JP4101631B2 - スイッチング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のユーザグループが通信ネットワークを共用している環境下で、ユーザグループ間の互いの資源利用機会に一定の公平性を確保するスイッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワークサービスプロバイダがパケット通信ネットワークを構築して、仮想プライベートネットワークサービスを提供する場合等、ネットワークが複数のユーザグループで共用する形態が提供されている。この例では、ユーザグループとはネットワークサービスの個々の契約者を指す。このようなパケット通信ネットワークでは、複数のスイッチング装置を設置し、各スイッチング装置がパケットの宛先に従ってルーティングすることにより宛先の端末にパケットが届けられる。スイッチング装置では、無駄なパケットの送信を防止し、トラヒックの増大を抑制するべく、受信パケットのポートとパケットに設定されている送信元アドレスとの関係をアドレス学習テーブルに学習しておく。受信パケットの宛先アドレスがアドレス学習テーブルに学習されている場合には、該当ポートにのみパケットを配信する。一方、受信パケットの宛先アドレスがアドレス学習テーブルに学習されていない場合は、当該パケットの宛先アドレスに該当するユーザグループにより構築される仮想ネットワーク全体にブロードキャストするようにパケットをフラディングする。但し、当該ユーザグループ以外のユーザグループの仮想ネットワークにはパケットを配信しない。パケットの配信による他の仮想ネットワークのトラヒックの増大防止とパケットの盗聴防止のためである。
【０００３】
従来のスイッチング装置では、総学習数のみが管理され、ユーザグループ毎の学習数は管理されない。アドレス学習テーブルに空きがある限りユーザグループを区別せずに学習が行われる。
【０００４】
また、学習テーブルを制御することにより、トラヒック量をコントロールするＬＡＮスイッチを開示した従来技術として、特許文献１がある。特許文献１は、物理ポート単位の単位時間当たりの受信フレーム数を監視し、設定した閾値を超える場合は、学習テーブルに、当該フレームの宛先ポートを当該フレームの受信ポートに割り当てることによって、当該フレームのみを破棄することを開示している。
【０００５】
また、ＣＰＵのルーティング処理におけるソフト処理負担を軽減するＬＡＮ間接続装置を開示した従来技術として、特許文献２がある。特許文献２は、簡易ルーティングテーブルに、ＩＰアドレス毎に出力ポート番号と次の送信目標の物理アドレスを記憶しておき、送信ＩＰアドレスに対応する出力ポート番号及び次送信目標ＩＰアドレスを簡易ルーティングテーブルより読み出し、ＣＰＵにより次送信目標ＩＰアドレスの物理アドレスを決定して、パケットヘッダに設定することを開示している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３４１０３９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−２５４９１２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスイッチング装置では、以下のような問題点があった。ネットワークサービスプロバイダが複数の契約者に対して仮想プライベートネットワークをサービス提供する例において、特にこのサービスが、商用サービスとして提供される場合、ネットワークサービスプロバイダは個々の契約者に対して一定のネットワーク資源の利用機会と一定の転送性能を確保する必要がある。これらのパケット通信ネットワークを構成するスイッチング装置が配送先決定手段としてアドレスの学習を行っているとき、アドレス学習テーブルの利用機会が制限されることは、ネットワーク資源の利用機会や転送性能が制限を受けることにつながる。
【０００９】
従来のスイッチング装置はユーザグループ毎に学習数の上限を制御する仕組みを持たないために、ユーザグループ間でのテーブル利用の公平性を提供することができない。このことは、テーブル容量が枯渇したときに深刻な問題を引き起こす。
【００１０】
スイッチング装置のテーブル容量が枯渇したときにさらに新規アドレスが到着すると仮想ネットワーク内に不必要なパケットのコピー（フラッディング）が発生しコピーが配送される範囲（ブロードキャストドメイン）内及びその配送範囲とパケット配送性能のリソースを共有するネットワークの一部にパケット性能低下が起こる。この性能低下はテーブルが枯渇した後に到着する新規アドレスが属するユーザグループについて顕著となる。性能低下はテーブル内の多くの容量を占有してテーブルの枯渇の要因となっている度合いが大きいユーザグループだけに起こるわけではなく、テーブルの枯渇以後に新たに通信を始めようとする全てのユーザグループに対して無差別に発生する。更に、一部のユーザが悪意を持ってテーブルを枯渇させるような攻撃（Ｄｏｓアタックの一種であるＭＡＣスキャンアタック）が起きた場合、ネットワークに攻撃を加えたユーザグループ以外のユーザグループについてもネットワークの性能低下の影響が及ぶことになる。公衆ネットワークにおいてこのような無差別な性能低下が起きることを防ぐ仕組みとして、アドレス学習過程でユーザグループを識別し学習数に制限を加えて適切な公平性を提供することは重要な解決すべき課題である。
【００１１】
また、特許文献１は、ネットワークへ流入するフレームの流量を制限するものであり、受信フレーム数が閾値を越えた受信ポートから受信したパケットの宛先ポート番号を学習テーブルにおいて受信ポート番号に変更するだけであり、当該宛先アドレスは学習テーブルに記憶されたままであり、当該宛先アドレスのために使用されている学習テーブルの領域を他の宛先アドレスのために使用することができないため、学習テーブルの公平性を提供することはできず、上記課題を解決することができない。
【００１２】
また、特許文献２は、プロトコルの処理の高速化を図るべく、ルーティングテーブルの構成を工夫したものであるが、学習テーブルの公正性については何ら開示しておらず、上記課題を解決することはできない。
【００１３】
本発明の目的は、ユーザグループ毎に学習数を管理して適切な公平性を提供するスイッチング装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によると、パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、アドレス学習テーブルに学習されているアドレス学習総数が前記総数閾値に達した場合、前記アドレス学習テーブルへの学習数が前記個別保証値を越えているユーザグループについては、学習数が増加しないよう学習数を制限するアドレス学習部を具備したことを特徴とスイッチング装置が提供される。
【００１５】
パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、前記個別保証数を越えて学習されているユーザグループの前記アドレス学習テーブルに学習されているアドレスに対して、新規アドレス学習時にマーキングしておき、現在学習しているアドレス学習総数が前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数に達したとき、アドレス学習数が前記個別保証値を下回るユーザグループの新規アドレスをマーキングされたアドレスに上書きするアドレス学習部を具備したことを特徴とするスイッチング装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の説明をする前に本発明の原理の説明をする。図１は本発明の原理図である。図１に示すように、スイッチング装置は、アドレス学習テーブル２及びアドレス学習部４を有する。各ユーザグループ毎にアドレス学習テーブル２に学習するアドレス学習数の上限値がアドレス学習上限値として設定されている。アドレス学習部４は、各ポートに到着したパケットヘッダからユーザグループを識別する。当該ユーザグループについてのアドレス学習上限値とアドレス学習テーブル２に学習されている既アドレス学習数とを比較する。既アドレス学習数がアドレス学習上限値未満であり、当該送信元アドレスがアドレス学習テーブル２に学習されていない場合は、当該アドレスをアドレス学習テーブル２に学習する。
【００１８】
既アドレス学習数がアドレス学習上限値以上であれば、当該ユーザグループについては、例えば、当該アドレスを学習しない、当該アドレスを当該ユーザグループの他のアドレスに上書きすることにより、当該アドレス学習上限値を越えてはアドレス学習テーブル２に学習しない。スイッチング装置は、パケットが到着すると、当該パケットの宛先アドレスがアドレス学習テーブル２に学習されているかを判断する。アドレスが学習されていれば、該当ポートにパケットを送信する。アドレスが学習されていなければ、当該パケットのユーザグループの仮想ネットワークにフラッディングする。このとき、各ユーザグループについては、アドレス学習上限値を越えて学習されることがないので、アドレス学習テーブル２の資源の利用に関してユーザグループ間の公平性を確保することができる。
【００１９】
図２は本発明の実施形態の通信事業者ネットワーク構成図である。図２に示すように、通信事業者ネットワークは、スイッチング装置としてのＬ２ＳＷ５０＃ｉ（ｉ＝１，２，…）のみにより階層的に構成された例を示している。尚、Ｌ２ＳＷ以外にＡＴＭスイッチ、ＳＤＨ装置等によりバックボーンネットワークを含むような通信事業者ネットワークとしても良い。最下層のＬ２ＳＷ５０＃ｉ（ｉ＝１〜４）には、企業Ａ〜Ｃの企業ネットワーク（ＬＡＮ）５２＃ｉ（ｉ＝Ａ１，…，Ｃ２）が接続される。ＬＡＮ５２＃Ａ１，５２＃Ａ２は企業ＡのＬＡＮ、ＬＡＮ５２＃Ｂ１〜５２＃Ｂ３は企業ＢのＬＡＮ、ＬＡＮ５２＃Ｃ１，５２＃Ｃ２は企業ＣのＬＡＮである。ＬＡＮ５２＃ｉ（ｉ＝Ａ１，Ａ２，…，Ｃ２）は、パソコン等の複数の端末５４＃ｉｊ（ｉ＝Ａ１，…，Ｃ２，ｊ＝１，２，…）を収容する。ＬＡＮ５２＃ｉ（ｉ＝Ａ１，…，Ｃ２）は、通信事業者のＬ２ＳＷに直接収容される場合、企業Ａ〜ＣのＬ２ＳＷ５６＃ｉ（ｉ＝Ａ１，…）や図示しないルータを通して、通信事業者のＬ２ＳＷに収容される場合がある。
【００２０】
Ｌ２ＳＷ５０＃ｉ，５６＃ｉは、スイッチング装置であるが、本実施形態では、レイヤ２レベルのＭＡＣアドレスの学習をするＬ２ＳＷを仮定する。具体的には次の機能を有する。(1)後述するように、ユーザ又はユーザグループ毎にアドレスを管理するが、ユーザ又はグループを分類する方法はいろいろ考えられる。例えば、ＶＬＡＮＩＤ、入力ポート番号、事前にグループ化されて申請されたＭＡＣアドレス群等が考えられるが、本実施形態では、ＶＬＡＮ番号によりユーザグループを識別する場合を例に考える。学習すべきソースアドレス（ＳＡ）は、アドレス学習テーブル（ＦＤＢ）に後述するようにユーザグループ間のアドレス学習の公平性が確保しながら学習される。また、学習されたアドレスは一定時間内に再度の学習がないときは、エージング処理により削除される。(2)受信パケットのデスティネーションアドレス（ＤＡ）が、ＦＤＢに学習されている場合は、該当ポートにパケットを送信する。ＤＡアドレスがＦＤＢに学習されていない場合は、当該パケットを当該ＶＬＡＮにより構築される仮想ネットワークにフラッディングする。尚、フラッディングするべきポートは、各ＶＬＡＮ毎にオペレータにより設定される。
【００２１】
Ｌ２ＳＷ間は、イーサーネットにより接続される。各企業Ａ〜Ｃは、通信事業者のネットワークを用いて仮想プライベートネットワークを構築する場合には、例えば、各企業毎にユーザグループを構成し、各ユーザグループには、例えば、ＶＬＡＮ番号（ＶＬＡＮＩＤ）が付与される。図２では、企業ＡのＶＬＡＮ ＩＤが１、企業ＢのＶＬＡＮＩＤが２であることを示している。図２中の太線はＶＬＡＮ＝１のドメイン（企業ＡのＶＬＡＮ）を示している。ＶＬＡＮ ＩＤはパケットヘッダに設定される。
【００２２】
第１実施形態
