JP3419627B2 - ルータ装置 - Google Patents

ルータ装置

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JP3419627B2
JP3419627B2 JP14901696A JP14901696A JP3419627B2 JP 3419627 B2 JP3419627 B2 JP 3419627B2 JP 14901696 A JP14901696 A JP 14901696A JP 14901696 A JP14901696 A JP 14901696A JP 3419627 B2 JP3419627 B2 JP 3419627B2
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尚哉 池田
雅史 亀ヶ谷
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    • H04L41/5019Ensuring fulfilment of SLA
    • H04L41/5022Ensuring fulfilment of SLA by giving priorities, e.g. assigning classes of service
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    • H04L47/72Admission control; Resource allocation using reservation actions during connection setup
    • H04L47/724Admission control; Resource allocation using reservation actions during connection setup at intermediate nodes, e.g. resource reservation protocol [RSVP]
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    • H04L47/70Admission control; Resource allocation
    • H04L47/80Actions related to the user profile or the type of traffic
    • H04L47/805QOS or priority aware

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク間の
通信を中継するルータ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ルータ装置は、複数のネットワークを接
続し、接続したネットワーク間にまたがって送られるパ
ケットの中継を行う。また、通信する端末間のコネクシ
ョンの通信品質を保証するため、ルータ装置は、特定の
パケットを優先的に処理するトラフィック制御を実施す
る。
【0003】このトラフィック制御が、ネットワークの
管理者によりルータ装置に登録された管理情報に従って
行われるシステムがある。このシステムでは、例えば、
リアルタイム性を要求する通信を行う端末については、
その端末が通信するパケットの優先的な処理を指示する
管理情報が予めルータ装置に登録される。ただし、管理
者は、あるコネクションについて登録を行う場合、その
コネクションのパケットが通過する全てのルータ装置に
対して、同じ内容の管理情報を登録しなければならな
い。
【0004】一方で、トラヒック制御(通信帯域の割り
当て)を、ネットワークの利用者の端末からルータ装置
へ指定できるようにするプロトコル(資源予約プロトコ
ル)の標準化が進められている。このプロトコルが適用
されるシステムでは、当該プロトコルの通信を可能とす
るプログラムをシステム内の全ての端末に備える。通信
の開始時、送信元の端末は、通信相手の端末およびその
通信を中継するルータ装置に対して、資源予約プロトコ
ルの通信で通信帯域幅などを指定する。ルータ装置は、
指定された通信帯域幅などを満たすようにトラフィック
制御を行う。なお、上記プロトコルの詳細については、
日経コミュニケーションNo.209(1995.11.6)に記載さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】トラフィック制御の内
容を示す管理情報を管理者がルータ装置に登録するシス
テムでは、コネクション毎に、パケットが通過する全て
のルータ装置に対して同じ内容の登録を行う必要があ
る。中継を行うルータ装置の数が多い場合、この登録は
管理者にとって大きな負担となる。
【0006】トラヒック制御の内容を資源予約プロトコ
ルにより利用者が指定できるシステムでは、資源予約プ
ロトコルの通信を可能とするプログラムを全ての端末に
インストールする必要があるため、システム構築時の管
理者の負担は大きい。また、このシステムでは、全ての
利用者が個々に自コネクションの通信帯域幅などを指定
できるため、あるコネクションに通信帯域や、ルータ装
置の処理能力を占有され、他のコネクションの開設や通
信品質の保証ができなくなる可能性がある。
【0007】そこで、本発明は、管理者のコネクション
の管理を容易とし、各コネクションの通信品質を保証す
るルータ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のルータ装置は、各々一つ以上の通信端末も
しくは他のルータ装置が接続された複数のネットワーク
の各々を相互に接続し、複数の前記ネットワークを介し
て通信する通信端末間の接続をコネクションとして管理
