JP6463898B2 - 通信装置、情報処理装置、通信方法及び通信プログラム - Google Patents
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Description
本実施形態では、ネットワークを介してデータを送る単位であるPDU(Protocol Data Unit)を、データリンク層ではフレーム、ネットワーク層ではパケット、トランスポート層ではセグメントまたはデータグラムと呼ぶ。また、TCPのSYNフラグのビットが1であるセグメントをSYNセグメント、SYNセグメントに対するACKセグメントであってSYNフラグとACKフラグが1のセグメントをSYN/ACKセグメントと呼ぶ。また、ACKフラグが1でSYNフラグが0のセグメントをACKセグメント、FINフラグが1のセグメントをFINセグメント、FINセグメントに対するACKセグメントであってFINフラグとACKフラグが1のセグメントをFIN/ACKセグメント、RSTフラグが1のセグメントをRSTセグメントと呼んで説明を行う。
なお、FPGAには図示しない機能として、サーバと接続するためのPCI Expressのコントローラや、ネットワーク200と接続するためのEthernet(登録商標)コントローラ、メモリを制御するメモリコントローラなど、必要な機能が実装されている。
(ステップS101)まず、第1のプロトコル処理部11は、フレームを受信する。このフレームを以下受信フレームという。
まず、第1のプロトコル処理部11から第2のプロトコル処理部21に受信したフレームとその付随情報を伝達する方法について説明する。受信フレームデスクリプタリングに含まれ各デスクリプタは、フレームの書き込み先アドレス、フレームの長さ、フレームの付随情報、ステータス情報で構成される。ステータス情報には、第1のプロトコル処理部11で発生したエラーの情報を示すビットや第1のプロトコル処理部11が当該ステータス情報が含まれるデスクリプタの書き込みを完了したことを示すDONEビットが含まれる。
続いて、第2のプロトコル処理部21から第1のプロトコル処理部11に送信したいフレームを伝達する方法について説明する。送信デスクリプタリングに含まれる各デスクリプタはフレームの読み出し元アドレス、フレームの長さ、フレームの付随情報、及びステータス情報で構成される。ステータス情報には受信フレームデスクリプタリングと同様に、エラーの情報を示すビットやDONEビットが含まれる。headとtailの使用方法も受信側と同様であるのでここでは説明を省略する。
次に、第1のプロトコル処理部11から第2のプロトコル処理部21に対するイベント通知の方法について説明する。第1のプロトコル処理部11から第2のプロトコル処理部21に対するイベント通知はイベント通知デスクリプタリングを用いて行う。ここで、headとtailについては受信フレームデスクリプタリングと同様であるので説明は省略する。
まず、パッシブオープンについて説明する。
(T21)自装置はまず、相手装置からのコネクション確立要求を待ち受けるため、コネクション状態がLISTENのコネクション情報を作成する。
以下では、まず本実施形態におけるコネクション確立のパッシブオープンの処理の流れの詳細について説明する。まず、第2のプロトコル処理部21は、アプリケーション等の要求により、コネクション確立要求の待ち受けを行うため、コネクション状態がLISTENのコネクション情報を作成する。このコネクション情報は必ずしもコネクション情報記憶部12に保存しなくてもよく、情報処理装置100のメモリ3に保存してもよい。
続いて、アクティブオープンのおいては、先ほどの相手装置の動きと同様となり、相手装置が、コネクション状態がLISTENのコネクション情報を作成し、コネクション確立要求を待ち受けているときに、自装置はコネクションを作成する。そして、自装置は、コネクション状態がSYN_SENTにし、SYNセグメントを送信する。そして、自装置は、SYN/ACKを受信して、コネクション状態をESTABLISHED状態に遷移させ、ACKセグメントを送信し、両方のコネクションが確立する。
次に、本実施形態におけるアクティブオープンの処理の流れの詳細について説明する。アクティブオープンの場合、まず第2のプロトコル処理部21の第2のヘッダ生成部214は、コネクション確立を行うためのSYNセグメントの生成を行う。第2のヘッダ生成部214は、SYNセグメントを生成したら生成したセグメントのアドレスと長さをフレームの読み出し元アドレスとフレームの長さとして送信フレームデスクリプタリングのデスクリプタに書き込む。
次に図9を用いて同時オープンについて説明する。図9は、本実施形態の同時オープンの処理の流れを示すシーケンス図である。同時オープンは自装置と相手装置が同時にコネクション確立要求を送信したときに発生する。
