JP2004186815A - Signal generator circuit and packet transfer apparatus - Google Patents

Signal generator circuit and packet transfer apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2004186815A
JP2004186815A JP2002348749A JP2002348749A JP2004186815A JP 2004186815 A JP2004186815 A JP 2004186815A JP 2002348749 A JP2002348749 A JP 2002348749A JP 2002348749 A JP2002348749 A JP 2002348749A JP 2004186815 A JP2004186815 A JP 2004186815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
packet
random number
signal
constant
generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002348749A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikito Sugiura
幹人 杉浦
Yosuke Kudo
洋介 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2002348749A priority Critical patent/JP2004186815A/en
Publication of JP2004186815A publication Critical patent/JP2004186815A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly discard incoming packets at random with a variable possibility depending on the congesting condition by a small-scale circuit in a packet transfer apparatus. <P>SOLUTION: The signal generator circuit 100 for generating a signal at a predetermined possibility decides whether incoming packets are discarded, using a signal generator circuit having a means 101 for generating random numbers, a means 102 for holding a comparison constant for comparing with the random numbers, and a means 103 for generating a signal according to the comparison result of the random numbers with the constant. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット転送装置及びそれに用いる信号発生回路に関し、特に、輻輳の兆候が出始めた時点で通過するパケットを確率的に廃棄するRandom Early Detection(RED)方式のパケット転送装置及びそれに用いる信号発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
インターネットプロトコルの中継交換ノードにおいて、輻輳の兆候が出始めた時点で通過するパケットの中から少ない廃棄率でランダムに選んで廃棄するか、又は、パケットのヘッダ内の輻輳通知ビットを立てることにより、一部のホストのアプリケーション又はトランスポートプロトコルに輻輳の発生を通知し、そのホストからの送出量の削減を誘導する方法であるRandom Early Detection(RED)方式による輻輳回避方法が知られている(非特許文献1参照)。RED方式において、輻輳の状態、つまりパケットの溜まり具合に応じて確率を変動させ、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄する必要がある。
【0003】
また従来、ランダムに信号を生成する装置として、図4に示す構成のものが知られている(特許文献1参照)。同図は、暗号通信装置などで使用される擬似乱数を発生させる擬似乱数発生装置を示していて、m系列を生成する線形フィードバックシフトレジスタ401は、初期値設定端子403によって初期値を設定でき、また、クロックに同期して状態が遷移する。非線形変換関数回路402は、前記線形フィードバックシフトレジスタ401のうち特定の1ビットを除いた残りの各レジスタ値を非線形変換して1ビットの出力を得る。排他的論理和演算手段404によって、特定の1ビットと前記非線形変換関数回路402が出力する1ビットの排他的論理和演算を行い擬似乱数として出力する。上記装置を用いることにより、線形フィードバックシフトレジスタ401の段数を十分に大きくすれば、排他的論理和演算手段404から出力される0、1の出現は等頻度で、乱数特性の良い擬似乱数発生が可能になる。
【0004】
【非特許文献1】
Sally Floyd, Van Jacobson. “Random Early Detection Gateways for Congestion Adoidance”,(IEEE/ACM Transaction on Networking, Vol.1, No.4, pp1−32, August,1993.)
【特許文献1】
特開2000−81969号公報(図8,要約)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の擬似乱数発生装置においては、等頻度で0、1を発生することは可能であるが、上述のRED方式については動的に変動する確率に対してランダムに0、1を発生させることが必要になる。例えば、あるパケットバッファがある状態のときに、5%の確率でランダムにパケットを廃棄する必要があり、別の状態では、50%の確率でパケットをランダムに廃棄することが必要になる。常に50%の確率でランダムに廃棄する必要があるならば、上記従来の擬似乱数発生装置を用いればよいが、変動する確率に対しては用いることができない。
【0006】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、到着するパケットを高速かつ小規模な回路で輻輳状態に応じて変動する確率に対してランダムに廃棄するための信号発生回路を提供することを第1の目的とし、また、それを用いたパケット転送装置を提供することを第2の目的とする
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1様態は、上記第1の目的を達成するために、あらかじめ定めた確率で信号を発生する信号発生回路であって、乱数を発生する乱数発生手段と前記乱数と比較するための比較定数を保持する比較定数保持手段と、前記乱数と前記定数とを比較した結果に応じて信号を生成する信号生成手段とを有する信号発生回路を用いる。
本発明の第1様態により、比較定数保持手段で保持する比較定数を変動させることによって信号の生成確率を設定でき、また、乱数発生手段が乱数を発生するので設定した生成確率に対してランダムに信号を出力できる。
【0008】
本発明の第2様態は、上記第2の目的を達成するために、第1様態に記載の信号発生回路と、パケットを受信するパケット受信手段と、受信パケットを保持するパケット保持手段と、前記パケット保持手段で保持しているパケットを送信するパケット送信手段と、前記比較定数保持手段で保持させる定数を決定する比較定数決定手段を具備し、前記パケット受信手段はパケットを受信しパケットの到着を前記乱数発生手段と前記比較定数決定手段に通知し、前記信号生成手段が生成する信号に応じて到着したパケットを廃棄するかあるいは前記パケット保持手段に転送し、前記パケット保持手段は前記パケット受信手段が転送するパケットを保持し保持しているパケットの量を前記比較定数決定手段に通知し、前記比較定数決定手段は前記パケット受信手段から通知されるパケットの到着通知と前記信号発生回路から出力される信号と前記パケット保持手段から通知されるパケットの量に応じて前記定数を決定するよう構成されているパケット転送装置を用いる。