するルータ装置であって、前記複数のネットワークより
パケットを受信する受信手段と、前記受信手段が受信し
たパケットの内容から、当該パケットを通信するコネク
ションを認識するコネクション認識手段と、前記コネク
ション認識手段が認識したコネクションに対応する前記
ネットワークに、前記受信したパケットを転送する送信
手段と、他のルータ装置を介さずに自ルータ装置に接続
された前記通信端末のコネクション毎に、当該コネクシ
ョンに対して行うトラヒック制御の内容を示す情報が登
録された管理テーブルと、前記受信手段が受信したパケ
ットが未開設のコネクションのパケットである場合に、
当該コネクションを示す情報と、当該コネクションに対
応して前記管理テーブルに登録されているトラヒック制
御の内容を示す情報とを含む管理用のパケットを生成
し、生成した管理用のパケットを前記コネクションに含
まれる他の全てのルータ装置へ前記送信手段から送信す
るコネクション管理手段と、前記管理用のパケットの生
成に用いたコネクションを示す情報とトラヒック制御の
内容を示す情報、もしくは、前記受信手段が他のルータ
装置より受信した前記管理用のパケットに含まれる情報
に基づいて、前記コネクションを開設するとともに、当
該コネクションについて前記送信手段が転送するパケッ
トにトラフィック制御を施す通信制御手段と、所定の管
理用の命令に応じて前記管理テーブルの登録内容を更新
する登録手段とを備えることを特徴とする。
【0009】このルータ装置は、各コネクションについ
て行うトラヒック制御の内容を、例えばネットワークの
管理者が管理用の命令を用いて登録した管理テーブルの
登録内容に従って制限するため、各コネクションにルー
タ装置の処理能力を適切に配分し、各コネクションの通
信品質を保証することが可能である。また、このルータ
装置は、他のルータ装置を介さずに直接接続された通信
端末のコネクションについてのみ管理テーブルの登録が
必要であるため、管理者の各コネクションの管理を容易
とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施形態を、図
面を用いて説明する。
【0011】(第一の実施形態)図1に、本発明の第一
の実施形態に係るルータ装置のブロック図を示す。
【0012】図1のルータ装置1の処理は、パケットを
品質クラス別に受信し必要に応じてその廃棄を行うパケ
ット受信処理と、転送するパケットを品質クラスに応じ
て選択するパケット中継処理と、転送対象に選択された
パケットを品質クラスに応じて送信するパケット送信処
理に大別される。また、ルータ装置1は、品質クラスに
応じたパケットの送受信と廃棄(トラヒック制御)をコ
ネクション毎に管理・制限することで、各コネクション
の通信品質を保証する。
【0013】図1で、ルータ装置1は、パケット受信処
理に係る構成として、パケットを受信しバッファに格納
するパケット受信部2と、受信されたパケットの品質ク
ラスを判定するパケット判別部3Rxと、品質クラスの判
定に用いられるコネクション管理テーブル4Rxと、上記
のバッファを管理するバッファ管理部5と、受信された
パケットが品質クラス別に格納される品質クラス別キュ
ー6Rxとを有する。また、パケット判別部3Tx、コネク
ション管理テーブル4Tx、品質クラス別キュー6Tx、お
よびパケット送信部11を、パケット送信処理に係る構
成として有する。さらに、ルータ装置1は、パケット送
信処理およびパケット受信処理を管理する通信品質管理
部7と、その管理に利用される許可リスト8およびマッ
ピングテーブル9と、パケット中継処理を行うパケット
中継部10とを有する。
【0014】ネットワークでルータ装置1へ伝送された
パケットは、パケット受信部2で受信されバッファの空
き領域に格納される。パケット判別部3Rxは、上記パケ
ットのコネクションがコネクション管理テーブル4Rxに
登録されているかどうかを調べ、登録されていればマッ
ピングテーブル9の情報を元に上記パケットの品質クラ
スを決定し、品質クラスに応じた品質クラス別キュー6
Rxに格納する。上記コネクションがコネクション管理テ
ーブル4Rxに未登録の場合、通信品質管理部7は、その
コネクションのトラヒック制御が許可されているかどう
かを許可リスト8の情報から判定する。そして、許可さ
れている場合は、マッピングテーブル9で、トラヒック
制御の内容を示す通信品質パラメータを検索し、検索し
た通信品質パラメータを設定した制御パケットを送信す
る。パケット中継部10は、品質クラス別キュー6Rxの
品質クラスの高いキューから優先的にパケットを取り出
し、取り出したパケットの宛先アドレスを元にパケット
の中継可/不可を判断し、中継可であるパケットはパケ
ット判別部3Txに渡す。パケット判別部3Txは、渡され
たパケットの品質クラスをコネクション管理テーブル4
Txを調べて決定し、対応する品質クラス別キュー6Txに
格納する。パケット送信部11は、品質クラス別キュー
6Txから品質クラスの高いパケットを優先的に取り出し
て、ネットワークへ送出する。
【0015】図2に、ルータ装置1のハードウェア構成
を示す。
【0016】図2で、ルータ装置1は、CPU20と、
メインメモリ21と、バッファメモリ22と、ネットワ
ークコントローラ23と、それら各部20〜23を接続
する内部バス24とにより構成される。ネットワークコ
ントローラ23は、ルータ装置1に接続する各ネットワ
ーク毎に1つ設けられている。図1のパケット受信部2
およびパケット送信部11は、ネットワークコントロー
ラ23およびCPU20が連係して行う処理により実現
される。図1のパケット判別部3Rx,3Tx、バッファ管
理部5、通信品質管理部7、およびパケット中継部10
は、CPU20により実現される。図1の品質クラス別
