JP2013098646A - Packet transfer system and method, and node device - Google Patents

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憲昭 上山
Ryoichi Kawahara
亮一 川原
Hiroshi Saito
洋 斎藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To probabilistically transfer a packet in a router without routing-processing using a target address described in the packet.SOLUTION: In a node device positioned between adjacent nodes according to the present invention, information relating to the adjacent nodes is repeatedly exchanged between the adjacent nodes, so as to grasp a topology of an entire NW. An allowable hop length upper limit value defined from a shortest hop distance between arbitrary nodes is calculated, and a probability r(n) at which a packet reached from each input port i is transferred to each output port j, and a probability R(n) at which a packet using a node n as a start is transferred to each output port j are calculated. The allowable hop length upper limit value is written in a header of the packet, and the packet is transferred to each output port according to a probability of transfer probability storage means.

Description

本発明は、パケット転送システム及び方法及びノード装に係り、特に、複数の入力ポートと出力ポートを有するノードを複数、任意の形状に接続したネットワーク(NW)において、任意のノード(発ノード)から任意のノード(着ノード)へのパケット転送を行う場合に、経由ノードにおいて着ノードのアドレスを用いないでパケットの転送を確率的に行うパケット転送システム及び方法及びノード装に関する。   The present invention relates to a packet transfer system and method, and node equipment, and more particularly, from a given node (originating node) in a network (NW) in which a plurality of nodes having a plurality of input ports and output ports are connected in any shape. The present invention relates to a packet transfer system and method for performing packet transfer stochastically without using an address of a destination node in a transit node when performing packet transfer to an arbitrary node (destination node), and a node device.

現在のインターネットは、ISP(Internet Services Protocol)等の運用するNWを複数、相互に接続した形態となっている。各ISPのNWは単一もしくは複数の自律したNW(AS)から構成されており、各AS内はOSPF(Open Shortest Path First)を、AS間はBGP(Border Gateway Protocol)を用いることで、任意の発端末から任意の着端末に対するパケットの転送が実現される。   The current Internet has a form in which a plurality of NWs operated by ISP (Internet Services Protocol) or the like are connected to each other. Each ISP's NW is composed of one or more autonomous NWs (AS), and each AS can be configured arbitrarily using OSPF (Open Shortest Path First) and between ASs using BGP (Border Gateway Protocol). Packet transfer from the originating terminal to any destination terminal is realized.

OSPFでは、ルータは隣接ノード間と接続リンクのコスト情報を交換することで、NW全体のリンクコスト情報を含むトポロジ構造を把握し、ダイクストラのアルゴリズムを用いることで、各発着ノード間の最小コスト経路を算出する。そして、各ノードは、各パケットが最小コスト経路上を転送されるよう、各着アドレスを有するパケットが到着した際に、次に転送すべき出力ポートを事前に算出し、ルーティングテーブルとして管理する。このようなルーティングテーブルの作成・更新は、各ノードにおいて自律的に実施される。   In OSPF, routers exchange the cost information of connecting links with adjacent nodes to grasp the topology structure including link cost information of the entire NW, and use Dijkstra's algorithm to minimize the cost path between each node. Is calculated. Then, each node calculates in advance the output port to be transferred next and manages it as a routing table when a packet having each destination address arrives so that each packet is transferred on the minimum cost path. Such creation / update of the routing table is autonomously performed at each node.

パケットがルータに到着すると、ルータはパケットの目的アドレスをキーとして、ルーティングテーブルを検索し、該当する項目に記述されている、次に転送すべきルータに関する情報を得て、そのルータに接続されている出力ポートに対して到着パケットを転送する。ルーティングテーブルには最終到達ルータのアドレスが記されている場合もあれば、複数のルータのアドレスを含有する形でのアドレスの一部のみが記されている場合もある。ルータは、パケットに記述された目的アドレスに対して、最も合致するエリアが大きいルーティングテーブル上のエントリを検索する必要がある(例えば、非特許文献1参照)。   When a packet arrives at a router, the router searches the routing table using the packet's target address as a key, obtains information about the next router to be forwarded described in the corresponding item, and is connected to that router. Forward incoming packets to the current output port. In some cases, the address of the last-arriving router is written in the routing table, or only a part of the address including the addresses of a plurality of routers is written. The router needs to search for an entry on the routing table having the largest matching area with respect to the target address described in the packet (see, for example, Non-Patent Document 1).

"BUFFALO: Bloom Filter Forwarding Architecture for Large Organizations," ACM CoNEXT 2009."BUFFALO: Bloom Filter Forwarding Architecture for Large Organizations," ACM CoNEXT 2009.

しかしながら、上記のルータが到着パケットの目的アドレスに最も多く合致するルーティングテーブル内のエントリを探し出す方法として広く用いられている方法は、目的アドレスをキーにして得られるハッシュ値を用いる方法であるが、ハッシュ値が衝突した際には別途、他のアドレスを用意する等の方策を用いる必要がある。   However, a method widely used as a method for the router to find an entry in the routing table that most closely matches the destination address of the arrival packet is a method using a hash value obtained using the destination address as a key. When hash values collide, it is necessary to use a measure such as preparing another address separately.

また、Bloom filterを用いて、アドレスルックアップに要する処理負荷を低減する検討も行われている。しかし、これらの方法は全て、目的アドレスに基づきパケットを転送すべき出力ポートを決めているため、NW規模(目的アドレス数)や、NWを流れるトラヒック量の増加に伴い、パケットのルーティング処理に要する負荷が増加する問題がある。   Also, studies are being made to reduce the processing load required for address lookup using a Bloom filter. However, all of these methods determine the output port to which the packet is to be transferred based on the target address. Therefore, as the NW scale (number of target addresses) and the amount of traffic flowing through the NW increase, it is necessary for packet routing processing. There is a problem that the load increases.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、パケットに記述された目的アドレスを用いたルーティング処理を行わずにルータにおいてパケットの転送を確率的に行うことが可能なパケット転送システム及び方法及びノード装を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and a packet transfer system and method capable of performing packet transfer stochastically in a router without performing routing processing using a target address described in the packet, and The purpose is to provide node equipment.

上記の課題を解決するため、本発明(請求項1)は、複数の入力ポートと出力ポートを有するノードを複数、任意の形状に接続したネットワーク(NW)におけるパケット転送システムであって、
任意のノード(発ノード)から任意のノード(着ノード)へのパケット転送を行う場合に、
経由ノードは、
着ノードのアドレスを用いずに、予め設定された論理に基づいて、転送すべき次ノードのリンクを確率的に選択してパケットの転送を行う転送処理手段を有する。
In order to solve the above problems, the present invention (Claim 1) is a packet transfer system in a network (NW) in which a plurality of nodes having a plurality of input ports and output ports are connected in an arbitrary shape,
When packet transfer from any node (originating node) to any node (destination node),
The transit node is
There is a transfer processing means for transferring packets by probabilistically selecting the link of the next node to be transferred based on a preset logic without using the destination node address.

