JP2005167761A - パケット通信ノード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機能拡張モジュールの追加により実現可能な通信サービス処理の種類（アプリケーション種類）を豊富にしたパケット通信ノード装置を提供すること。
【解決手段】 複数のインタフェースモジュール１０と、受信パケットに応答して所定の通信サービス処理を実行する複数のサービスモジュール３０と、受信パケットを上記何れかのサービスモジュールまたは何れかのインタフェースモジュールに転送するためのパケット転送モジュール２０と、上記複数のモジュールを相互接続するパケットスイッチ部４０とからなり、各インタフェースモジュールが、ネットワークからの受信パケットを上記パケット転送モジュール、サービスモジュール、または他のインタフェースモジュールのうちの１つに選択的に転送するルーティング手段を備えたパケット通信ノード装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パケット通信ノード装置に関し、更に詳しくは、機能モジュールの追加によって装置機能を拡張可能にしたパケット通信ノード装置に関する。

パケット通信ネットワークを構成しているルータ等の通信ノード装置は、ネットワーク回線間でのパケットの中継あるいは転送を主たる機能としている。これらの通信ノード装置に、従来、通信ネットワークに接続されたサーバまたはデータ処理装置で行われていた通信サービス機能の一部を持たせることができれば、ユーザ端末への応答を迅速化し、ネットワーク上でのトラフィックを軽減できると言う利点が生まれる。この場合、通信ノード装置に追加される通信サービス機能は、ユーザや市場ニーズに応じて柔軟に拡張可能にしておくことが望まれる。

通信サービス機能の拡張を可能とした従来のパケットノード装置として、例えば、特開２００２−２８１０７２号公報（特許文献１）には、上位バスで相互に接続された複数のルーティングモジュールと、各ルーティングモジュールに下位バスで結合された回線制御モジュールからなるインターネットワーク装置において、ネットワーク回線を収容する回線制御モジュールのうちの１つを機能拡張モジュールに置き換え、各回線制御モジュールからルーティングモジュールに転送されたＩＰパケットのうち、ヘッダ情報が予め検出条件テーブルで指定された条件を満たすＩＰパケットを上位バス経由で上記機能拡張モジュールを収容したルーティングモジュールに転送し、該ルーティングモジュールが受信パケットを機能拡張モジュールに出力することによって、機能拡張モジュールによるサービス処理、例えば、受信パケットに対する暗号処理を施すことを提案している。

特開２００２−２８１０７２号公報

上記特許文献１に記載されたパケットノード装置は、ルーティングモジュールの機能を一部変更し、回線制御モジュールの一部を機能拡張モジュールに置き換えることによって、ノード装置に新たなサービス処理機能を付加できるため、ノード装置の機能拡張をスケーラブルに実現できると言う利点がある。

しかしながら、受信パケットの高速処理が必要となる各ルーティングモジュールでは、受信パケットのペイロード解析ができないため、上述した検出条件テーブルでは、例えば、宛先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、ＴＣＰポート番号のように、パケットヘッダから抽出可能なヘッダ情報のみに基づいて、機能拡張モジュールに転送すべき受信パケットを選択せざるを得ない。従って、上記特許文献１のように、回線制御モジュールに結合されたルーティングモジュールで機能拡張モジュールへのパケット転送を制御する方式では、ペイロードの解析を前提とした高精度のパケットの振り分けが困難であり、ノード装置に接続可能な機能拡張モジュールの種類に制約がある。

本発明の目的は、機能拡張モジュールの追加により実現可能な通信サービス処理の種類（アプリケーション種類）を豊富にしたパケット通信ノード装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、複数の機能拡張モジュールによる負荷分散によって、通信サービス処理を高速に実行できるパケット通信ノード装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、受信パケットのペイロード解析結果に従って、受信パケットを適切な機能拡張モジュール（サービスモジュール）に高精度に振り分け可能なパケット通信ノード装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のパケット通信ノード装置は、それぞれネットワーク回線に接続された複数のインタフェースモジュールと、それぞれ受信パケットに応答して所定の通信サービス処理を実行する複数のサービスモジュール（機能拡張モジュール）と、受信パケットを上記何れかのサービスモジュールまたは何れかのインタフェースモジュールに転送するためのパケット転送モジュールと、上記複数のモジュールを相互接続してモジュール間でパケット交換を行うスイッチ部とからなり、上記各インタフェースモジュールが、ネットワーク回線からの受信パケットを上記スイッチ部を介して上記パケット転送モジュール、サービスモジュール、または宛先アドレスと対応した他の何れかのインタフェースモジュールのうちの１つに選択的に転送するためのルーティング手段を備えたことを特徴とする。

本発明の１つの特徴は、各サービスモジュール（機能拡張モジュール）が、スイッチ部からの受信パケットのペイロードをチェックし、自モジュールで対応できないと判明した受信パケットをパケット転送モジュール、または宛先アドレスと対応した何れかのインタフェースモジュールに選択的に転送するためのルーティング手段を備えたことにある。

本発明の１実施例では、各サービスモジュールのルーティング手段が、受信パケットに対して自モジュールでは対応できないと判明した時、上記スイッチ部に自モジュールと同類のアプリケーションを実行する他のサービスモジュールが接続されていなければ、該受信パケットを宛先アドレスと対応した何れかのインタフェースモジュールに転送する。

本発明の１つの特徴は、スイッチ部に収容される複数のサービスモジュールのうちの少なくとも２つが、互いに同類アプリケーションの通信サービス処理機能を有し、これらのサービスモジュールへの受信パケットの振り分けが上記パケット転送モジュールを介して行われるようにしたことにある。

更に詳述すると、本発明のパケット通信ノード装置は、各インタフェースモジュールが、パケットの特定のヘッダ項目の組み合せに対応して転送先モジュールを定義した拡張モジュール検索テーブルと、パケットの宛先情報に対応して転送先モジュールを定義したルーティングテーブルとを有し、上述した各インタフェースモジュールのルーティング手段が、ネットワーク回線からの受信パケットのヘッダ情報と上記拡張モジュール検索テーブルに基づいて、各受信パケットの転送先となるパケット転送モジュールまたはサービスモジュールを特定し、受信パケットのヘッダ情報が上記拡張モジュール検索テーブルで定義されたヘッダ項目の組み合せに該当しない場合に、上記ルーティングテーブルに従って各受信パケットの転送先となるインタフェースモジュールを特定することを特徴とする。

