WO2018173799A1 - スイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラム - Google Patents

スイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラム Download PDF

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WO2018173799A1
WO2018173799A1 PCT/JP2018/009186 JP2018009186W WO2018173799A1 WO 2018173799 A1 WO2018173799 A1 WO 2018173799A1 JP 2018009186 W JP2018009186 W JP 2018009186W WO 2018173799 A1 WO2018173799 A1 WO 2018173799A1
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transmission
transmission destination
unit
switch device
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PCT/JP2018/009186
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四方隼人
浦山博史
前田英樹
藪内靖弘
萩原剛志
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住友電気工業株式会社
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
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    • H04L61/25Mapping addresses of the same type
    • H04L61/2503Translation of Internet protocol [IP] addresses
    • H04L61/2517Translation of Internet protocol [IP] addresses using port numbers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Definitions

  • the present invention relates to a switch device, a communication control method, and a communication control program.
  • This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2017-59593 for which it applied on March 24, 2017, and takes in those the indications of all here.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2013-168865 discloses the following in-vehicle network system. That is, the in-vehicle network system includes an in-vehicle control device including a memory that stores definition data that defines a part of a communication protocol used on the in-vehicle network that depends on implementation on the in-vehicle network, and the in-vehicle control device. A communication protocol issuing device for issuing the definition data. When the communication protocol issuing device receives a registration request for requesting the in-vehicle control device to participate in the in-vehicle network from a registration device for participating in the in-vehicle network, the communication protocol issuing device performs authentication for the registration device.
  • the definition data compliant with the above implementation is created in the in-vehicle network and returned to the registration device.
  • the registration device receives the definition data transmitted from the communication protocol issuing device, and requests the in-vehicle control device to store the received definition data in the memory.
  • the said vehicle-mounted control apparatus receives the definition data from the said registration apparatus, stores it in the said memory, and communicates using the said vehicle-mounted network according to the said communication protocol according to the said part which the said definition data defines. .
  • the switch device of the present disclosure is a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a destination IP (Internet Protocol) address, a source IP address, a destination port information, a source port information, and a transmission An acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship with a destination MAC (Media Access Control) address, a transmission destination IP address included in a frame that is received by the switch device and that constitutes the flow data, Based on the transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information, the transmission destination MAC address is acquired from the correspondence information, and transmission processing is performed in which the acquired transmission destination MAC address is included in the frame and transmitted. And a relay unit.
  • a destination IP Internet Protocol
  • An acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship with a destination MAC (Media Access Control) address, a transmission destination IP address included in a frame that is received by the switch device and that constitutes the flow data, Based on the transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission
  • the switch device of the present disclosure is a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and uniquely determines at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information.
  • a value included in an acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between a value and a transmission destination MAC address, and a frame that is received by the switch device and that constitutes the flow data.
  • the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission destination MAC address corresponding to the value that uniquely determines the transmission source port information are acquired from the correspondence information, and the acquired transmission destination MAC address is And a relay unit that performs transmission processing to be included in the frame and transmitted.
  • a communication control method of the present disclosure is a communication control method in a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information.
  • a communication control method is a communication control method in a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information.
  • the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission destination MAC address corresponding to a value that uniquely determines the transmission source port information are acquired from the correspondence information, and the acquired transmission Performing a transmission process of transmitting the destination MAC address in the frame.
  • a communication control program of the present disclosure is a communication control program used in a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a destination IP address, a source IP address, and destination port information.
  • An acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between transmission source port information and a transmission destination MAC address, and a transmission destination IP address included in a frame that is received by the switch device and that constitutes the flow data
  • a communication control program is a communication control program used in a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a destination IP address, a source IP address, and destination port information.
  • An acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between a value that uniquely determines transmission source port information and a transmission destination MAC address, and a frame that is received by the switch device and that constitutes the flow data.
  • the transmission destination MAC address corresponding to the value included in the frame and uniquely determining the transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information of the frame is acquired from the correspondence information.
  • the acquired destination MAC address is included in the frame and transmitted. Is a program for functioning as a relay unit, which performs a transmission process.
  • One aspect of the present disclosure can be realized not only as a switch device including such a characteristic processing unit but also as an in-vehicle communication system including the switch device. Further, one embodiment of the present disclosure can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of the switch device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle communication system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of an Ethernet frame transmitted and received in the in-vehicle network according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second semiconductor integrated circuit in the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the port portion in the second semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a first semiconductor integrated circuit in the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the ARL table used in the switching unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the conversion table held by the storage unit in the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the conversion table held by the storage unit in the modification of the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart defining an operation procedure when the switching device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention performs the relay process of the Ethernet frame.
  • FIG. 10 is a flowchart defining an operation procedure when the switching device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention performs the relay process of the Ethernet frame.
  • FIG. 11 is a flowchart defining an operation procedure when the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention performs high-speed relay processing.
  • FIG. 12 is a flowchart defining an operation procedure when the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention performs high-speed relay processing.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a comparative example of the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a second semiconductor integrated circuit in a comparative example of the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a first semiconductor integrated circuit in a comparative example of the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a flow list held by the storage unit in the comparative example of the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a switch device in the in-vehicle communication system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the first semiconductor integrated circuit in the switch device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of the conversion table held by the storage unit in the switch device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a modified example of the first semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the conversion table held by the storage unit in the modification of the switch device according to the second embodiment of the present invention.
  • L2 relay processing For example, as a configuration of the communication gateway, a configuration including an L2 switch that performs Layer 2 (L2) relay processing and an MPU (Micro Processing Unit) that performs Layer 3 (L3) relay processing is conceivable.
  • MPU Micro Processing Unit
  • the present disclosure has been made in order to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a switch device, a communication control method, and a communication control program capable of efficiently performing IP packet relay processing in an in-vehicle network. That is.
  • a switch device is a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information.
  • An acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship with a transmission destination MAC address, a transmission destination IP address and a transmission source IP address that are included in a frame that is received by the switch device and that constitutes the flow data.
  • a relay unit that performs transmission processing for acquiring the transmission destination MAC address from the correspondence information based on the transmission destination port information and the transmission source port information, and transmitting the acquired transmission destination MAC address in the frame.
  • the transmission destination of the IP packet is identified, and compared with the case where the transmission destination MAC address to be included in the frame is acquired from the correspondence table of the IP address and the MAC address in the identified subnet. Since the destination MAC address can be quickly acquired from the correspondence information, the layer 3 relay processing can be performed at high speed. Therefore, it is possible to efficiently perform IP packet relay processing in the in-vehicle network. Thereby, it is possible to increase the speed of IP communication between the external device and the in-vehicle device.
  • a switch device is a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information.
  • a value included in an acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between a value that uniquely determines a transmission destination MAC address and a frame that is received by the switch device and that constitutes the flow data
  • the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission destination MAC address corresponding to a value that uniquely determines the transmission source port information are acquired from the correspondence information, and the acquired
  • a relay unit that performs a transmission process of transmitting a transmission destination MAC address included in the frame.
  • the correspondence information can be simplified by the configuration using the values that uniquely determine the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission source port information.
  • the destination MAC address is compared with the case where the destination subnet of the IP packet is specified and the destination MAC address to be included in the frame is acquired from the correspondence table between the IP address and the MAC address in the specified subnet. Since it can be quickly acquired from the correspondence information, layer 3 relay processing can be performed at high speed. Therefore, it is possible to efficiently perform IP packet relay processing in the in-vehicle network. Thereby, it is possible to increase the speed of IP communication between the external device and the in-vehicle device.
  • the switch device further includes a storage unit that fixedly stores the correspondence information.
  • the correspondence information indicating the correspondence relationship determined in advance is fixedly stored, so that the correspondence relationship is dynamically changed every time a frame is received.
  • the destination MAC address to be included in the frame can be efficiently obtained.
  • appropriate correspondence information without duplication of the values can be obtained. Can be prepared.
  • the switch device further includes an inspection unit that performs an inspection process of the frame received by the switch device of the device, and the inspection unit is configured such that the first frame constituting the flow data is the first frame. If the inspection process is passed, the relay unit does not perform the inspection process on the second and subsequent frames, and the relay unit performs the transmission process on at least the second and subsequent frames.
  • the switch device further includes a switching unit that switches whether the frame received by the switch device is output to the inspection unit or the relay unit, and the switching unit Outputs the first frame to the inspection unit, and outputs the second and subsequent frames to the relay unit when the first frame passes the inspection process.
  • the received frame can be appropriately sent to either the inspection unit or the relay unit according to the frame order in the flow data and the frame inspection result.
  • the switch device includes a first semiconductor integrated circuit and a second semiconductor integrated circuit
  • the first semiconductor integrated circuit includes the inspection unit
  • the second semiconductor integrated circuit Includes the relay unit and the switching unit, and receives the frame from the outside and transmits the frame to the outside.
  • the switch device includes a first semiconductor integrated circuit and a second semiconductor integrated circuit
  • the first semiconductor integrated circuit includes the inspection unit, the relay unit, and the switching unit.
  • the second semiconductor integrated circuit receives the frame from the outside and transmits the frame to the outside.
  • processing at the L3 level can be concentrated on the first semiconductor integrated circuit, which is an MPU, for example, and processing at the second semiconductor integrated circuit can be limited to the L2 level.
  • the circuit can be used as it is as the second semiconductor integrated circuit.
  • the correspondence information indicates a correspondence relationship among a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, transmission source port information, a communication protocol, and a transmission destination MAC address.
  • flow data having the same transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information but having different communication protocols can be distinguished. It can be managed in detail.
  • the value is a value that uniquely determines a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, transmission source port information, and a communication protocol.
  • flow data having the same transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information but having different communication protocols can be distinguished. It can be managed in detail.
  • a communication control method is a communication control method in a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, A step of acquiring correspondence information indicating a correspondence relationship between transmission source port information and a transmission destination MAC address; a transmission destination IP address included in a frame which is received by the switch device and which constitutes the flow data; Based on the transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information, the transmission destination MAC address is acquired from the correspondence information, and transmission processing is performed in which the acquired transmission destination MAC address is included in the frame and transmitted. Steps.
  • the transmission destination of the IP packet is identified, and compared with the case where the transmission destination MAC address to be included in the frame is acquired from the correspondence table of the IP address and the MAC address in the identified subnet. Since the destination MAC address can be quickly acquired from the correspondence information, the layer 3 relay processing can be performed at high speed. Therefore, it is possible to efficiently perform IP packet relay processing in the in-vehicle network. Thereby, it is possible to increase the speed of IP communication between the external device and the in-vehicle device.
  • a communication control method is a communication control method in a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, A step of obtaining correspondence information indicating a correspondence relationship between a value uniquely determining transmission source port information and a transmission destination MAC address; a frame received by the switch device of itself and constituting the flow data; The transmission destination MAC address corresponding to the value included in the frame and uniquely determining the transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information of the frame is acquired from the correspondence information. A step of performing transmission processing in which the acquired destination MAC address is included in the frame and transmitted. And a flop.
  • the correspondence information can be simplified by the configuration using the values that uniquely determine the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission source port information.
