JP3376941B2 - ルータ装置 - Google Patents

ルータ装置

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JP3376941B2 JP05693799A JP5693799A JP3376941B2 JP 3376941 B2 JP3376941 B2 JP 3376941B2 JP 05693799 A JP05693799 A JP 05693799A JP 5693799 A JP5693799 A JP 5693799A JP 3376941 B2 JP3376941 B2 JP 3376941B2
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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、ルータ装置に関
し、詳しくは、インタフェース部のキャッシュ検索処理
部がキャッシュテーブルに保持するキャッシュ情報とし
て、通常の転送用の書き換え情報を持つ転送用キャッシ
ュと、ICMP(Internet Control
Message Protocol、インターネット制
御プロトコル)送信時に受信パケットに付加してICM
Pパケットを生成するための情報を持つICMP用キャ
ッシュの2種類のキャッシュを定義し、また主制御部に
ICMP用のキャッシュ情報を生成するICMPキャッ
シュ処理部を設け、さらにキャッシュ検索処理部に、I
CMP用キャッシュにヒットしたときにはICMP生成
処理を行うICMP処理部を設け、ICMPパケットの
送出時における主制御装置の負荷の低減を可能としたル
ータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ルータ装置では、宛先アドレスに対する
送信先インタフェースの解決を1箇所で集中的に行う
と、その部分へのアクセスが集中するために高いスルー
プットを得ることができない。従って、高スループレッ
トを必要とするバックボーンネットワーク向けのルータ
装置では、ルートの検索処理とルーティングプロトコル
の処理を分離するアーキテクチャが採られる。
【0003】具体的には、送信インタフェースの解決
や、フォワーディングに伴うパケットのヘッダ処理は、
各インタフェース部に分散配置されたルート検索部で、
またルーティングプロトコルの処理、ルーティングテー
ブルの作成、各インタフェース部へのルーティング情報
の配布は、装置で1箇所のプロトコル処理部で行われ
る。
【0004】このようなアーキテクチャの実現例の1つ
として、図7に示されるように、宛先IPアドレス、送
信元IPアドレスと送信インタフェースの対応を、各イ
ンタフェース部に配置したキャッシュテーブル201と
して保持する方法が提案されている。
【0005】この図7に示されている構成の場合に、あ
る宛先IPアドレス、送信元IPアドレスの組を持つパ
ケットが、はじめてルータ装置1にて受信された段階で
は、キャッシュテーブル201上にこのアドレスに対す
る送信インタフェースの情報が格納されていないため
に、パケットは、スイッチ部4を経由して主制御部2の
フォワーディング処理部6に転送され、ルーティングテ
ーブル101の検索が行われる。
【0006】ルーティングテーブル101の検索の結
果、該当するエントリが存在した場合には、そのエント
リよりIPパケットの宛先IPアドレスに対するネクス
トホップアドレス、送信先インタフェース番号が決定さ
れる。また、IPヘッダの中の、TTL(Time T
o Live)フィールド、チェックサムの更新といっ
たIPパケットのフォワーディングに伴うヘッダ処理、
およびEthernetのMACヘッダの付加といっ
た、リンクレイヤの処理が行われ、さらに、インタフェ
ース管理部8のもつ情報より、送信先のインタフェース
が正常状態であれば、スイッチ部4を介して、送信先の
インタフェース部31〜33にパケットが転送され、さ
らに、転送用キャッシュ生成部71を通して、キャッシ
ュテーブル201へのキャッシュエントリの生成、登録
が要求される。キャッシュエントリには、書き換え情報
として、宛先、送信元MACアドレスの併せて12バイ
トと、送信先インタフェース番号が登録される(図8参
照)。
【0007】一旦、ある宛先IPアドレス、送信元IP
アドレスについてのエントリ情報がキャッシュテーブル
