TW201803378A - 通信裝置及通信系統 - Google Patents

Abstract

本發明之通信裝置包括：對向埠判定部(201)，判定與接收埠(200)連接之裝置為終端節點、或是轉發乙太網路訊框的通信裝置；傳送處判定部(203)，當判定為連接終端節點的情況下，判定是否直通轉發乙太網路訊框；及標記控制部(207)，當判定為直通轉發的情況下，改寫乙太網路訊框之目的地位址區域，當判定為連接通信裝置的情況下，進一步改寫乙太網路訊框之目的地位址區域。

Description

通信裝置及通信系統

本發明為有關一種轉發乙太網路(商標登錄)訊框之通信裝置及通信系統。

習知以來，在產業用的即時網路中，要求以低延遲轉發乙太網路訊框。在專利文獻1中，揭露乙太網集線器裝置藉由循環傳送與各局裝置進行即時通信的技術。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2002-198982號公報

然而，上述的習知技術是以1個通信裝置也就是乙太網集線器裝置為中心連接多個局裝置的網路構成。在近年的所謂NC(Numerical Control；數值控制)控制裝置之FA(Factory Automation；工廠自動化)機器的產業用網路、或是連接所謂碰撞監視感測器、鏡控制馬達的車載裝置之車載用網路中，使網路構成變得複雜，有經由多個通信裝置的情況。在將上述的習知技術適用於經由多個通信裝置的網路之情況下，由於經由多個通信裝置而造成在乙太網路訊框的傳送上耗 費時間，發生延遲的問題。

本發明為有鑑於上述而開發出來者，以能夠得到一種在經由多個通信裝置之網路構成中可減低乙太網路訊框傳送的延遲時間之通信裝置為目的。

為了解決上述課題，達成目的，本發明之通信裝置，其包括：對向埠判定部，判定與接收到乙太網路訊框的埠口連接之裝置為構成乙太網路訊框的傳送源或目的地之終端節點、或是轉發乙太網路訊框之通信裝置。又，通信裝置包括：傳送處判定部，在對向埠判定部中判定為在埠口連接終端節點的情況下，判定是否為直通轉發乙太網路訊框。又，通信裝置，其特徵為包括：標記控制部，在傳送處判定部中判定為直通轉發的情況下，將乙太網路訊框的目的地位址區域之位址改寫為唯一表示位址的標記值與指示直通轉發的指示位元，在對向埠判定部中判定為在埠口連接通信裝置的情況下，將乙太網路訊框的目的地位址區域之標記值與指示位元改寫為顯示乙太網路訊框的目的地之終端節點的位址。

有關本發明之通信裝置，在經由多個通信裝置的網路構成中達成所謂可減低訊框傳送的延遲時間之效果。

100‧‧‧通信系統

101、102、103‧‧‧終端節點

110、111‧‧‧邊界通信裝置

120、121‧‧‧經由通信裝置

140~145‧‧‧乙太網路電路

200、300‧‧‧接收埠

201‧‧‧對向埠判定部

202、302‧‧‧裝置控制部

203‧‧‧傳送處判定部

204‧‧‧學習部

205‧‧‧存取控制部

206、208、308‧‧‧記憶部

206a‧‧‧學習表

207‧‧‧標記控制部

208a‧‧‧標記賦予刪除表

209‧‧‧儲存轉發部

210‧‧‧直通轉發部

211‧‧‧輸出控制部

212、312‧‧‧傳送埠

301‧‧‧直通判定部

307‧‧‧標記判別部

308a‧‧‧標記交換表

圖1為顯示通信系統的構成例之圖面

圖2為顯示邊界通信裝置的構成例之圖面

圖3為顯示經由通信裝置的構成例之圖面

圖4為顯示利用通信系統所傳送/接收之乙太網路訊框的構成例之圖面

圖5為顯示邊界通信裝置的乙太網路訊框轉發處理之流程圖

圖6為顯示儲存在邊界通信裝置的記憶部之學習表的例示之圖面

圖7為顯示儲存在邊界通信裝置的記憶部之標記賦予刪除表的例示之圖面

圖8為顯示經由通信裝置的乙太網路訊框轉發處理之流程圖

圖9為顯示儲存在經由通信裝置的記憶部之標記交換表的例示之圖面

圖10為顯示儲存在經由通信裝置的記憶部之學習表的例示之圖面

圖11為顯示對於利用通信系統所傳送/接收之乙太網路訊框之經由通信裝置的讀入位置之圖面

圖12為顯示利用CPU與記憶體構成邊界通信裝置的處理電路情況之例示的圖面

圖13為顯示利用專用硬體構成邊界通信裝置的處理電路情況之例示的圖面

以下，依據圖面，詳細說明有關本發明實施形態之通信裝置及通信系統。又，並非根據該實施形態限定本發明。

實施形態

圖1為顯示有關本發明實施形態之通信系統100的構成例 之圖面。通信系統100包括終端節點101、102、103；邊界通信裝置110、111；及經由通信裝置120、121。通信系統100為使終端節點101、102、103傳送/接收乙太網路訊框後進行通信，使邊界通信裝置110、110與經由通信裝置120、121以低延遲轉發乙太網路訊框之網路構成的通信系統。終端節點101與邊界通信裝置110連接，終端節點102、103各自與邊界通信裝置111連接。在通信系統100，並沒有特別限定乙太網路的通信速度。

終端節點101透過乙太網路電路140與邊界通信裝置110連接。邊界通信裝置110透過乙太網路電路140與終端節點101連接，並且透過乙太網路電路141與經由通信裝置120連接。經由通信裝置120透過乙太網路電路141與邊界通信裝置110連接，並且透過乙太網路電路142與經由通信裝置121連接。經由通信裝置121透過乙太網路電路142與經由通信裝置120連接，並且透過乙太網路電路143與邊界通信裝置111連接。邊界通信裝置111透過乙太網路電路143與經由通信裝置121連接，並且透過乙太網路電路144與終端節點102連接、透過乙太網路電路145與終端節點103連接。終端節點102透過乙太網路電路144與邊界通信裝置111連接。終端節點103透過乙太網路電路145與邊界通信裝置111連接。

