JP2009303036A

JP2009303036A - パケット送受信装置

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Publication number: JP2009303036A
Application number: JP2008156849A
Authority: JP
Inventors: Naoki Anraku; 直樹安樂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】パケット伝送におけるスループットの低下を抑えたパケット送受信装置を得る。
【解決手段】ネットワーク端末側からネットワーク側に向けてのデータを符号化する際に、新たに生成される付帯情報等により符号化後のデータ長がＬ３ペイロード長を超える場合には、Ｌ３ペイロード長に収まるデータ長を対象に符号化を行なった上で、Ｌ３パケット及びＬ２フレームを再構成し送出するとともに、Ｌ３ペイロード長を超える分については、これを分割して一時保存しておき、後続のＬ３パケットのデータに順次連結して符号化を行なう。また、ネットワーク側からネットワーク端末側に向けてのデータを復号化するに際しては、符号化時にこのＬ３ペイロードのデータが後続のＬ３パケットに分割されている場合には、この後続パケット内のデータの該当部分を連結して復元した上で、Ｌ３パケット及びＬ２フレームを再構成し送出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パケット送受信装置に係り、特に、ネットワークに接続される端末機器等とネットワークとの間に位置し、例えばＩＥＥＥ８０２．３規格等に準拠したデータリンク層フレームにペイロードとして含まれるＩＰパケット等のデータ部を符号化・復号化して送受信するパケット送受信装置に関する。

ネットワークを介して端末間で情報の伝送を行なう際に、ネットワーク中における情報のセキュリティを高めることができるように、送信側においては送信パケットに対して所定の符号化を行なった上でネットワークに送出するとともに、受信側においてはネットワークからこの符号化されたパケットを受けとって復号化した上で本来の情報処理に供する手法がある（例えば、特許文献１参照。）。このような、符号化及び復号化のためのパケット送受信装置を含み、ネットワーク端末同士が通信を行なうネットワークシステムの構成の一例を図８に示す。

この図８に示した事例では、ネットワーク８３を介して相互に通信を行なう２つのネットワーク端末Ａ８１、及びネットワーク端末Ｂ８５は、それぞれに、同一に構成されたパケット送受信装置８２、及び８４を経由してネットワーク８３に接続されている。パケット送受信装置８２は、ネットワーク端末Ａ８１から通信相手方（例えば、ネットワーク端末Ｂ８５）に送信されるパケットに対して所定の符号化を行なった上で、ネットワーク８３に送出するとともに、通信相手方（例えば、ネットワーク端末Ｂ８５）から送られてくる符号化されたパケットをネットワーク８３を介して受けとり、これを復号化した上でネットワーク端末Ａ８１に送出する。一方、パケット送受信装置８４も同様に、ネットワーク端末Ｂ８５から送信されるパケットを符号化してネットワーク８３に送出するとともに、ネットワーク８３から受けとった符号化されたパケットを復号化してネットワーク端末Ｂ８５に送出する。

次に、上記した従来のパケット送受信装置８２の符号化時の動作について説明する。なお、復号化時については、可逆的に捕らえることができるので、説明を省略する。ここでは一例として、データリンク層のプロトコルに対応するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）上でネットワーク層のプロトコルに対応するＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）パケットの伝送を行なう場合をとりあげる。

ネットワーク端末Ａ８１から送出されるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のフレーム（以下、Ｌ２フレームと表す）の構造の一例を図９に示す。この事例では、Ｌ２フレームは、１４バイトのＬ２ヘッダ、１５００バイトのＬ２ペイロード、及び４バイトのＬ２ＦＣＳから構成され、１５１８バイトのフレームサイズを有している。そして、そのペイロードに、ＩＰパケット（以下、Ｌ３パケットと表す）を含んでいる。Ｌ３パケットの構造の一例を、図１０に示す。この事例では、Ｌ３パケットは、２０バイトのＬ３ヘッダ、及び１４８０バイトのＬ３ペイロードから構成され、Ｌ２ペイロード長と同じ１５００バイトのパケットサイズを有している。

パケット送受信装置８２では、このＬ３パケットのＬ３ペイロード中のデータを対象に、所定の符号化を行なう。従って、ネットワーク端末Ａ８１からＬ２フレームが送られてくると、まずそのヘッダを吟味しながらＬ２ペイロード中のＬ３パケットを抽出する。次に、抽出したＬ３パケットからＬ３ヘッダを吟味しながら、Ｌ３ペイロードを抽出する。そして、抽出したＬ３ペイロードのデータに対して所定の符号化を行なう。符号化にあたっては、例えば固定長のデータを単位として符号化するブロック方式等が用いられる。