本発明の第2様態により、信号生成手段によって設定した生成確率に対してランダムに信号を出力できるので、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0009】
本発明の第3様態は、第2様態のパケット転送装置において、出力値を1ずつ増加させるカウント手段と前記カウント手段から出力される複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段を有する乱数発生手段を用いる。
本発明の第3様態により、出力値を1ずつ増加させるカウント手段と複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段を用いて乱数を生成するので、比較的単純な方法で擬似乱数を生成できて、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0010】
本発明の第4様態は、第3様態のパケット転送装置において、前記パケットの到着通知に応じて出力値を1ずつ増加させるよう構成されているカウント手段を用いる。
本発明の第4様態により、カウント手段はパケットの到着によって出力値を1ずつ増加させるので、周期性のないパケットフローに対して、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0011】
本発明の第5様態は、第3様態のパケット転送装置において、定期的に出力値を1ずつ増加させるよう構成されているカウント手段を用いる。
本発明の第5様態により、カウント手段は定期的に出力値を1ずつ増加させるので、周期性のないパケットフローに対して、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0012】
本発明の第6様態は、第2様態のパケット転送装置において、m系列を生成するフィードバックシフトレジスタとフィードバックシフトレジスタから出力される複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段を有する乱数発生手段を用いる。
本発明の第6様態により、m系列を生成するフィードバックシフトレジスタと複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段を用いて乱数を生成するので、比較的単純な方法で擬似乱数を生成できて、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0013】
本発明の第7様態は、第6様態のパケット転送装置において、前記パケットの到着通知に応じて出力値を遷移させるよう構成されているフィードバックシフトレジスタを用いる。
本発明の第7様態により、フィードバックシフトレジスタはパケットの到着によって出力値を遷移させるので、周期性のないパケットフローに対して、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0014】
本発明の第8様態は、第6様態のパケット転送装置において、定期的に出力値を遷移させるよう構成されているフィードバックシフトレジスタを用いる。
本発明の第8様態により、フィードバックシフトレジスタは定期的に出力値を遷移させるので、周期性のないパケットフローに対して、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0015】
本発明の第9様態は、第6から第8様態のいずれか1つのパケット転送装置において、前記フィードバックシフトレジスタに対して定期的にすべてレジスタが0にならないような初期値にリセットするリセット手段をさらに付加した構成にする。
本発明の第9様態により、フィードバックシフトレジスタは定期的にリセットされるので何らかの理由ですべてのレジスタが0になっても確実にm系列を再生でき、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができるようになる。
【0016】
本発明の第10様態は、第6から第8様態のパケット転送装置において、前記フィードバックシフトレジスタに対してすべてのレジスタが0になったときに、すべてレジスタが0にならないような初期値にリセットするリセット手段をさらに付加した構成にする。
本発明の第10様態により、フィードバックシフトレジスタは何らかの理由ですべてのレジスタが0になったときにリセットされるので確実にm系列を再生でき、動的に変動する確率に対して到着するパケットをランダムに廃棄することができるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態について、図1〜図3を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態の信号発生回路100及びそれを用いたパケット転送装置110の構成を示している。本発明の信号発生回路100は、図1に示すように、乱数を次々に発生する乱数発生手段101と、この乱数と比較するための比較定数を保持する比較定数保持手段102と、この乱数と上記定数とを比較した結果に応じて信号を生成する信号生成手段103とを有する。例えば、信号発生回路100から20%の確率で一様に信号を出力させるために、乱数発生手段101は1以上1000以下の整数の値を一様にランダムに発生する。また、比較定数保持手段102には200(10進数)という値を保持させる。信号生成手段103は前記乱数が前記比較定数以下であった場合には信号を出力し、前記比較定数より大きければ信号を出力しない。前記乱数が55であった場合には前記定数以下なので信号が出力される。すなわち、比較定数は、乱数の範囲内の値とされ、この値が個々の乱数と比較されるのである。
【0018】
以上のような構成にすることにより、信号発生回路100は1以上1000以下の整数の値を一様にランダムに生成するので200以下になる確率は20%であり、信号の発生頻度も一様になる。
【0019】
また、本発明のパケット転送装置110は上述の信号発生回路100とパケットを受信するパケット受信手段113と、受信パケットを保持するパケット保持手段111と、パケット保持手段111で保持しているパケットを送信するパケット送信手段114と、比較定数保持手段102で保持させる定数を決定する比較定数決定手段112を具備する。パケット受信手段113は外部から到来するパケットを受信し、パケットの到着を乱数発生手段101と比較定数決定手段112に通知し、信号生成手段103が生成する信号に応じてパケットを廃棄する。廃棄しなかったパケットはパケット保持手段111に転送され保持される。
【0020】
パケット保持手段111はパケット受信手段113が転送するパケットを保持し保持しているパケットの量を比較定数決定手段112に通知する。比較定数決定手段112はパケット受信手段113から通知されるパケットの到着通知と信号生成手段103から出力される信号(信号発生回路100の出力信号でもある)とパケット保持手段111から通知されるパケットの量に応じて定数を決定する。パケット受信手段113が受信するパケットの量がパケット送信手段114が送信するパケットの量より大きい場合、パケット保持手段111で保持するパケットの量が増加し、輻輳状態になる。
【0021】
比較定数決定手段112は、ある時刻においてパケット保持手段111が保持しているパケットの量と、パケット受信手段113から通知されるパケット到着通知と信号発生回路100から通知される信号によってパケットの廃棄が起きてから、その時刻までに連続して廃棄されずに通過したパケットの数を求め、これらを用いて定数を決定する。輻輳状態でない場合には定数は0となり、乱数発生手段101が発生する乱数によらず信号発生回路100からは信号が発生されず、受信したパケットは全く廃棄されない。輻輳の兆候が出始めた時点で、0でない定数を出力することによって受信したパケットを確率的に廃棄する。
【0022】
比較定数決定手段112は、前述の“Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance”に記載の計算方法によりパケットの廃棄を行う確率を求め、さらにその確率から定数を決定する。以上のような構成にすることにより、輻輳の兆候が出始めた時点で通過するパケットを確率的に廃棄するRED方式を実現できる。
【0023】
次に、図1中の乱数発生手段101の構成例を図2、図3に示す。図2における乱数発生手段101の構成例は、出力値を1ずつ増加させるカウント手段201とカウント手段201から出力される複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段202を有する。カウント手段201は10ビットのデータを出力し、ビット順序交換手段202は、前記データのMSBとLSBを反転して出力している。
【0024】
図3における乱数発生手段101の構成例は、m系列を生成するフィードバックシフトレジスタ301とフィードバックシフトレジスタ301から出力される複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段302を有する。フィードバックシフトレジスタ301は10ビットのデータを出力し、ビット順序交換手段302は、前記データのいくつかのビットの順序を入れ換えて出力している。
【0025】
図2、図3のような構成にすることにより、擬似的に0以上1023以内の乱数を発生することができる。図2において、ビット順序交換手段202がビット順序を入れ換えているのは、1ずつ増加させるカウント手段201のみを用いると信号生成手段103において連続的に信号が生成されてしまうのを防止するためである。図3において、ビット順序交換手段302がビット順序を入れ換えているのは、フィードバックシフトレジスタ301のみを用いても一様に0以上1023以下の数を発生することは知られているが、そのまま用いると大きい数字、又は小さい数字が連続して出力されることがあるのでビット順序を入れ換えておくことにより、信号生成手段103において連続的に信号が生成されてしまうのを防止する。TCPフローを廃棄する場合、連続的にパケットを廃棄してしまうとグローバル同期というような問題を引き起こす可能性があるが、ある程度ランダム性をもって廃棄すればよいことから、簡単な構成で擬似乱数を発生させる構成をとっている。
【0026】
また、図2におけるカウント手段201のカウントアップタイミングは、複数のTCPフローのパケットの到着順に規則性がなければパケットの到着に合わせてもよいし、パケットの到着時刻に規則性がなければ定期的に行ってもよい。図3のフィードバックシフトレジスタ301のフィードバックシフトレジスタの出力値の遷移タイミングについても同様である。通常、TCPフローのパケットの到着に規則性はないと考えられるため、どちらでも同様の効果が得られる。また、図3のフィードバックシフトレジスタ301を用いる場合、何らかの理由で1であるビットがすべて消失すると永久に0を出力してしまうので、すべてのビットが0になったとき、あるいは定期的に0でない数にリセットする手段を付加するとより安全にm系列を生成できる。
【0027】
【発明の効果】
本発明の第1様態によれば、乱数発生手段が発生する乱数の範囲と比較定数保持手段が保持する定数を設定することによって、信号生成手段が前記乱数と前記定数とを比較した結果に応じて信号を生成するので、様々な確率で信号を生成することができる。
【0028】
本発明の第2様態によれば、乱数発生手段はパケットの到着に応じて、あるいは定期的に次々に乱数を発生することができ、比較定数決定手段はパケット受信手段から通知されるパケットの到着通知と信号発生回路から出力される信号とパケット保持手段から通知されるパケットの量に応じて定数を決定するので、輻輳状態に応じて定数を決めることができ、パケット受信手段は、信号生成手段が生成する信号に応じて到着したパケットを廃棄するかあるいは前記パケット保持手段に転送することができるので、輻輳状態で決まる確率に応じて到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0029】
本発明の第3様態によれば、出力値を1ずつ増加させるカウント手段と前記カウント手段から出力される複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段によって比較的簡単に乱数発生手段を構成でき、信号生成手段は与えられた定数に応じてランダムに信号を生成できるので、輻輳状態で決まる確率に応じて到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0030】
本発明の第4様態によれば、カウント手段はパケットの到着通知に応じて出力値を1ずつ増加させることにより、信号生成手段はパケット毎に次々に信号を発生することができるので、輻輳状態で決まる確率に応じて到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
本発明の第5様態によれば、カウント手段は定期的にカウンタを1ずつ増加させることにより、信号生成手段は次々に信号を発生することができるので、輻輳状態で決まる確率に応じて到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0031】
本発明の第6様態によれば、m系列を生成するフィードバックシフトレジスタとフィードバックシフトレジスタから出力される複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段によって比較的簡単に乱数発生手段を構成でき、信号生成手段は与えられた定数に応じてランダムに信号を発生することができるので、輻輳状態で決まる確率に応じて到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0032】
本発明の第7様態によれば、フィードバックシフトレジスタはパケットの到着通知に応じて出力値を遷移することにより、信号生成手段はパケット毎に次々に信号を発生することができるので、輻輳状態で決まる確率に応じて到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0033】
本発明の第8様態によれば、フィードバックシフトレジスタは定期的に出力値を遷移することにより、信号生成手段は次々に信号を発生することができるので、輻輳状態で決まる確率に応じて到着するパケットをランダムに廃棄することができる。
【0034】
本発明の第9様態によれば、フィードバックシフトレジスタは定期的に0以外の初期値に遷移するので、回路故障などによってすべてのビットが0になっても復旧可能な安全なパケット転送装置を提供できる。
【0035】
本発明の第10様態によれば、フィードバックシフトレジスタはすべてのレジスタが0になったときに0以外の初期値に遷移するので、回路故障などによってすべてのビットが0になっても復旧可能な安全なパケット転送装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるパケット転送装置の構成例を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態における乱数発生手段をカウンタを用いて構成した場合の構成例を示すブロック図
【図3】本発明の実施の形態における乱数発生手段をm系列を生成するフィードバックシフトレジスタを用いて構成した場合の構成例を示すブロック図
【図4】従来の技術における擬似乱数発生装置を示すための回路
【符号の説明】
100 信号発生回路
101 乱数発生手段
102 比較定数保持手段
103 信号生成手段
110 パケット転送装置
111 パケット保持手段
112 比較定数決定手段
113 パケット受信手段
114 パケット送信手段
201 カウント手段
202、302 ビット順序交換手段
301 フィードバックシフトレジスタ
400 擬似乱数発生装置
401 線形フィードバックシフトレジスタ
402 非線形変換関数回路
403 初期値設定端子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a packet transfer device and a signal generation circuit used therefor, and more particularly, to a Random Early Detection (RED) packet transfer device that stochastically discards packets that pass when a sign of congestion starts to appear, and a signal used therefor. It relates to a generating circuit.
[0002]
[Prior art]
