JP2004356883A - データ通信システム、および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送側エッジルータと受側エッジルータの組み合わせに対して複数の経路を使用できるようにする。
【解決手段】エッジルータ１０では、経路表管理部１０Ｃで複数の経路表を管理し、パケット転送部１０Ａで、受信したパケットのフローに使用する経路表を選択し、当該経路表を示す経路表識別子をパケットのルータ間転送用ヘッダに付与し、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースから当該パケットを送信する。中継ルータ２０では、経路表管理部２０Ｃで複数の経路表を管理し、パケット転送部２０Ａで、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに記載されている経路表識別子に対応する経路表を選択し、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからパケットを送信する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ通信システム、および方法に関し、特に複数の端末を複数のルータで結ぶネットワークで行われるマルチキャスト通信やユニキャスト通信に用いられるデータ通信システム、および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットに代表されるＩＰ通信網では、同じデータを複数の端末装置に効率的に伝送するための技術としてＰＩＭ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）などのマルチキャスト通信が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。
このマルチキャスト通信では、マルチキャストルーティング技術により、送信端末から複数の受信端末に対して、木構造の情報伝送経路が構成される。この情報伝達経路において、木が枝分かれする部分には中継ルータが配置される。この中継ルータは、送信端末からのデータパケットを受信すると、必要な数だけデータパケットをコピーし各枝へ転送する。この木構造において、各端末は葉の部分に相当する。
【０００３】
従来、このようなマルチキャスト通信システムにおいて、エッジルータとルータ間転送用ヘッダのビット位置とを関連づけて、ヘッダに宛先エッジルータを記載することにより、中継ルータはフロー毎の経路設定を不要とし、効率よくデータ通信を行うシステムが検討されている。
図１６は、従来のマルチキャスト通信システムを示す構成例である。このマルチキャスト通信システムは、エッジルータ７１〜７４、中継ルータ８１〜８３、ネットワーク管理装置８、および端末１〜４から構成されている。
【０００４】
図１７は、エッジルータの構成図である。このエッジルータ７０には、パケット転送部７０Ａ、フロー管理部７０Ｂ、および経路表管理部７０Ｃが設けられている。
図１８は、中継ルータの構成図である。この中継ルータ８０には、パケット転送部８０Ａ、および経路表管理部８０Ｃが設けられている。
図１９にルータ間転送用ヘッダ９０の構成例を示す。また、図２０にエッジルータ７１の持つ経路表９５の構成例を示す。
【０００５】
ネットワーク構成が決まると、ネットワーク管理装置８はエッジルータ７１〜７４にルータ間転送用ヘッダ９０のビット位置を割り当て、ルータ７１〜７４，８１〜８３へ通知する。ヘッダ９０は、ビットマップ形式で宛先エッジルータに対応したビット位置を「１」にすることでパケットの宛先を表示する。
例えば、図１６のネットワークの場合では、ヘッダ９０は４ビットで、エッジルータ７１は「１０００」、エッジルータ７２は「０１００」、エッジルータ７３は「００１０」、エッジルータ７４は「０００１」というように表示する。
【０００６】
ルータ７１〜７４，８１〜８３の経路表管理部７０Ｃ，８０Ｃは経路計算を行い、エッジルータ間の経路表を生成して記憶する。
図１６のネットワーク構成例では、エッジルータ７１からエッジルータ７３への経路は、中継ルータ８１を経由するものと、中継ルータ８２，８３を経由するものがあるが、経由するルータ数が少ない中継ルータ８１を経由する経路を採用する。
【０００７】
エッジルータ７１からエッジルータ７４への経路についても同様である。エッジルータ７２からエッジルータ７３，７４への経路も経由するルータ数が少ない中継ルータ８１を経由する経路を採用する。
また、エッジルータ７１からエッジルータ７２への経路は、中継ルータ８１を経由するものと、中継ルータ８２を経由するものがあるが、これも中継ルータ８１を経由する経路を採用することとする。
【０００８】
生成した経路表９５には、図２０のように、出力インターフェース（以下、出力Ｉ／Ｆという）ごとに出力値が記載される。出力値とは、その出力Ｉ／Ｆから送信されるパケットの宛先エッジルータ群を、ルータ間転送用ヘッダ９０と同様に、ビットマップ形式で宛先エッジルータに対応するビットを「１」にして表した値である。
経路表９５を用いてヘッダ９０から出力Ｉ／Ｆを得るには、各出力Ｉ／Ｆの出力値とルータ間転送用ヘッダ９０の論理積を計算する。この計算結果が０（ゼロ）以外となった出力Ｉ／Ｆからパケットを送信する。経路表９５の例では、エッジルータ７１からエッジルータ７２〜７４へパケットを送る際は、出力Ｉ／Ｆ＃１を使用することになる。
【０００９】
マルチキャスト通信では、データパケットを送る前に制御パケットを送り、経路設定を行う。端末１から端末３へパケットを送るとき、端末３は制御パケットにマルチキャストアドレス等のフロー識別子と送信端末１と受信端末３のアドレスを記載して送信する。
制御パケットを受信したエッジルータ７３のパケット転送部７０Ａは、フロー管理部７０Ｂへ制御パケットの情報を渡す。フロー管理部７０Ｂは、制御パケットを受信したインターフェースをデータパケットの出力Ｉ／Ｆとしてフロー識別子とともに記憶する。そして、制御パケットに受側エッジルータがエッジルータ７３であることを記載してエッジルータ７１へ転送する。
【００１０】
制御パケットを受信したエッジルータ７１のパケット転送部７０Ａは、フロー管理部７０Ｂへ制御パケットの情報を渡す。フロー管理部７０Ｂは、制御パケットに記載されている受側エッジルータに対応するヘッダ９０の値について経路表管理部７０Ｃの持つ経路表９５を調べ、出力Ｉ／Ｆ＃１を得る。フロー管理部７０Ｂは、フロー識別子、ルータ間転送用ヘッダ９０、出力Ｉ／Ｆを記憶する。そして制御パケットから受側エッジルータの記載を削除して端末１へ送信する。