通信系統100為被期望適用於產業用網路或車載用網路之通信系統。產業用網路及車載用網路利用已達到在各自領域獨立發展的介面構成。然而，直至目前存在著從用以吸收所謂NC控制裝置、機器人、或各種感測器的每一終端節點 所具有之多種介面的差異之多層構造網路到將傳送媒體統合化為乙太網路之平面網路的變化。通信系統100針對乙太網路規格之產業用途或車載用途的適用，其為可以實現低延遲的資料轉發者。具體而言，在將通信系統100適用於產業用網路的情況下，終端節點101、102、103例如是NC控制裝置、機器人、各種感測器。又，在將通信系統100適用於車載用網路的情況下，終端節點101、102、103例如是鏡控制馬達、ECU(Engine Control Unit；引擎控制單元)、碰撞監視感測器。

在通信系統100中，邊界通信裝置110、111及經由通信裝置120、121為實現以低延遲轉發終端節點101、102、103所傳送/接收之乙太網路訊框之通信裝置。邊界通信裝置110、111為在通信系統100中與終端節點101、102、103的任一個終端節點連接之第1通信裝置。邊界通信裝置110、111進行將終端節點101、102、103之間所傳送/接收之乙太網路訊框的MACDA(Media Access Control Destination Address；媒體存取控制目的地位址)區域從MAC(Media Access Control；媒體存取控制)位址改寫為標記值與直通轉發指示位元之控制，或是將MACDA區域從標記值與直通轉發指示位元改寫為原來的MAC位址之控制。針對標記值與直通轉發指示位元的說明在之後敘述。經由通信裝置120、121在通信系統100中沒有直接與終端節點101、102、103連接，而是與邊界通信裝置110、111或是其他經由通信裝置連接之第2通信裝置。經由通信裝置120、121依據乙太網路訊框之MACDA區域的標記值與直通轉發指示位元，進行乙太網路訊框的轉發處理。在 以後的說明中，有統合邊界通信裝置110、111與經由通信裝置120、121稱為通信裝置的情況。

又，圖1所示之通信系統100雖然是直列連接邊界通信裝置110、經由通信裝置120、121與邊界通信裝置111的網路構成，但是這僅是一例，也能夠是使終端節點101到終端節點102、103的路徑可為多個之網格型的網路構成。

其次，針對邊界通信裝置110、111與經由通信裝置120、121的構成進行說明。

圖2為顯示有關本實施形態之邊界通信裝置110的構成例之圖面。由於邊界通信裝置110與邊界通信裝置111為相同構成，其中以邊界通信裝置110為例進行說明。又，在圖2中虛線表示控制的流動，實線表示乙太網路訊框的流動。在之後的圖面中亦同。邊界通信裝置110包括：接收埠200、對向埠判定部201、裝置控制部202、傳送處判定部203、學習部204、存取控制部205、記憶部206、標記控制部207、記憶部208、儲存轉發部209、直通轉發部210、輸出控制部211、及傳送埠212。

接收埠200為連接終端節點101的埠口，接收從終端節點101所傳送的乙太網路訊框。又，邊界通信裝置110在實際上具有多個埠口，在某個埠口連接終端節點101，在另一個埠口連接經由通信裝置120，根據乙太網路訊框的流動方向，各埠口可以成為接收埠也可以成為傳送埠。在圖2的例示中，雖然是顯示將從終端節點101傳送的乙太網路訊框轉發到經由通信裝置120的流動，但是在將從經由通信裝置120傳送 的乙太網路訊框轉發到終端節點101的流動之情況下，連接經由通信裝置120的埠口就成為接收埠200，連接終端節點101的埠口成為傳送埠212。針對接收埠200及傳送埠212，有統稱為埠口的情況。

對向埠判定部201為判定與對向的埠口，在圖2的例示中接收到乙太網路訊框的接收埠200連接之裝置為構成乙太網路訊框的傳送源或目的地之終端節點、或是轉發乙太網路訊框之經由通信裝置或邊界通信裝置。

裝置控制部202為控制邊界通信裝置110的乙太網路訊框之轉發處理。

傳送處判定部203在對向埠判定部201中判定為在接收埠200連接終端節點101的情況下，控制學習部204將接收到的乙太網路訊框資訊登錄在記憶部206的學習表206a之處理。又，傳送處判定部203在對向埠判定部101中判定為在接收埠200連接終端節點101的情況下，檢索記憶部206的學習表206a，依據檢索結果判定是否直通轉發接收到的乙太網路訊框。

學習部204在傳送處判定部203中將從乙太網路訊框擷取出的乙太網路訊框資訊透過存取控制部205登錄在記憶部206的學習表206a。學習表206a為登錄在邊界通信裝置110中過去曾接收的乙太網路訊框之傳送源的終端節點之MAC位址、與接收過去曾接收的乙太網路訊框之埠口的關係之表。

存取控制部205控制從裝置控制部202、傳送處判定部203、及學習部204對記憶部206的學習表206a之存取。

記憶部206儲存登錄有利用邊界通信裝置110所接收之乙太網路訊框的資訊之學習表206a。

標記控制部207改寫乙太網路訊框的MACDA區域。具體而言，標記控制部207在傳送處判定部203中判定為直通轉發的情況下，依據記憶部208之標記賦予刪除表208a的檢索結果，將乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址改寫為標記值與直通轉發指示位元。又，標記控制部207在對向埠判定部201中判定為在接收埠200連接經由通信裝置的情況下，依據記憶部208之標記賦予刪除表208a的檢索結果，將乙太網路訊框MACDA區域的標記值與直通轉發指示位元改寫為顯示乙太網路訊框的目的地之終端節點的MAC位址。在該情況下，標記控制部207將乙太網路訊框MACDA區域的標記值與直通轉發指示位元回復到將乙太網路訊框的傳送源之終端節點記載為顯示目的地之終端節點的MAC位址之原來的MAC位址。

