JP4630298B2 - 機能分散型通信装置、構成要素結合制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、パケット転送網におけるパケット転送処理装置に関し、特に、ネットワーク上に物理的に分散配備された制御信号処理部とデータ信号処理部が連携してパケット転送処理を行う機能分散型のパケット転送処理装置に関する。

パケット転送網として、ＩＰネットワークが広く用いられている。ＩＰネットワークにおいて端末間のパケット転送処理を行うルータは、パケットの転送先決定のためのルーティングテーブルを必要とする。ルーティングテーブルを生成するためのルーティング方式は、ルータ間でルーティングプロトコル情報をやり取りすることでパケット転送のルートを決定する方法で、ルーティングプロトコル情報はネットワーク構成に変更があったときや、ルータが起動したときなどにルータ間で受け渡しが行われるほか、一定時間間隔ごとに情報をやり取りすることが多い。具体的なルート決定アルゴリズムとしては、ＲＩＰ、ＯＳＰＦ、ＢＧＰ等が存在する。

多くのルータでは、生成したルーティングテーブルから、各入力パケットの最適な出力ポートを参照するためのフォワーディングテーブルを生成し、これに従ってパケット転送処理を行っている。

最近では、ルータの性能向上のために、各ルータを前述のルーティングテーブルおよびフォワーディングテーブルを生成する部分と、パケット転送処理を行う部分とに分離して構成することが提案されている。このような構成下では、ルーティング処理負荷の影響を受けずにパケット転送処理を行うことが可能となる。

本明細書では、ルーティングテーブルおよびフォワーディングテーブルを生成する部分を制御信号処理部、パケット転送処理を行う部分をデータ信号処理部と呼ぶことにする。

さらに、非特許文献１に示されるように、従来では同一筐体内に実装されている制御信号処理部とデータ信号処理部を物理的に分離させ、ネットワーク上に分散配備することで装置および機能構成の柔軟性を向上させた機能分散型通信装置が提案されている。このような機能分散型通信装置は、ネットワーク上に分散配備された複数の制御信号処理部のうち任意の一つの制御信号処理部が、複数のデータ信号処理部のうち設定管理用通信セッションの設定により動的に結合した、任意の複数のデータ信号処理部の設定管理を一元的に行うことで、結合された制御信号処理部およびデータ信号処理部全体で論理的に１台の通信装置として動作する。

ここで、またその他の従来技術として、ネットワーク上に分散配備された制御信号処理部およびデータ信号処理部をグルーピングして単一の通信装置として動作させるため、事前に制御信号処理部およびデータ信号処理部間の結合処理が必要となる。その場合、各データ信号処理部は、ネットワークを介した制御信号処理部との通信に伴うタイムラグができるだけ小さくなるよう、ネットワーク内のトラフィック状況を考慮して選択された制御信号処理部と連結される必要がある。また、各制御信号処理部が制御対象とするデータ信号処理部の数を抑制させることで各制御信号処理部の過剰な処理負荷を避ける必要がある。
T. V. Lakshman, T. Nandagopal, R. Ramjee, K. Sabnani, and T. Woo, "The SoftRouter architecture," in Proc. ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Networking, November 2004.

