JP6930453B2 - マルチキャスト転送システムおよびマルチキャスト転送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク内でパケットのマルチキャスト転送を行うマルチキャスト転送システムおよびマルチキャスト転送方法に関する。

従来、ネットワーク内で情報（以下「パケット」という）を送信者（送信装置）から受信者（受信装置）に対して転送する際には、ネットワークを構成する転送装置において、パケット内に記述された宛先情報等（以下「ヘッダ情報」という）に基づいてパケットの転送を行っている。
近年注目されている経路制御プロトコルとして、セグメントルーティング（Segment Routing：ＳＲ）が挙げられる。セグメントルーティングでは、各転送装置に識別子を付与し、これらの識別子をヘッダ情報に書き込むことでパケットの通過経路を明示的に指定し、ネットワークの効率的利用を可能とする。

ここで、セグメントルーティングを用いて、送信者が複数の宛先（受信者）に対して同一のパケットを転送（以下「マルチキャスト転送」という）する状況について検討する。
セグメントルーティングを用いたマルチキャスト転送に使用する情報の管理方式として、マルチキャストグループ識別子およびマルチキャストセグメント（multicast segment）識別子を用意し、各識別子を対応付けて管理する方式が有力視されている。

マルチキャストグループ識別子とは、マルチキャスト転送における送信者および受信者の組み合わせ（以下「マルチキャストグループ」という）を識別する識別子である。また、マルチキャストセグメント識別子とは、パケットの複製転送先（以下、「マルチキャストセグメント」という）を識別する識別子である。

セグメントルーティングを用いたマルチキャスト転送は、上記マルチキャストグループ識別子およびマルチキャストセグメント識別子により指定される情報、およびこれらの識別子の対応付けを参照しながら行われる。
また、マルチキャスト転送を行う際の転送装置間の経路については、これら転送装置間の最短経路を通るように設定される。この経路は、別途プログラム（Inter-Gateway Protocol、以下「ＩＧＰ」という）により計算する。

ここで、マルチキャスト転送を行うネットワークにおいて一部の転送装置に障害等が発生した場合、障害等が発生した転送装置を回避してパケットを複製転送するように転送先の切り替えが行われる。
例えば、障害発生等で複製転送を回避したい転送装置を「切替元ノード」、切替元ノードからの複製転送先である転送装置を「下流ノード」、切替元ノードに対して複製転送を行っている転送装置を「上流ノード」とする。
従来技術では、切替元ノードを回避したい場合、上流ノードからの複製転送先を、切替元ノードから下流ノードに切り替える（再登録する）手法を採っている。

Dave Allan，"A Framework for Computed Multicast applied to MPLS based Segment Routing，"［online］，April 2017，［平成３０年２月１４日検索］，インターネット<ＵＲＬ：https://tools.ietf.org/pdf/draft-allan-spring-mpls-multicast-framework-03.pdf>

上述した従来技術では、上流ノードと下流ノードとの最短経路上に切替元ノードが存在するため、上流ノードで複製転送先を更新したとしても、ＩＧＰにより切替元ノードを取り除いた経路の再計算が完了するまではマルチキャスト転送ができなくなる。よって、マルチキャスト転送の疎通性回復が、ＩＧＰの経路再計算に依存してしまうという課題がある。
また、上流ノードでパケットの複製転送が行われることから、重複するパケットがネットワーク内で流通し、ネットワーク内での消費帯域が増大してしまうという課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、マルチキャスト転送システムでパケットの転送経路の切り替えが必要な場合に、迅速かつ効率的に経路の切り替えを行うことを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、パケットを送信する送信装置、前記パケットを受信する受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間に配置され前記パケットを転送する複数の転送装置と、を備え、単一の前記送信装置から複数の前記受信装置に対して同一のパケットを送信するマルチキャストグループが形成されたマルチキャスト転送システムであって、それぞれの前記転送装置が、前記マルチキャストグループを識別するグループ識別子と、前記パケットを受信した際に当該パケットの転送先とする他の転送装置を特定する複製転送先情報と、を対応付ける転送先データを保持しており、前記複製転送先情報には、優先順位を付加して複数の前記他の転送装置を登録可能であり、かつ単一の前記複製転送先情報に対して複数の前記グループ識別子を対応付けることが可能であり、前記マルチキャスト転送システム内の前記他の転送装置が保持する前記転送先データを算出する転送先データ算出部と、前記他の転送装置が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報に、自身が接続可能な転送装置が設定されている場合、自身の前記転送先データの前記複製転送先情報に前記自身が接続可能な転送装置を新たに設定し、前記他の転送装置が保持する前記転送先データにおいて前記自身が接続可能な転送装置と対応付けられている前記グループ識別子を前記新たに設定した複製転送先情報に対応付けて記録する転送先データ更新部と、前記他の転送装置の上流に位置する上流転送装置に対して、新たに記録した前記グループ識別子を含む前記転送先データの更新情報を通知する通知部と、を備え、前記転送先データ更新部は、自身の下流に位置する下流転送装置から前記更新情報が通知された場合、自身の前記転送先データにおいて前記グループ識別子に対応付けられている前記複製転送先情報に前記下流転送装置を加える、ことを特徴とするマルチキャスト転送システムとした。

