JP2008219934A - パケット転送装置、パケット転送制御方法、及びパケット転送装置の設定方法 - Google Patents
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Abstract
複数のVLAN網を、MPLS網を用いて相互に接続することである。
【解決手段】 VLAN網とMPLS網をインタワークする装置において、VL
AN IDとMPLSのラベルを対応づける。VLAN網からMPLS網へイン
タワークする装置では、VLAN IDとパケットのレイヤ3またはレイヤ4ヘ
ッダ情報の組から出力のMPLSラベルを決定する。出力のMPLSラベルは、
VLAN毎に独立した値を割り当てる。MPLS網からVLAN網へインタワー
クする装置では、入力のMPLSラベルをVLAN IDに対応付ける。
【効果】 VLAN網間をMPLS網でインタワークした際においても、閉域性
を維持することが可能になる。また、エンド−エンドのQoS制御が可能になる
。
【選択図】 図1
Description
ivate Network)をインタワークする装置に関する。
cal Area Network)がある。VLANの方式は、アメリカのIEEE802委員
会において、IEEE802.1Qとして標準化されている。
。IEEE802.1QによるVLANにおいて、IP(Internet Protocol)パ
ケット500は、タグ制御情報514が付与されたEthernet(登録商標)
フレーム510として転送される。タグ制御情報514には12ビットの
VLAN ID514−3が設定される。VLAN IDはVLANを構成する
グループの識別子である。3ビットのユーザプライオリティ514−1は、パケ
ットの優先度を示す。
建物の1階と2階のように、地理的に2カ所の場所6−1、6−2にまたがって
いるものとする。場所6−1には、2つのネットワーク、VLAN #A(7−
1−1)、VLAN #B(7−2−1)が存在する。場所6−2にも、2つの
ネットワーク、VLAN #A(7−1−2)、VLAN #B(7−2−2)が
存在する。VLAN #A(7−1−1)、VLAN #B(7−2−1)は、ス
イッチングハブ2−1により多重される。同様に、VLAN #A(7−1−2
)、VLAN #B(7−2−2)はスイッチングハブ2−2により多重される
。VLAN #AとVLAN #Bにはそれぞれ固有のVLAN IDが割り当て
られている。スイッチングハブ2−1、2−2は、VLAN IDを見て、パケ
ットが所属するVLANを認識する。例えば、VLAN #A7−1−1が場所
6−2に向けて送信するパケットは、スイッチングハブ2−2により、VLAN
#A7−1−2に対してのみ転送される。
rotocol Label Switching)がある。MPLSでは、ネットワーク内のパケット
転送装置は、ラベルと呼ばれる固定長のコネクション識別子を用いてパケット転
送処理を行う。
パケットを転送する場合について説明する。MPLS網の入口となる装置3−1
では、パケットに設定された宛先IPアドレスから、パケットの出力先とパケッ
トに付与するラベルの値を決定する。パケットを中継する装置3−2では、入力
パケットに付与されたラベルにより、パケットの出力先と出力パケットに付与す
るラベルの値を決定する。MPLS網の出口となる装置3−3は、パケットから
ラベルを外し、パケットに設定されたIPヘッダを見てパケットの転送先を決定
する。MPLSのプロトコルについては、IETF(Internet Engineering Tas
k Force)において、標準化作業が進められている。
PLSのパケットフォーマットを示す。PPPを使用するMPLSでは、PPP
ヘッダ521とIPヘッダ501の間に、4バイトのシム(Shim)ヘッダ522
が挿入される。シムヘッダは、20ビットのラベル521−1、3ビットのEx
pフィールド521−2、1ビットのSビット521−3、8ビットのTTL(
Time to Live)フィールドを持つ。IETFでは、Expフィールド521−2
を、QoS(Quality of Service)クラスとして使用することを検討している。
MPLSのパケットフォーマットを示す。IPパケット500には、パディング
535−1及びトレイラ535−2が付与され、AAL5フレーム535になる