本発明の目的は、制御信号処理部とデータ信号処理部がネットワーク上に物理的に分散配備された機能分散型通信装置において、制御信号処理部とデータ信号処理部の結合処理を行う際に、各データ信号処理部にできるだけ通信タイムラグの少ない制御信号処理部と結合させる機能分散型通信装置、構成要素結合制御方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の他の目的は、制御信号処理部とデータ信号処理部がネットワーク上に物理的に分散配備された機能分散型通信装置において、制御信号処理部とデータ信号処理部の結合処理を行う際に、当該制御信号処理部の過剰な処理負荷を避けつつ、制御信号処理部と結合させる機能分散型通信装置、構成要素結合制御方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の機能分散型通信装置は、ルーティングプロトコル処理によりパケット転送のルートを定めるルーティングテーブルを生成し、前記ルーティングテーブルに基づいてフォワーディングテーブルを生成する複数の制御信号処理部と、前記フォワーディングテーブルに従ってパケットのネットワーク間転送を行う複数のデータ信号処理部がネットワーク上に物理的に分散配備され、前記複数の制御信号処理部のうち任意の１つの制御信号処理部が、前記複数のデータ信号処理部のうち設定管理用通信セッションの設定により動的に結合された、任意の複数のデータ信号処理部の設定管理を一元的に行うことで、結合された前記制御信号処理部および前記データ信号処理部全体で論理的に１台の通信装置として動作し、同一の機能分散型通信装置に帰属する制御信号処理部と各データ信号処理部間の設定管理用通信セッションのホップ数に制限は無く、当該各データ信号処理部がそれらのみで構成される内部ネットワークを介して相互にパケット転送が可能である機能分散型通信装置であって、
前記各制御信号処理部は、
前記各データ信号処理部から受信した、当該データ信号処理部との結合状態を確立するよう要求する結合要求を送るために必要となる情報を通知するよう要求する結合情報通知要求に応答する手段と、
前記各データ信号処理部から受信した前記結合要求を受け付ける手段と、
前記制御信号処理部に結合された前記各データ信号処理部のそれぞれに対して設定管理用通信セッションを設定する手段と、
前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記各データ信号処理部から前記内部ネットワークのトポロジ情報を収集する手段と、
収集した前記内部ネットワークトポロジ情報を保持する第１の記憶手段と、
前記制御信号処理部が管理する各データ信号処理部が持つ通信ポートのうち、前記制御信号処理部が帰属する機能分散型通信装置の外部のネットワークに直接接続される全通信ポートに１対１対応する仮想ポートを自身のポートとして設定する手段と、
当該制御信号処理部を、前記仮想ポートを備えた単一の通信装置と認識し、前記内部ネットワークトポロジ情報を含めずに、当該制御信号処理部が帰属する機能分散型通信装置の外部のネットワークを介して当該機能分散型通信装置に接続される外部通信装置とルーティング情報の交換を行う手段と、
前記外部通信装置から定期的に収集したルーティングプロトコル情報と、該ルーティングプロトコル情報に基づいて生成または更新したルーティングテーブルを保持する第２の記憶手段と、
前記第２の記憶手段に保持されたルーティングプロトコル情報に基づいて、前記第２の記憶手段に保持するルーティングプロトコル情報の収集およびルーティングテーブルの生成を含む前記ルーティングプロトコル処理を定期的に実行する処理手段と、
前記第１、第２の記憶手段にそれぞれ保持された内部ネットワークトポロジ情報およびルーティングテーブルに基づいて、前記制御信号処理部に結合された前記データ信号処理部毎に前記データ信号処理部の内部ネットワークへの接続状態に応じて前記ルーティングテーブルのＮｅｘｔ Ｈｏｐ情報を書き換えることで個別のフォワーディングテーブルの生成または更新処理を実行する処理手段と、
前記フォワーディングテーブルを各データ信号処理部に送る通知手段と、
を備え、
前記各データ信号処理部は、
自身の属するネットワークに存在する前記各制御信号処理部に前記結合情報通知要求を送信する手段と、
前記各制御信号処理部から受信した前記結合情報を受信した順に保持する第３の記憶手段と、
前記第３の記憶手段に保持された結合情報に基づいて、前記第３の記憶手段に保持された順に前記各制御信号処理部に前記結合要求を送信する手段と、
当該データ信号処理部が帰属する内部ネットワークにおける接続状態を検出する手段と、
前記接続状態を内部ネットワークトポロジ情報として前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部へ通知する手段と、
前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部から送られた前記フォワーディングテーブルを保持する第４の記憶手段と、
前記第４の記憶手段に保持されたフォワーディングテーブルに基づいて、データパケットのネットワーク間転送を行う転送手段と、
前記外部通信装置から受信したルーティングプロトコルパケットを識別する手段と、
前記ルーティングプロトコルパケットを、前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部へ転送する手段と
を備える。

本発明によれば、機能分散型通信装置を構成するため制御信号処理部に結合を試みるデータ信号処理部は、自身の属するネットワークに存在する各制御信号処理部に結合情報通知要求を送信し、各制御信号処理部から結合情報を受信し、受信した結合情報に基づいて各制御信号処理部に対して結合情報を受信した順番に結合要求を送信する。

ここで、用語の説明をする。「結合要求」とは、あるデータ信号処理部が特定の制御信号処理部に対して自身との結合状態を確立するように要求することを指し、具体的には、要求先の制御信号処理部の設定管理用ポートのアドレスに対して結合を要求する旨が記載されたパケットを送信する。ここで、「結合状態」とは、制御信号処理部がネットワーク回線を介して確立された設定管理用通信セッションにより、特定のデータ信号処理部を自身の管理下においている状態を指す。また、「結合情報通知要求」とは、データ信号処理部がネットワーク内の全制御信号処理部に対して「結合要求」を送るために必要となる情報を通知するよう要求することを指し、具体的には、各制御信号処理部が持つ設定管理用ポートのアドレスの通知を要求する旨が記載されたパケットをネットワークにブロードキャスト送信する。

データ信号処理部が、結合情報通知要求を早く受信した制御信号処理部から順に結合を試みることにより、各データ信号処理部にできるだけ通信タイムラグの少ない制御信号処理部と結合させることができる。

本発明の実施態様によれば、前記各制御信号処理部は、前記各データ信号処理部から前記結合要求を受信した場合に、事前に設定された結合要求受付ポリシーに基づき、該結合要求に対して受付の可否を判定する手段を備える。したがって、制御信号処理部とデータ信号処理部の結合処理を行う際に、当該制御信号処理部の過剰な処理負荷を避けつつ、制御信号処理部と結合させる。

請求項１，３，５の発明によれば、制御信号処理部とデータ信号処理部がネットワーク上に物理的に分散配備された機能分散型通信装置において、データ信号処理部が制御信号処理部との結合処理を行う際に、データ信号処理部が、結合情報通知要求を早く受信した制御信号処理部から順に結合を試みることにより、各データ信号処理部にできるだけ通信タイムラグの少ない制御信号処理部と結合させることができる。

請求項２，４，５の発明によれば、各制御信号処理部が、各データ信号処理部から結合要求を受信した場合に、事前に設定された結合要求受付ポリシーに基づき、該結合要求に対して受付の可否を判定することにより、当該制御信号処理部の過剰な処理負荷を避けつつ、制御信号処理部と結合させることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による機能分散型通信装置を含むネットワーク装置の構成を示す。