At the relay switching node of the Internet protocol, at the time when signs of congestion start to appear, randomly select and discard at a low discard rate from the passing packets, or by setting the congestion notification bit in the header of the packet, A congestion avoidance method using a Random Early Detection (RED) method, which is a method of notifying the occurrence of congestion to an application or a transport protocol of some hosts and inducing a reduction in the transmission amount from the host, is known (non-congestion). Patent Document 1). In the RED system, it is necessary to change the probability in accordance with the state of congestion, that is, the degree of accumulation of packets, and to randomly discard packets arriving for the dynamically changing probability.
[0003]
Conventionally, as a device for randomly generating a signal, a device having a configuration shown in FIG. 4 is known (see Patent Document 1). The figure shows a pseudo-random number generator for generating a pseudo-random number used in a cryptographic communication device or the like. A linear feedback shift register 401 for generating an m-sequence can set an initial value by an initial value setting terminal 403, The state changes in synchronization with the clock. The non-linear conversion function circuit 402 non-linearly converts each of the register values of the linear feedback shift register 401 except for a specific bit to obtain a 1-bit output. The exclusive-OR operation means 404 performs an exclusive-OR operation on a specific 1-bit and the 1-bit output from the nonlinear conversion function circuit 402, and outputs the result as a pseudo-random number. If the number of stages of the linear feedback shift register 401 is made sufficiently large by using the above-described device, occurrences of 0 and 1 output from the exclusive OR operation means 404 are equal in frequency, and pseudorandom numbers with good random number characteristics can be generated. Will be possible.
[0004]
[Non-patent document 1]
Sally Floyd, Van Jacobson. "Random Early Detection Gateways for Congestion Aidance", (IEEE / ACM Transaction on Networking, Vol. 1, No. 4, pp 1-32, August, 1993).
[Patent Document 1]
JP-A-2000-81969 (FIG. 8, abstract)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional pseudo-random number generator, it is possible to generate 0 and 1 at equal frequency, but in the above-mentioned RED system, 0 and 1 are generated randomly for the probability of dynamically changing. Need to be done. For example, when a certain packet buffer is in one state, it is necessary to randomly discard the packet with a probability of 5%, and in another state, it is necessary to randomly discard the packet with a probability of 50%. If it is necessary to always discard randomly at a probability of 50%, the above-described conventional pseudo-random number generator may be used, but it cannot be used for a fluctuating probability.
[0006]
In view of the above-described problems, the present invention provides a signal generation circuit for randomly discarding an arriving packet with a high-speed and small-scale circuit in response to a probability that varies according to the congestion state. A first object is to provide a packet transfer device using the same, and a second object is to provide a packet transfer device using the same.
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a signal generating circuit for generating a signal with a predetermined probability in order to achieve the first object, wherein a random number generating means for generating a random number is compared with the random number. A signal generation circuit having a comparison constant holding unit for holding a comparison constant and a signal generation unit for generating a signal in accordance with a result of comparing the random number with the constant is used.
