JP3963308B2 - Packet repeater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット中継器に関し、特に、スパニングツリー機能を拡張し、隣接するパケット中継器と経路通知メッセージを交換することにより、適切なパケット送受信の経路を選択する経路制御を行うことができるパケット中継器に関する。
【0002】
【従来の技術】
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)が定めるIEEE802.1Dドキュメントにおいて媒体アクセス制御(MAC)ブリッジングに関するブリッジ機能が規定されている。このブリッジ機能は、受信パケットの送信元アドレスと受信したインターフェースの対応をアドレステーブルとして保持し、このアドレステーブルおよび受信パケットの送信先アドレスを参照して受信パケットを送信するインターフェースを決定するものであり、この機能により実際にパケットを受信する端末が存在するインターフェースにのみパケットが送出されるため、受信パケットを全てのインターフェースに送出するリピータハブに比べてネットワークの利用効率を高めることができる。
【0003】
また、同じくIEEE802.1Dドキュメントにおいてスパニングツリー機能が規定されている。このスパニングツリー機能は、物理的にループを構成するブリッジ・ネットワークにおいて、ネットワーク機器や回線に障害が発生した場合にパケットを送受信する経路を別の経路に切り替えることによりネットワーク全体の信頼性を高めるとともに、パケット中継機器間で設定メッセージを交換し、最もプライオリティが高いブリッジを根(ルート)とし、論理的にツリー構造のネットワークを構成することによりパケットがネットワーク上で無限ループに陥ることを防ぐものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
スパニングツリー機能は、論理的にツリー(木)構造のネットワークを構成するため、ツリー構造の末端に近いブリッジに接続された端末間でパケットの送受信を行う場合には、伝送遅延やパスコストなどの面から適切な経路が選択されているとはいえず、通信に要する遅延時間が増大し、スループットが低下し、また、パスコストが高くなるなどの問題がある。特に帯域幅の制約が大きい無線通信システムにおいてはネットワーク効率が著しく低下するという問題がある。
【0005】
本発明は、前記のような従来技術における問題を解決するものであり、スパニングツリー機能を拡張し、隣接するパケット中継器と経路通知メッセージを交換することにより、適切なパケット送受信の経路を選択する経路制御を行うことができるパケット中継器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のパケット中継器は、少なくとも2つ以上のインターフェースを備え、受信パケットの送信元アドレスと該受信パケットを受信したインターフェースの対応をアドレステーブルに保持し、該アドレステーブルを参照して受信パケットを転送するインターフェースを決定するブリッジ機能と、有線あるいは無線回線で接続される隣接パケット中継器と設定メッセージを送受信し、論理的に木構造のネットワークを構成するスパニングツリー機能を有するパケット中継器において、送信元端末が接続されたパケット中継器からデータのパケットとは別に送信され、各経路を通して自パケット中継器に隣接するパケット中継器から受信される経路通知メッセージに基づいて適切なパケット送受信の経路を求める経路最適化機能を有し、前記経路通知メッセージは、該メッセージが経路通知メッセージであることを示すタイプ、経路最適化の対象となるアドレスを保持する点に第1の特徴がある。
【0007】
また、本発明は、前記経路最適化機能が、パケットが送受信されるパケット中継器のホップ数が小さい経路を求めるものである点に第2の特徴がある。また、本発明は、前記経路最適化機能が、パケットが送受信される際の総パスコストが小さい経路を求めるものである点に第3の特徴がある。
【0008】
また、本発明は、前記経路通知メッセージが、さらに該経路通知メッセージが送受信されたパケット中継器のホップ数を保持する点に第4の特徴がある。また、本発明は、前記経路通知メッセージが、さらに該経路通知メッセージが送受信された際の総パスコストを保持する点に第5の特徴がある。
【0009】
また、本発明は、前記経路通知メッセージを受信した前記パケット中継器は、該経路通知メッセージに保持されているアドレスと該経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応を前記アドレステーブルとして保持する点に第6の特徴がある。
【0010】
また、本発明は、前記アドレステーブルに登録されたアドレスとインターフエースとの対応が、前記受信パケットの送信元アドレスと該受信パケットを受信したインターフェースの対応であるか、前記経路通知メッセージに保持されたアドレスと該経路通知メッセージを受信したインターフェースの対応であるかを識別する手投を有し、前記アドレステーブルに登録されたアドレスとインターフエースとの対応が前記経路通知メッセージに保持されたアドレスと該経路通知メッセージを受信したインターフェースの対応である場合には、該対応を優先させ、パケットを受信してもアドレステーブルの変更を行わない点に第7の特徴がある。
【0011】
さらに、本発明は、前記経路通知メッセージを送信するパケット中継器は、あらかじめ設定された時間間隔で該経路通知メッセージを再送信する点に第8の特徴がある。
【0012】
第1ないし第8の特徴によれば、適切なパケット送受信の経路を選択する経路制御を行うことができ、スループットやネットワーク全体の効率を向上させることができる。
【0013】
また、第2および第3の特徴によれば、通信に要する遅延時間やパスコストを考慮して適切なパケット送受信の経路を選択することができる。
【0014】
また、第4および第5の特徴によれば、ホップ数やパスコストの大きい経路への経路通知メッセージの無駄な送信をなくすことができる。
【0015】
また、第7の特徴によれば、経路通知メッセージを用いて行われるアドレスの学習機能を通常のブリッジ機能によるアドレスの学習に対して優先させるので、経路最適化が行われた後にブロードキャストパケットを送信した後においても最適な経路制御を行うことができる。
【0016】