機能分散型通信装置１０は、ネットワーク上に物理的に分散配備された制御信号処理部１１と複数のデータ信号処理部１３とを備えている。

機能分散型通信装置１０は、データ信号処理部１３で外部ネットワークに接続する。外部ネットワークには他の通信装置１４や、その他の通信端末１５が接続される。機能分散型通信装置１０、通信装置１４で終端された範囲が一つのネットワークを構成する。

制御信号処理部１１は、複数のデータ信号処理部１３に対して設定管理用通信セッション１６により動的に結合される。設定管理用通信セッション１６のホップ数に制限は無い。各データ信号処理部１３はそれらのみで構成される内部ネットワーク１２を介して相互に接続される。内部ネットワークのトポロジに制限は無い。

次に、機能分散型通信装置１０のより詳細な構成を図２に示す。

図示するように、機能分散型通信装置１０は、パケット転送に使用するルーティングテーブルおよびフォワーディングテーブルの生成と配布を行う制御信号処理部１１と、パケットの転送処理を行うデータ信号処理部１３とが、設定管理用セッション１６と内部ネットワーク１２によって接続された構成を備えている。

また、制御信号処理部１１は、ルーティングプロトコルパケット処理部２０、フォワーディングテーブル計算部２１、データベース管理部２２、内部ネットワークトポロジ情報処理部２３、ルーティングテーブル２４、内部ネットワークトポロジ２５、設定管理用セッションポート２９、データ信号処理部結合受付制御部３２を備えている。また、各データ信号処理部１３は、フォワーディングテーブル２６、パケット送受信部２７、内部ネットワークトポロジ情報収集部２８、設定管理用セッションポート２９、内部ネットワーク接続ポート３０、外部ネットワーク接続ポート３１、結合処理部３３、制御信号処理部リスト３４を備えている。

以下、本実施形態の機能分散型通信装置１０の動作について説明する。

図１において、データ信号処理部１３は制御信号処理部１１と結合し機能分散型通信装置１０を構成する。機能分散型通信装置１０内の制御信号処理部１１は、設定管理用通信セッション１６を通じてデータ信号処理部１３から内部ネットワーク１２のトポロジ情報の収集を行う。制御信号処理部１１は、設定管理用通信セッション１６およびデータ信号処理部１３を通じて通信装置１４とルーティングプロトコルパケットの授受を行う。そして、制御信号処理部１１は、収集したルーティング情報からルーティングテーブル２４を生成する。制御信号処理部１１は、保持したルーティングテーブル２４および内部ネットワークトポロジ２５に基づいてフォワーディングテーブルを生成し、生成したフォワーディングテーブルをデータ信号処理部１３に送り、これに従ったパケット転送を行わせる。また、端末１５は、機能分散型通信装置１０または通信装置１４を通じて当該ネットワーク内外の他端末とデータ通信を行う。

以下、以上のような動作を実現する機能分散型通信装置１０の内部の動作について説明する。

ネットワーク内で起動したデータ信号処理部１３は、自身の属するネットワークに存在する各制御信号処理部１１に対して、結合処理部３３から結合情報通知要求をブロードキャスト送信する。結合情報通知要求には、要求元データ信号処理部１３のＩＤと設定管理用セッションポート２９のＩＰアドレスが含まれる。結合情報通知要求を受信した各制御信号処理部１１は、要求元データ信号処理部１３に対して、自身のＩＤと設定管理用セッションポート２９のＩＰアドレスを通知する。各制御信号処理部１１から通知されたＩＤとＩＰアドレスは、要求元データ信号処理部１３内で、到着した順に制御信号処理部リスト３４に保持される。

次に、データ信号処理部１３は、自身が保持する制御信号処理部リスト３４の先頭に登録されている制御信号処理部１１に対して、結合処理部３３から結合要求を送信する。結合要求を受信した制御信号処理部１１は、データ信号処理部結合受付制御部３２において、要求元データ信号処理部１３との間に、設定管理用通信セッション１６を設定する。

機能分散型通信装置１０内の制御信号処理部１１では、内部ネットワークトポロジ情報処理部２３が、設定管理用セッションポート２９を介して結合状態にある各データ信号処理部１３内の内部ネットワークトポロジ収集部２８から、内部ネットワークトポロジ情報の収集を行う。内部ネットワークトポロジ情報には、各データ信号処理部１３が持つ、全内部ネットワーク接続ポート３０のポート番号とそれぞれの接続先データ信号処理部１３のＩＤと、外部ネットワーク接続ポート３１のポート番号が含まれる。内部ネットワークトポロジ情報処理部２３は、収集した内部ネットワークトポロジ情報に基づいて内部ネットワークトポロジを生成しデータベース管理部２２に送る。データベース管理部２２は、内部ネットワークトポロジ情報処理部２３から受け取った内部ネットワークトポロジを内部ネットワークトポロジ２５として保持する。

次に、ルーティングプロトコルパケット処理部２０が、機能分散型通信装置１０に接続している他の通信装置１４とルーティングプロトコルパケットの送受信を行い、ルーティング情報を収集する。このとき、各データ信号処理部１３の持つ全外部ネットワーク接続ポート３１と１対１対応する仮想ポートを自身のポートとして設定し、他の通信装置１４に送出するルーティングプロトコルパケットには内部ネットワークトポロジの情報を含めない。ルーティングプロトコルパケット処理部２０は、収集したルーティング情報に基づいてルーティングテーブルを生成し、データベース管理部２２に送る。データベース管理部２２は、ルーティングプロトコルパケット処理部２０から受け取ったルーティングテーブルをルーティングテーブル２４として保持する。