  • the destination MAC address is compared with the case where the destination subnet of the IP packet is specified and the destination MAC address to be included in the frame is acquired from the correspondence table between the IP address and the MAC address in the specified subnet. Since it can be quickly acquired from the correspondence information, layer 3 relay processing can be performed at high speed. Therefore, it is possible to efficiently perform IP packet relay processing in the in-vehicle network. Thereby, it is possible to increase the speed of IP communication between the external device and the in-vehicle device.
  • a communication control program is a communication control program used in a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a transmission destination IP address and a transmission source IP address. Included in an acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between transmission destination port information, transmission source port information, and transmission destination MAC address, and a frame that is received by the switch device and that constitutes the flow data Based on the transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information and transmission source port information, the transmission destination MAC address is acquired from the correspondence information, and the acquired transmission destination MAC address is included in the frame To function as a relay unit that performs transmission processing Is a program.
  • the transmission destination of the IP packet is identified, and compared with the case where the transmission destination MAC address to be included in the frame is acquired from the correspondence table of the IP address and the MAC address in the identified subnet. Since the destination MAC address can be quickly acquired from the correspondence information, the layer 3 relay processing can be performed at high speed. Therefore, it is possible to efficiently perform IP packet relay processing in the in-vehicle network. Thereby, it is possible to increase the speed of IP communication between the external device and the in-vehicle device.
  • a communication control program is a communication control program used in a switch device that relays flow data in an in-vehicle network, and includes at least a destination IP address and a source IP address.
  • An acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between a value that uniquely determines transmission destination port information and transmission source port information and a transmission destination MAC address; and a frame that is received by the switch device and that is the flow
  • the correspondence information can be simplified by the configuration using the values that uniquely determine the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission source port information.
  • the destination MAC address is compared with the case where the destination subnet of the IP packet is specified and the destination MAC address to be included in the frame is acquired from the correspondence table between the IP address and the MAC address in the specified subnet. Since it can be quickly acquired from the correspondence information, layer 3 relay processing can be performed at high speed. Therefore, it is possible to efficiently perform IP packet relay processing in the in-vehicle network. Thereby, it is possible to increase the speed of IP communication between the external device and the in-vehicle device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle communication system according to a first embodiment of the present invention.
  • the target vehicle 1 is equipped with an in-vehicle communication system 301.
  • the in-vehicle communication system 301 includes a switch device 101, three in-vehicle devices 111A, and two in-vehicle devices 111B.
  • each of the in-vehicle devices 111A and 111B is also referred to as the in-vehicle device 111.
  • the in-vehicle network 12 is formed by connecting the switch device 101 to the three in-vehicle devices 111A and the two in-vehicle devices 111B.
  • the in-vehicle device 111 is, for example, a TCU (Telematics Communication Unit), an automatic operation ECU (Electronic Control Unit), a camera, a radar device, a navigation device, or the like.
  • TCU Transmission Control Unit
  • ECU Electronic Control Unit
  • camera a radar device
  • navigation device or the like.
  • the TCU can communicate with a server or the like outside the target vehicle 1 by performing wireless communication with the wireless base station device in accordance with a communication standard such as LTE (Long Term Evolution) or 3G.
  • a communication standard such as LTE (Long Term Evolution) or 3G.
  • the automatic driving ECU performs automatic driving control of the target vehicle 1.
  • the camera captures an image or video around the target vehicle 1.
  • the radar device is a millimeter wave radar, for example, and detects an object around the target vehicle 1.
  • the navigation device receives map information from a map server outside the target vehicle 1 via the TCU, and displays a map indicated by the received map information.
  • IP packets are transmitted and received according to the communication protocols of IP / TCP (Transmission Control Protocol) and IP / UDP (User Datagram Protocol).
  • IP / TCP Transmission Control Protocol
  • IP / UDP User Datagram Protocol
  • an Ethernet frame including an IP packet is transmitted / received according to an Ethernet (registered trademark) communication protocol.
  • the switch device 101 relays IP packets transmitted and received between the two in-vehicle devices 111.
  • the in-vehicle devices 111A and 111B belong to different subnets.
  • the switch device 101 functions as an L3 switch for an IP packet transmitted / received between the in-vehicle devices 111A and 111B, and relays the IP packet.
  • the switch device 101 is an L2 switch for IP packets transmitted / received between the in-vehicle device 111A and the other in-vehicle device 111A, and IP packets transmitted / received between the in-vehicle device 111B and the other in-vehicle device 111B. And relays the IP packet.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of an Ethernet frame transmitted and received in the in-vehicle network according to the first embodiment of the present invention.
  • the Ethernet frame includes an Ethernet header and one IP packet.
  • An area including an IP packet in the Ethernet frame is the payload of the Ethernet frame.
  • the IP packet includes an IP header and one TCP packet or one UDP packet.
  • a region including a TCP packet or a UDP packet in the IP packet is a payload of the IP packet.
  • TCP packet or UDP packet includes TCP header or UDP header and data area.
  • the data area in the TCP packet or UDP packet is the payload of the TCP packet or UDP packet.
  • the Ethernet header includes a destination MAC (Media Access Control) address and a source MAC address.
  • MAC Media Access Control
  • the IP header includes a destination IP address and a source IP address.
  • the IP header includes a protocol number indicating the type of communication protocol. For example, in the case of TCP, the communication protocol number is 6. In the case of UDP, the communication protocol number is 17.
  • the IP header includes a flag field and a flag offset field. Details of the flag field and the flag offset field will be described later.
  • the TCP header or UDP header includes a destination port number and a source port number.
  • the in-vehicle device 111 divides the data into a plurality of pieces.
  • Flow data is composed of a plurality of IP packets each including data divided by the in-vehicle device 111.
  • the in-vehicle device 111 transmits the flow data to the other in-vehicle device 111.
  • the flag field in the IP header includes a flag (hereinafter also referred to as an intermediate flag) indicating that the IP packet is an intermediate IP packet among the IP packets constituting the flow data.
  • the IP packet is the last IP packet in the flow data (hereinafter also referred to as the final IP packet) or an IP packet that does not include divided data.
  • the IP packet is an IP packet other than the final IP packet in the flow data, specifically, the first IP packet (hereinafter also referred to as the first IP packet) and the second IP packet. Etc.
  • the flag offset field includes a value indicating the position of data stored in the IP packet. For example, in the first IP packet, the value of the flag offset field is zero.
  • the IP packet when the halfway flag is 1 and the value of the flag offset field is zero, the IP packet is the head IP packet. Further, when the halfway flag is 1 and the value of the flag offset field is other than zero, the IP packet is the second and subsequent IP packets (hereinafter referred to as intermediate IP packets) of the flow data excluding the final IP packet. ). If the midway flag is zero and the value of the flag offset field is other than zero, the IP packet is the final IP packet.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • the switch device 101 includes a first semiconductor integrated circuit 51, a second semiconductor integrated circuit 52, and a plurality of communication ports 54.
  • the communication port 54 in the switch device 101 is a terminal to which an Ethernet cable can be connected, for example.
  • the communication port 54 may be a terminal of an integrated circuit.
  • Each of the plurality of communication ports 54 is connected to any one of the plurality of in-vehicle devices 111 via, for example, an Ethernet cable.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second semiconductor integrated circuit in the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • the second semiconductor integrated circuit 52 includes a communication unit 21, a relay unit 22, a storage unit 23, a switching unit 24, and a plurality of port units 25.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the port portion in the second semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.
  • the port unit 25 includes a receiving unit 31, a filter unit 32, and a transmitting unit 33.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the first semiconductor integrated circuit in the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • the first semiconductor integrated circuit 51 includes a communication unit 41, a route search unit 42, an instruction unit 43, and an inspection unit 44.
  • the second semiconductor integrated circuit 52 is, for example, an L2 switch, and receives an Ethernet frame from the outside and transmits an Ethernet frame to the outside.
  • the port unit 25 in the second semiconductor integrated circuit 52 is provided corresponding to the communication port 54.
  • the transmission unit 33 in the port unit 25 Upon receiving the Ethernet frame from the switching unit 24, the transmission unit 33 in the port unit 25 transmits the received Ethernet frame to the destination in-vehicle device 111 via the corresponding communication port 54.
  • the reception unit 31 includes a buffer, and when receiving an Ethernet frame from the in-vehicle device 111 via the corresponding communication port 54, the reception unit 31 stores the received Ethernet frame in the buffer and outputs the stored Ethernet frame to the filter unit 32. To do.
  • the reception unit 31 transmits the reception data by transmitting a transmission rate reduction request to the connected in-vehicle device 111 via the transmission unit 33. Limit speed.
  • the filter unit 32 determines whether to output the received Ethernet frame to the switching unit 24 or to discard it based on a predetermined condition.
  • the filter unit 32 determines whether to output the Ethernet frame to the switching unit 24 or discard it according to an ACL (Access Control List) set by the user, for example.
  • ACL Access Control List
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an ARL table used in the switching unit according to the first embodiment of the present invention.
  • an ARL (Address Resolution Logic) table Tabl shows a correspondence relationship between the transmission destination MAC address and the output destination.
  • the ARL table Tab1 may indicate a correspondence relationship between the transmission destination MAC address, the VLAN ID, and the output destination.
  • the output destination is, for example, a logical port number.
  • This logical port number indicates, for example, any one of the physical number of the communication port 54, the first semiconductor integrated circuit 51, and the relay unit 22.
  • MAC-DA8 is, for example, the MAC address of the switch device 101 (hereinafter also referred to as a switch address).
  • the logical port number corresponding to “MAC-DA8” is 8, but it may be rewritten to 7. The rewriting of the logical port number will be described later.
  • the switching unit 24 switches, for example, whether to output the Ethernet frame received by its switch device 101 to the inspection unit 44 (see FIG. 6) or to the relay unit 22. For example, the switching unit 24 outputs the first Ethernet frame to the inspection unit 44, and outputs the second and subsequent frames to the relay unit 22 when the first Ethernet frame passes the inspection process.
  • the switching unit 24 refers to the ARL table Tab1 and acquires an output destination corresponding to the confirmed transmission destination MAC address from the ARL table Tab1.
  • the switching unit 24 acquires one of the logical port numbers from 0 to 6 as an output destination from the ARL table Tab1.
  • the switching unit 24 rewrites the transmission source MAC address included in the MAC header in the Ethernet frame with the switch address, and then outputs the Ethernet frame to the port unit 25 corresponding to the acquired logical port number.
  • the switching unit 24 receives an Ethernet frame from the port unit 25 and the transmission destination MAC address included in the MAC header in the received Ethernet frame is a switch address, that is, “MAC-DA8”, the Ethernet frame is at the L3 level. Recognize that the frame is an Ethernet frame that requires relay processing.
  • the switching unit 24 confirms the value of the halfway flag and the flag offset in the IP packet included in the Ethernet frame.
  • the switching unit 24 determines whether or not the Ethernet frame includes the first IP packet based on the confirmed values.
  • the switching unit 24 determines that the Ethernet frame includes the head IP packet, the switching unit 24 recognizes that the Ethernet frame is the first Ethernet frame.
  • the switching unit 24 acquires 8 logical port numbers as output destinations from the ARL table Tab1, and outputs the Ethernet frame to the communication unit 21 corresponding to the acquired logical port numbers.
  • the communication unit 21 can transmit / receive data to / from the first semiconductor integrated circuit 51. More specifically, upon receiving an Ethernet frame from the switching unit 24, the communication unit 21 transmits the received Ethernet frame to the first semiconductor integrated circuit 51.
