JP3956772B2 - ラベルパケットマルチキャスト網及びそれに用いるラベルパケットマルチキャスト方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラベルパケットマルチキャスト網及びそれに用いるラベルパケットマルチキャスト方法に関し、特にＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｒｏｌ）トラヒックの転送方式として標準化されたマルチプロトコル・ラベルスイッチング（ＭＰＬＳ：ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ ｌａｂｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＰトラヒックの転送方式としてマルチプロトコル・ラベルスイッチング （ＭＰＬＳ）転送方式が、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）にて標準化されており、その一環としてイーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳで転送するＥｏＭＰＬＳ［Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ） Ｏｖｅｒ ＭＰＬＳ］技術が議論されている（ｄｒａｆｔ−ｍａｒｔｉｎｉ−ｌ２ｃｉｒｃｕｉｔ−ｅｎｃａｐ−ｍｐｌｓ−０３．ｔｘｔ、ｄｒａｆｔ−ｍａｒｔｉｎｉ−ｌ２ｃｉｒｃｕｉｔ−ｔｒａｎｓ−ｍｐｌｓ−０７．ｔｘｔ）。
【０００３】
ＭＰＬＳとは、レイヤ３の転送情報を基に識別されるパケットフローについて、固定長のラベルを割当てて、ラベルに基づいて転送することによって、パケット毎のＩＰ層の転送処理を省略する技術である。
【０００４】
具体的に説明すると、この技術では、図８に示すように、２０ｂｉｔのラベルと３ｂｉｔのＣｏＳ（Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）と１ｂｉｔのＳ（スタックの最後を指定）と８ｂｉｔのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）とからなるシムヘッダと呼ばれるヘッダをＩＰパケットに付与する。
【０００５】
ＭＰＬＳ機能を持つＭＰＬＳ装置は、シムヘッダのラベル領域を参照して転送路の決定を行う。ＭＰＬＳ装置には２つのタイプがある。一つはシムヘッダを付加または除去するＭＰＬＳ網の入口または出口に位置するタイプであり、一つはシムヘッダのラベル領域にしたがってＭＰＬＳパケットを転送するタイプである。ここでは、前者をエッジ装置、後者を中継装置と記す。
【０００６】
ＥｏＭＰＬＳはＭＰＬＳ技術の拡張であり、ＩＰパケットではなく、イーサネット（Ｒ）パケットにシムヘッダを付与して、ラベルによる転送を行う技術である。図９にイーサネット（Ｒ）パケットとシムヘッダとの関係を示す。ＥｏＭＰＬＳではイーサネット（Ｒ）パケットに２つのシムヘッダを付加する。一つをＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）ヘッダ、一つをトンネルヘッダと呼ぶ。また、それぞれのヘッダ内のラベルを各々、ＶＣラベル、トンネルラベルと呼ぶ。
【０００７】
図１０を用いてＥｏＭＰＬＳによるパケット転送について説明する。図１０に示すＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３は各々エッジ装置、Ｐは中継装置であり、ＭＰＬＳ網を形成する。Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２は端末装置である。また、端末Ａ１，Ａ２，Ａ３はユーザＡの所有物であり、端末Ｂ１，Ｂ２はユーザＢの所有物であるものとする。
【０００８】
ＥｏＭＰＬＳを用いれば、ＭＰＬＳ網に接続された端末は、あたかも同一ＬＡＮ （Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）上に接続された端末のように扱うことができ、しかも、ユーザ毎にデータを切離すことができる。
【０００９】
例えば、端末Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２が同一イーサネット（Ｒ）上に接続されているものとすると、端末Ａ１から端末Ａ２宛のイーサネット（Ｒ）パケットは端末Ａ３，Ｂ１，Ｂ２にも届き、各端末が個々にパケットを廃棄しなければならない。ＥｏＭＰＬＳを用いればユーザＡの端末間のパケットが、ユーザＢの端末に転送されることはない。
【００１０】
ＥｏＭＰＬＳによるパケット転送を実現するためには、次の手順を踏む。まず、図１０に示すように、各端末間を結ぶコネクションＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を定義し、コネクションＩＤをキーとしたＶＣテーブルという対応表を各エッジ装置が持つ。
【００１１】
宛先ＰＥはコネクションＩＤに関連付けられるエッジ装置のＩＰアドレスである。例えば、エッジ装置ＰＥ１のＶＣテーブルでは、コネクションＩＤ「１２０」は端末Ａ１と端末Ａ２との接続を示し、エッジ装置としてはエッジ装置ＰＥ１とエッジ装置ＰＥ２とを経由する。よって、エッジ装置ＰＥ２のＩＰアドレスが、エッジ装置ＰＥ１のＶＣテーブル内におけるコネクションＩＤ「１２０」の宛先ＰＥとなる。これは管理者によって予め設定される。
【００１２】
カスタマポートは端末装置が接続されているエッジ装置の物理ポート番号である。これも管理者によって予め設定される。トンネルラベルはエッジ装置が端末装置からイーサネット（Ｒ）パケットを受信した際に付与するトンネルヘッダのラベル値である。このラベル値はＩＥＴＦで標準化されているＬＤＰ（Ｌａｂｅｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のラベル配布プロトコルを用いて決定することができる。
【００１３】
ラベル配布プロトコルはエッジ装置や中継装置間で動作するプロトコルであり、ＥｏＭＰＬＳを議論する上では既に動作済みで、トンネルラベルも決定済みである。例えば、エッジ装置ＰＥ１は予め、中継装置Ｐ、エッジ装置ＰＥ３、エッジ装置ＰＥ２とラベル配布プロトコルによるパケット交換を自律的に行い、エッジ装置ＰＥ２宛に用いるトンネルラベルが「１００１」であるということを知っている。
【００１４】
図１１はＶＣラベルの決定プロセスを示している。図１０に示す設定処理の後、自律的にエッジ装置間でＶＣラベルに関する情報交換が行われる。ＶＣテーブルにおいて、リモートＶＣラベルとは他のエッジ装置から配布されるＶＣラベル値であり、ローカルＶＣラベルとは他のエッジ装置に対して配布するＶＣラベル値である。
【００１５】
図１１ではエッジ装置ＰＥ２からエッジ装置ＰＥ１に対して、コネクションＩＤ 「１２０」とＶＣラベル「３００５」とを関連付けるメッセージ「１」が転送され、エッジ装置ＰＥ１のＶＣテーブルの該当部分が更新される。この「３００５」という値はエッジ装置ＰＥ２が任意に採番する。逆に、エッジ装置ＰＥ１はコネクションＩＤ「１２０」のためのＶＣラベルを採番してエッジ装置ＰＥ２に転送する（メッセージ「２」）。図１１に示す例では、ローカルＶＣラベルの値は「６５０」である。
【００１６】
以上のように、ＶＣラベル値が決定され、図１２に示すように各エッジ装置のＶＣテーブルが完成される。ＶＣテーブルが構築された後のパケット転送の方法は次の通りである。
【００１７】
端末Ａ１から端末Ａ２宛のイーサネット（Ｒ）パケットをエッジ装置ＰＥ１が受信した場合、エッジ装置ＰＥ１はＶＣテーブルを参照して、コネクションＩＤ「１２０」に該当するＶＣラベル値とトンネルラベル値とを用いて、イーサネット（Ｒ）パケットにＶＣヘッダとトンネルヘッダとを付与して中継装置Ｐに転送する。
【００１８】