図３は本発明の第１実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図である。図３に示すように、Ｌ２ＳＷ５０＃ｉ，５２＃ｉは、上限値メモリ１００、学習数カウンタ１０２、ＦＤＢ１０４、ＳＡ学習部１０６及びエージング処理部１０８を有する。上限値メモリ１００は、ＶＬＡＮ毎の学習上限値を記憶するメモリである。ユーザグループ毎のアドレス学習数の上限は固定的に設定される。この上限値はユーザグループ毎に異なる値であっても良いし、同じ値であっても良い。ここでは、一例として、上限値は、全ユーザグループで同じ値の２０が設定されている。学習数カウンタ１０２は、ＶＬＡＮ毎の学習数を記憶するためのメモリカウンタであり、ＶＬＡＮＩＤ毎に、ＦＤＢ１０４に学習されている学習数から構成される。ＦＤＢ１０４は、アドレスを学習するためのアドレス学習テーブルであり、各学習するアドレスについて、当該アドレスを有する端末が属するユーザグループのＶＬＡＮＩＤ、当該端末のＭＡＣアドレス及び当該端末が送出したパケットを受信するポート番号から構成される。
【００２３】
図４はＳＡ学習部１０６のフローチャートである。以下、図４を参照して、ＳＡ学習部１００の動作説明をする。ステップＳ２において、各ポートよりイーサネットパケット、例えば、ＶＬＡＮＩＤ＝２，ＳＡ＝３，ＤＡ＝６のパケットが到着したとする。ステップＳ４において、ＳＡ学習を行う前に、まず上限値メモリ１００及び学習数カウンタ１０２をアクセスし、上限値及び当該パケットに設定されているＶＬＡＮの既学習数を得る。ここでは、上限値＝２０、ＶＬＡＮＩＤの学習数＝７を得る。ステップＳ６において、既学習数と上限値とを比較する。既学習数が上限値未満である場合は、ステップＳ８に進む。既学習数が上限値以上である場合は、ステップＳ１０に進む。
【００２４】
ステップＳ８において、(i)パケットのＶＬＡＮＩＤ、ＳＡアドレス及び受信ポート番号をＦＤＢ１０４に学習する、(ii)当該ＶＬＡＮＩＤに該当する学習数を学習数カウンタ１０２において１加算する。ここでは、学習数が７であり、上限値未満であるので、ＦＤＢ１０４にＶＬＡＮＩＤ＝２，ＭＡＣアドレス＝３及び当該パケットの受信ポート番号＝１を学習し、ＶＬＡＮＩＤ＝２の学習数を学習カウンタ１０２において１加算する。
【００２５】
ステップＳ１０において、(i)ＳＡを新たに学習しない又は(ii)同じＶＬＡＮＩＤを持つ既学習アドレスに新規アドレスを上書きすることを行う。このとき、当該ＶＬＡＮＩＤについては、学習数を学習数カウンタ１０２において加算も減算もしない。これにより、個々のユーザグループのアドレス学習数はそれぞれに設定された上限数を越えることがない。
【００２６】
エージング処理部１０８は、ＦＤＢ１０４に学習されている、各アドレスについて、一定時間内に更新がなかった（当該アドレスをＳＡとするパケットを受信しないかった）場合には、当該アドレスをＦＤＢ１０４から消去すると共に当該アドレスのＶＬＡＮＩＤについて、学習数を学習カウンタ１０２において１減算する。スイッチング装置は、パケットが到達すると、当該パケットのＤＡがＦＤＢ１０４に学習されているか否かを判断する。学習されている場合は、該当ポートにパケットを送信する。学習されていない場合は、当該パケットのＶＬＡＮＩＤに係わる仮想ネットワークにパケットをフラッディングする。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態によれば、あるユーザグループがこのスイッチング装置のＦＤＢの公平利用上許容できないほど多数のアドレスを使用した場合でも、ＦＤＢ内のこのユーザグループのアドレス学習数が学習上限値を越えないように制御できるため他のユーザグループが利用するテーブル容量を無制限に圧迫することはない。
【００２８】
第２実施形態
図５は本発明の第２実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、上限値メモリ１５０への上限値の設定方法が第１実施形態の設定方法と異なっている。第１実施形態では上限値はある固定値が割り当てられるが、本実施形態では、ＦＤＢ１０４の容量とユーザグループ数に応じて割り振られており、具体的には、ＦＤＢエントリ数を総ＶＬＡＮ数で割った値を各ＶＬＡＮの学習上限値としている。例えば、ＦＤＢエントリ数が６０で、総ＶＬＡＮ数が４であるとき、上限値メモリ１５０には、６０／４＝１５が設定される。図６はＦＤＢ１０４の使用概念図である。図６に示すように、総ＶＬＡＮ数が４であるとき、ＦＤＢエントリ数が総ＶＬＡＮ数で割られた数だけ、各ユーザｉ（ｉ＝１〜４）がＦＤＢ１０４を使用可能領域として使用可能となる。以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、ＦＤＢ容量とユーザ数に応じて上限値を設定しているので、各ユーザには、上限値分の学習数が保証されて、ＦＤＢをより公平にユーザグループ間で利用することができる。
【００２９】
第３実施形態
図７は本発明の第３実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、上限値メモリ２００への上限値の設定方法が第１〜第２実施形態の設定方法と異なっている。本実施形態では、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を全てのユーザグループに均等に割り振った値を越える固定値をアドレス学習上限値として上限値メモリ２００に設定する。例えば、ＦＤＢ１０４の総エントリ数が６０、総ＶＬＡＮ数が４であるとき、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を全てのユーザグループに均等に割り振った値が１５となるが、それを越える、例えば、図７に示すように、３０をアドレス学習上限値とする。これは、全ユーザグループについて、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を全てのユーザグループに均等に割り振った値を上限値とする第２実施形態は、アドレス学習数において完全な公平性を提供することができる反面、アドレス学習数の所要はユーザグループによってまちまちであった場合には、テーブルの総容量が余ってしまう場合でもあるユーザグループが使っていないテーブル容量を別のユーザグループが使うことができない。そのためユーザグループ間でのテーブル所要が大きく偏る場合には第２実施形態ではテーブルを有効に利用することができない。そこで、本実施形態では、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を全てのユーザグループに均等に割り振った値を越える固定値をアドレス学習上限値として上限値メモリ２００に設定するようにしている。図８はＦＤＢ１０４の使用概念図である。個々の学習上限値の合計が総テーブル容量を上回っている、例えば、図８に示すように、上限値が全てのユーザグループで同じであるとしたとき、上限値×ユーザ数はＦＤＢ１０４の総エントリ数を越えることになる。
【００３０】
以上説明した実施形態によれば、個々の学習上限数の合計がＦＤＢの総エントリ数を上回っているため、ＦＤＢのテーブル所要が大きいユーザグループが多数存在する場合にはＦＤＢのテーブルの枯渇が起きて無差別な性能低下が起きる可能性がある。しかし、学習上限を越えるテーブル所要を持つユーザグループが少数で且つそれら少数のユーザグループの学習上限値の合計が総点エントリ数に対して小さく設定されている場合には、ＦＤＢの枯渇が起こらないため顕著な性能低下が起きる範囲は、これらのテーブルを多く使用している少数のユーザグループの中だけに収まる。特に、ＦＤＢを枯渇させようとするような悪意を持った攻撃に対して有効である。なぜなら、同時に多数のユーザグループがこのような悪意を持った攻撃を行う可能性は小さいと考えられるからである。
【００３１】
第４実施形態
図９は本発明の第４実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、上限値メモリ２５０への上限値の設定方法が第１〜第３実施形態の設定方法と異なっている。第１〜第３実施形態は、固定的に設定するアドレス学習の上限を決める方法として、均等な割振方法であったが、ユーザグループの契約条件がまちまちの場合には、均等な割り振りが必ずしも公平といえない。そこで、本実施形態では、ユーザグループの契約条件がまちまちの場合には、アドレス学習の上限数をユーザグループ個別に持てるようにし、契約管理情報に基づいてより公平な設定値を定める。契約条件に応じたアドレス学習の上限数の決め方としては、契約管理情報として契約帯域を選び、より大きな帯域を契約しているユーザグループに、より多くのテーブル量を与えるように設定する。例えば、ＶＬＡＮ１＝１０Ｍｂ／ｓ、ＶＬＡＮ２＝２０Ｍｂ／ｓ、ＶＬＡＮ３＝４０Ｍｂ／ｓ、ＶＬＡＮ４＝５０Ｍｂ／ｓだとすると、図９に示すように、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を契約帯域の大きさに比例した配分することにより、上限値メモリ２５０には、ＶＬＡＮ＝１，２，３，４の上限値として、５，１０，２０，２５が設定される。
【００３２】
また、契約管理情報に基づく他のアドレス学習の上限値の決め方として、契約拠点数を選び、より多くの拠点を配送先として契約しているユーザグループに、より多くのテーブル量を与えるように設定する。例えば、図２に示す、企業Ａ，Ｂ，Ｃの拠点数は２，３，２であるので、拠点数の最も多い企業Ｃには、最も多くのテーブル量が与えられる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、契約条件に応じたアドレス学習の上限数の決めるので、各ユーザグループは契約条件に応じた合理的な上限値までテーブルを利用することができる。
【００３４】
第５実施形態
図１０は本発明の第５実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、上限値メモリ３００への上限値の設定方法が第１〜第４実施形態の設定方法と異なっている。第１〜第４実施形態では、上限値は、固定的に定められている。しかし、ユーザグループは通信が開始されて初めてＦＤＢが使用されるものであり、それまで、予めユーザグループにＦＤＢを確保しておくことはＦＤＢの利用の観点からは効率的であるとはいえない。そこで、本実施形態では、ＦＤＢ１０４の総エントリ数をＦＤＢ１０４に現在学習されているユーザグループに均等に割り振った値を動的に計算し、アドレス学習上限値として上限値メモリ３００に設定する。例えば、ＦＤＢ１０４の総エントリ数が６０、現在学習されているＶＬＡＮ数が２であるとき、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を現在学習されているＶＬＡＮの数で均等に割り振った値３０が、現時点でのアドレス学習上限値である。図１１はＦＤＢ１０４の使用概念図である。図１１（ａ）に示すように、アクティブユーザグループ数が１のとき、ＦＤＢ１０４の総エントリ領域をそのユーザグループが使用可能である。図１１（ｂ）に示すように、アクティブユーザグループ数が２のとき、ＦＤＢ１０４の総エントリの１／２が各アクティブユーザグループの使用可能となる。図１１（ｃ）に示すように、アクティブユーザグループ数が３のとき、ＦＤＢ１０４の総エントリの１／３が各アクティブユーザグループの使用可能となる。図１１（ｄ）に示すように、アクティブユーザグループ数が４のとき、ＦＤＢ１０４の総エントリの１／４が各アクティブユーザグループの使用可能となる。
【００３５】
ＳＡ学習部３０２は、ＦＤＢ１０４の容量をＦＤＢ１０４に学習されているユーザグループ数で割り算した結果を上限値として、上限値メモリ３００に書き込む。また、パケットが到着したときのＳＡ学習部３０２の処理は、図４の処理と同様であるが、図４中のステップＳ８において、アドレスの学習は、ＦＤＢ１０４に空きエントリがあればそこに、空きエントリがなければ、上限値を越えて学習されているＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きする。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、より効率的にＦＤＢを利用すことができる。
【００３７】
第６実施形態