また、本発明のパケット通信ノード装置は、パケット転送モジュールが、受信パケットの特定のヘッダ項目とペイロード情報との組み合せに対応して転送先モジュールを定義したサービスモジュール検索テーブルと、パケットの宛先アドレスに対応して転送先モジュールを定義したルーティングテーブルとを有し、上記サービスモジュール検索テーブルに基づいて、各受信パケットの転送先サービスモジュールを特定し、受信パケットのヘッダ項目とペイロード情報が上記サービスモジュール検索テーブルの定義に該当しない場合に、上記ルーティングテーブルに従って各受信パケットの宛先アドレスと対応したインタフェースモジュールを特定することを特徴とする。

本発明によれば、パケットのペイロード解析によって転送先サービスモジュールを特定すべき受信パケットは、各インタフェースモジュールからパケット転送モジュールに転送し、パケット転送モジュールでペイロード解析を行うことによって、受信パケットを適切なサービスモジュールに精度良く振り分けることができる。

また、上記パケット転送モジュールを設けたことよって、本発明のパケット通信ノード装置は、機能拡張モジュールで実現可能な通信サービス処理の種類を豊富になり、且つ、同類のアプリケーションをもつ複数のサービスモジュールを収容できるため、複数の機能拡張モジュールによる負荷分散による通信サービス処理の高速化が可能となる。

更に、本発明によれば、各インタフェースモジュールで転送先サービスモジュールが特定可能な受信パケットは、インタフェースモジュールからサービスモジュールに直接的に転送し、各インタフェースモジュールでは転送先サービスモジュールを特定できない受信パケットについては、パケット転送モジュール経由で転送先サービスモジュールに振り分けることによって、パケット転送モジュールにおける負荷とパケット転送遅れを軽減した通信サービス処理が可能となる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明によるパケット通信ノード装置の全体構成を示す。ここに示したパケット通信ノード装置は、複数のインタフェースモジュール１０（１０−１〜１０−ｎ）と、パケット転送モジュール２０と、複数のサービスモジュール３０（３０−１〜３０−ｍ）と、これらのモジュール間でパケットを交換するスイッチ部４０と、制御部４１とからなり、ルータとしての機能を備える。

インタフェースモジュール１０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、ネットワーク回線Ｌ−ｉとポート番号Ｐ１−ｉをもつスイッチポートとの間に接続され、ネットワーク回線Ｌ−ｉからの受信パケットを内部ヘッダをもつパケット（以下、内部パケットと言う）に変換し、スイッチ部４０に接続された他の何れかのモジュールに転送すると共に、スイッチ部４０を介して受信した他のモジュールからの受信パケット（内部パケット）を通常の送信パケットに変換して、ネットワーク回線Ｌ−ｉに送出する。

パケット転送モジュール２０は、ポート番号Ｐ３−０をもつスイッチポートに接続され、スイッチ部４０を介して各インタフェースモジュール１０から内部パケットを受信すると、受信パケットのペイロード部（データ部）の内容を解析し、該パケットを何れかのサービスモジュール３０−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）、または何れかのインタフェースモジュール１０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に転送する。

サービスモジュール３０−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）は、例えば、Ｗｅｂサーバ、ＤＮＳサーバ、電子メールサーバ、あるいはセキュリティサーバ等の通信サービス機能を有し、ポート番号Ｐ３−ｊをもつスイッチポートを介してスイッチ部４０から内部パケットを受信すると、それぞれ所定のサービス処理を実行する。

制御部４１は、上述した複数のモジュール１０、２０、３０による内部パケットの転送タイミングを制御する。スイッチ部４０は、複数の物理的ポート間でパケット交換を行うスイッチファブリック、または、複数の論理的ポート間でパケット交換を行うバス型のスイッチからなり、内部パケットに付されたモジュール識別子（この例では、スイッチポート番号）に従って、各モジュール間でのパケット交換を実現する。

以下の説明では、パケット通信ノード装置が、サービスモジュール３０−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）として、それぞれキャッシュファイルの蓄積情報を利用して受信パケットに応答するＷｅｂサービスモジュール、ＤＮＳサービスモジュールと、電子メールサービスモジュールを備えた場合を想定する。

図２は、インタフェースモジュール１０−ｉがネットワーク回線Ｌ−ｉで送受信するＩＰパケット５０のフォーマットを示す。ＩＰパケット５０は、ＩＰヘッダ５１と、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ５２と、ペイロード（データ部）５３とからなり、ＩＰヘッダ５１には、送信元アドレス５１１、宛先アドレス５１２、プロトコル識別子５１３が含まれる。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ５２には、適用アプリケーションの種類を特定する送信元ポート番号５２１と宛先ポート番号５２２とが含まれる。

本発明のパケット通信ノード装置動作の理解を容易にするために、ＩＰパケットペイロード５３の１例として、図３にＨＴＴＰのコンテンツ取得要求メッセージ７０のフォーマット、図４にアドレス問合せに使用されるＤＮＳメッセージ８０のフォーマットを示す。

ＨＴＴＰのコンテンツ取得要求メッセージ７０は、図３に示すように、リクエスト種別７１としてコンテンツ取得を示す文字列“GET”を含み、リクエスト種別７１の後で、ファイル名７２とホスト名７３を指定している。

一方、ＤＮＳメッセージ８０は、図４に示すように、ヘッダ部８１と、問合せ部８２と、回答部８３と、権威部８４と、付加情報部８５とからなる。ヘッダ部８１は、識別子８１１、メッセージ種別８１２、問合せ部の長さ情報８１３、回答部の長さ情報８１４、権威部の長さ情報８１５、付加情報部の長さ情報８１６を含み、問合せ部８２は、問合せ内容８２１、タイプ８２２、クラス８２３を含む。ＩＰアドレス問合せメッセージは、回答部８３、権威部８４、付加情報部８５を必要としないため、ヘッダ部の長さ情報フィールド８１４〜８１６には“０”が設定され、問合せ部８２において、問合せ内容８２１として目的ホスト名を指定し、タイプ８２２とクラス８２３に問合せタイプと問合せクラスの値を指定した内容となる。

