JP7405257B2 - 通信装置、通信装置制御システム、通信装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、通信装置制御システム、通信装置の制御方法およびプログラムに関する。

近年、Ｈ／Ｗ（ハードウェア）とＳ／Ｗ（ソフトウェア）を分離した転送装置として、ホワイトボックススイッチ（以下、ＷＢＳＷ：White Box Switch）が普及し始めている。ＷＢＳＷは、ＯＳなどのソフトウェアを含まず、Ｈ／Ｗだけで提供されるネットワークスイッチであり、ハードウェア化は一般にＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を利用して実現される。ＷＢＳＷは、利用側が目的に合ったネットワークＯＳ（以下、ＮＯＳ：Network Operating System）をインストールして利用する。

ＷＢＳＷのＯＳ実装形態の一つとして、パケット転送を行うＡＳＩＣ以外の機能（例えば、ファン(FAN)やランプ(LAMP)など）のドライバを含みこれらを制御する基盤ソフトウェアを動かし、更にその上でネットワーク制御をするアプリケーション（ＮＯＳ）を動作させる形態が検討されている。

こういった形態においては、機能を追加するためにＮＯＳを新しいバージョンのＮＯＳに入れ替えたり、ＮＯＳに問題が発覚した際に同等動作が可能な別のＮＯＳに入れ替えるという運用が考えられる。

しかし、このようなＮＯＳの入れ替えを行うと、通常は設定の入れ直しおよびパケット転送を司るＲＩＢ（Routing Information Base）／（以下「／」は、および／または、をいう）ＦＩＢ（Forwarding Information Base）テーブルの再構築が必要となる。ここで、ＲＩＢ／ＦＩＢテーブルの再構築は、既存のＮＯＳの停止～アンインストール→新規ＮＯＳのＯＳイメージ転送→インストール→コンフィグ投入→新規ＮＯＳの周辺ルータとのネイバー確立までをいう。ＲＩＢ／ＦＩＢテーブルの再構築を実行すると、パケットロスが長時間にわたって発生する。

冗長構成（例えば、closトポロジのSpine）においては、ルーティングコストを事前に設定しＮＯＳ入れ替えを行う装置へのトラフィックをなくすことで、パケットロスを抑える方式は確立している（非特許文献１参照）。

同一ＮＯＳのバージョンアップについては、Gracefurl Restart等の既存の技術によりサービス中断のないバージョンアップが可能となっている（非特許文献２参照）。

TELECOM INFRA POJECT, "CANDI First Experimental Demonstration"[令和2年6月24日検索] ,インターネット〈https://telecominfraproject.com/wp-content/uploads/CANDI_1st_experimental_demonstration_r_UPDATED-LICENSE.pdf〉 CISCO, "SSO/NSF with GR and/or NSR." [令和２年６月24日検索] ,インターネット〈https://archive.nanog.org/meetings/nanog42/presentations/Weissner_SSO.pdf〉

ＷＢＳＷにおいて、安定した通信のためには、ＮＯＳの入れ替え前後でコンフィグ（Config）、ＲＩＢ、およびＦＩＢの一貫性を保持する機構が必要である。以下、Config、ＲＩＢ、およびＦＩＢの一貫性について説明する。
（１）Configは、外部のコントローラにて設定済みのパラメータからConfigを復元・設定することで対応する方法がある。
（２）ＲＩＢは、一度削除されるものの、上記（１）のConfig保持機構により、ＮＯＳ入れ替え後も、Neighbor関係を隣接ルータと修復可能である。例えば、Config保持機構のGraceful Restaルータ等の既存機能を活用する。

（３）しかしながら、ＦＩＢの一貫性については、以下の課題がある。
すなわち、ＮＯＳのインストール／アンインストールに伴い、ＲＩＢがリセットされるので、ＲＩＢ／ＦＩＢのアンマッチが発生する。入れ替え後のＲＩＢができるまで、ＦＩＢが削除されてしまい、サービス復旧までには、入れ替え後のＦＩＢの再構築を待つ必要がある。

図１１は、ＮＯＳの入れ替え時によるＦＩＢの一貫性についての課題を説明する図である。
図１１に示すように、ＷＢＳＷ１０００は、ＡＳＩＣ３１と、ＡＳＩＣ３１上にＦＩＢ３２を有する。また、図１１左に示すＷＢＳＷ１０００には、ＮＯＳ－Ａ１０ａがインストールされ、ＮＯＳ－Ａ１０ａは、Config－Ａ１１ａ、ＲＩＢ－Ａ１２ａを有する。

図１１左に示すＷＢＳＷ１０００のＮＯＳを入れ替え、図１１右に示すＷＢＳＷ１０００とする場合を想定する。ＮＯＳを入れ替えた場合、図１１右に示すＷＢＳＷ１０００は、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂのConfig－Ｂ１１ｂ、ＲＩＢ－Ｂ１２ｂを有する。
図１１に示すように、ＷＢＳＷ１０００のＮＯＳを入れ替えた場合であっても、Configは、外部のコントローラにて設定済みのパラメータからConfigを修復可能である。また、ＲＩＢも、Config保持機構のGraceful Restaルータ等の既存機能を活用することで復元可能である。