また、本発明(請求項2)は、前記転送処理手段において、
隣接ノードとの間で隣接ノードに関する情報の交換を繰り返すことで、NW全体の接続構造(以下、「トポロジ」と記す)を把握し、任意のノード間の最短ホップ距離から定まる許容ホップ長上限値を算出し、許容ホップ上限記憶手段に格納する最短ホップ経路算出手段と、
パケットの転送を行うパケット転送手段と、
を有し、
前記パケット転送手段は、
自身を発ノードとし、任意のノードを着ノードとするパケットに対して、自身と該着ノードの組に対して前記許容ホップ上限記憶手段の許容ホップ長上限値を残余許容ホップ長とし、該着ノードのIDをパケットのヘッダに挿入して送出する手段と、
任意の入力ポートからパケットが到着した際は、ヘッダに記入された着ノードIDと合致するかを確認する確認手段と、
前記確認手段で合致すると判定された場合は、到着した当該パケットの転送は行わず、合致しない場合は、前記残余許容ホップ長を1だけ減少させ、該残余許容ホップ長が2以上の場合は、パケットが転送されてきた隣接ノードを除く他の出力ポートに転送する手段と、を有する手段を含む。
The present invention (Claim 2) provides the transfer processing means,
By exchanging information about adjacent nodes with adjacent nodes, the connection structure (hereinafter referred to as “topology”) of the entire network is grasped, and the allowable hop length upper limit value determined from the shortest hop distance between arbitrary nodes Shortest hop route calculation means for calculating and storing the allowable hop upper limit storage means,
A packet transfer means for transferring packets;
Have
The packet transfer means includes
For a packet having itself as a source node and an arbitrary node as a destination node, an allowable hop length upper limit value of the allowable hop upper limit storage means is set as a residual allowable hop length for the set of itself and the destination node, Means for inserting the ID of the node into the packet header and sending it out;
When a packet arrives from an arbitrary input port, confirmation means for confirming whether it matches the destination node ID entered in the header;
If it is determined by the checking means that the packet arrives, the packet that arrived is not transferred. If the packet does not match, the residual allowable hop length is decreased by 1, and if the residual allowable hop length is 2 or more, And means for transferring the packet to another output port excluding an adjacent node to which the packet has been transferred.

また、本発明(請求項3)は、前記転送処理手段において、
予め定められたパケットの転送確率rij(n)とRj(n)を格納する転送確率記憶手段を更に有し、
前記パケット転送手段において、
前記rij(n)と前記Rj(n)を用いて、ノードnは隣接ノードiからの到着パケットを該確率rij(n)で隣接ノードjに転送し、また、該ノードnを発ノードとするパケットを確率Rj(n)でノードnから隣接ノードjに転送する手段を含む。
Further, according to the present invention (Claim 3), in the transfer processing means,
Transfer probability storage means for storing transfer probability r ij (n) and R j (n) of a predetermined packet;
In the packet transfer means,
Using the r ij (n) and the R j (n), the node n forwards the arrival packet from the adjacent node i to the adjacent node j with the probability r ij (n), and also issues the node n. Means for transferring a packet as a node from node n to adjacent node j with probability R j (n).

また、本発明(請求項4)は、前記ノードnから前記隣接ノードjに繋がるリンクを流れるトラヒック量が、事前に定めた目標値Bnj以下となる条件の下で、該隣接ノードj以外の全ての隣接ノードiからの到着パケットに対する該隣接ノードjへの転送確率rij(n)と、該ノードnを発ノードとするパケットの該隣接ノードjへの転送確率Rj(n)を同一の値に自律的にランダムな時間間隔で求め、前記転送確率記憶手段に格納する転送確率算出手段を含む。 Further, according to the present invention (Claim 4), traffic other than the adjacent node j can be obtained under a condition that the traffic amount flowing through the link from the node n to the adjacent node j is equal to or less than a predetermined target value B nj . The transfer probability r ij (n) to the adjacent node j for the arrival packets from all the adjacent nodes i is the same as the transfer probability R j (n) of the packet having the node n as the originating node to the adjacent node j. Transfer probability calculation means for autonomously determining the value of the value at random time intervals and storing it in the transfer probability storage means.

また、本発明(請求項5)は、請求項4の前記転送確率算出手段において、   The present invention (Claim 5) is the transfer probability calculation means according to Claim 4,

Figure 2013098646
をノードsを発ノード、ノードdを着ノードとするパケット(以下、「パケットsd」と記す)で、該ノードdに一つ以上到達する確率とし、また、前記ノードnにおいて、前記隣接ノードiからの到着パケットsdを前記隣接ノードjに対して転送した場合と転送しない場合の
Figure 2013098646
Is a packet having the node s as the originating node and the node d as the destination node (hereinafter referred to as “packet sd”), and is a probability of reaching one or more of the nodes d. When the arrival packet sd from is transferred to the adjacent node j and when it is not transferred

Figure 2013098646
の差分を
Figure 2013098646
The difference of

Figure 2013098646
とし、さらに、
Figure 2013098646
And then

Figure 2013098646
が最小となるノードsとノードdのペアをs*,d*とし、同様に該ノードnを発ノードとするパケットに対しても、i=0として定義し、rij(n)>0を満たす隣接ノードiの中で、
Figure 2013098646
S *, d * is a pair of a node s and a node d that minimizes s, and similarly, i = 0 is defined for a packet having the node n as a source node, and r ij (n)> 0 Among the neighboring nodes i that satisfy,

Figure 2013098646
が最大の隣接ノードiをkとし、rij(n)<1、
Figure 2013098646
Let k 2 be the adjacent node i with the largest value r 2 ij (n) <1,

Figure 2013098646
を満たす隣接ノードiの中で、
Figure 2013098646
Among adjacent nodes i satisfying

Figure 2013098646
が最小の隣接ノードiをkとするとき、該隣接ノードkからの(kの場合はノードnを発ノードとする)トラヒックの該隣接ノードjへの転送量を減少させ、逆に隣接ノードkからの(k=の場合はノードnを発ノードとする)トラヒックの隣接ノードjへの転送量を増加させることで、該ノードnから該ノードjへのリンク上を流れるトラヒック量を前記目標値Bnjに維持したまま、
Figure 2013098646
When k 1 is the smallest adjacent node i, the amount of traffic from the adjacent node k 2 to the adjacent node j (in the case of k 2 , the node n is the originating node) is reduced, and vice versa. The traffic flowing on the link from the node n to the node j is increased by increasing the transfer amount of the traffic from the adjacent node k 1 (the node n is the source node in the case of k 1 =) to the adjacent node j. While maintaining the amount at the target value B nj ,

Figure 2013098646
となるよう
Figure 2013098646
To be

Figure 2013098646
(もしくはRj(n))と
Figure 2013098646
(Or R j (n)) and

Figure 2013098646
(もしくはRj(n))とを、ノードnにおいてランダムな時間で更新する手段を含む。
Figure 2013098646
(Or R j (n)) is updated at a random time in the node n.

本発明によれば、複数の入力ポートと出力ポートを有するノードを複数、任意の形状に接続したネットワークにおいて、任意のノード(発ノード)から任意のノード(着ノード)へのパケット転送を行う場合に、経由ノードにおいて着ノードのアドレスを用いずに、ある論理に基づいて転送すべき次ノードのリンクを確率的に選択して転送することにより、パケットの転送を確率的に行うことができる。   According to the present invention, when a packet is transferred from an arbitrary node (originating node) to an arbitrary node (destination node) in a network in which a plurality of nodes having a plurality of input ports and output ports are connected in an arbitrary shape. In addition, the packet can be transferred stochastically by selecting and transferring the link of the next node to be transferred based on a certain logic without using the destination node address in the transit node.

