JP4263718B2 - 通信処理装置及び通信処理方法 - Google Patents
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Description
しかし、内部の端末を、外部ネットワークを接続する際、内部ネットワークのセキュリティの確保が重要な問題となっている。
すなわち、外部ネットワークに自由に接続することが可能であるため、外部から内部ネットワークに対する不正なアクセスにより、個人情報等の機密情報が漏洩し、また、改竄されることが考えられる。
上記パケットフィルタリング処理は、ファイアウォールなどに用いられ、保護したいネットワークを不正アクセスから守る有効な方法と考えられている。
すなわち、パケットフィルタリング処理は、パケットを中継するルータなどの通信装置に機能として設けられ、入力されるパケットを全てチェックし、設定されているフィルタリングのルールに基づいて、パケットの通過を許可するか否かを判定するものである。
ここで、フィルタリング処理の判定に用いられるパケットの要素としては、例えば、パケットの送信元アドレス、送信先アドレス、プロトコル、送信元ポート番号、送信先ポート番号、パケットのペイロードなどがある。
上記ルールは、パケットのフィルタリング処理部のテーブルに順番に記憶され、パケットが通信装置に到着した際、テーブルに記憶された順に評価のために読み出される。
パケットが通信装置に入力されたとき、このパケットに該当する要素を含む最初のルールが適用され、パケットはそのルールに示されるように処理される。
このため、よく使用されるルール、すなわちパケットに対応するルールがテーブルにおける順番が後ろにあると、パケットの比較回数が増加し、1つのパケットに対する平均的なパケットフィルタリングの処理時間が長くなる。
このため、テーブル内におけるルールの最適配置を行い、パケットの比較回数を減少させ、遅延時間の短縮を図ることが行われている(例えば、非特許文献1参照)。
「パケットフィルタにおけるルールの最適配置」、http://lc.linux.or.jp/lc2004/slide/CP-01s.pdf(2005年7月24日にアクセスを確認)
同様に、NAT/NAPT検索や経路検索においても、検索の高度化、新たな用途に伴う各検索の規則(ルール)の動的な変更などの処理を行うため、検索処理を行う手段に対しても、非常に高い性能が要求されている。
パケットフィルタリング処理の処理能力によっては、各パケット毎に時系列に処理するため、1つのパケットが終了するまで、次に入力されたパケットの処理が行えず、このため、バッファをオーバーフローすることで、パケット(もしくはフレーム)のラインレートでのスループットを保証することができず、破棄されるパケットが増加し、通信能力自体を低下させる原因となってしまう。
また、本発明によれば、動的にルールを変更させる機能を持たせた場合でも、有効フラグのチェックを行うことにより、従来のようにタイミングによっては、書き替え中の不明なルールを用いた判定を行うことが無くなり、ルールの変更により柔軟性を持たせつつ誤判定を防止し、転送可否の判定の精度を向上させることができる。
すなわち、本発明の通信処理装置は、イーサネット(登録商標)フレームのヘッダから、宛先・送信元MACアドレス,VLANタグの有無,VLANタグ有のときのVLAN ID、VLAN優先度、イーサネット(登録商標)タイプを抽出し、さらに、イーサネット(登録商標)タイプがPPPoEセッションステージを示す場合は、イーサネット(登録商標)フレームのヘッダに続くPPPoEヘッダから、PPPoE有の情報として、PPPoEセッションIDを抽出する。
また、上位プロトコルがTCPもしくはUDPである場合には、上記IPパケットのヘッダに続くTCP/UDPヘッダから、送信元・宛先ポート番号を抽出する。ここで、TCPヘッダからは、さらにTCPフラグ(SYN/ACK/FIN/RST等)を抽出する。
なお、本発明の通信処理装置には、WAN側ネットワーク接続用の物理インタフェースと、LAN側ネットワーク接続用の物理インタフェースを備えるため、この受信した物理インタフェースを示す情報が受信フレームに付加される。
さらに、本発明の通信処理装置には、IPsecのトンネルモードでのカプセル化を送信フレームに対して実施し、IPsecのトンネルモードでのデカプセル化を受信フレームに対して実施する、IPsec処理を有し、このIPsec処理において、受信フレームに対するIPsecの有無と、IPsecが有のときの受信IPsec SAを識別する受信SA番号、の情報が受信フレームに付加される。
上述したように、本発明の通信処理装置は、受信したフレームの各種ヘッダから抽出した情報、上記受信した物理インタフェースを示す情報、さらにこれらの情報に基づきIPsec等の処理を施した結果得られた情報を、解析結果情報として取得する。
本発明の通信処理装置は、上記転送条件情報を、フレームの加工またはこのフレームの転送の処理方法を指定する判定情報とともに、テーブルのエントリとして記憶している。上記テーブルの各エントリの転送条件情報に基づいて、受信したフレームの解析結果情報に対して、上記転送条件情報との適合の有無を判定し、適合が有ると判定したエントリの判定情報に基づいて、対応するフレームの加工またはこのフレームの転送の処理を行う。
受信論理I/F検索を行う検索部において、受信論理I/F検索の判定対象値は、受信物理I/F,あて先MACアドレス,送信元MACアドレス,VLANタグ有無,VLANタグ有のときのVLANID,PPPoE有無,PPPoE有のときのPPPoEセッションID,受信IPsec有無,受信IPsec有のときの受信SA番号であり、判定結果は、受信論理I/F番号,NAT/NAPTの有無などである。ここで、受信論理I/F番号とは、VLANやIPsecによって1個の物理I/Fに複数個の論理I/Fを構成可能である場合に、フレームを受信した論理I/Fを識別する番号として用いられる。また、前記でNAT/NAPT有の結果を得たパケットのみが、後述のNAT/NAPT検索(グローバル→ローカル)の対象となる。