所謂標記值，在通信系統100中對於各終端節點的MAC位址而言為唯一決定之值。針對標記值而言，由通信系統100的管理者預先對於每個終端節點的MAC位址設定在邊界通信裝置110、111及經由通信裝置120、121亦可。或者，由邊界通信裝置110、111及經由通信裝置120、121交換存在於通信系統100之各終端節點的MAC位址資訊，分配依照各終端節點的MAC位址之升序或降序所規定的標記值。

所謂直通轉發指示位元，依據儲存在乙太網路訊框內的Data部分之顯示儲存轉發或直通轉發乙太網路訊框的 辨別資料，設定在乙太網路訊框的MACDA區域之指示位元。

邊界通信裝置110將記載在乙太網路訊框的MACDA區域之MAC位址改寫為可寫入直通轉發指示位元的標記值、或是在MACDA區域確保有寫入直通轉發指示位元的區域之標記值。藉此，邊界通信裝置110在乙太網路訊框的MACDA區域可寫入直通轉發指示位元。在之後的說明中，有將MACDA區域稱為目的地位址區域的情況。又，有將MAC位址簡稱為位址的情況。

又，標記控制部207在將乙太網路訊框的MACDA區域從MAC位址利用標記值與直通轉發指示位元進行改寫的情況下，U(Universal)/L(Local)位元設定為顯示本地端位址之值。又，標記控制部207在將乙太網路訊框的MACDA區域從標記值與直通轉發指示位元利用乙太網路訊框的目的地之終端節點的MAC位址進行改寫的情況下，將U/L位元設定為顯示通用位址之值。U/L位元為顯示通用位址或本地端位址之位址位元。U/L位元在原本的MACDA區域中被包含在MAC位址者。在MACDA區域被改寫為標記值與直通轉發指示位元的情況下，U/L位元包含在標記值亦可，與標記值分開使其獨立亦可。

記憶部208儲存設定有乙太網路訊框的目的地之終端節點的MAC位址、乙太網路訊框的傳送處之埠口、與標記值的對應之標記賦予刪除表208a。

儲存轉發部209包括多個每一優先度的佇列，判別乙太網路訊框的優先度後依照對應優先度的佇列儲存乙太網路訊框。儲存轉發部209藉由輸出控制部211的控制，比儲 存在優先度低佇列的乙太網路訊框更優先，從儲存在優先度高佇列的乙太網路訊框依序輸出。

在直通轉發部210中，從標記控制部207輸入比輸入到儲存轉發部209的乙太網路訊框更優先傳送的乙太網路訊框。直通轉發部210沒有儲存乙太網路訊框，而是根據輸出控制部211的控制進行輸出。

輸出控制部211在從儲存轉發部209或直通轉發部210輸出的乙太網路訊框之中，進行將來自直通轉發部210的乙太網路訊框優先輸出的控制。

傳送埠212為連接經由通信裝置120的埠口，將從輸出控制部211所輸出的乙太網路訊框傳送到經由通信裝置120。

又，邊界通信裝置110如前述所示包括多個埠口，而實際上為每一埠口包括儲存轉發部209、直通轉發部210、及輸出控制部211者。

圖3為顯示有關本實施形態之經由通信裝置120的構成例之圖面。由於經由通信裝置120與經由通信裝置121為相同構成，其中以經由通信裝置120為例進行說明。經由通信裝置120包括：對向埠判定部201、傳送處判定部203、學習部204、存取控制部205、記憶部206、儲存轉發部209、直通轉發部210、輸出控制部211、接收埠300、直通判定部301、裝置控制部302、標記判別部307、記憶部308、及傳送埠312。

接收埠300為連接邊界通信裝置110之埠口，接收從邊界通信裝置110所傳送的乙太網路訊框。又，經由通信裝 置120與邊界通信裝置110相同，實際上包括多個埠口，在某個埠口與邊界通信裝置110連接，在另一埠口與經由通信裝置121，根據乙太網路訊框的流動方向而使各埠口可成為接收埠也可成為傳送埠。在圖3的例示中，雖然是顯示將從邊界通信裝置110所傳送的乙太網路訊框轉發到經由通信裝置121的流動，但是在將從經由通信裝置121所傳送的乙太網路訊框轉發到邊界通信裝置110的流動之情況下，連接經由通信裝置121的埠口成為接收埠300，連接邊界通信裝置110的埠口成為傳送埠312。針對接收埠300及傳送埠312，有稱為埠口的情況。

直通判定部301在對向埠判定部201中判定為在接收埠300連接邊界通信裝置110的情況下，確認從對向埠判定部201所輸出之乙太網路訊框的MACDA區域內容，依據藉由邊界通信裝置110經改寫後的乙太網路訊框MACDA區域內容，判定是否直通轉發乙太網路訊框。

裝置控制部302控制經由通信裝置120之乙太網路訊框的轉發處理。

標記判別部307在直通判定部301判定為直通轉發乙太網路訊框的情況下，以乙太網路訊框的標記值為檢索鍵，檢索記憶部308的標記交換表308a，依據檢索結果判定直通轉發或放棄乙太網路訊框。

