JP2005333220A - Network node device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネットワークノード装置に関し、更に詳しくは、経路情報テーブルの更新を容易にしたネットワークノード装置に関する。 The present invention relates to a network node device, and more particularly to a network node device that facilitates updating of a route information table.
通信ネットワークを構成するノード装置では、受信パケットを宛先アドレスに対応した特定の出力回線に転送するために、経路情報テーブルの検索が必要となる。近年、通信量の増加に伴って、各ノード装置におけるパケット処理を高速化するために、様々な高速経路検索方式が検討されている。 In the node device constituting the communication network, the routing information table needs to be searched in order to transfer the received packet to a specific output line corresponding to the destination address. In recent years, various high-speed route search methods have been studied in order to speed up packet processing in each node device as the amount of communication increases.
経路情報の検索方式の1例として、例えば、特開平11−341076号公報(特許文献1)には、入力パケットの宛先アドレスを上位ビットから1ビットずつ検査する2分木検索において、2分木のp段分の検索を1段で行うことにより、経路情報検索を高速化したネットワーク中継装置が提案されている。 As an example of a route information search method, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-341076 (Patent Document 1) discloses a binary tree search in a binary tree search in which the destination address of an input packet is checked bit by bit from the upper bit. A network relay device has been proposed in which the route information search is speeded up by performing a search for p stages in a single stage.
しかしながら、上記従来技術は、宛先アドレスのビット長に比例して検索段数が増加するため、宛先アドレスが128ビットのIPv6パケットの場合、宛先アドレスが32ビットのIPv4パケットに比較して、経路検索所要時間が顕著に増加するという問題がある。 However, in the above prior art, the number of search stages increases in proportion to the bit length of the destination address. Therefore, when the destination address is an IPv6 packet with 128 bits, a route search is required compared with an IPv4 packet with a destination address of 32 bits. There is a problem that time increases remarkably.
受信パケットのIPバージョンに関係なく、経路情報を高速に検索するためには、例えば、電子情報通信学会2000年総合大会講演論文集、SB−4−2(非特許文献1)で提案されているように、検索条件を記述した連想メモリ(CAM)の出力アドレスを利用して、RAM(Random Access Memory)に形成した検索結果保持テーブルを検索する2段階テーブル検索方式が有効となる。 In order to search for route information at high speed regardless of the IP version of the received packet, it has been proposed, for example, in IEICE 2000 General Conference Proceedings, SB-4-2 (Non-patent Document 1). As described above, a two-step table search method for searching a search result holding table formed in a RAM (Random Access Memory) using an output address of an associative memory (CAM) in which a search condition is described is effective.
非特許文献1では、フロー識別条件とフォワーディング条件を示すテーブルを連想メモリで構成しておき、受信パケットのヘッダからフロー識別条件およびフォワーディング条件との照合に必要な複数の情報項目を抽出し、これらの情報項目を検索キーとして連想メモリをアクセスし、連想メモリから出力されるテーブルアドレスに従って、検索結果保持テーブルからフロー制御情報を読み出している。
In
図6は、連想メモリで形成したフォワーディングテーブル30と、RAMで形成した経路情報テーブル33とからなる経路情報検索部の1例を示す。
フォワーディングテーブル30は、検索条件301と対応してエントリアドレス302を示す複数の宛先エントリDE−i(i=1〜N)からなる。経路情報テーブル33は、メモリアドレス331をもつ複数のエントリTE−i(i=1〜N)からなり、各エントリに経路情報322が記憶されている。
FIG. 6 shows an example of a path information search unit including a forwarding table 30 formed with an associative memory and a path information table 33 formed with RAM.
The forwarding table 30 includes a plurality of destination entries DE-i (i = 1 to N) indicating
経路情報検索の場合、フォワーディングテーブル30には、検索条件301として、パケットの宛先アドレスの値が設定される。受信パケットのヘッダから抽出した宛先アドレスを検索キーとして、連想メモリ(フォワーディングテーブル30)をアクセスすると、検索キーに一致した検索条件301をもつ宛先エントリDE−kのエントリアドレス302が得られる。従って、エントリアドレス302を読出しアドレスとして、経路情報テーブル33をアクセスすることにより、経路情報テーブル33のエントリTE−kに記憶された経路情報332を読み出すことができる。
In the case of route information search, a packet destination address value is set as a
然るに、ネットワークを構成する各ノードでは、以下に述べるように、ネットワークの状態変更に伴って、上記経路情報テーブルに記憶された経路情報を動的に更新する必要がある。 However, as described below, each node constituting the network needs to dynamically update the route information stored in the route information table in accordance with the change in the network state.
