JP2977029B2 - 高速ａｔｍセル伝送を使用したインターネットプロトコルスイッチング方法及びそのためのネットワーク - Google Patents

高速ａｔｍセル伝送を使用したインターネットプロトコルスイッチング方法及びそのためのネットワーク

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ通信
およびネットワーキングの分野に関し、特に、非同期転
送モード（ＡＴＭ）ネットワーク上において、インター
ネットプロトコル（ＩＰ）のように、ＡＴＭとは異なる
プロトコルにしたがって形成されたパケットを伝送する
方法及び当該パケットを伝送するためのネットワークシ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、インターネットを使用した通信が
盛んに行われており、この傾向は、一段と強まるもの
と、予測される。このようなインターネット通信では、
データ伝送を行うために、インターネットプロトコルが
規定されている。このインターネットプロトコルは、物
理層からアプリケーション層までの７層に分けられてお
り、このうち、ネットワーク層及びトランスポート層に
は、それぞれ狭義のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔ
ｏｃｏｌ）及びＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏ
ｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が定められている。
【０００３】一方、大量のマルチメディア情報を扱う高
性能ネットワーク技術の一つとして、非同期転送モード
（ＡＴＭ）技術があり、新しい基幹ネットワークは、こ
の技術に基づいて構築される場合が多い。このＡＴＭ技
術において、転送される全ての情報は、セルと呼ばれる
固定長のスロット内に配置されている。これらのセル
は、４８オクテット長の情報フィールドと５オクテット
長のヘッダによって構成されている。情報フィールドは
ユーザが利用できるのに対して、ヘッダフィールドに
は、ＡＴＭレイヤの機能そのもの、主にセルの識別に関
係する情報が配置されている。
【０００４】重要なことは、ＡＴＭが２つの階層レベ
ル、すなわち、１）仮想チャネルレベルと、２）仮想パ
スレベルを持っていることである。仮想チャネルは、１
つの共通の一義的識別子値により関連付けられたＡＴＭ
セルの一方向転送チャンネルを記述するために用いられ
る概念である。この識別子は、仮想チャネル識別子（Ｖ
ＣＩ）と呼ばれ、セルヘッダの一部である。
【０００５】同様に、仮想パスは、共通の一義的識別子
値により関連付けられた仮想チャネルの属する一方向転
送パスを記述するために用いられる概念であり、仮想パ
ス用識別子は、仮想パス識別子（ＶＰＩ）と呼ばれ、こ
れもやはりセルヘッダの一部である。同一の仮想チャネ
ル／仮想パスコネクション（ＶＣＣ／ＶＰＣ）を有する
すべてのセルは、ネットワーク中を、同一ルートに沿っ
て転送される。セル順序は、すべてのＶＣＣに対して維
持され、最初に送信されたセルは最初に受信される。
【０００６】ここで、通常のＩＰネットワークは、ルー
タによって構成され、ルータではパケットを受けると、
そのヘッダを見て、そのパケットをどのポートに出力す
るかを決めている。この処理は、かなりの量の処理を必
要とし、ＩＰネットワークを高速化する際における大き
な障害となっている。
【０００７】このような隘路を解消する手段として、Ａ
ＴＭネットワークの高速性を利用する技術がいくつか提
案されている。
【０００８】このような技術の一つとして、特開平８−
１２５６９２号公報（以下、引用例１と呼ぶ）では、セ
ルスイッチルータ（Ｃｅｌｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ｒｏｕｔ
ｅｒ、以下、ＣＳＲと略称する）と呼ばれるルータを使
用した技術が提案されている。この技術では、ＣＳＲに
おいて、通常のＩＰテーブルルックアップにより出力ポ
ートを知るための処理を行わず、パケットのある属性だ
けを観測し、その属性とそのパケットを送るべき出力ポ
ートに対して予め定義されたＶＣＩを持つＡＴＭセルに
変換し、ＡＴＭスイッチと同様にパケットを転送してい
る。このＣＳＲを用いた場合、時間を要する出力ポート
を知るための処理を行わないため、通常のルータを使用
した場合に比較して、より高速転送が可能である。
【０００９】尚、この例のように、ＩＰパケット（また
は、他のネットワーク層のプロトコルにしたがって形成
されたパケット）に関するネットワークアドレス参照の
処理を、より簡単な仮想チャネル処理に変換して転送す
ることをカットスルー或いはショートカットと呼び、ネ
ットワーク層、及び、その上位の属性をＶＣＩにマップ
することをバインディングと呼ぶ。また、カットスルー
を行うモード及びパスをそれぞれカットスルーモード及
びカットスルーパス、或いは、切り換えモード及び切り
換えパスと呼ぶ。
【００１０】このように、ＣＳＲを使用した場合、バイ
ンディングは、特定の属性に対し予め設定する必要があ
る。このため、上記したＣＳＲを使用した上記技術で
は、ＴＣＰ／ＩＰにおけるネットワーク層及びトランス
ポート層のＩＰ及びＴＣＰが参照されている。
【００１１】一方、ＡＴＭネットワークにおいては、上
記したバインディングのために、ＰＶＣ（Ｐｅｒｍａｎ
ｅｎｔ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）及びＳＶＣ
（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅ
ｌ）と呼ばれる方法が適用されることもある。他のカッ
トスルー従来技術であるＩＰＯＡやＭＰＯＡ（Ｍｕｌｔ
ｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｏｖｅｒ ＡＴＭ）において
も、一連のパケットを送出する度にカットスルーの起点
と終点との間に、仮想コネクションを張りパケットを転
送する。
【００１２】これらの従来技術の問題点は、ＰＶＣベー
スの場合には、恒久的に設定する必要のあるＶＣの数が
ネットワーク規模、選択する属性の種類によって飛躍的
に増大し、拡張性に富まないこと、また、ＳＶＣベース
ではコネクション設定に要するオーバヘッドにより殊に
短いセッションに対してショートカットの効果が著しく
劣化することである。
【００１３】尚、上記した引用例１では、２つのＡＴＭ
ネットワークを接続するルータ装置において、当該装置
が接続するＡＴＭネットワークのコネクション情報を利
用し、当該装置内でカットスルー（バイパス）の設定さ
れていないＩＰパケットに対し、制御信号なしにカット
スルーを設定する方法を提案しているが、この技術を複
数のＡＴＭスイッチで構成されるＡＴＭネットワークに
対し適用するためには、ＡＴＭネットワークレベルでの
コネクションの処理が不可欠であり、本発明が解決しよ
うとする問題を解決するものではない。
【００１４】この問題を解決する方法として、ＷＯ９７
／２８５０５号（以下、引用例２と呼ぶ）に開示された
技術がある。この方式においては、ネットワーク内の各
ノードは、ＩＰルーティングモジュールを持つＡＴＭス
イッチで構成されると共に、パケットフローを識別する
機能を備えている。ここで、フローは通常ＩＰパケット
の送信元アドレス、宛先アドレス、及び伝送制御プロト
コル（ＴＣＰ）ポート番号の組によって構成され、一つ
のセッションを構成する一連のパケットを識別するため
に使われる（尚、ＩＰプロトコルの新しいバージョンで
あるＩＰｖ６では、フロー識別子が定義されている）。
【００１５】上記した方式では、あるフローは、まず、
ノードのルータモジュールに送るために予め定義された
ＰＶＣであるデフォルトＶＣにより送り出される。この
状態は、パケットがＡＴＭセル化して送られることを除
いて、通常のルータで構成されたＩＰネットワークと全
く同様である。各ノードでは、フローの継続を監視し、
同時に非標準のフロー管理プロトコルと呼ばれるプロト
コルをノード間でやり取りし、ある時点で下流ノードが
その上流ノードに対し、あるフローにこのＶＣ識別子
（ＶＣＩ）を付けて送るように指示する。この指示を受
