JPH11232285A - データ検索装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の技術では、データ検索の効率化と、削
除および追加の対象となるデータの特定の効率化とを両
立させることができない。 【解決手段】 パトリシアツリー構造等の検索テーブル
に加えて、一次元のデータ構造を有する履歴管理テーブ
ルを設け、この履歴管理テーブルを用いて、データの検
索された履歴（検索履歴）を登録、更新して管理するこ
とにより、両者の組合せによる効率的なデータ検索を行
う。これにより、ＩＰアドレスの解決等、各要素に何ら
かのデータが対応する桁数の多い数値の集合に対して、
数値の検索を高速に行なうことができ、かつ、検索テー
ブルに数値の追加、削除を高速に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データの検索技術
に係わり、特に、通信網でのアドレス解決のように、新
たなデータの発生に対応して古いデータの削除が必要と
なる大量のデータを扱うシステムにおけるデータの検索
を効率的に行うのに好適なデータ検索装置および方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インタネットにおけるＩＰアド
レスの解決等では、与えられたＩＰアドレス等のデータ
（数値）に対し、自装置内のテーブルの検索を行い、そ
のテーブルに所望のデータが登録されている場合は、対
応するデータを取りだし、登録されていない場合には、
他の装置に問い合わせてデータを取得することにより実
行される。

【０００３】このようにして他装置から得たデータは、
一時的なテーブル（キャッシュテーブル）に登録され、
以降の検索に用いられる。また、この一時的なテーブル
に登録されたデータは、所定の基準により、ある時間の
後に削除される。一方、このようなデータを固定的なテ
ーブルに半永久的に保持する場合もある。この場合、テ
ーブルはＣＡＭ（Ｃontents Ａssociation Ｍemoryまた
はＣontent Ａddressable Ｍemory）と呼ばれる機構
や、ツリー状のデータ構造によって実現される場合があ
る。特に、データが数値で２進整数の場合、パトリシア
ツリーと呼ばれるデータ構造を用いることがある。

【０００４】このようなＩＰアドレスの解決のためなど
に一時的なテーブルを構築する際に、一次元的なデータ
構造を用いると、データ（数値）の追加や、記載された
時刻が最も古いデータ（数値）の削除を高速に行うこと
ができる。しかし、一次元的なデータ構造では、検索の
効率が悪いため、大規模な検索テーブルの構築は困難で
ある。

【０００５】一方、固定的なテーブルに用いられるＣＡ
Ｍやツリー構造では、データ（数値）の追加、および、
与えられたデータ（数値）の削除が容易で、また、検索
も効率的である。しかし、登録された時刻が最も古い等
の条件に合うデータ（数値）を探して削除する等の処理
を行なうには、非常に多くの処理量を要する。このた
め、ＣＡＭやツリー構造を、一時的なテーブルに適用す
るのは現実的ではなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の技術では、データ検索の効率化と、削除お
よび追加の対象となるデータの特定の効率化とを両立さ
せることができない点である。本発明の目的は、これら
従来技術の課題を解決し、ＩＰアドレスの解決等、大規
模な検索テーブルを要すると共に、検索テーブルを構成
する要素の削除、追加が頻発する場合にも、効率的なデ
ータの検索を行うことを可能とするデータ検索装置およ
び方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のデータ検索装置および方法は、検索テーブ
ルに加えて、一次元のデータ構造などを有する履歴管理
テーブルを設け、この履歴管理テーブルを用いて、デー
タの検索された順番を登録、更新して検索履歴を管理す
ることにより、両者の組合せによる効率的なデータ検索
を行う。このことにより、ＩＰアドレスの解決等、桁数
の多い数値等の検索を高速に行なうことができ、かつ、
検索テーブルに数値等の追加、削除を高速に行うことが
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
より詳細に説明する。図１は、本発明のデータ検索装置
の本発明に係る構成の一実施例を示すブロック図であ
り、図２は、図１におけるデータ検索装置を用いたネッ
トワークの構成例を示すブロック図である。図２におけ
るネットワークは、リダイレクション機構２３ａ，２４
ａと集線装置２３ｂ，２４ｂからなるアクセス網２３に
ハブ２１ｂ，２２ｂを介して接続されたユーザ網２１，
２２内のホスト２１ａ，２２ａへ、コア網２５ｄ内のコ
アノード２５ｅによるインタネットワーキングサービス
を提供するものであり、そのサービスを効率良く実現す
るためのシェル網２５におけるプラットフォーム上に
は、データ検索装置を具備したエッジノード（加入者収
容ノード）２５ａ，２５ｂおよび代表フォワーダ２５ｃ
が設置されている。