これに対し、ＷＢＳＷ１０００が備えるＡＳＩＣ３１上のＦＩＢ３２は、ＮＯＳのインストール／アンインストールに伴い、ＲＩＢがリセットされるので、ＲＩＢ／ＦＩＢのアンマッチが発生する。図１１の例では、入れ替え後のＲＩＢ－Ｂ１２ｂができるまでに、ＦＩＢ３２が削除されてしまい、サービス復旧には、入れ替え後のＦＩＢ３２の再構築を待つ必要がある。

このように、通信装置のＮＯＳの入れ替えを行うと、パケット転送を司るＦＩＢテーブルの再構築が必要となるため、パケットロスが長時間にわたって発生するといった課題がある。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、通信装置のＮＯＳ入れ替えを、サービス断を最小限に抑えて実現することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明は、コンフィグとＲＩＢを有するＮＯＳをインストールして利用する通信装置であって、パケット転送を行う機能を実現するＡＳＩＣと、前記ＡＳＩＣ上に備えられパケット転送時に参照されるＦＩＢと、を備えており、さらに、前記ＮＯＳがＦＩＢ書き込み指示したＦＩＢエントリを、前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢとは別に書き込み保持する疑似ＦＩＢと、通常時の経路更新は前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢと前記疑似ＦＩＢへ書き込み、ＮＯＳ入れ替えの際には、前記疑似ＦＩＢのＦＩＢエントリのみを削除して更新し、前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢのＦＩＢエントリは削除せず保持して、前記疑似ＦＩＢの更新完了後に前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢへ差分のＦＩＢエントリの書き込みを行うＦＩＢ制御部と、を備えることを特徴とする通信装置とした。

本発明によれば、通信装置のＮＯＳ入れ替えを、サービス断を最小限に抑えて実現することができる。

本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る通信装置のＦＩＢ制御部の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの通常時の設定・転送の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの通常時の設定・転送の動作を示す制御シーケンス図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムのＮＯＳ入れ替え開始から、ＮＯＳイメージダウンロードまでの<ＮＯＳ入れ替え時－１>の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムのＮＯＳの入れ替えから疑似ＦＩＢリセットまでの<ＮＯＳ入れ替え時－２>の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの入れ替え後のＮＯＳへのコンフィグ投入の<ＮＯＳ入れ替え時－３>の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムの入れ替え後のＮＯＳによるＲＩＢ更新からＦＩＢ差分チェックおよびＦＩＢ更新の<ＮＯＳ入れ替え時－４>の動作を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システムのＮＯＳ入れ替え時の動作を示す制御シーケンス図である。 本発明の実施形態に係る通信装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。 ＮＯＳの入れ替え時によるＦＩＢの一貫性についての課題を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という）におけるネットワークシステム等について説明する。
（実施形態）
［通信装置、通信装置制御システムの構成］
図１は、本発明の実施形態に係る通信装置を備える通信装置制御システム１の構成例を示す図である。
図１に示すように、通信装置制御システム１は、外部コントローラ２０に接続可能なＷＢＳＷ１００（通信装置）を備える。ＷＢＳＷ１００には、周辺ルータ３０が接続される。

<外部コントローラ２０>
外部コントローラ２０は、ＷＢＳＷ１００のConfigを設定する制御部２１と、ＷＢＳＷ１００のＮＯＳ入れ替えを制御するＮＯＳ入替制御部２５と、を備える。
制御部２１は、コンフィグ変換部（ＮＯＳ－Ａ）２２ａと、コンフィグ変換部（ＮＯＳ－Ｂ）２２ｂと、設定済みパラメータＤＢ２３と、装置設定部２４と、を備える。
装置設定部２４は、設定済みパラメータＤＢ２３に格納されている設定済みのパラメータから、コンフィグ変換部２２ａ，２２ｂを用いてＷＢＳＷ１００のConfigを復元・設定する。

ＮＯＳ入替制御部２５は、例えばネットワーク上にプールされたＮＯＳプール２からＮＯＳを取得し、ＷＢＳＷ１００に対してＷＢＳＷ１００上のＮＯＳを入れ替える依頼を発行する。ＷＢＳＷ１００が外部コントローラ２０からのＮＯＳを入れ替える依頼を許諾する場合、ＷＢＳＷ１００においてＮＯＳの入れ替え処理が実行される。

図１では、ＮＯＳプール２には、ＮＯＳ－Ａ１０ａ，ＮＯＳ－Ｂ１０ｂ，ＮＯＳ－Ｃ１０ｃがプールされている。また、図１に示すＷＢＳＷ１００上のＮＯＳは、ＮＯＳ－Ａ１０ａであるとする。図１に示すように、ＮＯＳ－Ａ１０ａは、Config－Ａ１１ａ、ＲＩＢ－Ａ１２ａ、ドライバ１３を有する。なお、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂ，ＮＯＳ－Ｃ１０ｃについてもＮＯＳ－Ａ１０ａと同様の構成である。

<周辺ルータ３０>
周辺ルータ３０は、ＡＳＩＣ３１と、ＡＳＩＣ３１上のＦＩＢ３２と、ＲＩＢ３３とを備え、ＡＳＩＣ３１は、ＷＢＳＷ１００のＡＳＩＣ１５０のポートに接続される。

