JP3693594B2

JP3693594B2 - Router device

Info

Publication number: JP3693594B2
Application number: JP2001168618A
Authority: JP
Inventors: 英洋福島; 謙二川北; 尚哉池田; 雅史亀ヶ谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JP2002016643A

Description

【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６Rx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４Tx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，４Tx、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３４、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３０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（２００）、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（１１８）。制御パケットの場合、資源予約処理（後述１１１）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（１１３）。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４Rx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１１３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（１３０）。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（１３２）、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１３０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（１５２）、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（１７０）。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（１７０）、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（１８３）。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（１８４）。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（１７０）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,15B,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,15B,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６２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６Rx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６Tx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１３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１５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ＣＰＵ６３，６０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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a router device that relays communication between networks.
[0002]
[Prior art]
The router device connects a plurality of networks and relays packets transmitted between the connected networks. Further, in order to guarantee the communication quality of the connection between the communicating terminals, the router device performs traffic control that preferentially processes a specific packet.
[0003]
There is a system in which this traffic control is performed according to management information registered in a router device by a network administrator. In this system, for example, for a terminal that performs communication requesting real-time performance, management information that instructs preferential processing of packets communicated by the terminal is registered in the router device in advance. However, when registering a certain connection, the administrator must register the management information having the same contents for all router devices through which the packet of the connection passes.
[0004]
On the other hand, standardization of a protocol (resource reservation protocol) that allows traffic control (communication band allocation) to be specified from a network user's terminal to a router device is in progress. In a system to which this protocol is applied, a program that enables communication of the protocol is provided in all terminals in the system. At the start of communication, the transmission source terminal designates a communication bandwidth and the like in communication using the resource reservation protocol to the communication partner terminal and the router device that relays the communication. The router device performs traffic control so as to satisfy a designated communication bandwidth. Details of the above protocol are described in Nikkei Communication No. 209 (Nov. 6, 1995).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a system in which an administrator registers management information indicating the content of traffic control in a router device, it is necessary to register the same content for all router devices through which a packet passes for each connection. If the number of router devices that perform relay is large, this registration is a heavy burden on the administrator.
[0006]
In a system in which a user can specify the contents of traffic control using a resource reservation protocol, it is necessary to install a program that enables communication using the resource reservation protocol on all terminals, which places a heavy burden on the administrator during system construction. In addition, in this system, all users can individually specify the communication bandwidth of their own connection, etc., so that one connection occupies the communication bandwidth and the processing capacity of the router device, and the establishment of other connections and communication quality There is a possibility that it can not be guaranteed.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a router device that facilitates management of connections by an administrator and guarantees the communication quality of each connection.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the router device of the present invention connects each of a plurality of networks to which one or more communication terminals or other router devices are connected, and communicates via the plurality of networks. A router device that manages connections between communication terminals as connections, and recognizes a connection that communicates the packet from a receiving unit that receives packets from the plurality of networks and a content of the packet received by the receiving unit A connection recognizing unit, a transmitting unit for transferring the received packet to the network corresponding to the connection recognized by the connection recognizing unit, and the communication terminal connected to the own router without passing through another router. For each connection, information indicating the content of the traffic control performed for that connection. And when the packet received by the receiving means is a packet of an unestablished connection, information indicating the connection and traffic control registered in the management table corresponding to the connection A management packet including information indicating the contents of the connection, a connection management unit for transmitting the generated management packet from the transmission unit to all other router devices included in the connection, and the management packet The connection is established based on information indicating the connection used to generate the packet and information indicating the content of the traffic control, or information included in the management packet received by the receiving unit from another router device. At the same time, traffic is transmitted to the packet transferred by the transmission means for the connection. A communication control means for performing click control, characterized in that it comprises a registration means for updating the stored contents of the management table in accordance with the instructions for a given management.
