JP2009049560A - Ｉｐルーティング安定化方法、そのプログラムおよび境界ルータ - Google Patents

Abstract

【課題】光パスを再構成可能な光ネットワークにおいて、ＧＭＰＬＳを導入しなくても、光パスの再構成によるＩＰルーティングの安定性を確保する。
【解決手段】光ネットワーク１の境界ルータ４は、各境界ルータ４の物理的な接続関係を保持する物理網インスタンス部と、各境界ルータ４にＩＰトンネルを確立し、このＩＰレイヤの接続関係を保持するＩＰ網インスタンス部とを備え、ＩＰ網２のＩＰルータ５に対し、ＩＰ網インスタンス部で交換されている経路情報のみを広告することで、光パス６が再構成された場合でも、ＩＰ網２のＩＰルータ５からは同じ安定したトポロジに見えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、コアネットワークとして光ネットワークを持つＩＰ（Internet Protocol）網におけるルーティング技術に関する。

コアネットワークとして光ネットワークを持つネットワークにおいて、この光ネットワークにＲＯＡＤＭ（再構成可能なＯＡＤＭ、Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）やＯＸＣ（光クロスコネクト、Optical cross Connect）等、遠隔からスイッチングの構成を変更可能な伝送機器が導入されつつある。これに伴い、上位レイヤであるＩＰ網のトラフィック交流に応じて、この光ネットワークにおいて最適な光パスを提供し、光ネットワークを効率的に運用するＶＮＴ（仮想ネットワークトポロジ、Virtual Network Topology）が検討されている（非特許文献１参照）。

しかし、このようなＶＮＴにおいて光パスの変更（再構成）を頻繁に行うと、ＩＰ網の隣接ルータ（ＩＰ網ネイバー）が常に変化するように見え、ＩＰ網のルータにおいて経路の再計算が頻繁に実施されることになる。このように、頻繁に経路の再計算が実施されると、ＩＰ網のルーティングの不安定さが引き起こされる。

このような問題に対して、従来、（１）ＩＰ網のルーティングプロトコルのパケットをＧＭＰＬＳ（Generalized Multi Protocol Label Switcing）の制御プレーンを通す技術や、（２）ＧＭＰＬＳで定義されるＰＳＣ−ＬＳＰ（Packet Switch Capable- Label Switched Path）を仮想的なトンネルとして利用する技術が提案されている（非特許文献２,３参照）。
島崎他、"トラヒックドリブンVNT再構成技術"、電子情報通信学会ソサイエティ大会予稿集、B-12-14、2006年3月 小島他、"マルチレイヤサービスネットワークにおけるルーチング方式の検討"、信学技報PN2004-38、2004年8月 E. Mannie、"Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) Architecture"、RFC3845、October 2004、IETF、[online]、[平成19年6月15日検索]、インターネット、<URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc3945.txt>

しかし、前記した問題に対して提案されている技術はＧＭＰＬＳを利用することが前提となり、ＲＯＡＤＭやＯＸＣ等の伝送装置やルータが、ＧＭＰＬＳを利用可能であることが必要となる。しかし、ＲＯＡＤＭやＯＸＣの導入初期段階では、ＧＭＰＬＳを利用できる装置は少ないことが想定され、前記した（１）や（２）の技術をすぐに適用することは困難であると考えられる。

そこで本発明は、光パスを変更可能な光ネットワークにおいて、ＧＭＰＬＳを導入しなくても、光パス変更時のＩＰルーティングの安定性を確保することを目的とする。

前記した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ＩＰ（Internet Protocol）網間を光パスで接続する光ネットワークにおいて、前記光ネットワークに確立された光パスの変更時に、前記ＩＰ網間のＩＰルーティングを安定させるＩＰルーティング安定化方法であって、前記光ネットワークと前記ＩＰ網とを接続し、記憶部に記憶されたルーティングテーブルの経路情報を参照して、前記ＩＰ網から受信したパケットを、前記光ネットワーク内の他の境界ルータとの間に確立した光パスを用いて転送する境界ルータが、前記光パスにより接続される境界ルータとの間で物理網ネイバーを確立し、前記物理網ネイバーを確立した境界ルータとの接続関係を前記ルーティングテーブルの物理レイヤの経路情報として記録し、自身の境界ルータに接続される前記ＩＰ網のＩＰルータとの間でＩＰ網ネイバーを確立し、前記光パスを用いて前記光ネットワークの他の境界ルータそれぞれとの間にＩＰトンネルを確立し、前記確立したＩＰトンネルの終端となる他の境界ルータそれぞれとの間で、前記ＩＰトンネルを用いてＩＰ網ネイバーを確立し、前記ＩＰ網ネイバーを確立した前記境界ルータとの接続関係を、前記ルーティングテーブルのＩＰレイヤにおける経路情報として記録し、前記ＩＰレイヤにおける経路情報を、前記ＩＰ網ネイバーを確立した前記ＩＰ網のＩＰルータへ広告することを特徴とするＩＰルーティング安定化方法とした。