さらに、第8の特徴によれば、経路通知メッセージを再送するので、経路通知メッセージにロスが生じた場合でも、最適な経路制御を行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明によるパケット中継器を用いたネットワークの一例を示す構成図であり、同図は、IDが1番から6番までの6台のパケット中継器1〜6が無線によりループ状に接続されてネットワークが構成され、IDが3番のパケット中継器3に端末Aが無線により接続され、IDが5番のパケット中継器5に端末Bが無線により接続されている例を示している。この構成は、一例であり、パケット中継器の接続台数や通信回線の種別(有線・無線)はこの例に制限されない。また、パケット中継器は、LANやネットワークを介して端末や他のパケット中継器と接続されていてもよい。
【0018】
図2は、図1のネットワーク構成に対してスパニングツリー機能を適用した場合に構成される論理的なネットワークの一例を示す構成図である。スパニングツリー機能は、最もプライオリティが高いブリッジをルート(根)とし、論理的にツリー構造のネットワークを構成することによりパケットがネットワーク上で無限ループに陥ることを防ぐものである。なお、図中の黒丸は、ルートポート、白丸は、指定ポートを示している。
【0019】
図2では、IDが1番のパケット中継器1をプライオリティが最も高いルートと仮定している。また、各パケット中継器1〜6は、ルートとなるパケット中継器1のIDおよびルートからのパスコスト等を保持した設定メッセージ(Configuration BPDU)を隣接するパケット中継器間で交換する。ルート以外のパケット中継器2〜6は、この設定メッセージを参照することによりルートからのパスコストが最小となるようにネットワークを構成することができる。
【0020】
図3は、本発明によるパケット中継器が保持するアドレステーブルの一例を示す。アドレステーブルには、アドレスに対して、パケットの送信を行うインターフェースとタイマー値(aging timer)が保持される。タイマー値は、このタイマー値により指定された期間、受信したパケット内で送信元アドレスとして指定されない場合にそのアドレスに関する情報をアドレステーブルから削除するために用いられる。アドレスが追加されるのは、パケットを受信した際に、受信パケットの送信元アドレスに対して受信したインターフエースを保持する場合と、経路通知メッセージを受信した際に、経路通知メッセージに保持されたアドレスに対して経路通知メッセージを受信したインターフェースを保持する場合である。
【0021】
アドレステーブルには、例えばCAM(Conten-Addressable Memory)と呼ばれる高速の物理メモリを用いることができる。また、ソフトウェア上において変数や配列、構造体等を用いてアドレスとインターフェースの対応を保持するようにすることもできる。
【0022】
図4は、本発明による経路制御メッセージのフレームフォーマットの一例を示す。同図は、経路の最適化処理の対象となるアドレスと送受されたパケット中継器のホップ数をイーサーネットのフレームで通知する例を示している。このフレームの送信先アドレスとしては最上位のビットが1であるマルチキャストアドレスが用いられる。各パケット中継器は、パケットを送信する際に自己のアドレスを送信元アドレスとして格納する。また、タイプとして経路制御メツセージを示す特定の番号を用いることにより、パケット中継器は、受信したメッセージが経路制御メッセージであることを識別することができる。また、ホップ数には、例えば、最初に経路制御メッセージの送信を行うパケット中継器のホップ数を1とし、中継されるパケット中継器の台数が1台増すごとに1ずつ加算された値が保持される。
【0023】
図5は、本発明による経路制御メッセージを受信した際の各パケット中継器における処理の一例を示すフローチャートであり、この処理フローは、以下のステップS1〜S4からなる。
S1:受信した経路制御メッセージ内に保持されているホップ数に1を加算する。
S2:経路制御メッセージ内に保持されている送信元アドレスと経路制御メッセージを受信したインターフェースの対応をアドレステーブルに保持する。
S3:ホップ数を判別する。ホップ数があらかじめ指定された閾値より小さい場合にはステップS4へ、ホップ数が閾値以上の場合には処理を終了する。閾値としては、例えばネットワークを構成する全パケット中継器数の1/2(小数点以下切り捨て)、あるいはそれより小さい値が用いられる。
S4:経路通知メッセージを受信したインターフェース以外のインターフェースから経路通知メッセージを送信する。
【0024】
なお、図5は、ホップ数の再計算を行った後にホップ数を判別する例であるが、ホップ数を図5の例の場合より1だけ小さい閾値を用いて判別し、ホップ数が閾値より小さい場合にホップ数の再計算および経路制御メッセージの送信を行うようにすることもできる。
【0025】
図6は本発明のパケット中継器による通信シーケンスの一例を示すフロー図である。同図では、スパニングツリー機能により図2に示す論理的なツリー構造のネットワークが構成された後に、端末Aと端末Bが通信を行うことを想定している。なお、数字の1〜6は、パケット中継器を示している。
【0026】
最初に、端末Aが端末B宛てにパケットを送信する(S11)。端末Aから送信されたパケットを受信したパケット中継器3は、受信パケットの送信先アドレス(端末Bのアドレス)を参照し、該アドレスがアドレステーブルに保持されているか検索を行う。送信先アドレス(端末Bのアドレス)がアドレステーブルに保持されている場合には、該アドレスに対応するインターフェースからパケットを送信する。送信先アドレス(端末Bのアドレス)がアドレステーブルに保持されていない場合には、受信したインターフェース以外の全てのインターフェースからパケットを送信する。
【0027】
ここでは、送信先アドレス(端末Bのアドレス)がパケット中継器1〜6のアドレステーブルに保持されている場合を想定すると、端末Aから送信されたパケットを受信したパケット中継器3は、アドレステーブルを参照して隣接するパケット中継器2に接続されたインターフェースからパケットを送信する(S12)。同時に、パケット中継器3は、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)と当該パケットを受信したインターフェースとの対応をアドレステ−ブルに保持する(S13)。
【0028】
