JP3567903B2 - Address search apparatus, method and recording medium recording the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アドレスサーチ装置、同方法および同手順を記録した記録媒体に関し、例えば、イーサネット型ＬＡＮに適用されるアドレスサーチ装置、同方法および同手順を記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＰｖ４アドレスサーチマシンを応用したＩＰｖ６（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｖｅｒｓｉｏｎ ６） アドレスサーチ方法は一般に、ネットワーク通信プロトコルに適用される一の規格である。これらの関係および内容は、文献などに記載されている。その部分を、以下に掲示する。
【０００３】
ＩＰ；「インターネットで使われているネットワーク層プロトコル。ＴＣＰ／ＩＰプロトコル・スイートの中心的なプロトコルで、コネクションレス型のパケット交換を行う。現在の標準ＩＰはバージョン４（ＩＰｖ４）である。ＩＰｖ４ではＩＰで扱うパケットをＩＰデータグラムと呼んでいるが、バージョン６（ＩＰｖ６）ではＩＰパケットという。」（デジタル用語事典／日経ＢＰ社；第１３１頁）。
【０００４】
ＩＰｖ６；「現在の標準的なインターネット・プロトコルである「ＩＰｖ４」に代わる次世代プロトコル。現在のインターネットのアドレス空間が内包している様々な問題（クラスＢの枯渇、経済制御情報の飽和、３２ビット・アドレスの枯渇など）を解決するために策定された。ＩＰｖ４からの主な変更点は、▲１▼３２ビットから１２８ビットへのアドレス空間の飛躍的な拡大▲２▼ヘッダー・フォーマットの簡素化▲３▼経路処理などの高速化▲４▼機能の拡張性と柔軟性▲５▼フロー・ラベル機能やセキュリティ機能の導入・・・・などである。１９９６年以降、実証実験のための「６Ｂｏｎｅ（ＩＰｖ６バックボーン）」と呼ばれる世界規模のネットワークが構築され、移行するためのあらゆるテストが行われている。」（デジタル用語事典／日経ＢＰ社；第１３４頁）。
【０００５】
イーサネット型ＬＡＮ；「１９７３年に米ゼロックスが開発したバス型ＬＡＮ方式。その後１９８０年に米ゼロックスと米インテル、米ディジタル イクイップメント社（現・米コンパックコンピュータ）の３社により製品化された。ＩＥＥＥ８０２委員会のＩＥＥＥ８０２．３規格として標準化されており、現在パソコンやワークステーションなどで最も広く利用されているＬＡＮ方式である。配線の方法はバス型、スター型、ディジー・チェーン型などがあり、それぞれの伝送性能の合わせてケーブルも変化する。」（デジタル用語事典／日経ＢＰ社；第３１０頁）。
【０００６】
上掲の通り、現在のＩＰはＩＰｖ４が主流であるが、将来のアドレス枯渇問題からＩＰｖ６への移行が検討されている。しかし、現時点ではＩＰｖ４だけでも支障がない場合が殆どであり、ＩＰｖ６への移行はあまり進んでいないのが現実である。
【０００７】
本発明と技術分野の類似する先願発明例１として、特開平１０−２５７０６６号公報の「ネットワークアドレス検索方式」がある。本先願発明例１では、アドレスの検索とアドレスにマスクを施した検索を同時に行え、アドレスの検索を高速化できるアドレス制御テーブル検索方式を得ることを目的としている。
【０００８】
先願発明例２の特開平１０−１９０７４４号公報の「情報記憶装置」では、ＣＡＭチップを複数使用して１つのＣＡＭチップでサポートしているデータ幅以上のデータを複数のＣＡＭチップに効率よく記憶し、検索を高速に行うことを目的としている。この目的において、エントリＮｏ毎に設定された所定幅のエントリ領域にデータを連想記憶メモリに登録し、検索時にデータを指定することにより、そのデータと一致するデータが存在するエントリＮｏを出力するＣＡＭチップを複数設けている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の通り従来では、ＩＰｖ６への移行はあまり進んでおらず、現状ではＩＰｖ４のみで問題ないが、将来を考慮してＩＰｖ６アドレスサーチ機能も盛り込む必要がある。
【００１０】
本発明は、ＩＰｖ４アドレスサーチ機能を有しながらも、ＩＰｖ６アドレスサーチも実現可能な機能を備えた、アドレスサーチ装置、同方法および同手順を記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明のアドレスサーチ装置は、アドレスサーチ要求を出すパケット・エンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ）と、サーチ対象のアドレスを登録するＣＡＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ルーティング情報を格納するＳＳＲＡＭと、ＣＡＭおよびＳＳＲＡＭの動作を制御するＳＭＣ（Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ）とを有し、ＩＰｖ４アドレスサーチ機能と、アドレスを上位と下位とに分割してサーチを実行するＩＰｖ６アドレスサーチ機能とを、備えて構成されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項１記載の発明の場合、ＣＡＭは上位アドレスＣＡＭと下位アドレスＣＡＭとを有して構成され、ＩＰｖ６アドレスサーチの要求があった場合に、このアドレスを上位６４ビットと下位６４ビットに分割して、ＩＰｖ６アドレスサーチを実行する。
【００１３】
さらに、上記ＳＭＣは、ＩＰｖ６アドレスサーチ要求を受け付けるコマンド・レジスタ（Ｃｏｍｍａｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）と、サーチの結果を格納するリザルト・レジスタ（Ｒｅｓｕｌｔ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）とを有して構成され、ＳＭＣと、上位アドレスＣＡＭ、下位アドレスＣＡＭ、およびＳＳＲＡＭとの間は、アドレスバス、６４ビットデータバス、およびそれぞれ専用のコントロールシグナルラインとで接続されて構成するとよい。
【００１４】
請求項４記載の発明のアドレスサーチ方法は、パケット・エンジン（Packet Engine ）からのアドレスサーチ要求を受け付け、サーチ対象のアドレスをＣＡＭ(Content Addressable Memory)に登録し、ルーティング情報をＳＳＲＡＭに格納し、ＣＡＭおよびＳＳＲＡＭの動作をＳＭＣ（Search Machine Controller ）で制御し、ＩＰｖ４アドレスサーチ機能と、アドレスを上位と下位とに分割してサーチを実行するＩＰｖ６アドレスサーチ機能とが構成されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明の場合、ＣＡＭを上位アドレスＣＡＭと下位アドレスＣＡＭとに分別し、ＩＰｖ６アドレスサーチの要求があった場合に、このアドレスを上位６４ビットと下位６４ビットに分割して、ＩＰｖ６アドレスサーチを実行し、ＳＭＣが、ＩＰｖ６アドレスサーチ要求を受け付け、サーチの結果を格納する。