請求項６に記載の発明は、ＩＰ網同士を接続する光ネットワークにおいて、前記光ネットワークと前記ＩＰ網とを接続し、ルーティングテーブルの経路情報を参照して、前記ＩＰ網から受信したパケットを、前記光ネットワーク内の他の境界ルータとの間に確立した光パスを用いて転送する境界ルータであって、前記ルーティングテーブルを記憶する記憶部と、前記確立した光パスにより接続される境界ルータとの間で物理網ネイバーを確立し、前記物理網ネイバーを確立した境界ルータとの接続関係を前記ルーティングテーブルの物理レイヤの経路情報として記録する物理網インスタンス部と、自身の境界ルータに接続されるＩＰ網のＩＰルータとの間でＩＰ網ネイバーを確立し、前記確立した光パスを用いて当該光ネットワークの他の境界ルータとの間にＩＰトンネルを確立し、前記確立したＩＰトンネルの終端となる他の境界ルータとの間で、前記ＩＰトンネルを用いてＩＰ網ネイバーを確立し、前記ＩＰ網ネイバーを確立した前記ＩＰルータおよび前記境界ルータとの接続関係を、前記ルーティングテーブルのＩＰレイヤにおける経路情報として記録し、前記ルーティングテーブルの経路情報のうち、前記ＩＰレイヤにおける経路情報を、前記ＩＰ網ネイバーを確立した前記ＩＰルータへ広告するＩＰ網インスタンス部と、前記ＩＰ網から、他のＩＰ網宛のパケットを受信したとき、前記ルーティングテーブルのＩＰレイヤにおける経路情報を参照して、前記他のＩＰ網宛のＩＰトンネルを選択し、前記受信したパケットに、前記選択したＩＰトンネルの終端となる境界ルータのアドレスを宛先としたＩＰヘッダを付加したＩＰカプセル化パケットを生成し、前記生成したＩＰカプセル化パケットを、前記ルーティングテーブルの物理レイヤにおける経路情報を参照して、前記ＩＰトンネルの終端となる境界ルータへの経路において、前記物理網ネイバーとなる境界ルータへ転送するＩＰトンネル処理部とを備えることを特徴とする境界ルータとした。

このようにすることで、ＩＰ網のＩＰルータと境界ルータと間で交換される経路情報は、ＩＰレイヤにおける境界ルータの接続関係（隣接関係）を示したものであり、光ネットワークの物理網（物理レイヤ）の接続関係は含まない。よって、光ネットワークにおける光パスが変更された場合でも、ＩＰ網から見たトポロジは変化しない。これにより、光パスの再構成によるＩＰ網への影響を考慮せずに、光パスの再構成による効率的な光ネットワークの運用が可能となる。また、本発明は、ＧＭＰＬＳの導入を前提としないため、光ネットワーク内の伝送機器であるＲＯＡＤＭ、ＯＸＣ、ルータ等に変更を加える必要がない。なお、物理網ネイバーとは、物理網（ここでは光ネットワーク）の境界ルータに用いるルーティングプロトコルにおけるネイバーであり、ＩＰ網ネイバーとはＩＰ網に用いるルーティングプロトコルにおけるネイバーである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＩＰルーティング安定化方法において、前記境界ルータが、前記ＩＰ網から、他のＩＰ網宛のパケットを受信したとき、前記ルーティングテーブルのＩＰレイヤにおける経路情報を参照して、前記他のＩＰ網宛のＩＰトンネルを選択し、前記受信したパケットに、前記選択したＩＰトンネルの終端となる境界ルータのアドレスを宛先としたＩＰヘッダを付加したＩＰカプセル化パケットを生成し、前記生成したＩＰカプセル化パケットを、前記ルーティングテーブルの物理レイヤにおける経路情報を参照して、前記ＩＰトンネルの終端となる境界ルータへ到達する経路において、前記物理網ネイバーとなる境界ルータへ転送することを特徴とするＩＰルーティング安定化方法とした。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のＩＰルーティング安定化方法において、前記境界ルータが、他の境界ルータから前記ＩＰカプセル化パケットを受信したとき、前記ルーティングテーブルの物理レイヤにおける経路情報を参照して、前記ＩＰカプセル化パケットのＩＰヘッダに示される境界ルータへ到達する経路において、前記物理網ネイバーとなる境界ルータへ転送することを特徴とするＩＰルーティング安定化方法とした。

このようにすることで、ＩＰ網から送信されたパケットは光ネットワーク内においてＩＰトンネルを用いて、このパケットの宛先のＩＰ網に接続する境界ルータへ転送される。つまり、外部のＩＰ網からみたときに、物理的に直接接続されていない境界ルータ間も隣接しているように見える。

請求項４に記載のＩＰルーティング安定化方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＩＰルーティング安定化方法において、前記境界ルータが、前記物理網ネイバーを確立するときのルーティングプロトコルとして、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）を用いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＩＰルーティング安定化方法とした。

このようにすることで、既存のルータのルーティングプロトコルに変更を加えることなく、本発明を実現することができる。これにより、本発明を適用するためのルータの設定（変更）コストを低減できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＩＰルーティング安定化方法を前記境界ルータに実行させることを特徴とするプログラムとした。

このようなプログラムによれば、一般的なルータに請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＩＰルーティング安定化方法を実行させることができる。

本発明によれば、光パスを再構成可能な光ネットワークにおいて、ＧＭＰＬＳを導入しなくても、光パス再構成時のＩＰルーティングの安定性を確保することができる

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）を、図面を参照しながら説明する。本実施の形態の境界ルータにおいて、物理網インスタンス部で利用するルーティングプロトコルは、ＯＳＰＦである場合を例に説明するが、これに限定されない。例えば、ルーティングプロトコルとして、ＩＳ-ＩＳ（Intermediate System to Intermediate System）やＲＩＰ（Routing Information Protocol）等を用いるようにしてもよい。

図１は、本実施の形態のネットワークの構成例を示した図である。

図１のネットワークは、光ネットワーク１と、この光ネットワーク１をコアネットワークとして用いる複数のＩＰ網２（２Ａ,２Ｂ,２Ｃ）とを含んで構成される。

光ネットワーク１は、複数のＯＸＣ３および境界ルータ４（４Ａ,４Ｂ,４Ｃ）を含んで構成される。この光ネットワーク１は、この境界ルータ４を通じて外部のＩＰ網２と相互に接続する。なお、以下の説明において、境界ルータ４ＡのＩＰアドレスは「Ａ」であり、境界ルータ４ＢのＩＰアドレスは「Ｂ」であり、境界ルータ４ＣのＩＰアドレスは「Ｃ」であるものとする。

また、この光ネットワーク１内の境界ルータ４間には波長等の光パス６が確立されており、この光パス６で接続された２台の境界ルータ４間には、物理網ネイバーが確立される。この光ネットワーク１内の境界ルータ４は、光パス６によって他のいずれかの境界ルータ４と接続される。つまり、各境界ルータ４は光パス６によって、孤立しないように接続されている。また、この光パス６内には、ＩＰトンネル７が確立されている。このＩＰトンネル７は、ＩＰパケットに新たなＩＰヘッダをつけてカプセル化することで得られる仮想的なパスである。このＩＰトンネル７は、すべての境界ルータ４との間で、フルメッシュで確立される。なお、直接、光パス６で接続されていない境界ルータ４の間、例えば、図１の境界ルータ４Ｂと境界ルータ４Ｃとの間は、境界ルータ４Ａを経由したＩＰトンネル７が確立されている。