中継装置ＰはＭＰＬＳの標準化仕様にしたがってトンネルラベルのみを参照して経路決定を行い、かつトンネルヘッダを置換してエッジ装置ＰＥ２に転送する。エッジ装置ＰＥ２ではトンネルヘッダを除去及びＶＣラベルを参照してコネクションＩＤを判別する。これによって、どの端末装置に受信パケットを転送すべきかを決定する。この場合、ＶＣラベル「３００５」はコネクションＩＤ「１２０」に相当するので、イーサネット（Ｒ）パケットは端末Ａ２に転送される。
【００１９】
ここで、イーサネット（Ｒ）パケットが端末Ａ１からエッジ装置ＰＥ１に入力される際、カスタマポート「２」から入力されるので、該当するコネクションＩＤは「５０」と「１２０」との２つ存在することになる。どちらを選択するかは、イーサネット（Ｒ）パケットのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスから判別するしかないが、エッジ装置ＰＥ１は端末Ａ２のＭＡＣアドレスを知らない。
【００２０】
このため、端末Ａ２のＭＡＣアドレスとコネクションＩＤ「１２０」との関連付けは次のように行われる。端末Ａ２から端末Ａ１へのパケットをエッジ装置ＰＥ１で監視し、そのＶＣラベルと送信元ＭＡＣアドレスから学習する。この学習によって、次回以降、端末Ａ２のＭＡＣアドレスがコネクションＩＤ「１２０」に相当することを決定することができる（図１３参照）。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のＭＰＬＳ転送方式では、エッジ装置ＰＥ１が未学習の時に端末Ａ１から端末Ａ２宛のイーサネット（Ｒ）パケットを受信した場合、図１４に示すように、エッジ装置ＰＥ１にて、端末Ａ１からのイーサネット（Ｒ）パケットを複製し、候補となるコネクションＩＤ全てに関してマルチキャストすることになる。
【００２２】
ここで問題となるのが、マルチキャストパケットによる帯域の浪費である。現状、ＥｏＭＰＬＳ技術は１対１接続を基本としており、ユーザＡのような多地点接続の場合、図１４に示すように、各エッジ装置でパケットが複製されることになってしまう。
【００２３】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、イーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳ網で効率よく転送することができ、ＭＰＬＳ網のエッジ装置の負荷を軽減することができるラベルパケットマルチキャスト網及びそれに用いるラベルパケットマルチキャスト方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるラベルパケットマルチキャスト網は、入り口及び出口のいずれかに位置するエッジ装置と、マルチキャストパケットを中継する中継装置とからなり、端末装置間において前記マルチキャストパケットをそのパケットに付加されたラベルに基づいて前記エッジ装置及び前記中継装置を介して転送するラベルパケットマルチキャスト網であって、
前記中継装置は、前記マルチキャストパケットを複製して転送する手段と、マルチキャストを行うための内部テーブルと、前記エッジ装置で終端されかつ前記エッジ装置間で定期的に送信される空パケットを参照して学習することで前記内部テーブルを構築する手段とを備えている。
【００２５】
本発明によるラベルパケットマルチキャスト方法は、入り口及び出口のいずれかに位置するエッジ装置と、マルチキャストパケットを中継する中継装置とからなるラベルパケットマルチキャスト網において、端末装置間でマルチキャストパケットをそのパケットに付加されたラベルに基づいて前記エッジ装置及び前記中継装置を介して転送するラベルパケットマルチキャスト方法であって、
前記中継装置で前記マルチキャストパケットを複製して転送し、
前記中継装置において、マルチキャストを行うための内部テーブルを、前記エッジ装置で終端されかつ前記エッジ装置間で定期的に送信される空パケットを参照して学習することで構築している。
【００２６】
すなわち、本発明のＭＰＬＳ（ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ ｌａｂｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ラベルパケットマルチキャスト）網は、イーサネット（Ｒ）パケットを転送する場合において、マルチキャストパケットを効率よく転送可能としている。
【００２７】
より具体的に説明すると、本発明のＭＰＬＳ網では、マルチキャストパケットをＭＰＬＳ網の入り口または出口に位置するエッジ装置ではなく、マルチキャストパケットを中継する中継装置で複製して転送するようにしている。これによって、エッジ装置と中継装置との間のトラヒック量を抑えることが可能となる。
【００２８】
このような転送メカニズムを実現するために、本発明のＭＰＬＳ網では、中継装置でパケットを複製するための情報としてＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）ヘッダを活用する。ＶＣラベルを階層化することで、マルチキャストすべきコネクションＩＤで識別されるコネクション群を、一つのドメインとしてカテゴリ化する。中継装置は受信パケットのＶＣラベル値からマルチキャストすべきコネクションＩＤを決定可能となる。
【００２９】
ここで、中継装置は、ＶＣラベルとコネクションＩＤとの対応について知る必要がある。エッジ装置は、図１１に示す方法で、ＶＣラベルとコネクションＩＤとの対応を知ることができるが、中継装置はＶＣラベルに関しての情報を持っていない。
【００３０】
そこで、エッジ装置で終端する空パケットをエッジ装置間で定期的に送信するようにし、中継装置はその空パケットの中を参照することで、内部テーブルを学習して構築する。この空パケットのことを学習パケットと呼ぶことにする。この学習の後、中継装置は上記の内部テーブルを用いて、必要に応じてパケットの複製を行ってマルチキャストを行う。
【００３１】
以上のように、本発明は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）マルチキャスト等のように複雑なプロトコルを導入することなく、エッジ装置のカスタマポートの識別に用いられているＶＣヘッダを、ＭＰＬＳ網内でも積極的に活用することで、ＥｏＭＰＬＳ［Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ） Ｏｖｅｒ ＭＰＬＳ］にて効率よいマルチキャストが可能となる。
【００３２】
本発明によって、イーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳ網で効率よく転送することが可能となり、ＭＰＬＳ網のエッジ装置の負荷が軽減可能となる。また、本発明では、複雑なマルチキャストのためのプロトコル等を導入する必要がなく、簡易な仕組みで実現することが可能となるので、装置コストも抑えられる。
【００３３】
【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は本発明の実施の形態の概念を示す図である。図１において、マルチキャストパケットはＭＰＬＳ （ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ ｌａｂｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）網の入り口または出口に位置するエッジ装置ＰＥ１ではなく、マルチキャストパケットを中継する中継装置Ｐで複製されて転送されている。これによって、エッジ装置ＰＥ１と中継装置Ｐとの間のトラヒック量を抑えることができる。
【００３４】
このような転送メカニズムを実現するために、本発明の実施の形態では、中継装置Ｐでパケットを複製するための情報としてＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）ヘッダを活用する。ＶＣラベルを階層化することで、マルチキャストすべきコネクションＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）で識別されるコネクション群を、一つのドメインとしてカテゴリ化する。中継装置Ｐは受信パケットのＶＣラベル値からマルチキャストすべきコネクションＩＤを決定することができる。