記憶部308儲存設定有標記值、與成為寄到以標記值所示的終端節點之乙太網路訊框的轉發目的地之埠口的關係之標記交換表308a。

傳送埠312為連接經由通信裝置121的埠口，將 從輸出控制部211所輸出的乙太網路訊框傳送到經由通信裝置121。

經由通信裝置120與邊界通信裝置110相同，如前述所示包括多個埠口，而實際上為在每一埠口包括儲存轉發部209、直通轉發部210、及輸出控制部211者。

其中，說明利用通信系統100的終端節點101、102、103、邊界通信裝置110、111、及經由通信裝置120、121所傳送/接收之乙太網路訊框的構成。圖4為顯示有關本實施形態之利用通信系統100所傳送/接收之乙太網路訊框的構成例之圖面。圖4(a)為顯示無VLAN(Virtual Local Area Network；虛擬區域)403的乙太網路訊框410，圖4(b)為顯示有VLAN403的乙太網路訊框411。所謂有VLAN403為在終端節點101、102、103所屬的網路中，設定有VLAN的情況。

圖4(a)所示之無VLAN403的乙太網路訊框410由MACDA400、MACSA(Media Access Control Source Address；媒體存取控制來源位址)401、Type402、Data404、及FCS(Frame Check Sequence；訊框檢查序列)405構成。MACDA400為顯示乙太網路訊框410之目的地通信裝置的MAC位址，MACSA401為顯示乙太網路訊框410之傳送源通信裝置的MAC位址。 Type402為辨識上位網路層的協定之辨識碼。Data404為儲存利用乙太網路訊框410所運送的資料之區域。FCS405為被用於確認乙太網路訊框410的損壞。

圖4(b)所示之有VLAN403的乙太網路訊框411為在圖4(a)所示之無VLAN403的乙太網路訊框410追加包含有 終端節點之所屬的VLAN辨識碼之VID(VLAN IDentifier；虛擬區域辨識碼)的區域，也就是VLAN403者。通信系統100都可適用於圖4(a)及圖4(b)所示之任一個乙太網路訊框。

接著，針對邊界通信裝置110、111及經由通信裝置120、121的動作進行說明。具體而言，針對在通信系統100中，將乙太網路訊框從終端節點101，經由邊界通信裝置110、經由通信裝置120、121、及邊界通信裝置111傳送到終端節點102的情況之邊界通信裝置110、111及經由通信裝置120、121之乙太網路訊框的轉發處理進行說明。

圖5為顯示有關實際型態1之邊界通信裝置110、111的乙太網路訊框轉發處理之流程圖。首先，針對從終端節點101接收乙太網路訊框之邊界通信裝置110的轉發處理進行說明。

在邊界通信裝置110中，接收埠200透過乙太網路電路140接收從終端節點101所傳送的乙太網路訊框(步驟S501)。對向埠判定部201判定接收到乙太網路訊框的埠口是否為非對應埠口(步驟S502)。所謂非對應埠口為連接終端節點的埠口，所謂不是非對應埠口為連接經由通信裝置的埠口。對向埠判定部201對於裝置控制部202詢問接收到乙太網路訊框的埠口之類別，根據來自裝置控制部202的應答，判定是否為非對應埠口。在裝置控制部202中於通信系統100的架構時成為設定有邊界通信裝置110的哪一個埠口連接怎樣的裝置之連接資訊者。對於裝置控制部202的連接資訊，由通信系統100的管理者固定設定亦可，由裝置控制部202根據與經由通信裝 置、其他邊界通信裝置之間乙太網路訊框的處理，掌握連接的裝置機動設定亦可。

對向埠判定部201在判定為接收到乙太網路訊框的埠口為非對應埠口的情況下(步驟S502：是)，將接收到的乙太網路訊框輸出到傳送處判定部203。傳送處判定部203從對向埠判定部201所輸出的乙太網路訊框擷取出MACSA及Type的資訊，將MACSA、Type、接收到乙太網路訊框的接收埠之資訊通知給學習部204。又，傳送處判定部203在從對向埠判定部201所輸出的乙太網路訊框包含有VLAN區域的情況下，進一步從乙太網路訊框擷取出VLAN的資訊，也將VLAN的資訊通知給學習部204。學習部204透過存取控制部205，將從傳送處判定部203所通知的乙太網路訊框之資訊登錄在記憶部206的學習表206a(步驟S503)。

圖6為顯示有關本實施形態之儲存在邊界通信裝置110的記憶部206之學習表206a的例示之圖面。在記憶部206的學習表206a中，針對乙太網路訊框的資訊，登錄有檢索鍵、傳送埠、及歷程時間的項目。檢索鍵為利用學習部204所登錄的MACSA，在後述之傳送處判定部203的檢索中成為對於乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址之檢索對象。傳送埠為利用學習部204所登錄的接收埠，在後述之傳送處判定部203的檢索中當檢索命中乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址之情況下，顯示乙太網路訊框傳送處的埠口者。歷程時間雖然也可以為對每一傳送埠預先設定的時間，但不限於此，學習部204使用傳送處判定部203所通知的Type、VLAN之一者 或兩者的資訊進行設定亦可。

傳送處判定部203以接收到的乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址為檢索鍵，透過存取控制部205檢索記憶部206的學習表206a，確認是否命中(步驟S504)。所謂命中為在記憶部206的學習表206a中有成為檢索鍵的MAC位址之情況。所謂未命中為沒有命中的情況，即記憶部206的學習表206a中沒有成為檢索鍵的MAC位址之情況。所謂未命中的情況為邊界通信裝置110例如一次也沒有接收到從符合檢索鍵之MAC位址的終端節點所傳送的乙太網路訊框的情況。或者，所謂未命中的情況為在邊界通信裝置110中，雖然是來自以前有接收過之傳送源終端節點的乙太網路訊框，但是在經過歷程時間後才接收到的情況。

命中的情況(步驟S504：是)，傳送處判定部203接著確認接收到之乙太網路訊框是否為直通轉發的對象(步驟S505)。例如，在傳送處判定部203中構成為於通信系統100的架構時預先設定直通轉發的對象之傳送埠者。在該情況下，傳送處判定部203以乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址為檢索鍵，檢索記憶部206的學習表206a之MAC位址，依據檢索結果，判定是否直通轉發乙太網路訊框。又，於通信系統100的架構時預先將直通轉發的對象之MAC位址設定在傳送部判定部203之情況下，傳送部判定部203依據乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址，判定是否直通轉發乙太網路訊框亦可。在直通轉發的情況下(步驟S505：是)，傳送處判定部203將乙太網路訊框輸出到標記控制部207。