また、請求項４に記載の発明は、パケットを送信する送信装置と、前記パケットを受信する受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間に配置され前記パケットを転送する複数の転送装置と、を備え、単一の前記送信装置から複数の前記受信装置に対して同一のパケットを送信するマルチキャストグループが形成されたマルチキャスト転送システムにおけるマルチキャスト転送方法であって、それぞれの前記転送装置が、前記マルチキャストグループを識別するグループ識別子と、前記パケットを受信した際に当該パケットの転送先とする他の転送装置を特定する複製転送先情報と、を対応付ける転送先データを保持しており、前記複製転送先情報には、優先順位を付加して複数の前記他の転送装置を登録可能であり、かつ単一の前記複製転送先情報に対して複数の前記グループ識別子を対応付けることが可能であり、それぞれの前記転送装置において、前記マルチキャスト転送システム内の前記他の転送装置が保持する前記転送先データを算出する転送先データ算出工程と、前記他の転送装置が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報に、自身が接続可能な転送装置が設定されている場合、自身の前記転送先データの前記複製転送先情報に前記自身が接続可能な転送装置を新たに設定し、前記他の転送装置が保持する前記転送先データにおいて前記自身が接続可能な転送装置と対応付けられている前記グループ識別子を前記新たに設定した複製転送先情報に対応付けて記録する第１の転送先データ更新工程と、前記他の転送装置の上流に位置する上流転送装置に対して、新たに記録した前記グループ識別子を含む前記転送先データの更新情報を通知する通知工程と、を実行し、前記上流転送装置において、自身の下流に位置する下流転送装置から前記更新情報が通知された場合、自身の前記転送先データにおいて前記グループ識別子に対応付けられている前記複製転送先情報に前記下流転送装置を加える第２の転送先データ更新工程を実行する、ことを特徴とするマルチキャスト転送方法とした。

このようにすることで、複製転送先情報とグループ識別子との対応関係を変更することなくパケットの転送先とする転送装置を切り替えることができる。また、単一の複製転送先情報に複数のグループ識別子を対応付けることが可能であるため、複製転送先を設定する際の計算負荷を軽減することができる。
また、パケットの転送経路を冗長化することができ、例えば障害発生時や特定の転送装置への負荷集中時などにパケット転送が滞るのを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、前記転送先データ更新部が、前記他の転送装置が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報に、自身が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報と同一の複製転送先情報が含まれている場合、自身の前記転送先データの前記同一の複製転送先情報に、前記他の転送装置が保持する前記転送先データにおいて前記同一の複製転送先情報と対応付けられている前記グループ識別子を記録する、ことを特徴とする請求項１に記載のマルチキャスト転送システムとした。

また、請求項５に記載の発明は、前記第１の転送先データ更新工程では、前記他の転送装置が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報に、自身が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報と同一の複製転送先情報が含まれている場合、自身の前記転送先データの前記同一の複製転送先情報に、前記他の転送装置が保持する前記転送先データにおいて前記同一の複製転送先情報と対応付けられている前記グループ識別子を記録する、ことを特徴とする請求項４に記載のマルチキャスト転送方法とした。