符号化されたデータの構造の一例を図１１に示す。この図１１に示した事例では、符号化後のデータ長がＬ３ペイロード長の１４８０バイトを超えないように構成されており、符号化による付帯情報として、４バイトの同期情報、８バイトのデータ長情報、及び４バイトのチェックサムの合計１６バイトが生成され、符号化データの領域としては、符号化の単位とするブロックのデータ長（例えば６４ビットなど）との兼ね合いで発生するバウンダリデータを含み最長１４６４バイトとしている。符号化後は、この符号化されたデータをＬ３ペイロードとし、Ｌ３ヘッダに必要な修正を加えることによりＬ３パケットを再構成する。さらに、この再構成後のＬ３パケットをＬ２ペイロードとするＬ２フレームを再構成し、ネットワーク８３に送出する。
特開平１１−４１２４５号公報（第１５ページ、図６）

上述のように、ブロック方式の符号化を行なうと、バウンダリデータや符号化に伴う付帯情報等が生成され、符号化後のデータ長が符号化前より長くなり、Ｌ３パケットの１パケット分のペイロード長を超えてしまうことがある。このため、符号化後のデータ長がＬ３ペイロード長を超えないようにするには、例えば、Ｌ３ペイロード長に相当する１４８０バイトのデータを図１１に例示したデータ構造に符号化する場合、これを２つに分割し、例えば１４６４バイトと１６バイトとに分けて符号化することになり、符号化後は、２つのＬ３パケットとなって伝送されることになる。しかも、増加した２番目のＬ３パケット中の有効なデータ量は、この例では１６バイトのデータを符号化しているだけであり、そのペイロードサイズに比べてわずかであることが多い。その結果、送受信するＬ２フレーム数も増加する一方で、その中の有効なデータ量は必ずしも多くはなく、伝送スループットの低下を招いていた。特に大容量のデータを連続して伝送する場合などは、その影響が顕著のものとなっていた。

本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、パケット伝送におけるスループットの低下を抑えたパケット送受信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のパケット送受信装置は、ネットワーク端末とネットワークとの間に設けられ、データリンク層のプロトコルに従って前記ネットワーク端末から送信されたフレームにペイロードとして含まれるネットワーク層のパケットのデータ部を、あらかじめ設定されたこのペイロードの最大長を超えないように分割して符号化し、前記データリンク層のプロトコルに従って前記ネットワークに送出する第１のパケット送受信手段と、データリンク層のプロトコルに従って前記ネットワークから送られてくるフレームにペイロードとして含まれる前記分割して符号化されたネットワーク層のパケットのデータ部を復元し、前記データリンク層のプロトコルに従って前記ネットワーク端末に送出する第２のパケット送受信手段とを備え、前記第１のパケット送受信手段は、前記ネットワーク端末からのデータリンク層のフレームからネットワーク層のパケットを抽出する第１のパケット抽出手段と、この抽出したネットワーク層のパケットのデータ部を符号化するとともに、符号化後のパケット長が、あらかじめ設定された前記データリンク層のフレームのペイロードの最大長を超える場合には、この最大長を超えない範囲までを符号化し、超えた範囲を後続する前記ネットワーク層のパケットのデータ部に連結して符号化する符号化手段と、前記符号化されたデータ部を含むネットワーク層のパケットを再構成し、さらにこのパケットをペイロードとするデータリンク層のフレームを再構成して前記ネットワークに送出する第１のパケット再構成手段とを有し、前記第２のパケット送受信手段は、前記ネットワークからのデータリンク層のフレームからネットワーク層のパケットを抽出する第２のパケット抽出手段と、この抽出したネットワーク層のパケットのデータ部を復号化するとともに、この復号化されたデータ部が前記符号化手段により分割されて後続の前記ネットワーク層のパケットのデータ部にも含まれている場合には、この後続のパケットのデータ部の該当部分を連結し、前記符号化手段前のデータ部に復元する復号化手段と、この復元されたデータ部を含むネットワーク層のパケットを再構成し、さらにこのパケットをペイロードとするデータリンク層のフレームを再構成して前記ネットワーク端末に送出する第２のパケット再構成手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、パケット伝送におけるスループットの低下を抑えたパケット送受信装置を得ることができる。

以下に、本発明に係るパケット送受信装置を実施するための最良の形態について、図１乃至図１１を参照して説明する。なお、以下の説明において、このパケット送受信装置は、図８に例示したように、ネットワーク端末とネットワークとの間に設けられているものとし、これらネットワーク端末、及びネットワークとの間で授受されるデータリンク層のフレームは、図１０に例示したＬ３パケットをペイロードとする、図９に例示したＬ２フレームとしている。また、符号化後のデータ構造は図１１に例示したものとしている。

図１は、本発明に係るパケット送受信装置の一実施例の構成を示すブロック図である。この図１に例示したパケット送受信装置１は、第１の送受信手段としての符号化部２、及び第２の送受信手段としての復号化部３とを備えている。