標記控制部207在從傳送處判定部203所輸出的乙太網路訊框之MACDA區域中，確認U/L位元是否為0b0，即顯示通用位址之值(步驟S506)。在從傳送處判定部203所輸出的乙太網路訊框MACDA區域之U/L位元為顯示通用位址之值的情況(步驟S506：是)，標記控制部207以乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址為檢索鍵，檢索記憶部208的標記賦予刪除表208a，確認是否命中(步驟S507)。

圖7為顯示有關本實施形態之儲存在邊界通信裝置110的記憶部208之標記賦予刪除表208a的例示之圖面。在記憶部208的標記賦予刪除表208a中，依據乙太網路訊框的資訊，登錄有檢索鍵、傳送埠、及改寫資訊的項目。檢索鍵為在標記控制部207的檢索時對於乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址或者標記值之檢索對象。傳送埠為在標記控制部207的檢索時檢索命中乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址或者標記值之情況下，顯示乙太網路訊框的傳送處的埠口者。改寫資訊為在標記控制部207的檢索時檢索命中乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址或者標記值之情況下，顯示改寫已檢索命中之MACDA區域的內容之資訊者。

在圖7中，所謂檢索鍵的MACDA為通用位址時，其為MACDA區域的U/L位元為顯示通用位址之值的情況，即邊界通信裝置110從終端節點101接收到乙太網路訊框的情況。在該情況下，檢索鍵為乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址。又，在圖7中，所謂檢索鍵的MACDA為本地端位址時，其為MACDA區域的U/L位元為顯示本地端位址之值的情況，即後述 之邊界通信裝置111將乙太網路訊框傳送到終端節點102的情況。在該情況下，檢索鍵為乙太網路訊框MACDA區域的標記值。

裝置控制部202參照記憶部206的學習表206a，針對將與邊界通信裝置110連接的終端節點成為傳送源之乙太網路訊框，作成圖7所示的標記賦予刪除表208a之中檢索鍵的MACDA為通用位址時的部分亦可。又，裝置控制部202參照記憶部206的學習表206a，針對將邊界通信裝置110利用經由通信裝置120的經由接收之未直接與邊界通信裝置110連接的終端節點成為傳送源之乙太網路訊框，作成圖7所示的標記賦予刪除表208a之中檢索鍵的MACDA為本地端位址時的部分亦可。

在步驟S507中為命中的情況(步驟S507：是)，標記控制部207以記憶部208之標記賦予刪除表208a所設定之標記值、及儲存在乙太網路訊框內的Data部分之依據顯示儲存轉發或直通轉發的辨識資料之顯示有效直通轉發指示位元之值，改寫從傳送部判定部203所輸出的乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址。又，標記控制部207將MACDA區域的U/L位元設定為以0b1顯示之本地端位址。即，標記控制部207對於從傳送部判定部203所輸出的乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址，以標記值及有效直通轉發指示位元進行改寫，並且設定本地端位址(步驟S508)。標記控制部207將已改寫MACDA區域之乙太網路訊框輸出到直通轉發部210。

直通轉發部210根據輸出控制部211的控制，直通轉發乙太網路訊框(步驟S509)。輸出控制部211以比儲存在儲存轉發部209之乙太網路訊框更優先，輸出來自直通轉發部210的 乙太網路訊框(步驟S510)。接著，傳送埠212將輸出控制部211所輸出的乙太網路訊框傳送到經由通信裝置120(步驟S511)。

在步驟S507中為未命中的情況(步驟S507：否)，標記控制部207在非意圖的乙太網路訊框中將U/L位元成為0b1也就是顯示本地端位址之值，防止該乙太網路訊框的轉發進而放棄(步驟S512)。

在步驟S506中MACDA區域的U/L位元為顯示本地端位址的情況下(步驟S506：否)，此時之標記控制部207的動作因為相當於後述之邊界通信裝置111的情況，因此在說明邊界通信裝置111的動作時再說明。

在步驟S504中為未命中的情況(步驟S504：否)，傳送處判定部203將乙太網路訊框輸出到接收到乙太網路訊框的埠口，即接收埠以外的所有埠口之儲存轉發部209(步驟S515)。儲存轉發部209根據輸出控制部211的控制，儲存轉發乙太網路訊框(步驟S517)。具體而言，儲存轉發部209在從傳送處判定部203所輸出的乙太網路訊框包含VLAN的情況下，依據COS(Class Of Service；服務等級)資訊判別乙太網路訊框的優先度，決定儲存乙太網路訊框的佇列。又，儲存轉發部209在從傳送處判定部203所輸出的乙太網路訊框未包含VLAN的情況下，依據例如IPv4的TOS(Type Of Service；服務類型)資訊判別乙太網路訊框的優先度，決定儲存乙太網路訊框的佇列。

輸出控制部211以來自直通轉發部210的乙太網路訊框之輸出為優先的同時，輸出儲存在儲存轉發部209之乙太網路訊框(步驟S510)。接著，傳送埠212將從輸出控制部211 所輸出的乙太網路訊框傳送到經由通信裝置120(步驟S511)。

在步驟S505中為儲存轉發的情況(步驟S505：否)，傳送處判定部203依據MACDA區域的MAC位址，將乙太網路訊框輸出到符合的1個埠口之儲存轉發部209(步驟S516)。儲存轉發部209根據輸出控制部211的控制，儲存轉發乙太網路訊框(步驟S517)。輸出控制部211以來自直通轉發部210的乙太網路訊框之輸出為優先的同時，輸出儲存在儲存轉發部209之乙太網路訊框至傳送埠212(步驟S510)。接著，傳送埠212將從輸出控制部211所輸出的乙太網路訊框傳送到經由通信裝置120(步驟S511)。