図１２は本発明の第６実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、ＦＤＢ４００に学習時刻を設定する欄を追加している。学習時刻とは、当該アドレスが最新に学習された時刻を示すものであり、例えば、エージング消去の周期毎に値がリセットされて、エージング周期内で当該アドレスが更新される毎にインクリメントされるものとする。アドレスは、当該アドレスをＳＡとするパケットが到達して、ＦＤＢ４００に再学習する際に更新される。これにより、学習時刻の値が最も小さいものが、当該アドレスの最新の学習時刻が最も古いものであることが分かる。尚、エージング消去の周期内で学習時刻がリセットされたままでインクリメントされていない場合は、エージング処理部１０８により当該アドレスは消去されることになる。ＳＡ学習部４０２は、到着パケットのＶＬＡＮについて、学習数カウンタ既学習数が上限値以上である場合の処理が図３中のＳＡ学習部１０６と異なる。他の点については、ＳＡ学習部１０６と同様である。ＳＡ学習部４０２は、到着パケットのＶＬＡＮの既学習数が上限値以上である場合、ＦＤＢ４００に学習されてい該ＶＬＡＮについて、学習時刻より最も古い、図１２に示すように、学習時刻が７２のアドレスに当該ＳＡを上書きすると共に学習時刻を１に設定する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、最も古いアドレスに上書きするので、同一ＶＬＡＮについて、アドレス学習によるフラッディング防止の効果をより効果的に得ることができる。
【００３９】
第７実施形態
図１３は本発明の第７実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。ユーザグループ間のアドレス学習の所要に非常に大きな偏りがあり、且つ、契約時に予めその偏りが予測できない場合には、単純にユーザグループ毎にアドレス学習の上限値を定めた上でアドレス枯渇の可能性を排除するような設定値を決定することは困難である。そこで、本実施形態では、各ユーザグループのＦＤＢ１０４の利用量に最低保証数を定めてその合計量については予め予約数として定められたユーザグループのそれぞれが占有できるようにする。予約されない残り領域については全ユーザグループで共有する。予約するテーブル量の合計と全ユーザグループで共有するテーブル量を足し合わせた数が全テーブル容量を越えないように設定することで各ユーザグループにＦＤＢ１０４の最低量が確保される。
【００４０】
閾値メモリ４５０には、総数閾値、個別上限値及び個別保証値が設定される。個別保証値は、各ユーザグループに最低保証するＦＤＢ１０４の利用量であり、そのユーザグループについての合計量については予め予約数として定められたユーザグループのそれぞれが占有できる。個別保証値は、ユーザグループ毎に設定しても良いし、全ユーザグループで共通としても良い。総数閾値は、全体閾値とユーザグループについて最小の個別保証値との和である。全体閾値は全ユーザグループで共有するテーブル量であり、（ＦＤＢ１０４の容量−全ユーザグループについての個別保証値の和）以下である。
【００４１】
図１４はＦＤＢ１０４の使用概念図である。図１４に示すように、全体閾値とユーザグループの個別保証値の和（Σ各ユーザの個別保証値）がＦＤＢ１０４の容量を越えないように設定されている。即ち、ＦＤＢ１０４容量−全体閾値≧Σ各ユーザの個別保証量となる。ＦＤＢ１０４の使用が個別保証値を越えたユーザグループについては、全体閾値内でＦＤＢ１０４が使用されることになる。ユーザグループ数が４、ＦＤＢ１０４の容量＝６０、個別保証値＝１０（全ユーザグループに共通）、全体閾値≦６０−１０×４＝２０、総数閾値≦３０（２０＋１０）となる。例えば、図１３に示すように、総数閾値＝３０（全体閾値＝２０）である。ユーザグループ毎の個別上限値は当該ユーザグループについての学習数の上限値である。個別保証値≦個別上限値≦（個別保証値＋全体閾値）である。１ユーザグルーブが使用できる全体閾値で示される共有テーブルの上限を設けるためである。また、ユーザグループの個別保証値が異なる場合としては、ユーザグループＡの個別保証値＝１０、ユーザグループＢの個別保証値＝１５、ＦＤＢ１０４の容量＝３０とすると、総数閾値≦３０−（１０＋５）＋５＝２０となる。
【００４２】
図１５は、ＳＡ学習部４５４の動作フローチャートである。ステップＳ１００において、Ｌ２ＳＷのあるポートにパケットが到着したものとする。ステップＳ１０２において、ＳＡ学習部４５４は、(i)閾値メモリ４５０にアクセスして、個別上限値、個別保証値及び全体閾値を得る、(ii)学習数カウンタ４５２にアクセスして、当該パケットのＶＬＡＮの既学習数と総学習数を得る。ステップＳ１０４において、ＶＬＡＮ既学習数と個別上限値を比較する。ＶＬＡＮ学習数が個別上限値未満であれば、ステップＳ１０６に進む。ＶＬＡＮ学習数が個別上限値以上であれば、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１０６において、総学習数と総数閾値を比較する。総学習数が総数閾値以上であれば、ステップＳ１０８に進む。総学習数が総数閾値未満であれば、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１０８において、当該パケットのＶＬＡＮ既学習数と個別保証値を比較する。既ＶＬＡＮ学習数が個別保証値以下であれば、ステップＳ１１０に進む。個別上限値が既ＶＬＡＮ学習数未満であれば、ステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１０において、(i)当該パケットのＳＡアドレスをＦＤＢ１０４に学習する、(ii)当該ＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算する、(iii)総学習数を学習数カウンタ４５２において１加算する。
【００４３】
ステップＳ１１２において、(i)アドレスを学習しない又は(ii)同一ＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きすることを行う。ステップＳ１１４において、(i)当該パケットのＳＡアドレスをＦＤＢ１０４に学習し、(ii)当該ＶＬＡＮの学習数を１加算する。ステップＳ１１６において、(i)アドレスを学習しない又は(ii)同一ＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きすることを行う。
【００４４】
エージング処理部４５６は、ＦＤＢ１０４に学習されている、各アドレスについて、一定時間内に更新がなかった場合には、(i)当該アドレスをＦＤＢ１０４から削除し、(ii)当該アドレスのＶＬＡＮＩＤについて、学習数を学習数カウンタ４５２において１減算し、(iii)総学習数を学習数カウンタ４５２において１減算する。
【００４５】
以上説明したように、ユーザグループのアドレス学習テーブルの利用量に最低保証量を定め、その合計量については予め予約数として定められたユーザグループのそぞれが占有できるようにし、予約されない残りの領域については全ユーザグループで共用し、予約するテーブル量の合計と全ユーザグループで共有するテーブル量を足し合わせた数が全テーブル量を超えないように設定することにより、各ユーザグループにアドレス学習テーブルの最低量を保証することができる。
【００４６】
第８実施形態
図１６は本発明の第８実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図１３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。ＦＤＢ５００には、ＦＤＢ１０４の各レコードのフィールドに加えてマーキングビットのフィールドを設けている。第７実施形態では、ユーザグループ毎の所要が最低保証量より更に小さい場合に、その使われていない予約分を他のユーザグループが使用することができない。そこで、その予約されたテーブル量までも他のユーザグルーブが使用できるようにするためには、保証数を超えて学習されている分にマーキングを行う。テーブル量が十分な場合には保証分を超えてのテーブル利用を許容する。テーブル量が枯渇した場合にはこのマーキングされたアドレス学習領域に上書きを行ってまだ保証数までテーブルを使っていないユーザグループに優先されるようにする。
【００４７】
図１７はＦＤＢ５００の使用概念図である。図１７に示すように、各ユーザグループには、個別保証値分が優先的に書き込まれる領域として確保されているが、各ユーザグループは、この自ユーザグループに確保されている領域分が使用されると、全体閾値及び他ユーザグループに確保されている空き領域分にも書き込める。しかし、この空き分の領域に書き込んだアドレスについてはマーキングされて、当該他のユーザグループに上書きされる可能性がある。
【００４８】
図１８はＳＡ学習部５０２の動作フローチャートである。ステップＳ２００において、Ｌ２ＳＷのあるポートにパケットが到着したものとする。ステップＳ２０２において、ＳＡ学習部５０２は、(i)閾値メモリ４５０にアクセスして、個別上限値、個別保証値及び全体閾値を得る、(ii)学習数カウンタ４５２にアクセスして、当該パケットのＶＬＡＮの既学習数と総学習共通数を得る。ステップＳステップＳ２０４において、ＶＬＡＮ既学習数と個別上限値を比較する。ＶＬＡＮ学習数が個別上限値以下であれば、ステップＳ２０６に進む。個別上限値がＶＬＡＮ学習数未満であれば、ステップＳ２１６に進む。ステップＳ２０６において、総学習数と総数閾値を比較する。総学習数が総数閾値以上であれば、ステップＳ２０８に進む。総学習数が総数閾値未満であれば、ステップＳ２１８に進む。ステップＳ２０８において、当該パケットのＶＬＡＮ既学習数と個別保証値を比較する。既ＶＬＡＮ学習数が個別保証値以下であれば、ステップＳ２１０に進む。個別保証値が既ＶＬＡＮ学習数未満であれば、ステップＳ２２０に進む。
【００４９】
ステップＳ２１０において、総学習数とＦＤＢ５００のテーブル容量とを比較する。総学習数がテーブル容量以上であれば、ステップＳ２１２に進む。総学習数がテーブル容量未満であれば、ステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１２において、(i)マーキングされているＦＤＢ５００のエントリに上書きしてアドレス学習をし、(ii)当該パケットのＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算し、(iii)上書されたＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１減算する。
【００５０】
ステップＳ２１４において、(i)ＦＤＢ５００の空きエントリにアドレス学習し、(ii)当該パケットのＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算し、(iii)総学習数を学習カウンタ４５２において１加算する。ステップＳ２１６において、(i)アドレスを学習しない又は(ii)同一ＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きを行う。ステップＳ２１８において、(i)当該パケットのＳＡアドレスをＦＤＢ５００の空きエントリに学習し、(ii)当該パケットのＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算し、(iii) 総学習数を学習数カウンタ４５２において１加算する。
【００５１】
ステップＳ２２０において、総学習数とＦＤＢ４５２のテーブル容量とを比較する。総学習数がＦＤＢ５００のテーブル容量以上であれば、ステップＳ２２２に進む。総学習数がＦＤＢ５００のテーブル容量未満であれぱ、ステップＳ２２４に進む。ステップＳ２２２において、(i)アドレスを学習しない又は(ii)同一ＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きするをする。ステップＳ２２４において、(i)当該パケットのＳＡアドレスをＦＤＢ５００の空きエントリに学習し、(ii)当該ＳＡアドレスについてマーキングビットを立て、(iii)当該ＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算し、(iv)総学習数を学習数カウンタ４５２において１加算する。
【００５２】
以上説明したように、予約数の合計は総テーブル量に一致するまで大きくすることができ、またユーザグループ間で空きテーブルが最大限に共用することができる。
【００５３】
第９実施形態
図１９は本発明の第９実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。学習数カウンタ５５０には、図３中の学習数カウンタ１０２の各レコードのフィールドに加えて上限到達ビットのフィールドを設けている。上限値到達ビットは、ＶＬＡＮについて、既学習数が上限値に達した場合に立てられるビットである。
【００５４】