【００３５】
ここで、中継装置ＰはＶＣラベルとコネクションＩＤの対応について知る必要がある。エッジ装置ＰＥ１は、図１１に示す方法で、ＶＣラベルとコネクションＩＤとの対応を知ることができるが、中継装置ＰはＶＣラベルに関しての情報を持っていない。
【００３６】
そこで、エッジ装置ＰＥ１で終端する空パケットをエッジ装置間で定期的に送信するようにし、中継装置Ｐはその空パケットの中を参照することで、内部テーブルを学習して構築する。この空パケットのことを学習パケットと呼ぶことにする。この学習の後、中継装置Ｐは上記の内部テーブルを用いて、必要に応じてパケットの複製を行ってマルチキャストを行う。
【００３７】
以上のように、本発明の実施の形態ではＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）マルチキャスト等のように複雑なプロトコルを導入することなく、エッジ装置ＰＥ１のカスタマポートの識別に用いられているＶＣヘッダを、ＭＰＬＳ網内でも積極的に活用することで、ＥｏＭＰＬＳ［Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ） Ｏｖｅｒ ＭＰＬＳ］にて効率よいマルチキャストを可能とする。
【００３８】
図２は本発明の一実施例によるＶＣヘッダの形式を示す図であり、図３は本発明の一実施例によるＶＣテーブルとドメインとの関係を示す図である。図２において、ＶＣヘッダの形式そのものはシムヘッダと同じであるが、ＶＣラベルの領域をドメインラベルとオフセットラベルとの２つの階層に分ける。ここではドメインラベルを１６ビット、オフセットラベルを４ビットとする。
【００３９】
また、ＥｏＭＰＬＳにおいては、ＶＣヘッダのＣｏＳ（Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）領域はＭＰＬＳ網転送において未使用状態なので、バイナリ値が「００１」の場合を学習パケットとし、「０１０」の場合をマルチキャストパケットと定義する。
【００４０】
図１１に示すように、従来のＥｏＭＰＬＳでは、各エッジ装置が任意のＶＣラベルを採番して他のエッジ装置に配布している。本発明の一実施例では、オフセットラベルのみを任意に採番できることとする。例えば、図１０において、ユーザＡのドメイン番号を「１０」、ユーザＢのドメイン番号を「５」と予め定義して設定する。つまり、コネクションＩＤ「５０」、「１２０」、「３００」は一つのドメイン「１０」に属することになる。
【００４１】
エッジ装置ＰＥ１がコネクションＩＤ「５０」に関してＶＣラベルを採番する場合には、ドメインラベルを「１０」固定として、オフセットラベルを任意に採番して配布する。このようにして構築されるＶＣテーブルの様子を図３に示す。
【００４２】
各エッジ装置によるＶＣラベルの配布の後、各エッジ装置は各コネクションＩＤ毎に、ＶＣヘッダのＣｏＳ領域を「００１」に設定し、学習パケットを数秒単位で定期的に送信する。学習パケットは通常のＭＰＬＳパケット同様の形式なので、トンネルラベルにしたがってＭＰＬＳ網内を転送される。
【００４３】
また、学習パケットは最小パケット長でよく、数秒単位の周期送信のため、網内のトラヒック量を圧迫する懸念はない。さらに、エッジ装置にとって、学習パケットの生成はソフトウェアによる実装で容易かつ十分なので、既存のＥｏＭＰＬＳ装置を活用することができるという利点がある。
【００４４】
図４は本発明の一実施例によるマルチキャストテーブルの形式と学習とを示す図である。図４において、学習パケットをＭＰＬＳ網内から受信したエッジ装置ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３は、ＶＣヘッダのＣｏＳ領域が「００１」であることから、受信パケットが学習パケットであることを識別することができる。その場合、エッジ装置ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３は学習パケットを廃棄する。
【００４５】
中継装置Ｐは、上記と同様に、学習パケットを識別して、図４に示すように、内部でマルチキャストテーブルを構築する。ここでは、各エッジ装置ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３のＶＣテーブルについては、コネクションＩＤとリモートＶＣラベルとの対応のみを略記している。
【００４６】
中継装置Ｐは学習パケットを受信した場合、トンネルラベルにしたがってＭＰＬＳパケットを転送する。それと同時に、中継装置ＰはＶＣラベル値、トンネルラベル値、入力ポート、出力ポートの関係を内部のマルチキャストテーブルに登録または更新する。
【００４７】
次に、マルチキャストパケットの転送方法について述べる。例として、端末Ａ１から端末Ａ２及び端末Ａ３へマルチキャストする場合を取り上げる。今、端末Ａ１が端末Ａ３宛のイーサネット（Ｒ）パケットを送信した場合、エッジ装置ＰＥ１のＭＡＣテーブル内に端末Ａ３のＭＡＣアドレスのエントリがなければ、エッジ装置ＰＥ１は同一ドメイン内のコネクションＩＤを任意に選択してＭＰＬＳパケットを構築して転送する。その際、エッジ装置ＰＥ１はＶＣヘッダのＣｏＳ領域を「０１０」に設定する。
【００４８】
中継装置Ｐは、ルチキャストパケットを受信すると、ブロードキャストテーブル内から、同一ドメインのエントリを検索する。図４に示す例では、受信パケットのＶＣラベル値が「１６１」とすると、ドメインラベルは上位１６ビットの「１０」となり、計６エントリが該当することになる。
【００４９】
次に、中継装置Ｐは検索されたエントリから、受信パケットと同一入力ポートを持つエントリを探す。この場合、表中の１行目及び４行目のエントリが該当することになる。
【００５０】
さらに、中継装置Ｐはそれらの出力ポートが異なるか否かを調べ、異なる場合に受信パケットを複製し、マルチキャストテーブルに記載されているＶＣラベルとトンネルラベルとを付加して各出力ポートに転送する。出力ポートが同じ場合には受信パケットを複製しないで、受信パケットをそのままトンネルラベルにしたがって転送する。
【００５１】
図５は本発明の一実施例による中継装置の構成を示すブロック図である。図５において、中継装置１は回線終端部１１−１〜１１−３と、回線送信部１２−１〜１２−３と、ＣｏＳ領域監視部１３と、マルチキャストテーブル更新部１４と、マルチキャストテーブル１５と、マルチキャスト処理部１６と、加算器１７と、ラベルスイッチ部１８と、ラベル対応表１９とから構成されている。
【００５２】
回線終端部１１−１〜１１−３は各物理ポートから入力された受信パケットの物理層を処理する。ＣｏＳ領域監視部１３はＭＰＬＳパケットのＶＣヘッダのＣｏＳ領域の値を調べて、その値に応じた処理を実施する。
【００５３】
マルチキャストテーブル更新部１４はマルチキャストテーブル１５を更新する処理を行う。マルチキャストテーブル１５は図４に示す内部テーブルである。マルチキャスト処理部１６は受信パケットの複製を行う。
【００５４】
ラベルスイッチ部１８はＭＰＬＳパケットのトンネルラベルの置換及び転送先の決定処理を行う。ラベル対応表１９はトンネルラベルの置換の対応表である。回線送信部１２−１〜１２−３は転送パケットの物理層を処理する。
【００５５】
この図５を参照して中継装置１における処理の流れについて説明する。各物理ポートから入力されたＭＰＬＳパケットは回線終端部１１−１〜１１−３によって物理層を処理の上、ＣｏＳ領域監視部１３に出力される。この際、入力ポート情報も出力される。
【００５６】
ＣｏＳ領域監視部１３は受信パケットのＶＣヘッダのＣｏＳ領域が「００１」の場合、受信パケットをラベルスイッチ部１８に出力するとともに、ＭＰＬＳヘッダ情報と入力ポート情報とをマルチキャストテーブル更新部１４に通知する。ＣｏＳ領域監視部１３はＣｏＳ領域が「０１０」の場合、マルチキャスト処理部１６に受信パケットを出力する。