[0009]
This router device limits the content of traffic control performed for each connection according to the registered content of the management table registered by the network administrator using a management command, for example. It is possible to guarantee the communication quality of each connection. In addition, since this router device needs to register the management table only for the connection of the communication terminal directly connected without passing through another router device, the management of each connection of the administrator is facilitated.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a block diagram of a router device according to the first embodiment of the present invention.
[0012]
The processing of the router device 1 in FIG. 1 includes a packet reception process that receives packets by quality class and discards them as necessary, a packet relay process that selects packets to be transferred according to the quality class, and a transfer target. Packet transmission processing for transmitting received packets according to the quality class. Further, the router device 1 guarantees the communication quality of each connection by managing and restricting transmission / reception and discard (traffic control) of packets according to the quality class for each connection.
[0013]
In FIG. 1, the router device 1 has a configuration related to packet reception processing, a packet receiving unit 2 that receives a packet and stores it in a buffer, a packet discriminating unit 3Rx that determines the quality class of the received packet, It includes a connection management table 4Rx used for determination, a buffer management unit 5 that manages the above-described buffer, and a quality class-specific queue 6Rx in which received packets are stored for each quality class. Further, the packet determination unit 3Tx, the connection management table 4Tx, the quality class-specific queue 6Tx, and the packet transmission unit 11 are configured as packet transmission processing. Further, the router device 1 includes a communication quality management unit 7 that manages packet transmission processing and packet reception processing, a permission list 8 and a mapping table 9 that are used for the management, and a packet relay unit 10 that performs packet relay processing. Have.
[0014]
A packet transmitted to the router device 1 via the network is received by the packet receiving unit 2 and stored in an empty area of the buffer. The packet discrimination unit 3Rx checks whether or not the connection of the packet is registered in the connection management table 4Rx, and if it is registered, determines the quality class of the packet based on the information in the mapping table 9, and according to the quality class Stored in the quality class-specific queue 6Rx. When the connection is not registered in the connection management table 4Rx, the communication quality management unit 7 determines from the information in the permission list 8 whether traffic control of the connection is permitted. If permitted, the mapping table 9 is searched for a communication quality parameter indicating the content of traffic control, and a control packet in which the searched communication quality parameter is set is transmitted. The packet relay unit 10 preferentially extracts a packet from a queue with a high quality class of the quality class queue 6Rx, determines whether the packet can be relayed based on the destination address of the extracted packet, and packets that can be relayed are determined. The packet is transferred to the packet discrimination unit 3Tx. The packet discriminating unit 3Tx determines the quality class of the transferred packet by examining the connection management table 4Tx and stores it in the corresponding quality class-specific queue 6Tx. The packet transmission unit 11 preferentially takes out a packet having a high quality class from the quality class-specific queue 6Tx and sends it to the network.
[0015]
FIG. 2 shows a hardware configuration of the router device 1.
[0016]
In FIG. 2, the router device 1 includes a CPU 20, a main memory 21, a buffer memory 22, a network controller 23, and an internal bus 24 that connects these units 20 to 23. One network controller 23 is provided for each network connected to the router device 1. The packet receiving unit 2 and the packet transmitting unit 11 in FIG. 1 are realized by a process performed in cooperation with the network controller 23 and the CPU 20. The packet discrimination units 3Rx and 3Tx, the buffer management unit 5, the communication quality management unit 7, and the packet relay unit 10 in FIG. The quality class-specific queues 6Rx, 6Tx, connection management tables 4Rx, 4Tx, permission list 8, and mapping table 9 in FIG. 1 are realized by the buffer memory 22, and their storage positions are managed by pointers stored in the main memory 21. .
[0017]
FIG. 3 shows a format of a packet transmitted and received by the router device 1.
[0018]
In FIG. 3, the packet 30 includes a header part 31 and a data part 32. The header section 31 includes priority information 33 indicating the priority requested by the transmission source terminal, protocol information 34 indicating the protocol type, transmission source address information 35 indicating the transmission source terminal, and a destination terminal. Destination address information 36 indicating port number information 37 and port number information 37 indicating an application of a terminal related to communication are set. In the data part 32, communication data generated by a terminal application is set.
