JP2959659B2

JP2959659B2 - パケット交換網における機能分散

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Publication number: JP2959659B2
Application number: JP5267002A
Authority: JP
Inventors: ジェフリー・ハスケル・ダービー; ジョン・エリス・ドレイク、ジュニア; ジョン・ゲリー・ダッドレイ; エリザベス・アン・ハーバティック; ジェームス・パトリック・ジャネロ; マーク・アダム・カプラン; バリー・ケスナー; フランシス・リチャード・コパーダ; マルシア・ランバート・ピータース; ケネス・ハーベイ・ポッター、ジュニア; アンドレイ・ラ・シグラー; ジェラルド・アーノルド・マリン; インダー・サラト・ゴペル; イスラエル・サイドン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH06216942A; CN1089420A; ES2168093T3; DE69331310T2; CA2100539A1; ATE210907T1; TW235387B; EP0598671A3; EP0598671B1; EP0598671A2; DE69331310D1; CN1052360C; CA2100539C

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にパケット交換音声
／データ通信システムに関し、特に、コピー機能の制御
の下で、ノード内の複数のプロセッサ間において、ネッ
トワーク制御機能を分散する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パケット交換通信システムは、制御デー
タまたはメッセージ・データのパケットを送受信するた
めに、伝送リンク及びノードのネットワークにより相互
接続される２個またはそれ以上の終端ポイントを含む。
パケットは、ネットワークの終端ポイントに接続される
エンド・ユーザ間を転送される情報の、比較的短いデジ
タル化サンプルを含む。パケット交換ノードには２つの
タイプがあり、これらはネットワーク内に配置されるも
のはネットワーク・ノードとして知られ、ネットワーク
周辺の終端ポイントに配置されるものは終端ノードとし
て知られている。ネットワーク・ノードは互いに相互接
続され、更に伝送リンクを通じて終端ノードに接続され
る。ノードは実際上、バス及び伝送リンクに接続される
送受信アダプタを含むデータ処理システムである。終端
ノードは、プリンタ及びアプリケーション・プログラム
などのエンド・ユーザに接続を提供するための追加のア
ダプタを含む。同様に、終端ノード及びネットワーク・
ノードの両者とも、制御機能を処理するアダプタを含
む。伝送リンクは、性格上、永久的であるか、ダイアル
アップ電話接続である。ギガバイトの範囲の伝送速度を
選択する帯域幅が現在使用可能である。Cidon らによる
米国特許第４９９１１７２号は、パケット網ノードの設
計について述べている。

【０００３】パケット交換網内のノードは、ネットワー
クの終端ポイント間でパケットを交換するための高速性
の中枢を成す。各パケットはネットワーク・ヘッダを有
し、ネットワーク・ヘッダは制御情報や、パケットを他
のパケットと独立にネットワーク内の個々のノード間及
び伝送リンク間で、更にその終端ポイントに経路指定す
るための他の情報を含む。ネットワーク・ヘッダに加
え、パケットはユーザ・データを含み、更にエラー検出
を可能とするフレーム・チェック・シーケンスを含むこ
とも可能である。

【０００４】パケットの経路指定情報は、パケットのネ
ットワーク・ヘッダ内の経路指定フィールドに含まれ
る。一般に使用される自動ネットワーク経路指定（ＡＮ
Ｒ：Automatic Network Routing ）では、経路指定フィ
ールドはネットワークのパスを指定するラベル・ストリ
ングを含む。各ラベルは、パスに沿う特定のノードにお
ける他のノードへの伝送リンクまたはエンド・ユーザへ
の端末リンクを指定する。リンクはリンク・アダプタを
介してノードに接続され、リンク・アダプタはノード内
のバスに結合される。パケットがリンク・アダプタを介
してノードに到達すると、これはノード内のバスに配置
される。バス上の種々のリンク・アダプタが、パケット
のネットワーク・ヘッダの経路指定フィールド内の第１
のラベルを認識する。そのラベルにより指定されるリン
クを取扱うリンク・アダプタは、バスからパケットを取
出し、そのラベルを剥ぎ取り、パケットを適切なリンク
に送信する。任意のリンク・アダプタが複数のリンクを
取扱っても良い。自動ネットワーク経路指定は、I．Cid
on及びI．S．Gopalによる"PARIS：An approach toInteg
rated High-Speed Networks"（International Journal
of Digital andAnalog Cabled Systems、Vol．1、No．
2、April-June、1988、pages 77-85 ）に述べられてい
る。