図7は、それぞれが経路情報検索部を備える複数のノード装置からなる通信ネットワークの1例を示す。ここでは、組織Aに属する複数サイト(A1、A2、A3、A4)の局所ネットワーク210、220、230、240が、公衆IPネットワーク200を介して相互接続されたネットワークを示している。
FIG. 7 shows an example of a communication network including a plurality of node devices each having a route information search unit. Here, a network in which
サイトA1は、端末212、213を収容したノード装置211からなり、サイトA2は、端末222、223を収容したノード装置221、サイトA3は、端末232、233を収容したノード装置231、サイトA4は、端末242、243、244を収容したノード装置241からなっている。
The site A1 is composed of the
公衆IPネットワーク200は、サイトA1のノード装置211に接続されたノード装置202と、サイトA4のノード装置241に接続されたノード装置203と、サイトA2のノード装置221とサイトA3のノード装置231に接続されたノード装置205と、これらのノード装置間を接続するノード装置201、204からなっている。
The
図6で説明したフォワーディングテーブル30と経路情報テーブル33は、内容的に、上記ネットワークにおけるノード装置202の経路情報検索部に該当している。経路情報322としては、例えば、次転送先MACアドレス(Next Hop Address)、出力ポート番号、パケット転送の要否を示す転送制御情報などが含まれるが、図6では、ノード装置201を経由するパケットに適用される経路情報をRT201、ノード装置203を経由するパケットに適用される経路情報をRT203と表記している。また、フォワーディングテーブル30に検索条件301として設定される宛先アドレスDAは、宛先端末番号xxxを付してDAxxxと表記してある。
The forwarding table 30 and the route information table 33 described with reference to FIG. 6 correspond to the route information search unit of the
ノード装置202が備えるフォワーディングテーブル30には、サイトA1からの受信パケットに含まれる宛先アドレスの値と対応した複数の宛先エントリDE−1〜DE−Nが登録され、経路情報テーブル33も、宛先エントリと同数の経路情報エントリTE−1〜TE−Nをもつ。この場合、経路情報テーブル33は、宛先アドレス毎に経路情報エントリをもっているため、次転送先ノード装置が同一となる複数の宛先アドレスと対応して、同一内容の複数の経路情報エントリが存在することになる。
In the forwarding table 30 included in the
ここで、図7に示すネットワークにおいて、ノード装置201とノード装置205とのの間のリンクに障害が発生し、ノード装置201からノード装置205へのパケット転送が不能となったと仮定する。この場合、ノード装置202では、それまでノード装置201を経由していたサイトA1からサイトA2またはサイトA3宛の送信パケットをノード装置203、204を経由してノード装置205に到達させるように、経路情報テーブル33の内容を変更する必要がある。
Here, in the network shown in FIG. 7, it is assumed that a failure has occurred in the link between the
すなわち、ノード装置201経由の転送ルートに障害が発生すると、ノード装置202では、図6にブロック333で示すように、次転送先MACアドレスが障害ノード装置201となっている全ての経路情報エントリTE−1〜TE−4について、経路制御情報をRT201からRT203に書き換える必要がある。
That is, when a failure occurs in the transfer route via the
このように内容変更すべきエントリ数が複数になると、経路情報テーブルの更新に時間がかかるため、結果的に、更新前の経路制御情報RT201によって障害経路に誤転送されるパケットが発生し、パケット損失の機会が増加するという問題がある。この問題は、例えば、経路情報テーブルのエントリ数を減らすために、フォワーディングテーブル30の検索条件として、各サイトに所属する複数の端末アドレスのプレフィックスとなるノード装置アドレスを使用した場合でも、同様に発生する。 When there are a plurality of entries whose contents should be changed in this way, it takes time to update the route information table. As a result, a packet erroneously transferred to the failed route is generated by the route control information RT201 before the update. There is a problem that the opportunity for loss increases. This problem occurs even when, for example, a node device address that is a prefix of a plurality of terminal addresses belonging to each site is used as a search condition of the forwarding table 30 in order to reduce the number of entries in the routing information table. To do.
本発明の目的は、ネットワークの構成変化に伴う経路情報テーブルの更新を容易にし、パケット損失の発生を低減したネットワークノード装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、経路情報テーブルのエントリサイズが大きくなった場合でも、ネットワークの構成変化に伴う経路情報テーブルの更新所要時間を短縮し、更新期間中のパケットの誤転送を低減したネットワークノード装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a network node device that facilitates updating a route information table accompanying a change in network configuration and reduces the occurrence of packet loss.
Another object of the present invention is to reduce the time required to update the route information table accompanying a change in the network configuration even when the entry size of the route information table is increased, and reduce erroneous transfer of packets during the update period. It is to provide a node device.
