JP3811099B2 - マルチキャスト通信システムおよび方法、パケット転送装置、パケット送受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャスト通信システムおよび方法、パケット転送装置、パケット送受信装置に関し、特に同一データを複数の端末へ転送するマルチキャスト通信システムおよび方法、パケット転送装置、パケット送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットに代表されるパケット転送ネットワークでは、転送するデータの大容量化によるネットワーク負荷の増大を抑制して効率よくデータ転送を行うため、複数の端末へ同一データを転送するマルチキャスト通信技術が利用されている。
以下では、図８および図９を参照して、従来のマルチキャスト通信技術について、ＩＧＭＰ（Internet Group Management Protocol）を例として説明する。
図８は従来のマルチキャスト通信システムの構成例を示すブロック図である。４０１はネットワーク、４１１〜４１６はパケット転送装置、４２１〜４２３は端末である。図９は従来のマルチキャスト通信システムで用いられる各パケット転送装置の持つ経路表の一例である。
【０００３】
ＩＧＭＰを使って端末４２１から端末４２２，４２３ヘデータを送る場合、まず端末４２２では、端末４２１にデータを要求するために、当該端末４２２が接続されているパケット転送装置４１５へ、端末４２１が送信するデータフローのマルチキャストアドレスを記載した制御パケットを送る。
パケット転送装置４１５は、制御パケットを受信すると、経路表５０１の中にその制御パケットに記載されたマルチキャストアドレスが存在するかどうか検索する。
【０００４】
ここで、経路表５０１の中に一致するマルチキャストアドレスがない場合は、その制御パケットを受信したインターフェースをデータパケットの出力インターフェースとして、経路表５０１にそのマルチキャストアドレスと出力インターフェースとの組を書き加える。
その後、パケット転送装置４１５は、その制御パケットをパケット転送装置４１４へ送る。パケット転送装置４１４もパケット転送装置４１５と同様に経路表５０１にマルチキャストアドレスとその出力インターフェースとの組を書き加えて、制御パケットをパケット転送装置４１３へ送る。
同様に、パケット転送装置４１３は経路表にマルチキャストアドレスとその出力インターフェースの組を書き加えて、パケット転送装置４１１へ、その制御パケットを送る。
【０００５】
次に、端末４２３が端末４２１の出すデータを要求する場合、端末４２３では、当該端末が接続されているパケット転送装置４１６へ、要求するデータフローのマルチキャストアドレスを記載した制御パケットを送る。
パケット転送装置４１６は、パケット転送装置４１５と同様に経路表５０１にマルチキャストアドレスと出力インターフェースとの組を書き加え、制御パケットをパケット転送装置４１４へ送る。
【０００６】
パケット転送装置４１４では、経路表５０１で制御パケットに記載されているマルチキャストアドレスを検索した際、一致するマルチキャストアドレスが見つかる。
しかし、経路表５０１に記載されている出力インターフェースはパケット転送装置４１６ヘデータパケットを送るものではないので、このマルチキャストアドレスに対する出力インターフェースとしてパケット転送装置４１６への出力インターフェースを書き加える。
【０００７】
一方、端末４２１は、予めデータパケットにマルチキャストアドレスを付けてパケット転送装置４１１へ送信を始めている。
パケット転送装置４１１，４１３，４１４，４１５，４１６では、データパケットを受信すると、それぞれの経路表５０１の中にパケットのヘッダに記載されたマルチキャストアドレスがないか検索する。
一致するマルチキャストアドレスを見つけると、その経路表５０１に記載されている出力インターフェースからデータパケットを出力する。
その結果、データパケットは制御パケットが通った経路を逆向きに転送され、端末４２２，４２３はデータパケットを受信する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のマルチキャスト通信技術では、マルチキャストアドレスがフロー識別子として使われるためにデータフローごとに経路表へ登録される。そのため、ネットワーク上を流れるマルチキャストフローが多くなるとパケット転送装置の経路表に記載されるマルチキャストアドレスの数が多くなり、例えばマルチキャストアドレスがＮビットで表現される場合、最大で２N個のデータを検索しなければならない。したがって、データパケットを受信したときに経路表を検索する時間が長くなるという問題があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、データパケットを受信した際に検索する経路表の検索時間を短縮できるマルチキャスト通信システムおよび方法、パケット転送装置、パケット送受信装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかるマルチキャスト通信システムは、それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなり、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、所望のデータを運ぶ送元端末からのパケットを各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信システムであって、パケット送受信装置に、パケットのヘッダに記載する宛先アドレスの各ビットとこれらビットに対して予め割り当てられた各パケット送受信装置との対応関係に基づき、所望のデータを運ぶパケット群であるフローの宛先となる各パケット送受信装置をビットで表した宛先アドレスを生成し、その宛先アドレスと送元となる当該パケット送受信装置を示す送元アドレスとを、所望のデータを運ぶパケットに記載して送信するパケット送受信部を設け、パケット転送装置に、当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持する経路表保持部と、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースをマルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ受信パケットを転送するパケット転送部とを設けたものである。
【００１０】
パケット転送装置でマルチキャスト経路表を作成する際、経路管理部を設けて、各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットをそれぞれ受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１１】
あるいは経路管理部で、収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１２】
また本発明にかかるマルチキャスト通信方法は、それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなるマルチキャスト通信システムで、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、所望のデータを運ぶ送元端末からのパケットを各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信方法であって、パケット送受信装置で、パケットのヘッダに記載する宛先アドレスの各ビットとこれらビットに対して予め割り当てられた各パケット送受信装置との対応関係に基づき、所望のデータを運ぶパケット群であるフローの宛先となる各パケット送受信装置をビットで表した宛先アドレスを生成し、その宛先アドレスと送元となる当該パケット送受信装置を示す送元アドレスとを、所望のデータを運ぶパケットに記載して送信し、パケット転送装置で、当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持し、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースをマルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ受信パケットを転送するようにしたものである。
【００１３】
パケット転送装置でマルチキャスト経路表を作成する際、各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットを受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１４】
