワーク中継装置は、通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与される通信シーケンス番号の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信先IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートにパケットを送信する通常ルーティング処理部と、前記決定したポートに前記受信したパケットを送信するルーティングプロセスを生成するプロセス管理部と、前記ルーティングプロセス毎にそのルーティングプロセスを用いて送信されるパケットの宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信シーケンス番号とが登録されるルーティングプロセス管理テーブルと、前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき受信したパケットが通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらであるかを判定するパケット判定部と、前記判定結果とルーティングプロセス管理テーブルに基づいて、前記受信したパケットに対して前記通常ルーティング処理部による前記パケット送信動作を行わせ、かつ前記プロセス管理部にルーティングプロセスを生成させるか、または、すでに生成されているルーティングプロセスを利用したパケット送信を実行させるパケット処理部とを備えることを特徴とする。
【0015】
この発明によれば、パケット判定部は、受信したパケットが通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを判定し、パケット処理部に対して該パケットと、該パケットが同一通信シーケンス中の最初のパケットであるか否かという情報を受け渡すようにしている。
【0016】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、上記の発明において、前記パケット処理部は、前記受信したパケットが最初のパケットであってかつ前記ルーティングプロセス管理テーブルに前記受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されていない場合は、前記通常ルーティング処理部に前記受信した最初のパケットの処理を実行させ、前記受信したパケットが最初のパケットであってかつ前記ルーティングプロセス管理テーブルに前記受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されている場合は、前記同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスを利用するとともに前記ルーティングプロセス管理テーブルにこのルーティングプロセスを利用することを登録し、前記受信したパケットが後続パケットの場合は、前記ルーティングプロセス管理テーブルに登録されているルーティングプロセスのうち前記受信した後続パケット内の送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号が一致するルーティングプロセスを利用することを決定することを特徴とする。
【0017】
この発明によれば、パケット処理部は、受信したパケットが最初のパケットであってかつルーティングプロセス管理テーブルに受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されていない場合は、通常ルーティング処理部に受信した最初のパケットの処理を実行させ、受信したパケットが最初のパケットであってかつルーティングプロセス管理テーブルに受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されている場合は、同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスを利用するとともにルーティングプロセス管理テーブルにこのルーティングプロセスを利用することを登録し、受信したパケットが後続パケットの場合は、ルーティングプロセス管理テーブルに登録されているルーティングプロセスのうち受信した後続パケット内の送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号が一致するルーティングプロセスを利用することを決定するようにしている。
【0018】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、上記の発明において、前記パケット処理部は、前記パケット判定部の判定で後続パケットであると判定されたパケットに対して、前記ルーティングプロセス管理テーブルを検索しても前記後続パケットに含まれる送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号と一致したルーティングプロセスが検出されなかった場合、異常が生じたと判定し、前記通常ルーティング処理部は、前記異常が生じたと判断された場合、通常のルーティング処理を行って前記受信した全てのパケットに対して前記パケットを送信するポートを決定し、その決定にしたがってパケットを送信することを特徴とする。
【0019】
この発明によれば、パケット処理部は、パケット判定部の判定で後続パケットであると判定されたパケットに対して、ルーティングプロセス管理テーブルを検索しても後続パケットに含まれる送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号と一致したルーティングプロセスが検出されなかった場合、異常が生じたと判定し、通常ルーティング処理部は、異常が生じたと判断された場合、該後続パケットと同じ送信元IPアドレスおよび通信シーケンスIDを持つ全てのパケットに対してパケットを送信するポートを決定し、その決定にしたがってパケットを送信するようにしている。
