JP2006319577A - 帯域制御アダプタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 帯域制御アダプタが、2つのEthernetインタフェースと、各EthernetインタフェースのMAC層データを処理する手段と、各Ethernetインタフェースから送出するためのフレームをキューイングする手段と、各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算して制御する手段と、各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算するための条件を格納する手段とを備えており、帯域制御アダプタの制御する手段が、格納する手段に格納された条件に基づき、上記キューイングする手段からのフレームに対応して、各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算して帯域制御を行う。
【選択図】 図11
Description
また、下記の特許文献1には、低コストでユーザのトラフィック優先制御および帯域制御を容易に実現するために、クラシファイア14でVoIP(Voice over Internet Protocol)とデータに分類されたパケットを、優先度付きポリサー15によって入力トラフィックの優先度を考慮して、トラフィックの帯域制限を行い、かつポリシーアクション処理部16で入力されるパケットのトラフィッククラスとポリサー判定結果に基づき、低遅延通信が必要なトラフィッククラスの適合パケットを、優先的にサービスされる送信キュー22,23に入力させ、スケジューラ24によるパケット送信を可能にすることが開示されている。
また、本発明の第2の発明は、Ethernetインタフェースを有する帯域制御アダプタにおいて、2つのEthernetインタフェースと、各EthernetインタフェースのMAC層データを処理する手段と、各Ethernetインタフェースにおける受信データをクラシファイする手段と、それぞれのEthernetインタフェースから受信するデータをクラシファイするための条件を格納する手段と、各Ethernetインタフェースから送出するためのフレームをキューイングする手段と、各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算して制御する手段と各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算するための条件を格納する手段と、装置全体の設定情報を保持するため手段と、装置に設定するためのインタフェースとを備えたことを特徴とする。
また、本発明の第3の発明は、更に、各EthernetインタフェースにおけるVLANタグの付加・削除や書換えを行う手段を備えたことを特徴とする。
また、VLANタグを必要とする場合にレイヤ2スイッチやレイヤ3スイッチを使用することなく、安価なシステム構成で実現することができる。
拠点AのLAN1内のルータ2は、Ethernet接続ケーブル3を介して帯域制御アダプタ4に接続されている。帯域制御アダプタ4は、Ethernet接続ケーブル5を介してEthernet−ATMコンバータ(E/Aコンバータ)6に接続されている。Ethernet−ATMコンバータ6は、ATM網7に設定されたPVC(Permanent Virtual Circuit)14で対向拠点Bに設置されているEthernet−ATMコンバータ8に論理的に接続されている。Ethernet−ATMコンバータ8は、Ethernet接続ケーブル9を介して帯域制御アダプタ10に接続されている。帯域制御アダプタ10は、Ethernetケーブル11を介して拠点BのLAN13内にあるルータ12に接続されている。
拠点A内から拠点Bに向けて送出されたフレームは、ルータ2を介して帯域制御アダプタ4に入力される。帯域制御アダプタ4は、設定されたクラシファイ条件(優先度の異なるキューへの振り分け条件)によりフレームの分類や優先制御を行い、設定された帯域にシェーピングしてEthernet接続ケーブル5を経由してEthernet−ATMコンバータ6にフレームを送出する。Ethernet−ATMコンバータ6は、受信したフレームを設定された動作条件に従いながらATM網でフレームを転送するためのカプセル化処理を行い、ATMセルに分割してATM網14にフレームを転送する。ATM網14から分割されたセルを受信したEthernet−ATMコンバータ8は、分割されたセルからフレームを復元し、Ethernet接続ケーブル9を経由して帯域制御アダプタ10へフレームを送出する。帯域制御アダプタ10は、拠点Aと同様、設定されたクラシファイ条件やシェーピング条件を守りながらフレームをEthernet接続ケーブル11を経由してフレームをルータ12に転送する。ルータ12は、受信したフレームをルーティングテーブルに従いながら目的の装置に届くようにルーティング動作を行う。B拠点からA拠点に向けてもフレーム転送も上記の反対の動作で行う。