制御パケットを受信した端末１は、データパケットにフロー識別子を付けてエッジルータ７１へ送信する。
【００１１】
データパケットを受信したエッジルータ７１のパケット転送部７０Ａは、そのヘッダからフロー識別子を読みとり、フロー管理部７０Ｂに問い合わせる。フロー管理部７０Ｂは、フロー識別子に対応したルータ間転送用ヘッダ９０、出力Ｉ／Ｆをパケット転送部７０Ａへ通知する。パケット転送部７０Ａは、データパケットにルータ間転送用ヘッダ９０を付与し、出力Ｉ／Ｆ＃１より送信する。
データパケットを受信した中継ルータ８１のパケット転送部８０Ａは、ルータ間転送用ヘッダ９０を読みとり、経路表管理部８０Ｃの持つ経路表を調べ、ルータ間転送用ヘッダ９０に対する出力Ｉ／Ｆを得て、その出力Ｉ／Ｆよりデータパケットをエッジルータ７３へ送信する。
【００１２】
データパケットを受信したエッジルータ７３のパケット転送部７０Ａは、ルータ間転送用ヘッダ９０が自装置宛であることからフロー識別子を読みとり、フロー管理部７０Ｂへ問い合わせる。フロー管理部７０Ｂは、フロー識別子に対する出力Ｉ／Ｆをパケット転送部７０Ａへ通知する。パケット転送部７０Ａは、ルータ間転送用ヘッダ９０を取り除き、端末３へデータパケットを送る。こうして、端末３はデータパケットを受信する。
このように、エッジルータ間で複数の経路が存在しても経路表を生成するときに１つの経路に決めてしまうために送側エッジルータと受側エッジルータの間で経路は一意に決まる。
【００１３】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【００１４】
【非特許文献１】
ＲＦＣ２３６２”Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ−Ｓｐａｒｓｅ Ｍｏｄｅ（ＰＩＭ−ＳＭ）：Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”、Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ（ＩＥＴＦ）、１９９８年６月
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のデータ通信システムでは、送側エッジルータと受側エッジルータの組み合わせに対して１つの経路しか存在しないため、経路上で輻輳が発生した場合、他の経路を使用することでトラヒックを分散して輻輳を解消することができないという問題点があった。
本発明はこのような問題を解決するためのものであり、送側エッジルータと受側エッジルータの組み合わせに対して複数の経路を使用できるデータ通信システム、および方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかるデータ通信システムは、出力インターフェースを介して端末を接続する複数のエッジルータと、出力インターフェースを介してエッジルータ間を接続する中継ルータとを有し、マルチキャスト通信により１つの送信端末から複数の受信端末へ所望のパケットを送信するフローについて、送信端末が接続されている送側エッジルータでは、送信端末からのパケットに、各受信端末が接続されている受側エッジルータを示すルータ間転送用ヘッダを付与して送信し、中継ルータでは、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに対応する受側エッジルータ側へ当該パケットを転送するデータ通信システムであって、エッジルータは、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理する経路表管理部と、送信端末からのパケットの受信に応じて、各経路表のうち当該パケットのフローに対応する経路表を示す経路表識別子を当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載し、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからその記載後のパケットを送信するパケット転送部とを備え、中継ルータは、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理する経路表管理部と、送信端末からのパケットの受信に応じて、各経路表のうち当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき決定された出力インターフェースからパケットを送信するパケット転送部とを備えるものである。
【００１７】
また、本発明にかかるデータ通信方法は、出力インターフェースを介して端末を接続する複数のエッジルータと、出力インターフェースを介してエッジルータ間を接続する中継ルータとを有し、マルチキャスト通信により１つの送信端末から複数の受信端末へ所望のパケットを送信するフローについて、送信端末が接続されている送側エッジルータでは、送信端末からのパケットに、各受信端末が接続されている受側エッジルータを示すルータ間転送用ヘッダを付与して送信し、中継ルータでは、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに対応する受側エッジルータ側へ当該パケットを転送するデータ通信システムで用いられるデータ転送方法であって、エッジルータで、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理するステップと、送信端末からのパケットの受信に応じて、各経路表のうち当該パケットのフローに対応する経路表を示す経路表識別子を当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載するステップと、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからその記載後のパケットを送信するステップとを実行し、中継ルータで、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理するステップと、送信端末からのパケットの受信に応じて、各経路表のうち当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき出力インターフェースを決定するステップと、その出力インターフェースからパケットを送信するステップとを実行するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明にかかる他のデータ通信システムは、出力インターフェースを介して端末を接続する複数のエッジルータと、出力インターフェースを介してエッジルータ間を接続する中継ルータとを有し、ユニキャスト通信により１つの送信端末から１つの受信端末へ所望のパケットを送信する際、送信端末が接続されている送側エッジルータでは、送信端末からのパケットを送信し、中継ルータでは、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに対応する受側エッジルータ側へ当該パケットを転送するデータ通信システムであって、エッジルータは、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理する経路表管理部と、送信端末からのパケットの受信に応じて、各経路表のうち当該パケットの送信に使用する経路表を示す経路表識別子をパケットのルータ間転送用ヘッダに記載し、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからその記載後のパケットを送信するパケット転送部とを備え、中継ルータは、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理する経路表管理部と、送信端末からのパケットの受信に応じて、各経路表のうち当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき決定された出力インターフェースからパケットを送信するパケット転送部とを備えるものである。
【００１９】
また、本発明にかかる他のデータ通信方法は、出力インターフェースを介して端末を接続する複数のエッジルータと、出力インターフェースを介してエッジルータ間を接続する中継ルータとを有し、ユニキャスト通信により１つの送信端末から１つの受信端末へ所望のパケットを送信する際、送信端末が接続されている送側エッジルータでは、送信端末からのパケットを送信し、中継ルータでは、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに対応する受側エッジルータ側へ当該パケットを転送するデータ通信システムで用いられるデータ通信方法であって、エッジルータで、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理するステップと、送信端末からのパケットの受信に応じて、各経路表のうち当該パケットの送信に使用する経路表を示す経路表識別子をパケットのルータ間転送用ヘッダに記載するステップと、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからその記載後のパケットを送信するステップとを実行し、中継ルータで、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理するステップと、送信端末からのパケットの受信に応じて、各経路表のうち当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき出力インターフェースを決定するステップと、その出力インターフェースからパケットを送信するステップとを実行するようにしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるデータ通信システムであるマルチキャスト通信システムについて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態にかかるデータ通信システムの構成を示すブロック図である。
このデータ通信システム１００Ｍは、エッジルータ１１〜１４、中継ルータ２１〜２３、ネットワーク管理装置８、および端末１〜４から構成されている。なお、前述の図１６と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００２１】
エッジルータ１１〜１４には、端末１〜４がそれぞれ接続されており、中継ルータ２１には、各エッジルータ１１〜１４が接続されている。また、中継ルータ２２には、エッジルータ１１，１２が接続され、中継ルータ２３には、エッジルータ１３，１４および中継ルータ２２が接続されている。さらに、ネットワーク管理装置８が、各エッジルータ１１〜１４および中継ルータ２１〜２３と接続されている。
【００２２】
図２は、エッジルータの構成図である。このエッジルータ１０（１１〜１４）には、パケット転送部１０Ａ、フロー管理部１０Ｂ、および経路表管理部１０Ｃが設けられている。
図３は、中継ルータの構成図である。この中継ルータ２０（２１〜２３）には、パケット転送部２０Ａ、および経路表管理部２０Ｃが設けられている。
図４にルータ間転送用ヘッダの構成例を示す。このルータ間転送用ヘッダ３０は、経路表識別子３１と宛先情報３２とから構成されている。
【００２３】
図５にエッジルータの持つ経路表の構成例を示す。この経路表では、出力Ｉ／Ｆと出力値とが対応付けられている。また各経路表には、各経路に固有の経路表識別子が付与されている。
なお、出力値とは、その出力Ｉ／Ｆから送信されるパケットの宛先エッジルータ群を、ルータ間転送用ヘッダ３０と同様に、ビットマップ形式で宛先エッジルータに対応するビットを「１」にして表した値である。
【００２４】
ネットワーク管理装置８は、ネットワーク構成が決まると、エッジルータ１１〜１４にルータ間転送用ヘッダ３０の中の宛先情報３２のビット位置を割り当て、ルータ１１〜２３へ通知する。宛先情報３２は、ビットマップ形式からなり、宛先エッジルータに対応したビット位置を「１」に設定することでパケットの宛先を表示する。
ルータ１１〜２３の経路表管理部１０Ｃ，２０Ｃは、一般的な公知の経路計算を行い、エッジルータ間の経路表を生成して記憶する。図１のネットワーク構成例では、経由するルータ数が最も少ない中継ルータ２１を経由する経路表と、中継ルータ２１が輻輳した場合を想定して中継ルータ２２を経由する経路表を生成する。
【００２５】
この例では、経路表識別子として、中継ルータ２１を経由する経路表３５Ａの経路表識別子を「１」、中継ルータ２２を経由する経路表３５Ｂの経路表識別子を「２」とする。そして、通常は経由するルータ数の少ない経路表３５Ａが使用されるものとする。