キュー6Rx,6Tx、コネクション管理テーブル4Rx,4
Tx、許可リスト8、およびマッピングテーブル9は、バ
ッファメモリ22により実現され、メインメモリ21に
格納されるポインタにより記憶位置を管理される。
【0017】図3に、ルータ装置1が送受信するパケッ
トのフォーマットを示す。
【0018】図3で、パケット30は、ヘッダ部31と
データ部32により構成される。ヘッダ部31には、送
信元の端末が要求する優先度を示す優先度情報33と、
プロトコルの種別を示すプロトコル情報34と、送信元
の端末を示す送信元アドレス情報35と、着信先の端末
を示す宛先アドレス情報36と、通信に係る端末のアプ
リケーションを示すポート番号情報37とが設定され
る。データ部32には、端末のアプリケーションにより
生成された通信データなどが設定される。
【0019】このパケット30は、通信資源の予約時に
は制御パケット、データ通信時にはデータパケットとし
てそれぞれ用いられる。制御パケットは、資源予約プロ
トコルの処理で生成されるもので、送信元の端末または
ルータ装置1から送られる予約情報パケットと、その着
信側の端末またはルータ装置1から返送される予約要求
パケットの2つがある。予約情報パケットでは、前述の
プロトコル情報34、宛先アドレス情報36、およびポ
ート番号情報37に設定が行われる。予約要求パケット
では、受信した予約情報パケットのプロトコル情報3
4、宛先アドレス情報36、ポート番号情報37が設定
される他、データ部32には通信品質パラメータが設定
される。
【0020】この他、ルータ装置1は、ネットワークの
管理者が操作する管理端末から送られる管理パケットも
受信する。管理者は、管理パケットの送信により任意の
ルータ装置1の許可リスト8とマッピングテーブル9の
登録内容の更新を行うことができる。
【0021】なお、以上の4種類のパケットには、パケ
ットの種類を識別するための情報も含まれている。ま
た、ポート番号情報37により、受信したパケット30
を生成したアプリケーションが特定されるため、受信側
の端末は、異なる複数のアプリケーションのパケット3
0をアプリケーション別に並行して受信・識別すること
ができる。ここでは、コネクションの特定に用いられる
プロトコル情報34、宛先アドレス情報36、およびポ
ート番号情報37をまとめてコネクション情報と呼ぶ。
【0022】図4に、コネクション管理テーブル4の設
定情報の一例を示す。図4に示すように、コネクション
管理テーブル4には、コネクション情報(宛先アドレス
情報、プロトコル情報、ポート番号情報)と、マッピン
グテーブル9へのポインタ情報とが組で登録される。コ
ネクション管理テーブル4に登録されたコネクション
は、開設のなされたコネクションであり、対応するポイ
ンタ情報により特定されるマッピングテーブル9の内容
に従って品質クラス別キュー6に格納される。
【0023】図5に、許可リスト8とマッピングテーブ
ル9の設定情報の一例を示す。
【0024】図5に示すように、許可リスト8には、送
信元アドレス情報と、宛先アドレス情報と、許可フラグ
と、マッピングテーブル9へのポインタ情報とが組で設
定される。トラヒック制御が許可されているコネクショ
ンの許可フラグには「ON」が設定され、許可されてい
ないコネクションの許可フラグには「OFF」が設定さ
れる。許可リスト8は、ルータ装置1の各ネットワーク
コントローラ23毎(受信インターフェース毎)に1つ
設けられ、他のルータ装置を介さずにネットワークコン
トローラ23と直接接続される端末についての上記情報
が設定される。ポインタ情報には、マッピングテーブル
9の識別子(後述)が複数個設定できる。
【0025】マッピングテーブル9には、識別子と、プ
ロトコルの種別と、ポート番号と、通信品質パラメータ
とが組で設定される。通信品質パラメータは、パケット
30の優先度情報の値に対応して複数設定され、処理の
優先クラスを4レベル(0が最低で、3は最高)で示
し、廃棄レベルを2レベル(「D」が廃棄可能で、
「N」は廃棄不可)で示す。マッピングテーブル9は、
ルータ装置1内に一つ設定され、複数ある許可リスト8
のポインタ情報により共通に指し示される。ここでは、
品質クラスを4レベルとし、処理の優先クラスをそのま
ま品質クラスとして用いる。すなわち、処理の優先レベ
ルが3のパケットは、品質クラスも3となり、パケット
の中継処理および送信処理で最優先に処理される。
【0026】図5の例で、<プロトコルA,ポート番号
w>のパケットは全て廃棄可能で、その処理優先クラス
は、優先度情報が0から3では0、優先度情報が4以上
でも1と低い。すなわち、このパケットは、パケットの
廃棄による再送や、伝送遅延が許されるバッチ型のアプ
リケーションの通信に向いている。<B,x>のパケッ
トは、優先度情報によらず常に最優先で処理され、廃棄
不可である。このパケットは、オンライン処理を行う基
幹業務のアプリケーションの通信に向いている。<C,
y>および<C,z>のパケットは共に、優先度情報が
2以上の場合に最優先で処理される。廃棄レベルは、<
C,z>が全て不可であるのに対し、<C,y>は優先
度情報が3以下の場合には廃棄可能である。すなわち、
<C,y>のパケットは、リアルタイムの転送が要求さ
れ、かつ、ある程度の伝送品質の低下を許容できるデー
タ(例えば、音声情報)の転送に向いている。<C,z
>のパケットは、リアルタイムの転送が要求され、伝送
品質の低下がより許容されるデータ(例えば、動画情
報)の転送に向いている。
【0027】図6に、品質クラス別キュー6Rx,6Txの
構成例を示す。
【0028】品質クラス別キュー6Rx,6Txの各々は、
受信したパケットのキューを品質クラス毎およびコネク
ション毎に格納する。図6には、ある品質クラスnにお