According to the first aspect of the present invention, the signal generation probability can be set by changing the comparison constant held by the comparison constant holding unit, and the random number generation unit generates a random number. Can output signals.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the second object, the signal generation circuit according to the first aspect, a packet receiving unit for receiving a packet, a packet holding unit for holding a received packet, A packet transmitting unit for transmitting the packet held by the packet holding unit; and a comparison constant determining unit for determining a constant to be held by the comparison constant holding unit. The packet receiving unit receives the packet and determines the arrival of the packet. Notifying the random number generating means and the comparison constant determining means, discarding the packet arriving in accordance with the signal generated by the signal generating means or transferring the packet to the packet holding means, wherein the packet holding means is Holds the number of packets to be transferred and notifies the comparison constant determining means of the amount of the held packets. A packet transfer device configured to determine the constant in accordance with the arrival notification of the packet notified from the packet receiving unit, the signal output from the signal generation circuit, and the amount of the packet notified from the packet holding unit. Is used.
According to the second aspect of the present invention, a signal can be output at random with respect to the generation probability set by the signal generation means, so that packets arriving at a dynamically fluctuating probability can be randomly discarded.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the packet transfer device according to the second aspect, random number generating means having counting means for increasing an output value by one and bit order exchange means for changing the order of a plurality of bits output from the counting means. Is used.
According to the third aspect of the present invention, since the random number is generated by using the counting means for increasing the output value by one and the bit order changing means for changing the order of a plurality of bits, the pseudo random number can be generated by a relatively simple method. , Packets arriving for dynamically varying probabilities can be randomly discarded.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the packet transfer device of the third aspect, a counting means configured to increase an output value by one in response to the arrival notification of the packet is used.
According to the fourth aspect of the present invention, the counting means increases the output value by one according to the arrival of the packet. Therefore, for a non-periodic packet flow, the packet arriving at a dynamically varying probability is randomly discarded. can do.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the packet transfer device of the third aspect, a counting means configured to periodically increase the output value by one is used.
According to the fifth aspect of the present invention, the counting means periodically increments the output value by one, so that for a non-periodic packet flow, packets arriving at a dynamically varying probability are randomly discarded. be able to.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the packet transfer device of the second aspect, the random number generating means includes a feedback shift register for generating an m-sequence and a bit order exchange means for exchanging the order of a plurality of bits output from the feedback shift register. Used.
According to the sixth aspect of the present invention, a random number is generated using a feedback shift register that generates an m-sequence and a bit order exchange unit that exchanges the order of a plurality of bits, so that a pseudo-random number can be generated by a relatively simple method. Packets arriving for dynamically varying probabilities can be dropped randomly.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in the packet transfer device according to the sixth aspect, a feedback shift register configured to transition an output value in response to the arrival notification of the packet is used.
According to the seventh aspect of the present invention, since the feedback shift register changes the output value according to the arrival of the packet, the packet arriving at the probability of dynamically changing the packet flow having no periodicity is randomly discarded. be able to.
[0014]
According to an eighth aspect of the present invention, in the packet transfer device according to the sixth aspect, a feedback shift register configured to periodically transition an output value is used.
According to the eighth aspect of the present invention, since the feedback shift register transitions the output value periodically, for a packet flow having no periodicity, packets arriving at the probability of dynamically fluctuating are randomly discarded. Can be.
[0015]
According to a ninth aspect of the present invention, in the packet transfer device according to any one of the sixth to eighth aspects, reset means for periodically resetting the feedback shift register to an initial value such that all the registers do not become 0 is provided. The configuration is further added.
According to the ninth aspect of the present invention, since the feedback shift register is periodically reset, even if all the registers become 0 for some reason, the m-sequence can be surely reproduced and arrives at the probability of dynamically changing. Packets can be discarded randomly.
[0016]
According to a tenth aspect of the present invention, in the packet transfer device according to the sixth to eighth aspects, when all the registers of the feedback shift register become zero, the registers are reset to initial values such that all the registers do not become zero. Reset means is further added.
According to the tenth aspect of the present invention, the feedback shift register is reset when all registers become 0 for some reason, so that the m-sequence can be reliably reproduced, and the packet arriving at the probability of dynamically fluctuating is determined. It can be randomly discarded.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of a signal generation circuit 100 according to an embodiment of the present invention and a packet transfer device 110 using the same. As shown in FIG. 1, a signal generating circuit 100 of the present invention includes a random number generating means 101 for sequentially generating a random number, a comparison constant holding means 102 for holding a comparison constant for comparing with the random number, Signal generating means 103 for generating a signal according to the result of comparison with the above constant. For example, in order for the signal generation circuit 100 to output a signal uniformly with a probability of 20%, the random number generation means 101 uniformly and randomly generates an integer value of 1 or more and 1000 or less. Further, the comparison constant holding means 102 holds a value of 200 (decimal number). The signal generator 103 outputs a signal when the random number is equal to or smaller than the comparison constant, and does not output a signal when the random number is larger than the comparison constant. If the random number is 55, the signal is output because it is less than the constant. That is, the comparison constant is a value within the range of the random number, and this value is compared with each random number.
[0018]
With the above configuration, the signal generation circuit 100 uniformly and randomly generates an integer value of 1 or more and 1000 or less, so that the probability of being 200 or less is 20%, and the frequency of signal generation is also uniform. become.