さらに、送信元ポート番号,宛先ポート番号に対しては、範囲判定最小値と範囲判定最大値とが、転送条件情報として外部から設定される。判定対象値であるポート番号が範囲判定最小値から範囲判定最大値までの範囲内にあるか否かにより、判定が行われる。フィルタ検索の判定情報は、破棄/通過等の指定であり、分類検索結果は品質クラスに関する各種情報(送信時のVLAN優先度,リマ一クの有無,リマーク値=書換え後のDSCP,キューの指定など)である。
以下、本発明の一実施形態による通信処理装置を図面を参照して説明する。図1は同実施形態による通信処理装置の構成を示す図である。すなわち、図1は、本発明の通信処理回路の第1実施形態による通信処理回路2を備えた通信処理装置1及び通信処理装置1がLAN(Local Area Network)及びWAN(Wide Area Network)に接続する構成を示す概略ブロック図である。
通信処理装置1は、GMII(Gigabit Medium Independent Interface)やMII(Medium Independent Interface)の規格のインタフェースを介してWANに接続する物理I/F(Interface)100及びLANに接続する物理I/F110と接続し、LAN側から送信されるパケットをWAN側またはLAN側へ転送し、また、WAN側から送信されるパケットをLAN側またはWAN側へ転送する。
以下、第2層に係る処理については送受信されるものについてはフレームと記載し、第3層に係る処理について送受信されるデータ、すなわちフレームからMACヘッダが除かれたものについてはパケットと記載して、パケット及びフレームを使い分けているが、フィルタリングの処理においては、ヘッダ情報としてフレームのヘッダが使用されている。
上記メモリ3は、半導体記憶素子であり、一定容量値、例えば2キロバイトごとに領域分割され、フレーム長が長いフレームであっても、短いフレームであっても分割した1つの領域を割り当てて記憶する。なお、分割されたそれぞれの領域は、後述するハンドル管理部18が付与するハンドル番号に対応付けられる。
DDR−SDRAMI/F(以下、メモリI/Fとする)19は、メモリコントローラ部17とメモリ3に接続され、メモリコントローラ部17とメモリ3の間でフレームの入出力を行う。
ここで、ジョブ情報とは、WAN用MACI/F11やLAN用MACI/F12から送信されるフレームに対しては、受信フレーム長、送信フレーム長、送信論理I/F、宛先MACアドレス、NAT/NAPT指定、DSCPやVLAN priority等の情報に対応する品質クラス、ハンドル番号等の情報から構成されている。また、CPU4に転送されるフレームに対しては、ジョブ情報は、受信フレーム長、送信フレーム長、受信論理I/F、CPU転送理由、品質クラス、ハンドル番号等の情報から構成される。
なお、CPU転送判定部61において破棄すると判定されたフレームついてはCPU転送判定部61あるいはQoS部70のいずれかにより破棄されることとなる。
本実施形態及び以降に説明する他の第2〜第9の実施形態において、検索部40は、判定情報とともに解析結果情報(ハンドル番号等の付加情報を含む)を、次段のCPU転送判定部61に対して出力する。
記億部41は、複数のエントリを記憶可能なテーブル領域(図4参照)を有し、フレームの解析結果情報に対する条件を示す転送条件情報と、フレームの加工またはこのフレームの転送の処理方法を指定する判定情報とを、上記各エントリとして記憶する。
検索部40は、すでに述べたように、上記テーブルの各エントリの転送条件情報に基づいて、解析結果情報に対して適合の有無を判定し、適合と判定したエントリの判定情報を出力する。
また、上記転送条件情報は、各判定対象値に対する条件を示す情報であり、判定情報は、破棄/通過/CPU転送の何れか1つを指定する情報である。なお、このCPU転送の選択肢は、通信処理回路で処理できないフレームについて、CPU側で処理するために設けられた設定である。
送信元IPアドレス,あて先IPアドレスに対する一致判定マスク値は、プレフィックス長であり、IPアドレスの最上位ビットからプレフィックス長までのビットのみについて、一致判定条件値との一致・不一致の判定を行う。
また、DSCP,TCPフラグに対する、一致判定マスク値は、判定対象値のビット毎に、DSCP及びTCPフラグを判定条件に加えるか否かを示すマスクビットパターンであり、マスクビットが1の判定対象値のビットを0として、一致判定条件値との一致・不一致の判定を行う。
フィルタ検索の判定情報は、破棄/通過等の指定であり、分類検索結果は品質クラスに関する各種情報(送信時のVLAN優先度,リマークの有無,リマーク値=書換え後のDSCP,キューの指定など)である。
検索部40は、上記各判定対象値に対応した判定を行い、全て一致であった場合に、解析結果情報に対する転送条件情報に基づく判定を適合とし、いずれか一つでも不一致の場合に不適合とする。
したがって、m個のエントリ各々について、これらのエントリの転送条件情報に基づいて、解析結果情報に対する適合の有無を判定し、適合と判定されたエントリを複数個検出した場合に、検索部40は、上記エントリのなかから、最も優先度が高いエントリの判定情報を、出力する。すなわち、本実施形態の検索部40は、検出されたエントリのなかから、エントリ番号が最も大きいエントリの判定情報を出力する。
ここで、検索部40は、上記転送可否の検出を高速に行うため、解析結果情報及び転送条件情報の比較を行う適合判定部を並列に複数、例えば、適合判定部431,432,433,…,43nを有し、フレームの転送可否の検出のための比較を、n個(複数)のフレームに対して同時に実行する。