(IETFのRFC2684で定義されるnull encapsulation)。AAL5フレ
ーム535は、48バイトずつに分割され、それぞれにセルヘッダ531が付与
され、ATMセル530−1から530−nになる。
セルヘッダ531のVPI(Virtual Path Identifier)531−2、VCI(V
irtual Channel Identifier)531−3の設定値をラベルとして使用する。ま
た、1ビットのCLP(Cell Loss Priority)ビット531−5は、セル廃棄の
優先度を表すものである。
をMPLSヘッダと呼ぶことにする。
り行っていた。しかし、近年では、インターネットを使用した仮想専用線網(V
PN:Virtual Private Network)を構築することにより、拠点間を接続するユ
ーザが増えている。
場合、MPLS網の入口に位置する装置がタグ制御情報を削除する。このため、
パケットがどのVLANに所属するものであるかを示す情報(VLAN ID)
が、転送するパケットから失われる。したがって、MPLS網の出口に位置する
装置は、出力するパケットに対してVLAN IDを設定できないという問題が
ある。
ユーザプライオリティ)が失われる。したがって、パケットを送出する側のVL
ANと、パケットを受信する側のVLANでは、パケット送信側と同じQoS制
御を行えないという問題がある。
れている情報を、MPLSヘッダにマッピングすることが検討されていなかった
。
内に記されている情報を、MPLSヘッダにマッピングできるようにすることで
ある。
AN同士を、閉域性を維持しながら、MPLS網を用いて接続することにある。
た場合においても、エンド−エンドで統一したQoS制御を行うことにある。
ワークとをインタワークするパケット転送装置に、MPLSプロトコルを用いな
いネットワークで使用されるパケットヘッダであって、OSIモデルのレイヤ3
に相当するレイヤのヘッダ(以下、「レイヤ3ヘッダ」という。)の前に付与さ
れる、MPLSヘッダとは異なるOSIモデルのレイヤ2に相当するレイヤのヘ
ッダ(以下、「レイヤ2ヘッダ」という。)の情報と、前記レイヤ3ヘッダの情
報との組と、前記MPLSヘッダの情報との対応関係を示すヘッダ変換情報を設
定する。パケット転送装置は、この情報を用いることにより、前記レイヤ2ヘッ
ダをMPLSヘッダに変換する。
ダの情報との組と、前記レイヤ2ヘッダの情報との対応関係を示すヘッダ変換情
報を設定する。パケット転送装置は、この情報を用いることにより、MPLSヘ
ッダを前記レイヤ2ヘッダに変換する。
、VLAN IDとMPLSラベルとを対応付ける。VLAN網からMPLS網
へインタワークする装置では、VLAN IDとパケットのヘッダ情報の組から
出力のMPLSラベルを決定する。出力のMPLSラベルは、VLAN毎に独立
した値を割り当てる。MPLS網からVLAN網へインタワークする装置では、
入力のMPLSラベルをVLAN IDに対応付ける。
グ制御情報のユーザプライオリティ3ビットをMPLSのヘッダのQoS値を設
定するフィールドに対応付ける。PPPによるMPLSの場合には、ユーザプラ
イオリティ3ビットをShimヘッダのExpフィールド3ビットにマッピング
する。ATMによるMPLSの場合には、ユーザプライオリティ3ビットをセル
ヘッダのCLPビット1ビットに変換する。
ている情報を、MPLSヘッダにマッピングできる。
らの閉域性を損なうことなく、MPLS網によりインタワークすることが可能に
なる。また、VLAN網間でのエンド−エンドのQoS制御を行うことが可能に
なる。
#Aはネットワーク7−1−1、7−1−2、7−1−3、7−1−4及び7−
1−5から構成される。また、VLAN #Bはネットワーク7−2−1、7−
2−2、7−2−3、7−2−4及び7−2−5から構成される。場所6−1、
6−2、6−3、6−4及び6−5との間は、MPLS網5によって相互に接続
される。MPLS網5は、ネットワークインタワーク装置1−1、1−2及び1
−3と、パケット中継装置3により構成されている。
−1、1−2を経由し、VLAN #A7−1−4へのパケット転送を例に説明
する。
の構成例を示す。ネットワークインタワーク装置は、Ethernet
下位レイヤ処理部11、パケットレイヤ処理部12、MPLS下位レイヤ処理部13、
スイッチ14、制御部15とを有する。
