JP4186971B2 - パケット転送装置 - Google Patents

Description

本発明はバーチャルプライべートネットラン又はバーチャルプライべートネットワーク（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＶＰＮ）を構成するシステムに関する発明である。

従来のシステム構成を図１に示す。

長距離通信事業者１はＶＰＮを可能にするためのシステムを構成している。

ＶＰＮには、レイヤ３以上のプロトコルを処理するインターネットプロトコル（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ： ＩＰ）ＶＰＮを利用してパケットを転送処理するものと、レイヤ２のプロトコルを処理してパケットを転送するＬ２−ＶＰＮ（Ｌ２−バーチャルプローカルエリアネットワーク：Ｌ２−ＶＬＡＮとも言われている。）がある。

Ｌ２−ＶＰＮを構成するシステムとしてはメデイアアクセスコントロール（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＡＣ）アドレスを利用してパケットを転送処理するシステムがある。

当該パケットのフレーム構成は、送信先ＭＡＣアドレスと送信元ＭＡＣアドレスとを有している。 このＭＡＣアドレスは別名物理アドレスとも呼ばれている。

物理アドレスはパソコンに接続されたＬＡＮカードに製造された時に記録されるようになっており、多くの場合４８ビットで構成されている。

ＩＰは、レイヤ３以上の処理対象となるＩＰアドレスを有するものである。

例えばＩＰデータグラムの一例は、約１５００バイトからなり、３２ビットの送信元ＩＰアドレス（送信元ネットワークアドレス），宛先ＩＰアドレス（宛先ネットワークアドレス）をそれぞれ有する。

図１において、長距離通信事業者１はＩＰ−ＶＰＮとＬ２−ＶＰＮを混在したサービスを提供している。

そして、Ｌ２−ＶＰＮのパケット転送サービスは点線で示している。 さらに、ＩＰ−ＶＰＮのサービスは２点差線で示している。

顧客（エンドユーザ）２−１、２−２と長距離通信事業者１の間は、事業者間の接続ポイント（ＰＯＩ）３−２を介して、地域系通信事業者３の所有する非同期転送モード（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ：ＡＴＭ）アクセスネットワーク３−１に接続されている。

従って、長距離通信事業者１は地域系通信事業者３の有するネットワークを利用してＬ２−ＶＰＮ、Ｌ３−ＶＰＮサービスを行わなければならない。

地域系通信事業者３のＡＴＭアクセスネットワーク３−１は、長距離通信事業者１の所有するＬ２−ＶＰＮネットワーク１−８とは異なるネットワークであるため、長距離通信事業者とは異なるＡＴＭプロトコルでパケット転送しなければならない。

すなわち、ユーザが仮想的なプライベートネットワークを構成する場合、通信事業者（インターネットサービスプロバイダ；ＩＳＰ）において、ユーザのシステムに対応して、それぞれのプロトコルの処理に基づきパケット転送を行う必要性がある。

ここで言う、ＡＴＭセル伝送システムは、ＩＰデータグラムやイーサーデータグラムをＡＴＭセル（以降本明細書ではＡＴＭパケットと称す）にカプセル化する。 そして、このＡＴＭパケットを伝送することによって、データを転送できるシステムである。

都市型ネットワーク（メトロネットワーク）１−９の中にはアドドロップマルチプレクサ（ＡＤＭ）１−１ａ、１−１ｂが設けられている。 一般的にメトロネットワークは双方向リングループで構成されることが多い。

ＡＤＭ１−１ａはＰＯＩ３−２を介して転送されてきたＡＴＭパケットをＳＯＮＥＴやＳＤＨの同期多重によりメトロネットワーク１−９を介してＡＤＭ１−１ｂに同期多重伝送する。

さらに、ＡＤＭ１−１ａはＰＯＩ３−２を介して、ＡＤＭ１−１ｂから同期多重伝送されたＬ２パケットとＩＰパケットをＡＴＭアクセスネット３−１に転送する。

ＡＤＭ１−１ｂはＬ２−ＳＷ １−２とＬ３−ＳＷ １−３からのＬ２パケットとＩＰパケットをＡＤＭ１−１ａ 同期多重伝送し、ＡＤＭ１−１ａからのＡＴＭパケットをＬ２−ＳＷ １−２とＬ３−ＳＷ １−３それぞれに転送する。

Ｌ２−ＳＷ １−２はＡＤＭ １−１ｂからのＡＴＭパケットをＬ２パケットに変換し、そして、宛先アドレスのあるパスにＬ２パケットを転送する。

さらに、Ｌ２−ＳＷ １−２はＬ２−ＶＰＮネットワーク１−８の末端に設けられたＬ２パケットをブリッジングするためのエッジスイッチ１−６から転送されたＬ２パケットをＡＤＭ １−１６に転送する。

ブリッジング（ブリッジ）とは、ネットワーク同士を接続する中継機能の一つであって、レイヤ２のＭＡＣレイヤにて、パソコンなどのＭＡＣアドレスを識別してフレームを中継する機能である。 換言すれば、ブリッジング機能とはレイヤ２レベルにおけるフレーム振り分け機能である。

また、レイヤ２において送受信されるフレームは、ＩＰアドレスを表現できないので、ＭＡＣアドレス（物理アドレス）のみを用いて送受信されるようになっている。

具体的には、レイヤ２において送受信されるフレームは、常時、ＭＡＣアドレスが用いられて処理されるようになっている。

このため、ブリッジ機能を行うブリッジング装置は、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ番号、ポート番号（ＭＡＣアドレスの転送先を示す）を管理することでブリッジング機能を実現できる。