【０００５】あるエンド・ユーザから別のエンド・ユー
ザに伝送されるデータを含むメッセージ・パケットを扱
うことに加え、パケット交換網内のノードは、様々な制
御機能を実行する必要がある。こうした制御機能の例
に、帯域幅予約、ディレクトリ・サービス、及びトポロ
ジ・データベース保守がある。制御機能を実行する命令
及び機能の実行に関する修飾情報は、ネットワークを介
してパケットとして経路指定される。これらの機能を実
行するノードにおいて、パケットは典型的にはノード内
のメモリにコピーされ、制御機能命令が処理されるま
で、ある限られた時間間隔保持される。現行の技術で
は、コピー・ビットはパケットのネットワーク・ヘッダ
の制御バイト内に提供される。このコピー・ビットは、
パケットがネットワーク内の１個或いは複数のノードに
より処理されなければならないことを示す。ＡＮＲ経路
指定では、任意のリンクに対応するラベルは、更にラベ
ル内の第１ビットとして"選択コピー"ビットを含む。こ
の選択コピー・ビットが活動状態の時、そのラベルによ
り特定される出力リンクを有するノードが、パケットを
そのメモリにコピーする。ノードに対応するラベル内の
選択コピー・ビットが非活動状態の場合、そのノードは
単にパケットをネットワークを通じて転送し、パケット
は制御機能が実行される別の１個または複数のノード内
のメモリにコピーされる。コピー・ビット及び選択コピ
ー・ビットについては、I．Cidon、 I．S．Gopal及び
S．kuttenによる"New Models and Algorithms for Futu
re Networks"（Proceedings of the 7th ACM Symposium
on Principles of DistributedComputing、pp．75-8
9）に述べられている。

【０００６】現行の技術では、ノード内の制御機能は、
通常、全て単一のアダプタ上のプロセッサにより実行さ
れる。プロセッサはリンク・アダプタ上に存在するか、
ノードにおける制御機能の性能用に提供される特殊なア
ダプタすなわち "制御機能アダプタ" 上に存在する。プ
ロセッサはノード内のバス上の各パケット内のコピー・
ビット（及びＡＮＲモードでは第１のＡＮＲラベル内の
選択コピー・ビット）をモニタする。コピーされるべき
パケットを検出すると、プロセッサはパケットを関連す
るメモリにコピーし、処理を開始する。現行の技術にお
ける問題は、制御機能プロセッサをノードの種々のアダ
プタ間に分散することである。特定の制御機能が特定の
リンクまたはエンド・ユーザに関連するために、制御機
能を分散することが望ましい。

【０００７】現行の技術におけるコピー命令は単に１ビ
ットのフラグであるため、プロセッサは全パケットをメ
モリにコピーし、処理を開始するまで、実行される制御
機能を知ることができない。制御機能プロセッサが選択
ノードの種々のアダプタ間に分散されると、ノード内の
各プロセッサはコピー・ビットが活動状態の各パケット
をコピーしなければならず、自身が責任を担う制御機能
を実行するための命令を含むかどうかを判断するため
に、長い時間パケットをメモリ内に保持しなければなら
ない。制御機能に対して責任を担うプロセッサは処理を
継続し、その機能を実行する。他のプロセッサは単にパ
ケットのコピーを廃棄する。余分なコピー及び処理は時
間を浪費し、ノードのオペレーションを遅くする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、パケ
ット交換ノードの種々のアダプタ間、及びパケット交換
網の種々のノード間における制御機能の効率的な分散を
可能とすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、パケッ
トのネットワーク・ヘッダ内に含まれる１ビットのコピ
ー・フラグを、コピーＩＤフィールドと呼ばれる複数ビ
ットのフィールドに拡張することにより達成される。こ
のコピー指示は複数ビットであるため、ノードのプロセ
ッサが容易に識別可能な特定の制御機能を指定するため
に使用される。これによりプロセッサが不要なパケット
をコピーする作業が省かれ、ノードのいくつかのアダプ
タ間で制御機能が分散される。コピーＩＤはパケットの
最初の方の制御バイト内に含まれるため、ノードのバス
をモニタするプロセッサは、パケットが自身が責任を担
う制御機能を指示しているかを迅速に識別できる。実施
例では、コピーＩＤフィールドは４ビット長である。ビ
ット組合わせ'0001'及び'0000'はパケット内で制御機能
が指定されていないことを示し、残りの１４個の制御機
能がコピーＩＤにより指定される。

【００１０】本発明はパケット交換ノード設計の柔軟性
を極めて改善する。制御機能はノード内に集中化され、
制御機能アダプタは単に認識されたコピーＩＤにより、
全てのパケットをコピー及び処理する。本発明はこうし
た状況におけるネットワークの効率を改善する。なぜな
ら、ネットワーク内の必ずしも全てのノードが、しばし
ば全ての制御機能を実行するわけではないからである。
制御機能アダプタは、ノードを通過するパケットがその
ノードにおける制御機能を指定するかを迅速に知ること
ができ、制御機能プロセッサがそのプロセッサの制御機
能の１つを指定しないパケットをコピーすることによ
る、時間及び資源の浪費が生じない。

【００１１】制御機能はまた、ノードの種々のアダプタ
上のプロセッサ間で効率的に分散される。各プロセッサ
は、各パケットのコピーＩＤをモニタすることにより、
パケット自身が責任を担う制御機能を指定するかを容易
に識別することができる。再びアダプタは、コピーＩＤ
が自身のプロセッサにより実行される制御機能を指定す
る場合に限り、パケットをコピーする。