第１の送受信手段としての符号化部２は、Ｌ２フレーム受信部（１）２１、Ｌ３ペイロード抽出部（１）２２、Ｌ３データ編集部（１）２３、符号化処理部２４、Ｌ３パケット再構成部（１）２５、Ｌ２フレーム再構成部（１）２６、及びＬ２フレーム送信部（１）２７から構成されている。また、データバッファとして、超過データバッファ２８、及び符号化データバッファ２９を備えている。Ｌ２フレーム受信部（１）２１は、ネットワーク端末から送られてくるＬ２フレームを、Ｌ２ヘッダ及びＬ２ＦＣＳを吟味しながら、データリンク層のプロトコルに従って受信処理し、Ｌ２ペイロード内のＬ３パケットを取り出す。Ｌ３ペイロード抽出部（１）２２は、取り出されたＬ３パケットを、ネットワーク層のプロトコルに従ってＬ３ヘッダを吟味しながら受信処理し、Ｌ３ペイロードを抽出するとともに、Ｌ３ヘッダを一時保存する。ここで抽出したＬ３ペイロードが、符号化対象のデータとなる。

Ｌ３データ編集部（１）２３は、符号化後に再構成したＬ３パケット長が、Ｌ２フレームのＭＴＵ（ＭａｘｉｍｕｍＴｒａｎｓｆｅｒＵｎｉｔ）サイズを超えないように、符号化対象のデータに対して分割や連結等の編集を行なってデータ長を調整し、符号化データバッファ２９に格納する。超過データバッファ２８には、編集時に、サイズ超過のために分割された符号化対象のデータを後続のデータに連結できるよう、分割部分を一時的に保存する。本実施例においては、Ｌ２フレームのＭＴＵサイズが１５００バイトであることから、符号化対象のデータ長は、超過データバッファ２８の内容を連結しながら、図１１に例示したように、最長１４６４バイトとなるように編集される。符号化処理部２４は、符号化データバッファ２９の内容を符号化する。本実施例では、６４ビット（８バイト）を単位としたブロックで符号化を行なうものとし、符号化後は、付帯情報等を伴って図１１に例示したデータ構造に符号化される。

Ｌ３パケット再構成部（１）２５は、符号化処理部２４により符号化されたデータをＬ３ペイロードとして、Ｌ３ペイロード抽出部（１）２２で一時保存したＬ３ヘッダの内容をこの新たなＬ３ペイロードに整合するように修正し、Ｌ３パケットを再構成する。Ｌ２フレーム再構成部（１）２６は、この再構成されたＬ３パケットをペイロードとして、Ｌ２ヘッダ、及びＬ２ＦＣＳを整合するように修正し、Ｌ２フレームを再構成する。Ｌ２フレーム送信部（１）２７は、この再構成されたＬ２フレームを、データリンク層のプロトコルに従ってネットワーク側に送信する。超過データバッファ２８は、Ｌ３データ編集部（１）２３でのデータ編集時に、最大長を超えたために分割されたデータを一時的に保存するバッファである。また、符号化データバッファ２９は、Ｌ３データ編集部（１）２３で編集した符号化対象のデータを格納するバッファである。

一方、第２の送受信手段としての復号化部３は、Ｌ２フレーム受信部（２）３１、Ｌ３ペイロード抽出部（２）３２、復号化処理部３３、Ｌ３データ編集部（２）３４、Ｌ３パケット再構成部（２）３５、Ｌ２フレーム再構成部（２）３６、及びＬ２フレーム送信部（２）３７から構成されている。また、データバッファとして、連結データバッファ３８、及び復元データバッファ３９を備えている。Ｌ２フレーム受信部（２）３１は、ネットワーク側から送られてくる再構成されたＬ２フレームを、そのＬ２ヘッダ及びＬ２ＦＣＳを吟味しながら、データリンク層のプロトコルに従って受信処理し、Ｌ２ペイロード内の再構成されたＬ３パケットを取り出す。Ｌ３ペイロード抽出部（２）３２は、取り出されたＬ３パケットを、ネットワーク層のプロトコルに従ってＬ３ヘッダを吟味しながら受信処理し、Ｌ３ペイロードを抽出するとともに、Ｌ３ヘッダを一時保存する。ここで抽出したＬ３ペイロードが、復号化対象のデータとなる。

復号化処理部３３は、このＬ３ペイロードのデータを、このデータ内の付帯情報等に基づき所定の手順で復号化する。Ｌ３データ編集部（２）３４は、この復号化されたデータが、上述の符号化部２での符号化時に、データ長に起因する分割・連結等の編集がなされたものであるかをチェックするとともに、編集がなされたものである場合には、前後のＬ３パケットから復号化されたデータを連結するように編集し、符号化前のデータを復元したうえで復元データバッファ３９に格納する。連結データバッファ３８には、この編集時に、後続のＬ３パケットから復号化されたデータに連結すべきデータを一時保存する。