図２０はＳＡ学習部５５２のフローチャートである。以下、図２０を参照して、ＳＡ学習部５５２の動作説明をする。ステップＳ３００〜Ｓ３０６までの処理は、図４中のステップＳ２〜ステップＳ８までの処理と同様である。ステップＳ３０８において、(i)ＳＡを新たに学習しない、又は(ii)同じＶＬＡＮＩＤを持つ既学習アドレスに新規アドレスを上書き及び当該ＶＬＡＮについて学習数カウンタ５５０において上限到達ビットをオンする。エージング処理部５５４は、ＦＤＢ１０４に学習されている、各アドレスについて、一定時間内に更新がなかった場合には、(i)当該アドレスをＦＤＢ１０４から消去し、(ii)当該アドレスのＶＬＡＮについて、学習数を学習カウンタ５５０において１減算し、(iii)当該アドレスのＶＬＡＮの学習数が上限値に到達しなくなった場合は、上限到達ビットをオフする。
【００５５】
以上説明したように、本発明によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、学習数カウンタに上限到達ビットを設けたので、テーブル量の所要状況の把握が可能となり、最適な上限値の設定の参考統計資料を提供できる。
【００５６】
第１０実施形態
図２１は本発明の第１０実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。学習数カウンタ６００には、図３中の学習数カウンタ１０２の各レコードのフィールドに加えて上限到達カウンタのフィールドを設けている。上限値到達カウンタは、ＶＬＡＮについて、既学習数が上限値に達すると、その都度、インクリメントされるカウンタである。
【００５７】
図２２はＳＡ学習部６０２のフローチャートである。以下、図２２を参照して、ＳＡ学習部６０２の動作説明をする。ステップＳ４００〜Ｓ４０６までの処理は、図４中のステップＳ２〜Ｓ８までの処理と同様である。ステップＳ４０８において、(i)ＳＡを新たに学習しない、又は(ii)同じＶＬＡＮＩＤを持つ既学習アドレスに新規アドレスを上書き及び当該ＶＬＡＮについて学習数カウンタ５５０において上限到達カウンタを１加算する。エージング処理部６０４は、ＦＤＢ１０４に学習されている、各アドレスについて、一定時間内に更新がなかった場合には、(i)当該アドレスをＦＤＢ１０４から消去し、(ii)当該アドレスのＶＬＡＮについて、学習数を学習カウンタ５５０において１減算する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、学習数カウンタに上限到達カウンタを設けたので、テーブル量の所要状況の把握が可能となり最適な上限値の設定の参考統計資料を提供できる。
【００５９】
本発明は以下の付記を含むものである。
【００６０】
（付記１） パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、
前記アドレス学習テーブルへの各ユーザグループのアドレス学習数が当該ユーザグループについてのアドレス学習上限値以下となるようにアドレス学習数を制限するアドレス学習部を具備したことを特徴とするスイッチング装置。
【００６１】
（付記２） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習上限値をユーザグループ毎に固定的に割り振ることを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００６２】
（付記３） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数を全ユーザグループに均等に割り振った値をユーザグループ毎の前記アドレス学習上限値とすることを特徴とする付記２記載のスイッチング装置。
【００６３】
（付記４） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数を全てのユーザグループに均等に割り振った値よりも大きな固定値をユーザグループ毎の前記アドレス学習上限値とすることを特徴とする付記２記載のスイッチング装置。
【００６４】
（付記５） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数を現在アドレス学習テーブルに学習されているユーザグループに均等に割り振った値を動的に計算し、当該値を前記アドレス学習上限値とすることを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００６５】
（付記６） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習上限値をユーザグループ毎の契約管理情報に基づいてユーザグループ毎に設定することを特徴とする付記２記載のスイッチング装置。
【００６６】
（付記７） 前記契約管理情報はユーザグループ毎の契約帯域であり、それぞれのユーザグループの契約帯域に応じて前記アドレス学習上限値に重み付けをすることを特徴とする付記６記載のスイッチング装置。
【００６７】
（付記８） 前記契約管理情報はユーザグループ毎の契約拠点数であり、それぞれのユーザグループの契約拠点数に応じて前記アドレス学習上限値の重み付けをすることを特徴とする付記６記載のスイッチング装置。
【００６８】
（付記９） 前記アドレス学習部は、アドレス学習数が前記アドレス学習数上限値に達したユーザグループについては、新たなアドレスの学習を行わないことを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００６９】
（付記１０） 前記アドレス学習部は、アドレス学習数が前記アドレス学習数上限値に達したユーザグループについては、当該ユーザグループの新たなアドレスは前記アドレス学習テーブルに学習されている当該ユーザグループのアドレスに上書きすることを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００７０】
（付記１１） 前記アドレス学習部は、アドレス学習数が前記アドレス学習数上限値に達したユーザグループについては、当該ユーザグループの新たなアドレスは前記アドレス学習テーブルに学習されている当該ユーザグループの最も以前に到達したパケットに設定されていたアドレスに上書きすることを特徴とする付記１０記載のスイッチング装置。
【００７１】
（付記１２） パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、
総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、アドレス学習テーブルに学習されているアドレス学習総数が前記総数閾値に達した場合、前記アドレス学習テーブルへの学習数が前記個別保証値を越えているユーザグループについては、学習数の増加を許容しないよう学習数を制限するアドレス学習部を具備したことを特徴とスイッチング装置。
【００７２】
（付記１３） 前記個別保証値は前記全ユーザグループについて同じ値であり、全ユーザグループ数に１減算した数に前記個別保証値を掛け算した値と前記総数閾値とを加算した値は、前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数を越えないことを特徴とする付記１２記載のスイッチング装置。
【００７３】
（付記１４） パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、
総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、前記個別保証数を越えて学習されているユーザグループの前記アドレス学習テーブルに学習されているアドレスに対して、新規アドレス学習時にマーキングしておき、現在学習しているアドレス学習総数が前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数に達したとき、アドレス学習数が前記個別保証値を下回るユーザグループの新規アドレスをマーキングされたアドレスに上書きするアドレス学習部を具備したことを特徴とするスイッチング装置。
【００７４】
（付記１５） 前記アドレス学習部は、新規アドレスのパケットが到達したとき、当該パケットの送信元アドレスのユーザグループについての前記アドレス学習数上限値にアドレス学習数が到達した事象の有無を記録することを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００７５】
（付記１６） 前記アドレス学習部は、新規アドレスのパケットが到達したとき、当該パケットの送信元アドレスのユーザグループについての前記アドレス学習数上限値にアドレス学習数が到達した事象の数をカウントすることを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００７６】
（付記１７） 前記アドレス学習部は、前記ユーザグループ毎に前記アドレス学習テーブルへの学習数を学習数カウンタに記録することを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザグループ毎にアドレス学習テーブルの利用に制限を設けることができ、新規アドレスを登録することができなくなったユーザグループの属する仮想プライベートネットワーク内にはフラッディングが多く発生しパケットの配送性能が低下するが、他のユーザグループは新規アドレスを登録することができるためフラッディングの発生は抑制され、ネットワークの性能が低下しないかまたは性能低下の程度が低く抑えられる。これにより、公衆ネットワークを利用する複数のユーザグルーブ間でサービスの品質の公平性を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】通信事業者ネットワークの構成概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図４】図３中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図６】ＦＤＢの使用概念図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図８】ＦＤＢの使用概念図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１０】本発明の第５実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１１】ＦＤＢ使用概念図である。
【図１２】本発明の第６実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１３】本発明の第７実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１４】ＦＤＢの使用概念図である。
【図１５】図１３中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【図１６】本発明の第８実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１７】ＦＤＢの使用概念図である。
【図１８】図１６中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【図１９】本発明の第９実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図２０】図１９中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【図２１】本発明の第１０実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図２２】図２１中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【符号の説明】
２ アドレス学習テーブル