又，在步驟S502中為對應埠口的情況(步驟S502：否)之對向埠判定部201的動作，因為相當於後述之邊界通信裝置111的情況，因此在說明邊界通信裝置111的動作時再說明。

接著，針對從邊界通信裝置110接收到乙太網路訊框之經由通信裝置120的動作進行說明。圖8為顯示有關實施形態1之經由通信裝置120、121的乙太網路訊框轉發處理之流程圖。

在經由通信裝置120中，接收埠300透過乙太網路電路141接收從邊界通信裝置110所傳送的乙太網路訊框(步驟S601)。對向埠判定部201判定接收到乙太網路訊框的埠口是否為非對應埠口(步驟S602)。對向埠判定部201對裝置控制部302詢問接收到乙太網路訊框的埠口類別，根據來自裝置控制部302的應答判定是否為非對應埠口。在裝置控制部302中構成為於通信系統100的架構時設定有經由通信裝置120的 哪個埠口連接哪個通信裝置之連接資訊者。對於裝置控制部302之連接資訊的設定方法，與前述邊界通信裝置110的裝置控制部202相同。

在對向埠判定部201判定接收到乙太網路訊框的埠口為對應埠口的情況(步驟S602：否)，將接收到的乙太網路訊框輸出到直通判定部301。直通判定部301確認從對向埠判定部201所輸出的乙太網路訊框MACDA區域之U/L位元及直通轉發指示位元的設定(步驟S603)。在U/L位元為顯示本地端位址之值且設定有效直通轉發指示位元的情況(步驟S603：是)，直通判定部301將乙太網路訊框輸出到標記判定部307。標記判定部307以從直通判定部301所輸出的乙太網路訊框MACDA區域的標記值作為檢索鍵，檢索記憶部308的標記交換表308a，確認是否命中(步驟S604)。

圖9為顯示有關本實施形態之儲存在經由通信裝置120的記憶部308之標記交換表308a的例示之圖面。在記憶部308的標記交換表308a中，登錄有檢索鍵及傳送埠的項目。檢索鍵為在標記判別部307的檢索中對於乙太網路訊框MACDA區域的標記值之檢索對象。傳送埠為在標記判別部307的檢索中當檢索命中乙太網路訊框MACDA區域的標記值之情況下，顯示乙太網路訊框之傳送處的埠口者。與前述之儲存在邊界通信裝置110的記憶部208之標記賦予刪除表208a相同，針對標記值由通信系統100的管理者預先對於各終端節點的MAC位址設定在邊界通信裝置110、111及經由通信裝置120、121亦可。或者，由邊界通信裝置110、111及經由通信裝置120、121交 換存在於通信系統100之各終端節點的MAC位址資訊，分配依照各終端節點的MAC位址之升序或降序所規定的標記值亦可。

在步驟S604中為命中的情況(步驟S604：是)，標記判別部307將乙太網路訊框輸出到直通轉發部210。

直通轉發部210根據輸出控制部211的控制，直通轉發乙太網路訊框(步驟S605)。輸出控制部211以比儲存在儲存轉發部209之乙太網路訊框更優先，輸出來自直通轉發部210的乙太網路訊框(步驟S606)。接著，傳送埠312將輸出控制部211所輸出的乙太網路訊框傳送到經由通信裝置121(步驟S607)。

在步驟S604中為未命中的情況(步驟S604：否)，標記判別部307在非意圖的乙太網路訊框中將U/L位元成為0b1也就是顯示本地端位址之值，防止該乙太網路訊框的轉發進而放棄(步驟S608)。

在步驟S602中為非對應埠口的情況下(步驟S602：是)，對向埠判定部210將接收到的乙太網路訊框輸出到傳送處判定部203。又，在步驟S603中U/L位元為顯示通用位址之值的情況，或者沒有設定有效直通轉發指示位元的情況下，或者兩者都有的情況(步驟S603：否)，直通判定部301將接收到的乙太網路訊框輸出到傳送處判定部203。

傳送處判定部203從對向埠判定部201或直通判定部301所輸出的乙太網路訊框擷取出MACSA及Type，將MACSA、Type、接收到乙太網路訊框的接收埠之資訊通知給學習部204。又，傳送處判定部203在從對向埠判定部201所輸出的乙太網路訊框包含有VLAN場域的情況下，進一步也將 VLAN的資訊通知給學習部204。學習部204透過存取控制部205，將從傳送處判定部203所通知的資訊登錄在記憶部206的學習表(步驟S609)。

圖10為顯示有關本實施形態之儲存在經由通信裝置120的記憶部206之學習表206a的例示之圖面。在本實施形態中，通信系統100為直列連接邊界通信裝置110、經由通信裝置120、121、邊界通信裝置111構成的網路。因此，為了使邊界通信裝置110、經由通信裝置120、121、邊界通信裝置111轉發相同的乙太網路訊框，因此預測具有相同內容的學習表206a。又，在通信系統的形態為非圖1所示的直列形狀，而是可選擇多個通信路徑之網格形狀的情況下，認為各邊界通信裝置及各經由通信裝置可具有不同內容的學習表206a。

傳送處判定部203，以接收到的乙太網路訊框MACDA區域的MAC位址為檢索鍵，透過存取控制部205檢索記憶部206的學習表206a，確認是否命中(步驟S610)。

在命中的情況(步驟S610：是)，傳送處判定部203依據MACDA區域的MAC位址將乙太網路訊框輸出到與符合的1個埠口對應之儲存轉發部209(步驟S611)。在步驟S610中為未命中的情況(步驟S610：否)，傳送處判定部203將乙太網路訊框輸出到與接收到乙太網路訊框的埠口，也就是接收埠以外的所有埠口對應之儲存轉發部209(步驟S612)。