Ｌ３−ＳＷ １−３はＡＤＭ １−１ｂからのＡＴＭパケットをＩＰパケットに変換し、そして、宛先アドレスのあるパスにＩＰパケットを転送する。

さらに、Ｌ３−ＳＷ １−３はＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７の末端に設けられたＩＰパケットをＩＰルーティングするためのエッジルータ１−５から転送されたＩＰパケットをＡＤＭ １−１６に転送する。

ＩＰルーティング（ルーティング）とは、他のネットワークシステムやゲートウェイサーバなどの最終目的地（宛先）への複数の経路の中から、転送のために適した経路を設定する機能である。

換言すれば、ルーティング機能とは、主に、レイヤ３レベル（レイヤ３）におけるＩＰデータグラム振り分け機能である。

ルーティング装置（ルーティングモデム等）は、ブリッジング装置のように、レイヤ２のＭＡＣアドレスを管理せず、ＩＰデータグラムのみがルーティングされるようになっている。

図１ではルーティングとブリッジングをそれぞれ別々の装置で収容し、２台の装置を用いた構成を示している。 特開２００２−２９０３９９号公報ではこれら２台の装置の入出力インターフェースを共有化した構成を示している。

この公知例では、入出力インターフェースからの出力はルーティング処理部とブリッジング処理部に振り分けられ、パケットはそれぞれのプロトコルに基づきスイッチングされる。
特開２００２−２９０３９９号公報

図１の構成のようにＬ２−ＶＰＮ／ＩＰ−ＶＰＮユーザをそれぞれ別々の装置で収容するとパケット転送装置が２台必要となる。 従って、装置コストがアップするだけでなくＡＤＭとパケット転送装置間をつなぐ回線もパケット転送装置対応に２回線必要となり、回線の借用料もアップしてしまう。

また、特許文献１に示された構成はＡＤＭとパケット転送装置間をつなぐ回線は削減出来るが、パケット転送装置内はＬ２−ＳＷにおけるブリッジを行う装置と、Ｌ３ＳＷにおけるルーティングを行う装置が１台の装置内に実装されているのみで、２つのスイッチング機能を有しており、装置は高価な装置となる。
Ｌ２−ＶＰＮ、ＩＰ−ＶＰＮを実行する場合に、Ｌ３ＳＷを実装せずに、Ｌ２−ＳＷによりルーティング処理を行う事を目的とする。

上記課題を解決するために、パケット転送装置は複数の入出力部と、ＭＡＣが付加されたパケットのＭＡＣアドレスを利用して出力ポートを切り替えるスイッチと、複数の入出力部とスイッチの間に設けられ、入出力部からスイッチに入力されるパケットを入出力部の情報に従いＭＡＣアドレスを有するパケットに変換すると共に、スイッチから入出力部への出力するパケットは入出力部の情報に従い入出力部に対応したパケット形式に変換するパケット形式変換手段を有する。

また、パケット形式変換手段は入出力部に接続されている物理回線の中に仮想的に設けられた回線情報に基づき入出力部から送付されてきたパケットに対しＭＡＣアドレスを付与する。

また、パケット形式変換手段は入出力部に接続されている物理回線の中に仮想的に設けられた回線情報に基づき入出力部に対応するパケット形式に変換する。

また、パケット形式変換手段は物理回線で接続された装置からのＭＡＣアドレス要求に対して入出力部に固定に設けたＭＡＣアドレスを通知する。

また、パケット形式変換手段は物理回線で接続された装置からＭＡＣアドレスを取得する。

本発明の実施形態では、ＭＡＣアドレスを利用しスイッチングするスイッチを利用して、Ｌ２−ＶＰＮパケットとＩＰ−ＶＰＮパケットの両方をスイッチングするパケット転送装置を実現できる。

すなわち、従来、パケット転送装置はＩＰ−ＶＰＮのパケットを処理するためにはレイヤ３の処理を行うためレイヤ３用の複数のプロトコルを搭載しなければならなかった。 しかしながら、本発明の実施形態においてはレイヤ３用のプロトコルを実装せずにパケット転送する事が出来る。

また、本発明の実施形態ではパケット転送装置間でＭＡＣアドレスを解決できるＡＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プロトコルを実装することや装置内に閉じてＭＡＣアドレスを使用することにより、ＭＡＣアドレスを利用しスイッチングするスイッチを利用するシステムにおいて、パケット転送装置の入出力部のＭＡＣアドレス設定を自動化することが出来る。

図２は実施形態の全体システムを示す。 図ではエンドユ−ザが地域系通信事業者３を介して、長距離通信事業者１でＬ２−ＶＰＮとＩＰ−ＶＰＮを利用する構成と、エンドユーザの通信機器や情報発信用のサーバを長距離通信事業者１の施設に設置するコロケーション構成を取りエンドユーザが地域系通信事業者３を介さずに長距離通信事業者１でＬ２−ＶＰＮとＩＰ−ＶＰＮを利用する構成を示している。

エンドユーザ２−１、２−２は地域通信事業者３のＡＴＭアクセスネットワーク３−１とＰＯＩ３−２を介して長距離通信事業者１の所有するメトロネットワーク１−９上にあるＡＤＭ１−１ａに接続されている。

エンドユーザ２−１’、２−２’はメディアコンバータ２−１４、２−１４’によりパケット転送距離を延長し、長距離通信事業者１の所有するメトロネットワーク１−９上のＡＤＭ１−１の手前にあるコロケーション設備２−３１，２−３１’にパケットを転送している。

本図ではコロケーション設備はＡＤＭ１−１ｃの手前に設けられているが、パケット転送装置４の前に設け物理回線を介してパケット転送装置４に接続しても良い。 またエンドユーザ２−１’、２−２’がパケット転送装置に物理的に接続可能であればメディアコンバータ２−１４、２−１４’とコロケーション設備２−３１，２−３１’を介さず直接パケット転送装置に接続しても良い。