次に本実施形態における同時オープンの処理の流れの詳細について説明する。同時オープンの場合は、途中までアクティブオープンと同じシーケンスである。第2のプロトコル処理部21の第2のヘッダ生成部214でSYNセグメントが生成され送信されるのはアクティブオープンと同じ手順で行われる。次にその応答としてSYNセグメントが受信されるところから処理が異なる。第1のヘッダ解析部111は、受信フレームからSYNセグメントを検出した場合、各層のプロトコル処理を行い、コネクション確立要求と判定する。第1のヘッダ解析部111は、第1のコネクション情報探索部112へのコネクション情報確保の要求を行い、コネクション情報の初期化を行う。その後、第1の状態遷移処理部113は、コネクション情報と合わせて受信したSYNセグメントを第2のプロトコル処理部21の第2の状態遷移処理部213に渡す。
(T51)アプリケーションなどからコネクションの切断が指示されると、第2のプロトコル処理部21はコネクション情報の更新を行い、コネクション状態をESTABLISHEDからFIN_WAIT1に遷移させる。
(T61)第1のプロトコル処理部11は、コネクション状態がESTABLISHEDのときに相手装置から送信されたFINセグメントを受信する。
(T91)第2のプロトコル処理部21は、コネクション状態をESTABLISHED状態からCLOSEDに遷移させる。
(T92)次に、第1のヘッダ生成部116は、RSTセグメントを相手装置へ送信する。
(T93)相手装置の第1のプロトコル処理部11は、RSTセグメントを受信する。
(T94)次に、相手装置の第1のプロトコル処理部11は、これを制御フレームとして、第2のプロトコル処理部21に伝達する。第2のプロトコル処理部21は、ヘッダ解析、コネクション探索を行う。RSTセグメントが受け入れ可能なものであれば、第2の状態遷移処理部213は、コネクション状態をESTABLISHEDからCLOSEDに遷移させる。これにより、コネクションの切断が実現される。
なお、上述の実施形態では、ハッシュテーブルを用いてコネクション情報の探索を行う例を示したが、コネクション情報そのものに使用または未使用を表すビットを設けて全コネクション情報をこのビットをチェックしながら探索してもよいし、あらかじめ使用または未使用を管理するビットマップ領域を使って探索を行ってもよい。
1 通信部
11 第1のプロトコル処理部
111 第1のヘッダ解析部(解析部)
112 第1のコネクション情報探索部
113 第1の状態遷移処理部
114 受信データ処理部
115 送信データ処理部
116 第1のヘッダ生成部(送信処理部)
117 レジスタインタフェース
118 割り込み通知インタフェース
12 コネクション情報記憶部
2 CPU
21 第2のプロトコル処理部
211 第2のヘッダ解析部
212 第2のコネクション情報探索部
213 第2の状態遷移処理部
214 第2のヘッダ生成部
3 メモリ
4 チップセット
5 ディスク
200 ネットワーク
Claims (23)
- ネットワークを介して相手装置から受信した受信フレームを解析する解析部と、
前記解析部で所定のプロトコルの接続確立要求の送信後の前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、または接続受諾応答の送信後の前記接続受諾応答に対する前記相手装置からの受諾応答あるいは前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、前記所定のプロトコルの接続が確立されたことにより、外部のCPUと共有するコネクション情報に含まれるコネクション状態を遷移させる状態遷移処理部と、を備え、
前記状態遷移処理部は、前記受信フレームに含まれる確認応答番号と、前記コネクション情報に含まれるシーケンス番号との比較に基づいて、前記コネクション情報に含まれるシーケンス番号を更新する
通信装置。 - 前記コネクション情報に含まれる前記シーケンス番号は、次に送信するときに使用するシーケンス番号と、まだ確認応答されていないシーケンス番号とのうちの少なくとも一方である
請求項1に記載の通信装置。 - 前記コネクション情報に含まれる前記シーケンス番号は、少なくとも前記まだ確認応答されていないシーケンス番号であり、
前記状態遷移処理部は、前記所定のプロトコルの接続が確立された場合に前記コネクション情報に含まれる前記コネクション状態を接続確立状態に遷移させ、前記コネクション情報に含まれる前記まだ確認応答されていないシーケンス番号を、前記受信フレームに含まれる前記確認応答番号に更新する