あるいは、収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明にかかるパケット転送装置は、それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなり、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、所望のデータを運ぶ送元端末からのパケットを各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信システムで用いられるパケット転送装置であって、当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持する経路表保持部と、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットとが一致する出力インターフェースをマルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ受信パケットを転送するパケット転送部とを備えるものである。
【００１６】
マルチキャスト経路表を作成する際、経路管理部を設けて、各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットを受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１７】
あるいは、経路管理部で、収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムを示す構成図である。
このマルチキャスト通信システムは、ネットワーク１０１、ネットワーク管理装置１０２、パケット送受信装置１１１〜１１４およびパケット転送装置１２１，１２２から構成されている。
ネットワーク管理装置１０２は、ネットワーク１０１に接続され、このネットワーク１０１の構成と各パケット送受信装置１１１〜１１４のアドレスを管理している。
【００２２】
パケット送受信装置１１１〜１１４は、ネットワーク１０１の端点に設けられ、それぞれ端末を収容している。この例ではパケット送受信装置１１１に端末１３１が収容されており、パケット送受信装置１１２には端末１３２，１３３が収容され、さらにパケット送受信装置１１３には端末１３４が収容されている。これらパケット送受信装置１１１〜１１４は、パケット転送装置１２１，１２２を介して相互に接続されている。
なお、パケット送受信装置は、ルータやスイッチなど端末を収容する装置に限定されるものではなく、パケットを送受信する端末そのものであってもよい。
【００２３】
ここで、ネットワーク管理装置１０２でのアドレス管理について説明する。
ネットワーク管理装置１０２は、ネットワーク１０１の構成が確定した段階でネットワーク１０１内のパケット送受信装置１１１〜１１４にパケットのヘッダに付ける宛先アドレスの各ビットを個別に割り当てる。
例えば、アドレスがＮ（Ｎは２以上の整数）ビットで表されるとき、パケット送受信装置１１１に１ビット目を割り当てたとすると、パケット送受信装置１１１を宛先とするときは、宛先アドレスの１ビット目を１にして残りのＮ−１ビットはすべて０にする。
【００２４】
同様に、２ビット目をパケット送受信装置１１２に割り当てたとすると、パケット送受信装置１１１，１１２を宛先とするときは、宛先アドレスの１ビット目と２ビット目を１にして残りのＮ−２ビットはすべて０にする。
このように、各パケット送受信装置に各ビットを対応付けて宛先アドレスをビット表示することで、マルチキャストの場合もパケットのヘッダに１つ以上の宛先を併記することができる。
なお、０と１の表示を逆にして所望の宛先パケット送受信装置を０、その他を１で表示してもよい。
【００２５】
図２にパケットの構成例を示す。このマルチキャスト通信システムで用いられるパケットは、大別して宛先アドレス１５０、送元アドレス１５１、フロー識別子１５２およびデータ１５３から構成されている。
宛先アドレス１５０には、上記宛先ビットが記載される。送元アドレス１５１には、送元パケット送受信装置のアドレスが記載される。なお、送元アドレス１５１は宛先アドレス１５０と同様に送元パケット送受信装置をビットで表した送元アドレスを記載してもよい。フロー識別子１５２にはマルチキャストアドレスなど、各フローを識別するための識別情報が記載される。データ１５３にはマルチキャストで転送したいデータの一部または全部が格納される。
【００２６】
次に、図３を参照して、パケット送受信装置について説明する。図３にパケット送受信装置１１１〜１１４の構成例を示す。
パケット送受信装置１１１〜１１４は、全体として通信機能を有するコンピュータからなり、経路管理部２０１、マルチキャスト経路表２０２、パケット送受信部２０３、およびフロー管理部２０４が設けられている。
これら構成のうち、経路管理部２０１、パケット送受信部２０３、およびフロー管理部２０４の各機能部は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサおよびその周辺回路からなるハードウェアと、このマイクロプロセッサで実行されるソフトウェアとが協働して実現されている。また、マルチキャスト経路表２０２はメモリ回路などの記憶手段から構成される。
【００２７】
経路管理部２０１は、ネットワーク管理装置１０２による各パケット送受信装置へのアドレスのビット割り当てに基づき、他のパケット送受信装置への経路を示すマルチキャスト経路表２０２を作成する。
図４にマルチキャスト経路表の一例を示す。このマルチキャスト経路表２０２では、各パケット送受信装置のアドレスがビット表示された宛先ビットと、当該パケット送受信装置へパケットを送信するための方路を示す出力インターフェースとが対応付けられている。
【００２８】
フロー管理部２０４は、収容する端末との間で転送するフローに関する情報を管理する。
パケット送受信部２０３は、フロー管理部２０４から得たフローに関する情報に基づいて、収容する端末からのパケットをパケット転送装置へ送信するとともに、収容する端末宛のパケットをパケット転送装置から受信する。
【００２９】
次に、図５を参照して、パケット転送装置について説明する。図５にパケット転送装置１２１，１２２の構成例を示す。
パケット転送装置１２１，１２２は、全体として通信機能を有するコンピュータからなり、経路管理部３０１、マルチキャスト経路表３０２、およびパケット転送部３０３が設けられている。
これらの構成うち、経路管理部３０１およびパケット転送部３０３の各機能部は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサおよびその周辺回路からなるハードウェアと、このマイクロプロセッサで実行されるソフトウェアとが協働して実現されている。また、マルチキャスト経路表３０２はメモリ回路などの記憶手段から構成される。
【００３０】
経路管理部３０１は、ネットワーク管理装置１０２による各パケット送受信装置へのアドレスのビット割り当てに基づき、各パケット送受信装置間の経路を示すマルチキャスト経路表３０２を作成する。
図６にマルチキャスト経路表の一例を示す。このマルチキャスト経路表３０２では、行方向に送元パケット送受信装置の送元アドレスが配置され、列方向に各パケット送受信装置のアドレスがビット表示された宛先ビットが配置されている。
【００３１】
そして、これら送元アドレスと宛先ビットとが交差する欄に、当該送元アドレスの送元パケット送受信装置からのパケットを、当該宛先ビットの宛先パケット送受信装置へ転送するための方路を示す出力インターフェースが格納されている。
このマルチキャスト経路表３０２により、受信パケットの送信元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置との組み合わせごとに、当該受信パケットの出力インターフェースが決定される。
【００３２】
パケット転送部３０３は、受信したパケットの送元アドレスと宛先アドレスの示す宛先ビットとに基づきマルチキャスト経路表３０２を検索し、得られた出力インターフェースへ当該受信パケットを転送する。
このとき、マルチキャスト経路表３０２を検索する際、送元アドレスで検索するとともに宛先ビットで検索することになり、宛先アドレスがＮ（Ｎは２以上の整数）ビットでネットワーク１０１がＮ台のパケット送受信装置で構成されているとすると、個々の受信パケットについての検索回数は最大２Ｎ回で済む。
【００３３】
次に、パケット送受信装置およびパケット転送装置でのマルチキャスト経路表の作成方法について説明する。
パケット送受信装置ヘアドレスのビット割り当てが済むと、パケット送受信装置とパケット転送装置は、任意の２つのパケット送受信装置間を結ぶ経路を決める。
この経路の決め方として、制御パケットを任意の２つのパケット送受信装置間のすべてでやり取りして、この制御パケットを転送した途中のパケット転送装置が経路を記録する方法がある。このほか、収集したネットワーク構成の情報から各パケット送受信装置間の経路を探し出してマルチキャスト経路表を生成する方法がある。
【００３４】
まず、制御パケットを使ってマルチキャスト経路表を生成する場合について説明する。
パケット送受信装置の経路管理部２０１は、送元アドレスとして送元となる当該パケット送受信装置のアドレスと宛先パケット送受信装置のアドレスをヘッダに記載した制御パケットを、このネットワークを構成する他の全てのパケット送受信装置へ向けて、当該パケット送受信装置のユニキャスト経路表（図示せず）にしたがって送信する。