パケット中継器3から送信されたパケットを受信したパケット中継器2は、アドレステーブルを参照して隣接するパケット中継器1に接続されたインターフェースからパケットを送信するとともに(S14)、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)と当該パケットを受信したインターフエースとの対応をアドレステーブルに保持する(S15)。
【0029】
同様に、パケット中継器1、パケット中継器6、パケット中継器5は、パケットを送受信するとともに、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)と当該パケットを受信したインタフェースとの対応をアドレステーブルに保持する(S16〜S21)。最後に、端末Bは、パケット中継器5から送信されたパケットを受信する(S20)。
【0030】
さらに、パケットを送信したパケット中継器3は、隣接するパケット中継器2、4に接続されたインターフェースから経路通知メッセージを送信する(S22)。この経路通知メッセージには、図4に示したように、経路の最適化処理の対象となるアドレスと送受されたパケット中継器のホップ数が保持されている。S22において経路通知メッセージに保持されている対象アドレスは端末Aのアドレスであり、ホップ数は1である。また、パケット中継器3からの経路通知メッセージを受信したパケット中継器2、4は、ホップ数を1だけ加算して2とし、経路通知メッセージに保持されている対象アドレス、すなわち端末Aのアドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応をアドレステーブルに保持する(S23、S24)とともに、隣接するパケット中継器1、5に経路通知メッセージを送信する(S25、S26)。
【0031】
同様に、経路通知メッセージを受信したパケット中継器1、5は、経路通知メッセージに保持されている対象アドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応をアドレステーブルに保持する(S27、S28)。ここで、パケット中継器5では、端末Aのアドレスに対応づけられるインターフェースが、パケット中継器6に接続されたインターフェースからパケット中継器4に接続されたインターフェースに変更される。また、図5のS3における閾値として3が設定されていると想定すると、パケット中継器1およびパケット中継器5は、ホップ数を1だけ加算して3とし、これは閾値3以上であるため、経路通知メッセージの送信は行わない。
【0032】
S22からS28の経路最適化処理により各パケット中継器に保持されたアドレステーブルを参照することにより、端末Bから送信されたパケットは、パケット中継器5、パケット中継器4、パケット中継器3を順次中継する最適経路を通じて端末Aに到達する(S29〜S32)。すなわち、経路最適化処理によりパケット中継器のホップ数が小さい経路が求められてアドレステーブルとして保持されており、該経路を通じてパケットが送信されることになる。
【0033】
なお、図5のS3における閾値として、前述のように、例えばネットワークを構成する全パケット中継器数の1/2(小数点以下切り捨て)、あるいはそれより小さい値を用いれば、各パケット中継器は複数の経路通知メッセージを受信することはなく、経路通知メッセージの無駄な送信をなくすことができる。また、閾値の設定によっては経路通知メッセージを受信しないパケット中継器が存在する場合も考えられるが、その場合には該パケット中継器は、スパニングツリー機能によりルート側へパケットを送信するようにしておけばよい。
【0034】
図7は、本発明によるパケット中継器が保持するアドレステーブルの他の例を示す。同図の例では、アドレステーブルに登録されたアドレスとインターフェースとの対応が、受信パケットの送信元アドレスと受信パケットを受信したインターフェースとの対応であるか、経路通知メッセージに保持された対象アドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応であるかを識別するため、アドレステーブル内にフラグを保持している。この例では、アドレステーブルに登録されたアドレスとインターフェースとの対応が、受信パケットの送信元アドレスと受信パケットを受信したインターフェースとの対応である場合にはフラグを0とし、経路通知メッセージに保持されたアドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応である場合にはフラグを1としている。このフラグは、アドレステーブルにアドレスの情報を追加する際に、対応するインターフェースの情報と合わせて追加することにより保持させることができる。
【0035】
図8は、本発明によるパケット中継器が保持するアドレステーブルのさらに他の例である。同図の例では、アドレステーブルに登録されたアドレスとインターフェースとの対応が、受信パケットの送信元アドレスと受信パケットを受信したインターフェースとの対応であるか、経路通知メッセージに保持された対象アドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応であるかを識別するため、アドレステーブル内にホップ数の情報を保持している。この例では、アドレステーブルに登録されたアドレスとインターフェースとの対応が、受信パケットの送信元アドレスと受信パケットを受信したインターフェースとの対応である場合にはホップ数を0とし、経路通知メッセージに保持されたアドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応である場合には経路通知メッセージが送受されたパケット中継器のホップ数を保持している。このホップ数は、アドレステーブルにアドレスの情報を追加する際に、対応するインターフェースの情報と合わせて追加することにより保持させることができる。
【0036】
図9は、本発明のパケット中継器による通信シーケンスの他の例を示すフロー図である。同図は、端末Aのアドレスに関する経路の最適化処理が行われた後に、端末Aがブロードキャストパケットを送信する場合の例を示している。この例において図7あるいは図8のアドレステーブルを用いるものとして以下説明する。
【0037】