201に登録されると、それ以降のパケットについて
は、キャッシュ検索処理部9におけるキャッシュテーブ
ル201の検索の結果、受信されたパケットの宛先IP
アドレス、送信元IPアドレスに適合するエントリが検
索される。このとき、転送処理部91は、エントリの書
き換え情報の内容に従って、宛先、送信元MACアドレ
スを書き換え、IPヘッダのTTLフィールドの減算、
チェックサムの再計算を行い、送信先インタフェース部
にパケットを送出する。
【0008】以降、キャッシュテーブル201に登録さ
れた宛先IPアドレス、送信元IPアドレスを持つパケ
ットは、主制御部2を経由せずに転送される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ある宛
先IPアドレスについてのパケットが、はじめてルータ
装置1に受信された段階で、フォワーディング処理部6
がルーティングテーブル101の検索を行った結果、適
合するエントリが存在しなかった場合、あるいは適合す
るエントリが存在しても、解決された出力先インタフェ
ースにて通信警報を検出している場合には、このパケッ
トは廃棄され、ICMP(Type:Destinat
ion Unreachable/Code:Netw
ork Unreachable)パケットを送信元の
ホストに対して送信する必要がある。
【0010】また、一旦、エントリ情報がキャッシュテ
ーブル201に登録されても、対応するルーティングテ
ーブルのエントリが削除されたり、新たに通信警報が検
出されると、通常、キャッシュテーブル201のエント
リも削除されるために、削除されたエントリが示してい
た宛先IPアドレス、送信元IPアドレスを持つパケッ
トは、フォワーディング処理部6で処理され、上記と同
様にパケットの廃棄、ICMPパケットの送信が行われ
る。
【0011】ICMP(Type:Destinati
on Unreachable/Code:Netwo
rk Unreachable)パケットは、ルータに
おいて転送に失敗した全てのパケットに対して発出する
必要があるために、データパケットの送信元となってい
るホストがパケットの送出を中止しない限り、各受信パ
ケット毎にICMPの送信処理を続ける必要がある。
【0012】ここで特に、リアルタイムの画像通信のよ
うに、高レートのデータ転送を行っていた場合には、バ
ースト的に高い頻度でICMPの送出対象となっている
パケットが受信されるために、主制御部2におけるIC
MP送信のための負荷が大きくなるという問題があっ
た。
【0013】本発明は従来の上記実情に鑑み、従来の技
術に内在する上記課題を解決する為になされたものであ
り、従って本発明の目的は、ICMPの送出における主
制御部の負荷の低減を計ることを可能とした新規なルー
タ装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係るルータ装置は、主制御部と、宛先IP
アドレス、送信元IPアドレスと送信インタフェースの
対応を格納するキャッシュテーブルを備えた複数のイン
タフェース部と、該複数のインタフェース部と前記主制
御部との間に設けられたスイッチ部とを有し、ある宛先
IPアドレスについてのパケットがはじめて受信された
段階で何らかの障害理由により該パケットが廃棄された
際にICMPパケットを送信元のホストに送信するルー
タ装置において、前記各インタフェース部に設けられた
キャッシュ検索処理手段が前記キャッシュテーブルに保
持するキャッシュ情報として、通常の転送用の書き換え
情報を持つ転送用キャッシュと、前記ICMPパケット
の送信時に受信パケットに付加して該ICMPパケット
を生成するための情報を持つICMP用キャッシュの2
種類のキャッシュを設けたことを特徴としている。
【0015】前記キャッシュ検索処理手段は、前記キャ
ッシュテーブルからの通常の転送用書き換え情報を持つ
転送用キャッシュを処理する転送処理部と、前記ICM
Pパケットの送信時に受信パケットに付加して該ICM
Pパケットを生成するための情報を持つICMP用キャ
ッシュを処理するICMP処理部とを備えている。
【0016】前記主制御部に、前記ICMP用のキャッ
シュ情報を生成するICMPキャッシュ生成手段を設け
ている。
【0017】前記各インタフェース部に設けられたキャ
ッシュ検索処理手段に、ICMP用キャッシュにヒット
したときにICMP生成処理を行うICMP処理手段を
