JP2010177800A

JP2010177800A - パケット転送方法及びノード装置

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Publication number: JP2010177800A
Application number: JP2009015729A
Authority: JP
Inventors: Naomichi Nonaka; 尚道野中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: US8184634B2; US20100189118A1; JP5189512B2

Abstract

【課題】イーサネット層でカプセル化を行なうＬ２ＶＰＮにおいて、経路情報不正等によりループが生じ、大量のトラヒックが生じることを防ぐ。
【解決手段】イーサネットフレームをカプセル化して転送するＬ２ＶＰＮ網において、Ｌ２ＶＰＮ網の入り口に位置するエッジノード３０が、イーサネットフレームをカプセル化する際、イーサネットフレームのペイロードのデータ種別を判定し、上記ペイロードデータ種別がＴＴＬ（ＴｉｍｅＴｏＬｉｖｅ）情報を含む場合は、上記ＴＴＬ値を利用してフレームをカプセル化するか廃棄するかどうかを判断する。上記廃棄するかどうかの判断条件として、ＴＴＬ値が１より大きく、予め定められたしきい値より小さいという判断条件を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パケット転送方法及びノード装置に係り、特に、不正なルーティング情報などで経路のループが生じた場合に、不要なトラヒックの増加を抑制するパケット転送方法及びノード装置に関する。

ＩＰパケット転送では、例えば非特許文献１に示すように、ルーティング情報に何らかの理由で不整合が生じ、経路にループが生じた場合でも、パケットが無限に転送され続けることを防止する為に、ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ中にＴＴＬ（Ｔｉｍｅ
ＴｏＬｉｖｅ）フィールドが用意されている。

具体的には、ＩＰパケットの送出元ノードでは、ＴＴＬの値をある程度大きな正の値（例えば６４）に設定してパケットを送出し、ＩＰパケットを転送するノード（ルータ等）では、転送の度にＩＰヘッダ中のＴＴＬフィールドの値を１減らした値に書き換え、ＴＴＬの値が０になったパケットはそれ以上転送を行なわずに廃棄することが、ＩＰパケット転送時の機能として定められている。

このようなＴＴＬを利用したループ防止方法はＩＰの基本機能の一つであり、この方式をさらに効果的に実現することを目指した技術としては、例えば特許文献１に開示された技術がある。特許文献１には、例えば、ＴＴＬ値０で廃棄されたパケットに関する転送表のエントリにマークを付け、当該エントリに到着したパケットを廃棄することが開示されている。

また、最近ではＭＰＬＳ（ＭｕｌｔｉＰｒｏｔｏｃｏｌＬａｂｅｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）やＧＭＰＬＳ（ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＭＰＬＳ）技術を用いて、ネットワーク上に仮想的なネットワーク（ＶＰＮ：ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）を形成し、階層化した経路制御やＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）制御を実現することが広く行なわれているが、非特許文献２に示すように、こうしたＭＰＬＳを利用する際のＴＴＬの取扱いも定められており、トンネル経由でもループ防止が実現されている。

特開２００４−５６２９３号公報

ＲＦＣ７９１ＲＦＣ３４４３

上記ＴＴＬを用いたループ防止は、ＩＰ層でカプセル化してＭＰＬＳトンネルを形成するＬ３ＶＰＮ（Ｌａｙｅｒ３ＶＰＮ）では有効に動作するが、イーサネット層（イーサネットは登録商標）でカプセル化してＭＰＬＳトンネルを形成するＬ２ＶＰＮ（Ｌａｙｅｒ２ＶＰＮ、レイヤ２仮想ネットワーク）では、イーサネットヘッダ中にＴＴＬフィールドが存在しない為に、ＭＰＬＳヘッダのＴＴＬを利用したループ防止は行なえない。そのため、ループ防止はＭＰＬＳトンネルを出た後でイーサネット層でのループ防止技術（ＳＴＰ（ＳｐａｎｎｉｇＴｒｅｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）等）で行なわれ、ＭＰＬＳトンネルには不要なトラヒックが流れる場合がある。

