JPH09204376A - 通信宛先管理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は多階層のネットワークプロトコルを
用いたプロセス間通信技術に関し、ゲートウェイの負荷
を低減し相手先のプロセッサに負荷を分散させること、
および内部ネットワークに接続される並列／分散システ
ムを１つのシステムとして扱うことを可能にする通信宛
先管理方法および装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明通信宛先管理方法および装置は以
下のように構成する。 （１）宛先ポートを読出し、対応する物理アドレスを書
き換える。 （２）ポートとプロセッサの物理アドレスの対応表記憶
手段を設け、クライアントサーバ方式でポートを管理す
る。 （３）フラグメント記憶手段を設け、フラグメントの順
序性を保証する。 （４）上記（１）と（３）を下位プロトコルで行うデー
タリンクブリッジ手段を設ける。 （５）複数のネットワークデータリンク処理手段を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は並列システムあるい
は分散システムにおける通信宛先管理方法および装置に
関わり、特に多階層のネットワークプロトコルを用いた
プロセス間通信技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大規模な分散システムの開発が本
格化してきており、大量のデータ処理を高速に行う並列
システムの開発や、クライアントサーバ方式の様々なア
プリケーションの増加に伴い、プロセス間通信を伴うメ
ッセージ連携のソフトウェア開発が盛んになってきてい
る。

【０００３】メッセージ通信を効率的に行う研究用シス
テムの開発や、業務用システムにおける並列システムや
様々なクライアントサーバシステムの導入、更にマルチ
ベンダーの異機種間接続などが進んでおり、速度が速く
て効率良く使えるプロセス間通信が望まれている。

【０００４】こうしたプロセス間通信では、並列システ
ムの内部に多数のプロセッサエレメントやホストコンピ
ュータを備え、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
などの内部ネットワークを介して接続し、ワイドエリア
ネットワーク（ＷＡＮ）やＬＡＮなどの外部ネットワー
クを介して他の並列システムやホストコンピュータを接
続し、且つそれぞれのネットワークが階層構造をしたプ
ロトコルを持つネットワーク間通信を行う。

【０００５】階層化プロトコルには、一般に二つのモデ
ルが知られている。一つは図１７に示すＩＳＯ（国際標
準化機構）の７層参照モデルであり、１層の物理ハード
ウェア接続から７層のアプリケーションまでの７層の概
念層から成る。もう一つは図１８に示すＴＣＰ／ＩＰ
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ階層モデルであり、最下層のハードウ
ェア層およびネットワークインタフェース層からアプリ
ケーションまでの４層の概念層（合計５層）から成る。
（ＴＣＰ／ＩＰによるネットワーク構築 ８２ｐ〜８５
ｐ 共立出版 １９９０年７月） 本発明は、これらのモデルの階層間で渡されるオブジェ
クトをパケットとして転送するときの宛先アドレスに関
わる。宛先アドレスはＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓ
ｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔ
ｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の通信プロトコルにお
いては、ＴＣＰやＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のトランスポート層などの上位プ
ロトコルでは宛先ポート情報として、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒ
ｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層などの中位層プロトコル
ではＩＰ（Ｉｎｔｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ）アドレスとし
て、データリンク層などの下位プロトコルではホストコ
ンピュータもしくはプロセッサエレメントの（物理）ア
ドレスとして定義される。一方、外部ネットワークに接
続し通信を行うための機器として、ＩＰルータやブリッ
ジやゲートウェイがあり、ネットワークとネットワーク
を接続している。またハブは１台で複数のネットワーク
を接続することができ、複数のクラスタ接続を可能にし
ている。

【０００６】従来のプロセス間通信では、図１９に示す
ようにＩＰルータやブリッジを用いてＩＰアドレスによ
りパケット転送をするものや、ゲートウェイ上にネット
ワークサーバを設けてパケット転送をするものが知られ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＩＰルータやブ
リッジにおいては、システムを構成する全てのプロセッ
サエレメントにＩＰアドレスを付与する必要があり、プ
ロセスのユーザも目的のプロセスがどのＩＰアドレスの
プロセッサで実行されているかを認識しなければならな
いという問題があった。

【０００８】並列システムや分散システムが大規模にな
るに従いユーザが目的のプロセスとＩＰアドレスの対応
を認識することは困難になり、またシステムの大規模化
に伴いＩＰアドレスが不足することが予想される。

【０００９】一方、ゲートウェイ上でネットワークサー
バを動作させる場合は、外部ネットワークデータリンク
層、ネットワーク層、トランスポート層の各層のプロト
コル処理を順次行ってから宛先ポートの情報を得るため
に、ゲートウェイの負荷が増大するという問題があっ
た。

【００１０】更に内部ネットワークに向けてプロセス間
通信用パケットを送出するためには、内部ネットワーク
用プロトコル処理であるチェックサムを取るとか、デー
タコピーをするなどの処理ステップのために通信速度が
遅くなってしまうという問題があり、システムの規模が
大きくなればそれだけゲートウェイに負荷が集中してし
まうという問題があった。

【００１１】本発明はこのような点にかんがみてゲート
ウェイの負荷を低減し通信の相手先のプロセッサに負荷
を分散させること、および内部ネットワークに１つのプ
ロセッサアドレスを割り当てて並列システムもしくは分
散システムを１つのシステムとして扱うことを可能にす
ると共に、複数クラスタの通信宛先管理を可能とし更に
大規模な並列システムもしくは分散システムを構築する
という通信宛先管理方法および装置を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題は下記の如く
に構成された本発明の並列あるいは分散システムにおけ
る通信宛先管理方法および装置によって解決される。

【００１３】（１）本発明の第１は、請求項１および請
求項６にそれぞれ記載の通信宛先管理方法および装置で
ある。図１は第１の発明の原理図である。図１において
１は外部ネットワーク、２は内部ネットワーク、３は上
位プロトコル、４は下位プロトコルを示す。上位プロト
コル３と下位プロトコル４の中間には一般にＩＰプロト
コルなどの中位層プロトコルがあるが図示していない。
図のフレームの中にあるデータ部分にある５は宛先ポー
ト情報、同じくヘッダ部分にある７は宛先アドレスを示
す。