ムを受信すると、そのフレームの物理レイヤ、およびデータリンクレイヤの終端処理を行
い、IPパケットとタグ制御情報をパケットレイヤ処理部12に渡す。また、E
thernet下位レイヤ処理部11は、パケットレイヤ処理部12が決定した
宛先MACアドレス及びタグ制御情報をIPパケットに付与し、IPパケットを
Ethernetフレーム化してVLAN網に送出する。
ットの物理レイヤ、およびMPLSヘッダの終端処理を行い、IPパケットとM
PLSヘッダ情報をパケットレイヤ処理部12に渡す。また、パケットレイヤ処
理部12が決定したMPLSヘッダ情報をIPパケットに付与し、IPパケット
をMPLSパケット化してMPLS網に送出する。
報又はMPLSヘッダ情報に基づき、パケットの転送先を決定する。
パケットレイヤ処理部12が定め転送先に対応する他のパケットレイヤ処理部1
2に送信する。
理部の制御を行う。
成を示すものである。
理を行う。Ethernet受信処理部112は、受信したEthernetの
終端処理を行う。すなわち、受信フレームの宛先MACアドレスから、自宛以外
のフレームを廃棄し、また、自宛の受信フレームのタグ制御情報を取り出す処理
を行う。パケットレイヤ処理部インタフェース113および114は、パケット
レイヤ処理部12とのインタフェースである。Ethernet送信処理部11
5はMACアドレスやタグ制御情報の付与等、IPパケットをEthernet
フレーム化する処理を行う。物理レイヤ送信処理部116はEthernetフ
レームを物理回線から送出する処理を行う。制御部インタフェース117は制御
部15とのインタフェースであり、下位レイヤ処理部11の各構成要素と接続す
る。
部インタフェース121、126はEthernet下位レイヤ処理部11、ま
たはMPLS下位レイヤ処理部とのインタフェースである。テーブル検索処理部
122は、検索テーブル123を検索して、出力パケットに付与する出力物理ポ
ート及びVLAN IDまたはMPLSラベルを取得する処理を行う。スイッチ
インタフェース124、125はスイッチ14とのインタフェースである。制御
部インタフェース127は制御部15とのインタフェースであり、パケット処理
部12の各構成要素と接続する。
AN ID検索テーブル123−1、MPLS出力用経路検索テーブル123−
2、MPLSラベル検索テーブル123−3、VLAN出力用経路検索テーブル
123−4、MPLS出力用QoS変換テーブル123−5、VLAN出力用Q
oS変換テーブル123−6を有する。これらの検索テーブルは、メモリ上に構
築される。全ての検索テーブルが同一のメモリ上に構築される必要はない。
VLANに所属するかを判定するためのテーブルである。MPLS出力用経路検
索テーブル123−2は、VLAN網からMPLS網への入口において出力ラベ
ルを決定するためのテーブルである。MPLSラベル検索テーブル123−3は
、MPLSラベルを検索キーとし、どのVLANに所属するかを判定するための
テーブルである。VLAN出力用経路検索テーブル123−4は、MPLS網か
らVLAN網への出口において出力VLAN IDを決定するためのテーブルで
ある。MPLS出力用QoS変換テーブル123−5は、VLAN網のQoS値
(ユーザプライオリティ)をMPLS網のQoS値へ変換するためのテーブルで
ある。VLAN出力用QoS変換テーブル123−6は、MPLS網のQoS値
をVLAN網のQoS値(ユーザプライオリティ)へ変換するためのテーブルで
ある。
受信処理部131は受信パケットの物理レイヤ処理を行う。MPLS受信処理部
132は、データリンクレイヤの終端、およびMPLSヘッダを取り出す処理を
行う。パケットレイヤ処理部インタフェース133、134はパケットレイヤ処
理部12とのインタフェースである。MPLS送信処理部135は、データリン
クレイヤの終端、およびMPLSヘッダをIPパケットに付与する処理を行う。
物理レイヤ送信処理部136はMPLSラベルが付与されたパケットを物理回線
から送出する。制御部インタフェース137は制御部15とのインタフェースで
あり、下位レイヤ処理部13の各構成要素と接続する。
けるための処理手順を説明する。
出力ラベルを取得する処理手順を説明する。
テーブル123を検索する。
122の検索手順の概念を示すものである。テーブル検索処理部122は、最初
にVLAN ID検索テーブル123−1を検索し、次にMPLS出力用経路検