[0019]
Further, the packet transfer apparatus 110 of the present invention includes the above-described signal generating circuit 100 and packet receiving means 113 for receiving a packet, packet holding means 111 for holding a received packet, and transmitting the packet held by the packet holding means 111. And a comparison constant determining unit 112 for determining a constant to be held by the comparison constant holding unit 102. The packet receiving means 113 receives a packet arriving from outside, notifies the arrival of the packet to the random number generating means 101 and the comparison constant determining means 112, and discards the packet according to the signal generated by the signal generating means 103. The packets not discarded are transferred to the packet holding unit 111 and held.
[0020]
The packet holding unit 111 holds the packet transferred by the packet receiving unit 113 and notifies the comparison constant determining unit 112 of the amount of the held packet. The comparison constant determining unit 112 receives the packet arrival notification from the packet receiving unit 113, the signal output from the signal generation unit 103 (which is also the output signal of the signal generation circuit 100), and the packet notification from the packet holding unit 111. Determine the constant according to the quantity. When the amount of packets received by the packet receiving unit 113 is larger than the amount of packets transmitted by the packet transmitting unit 114, the amount of packets held by the packet holding unit 111 increases, and a congestion state occurs.
[0021]
The comparison constant determining unit 112 determines whether the packet is discarded based on the amount of packets held by the packet holding unit 111 at a certain time, the packet arrival notification notified from the packet receiving unit 113, and the signal notified from the signal generation circuit 100. The number of packets that have been passed without being discarded continuously up to the time after the occurrence is obtained, and a constant is determined using these. When not in a congestion state, the constant is 0, no signal is generated from the signal generation circuit 100 regardless of the random number generated by the random number generation means 101, and the received packet is not discarded at all. When a sign of congestion starts to appear, a received packet is stochastically discarded by outputting a non-zero constant.
[0022]
The comparison constant determination means 112 obtains the probability of discarding the packet by the calculation method described in the above-mentioned "Random Early Detection Gateways for Congestion Aidance", and further determines the constant from the probability. With the above-described configuration, it is possible to realize a RED scheme that probabilistically discards packets that pass when signs of congestion start to appear.
[0023]
Next, a configuration example of the random number generation unit 101 in FIG. 1 is shown in FIGS. The configuration example of the random number generation unit 101 in FIG. 2 includes a counting unit 201 that increases the output value by one and a bit order exchange unit 202 that exchanges the order of a plurality of bits output from the counting unit 201. The counting means 201 outputs 10-bit data, and the bit order exchanging means 202 inverts and outputs the MSB and LSB of the data.
[0024]
The configuration example of the random number generation unit 101 in FIG. 3 includes a feedback shift register 301 that generates an m-sequence and a bit order exchange unit 302 that exchanges the order of a plurality of bits output from the feedback shift register 301. The feedback shift register 301 outputs 10-bit data, and the bit order exchange means 302 outputs the data by changing the order of some bits of the data.
[0025]
With the configuration shown in FIG. 2 and FIG. 3, random numbers between 0 and 1023 can be generated in a pseudo manner. In FIG. 2, the reason why the bit order exchange means 202 changes the bit order is to prevent the signal generation means 103 from continuously generating a signal if only the counting means 201 which increments by one is used. is there. In FIG. 3, it is known that the bit order exchange unit 302 changes the bit order, even if only the feedback shift register 301 is used, a number equal to or more than 0 and equal to or less than 1023 is generated. Since a large number or a small number may be output successively, the bit order is changed to prevent the signal generation unit 103 from generating a signal continuously. When discarding a TCP flow, if packets are discarded continuously, a problem such as global synchronization may occur. However, since discarding may be performed with some randomness, a pseudo-random number is generated with a simple configuration. The configuration is adopted.
[0026]
Further, the count-up timing of the counting means 201 in FIG. 2 may be adjusted to the arrival of the packet if the order of arrival of the packets of the plurality of TCP flows is not regular, or may be the regular period if the arrival time of the packet is not regular. You may go to. The same applies to the transition timing of the output value of the feedback shift register of the feedback shift register 301 in FIG. Normally, it is considered that the arrival of packets of the TCP flow does not have regularity, so that the same effect can be obtained in either case. When the feedback shift register 301 shown in FIG. 3 is used, if all bits that are 1 disappear for some reason, 0 is permanently output. Therefore, when all the bits become 0, or when all the bits become 0, they are not 0 periodically. By adding means for resetting the number, the m-sequence can be generated more safely.
[0027]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, by setting the range of the random number generated by the random number generation unit and the constant held by the comparison constant holding unit, the signal generation unit compares the random number with the constant according to the result. Therefore, a signal can be generated with various probabilities.
[0028]
According to the second aspect of the present invention, the random number generating means can generate random numbers one after another in response to the arrival of the packet or periodically, and the comparison constant determining means can determine whether the packet received from the packet receiving means has been received. Since the constant is determined according to the signal output from the notification and signal generation circuit and the amount of the packet notified from the packet holding unit, the constant can be determined according to the congestion state. Can be discarded or transferred to the packet holding means in accordance with the signal generated by the communication device, so that the arriving packet can be randomly discarded according to the probability determined by the congestion state.