制御信号処理部１１では、内部ネットワークトポロジ２５またはルーティングテーブル２４が更新されると、フォワーディングテーブル計算部２１が起動される。フォワーディングテーブル計算部２１は、内部ネットワークトポロジ２５およびルーティングテーブル２４に基づいてフォワーディングテーブルを生成し、設定管理用セッションポート２９を介して結合された全てのデータ信号処理部１３に送る。各データ信号処理部１３は、フォワーディングテーブル計算部２１から受け取ったフォワーディングテーブルをフォワーディングテーブル２６として保持する。各データ信号処理部１３は保持したフォワーディングテーブル２６に基づいて、内部ネットワーク接続ポート３０および外部ネットワーク接続ポート３１から受信したデータパケットの転送を行う。また、外部ネットワーク接続ポート３１を介して受信した他の通信装置１４から送出されたルーティングプロトコルパケットは、設定管理用セッションポート２９を介して結合された制御信号処理部１１に転送する。

以下、以上の処理を実現するために制御信号処理部１１およびデータ信号処理部１３の各部が行う処理の詳細について示す。

図１５に、データ信号処理部１３内の結合処理部３３の処理手順を示す。

結合処理部３３が起動されると、まず、設定管理用セッションポート２９を介して、自身の属するネットワークに存在する各制御信号処理部１１に対して、結合情報通知要求をブロードキャスト送信する（ステップ１８１）。そして、結合情報要求通知への応答として各制御信号処理部１１から通知されたＩＤとＩＰアドレスを、結合情報要求通知が到着した順に制御信号処理部リスト３４に保持する（ステップ１８２）。一定時間待機後、制御信号処理部リスト３４の先頭に登録されている制御信号処理部１１に対して結合要求を送信する（ステップ１８３）。その後、制御信号処理部１１との結合の成否を判定し（ステップ１８４）、失敗した場合は制御信号処理部リスト３４の次に登録されている制御信号処理部１１に対して結合要求の送信を行い（ステップ１８５）、以後同様の動作を繰り返す。

データ信号処理部１３は、結合情報要求通知への応答として各制御信号処理部１１から通知されたＩＤとＩＰアドレスを、結合情報要求通知が到着した順に制御信号処理部リスト３４に保持し、制御信号処理部リスト３４の先頭に登録されている制御信号処理部１１から順に結合要求を送信する。このとき、「結合情報要求通知の応答が速かった」ということは、「往復の通信にかかるタイムラグが少なかった」と言えるので、結果的にできるだけ通信タイムラグが少ない制御信号処理部１１と結合させることになる。

次に、図１６に、制御信号処理部１１内のデータ信号処理部結合受付処理部３２の処理手順を示す。

この処理では、データ信号処理部結合受付処理部３２が起動されると、データ信号処理部１３から送られる結合情報通知要求または結合要求を監視する（ステップ１９１）。次に、受信した要求が結合情報通知要求か結合要求か調べる（ステップ１９２）。もし、結合情報通知要求を受信した場合は、要求元データ信号処理部１３に対して、自身のＩＤと設定管理用セッションポート２９のＩＰアドレスを通知する（ステップ１９３）。結合要求を受信した場合は、要求元データ信号処理部１３との間に、設定管理用セッションポート２９を介して、設定管理用通信セッション１６を設定する（ステップ１９４）。

次に、図３に、制御信号処理部１１内の内部ネットワークトポロジ処理部２３の処理手順を示す。

内部ネットワークトポロジ処理部２３が起動されると、まず、設定管理用セッションポート２９を介して制御信号処理部１１に結合された各データ信号処理部１３から送られる内部ネットワークトポロジ情報を監視する（ステップ１１１）。そして、各データ信号処理部からの内部ネットワークトポロジ情報を受信する（ステップ１１２）。そして、受信した内部ネットワークトポロジパケットに基づいて、これに整合するよう内部ネットワークトポロジの生成を行う（ステップ１１３）。その後、データベース管理部２２に生成した内部ネットワークトポロジを送る（ステップ１１４）。

次に、図４に、制御信号処理部１１内のルーティングプロトコルパケット処理部２０の処理手順を示す。

ルーティングプロトコルパケット処理部２０が起動されると、まず、データベース管理部２２に保持されている内部ネットワークトポロジ２５を参照し、各各データ信号処理部１３の持つ全外部ネットワーク接続ポート３１と１対１対応する仮想ポートを自身のポートとして設定する（ステップ１２１）。次に、機能分散型通信装置１０に直結する外部ネットワークに対してルーティングプロトコルパケットを送信し、他の通信装置からのルーティングプロトコルパケットを受信する（ステップ１２２）。そして、受信したパケットに新規の情報が含まれているか調べる（ステップ１２３）。もし、新規の情報が含まれているパケットを受信した場合は、これに整合するようルーティングテーブルの生成を行う（ステップ１２４）。その後、データベース管理部２２に生成したルーティングテーブルを送る（ステップ１２５）。