【００５７】
マルチキャストテーブル更新部１４は通知されてきた情報の内容をマルチキャストテーブル１５に登録するか、もしくはその内容でマルチキャストテーブル１５を更新する。更新内容は図４に示す通りである。
【００５８】
マルチキャスト処理部１６ではマルチキャストテーブル１５を検索してパケットの複製を行い、加算器１７を介してラベルスイッチ部１８に出力する。この場合、ＶＣヘッダのＣｏＳ領域は「０１０」のままにしておく。この処理は図４に示す通りである。
【００５９】
ラベル対応表１９は、従来のＭＰＬＳ技術と同様であり、トンネルラベルの対応を示している。このラベル対応表１９の更新は、既存のＬＤＰ（Ｌａｂｅｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のラベル配信プロトコルを用いて実現される。
【００６０】
ラベルスイッチ部１８は入力されたＭＰＬＳパケットのトンネルラベルのみを監視し、ラベル対応表１９を参照して転送ポート及び置換すべきトンネルラベル値を決定する。ラベルスイッチ部１８はその検索結果に基づいてＭＰＬＳパケットを各回線送信部１２−１〜１２−３に出力する。回線送信部１２−１〜１２−３は入力されたＭＰＬＳパケットに対して物理層の処理を施し、他の装置へと転送する。
【００６１】
このように、本実施例は、イーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳ網で効率よく転送することができ、さらにＭＰＬＳ網のエッジ装置ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３の負荷を軽減することができる。また、本実施例は、複雑なマルチキャストのためのプロトコル等を導入する必要がなく、簡易な仕組みで実現することができ、装置コストも抑えることができる。
【００６２】
本実施例では、ＭＰＬＳ網がツリー状である場合を例としている。メッシュ状の場合にはループが発生してしまうため、余計なパケットの複製が発生する場合がある。この状態を図６に示す。
【００６３】
今、端末Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は同一ドメインＡに属するものとする。端末Ａ１からのイーサネット（Ｒ）パケットを端末Ａ２，Ａ３，Ａ４にマルチキャストする場合、本発明の方法を用いれば、実線で示した経路でパケットを複製・転送することができる。
【００６４】
一方、端末Ａ２から端末Ａ４宛のパケットの経路が破線のように決定されている場合、中継装置Ｐ２から中継装置Ｐ３に入力されるＭＰＬＳパケットは、端末Ａ１が送信元の場合及び端末Ａ２が送信元の場合の２通り存在することになる。つまり、双方のＭＰＬＳパケットのＶＣラベルは同一ドメインを示すので、中継装置Ｐ３は２つのパケットの差を識別することができない。
【００６５】
このため、中継装置Ｐ３は中継装置Ｐ２から入力されたドメインＡのマルチキャストパケットに関して、無条件に複製して中継装置Ｐ４に送信してしまう。結果として、余分なＭＰＬＳパケットの複製が行われ、端末Ａ４には２つ同じパケットが到着することになる。
【００６６】
そこで、本発明の他の実施例として、図２に示すＶＣヘッダのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）領域を各エッジ装置のローカルＩＤとして用いる。各エッジ装置はＭＰＬＳパケットを送信する場合、ＶＣヘッダのＴＴＬ領域に予め割当てられた各エッジ装置のＩＤを設定する。ＶＣヘッダのＴＴＬ領域は、通常、ＭＰＬＳ網内の転送では使用されないので、このような使い方をしても問題はない。但し、ＴＴＬ領域に「０」または「１」の値を持つパケットは、網内で廃棄される可能性もあるので、値としては「２」〜「２５５」を用いるようにする。
【００６７】
各中継装置内では、図７に示すように、内部の学習テーブルに新たにＴＴＬの属性を設けて学習の対象とする。そして、マルチキャストパケットを受信した際の検索条件としてＴＴＬ値も含める。
【００６８】
図６に示す例では、中継装置Ｐ３は端末Ａ１からのＭＰＬＳパケットのＴＴＬ値と、端末Ａ２からのＭＰＬＳパケットのＴＴＬ値とが異なるので、端末Ａ１からのマルチキャストパケットについては中継装置Ｐ４に対して複製転送を行わない。このように、本発明はループが発生するトポロジに対しても適用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、マルチキャストパケットをエッジ装置ではなく、中継装置で複製して転送することによって、イーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳ網で効率よく転送することができ、ＭＰＬＳ網のエッジ装置の負荷を軽減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の概念を示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるＶＣラベルの形式を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるＶＣテーブルとドメインとの関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施例によるマルチキャストテーブルの形式と学習とを示す図である。
【図５】本発明の一実施例による中継装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例における網構成を示す図である
【図７】本発明の他の実施例におけるマルチキャストテーブルの構成を示す図である。
【図８】シムヘッダの形式を示す図である。
【図９】ＥｏＭＰＬＳのカプセル化形式を示す図である。
【図１０】ＥｏＭＰＬＳの設定を示す図である。
【図１１】ＥｏＭＰＬＳのラベル配布を示す図である。
【図１２】ＥｏＭＰＬＳのパケット転送を示す図である。
【図１３】ＥｏＭＰＬＳのＭＡＣ学習を示す図である。
【図１４】ＥｏＭＰＬＳにおけるマルチキャストを示す図である。
【符号の説明】
１ 中継装置
１１−１〜１１−３ 回線終端部
１２−１〜１２−３ 回線送信部
１３ ＣｏＳ領域監視部
１４ マルチキャストテーブル更新部
１５ マルチキャストテーブル
１６ マルチキャスト処理部
１７ 加算器
１８ ラベルスイッチ部
１９ ラベル対応表
【発明の属する技術分野】
本発明はラベルパケットマルチキャスト網及びそれに用いるラベルパケットマルチキャスト方法に関し、特にＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｒｏｌ）トラヒックの転送方式として標準化されたマルチプロトコル・ラベルスイッチング（ＭＰＬＳ：ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ ｌａｂｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＰトラヒックの転送方式としてマルチプロトコル・ラベルスイッチング （ＭＰＬＳ）転送方式が、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）にて標準化されており、その一環としてイーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳで転送するＥｏＭＰＬＳ［Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ） Ｏｖｅｒ ＭＰＬＳ］技術が議論されている（ｄｒａｆｔ−ｍａｒｔｉｎｉ−ｌ２ｃｉｒｃｕｉｔ−ｅｎｃａｐ−ｍｐｌｓ−０３．ｔｘｔ、ｄｒａｆｔ−ｍａｒｔｉｎｉ−ｌ２ｃｉｒｃｕｉｔ−ｔｒａｎｓ−ｍｐｌｓ−０７．ｔｘｔ）。
【０００３】
ＭＰＬＳとは、レイヤ３の転送情報を基に識別されるパケットフローについて、固定長のラベルを割当てて、ラベルに基づいて転送することによって、パケット毎のＩＰ層の転送処理を省略する技術である。