メトロネットワーク１−９上にあるＡＤＭ１−１ｂはＡＴＭプロトコルの物理回線ＳＴＭ−１とイーサーネット回線ＧｂＥ／ＦＥを介してパケット転送装置４に接続されている。

パケット転送装置４は物理回線を介してＡＤＭ１−１ｂとエッジスイッチ１−６、エッジルータ１−５に接続されている。

エッジスイッチ１−６は物理回線を介してＬ２−ＶＰＮネットワーク１−８とパケット転送装置４に接続されている。 エッジスイッチ１−６はＬ２−ＶＰＮネットワークと他のネットワークの境界に設けられ、Ｌ２−スイッチングを行うスイッチである。

エッジルータ１−５は物理回線を介してＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７とパケット転送装置４に接続されている。
エッジルータ１−５はＩＰ−ＶＰＮネットワークと他のネットワークの境界に設けられ、ＩＰ−ルーティングを行うルータである。

エンドユーザ２−１、２−１’はＬ２プロトコルのパケットを送受信している。

エンドユーザ２−１、２−１’からのパケットは点線で示したルートでパケット転送される。

すなわち、エンドユーザ２−１、２−１’からのパケットは地域系通信事業者３またはコロケーション２−３１、２−３１’を介してメトロネットワーク１−９に転送され、さらに、パケット転送装置４でＬ２スイッチングされエッジスイッチ１−６を介してＬ２ＶＰＮネットワーク１−８に転送される。

また、Ｌ２−ＶＰＮネットワーク１−８からのパケットはエンドユーザ２−１、２−１’から転送されてきたルートは逆のルートを辿りパケット転送される。

エンドユーザ２−２、２−２’からのパケットは実線で示したルートでパケット転送される。

すなわち、エンドユーザ２−２、２−２’からのパケットは地域系通信事業者３またはコロケーション２−３１、２−３１’とメディアコンバータ２−１４，２−１４’を介してメトロネットワーク１−８に転送され、さらに、パケット転送装置４でＬ２スイッチングされエッジルータを介してＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７に転送される。

また、ＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７からのパケットはエンドユーザ２−２、２−２’から転送されてきたルートは逆のルートを辿りパケット転送される。

図３は第１の実施形態のパケット転送装置内に置けるパケット転送の流れを示す図である。

エンドユーザ２−１はＬ２−ＶＰＮのユーザである。 エンドユーザ２−１からＬ２−ＶＰＮネットワーク１−８へのパケット転送を点線で示す。 エンドユーザ２−１はカスタマーエッジスイッチ２−１１と地域系通信事業者のＡＴＭアクセスネットワーク３−１を介してパケット転送装置４にパケット転送する。

パケット転送装置４は地域系通信事業者のＡＴＭアクセスネットワーク３−１と物理回線３−１１で接続されている。

物理回線３−１１はＳＴＭ−１形式の同期フレームで信号が伝送されている。 物理回線３−１１のＳＴＭ−１の中にはエンドユーザのＶＰＮサービスの対応として仮想的な回線が設けられている。

第１相手固定接続（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＰＶＣ）３−１２はエンドユーザ２−１のＬ２−ＶＰＮを扱うための仮想チャネルである。

ＡＴＭアクセスネットワーク３−１からのＡＴＭパケットはパケット転送装置４内のＡＴＭインターフェース４１ａに物理回線３−１１介して転送される。

ＡＴＭインターフェース４１ａからのエンドユーザ２−１のパケットはＡＴＭ−イーサ（Ｅｔｈｅｒ）パケット変換手段４２に転送されＡＴＭパケットをＭＡＣアドレスのあるＥｔｈｅｒパケット（Ｅｔｈｅｒフレームとも呼ばれている）に変換される。 ＡＴＭパケットをＥｔｈｅｒパケットに変換する時エンドユーザに対応するＶＬＡＮ番号が付与されたタグを追加する。

エンドユーザ２−１からのＥｔｈｅｒパケットはＬ２−ＳＷ４３でＭＡＣアドレスによりブリッジングされる。 エンドユーザ２−１はＬ２−ＶＰＮのユーザであるため、エンドユーザ２−１からのパケットはＬ２−ＳＷ４３によりＥｔｈｅｒインターフェース４４とＥｔｈｅｒの物理回線を介してＬ２−ＶＰＮネットワーク１−８に設けたエッジスイッチ１−６に転送される。

エッジスイッチ１−６からエンドユーザ２−１にパケット転送する場合はエンドユーザ２−１からエッジスイッチ１−６へパケット転送した際と逆の手順によりパケット転送が行われる。

エンドユーザ２−２はＩＰ−ＶＰＮのユーザである。 エンドユーザ２−２からのパケット転送を実線で示す。 エンドユーザ２−２からのＩＰパケットはカスタマーエッジスイッチ２−１２と地域系通信事業者のＡＴＭアクセスネットワーク３−１を介してパケット転送装置４にパケット転送される。

第２ＰＶＣ３−１３はエンドユーザ２−２の第１仮想広域ネットワーク（ＶＷＡＮ＃１）を実現するための仮想チャネルである。

パケット転送装置４内のＡＴＭインターフェース４１ａは物理回線３−１１と接続され、ＡＴＭアクセスネットワーク３−１に対してＡＴＭパケットの送受信を行う。

エンドユーザ２−２はＩＰ−ＶＰＮのユーザであるため、エンドユーザ２−２からのパケットはＡＴＭインターフェース４１ａに転送された後、そのＡＴＭパケットをＡＴＭ−ＩＰパケット変換手段４５ａでＩＰパケットに変換される。

