JP5041376B2 - パケット転送装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークスイッチによってパケットを転送するネットワークに関し、特に、その制御系パケットの転送に関する。

ネットワークスイッチによってパケットを転送するネットワークが広く用いられている。この種のネットワークでは、トラフィックが増大したり、特定のポートにパケットが集中したりすることによって輻輳が発生する可能性がある。輻輳が発生すると、輻輳の発生した回線では通信速度が著しく低下することがある。

これに対して、同じデータの複数のパケットを１つにまとめて転送する技術が提案されている（特許文献１参照）。それにより、パケットの転送効率が上がり、輻輳が発生する可能性が低減する。

特開２００５−２２３６５６号公報

特許文献１に開示された技術によれば、ネットワーク内のトラフィックを低減することができる。しかしながら、これらの技術では、マルチキャストのパケットのように同じデータの複数のパケットを１つにまとめる技術であり、つまり、この技術の適用対象はデータパケットである。ネットワーク内では、データパケットの他に制御パケットも転送されるが、特許文献１の技術では制御パケットは考慮されていなかった。

本発明の目的は、ネットワーク内の制御パケットのトラフィックを低減する技術を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のパケット転送装置は、
受信したパケットの中で、種類と宛先のいずれもが同じである複数の制御パケットを検知するパケット解析手段と、
前記パケット解析手段で検知された前記複数の制御パケットの代わりとなる統合制御パケットを生成し、送信するパケット生成手段と、を有する。

本発明のパケット転送方法は、
受信したパケットの中で、種類と宛先のいずれもが同じである複数の制御パケットを検知し、
検知された前記複数の制御パケットの代わりとなる統合制御パケットを生成し、
該統合制御パケットを送信するものである。

本発明によれば、受信したパケットの中から種類および宛先のいずれもが同じである制御パケットを検知し、その代わりとして統合制御パケットを送信するので、ネットワーク内の制御パケットのトラフィックが低減される。

本実施形態によるネットワークスイッチの構成を示すブロック図である。 内部メモリ１３内のテーブルの構造の一例を示す図である。 本実施形態のネットワークスイッチによる受信パケットの解析と統合制御パケットの生成の動作を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態によるネットワークスイッチの構成を示すブロック図である。本実施形態のネットワークスイッチは、装置全体としては、受信したパケットを所定の宛先に転送する通信装置であるが、図１には、主に本発明と関連する、複数のパケットを統合する処理を行う部分が示されている。

図１を参照すると、ネットワークスイッチ１は、パケット受信部１１、パケット解析部１２、内部メモリ１３、タイマ回路１４、パケット生成部１５、および送信ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）１６を有している。

パケット受信部１１は、ネットワーク内の他の通信装置（不図示）からパケットを受信する。

パケット解析部１２は、パケット受信部１１で受信したパケットを解析し、受信したパケットから種類および宛先のいずれもが同じである制御パケットを検知する。内部メモリ１３は、パケット解析部１２による解析あるいは検知の結果を保持するメモリである。パケット解析部１２は、受信したパケットを順次解析し、解析あるいは検知の結果を内部メモリ１３に記録していく。

パケット生成部１５は、パケット解析部１２で、種類および宛先のいずれもが同じである複数の制御パケットが検知されると、それら複数の制御パケットの代わりとして統合制御パケットを生成し、送信ＦＩＦＯ１６を介して送信する。その際、パケット生成部１５は、内部メモリ１３に保持されている情報を基にして統合制御パケットを生成する。

送信ＦＩＦＯ１６は、例えばネットワークの回線速度や回線状況に合わせてパケットを送信するために、パケットを一時的に蓄えておくＦＩＦＯである。

以上説明したように、本実施形態によれば、ネットワークスイッチ１は、受信したパケットから種類および宛先のいずれもが同じである制御パケットの代わりとして統合制御パケットを送信するので、ネットワーク内の制御パケットのトラフィックが低減される。