また、ルール読出部42は、検索テーブルの全てのエントリを読みだした後、すなわち、最後のエントリである第mエントリを読みだした後、次のクロックにおいて、第1エントリから読み出しを継続する(検索テーブルにおいてルールの読み出しを循環させる)。
適合判定部431,432,433,…,43n各々は、入力されたフレームから抽出された解析結果情報を、記憶部41の検索テーブルにおける全てのエントリと適合するか否かの検出を行う。
ここで、適合判定部選択部44は、フレームの時系列番号が「1」の解析結果情報を適合判定部431に出力し、「2」の解析結果情報を適合判定部432に出力し、…、「n」の解析結果情報を43nに出力し、「n+1」の解析結果情報を適合判定部431に出力して、時系列順にフレームの転送可否を検出するための判定処理を割り当てる。
あるいは、適合判定部選択部44は、解析結果情報の入力を契機として、判定の処理を行っていない適合判定部を検出し、検出された適合判定部を選択して、上記解析結果情報を出力する。各適合判定部に最後に解析結果情報を入力してから、適合判定部が判定情報を出力するのに要する時間Tを経過している場合、この適合判定部を、適合処理が行われていない適合判定部として検出することができる。
すなわち、最小フレーム長分のデータを入力する時間tfの間、次のフレームの入力は無く、解析結果情報が出力される間隔についても時間tf以上とすることが可能である。
しかしながら、解析結果情報の入力から次の解析結果情報の入力まで時間tf以上となることが保証されない場合、本実施形態に記載したように、適合判定部選択部44が各適合判定部における適合判定処理の実行の可否を検出することが必要となる。
また、上記適合判定部各々は、解析結果情報の入力を契機に、テーブルの各エントリについて、このエントリの転送条件情報に基づいて、上記解析結果情報に対する適合の有無の判定を開始し、この開始から全エントリについての判定を終了するまでに、初めて適合と判定したエントリxのエントリ番号及び判定情報を中間結果として記憶する。その後、適合判定部は、テーブルの全てのエントリについて判定を完了するまでに適合と判定したエントリyを検出したとき、上記中間結果のエントリ番号に対応した優先度よりも、エントリyのエントリ番号に対応した優先度が高い場合に、エントリyのエントリ番号及び判定情報を中間結果として記憶し直し、テーブルの全エントリについて判定を完了した後、中間結果の判定情報及び/またはエントリ番号を出力する。
そして、各適合判定部は、次に入力されるクロックにおいて、次に適合検出処理を行う対象の解析結果情報がパーサ部30にあれば、それを入力する。
すなわち、適合判定部選択部44は、適合部カウンタが示す適合判定部の上記フラグが下ろされた状態(立っていない状態)であるとき、その適合判定部に対して解析結果情報を書き込む。
しかしながら、上述したように、エントリ数と適合判定部との数を一致させずとも、ルールの数より少ない数であっても、適合判定部を2以上の複数個設けることにより、すなわち並列度を持たせるため、従来に比してスループットを向上させることができる。
この理由としては、上記並列度がワイヤレートを達成しつつ、並列度を最小化するための並列度である。
結合部45は、各適合判定部からクロックに同期して入力される上記エントリ番号及び/または判定情報を、次段のCPU転送判定部61へ出力する。
上述した動作において、結合部45は、適合判定部から判定完了信号を出力されることを契機に、上記適合判定部が出力したエントリ番号及び/または判定情報を入力する。
ここで、検索部40の動作が開始され、フレームが入力されていると、パーサ部30から、解析結果情報が適合判定部選択部44へ出力される。
検索部40の動作開始時において、適合判定部選択部44は、内部の適合判定部カウンタを「1」に初期設定する。
検索部40が解析結果情報を入力したとき、上記解析結果情報を入力する適合判定部431〜43nを選択する適合判定部選択部44を有する。この適合判定部選択部44は、解析結果情報の入力を契機に、すなわち入力される解析結果情報の数を計数し、適合判定部431〜43n各々に対応付けられた適合判定部番号を順に繰り返し生成し、この適合判定部番号に基づき、解析結果情報を出力する適合判定部の選択をする、適合判定カウンタを有する。この適合判定カウンタは、「1」から「n」までの適合判定部番号をカウンタ値として生成し、このカウンタ値が「1」のとき適合判定部431を、「n」のとき適合判定部43nを指定する。また、適合判定カウンタ前記値は、「n」を生成した後に、解析結果情報が入力されたとき、「1」を生成する。
また、上記適合判定カウンタを、「0」のとき適合判定部431,「1」のとき適合判定部432,…,「n−1」のとき適合判定部43nを指定する、「0」〜「n−1」を計数するカウンタとしてもよい。
そして、ステップS1に移行すると、適合判定部選択部44から解析結果情報が入力されるまでステップS1に留まる。
適合判定部選択部44が適合判定部431を選択して、解析結果情報がクロックに同期して適合判定部431に入力されると、適合判定部431は入力される解析結果情報を保持し、一時的に優先度を保持する優先度変数を初期化し、解析結果情報に対して判定を終えたエントリ数を計数するエントリ数カウンタを「0」に初期化し、次のクロックでステップS2に移行する。
このとき、適合判定部431は、上記前記転送条件情報の入力と併せて、上記エントリの判定情報を入力するように構成してもよい。
また、適合判定部431は、上記前記転送条件情報の入力と併せて、上記エントリのエントリ番号を入力するように構成してもよい。
そして、適合判定部431は、上述したエントリ数カウンタを「1」進めたクロックと同一周期においてステップS3に移行する。
ここで、適合判定部が新たに適合したエントリの優先度と、すでに記憶されている優先度との比較において、新たに適合したエントリの優先度が、すでに記憶されている優先度より高いかまたは等しいかの比較を行うようにしてもよい。