【００１２】コピーＩＤはパケット内の経路指定情報と
関連しても使用される。例えば、アウトバウンド・リン
ク・アダプタ上のプロセッサが、コピーＩＤで指定され
る特定の制御機能、及びそのアダプタに関連するリンク
を指定するＡＮＲラベルを有するパケットだけをコピー
するように、ネットワークが設計される。

【００１３】前述の組合わせについても可能であり、例
えば、プロセッサが任意のコピーＩＤ、及び各々が特定
のリンクを指示するＡＮＲラベルのグループのどれか１
つを有するパケットに関して責任を担う。本発明によれ
ば、ネットワーク制御機能がノードの種々のアダプタ間
で分散されるため、出所ノード及び宛先ノードにおい
て、出力或いは入力されるパケットを制御機能アダプタ
内にコピーするためにコピー機能が使用される。

【００１４】パケットがリンクを介してノードに到達す
ると、そのインバウンド・リンク用のアダプタがパケッ
トをノード交換バス上に配置する。更に、このアダプタ
はパケットのコピーＩＤを調査し、パケットが認識され
るコピーＩＤを有する場合には、そのパケットはアダプ
タ上のプロセッサによりコピー及び処理される。

【００１５】いくつかのネットワーク制御機能（例えば
マルチキャスト・セット管理）が、通常、特定のノード
に関連される。他のネットワーク制御機能（例えば帯域
幅管理）は、通常、特定のリンクまたは終端ポイントに
関連される。本発明は、ノードに関連する特定のネット
ワーク制御機能に対応するパケットを、各ノード内の単
一のプロセッサにより処理する。一方、リンク或いは終
端ポイントに関連するネットワーク制御機能に関連する
パケットは、リンク・アダプタまたは終端ポイント・ア
ダプタ上のプロセッサにより処理される。制御機能の割
当ては、負荷の平均化及び故障許容などのタスクを実施
するために、動的に実行される。

【００１６】帯域幅管理などの機能は、インバウンド・
リンクまたはアウトバウンド・リンクのいずれかに関連
する。順方向パスにおける帯域幅管理はアウトバウンド
・リンクに関連し、逆方向パスにおける管理はインバウ
ンド・リンクに関連する。２個のコピーＩＤがこうした
機能に対応して割当てられる。第１のＩＤは順方向パス
の機能を指定し、第２のＩＤは逆方向パスの機能を指定
する。例えば、インバウンド・リンク・アダプタは、逆
方向パスの機能を指定するコピーＩＤを有するパケット
をコピーする。

【００１７】ここで本発明は、ＡＮＲにおける使用に限
定されないことを述べておく。例えば、ツリー・マルチ
キャスト・モード（ＴＭＭ：tree multicast mode ）で
は、パケット・ヘッダ・フィールドは同一であり、上述
されたものと同一のコピーＩＤを有する同一の制御バイ
トが存在する。ＴＭＭモードでは、経路指定フィールド
は種々のリンクを指定する複数のラベルではなく、単一
のアドレスすなわちツリー・アドレスを含む。ツリー・
アドレスは、伝送リンク及びノードの特定のセットを定
義する"マルチキャスト・ツリー"を指定し、このマルチ
キャスト・ツリーを介して、パケットがエンド・ユーザ
の特定のセットにマルチキャストされる。ＴＭＭパケッ
トがノード内のバスに配置されると、ノード内の各アダ
プタはツリー・アドレスをモニタし、自身が責任を担う
伝送リンクまたは端末リンクが、指定されるマルチキャ
スト・ツリーの一部に含まれるかを判断する。こうした
アダプタのリンクがマルチキャスト・ツリーの一部に含
まれる場合、アダプタはバスからパケットを検索し、こ
れを伝送リンクに送出するか、エンド・ユーザに受渡
す。ＴＭＭモードでは、コピーＩＤはＡＮＲ内の経路指
定情報とは独立に使用される。別の場合では、アダプタ
はコピーＩＤが自身の制御機能の１つに合致し、ツリー
・アドレスが自身が責任を担うリンクを含むツリーに合
致する場合に限り、パケットを自身のメモリにコピーす
る。マルチキャスト・ツリーは、B．Awerbuch、I．Cido
n、I．S．Gopal、M．Kaplan及びS．Kuttenによる"Distr
ibuted Control for PARIS"（Proceedings of the 9th
ACM Symposium onPrinciples of Distributed Computin
g、Quebec、Canada、August 1990、pp．145-159）に述
べられている。

【００１８】当業者には明らかなように、本発明は、コ
ピーＩＤを含む制御バイトがパケットに含まれる任意の
モードにおいて使用可能である。更に本発明は、制御機
能を効率的にパケット網内、及びノード内の種々のアダ
プタ間で分散するための多くの別の方法においても使用
可能である。

