JP2006222864A - ネットワーク接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＣＰ／ＩＰ層とＭＡＣ層との間のパケット受け渡しを少なくし、通信負荷の増大を抑えると共に、通信効率の低下を防ぐ。
【解決手段】ＴＣＰ／ＩＰ処理部およびＭＡＣ処理部を有しネットワークとデータを送受信するネットワーク接続装置１００において、前記ＴＣＰ／ＩＰ処理部から指定されたアドレスを、前記ＭＡＣ処理部によりＭＡＣヘッダが設定される領域に重ならないアドレスに変換するアドレス変換部５を設け、このアドレス変換部５によって変換されたアドレスの領域に送信データを設定して前記ＭＡＣヘッダと共に前記ネットワークへ送信する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばプラント監視制御等で使用されるイーサネット（登録商標）などのネットワークに使用するネットワーク接続装置に関するものである。

ネットワーク接続装置においては、ＭＴＵ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｕｎｉｔ）を超えるデータ長のパケットを転送する場合に、ＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層とＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層との間のパケット受け渡しが多くなり、通信性能が低下するという問題があり、この問題の対策として、例えば、特開平１１−３１７７６２合公報（特許文献１）に記載のようなネットワーク接続装置が考えられている。

即ち、特許文献１に記載のネットワーク接続装置は、送信側で、ＴＣＰ／ＩＰ層からデータを受け取ったデータをフレーム分割部でＭＴＵのサイズに合わせて分割し、分割された各々にＩＰヘッダ及びＴＣＰヘッダを付加する。また、受信側では、受信したフレームをフレーム結合部で結合して最初のデータに復元することにより、ＭＴＵを超えるデータ長のパケットを転送する場合の通信負荷増大による通信性能の低下を防ぐものである。

特開平１１−３１７７６２号公報（図１、図２、段落０００７〜００１０）

特許文献１に記載のような従来の技術では、ＴＣＰ／ＩＰ層から物理層にデータを渡す間にフレーム分割部を置き、フレーム分割部において、ＴＣＰ／ＩＰパケットを分割すると共に、分割した各々にＩＰヘッダ及びＴＣＰヘッダを付加しているため、分割数が多くなるとＴＣＰ／ＩＰヘッダが多くなり、無駄が発生すし、また、ＴＣＰ／ＩＰ層から物理層にデータを渡す間にフレーム分割部での前記パケット分割・前記ＩＰ／ＴＣＰヘッダ付加処理が挿入されるので、処理に時間がかかるといった問題が生じる。

この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、ネットワーク接続装置のデータ転送において、使用するネットワークのＭＴＵを超えるデータ長のパケットを転送する場合に、通信負荷の増大を抑えると共に、通信効率の低下を防ぐことを目的とするものである。

この発明の係るネットワーク接続装置は、ＴＣＰ／ＩＰ処理部およびＭＡＣ処理部を有しネットワークとデータを送受信するネットワーク接続装置において、前記ＴＣＰ／ＩＰ処理部から指定されたアドレスを、前記ＭＡＣ処理部によりＭＡＣヘッダが設定される領域に重ならないアドレスに変換するアドレス変換部を設け、このアドレス変換部によって変換されたアドレスの領域に送信データを設定して前記ＭＡＣヘッダと共に前記ネットワークへ送信するものである。

この発明は、ＴＣＰ／ＩＰ処理部およびＭＡＣ処理部を有しネットワークとデータを送受信するネットワーク接続装置において、前記ＴＣＰ／ＩＰ処理部から指定されたアドレスを、前記ＭＡＣ処理部によりＭＡＣヘッダが設定される領域に重ならないアドレスに変換するアドレス変換部を設け、このアドレス変換部によって変換されたアドレスの領域に送信データを設定して前記ＭＡＣヘッダと共に前記ネットワークへ送信するので、送信の際にＴＣＰ／ＩＰ層及びＭＡＣ層が扱うデータ領域は、ＴＣＰ／ＩＰ層からは連続したデータ領域として扱うことができ、ＭＡＣ層及びハードウェアからはＭＴＵのサイズ毎にＭＡＣヘッダが付加された領域として扱うことができ、ＴＣＰ／ＩＰ層ではパケットの分割・組み立てが不要となるので、ＭＴＵサイズを超えるデータ長のパケットを送受信する場合に、ＴＣＰ／ＩＰ層における通信負荷の増大とそれによる通信効率の低下を防ぐことができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を、ネットワーク接続装置の事例を示す図１に基づいて説明する。