光ネットワーク１の外部のＩＰ網２は、それぞれ１以上のＩＰルータ５を含んで構成される。また、ここではＩＰ網２Ｂに、ＩＰルータ５Ｂに接続する宛先ネットワーク８が存在する場合を例に説明する。この宛先ネットワーク８のＩＰアドレスは「１００．１．１．０/２４」とする。

＜境界ルータ＞
次に、図２を用いて、図１の境界ルータ４の構成を説明する。図２は、図１の境界ルータ４の構成を示したブロック図である。

境界ルータ４は、物理網インスタンス部１０１と、ＩＰ網インスタンス部１０２と、ＩＰトンネル処理部１０３と、記憶部１００とを含んで構成される。この境界ルータ４は、光ネットワーク１とＩＰ網２とを相互に接続可能なルータにより実現される。

＜物理網インスタンス部＞
物理網インスタンス部１０１は、ＯＳＰＦのプロトコルの処理を行う。具体的には、光ネットワーク１内の他の境界ルータ４との間に物理網ＯＳＰＦネイバー（物理網ネイバー）１０７を確立し、このネイバーを通じて、光ネットワーク１内の物理網のトポロジを把握する。つまり、物理網の経路情報（物理的な隣接状態を示した経路情報）を、物理網ＯＳＰＦネイバー１０７を確立した境界ルータ４同士で交換することで光ネットワーク１内の物理網のトポロジを把握する。なお、この物理網ＯＳＰＦネイバー１０７は、光パス６（図１参照）上に直接確立されるため（つまりＩＰトンネル７を通らないため）、直接光パス６で接続されている境界ルータ４間にのみ物理網ＯＳＰＦネイバー１０７が存在することになる。但し、境界ルータ４は光パス６によって、孤立がないように接続されているので、すべての境界ルータ４の物理網のトポロジを把握可能である。

なお、物理網インスタンス部１０１は、外部のＩＰ網２のＩＰルータ５とはネイバーを確立しない。これにより、光ネットワーク１内の光パス６が変更されても、外部のＩＰ網２にそのことが分からないようにすることができる。この物理網インスタンス部１０１は、光ネットワーク１の物理網のトポロジを把握すると、境界ルータ４間の物理的な隣接関係（次ホップとなる境界ルータ４）をルーティングテーブル１０４の物理レイヤの経路情報として記録する。ここで、この境界ルータ４間の物理的な隣接関係（次ホップとなる境界ルータ４）は、境界ルータ４が光ネットワーク１内でパケットを転送するときに参照する。

＜ＩＰ網インスタンス部＞
ＩＰ網インスタンス部１０２は、ＩＰ網２で利用するルーティングプロトコルの処理を行う。具体的には、ＩＰ網２のＩＰルータ５と、ＩＰ網２で利用するルーティングプロトコルのネイバー（ＩＰ網ネイバー１０８）を確立する。また、光ネットワーク１の他の境界ルータ４との間でＩＰトンネル７を確立し、ＩＰ網ネイバー１０８を確立する。なお、この他の境界ルータ４との間のＩＰ網ネイバー１０８は、後記するＩＰトンネル処理部１０３でＩＰカプセル化された上で、ＩＰトンネル７を通して確立される。このＩＰ網インスタンス部１０２で動作させるルーティングプロトコルは特に制約はなく、例えば、ＯＳＰＦやＢＧＰ（Border Gateway Protocol）、ＩＳ-ＩＳ等、一般的なルータが具備するプロトコルであればすべて利用可能である。また、このＩＰ網インスタンス部１０２は、確立したＩＰ網ネイバー１０８との接続関係を、ルーティングテーブル１０４のＩＰレイヤの経路情報として記録する。また、ＩＰ網インスタンス部１０２は、ＩＰレイヤの経路情報を、このＩＰ網ネイバーを確立したＩＰルータ５および境界ルータ４へ広告する。

＜ＩＰトンネル処理部＞
ＩＰトンネル処理部１０３は、ＩＰパケットのカプセル化およびデカプセル化の処理を行う。ここでカプセル化とは、ＩＰ網２から光ネットワーク１へ転送されるＩＰパケットに、ＩＰトンネル７を実現するための新たなＩＰヘッダを付与して転送することであり、新たに付与されるＩＰヘッダの宛先アドレスにはＩＰトンネル７の終端となる境界ルータ４のＩＰアドレスが記載される。また、デカプセル化とは、他の境界ルータ４からＩＰカプセル化されて転送されてきたパケットのＩＰヘッダを除去し、もとのＩＰパケットとして外部のＩＰ網２へ転送することである。このＩＰトンネル処理部１０３により、光ネットワーク１の外部のＩＰ網２からみたときに、物理的に直接接続されていない境界ルータ４間も隣接しているように見える。

記憶部１００は、光ネットワーク１の外部から入力されたパケットの経路制御を行うときに参照する各種データを記憶する。この記憶部１００は、ルーティングテーブル１０４と、フォワーディングテーブル１０６とを記憶する。この記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等により構成される。

＜ルーティングテーブル＞
ルーティングテーブル１０４は、この境界ルータ４がパケットの経路制御を行うときに参照するテーブルである。図３（ａ）は、図１の境界ルータ４Ａのルーティングテーブル１０４（１０４Ａ）を例示した図であり、図３（ｂ）は、図１の境界ルータ４Ｂのルーティングテーブル１０４（１０４Ｂ）を例示した図である。