Ｌ３パケット再構成部（２）３５は、Ｌ３データ編集部３４で復元された符号化前のデータをＬ３ペイロードとして、Ｌ３ペイロード抽出部（２）３２で一時保存したＬ３ヘッダの内容をこの新たなＬ３ペイロードに整合するように修正し、Ｌ３パケットを再構成する。Ｌ２フレーム再構成部（２）３６は、この再構成されたＬ３パケットをペイロードとしてＬ２ヘッダ、及びＬ２ＦＣＳを整合するように修正し、Ｌ２フレームを再構成する。Ｌ２フレーム送信部（２）３７は、この再構成されたＬ２フレームをデータリンク層のプロトコルに従ってネットワーク端末側に送信する。

次に、前出の図１、図２〜図３及び図５〜図６のフローチャート、ならびに図４及び図７の説明図を参照して、上述のように構成された本発明に係るパケット送受信装置の動作について説明する。なお、以下の説明においては、はじめに、符号化部２の動作として、ネットワーク端末側から、データが３つのパケットにフラグメントされたＬ３パケットをそれぞれにペイロードとする、３つの連続するＬ２フレームを受けとって、これを符号化し再構成してネットワーク側に送出する場合、次に、復号化部３の動作として、これら再構成されたＬ２フレームをネットワーク側から受けとって復元し、ネットワーク端末側に送出する場合をとりあげている。また、そのＬ３ペイロードのデータサイズは、第１番目、及び第２番目のＬ２フレーム中では共に１４８０バイト、第３番目が４５０バイトとしている。

はじめに、図２〜図４を参照して、符号化部２の動作について説明する。図２〜図３は、この動作を説明するためのフローチャートである。まず、動作開始とともに、一連の初期化処理の中で、超過データバッファ２８、及び符号化データバッファ２９が初期化される（ＳＴ２０１）。次いで、ネットワーク端末から連続する３つのＬ２フレームのうち第１番目のフレームが送られてくると、Ｌ２フレーム受信部（１）２１において、データリンク層のプロトコルに従ってＬ２ＦＣＳによる誤り検出も含め受信処理された後、Ｌ２ペイロードのデータ、すなわち第１番目のＬ３パケットが取り出される。あわせて、後段でのＬ２フレームの再構成に備え、この時のＬ２ヘッダが一時保存される（ＳＴ２０２）。取り出されたＬ３パケットはＬ３ペイロード抽出部（１）２２に送られ、ネットワーク層のプロトコルに従って受信処理され、Ｌ３ペイロードから第１番目のデータ１４８０バイトが抽出されるとともに、後段でのＬ３パケット再構成に備え、この時のＬ３ヘッダが一時保存される。なお、Ｌ３ヘッダの構造の一例を図１０（ｂ）に例示する。抽出されたデータはＬ３データ編集部（１）２３に送出される（ＳＴ２０３）。

Ｌ３データ編集部（１）２３では、抽出されたデータは、超過データバッファ２８の内容と連結される。超過データバッファ２８には、前回のデータ編集時に最大長を超えて分割されたデータが格納されており、抽出されたデータは、この超過データバッファ２８内のデータのうしろに連結される。なお、今回は第１番目のデータであり、超過データバッファ２８内は空であるため連結するデータはなく、連結後のデータサイズも１４８０バイトのままである（ＳＴ２０４）。次いで、この連結後のデータサイズが、最大長である１４６４バイトを超えていないかが判定される（ＳＴ２０５）。そして、超えていない場合には（ＳＴ２０５のＮ）、この連結結果を符号化データバッファ２９に格納し、符号化に備える（ＳＴ２０６）。一方、最大長を超えている場合には（ＳＴ２０５のＹ）、最大長に相当する１４６４バイト分が、符号化データバッファ２９に格納され、残りは、超過データバッファ２８に一時保存される。今回の第１番目のデータ編集では、連結後のデータ長は１４８０バイトであり、１４６４バイトを超えているので、図４（ａ）に示したように、その中の１４６４バイトが符号化データバッファ２９に格納され、超過分は超過データバッファ２８に一時保存される（ＳＴ２０７）。

次いで、符号化処理部２７において、符号化データバッファ２９の内容が８バイト（６４ビット）のブロック単位で符号化される。この時に、付帯情報として、データの順序を表す情報としての４バイトの同期情報、データ長を表す情報としての８バイトのデータ長情報、及び誤り検出用の４バイトのチェックサムも生成され、図１１に例示したデータ構造となってＬ３パケット再構成部（１）２５に送出される（ＳＴ２０８）。Ｌ３パケット再構成部（１）２５では、この符号化後のデータをＬ３ペイロードとしてＬ３パケットが再構成される。再構成にあたっては、ＳＴ２０３のステップで一次保存したＬ３ヘッダの内容に対して、この新たなＬ３ペイロードに整合させるように、例えば、図１０（ｂ）に例示したＬ３ヘッダ中のデータグラム長、ＩＤ、フラグ、ヘッダチェックサム等に必要な修正が加えられた上で、図１０（ａ）に例示した構造に再構成される（ＳＴ２０９）。