図１において、ネットワーク接続装置１００は、データ送受信処理部１およびデータ送受信部４を有し、イーサネット（登録商標）２００に接続されている。前記イーサネット（登録商標）２００は、例えばプラント監視制御等で使用されるＬＡＮ等のネットワークである。

前記データ送受信処理部１は、ＴＣＰ／ＩＰ処理部２およびＭＡＣ処理部３を有している。

前記データ送受信部４は、アドレス変換部５、送信バッファ６、イーサネット（登録商標）フレーム送信部７、受信バッファ８、イーサネット（登録商標）フレーム受信部９、アドレス信号線１０、およびデータ信号線１１を有している。

次に動作について説明する。

ＴＣＰ／ＩＰ処理部２は、送信データを送信バッファ６に設定する。その場合、ＴＣＰ／ＩＰ処理部２から指定されたアドレスがアドレス変換部５により変換され、アドレス信号線１０を通して送信バッファ６に送られる。

前記アドレス変換部５によるアドレス変換は、具体的には、変換アドレス変換部５が、図３に図示のように、ＴＣＰ／ＩＰ処理部２から指定されたアドレスをＭＡＣヘッダが設定される領域に重ならないアドレスに変換する。なお、図３についての具体的な説明は、実施の形態２で後述する。

このアドレス変換と同時に送信データも送信バッファ６に送られ、送信データが送信バッファ６の指定されたアドレスの領域に設定される。

送信データが送信バッファ６に設定されると、ＭＡＣ処理部３が起動され、ＭＡＣ処理部３が送信バッファ６に、ＭＴＵ（例えば１５００バイト）毎にＭＡＣヘッダを設定した後、イーサネット（登録商標）フレーム送信部７に対して送信指令を出す。

送信指令を受けたイーサネット（登録商標）フレーム送信部７は、送信バッファ６からＭＡＣヘッダと送信データをＭＴＵで設定されたサイズ（例えば１５００バイト）だけ読み出し、つまりＭＴＵ単位で（換言すればＭＡＣヘッダ毎に）分割してイーサネット（登録商標）２００に送信を行う。イーサネット（登録商標）フレーム送信部７は、ＴＣＰ／ＩＰ処理部２で設定された送信データの最終データまでこの動作を行う。

受信時は、イーサネット（登録商標）フレーム受信部９が受信し、イーサネット（登録商標）フレーム受信部９が受信フレームを受信バッファ８内の中間保管領域に書き込むと共に、ＭＡＣ処理部３に通知する。

この通知を受けたＭＡＣ処理部３は、複数の前記ＭＡＣヘッダ毎に分割された受信フレームを、受信バッファ８内のデータ保管領域に、データの順番通り、つまりＭＡＣ用アドレスの順番通りに、格納し、最終データ受信後、ＴＣＰ／ＩＰ処理部２に通知する。

この通知を受けたＴＣＰ／ＩＰ処理部２は、前述のように受信バッファ８内のデータ保管領域にＭＡＣ用アドレスの順番通り保管されたデータを読み出すが、その時アドレス変換部５によりＭＡＣヘッダ（図３のＭＡＣ用バッファアドレスを参照）を除くアドレスに変換されることにより、データのアドレスの順番通りに連続したデータとして扱うことができ、ＴＣＰ／ＩＰ層でのパケットの組み立てが不要になる。

前述のように、この発明の実施の形態１のネットワーク接続装置１００においては、送信の際にＴＣＰ／ＩＰ層及びＭＡＣ層が扱うデータ領域は、ＴＣＰ／ＩＰ層からは連続したデータ領域として扱うことができ、ＭＡＣ層及びハードウェアからはＭＴＵのサイズ毎にＭＡＣヘッダが付加された領域として扱うことができるように構成したアドレス変換部５を持つことにより、使用するネットワークのＭＴＵを超えるデータ長のパケットを送受信する場合に、ＴＣＰ／ＩＰ層ではＭＴＵに合わせたパケットの分割・組み立てが不要である。

このように、アドレス変換機構５を設けることにより、ＴＣＰ／ＩＰ層ではパケットの分割・組み立てが不要となるように構成してあるので、前述の特許文献１のように、フレーム分割部を設け、当該フレーム分割部において、ＴＣＰ／ＩＰパケットを分割すると共に、分割した各々にＩＰヘッダ及びＴＣＰヘッダを付加する場合に比べ、ＭＴＵを超えるデータ長のパケットを転送する場合のＴＣＰ／ＩＰ層におけるパケット分割・組み立て処理の負荷を軽減させて通信性能を向上させることができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を、アドレス変換部の動作の事例を表す図２及びアドレス変換部によるＴＣＰ／ＩＰ用バッファアドレスの変換後のアドレスの事例を示す図３に基づいて説明する。