本発明は、以上の点に鑑み、イーサネット層でカプセル化するＬ２ＶＰＮにおいても、上位層であるＩＰパケットのＴＴＬ値に基づいてトンネルの入り口部分でパケット廃棄を行うパケット転送方法及びノード装置を提供することを目的とする。また、本発明は、ルーティング情報不正時でもＭＰＬＳトンネルのトラヒック増加を抑止することを目的のひとつとする。

上記課題を解決するために、本発明のパケット転送方式では、イーサネットフレームをカプセル化して転送するＬ２ＶＰＮ網において、Ｌ２ＶＰＮ網の入り口に位置するエッジノードが、イーサネットをカプセル化する際に、イーサネットのペイロードの解釈を行い、ペイロードのＴＴＬ値を用いて、カプセル化要否を判断する。

具体的には、イーサネットヘッダ中のタイプ値の値により、イーサネットのペイロードがＩＰパケットであるかどうかを判断し、ペイロードがＩＰパケットである場合は、ＩＰパケットヘッダ中のＴＴＬフィールドの値（ＴＴＬ値）を基に、このイーサネットフレームをカプセル化して転送するか、あるいは廃棄するかを決定する。

判定条件は、例えばしきい値＞ＴＴＬ値＞１であり、該当するフレームであれば廃棄する。ＴＴＬ値が１のフレームはルーティングプロトコル等での隣接ノード間の通信（例えば、ルータアドバタイズメントや制御パケットの通信など）に用いられる為、ＴＴＬ値が１のフレームは廃棄せずに転送する。

本発明の第１の解決手段によると、
ＩＰヘッダ情報を含むイーサネットフレームをカプセル化して転送するレイヤ２ＶＰＮ網において、
該レイヤ２ＶＰＮ網と他の網との境界に位置するエッジノードがイーサネットフレームをカプセル化する際、前記ＩＰヘッダ情報のＴＴＬ（ＴｉｍｅＴｏＬｉｖｅ）値を参照し、該ＴＴＬ値が１より大きく、かつ、予め定められたしきい値より小さい場合にイーサネットフレームを廃棄するパケット転送方法が提供される。
本発明の第２の解決手段によると、
ＩＰヘッダ情報を含むイーサネットフレームをカプセル化して転送するレイヤ２ＶＰＮ網において、該レイヤ２ＶＰＮ網と他の網との境界に配置されるノード装置であって、
予め定められたしきい値が記憶されるメモリと、
イーサネットフレームをカプセル化して転送する処理部と
を備え、
前記処理部は、イーサネットフレームをカプセル化する際、ＩＰヘッダ情報のＴＴＬ（ＴｉｍｅＴｏＬｉｖｅ）値を参照し、該ＴＴＬ値が１より大きく、かつ、前記メモリに記憶されたしきい値より小さい場合にイーサネットフレームを廃棄する前記ノード装置が提供される。

本発明のパケット転送方法及びノード装置によれば、イーサネット層でカプセル化するＬ２ＶＰＮにおいても、上位層であるＩＰパケットのＴＴＬ値に基づいてトンネルの入り口部分でパケット廃棄を行うことができる。また、本発明によると、ルーティング情報不正時でもＭＰＬＳトンネルのトラヒック増加を抑止することが可能となる。

本実施の形態のネットワーク構成図。エッジノード３０の構成図。イーサネットＭＡＣフレームのデータ構成を示した図。ＩＰｖ４パケットのデータ構成を示した図。ＭＰＬＳヘッダのデータ構成を示した図。Ｌ３ＶＰＮのデータ構成を示した図。Ｌ２ＶＰＮのデータ構成を示した図。Ｌ２ＶＰＮのデータ構成を示した図。カプセル化処理のフローチャート。ＴＴＬしきい値管理テーブル２２００の構成図。

以下本実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１に、本実施の形態のネットワーク構成図を示す。
本ネットワークは、例えばルータ２０とコア網６０を備える。ルータ２０は、ＩＰパケットの転送を行なう機器であり、エッジノード３０とはイーサネット技術を用いたインターフェースを介して接続される。コア網６０は、例えば、Ｌ２ＶＰＮ網であり、エッジノード３０、コアノード４０及び管理装置９０を有する。エッジノード３０、コアノード４０は適宜の数有することができる。

