JP4023998B2 - データグラム転送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信ネットワーク内でデータグラムを中継するデータグラム転送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＡＮ(Local Area Network)やインターネットなどの通信ネットワークでは、データグラム転送装置によってデータグラムの中継が行われる。データグラム転送装置としては、例えば、ルータやスイッチなどが知られている。
【０００３】
データグラム転送装置に関する技術としては、例えば、以下の文献に開示されたものが知られている。
【０００４】
文献１；特開2000-188608号公報
文献２；特開2000-32056号公報
文献３；特開2000-32003号公報
文献１に示されているように、データグラム転送装置では、プロトコルの第３レイヤの情報である宛先アドレスを用いて、転送先が判断される（上記文献１参照）。
【０００５】
また、宛先アドレスから転送先を決定する技術としては、例えば、二分木検索法と称される経路検索アルゴリズムが使用されている（上記文献１参照）。二分木検索法とは、１個の入力と２個の出力（ポインタ）とを有するノードを多数個つなぎ合わせてなる木構造のマップを用いて経路を検索する方法である。この方法では、対象となるビットの１／０に応じてノードをたどることにより、目的の経路エントリがマップされたノードにたどり着くことができる。
【０００６】
さらに、文献１には、二分木のＰ段分を１個の２P 分木にまとめることによって、二分木検索法による経路検索を高速化する技術（以下「２P 検索」と記す）が開示されている。この技術によれば、Ｐ段分の検索を１回の処理で行うことができるので、検索に要する時間をＰ分の１にすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、単にデータグラムを転送するだけでなく、転送するデータグラムの通信品質等を制御するデータグラム転送装置が登場している（上記文献２、３参照）。このようなデータグラム転送装置では、プロトコルの第３レイヤの情報を用いて転送先の経路が検索されることに加えて、第４〜第７レイヤの情報を用いて好適な通信条件が検索される。
【０００８】
加えて、近年では、データグラムの種類（例えばアプリケーションの種類など）に応じて転送の優先順位を決定する機能や、所定条件（例えば発信元アドレスなどの条件）に応じてデータグラムを監視する機能などが、データグラム転送装置に要求されている。これらの機能を実現する場合にも、第４以上のレイヤの情報を用いて処理条件を検索する必要がある。
【０００９】
しかしながら、第３レイヤの情報に基づく経路検索に、他のレイヤ（第４〜第７レイヤ等）の情報に基づく検索をそのまま付加しようとした場合、検索処理のアルゴリズムが非常に複雑になってしまう。このため、上述した二分木検索法のような線形検索では、データグラム転送装置の処理時間が長くなってしまう。
【００１０】
このような理由から、経路検索と他の検索とを高速で実行するデータグラム転送装置が嘱望されていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデータグラム転送装置は、受信されたデータグラムの宛先アドレスを用いて、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索する属性情報検索手段と、この属性情報検索手段の検索結果に含まれる属性情報をデータグラムから読み出し、読み出された属性情報の値に対応する識別キーを作成する識別キー作成手段と、この識別キー作成手段に作成された識別キーを用いて、転送制御の実行内容を決定する転送制御決定手段と、この転送制御決定手段によって決定された転送制御を実行する転送制御実行手段とを備える。
【００１２】
このような構成によれば、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索し、この検索結果に応じて識別キーを作成し、この識別キーを用いて転送制御の実行内容を決定することとしたので、経路検索と他の検索とを高速で実行することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、本発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１４】
第１の実施の形態
まず、この発明の第１の実施の形態に係るデータグラム転送装置について、図１〜図５を用いて説明する。
【００１５】
図１は、この実施の形態に係るデータグラム転送装置の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。また、図２は情報テーブルの構成を示す概念図、図３はフロー識別キーの構成を示す概念図、図４はアクションテーブルの構成を示す概念図である。
【００１６】
図１に示したように、このデータグラム転送装置１００は、属性情報検索部１１０と、識別キー作成部１２０と、転送制御決定部１３０と、転送制御実行部１４０とを備える。
【００１７】
属性情報検索部１１０は、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索する。この属性情報検索部１１０は、アドレス検索部１１１と、情報テーブル１１２とを備える。
【００１８】
アドレス検索部１１１は、受信データグラム内の宛先アドレスDAを用いて、情報テーブル１１２のインデックス（後述）を検索する。検索処理のアルゴリズムは任意であるが、この実施の形態では、上述の２P 検索を使用することとする。検索によって選択されたインデックス値は、識別キー作成部１２０と情報テーブル１１２とに送られる。
【００１９】