[0019]
The packet 30 is used as a control packet when a communication resource is reserved, and as a data packet during data communication. The control packet is generated by the processing of the resource reservation protocol, and is a reservation information packet sent from the source terminal or router device 1 and a reservation request packet returned from the called terminal or router device 1. There is one. In the reservation information packet, the above-described protocol information 34, destination address information 36, and port number information 37 are set. In the reservation request packet, protocol information 34, destination address information 36, and port number information 37 of the received reservation information packet are set, and a communication quality parameter is set in the data unit 32.
[0020]
In addition, the router device 1 also receives a management packet sent from a management terminal operated by a network administrator. The administrator can update the registration contents of the permission list 8 and the mapping table 9 of any router device 1 by transmitting the management packet.
[0021]
The above four types of packets also include information for identifying the type of packet. Further, since the application that generated the received packet 30 is specified by the port number information 37, the receiving terminal can receive and identify the packets 30 of a plurality of different applications in parallel for each application. Here, the protocol information 34, destination address information 36, and port number information 37 used for specifying the connection are collectively referred to as connection information.
[0022]
FIG. 4 shows an example of setting information in the connection management table 4. As shown in FIG. 4, connection information (destination address information, protocol information, port number information) and pointer information to the mapping table 9 are registered in pairs in the connection management table 4. The connection registered in the connection management table 4 is an established connection, and is stored in the quality class queue 6 according to the contents of the mapping table 9 specified by the corresponding pointer information.
[0023]
FIG. 5 shows an example of setting information of the permission list 8 and the mapping table 9.
[0024]
As shown in FIG. 5, in the permission list 8, source address information, destination address information, permission flags, and pointer information to the mapping table 9 are set in pairs. “ON” is set to the permission flag of the connection for which traffic control is permitted, and “OFF” is set to the permission flag of the connection that is not permitted. One permission list 8 is provided for each network controller 23 (for each reception interface) of the router device 1, and the above information about a terminal that is directly connected to the network controller 23 without setting another router device is set. . A plurality of identifiers (described later) of the mapping table 9 can be set in the pointer information.
[0025]
In the mapping table 9, an identifier, a protocol type, a port number, and a communication quality parameter are set as a set. A plurality of communication quality parameters are set corresponding to the priority information value of the packet 30, the processing priority class is indicated by 4 levels (0 is the lowest and 3 is the highest), and the discard level is 2 levels ("D"). Can be discarded and “N” cannot be discarded). One mapping table 9 is set in the router device 1 and is commonly indicated by pointer information of a plurality of permission lists 8. Here, the quality class is set to 4 levels, and the priority class of processing is used as it is as the quality class. That is, a packet with a processing priority level of 3 also has a quality class of 3, and is processed with the highest priority in packet relay processing and transmission processing.
[0026]
In the example of FIG. 5, all packets of <protocol A, port number w> can be discarded, and the processing priority class is as low as 0 when the priority information is 0 to 3, and as low as 1 when the priority information is 4 or more. That is, this packet is suitable for re-transmission by discarding the packet and for communication of a batch type application in which transmission delay is allowed. The packet of <B, x> is always processed with the highest priority regardless of the priority information, and cannot be discarded. This packet is suitable for communication of a core business application that performs online processing. Both <C, y> and <C, z> packets are processed with the highest priority when the priority information is 2 or more. As for the discard level, <C, z> cannot be used, whereas <C, y> can be discarded when the priority information is 3 or less. That is, the <C, y> packet is suitable for transferring data (for example, voice information) that requires real-time transfer and can tolerate a certain decrease in transmission quality. The packet of <C, z> is suitable for transferring data (for example, moving picture information) that requires real-time transfer and is allowed to have a lower transmission quality.
[0027]
FIG. 6 shows a configuration example of the quality class-specific queues 6Rx and 6Tx.
[0028]
Each of the quality class-specific queues 6Rx and 6Tx stores a queue of received packets for each quality class and each connection. FIG. 6 shows a state in which queue queues of three connections are stored in a certain quality class n. Each quality class has a connection pointer section 82 and a queue storage buffer 84 column (connection queue) for each connection. The connection pointer unit 82 indicates a pointer 82a indicating the connection pointer 82 to be relayed next, a pointer 82b indicating the connection pointer 82 to be discarded next, and the first and last queue storage buffers 84 for the own connection. It consists of a pointer 82c. A processing connection list 85 is formed by the pointer 82a, and a discard connection list 86 is formed by the pointer 82b. The queue storage buffer 84 stores a packet and pointers pointing to the queue storage buffers 84 before and after the packet. Here, the first queue storage buffer 84 stores the unprocessed packet with the oldest reception time, and thereafter stores the packet with the reception time close to the current time through the last queue storage buffer 84. Further, the connection pointer section 82 to be relayed and discarded is indicated by the processing connection pointer 80 and the discard connection pointer 81, respectively.