けたノードは、これまで、デフォルトＶＣに送り出して
いた当該フローを指示されたＶＣに切り替えて送る。こ
の処理が全てのノード間（即ち、全てのホップ）で完了
すると、当該フローはカットスルーモードで転送される
ことになる。
【００１６】この方式は、短時間で終了するフローに対
しては、通常のルータとして働き、より長く続くフロー
に対しては、ＳＶＣモードでカットスルーすることで、
従来方式の非効率性を解消している。
【００１７】この方式に限らず、カットスルーのため
に、ノード間で、何等かのシグナリングを用いる方式で
は、ＩＰプロトコルの一つの重要なクラスであるＩＰマ
ルチキャストを考えたとき、本質的な問題点が顕在化す
る。ここで、マルチキャストとは、同時に複数の受信端
末にパケットを転送するコネクション形式である。この
ようなマルチキャストを規定したＩＰマルチキャストプ
ロトコルとして、プロトコル非依存型同報プロトコル
（ＰＩＭ：Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）の一種であるデンス（密）モー
ド（ｄｅｎｓｅ ｍｏｄｅ）ＰＩＭ、距離ベクトル同報
ルーティングプロトコル（ＤＶＭＲＰ：Ｄｉｓｔａｎｃ
ｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｒｏｕｔｉｎ
ｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等が知られている。
【００１８】このような既存のＩＰマルチキャストプロ
トコルの場合、パケットを送り出すノードではどのノー
ドがその同報パケットを受け取るかを知らずに送りだ
す。上記したマルチキャストプロトコルにおいては、受
信ノードが最初のパケットに対し、自分がそのマルチキ
ャストを受けるかどうかのパケットを返し、これによ
り、初めてマルチキャストのコネクションが張られる。
従来、ネットワークコネクションは、送信側が受信側に
接続要求を出し、これに受信側が接続可であることを確
認することで完了するので、受信側が予め判らないＩＰ
マルチキャストに先立ってコネクションを張ることは不
可能である。
【００１９】この問題に対し、従来、ＭＡＲＳ（Ｍｕｌ
ｔｉｃａｓｔ ＡＴＭ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｓｅｒｖｅ
ｒ）をマルチキャストサーバとして導入したシステムが
提案されているが、このシステムでは、全ての送信ノー
ドが全てのマルチキャストをマルチキャストサーバに送
り、サーバが受信ノードを検出し、パケットを配送する
ことになる。したがって、このシステムにおいては、マ
ルチキャストサーバに大きな負担が加わるため、小規模
のネットワークにしか適用できない。
【００２０】更に、従来のカットスルー技術の大きな問
題は、カットスルーモードに入ると、ルータモードに戻
れないことが上げられる。本来、ＡＴＭ技術の導入は、
ＩＰネットワーク高速化のための手段であるので、新た
な手段がＩＰネットワークと異なる動作をすることは、
好ましくない。例えば、従来のカットスルーには、ＩＰ
ネットワークで起こる動的な変化に対応する手段が備え
られていない。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】ＡＴＭ技術を用いてＩ
Ｐネットワークを高速化する従来のカットスルー方式に
おける上記した問題点を要約すると、以下のようにな
る。
【００２２】１）ＰＶＣをベースとする方式は、拡張性
に問題がある。
【００２３】２）何等かのシグナリングを用い、ＳＶＣ
をベースとする方式は、ＩＰマルチキャストに対応する
のが難しい。
【００２４】３）一旦、カットスルーモードに入ると、
ルータモードに戻る術が無い。
【００２５】本発明の主な目的は、上記した欠点の無い
高速なスイッチング方法を提供することである。
【００２６】本発明の具体的な目的は、ＴＣＰ／ＩＰプ
ロトコルだけでなく、これと同等なプロトコルを利用し
たパケットの転送にも適用できるネットワークシステム
を提供することである。
【００２７】本発明の更に具体的な目的は、ルータ間の
シグナリングを必要としないネットワークシステムを提
供することである。
【００２８】本発明の他の目的は、ＩＰマルチキャスト
及び移動体ＩＰにも適用できる高速スイッチング方法を
提供することである。
【００２９】本発明のより具体的な目的は、カットスル
ーパスの設定後に、パケット転送制御に必要な制御パケ
ットをＩＰ処理部へ転送する手段を設けることにより、
ＩＰレイヤの各種機能に対応したパケット転送を高速で
行うことができるパケット転送方式を提供することであ
る。
【００３０】本発明の他の目的は、ＡＴＭセルレベルで
は、他のＡＴＭセル交換方式と同じであり、既知のＡＴ
Ｍセル交換と高速パケット転送とを共存させることがで
きるネットワークシステムを提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記した引
用例２で提案された従来技術と同様に、ネットワーク内
の各ノードは、ＩＰルーティングモジュールと、ＡＴＭ
スイッチによって構成され、更に、各ノードは、パケッ
トフローを識別する機能を有している。しかしながら、
本発明では、あるフローの最初のパケットが、全くシグ
ナリングを用いることなく、ＶＣを設定する点、及び、
ＩＰプロトコル及び上位プロトコルで規定された制御用
のパケットをルーティングモジュールに転送する機能を
持たせる点において、上記従来技術と本質的に異なって
いる。
【００３２】本発明におけるこれらの新しい手段は、Ａ
ＴＭスイッチのハードウェアをＩＰネットワークの高速
化のために使用されるが、ネットワークの動作は、全く
純粋のＩＰネットワークと同じ環境を提供する。更に具
体的に述べると、本発明の一実施態様によれば、予め定
められたプロトコルに基いて形成されると共に、１つの
セッションを構成するパケットフローを一連のＡＴＭセ
ルに変換した形で受け、当該一連のＡＴＭセルをＡＴＭ
ネットワークを介して、宛先まで伝送するネットワーク
システムにおいて、前記ＡＴＭネットワークは、前記一
連のＡＴＭセルを未使用ＶＣＩ（仮想チャネル識別子）
を用いて送信する送信端と、複数の入力ポートと複数の
出力ポートとを有するノードとを備え、前記ノードは、
前記未使用ＶＣ上に送られてきたＡＴＭセルのうち、前
記パケットフローの最初のパケットを含むセルの情報か
ら出力ポートを定め、且つ、当該出力ポートに前記未使
用ＶＣを対応させ設定するルータと、前記最初のパケッ
トを含むＡＴＭセルに続く、前記未使用ＶＣと同じＶＣ
を有する一連のＡＴＭセルの残りのＡＴＭセルを前記決
定されたルートを介して、前記ルータの制御なしに、前
記出力ポートを通して出力するＡＴＭスイッチとを有す
るネットワークシステムが得られる。
【００３３】本発明の他の実施態様によれば、１つ以上
のノードを含み、前記ノードは、ルックアップテーブル
を有するパケットルータと、当該パケットルータに接続
されたＡＴＭスイッチとを備え、前記ＡＴＭスイッチ
は、複数の入力ポート、複数の出力ポート、及び、複数
個のＶＣＩを識別するルーティングテーブルを有するＡ
ＴＭネットワークに使用され、発信元と宛先の間でコネ
クションレスパケットデータを伝送する方法において、 ａ） 上記ＡＴＭスイッチにおいて、入力 ＶＣＩを当
該ＡＴＭスイッチに接続された上記パケットルータに接
続されるように、上記ＡＴＭスイッチ内のルーティング
テーブルを初期設定するステップと、 ｂ） 上記発信元から上記ＡＴＭスイッチに、第１の未
使用ＶＣＩ上に、コネクションレスパケットが伝送され
ると、上記ＡＴＭスイッチ内の上記ルーティングテーブ
ルにより指示にしたがって、上記パケットを上記ＡＴＭ
スイッチに接続された上記パケットルータに転送するス
テップと、 ｃ） 上記パケットと、上記パケットルータ内のルック
アップテーブルにしたがって、上記パケットルータによ
り、上記ＡＴＭスイッチ上の出力ポートを識別するステ
ップと、 ｄ） 上記ＡＴＭスイッチにおいて、上記入力ＶＣＩを
上記出力ポートにマッピングすることにより、スイッチ
パスを当該ＡＴＭスイッチ内に設定するステップと、 ｅ） 上記設定ステップｄと同時に、上記出力ポートを
介して、上記ＡＴＭスイッチの出力側の未使用ＶＣＩを
使用して、下流側のＡＴＭスイッチに、上記パケットを
