JP2005204235A - データ転送装置および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高価で多機能なＩＰパケット転送装置を使用することなく、安価なレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチを利用して、ＩＰパケット転送装置なみのプロトコル処理を実現しながら、効率的にデータ転送を行うことが可能なデータ転送装置を提供する。
【解決手段】 レイヤ２スイッチ、あるいはレイヤ３スイッチの機能を備えるデータ転送装置であって、外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータに付与されたＭＰＬＳラベルに基づき転送先を決定し、前記外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータを、次データ転送装置あるいは次パケット転送装置に転送する手段１を有する。また、ＭＰＬＳ転送テーブルを有し、前記手段１は、前記外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータに付与されたＭＰＬＳラベルと前記ＭＰＬＳ転送テーブルとを比較し、前記外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータの転送先を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、データ転送装置および制御装置に係り、特に、Ethernetスイッチなどのレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチなどのデータ転送装置が、入力回線から入力されたＭＰＬＳデータに対して必要な処理（例えば、ＭＰＬＳラベルを見て出力回線を決定する等）を実施し、出力回線にＭＰＬＳデータを転送する手段をもち、データ転送装置がＭＰＬＳデータに対して実施する処理は外部の制御装置からの情報により決定するデータ転送装置に関する。

図７に、パケット転送装置（例えば、ＩＰルータなど）２０が、入力回線から入力されたパケットに対して必要な処理（例えば、宛先アドレスを見て宛先への最短経路を求め該パケットの出力回線を決定する等）を決定し、パケットを転送している図を示す。
同図では、Ｆに示すパケット送信装置（ＰＣ）からのパケットが、Ｅ、Ｄ、Ｂのパケット転送装置２０を介して、Ｇに示すパケット受信装置（ＰＣ）に到達することを図示している。
このように、ＩＰルータなどのパケット転送装置２０は、入力回線から入力されたパケットに対して、パケット毎に必要な処理を決定する（下記非特許文献１参照）。
図８に、図７に示すパケット転送装置（例えば、ＩＰルータなど）２０の構成例を示し、パケット転送装置２０の動作概要を説明する。
同図に示すように、パケット転送装置２０は、大きく分けると、回線インタフェース部（ＩＦ＃１〜ＩＦ＃ｎ）と、スイッチ部（ＳＷ）と、プロトコル処理部６０とで構成される。
回線インタフェース部（ＩＦ＃１〜ＩＦ＃ｎ）は、パケット送受信部１０と、パケット処理部１１と、ＱｏＳ（Quality of Service：品質制御）制御部１２とから構成される。
回線インタフェース部（ＩＦ＃１〜ＩＦ＃ｎ）は、パケット送受信部１０でパケットを受信すると、パケット処理部１１、ＱｏＳ制御部１２においてパケットに対して必要な処理を行い（例えば、パケットを転送すべき出力側の回線インタフェース部（ＩＦ）を決定する、所定の品質制御を行う等）、スイッチ部（ＳＷ）にパケットを送出する。
スイッチ部（ＳＷ）は、出力側の回線インタフェース部（ＩＦ）ヘパケットを送出する。
プロトコル処理部６０では、プロトコルソフトウェアによって、ルーティングプロトコルやシグナリングプロトコルが動作しており、パケット転送装置がプロトコル制御パケットを交換し合うことで、パケットの処理動作を決定している。
プロトコル処理部６０で決定したパケットの処理動作は、各回線インタフェース部（ＩＦ＃１〜ＩＦ＃ｎ）のパケット処理部１１へ伝達される。これがパケット転送装置の動作概要である。
一方、データ転送機能に特化したものとして、Ethernetスイッチなどのレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチなどのデータ転送装置が知られている（下記非特許文献２参照）。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
マスタリングＴＣＰ／ＩＰ 入門編：オーム社；ＩＳＢＮ：４２７４０６４５３０ ＬＡＮスイッチング徹底解説：日経ＢＰ社；ＩＳＢＮ：４８２２２８０９９３