【０００９】通信初期のパケットは、エッジノード２５
ａ，２５ｂによって代表フォワーダ２５ｃヘ転送し、２
回目以降は、リダイレクション機構２３ａ，２４ａを用
いて直接相手に転送（ショートカット転送）する。その
際、エッジノード２５ａ，２５ｂの転送管理テーブル
は、少数の固定エントリで到達性を確保する一方で、リ
ダイレクション機構２３ａ，２４ａによるショートカッ
ト転送のためのキャッシュエントリ（一時的な登録情
報）をホスト２１ａ，２２ａ単位に多数保有する。

【００１０】ネットワーク全体で高いスループットを得
るためには、エッジノード２５ａ，２５ｂの高速転送が
可能で、かつ、代表フォワーダ２５ｃの負担軽減が必要
である。そのためには、エッジノード２５ａ，２５ｂ
に、かなりの規模のアドレステーブル（キャッシュテー
ブル）を持つ必要がある。また、事前に多数のＥＮへの
アドレス配布の防止、ユーザのエントリの変更、およ
び、不使用時アドレスの削除などにも対処するために、
動的な運用が必要となる。

【００１１】大規模なキャッシュテーブルの検索の高速
化には、通常の１次元テーブルの検索ではなく、ツリー
検索やＣＡＭなどの利用が考えられるが、動的な運用に
必要なエージング処理（データの書換え）は、ツリー検
索、ＣＡＭ単独では効率的に行なうことはできない。そ
こで、本例では、ツリー検索を行うデータ検索装置に、
エージング処理用のテーブルを新たに付加することで、
効率的なエージング処理を可能としている。

【００１２】すなわち、ツリー状のデータ構造もしくは
ＣＡＭ構成等の検索テーブル内の各エントリに、エージ
ング処理用の１次元のデータ構造のテーブル（履歴管理
テーブル）へのリンクを張り、新規エントリの更新時等
に履歴管理テーブルを参照することにより、効率的なエ
ージング処理を可能としている。具体的には、あるエン
トリがヒットすると、リンク先の履歴管理テーブルの内
容が更新される。また、エントリを更新する必要がある
際には、履歴管理テーブルの内容を参照し、古いものか
ら削除する。尚、この時、検索用テーブルの該当する内
容も削除する。

【００１３】以下、このようなデータ検索を行うデータ
検索装置の構成とその動作を詳しく説明する。図１に示
す本例のデータ検索装置１は、ＩＰアドレスに対応する
データを検索するものであり、送受信部２、検索部３、
パトリシアツリー構造の検索テーブル４、問合部５、テ
ーブル制御部６、１次元のデータ構造の履歴管理テーブ
ル７を有している。

【００１４】送受信部２でＩＰアドレスを受信すると、
検索部３は、このＩＰアドレスをキーに検索テーブル４
から対応するデータを検索し、有ればそのデータを抽出
して送受信部２を介して所定の宛先に送出する。このよ
うにしてＩＰアドレスに基づく検索が行われると、その
検索履歴が、テーブル制御部６により、履歴管理テーブ
ル７に登録される。テーブル制御部６は、新たな検索が
行われる度に、最新の検索履歴として履歴管理テーブル
７に登録すると共に、登録済みの検索履歴の登録順位付
けを更新する。

【００１５】また、ＩＰアドレスに基づく検索時、対応
するデータが検索テーブル４に無ければ、問合部５によ
り、他の装置にＩＰアドレスを渡して対応するデータを
取得する。そして、このようにして他の装置から取得し
たデータを、テーブル制御部６により、ＩＰアドレスに
対応付けて検索テーブル４に追加登録する。また同時
に、テーブル制御部６は、最新の検索履歴としての履歴
管理テーブル７への登録と他の検索履歴の順序付けの更
新を行なう。