[0029]
According to the third aspect of the present invention, the random number generating means can be relatively easily constituted by the counting means for increasing the output value by one and the bit order changing means for changing the order of the plurality of bits output from the counting means. Since the signal generation means can generate a signal at random according to the given constant, it is possible to randomly discard packets arriving at a probability determined by the congestion state.
[0030]
According to the fourth aspect of the present invention, the counting means increases the output value by one in response to the packet arrival notification, so that the signal generating means can generate signals one by one for each packet. Packets can be randomly discarded according to the probability determined by.
According to the fifth aspect of the present invention, the counting means periodically increments the counter by one, so that the signal generating means can generate signals one after another, so that the signal arrives according to the probability determined by the congestion state. Packets can be dropped randomly.
[0031]
According to the sixth aspect of the present invention, the random number generation means can be relatively easily constituted by the feedback shift register for generating the m-sequence and the bit order exchange means for exchanging the order of a plurality of bits output from the feedback shift register. Since the generating means can generate a signal at random according to the given constant, it is possible to randomly discard the arriving packet according to the probability determined by the congestion state.
[0032]
According to the seventh aspect of the present invention, the feedback shift register changes the output value in response to the arrival notification of the packet, so that the signal generating means can generate signals one by one for each packet. Packets arriving according to the determined probability can be randomly discarded.
[0033]
According to the eighth aspect of the present invention, since the feedback shift register periodically changes the output value, the signal generating means can generate signals one after another, and arrives at a probability determined by the congestion state. Packets can be dropped randomly.
[0034]
According to the ninth aspect of the present invention, since the feedback shift register periodically transitions to an initial value other than 0, a secure packet transfer device that can recover even if all bits become 0 due to a circuit failure or the like is provided. it can.
[0035]
According to the tenth aspect of the present invention, the feedback shift register transitions to an initial value other than 0 when all the registers become 0, so that even if all bits become 0 due to a circuit failure or the like, the feedback shift register can be restored. A secure packet transfer device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a packet transfer device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example in a case where a random number generating unit according to an embodiment of the present invention is configured using a counter. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example when a random number generation unit according to the embodiment of the present invention is configured using a feedback shift register that generates an m-sequence; FIG. Circuit for [Description of reference symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 100 signal generation circuit 101 random number generation means 102 comparison constant holding means 103 signal generation means 110 packet transfer device 111 packet holding means 112 comparison constant determination means 113 packet reception means 114 packet transmission means 201 counting means 202, 302 bit order exchange means 301 feedback Shift register 400 pseudorandom number generator 401 linear feedback shift register 402 nonlinear conversion function circuit 403 initial value setting terminal

Claims (10)

乱数を発生する乱数発生手段と、
前記乱数と比較される比較定数を保持する比較定数保持手段と、
前記乱数と前記比較定数であって、前記乱数の範囲内の値とを比較し、その結果に応じて、前記乱数の範囲と前記比較定数の関係によりあらかじめ定めた確率で信号を生成する信号生成手段とを、
有する信号発生回路。
Random number generating means for generating a random number;
Comparison constant holding means for holding a comparison constant to be compared with the random number;
A signal generation unit that compares the random number and the comparison constant with a value within the range of the random number, and generates a signal with a probability determined in advance according to a result of the comparison between the range of the random number and the comparison constant. Means and
A signal generating circuit.
乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数と比較される比較定数を保持する比較定数保持手段と、前記乱数と前記比較定数であって、前記乱数の範囲内の値とを比較し、その結果に応じて、前記乱数の範囲と前記比較定数の関係によりあらかじめ定めた確率で信号を生成する信号生成手段とを有する信号発生回路と、
パケットを受信するパケット受信手段と、
受信パケットを保持するパケット保持手段と、
前記パケット保持手段で保持しているパケットを送信するパケット送信手段と、
前記比較定数保持手段で保持させる定数を決定する比較定数決定手段とを具備し、
前記パケット受信手段は、パケットを受信しパケットの到着を前記乱数発生手段と前記比較定数決定手段に通知し、前記信号発生回路が生成する信号に応じて到着したパケットを廃棄するかあるいは前記パケット保持手段に転送し、
前記パケット保持手段は前記パケット受信手段が転送するパケットを保持し保持しているパケットの量を前記比較定数決定手段に通知し、
前記比較定数決定手段は前記パケット受信手段から通知されるパケットの到着通知と前記信号発生回路から出力される信号と前記パケット保持手段から通知されるパケットの量に応じて前記定数を決定するよう構成されているパケット転送装置。
Random number generating means for generating a random number, comparison constant holding means for holding a comparison constant to be compared with the random number, and the random number and the comparison constant, comparing the value within the range of the random number, the result A signal generation circuit having a signal generation unit that generates a signal at a predetermined probability according to a relationship between the range of the random number and the comparison constant,
Packet receiving means for receiving a packet;
Packet holding means for holding received packets;
Packet transmitting means for transmitting a packet held by the packet holding means;
And a comparison constant determining means for determining a constant to be held by the comparison constant holding means,
The packet receiving means receives the packet, notifies the arrival of the packet to the random number generating means and the comparison constant determining means, and discards the arriving packet in accordance with a signal generated by the signal generating circuit or holds the packet. Transfer to means,
The packet holding unit notifies the comparison constant determining unit of the amount of the packet held and held by the packet receiving unit to transfer the packet,
The comparison constant determining means is configured to determine the constant according to a packet arrival notification notified from the packet receiving means, a signal output from the signal generation circuit, and an amount of packets notified from the packet holding means. Packet forwarding equipment.