儲存轉發部209根據輸出控制部211的控制，儲存轉發乙太網路訊框(步驟S613)。輸出控制部211以來自直通轉發部210的乙太網路訊框之輸出為優先的同時，輸出儲存在 儲存轉發部209之乙太網路訊框(步驟S606)。接著，傳送埠312將從輸出控制部211所輸出的乙太網路訊框傳送到經由通信裝置121(步驟S607)。

接著，針對從經由通信裝置120接收到乙太網路訊框之經由通信裝置121的動作進行說明。在經由通信裝置121中，接收埠300透過乙太網路電路142接收從經由通信裝置120所傳送的乙太網路訊框(步驟S601)。之後的動作與經由通信裝置120相同。傳送埠312將從輸出控制部211所輸出的乙太網路訊框傳送到邊界通信裝置111(步驟S607)。

接著，針對從經由通信裝置121接收乙太網路訊框之邊界通信裝置111的動作進行說明。在邊界通信裝置111中，接收埠200透過乙太網路電路143接收從經由通信裝置121所傳送的乙太網路訊框(步驟S501)。

當對向埠判定部201判定接收到乙太網路訊框的埠口為對應埠口(步驟S502：否)，將接收到的乙太網路訊框輸出到標記控制部207。

標記控制部207判定為從對向埠判定部201所輸出的乙太網路訊框之MACDA區域中U/L位元為顯示本地端位址之值(步驟S506：否)。標記控制部207以乙太網路訊框MACDA區域的標記值作為檢索鍵，檢索記憶部208的標記賦予刪除表208a，確認是否命中(步驟S5130)。在該情況，標記控制部207在圖7所示之標記賦予刪除表208a之中，以檢索鍵之MACDA為本地端位址時的部分為對象進行檢索。

在命中的情況(步驟S513：是)，標記控制部207 以設定在記憶208的標記賦予刪除表208a之MAC位址，改寫從對向埠判定部201所輸出之乙太網路訊框MACDA區域的標記值及有效直通轉發指示位元。此時，標記控制部207將MACDA區域的直通轉發指示位元成為無效，並將U/L位元設定為以0b0表示之通用位址(步驟S514)。標記控制部207將已改寫MACDA區域的乙太網路訊框輸出到直通轉發部210。

直通轉發部210根據輸出控制部211的控制，直通轉發乙太網路訊框(步驟S509)。輸出控制部211以比儲存在儲存轉發部209之乙太網路訊框更優先，輸出來自直通轉發部210的乙太網路訊框(步驟S510)。接著，傳送埠212將輸出控制部211所輸出的乙太網路訊框透過乙太網路電路144傳送到經由通信裝置120(步驟S511)。

在步驟S513中為未命中的情況(步驟S513：否)，標記控制部207在非意圖的乙太網路訊框中將U/L位元成為0b1也就是顯示本地端位址之值，防止該乙太網路訊框的轉發進而放棄(步驟S512)。

如此一來，邊界通信裝置110在MACDA區域中設定有效直通轉發指示位元。經由通信裝置120、121可利用MACDA區域的直通轉發指示位元判定乙太網路訊框的轉發方式。藉此，經由通信裝置120、121在乙太網路訊框的讀入量比習知更少的狀態下，就可以進行乙太網路訊框的轉發方式之判斷。

圖11為顯示有關本實施形態之對於利用通信系統100傳送/接收之乙太網路訊框之經由通信裝置120、121的讀入位置之圖面。對於圖4(a)所示之無VLAN403之乙太網路訊 框410而言，追加顯示儲存轉發或直通轉發之辨識資料404a、及習知的讀入位置420。又，對於圖4(b)所示之有VLAN403之乙太網路訊框411而言，追加顯示儲存轉發或直通轉發之辨識資料404a、及習知的讀入位置421。經由通信裝置120、121在習知時必須讀入乙太網路訊框直到讀入位置420或讀入位置421，但是在本實施形態中，藉由只要讀入MACDA400的部分，就可以進行乙太網路訊框的轉發方式之判斷。因此經由通信裝置120、121不必讀入乙太網路訊框直到讀入位置420或讀入位置421，只要高速化轉發處理讀入位置420、421與MACDA400的差分即可。

接著，針對邊界通信裝置110、111的硬體構成進行說明。在邊界通信裝置110、111中，接收埠200及傳送埠212藉由可傳送/接收乙太網路訊框的介面電路予以實現。邊界通信裝置110、111的其他構成藉由處理電路予以實現。換言之，邊界通信裝置110、111包括用以改寫乙太網路訊框的MACDA區域之處理電路。處理電路為專用的硬體亦可，執行儲存在記憶體的程式之CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)及記憶體亦可。

圖12為顯示有關本實施形態之利用CPU與記憶體構成邊界通信裝置110、111的處理電路情況之例示的圖面。處理電路為藉由CPU901及記憶體902構成的情況下，邊界通信裝置110、111的各機能藉由軟體、韌體、或軟體與韌體的組合予以實現。軟體或韌體記述為程式，並儲存在記憶體902。在處理電路中，藉由CPU901讀出並執行記憶在記憶體902之 程式，實現各機能。換言之，邊界通信裝置110、111包括用以儲存能夠結論性執行改寫乙太網路訊框的MACDA區域之步驟的程式之記憶體902。又，此等程式也可以說是在電腦執行邊界通信裝置110、111的順序及方法者。其中，CPU901為處理裝置、運算裝置、微處理器、微電腦、處理器、或DSP(Digital Signal Processor；數位訊號處理器)等亦可。又，所謂記憶體902，例如相當於RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、快閃記憶體、EPROM(Erasable Programmable ROM；可抹除程式化唯讀記憶體)、EEPROM(Electrically EPROM；電子式可抹除程式化唯讀記憶體)等非揮發性或揮發性的半導體記憶體、磁碟、軟碟、光碟、壓縮光碟、迷你光碟或DVD(Digital Versatile Disc；數位多功能影音光碟)等。