このようにすることで、他の転送装置と同一の複製転送先を設定可能な転送装置が、別のマルチキャストグループにおける転送を行うため事前に複製転送先を設定している際は、この情報（事前に計算済みのマルチキャストセグメント情報）を活用することにより、計算負荷を軽減することができる。

また、請求項３に記載の発明は、それぞれの前記転送装置が、前記グループ識別子が付加された前記パケットを受信した場合、前記転送先データで前記グループ識別子に対応付けられた前記複製転送先情報内の転送装置のうち前記優先順位が最も高い転送装置に前記パケットを転送するパケット転送部を更に備え、前記パケット転送部が、前記優先順位が最も高い転送装置に障害が検知された場合、前記パケットの複製転送先を前記複製転送先情報内の転送装置のうち前記優先順位が次に高い転送装置に前記パケットを転送する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマルチキャスト転送システムとした。

また、請求項６に記載の発明は、それぞれの前記転送装置において、前記グループ識別子が付加された前記パケットを受信した場合、前記転送先データで前記グループ識別子に対応付けられた前記複製転送先情報内の転送装置のうち前記優先順位が最も高い転送装置に前記パケットを転送するパケット転送工程を更に実行し、前記パケット転送工程では、
前記優先順位が最も高い転送装置に障害が検知された場合、前記パケットの複製転送先を前記複製転送先情報内の転送装置のうち前記優先順位が次に高い転送装置に前記パケットを転送する、ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のマルチキャスト転送方法とした。

このようにすることで、パケットの転送経路上の転送装置に障害が発生した場合でも、予め設定されている待機系に即座に転送先を切り替えることができ、迅速な障害復旧を実現することができるとともに、障害復旧時におけるネットワーク内の帯域消費増大を抑制することができる。

本発明によれば、マルチキャスト転送システムでパケットの転送経路の切り替えが必要な場合に、迅速かつ効率的に経路の切り替えを行うことができる。

実施の形態に係るマルチキャスト転送システムの構成を示す図である。 転送装置４１〜４６の機能的構成を示すブロック図である。 転送装置４１の転送先データＤＢ１を示す表である。 転送装置４３の転送先データＤＢ３を示す表である。 転送装置４４の転送先データＤＢ４を示す表である。 第２のマルチキャストグループのパケット転送路を模式的に示す図である。 転送装置４４の転送先データＤＢ４の他の例を示す表である。 転送装置４４の転送先データＤＢ４の他の例を示す表である。 変更後の転送装置４１の転送先データＤＢ１を示す表である。 障害発生時におけるパケット転送経路を模式的に示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るマルチキャスト転送システムおよびマルチキャスト転送方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係るマルチキャスト転送システム１０の構成を示す図である。
マルチキャスト転送システム１０は、パケットを送信する送信者（送信装置）２１，２２、パケットを受信する受信者（受信装置）３１，３２、および送信者２１，２２と受信者３１，３２との間に配置され、パケットを転送する複数の転送装置４１〜４６を含んで構成される。各転送装置４１〜４６には、識別子６１〜６６が付与されている。なお、送信者２１，２２、受信者３１，３２および転送装置４１〜４６の数は一例であり、これに限定されない。

また、マルチキャスト転送システム１０には、単一の送信者から複数の受信者に対して同一のパケットを転送するマルチキャストグループが形成されている。本実施の形態では、図１に示すように、送信者２１から受信者３１および受信者３２に対してパケットを送信する第１のマルチキャストグループが形成されているものとする。
マルチキャストグループには識別子が付与されており、第１のマルチキャストグループの識別子は「５１」であるものとする。

図２は、転送装置４１〜４６の機能的構成を示すブロック図である。
転送装置４１〜４６は、ネットワーク情報記憶部４００、転送先データ記憶部４０１（ＤＢ１〜ＤＢ４）、転送先データ算出部４１１、転送先データ更新部４１２、通知部４１３、パケット転送部４１４を有する。

ネットワーク情報記憶部４００は、マルチキャスト転送システム１０内の各装置に配布されている以下の情報を記憶する。
（Ａ）マルチキャストグループ情報：マルチキャストグループ識別子と、当該マルチキャストグループにおける送信者および受信者となる装置の識別子と、を関連付けた情報
（Ｂ）各転送装置４１〜４６の識別子および各転送装置４１〜４６同士の接続関係