設けている。
【0018】
【作用】本発明では、図1に示される如く、インタフェ
ース部31〜33のキャッシュ検索処理部9がキャッシ
ュテーブル201に保持するキャッシュ情報として、通
常の転送用の書き換え情報を持つ転送用キャッシュと、
ICMP送信時に受信パケットに付加してICMPパケ
ットを生成するための情報を持つICMP用キャッシュ
の2種類のキャッシュが定義されている。また、主制御
部2にICMP用のキャッシュ情報を生成するICMP
キャッシュ生成部72が設けられている。さらに、キャ
ッシュ検索処理部9に、ICMP用キャッシュにヒット
したときにはICMP生成処理を行うICMP処理部9
2が設けられている。
【0019】これにより、キャッシュ検索処理部9にお
いて、キャッシュにヒットしこれがICMP用キャッシ
ュであった場合には、インタフェース部31〜33の内
部に設けられているICMP処理部92の中でICMP
パケットが生成されて送信される。したがって、ICM
Pの生成処理を主制御部2で行う必要がなくなり、それ
によって主制御部2の負荷を低減することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明をその好ましい一実
施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0021】図1は、本発明による一実施の形態を示す
ブロック構成図である。
【0022】[実施の形態の構成]図1を参照するに、
本発明に係るルータ装置1は、主制御部2、インタフェ
ース部31〜33、スイッチ部4より構成されている。
主制御部2と複数のインタフェース部31〜33相互間
は、スイッチ部4により接続されている。
【0023】主制御部2、インタフェース部31〜33
はそれぞれインタフェース番号を持ち、スイッチ部4を
通してパケットの転送が行われる。外部インタフェース
31〜33は、物理層により、EthernetやAT
M等各種存在するが、本実施の形態ではEtherne
tの例を記述している。
【0024】主制御部2は、プロトコル処理部5、フォ
ーワディング処理部6、及びキャッシュ管理部7により
構成されている。キャッシュ管理部7は、通常のフォワ
ーディング用のキャッシュ情報を生成する転送キャッシ
ュ生成部71と、ICMP用のキャッシュ情報を生成す
るICMPキャッシュ生成部72より構成されている。
【0025】プロトコル処理部5は、RIPやOSPF
などのルーティングプロトコルに基づき、他のルータと
の間でルーティング情報を交換し、ルーティングテーブ
ル101を作成する。
【0026】ルーティングテーブル101には、宛先ネ
ットワークを表すIPアドレス(ネットワークアドレ
ス)、ネットワークに対する次の転送先ルータのIPア
ドレス(ネクストポップアドレス)、送信インタフェー
ス番号が記述されている。ここでは、図2のようなネッ
トワーク構成を想定している。この場合のルーティング
テーブルは図3となる。
【0027】インタフェース管理部8は、各インタフェ
ース部31〜33で検出した通信警報を保持する部分で
ある。
【0028】フォワーディング処理部6は、インタフェ
ース部31〜33のキャッシュテーブル201で、送信
先インタフェースが決定できなかった場合にフォワーデ
ィング処理を行う部分である。インタフェース部31〜
33から転送された受信パケットの宛先IPアドレスに
ついて、Longest Match法によるルーティ
ングテーブル101の検索を行う。
【0029】ルーティングテーブル101の検索の結
果、適合するエントリが存在した場合には、そのエント
リよりIPパケットの宛先IPアドレスに対するネクス
トホップアドレス、送信先インタフェース番号が決定さ
れる。また、IPヘッダの中のTTL(Tim To
Live)フィールド、チェックサムの更新といったI
Pパケットのフォワーディングに伴うヘッダ処理、およ
びEthernetのMACヘッダの付加といった、リ
ンクレイヤの処理が行われる。
【0030】ここで、インタフェース管理部8のもつ情
報より、送信先のインタフェースが正常状態であれば、
スイッチ部4を介して、送信先のインタフェース部31
〜33にパケットが転送され、さらに、転送用キャッシ
ュ生成部71に対して、転送用キャッシュエントリの生
成、登録が要求される。この場合の受信パケットと、送
信パケットのフォーマットを図4に示す。