図５は、スイッチ部４０によって転送される内部パケット６０のフォーマットを示す。内部パケット６０は、ＩＰパケット５０の先頭に内部ヘッダ５４を付加したものであり、内部ヘッダ５４には、スイッチポート番号と、後述する確定フラグの値が設定される。

図６は、インタフェースモジュール１０−ｉのブロック構成の１例を示す。ここに示したインタフェースモジュール１０−ｉは、入力回線インタフェース１０Ａ−ｉと出力回線インタフェース１０Ｂ−ｉとからなっている。

入力回線インタフェース１０Ａ−ｉは、ネットワークの入力回線に接続されたパケット受信部１１Ａと、受信パケットを一時的に蓄積する受信バッファ１２Ａと、プロセッサ１３Ａと、プログラムメモリ１４Ａと、送信バッファ１７Ａと、スイッチインタフェース１８Ａと、データメモリ１９Ａとからなり、要素１２Ａ〜１７Ａと１９Ａは内部バスで接続されている。また、データメモリ１９Ａには、ルーティングテーブル１５と、拡張モジュール検索テーブル１６とが形成されている。

プロセッサ１３Ａは、後述するように、プログラムメモリ１４Ａに用意された受信パケット処理ルーチンに従って、受信バッファ１２Ａに蓄積された受信パケットを読み出し、受信パケットに転送先スイッチポート番号を示す内部ヘッダを付加して、送信バッファ１７Ａに出力する。受信パケットの転送先スイッチポート番号は、拡張モジュール検索テーブル１６およびルーティングテーブル１５を参照することによって特定される。スイッチインタフェース１８Ａは、制御部４１からの制御信号に従って、送信バッファ１７Ａから内部パケットを読み出し、スイッチ部４０に転送する。

出力回線インタフェース１０Ｂ−ｉは、スイッチインタフェース１８Ｂと、スイッチ部４０から受信した内部パケットを一時的に蓄積する受信バッファ１２Ｂと、プロセッサ１３Ｂと、プログラムメモリ１４Ｂと、ネットワークの出力回線に接続されたパケット送信部１１Ｂと、データメモリ１９Ｂとからなり、要素１１Ｂ〜１２Ｂと１９Ｂは内部バスで接続されている。

スイッチインタフェース１８Ｂは、スイッチ部４０から出力されたスイッチポート番号Ｐ１−ｉをもつ内部パケットを受信して、受信バッファ１２Ｂに一時的に蓄積する。プロセッサ１３Ｂは、プログラムメモリ１４Ｂに用意された送信パケット処理ルーチンに従って、受信バッファ１２Ｂから内部パケットを読み出し、内部ヘッダを除去して、送信パケットとしてパケット送信部１１Ｂに出力する。パケット送信部１１Ｂは、送信パケットを所定の信号形式でネットワークの出力回線に送信する。

ここでは、インタフェースモジュール１０−ｉを入力回線インタフェース１０Ａ−ｉと出力回線インタフェース１０Ｂ−ｉに分け、受信パケットと送信パケットを別個のプロセッサで処理しているが、１つのプロセッサで受信パケットと送信パケットを時分割で処理するようにしてもよい。

図７は、パケット転送モジュール２０のブロック構成の１例を示す。

パケット転送モジュール２０は、スイッチ部４０に接続されたスイッチインタフェース２１と、スイッチ部４０から受信した内部パケットを一時的に蓄積する受信バッファ２２と、プロセッサ２３と、プログラムメモリ２４と、送信バッファ２７と、データメモリ２９とからなる。データメモリ２９には、ルーティングテーブル２５と、サービスモジュール検索テーブル２６とが形成されている。スイッチインタフェース２１は、スイッチ部４０からスイッチポート番号Ｐ３−０をもつ内部パケットを受信し、受信バッファ２２に蓄積すると共に、制御部４１からの制御信号に従って、送信バッファ１７から内部パケットを読み出し、スイッチ部４０に転送する。プロセッサ２３が実行するパケット転送処理ルーチンと、サービスモジュール検索テーブル２６の詳細については後述する。

図８は、サービスモジュール３０−ｊのブロック構成の１例を示す。

パケット転送モジュール３０−ｊは、スイッチ部４０に接続されたスイッチインタフェース３１と、スイッチ部４０から受信した内部パケットを一時的に蓄積する受信バッファ３２と、プロセッサ３３と、プログラムメモリ３４と、ファイル３６と、送信バッファ３７と、ルーティングテーブル３５が形成されたデータメモリ３９とからなる。スイッチインタフェース３１は、スイッチ部４０からスイッチポート番号Ｐ３−ｊをもつ内部パケットを受信し、受信バッファ３２に蓄積すると共に、制御部４１からの制御信号に従って、送信バッファ３７から内部パケットを読み出し、スイッチ部４０に転送する。

ファイル３６には、サービスモジュール３０−ｊの機能に応じた情報が蓄積される。サービスモジュール３０−ｊが、ＷｅｂサービスモジュールまたはＤＮＳサービスモジュールの場合、ファイル３６は、ネットワークに接続されたＷｅｂサーバまたはＤＮＳサーバから取得したキャッシュ情報を蓄積するキャッシュファイルとして使用される。サービスモジュール３０−ｊが、電子メールサービスモジュールの場合、ファイル３６には、ユーザのメールアドレスと対応して電子メール情報を蓄積するために利用される。プロセッサ３３が実行するサービス処理ルーチンと、ファイル３６の内容については後述する。

図９は、インタフェースモジュール１０−ｉが備える拡張モジュール検索テーブル１６の内容の一例を示す。

拡張モジュール検索テーブル１６には、パケット転送モジュール２０またはサービスモジュール３０−１〜３０−ｍに転送すべき受信パケットを特定するための属性情報と、転送先となる拡張モジュールのスイッチポート番号との関係を示す複数のエントリ１６０（１６０−１、１６０−２、…）が登録されている。上記拡張モジュールは、スイッチ部４０に接続されているパケット転送モジュール２０とサービスモジュール３０−１〜３０−ｍのうちの１つを意味している。