図２には、ＴＣＰ／ＩＰ層及びＭＡＣ層から見たアドレスマップ１２、ＴＣＰ／ＩＰ用バッファの内容１３、及びバッファの実体１４を例示してある。ＴＣＰ／ＩＰ用バッファとＭＡＣ用バッファとは、前記アドレスマップ１２上では別空間に定義されており、それぞれ別の領域として扱うことができるようになっている。ＴＣＰ／ＩＰ用バッファ１３にはＴＣＰ／ＩＰ層が設定するＩＰヘッダ、ＴＣＰヘッダ及びデータが書き込まれている。これらＩＰヘッダ、ＴＣＰヘッダ及びデータは、ＴＣＰ／ＩＰパケット毎に設定されるものである。

ＴＣＰ／ＩＰ用バッファアドレスは前記アドレス変換部５（図１参照）によって、バッファの実体１４に示されるアドレスに変換される。バッファの実体１４すなわち、ＭＡＣ・イーサネット（登録商標）フレーム送受信部用バッファでは、ＴＣＰ／ＩＰ用バッファから見た内容１３にＭＡＣヘッダが付加された内容であるのに対し、ＴＣＰ／ＩＰ用バッファからは、ＭＡＣヘッダ部が見えないようにアドレス変換されている。このアドレス変換部５の動作により、ＴＣＰ／ＩＰ層からは、パケットの分割・組み立てを意識することなくデータを設定することができる。

図３はアドレス変換部５によるＴＣＰ／ＩＰ用バッファアドレスの変換後のアドレスを例示したものである。ＴＣＰ／ＩＰ用バッファアドレスは、アドレス変換部５によって以下のように変換される。
Ｃ＋（（ＴＣＰ／ＩＰ用バッファアドレス−Ａ）÷１５００の商）×１８＋１８
ここで、１５００はイーサネット（登録商標）のＭＴＵサイズである１５００バイト、１８はＭＡＣヘッダ長の１８バイトによるものである。この変換を施すことにより、ＴＣＰ／ＩＰ層からはＴＣＰ／ＩＰ用バッファアドレスに対して送信データを設定することで、送信データを分割することなく設定することができると共に、ＭＡＣ層からはＭＡＣ用バッファアドレスを通してＭＡＣヘッダを挿入することができるため、ＭＴＵを超えるデータ長のパケットを送信する場合にＴＣＰ／ＩＰ層でのパケット分割が不要となる。このことは受信バッファに対しても同様に行われるため、ＴＣＰ／ＩＰ層でのパケット組み立てが不要となる。

図２及び図３に示すように、ＴＣＰ／ＩＰ層及びＭＡＣ層が扱うデータ領域を物理的に同一とするように構成してあるので、双方間でのデータの受け渡しの際の複雑な処理が不要になる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を、フレーム番号及びシーケンス番号の構成の事例を示す図４に基づいて説明する。

図４に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで定義されているＭＡＣヘッダ１５には、周知のようにＴＰＩＤ（ＴａｇＰｒｏｔｏｃｏｌ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）とＴＣＩ（Ｔａｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）はＶＬＡＮタグと呼ばれる識別コードがある。このオプション領域であるＴＣＩ部１６に、フレーム番号（４ビット）とシーケンス番号（８ビット）とを設定する。フレーム番号はＴＣＰ／ＩＰ層からのパケット毎にインクリメントされ、その範囲は０から１５である。シーケンス番号は、前述のようにＭＡＣ層でデータを分割して送信する際に、各フレームに順番に設定し、その範囲は０から２５５である。これらを使用することにより受信側では、ＭＡＣ層で分割送信されたデータの組み立てを行うことができる。

このように、送信時に、パケット毎に付加するフレーム番号と、分割されたフレームにシーケンシャルに与えるシーケンス番号を、ＭＡＣフレームのオプション領域に設定しているので、これらを使用することにより受信側では、ＭＡＣ層で分割送信されたデータの組み立てを行うことができる。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を、データ受信時のＭＡＣ層における処理フローの事例を表す図５に基づいて説明する。

図５に示すように、ＭＡＣ層では、フレーム受信時、送信元ＭＡＣアドレスとオプション領域のフレーム番号（ＩＤ）とを参照して（ステップＳＴ１）、分割されたデータかどうかチェックを行う（ステップＳＴ２）。

ステップＳＴ２でのチェック結果が、分割されたデータならば、シーケンス番号を参照して順番にバッファに格納する（ステップＳＴ３）。

次いで、全フレームを受信完了しかどうか判定し（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ４での判定結果、全フレームを受信完了したならばＴＣＰ／ＩＰ層に受信通知を行う（ステップＳＴ５）。この処理により、ＭＡＣ層で分割送信されたデータの組み立てを行うことができる。