次いで、Ｌ２フレーム再構成部（１）２６において、このＬ３パケットをＬ２ペイロードとして、Ｌ２フレームが再構成される。この時にも、ＳＴ２０２のステップで一時保存したＬ２ヘッダの内容に対して、この新たなＬ２ペイロードに整合させるための見直しが行なわれるとともに、Ｌ２ＦＣＳが生成される。そして、図９に例示された構造のＬ２フレームとなって、Ｌ２フレーム送信部（１）２７に送出される（ＳＴ２１０）。次いで、Ｌ２フレーム送信部（１）２７において、この再構成されたＬ２フレームがデータリンク層のプロトコルに従ってネットワーク側に送出される（ＳＴ２１１）。

この後、例えば、今回のＬ３パケットが、フラグメントされた最後のパケットの場合など、超過データバッファ２８内に一次保存されたデータを送出すべきかの判定がなされる。判定にあたっては、例えば、図１１（ｂ）に例示したＬ３ヘッダ内のＩＤ、フラグ、フラグメントオフセット等が参照される（ＳＴ２１２）。判定の結果、送出する場合には（ＳＴ２１２のＹ）、超過データバッファ２８の内容が符号化データバッファ２９に移動される（ＳＴ２１３）。そして、上述したＳＴ２０８〜ＳＴ２１１のステップと同様の動作により、符号化処理部２４において符号化データバッファ２９の内容が符号化され（ＳＴ２１４）、Ｌ３パケット再構成部（１）２５においてこれをＬ３ペイロードとするＬ３パケットが再構成され（ＳＴ２１５）、さらに、Ｌ２フレーム再構成部（１）２６においてこのＬ３パケットをＬ２ペイロードとするＬ２フレームが再構成されて（ＳＴ２１６）、Ｌ２フレーム送信部（１）２７からネットワーク側に送出される（ＳＴ２１７）。次いで、超過データバッファ２８の内容が初期化される（ＳＴ２１８）。

一方、ＳＴ２１２のステップでの判定の結果、送出しない場合には（ＳＴ２１２のＮ）、これらＳＴ２１３〜ＳＴ２１８のステップの動作は実行されない。なお、今回の第１番目のデータ編集では、後続のパケットがあるので、ＳＴ２１２のステップでは、「送出しない」との判定がなされた上で、動作が継続される（ＳＴ２１９のＮ）。

次に、ネットワーク端末から連続する３つのＬ２フレームのうち第２番目のフレームが送られてくると、前回と同様にＬ３ペイロードが抽出され、超過データバッファ２８に一時保存されている第１番目のデータの超過分の１６バイトのデータがその先頭に連結される（ＳＴ２０２〜ＳＴ２０４）。第２番目のデータサイズも、第１番目と同様に１４８０バイトなので、連結後のデータサイズは、１４９６バイトとなって１４６４バイトを超えるため（ＳＴ２０５のＹ）、この回のデータ編集では図４（ｂ）に示したように、結合後のデータの先頭から１４６４バイトが符号化データバッファ２９に格納され、超過分の３２バイトは、超過データバッファ２８に一時保存される（ＳＴ２０７）。次いで、前回と同様に、この符号化データバッファ２９の内容が符号化され、その結果をＬ３ペイロードとするＬ３パケット、さらにはＬ２フレームが再構成され、ネットワーク側に送出される（ＳＴ２０８〜ＳＴ２１１）。次いで、Ｌ３データ編集部（１）２３では、前回と同様に超過データバッファ２８の内容を送出しない旨の判定がなされ（ＳＴ２１２のＮ）、動作が継続される（ＳＴ２１９のＮ）。

次に、ネットワーク端末から第３番目のＬ２フレームが送られてくると、上述したＳＴ２０２〜ＳＴ２０４のステップと同様の動作が繰り返される。この第３番目のデータ編集では図４（ｃ）に示したように、第２番目までのデータの超過分３２バイトが、第３番目の４５０バイトのデータの先頭に連結される。連結後は４８２バイトであり、データの最大長を超えていないので（ＳＴ２０５のＮ）、この連結結果はすべて符号化データバッファ２９に格納される（ＳＴ２０６）。格納後は、上述のＳＴ２０８〜ＳＴ２１１のステップと同様の動作により符号化後、Ｌ２フレームとしてネットワーク側に送出される。そして、ＳＴ２１２の判定においては、この第３番目のフレームがフラグメントされた最後のフレームであるが、超過データバッファ２８に超過分が残されていないため、前回までと同様に、超過データバッファ２８の内容を送出しない旨の判定がなされる（ＳＴ２１２のＮ）。そして、この後は、動作終了の指示がなされるまで、再びＳＴ２０２のステップからの動作が繰り返される（ＳＴ２１９）。