本発明の一実施の形態におけるシステム構成図である。1 is a system configuration diagram according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における確率的ルーティングフリー・パケット転送方式のシーケンス図である。It is a sequence diagram of a stochastic routing-free packet transfer method in an embodiment of the present invention. 本発明の均等割当法における最小到達確率を示す図である。It is a figure which shows the minimum arrival probability in the equal allocation method of this invention. 本発明の最大最小到達率法の最小到達確率改善効果を示す図である。It is a figure which shows the minimum arrival probability improvement effect of the maximum minimum arrival rate method of this invention. 本発明の最大最小到達率法における最小到達確率を示す図である。It is a figure which shows the minimum arrival probability in the maximum minimum arrival rate method of this invention. 本発明の最大最小到達率法における平均到達確率を示す図である。It is a figure which shows the average arrival probability in the maximum minimum arrival rate method of this invention.

以下図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明は、複数の入力ポートと出力ポートを有するノードを複数、任意の形状に接続したネットワークにおいて、任意のノード(発ノード)から任意のノード(着ノード)へのパケット転送を行う場合に、経由ノードにおいて着ノードのアドレスを用いないでパケットの転送を、ある論理に基づいて転送すべき次のノードのリンクを確率的に選択して行う。   In the present invention, when a packet is transferred from an arbitrary node (originating node) to an arbitrary node (destination node) in a network in which a plurality of nodes having a plurality of input ports and output ports are connected in an arbitrary shape, In the transit node, the packet is transferred without using the destination node address by probabilistically selecting the link of the next node to be transferred based on a certain logic.

図1は、本発明の一実施の形態におけるシステム構成を示す。   FIG. 1 shows a system configuration according to an embodiment of the present invention.

同図に示す確率的ルーティングフリー・パケット転送システムは、隣接ノード情報交換部101、トポロジ情報記憶部102、最短ポップ経路算出部103、許容ホップ上限記憶部104、転送確率算出部105、転送確率記憶部106、パケット転送処理部107から構成される。トポロジ情報記憶部102、許容ホップ上限記憶部104、転送確率記憶部106は、ハードディスク等の記憶媒体である。   The probabilistic routing-free packet transfer system shown in FIG. 1 includes an adjacent node information exchange unit 101, a topology information storage unit 102, a shortest pop route calculation unit 103, an allowable hop upper limit storage unit 104, a transfer probability calculation unit 105, and a transfer probability storage. Unit 106 and packet transfer processing unit 107. The topology information storage unit 102, the allowable hop upper limit storage unit 104, and the transfer probability storage unit 106 are storage media such as a hard disk.

隣接ノード情報処理部101は、自身が接続するノードに関する情報と、隣接ノードから通知された同様の情報を、隣接ノードに対して通知する。このような隣接ノード間での情報交換を反復することでNW全体のトポロジを把握し、トポロジ情報記憶部102に格納する。   The adjacent node information processing unit 101 notifies the adjacent node of information related to a node to which the adjacent node information processing unit 101 is connected and similar information notified from the adjacent node. By repeating such information exchange between adjacent nodes, the topology of the entire NW is grasped and stored in the topology information storage unit 102.

最短ホップ経路算出部103は、各発着ノード間の最短ホップ経路を、トポロジ情報記憶部102のトポロジ情報を用いて算出し、各発着ノードペアに対して最短ホップ長から許容できるホップ数上限値を算出し、許容ホップ上限記憶部104に格納する。   The shortest hop route calculation unit 103 calculates the shortest hop route between the arrival and departure nodes using the topology information in the topology information storage unit 102, and calculates the upper limit value of the allowable number of hops from the shortest hop length for each departure and arrival node pair. And stored in the allowable hop upper limit storage unit 104.

転送確率算出部105は、各入力ポートiから到着したパケットを各出力ポートjに転送する確率rij(n)と、ノードnを発とするパケットを各出力ポートjに転送する確率Rj(n)とを算出し、転送確率記憶部106に格納する。 Transmission probability calculation unit 105, a probability r ij (n) to forward packets arriving from the input port i to the output port j, the probability R j to forward packets to the node n and originating in each output port j ( n) is calculated and stored in the transfer probability storage unit 106.

パケット転送処理部107は、パケットがノードnに到着する毎に、転送確率記憶部106に格納された転送確率Rj(n)に従い、各出力ポートにパケットを転送する。また、ノードnを発とするパケットの転送を行う際には、パケット転送処理部107は、許容ホップ上限記憶部104に格納されているホップ上限値をパケットのヘッダに記入し、転送確率記憶部106に収容された転送確率に従い、各出力ポートにパケットを転送する。 Each time a packet arrives at node n, the packet transfer processing unit 107 transfers the packet to each output port according to the transfer probability R j (n) stored in the transfer probability storage unit 106. Further, when transferring a packet originating from the node n, the packet transfer processing unit 107 writes the hop upper limit value stored in the allowable hop upper limit storage unit 104 in the header of the packet, and a transfer probability storage unit According to the transfer probability accommodated in 106, the packet is transferred to each output port.

図2は、本発明の一実施の形態における確率的ルーティングフリー・パケット転送方式のシーケンス図を示す。   FIG. 2 shows a sequence diagram of the probabilistic routing-free packet transfer scheme in one embodiment of the present invention.

サービス運用の開始に先立ち、各ノードの隣接ノード情報交換部101は隣接ノードとの間で接続ノードに関する情報を交換し(ステップ1)、最短ホップ経路算出部103は、各発着ノードペアに対する許容ホップ長上限を許容ホップ情報記憶部104に設定する(ステップ2)。そして、転送確率算出部105においてパケット転送確率を設定する(ステップ3)。   Prior to the start of service operation, the adjacent node information exchanging unit 101 of each node exchanges information regarding the connected node with the adjacent node (step 1), and the shortest hop route calculating unit 103 accepts the allowable hop length for each pair of incoming and outgoing nodes. An upper limit is set in the allowable hop information storage unit 104 (step 2). Then, the transfer probability calculation unit 105 sets the packet transfer probability (step 3).

サービス運用中(ステップ4)は、入力ポートからパケットが到着するか、自身を発ノードとするパケットを生成するごとに、パケット転送処理部107は、転送確率記憶部106の予め定めたパケット転送確率に従い、各出力ポートにパケットを転送する(ステップ5)。転送確率算出部105は、更にランダムな時間間隔で自立的に、転送確率記憶部106のパケット転送確率を更新する(ステップ6)。   During service operation (step 4), every time a packet arrives from the input port or generates a packet having itself as a source node, the packet transfer processing unit 107 sets a predetermined packet transfer probability in the transfer probability storage unit 106. Then, the packet is transferred to each output port (step 5). The transfer probability calculation unit 105 updates the packet transfer probability in the transfer probability storage unit 106 autonomously at further random time intervals (step 6).

次に、本発明の確率的ルーティングフリー・パケット転送方式について詳細に説明する。   Next, the stochastic routing-free packet transfer method of the present invention will be described in detail.