図３（ａ）および（ｂ）に例示するように、ルーティングテーブル１０４は、ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレス２０１ごとに、このＩＰパケットの次ホップ２０２、このＩＰパケットの出力インタフェース２０３等を示したテーブルである。この出力インタフェース２０３には、該当するＩＰパケットを出力するネットワークインタフェース１０５のインタフェース番号に加え、ＩＰカプセル化を行う場合には、図３（ａ）に示すように、「ＩＰカプセル化：Ｂ」等と記載される。これは、「ＩＰカプセル化した上で、Ｂへ送信せよ」という意味である。

なお、このルーティングテーブル１０４は、前記したとおり、物理網インスタンス部１０１およびＩＰ網インスタンス部１０２により得られる情報をもとに生成され、後記するフォワーディングテーブル１０６の元となる。

具体的には、物理網インスタンス部１０１が物理網のトポロジ情報により各境界ルータ４の物理的隣接関係（物理網ＯＳＰＦネイバー）を把握すると、これに基づき、例えば、図３（ａ）に示すルーティングテーブル１０４Ａの２行目（宛先ＩＰアドレス「Ｂ」、次ホップ「Ｂ」、出力インタフェース「＃１」）や３行目（宛先ＩＰアドレス「Ｃ」、次ホップ「Ｃ」、出力インタフェース「＃２」）のような情報を記載する。すなわち、物理網インスタンス部１０１は、光ネットワーク１内の境界ルータ４の宛先ＩＰアドレスごとに、その境界ルータ４へパケットを転送するときの次ホップの情報を記載するが、ここでの次ホップとして、前記した物理網ＯＳＰＦネイバーを記載する。このように、物理網インスタンス部１０１は、物理網ネイバーを確立した境界ルータ４との接続関係をルーティングテーブル１０４の物理レイヤの経路情報として記録する。また、ＩＰ網インスタンス部１０２は、ＩＰ網２のトポロジ情報により各境界ルータ４のＩＰレイヤから見た各境界ルータ４の隣接関係（ＩＰ網ネイバー）を把握すると、これに基づき、例えば、図３（ａ）に示すルーティングテーブル１０４Ａの１行目（宛先ＩＰアドレス「１００.１.１．０／２４」、次ホップ「Ｂ」、出力インタフェース「ＩＰカプセル化：Ｂ」）のような情報を記載する。すなわち、ＩＰ網インスタンス部１０２は、宛先ネットワーク８の宛先ＩＰアドレスごとに、この宛先ネットワーク８へ到達するための次ホップとなる出力インタフェース等の情報を記載するが、ここでの次ホップとして、ＩＰ網ネイバーを記載する。つまり、ＩＰ網インスタンス部１０２は、自身の境界ルータ４に接続されるＩＰ網２のＩＰルータ５との間でＩＰ網ネイバーを確立し、そのＩＰ網ネイバーをＩＰレイヤの経路情報として記録する。

＜ネットワークインタフェース＞
ネットワークインタフェース１０５は、光ネットワーク１の光ファイバの回線と、境界ルータ４とを接続するインタフェースであり、パケットの入出力に利用されるとともに、実際にパケットを転送する役割を果たす。このネットワークインタフェース１０５は外部からのパケットの入力を受け付けると、後記するフォワーディングテーブル１０６を参照して、出力インタフェースを決定する。例えば、ＩＰ網２側からパケットを受信したとき、フォワーディングテーブル１０６を参照して、出力インタフェースを決定する。そして、この決定した出力インタフェースを用いて、光ネットワーク１内へパケットを出力する。また、光ネットワーク１側からパケットを受信したときも、同じくフォワーディングテーブル１０６を参照して、出力インタフェースを決定する。そして、この決定した出力インタフェースを用いて、ＩＰ網２へパケットを出力する。

＜フォワーディングテーブル＞
フォワーディングテーブル１０６は、ネットワークインタフェース１０５がパケットの出力インタフェースを決定する際に参照するテーブルである。図４（ａ）は、図１の境界ルータ４Ａのフォワーディングテーブル１０６（１０６Ａ）を例示した図であり、（ｂ）は、図１の境界ルータ４Ｂのフォワーディングテーブル１０６（１０６Ｂ）を例示した図である。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、フォワーディングテーブル１０６は、ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレス３０１ごとに、このＩＰパケットの出力インタフェース３０２と、ＩＰカプセル化（ＩＰカプセル化に関する情報）３０３とを示したテーブルである。このＩＰカプセル化３０３は、宛先ＩＰアドレス３０１に記載されているアドレスを宛先ＩＰアドレスに持つパケットに対して、ＩＰカプセル化して転送する必要があるか否かを示している。ここで、ＩＰカプセル化が必要である場合には、ＩＰカプセル化する際、このパケットに新たに付与するＩＰヘッダの宛先アドレスも記載される。

例えば、図４（ａ）のフォワーディングテーブル１０６（１０６Ａ）において、宛先ＩＰアドレスが「１００．１．１．０／２４」を持つパケットは、ＩＰヘッダに宛先アドレス「Ｂ」を付与してＩＰカプセル化し、出力インタフェース「＃１」から出力することを示す。なお、ここでこのＩＰカプセル化されたパケットのＩＰヘッダには送信元アドレスも付与するが、送信元アドレスは自ルータのアドレス（例えば、ＩＰアドレス「Ａ」）を付与する。

なお、図２において、フォワーディングテーブル１０６は、ＩＰ網２側のネットワークインタフェース１０５が用いるものと、光ネットワーク１側のネットワークインタフェース１０５が用いるものと別個のものとして描いているが、これらを１つのフォワーディングテーブル１０６にまとめてもよい。

また、以上説明した構成要素のうち、物理網インスタンス部１０１、ＩＰ網インスタンス部１０２およびＩＰトンネル処理部１０３は、ソフトウェア的に実現されてもよいし、ハードウェア的に実現されてもよい。すなわち、この境界ルータ４のＣＰＵ（Central Processing Unit）が、記憶部１００内のプログラムを読み出し、実行することで実現してもよいし、前記した物理網インスタンス部１０１、ＩＰ網インスタンス部１０２、ＩＰトンネル処理部１０３の機能を実現する専用回路を用いることで実現してもよい。