本実施例では、拡張モジュール検索テーブルの各エントリ１６０は、サービス対象パケットが持つべき属性情報として、宛先アドレス１６１と、プロトコル番号１６２と、宛先ポート番号１６３を指定しており、これらのパケット属性情報と対応して、内部ヘッダに設定すべき転送先モジュールのスイッチポート番号１６４と、確定フラグ１６５の値を特定している。確定フラグ１６５は、パケット属性情報によってパケット転送先のサービスモジュールを一義的に決定できる場合に“１”となる。良く知られているように、宛先ポート番号は、例えば、「８０」がＨＴＴＰのＷｅｂサーバ、「５３」がＤＮＳサーバ、「２５」が電子メールサーバと対応している。

各インタフェースモジュールのプロセッサ１３Ａは、ネットワークから受信したパケットのＩＰヘッダ５１とＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ５２から、宛先アドレス５１２、プロトコル番号５１３、宛先ポート番号５２２の値を抽出し、拡張モジュール検索テーブルから、これらの抽出値の組み合せに該当するエントリを検索する。もし、該当するエントリが見つかった場合、受信パケットは、上記エントリが指定している拡張モジュールのスイッチポート番号１６４宛に転送される。該当エントリが見つからなかった場合、受信パケットは、ルーティングテーブル１５に基づいて、他の何れかのインタフェースモジュールに転送される。ここに示した例では、属性情報がエントリ１６０−１またはエントリ１６０−２に該当した受信パケットは、スイッチポート番号Ｐ３−０をもつパケット転送モジュール２０に転送され、エントリ１６０−３に該当した受信パケットは、スイッチポート番号Ｐ３−５をもつ電子メールサービスモジュールに転送される。

本実施例では、パケット転送モジュール２０は、サービスモジュール検索テーブル２６として、サービスモジュールのアプリケーションタイプに応じた複数種類の検索テーブルを備えている。サービスモジュール検索テーブル２６の１例として、図１０の（Ａ）にＷｅｂサービスモジュール用の検索テーブル２６Ａ、図１０の（Ｂ）にＤＮＳサービス用の検索テーブル２６Ｂを示す。

Ｗｅｂサービスモジュール検索テーブル２６Ａのエントリ２６Ａ−１、２６Ａ−２、…は、ホスト名２６１とファイル名２６２との組み合せと対応して、パケットの転送先となる拡張モジュールのスイッチポート番号２６３を指定している。一方、ＤＮＳサービス用の検索テーブル２６Ｂのエントリ２６Ｂ−１、２６Ｂ−２、…は、ＤＮＳのＩＰアドレス問合せメッセージが示す問合せ内容２６４と対応して、パケットの転送先となる拡張モジュールのスイッチポート番号２６５を指定している。

パケット転送モジュール２０のプロセッサ２３は、スイッチ部４０からの受信パケットのＰＣＴ／ＵＤＰヘッダが示す宛先ポート番号５２２の値に従って、適用すべきサービスモジュール検索テーブルを選択する。プロセッサ２３は、受信パケットペイロードから上記サービスモジュール検索テーブルに適合した検索キー情報を抽出して、テーブル検索を実行する。検索キーにマッチしたエントリが見つかった場合は、該エントリでパケットの転送先拡張モジュールとして指定されたサービスモジュール（スイッチポート番号）宛に受信パケットを転送する。検索キー情報に該当するエントリが見つからなかった場合、プロセッサ２３は、ルーティングテーブル２５に従って、受信パケットを宛先アドレス５１２と対応した何れかのインタフェースモジュールに転送する。

図１１は、Ｗｅｂサービスモジュールが備えるＷｅｂキャッシュファイル３６Ｗの１例を示す。Ｗｅｂキャッシュファイル３６Ｗには、それぞれファイル名３６１とＷｅｂコンテンツ３６２を含む複数のレコード３６Ｗ−１、…が蓄積されている。パケット通信ノード装置が、複数のＷｅｂサービスモジュールを備えていた場合、Ｗｅｂキャッシュファイルの構成は、Ｗｅｂサービスモジュール毎に異なっていてもよい。

図１２は、ＤＮＳサービスモジュール、例えば、スイッチポート番号Ｐ３−３に接続されたサービスモジュール３０−３が備えるＤＮＳキャッシュファイル３６Ｄの１例を示す。ＤＮＳキャッシュファイル３６Ｄには、それぞれＤＮＳメッセージの問合せ部で指定される問合せ内容３６３とクラス３６３に対応して、要求元に回答すべきアドレス３６５を示す複数のレコード３６Ｄ−１、３６Ｄ−２、…が蓄積されている。

以下、図１３〜図１７に示すフローチャートを参照して、図１に示したパケット通信ノード装置の動作について詳述する。

図１３は、インタフェースモジュール１０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のプロセッサ１３Ａが実行する受信パケット処理ルーチン１００のフローチャートを示す。

受信パケット処理ルーチン１００では、受信バッファ１１Ａから１つの受信パケットを読み出し（ステップ１０１）、受信バッファ１１Ａに受信パケットが無ければ（１０２）、このルーチンを終了する。受信パケットが読み出された場合は、該パケットヘッダを解析して、宛先アドレス、プロトコル番号、宛先ポート番号を抽出し（１０３）、これらの抽出情報を検索キーとして、拡張モジュール検索テーブル１６を検索する（１０４）。検索の結果（１０５）、検索キーにマッチしたエントリが見つかった場合は、該エントリでパケット転送先として指定された拡張モジュールのスイッチポート番号１６４と、確定フラグ１６５の値を含む内部ヘッダを生成し、これを受信パケットに付加し（１０６）、内部パケットとして送信バッファに１７Ａ出力する（１０９）。

拡張モジュール検索テーブル１６に検索キーに該当するエントリが無かった場合は、受信パケットの宛先アドレスに従って、ルーティングテーブル１５を検索する（１０７）。この後、ルーティングテーブル１５で転送先として指定されたインタフェースモジュールのスイッチポート番号を含む内部ヘッダを生成し、これを受信パケットに付加し（１０８）、内部パケットとして送信バッファに出力する（１０９）。