【００１９】

【実施例】図１を参照すると、番号１乃至８の８個のネ
ットワーク・ノード１１を含むパケット伝送システム１
０の一般的なブロック図が示される。各ネットワーク・
ノード１１は他のネットワーク・ノード１１に、１つ或
いは複数の通信リンク（Ａ乃至Ｌ）によりリンクされ
る。各通信リンクは永久接続或いは選択的許可（ダイア
ル・アップ）接続のいずれかである。任意の或いは全て
のネットワーク・ノード１１が終端ノード１２に接続さ
れ、ネットワーク・ノード２は終端ノード１、２及び３
に接続され、ネットワーク・ノード４は終端ノード４、
５及び６に接続され、ネットワーク・ノード８は終端ノ
ード７、８及び９に接続されるように示されている。各
ネットワーク・ノード１１は、データ通信サービスを全
ての接続ノード、ネットワーク・ノード及び終端ノード
に提供するデータ処理システムを含む。各ノードでは入
力データ・パケットは、別のノードを終端とする１つま
たは複数の出力通信リンクに選択的に経路指定される。
こうした経路指定判断は、データ・パケットのヘッダ内
の情報に応答して決定される。基本的なパケット経路指
定機能に加えて、ネットワーク・ノード１１は、ノード
で発信されるパケットの経路パス計算、ディレクトリ・
サービス、及び経路計算をサポートするために使用され
るネットワーク・トポロジ・データベースの保守などの
制御機能を実行する。

【００２０】各終端ノード１２はアダプタを介して、複
数のエンド・ユーザ１５の各々に接続される。各エンド
・ユーザ１５は、別のエンド・ユーザに伝送されるデジ
タル・データの送信装置、別のエンド・ユーザから受信
されるデジタル・データを消費するデータ受信装置、或
いは典型的には上記両者を含む。エンド・ユーザは、パ
ケット網１０へのアクセスのために、ネットワーク・ノ
ード１１の１つに接続される終端ノード１２に接続され
て、図１のパケット通信網１０を使用する。終端ノード
１２は、図１のパケット網への伝送のために、ユーザ・
データを図３に示されるタイプのパケットに変換し、ネ
ットワーク１０を介しパケットを経路指定するためのヘ
ッダを生成する。ヘッダは図４に示される一般的な形式
を有し、２個の制御バイト３８及び４０、経路指定フィ
ールド４２、及び冗長検査バイト４４を含む。経路指定
フィールド４２は、パケット網１０を通じてパケットを
宛先終端ノード１２に経路指定するために必要な情報を
含み、その宛先終端ノード１２にこのフィールドはアド
レス指定される。制御バイト４０は本発明によればコピ
ーＩＤなどを含み、これについては以降で説明される。

【００２１】図２は、図１のネットワーク・ノード１１
または終端ノード１２において見い出される典型的ノー
ドのブロック図である。図２のノードは高速パケット交
換バス２３を含み、このバスにはノードに到達するパケ
ットが出力される。こうしたパケットは、リンク・アダ
プタ２４、２５、．．．、２６を介して伝送リンクから
受信されるか、アプリケーション・アダプタ２０、２
１、．．．、２２を介して、終端ノード内の図１のエン
ド・ユーザ１５に対応するユーザ・アプリケーションに
おいて発信される。パケット・ヘッダ内の情報を使用す
ることにより、アダプタ２０−２２及び２４−２６は、
バス２３に出力されるどのパケットが、それらのアダプ
タに接続されるユーザ・アプリケーション、或いは伝送
リンクに経路指定されるかを判断する。図２の判断ポイ
ントは、その判断ポイントに到達するパケットを局所ユ
ーザ（終端ノード）、或いは（ネットワーク・ノード及
び終端ノードの）判断ポイントを去る伝送リンクに接続
する役割をする。アダプタ２０−２２及び２４−２６
は、交換バス２３に先立ち或いは引続いて、パケットを
キューに登録するキューイング回路を含む。本発明の一
実施例によれば、制御機能アダプタ２７、２
８、．．．、２９は、パケットをコピーし、図４の制御
バイト２のコピーＩＤ３４で指定される適切なネットワ
ーク制御機能を実行する。

【００２２】図２のパケット判断ポイントへの入力伝送
リンクは、図１の終端ノード１２などの局所終端ノード
からのリンク、或いは図１の隣接するネットワーク・ノ
ード１１からのリンクなどを含む。いずれの場合にも、
図２の判断ポイントは同様に動作して、各データ・パケ
ットを受信し、それをパケット・ヘッダ内の情報により
指示される別の判断ポイントに転送する。図１のパケッ
ト網は、単一のパケットの存続期間以外は、通信パスに
対する伝送機構或いはノード機構に指令することなく、
図１の２人のエンド・ユーザ間の通信を可能とするよう
に動作する。このように、パケット網の通信機構の利用
は、各通信パスに対応する専用の伝送リンクによるより
も、極めて高いトラフィックを実現するために最適化さ
れる。