４ アドレス学習部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のユーザグループが通信ネットワークを共用している環境下で、ユーザグループ間の互いの資源利用機会に一定の公平性を確保するスイッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワークサービスプロバイダがパケット通信ネットワークを構築して、仮想プライベートネットワークサービスを提供する場合等、ネットワークが複数のユーザグループで共用する形態が提供されている。この例では、ユーザグループとはネットワークサービスの個々の契約者を指す。このようなパケット通信ネットワークでは、複数のスイッチング装置を設置し、各スイッチング装置がパケットの宛先に従ってルーティングすることにより宛先の端末にパケットが届けられる。スイッチング装置では、無駄なパケットの送信を防止し、トラヒックの増大を抑制するべく、受信パケットのポートとパケットに設定されている送信元アドレスとの関係をアドレス学習テーブルに学習しておく。受信パケットの宛先アドレスがアドレス学習テーブルに学習されている場合には、該当ポートにのみパケットを配信する。一方、受信パケットの宛先アドレスがアドレス学習テーブルに学習されていない場合は、当該パケットの宛先アドレスに該当するユーザグループにより構築される仮想ネットワーク全体にブロードキャストするようにパケットをフラディングする。但し、当該ユーザグループ以外のユーザグループの仮想ネットワークにはパケットを配信しない。パケットの配信による他の仮想ネットワークのトラヒックの増大防止とパケットの盗聴防止のためである。
【０００３】
従来のスイッチング装置では、総学習数のみが管理され、ユーザグループ毎の学習数は管理されない。アドレス学習テーブルに空きがある限りユーザグループを区別せずに学習が行われる。
【０００４】
また、学習テーブルを制御することにより、トラヒック量をコントロールするＬＡＮスイッチを開示した従来技術として、特許文献１がある。特許文献１は、物理ポート単位の単位時間当たりの受信フレーム数を監視し、設定した閾値を超える場合は、学習テーブルに、当該フレームの宛先ポートを当該フレームの受信ポートに割り当てることによって、当該フレームのみを破棄することを開示している。
【０００５】
また、ＣＰＵのルーティング処理におけるソフト処理負担を軽減するＬＡＮ間接続装置を開示した従来技術として、特許文献２がある。特許文献２は、簡易ルーティングテーブルに、ＩＰアドレス毎に出力ポート番号と次の送信目標の物理アドレスを記憶しておき、送信ＩＰアドレスに対応する出力ポート番号及び次送信目標ＩＰアドレスを簡易ルーティングテーブルより読み出し、ＣＰＵにより次送信目標ＩＰアドレスの物理アドレスを決定して、パケットヘッダに設定することを開示している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３４１０３９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−２５４９１２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスイッチング装置では、以下のような問題点があった。ネットワークサービスプロバイダが複数の契約者に対して仮想プライベートネットワークをサービス提供する例において、特にこのサービスが、商用サービスとして提供される場合、ネットワークサービスプロバイダは個々の契約者に対して一定のネットワーク資源の利用機会と一定の転送性能を確保する必要がある。これらのパケット通信ネットワークを構成するスイッチング装置が配送先決定手段としてアドレスの学習を行っているとき、アドレス学習テーブルの利用機会が制限されることは、ネットワーク資源の利用機会や転送性能が制限を受けることにつながる。
【０００９】
従来のスイッチング装置はユーザグループ毎に学習数の上限を制御する仕組みを持たないために、ユーザグループ間でのテーブル利用の公平性を提供することができない。このことは、テーブル容量が枯渇したときに深刻な問題を引き起こす。
【００１０】
スイッチング装置のテーブル容量が枯渇したときにさらに新規アドレスが到着すると仮想ネットワーク内に不必要なパケットのコピー（フラッディング）が発生しコピーが配送される範囲（ブロードキャストドメイン）内及びその配送範囲とパケット配送性能のリソースを共有するネットワークの一部にパケット性能低下が起こる。この性能低下はテーブルが枯渇した後に到着する新規アドレスが属するユーザグループについて顕著となる。性能低下はテーブル内の多くの容量を占有してテーブルの枯渇の要因となっている度合いが大きいユーザグループだけに起こるわけではなく、テーブルの枯渇以後に新たに通信を始めようとする全てのユーザグループに対して無差別に発生する。更に、一部のユーザが悪意を持ってテーブルを枯渇させるような攻撃（Ｄｏｓアタックの一種であるＭＡＣスキャンアタック）が起きた場合、ネットワークに攻撃を加えたユーザグループ以外のユーザグループについてもネットワークの性能低下の影響が及ぶことになる。公衆ネットワークにおいてこのような無差別な性能低下が起きることを防ぐ仕組みとして、アドレス学習過程でユーザグループを識別し学習数に制限を加えて適切な公平性を提供することは重要な解決すべき課題である。
【００１１】
また、特許文献１は、ネットワークへ流入するフレームの流量を制限するものであり、受信フレーム数が閾値を越えた受信ポートから受信したパケットの宛先ポート番号を学習テーブルにおいて受信ポート番号に変更するだけであり、当該宛先アドレスは学習テーブルに記憶されたままであり、当該宛先アドレスのために使用されている学習テーブルの領域を他の宛先アドレスのために使用することができないため、学習テーブルの公平性を提供することはできず、上記課題を解決することができない。
【００１２】
また、特許文献２は、プロトコルの処理の高速化を図るべく、ルーティングテーブルの構成を工夫したものであるが、学習テーブルの公正性については何ら開示しておらず、上記課題を解決することはできない。
【００１３】
本発明の目的は、ユーザグループ毎に学習数を管理して適切な公平性を提供するスイッチング装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によると、パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、アドレス学習テーブルに学習されているアドレス学習総数が前記総数閾値に達した場合、前記アドレス学習テーブルへの学習数が前記個別保証値を越えているユーザグループについては、学習数が増加しないよう学習数を制限するアドレス学習部を具備したことを特徴とスイッチング装置が提供される。
【００１５】
パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、前記個別保証数を越えて学習されているユーザグループの前記アドレス学習テーブルに学習されているアドレスに対して、新規アドレス学習時にマーキングしておき、現在学習しているアドレス学習総数が前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数に達したとき、アドレス学習数が前記個別保証値を下回るユーザグループの新規アドレスをマーキングされたアドレスに上書きするアドレス学習部を具備したことを特徴とするスイッチング装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の説明をする前に本発明の原理の説明をする。図１は本発明の原理図である。図１に示すように、スイッチング装置は、アドレス学習テーブル２及びアドレス学習部４を有する。各ユーザグループ毎にアドレス学習テーブル２に学習するアドレス学習数の上限値がアドレス学習上限値として設定されている。アドレス学習部４は、各ポートに到着したパケットヘッダからユーザグループを識別する。当該ユーザグループについてのアドレス学習上限値とアドレス学習テーブル２に学習されている既アドレス学習数とを比較する。既アドレス学習数がアドレス学習上限値未満であり、当該送信元アドレスがアドレス学習テーブル２に学習されていない場合は、当該アドレスをアドレス学習テーブル２に学習する。
【００１８】
既アドレス学習数がアドレス学習上限値以上であれば、当該ユーザグループについては、例えば、当該アドレスを学習しない、当該アドレスを当該ユーザグループの他のアドレスに上書きすることにより、当該アドレス学習上限値を越えてはアドレス学習テーブル２に学習しない。スイッチング装置は、パケットが到着すると、当該パケットの宛先アドレスがアドレス学習テーブル２に学習されているかを判断する。アドレスが学習されていれば、該当ポートにパケットを送信する。アドレスが学習されていなければ、当該パケットのユーザグループの仮想ネットワークにフラッディングする。このとき、各ユーザグループについては、アドレス学習上限値を越えて学習されることがないので、アドレス学習テーブル２の資源の利用に関してユーザグループ間の公平性を確保することができる。
【００１９】
図２は本発明の実施形態の通信事業者ネットワーク構成図である。図２に示すように、通信事業者ネットワークは、スイッチング装置としてのＬ２ＳＷ５０＃ｉ（ｉ＝１，２，…）のみにより階層的に構成された例を示している。尚、Ｌ２ＳＷ以外にＡＴＭスイッチ、ＳＤＨ装置等によりバックボーンネットワークを含むような通信事業者ネットワークとしても良い。最下層のＬ２ＳＷ５０＃ｉ（ｉ＝１〜４）には、企業Ａ〜Ｃの企業ネットワーク（ＬＡＮ）５２＃ｉ（ｉ＝Ａ１，…，Ｃ２）が接続される。ＬＡＮ５２＃Ａ１，５２＃Ａ２は企業ＡのＬＡＮ、ＬＡＮ５２＃Ｂ１〜５２＃Ｂ３は企業ＢのＬＡＮ、ＬＡＮ５２＃Ｃ１，５２＃Ｃ２は企業ＣのＬＡＮである。ＬＡＮ５２＃ｉ（ｉ＝Ａ１，Ａ２，…，Ｃ２）は、パソコン等の複数の端末５４＃ｉｊ（ｉ＝Ａ１，…，Ｃ２，ｊ＝１，２，…）を収容する。ＬＡＮ５２＃ｉ（ｉ＝Ａ１，…，Ｃ２）は、通信事業者のＬ２ＳＷに直接収容される場合、企業Ａ〜ＣのＬ２ＳＷ５６＃ｉ（ｉ＝Ａ１，…）や図示しないルータを通して、通信事業者のＬ２ＳＷに収容される場合がある。
【００２０】
Ｌ２ＳＷ５０＃ｉ，５６＃ｉは、スイッチング装置であるが、本実施形態では、レイヤ２レベルのＭＡＣアドレスの学習をするＬ２ＳＷを仮定する。具体的には次の機能を有する。(1)後述するように、ユーザ又はユーザグループ毎にアドレスを管理するが、ユーザ又はグループを分類する方法はいろいろ考えられる。例えば、ＶＬＡＮＩＤ、入力ポート番号、事前にグループ化されて申請されたＭＡＣアドレス群等が考えられるが、本実施形態では、ＶＬＡＮ番号によりユーザグループを識別する場合を例に考える。学習すべきソースアドレス（ＳＡ）は、アドレス学習テーブル（ＦＤＢ）に後述するようにユーザグループ間のアドレス学習の公平性が確保しながら学習される。また、学習されたアドレスは一定時間内に再度の学習がないときは、エージング処理により削除される。(2)受信パケットのデスティネーションアドレス（ＤＡ）が、ＦＤＢに学習されている場合は、該当ポートにパケットを送信する。ＤＡアドレスがＦＤＢに学習されていない場合は、当該パケットを当該ＶＬＡＮにより構築される仮想ネットワークにフラッディングする。尚、フラッディングするべきポートは、各ＶＬＡＮ毎にオペレータにより設定される。
【００２１】
Ｌ２ＳＷ間は、イーサーネットにより接続される。各企業Ａ〜Ｃは、通信事業者のネットワークを用いて仮想プライベートネットワークを構築する場合には、例えば、各企業毎にユーザグループを構成し、各ユーザグループには、例えば、ＶＬＡＮ番号（ＶＬＡＮＩＤ）が付与される。図２では、企業ＡのＶＬＡＮ ＩＤが１、企業ＢのＶＬＡＮＩＤが２であることを示している。図２中の太線はＶＬＡＮ＝１のドメイン（企業ＡのＶＬＡＮ）を示している。ＶＬＡＮ ＩＤはパケットヘッダに設定される。
【００２２】
第１実施形態
図３は本発明の第１実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図である。図３に示すように、Ｌ２ＳＷ５０＃ｉ，５２＃ｉは、上限値メモリ１００、学習数カウンタ１０２、ＦＤＢ１０４、ＳＡ学習部１０６及びエージング処理部１０８を有する。上限値メモリ１００は、ＶＬＡＮ毎の学習上限値を記憶するメモリである。ユーザグループ毎のアドレス学習数の上限は固定的に設定される。この上限値はユーザグループ毎に異なる値であっても良いし、同じ値であっても良い。ここでは、一例として、上限値は、全ユーザグループで同じ値の２０が設定されている。学習数カウンタ１０２は、ＶＬＡＮ毎の学習数を記憶するためのメモリカウンタであり、ＶＬＡＮＩＤ毎に、ＦＤＢ１０４に学習されている学習数から構成される。ＦＤＢ１０４は、アドレスを学習するためのアドレス学習テーブルであり、各学習するアドレスについて、当該アドレスを有する端末が属するユーザグループのＶＬＡＮＩＤ、当該端末のＭＡＣアドレス及び当該端末が送出したパケットを受信するポート番号から構成される。