【００１６】
請求項６記載の発明のアドレスサーチ手順を記録した記録媒体は、パケット・エンジン（Packet Engine ）からのアドレスサーチ要求を受け付ける工程と、サーチ対象のアドレスをＣＡＭ(Content Addressable Memory)に登録する工程と、ルーティング情報をＳＳＲＡＭに格納する工程と、ＣＡＭおよびＳＳＲＡＭの動作をＳＭＣ（Search Machine Controller ）で制御する工程とによりＩＰｖ４アドレスサーチ機能を構成すると共に、アドレスを上位と下位とに分割してサーチを実行するＩＰｖ６アドレスサーチ機能を構成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項６記載の発明の場合、ＣＡＭを上位アドレスＣＡＭと下位アドレスＣＡＭとに分別し、ＩＰｖ６アドレスサーチの要求があった場合に、このアドレスを上位６４ビットと下位６４ビットに分割して、ＩＰｖ６アドレスサーチ機能を構成する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明によるアドレスサーチ装置、同方法および同手順を記録した記録媒体の実施の形態を詳細に説明する。図１から図９を参照すると、本発明のアドレスサーチ装置、同方法および同手順を記録した記録媒体の一実施形態が示されている。
【００１９】
（実施例１の構成）
図１は、ＩＰスイッチ／ルータ（Ｓｗｉｔｃｈ／Ｒｏｕｔｅｒ ）の構成例を示している。本図１に示すように、ＩＰスイッチ／ルータ（Ｓｗｉｔｃｈ／Ｒｏｕｔｅｒ ）１は、物理層を扱うＭＡＣ／ＰＨＹ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ／Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｅｎｔｉｔｙ）１３と、ＩＰパケットを扱うパケット・エンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ ）１２と、ＩＰパケットのアドレスサーチを行うアドレス・サーチ・マシン（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）２と、スイッチングを行うスイッチング・エンジン（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅ）１１とで構成される。
【００２０】
図２は、図１に示すアドレス・サーチ・マシン（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）の、より詳細な構成例を示すブロック図である。図１のアドレス・サーチ・マシン（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）２部分について、図２に示すように、サーチ・マシン・コントローラ（Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ）１４は、サーチ要求を受け付けるコマンド・レジスタ（Ｃｏｍｍａｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）およびサーチ結果を格納するリザルト・レジスタ（Ｒｅｓｕｌｔ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）を持ち、上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）２２、下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）２３、ＳＳＲＡＭ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＳＲＡＭ） ２４を制御する。
【００２１】
なお、サーチ・マシン・コントローラ（Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ）１４と上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）２２と下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）２３とＳＳＲＡＭ１６との間は、アドレスバス（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｂｕｓ）、６４ビットデータバス（６４ｂｉｔｓ Ｄａｔａ Ｂｕｓ）、コントロールシグナル（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｉｇｎａｌ）ラインとで接続される。
【００２２】
図３に、ＩＰｖ６のアドレス構造例を示す。本図３に示すＩＰｖ６アドレスは、１２８ｂｉｔであり、下記のビット構成部により構成される。
ＦＰ（Ｆｏｒｍａｔ Ｐｒｅｆｉｘ） ；３ｂｉｔ、
ＴＬＡ ＩＤ（Ｔｏｐ−Ｌｅｖｅｌ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）；１３ｂｉｔ、
ＲＥＳ（Ｒｓｅｒｖｅｄ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｕｓｅ） ；８ｂｉｔ、
ＮＬＡ ＩＤ（Ｎｅｘｔ−Ｌｅｖｅｌ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ） ；２４ｂｉｔ、
ＳＬＡ ＩＤ（Ｓｉｔｅ−Ｌｅｖｅｌ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ） ；１６ｂｉｔ、
ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＩＤ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）；６４ｂｉｔ。
【００２３】
（実施例１の動作例）
図２の回路において、ＩＰｖ６の１２８ビットアドレスを登録及びサーチする際の動作例を、図４〜図６を用いて説明する。なお、図４はエントリ１〜３の構成例、図５は上位アドレスＣＡＭおよび下位アドレスＣＡＭの構成例、図６はＳＳＲＡＭの構成例、をそれぞれ示している。
【００２４】
最初に、ＡＳＭ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）２内にはまだひとつの登録も行われていないものとし、ＡＳＭ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）２内のＣＡＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔｓ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ／連想メモリ）への登録アドレスは、パケット・エンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ）で管理するものとする。