ＩＰパケット転送装置は、Ethernetスイッチなどのレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチなどのデータ転送装置と比べて高機能であり、非常に高価である。
例えば、レイヤ３以上の高位レイヤ処理機能（例えば、パケットクラシフィケーション機能）、ＱｏＳ機能、多くの異種インタフェースへの対応、非常に多くのプロトコルサポートといった多種多様な機能を持っており、Ethernetスイッチなどのデータ転送装置と比べて部品点数が多く、搭載されているソフトウェアも複雑であることが課題であり、これが高価になる原因となっている。
一方、Ethernetスイッチなどのデータ転送装置は安価ではあるが、データ転送機能に特化しており、機能面でＩＰパケット転送装置に劣るという問題があった。
このように、ＩＰパケット転送装置を使うと、多種多様なプロトコル処理が可能で、パケットを宛先まで最短経路での転送や、ネットワークリソースを考慮した最適な経路で転送することが可能であるが、レイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチと比べて非常に高価であるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、高価で多機能なＩＰパケット転送装置を使用することなく、安価なレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチを利用して、ＩＰパケット転送装置なみのプロトコル処理を実現しながら、効率的にデータ転送を行うことが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、レイヤ２スイッチ、あるいはレイヤ３スイッチの機能を備えるデータ転送装置であって、外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータに付与されたＭＰＬＳラベルに基づき転送先を決定し、前記外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータを、次データ転送装置あるいは次パケット転送装置に転送する。
また、本発明では、ＭＰＬＳ転送テーブルを有し、前記手段は、前記外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータに付与されたＭＰＬＳラベルと前記ＭＰＬＳ転送テーブルとを比較し、前記外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータの転送先を決定する。
また、本発明では、外部から入力されるデータに基づき、前記ＭＰＬＳ転送テーブルを作成する。
また、本発明は、前述のデータ転送装置に接続される制御装置であって、他の制御装置、あるいはパケット転送装置との間で制御情報を送受信し、ネットワークのトポロジ情報の収集とトポロジ把握、データトラヒック情報の収集、ＭＰＬＳシグナリングの設定、隣接ノードの発見と隣接ノードの故障検出を行うとともに、前記データ転送装置のＭＰＬＳ転送テーブルを作成するためのデータを、自制御装置に接続される前記データ転送装置に転送する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、高価で多機能なＩＰパケット転送装置を使用することなく、安価なレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチを利用して、ＩＰパケット転送装置なみのプロトコル処理を実現しながら、効率的にデータ転送を行うことが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例のデータ転送装置によるネットワーク構成図とパケット転送手順例を示す図である。
図１に示すネットワークは、既存のパケット転送装置（ＩＰルータ）２０と、本実施例のデータ転送装置（Ｌ２／Ｌ３ＳＷ）２２と、既存のパケット転送装置２０と、本実施例のデータ転送装置２２に接続される制御装置２１とで構成される。
本実施例のデータ転送装置２２は、従来のレイヤ２スイッチ、あるいはレイヤ３スイッチと同様、レイヤ２スイッチ、あるいはレイヤ３スイッチの機能を備える。
また、本実施例のデータ転送装置２２と接続される制御装置２１の台数は１対１でも良いし、Ｎ対１でも良い。図１では、１対１の場合を示している。

以下、データ転送（パケット転送）の手順を説明する。
本実施例のデータ転送装置２２と接続されている既存のパケット転送装置２０は入力されたＩＰパケットをＭＰＬＳカプセル化またはデカプセル化（カプセル化されたデータを取り除く）機能を持つ。
既存のパケット転送装置２０は、入力されたＩＰパケットをＭＰＬＳカプセル化し、ＭＰＬＳカプセル化パケットを隣接するデータ転送装置２２に転送する。
データ転送装置２２は、入力されたＭＰＬＳカプセル化パケットを、ＭＰＬＳ転送テーブル（テーブルの作成については後述する）に基づき、ＭＰＬＳラベルに従って、出力回線を決定し、ＭＰＬＳラベルを再割り当てし直して、次のデータ転送装置２２ヘ送付する。
これを続けることによって、ＭＰＬＳカプセル化パケットを、データ転送装置２２で転送していく。
ＭＰＬＳカプセル化パケットを転送すべき装置が、既存のパケット転送装置２０の場合には、データ転送装置２２でデカプセル化してから送付するか、またはＭＰＬＳカプセル化パケットのまま送付する。図１では後者の例を示している。