【００１４】１０は外部ネットワーク１に接続されるホ
ストコンピュータもしくはプロセッサエレメントであ
る。１０は図示していない他のゲートウェイを経由して
外部ネットワークに接続される場合もある。２０はゲー
トウェイであり、本発明の通信宛先管理装置である。

【００１５】３０は内部ネットワーク２に接続されるホ
ストコンピュータもしくはプロセッサエレメントであっ
て複数ある。点線で囲った４０は一つの並列システムあ
るいは分散システムである。

【００１６】６は宛先ポート情報５と宛先アドレス７の
対応を示すポート情報に関するアドレス対応表である。
ポート・アドレス対応表６は、内部ネットワーク２に接
続されるホストコンピュータもしくはプロセッサエレメ
ントで実行されるプロセスがプロセス間通信で使用する
ポート情報と、該プロセスを実行する前記内部のホスト
コンピュータもしくはプロセッサエレメントのアドレス
との対応を示す。

【００１７】２１は外部ネットワーク１を接続するため
のインタフェースを持つ外部ネットワークデータリンク
処理手段、２２はポート・アドレス対応表６を格納する
対応表記憶手段、２４は内部ネットワーク２を接続する
ためのインタフェースを持つ内部ネットワークデータリ
ンク処理手段である。

【００１８】２３は外部ネットワークデータリンク処理
手段２１、対応表記憶手段２２、および内部ネットワー
クデータリンク手段２４に接続され、プロセス間通信の
宛先を管理する宛先管理手段である。

【００１９】第１の発明の方法はゲートウェイである第
１の発明の装置２０を経由して、上位プロトコル３と下
位プロトコル４から成る階層構造のネットワークプロト
コルによってプロセス間通信を行う場合に、通信の相手
先プロセスに固有の上位プロトコルの宛先ポート情報５
を、下位プロトコル４のフレームのデータ部分から読み
出して、宛先ポートから宛先の内部のホストコンピュー
タもしくはプロセッサエレメント３０のアドレスを調
べ、下位プロトコルのフレームのヘッダ部分の宛先アド
レス７を書き換えることを特徴とする。

【００２０】第１の発明の装置２０は、前記第１の発明
の方法に記載のプロセス間通信を行うためのゲートウェ
イであって、外部ネットワークデータリンク処理手段２
１と、対応表記憶手段２２と、宛先管理手段２３と、内
部ネットワークデータリンク処理手段２４とを備える。

【００２１】宛先管理手段２３では、まず相手先プロセ
スの上位プロトコル３の宛先ポート情報５を読み出す。
宛先ポート情報５は外部ネットワークデータリンク処理
手段２１によって得られる、下位プロトコル４のフレー
ムのデータ部分にある。

【００２２】宛先管理手段２３では、次に対応表記憶手
段２２に格納された対応表６から宛先ポート情報５に対
応する宛先のホストコンピュータもしくはプロセッサエ
レメントのアドレス７を読み出す。

【００２３】読み出された宛先アドレス７が下位プロト
コル４のフレームのヘッダ部分の宛先アドレスに書き換
えられる。続いて下位プロトコル４のフレームが内部ネ
ットワークデータリンク手段２４を経由して内部のホス
トコンピュータもしくはプロセッサエレメント３０に送
信される。

【００２４】第１の発明によって、該ゲートウェイに接
続される内部ネットワークを介して接続されるホストコ
ンピュータやプロセッサエレメントのポート情報と該ア
ドレスを管理しておけば、該ゲートウェイに一つのＩＰ
アドレスを割り付けるだけで内部ネットワークでのプロ
セス間通信および外部ネットワークとのプロセス間の通
信が可能になると共に、上位プロトコルによる処理を実
行しなくて済み該ゲートウェイの負荷を低減することが
可能になる。

【００２５】（２）本発明の第２は、請求項２および請
求項７にそれぞれ記載の通信宛先管理方法および装置で
あり、前記第１の発明で使用される対応表に関するもの
である。図２は第２の発明の原理図である。図２の２５
は内部ネットワークに接続されるホストコンピュータも
しくはプロセッサエレメント３０に備えられたポート管
理クライアントに対応するポート管理サーバである。図
２のその他の符号は図１と同じである。

【００２６】ポート情報に関するアドレス対応表６に
は、内部のホストコンピュータもしくはプロセッサエレ
メント３０で実行されるプロセスについてのポート情報
と、そのプロセスが実行されるホストコンピュータもし
くはプロセッサエレメント３０のアドレスが示される。

【００２７】第２の発明の方法は、内部のネットワーク
を介して複数のホストコンピュータもしくはプロセッサ
エレメント３０に接続されるゲートウェイ２０におい
て、ホストコンピュータもしくはプロセッサエレメント
３０で実行されるプロセスがプロセス間通信で使用する
ポート情報５と、該プロセスを実行する前記ホストコン
ピュータもしくはプロセッサエレメント３０のアドレス
との対応表６を設け、対応表６を検索すること、および
プロセスの要求に応じて、ポート情報をプロセスに割り
付けること、対応表６に登録すること、および対応表６
から削除することを特徴とする。

【００２８】第２の発明の装置は前記第２の発明の方法
に記載のゲートウェイであって、対応表記憶手段２２と
ポート管理サーバ手段２５とを備え、前記第２の発明の
方法を実現する。

【００２９】一つの並列システムあるいは分散システム
４０の中のプロセスから、プロセスの実行開始時にポー
トの割付要求が発行されると、ポート管理クライアント
からポート管理サーバ２５にそのポートの発行および登
録を依頼する。ポート管理サーバ２５は、対応表記憶手
段２２に格納されているポート・アドレス対応表６を参
照し、未使用のポートを選び、その対応関係を対応表６
に登録すると共に選ばれたポートをポート管理クライア
ントに通知する。ポート管理クライアントはプロセスに
そのポートを割り付ける。

