JP2007143203A - プロトコル高速化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パケット転送装置230に備えられ、入力回線から入力されたパケットに対して処理を行うインタフェースに設けられたLSDB(Link State Data Base)検索装置210であって、LSDB検索装置210が、ルーティングプロトコルの制御パケットを用いて受信した情報を収集する手段と、この収集した受信した情報の少なくとも一部項目を格納する手段と、この格納した情報と前記収集する手段により新たに受信した情報の少なくとも一部項目の情報とを比較して当該情報の新旧を判定する手段とを備える。
【選択図】図19
Description
また、OSPFやISISなどのルーティングプロトコルは、制御メッセージをルータなどのパケット転送装置間でやりとりを行い、得られたネットワーク上のパケット転送装置のリンクコスト情報を元に最短経路を導き出す。制御メッセージはネットワーク状態の更新があった時または(および)定期的にネットワーク内の全パケット転送装置にブロードキャストされる。
LSDB検索速度はメモリアクセス速度が鍵となるが、多くのパケット転送装置ではコスト削減のためにRSにパソコンカードを利用することが多く、これらは低速メモリを採用しており、またパソコンカードを利用しない場合でもRSでは様々なアプリケーションやOSを動かすため、大容量メモリが要求されコストの安い低速メモリを採用している。このため、LSDBの高速検索が不可能であった。
検索ツリーの中でも特に一般的に用いられているパトリシアツリーについて説明する。パトリシアツリーは2分探索木の一種であり、ノードがツリー上にポインタを用いて繋がっている。
Faster link−state IGP convergence and improved network scalability and stability;Choudhury,G.L.;Maunder,A.S.;Sapozhnikova,V.D.;Local Computer Networks,2002.Proceedings.LCN2001.26th Annual IEEE Conference on,14−16 Nov.2001.Page(s):149−158
(1)リンク状態情報管理:リンクやネットワーク状態を伝えるリンク状態情報パケットの送受信を行い、リンク状態情報をデータベースとして管理
(2)最短経路計算:リンク状態情報のデータベースからDijkstraアルゴリズムのような最短経路アルゴリズムを利用し宛先までの最短経路の算出
(3)近接ルータの発見と維持(Helloパケット処理):Helloパケット交換により近接ルータの発見と障害検出
本発明の第1態様は、入力回線から入力されたパケットの宛先アドレスに基づき当該パケットの次ホップを決定するためのルーティングテーブルを生成するルーティングテーブル生成装置である。
また、新たに情報を受信したときには、当該情報の格納に先立って、前記分類された項目のうち当該情報を一意に識別する項目を検索キーとして前記TCAMに格納された情報を検索する手段と、この検索により新たに受信した情報の前記一意に識別する項目と既に前記TCAMに格納されている情報の前記一意に識別する項目とが不一致のときには、前記格納する手段による格納処理を起動する手段と、この検索により新たに受信した情報の前記一意に識別する項目と既に前記TCAMに格納されている情報の前記一意に識別する項目とが一致したときには、当該一意に識別する項目に対応する前記外部メモリに格納された情報と新たに受信した情報の同一項目との新旧を比較する手段とを備えることができる。
これにより、1つの装置の情報処理装置を用いてルーティングテーブル生成と共に最短経路探索を行うことができ、ハードウェアを有効利用することができる。
これにより、新たらしい情報を選択してそれだけを複数のLSDB検索装置で共有することができる。
本発明の第1実施形態はルーティングテーブル生成装置である、このルーティングテーブル生成装置を、図5ないし図16を参照して説明する。図5は本発明の第1実施形態のルーティングテーブル生成装置の構成図である。
本発明の第1実施形態は、入力回線から入力されたパケットの宛先アドレスに基づき当該パケットの次ホップを決定するためのルーティングテーブルを生成するルーティングテーブル生成装置である。
ここで、本発明の第1実施形態の特徴とするところは、図5に示すように、TCAM101と外部メモリ102とを備え、受信した情報を項目毎に分類する手段と、この分類された項目のうち当該情報を一意に識別する項目については前記TCAMに格納し、その他の項目については前記外部メモリに格納する手段とを情報処理装置103に備えたところにある。
また、情報処理装置103は、TCAM101および外部メモリ102に格納された情報を用いて、到着したパケットの宛先アドレスに基づく最短経路探索を行う手段を備える。さらに、前記最短経路探索に基づき、到着したパケットの次ホップを決定する手段を備える。