【0020】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、上記の発明において、通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与された通信シーケンス番号とパケットの送信端末から受信端末までの通信経路を示す経路情報の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信元IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが一致している場合には、前記経路情報にしたがってパケットを送信する通常ルーティング処理部と、前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが不一致の場合、前記通常ルーティング処理部で決定したポートにパケットを送信するエラー修正プロセスを生成するプロセス管理部と、前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報との比較結果が登録されるエラー情報管理テーブルと、前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらかであるかを判定し、判定結果が前記最初のパケットの場合、前記通常ルーティング処理部で処理を行い、前記判定結果が後続パケットの場合、該後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するパケット判定部とを備えることを特徴とする。
【0021】
この発明によれば、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部が最初のパケット内の宛先IPアドレスに基づきパケットを送信するポートを決定し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブルに登録し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが一致した場合は、上記決定されたポートに最初のパケットを送信し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが不一致の場合は、決定されたポートにしたがって最初のパケットを送信するとともに通常ルーティング処理部が決定した結果に基づいたエラー修正プロセスを生成する。通信データの後続パケットに対しては、そのパケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するようにしている。
【0022】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与された通信シーケンス番号とパケットの送信端末から受信端末までの通信経路を示す経路情報の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信元IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが一致している場合には、前記経路情報にしたがってパケットを送信する通常ルーティング処理部と、前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが不一致の場合、前記通常ルーティング処理部で決定したポートにパケットを送信するエラー修正プロセスを生成するプロセス管理部と、前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報との比較結果が登録されるエラー情報管理テーブルと、前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらかであるかを判定し、判定結果が前記最初のパケットの場合、前記通常ルーティング処理部で処理を行い、前記判定結果が後続パケットの場合、前記エラー情報管理テーブルに基づいて前記後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するか、前記エラー修正プロセスを用いてパケットを送信するかを決定するパケット判定部とを備えることを特徴とする。
【0023】
この発明によれば、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部が最初のパケット内の宛先IPアドレスに基づきパケットを送信するポートを決定し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブルに登録し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが一致した場合は、最初のパケット内の経路情報にしたがって最初のパケットを送信し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが不一致の場合は、決定されたポートにしたがって最初のパケットを送信するとともに通常ルーティング処理部が決定した結果に基づいたエラー修正プロセスを生成する。後続のパケットについてはエラー情報管理テーブルを検索し、パケット内の経路情報が正しいか否かを判定し、その結果に基づいて、経路情報に基づきパケットを転送するか、エラー修正プロセスに基づいてパケットを転送するか決定するようにしている。
【0024】
つぎの発明にかかるネットワーク中継装置は、上記の発明において、前記パケット判定部は、前記受信したパケットが後続パケットの場合、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が正しければ、前記後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信し、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が誤りであれば、前記エラー修正プロセスにしたがってパケットを送信することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるネットワーク中継装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0026】
実施の形態1.
図1〜図5を用いて本発明の実施の形態1を説明する。図1は、実施の形態1のネットワーク中継装置が適用されるネットワークの構成を示す概念図である。実施の形態1のネットワーク中継装置が適用されるネットワークは、相互通信が可能な3台の端末10〜12と、異なるネットワークを接続する7台のルータ20a〜20g(特許請求の範囲でいうところのネットワーク中継装置)とで構成されている。