上記受信パケット処理ルーチン１００によって、本発明のパケット通信ノード装置では、各インタフェースモジュール１０が、拡張モジュール検索テーブル１６に予めエントリ登録された属性情報をもつ受信パケットをパケット転送モジュール２０、または何れかのサービスモジュール３０に選択的に転送し、その他の受信パケットをルーティングテーブル１５が示す他の何れかのインタフェースモジュールに選択的に転送することが理解できる。

尚、プロセッサ１３Ａが、入力回線インタフェース１０Ａ−ｉに専用のプロセッサの場合は、内部パケットを送信バッファ１７Ａに出力（１０９）した後、ステップ１０１に戻って次の受信パケットを処理すればよい。また、プロセッサ１３Ａが、入力回線インタフェース１０Ａ−ｉと出力回線インタフェース１０Ｂ−ｉに共用のプロセッサの場合は、上述した受信パケット処理ルーチン１００と、受信バッファ１２Ｂから読み出した内部パケットから内部ヘッダを除去し、送信パケットとしてパケット送信部１１Ｂに出力する送信パケット処理ルーチン（図示せず）とを交互に実行すればよい。

図１４は、パケット転送モジュール２０のプロセッサ２３が実行するパケット転送処理ルーチン２００のフローチャートを示す。

パケット転送処理ルーチン２００では、受信バッファ２２から１つのパケットを読み出し（ステップ２０１）、受信バッファにパケットが無ければ（２０２）、ステップ２０１に戻り、パケットが受信されるまで、同様の動作を繰り返す。パケットが読み出された場合は、該パケットから内部ヘッダを除去し、パケットヘッダを解析して、宛先ポート番号を抽出する（２０３）。宛先ポート番号を判定し（２０４）、宛先ポート番号の値が、ＨＴＴＰのＷｅｂサーバ用アプリケーションを示す「８０」の場合は、パケットのペイロードを解析して（２０５）、ＨＴＴＰメッセージのリクエスト種別７１が、コンテンツ要求を示す「GET」か否かを判定する（２０６）。

リクエスト種別が「GET」の場合は、ＨＴＴＰメッセージが示すホスト名７３とファイル名７２を検索キーとして、Ｗｅｂサービスモジュール検索テーブル２６Ａを検索する（２０７）。検索の結果（２０８）、検索キーにマッチしたエントリが見つかった場合は、このエントリで転送先として指定された拡張モジュールのスイッチポート番号２６３と、確定フラグ＝“１”とを含む内部ヘッダを生成し、これをパケットに付加し（２０９）、内部パケットとして送信バッファ１７Ａに出力する（２１２）。

リクエスト種別が「GET」以外の場合、またはＷｅｂサービスモジュール検索テーブル２６Ａに検索キーにマッチするエントリが無かった場合は、上記パケットの宛先アドレスに従って、ルーティングテーブル２５を検索する（２１０）。この後、ルーティングテーブル２５で転送先として指定されたインタフェースモジュールのスイッチポート番号を含む内部ヘッダを生成し、これを上記パケットに付加し（２１１）、送信バッファに出力（２１２）した後、ステップ２０１に戻る。

ステップ２０４で、宛先ポート番号の値が「８０」でなかった場合は、宛先ポート番号の値が、ＤＮＳサーバ用アプリケーションを示す「５３」か否かを判定する（２１３）。宛先ポート番号の値が「５３」の場合は、図１５に示すＱＮＳ問合せパケット転送処理ルーチン２２０を実行し、新たな内部ヘッダをもつ内部パケットを送信バッファ１７Ａに出力する（２１２）。宛先ポート番号の値が「５３」でなければ、上述したステップ２１０〜２１２を実行する。

ＤＮＳ問合せパケット転送処理ルーチン２２０では、図１５に示すように、パケットのペイロードを解析し（２２１）、ＤＮＳメッセージヘッダに含まれるメッセージ種別８１２の上位５ビットが全て“０”となっているか否かを判定する（２２２）。上位５ビットが全て“０”の場合は、ＤＮＳメッセージの問合せ部８２から問合せ内容８２１を抽出し、これを検索キーとして、ＤＮＳサービスモジュール検索テーブル２６Ｂを検索する（２２３）。検索の結果（２２４）、検索キーにマッチしたエントリが見つかった場合は、このエントリで転送先として指定された拡張モジュールのスイッチポート番号２６５と、確定フラグ＝“１”とを含む内部ヘッダを生成し、これをパケットに付加し（２２５）、このルーチンを終了する。

ＤＮＳサービスモジュール検索テーブル２６Ｂで検索キーにマッチしたエントリが見つからなかった場合、またはステップ２２２で、メッセージ種別８１２の上位５ビットがオール“０”以外の場合は、上記パケットのＩＰヘッダの宛先アドレスに従って、ルーティングテーブル２５を検索し（２２６）、ルーティングテーブル２５で転送先として指定されたインタフェースモジュールのスイッチポート番号を含む内部ヘッダを生成し、これを上記パケットに付加し（２１１）、このルーチンを終了する。

上記パケット転送処理ルーチン２００によって、本発明のパケット通信ノード装置では、パケット転送モジュール２０が、サービスモジュール検索テーブル２６（２６Ａ、２６Ｂ）に予めエントリ登録された条件を満たす受信パケットを何れかのサービスモジュール３０に選択的に転送し、その他の受信パケットをルーティングテーブル２５が示すインタフェースモジュールに選択的に転送することが理解できる。

図１６は、Ｗｅｂサービスモジュール３０−１、３０−２のプロセッサ３３が実行するＷｅｂサービス処理ルーチン３００のフローチャートを示す。

Ｗｅｂサービス処理ルーチン３００では、受信バッファ３２から１つのパケットを読み出し（ステップ３０１）、受信バッファにパケットが無ければ（３０２）、ステップ３０１に戻り、パケットが受信されるまで、同様の動作を繰り返す。パケットが読み出された場合は、内部ヘッダが示す確定フラグの値を記憶した後、受信パケットから内部ヘッダを除去し、パケットのペイロードを解析して、ＨＴＴＰメッセージ（コンテンツ取得要求）に含まれるファイル名７２とホスト名７３を抽出する（３０３）。