  • the communication unit 41 in the first semiconductor integrated circuit 51 can transmit / receive data to / from the second semiconductor integrated circuit 52. More specifically, when the communication unit 41 receives an Ethernet frame from the second semiconductor integrated circuit 52, the communication unit 41 outputs the received Ethernet frame to the inspection unit 44.
  • the inspection unit 44 performs, for example, an inspection process for the Ethernet frame received by the switch device 101 of itself. For example, when the first Ethernet frame constituting the flow data passes the inspection process, the inspection unit 44 does not perform the inspection process for the second and subsequent Ethernet frames.
  • the inspection unit 44 functions as a firewall, and upon receiving an Ethernet frame from the communication unit 41, performs an inspection process on the IP packet included in the received Ethernet frame.
  • the inspection unit 44 performs SPI (Stateful Packet Inspection) on the IP packet, and when an abnormality is found, discards the Ethernet frame including the IP packet.
  • SPI Stateful Packet Inspection
  • the inspection unit 44 outputs an Ethernet frame including the IP packet to the route search unit 42.
  • the route search unit 42 searches, for example, the transmission route of the IP packet and subtracts one TTL (Time To Live) value stored in the header of the IP packet.
  • TTL Time To Live
  • the route search unit 42 holds, for example, a routing table indicating the correspondence between the destination network and the transmission interface.
  • the route search unit 42 holds, for example, an ARP (Address Resolution Protocol) table indicating a correspondence relationship between an IP address and a MAC address for each transmission interface.
  • ARP Address Resolution Protocol
  • the route search unit 42 acquires the transmission destination IP address from the IP packet included in the received Ethernet frame, and performs, for example, subnet mask calculation for the acquired transmission destination IP address. To specify the destination network.
  • the route search unit 42 refers to the routing table and identifies the transmission interface corresponding to the identified destination network.
  • the route search unit 42 refers to the ARP table corresponding to the specified transmission interface, and acquires a MAC address (hereinafter also referred to as a search address) corresponding to the destination IP address from the ARP table.
  • the route search unit 42 rewrites the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address of the Ethernet frame to the search address and the switch address, respectively, and outputs the Ethernet frame to the instruction unit 43.
  • the instruction unit 43 creates instruction information for switching the output destination of the Ethernet frame requiring the relay process at the L3 level in the switching unit 24 from the first semiconductor integrated circuit 51 to the relay unit 22, and the created instruction Information is transmitted to the second semiconductor integrated circuit 52 via the communication unit 41.
  • the instruction unit 43 when receiving the Ethernet frame from the route search unit 42, the instruction unit 43 creates instruction information including rewriting the output destination corresponding to “MAC-DA8” in the ARL table Tab1 from 8 to 7.
  • the instruction unit 43 attaches the generated instruction information to the Ethernet frame and transmits it to the second semiconductor integrated circuit 52 via the communication unit 41.
  • the switching unit 24 in the second semiconductor integrated circuit 52 receives the Ethernet frame with instruction information from the first semiconductor integrated circuit 51 via the communication unit 21, the received Ethernet frame is received.
  • the destination MAC address included in the MAC header is confirmed.
  • the switching unit 24 refers to the ARL table Tab1, and acquires the output destination corresponding to the confirmed transmission destination MAC address, that is, the search address, from the ARL table Tab1.
  • the switching unit 24 acquires a logical port number from zero to six as an output destination from the ARL table Tab1, and outputs the Ethernet frame to the port unit 25 corresponding to the acquired logical port number. To do.
  • the switching unit 24 rewrites the output destination corresponding to “MAC-DA8” in the ARL table Tab1 from 8 to 7 in accordance with the instruction information received from the first semiconductor integrated circuit 51.
  • the switching unit 24 determines that the Ethernet frame includes the intermediate IP packet or the final IP packet based on each confirmed value, the switching unit 24 acquires the logical port number of 7 as an output destination from the ARL table Tab1, and acquires the acquired logical port number.
  • the Ethernet frame is output to the relay unit 22 corresponding to.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a conversion table held by the storage unit in the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • storage unit 23 indicates a correspondence relationship among a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, transmission destination port information, transmission source port information, a transmission destination MAC address, and a transmission source MAC address. Holds correspondence information. Moreover, the memory
  • the storage unit 23 stores a conversion table Tab2 which is an example of correspondence information.
  • the transmission destination port number and the transmission source port number are examples of transmission destination port information and transmission source port information, respectively.
  • the conversion table Tab2 includes, for example, all combinations of a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, a transmission destination port number, and a transmission source port number that can be relayed in the in-vehicle network 12.
  • the relay unit 22 transmits the destination IP address, the source IP address, the communication protocol, and the transmission included in the Ethernet frame that is the Ethernet frame received by its switch device 101 and forms the flow data. Based on the destination port information and the source port information, the destination MAC address is acquired from the correspondence information.
  • the relay part 22 performs the transmission process which includes the acquired transmission destination MAC address in an Ethernet frame, and transmits. Specifically, the relay unit 22 performs transmission processing on, for example, the second and subsequent Ethernet frames.
  • the relay unit 22 when receiving the second and subsequent Ethernet frames from the switching unit 24, the relay unit 22 confirms the content of the IP packet included in the received Ethernet frame. Specifically, the relay unit 22 confirms the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number.
  • the relay unit 22 refers to the conversion table Tab2, and confirms the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the communication protocol, the transmission destination port number and the transmission source MAC number corresponding to the transmission source port number and the transmission source MAC.
  • the address is acquired from the conversion table Tab2.
  • the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address are a search address and a switch address, respectively.
  • the relay unit 22 rewrites the destination MAC address and source MAC address of the Ethernet frame with the acquired search address and switch address, respectively, and outputs the Ethernet frame to the switching unit 24.
  • the switching unit 24 When the switching unit 24 receives the Ethernet frame from the relay unit 22, the switching unit 24 confirms the transmission destination MAC address included in the MAC header in the received Ethernet frame.
  • the switching unit 24 refers to the ARL table Tab1, and acquires the output destination corresponding to the confirmed transmission destination MAC address, that is, the search address, from the ARL table Tab1.
  • the switching unit 24 acquires the same logical port number as in the case of the first Ethernet frame described above from the ARL table Tab1 as an output destination, and the destination in-vehicle device 111 via the port unit 25 corresponding to the acquired logical port number. Send an Ethernet frame to
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the conversion table held by the storage unit in the modification of the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • the storage unit 23 uniquely determines a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, transmission destination port information, and transmission source port information, a transmission destination MAC address, and a transmission source MAC. Correspondence information indicating a correspondence relationship with the address is held. Moreover, the memory
  • the storage unit 23 stores a conversion table Tab3 that is an example of correspondence information.
  • the hash value is an example of a value that uniquely determines a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, transmission destination port information, and transmission source port information.
  • the hash value is a value generated using a predetermined calculation procedure P1 using the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number as search keys. .
  • the conversion table Tab3 includes, for example, hash values for all combinations of a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, a transmission destination port number, and a transmission source port number that are L3 relayable in the in-vehicle network 12. .
  • the hash values in the conversion table Tab3 are checked in advance so that the values do not overlap. For example, if there are overlapping hash values, a new hash value is generated using another calculation procedure so that the hash values in the conversion table Tab3 do not overlap.
  • the relay unit 22 is a value included in the Ethernet frame that is received by the switch device 101 and that constitutes the flow data, and includes the transmission destination IP address of the Ethernet frame, the transmission A transmission destination MAC address corresponding to a value that uniquely determines the original IP address, communication protocol, transmission destination port information, and transmission source port information is acquired from the correspondence information.
  • the relay part 22 performs the transmission process which includes the acquired transmission destination MAC address in an Ethernet frame, and transmits. Specifically, for example, the relay unit 22 performs transmission processing on at least the second and subsequent Ethernet frames.
  • the relay unit 22 receives the second and subsequent Ethernet frames from the switching unit 24, the relay unit 22 receives the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the communication protocol, the transmission destination port number, and the transmission source port from the received Ethernet frame. Get the number.
  • the relay unit 22 generates a hash value using the calculation procedure P1 using the acquired transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number as search keys.
  • the relay unit 22 refers to the conversion table Tab3, and acquires the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address corresponding to the generated hash value from the conversion table Tab3.
  • the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address are a search address and a switch address, respectively.
  • the relay unit 22 rewrites the destination MAC address and source MAC address of the Ethernet frame with the acquired search address and switch address, respectively, and outputs the Ethernet frame to the switching unit 24.
  • Each device in the in-vehicle communication system 301 includes a computer, and an arithmetic processing unit such as a CPU in the computer reads and executes a program including a part or all of each step of the following sequence diagram or flowchart from a memory (not shown). To do.
  • Each of the programs of the plurality of apparatuses can be installed from the outside. The programs of the plurality of apparatuses are distributed while being stored in a recording medium.
  • FIG. 10 is a flowchart defining an operation procedure when the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention performs the relay process of the Ethernet frame.
  • switch device 101 waits until an Ethernet frame is received from in-vehicle device 111 (NO in step S102).
  • the switch device 101 When the switch device 101 receives an Ethernet frame from the in-vehicle device 111 (YES in step S102), if the received Ethernet frame can be relayed at the L2 level (YES in step S104), the switch device 101 performs the following processing. .
  • the switch device 101 rewrites the source MCA address of the Ethernet frame with the switch address, and then transmits the Ethernet frame to the destination in-vehicle device 111 (step S116).
  • the switching apparatus 101 determines whether the Ethernet frame is the first Ethernet frame (step S106). ).
  • the switch device 101 determines that the Ethernet frame is the second or subsequent Ethernet frame (NO in step S106), it performs high-speed relay processing described later (step S118).
  • the switch device 101 determines that the Ethernet frame is the first Ethernet frame (YES in step S106)
  • the switch device 101 performs an Ethernet frame inspection process (step S108).
  • step S110 when the Ethernet frame does not pass the inspection process (NO in step S110), the switch device 101 discards the Ethernet frame (step S120).
  • the switch apparatus 101 searches for the route of the IP packet included in the Ethernet frame and sets the TTL value stored in the header of the IP packet to 1 One is subtracted (step S112).
  • the switch device 101 rewrites the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address of the Ethernet frame to a search address and a switch address based on the search result, and then transmits the Ethernet frame to the destination in-vehicle device 111. (Step S114).
  • the switch device 101 transmits the Ethernet frame to the destination in-vehicle device 111 (steps S114 and S116), performs high-speed relay processing (step S118), or discards the Ethernet frame (step S120). Wait until a new Ethernet frame is received from the device 111 (NO in step S102).
  • FIG. 11 is a flowchart defining an operation procedure when the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention performs high-speed relay processing.
  • FIG. 11 shows details of the operation in step S118 of FIG.
  • switch apparatus 101 confirms the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number included in the second and subsequent Ethernet frames (step). S202).
  • the switch apparatus 101 refers to the conversion table Tab2, and confirms the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, transmission destination MAC address and transmission source corresponding to the transmission source port number.
  • the MAC address is acquired from the conversion table Tab2 (step S204).
  • the switch device 101 acquires a search address and a switch address, for example, as a transmission destination MAC address and a transmission source MAC address, respectively.