情報テーブル１１２は、図２（Ａ）に示したように、多数個のビットマップ２０１を格納する。各ビットマップ２０１は、それぞれ、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを示している。使用の候補となる属性情報の種類は任意であるが、通常は、第４レイヤ以上のレイヤの属性情報が採用される。この実施の形態では、送信元ＩＰアドレスSA、上位プロトコル識別子PID 、ＴＰＣフラグTCP 、送信元ポート番号S-Portおよび宛先ポート番号D-Portとする。これらの５種類の属性情報から１種類または複数種類を属性情報として使用する場合、その組み合わせは３１（２5 −１）通りとなる。このため、図２（Ｂ）に示されたように、各ビットマップ２０１は、３１ビット構成とする。図２（Ｂ）において、上段はビットの番号であり、下段は当該組み合わせを使用の候補とするか否かを示すビットである。このビットマップにおいて、第０ビットは、属性情報の組み合わせが送信元ＩＰアドレスSAのみである場合に対応しており、また、第３０ビットは、属性情報の組み合わせが上述の５種類の属性情報SA，PID ，TCP ，S-Port，D-Portのすべてである場合に対応している。それぞれの組み合わせは、対応するビットの値が‘１’のとき候補となり、‘０’のとき候補とならない。各ビットマップで特定される属性情報の候補は、１つである必要はなく、複数であってもよい。情報テーブル１１２は、アドレス検索部１１１から入力されたインデックス値に対応するビットマップ２０１を、識別キー作成部１２０に送る。
【００２０】
識別キー作成部１２０は、フロー識別キー（図３参照）を作成する。この識別キー作成部１２０は、縮退部１２１および結合部１２２を備えている。
【００２１】
縮退部１２１は、データグラムから取り出された送信元ＩＰアドレスSAの縮退を行う。この実施の形態では、縮退前の送信元ＩＰアドレスSAは３２ビットであるのに対し、縮退後の送信元ＩＰアドレスSAは１８ビットである。この縮退により、フロー識別キーの全長を小さくすることができる。
【００２２】
結合部１２２は、属性情報の値およびインデックス値を結合させることによって、フロー識別キーを作成する。上述のように、この結合部１２２は、情報テーブル１１２からビットマップ２０１を受け取る。さらに、結合部１２２は、このビットマップ２０１から、ビット値‘１’の、属性情報の組み合わせをすべて読み取る。そして、結合部１２２は、これらの組み合わせに属する属性情報の値を、外部から入力する。このとき、送信元ＩＰアドレスSAとしては、縮退部１２１で縮退されたものが入力される。加えて、結合部１２２は、上述のように、アドレス検索部１１１からインデックス値を入力する。そして、結合部１２２は、これらの属性情報およびインデックス値を結合させることにより、フロー識別キーを作成する。このようにして作成されたフロー識別キーは、転送制御決定部１３０に送られる。図３の例では、上述の５種類の属性情報SA，PID ，TCP ，S-Port，D-Portのすべてを用いて、フロー識別キーが作成されている。すなわち、この例では、結合部１２２は、インデックス値（１８ビット）、送信元ＩＰアドレスSAの縮退値（１８ビット）、上位プロトコル識別子PID （８ビット）、ＴＰＣフラグTCP （８ビット）、送信元ポート番号S-Port（１６ビット）および宛先ポート番号D-Port（１６ビット）を結合させることによって、８４ビットのフロー識別キーを作成している。
【００２３】
転送制御決定部１３０は、フロー識別キーを用いて、アクション（転送制御）の内容を決定する。この転送制御決定部１３０は、ハッシュ検索部１３１とアクションテーブル１３２とを備えている。
【００２４】
ハッシュ検索部１３１は、フロー識別キーを用いたハッシュ処理によって、アクションテーブル１３２のインデックス値を得る。ハッシュ処理によって得られたインデックス値は、アクションテーブル１３２に送られる。
【００２５】
アクションテーブル１３２は、図４に示したように、多数個のアクション情報４０１を格納する。各アクション情報４０１は、それぞれ、実行されるアクションの内容（転送経路の検索・設定および転送、転送の拒否、優先順位の決定、データグラムの監視など）を示している。アクションテーブル１３２は、ハッシュ検索部１３１から入力されたインデックス値に対応するアクション情報を、転送制御実行部１４０に送る。
【００２６】
転送制御実行部１４０は、アクションテーブル１３２から入力されたアクション情報が示すアクション（転送制御）を、実行する。このアクションでは、選別された転送制御ルールにしたがって、転送経路の検索・設定および転送、転送の拒否、優先順位の決定、データグラムの監視などが行われる。
【００２７】
次に、この実施の形態に係るデータグラム転送装置の全体動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
まず、アドレス検索部１１１が、宛先アドレスDAによる検索を行う（Ｓ５０１）。上述のように、この検索によって得られたインデックス値は、情報テーブル１１２に送られ、情報テーブル１１２は、このインデックス値に対応するビットマップを結合部１２２に送る。
【００２９】
次に、縮退部１２１が、データグラム内の送信元ＩＰアドレスSAの縮退を行う（Ｓ５０２）。縮退後の送信元ＩＰアドレスSAは、結合部１２２に送られる。
【００３０】
続いて、結合部１２２は、ビットマップのビット番号を示す変数ｉに、‘０’を代入する（Ｓ５０３）。そして、この変数ｉを、ビット番号の最大値‘３０’と比較する（Ｓ５０４）。変数ｉが‘３０’よりも大きい場合は、すべてのビット番号に対する処理を終了したと判断して、動作を終了する。一方、変数ｉが‘３０’以下の場合は、情報テーブル１１２から入力されたビットマップから第ｉビットのビット値を読み出し、この値が‘０’であるか‘１’であるかを判定する（Ｓ５０５）。上述したように、第ｉビットの値が‘０’である場合、このビットに対応する属性情報の組み合わせは、転送制御の候補とならない。したがって、第ｉビットが‘０’の場合、結合部１２２は、変数ｉにｉ＋１を代入した後（Ｓ５１１）、再びステップＳ５０４以降を実行する。一方、第ｉビットが‘１’の場合、このビットに対応する属性情報の組み合わせは転送制御の候補となる。このため、結合部１２２は、かかる組み合わせに対応したフロー識別キーを作成する（Ｓ５０６）。このフロー識別キーは、ハッシュ検索部１３１に送られる。
【００３１】
ハッシュ検索部１３１は、上述のようなハッシュ検索を実行し（Ｓ５０７）、検索結果（インデックス値）をアクションテーブル１３２に送る。アクションテーブル１３２は、このインデックス値に対応するアクションの有／無をチェックする（Ｓ５０８）。対応するアクションが無い場合（Ｓ５０９）、その旨が結合部１２２に通知され、結合部１２２は、変数ｉにｉ＋１を代入した後（Ｓ５１１）、再びステップＳ５０４以降を実行する。一方、ステップＳ５０９において、対応するアクションが有る場合、アクションテーブル１３２は、そのアクションを示す情報を、転送制御実行部１４０に送る。転送制御実行部１４０は、受信した情報に対応するアクションを実行する（Ｓ５１０）。