また、本実施形態のネットワークスイッチは、一例として、予め設定された一定時間を単位として統合制御パケットを生成する。具体的には、ネットワークスイッチは、一定時間内に受信した制御パケットの中から種類および宛先が同じ制御パケットを検知し、一定時間経過する毎に、その間に検知した種類および宛先が同じ制御パケットについての統合制御パケットを生成する。タイマ回路１４は、これを実現するため一定時間を計測する回路であり、一定時間のタイマが満了すると、その旨をパケット生成部１５に通知する。

パケット生成部１５は、タイマ回路１４からタイマが満了したことを通知されると、それまでに検知された、種類および宛先が同じ制御パケットについての統合制御パケットを生成する。

また、パケット生成部１５は、その一定期間内に、パケット解析部１２で検知される種類および宛先が同じ制御パケットが所定個に達したら、一定期間が経過していなくても、その時点で統合制御パケットを生成することにしてもよい。

また、本実施形態のネットワークスイッチ１は、内部メモリ１３に、制御パケットのヘッダに含まれるＩＤ（識別子：ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）毎のエントリを有するテーブルを構成し、そのテーブルを用いて、パケット解析部１２によるパケットの解析と、パケット生成部１５による統合制御パケットの生成とを行ってもよい。

図２は、内部メモリ１３内のテーブルの構造の一例を示す図である。

制御パケットには、パケットを識別するためのＩＤフィールドが存在する。本テーブルでは、内部メモリ１３のアドレスを制御パケット内のＩＤフィールドの値に対応させている。

有効フラグは、エントリが有効であるかどうかを示すフラグである。“０”が無効を示し、“１”が有効を示す。無効は、該当ＩＤの制御パケットが受信されていないことを意味し、有効は、該当ＩＤの制御パケットが受信されていることを意味する。パケット解析部１２は、該当ＩＤの制御パケットを初めて受信したときに有効フラグを“１”に設定する。

カウント値は、種類および宛先が同じ制御パケットを受信した回数を示す。パケット解析部１２は、該当ＩＤの制御パケットを受信する度に、そのエントリのカウント値をカウントアップする。

ヘッダ情報には、該当ＩＤの制御パケットのヘッダフィールドの内容が格納される。ＲＴアドレスは、該当ＩＤの制御パケットの宛先情報として、その制御パケットに埋め込まれているルーティングアドレス情報が格納される。

図１および図２を参照して、本実施形態のネットワークスイッチ１によるパケット統合の動作例について説明する。

ネットワークスイッチ１が制御パケットを受信すると、パケット受信部１１を通してパケット解析部１２に渡される。パケット解析部１２は、制御パケットのヘッダを抽出し、そのヘッダ内に埋め込まれているＩＤをアドレスとして内部メモリ１３内のデータを読み出すことにより、該当エントリの各情報を取得する。

パケット解析部１２は、読み出したエントリの有効フラグが“１”であるか否か判定する。有効フラグが“１”であれば、パケット解析部１２は、次に、受信した制御パケット内のヘッダ情報と、内部メモリ１３のエントリに格納されているヘッダ情報とを比較する。

受信した制御パケット内のヘッダ情報と、内部メモリ１３のエントリに格納されているヘッダ情報とが一致していれば、受信した制御パケットが、エントリにヘッダ情報およびＲＴアドレスが格納されている制御パケットと同一の種類であると判断できる。それらのヘッダ情報が一致していれば、パケット解析部１２は、次に、受信したパケット内のＲＴ情報と、メモリに格納されているＲＴ情報を比較する。

受信したパケット内のＲＴ情報と、メモリに格納されているＲＴ情報とが一致していれば、受信した制御パケットが、エントリにヘッダ情報およびＲＴアドレスが格納されている制御パケットと宛先および種類が同じであると判断できる。それらのＲＴ情報が一致していれば、パケット解析部１２は、エントリのカウント値に１を加算する。