＜動作手順＞
次に、図１〜図４を参照しつつ、図５〜図８を用いて、図１のネットワークの各構成要素の動作手順を説明する。まず、図５を用いて説明する。

図５は、図１のＩＰルータ５Ｂが宛先ネットワーク８の経路情報を広告してから、このＩＰルータ５Ｂに宛先ネットワーク８宛のパケットが到達するまでの手順を示すシーケンス図である。なお、ここでは、既に境界ルータ４Ａ,４Ｂ間、および、境界ルータ４Ａ,４Ｃ間に、図１に示すような光パス６が確立され、物理網インスタンス部１０１により、それぞれの境界ルータ４の物理的な隣接関係がルーティングテーブル１０４に記録されているものとする。また、これらの光パス６には、各境界ルータ４のＩＰ網インスタンス部１０２により、ＩＰトンネルが確立されているものとする。さらに、図５〜図８におけるパケットには送信元ＩＰアドレスの記載を省略しているが、実際には各パケットにはこのパケットの送信元ＩＰアドレスが付与される。

図１の宛先ネットワーク８を収容しているＩＰ網２ＢのＩＰルータ５Ｂは、宛先ネットワーク８（ＩＰアドレス「１００.１.１．０／２４」）の経路情報をＯＳＰＦにより、境界ルータ４Ｂへ広告する（Ｓ１）。これにより、この経路情報は、境界ルータ４ＢのＩＰ網インスタンス部１０２（図２参照）に入力され、ＩＰ網インスタンス部１０２は、この経路情報に記載されている情報をもとにルーティングテーブル１０４を更新する（Ｓ２）。また、ＩＰ網インスタンス部１０２はフォワーディングテーブル１０６も更新する。

例えば、ＩＰ網インスタンス部１０２は、広告された経路情報をもとに、図３（ｂ）に示すルーティングテーブル１０４Ｂの１行目の情報（宛先ＩＰアドレス「１００.１.１．０／２４」、次ホップ「Ｂ１」、出力インタフェース「＃２」）を記載する。また、ＩＰ網インスタンス部１０２は、このルーティングテーブル１０４Ｂの１行目に記載された情報をもとに、図４（ｂ）に示すフォワーディングテーブル１０６Ｂの１行目の情報（宛先ＩＰアドレス「１００.１.１．０／２４」、出力インタフェース「＃２」、ＩＰカプセル化「−（無し）」）を記載する。

図５の説明に戻る。次に、境界ルータ４Ｂは、この経路情報を他の境界ルータ４へ広告するため、ＩＰトンネル処理部１０３により、経路情報を境界ルータ４Ａ,４Ｃへ広告する（Ｓ３,Ｓ４）。ここで広告されるＯＳＰＦの経路情報（ＯＳＰＦパケット）は、ＩＰトンネル処理部１０３によりＩＰカプセル化されており、それぞれの経路情報の宛先ＩＰアドレスは「Ａ」および「Ｃ」とする。

この後、境界ルータ４Ａは、境界ルータ４Ｂから広告されたＯＳＰＦパケットを受信すると、ＩＰトンネル処理部１０３により、このＯＳＰＦパケットをデカプセル化し、ＩＰ網インスタンス部１０２へ入力する。そして、このＩＰ網インスタンス部１０２は前記したＳ２と同様にルーティングテーブル１０４を更新する（Ｓ５）。

例えば、Ｓ５において、ＩＰ網インスタンス部１０２は、図３（ａ）に示すルーティングテーブル１０４Ａの１行目の内容を記載するが、出力インタフェース２０３の欄にはＩＰカプセル化を実施するよう記載する（出力インタフェース「ＩＰカプセル化：Ｂ」）。これは、この境界ルータ４Ａから宛先ネットワーク８宛にパケットを送信するためには、その宛先ネットワーク８の情報を広告してきたＯＳＰＦパケットを受信した方向に送出する必要があるが、ここではＯＳＰＦパケットを、ＩＰトンネルを通じて受信している。このため、この宛先ネットワーク８宛のパケットもＩＰトンネルを通じて送信する必要があるからである。この後、境界ルータ４Ａは、ルーティングテーブル１０４Ａの更新とともに、フォワーディングテーブル１０６Ａの更新も実施する。

例えば、図３（ａ）のルーティングテーブル１０４Ａの１行目の内容から、宛先ＩＰアドレスが「１００.１.１．０／２４」のパケットは、ＩＰカプセル化した上で、ＩＰアドレス「Ｂ」へ送信すべきことが分かる。ここで、ＩＰアドレス「Ｂ」へ送信するための出力インタフェースは、このルーティングテーブル１０４Ａの２行目の内容から「＃１」であることが分かる。従って、「１００.１.１．０／２４」宛のパケットは、ＩＰカプセル化した上で「＃１」のインタフェースから出力すべきであることが分かる。そこで、図４（ａ）のフォワーディングテーブル１０６Ａに１行目に示す情報（宛先ＩＰアドレス「１００.１.１．０／２４」、出力インタフェース「＃１」、ＩＰカプセル化「Ｂ」）を記載する。

なお、図３（ａ）に示すルーティングテーブル１０４Ａの２行目および３行目の情報は、前記した物理網インスタンス部１０１により得られた情報である。この情報は、物理網インスタンス部１０１で動作するＯＳＰＦの標準の機能の範囲内で生成できる情報のため、ここでの説明は省略する。

図５の説明に戻る。この後、境界ルータ４Ａは、ＩＰ網インスタンス部１０２により交換された経路情報（ＯＳＰＦパケット）をＩＰ網２ＡのＩＰルータ５（例えば、ＩＰルータ５Ａ）へ広告する（Ｓ６）。つまり、境界ルータ４ＡのＩＰ網インスタンス部１０２は、「宛先ＩＰアドレス：１００.１.１.０／２４、広告ルータ：５Ｂ、当該経路情報の送信元：Ａ」という経路情報をＩＰ網２ＡのＩＰルータ５（５Ａ）へ広告する（図示省略）。