<ＷＢＳＷ１００>
ＷＢＳＷ１００は、コンフィグ１１ａとＲＩＢ１２ａを有するＮＯＳ１０ａをインストールして利用する。
ＷＢＳＷ１００は、パケット転送を行う機能を実現するＡＳＩＣ１５０と、ＡＳＩＣ１５０上に備えられパケット転送時に参照されるＦＩＢ１５１と、Ｈ／Ｗ（ＣＰＵ，Storage，Memory，ＦＡＮ，ＬＥＤ,,,）１６０と、Ｈ／Ｗ１６０を管理するハードウェア管理部１１０と、ＯＮＩＥ（Open Network Install Environment）１７０と、を備える。Ｈ／Ｗ管理部１１０は、ＦＩＢ制御部１２０と、疑似ＦＩＢ１４０と、を備える。

Ｈ／Ｗ管理部１１０は、例えばＯＮＬ（Open Network Linux）（Linuxは登録商標）により構築され、Ｈ／Ｗ１６０を管理する。Ｈ／Ｗ管理部１１０は、ＶＭ（Virtual Machine）やContainer等でＮＯＳをインストールできるアーキテクチャが前提である。
ここで、通常のＷＢＳＷは、ＷＢＳＷ上のＮＯＳがＡＳＩＣに直接書き込む（例えば、ＦＩＢの書き込み）のに対して、本実施形態では、ＦＩＢの書き込みに際し、ＮＯＳ１０からＦＩＢ１５１への書き込み情報をＨ／Ｗ管理部１１０が受けて終端する。そして、Ｈ／Ｗ管理部１１０は、通常時の経路更新では、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１と、自身の持つ疑似ＦＩＢ１４０へ書き込む（後記）。

ＦＩＢ制御部１２０は、通常時の経路更新はＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１と疑似ＦＩＢ１４０へ書き込み、ＮＯＳ入れ替えの際には、疑似ＦＩＢ１４０のＦＩＢエントリのみを削除して更新し、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１のＦＩＢエントリは削除せず保持して、疑似ＦＩＢ１４０の更新完了後にＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１へ差分のＦＩＢエントリの書き込みを行う。

ＦＩＢ制御部１２０は、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１にＦＩＢエントリを書き込むと同時に、疑似ＦＩＢ１４０にも同じＦＩＢエントリを書き込む。

また、ＮＯＳのＲＩＢの更新を契機に、ＮＯＳ１０が、ＦＩＢ書き込み指示をＡＳＩＣ１５０に送る際、ＦＩＢ制御部１２０は、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１に成りすまして書き込み指示を受ける。

疑似ＦＩＢ１４０は、ＮＯＳ１０がＦＩＢ書き込み指示したＦＩＢエントリを、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１とは別に書き込み保持する。

Ｈ／Ｗ１６０は、ＷＢＳＷ１００のＡＳＩＣ１５０以外の機能を実現するハードウェアであり、例えばＣＰＵ，Storage，Memory，ＦＡＮ，ＬＥＤなどである。

ＯＮＩＥ１７０は、ＷＢＳＷ向けのインストール環境兼ブートローダーであり、ＷＢＳＷに付属している。すなわち、ＷＢＳＷ１００は、ＮＯＳはインストールされておらず、ＯＮＩＥ１７０のみが付属されている。ＯＮＩＥ１７０は、ＮＯＳ１０のインストールを指示する。

<ＦＩＢ制御部１２０>
図２は、ＦＩＢ制御部１２０の詳細構成を示すブロック図である。
図２に示すように、ＦＩＢ制御部１２０は、ＮＯＳ向け機能部１２１と、ＦＩＢ情報処理部１２３と、疑似ＦＩＢ向け機能部１２６と、ＡＳＩＣ上ＦＩＢ向け機能部１２９と、を備える。

ＮＯＳ向け機能部１２１は、ＦＩＢ書き込み終端部１２２を備える。
ＦＩＢ書き込み終端部１２２は、ＮＯＳからのＦＩＢ書き込み指示／リセット指示を終端し、ＮＯＳ側には正常な応答を返す。ＦＩＢ書き込み終端部１２２は、ＦＩＢ書き込み指示を書き込み指示コピー部１２４へ渡す。

ＦＩＢ情報処理部１２３は、書き込み指示コピー部１２４と、ＦＩＢ差分チェック部１２５と、を備える。
書き込み指示コピー部１２４は、ＦＩＢ書き込み終端部１２２からのＦＩＢ書き込み指示をコピーして、疑似ＦＩＢ書き込み部１２７とＡＳＩＣ上ＦＩＢ書き込み部１３０に渡す。
ＦＩＢ差分チェック部１２５は、疑似ＦＩＢ読み取り部１２８と、ＡＳＩＣ上ＦＩＢ読み取り部１３１からの情報を差分チェックし、差分情報をＡＳＩＣ上ＦＩＢ書き込み部１３０に渡す。

疑似ＦＩＢ向け機能部１２６は、疑似ＦＩＢ書き込み部１２７と、疑似ＦＩＢ読み取り部１２８と、を備える。
疑似ＦＩＢ書き込み部１２７は、書き込み指示コピー部１２４からの指示に従い、疑似ＦＩＢ１４０へ書き込む。
疑似ＦＩＢ読み取り部１２８は、疑似ＦＩＢの情報を読み取り、ＦＩＢ差分チェック部へ渡す。