索テーブル123−2を検索する。
D検索テーブル123−1には、検索キーとして入力VLAN ID123−1
−1、および検索結果としてVLAN IDに対応するVLAN名123−1−
2が設定される。図13の例では、入力VLAN IDの値10でVLAN ID検
索テーブル123−1を検索すると、結果は、VLAN #Aとなる。検索キー
として、入力VLAN IDと、パケットの入力物理ポートの組合せを用いるこ
とも可能である。検索キーとして、入力VLAN IDと、パケットの入力物理
ポートとの組合せを用いる場合には、図8で示す下位レイヤ処理部11に、複数
の物理ポートが存在する構成において、異なる入力物理ポート間で、同じVLA
N IDの値を使用することが可能となる。
S出力用経路検索テーブル123−2には、検索キーとして宛先IPアドレス1
23−2−1、検索結果として出力ラベル123−2−2、および出力物理ポー
ト123−2−3が設定される。MPLS出力用経路検索テーブル123−2は
VLAN毎にエントリが分割されている。図13に示されている例では、MPL
S出力用経路検索テーブル123−2は、VLAN #A用のエントリ123−
2−aとVLAN #B用のエントリ123−2−bに分割されている。
、MPLS出力用経路検索テーブル123−2のエントリ123−2−a部分が
検索される。図14に示されている例では、宛先IPアドレス192.169.10.0で、
エントリ123−2−aを検索すると、その結果は、出力ラベルの値100、出力
物理ポート3となる。
力VLAN IDを取得する処理手順を説明する。
テーブル123を検索する。
122の検索手順の概念を示すものである。テーブル検索処理部122は、最初
にMPLSラベル検索テーブル123−1を検索し、次にVLAN出力用経路検
索テーブル123−2を検索する。
ラベル検索テーブル123−3には、検索キーとして入力ラベル123−3−1
が、検索結果として、入力ラベルに対応したVLAN名が設定される。図15に
示されている例では、入力ラベルの値101でMPLSラベル検索テーブル123
−1を検索すると、その結果は、VLAN #Aとなる。検索キーとして、入力
ラベルと、パケットの入力物理ポートとの組合せを用いることも可能である。検
索キーとして、入力ラベルと、パケットの入力物理ポートとの組合せを用いる場
合には、図8で示す下位レイヤ処理部13に、複数の物理ポートが存在する構成
において、異なる入力物理ポート間で、同じラベルの値を使用することが可能と
なる。
る。
ス123−4−1、検索結果として宛先MACアドレス123−4−2、出力V
LAN ID123−4−3及び出力物理ポート123−4−4が設定される。
検索テーブル123−4はVLAN毎にエントリが分割されている。図16では
、VLAN出力用経路検索テーブル123−4は、VLAN #A用のエントリ
123−4−aとVLAN #B用のエントリ123−4−bとに分割されてい
る。
場合、テーブル検索処理部122は、エントリ123−4−a部分を検索する。
宛先IPアドレスが192.169.10.0の場合、エントリ123−4−aを検索すると
、その結果は、出力MACアドレスの値aa.bb.cc.dd.ee.ff、出力VLAN ID
の値10、出力物理ポート8となる。
るユーザプライオリティをMPLSヘッダのQoS情報にマッピングを行うため
のMPLS出力用QoS変換テーブル123−10の構成例を示す。
/IPヘッダ情報123−10−1及びユーザプライオリティ123−10−2
が、検索結果として出力MPLSヘッダのQoS値123−10−3が設定され
る。
情報及びユーザプライオリティを検索キーとしてMPLS出力用QoS変換テー
ブル123−10を検索し、その結果として、出力MPLSヘッダに設定するQ
oS値を取得する。TCP/IPヘッダ情報123−10には、宛先IPアドレ
ス、IPヘッダのTOS(Type of Service)値、TCPヘッダの宛先ポート番
号等を使用することが可能である。図17に示す例では、TCP/IPヘッダ情
報123−10として宛先IPアドレスを使用している。MPLSヘッダのQo
S情報は、PPPを使用するMPLSでは、Expフィールド、ATMを使用す
るMPLSでは、セルヘッダのCLPビットと対応付けることが可能である。
oS情報からユーザプライオリティへのマッピングを行うためのVLAN出力用