【００３０】ポートを開放する場合や、プロセスの終了
時には、ポート・アドレス対応表６のエントリはポート
管理サーバ２５によって削除される。またポート管理サ
ーバ２５はプロセスの要求に応じて対応表を検索しポー
ト情報をプロセスに通知することもある。

【００３１】第２の発明によって対応表６を常に更新す
ることができ、また検索することができるので前記第１
の発明による通信宛先管理を維持することが可能にな
る。 （３）本発明の第３は、請求項３および請求項８にそれ
ぞれ記載の通信宛先管理方法および装置であり、前記第
１の発明のプロセス間通信で使用されるパケットのフラ
グメント化が発生した場合に関するものである。図３は
第３の発明の原理図である。

【００３２】フラグメントは、上位層パケットから中位
層データグラムへの変換の際に、物理フレームに載るよ
うに中位層データグラムを分解するときに発生する。フ
ラグメント化発生時には、該パケットの識別子と共にフ
ラグメントの順番を示す識別子が全フラグメントに付与
される。

【００３３】また物理層の中には転送の順序性が保証さ
れていない物理層があり、これを使用する場合は宛先ポ
ートを含む先頭のフラグメントが先頭以外のフラグメン
トより遅れて到着することがある。

【００３４】図３の２６がフラグメントを格納するフラ
グメント記憶手段であり、２７がフラグメント記憶手段
２６を備えたフラグメント処理手段である。フラグメン
ト処理手段２７は、対応表記憶手段２２、外部ネットワ
ークデータリンク処理手段２１、および内部ネットワー
クデータリンク手段２４に接続される。図３のその他の
符号は図１と同じである。

【００３５】第３の発明の方法は、プロセス間通信中に
パケットのフラグメント化が発生し該通信の宛先ポート
情報を含む先頭フラグメントが他のフラグメントより遅
れて到着する場合に、ゲートウェイである通信宛先管理
装置２０においてフラグメント化発生時に付与されるパ
ケット識別子および順番識別子を参照することによっ
て、先頭フラグメントを特定し先頭フラグメントに含ま
れる宛先アドレス７を書き換えてから全フラグメントを
送信することを特徴とする。

【００３６】第３の発明の装置は前記第３の発明の方法
に記載のゲートウェイであって、フラグメント処理手段
２７を備え、前記第３の発明の方法を実現する。第３の
発明によって、パケット通信の過程でフラグメントが発
生し先頭フラグメントが他のフラグメントより後で到着
しても、前記第１の発明による通信宛先管理が可能にな
る。

【００３７】（４）本発明の第４は、請求項４および請
求項９にそれぞれ記載の通信宛先管理方法および装置で
あり、前記第１から第３までの発明のゲートウェイに関
するものである。図４は第４の発明の原理図である。

【００３８】図４の２８が宛先管理手段２３およびフラ
グメント処理手段２７とから構成されるデータリンクブ
リッジ手段である。図４のその他の符号は図１と図３と
同じである。

【００３９】第４の発明の方法は、ゲートウェイ２０に
おいて下位プロトコル４の内のデータリンク層に、外部
ネットワークデータリンク処理部と、内部ネットワーク
データリンク処理部と、データリンクブリッジとを設
け、データリンクブリッジにより、外部ネットワーク１
からのパケットの宛先アドレスを書き換えて、内部ネッ
トワーク２に転送することを特徴とする。

【００４０】第４の発明の装置は、前記第４の発明の方
法に記載のゲートウェイ２０であって、下位プロトコル
４の内のデータリンク層に、外部ネットワークデータリ
ンク処理手段２１と内部ネットワークデータリンク処理
手段２４とデータリンクブリッジ手段２８とを備え、前
記第４の発明の方法を実現する。

【００４１】第４の発明によって外部ネットワーク１か
ら内部ネットワーク２に転送されるパケットは、下位プ
ロトコル４であるデータリンク層で宛先アドレスが書き
換えられることになり、上位プロトコル３の処理を受け
ることがなくデータリンク層でデータリンクブリッジを
形成することになる。

【００４２】これにより下位プロトコル４だけで外部ネ
ットワーク１および内部ネットワーク２のプロセス間通
信が可能になり、ゲートウェイ２０における負荷を軽減
することができる。

【００４３】（５）本発明の第５は、請求項５および請
求項１０にそれぞれ記載の通信宛先管理方法および装置
であり、前記第４の発明のゲートウェイを拡張したもの
である。図５は第５の発明の原理図である。

【００４４】図５では複数の内部ネットワークデータリ
ンク処理部および複数の内部ネットワークデータリンク
処理手段２４が設けられ、複数の内部ネットワーク２が
ゲートウェイであり本発明の通信宛先管理装置２０に接
続できる。図５のその他の符号は図１、図３、図４と同
じである。

【００４５】第５の発明の方法は、ゲートウェイにおい
て、下位プロトコル４の内のデータリンク層に複数の内
部データリンク処理部を設け、複数の内部ネットワーク
を接続し、複数クラスタ内のプロセス間通信および複数
クラスタと外部ネットワークとのプロセス間通信を行う
ことを特徴とする。

【００４６】第５の発明の装置は前記第５の発明の方法
に記載のゲートウェイであって、前記データリンク層に
複数の前記内部ネットワークデータリンク処理手段を備
え、前記第５の発明の方法を実現する。

【００４７】第５の発明によって該ゲートウェイを一つ
のハブとしてシステムを構成することが可能になり、該
ゲートウェイに一つのポートを割り付けるだけで複数の
クラスタ間および外部ネットワークとのプロセス間の通
信が可能になる。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて詳細に説明する。図６はプロセス間通信にＴＣ
Ｐ／ＩＰを使用した場合のデータフォーマットおよび本
発明の実施の形態であるシステム構成図である。