いて3つのコネクションのキュー列が格納された状態を
示している。各品質クラスはコネクション毎に、コネク
ションポインタ部82と、キュー格納バッファ84の列
(コネクションキュー)とを有する。コネクションポイ
ンタ部82は、次に中継対象となるコネクションポイン
タ82を指し示すポインタ82aと、次に廃棄対象とな
るコネクションポインタ82を指し示すポインタ82b
と、自コネクションについての先頭および最後のキュー
格納バッファ84を指し示すポインタ82cとからな
る。ポインタ82aにより処理コネクションリスト85
が形成され、ポインタ82bにより廃棄コネクションリ
スト86が形成される。キュー格納バッファ84には、
パケットと、その前後のキュー格納バッファ84を指し
示すポインタとが格納される。ここで、先頭のキュー格
納バッファ84には未処理で受信時刻の最も古いパケッ
トが格納され、以降、最後のキュー格納バッファ84に
かけて受信時刻が現時刻に近いパケットが格納されてい
る。また、中継対象と廃棄対象のコネクションポインタ
部82は、処理コネクションポインタ80と、廃棄コネ
クションポインタ81によりそれぞれ指し示される。
【0029】トラヒック制御の対象となるコネクション
が新たに登録されると、コネクションポインタ82が追
加され、そのコネクションに属するパケットは、追加さ
れたコネクションポインタ82のコネクションキューに
格納される。各品質クラスにおける処理では、各コネク
ション毎に一つずつパケットが処理される。これは、同
一の品質クラスに多数のコネクションが存在する場合
に、その内のあるコネクションのパケットだけが処理さ
れることを防ぎ、すべてのコネクションに対して公平に
処理を行うことを可能とする。なお、処理の終了したパ
ケットはコネクションキューから削除される。
【0030】以下で、ルータ装置1の処理を、処理フロ
ーを用いて説明する。
【0031】図7に、パケット受信処理の処理フローを
示す。
【0032】ルータ装置1のパケット受信部2は、パケ
ットを受信すると、バッファ管理部5により指定された
バッファメモリ22の空き領域にそのパケットを格納す
る(100)。バッファ管理部11は、バッファメモリ
22の空き領域の容量を常時監視し、その容量が一定値
以上であるかどうかを判定する(101)。一定値未満
の場合はパケット廃棄処理を行う(103)。バッファ
メモリ22の空き領域の容量が一定値以上である場合
と、ステップ102の処理の後には、パケット判別処理
(103)を行い処理を終了する。
【0033】図8に、パケット廃棄処理102の処理フ
ローを示す。通信品質管理部7は、バッファメモリ22
の空き領域の容量を元に輻輳の度合いを判断し、2つの
廃棄制御のいずれかを実施する。バッファメモリ22の
空き領域の容量が所定の最小値以上であれば(20
0)、第一の廃棄制御を行い(201)、所定の最小値
未満の場合には第二の廃棄制御を行う(202)。すな
わち、輻輳の度合が低い(つまり、受信バッファの空き
領域の容量に余裕がある)場合に第一の廃棄制御を実施
し、輻輳の度合いが高い場合には第二の廃棄制御を実施
する。
【0034】図9に、第一の廃棄処理の処理フローを示
す。第一の廃棄処理で通信品質管理部7は、品質クラス
別キュー6Rxの内の、蓄積するパケットの総バイト数が
最も多い品質クラスを廃棄制御の対象として選択する
(210)。そして、選択した品質クラスにおいて廃棄
可能なコネクションキューを選択する(211)。図6
で示したように、品質クラス別キュー6Rxには廃棄対象
のコネクションを示す廃棄コネクションポインタ81が
格納されている。このポインタが指すコネクションキュ
ーにパケットが存在するかを調べ(212)、存在すれ
ばパケットを廃棄する。なお、パケットの再送処理を行
う端末(または、アプリケーション)のパケットを廃棄
する場合に、コネクションキューの先頭に格納されてい
る受信した時間の古いパケットを廃棄すると、廃棄した
パケット以降の全てのパケットが再送されて、輻輳が助
長されることがある。しかし、リアルタイム性を要求す
るパケットの通信では、一定時間を経過した古いパケッ
トが不要となるため、できるだけ古いパケットを廃棄す
ることが望ましい。このため、本処理では、パケットを
廃棄する際に、そのパケットが上記の再送のなされるも
のであるかどうかを判断し(213)、再送されるもの
であればコネクションキューの最後のパケットを廃棄し
(214)、再送されないものであればコネクションキ
ューの先頭のパケットを廃棄する(215)。なお、パ
ケットが再送さるものどうかは使用するプロトコルによ
って判断できるため、パケット判別処理あるいは品質管
理処理で、キューポインタ部82に再送の有無を示すフ
ラグを付加することにより、ステップ213の判断が可
能となる。パケットの廃棄では、選択された品質クラス
の各コネクション毎にパケットが一つずつ廃棄される。
廃棄コネクションポインタ81が示すコネクションのパ
ケットを廃棄したら、廃棄コネクションリスト85によ
って示される次のコネクションキューで未処理のコネク
ションの有無を調べ(216)、存在する場合にはその
コネクションを廃棄コネクションポインタに登録して、
ステップ212に戻る。選択した品質クラスの全ての廃
棄コネクションキューについて廃棄処理が終了したら、
バッファメモリ22の空き容量を調べ(217)、一定
値以上であれば処理を終了する。一定値未満であれば廃
棄可のパケットの有無を調べ(219)、存在する場合
にはステップ210に戻り、登録されているパケットの
総バイト数が最も多い品質クラスを選んで、前述の廃棄
処理を繰り返す。ステップ218で、廃棄可のパケット
がなければ処理を終了する。
【0035】図10に、第二の廃棄処理の処理フローを
示す。この処理で通信品質管理部7は、第一の廃棄制御