[パケット転送方法]
ノードnの隣接ノード集合をA'n、隣接ノード数をA n、ノードsを発ノード、ノードdを着ノードとするパケット(以下、「パケットsd」と記す)の転送に対して許容されるホップ長の上限をMsdとする。なお、A'n、A n、ノードs,dのトポロジ情報はトポロジ情報記憶部102に格納され、Msdは許容ホップ上限記憶部104に格納されているものとし、転送確率R j (n)が転送確率記憶部106に格納されているものとする。パケットのヘッダには、現在のインターネットで用いられているのと同様に、発着アドレス、発着オート番号、許容残余ホップ長値(TTL: time to live)が記述される。
[Packet transfer method]
Allowed for transfer of a packet (hereinafter referred to as “packet sd”) in which the adjacent node set of node n is A ′ n , the number of adjacent nodes is A n , node s is the originating node, and node d is the destination node Let M sd be the upper limit of the hop length. It is assumed that the topology information of A ′ n , A n , and nodes s and d is stored in the topology information storage unit 102, and M sd is stored in the allowable hop upper limit storage unit 104, and the transfer probability R j (n) Is stored in the transfer probability storage unit 106. In the header of the packet, a calling address, a calling auto number, and an allowable residual hop length value (TTL: time to live) are described as in the current Internet.

ノードnに収容された下位のNWや端末から生成された、任意の他のノードjを着ノードとするパケットの転送要求に対して、ノードnのパケット転送処理部107は、Mndの値をパケットのTTLに記述し、j∈A' nの各出力ポートjに対してR j (n)の確率で転送する。そのため二つ以上の出力ポートに対して同一のパケットが出力される可能性や、どの出力ポートにもパケットが出力されない可能性がある。 In response to a packet transfer request generated from a lower-level NW or terminal accommodated in node n and having any other node j as the destination node, the packet transfer processing unit 107 of node n sets the value of M nd It is described in the TTL of the packet, and is transferred with a probability of R j (n) for each output port j with j∈A ′ n . Therefore, there is a possibility that the same packet is output to two or more output ports, and there is a possibility that a packet is not output to any output port.

また、パケット転送処理部107は、i∈A'nの入力ポートiからノードnにパケットが到着した際には、パケットのヘッダに記述された着アドレスdがノードnか否かをチェックし、d=nの場合には、パケットの転送を行わない。   The packet transfer processing unit 107 checks whether the destination address d described in the header of the packet is the node n when the packet arrives at the node n from the input port i of i∈A′n, When d = n, packet transfer is not performed.

一方、d≠nの場合には、TTLをチェックして1である場合には、やはりパケットの転送を行わない。2以上である場合には、TTLの値を1だけ減少させた後、j∈A'nでj≠iの各出力ポートjに対してrij (n)の確率で転送する。そのため、やはり2つ以上の出力ポートに対して同一のパケットが出力される可能性や、どの出力ポートにもパケットが出力されない可能性がある。 On the other hand, when d ≠ n, the packet is not transferred when the TTL is checked and 1 is set. In the case of 2 or more, after the value of TTL is decreased by 1, it is transferred with a probability of r ij (n) to each output port j where j ≠ A′n and j ≠ i. Therefore, the same packet may be output to two or more output ports, or the packet may not be output to any output port.

各ノードnの転送確率算出部105は自律的にランダムな時間間隔で、以下に述べる二つの方法(i)均等割当法、(ii)最大最小到達率法、のいずれかを用いて、パケット転送確率Rj(n),rij(n)を設定する。 The transfer probability calculation unit 105 of each node n performs packet transfer using one of the following two methods (i) equal allocation method and (ii) maximum / minimum arrival rate method at autonomously random time intervals. Probabilities R j (n) and r ij (n) are set.

(i)均等割当法:
ノードnからj∈A'nの隣接ノードjに繋がるリンクを流れるトラヒック量が、事前に定めた目標値Bn,j以下となる条件の下で、j以外の全ての隣接ノードiからの到着パケットに対するノードjへの転送確率rij(n)と、ノードnを発ノードとするパケットのノードjへの転送確率Rj (n)を同一の値に設定する。
(I) Equal allocation method:
Arrival from all adjacent nodes i other than j under the condition that the traffic amount flowing from the node n to the link connected to the adjacent node j of j∈A′n is equal to or less than a predetermined target value B n, j The transfer probability r ij (n) to the node j for the packet and the transfer probability R j (n) of the packet having the node n as the originating node to the node j are set to the same value.

パケットsdの中で、ノードsを出発してからkホップ目に、ノードiから隣接ノードnに到着するものの個数の期待値を   The expected value of the number of packets sd that arrive from the node i to the adjacent node n at the k-th hop after leaving the node s.

Figure 2013098646
とすると、k=1に対しては、
Figure 2013098646
Then, for k = 1,

Figure 2013098646
が成立する。また2≦k≦Msdの各kに対して、以下の漸近式が成立する。
Figure 2013098646
Is established. Further, the following asymptotic formula is established for each k of 2 ≦ k ≦ M sd .

Figure 2013098646
上記の式(2)の漸近式をk=2から順に解くことで、1≦k≦Msdの各kに対して
Figure 2013098646
For each k of 1 ≦ k ≦ M sd by solving the asymptotic formula of the above equation (2) in order from k = 2.

Figure 2013098646
を得ることができる。
Figure 2013098646
Can be obtained.

また、パケットsdの中で、ノードiがノードnに単位時間当たりに到着するものの個数を   In addition, the number of packets sd that node i arrives at node n per unit time

Figure 2013098646
とすると、
Figure 2013098646
Then,

Figure 2013098646
より得られる。但し、vsdはノードsを発ノード、ノードdを着ノードとするトラヒック量(単位時間あたりに発生するパケット数)である。さらにノードiからノードnに単位時間あたりに到着するパケット数をwinとする。
Figure 2013098646
More obtained. However, v sd is the traffic volume (number of packets generated per unit time) with the node s as the originating node and the node d as the destination node. The number of packets that arrive per unit time and w in the node n from further node i.

Figure 2013098646
今、任意のj∈A'nに対して、i∈A n、i≠jの全てのiに対するrij(n)と、R j (n)を同一の値rに設定することを考える。ノードnを発ノードとするパケットの単位時間当たりの発生数をVnとすると、リンク(n,j)に流れるトラヒック量(単位時間あたりのパケット数)は、
Figure 2013098646
Now, for any jεA ′ n , consider setting r ij (n) and R j (n) for all i for iεA n and i ≠ j to the same value r. Assuming that the number of occurrences of packets originating from the node n per unit time is V n , the amount of traffic (number of packets per unit time) flowing through the link (n, j) is

Figure 2013098646
となり、これが目標値Bnj以下となるようrを設定すればよい。またrは明らかにr∈1を満たすため、rを次式で設定する。
Figure 2013098646
Therefore, r may be set so that it becomes equal to or less than the target value B nj . Since r clearly satisfies rε1, r is set by the following equation.