転送するステップと、 ｆ） 発信元から宛先へのスイッチパスが設定されるま
で、ホップバイホップ方式で、上記ステップｃ〜ｅを繰
り返すことにより、仮想チャネルが、上記発信元と上記
宛先間に設定され、上記発信元から上記宛先に伝送され
る以後のコネクションパケットが、上記スイッチパスを
通過するようにしたステップとを含む方法が得られる。
【００３４】
【発明の実施の形態】本発明による特徴と利点、並び
に、本発明の様々な実施例の構造および動作について添
付図面を参照して、下記に詳細に説明する。
【００３５】まず、本発明の好ましい実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００３６】ＩＰパケットを転送／ルーティングする本
発明の概念および方法は、図１及び２を同時に参照する
ことで明らかになる。尚、本発明の方式は、Ｉｐｓｏｆ
ａｃｔｏと呼ばれても良い。まず、本方法におけるＡＴ
Ｍネットワーク上のコネクション設定について確認して
おく。ＡＴＭでは、コネクションはエンドーエンドで設
定されるが、１つのコネクションに対し、各リンクで
は、そのリンクに固有のＶＣＩが使われ、各ノードで入
力ＶＣＩと出力ＶＣＩとの間の変換が行われる。即ち、
各ノードは、その下流側のリンク上で使われるＶＣ空間
を有している。
【００３７】図２に示した場合において、ソースノード
５００からＡＴＭスイッチ５２０に向うリンク５０５に
対するＶＣマッピングはソースノード５００により行わ
れ、ＡＴＭスイッチ５２０からＡＴＭスイッチ５３０に
向うリンク５２４のためのＶＣマッピングはＡＴＭスイ
ッチ５２０により行われる。
【００３８】図２において、ＡＴＭスイッチ５２０と５
３０は、それぞれ個別のＩＰルータ５２５と５３５に、
接続されたポートを有している。ここで、各ＡＴＭスイ
ッチは、初期化される時に、隣接スイッチ間で互いに認
識可能なＶＣの範囲を決めているものとする。
【００３９】ＡＴＭスイッチが初期的にセットアップさ
れると、図１（Ａ）に示されるように、ＶＣルーティン
グテーブルにおける全ての未使用のＶＣは、その行き先
ポートとして、ＩＰルータにアクセスできるスイッチの
ポートが指定されている。ここで、未使用とは、ＡＴＭ
コネクションにより定義されていないフリーなＶＣを指
す。
【００４０】次に、図示されたＡＴＭスイッチ５２０及
びＩＰルータ５２５の動作を図１（Ｂ）及び（Ｃ）を参
照して説明する。図１（Ｂ）に示すように、入力ＶＣと
ＡＴＭスイッチのポートとの関係、及び、ポートと出力
ＶＣとの関係がＡＴＭスイッチ及びＩＰルータ内に格納
されているものとする。図１（Ｂ）の例では、入力ＶＣ
３、４、６、及び７が未使用ＶＣであり、これらのＶＣ
が入力ＶＣとして与えられた場合には、ＩＰルータに接
続されることになる。
【００４１】今、ソースノードから、フローＡが未使用
ＶＣ４を選択して、ＡＴＭスイッチ５２０に与えられた
場合、最初のＡＴＭセルは図１（Ｂ）に示されたルーテ
ィングテーブルにしたがって、ＩＰルータ５２５に送出
される。ＩＰルータ５２５では、ルーティング処理を行
うことにより、当該フローＡは出力ポート２に出力され
ることを判定し、図１（Ｃ）に示すように、未使用ＶＣ
４に対応するポートを２に書き換える。図１（Ｃ）の例
では、フローＡは出力ＶＣ５を使って下流側に転送され
ることになる。
【００４２】さて、コネクションレスＩＰパケットがソ
ースノードに到着すると、ソースノード５００は、その
プールから利用可能なＶＣを選択し、それを第１のＡＴ
Ｍスイッチに転送する。リンク５０５に接続されたソー
スノード５００のＡＴＭラインインターフェースカード
内のＶＣルーティングテーブルには、そのフローに対し
て、ソースノード５００が選択したＶＣが設定される。
【００４３】ここで、ソースノード５００は、実際にあ
るフローを生成するＡＴＭ端末であっても良いし、ま
た、あるフローがルーティングされ最初に出会うＡＴＭ
ネットワークのエッジデバイス或いはスイッチであって
も良い。
【００４４】ソースノード５００により選択されたＶＣ
は、第１のＡＴＭスイッチ５２０では、未使用であるた
め、この第１のＡＴＭスイッチ５２０は、受信したコネ
クションレスＩＰパケットを当該第１のＡＴＭスイッチ
に接続されているＩＰルータ５２５に導き、ＩＰレベル
処理を行なう（これをルーティングモードと呼ぶ）。
【００４５】ＩＰルータ５２５により当該パケットの出
力ポートを決定する処理が行われている間、このパケッ
トに伴う一連のＡＴＭセルは、そのＶＣに対して特定さ
れたバッファ（Ｂｕｆ）に格納される。次のホップが決
定された（図２の場合、リンク５２４）後、バッファに
格納されたセルは、第１のＡＴＭスイッチ５２０によ
り、リンク５２４に対して選択された新たなＶＣととも
にリンク５２４のポートに転送される。
【００４６】より具体的に言えば、第１のＡＴＭスイッ
チ５２０は、リンク５２４に対して、未使用のＶＣを選
択し、その入力ラインカードに含まれたＶＣとの対応テ
ーブルに書き込み、パケットを次ホップのＩＰルータ５
３５に転送する。この操作により、次にＡＴＭスイッチ
５２０に到着する当該フローのパケットは、ＩＰルータ
５２５をバイパスし、直接、第１のＡＴＭスイッチ５２
０によりカットスルーモードで転送される。
【００４７】ここで、本発明方法について注目すべきい
くつかの点が明らかになる。第１に、どのＩＰフローも
ルーティングモードで開始され、次に、第１のパケット
が処理された後、カットスルーモードに切り換えられ
る。第２に、同一フローの後続パケットに対して同一の
ＶＣを用いることにより、カットスルーモードでの転送
が保証され、したがって、これらの後続パケットは経路
内のＩＰルータによっては処理されない。第３に、ルー
ティングモードからカットスルーモードに変更するため
に、隣接したスイッチ間の調整は必要ない。最後に、本
方法によれば、図４からも判るように、通常のコネクシ
ョンに基いたＡＴＭ処理と、本発明によるＩＰカットス
ルーの両方を同じＡＴＭスイッチ上に共存させることが
可能となる。
【００４８】上記したように、本発明によれば、ノード
間、又は、エンドーエンドで、何等のシグナリング、即
ち、制御信号の送受を行うことなく、ＶＣを設定でき
る。しかし、一旦、フローがカットスルーモードに切り
換えられると、ＩＰプロセッサは以後の制御メッセージ
を処理しないという問題は解決していない。
【００４９】カットスルーモードにおいて、フローにと
もなうルータにより処理されるべきメッセージ（例え
ば、制御メッセージ）をカットスルーせずに、ルータに
転送する方法としては、当該メッセージをルータに対し
て予め定められたデフォルトＰＶＣを利用するか、新た
な未使用のＶＣを用いることが考えられる。
【００５０】しかし、より効率の良い方法は、同一ＶＣ
上に、保守運用管理（ＯＡＭ）セルとして送信する方法
である。フロー開始時、途中、及び、終了時に、制御パ
ケットをルータに送ることの必要性と効果については、
後で説明するが、フローの途中でこの処理を行う場合
は、２つのＯＡＭセルを規定することが好ましい。すな
わち、以後のすべてのデータセルをルーティングパスを
通過させるための第１のＯＡＭセル信号と、以後のすべ
てのデータセルをカットスルーに戻すための第２のＯＡ
Ｍセル信号が規定されることが望ましい。
【００５１】さて、これまで述べた方法は、パケットを
送出する順方向にショートカット、即ち、カットスルー
ＡＴＭコネクションをホップ毎に設定するものであった
が、これと同時に逆方向のＡＴＭコネクションをホップ
毎に設定することも可能である。ここでは、以下、この
方式をＰＲＥＳＥＲＶＥと呼ぶ。尚、ＰＲＥＳＥＲＶＥ
は、保存するという意味を持つ英単語であるが、ここで
は、この方式の動作をあらわすＰｅｅｋ ａｎｄ Ｒｅ
ｓｅｒｖｅ、即ち、順方向を観測し、逆方向のコネクシ
ョンを確保することを短縮して、ＰＲＥＳＥＲＶＥと呼
ぶ。
【００５２】図３及び図４を参照して、宛先サーバ７１
０にファイルの送出要求を出し、サーバからの情報を返
送してもらう形式のアプリケーションにプリザーブプロ
トコルを適用した場合について、説明する。
【００５３】リクエスト（ＲＥＱＵＥＳＴ）７１５がＳ
ＲＣ７００からＤＥＳＴ７１０へのルーティングパスを
通して、ネットワークを通過すると、本発明の方法であ
るＩＰＳＯＦＡＣＴＯは、逆方向に切り換えパス７０１