と同様に、蓄積するパケットの総バイト数が最も多い品
質クラスを廃棄制御の対象として選択し(230)、廃
棄コネクションポインタ81で示されるコネクションキ
ューを廃棄対象として選択する(231)。そして、選
択したコネクションキューに登録されている全パケット
を廃棄する(232)。その品質クラスに未廃棄のパケ
ットが存在する場合は(233)、廃棄コネクションリ
スト86によって示されるコネクションキューを廃棄対
象に選択して(234)、ステップ232に戻る。上記
品質クラスのパケットをすべて廃棄したら(233)、
バッファメモリ22の空き領域の容量が一定値以上であ
るか調べ(234)、一定値以上であれば第二の廃棄制
御を終了する(235)。一定値未満の場合には、他の
コネクションに廃棄可パケットが存在するかを調べる
(236)。存在する場合には、ステップ230に戻
り、総バイト数が最も多い品質クラスを廃棄対象として
廃棄処理を繰り返す。
【0036】図11に、パケット判別処理(103)の
処理フローを示す。
【0037】この処理で、パケット判別部3Rxは、受信
したパケットがデータパケットであるかどうかを判定し
(110)、データパケットでない場合は、制御パケッ
トと管理パケットのいずれであるかを判定する(11
8)。制御パケットの場合、資源予約処理(後述11
1)を行って処理を終了する。自ルータ装置1宛の管理
パケットの場合には、その設定情報に応じて許可リスト
8およびマッピングテーブル9の登録内容の更新を行っ
て処理を終了する。ステップ110で、データパケット
と判定された場合は、そのパケットからコネクション情
報(宛先アドレス情報、プロトコル情報、ポート番号情
報)を抽出し(112)、その情報がコネクション管理
テーブル4Rxに登録されているかどうかを調べる(11
3)。登録されている場合は、そのパケットから優先度
情報を抽出し(115)、コネクション管理テーブル4
Rxに組で登録されているポインタ情報が指し示すマッピ
ングテーブル9において、抽出した優先度情報に対応す
る上記パケットの品質クラスを決定する(116)。そ
して、決定した品質クラスの品質クラス別キュー6Rxに
上記パケットを格納し、その格納位置を示すポインタの
登録を行って(117)、処理を終了する。ステップ1
13において、コネクション管理テーブル4Rxに登録さ
れていない場合は、通信品質管理処理(後述114)を
行って処理を終了する。
【0038】図12に、品質制御管理処理(114)の
処理フローを示す。この処理は、コネクション管理テー
ブル4Rxに登録されていないデータパケットに対して行
われる。この処理で、通信品質管理部7は、受信したデ
ータパケットが通信品質保証制御を許可されているかど
うかを、そのパケットに設定された送信元および宛先ア
ドレス情報35,36を元に許可リスト8で調べる(1
30)。対応する許可フラグが「ON」に設定されてい
る場合は、そのパケットのプロトコル情報34とポート
番号情報37を抽出し(131)、同じ情報が対応する
マッピングテーブル9に設定されている場合には(13
2)、そのパケットのコネクション情報を含む予約情報
パケットを着信側に送信する(133)。ステップ13
0で、許可フラグが「OFF」の場合には処理を終了す
る。
【0039】図13に、資源予約処理(111)の処理
フローを示す。この処理は、受信された制御パケットに
対して行われる。まず、受信した制御パケットの送信元
および宛先アドレス情報のチェックが必要であるかどう
かを判定する(150)。アドレスのチェックが不要の
場合、制御パケットが予約情報パケットと予約要求パケ
ットのいずれであるかを判定する(151)。予約情報
パケットならば、資源予約プロトコル処理を行い(15
2)、その予約情報パケットに含まれるコネクション情
報を抽出し(153)、抽出した情報が許可リスト8に
登録されているかを調べる(154)。登録されている
場合は、対応するマッピングテーブル9で通信品質パラ
メータを決定する(155)。そして、決定した通信品
質パラメータを用いて予約要求パケットを生成し、予約
情報パケットを送信したルータ装置1(または端末)
へ、生成した予約要求パケットを送信する(156)。
そして、予約情報パケットで指定されたコネクションの
通信で、以後、通信品質パラメータに基づくトラヒック
制御が行なわれるように、予約情報パケットの情報をコ
ネクション管理テーブル4に登録し(157)、処理を
終了する。
【0040】ステップ154において、コネクション情
報が許可リスト8に登録されていない場合は、予約情報
パケットを転送し(160)、処理を終了する。ステッ
プ151において、受信した制御パケットが予約要求パ
ケットである場合は、その予約要求パケットに設定され
たコネクション情報と同じ内容の予約情報パケットを送
信したかどうかを調べる(161)。その予約情報パケ
ットを送信していた場合は、予約要求パケットに対する
プロトコル処理を行い(162)、その予約要求パケッ
トの設定情報を元にコネクション管理テーブル4に登録
を行って(157)、処理を終了する。ステップ150
において、受信した制御パケットのアドレスチェックの
必要がある場合は、制御パケットの送信元および宛先ア
ドレス情報35,36を抽出し、許可リスト8に登録さ
れているかどうかを調べる(158)。登録されている
場合は、資源予約プロトコル処理を行い(159)、受
信した制御パケットを着信側のルータ装置1(または端
末)へ転送して(160)、処理を終了する。許可リス
ト8に登録されていない場合は、通信品質保証制御の許
可されていないコネションについて制御パケットである
と判断し、何も処理せずに終了する。
【0041】次に、ルータ装置1のパケット中継処理と
パケット送信処理を説明する。