本実施形態のルーティングテーブル生成装置は、図5に示すように、情報処理装置103とTCAM101と外部メモリ102とを備える。情報処理装置103は、OSPFやISISなどのルーティングプロトコルを使って交換し収集した情報を、情報の項目毎に分けて、情報を一意に識別する項目をTCAM1に格納し、それ以外の必要な項目(以下リンク状態情報と呼ぶ)を外部メモリ102に分けて格納したり、受信した情報から情報を一意に識別するための項目を抜き出し、TCAM101に入力して検索し、その結果に応じて情報を外部メモリ102に格納したり、情報の更新をしたり必要な処理を行う。また、情報処理装置103はTCAM101と外部メモリ102を利用し最短経路を計算し、ルーティングテーブル検索装置にルーティングテーブルを転送する機能を持つ。
入力回線から入力されたパケットはNP(Network Processor)111において宛先アドレス情報を抜き出し、ルーティングテーブル検索装置110で宛先までの最短経路に基づく次ホップ(次ルータ)を決定し、パケットを出力するIFを決定していた。
(構成例1)
図7に本発明の第1実施形態のルーティングテーブル生成装置の構成例1を示す。構成例1はRS121に本実施例のルーティングテーブル生成装置122を配備するものである。これはOSPFやISISなどのルーティングプロトコルの処理はRS121で行うため、その情報を利用するルーティングテーブル生成装置122をRS121内に置いた構成である。本構成はルーティングテーブル生成装置122をRS121内においているので、ルーティングテーブル生成装置122に必要な情報のやりとりが容易という利点がある。
図8に本発明の第1実施形態のルーティングテーブル生成装置の構成例2を示す。構成例2はIF上にルーティングテーブル生成装置112を配備するものである。ルーティングテーブル生成装置112が生成したルーティングテーブルはルーティングテーブル検索装置110に転送されるため、その転送が容易であるという利点がある。
図9に本実施形態のルーティングテーブル生成装置の構成例3を示す。本構成例は、RS123にTCAM101のみを追加した構成例である。RS123は、図5に示した本実施形態のルーティングテーブル生成装置の情報処理装置103に相当するCPU124と外部メモリ102に相当する外部メモリ125を元々持っている。情報処理装置103として元々持っているCPU124を利用し元々持っている外部メモリ125とTCAM126を新しく追加することで、ルーティングテーブル生成装置127を作成することが可能である。本例は元々持っているCPU124と外部メモリ125を利用するため、実装コストが少なくて済むという利点がある。
図10に本実施形態のルーティングテーブル生成装置の構成例4を示す。NP111はプロセッサ機能を持っておりこれを図5に示した情報処理装置103として利用し、元々ルーティングテーブル検索装置116のために配備しているTCAM114と外部メモリ115を、図5に示したTCAM101と外部メモリ102として利用することで、ルーティングテーブル生成装置を作成することが可能である。本例は元々持っているNP111内のプロセッサと外部メモリ115とTCAM114を利用するため、実装コストが少なくて済むという利点がある。
以下ではルーティングプロトコルとしてOSPFを例に採り上げて、TCAM101と外部メモリ102に格納する情報と、情報処理装置103の動作について説明する。ネットワーク上のパケット転送装置やネットワーク情報をネットワーク内のパケット転送装置間で、または、ルーティングテーブル生成装置間で、OSPFが交換し収集する情報は、LSU(Link State Update)と呼ばれるパケットでやりとりが行われ、LSUには5種類のLSA(Link State Advertisement)と呼ばれるパケット転送装置やネットワーク情報を記述したデータ種別がある。
LSAは、LS Type、Link State ID、Advertising Routerにより一意に識別されるので、これらをTCAMに情報を一意に識別する項目として格納し、それ以外をリンク状態情報として、外部メモリに格納する。
必要な処理とは、例えば、受信したLSAのSequence numberと外部メモリに既に格納されている情報のSequence numberとを比較し、この比較結果により新たに受信したLSAが既に外部メモリに格納されている情報よりも古いまたは同一であるときには当該新たに受信したLSAを無視し、この比較結果により新たに受信したLSAが既に外部メモリに格納されている情報よりも新しいときには既に外部メモリに格納されている情報を新たに受信したLSAにより更新する。
Step1:計算元ルータのLink State IDからネットワークのDR(指定ルータ)アドレスを求める。
Step2,3:DRアドレスを検索キーとし、Network LSAからネットワーク内のAttached Router(当該ネットワークにアクセスしているルータ)とネットワークのNet maskの情報を得る。これによりネットワークとそのネットワークへ接続しているルータがわかる。
Step4,5:Attached RouterのアドレスをキーとしてRouter LSAからAttached Routerの情報(リンクのIPアドレス、メトリック等)を得る。これによりルータのリンク情報がわかり、次ホップのルータが決まる。