【００３２】
なお、図５の例では、変数ｉが‘１’の場合にのみフロー識別キーの作成を行うこととしたが（Ｓ５０５、Ｓ５０６参照）、すべてのフロー識別キーを作成した後で、変数ｉのチェックによって、使用するフロー識別キーを選択することとしてもよい。
【００３３】
このように、この実施の形態によれば、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索し、この検索結果に応じてフロー識別キーを作成し、この作成キーを用いて転送制御の実行内容を決定することとしたので、転送制御を高速で実行することができる。
【００３４】
第２の実施の形態
次に、この発明の第２の実施の形態について、図６〜図８を用いて説明する。
【００３５】
図６は、この実施形態に係るデータグラム転送装置６００の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。図６において、図１と同じ符号を付した構成要素は、それぞれ、図１の場合と同じものを示している。また、図７は、情報テーブルの構成を示す概念図である。
【００３６】
この実施の形態では、情報テーブルの構成が、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００３７】
情報テーブル６０１には、図７に示したように、インデックス（第１の実施の形態と同様、アドレス検索部１１１によって検索される）に対応させて、多数個のビットマップ７０１が格納される。また、この実施の形態では、一部のインデックスについて、ビットマップ７０１に加えて、ＤＡ用アクション情報７０２が格納される。
【００３８】
各ビットマップ７０１は、第１の実施の形態と同様、転送制御に使用される属性情報の組み合わせ（３１通り）を示している。第１の実施の形態と同様、候補となる属性情報は、送信元ＩＰアドレスSA、上位プロトコル識別子PID 、ＴＰＣフラグTCP 、送信元ポート番号S-Portおよび宛先ポート番号D-Portとする。
【００３９】
ＤＡ用アクション情報７０２には、宛先アドレスDAのみを用いて転送制御を行う場合のアクション情報（例えば、転送経路情報）が格納されている。このＤＡ用アクション情報７０２は、すべてのインデックスに対応して格納されるのではなく、アクションが宛先アドレスDAのみで決定される場合に対応するインデックスにのみ格納される。
【００４０】
上述の第１の実施の形態では、単に宛先アドレスによる転送のみを行いたい場合でも、フロー識別キーを作成してハッシュ検索を行うように、データグラム転送装置１００を構成した。しかし、宛先アドレスによる転送のみを行う場合、他の属性情報を考慮したハッシュ検索は不要である。したがって、アクションが転送のみであると判明した場合には、フロー識別キーの作成およびハッシュ検索を行わずに、直ちに転送を実行することとすれば、転送処理をさらに高速化することができる。
【００４１】
次に、この実施の形態に係るデータグラム転送装置の全体動作について、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００４２】
まず、属性情報検索部１１０が、宛先アドレスDAによる検索を行う（Ｓ８０１）。この検索では、まず、アドレス検索部１１１が、宛先アドレスDAを用いて、インデックスを検索する。この検索によって得られたインデックス値は、情報テーブル６０１に送られる。情報テーブル６０１は、まず、このインデックス値に対応する格納領域に、ＤＡ用アクション情報７０２が格納されているか否かをチェックする。そして、ＤＡ用アクション情報７０２が格納されている場合は、かかるＤＡ用アクション情報７０２を、結合部１２２に送る。一方、ＤＡ用アクション情報７０２が格納されていない場合、情報テーブル６０１は、このインデックスに対応するビットマップ７０１を、結合部１２２に送る。
【００４３】
次に、縮退部１２１が、データグラム内の送信元ＩＰアドレスSAの縮退を行う（Ｓ８０２）。縮退後の送信元ＩＰアドレスSAは、結合部１２２に送られる。なお、この縮退処理は、後述のステップＳ８０４で、結合部１２２に入力された情報がビットマップ７０１であると判定された後で行ってもよい。
【００４４】
続いて、結合部１２２は、ビットマップのビット番号を示す変数ｉに、‘０’を代入する（Ｓ８０３）。
【００４５】
そして、結合部１２２は、情報テーブル６０１から入力された情報が、ビットマップ７０１であるのかＤＡ用アクション情報７０２であるのかを判定する（Ｓ８０４）。ＤＡ用アクション情報７０２で有る場合、結合部は、このＤＡ用アクション情報７０２を転送制御実行部１４０に送る。転送制御実行部１４０は、このＤＡ用アクション情報７０２にしたがって、アクションを実行する（Ｓ８０５）。
【００４６】
一方、ステップＳ８０４で情報がビットマップ７０１であると判定された場合、結合部１２２は、この変数ｉを、ビット番号の最大値‘３０’と比較する（Ｓ８０６）。変数ｉが‘３０’よりも大きい場合は、すべてのビット番号に対する処理を終了したと判断して、動作を終了する。一方、変数ｉが‘３０’以下の場合は、情報テーブル６０１から入力されたビットマップから第ｉビットのビット値を読み出し、この値が‘０’であるか‘１’であるかを判定する（Ｓ８０７）。上述したように、第ｉビットの値が‘０’である場合、このビットに対応する属性情報の組み合わせは、転送制御の候補とならない。したがって、第ｉビットが‘０’の場合、結合部１２２は、変数ｉにｉ＋１を代入した後（Ｓ８１３）、再びステップＳ８０６以降を実行する。一方、第ｉビットが‘１’の場合、このビットに対応する属性情報の組み合わせは転送制御の候補となるので、結合部１２２は、かかる組み合わせに対応したフロー識別キーを作成する（Ｓ８０８）。このフロー識別キーは、ハッシュ検索部１３１に送られる。
【００４７】