このとき、検索処理の開始時に、記憶する優先度を「0」とする必要がなく、優先度を「0」から「m−1」の範囲とするようにしてもよい。
ただし、上述した比較構成において、優先度変数に「0」が保持されていないとき、解析結果情報の優先度が同一ものが検出されると、新たに検出された方を解析結果情報として選択する場合と、先に検出されていた方を解析結果情報として選択する場合とのいずれとしてもよい。
そして、ステップS6において、適合判定部431は、新たに適合が検出された優先度が、記憶されている優先度より高いことを検出した場合、ステップS2と同一クロックの周期の間に処理をステップS7へ進め、一方、新たに適合が検出された優先度が記憶されている優先度より低いことを検出した場合、ステップS2と同一クロックの周期の間に処理をステップS8へ進める。
そして、適合判定部431は、ステップS2と同一クロックの周期の間に処理をステップS8へ進める。
また、ステップS6からステップS8へ処理が遷移した場合、適合判定部431は、記憶されているエントリ番号を、書き替えない。
このとき、適合判定部431は、ルール数計数値が「m」以上であることを検出した場合、入力された解析結果情報を検索テーブルの全ての転送条件情報と比較したため、判定情報として最も高い優先度として記憶されているエントリ番号を結合部45へ出力した後、次のクロックが入力された時点で処理をステップS9へ移行する。
一方、適合判定部431は、ルール数計数値が「m」未満であることを検出した場合、次のクロックが入力された時点で処理をステップS2へ移行する。
また、適合判定部431は、エントリ番号及び判定完了信号の出力と併せて、中間結果として保持されている、上記エントリの判定情報を出力し、ステップS9のクロックの同一周期においてステップS1に移行する。
上述した処理において、ステップS7にて、適合判定部431は、ルール読出部42から入力したエントリ番号を優先度変数に保持し、またルール読出部42から入力した判定情報を中間結果として保持することも可能である。
一方、適合判定部431は、ルール数計数値が「m」未満であることを検出した場合、入力された解析結果情報が検索テーブルの全ての転送条件情報と比較されていないため、処理をステップS2へ進める。
このため、適合判定部においては、エントリ数カウンタがルール数計数値「m」未満であったために、ステップS8から次のクロックでステップS2に移行した場合、前回のステップS2で入力したエントリの次のエントリを入力することになる。
このように、適合判定部各々が、クロック毎にステップS2からステップS8を繰り返すことにより、エントリ1個につき1クロックで次々と適合判定される。
このとき、エントリ数カウンタが「1」づつ進み、エントリ数カウンタがルール数計数値「m」に達した時点で、テーブルの全エントリに対して、適合判定を行ったことになり、判定が完了する。
また、適合判定部432は、解析結果情報を第2エントリのエントリから開始し、第mエントリの転送条件情報を用いた適合検出処理の後、第1エントリのエントリを用いた適合検出処理を行い、検索テーブルの全エントリと解析結果情報との適合検出の処理を終了する。
すなわち、各適合判定部は、解析結果情報が入力されるタイミングで、ルール読取部42が検索テーブルから読み込んだエントリから、この解析結果情報との適合検出処理を開始する。
第2の実施形態による通信処理装置は、第1の実施形態による通信処理装置の構成と同様であり、以下、第1の実施形態と異なる点のみを説明する。
図2の記憶部41に記憶されている検索テーブルの構成が、図6に示すように、エントリ番号に対応させて、エントリ(転送条件情報)及び優先度が決定されている。
これにより、ルール読出部42は、記憶部41の検索テーブルから、エントリ番号の順番に、クロックに同期させて、各適合判定部(431〜43n)に対して、エントリ番号,ルール及び優先度を出力する。
検索部40における適合処理は、図5のフローチャートで説明した動作と同様のため、説明を省略する。
異なる点は、ステップS4における優先度の比較を、エントリ番号でなく優先度の数値自体で行う点である。
第3の実施形態による通信処理装置の構成は、第1及び第2の実施形態による通信処理装置と同様である。
第1及び第2の実施形態と異なる点は、記憶部41に複数の検索テーブル、例えば、図7に示すように、検索テーブルA(奇数のエントリ番号の転送条件情報)及び検索テーブルB(偶数のエントリ番号の転送条件情報)を有し、かつ、各適合判定部内において、図8に示すように、検索テーブルの数に対応した適合を判定する比較部が複数、例えば100A及び100Bが設けられてる点である。
検索テーブルと上記比較部とは対応、すなわち、各比較部が使用するエントリが設定されている検索テーブルが対応しており、図7及び図8とにおいて、検索テーブルAと比較部100Aとが対応し、検索テーブルBと比較部100Bとが対応している。
そして、各適合判定部において、パーサ部30から解析結果情報が検索部40に入力される。
また、比較部100Aは、解析結果情報記憶部102に記憶されている解析結果情報と、検索テーブルAから読み出した転送条件情報とを比較し、この転送条件情報に対して解析結果情報が適合した場合、新たに適合したエントリの優先度と、記憶されている優先度とを比較し、優先度の高い方のエントリ番号(またはエントリ番号及び優先度)を記憶する。
同様に、比較部100Bは、解析結果情報記憶部102に記憶されている解析結果情報と、検索テーブルBから読み出した転送条件情報とを比較し、転送条件情報に対して解析結果情報が適合した場合、新たに適合したエントリの優先度と、記憶されている優先度とを比較し、優先度の高い方のエントリ番号(またはエントリ番号及び優先度)を記憶する。
また、エントリ数カウンタ104は、第1及び第2の実施形態におけるエントリ数カウンタと同様に、解析結果情報記憶部102に対して、解析結果情報が書き込まれたタイミングにて「1」に初期化される。