これにより、ＩＰルータ５Ａは、「宛先ＩＰアドレス：１００.１.１.０／２４、広告ＩＰルータ：５Ｂ、当該経路情報の送信元：Ａ」という経路情報を受信する（Ｓ７）。

なお、このとき境界ルータ４Ａの物理網インスタンス部１０１は、ＩＰ網２ＡのＩＰルータ５（５Ａ）とネイバーを確立していないので、光ネットワーク１内における各境界ルータ４の物理的隣接関係（例えば、図３（ａ）に示すルーティングテーブル１０４Ａの２行目および３行目に示す情報）は広告しない。これにより、光ネットワーク１内における光パス６の変更があっても、ＩＰ網２Ａにこれを意識させないようにできる。

図５のＳ７により、境界ルータ４Ａからの経路情報（ＯＳＰＦパケット）を受信したＩＰルータ５Ａは、この経路情報を参照して、ＩＰレイヤから見たトポロジを把握し、例えば、ＩＰヘッダに宛先ＩＰアドレス「１００.１.１.１」を付与したＩＰパケットを送信する。そして、境界ルータ４Ａは、このＩＰパケットを受信する（Ｓ１１）。

境界ルータ４Ａは、ネットワークインタフェース１０５に入力されたＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスをキーとしてフォワーディングテーブル１０６Ａ（図４（ａ）参照）を検索する。そして、このパケットに宛先ＩＰアドレス「Ｂ」というＩＰヘッダを新たに付与し、ＩＰカプセル化した上で、出力インタフェース「＃１」から送信すればよいことを知る。次に、ネットワークインタフェース１０５は、受信したパケットをＩＰトンネル処理部１０３に送り、このパケットに、「宛先ＩＰアドレス：Ｂ」、「送信元ＩＰアドレス：Ａ」のＩＰヘッダを新たに付与した上で、出力インタフェース「＃１」に該当するネットワークインタフェース１０５からＩＰパケットを送信する（Ｓ１２）。つまり、境界ルータ４は、ルーティングテーブル１０４のＩＰレイヤにおける経路情報を参照して、ＩＰトンネルを選択し、Ｓ１１で受信したパケットに、この選択したＩＰトンネルの終端となる境界ルータ４のアドレスを宛先としたＩＰヘッダを付加したＩＰカプセル化パケットを生成する。そして、この生成したＩＰカプセル化パケットを、ルーティングテーブル１０４の物理レイヤにおける経路情報を参照して、このＩＰトンネルの終端となる境界ルータ４へ到達する経路において、物理網ネイバーとなる境界ルータ４へ転送する。

境界ルータ４Ｂは、境界ルータ４Ａから送信されてきたＩＰパケットを受信する（Ｓ１３）。このＩＰパケットは、境界ルータ４Ｂのネットワークインタフェース１０５に入力され、このネットワークインタフェース１０５は、宛先ＩＰアドレス「１００.１.１.１」をキーとして、フォワーディングテーブル１０６Ｂ（図４（ｂ）参照）を検索して、境界ルータ４Ｂは、このパケットを出力インタフェース「＃２」から出力すればよいことを知る。なお、このＩＰパケットは、光ネットワーク１の外部（すなわちＩＰ網２）へ転送されるため、境界ルータ４ＢのＩＰトンネル処理部１０３においてデカプセル化が行われる。そして、このデカプセル化されたパケットは、境界ルータ４Ｂの出力インタフェース「＃２」に該当するネットワークインタフェース１０５からＩＰルータ５Ｂへ転送される（Ｓ１４）。この後、このパケットは、ＩＰルータ５Ｂから宛先ネットワーク８へ到達する。

次に、図６〜図８を用いて、図１の光ネットワーク１内の光パス６が変更された後の処理手順を説明する。

図６は、図１の光ネットワーク１における光パス６の再構成を例示した図である。図７は、図１の光パス６の再構成後、この再構成された光パス６を経由して宛先ネットワーク８宛のパケットがＩＰルータ５Ｂに到達するまでの手順を示すシーケンス図である。図８（ａ）は、図１の光パス６の再構成前における境界ルータ４Ａのルーティングテーブル１０４Ａを示した図であり、（ｂ）は、図１の光パス６の再構成後における境界ルータ４Ａのルーティングテーブル１０４Ａを示した図である。

ここでは、光ネットワーク１において、図６（ａ）に示す光パス６の構成から、図６（ｂ）に示す光パス６の構成に変更された場合を例に説明する。つまり、境界ルータ４Ａと境界ルータ４Ｂとを繋ぐ光パス６が切断され、新たに境界ルータ４Ｃと境界ルータ４Ｂとを繋ぐ光パス６が確立された場合を例に説明する。

まず、図１の境界ルータ４は、光パス６を再構成する（Ｓ１０１）。この光パス６の再構成は光ネットワーク１を管理する外部の管理装置等から境界ルータ４およびＯＸＣ３に対して、オペレータが手動で指示して実施してもよいし、境界ルータ４自身において何らかのパラメータ（例えば、境界ルータ４間のトラフィック量）が所定の閾値を超えたことをトリガとして管理装置等に光パス６の再構成を指示するようにしてもよい。

光パス６の再構成が実施されると、境界ルータ４Ａ,４Ｂそれぞれの物理網インスタンス部１０１において、境界ルータ４Ａ,４Ｂ間の物理網ＯＳＰＦネイバーを切断する（Ｓ１０２）。そして、境界ルータ４Ｃ,４Ｂそれぞれの物理網インスタンス部１０１において、境界ルータ４Ｃ,４Ｂ間の物理網ＯＳＰＦネイバーを確立する（Ｓ１０３）。