最初に、端末Aが端末B宛てにパケットを送信する(S41)。端末Aから送信されたパケットを受信したパケット中継器3は、受信パケットの送信先アドレス(端末Bのアドレス)を参照し、該アドレスがアドレステーブルに保持されているか検索を行う。送信先アドレス(端末Bのアドレス)がアドレステーブルに保持されている場合には、該アドレスに対応するインターフェースからパケットを送信する。送信先アドレス(端末Bのアドレス)がアドレステーブルに保持されていない場合には、受信したインターフェース以外の全てのインターフェースからパケットを送信する。
【0038】
ここでは、送信先アドレス(端末Bのアドレス)がパケット中継器1〜6のアドレステーブルに保持されている場合を想定すると、端末Aから送信されたパケットを受信したパケット中継器3は、アドレステーブルを参照して隣接するパケット中継器2に接続されたインターフェースからパケットを送信する(S42)。同時に、パケット中継器3は、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)とパケットを受信したインターフェースとの対応、およびフラグ0あるいはホップ数0をアドレスアドレステーブルに保持する(S43)。
【0039】
パケット中継器3から送信されたパケットを受信したパケット中継器2は、アドレステーブルを参照して隣接するパケット中継器1に接続されたインターフェースからパケットを送信するとともに(S44)、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)とパケットを受信したインターフェースとの対応、およびフラグ0あるいはホップ数0をアドレステーブルに保持する(S45)。
【0040】
同様に、パケット中継器1、パケット中継器6、パケット中継器5は、パケットを送受信するとともに、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)と当該パケットを受信したインターフェースとの対応、およびフラグ0あるいはホップ数0を保持する(S46〜S51)。最後に、端末Bは、パケット中継器5から送信されたパケットを受信する(S50)。
【0041】
さらに、パケットを送信したパケット中継器3は、隣接するパケット中継器2、4に接続されたインターフェースから経路通知メッセージを送信する(S52)。この経路通知メッセージには、図4に示したように、経路の最適化処理の対象となるアドレスと送受されたパケット中継器のホップ数が保持されている。S52において経路通知メッセージに保持されているアドレスは端末Aのアドレスであり、ホップ数は1である。また、パケット中継器3からの経路通知メッセージを受信したパケット中継器2、4は、ホップ数を1だけ加算して2とし、経路通知メッセージに保持されているアドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応、およびフラグ1あるいはホップ数2をアドレステーブルに保持する(S53、S54)とともに、隣接するパケット中継器1、5に経路通知メッセージを送信する(S55、S56)。
【0042】
同様に、経路通知メッセージを受信したパケット中継器1、5は、経路通知メッセージに保持されているアドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースの対応、およびフラグ1あるいはホップ数3をアドレステーブルに保持する(S57、S58)。ここで、パケット中継器5では、端末Aに対応づけられたインターフェースが、パケット中継器6に接続されたインターフェースからパケット中継器4に接続されたインターフェースに変更される。また、図5のS3における閾値として3が設定されていると想定すると、パケット中継器1およびパケット中継器5は、ホップ数を1だけ加算して3とし、これは閾値3以上であるため、経路通知メッセージの送信は行わない。
【0043】
さらに、S52からS58の経路最適化処理の後に、端末Aはブロードキャストパケットを送信する(S59)。ブロードキャストパケットは、ネットワーク全体に送信される(S60〜S64)。S63において、パケット中継器5がブロードキャストパケットを受信したインターフェースは、パケット中継器6に接続されたインターフェースであり、アドレステーブルにおいて端末Aが対応づけられているインターフェースとは異なっている。しかしながら、アドレステーブルにおいてフラグ1あるいはホップ数3が設定されているため、アドレステーブルの修正を行わない。このようにフラグあるいはホップ数を参照することにより経路通知メッセージを用いて行われるアドレスの学習機能が通常のブリッジ機能によるアドレスの学習に対して優先される。
【0044】
S52からS58の経路最適化処理の後に、端末Aがブロードキャストパケットを送信した場合においても(S59〜S64)、端末Bから送信されたパケットは、パケット中継器5、パケット中継器4、パケット中継器3を順次中継する最適経路を通じて端末Aに到達する(S65〜S68)。
【0045】
図10は、本発明のパケット中継器による通信シーケンスのさらに他の例を示すフロー図である。同図は、通信回線のビットエラー等の理由により経路制御メッセージにロスが生じた場合の例を示している。
【0046】
最初に、端末Aが端末B宛てにパケットを送信する(S71)。端末Aから送信されたパケットを受信したパケット中継器3は、受信パケットの送信先アドレス(端末Bのアドレス)を参照し、該アドレスがアドレステーブルに保持されているか検索を行う。送信先アドレス(端末Bのアドレス)がアドレステーブルに保持されている場合には、該アドレスに対応するインターフェースからパケットを送信する。送信先アドレス(端末Bのアドレス)がアドレステーブルに保持されていない場合には、受信したインターフェース以外の全てのインターフェースからパケットを送信する。
【0047】
ここでは、送信先アドレス(端末Bのアドレス)がパケット中継器1〜6のアドレステーブルに保持されている場合を想定すると、端末Aから送信されたパケットを受信したパケット中継器3は、アドレステーブルを参照して隣接するパケット中継器2に接続されたインターフェースからパケットを送信する(S72)。同時に、パケット中継器3は、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)と当該パケットを受信したインターフェースとの対応をアドレステーブルに保持する(S73)。
【0048】
パケット中継器3から送信されたパケットを受信したパケット中継器2は、アドレステーブルを参照して隣接するパケット中継器1に接続されたインターフェースからパケットを送信するとともに(S74)、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)と当該パケットを受信したインターフェースとの対応をアドレステーブルに保持する(S75)。