以上記載したように、本発明の第1実施形態によれば、ルーティングテーブルの生成時間を短縮することができ、1つの管理ドメインで大きなネットワークを作ることを可能とする。
本発明の第2実施形態はLSDB検索装置である。このLSDB検索装置を、図19ないし図22を参照して説明する。図19は、本発明の第2実施形態の第1実施例のLSDB検索装置を備えたパケット転送装置の構成図である。図20は、本発明の第2実施形態の第1実施例のLSDB検索装置の構成図である。図21は、本発明の第2実施形態の第2実施例のLSDB検索装置を備えたパケット転送装置の構成図である。図22は、本発明の第2実施形態の第2実施例のLSDB検索装置の構成図である。
図21に示すパケット転送装置は図22に示すLSDB検索装置を備えている。図21に示すパケット転送装置では、ルーティングテーブル検索装置とLSDB検索装置とを一つのLSDB検索装置211として実現している。
図20は、本発明の第2実施形態の第1実施例のLSDB検索装置例を示す図である。図19に示す第1実施例のLSDB検索装置210は、情報処理装置201と高速外部メモリ202とを備える。本実施例ではLSDBの検索にはパトリシアツリーのようなツリー検索を利用するものである。LSDB検索装置210によって受信した制御パケットの一部項目がRS220に転送されるので、情報処理装置201は、受け取った情報を項目毎に分けて、この情報を一意に識別する項目を元に検索ツリーを作成し、ツリーの中にはこの情報を一意に識別する項目とツリー構成情報と制御メッセージの新旧を判断する情報(以下LS sequence numberと呼ぶ)を格納する。
図22は、本発明の第2実施形態の第2実施例のLSDB検索装置を示す図である。第2実施例のLSDB検索装置211は、情報処理装置201とTCAM203と高速外部メモリ202とを備える。第2実施例では、LSDBの検索にはTCAM203を利用するものである。LSDB検索装置211によって受信した制御パケットの一部項目をRS220に転送するので、情報処理装置201は、受け取った情報を項目毎に分けて、この情報を一意に識別する項目をTCAM203に格納し、制御メッセージの新旧を判断するLS sequence numberを高速外部メモリ202に格納する。
以下ではルーティングプロトコルとしてOSPFを例として採り上げて、LSDB検索装置に格納する情報と、情報処理装置の動作について説明する。ネットワーク上のパケット転送装置情報やネットワーク情報をネットワーク内のパケット転送装置間で、またはルーティングテーブル生成装置間で、OSPFが交換し収集する情報は、LSU(Link State Update)と呼ばれるパケットでやりとりが行われ、LSUには5種類のLSA(Link State Advertisement)と呼ばれるパケット転送装置やネットワーク情報を記述したデータ種別がある。
(1)より大きいLS sequence numberを持つLSAが最新
(2)sequence numberが同じ場合、より大きいLS checksumを持つLSAが最新
(3)LS checksumも同じ場合、MAX AgeであるLS ageのLSAが最新
(4)どちらのLSAもMaxAgeでない場合、LS ageの差がMax Age Diff(15分)以上であるならば、より小さいLS ageを持つLSAが最新
(5)(1)〜(4)に当てはまらなければ同一LSAであるとみなす
(6)最新以外のLSA(同一LSAも含む)は全て廃棄、最新のLSAはRSへ送付 これはOSPFによって規定されている新旧LSAの判断のステップである。
(構成例1)
図28は既存のパケット転送装置構成例1である。パケット転送装置は大きく分けてRS(Router Server)220、SW(Switch)240、IF(Interface)を備え、RS220でOSPFやISISなどのルーティングプロトコルの処理を行い、ルーティングテーブルを生成し、RS220で作成したルーティングテーブルをIFのルーティングテーブル検索装置215に転送していた。入力回線から入力されたパケットはNP(Network Processor)において宛先アドレス情報を抜き出し、ルーティングテーブル検索装置215で宛先までの最短経路に基づく次ホップ(次ルータ)を決定し、パケットを出力するIFを決定していた。
図28の既存のパケット転送装置の構成例1は、ルーティングテーブル検索装置215に検索ツリーを用いている。ルーティングテーブル検索装置215にはルーティングテーブルのみが必要なのでRS220が必要とするメモリよりもずっと少ない容量で済む。そのため高速外部メモリを利用することができ、検索ツリーも低速外部メモリを使ったツリー検索よりも高速な検索が可能となる。
図29は既存のパケット転送装置の構成例2である。構成例1との違いはルーティングテーブル検索装置216にTCAMを用いている点である。大容量コアルータではより高速なパケット転送が必要となるため、ルーティングテーブル検索において、検索ツリーよりも高速検索が可能なTCAMを利用するのが一般的である。