QoS変換テーブル123−11の構成例を示す。
ダ情報123−11−1及び入力MPLS QoS値123−11−2が、検索
結果としてユーザプライオリティ123−11−3が設定される。
情報、出力MPLS QoS値を検索キーとしてVLAN出力用QoS変換テー
ブル123−11を検索し、その結果として、出力ユーザプライオリティ値を取
得する。TCP/IPヘッダ情報123−11には、宛先IPアドレス、IPヘ
ッダのTOS値等を使用することが可能である。図18に示す例では、TCP/
IPヘッダ情報123−11として宛先IPアドレスを使用している。MPLS
ヘッダのQoS情報は、PPPを使用するMPLSではExpフィールドと、A
TMを使用するMPLSではセルヘッダのCLPフィールドと対応付けることが
可能である。
ブル123−10の検索と、ネットワークインタワーク装置1−2におけるVL
AN出力用QoS変換テーブル123−11の検索とを組合せることにより、同
じグループに属するVLAN網同士がMPLS網によってインタワークするネッ
トワークにおいても、VLANのQoS値を保存することが可能である。
はいずれも3ビットであるため、VLAN網とMPLS網で同一のQoS値を使
用することが可能である。このため、MPLS網における下位レイヤがPPPの
場合には、必ずしも検索キーにTCP/IPヘッダを設定しなくてもよい。
動で行う方法と、またはネットワーク内の装置が自律的に情報を交換することに
より、装置が自動に行う方法とがある。
る一例を説明する。
る際には、管理者はネットワーク構成を把握した上で、ネットワークの運用方針
に基づいて検索テーブル123への設定値を定める。このとき、VLAN網の運
用者は、ネットワークインタワーク装置1の管理者に対して、地理的な離れた位
置に存在するVLAN網同士を接続するために必要な情報を通知する。その情報
の一例として、接続する装置のIPアドレス情報がある。ネットワークインタワ
ーク装置1の管理者は、ネットワークインタワーク装置1の制御部15に接続し
た管理装置からコマンドを入力することによって、検索テーブル123の設定を
行う。
ル配布を行うためのシグナリングプロトコルを使用する方法がある。ラベル配布
プロトコルには、IETFのdraft-ietf-mpls-ldp-06.txtで定義されているLD
P(Label Distribution Protocol)等がある。LDPを使用する場合には、M
PLS網5を構成する装置1−1、1−2、および3が、互いにメッセージを交
換することによって、自律的に各装置に対して、MPLSのパスで使用するラベ
ルが割り当てられる。
ングプロトコルを使用する方法がある。ルーティングプロトコルは、ネットワー
クインタワーク装置1−2、およびVLAN網7−1−3、7−1−4を構成す
る装置間で動作する。ルーティングプロトコルの例としては、IETFのRFC
2178として定義されているOSPF(Open Shortest Path First)等がある
。ルーティングプロトコルを使用することにより、ネットワークインタワーク装
置1−2は、宛先IPアドレス123−4−1と出力物理ポート123−4−4
の対応関係、および転送先のIPアドレスを把握することができる。また、IE
TFのRFC826で定義されるARP(Adress Resolution Protocol)を使用
することにより、ネットワークインタワーク装置1−2は、転送先のIPアドレ
スと、MACアドレス123−4−2の対応関係を把握できる。
部、12 パケットレイヤ処理部、13 MPLS下位レイヤ処理部、14 ス
イッチ、15 制御部、500 IPパケット、510 VLANフレーム、52
0 PPPによるMPLSフレーム、530 ATMセル。
Claims (7)
- マルチ・プロトコル・ラベル・スイッチング(以下、「MPLS」という。)を用いるMPLSネットワークと、前記MPLSプロトコルを用いないネットワークとをインタワークするパケット転送装置におけるパケット転送制御方法であって、
前記MPLSネットワーク内では、OSI(オープン・システム・インターコネクション)モデルのレイヤ3に相当するレイヤのヘッダ(以下、「レイヤ3ヘッダ」という。)の前に付与されるMPLSヘッダ内のラベルによりパケットのスイッチングが行われ、前記MPLSプロトコルを用いないネットワーク内では、前記レイヤ3ヘッダの前に付与される、前記MPLSヘッダとは異なるOSIモデルのレイヤ2に相当するレイヤのヘッダ(以下、「レイヤ2ヘッダ」という。)によりパケットのスイッチングが行われ、前記MPLSプロトコルを用いないネットワーク内には、前記レイヤ2ヘッダの識別子により識別される、複数の論理的なネットワークが構成され、