ＡＳＩＣ上ＦＩＢ向け機能部１２９は、ＡＳＩＣ上ＦＩＢ書き込み部１３０と、ＡＳＩＣ上ＦＩＢ読み取り部１３１と、を備える。
ＡＳＩＣ上ＦＩＢ書き込み部１３０は、書き込み指示コピー部またはＦＩＢ差分チェック部からの指示に従い、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１へＦＩＢエントリを書き込む。
ＡＳＩＣ上ＦＩＢ読み取り部１３１は、ＡＳＩＣ１５１上のＦＩＢ１５１の情報を読み取り、ＦＩＢ差分チェック部１２５へ渡す。

以下、上述のように構成された通信装置１００および通信装置制御システム１の通信装置制御方法について説明する。
［通常時の設定・転送］
まず、通常時の設定・転送について説明する。
<通常時の設定・転送の動作>
図３は、通常時の設定・転送の動作を説明する図である。
１．ＶＰＮ追加などの設定指示
図３の矢印ａに示すように、オペレータからの設定指示を、外部コントローラ２０上のコンフィグ変換部２２ａが受け取る。

２．設定パラメータ保存
図３の矢印ｂに示すように、オペレータからの設定指示を受け取ったコンフィグ変換部２２ａは、コンフィグに設定すべきパラメータを抽出して設定済みパラメータＤＢ２３へ格納する。

３．設定指示
図３の矢印ｃに示すように、コンフィグ変換部２２ａは、装置設定部２４へ設定指示を送る。

４．コンフィグ投入
図３の矢印ｄに示すように、装置設定部２４がＮＯＳ１０上のConfig１１（ここでは、ＮＯＳ１０ａ上のConfig１１ａ）にコンフィグ投入する。

５．経路交換
図３の矢印ｅに示すように、ＮＯＳ－Ａ１０ａは、周辺ルータ３０と経路交換してＲＩＢ－Ａ１２ａを更新する。

６．ＦＩＢ書き込み指示
図３の矢印ｆに示すように、ＲＩＢ－Ａ１２ａの更新を契機に、ＮＯＳ－Ａ１０ａはドライバ１３を介してＦＩＢ書き込み指示をＡＳＩＣ１５０に送る。この時、Ｈ／Ｗ管理部１１０上のＦＩＢ制御部１２０が、ＦＩＢ１５１に代わって（に成りすまして）書き込み指示を受ける。

７．ＦＩＢエントリコピー
図３の矢印ｇに示すように、ＦＩＢ制御部１２０は、書き込み指示のあったＦＩＢエントリをコピーする。

８．ＦＩＢ書き込み
図３の矢印ｈに示すように、ＦＩＢ制御部１２０は、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１にＦＩＢエントリを書き込むと同時に、図３の矢印ｉに示すように、Ｈ／Ｗ管理部１１０内の疑似ＦＩＢ１４０にも同じＦＩＢエントリを書き込む。

上記通常時の設定・転送の動作について、補足して説明する。
通常時において、疑似ＦＩＢ１４０へＦＩＢエントリを書き込むのは、通常時のＦＩＢのバックアップのためである。
ここで、疑似ＦＩＢ生成の方法としては、本実施形態のように通常時からＲＩＢ更新を契機に逐一疑似ＦＩＢ１４０にコピーして書き込み方法以外にも、例えばＮＯＳの入れ替え時にＦＩＢから情報を吸い上げて一括で疑似ＦＩＢ１４０に書き込む処理等でもよい。

<通常時の設定・転送の制御シーケンス>
図４は、図３の通常時の設定・転送の動作を示す制御シーケンス図である。
外部コントローラ２０上のコンフィグ変換部２２ａは、オペレータからの設定指示を受け取る（ステップＳ１参照）。

コンフィグ変換部２２ａは、コンフィグに設定すべきパラメータを抽出して設定済みパラメータＤＢ２３へ格納する（ステップＳ２参照）。

コンフィグ変換部２２ａは、ＷＢＳＷ１００の装置設定部２４（図３参照）へ設定指示を送り（ステップＳ３参照）、装置設定部２４がＮＯＳ１０ａ上のConfig１１ａにコンフィグ投入する（ステップＳ４参照）。

ＮＯＳ－Ａ１０ａは、周辺ルータ３０と経路交換するとともに（ステップＳ５参照）、ＲＩＢ－Ａ１２ａを更新する（ステップＳ６参照）。

ＮＯＳ－Ａ１０ａは、ＲＩＢ－Ａ１２ａの更新を契機に、ドライバ１３を介してＦＩＢ書き込み指示をＡＳＩＣ１５０に送る。この時、Ｈ／Ｗ管理部１１０上のＦＩＢ制御部１２０が、ＦＩＢ１５１に代わって書き込み指示を受ける（ステップＳ７参照）。すなわち、ＮＯＳ－Ａ１０ａは、ＦＩＢ書き込み指示をＡＳＩＣ１５０に送ると、ＦＩＢ制御部１２０が、ＦＩＢ１５１に代わって書き込み指示を受けとる。
ＦＩＢ制御部１２０は、書き込み指示のあったＦＩＢエントリをコピーする（ステップＳ８参照）。