ハッシュ検索部１３１は、上述のようなハッシュ検索を実行し（Ｓ８０９）、検索結果としてのインデックス値をアクションテーブル１３２に送る。アクションテーブル１３２は、このインデックス値に対応するアクションの有／無をチェックし（Ｓ８１０）、対応するアクションが無い場合は（Ｓ８１１）、その旨を結合部１２２に通知する。通知を受けた結合部１２２は、変数ｉにｉ＋１を代入した後（Ｓ８１３）、再びステップＳ８０６以降を実行する。一方、対応するアクションが有る場合（Ｓ８１１）、アクションテーブル１３２は、そのアクションを示す情報を、転送制御実行部１４０に送る。転送制御実行部１４０は、受信した情報に対応するアクションを実行する（Ｓ８１２）。
【００４８】
なお、図８の例では、変数ｉが‘１’の場合にのみフロー識別キーの作成を行うこととしたが、すべてのフロー識別キーを作成した後で、変数ｉのチェックによって、使用するフロー識別キーを選択することとしてもよい。
【００４９】
このように、この実施の形態によれば、宛先アドレスDAのみを用いて転送制御を行う場合には、フロー識別キーおよびハッシュ検索を行わないことにしたので、第１の実施の形態の場合よりもさらに転送制御を高速化することができる。
【００５０】
なお、宛先アドレスDA以外の属性情報も使用する場合には、第１の実施の形態と同様の高速転送制御が実行される。
【００５１】
第３の実施の形態
次に、この発明の第３の実施の形態について、図９を用いて説明する。
【００５２】
図９は、この実施形態に係るデータグラム転送装置９００の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。図９において、図１、図６と同じ符号を付した構成要素は、それぞれ、これらの図と同じものを示している。
【００５３】
この実施の形態では、アドレス検索部の構成が、上述の第２の実施の形態と異なる。
【００５４】
アドレス検索部９０１は、受信データグラム内の宛先アドレスDAおよび仮想チャネル(VCI;Virtual Chanel Identifier) を用いて、情報テーブル６０１のインデックスを検索する。検索処理のアルゴリズムは任意であるが、この実施の形態では、上述の２P 検索を使用することとする。検索によって選択されたインデックス値は、識別キー作成部１２０と情報テーブル６０１とに送られる。
【００５５】
上述の第１、第２の実施の形態では、アドレス検索に宛先アドレスDAのみを使用することとした。しかし、現存の通信ネットワークでは、第２レイヤの属性情報を用いた転送処理も、依然として利用されている。この実施の形態では、仮想チャネルと宛先アドレスとを考慮してアドレス検索を行うようにアドレス検索部９０１を構成し、且つ、情報テーブル６０１にＤＡ用アクション情報７０２を格納しているので、転送経路を求めることが可能である。上述の第２の実施の形態と同様、第２レイヤの属性情報を用いた転送処理を実行することができる。
【００５６】
なお、仮想チャネルは、第２レイヤが非同期転送モード(ATM;Asynchronous Transfer Mode)のときに使用されるチャネルである。第２レイヤが他の転送モードである場合には、その転送モードに応じた情報を、アドレス検索に使用すればよい。
【００５７】
この実施の形態に係るデータグラム転送装置９００の他の構成および他の動作は、上述の第２の実施の形態と同じであるので、説明を省略する。
【００５８】
このように、この実施の形態によれば、この発明に係るデータグラム転送装置を、第２レイヤの属性情報を用いて転送処理を行う通信ネットワークに適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、高速で転送制御を行うことが可能なデータグラム転送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るデータグラム転送装置の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る情報テーブルの構成を示す概念図である。
【図３】第１の実施の形態に係るフロー識別キーの構成を示す概念図である。
【図４】第１の実施の形態に係るアクションテーブルの構成を示す概念図である。
【図５】第１の実施の形態に係るデータグラム転送装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係るデータグラム転送装置の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態に係る情報テーブルの構成を示す概念図である。
【図８】第２の実施の形態に係るデータグラム転送装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】第３の実施の形態に係るデータグラム転送装置の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１００，６００，９００ データグラム転送装置
１１０ 属性情報検索部
１１１ アドレス検索部
１１２，６０１ 情報デーブル
１２０ 識別キー作成部
１２１ 縮退部
１２２ 結合部
１３０ 転送制御決定部
１３１ ハッシュ検索部
１３２ アクションテーブル
１４０ 転送制御実行部
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信ネットワーク内でデータグラムを中継するデータグラム転送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＡＮ(Local Area Network)やインターネットなどの通信ネットワークでは、データグラム転送装置によってデータグラムの中継が行われる。データグラム転送装置としては、例えば、ルータやスイッチなどが知られている。
【０００３】
データグラム転送装置に関する技術としては、例えば、以下の文献に開示されたものが知られている。
【０００４】
文献１；特開2000-188608号公報
文献２；特開2000-32056号公報
文献３；特開2000-32003号公報
文献１に示されているように、データグラム転送装置では、プロトコルの第３レイヤの情報である宛先アドレスを用いて、転送先が判断される（上記文献１参照）。
【０００５】
また、宛先アドレスから転送先を決定する技術としては、例えば、二分木検索法と称される経路検索アルゴリズムが使用されている（上記文献１参照）。二分木検索法とは、１個の入力と２個の出力（ポインタ）とを有するノードを多数個つなぎ合わせてなる木構造のマップを用いて経路を検索する方法である。この方法では、対象となるビットの１／０に応じてノードをたどることにより、目的の経路エントリがマップされたノードにたどり着くことができる。