【００２５】
次に、エントリ１（Ｅｎｔｒｙ−１）の登録、エントリ２（Ｅｎｔｒｙ−２）の登録、エントリ３（Ｅｎｔｒｙ−３）の登録について説明する。
エントリ１（Ｅｎｔｒｙ−１）をＡＳＭ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）２に登録する場合、まず、上位６４ビットについて、上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内でサーチを実行し、未登録を確認後にパケットエンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ）が指定する下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内のアドレス０ｘ００番地に、上位アドレス”１１１１：２２２２”を登録する。
【００２６】
エントリ１（Ｅｎｔｒｙ−１）の下位６４ビットについて、下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内でサーチを実行し、未登録を確認後にパケットエンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ）が指定する下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内のアドレス０ｘ００番地に下位アドレス”３３３３：４４４４”を登録する。
【００２７】
ここで、エントリ１（Ｅｎｔｒｙ−１）に対するルーティング情報は、上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）の登録番地”０ｘ００”を上位、下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）の登録番地”０ｘ００”を、下位としてＳＳＲＡＭ内のアドレスに対応させた”０ｘ００００”に登録する。
【００２８】
エントリ２（Ｅｎｔｒｙ−２）を登録する場合、上位６４ビットについて、上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内でサーチを実行すると、０ｘ００番地に登録済みという結果になる。
【００２９】
エントリ２（Ｅｎｔｒｙ−２）の下位６４ビットについて、下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内でサーチを実行し、未登録を確認後にパケットエンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ）が指定する下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内のアドレス０ｘ０１番地に下位アドレス”ａａａａ：ｂｂｂｂ”を登録する。
【００３０】
ここで、エントリ２（Ｅｎｔｒｙ−２）に対するルーティング情報は、上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）及び下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）に登録した、アドレスに対応するＳＳＲＡＭ内のアドレス”０ｘ０００１”に登録する。
【００３１】
エントリ３（Ｅｎｔｒｙ−３）を登録する場合、上位６４ビットについて、上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内でサーチを実行し、未登録を確認後にパケットエンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ）が指定する上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内のアドレス０ｘ０１番地に上位アドレス”１１１１：ｆｆｆｆ”を登録する。
【００３２】
エントリ３（Ｅｎｔｒｙ−３）の下位６４ビットについて、下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内でサーチを実行すると、０ｘ００番地に登録済みという結果になる。
【００３３】
ここで、エントリ３（Ｅｎｔｒｙ−３）に対するルーティング情報は、上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）、及び下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）に登録したアドレスに対応するＳＳＲＡＭ内のアドレス”０ｘ０１００”に登録する。
【００３４】
サーチ動作について、エントリ２（Ｅｎｔｒｙ−２）をサーチする場合の動作を説明する。エントリ２（Ｅｎｔｒｙ−２）のＩＰアドレス”１１１１：２２２２：ａａａａ：ｂｂｂｂ”をＳＭＣ（Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のコマンド・レジスタ（Ｃｏｍｍａｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）にセットすると、ＳＭＣ（Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）はまず上位６４ビットについて、上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内をサーチする。
次に下位６４ビットについて、下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）内をサーチする。
【００３５】
上位６４ビット、及び下位６４ビットのサーチで得られたアドレスから、エントリ２（Ｅｎｔｒｙ−２）に対するルーティング情報が格納されているＳＳＲＡＭ内のアドレス０ｘ０００１番地を、ＳＭＣ（Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のリザルトレジスタ（Ｒｅｓｕｌｔ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）にセットする。リザルトレジスタ（Ｒｅｓｕｌｔ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）にセットされた値から、エントリ２（Ｅｎｔｒｙ−２）に対するルーティング情報を、ＳＳＲＡＭ内の０ｘ０００１番地から読み出す。
【００３６】