【００２３】図４は制御バイト・フィールド３８及び４
０、経路指定フィールド４２及び冗長検査バイト４４を
含む典型的なネットワーク層ヘッダを表す。制御バイト
１フィールド３８は、経路指定モード及び使用される優
先順位を指定する８ビットのフィールドである。可能な
経路指定モードには、自動ネットワーク経路指定（ＡＮ
Ｒ）及びツリー・マルチキャスト（ＴＭＭ）がある。可
能な優先順位は、メッセージが実時間か非実時間かに関
する。更にパケットが宛先終端ポイントに向けて順方向
にホップ・バイ・ホップ（hop-by-hop）に移行するよう
に、逆方向パスを表すＡＮＲラベルのストリングの構築
を可能とする逆方向パス累算ビットが提供される。宛先
終端ポイントは、転送されたメッセージに応答して、パ
ケットの経路指定フィールド内に結果の逆ストリングを
配置し、これを出所終端ポイントに送信することを望
む。

【００２４】制御バイト２すなわちフィールド４０もま
た８ビットのフィールドであり、本発明によれば、その
最初の４ビットすなわちコピーＩＤフィールド３４でコ
ピー機能を指定する。最初の３ビットが'０'の場合、ネ
ットワーク制御機能は指定されず、コピー機能は禁止さ
れる。他の４ビットの組合わせに対しては特定のネット
ワーク制御機能が割当てられ、例えば順方向パスの帯域
幅予約、逆方向パスの帯域幅予約、セット管理、及びツ
リー保守などが割当てられる。これは制御バイト２の第
１ビットがコピー機能の可否を決定するだけの従来の技
術に比較して、大きな改善を達成する。

【００２５】経路指定フィールド４２はマルチバイト・
フィールドである。ＡＮＲが制御バイト１に指定される
と、経路指定フィールドは、横断される各リンクの経路
指定ラベル、及び宛先終端ポイントのラベルを含むサブ
フィールドを有する。ＴＭＭ経路が指定されると、経路
指定フィールドはツリー・アドレスを含むサブフィール
ドを有する。いずれの経路指定モードにおいても、経路
指定フィールドは逆方向パス・ラベルを含む可能性があ
る。ＡＮＲ経路指定では、個々のラベルが横断される各
ノードに読出される。最後に使用された経路指定ラベル
がフィールドから剥ぎ取られ、パケットは伝送パスに沿
って進行する。

【００２６】ＡＮＲラベルの第１バイトの第１ビット
は、"選択コピー"ビットとして定義される。（ツリー・
アドレスは選択コピー・ビットを含まない。コピー機能
がパケット内で許可されると、ツリー内の各ノードにお
いてコピー可能となる。） "選択コピー" ビットが第１
のラベルにおいて'０'にセットされると、コピー機能が
現行ノードにおいて許可される。本発明によれば、"選
択コピー"ビットが活動状態であるパス内の各ノードに
おいて実行される機能は、制御バイト２の最初の４ビッ
トをセット（コピーＩＤの最初の３ビットが全て'０'以
外である）することにより決定される。選択コピー・ビ
ットが'１'にセットされると、コピー機能がそのノード
において禁止される。

【００２７】図５は図４の典型的なＡＮＲ経路指定フィ
ールドをより詳細に示す。経路指定フィールド４２'
は、横断される各リンク及び宛先終端ポイントに対応す
るＡＮＲラベル５０乃至５２、及び反転８ビットの組合
わせ'11111111'を含むエンド・オブ・フィールド（ＥＯ
Ｆ）フラグ５３を含む。経路指定サブフィールド５０は
更に、選択コピー・ビット４９を示すように拡張され
る。

【００２８】図６はＴＭＭ経路指定における図４の経路
指定フィールドを示す。この場合、１つのアドレス、す
なわち指定ツリー・アドレス５４だけが存在する。ホッ
プ・カウントダウン・フィールド５５は、パケットに許
可されるホップの最大数にセットされ、各ホップにおい
てデクリメントされる。フィールド内の値が'０'に達す
ると、パケットは廃棄される。番号５６はＡＮＲにおい
て使用されるものと同じＥＯＦフラグを指定する。

【００２９】図７は伝送パス４５−４８内に４個のノー
ドを含むパケット交換網を示す。各ノードには、特定の
ネットワーク制御機能を実行するプロセッサを含む制御
アダプタ６１乃至６４、及び交換バス（ＳＢ：switchin
g bus ）６５乃至６８が示される。単純化のため、リン
ク・アダプタは示されていないが、実際には存在するも
のと理解される。制御アダプタ６１は出所終端ポイント
である。制御アダプタ６２及び制御アダプタ６３は中間
ノード内に存在する。制御アダプタ６４は宛先終端ポイ
ントである。終端に矢印を有する破線４９は、出所ノー
ドと宛先ノード間のＡＮＲパケットの伝送パスを示し、
２個の中間ノードを通過する。制御アダプタ６２及びＳ
Ｂ６６を含む第１の中間ノードでは、"選択コピー"ビッ
トが'０'にセットされ、ＳＢ６６を横断するパケットは
従って制御アダプタ６２にコピーされる。その様子がシ
ャント・パス６０により示されている。拡張コピー機能
はまた、４５及び４８で示される同一の出所ノード及び
宛先ノードにおいても、追加のアダプタがこれらのノー
ド内に存在する場合には使用される。