ＦＩＢ制御部１２０は、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１にＦＩＢエントリを書き込む（ステップＳ９参照）。
ＦＩＢ制御部１２０は、Ｈ／Ｗ管理部１１０内の疑似ＦＩＢ１４０にも同じＦＩＢエントリを書き込む（ステップＳ１０参照）。

［ＮＯＳ入れ替え時の動作］
次に、ＮＯＳ入れ替え時の動作について説明する。
<ＮＯＳ入れ替え時－１>
図５は、ＮＯＳ入れ替え開始から、ＮＯＳイメージダウンロードまでの<ＮＯＳ入れ替え時－１>の動作を説明する図である。

０.ＮＯＳ入替指示
図５の矢印ｊに示すように、オペレータがＮＯＳ入替指示を、外部コントローラ２０のＮＯＳ入替制御部２５に送る。

１．Graceful Restart指示
図５の矢印ｋに示すように、ＮＯＳ入替制御部２５は、ＷＢＳＷ１００のＮＯＳ－Ａ１０ａにGraceful Restartを指示する。

２．Graceful Restart開始通知
図５の矢印ｌに示すように、ＮＯＳ－Ａ１０ａは、周辺ルータ３０にGraceful Restart開始通知を送る。

３．ＯＳ取得
図５の矢印ｍに示すように、ＮＯＳ入替制御部２５は、ＮＯＳプール２より、所望のＮＯＳ（ここでは、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂ）を取得してＷＢＳＷ１００上へ転送する。

<ＮＯＳ入れ替え時－２>
図６は、ＮＯＳの入れ替えから疑似ＦＩＢリセットまでの<ＮＯＳ入れ替え時－２>の動作を説明する図である。

４．ＮＯＳ入れ替え指示
図６の矢印ｎに示すように、外部コントローラ２０のＮＯＳ入替制御部２５は、ＮＯＳ入れ替え指示を、ＷＢＳＷ１００のＨ／Ｗ管理部１１０へ送る。

５．アンインストール
図６の矢印ｏに示すように、Ｈ／Ｗ管理部１１０は、ＮＯＳ－Ａ１０ａをアンインストールする。

６．インストール
図６の矢印ｐに示すように、Ｈ／Ｗ管理部１１０は、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂをインストールする。

７．ＦＩＢリセット
図６の矢印ｑに示すように、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂはＦＩＢリセット要求を送る。

８．ＦＩＢリセット
図６の矢印ｒに示すように、ＦＩＢリセット要求をＨ／Ｗ管理部１１０内のＦＩＢ制御部が受け取って疑似ＦＩＢ１４０をリセットする。

<ＮＯＳ入れ替え時－３>
図７は、入れ替え後のＮＯＳへのコンフィグ投入の<ＮＯＳ入れ替え時－３>の動作を説明する図である。

９．ＯＳ入れ替え指示
図７の矢印ｓに示すように、外部コントローラ２０のＮＯＳ入替制御部２５は、コンフィグ変換部２２ｂ（ＮＯＳ－Ｂ）にＯＳ入れ替え指示を出す。

１０．設定済みパラメータ読み込み
図７の矢印ｔに示すように、コンフィグ変換部２２ｂ（ＮＯＳ－Ｂ）は、設定済みパラメータＤＢ２３から、設定済みパラメータを読み込み、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂのコンフィグに変換する。

１１．設定指示
図７の矢印ｕに示すように、コンフィグ変換部２２ｂ（ＮＯＳ－Ｂ）は、装置設定部２４へ設定指示を出す。

１２．コンフィグ投入
図７の矢印ｖに示すように、装置設定部２４は、ＷＢＳＷ１００上のＮＯＳ－Ｂ１０ｂへコンフィグ投入する。

<ＮＯＳ入れ替え時－４>
図８は、入れ替え後のＮＯＳによるＲＩＢ更新からＦＩＢ差分チェックおよびＦＩＢ更新の<ＮＯＳ入れ替え時－４>の動作を説明する図である。

１３．経路交換
図８の矢印ｗに示すように、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂは、周辺ルータ３０と経路交換を開始し、ＲＩＢ３３を更新する。

１４．ＦＩＢ書き込み指示
図８の矢印ｘに示すように、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂは、ＲＩＢ更新の都度、ドライバ１３ｂを介してＦＩＢ制御部１２０へＦＩＢ書き込み指示を送る。

１５．ＦＩＢ書き込み
図８の矢印ｙに示すように、ＦＩＢ制御部１２０は、疑似ＦＩＢ１４０へＦＩＢエントリを書き込む（ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１へは書き込まない）。

１６．差分チェック
図８の矢印ｚに示すように、十分時間が経過した後、ＦＩＢ制御部１２０は、疑似ＦＩＢ１４０とＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１との差分をチェックする。

１７．ＦＩＢ書き込み
図８の矢印ａａに示すように、ＦＩＢ制御部１２０は、チェックした差分のみをＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１へ書き込む。