図１において、ＩＰスイッチ／ルータ（Ｓｗｉｔｃｈ／Ｒｏｕｔｅｒ ）１にイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）からＩＰｖ６パケットが入力、または出力される場合、パケット・エンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ ）１２は、ルーティング情報を得るためにアドレス・サーチ・マシン（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）２に対してアドレスサーチ要求を行う。
【００３７】
アドレス・サーチ・マシン（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）２は、従来の３２ビットのＩＰｖ４アドレスと４８ビットのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）アドレスのサーチを基本としている。このため、データバスは６４ビットしかないが、図２に示すようにサーチキーを上位６４ビットと下位６４ビットに分けてＣＡＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ）へ登録することで、従来のＩＰｖ４アドレスサーチマシンから、ハードウェアを変更することなくＩＰｖ６アドレスサーチが実現可能となる。
【００３８】
上記の実施例において、下記の効果が生じる。
第１の効果は、従来のＩＰｖ４アドレスサーチマシンから、特別なハードウェアを追加することなく、ＩＰｖ６アドレスサーチが実現できることである。
【００３９】
第２の効果は、現在主流のＩＰｖ４をメインにデータバス幅を決定しているため、ＩＰｖ６を使用しない場合でもビットが無駄にならないことである。
【００４０】
（実施例２の構成）
次に、本発明の他の実施例２について、図７〜図９を用いて説明する。
ＩＰｖ６のアドレス構造は、図３に示すように、上位６４ビットが階層構造となっている。このため、同一階層では、下位６４ビットのインタフェースＩＤ（ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＩＤ）のみの違いとなる。同一階層で使用する場合、図８および図９に示すように、上位６４ビットのエントリ数を減らし、逆に下位６４ビットのエントリ数を増やすことで、ＩＰｖ６アドレスの総エントリ数を増やすことが可能となる。
【００４１】
１個のＣＡＭで４Ｋのエントリが可能な場合、上位６４ビットと下位６４ビットに振り分ける個数を変化させるだけで、ＣＡＭの総個数は変わらない。そのため、ＣＡＭへの制御方法を変更するだけで、特別なハードウェア追加は不要である。
【００４２】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のアドレスサーチ装置、同方法および同手順を記録した記録媒体は、ＩＰｖ４アドレスサーチ機能と、アドレスを上位と下位とに分割してサーチを実行するＩＰｖ６アドレスサーチ機能とを構成している。よって、本発明により、３２ビットのＩＰｖ４アドレスと４８ビットのＭＡＣアドレスを基本とした６４ビットのデータバスで構成されるサーチマシンにおいて、１２８ビットのＩＰｖ６アドレスのサーチが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアドレスサーチ装置、同方法および同手順を記録した記録媒体の実施形態に適用される、ＩＰスイッチ／ルータ（Ｓｗｉｔｃｈ／Ｒｏｕｔｅｒ ）の構成例を示すブロック図である。
【図２】アドレス・サーチ・マシン（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）の、より詳細な構成例を示すブロック図である。
【図３】ＩＰｖ６のアドレス構造例を示す図である。
【図４】実施例１に適用されるエントリの構成例を示す図である。
【図５】実施例１に適用されるＣＡＭの構成例を示す図である。
【図６】実施例１に適用されるＳＳＲＡＭの構成例を示す図である。
【図７】実施例２に適用されるエントリの構成例を示す図である。
【図８】実施例２に適用されるＣＡＭの構成例を示す図である。
【図９】実施例２に適用されるＳＳＲＡＭの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＩＰスイッチ／ルータ（Ｓｗｉｔｃｈ／Ｒｏｕｔｅｒ ）
２ アドレス・サーチ・マシン（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ）
１１ スイッチング・エンジン（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅ）
１２ パケット・エンジン（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ ）
１３ ＭＡＣ／ＰＨＹ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ／Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｅｎｔｉｔｙ）
１４ サーチ・マシン・コントローラ（Ｓｅａｒｃｈ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ）
１６ ＳＳＲＡＭ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＳＲＡＭ）
２２ 上位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｕｐｐｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）
２３ 下位アドレスＣＡＭ（ＣＡＭ ｆｏｒ Ｌｏｗｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an address search device, a method and a recording medium on which the same procedure is recorded, and for example, relates to an address search device applied to an Ethernet LAN, and a recording medium on which the same method and the same procedure are recorded.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an IPv6 (Internet Protocol Version 6) address search method using an IPv4 address search machine is one standard generally applied to a network communication protocol. These relationships and contents are described in literatures and the like. The part is posted below.