転送先データ記憶部４０１（ＤＢ１〜ＤＢ４）は、受信者３１，３２に直接接続する転送装置４５，４６を除く転送装置４１〜４４に設けられている（図１参照）。転送先データ記憶部４０１は、マルチキャスト転送時におけるパケットの転送先を特定するための転送先データＤＢ１〜ＤＢ４を記憶する。

図３は、転送装置４１の転送先データ記憶部４０１内の転送先データＤＢ１を示す表である。また、図４は、転送装置４３の転送先データ記憶部４０１内の転送先データＤＢ３を示す表である。
転送先データＤＢ１，ＤＢ３には、それぞれセグメント情報８１，８２と、グループ別送信先情報９１，９２とが記録されている。

セグメント情報８１，８２は、当該転送装置におけるマルチキャストセグメント（multicast segment）を定義している。例えば図３の転送先データＤＢ１のセグメント情報８１には、識別子７１のマルチキャストセグメントとして、識別子６３の転送装置（転送装置４３）が設定されている。また、例えば図４の転送先データＤＢ３のセグメント情報８２には、識別子７２のマルチキャストセグメントとして、識別子６５の転送装置（転送装置４５）および識別子６６の転送装置（転送装置４６）が設定されている。

グループ別送信先情報９１，９２は、自身（転送装置）が所定のマルチキャストグループ宛のパケットを受信した際に当該パケットを転送するマルチキャストセグメントを定義している。例えば図３の転送先データＤＢ１のグループ別送信先情報９１には、識別子５１のマルチキャストグループのパケットを受信した場合には識別子７１のマルチキャストセグメントに転送するように設定されている。また、例えば図４の転送先データＤＢ３のグループ別送信先情報９２には、識別子５１のマルチキャストグループのパケットを受信した場合には識別子７２のマルチキャストセグメントに転送するように設定されている。
すなわち、転送先データ記憶部４０１は、マルチキャストグループを識別するグループ識別子と、自身がパケットを受信した際に当該パケットの転送先とする他の転送装置を特定する複製転送先情報（セグメント情報）と、を対応付ける転送先データを記憶している。

また、各セグメント情報８１，８２における転送先には、正常系と待機系が設定可能となっている。後述するパケット転送部４１４は、通常時には正常系に設定された転送先にマルチキャストパケットを転送し、障害発生時には待機系に設定された転送先にマルチキャストパケットを転送する。言い換えると、待機系よりも正常系の方が優先順位が高くなっている。なお、待機系とする転送装置を複数設定できるようにしてもよい。この場合、複数設定された待機系の転送装置に対して、更に優先順位を設定するようにしてもよい。
すなわち、複製転送先情報（セグメント情報）には、優先順位を付加して複数の他の転送装置を登録可能であり、また、後述するように単一の複製転送先情報（セグメント情報）に対して複数のグループ識別子を対応付けることが可能である。

図２の説明に戻り、転送先データ算出部４１１は、マルチキャスト転送システム１０内の他の転送装置が保持する転送先データを算出する。
転送先データ算出部４１１は、ネットワーク情報記憶部４００で記憶する情報（Ａ）および（Ｂ）を用いて、マルチキャストパケットが流通する経路であるマルチキャスト転送ツリーを計算し、このマルチキャスト転送ツリーから、他の転送装置における転送先データ、すなわちセグメント情報（複製転送先情報）およびグループ別送信先情報を算出する。

転送先データ更新部４１２は、転送先データ算出部４１１が算出した他の転送装置の転送先データを参照して、自身の転送先データに新たなマルチキャストセグメントを設定するとともに、新たなマルチキャストセグメントにグループ識別子を設定する。
すなわち、転送先データ更新部４１２は、他の転送装置が保持する転送先データの複製転送先情報（セグメント情報）に、自身が接続可能な転送装置が設定されている場合、自身の転送先データの複製転送先情報に当該自身が接続可能な転送装置を新たに設定し、他の転送装置が保持する転送先データにおいて自身が接続可能な転送装置と対応付けられているグループ識別子を新たに設定した複製転送先情報に対応付けて記録する。