【００４９】ＴＣＰ／ＩＰでプロセス間通信を行う場
合、データはＴＣＰのポートを宛先にして相手先プロセ
スに送られる。ユーザデータはトランスポート層でＴＣ
Ｐヘッダを、ネットワーク層でＩＰヘッダを、データリ
ンク層で物理ヘッダをそれぞれ付与されて物理フレーム
を形成する。物理フレームでは物理ヘッダとＩＰヘッダ
の長さが決まっているので物理フレーム内のＴＣＰの宛
先ポートの位置を特定することができる。

【００５０】図６の１は外部のネットワーク、２は内部
のネットワークであり、それぞれローカルエリアネット
ワーク（ＬＡＮ）を構成する。図６の１１はワークステ
ーションであり図１のホストコンピュータもしくはプロ
セッサエレメント１０に対応する。

【００５１】図６の６０はゲートウェイを兼ねるプロセ
ッサエレメントであり、図１のゲートウェイである本発
明通信宛先管理装置２０に対応する。３１はプロセッサ
エレメントであり、図１のホストコンピュータもしくは
プロセッサエレメント３０に対応する。４０はゲートウ
ェイ６０および複数のプロセッサエレメント３１で構成
される並列システムである。

【００５２】図６の６１と６４はそれぞれ外部ＬＡＮデ
ータリンクと内部ＬＡＮデータリンクであり、図１の外
部ネットワークデータリンク処理手段２１と内部ネット
ワークデータリンク処理手段２４に対応する。６２はポ
ート・ＰＥ対応表であり、図１のポート・アドレス対応
表６に対応する。

【００５３】図６の６８はデータリンクブリッジであ
り、宛先管理手段２３とフラグメント処理手段２７から
構成される。６９はプロセッサエレメント３１にあるポ
ート管理クライアントであり、ゲートウェイ６０にある
ポート管理サーバ２５と共に並列システム内でのプロセ
スで使用されるポートを管理する。

【００５４】図６において、ワークステーション１１で
実行されるプロセスＡから並列システム４０内のプロセ
ッサエレメント３１で実行されるプロセスＢへ、ＴＣＰ
／ＩＰで通信を行う場合、プロセスＡは、プロセスＢの
トランスポート層のポートを宛先に通信を行う。

【００５５】送信データは、ワークステーション１１に
おいてプロセスＡからトランスポート層プロトコル処
理、ネットワーク層プロトコル処理、およびデータリン
ク処理を通して、外部ＬＡＮに送出される。

【００５６】並列システム４０のゲートウェイ６０で
は、外部ＬＡＮデータリンク６１においてこの送信デー
タを受取り外部ＬＡＮ用のデータリンク処理を行い、デ
ータリンクブリッジ６８へこの物理フレームを渡す。

【００５７】データリンクブリッジ６８内の宛先管理手
段２３ではトランスポート層やネットワーク層のそれぞ
れのプロトコル処理を行わずに、物理フレーム上の宛先
ポートの位置を直接読み、ポートがどのプロセッサエレ
メントに対応付けられているかをポート・ＰＥ対応表６
２から判断し、物理フレームにある物理ヘッダの宛先ア
ドレスを書き換えてから、その物理フレームを内部ＬＡ
Ｎデータリンク６４に渡す。

【００５８】内部ＬＡＮデータリンク６４では、内部Ｌ
ＡＮ用のデータリンク処理を行い、内部ＬＡＮにパケッ
トを送出する。プロセスＢを実行するプロセッサエレメ
ント３１ではパケットを受け取り、データリンク処理、
ネットワーク層プロトコル処理、およびトランスポート
層プロトコル処理を行い、プロセスＢに渡す。

【００５９】ポート・アドレス対応表６２は、並列シス
テム４０の中のポート管理クライアント６９およびポー
ト管理サーバ２５によって管理される。図７にポート管
理クライアントサーバの詳細を示す。

【００６０】ポート管理クライアント６９はプロセッサ
エレメント３１の中にあり、プロセスとのインタフェー
スを持つインタフェース部と、ポート管理サーバ２５の
通信部と通信を行う通信部とから成る。

【００６１】インタフェース部は既存のポート関連の機
能インタフェースを通して、プロセスからのポートの割
り付け要求や削除要求を受け付け、ポートの割り付けや
削除を行う。ポート管理クライアント６９の通信部は、
ポート割り付け要求や削除要求をポート管理サーバ２５
に送ったり、ポート管理サーバからの新規番号の通知を
受け取ったりする。

【００６２】ポート管理サーバ２５はゲートウェイ６０
の中にあり、ポート管理クライアント６９の通信部と通
信を行う通信部と、ポート・ＰＥ対応表６２の検索、登
録および削除を行う対応部とから成る。

【００６３】ポート管理サーバ２５の通信部は、ポート
管理クライアントからのポート割り付け要求や削除要求
を受け取ったり、ポート管理サーバへ新規番号を通知し
たりする。対応部は、ポート管理クライアントからの要
求に従い、ポート・ＰＥ対応表６２のエントリを検索し
たり、登録したり、削除したりする。

【００６４】ポート管理クライアントサーバは以下の手
順で実行される。まず並列システム４０内のプロセス
（図７のプロセスＢ）がポートの割り付け要求を発行す
ると、ポート管理クライアントが、ゲートウェイ６０の
ポート管理サーバ２５にポートの発行および登録を依頼
する。

【００６５】依頼を受けたポート管理サーバ２５は、ポ
ート・ＰＥ対応表６２を参照し、未使用のポートを選
び、その対応関係をポート・ＰＥ対応表６２に登録する
と共に選ばれたポートをポート管理クライアント６９に
通知する。ポート管理クライアント６９はプロセスＢに
そのポートを割り付ける。

【００６６】ポートを開放する場合や、プロセスの終了
時には、ポート・ＰＥ対応表６２のエントリはポート管
理サーバ２５によって削除される。またポート管理サー
バ２５はプロセスＢの要求に応じて対応表を検索するこ
ともある。