比較部100A及び100Bは、常に記憶されているエントリ番号(またはエントリ番号及び優先度)を検出結果選択部103に出力している。
上記設定された数値は、検索テーブルA及び検索テーブルBに設定されているエントリの数に対応しており、検索テーブルA,B各々に、エントリがm個ずつ設定されていれば、「m」である。
検出結果選択部103は、エントリ数カウンタ104から、上記制御信号が入力されると、比較部100A及び100Bが出力しているエントリ番号から、いずれか優先度の高いエントリ番号を結合部45に対して出力する。
他の動作については、第1及び第2の実施形態と同様のため、説明を省略する。
第4の実施形態による通信処理装置の構成は、第1及び第2の実施形態による通信処理装置、または第3の実施形態による通信処理装置と同様である。
以下、第4の実施形態による通信処理装置が、第1及び第2の実施形態による通信処理装置、または第3の実施形態による通信処理装置と異なる点を説明する。
記憶部41の検索テーブルには、図9に示すように、各エントリ番号に対応して、転送条件情報(エントリ),優先度,判定情報(転送を許可するか否かの結果情報)が記述されている。また、有効フラグテーブルには、各エントリ番号に対応して、エントリが有効化否かを示す有効フラグが記述されている。この有効フラグは、例えば、エントリが有効で有る場合、「ON」が設定されており、書き替え途中及び消去中などで、エントリが有効でない場合、「OFF」が設定されている。
すなわち、第4の実施形態による通信処理装置の動作として、図5の第1から第3の実施形態による通信処理装置の動作を示すフローチャートに対して、図10に示すように、ステップS2とステップS3との間に、有効フラグをチェックする処理のステップS9が挿入されている。
一方、各適合判定部431〜43n(第1及び第2の実施形態)またはその内部にある比較部(第3の実施形態)は、有効フラグが「OFF」であることを検出した場合、そのルールが有効でない(無効で)あるため、解析結果情報との適合検出処理を行わない。
この、判定情報を加えた第4の実施形態における検索テーブルを、第1〜第3の実施形態の記憶部41の検索テーブルとし、第1及び第2の実施形態における各適合判定部431〜43nまたは第3の実施形態における適合判定部内の比較部(第3の実施形態)の適合検出の結果を、エントリ番号に替え、判定情報とするようにしても良い。
ここで、エントリ番号が優先度を示しているため、優先度の検出のためには、各適合判定部はエントリ番号とこのエントリ番号に対応した判定情報を記憶し、優先度比較を行い優先度の高いものに順次置き換えていき、最終的に、最も優先度の高い判定情報を出力させる。
また、複数のエントリにて適合させないように各エントリを設定すれば、優先度を比較する必要が無いため、適合判定部がエントリ番号を記憶する必要がない。
ただし、エントリ順に判定を進めていくとき、ルール読み出し部が最初のエントリに戻って読み出すタイミングが発生する。このタイミング以前に適合と判定されたエントリの優先度は、それ以後に適合と判定されたエントリの優先度よりも高いため、その時点で適合と判定されたエントリがあれば以後は判定情報を更新せず保持し、適合と判定されたエントリがなければ、後に適合と判定されたエントリほど優先度が高いとして、適合と判定されたエントリの判定情報に更新する。
第5の実施形態の構成としては、例えば、図11に示すように、記憶部41の検索テーブルに対して編集処理、すなわちルール(転送条件情報)の追加,削除及び変更、または優先度の変更を行う検索テーブル管理部46が設けられている。第5の実施形態による通信処理装置は、構成及び動作ともに、第4の実施形態による通信処理装置のいずれかと同様である。以下、第5の実施形態が他の第4の実施形態と異なる検索テーブル管理部46に関連する構成及び動作のみを説明する。
そして、検索テーブル管理部46は、検索テーブルにおける第kエントリの転送条件情報または優先度の変更を行う。
これにより、検索部40が行う解析結果情報とルールとの適合判定処理において、編集されている途中のルールが適合判定部に読み込まれているとしても、適合判定部が有効フラグが「OFF」となっているエントリに対しては適合検出処理を行わない。
そして、検索テーブル管理部46は、記憶部41の検索テーブルにおける第kエントリのルールに対する編集処理が終了したことを検出すると、有効フラグテーブルにおけるこのエントリ番号、すなわち第kエントリの有効フラグを「OFF」から「ON」に変更して、有効フラグに対する操作を終了する。
したがって、第5の実施形態の通信処理装置は、有効判定フラグによりルールの使用を制限することが可能となるため、装置を停止させて検索テーブルの編集を行う必要がなくなり、検索テーブルにおける転送条件情報に対する編集処理の自由度を、従来例に比して向上させることができる。
次に、第6の実施形態による通信処理装置を説明するが、構成及び動作は第5の実施形態による通信処理装置と同様であり、第5の実施形態と異なる部分のみを説明する。
また、記憶部41に有効フラグテーブルが無く、検索テーブルにおけるルール(及び優先度)の編集処理を行う場合、編集途中のルール(及び優先度)を読み込むことによる誤検出を防止する構成として、第5の実施形態の通信処理回路2の図1におけるメモリコントローラ部17とパーサ部30との間にフレーム情報転送制御部200を設ける構成とする。図13は、第6の実施形態による上記フレーム情報転送制御部200の構成例を示すブロック図である。
上記フレーム情報FIFOバッファ201は、パーサ部30から入力されるフレーム情報(ハンドル情報が付加されている)を一旦記憶し、フレーム情報転送スイッチ202に対して、先に入力されたものから順次供給する記憶部である。