Ethernet−ATMコンバータが受信したMACフレームからIPパケットを抽出し、Routedカプセル化のヘッダ8バイトを付加する。次にATMのAAL5フレームとするため、AAL5のトレイラ8バイトを付加する。このとき、付加するAAL5トレイラは8バイト固定だが、ATMセルのペイロードの48バイトの整数倍になるようにパディングデータ(PAD)が別に付加される。このようにして48バイトの整数倍になったカプセル化されたデータを48バイト長に分割し、ATMセルのペイロード部分に格納し、転送を行う。
Ethernet−ATMコンバータが受信したMACフレームからFCSを除いた部分にBridgedカプセル化のヘッダ10バイトを付加する。次にIPパケットカプセル化の時と同様に、ATMのAAL5フレームとするため、AAL5のトレイラ8バイトを付加する。やはり、IPパケットカプセル化のときと同様にATMセルのペイロードの48バイトの整数倍になるようにパディングデータが別に付加される。そして同様にデータを48バイト長に分割し、ATMセルのペイロード部分に格納し、転送を行う。
64バイトフレームは、ATM上では53バイトのセル2つに分割されるため、元のフレーム長に比べて1.656倍になる。また、256バイトフレームは、ATM上では53バイトのセル6つに分割されるため、元のフレーム長に比べて1.242倍になる。そして、768バイトフレームは、ATM上では53バイトのセル17個に分割されるため、元のフレーム長に比べて1.173倍になる。
しかし、1518バイトフレームの場合には1.117倍程度にしかならない。このように、フレーム長によってオーバヘッドの長さが変化してしまう。
この例ではATM網7の回線として2Mbit/sの回線を使用した場合について説明する。図中の帯域制御アダプタ4は、ATM網7の回線上でのオーバヘッドによるデータ増加分を約15%と想定し、1.7Mbit/sでシェーピングを行っている。このとき、フレーム長によって実際に使用するATM網7の回線上での帯域を計算すると、64バイトフレームの場合には2.8152Mbit/sとなり、2Mbit/sを超えてしまい想定外の遅延が発生してしまう。同様に256バイトの場合にもATM帯域の2Mbit/sを超えてしまい、やはり想定外の遅延が発生してしまう。また、フレーム長が768バイトの場合は、1.7Mbit/sでのシェーピングが理想的な帯域使用となるが、1518バイトの場合にはATM帯域が約1.9Mbit/sとなり、100kbit/sの帯域を使用していない状態となり、効率的な利用ができなくなってしまうことが分かる。
図中の帯域制御アダプタでは、先に接続されるATM網7での使用帯域がどれぐらいになるかを想定してシェーピング動作を行う。つまり、シェーピングを行う際に、E/Aコンバータ6においてATMカプセル化された後のフレーム長で計算を行うことでATM網7で保証された帯域に合わせることができるようになる。このように、先に接続されているATM網7でのカプセル化を想定して帯域を計算することで、想定外な遅延を発生させず、ボトルネックとなる帯域を効率的に利用することができる。
以下、図面に基づきその具体的動作を説明する。
RFC1483準拠のMACフレームをカプセル化した場合、図4において説明したとおり、64バイトフレーム時には106バイト(53バイトのセルが2つ)の1.656倍、256バイトフレーム時には318バイト(53バイトのセルが6つ)の1.242倍、768バイトフレーム時には901バイト(53バイトのセルが17)の1.173倍、1518バイトフレーム時には1696バイト(53バイトのセルが32)の1.117倍と、使用する帯域の増加となる。
本発明の帯域制御アダプタ4は、64バイトフレーム時には、106バイトと想定しシェーピングを実施し、同様に、256バイトフレーム時には318バイト、768バイトフレーム時には901バイト、1518バイトフレーム時には1696バイトと想定しシェーピングを実施し、どのようなデータ長であっても、結果的にE/Aコンバータ6のATM網7への出力が2Mbit/sとなるように制御している。
以上の動作は、図11、図12において後述する帯域計算オプション格納部37・39に格納されている、接続される中継網の種別(ATM網、インターネット等)情報、取り扱うデータの形式(MACフレーム、IPパケット等)情報、及びデータ長の情報に基づき、帯域制御機能部33・42の制御で実行されている。
従って、本発明の帯域制御アダプタ4は、Ethernetによるコンピュータネットワークを中継網に接続する為の機器が中継網への出力を効率よく行えるようにデータを送信するため、中継網の種類や取り扱うデータ形式に応じて、シェーピングを可変実施するので、中継網の帯域を想定した帯域制御が行え、帯域を有効に利用することが可能となる。
拠点AのLAN15内のルータ16は、Ethernet接続ケーブル17を介して帯域制御アダプタ18に接続されている。帯域制御アダプタ18は、Ethernet接続ケーブル19を介してVPN(Virtual Private Network)装置20に接続されている。VPN装置20は、インターネット21上に設定されたVPNトンネル28によって対向拠点Bに設置されているVPN装置22に論理的に接続されている。VPN装置22はEthernet接続ケーブル23を介して帯域制御アダプタ24に接続されている。帯域制御アダプタ24はEthernetケーブル25を介して拠点BのLAN27内にあるルータ26に接続されている。
拠点A内から拠点Bに向けて送出されるフレームは、ルータ16を介して帯域制御アダプタ18に入力される。帯域制御アダプタ18は、設定されたクラシファイ条件によりフレームの分類や優先制御を行い、設定された帯域にシェーピングしてEthernet接続ケーブル19を経由してVPN装置20にフレームを送出する。VPN装置20は、受信したフレームに設定された条件に従い、カプセル化や暗号化の処理を行い、インターネット21にフレームを転送する。インターネット21からフレームを受信した拠点BのVPN装置22は、フレームを復元し、Ethernet接続ケーブル23を経由して帯域制御アダプタ24へフレームを送出する。帯域制御アダプタ24は、拠点Aと同様、設定されたクラシファイ条件やシェーピング条件を守りながらフレームをEthernet接続ケーブル25を経由してフレームをルータ26に転送する。ルータ26は、受信したフレームをルーティングテーブルに従いながら目的の装置に届くようにルーティング動作を行う。B拠点からA拠点に向けてもフレーム転送も上記の反対の動作で行う。
図8にあるように、カプセル化の際には様々なヘッダやトレイラが付加される。
インターネットで透過できるIPパケット長は最大1500バイトとなる。よって、IPパケットのMTU(Maximum Transmission Unit)は一般的に1500バイトであることが多い。しかし、インターネットVPNによる通信を行った場合には、図8にあるように、元のIPパケットを新IPパケットでカプセル化させるため、パケット長が1500バイトを越える場合が発生し得る。この場合、VPN装置は、図9にあるように、新IPヘッダを付加したIPパケットの最大長が1500バイトを超えないようにIPパケットを分割、つまり、IPフラグメントを行って転送を行う。よって、VPN装置が出力する帯域は帯域制御アダプタが送出する帯域とは異なる帯域となってしまう可能性がある。
以上のことから、VPN装置が出力するEthernetインタフェース上の帯域を考慮した帯域制御を行う場合には、帯域制御アダプタがVPN装置が行うカプセル化やフラグメントの動作を考慮してシェーピングを行う必要ある。よって、本発明は、帯域制御やシェーピングを行う際にVPN装置が行う処理を計算することでVPNが出力する帯域を制御する。
以上のように、本発明の第1の発明および第2の発明を使用することでEthnernetインタフェースの先に接続されているネットワークを考慮した帯域制御が可能になる。
図10の上部は、VLANタグを使用する場合の従来の方法を示した図である。VLANタグを付加するために、レイヤ2スイッチやレイヤ3スイッチを使用する必要があった。しかし、本発明を使用することで、図10の下部のように、VLANタグを使用する場合でもレイヤ2スイッチやレイヤ3スイッチを使用する必要がなく、安価なシステム構成とすることができる。
なお、この具体的な動作を行うための機能ブロックは、図12の説明として後述する。
本発明のEthernetインタフェースを有する帯域制御アダプタは、通信用インタフェースであるEthernetインタフェース29・35、EthernetフレームのMAC層のデータを制御するMAC層データ処理部30・34、受信したデータをクラシファイ条件によって分類するクラシファイ機能部31・44、そのクラシファイ条件を保持・制御するクラシファイ情報制御部36・40、クラシファイ機能部によって分類されたデータをキューイングして保持するキューイング機能部32・43、キューイング機能部にキューイングされているデータを設定された帯域制御情報やシェーピング情報によって出力制御を行う帯域制御機能部33・42、その帯域制御やシェーピングを行うための計算情報やオーバヘッド情報を保持・制御する帯域計算オプション格納部37・39、装置全体の設定情報を保持する構成情報格納部38、その構成情報の設定を行う構成情報変更用インタフェース41で構成される。
なお、本実施の形態においては、帯域計算オプション格納部37・39と構成情報格納部38を別の構成としたが、1つの構成要素としてもよい。
本発明の第2の実施態様では第1の発明品の機能ブロック図である図11に対して、さらにVLANタグ付加やVLANタグ内の情報を書替えるための制御をおこなうVLANタグ制御機能部45・46が追加された構成となる。
2 拠点Aのルータ
3 拠点Aのルータと帯域制御アダプタを接続するEthernet接続ケーブル
4 拠点Aの帯域制御アダプタ
5 拠点Aの帯域制御アダプタとEthernet−ATMコンバータを接続するEthernet接続ケーブル
6 拠点AのEthernet−ATMコンバータ(E/Aコンバータ)
7 ATM網
8 拠点BのEthernet−ATMコンバータ(E/Aコンバータ)