【0049】
同様に、パケット中継器1、パケット中継器6、パケット中継器5は、パケットを送受信するとともに、受信パケットの送信元アドレス(端末Aのアドレス)と当該パケットを受信したインタフェースとの対応をアドレステーブルに保持する(S76〜S81)。最後に、端末Bはパケット中継器5から送信されたパケットを受信する(S80)。
【0050】
さらに、パケットを送信したパケット中継器3は、隣接するパケット中継器2、4に接続されたインターフェースから経路通知メッセージを送信する(S82)。この経路通知メッセージには、図4に示したように、経路の最適化処理の対象となるアドレスと送受されたパケット中継器のホップ数が保持されている。S82において、経路通知メッセージに保持されているアドレスは端末Aのアドレスであり、ホップ数は1である。ここでは、パケット中継器3が送信した経路通知メッセージのうち、パケット中継器2に接続されたインターフェースから送信された経路通知メッセージにビットエラー等の理由によりロスが生じたことを想定する。従って、パケット中継器4のみが経路通知メッセージを受信し、ホップ数を1だけ加算して2とし、経路通知メッセージに保持されているアドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応をアドレステーブルに保持する(S83)とともに、隣接するパケット中継器5に経路通知メッセージを送信する(S84)。
【0051】
同様に、経路通知メッセージを受信したパケット中継器5は、経路通知メッセージに保持されているアドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応をアドレステーブルに保持する(S85)。
【0052】
また、経路通知メッセージを送信したパケット中継器3は、あらかじめ設定された時間間隔で該経路通知メッセージを再送信する(S86)。これにより、最初に送信された経路通知メッセージを受信できなかったパケット中継器2およびパケット中継器1は、経路通知メッセージを受信でき、経路通知メッセージに保持されているアドレスと経路通知メッセージを受信したインターフェースとの対応をアドレステーブルに保持することができるようになる(S87〜S89)。
【0053】
S86からS90の経路通知メッセージの再送処理により、経路通知メッセージにロスが生じた場合でも、端末Bから送信されたパケットは、パケット中継器5、パケット中継器4、パケット中継器3を順次中継する最適経路を通じて端末Aに到達する(S91〜S94)。
【0054】
前述した実施形態は、あくまで例であって、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、経路制御メッセージにホップ数を保持するのに代え、あるいはそれに加えて経路通知メッセージが送受信された際の各ポートから定められるパスコストの累算値を総パスコストとして保持するようにし、総パスコストの閾値内で経路通知メッセージを送信してアドレステーブルを更新することにより総パスコストを考慮した経路の選択が可能になる。当業者であれば本発明の技術思想の範囲において種々の変更、修正及び省略は容易に可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【0055】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、スパニングツリー機能を拡張し、ツリー構造の末端に近いブリッジに接続された端末間が通信を行う場合においても、適切な経路を選択する経路制御を行うことができる。これにより、通信に要する遅延時間を小さくしスループットを向上させることができ、且つネットワーク全体の効率を向上させることができる。特に、帯域幅の制約が大きい無線通信システムに適用した場合の効果は大きい。
【0056】
また、経路通知メッセージを用いて行われるアドレスの学習機能を通常のブリッジ機能によるアドレスの学習に対して優先することにより、経路最適化が行われた後にブロードキャストパケットを送信した後においても適切な経路制御を行うことができる。
【0057】
さらに、経路通知メッセージを再送することにより、経路通知メッセージにロスが生じた場合でも、適切な経路制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるパケット中継器を用いたネットワークの一例を示す構成図である。
【図2】 図1のネットワーク構成に対してスパニングツリー機能を適用した場合に構成される論理的なネットワークの一例を示す構成図である。
【図3】 本発明によるパケット中継器が保持するアドレステーブルの一例の説明図である。
【図4】 本発明による経路制御メッセージのフレームフォーマットの一例の説明図である。
【図5】 本発明による経路制御メッセージを受信した際の各パケット中継器における処理の一例を示すフローチャートである。
【図6】 本発明のパケット中継器による通信シーケンスの一例を示すフロー図である。
【図7】 本発明によるパケット中継器が保持するアドレステーブルの他の例である。
【図8】 本発明によるパケット中継器が保持するアドレステーブルのさらに他の例である。
【図9】 本発明のパケット中継器による通信シーケンスの他の例を示すフロー図である。
【図10】 本発明のパケット中継器による通信シーケンスのさらに他の例を示すフロー図である。
【符号の説明】
1,2,3,4,5,6・・・パケット中継器、11・・・端未A、12・・・端末B[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a packet repeater, and in particular, a packet capable of performing route control for selecting an appropriate packet transmission / reception route by expanding a spanning tree function and exchanging a route notification message with an adjacent packet repeater. It relates to repeaters.