以下、具体例を挙げて説明する。
例えば図４に示したように、転送装置４３のセグメント情報８２（複製転送先情報）には、識別子７２のマルチキャストセグメントとして、識別子６５の転送装置（転送装置４５）および識別子６６の転送装置（転送装置４６）が設定されている。一方で、図１に示すように、転送装置４４も、識別子６５の転送装置（転送装置４５）および識別子６６の転送装置（転送装置４６）と接続可能である。

転送装置４４の転送先データ更新部４１２は、自身の転送先データ算出部４１１が算出した他の転送装置（転送装置４３）の転送先データを参照して、自身の複製転送先にも識別子６５の転送装置（転送装置４５）および識別子６６の転送装置（転送装置４６）が設定可能であることを検知する。そして、図５に示すように、自身の転送先データＤＢ４のセグメント情報８３に、識別子７３のマルチキャストセグメントとして、識別子６５の転送装置（転送装置４５）および識別子６６の転送装置（転送装置４６）を設定する。
また、転送先データ更新部４１２は、更に自身の転送先データＤＢ４のグループ別送信先情報９３に、転送装置４３において識別子７２のマルチキャストセグメントと対応付けられたグループ識別子である識別子５１を対応付ける。

なお、他の方法として、既に自身の転送先データ内に設定されているマルチキャストセグメントが、他の転送装置に設定されているマルチキャストセグメントと同一の転送先である場合、これを流用して待機系としての設定を行ってもよい。
すなわち、転送先データ更新部４１２は、他の転送装置が保持する転送先データの複製転送先情報に、自身が保持する転送先データの複製転送先情報と同一の複製転送先情報が含まれている場合、自身の転送先データの当該同一の複製転送先情報に、他の転送装置が保持する転送先データにおいて当該同一の複製転送先情報と対応付けられているグループ識別子を記録してもよい。

以下、具体例を挙げて説明する。
例えば、上述した識別子５１の第１のマルチキャストグループの他に、図６に示すように、送信者２２から受信者３１および３２に対してパケットを送信する第２のマルチキャストグループが形成されているものとする。第２のマルチキャストグループの識別子を５２とする。
この場合、図７に示すように、転送装置４４（転送先データＤＢ４）のセグメント情報８３ａ（複製転送先情報）には、識別子７３のマルチキャストセグメントとして、識別子６５の転送装置（転送装置４５）および識別子６６の転送装置（転送装置４６）が設定されている。また、転送先データＤＢ４のグループ別送信先情報９３ａには、識別子７３のマルチキャストセグメントに対して第２のマルチキャストグループの識別子である識別子５２が対応付けられている。

転送装置４４の転送先データ更新部４１２は、他の転送装置（転送装置４３）の転送先データに、識別子６５の転送装置（転送装置４５）および識別子６６の転送装置（転送装置４６）が設定された識別子７２のマルチキャストセグメントがあることを検知する。すなわち、自身に設定されたマルチキャストセグメント（識別子７３）と同一のマルチキャストセグメント（識別子７２）があることを検知する。
すると、転送装置４４の転送先データ更新部４１２は、図８に示すように、識別子７３のマルチキャストセグメントに対して、他の転送装置（転送装置４３）において識別子７２のマルチキャストセグメントに対応付けられたグループ識別子である識別子５１も対応付ける。すなわち、転送装置４４の転送先データＤＢ４では、識別子７３のマルチキャストセグメント（単一の複製転送先情報）に対して、２つの（複数の）グループ識別子が対応付けられる。

このように、他の転送装置と同一の複製転送先を設定可能な転送装置が、別のマルチキャストグループによる転送を行うため事前に複製転送先を設定している際は、この情報（事前に計算済みのマルチキャストセグメント情報）を活用することにより、計算負荷を軽減することができる。

図２の説明に戻り、通知部４１３は、他の転送装置（以下「対向ノード」という）の転送先データに基づいて転送先データの更新を行った場合に、対向ノードの上流に位置する上流転送装置（以下「上流ノード」という）に対して、新たに記録したグループ識別子を含む転送先データの更新情報を通知する。