圖13為顯示有關本實施形態之利用專用硬體構成邊界通信裝置110、111的處理電路情況之例示的圖面。在處理電路為專用硬體的情況下，圖13所示的處理電路903例如相當於單一電路、複合電路、經程式化的處理器、並聯程式化處理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit；特殊應用積體電路)、FPGA(Field Programmable Gate Array；場效可程式邏輯閘陣列)、或是組合此等者。利用處理電路903依照機能類別實現邊界通信裝置110、111的各機能亦可，統合各機能後再利用處理電路903實現亦可。

又，針對邊界通信裝置110、111的各機能，利用專用硬體實現一部分、利用軟體或韌體實現一部分亦可。如此 一來，處理電路可以藉由專用硬體、軟體、韌體或此等的組合，實現上述各機能。又，對於經由通信裝置120、121的硬體構成亦同，與邊界通信裝置110、111的硬體構成相同，可以使用圖12及圖13進行說明。

如以上說明所示，根據本實施形態，邊界通信裝置110利用標記值及有效直通轉發指示位元改寫接收到的乙太網路訊框之MACDA區域，可以將乙太網路訊框轉發所必要的資訊彙集在MACDA區域後再傳送到經由通信裝置120。藉此，經由通信裝置120、121藉由讀入乙太網路訊框的MACDA區域，就可以取得乙太網路訊框的轉發處資訊、及是否為直通轉發的資訊，與讀入位於乙太網路訊框的資料部分之儲存轉發或直通轉發的資訊之情況相比，能夠以低延遲轉發乙太網路訊框。

以上的實施形態所示之構成為顯示本發明內容的一例者，也可以與其他悉知的技術組合，在不脫離本發明的宗旨之範圍內，也可以省略、變更構成的一部分。

101‧‧‧終端節點

110‧‧‧邊界通信裝置

120‧‧‧經由通信裝置

200‧‧‧接收埠

201‧‧‧對向埠判定部

202‧‧‧裝置控制部

203‧‧‧傳送處判定部

204‧‧‧學習部

205‧‧‧存取控制部

206、208‧‧‧記憶部

206a‧‧‧學習表

207‧‧‧標記控制部

208a‧‧‧標記賦予刪除表

209‧‧‧儲存轉發部

210‧‧‧直通轉發部

211‧‧‧輸出控制部

212‧‧‧傳送埠

Claims (7)

1. 一種通信裝置，其特徵為包括：對向埠判定部，其判定與接收到乙太網路訊框的埠口連接之裝置為構成前述乙太網路訊框的傳送源或目的地之終端節點、或是轉發前述乙太網路訊框的通信裝置；傳送處判定部，其在前述對向埠判定部中判定為在前述埠口連接前述終端節點的情況下，判定是否直通轉發前述乙太網路訊框；及標記控制部，其在前述傳送處判定部中判定為直通轉發的情況下，將前述乙太網路訊框的目的地位址區域的位址改寫為唯一顯示前述位址之標記值與指示直通轉發的指示位元，在前述對向埠判定部中判定為在前述埠口連接前述通信裝置的情況下，將前述乙太網路訊框的目的地位址區域之前述標記值與前述指示位元改寫為顯示前述乙太網路訊框的目的地之終端節點位址。
2. 如申請專利範圍第1項之通信裝置，其中包括標記賦予刪除表，其設定有前述終端節點位址與前述標記值之對應，前述標記控制部以前述乙太網路訊框之目的地位址區域的位址或標記值作為檢索鍵，檢索前述標記賦予刪除表，依據前述檢索結果進行前述乙太網路訊框之前述目的地位址區域的改寫。
3. 如申請專利範圍第1項之通信裝置，其中包括學習表，其登錄有過去接收過的乙太網路訊框之傳送源的終端節點位址與接收前述過去接收過乙太網路訊框的埠口之關係， 前述傳送處判定部以前述乙太網路訊框的目的地位址區域的位址作為檢索鍵，檢索前述學習表的位址，依據檢索結果判定是否直通轉發前述乙太網路訊框。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之通信裝置，其中前述標記控制部在將前述乙太網路訊框的目的地位址區域改寫為前述標記值與前述指示位元的情況下，在前述乙太網路訊框的目的地位址區域中將顯示通用位址或本地端位址之位址位元設定為前述本地端位址，在將前述乙太網路訊框的目的地位址區域改寫為前述位址的情況下，將前述位址位元設定為通用位址。
5. 一種通信裝置，其特徵為包括：對向埠判定部，其判定與接收到乙太網路訊框的埠口連接之裝置為構成前述乙太網路訊框的傳送源或目的地之終端節點、或是轉發前述乙太網路訊框之通信裝置；及直通判定部，在前述對向埠判定部中判定為在前述埠口連接前述通信裝置的情況下，依據利用申請專利範圍第1至4項中任一項的通信裝置改寫後之前述乙太網路訊框的目的地位址區域之內容，判定是否直通轉發前述乙太網路訊框。
6. 如申請專利範圍第5項之通信裝置，其中包括：標記交換表，其設定有唯一顯示前述終端節點位址之標記值、與成為寄到以前述標記值所示的終端節點之乙太網路訊框的轉發目的地之埠口的關係；及標記判別部，其在前述直通判定部中判定為直通轉發前述乙太網路訊框的情況下，以前述乙太網路訊框的標記值作 為檢索鍵，檢索前述標記交換表，依據檢索結果判定直通轉發或放棄前述乙太網路訊框。
7. 一種通信系統，包括：終端節點，其成為乙太網路訊框的傳送源或目的地；第1通信裝置，其為申請專利範圍第1至4項中任一項之通信裝置；及第2通信裝置，其為申請專利範圍第5或6項之通信裝置，其特徵為：前述終端節點與前述第1通信裝置連接。