これに伴って、境界ルータ４Ｂ,４Ｃ,４Ａはそれぞれ、物理網インスタンス部１０１によりルーティングテーブル１０４を更新する（Ｓ１０４,Ｓ１０５,Ｓ１０６）。

例えば、境界ルータ４Ａの物理網インスタンス部１０１は、ルーティングテーブル１０４Ａを、図８（ａ）に示す状態から、図８（ｂ）に示す状態へ更新する。つまり、光パス６の再構成前において、境界ルータ４Ａと境界ルータ４Ｂとの間に直接光パス６が確立されていたため、パケットが境界ルータ４Ｂ（ＩＰアドレス「Ｂ」）へ到達するための次ホップは「Ｂ」であった。しかし、光パス６の再構成後には、境界ルータ４Ｂ（ＩＰアドレス「Ｂ」）へ到達するためには、いったん境界ルータ４Ｃ（ＩＰアドレス「Ｃ」）を経由しなければならないので、次ホップは「Ｃ」となる。但し、ＩＰ網インスタンス部１０２は、宛先ＩＰアドレス「１００.１.１．０／２４」に関する情報（図３（ａ）の１行目の情報）を変更しない。これは、宛先ＩＰアドレス「１００.１.１．０／２４」はＩＰトンネル７を通じて得られた経路情報であり、ＩＰトンネル７の接続形態自体は光パス６の再構成前後で変わらないからである。つまり、この宛先ＩＰアドレス「１００.１.１．０／２４」に関するＩＰ網ネイバーは変わらないからである。また、物理網インスタンス部１０１は、外部のＩＰ網２のＩＰルータ５との間でネイバーを確立しないため、外部のＩＰ網２に対して経路情報の更新は行わない。このようにすることで、光パス６の再構成前後で、外部のＩＰ網２から見たトポロジを維持することが可能となる。

この後、例えば、前記した図５と同様に、ＩＰルータ５Ａから境界ルータ４Ａへ宛先ＩＰアドレス「１００.１.１.１」のパケットが入力されると（Ｓ１１１）、境界ルータ４Ａは、更新後のルーティングテーブル１０４Ａ（図８（ｂ）参照）を参照して、このパケットのＩＰカプセル化を行い、境界ルータ４Ｂ宛にパケットを送信する（Ｓ１１２）。つまり、境界ルータ４Ａは、パケットに、「宛先ＩＰアドレス：Ｂ」のＩＰヘッダを新たに付与した上で、ＩＰパケットを送信する。但し、図８（ｂ）に示す更新後のルーティングテーブル１０４Ａの２行目の情報にもあるとおり、宛先ＩＰアドレス「Ｂ」のパケットの次ホップは「Ｃ」（境界ルータ４Ｃ）であり、この境界ルータ４Ｃへの出力インタフェースは「＃２」である。つまり、光パス６の再構成後には、境界ルータ４Ａから境界ルータ４Ｂへのパケットは、境界ルータ４Ｃを経由することになるので、境界ルータ４Ａは、この境界ルータ４Ｃへの出力インタフェース「＃２」に該当するネットワークインタフェース１０５からパケットを送信する。

境界ルータ４Ｃは、このようにして境界ルータ４Ａから送信されたパケットを受信し（Ｓ１１３）、この受信したパケットが自分宛ではないことを確認すると、ルーティングテーブル１０４を参照して、このパケットを境界ルータ４Ｂへ転送する（Ｓ１１４）。つまり、境界ルータ４Ｃは、ルーティングテーブル１０４の物理レイヤにおける経路情報を参照して、ＩＰカプセル化パケットのＩＰヘッダに示される境界ルータ４Ｂへ到達する経路において、物理網ネイバーとなる境界ルータ４Ｂへ転送する。なお、ここで境界ルータ４Ｃは、受信したパケットの外側のＩＰヘッダ、つまり宛先ＩＰアドレス「Ｂ」となっているＩＰヘッダは参照するが、内側のＩＰヘッダ（宛先ＩＰアドレス「１００.１.１.１」）は参照しない。

この後、境界ルータ４Ｂは、境界ルータ４Ｃからのパケットを受信すると（Ｓ１１５）、このパケットが自分宛（境界ルータ４Ｂ宛）であることが分かるので、ＩＰトンネル処理部１０３において、パケットの外側のＩＰヘッダを外してデカプセル化を行い、このデカプセル化したパケットを、宛先ＩＰアドレス「１００.１.１．１」の次ホップであるＩＰルータ５Ｂへ転送する（Ｓ１１６）。この後、このパケットは、ＩＰルータ５Ｂから宛先ネットワーク８へ到達する。

このように境界ルータ４間でＩＰトンネルを通じてパケットが転送されるので、外部のＩＰ網２から見ると光パス６のトポロジに依存せず、常に境界ルータ４間は１ホップで接続されているように見える。すなわち、光パス６の再構成があった場合でも、境界ルータ４においてＩＰ網ネイバー同じなのでＩＰ網２側のＩＰルータ５において光パス６の再構成を意識させないようにできる。

本実施の形態に係る境界ルータ４は、前記したような処理を実行させるプログラムによって実現することができ、そのプログラムをコンピュータによる読み取り可能な記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ等）として提供することが可能である。また、そのプログラムを、ネットワークを通して提供することも可能である。

本実施の形態のネットワークの構成例を示した図である。 図１の境界ルータ４の構成を示したブロック図である。 （ａ）は、図１の境界ルータ４Ａのルーティングテーブル１０４（１０４Ａ）を例示した図であり、（ｂ）は、図１の境界ルータ４Ｂのルーティングテーブル１０４（１０４Ｂ）を例示した図である。 （ａ）は、図１の境界ルータ４Ａのフォワーディングテーブル１０６（１０６Ａ）を例示した図であり、（ｂ）は、図１の境界ルータ４Ｂのフォワーディングテーブル１０６（１０６Ｂ）を例示した図である。 図１のＩＰルータ５Ｂが宛先ネットワーク８の経路情報を広告してから、このＩＰルータ５Ｂに宛先ネットワーク８宛のパケットが到達するまでの手順を示すシーケンス図である。 図１の光ネットワーク１における光パス６の再構成を例示した図である。 図１の光パス６の再構成後、この再構成された光パス６を経由して宛先ネットワーク８宛のパケットがＩＰルータ５Ｂに到達するまでの手順を示すシーケンス図である。 （ａ）は、図１の光パス６の再構成前における境界ルータ４Ａのルーティングテーブル１０４Ａを示した図であり、（ｂ）は、図１の光パス６の再構成後における境界ルータ４Ａのルーティングテーブル１０４Ａを示した図である。