【0042】図14に、パケット中継処理の処理フロー
を示す。この処理で、パケット中継部10は、後述の品
質制御処理によって中継すべきパケットを選択する(1
70)。選択したパケットの宛先アドレス情報から送信
に利用するネットワークコントローラ23と中継の可/
不可を決定し(171)、中継可のパケットについて前
述したパケット判別処理(図8)を行う(103)。た
だし、この処理では、予約情報パケットおよび予約要求
パケットの生成および送信は行わない。
【0043】図15に、パケット送信処理の処理フロー
を示す。この処理で、パケット送信部11は、後述の品
質制御処理により送信すべきパケットを選択し(17
0)、選択したパケットを送信する(175)。
【0044】図16に、品質制御処理(170)の処理
フローを示す。
【0045】この処理では、品質クラス別キュー6の各
品質クラスについて、連続して処理できるバイト数を制
限することで、品質クラスの高いパケットを連続的に多
数受信した場合に品質クラスの低いパケットが処理され
なくなるのを防いでいる。また、ある品質クラスのパケ
ットを連続的に処理する場合にも、各コネクション毎に
一つずつパケットを選択することで、あるコネクション
のパケットだけが処理されることを防いでいる。
【0046】最初に、品質クラス毎の処理バイト数の最
大値Mi(i=0,1,2,3)を設定する(191)。処理され
たバイト数の累計Biを各品質クラス毎に求めるカウンタ
に0を設定する(180)。処理対象となる品質クラス
を示す変数nに、最も高い品質クラスを示す3を設定す
る(181)。n番目の品質クラスのキューにパケット
があるかどうかを調べる(182)。存在すれば、n番
目の品質クラスの処理バイト数Bnがその品質クラスの
最大値Mnを越えていないかどうかを調べる(18
3)。越えていなければ、n番目の品質クラスで最も過
去に登録されたコネクションキューを決定する(18
4)。決定したコネクションキューからパケットを一つ
取り出し(185)、取り出したパケットのバイト数を
カウンタが処理バイト数Bnに加算する(186)。コ
ネクションリストを調べ、次に処理すべきコネクション
キューを格納する。ステップ183において処理バイト
数Bnが最大値Mnを越えている場合は、それより低い品
質クラスのパケットを処理する。すなわち、nが0でな
ければ(188)、nをデクリメントして(189)、
ステップ182に戻る。nが0であれば各品質クラスの
処理バイト数を0にしてステップ181に戻る。
【0047】なお、ルータ装置1は、パケット中継処理
およびパケット送信処理の両方で品質制御処理(17
0)を行なうが、パケット送信処理のみで通信品質保証
制御を行う場合にも通信品質の保証が可能である。ま
た、ネットワークコントローラ23の増設により、3つ
以上のネットワークを接続し、通信を行うことができ
る。
【0048】次に、ルータ装置1を用いたネットワーク
システムについて説明する。
【0049】図17に、ネットワークシステムの構成例
を示す。図17のネットワークシステムは、4つのネッ
トワーク15A,15B,15C,15Zを含み、ネットワーク15A,15
B,15Cを、それぞれルータ装置1(1A,1B,1C)を介して
ネットワーク15Zに接続している。ネットワーク15A,15
B,15Cには、各一つ以上の端末16A,16B,16Cが接続され、
ネットワーク15Zには、ネットワークシステムの回線障
害管理、ルータの障害管理、構成定義情報の設定、管理
情報の収集を行うネットワーク管理端末17が接続されて
いる。ネットワーク管理端末17は、ネットワーク管理用
のプロトコル(あるいはリモートアクセス)の処理で生
成した管理パケットにより、ルータ装置1の許可リスト
8およびマッピングテーブル9に設定を行うことができ
る。この機能により、ルータ装置1Aおよび1Bの許可リ
スト8には、ネットワーク15Aの端末16Aを示す送信元ア
ドレス情報と、ネットワーク15Bの端末16Bを示す宛先ア
ドレス情報とを含むコネクション情報が設定され、対応
する許可フラグが「ON」に設定されている。また、ル
ータ装置1AZおよび1BZの許可リスト8には、上記コネク
ション情報の設定はなされていない。
【0050】コネクションが登録されていない状態で、
端末16Aから端末16Bへデータパケットが送信されると、
そのパケットのアドレス情報に対応する許可リスト8の
許可フラグが「ON」であるため、ルータ装置1Aは、そ
のパケットのコネクション情報から予約情報パケットを
生成して、端末16Bへ送信する。このパケットを受信し
たルータ装置1Bは、受信した予約情報パケットのアドレ
ス情報が自ルータ装置1Bの許可リスト8に登録されてい
るので、予約情報パケットの設定情報を元に品質パラメ
ータを決定し、コネクション管理テーブル4にコネクシ
ョンを登録する。そして、決定した品質パラメータとコ
ネクション情報を含む予約要求パケットを端末16Aへ送
信する。ルータ装置1Aでは、受信した予約要求パケット
で示されるコネクション情報が自ルータ装置1Aが以前に
送信した予約情報パケットのコネクション情報と一致す
るので、コネクション管理テーブル4にコネクションを
登録する。これらの制御パケットを中継する他のルータ
装置1AZおよび1BZは、許可リスト8に上記コネクション
の設定がなされていないので、受信した制御パケットを
全て正常に処理して転送する。これにより、以後、端末
16Aと端末16B間の通信に対して、上記の品質パラメータ
に応じたトラヒック制御が行われる。
【0051】一方、端末16Aおよび16Bが資源予約プロト
コルの処理機能を備える場合には、端末16Aおよび16Bの
制御パケットの送受信によっても上記コネクションの登
録およびトラヒック制御が行われる。この場合、通信品