<ＮＯＳ入れ替え時の制御シーケンス>
図９は、ＮＯＳ入れ替え時の動作を示す制御シーケンス図である。
ＷＢＳＷ１００のＡＳＩＣ１５０と周辺ルータ３０は、通常のフォワーディングを実行している（ステップＳ１１参照）。

外部コントローラ２０のＮＯＳ入替制御部２５は、オペレータからのＮＯＳ入替指示を受け取る（ステップＳ１２参照）。ここでは、ＮＯＳプール２にプールされたＮＯＳ－Ｂ１０ｂに入れ替える。

ＮＯＳ入替制御部２５は、ＷＢＳＷ１００の装置設定部２４にGraceful Restart要求を送る（ステップＳ１３参照）。
装置設定部２４は、周辺ルータ３０にGraceful Restart開始通知を送る（ステップＳ１４参照）。
ＷＢＳＷ１００のＡＳＩＣ１５０と周辺ルータ３０は、直前のＦＩＢ情報に基づくフォワーディングを実行する（ステップＳ１５参照）。

外部コントローラ２０のＮＯＳ入替制御部２５は、ＷＢＳＷ１００のＨ／Ｗ管理部１１０にＮＯＳ入れ替え指示を送る（ステップＳ１６参照）とともに、Ｈ／Ｗ管理部１１０にＮＯＳイメージを転送する（ステップＳ１７参照）。
Ｈ／Ｗ管理部１１０は、装置設定部２４を介してＮＯＳ－Ａ１０ａをアンインストールし（ステップＳ１８参照）、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂをインストールする（ステップＳ１９参照）。
ＮＯＳ－Ｂ１０ｂは、ＦＩＢ制御部１２０にＦＩＢリセット要求を送る（ステップＳ２０参照）。
ＦＩＢ制御部１２０は、疑似ＦＩＢ１４０のＦＩＢリセットを行う（ステップＳ２１参照）。
ここまでが、ＮＯＳの入れ替えから疑似ＦＩＢリセットまでの<ＮＯＳ入れ替え時－２>の制御シーケンスである。

ＮＯＳ入替制御部２５は、コンフィグ変換部２２ｂ（ＮＯＳ－Ｂ）に設定読み込み指示を出す（ステップＳ２２参照）。
コンフィグ変換部２２ｂは、設定済みパラメータＤＢ２３にアクセスし（ステップＳ２３参照）、設定済みパラメータＤＢ２３から、設定済みパラメータを読み込む（ステップＳ２４参照）。
コンフィグ変換部２２ｂは、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂのコンフィグに変換する（ステップＳ２５参照）。

コンフィグ変換部２２ｂは、装置設定部２４へ設定指示を出す（ステップＳ２６参照）。
装置設定部２４は、ＷＢＳＷ１００上のＮＯＳ－Ｂ１０ｂへコンフィグ投入する（ステップＳ２７参照）。このコンフィグ投入は、既存と同等のコンフィグ投入である。
ここまでが、入れ替え後のＮＯＳへのコンフィグ投入の<ＮＯＳ入れ替え時－３>を示す制御シーケンスである。

ここからが、入れ替え後のＮＯＳによるＲＩＢ更新からＦＩＢ差分チェックおよびＦＩＢ更新の<ＮＯＳ入れ替え時－４>を示す制御シーケンスである。

ＮＯＳ－Ｂ１０ｂは、周辺ルータ３０と経路交換を開始する（ステップＳ２８参照）。
ＮＯＳ－Ｂ１０ｂは、ＲＩＢ３３を更新し（ステップＳ２９参照）、ＦＩＢ制御部１２０へＦＩＢ書き込み指示を送る（ステップＳ３０参照）。
ＦＩＢ制御部１２０は、疑似ＦＩＢ１４０へＦＩＢエントリを書き込む（ステップＳ３１参照）。

図９では、ＲＩＢ３３の更新と、ＦＩＢ制御部１２０へＦＩＢ書き込み指示と、疑似ＦＩＢ１４０へＦＩＢエントリを書き込みとが３回実行された例である。３回目のＦＩＢエントリの書き込みにより、ＦＩＢが完成した（ステップＳ３２参照）。
このように、ＮＯＳ－Ｂ１０ｂは、ＲＩＢ更新の都度、ドライバ１３ｂを介してＦＩＢ制御部１２０へＦＩＢ書き込み指示を送り、疑似ＦＩＢ１４０へのＦＩＢエントリ書き込みを行ってＦＩＢを完成させる。

ＦＩＢ制御部１２０は、疑似ＦＩＢ１４０の差分をチェックするためのデータを取得する（ステップＳ３３参照）。
ＦＩＢ制御部１２０は、疑似ＦＩＢ１４０とＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１との差分をチェックする（ステップＳ３４参照）。
ＦＩＢ制御部１２０は、チェックした差分のみをＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１へ書き込む（ステップＳ３５参照）。

装置設定部２４は、周辺ルータ３０にGraceful Restart終了を宣言する（ステップＳ３６参照）。
周辺ルータ３０は、Graceful Restart終了宣言を受けて通常状態に復帰し、ＷＢＳＷ１００のＡＳＩＣ１５０と周辺ルータ３０は、通常のフォワーディングを実行する（ステップＳ３７参照）。