[0029]
When a connection subject to traffic control is newly registered, a connection pointer 82 is added, and packets belonging to the connection are stored in the connection queue of the added connection pointer 82. In processing in each quality class, one packet is processed for each connection. This prevents a packet of a certain connection from being processed when there are a large number of connections in the same quality class, and makes it possible to perform processing fairly for all connections. Note that the processed packet is deleted from the connection queue.
[0030]
Below, the process of the router apparatus 1 is demonstrated using a processing flow.
[0031]
FIG. 7 shows a processing flow of packet reception processing.
[0032]
When receiving the packet, the packet receiving unit 2 of the router device 1 stores the packet in the free area of the buffer memory 22 designated by the buffer management unit 5 (100). The buffer management unit 11 constantly monitors the capacity of the free area of the buffer memory 22 and determines whether the capacity is equal to or greater than a certain value (101). If it is less than a certain value, packet discard processing is performed (103). When the capacity of the free area of the buffer memory 22 is equal to or larger than a certain value and after the process of step 102, the packet discrimination process (103) is performed and the process is terminated.
[0033]
FIG. 8 shows a processing flow of the packet discard processing 102. The communication quality management unit 7 determines the degree of congestion based on the capacity of the free area of the buffer memory 22 and performs one of the two discard controls. If the capacity of the free area of the buffer memory 22 is equal to or greater than the predetermined minimum value (200), the first discard control is performed (201), and if it is less than the predetermined minimum value, the second discard control is performed (202). ). That is, the first discard control is performed when the degree of congestion is low (that is, the capacity of the free area of the reception buffer is sufficient), and the second discard control is performed when the degree of congestion is high.
[0034]
FIG. 9 shows a processing flow of the first discarding process. In the first discard process, the communication quality management unit 7 selects a quality class having the largest total number of bytes of packets to be stored from among the quality class-specific queues 6Rx as a target for discard control (210). Then, a connection queue that can be discarded in the selected quality class is selected (211). As shown in FIG. 6, a discard connection pointer 81 indicating a connection to be discarded is stored in the quality class queue 6Rx. It is checked whether there is a packet in the connection queue pointed to by this pointer (212), and if it exists, the packet is discarded. When discarding a packet of a terminal (or application) that performs packet retransmission processing, if a packet with an old reception time stored in the head of the connection queue is discarded, all packets after the discarded packet are displayed. It may be retransmitted to encourage congestion. However, in packet communication that requires real-time performance, an old packet that has passed a certain period of time becomes unnecessary, so it is desirable to discard the oldest packet as much as possible. Therefore, in this process, when discarding a packet, it is determined whether the packet is to be retransmitted (213). If it is retransmitted, the last packet in the connection queue is discarded. If it is not retransmitted (214), the first packet in the connection queue is discarded (215). Note that whether or not a packet is retransmitted can be determined by the protocol used. Therefore, it is possible to determine in step 213 by adding a flag indicating the presence or absence of retransmission to the queue pointer unit 82 in the packet determination process or quality control process. Become. In discarding packets, one packet is discarded for each connection of the selected quality class. After discarding the packet of the connection indicated by the discard connection pointer 81, the next connection queue indicated by the discard connection list 85 is checked for the presence of an unprocessed connection (216), and if it exists, the connection is registered in the discard connection pointer. Then, the process returns to step 212. When the discard process is completed for all the discard connection queues of the selected quality class, the free capacity of the buffer memory 22 is checked (217). If it is less than a certain value, the presence / absence of a packet that can be discarded is checked (219). If there is a packet that can be discarded, the process returns to step 210 to select the quality class with the largest total number of bytes of the registered packet, repeat. In step 218, if there is no packet that can be discarded, the processing is terminated.
[0035]
FIG. 10 shows a processing flow of the second discarding process. In this process, the communication quality management unit 7 selects the quality class having the largest total number of bytes of packets to be stored as the target of the discard control (230), as indicated by the discard connection pointer 81, as in the first discard control. The connection queue is selected as a discard target (231). Then, all packets registered in the selected connection queue are discarded (232). If an undiscarded packet exists in the quality class (233), the connection queue indicated by the discard connection list 86 is selected as a discard target (234), and the process returns to step 232. When all the packets of the quality class are discarded (233), it is checked whether the capacity of the free area of the buffer memory 22 is equal to or larger than a certain value (234). . If it is less than a certain value, it is checked whether there is a discardable packet in another connection (236). If it exists, the process returns to step 230, and the discard process is repeated with the quality class having the largest total number of bytes as the discard target.