[0002]
[Prior art]
In the IEEE802.1D document defined by IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), a bridge function related to medium access control (MAC) bridging is defined. This bridge function holds the correspondence between the source address of the received packet and the received interface as an address table, and determines the interface that transmits the received packet with reference to this address table and the destination address of the received packet. With this function, since the packet is transmitted only to the interface where the terminal that actually receives the packet exists, the use efficiency of the network can be improved as compared with the repeater hub that transmits the received packet to all the interfaces.
[0003]
Similarly, the spanning tree function is defined in the IEEE802.1D document. This spanning tree function enhances the reliability of the entire network by switching the path for transmitting and receiving packets to another path when a failure occurs in the network equipment or line in a bridge network that physically forms a loop. By exchanging configuration messages between packet relay devices, the highest priority bridge is the root, and a logical tree structure network prevents packets from falling into an infinite loop on the network. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The spanning tree function logically configures a tree-structured network, so when sending and receiving packets between terminals connected to bridges near the end of the tree structure, the transmission delay, path cost, etc. From an aspect, it cannot be said that an appropriate route is selected, and there are problems such as an increase in delay time required for communication, a decrease in throughput, and an increase in path cost. In particular, there is a problem that the network efficiency is remarkably lowered in a radio communication system having a large bandwidth restriction.
[0005]
The present invention solves the problems in the prior art as described above, and expands the spanning tree function and selects an appropriate packet transmission / reception route by exchanging a route notification message with an adjacent packet repeater. An object of the present invention is to provide a packet relay capable of performing path control.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the packet repeater of the present invention comprises at least two or more interfaces, holds the correspondence between the source address of the received packet and the interface that received the received packet in an address table, and the address A bridge function that determines the interface for forwarding received packets by referring to the table, and a spanning tree function that logically configures a tree-structured network by sending and receiving setup messages to and from adjacent packet relays connected by wired or wireless lines In a packet repeater having Based on the route notification message that is transmitted separately from the packet of data from the packet repeater to which the source terminal is connected and received from the packet repeater adjacent to the own packet repeater through each route Has a route optimization function to find an appropriate packet transmission / reception route The route notification message holds a type indicating that the message is a route notification message and an address to be route optimized. There is a first feature.
[0007]
Further, the present invention has a second feature in that the route optimization function obtains a route with a small number of hops of a packet repeater through which packets are transmitted and received. In addition, the present invention has a third feature in that the route optimization function obtains a route having a low total path cost when packets are transmitted and received.
[0008]
In the present invention, the route notification message may be ,further A fourth feature is that the number of hops of the packet repeater in which the route notification message is transmitted and received is held. In the present invention, the route notification message may be ,further A fifth feature is that the total path cost when the route notification message is transmitted and received is held.
[0009]
Further, the present invention is characterized in that the packet repeater that has received the route notification message holds, as the address table, the correspondence between the address held in the route notification message and the interface that has received the route notification message. There is a sixth feature.
[0010]
Further, according to the present invention, whether the correspondence between the address registered in the address table and the interface is a correspondence between the transmission source address of the received packet and the interface that has received the received packet, is held in the route notification message. The address of the received address and the interface that received the route notification message, and the address registered in the address table and the interface are stored in the route notification message. In the case of the correspondence of the interface that has received the route notification message, there is a seventh feature in that the correspondence is prioritized and the address table is not changed even if a packet is received.
[0011]
Furthermore, the present invention has an eighth feature in that the packet relay that transmits the route notification message retransmits the route notification message at a preset time interval.
[0012]
According to the first to eighth features, route control for selecting an appropriate packet transmission / reception route can be performed, and throughput and overall network efficiency can be improved.
[0013]
Further, according to the second and third features, it is possible to select an appropriate packet transmission / reception route in consideration of delay time and path cost required for communication.
[0014]
Further, according to the fourth and fifth features, it is possible to eliminate wasteful transmission of a route notification message to a route having a large number of hops or a large path cost.