図２は、本実施例のデータ転送装置２２の制御手順例を示す図である。
既存のパケット転送装置２０と、本実施例のデータ転送装置２２に接続されている制御装置２１とは、制御情報を送受信する。
具体的には、ネットワークのトポロジ情報やトラヒック情報を収集し、最適な経路（リソースを無駄なく使用するための経路や最短経路）を決定するルーティングプロトコル（ＯＳＰＦ−ＴＥなど）と、決定した経路に従ってＭＰＬＳ転送を行うための経路設定を行うシグナリングプロトコル（ＲＳＶＰ−ＴＥなど）にしたがい制御情報を交換する。
また、ある制御装置２１と、それに隣接する制御装置２１との間でも、ルーティングプロトコル（ＯＳＰＦ−ＴＥなど）と、シグナリングプロトコル（ＲＳＶＰ−ＴＥなど）にしたがい制御情報を交換する。
また、隣接ノード発見プロトコル（ＬＭＰ；Link Management Protocol）を利用して、隣接ノードの故障発見のためのテストメッセージの作成、送受信を行い、隣接するデータ転送装置２２の物理的な情報や、故障発見を行う。
既存のパケット転送装置２０との間、あるいは隣接する制御装置２１との間で、ルーティングプロトコルやシグナリングプロトコルにしたがい、制御情報が交換された結果として決定されたＭＰＬＳ転送経路は、制御装置２１から対応するデータ転送装置２２ヘと送られ、データ転送装置２２の内部に、ＭＰＬＳ転送テーブルが作成される。
これにより、本実施例のデータ転送装置２２は、ＭＰＬＳ転送テーブルを利用し入力されたＭＰＬＳパケットを転送することが可能となる。

ここで、ルーティングプロトコルとしては、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）、ＢＧＰ（Border Gateway Protocol）、ＩＳＩＳ（Intermediate System-to-Intermediate System）、ＯＳＰＦ−ＴＥ（OSPF Traffic Engineering）、ＩＳＩＳ−ＴＥ（ISIS Traffic Engineering）、ＧＭＰＬＳ（Generalized Multi-Protocol Label Switching）、ＯＳＰＦ−ＴＥ ＧＭＰＬＳ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ、ＩＳＩＳ−ＴＥ ＧＭＰＬＳ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ等が使用される。
また、シグナリングプロトコルとしては、ＲＳＶＰ（Resource Reservation Protocol）、ＲＳＶＰ−ＴＥ（RSVP Traffic Engineering）、ＲＳＶＰ−ＴＥ ＧＭＰＬＳ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ等が使用される。
このように、本実施例によれば、高価で多機能なＩＰパケット転送装置を使うことなく、安価なレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチを利用してＩＰパケット転送装置なみのプロトコル処理を実現しながら、ＭＰＬＳ転送を容易に実現でき、効率的にデータ転送を行うことが可能となる。

図３は、本実施例のデータ転送装置２２のＭＰＬＳ転送テーブルを示す図である。
図３は、既存のパケット転送装置２０と、本実施例のデータ転送装置２２と、本実施例のデータ転送装置２２に接続される制御装置２１とで構成されたネットワーク上における、図３のＢとＣに示すデータ転送装置２２のＭＰＬＳ転送テーブルを示す。
本実施例のデータ転送装置２２に接続された制御装置２１の間、および制御装置２１とパケット転送装置２０との間で、ルーティングプロトコル、シグナリングプロトコル、隣接ノード発見プロトコルにしたがい制御情報を交換することにより生成された、ＭＰＬＳ転送に必要なＭＰＬＳ転送テーブルがデータ転送装置２２に送られる。
図３のＢに示すデータ転送装置２２のＭＰＬＳ転送テーブル２６には、入力されるＩＰパケットのＩＰアドレス毎に、出力ポートと、ＩＰパケットをＭＰＬＳカプセル化した後当該ＭＰＬＳカプセル化パケットに付与されるＭＰＬＳラベルが記述される。
また、図３のＣに示すデータ転送装置２２のＭＰＬＳ転送テーブル２７には、ＭＰＬＳカプセル化パケットの入力ポートと、当該ＭＰＬＳカプセル化パケットに付与されたＭＰＬＳラベル毎に、出力ポートと、ＭＰＬＳカプセル化パケットに付与されるＭＰＬＳラベルが記述される。
図３のＡに示すパケット転送装置２０から送信されたＩＰパケットを、図３のＢに示すデータ転送装置２２が受信すると、データ転送装置２２は、ＩＰパケットのヘッダ情報を基に、ＩＰパケットをＭＰＬＳカプセル化して、次のデータ転送装置２２に転送する。
即ち、受信したＩＰパケットのヘッダ情報を参照し、受信したＩＰパケットをＭＰＬＳカプセル化した後、行き先のＩＰアドレスからＭＰＬＳ転送テーブル２６に記載された適切なＭＰＬＳラベルを付与し、ＭＰＬＳカプセル化パケットを、ＭＰＬＳ転送テーブル２６に記載された出力ポートから隣接ノードへＭＰＬＳ転送を行う。
図３のＣに示す次のデータ転送装置２２は、ＭＰＬＳカプセル化パケットを受信すると、ＭＰＬＳカプセル化パケットのＭＰＬＳラベルとＭＰＬＳ転送テーブル２７を比較し、該当するＭＰＬＳラベルにヘッダを書き換え、ＭＰＬＳカプセル化パケットを、ＭＰＬＳ転送テーブル２７に記載された出力ポートから隣接ノードへＭＰＬＳ転送を行う。