[0036]
FIG. 11 shows a process flow of the packet discrimination process (103).
[0037]
In this process, the packet determination unit 3Rx determines whether the received packet is a data packet (110), and if it is not a data packet, determines whether it is a control packet or a management packet (118). In the case of a control packet, a resource reservation process (111 described later) is performed and the process ends. In the case of a management packet addressed to the own router device 1, the registration contents of the permission list 8 and the mapping table 9 are updated according to the setting information, and the process is terminated. If it is determined in step 110 that the packet is a data packet, connection information (destination address information, protocol information, port number information) is extracted from the packet (112), and whether or not the information is registered in the connection management table 4Rx. (113). If registered, priority information is extracted from the packet (115), and the packet corresponding to the extracted priority information in the mapping table 9 indicated by the pointer information registered in pairs in the connection management table 4Rx. Is determined (116). Then, the packet is stored in the quality class queue 6Rx of the determined quality class, a pointer indicating the storage position is registered (117), and the process is terminated. If it is not registered in the connection management table 4Rx in step 113, a communication quality management process (114 described later) is performed and the process is terminated.
[0038]
FIG. 12 shows a process flow of the quality control management process (114). This process is performed for data packets that are not registered in the connection management table 4Rx. In this process, the communication quality management unit 7 uses the permission list 8 based on the source and destination address information 35 and 36 set in the packet to determine whether or not the received data packet is permitted to perform communication quality assurance control. Check (130). When the corresponding permission flag is set to “ON”, the protocol information 34 and the port number information 37 of the packet are extracted (131), and when the same information is set in the corresponding mapping table 9 (132) A reservation information packet including connection information of the packet is transmitted to the receiving side (133). If the permission flag is “OFF” in step 130, the process is terminated.
[0039]
FIG. 13 shows a processing flow of the resource reservation process (111). This process is performed on the received control packet. First, it is determined whether or not it is necessary to check the source and destination address information of the received control packet (150). If the address check is unnecessary, it is determined whether the control packet is a reservation information packet or a reservation request packet (151). If it is a reservation information packet, resource reservation protocol processing is performed (152), connection information included in the reservation information packet is extracted (153), and it is checked whether the extracted information is registered in the permission list 8 (154). If registered, the communication quality parameter is determined by the corresponding mapping table 9 (155). Then, a reservation request packet is generated using the determined communication quality parameter, and the generated reservation request packet is transmitted to the router device 1 (or terminal) that transmitted the reservation information packet (156). Then, the information of the reservation information packet is registered in the connection management table 4 so that the traffic control based on the communication quality parameter is performed in the communication of the connection designated by the reservation information packet (157), and the process ends. .
[0040]
In step 154, if the connection information is not registered in the permission list 8, the reservation information packet is transferred (160), and the process is terminated. In step 151, if the received control packet is a reservation request packet, it is checked whether a reservation information packet having the same content as the connection information set in the reservation request packet is transmitted (161). If the reservation information packet has been transmitted, protocol processing for the reservation request packet is performed (162), registration is made in the connection management table 4 based on the setting information of the reservation request packet (157), and the processing is terminated. To do. In step 150, if it is necessary to check the address of the received control packet, the source and destination address information 35 and 36 of the control packet is extracted and it is checked whether it is registered in the permission list 8 (158). If registered, resource reservation protocol processing is performed (159), the received control packet is transferred to the router device 1 (or terminal) on the receiving side (160), and the processing is terminated. If it is not registered in the permission list 8, it is determined that the connection for which communication quality assurance control is not permitted is a control packet, and the process ends without performing any processing.
[0041]
Next, packet relay processing and packet transmission processing of the router device 1 will be described.
[0042]
FIG. 14 shows a processing flow of packet relay processing. In this process, the packet relay unit 10 selects a packet to be relayed by a quality control process described later (170). Based on the destination address information of the selected packet, the network controller 23 to be used for transmission and the relay enable / disable are determined (171), and the packet discrimination processing (FIG. 8) described above is performed for the relay enable packet (103). However, in this process, the reservation information packet and the reservation request packet are not generated and transmitted.