ＡＴＭ−ＩＰパケット変換手段４５ａからのＩＰパケットはＩＰ−Ｅｔｈｅｒパケット変換手段４６ａにより後段のＬ２−ＳＷ４３でＰ−Ｐ（ポイントツーポイント）接続を実施するためのＭＡＣアドレスを付与してＬ２−ＳＷ４３に転送される。

Ｌ２−ＳＷ４３はＭＡＣアドレスに従いＩＰ−Ｅｔｈｅｒパケット変換手段４６ａからのＥｔｈｅｒパケットをＩＰ−Ｅｔｈｅｒパケット変換手段４７に転送する。

ＩＰ−Ｅｔｈｅｒパケット変換手段４７はＥｔｈｅｒパケットをＩＰパケットに変換しＡＴＭ−ＩＰパケット変換手段４８に転送する。

ＡＴＭ−ＩＰパケット変換手段４８はＩＰパケットをＡＴＭパケットに変換し、ＡＴＭパケットをＡＴＭインターフェース４９に転送する。

ＡＴＭインターフェース４９からのＡＴＭパケットはＳＴＭ−１形式の物理回線１−５１、エッジルータ１−５を介してＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７に転送される。

エッジルータ１−５はＡＴＭ回線にてＩＰ−ＶＰＮユーザを収容する。

物理回線１−５１には第１ＰＶＣと第２ＰＶＣが構成されている。 第１ＰＶＣ１−５２はエンドユーザ２−２の第１仮想広域ネットワーク（ＶＷＡＮ＃１）を実現するための仮想チャネルである。第２ＰＶＣ１−５３はエンドユーザ２−３の第１仮想広域ネットワーク（ＶＷＡＮ＃２）を実現するための仮想チャネルである。

エッジルータ１−５からエンドユーザ２−２にパケット転送する場合はエンドユーザ２−２からエッジルータ１−５へパケット転送した際と逆の手順によりパケット転送が行われる。

エンドユーザ２−３はＩＰ−ＶＰＮのユーザであるため、エンドユーザ２−３からのパケットはＡＴＭインターフェース４１ｂに転送された後、そのＡＴＭパケットをＡＴＭ−ＩＰパケット変換手段４５ｂでＩＰパケットに変換される。

ＡＴＭインターフェース４１ｂは物理回線３−１４が構成されている。 物理回線３−１４にはエンドユーザ２−３用のＰＶＣ３−１５が構成されている。

ＡＴＭ−ＩＰパケット変換手段４５ｂからのＩＰパケットはＩＰ−Ｅｔｈｅｒパケット変換手段４６ｂにより後段のＬ２−ＳＷ４３でＰ−Ｐ接続を実施するためのＭＡＣアドレスを付与してＬ２−ＳＷ４３に転送される。

Ｌ２−ＳＷ４３はＭＡＣアドレスに従いＩＰ−Ｅｔｈｅｒパケット変換手段４６ｂからのＥｔｈｅｒパケットをＩＰ−Ｅｔｈｅｒパケット変換手段４７に入力する。

ＩＰ−Ｅｔｈｅｒパケット変換手段４７はＥｔｈｅｒパケットをＩＰパケットに変換しＡＴＭ−ＩＰパケット変換手段４８に入力する。

ＡＴＭ−ＩＰパケット変換手段４８はＩＰパケットをＡＴＭパケットに変換し、ＡＴＭパケットをＡＴＭインターフェース４９に入力する。

ＡＴＭインターフェース４９からのＡＴＭパケットはＳＴＭ−１形式の物理回線１−５１、エッジルータ１−５を介してＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７に転送される。

エッジルータ１−５からエンドユーザ２−３にパケット転送する場合はエンドユーザ２−３からエッジルータ１−５へパケット転送した際と逆の手順によりパケット転送が行われる。

Ｌ２−ＳＷ４３のパケット転送はＭＡＣアドレスから、パケット転送システム４に接続される物理回線（ポート）とその中に設けられた仮想回線の情報（ＶＬＡＮ番号）を基にパケット転送を行う事が出来る。

具体的には以下のように定義されている。
物理回線３−１１にはＭＡＣアドレス：Ａが割付けられている。
物理回線３−１１の中のＰＶＣ３−１２はＬ２−ＶＰＮユーザの仮想チャネルである。
物理回線３−１１の中のＰＶＣ３−１３はＩＰ−ＶＰＮユーザの仮想チャネルである。

この仮想チャネルにはＶＬＡＮ番号１が付与されている。
物理回線３−１４にはＭＡＣアドレス：Ｂが割付けられている。
物理回線３−１４の中のＰＶＣ３−１５はＩＰ−ＶＰＮユーザの仮想チャネルである。
この仮想チャネルにはＶＬＡＮ番号２が付与されている。 物理回線１−５１にはＭＡＣアドレス：Ｃが割付られている。
物理回線１−５１の中のＰＶＣ１−５２はＩＰ−ＶＰＮユーザの仮想チャネルである。
この仮想チャネルにはＶＬＡＮ番号１が付与されている。
物理回線１−５１の中のＰＶＣ１−５３はＩＰ−ＶＰＮユーザの仮想チャネルである。

この仮想チャネルにはＶＬＡＮ番号２が付与されている。 従って、Ｌ２−ＳＷ４３では入力ポート以外でＶＬＡＮ番号と同じポート（ＰＶＣ）にパケットを転送するようスイッチすればよい。