以下、具体例を挙げて説明する。
例えば、転送装置４４（識別子６４）が、転送装置４３（識別子６３）の転送先データを参照して、図５に示すように自身の転送先データＤＢ４のセグメント情報８３に識別子７３のマルチキャストセグメントを設定するとともに、グループ別送信先情報９３で識別子７３のマルチキャストセグメントに識別子５１のマルチキャストグループを対応付けたものとする。
この場合、上記対向ノードは転送装置４３、上流ノードは転送装置４１（識別子６１）となる。転送装置４４の通知部４１３は、上流ノードである転送装置４１に更新情報を通知する。更新情報には、転送装置４４の識別子（識別子６４）およびグループ別送信先情報９３に新たに記録したマルチキャストグループの識別子（識別子５１）が含まれている。

上流ノードである転送装置４１は、転送装置４４の更新情報を受信すると、転送先データ更新部４１２により、更新情報に含まれるマルチキャストグループの識別子（識別子５１）を抽出する。そして、自身の転送先データＤＢ１内のグループ別送信先情報９１で当該識別子５１のマルチキャストグループに対応付けられているマルチキャストセグメントを判定する。図３を参照すると、転送先データＤＢ１では識別子５１のマルチキャストグループには識別子７１のマルチキャストセグメントが対応付けられている。

そして、転送装置４１の転送先データ更新部４１２は、図９に示すように、セグメント情報８１に記録された「識別子７１の待機系」に転送装置４４の識別子６４を加える（図中斜線部）。これにより、転送装置４４が、識別子５１のマルチキャストグループに紐付いた識別子７１のマルチキャストセグメントの複製転送先の待機系として登録される。
すなわち、上流ノードの転送先データ更新部４１２は、自身の下流に位置する下流転送装置からグループ識別子を含む更新情報が通知された場合、自身の転送先データにおいて当該グループ識別子に対応付けられている複製転送先情報（セグメント情報）に下流転送装置を加える。

なお、図１のネットワーク構成では転送装置４１に対して転送装置４３と転送装置４４とが並列に接続されているが、更に複数の転送装置が転送装置４１に対して接続されている場合もある。すなわち、転送装置４１における「識別子７１の待機系」として複数の候補が設定可能な状態も考えられうる。このような場合は、当該ネットワークにおける優先事項に基づいて適宜待機系とする転送装置を決定する。
例えば待機系への切り替えによるマルチキャスト転送の転送性能劣化を最小化することを目的とする場合は、正常系の転送装置（切替元ノード）に物理的に最も近い転送装置を待機系として設定する（または物理的に近い順に優先順位を設定する）などが考えられる。

図２の説明に戻り、パケット転送部４１４は、上流の装置（他の転送装置や送信者）からパケットを受信した場合、転送先データ記憶部４０１に記憶された転送先データに基づいてパケットの複製転送先を決定し、当該複製転送先にパケットを転送する。
具体的には、例えば転送装置４１のパケット転送部４１４は、図９に示す転送先データＤＢ１を用いてパケットの複製転送先を決定する。転送装置４１で識別子５１が付加されたパケットを受信した場合、パケット転送部４１４は、識別子５１に対応付けられた識別子７１のマルチキャストセグメントに対してパケットを転送する。

ここで、識別子７１のマルチキャストセグメントには、正常系（識別子６３の転送装置）と待機系（識別子６４の転送装置）が設定されている。
パケット転送部４１４は、通常時は正常系の転送先、すなわち識別子６３の転送装置にパケットを転送する。例えば図１に示すように、送信者２１から識別子５１が付されたパケットが送信された場合、転送装置４１は、自身の転送先データＤＢ１に正常系として設定されている識別子６３の転送装置４３にパケットを転送する。転送装置４３は、自身の転送先データＤＢ３において識別子５１に関連付けられたマルチキャストセグメントである識別子６５の転送装置４５および識別子６６の転送装置４６にパケットを転送する。識別子６５の転送装置４５は受信者３１に、識別子６６の転送装置４６は受信者３２に、それぞれ接続されており、受信したパケットをそれぞれ受信者に転送する。