[0003]
IP; "Network layer protocol used in the Internet. This is the core protocol of the TCP / IP protocol suite, and performs connectionless packet exchange. The current standard IP is version 4 (IPv4). A packet handled by IP is called an IP datagram, but in version 6 (IPv6), it is called an IP packet. "(Digital Glossary / Nikkei BP; page 131).
[0004]
IPv6: "Next generation protocol that replaces the current standard Internet protocol" IPv4 ". It has been designed to solve various problems in the current Internet address space (class B exhaustion, saturation of economic control information, exhaustion of 32-bit addresses, etc.). Major changes from IPv4 are: (1) Dramatic expansion of address space from 32 bits to 128 bits (2) Simplification of header format (3) Speeding up of path processing etc. (4) Expansion of functions 5) Introduction of flow label function and security function. Since 1996, a worldwide network called “6Bone (IPv6 backbone)” for demonstration experiments has been constructed, and all tests for migration have been performed. (Digital Glossary / Nikkei BP; p. 134).
[0005]
Ethernet LAN: "Bus LAN system developed by Xerox in the United States in 1973. Later, in 1980, it was commercialized by Xerox, Intel, and Digital Equipment Corporation (currently Compaq Computer, Inc.). It has been standardized as the IEEE 802.3 standard and is currently the most widely used LAN method for personal computers and workstations, etc. Wiring methods include bus type, star type, daisy chain type, etc. The cable changes according to the transmission performance. "(Digital Glossary / Nikkei BP; p. 310).
[0006]
As described above, the current IP is mainly IPv4, but a transition to IPv6 is being studied due to a problem of address depletion in the future. However, at present, there is almost no problem with IPv4 alone, and the reality is that the transition to IPv6 has not progressed much.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-257066 discloses a "network address search method" as a first example of a prior application similar to the present invention in the technical field. It is an object of Inventive Example 1 of the present application to obtain an address control table search method capable of simultaneously performing an address search and a search with a mask applied to an address, thereby speeding up the address search.
[0008]
In the "information storage device" of Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-190744 of the prior application example 2, the plurality of CAM chips are used to efficiently store data having a data width larger than the data width supported by one CAM chip. The purpose is to store and search at high speed. For this purpose, a CAM that registers data in an associative storage memory in an entry area having a predetermined width set for each entry No. and specifies data at the time of retrieval, thereby outputting an entry No. in which data matching the data exists. A plurality of chips are provided.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, conventionally, the transition to IPv6 has not progressed so much, and at present, there is no problem with only IPv4, but it is necessary to incorporate an IPv6 address search function in consideration of the future.
[0010]
An object of the present invention is to provide an address search device, a method and a recording medium on which the same procedure is recorded, having an IPv4 address search function and a function capable of realizing an IPv6 address search.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the address search device according to the first aspect of the present invention provides a packet engine (Packet Engine) for issuing an address search request, a CAM (Content Addressable Memory) for registering an address to be searched, and routing information. , An SMC (Search Machine Controller) for controlling the operation of the CAM and the SSRAM, an IPv4 address search function, and an IPv6 address search function of dividing an address into upper and lower addresses and executing a search. Is provided.
[0012]
In the case of the first aspect of the present invention, the CAM has an upper address CAM and a lower address CAM. When an IPv6 address search is requested, the address is divided into upper 64 bits and lower 64 bits. Te, run the IPv6 address search.
[0013]
Further, the SMC includes a command register (Command Register) for receiving an IPv6 address search request and a result register (Result Register) for storing a search result. The SMC includes an SMC, an upper address CAM, and a lower address. The address CAM and the SSRAM may be connected by an address bus, a 64-bit data bus, and a dedicated control signal line.
[0014]
An address search method according to a fourth aspect of the present invention includes receiving an address search request from a packet engine, registering a search target address in a CAM (Content Addressable Memory), storing routing information in an SSRAM, The operation of the CAM and SSRAM is controlled by an SMC (Search Machine Controller), and an IPv4 address search function and an IPv6 address search function of dividing an address into upper and lower addresses and executing a search are configured. .