次に、図５に、制御信号処理部１１内のデータベース管理部２２の処理手順を示す。

図５は、データベース管理部２２が、新規に内部ネットワークトポロジまたはルーティングテーブルを受け取ったときの処理手順を示している。この処理では、送られた内部ネットワークトポロジまたはルーティングテーブルを取得し（ステップ１３１）、フォワーディングテーブル計算部２１に内部ネットワークトポロジまたはルーティングテーブルが更新されたことを示す更新通知を送り（ステップ１３２）、処理を終了する。

次に、図６に、制御信号処理部１１内のフォワーディングテーブル計算部２１の、データベース管理部２２からの更新通知を受け取ったときの処理手順を示す。

この処理では、更新後の内部ネットワークトポロジ２５およびルーティングテーブル２４を読込み（ステップ１４１）、それに基づいたフォワーディングテーブルの生成を行う（ステップ１４２）。そして、生成したフォワーディングテーブルを各データ信号処理部１３に送り（ステップ１４３）、処理を終了する。

次に、図７に、データ信号処理部１３が、フォワーディングテーブル計算部２１から新規にフォワーディングテーブルを受け取ったときの処理手順を示す。この処理では、送られたフォワーディングテーブルを取得し（ステップ１５１）、送られた内容に従って、内部のフォワーディングテーブル２６を更新する（ステップ１５２）。

次に、図８に、データ信号処理部１３内の、内部ネットワークトポロジ情報収集部２８の処理手順を示す。

この処理では、内部ネットワークトポロジ情報収集部２８が、自身の帰属するデータ信号処理部１３が持つ、全内部ネットワーク接続ポート３０のポート番号とそれぞれの接続先データ信号処理部１３のＩＤ、および外部ネットワーク接続ポート３１のポート番号を収集する（ステップ１６１）。そして、収集した内部ネットワークトポロジ情報に新規の情報が含まれているか調べる（ステップ１６２）。もし、新規の情報が含まれている場合は、設定管理用セッションポート２９を介して結合された制御信号処理部１１内の内部ネットワークトポロジ情報処理部２３に収集した内部ネットワークトポロジ情報を送る（ステップ１６３）。

次に、図９に、データ信号処理部１３内の、パケット送受信部２７の処理手順を示す。

この処理では、パケット送受信部２７は、自身の帰属するデータ信号処理部１３の内部ネットワーク接続ポート３０および外部ネットワーク接続ポート３１宛に送られてくるパケットを監視する（ステップ１７１）。次に、受信したパケットがルーティングプロトコルパケットかデータパケットか調べる（ステップ１７２）。もし、ルーティングプロトコルパケットである場合は、設定管理用セッションポート２９を介して結合された制御信号処理部１１内のルーティングプロトコルパケット処理部２０に受信したルーティングプロトコルパケットを送る（ステップ１７３）。もし、データパケットである場合は、フォワーディングテーブル２６を参照し、適切な内部ネットワーク接続ポート３０または外部ネットワーク接続ポート３１に送出する（ステップ１７４）。

以上説明した処理手順により、内部ネットワークトポロジ２５、ルーティングテーブル２４、および各データ転送処理部１３のフォワーディングテーブル２６が生成される過程の具体例を、本発明の一実施形態である図１０に示されるネットワークモデルにおいて以下に示す。なお、ここでは、各リンクのコストについては考慮しないものとする。該ネットワークモデルでは、それぞれＦＥ１からＦＥ５のＩＤを持つ５つのデータ信号処理部１３とそれらに結合された制御信号処理部１１が機能分散型通信装置１０を構成し、該機能分散型通信装置１０は、それぞれＲＴ１からＲＴ３のＩＤを持つ３つの通信装置１４と外部ポートで接続されている。さらに該通信装置１４のそれぞれは、Ｐ１からＰ３の宛先Ｐｒｅｆｉｘを持つネットワークに接続されている。また、機能分散型通信装置１０と通信装置１４のそれぞれが持つ全ポートには、ａからｌの内部ポート番号とＡからＦの外部ポート番号が割り振られている。

図１１は、図１０に示されるネットワークモデルにおいて、機能分散型通信装置１０内の制御信号処理部１１が、結合状態にある各データ信号処理部１３から収集した内部ネットワークトポロジ情報である。内部ネットワークトポロジ情報には、各データ信号処理部１３が持つ、全接続ポートのポート番号とそれぞれの接続先データ信号処理部または通信装置のＩＤが含まれている。

これら収集した内部ネットワークトポロジ情報に基づき、制御信号処理部１１内で行われる内部ネットワークトポロジ生成の過程を図１２に示す。内部ネットワークトポロジ２５は、機能分散型通信装置１０の内部ネットワークにおいて、あるデータ信号処理部１３から別のデータ信号処理部１３へデータ転送を行う際の最適なＮｅｘｔ Ｈｏｐを示したマトリクスの形態をとる。初期状態のマトリクスには、各データ信号処理部１３間の直接接続情報のみが反映され、最適なＮｅｘｔ Ｈｏｐとして固定される（図１２（１））。次に、マトリクスの各空欄部分について、その欄に対応する宛先データ信号処理部１３へのＮｅｘｔ Ｈｏｐが既に固定されているデータ信号処理部１３のＩＤを、一段手前の宛先候補として記述する（図１２（２））。次に、その欄に対応する送信元データ信号処理部１３から前記の一段手前の宛先候補データ信号処理部１３へ向かう最適なＮｅｘｔ Ｈｏｐが既に固定されているかどうか調べ、固定されている場合はそのＮｅｘｔ Ｈｏｐでその欄を書き換える（図１２（３））。この処理動作をマトリクス内の全ての欄がＮｅｘｔ Ｈｏｐで埋まるまで繰り返すことで内部ネットワークトポロジ２５が生成される。