【００２３】
図４はＳＡ学習部１０６のフローチャートである。以下、図４を参照して、ＳＡ学習部１００の動作説明をする。ステップＳ２において、各ポートよりイーサネットパケット、例えば、ＶＬＡＮＩＤ＝２，ＳＡ＝３，ＤＡ＝６のパケットが到着したとする。ステップＳ４において、ＳＡ学習を行う前に、まず上限値メモリ１００及び学習数カウンタ１０２をアクセスし、上限値及び当該パケットに設定されているＶＬＡＮの既学習数を得る。ここでは、上限値＝２０、ＶＬＡＮＩＤの学習数＝７を得る。ステップＳ６において、既学習数と上限値とを比較する。既学習数が上限値未満である場合は、ステップＳ８に進む。既学習数が上限値以上である場合は、ステップＳ１０に進む。
【００２４】
ステップＳ８において、(i)パケットのＶＬＡＮＩＤ、ＳＡアドレス及び受信ポート番号をＦＤＢ１０４に学習する、(ii)当該ＶＬＡＮＩＤに該当する学習数を学習数カウンタ１０２において１加算する。ここでは、学習数が７であり、上限値未満であるので、ＦＤＢ１０４にＶＬＡＮＩＤ＝２，ＭＡＣアドレス＝３及び当該パケットの受信ポート番号＝１を学習し、ＶＬＡＮＩＤ＝２の学習数を学習カウンタ１０２において１加算する。
【００２５】
ステップＳ１０において、(i)ＳＡを新たに学習しない又は(ii)同じＶＬＡＮＩＤを持つ既学習アドレスに新規アドレスを上書きすることを行う。このとき、当該ＶＬＡＮＩＤについては、学習数を学習数カウンタ１０２において加算も減算もしない。これにより、個々のユーザグループのアドレス学習数はそれぞれに設定された上限数を越えることがない。
【００２６】
エージング処理部１０８は、ＦＤＢ１０４に学習されている、各アドレスについて、一定時間内に更新がなかった（当該アドレスをＳＡとするパケットを受信しないかった）場合には、当該アドレスをＦＤＢ１０４から消去すると共に当該アドレスのＶＬＡＮＩＤについて、学習数を学習カウンタ１０２において１減算する。スイッチング装置は、パケットが到達すると、当該パケットのＤＡがＦＤＢ１０４に学習されているか否かを判断する。学習されている場合は、該当ポートにパケットを送信する。学習されていない場合は、当該パケットのＶＬＡＮＩＤに係わる仮想ネットワークにパケットをフラッディングする。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態によれば、あるユーザグループがこのスイッチング装置のＦＤＢの公平利用上許容できないほど多数のアドレスを使用した場合でも、ＦＤＢ内のこのユーザグループのアドレス学習数が学習上限値を越えないように制御できるため他のユーザグループが利用するテーブル容量を無制限に圧迫することはない。
【００２８】
第２実施形態
図５は本発明の第２実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、上限値メモリ１５０への上限値の設定方法が第１実施形態の設定方法と異なっている。第１実施形態では上限値はある固定値が割り当てられるが、本実施形態では、ＦＤＢ１０４の容量とユーザグループ数に応じて割り振られており、具体的には、ＦＤＢエントリ数を総ＶＬＡＮ数で割った値を各ＶＬＡＮの学習上限値としている。例えば、ＦＤＢエントリ数が６０で、総ＶＬＡＮ数が４であるとき、上限値メモリ１５０には、６０／４＝１５が設定される。図６はＦＤＢ１０４の使用概念図である。図６に示すように、総ＶＬＡＮ数が４であるとき、ＦＤＢエントリ数が総ＶＬＡＮ数で割られた数だけ、各ユーザｉ（ｉ＝１〜４）がＦＤＢ１０４を使用可能領域として使用可能となる。以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、ＦＤＢ容量とユーザ数に応じて上限値を設定しているので、各ユーザには、上限値分の学習数が保証されて、ＦＤＢをより公平にユーザグループ間で利用することができる。
【００２９】
第３実施形態
図７は本発明の第３実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、上限値メモリ２００への上限値の設定方法が第１〜第２実施形態の設定方法と異なっている。本実施形態では、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を全てのユーザグループに均等に割り振った値を越える固定値をアドレス学習上限値として上限値メモリ２００に設定する。例えば、ＦＤＢ１０４の総エントリ数が６０、総ＶＬＡＮ数が４であるとき、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を全てのユーザグループに均等に割り振った値が１５となるが、それを越える、例えば、図７に示すように、３０をアドレス学習上限値とする。これは、全ユーザグループについて、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を全てのユーザグループに均等に割り振った値を上限値とする第２実施形態は、アドレス学習数において完全な公平性を提供することができる反面、アドレス学習数の所要はユーザグループによってまちまちであった場合には、テーブルの総容量が余ってしまう場合でもあるユーザグループが使っていないテーブル容量を別のユーザグループが使うことができない。そのためユーザグループ間でのテーブル所要が大きく偏る場合には第２実施形態ではテーブルを有効に利用することができない。そこで、本実施形態では、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を全てのユーザグループに均等に割り振った値を越える固定値をアドレス学習上限値として上限値メモリ２００に設定するようにしている。図８はＦＤＢ１０４の使用概念図である。個々の学習上限値の合計が総テーブル容量を上回っている、例えば、図８に示すように、上限値が全てのユーザグループで同じであるとしたとき、上限値×ユーザ数はＦＤＢ１０４の総エントリ数を越えることになる。
【００３０】
以上説明した実施形態によれば、個々の学習上限数の合計がＦＤＢの総エントリ数を上回っているため、ＦＤＢのテーブル所要が大きいユーザグループが多数存在する場合にはＦＤＢのテーブルの枯渇が起きて無差別な性能低下が起きる可能性がある。しかし、学習上限を越えるテーブル所要を持つユーザグループが少数で且つそれら少数のユーザグループの学習上限値の合計が総点エントリ数に対して小さく設定されている場合には、ＦＤＢの枯渇が起こらないため顕著な性能低下が起きる範囲は、これらのテーブルを多く使用している少数のユーザグループの中だけに収まる。特に、ＦＤＢを枯渇させようとするような悪意を持った攻撃に対して有効である。なぜなら、同時に多数のユーザグループがこのような悪意を持った攻撃を行う可能性は小さいと考えられるからである。
【００３１】
第４実施形態
図９は本発明の第４実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、上限値メモリ２５０への上限値の設定方法が第１〜第３実施形態の設定方法と異なっている。第１〜第３実施形態は、固定的に設定するアドレス学習の上限を決める方法として、均等な割振方法であったが、ユーザグループの契約条件がまちまちの場合には、均等な割り振りが必ずしも公平といえない。そこで、本実施形態では、ユーザグループの契約条件がまちまちの場合には、アドレス学習の上限数をユーザグループ個別に持てるようにし、契約管理情報に基づいてより公平な設定値を定める。契約条件に応じたアドレス学習の上限数の決め方としては、契約管理情報として契約帯域を選び、より大きな帯域を契約しているユーザグループに、より多くのテーブル量を与えるように設定する。例えば、ＶＬＡＮ１＝１０Ｍｂ／ｓ、ＶＬＡＮ２＝２０Ｍｂ／ｓ、ＶＬＡＮ３＝４０Ｍｂ／ｓ、ＶＬＡＮ４＝５０Ｍｂ／ｓだとすると、図９に示すように、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を契約帯域の大きさに比例した配分することにより、上限値メモリ２５０には、ＶＬＡＮ＝１，２，３，４の上限値として、５，１０，２０，２５が設定される。
【００３２】
また、契約管理情報に基づく他のアドレス学習の上限値の決め方として、契約拠点数を選び、より多くの拠点を配送先として契約しているユーザグループに、より多くのテーブル量を与えるように設定する。例えば、図２に示す、企業Ａ，Ｂ，Ｃの拠点数は２，３，２であるので、拠点数の最も多い企業Ｃには、最も多くのテーブル量が与えられる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、契約条件に応じたアドレス学習の上限数の決めるので、各ユーザグループは契約条件に応じた合理的な上限値までテーブルを利用することができる。
【００３４】
第５実施形態
図１０は本発明の第５実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、上限値メモリ３００への上限値の設定方法が第１〜第４実施形態の設定方法と異なっている。第１〜第４実施形態では、上限値は、固定的に定められている。しかし、ユーザグループは通信が開始されて初めてＦＤＢが使用されるものであり、それまで、予めユーザグループにＦＤＢを確保しておくことはＦＤＢの利用の観点からは効率的であるとはいえない。そこで、本実施形態では、ＦＤＢ１０４の総エントリ数をＦＤＢ１０４に現在学習されているユーザグループに均等に割り振った値を動的に計算し、アドレス学習上限値として上限値メモリ３００に設定する。例えば、ＦＤＢ１０４の総エントリ数が６０、現在学習されているＶＬＡＮ数が２であるとき、ＦＤＢ１０４の総エントリ数を現在学習されているＶＬＡＮの数で均等に割り振った値３０が、現時点でのアドレス学習上限値である。図１１はＦＤＢ１０４の使用概念図である。図１１（ａ）に示すように、アクティブユーザグループ数が１のとき、ＦＤＢ１０４の総エントリ領域をそのユーザグループが使用可能である。図１１（ｂ）に示すように、アクティブユーザグループ数が２のとき、ＦＤＢ１０４の総エントリの１／２が各アクティブユーザグループの使用可能となる。図１１（ｃ）に示すように、アクティブユーザグループ数が３のとき、ＦＤＢ１０４の総エントリの１／３が各アクティブユーザグループの使用可能となる。図１１（ｄ）に示すように、アクティブユーザグループ数が４のとき、ＦＤＢ１０４の総エントリの１／４が各アクティブユーザグループの使用可能となる。
【００３５】
ＳＡ学習部３０２は、ＦＤＢ１０４の容量をＦＤＢ１０４に学習されているユーザグループ数で割り算した結果を上限値として、上限値メモリ３００に書き込む。また、パケットが到着したときのＳＡ学習部３０２の処理は、図４の処理と同様であるが、図４中のステップＳ８において、アドレスの学習は、ＦＤＢ１０４に空きエントリがあればそこに、空きエントリがなければ、上限値を越えて学習されているＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きする。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、より効率的にＦＤＢを利用すことができる。
【００３７】
第６実施形態
図１２は本発明の第６実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態では、ＦＤＢ４００に学習時刻を設定する欄を追加している。学習時刻とは、当該アドレスが最新に学習された時刻を示すものであり、例えば、エージング消去の周期毎に値がリセットされて、エージング周期内で当該アドレスが更新される毎にインクリメントされるものとする。アドレスは、当該アドレスをＳＡとするパケットが到達して、ＦＤＢ４００に再学習する際に更新される。これにより、学習時刻の値が最も小さいものが、当該アドレスの最新の学習時刻が最も古いものであることが分かる。尚、エージング消去の周期内で学習時刻がリセットされたままでインクリメントされていない場合は、エージング処理部１０８により当該アドレスは消去されることになる。ＳＡ学習部４０２は、到着パケットのＶＬＡＮについて、学習数カウンタ既学習数が上限値以上である場合の処理が図３中のＳＡ学習部１０６と異なる。他の点については、ＳＡ学習部１０６と同様である。ＳＡ学習部４０２は、到着パケットのＶＬＡＮの既学習数が上限値以上である場合、ＦＤＢ４００に学習されてい該ＶＬＡＮについて、学習時刻より最も古い、図１２に示すように、学習時刻が７２のアドレスに当該ＳＡを上書きすると共に学習時刻を１に設定する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、最も古いアドレスに上書きするので、同一ＶＬＡＮについて、アドレス学習によるフラッディング防止の効果をより効果的に得ることができる。