【０００６】
さらに、文献１には、二分木のＰ段分を１個の２P 分木にまとめることによって、二分木検索法による経路検索を高速化する技術（以下「２P 検索」と記す）が開示されている。この技術によれば、Ｐ段分の検索を１回の処理で行うことができるので、検索に要する時間をＰ分の１にすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、単にデータグラムを転送するだけでなく、転送するデータグラムの通信品質等を制御するデータグラム転送装置が登場している（上記文献２、３参照）。このようなデータグラム転送装置では、プロトコルの第３レイヤの情報を用いて転送先の経路が検索されることに加えて、第４〜第７レイヤの情報を用いて好適な通信条件が検索される。
【０００８】
加えて、近年では、データグラムの種類（例えばアプリケーションの種類など）に応じて転送の優先順位を決定する機能や、所定条件（例えば発信元アドレスなどの条件）に応じてデータグラムを監視する機能などが、データグラム転送装置に要求されている。これらの機能を実現する場合にも、第４以上のレイヤの情報を用いて処理条件を検索する必要がある。
【０００９】
しかしながら、第３レイヤの情報に基づく経路検索に、他のレイヤ（第４〜第７レイヤ等）の情報に基づく検索をそのまま付加しようとした場合、検索処理のアルゴリズムが非常に複雑になってしまう。このため、上述した二分木検索法のような線形検索では、データグラム転送装置の処理時間が長くなってしまう。
【００１０】
このような理由から、経路検索と他の検索とを高速で実行するデータグラム転送装置が嘱望されていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデータグラム転送装置は、受信されたデータグラムの宛先アドレスを用いて、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索する属性情報検索手段と、この属性情報検索手段の検索結果に含まれる属性情報をデータグラムから読み出し、読み出された属性情報の値に対応する識別キーを作成する識別キー作成手段と、この識別キー作成手段に作成された識別キーを用いて、転送制御の実行内容を決定する転送制御決定手段と、この転送制御決定手段によって決定された転送制御を実行する転送制御実行手段とを備える。
【００１２】
このような構成によれば、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索し、この検索結果に応じて識別キーを作成し、この識別キーを用いて転送制御の実行内容を決定することとしたので、経路検索と他の検索とを高速で実行することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、本発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１４】
第１の実施の形態
まず、この発明の第１の実施の形態に係るデータグラム転送装置について、図１〜図５を用いて説明する。
【００１５】
図１は、この実施の形態に係るデータグラム転送装置の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。また、図２は情報テーブルの構成を示す概念図、図３はフロー識別キーの構成を示す概念図、図４はアクションテーブルの構成を示す概念図である。
【００１６】
図１に示したように、このデータグラム転送装置１００は、属性情報検索部１１０と、識別キー作成部１２０と、転送制御決定部１３０と、転送制御実行部１４０とを備える。
【００１７】
属性情報検索部１１０は、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索する。この属性情報検索部１１０は、アドレス検索部１１１と、情報テーブル１１２とを備える。
【００１８】
アドレス検索部１１１は、受信データグラム内の宛先アドレスDAを用いて、情報テーブル１１２のインデックス（後述）を検索する。検索処理のアルゴリズムは任意であるが、この実施の形態では、上述の２P 検索を使用することとする。検索によって選択されたインデックス値は、識別キー作成部１２０と情報テーブル１１２とに送られる。
【００１９】
情報テーブル１１２は、図２（Ａ）に示したように、多数個のビットマップ２０１を格納する。各ビットマップ２０１は、それぞれ、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを示している。使用の候補となる属性情報の種類は任意であるが、通常は、第４レイヤ以上のレイヤの属性情報が採用される。この実施の形態では、送信元ＩＰアドレスSA、上位プロトコル識別子PID 、ＴＰＣフラグTCP 、送信元ポート番号S-Portおよび宛先ポート番号D-Portとする。これらの５種類の属性情報から１種類または複数種類を属性情報として使用する場合、その組み合わせは３１（２5 −１）通りとなる。このため、図２（Ｂ）に示されたように、各ビットマップ２０１は、３１ビット構成とする。図２（Ｂ）において、上段はビットの番号であり、下段は当該組み合わせを使用の候補とするか否かを示すビットである。このビットマップにおいて、第０ビットは、属性情報の組み合わせが送信元ＩＰアドレスSAのみである場合に対応しており、また、第３０ビットは、属性情報の組み合わせが上述の５種類の属性情報SA，PID ，TCP ，S-Port，D-Portのすべてである場合に対応している。それぞれの組み合わせは、対応するビットの値が‘１’のとき候補となり、‘０’のとき候補とならない。各ビットマップで特定される属性情報の候補は、１つである必要はなく、複数であってもよい。情報テーブル１１２は、アドレス検索部１１１から入力されたインデックス値に対応するビットマップ２０１を、識別キー作成部１２０に送る。
【００２０】
識別キー作成部１２０は、フロー識別キー（図３参照）を作成する。この識別キー作成部１２０は、縮退部１２１および結合部１２２を備えている。
【００２１】
縮退部１２１は、データグラムから取り出された送信元ＩＰアドレスSAの縮退を行う。この実施の形態では、縮退前の送信元ＩＰアドレスSAは３２ビットであるのに対し、縮退後の送信元ＩＰアドレスSAは１８ビットである。この縮退により、フロー識別キーの全長を小さくすることができる。