経路表３５Ａ，３５Ｂを使って宛先情報３２から出力Ｉ／Ｆを得るには、各出力Ｉ／Ｆの出力値と宛先情報３２の論理積を計算する。計算結果が０（ゼロ）以外となった出力Ｉ／Ｆからパケットを送信する。経路表３５Ａの例では、エッジルータ１１からエッジルータ１２〜１４へパケットを送る際は、出力Ｉ／Ｆ＃１を使用することになる。
【００２６】
マルチキャスト通信では、データパケットを送る前に制御パケットを送り、経路設定を行う。端末１から端末３へデータパケットを送る場合、端末３は、制御パケットにマルチキャストアドレス等のフロー識別子と送信端末１と受信端末３のアドレスを記載して送信する。
制御パケットを受信したエッジルータ１３のパケット転送部１０Ａは、フロー管理部１０Ｂへ制御パケットの情報を渡す。フロー管理部１０Ｂは、制御パケットを受信したインターフェースを、データパケットの出力Ｉ／Ｆとしてフロー識別子とともに記憶する。そして、パケット転送部１０Ａは、制御パケットに受側エッジルータがエッジルータ１３であることを記載してエッジルータ１１へ転送する。
【００２７】
制御パケットを受信したエッジルータ１１のパケット転送部１０Ａは、フロー管理部１０Ｂへ制御パケットの情報を渡す。フロー管理部１０Ｂは、制御パケットに記載の受側エッジルータに対応する宛先情報３２の値について、経路表管理部１０Ｃの持つ経路表３５Ａを調べ、出力Ｉ／Ｆ＃１を得る。
フロー管理部１０Ｂは、フロー識別子、経路表識別子３１、宛先情報３２、出力Ｉ／Ｆを記憶する。ここで、使用する経路表３５Ａの経路表識別子３１は「１」である。そして、制御パケットから受側エッジルータの記載を削除して端末１へ送信する。
制御パケットを受信した端末１は、データパケットにフロー識別子を付けてエッジルータ１１へ送信する。
【００２８】
データパケットを受信したエッジルータ１１のパケット転送部１０Ａは、そのデータパケットのヘッダからフロー識別子を読みとり、フロー管理部１０Ｂに問い合わせる。フロー管理部１０Ｂは、そのフロー識別子に対応した経路表識別子３１、宛先情報３２、出力Ｉ／Ｆをパケット転送部１０Ａへ通知する。
パケット転送部１０Ａは、データパケットに経路表識別子３１と宛先情報３２から構成されるルータ間転送用ヘッダ３０を付与し、出力Ｉ／Ｆ＃１より送信する。
データパケットを受信した中継ルータ２１のパケット転送部２０Ａは、そのデータパケットからルータ間転送用ヘッダ３０を読みとり、経路表識別子３１の値に対応した経路表管理部２０Ｃの持つ経路表を調べ、宛先情報３２に対する出力Ｉ／Ｆを得て、データパケットをエッジルータ１３へ送信する。
【００２９】
データパケットを受信したエッジルータ１３のパケット転送部１０Ａは、そのデータパケットの宛先情報３２が自装置宛であることから、そのデータパケットのヘッダからフロー識別子を読みとり、フロー管理部１０Ｂへ問い合わせる。フロー管理部１０Ｂは、そのフロー識別子に対する出力Ｉ／Ｆをパケット転送部１０Ａへ通知する。
パケット転送部１０Ａは、ルータ間転送用ヘッダ３０を取り除き、端末３へデータパケットを送る。こうして端末３は、端末１からのデータパケットを受信する。
【００３０】
次に、中継ルータ２１にトラヒックが集中して負荷が大きくなった場合について説明する。
中継ルータ２１は、負荷が大きくなったとき、エッジルータ１１〜１４へその旨を通知する。
エッジルータ１１〜１４では、この通知を受けた後、制御パケットを受信すると、エッジルータ１１のフロー管理部１０Ｂで、中継ルータ２２を経由する経路表３５Ｂを使用して出力Ｉ／Ｆを得る。これにより、端末１から端末３へデータパケットを送る場合は、出力Ｉ／Ｆ＃２が使用され、経路表識別子３１は経路表３５Ｂを示す「２」となる。
【００３１】
この際、フロー管理部１０Ｂは、輻輳発生の通知を受ける前から通信していたフローについても、経路表識別子３１と出力Ｉ／Ｆを変更して経路変更を行っても良い。
データパケットを受信したエッジルータ１１のパケット転送部１０Ａは、そのデータパケットからフロー識別子を読みとり、フロー管理部１０Ｂに問い合わせる。フロー管理部１０Ｂは、そのフロー識別子に対応した経路表識別子３１、宛先情報３２、出力Ｉ／Ｆをパケット転送部１０Ａへ通知する。
パケット転送部１０Ａは、データパケットにルータ間転送用ヘッダ３０を付与し、出力Ｉ／Ｆ＃２より送信する。その結果、データパケットは、中継ルータ２２へ送信される。
【００３２】
データパケットを受信した中継ルータ２２のパケット転送部２０Ａは、ルータ間転送用ヘッダ３０を読みとり、記載されている経路表識別子３１の値に対応した経路表管理部２０Ｃの持つ経路表を調べる。そして、宛先情報３２に対する出力Ｉ／Ｆを得て、データパケットを中継ルータ２３へ送る。
データパケットを受信した中継ルータ２３のパケット転送部２０Ａは、前述した中継ルータ２２と同様の処理をして、データパケットをエッジルータ１３へ送る。
【００３３】
データパケットを受信したエッジルータ１３のパケット転送部１０Ａは、宛先情報３２が自装置宛であることからフロー識別子を読みとり、フロー管理部１０Ｂへ問い合わせる。フロー管理部１０Ｂは、フロー識別子に対する出力Ｉ／Ｆをパケット転送部１０Ａへ通知する。
パケット転送部１０Ａは、ルータ間転送用ヘッダ３０を取り除き、端末３へデータパケットを送る。こうして、端末３は、端末１からのデータパケットを受信する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムにおいて、送側エッジルータで経路表識別子をヘッダに記載し、その値を変えることで同じ宛先に対して複数の経路を使い分けることができる。
このため、経路上で輻輳が発生した場合には、複数の経路へトラヒックを分散することができ、発生した輻輳を解消することができる。
【００３５】
なお、経路表３５Ｂのような迂回路となる経路表の生成については、輻輳発生が通知された後に生成しても良い。また、迂回路となる経路表については、ネットワーク管理者が予め用意しても良い。
また、経路表識別子の表示できる数よりも経路表管理部が予め用意する経路表の数が多い場合、使用中の経路表のみに経路表識別子の値を割り当てても良い。
【００３６】
次に、図１１〜１３を参照して、本実施の形態にかかるデータ通信システムのマルチキャスト通信動作について説明する。図１１は本発明の第１の実施の形態にかかるデータ通信システムの事前準備処理を示すフローチャートである。図１２は本発明の第１の実施の形態にかかるデータ通信システムの経路設定処理を示すフローチャートである。図１３は本発明の第１の実施の形態にかかるデータ通信システムのデータパケット転送処理を示すフローチャートである。