【００３９】
第７実施形態
図１３は本発明の第７実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。ユーザグループ間のアドレス学習の所要に非常に大きな偏りがあり、且つ、契約時に予めその偏りが予測できない場合には、単純にユーザグループ毎にアドレス学習の上限値を定めた上でアドレス枯渇の可能性を排除するような設定値を決定することは困難である。そこで、本実施形態では、各ユーザグループのＦＤＢ１０４の利用量に最低保証数を定めてその合計量については予め予約数として定められたユーザグループのそれぞれが占有できるようにする。予約されない残り領域については全ユーザグループで共有する。予約するテーブル量の合計と全ユーザグループで共有するテーブル量を足し合わせた数が全テーブル容量を越えないように設定することで各ユーザグループにＦＤＢ１０４の最低量が確保される。
【００４０】
閾値メモリ４５０には、総数閾値、個別上限値及び個別保証値が設定される。個別保証値は、各ユーザグループに最低保証するＦＤＢ１０４の利用量であり、そのユーザグループについての合計量については予め予約数として定められたユーザグループのそれぞれが占有できる。個別保証値は、ユーザグループ毎に設定しても良いし、全ユーザグループで共通としても良い。総数閾値は、全体閾値とユーザグループについて最小の個別保証値との和である。全体閾値は全ユーザグループで共有するテーブル量であり、（ＦＤＢ１０４の容量−全ユーザグループについての個別保証値の和）以下である。
【００４１】
図１４はＦＤＢ１０４の使用概念図である。図１４に示すように、全体閾値とユーザグループの個別保証値の和（Σ各ユーザの個別保証値）がＦＤＢ１０４の容量を越えないように設定されている。即ち、ＦＤＢ１０４容量−全体閾値≧Σ各ユーザの個別保証量となる。ＦＤＢ１０４の使用が個別保証値を越えたユーザグループについては、全体閾値内でＦＤＢ１０４が使用されることになる。ユーザグループ数が４、ＦＤＢ１０４の容量＝６０、個別保証値＝１０（全ユーザグループに共通）、全体閾値≦６０−１０×４＝２０、総数閾値≦３０（２０＋１０）となる。例えば、図１３に示すように、総数閾値＝３０（全体閾値＝２０）である。ユーザグループ毎の個別上限値は当該ユーザグループについての学習数の上限値である。個別保証値≦個別上限値≦（個別保証値＋全体閾値）である。１ユーザグルーブが使用できる全体閾値で示される共有テーブルの上限を設けるためである。また、ユーザグループの個別保証値が異なる場合としては、ユーザグループＡの個別保証値＝１０、ユーザグループＢの個別保証値＝１５、ＦＤＢ１０４の容量＝３０とすると、総数閾値≦３０−（１０＋５）＋５＝２０となる。
【００４２】
図１５は、ＳＡ学習部４５４の動作フローチャートである。ステップＳ１００において、Ｌ２ＳＷのあるポートにパケットが到着したものとする。ステップＳ１０２において、ＳＡ学習部４５４は、(i)閾値メモリ４５０にアクセスして、個別上限値、個別保証値及び全体閾値を得る、(ii)学習数カウンタ４５２にアクセスして、当該パケットのＶＬＡＮの既学習数と総学習数を得る。ステップＳ１０４において、ＶＬＡＮ既学習数と個別上限値を比較する。ＶＬＡＮ学習数が個別上限値未満であれば、ステップＳ１０６に進む。ＶＬＡＮ学習数が個別上限値以上であれば、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１０６において、総学習数と総数閾値を比較する。総学習数が総数閾値以上であれば、ステップＳ１０８に進む。総学習数が総数閾値未満であれば、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１０８において、当該パケットのＶＬＡＮ既学習数と個別保証値を比較する。既ＶＬＡＮ学習数が個別保証値以下であれば、ステップＳ１１０に進む。個別上限値が既ＶＬＡＮ学習数未満であれば、ステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１０において、(i)当該パケットのＳＡアドレスをＦＤＢ１０４に学習する、(ii)当該ＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算する、(iii)総学習数を学習数カウンタ４５２において１加算する。
【００４３】
ステップＳ１１２において、(i)アドレスを学習しない又は(ii)同一ＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きすることを行う。ステップＳ１１４において、(i)当該パケットのＳＡアドレスをＦＤＢ１０４に学習し、(ii)当該ＶＬＡＮの学習数を１加算する。ステップＳ１１６において、(i)アドレスを学習しない又は(ii)同一ＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きすることを行う。
【００４４】
エージング処理部４５６は、ＦＤＢ１０４に学習されている、各アドレスについて、一定時間内に更新がなかった場合には、(i)当該アドレスをＦＤＢ１０４から削除し、(ii)当該アドレスのＶＬＡＮＩＤについて、学習数を学習数カウンタ４５２において１減算し、(iii)総学習数を学習数カウンタ４５２において１減算する。
【００４５】
以上説明したように、ユーザグループのアドレス学習テーブルの利用量に最低保証量を定め、その合計量については予め予約数として定められたユーザグループのそぞれが占有できるようにし、予約されない残りの領域については全ユーザグループで共用し、予約するテーブル量の合計と全ユーザグループで共有するテーブル量を足し合わせた数が全テーブル量を超えないように設定することにより、各ユーザグループにアドレス学習テーブルの最低量を保証することができる。
【００４６】
第８実施形態
図１６は本発明の第８実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図１３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。ＦＤＢ５００には、ＦＤＢ１０４の各レコードのフィールドに加えてマーキングビットのフィールドを設けている。第７実施形態では、ユーザグループ毎の所要が最低保証量より更に小さい場合に、その使われていない予約分を他のユーザグループが使用することができない。そこで、その予約されたテーブル量までも他のユーザグルーブが使用できるようにするためには、保証数を超えて学習されている分にマーキングを行う。テーブル量が十分な場合には保証分を超えてのテーブル利用を許容する。テーブル量が枯渇した場合にはこのマーキングされたアドレス学習領域に上書きを行ってまだ保証数までテーブルを使っていないユーザグループに優先されるようにする。
【００４７】
図１７はＦＤＢ５００の使用概念図である。図１７に示すように、各ユーザグループには、個別保証値分が優先的に書き込まれる領域として確保されているが、各ユーザグループは、この自ユーザグループに確保されている領域分が使用されると、全体閾値及び他ユーザグループに確保されている空き領域分にも書き込める。しかし、この空き分の領域に書き込んだアドレスについてはマーキングされて、当該他のユーザグループに上書きされる可能性がある。
【００４８】
図１８はＳＡ学習部５０２の動作フローチャートである。ステップＳ２００において、Ｌ２ＳＷのあるポートにパケットが到着したものとする。ステップＳ２０２において、ＳＡ学習部５０２は、(i)閾値メモリ４５０にアクセスして、個別上限値、個別保証値及び全体閾値を得る、(ii)学習数カウンタ４５２にアクセスして、当該パケットのＶＬＡＮの既学習数と総学習共通数を得る。ステップＳステップＳ２０４において、ＶＬＡＮ既学習数と個別上限値を比較する。ＶＬＡＮ学習数が個別上限値以下であれば、ステップＳ２０６に進む。個別上限値がＶＬＡＮ学習数未満であれば、ステップＳ２１６に進む。ステップＳ２０６において、総学習数と総数閾値を比較する。総学習数が総数閾値以上であれば、ステップＳ２０８に進む。総学習数が総数閾値未満であれば、ステップＳ２１８に進む。ステップＳ２０８において、当該パケットのＶＬＡＮ既学習数と個別保証値を比較する。既ＶＬＡＮ学習数が個別保証値以下であれば、ステップＳ２１０に進む。個別保証値が既ＶＬＡＮ学習数未満であれば、ステップＳ２２０に進む。
【００４９】
ステップＳ２１０において、総学習数とＦＤＢ５００のテーブル容量とを比較する。総学習数がテーブル容量以上であれば、ステップＳ２１２に進む。総学習数がテーブル容量未満であれば、ステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１２において、(i)マーキングされているＦＤＢ５００のエントリに上書きしてアドレス学習をし、(ii)当該パケットのＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算し、(iii)上書されたＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１減算する。
【００５０】
ステップＳ２１４において、(i)ＦＤＢ５００の空きエントリにアドレス学習し、(ii)当該パケットのＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算し、(iii)総学習数を学習カウンタ４５２において１加算する。ステップＳ２１６において、(i)アドレスを学習しない又は(ii)同一ＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きを行う。ステップＳ２１８において、(i)当該パケットのＳＡアドレスをＦＤＢ５００の空きエントリに学習し、(ii)当該パケットのＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算し、(iii) 総学習数を学習数カウンタ４５２において１加算する。
【００５１】
ステップＳ２２０において、総学習数とＦＤＢ４５２のテーブル容量とを比較する。総学習数がＦＤＢ５００のテーブル容量以上であれば、ステップＳ２２２に進む。総学習数がＦＤＢ５００のテーブル容量未満であれぱ、ステップＳ２２４に進む。ステップＳ２２２において、(i)アドレスを学習しない又は(ii)同一ＶＬＡＮの既学習フィールドに上書きするをする。ステップＳ２２４において、(i)当該パケットのＳＡアドレスをＦＤＢ５００の空きエントリに学習し、(ii)当該ＳＡアドレスについてマーキングビットを立て、(iii)当該ＶＬＡＮの学習数を学習数カウンタ４５２において１加算し、(iv)総学習数を学習数カウンタ４５２において１加算する。
【００５２】
以上説明したように、予約数の合計は総テーブル量に一致するまで大きくすることができ、またユーザグループ間で空きテーブルが最大限に共用することができる。
【００５３】
第９実施形態
図１９は本発明の第９実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。学習数カウンタ５５０には、図３中の学習数カウンタ１０２の各レコードのフィールドに加えて上限到達ビットのフィールドを設けている。上限値到達ビットは、ＶＬＡＮについて、既学習数が上限値に達した場合に立てられるビットである。
【００５４】
図２０はＳＡ学習部５５２のフローチャートである。以下、図２０を参照して、ＳＡ学習部５５２の動作説明をする。ステップＳ３００〜Ｓ３０６までの処理は、図４中のステップＳ２〜ステップＳ８までの処理と同様である。ステップＳ３０８において、(i)ＳＡを新たに学習しない、又は(ii)同じＶＬＡＮＩＤを持つ既学習アドレスに新規アドレスを上書き及び当該ＶＬＡＮについて学習数カウンタ５５０において上限到達ビットをオンする。エージング処理部５５４は、ＦＤＢ１０４に学習されている、各アドレスについて、一定時間内に更新がなかった場合には、(i)当該アドレスをＦＤＢ１０４から消去し、(ii)当該アドレスのＶＬＡＮについて、学習数を学習カウンタ５５０において１減算し、(iii)当該アドレスのＶＬＡＮの学習数が上限値に到達しなくなった場合は、上限到達ビットをオフする。
