JP3243633B2

JP3243633B2 - パケットルータ処理装置

Info

Publication number: JP3243633B2
Application number: JP10095096A
Authority: JP
Inventors: 充丸山; 武三栄; 毅小倉; 直久高橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JPH09289524A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信システムの中
で、経路情報に関するプロトコル処理と、経路情報に基
づきパケットデータの転送処理を行うパケットルータ
処理装置(以下、単に「ルータ処理装置」ともいう)に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ルータ処理装置においては、大
別して、 (１)経路情報に関するプロトコル処理 (２)パケットデータの転送処理が行われる。従来のルー
タ処理装置において、(１)の経路情報に関するプロトコ
ル処理は、以下の如く行われる。 (ａ)回線対応部で経路情報の交換を行う相手ホストか
ら、通信回線を介して経路情報のパケットを受信する。 (ｂ)経路情報に関するプロトコル処理を行う。なお、従
来は、ＢＧＰ(Ｂorder Ｇateway Ｐrotocol)，ＯＳＰＦ
(ＯpenＳhotest Ｐath Ｆirst)，ＲＩＰ(Ｒouting Ｉnf
omation Ｐrotocol)などが、経路情報用のプロトコルと
して利用されてきた。

【０００３】(参考文献：西田著ＴＣＰ/ＩＰインターネ
ットワーキングＩＳＢＮ4-915778-23-1) (ｃ)プロトコルの処理結果を経路情報格納テーブルに反
映させる。また、従来のルータ処理装置において、(２)
のパケットデータの転送処理は、以下の如く行われる。 (ｄ)回線対応部で通信回線上のパケットを受信し、その
パケットヘッダ部分を抽出する。ヘッダ部分には、宛先
アドレスと送出元アドレスが格納されている。 (ｅ)上の宛先をキーとして経路情報格納テーブルから検
索処理を行い、そのエントリに格納されているゲートウ
ェイアドレスなどの情報を得て、パケットの送出先を決
定する。 (ｆ)送出先が決まったところで、パケットを該送出先に
転送する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、経路情報に関するプロトコル処理およびパケットの
転送制御に関する処理を単一のプロセッサで行っていた
ため、下記の如き問題があった。 (１)経路情報に関するプロトコル処理にＣＰＵ時間をと
られ、パケットの転送制御に関する処理が遅延すること
がある。 (２)複数の回線を同時に処理する場合に、特定の回線対
応部の処理およびプロトコル処理にＣＰＵ時間をとら
れ、テーブルを検索する処理などが不定期に遅延するこ
とがある。特に、接続された複数の回線がＦＤＤＩ,Ｂ-
ＩＳＤＮの如く高速になると、この問題が顕著になる。 (３)回線対応部にパケットが入力される毎に割り込みが
上がり、割り込み処理にＣＰＵ時間をとられ、システム
全体のリアルタイム性が低下する。接続された複数の回
線がＦＤＤＩ,Ｂ-ＩＳＤＮの如く高速になると、パケッ
ト間隔が短くなるため、この問題が更に顕著になる。

【０００５】また、回線対応部だけを別のプロセッサで
実行する例もあるが、これにも下記の如き問題があっ
た。 (４)経路情報格納テーブルは、各ＣＰＵから共有にアク
セス可能に構成されるが、経路情報に関するプロトコル
処理および複数のパケットの転送処理に関する処理で上
記経路情報格納テーブルがアクセスされるため、競合を
招き、リアルタイム性が低下する。また、プロトコル処
理部においては、更に、下記の如き問題があった。 (５)経路情報を交換する相手が複数になった場合には、
ＣＰＵ時間をとられる上、更新する経路情報格納テーブ
ルへの更なるアクセスネックも招く結果となる。図５
に、前述の経路情報に関するプロトコル処理の動作例を
示す。図中、縦方向は時間の経過を示しており、それぞ
れの縦線が各部での動作経過時間を示している。図５で
は、連続したパケットデータの転送処理がある場合に、
その途中で経路情報に関するプロトコル処理が入り込ん
だ場合を示している。