［ハードウェア構成］
本実施形態に係る通信装置（ＷＢＳＷ１００）は、例えば図１０に示すような構成の物理装置であるコンピュータ９００によって実現される。
図１０は、本発明の実施形態に係る通信装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。コンピュータ９００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９０２、ＲＡＭ９０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）９０４、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）９０５、通信Ｉ／Ｆ９０６およびメディアＩ／Ｆ９０７を有する。

ＣＰＵ９０１は、ＲＯＭ９０２またはＨＤＤ９０４に記憶されたプログラムに基づき作動し、図１に示す通信装置（ＷＢＳＷ１００）の制御部による制御を行う。ＲＯＭ９０２は、コンピュータ９００の起動時にＣＰＵ９０１により実行されるブートプログラムや、コンピュータ９００のハードウェアに係るプログラム等を記憶する。

ＣＰＵ９０１は、入出力Ｉ／Ｆ９０５を介して、マウスやキーボード等の入力装置９１０、および、ディスプレイ等の出力装置９１１を制御する。ＣＰＵ９０１は、入出力Ｉ／Ｆ９０５を介して、入力装置９１０からデータを取得するともに、生成したデータを出力装置９１１へ出力する。なお、プロセッサとしてＣＰＵ９０１とともに、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を用いてもよい。

ＨＤＤ９０４は、ＣＰＵ９０１により実行されるプログラムおよび当該プログラムによって使用されるデータ等を記憶する。通信Ｉ／Ｆ９０６は、通信網（例えば、ＮＷ（Network）９２０）を介して他の装置からデータを受信してＣＰＵ９０１へ出力し、また、ＣＰＵ９０１が生成したデータを、通信網を介して他の装置へ送信する。

メディアＩ／Ｆ９０７は、記録媒体９１２に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ９０３を介してＣＰＵ９０１へ出力する。ＣＰＵ９０１は、目的の処理に係るプログラムを、メディアＩ／Ｆ９０７を介して記録媒体９１２からＲＡＭ９０３上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体９１２は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto Optical disk）等の光磁気記録媒体、磁気記録媒体、導体メモリテープ媒体又は半導体メモリ等である。

例えば、コンピュータ９００が本実施形態に係る通信装置として機能する場合、コンピュータ９００のＣＰＵ９０１は、ＲＡＭ９０３上にロードされたプログラムを実行することにより通信装置（ＷＢＳＷ１００）の機能を実現する。また、ＨＤＤ９０４には、ＲＡＭ９０３内のデータが記憶される。ＣＰＵ９０１は、目的の処理に係るプログラムを記録媒体９１２から読み取って実行する。この他、ＣＰＵ９０１は、他の装置から通信網（ＮＷ９２０）を介して目的の処理に係るプログラムを読み込んでもよい。

［効果］
以下、本発明に係る通信装置等の効果について説明する。
本発明に係る通信装置（ＷＢＳＷ１００）は、コンフィグ１１とＲＩＢ１２を有するＮＯＳ１０をインストールして利用する通信装置１００であって、パケット転送を行う機能を実現するＡＳＩＣ１５０と、ＡＳＩＣ１５０上に備えられパケット転送時に参照されるＦＩＢ１５１と、を備えており、さらに、ＮＯＳ１０がＦＩＢ書き込み指示したＦＩＢエントリを、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１とは別に書き込み保持する疑似ＦＩＢ１４０と、通常時の経路更新はＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１と疑似ＦＩＢ１４０へ書き込み、ＮＯＳ入れ替えの際には、疑似ＦＩＢ１４０のＦＩＢエントリのみを削除して更新し、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１のＦＩＢエントリは削除せず保持して、疑似ＦＩＢ１４０の更新完了後にＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１へ差分のＦＩＢエントリの書き込みを行うＦＩＢ制御部１２０と、を備えることを特徴とする。

このようにすることで、本発明に係る通信装置（ＷＢＳＷ１００）は、通信装置（ＷＢＳＷ１００）上のＮＯＳを既存のものとは別のＮＯＳに入れ替える際のパケットロスを最小化することができる。このため、通信装置（ＷＢＳＷ１００）のＮＯＳ入れ替えを、サービス断を最小限に抑えて実現することができる。

また、通信装置（ＷＢＳＷ１００）において、ＦＩＢ制御部１２０は、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１にＦＩＢエントリを書き込むと同時に、疑似ＦＩＢ１４０にも同じＦＩＢエントリを書き込むことを特徴とする。

このようにすることで、ＮＯＳ入れ替えの際に、疑似ＦＩＢ１４０の情報を削除することでＡＳＩＣ１５０内のＦＩＢ１５１は削除せず保持する。このため、ＮＯＳ入れ替えの最中もＡＳＩＣ１５０内のＦＩＢ１５１情報で転送可能となる。

また、ＲＩＢ１２は、ＮＯＳ入れ替え後も、短時間で入れ替え前と同じになる。このため、Graceful Restart等を用いることで、Neighbor関係を隣接ルータ（周辺ルータ３０）との間で修復可能である。

また、通信装置（ＷＢＳＷ１００）において、ＮＯＳのＲＩＢの更新を契機に、ＮＯＳ１０が、ＦＩＢ書き込み指示をＡＳＩＣ１５０に送る際、ＦＩＢ制御部１２０は、ＡＳＩＣ１５０上のＦＩＢ１５１に代わって書き込み指示を受けることを特徴とする。