を形成する（図４参照）。図示された例では、リクエス
ト７１５は、未使用のＶＣとして「６４」を使用して、
ＳＲＣ７００から出力されている。
【００５４】具体的に言えば、転送スイッチとしてのＡ
ＴＭスイッチ７２０及び７３０は、切り換え方向に、未
使用のＶＣに対応したＶＣを用いてリクエストを前方に
送る。リクエストを受けると、ＤＥＳＴ７１０は、その
リクエストと同じＶＣを用いて、逆方向にデータを送信
するよう指示される。その結果、ＳＲＣ７００からデー
タ７１４が送出される前であっても、ＳＲＣ７００とＤ
ＥＳＴ７１０との間には、図４に示すように、双方向の
カットスルーパス７０５、７１７が形成される。以後、
同一のＶＣ「６４」上に、ＳＲＣ７００はデータ７１４
を送出する。この手順では、ＩＰルーティングの決定が
行われた際におけるスイッチコントローラのデータバッ
ファリングを最小限に抑えることができる。
【００５５】更に、図５を参照すると、上記ＰＲＥＳＥ
ＲＶＥプロトコル上の呼のフローが示されている。ま
ず、ＳＲＣ７００は、ＳＲＣ７００からＤＥＳＴ７１０
までの回線の設定を指示する。このような設定は、ＳＲ
Ｃ７００とＤＥＳＴ７１０を接続するネットワークをＲ
ＥＳＥＲＶＥメッセージが通過することにより開始され
る。この例においては、３つのＡＴＭスイッチがＳＲＣ
７００とＤＥＳＴ７１０の間に介在している。ＲＥＳＥ
ＲＶＥメッセージがネットワークを通過している間、当
該メッセージは、それぞれ異なる時点において、各ＡＴ
Ｍスイッチに受信され、次いで転送される。
【００５６】各ＡＴＭスイッチがＲＥＳＥＲＶＥメッセ
ージを受信すると、ＲＥＳＥＲＶＥメッセージの方向と
逆方向に切り換えパスを設定する。すなわち、図５に示
されているように、ｔ１の時点において、ＳＲＣ７００
に隣接した第１のＡＴＭスイッチとＳＲＣ７００の間
に、カットスルーパスが設定される。同様に、ｔ２の時
点において、第１のＡＴＭスイッチを介して、ＳＲＣ７
００と第２のＡＴＭスイッチの間にカットスルーパスが
さらに設定される。このプロセスは、ｔ４の時点におい
てＳＲＣ７００からＤＥＳＴ７１０までの完全な双方向
カットスルーパスが設定されるまで、パス内に介在する
すべてのスイッチを経て続行される。ここで当業者には
容易に理解できるように、ＲＥＳＥＲＶＥシグナリング
メッセージが最初にネットワークを通過すると同時に、
このホップツーホップで双方向カットスルーパスが設定
できることは、非常に有益である。
【００５７】このようなケースでは、このフローのアプ
リケーションが逆方向のパス設定に適したものであるこ
とをスイッチに知らせる必要があり、この情報を伝える
ために、前述したＯＡＭセルを利用することができ、こ
のＯＡＭセルの転送は、制御メッセージを転送する一つ
のケースである。
【００５８】図６を参照すると、上記した動作と同様な
動作を行うことができるネットワークシステムが示され
ており、図６に示されたネットワークシステムは、後述
する図８のネットワークシステムにも適用できる。図示
された例では、ソース（ＳＲＣ）から、リクエスト（Ｒ
ｅｑ）が未使用ＶＣとして３７を指定してＡＴＭスイッ
チに与えられている。ＡＴＭスイッチでは、未使用ＶＣ
であることを認識すると、当該リクエストをＩＰルータ
に送り、当該リクエストからＡＴＭスイッチの出力ポー
トを選択すると共に、出力ＶＣとして未使用ＶＣ５３を
付けて下流側に転送する。この時、ＡＴＭスイッチとＳ
ＲＣとの間には、ＶＣ６４を使用したカットスルーパス
が形成される。以下同様な動作によりリクエストの通過
により、隣接するＩＰルータ間に、ルーティングパスが
形成される一方、カットスルーパスが形成され、リクエ
スト以降のデータは、カットスルーパスを通して双方向
に転送される。
【００５９】本発明の更なる機能として、各種のＩＰプ
ロトコルが持つ制御パケットの意味を解釈してコネクシ
ョンの設定/解除を行うことがある。この説明を行う前
に、理解を容易にするために、ＩＰプロトコルにおいて
使用されるＩＰトラフィックの分類及び各クラスに対す
る本発明による制御を簡単に説明しておく。
【００６０】ＩＰトラフィック分類及び各クラスに対す
る本発明による制御 １．純データのＩＰトラフィック（シグナリングなし） この分類の例としては、ピン［ｐｉｎｇ］要求／応答、
ＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇ
ｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などのＵＤＰ（Ｕｓｅ
ｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットが
ある。これらのパケットは、単一パケットフローである
ため、カットスルーしても何のメリットもない。しかし
ながら、このＩＰパケットを未使用ＶＣにマッピング
し、ある時間パケットが到着しないことで、そのＶＣコ
ネクションを終了させれば、何のペナルティも生じな
い。
【００６１】ＶＣを再利用することが最も重要である場
合、ＩＧＭＰによるメッセージ（次のホップに届くだけ
である）を未使用ＶＣ上に送信するが、使用した未使用
ＶＣは識別しない形式で使用しても良い。すなわち、未
使用ＶＣを使用した後、直ちに未使用ＶＣスペースに戻
せば良い。
【００６２】２．ＩＰパケットから逆方向パスを暗示的
シグナリングにより設定できるクラス 例えば、ＵＤＰベースのＮＦＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｆｉ
ｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ）トラフィックであり、これは、ト
ランザクション指向型である。一方向においてＵＤＰ要
求が送られ、他の方向に要求されたデータが送られる。
この場合、前述のＰＲＥＳＥＲＶＥを用い、一方向にお
いてルーティングが行われている間に、他の方向に対し
てカットスルーの設定が行われる。
【００６３】３．明示的シグナリングパケットのあるク
ラス ウェブトラフィックを含む全ての伝送制御プロトコル
（ＴＣＰ）を用いるトラフィックはこの分類に入る。Ｔ
ＣＰはコネクション型プロトコルであり、エンドーエン
ドで陽に、即ち、明示的に、コネクションの設定／解除
を行うために定義されたＳＹＮパケット及びＦＩＮパケ
ットと、それらに対する確認応答（ＡＣＫ：Ａｃｋｎｏ
ｗｌｅｄｇｅ）のためのＳＹＮＡＣＫパケット、ＦＩＮ
ＡＣＫパケットがある。
【００６４】本発明の一つの実施方法に、これらの明示
的シグナリングを用いる方法がある。即ち、全てのシグ
ナリングパケットはルーティングパスを通り、仮想チャ
ネルが設定されると、後続のデータパケットは仮想チャ
ネルを通る。ＴＣＰの場合、ＳＹＮパケットは仮想チャ
ネルをセットアップするために用いられ、ＦＩＮパケッ
トはこれを切断するために用いられる。この実施方法に
おいて、送り側からのＳＹＮ／ＦＩＮパケットが一つの
ＴＣＰコネクションを一方向において設定／切断し、別
の方向においてＳＹＮＡＣＫ／ＦＩＮＡＸＣＫがＴＣＰ
コネクションで設定／切断することが可能となる。
【００６５】４．セッション中に制御パケットが送られ
るクラス この分類の例としては、後で詳しく述べるＩＰマルチキ
ャスト、リソースリザベーションプロトコル（ＲＳＶ
Ｐ）、モバイルＩＰ等がある。
【００６６】このクラスに対しては、全てのシグナリン
グ／更新に係わるパケットはルーティングパスを経由さ
せ、データはカットスルーパスを通過させる。シグナリ
ングにより、仮想チャネルがセットアップされる。
【００６７】以下、これらの分類に留意して、本発明に
よるＩＰパケットの一般的な流れを説明する。まず、パ
ケットにより選ばれる最初のパスは、ルーティングパス
である。このルーティングパスを形成する方法として、
１．未使用のＶＣを選ぶ方法、２．予め定義されたＶＣ
（デフォルトＶＣ）を使う方法、３．ＡＴＭ ＯＡＭを
使う方法の３通りの方法がある。パケットは、ＩＰルー
タにおいて検査され、上述の分類にしたがって分類され
る。分類後、データパケットはカットスルーパスにスイ
ッチされる。
【００６８】トラフィック監視は、ＩＰレベルで行われ
る。特定のプロトコルメッセージ（すなわち、ＰＲＵＮ
Ｅ、ＦＩＮなど）が、ルーティングパス上に到着する
と、カットスルーパスはＶＣテーブル（図１（Ａ）参