9 拠点BのEthernet−ATMコンバータ(E/Aコンバータ)と帯域制御アダプタを接続するEthernet接続ケーブル
10 拠点Bの帯域制御アダプタ
11 拠点Bの帯域制御アダプタとルータを接続するEthernet接続ケーブル
12 拠点Bのルータ
13 拠点BのLAN
14 拠点AのEthernet−ATMコンバータ(E/Aコンバータ)と拠点BのEthernet−ATMコンバータ(E/Aコンバータ)を接続するATM網上の仮想チャネル(PVC)
15 拠点AのLAN
16 拠点Aのルータ
17 拠点Aのルータと帯域制御アダプタを接続するEthernet接続ケーブル
18 拠点Aの帯域制御アダプタ
19 拠点Aの帯域制御アダプタとVPN装置を接続するEthernet接続ケーブル
20 拠点AのVPN装置
21 インタネット網
22 拠点BのVPN装置
23 拠点BのVPN装置と帯域制御アダプタを接続するEthernet接続ケーブル
24 拠点Bの帯域制御アダプタ
25 拠点Bの帯域制御アダプタとルータを接続するEthernet接続ケーブル
26 拠点Bのルータ
27 拠点BのLAN
28 拠点AのVPN装置と拠点BのVPN装置を接続するVPNトンネル
29 通信用インタフェースであるEthernetインタフェース
30 EthernetフレームのMAC層のデータを制御するMAC層データ処理部
31 受信したデータをクラシファイ条件によって分類するクラシファイ機能部
32 ラシファイ機能部によって分類されたデータをキューイングして保持するキューイング機能部
33 キューイング機能部にキューイングされているデータを設定された帯域制御情報やシェーピング情報によって出力制御を行う帯域制御機能部
34 EthernetフレームのMAC層のデータを制御するMAC層データ処理部
35 通信用インタフェースであるEthernetインタフェース
36 クラシファイ条件を保持・制御するクラシファイ情報格納部
37 帯域制御やシェーピングを行うための計算情報やオーバヘッド情報を保持・制御する帯域計算オプション格納部
38 装置全体の設定情報を保持する構成情報格納部
39 帯域制御やシェーピングを行うための計算情報やオーバヘッド情報を保持・制御する帯域計算オプション格納部
40 クラシファイ条件を保持・制御するクラシファイ情報格納部
41 構成情報の設定を行う構成情報変更用インタフェース
42 キューイング機能部にキューイングされているデータを設定された帯域制御情報やシェーピング情報によって出力制御を行う帯域制御機能部
43 クラシファイ機能部によって分類されたデータをキューイングして保持するキューイング機能部
44 受信したデータをクラシファイ条件によって分類するクラシファイ機能部
45 VLANタグ付加やVLANタグ内の情報を書替えるための制御をおこなうVLANタグ制御機能部
46 VLANタグ付加やVLANタグ内の情報を書替えるための制御をおこなうVLANタグ制御機能部
Claims (3)
- 2つのEthernet(登録商標)インタフェースと、各EthernetインタフェースのMAC層データを処理する手段と、各Ethernetインタフェースから送出するためのフレームをキューイングする手段と、各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算して制御する手段と、各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算するための条件を格納する手段とを備え、
上記制御する手段が、上記格納する手段に格納された条件に基づき、上記キューイングする手段からのフレームに対応して、各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算して帯域制御を行うことを特徴とする帯域制御アダプタ。 - Ethernetインタフェースを有する帯域制御アダプタにおいて、2つのEthernetインタフェースと、各EthernetインタフェースのMAC層データを処理する手段と、各Ethernetインタフェースにおける受信データをクラシファイする手段と、それぞれのEthernetインタフェースから受信するデータをクラシファイするための条件を格納する手段と、各Ethernetインタフェースから送出するためのフレームをキューイングする手段と、各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算して制御する手段と各Ethernetインタフェースにおける出力帯域を計算するための条件を格納する手段と、装置全体の設定情報を保持するための手段と、装置に設定するためのインタフェースとを備えたことを特徴とする帯域制御アダプタ。
- 請求項1または請求項2記載の帯域制御アダプタにおいて、更に、各EthernetインタフェースにおけるVLANタグの付加・削除や書換えを行う手段を備えたことを特徴とする帯域制御アダプタ。
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