【0027】
端末10〜12は、この実施の形態1のルータ20a〜20gに対応するパケットを組み立てて送受信することが可能なインターフェースを有するとともに通常のTCP/IPにおけるパケット処理も実行できるものとする。ユーザはオプション指定によりこれらの通信方式を選択するか、ネットワーク管理者が、ネットワークに接続されている端末10〜12に対して、所定の宛先に対する経路情報を配信し、これを元に本方式に対応したパケットを組み立てることが可能なようにする。
【0028】
図3は、この実施の形態1のネットワーク中継装置で用いるパケットの構成を示している。この実施の形態1のネットワーク中継装置で用いるパケットは、パケットの開始を示す開始フラグ、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、TCPデータ、パケットが通信データの最初のパケット、後続のパケット、最後のパケットの何れであるかを示すパケット判定フラグ、通信データ毎に付与される通信シーケンス番号、ユーザデータ、パケットの終了を示す終了フラグで構成される。
【0029】
図2は、この実施の形態1のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態1のネットワーク中継装置は、入力ポート21と、パケット判定部22と、パケット処理部23と、ルーティングプロセス管理テーブル24と、通常ルーティング処理部25と、プロセス管理部26と、ルーティングプロセス27と、出力ポート28,29とを備えている。
【0030】
入力ポート21は、ネットワークを介して到達したパケットを受信する。パケット判定部22は、パケット内のパケット判定フラグに基づき、受信したパケットが通信データの最初のパケット、後続パケット、最後のパケットのいずれであるかを判定する。
【0031】
パケット処理部23は、パケット内の宛先IPアドレスに基づいてルーティングプロセス管理テーブル24からパケットのルーティングプロセスを検索する。そして、その検索結果にしたがって、新規にルーティングを行うか、すでに存在するルーティングプロセス27を使用するかを判定する。最初のパケットに対して、すでに存在するルーティングプロセス27を使用する場合には、ルーティングプロセス管理テーブル24に使用するルーティングプロセスを登録する。
【0032】
ルーティングプロセス管理テーブル24には、ルーティングプロセス27に関する情報が登録される。図4は、ルーティングプロセス管理テーブル24に対する登録項目を示すものであり、ここでは登録項目として、プロセスID、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信シーケンスID、開始時刻を挙げている。プロセスIDには、ルーティングプロセス27に対応したIDが登録され、ルーティングプロセス管理テーブル24は、このプロセスIDにより管理される。宛先IPアドレスと送信元IPアドレスには、プロセスIDに対応するルーティングプロセス27を生成したときのパケットに含まれる宛先IPアドレスと送信元IPアドレスが登録される。通信シーケンスIDには、パケット内の通信シーケンス番号が登録される。開始時刻は、ある通信シーケンスがルーティングプロセス27の使用を開始した時刻が登録される。
【0033】
通常ルーティング処理部25は、宛先IPアドレスと出力ポートを対応させたルーティングテーブルを有し、通信データの最初のパケットに対して通常のルーティング処理、すなわち、図11に示した従来のネットワーク中継装置の動作と同様にロンゲストマッチによるルーティングを行う。そして、ルーティングにより決定したポートにパケットを送信する。
【0034】
プロセス管理部26は、通常ルーティング処理部25からの通知により、新規のルーティングプロセス27を生成し、ルーティングプロセス管理テーブル24に生成したルーティングプロセス27の情報を登録する。また、ルーティングプロセス27が正常に動作しているかを監視する。たとえば、ルーティングプロセス27とルーティングプロセス管理テーブル24の情報とが一致しているか否か、一定時間以上利用されていないルーティングプロセスの消去、ルーティングプロセス27が飽和状態(メモリのオーバーフロー)になった場合の古いルーティングプロセスの消去、ルーティングプロセスが過負荷状態となった場合にパケットが当該プロセスを受信するのを一時停止させたり、同一プロセスを生成し平行処理を行うなどルーティングプロセス27を統括的に管理する。
【0035】
ルーティングプロセス27は、宛先情報を有し、パケットを宛先情報に対応する出力ポートに出力する。図2の場合は、ルーティングプロセス27#1は、出力ポート28にパケットを転送し、ルーティングプロセス27#Nは、出力ポート29にパケットを転送する。出力ポート28,29は、回線上にパケットを送信する。
【0036】
図5のフローチャートを参照して、実施の形態1のネットワーク中継装置の動作を説明する。入力ポート21は、図3に示すフォーマットのパケットを受信し、受信したパケットをパケット判定部22に出力する(ステップS100)。パケット判定部22は、受付けたパケット内のパケット判定フラグに基づき、このパケットが通信データの最初のパケットであるか否かを判定し(ステップS110)、パケット処理部23に判定結果を通知する。
【0037】
判定結果が最初のパケットである場合、パケット処理部23は、パケット内の宛先IPアドレスと同一宛先のルーティングプロセス27が存在するか否かを判定する(ステップS120)。すなわち、パケット処理部23は、パケット内の宛先IPアドレスをキーワードに、ルーティングプロセス管理テーブル24の宛先IPアドレスを検索し、一致するアドレスがあるか否かを判定する。
【0038】