照）から削除される。ＴＣＰフローについては、ＴＣＰ
ハンドシェークプロトコル（ＳＹＮ、ＳＹＮ−ＡＣＫ、
ＦＩＮ、ＦＩＮＡＣＫ）により、コネクションをセット
アップするか、逆に切断する。当業者には直ちに理解で
きるように、従来技術と比較して、本発明に係る方式
（即ち、ＩＰＳＯＦＡＣＴＯ）では、ＴＣＰトラフィッ
クのセットアップ時間を短縮できる。更に、本発明によ
れば、ＴＣＰセッションが一方向において切断されたが
他の方向において持続しているという状況（ＴＣＰの半
停止状態と呼ぶ）が有り得るが、このような状況の発生
は、ネットスケープなどのｒｓｈやｗｅｂブラウザのよ
うないくつかの一般的なアプリケーションと無理のない
適合性を示すことを意味している。
【００６９】本発明に係る方式、所謂、ＩＰＳＯＦＡＣ
ＴＯは、ＩＰマルチキャスト及びその関連プロトコルに
自然に適応できるという利点がある。その根本的理由
は、本発明ではノード間での特別なプロトコルが存在せ
ず、ＩＰマルチキャストプロトコルをそのままＡＴＭス
イッチ上に実現できることにある。ＩＰマルチキャスト
には、３つの一般的なプロトコルがある。すなわち、
１）距離ベクターマルチキャストルーティングプロトコ
ル（以下、ＤＶＭＲＰと略称する）； ２）マルチキャ
ストＯＳＰＦ（ＭＯＳＰＦ）； ３）コアベーストツリ
ー（ＣＢＴ）である。
【００７０】１）このうち、距離ベクターマルチキャス
トルーティングプロトコル（ＤＶＭＲＰ）は、インター
ネット他のマルチキャストネットワークであるワールド
ワイドバックボーン（Ｍｂｏｎｅ）上で広く採用されて
いる。ここで、Ｍｂｏｎｅは、現在、ＩＰマルチキャス
トソフトウェアとサービスを発展させるために用いられ
ている試験的なサービスであり、ホワイトボード、ラジ
オチャンネルなどのサービスと共に、デジタル方式のオ
ーディオ・ビデオアプリケーション等のサービスを提供
している。Ｍｂｏｎｅは、発信元特定[source specifi
c] マルチキャストツリーを採用しており、下位の単一
キャストルーティングプロトコル（ＲＩＰ：Ｒｏｕｔｉ
ｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と
密接に結合している。これは、密メンバシップ[dense m
embership]を有するグループに対して、また、十分な帯
域幅を有している場合（ＬＡＮ、ＭＡＮ）に有効であ
る。ＩＰマルチキャストのマルチキャスティングは、コ
ネクション型ではない。
【００７１】マルチキャストデータグラムと単一キャス
トデータグラムとのただ１つの相違は、ＩＰヘッダにお
ける宛先アドレスフィールド内にグループアドレスが存
在することである。例えば、クラスＤの宛先アドレス指
定形式（２２４．０．０．０−２３９．２５５．２５
５．２５５）を採用してマルチキャスティングが行われ
る。
【００７２】２）次に、マルチキャストＯＳＰＦ（ＭＯ
ＳＰＦ：Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅ
ｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）プロトコルについて説明
すると、ＭＯＳＰＦは、ＲＩＰの代わりに、ＯＳＰＦ単
一キャストルーティングプロトコル（リンク状態）を用
いている。このプロトコルは、広く使われてはいない
が、ＡＴＭネットワーク上のルーティングプロトコル、
すなわち、ＰＮＮＩと同じ下位の単一キャストルーティ
ングプロトコルを共有しているため、非常に有望なプロ
トコルであると言える。
【００７３】３）次に、ＣＢＴは、グループに対する共
用マルチキャストツリーを使用している。グループの共
通のルートは、ランデブーポイント（ＲＰ）と呼ばれ
る。下位のルーティングプロトコルとは関係なく、すべ
てのマルチキャストパケットは、ツリーに沿って、カプ
セル化された単一キャストパケットとして転送される。
ツリーノードはＲＰに明示加入（ｊｏｉｎ）メッセージ
をＲＰの単一キャストアドレスを用いて送信する。
【００７４】インターネットエンジニアリングタスクフ
ォース（ＩＥＴＦ）は、最近、ＣＢＴとＤＶＭＲＰをＰ
ＩＭ(Protocol Independent Multicast)に結合させた。
この場合、ＰＩＭは、２つのモード、即ち、ＤＶＭＲＰ
をデンス（密）モードとして使用し、ＣＢＴをスパース
（疎）モードとして用いる。
【００７５】これらのプロトコルに留意して、本発明方
法を用いた場合にＩＰマルチキャストの状態がどのよう
に変化するかを説明する。
【００７６】現行のイーサネット上におけるマルチキャ
スト実現形態において、まず、どのホスト（端末）がど
のマルチキャストグループに属しているかの情報を認識
するには、グループメンバシッププロトコル（ＩＧＭ
Ｐ）がイーサネット上に配置された指定ルータ（ＤＲ）
上で実行され、それに直接接続されたグループメンバに
ついて学習する。特定のグループ、即ち、全ホストマル
チキャストグループ、例えば、（２２４．０．０．４）
に問合わせをマルチキャストの形で送り、ある特定のマ
ルチキャストアドレスグループに受信端末が存在するか
どうかを判定する。この問合わせの周期は短く、一般
に、５秒毎である。あるグループ（２２５．０．０．
１）に対する各受信側がローカルタイマをセットし、タ
イマがリセットされた受信側が、タイムツーリブ値ＴＴ
Ｌ＝１として２２５．０．０．１上に応答を送る。この
応答は、そのグループの全てのメンバとルータ（全ての
マルチキャストアドレスを聴取する）により受信され、
このルータにおいてグループメンバの情報が、更新、保
持される。ある数のサイクル後、あるグループに関して
応答が受信されないと、ルータはグループ状態を除去す
る。更に、各受信側はグループへの加入を望む場合、直
ちに、次の問合わせを待つことなく、加入要求（ＪＯＩ
Ｎ）を送信する。
【００７７】本発明方法を用いて、ＩＧＭＰプロトコル
は、以下のようにマッピングされる。
【００７８】１．問合わせは、ＡＴＭブロードキャスト
としてスイッチから周期的に送信される。この問合わせ
とともに、ＩＰマルチキャストに対して、ＡＴＭ１対多
マッピング指示が現在アクティブなグループに対して送
信される。
【００７９】２．受信側は問合わせに応答する。特定グ
ループのＡＴＭマルチキャストチャネルが存在する場合
には、そのチャネルは応答のために用いられる。このよ
うな特定グループのＡＴＭマルチキャストチャネルが存
在しない場合には、全ホストに対して、ＡＴＭブロード
キャストチャネル上に応答が送信される。
【００８０】３．受信側端末ホストがグループ（例え
ば、２２５．０．０．１）メンバとして加入している場
合、ホストはそのプールから任意のＶＣをとり出し、ス
イッチにＩＧＭＰ応答を送信する。
【００８１】ＡＴＭブロードキャスト、マルチキャスト
は、ＡＴＭスイッチにハードウェア機能として備わって
いるものを用いて実行される。ここで、ＶＣテーブルへ
のマッピングは特定のスイッチ実現形態に依存する。出
力においてアドレスフィルタリングを備えたセル転送機
構を用いた特定のＡＴＭスイッチの場合、このグループ
のセルのために生成される新たなビットマップアドレス
に変換が行なわれる。
【００８２】図７は、本発明に基くＩＰマルチキャスト
動作を説明するためのものであり、ここでは、ＡＴＭネ
ットワーク８１０内に、ＡＴＭスイッチ（図示せず）を
有しており、これらＡＴＭスイッチには、ＳＲＣ８００
と、複数の受信側（ＲＣＶ）８２０、８３０、８４０が
接続されている。この例の場合、ＳＲＣ８００と複数の
受信側（ＲＣＶ）８２０、８３０、８４０との間のマル
チキャスト動作を示しており、各ＡＴＭスイッチはＩＰ
ルータをアクセスすることが可能である。
【００８３】図示された実現形態では、コネクションに
関するＩＰプロトコルによって規定された制御メッセー
ジ（ＰＲＵＮＥ（マルチキャストツリーから枝を切るこ
と）、ＧＲＡＦＴ（マルチキャストツリーに枝を加える
こと）、ＪＯＩＮ（加入）等）はルーティングされたパ
ス上に送信され、一方、ＳＲＣ８００と各ＲＣＶノード
８２０、８３０、及び８４０の間で伝送されるデータは
カットスルーパス、即ち、切り換えパス上に送信され
る。この方法の利点は、ＩＰマルチキャストプロトコル
のもつスケーリング特性及び動的フロー特性を保ちつ
つ、しかも、下位のＡＴＭスイッチハードウェアに対す