エッジノード３０は、ルータ２０から送られるイーサネットフレームをＭＰＬＳパケットにカプセル化してコアノード４０に送出し、またコアノード４０から送られたＭＰＬＳパケットのヘッダを取り外してイーサネットフレームを取り出し、ルータ２０へと送出する。エッジノード３０は、例えば、ルータ２０など他の網とコア網６０との境界（入口及び出口）に位置する。
コアノード４０はＭＰＬＳパケットの転送を行なう。

管理装置９０は、一般にＥＭＳ（ＥｌｅｍｅｎｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）と呼ばれる、ネットワーク内の各ノードの構成管理や、複数のノードに設定を行なうことで、あるノードから別のノードへのデータ経路（パス）を設定する装置である。管理装置９０により、コア網６０上には、あるエッジノード３０から別のエッジノード３０へのＬＳＰ（ＬａｂｅｌＳｗｉｔｃｈｅｄＰａｔｈ）７０が複数設定され、ルータ２０はＬＳＰ７０を介して、あたかもイーサネットで直接接続されているかのように振舞う。
本パケット転送方式はエッジノード３０上で実現される。

図２は、エッジノード３０の構成図である。
エッジノード３０は、例えば、ＣＰＵ（処理部）３０１、メモリ３０２及び通信インターフェース３０４を有する。なお、二次記憶装置３０３をさらに有してもよい。
ＣＰＵ３０１は、イーサネットフレームをカプセル化してコア網６０に転送する。また、ＣＰＵ３０１は、カプセル化されたイーサネットフレームをコア網６０から受信し、デカプセル化してルータ２０に転送する。メモリ３０２は、例えば、予め定められたＴＴＬしきい値を記憶する。通信インターフェース３０４は、コアノード４０やルータ２０と通信するためのインターフェースである。

図３に、イーサネットのＭＡＣフレームのヘッダ構成図を示す。
イーサネットでのデータ転送単位であるＭＡＣフレームは、６バイトの宛先アドレスと、６バイトの送信元アドレスと、２バイトのＬｅｎｇｔｈ／Ｔｙｐｅフィールド１１０とペイロードとを含み、Ｌｅｎｇｔｈ／Ｔｙｐｅフィールド１１０の値によりペイロード部分のデータ種別が規定される。ペイロード部分は、例えば、ＩＰヘッダとＩＰペイロードが入る。

図４に、ＩＰｖ４（ＩＰｖｅｒｓｉｏｎ４）ヘッダの構成図を示す。
ＩＰｖ４ヘッダには多様な情報が格納されているが、ヘッダの先頭から８バイトのオフセット位置に、１バイトのＴＴＬフィールド１２０が規定されている。ＴＴＬの値は０から２５５の範囲である。なお、ＩＰヘッダの詳細は、例えば、ＲＦＣ７９１に規定されているため詳細な説明は省略する。

図５に、ＭＰＬＳヘッダの構成図を示す。
ＭＰＬＳヘッダは４バイト長であり、ラベルフィールド、ＥＸＰフィールド、Ｓフラグ及びＴＴＬフィールド１３０を含む。
各フィールド、フラグについては、ＭＰＬＳのプロトコルに規定されているため詳細な説明を省略する。なお、ＴＴＬフィールド１３０については、本実施の形態のシステムでは、ＩＰヘッダのＴＴＬフィールド１２０の値に関係なく、トンネル用の新たなＴＴＬ値が割り当てられる。従って、トンネル内部（例えばコアノード４０）ではＩＰヘッダのＴＴＬ値が参照できなくなり、本来ＩＰヘッダのＴＴＬ値により廃棄されるフレームがコア網６０中を流れる場合や、ループする場合がある。

図６は、Ｌ３ＶＰＮとしてＩＰパケットを直接ＭＰＬＳにカプセル化する際のデータ構成図を示す。Ｌ３ＶＰＮでは、図に示したようにＭＰＬＳヘッダの直後にＩＰヘッダが位置する。

図７は、Ｌ２ＶＰＮとして、イーサネットフレームをＰＷＥ３（ＰｓｅｕｄｏＷｉｒｅＥｍｕｌａｔｉｏｎＥｄｇｅ−ｔｏ−Ｅｄｇｅ）技術を用いてカプセル化した場合のデータ構成図を示す。
ＰＷＥ３はイーサネットに限らずＳＤＨ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＤｉｇｉｔａｌＨｉｅｒａｒｃｈｙ）、ＰＰＰ（ＰｏｉｎｔｔｏＰｏｉｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）等種々のデータリンク層のデータをカプセル化して転送する為の技術であり、イーサネットのカプセル化方式はＲＦＣ４４４８で規定されている。