なお、ユニキャスト経路表とは、任意の２つのパケット送受信装置間で１対１のユニキャスト通信を行う場合に用いる一般的な経路表であり、公知の技術を用いて予め各パケット送受信装置およびパケット転送装置に設定されているものとする。
【００３５】
このとき、経路管理部２０１では、各宛先パケット送受信装置のアドレスをビットで表示する宛先ビット、ユニキャスト経路表から得られた当該出力インターフェースとを用いて、前述の図４に示したようなマルチキャスト経路表２０２を作成する。
制御パケットを受信した各パケット転送装置は、当該パケット転送装置のユニキャスト経路表（図示せず）にしたがって、その制御パケットを所定の出力インターフェースから転送する。
【００３６】
このとき、経路管理部３０１では、制御パケットのヘッダに記載された送元パケット送受信装置の送元アドレスと、宛先パケット送受信装置の宛先アドレスと、転送した出力インターフェースとを用いて、前述の図６に示したようなマルチキャスト経路表３０２を作成する。
なお、送元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置の組み合わせによってはパケット転送装置１２１を通らない経路となるので、その組み合わせについてはマルチキャスト経路表３０２に記載する出力インターフェースがなく空白となる。
【００３７】
このようにして、制御パケットがユニキャスト経路表にしたがって転送され、各パケット送受信装置および各パケット転送装置でマルチキャスト経路表が作成される。
【００３８】
図１０にマルチキャスト経路表の一例を示す。このマルチキャスト経路表３０４では、行方向に送元パケット送受信装置のアドレスがビット表示された送元ビットが配置され、列方向に宛先パケット送受信装置のアドレスがビット表示された宛先ビットが配置されている。そして、これら送元ビットと宛先ビットとが交差する欄に、送元パケット送受信装置からのパケットを宛先パケット送受信装置へ転送するための方路を示す出力インターフェースが格納されている。
このマルチキャスト経路表３０４により、受信したパケットの送信元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置の組み合わせごとに出力インターフェースが決定される。
【００３９】
次に、ネットワーク構成の情報に基づいてマルチキャスト経路表を生成する場合について説明する。
各パケット送受信装置の経路管理部２０１は、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）等のプロトコルにより、このネットワークを構成する他のパケット送受信装置やパケット転送装置から収集したネットワーク構成の情報に基づき、パケット送受信装置１１１と他の全てのパケット送受信装置間を結ぶ経路を算出する。
そして、宛先パケット送受信装置と出力インターフェースの組み合わせを記載した、図４のマルチキャスト経路表２０２を作成する。
【００４０】
パケット転送装置の経路管理部３０１では、ＯＳＰＦ等のプロトコルにより、このネットワークを構成する他のパケット送受信装置やパケット転送装置から収集したネットワーク構成の情報に基づき、任意の２つのパケット送受信装置間を結ぶ経路を算出する。
そして、当該パケット転送装置を通る経路について、送元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置の組み合わせに対する出力インターフェースの関係を調べ、宛先パケット送受信装置をアドレスのビットで表した、図６のマルチキャスト経路表３０２を作成する。
【００４１】
次に、マルチキャスト通信システムでパケットをマルチキャスト転送する場合について具体的に説明する。
パケット送受信装置１１１がパケット送受信装置１１２，１１３ヘデータパケットを送信する際は、フロー管理部２０４がフローの宛先とフロー識別子をパケット送受信部２０３へ通知する。
パケット送受信部２０３は、フローの宛先をアドレスのビットで表した宛先アドレスを決め、データパケットのヘッダに、その宛先アドレスと、送元アドレスとしてパケット送受信装置１１１のアドレスと、フロー識別子とを記載する。パケット送受信部２０３は宛先アドレスとマルチキャスト経路表２０２とから出力インターフェースを調べ、データパケットを送信する。
【００４２】
このデータパケットを受け取ったパケット転送装置１２１のパケット転送部３０３では、まずマルチキャスト経路表３０２を参照して、送元パケット送受信装置１１１のアドレスを探す。
送元パケット送受信装置１１１のアドレスを見つけると、送元パケット送受信装置１１１に対する宛先パケット送受信装置のデータとパケットの宛先アドレスをビット毎に調べる。
マルチキャスト経路表３０２では、宛先パケット送受信装置がアドレスのビットで表されているので、パケットの宛先アドレスで値が１になっているビットが何番目かを調べ、マルチキャスト経路表３０２で同じビットに対応した出力インターフェースを読み取る。そして、その出力インターフェースからパケットを出力する。
【００４３】
宛先アドレスがＮビットでネットワーク１０１がＮ台のパケット送受信装置で構成されているとすると、送元パケット送受信装置を探すのに最大Ｎ個のデータを調べる。
このとき、送元パケット送受信装置に対する宛先パケット送信信装置を示す宛先アドレスのビット列と、パケットに付けられた宛先アドレスをビットごとに照らし合わせて出力インターフェースを調べるためにＮ個のデータを調べることになるので、１つのパケットを転送するのに最大２Ｎ個のデータを調べることになる。
パケット転送装置１２２も同様の処理をしてデータパケットをパケット送受信装置１１２，１１３へ転送する。
【００４４】
パケット送受信装置１１２のパケット送受信部２０３はデータパケットを受け取るとパケットに記載されたフロー識別子をフロー管理部２０４へ通知する。フロー管理部２０４は、各フローの処理方法をパケット送受信部２０３へ通知する。
パケット送受信部２０３はフロー管理部２０４の指示に従い、データパケットを処理する。パケット送受信装置がルータやスイッチなど端末を収容している装置の場合、送信端末がデータパケットに付けるマルチキャストアドレス等をフロー識別子としてパケット送受信装置のパケット送受信部はデータパケットの転送を行い、端末間の通信を実現する。
【００４５】
パケット送受信装置が端末の場合、送信端末がデータパケットに付ける送元アドレスとポート番号の組み合わせ等をフロー識別子としてパケット送受信部は各フローのデータパケットを端末上で動作しているアプリケーションとの間で受け渡しを行う。
【００４６】
このように、送元パケット送受信装置では、宛先アドレスとして宛先パケット送受信装置をビット位置で示すアドレスを用いてパケットを送信することにより、マルチキャストの対象となる複数の宛先パケット送受信装置の宛先アドレスを指定し、パケット転送装置では、受信パケットの送元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置との組み合わせに対する出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を用いて、当該受信パケットに対応する１つ以上の出力インターフェースを選択するようにし、その際、マルチキャスト経路表の宛先アドレスを上記パケットの宛先アドレスと同様にビット位置で各宛先パケット送受信装置を表現するようにしたので、ビット位置で表現された受信パケットの宛先アドレスを宛先パケット送受信装置のアドレスへ変換する処理が削減されるとともに、パケット転送装置でのマルチキャスト経路表の検索するデータ数はアドレスがＮビットで表現される場合には最大２Ｎ個となり、従来の最大２N個に比べて大幅に削減でき、高速のパケット転送を実現できる。
【００４７】
次に、図７を参照して、本実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムの一連の動作について説明する。図７は本実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムの動作を示すフローチャートである。
まず、ネットワーク管理装置１０２では、ネットワーク１０１の構成が確定した段階でネットワーク内の各パケット送受信装置にアドレスのビットを割り当てる（ステップ１０）。
【００４８】
その後、各パケット送受信装置１１１〜１１４では、それぞれ他のパケット送受信装置への経路を決め（ステップ２０）、これら宛先パケット送受信装置と出力インターフェースの関係を表すマルチキャスト経路表２０２を生成する（ステップ２１）。
これと並行して、各パケット転送装置１２１，１２２では、任意の２つのパケット送受信装置間を結ぶ経路を決める（ステップ３０）。
そして、当該送元パケット送受信装置および当該宛先パケット送受信装置の組と出力インターフェースとの関係を表すマルチキャスト経路表３０２を生成する（ステップ３１）。このとき宛先パケット送受信装置はアドレスのビットで表す。
【００４９】