[0015]
In the case of the invention according to claim 4, the CAM is separated into an upper address CAM and a lower address CAM, and when an IPv6 address search is requested, this address is divided into upper 64 bits and lower 64 bits, and IPv6 address search is performed. run the address search, SMC is, accept the IPv6 address search request, that stores the results of the search.
[0016]
A recording medium recording the address search procedure according to the invention of claim 6 includes a step of receiving an address search request from a packet engine, and a step of registering an address to be searched in a CAM (Content Addressable Memory). The step of storing the routing information in the SSRAM and the step of controlling the operation of the CAM and the SSRAM by an SMC (Search Machine Controller) constitute an IPv4 address search function, and divide the address into upper and lower addresses to perform a search. An IPv6 address search function to be executed is configured.
[0017]
In the case of the invention according to claim 6, the CAM is separated into an upper address CAM and a lower address CAM, and when an IPv6 address search is requested, this address is divided into upper 64 bits and lower 64 bits, and that make up the address search function.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, with reference to the accompanying drawings, embodiments of an address search apparatus, a method, and a recording medium on which the same procedure is recorded according to the present invention will be described in detail. FIG. 1 to FIG. 9 show an embodiment of an address search apparatus, a method and a recording medium on which the procedure is recorded according to the present invention.
[0019]
(Configuration of Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration example of an IP switch / router (Switch / Router). As shown in FIG. 1, an IP switch / router (Switch / Router) 1 includes a MAC / PHY (Media Access Control / Physical Layer Entity) 13 that handles a physical layer, and a packet engine (Packet Engine) that handles IP packets. 12, an address search machine (Address Search Machine) 2 for performing an IP packet address search, and a switching engine (Switching Engine) 11 for performing switching.
[0020]
FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed configuration example of the address search machine (Address Search Machine) shown in FIG. As for the address search machine (Address Search Machine) 2 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, a search machine controller (Search Machine Controller) 14 includes a command register (Command Register) for receiving a search request and a search register. It has a result register (Result Register) for storing the result, and controls an upper address CAM (CAM for Upper Address) 22, a lower address CAM (CAM for Lower Address) 23, and an SSRAM (Synchronous SRAM) 24.
[0021]
It should be noted that a search machine controller (Search Machine Controller) 14, an upper address CAM (CAM for Upper Address) 22, a lower address CAM (CAM for Lower Address) 23 and an
[0022]
FIG. 3 shows an example of an IPv6 address structure. The IPv6 address shown in FIG. 3 is 128 bits, and is configured by the following bit configuration unit.
FP (Format Prefix); 3 bits,
TLA ID (Top-Level Aggregation Identifier); 13 bits,
RES (Reserved for future use);
NLA ID (Next-Level Aggregation); 24 bits,
SLA ID (Site-Level Aggregation); 16 bits,
INTERFACE ID (Interface Identifier); 64 bits.
[0023]
(Operation Example of First Embodiment)
An operation example when registering and searching for a 128-bit IPv6 address in the circuit of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 4 shows a configuration example of the
[0024]
First, it is assumed that one registration has not yet been performed in the ASM (Address Search Machine) 2, and the registration address in the CAM (Contents Addressable Memory) in the ASM (Address Search Machine) 2 is a packet. -It shall be managed by an engine (Packet Engine).
[0025]
Next, registration of entry 1 (Entry-1), registration of entry 2 (Entry-2), and registration of entry 3 (Entry-3) will be described.
When registering the entry 1 (Entry-1) in the ASM (Address Search Machine) 2, first, the upper 64 bits are searched in the upper address CAM (CAM for Upper Address), and after confirming the non-registration, the packet engine is checked. The upper address “1111: 2222” is registered at the address 0x00 in the lower address CAM (CAM for Upper Address) specified by (Packet Engine).
[0026]
For the lower 64 bits of entry 1 (Entry-1), a search is performed in the lower address CAM (CAM for Lower Address), and after confirming the non-registration, the lower address CAM (CAM for Lower Address) specified by the packet engine (Packet Engine). The lower address “3333: 4444” is registered at the address 0x00 in the “Address”.
[0027]
Here, the routing information for the entry 1 (Entry-1) includes the registration address “0x00” of the upper address CAM (CAM for Upper Address) and the registration address “0x00” of the lower address CAM (CAM for Lower Address). It is registered as “0x0000” corresponding to the address in the SSRAM as a lower order.
[0028]
When the entry 2 (Entry-2) is registered, when the upper 64 bits are searched in the upper address CAM (CAM for Upper Address), the result is that the upper 64 bits are already registered at the address 0x00.