【００６７】ＵＮＩＸアプリケーションではｓｏｃｋｅ
ｔ等により、トランスポート層プロトコルであるｂｉｎ
ｄ、ｃｏｎｎｅｃｔなどの既存のインタフェースを使っ
てポートを割り付ける。

【００６８】図８はフラグメント宛先管理構成図であ
る。図８の（Ａ）はＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおけるフ
ラグメントの例であり、図３の第３の発明の原理図
（Ａ）に対応する。ＩはＴＣＰ／ＩＰのパケット識別子
であるＩＰ−ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ（ＩＰ−Ｉ
Ｄ）であり、Ｆは同じく順番識別子であるＦＬＡＧＭＥ
ＮＴＯＦＦＳＥＴ（オフセット）である。ＩとＰは共に
発信元のネットワーク層（ＩＰ層）で付与される。Ｐは
トランスポート層（ＴＣＰ層）の宛先ポートである。

【００６９】物理フレームの（ａ）が先頭フラグメント
であり、（ｂ）が先頭以外のフラグメントである。先頭
フラグメント（ａ）には宛先ポートが含まれる。物理フ
レームの転送の場合は、フラグメントの順序性が保証さ
れていないハードウェアプロトコルがあり、（ｂ）が先
に到着する場合がある。

【００７０】そのためにフラグメント化する時に全フラ
グメントには、パケット固有の識別子であるＩＰ−ＩＤ
と、フラグメントの順番を識別するためのオフセットが
付与される。オフセットによりフラグメントの順番を知
ることができる。

【００７１】図８の（Ｂ）はフラグメント宛先管理構成
図である。６６はフラグメントバッファであり図３のフ
ラグメント記憶手段２６に対応する。２７は図３乃至図
６に示されるフラグメント処理手段２７と同じである。
フラグメント処理手段２７は、データリンク層プロトコ
ルで外部ＬＡＮデータリンク６１および内部ＬＡＮデー
タリンク６４に接続される。

【００７２】またフラグメント処理手段２７は、ポート
・ＰＥ対応表６２に接続され、先頭フラグメントに含ま
れる宛先ポートに対応するプロセッサアドレス（ＰＥア
ドレス）を読み出して、物理ヘッダの宛先アドレスを書
き換える。

【００７３】図８の６７はＩＰ−ＩＤ・ＰＥ対応表であ
る。ＩＰ−ＩＤ・ＰＥ対応表６７はフラグメント処理手
段２７が、フラグメントの物理ヘッダの宛先アドレスを
書き換えるために、ＩＰ−ＩＤとＰＥアドレスの対応を
記憶しておくためにフラグメント処理手段２７の中に備
えられる。

【００７４】図９はフラグメント処理手段２７における
フラグメント処理フロー図である。ステップｓ１では、
オフセットにより先頭フラグメントかどうかを判定す
る。先頭フラグメントであればステップｓ２に進み、先
頭フラグメントでなければステップｓ３に進む。

【００７５】ステップｓ２では、先頭フラグメントに含
まれる宛先ポートにより、対応するＰＥアドレスをポー
ト・ＰＥ対応表６２から読み出す。続いてＩＰ−ＩＤと
読み出したＰＥアドレスの対応をＩＰ−ＩＤ・ＰＥ対応
表６７に登録し、ステップｓ５に進む。

【００７６】ステップｓ３では、ＩＰ−ＩＤ・ＰＥ対応
表６７を参照しＩＰ−ＩＤと宛先ＰＥが既に登録済みか
どうかを判定する。ＩＰ−ＩＤと宛先ＰＥが既に登録済
みであれば、ステップｓ５に進み、未だ登録してなけれ
ばステップｓ４に進む。

【００７７】ステップｓ４では、そのフラグメントをフ
ラグメントバッファ６６に格納し、先頭フラグメント待
ちのためにステップｓ１に戻る。ステップｓ５では、Ｉ
Ｐ−ＩＤ・ＰＥ対応表６７を読出し、各フラグメントの
物理フレームの物理ヘッダ部分にある宛先のプロセッサ
エレメントのＰＥアドレスを書き換え、ステップｓ６に
進む。

【００７８】ステップｓ６では、フラグメントバッファ
６６に先頭待ちの同じＩＰ−ＩＤを持つフラグメントが
あるかどうかを判定する。同一ＩＰ−ＩＤを持つフラグ
メントがあれば、ステップｓ７に進み、同一ＩＰ−ＩＤ
を持つフラグメントがなければフラグメント処理を終了
する。

【００７９】ステップｓ７では、フラグメントバッファ
６６から処理待ちのフラグメントを取り出しステップｓ
５に戻る。図１０にデータリンクブリッジの構成図を示
す。図１０の（Ａ）は、通信宛先管理がデータリンク層
で行われることを示している。図の矢印（１）は、外部
ＬＡＮからのパケットが通信宛先管理により物理アドレ
スを書き換えられてトランスポート層やネットワーク層
を経由することなしに内部ＬＡＮに送出され、データリ
ンク層でブリッジしていることを示している。

【００８０】矢印（２）は、外部ＬＡＮからのパケット
が通信宛先管理により、ゲートウェイを兼ねたプロセッ
サエレメント６０に宛てたものと判定され、上位層であ
るネットワーク層やトランスポート層に渡されることを
示している。

【００８１】矢印（３）は、内部ＬＡＮ２からのパケッ
トが外部ＬＡＮに接続されるワークステーション１１や
他のホストコンピュータやプロセッサエレメントが宛先
であるので通信宛先管理を経由せず、外部ＬＡＮに渡さ
れることを示している。

【００８２】矢印（４）も、パケットの宛先が外部ＬＡ
Ｎに接続されるワークステーション１１や他のホストコ
ンピュータやプロセッサエレメントパケットであるの
で、プロセッサエレメント６０から通信宛先管理を経由
せず、外部ＬＡＮに渡されることを示している。