るＩＰマルチキャストの機能を単純かつ直接的マッピン
グできることである。
【００８４】図８を参照して、ＤＶＭＲＰプロトコルの
本発明による実現形態をより具体的に説明する。ＡＴＭ
化されたマルチキャストパケットがノードに受信され
（９００）、そのセルを転送するためのＶＣが存在する
かどうかの判定が当該ノードで行われる（９０２）。Ｖ
Ｃが存在する場合には、そのセルは、カットスルーモー
ドで転送される（９０４）。一方、ＶＣが存在しない場
合には、パケットが組み立てられる（９０６）。次に、
１対多のブロードキャストビットマップが作成され、パ
ケットを次ノードに転送する（９０８）。
【００８５】マルチキャストグループ（９１０）から、
そのグループには受信者がいない事を意味するＰＲＵＮ
Ｅメッセージ（９１１）を受信すると、ビットマップ内
に含まれる当該グループ９１０に対応するビットがクリ
アされる（９１２）。
【００８６】他のグループからのＰＲＵＮＥメッセージ
が全て戻ると、ビットマップの内容は実際のマルチキャ
ストツリーを反映したものとなる。全てのビットがクリ
アされ、ビットマップが空になる（９１４）と、ＶＣを
切断する（９１６）。
【００８７】逆に、マルチキャストグループを指定する
加入（ＧＲＡＦＴ）メッセージを受信すると（９１
３）、ビットマップ内に含まれるビットが設定される
（９１５）。
【００８８】ＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｓｅｒ
ｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）リソースリザベーシ
ョンプロトコル（ＲＳＶＰ）は、統合サービスインター
ネットのために特別に設計されたプロトコルである。こ
のプロトコルは、アプリケーションによって、要求され
る各種サービスのためにネットワーク上にリザベーショ
ンをセットアップすることを可能とする。
【００８９】ＲＳＶＰは受信側ベースのモデルであり、
各受信側が自身のレベルのリザーブ用リソースを選択
し、リザーベーションを開始し、必要な限りそれをアク
ティブに保つ役割を果たす。
【００９０】ＲＳＶＰは、ネットワークからの特定のサ
ービス品質を要求するためにアプリケーションにより用
いられるインターネット制御プロトコルであり、ルーテ
ィングプロトコルではない。そのタスクは、ディストリ
ビューションツリー上でリソースリザベーションを設定
し維持することにある。
【００９１】ＲＳＶＰでは、典型的なフローは、データ
パケットに先立って、送信側から受信側へ送信されるＰ
ＡＴＨメッセージで始まる。ＰＡＴＨメッセージ中に、
送信側は、宛先（フロー仕様）ならびにトラフィックク
ラスと必要なリソース（Ｔｓｐｅｃ：Ｔｒａｆｆｉｃ
ｓｐｅｃ）についての情報を含める。さらに、ＰＡＴＨ
メッセージには、順方向パス上の各ノードがスイッチの
輻輳状態、すなわち、一組の時定数に対する平均遅延を
示すＡｄｓｐｅｃフィールドも含まれているのが典型的
である。
【００９２】ＰＡＴＨメッセージが受信側ノードに到着
すると、そのノードはそのパス（Ａｄｓｐｅｃ）上に予
測される遅延を、アプリケーション（Ｔｓｐｅｃ）によ
り要求される遅延と比較し、逆方向パス上にＲＥＳＶメ
ッセージを伝送する。その逆方向パス内の各スイッチは
その状態に基づいて要求を「ロック・イン」する。重要
なこととして、ＲＳＶＰは一定時間後に状態がリセット
されるソフト状態プロトコルであるため、周期的ＰＡＴ
Ｈメッセージによってフローを維持しておくことが必要
であり、また、帯域幅要求をアプリケーションのニーズ
に応じて、ＰＡＴＨメッセージ毎に変更することもでき
る。この方式は、ビデオなどの動的なソースに対して特
に良好に機能する。
【００９３】ＲＳＶＰフローは、ＡＴＭサービス品質
（ＱｏＳ）ベースのクラスにマッピングされるという利
点がある。実際のところ、ＡＴＭは、ＲＳＶＰのリソー
スに応えることができる数少ない技術の一つである。し
かしながら、残念なことに、現在のＡＴＭシグナリング
は、帯域幅の再交渉の動作をサポートしていない。した
がって、ＲＳＶＰをＡＴＭへマッピングすることは、余
り効率的でない。これは、各ＰＡＴＨメッセージは結果
として新たなシグナリングによるＶＣセットアップを生
じるからである。
【００９４】本発明によるＲＳＶＰマッピング ＲＳＶＰフローは送信側から送信されるＰＡＴＨメッセ
ージで始まる。このＰＡＴＨメッセージは、コネクショ
ンに関するメッセージであり、このＰＡＴＨメッセージ
が、上流側のルータにより受信されると、上流側のルー
タは、このフローのために未使用のＶＣを選択し、それ
をＯＡＭセルとして送信する。メッセージは、ＩＰルー
タポート上のＲＳＶＰ／ルーティングモジュールにより
処理される。以後受信されるＩＰパケットは、特定のサ
ービスクラス（ＣＢＲ、ＶＢＲ、ＡＢＲあるいはＵＢ
Ｒ）の仮想チャネル上に転送される。
【００９５】ここで、リソースは完全に保証されない。
これは、全てのセルに、必要に応じ、セル損失を許すセ
ル損失優先表示（ＣＬＰ：Ｃｅｌｌ Ｌｏｓｓ Ｐｒｉ
ｏｒｉｔｙ）のビットを１にすることによりマーキング
が施され、当該ＶＣに対してリソースリザベーションが
行われていないからである。逆方向において対応するＲ
ＥＳＶメッセージを受信すると、ＣＡＣ（Ｃｏｎｎｅｃ
ｔｉｏｎ Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：コネ
クション受付制御）モジュールを起動することにより、
リソースが確保される。このフローにおける以後のすべ
てのパケットには、ＣＬＰ＝０を付して送信され、適切
な等価帯域幅がこのフローに対して割り当てられる。
【００９６】上記した本発明の方法によれば、新たにＶ
Ｃを割り当てたコネクションを切断したりせずに、ＲＳ
ＶＰフローのダイナミックな再交渉が可能であるという
利点がある。
【００９７】図９には、上記した動作を行うマルチキャ
ストフローのためのＲＳＶＰ実現形態が示されている。
図９において、まず、送信側から、上記したＰＡＴＨメ
ッセージが資源予約要求の機能をもつメッセージとし
て、後続するデータに先立って上流側のノードに与えら
れる。当該ノードのＡＴＭスイッチは、ＰＡＴＨメッセ
ージを識別することによって、ＩＰルータポートに接続
されたＲＳＶＰ／ルーティングモジュール（ＩＰルー
タ）に送出する。当該ＩＰルータでは、未使用のＶＣを
選択し、それをＯＡＭセルとして仮想チャネル上に送信
され、下流側ノードを構成するＡＴＭスイッチに与えら
れる。当該ＯＡＭセルはＡＴＭスイッチのＩＰルータに
送られ、ＩＰルータでは、要求仕様に応じた仮想チャネ
ルを設定する。この例では、１対多のマルチキャストＶ
Ｃが設定される。以後受信されるＩＰパケットは、仮想
チャネル上に転送される。
【００９８】コアネットワークにおけるＶＣの集合 当業者には明らかであるように、フロー毎にスイッチン
グを行うことは、ネットワークのコア、即ち、中心部に
向かうにしたがって、スイッチングに要する費用が高く
なるから、集合したフローをスイッチングするのが、一
般に望ましい。本発明による方法は、二重ＩＰ／ＡＴＭ
スタックを有しているため、本来のＡＴＭスタックを用
いてＰＶＣ、あるいは、ＳＶＣを用いたネットワークの
コアにおいてＶＰレベルで集合化を行い、コアネットワ
ークの端部で本発明によるフロー毎のスイッチングを利
用することが可能である。この場合、複数のカットスル
ーされたＩＰフローを、ＡＴＭスタックを用いたルート
ベースのＶＰ／ＶＣにマッピングする。
【００９９】コア内部のスイッチは、フローベースのＩ
Ｐスイッチングする必要はなく、単にＶＰスイッチング
をすればよい。ＶＰに対する複数のフローを集合させる
ジョブは、本発明による方法を実行するエッジスイッチ
において行われる。ＡＴＭコアを経由するＳＶＣ（ある
いはＰＶＣ）のセットアップは、ＩＰルーティングモジ
ュールからの情報を必要とする。このためのオプション
の一つは、コアネットワークの端部においてＩＰ発信元
ルーティングを用い、あるルートのためのＳＶＣをセッ
トアップすることである。これらのＳＶＣは、あるルー
ト上のすべてのフローが消滅したときにのみ切断され
る。
【０１００】図１０は、上記した本発明による方法を実
行するエッジスイッチと、コアネットワークとの関係を
示し、コアＡＴＭネットワーク１４０１と、当該ネット