次に、図５〜図７を参照して、上記のように再構成されたＬ２フレームをネットワーク側から受けとって復元し、ネットワーク端末側に送出する復号化部３の動作について説明する。図５〜図６は、この動作を説明するためのフローチャートである。まず、動作開始とともに、一連の初期化処理の中で、連結データバッファ３８、及び復元データバッファ３９が初期化される（ＳＴ５０１）。次いで、ネットワーク側から、再構成された第１番目のＬ２フレームが送られてくると、Ｌ２フレーム受信部（２）３１において、データリンク層のプロトコルに従ってＬ２ＦＣＳによる誤り検出も含め受信処理された後、Ｌ２ペイロード中の第１番目のＬ３パケットが取り出される。あわせて、後段でのＬ２フレームの再構成に備え、この時のＬ２ヘッダが一時保存される（ＳＴ５０２）。取り出されたＬ３パケットはＬ３ペイロード抽出部（２）３２に送られ、ネットワーク層のプロトコルに従って受信処理され、Ｌ３ペイロードから図１１の構造に符号化された第１番目のデータ１４８０バイトが抽出される。あわせて、後段でのＬ３パケットの再構成に備え、この時のＬ３ヘッダが一次保存される。抽出されたデータは、復号化処理部３３に送出される（ＳＴ５０３）。復号化処理部３３では、抽出されたデータ中の付帯情報に基づき、誤り検出等を行ないながら所定の手順で復号化され、符号化前の１４６４バイトのデータが再生される。この復号結果はＬ３データ編集部（２）３４に送出される。

次いで、Ｌ３データ編集部（２）３４において、この復号結果のデータが、付帯情報内の同期情報等に基づき、符号化時に最大長を超えるために分割されたものであるか否かが判定される（ＳＴ５０５）。そして、分割されたものではない場合（ＳＴ５０５のＮ）、この復号結果を復元データバッファ３９に格納し、後段でのＬ３パケットの再構成に備える（ＳＴ５０６）。一方、分割されたものである場合には（ＳＴ５０５のＹ）、連結データバッファ３８に送られ、直前までに連結データバッファ３８に一時保存されたデータに連結される。今回の第１番目のデータ編集では、連結データバッファ３８に一時保存されているデータはないので、図７（ａ）に示したように、連結後のデータ長も１４６４バイトとなって連結データバッファ３８に一時保存される（ＳＴ５０７）。

次いで、この連結データバッファ３８上で、符号化前のＬ３ペイロードのデータが復元されたか否かが判定される（ＳＴ５０８）。そして、もとのデータが復元されていない場合は、Ｌ３パケット及びこれに続くＬ２フレームを復元・送出することはできないので、これら処理動作を行なうことなく次の動作ステップに進む（ＳＴ５０８のＮ）。今回の第１番目のデータ編集では、ＳＴ５０８のステップではもとのＬ３ペイロードが復元されていないので、この動作に該当する。一方、もとのデータが復元された場合には（ＳＴ５０８のＹ）、連結データバッファ３８で復元された対象データ部分が復元データバッファ３９に格納される（ＳＴ５０９）。次いで、Ｌ３パケット再構成部（２）３５では、この復元データバッファ３９内のデータをＬ３ペイロードとして、Ｌ３パケットが再構成される。再構成にあたっては、ＳＴ５０３のステップで一時保存されたＬ３ヘッダの内容を、この新たなＬ３ペイロードに整合させるように修正が加えられる（ＳＴ５１０）。次いで、Ｌ２フレーム再構成部（２）３６において、このＬ３パケットをＬ２ペイロードとしてＬ２フレームが再構成される。この時にも、ＳＴ５０２のステップで一次保存されたＬ２ヘッダの内容に対して、この新たなＬ２ペイロードに整合させるための見直しが行なわれるとともに、Ｌ２ＦＣＳが生成される（ＳＴ５１１）。そして、再構成・復元されたＬ２フレームが、Ｌ２フレーム送信部（２）３７からデータリンク層のプロトコルに従ってネットワーク機器側に送出され（ＳＴ５１２）、連結データバッファ３８の内容も、復元データ分を削除するように更新される（ＳＴ５１３）。

この後、例えば、今回のＬ３パケットが、フラグメントされた最後のパケットの場合など、連結データバッファ３８内に残されたデータを送出すべきか否かの判定がなされる（ＳＴ５１４）。判定の結果、送出する場合には（ＳＴ５１４のＹ）、連結データバッファ３８の内容が復元データバッファ３９に移動・格納される（ＳＴ５１５）。そして、上述のＳＴ５１０〜ＳＴ５１３のステップと同様の動作により、Ｌ３パケット再構成部（２）３５において復元データバッファの内容をＬ３ペイロードとするＬ３パケットが再構成され（ＳＴ５１６）、さらに、Ｌ２フレーム再構成部（２）３６においてこのＬ３パケットをＬ２ペイロードとするＬ２フレームが再構成されてＬ２フレーム送信部（２）３７からネットワーク端末側に送出されるとともに（ＳＴ５１７〜ＳＴ５１８）、連結データバッファ３８が初期化される（ＳＴ５１９）。