【００８３】矢印（５）と（６）はそれぞれ内部ＬＡＮ
からプロセッサエレメント６０へのパケットおよびプロ
セッサエレメント６０から内部ＬＡＮへのパケットであ
り、やはり通信宛先管理を経由しないで、すなわちデー
タリンクブリッジを通さないで、それぞれプロセッサエ
レメント６０の上位層および内部ＬＡＮに渡されること
を示している。

【００８４】図１０の（Ｂ）は、通信宛先管理手段２３
およびフラグメント処理手段２７から構成されるデータ
リンクブリッジ６８が、データリンク層で外部ＬＡＮデ
ータリンク６１および内部ＬＡＮデータリンク６４に接
続され、またポート・ＰＥ対応表６２を参照して通信の
宛先管理をしていることを示している。

【００８５】図１１はデータリンクブリッジの処理フロ
ー図である。まずステップｓ１０で外部ＬＡＮデータリ
ンクからパケットを受け取りステップｓ１１に進む。こ
の時のパケットのフォーマットは物理フレームである。

【００８６】ステップｓ１１では、その物理フレームが
フラグメント化しているかどうかを判定する。フラグメ
ント化していなければ、ステップｓ１２に進み、フラグ
メント化している場合はステップｓ１３に進む。

【００８７】ステップｓ１２では、物理フレームの宛先
ポート位置を算定し、その宛先ポートに基づいてポート
・ＰＥ対応表６２を読出し、宛先の物理アドレスを書き
換える。次にステップｓ１４に進む。

【００８８】ステップｓ１３では、図９のフラグメント
の処理フロー図に示す処理を行い、宛先の物理アドレス
を書き換える。次にステップｓ１４に進む。ステップｓ
１４では、自ノードに宛てたものかどうかを判定する。
宛先が自ノードでなければステップｓ１５へ進み、宛先
が自ノードであればステップｓ１６へ進む。

【００８９】ステップｓ１５では、内部ＬＡＮにパケッ
トを送出すべく内部ＬＡＮデータリンクへ物理アドレス
を書き換えた物理フレームを渡して処理を終了する。ス
テップｓ１６では、データリンク処理を行い、自ノード
すなわちプロセッサエレメント６０の上位層にデータを
渡して処理を終了する。

【００９０】図１２は複数の内部ＬＡＮデータリンク接
続図である。図１２では複数の内部ＬＡＮデータリンク
６４がデータリンク層に設けられ、複数の内部ＬＡＮ２
がゲートウェイであるプロセッサエレメント６０に接続
できることを示している。

【００９１】図１３は複数のクラスタの通信宛先管理シ
ステム構成図である。並列システム４０が複数の独立し
た内部ネットワーク（クラスタ）から構成され、プロセ
ッサエレメント６０をゲートウェイとして外部ＬＡＮ１
を介してワークステーション（ＷＳ）に接続されてい
る。

【００９２】プロセッサエレメント６０にはポート・Ｐ
Ｅ対応表６２を備えており、内部のプロセッサエレメン
トで実行されるプロセスに対応する、プロセッサの物理
アドレスを管理している。従って外部ＬＡＮに接続され
た例えばワークステーションから見れば、並列システム
の中のプロセッサエレメントの物理アドレスを宛先とし
ないでもよいことになる。

【００９３】すなわち並列システム４０の中のゲートウ
ェイであるプロセッサエレメント６０の物理アドレスを
宛先にすれば、並列システム４０の中でプロセスがどの
プロセッサで実行されているかを問題にしなくて済むこ
とになり、外部ＬＡＮからのプロセス間通信では並列シ
ステム４０の中のプロセッサのＩＰアドレスは一つでよ
いことになる。

【００９４】同様に並列システム４０の内部でのクラス
タ間のプロセス間通信でも、プロセッサのＩＰアドレス
は一つでよいことになる。また同様に並列システム４０
の内部でのクラスタ内のプロセス間通信でも、プロセッ
サのＩＰアドレスは一つでよいことになる。

【００９５】図１４に内部ネットワークに接続される並
列システムの構成図を示す。図１４では、本発明の通信
宛先管理装置をホストコンピュータに適用し、プロセス
を行うプロセッサエレメント（ＰＥ）を内部ネットワー
クを介して接続している。図１４の６２と６４は、それ
ぞれポート・ＰＥ対応表と内部ＬＡＮデータリンクであ
る。

【００９６】尚、本発明の通信宛先管理装置は一つのホ
ストコンピュータあるいは一つのプロセッサエレメント
を兼ねたゲートウェイであってもよいし、ゲートウェイ
専用装置であってもよいことは言うまでもない。図１５
に複数クラスタを接続するハブ（ＨＵＢ）を用いた通信
宛先管理システムの構成図を示す。

【００９７】また外部ネットワーク１に他の並列システ
ムあるいは分散システムを接続して大規模な並列システ
ムあるいは分散システムを構成することができる。それ
ぞれの並列システムもしくは分散システムでは、内部で
ネットワークを構成しており、外部ネットワークを介し
てそれぞれのゲートウェイで接続される。図１６に大規
模分散処理における通信宛先管理システム構成図を示
す。

【００９８】図１６ではプロセスＡからプロセスＢへの
通信の経路を示した。また図１６のように発信元（プロ
セスＡ側）の並列システムでも本発明のゲートウェイを
インストールすれば、プロセスＢからプロセスＡへの通
信にも本発明の通信宛先管理が適用可能になり、大規模
で通信効率の良い並列システムもしくは分散システムを
構築できる。

【００９９】また図１６のように外部ネットワーク接続
されるゲートウェイに本発明の通信宛先管理の方法およ
び装置を適用し、内部ネットワークで接続される並列シ
ステム内では、それぞれのシステムで独自のプロトコル
に基づくプロセス間通信を行うこともできる。