[0043]
FIG. 15 shows a processing flow of packet transmission processing. In this process, the packet transmission unit 11 selects a packet to be transmitted by a quality control process described later (170), and transmits the selected packet (175).
[0044]
FIG. 16 shows a process flow of the quality control process (170).
[0045]
In this process, for each quality class in the quality class queue 6, the number of bytes that can be processed continuously is limited, so that when a large number of packets with a high quality class are received, packets with a low quality class are processed. It prevents it from disappearing. In addition, even when packets of a certain quality class are continuously processed, only one packet of a certain connection is prevented from being processed by selecting one packet for each connection.
[0046]
First, the maximum value Mi (i = 0, 1, 2, 3) of the number of processing bytes for each quality class is set (191). A counter for obtaining the accumulated Bi of the number of processed bytes for each quality class is set to 0 (180). The variable n indicating the quality class to be processed is set to 3 indicating the highest quality class (181). It is checked whether there is a packet in the queue of the nth quality class (182). If it exists, it is checked whether the number Bn of processing bytes of the nth quality class exceeds the maximum value Mn of the quality class (183). If not exceeded, the connection queue registered most recently in the nth quality class is determined (184). One packet is extracted from the determined connection queue (185), and the counter adds the number of bytes of the extracted packet to the processing byte number Bn (186). Check the connection list and store the connection queue to be processed next. If the number of processed bytes Bn exceeds the maximum value Mn in step 183, a lower quality class packet is processed. That is, if n is not 0 (188), n is decremented (189), and the process returns to step 182. If n is 0, the number of processing bytes of each quality class is set to 0, and the process returns to step 181.
[0047]
The router device 1 performs the quality control process (170) in both the packet relay process and the packet transmission process, but the communication quality can be guaranteed even when the communication quality assurance control is performed only by the packet transmission process. Further, by adding the network controller 23, it is possible to connect three or more networks and perform communication.
[0048]
Next, a network system using the router device 1 will be described.
[0049]
FIG. 17 shows a configuration example of the network system. The network system of FIG. 17 includes four networks 15A, 15B, 15C, and 15Z, and the networks 15A, 15B, and 15C are connected to the network 15Z through the router devices 1 (1A, 1B, and 1C), respectively. One or more terminals 16A, 16B, and 16C are connected to the networks 15A, 15B, and 15C, respectively, and the network 15Z is connected to the network system line failure management, router failure management, configuration definition information setting, management information A network management terminal 17 that performs collection is connected. The network management terminal 17 can set the permission list 8 and the mapping table 9 of the router device 1 by a management packet generated by a network management protocol (or remote access) process. With this function, connection information including transmission source address information indicating the terminal 16A of the network 15A and destination address information indicating the terminal 16B of the network 15B is set in the permission list 8 of the router apparatuses 1A and 1B, and corresponds. The permission flag is set to “ON”. The connection information is not set in the permission list 8 of the router devices 1AZ and 1BZ.
[0050]
When a data packet is transmitted from the terminal 16A to the terminal 16B in a state where the connection is not registered, the permission flag of the permission list 8 corresponding to the address information of the packet is “ON”. A reservation information packet is generated from the connection information of the packet and transmitted to the terminal 16B. The router device 1B that has received this packet determines the quality parameter based on the setting information of the reservation information packet since the address information of the received reservation information packet is registered in the permission list 8 of the router device 1B. A connection is registered in the management table 4. Then, a reservation request packet including the determined quality parameter and connection information is transmitted to terminal 16A. In the router apparatus 1A, the connection information indicated by the received reservation request packet matches the connection information of the reservation information packet previously transmitted by the router apparatus 1A, so the connection is registered in the connection management table 4. The other router apparatuses 1AZ and 1BZ that relay these control packets do not have the connection set in the permission list 8, and therefore normally process and transfer all received control packets. Thereby, traffic control according to the quality parameter is performed for communication between the terminal 16A and the terminal 16B thereafter.
[0051]
On the other hand, when the terminals 16A and 16B have the processing function of the resource reservation protocol, the connection registration and traffic control are also performed by transmitting and receiving control packets of the terminals 16A and 16B. In this case, the communication quality parameter is determined by the terminal 16A or 16B, and the router apparatuses 1A and 1B perform traffic control according to the communication quality parameter.
[0052]
By setting the permission flag of the permission list 8 of the router apparatuses 1A and 1C for the connection across the networks 15A and 15C to “OFF”, the traffic control of communication between the network 15A and the network 15C is not performed. In this case, the control packet transmitted from the terminal 16C toward the terminal 16A or 16B is discarded by the router device 1C.