【００１６】この時、検索テーブル４に、新たデータを
追加登録する空き領域が無い場合には、テーブル制御部
６は、履歴管理テーブル７を検索して、最も古い検索履
歴を検出し、この最古の検索履歴のデータおよびＩＰア
ドレスの組からなるテーブルを構成する要素を検索テー
ブル４から削除し、この削除した後の空き領域に、他装
置に問い合わせて取得したデータおよびＩＰアドレスの
組からなる要素を追加登録する。

【００１７】このように、本例のデータ検索装置１で
は、検索テーブルをパトリシアツリー構造としているの
で、ＩＰアドレスと対応するデータの組の追加や削除が
容易で、検索も効率的に行うことができ、大規模な検索
テーブルを構築できる。また、１次元のデータ構造を有
する履歴管理テーブル７を用いて検索履歴を管理してい
るので、検索履歴の登録、更新が容易であり、削除対象
のデータを効率的に検索することもできる。次の図３お
よび図４を用いて検索テーブル４と履歴管理テーブル７
の構成を説明する。

【００１８】図３は、図１における検索テーブルの構成
例を示す説明図であり、図４は、図１における履歴管理
テーブルの構成例を示す説明図である。図３において、
検索テーブル４を構成する各要素は、検索の対象となる
数値（ＩＰアドレス等）、履歴管理テーブル上の対応す
る要素の位置を示すポインタ、検索結果として得られる
データ（またはそれの格納位置を示すポインタ）、ツリ
ー上で隣接する上位のノードを示すポインタ、および、
下位のノード（ここでは２つ）を示すポインタ（１，
２）を持つ。

【００１９】図４において、履歴管理テーブル７を構成
する各要素は、検索の対象となる数値（ＩＰアドレス
等）、正順に次の要素を示すポインタ、逆順に次の要素
を示すポインタを持ち、さらに、履歴管理テーブル７に
は、履歴管理テーブル７上で最も昔に記載された要素を
示すポインタと、履歴管理テーブル７上で最も新しく記
載された要素を示すポインタが設けられている。

【００２０】このような構成の検索テーブル４と履歴管
理テーブル７を有するデータ検索装置に、検索対象の数
値（ＩＰアドレス）が与えられた場合、次の３つの内の
いずれか１つのケースとなる。第１のケースは、検索テ
ーブル上に該当する要素が無く、しかも、データ検索装
置のデータ容量に余裕がある場合、第２のケースは、検
索テーブルに該当する要素が無く、さらに、データ検索
装置のデータ容量にも余裕が無い場合、そして、第３の
ケースは、検索テーブルに該当する要素がある場合であ
る。

【００２１】まず、第１のケースの動作を、図６を用い
て説明する。図６は、図１におけるデータ検索装置の第
１のケースでの検索動作例を示す説明図である。受信し
た数値（ＩＰアドレス）に基づき検索テーブルを検索し
た結果、検索テーブルに該当する要素が無い場合は、他
の装置または機構へ問い合わせを行い、他装置／機構か
ら対応するデータを、回答として受け取り、検索テーブ
ルに追加する。

【００２２】この時、この問い合わせた数値は、最新の
要素として履歴管理テーブルの空き領域に新たに登録
し、かつ、正順ポインタと逆順ポインタの設定の更新
と、履歴管理テーブルの最新要素を示すポインタの更新
を行う。また、問い合わせの結果得られたデータと履歴
管理テーブル上の位置の検索テーブルへの登録は、通常
の検索テーブル操作の手順で行う。その具体的な操作
は、検索テーブルの実現手段により異なり、ここでは説
明しない。

【００２３】次に、第２のケースの動作を、図７および
図８を用いて説明する。図７および図８は、図１におけ
るデータ検索装置の第２のケースでの検索動作例を示す
説明図である。受信した数値（ＩＰアドレス）に基づき
検索テーブルを検索した結果、検索テーブルに該当する
要素が無い場合は、まず、履歴管理テーブル上の最古の
要素に記載されている数値を履歴管理テーブル上から消
去し、空きを作り、かつ、最古の要素を示すポインタ
を、次ぎに古い要素を指すよう更新する。