図１３は、制御信号処理部１１が機能分散型通信装置１０に接続している他の通信装置１４とルーティングプロトコルパケットの送受信を行い生成した、ルーティングテーブル２４である。該ルーティングテーブル２４には、各宛先Ｐｒｅｆｉｘに対して最適な経路でのデータ転送が可能なデータ信号処理部１３のＩＤとＮｅｘｔ Ｈｏｐが含まれている。

図１４は、前記生成された内部ネットワークトポロジ２５および前記生成されたルーティングテーブル２４に基づいて、制御信号処理部１１内で生成された各データ信号処理部１３のフォワーディングテーブル２６である。あるデータ信号処理部１３に対応するフォワーディングテーブル２６を生成する場合、まずルーティングテーブル２４のＮｅｘｔ Ｈｏｐを、内部ネットワークトポロジ２５のマトリクスにおいて該データ信号処理部１３を送信元とし宛先Ｐｒｅｆｉｘに向けてデータ転送を行うデータ信号処理部１３を宛先とする欄のＮｅｘｔ Ｈｏｐで書き換える。ただしこの際、該データ信号処理部１３が宛先Ｐｒｅｆｉｘに向けてデータ転送を行うデータ信号処理部１３と一致する場合はＮｅｘｔ Ｈｏｐの書き換えは行わない。この書き換え後のルーティングテーブルからのＰｒｅｆｉｘとＮｅｘｔ Ｈｏｐを抽出したものをフォワーディングテーブル２６とする。

第１の実施形態によれば、機能分散型通信装置１０において、データ信号処理部１３が制御信号処理部１１との結合処理を行う際に、各データ信号処理部１３にできるだけ通信タイムラグの少ない制御信号処理部１１と結合させることができる。

［第２の実施の形態］
図１７に、本実施形態におけるデータ信号処理部結合受付制御部３２のデータ転送処理部１３からの結合要求を受信したときの処理手順を示す。

本実施形態は、第１の実施形態に対して、結合要求を受信した際に事前に設定された結合要求受付ポリシーに基づいて当該結合要求に対する受付の可否を判定するようデータ信号処理部結合受付制御部３２の処理手順の変更を行ったものである。

この処理では、データ信号処理部結合受付処理部３２が起動されると、データ信号処理部１３から送られる結合情報通知要求または結合要求を監視する（ステップ２０１）。次に、受信した要求が結合情報通知要求か結合要求か調べる（ステップ２０２）。もし、結合情報通知要求を受信した場合は、要求元データ信号処理部１３に対して、自身のＩＤと設定管理用セッションポート２９のＩＰアドレスを通知する（ステップ２０３）。結合要求を受信した場合は、ＣＰＵ使用率や消費電力等の事前に設定された閾値パラメータのチェックし、受付の可否を判定する（ステップ２０４）。結合要求が閾値パラメータを超えず、受付が許可されれば、要求元データ信号処理部１３との間に、設定管理用セッションポート２９を介して、設定管理用通信セッション１６を設定する（ステップ２０５）結合要求が閾値パラメータを超え、受付が拒絶されれば、要求元データ信号処理部１３に対して拒絶通知を行う（ステップ２０６）。これにより、制御対象とするデータ信号処理部１３の数が抑制される。

本実施形態によれば、機能分散型通信装置１０において、データ信号処理部１３が制御信号処理部１１との結合処理を行う際に、各制御信号処理部１１は、各データ信号処理部１３から結合要求を受信した場合に、事前に設定された結合要求受付ポリシーに基づき、該結合要求に対して受付の可否を判定することにより、制御対象とするデータ信号処理部１３の数を抑制し、当該制御信号処理部１３の過剰な処理負荷を避けることができる。

なお、以上説明した機能分散型通信装置の機能は、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータ内の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含む。