【０００６】１つ目のパケットデータの転送処理では、
回線対応部にパケット１が通信回線から取り込まれ、そ
のヘッダ情報を基に検索処理が行われ、得られた転送先
にパケットが送出される。このとき、経路情報に関する
パケットが回線対応部に入ると、経路情報に関するプロ
トコル処理が行われ、その結果、経路情報格納テーブル
の更新が行われる。このため、２つ目のパケットデータ
の転送処理は、経路情報に関するプロトコル処理が終了
するまで待たされてしまう。このように従来のルータ装
置は、経路情報に関するプロトコル処理、および、複数
のパケットの転送制御に関する処理との競合により、高
速なパケット交換データの転送処理を得るのが難かしい
という重大な問題を有する。

【０００７】また、ファイアウォール,ＤＮＳ，proxyな
どのネットワークサービス機能を実現するためのネット
ワーク管理処理部は、従来、ワークステーション(ＷＳ)
などで構成され、ネットワークを介して、ルータ処理装
置と接続されることが多かった。 (参考文献：“ファイアウォール”Ｓoft ＢankＩＳＢＮ
4-890528-672-2) このため、接続ネットワーク上のトラブルにより、ネッ
トワーク管理処理部との接続が切断することがあり、こ
れがルータ処理機能に重大な影響を及ぼすことも多かっ
た。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、従来の技術における上述の如き問題
を解消して、収容回線数の増加，転送回線容量の増大，
経路情報交換先の増加を行っても、個々のパケットデー
タの転送処理の能力に影響を及ぼさず、また、ネットワ
ークのサービス性にも優れたパケットルータ処理装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、通
信回線上のデータを受取り、また、通信回線上にデータ
を送出する複数の回線対応部と、経路情報に関するプロ
トコルデータの処理を行う複数のプロトコル処理部と、
該プロトコル処理部によるプロトコルデータの処理結果
から得られた経路情報を格納可能な複数の経路情報格納
テーブルと、経路アドレスをキーとして前記経路情報格
納テーブルをアクセスする複数の検索処理部と、前記各
構成要素相互間を結合する結合装置と、前記各構成要素
相互間でメッセージの授受を行うメッセージ転送手段と
パケットデータの授受を行うデータ転送手段とを具備
し、前記複数の回線対応部，前記複数のプロトコル処理
部，前記複数の検索処理部，前記メッセージ転送手段お
よびデータ転送手段の各々を、独立に動作可能なプロセ
ッサで構成するとともに、経路情報を交換する相手先が
複数ある場合に、相手先毎に独立した前記プロトコル処
理部を割り当てることを特徴とするパケットルータ処理
装置により達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係るパケットルータ処理
装置においては、経路情報に関するプロトコル処理およ
びパケットの転送制御に関する処理を、以下の如く実現
する。なお、各構成要素は、各々別のプロセッサモジュ
ールに割り当てられ、それぞれのプロセッサモジュール
は、結合装置で接続される。また、各プロセッサモジュ
ールには、モジュール相互間でメッセージの授受を行う
メッセージ転送手段と、パケットデータの授受を行うデ
ータ転送手段とが用意されている。経路情報に関するプロトコル処理は、以下の各部で機能
を分担する。 (１)通信回線のアクセスを行い、データを送受する回線
対応部 (２)経路情報に関するプロトコル処理を行うプロトコル
処理部 (３)得られた最新の経路情報を管理する検索処理部 (４)経路情報を格納する経路情報格納テーブル

【００１０】本発明に係るパケットルータ処理装置にお
ける経路情報のプロトコル処理は、回線対応部で経路情
報パケットを受信した後に、その情報を、メッセージ転
送手段を用いてプロトコル処理部に転送し、そこで、経
路情報のプロトコル処理が実行される。この結果得られ
た経路情報の更新データをメッセージ転送手段を用いて
検索処理部に送付し、検索処理部では、経路情報テーブ
ルを更新する。また、請求項２に基づく処理では、経路
情報を交換する相手先が複数ある場合に、相手先毎にそ
れぞれ独立したプロトコル処理部を割り当て、それぞれ
が上記処理を行う。また、請求項３に基づく処理では、
複数の検索処理部および複数の経路情報格納テーブルを
回線対応部毎に割り当て、すべてが同一の上記処理を行
う。

【００１１】一方、本発明に係るパケットルータ処理装
置におけるパケットの転送制御に関する処理は、以下の
各部で機能を分担する。 (１)通信回線のアクセスを行い、データを授受する回線
対応部 (２)経路情報を検索する検索処理部 (３)検索する情報を格納しておく経路情報格納テーブル回線対応部で、データパケットを受信した後に、ヘッダ
部分の宛先アドレスを抽出し、そのデータを、メッセー
ジ転送手段を用いて、検索処理部に問い合わせを行うた
めに、転送する。検索処理部では、送られてきた宛先ア
ドレスのデータをキーにして経路情報格納テーブルを検
索して、エントリの探索を行う。