図４はパケット転送装置の内部構成を示す図である。 ＡＴＭインターフェース１０に入力されたＡＴＭパケットはＡＴＭ受信ユニット１１に転送される。

ＡＴＭ受信ユニット１１内のＡＴＭ終端部１２では物理回線ＳＴＭ−１、３−１１より受信したＡＴＭセルに対して、ＰＶＣ管理情報テーブル１４、２２からＰＶＣ番号を取得し、収容ユーザのパケットがＢｒｉｄｇｅｄまたはＲｏｕｔｅｄかを判定する。

ＡＴＭ終端部１２では判定結果がＢｒｉｄｇｅｄの場合には、受信したＡＴＭパケットを終端してＥｔｈｅｒパケットを再編集する。

さらに、ＡＴＭ終端部１２では判定結果がＲｏｕｔｅｄの場合には、受信したＡＴＭパケットを終端してＩＰパケットを再編集する。

Ｅｔｈｅｒパケット生成部１３はＡＴＭ終端部１２からのパケットが Ｒｏｕｔｅｄｅの場合には、ＰＶＣ管理情報に設定されているＭＡＣアドレスをカプセリングする。

Ｌ２−ＳＷ１５内のブリッジ処理部１６はＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ番号、接続先ポート番号を学習し、中継判定データベース（ＦＤＢ）１７に学習結果として格納し、中継判定データベース（ＦＤＢ）１７に基づきブリッジ処理を行う。

ＶＬＡＮ ＩＤ判定部１９はＰＶＣ管理情報を参照し、ＶＬＡＮ番号より収容ユーザがＢｒｉｄｇｅｄかＲｏｕｔｅｄかを判定する。

ＡＴＭ送信ユニット１８内のＶＬＡＮ ＩＤ判定部１９で判定した結果がＲｏｕｔｅｄの場合には、Ｅｔｈｅｒパケット削除部２０でＥｔｈｅｒｎパケットからＭＡＣアドレスをデカプセリングし、ＩＰパケットとする。

ＡＴＭ終端部２１ではＡＴＭインターフェース部２３に入力するパケットをＡＴＭパケット化する。

ＡＴＭインターフェース部２３は接続されている物理回線ポートに対してＡＴＭパケットを転送する。

ＡＴＭインターフェース部２３に接続されているポートから転送されてくるパケットはＡＴＭ受信ユニット１１’でＡＴＭ受信ユニット１１と同じ処理が行われる。

Ｌ２−ＳＷ１５内のブリッジ処理部１６に入力されＦＤＢ学習情報に基づきパケット転送される。

ＡＴＭ送信ユニット１８’はＬ２−ＳＷ１５から転送されて来たパケットをＡＴＭ送信ユニット１８と同じ処理を行いＡＴＭインターフェース部１０に転送する。

ＡＴＭインターフェース部１０ではＡＴＭ送信ユニット１８’からのパケットをＡＴＭインターフェース部１０に接続されている物理回線ポートに対してＡＴＭパケットを転送する。

Ｅｔｈｅｒインターフェース１０’、２３’はＥｔｈｅｒインターフェース１０’、２３’に接続されている物理回線ポートとＬ２−ＳＷ１５からのパケットを送受信する。

Ｅｔｈｅｒインターフェース１０’、２３’に入力されるパケットはＥｔｈｅｒパケットであるため、Ｌ２−ＳＷ１５でＭＡＣアドレスをそのまま学習してＦＤＢ学習情報１７を基にスッチングする事が出来る。

図５に図４に示すＡＴＭ終端部１２とＥｔｈｅｒパケット生成部１３とＶＬＡＮ ＩＤ判定部１９が処理のために用いるＰＶＣ管理情報テーブルについて説明する。

ＰＶＣ管理情報テーブル１４、２２のＰＶＣ管理情報は保守者からユーザのＶＰＮの形態に対応して設定される。

具体的には物理回線収容されているＳＴＭ形式の中にあるバーチャルパス（ＶＰ）とバーチャルチャネル（ＶＣ）の番号と、当該ＰＶＣを用いている収容ユーザの種別と、仮想ローカルエリアネットワーク（ＶＬＡＮ）の番号と、自ポートのＭＡＣアドレスと、宛先ポートのＭＡＣアドレスが記載される。

収容ユーザの種別はＰＶＣ単位に、ＩＰ−ＶＰＮユーザ回線にはＲｏｕｔｅｄがＬ２−ＶＰＮユーザの回線にはＢｒｉｄｇｅｄが設定される。

上記ＭＡＣアドレスはＩＰ−ＶＰＮユーザを収容する際（Ｒｏｕｔｅｄ）に、パケット転送装置４内に閉じて使用されるものである。

ＶＬＡＮ−ＩＤは接続される両拠点のポート番号とＰＶＣの関係を示すＩＤである。 ＶＬＡＮ−ＩＤは接続する両方のＰＶＣに同一のＶＬＡＮ−ＩＤを設定することで、転送先を判定することができ、本図の構成でＩＰ−ＶＰＮユーザ収容時、ＩＰ−ＶＰＮユーザはＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ接続に限定することで、宛先ポートのＭＡＣアドレスを判定することができる。