【００２４】そして、履歴管理テーブル上消去した最古
の要素に対応して、検索テーブル上の最古の要素を削除
した後、他装置への問い合わせを行う。この問い合わせ
に対する他装置からの回答に基づき検索テーブルへの新
たな要素の追加を行ない、さらに、履歴管理テーブルを
更新する。すなわち、空きとなった領域に、新たな要素
を最新の要素として登録し、この要素を指すように、最
新の要素を示すポインタ、および、正順ポインタと逆順
ポインタを更新する。

【００２５】次に、第３のケースの動作を、図９を用い
て説明する。図９は、図１におけるデータ検索装置の第
３のケースでの検索動作例を示す説明図である。受信し
た数値（ＩＰアドレス）に該当する要素が検索テーブル
にあるので検索した後、履歴管理テーブルの更新を行
う。すなわち、検索した要素のポインタが示す履歴管理
テーブル上の要素を、最新の要素として更新し、最新の
要素を示すポインタを、この要素を指すよう更新し、さ
らに、正順ポインタと逆順ポインタの設定を更新する。

【００２６】図５は、図１におけるデータ検索装置の本
発明に係わる処理動作手順を示すフローチャートであ
る。ＩＰアドレスによるデータの検索要求が有れば（ス
テップ５０１）、検索テーブルを検索する（ステップ５
０２）。要求されたデータが検索テーブル内に有れば
（ステップ５０３）、図９で説明した手順で、データを
抽出して送出し（ステップ５０４）、履歴管理テーブル
を更新する（ステップ５０５）。

【００２７】ステップ５０３において、要求されたデー
タが検索テーブル内に無ければ、この検索テーブルに新
たなデータを追加登録する空き容量が有るか否かを判別
する（ステップ５０６）。有れば、図６で説明した手順
の通り、他の装置に問い合わせを行い（ステップ５０
７）、該当するデータを取得し（ステップ５０８）、検
索テーブルに追加登録する（ステップ５０９）。その
後、ステップ５０４，５０５の処理を行う。

【００２８】さらに、ステップ５０６において、検索テ
ーブルに空き容量が無ければ、図７および図８で説明し
た手順に従い、履歴管理テーブルの最古の検索履歴情報
（要素）の削除（ステップ５１０）と検索テーブルの対
応するデータ（要素）の削除（ステップ５１１）を行
う。そして、その後、ステップ５０７〜５０９，５０
４，５０５の処理を行う。

【００２９】以上、図１〜図９を用いて説明したよう
に、本実施例のデータ検索装置および方法では、パトリ
シアツリー構造等の検索テーブルに加えて、一次元のデ
ータ構造を有する履歴管理テーブルを設け、この履歴管
理テーブルを用いて、データの検索された履歴を登録、
更新して管理することにより、両者の組合せによる効率
的なデータ検索を行う。

【００３０】このことにより、ＩＰアドレスの解決等、
各要素に何らかのデータが対応する桁数の多い数値の集
合に対しても、検索を高速に行なうことができ、かつ、
検索テーブルに数値の追加、削除を高速に行うことがで
きる。そして、大規模で高速なデータ検索装置が構成で
きるので、通信網のＩＰアドレス検索を行う際に、他装
置へのＩＰアドレスの問い合わせが必要となる確率が下
がり、通信網を効率化することができる。

【００３１】尚、本発明は、図１〜図９を用いて説明し
た実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能である。例えば、本例で
は、ＩＰアドレス等の数値に基づくデータ検索を例とし
て説明したが、文字によるデータ検索等、数値に限定さ
れることなく、適用することができる。また、履歴管理
テーブルに１次元のデータ構造のものを用いたが、ツリ
ー構造のものでも良い。さらに、検索テーブルに関して
もパトリシアツリー構造に限定されない。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、データ検索の効率化
と、削除および追加の対象となるデータの特定の効率化
とを両立させることができ、ＩＰアドレスの解決等、大
規模な検索テーブルを要すると共に、検索テーブルを構
成する要素の削除、追加が頻発する場合にも、効率的な
データの検索を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ検索装置の本発明に係る構成の
一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１におけるデータ検索装置を用いたネットワ
ークの構成例を示すブロック図である。