本発明の第１の実施携帯による機能分散型通信装置を有するネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 図１の機能分散型通信装置の構成を示す図である。 制御信号処理部内の内部ネットワークトポロジ処理部が行う処理を示すフローチャートである。 制御信号処理部内のルーティングプロトコルパケット処理部が行う処理を示すフローチャートである。 制御信号処理部内のデータベース管理部が行う処理を示すフローチャートである。 制御信号処理部内のフォワーディングテーブル計算部が行う処理を示すフローチャートである。 データ信号処理部が、フォワーディングテーブル計算部から新規にフォワーディングテーブルを受け取ったときに行う処理を示すフローチャートである。 データ信号処理部内の内部ネットワークトポロジ情報収集部が行う処理を示すフローチャートである。 データ信号処理部内のパケット送受信部が行う処理を示すフローチャートである。 本発明による機能分散型通信装置が適用されたネットワークモデルを示す図である。 各データ信号処理部から制御信号処理部に送られる内部ネットワークトポロジ情報を示す図である。 内部ネットワークトポロジが生成される過程を示す図である。 生成されるルーティングテーブルを示す図である。 生成されるフォワーディングテーブルを示す図である。 データ信号処理部内の結合処理部が行う処理を示すフローチャートである。 制御信号処理部内のデータ信号処理部結合受付処理部が行う処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態において、制御信号処理部内のデータ信号処理部結合受付処理部が、データ転送処理部から結合要求を受信したときに行う処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 機能分散型通信装置
１１ 制御信号処理部
１２ 内部ネットワーク
１３ データ信号処理部
１４ 通信装置
１５ 通信端末
１６ 設定管理用通信セッション
２０ ルーティングプロトコルパケット処理部
２１ フォワーディングテーブル計算部
２２ データベース管理部
２３ 内部ネットワークトポロジ情報処理部
２４ ルーティングテーブル
２５ 内部ネットワークトポロジ
２６ フォワーディングテーブル
２７ パケット送受信部
２８ 内部ネットワークトポロジ情報収集部
２９ 設定管理用セッションポート
３０ 内部ネットワーク接続ポート
３１ 外部ネットワーク接続ポート
３２ データ信号処理部結合受付制御部
３３ 結合処理部
３４ 制御信号処理部リスト
１１１〜１１４，１２１〜１２５，１３１，１３２，１４１〜１４３，１５１，
１５２，１６１〜１６３，１７１〜１７４，１８１〜１８５，１９１〜１９４，
２０１〜２０６ ステップ

Claims (5)