Figure 2013098646
[最大最小到達率法]
ノードsを発ノード、ノードdを着ノードとするパケットは、経由ノードにおける確率的な転送を反復する結果、目的ノードdに複数のパケットが到着する可能性もあれば、全く到着しない可能性もある。一つ以上のパケットがノードdに到着した場合に、このパケット転送が成功したものとみなせるため、パケットsdの到達確率y(sd)をその確率と定義すると、
Figure 2013098646
[Maximum minimum arrival rate method]
A packet with node s as the originating node and node d as the destination node may repeat a stochastic transfer at the transit node, resulting in multiple packets arriving at the destination node d or not at all. is there. When one or more packets arrive at the node d, this packet transfer can be regarded as successful. Therefore, when the arrival probability y (sd) of the packet sd is defined as the probability,

Figure 2013098646
となる。均等割当法を用いた場合、特定のsdペア間においてパケット到達確率y(sd)が低くなる可能性がある。パケット到達確率が低いと、パケットが正しく目的ノードに届くまでに、何度も再送を繰り返す必要があり、データ転送の完了までに要する時間が長くなり、実用上、問題となる。そこで、均等割当法を用いてノードnにおける隣接ノードjに対するパケット転送確率Rj (n)、rij (n)を設定した状態において、さらにRj (n),rij (n)を調整することで、NW上の最小パケット到達確率の向上を図る。
Figure 2013098646
It becomes. When the equal allocation method is used, there is a possibility that the packet arrival probability y (sd) is lowered between specific sd pairs. If the packet arrival probability is low, it is necessary to repeat retransmission many times before the packet reaches the target node correctly, and it takes a long time to complete the data transfer, which is a problem in practice. Therefore, packet transmission probability for neighboring nodes j at the node n by using the equally Assignment R j (n), in a state of setting the r ij (n), further adjust the R j (n), r ij (n) As a result, the minimum packet arrival probability on the NW is improved.

以下に、ノードnにおいて、隣接ノードjへの出力ポートへのパケット転送確率rij (n)、i∈A' n、R j (n)の調整方法について説明する。ノードiとjがノードnに隣接している場合に、ノードnにノードiから到着したパケットsdをノードjに転送した場合の、パケットsdの到達確率を Hereinafter, a method of adjusting the packet transfer probability r ij (n), iεA ′ n , R j (n) to the output port to the adjacent node j in the node n will be described. When the nodes i and j are adjacent to the node n, the arrival probability of the packet sd when the packet sd arriving from the node i to the node n is transferred to the node j.

Figure 2013098646
とする。同様に、ノードnにノードiから到着したパケットsdをノードjに転送しない場合の、パケットsdの到達確率を
Figure 2013098646
And Similarly, when the packet sd arriving at the node n from the node i is not transferred to the node j, the arrival probability of the packet sd is

Figure 2013098646
とする。
Figure 2013098646
And

Figure 2013098646
を、ノードiからノードnに到達したパケットをノードjに転送する確率がrij(n)のときの、パケットsdの到達確率とすると、
Figure 2013098646
Is the arrival probability of the packet sd when the probability that the packet that has reached the node n from the node i is transferred to the node j is r ij (n),

Figure 2013098646
は、ノードnを経由しないでノードdに到達する場合の貢献成分
Figure 2013098646
Is the contribution component when reaching node d without going through node n

Figure 2013098646
と、ノードnを経由してノードdに到達する場合の貢献成分
Figure 2013098646
And the contribution component when reaching node d via node n

Figure 2013098646
との和となるため、
Figure 2013098646
To be the sum of

Figure 2013098646
で与えられる。同様にノードnを発ノードとするパケットに対しても、ノードnにおいて隣接ノードjに転送した場合と転送しない場合の到達確率を各々、
Figure 2013098646
Given in. Similarly, for packets originating from the node n, the arrival probabilities when the node n is transferred to the adjacent node j and when it is not transferred are respectively

Figure 2013098646
とすると、到達確率
Figure 2013098646
Then, the arrival probability

Figure 2013098646
は、
Figure 2013098646
Is

Figure 2013098646
となる。
Figure 2013098646
It becomes.

パケットが転送されてきたノードiにパケットを再度転送するとループバックとなるため、rii(n)=0に設定する。 When the packet is transferred again to the node i to which the packet has been transferred, a loopback occurs, so r ii (n) = 0 is set.

Figure 2013098646
の各々において、これらの値が最小となるsdペアを、各々
Figure 2013098646
Sd pairs that minimize these values in each

Figure 2013098646
とするとき、ak,bk,rkを以下のように定義する。
Figure 2013098646
Then, a k , b k and r k are defined as follows.

Figure 2013098646
また、0≦k≦A'n,k≠jの各kに対して、ykをyk=bkkで定義する。
Figure 2013098646
Further, y k is defined as y k = b k r k for each k where 0 ≦ k ≦ A ′ n and k ≠ j.

そして、bk>0、rk<1を満たすkの中で、ykが最小のkをk1とする。また、rk>0,
k≠k1を満たすkの中でykが最大のkをk2とする。入力リンクk2からの(k2=0の場合はノードnを発とする)パケットの出力リンクjへの転送量を減少させ、代わりに入力リンクk1からの(k1=0の場合はノードnを発とする)パケットの出力リンクjへの転送量を増加させることで、出力リンクjのトラヒック量をBnj以下に維持したまま、
In k satisfying b k > 0 and r k <1, k having the smallest y k is defined as k 1 . R k > 0,
Among k satisfying k ≠ k 1 , k having the largest y k is defined as k 2 . Decrease the transfer amount of the packet from the input link k 2 (which originates from the node n when k 2 = 0) to the output link j, and instead from the input link k 1 (when k 1 = 0 By increasing the transfer amount of packets to the output link j (which originates from the node n), the traffic amount of the output link j is maintained below B nj ,

Figure 2013098646
となるよう次式のように、更新前の確率
Figure 2013098646
As shown in the following equation, the probability before update

Figure 2013098646
と、更新後の確率
Figure 2013098646
And updated probability

Figure 2013098646
を更新する。但し、w0n=Vnとする。
Figure 2013098646
Update. However, w 0n = V n is assumed.

Figure 2013098646
但し、更新後の
Figure 2013098646
However, after the update

Figure 2013098646
が更新前の
Figure 2013098646
Before update

Figure 2013098646
を下回る場合には、更新は行わず、次の候補をk1に設定して同様に更新を試みる処理を、更新対象が見つかるまで反復する。
Figure 2013098646
If it is less than, the update is not performed, and the process of setting the next candidate to k 1 and attempting the update in the same manner is repeated until an update target is found.

[性能評価]
評価には、CAIDA(Cooperative Association for Internet Data Analysis)のWebページでトポロジが公開されている商用ISPバックボーンNWの中から、ノード数Nが40以下の27のNWを用いる。NW全体の総トラヒックデマンド量(単位時間あたりに各ノードにおいて生成されるパケット転送要求数のNの全ノードについての総計)Vに対して、交流トラヒックデマンド量を、両端ノードの人口比の積で比例配分する。パケット転送確率の初期値は全て0.5に設定する。各sdペアに対して、経由ホップ数上限Msdを、以下のように実数パラメータβを用いてsd間の最短ホップ長Hsdのβ倍に設定する。
[Performance evaluation]
For the evaluation, 27 NWs having a node number N of 40 or less are used from commercial ISP backbone NWs whose topology is disclosed on the Web page of CAIDA (Cooperative Association for Internet Data Analysis). The total traffic demand amount of the entire NW (the total for all N nodes of the number of packet transfer requests generated in each node per unit time) V, the AC traffic demand amount is the product of the population ratio of the nodes at both ends Proportional distribution. All initial packet transfer probabilities are set to 0.5. For each sd pair, the via hop count upper limit M sd is set to β times the shortest hop length H sd between sd using the real parameter β as follows.