  • the switch device 101 rewrites the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address of the Ethernet frame with the acquired search address and switch address, respectively (step S206).
  • the switch device 101 transmits an Ethernet frame in which the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address are rewritten to the destination in-vehicle device 111 (step S208).
  • the switch device 101 is not limited to a configuration that performs high-speed relay processing using the conversion table Tab2, but may be configured to perform high-speed relay processing using the conversion table Tab3.
  • FIG. 12 is a flowchart defining an operation procedure when the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention performs high-speed relay processing.
  • FIG. 12 shows details of the operation in step S118 of FIG.
  • switch apparatus 101 uses a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, a transmission destination port number, and a transmission source port number included in the second and subsequent Ethernet frames as search keys.
  • a hash value is generated using the calculation procedure P1 (step S302).
  • the switch device 101 refers to the conversion table Tab3, and acquires the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address corresponding to the generated hash value from the conversion table Tab3 (step S304).
  • the switch device 101 acquires a search address and a switch address, for example, as a transmission destination MAC address and a transmission source MAC address, respectively.
  • the switch device 101 rewrites the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address of the Ethernet frame with the acquired search address and switch address, respectively (step S306).
  • the switch device 101 transmits an Ethernet frame in which the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address are rewritten to the destination in-vehicle device 111 (step S308).
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a comparative example of the switch device in the in-vehicle communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • a switch device 901 as a comparative example includes a first semiconductor integrated circuit 91, a second semiconductor integrated circuit 62, and a plurality of communication ports 54.
  • the operation of the communication port 54 in the switch device 901 is the same as that of the communication port 54 in the switch device 101 shown in FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a second semiconductor integrated circuit in a comparative example of the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • the second semiconductor integrated circuit 62 includes a communication unit 21, a plurality of port units 25, and a transfer destination determination unit 26.
  • the operations of the communication unit 21 and the port unit 25 in the second semiconductor integrated circuit 62 are the same as those of the communication unit 21 and the port unit 25 in the second semiconductor integrated circuit 52 shown in FIG.
  • the second semiconductor integrated circuit 62 is, for example, an L2 switch, and receives an Ethernet frame from the outside and transmits an Ethernet frame to the outside.
  • the transfer destination determination unit 26 in the second semiconductor integrated circuit 62 holds the ARL table Tab1 (see FIG. 7).
  • the output destination indicates, for example, one of the physical number of the communication port 54 and the first semiconductor integrated circuit 91.
  • a logical port number from zero to 6 indicates that the output destination is the communication port 54.
  • a logical port number of 8 indicates that the output destination is the first semiconductor integrated circuit 91.
  • MAC-DA8 is, for example, the MAC address of the switch device 901, that is, the switch address.
  • the logical port number corresponding to “MAC-DA8” is fixed to 8, for example.
  • the transfer destination determining unit 26 confirms the transmission destination MAC address included in the MAC header in the received Ethernet frame.
  • the transfer destination determination unit 26 refers to the ARL table Tab1, and acquires the output destination corresponding to the confirmed transmission destination MAC address from the ARL table Tab1.
  • the transfer destination determination unit 26 acquires, from the ARL table Tab1, any logical port number from zero to 6 as an output destination.
  • the transfer destination determination unit 26 rewrites the source MAC address included in the MAC header in the Ethernet frame with the switch address, and then outputs the Ethernet frame to the port unit 25 corresponding to the acquired logical port number.
  • the transfer destination determination unit 26 acquires the logical port number of 8 as an output destination from the ARL table Tab1.
  • the switching unit 24 transmits the Ethernet frame to the first semiconductor integrated circuit 91 via the communication unit 21.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a first semiconductor integrated circuit in a comparative example of the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • the first semiconductor integrated circuit 91 includes a communication unit 41, a route search unit 42, an inspection unit 44, a storage unit 73, and a list management unit 92.
  • the operations of the communication unit 41, the route search unit 42, and the inspection unit 44 in the first semiconductor integrated circuit 91 are the same as those of the communication unit 41, the route search unit 42, and the inspection unit 44 in the first semiconductor integrated circuit 51 shown in FIG. It is the same.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a flow list held by the storage unit in the comparative example of the switch device according to the first embodiment of the present invention.
  • storage unit 73 in first semiconductor integrated circuit 91 corresponds to, for example, a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, a transmission destination port number, a transmission source port number, and a time stamp.
  • a flow list Lst1 indicating the relationship is stored.
  • the flow list Lst1 is different from the conversion table Tab2 and the like shown in FIG. 8 in that the destination IP address, source IP address, communication protocol, destination port number, and source port number that can be relayed by the L3 in the in-vehicle network 12 are shown. Does not always include all combinations.
  • the contents of the flow list Lst1 are dynamically changed by the list management unit 92, for example.
  • the list management unit 92 receives the first Ethernet frame requiring relay processing at the L3 level from the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41, the list management unit 92 is included in the received Ethernet frame. Check the contents of the IP packet. Specifically, the list management unit 92 checks the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number.
  • the list management unit 92 refers to the flow list Lst1, and checks whether the confirmed transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number are registered in the flow list Lst1. Confirm.
  • the list management unit 92 determines that the Ethernet frame received from the second semiconductor integrated circuit 62 is the first Ethernet frame, and outputs the Ethernet frame to the inspection unit 44.
  • the inspection unit 44 When the inspection unit 44 receives the Ethernet frame from the switching unit 74, the inspection unit 44 performs an inspection process on the IP packet included in the received Ethernet frame, and when an abnormality is found, discards the Ethernet frame including the IP packet.
  • the inspection unit 44 outputs an Ethernet frame including the IP packet to the route search unit 42.
  • the list management unit 92 manages the flow list Lst1 held by the storage unit 73. More specifically, after outputting the Ethernet frame to the inspection unit 44, the list management unit 92 monitors the inspection process of the Ethernet frame in the inspection unit 44.
  • the list management unit 92 includes a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, a transmission destination port number and a transmission source port number included in the Ethernet frame, and A time stamp indicating the current time (hereinafter also referred to as flow information) is registered in the flow list Lst1.
  • the list management unit 92 does not register the flow information about the Ethernet frame in the flow list Lst1.
  • the route search unit 42 subtracts one TTL value stored in the header of the IP packet included in the received Ethernet frame and performs the following processing.
  • the route search unit 42 acquires a MAC address corresponding to the transmission destination IP address, that is, a search address, based on the routing table and the ARP table.
  • the route search unit 42 rewrites the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address of the Ethernet frame with the search address and the switch address, respectively, and transmits the Ethernet frame to the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41.
  • the transfer destination determining unit 26 in the second semiconductor integrated circuit 62 receives the Ethernet frame from the first semiconductor integrated circuit 91 via the communication unit 21, it transmits the MAC header in the received Ethernet frame. Check the included destination MAC address.
  • the transfer destination determination unit 26 refers to the ARL table Tab1, and acquires the output destination corresponding to the confirmed transmission destination MAC address, that is, the search address, from the ARL table Tab1.
  • the transfer destination determination unit 26 acquires a logical port number from zero to six as an output destination from the ARL table Tab1, and sends the destination via the port unit 25 corresponding to the acquired logical port number.
  • An Ethernet frame is transmitted to the in-vehicle device 111.
  • the list management unit 92 receives the second and subsequent Ethernet frames that require relay processing at the L3 level from the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41, the list management unit 92 converts the received Ethernet frames into the received Ethernet frames. The destination IP address, source IP address, communication protocol, destination port number and source port number included are confirmed.
  • the list management unit 92 refers to the flow list Lst1, and checks whether the confirmed transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number are registered in the flow list Lst1. Confirm.
  • the list management unit 92 determines that the Ethernet frame received from the second semiconductor integrated circuit 62 is the second or subsequent Ethernet frame, and outputs the Ethernet frame to the path search unit 42. To do.
  • the list management unit 92 receives the corresponding flow information from the flow list Lst1. Delete.
  • the correspondence information includes the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port information, transmission source port information, transmission destination MAC address, and transmission.
  • the configuration indicates the correspondence relationship with the original MAC address, the configuration is not limited to this.
  • the correspondence information does not include the communication protocol and the source MAC address, and may indicate a correspondence relationship between the destination IP address, the source IP address, the destination port information, the source port information, and the destination MAC address. Good.
  • the correspondence information does not include the source MAC address, and indicates a correspondence relationship between the destination IP address, the source IP address, the communication protocol, the destination port information, the source port information, and the destination MAC address. May be.
  • the relay unit 22 uses the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port information, and transmission source port information included in the Ethernet frame. Based on the above, the transmission destination MAC address is obtained from the correspondence information. However, the present invention is not limited to this.
  • the relay unit 22 is configured to acquire the transmission destination MAC address from the correspondence information based on the transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information included in the Ethernet frame, excluding the communication protocol. There may be.
  • the correspondence information uniquely includes a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, transmission destination port information, and transmission source port information.
  • the configuration indicates the correspondence relationship between the value to be determined, the transmission destination MAC address, and the transmission source MAC address, the configuration is not limited to this.
  • the correspondence information is a configuration indicating a correspondence relationship between a value that uniquely determines a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information, and a transmission destination MAC address, excluding a communication protocol. Also good.
  • the correspondence information is a configuration indicating a correspondence relationship between a value that uniquely determines a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, transmission destination port information, and transmission source port information, and a transmission destination MAC address. Also good.
  • the storage unit 23 is provided inside the second semiconductor integrated circuit.
  • the present invention is not limited to this.
  • the storage unit 23 may be provided outside the second semiconductor integrated circuit 52.
  • the correspondence information is stored in the storage unit 23 in advance.
  • the present invention is not limited to this.
  • the correspondence between the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port information, transmission source port information, transmission destination MAC address, and transmission source MAC address may be sufficient.
  • the correspondence information is stored in the storage unit 23 in advance.
  • the present invention is not limited to this.
  • the configuration may include an acquisition unit that acquires the correspondence between the MAC address and the source MAC address and updates the correspondence information in the storage unit 23 based on the acquired correspondence.
  • the switch device according to the first embodiment of the present invention is configured to include the inspection unit 44
  • the present invention is not limited to this.
  • the switch device 101 may have a configuration in which the switching unit 24 and the inspection unit 44 are not provided when communication security is ensured and it is not necessary to inspect data included in the Ethernet frame. In this case, for example, the switch device 101 outputs all Ethernet frames that require relaying at the L3 level to the relay unit 22.
  • the relay unit 22 is configured to perform transmission processing on the second and subsequent Ethernet frames.
  • the relay unit 22 may be configured to perform transmission processing on the third and subsequent Ethernet frames.
  • the switch device according to the first embodiment of the present invention is configured to include the first semiconductor integrated circuit 51 and the second semiconductor integrated circuit 52
  • the present invention is not limited to this.
  • the switch device 101 may include a single semiconductor integrated circuit in which the functions of the first semiconductor integrated circuit 51 and the second semiconductor integrated circuit 52 are combined, or the first semiconductor integrated circuit 51.
  • the configuration may be such that each function of the second semiconductor integrated circuit 52 is divided into three or more semiconductor integrated circuits.
  • a configuration of the communication gateway including an L2 switch that performs layer 2 relay processing and an MPU that performs layer 3 relay processing is conceivable.
  • the switch device relays the flow data in the in-vehicle network 12.