確定フラグの値が“１”となっていた場合は、ＨＴＴＰメッセージで指定されたファイル名７２を検索キーとして、Ｗｅｂキャッシュファイル３６Ｗを検索する（３１０）。確定フラグの値が“０”となっていた場合は、ＨＴＴＰメッセージで指定されたホスト名７３が自モジュールのホスト名に一致しているか否かを判定し（３０５）、一致していれば、Ｗｅｂキャッシュファイル３６Ｗを検索する（３１０）。

Ｗｅｂキャッシュファイル検索の結果（３１１）、指定ファイル名７２に該当するコンテンツが見つかった場合は、検索コンテンツを含むＨＴＴＰ応答メッセージを生成し、該応答メッセージをペイロード部とするコンテンツ取得要求元宛の応答パケットを生成する（３１２）。この後、上記受信パケットのＩＰヘッダの送信元アドレスに従って、ルーティングテーブル３５を検索し、コンテンツ取得要求元と対応する宛先インタフェースモジュールのスイッチポート番号を求め（３１３）、上記スイッチポート番号を含む内部ヘッダを応答パケットに付加して（３１４）、送信バッファ３７に出力する（３２４）。

ステップ３１１で、Ｗｅｂキャッシュファイルに指定ファイル名７２に該当するコンテンツが無かった場合は、受信パケットの宛先アドレスに従って、ルーティングテーブル３５を検索し、該パケットの宛先Ｗｅｂサーバと対応する宛先インタフェースモジュールのスイッチポート番号を求める（３２１）。この後、受信パケットに上記スイッチポート番号を含む内部ヘッダを付加し（３２２）、内部パケットとして送信バッファ３７に出力して（３２４）、最初のステップ３０１に戻る。

ステップ３０５で、指定ホスト名７３が自モジュールのホスト名に一致していなかった場合は、パケット通信ノード装置に自モジュール以外の他のＷｅｂサービスモジュールが存在するか否かを判定する（３２０）。他のＷｅｂサービスモジュールの有無は、例えば、データメモリ３９に用意された構成パラメータ（サービスモジュール構成情報）を参照することによって判定できる。パケット通信ノード装置に自モジュール以外のＷｅｂサービスモジュールが存在していなければ、ステップ３２１〜３２４を実行して、最初のステップ３０１に戻る。

パケット通信ノード装置に自モジュール以外の他のＷｅｂサービスモジュールが存在していた場合は、予め既知となっているパケット転送モジュール２０のスイッチポート番号と、確定フラグ“０”とを含む内部ヘッダを生成し、これを受信パケットに付加して（３２３）、送信バッファ３７に出力する（３２４）。

上記Ｗｅｂサービス処理ルーチン３００によって、本発明のパケット通信ノード装置では、スイッチ部４０に収容されたＷｅｂサービスモジュールが、ネットワークに接続されているＷｅｂサーバに代わって、コンテンツ取得要求に応答可能となる。また、インタフェースモジュール１０によるコンテンツ取得要求パケットの転送先が適切でなかった場合でも、Ｗｅｂサービスモジュールからパケット転送モジュール２０に要求パケットを転送でき、キャッシュファイルに目的コンテンツがなかった場合は、要求パケットをネットワーク側の適切なＷｅｂサーバに転送できることが理解できる。

図１７は、ＤＮＳサービスモジュール３０−３、３０−４のプロセッサ３３が実行するＤＮＳサービス処理ルーチン４００のフローチャートを示す。

ＤＮＳサービス処理ルーチン４００では、受信バッファ３２から１つのパケットを読み出し（ステップ４０１）、受信バッファにパケットが無ければ（４０２）、ステップ４０１に戻り、パケットが受信されるまで、同様の動作を繰り返す。パケットが読み出された場合は、内部ヘッダが示す確定フラグの値を記憶した後、受信パケットから内部ヘッダを除去し、パケットのペイロードを解析して、ＤＮＳＰメッセージ（アドレス要求）のヘッダ部に含まれるメッセージ種別８１２と、問合せ部８２に含まれる問合せ内容８２１（ホスト名）およびクラス８２３を抽出する（４０３）。

確定フラグの値が“１”となっていた場合は、ＤＮＳメッセージで指定された問合せ内容とクラスを検索キーとして、ＤＮＳキャッシュファイル３６Ｄを検索する（４１０）。確定フラグの値が“０”となっていた場合は、メッセージ種別８１２の上位５ビットをチェックする（４０５）。もし、上位５ビットが全て“０”の場合、問合せ内容の末尾が自モジュールのドメイン名に一致しているか否かを判定し（４０６）、一致していれば、ＤＮＳメッセージで指定された問合せ内容とクラスを検索キーとして、ＤＮＳキャッシュファイル３６Ｄを検索する（４１０）。

ＤＮＳキャッシュファイルに、検索キーに該当するエントリが見つかった場合は（４１１）、該エントリが示すアドレス３６５を含むＤＮＳ応答メッセージを生成し、該応答メッセージをペイロード部とするアドレス要求元宛の応答パケットを生成する（４１２）。この後、図１６のステップ３１３、３１４と同様、ルーティングテーブル３５を検索して、宛先インタフェースモジュールのスイッチポート番号を求め（４１３）、上記スイッチポート番号を含む内部ヘッダを応答パケットに付加し（４１４）、送信バッファ３７に出力（４２４）した後、ステップ４０１に戻る。

ステップ４１１で、ＤＮＳキャッシュファイルに検索キーに該当するエントリが無かった場合は、図１６のステップ３２１、３２２と同様、ルーティングテーブル３５を検索して、受信パケットの宛先ＤＮＳサーバと対応する宛先インタフェースモジュールのスイッチポート番号を求め（４２１）、受信パケットに上記スイッチポート番号を含む内部ヘッダを付加し（４２２）、内部パケットとして送信バッファ３７に出力して（４２４）、最初のステップ３０１に戻る。

ステップ４０６で、問合せ内容の末尾が自モジュールのドメイン名に一致していなかった場合は、例えば、データメモリ３９に用意された構成パラメータを参照して、パケット通信ノード装置に自モジュール以外の他のＤＮＳサービスモジュールが存在するか否かを判定する（４２０）。自モジュール以外のＤＮＳサービスモジュールが存在していなければ、ステップ４２１〜４２４を実行して、最初のステップ４０１に戻る。パケット通信ノード装置に自モジュール以外の他のＤＮＳサービスモジュールが存在していた場合は、予め既知となっているパケット転送モジュール２０のスイッチポート番号と、確定フラグ“０”とを含む内部ヘッダを生成し、これを受信パケットに付加して（４２３）、送信バッファ３７に出力する（４２４）。