ここでは、マルチキャスト通信動作を、事前準備処理、フローごとの経路設定処理、およびデータパケット転送処理に分けて説明する。
【００３７】
まず、図１１を参照して、事前準備処理について説明する。
ルータ（エッジルータおよび中継ルータ）は、エッジルータとルータ間転送用ヘッダの宛先部分のビット位置の対応表をネットワーク管理装置より取得する（ステップ１００）。そして、ネットワーク構成に基づいて経路表を生成するとともに、輻輳の発生が想定される特定のルータを除いたネットワーク構成についても経路表を生成する（ステップ１０１）。そして、各経路表に経路表識別子の値を付与し（ステップ１０２）、一連の事前準備処理を終了する。
経路表と経路表識別子の対応は、ネットワーク管理装置が決めて、全ルータへ通知しても良いし、ルータ間で情報交換して決めても良い。
【００３８】
次に、図１２を参照して、フローごとの経路設定について説明する。
端末は、データ通信のためのフローを設定する際、制御パケットにフロー識別子、送信端末アドレス、受信端末アドレスを記載して送信する。
ルータ（エッジルータおよび中継ルータ）は、この制御パケットを受信すると（ステップ１１０）、受側エッジルータの記載の有無を識別する（ステップ１１１）。
【００３９】
ここで、制御パケットに受側エッジルータの記載がなければ（ステップ１１１：ＮＯ）、受信端末から送られてきたことになる。したがって、制御パケットを受信したエッジルータが受側エッジルータに当たるので、受信したインターフェースを当該データパケットが属するフローの出力Ｉ／Ｆとしてフロー識別子とともに記憶する（ステップ１１６）。
そして、制御パケットに受側エッジルータである自装置のアドレスを記載して（ステップ１１７）、その制御パケットを送信し（ステップ１１８）、一連の経路設定処理を終了する。
【００４０】
また、ステップ１１１において、制御パケットに受側エッジルータの記載がある場合（ステップ１１１：ＹＥＳ）、制御パケットを受信したエッジルータは送側エッジルータに当たることから、そのフローに対して使用する経路表を選択する（ステップ１１２）。
この際、ネットワーク上で輻輳が発生していなければ、通常使われる経路表を選択する。ネットワーク上で輻輳が発生していれば、輻輳が発生しているルータを迂回する経路の経路表を選択する。
【００４１】
そして、その経路表から制御パケットに記載された受側エッジルータへの出力Ｉ／Ｆを得て（ステップ１１３）、フロー識別子、ルータ間転送用ヘッダの経路表識別子、宛先としての受側エッジルータ、出力Ｉ／Ｆを記憶する（ステップ１１４）。
続いて、制御パケットから受側エッジルータのアドレスを削除して（ステップ１１５）、対応する出力Ｉ／Ｆから送信端末へその制御パケットを送信し（ステップ１１８）、一連の経路設定処理を終了する。
【００４２】
次に、図１３を参照して、データパケット転送処理について説明する。ルータは、データパケットを受信すると（ステップ１２０）、ルータ間転送用ヘッダの有無を識別する（ステップ１２１）。
ここで、ルータ間転送用ヘッダ付与されてない場合は（ステップ１２１：ＮＯ）、データパケットに記載されたフロー識別子を読みとり、記憶している情報の中から該当するフロー識別子に対する経路表識別子、受側エッジルータ、出力Ｉ／Ｆを得る（ステップ１２７）。
そして、そのデータパケットにルータ間転送用ヘッダを付与して（ステップ１２８）、該当する出力Ｉ／Ｆから送信し（ステップ１２９）、一連のデータパケット転送処理を終了する。
【００４３】
一方、ステップ１２１において、受信したデータパケットにルータ間転送用ヘッダが付与されている場合には（ステップ１２１：ＹＥＳ）、そのデータパケットのルータ間転送用ヘッダから、経路表識別子および受側エッジルータを取得し（ステップ１２２）、そのデータパケットの宛先が自装置宛であるか否かを調べる（ステップ１２３）。
ここで、自装置宛である場合は（ステップ１２３：ＹＥＳ）、記憶情報からフロー識別子に対する出力Ｉ／Ｆを得て（ステップ１２４）、当該データパケットからルータ間転送用ヘッダを削除する（ステップ１２５）。そして、そのデータパケットを当該出力Ｉ／Ｆから送信し（ステップ１２９）、一連のデータパケット転送処理を終了する。
【００４４】
また、ステップ１２３において、データパケットの宛先が自装置宛でない場合は（ステップ１２３：ＮＯ）、データパケットに記載の経路表識別子に対応した経路表を調べ、受側エッジルータへの出力Ｉ／Ｆを取得する（ステップ１２６）。そして得られた出力Ｉ／Ｆからデータパケットを送信し（ステップ１２９）、一連のデータパケット転送処理を終了する。
このようにして、各ルータ（エッジルータおよび中継ルータ）が図１１から図１３のフローチャートに示した処理動作をすることで、データパケットは送信端末から受信端末まで送られる。
【００４５】
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるデータ通信システムであるユニキャスト通信システムについて説明する。図６は本発明の第２の実施の形態にかかるデータ通信システムの構成を示すブロック図である。
このデータ通信システム１００Ｕは、エッジルータ４１〜４４、中継ルータ５１〜５３、および端末１〜４から構成されている。
なお、ユニキャスト通信とは、１つの送信端末から１つの受信端末へパケットを送信する方法である。
【００４６】
エッジルータ４１〜４４には、端末１〜４がそれぞれ接続されており、中継ルータ５１には、各エッジルータ４１〜４４が接続されている。また、中継ルータ５２には、エッジルータ４１，４２が接続され、中継ルータ５３には、エッジルータ４３，４４および中継ルータ５２が接続されている。
【００４７】
図７は、エッジルータの構成図である。このエッジルータ４０（４１〜４４）には、パケット転送部４０Ａ、経路制御部４０Ｂ、および経路表管理部４０Ｃが設けられている。
図８は、中継ルータの構成図である。この中継ルータ５０（５１〜５３）には、パケット転送部５０Ａ、および経路表管理部５０Ｃが設けられている。
図９にルータ間転送用ヘッダの構成例を示す。このルータ間転送用ヘッダ６０は、経路表識別子６１とＩＰヘッダ６２とから構成されている。
【００４８】
図１０にエッジルータの持つ経路表の構成例を示す。経路表６５Ａが中継ルータ５１を経由する経路表、経路表６５Ｂが中継ルータ５２を経由する経路表である。各経路表にはその経路に固有の経路表識別子が付与されている。
【００４９】