Figure 2013098646
また、ノードij間に設置されたリンクを流れるトラヒック量の目標上限値βijを、全てのリンクにおいて同一の値αVに設定する。但し、αは実数パラメータである。
Figure 2013098646
Further, the target upper limit value β ij of the traffic amount flowing through the link installed between the nodes ij is set to the same value αV for all the links. Where α is a real parameter.

図3に、均等割当法を用いた場合の27の各NWにおける最小パケット到達確率yminをαに対してプロットした結果を示す。但し、βを1.1と1.5に設定した場合の結果を各々示しており、また見やすくするために9つのNWごとにグラフを分けて示している。ランダムに選択したノードにおいて転送レートを更新する処理を、10N回反復した。殆どのNWは、例えばymin=0.9を達成するためにはNW全体の総デマンド量の2〜10倍程度のリンク容量が必要となる。また、フルメッシュNW(6,12)はホップ長がMsd以下となる経路が多いため、リンク容量が総デマンド量の0.1〜0.5倍程度であってもymin=0.9を達成できる。小規模NW(15,17)は、リンク負荷が低く抑えられるためα=0.9程度でymin=0.9を達成することが可能である。βの増加に伴い、経路の候補の多様性が増し、パケット到達確率が向上する効果がある反面、リンク負荷が増加するためパケット転送確率を低く抑える必要があり、パケット到達確率が低下する効果がある。後者の影響の方がより大きいため、βの増加に伴い、yminは全体的に低下する。 FIG. 3 shows the result of plotting the minimum packet arrival probability y min in each of 27 NWs using the equal allocation method against α. However, the results when β is set to 1.1 and 1.5 are shown, respectively, and the graph is divided into nine NWs for easy viewing. The process of updating the transfer rate in a randomly selected node was repeated 10N times. Most NWs require, for example, a link capacity of about 2 to 10 times the total demand of the entire NW to achieve y min = 0.9. In addition, since the full mesh NW (6, 12) has many routes with a hop length of M sd or less, y min = 0.9 can be achieved even if the link capacity is about 0.1 to 0.5 times the total demand. The small-scale NW (15, 17) can achieve y min = 0.9 when α is about 0.9 because the link load is kept low. As β increases, the diversity of route candidates increases and the packet arrival probability improves. On the other hand, the link load increases, so the packet transfer probability must be kept low, and the packet arrival probability decreases. is there. Since the influence of the latter is larger, y min decreases as β increases.

また、図4に、最大最小到達率法を用いた場合の各NWにおける最小パケット到達確率yminを、均等割当法を用いた場合のyminで除した値をαに対してプロットする。α<1の領域では、最小パケット到達確率yminは数倍程度改善するが、α>1の領域では改善効果は小さい。このことは、αが小さく(リンク容量が小さく)条件が厳しいほど、最大最小到達率法を用いて転送確率を調整することで最小パケット到達確率yminを改善できることを意味する。また、βが小さい方が、最大最小到達率法による改善効果は大きい。 Further, in FIG. 4, a minimum packet arrival probability y min in each NW in the case of using the maximum and minimum arrival rate method, is plotted against the value obtained by dividing α by y min in the case of using the uniform allocation method. In the region of α <1, the minimum packet arrival probability y min is improved by several times, but the improvement effect is small in the region of α> 1. This means that the minimum packet arrival probability y min can be improved by adjusting the transfer probability using the maximum / minimum arrival rate method as α is small (link capacity is small) and the condition is severe. Further, the smaller β is, the greater the improvement effect by the maximum / minimum arrival rate method is.

図5に、最大最小到達率法を用いた場合の各NWにおける最小パケット到達確率yminをαに対してプロットする。依然として多くのNWでは、ymin=0.9を達成するにはNW全体の総デマンド量の2〜10倍程度のリンク容量が必要となる。しかし、0.1<α<1の領域では最小パケット到達確率yminの改善効果は大きく、多くのNWで0.3〜0.8程度となる。 In FIG. 5, the minimum packet arrival probability y min in each NW when the maximum / minimum arrival rate method is used is plotted against α. In many NWs, a link capacity of about 2 to 10 times the total demand of the entire NW is required to achieve y min = 0.9. However, the improvement effect of the minimum packet arrival probability y min is large in the region of 0.1 <α <1, and is about 0.3 to 0.8 in many NWs.

各sdペアの到達確率ysdにsdペアのトラヒックデマンド量比率を乗じて足し合わせたものを平均到達確率と定義する。図6に、最大最小到達率法を用いた場合の各NWにおける平均到達確率をαに対してプロットする。多くのNWにおいて、NW全体のトラヒックデマンド量に相当するリンク容量があれば、平均到達確率は1に近い。また、βの増加に伴い平均到達確率は僅かに低下する。 The average arrival probability is defined as the arrival probability y sd of each sd pair multiplied by the traffic demand amount ratio of the sd pair. In FIG. 6, the average arrival probability in each NW when the maximum and minimum arrival rate method is used is plotted against α. In many NWs, the average arrival probability is close to 1 if there is a link capacity corresponding to the traffic demand of the entire NW. In addition, the average arrival probability slightly decreases as β increases.

上記のように本発明では、目的アドレスに基づいてパケットを転送すべき出力ポートを決めているため、NW規模(目的アドレス数)やNWを流れるトラヒック量の増加に伴い、パケットのルーティング処理に要する負荷が増加するという、従来技術の課題を解決することができる。   As described above, in the present invention, the output port to which the packet is to be transferred is determined based on the target address. Therefore, as the NW scale (number of target addresses) and the amount of traffic flowing through the NW increase, packet routing processing is required. The problem of the prior art that the load increases can be solved.

なお、本発明では、上記の図1に示すノードの各構成要素の動作をプログラムとして構築し、パケットの転送を行う各ノード装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。   In the present invention, the operation of each component of the node shown in FIG. 1 is constructed as a program, installed in a computer used as each node device that performs packet transfer, or executed via a network. Can be distributed.

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.