そして、フレーム情報転送スイッチ202は、上記停止信号の入力を検出すると、フレーム情報FIFOバッファ201から、パーサ部30に対して現在転送中のフレーム情報の転送が終了した後、次のフレーム情報の読み込みを停止し、次段のパーサ部30に対するフレーム情報の出力を停止、すなわち、フレーム情報FIFOバッファ201によるパーサ部30に対するフレーム情報の供給パスを切断する。
これにより、フレーム情報FIFOバッファ201は、メモリコントローラ部17から出力されるフレーム情報を蓄積する。
また、フレーム情報転送スイッチ202は、上記切断処理が終了すると、検索テーブル管理部46に対して、応答信号を出力する。
そして、検索テーブル管理部46は、フレーム情報転送スイッチ202からの応答信号を検出し、かつ検索部40内の全ての適合判定部における適合検出処理が終了したことを検出すると、ルール読出部42,適合判定部431〜43n及び適合判定部選択部44の動作を停止させ、記憶部41の検索テーブルに対する編集処理を行う。
そして、フレーム情報転送スイッチ202は、フレーム情報FIFOバッファ201から出力される解析結果情報を、パーサ部30に対して出力する。
したがって、検索部40の各適合判定部は、順次、編集終了後の検索テーブルの転送条件情報が供給されるので、この新たに読み込まれた転送条件情報を用いて、適合検出処理を行うこととなる。すなわち、適合判定部内部に保持されている編集処理前の転送条件情報は、順次、新たな転送条件情報に書き替えられるため、適合検出処理に用いられることはない。
これにより、本実施形態においては、検索テーブルの編集中に変更過程の中途半端な記述の転送条件情報を用いて、解析結果情報の適合検出処理を行うことが無くなり、第5の実施形態における有効フラグを用いずとも、検索テーブルにおける転送条件情報の編集処理の自由度を向上させることができる。
次に、図14を用いて、第7の実施形態による検索テーブルを記憶する記憶部41の構成を説明する。図14は、記憶部41の構成例を説明する概念図である。
第7の実施形態による記憶部41は、それぞれ読み出し及び書き込み処理が可能な第1ポート及び第2のポートを有するデュアルポートメモリが用いられている。このデュアルポートメモリの構成は、第6の実施形態にも用いることはできるが、有効フラグを用いた第4及び第5の実施形態の構成に用いると、より有効に使用することができる。
すなわち、上述した本実施形態の構成を、第4及び第5の実施形態に対して用いることにより、記憶部41の検索テーブルからのエントリの読み出し処理と、検索テーブルにおける転送条件情報の編集処理を並行して行うことができ、通信処理装置の動作を停止させずに、転送条件情報の編集処理が行え、検索テーブルの編集処理によって、フレームのスループットを低下させることがない。
次に、図15を用いて、第8の実施形態による検索テーブルを記憶する記憶部41の構成を説明する。図15は、記憶部41の構成例を説明する概念図である。
第8の実施形態による記憶部41は、読み出し及び書き込み処理が可能なポートが1つのシングルポートメモリ41aが用いられている。
ここで、アクセス切替部41bが、検索テーブル管理部46によるアクセス制御信号(アクセス端子に入力される)により、検索テーブル管理部46からのアクセスに対応するか、またはルール読出部42からのアクセスに対応するかを切り替えている。
一方、検索テーブル管理部46がアクセス切替部41bに対し、ルール読出部42からのシングルポートメモリ41aにアクセスを有効とするように、アクセス制御信号を出力することにより、アクセス切替部41bは、検索テーブル管理部46に接続されたアドレスとエントリ番号及び転送条件情報,判定情報を出力する端子を、シングルポートメモリの各々対応する端子、例えば、アドレス端子,読み出しデータの端子に接続する。
しかしながら、有効フラグを用いない第6の実施形態の構成に用いると、デュアルポートメモリを用いるのに比較してコストを低下させることができる。
検索部40の構成として、図2に示すように複数の適合判定部を並列に並べて、複数のフレームヘッダの適合判定を行うだけでなく、図16に示す第9の実施形態のように、適合判定部を並列に並べたブロック、すなわち判定ブロックを直列に複数接続した構成としてもよい。この図16において、図2と同一の符号を付した構成は、第1の実施形態に記載した構成と同様の動作を行う。
図16に示す実施形態においては、各判定ブロックは、図2の構成と同様であり、例えば、判定ブロックA,B,C各々において、記憶部41A,B,Cが図2に示す記憶部41と同様の機能であり、ルール読出部42A,42B,42Cが図2に示すルール読出部42と同様の機能であり、適合判定部431A〜43nA,431B〜43nB,431C〜43nCが図2に示す適合判定部431〜43nと同様の機能である。
すなわち、適合判定部431Aの解析結果情報を入力する入力端子は、適合判定部選択部44の適合判定部431Aに対応する出力端子へ接続されている。この構成は、図2に示す適合判定部選択部44と適合判定部431〜43nとの接続と同様である。
適合判定部431Aの判定情報を出力する出力端子は、適合判定部431Bの適合検出処理の対象となる処理対象情報(図2における解析結果情報に対応)を入力する入力端子に接続されている。
また、適合判定部431Cの判定情報を出力する出力端子は、結合部45の適合判定部431Cに対応した入力端子に接続されている。この構成は、図2に示す適合判定部431〜43nと、結合部45との接続と同様である。
上述したように、第9の実施形態は、図2の検索テーブルを複数に分割、例えば、適合処理の分割したエントリ群を各ブロックの検索テーブルに分配し、直列に接続された適合判定部により、フレームヘッダの適合検出処理をパイプライン処理として行う。
異なる種類の検索の組合せとして、例えば、NAT/NAPT検索(エントリ番号1〜256)→経路検索(エントリ番号1〜256)→フィルタ・分類検索(エントリ番号1〜256)の組合せがある。