【００５５】
以上説明したように、本発明によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、学習数カウンタに上限到達ビットを設けたので、テーブル量の所要状況の把握が可能となり、最適な上限値の設定の参考統計資料を提供できる。
【００５６】
第１０実施形態
図２１は本発明の第１０実施形態によるＬ２ＳＷのＭＡＣアドレスの学習に係わる構成図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。学習数カウンタ６００には、図３中の学習数カウンタ１０２の各レコードのフィールドに加えて上限到達カウンタのフィールドを設けている。上限値到達カウンタは、ＶＬＡＮについて、既学習数が上限値に達すると、その都度、インクリメントされるカウンタである。
【００５７】
図２２はＳＡ学習部６０２のフローチャートである。以下、図２２を参照して、ＳＡ学習部６０２の動作説明をする。ステップＳ４００〜Ｓ４０６までの処理は、図４中のステップＳ２〜Ｓ８までの処理と同様である。ステップＳ４０８において、(i)ＳＡを新たに学習しない、又は(ii)同じＶＬＡＮＩＤを持つ既学習アドレスに新規アドレスを上書き及び当該ＶＬＡＮについて学習数カウンタ５５０において上限到達カウンタを１加算する。エージング処理部６０４は、ＦＤＢ１０４に学習されている、各アドレスについて、一定時間内に更新がなかった場合には、(i)当該アドレスをＦＤＢ１０４から消去し、(ii)当該アドレスのＶＬＡＮについて、学習数を学習カウンタ５５０において１減算する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、学習数カウンタに上限到達カウンタを設けたので、テーブル量の所要状況の把握が可能となり最適な上限値の設定の参考統計資料を提供できる。
【００５９】
本発明は以下の付記を含むものである。
【００６０】
（付記１） パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、
前記アドレス学習テーブルへの各ユーザグループのアドレス学習数が当該ユーザグループについてのアドレス学習上限値以下となるようにアドレス学習数を制限するアドレス学習部を具備したことを特徴とするスイッチング装置。
【００６１】
（付記２） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習上限値をユーザグループ毎に固定的に割り振ることを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００６２】
（付記３） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数を全ユーザグループに均等に割り振った値をユーザグループ毎の前記アドレス学習上限値とすることを特徴とする付記２記載のスイッチング装置。
【００６３】
（付記４） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数を全てのユーザグループに均等に割り振った値よりも大きな固定値をユーザグループ毎の前記アドレス学習上限値とすることを特徴とする付記２記載のスイッチング装置。
【００６４】
（付記５） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数を現在アドレス学習テーブルに学習されているユーザグループに均等に割り振った値を動的に計算し、当該値を前記アドレス学習上限値とすることを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００６５】
（付記６） 前記アドレス学習部は、前記アドレス学習上限値をユーザグループ毎の契約管理情報に基づいてユーザグループ毎に設定することを特徴とする付記２記載のスイッチング装置。
【００６６】
（付記７） 前記契約管理情報はユーザグループ毎の契約帯域であり、それぞれのユーザグループの契約帯域に応じて前記アドレス学習上限値に重み付けをすることを特徴とする付記６記載のスイッチング装置。
【００６７】
（付記８） 前記契約管理情報はユーザグループ毎の契約拠点数であり、それぞれのユーザグループの契約拠点数に応じて前記アドレス学習上限値の重み付けをすることを特徴とする付記６記載のスイッチング装置。
【００６８】
（付記９） 前記アドレス学習部は、アドレス学習数が前記アドレス学習数上限値に達したユーザグループについては、新たなアドレスの学習を行わないことを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００６９】
（付記１０） 前記アドレス学習部は、アドレス学習数が前記アドレス学習数上限値に達したユーザグループについては、当該ユーザグループの新たなアドレスは前記アドレス学習テーブルに学習されている当該ユーザグループのアドレスに上書きすることを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００７０】
（付記１１） 前記アドレス学習部は、アドレス学習数が前記アドレス学習数上限値に達したユーザグループについては、当該ユーザグループの新たなアドレスは前記アドレス学習テーブルに学習されている当該ユーザグループの最も以前に到達したパケットに設定されていたアドレスに上書きすることを特徴とする付記１０記載のスイッチング装置。
【００７１】
（付記１２） パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、
総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、アドレス学習テーブルに学習されているアドレス学習総数が前記総数閾値に達した場合、前記アドレス学習テーブルへの学習数が前記個別保証値を越えているユーザグループについては、学習数の増加を許容しないよう学習数を制限するアドレス学習部を具備したことを特徴とスイッチング装置。
【００７２】
（付記１３） 前記個別保証値は前記全ユーザグループについて同じ値であり、全ユーザグループ数に１減算した数に前記個別保証値を掛け算した値と前記総数閾値とを加算した値は、前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数を越えないことを特徴とする付記１２記載のスイッチング装置。
【００７３】
（付記１４） パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、
総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、前記個別保証数を越えて学習されているユーザグループの前記アドレス学習テーブルに学習されているアドレスに対して、新規アドレス学習時にマーキングしておき、現在学習しているアドレス学習総数が前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数に達したとき、アドレス学習数が前記個別保証値を下回るユーザグループの新規アドレスをマーキングされたアドレスに上書きするアドレス学習部を具備したことを特徴とするスイッチング装置。
【００７４】
（付記１５） 前記アドレス学習部は、新規アドレスのパケットが到達したとき、当該パケットの送信元アドレスのユーザグループについての前記アドレス学習数上限値にアドレス学習数が到達した事象の有無を記録することを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００７５】
（付記１６） 前記アドレス学習部は、新規アドレスのパケットが到達したとき、当該パケットの送信元アドレスのユーザグループについての前記アドレス学習数上限値にアドレス学習数が到達した事象の数をカウントすることを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００７６】
（付記１７） 前記アドレス学習部は、前記ユーザグループ毎に前記アドレス学習テーブルへの学習数を学習数カウンタに記録することを特徴とする付記１記載のスイッチング装置。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザグループ毎にアドレス学習テーブルの利用に制限を設けることができ、新規アドレスを登録することができなくなったユーザグループの属する仮想プライベートネットワーク内にはフラッディングが多く発生しパケットの配送性能が低下するが、他のユーザグループは新規アドレスを登録することができるためフラッディングの発生は抑制され、ネットワークの性能が低下しないかまたは性能低下の程度が低く抑えられる。これにより、公衆ネットワークを利用する複数のユーザグルーブ間でサービスの品質の公平性を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】通信事業者ネットワークの構成概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図４】図３中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図６】ＦＤＢの使用概念図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図８】ＦＤＢの使用概念図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１０】本発明の第５実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１１】ＦＤＢ使用概念図である。
【図１２】本発明の第６実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１３】本発明の第７実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１４】ＦＤＢの使用概念図である。
【図１５】図１３中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【図１６】本発明の第８実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図１７】ＦＤＢの使用概念図である。
【図１８】図１６中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【図１９】本発明の第９実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図２０】図１９中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【図２１】本発明の第１０実施形態によるＬ２ＳＷの構成図である。
【図２２】図２１中のＳＡ学習部の処理フローチャートである。
【符号の説明】
２ アドレス学習テーブル
４ アドレス学習部
Claims (2)
- パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、
総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、アドレス学習テーブルに学習されているアドレス学習総数が前記総数閾値に達した場合、前記アドレス学習テーブルへの学習数が前記個別保証値を越えているユーザグループについては、学習数が増加しないよう学習数を制限するアドレス学習部を具備したことを特徴とスイッチング装置。 - パケットに設定された送信元アドレスをアドレス学習テーブルに学習し、当該アドレス学習テーブルに学習したアドレスに基づいてパケットを配送するスイッチング装置であって、
総数閾値及びユーザグループ毎に設定された個別保証値に基づいて、前記個別保証数を越えて学習されているユーザグループの前記アドレス学習テーブルに学習されているアドレスに対して、新規アドレス学習時にマーキングしておき、現在学習しているアドレス学習総数が前記アドレス学習テーブルに学習できる最大学習数に達したとき、アドレス学習数が前記個別保証値を下回るユーザグループの新規アドレスをマーキングされたアドレスに上書きするアドレス学習部を具備したことを特徴とするスイッチング装置。
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