[0029]
For the lower 64 bits of entry 2 (Entry-2), a search is performed in the lower address CAM (CAM for Lower Address), and after confirming the non-registration, the lower address CAM (CAM for Lower) specified by the packet engine (Packet Engine). The lower address “aaaa: bbbb” is registered at the address 0x01 in the “Address”.
[0030]
Here, the routing information for the entry 2 (Entry-2) is the address “0x0001” in the SSRAM corresponding to the address registered in the upper address CAM (CAM for Upper Address) and the lower address CAM (CAM for Lower Address). register.
[0031]
When registering the entry 3 (Entry-3), the upper 64 bits are searched in the upper address CAM (CAM for Upper Address), and after confirming the non-registration, the upper address CAM designated by the packet engine (Packet Engine). The upper address “1111: ffff” is registered at the address 0x01 in (CAM for Upper Address).
[0032]
When the lower 64 bits of the entry 3 (Entry-3) are searched in the lower address CAM (CAM for Lower Address), the result is that the address has been registered at the address 0x00.
[0033]
Here, the routing information for the entry 3 (Entry-3) is stored in the address “0x0100” in the SSRAM corresponding to the address registered in the upper address CAM (CAM for Upper Address) and the lower address CAM (CAM for Lower Address). register.
[0034]
Regarding the search operation, an operation in the case of searching entry 2 (Entry-2) will be described. When the IP address “1111: 2222: aaa: bbbb” of the entry 2 (Entry-2) is set in the command register (Command Register) of the SMC (Search Machine Controller), the SMC (Search Machine Controller) first has the upper 64 bits for the Search Machine Controller. , The upper address CAM (CAM for Upper Address).
Next, the lower 64 bits are searched in the lower address CAM (CAM for Lower Address).
[0035]
From the addresses obtained by the search of the upper 64 bits and the lower 64 bits, the address 0x0001 in the SSRAM in which the routing information for the entry 2 (Entry-2) is stored is set in the result register (Search Machine Controller) of the SMC (Search Machine Controller). (Result Register). From the value set in the result register (Result Register), the routing information for entry 2 (Entry-2) is read from the address 0x0001 in the SSRAM.
[0036]
In FIG. 1, when an IPv6 packet is input or output from an Ethernet (Ethernet) to an IP switch / router (Switch / Router) 1, a packet engine (Packet Engine) 12 performs an address search to obtain routing information. Make an address search request to the machine (Address Search Machine) 2.
[0037]
The address search machine (Address Search Machine) 2 is based on a conventional search of a 32-bit IPv4 address and a 48-bit MAC (Media Access Control) address. For this reason, although the data bus has only 64 bits, as shown in FIG. 2, the search key is divided into upper 64 bits and lower 64 bits and registered in a CAM (Content Addressable Memory), so that a conventional IPv4 address search machine can be used. Thus, an IPv6 address search can be realized without changing hardware.
[0038]
The following effects are obtained in the above embodiment.
A first effect is that an IPv6 address search can be realized from a conventional IPv4 address search machine without adding special hardware.
[0039]
The second effect is that bits are not wasted even when IPv6 is not used because the data bus width is determined mainly based on the current mainstream IPv4.
[0040]
(Configuration of Second Embodiment)
Next, another
As shown in FIG. 3, the upper 64 bits of the IPv6 address structure have a hierarchical structure. Therefore, only the lower 64 bits of the interface ID (INTERFACE ID) are different in the same hierarchy. When used in the same hierarchy, as shown in FIGS. 8 and 9, the total number of IPv6 addresses can be increased by reducing the number of upper 64 bits and increasing the number of lower 64 bits. It becomes.
[0041]
When 4K entries are possible with one CAM, the total number of CAMs does not change, only by changing the number allocated to upper 64 bits and lower 64 bits. Therefore, it is only necessary to change the control method for the CAM, and it is not necessary to add special hardware.