符号の説明

１ 光ネットワーク
２（２Ａ,２Ｂ,２Ｃ） ＩＰ網
３ ＯＸＣ
４（４Ａ,４Ｂ,４Ｃ） 境界ルータ
５（５Ａ,５Ｂ） ＩＰルータ
６ 光パス
７ ＩＰトンネル
８ 宛先ネットワーク
１０１ 物理網インスタンス部
１０２ ＩＰ網インスタンス部
１０３ ＩＰトンネル処理部
１０４（１０４Ａ,１０４Ｂ） ルーティングテーブル
１０５ ネットワークインタフェース
１０６（１０６Ａ,１０６Ｂ） フォワーディングテーブル
１０７ 物理網ＯＳＰＦネイバー
１０８ ＩＰ網ネイバー

Claims (6)

1. ＩＰ（Internet Protocol）網間を光パスで接続する光ネットワークにおいて、前記光ネットワークに確立された光パスの変更時に、前記ＩＰ網間のＩＰルーティングを安定させるＩＰルーティング安定化方法であって、
   前記光ネットワークと前記ＩＰ網とを接続し、記憶部に記憶されたルーティングテーブルの経路情報を参照して、前記ＩＰ網から受信したパケットを、前記光ネットワークの他の境界ルータとの間に確立した光パスを用いて転送する境界ルータが、
   前記光パスにより接続される境界ルータとの間で物理網ネイバーを確立し、前記物理網ネイバーを確立した境界ルータとの接続関係を前記ルーティングテーブルの物理レイヤの経路情報として記録し、
   自身の境界ルータに接続される前記ＩＰ網のＩＰルータとの間でＩＰ網ネイバーを確立し、
   前記光パスを用いて前記光ネットワークの他の境界ルータそれぞれとの間にＩＰトンネルを確立し、
   前記確立したＩＰトンネルの終端となる他の境界ルータそれぞれとの間で、前記ＩＰトンネルを用いてＩＰ網ネイバーを確立し、
   前記ＩＰ網ネイバーを確立した前記境界ルータとの接続関係を、前記ルーティングテーブルのＩＰレイヤにおける経路情報として記録し、
   前記ＩＰレイヤにおける経路情報を、前記ＩＰ網ネイバーを確立した前記ＩＰ網のＩＰルータへ広告することを特徴とするＩＰルーティング安定化方法。
2. 前記境界ルータが、
   前記ＩＰ網から、他のＩＰ網宛のパケットを受信したとき、
   前記ルーティングテーブルのＩＰレイヤにおける経路情報を参照して、前記他のＩＰ網宛のＩＰトンネルを選択し、
   前記受信したパケットに、前記選択したＩＰトンネルの終端となる境界ルータのアドレスを宛先としたＩＰヘッダを付加したＩＰカプセル化パケットを生成し、
   前記生成したＩＰカプセル化パケットを、前記ルーティングテーブルの物理レイヤにおける経路情報を参照して、前記ＩＰトンネルの終端となる境界ルータへ到達する経路において、前記物理網ネイバーとなる境界ルータへ転送することを特徴とする請求項１に記載のＩＰルーティング安定化方法。
3. 前記境界ルータが、
   他の境界ルータから前記ＩＰカプセル化パケットを受信したとき、
   前記ルーティングテーブルの物理レイヤにおける経路情報を参照して、前記ＩＰカプセル化パケットのＩＰヘッダに示される境界ルータへ到達する経路において、前記物理網ネイバーとなる境界ルータへ転送することを特徴とする請求項２に記載のＩＰルーティング安定化方法。
4. 前記境界ルータが、前記物理網ネイバーを確立するときのルーティングプロトコルとして、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）を用いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＩＰルーティング安定化方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＩＰルーティング安定化方法を前記境界ルータに実行させることを特徴とするプログラム。
6. ＩＰ網同士を接続する光ネットワークにおいて、前記光ネットワークと前記ＩＰ網とを接続し、ルーティングテーブルの経路情報を参照して、前記ＩＰ網から受信したパケットを、前記光ネットワーク内の他の境界ルータとの間に確立した光パスを用いて転送する境界ルータであって、
   前記ルーティングテーブルを記憶する記憶部と、
   前記確立した光パスにより接続される境界ルータとの間で物理網ネイバーを確立し、前記物理網ネイバーを確立した境界ルータとの接続関係を前記ルーティングテーブルの物理レイヤの経路情報として記録する物理網インスタンス部と、
   自身の境界ルータに接続されるＩＰ網のＩＰルータとの間でＩＰ網ネイバーを確立し、前記確立した光パスを用いて当該光ネットワークの他の境界ルータとの間にＩＰトンネルを確立し、前記確立したＩＰトンネルの終端となる他の境界ルータとの間で、前記ＩＰトンネルを用いてＩＰ網ネイバーを確立し、前記ＩＰ網ネイバーを確立した前記ＩＰルータおよび前記境界ルータとの接続関係を、前記ルーティングテーブルのＩＰレイヤにおける経路情報として記録し、前記ルーティングテーブルの経路情報のうち、前記ＩＰレイヤにおける経路情報を、前記ＩＰ網ネイバーを確立した前記ＩＰルータへ広告するＩＰ網インスタンス部と、
   前記ＩＰ網から、他のＩＰ網宛のパケットを受信したとき、前記ルーティングテーブルのＩＰレイヤにおける経路情報を参照して、前記他のＩＰ網宛のＩＰトンネルを選択し、前記受信したパケットに、前記選択したＩＰトンネルの終端となる境界ルータのアドレスを宛先としたＩＰヘッダを付加したＩＰカプセル化パケットを生成し、前記生成したＩＰカプセル化パケットを、前記ルーティングテーブルの物理レイヤにおける経路情報を参照して、前記ＩＰトンネルの終端となる境界ルータへの経路において、前記物理網ネイバーとなる境界ルータへ転送するＩＰトンネル処理部とを備えることを特徴とする境界ルータ。

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