【００３０】第２の中間ノードでは、選択コピー・ビッ
トは'１'にセットされ、コピーは許可されない。この例
のネットワークでは、ネットワーク制御機能に対応する
処理は中央制御ユニットにより扱われる。

【００３１】図８は伝送パス内に４個のノード７０−７
３を含むパケット交換網を示す。各ノードには、リンク
・アダプタ８４−８９が存在し、それらの内の２個は特
定のネットワーク制御機能を実行するプロセッサを含
む。各ノードはまた交換バス（ＳＢ）８０−８３を含
む。ノード２内のリンク・アダプタ８６は、プロセッサ
９０を詳細に示す。ノード１内のリンク・アダプタ８４
はプロセッサ７６を詳細に示す。制御機能がアウトバウ
ンド・リンク・アダプタにおいて実行される場合、その
リンク・アダプタのプロセッサは、第１のＡＮＲラベル
（またはＴＭＭアドレス）に従ってパケットを経路指定
し、更に制御機能を実行するために、コピーＩＤ及びＡ
ＮＲにおいては、"選択コピー"ビットがそのノードに対
応して活動状態かどうかにもとづき、パケットを受信及
び処理するかを決定しなければならない。図８におい
て、第１のノード内の制御アダプタ７４から、ノード４
内の制御アダプタ７５に経路指定されるパケットは、ノ
ード１すなわち出所ノードのリンク・アダプタ８４内に
含まれるプロセッサによりコピーされ、処理される。パ
ケットはまた、ノード２のリンク・アダプタ８６内に含
まれるプロセッサによりコピーされ、処理される。

【００３２】制御機能がインバウンド・リンク・アダプ
タにおいて実行される場合、そのリンク・アダプタのプ
ロセッサは制御機能を実行するために、コピーＩＤ及び
ＡＮＲにおいては、"選択コピー"ビットがそのノードに
対応して活動状態かどうかにもとづき、パケットを受信
及び処理するかを決定しなければならない。図８におい
て、パケットがノード４内の制御アダプタ７５から、ノ
ード１内の制御アダプタ７４に経路指定される場合、パ
ケットはノード２のリンク・アダプタ８６内のプロセッ
サ９０によりコピーされ、処理される。パケットはま
た、ノード１すなわち宛先ノードのリンク・アダプタ８
４内のプロセッサによってコピーされ、処理される。

【００３３】図９は典型的なマルチキャスト・ツリーを
示し、図１のパケット通信システムに課せられるネット
ワーク・ノード２、３及び４（実線で示される）を含
む。ここで終端ノード２、４及び６は、図９のツリーに
より相互接続される。図９の終端ノードの他のサブセッ
トは、他のマルチキャスト・ツリーにより接続され、各
終端ノードは複数のツリーに参加する。いずれにして
も、マルチキャスト・ツリーの目的は、単純で効率的な
経路指定機構の提供により、ツリーのメンバ間でメッセ
ージを交換する便利で効率的な機構を提供することであ
る。実施例では、ＴＭＭモードの場合、"選択コピー"ビ
ットが存在しないが、コピーＩＤ機能がＴＭＭモードに
おいても使用される。ノード内の適切なプロセッサが、
コピーＩＤの最初の３ビットが０であるかを判断するこ
とにより、ネットワーク制御機能が指定されているかを
決定する。最初の３ビットが０の場合、ネットワーク制
御機能は指定されない。

【００３４】図１０は、ネットワーク制御機能が、図７
のネットワーク内の制御アダプタ内のプロセッサにより
実行される場合の、コピーＩＤを含むパケットの受信及
び処理過程を示す流れ図である。この例では、パケット
は既にアダプタによりノードの交換バスに出力されてい
る。プロセッサは最初にブロック１０１でパケット・ヘ
ッダを調査し、ブロック１０２でＡＮＲモードまたはＴ
ＭＭモードが指定されているかを判断する。パケットが
ＡＮＲモードを指定する場合、プロセッサはブロック１
０４で第１のＡＮＲラベルを調査し、選択コピー・ビッ
トが"活動状態"にセットされているかをブロック１０６
で判断する。セットされていない場合、パケットはこの
ノードを通過し、制御機能プロセッサによって何も処理
は実行されない。選択コピー・ビットが"活動状態"にセ
ットされている場合、プロセッサはブロック１０８で、
コピーＩＤがこのノードが担う制御機能を指定するビッ
ト・パターンに合致するかを判断する。ノード内に複数
のプロセッサが存在してもよい。合致する場合、パケッ
トがブロック１１０で受信されて処理される。ＴＭＭ経
路指定の場合、選択コピー・ビットは存在しないため、
処理はブロック１０２のモード判断から、コピーＩＤが
既知のネットワーク制御機能に合致するかを判断するブ
ロック１０９に直接移行する。