【０００４】
具体的に説明すると、この技術では、図８に示すように、２０ｂｉｔのラベルと３ｂｉｔのＣｏＳ（Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）と１ｂｉｔのＳ（スタックの最後を指定）と８ｂｉｔのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）とからなるシムヘッダと呼ばれるヘッダをＩＰパケットに付与する。
【０００５】
ＭＰＬＳ機能を持つＭＰＬＳ装置は、シムヘッダのラベル領域を参照して転送路の決定を行う。ＭＰＬＳ装置には２つのタイプがある。一つはシムヘッダを付加または除去するＭＰＬＳ網の入口または出口に位置するタイプであり、一つはシムヘッダのラベル領域にしたがってＭＰＬＳパケットを転送するタイプである。ここでは、前者をエッジ装置、後者を中継装置と記す。
【０００６】
ＥｏＭＰＬＳはＭＰＬＳ技術の拡張であり、ＩＰパケットではなく、イーサネット（Ｒ）パケットにシムヘッダを付与して、ラベルによる転送を行う技術である。図９にイーサネット（Ｒ）パケットとシムヘッダとの関係を示す。ＥｏＭＰＬＳではイーサネット（Ｒ）パケットに２つのシムヘッダを付加する。一つをＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）ヘッダ、一つをトンネルヘッダと呼ぶ。また、それぞれのヘッダ内のラベルを各々、ＶＣラベル、トンネルラベルと呼ぶ。
【０００７】
図１０を用いてＥｏＭＰＬＳによるパケット転送について説明する。図１０に示すＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３は各々エッジ装置、Ｐは中継装置であり、ＭＰＬＳ網を形成する。Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２は端末装置である。また、端末Ａ１，Ａ２，Ａ３はユーザＡの所有物であり、端末Ｂ１，Ｂ２はユーザＢの所有物であるものとする。
【０００８】
ＥｏＭＰＬＳを用いれば、ＭＰＬＳ網に接続された端末は、あたかも同一ＬＡＮ （Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）上に接続された端末のように扱うことができ、しかも、ユーザ毎にデータを切離すことができる。
【０００９】
例えば、端末Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２が同一イーサネット（Ｒ）上に接続されているものとすると、端末Ａ１から端末Ａ２宛のイーサネット（Ｒ）パケットは端末Ａ３，Ｂ１，Ｂ２にも届き、各端末が個々にパケットを廃棄しなければならない。ＥｏＭＰＬＳを用いればユーザＡの端末間のパケットが、ユーザＢの端末に転送されることはない。
【００１０】
ＥｏＭＰＬＳによるパケット転送を実現するためには、次の手順を踏む。まず、図１０に示すように、各端末間を結ぶコネクションＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を定義し、コネクションＩＤをキーとしたＶＣテーブルという対応表を各エッジ装置が持つ。
【００１１】
宛先ＰＥはコネクションＩＤに関連付けられるエッジ装置のＩＰアドレスである。例えば、エッジ装置ＰＥ１のＶＣテーブルでは、コネクションＩＤ「１２０」は端末Ａ１と端末Ａ２との接続を示し、エッジ装置としてはエッジ装置ＰＥ１とエッジ装置ＰＥ２とを経由する。よって、エッジ装置ＰＥ２のＩＰアドレスが、エッジ装置ＰＥ１のＶＣテーブル内におけるコネクションＩＤ「１２０」の宛先ＰＥとなる。これは管理者によって予め設定される。
【００１２】
カスタマポートは端末装置が接続されているエッジ装置の物理ポート番号である。これも管理者によって予め設定される。トンネルラベルはエッジ装置が端末装置からイーサネット（Ｒ）パケットを受信した際に付与するトンネルヘッダのラベル値である。このラベル値はＩＥＴＦで標準化されているＬＤＰ（Ｌａｂｅｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のラベル配布プロトコルを用いて決定することができる。
【００１３】
ラベル配布プロトコルはエッジ装置や中継装置間で動作するプロトコルであり、ＥｏＭＰＬＳを議論する上では既に動作済みで、トンネルラベルも決定済みである。例えば、エッジ装置ＰＥ１は予め、中継装置Ｐ、エッジ装置ＰＥ３、エッジ装置ＰＥ２とラベル配布プロトコルによるパケット交換を自律的に行い、エッジ装置ＰＥ２宛に用いるトンネルラベルが「１００１」であるということを知っている。
【００１４】
図１１はＶＣラベルの決定プロセスを示している。図１０に示す設定処理の後、自律的にエッジ装置間でＶＣラベルに関する情報交換が行われる。ＶＣテーブルにおいて、リモートＶＣラベルとは他のエッジ装置から配布されるＶＣラベル値であり、ローカルＶＣラベルとは他のエッジ装置に対して配布するＶＣラベル値である。
【００１５】
図１１ではエッジ装置ＰＥ２からエッジ装置ＰＥ１に対して、コネクションＩＤ 「１２０」とＶＣラベル「３００５」とを関連付けるメッセージ「１」が転送され、エッジ装置ＰＥ１のＶＣテーブルの該当部分が更新される。この「３００５」という値はエッジ装置ＰＥ２が任意に採番する。逆に、エッジ装置ＰＥ１はコネクションＩＤ「１２０」のためのＶＣラベルを採番してエッジ装置ＰＥ２に転送する（メッセージ「２」）。図１１に示す例では、ローカルＶＣラベルの値は「６５０」である。
【００１６】
以上のように、ＶＣラベル値が決定され、図１２に示すように各エッジ装置のＶＣテーブルが完成される。ＶＣテーブルが構築された後のパケット転送の方法は次の通りである。
【００１７】
端末Ａ１から端末Ａ２宛のイーサネット（Ｒ）パケットをエッジ装置ＰＥ１が受信した場合、エッジ装置ＰＥ１はＶＣテーブルを参照して、コネクションＩＤ「１２０」に該当するＶＣラベル値とトンネルラベル値とを用いて、イーサネット（Ｒ）パケットにＶＣヘッダとトンネルヘッダとを付与して中継装置Ｐに転送する。
【００１８】
中継装置ＰはＭＰＬＳの標準化仕様にしたがってトンネルラベルのみを参照して経路決定を行い、かつトンネルヘッダを置換してエッジ装置ＰＥ２に転送する。エッジ装置ＰＥ２ではトンネルヘッダを除去及びＶＣラベルを参照してコネクションＩＤを判別する。これによって、どの端末装置に受信パケットを転送すべきかを決定する。この場合、ＶＣラベル「３００５」はコネクションＩＤ「１２０」に相当するので、イーサネット（Ｒ）パケットは端末Ａ２に転送される。
【００１９】
ここで、イーサネット（Ｒ）パケットが端末Ａ１からエッジ装置ＰＥ１に入力される際、カスタマポート「２」から入力されるので、該当するコネクションＩＤは「５０」と「１２０」との２つ存在することになる。どちらを選択するかは、イーサネット（Ｒ）パケットのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスから判別するしかないが、エッジ装置ＰＥ１は端末Ａ２のＭＡＣアドレスを知らない。
【００２０】
このため、端末Ａ２のＭＡＣアドレスとコネクションＩＤ「１２０」との関連付けは次のように行われる。端末Ａ２から端末Ａ１へのパケットをエッジ装置ＰＥ１で監視し、そのＶＣラベルと送信元ＭＡＣアドレスから学習する。この学習によって、次回以降、端末Ａ２のＭＡＣアドレスがコネクションＩＤ「１２０」に相当することを決定することができる（図１３参照）。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のＭＰＬＳ転送方式では、エッジ装置ＰＥ１が未学習の時に端末Ａ１から端末Ａ２宛のイーサネット（Ｒ）パケットを受信した場合、図１４に示すように、エッジ装置ＰＥ１にて、端末Ａ１からのイーサネット（Ｒ）パケットを複製し、候補となるコネクションＩＤ全てに関してマルチキャストすることになる。
【００２２】