図６はＰＶＣ管理情報テーブルの作成の仕方を示すフローチャートである。
ステップ１：保守者からＰＶＣ管理情報テーブルに対してテーブル作成のコマンド入力を行う。
ステップ２：ＶＰ番号、ＶＣ番号、収容ユーザのＶＰＮ種別、ＶＬＡＮ番号をＰＶＣ管理情報テーブルに書き込む。 ＶＬＡＮ番号とはパケットが所属するＶＬＡＮを識別するための番号である。
ステップ３：収容ユーザがＲｏｕｔｅｄかＢｒｉｄｅｄか判定し、Ｂｒｉｄｅｄの場合には処理を終了する。
ステップ４：パケット転送装置内のブリッジ処理部の入出力部に割り当てられている自ポートアドレスのＭＡＣアドレスをＰＶＣ管理情報テーブルに書き込む。
ステップ５：自ポートに対する対向先の物理回線の有無（ポイントツーポイント接続であるか否か）の判定を行う。 即ち、ＡＴＭの場合は自ポートに対する対向先物理回線のＰＶＣ単位の仮想チャネルの有無を判定する。
後に述べる実施形態２，３の場合はＩＰ−ＶＰＮネットワーク側がＡＴＭでないので物理回線の状態を確認するようにしている。
ステップ６：自ポートに対する対向先物理回線が無ければ終了
ステップ７：自ポートに対する対向先物理回線がポイントツーポイント接続であれば対向先物理回線のポートから装置内で割り当てられている宛先ＭＡＣアドレスをＰＶＣ管理情報テーブルに設定する。

図７は第２の実施形態のパケットの流れを示す図である。 図７において、図３と同一番号は同一構成を示し、同一構成の説明は省略する。

図７はエンドユーザからのパケットをＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７に対してＥｔｈｅｒパケットで転送する場合を示している。 即ち、図３の構成とはＩＰ−ＶＰＮパケットをＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７に転送する場合ＡＴＭパケットを利用せずにＥｔｈｅｒインターフェース４４’によりエッジルータ１−５直接Ｅｔｈｅｒパケットで転送する点が異なる点である。

このパケット転送を実現するためにエッジルータ１−５とパケット転送装置４ともにＭＡＣアドレスを静的設定し、Ｅｔｈｅｒパケットを生成してパケット転送を行っている。

パケット転送装置４ではＥｔｈｅｒインターフェース４４’に接続される物理回線１−５１’はＥｔｈｅｒ回線のため図３とは異なるＭＡＣアドレスＹが付与されている。
物理回線１−５１’には２つのＶＬＡＮが設定されており、それぞれエンドユーザのＶＬＡＮ構成に従ってＶＬＡＮ番号１とＶＬＡＮ番号２が付与されている。

具体的には、図８のＰＶＣ管理情報テーブル１４に設定する図９のＰＶＣ管理情報の宛先ＭＡＣアドレスは保守者からコマンドで設定が行われる。

従って、図９のＰＶＣ管理情報テーブルの作成は図１０のように簡単なものとなる。

具体的には以下のステップ１から３のようにして、ＰＶＣ管理情報テーブルを作成する。
ステップ１：保守者からＰＶＣ管理情報テーブルに対してテーブル作成のコマンド入力を行う。
ステップ２：収容ユーザがＲｏｕｔｅｄの場合には、ＶＰ番号、ＶＣ番号、収容ユーザのＶＰＮ種別、ＶＬＡＮ番号、送信元ＭＡＣアドレス、宛先ＭＡＣアドレスをＰＶＣ管理情報テーブルに書き込む。収容ユーザがＢｒｉｄｇｅｄの場合には、ＶＰ番号、ＶＣ番号、収容ユーザのＶＰＮ種別、ＶＬＡＮ番号をＰＶＣ管理情報テーブルに書き込む。
ステップ３：終了する。

一方、図７に示すエッジルータ１−５はパケット転送装置の物理回線につけられている対向先の物理回線のＭＡＣアドレス（Ａ）と、ＰＶＣの単位で設けられているＶＬＡＮ番号（ＶＬＡＮ＃１）と、ＩＰ−ＶＰＮユーザのＩＰアドレスを静的に設定する必要がある。

図中、ＩＰ−ＶＰＮユーザ２−２のＩＰアドレスは１９２．１６８．１．１で、ＩＰ−ＶＰＮユーザ２−３のＩＰアドレスは１７２．１６８．２５．１である。

従って、エッジルータ１−５に設定されるＩＰアドレスは１９２．１６８．１．１と１７２．１６８．２５．１である。

図８は第２の実施形態のパケット転送装置の構成例を示す図である。 図８では説明の簡略化のためＡＴＭ受信ユニット１１とＡＴＭ送信ユニット１８を一つのブロックにまとめて記載している。 図中図４と同一ブロックは同一番号を付し、説明を省略する。

Ｅｔｈｅｒインターフェース２３’’はＬ２−ＳＷ１５からのパケットを直接入力すると共に、物理回線からのパケットをＬ２−ＳＷ１５に直接入力する点が図４とは異なる構成である。

図１１は第３の実施形態のパケットの流れを示す図である。 図１１において、図３と同一番号は同一構成を示し、同一構成の説明は省略する。

図１１はエンドユーザからのパケットをＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７に対してＥｔｈｅｒパケットで転送する場合を示し、Ｅｔｈｅｒインターフェース４４’’にてアドレスレゾリューションプロトコル（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＡＲＰ）を実装して、エッジルータ１−５からのＡＲＰパケットに対して物理回線に共通に設けられたＭＡＣアドレスを応答することで装置単位にＭＡＣアドレスの設定を共通化する構成である。

具体的には物理回線のポート設定は以下の通りである。
物理回線３−１１にはＭＡＣアドレス：Ａが割付けられている。
物理回線３−１１の中のＰＶＣ３−１２はＬ２−ＶＰＮユーザの仮想チャネルである。
物理回線３−１１の中のＰＶＣ３−１３はＩＰ−ＶＰＮユーザの仮想チャネルである。ＰＶＣ３−１３には対向先のＭＡＣアドレス：ＹとＶＬＡＮ番号１が付与されている。
物理回線３−１４にはＭＡＣアドレス：Ａが割付けられている。
物理回線３−１４の中のＰＶＣ３−１５はＩＰ−ＶＰＮユーザの仮想チャネルである。 この仮想チャネルには対向先のＭＡＣアドレス：ＹとＶＬＡＮ番号２が付与されている。
物理回線１−５１’にはＭＡＣアドレス：Ｙがエッジルータ１−５にて割付けられている。
物理回線１−５１’には、ＶＬＡＮ番号１（１−５２）とＶＬＡＮ番号２（１−５３）が付与されている。