【0031】また、ルーティングテーブル101の検索
の結果、該当するエントリが存在しない場合、あるいは
該当するエントリは存在するが、送信先のインタフェー
スが警報状態の場合には、ICMP(Type:Des
tination Unreachable/Cod
e:Network Unreachable)メッセ
ージが生成される。ICMPパケットの宛先アドレス
は、受信したパケットの送信元アドレスになり、このア
ドレスがルーティングテーブル101上で検索され、送
信先インタフェースが決定される。
【0032】次に、送信先のインタフェース部31〜3
3にICMPパケットが転送され、さらに、ICMPキ
ャッシュ生成部72に対して、ICMP用キャッシュエ
ントリの生成、登録が要求される。この場合の受信パケ
ットと、送信パケット(ICMP)のフォーマットを図
5に示す。
【0033】転送用キャッシュ生成部71は、転送用の
キャッシュを生成する。フォワーディング処理部6から
のキャッシュ登録要求を受信すると、転送用キャッシュ
生成部71はキャッシュテーブル201に通常用のエン
トリを登録する。
【0034】ICMPキャッシュ生成部72は、ICM
P用のキャッシュ情報を生成する。フォワーディング処
理部6からのキャッシュ登録要求を受信すると、ICM
Pキャッシュ生成部72はキャッシュテーブル201に
ICMP用エントリを登録する。
【0035】インタフェース部31〜33は、物理終端
部10、キャッシュ検索処理部9、キャッシュテーブル
201から構成されている。
【0036】キャッシュ検索処理部9は、パケットの送
信元IPアドレスと送信元IPアドレスの2つをキーと
して、キャッシュテーブル201を検索し、キャッシュ
に適合するエントリがある場合には、そのエントリの内
容に従って、パケットの書き換えを行うものである。
【0037】キャッシュテーブル201のキャッシュエ
ントリは、宛先、送信元のIPアドレスに対する書き換
え情報、ICMPフラグ、及び送信先インタフェース番
号が記述される。ICMPフラグが“OFF”のエント
リは転送用エントリ、ICMPフラグが“ON”のエン
トリはICMP用エントリとなる(図6参照)。
【0038】通常のフォワーディングでは、図4に示す
ように、受信したパケットに対して、宛先、送信元MA
Cアドレスが書き換えられるほか、IPヘッダのTTL
フィールドの減算、ならびにチェックサムの再計算が行
われる。転送用キャッシュエントリには、書き換え情報
として、宛先、送信元MACアドレスの併せて12バイ
トが書かれている(図6参照)。
【0039】キャッシュ検索処理部9におけるキャッシ
ュテーブル201の検索の結果、転送用エントリにヒッ
トした場合には、転送処理部91は、エントリの書き換
え情報の内容に従って、宛先、送信元MACアドレスを
書き換え、IPヘッダのTTLフィールドの減算、チェ
ックサムの再計算を行い、送信先インタフェース部にパ
ケットを送出する。
【0040】ICMPパケットは、図5に示すように、
受信したパケットのIPヘッダ以降の部分に対して、新
たにICMPヘッダ部(4バイト)、ICMPのIPヘ
ッダ(20バイト)、MACヘッダ(14バイト)を付
加した形となる。ICMP用キャッシュエントリには、
書き換え情報として、これらの付加されるヘッダ情報
(38バイト)が書かれている(図6参照)。
【0041】キャッシュ検索処理部9におけるキャッシ
ュテーブル201の検索の結果、ICMP用エントリに
ヒットした場合には、ICMP処理部92は、エントリ
の書き換え情報の内容に従って、ICMPヘッダ部(4
バイト)、ICMPのIPヘッダ(20バイト)、MA
Cヘッダ(14バイト)を付加する。さらにICMPの
IPヘッダのLengthフィールドを設定(受信パケ
ットのIPヘッダのLengthフィールドの値に34
加算した値になる)し、ICMPのIPヘッダ、及びI
CMPヘッダのチェックサムの計算を行い、送信先イン
タフェース部にパケットを送出する。
【0042】キャッシュ検索処理部9は、パケットの宛
先IPアドレスが、キャッシュテーブル201に存在し
ない場合には、このパケットをそのまま主制御部2に転
送する。
【0043】[実施の形態の動作]次に、図1を用いて
本発明による一実施の形態の動作について説明する。
【0044】先ず、インタフェース部31で宛先IPア
ドレス4.4.4.1、送信元IPアドレス1.1.