ここで問題となるのが、マルチキャストパケットによる帯域の浪費である。現状、ＥｏＭＰＬＳ技術は１対１接続を基本としており、ユーザＡのような多地点接続の場合、図１４に示すように、各エッジ装置でパケットが複製されることになってしまう。
【００２３】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、イーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳ網で効率よく転送することができ、ＭＰＬＳ網のエッジ装置の負荷を軽減することができるラベルパケットマルチキャスト網及びそれに用いるラベルパケットマルチキャスト方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるラベルパケットマルチキャスト網は、入り口及び出口のいずれかに位置するエッジ装置と、マルチキャストパケットを中継する中継装置とからなり、端末装置間において前記マルチキャストパケットをそのパケットに付加されたラベルに基づいて前記エッジ装置及び前記中継装置を介して転送するラベルパケットマルチキャスト網であって、
前記中継装置は、前記マルチキャストパケットを複製して転送する手段と、マルチキャストを行うための内部テーブルと、前記エッジ装置で終端されかつ前記エッジ装置間で定期的に送信される空パケットを参照して学習することで前記内部テーブルを構築する手段とを備えている。
【００２５】
本発明によるラベルパケットマルチキャスト方法は、入り口及び出口のいずれかに位置するエッジ装置と、マルチキャストパケットを中継する中継装置とからなるラベルパケットマルチキャスト網において、端末装置間でマルチキャストパケットをそのパケットに付加されたラベルに基づいて前記エッジ装置及び前記中継装置を介して転送するラベルパケットマルチキャスト方法であって、
前記中継装置で前記マルチキャストパケットを複製して転送し、
前記中継装置において、マルチキャストを行うための内部テーブルを、前記エッジ装置で終端されかつ前記エッジ装置間で定期的に送信される空パケットを参照して学習することで構築している。
【００２６】
すなわち、本発明のＭＰＬＳ（ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ ｌａｂｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ラベルパケットマルチキャスト）網は、イーサネット（Ｒ）パケットを転送する場合において、マルチキャストパケットを効率よく転送可能としている。
【００２７】
より具体的に説明すると、本発明のＭＰＬＳ網では、マルチキャストパケットをＭＰＬＳ網の入り口または出口に位置するエッジ装置ではなく、マルチキャストパケットを中継する中継装置で複製して転送するようにしている。これによって、エッジ装置と中継装置との間のトラヒック量を抑えることが可能となる。
【００２８】
このような転送メカニズムを実現するために、本発明のＭＰＬＳ網では、中継装置でパケットを複製するための情報としてＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）ヘッダを活用する。ＶＣラベルを階層化することで、マルチキャストすべきコネクションＩＤで識別されるコネクション群を、一つのドメインとしてカテゴリ化する。中継装置は受信パケットのＶＣラベル値からマルチキャストすべきコネクションＩＤを決定可能となる。
【００２９】
ここで、中継装置は、ＶＣラベルとコネクションＩＤとの対応について知る必要がある。エッジ装置は、図１１に示す方法で、ＶＣラベルとコネクションＩＤとの対応を知ることができるが、中継装置はＶＣラベルに関しての情報を持っていない。
【００３０】
そこで、エッジ装置で終端する空パケットをエッジ装置間で定期的に送信するようにし、中継装置はその空パケットの中を参照することで、内部テーブルを学習して構築する。この空パケットのことを学習パケットと呼ぶことにする。この学習の後、中継装置は上記の内部テーブルを用いて、必要に応じてパケットの複製を行ってマルチキャストを行う。
【００３１】
以上のように、本発明は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）マルチキャスト等のように複雑なプロトコルを導入することなく、エッジ装置のカスタマポートの識別に用いられているＶＣヘッダを、ＭＰＬＳ網内でも積極的に活用することで、ＥｏＭＰＬＳ［Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ） Ｏｖｅｒ ＭＰＬＳ］にて効率よいマルチキャストが可能となる。
【００３２】
本発明によって、イーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳ網で効率よく転送することが可能となり、ＭＰＬＳ網のエッジ装置の負荷が軽減可能となる。また、本発明では、複雑なマルチキャストのためのプロトコル等を導入する必要がなく、簡易な仕組みで実現することが可能となるので、装置コストも抑えられる。
【００３３】
【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は本発明の実施の形態の概念を示す図である。図１において、マルチキャストパケットはＭＰＬＳ （ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ ｌａｂｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）網の入り口または出口に位置するエッジ装置ＰＥ１ではなく、マルチキャストパケットを中継する中継装置Ｐで複製されて転送されている。これによって、エッジ装置ＰＥ１と中継装置Ｐとの間のトラヒック量を抑えることができる。
【００３４】
このような転送メカニズムを実現するために、本発明の実施の形態では、中継装置Ｐでパケットを複製するための情報としてＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）ヘッダを活用する。ＶＣラベルを階層化することで、マルチキャストすべきコネクションＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）で識別されるコネクション群を、一つのドメインとしてカテゴリ化する。中継装置Ｐは受信パケットのＶＣラベル値からマルチキャストすべきコネクションＩＤを決定することができる。
【００３５】
ここで、中継装置ＰはＶＣラベルとコネクションＩＤの対応について知る必要がある。エッジ装置ＰＥ１は、図１１に示す方法で、ＶＣラベルとコネクションＩＤとの対応を知ることができるが、中継装置ＰはＶＣラベルに関しての情報を持っていない。
【００３６】
そこで、エッジ装置ＰＥ１で終端する空パケットをエッジ装置間で定期的に送信するようにし、中継装置Ｐはその空パケットの中を参照することで、内部テーブルを学習して構築する。この空パケットのことを学習パケットと呼ぶことにする。この学習の後、中継装置Ｐは上記の内部テーブルを用いて、必要に応じてパケットの複製を行ってマルチキャストを行う。
【００３７】
以上のように、本発明の実施の形態ではＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）マルチキャスト等のように複雑なプロトコルを導入することなく、エッジ装置ＰＥ１のカスタマポートの識別に用いられているＶＣヘッダを、ＭＰＬＳ網内でも積極的に活用することで、ＥｏＭＰＬＳ［Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ） Ｏｖｅｒ ＭＰＬＳ］にて効率よいマルチキャストを可能とする。
【００３８】
図２は本発明の一実施例によるＶＣヘッダの形式を示す図であり、図３は本発明の一実施例によるＶＣテーブルとドメインとの関係を示す図である。図２において、ＶＣヘッダの形式そのものはシムヘッダと同じであるが、ＶＣラベルの領域をドメインラベルとオフセットラベルとの２つの階層に分ける。ここではドメインラベルを１６ビット、オフセットラベルを４ビットとする。