Ｌ２−ＳＷ４３の動作は実施形態１、２と同様である。

一方、図１１に示すエッジルータ１−５はＶＬＡＮ番号（ＶＬＡＮ＃１、＃２）を静的に設定する必要がある。

図１２に第３の実施形態のパケット転送装置の構成を示す。 図１２において図４と図８と同一部材は同一番号で示し、その説明を省略する。

図１２はＬ２−ＳＷ１５内にＡＲＰ処理部２４が追加されている。

ＡＲＰ処理部２４は対向先からのＡＲＰパケットに対して、ＰＶＣ管理情報を参照し、ＡＲＰ処理部２４に設定されたＭＡＣアドレスＡにて応答をする。ＡＲＰ応答を行う際には、ＩＰアドレスを参照せず、装置単位で付与されたＭＡＣアドレスＡにて無条件に応答する。本処理は、自ポートのＭＡＣアドレスを装置単位で全てＡに統一することで可能となり、完全なＡＲＰプロトコルを実装しなくても動作が可能となる。また、ＩＰアドレスから対応するＭＡＣアドレスを応答する標準ＡＲＰプロトコルを実装すれば、物理ポート毎に、自ポートのＭＡＣアドレスを付与する事も可能となる。

図１３にＰＶＣ管理情報テーブル１４と２６を示す。 保守者から設定する情報はＶＰおよびＶＣのＰＶＣ情報と、収容ユーザ情報と、ＶＬＡＮ番号と、送信元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスである。

ＰＶＣ管理情報テーブルの作成は図１０と同じである。

図１４は第２の実施形態のパケットの流れを示す図である。 図１４において、図３と同一番号は同一構成を示し、同一構成の説明は省略する。

図１４はエンドユーザからのパケットをＩＰ−ＶＰＮネットワーク１−７に対してＥｔｈｅｒパケットで転送する場合を示し、Ｅｔｈｅｒインターフェース４４’’にてＡＲＰを実装して、エッジルータ１−５からのＡＲＰパケットに対して物理回線に共通に設けられたＭＡＣアドレスを応答し、さらに、Ｅｔｈｅｒインターフェース４４’’で対向するエッジルータ１−５より対向先ＭＡＣアドレスを取得する。

エッジルータ１−５より対向先ＭＡＣアドレスを取得する場合は物理ポート単位で対向先のエッジルータ１−５のＩＰアドレスを設定し、ＡＲＰ要求を送信し、エッジルータ１−５からのＡＲＰ応答を受信することで、宛先ＭＡＣアドレスを自動取得することができる。

図１５に第４の実施形態のパケット転送装置の構成を示す。 図１５において図４と図８と同一部材は同一番号で示し、その説明を省略する。 図１５はＬ２−ＳＷ１５内にＡＲＰ処理部２４’が追加されている。

この追加に伴い、物理ポート単位に管理する対向先ＩＰアドレス情報テーブルが追加されている。

ＡＲＰ処理部２４’が図１２のＡＲＰ処理部２４と異なる点はＡＲＰ処理部２４’が対向するエッジルータ１−５に対してＡＲＰパケットを発信し、物理ポート単位にＭＡＣアドレスを受信する機能が追加されている点である。

ＡＲＰ処理部２４’は対向先のエッジルータ１−５からのＡＲＰパケットに対し、ＰＶＣ管理情報テーブル２５を参照し、パケット転送装置４単位で設定したＭＡＣアドレスにて応答する。

ＡＲＰ処理部２４’は対向先ＩＰアドレス情報テーブル２６を参照し、対向するエッジルータに対してはＡＲＰパケットを送信し、対向先のＭＡＣアドレス情報を取得する。

複数のＡＴＭポートを使用する場合には、パケット転送装置４のポート毎に同一ＭＡＣアドレスが付与することで、エッジルータ１−５からのＡＲＰ要求に対して、ＩＰアドレスを参照せずに、装置単位に付与したＭＡＣアドレスを無条件に応答する事が可能となり、完全なＡＲＰプロトコルを実装しなくても動作が可能となる。また、ＩＰアドレスから対応するＭＡＣアドレスを応答する標準ＡＲＰプロトコルを実装すれば、物理ポート毎に、自ポートのＭＡＣアドレスを付与する事も可能となる。

以下に、ＡＲＰ処理部２４’の動作手順を以下に説明する。

ＡＲＰ処理部２４’はエッジルータ１−５に設定されたＩＰアドレスに対して、ＡＲＰを送信し、対向先のＭＡＣアドレスを取得する。

ＡＲＰ処理部２４’は取得したＭＡＣアドレスとＡＴＭポートに設定されたＭＡＣアドレスをＥｔｈｅｒパケット生成の情報とする。

送信元ＭＡＣアドレスは装置に割当てられたＭＡＣアドレスで、宛先ＭＡＣアドレスは対向先のＥｔｈｅｒポートからＡＲＰにて取得したＭＡＣアドレスとする。

本図においてはＩＰ−ＶＰＮ収容は、Ｐ−Ｐ接続に限定し、接続するポートとＰＶＣに同一ＶＷＡＮを設定する。

但し、同一ＶＬＡＮ番号の割当は２ポートまでとすることで対向先のＭＡＣアドレスを判定することができる。

さらに、本図においてはエッジルータ１−５との接続のＥｔｈｅｒｎｅｔポートにエッジルータのＩＰアドレスが設定されている。

図１６にＰＶＣ管理情報テーブル１４と２６を示す。

保守者から設定する情報はＶＰおよびＶＣのＰＶＣ情報と、収容ユーザ情報と、ＶＬＡＮ番号と、送信元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスである。