請求項2に記載の通信装置。 - 前記状態遷移処理部は,さらに,前記受信フレームに含まれるシーケンス番号が前記コネクション情報に含まれる受信ウィンドウの範囲に含まれるかの比較に基づいて、前記コネクション状態を遷移させるか否かの判定をする
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の通信装置。 - 前記受信フレームに含まれるシーケンス番号は,データの開始シーケンス番号と終了シーケンス番号を含む
請求項4に記載の通信装置。 - 前記状態遷移処理部は,さらに,前記受信フレームに含まれるシーケンス番号と,前記コネクション情報に含まれる次に受信が期待されるシーケンス番号との比較に基づいて前記コネクション状態を遷移させるか否かの判定をする請求項1に記載の通信装置。
- 前記状態遷移処理部は、前記コネクション情報に含まれる前記コネクション状態と、前記受信フレームに含まれるフラグとに基づいて、前記コネクション状態を遷移させるか否かを判定し、前記フラグは、SYNフラグ、ACKフラグ、FINフラグおよびRSTフラグを含む
請求項1に記載の通信装置。 - 前記状態遷移処理部は、前記コネクション状態を遷移させた後、前記コネクション情報に含まれる、まだ確認応答されていないシーケンス番号を更新する
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の通信装置。 - 前記外部のCPUからの要求を受けて、前記所定のプロトコルの接続確立要求を、前記ネットワークを介して相手装置に送信する送信処理部を備え、
前記状態遷移処理部は、前記解析部の解析の結果として、前記接続確立要求に対する前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、前記コネクション情報に含まれるコネクション状態を、前記応答を待っている待機状態から、接続確立状態に遷移させる
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の通信装置。 - 前記解析部の解析の結果として、前記接続確立要求に対する前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、前記解析部が解析した結果に基づいて、コネクション情報が保存されているコネクション情報記憶部から前記接続受諾応答に対応するコネクション情報を探索するコネクション情報探索部を更に備え、
前記状態遷移処理部は、前記コネクション情報探索部が探索して得られたコネクション情報に含まれるコネクション状態を、前記応答を待っている待機状態から、接続確立状態に遷移させる
請求項9に記載の通信装置。 - 第2の相手装置から接続確立要求を受けた場合、前記接続確立要求を受諾する接続受諾応答を前記第2の相手装置へ送信する送信処理部を備え、
前記状態遷移処理部は、前記解析部の解析の結果として、前記接続受諾応答に対する前記相手装置からの受諾応答を検出した場合、前記コネクション状態を、前記接続確立要求を受信した接続要求受信状態から、接続確立状態に遷移させる
請求項1から10のいずれか一項に記載の通信装置。 - 前記解析部の解析の結果として、前記接続受諾応答に対する前記相手装置からの受諾応答を検出した場合、前記解析部が解析した結果に基づいて、コネクション情報が保存されているコネクション情報記憶部から前記受諾応答に対応するコネクション情報を探索するコネクション情報探索部を更に備え、
前記状態遷移処理部は、前記コネクション情報探索部が探索して得られたコネクション情報に含まれるコネクション状態を、前記接続要求受信状態から、接続確立状態に遷移させる
請求項11に記載の通信装置。 - 前記外部のCPUからの要求を受けて、前記所定のプロトコルの接続確立要求を、前記ネットワークを介して相手装置に送信する送信処理部を備え、
前記解析部は、前記接続確立要求の送信後に受信した第1の受信フレームを解析し、
前記送信処理部は、前記解析部による前記第1の受信フレームの解析の結果として、前記相手装置からの前記所定のプロトコルの接続確立要求を検出した場合、前記接続確立要求を受諾する接続受諾応答を、前記ネットワークを介して前記相手装置に送信し、
前記解析部は、前記接続受諾応答の送信後に受信した第2の受信フレームを解析し、
前記状態遷移処理部は、前記解析部による第2の受信フレームの解析の結果として、前記接続確立要求に対する前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、前記コネクション情報に含まれるコネクション状態を、前記応答を待っている待機状態から、接続確立状態に遷移させる
請求項1から12のいずれか一項に記載の通信装置。 - 前記解析部による第2の受信フレームの解析の結果として、前記接続確立要求に対する前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、前記解析部が解析した結果に基づいて、コネクション情報が保存されているコネクション情報記憶部から前記接続受諾応答に対応するコネクション情報を探索するコネクション情報探索部を更に備え、