一方、ＳＴ５１４のステップでの判定の結果、送出しない場合には（ＳＴ５１４のＮ）、これらＳＴ５１５〜ＳＴ５１９のステップの動作は実行されない。なお、今回の第１番目のデータ編集では後続のデータがあるので、ＳＴ５１４のステップでは「送出しない」との判定がなされ、動作が継続される（ＳＴ５２０のＮ）。

次に、ネットワーク側からの第２番目のＬ２フレームが送られてくると、前回同様、Ｌ３ペイロードが抽出され、復号化された後に、分割されたデータである旨の判定がなされ、連結データバッファ３８上で、前回保存された第１番目のデータの後ろに連結される（ＳＴ５０２〜ＳＴ５０７）。第２番目の復号後のデータサイズも、第１番目と同様に１４６４バイトなので、連結データバッファ３８上に連結された２９２８バイトのデータには、符号化前の第１番目のＬ３ペイロードに相当する１４８０バイトが復元されている（ＳＴ５０８のＹ）。従って、この回のデータ編集においては、図７（ｂ）に示したように、連結データバッファ３８上に復元された第１番目のＬ３ペイロードに相当する１４８０バイトが復元データバッファ３９に移動・格納され、残りの部分は次回連結分として、引続き連結データバッファ３８に保存される（ＳＴ５０９）。次いで、この復元データバッファ３９の内容をＬ３ペイロードとして、符号化前の第１番目のＬ３パケット、及びＬ２フレームが順次復元されてネットワーク端末側に送出され、連結データバッファ３８の内容も、図７（ｂ）のように更新される（ＳＴ５１０〜ＳＴ５１３）。次いで、Ｌ３データ編集部（２）３４では、第１番目の編集の場合と同様に、連結データバッファ３８の内容を送出しない旨の判定がなされ（ＳＴ５１４のＮ）、動作が継続される（ＳＴ５２０のＮ）。

次に、ネットワーク側から第３番目のＬ２フレームが送られてくると、上述したＳＴ５０２〜ＳＴ５０４のステップと同様の動作が繰り返され、復号化された４８２バイトのデータが連結データバッファ３８上で結合され、１９３０バイトのデータが復号化される（ＳＴ５０５のＹ〜ＳＴ５０７）。従って、この第３番目のデータ編集においては、図７（ｃ）に示したように、連結データバッファ３８上に復元された第２番目のＬ３ペイロードに相当する１４８０バイトが復元データバッファ３９に移動・格納され、残りの４５０バイトが引続き連結データバッファ３８に残される（ＳＴ５０９）。次いで、この復元データバッファ３９の内容をＬ３ペイロードとして、符号化前の第２番目のＬ３パケット、及びＬ２フレームが順次復元されてネットワーク端末側に送出され、連結データバッファ３８の内容も更新される（ＳＴ５１０〜ＳＴ５１３）。次いで、Ｌ３データ編集部（２）３４では、復号化時に参照した付帯情報や一時保存されたＬ３ヘッダ情報等に基づき、連結データバッファ３８内のデータは、フラグメントされた最終部分であり、後続のデータに連結するものではなく今回送出すべきとの判定がなされ（ＳＴ５１４のＹ）、復元データバッファ３９に移動・格納される（ＳＴ５１５）。そして、この復元データバッファ３９の内容をＬ３ペイロードとして符号化前のＬ３パケット、及びＬ２フレームが順次復元されてネットワーク端末側に送出され、連結データバッファ３８も初期化される（ＳＴ５１６〜ＳＴ５１９）。この後は、動作終了の指示がなされるまで、再びＳＴ５０２のステップからの動作が繰り返される（ＳＴ５２０）。

以上説明したように、本実施例のパケット送受信装置は、ネットワーク端末とネットワークとの間で授受されるＬ２フレームにペイロードとして含まれるＬ３パケットのデータを対象に符号化及び復号化を行なっているが、ネットワーク端末側からネットワーク側に向けてのデータを符号化する際に、新たに生成される付帯情報等により符号化後のデータ長がＬ３ペイロード長を超える場合には、Ｌ３ペイロード長に収まるデータ長を対象に符号化を行なった上で、Ｌ３パケット及びＬ２フレームを再構成し送出するとともに、Ｌ３ペイロード長を超える分については、これを分割して一時保存しておき、後続のＬ３パケットのデータに順次連結して符号化を行なっている。

また、ネットワーク側からネットワーク端末に向けてのデータを復号化するに際しては、符号化時にこのＬ３ペイロードのデータが後続のＬ３パケットに分割されている場合には、この後続パケット内のデータの該当部分を連結した上で、Ｌ３パケット及びＬ２フレームを復元し送出している。