【００３９】
また、ＥｏＭＰＬＳにおいては、ＶＣヘッダのＣｏＳ（Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）領域はＭＰＬＳ網転送において未使用状態なので、バイナリ値が「００１」の場合を学習パケットとし、「０１０」の場合をマルチキャストパケットと定義する。
【００４０】
図１１に示すように、従来のＥｏＭＰＬＳでは、各エッジ装置が任意のＶＣラベルを採番して他のエッジ装置に配布している。本発明の一実施例では、オフセットラベルのみを任意に採番できることとする。例えば、図１０において、ユーザＡのドメイン番号を「１０」、ユーザＢのドメイン番号を「５」と予め定義して設定する。つまり、コネクションＩＤ「５０」、「１２０」、「３００」は一つのドメイン「１０」に属することになる。
【００４１】
エッジ装置ＰＥ１がコネクションＩＤ「５０」に関してＶＣラベルを採番する場合には、ドメインラベルを「１０」固定として、オフセットラベルを任意に採番して配布する。このようにして構築されるＶＣテーブルの様子を図３に示す。
【００４２】
各エッジ装置によるＶＣラベルの配布の後、各エッジ装置は各コネクションＩＤ毎に、ＶＣヘッダのＣｏＳ領域を「００１」に設定し、学習パケットを数秒単位で定期的に送信する。学習パケットは通常のＭＰＬＳパケット同様の形式なので、トンネルラベルにしたがってＭＰＬＳ網内を転送される。
【００４３】
また、学習パケットは最小パケット長でよく、数秒単位の周期送信のため、網内のトラヒック量を圧迫する懸念はない。さらに、エッジ装置にとって、学習パケットの生成はソフトウェアによる実装で容易かつ十分なので、既存のＥｏＭＰＬＳ装置を活用することができるという利点がある。
【００４４】
図４は本発明の一実施例によるマルチキャストテーブルの形式と学習とを示す図である。図４において、学習パケットをＭＰＬＳ網内から受信したエッジ装置ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３は、ＶＣヘッダのＣｏＳ領域が「００１」であることから、受信パケットが学習パケットであることを識別することができる。その場合、エッジ装置ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３は学習パケットを廃棄する。
【００４５】
中継装置Ｐは、上記と同様に、学習パケットを識別して、図４に示すように、内部でマルチキャストテーブルを構築する。ここでは、各エッジ装置ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３のＶＣテーブルについては、コネクションＩＤとリモートＶＣラベルとの対応のみを略記している。
【００４６】
中継装置Ｐは学習パケットを受信した場合、トンネルラベルにしたがってＭＰＬＳパケットを転送する。それと同時に、中継装置ＰはＶＣラベル値、トンネルラベル値、入力ポート、出力ポートの関係を内部のマルチキャストテーブルに登録または更新する。
【００４７】
次に、マルチキャストパケットの転送方法について述べる。例として、端末Ａ１から端末Ａ２及び端末Ａ３へマルチキャストする場合を取り上げる。今、端末Ａ１が端末Ａ３宛のイーサネット（Ｒ）パケットを送信した場合、エッジ装置ＰＥ１のＭＡＣテーブル内に端末Ａ３のＭＡＣアドレスのエントリがなければ、エッジ装置ＰＥ１は同一ドメイン内のコネクションＩＤを任意に選択してＭＰＬＳパケットを構築して転送する。その際、エッジ装置ＰＥ１はＶＣヘッダのＣｏＳ領域を「０１０」に設定する。
【００４８】
中継装置Ｐは、ルチキャストパケットを受信すると、ブロードキャストテーブル内から、同一ドメインのエントリを検索する。図４に示す例では、受信パケットのＶＣラベル値が「１６１」とすると、ドメインラベルは上位１６ビットの「１０」となり、計６エントリが該当することになる。
【００４９】
次に、中継装置Ｐは検索されたエントリから、受信パケットと同一入力ポートを持つエントリを探す。この場合、表中の１行目及び４行目のエントリが該当することになる。
【００５０】
さらに、中継装置Ｐはそれらの出力ポートが異なるか否かを調べ、異なる場合に受信パケットを複製し、マルチキャストテーブルに記載されているＶＣラベルとトンネルラベルとを付加して各出力ポートに転送する。出力ポートが同じ場合には受信パケットを複製しないで、受信パケットをそのままトンネルラベルにしたがって転送する。
【００５１】
図５は本発明の一実施例による中継装置の構成を示すブロック図である。図５において、中継装置１は回線終端部１１−１〜１１−３と、回線送信部１２−１〜１２−３と、ＣｏＳ領域監視部１３と、マルチキャストテーブル更新部１４と、マルチキャストテーブル１５と、マルチキャスト処理部１６と、加算器１７と、ラベルスイッチ部１８と、ラベル対応表１９とから構成されている。
【００５２】
回線終端部１１−１〜１１−３は各物理ポートから入力された受信パケットの物理層を処理する。ＣｏＳ領域監視部１３はＭＰＬＳパケットのＶＣヘッダのＣｏＳ領域の値を調べて、その値に応じた処理を実施する。
【００５３】
マルチキャストテーブル更新部１４はマルチキャストテーブル１５を更新する処理を行う。マルチキャストテーブル１５は図４に示す内部テーブルである。マルチキャスト処理部１６は受信パケットの複製を行う。
【００５４】
ラベルスイッチ部１８はＭＰＬＳパケットのトンネルラベルの置換及び転送先の決定処理を行う。ラベル対応表１９はトンネルラベルの置換の対応表である。回線送信部１２−１〜１２−３は転送パケットの物理層を処理する。
【００５５】
この図５を参照して中継装置１における処理の流れについて説明する。各物理ポートから入力されたＭＰＬＳパケットは回線終端部１１−１〜１１−３によって物理層を処理の上、ＣｏＳ領域監視部１３に出力される。この際、入力ポート情報も出力される。
【００５６】
ＣｏＳ領域監視部１３は受信パケットのＶＣヘッダのＣｏＳ領域が「００１」の場合、受信パケットをラベルスイッチ部１８に出力するとともに、ＭＰＬＳヘッダ情報と入力ポート情報とをマルチキャストテーブル更新部１４に通知する。ＣｏＳ領域監視部１３はＣｏＳ領域が「０１０」の場合、マルチキャスト処理部１６に受信パケットを出力する。
【００５７】
マルチキャストテーブル更新部１４は通知されてきた情報の内容をマルチキャストテーブル１５に登録するか、もしくはその内容でマルチキャストテーブル１５を更新する。更新内容は図４に示す通りである。
【００５８】
マルチキャスト処理部１６ではマルチキャストテーブル１５を検索してパケットの複製を行い、加算器１７を介してラベルスイッチ部１８に出力する。この場合、ＶＣヘッダのＣｏＳ領域は「０１０」のままにしておく。この処理は図４に示す通りである。
【００５９】
ラベル対応表１９は、従来のＭＰＬＳ技術と同様であり、トンネルラベルの対応を示している。このラベル対応表１９の更新は、既存のＬＤＰ（Ｌａｂｅｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のラベル配信プロトコルを用いて実現される。
【００６０】
ラベルスイッチ部１８は入力されたＭＰＬＳパケットのトンネルラベルのみを監視し、ラベル対応表１９を参照して転送ポート及び置換すべきトンネルラベル値を決定する。ラベルスイッチ部１８はその検索結果に基づいてＭＰＬＳパケットを各回線送信部１２−１〜１２−３に出力する。回線送信部１２−１〜１２−３は入力されたＭＰＬＳパケットに対して物理層の処理を施し、他の装置へと転送する。
【００６１】
このように、本実施例は、イーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳ網で効率よく転送することができ、さらにＭＰＬＳ網のエッジ装置ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３の負荷を軽減することができる。また、本実施例は、複雑なマルチキャストのためのプロトコル等を導入する必要がなく、簡易な仕組みで実現することができ、装置コストも抑えることができる。