ワーク１４０１の周辺に配置されたエッジスイッチとし
てのＡＴＭスイッチ１４０２、１４０３、１４０４、及
び１４０５とを備え、このうち、ＡＴＭスイッチ１４０
５には、ＡＴＭスイッチ１４０６がホップバイホップの
スイッチングにより接続されているものとする。エッジ
スイッチとしてのＡＴＭスイッチ、例えば、１４０５
は、当該ＡＴＭスイッチに到達したフローに対して、当
該ＡＴＭスイッチからコアネットワークの出力側のＡＴ
Ｍスイッチに到るフロー用ＳＶＣ（ＶＰ／ＶＣ）を設定
する。次に、エッジスイッチは、同一のＶＰ上に、出力
側ＡＴＭスイッチ宛の以後のフローをそれぞれ異なるＶ
Ｃを用いて転送する。出力側ＡＴＭスイッチにおいて、
最終フローの最後のパケットを受信すると、ＶＰ／ＶＣ
を切断する。
【０１０１】これまでの説明では、ＩＰプロトコルを例
にとって説明してきたが、本発明方法は、プロトコル非
依存であるため、ＡＴＭスイッチに接続されたルーティ
ングモジュールが扱い得る全てのプロトコル、例えば、
ＩＰＸ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰａｃｋｅｔ Ｅｘｃｈａｎ
ｇｅ）等にも適用できることは、当業者には明らかであ
ろう。
【０１０２】
【発明の効果】本発明は、従来技術では種々の問題を伴
ったＩＰプロトコル或いは他のネットワークレイヤプロ
トコルをＡＴＭスイッチ上に自然にマッピングする手段
を提供しねＡＴＭの持つ高速性、サービス品質保証など
の優れた機能をインターネットの世界に導入することを
可能にする技術である。その本質的ポイントは、ＡＴＭ
スイッチをＡＴＭネットワークとしてではなく、高速パ
ケット転送ハードウェアとして使用することにより、Ａ
ＴＭシグナリング或いは独自のノード間プロトコルを使
用せず、各スイッチノードが独立にＩＰプロトコルにし
たがってパケットの高速転送をすることにある。これと
同時に、同じＡＴＭスイッチをＡＴＭネットワークを構
成する要素として使用することができ（デュアルスタッ
ク）、本発明は極めて柔軟性に富んだ方法である。
【０１０３】以上、本発明の利用方法について説明した
が、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく種々の変
形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明によって、発信元と宛先の間
のＩＰＯＡコネクションを設定する動作を説明するため
に使用され、本発明によるルーティングテーブルにおけ
るＶＣおよびＶＰエントリの初期マッピングを示す図で
ある。（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明に係るノードの動作
を説明するための図であり、最初のパケットが未使用の
ＶＣ上で転送されたとき、そのパケットをルーティング
パスに転送し、解析した後、パケットを転送するべきス
イッチ出力ポートに向け、カットスルーパスがＶＣテー
ブルに書き込まれるプロセスを説明するための図であ
る。
【図２】図１にしたがって、設定動作を行う本発明に係
るネットワークを示す図である。
【図３】本発明に係る方法をピークアンドリザーブ（Ｐ
ＲＥＳＥＲＶＥ）プロトコルに適用した場合における動
作の一部を説明するためのネットワーク図である。
【図４】図３の後に行われる動作を説明するためのネッ
トワーク図である。
【図５】ピークアンドリザーブ（ＰＲＥＳＥＲＶＥ）法
におけるメッセージと、カットスルーパスとの関係を示
す図である。
【図６】図４と同様な動作を行うネットワークにおい
て、ＶＣ確立の際におけるネットワーク内のルーティン
グパスとカットスルーパスとの関係をより実体的に示す
図である。
【図７】本発明方法によるＡＴＭ転送を用いたＩＰマル
チキャストアプリケーションを示す図である。
【図８】本発明に係る方法をＤＶＭＲＰに適用した場合
の動作を示すフローチャートであり、この場合、図６に
示されたネットワークと同様なネットワークが使用され
る。
【図９】本発明に係る方法をＲＳＶＰに適用した場合に
おける動作を説明するための図である。
【図１０】本発明に係るエッジスイッチとコアネットワ
ークとの関係を示す概略構成図であり、コアネットワー
クにおけるルートのＶＰベースによるＶＣの集合を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
５００、７００、８００ 発信元（ソース） ５１０、７１０ 宛先 ８１０ ＡＴＭネットワーク ８２０、８３０、８４０ 受信機 ５２０、５３０、７２０、７３０ スイッチ ５０５、５２４ リンク ５２５、５３５ ＩＰルータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−125692（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−311185（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−273801（ＪＰ，Ａ) 信学技報ＳＳＥ96−50 信学技報ＩＮ95−145、146

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め定められたプロトコルに基いて形成
    されると共に、１つのセッションを構成するパケットフ
    ローを一連のＡＴＭセルに変換した形で受け、当該一連
    のＡＴＭセルをＡＴＭネットワークを介して、宛先まで
    伝送するネットワークシステムにおいて、前記ＡＴＭネ
    ットワークは、前記一連のＡＴＭセルを未使用ＶＣＩ
    （仮想チャネル識別子）を用いて送信する送信端と、複
    数の入力ポートと複数の出力ポートとを有するノードと
    を備え、前記ノードは、前記未使用ＶＣ上に送られてき
    たＡＴＭセルのうち、前記パケットフローの最初のパケ
    ットを含むセルの情報から出力ポートを定め、且つ、当
    該出力ポートに前記未使用ＶＣを対応させ設定するルー
    タと、前記最初のパケットを含むＡＴＭセルに続く、前
    記未使用ＶＣと同じＶＣＩを有する一連のＡＴＭセルの
    残りのＡＴＭセルを、前記ルータの制御なしに、前記出
    力ポートを通して出力するＡＴＭスイッチとを有するこ
    とを特徴とするネットワークシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記ＡＴＭネットワ
    ークは、前記ノードの下流には、当該ノードと同一構成
    を備えた下流側ノードを有し、前記ノードと、前記下流
    側ノードとの間では、ＶＣ設定のためのシグナリングが
    行われないことを特徴とするネットワークシステム。
  3. 【請求項３】 請求項１において、前記パケットフロー
    は、コネクションレスパケットの形で与えられることを
    特徴とするネットワークシステム。
  4. 【請求項４】 請求項３において、前記コネクションレ
    スパケットは、ＩＰパケットであることを特徴とするネ
    ットワークシステム。
  5. 【請求項５】 請求項３において、前記コネクションレ
    スパケットは、ＩＰプロトコル、ＩＰＸプロトコル、及
    び、これらと同等の性質を規定したプロトコルにしたが
    って形成されたパケットであることを特徴とするネット
    ワークシステム。
  6. 【請求項６】 請求項３において、前記コネクションレ
    スパケットは、コネクションオリエンテッドなプロトコ
    ルであるフレームリレーに規定されたパケットであるこ
    とを特徴とするネットワークシステム。
  7. 【請求項７】 請求項１において、ＡＴＭネットワーク
    で規定されたＯＡＭセルによりカプセル化された制御パ
    ケットを前記ノードから出力し、次段のルータに制御パ
    ケットを送ることを特徴とするネットワークシステム。
  8. 【請求項８】 １つ以上のノードを含み、前記ノード
    は、ルックアップテーブルを有するパケットルータと、
    当該パケットルータに接続されたＡＴＭスイッチとを備
    え、前記ＡＴＭスイッチは、複数の入力ポート、複数の
    出力ポート、及び、複数個のＶＣＩを識別するルーティ
    ングテーブルを有するＡＴＭネットワークに使用され、