図４は、隣接する制御装置２１との間、および既存のパケット転送装置２０との間で、ルーティングプロトコル、シグナリングプロトコル、隣接ノード発見プロトコルにしたがい制御情報を交換することにより生成された、制御装置２１内のＭＰＬＳラベルテーブルを示す図である。
これらのテーブル情報のうち、データ転送装置２２には、ＭＰＬＳ転送に必要な情報のみが送られ、データ転送装置２２内の転送テーブルが作成される。
なお、制御装置２１からデータ転送装置２２ヘのＭＰＬＳ転送テーブルの送信方法は、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）、またはＣＬＩ（Command Line Interface）を使用する方法がある。
また、ＳｔａｔｉｃテーブルとしてＭＰＬＳ転送テーブルに直接書き込む方法や、ＭＩＢ（Management Information Base）を拡張する方法もある。

図５は、本実施例のデータ転送装置２２において、ＭＰＬＳ転送と、ＩＰパケット転送、Ethernetフレーム転送を行う時の判断フローチャートを示す図である。
外部からのデータパケットを受信すると（ステップ１０１）、当該データパケットのヘッダ情報（Ethernetの場合は、Ethernet Type値、ＰＯＳ（PPP Over SONET/SDH）の場合は、ＰＰＰ（Point-to-point Protocol）のType値）を参照する（ステップ１０２）。
そのヘッダ情報に基づき、ＭＰＬＳの場合はＭＰＬＳ転送テーブルを参照し（ステップ１０３）、ＭＰＬＳ処理し、ＭＰＬＳ転送する（ステップ１０４）。
ステップ１０２でＭＰＬＳでない場合は、宛先アドレスが自ノードか否かを判断し（ステップ１０５）、宛先ＩＰアドレスが自ノードの場合、ＩＰ転送テーブルを参照する（ステップ１０６）。
そして、自データ転送装置２２が、ＭＰＬＳ転送を行うＬＥＲ（Label Edge Router）でない場合は、ＩＰ処理し、ＩＰ転送する（ステップ１０７、１０８）。
自データ転送装置２２が、ＭＰＬＳ転送を行うＬＥＲ（Label Edge Router）の場合、ＭＰＬＳ転送テーブルを参照し（ステップ１０７、ステップ１０３）、ＭＰＬＳ処理し、ＭＰＬＳ転送する（ステップ１０４）。
ステップ１０５で、宛先ＭＡＣアドレスが自ノードでない場合、Ethernet転送テーブルを参照し（ステップ１０９）、Ethernet処理し、Ethernet転送を行う（ステップ１１０）。

図６は、本実施例のデータ転送装置２２と制御装置２１の概略構成を示すブロック図である。
同図に示すように、データ転送装置２２は、データ転送部５１と、ＭＰＬＳデータベース５２と、ルーティングデータベース５３と、Ｌ２／Ｌ３スイッチ間インタフェース５５とで構成される。
ＭＰＬＳデータベース５２は、ＭＰＬＳ転送テーブル５６を有し、ルーティングデータベース５３は、ルーティングテーブル５７を有する。
データ転送部５１は、ＭＰＬＳ転送テーブル５６を利用して、外部から入力されるＭＰＬＳ化パケットを転送し、また、入力されるＩＰパケットをＭＰＬＳカプセル化してＭＰＬＳ化パケットを作成して転送、あるいは、外部から入力されるＭＰＬＳ化パケットを、デカプセル化してＭＰＬＳ化パケットに含まれるＩＰパケットを取り出して転送する。
さらに、Ｌ２／Ｌ３パケット転送の時は、ルーティングテーブル５７を利用して、ＩＰパケットを転送する。