このようにして、各パケット送受信装置１１１〜１１４およびパケット転送装置１２１，１２２でそれぞれ個別のマルチキャスト経路表を作成した後、任意のパケット送受信装置がデータパケットを送信する際は、フローの宛先をアドレスのビットで示す宛先アドレスを決め（ステップ４０）、データパケットのヘッダに当該宛先アドレス、送元アドレスおよびフロー識別子を記載する（ステップ４１）。
そして、当該宛先アドレスと当該パケット送受信装置のマルチキャスト経路表２０２とから選択された出力インターフェースからデータパケットを送信する（ステップ４２，４３）。
【００５０】
パケット転送装置では、データパケットの受信に応じて（ステップ５０）、当該パケット転送装置のマルチキャスト経路表３０２を参照して、そのデータパケットに記載されている送元パケット送受信装置のアドレスを検索する（ステップ５１）。
送元パケット送受信装置のアドレスが見つかった場合は、再び当該パケット転送装置のマルチキャスト経路表３０２を参照して、その送元パケット送受信装置に対する宛先パケット送受信装置のデータとパケットの宛先アドレスをビットごとに調べる（ステップ５２）。
【００５１】
ここで、マルチキャスト経路表３０２の宛先アドレスは宛先ビットによりビット表示されているので、パケットの宛先アドレスで値が１になっているビットが何番目かを調べ、マルチキャスト経路表３０２で同じビットに対応した出力インターフェースを読み取る（ステップ５３）。そして、その出力インターフェースからデータパケットを送信する（ステップ５４）。
【００５２】
したがって、宛先アドレスがＮビットで、ネットワーク１０１がＮ台のパケット送受信装置で構成されているとすると、送元パケット送受信装置を探すのに最大Ｎ個のデータを調べる。
このとき、送元パケット送受信装置に対する宛先パケット送受信装置を示すアドレスのビット列とパケットに付けられた宛先アドレスを、ビットごとに照らし合わせて、出力インターフェースを調べるためにＮ個のデータを調べることになるので、１つのパケットを転送するのに最大２Ｎ個のデータを調べることになる。
【００５３】
その後、パケット送受信装置では、データパケットの受信に応じて（ステップ６０）、そのデータパケットに記載されているフロー識別子に基づいてフローを識別し、各フローの処理方法に従いデータパケットを処理する（ステップ６１）。
このようにして、同一データのパケットが複数の端末へマルチキャスト転送される。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、パケット送受信装置のパケット送受信部で、パケットのヘッダに記載する宛先アドレスの各ビットとこれらビットに対して予め割り当てられた各パケット送受信装置との対応関係に基づき、各フローの宛先となる各パケット送受信装置をビットで表した宛先アドレスを生成し、その宛先アドレスと送元となる当該パケット送受信装置を示す送元アドレスとを、所望のデータを示すパケットに記載して送信するようにしたものである。
【００５５】
そして、パケット転送装置に当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持する経路表保持部を設け、パケット転送装置のパケット転送部で、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースをマルチキャスト経路表から検索し、この検索で得られた出力インターフェースへ受信パケットを転送するようにしたものである。
【００５６】
これにより、パケット転送装置でのマルチキャスト経路表の検索するデータ数はアドレスがＮビットで表現される場合には最大２Ｎ個となり、従来の最大２N個に比べて大幅に削減でき、高速のパケット転送を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】 マルチキャスト通信システムで用いるパケットの構成例を示す説明図である。
【図３】 パケット送受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】 パケット送受信装置で用いるマルチキャスト経路表を示す構成例である。
【図５】 パケット転送装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】 パケット転送装置で用いるマルチキャスト経路表を示す構成例である。
【図７】 マルチキャスト通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】 従来のマルチキャスト通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】 従来の経路表を示す構成例である。
【図１０】 パケット転送装置で用いるマルチキャスト経路表を示す構成例である。
【符号の説明】
１０１…ネットワーク、１０２…ネットワーク管理装置、１１１〜１１４…パケット送受信装置、１２１，１２２…パケット転送装置、１３１〜１３４…端末、１５０…宛先アドレス、１５１…送元アドレス、１５２…フロー識別子、１５３…データ、２０１…経路管理部、２０２…マルチキャスト経路表（パケット送受信装置用）、２０３…パケット送受信部、２０４…フロー管理部、３０１…経路管理部、３０２…マルチキャスト経路表（パケット転送装置用）、３０３…パケット転送部、３０４…マルチキャスト経路表（パケット転送装置用）４０１…ネットワーク、４１１〜４１６…パケット転送装置、４２１〜４２３…端末、５０１…マルチキャスト経路表（パケット転送装置用）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャスト通信システムおよび方法、パケット転送装置、パケット送受信装置に関し、特に同一データを複数の端末へ転送するマルチキャスト通信システムおよび方法、パケット転送装置、パケット送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットに代表されるパケット転送ネットワークでは、転送するデータの大容量化によるネットワーク負荷の増大を抑制して効率よくデータ転送を行うため、複数の端末へ同一データを転送するマルチキャスト通信技術が利用されている。
以下では、図８および図９を参照して、従来のマルチキャスト通信技術について、ＩＧＭＰ（Internet Group Management Protocol）を例として説明する。
図８は従来のマルチキャスト通信システムの構成例を示すブロック図である。４０１はネットワーク、４１１〜４１６はパケット転送装置、４２１〜４２３は端末である。図９は従来のマルチキャスト通信システムで用いられる各パケット転送装置の持つ経路表の一例である。
【０００３】
ＩＧＭＰを使って端末４２１から端末４２２，４２３ヘデータを送る場合、まず端末４２２では、端末４２１にデータを要求するために、当該端末４２２が接続されているパケット転送装置４１５へ、端末４２１が送信するデータフローのマルチキャストアドレスを記載した制御パケットを送る。
パケット転送装置４１５は、制御パケットを受信すると、経路表５０１の中にその制御パケットに記載されたマルチキャストアドレスが存在するかどうか検索する。
【０００４】
ここで、経路表５０１の中に一致するマルチキャストアドレスがない場合は、その制御パケットを受信したインターフェースをデータパケットの出力インターフェースとして、経路表５０１にそのマルチキャストアドレスと出力インターフェースとの組を書き加える。
その後、パケット転送装置４１５は、その制御パケットをパケット転送装置４１４へ送る。パケット転送装置４１４もパケット転送装置４１５と同様に経路表５０１にマルチキャストアドレスとその出力インターフェースとの組を書き加えて、制御パケットをパケット転送装置４１３へ送る。
同様に、パケット転送装置４１３は経路表にマルチキャストアドレスとその出力インターフェースの組を書き加えて、パケット転送装置４１１へ、その制御パケットを送る。
【０００５】
次に、端末４２３が端末４２１の出すデータを要求する場合、端末４２３では、当該端末が接続されているパケット転送装置４１６へ、要求するデータフローのマルチキャストアドレスを記載した制御パケットを送る。
パケット転送装置４１６は、パケット転送装置４１５と同様に経路表５０１にマルチキャストアドレスと出力インターフェースとの組を書き加え、制御パケットをパケット転送装置４１４へ送る。
【０００６】
パケット転送装置４１４では、経路表５０１で制御パケットに記載されているマルチキャストアドレスを検索した際、一致するマルチキャストアドレスが見つかる。
しかし、経路表５０１に記載されている出力インターフェースはパケット転送装置４１６ヘデータパケットを送るものではないので、このマルチキャストアドレスに対する出力インターフェースとしてパケット転送装置４１６への出力インターフェースを書き加える。
【０００７】
一方、端末４２１は、予めデータパケットにマルチキャストアドレスを付けてパケット転送装置４１１へ送信を始めている。