【００６２】
本実施例では、ＭＰＬＳ網がツリー状である場合を例としている。メッシュ状の場合にはループが発生してしまうため、余計なパケットの複製が発生する場合がある。この状態を図６に示す。
【００６３】
今、端末Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は同一ドメインＡに属するものとする。端末Ａ１からのイーサネット（Ｒ）パケットを端末Ａ２，Ａ３，Ａ４にマルチキャストする場合、本発明の方法を用いれば、実線で示した経路でパケットを複製・転送することができる。
【００６４】
一方、端末Ａ２から端末Ａ４宛のパケットの経路が破線のように決定されている場合、中継装置Ｐ２から中継装置Ｐ３に入力されるＭＰＬＳパケットは、端末Ａ１が送信元の場合及び端末Ａ２が送信元の場合の２通り存在することになる。つまり、双方のＭＰＬＳパケットのＶＣラベルは同一ドメインを示すので、中継装置Ｐ３は２つのパケットの差を識別することができない。
【００６５】
このため、中継装置Ｐ３は中継装置Ｐ２から入力されたドメインＡのマルチキャストパケットに関して、無条件に複製して中継装置Ｐ４に送信してしまう。結果として、余分なＭＰＬＳパケットの複製が行われ、端末Ａ４には２つ同じパケットが到着することになる。
【００６６】
そこで、本発明の他の実施例として、図２に示すＶＣヘッダのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）領域を各エッジ装置のローカルＩＤとして用いる。各エッジ装置はＭＰＬＳパケットを送信する場合、ＶＣヘッダのＴＴＬ領域に予め割当てられた各エッジ装置のＩＤを設定する。ＶＣヘッダのＴＴＬ領域は、通常、ＭＰＬＳ網内の転送では使用されないので、このような使い方をしても問題はない。但し、ＴＴＬ領域に「０」または「１」の値を持つパケットは、網内で廃棄される可能性もあるので、値としては「２」〜「２５５」を用いるようにする。
【００６７】
各中継装置内では、図７に示すように、内部の学習テーブルに新たにＴＴＬの属性を設けて学習の対象とする。そして、マルチキャストパケットを受信した際の検索条件としてＴＴＬ値も含める。
【００６８】
図６に示す例では、中継装置Ｐ３は端末Ａ１からのＭＰＬＳパケットのＴＴＬ値と、端末Ａ２からのＭＰＬＳパケットのＴＴＬ値とが異なるので、端末Ａ１からのマルチキャストパケットについては中継装置Ｐ４に対して複製転送を行わない。このように、本発明はループが発生するトポロジに対しても適用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、マルチキャストパケットをエッジ装置ではなく、中継装置で複製して転送することによって、イーサネット（Ｒ）パケットをＭＰＬＳ網で効率よく転送することができ、ＭＰＬＳ網のエッジ装置の負荷を軽減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の概念を示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるＶＣラベルの形式を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるＶＣテーブルとドメインとの関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施例によるマルチキャストテーブルの形式と学習とを示す図である。
【図５】本発明の一実施例による中継装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例における網構成を示す図である
【図７】本発明の他の実施例におけるマルチキャストテーブルの構成を示す図である。
【図８】シムヘッダの形式を示す図である。
【図９】ＥｏＭＰＬＳのカプセル化形式を示す図である。
【図１０】ＥｏＭＰＬＳの設定を示す図である。
【図１１】ＥｏＭＰＬＳのラベル配布を示す図である。
【図１２】ＥｏＭＰＬＳのパケット転送を示す図である。
【図１３】ＥｏＭＰＬＳのＭＡＣ学習を示す図である。
【図１４】ＥｏＭＰＬＳにおけるマルチキャストを示す図である。
【符号の説明】
１ 中継装置
１１−１〜１１−３ 回線終端部
１２−１〜１２−３ 回線送信部
１３ ＣｏＳ領域監視部
１４ マルチキャストテーブル更新部
１５ マルチキャストテーブル
１６ マルチキャスト処理部
１７ 加算器
１８ ラベルスイッチ部
１９ ラベル対応表
Claims (8)
- 入り口及び出口のいずれかに位置するエッジ装置と、マルチキャストパケットを中継する中継装置とからなり、端末装置間において前記マルチキャストパケットをそのパケットに付加されたラベルに基づいて前記エッジ装置及び前記中継装置を介して転送するラベルパケットマルチキャスト網であって、
前記中継装置は、前記マルチキャストパケットを複製して転送する手段と、マルチキャストを行うための内部テーブルと、前記エッジ装置で終端されかつ前記エッジ装置間で定期的に送信される空パケットを参照して学習することで前記内部テーブルを構築する手段とを有することを特徴とするラベルパケットマルチキャスト網。 - 前記マルチキャストパケットを複製するための情報としてＶＣ （Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）ヘッダを用いることを特徴とする請求項１記載のラベルパケットマルチキャスト網。
- 前記ＶＣラベルを階層化し、マルチキャストすべきコネクションＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）で識別されるコネクション群を一つのドメインとしてカテゴリ化することを特徴とする請求項２記載のラベルパケットマルチキャスト網。
- 前記ＶＣヘッダのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）領域を前記エッジ装置のローカルＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）として用いることを特徴とする請求項２または請求項３記載のラベルパケットマルチキャスト網。
- 入り口及び出口のいずれかに位置するエッジ装置と、マルチキャストパケットを中継する中継装置とからなるラベルパケットマルチキャスト網において、端末装置間でマルチキャストパケットをそのパケットに付加されたラベルに基づいて前記エッジ装置及び前記中継装置を介して転送するラベルパケットマルチキャスト方法であって、
前記中継装置で前記マルチキャストパケットを複製して転送し、
前記中継装置において、マルチキャストを行うための内部テーブルを、前記エッジ装置で終端されかつ前記エッジ装置間で定期的に送信される空パケットを参照して学習することで構築することを特徴とするラベルパケットマルチキャスト方法。 - 前記マルチキャストパケットを複製するための情報としてＶＣ （Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）ヘッダを用いることを特徴とする請求項５記載のラベルパケットマルチキャスト方法。
- 前記ＶＣラベルを階層化し、マルチキャストすべきコネクションＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）で識別されるコネクション群を一つのドメインとしてカテゴリ化することを特徴とする請求項６記載のラベルパケットマルチキャスト方法。
- 前記ＶＣヘッダのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）領域を前記エッジ装置のローカルＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）として用いることを特徴とする請求項６または請求項７記載のラベルパケットマルチキャスト方法。
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