[0015]
According to the seventh feature, since the address learning function performed using the route notification message is prioritized over the address learning by the normal bridge function, a broadcast packet is transmitted after route optimization is performed. Even after this, optimum route control can be performed.
[0016]
Furthermore, according to the eighth feature, since the route notification message is retransmitted, even when a loss occurs in the route notification message, optimal route control can be performed.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a network using a packet repeater according to the present invention. In FIG. 1, six
[0018]
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a logical network configured when the spanning tree function is applied to the network configuration of FIG. The spanning tree function prevents a packet from falling into an infinite loop on the network by configuring a network having a tree structure logically with a bridge having the highest priority as a root. In the figure, the black circle indicates the root port, and the white circle indicates the designated port.
[0019]
In FIG. 2, it is assumed that the
[0020]
FIG. 3 shows an example of an address table held by the packet repeater according to the present invention. In the address table, an interface for transmitting a packet and an timer value (aging timer) are held for the address. The timer value is used to delete information related to the address from the address table when it is not specified as the source address in the received packet for the period specified by the timer value. The address is added when the packet is received, when the received interface is held for the source address of the received packet, and when the route notification message is received, it is held in the route notification message This is a case where the interface that has received the route notification message for the address is held.
[0021]
For the address table, for example, a high-speed physical memory called CAM (Conten-Addressable Memory) can be used. In addition, the correspondence between addresses and interfaces can be held by using variables, arrays, structures, etc. on the software.
[0022]
FIG. 4 shows an example of a frame format of a routing message according to the present invention. This figure shows an example in which the address to be subjected to the route optimization process and the number of hops of the packet repeater transmitted and received are notified by an Ethernet frame. A multicast address having the most significant bit of 1 is used as the transmission destination address of this frame. Each packet relay stores its own address as a source address when transmitting a packet. In addition, by using a specific number indicating a routing message as a type, the packet relay can identify that the received message is a routing message. The number of hops is, for example, a value obtained by adding 1 each time the number of packet relays to be relayed increases by 1 when the number of hops of the packet relay that first transmits a route control message is 1. Is done.
[0023]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing in each packet relay when receiving a routing control message according to the present invention, and this processing flow includes the following steps S1 to S4.
S1:
S2: The correspondence between the source address held in the routing message and the interface that received the routing message is held in the address table.
S3: Determine the number of hops. If the number of hops is smaller than a predetermined threshold, the process proceeds to step S4. If the number of hops is greater than or equal to the threshold, the process is terminated. As the threshold value, for example, a value that is ½ of the total number of packet repeaters constituting the network (rounded down to the nearest decimal point) or smaller is used.
S4: A route notification message is transmitted from an interface other than the interface that received the route notification message.
[0024]
FIG. 5 is an example of determining the number of hops after recalculating the number of hops. However, the number of hops is determined using a threshold smaller by one than in the example of FIG. When the number is small, recalculation of the number of hops and transmission of a routing message may be performed.
[0025]
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a communication sequence by the packet repeater of the present invention. In the figure, it is assumed that the terminals A and B communicate after the network having the logical tree structure shown in FIG. 2 is configured by the spanning tree function.
[0026]
First, the terminal A transmits a packet to the terminal B (S11). The
[0027]
Here, assuming that the transmission destination address (address of terminal B) is held in the address table of the packet relays 1 to 6, the
[0028]
The
[0029]
Similarly, the
[0030]
Further, the
[0031]
Similarly, the packet relays 1 and 5 that have received the route notification message hold the correspondence between the target address held in the route notification message and the interface that has received the route notification message in the address table (S27, S28). Here, in the
[0032]
By referring to the address table held in each packet repeater by the route optimization process from S22 to S28, the packet transmitted from the terminal B sequentially passes through the
[0033]
As described above, when the threshold value in S3 of FIG. 5 is, for example, ½ of the total number of packet repeaters constituting the network (truncated after the decimal point) or a smaller value, a plurality of packet repeaters are used. No route notification message is received, and unnecessary transmission of the route notification message can be eliminated. Also, depending on the threshold setting, there may be a packet repeater that does not receive the route notification message. In this case, the packet repeater can send packets to the root side by the spanning tree function. That's fine.
[0034]
FIG. 7 shows another example of an address table held by the packet repeater according to the present invention. In the example of the figure, the correspondence between the address registered in the address table and the interface is the correspondence between the source address of the received packet and the interface that received the received packet, or the target address held in the route notification message and A flag is held in the address table in order to identify whether it corresponds to the interface that has received the route notification message. In this example, if the correspondence between the address registered in the address table and the interface is the correspondence between the source address of the received packet and the interface that received the received packet, the flag is set to 0 and is held in the route notification message. The flag is set to 1 if the address corresponds to the interface that received the route notification message. This flag can be held by adding it together with the corresponding interface information when adding the address information to the address table.