このようにすることで、ＦＩＢ制御部１２０が、ＡＳＩＣ１５０内のＦＩＢ１５１に代わって書き込み指示を受けるので、ＮＯＳの入れ替え時にもＮＯＳ側に手を加えることなく、ＦＩＢの削除／再構築にともなうパケットロスを最小限に抑えることができる。

本発明に係る通信装置制御システム１は、通信装置（ＷＢＳＷ１００）と、通信装置１００のＮＯＳ入れ替えを制御するＮＯＳ入替制御部２５を有する外部コントローラ２０と、備えることを特徴とする。

このようにすることで、ＮＯＳ入替制御部２５は、例えばオペレータからのＮＯＳ入替指示をもとに、通信装置（ＷＢＳＷ１００）に対し、ＮＯＳのＲＩＢの更新制御を実行することができる。また、ＮＯＳプール２にプールされているＮＯＳを、通信装置（ＷＢＳＷ１００）に送ることができる。よって、通信装置（ＷＢＳＷ１００）は、ＮＯＳの入れ替えを最適なタイミングで実行することができる。

［その他］
上記実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上述文書中や図面中に示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤ（Secure Digital）カード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。

１ 通信装置制御システム
２ ＮＯＳプール
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ ＮＯＳ
２０ 外部コントローラ
２１ 制御部
２２ａ，２２ｂ コンフィグ変換部
２５ ＮＯＳ入替制御部
３０ 周辺ルータ
３１ ＡＳＩＣ
３２ ＦＩＢ
１００ ＷＢＳＷ（通信装置）
１１０ Ｈ／Ｗ管理部
１２０ ＦＩＢ制御部
１２１ ＮＯＳ向け機能部
１２２ ＦＩＢ書き込み終端部
１２３ ＦＩＢ情報処理部
１２４ 書き込み指示コピー部
１２５ ＦＩＢ差分チェック部
１２６ 疑似ＦＩＢ向け機能部
１２７ 疑似ＦＩＢ書き込み部
１２８ 疑似ＦＩＢ読み取り部
１２９ ＡＳＩＣ上ＦＩＢ向け機能部
１３０ ＡＳＩＣ上ＦＩＢ書き込み部
１３１ ＡＳＩＣ上ＦＩＢ読み取り部
１４０ 疑似ＦＩＢ
１５０ ＡＳＩＣ
１５１ ＦＩＢ
１６０ Ｈ／Ｗ（ハードウェア）
１７０ ＯＮＩＥ

Claims (6)

1. コンフィグとＲＩＢ（Routing Information Base）を有するＮＯＳ（Network Operating System）をインストールして利用する通信装置であって、
   パケット転送を行う機能を実現するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）と、前記ＡＳＩＣ上に備えられパケット転送時に参照されるＦＩＢ（Forwarding Information Base）と、を備えており、
   さらに、前記ＮＯＳがＦＩＢ書き込み指示したＦＩＢエントリを、前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢとは別に書き込み保持する疑似ＦＩＢと、
   通常時の経路更新は前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢと前記疑似ＦＩＢへ書き込み、ＮＯＳ入れ替えの際には、前記疑似ＦＩＢのＦＩＢエントリのみを削除して更新し、前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢのＦＩＢエントリは削除せず保持して、前記疑似ＦＩＢの更新完了後に前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢへ差分のＦＩＢエントリの書き込みを行うＦＩＢ制御部と、を備える
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記ＦＩＢ制御部は、前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢにＦＩＢエントリを書き込むと同時に、前記疑似ＦＩＢにも同じＦＩＢエントリを書き込む
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記ＮＯＳのＲＩＢの更新を契機に、前記ＮＯＳが、ＦＩＢ書き込み指示を前記ＡＳＩＣに送る際、前記ＦＩＢ制御部は、前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢに代わって書き込み指示を受ける
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信装置と、
   前記通信装置のＮＯＳ入れ替えを制御するＮＯＳ入替制御部を有する外部コントローラと、備える
   ことを特徴とする通信装置制御システム。
5. コンフィグとＲＩＢ（Routing Information Base）を有するＮＯＳ（Network Operating System）をインストールして利用する通信装置の制御方法であって、
   前記通信装置は、
   パケット転送を行う機能を実現するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）と、前記ＡＳＩＣ上に備えられパケット転送時に参照されるＦＩＢ（Forwarding Information Base）と、を備えており、
   前記ＮＯＳがＦＩＢ書き込み指示したＦＩＢエントリを、前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢとは別に設けられた疑似ＦＩＢに書き込み保持する工程と、
   通常時の経路更新は前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢと前記疑似ＦＩＢへ書き込み、前記ＮＯＳ入れ替えの際には、前記疑似ＦＩＢのＦＩＢエントリのみを削除して更新し、前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢのＦＩＢエントリは削除せず保持して、前記疑似ＦＩＢの更新完了後に前記ＡＳＩＣ上の前記ＦＩＢへ差分のＦＩＢエントリの書き込みを行う工程と、を有する
   ことを特徴とする通信装置の制御方法。
6. コンピュータを、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。

Images