上記ＤＮＳサービス処理ルーチン３００によって、本発明のパケット通信ノード装置では、スイッチ部４０に収容されたＤＮＳサービスモジュールが、ネットワークに接続されているＤＮＳサーバに代わって、アドレス取得要求に応答可能となる。また、インタフェースモジュール１０によるコンテンツ取得要求パケットの転送先が適切でなかった場合でも、要求パケットをパケット転送モジュール２０に転送でき、キャッシュファイルに目的データがなかった場合は、要求パケットをネットワーク側の適切なＤＮＳサーバに転送できることが理解できる。

以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、パケット通信ノード装置に収容されるモジュールの１つとして、受信パケットのペイロード解析結果によって受信パケットの転送先を決定するパケット転送モジュール２０を備えているため、パケット通信ノード装置の拡張モジュールとして、同一または同類のサービスアプリケーション機能をもつ複数のサービスモジュールが存在した場合でも、各インタフェースモジュールが、これらのサービスモジュールで処理すべき受信パケットを上記パケット転送モジュール２０を経由させることによって、受信パケットを適切なサービスモジュールに精度よく配信することが可能となる。従って、パケット通信ノード装置内で、複数のサービスモジュールで負荷を分散した迅速なサービス処理が可能となる。

上述した実施例では、ＷｅｂサービスモジュールとＤＮＳサービスモジュールが、それぞれ複数個ずつ存在する場合を想定したが、仮にＤＮＳサービスモジュールが１個の場合は、各インタフェースモジュール１０が備える拡張モジュール検索テーブル１６において、ＤＮＳ用エントリのパケット転送先拡張モジュール（スイッチポート番号）１６４でＤＮＳサービスモジュールを指定しておけばよい。

この場合、ＤＮＳサービスモジュールは、自分が受信パケットに応答できる場合は、ＤＮＳサービスを実行し、受信パケットが自分には不適切なパケットと判明した場合は、パケット通信ノード装置内に他のＤＮＳサーバがいないため、受信パケットをその宛先アドレスが示すネットワーク側の適切なＤＮＳサーバに転送すればよい。このように拡張モジュール検索テーブル１６の内容を拡張モジュール群の構成に応じて更新することによって、パケット転送モジュール２０の負荷と、パケット通信ノード装置内でのパケットのスイッチイング負荷を軽減した柔軟なサービス提供が可能となる。

実施例では、パケット転送モジュール２０の機能が、専ら各インタフェースモジュールからの受信パケットをサービスモジュールまたはインタフェースモジュールに転送する機能に限定されているが、パケット転送モジュール２０にも特殊なサービス機能を持たせることもできる。例えば、図１４に示したフローチャートにおいて、受信パケットがＷｅｂコンテンツ取得要求と判明した時（ステップ２０６）、予め用意されたフィルタリングテーブルを参照し、上記要求が予め禁止された特定Ｗｅｂサイトからのコンテンツ取得を要求するものであった場合、要求パケットを破棄するようにしてもよい。

尚、実施例では、説明を簡単化するために、パケット転送処理ルーチン２００で受信パケットの宛先ポート番号を順次に判定して、受信パケットの転送先（Ｗｅｂサービスモジュール、ＤＮＳサービスモジュールまたはインタフェースモジュール）を判定したが、拡張モジュールのスケーラブルな追加を許容するためには、例えば、宛先ポート番号と転送先判定ルーチンとの対応関係を示す複数のエントリが登録される判定ルーチン管理テーブルを用意しておき、パケット転送処理ルーチンでは、上記管理テーブルから受信パケットの宛先ポート番号と対応するエントリを検索し、該当するエントリが登録済みの場合は、そのエントリで指定された判定ルーチンに従って受信パケットの転送先を特定し、宛先ポート番号に該当するエントリが未登録の場合は、ルーティングテーブルに従って、受信パケットの宛先アドレスと対応した転送先インタフェースモジュールを特定するようにすればよい。

また、実施例では、１対の入出力回線に対して１つのインタフェースモジュールを備えるパケット通信ノード装置について説明したが、本発明は、１つのインタフェースモジュールが複数対の入出力回線を収容し、複数の各入力回線からの受信パケットを順次に受信バッファに蓄積してルーティングする形式のパケット通信ノード装置に対しても適用できる。

本発明によるパケット通信ノード装置の構成を示す図。 ネットワークからの受信パケットのフォーマットの１例を示す図。 受信パケットのペイロードに含まれるＨＴＴＰメッセージのフォーマットを示す図。 ネットワークからの受信パケットのペイロードに含まれるＤＮＳメッセージのフォーマットを示す図。 スイッチ部４０で転送される内部パケットのフォーマットを示す図。 インタフェースモジュール１０−ｉの１実施例を示すブロック構成図。 パケット転送モジュール２０の１実施例を示すブロック構成図。 サービスモジュール３０−ｊの１実施例を示すブロック構成図。 インタフェースモジュール１０−ｉが備える拡張モジュール検索テーブルの内容の１例を示す図。 パケット転送モジュール２０が備えるＷｅｂサービスモジュール検索テーブル２６ＡとＤＮＳサービスモジュール検索テーブル２６Ｂの内容の１例を示す図。 Ｗｅｂサービスモジュールが備えるＷｅｂキャッシュファイル３６Ｗの内容の１例を示す図。 ＤＮＳサービスモジュールが備えるＤＮＳキャッシュファイル３６Ｄの内容の１例を示す図。 インタフェースモジュール１０−ｉが実行する受信パケット処理ルーチン１００の１例を示すフローチャート。 パケット転送モジュール２０が実行するパケット転送処理ルーチン２００の１例を示すフローチャート。 図１４におけるＤＮＳ問合せパケット転送処理ルーチン２２０の１例を示すフローチャート。 Ｗｅｂサービスモジュールが実行するＷｅｂサービス処理ルーチン３００の１例を示すフローチャート。 ＤＮＳサービスモジュールが実行するＤＮＳサービス処理ルーチン４００の１例を示すフローチャート。