パケット転送装置４１１，４１３，４１４，４１５，４１６では、データパケットを受信すると、それぞれの経路表５０１の中にパケットのヘッダに記載されたマルチキャストアドレスがないか検索する。
一致するマルチキャストアドレスを見つけると、その経路表５０１に記載されている出力インターフェースからデータパケットを出力する。
その結果、データパケットは制御パケットが通った経路を逆向きに転送され、端末４２２，４２３はデータパケットを受信する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のマルチキャスト通信技術では、マルチキャストアドレスがフロー識別子として使われるためにデータフローごとに経路表へ登録される。そのため、ネットワーク上を流れるマルチキャストフローが多くなるとパケット転送装置の経路表に記載されるマルチキャストアドレスの数が多くなり、例えばマルチキャストアドレスがＮビットで表現される場合、最大で２N個のデータを検索しなければならない。したがって、データパケットを受信したときに経路表を検索する時間が長くなるという問題があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、データパケットを受信した際に検索する経路表の検索時間を短縮できるマルチキャスト通信システムおよび方法、パケット転送装置、パケット送受信装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかるマルチキャスト通信システムは、それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなり、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、所望のデータを運ぶ送元端末からのパケットを各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信システムであって、パケット送受信装置に、パケットのヘッダに記載する宛先アドレスの各ビットとこれらビットに対して予め割り当てられた各パケット送受信装置との対応関係に基づき、所望のデータを運ぶパケット群であるフローの宛先となる各パケット送受信装置をビットで表した宛先アドレスを生成し、その宛先アドレスと送元となる当該パケット送受信装置を示す送元アドレスとを、所望のデータを運ぶパケットに記載して送信するパケット送受信部を設け、パケット転送装置に、当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持する経路表保持部と、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースをマルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ受信パケットを転送するパケット転送部とを設けたものである。
【００１０】
パケット転送装置でマルチキャスト経路表を作成する際、経路管理部を設けて、各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットをそれぞれ受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１１】
あるいは経路管理部で、収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１２】
また本発明にかかるマルチキャスト通信方法は、それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなるマルチキャスト通信システムで、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、所望のデータを運ぶ送元端末からのパケットを各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信方法であって、パケット送受信装置で、パケットのヘッダに記載する宛先アドレスの各ビットとこれらビットに対して予め割り当てられた各パケット送受信装置との対応関係に基づき、所望のデータを運ぶパケット群であるフローの宛先となる各パケット送受信装置をビットで表した宛先アドレスを生成し、その宛先アドレスと送元となる当該パケット送受信装置を示す送元アドレスとを、所望のデータを運ぶパケットに記載して送信し、パケット転送装置で、当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持し、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースをマルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ受信パケットを転送するようにしたものである。
【００１３】
パケット転送装置でマルチキャスト経路表を作成する際、各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットを受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１４】
あるいは、収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明にかかるパケット転送装置は、それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなり、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、所望のデータを運ぶ送元端末からのパケットを各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信システムで用いられるパケット転送装置であって、当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持する経路表保持部と、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットとが一致する出力インターフェースをマルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ受信パケットを転送するパケット転送部とを備えるものである。
【００１６】
マルチキャスト経路表を作成する際、経路管理部を設けて、各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットを受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００１７】
あるいは、経路管理部で、収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、マルチキャスト経路表を生成するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムを示す構成図である。
このマルチキャスト通信システムは、ネットワーク１０１、ネットワーク管理装置１０２、パケット送受信装置１１１〜１１４およびパケット転送装置１２１，１２２から構成されている。
ネットワーク管理装置１０２は、ネットワーク１０１に接続され、このネットワーク１０１の構成と各パケット送受信装置１１１〜１１４のアドレスを管理している。
【００２２】
パケット送受信装置１１１〜１１４は、ネットワーク１０１の端点に設けられ、それぞれ端末を収容している。この例ではパケット送受信装置１１１に端末１３１が収容されており、パケット送受信装置１１２には端末１３２，１３３が収容され、さらにパケット送受信装置１１３には端末１３４が収容されている。これらパケット送受信装置１１１〜１１４は、パケット転送装置１２１，１２２を介して相互に接続されている。
なお、パケット送受信装置は、ルータやスイッチなど端末を収容する装置に限定されるものではなく、パケットを送受信する端末そのものであってもよい。
【００２３】
ここで、ネットワーク管理装置１０２でのアドレス管理について説明する。
ネットワーク管理装置１０２は、ネットワーク１０１の構成が確定した段階でネットワーク１０１内のパケット送受信装置１１１〜１１４にパケットのヘッダに付ける宛先アドレスの各ビットを個別に割り当てる。
例えば、アドレスがＮ（Ｎは２以上の整数）ビットで表されるとき、パケット送受信装置１１１に１ビット目を割り当てたとすると、パケット送受信装置１１１を宛先とするときは、宛先アドレスの１ビット目を１にして残りのＮ−１ビットはすべて０にする。
【００２４】
同様に、２ビット目をパケット送受信装置１１２に割り当てたとすると、パケット送受信装置１１１，１１２を宛先とするときは、宛先アドレスの１ビット目と２ビット目を１にして残りのＮ−２ビットはすべて０にする。
このように、各パケット送受信装置に各ビットを対応付けて宛先アドレスをビット表示することで、マルチキャストの場合もパケットのヘッダに１つ以上の宛先を併記することができる。
なお、０と１の表示を逆にして所望の宛先パケット送受信装置を０、その他を１で表示してもよい。
【００２５】