1. ルーティングプロトコル処理によりパケット転送のルートを定めるルーティングテーブルを生成し、前記ルーティングテーブルに基づいてフォワーディングテーブルを生成する複数の制御信号処理部と、前記フォワーディングテーブルに従ってパケットのネットワーク間転送を行う複数のデータ信号処理部がネットワーク上に物理的に分散配備され、前記複数の制御信号処理部のうち任意の１つの制御信号処理部が、前記複数のデータ信号処理部のうち設定管理用通信セッションの設定により動的に結合された、任意の複数のデータ信号処理部の設定管理を一元的に行うことで、結合された前記制御信号処理部および前記データ信号処理部全体で論理的に１台の通信装置として動作し、同一の機能分散型通信装置に帰属する制御信号処理部と各データ信号処理部間の設定管理用通信セッションのホップ数に制限は無く、前記各データ信号処理部がそれらのみで構成される内部ネットワークを介して相互にパケット転送が可能である機能分散型通信装置であって、
   前記各制御信号処理部は、
   前記各データ信号処理部から受信した、当該データ信号処理部との結合状態を確立するよう要求する結合要求を送るために必要となる情報を通知するよう要求する結合情報通知要求に応答する手段と、
   前記各データ信号処理部から受信した前記結合要求を受け付ける手段と、
   前記制御信号処理部に結合された前記各データ信号処理部のそれぞれに対して設定管理用通信セッションを設定する手段と、
   前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記各データ信号処理部から前記内部ネットワークのトポロジ情報を収集する手段と、
   収集した前記内部ネットワークトポロジ情報を保持する第１の記憶手段と、
   前記制御信号処理部が管理する各データ信号処理部が持つ通信ポートのうち、前記制御信号処理部が帰属する機能分散型通信装置の外部のネットワークに直接接続される全通信ポートに１対１対応する仮想ポートを自身のポートとして設定する手段と、
   当該制御信号処理部を、前記仮想ポートを備えた単一の通信装置と認識し、前記内部ネットワークトポロジ情報を含めずに、当該制御信号処理部が帰属する機能分散型通信装置の外部のネットワークを介して当該機能分散型通信装置に接続される外部通信装置とルーティング情報の交換を行う手段と、
   前記外部通信装置から定期的に収集したルーティングプロトコル情報と、該ルーティングプロトコル情報に基づいて生成または更新したルーティングテーブルを保持する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に保持されたルーティングプロトコル情報に基づいて、前記第２の記憶手段に保持するルーティングプロトコル情報の収集およびルーティングテーブルの生成を含む前記ルーティングプロトコル処理を定期的に実行する処理手段と、
   前記第１、第２の記憶手段にそれぞれ保持された内部ネットワークトポロジ情報およびルーティングテーブルに基づいて、当該制御信号処理部に結合された前記データ信号処理部毎に前記データ信号処理部の内部ネットワークへの接続状態に応じて前記ルーティングテーブルのＮｅｘｔ Ｈｏｐ情報を書き換えることで個別のフォワーディングテーブルの生成または更新処理を実行する処理手段と、
   前記フォワーディングテーブルを各データ信号処理部に送る通知手段と、
   を備え、
   前記各データ信号処理部は、
   自身の属するネットワークに存在する前記各制御信号処理部に前記結合情報通知要求を送信する手段と、
   前記各制御信号処理部から受信した前記結合情報を受信した順に保持する第３の記憶手段と、
   前記第３の記憶手段に保持された結合情報に基づいて、前記第３の記憶手段に保持された順に前記各制御信号処理部に前記結合要求を送信する手段と、
   当該データ信号処理部が帰属する内部ネットワークにおける接続状態を検出する手段と、
   前記接続状態を内部ネットワークトポロジ情報として前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部へ通知する手段と、
   前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部から送られた前記フォワーディングテーブルを保持する第４の記憶手段と、
   前記第４の記憶手段に保持されたフォワーディングテーブルに基づいて、データパケットのネットワーク間転送を行う転送手段と、
   前記外部通信装置から受信したルーティングプロトコルパケットを識別する手段と、
   前記ルーティングプロトコルパケットを、前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部へ転送する手段と
   を備えることを特徴とする機能分散型通信装置。
2. 前記各制御信号処理部は、前記各データ信号処理部から前記結合要求を受信した場合に、事前に設定された結合要求受付ポリシーに基づき、該結合要求に対して受付の可否を判定する手段を備える、請求項１記載の機能分散型通信装置。
3. ルーティングプロトコル処理によりパケット転送のルートを定めるルーティングテーブルを生成し、前記ルーティングテーブルに基づいてフォワーディングテーブルを生成する複数の制御信号処理部と、前記フォワーディングテーブルに従ってパケットのネットワーク間転送を行う複数のデータ信号処理部がネットワーク上に物理的に分散配備され、前記複数の制御信号処理部のうち任意の１つの制御信号処理部が、前記複数のデータ信号処理部のうち設定管理用通信セッションの設定により動的に結合された、任意の複数のデータ信号処理部の設定管理を一元的に行うことで、結合された前記制御信号処理部および前記データ信号処理部全体で論理的に１台の通信装置として動作し、同一の機能分散型通信装置に帰属する制御信号処理部と各データ信号処理部間の設定管理用通信セッションのホップ数に制限は無く、当該各データ信号処理部がそれらのみで構成される内部ネットワークを介して相互にパケット転送が可能である機能分散型通信装置において、該機能分散型通信装置が適切なパケット転送を行うための構成要素結合制御方法であって、
   前記複数の制御信号処理部の各々は、
   前記各データ信号処理部から受信した、当該データ信号処理部との結合状態を確立するよう要求する結合要求を送るために必要となる情報を通知するよう要求する結合情報通知要求に応答する手順と、
   前記各データ信号処理部から受信した前記結合要求を受け付ける手順と、
   当該制御信号処理部に結合された前記各データ信号処理部のそれぞれに対して設定管理用通信セッションを設定する手順と、
   前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記各データ信号処理部から前記内部ネットワークのトポロジ情報を収集する手順と、
   収集した内部ネットワークトポロジ情報を第１の記憶手段に保持する手順と、
   当該制御信号処理部が管理する各データ信号処理部が持つ通信ポートのうち、当該制御信号処理部が帰属する機能分散型通信装置の外部のネットワークに直接接続される全通信ポートに１対１対応する仮想ポートを自身のポートとして設定する手順と、
   当該制御信号処理部を、前記仮想ポートを備えた単一の通信装置と認識し、前記内部ネットワークトポロジ情報を含めずに、当該制御信号処理部が帰属する機能分散型通信装置の外部のネットワークを介して当該機能分散型通信装置に接続される外部通信装置とルーティング情報の交換を行う手順と、
   前記外部通信装置から定期的に収集したルーティングプロトコル情報と、該ルーティングプロトコル情報に基づいて生成または更新したルーティングテーブルを第１の記憶手段に保持する手順と、
   前記第２の記憶手段に保持されたルーティングプロトコル情報に基づいて、前記第２の記憶手段に保持するルーティングプロトコル情報の収集およびルーティングテーブルの生成を含む前記ルーティングプロトコル処理を定期的に実行する処理手順と、
   前記第１、第２の記憶手段にそれぞれ保持された内部ネットワークトポロジ情報およびルーティングテーブルに基づいて、当該制御信号処理部に結合された前記データ信号処理部毎に当該データ信号処理部の内部ネットワークへの接続状態に応じて前記ルーティングテーブルのＮｅｘｔ Ｈｏｐ情報を書き換えることで個別のフォワーディングテーブルの生成または更新処理を実行する手順と、
   前記フォワーディングテーブルを各データ信号処理部に送る手順と
   を実行し、
   前記各データ信号処理部は、
   自身の属するネットワークに存在する前記各制御信号処理部に前記結合情報通知要求を送信する手順と、
   前記各制御信号処理部から受信した前記結合情報を受信した順に第３の記憶手段に保持する手順と、
   前記第３の記憶手段に保持された結合情報に基づいて、前記第３の記憶手段に保持された順に前記各制御信号処理部に前記結合要求を送信する手順と、
   当該データ信号処理部が帰属する内部ネットワークにおける接続状態を検出する手順と、
   前記接続状態を内部ネットワークトポロジ情報として前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部へ通知する手順と、
   前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部から送られた前記フォワーディングテーブルを第４の記憶手段に保持する手順と、
   前記第４の記憶手段に保持されたフォワーディングテーブルに基づいて、データパケットのネットワーク間転送を行う手順と、
   前記外部通信装置から受信したルーティングプロトコルパケットを識別する手順と、
   前記ルーティングプロトコルパケットを、前記設定管理用通信セッションを介して結合された前記制御信号処理部へ転送する手順と
   を実行する
   ことを特徴とする機能分散型通信装置における構成要素結合制御方法。
4. 前記複数の制御信号処理部の各々は、前記各データ信号処理部から結合要求を受信した場合に、事前に設定された結合要求受付ポリシーに基づき、当該結合要求に対して受付の可否を判定する手順を実行する、請求項３記載の機能分散型通信装置における構成要素結合制御方法。
5. 請求項３または４に記載の構成要素結合制御方法の各手順をコンピュータで実行するためのプログラム。

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