質パラメータの決定は端末16Aまたは16Bで行われ、ルー
タ装置1Aおよび1Bは、その通信品質パラメータに応じた
トラヒック制御を行う。
【0052】ネットワーク15Aおよび15Cにまたがるコネ
クションについてのルータ装置1Aおよび1Cの許可リスト
8の許可フラグを「OFF」に設定することで、ネット
ワーク15Aとネットワーク15Cの間の通信のトラヒック制
御は行われなくなる。この場合、端末16Aまたは16Bに向
けて端末16Cから送信される制御パケットは、ルータ装
置1Cで廃棄される。
【0053】以上で説明したように、ルータ装置1は、
管理者が登録した許可リスト8およびマッピングテーブ
ル9の内容を元に、各コネクションの開設や各コネクシ
ョンの通信に施すトラヒック制御の内容を制限すること
で、各コネクションの通信品質を保証することができ
る。
【0054】また、ルータ装置1は、開設されていない
コネクションのパケットが送信された場合、マッピング
テーブル9の内容から、そのパケットの通信で要求され
るトラヒック制御の内容を決定し、それを上記コネクシ
ョンに含まれる全てのルータ装置に通知するため、資源
予約プロトコルの機能を持たない端末に対してもコネク
ションの開設と適切なトラヒック制御を行うことができ
る。
【0055】さらに、ルータ装置1は、他のルータ装置
を介さずに直接接続された端末のコネクションについて
のみ許可リスト8およびマッピングテーブル9の登録が
必要であるため、コネクションに含まれる全てのルータ
装置へ登録を必要とする従来の技術に比べ、管理者のコ
ネクションの管理を容易とすることができる。
【0056】(第二の実施形態)図18に、本発明の第
二の実施例に係るルータ装置2のハードウェア構成を示
す。ルータ装置2は、ルータ装置2の各部の管理を専門
に行うCPU60と、CPU60のプログラムや管理デ
ータを保持するメモリ61と、複数のメモリカード62
と、それら各部60〜62を接続する内部バス66とを
有する。メモリカード62は、ルータ装置2に接続され
る各ネットワーク毎に1つ存在し、CPU63、メモリ
64、およびネットワークコントローラ65を内蔵して
いる。
【0057】ルータ装置2は、第一の実施形態のルータ
装置1と同様の機能(図1参照)を有する。すなわち、
ルータ装置2において、図1のパケット受信部2は、パ
ケットを受信したインタフェースカード62に内蔵され
るネットワークコントローラ65およびCPU63によ
り実現される。パケット判別部3Rxおよびパケット中継
部10は、パケットを受信したインタフェースカード6
2に内蔵されるCPU63によって実現される。パケッ
ト判別部3Txは、パケットを送信するインタフェースカ
ード62に内蔵されるCPU63によって、パケット送
信部11は、パケットを送信するインタフェースカード
62に内蔵されるCPU63およびネットワークコント
ローラ65によって実現される。品質クラス別キュー6
Rxは、パケットを受信したインタフェースカード61に
内蔵されるメモリ64によって、品質クラス別キュー6
Txは、パケットを送信するインタフェースカード61に
内蔵されるメモリ64によってそれぞれ実現される。コ
ネクション管理テーブル4Rxおよび4Txは、パケットを
送受信するそれぞれのインタフェースカード62に内蔵
されるメモリによって実現される。通信品質管理部7は
CPU60で実現され、許可リスト8、マッピングテー
ブル9はメモリ61によって実現される。マッピングテ
ーブル9は各インタフェースカード62のメモリ64で
実現してもよい。
【0058】次に、ルータ装置2の処理について説明す
る。パケット判別処理と品質制御管理処理は、それぞれ
図11、図12と同じである。資源予約処理では、図1
3の処理において、トラヒック制御を行うパケットのコ
ネクション情報を、そのパケットを受信するインタフェ
ースカード62のコネクション管理情報テーブル4に登
録する。パケット中継処理では、図14の処理におい
て、送信に利用するインタフェースカード62を決定
し、そこにパケットを転送する。パケットの送受信処理
でも、各インタフェースカード62において図7、図1
5と同様な処理が行われる。
【0059】本実施形態によれば、第一の実施形態と同
様の効果が得られる。また、パケットの送受信処理およ
び中継処理における処理負荷が、複数のCPU63,6
0や複数のネットワークコントローラ65に分散される
ため、第一の実施形態よりも処理能力を高めることがで
きる。
【0060】
【発明の効果】本発明によれば、管理者のコネクション
の管理を容易とし、各コネクションの通信品質を保証す
るルータ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一の実施形態に係るルータ装置のブロック
構成図である。
【図2】 ルータ装置のハードウェア構成図である。
【図3】 ルータ装置が扱うパケットのフォーマット例
である。
【図4】 コネクション管理テーブルである。
【図5】 ルータ装置に設定する許可リスト、マッピン
グテーブルである。
【図6】 品質クラス別キューの構造図である。
【図7】 パケット受信処理の処理フローである。
【図8】 パケット廃棄処理の処理フローである。
【図9】 第一の廃棄処理の処理フローである。
【図10】 第二の廃棄処理の処理フローである。
【図11】 パケット判別処理の処理フローである。
【図12】 品質制御管理処理の処理フローである。
【図13】 資源予約処理の処理フローである。
【図14】 パケット中継処理の処理フローである。
【図15】 パケット送信処理の処理フローである。
【図16】 品質制御処理の処理フローである。
【図17】 ネットワークシステムの構成図である。
【図18】 第二の実施形態に係るルータ装置のハード