【０１００】外部ネットワーク上ではＴＣＰ／ＩＰなど
の一般プロトコルに基づく通信を行い、それぞれの内部
ネットワーク上のプロセス間通信では、内部で固有の宛
先プロセスのアドレスを用いる。これにより異機種間で
のプロセス間通信を外部ネットワークを通じて行うこと
が可能になる。

【０１０１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、下位プロトコルに属するデータリンク層で通信
の宛先管理を実行することができるので、上位プロトコ
ルに必須の処理がゲートウェイでは不要になり、ゲート
ウェイの負荷を低減し通信の相手先のプロセッサに負荷
を分散させることが可能になる、内部ネットワークに１
つのＩＰアドレスを割り当てることができるのでＩＰア
ドレスを増やすことなしにホストコンピュータもしくは
プロセッサエレメントを増やすことが可能になると共
に、並列システムもしくは分散システムを１つのシステ
ムとして扱うことが可能になる、プロセス間通信で扱う
宛先アドレスを常に自動的に更新および検索できるので
ユーザは今まで通りの使用法でプロセス間通信を行え
る、フラグメント化に対処しているのでフラグメントが
発生してもフラグメントの順序性を確保できる、ゲート
ウェイのみならず従来からのハブにも適用することがで
きるので、複数クラスタの通信宛先管理が可能になり、
更に大規模な並列もしくは分散システムを構築できると
いう様々な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の発明の原理図

【図２】 第２の発明の原理図

【図３】 第３の発明の原理図

【図４】 第４の発明の原理図

【図５】 第５の発明の原理図

【図６】 本発明実施の形態のＴＣＰ／ＩＰデータフォ
ーマットおよびシステム構成図

【図７】 ポート管理クライアントサーバ

【図８】 フラグメントの宛先管理構成図

【図９】 フラグメント処理フロー図

【図１０】 データリンクブリッジ構成図

【図１１】 データリンクブリッジ処理フロー図

【図１２】 複数の内部ＬＡＮデータリンク接続図

【図１３】 複数クラスタの通信宛先管理システム構成
図

【図１４】 内部ネットワークで構成される並列システ
ム構成図

【図１５】 ハブを用いた通信宛先管理システム構成図

【図１６】 独自プロセス間通信による通信宛先管理シ
ステム構成図

【図１７】 ＩＳＯの７層参照モデル

【図１８】 ＴＣＰ／ＩＰ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ階層モデ
ル

【図１９】 従来のプロセス間通信の説明図

【符号の説明】

１ 外部ネットワーク ２ 内部ネットワーク ３ 上位プロトコル ４ 下位プロトコル ５ 宛先ポート情報 ６ ポート情報に関するアドレス対応表 ７ 宛先アドレス １０ ホストコンピュータもしくはプロセッサエレメン
トもしくはゲートウェイ １１ ワークステーション ２０ ゲートウェイであり、本発明の通信宛先管理装置 ２１ 外部ネットワークデータリンク処理手段 ２２ 対応表記憶手段 ２３ 宛先管理手段 ２４ 内部ネットワークデータリンク処理手段 ２５ ポート管理サーバ ２６ フラグメント記憶手段 ２７ フラグメント処理手段 ２８ データリンクブリッジ手段 ３０ ホストコンピュータもしくはプロセッサエレメン
ト ４０ 並列あるいは分散システム ６０ ゲートウェイを兼ねたプロセッサエレメント ６１ 外部ＬＡＮデータリンク ６２ ポート・ＰＥ対応表 ６４ 内部ＬＡＮデータリンク ６６ フラグメントデータバッファ ６７ ＩＰ−ＩＤ・ＰＥ対応表 ６８ データリンクブリッジ ６９ ポート管理クライアント