パケット生成部１５は、パケットが受信されるタイミングとは非同期に、タイマ回路１４からの通知によって、内部メモリ１３のテーブルをポーリングし、有効フラグが“１”であるエントリを見つけると、そのエントリに対応する統合制御パケットを生成して送信ＦＩＦＯ１６へ送信するとともに、そのエントリの有効フラグを“０”に戻す。その際、パケット生成部１５は、内部メモリ１３の該当エントリのカウント値とヘッダ情報とＲＴアドレスとを統合制御パケットに埋め込む。

内部メモリ１３のポーリングは、タイマ回路１４からのタイマ満了の通知によって定期的に起動される。タイマ回路１４のタイマ満了値はレジスタに設定され、変更が可能であるものとしてもよい。

また、カウント値が一定値に達したら、パケット生成部１５は、タイマが満了していなくとも統合制御パケットを生成し、送信する。この一定値はレジスタに設定され、変更が可能であるものとしてもよい。

次に、本実施形態のネットワークスイッチによる具体的処理の一例について説明する。図３は、本実施形態のネットワークスイッチによる受信パケットの解析と統合制御パケットの生成の動作を示すフローチャートである。ネットワークスイッチによる動作は、受信したパケットによって、またパケットを受信したときのテーブルの状態によって異なる。

（１） データパケットが受信されたケース
パケット解析部１２は、受信したパケット内のヘッダ情報を解析し（ステップ１０１）、そのパケットがデータパケットならば、内部メモリ１３を参照することなく、そのパケットをパケット生成部１５および送信ＦＩＦＯ１６を介して送信する（ステップ１０２）。

（２） 統合することのできないパケットが受信されたケース
このケースの処理は（１）の処理に準じたものである。パケット解析部１２は、受信したパケット内のヘッダ情報を解析し（ステップ１０１）、統合することのできないパケットならば、内部メモリ１３を参照することなく、パケット生成部１５および送信ＦＩＦＯ１６を介して送信する（ステップ１０２）。

（３） 受信したパケットに対応するエントリが未使用であるケース
パケット解析部１２は、制御パケットのヘッダ内に埋め込まれているＩＤをアドレスとして内部メモリ１３の該当エントリを読み出す（ステップ１０３）。そのエントリの有効フラグが“０”であれば（ステップ１０４のＮｏ）、内部メモリ１３の該当エントリが未使用であることを示す。その場合、パケット解析部１２は、該当エントリの有効フラグに“１”を書き込み、カウント値に“１”を書き込み、ヘッダ情報とＲＴアドレスにそれぞれ受信パケット内のヘッダ情報とＲＴアドレスを書き込む（ステップ１０５）。

（４） エントリに格納されたパケットとＩＤが同じであるが種類が異なるパケットを受信したケース
パケット解析部１２は、制御パケットのヘッダ内に埋め込まれているＩＤをアドレスとして内部メモリ１３の該当エントリを読み出す（ステップ１０３）。そのエントリの有効フラグが“１”であれば（ステップ１０４のＹｅｓ）、内部メモリ１３の該当エントリが既に登録済みであることを示す。その場合、パケット解析部１２は、受信した制御パケット内のヘッダ情報と、メモリに既に登録済みのヘッダ情報とを比較する（ステップ１０６）。

それらのヘッダ情報が不一致であれば（ステップ１０６のＮｏ）、エントリに格納されたパケットとＩＤが同じであるが種類が異なるパケットを受信したことになる。その場合、まずパケット生成部１５が内部メモリ１３の該当エントリに登録されている制御パケットを送信し（ステップ１０７）、パケット解析部１２が、受信した制御パケットの情報を内部メモリ１３の該当エントリに登録する（ステップ１０８）。

具体的には、パケット生成部１５は、既に登録済みの内部メモリ１３内の情報（カウント値とヘッダ情報とＲＴアドレス）をパケットに埋め込み、送信ＦＩＦＯ１６へ送信する。さらに、パケット解析部１２は、内部メモリ１３の該当エントリに、受信した制御パケット内の情報（ヘッダ情報とＲＴアドレス）を書き込み、カウント値に“１”を書き込む。