また、同一種類の検索の組合せとして、NAT/NAPT検索(エントリ番号1〜256)→経路検索(エントリ番号1〜256)→フィルタ・分類検索(エントリ番号1〜256)→フィルタ・分類検索(エントリ番号257〜612)の組合せも可能である。
すなわち、各判定ブロックにおいて、時間T以内で判定ブロックに対応する検索テーブルの全てのエントリに対する比較が完了する必要がある。時間T以内で完了しない判定ブロックがあると、その判定ブロックにおいて、適合判定部が検索処理中に次のフレームの入力が行われてしまい、検索できずに廃棄されるフレームが発生する。
これを回避するため、判定ブロックのなかで最も時間がかかる判定ブロックの検索の時間Tmaxを基準に各判定ブロックの並列度を設定する必要がある。
したがって、NAT/NAPT検索(エントリ番号1〜256)→経路検索(エントリ番号1〜256)→フィルタ・分類検索(エントリ番号1〜256)→フィルタ・分類検索(エントリ番号257〜512)と、各判定ブロックの比較するエントリ数を統一したパイプライン構成とすることで、各判定ブロックの検索の時間を同一とすることとなり、上述したような、回路規模を無駄に増大させることが無くなる。
ここで、ブロックAにおいては、NAT/NAPTの適合検出(検索)処理が行われており、解析結果情報として、IPアドレス(WANの場合グローバルアドレス、LANの場合ローカルアドレス),プロトコル(NAPTのみ),ポート番号(WANの場合グローバルポート番号、LANの場合ローカルポート番号)、受信論理IF番号、受信物理IF番号(WANポート,LANポート,CPUI/F)、送信元MACアドレス、L3プロトコル,送信元IPv4/IPv6アドレス,宛先IPv4/IPv6アドレス,VLANタグ等が入力され、記憶部41Aに記憶されている検索テーブルの転送条件情報(入力される解析結果情報と判定情報との対応を示す)との適合判定処理の結果として、以下の判定情報が、次段のブロックBにおける処理対象情報として出力される。ブロックAにおける判定情報としては、NAT/NAPT方法(NAT,NAPT,また全てのルールに対して不適合の場合付け替えなし)、付け替え後(変更後)のIPv4アドレス及びポート番号及び適合が検出された転送条件情報のエントリ番号、検索ミスヒット有無情報(適合検出により適合したか否かを示す情報)、送信論理インターフェース番号等がある。
パーサ部30は、フレームが入力されるごとに、クロックに同期して、解析結果情報を検索部に送信する。ここで、適合判定部431A,431B,431Cが直列に接続されたパイプライン処理に注目して説明されているが、他の適合判定部が直列に接続されたパイプライン処理も同様な動作を行う。
ここで、検索部40の動作が開始され、パーサ部30から解析結果情報が入力されたとする。
検索部40の動作開始時において、適合判定部選択部44は、内部の適合判定部カウンタを「1」に初期設定する。上記適合判定カウンタは、第1の実施形態に記載してあるように、解析結果情報が入力される毎にインクリメントし、入力された解析結果情報の数を計数し、解析結果情報を出力する適合判定部を指定するものであり、例えば、「1」のとき適合判定部431A,「2」のとき適合判定部432A,…,「n」のとき適合判定部43nAを指定する。
そして、適合判定部431Aは、入力される解析結果情報を保持し、一時的に優先度を保持する優先度変数を初期化し、解析結果情報に対して判定を終えたエントリ数を計数するエントリ数カウンタを「0」に初期化する。
このとき、適合判定部431A以外、すなわち適合判定部432A〜43nAは解析結果情報が入力されないため、ルール読出部42Aから供給される第1エントリの転送条件情報を入力する以外の動作を行わない。
また、ルール読出部42Aは、上記クロックのタイミングにて、記憶部41Aの検索テーブルから第1エントリの転送条件情報を読み出し、適合判定部431A〜43nAの全てに対し、エントリ番号とともに出力する。
これ以降、ブロックAは、第1の実施形態における検索部40の適合判定部431〜43n,ルール読出部42と、同様な処理を行うため、説明を省略する。
このとき、適合判定部431Aは、ルール数計数値が「m」に達したことを検出した場合、入力された解析結果情報を検索テーブルの全てのエントリと比較したため、判定情報としてブロックAにおける最も高い優先度として記憶されているエントリ番号及び/または判定情報と、エントリ数カウンタの出力する判定完了信号と、解析結果情報とを、次段のブロックBにおける適合判定部431Bへ出力する。
そして、検索テーブルのルール数がブロックAと同様に「m」であるとすると、適合判定部431Bは、適合判定部431Aと同様に、ルール読出部42Bが読み出すルールと、上記処理対象情報との適合検出処理を行い、エントリ数カウンタのルール計数値が「m」に達した(一致する)か否か、すなわち、検索テーブル全てのルールが終了したか否かの検出を行う。
そして、検索テーブルのルール数がブロックBと同様に「m」であるとすると、適合判定部431Cは、適合判定部431Bと同様に、ルール読出部42Cが読み出す転送条件情報と、上記処理対象情報との適合検出処理を行い、エントリ数カウンタのルール計数値が「m」に達したか否か、すなわち、検索テーブル全てのエントリが終了したか否かの検出を行う。
同様に、適合判定部432A,432B,432C、適合判定部433A,433B,433C、…、適合判定部43nA,43nB,43nC各々の組合せは、パーサ部30のバッファにフレームデータが連続的に入力されているとすると、1クロックずつずれて、上述した適合判定部431A,431B,431Cの組合せと同様の動作を行う。
2…通信処理回路
3…DDR−SDRAM
4…CPU
4a…ドライバ
11…WAN用MACI/F
12…LAN用MACI/F
13…IPsec部
14…書き込みスケジューラ部
15…CPUI/F
16…フレーム生成部
17…メモリコントローラ部