また、例えば正常系の転送先に障害が発生した場合などは、待機系の転送先、すなわち識別子６４の転送装置にパケットを転送する。このとき、待機系に複数の転送先が設定されている場合には、優先順位の高い順にパケットの転送先を決定する。
例えば図１０に示すように、転送装置４３に障害が発生した場合について考える。この場合、転送装置４３の上流ノードである転送装置４１は、転送装置４３の障害を検知し、パケットの転送先を即座に待機系に切り替える。すなわち、転送装置４１は、送信者２１から識別子５１が付されたパケットが送信された場合は、転送先データＤＢ１において待機系として設定されている識別子６４の転送装置４４にパケットを転送する。転送装置４４は、自身の転送先データＤＢ４において識別子５１に関連付けられたマルチキャストセグメントである識別子６５の転送装置４５および識別子６６の転送装置４６にパケットを転送する。その後は通常時と同様に、識別子６５の転送装置４５が受信者３１に、識別子６６の転送装置４６が受信者３２に、それぞれ受信したパケットを転送する。これにより、障害が発生した転送装置４３を回避したマルチキャスト転送を行うことができる。

すなわち、パケット転送部４１４は、上流の装置（他の転送装置や送信者）からグループ識別子が付加されたパケットを受信した場合、転送先データでグループ識別子に対応付けられた転送先情報内の転送装置のうち優先順位が最も高い転送装置にパケットを複製転送する。上記の例の場合には正常系の転送装置が優先順位の最も高い転送装置となる。
また、パケット転送部４１４は、優先順位が最も高い転送装置に障害が検知された場合、パケットの複製転送先を複製転送先情報内の転送装置のうち優先順位が次に高い転送装置にパケットを複製転送する。つまり、正常系の転送装置に障害が発生した場合には、待機系の転送装置に転送先を切り替える。

なお、上述した説明では、障害時における経路切り替えを例に挙げたが、例えば特定の転送装置に負荷が集中している場合に、その転送装置を回避するように経路を切り替える場合にも、本発明を適用可能である。この場合にも、特定の転送装置を明示的に回避し、マルチキャスト転送の負荷分散が可能となる。これに対して、従来の技術では、上流ノードと下流ノード間の最短経路上に切替元ノードが存在するため、従来の技術で用いられる経路切り替えを行ったとしても、切替元ノードを回避した経路指定は不可となる。
また、同一の複製転送先（マルチキャストセグメント）を設定可能な転送装置が複数存在する場合は、それらの転送装置間で明示的に経路を切り替えることにより、マルチキャスト転送の柔軟な経路変更が可能となる。これに対して、従来の技術では、事前に計算済みのマルチキャスト転送経路を逸れる経路切り変えは不可能である。

以上説明したように、実施の形態に係るマルチキャスト転送システム１０によれば、パケットの転送経路上の転送装置に障害が発生した場合や、特定の転送装置に負荷が集中した場合でも、予め設定されている待機系に即座に転送先を切り替えることができ、迅速な障害復旧を実現することができるとともに、障害復旧時におけるネットワーク内の帯域消費増大を抑制することができる。

１０ マルチキャスト転送システム
２１，２２ 送信者（送信装置）
３１，３２ 受信者（受信装置）
４１〜４６ 転送装置
４００ ネットワーク情報記憶部
４０１ 転送先データ記憶部
４１１ 転送先データ算出部
４１２ 転送先データ更新部
４１３ 通知部
４１４ パケット転送部

Claims (6)