[0042]
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0043]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the address search apparatus, the method, and the recording medium on which the method and procedure are recorded according to the present invention are provided with an IPv4 address search function and an IPv6 address that divides an address into upper and lower addresses and executes a search. And a search function. Therefore, according to the present invention, a 128-bit IPv6 address can be searched in a search machine including a 64-bit data bus based on a 32-bit IPv4 address and a 48-bit MAC address.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an IP switch / router (Switch / Router) applied to an embodiment of an address search device, a method, and a recording medium on which the same procedure is recorded according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed configuration example of an address search machine.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an IPv6 address structure;
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an entry applied to the first embodiment;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a CAM applied to the first embodiment;
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an SSRAM applied to the first embodiment;
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of an entry applied to a second embodiment;
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a CAM applied to a second embodiment;
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of an SSRAM applied to a second embodiment;
[Explanation of symbols]
1 IP switch / router (Switch / Router)
2 Address Search Machine
11 Switching Engine
12 Packet Engine
13 MAC / PHY (Media Access Control / Physical Layer Entity)
14 Search Machine Controller
16 SSRAM (Synchronous SRAM)
22 Upper Address CAM (CAM for Upper Address)
23 Lower Address CAM (CAM for Lower Address)
Claims (6)
サーチ対象のアドレスを登録するＣＡＭ(Content Addressable Memory)と、
ルーティング情報を格納するＳＳＲＡＭと、
前記ＣＡＭおよびＳＳＲＡＭの動作を制御するＳＭＣ（Search Machine Controller ）とを有し、
ＩＰｖ４アドレスサーチ機能と、アドレスを上位と下位とに分割してサーチを実行するＩＰｖ６アドレスサーチ機能とを、備えて構成されたアドレスサーチ装置であって、
前記ＣＡＭは上位アドレスＣＡＭと下位アドレスＣＡＭとを有して構成され、ＩＰｖ６アドレスサーチの要求があった場合に、該アドレスを上位６４ビットと下位６４ビットに分割して、前記ＩＰｖ６アドレスサーチを実行することを特徴とするアドレスサーチ装置。A packet engine that issues an address search request;
A CAM (Content Addressable Memory) for registering a search target address;
An SSRAM for storing routing information;
An SMC (Search Machine Controller) for controlling the operation of the CAM and the SSRAM,
An address search device comprising: an IPv4 address search function; and an IPv6 address search function of dividing an address into upper and lower addresses and executing a search .
The CAM includes an upper address CAM and a lower address CAM. When an IPv6 address search is requested, the CAM divides the address into upper 64 bits and lower 64 bits and executes the IPv6 address search. An address search device, comprising:
サーチ対象のアドレスをＣＡＭ(Content Addressable Memory)に登録し、
ルーティング情報をＳＳＲＡＭに格納し、
前記ＣＡＭおよびＳＳＲＡＭの動作をＳＭＣ（Search Machine Controller ）で制御し、
ＩＰｖ４アドレスサーチ機能と、アドレスを上位と下位とに分割してサーチを実行するＩＰｖ６アドレスサーチ機能とが構成されたアドレスサーチ方法であって、
前記ＣＡＭを上位アドレスＣＡＭと下位アドレスＣＡＭとに分別し、ＩＰｖ６アドレスサーチの要求があった場合に、該アドレスを上位６４ビットと下位６４ビットに分割して、前記ＩＰｖ６アドレスサーチを実行することを特徴とするアドレスサーチ方法。Accepts an address search request from the Packet Engine,
Register the search target address in CAM (Content Addressable Memory),
Store routing information in SSRAM,
The operation of the CAM and SSRAM is controlled by an SMC (Search Machine Controller),
An address search method comprising: an IPv4 address search function; and an IPv6 address search function of dividing an address into upper and lower parts and executing a search .
Performing the IPv6 address search by classifying the CAM into an upper address CAM and a lower address CAM and, when an IPv6 address search is requested, dividing the address into upper 64 bits and lower 64 bits ; Characteristic address search method.
サーチ対象のアドレスをＣＡＭ(Content Addressable Memory)に登録する工程と、
ルーティング情報をＳＳＲＡＭに格納する工程と、
前記ＣＡＭおよびＳＳＲＡＭの動作をＳＭＣ（Search Machine Controller ）で制御する工程とによりＩＰｖ４アドレスサーチ機能を構成すると共に、
アドレスを上位と下位とに分割してサーチを実行するＩＰｖ６アドレスサーチ機能を構成したアドレスサーチ手順を記録した記録媒体であって、
前記ＣＡＭを上位アドレスＣＡＭと下位アドレスＣＡＭとに分別し、ＩＰｖ６アドレスサーチの要求があった場合に、該アドレスを上位６４ビットと下位６４ビットに分割して、前記ＩＰｖ６アドレスサーチ機能を構成したことを特徴とするアドレスサーチ手順を記録した記録媒体。Receiving an address search request from a packet engine;
Registering a search target address in a CAM (Content Addressable Memory);
Storing routing information in SSRAM;
Controlling the operation of the CAM and the SSRAM by an SMC (Search Machine Controller) to constitute an IPv4 address search function,
A recording medium recording an address search procedure having an IPv6 address search function for performing a search by dividing an address into upper and lower parts ,
The IPv6 address search function is configured by classifying the CAM into an upper address CAM and a lower address CAM and, when an IPv6 address search is requested, dividing the address into upper 64 bits and lower 64 bits. A recording medium on which an address search procedure is recorded.
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