101 隣接ノード情報交換部
102 トポロジ情報記憶部
103 最短ホップ経路算出部
104 許容ホップ上限記憶部
105 転送確率算出部
106 転送確率記憶部
107 パケット転送処理部
101 Adjacent node information exchange unit 102 Topology information storage unit 103 Shortest hop route calculation unit 104 Allowable hop upper limit storage unit 105 Transfer probability calculation unit 106 Transfer probability storage unit 107 Packet transfer processing unit

Claims (7)

複数の入力ポートと出力ポートを有するノードを複数、任意の形状に接続したネットワーク(NW)におけるパケット転送システムであって、
任意のノード(発ノード)から任意のノード(着ノード)へのパケット転送を行う場合に、
経由ノードは、
着ノードのアドレスを用いずに、予め設定された論理に基づいて、転送すべき次ノードのリンクを確率的に選択してパケットの転送を行う転送処理手段を有する
ことを特徴とするパケット転送システム。
A packet transfer system in a network (NW) in which a plurality of nodes having a plurality of input ports and output ports are connected in an arbitrary shape,
When packet transfer from any node (originating node) to any node (destination node),
The transit node is
A packet transfer system comprising transfer processing means for transferring packets by probabilistically selecting a link of a next node to be transferred based on a preset logic without using an address of a destination node .
前記転送処理手段は、
隣接ノードとの間で隣接ノードに関する情報の交換を繰り返すことで、NW全体の接続構造(以下、「トポロジ」と記す)を把握し、任意のノード間の最短ホップ距離から定まる許容ホップ長上限値を算出し、許容ホップ上限記憶手段に格納する最短ホップ経路算出手段と、
パケットの転送を行うパケット転送手段と、
を有し、
前記パケット転送手段は、
自身を発ノードとし、任意のノードを着ノードとするパケットに対して、自身と該着ノードの組に対して前記許容ホップ上限記憶手段の許容ホップ長上限値を残余許容ホップ長とし、該着ノードのIDをパケットのヘッダに挿入して送出する手段と、
任意の入力ポートからパケットが到着した際は、ヘッダに記入された着ノードIDと合致するかを確認する確認手段と、
前記確認手段で合致すると判定された場合は、到着した当該パケットの転送は行わず、合致しない場合は、前記残余許容ホップ長を1だけ減少させ、該残余許容ホップ長が2以上の場合は、パケットが転送されてきた隣接ノードを除く他の出力ポートに転送する手段と、を有する手段を含む
請求項1記載のパケット転送システム。
The transfer processing means includes
By exchanging information about adjacent nodes with adjacent nodes, the connection structure (hereinafter referred to as “topology”) of the entire network is grasped, and the allowable hop length upper limit value determined from the shortest hop distance between arbitrary nodes Shortest hop route calculation means for calculating and storing the allowable hop upper limit storage means,
A packet transfer means for transferring packets;
Have
The packet transfer means includes
For a packet having itself as a source node and an arbitrary node as a destination node, an allowable hop length upper limit value of the allowable hop upper limit storage means is set as a residual allowable hop length for the set of itself and the destination node, Means for inserting the ID of the node into the packet header and sending it out;
When a packet arrives from an arbitrary input port, confirmation means for confirming whether it matches the destination node ID entered in the header;
If it is determined by the checking means that the packet arrives, the packet that arrived is not transferred. If the packet does not match, the residual allowable hop length is decreased by 1, and if the residual allowable hop length is 2 or more, The packet forwarding system according to claim 1, further comprising means for forwarding to another output port excluding an adjacent node to which the packet has been forwarded.
前記転送処理手段は、
予め定められたパケットの転送確率rij(n)とRj(n)を格納する転送確率記憶手段を更に有し、
前記パケット転送手段は、
前記rij(n)と前記Rj(n)を用いて、ノードnは隣接ノードiからの到着パケットを該確率rij(n)で隣接ノードjに転送し、また、該ノードnを発ノードとするパケットを確率Rj(n)でノードnから隣接ノードjに転送する手段を含む
請求項2記載のパケット転送システム。
The transfer processing means includes
Transfer probability storage means for storing transfer probability r ij (n) and R j (n) of a predetermined packet;
The packet transfer means includes
Using the r ij (n) and the R j (n), the node n forwards the arrival packet from the adjacent node i to the adjacent node j with the probability r ij (n), and also issues the node n. 3. The packet forwarding system according to claim 2, further comprising means for forwarding a packet to be a node from the node n to the adjacent node j with a probability R j (n).
前記ノードnから前記隣接ノードjに繋がるリンクを流れるトラヒック量が、事前に定めた目標値Bnj以下となる条件の下で、該隣接ノードj以外の全ての隣接ノードiからの到着パケットに対する該隣接ノードjへの転送確率rij(n)と、該ノードnを発ノードとするパケットの該隣接ノードjへの転送確率Rj(n)を同一の値に自律的にランダムな時間間隔で求め、前記転送確率記憶手段に格納する転送確率算出手段を含む
請求項3記載のパケット転送システム。
Under the condition that the amount of traffic flowing through the link connecting from the node n to the adjacent node j is equal to or less than a predetermined target value B nj, the received packets from all the adjacent nodes i other than the adjacent node j The transfer probability r ij (n) to the adjacent node j and the transfer probability R j (n) of the packet originating from the node n to the adjacent node j are set to the same value at random time intervals. 4. The packet transfer system according to claim 3, further comprising transfer probability calculation means for obtaining and storing the transfer probability storage means.
前記転送確率算出手段は、
Figure 2013098646
をノードsを発ノード、ノードdを着ノードとするパケット(以下、「パケットsd」と記す)で、該ノードdに一つ以上到達する確率とし、また、前記ノードnにおいて、前記隣接ノードiからの到着パケットsdを前記隣接ノードjに対して転送した場合と転送しない場合の
Figure 2013098646
の差分を
Figure 2013098646
とし、さらに、
Figure 2013098646
が最小となるノードsとノードdのペアをs*,d*とし、同様に該ノードnを発ノードとするパケットに対しても、i=0として定義し、rij(n)>0を満たす隣接ノードiの中で、
Figure 2013098646
が最大の隣接ノードiをkとし、rij(n)<1、
Figure 2013098646
を満たす隣接ノードiの中で、
Figure 2013098646
が最小の隣接ノードiをkとするとき、該隣接ノードkからの(kの場合はノードnを発ノードとする)トラヒックの該隣接ノードjへの転送量を減少させ、逆に隣接ノードkからの(k=の場合はノードnを発ノードとする)トラヒックの隣接ノードjへの転送量を増加させることで、該ノードnから該ノードjへのリンク上を流れるトラヒック量を前記目標値Bnjに維持したまま、
Figure 2013098646
となるよう
Figure 2013098646
(もしくはRj(n))と
Figure 2013098646
(もしくはRj(n))とを、ノードnにおいてランダムな時間で更新する手段を含む
請求項4記載のパケット転送システム。
The transfer probability calculation means includes:
Figure 2013098646
Is a packet having the node s as the originating node and the node d as the destination node (hereinafter referred to as “packet sd”), and is a probability of reaching one or more of the nodes d. When the arrival packet sd from is transferred to the adjacent node j and when it is not transferred
Figure 2013098646
The difference of
Figure 2013098646
And then
Figure 2013098646
S *, d * is a pair of a node s and a node d that minimizes s, and similarly, i = 0 is defined for a packet having the node n as a source node, and r ij (n)> 0 Among the neighboring nodes i that satisfy,
Figure 2013098646
Let k 2 be the adjacent node i with the largest value r 2 ij (n) <1,
Figure 2013098646
Among adjacent nodes i satisfying
Figure 2013098646
When k 1 is the smallest adjacent node i, the amount of traffic from the adjacent node k 2 to the adjacent node j (in the case of k 2 , the node n is the originating node) is reduced, and vice versa. The traffic flowing on the link from the node n to the node j is increased by increasing the transfer amount of the traffic from the adjacent node k 1 (the node n is the source node in the case of k 1 =) to the adjacent node j. While maintaining the amount at the target value B nj ,