図２にパケットの構成例を示す。このマルチキャスト通信システムで用いられるパケットは、大別して宛先アドレス１５０、送元アドレス１５１、フロー識別子１５２およびデータ１５３から構成されている。
宛先アドレス１５０には、上記宛先ビットが記載される。送元アドレス１５１には、送元パケット送受信装置のアドレスが記載される。なお、送元アドレス１５１は宛先アドレス１５０と同様に送元パケット送受信装置をビットで表した送元アドレスを記載してもよい。フロー識別子１５２にはマルチキャストアドレスなど、各フローを識別するための識別情報が記載される。データ１５３にはマルチキャストで転送したいデータの一部または全部が格納される。
【００２６】
次に、図３を参照して、パケット送受信装置について説明する。図３にパケット送受信装置１１１〜１１４の構成例を示す。
パケット送受信装置１１１〜１１４は、全体として通信機能を有するコンピュータからなり、経路管理部２０１、マルチキャスト経路表２０２、パケット送受信部２０３、およびフロー管理部２０４が設けられている。
これら構成のうち、経路管理部２０１、パケット送受信部２０３、およびフロー管理部２０４の各機能部は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサおよびその周辺回路からなるハードウェアと、このマイクロプロセッサで実行されるソフトウェアとが協働して実現されている。また、マルチキャスト経路表２０２はメモリ回路などの記憶手段から構成される。
【００２７】
経路管理部２０１は、ネットワーク管理装置１０２による各パケット送受信装置へのアドレスのビット割り当てに基づき、他のパケット送受信装置への経路を示すマルチキャスト経路表２０２を作成する。
図４にマルチキャスト経路表の一例を示す。このマルチキャスト経路表２０２では、各パケット送受信装置のアドレスがビット表示された宛先ビットと、当該パケット送受信装置へパケットを送信するための方路を示す出力インターフェースとが対応付けられている。
【００２８】
フロー管理部２０４は、収容する端末との間で転送するフローに関する情報を管理する。
パケット送受信部２０３は、フロー管理部２０４から得たフローに関する情報に基づいて、収容する端末からのパケットをパケット転送装置へ送信するとともに、収容する端末宛のパケットをパケット転送装置から受信する。
【００２９】
次に、図５を参照して、パケット転送装置について説明する。図５にパケット転送装置１２１，１２２の構成例を示す。
パケット転送装置１２１，１２２は、全体として通信機能を有するコンピュータからなり、経路管理部３０１、マルチキャスト経路表３０２、およびパケット転送部３０３が設けられている。
これらの構成うち、経路管理部３０１およびパケット転送部３０３の各機能部は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサおよびその周辺回路からなるハードウェアと、このマイクロプロセッサで実行されるソフトウェアとが協働して実現されている。また、マルチキャスト経路表３０２はメモリ回路などの記憶手段から構成される。
【００３０】
経路管理部３０１は、ネットワーク管理装置１０２による各パケット送受信装置へのアドレスのビット割り当てに基づき、各パケット送受信装置間の経路を示すマルチキャスト経路表３０２を作成する。
図６にマルチキャスト経路表の一例を示す。このマルチキャスト経路表３０２では、行方向に送元パケット送受信装置の送元アドレスが配置され、列方向に各パケット送受信装置のアドレスがビット表示された宛先ビットが配置されている。
【００３１】
そして、これら送元アドレスと宛先ビットとが交差する欄に、当該送元アドレスの送元パケット送受信装置からのパケットを、当該宛先ビットの宛先パケット送受信装置へ転送するための方路を示す出力インターフェースが格納されている。
このマルチキャスト経路表３０２により、受信パケットの送信元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置との組み合わせごとに、当該受信パケットの出力インターフェースが決定される。
【００３２】
パケット転送部３０３は、受信したパケットの送元アドレスと宛先アドレスの示す宛先ビットとに基づきマルチキャスト経路表３０２を検索し、得られた出力インターフェースへ当該受信パケットを転送する。
このとき、マルチキャスト経路表３０２を検索する際、送元アドレスで検索するとともに宛先ビットで検索することになり、宛先アドレスがＮ（Ｎは２以上の整数）ビットでネットワーク１０１がＮ台のパケット送受信装置で構成されているとすると、個々の受信パケットについての検索回数は最大２Ｎ回で済む。
【００３３】
次に、パケット送受信装置およびパケット転送装置でのマルチキャスト経路表の作成方法について説明する。
パケット送受信装置ヘアドレスのビット割り当てが済むと、パケット送受信装置とパケット転送装置は、任意の２つのパケット送受信装置間を結ぶ経路を決める。
この経路の決め方として、制御パケットを任意の２つのパケット送受信装置間のすべてでやり取りして、この制御パケットを転送した途中のパケット転送装置が経路を記録する方法がある。このほか、収集したネットワーク構成の情報から各パケット送受信装置間の経路を探し出してマルチキャスト経路表を生成する方法がある。
【００３４】
まず、制御パケットを使ってマルチキャスト経路表を生成する場合について説明する。
パケット送受信装置の経路管理部２０１は、送元アドレスとして送元となる当該パケット送受信装置のアドレスと宛先パケット送受信装置のアドレスをヘッダに記載した制御パケットを、このネットワークを構成する他の全てのパケット送受信装置へ向けて、当該パケット送受信装置のユニキャスト経路表（図示せず）にしたがって送信する。
なお、ユニキャスト経路表とは、任意の２つのパケット送受信装置間で１対１のユニキャスト通信を行う場合に用いる一般的な経路表であり、公知の技術を用いて予め各パケット送受信装置およびパケット転送装置に設定されているものとする。
【００３５】
このとき、経路管理部２０１では、各宛先パケット送受信装置のアドレスをビットで表示する宛先ビット、ユニキャスト経路表から得られた当該出力インターフェースとを用いて、前述の図４に示したようなマルチキャスト経路表２０２を作成する。
制御パケットを受信した各パケット転送装置は、当該パケット転送装置のユニキャスト経路表（図示せず）にしたがって、その制御パケットを所定の出力インターフェースから転送する。
【００３６】
このとき、経路管理部３０１では、制御パケットのヘッダに記載された送元パケット送受信装置の送元アドレスと、宛先パケット送受信装置の宛先アドレスと、転送した出力インターフェースとを用いて、前述の図６に示したようなマルチキャスト経路表３０２を作成する。
なお、送元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置の組み合わせによってはパケット転送装置１２１を通らない経路となるので、その組み合わせについてはマルチキャスト経路表３０２に記載する出力インターフェースがなく空白となる。
【００３７】
このようにして、制御パケットがユニキャスト経路表にしたがって転送され、各パケット送受信装置および各パケット転送装置でマルチキャスト経路表が作成される。
【００３８】
図１０にマルチキャスト経路表の一例を示す。このマルチキャスト経路表３０４では、行方向に送元パケット送受信装置のアドレスがビット表示された送元ビットが配置され、列方向に宛先パケット送受信装置のアドレスがビット表示された宛先ビットが配置されている。そして、これら送元ビットと宛先ビットとが交差する欄に、送元パケット送受信装置からのパケットを宛先パケット送受信装置へ転送するための方路を示す出力インターフェースが格納されている。
このマルチキャスト経路表３０４により、受信したパケットの送信元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置の組み合わせごとに出力インターフェースが決定される。
【００３９】
次に、ネットワーク構成の情報に基づいてマルチキャスト経路表を生成する場合について説明する。
各パケット送受信装置の経路管理部２０１は、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）等のプロトコルにより、このネットワークを構成する他のパケット送受信装置やパケット転送装置から収集したネットワーク構成の情報に基づき、パケット送受信装置１１１と他の全てのパケット送受信装置間を結ぶ経路を算出する。
そして、宛先パケット送受信装置と出力インターフェースの組み合わせを記載した、図４のマルチキャスト経路表２０２を作成する。
【００４０】
パケット転送装置の経路管理部３０１では、ＯＳＰＦ等のプロトコルにより、このネットワークを構成する他のパケット送受信装置やパケット転送装置から収集したネットワーク構成の情報に基づき、任意の２つのパケット送受信装置間を結ぶ経路を算出する。