  • the acquisition unit acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, transmission source port information, and a transmission destination MAC address.
  • the relay unit 22 uses the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission source port information included in the Ethernet frame that is the Ethernet frame received by the switch device 101 and that constitutes the flow data. Based on the correspondence information, a transmission destination MAC address is acquired, and transmission processing is performed in which the acquired transmission destination MAC address is included in the Ethernet frame and transmitted.
  • the layer 3 relay processing can be performed at high speed. Therefore, it is possible to efficiently perform IP packet relay processing in the in-vehicle network. Thereby, the IP communication between the external device and the in-vehicle device 111 can be speeded up.
  • the switch device relays flow data in the in-vehicle network 12.
  • the acquisition unit acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between a value that uniquely determines at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information, and a transmission destination MAC address.
  • the relay unit 22 is a value included in the Ethernet frame received by the switch device 101 of itself and constituting the flow data, and includes the transmission destination IP address, the transmission source IP address, and the transmission destination of the Ethernet frame.
  • a transmission process is performed in which a transmission destination MAC address corresponding to a value for uniquely determining port information and transmission source port information is acquired from the correspondence information, and the acquired transmission destination MAC address is included in an Ethernet frame and transmitted.
  • the correspondence information can be simplified by the configuration using the values that uniquely determine the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission source port information.
  • the destination MAC address is compared with the case where the destination subnet of the IP packet is specified and the destination MAC address to be included in the Ethernet frame is acquired from the correspondence table between the IP address and the MAC address in the specified subnet. Can be quickly acquired from the correspondence information, so that the relay processing of layer 3 can be performed at high speed. Therefore, it is possible to efficiently perform IP packet relay processing in the in-vehicle network. Thereby, the IP communication between the external device and the in-vehicle device 111 can be speeded up.
  • the storage unit 23 stores the correspondence information in a fixed manner.
  • the correspondence relationship indicating the correspondence relationship determined in advance is fixed, and the correspondence relationship is received each time an Ethernet frame is received.
  • it is possible to check in advance the duplication of values that uniquely determine the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, and the transmission source port information appropriate correspondence information without duplication of the values can be obtained. Can be prepared.
  • the inspection unit 44 performs an inspection process on the Ethernet frame received by the switch device 101 of its own.
  • the inspection unit 44 does not perform the inspection process for the second and subsequent Ethernet frames when the first Ethernet frame constituting the flow data passes the inspection process.
  • the relay unit 22 performs transmission processing on at least the second and subsequent Ethernet frames.
  • the switching unit 24 switches whether the Ethernet frame received by the switch device 101 is output to the inspection unit 44 or the relay unit 22. . Then, the switching unit 24 outputs the first frame to the inspection unit 44, and outputs the second and subsequent Ethernet frames to the relay unit 22 when the first Ethernet frame passes the inspection process.
  • the received frame can be appropriately sent to either the inspection unit 44 or the relay unit 22 according to the frame order in the flow data and the frame inspection result.
  • the switch device includes a first semiconductor integrated circuit 51 and a second semiconductor integrated circuit 52.
  • the first semiconductor integrated circuit 51 includes an inspection unit 44.
  • the second semiconductor integrated circuit 52 includes the relay unit 22 and the switching unit 24, and receives the Ethernet frame from the outside and transmits the Ethernet frame to the outside.
  • the processing load is concentrated on the first semiconductor integrated circuit 51 that is, for example, an MPU.
  • the speed of the second semiconductor integrated circuit 52 which is, for example, an L2 switch is increased without increasing the speed of the first semiconductor integrated circuit 51, most of the processing at the L3 level is performed by the second semiconductor integrated circuit. 52, the IP communication between the external device and the in-vehicle device 111 can be speeded up while suppressing an increase in cost for speeding up the MPU.
  • the correspondence information includes the destination IP address, the source IP address, the destination port information, the source port information, the communication protocol, and the destination MAC address. The correspondence is shown.
  • flow data having the same transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information but having different communication protocols can be distinguished. It can be managed in detail.
  • the above values are values that uniquely determine the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port information, the transmission source port information, and the communication protocol. It is.
  • flow data having the same transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information but having different communication protocols can be distinguished. It can be managed in detail.
  • the present embodiment relates to a switch device in which a relay unit is provided in the first semiconductor integrated circuit as compared with the switch device according to the first embodiment.
  • the contents other than those described below are the same as those of the switch device according to the first embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing the configuration of the switch device in the in-vehicle communication system according to the second embodiment of the present invention.
  • the switch device 102 includes a first semiconductor integrated circuit 61, a second semiconductor integrated circuit 62, and a plurality of communication ports 54.
  • the operations of the communication port 54 and the second semiconductor integrated circuit 62 in the switch device 102 are the same as those of the communication port 54 and the second semiconductor integrated circuit 62 in the switch device 901 shown in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the first semiconductor integrated circuit in the switch device according to the second embodiment of the present invention.
  • the first semiconductor integrated circuit 61 includes a communication unit 41, a route search unit 42, an inspection unit 44, a relay unit 72, a storage unit 73, a switching unit 74, and an enabling unit. 75.
  • the operations of the communication unit 41, the path search unit 42, and the inspection unit 44 in the first semiconductor integrated circuit 61 are the same as those of the communication unit 41, the path search unit 42, and the inspection unit 44 in the first semiconductor integrated circuit 51 shown in FIG. It is the same.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of a conversion table held by the storage unit in the switch device according to the second embodiment of the present invention.
  • the storage unit 73 in the first semiconductor integrated circuit 61 fixedly stores a conversion table Tab4 which is an example of correspondence information.
  • the conversion table Tab4 shows, for example, a correspondence relationship between a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, a transmission destination port number, a transmission source port number, a transmission destination MAC address, a transmission source MAC address, and a state.
  • the state indicates either valid or invalid, and invalid by default.
  • the conversion table Tab4 includes, for example, all combinations of a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, a transmission destination port number, and a transmission source port number that can be relayed in the in-vehicle network 12.
  • the switching unit 74 switches, for example, whether the Ethernet frame received by the switch device 102 is output to the inspection unit 44 or the relay unit 72. For example, the switching unit 74 outputs the first Ethernet frame to the inspection unit 44, and outputs the second and subsequent frames to the relay unit 72 when the first Ethernet frame passes the inspection process.
  • the switching unit 74 When the switching unit 74 receives the first Ethernet frame requiring relay processing at the L3 level from the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41, the switching unit 74 confirms the content of the IP packet included in the received Ethernet frame. Specifically, the switching unit 74 checks the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number.
  • the switching unit 74 refers to the conversion table Tab4 and confirms the state corresponding to the confirmed transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number.
  • the switching unit 74 determines that the Ethernet frame received from the second semiconductor integrated circuit 62 is the first Ethernet frame, and outputs the Ethernet frame to the inspection unit 44.
  • the inspection unit 44 When the inspection unit 44 receives the Ethernet frame from the switching unit 74, the inspection unit 44 performs an inspection process on the IP packet included in the received Ethernet frame, and when an abnormality is found, discards the Ethernet frame including the IP packet.
  • the inspection unit 44 outputs an Ethernet frame including the IP packet to the route search unit 42.
  • the route search unit 42 subtracts one TTL value stored in the header of the IP packet included in the received Ethernet frame and performs the following processing.
  • the route search unit 42 acquires a destination IP address from the IP packet, and specifies a destination network by performing a subnet mask calculation on the acquired destination IP address, for example.
  • the route search unit 42 refers to the routing table and identifies the transmission interface corresponding to the identified destination network.
  • the route search unit 42 refers to the ARP table corresponding to the specified transmission interface, and acquires the MAC address corresponding to the transmission destination IP address, that is, the search address from the ARP table.
  • the route search unit 42 rewrites the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address of the Ethernet frame with the search address and the switch address, respectively, and outputs the Ethernet frame to the validation unit 75.
  • the validation unit 75 validates the state corresponding to the Ethernet frame from the route search unit 42 in the conversion table Tab4 held by the storage unit 73, for example.
  • the enabling unit 75 when the enabling unit 75 receives an Ethernet frame from the route search unit 42, the enabling unit 75 includes a destination IP address, a source IP address, a communication protocol, a destination port number, and a source port included in the received Ethernet frame. Check the number.
  • the validation unit 75 sets the status corresponding to the confirmed transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number in the conversion table Tab4 held by the storage unit 73 to “invalid”. Rewrite from to valid.
  • the enabling unit 75 transmits the Ethernet frame to the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41.
  • the enabling unit 75 monitors the communication unit 41 and the corresponding Ethernet frame is not transmitted from the communication unit 41 until a predetermined time elapses after the state in the conversion table Tab4 is rewritten to “valid”. The state is rewritten from “valid” to “invalid”.
  • the transfer destination determining unit 26 in the second semiconductor integrated circuit 62 receives the Ethernet frame from the first semiconductor integrated circuit 61 via the communication unit 21, it transmits the MAC header in the received Ethernet frame. Check the included destination MAC address.
  • the transfer destination determination unit 26 refers to the ARL table Tab1, and acquires the output destination corresponding to the confirmed transmission destination MAC address, that is, the search address, from the ARL table Tab1.
  • the switching unit 24 acquires, for example, any logical port number from 0 to 6 as an output destination from the ARL table Tab1, and receives the destination in-vehicle device via the port unit 25 corresponding to the acquired logical port number.
  • An Ethernet frame is transmitted to 111.
  • the switching unit 74 receives the second and subsequent Ethernet frames that require relay processing at the L3 level from the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41, the switching unit 74 is included in the received Ethernet frame. Destination IP address, source IP address, communication protocol, destination port number and source port number are confirmed.
  • the switching unit 74 refers to the conversion table Tab4 and confirms the state corresponding to the confirmed transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number.
  • the switching unit 74 determines that the Ethernet frame received from the second semiconductor integrated circuit 62 is the second or later Ethernet frame, and outputs the Ethernet frame to the relay unit 72. To do.
  • the relay unit 72 is a transmission destination IP address, a transmission source IP address, a communication protocol, transmission destination port information, and transmission source port information that are included in the Ethernet frame that is the Ethernet frame received by the switch device 102 and that constitutes the flow data. Based on the above, the destination MAC address is acquired from the correspondence information.
  • the relay part 72 performs the transmission process which includes the acquired transmission destination MAC address in an Ethernet frame, and transmits. Specifically, for example, the relay unit 72 performs transmission processing on the second and subsequent Ethernet frames.
  • the relay unit 72 when receiving the second and subsequent Ethernet frames from the switching unit 74, the relay unit 72 confirms the contents of the IP packet included in the received Ethernet frame. Specifically, the relay unit 72 confirms the transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number.
  • the relay unit 72 refers to the conversion table Tab4 and confirms the destination MAC address and source MAC corresponding to the confirmed destination IP address, source IP address, communication protocol, destination port number, and source port number. The address is acquired from the conversion table Tab4.
  • the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address are a search address and a switch address, respectively.
  • the relay unit 72 rewrites the destination MAC address and source MAC address of the Ethernet frame with the acquired search address and switch address, respectively, and transmits the Ethernet frame to the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41.
  • the transfer destination determining unit 26 in the second semiconductor integrated circuit 62 receives the Ethernet frame from the first semiconductor integrated circuit 61 via the communication unit 21, it transmits the MAC header in the received Ethernet frame. Check the included destination MAC address.