【００２２】
結合部１２２は、属性情報の値およびインデックス値を結合させることによって、フロー識別キーを作成する。上述のように、この結合部１２２は、情報テーブル１１２からビットマップ２０１を受け取る。さらに、結合部１２２は、このビットマップ２０１から、ビット値‘１’の、属性情報の組み合わせをすべて読み取る。そして、結合部１２２は、これらの組み合わせに属する属性情報の値を、外部から入力する。このとき、送信元ＩＰアドレスSAとしては、縮退部１２１で縮退されたものが入力される。加えて、結合部１２２は、上述のように、アドレス検索部１１１からインデックス値を入力する。そして、結合部１２２は、これらの属性情報およびインデックス値を結合させることにより、フロー識別キーを作成する。このようにして作成されたフロー識別キーは、転送制御決定部１３０に送られる。図３の例では、上述の５種類の属性情報SA，PID ，TCP ，S-Port，D-Portのすべてを用いて、フロー識別キーが作成されている。すなわち、この例では、結合部１２２は、インデックス値（１８ビット）、送信元ＩＰアドレスSAの縮退値（１８ビット）、上位プロトコル識別子PID （８ビット）、ＴＰＣフラグTCP （８ビット）、送信元ポート番号S-Port（１６ビット）および宛先ポート番号D-Port（１６ビット）を結合させることによって、８４ビットのフロー識別キーを作成している。
【００２３】
転送制御決定部１３０は、フロー識別キーを用いて、アクション（転送制御）の内容を決定する。この転送制御決定部１３０は、ハッシュ検索部１３１とアクションテーブル１３２とを備えている。
【００２４】
ハッシュ検索部１３１は、フロー識別キーを用いたハッシュ処理によって、アクションテーブル１３２のインデックス値を得る。ハッシュ処理によって得られたインデックス値は、アクションテーブル１３２に送られる。
【００２５】
アクションテーブル１３２は、図４に示したように、多数個のアクション情報４０１を格納する。各アクション情報４０１は、それぞれ、実行されるアクションの内容（転送経路の検索・設定および転送、転送の拒否、優先順位の決定、データグラムの監視など）を示している。アクションテーブル１３２は、ハッシュ検索部１３１から入力されたインデックス値に対応するアクション情報を、転送制御実行部１４０に送る。
【００２６】
転送制御実行部１４０は、アクションテーブル１３２から入力されたアクション情報が示すアクション（転送制御）を、実行する。このアクションでは、選別された転送制御ルールにしたがって、転送経路の検索・設定および転送、転送の拒否、優先順位の決定、データグラムの監視などが行われる。
【００２７】
次に、この実施の形態に係るデータグラム転送装置の全体動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
まず、アドレス検索部１１１が、宛先アドレスDAによる検索を行う（Ｓ５０１）。上述のように、この検索によって得られたインデックス値は、情報テーブル１１２に送られ、情報テーブル１１２は、このインデックス値に対応するビットマップを結合部１２２に送る。
【００２９】
次に、縮退部１２１が、データグラム内の送信元ＩＰアドレスSAの縮退を行う（Ｓ５０２）。縮退後の送信元ＩＰアドレスSAは、結合部１２２に送られる。
【００３０】
続いて、結合部１２２は、ビットマップのビット番号を示す変数ｉに、‘０’を代入する（Ｓ５０３）。そして、この変数ｉを、ビット番号の最大値‘３０’と比較する（Ｓ５０４）。変数ｉが‘３０’よりも大きい場合は、すべてのビット番号に対する処理を終了したと判断して、動作を終了する。一方、変数ｉが‘３０’以下の場合は、情報テーブル１１２から入力されたビットマップから第ｉビットのビット値を読み出し、この値が‘０’であるか‘１’であるかを判定する（Ｓ５０５）。上述したように、第ｉビットの値が‘０’である場合、このビットに対応する属性情報の組み合わせは、転送制御の候補とならない。したがって、第ｉビットが‘０’の場合、結合部１２２は、変数ｉにｉ＋１を代入した後（Ｓ５１１）、再びステップＳ５０４以降を実行する。一方、第ｉビットが‘１’の場合、このビットに対応する属性情報の組み合わせは転送制御の候補となる。このため、結合部１２２は、かかる組み合わせに対応したフロー識別キーを作成する（Ｓ５０６）。このフロー識別キーは、ハッシュ検索部１３１に送られる。
【００３１】
ハッシュ検索部１３１は、上述のようなハッシュ検索を実行し（Ｓ５０７）、検索結果（インデックス値）をアクションテーブル１３２に送る。アクションテーブル１３２は、このインデックス値に対応するアクションの有／無をチェックする（Ｓ５０８）。対応するアクションが無い場合（Ｓ５０９）、その旨が結合部１２２に通知され、結合部１２２は、変数ｉにｉ＋１を代入した後（Ｓ５１１）、再びステップＳ５０４以降を実行する。一方、ステップＳ５０９において、対応するアクションが有る場合、アクションテーブル１３２は、そのアクションを示す情報を、転送制御実行部１４０に送る。転送制御実行部１４０は、受信した情報に対応するアクションを実行する（Ｓ５１０）。
【００３２】
なお、図５の例では、変数ｉが‘１’の場合にのみフロー識別キーの作成を行うこととしたが（Ｓ５０５、Ｓ５０６参照）、すべてのフロー識別キーを作成した後で、変数ｉのチェックによって、使用するフロー識別キーを選択することとしてもよい。
【００３３】
このように、この実施の形態によれば、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索し、この検索結果に応じてフロー識別キーを作成し、この作成キーを用いて転送制御の実行内容を決定することとしたので、転送制御を高速で実行することができる。
【００３４】
第２の実施の形態
次に、この発明の第２の実施の形態について、図６〜図８を用いて説明する。
【００３５】
図６は、この実施形態に係るデータグラム転送装置６００の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。図６において、図１と同じ符号を付した構成要素は、それぞれ、図１の場合と同じものを示している。また、図７は、情報テーブルの構成を示す概念図である。
【００３６】