上記目的を達成するため、本発明のネットワークノード装置は、それぞれ入、出力回線に接続された複数のインタフェースモジュールと、各インタフェースモジュールで受信したパケットの宛先アドレスに基いて、経路情報を検索する経路制御部と、受信パケットを上記経路制御部が検索した経路情報によって特定される何れかのインタフェースモジュールに転送するパケット中継部とからなり、
上記経路制御部が、経路情報を示す複数のエントリからなる経路情報テーブルと、検索条件となるパケット宛先アドレスに応じて異なったメモリアドレスを出力するフォワーディングテーブルと、上記フォワーディングテーブルから出力される1群のメモリアドレスを上記経路情報テーブルの特定エントリのアドレスに変換するための複数のエントリからなるアドレス変換テーブルとを有し、受信パケットの宛先アドレスを検索キーとして、上記フォワーディングテーブルから1つのメモリアドレスを検索し、該メモリアドレスを上記変換テーブルによって上記経路情報テーブルのエントリアドレスに変換し、該エントリアドレスに基いて上記経路情報テーブルから経路情報を検索することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a network node device according to the present invention includes a plurality of interface modules connected to input and output lines, and a route for searching for route information based on a destination address of a packet received by each interface module. A control unit, and a packet relay unit that forwards the received packet to any interface module specified by the route information searched by the route control unit,
The route control unit includes a route information table including a plurality of entries indicating route information, a forwarding table that outputs different memory addresses according to a packet destination address serving as a search condition, and a group output from the forwarding table And an address conversion table comprising a plurality of entries for converting the memory address of the route information table into the address of the specific entry, and using the destination address of the received packet as a search key, one memory address is obtained from the forwarding table. Searching, converting the memory address into an entry address of the routing information table by the conversion table, and searching the routing information from the routing information table based on the entry address.
更に詳述すると、上記経路制御部は、経路情報テーブルから検索された経路情報に基いて内部ヘッダを生成し、該内部ヘッダを付加した形で受信パケットをパケット中継部に転送し、上記パケット中継部は、上記内部ヘッダによって特定されたインタフェースモジュールに受信パケットを転送する。 More specifically, the route control unit generates an internal header based on the route information retrieved from the route information table, transfers the received packet to the packet relay unit with the internal header added, and transmits the packet relay. The unit transfers the received packet to the interface module specified by the internal header.
本発明の1実施例では、ネットワークノード装置が、上記各インタフェースモジュールから出力された受信パケットを一時的に蓄積するためのバッファメモリと、各インタフェースモジュールから出力された受信パケットを選択的に上記バッファメモリに入力するためのセレクタと、上記バッファメモリへの受信パケットの書込みと読出しを制御するバッファ制御部とを備え、上記経路制御部が、上記バッファ制御部と連携して、受信パケットをパケット中継部に転送することを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, the network node device temporarily stores received packets output from the interface modules, and selectively receives the received packets output from the interface modules. A selector for inputting to the memory; and a buffer control unit for controlling writing and reading of the received packet to and from the buffer memory. The path control unit cooperates with the buffer control unit to relay the received packet as a packet relay. It transfers to a part.
また、本発明の1実施例では、上記経路制御部が、受信パケットの宛先アドレスを検索キーとして、上記フォワーディングテーブルから1つのメモリアドレスを検索するフォワーディングテーブル制御部と、上記フォワーディングテーブル制御部から与えられたメモリアドレスに基いて、上記変換テーブルから前記経路情報テーブルのエントリアドレスを検索する変換テーブル制御部と、上記変換テーブル制御部から与えられたエントリアドレスに基いて、上記経路情報テーブルから経路情報を検索する経路情報テーブル制御部と、上記経路情報テーブル制御部から与えられた経路情報に基いて、前記内部ヘッダを生成し、該内部ヘッダを受信パケットに付加して出力するパケット転送制御部とからなることを特徴とする。 Further, in one embodiment of the present invention, the routing control unit provides a forwarding table control unit that searches for one memory address from the forwarding table using the destination address of the received packet as a search key, and the forwarding table control unit. A conversion table control unit that retrieves an entry address of the route information table from the conversion table based on the given memory address, and route information from the route information table based on the entry address given from the conversion table control unit A route information table control unit that searches for a packet, and a packet transfer control unit that generates the internal header based on the route information given from the route information table control unit, adds the internal header to a received packet, and outputs the packet. It is characterized by comprising.
更に、本発明の他の実施例では、上記経路情報テーブルが複数のサブテーブルからなり、アドレス変換テーブルの各エントリが、フォワーディングテーブルから出力される1群のメモリアドレスを上記各サブテーブルの特定エントリを指す複数のアドレスを含むことを特徴とする。
本発明が解決しようとする他の課題、特徴および動作態様は、図面を参照した実施形態の説明から明らかにされる。
Furthermore, in another embodiment of the present invention, the route information table is composed of a plurality of sub-tables, each entry of the address translation table is a group of memory addresses output from the forwarding table, a specific entry of each sub-table. Including a plurality of addresses.
Other problems, features, and operation modes to be solved by the present invention will become apparent from the description of embodiments with reference to the drawings.
本発明によれば、アドレス変換テーブルによって、次転送先ノード装置が同一となる複数の宛先アドレスを経路情報テーブルの特定のエントリと対応付けているため、ネットワークに障害が発生した時に経路情報の変更対象となる経路情報エントリ数を大幅に減少できる。従って、本発明によれば、ネットワークの構成変化に伴う経路情報テーブルの書替えを瞬時に完了できるため、更新前の経路情報の適用による障害ルートでの損失パケット数を減少した高品質のネットワークを提供できる。 According to the present invention, because the address conversion table associates a plurality of destination addresses having the same next transfer destination node device with a specific entry in the route information table, the route information is changed when a failure occurs in the network. The number of target route information entries can be greatly reduced. Therefore, according to the present invention, since the rewriting of the route information table accompanying the change in the network configuration can be completed instantaneously, a high-quality network in which the number of lost packets in the failed route due to the application of the route information before update is reduced is provided. it can.