ルータ４１〜５３の経路表管理部４０Ｃ，５０Ｃは、ネットワーク構成が決まると、一般的な公知の経路計算を行い、経路表を生成する。図６のネットワーク構成例では、経由するルータ数が最も少ない中継ルータ５１を経由する経路表と、中継ルータ５１が輻輳した場合を想定して中継ルータ５２を経由する経路表を生成する。
この例では、経路表識別子として、中継ルータ５１を経由する経路表６５Ａの経路表識別子を「１」、中継ルータ５２を経由する経路表６５Ｂの経路表識別子を「２」とする。そして、通常は経由するルータ数の少ない経路表６５Ａを使用するものとする。
【００５０】
まず、ユニキャスト通信で、端末１から端末３へパケットを送る場合について説明する。
端末１から端末３へＩＰヘッダ６２を付けてパケットが送信された場合、エッジルータ４１のパケット転送部４０Ａでそのパケットが受信される。
パケット転送部４０Ａは、そのパケットのＩＰヘッダ６２の中から宛先アドレスを読みとり、経路制御部４０Ｂへ通知する。経路制御部４０Ｂは、その宛先アドレスに対応する経路表６５Ａを示す経路表識別子６１の値「１」をパケット転送部４０Ａへ通知する。
パケット転送部４０Ａは、経路表管理部４０Ｃの中の経路表６５Ａを検索し、出力Ｉ／Ｆ＃１を得る。パケット転送部４０Ａは、そのパケットに経路表識別子６１を付与して出力Ｉ／Ｆ＃１から送信し、中継ルータ５１へ送る。
【００５１】
パケットを受信した中継ルータ５１のパケット転送部５０Ａは、そのパケットのルータ間転送用ヘッダ６０から経路表識別子６１とＩＰヘッダ６２の中の宛先アドレスを読みとる。
そして、経路表管理部５０Ｃの中から経路表識別子６１の値に対応する経路表を検索し、宛先アドレスに対する出力Ｉ／Ｆを得る。そしてその出力Ｉ／Ｆからパケットをエッジルータ４３へ送る。
【００５２】
パケットを受信したエッジルータ４３のパケット転送部４０Ａは、経路表識別子６１とＩＰヘッダ６２の中の宛先アドレスを読みとる。そして、経路表管理部４０Ｃの中から経路表識別子６１の値に対応する経路表を検索し、宛先アドレスに対する出力Ｉ／Ｆを得る。
そして、その出力Ｉ／Ｆが端末に接続されていることから、経路表識別子６１を当該パケットから削除してパケットを端末３へ送る。こうして端末３はパケットを受信する。
【００５３】
次に、中継ルータ５１にトラヒックが集中して負荷が大きくなった場合について説明する。
中継ルータ５１は、負荷が大きくなるとエッジルータ４１〜４４へその旨を通知する。
通知を受けたエッジルータ４１は、負荷を複数の経路に分散することで中継ルータ５１の負荷を下げるために、中継ルータ５１を経由する経路表の他に中継ルータ５２を経由する経路表も使用する。
【００５４】
例えば、エッジルータ４１はＩＰヘッダ６２の宛先アドレスの値によって、使用する経路表６５Ａ、６５Ｂを使い分けるとする。
端末３へ送られるパケットに中継ルータ５２を経由する経路を割り当てたとすると、エッジルータ４１の経路制御部４０Ｂは、端末３のアドレス対して経路表識別子６１の値を「２」と設定する。
【００５５】
エッジルータ４１のパケット転送部４０Ａが端末１から端末３へのパケットを受信すると、ＩＰヘッダ６２の宛先アドレス読みとり、経路制御部４０Ｂへ通知する。
経路制御部４０Ｂは、端末３のアドレスに対する経路表識別子６１の値「２」をパケット転送部４０Ａへ通知する。
パケット転送部４０Ａは、経路表管理部４０Ｃの中で経路表識別子の値「２」に対応する経路表６５Ｂを検索し、出力Ｉ／Ｆ＃２を得る。そして、パケットに経路表識別子６１を付与して出力Ｉ／Ｆ＃２から送信する。その結果、パケットは中継ルータ５２へ送られる。
【００５６】
パケットを受信した中継ルータ５２のパケット転送部５０Ａは、そのパケットのルータ間転送用ヘッダ６０から経路表識別子６１とＩＰヘッダ６２の宛先アドレスを読みとり、経路表管理部５０Ｃの中の経路表識別子の値に対応する経路表を検索し、出力Ｉ／Ｆを得る。そして、その出力Ｉ／Ｆからパケットを中継ルータ５３へ送る。
パケットを受信した中継ルータ５３は、中継ルータ５２と同様の処理をしてパケットをエッジルータ４３へ送る。
【００５７】
パケットを受信したエッジルータ４３のパケット転送部４０Ａは、そのパケットのルータ間転送用ヘッダ６０から経路表識別子６１とＩＰヘッダ６２の宛先アドレスを読みとり、経路表管理部４０Ｃの中の経路表識別子の値に対応する経路表を検索し、出力Ｉ／Ｆを得る。
この際、その出力Ｉ／Ｆが端末に接続されていることから、経路表識別子６１をヘッダから削除してパケットを端末３へ送る。こうして端末３はパケットを受信する。
【００５８】
以上のように、本実施の形態にかかるユニキャスト通信システムにおいて、送側エッジルータでヘッダに経路表識別子を記載し、その値を変えることで同じ宛先に対して複数の経路を使い分けることができる。
このため、経路上で輻輳が発生した場合には、複数の経路へトラヒックを分散することができ、発生した輻輳を解消することができる。
【００５９】
なお、経路表６５Ａのような迂回路となる経路表の生成は輻輳発生が通知された後に生成しても良い。迂回路となる経路表はネットワーク管理者が予め用意しても良い。
また、経路表識別子で表示できる数よりも経路表管理部が予め用意している経路表の数が多い場合には、使用中の経路表のみに経路表識別子の値を割り当てても良い。
【００６０】
次に、図１４，１５を参照して、本実施の形態にかかるデータ通信システムのユニキャスト通信動作について説明する。図１４は本発明の第２の実施の形態にかかるデータ通信システムの事前準備処理を示すフローチャートである。図１５は本発明の第２の実施の形態にかかるデータ通信システムのデータパケット転送処理を示すフローチャートである。
ここでは、ユニキャスト通信方法を、事前準備処理、およびデータパケット転送処理に分けて説明する。
【００６１】
まず、図１４を参照して、事前準備処理について説明する。ルータ（エッジルータおよび中継ルータ）は、ネットワーク構成に基づいて経路表を生成する（ステップ１４０）。また、輻輳の発生が想定される特定のルータを除いたネットワーク構成についても経路表を生成する（ステップ１４０）。
そして、各経路表に経路表識別子の値を付与し（ステップ１４１）、一連の事前準備処理を終了する。この際、経路表と経路表識別子の対応はルータ間で情報交換して決める。
【００６２】
次に、図１５を参照して、データパケット転送について説明する。ルータ（エッジルータおよび中継ルータ）は、データパケットを受信すると（ステップ１５０）、そのデータパケットのヘッダにおける経路表識別子の有無に基づき、当該データパケットかルータから送られてきたものか否かを判断する（ステップ１５１）。