ウェア構成図である。
【符号の説明】
1… ルータ装置、2… パケット受信部、3… パケッ
ト判別部、4… コネクション管理テーブル、5… バッ
ファ管理部、6… 品質クラス別キュー、7…通信品質
管理部 、8… 許可リスト、9… マッピングテーブ
ル、10… パケット中継部、11… パケット送信
部、20… CPU、22… バッファメモリ、23…
ネットワークコントローラ、30… パケット、33…
優先度情報、34… プロトコル情報、35… 送信元ア
ドレス情報、36…宛先アドレス情報、37… ポート
番号情報。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 尚哉 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式 会社日立製作所 オフィスシステム事業 部内 (72)発明者 亀ヶ谷 雅史 神奈川県川崎市幸区鹿島田890番地の12 株式会社日立製作所 情報システム事 業部内 (56)参考文献 特開 平7−135512(JP,A) 特開 平6−232904(JP,A) 特開 平7−58748(JP,A) 特開 平9−116551(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 12/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各々一つ以上の通信端末もしくは他のルー
    タ装置が接続された複数のネットワークの各々を相互に
    接続し、複数の前記ネットワークを介して通信する通信
    端末間の接続をコネクションとして管理するルータ装置
    であって、 前記複数のネットワークよりパケットを受信する受信手
    段と、 前記受信手段が受信したパケットの内容から、当該パケ
    ットを通信するコネクションを認識するコネクション認
    識手段と、 前記コネクション認識手段が認識したコネクションに対
    応する前記ネットワークに、前記受信したパケットを転
    送する送信手段と、 他のルータ装置を介さずに自ルータ装置に接続された前
    記通信端末のコネクション毎に、当該コネクションに対
    して行うトラヒック制御の内容を示す情報が登録された
    管理テーブルと、 前記受信手段が受信したパケットが未開設のコネクショ
    ンのパケットである場合に、当該コネクションを示す情
    報と、当該コネクションに対応して前記管理テーブルに
    登録されているトラヒック制御の内容を示す情報とを含
    む管理用のパケットを生成し、生成した管理用のパケッ
    トを前記コネクションに含まれる他の全てのルータ装置
    へ前記送信手段から送信するコネクション管理手段と、 前記管理用のパケットの生成に用いたコネクションを示
    す情報とトラヒック制御の内容を示す情報、もしくは、
    前記受信手段が他のルータ装置より受信した前記管理用
    のパケットに含まれる情報に基づいて、前記コネクショ
    ンを開設するとともに、当該コネクションについて前記
    送信手段が転送するパケットにトラフィック制御を施す
    通信制御手段と、 所定の管理用の命令に応じて前記管理テーブルの登録内
    容を更新する登録手段とを備えることを特徴とするルー
    タ装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のルータ装置であって、 前記通信制御手段が行うトラフィック制御は、転送する
    パケットの一部のパケットを廃棄する制御と、転送する
    パケットの転送順番を変える制御からなり、 前記管理テーブルに登録されたコネクション毎のトラフ
    ィック制御の内容は、当該コネクションのパケットの廃
    棄の可否と、当該パケットの転送順番の優先度を示すこ
    とを特徴とするルータ装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載のルータ装置であって、 前記管理テーブルには、各コネクション毎に、当該コネ
    クションの開設の許可もしくは不許可を示す情報も格納
    され、 前記コネクション管理手段は、開設が不許可のコネクシ
    ョンについて送られる管理用のパケットは無処理で廃棄
    することを特徴とするルータ装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載のルータ装置であって、 前記コネクション認識手段は、前記受信したパケットの
    種類も認識し、 前記管理テーブルには、前記コネクション毎のトラヒッ
    ク制御の内容を示す情報が前記パケットの種類毎に登録
    され、 前記コネクション管理手段による管理用のパケットの生
    成には、前記コネクション認識手段が認識したコネクシ
    ョンとパケットの種類とに対応して前記管理テーブルに
    登録されているトラヒック制御の内容を示す情報が用い
    られることを特徴とするルータ装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載のルータ装置であって、 前記パケットには、当該パケットの通信で使用されるプ
    ロトコルを示すプロトコル情報と、当該パケットの内容
    を処理する前記通信端末のアプリケーションを示すアプ
    リケーション情報とが含まれ、 前記コネクション認識手段が行うパケットの種類の認識
    は、前記プロトコル情報およびアプリケーション情報に
    基づいて行われることを特徴とするルータ装置。
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