また、アドレス変換テーブルを採用した場合、宛先アドレスと対応して複数のエントリアドレスを生成できるため、エントリサイズに制約のあるRAM上に複数の経路情報テーブルを形成することによって、実質的なエントリサイズを拡張し、経路情報量を増加することが可能となる。従って、本発明によれば、豊富な経路情報を利用した高度のパケット転送が可能となる。 In addition, when the address conversion table is adopted, a plurality of entry addresses can be generated corresponding to the destination address. Therefore, a substantial entry size can be obtained by forming a plurality of route information tables on a RAM having a limited entry size. And the amount of route information can be increased. Therefore, according to the present invention, advanced packet transfer using abundant route information becomes possible.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。ここでは、従来技術との比較を容易にするため、本発明を図7のネットワークのノード装置202に適用した場合について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, in order to facilitate comparison with the prior art, a case where the present invention is applied to the
図1は、本発明によるネットワークノード装置202の1実施例を示すブロック図である。
ネットワークノード装置202は、それぞれ入力回線IN−iと出力回線OUT−iに接続される複数のインタフェースモジュール11−i(i=1〜N)と、これらのインタフェースモジュールに接続されたセレクタ12およびパケット中継部16と、セレクタ12に接続されたバッファメモリ13、ヘッダ抽出部14およびバッファ制御部(以下、R/W制御部と言う)15と、パケット中継部16に接続された経路制御部20とからなる。60は、ネットワークノード装置202の外部に位置し、信号線L7を経路制御部20と接続された管理端末を示している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a
The
図2は、各入力回線IN−iから受信される可変長MACフレームのフォーマットの1例を示す。可変長MACフレームは、OSI参照モデルにおける第3層(ネットワーク層)のIPパケット100と、第2層(データリンク層)のL2ヘッダ110とからなる。尚、120は、IPパケットが経路制御部20からパケット中継部16に転送される時、経路制御部20によって付加される内部ヘッダを示している。
FIG. 2 shows an example of a format of a variable length MAC frame received from each input line IN-i. The variable-length MAC frame includes an IP packet 100 in the third layer (network layer) and an
IPパケット100は、ペイロード101とIPヘッダ102とからなり、IPヘッダ102には、制御情報103と、送信元IPアドレス(SA)104と、宛先IPアドレス(DA)105が含まれる。ここで、制御情報103は、プロトコル種別、パケット長、パケット優先度を示すサービスタイプ等、SA、DA以外のIPヘッダ情報を意味している。
The IP packet 100 includes a
L2ヘッダ110の形式は、入力回線の種類によって異なり、例えば、入力回線IN−iがイーサネット(Ethernet:登録商標名)の場合、L2ヘッダ110には、送信元MACアドレス、宛先MACアドレス、フレームタイプ、その他の情報が含まれる。
The format of the
図1において、各インタフェースモジュール11−iは、入力回線IN−iから受信したMACフレームを終端し、信号線L1−iに受信IPパケット100を出力する。セレクタ12は、R/W制御部15から信号線L15を介して与えられる制御信号に従って、信号線L1−1〜L1−Nから入力される受信IPパケットを選択的に信号線L2に出力する。ヘッダ抽出部14は、信号線L2に出力されたIPパケット100のIPヘッダ102を解析し、パケット長を信号線L3に、宛先IPアドレスDAを信号線L4に出力する。
In FIG. 1, each interface module 11-i terminates the MAC frame received from the input line IN-i and outputs the received IP packet 100 to the signal line L1-i. The
R/W制御部15は、信号線L2に出力されたIPパケット100のバッファメモリ13への書込みと、バッファメモリ13から信号線L6へのIPパケットの読出しを行う。また、R/W制御部15は、ヘッダ抽出部14が信号線L3に出力するパケット長に基いて、バッファメモリ13へのIPパケットの書込みを制御し、バッファメモリ13からのパケットの読出しに連動して、信号線L15にセレクタ12の切換え制御信号を発生し、次のパケットをバッファメモリ13に書き込む。
The R /
経路制御部20は、図4で詳述するように、ヘッダ抽出部14が信号線L4に出力する宛先IPアドレス(DA)に基いて、経路情報テーブルから経路情報を検索する。経路情報は、例えば、パケットの次転送先ノード装置を示すMACアドレス、出力ポート番号、転送制御情報を含んでいる。経路制御部20は、信号線L6から入力されるIPパケット100の先頭に上記経路情報を含む内部ヘッダ120を付加した形の内部送信パケットを信号線L8に出力する。
As will be described in detail with reference to FIG. 4, the
具体的に言うと、経路制御部20は、経路情報テーブルから検索された経路情報を含む内部ヘッダ120を信号線L8に送出し、所定のタイミングで、信号線L5を介してR/W制御部15にIPパケットの読出しを要求する。R/W制御部15が、バッファメモリ13から信号線L6にIPパケットを読み出すと、経路制御部20は、上記IPパケット100を内部ヘッダ120に続く形で信号線L8に送出する。
Specifically, the path control
パケット中継部16は、信号線L8から内部送信パケットを受信すると、これを内部ヘッダ120が示す出力ポート番号kと対応するインタフェースモジュール11−kに転送する。インタフェースモジュール11−kは、パケット中継部16から内部送信パケットを受信すると、内部ヘッダ120を分離し、IPパケット100にL2ヘッダ110を付加して、MACフレームとして出力回線OUT−kに送信する。L2ヘッダ110の送信元MACアドレスには、インタフェースモジュール11−kのMACアドレスが設定され、宛先MACアドレスには、内部ヘッダ120が示す次転送先MACアドレスが設定される。
When receiving the internal transmission packet from the signal line L8, the
図3は、本発明の経路制御部20に適用されるフォワーディングテーブル31と、アドレス変換テーブル32と、経路情報テーブル33との関係を示す。