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部のネットワークを介してホストコン
   ピュータもしくはプロセッサエレメントもしくは他のゲ
   ートウェイに接続され、且つ、 内部のネットワークを介して複数のホストコンピュータ
   もしくはプロセッサエレメントに接続されるゲートウェ
   イを経由して、 上位プロトコルと下位プロトコルから成る階層構造のネ
   ットワークプロトコルによってプロセス間通信を行う場
   合、 通信の相手先プロセスに固有の前記上位プロトコルの宛
   先ポート情報を、前記下位プロトコルのフレームのデー
   タ部分から読み出して、該宛先ポートから宛先の前記内
   部のホストコンピュータもしくはプロセッサエレメント
   のアドレスを調べ、前記下位プロトコルのフレームのヘ
   ッダ部分の宛先アドレスを書き換えることを特徴とする
   並列あるいは分散システムにおける通信宛先管理方法。
2. 【請求項２】 内部のネットワークを介して複数のホス
   トコンピュータもしくはプロセッサエレメントに接続さ
   れるゲートウェイにおいて、 前記ホストコンピュータもしくはプロセッサエレメント
   で実行されるプロセスがプロセス間通信で使用するポー
   ト情報と、該プロセスを実行する前記ホストコンピュー
   タもしくはプロセッサエレメントのアドレスとの対応表
   を設け、 前記プロセスの実行開始時に、該プロセスの要求に応じ
   て前記ポート情報を該プロセスに割り付け、該ポート情
   報を前記対応表に登録し、該プロセスの実行終了時に、
   該プロセスの要求に応じて前記対応表から該ポート情報
   を削除すると共に、 前記プロセスの要求に応じて、前記対応表を検索し前記
   ポート情報を該プロセスに通知することを特徴とする並
   列あるいは分散システムにおける通信宛先ポート管理方
   法。
3. 【請求項３】 前記プロセス間通信中にパケットのフラ
   グメント化が発生し、該通信の宛先ポート情報を含む先
   頭フラグメントが他のフラグメントより遅れて到着する
   場合に、 前記フラグメント化発生時に全フラグメントに付与され
   る該パケットの識別子と共にフラグメントの順番を示す
   識別子を参照することによって、前記先頭フラグメント
   を特定し、該先頭フラグメントに含まれる前記下位プロ
   トコルのフレームのヘッダ部分の宛先アドレスを書き換
   えてから全フラグメントを送信することを特徴とする請
   求項１に記載の並列あるいは分散システムにおけるフラ
   グメントの通信宛先管理方法。
4. 【請求項４】 前記ゲートウェイにおいて、前記下位プ
   ロトコルの内のデータリンク層に、 外部ネットワークとのインタフェースを持つ外部ネット
   ワークデータリンク処理部と、内部ネットワークとのイ
   ンタフェースを持つ内部ネットワークデータリンク処理
   部と、前記外部ネットワークデータリンク処理部と前記
   内部ネットワークデータリンク処理部の橋渡しをするデ
   ータリンクブリッジとを設け、 データリンクブリッジにより前記外部ネットワークから
   のパケットの宛先アドレスを書き換えて前記内部ネット
   ワークに転送することを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の並列あるいは分散システムにおける通信宛
   先管理方法。
5. 【請求項５】 前記ゲートウェイ内の前記データリンク
   層に、複数の前記内部データリンク処理部を設け、 複数の内部ネットワーク用のデータリンクを接続し、複
   数クラスタ内のプロセス間通信および複数クラスタと外
   部ネットワークとのプロセス間通信を行うことを特徴と
   する請求項４に記載の並列あるいは分散システムにおけ
   る通信宛先管理方法。
6. 【請求項６】 上位プロトコルと下位プロトコルから成
   る階層構造のネットワークプロトコルによってプロセス
   間通信を行うためのゲートウェイであって、 外部のネットワークを介してホストコンピュータもしく
   はプロセッサエレメントもしくは他のゲートウェイを接
   続するためのインタフェースを持つ外部ネットワークデ
   ータリンク処理手段と、 内部のネットワークを介して複数のホストコンピュータ
   もしくはプロセッサエレメントを接続するためのインタ
   フェースを持つ内部ネットワークデータリンク処理手段
   と、 前記内部のネットワークに接続されるホストコンピュー
   タもしくはプロセッサエレメントで実行されるプロセス
   がプロセス間通信で使用するポート情報と、該プロセス
   を実行する前記内部のホストコンピュータもしくはプロ
   セッサエレメントのアドレスとの対応表を格納しておく
   対応表記憶手段と、 前記対応表記憶手段、前記外部ネットワークデータリン
   ク処理手段、および前記内部ネットワークデータリンク
   手段に接続され、前記プロセス間通信の宛先を管理する
   宛先管理手段とを備え、 前記外部ネットワークデータリンク処理手段によって得
   られる通信の相手先プロセスに固有の前記上位プロトコ
   ルの宛先ポート情報を、前記下位プロトコルのフレーム
   のデータ部分から読み出し、 前記記憶手段に格納された前記対応表から前記宛先ポー
   トに対応する宛先のホストコンピュータもしくはプロセ
   ッサエレメントのアドレスを読み出し、 前記下位プロトコルのフレームのヘッダ部分の宛先アド
   レスを書き換え、 前記内部ネットワークデータリンク手段を経由して前記
   内部のホストコンピュータもしくはプロセッサエレメン
   トに送信することを特徴とする並列あるいは分散システ
   ムにおける通信宛先管理装置。
7. 【請求項７】 内部のネットワークを介して複数のホス
   トコンピュータもしくはプロセッサエレメントに接続さ
   れるゲートウェイであって、 前記ホストコンピュータもしくはプロセッサエレメント
   で実行されるプロセスがプロセス間通信で使用するポー
   ト情報と、該プロセスを実行する前記ホストコンピュー
   タもしくはプロセッサエレメントのアドレスとの対応表
   を格納しておく対応表記憶手段と、 前記ホストコンピュータもしくはプロセッサエレメント
   に備えられたポート管理クライアント手段を介して前記
   プロセスから発生する要求を処理するポート管理サーバ
   手段とを備え、 前記ポート管理サーバ手段によって、前記ポート情報を
   前記プロセスに割り付け、該ポート情報を前記対応表記
   憶手段に登録し、前記対応表記憶手段から該ポート情報
   を削除すると共に、 前記プロセスの要求に応じて前記対応表記憶手段を検索
   し前記ポート情報を該プロセスに通知することを特徴と
   する並列あるいは分散システムにおける通信宛先管理装
   置。
8. 【請求項８】 前記対応表記憶手段、前記外部ネットワ
   ークデータリンク処理手段、および前記内部ネットワー
   クデータリンク手段に接続され、フラグメントを格納す
   るフラグメント記憶手段を備えたフラグメント処理手段
   を備え、 前記プロセス間通信中にパケットのフラグメント化が発
   生し、該通信の宛先ポート情報を含む先頭フラグメント
   が、他のフラグメントより遅れて到着する場合に、 前記フラグメント化発生時に全フラグメントに付与され
   る該パケットの識別子と共にフラグメントの順番を示す
   識別子を参照することによって、前記先頭フラグメント
   を特定し、該先頭フラグメントに含まれる前記下位プロ
   トコルのフレームのヘッダ部分の宛先アドレスを書き換
   えてから全フラグメントを送信することを特徴とする請
   求項６に記載の並列あるいは分散システムにおけるフラ
   グメントの通信宛先管理装置。
9. 【請求項９】 前記下位プロトコルの内のデータリンク
   層に、 前記外部ネットワークデータリンク処理手段と、前記内
   部ネットワークデータリンク処理手段と、 前記宛先管理手段および前記フラグメント処理手段とか
   ら構成されるデータリンクブリッジ手段とを備え、 前記データリンク層で、前記外部ネットワークからのパ
   ケットを該宛先アドレスに応じて前記内部ネットワーク
   に転送することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに
   記載の並列あるいは分散システムにおける通信宛先管理
   装置。
10. 【請求項１０】 前記データリンク層に複数の前記内部
    ネットワークデータリンク処理手段を備え、 複数の内部ネットワークを接続し、外部ネットワークと
    のプロセス間通信を行うことを特徴とする請求項９に記
    載の並列あるいは分散システムにおける通信宛先管理装
    置。