ルーティングプロセス管理テーブル24の宛先アドレスにパケット内の宛先IPアドレスが存在した場合、すなわち、すでにパケット内の宛先IPアドレスと同一アドレス宛てのルーティングプロセス27が存在する場合、パケット処理部23は、ルーティングプロセス管理テーブル24に同一宛先のルーティングプロセス27を利用することを登録する(ステップS130)。具体的には、たとえば、パケット内の宛先IPアドレスが「100.124.23.1」であった場合に、図4(a)のルーティングプロセス管理テーブル24のプロセスID「10」の宛先IPアドレスとパケット内の宛先IPアドレスが一致しているので、このパケットはプロセスID「10」を利用する。そのため、パケット処理部23は、図4(b)に示すように、ルーティングプロセス管理テーブル24に送信元IPアドレス、通信シーケンスID、開始時刻(破線で囲った部分)を登録する。
【0039】
ルーティングプロセス管理テーブル24に登録が完了すると、パケット処理部23は、ルーティングプロセス管理テーブル24のプロセスIDに対応するルーティングプロセス27にパケットを送出する。ルーティングプロセス27は、該当出力ポートにパケットを送信し、当該出力ポートは、パケットをネットワークに送信する(ステップS140)。
【0040】
一方、ルーティングプロセス管理テーブル24の宛先アドレスにパケット内の宛先IPアドレスが存在しなかった場合、すなわち、パケット内の宛先IPアドレスと同一アドレス宛てのルーティングプロセスが存在しない場合、パケット処理部23は、その旨を通常ルーティング処理部25に通知する。
【0041】
通常ルーティング処理部25は、パケット内の宛先IPアドレスをキーワードに内部のルーティングテーブルの宛先アドレスを検索し、ルーティングを行う(ステップS150)。そして、宛先アドレスに対応した出力ポートにパケットを出力する(ステップS160)。パケットを出力すると、通常ルーティング処理部25は、新規にルーティングを行ったことをプロセス管理部26に通知する。
【0042】
プロセス管理部26は、通常ルーティング処理部25が新規にルーティングを行った宛先アドレスに対応したルーティングプロセスを生成する(ステップS170)。そして、ルーティングプロセス管理テーブル24に新規にルーティングプロセスを生成したことを登録する(ステップS180)。具体的には、たとえば、パケット内の宛先IPアドレスが「100.159.5.18」、送信元IPアドレスが「10.53.4.120」であった場合、図4(a)に示すルーティングプロセス管理テーブル24の宛先アドレスに宛先IPアドレスと一致する宛先は存在しない。したがって、通常ルーティング処理部25は、ルーティング処理を行ったことをプロセス管理部26に通知する。その通知を受けて、プロセス管理部26は、新規のルーティングプロセスを生成し、生成したルーティングプロセスのプロセスID、宛先アドレス、送信元IPアドレス、通信シーケンスID、開始時刻を登録する。すなわち、図4(c)に示すルーティングプロセス管理テーブル24のプロセスIDが「12」の情報が登録される。
【0043】
パケット判定部22からの判定通知が最初のパケットではない、すなわち、後続または最後のパケットである場合、パケット処理部23は、パケット内の送信元IPアドレスをキーワードに、ルーティングプロセス管理テーブル24の送信元IPアドレスを検索する(ステップS190)。そして、ルーティングプロセス管理テーブル24に登録されている送信元IPアドレスとパケット内の送信元IPアドレスとが合致するか否かを判定する(ステップS200)。合致した送信元IPアドレスが検索された場合は、パケット処理部23は、合致した送信元IPアドレスに対応するプロセスIDが示すルーティングプロセス27にパケットを送出する。ルーティングプロセス27は、該当する出力ポートにパケットに送信し、該当する出力ポートは、パケットをネットワークに送信する(ステップS210)。
【0044】
また、パケット処理部23は、パケットをルーティングプロセス27に送信した後、パケット判定部22からの判定通知にそのパケットが通信データの最後のパケットであることを示す情報が含まれていたかを確認する(ステップS220)。そして、最後のパケットであった場合には、ルーティングプロセス管理テーブル24からその通信データに対応する情報を削除する(ステップS230)。
【0045】
一方、パケット判定部22からの判定通知が後続パケットであるにもかかわらず、ルーティングプロセス管理テーブル24内に、後続パケットの送信元IPアドレスと通信シーケンス番号に対応するデータが存在しない場合、パケット処理部23はこの状態をエラーと判断する(ステップS240)。すなわち、この実施の形態1のネットワーク中継装置では、最初のパケットが到着して処理が行われた時点で、新規にルーティングプロセス27を生成するか、あるいは既存のルーティングプロセス27を利用することがルーティングプロセス管理テーブル24に登録されているかの何れかであるはずなので、後続パケットを受信した時には、必ずそのパケットの送信元IPアドレスと通信シーケンス番号に対応するデータがルーティングプロセス管理テーブル24に存在しなければならない。したがって、パケット処理部23は、エラー状態と判断し、送信元端末に対してエラーが発生したことを通知する。そして、通常のルーティング処理、すなわち、従来技術と同様に受信したパケットに対して通常ルーティング処理部25を介してパケットを出力ポートに出力する動作に切り替える(ステップS250)。
【0046】
このようにこの実施の形態1では、通信データの最初のパケットを受信した場合、パケット処理部23が、ルーティングプロセス管理テーブル24を検索し、同一宛先のルーティングプロセス27が存在しているか否かを判定する。その結果同一宛先のルーティングプロセス27が存在しない場合だけ、通常ルーティング処理部25が内部のルーティングテーブルを検索してルーティング処理を行う。それ以外、すなわち、すでに同一宛先へのルーティングプロセス27が存在する最初のパケットまたは後続パケットの場合には、すでに存在する同一宛先へのルーティングプロセス27を利用してパケットを送信するようにしている。これにより、受信した全てのパケットに対して検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理を行うことなく、ルーティングプロセス管理テーブル24の検索のみでパケットを送信することができる。そのため、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0047】
実施の形態2.