1.1のパケットを受信した場合を考える。
【0045】ルーティングテーブル101上には、宛先
IPアドレス4.4.4.1が適合するようなエントリ
は存在しないものとする(図2参照)。
【0046】このパケツトが、初めてこのルータ装置1
を経由する場合には、キャッシュテーブル201には宛
先IPアドレス4.4.4.1、送信元IPアドレス
1.1.1.1のエントリは格納されていない。従っ
て、キャッシュ検索処理部9において、受信パケットの
宛先IPアドレス、送信元IPアドレスをキー情報とし
てキャッシュテーブル201を検索するが、適合するエ
ントリがないと判断されるために、パケットはインタフ
ェース部31から主制御部2に転送される。
【0047】主制御部2のフォワーディング処理部6で
は、パケットの宛先IPアドレス4.4.4.1をルー
ティングテーブル101上でLongest Matc
hにより検索する。
【0048】フォワーディング処理部6は、Longe
st Matchにより検索の結果、適合するエントリ
が存在しなかったために、ICMP(Type:Des
tination Unreachable/Cod
e:Network Unreachable)パケッ
トを生成する。ICMPパケットは受信したパケットの
IPヘッダ以降の部分に対して、新たにICMPヘッダ
部(4バイト)、ICMPのIPヘッダ(20バイ
ト)、MACヘッダ(14バイト)を付加した形とな
る。また、ICMPパケットの宛先IPアドレスは1.
1.1.1、送信元IPアドレスはルータ装置1のIP
アドレス(1.1.1.10)となる。
【0049】フォワーディング処理部6は、ICMPパ
ケットの宛先IPアドレス1.1.1.1をルーティン
グテーブル101上でLongest Matchによ
り検索する。ここでは、送信先インタフェース番号が3
1であるために、インタフェース31にICMPパケッ
トを送出する。
【0050】さらに、フォワーディング処理部6は、I
CMPキャッシュ生成部72に対して、ICMP用キャ
ッシュエントリの登録を要求する。ICMPキャッシュ
生成部72は、キャッシュテーブル201に、キー情報
として、受信パケットの宛先IPアドレス4.4.4.
1と送信元IPアドレス1.1.1.1を、またこのキ
ー情報に対応する書き換え情報として、生成したICM
PパケットのICMPヘッダ部(4バイト)、ICMP
のIPヘッダ(20バイト)、MACヘッダ(14バイ
ト)を、さらに、ICMPの送信先インタフェース32
と、ICMPフラグ“ON”を設定する。
【0051】次に、インタフェース部31で、宛先IP
アドレス4.4.4.1、送信元IPアドレス1.1.
1.1をもつ2つ目のパケットを受信した場合を考え
る。
【0052】キャッシュ検索処理部9では、受信パケッ
トの宛先IPアドレス、送信元IPアドレスをキー情報
としてキャッシュテーブル201を検索する。この結
果、宛先IPアドレス4.4.4.1と送信元IPアド
レス1.1.1.1をキー情報としたキャッシュエント
リが検索される。このエントリのICMPフラグは“O
N”であるために、ICMP処理部92は、エントリの
書き換え情報の内容にしたがって、ICMPヘッダ部
(4バイト)、ICMPのIPヘッダ(20バイト)、
MACヘッダ(14バイト)を受信したパケットのIP
ヘッダ以降に付加する。
【0053】更に、ICMP処理部92は、ICMPの
IPヘッダのLengthフィールドを受信パケットの
IPヘッダのLengthフィールドの値に34加算し
た値に設定し、ICMPのIPヘッダ、及びICMPヘ
ッダのチェックサムの計算を行う(図5参照)。そし
て、キャッシュエントリにより解決された送信先インタ
フェース部31にパケットを送出する。
【0054】以降、同様に、インタフェース部31にお
いて、宛先IPアドレス4.4.4.1、送信元IPア
ドレス1.1.1.1のパケットを受信した場合には、
キャッシュ検索処理部9の処理により、ICMPパケッ
トが生成され、インタフェース部31より送出される。
【0055】なお、本実施の形態では、ルーティグテー
ブル101上に宛先IPアドレス4.4.4.1が適合
するようなエントリが存在しない場合について記述した
が、ルーティグテーブル101上に宛先IPアドレス
4.4.4.1が適合するようなエントリが存在した場
合でも、フォワーディング処理部6がフォワーディング
の際に、インタフェース管理部8より送信先インタフェ
ース32が通信警報を検出している状態であることを認