（５） エントリに格納されているパケットとは、ＩＤおよび種類が同じであるが、宛先が異なるパケットを受信したケース
パケット解析部１２は、制御パケットのヘッダ内に埋め込まれているＩＤをアドレスとして内部メモリ１３の該当エントリを読み出す（ステップ１０３）。そのエントリの有効フラグが“１”であれば（ステップ１０４のＹｅｓ）、内部メモリ１３の該当エントリが既に登録済みであることを示す。

その場合、パケット解析部１２は、受信した制御パケット内のヘッダ情報と、メモリに既に登録済みのヘッダ情報とを比較する（ステップ１０６）。

それらのヘッダ情報が一致していれば（ステップ１０６のＹｅｓ）、エントリに格納されているパケットとは、ＩＤおよび種類が同じであるパケットを受信したことになる。

その場合、パケット解析部１２は、受信した制御パケット内のＲＴ情報と、内部メモリ１３に既に登録済みのＲＴ情報とを比較する（ステップ１０９）。それらのＲＴ情報が不一致であれば（ステップ１０９のＮｏ）、エントリに格納されたパケットと宛先が異なるパケットを受信したことになる。

その場合、パケット生成部１５は、内部メモリ１３の該当エントリに登録されている内容の統合制御パケットを生成し、送信する（ステップ１１０）。そして、パケット解析部１２は、受信した制御パケットの情報を内部メモリ１３の該当エントリに登録する（ステップ１１１）。

具体的には、パケット生成部１５は、既に登録済みのメモリ内の情報（カウント値とヘッダ情報とＲＴアドレス）を統合制御パケットに埋め込み、送信ＦＩＦＯ１６へ送信する。一方、パケット解析部１２は、内部メモリ１３の該当エントリに、受信した制御パケット内の情報（ＲＴアドレス）を書き込み、カウント値に“１”を書き込む。

（６） エントリに格納されているパケットと種類および宛先が異なるパケットを受信したケース
パケット解析部１２は、制御パケットのヘッダ内に埋め込まれているＩＤをアドレスとして内部メモリ１３の該当エントリを読み出す（ステップ１０３）。そのエントリの有効フラグが“１”であれば（ステップ１０４のＹｅｓ）、内部メモリ１３の該当エントリが既に登録済みであることを示す。

その場合、パケット解析部１２は、受信した制御パケット内のヘッダ情報と、メモリに既に登録済みのヘッダ情報とを比較する（ステップ１０６）。それらのヘッダ情報が一致していれば（ステップ１０６のＹｅｓ）、エントリに格納されているパケットとは、ＩＤおよび種類が同じであるパケットを受信したことになる。

その場合、パケット解析部１２は、受信した制御パケット内のＲＴ情報と、内部メモリ１３に既に登録済みのＲＴ情報とを比較する（ステップ１０９）。それらのＲＴ情報が一致していれば、エントリに格納されているパケットと種類および宛先が同じパケットが受信されたことになる。その場合、パケットの統合が行われる（ステップ１１２）。

具体的には、パケット解析部１２は、内部メモリ１３の該当エントリのカウント値に１を加算する。このとき、カウントアップ後のカウンタ値がレジスタにて設定されている値と一致した場合、タイマ回路１４のタイマが満了していなくとも、パケット生成部１５は、統合制御パケットを生成して送信する。

なお、本実施形態のネットワークスイッチ１が生成した統合制御パケットを受信するサーバやクライアントなどの通信装置は、統合制御パケットを通常の制御パケットと同様に認識して制御処理を行うものであってもよく、あるいは統合制御パケットに埋め込まれているカウント値の数の制御パケットを受信したのと同様に認識して制御処理を行うものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明は、この実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において実施形態の一部構成を変更してもよい。

１ ネットワークスイッチ
１１ パケット受信部
１２ パケット解析部
１３ 内部メモリ
１４ タイマ回路
１５ パケット生成部
１６ 送信ＦＩＦＯ

Claims (4)