図８は、図７と同様にイーサネットフレームをＰＷＥ３技術を用いてカプセル化する場合のデータ構成図であるが、図７と異なり、イーサネットフレームはＶＬＡＮ構成となっている。イーサネットＶＬＡＮはＩＥＥＥ８０２．１Ｑで規定されているが、このように、イーサネットのペイロードにＩＰパケットが格納されていても、イーサネットヘッダからのＩＰヘッダのオフセット値は一定ではなく、イーサネットヘッダ中のタイプ値に依存する。

図１０に、ＴＴＬしきい値管理テーブル２２００の構成図を示す。
ＴＴＬしきい値管理テーブル２２００は、例えば、エッジノード３０のメモリ３０２に記憶される。ＴＴＬしきい値管理テーブル２２００は、例えば、通信インターフェース番号フィールド２２０１と、ＴＴＬしきい値２２０２の二つのフィールドを有し、エッジノード３０の通信インターフェース３０４毎のＴＴＬしきい値を保持する。なお、通信インターフェース番号フィールド２２０１毎にＴＴＬしきい値を記憶する以外にも、ＴＴＬしきい値をひとつ又は適宜の数記憶してもよい。ＴＴＬしきい値の決定方法としては、例えば、管理装置９０が値を適宜決定する場合や、ＬＳＰ７０の経由ノード数に応じて決定する等の適宜の方式を用いてもよい。

ＴＴＬしきい値は、例えば２以上の予め定められた数である。例えば、１０〜１５の値を用いることができる。また、コア網６０の構成・規模に基づきエッジノード３０間のホップ数を求め、求められたホップ数に基づき少し余裕を持たせた値をＴＴＬしきい値としてもよい。

図９に、エッジノード３０でのイーサネットフレームカプセル化処理のフローチャートを示す。
カプセル化処理では、まずステップ２１０１で、エッジノード３０（例えばＣＰＵ３０１、以下同様）は、フレームのＭＡＣヘッダ中のタイプ値１１０の値を参照し、イーサネットフレームのペイロードにＩＰパケットが含まれているかどうかを判断する。エッジノード３０は、ＩＰパケットが含まれていない場合はステップ２１０５へと進む。

一方、エッジノード３０は、ＩＰパケットが含まれている場合は、ステップ２１０２へ進み、ＩＰヘッダ中のＴＴＬフィールド１２０の値を取得する。次に、ステップ２１０３で、エッジノード３０は、取得したＴＴＬ値が１より大きいかどうかを判定し、１より大きい場合はステップ２１０４へ進み、そうでない場合はステップ２１０５へと進む。

ステップ２１０４では、エッジノード３０は、ＴＴＬしきい値管理テーブル２２００を参照して、フレームを送信する通信インターフェース３０４に対応したＴＴＬしきい値を求め、ＴＴＬ値がＴＴＬしきい値より大きいかどうかを判定する。大きい場合はステップ２１０５へ、そうで無い場合はステップ２１０６へと進む。なお、ＴＴＬ値とＴＴＬしきい値が同じ値の場合の処理については、適宜定めることができる。

ステップ２１０５では、エッジノード３０は、イーサネットフレームをカプセル化して転送する。本ステップでの処理は、例えば通常のＭＰＬＳエッジノードでの転送処理を用いることができ、詳細な説明は省略する。
一方、ステップ２１０６へと進んだ場合は、エッジノード３０は、イーサネットフレームを廃棄して処理を終える。

このようにエッジノード３０でイーサネットフレームのカプセル化処理を行なうことで、ルーティング情報の不整合等の理由で経路にループが生じ、大量のＩＰパケットが複製されて転送される事態が生じても、ＴＴＬ値が０になるより手前の段階でパケットの複製が中断される為、コア網６０内のデータ転送量の増加を少なく抑えることが可能となる。