識した場合にも同様の振舞いとなる。この場合にも、フ
ォワーディング処理部6は、最初のパケットに対するI
CMPパケットを生成し、インタフェース部31に送出
し、ICMPキャッシュ生成部72に対して、ICMP
用キャッシュエントリの登録を要求する。さらに2つめ
以降のパケットに対しては、キャッシュ検索処理部9の
処理により、ICMPパケットが生成され、インタフェ
ース部31より送出される。
【0056】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成され、作用する
ものであり、本発明によれば、通常のフォワーディング
されるIPパケットと同様に、ICMPパケットについ
ても、各インタフェースのキャッシュテーブルの検索結
果に従って生成できるために、ICMP送信に関する主
制御部の負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施の形態を示すブロック構成
図である。
【図2】図1、図7に示されるルータ装置の動作を説明
するためのネットワーク構成の一例を示すブロック図で
ある。
【図3】図1、図7に示されるルータ装置が格納するル
ーティングテーブルの一例を示す図である。
【図4】ルータ装置における通常の送受信パケットのフ
ォーマットを示す図である。
【図5】ルータ装置においてICMPパケットを送出す
る場合の送受信パケットのフォーマットを示す図であ
る。
【図6】図1に示される本発明に係るルータ装置が格納
するキャッシュテーブルの一例を示す図である。
【図7】従来のルータ装置の構成を示すブロック図であ
る。
【図8】図7に示される従来のルータ装置が格納するキ
ャッシュテーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
1…ルータ装置 2…主制御部 3(31、32、33)…インタフェース部 4…スイッチ部 5…プロトコル処理部 6…フォワーディング処理部 7…キャッシュ管理部 71…転送キャッシュ生成部 72…ICMPキャッシュ生成部 8…インタフェース管理部 9…キャッシュ検索処理部 91…転送処理部 92…ICMP処理部 10…物理終端部 101…ルーティングテーブル 201…キャッシュテーブル

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主制御部と、宛先IPアドレス、送信元
    IPアドレスと送信インタフェースの対応を格納するキ
    ャッシュテーブルを備えた複数のインタフェース部と、
    該複数のインタフェース部と前記主制御部との間に設け
    られたスイッチ部とを有し、ある宛先IPアドレスにつ
    いてのパケットがはじめて受信された段階で何らかの障
    害理由により該パケットが廃棄された際にICMPパケ
    ットを送信元のホストに送信するルータ装置において、
    前記各インタフェース部に設けられたキャッシュ検索処
    理手段が前記キャッシュテーブルに保持するキャッシュ
    情報として、通常の転送用の書き換え情報を持つ転送用
    キャッシュと、前記ICMPパケットの送信時に受信パ
    ケットに付加して該ICMPパケットを生成するための
    情報を持つICMP用キャッシュの2種類のキャッシュ
    を設けたことを特徴とするルータ装置。
  2. 【請求項2】 前記キャッシュ検索処理手段は、前記キ
    ャッシュテーブルからの通常の転送用書き換え情報を持
    つ転送用キャッシュを処理する転送処理部と、前記IC
    MPパケットの送信時に受信パケットに付加して該IC
    MPパケットを生成するための情報を持つICMP用キ
    ャッシュを処理するICMP処理部とを有することを更
    に特徴とする請求項1に記載のルータ装置。
  3. 【請求項3】 前記主制御部に前記ICMP用のキャッ
    シュ情報を生成するICMPキャッシュ生成手段を設け
    ることを更に特徴とする請求項1または2のいずれか一
    項に記載のルータ装置。
  4. 【請求項4】 前記各インタフェース部に設けられたキ
    ャッシュ検索処理手段にICMP用キャッシュにヒット
    したときにICMP生成処理を行うICMP処理手段を
    設けたことを更に特徴とする請求項1〜3のいずれか一
    項に記載のルータ装置。
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