この実施の形態では、情報テーブルの構成が、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００３７】
情報テーブル６０１には、図７に示したように、インデックス（第１の実施の形態と同様、アドレス検索部１１１によって検索される）に対応させて、多数個のビットマップ７０１が格納される。また、この実施の形態では、一部のインデックスについて、ビットマップ７０１に加えて、ＤＡ用アクション情報７０２が格納される。
【００３８】
各ビットマップ７０１は、第１の実施の形態と同様、転送制御に使用される属性情報の組み合わせ（３１通り）を示している。第１の実施の形態と同様、候補となる属性情報は、送信元ＩＰアドレスSA、上位プロトコル識別子PID 、ＴＰＣフラグTCP 、送信元ポート番号S-Portおよび宛先ポート番号D-Portとする。
【００３９】
ＤＡ用アクション情報７０２には、宛先アドレスDAのみを用いて転送制御を行う場合のアクション情報（例えば、転送経路情報）が格納されている。このＤＡ用アクション情報７０２は、すべてのインデックスに対応して格納されるのではなく、アクションが宛先アドレスDAのみで決定される場合に対応するインデックスにのみ格納される。
【００４０】
上述の第１の実施の形態では、単に宛先アドレスによる転送のみを行いたい場合でも、フロー識別キーを作成してハッシュ検索を行うように、データグラム転送装置１００を構成した。しかし、宛先アドレスによる転送のみを行う場合、他の属性情報を考慮したハッシュ検索は不要である。したがって、アクションが転送のみであると判明した場合には、フロー識別キーの作成およびハッシュ検索を行わずに、直ちに転送を実行することとすれば、転送処理をさらに高速化することができる。
【００４１】
次に、この実施の形態に係るデータグラム転送装置の全体動作について、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００４２】
まず、属性情報検索部１１０が、宛先アドレスDAによる検索を行う（Ｓ８０１）。この検索では、まず、アドレス検索部１１１が、宛先アドレスDAを用いて、インデックスを検索する。この検索によって得られたインデックス値は、情報テーブル６０１に送られる。情報テーブル６０１は、まず、このインデックス値に対応する格納領域に、ＤＡ用アクション情報７０２が格納されているか否かをチェックする。そして、ＤＡ用アクション情報７０２が格納されている場合は、かかるＤＡ用アクション情報７０２を、結合部１２２に送る。一方、ＤＡ用アクション情報７０２が格納されていない場合、情報テーブル６０１は、このインデックスに対応するビットマップ７０１を、結合部１２２に送る。
【００４３】
次に、縮退部１２１が、データグラム内の送信元ＩＰアドレスSAの縮退を行う（Ｓ８０２）。縮退後の送信元ＩＰアドレスSAは、結合部１２２に送られる。なお、この縮退処理は、後述のステップＳ８０４で、結合部１２２に入力された情報がビットマップ７０１であると判定された後で行ってもよい。
【００４４】
続いて、結合部１２２は、ビットマップのビット番号を示す変数ｉに、‘０’を代入する（Ｓ８０３）。
【００４５】
そして、結合部１２２は、情報テーブル６０１から入力された情報が、ビットマップ７０１であるのかＤＡ用アクション情報７０２であるのかを判定する（Ｓ８０４）。ＤＡ用アクション情報７０２で有る場合、結合部は、このＤＡ用アクション情報７０２を転送制御実行部１４０に送る。転送制御実行部１４０は、このＤＡ用アクション情報７０２にしたがって、アクションを実行する（Ｓ８０５）。
【００４６】
一方、ステップＳ８０４で情報がビットマップ７０１であると判定された場合、結合部１２２は、この変数ｉを、ビット番号の最大値‘３０’と比較する（Ｓ８０６）。変数ｉが‘３０’よりも大きい場合は、すべてのビット番号に対する処理を終了したと判断して、動作を終了する。一方、変数ｉが‘３０’以下の場合は、情報テーブル６０１から入力されたビットマップから第ｉビットのビット値を読み出し、この値が‘０’であるか‘１’であるかを判定する（Ｓ８０７）。上述したように、第ｉビットの値が‘０’である場合、このビットに対応する属性情報の組み合わせは、転送制御の候補とならない。したがって、第ｉビットが‘０’の場合、結合部１２２は、変数ｉにｉ＋１を代入した後（Ｓ８１３）、再びステップＳ８０６以降を実行する。一方、第ｉビットが‘１’の場合、このビットに対応する属性情報の組み合わせは転送制御の候補となるので、結合部１２２は、かかる組み合わせに対応したフロー識別キーを作成する（Ｓ８０８）。このフロー識別キーは、ハッシュ検索部１３１に送られる。
【００４７】
ハッシュ検索部１３１は、上述のようなハッシュ検索を実行し（Ｓ８０９）、検索結果としてのインデックス値をアクションテーブル１３２に送る。アクションテーブル１３２は、このインデックス値に対応するアクションの有／無をチェックし（Ｓ８１０）、対応するアクションが無い場合は（Ｓ８１１）、その旨を結合部１２２に通知する。通知を受けた結合部１２２は、変数ｉにｉ＋１を代入した後（Ｓ８１３）、再びステップＳ８０６以降を実行する。一方、対応するアクションが有る場合（Ｓ８１１）、アクションテーブル１３２は、そのアクションを示す情報を、転送制御実行部１４０に送る。転送制御実行部１４０は、受信した情報に対応するアクションを実行する（Ｓ８１２）。
【００４８】
なお、図８の例では、変数ｉが‘１’の場合にのみフロー識別キーの作成を行うこととしたが、すべてのフロー識別キーを作成した後で、変数ｉのチェックによって、使用するフロー識別キーを選択することとしてもよい。
【００４９】
このように、この実施の形態によれば、宛先アドレスDAのみを用いて転送制御を行う場合には、フロー識別キーおよびハッシュ検索を行わないことにしたので、第１の実施の形態の場合よりもさらに転送制御を高速化することができる。
【００５０】
なお、宛先アドレスDA以外の属性情報も使用する場合には、第１の実施の形態と同様の高速転送制御が実行される。
【００５１】
第３の実施の形態
次に、この発明の第３の実施の形態について、図９を用いて説明する。
【００５２】
図９は、この実施形態に係るデータグラム転送装置９００の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。図９において、図１、図６と同じ符号を付した構成要素は、それぞれ、これらの図と同じものを示している。