【図３】図１における検索テーブルの構成例を示す説明
図である。

【図４】図１における履歴管理テーブルの構成例を示す
説明図である。

【図５】図１におけるデータ検索装置の本発明に係わる
処理動作手順を示すフローチャートである。

【図６】図１におけるデータ検索装置の第１のケースで
の検索動作例を示す説明図である。

【図７】図１におけるデータ検索装置の第２のケースで
の検索動作例の１／２部分を示す説明図である。

【図８】図１におけるデータ検索装置の第２のケースで
の検索動作例の２／２部分を示す説明図である。

【図９】図１におけるデータ検索装置の第３のケースで
の検索動作例を示す説明図である。

【符号の説明】

１：データ検索装置、２：送受信部、３：検索部、４：
検索テーブル、５：問合部、６：テーブル制御部、７：
履歴管理テーブル、２１，２２：ユーザ網、２１ａ，２
２ａ：ホスト、２１ｂ，２２ｂ：ハブ、２３：アクセス
網、２３ａ，２４ａ：リダイレクション機構、２３ｂ，
２４ｂ：集線装置、２５：シェル網、２５ａ，２５ｂ：
エッジノード（加入者収容ノード）、２５ｃ：代表フォ
ワーダ、２５ｄ：コア網、２５ｅ：コアノード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のデータに基づき、該第１のデータ
   に予め応付けられた第２のデータを検索し、検索対象の
   上記第１のデータと上記第２のデータの組が検索テーブ
   ルに登録されていない場合、他装置に問い合わせて取得
   し上記検索テーブルに追加登録するデータ検索装置にお
   いて、上記第１のデータに基づく検索履歴の登録および
   更新を履歴管理テーブルを用いて行う手段と、上記他装
   置に問い合わせて検索する第１，第２のデータを追加登
   録する空き領域が上記検索テーブルに無い場合、上記履
   歴管理テーブルの検索履歴を参照して最古の検索履歴を
   検出し、検出した最古の検索履歴に対応する第１，第２
   のデータの組を上記検索テーブルから削除し、該削除し
   た後の空き領域に、上記他装置に問い合わせて検索した
   第１，第２のデータを追加登録する手段とを有すること
   を特徴とするデータ検索装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のデータ検索装置におい
   て、上記履歴管理テーブルは、１次元のデータ構造で上
   記第１のデータおよび正順で次の要素を指すポインタと
   逆順で次の要素を指すポインタからなる要素を有し、上
   記検索テーブルは、ＣＡＭもしくはツリー状のデータ構
   造で上記第１，第２のデータの組および上記履歴管理テ
   ーブルの要素へのポインタからなる要素を有し、上記履
   歴管理テーブル内の最古の要素を指すポインタを設け、
   該ポインタに基づき、上記履歴管理テーブルの最古の要
   素に対応する上記検索テーブル上の第１，第２のデータ
   からなる要素を特定して削除することを特徴とするデー
   タ検索装置。
3. 【請求項３】 第１のデータに基づき、該第１のデータ
   に予め対応付けられた第２のデータの検索を行い、検索
   対象の上記第１のデータと上記第２のデータの組が検索
   テーブルに登録されていない場合、他装置に問い合わせ
   て取得し上記検索テーブルに追加登録するデータ検索装
   置のデータ検索方法において、上記第１のデータに基づ
   く検索の履歴を、履歴管理テーブルを用いて登録および
   更新するステップと、上記他装置に問い合わせて検索す
   る第１，第２のデータを追加登録する空き領域の上記検
   索テーブルにおける有無を判別するステップと、有れ
   ば、上記他装置に問い合わせて上記第２のデータを取得
   して上記検索テーブルへの追加登録を行い、最新の検索
   履歴として上記履歴管理テーブルに登録し、他の検索履
   歴の順位を順次繰り下げて更新するステップと、無けれ
   ば、上記履歴管理テーブルにおける最古の検索履歴を検
   出し、検出した最古の検索履歴に対応する第１，第２の
   データの組を上記検索テーブルから削除した後、上記他
   装置に問い合わせを行なうステップと、上記他装置に問
   い合わせて取得した第１，第２のデータを、上記削除し
   た後の空き領域に追加登録し、最新の検索履歴として上
   記履歴管理テーブルに登録し、他の検索履歴の順位を順
   次繰り下げて更新するステップとを有することを特徴と
   するデータ検索方法。