【００１２】エントリには、送出中継アドレス(ゲート
ウェイアドレス)や送出先の回線部の番号やボード番
号，ポート番号に関する情報が含まれている。検索処理
部は、このエントリ情報を、メッセージ転送手段を用い
て、問い合わせのあった回線対応部に送出する。回線対
応部では、得られたエントリ情報を見て、送出先の回線
対応部／ボード番号／ポート番号／が特定できるため、
送出先にデータ転送手段を用いてパケットデータの転送
を行う。また、請求項３に基づく処理では、複数の検索
処理部および複数の経路情報格納テーブルを回線対応部
毎に割り当て、回線対応部毎に、割り当てられた検索処
理部に対して、問い合わせが行われる。

【００１３】また、請求項４に基づく処理では、ファイ
アウォール,ＤＮＳ，proxyなどのネットワークサービス
機能を実現するためのネットワーク管理処理を、複数の
サービス処理部において独立に動作させ、ルータ処理と
の高速かつ信頼性の高い転送処理を行う。以下、本発明
の実施例を図面に基づいてより詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施例に係るシステム構成図である。図
１において、符号１はプロトコル処理部、２は検索処理
部、３は経路情報を格納する経路情報格納テーブル、
４，５，６，７は回線対応部、８はモジュール相互を接
続する結合機構、９，１０，１１，１２は通信回線、１
３はファイアウォール,ＤＮＳ，proxyなどのネットワー
クサービス機能を実現するためのネットワーク管理処理
サービス処理部を示している。

【００１４】本実施例に示した構成例では、プロトコル
処理部が２つ、検索処理部が２つ、経路情報格納テーブ
ルが２つ、回線対応部が４つ、通信回線が４つ、サービ
ス処理部１３が２つの場合を示している。上述のモジュ
ール相互間でメッセージの授受を行うメッセージ転送手
段は、プロトコル処理部１，検索処理部２，回線対応部
４，５，６，７およびサービス処理部１３の各部相互間
で実行され、パケットデータの授受を行うデータ転送手
段は、回線対応部４，５，６，７相互間で実行される。
結合機構８は通常のクロスバースイッチなどで構成可能
である。また、プロトコル処理部１，検索処理部２，回
線対応部４，５，６，７およびサービス処理部１３の各
モジュールは、プロセッサに結合機構８へのインタフェ
ースを備えた、汎用のワークステーション，パーソナル
コンピュータなどでも実現できる。

【００１５】経路情報格納テーブル３は、通常のメモリ
などを用いて構成できる。また、通信回線９，１０，１
１，１２としてはＦＤＤＩ，Ｅthernet，ＡＴＭなどの
通信回線を用いることができる。上述のメッセージ転送
手段は、通常のマルチプロセッサ間のメッセージパッシ
グの機構を用いることで実現でき、データ転送手段は、
ＤＭＡ転送などの手段が利用可能である。図２中の矢印
Ｂは、１つの回線対応部にパケットが入力され、他の回
線対応部に転送処理を行う処理を示している。また、同
矢印Ａは、外部に接続された経路情報交換ノード１４と
の間で経路情報の交換を行う処理を示している。

【００１６】上述の経路情報のプロトコル処理は、経路
情報交換ノード１４との間で行い、経路情報交換ノード
１４からの経路情報は、通信回線９を介して回線対応部
４で受信し、その情報をメッセージ転送手段を用いて、
結合機構８経由で、プロトコル処理部１に転送する。プ
ロトコル処理部１では、ＢＧＰやＯＳＰＦなどの経路情
報プロトコル処理が行われる。その結果、経路情報の更
新が確認されると、プロトコル処理部１は、メッセージ
転送手段を用いて、結合機構８経由で、検索処理部２に
更新データを伝える。その更新データは、経路情報格納
テーブル３に格納される。

【００１７】４，５，６，７の各回線対応部では、経路
情報のプロトコル処理を行うべきパケットか、転送すべ
きパケットかを、宛先情報を用いて判断する。すなわ
ち、宛先情報が自分のアドレスであれば経路情報のプロ
トコル処理であり、それ以外は他に転送すべきパケット
とみなすことができる。次に、上述の如く構成された本
実施例の動作を具体的に説明する。図２の矢印Ｂに示す
如く、回線対応部５でデータパケットを受信した後に、
ヘッダ部分の宛先アドレスを抽出し、それが自アドレス
か否かを判断する。自アドレスでない場合は、他に転送
すべきパケットと判断する。