前記状態遷移処理部は、前記コネクション情報探索部が探索して得られたコネクション情報に含まれるコネクション状態を、前記応答を待っている待機状態から、接続確立状態に遷移させる
請求項13に記載の通信装置。 - 前記解析部は、前記受信フレームを制御フレームとデータフレームに分別し、前記制御フレームを、前記制御フレームについて前記所定のプロトコルの処理を行う前記CPUへ出力する
請求項1から14のいずれか一項に記載の通信装置。 - 前記解析部は、解析の結果、前記相手装置からの接続切断要求を検出した場合、前記受信フレームを制御フレームに分別し、前記制御フレームを、前記制御フレームに基づいてコネクション状態の遷移を実行する前記CPUへ出力する
請求項15に記載の通信装置。 - 前記所定のプロトコルは、TCPであり、
前記接続切断要求は、TCPのFINフラグのビットが1であるFINセグメント、またはTCPのRSTフラグのビットが1であるRSTセグメントである
請求項16に記載の通信装置。 - 前記所定のプロトコルは、TCPであり、
前記接続確立要求に対する接続受諾応答は、TCPのSYNフラグとACKフラグが1であるSYN/ACKセグメントである請求項1から17のいずれか一項に記載の通信装置。 - 前記所定のプロトコルは、TCPであり、
前記受諾応答は、TCPのACKフラグが1でSYNフラグが0であるACKセグメントである請求項1から18のいずれか一項に記載の通信装置。 - 内部バスに接続され、前記外部のCPUと共有して用いる前記コネクション情報を格納する記憶部を備え、
前記状態遷移処理部は、前記内部バスを介して前記記憶部にアクセスし、前記記憶部に格納されている前記コネクション情報に含まれる前記コネクション状態を遷移させる 請求項1乃至19のいずれか一項に記載の通信装置。 - 所定のプロトコル処理を行うCPUと、
ネットワークを介して相手装置から受信した受信フレームを解析する解析部と、
前記解析部で前記所定のプロトコルの接続確立要求の送信後の前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、または接続受諾応答の送信後の前記相手装置からの受諾応答あるいは接続受諾応答を検出した場合、前記所定のプロトコルの接続が確立されたことにより、前記CPUと共有するコネクション情報に含まれるコネクション状態を遷移させる状態遷移処理部と、
を備え、
前記状態遷移処理部は、前記受信フレームに含まれる確認応答番号と、前記コネクション情報に含まれるシーケンス番号との比較に基づいて、前記コネクション情報に含まれるシーケンス番号を更新する
情報処理装置。 - 解析部が、ネットワークを介して相手装置から受信した受信フレームを解析するステップと、
状態遷移処理部が、前記解析部で所定のプロトコルの接続確立要求の送信後の前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、または接続受諾応答の送信後の前記接続受諾応答に対する前記相手装置からの受諾応答あるいは前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、前記所定のプロトコルの接続が確立されたことにより、外部のCPUと共有するコネクション情報に含まれるコネクション状態を遷移させるステップと、
前記状態遷移処理部が、前記受信フレームに含まれる確認応答番号と、前記コネクション情報に含まれるシーケンス番号との比較に基づいて、前記コネクション情報に含まれるシーケンス番号を更新するステップと
を備えた通信方法。 - コンピュータを、
ネットワークを介して相手装置から受信した受信フレームを解析する解析部と、
前記解析部で所定のプロトコルの接続確立要求の送信後の前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、または接続受諾応答の送信後の前記接続受諾応答に対する前記相手装置からの受諾応答あるいは前記相手装置からの接続受諾応答を検出した場合、前記所定のプロトコルの接続が確立されたことにより、外部のCPUと共有して用いるコネクション情報に含まれるコネクション状態を遷移させる状態遷移処理部、
として機能させ、
前記状態遷移処理部は、前記受信フレームに含まれる確認応答番号と、前記コネクション情報に含まれるシーケンス番号との比較に基づいて、前記コネクション情報に含まれるシーケンス番号を更新する
通信プログラム。
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