図6〜図10を用いて本発明の実施の形態2を説明する。図6は、実施の形態2のネットワーク中継装置が適用されるネットワークの構成を示す概念図である。実施の形態2のネットワーク中継装置が適用されるネットワークは、同一ドメインとして定義されている端末10,11と、ルータ20a,20bと、経路情報サーバ40で構成される。端末10はルータ20a、20bを介して端末11と通信可能となっている。
【0048】
端末10,11は、実施の形態1のネットワーク中継装置が適用されるシステムにおいて用いられた端末10,11の機能に加え、通信履歴を記憶する機能を備えており、経路情報サーバ40は、たとえば、SNMP(Simple Network Management Protocol)などのネットワーク管理のプロトコルを用いてルータ20a,20bから通信履歴を定期的に取得する。経路情報サーバ40は、取得した通信履歴を蓄積しておく。そして、定期的に通信履歴を宛先アドレス別にソートし、通信経路に変更があるか否かをルータ20a、20bに問い合わせる。ルータ20a,20bからネットワークの混雑や異常発生により宛先への経路が変更になったことを知らせるエラー情報が返信されてきた場合、経路情報サーバ40は、そのエラー情報を記憶するとともに、端末10,11にエラー情報を送信する。端末10,11は、その情報を以後のパケット組み立て時の経路情報に反映させる。
【0049】
図8は、この実施の形態2のネットワーク中継装置に用いられるパケットの構成を示している。この実施の形態2のネットワーク中継装置に用いられるパケットは、パケットの開始を示す開始フラグ、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、TCPデータ、このパケットが通信データのどのパケットであるかを示すパケット判定フラグ、通信データ毎に付与される通信シーケンス番号、パケットを発信した送信元端末から宛先端末までどのネットワーク中継装置を経由するかとそれぞれのネットワーク中継装置で使用する出力ポートの情報を含む経路情報と、ユーザデータと、パケットの終了を示す終了フラグで構成される。
【0050】
図7は、この実施の形態2のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態2のネットワーク中継装置は、入力ポート21と、パケット判定部30と、エラー情報管理テーブル31と、通常ルーティング処理部32と、プロセス管理部26と、エラー修正プロセス33と、出力ポート28,29とを備えている。実施の形態1と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0051】
パケット判定部30は、実施の形態1のパケット判定部30が有する機能に加え、後続パケット内の送信元IPアドレスと経路情報と通信シーケンス番号に基づき、エラー情報管理テーブル31を検索し、パケット内の経路情報が正しいか否かを判定する。そして、その結果、パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するか、エラー修正プロセス33にしたがってパケットを送信するかを決定する。
【0052】
エラー情報管理テーブル31には、パケット内の経路情報に誤りがあるか否かの情報が登録される。図9は、エラー情報管理テーブル31に対する登録項目を示すものであり、ここでは登録項目として、送信元IPアドレス、通信シーケンスID、宛先アドレス、状態、開始時刻を挙げている。送信元IPアドレスと宛先IPアドレスには、パケット内の経路情報の該当する送信元IPアドレスと宛先IPアドレスが登録される。たとえば、図6に示すルータ20aのエラー情報管理テーブル31の場合、送信元IPアドレスには端末10のIPアドレスが、宛先IPアドレスには端末11のIPアドレスがそれぞれ登録される。通信シーケンスIDには、パケット内の通信シーケンス番号が登録される。状態には、最初のパケットに対する通常のルーティング処理において決定した出力ポートとパケット内に記載された最終宛先に到達するための本ルータでの出力ポート(ルータ20aの場合にはルータ20bへ到達するための出力ポート)が一致した場合には「OK」が、不一致の場合には「NG」が登録される。また、エラー情報管理テーブル31には、修正プロセス情報として、状態が「NG」の場合にプロセス管理部26によって生成されるエラー修正プロセス33の情報も記憶される。
【0053】
通常ルーティング処理部32は、宛先IPアドレスと出力ポートを対応させたルーティングテーブルを有し、通信データの最初のパケットに対して通常のルーティング処理、すなわち、従来技術と同様のロンゲストマッチによるルーティングを行う。そして、パケット内の経路情報とルーティング処理によって決定した出力ポートとを比較し、その結果をエラー情報管理テーブル31に登録する。
【0054】
エラー修正プロセス33は、通常ルーティング処理部32で決定した送信先とパケット内の経路情報の宛先が不一致の場合に生成され、通常ルーティング処理部32で決定した宛先に対応する出力ポートにパケットを出力する。図6の場合は、エラー修正プロセス33#1は、出力ポート28にパケットを転送し、エラー修正プロセス33#Nは、出力ポート29にパケットを転送する。
【0055】
図10のフローチャートを参照して、実施の形態2のネットワーク中継装置の動作を説明する。入力ポート21は、図8に示すフォーマットのパケットを受信し、受信したパケットをパケット判定部30に出力する(ステップS300)。パケット判定部30は、受付けたパケット内のパケット判定フラグに基づき、このパケットが通信データの最初のパケットであるか否かを判定する(ステップS310)。
【0056】
入力されたパケットが最初のパケットの場合、パケット判定部30は、通常ルーティング処理部32にパケットを出力する。通常ルーティング処理部32は、パケット内の宛先IPアドレスをキーワードに内部のルーティングテーブルの宛先アドレスを検索し、ルーティングを行う。そして、宛先アドレスに対応した出力ポートにパケットを出力する(ステップS320)。通常ルーティング処理部32は、パケット内の経路情報に含まれる自分自身の出力ポートの情報とルーティングテーブルの宛先アドレスを検索して決定した出力ポートとを比較する(ステップS330)。パケット内の自分自身の経路情報に含まれる出力ポートの情報とルーティングテーブルの宛先アドレスを検索して決定した出力ポートが一致した場合、通常ルーティング処理部32は、エラー情報管理テーブル31に2つの情報が一致したことを登録する(ステップS340)。具体的には、図9に示すように、パケットに含まれる情報に基づき送信元IPアドレス、通信シーケンスID、宛先IPアドレスを、状態には2つの情報が一致したことを示す「OK」を、開始時刻には、エラー情報管理テーブル31に登録した時刻をそれぞれ登録する。
【0057】