【００１８】宛先アドレスの情報をメッセージ転送手段
を用いて、問い合わせをするために、結合機構８経由で
検索処理部２に転送する。検索処理部２では、送られて
きた宛先アドレスのデータをキーにして、経路情報格納
テーブル３を検索して、エントリの探索を行う。図３
は、本実施例における経路情報格納テーブル３の具体的
構成の一例を示す図である。エントリには、送出中継ア
ドレス(ゲートウェイアドレス)や送出先の回線部の番号
やボード番号，ポート番号に関する情報が含まれてい
る。

【００１９】使用するアドレスは、例えば、ＩＰ(Ｉnte
rnet Ｐrotocol)準拠の３２bitのアドレス体系を持つも
のとする。ここで、検索アドレスが10.1.2.3であるとす
る。この場合、まず、この経路情報に経路情報格納テー
ブル３に書かれているネットワークマスクをかけること
によって、３２bitのアドレス体系中のどこがネットワ
ーク部分かを抽出する。その結果、10.1.0.0のエントリ
部分のマスクが255.255.0.0であるためこのマスクを上
述のアドレス10.1.2.3に適用すると、10.1.0.0という結
果が得られて、このエントリと一致することが示され
る。

【００２０】次に、上で得られたエントリから、ゲート
ウェイアドレス，回線対応部，ボード番号，ポート番号
の各パラメータを取り出す。この結果、ゲートウェイア
ドレス11.0.0.1，回線対応部６，ボード番号２，ポート
番号１が得られる。検索処理部２は、これらのデータを
検索結果として、メッセージ転送手段を用いて結合機構
８経由で、問い合わせのあった回線対応部５に送出す
る。回線対応部５では、得られたエントリ情報を見て、
送出先の回線対応部／ボード番号／ポート番号が特定で
きるため、データ転送手段を用いて、送出先の回線対応
部６に直接、パケットデータの転送を行う。

【００２１】回線対応部５からのパケットデータを受信
した回線対応部６では、このデータを通信回線１１上に
送出する。図４に、上述の動作説明図を示す。図中、縦
方向は時間の経過を示しており、それぞれの縦線が各部
の動作処理時間の経過を示している。図４に示されてい
る例は、連続して回線対応部５からパケットデータの転
送処理がある場合に、同時に経路情報に関するプロトコ
ル処理が入り込んだ場合の例である。まず、プロトコル
処理部１はシステム初期化を行い、次いで、検索処理部
２，回線対応部４，５，６を起動する。

【００２２】１つ目のパケットデータ(図中では(１)と
示されている)の転送処理では、回線対応部５にパケッ
ト(１)が通信回線から取り込まれ、そのヘッダ情報を基
にパケットデータ転送であることが判断されると、検索
処理部２にメッセージが送出され、検索処理部２におい
て検索処理が行われる。検索処理部２は得られた結果を
回線対応部５にメッセージ送出し、その結果、回線対応
部５から回線対応部６にパケットデータ転送が行われ
る。

【００２３】また、２つ目のパケットデータの転送処理
も同様に行われるが、機能を分担しているために、パイ
プライン的に連続して動作可能である。なお、前述の如
く、回線対応部５から回線対応部６へのパケットデータ
の転送処理はＤＭＡで行われるため、２つ目のパケット
データの入力処理と並行して行うことができる。また、
１つ目のパケットデータの転送処理と同時に、回線対応
部４に経路情報のパケットが入力されると、この情報
は、メッセージとしてプロトコル処理部１に送出され、
経路情報に関するプロトコル処理部が行われる。

【００２４】その結果はメッセージとして検索処理部２
に送出され、その結果として、経路情報格納テーブルの
更新が行われる。これらがすべてパケットデータ転送処
理と並列で実行可能である。上記実施例によれば、経路
情報に関するプロトコル処理、および、パケット転送制
御に関する処理を分散して行うことが可能となるため、
前述の下記の如き問題が解消できる。 (１)経路情報に関するプロトコル処理にＣＰＵ時間をと
られ、パケットの転送制御に関する処理が遅延すること
がある。