本発明では、連想メモリで構成されるフォワーディングテーブル31とRAMによって形成される経路情報テーブル33との間に、フォワーディングテーブル31の複数のエントリを経路情報テーブル33の1つのエントリと対応づけるためのアドレス変換テーブル32を配置したことを特徴とする。
FIG. 3 shows the relationship among the forwarding table 31, the address translation table 32, and the route information table 33 applied to the
In the present invention, an address for associating a plurality of entries in the forwarding table 31 with one entry in the routing information table 33 between the forwarding table 31 composed of the associative memory and the routing information table 33 formed by the RAM. The conversion table 32 is arranged.
フォワーディングテーブル31は、図6で説明したフォワーディングテーブル30と同様、検索条件311としてパケットの宛先アドレスを示す複数のエントリDE−1〜DE−Nからなる。但し、各エントリアドレス312は、アドレス変換テーブル32のアドレス321と対応している。
Similar to the forwarding table 30 described with reference to FIG. 6, the forwarding table 31 includes a plurality of entries DE- 1 to DE-N indicating the destination address of a packet as the search condition 311. However, each
アドレス変換テーブル32は、RAMによって構成され、フォワーディングテーブル31と同数のエントリPE−1〜PE−Nからなっている。各エントリPE−i(i=1〜N)は、メモリアドレス321を有し、経路情報識別子322として、例えば、IPバージョンやパケットの転送形式を示すパケット属性322Aと、経路情報エントリアドレス322Bを記憶している。
The address conversion table 32 includes a RAM and includes the same number of entries PE-1 to PE-N as the forwarding table 31. Each entry PE-i (i = 1 to N) has a
経路情報テーブル33は、メモリアドレス331を有する複数のエントリTE−1〜TE−Mからなり、各エントリは、経路情報332として、例えば、次転送先MACアドレス332A、出力ポート番号332B、転送制御情報332Cを記憶している。
The path information table 33 includes a plurality of entries TE-1 to TE-M each having a
尚、図3では、経路情報テーブル33に同一内容の制御情報をもつ複数のエントリ(例えば、TE−1〜TE−4)が存在しているが、以下の説明から明らかなように、本発明では、内容的に重複するこれら複数のエントリを1つのエントリで代表させることによって、経路情報テーブル33の登録エントリ数をフォワーディングテーブル31のエントリ数よりも減少させることが可能となる。 In FIG. 3, a plurality of entries (for example, TE-1 to TE-4) having the same control information exist in the route information table 33. As will be apparent from the following description, the present invention Then, it is possible to reduce the number of registered entries in the routing information table 33 to be smaller than the number of entries in the forwarding table 31 by representing the plurality of entries overlapping in contents as one entry.
本発明では、アドレス変換テーブル32に登録されたエントリのうち、次転送先ノード装置が同一となる1群のエントリに同一の経路情報エントリアドレス322Bを与えることによって、フォワーディングテーブル31の複数の宛先アドレスを経路情報テーブル33の同一エントリに対応づけることを特徴とする。
In the present invention, among the entries registered in the address conversion table 32, a plurality of destination addresses in the forwarding table 31 are provided by giving the same route
具体的に言うと、次転送先がノード装置201となる受信パケットについては、宛先アドレスがDA222〜DA233の何れであっても、フォワーディングテーブル30の出力アドレス312に基いてアドレス変換テーブル32をアクセスした時、同一の経路情報エントリアドレス322B、この例では、エントリアドレス「1」が得られ、経路情報テーブル33の特定エントリ、この例では、エントリTE−1が示す経路情報RT201に従って、パケット転送が行われる。宛先アドレスDA242、DA243の受信パケットについても同様であり、経路情報テーブル33の特定のエントリ、この例では、エントリTE−5から読み出された経路情報RT203に従って、パケット転送が行われる。
Specifically, for the received packet whose next transfer destination is the
このように、フォワーディングテーブル31と経路情報テーブル33との間にアドレス変換テーブル32を介在させ、フォワーディングテーブル31の複数エントリの出力アドレスを経路情報テーブル33の1つの経路情報エントリに集約することによって、例えば、経路情報RT201を経路情報RT203に変更すべき事態が発生した時、経路情報テーブルの書換えを短時間で完了できる。 In this manner, by interposing the address conversion table 32 between the forwarding table 31 and the route information table 33 and aggregating output addresses of a plurality of entries in the forwarding table 31 into one route information entry in the route information table 33, For example, when a situation where the route information RT201 should be changed to the route information RT203 occurs, the rewriting of the route information table can be completed in a short time.