[0053]
As described above, the router device 1 restricts the contents of traffic control applied to the establishment of each connection and communication of each connection based on the contents of the permission list 8 and the mapping table 9 registered by the administrator. The communication quality of each connection can be guaranteed.
[0054]
Further, when a packet of a connection that has not been established is transmitted, the router device 1 determines the content of traffic control required for communication of the packet from the content of the mapping table 9 and includes it in the connection. Since all router devices are notified, connection establishment and appropriate traffic control can be performed even for terminals having no resource reservation protocol function.
[0055]
Furthermore, since the router device 1 needs to register the permission list 8 and the mapping table 9 only for connections of terminals that are directly connected without passing through other router devices, the router device 1 does not register to all router devices included in the connection. Compared to the conventional technology that is required, the management of the administrator's connection can be facilitated.
[0056]
(Second embodiment)
FIG. 18 shows a hardware configuration of the router device 2 according to the second embodiment of the present invention. The router device 2 includes a CPU 60 that specializes in managing each unit of the router device 2, a memory 61 that stores programs and management data of the CPU 60, a plurality of memory cards 62, and an internal bus 66 that connects these units 60 to 62. And have. One memory card 62 exists for each network connected to the router device 2, and includes a CPU 63, a memory 64, and a network controller 65.
[0057]
The router device 2 has the same function (see FIG. 1) as the router device 1 of the first embodiment. That is, in the router device 2, the packet receiving unit 2 in FIG. 1 is realized by the network controller 65 and the CPU 63 built in the interface card 62 that has received the packet. The packet discriminating unit 3Rx and the packet relay unit 10 are realized by the CPU 63 built in the interface card 62 that has received the packet. The packet determination unit 3Tx is realized by the CPU 63 built in the interface card 62 that transmits a packet, and the packet transmission unit 11 is realized by the CPU 63 and network controller 65 built in the interface card 62 that transmits a packet. The quality class queue 6Rx is realized by the memory 64 built in the interface card 61 that has received the packet, and the quality class queue 6Tx is realized by the memory 64 built in the interface card 61 that transmits the packet. The connection management tables 4Rx and 4Tx are realized by memories built in the respective interface cards 62 that transmit and receive packets. The communication quality management unit 7 is realized by the CPU 60, and the permission list 8 and the mapping table 9 are realized by the memory 61. The mapping table 9 may be realized by the memory 64 of each interface card 62.
[0058]
Next, processing of the router device 2 will be described. The packet discrimination process and the quality control management process are the same as those in FIGS. In the resource reservation process, in the process of FIG. 13, the connection information of the packet for performing traffic control is registered in the connection management information table 4 of the interface card 62 that receives the packet. In the packet relay process, the interface card 62 used for transmission is determined in the process of FIG. 14, and the packet is transferred thereto. In the packet transmission / reception processing, the same processing as in FIGS. 7 and 15 is performed in each interface card 62.
[0059]
According to this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained. In addition, since the processing load in packet transmission / reception processing and relay processing is distributed to the plurality of CPUs 63 and 60 and the plurality of network controllers 65, the processing capability can be improved as compared with the first embodiment.
[0060]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the management of a manager's connection can be made easy and the router apparatus which guarantees the communication quality of each connection can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a router device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the router device.
FIG. 3 is a format example of a packet handled by a router device.
FIG. 4 is a connection management table.
FIG. 5 is a permission list and mapping table set in the router device.
FIG. 6 is a structure diagram of a quality class queue.
FIG. 7 is a processing flow of packet reception processing.
FIG. 8 is a processing flow of packet discard processing.
FIG. 9 is a processing flow of first disposal processing.
FIG. 10 is a processing flow of second disposal processing.
FIG. 11 is a processing flow of packet discrimination processing.
FIG. 12 is a processing flow of quality control management processing.
FIG. 13 is a processing flow of resource reservation processing.
FIG. 14 is a processing flow of packet relay processing.
FIG. 15 is a processing flow of packet transmission processing;
FIG. 16 is a processing flow of quality control processing.
FIG. 17 is a configuration diagram of a network system.
FIG. 18 is a hardware configuration diagram of a router device according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Router apparatus, 2 ... Packet receiving part, 3 ... Packet discrimination | determination part, 4 ... Connection management table, 5 ... Buffer management part, 6 ... Quality class specific queue, 7 ... Communication quality management part, 8 ... Permit list, 9 ... Mapping table, 10 ... Packet relay unit, 11 ... Packet transmission unit, 20 ... CPU, 22 ... Buffer memory, 23 ... Network controller, 30 ... Packet, 33 ... Priority information, 34 ... Protocol information, 35 ... Source address information 36 ... Destination address information, 37 ... Port number information.