[0035]
FIG. 8 shows still another example of the address table held by the packet relay according to the present invention. In the example of the figure, the correspondence between the address registered in the address table and the interface is the correspondence between the source address of the received packet and the interface that received the received packet, or the target address held in the route notification message and In order to identify the correspondence with the interface that has received the route notification message, information on the number of hops is held in the address table. In this example, if the correspondence between the address registered in the address table and the interface is the correspondence between the source address of the received packet and the interface that received the received packet, the hop count is set to 0 and held in the route notification message. In the case of correspondence between the received address and the interface that has received the route notification message, the hop number of the packet relay that has transmitted and received the route notification message is held. The number of hops can be held by adding together with the corresponding interface information when adding the address information to the address table.
[0036]
FIG. 9 is a flowchart showing another example of a communication sequence by the packet repeater of the present invention. The figure shows an example in which terminal A transmits a broadcast packet after route optimization processing related to the address of terminal A is performed. In this example, the following description will be made assuming that the address table of FIG. 7 or FIG. 8 is used.
[0037]
First, the terminal A transmits a packet to the terminal B (S41). The
[0038]
Here, assuming that the transmission destination address (address of terminal B) is held in the address table of the packet relays 1 to 6, the
[0039]
The
[0040]
Similarly, the
[0041]
Further, the
[0042]
Similarly, the packet relays 1 and 5 that have received the route notification message hold in the address table the correspondence between the address held in the route notification message and the interface that received the route notification message, and the
[0043]
Furthermore, after the route optimization process from S52 to S58, the terminal A transmits a broadcast packet (S59). The broadcast packet is transmitted to the entire network (S60 to S64). In S63, the interface on which the
[0044]
Even when the terminal A transmits a broadcast packet after the route optimization processing from S52 to S58 (S59 to S64), the packet transmitted from the terminal B is not transmitted to the
[0045]
FIG. 10 is a flowchart showing still another example of a communication sequence by the packet repeater of the present invention. This figure shows an example in which a loss occurs in the route control message due to a bit error in the communication line.
[0046]
First, terminal A transmits a packet to terminal B (S71). The
[0047]
Here, assuming that the transmission destination address (address of terminal B) is held in the address table of the packet relays 1 to 6, the
[0048]
The
[0049]
Similarly, the
[0050]
Further, the
[0051]
Similarly, the
[0052]
The
[0053]
Even if a loss occurs in the route notification message due to the retransmission processing of the route notification message from S86 to S90, the packet transmitted from the terminal B is sequentially relayed through the
[0054]
The above-described embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this. For example, instead of holding the number of hops in the route control message, or in addition to that, the accumulated value of the path cost determined from each port when the route notification message is transmitted and received is held as the total path cost. By transmitting a route notification message within the path cost threshold and updating the address table, it becomes possible to select a route in consideration of the total path cost. Those skilled in the art can easily make various changes, modifications, and omissions within the scope of the technical idea of the present invention, and these are also included in the technical scope of the present invention. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the spanning tree function is expanded, and a route for selecting an appropriate route even when terminals connected to a bridge near the end of the tree structure communicate with each other. Control can be performed. Thereby, the delay time required for communication can be reduced, the throughput can be improved, and the efficiency of the entire network can be improved. In particular, the effect is significant when applied to a wireless communication system with a large bandwidth restriction.
[0056]
In addition, by giving priority to the address learning function performed using the route notification message over the address learning by the normal bridge function, an appropriate route can be obtained even after a broadcast packet is transmitted after route optimization is performed. Control can be performed.
[0057]
Furthermore, by retransmitting the route notification message, appropriate route control can be performed even if a loss occurs in the route notification message.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a network using a packet repeater according to the present invention.
2 is a configuration diagram illustrating an example of a logical network configured when a spanning tree function is applied to the network configuration of FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of an address table held by the packet relay according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a frame format of a routing message according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing in each packet relay when receiving a routing message according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a communication sequence by the packet repeater of the present invention.
FIG. 7 is another example of an address table held by the packet relay according to the present invention.
FIG. 8 is still another example of an address table held by the packet relay according to the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing another example of a communication sequence by the packet repeater of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing still another example of a communication sequence by the packet repeater of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, 4, 5, 6 ... packet repeater, 11 ... end A, 12 ... terminal B
Claims (8)
送信元端末が接続されたパケット中継器からデータのパケットとは別に送信され、各経路を通して自パケット中継器に隣接するパケット中継器から受信される経路通知メッセージに基づいて適切なパケット送受信の経路を求める経路最適化機能を有し、
前記経路通知メッセージは、該メッセージが経路通知メッセージであることを示すタイプ、経路最適化の対象となるアドレスを保持することを特徴とするパケット中継器。A bridge function that includes at least two or more interfaces, holds a correspondence between a transmission source address of a received packet and an interface that has received the received packet in an address table, and determines an interface to which the received packet is transferred with reference to the address table And a packet repeater having a spanning tree function for transmitting and receiving a setting message with an adjacent packet repeater connected by a wired or wireless line and logically constructing a tree-structured network,
An appropriate packet transmission / reception route is transmitted based on a route notification message that is transmitted separately from the packet of data from the packet repeater to which the source terminal is connected and received from the packet repeater adjacent to the own packet repeater through each route. have a route optimization function of obtaining,
The packet relay device characterized in that the route notification message holds a type indicating that the message is a route notification message and an address to be subjected to route optimization .
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