図4は、経路制御部20の1実施例を示す。
経路制御部20は、フォワーディングテーブル31を参照するためのフォワーディングテーブル制御部21と、アドレス変換テーブル32を参照するためのアドレス変換テーブル制御部22と、経路情報テーブル33を参照するための経路情報テーブル制御部23と、パケット転送制御部24と、テーブル更新制御部25とからなる。
FIG. 4 shows an embodiment of the
The
テーブル31〜33のエントリ設定/更新は、テーブル更新制御部25によって行われる。ダイナミックルーティングの場合は、テーブル更新制御部25が、所定の経路制御プロトコル(ソフトウェア)に従って、テーブルエントリを自動的に設定/更新する。スタティックルーティングの場合は、システム管理者が管理端末60を操作し、信号線L7を介して、テーブル更新制御部25にテーブルエントリ設定/更新のための制御指令とデータを与える。
The entry setting / updating of the tables 31 to 33 is performed by the table update control unit 25. In the case of dynamic routing, the table update control unit 25 automatically sets / updates a table entry according to a predetermined route control protocol (software). In the case of static routing, the system administrator operates the
フォワーディングテーブル制御部21は、信号線L4から入力される宛先IPアドレスを検索キーとして、フォワーディングテーブル(連想メモリ)31をアクセスし、フォワーディングテーブル31から検索されたエントリアドレス312を信号線L21に出力する。
The forwarding
アドレス変換テーブル制御部22は、信号線L21から入力されたエントリアドレス312を読出しアドレスとして、アドレス変換テーブル32をアクセスし、アドレス変換テーブル32から読み出されたパケット属性322Aと経路情報エントリアドレス322Bをそれぞれ信号線L22とL220に出力する。
The address translation
経路情報テーブル制御部23は、信号線L220から入力された経路情報エンリアドレス322Bを読出しアドレスとして、経路情報テーブル33をアクセスし、信号線L22から受信したパケット属性322Aを信号線L23に出力し、経路情報テーブル33から読み出された経路情報332を信号線L230に出力する。
The path information
パケット転送制御部24は、経路情報テーブル制御部23からパケット属性322Aと経路情報332を受信すると、該経路情報を含む内部ヘッダ120を生成して信号線L8に出力する。但し、経路情報332に含まれる次転送先MACアドレス332Aと、出力ポート番号332Bと、転送制御情報332Cの配列順序は、受信パケットのIPバージョンによって異なるため、パケット転送制御部24は、パケット属性322Aに従って経路情報332の構成を識別し、内部ヘッダを生成する。
When receiving the
パケット転送制御部24は、所定のタイミングで、信号線L5を介して、R/W制御部15にIPパケットの読出しを要求し、信号線L6から受信したIPパケットを信号線L8に出力する。この時、必要に応じて、信号線L6から受信したIPパケットのヘッダ情報の一部が書替えられる。尚、パケット転送制御部24は、経路情報の一部である転送制御情報332Cを判定し、パケット転送不要を示していた場合は、内部ヘッダを生成することなく、R/W制御部15にIPパケットの読出しを要求し、信号線L6から受信したIPパケットを廃棄する。
The packet
図5は、経路制御部20で参照されるアドレス変換テーブル32と、経路情報テーブル33の他の実施例を示す。本実施例において、フォワーディングテーブル31は、図3と同様のものが適用されるため、図面から省略してある。本実施例は、アドレス変換テーブル32に2つのエントリアドレス322Bと322Cを登録しておき、これらのエントリアドレスに従って、第1経路情報テーブル33と第2経路情報テーブル34をアクセスすることを特徴としている。
FIG. 5 shows another embodiment of the address conversion table 32 and the route information table 33 referred to by the
例えば、MPLS(Multi Protocol Label Switching)網では、エッジノードがパケットに付加したラベル情報に従って、パケットが転送される。パケットの転送経路によっては、1つの宛先アドレスと対応して、例えば、転送経路識別用のラベルとVLAN識別用のラベルのように、複数のラベルを記憶しておく必要がある。このようなMPLSのラベル情報を経路情報の一部として経路情報テーブルから読み出そうとすると、経路情報テーブルのエントリサイズを拡張する必要がある。 For example, in an MPLS (Multi Protocol Label Switching) network, a packet is transferred according to label information added to the packet by an edge node. Depending on the packet transfer path, it is necessary to store a plurality of labels corresponding to one destination address, for example, a label for transfer path identification and a label for VLAN identification. If such MPLS label information is to be read from the route information table as part of the route information, the entry size of the route information table needs to be expanded.