制御装置２０は、プロトコル制御部３１と、ＭＰＬＳデータベース３２と、ルーティングデータベース３３と、Ｌ２／Ｌ３スイッチ間インタフェース３５とで構成される。
ＭＰＬＳデータベース３２はＭＰＬＳラベルテーブル３６を有し、ルーティングデータベース３３はルーティングテーブル３７を有する。
プロトコル制御部３１は、既存のパケット転送装置２０と、隣接する制御装置２１との間で、ルーティングプロトコル、シグナリングプロトコル、隣接ノード発見プロトコルにしたがい制御情報を交換し、最適な経路を決定するとともに、決定した経路にしたがってＭＰＬＳ転送を行うための経路設定を行う。
このプロトコル制御部３１で決定された最適な経路は、ルーティングデータベース３３内のルーティングテーブル３７に格納される。
ルーティングテーブル３７の一部の情報は、Ｌ２／Ｌ３スイッチ間インタフェース（３５，５５）を介して、データ転送装置２２のルーティングデータベース５３内のルーティングテーブル５７に送信される。
プロトコル制御部３１で設定されたＭＰＬＳ転送経路は、ＭＰＬＳデータベース３２内のＭＰＬＳラベルテーブル３６に格納される。
ＭＰＬＳラベルテーブル３６の一部の情報は、Ｌ２／Ｌ３スイッチ間インタフェース（３５，５５）を介して、データ転送装置２２のＭＰＬＳデータベース５２内のＭＰＬＳ転送テーブル５６に送信される。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例のデータ転送装置によるネットワーク構成図とパケット転送手順例を示す図である。 本発明の実施例のデータ転送装置の制御手順例を示す図である。 本発明の実施例のデータ転送装置のＭＰＬＳ転送テーブルを示す図である。 隣接する制御装置との間、および既存のパケット転送装置との間で、ルーティングプロトコル、シグナリングプロトコル、隣接ノード発見プロトコルにしたがい制御情報を交換することにより生成された、制御装置内のＭＰＬＳラベルテーブルを示す図である。 本発明の実施例のデータ転送装置において、ＭＰＬＳ転送と、ＩＰパケット転送、Ethernetフレーム転送を行う時の判断フローチャートを示す図である。 本発明の実施例のデータ転送装置と制御装置の概略構成を示すブロック図である。 パケット転送装置が、入力回線から入力されたパケットに対して必要な処理を決定し、パケットを転送している様子を示す図である。 図７に示すパケット転送装置の構成例を示す図である。

符号の説明

１０ パケット送受信部
１１ パケット処理部
１２ ＱｏＳ（Quality of Service）制御部
２０ パケット転送装置
２１ 制御装置
２２ データ転送装置（Ｌ２／Ｌ３ＳＷ）
２６，２７，５６ ＭＰＬＳ転送テーブル
３１ プロトコル制御部
３２，５２ ＭＰＬＳデータベース
３３，５３ ルーティングデータベース
３５，５５ Ｌ２／Ｌ３スイッチ間インタフェース
３６ ＭＰＬＳラベルテーブル
３７，５７ ルーティングテーブル
５１ データ転送部
６０ プロトコル処理部
ＰＣ パケット送信装置またはパケット受信装置
ＩＦ＃１〜ＩＦ＃ｎ 回線インタフェース部
ＳＷ スイッチ部

Claims (6)

1. レイヤ２スイッチ、あるいはレイヤ３スイッチの機能を備えるデータ転送装置であって、
   外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータに付与されたＭＰＬＳラベルに基づき転送先を決定し、前記外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータを、次データ転送装置あるいは次パケット転送装置に転送する手段１を有することを特徴とするデータ転送装置。
2. 外部から入力されるパケットを、ＭＰＬＳカプセル化してＭＰＬＳデータを作成する手段２を有することを特徴とする請求項１に記載のデータ転送装置。
3. 外部から入力されるＭＰＬＳデータを、デカプセル化してＭＰＬＳデータに含まれるパケットを取り出す手段３を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデータ転送装置。
4. ＭＰＬＳ転送テーブルを有し、
   前記手段１は、前記ＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータに付与されたＭＰＬＳラベルと前記ＭＰＬＳ転送テーブルとを比較し、前記外部から入力されるＭＰＬＳカプセル化されたＭＰＬＳデータの転送先を決定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のデータ転送装置。
5. 外部から入力されるデータに基づき、前記ＭＰＬＳ転送テーブルを作成する手段４を有することを特徴とする請求項４に記載のデータ転送装置。
6. 請求項５に記載のデータ転送装置に接続される制御装置であって、
   他の制御装置、あるいはパケット転送装置との間で制御情報を送受信し、ネットワークのトポロジ情報の収集とトポロジ把握、データトラヒック情報の収集、ＭＰＬＳシグナリングの設定、隣接ノードの発見と隣接ノードの故障検出を行う手段と、
   前記データ転送装置のＭＰＬＳ転送テーブルを作成するためのデータを、自制御装置に接続される前記データ転送装置に転送する手段とを有することを特徴とする制御装置。
   

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