これにより、Ｌ３ペイロード内の有効なデータ量を増加させるとともに、Ｌ２フレーム数の増加を極力抑えることができ、データ長がＬ３ペイロードを超えたことによるパケット伝送におけるスループットの低下を抑えることができる。特に連続するフレームを取扱う場合には、上述した実施例で取りあげた連続する３つのＬ２フレームの場合のように、符号化後も３つのＬ２フレームで対応できており、その効果は顕著である。また、ネットワーク端末とネットワークとの間にあってＬ２フレーム及びＬ３パケットを再構成・復元する際には、それ以前のヘッダ情報が維持されているので、本装置を付加あるいは撤去しても通信上の影響はなく、ネットワーク中で透過的に取扱うことができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明に係るパケット送受信装置の一実施例の構成を示すブロック図。図１に例示したパケット送受信装置の符号化部の動作を説明するための第１のフローチャート。図１に例示したパケット送受信装置の符号化部の動作を説明するための第２のフローチャート。符号化部におけるデータ編集の流れを説明するための図。図１に例示したパケット送受信装置の復号化部の動作を説明するための第１のフローチャート。図１に例示したパケット送受信装置の復号化部の動作を説明するための第２のフローチャート。復号化部におけるデータ編集の流れを説明するための図。ネットワークシステムの構成の一例を示すブロック図。Ｌ２フレームのデータ構造の一例を示す図。Ｌ３パケットのデータ構造の一例を示す図。符号化後のデータ構造の一例を示す図。

符号の説明

１パケット送受信装置
２符号化部
３復号化部
２１Ｌ２フレーム受信部（１）
２２Ｌ３ペイロード抽出部（１）
２３Ｌ３データ編集部（１）
２４符号化処理部
２５Ｌ３パケット再構成部（１）
２６Ｌ２フレーム再構成部（１）
２７Ｌ２フレーム送信部（１）
２８超過データバッファ
２９符号化データバッファ
３１Ｌ２フレーム受信部（２）
３２Ｌ３ペイロード抽出部（２）
３３復号化処理部
３４Ｌ３データ編集部（２）
３５Ｌ３パケット再構成部（２）
３６Ｌ２フレーム再構成部（２）
３７Ｌ２フレーム送信部（２）
３８連結データバッファ
３９復元データバッファ

Claims

ネットワーク端末とネットワークとの間に設けられ、
データリンク層のプロトコルに従って前記ネットワーク端末から送信されたフレームにペイロードとして含まれるネットワーク層のパケットのデータ部を、あらかじめ設定されたこのペイロードの最大長を超えないように分割して符号化し、前記データリンク層のプロトコルに従って前記ネットワークに送出する第１のパケット送受信手段と、
データリンク層のプロトコルに従って前記ネットワークから送られてくるフレームにペイロードとして含まれる前記分割して符号化されたネットワーク層のパケットのデータ部を復元し、前記データリンク層のプロトコルに従って前記ネットワーク端末に送出する第２のパケット送受信手段とを備え、
前記第１のパケット送受信手段は、
前記ネットワーク端末からのデータリンク層のフレームからネットワーク層のパケットを抽出する第１のパケット抽出手段と、
この抽出したネットワーク層のパケットのデータ部を符号化するとともに、符号化後のパケット長が、あらかじめ設定された前記データリンク層のフレームのペイロードの最大長を超える場合には、この最大長を超えない範囲までを符号化し、超えた範囲を後続する前記ネットワーク層のパケットのデータ部に連結して符号化する符号化手段と、
前記符号化されたデータ部を含むネットワーク層のパケットを再構成し、さらにこのパケットをペイロードとするデータリンク層のフレームを再構成して前記ネットワークに送出する第１のパケット再構成手段とを有し、
前記第２のパケット送受信手段は、
前記ネットワークからのデータリンク層のフレームからネットワーク層のパケットを抽出する第２のパケット抽出手段と、
この抽出したネットワーク層のパケットのデータ部を復号化するとともに、この復号化されたデータ部が前記符号化手段により分割されて後続の前記ネットワーク層のパケットのデータ部にも含まれている場合には、この後続のパケットのデータ部の該当部分を連結し、前記符号化手段前のデータ部に復元する復号化手段と、
この復元されたデータ部を含むネットワーク層のパケットを再構成し、さらにこのパケットをペイロードとするデータリンク層のフレームを再構成して前記ネットワーク端末に送出する第２のパケット再構成手段と
を有することを特徴とするパケット送受信装置。
前記データリンク層のフレームのペイロードの最大長をＭＴＵ（ＭａｘｉｍｕｍＴｒａｎｓｆｅｒＵｎｉｔ）サイズとしたことを特徴とする請求項１に記載のパケット送受信装置。
前記符号化は、８バイト（６４ビット）を単位とするブロック符号化によることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパケット送受信装置。