パケット内の経路情報に含まれる出力ポート情報とルーティングテーブルの宛先を検索して決定した出力ポートが不一致の場合、通常ルーティング処理部32は、エラー情報管理テーブル31に2つの情報が不一致であったこと、すなわち、パケット内の経路情報とは異なるルーティングを行ったことを登録する(ステップS350)。具体的には、図9に示すようにパケットに含まれる情報に基づき送信元IPアドレス、通信シーケンスID、宛先IPアドレスを、状態には2つの情報が不一致であったことを示す「NG」を、開始時刻には、エラー情報管理テーブル31に登録した時刻をそれぞれ登録する。そして、パケット内の経路情報を通常ルーティング処理部32がパケットを出力する出力ポート、すなわち、ルーティングテーブルにより決定された出力ポートの情報に変更し、出力ポートにパケットを出力する。また、エラー修正プロセス33を生成するために、プロセス管理部26にパケット内の経路情報に誤りがあったことを通知する。
【0058】
プロセス管理部26は、通常ルーティング処理部32が決定した出力ポートにパケットを送信するためのエラー修正プロセス33を生成する(ステップS360)。プロセス管理部26は、エラー情報管理テーブル31に生成したエラー修正プロセス33に対応する情報を登録する。具体的には、宛先IPアドレス「100.159.5.14」、通信シーケンスID「124」が通常ルーティング処理部32の決定した宛先と不一致であったためにエラー修正プロセス33#1が生成されたとすると、この対応を修正プロセス情報としてエラー情報管理テーブル31に登録する。また、これらの情報は、経路情報サーバ40に通知され、経路情報サーバ40を介して接続されている端末10,11に配信される(ステップS370)。これにより、端末10,11は、修正された経路情報をパケット内の経路情報に反映させる。
【0059】
一方、受信したパケットが最初のパケットでない場合、すなわち、後続または最終のパケットであった場合、パケット判定部30は、パケット内の送信元IPアドレスと通信シーケンス番号とをキーワードに、エラー情報管理テーブル31の送信元IPアドレスと通信シーケンスIDとを検索する(ステップS380)。そして、合致した送信元IPアドレスと通信シーケンスIDとが検索された場合、パケット判定部30は、合致した送信元IPアドレスに対応する状態が「OK」であるか否かを確認する(ステップS390)。合致した送信元IPアドレスと通信シーケンスIDに対応する状態が「OK」であれば、パケット判定部30は、パケット内の経路情報にしたがってパケットを出力する(ステップS400)。合致したアドレスと通信シーケンスIDに対応する状態が「NG」であれば、パケット判定部30は、エラー情報管理テーブル31の修正プロセス情報に基づいて該当するエラー修正プロセス33にパケットを出力する(ステップS410)。パケットを受け取ったエラー修正プロセス33は、該当出力ポートにパケットを送信し、当該出力ポートは、パケットをネットワークに送信する。
【0060】
このようにこの実施の形態2では、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部32は通常のルーティング処理を行い、その結果とパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブル31に登録する。パケット内の通信経路とルーティング処理の結果が不一致の場合は、プロセス管理部26が、ルーティング処理結果に基づいたエラー修正プロセス33を生成する。パケット判定部30は、後続のパケット内に含まれる送信元IPアドレスと通信シーケンス番号とを用いてエラー情報管理テーブル31を検索し、パケット内の経路情報が正しいか否かを判定し、その結果に基づいて、経路情報に基づきパケットを送信するか、エラー修正プロセス33に基づいてパケットを送信するかを判定するようにしている。すなわち、最初のパケットのみルーティングテーブルを検索するルーティングを実行し、それ以降の後続パケットは、その結果を利用してパケットの送信先を決定するようにしているため、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0061】
なお、より高速にパケットを転送するために、後続パケットについてはエラー情報管理テーブル31を検索することなしに、パケット内の経路情報に基づいてパケットを送信するようにしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、パケット判定部は、受信したパケットが通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを判定し、パケット処理部に対して該パケットと、該パケットが同一通信シーケンス中の最初のパケットであるか否かという情報を受け渡すようにしているため、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減することができる。
【0063】
つぎの発明によれば、パケット処理部は、受信したパケットが最初のパケットであってかつルーティングプロセス管理テーブルに受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されていない場合は、通常ルーティング処理部に受信した最初のパケットの処理を実行させ、受信したパケットが最初のパケットであってかつルーティングプロセス管理テーブルに受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されている場合は、同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスを利用するとともにルーティングプロセス管理テーブルにこのルーティングプロセスを利用することを登録し、受信したパケットが後続パケットの場合は、ルーティングプロセス管理テーブルに登録されているルーティングプロセスのうち受信した後続パケット内の送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号が一致するルーティングプロセスを利用することを決定するようにしている。すなわち、ネットワーク中継装置が全てのパケットに対して検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理を行う必要がないため、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0064】
つぎの発明によれば、パケット処理部は、パケット判定部の判定で後続パケットであると判定されたパケットに対して、ルーティングプロセス管理テーブルを検索しても後続パケットに含まれる送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号と一致したルーティングプロセスが検出されなかった場合、異常が生じたと判定し、通常ルーティング処理部は、異常が生じたと判断された場合、後続パケットと同じ送信元IPアドレスおよび通信シーケンスIDを持つ全てのパケットに対してパケットを送信するポートを決定し、その決定にしたがってパケットを送信するようにしているため、ネットワーク中継装置としての信頼性を高めることができる。
【0065】