以上説明したように、本発明のパケット転送方式は、不正な経路情報によって転送経路にループが生じた場合でも、コア網内のデータ転送量が大幅に増加することを抑止できる為、イーサネットＶＰＮを実装する場合において極めて有効と考える。

本発明は、例えば、イーサネットＶＰＮを実装するシステムに利用可能である。

２０ルータ
３０エッジノード
４０コアノード
６０コア網
７０ＬＳＰ
９０管理装置
１２０ＴＴＬフィールド
３０１ＣＰＵ（処理部）
３０２メモリ

Claims

ＩＰヘッダ情報を含むイーサネットフレームをカプセル化して転送するレイヤ２ＶＰＮ網において、
該レイヤ２ＶＰＮ網と他の網との境界に位置するエッジノードがイーサネットフレームをカプセル化する際、前記ＩＰヘッダ情報のＴＴＬ（ＴｉｍｅＴｏＬｉｖｅ）値を参照し、該ＴＴＬ値が１より大きく、かつ、予め定められたしきい値より小さい場合にイーサネットフレームを廃棄するパケット転送方法。
エッジノードは、参照した前記ＴＴＬ値が１の場合に、イーサネットフレームをカプセル化して前記レイヤ２ＶＰＮ網に転送する請求項１に記載のパケット転送方法。
エッジノードは、参照した前記ＴＴＬ値が前記しきい値より小さくない場合にイーサネットフレームをカプセル化して前記レイヤ２ＶＰＮ網に転送する請求項１又は２に記載のパケット転送方法。
エッジノードが、イーサネットフレームのタイプフィールドを参照して、該イーサネットフレームのペイロードがＩＰパケットを含むか否かを判断する請求項１乃至３のいずれかに記載のパケット転送方法。
前記しきい値は、２以上の値であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパケット転送方法。
前記レイヤ２ＶＰＮ網は、他の網との境界に配置されてイーサネットフレームをカプセル化及びデカプセル化する複数のエッジノードと、該複数のエッジノード間に配置されるコアノードとを備え、
前記レイヤ２ＶＰＮ網では、前記コアノードを介して前記エッジノード間でカプセル化されたイーサネットフレームが送受信され、前記コアノードではカプセル化かれたパケットに対して前記ＩＰヘッダ情報のＴＴＬ値に基づく廃棄制御が行われないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のパケット転送方法。
ＩＰヘッダ情報を含むイーサネットフレームをカプセル化して転送するレイヤ２ＶＰＮ網において、該レイヤ２ＶＰＮ網と他の網との境界に配置されるノード装置であって、
予め定められたしきい値が記憶されるメモリと、
イーサネットフレームをカプセル化して転送する処理部と
を備え、
前記処理部は、イーサネットフレームをカプセル化する際、ＩＰヘッダ情報のＴＴＬ（ＴｉｍｅＴｏＬｉｖｅ）値を参照し、該ＴＴＬ値が１より大きく、かつ、前記メモリに記憶されたしきい値より小さい場合にイーサネットフレームを廃棄する前記ノード装置。
前記処理部は、参照したＴＴＬ値が１の場合に、イーサネットフレームをカプセル化して前記レイヤ２ＶＰＮ網に転送する請求項７に記載のノード装置。
前記処理部は、参照したＴＴＬ値が前記しきい値より小さくない場合にイーサネットフレームをカプセル化して前記レイヤ２ＶＰＮ網に転送する請求項７又は８に記載のノード装置。
前記処理部が、イーサネットフレームのタイプフィールドを参照して、該イーサネットフレームのペイロードがＩＰパケットを含むか否かを判断する請求項７乃至９のいずれかに記載のノード装置。
前記しきい値は、２以上の値であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載のノード装置。
前記ノード装置は、他の網との境界に配置されてイーサネットフレームをカプセル化及びデカプセル化する複数のエッジノードと、該複数のエッジノード間に配置されるコアノードとを備える前記レイヤ２ＶＰＮ網における前記エッジノードのひとつであり、
前記レイヤ２ＶＰＮ網では、前記コアノードを介して前記エッジノード間でカプセル化されたイーサネットフレームが送受信され、前記コアノードではカプセル化かれたパケットに対して前記ＩＰヘッダ情報のＴＴＬ値に基づく廃棄制御が行われないことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載のノード装置。