【００３５】図１１は、図８に示されるネットワークに
おける制御機能がアウトバウンド・リンク・アダプタ内
のプロセッサにより実行される場合の、コピーＩＤを含
むパケットの受信及び処理過程を示す流れ図である。こ
の場合、コピーＩＤはパケット・ヘッダ内の経路指定情
報と関連して使用される。この要求によれば、図１１は
ＡＮＲモードでは、第１のＡＮＲラベルの調査ステップ
２０４、及びそれが特定のアダプタのアドレスに合致す
るかの判断ステップ２１２、更にＡＮＲラベルが合致す
る場合、第１のラベルを剥ぎ取り、パケットをリンク上
に転送するステップ２１８を示す。ＴＭＭモードでは、
ブロック２１４でツリー・アドレスが調査され、ブロッ
ク２１６では、それが特定のアダプタを含むツリーに合
致するかを判断しなければならない。リンクがパケット
の目的のツリーに実際に存在する場合、パケットはブロ
ック２２０でリンクに転送されなければならない。ＡＮ
Ｒの場合のブロック２０６、２０８及び２１０で示され
るコピーＩＤの処理ステップ、及びＴＭＭの場合のブロ
ック２０９及び２１１は、図１０の制御アダプタの場合
と同じである。

【００３６】図１２は、複数のパケットが連続して処理
されるように拡張された、図１０の"パケット受信及び
処理"ブロック１１０を示す。各々は特定の異なるネッ
トワーク制御機能に対応する。これは単一のプロセッサ
が複数の機能を担うことを表す。同一のタイプの拡張
が、図１１のリンク・アダプタの場合にも適用される。

【００３７】本発明の実施例によるコピー機能は、ネッ
トワーク層ヘッダ内の制御バイト２フィールドに４ビッ
トのコードを割当てることにより動作し、１４個のネッ
トワーク制御機能が達成される。（少なくともこれらの
４ビットのコードの'0000'及び'0001'は、ネットワーク
制御機能が使用されないことを示す。）活動状態コード
の１つが、制御バイト２フィールドにセットされる。例
えば、帯域幅予約が所望のネットワーク制御機能に相当
する。最後に帯域幅予約機能の場合、パケットのメッセ
ージ・フィールドが、各選択ノードの出力リンクに予約
される帯域幅の値を指定する。

【００３８】パケット交換技術に携わる当業者には、本
発明の原理により、更に別の実施例が可能であることが
理解されよう。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パケット交換ノードの種々のアダプタ間、及びパケット
交換網の種々のノード間における制御機能の効率的な分
散が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施されるパケット通信システムの一
般的なブロック図である。

【図２】図１の通信システムの典型的ノードの一般的な
ブロック図である。

【図３】図１の通信システムを介し伝送される典型的パ
ケットを表す図である。

【図４】コピーＩＤを示すように拡張される制御バイト
２を有する、図３のパケットの典型的ヘッダを表す図で
ある。

【図５】図４のヘッダの典型的なＡＮＲモード経路指定
フィールドを表す図である。

【図６】図４のヘッダの典型的なＴＭＭ経路指定フィー
ルドを表す図である。

【図７】伝送パス内に各々がネットワーク制御機能を実
行する中央制御アダプタを有する４個のノードを含む、
パケット通信網を表す図である。

【図８】いくつかのノードがリンク・アダプタ上に制御
機能プロセッサを有するパケット通信網を表す図であ
る。

【図９】典型的なマルチキャスト・ツリーが実線で示さ
れ、システムの平衡が破線で示される、図１のパケット
通信システムの一般的ブロック図である。

【図１０】コピー機能が中央制御プロセッサを有するノ
ード内で処理される様子を示す流れ図である。

【図１１】ネットワーク制御機能がリンク・アダプタ内
のプロセッサにより実行されるノード内において、コピ
ー機能が処理される様子を示す流れ図である。

【図１２】プロセッサが複数の制御機能の処理を担い、
複数パケットがノードにより処理される場合の図１０
の"パケット受信及び処理"ブロックの拡張バージョンを
表す図である。