前記パケット転送制御方法は、
前記識別子と前記ラベルとの対応関係を前記パケット転送装置に設定し、
前記MPLSプロトコルを用いないネットワークからパケットを受信すると、その受信パケットに付与されている前記レイヤ2ヘッダ内の前記識別子により、その受信パケットが前記複数の論理的なネットワークの内、何れのネットワークに属するものかを判断し、
前記対応関係を調べ、該対応関係のみに基づいて前記受信パケットに付与する前記ラベルを決定し、
前記MPLSネットワークからパケットを受信すると、前記対応関係を調べ、該対応関係のみに基づいて前記MPLSネットワークから前記受信パケットに付与されている前記ラベルに対応する前記識別子を決定し、前記MPLSネットワークから前記受信パケットを、前記複数の論理的なネットワークの内、何れのネットワークに送信するかを判断する、ステップを有し、
前記対応関係において前記識別子と前記ラベルとは1対1に対応していることを特徴とするパケット転送制御方法。 - 請求項1に記載のパケット転送制御方法であって、
前記レイヤ2ヘッダはIEEE802.1Qにより定義されるVLANのパケットヘッダであり、前記識別子はVLAN_IDフィールドに設定される値であり、前記レイヤ3ヘッダは、インタネット・プロトコル(IP)ヘッダであることを特徴とするパケット転送制御方法。 - 請求項1に記載のパケット転送制御方法であって、
前記レイヤ2ヘッダは前記MPLSプロトコルを用いないネットワーク内におけるパケット転送の優先度情報を含んでおり、及び前記MPLSヘッダは前記MPLSネットワーク内におけるパケット転送の優先度情報を含んでおり、
前記方法は、前記レイヤ2ヘッダ内の前記優先度情報を前記MPLSヘッダ内の前記優先度情報に変換するステップを有することを特徴とするパケット転送制御方法。 - 請求項3に記載のパケット転送制御方法であって、
前記レイヤ2ヘッダはIEEE802.1Qにより定義されるVLANのパケットヘッダであり、前記レイヤ2ヘッダ内の前記優先度情報はユーザプライオリティフィールドに設定される値であり、前記MPLSヘッダはシムヘッダであり、前記MPLSヘッダ内の優先度情報は、3ビットのExpフィールドの値であることを特徴とするパケット転送制御方法。 - 請求項3に記載のパケット転送制御方法であって、
前記レイヤ2ヘッダはIEEE802.1Qにより定義されるVLANのパケットヘッダであり、前記レイヤ2ヘッダ内の前記優先度情報はユーザプライオリティフィールドに設定される値であり、前記MPLSヘッダはATMセルヘッダであり、前記MPLSヘッダ内の優先度情報は、セル廃棄優先度ビット(CLP)フィールドの値であることを特徴とするパケット転送制御方法。 - 請求項4又は請求項5に記載のパケット転送制御方法であって、
前記レイヤ3ヘッダは、インタネット・プロトコル(IP)ヘッダであることを特徴とするパケット転送制御方法。 - マルチ・プロトコル・ラベル・スイッチング(以下、「MPLS」という。)ヘッダによりパケットのスイッチングが行われるMPLSネットワークと、IEEE802.1Qにより定義されるVLANパケットヘッダによりパケットのスイッチング行われるネットワークとをインタワークするパケット転送装置の設定方法であって、
前記MPLSヘッダは、前記MPLSネットワークのコネクション識別子であるラベルと、前記MPLSネットワーク内におけるパケット転送の優先度情報とを有し、
前記パケット転送装置の設定方法は、
前記VLANパケットヘッダ内のVLAN_IDフィールドに設定される値と、前記MPLSヘッダ内のラベルとの対応関係を設定し、
前記VLANパケットヘッダ内のユーザプライオリティフィールドに設定される値と、前記MPLSヘッダ内の前記優先度情報との対応関係を設定する、ステップを有し、
前記対応関係において前記VLAN_IDフィールドに設定される値と、前記ラベルとは1対1に対応していることを特徴とするパケット転送装置の設定方法。
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