  • the transfer destination determination unit 26 refers to the ARL table Tab1, and acquires the output destination corresponding to the confirmed transmission destination MAC address from the ARL table Tab1.
  • the switching unit 24 acquires the same logical port number as in the case of the first Ethernet frame described above from the ARL table Tab1 as an output destination, and the destination in-vehicle device 111 via the port unit 25 corresponding to the acquired logical port number. Send an Ethernet frame to
  • FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a modified example of the first semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention.
  • first semiconductor integrated circuit 61 does not include path search unit 42 as compared with first semiconductor integrated circuit 61 shown in FIG.
  • the operations of the communication unit 41, the inspection unit 44, the relay unit 72, the storage unit 73, the switching unit 74, and the enabling unit 75 in the modification of the first semiconductor integrated circuit 61 are the same as those of the first semiconductor integrated circuit 61 shown in FIG.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the conversion table held by the storage unit in the modification of the switch device according to the second embodiment of the present invention.
  • the storage unit 73 stores a conversion table Tab5, which is an example of correspondence information, in a fixed manner.
  • the conversion table Tab5 indicates, for example, a correspondence relationship between a hash value, a transmission destination MAC address, a transmission source MAC address, and a state.
  • the state indicates either valid or invalid, and invalid by default.
  • the hash value is a value generated using the calculation procedure P1 using the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the communication protocol, the transmission destination port number, and the transmission source port number as search keys.
  • the conversion table Tab5 includes, for example, hash values for all combinations of transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number that can be relayed in the in-vehicle network 12. .
  • the hash value in the conversion table Tab5 is checked in advance so that the values do not overlap. For example, if there are overlapping hash values, a new hash value is generated using another calculation procedure so that the hash values in the conversion table Tab5 do not overlap.
  • the switching unit 74 receives the first Ethernet frame that requires relay processing at the L3 level from the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41, the switching unit 74 transmits the destination IP address from the received Ethernet frame.
  • An address, a transmission source IP address, a communication protocol, a transmission destination port number, and a transmission source port number are acquired.
  • the switching unit 74 generates a hash value using the calculation procedure P1 using the acquired transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number as search keys.
  • the switching unit 74 refers to the conversion table Tab5 and confirms the state corresponding to the generated hash value.
  • the switching unit 74 determines that the Ethernet frame received from the second semiconductor integrated circuit 62 is the first Ethernet frame, and attaches the generated hash value to the Ethernet frame. Thereafter, the Ethernet frame is output to the inspection unit 44.
  • the inspection unit 44 When the inspection unit 44 receives the Ethernet frame from the switching unit 74, the inspection unit 44 performs an inspection process on the IP packet included in the received Ethernet frame, and when an abnormality is found, discards the Ethernet frame including the IP packet.
  • the inspection unit 44 outputs an Ethernet frame including the IP packet to the validation unit 75 when no abnormality is found.
  • the validation unit 75 When the validation unit 75 receives the Ethernet frame from the inspection unit 44, the validation unit 75 acquires the hash value attached to the received Ethernet frame.
  • the validation unit 75 rewrites the state corresponding to the acquired hash value from “invalid” to “valid” in the conversion table Tab5 held by the storage unit 73. Then, the enabling unit 75 outputs the Ethernet frame to the relay unit 22.
  • the relay unit 72 When the relay unit 72 receives the Ethernet frame from the validation unit 75, the relay unit 72 acquires the hash value attached to the received Ethernet frame.
  • the relay unit 72 determines the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address corresponding to the hash value. Obtained from the conversion table Tab5.
  • the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address are, for example, the above-described search address and switch address, respectively.
  • the relay unit 72 rewrites the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address of the Ethernet frame to the acquired search address and switch address, discards the hash value attached to the Ethernet frame, and then transmits the Ethernet frame via the communication unit 41. Is transmitted to the second semiconductor integrated circuit 62.
  • the switching unit 74 When the switching unit 74 receives the second and subsequent Ethernet frames that require relay processing at the L3 level from the second semiconductor integrated circuit 62 via the communication unit 41, the switching unit 74 transmits the destination IP address and the source IP address from the received Ethernet frame. Get the communication protocol, destination port number, and source port number.
  • the switching unit 74 generates a hash value using the calculation procedure P1 using the acquired transmission destination IP address, transmission source IP address, communication protocol, transmission destination port number, and transmission source port number as search keys.
  • the switching unit 74 refers to the conversion table Tab5 and confirms the state corresponding to the generated hash value.
  • the switching unit 74 determines that the Ethernet frame received from the second semiconductor integrated circuit 62 is the second and subsequent Ethernet frames, and uses the generated hash value as the Ethernet frame. Then, the Ethernet frame is output to the relay unit 72.
  • the relay unit 72 When the relay unit 72 receives the Ethernet frame from the switching unit 74, the relay unit 72 acquires a hash value attached to the received Ethernet frame.
  • the relay unit 72 determines the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address corresponding to the hash value. Obtained from the conversion table Tab5.
  • the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address are a search address and a switch address, respectively.
  • the relay unit 72 rewrites the transmission destination MAC address and the transmission source MAC address of the Ethernet frame to the acquired search address and switch address, discards the hash value attached to the Ethernet frame, and then transmits the Ethernet frame via the communication unit 41. Is transmitted to the second semiconductor integrated circuit 62.
  • the storage unit 73 is configured to be provided inside the first semiconductor integrated circuit 61.
  • the present invention is not limited to this.
  • the storage unit 73 may be provided outside the first semiconductor integrated circuit 61.
  • the switch device according to the second embodiment of the present invention is configured to include the first semiconductor integrated circuit 61 and the second semiconductor integrated circuit 62
  • the present invention is not limited to this.
  • the switch device 102 may have a configuration including one semiconductor integrated circuit in which the functions of the first semiconductor integrated circuit 61 and the second semiconductor integrated circuit 62 are integrated, or the first semiconductor integrated circuit 61.
  • the configuration may be such that each function of the second semiconductor integrated circuit 62 is divided into three or more semiconductor integrated circuits.
  • the switch device includes the first semiconductor integrated circuit 61 and the second semiconductor integrated circuit 62.
  • the first semiconductor integrated circuit 61 includes an inspection unit 44, a relay unit 72, and a switching unit 74. Then, the second semiconductor integrated circuit 62 receives the Ethernet frame from the outside and transmits the Ethernet frame to the outside.
  • the L3 level processing can be concentrated on the first semiconductor integrated circuit 61, which is an MPU, for example, and the processing in the second semiconductor integrated circuit 62 can be limited to the L2 level.
  • This integrated circuit can be used as the second semiconductor integrated circuit 62 as it is. Thereby, it is possible to increase the speed of IP communication between the external device and the in-vehicle device 111 while suppressing an increase in the cost of the L2 switch. Further, since the flow list Lst1 is not dynamically managed unlike the switch device 901, processing at the L3 level can be simplified as compared with the switch device 901.
  • a switching device that relays flow data in an in-vehicle network
  • An acquisition unit that acquires at least correspondence information indicating a correspondence relationship between a destination IP (Internet Protocol) address, a source IP address, destination port information, source port information, and a destination MAC (Media Access Control) address; Based on the transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information included in the frame that is received by the switch device of itself and that constitutes the flow data, A relay unit that acquires a transmission destination MAC address and performs a transmission process of transmitting the acquired transmission destination MAC address in the frame;
  • the flow data is composed of a plurality of IP packets each including divided data,
  • the frame is an Ethernet frame, and includes the destination MAC address and one IP packet,
  • the IP packet includes the destination IP address, the source IP address, and one TCP packet or one UDP packet,
  • the switch device wherein the TCP packet or the UDP packet includes the destination port information, the source port information, and a part of the data
  • a switching device that relays flow data in an in-vehicle network
  • An acquisition unit that acquires correspondence information indicating a correspondence relationship between a value that uniquely determines at least a transmission destination IP address, a transmission source IP address, transmission destination port information, and transmission source port information, and a transmission destination MAC address;
  • a frame received by the switch device of itself and constituting a frame of the flow data and includes a transmission destination IP address, transmission source IP address, transmission destination port information and transmission source port information of the frame.
  • a relay unit that performs transmission processing for acquiring the transmission destination MAC address corresponding to a value that is uniquely determined from the correspondence information, and performing transmission processing by including the acquired transmission destination MAC address in the frame;
  • the flow data is composed of a plurality of IP packets each including divided data,
  • the frame is an Ethernet frame, and includes the destination MAC address and one IP packet,
  • the IP packet includes the destination IP address, the source IP address, and one TCP packet or one UDP packet,
  • the TCP packet or the UDP packet includes the destination port information, the source port information, and a part of the data
  • the switching device wherein the value is a hash value generated using a predetermined calculation procedure using the transmission destination IP address, the transmission source IP address, the transmission destination port number, and the transmission source port number as search keys.