【００５３】
この実施の形態では、アドレス検索部の構成が、上述の第２の実施の形態と異なる。
【００５４】
アドレス検索部９０１は、受信データグラム内の宛先アドレスDAおよび仮想チャネル(VCI;Virtual Chanel Identifier) を用いて、情報テーブル６０１のインデックスを検索する。検索処理のアルゴリズムは任意であるが、この実施の形態では、上述の２P 検索を使用することとする。検索によって選択されたインデックス値は、識別キー作成部１２０と情報テーブル６０１とに送られる。
【００５５】
上述の第１、第２の実施の形態では、アドレス検索に宛先アドレスDAのみを使用することとした。しかし、現存の通信ネットワークでは、第２レイヤの属性情報を用いた転送処理も、依然として利用されている。この実施の形態では、仮想チャネルと宛先アドレスとを考慮してアドレス検索を行うようにアドレス検索部９０１を構成し、且つ、情報テーブル６０１にＤＡ用アクション情報７０２を格納しているので、転送経路を求めることが可能である。上述の第２の実施の形態と同様、第２レイヤの属性情報を用いた転送処理を実行することができる。
【００５６】
なお、仮想チャネルは、第２レイヤが非同期転送モード(ATM;Asynchronous Transfer Mode)のときに使用されるチャネルである。第２レイヤが他の転送モードである場合には、その転送モードに応じた情報を、アドレス検索に使用すればよい。
【００５７】
この実施の形態に係るデータグラム転送装置９００の他の構成および他の動作は、上述の第２の実施の形態と同じであるので、説明を省略する。
【００５８】
このように、この実施の形態によれば、この発明に係るデータグラム転送装置を、第２レイヤの属性情報を用いて転送処理を行う通信ネットワークに適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、高速で転送制御を行うことが可能なデータグラム転送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るデータグラム転送装置の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る情報テーブルの構成を示す概念図である。
【図３】第１の実施の形態に係るフロー識別キーの構成を示す概念図である。
【図４】第１の実施の形態に係るアクションテーブルの構成を示す概念図である。
【図５】第１の実施の形態に係るデータグラム転送装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係るデータグラム転送装置の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態に係る情報テーブルの構成を示す概念図である。
【図８】第２の実施の形態に係るデータグラム転送装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】第３の実施の形態に係るデータグラム転送装置の要部機能構成を概念的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１００，６００，９００ データグラム転送装置
１１０ 属性情報検索部
１１１ アドレス検索部
１１２，６０１ 情報デーブル
１２０ 識別キー作成部
１２１ 縮退部
１２２ 結合部
１３０ 転送制御決定部
１３１ ハッシュ検索部
１３２ アクションテーブル
１４０ 転送制御実行部
Claims (8)
- 受信されたデータグラムの宛先アドレスを用いて、転送制御に使用される属性情報の組み合わせを検索する属性情報検索手段と、
この属性情報検索手段の検索結果に含まれる前記属性情報の値を前記データグラムから読み出し、読み出された前記属性情報の値に対応する識別キーを作成する識別キー作成手段と、
この識別キー作成手段に作成された前記識別キーを用いて、転送制御の実行内容を決定する転送制御決定手段と、
この転送制御決定手段によって決定された転送制御を実行する転送制御実行手段と、
を備えることを特徴とするデータグラム転送装置。 - 前記属性情報検索手段が、
前記属性情報の組み合わせを示す情報を格納する情報テーブルと、
前記宛先アドレスを用いて、前記情報テーブルのインデックスを検索するインデックス検索手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のデータグラム転送装置。 - 前記識別キー作成手段が、前記インデックス検索手段の検索で得られた前記インデックスを含む前記識別キーを作成することを特徴とする請求項２に記載のデータグラム転送装置。
- 前記識別キー作成手段が、一種類以上の前記属性情報の値の縮退値を用いて前記識別キーを作成することを特徴とする請求項１または３に記載のデータグラム転送装置。
- 前記転送制御決定手段が、
前記転送制御の実行内容を複数種類記憶するアクションテーブルと、
前記識別キーを用いたハッシュ検索によって、前記アクションテーブルのインデックスを検索するハッシュ検索手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のデータグラム転送装置。 - 前記情報テーブルが、前記転送制御が転送のみである場合の実行内容を示す宛先アドレス実行情報を格納し、
前記転送制御実行手段が、前記宛先アドレス実行情報を入力したときに、前記転送処理を実行する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のデータグラム転送装置。 - 少なくとも一種類以上の前記属性情報が、プロトコルの第４レイヤ以上のレイヤに属する情報であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のデータグラム転送装置。
- 前記属性情報検索手段が、プロトコルの第２レイヤに属する情報と前記宛先アドレスとを使用して前記属性情報の組み合わせを検索することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のデータグラム転送装置。
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