【００２５】(２)複数の回線を同時に処理する場合に、
特定の回線対応部の処理およびプロトコル処理にＣＰＵ
時間をとられ、テーブルを検索する処理などが不定期に
遅延することがある。 (３)回線対応部にパケットが入力される毎に割り込みが
上がり、割り込み処理にＣＰＵ時間をとられ、システム
全体のリアルタイム性が低下する。また、複数の検索処
理部，経路情報格納テーブル，プロトコル処理部への分
散動作を行うように構成したことにより、 (４)経路情報格納テーブルは、各ＣＰＵから共有にアク
セス可能に構成されるが、経路情報に関するプロトコル
処理および複数のパケットの転送処理に関する処理で上
記経路情報格納テーブルがアクセスされるため、競合を
招き、リアルタイム性が低下する。

【００２６】(５)経路情報を交換する相手が複数になっ
た場合には、ＣＰＵ時間をとられる上、更新する経路情
報格納テーブルへの更なるアクセスネックも招く結果と
なる。などの問題を解消することができる。更に、ファ
イアウォール,ＤＮＳ，proxyなどの機能を実現するネッ
トワーク管理処理を、サービス処理部において独立に動
作させることにより、 (６)接続ネットワーク上のトラブルにより、ネットワー
ク管理処理部との接続が切断することがあり、これがル
ータ処理機能に重大な影響を及ぼすことも多かった。と
いう問題も解消することができる。

【００２７】つまり、上記実施例によれば、これらの結
果に基づき、収容回線数の増加，転送回線容量の増大，
経路情報交換先の増加を行っても、個々のパケットデー
タの転送処理の能力に影響を及ぼさず、また、ネットワ
ークのサービス性にも優れたルータ処理装置を実現でき
ることになる。なお、上記実施例は本発明の一例を示し
たものであり、本発明はこれに限定されるべきものでは
ないことは言うまでもないことである。例えば、経路情
報用のプロトコル，ネットワークサービス機能を実現す
るためのネットワーク管理処理部などは、自由な組み合
わせが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、収容回線数の増加，転送回線容量の増大，経路情
報交換先の増加を行っても、個々のパケットデータの転
送処理の能力に影響を及ぼさず、また、ネットワークの
サービス性にも優れたルータ処理装置を実現できるとい
う顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るシステム構成図であ
る。

【図２】図１に示したシステム構成における、経路情報
に関するプロトコル処理とパケットデータの転送制御に
関する処理を説明するための図である。

【図３】図２に示したシステム構成における動作例で
の、経路情報格納テーブルの動作を説明するための図で
ある。

【図４】実施例の全体的な動作の説明図である。

【図５】従来の装置における動作を説明する図である。

【符号の説明】

１プロトコル処理部２検索処理部３経路情報格納テーブル４,５,６,７回線対応部８結合機構９,１０,１１,１２通信回線１３サービス処理部１４経路情報交換ノード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋直久東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開昭61−242493（ＪＰ，Ａ) 特開平６−77997（ＪＰ，Ａ) 特開平６−197111（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56 H04L 12/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】通信回線上のデータを受取り、また、通
信回線上にデータを送出する複数の回線対応部と、経路
情報に関するプロトコルデータの処理を行う複数のプロ
トコル処理部と、該プロトコル処理部によるプロトコル
データの処理結果から得られた経路情報を格納可能な複
数の経路情報格納テーブルと、経路アドレスをキーとし
て前記経路情報格納テーブルをアクセスする複数の検索
処理部と、前記各構成要素相互間を結合する結合装置
と、前記各構成要素相互間でメッセージの授受を行うメ
ッセージ転送手段とパケットデータの授受を行うデータ
転送手段とを具備し、前記複数の回線対応部，前記複数
のプロトコル処理部，前記複数の検索処理部，前記メッ
セージ転送手段およびデータ転送手段の各々を、独立に
動作可能なプロセッサで構成するとともに、経路情報を
交換する相手先が複数ある場合に、相手先毎に独立した
前記プロトコル処理部を割り当てることを特徴とするパ
ケットルータ処理装置。
【請求項２】前記回線対応部単位に、独立に前記検索
処理部および経路情報格納テーブルを割り当てることを
特徴とする請求項１記載のパケットルータ処理装置。
【請求項３】前記各構成要素に加え、複数のサービス
処理部を持たせ、ネットワークの管理動作を並列に実行
することを特徴とする請求項１または２記載のパケット
ルータ処理装置。