そして、当該パケット転送装置を通る経路について、送元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置の組み合わせに対する出力インターフェースの関係を調べ、宛先パケット送受信装置をアドレスのビットで表した、図６のマルチキャスト経路表３０２を作成する。
【００４１】
次に、マルチキャスト通信システムでパケットをマルチキャスト転送する場合について具体的に説明する。
パケット送受信装置１１１がパケット送受信装置１１２，１１３ヘデータパケットを送信する際は、フロー管理部２０４がフローの宛先とフロー識別子をパケット送受信部２０３へ通知する。
パケット送受信部２０３は、フローの宛先をアドレスのビットで表した宛先アドレスを決め、データパケットのヘッダに、その宛先アドレスと、送元アドレスとしてパケット送受信装置１１１のアドレスと、フロー識別子とを記載する。パケット送受信部２０３は宛先アドレスとマルチキャスト経路表２０２とから出力インターフェースを調べ、データパケットを送信する。
【００４２】
このデータパケットを受け取ったパケット転送装置１２１のパケット転送部３０３では、まずマルチキャスト経路表３０２を参照して、送元パケット送受信装置１１１のアドレスを探す。
送元パケット送受信装置１１１のアドレスを見つけると、送元パケット送受信装置１１１に対する宛先パケット送受信装置のデータとパケットの宛先アドレスをビット毎に調べる。
マルチキャスト経路表３０２では、宛先パケット送受信装置がアドレスのビットで表されているので、パケットの宛先アドレスで値が１になっているビットが何番目かを調べ、マルチキャスト経路表３０２で同じビットに対応した出力インターフェースを読み取る。そして、その出力インターフェースからパケットを出力する。
【００４３】
宛先アドレスがＮビットでネットワーク１０１がＮ台のパケット送受信装置で構成されているとすると、送元パケット送受信装置を探すのに最大Ｎ個のデータを調べる。
このとき、送元パケット送受信装置に対する宛先パケット送信信装置を示す宛先アドレスのビット列と、パケットに付けられた宛先アドレスをビットごとに照らし合わせて出力インターフェースを調べるためにＮ個のデータを調べることになるので、１つのパケットを転送するのに最大２Ｎ個のデータを調べることになる。
パケット転送装置１２２も同様の処理をしてデータパケットをパケット送受信装置１１２，１１３へ転送する。
【００４４】
パケット送受信装置１１２のパケット送受信部２０３はデータパケットを受け取るとパケットに記載されたフロー識別子をフロー管理部２０４へ通知する。フロー管理部２０４は、各フローの処理方法をパケット送受信部２０３へ通知する。
パケット送受信部２０３はフロー管理部２０４の指示に従い、データパケットを処理する。パケット送受信装置がルータやスイッチなど端末を収容している装置の場合、送信端末がデータパケットに付けるマルチキャストアドレス等をフロー識別子としてパケット送受信装置のパケット送受信部はデータパケットの転送を行い、端末間の通信を実現する。
【００４５】
パケット送受信装置が端末の場合、送信端末がデータパケットに付ける送元アドレスとポート番号の組み合わせ等をフロー識別子としてパケット送受信部は各フローのデータパケットを端末上で動作しているアプリケーションとの間で受け渡しを行う。
【００４６】
このように、送元パケット送受信装置では、宛先アドレスとして宛先パケット送受信装置をビット位置で示すアドレスを用いてパケットを送信することにより、マルチキャストの対象となる複数の宛先パケット送受信装置の宛先アドレスを指定し、パケット転送装置では、受信パケットの送元パケット送受信装置と宛先パケット送受信装置との組み合わせに対する出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を用いて、当該受信パケットに対応する１つ以上の出力インターフェースを選択するようにし、その際、マルチキャスト経路表の宛先アドレスを上記パケットの宛先アドレスと同様にビット位置で各宛先パケット送受信装置を表現するようにしたので、ビット位置で表現された受信パケットの宛先アドレスを宛先パケット送受信装置のアドレスへ変換する処理が削減されるとともに、パケット転送装置でのマルチキャスト経路表の検索するデータ数はアドレスがＮビットで表現される場合には最大２Ｎ個となり、従来の最大２N個に比べて大幅に削減でき、高速のパケット転送を実現できる。
【００４７】
次に、図７を参照して、本実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムの一連の動作について説明する。図７は本実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムの動作を示すフローチャートである。
まず、ネットワーク管理装置１０２では、ネットワーク１０１の構成が確定した段階でネットワーク内の各パケット送受信装置にアドレスのビットを割り当てる（ステップ１０）。
【００４８】
その後、各パケット送受信装置１１１〜１１４では、それぞれ他のパケット送受信装置への経路を決め（ステップ２０）、これら宛先パケット送受信装置と出力インターフェースの関係を表すマルチキャスト経路表２０２を生成する（ステップ２１）。
これと並行して、各パケット転送装置１２１，１２２では、任意の２つのパケット送受信装置間を結ぶ経路を決める（ステップ３０）。
そして、当該送元パケット送受信装置および当該宛先パケット送受信装置の組と出力インターフェースとの関係を表すマルチキャスト経路表３０２を生成する（ステップ３１）。このとき宛先パケット送受信装置はアドレスのビットで表す。
【００４９】
このようにして、各パケット送受信装置１１１〜１１４およびパケット転送装置１２１，１２２でそれぞれ個別のマルチキャスト経路表を作成した後、任意のパケット送受信装置がデータパケットを送信する際は、フローの宛先をアドレスのビットで示す宛先アドレスを決め（ステップ４０）、データパケットのヘッダに当該宛先アドレス、送元アドレスおよびフロー識別子を記載する（ステップ４１）。
そして、当該宛先アドレスと当該パケット送受信装置のマルチキャスト経路表２０２とから選択された出力インターフェースからデータパケットを送信する（ステップ４２，４３）。
【００５０】
パケット転送装置では、データパケットの受信に応じて（ステップ５０）、当該パケット転送装置のマルチキャスト経路表３０２を参照して、そのデータパケットに記載されている送元パケット送受信装置のアドレスを検索する（ステップ５１）。
送元パケット送受信装置のアドレスが見つかった場合は、再び当該パケット転送装置のマルチキャスト経路表３０２を参照して、その送元パケット送受信装置に対する宛先パケット送受信装置のデータとパケットの宛先アドレスをビットごとに調べる（ステップ５２）。
【００５１】
ここで、マルチキャスト経路表３０２の宛先アドレスは宛先ビットによりビット表示されているので、パケットの宛先アドレスで値が１になっているビットが何番目かを調べ、マルチキャスト経路表３０２で同じビットに対応した出力インターフェースを読み取る（ステップ５３）。そして、その出力インターフェースからデータパケットを送信する（ステップ５４）。
【００５２】
したがって、宛先アドレスがＮビットで、ネットワーク１０１がＮ台のパケット送受信装置で構成されているとすると、送元パケット送受信装置を探すのに最大Ｎ個のデータを調べる。
このとき、送元パケット送受信装置に対する宛先パケット送受信装置を示すアドレスのビット列とパケットに付けられた宛先アドレスを、ビットごとに照らし合わせて、出力インターフェースを調べるためにＮ個のデータを調べることになるので、１つのパケットを転送するのに最大２Ｎ個のデータを調べることになる。
【００５３】
その後、パケット送受信装置では、データパケットの受信に応じて（ステップ６０）、そのデータパケットに記載されているフロー識別子に基づいてフローを識別し、各フローの処理方法に従いデータパケットを処理する（ステップ６１）。
このようにして、同一データのパケットが複数の端末へマルチキャスト転送される。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、パケット送受信装置のパケット送受信部で、パケットのヘッダに記載する宛先アドレスの各ビットとこれらビットに対して予め割り当てられた各パケット送受信装置との対応関係に基づき、各フローの宛先となる各パケット送受信装置をビットで表した宛先アドレスを生成し、その宛先アドレスと送元となる当該パケット送受信装置を示す送元アドレスとを、所望のデータを示すパケットに記載して送信するようにしたものである。
【００５５】
そして、パケット転送装置に当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持する経路表保持部を設け、パケット転送装置のパケット転送部で、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースをマルチキャスト経路表から検索し、この検索で得られた出力インターフェースへ受信パケットを転送するようにしたものである。
【００５６】