1. パケットを送信する送信装置、前記パケットを受信する受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間に配置され前記パケットを転送する複数の転送装置と、を備え、単一の前記送信装置から複数の前記受信装置に対して同一のパケットを送信するマルチキャストグループが形成されたマルチキャスト転送システムであって、
   それぞれの前記転送装置は、
   前記マルチキャストグループを識別するグループ識別子と、前記パケットを受信した際に当該パケットの転送先とする他の転送装置を特定する複製転送先情報と、を対応付ける転送先データを保持しており、
   前記複製転送先情報には、優先順位を付加して複数の前記他の転送装置を登録可能であり、かつ単一の前記複製転送先情報に対して複数の前記グループ識別子を対応付けることが可能であり、
   前記マルチキャスト転送システム内の前記他の転送装置が保持する前記転送先データを算出する転送先データ算出部と、
   前記他の転送装置が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報に、自身が接続可能な転送装置が設定されている場合、自身の前記転送先データの前記複製転送先情報に前記自身が接続可能な転送装置を新たに設定し、前記他の転送装置が保持する前記転送先データにおいて前記自身が接続可能な転送装置と対応付けられている前記グループ識別子を前記新たに設定した複製転送先情報に対応付けて記録する転送先データ更新部と、
   前記他の転送装置の上流に位置する上流転送装置に対して、新たに記録した前記グループ識別子を含む前記転送先データの更新情報を通知する通知部と、を備え、
   前記転送先データ更新部は、自身の下流に位置する下流転送装置から前記更新情報が通知された場合、自身の前記転送先データにおいて前記グループ識別子に対応付けられている前記複製転送先情報に前記下流転送装置を加える、
   ことを特徴とするマルチキャスト転送システム。
2. 前記転送先データ更新部は、前記他の転送装置が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報に、自身が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報と同一の複製転送先情報が含まれている場合、自身の前記転送先データの前記同一の複製転送先情報に、前記他の転送装置が保持する前記転送先データにおいて前記同一の複製転送先情報と対応付けられている前記グループ識別子を記録する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチキャスト転送システム。
3. それぞれの前記転送装置は、
   前記グループ識別子が付加された前記パケットを受信した場合、前記転送先データで前記グループ識別子に対応付けられた前記複製転送先情報内の転送装置のうち前記優先順位が最も高い転送装置に前記パケットを転送するパケット転送部を更に備え、
   前記パケット転送部は、前記優先順位が最も高い転送装置に障害が検知された場合、前記パケットの複製転送先を前記複製転送先情報内の転送装置のうち前記優先順位が次に高い転送装置に前記パケットを転送する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマルチキャスト転送システム。
4. パケットを送信する送信装置と、前記パケットを受信する受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間に配置され前記パケットを転送する複数の転送装置と、を備え、単一の前記送信装置から複数の前記受信装置に対して同一のパケットを送信するマルチキャストグループが形成されたマルチキャスト転送システムにおけるマルチキャスト転送方法であって、
   それぞれの前記転送装置は、
   前記マルチキャストグループを識別するグループ識別子と、前記パケットを受信した際に当該パケットの転送先とする他の転送装置を特定する複製転送先情報と、を対応付ける転送先データを保持しており、
   前記複製転送先情報には、優先順位を付加して複数の前記他の転送装置を登録可能であり、かつ単一の前記複製転送先情報に対して複数の前記グループ識別子を対応付けることが可能であり、
   それぞれの前記転送装置において、
   前記マルチキャスト転送システム内の前記他の転送装置が保持する前記転送先データを算出する転送先データ算出工程と、
   前記他の転送装置が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報に、自身が接続可能な転送装置が設定されている場合、自身の前記転送先データの前記複製転送先情報に前記自身が接続可能な転送装置を新たに設定し、前記他の転送装置が保持する前記転送先データにおいて前記自身が接続可能な転送装置と対応付けられている前記グループ識別子を前記新たに設定した複製転送先情報に対応付けて記録する第１の転送先データ更新工程と、
   前記他の転送装置の上流に位置する上流転送装置に対して、新たに記録した前記グループ識別子を含む前記転送先データの更新情報を通知する通知工程と、を実行し、
   前記上流転送装置において、
   自身の下流に位置する下流転送装置から前記更新情報が通知された場合、自身の前記転送先データにおいて前記グループ識別子に対応付けられている前記複製転送先情報に前記下流転送装置を加える第２の転送先データ更新工程を実行する、
   ことを特徴とするマルチキャスト転送方法。
5. 前記第１の転送先データ更新工程では、前記他の転送装置が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報に、自身が保持する前記転送先データの前記複製転送先情報と同一の複製転送先情報が含まれている場合、自身の前記転送先データの前記同一の複製転送先情報に、前記他の転送装置が保持する前記転送先データにおいて前記同一の複製転送先情報と対応付けられている前記グループ識別子を記録する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のマルチキャスト転送方法。
6. それぞれの前記転送装置において、
   前記グループ識別子が付加された前記パケットを受信した場合、前記転送先データで前記グループ識別子に対応付けられた前記複製転送先情報内の転送装置のうち前記優先順位が最も高い転送装置に前記パケットを転送するパケット転送工程を更に実行し、
   前記パケット転送工程では、前記優先順位が最も高い転送装置に障害が検知された場合、前記パケットの複製転送先を前記複製転送先情報内の転送装置のうち前記優先順位が次に高い転送装置に前記パケットを転送する、
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のマルチキャスト転送方法。

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