1. 受信したパケットのうちの複数種類の制御パケットについて、種類と宛先のいずれもが同じである複数の制御パケットを検知するパケット解析手段と、
   前記パケット解析手段で検知された種類と宛先のいずれもが同じである前記複数の制御パケットの代わりとなる統合制御パケットを生成し、送信するパケット生成手段と、を有し、
   前記パケット解析手段は、所定の期間内に受信した制御パケットの中から種類と宛先が同じ制御パケットを検知し、
   前記パケット生成手段は、前記所定の期間が経過したら、該所定の期間内で検知された、種類と宛先が同じ複数の制御パケットの代わりとなる統合制御パケットを生成する、パケット転送装置であって、
   前記パケット解析手段は、パケットのヘッダに含まれる、該パケットを識別するためのパケット識別情報毎の複数のエントリを含み、エントリ毎に制御パケットの有無を示すフラグと、制御パケットの種類および宛先とを格納することが可能なテーブルを予め備えており、前記受信した制御パケットのパケット識別情報を取得し、該パケット識別情報に対応する前記テーブルのエントリを参照し、該エントリのフラグが無しを示していれば、該エントリのフラグを有りにすると共に、前記制御パケットの種類および宛先を該エントリに格納し、
   前記パケット生成手段は、前記所定の期間が経過したら、前記テーブルにおいて、フラグが有りを示しているエントリの種類および宛先を有する統合制御パケットを生成する、パケット転送装置。
2. 前記テーブルのエントリには更に制御パケットの個数を格納することができ、
   前記パケット解析手段は、前記受信した制御パケットの前記パケット識別情報に対応する前記エントリの前記フラグが有りを示していれば、該制御パケットの種類および宛先が該エントリに格納されているものと一致することを条件として、前記個数を１つカウントアップし、
   前記パケット生成手段は、前記個数が所定個に達したエントリがあれば、前記所定の期間が経過していなくても、該エントリの種類および宛先の統合制御パケットを生成する、請求項１に記載のパケット転送装置。
3. 受信したパケットのうちの複数種類の制御パケットについて、種類と宛先のいずれもが同じである複数の制御パケットを検知し、
   検知された種類と宛先のいずれもが同じである前記複数の制御パケットの代わりとなる統合制御パケットを生成し、
   該統合制御パケットを送信する、パケット転送方法であって、
   所定の期間内に受信した制御パケットの中から種類と宛先が同じ制御パケットを検知し、
   前記所定の期間が経過したら、該所定の期間内で検知された、種類と宛先が同じ複数の制御パケットの代わりとなる統合制御パケットを生成することを含み、
   さらに、
   パケットのヘッダに含まれる、該パケットを識別するためのパケット識別情報毎の複数のエントリを含み、エントリ毎に制御パケットの有無を示すフラグと、制御パケットの種類および宛先とを格納することが可能なテーブルを予め備えておき、
   前記受信した制御パケットのパケット識別情報を取得して、該パケット識別情報に対応する前記テーブルのエントリを参照し、
   該エントリのフラグが無しを示していれば、該エントリのフラグを有りにすると共に、前記制御パケットの種類および宛先を該エントリに格納し、
   前記所定の期間が経過したら、前記テーブルにおいて、フラグが有りを示しているエントリの種類および宛先を有する統合制御パケットを生成することを含む、パケット転送方法。
4. 前記テーブルのエントリには更に制御パケットの個数を格納することができ、
   前記受信した制御パケットの前記パケット識別情報に対応する前記エントリの前記フラグが有りを示していれば、該制御パケットの種類および宛先が該エントリに格納されているものと一致することを条件として、前記個数を１つカウントアップし、
   前記個数が所定個に達したエントリがあれば、前記所定の期間が経過していなくても、該エントリの種類および宛先の統合制御パケットを生成する、請求項３に記載のパケット転送方法。

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