前記乱数発生手段は、出力値を1ずつ増加させるカウント手段と前記カウント手段から出力される複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段を有している請求項2に記載のパケット転送装置。3. The packet transfer device according to claim 2, wherein said random number generating means includes a counting means for increasing an output value by one, and a bit order changing means for changing the order of a plurality of bits output from said counting means. 前記カウント手段は前記パケットの到着通知に応じて出力値を1ずつ増加させるよう構成されている請求項3に記載のパケット転送装置。4. The packet transfer device according to claim 3, wherein said counting means is configured to increase an output value by one in response to the packet arrival notification. 前記カウント手段は定期的に出力値を1ずつ増加させるよう構成されている請求項3に記載のパケット転送装置。4. The packet transfer device according to claim 3, wherein said counting means is configured to periodically increase the output value by one. 前記乱数発生手段は、m系列を生成するフィードバックシフトレジスタとフィードバックシフトレジスタから出力される複数のビットの順序を入れ換えるビット順序交換手段を有している請求項2に記載のパケット転送装置。3. The packet transfer device according to claim 2, wherein said random number generating means includes a feedback shift register for generating an m-sequence and a bit order exchange means for exchanging the order of a plurality of bits output from the feedback shift register. 前記フィードバックシフトレジスタは前記パケットの到着通知に応じて出力値を遷移させるよう構成されている請求項6に記載のパケット転送装置。7. The packet transfer device according to claim 6, wherein the feedback shift register is configured to transition an output value according to the arrival notification of the packet. 前記フィードバックシフトレジスタは定期的に出力値を遷移させるよう構成されている請求項6に記載のパケット転送装置。7. The packet transfer device according to claim 6, wherein the feedback shift register is configured to periodically change an output value. 前記フィードバックシフトレジスタに対して定期的にすべてレジスタが0にならないような初期値にリセットするリセット手段をさらに有する請求項6から8のいずれか1つに記載のパケット転送装置。9. The packet transfer device according to claim 6, further comprising reset means for periodically resetting the feedback shift register to an initial value such that all registers do not become 0. 前記フィードバックシフトレジスタに対してすべてのレジスタが0になったときに、すべてレジスタが0にならないような初期値にリセットするリセット手段をさらに有する請求項6から8のいずれか1つに記載のパケット転送装置。9. The packet according to claim 6, further comprising resetting means for resetting the feedback shift register to an initial value such that when all the registers become 0, all the registers do not become 0. Transfer device.
JP2002348749A 2002-11-29 2002-11-29 Signal generator circuit and packet transfer apparatus Withdrawn JP2004186815A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002348749A JP2004186815A (en) 2002-11-29 2002-11-29 Signal generator circuit and packet transfer apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002348749A JP2004186815A (en) 2002-11-29 2002-11-29 Signal generator circuit and packet transfer apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004186815A true JP2004186815A (en) 2004-07-02

Family

ID=32751578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002348749A Withdrawn JP2004186815A (en) 2002-11-29 2002-11-29 Signal generator circuit and packet transfer apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004186815A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007129430A (en) * 2005-11-02 2007-05-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method, program and system for controlling congestion

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007129430A (en) * 2005-11-02 2007-05-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method, program and system for controlling congestion
JP4537937B2 (en) * 2005-11-02 2010-09-08 日本電信電話株式会社 Congestion control method, congestion control program, and congestion control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6801530B1 (en) Communication system and method in a communication system
US7619993B2 (en) Efficient probabilistic duplicate packet detector in computer networks
JP6397987B2 (en) Cryptographic checksum generation
US7095737B2 (en) Variable length inter-packet gap
CN107592968B (en) Generating a cryptographic checksum
US6983403B2 (en) Detecting bit errors in a communications system
JP2010508742A (en) Forward error correction coding for multilink transmission compatible with 64B / 66B scrambling
CN104025550B (en) The method and device of information is obtained from data item
US20010008001A1 (en) Switching system and scramble control method
JP2004173271A (en) Rolling crc scheme for improved error detection
EP2008411A1 (en) A node
EP1326367A1 (en) RC4 for packet encryption method
JP7427689B2 (en) Calculation puzzle to counter DoS attacks
US7587046B2 (en) Method and apparatus for generating keystream
JP2004186815A (en) Signal generator circuit and packet transfer apparatus
CN110868246B (en) Information transmission method and system
WO2013097421A1 (en) Method and device for sending counter check message
Vinayak et al. Analytical modeling of transmission control protocol newreno using generalized stochastic petri nets
JP2004104192A (en) Buffer overflow detection method and circuit
Patel et al. Survey: Impact of jellyfish on wireless ad-hoc network
Vogl et al. Work in progress: Side-channel watermarking for LoRaWAN using robust inter-packet timing: An experimental approach
Ramasamy et al. A modified PRBS: vertical stacked LFSR primitive polynomial for secure data communication
RU2784018C1 (en) Packet data filtering method in network packet switches
Sharma et al. DSP based implementation of scrambler for 56Kbps modem
Garg et al. 5-Data Communication Concepts

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060207