Figure 2013098646
To be
Figure 2013098646
(Or R j (n)) and
Figure 2013098646
The packet transfer system according to claim 4, further comprising means for updating (or R j (n)) at random time in the node n.
複数の入力ポートと出力ポートを有するノードを複数、任意の形状に接続したネットワーク(NW)におけるパケット転送方法であって、
隣接ノード間に位置し、任意のノード(発ノード)から任意ノード(着ノード)へパケット転送するノード装置において、
最短ホップ経路算出手段が、隣接ノードとの間で隣接ノードに関する情報の交換を繰り返すことで、NW全体の接続構造(以下、「トポロジ」と記す)を把握し、任意のノード間の最短ホップ距離から定まる許容ホップ長上限値を算出し、許容ホップ上限記憶手段に格納する最短ホップ経路算出ステップと、
転送確率算出手段が、各入力ポートiから到着したパケットを各出力ポートjに転送する確率rij(n)と、ノードnを発とするパケットを各出力ポートjに転送する確率Rj(n)とを算出し、転送確率記憶手段に格納する転送確率算出ステップと、
パケット転送手段が、前記許容ホップ上限記憶手段に格納された前記許容ホップ長上限値をパケットのヘッダに記入し、前記転送確率記憶手段の前記確率に従って各出力ポートにパケットを転送するパケット転送ステップと、
からなり、
前記転送確率算出ステップにおいて、
前記ノードnから前記隣接ノードjに繋がるリンクを流れるトラヒック量が、事前に定めた目標値Bnj以下となる条件の下で、該隣接ノードj以外の全ての隣接ノードiからの到着パケットに対する該隣接ノードjへの転送確率rij(n)と、該ノードnを発ノードとするパケットの該隣接ノードjへの転送確率Rj(n)を同一の値に自律的にランダムな時間間隔で求め、前記転送確率記憶手段に格納し、
前記パケット転送ステップにおいて、
前記rij(n)と前記Rj(n)を用いて、ノードnは隣接ノードiからの到着パケットを該確率rij(n)で隣接ノードjに転送し、また、該ノードnを発ノードとするパケットを確率Rj(n)でノードnから隣接ノードjに転送する
ことを特徴とするパケット転送方法。
A packet transfer method in a network (NW) in which a plurality of nodes having a plurality of input ports and output ports are connected in an arbitrary shape,
In a node device located between adjacent nodes and transferring packets from an arbitrary node (originating node) to an arbitrary node (destination node),
The shortest hop route calculation means keeps track of the connection structure (hereinafter referred to as “topology”) of the entire NW by repeatedly exchanging information about adjacent nodes with adjacent nodes, and the shortest hop distance between any nodes Calculating an allowable hop length upper limit value determined from the shortest hop route calculating step for storing in an allowable hop upper limit storage means;
The probability r ij (n) of the transfer probability calculation means for transferring a packet arriving from each input port i to each output port j, and the probability R j (n for transferring a packet originating from node n to each output port j ) And storing the transfer probability in the transfer probability storage means,
A packet transfer step in which packet transfer means writes the allowable hop length upper limit value stored in the allowable hop upper limit storage means in a packet header, and transfers the packet to each output port according to the probability of the transfer probability storage means; ,
Consists of
In the transfer probability calculation step,
Under the condition that the amount of traffic flowing through the link connecting from the node n to the adjacent node j is equal to or less than a predetermined target value B nj, the received packets from all the adjacent nodes i other than the adjacent node j The transfer probability r ij (n) to the adjacent node j and the transfer probability R j (n) of the packet originating from the node n to the adjacent node j are set to the same value at random time intervals. Obtained and stored in the transfer probability storage means,
In the packet transfer step,
Using the r ij (n) and the R j (n), the node n forwards the arrival packet from the adjacent node i to the adjacent node j with the probability r ij (n), and also issues the node n. A packet transfer method characterized by transferring a packet to be a node from a node n to an adjacent node j with a probability R j (n).
複数の入力ポートと出力ポートを有するノードを複数、任意の形状に接続したネットワーク(NW)におけるパケット転送システムにおいて、 隣接ノード間に位置し、任意のノード(発ノード)から任意ノード(着ノード)へパケット転送するノード装置であって、
隣接ノードとの間で隣接ノードに関する情報の交換を繰り返すことで、NW全体の接続構造(以下、「トポロジ」と記す)を把握し、任意のノード間の最短ホップ距離から定まる許容ホップ長上限値を算出し、許容ホップ上限記憶手段に格納する最短ホップ経路算出手段と、
各入力ポートiから到着したパケットを各出力ポートjに転送する確率rij(n)と、ノードnを発とするパケットを各出力ポートjに転送する確率Rj(n)とを算出し、転送確率記憶手段に格納する転送確率算出手段と、
前記許容ホップ上限記憶手段に格納された前記許容ホップ長上限値をパケットのヘッダに記入し、前記転送確率記憶手段の前記確率に従って各出力ポートにパケットを転送するパケット転送手段と、
を有し、
前記転送確率算出手段は、
前記ノードnから前記隣接ノードjに繋がるリンクを流れるトラヒック量が、事前に定めた目標値Bnj以下となる条件の下で、該隣接ノードj以外の全ての隣接ノードiからの到着パケットに対する該隣接ノードjへの転送確率rij(n)と、該ノードnを発ノードとするパケットの該隣接ノードjへの転送確率Rj(n)を同一の値に自律的にランダムな時間間隔で求め、前記転送確率記憶手段に格納する手段を含み、
前記パケット転送手段は、
前記rij(n)と前記Rj(n)を用いて、ノードnは隣接ノードiからの到着パケットを該確率rij(n)で隣接ノードjに転送し、また、該ノードnを発ノードとするパケットを確率Rj(n)でノードnから隣接ノードjに転送する手段を含む
と、含むことを特徴とするノード装置。
In a packet transfer system in a network (NW) in which a plurality of nodes having a plurality of input ports and output ports are connected in an arbitrary shape, located between adjacent nodes, from an arbitrary node (originating node) to an arbitrary node (destination node) A node device that forwards packets to
By exchanging information about adjacent nodes with adjacent nodes, the connection structure (hereinafter referred to as “topology”) of the entire network is grasped, and the allowable hop length upper limit value determined from the shortest hop distance between arbitrary nodes Shortest hop route calculation means for calculating and storing the allowable hop upper limit storage means,
Calculating a probability r ij (n) of transferring a packet arriving from each input port i to each output port j and a probability R j (n) of transferring a packet originating from the node n to each output port j; Transfer probability calculation means for storing in the transfer probability storage means;
A packet transfer means for entering the allowable hop length upper limit value stored in the allowable hop upper limit storage means in a packet header, and transferring the packet to each output port according to the probability of the transfer probability storage means;
Have
The transfer probability calculation means includes:
Under the condition that the amount of traffic flowing through the link connecting from the node n to the adjacent node j is equal to or less than a predetermined target value B nj, the received packets from all the adjacent nodes i other than the adjacent node j The transfer probability r ij (n) to the adjacent node j and the transfer probability R j (n) of the packet originating from the node n to the adjacent node j are set to the same value at random time intervals. Means for obtaining and storing in the transfer probability storage means,
The packet transfer means includes
Using the r ij (n) and the R j (n), the node n forwards the arrival packet from the adjacent node i to the adjacent node j with the probability r ij (n), and also issues the node n. A node device comprising: means for transferring a node packet with probability R j (n) from node n to adjacent node j.
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