ＰＶＣ管理情報テーブルの作成は図１７に示す。

図１７はＰＶＣ管理情報テーブルの作成の仕方を示すフローチャートである。
ステップ１：保守者からＰＶＣ管理情報テーブルに対してテーブル作成のコマンド入力を行う。
ステップ２：ＶＰ番号、ＶＣ番号、収容ユーザのＶＰＮ種別、ＶＬＡＮ番号、送信元ＭＡＣアドレスをＰＶＣ管理情報テーブルに書き込む。
ステップ３：対向先の有無（ポイントツーポイント接続であるか否か）の判定を行う。
ステップ４：対向先が無ければ終了
ステップ５：対向先がポイントツーポイント接続であればＡＲＰプロトコルにて宛先ＭＡＣアドレスを取得済みか確認する。
ステップ６：宛先ＭＡＣアドレスを取得済の場合宛先ＭＡＣアドレスをＰＶＣ管理情報テーブルに書き込む。

図１８はＡＲＰによる処理ルートを説明するためフローチャートを示す。
ステップ１：パケット転送装置に対する対向先ＩＰアドレス情報を取得し、対向装置へＡＲＰ要求を送信する。
ステップ２：ＡＲＰ応答を対向装置から受信する。
ステップ３：対向先の有無を判定する。
ステップ４：対向先が有る場合ＰＶＣ管理情報テーブルに宛先ＭＡＣアドレスを設定する。

従来のシステム構成を説明する図 実施形態の全体システムを示す図 実施形態１のパケット転送の流れを説明する図 実施形態１のパケット転送装置構成を説明する図 実施形態１のＰＶＣ管理情報テーブルを説明する図 実施形態１のＰＶＣ管理情報テーブルを生成する図 実施形態２のパケット転送の流れを説明する図 実施形態２のパケット転送装置構成を説明する図 実施形態２のＰＶＣ管理情報テーブルを説明する図 実施形態２のＰＶＣ管理情報テーブルを生成する図 実施形態３のパケット転送の流れを説明する図 実施形態３のパケット転送装置構成を説明する図 実施形態３のＰＶＣ管理情報テーブルを説明する図 実施形態４のパケット転送の流れを説明する図 実施形態４のパケット転送装置構成を説明する図 実施形態４のＰＶＣ管理情報テーブルを説明する図 実施形態４のＰＶＣ管理情報テーブルを生成する図 実施形態４のＰＶＣ管理情報テーブルを生成する図

符号の説明

１ 長距離通信事業者
２−１、２−２、２−３ エンドユーザ
３ 地域系通信事業者
３−１ ＡＴＭアクセスネットワーク
３−２ ＰＯＩ
１−１ａ，１−１ｂ，１−１ｃ ＡＤＭ
１−２ Ｌ２−ＳＷ
１−３ Ｌ３ＳＷ
１−６ エッジスィチ
１−５ エッジルータ
１−７ ＩＰ−ＶＰＮネットワーク
１−８ Ｌ２−ＶＰＮネットワーク
４ パケット転送装置
２−１４、２−１４’ メディアコンバータ
３−１１、３−１４、１−５１
１０ ＡＴＭインターフェース
１１ ＡＴＭ受信ユニット
１２ ＡＴＭ終端部
１３ Ｅｔｈｅｒパケット生成部１３
１４、２２、２５、ＰＶＣ管理情報テーブル
１５ Ｌ２−ＳＷ
１６ ブリッジ処理部
１７ 中継判定データベース
１８ ＡＴＭ送信ユニット
１９ ＶＬＡＮ ＩＤ判定部
２０ Ｅｔｈｅｒパケット削除部
２１ ＡＴＭ終端部
２２ ＦＤＢ学習情報
２３ ＡＴＭインターフェース部
２４ ＡＲＰ処理部
２６ 対向先ＩＰアドレス情報テーブル

Claims (5)

1. 複数の入出力部と、
   メデイアアクセスコントロール（ＭＡＣ）が付加されたパケットのＭＡＣアドレスを利用して出力ポートを切り替えるスイッチと、
   該複数の入出力部と該スイッチの間に任意に設けられ、該任意の入出力部から該スイッチに入力されるパケットは該入出力部の情報に従いＭＡＣアドレスを有するパケットに変換すると共に、該スイッチから該任意の入出力部へ出力するパケットは該入出力部に対応したパケット形式に該入出力部の情報に従い変換するパケット形式変換手段を設けた事を特徴とするパケット転送装置。
2. 該パケット形式変換手段は入出力部に接続されている該物理回線の中に仮想的に設けられた回線情報に基づき該入出力部から送付されてきたパケットに対しＭＡＣアドレスを付与することを特徴とする請求項１記載のパケット転送装置。
3. 該パケット形式変換手段は入出力部に接続されている該物理回線の中に仮想的に設けられた回線情報に基づき該入出力部に対応するパケット形式に変換することを特徴とする請求項１記載のパケット転送装置。
4. 該パケット形式変換手段は該物理回線で接続された装置からの該ＭＡＣアドレス要求に対して該入出力部に固定に設けたＭＡＣアドレスを通知する事を特徴とする請求項１記載のパケット転送装置。
5. 該パケット形式変換手段は該物理回線で接続された装置からＭＡＣアドレスを取得する事を特徴とする請求項１記載のパケット転送装置。

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