これにより、パケット転送装置でのマルチキャスト経路表の検索するデータ数はアドレスがＮビットで表現される場合には最大２Ｎ個となり、従来の最大２N個に比べて大幅に削減でき、高速のパケット転送を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】 マルチキャスト通信システムで用いるパケットの構成例を示す説明図である。
【図３】 パケット送受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】 パケット送受信装置で用いるマルチキャスト経路表を示す構成例である。
【図５】 パケット転送装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】 パケット転送装置で用いるマルチキャスト経路表を示す構成例である。
【図７】 マルチキャスト通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】 従来のマルチキャスト通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】 従来の経路表を示す構成例である。
【図１０】 パケット転送装置で用いるマルチキャスト経路表を示す構成例である。
【符号の説明】
１０１…ネットワーク、１０２…ネットワーク管理装置、１１１〜１１４…パケット送受信装置、１２１，１２２…パケット転送装置、１３１〜１３４…端末、１５０…宛先アドレス、１５１…送元アドレス、１５２…フロー識別子、１５３…データ、２０１…経路管理部、２０２…マルチキャスト経路表（パケット送受信装置用）、２０３…パケット送受信部、２０４…フロー管理部、３０１…経路管理部、３０２…マルチキャスト経路表（パケット転送装置用）、３０３…パケット転送部、３０４…マルチキャスト経路表（パケット転送装置用）４０１…ネットワーク、４１１〜４１６…パケット転送装置、４２１〜４２３…端末、５０１…マルチキャスト経路表（パケット転送装置用）。
Claims (9)
- それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなり、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、前記所望のデータを運ぶ前記送元端末からのパケットを前記各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信システムであって、
前記パケット送受信装置は、パケットのヘッダに記載する宛先アドレスの各ビットとこれらビットに対して予め割り当てられた前記各パケット送受信装置との対応関係に基づき、前記所望のデータを運ぶパケット群であるフローの宛先となる各パケット送受信装置をビットで表した宛先アドレスを生成し、その宛先アドレスと送元となる当該パケット送受信装置を示す送元アドレスとを、前記所望のデータを運ぶパケットに記載して送信するパケット送受信部を有し、
前記パケット転送装置は、当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持する経路表保持部と、
受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースを前記マルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ前記受信パケットを転送するパケット転送部とを有することを特徴とするマルチキャスト通信システム。 - 請求項１記載のマルチキャスト通信システムにおいて、
前記パケット転送装置は、前記各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットをそれぞれ受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から前記宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、前記マルチキャスト経路表を生成する経路管理部を有することを特徴とするマルチキャスト通信システム。 - 請求項１記載のマルチキャスト通信システムにおいて、
前記パケット転送装置は、収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、前記宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、前記マルチキャスト経路表を生成する経路管理部を有することを特徴とするマルチキャスト通信システム。 - それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなるマルチキャスト通信システムで、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、前記所望のデータを運ぶ前記送元端末からのパケットを前記各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信方法であって、
前記パケット送受信装置で、パケットのヘッダに記載する宛先アドレスの各ビットとこれらビットに対して予め割り当てられた前記各パケット送受信装置との対応関係に基づき、前記所望のデータを運ぶパケット群であるフローの宛先となる各パケット送受信装置をビットで表した宛先アドレスを生成し、その宛先アドレスと送元となる当該パケット送受信装置を示す送元アドレスとを、前記所望のデータを運ぶパケットに記載して送信し、
前記パケット転送装置で、当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持し、受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースを前記マルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ前記受信パケットを転送することを特徴とするマルチキャスト通信方法。 - 請求項４記載のマルチキャスト通信方法において、
前記パケット転送装置で、前記各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットを受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から前記宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、前記マルチキャスト経路表を生成することを特徴とするマルチキャスト通信方法。 - 請求項４記載のマルチキャスト通信方法において、
前記パケット転送装置で、収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、前記宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、前記マルチキャスト経路表を生成することを特徴とするマルチキャスト通信方法。 - それぞれ１つ以上の端末を収容する複数のパケット送受信装置とこれらパケット送受信装置間を相互に接続する複数のパケット転送装置とからなり、送元端末が有する所望のデータを複数の宛先端末へ転送する際、前記所望のデータを運ぶ前記送元端末からのパケットを前記各宛先端末へ転送するマルチキャスト通信システムで用いられるパケット転送装置であって、
当該パケット転送装置を経由するフローに関する、送元パケット送受信装置の送元アドレスに対する宛先アドレスの各ビットに対応した当該フローの方路である出力インターフェースを示すマルチキャスト経路表を保持する経路表保持部と、
受信パケットの送元アドレスと宛先アドレスのビットが一致する出力インターフェースを前記マルチキャスト経路表から検索し、得られた出力インターフェースへ前記受信パケットを転送するパケット転送部とを備えることを特徴とするパケット転送装置。 - 請求項７記載のパケット転送装置において、
前記各パケット送受信装置から他のパケット送受信装置へ送信された制御パケットを受信し、その制御パケットの送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、その制御パケットの宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、予め設定されているユニキャスト経路表から前記宛先アドレスに対応して得られた出力インターフェースとを用いて、前記マルチキャスト経路表を生成する経路管理部をさらに備えることを特徴とするパケット転送装置。 - 請求項７記載のパケット転送装置において、
収集したネットワーク構成の情報から得られた各パケット送受信装置間を結ぶ経路のうち、当該パケット転送装置を通る経路について、その送元パケット送受信装置を示す送元アドレスと、当該宛先パケット送受信装置を示す宛先アドレスと、前記宛先アドレスに対応する方路を示す出力インターフェースとを用いて、前記マルチキャスト経路表を生成する経路管理部をさらに備えることを特徴とするパケット転送装置。
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