    発信元と宛先の間でコネクションレスパケットデータを
    伝送する方法において、 ａ） 上記ＡＴＭスイッチにおいて、入力 ＶＣＩを当
    該ＡＴＭスイッチに接続された上記パケットルータに接
    続されるように、上記ＡＴＭスイッチ内のルーティング
    テーブルを初期設定するステップと、 ｂ） 上記発信元から上記ＡＴＭスイッチに、第１の未
    使用ＶＣＩ上に、コネクションレスパケットが伝送され
    ると、上記ＡＴＭスイッチ内の上記ルーティングテーブ
    ルにより指示にしたがって、上記パケットを上記ＡＴＭ
    スイッチに接続された上記パケットルータに転送するス
    テップと、 ｃ） 上記パケットと、上記パケットルータ内のルック
    アップテーブルにしたがって、上記パケットルータによ
    り、上記ＡＴＭスイッチ上の出力ポートを識別するステ
    ップと、 ｄ） 上記ＡＴＭスイッチにおいて、上記入力ＶＣＩを
    上記出力ポートにマッピングすることにより、スイッチ
    パスを当該ＡＴＭスイッチ内に設定するステップと、 ｅ） 上記設定ステップｄと同時に、上記出力ポートを
    介して、上記ＡＴＭスイッチの出力側の未使用ＶＣＩを
    使用して、下流側のＡＴＭスイッチに、上記パケットを
    転送するステップと、 ｆ） 発信元から宛先へのスイッチパスが設定されるま
    で、ホップバイホップ方式で、上記ステップｃ〜ｇを繰
    り返すことにより、仮想チャネルが、上記発信元と上記
    宛先間に設定され、上記発信元から上記宛先に伝送され
    る以後のコネクションパケットが、上記スイッチパスを
    通過するようにしたステップとを含むことを特徴とする
    方法。
  9. 【請求項９】 上記設定ステップｄ）において、コネク
    ションレスパケットを上記ルータに転送するために予め
    定めた特定のＶＣを用いることを特徴とする請求項８に
    記載の方法。
  10. 【請求項１０】 上記設定ステップｄ）において、コネ
    クションレスパケットを上記ルータに転送するために、
    ＡＴＭネットワークで規定された保守運用管理（ＯＡ
    Ｍ）セルを用いることを特徴とする請求項８に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 上記設定ステップｄ）において、上記
    発信元から上記宛先に伝送されるコネクションレスパケ
    ットの全てについて、コネクションレスパケットの種類
    に従い、上記ルータパスか上記仮想チャネルのいずれか
    を通過させるようにしたことを特徴とする請求項８記載
    の方法。
  12. 【請求項１２】 上記ルータを介して上記発信元から上
    記宛先に送信される上記コネクションレスパケットは、
    保守運用管理（ＯＡＭ）及び制御パケットであり、上記
    仮想チャネルを介して上記発信元から上記宛先に送信さ
    れるコネクションレスパケットは、ＯＡＭ及び制御パケ
    ットではないことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 上記設定ステップｄ）は、下流方向ス
    イッチパスの設定と同時に上流方向スイッチパスを設定
    することにより双方向スイッチデータパスを設定するス
    テップを更に備えたことを特徴とする請求項８に記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】 上記コネクションレスパケットの上位
    プロトコルがコネクション型である場合に、そのコネク
    ション要求の機能を持つパケットをルータパスに送り、
    ホップバイホップで上記発信元から上記宛先に仮想チャ
    ネルを設定するステップと、上記コネクション要求の機
    能を持つパケットに対する確認機能を持つパケットをホ
    ップバイホップで上記宛先から上記発信元に上記ルータ
    パスに送る方法により転送し、逆方向に仮想チャネルを
    設定するステップを備えたことを特徴とする請求項１２
    記載の方法。
  15. 【請求項１５】 上記コネクション型プロトコルにおい
    て、コネクション終了の機能を持つパケットをルータパ
    スに転送し、ホップバイホップで上記発信元から上記宛
    先に設定された仮想チャネルを解除するステップと、上
    記コネクション終了の機能を持つパケットに対する確認
    機能を持つパケットをホップバイホップで上記宛先から
    上記発信元に上記ルータパスに送る方法により転送し、
    逆方向の仮想チャネルを解除するステップを更に備えた
    ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 上記コネクションレスパケットの上位
    プロトコルがネットワーク資源を予約するプロトコルが
    ある場合に、資源予約要求の機能を持つパケットをルー
    タパスに送り、ホップバイホップでその要求仕様に対応
    するＡＴＭ仮想チャネルを設定するステップを備えたこ
    とを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 請求項８に記載された方法において、
    更に、ステップｇ）、ｈ）、及びｉ）を含み、当該ｇ）
    は、上記ａ−ｆにしたがって、ＡＴＭコアネットワーク
    を構成するあるＡＴＭスイッチノードに到達し、そのス
    イッチからコアネットワークの出力側ＡＴＭスイッチに
    対し、第１のフロー用ＳＶＣ（ＶＰ／ＶＣ）を設定する
    ステップであり、ステップｈ）は、同一のＶＰ上に上記
    出力側ＡＴＭスイッチ宛の以後のフローをそれぞれ異な
    るＶＣを用いて転送するステップであり、更に、ステッ
    プｉ）は、上記出力側スイッチにおいて、最終のフロー
    の最後のパケットを受信したとき、ＶＰ／ＶＣを切断す
    るステップであることを特徴とする方法。
  18. 【請求項１８】 １つ以上のノードを有し、上記ノード
    の各々は、パケットルータに接続されたＡＴＭスイッチ
    を備えたＡＴＭネットワークを使用し、発信元と複数個
    の宛先間でパケットデータをマルチキャスト伝送する方
    法において、上記ＡＴＭネットワーク内の一組の上記パ
    ケットルータを介してホップバイホップ形式で、上記発
    信元と上記宛先の各々の間にルーティングパスを設定す
    るステップと、上記ＡＴＭネットワーク内の一組の上記
    ＡＴＭスイッチを介して上記宛先の各々に、上流側から
    下流側に仮想チャネルを伝送し、下流側で当該仮想チャ
    ネルを監視することにより、各ノード間で、情報交換を
    することなく、スイッチバスを設定するステップと、制
    御パケットが上記ルーティングパス上に転送され、対応
    する仮想チャネルが上記スイッチパスにより設定された
    データパケットは、上記仮想チャネル上に転送され、対
    応する仮想チャネルを持たないデータパケットは、上記
    ルーティングパス上に転送されるように、上記発信元か
    ら上記宛先の各々にパケットを転送するステップとを備
    えたことを特徴とする方法。
  19. 【請求項１９】 上記ルーティングパス設定ステップ
    は、１つ以上のルータにおいて、上記パス内の他のルー
    タとは、独立して連続的に実行されることを特徴とする
    請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 上記スイッチパス設定ステップは、上
    記ルーティングパスに転送されたパケットヘッダに含ま
    れたマルチキャストアドレスを検査するステップと、当
    該マルチキャストフローを転送すべき一組の受信側を判
    定するステップと、上記受信側に対応するＶＣテーブル
    を作成するステップと、上記ルーティングパスに転送さ
    れる制御パケットにしたがって、ＶＣテーブルを変更す
    るステップとを備えたことを特徴とする請求項１８記載
    の方法。
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