前記ステップＳＴ２でのチェック結果が、分割されたデータでないならば、シーケンス番号を参照する必要が無いので、前記ステップＳＴ５に進む。

前記ステップＳＴ４での判定結果、全フレームを受信完了してないならば、次のフレーム受信を待つ（ステップＳＴ６）。

このように、送信元ＭＡＣアドレス、ＭＡＣフレームのオプション領域に設定されたフレーム番号及びシーケンス番号を参照して受信処理をするように構成しているので、この処理により、受信時に、ＭＡＣ層で分割送信されたデータの組み立てを行うことができる。

実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を、ネットワーク接続装置の他の事例を示す図６に基づいて説明する。

図６は、ＴＣＰ／ＩＰ層等からＭＴＵのサイズを外部から変更できるように構成したもので、ＭＴＵサイズ設定部１７を設けてある。アドレス変換部５は前記ＭＴＵサイズ設定部１７に設定されたＭＴＵの値を使用してアドレス変換を行う。これにより、使用するネットワークに対応してＭＴＵサイズを変更することが可能となり、イーサネット（登録商標）だけでなく他のネットワークにも適用することが可能となる。

この発明の実施の形態１を示す図で、ネットワーク接続装置の事例を示す図である。 この発明の実施の形態２を示す図で、アドレス変換部の動作の事例を表す図である。 この発明の実施の形態２を示す図で、アドレス変換部によるＴＣＰ／ＩＰ用バッファアドレスの変換後のアドレスの事例を示す図である。 この発明の実施の形態３を示す図で、フレーム番号及びシーケンス番号の構成の事例を示す図である。 この発明の実施の形態４を示す図で、データ受信時のＭＡＣ層における処理フローの事例を表す図である。 この発明の実施の形態５を示す図で、ネットワーク接続装置の事例を示す図である。

符号の説明

１ データ送受信処理部、
２ ＴＣＰ／ＩＰ処理部、
３ ＭＡＣ処理部、
４ データ送受信部、
５ アドレス変換部、
６ 送信バッファ、
７ イーサネット（登録商標）フレーム送信部、
８ 受信バッファ、
９ イーサネット（登録商標）フレーム受信部、
１０ アドレス信号線、
１１ データ信号線、
１２ アドレスマップ、
１３ ＴＣＰ／ＩＰ用バッファの内容、
１４ バッファの実体、
１５ ＭＡＣヘッダ、
１６ ＴＣＩ部内容、
１７ ＭＴＵサイズ設定部、
１００ ネットワーク接続装置１００、
２００ イーサネット（登録商標）（ネットワーク）。

Claims (6)

1. ＴＣＰ／ＩＰ処理部およびＭＡＣ処理部を有しネットワークとデータを送受信するネットワーク接続装置において、前記ＴＣＰ／ＩＰ処理部から指定されたアドレスを、前記ＭＡＣ処理部によりＭＡＣヘッダが設定される領域に重ならないアドレスに変換するアドレス変換部を設け、このアドレス変換部によって変換されたアドレスの領域に送信データを設定して前記ＭＡＣヘッダと共に前記ネットワークへ送信することを特徴とするネットワーク接続装置。
2. 請求項１に記載のネットワーク接続装置において、前記アドレス変換部は、前記ネットワークからの受信データから前記ＭＡＣヘッダを除くアドレス変換を行うことを特徴とするネットワーク接続装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のネットワーク接続装置において、ＴＣＰ／ＩＰ層及びＭＡＣ層が扱うデータ領域は、前記アドレス変換部により物理的には同一にしてあることを特徴とするネットワーク接続装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のネットワーク接続装置において、分割されたパケットを組み立てるための制御情報として、ＭＡＣ層においてＴＣＰ／ＩＰ層から受け取る分割される前のパケット毎に付加するフレーム番号と、分割されたフレームにシーケンシャルに与えるシーケンス番号を、ＭＡＣフレームのオプション領域に設定することを特徴とするネットワーク接続装置。
5. 請求項４に記載のネットワーク接続装置において、前記分割されたフレームを受信する場合に、送信元ＭＡＣアドレスとオプション領域のフレーム番号を参照して、分割データかどうかをチェックし、分割データならばシーケンス番号を参照して順番にデータを格納することを特徴とするネットワーク接続装置。
6. 請求項１または請求項２に記載のネットワーク接続装置において、使用するネットワークに対応してＭＴＵのサイズを変更する機能を設けたことを特徴とするネットワーク接続装置。

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