Claims

A connection establishment method for establishing a connection for data packet transmission between a first router device and a second router device connected via a network,
In the first router device, a reservation information packet generation step of generating a reservation information packet using connection information used for specifying the connection to be opened in order to open a connection ;
A reservation information packet sending step for sending the reservation information packet from the first router device toward a predetermined destination;
In the second router device, a reservation information packet receiving step for receiving the reservation information packet;
In the second router device, a check step of extracting the connection information in the reservation information packet and checking whether or not the connection specified by the extracted connection information is permitted to perform traffic control ; ,
If the check result in the check step indicates that it is permitted , the second router device sets a communication quality parameter indicating the content of traffic control to be performed for the specified connection held in advance. A reservation request packet generating step for determining and generating a reservation request packet using the determined communication quality parameter and connection information of the reservation information packet ;
A reservation request packet returning step of returning the reservation request packet from the second router device;
In the second router device, the connection information and the communication quality parameter are held so that the traffic of the content indicated by the communication quality parameter is applied to the packet of the connection specified by the connection information extracted from the reservation information packet. A reservation information packet processing step,
In the first router device, a reservation request packet receiving step for receiving the reservation request packet from the second router device;
In the first router device, the connection information is subjected to traffic control of the content indicated by the communication quality parameter included in the reservation request packet on the connection packet specified by the connection information extracted from the reservation request packet. And a reservation request packet processing step for holding the communication quality parameter .

The connection establishment method according to claim 1,
The reservation request packet processing step includes:
A connection establishment method comprising: checking that the reservation request packet is for the reservation information packet transmitted from the first router device.

The connection establishment method according to claim 1 ,
The reservation request packet processing step includes:
Registering the communication quality parameter in the reservation request packet in a connection management table for registering an established connection of the first router device;
The reservation information packet processing step includes:
A connection establishment method comprising: registering the communication quality parameter determined in the reservation request packet generation step in a connection management table for registering an established connection of the second router device .

The connection establishment method according to claim 1 ,
The checking step includes
A connection establishment method, further comprising a step of determining whether to send back the reservation request packet or to send the reservation request packet to a third router device.

The connection establishment method according to claim 1,
The first router device holds communication management information for holding whether or not traffic control is permitted for each connection and, if permitted, a communication quality parameter indicating the content of the permitted traffic control. And
The connection establishment method, further comprising: a step of setting a destination of the reservation information packet by referring to the communication management information in the first router device .

The connection establishment method according to claim 1 ,
The second router device holds communication management information for holding whether or not traffic control is permitted for each connection and, if permitted, a communication quality parameter indicating the content of the permitted traffic control. And
The reservation request packet generation step includes:
Connection opening and wherein the determining the communication quality parameter by referring to the communication management information.

The connection establishment method according to claim 5 ,
The first router device further comprises a step of setting the communication management information by referring to a management packet transmitted to the first router device from a management terminal connected to the first router device. The connection establishment method characterized by this.

A connection establishment method according to claim 6 ,
The second router device further comprises a step of setting the communication management information by referring to a management packet transmitted to the second router device from a management terminal connected to the second router device. The connection establishment method characterized by this.

The connection establishment method according to claim 1,
When the check result in the check step does not indicate that it is permitted , the method further comprises a step of transmitting the reservation information packet to a third router device connected to the second router device. How to open a connection.

The connection establishment method according to any one of claims 1 to 9,
The traffic control includes a control for discarding a part of the packets to be transferred and a control for changing the transfer order of the packets to be transferred.
The communication quality parameter indicating the content of the traffic control indicates whether or not the packet of the connection can be discarded and the priority of the transfer order of the packet.
The connection establishment method characterized by this.