Landscapes

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Abstract

スイッチ装置は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備える。

Description

スイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラム
 本発明は、スイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラムに関する。
 この出願は、2017年3月24日に出願された日本出願特願2017-59593号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
 特許文献1(特開2013-168865号公報)には、以下のような車載ネットワークシステムが開示されている。すなわち、車載ネットワークシステムは、車載ネットワーク上で用いられる通信規約のうち前記車載ネットワーク上における実装に依拠する部分を定義する定義データを格納するメモリを備えた車載制御装置と、前記車載制御装置に対して前記定義データを発行する通信規約発行装置とを備える。前記通信規約発行装置は、前記車載制御装置を前記車載ネットワークに参加させる登録装置から、前記車載制御装置を前記車載ネットワークに参加させるよう要求する登録要求を受け取ると、前記登録装置に対する認証を実施した上で、前記車載ネットワークに上における実装に準拠した前記定義データを作成して前記登録装置に返信する。前記登録装置は、前記通信規約発行装置が送信した前記定義データを受け取り、受け取った前記定義データを前記メモリ上に格納するよう前記車載制御装置に対して要求する。そして、前記車載制御装置は、前記登録装置から定義データを受け取って前記メモリ上に格納し、前記定義データが定義する前記部分にしたがって、前記通信規約に準拠して前記車載ネットワークを用いて通信する。
特開2013-168865号公報
 (1)本開示のスイッチ装置は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、少なくとも送信先IP(Internet Protocol)アドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MAC(Media Access Control)アドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備える。
 (2)本開示のスイッチ装置は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備える。
 (10)本開示の通信制御方法は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置における通信制御方法であって、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得するステップと、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行うステップとを含む。
 (11)本開示の通信制御方法は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置における通信制御方法であって、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得するステップと、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行うステップとを含む。
 (12)本開示の通信制御プログラムは、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部、として機能させるためのプログラムである。
 (13)本開示の通信制御プログラムは、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部、として機能させるためのプログラムである。
 本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備えるスイッチ装置として実現され得るだけでなく、スイッチ装置を備える車載通信システムとして実現され得る。また、本開示の一態様は、スイッチ装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。 図2は、本発明の第1の実施の形態に係る車載ネットワークにおいて送受信されるイーサネットフレームの構成の一例を示す図である。 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。 図4は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置における第2の半導体集積回路の構成を示す図である。 図5は、本発明の第1の実施の形態に係る第2の半導体集積回路におけるポート部の構成を示す図である。 図6は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置における第1の半導体集積回路の構成を示す図である。 図7は、本発明の第1の実施の形態に係る切替部において用いられるARLテーブルの一例を示す図である。 図8は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置における記憶部が保持する変換用テーブルの一例を示す図である。 図9は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の変形例における記憶部が保持する変換用テーブルの一例を示す図である。 図10は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置がイーサネットフレームの中継処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。 図11は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置が高速中継処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。 図12は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置が高速中継処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。 図13は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の比較例の構成を示す図である。 図14は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の比較例における第2の半導体集積回路の構成を示す図である。 図15は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の比較例における第1の半導体集積回路の構成を示す図である。 図16は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の比較例における記憶部が保持するフローリストの一例を示す図である。 図17は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。 図18は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置における第1の半導体集積回路の構成を示す図である。 図19は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置における記憶部が保持する変換用テーブルの一例を示す図である。 図20は、本発明の第2の実施の形態に係る第1の半導体集積回路の変形例の構成を示す図である。 図21は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置の変形例における記憶部が保持する変換用テーブルの一例を示す図である。
 従来、車載ネットワークにおけるセキュリティを向上させるための車載ネットワークシステムが開発されている。
 [本開示が解決しようとする課題]
 特許文献1に記載の車載ネットワークでは、車載制御装置からの情報を中継する通信ゲートウェイが設けられる。
 たとえば、通信ゲートウェイの構成として、レイヤ2(L2)の中継処理を行うL2スイッチと、レイヤ3(L3)の中継処理を行うMPU(Micro Processing Unit)とを備える構成が考えられる。
 このような構成において、たとえばL2スイッチを高速化した場合、L2レベルで中継されるフレームの伝送が高速化される。しかしながら、MPUが高速化していない場合、L3レベルで中継されるIPパケットの伝送は高速化されないので、車両の外部における外部装置と車載機器との間におけるIP(Internet Protocol)通信はL2レベルにおける高速化の恩恵を享受できない。
 本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことが可能なスイッチ装置、通信制御方法および通信制御プログラムを提供することである。
 [本開示の効果]
 本開示によれば、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。
 [本願発明の実施形態の説明]
 最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
 (1)本発明の実施の形態に係るスイッチ装置は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備える。
 このような構成により、たとえば、IPパケットの送信先のサブネットを特定し、特定したサブネットにおけるIPアドレスとMACアドレスとの対応テーブルからフレームに含めるべき送信先MACアドレスを取得する場合と比べて、送信先MACアドレスを対応情報から迅速に取得することができるので、レイヤ3の中継処理を高速に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。これにより、外部装置と車載機器との間におけるIP通信を高速化することができる。
 (2)本発明の実施の形態に係るスイッチ装置は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備える。
 このように、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値を用いる構成により、対応情報を簡素化することができる。また、たとえば、IPパケットの送信先のサブネットを特定し、特定したサブネットにおけるIPアドレスとMACアドレスとの対応テーブルからフレームに含めるべき送信先MACアドレスを取得する場合と比べて、送信先MACアドレスを対応情報から迅速に取得することができるので、レイヤ3の中継処理を高速に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。これにより、外部装置と車載機器との間におけるIP通信を高速化することができる。
 (3)好ましくは、前記スイッチ装置は、さらに、前記対応情報を固定的に記憶する記憶部を備える。
 このように、たとえばスイッチ装置および車載機器のネットワーク構成が固定された環境において、予め決まっている対応関係を示す対応情報を固定的に記憶する構成により、フレームを受信するごとに対応関係を動的に作成して記憶する構成と比べて、フレームに含めるべき送信先MACアドレスを効率よく取得することができる。また、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値の重複を予めチェックすることができるので、当該値の重複のない適切な対応情報を準備することができる。
 (4)好ましくは、前記スイッチ装置は、さらに、自己の前記スイッチ装置が受信する前記フレームの検査処理を行う検査部を備え、前記検査部は、前記フローデータを構成する最初の前記フレームが前記検査処理に合格した場合、2番目以降の前記フレームの前記検査処理を行わず、前記中継部は、少なくとも前記2番目以降の前記フレームに対して前記送信処理を行う。
 このような構成により、最初のフレームでセキュリティを確保し、セキュリティを確保できた2番目以降のフレームについては、検査処理を省略して送信処理を行うことで、レイヤ3の中継処理を高速化することができる。
 (5)より好ましくは、前記スイッチ装置は、さらに、自己の前記スイッチ装置が受信した前記フレームを前記検査部へ出力するか、前記中継部へ出力するかを切り替える切替部を備え、前記切替部は、前記最初のフレームを前記検査部へ出力し、前記最初のフレームが前記検査処理に合格した場合、前記2番目以降のフレームを前記中継部へ出力する。
 このような構成により、受信したフレームを、フローデータにおけるフレームの順番、およびフレームの検査結果に応じて検査部および中継部のいずれか一方へ適切に送り込むことができる。
 (6)より好ましくは、前記スイッチ装置は、第1の半導体集積回路および第2の半導体集積回路を備え、前記第1の半導体集積回路は、前記検査部を含み、前記第2の半導体集積回路は、前記中継部および前記切替部を含み、外部からの前記フレームの受信および外部への前記フレームの送信を行う。
 このような構成により、たとえばMPUである第1の半導体集積回路に処理負荷が集中することを防ぐことができる。また、第1の半導体集積回路を高速化せずに、たとえばL2スイッチである第2の半導体集積回路を高速化した場合においても、L3レベルの処理の大部分を第2の半導体集積回路において行うことができるので、MPUを高速化するためのコスト上昇を抑制しながら外部装置と車載機器との間におけるIP通信を高速化することができる。
 (7)より好ましくは、前記スイッチ装置は、第1の半導体集積回路および第2の半導体集積回路を備え、前記第1の半導体集積回路は、前記検査部、前記中継部および前記切替部を含み、前記第2の半導体集積回路は、外部からの前記フレームの受信および外部への前記フレームの送信を行う。
 このような構成により、L3レベルの処理をたとえばMPUである第1の半導体集積回路に集中させて第2の半導体集積回路における処理をL2レベルに限定することができるので、市販のL2スイッチの集積回路を第2の半導体集積回路としてそのまま用いることができる。これにより、L2スイッチのコスト上昇を抑制しながら外部装置と車載機器との間におけるIP通信を高速化することができる。
 (8)好ましくは、前記対応情報は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と通信プロトコルと送信先MACアドレスとの対応関係を示す。
 このような構成により、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報が同じであるが通信プロトコルの異なるフローデータを区別することができるので、フローデータの中継処理をきめ細かく管理することができる。
 (9)より好ましくは、前記値は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と通信プロトコルとを一意に決定する値である。
 このような構成により、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報が同じであるが通信プロトコルの異なるフローデータを区別することができるので、フローデータの中継処理をきめ細かく管理することができる。
 (10)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置における通信制御方法であって、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得するステップと、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行うステップとを含む。
 このような構成により、たとえば、IPパケットの送信先のサブネットを特定し、特定したサブネットにおけるIPアドレスとMACアドレスとの対応テーブルからフレームに含めるべき送信先MACアドレスを取得する場合と比べて、送信先MACアドレスを対応情報から迅速に取得することができるので、レイヤ3の中継処理を高速に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。これにより、外部装置と車載機器との間におけるIP通信を高速化することができる。
 (11)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置における通信制御方法であって、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得するステップと、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行うステップとを含む。
 このように、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値を用いる構成により、対応情報を簡素化することができる。また、たとえば、IPパケットの送信先のサブネットを特定し、特定したサブネットにおけるIPアドレスとMACアドレスとの対応テーブルからフレームに含めるべき送信先MACアドレスを取得する場合と比べて、送信先MACアドレスを対応情報から迅速に取得することができるので、レイヤ3の中継処理を高速に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。これにより、外部装置と車載機器との間におけるIP通信を高速化することができる。