【符号の説明】

１０パケット伝送システム１２宛先終点ノード１５エンド・ユーザ２３高速パケット交換バス３４コピーＩＤ５０経路指定サブフィールド５３エンド・オブ・フィールド（ＥＯＦ）フラグ５４指定ツリー・アドレス５５ホップ・カウントダウン・フィールド９０プロセッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョン・エリス・ドレイク、ジュニアアメリカ合衆国27312、ノースカロライナ州ピッツボロ、フェアリントン 321 (72)発明者ジョン・ゲリー・ダッドレイアメリカ合衆国27612、ノースカロライナ州ローリー、ゲインズボラフ・ドライブ 6113 (72)発明者エリザベス・アン・ハーバティックアメリカ合衆国27502、ノースカロライナ州アペックス、マットロック・ストリート 4908 (72)発明者ジェームス・パトリック・ジャネロアメリカ合衆国06905、コネチカット州スタンフォード、アシュトン・ロード 41 (72)発明者マーク・アダム・カプランアメリカ合衆国10536、ニューヨーク州カトナ、ホーリー・ヒル・レーン 14 (72)発明者バリー・ケスナーアメリカ合衆国27612、ノースカロライナ州ローリー、シャドウブルーク・ドライブ 5507 (72)発明者フランシス・リチャード・コパーダアメリカ合衆国27613、ノースカロライナ州ローリー、コーベリー・レーン 2020 (72)発明者マルシア・ランバート・ピータースアメリカ合衆国27312、ノースカロライナ州ピッツボロ、ニュー・ホープ・トレイルズ６ (72)発明者ケネス・ハーベイ・ポッター、ジュニアアメリカ合衆国27606、ノースカロライナ州ローリー、アムステルダム・プレース 5404 (72)発明者アンドレイ・ラ・シグラーフランス、ビルヌーブ・ローベット 06270、マリアナ・ベイ・デ・アグネス、デュカル・エス113 (72)発明者ジェラルド・アーノルド・マリンアメリカ合衆国27514、ノースカロライナ州チャペル・ヒル、スウィーテン・クリーク・ロード 3704 (72)発明者インダー・サラト・ゴペルアメリカ合衆国07024、ニュージャージー州フォート・リー、アパートメント 19エヌ、ノース・アベニュー 555 (72)発明者イスラエル・サイドンイスラエル、ハイファ 32000、テクニオン−アイ・アイ・ティエレクトリック・エンジニア・デパートメント（番地なし) (56)参考文献特開昭62−155648（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−111353（ＪＰ，Ａ) 特開平３−222556（ＪＰ，Ａ) 特許2642062（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】メッセージ・フィールドおよびヘッダを含
むパケットを伝送するパケット通信網であって、それぞれがパケット交換バスを含む複数のノードと、前記ノードを相互接続する複数のリンクと、各ノードにあってパケットを処理するために選択された
制御機能が割り当てられているパケット処理手段とを具
備し、各パケットのヘッダは、１以上のノードで実行すべき割
り当てられた制御機能を指定する複数ビットのコピーＩ
Ｄフィールドを含み、前記パケット処理手段は、受信したパケットの全体をメ
モリにコピーすることなく、該パケットのヘッダを調べ
て前記コピーＩＤフィールドにより指定された制御機能
が自身に割り当てられているかどうかを決定する、パケット通信網。
【請求項２】それぞれがパケット交換バスを含む複数の
ノードを有するパケット通信網において、パケットを処
理するためのパケット処理装置であって、１以上のノードで実行すべき割り当てられた制御機能を
指定する複数ビットのコピーＩＤフィールドをヘッダに
含むパケットを受信する手段と、受信したパケットの全体をメモリにコピーすることな
く、該パケットのヘッダに含まれるコピーＩＤフィール
ドを調べることによって、前記制御機能が当該パケット
処理装置に割り当てられているかどうかを決定する手段
と、割り当てられていた場合に前記パケットの全体をメモリ
にコピーして前記制御機能を実行する手段と、を具備するパケット処理装置。
【請求項３】それぞれがパケット交換バスを含む複数の
ノードが接続されるコンピュータ・ネットワークにおい
て、ヘッダおよびメッセージ・フィールドを含むパケッ
トの通信方法であって、１以上のノードの装置で実行すべき割り当てられた制御
機能を示す複数ビットのコピーＩＤフィールドをヘッダ
に含むパケットを生成して前記コンピュータ・ネットワ
ークに送り出すステップと、前記装置で前記パケットを受信し、前記パケットの全体
をメモリにコピーすることなく、前記パケットのヘッダ
を調べて前記コピーＩＤフィールドにより示される制御
機能が自身に割り当てられているかどうかを決定するス
テップと、を具備するパケット通信方法。
【請求項４】複数のノードが接続されるコンピュータ・
ネットワークにおいて、ヘッダおよびメッセージ・フィ
ールドを含むパケットを受信ノードの装置で処理するた
めの方法であって、実行すべき割り当てられた制御機能を示す複数ビットの
コピーＩＤフィールドをヘッダに含むパケットを前記装
置で受信するステップと、受信したパケットの全体をメモリにコピーすることな
く、該パケットのヘッダを調べて前記コピーＩＤフィー
ルドにより示される制御機能が前記装置に割り当てられ
ているかどうかを決定するステップと、前記制御機能が割り当てられている場合にのみ、前記受
信したパケットの全体をメモリにコピーし、前記制御機
能を実行するステップと、を具備するパケット処理方法。