しかしながら、経路情報テーブルを形成するRAMには、1つのメモリアドレスでアクセス可能なメモリブロックサイズに制約があるため、経路情報テーブル33において、各テーブルエントリに記憶可能な経路情報のデータサイズには上限がある。 However, since there is a restriction on the memory block size accessible by one memory address in the RAM forming the path information table, the path information table 33 has an upper limit on the data size of path information that can be stored in each table entry. There is.
本実施例は、経路情報エントリサイズを拡張するために、経路情報テーブルを第1経路情報テーブル33と第2経路情報テーブル34に分割しておき、アドレス変換テーブル32が示す第1エントリアドレス322Bに従って第1経路情報テーブル33をアクセスし、アドレス変換テーブル32が示す第2エントリアドレス322Cに従って第2経路情報テーブル34をアクセスする。
In this embodiment, in order to expand the route information entry size, the route information table is divided into a first route information table 33 and a second route information table 34, and according to the
第1経路情報テーブル33には、第1経路情報332として、例えば、図3に示した経路情報項目332A〜332CにMPLSラベル1(332D)を追加したものを登録し、第2経路情報テーブル34には、第2経路情報342として、MPLSラベル2(342A)とMPLSラベル3(342B)を登録する。この場合、例えば、アドレス変換テーブル32のパケット属性322Aに識別ビットを追加しておき、識別ビットの状態によって、第2経路情報テーブル34に有効データ(ラベル情報)が存在するか否かを表示する。
In the first route information table 33, for example, the
尚、第1経路情報テーブル33には、第1経路情報332として、経路情報項目332A〜332Cのみを登録しておき、第2経路情報テーブル34に、全てのMPLSラベルを第2経路情報342として登録するようにしてもよい。
In the first route information table 33, only the
このように、アドレス変換テーブル32の各エントリPE−i(i=1〜N)に、複数のサブテーブルに分割された経路情報テーブルの特定エントリを示す複数のエントリアドレスを記憶しておくことによって、フォワーディングテーブル31が示す検索条件311と対応して、情報量が拡張された経路情報を読み出すことが可能となる。 In this way, by storing a plurality of entry addresses indicating specific entries of the route information table divided into a plurality of sub-tables in each entry PE-i (i = 1 to N) of the address conversion table 32. Corresponding to the search condition 311 indicated by the forwarding table 31, it becomes possible to read out the route information with the expanded information amount.
また、図5が示すように、第1経路情報テーブル33には、基本的な経路情報を記憶し、第2経路情報テーブル34には、例外的に必要となる経路情報を記憶しておき、アドレス変換テーブル32に記憶されたパケット属性322Aから、第2経路情報テーブル34に有効情報が存在するか否かを識別できるようにしておくことによって、第2経路情報テーブル34の無用なアクセスを回避した、高速の経路情報検索が可能となる。
Further, as shown in FIG. 5, the first route information table 33 stores basic route information, and the second route information table 34 stores exceptionally necessary route information. By making it possible to identify whether valid information exists in the second route information table 34 from the
図5の実施形態を採用する場合、図4の経路制御部20において、例えば、アドレス変換テーブル制御部22と経路情報テーブル制御部23との間の信号線L220を第1エントリアドレス用の信号線と、第2エントリアドレス用の信号線に分けておき、アドレス変換テーブル制御部22から、第1エントリアドレスと第2エントリアドレスを並列的に出力する。
When the embodiment of FIG. 5 is adopted, in the path control
経路情報テーブル制御部23は、第1エントリアドレスによって、第1経路情報テーブル33からの第1経路情報の読み出す。一方、第2エントリアドレスによる第2経路情報テーブル34からの第2経路情報の読み出しは、信号線L22から入力されるパケット属性が示す識別ビットの状態に応じて選択的に行われ、読み出された第1、第2経路情報は、信号線L230を介してパケット転送制御部24に供給される。この場合、パケット転送制御部24は、信号線L23から受信されるパケット属性が示す識別ビットの状態によって、第1経路情報に続いて第2経路情報が受信されるか否かを判断できる。
The route information
以上の実施例では、経路制御部20が、OSI参照モデルの第3層の宛先アドレス(IPアドレス)を検索キーとして経路情報を検索しているが、例えば、レイヤ2スイッチ機能に加えて、IPパケットの中継機能をもつレイヤ3スイッチとして動作するノード装置に本発明を適用する場合、フォワーディングテーブルの検索キーとして、第2層(MAC)の宛先アドレスを適用してもよい。
In the above embodiment, the
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、IPパケットルータ、レイヤ3スイッチ等のネットワークノード装置において、経路情報テーブルの更新を迅速化できるため、ネットワークの構成変化に動的に適合した通信サービスを提供できる。
As is clear from the above description, according to the present invention, in the network node device such as the IP packet router, the
11:インタフェースモジュール、12:セレクタ、13:バッファメモリ、
14:ヘッダ抽出部、15:R/W制御部、16:パケット中継部、
20:経路制御部、21:フォワーディングテーブル制御部、
22:アドレス変換テーブル制御部、23:経路情報テーブル制御部、
24:パケット転送制御部、25:テーブル更新制御部、
30、31:フォワーディングテーブル、32:アドレス変換テーブル、
33、34:経路情報テーブル、60:管理端末。
11: Interface module, 12: Selector, 13: Buffer memory,
14: header extraction unit, 15: R / W control unit, 16: packet relay unit,
20: path control unit, 21: forwarding table control unit,
22: Address conversion table control unit, 23: Path information table control unit,
24: Packet transfer control unit, 25: Table update control unit,
30, 31: Forwarding table, 32: Address conversion table,
33, 34: Route information table, 60: Management terminal.