つぎの発明によれば、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部が最初のパケット内の宛先IPアドレスに基づきパケットを送信するポートを決定し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブルに登録し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが一致した場合は、最初のパケット内の経路情報にしたがって最初のパケットを送信し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが不一致の場合は、決定されたポートにしたがって最初のパケットを送信するとともに通常ルーティング処理部が決定した結果に基づいたエラー修正プロセスを生成する。通信データの後続パケットに対しては、そのパケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するようにしているため、検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理は最初のパケットに対してのみ行えばよく、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0066】
つぎの発明によれば、通信データの最初のパケットに対してのみ通常ルーティング処理部が最初のパケット内の宛先IPアドレスに基づきパケットを送信するポートを決定し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路が一致しているか否かをエラー情報管理テーブルに登録し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが一致した場合は、最初のパケット内の経路情報にしたがって最初のパケットを送信し、決定されたポートと最初のパケット内の通信経路とが不一致の場合は、決定されたポートにしたがって最初のパケットを送信するとともに通常ルーティング処理部が決定した結果に基づいたエラー修正プロセスを生成する。後続のパケットについてはエラー情報管理テーブルを検索し、パケット内の経路情報が正しいか否かを判定し、その結果に基づいて、経路情報に基づきパケットを転送するか、エラー修正プロセスに基づいてパケットを転送するか決定するようにしているため、検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理は最初のパケットに対してのみ行えばよく、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【0067】
つぎの発明によれば、パケット判定部は、受信したパケットが後続パケットの場合、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が正しければ、後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信し、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が誤りであれば、エラー修正プロセスにしたがってパケットを送信するようにしているため、検索処理に時間がかかるルーティングテーブルを検索するルーティング処理は最初のパケットに対してのみ行えばよく、ネットワーク中継装置の処理負荷を軽減し、高速にパケットを転送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1のネットワーク中継装置が適用されるシステムの構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態1のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。
【図3】実施の形態1のネットワーク中継装置に適用されるパケットの構成を示す図である。
【図4】ルーティングプロセス管理テーブルの内容を示す図である。
【図5】実施の形態1のネットワーク中継装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図6】実施の形態2のネットワーク中継装置が適用されるシステムの構成を示すブロック図である。
【図7】実施の形態2のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。
【図8】実施の形態2のネットワーク中継装置に適用されるパケットの構成を示す図である。
【図9】エラー情報管理テーブルの内容を示す図である。
【図10】実施の形態2のネットワーク中継装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図11】従来のネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。
【図12】ルーティングテーブルの内容を示す図である。
【図13】従来のネットワーク中継装置に適用されるパケットの構成を示す図である。
【符号の説明】
10,11,12 端末、20a,20b,20c,20d,20e,20f,20g ルータ、21 入力ポート、22,30 パケット判定部、23 パケット処理部、24 ルーティンプロセス管理テーブル、25,32 通常ルーティング処理部、26 プロセス管理部、27 ルーティングプロセス、28,29 出力ポート、31 エラー情報管理テーブル、33 エラー修正プロセス、40 経路情報サーバ、100 ルーティングテーブル、200 CPU。
Claims (6)
- 通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与される通信シーケンス番号の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信先IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、
前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、
受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートにパケットを送信する通常ルーティング処理部と、
前記決定したポートに前記受信したパケットを送信するルーティングプロセスを生成するプロセス管理部と、
前記ルーティングプロセス毎にそのルーティングプロセスを用いて送信されるパケットの宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信シーケンス番号とが登録されるルーティングプロセス管理テーブルと、
前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき受信したパケットが通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらであるかを判定するパケット判定部と、
前記判定結果とルーティングプロセス管理テーブルに基づいて、前記受信したパケットに対して前記通常ルーティング処理部による前記パケット送信動作を行わせ、かつ前記プロセス管理部にルーティングプロセスを生成させるか、または、すでに生成されているルーティングプロセスを利用したパケット送信を実行させるパケット処理部と、
を備えることを特徴とするネットワーク中継装置。 - 前記パケット処理部は、