18…ハンドル管理部
19…DDR−SDRAMI/F
30…パーサ部
40…探索部
41,41A,41B,41C…記憶部
41a…記憶部(シングルポートメモリ)
41b…アクセス切替部
42,42A,42B,42C…ルール読出部
431,432,433,43n…適合判定部
431A,432A,433A,43nA…適合判定部
431B,432B,433B,43nB…適合判定部
431C,432C,433C,43nC…適合判定部
44…適合判定部選択部
45…結合部
46…検索テーブル管理部
61…CPU転送判定部
62…キュー選択部
70…QoS部
100,110…物理I/F
100A,100B…比較部
101A,101B…転送条件情報記憶部
102…解析結果情報記憶部
103…検出結果選択部
104…エントリ数カウンタ
201…フレーム情報FIFOバッファ
202…フレーム情報転送スイッチ
Claims (7)
- フレームを受信し、前記フレームから前記フレーム内の所定の位置に記述されている情報または前記情報及び前記フレームを入力したインタフェースの情報を含む解析結果情報を取得し、前記解析結果情報に応じて、前記フレームの加工または前記フレームの転送を行う、通信処理装置であり、
解析結果情報に対する条件を示す転送条件情報と、フレームの加工または前記フレームの転送の処理方法を指定する判定情報を、テーブルのエントリとして記憶する記億部と、
前記テーブルの各エントリの転送条件情報に基づいて、解析結果情報に対して適合の有無を判定し、適合と判定したエントリの判定情報を出力する、検索部と、
を有し、
検索部が、
解析結果情報と転送条件情報を入力し、前記転送条件情報に基づいて前記解析結果情報に対して適合の有無を判定する複数の適合判定部と、
クロックに同期し、前記記憶部のテーブルに記憶されている順番に、前記エントリを読み出し、前記複数の適合判定部の各々に供給するルール読み出し部と、
前記クロックに同期して入力される解析結果情報を、前記複数の適合判定部の1つに順番に出力する適合判定部選択部と、
各適合判定部が、適合判定部毎に異なる解析結果情報を入力し、全適合判定部に同時に入力された同一の転送条件情報に基づいて、適合の有無を判定する、ことを特徴とする通信処理装置。 - 判定情報に、フレームの通過あるいは破棄を指定するフィルタ判定情報、フレームを品質クラス別に分類する分類判定情報、フレームがIPパケットを含むときの前記IPパケットに対するNAT/NAPT判定情報、前記IPパケットに対する経路判定情報、のうち少なくとも1種類の判定情報を含む、ことを特徴とする請求項1記載の通信処理装置。
- 適合判定部が、解析結果情報の入力を契機に、テーブルの各エントリについて、前記エントリの転送条件情報に基づいて前記解析結果情報に対する適合有無の判定を開始し、
テーブルの全エントリについて前記判定を完了した後、前記判定により適合と判定されたエントリの判定結果及び/または前記エントリを識別するためのエントリ番号を出力する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の通信処理装置。 - エントリ毎に優先度が設定され、前記適合判定部が、解析結果情報の入力を契機に、テーブルの各エントリについて、前記エントリの転送条件情報に基づいて前記解析結果情報に対する適合の有無を判定し、適合と判定されたエントリが複数個検出された場合に、前記エントリのうち最も優先度が高いエントリの、判定情報及び/またはエントリ番号を出力する、ことを特徴とする請求項3に記載の通信処理装置。
- 前記エントリ毎に、エントリが有効か否かを示す有効フラグが設定され、前記適合判定部が、有効フラグをチェックしてエントリが有効であれば、解析結果情報に対する適合検出処理を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の通信処理装置。 - フレームを受信し、前記フレームから前記フレーム内の所定の位置に記述されている情報または前記情報及び前記フレームを入力したインタフェースの情報を含む解析結果情報を取得し、前記解析結果情報に応じて、前記フレームの加工または前記フレームの転送処理を行う、通信処理方法であり、
解析結果情報に対する条件を示す転送条件情報と、フレームの加工または前記フレームの転送の処理方法を指定する判定情報を、テーブルのエントリとして記憶部に記億させる記憶過程と、
検索部が前記テーブルの各エントリの転送条件情報に基づいて、解析結果情報に対して適合の有無を判定し、適合と判定したエントリの判定情報を出力する検索過程と、
を有し、
前記検索過程において、
複数の適合判定部が解析結果情報と転送条件情報を入力し、前記転送条件情報に基づいて前記解析結果情報に対して適合の有無を判定する適合判過程と、
ルール読み出し部がクロックに同期し、前記記憶部のテーブルに記憶されている順番に、前記エントリを読み出し、前記複数の適合判定部の各々に供給するルール読み出し過程と、
適合判定部選択部が前記クロックに同期して入力される解析結果情報を、前記複数の適合判定部の1つに順番に出力する適合判定部選択過程と、
前記適合判定過程において、各適合判定部が適合判定部毎に異なる解析結果情報を入力し、全適合判定部に同時に入力された同一の転送条件情報に基づいて、適合の有無を判定することを特徴とする通信処理方法。 - 前記検索過程において、適合判定部が、解析結果情報の入力を契機に、テーブルの各エントリについて、前記エントリの転送条件情報に基づいて前記解析結果情報に対する適合有無の判定を開始し、
テーブルの全エントリについて前記判定を完了した後、前記判定により適合と判定されたエントリの判定結果及び/または前記エントリを識別するためのエントリ番号を出力する、ことを特徴とする請求項6に記載の通信処理方法。
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