【００６３】
ここで、データパケットに経路表識別子が付与されていない場合は（ステップ１５１：ＮＯ）、そのデータパケットは端末から送られてきたことになり、使用する経路表を選択する（ステップ１５６）。
この際、ネットワーク上で輻輳が発生していなければ、通常使われる経路表を選択する。また、ネットワーク上で輻輳が発生していれば、複数の経路にパケットが分散されて輻輳が解消するようにＩＰヘッダ中の宛先アドレスや送信元アドレスの値などに基づいて経路表を選択する。
【００６４】
次に、選択した経路表から宛先アドレスに対する出力Ｉ／Ｆを得て（ステップ１５７）、データパケットに経路表識別子を付与する（ステップ１５８）。そして、そのデータパケットを得られた出力Ｉ／Ｆから送信し（ステップ１５９）、一連のデータパケット転送処理を終了する。
【００６５】
一方、ステップ１５１において、データパケットに経路表識別子が付与されている場合は（ステップ１５１：ＹＥＳ）、そのデータパケットがルータから送られてきたことになり、そのデータパケットのルータ間転送用ヘッダから経路表識別子と宛先アドレスとを取得し（ステップ１５２）、その経路表識別子の値に対応した経路表から当該宛先アドレスに対応した出力Ｉ／Ｆを得る（ステップ１５３）。
そして、得られた出力Ｉ／Ｆがルータに接続されている場合は（ステップ１５４：ＹＥＳ）、そのデータパケットをそのまま送信し（ステップ１５９）、一連のデータパケット転送処理を終了する。
【００６６】
また、得られた出力Ｉ／Ｆが端末に接続されている場合は（ステップ１５４：ＮＯ）、そのデータパケットのヘッダから経路表識別子を削除した後（ステップ１５５）、そのデータパケットを送信し（ステップ１５９）、一連のデータパケット転送処理を終了する。
このようにして、ルータ（エッジルータおよび中継ルータ）が、図１４と図１５のフローチャートに示した処理動作をすることで、データパケットは送信端末から受信端末まで送られる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、エッジルータでは、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理し、受信したパケットに使用する経路表を示す経路表識別子をパケットのルータ間転送用ヘッダに記載し、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースから当該パケットを送信するものとし、中継ルータでは、受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理し、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき決定された出力インターフェースからパケットを送信するようにしたものである。
したがって、送側エッジルータと受信エッジルータの組み合わせに対して複数の経路を使用できる。このため、経路上で輻輳が発生した場合には複数の経路へトラヒックを分散することができ、発生した輻輳を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるデータ通信システム（マルチキャスト通信システム）の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のエッジルータの構成を示すブロック図である。
【図３】図１の中継ルータの構成を示すブロック図である。
【図４】図１のデータ通信システムで用いられるルータ間転送用ヘッダの構成例である。
【図５】図１の各ルータが持つ経路表の構成例である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかるデータ通信システム（ユニキャスト通信システム）の構成の構成を示すブロック図である。
【図７】図６のエッジルータの構成を示すブロック図である。
【図８】図６の中継ルータの構成を示すブロック図である。
【図９】図６のデータ通信システムで用いられるルータ間転送用ヘッダの構成例である。
【図１０】図６の各ルータが持つ経路表の構成例である。
【図１１】図１のデータ通信システムの事前準備処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１のデータ通信システムの経路設定処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１のデータ通信システムのデータパケット転送処理を示すフローチャートである。
【図１４】図６のデータ通信システムの事前準備処理を示すフローチャートである。
【図１５】図６のデータ通信システムのデータパケット転送処理を示すフローチャートである。
【図１６】従来のデータ通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】従来のエッジルータの構成を示すブロック図である。
【図１８】従来の中継ルータの構成を示すブロック図である。
【図１９】従来のデータ通信システムで用いられるルータ間転送用ヘッダの構成例である。
【図２０】従来のデータ通信システムで用いられるルータが持つ経路表の構成例である。
【符号の説明】
１００Ｍ…データ通信システム（マルチキャスト通信システム）、１〜４…端末、８…ネットワーク管理装置、１０，１１〜１４…エッジルータ、１０Ａ…パケット転送部、１０Ｂ…フロー管理部、１０Ｃ…経路表管理部、２０，２１〜２３…中継ルータ、２０Ａ…パケット転送部、２０Ｃ…経路表管理部、３０…ルータ間転送用ヘッダ、３１…経路表識別子、３２…宛先情報、１００Ｕ…データ転送システム（ユニキャスト通信システム）、４０，４１〜４４…エッジルータ、４０Ａ…パケット転送部、４０Ｂ…経路制御部、４０Ｃ…経路表管理部、５０，５１〜５３…中継ルータ、５０Ａ…パケット転送部、５０Ｃ…経路表管理部、６０…ルータ間転送用ヘッダ、６１…経路表識別子、６２…ＩＰヘッダ。

Claims (4)

1. 出力インターフェースを介して端末を接続する複数のエッジルータと、出力インターフェースを介して前記エッジルータ間を接続する中継ルータとを有し、マルチキャスト通信により１つの送信端末から複数の受信端末へ所望のパケットを送信するフローについて、前記送信端末が接続されている送側エッジルータでは、前記送信端末からのパケットに、前記各受信端末が接続されている受側エッジルータを示すルータ間転送用ヘッダを付与して送信し、前記中継ルータでは、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに対応する受側エッジルータ側へ当該パケットを転送するデータ通信システムであって、