符号の説明

１０：インタフェースモジュール、２０：パケット転送モジュール、
３０：サービスモジュール、４０：スイッチ部、４１：制御部、
１１Ａ：パケット受信部、１２Ａ、１２Ｂ、２２、３２：受信バッファ、
１３Ａ、１３Ｂ、２３、３３：プロセッサ、
１４Ａ、１４Ｂ、２４、３４：プログラムメモリ、
１５、２５、３５：ルーティングテーブル、１６：拡張モジュール検索テーブル、
１７Ａ、２７、３７：送信バッファ、
１８Ａ、１８Ｂ、２１、３１：スイッチインタフェース、
１９Ａ、１９Ｂ、２９、３９：データメモリ、２６：サービスモジュール検索テーブル。

Claims (8)

1. それぞれネットワーク回線に接続された複数のインタフェースモジュールと、
   それぞれ受信パケットに応答して所定の通信サービス処理を実行する複数のサービスモジュールと、
   受信パケットを上記何れかのサービスモジュールまたは何れかのインタフェースモジュールに転送するためのパケット転送モジュールと、
   上記複数のモジュールを相互接続してモジュール間でパケット交換を行うスイッチ部とからなり、
   上記各インタフェースモジュールが、ネットワーク回線からの受信パケットを上記スイッチ部を介して上記パケット転送モジュール、サービスモジュール、または宛先アドレスと対応した他の何れかのインタフェースモジュールのうちの１つに選択的に転送するためのルーティング手段を備えたことを特徴とするパケット通信ノード装置。
2. 前記各サービスモジュールが、前記スイッチ部からの受信パケットのペイロードをチェックし、自モジュールで対応できないと判明した受信パケットを前記パケット転送モジュールまたは宛先アドレスと対応した前記何れかのインタフェースモジュールに選択的に転送するためのルーティング手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパケット通信ノード装置。
3. 前記各サービスモジュールのルーティング手段が、受信パケットに対して自モジュールでは対応できないと判明した時、前記スイッチ部に自モジュールと同類のアプリケーションを実行する他のサービスモジュールが接続されていなければ、該受信パケットを宛先アドレスと対応した前記何れかのインタフェースモジュールに転送することを特徴とする請求項１に記載のパケット通信ノード装置。
4. 前記複数のサービスモジュールのうちの少なくとも２つが、互いに同類アプリケーションの通信サービス処理機能を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のパケット通信ノード装置。
5. 前記各インタフェースモジュールが、パケットの特定のヘッダ項目の組み合せに対応して転送先モジュールを定義した拡張モジュール検索テーブルと、パケットの宛先情報に対応して転送先モジュールを定義したルーティングテーブルとを有し、
   前記各インタフェースモジュールのルーティング手段が、ネットワーク回線からの受信パケットのヘッダ情報と上記拡張モジュール検索テーブルに基づいて、各受信パケットの転送先となるパケット転送モジュールまたはサービスモジュールを特定し、受信パケットのヘッダ情報が上記拡張モジュール検索テーブルで定義されたヘッダ項目の組み合せに該当しない場合に、上記ルーティングテーブルに従って各受信パケットの転送先となるインタフェースモジュールを特定することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のパケット通信ノード装置。
6. 前記各インタフェースモジュールのルーティング手段が、前記拡張モジュール検索テーブルとルーティングテーブルから受信パケットの転送先モジュールを示す識別子を取得し、各受信パケットに上記転送先モジュール識別子を含む内部ヘッダを付加し、内部パケットとして前記スイッチ部に出力し、
   前記パケット転送モジュールが、前記スイッチ部からの受信パケットを内部ヘッダに前記何れかのサービスモジュールまたは何れかのインタフェースモジュールを示す新たなモジュール識別子を含む内部パケットとして、前記スイッチ部に出力し、
   前記各サービスモジュールが、前記スイッチ部からの受信パケットまたは通信サービス処理の実行結果として生成された応答パケットを内部ヘッダに新たな転送先モジュールのモジュール識別子を含む内部パケットとして、前記スイッチ部に出力し、
   前記スイッチ部が、前記各モジュールから受信した内部パケットを内部ヘッダが示すモジュール識別子に従って交換することを特徴とする請求項５に記載のパケット通信ノード装置。
7. 前記各インタフェースモジュールのルーティング手段が、前記拡張モジュール検索テーブルとルーティングテーブルから受信パケットの転送先モジュールを示す識別子を取得し、各受信パケットに上記転送先モジュール識別子を含む内部ヘッダを付加し、内部パケットとして前記スイッチ部に出力し、
   前記パケット転送モジュールが、前記スイッチ部からの受信パケットを内部ヘッダに前記何れかのサービスモジュールまたは何れかのインタフェースモジュールを示す新たなモジュール識別子を含む内部パケットとして、前記スイッチ部に出力し、
   前記各サービスモジュールが、前記スイッチ部からの受信パケットまたは通信サービス処理の実行結果として生成された応答パケットを内部ヘッダに新たな転送先モジュールのモジュール識別子を含む内部パケットとして、前記スイッチ部に出力し、
   前記各インタフェースモジュールが、前記スイッチ部からの出力パケットを内部ヘッダが示すモジュール識別子に従って選択的に受信し、内部ヘッダを除去してそれぞれのネットワーク回線に送信することを特徴とする請求項５に記載のパケット通信ノード装置。
8. 前記パケット転送モジュールが、受信パケットの特定のヘッダ項目とペイロード情報との組み合せに対応して転送先モジュールを定義したサービスモジュール検索テーブルと、パケットの宛先アドレスに対応して転送先モジュールを定義したルーティングテーブルとを有し、上記サービスモジュール検索テーブルに基づいて、各受信パケットの転送先サービスモジュールを特定し、受信パケットのヘッダ項目とペイロード情報が上記サービスモジュール検索テーブルの定義に該当しない場合に、上記ルーティングテーブルに従って各受信パケットの宛先アドレスと対応したインタフェースモジュールを特定することを特徴とする請求項５に記載のパケット通信ノード装置。

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