図19は、構成例1のLSDB検索装置210を装備したパケット転送装置の構成例1である。IF上にルーティングテーブル検索装置215とは別にLSDB検索装置210を配備する構成である。本例はルーティングテーブル検索装置215とは別にLSDB検索装置210を配備しているため、ルーティングテーブル検索装置215に影響を与えない(速度、実装など)という利点がある。
図19、図20に示したLSDB検索装置210、211は、図28、図29に示したルーティングテーブル検索装置215、216と同様の物理構成を取っており(NPはプロセッサであり情報処理装置になることが可能である)、機能的にも検索を行うという点でも同じ機能を必要とする。従って、既存のパケット転送装置230のルーティングテーブル検索装置216をLSDB検索にも利用するというのが構成例2である。本例は既存のパケット転送装置230のルーティングテーブル検索装置216を利用するため実装コストが安く済むという利点がある。
102 外部メモリ
103 情報処理装置
120、220 RS
130、240 SW
201 情報処理装置
202 高速外部メモリ
230 パケット転送装置
210 LSDB検索装置
215 ルーティングテーブル検索装置
Claims (9)
- パケット転送装置に備えられ、入力回線から入力されたパケットに対して処理を行うインタフェースに設けられたLSDB(Link State Data Base)検索装置であって、
ルーティングプロトコルの制御パケットを用いて受信した情報を収集する手段と、
この収集した受信した情報の少なくとも一部項目を格納する手段と、
この格納した情報と前記収集する手段により新たに受信した情報の少なくとも一部項目の情報とを比較して当該情報の新旧を判定する手段と
を備えたLSDB検索装置。 - 前記判定する手段の判定結果に基づき、前記新たに受信した情報の少なくとも一部項目の情報が前記格納した情報よりも新しい情報であるときには、経路制御装置に前記新たに受信した情報を有する新たに到着した制御パケットを転送し、前記新たに受信した情報の少なくとも一部項目の情報が前記格納した情報と同等もしくは古い情報であるときには、前記新たに受信した情報を有する新たに到着した制御パケットを廃棄する手段を備えた請求項1記載のLSDB検索装置。
- 前記判定する手段の判定結果に基づき、前記新たに受信した情報の少なくとも一部項目の情報が前記格納した情報よりも新しい情報であるときには、前記経路制御装置に転送した制御パケットの少なくとも一部項目の情報を他インタフェース内のLSDB検索装置に転送する手段を備えた請求項2記載のLSDB検索装置。
- 前記判定する手段の判定結果に基づき、前記新たに受信した情報の少なくとも一部項目の情報が前記格納した情報よりも新しい情報であるときには、前記新たに受信した情報を有する新たに到着した制御パケットの少なくとも一部項目の情報を他インタフェース内のLSDB検索装置に転送する手段と、
他より転送された前記制御パケットの少なくとも一部項目の情報を格納する手段と
を備えた請求項3記載のLSDB検索装置。 - パケット転送装置に備えられ、入力回線から入力されたパケットに対して処理を行うインタフェースに設けられたLSDB検索装置に適用されるプログラムであって、
コンピュータ装置にインストールすることにより、そのコンピュータ装置に、
ルーティングプロトコルの制御パケットを用いて受信した情報を収集する機能と、
この収集した受信した情報の少なくとも一部を格納する機能と、
この格納した情報と前記収集する機能により新たに受信した情報の少なくとも一部の情報とを比較して当該情報の新旧を判定する機能と
を備えたLSDB検索装置に相応する機能を実現させるプログラム。 - 前記判定する機能の判定結果に基づき、前記新たに受信した情報の少なくとも一部の情報が前記格納した情報よりも新しい情報であるときには、経路制御装置に前記新たに受信した情報を有する新たに到着した制御パケットを転送し、前記新たに受信した情報の少なくとも一部の情報が前記格納した情報と同等もしくは古い情報であるときには、前記新たに受信した情報を有する新たに到着した制御パケットを廃棄する機能を実現させる請求項5記載のプログラム。
- 前記判定する機能の判定結果に基づき、前記新たに受信した情報の少なくとも一部の情報が前記格納した情報よりも新しい情報であるときには、前記経路制御装置に転送した制御パケットの少なくとも一部の情報を他のインタフェース内のLSDB検索装置に転送する機能を実現させる請求項6記載のプログラム。
- 前記判定する機能の判定結果に基づき、前記新たに受信した情報の少なくとも一部項目の情報が前記格納した情報よりも新しい情報であるときには、前記新たに受信した情報を有する新たに到着した制御パケットの少なくとも一部項目の情報を他インタフェース内のLSDB検索装置に転送する機能と、
他より転送された前記制御パケットの少なくとも一部項目の情報を格納する機能と
を実現させる請求項7記載のプログラム。 - 請求項5記載のプログラムが記録された前記コンピュータ装置が読み取り可能な記録媒体。
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