前記受信したパケットが最初のパケットであってかつ前記ルーティングプロセス管理テーブルに前記受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されていない場合は、前記通常ルーティング処理部に前記受信した最初のパケットの処理を実行させ、前記受信したパケットが最初のパケットであってかつ前記ルーティングプロセス管理テーブルに前記受信した最初のパケット内の宛先IPアドレスと同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスが登録されている場合は、前記同一宛先IPアドレスのルーティングプロセスを利用するとともに前記ルーティングプロセス管理テーブルにこのルーティングプロセスを利用することを登録し、前記受信したパケットが後続パケットの場合は、前記ルーティングプロセス管理テーブルに登録されているルーティングプロセスのうち前記受信した後続パケット内の送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号が一致するルーティングプロセスを利用することを決定することを特徴とする請求項1に記載のネットワーク中継装置。 - 前記パケット処理部は、
前記パケット判定部の判定で後続パケットであると判定されたパケットに対して、前記ルーティングプロセス管理テーブルを検索しても前記後続パケットに含まれる送信元IPアドレスおよび通信シーケンス番号と一致したルーティングプロセスが検出されなかった場合、異常が生じたと判定し、
前記通常ルーティング処理部は、前記異常が生じたと判断された場合、通常のルーティング処理を行って前記受信した全てのパケットに対して前記パケットを送信するポートを決定し、その決定にしたがってパケットを送信することを特徴とする請求項1または2に記載のネットワーク中継装置。 - 通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与された通信シーケンス番号とパケットの送信端末から受信端末までの通信経路を示す経路情報の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信元IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、
前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、
受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが一致している場合には、前記経路情報にしたがってパケットを送信する通常ルーティング処理部と、
前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが不一致の場合、前記通常ルーティング処理部で決定したポートにパケットを送信するエラー修正プロセスを生成するプロセス管理部と、
前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報との比較結果が登録されるエラー情報管理テーブルと、
前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらかであるかを判定し、判定結果が前記最初のパケットの場合、前記通常ルーティング処理部で処理を行い、前記判定結果が後続パケットの場合、該後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するパケット判定部と、
を備えることを特徴とするネットワーク中継装置。 - 通信データを分割したパケット内に少なくとも宛先IPアドレスと送信元IPアドレスと該パケットが前記通信データの最初のパケットまたは後続パケットであるかを示すパケット判定フラグと通信データ毎に付与された通信シーケンス番号とパケットの送信端末から受信端末までの通信経路を示す経路情報の情報を含み、前記パケットを用いて通信を行うネットワークに適用され、受信した前記パケットを該パケット内の送信元IPアドレスに送信するネットワーク中継装置であって、
前記宛先IPアドレスと該宛先IPアドレスに対応するポートが定義されているルーティングテーブルと、
受信したパケット内の宛先IPアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを検索することにより前記受信したパケットを送信するポートを決定し、決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが一致している場合には、前記経路情報にしたがってパケットを送信する通常ルーティング処理部と、
前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報とが不一致の場合、前記通常ルーティング処理部で決定したポートにパケットを送信するエラー修正プロセスを生成するプロセス管理部と、
前記決定したポートと前記受信した最初のパケット内の経路情報との比較結果が登録されるエラー情報管理テーブルと、
前記受信したパケット内のパケット判定フラグに基づき通信データの最初のパケットまたは後続パケットのどちらかであるかを判定し、判定結果が前記最初のパケットの場合、前記通常ルーティング処理部で処理を行い、前記判定結果が後続パケットの場合、前記エラー情報管理テーブルに基づいて前記後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信するか、前記エラー修正プロセスを用いてパケットを送信するかを決定するパケット判定部と、
を備えることを特徴とするネットワーク中継装置。 - 前記パケット判定部は、
前記受信したパケットが後続パケットの場合、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が正しければ、前記後続パケット内の経路情報にしたがってパケットを送信し、エラー情報管理テーブルを参照して、該後続パケット内に記載された経路情報が正しいかをチェックし、この情報が誤りであれば、前記エラー修正プロセスにしたがってパケットを送信することを特徴とする請求項5に記載のネットワーク中継装置。
Priority Applications (1)
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JP2002201625A JP2004048278A (ja) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | ネットワーク中継装置 |
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JP2009260874A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Fujitsu Ltd | 伝送情報転送装置及び方法 |
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2002
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