   前記エッジルータは、
   受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理する経路表管理部と、
   前記送信端末からのパケットの受信に応じて、前記各経路表のうち当該パケットのフローに対応する経路表を示す経路表識別子を当該パケットの前記ルータ間転送用ヘッダに記載し、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからその記載後のパケットを送信するパケット転送部とを備え、
   前記中継ルータは、
   受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理する経路表管理部と、
   前記送信端末からのパケットの受信に応じて、前記各経路表のうち当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき決定された出力インターフェースから前記パケットを送信するパケット転送部とを備えることを特徴とするデータ通信システム。
2. 出力インターフェースを介して端末を接続する複数のエッジルータと、出力インターフェースを介して前記エッジルータ間を接続する中継ルータとを有し、マルチキャスト通信により１つの送信端末から複数の受信端末へ所望のパケットを送信するフローについて、前記送信端末が接続されている送側エッジルータでは、前記送信端末からのパケットに、前記各受信端末が接続されている受側エッジルータを示すルータ間転送用ヘッダを付与して送信し、前記中継ルータでは、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに対応する受側エッジルータ側へ当該パケットを転送するデータ通信システムで用いられるデータ転送方法であって、
   前記エッジルータで、
   受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理するステップと、
   前記送信端末からのパケットの受信に応じて、前記各経路表のうち当該パケットのフローに対応する経路表を示す経路表識別子を当該パケットの前記ルータ間転送用ヘッダに記載するステップと、
   当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからその記載後のパケットを送信するステップとを実行し、
   前記中継ルータで、
   受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理するステップと、
   前記送信端末からのパケットの受信に応じて、前記各経路表のうち当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき出力インターフェースを決定するステップと、
   その出力インターフェースから前記パケットを送信するステップとを実行することを特徴とするデータ通信方法。
3. 出力インターフェースを介して端末を接続する複数のエッジルータと、出力インターフェースを介して前記エッジルータ間を接続する中継ルータとを有し、ユニキャスト通信により１つの送信端末から１つの受信端末へ所望のパケットを送信する際、前記送信端末が接続されている送側エッジルータでは、前記送信端末からのパケットを送信し、前記中継ルータでは、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに対応する受側エッジルータ側へ当該パケットを転送するデータ通信システムであって、
   前記エッジルータは、
   受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理する経路表管理部と、
   前記送信端末からのパケットの受信に応じて、前記各経路表のうち当該パケットの送信に使用する経路表を示す経路表識別子を前記パケットの前記ルータ間転送用ヘッダに記載し、当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからその記載後のパケットを送信するパケット転送部とを備え、
   前記中継ルータは、
   受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理する経路表管理部と、
   前記送信端末からのパケットの受信に応じて、前記各経路表のうち当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき決定された出力インターフェースから前記パケットを送信するパケット転送部とを備えることを特徴とするデータ通信システム。
4. 出力インターフェースを介して端末を接続する複数のエッジルータと、出力インターフェースを介して前記エッジルータ間を接続する中継ルータとを有し、ユニキャスト通信により１つの送信端末から１つの受信端末へ所望のパケットを送信する際、前記送信端末が接続されている送側エッジルータでは、前記送信端末からのパケットを送信し、前記中継ルータでは、受信したパケットのルータ間転送用ヘッダに対応する受側エッジルータ側へ当該パケットを転送するデータ通信システムで用いられるデータ通信方法であって、
   前記エッジルータで、
   受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理するステップと、
   前記送信端末からのパケットの受信に応じて、前記各経路表のうち当該パケットの送信に使用する経路表を示す経路表識別子を前記パケットの前記ルータ間転送用ヘッダに記載するステップと、
   当該経路表に基づき決定された出力インターフェースからその記載後のパケットを送信するステップとを実行し、
   前記中継ルータで、
   受信したパケットを送信すべき出力インターフェースを決定するのに用いる複数の経路表を管理するステップと、
   前記送信端末からのパケットの受信に応じて、前記各経路表のうち当該パケットのルータ間転送用ヘッダに記載の経路表識別子に対応する経路表に基づき出力インターフェースを決定するステップと、
   その出力インターフェースから前記パケットを送信するステップとを実行することを特徴とするデータ通信方法。

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