Claims (7)
上記経路制御部が、
経路情報を示す複数のエントリからなる経路情報テーブルと、
検索条件となるパケット宛先アドレスに応じて異なったメモリアドレスを出力するフォワーディングテーブルと、
上記フォワーディングテーブルから出力される1群のメモリアドレスを上記経路情報テーブルの特定エントリのアドレスに変換するための複数のエントリからなるアドレス変換テーブルとを有し、
受信パケットの宛先アドレスを検索キーとして、上記フォワーディングテーブルから1つのメモリアドレスを検索し、該メモリアドレスを上記変換テーブルによって上記経路情報テーブルのエントリアドレスに変換し、該エントリアドレスに基いて上記経路情報テーブルから経路情報を検索することを特徴とするネットワークノード装置。 A plurality of interface modules connected to the input and output lines, a route control unit that searches for route information based on the destination address of the packet received by each interface module, and the route control unit searches for the received packet. In a network node device comprising a packet relay unit that transfers to any one of the interface modules specified by the route information,
The route controller is
A route information table including a plurality of entries indicating route information;
A forwarding table that outputs different memory addresses depending on the packet destination address that is the search condition;
An address conversion table comprising a plurality of entries for converting a group of memory addresses output from the forwarding table into addresses of specific entries of the routing information table;
Using the destination address of the received packet as a search key, one memory address is searched from the forwarding table, the memory address is converted to the entry address of the route information table by the conversion table, and the route information is based on the entry address. A network node device characterized by retrieving route information from a table.
上記パケット中継部が、上記内部ヘッダによって特定されたインタフェースモジュールに受信パケットを転送することを特徴とする請求項1に記載のネットワークノード装置。 The path control unit generates an internal header based on the path information retrieved from the path information table, and forwards the received packet to the packet relay unit with the internal header added;
The network node device according to claim 1, wherein the packet relay unit transfers the received packet to an interface module specified by the internal header.
受信パケットの宛先アドレスを検索キーとして、前記フォワーディングテーブルから1つのメモリアドレスを検索するフォワーディングテーブル制御部と、
上記フォワーディングテーブル制御部から与えられたメモリアドレスに基いて、前記変換テーブルから前記経路情報テーブルのエントリアドレスを検索する変換テーブル制御部と、
上記変換テーブル制御部から与えられたエントリアドレスに基いて、前記経路情報テーブルから経路情報を検索する経路情報テーブル制御部と、
上記経路情報テーブル制御部から与えられた経路情報に基いて、前記内部ヘッダを生成し、該内部ヘッダを受信パケットに付加して出力するパケット転送制御部とからなることを特徴とする請求項2に記載のネットワークノード装置。 The route control unit is
A forwarding table control unit that searches for one memory address from the forwarding table using the destination address of the received packet as a search key;
A conversion table control unit that searches the conversion table for an entry address of the route information table based on the memory address given from the forwarding table control unit;
A route information table control unit that searches for route information from the route information table based on the entry address given from the conversion table control unit;
3. A packet transfer control unit that generates the internal header based on path information given from the path information table control unit, adds the internal header to a received packet, and outputs the packet. The network node device described in 1.
前記各インタフェースモジュールから出力された受信パケットを選択的に上記バッファメモリに入力するためのセレクタと、
上記バッファメモリへの受信パケットの書込みと読出しを制御するバッファ制御部とを備え、
前記経路制御部が、上記バッファ制御部と連携して、受信パケットを前記パケット中継部に転送することを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載されたネットワークノード装置。 A buffer memory for temporarily storing received packets output from the interface modules;
A selector for selectively inputting the received packet output from each interface module to the buffer memory;
A buffer control unit that controls writing and reading of received packets to and from the buffer memory;
5. The network node device according to claim 1, wherein the path control unit forwards a received packet to the packet relay unit in cooperation with the buffer control unit.
前記アドレス変換テーブルの各エントリが、前記フォワーディングテーブルから出力される1群のメモリアドレスを上記各サブテーブルの特定エントリを指す複数のアドレスを含むことを特徴とする請求項1〜請求項6の何れかに記載されたネットワークノード装置。
The route information table is composed of a plurality of sub-tables,
7. Each of the entries in the address conversion table includes a group of memory addresses output from the forwarding table, and includes a plurality of addresses indicating specific entries in the sub-tables. A network node device as described above.
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2004
- 2004-05-18 JP JP2004147675A patent/JP2005333220A/en active Pending
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