 (12)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部、として機能させるためのプログラムである。
 このような構成により、たとえば、IPパケットの送信先のサブネットを特定し、特定したサブネットにおけるIPアドレスとMACアドレスとの対応テーブルからフレームに含めるべき送信先MACアドレスを取得する場合と比べて、送信先MACアドレスを対応情報から迅速に取得することができるので、レイヤ3の中継処理を高速に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。これにより、外部装置と車載機器との間におけるIP通信を高速化することができる。
 (13)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部、として機能させるためのプログラムである。
 このように、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値を用いる構成により、対応情報を簡素化することができる。また、たとえば、IPパケットの送信先のサブネットを特定し、特定したサブネットにおけるIPアドレスとMACアドレスとの対応テーブルからフレームに含めるべき送信先MACアドレスを取得する場合と比べて、送信先MACアドレスを対応情報から迅速に取得することができるので、レイヤ3の中継処理を高速に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。これにより、外部装置と車載機器との間におけるIP通信を高速化することができる。
 以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
 <第1の実施の形態>
 [構成および基本動作]
 図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムの構成を示す図である。
 図1を参照して、対象車両1は、車載通信システム301を搭載する。車載通信システム301は、スイッチ装置101と、3つの車載機器111Aと、2つの車載機器111Bとを備える。以下、車載機器111Aおよび111Bの各々を、車載機器111とも称する。
 スイッチ装置101が、3つの車載機器111Aおよび2つの車載機器111Bとそれぞれ接続されることにより車載ネットワーク12が形成される。
 車載機器111は、たとえば、TCU(Telematics Communication Unit)、自動運転ECU(Electronic Control Unit)、カメラ、レーダ装置およびナビゲーション装置等である。
 TCUは、LTE(Long Term Evolution)または3G等の通信規格に従って無線基地局装置と無線通信を行うことにより、対象車両1の外部におけるサーバ等と通信を行うことが可能である。
 自動運転ECUは、対象車両1の自動運転制御を行う。カメラは、対象車両1の周囲の画像または映像を撮影する。レーダ装置は、たとえばミリ波レーダであり、対象車両1の周囲における物体を検知する。ナビゲーション装置は、たとえば、TCU経由で対象車両1の外部におけるマップサーバからマップ情報を受信し、受信したマップ情報の示すマップを表示する。
 車載機器111間において、たとえば、IP/TCP(Transmission Control Protocol)およびIP/UDP(User Datagram Protocol)の通信プロトコルに従って、IPパケットの送受信が行われる。
 また、スイッチ装置101および車載機器111間において、たとえば、イーサネット(登録商標)の通信プロトコルに従って、IPパケットを含むイーサネットフレームの送受信が行われる。
 より詳細には、スイッチ装置101は、2つの車載機器111間で送受信されるIPパケットを中継する。
 たとえば、車載機器111Aおよび111Bは、互いに異なるサブネットに属している。スイッチ装置101は、車載機器111Aと111Bとの間で送受信されるIPパケットに対してL3スイッチとして機能し、当該IPパケットを中継する。
 また、スイッチ装置101は、車載機器111Aと他の車載機器111Aとの間で送受信されるIPパケット、および車載機器111Bと他の車載機器111Bとの間で送受信されるIPパケットに対してL2スイッチとして機能し、当該IPパケットを中継する。
 [イーサネットフレームの構成]
 図2は、本発明の第1の実施の形態に係る車載ネットワークにおいて送受信されるイーサネットフレームの構成の一例を示す図である。
 図2を参照して、イーサネットフレームは、イーサネットヘッダと1つのIPパケットとを含む。イーサネットフレームにおいてIPパケットが含まれる領域が、イーサネットフレームのペイロードである。
 IPパケットは、IPヘッダと1つのTCPパケットまたは1つのUDPパケットとを含む。IPパケットにおいてTCPパケットまたはUDPパケットが含まれる領域が、IPパケットのペイロードである。
 TCPパケットまたはUDPパケットは、TCPヘッダまたはUDPヘッダとデータ領域とを含む。TCPパケットまたはUDPパケットにおけるデータ領域が、TCPパケットまたはUDPパケットのペイロードである。
 イーサネットヘッダには、送信先MAC(Media Access Control)アドレスおよび送信元MACアドレスが含まれる。
 IPヘッダには、送信先IPアドレスおよび送信元IPアドレスが含まれる。また、IPヘッダには、通信プロトコルの種類を示すプロトコル番号が含まれる。たとえば、TCPの場合、通信プロトコル番号は6である。UDPの場合、通信プロトコル番号は17である。また、IPヘッダには、フラグフィールドおよびフラグオフセットフィールドが含まれる。フラグフィールドおよびフラグオフセットフィールドの詳細は後述する。
 TCPヘッダまたはUDPヘッダには、送信先ポート番号および送信元ポート番号が含まれる。
 [フローデータ]
 再び図1を参照して、スイッチ装置101は、車載ネットワーク12におけるフローデータを中継する。
 詳細には、車載機器111は、たとえば、サイズの大きいデータを他の車載機器111へ送信する場合、当該データを複数に分割する。車載機器111によって分割されたデータをそれぞれ含む複数のIPパケットによりフローデータが構成される。車載機器111は、フローデータを他の車載機器111へ送信する。
 より詳細には、IPヘッダにおけるフラグフィールドには、フローデータを構成するIPパケットのうちの、途中のIPパケットであることを示すフラグ(以下、途中フラグとも称する。)が含まれる。
 途中フラグがゼロの場合、当該IPパケットは、フローデータのうちの最後のIPパケット(以下、最終IPパケットとも称する。)であるか、または分割されたデータを含まないIPパケットである。
 途中フラグが1の場合、当該IPパケットは、フローデータのうちの最終IPパケット以外のIPパケット、具体的には1番目のIPパケット(以下、先頭IPパケットとも称する。)および2番目のIPパケット等である。
 フラグオフセットフィールドは、当該IPパケットに格納されるデータの位置を示す値を含む。たとえば、先頭IPパケットでは、フラグオフセットフィールドの値はゼロである。
 したがって、途中フラグが1であり、かつフラグオフセットフィールドの値がゼロの場合、当該IPパケットは先頭IPパケットである。また、途中フラグが1であり、かつフラグオフセットフィールドの値がゼロ以外の場合、当該IPパケットは、フローデータから最終IPパケットを除いたうちの2番目以降のIPパケット(以下、中間IPパケットとも称する。)である。また、途中フラグがゼロであり、かつフラグオフセットフィールドの値がゼロ以外の場合、当該IPパケットは、最終IPパケットである。
 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。
 図3を参照して、スイッチ装置101は、第1の半導体集積回路51と、第2の半導体集積回路52と、複数の通信ポート54とを備える。
 スイッチ装置101における通信ポート54は、たとえばイーサネットケーブルを接続可能な端子である。なお、通信ポート54は、集積回路の端子であってもよい。
 複数の通信ポート54の各々は、たとえば、イーサネットケーブルを介して複数の車載機器111のうちのいずれか1つに接続されている。
 図4は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置における第2の半導体集積回路の構成を示す図である。
 図4を参照して、第2の半導体集積回路52は、通信部21と、中継部22と、記憶部23と、切替部24と、複数のポート部25とを含む。
 図5は、本発明の第1の実施の形態に係る第2の半導体集積回路におけるポート部の構成を示す図である。
 図5を参照して、ポート部25は、受信部31と、フィルタ部32と、送信部33とを含む。
 図6は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置における第1の半導体集積回路の構成を示す図である。
 図6を参照して、第1の半導体集積回路51は、通信部41と、経路検索部42と、指示部43と、検査部44とを含む。
 図4および図5を参照して、第2の半導体集積回路52は、たとえば、L2スイッチであり、外部からのイーサネットフレームの受信および外部へのイーサネットフレームの送信を行う。
 より詳細には、第2の半導体集積回路52におけるポート部25は、通信ポート54に対応して設けられる。
 ポート部25における送信部33は、切替部24からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームを対応の通信ポート54経由で宛先の車載機器111へ送信する。
 受信部31は、たとえば、バッファを有し、車載機器111から対応の通信ポート54経由でイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームを当該バッファに保存し、保存したイーサネットフレームをフィルタ部32へ出力する。
 また、受信部31は、たとえば、受信データの伝送速度が所定の制限値より大きい場合、伝送速度の低下要求を送信部33経由で接続先の車載機器111へ送信することにより、受信データの伝送速度を制限する。
 フィルタ部32は、受信部31からイーサネットフレームを受けると、所定条件に基づいて、受けたイーサネットフレームを切替部24へ出力するか、または破棄するかを判断する。
 より詳細には、フィルタ部32は、たとえば、ユーザによって設定されたACL(Access Control List)に従って、イーサネットフレームを切替部24へ出力するか、または破棄するかを判断する。
 図7は、本発明の第1の実施の形態に係る切替部において用いられるARLテーブルの一例を示す図である。
 図7を参照して、ARL(Address Resolution Logic)テーブルTablは、送信先MACアドレスと出力先との対応関係を示す。なお、車載ネットワーク12においてVLAN(Virtual Local Area Network)を設定する場合、ARLテーブルTab1は、送信先MACアドレスとVLANのIDと出力先との対応関係を示してもよい。
 出力先は、たとえば論理ポート番号である。この論理ポート番号は、たとえば、通信ポート54の物理番号、第1の半導体集積回路51および中継部22のいずれか1つを示す。
 具体的には、ゼロ~6の論理ポート番号は、出力先が通信ポート54であることを示す。7の論理ポート番号は、出力先が中継部22であることを示す。8の論理ポート番号は、出力先が第1の半導体集積回路51であることを示す。「MAC-DA8」は、たとえばスイッチ装置101のMACアドレス(以下、スイッチアドレスとも称する。)である。
 なお、図7では、「MAC-DA8」に対応する論理ポート番号は8であるが、7に書き換えられることがある。当該論理ポート番号の書き換えについては後述する。
 切替部24は、たとえば、自己のスイッチ装置101が受信したイーサネットフレームを検査部44(図6参照)へ出力するか、中継部22へ出力するかを切り替える。また、切替部24は、たとえば、最初のイーサネットフレームを検査部44へ出力し、最初のイーサネットフレームが検査処理に合格した場合、2番目以降のフレームを中継部22へ出力する。
 (L2レベルで中継可能なイーサネットフレームの処理)
 切替部24は、たとえば、ARLテーブルTab1を保持しており、ポート部25からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信先MACアドレスを確認する。
 切替部24は、ARLテーブルTab1を参照し、確認した送信先MACアドレスに対応する出力先をARLテーブルTab1から取得する。
 具体的には、切替部24は、たとえば、L2レベルで中継可能なイーサネットフレームについては、出力先としてゼロ~6のうちのいずれかの論理ポート番号をARLテーブルTab1から取得する。
 そして、切替部24は、当該イーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信元MACアドレスをスイッチアドレスに書き換えた後、取得した論理ポート番号に対応するポート部25へ当該イーサネットフレームを出力する。
 (最初のイーサネットフレームの処理)
 切替部24は、たとえば、ポート部25からイーサネットフレームを受けて、受けたイーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信先MACアドレスがスイッチアドレスすなわち「MAC-DA8」である場合、当該イーサネットフレームがL3レベルでの中継処理を要するイーサネットフレームであることを認識する。
 そして、切替部24は、イーサネットフレームに含まれるIPパケットにおける途中フラグの値およびフラグオフセットの値を確認する。
 切替部24は、確認した各値に基づいて、イーサネットフレームが先頭IPパケットを含むか否かを判定する。
 切替部24は、イーサネットフレームが先頭IPパケットを含むと判定した場合、当該イーサネットフレームが最初のイーサネットフレームであると認識する。
 そして、切替部24、ARLテーブルTab1における「MAC-DA8」に対応する出力先が7である場合、8に書き換える。
 切替部24は、出力先として8の論理ポート番号をARLテーブルTab1から取得し、取得した論理ポート番号に対応する通信部21へ当該イーサネットフレームを出力する。
 通信部21は、第1の半導体集積回路51とデータの送受信を行うことが可能である。より詳細には、通信部21は、切替部24からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームを第1の半導体集積回路51へ送信する。
 再び図6を参照して、第1の半導体集積回路51における通信部41は、第2の半導体集積回路52とデータの送受信を行うことが可能である。より詳細には、通信部41は、第2の半導体集積回路52からイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームを検査部44へ出力する。
 検査部44は、たとえば、自己のスイッチ装置101が受信するイーサネットフレームの検査処理を行う。また、検査部44は、たとえば、フローデータを構成する最初のイーサネットフレームが検査処理に合格した場合、2番目以降のイーサネットフレームの検査処理を行わない。
 より詳細には、検査部44は、ファイアウォールとして機能し、通信部41からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットの検査処理を行う。
 具体的には、検査部44は、IPパケットについてSPI(Stateful Packet Inspection)を行い、異常を発見した場合、当該IPパケットを含むイーサネットフレームを破棄する。
 一方、検査部44は、異常を発見しない場合、当該IPパケットを含むイーサネットフレームを経路検索部42へ出力する。
 経路検索部42は、たとえば、IPパケットの送信経路を検索するとともに、当該IPパケットのヘッダに格納されたTTL(Time To Live)値を1つ減算する。
 より詳細には、経路検索部42は、たとえば、宛先ネットワークと送出インタフェースとの対応関係を示すルーティングテーブルを保持している。また、経路検索部42は、たとえば、IPアドレスとMACアドレスとの対応関係を示すARP(Address Resolution Protocol)テーブルを送出インタフェースごとに保持している。
 経路検索部42は、検査部44からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットから送信先IPアドレスを取得し、たとえば、取得した送信先IPアドレスに対してサブネットマスク計算を行うことにより宛先ネットワークを特定する。
 経路検索部42は、ルーティングテーブルを参照し、特定した宛先ネットワークに対応する送出インタフェースを特定する。
 そして、経路検索部42は、特定した送出インタフェースに対応するARPテーブルを参照し、送信先IPアドレスに対応するMACアドレス(以下、検索アドレスとも称する。)を当該ARPテーブルから取得する。
 経路検索部42は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、それぞれ検索アドレスおよびスイッチアドレスに書き換え、当該イーサネットフレームを指示部43へ出力する。
 指示部43は、切替部24においてL3レベルでの中継処理を要するイーサネットフレームの出力先を、自己の第1の半導体集積回路51から中継部22に切り替えるための指示情報を作成し、作成した指示情報を通信部41経由で第2の半導体集積回路52へ送信する。
 より詳細には、指示部43は、経路検索部42からイーサネットフレームを受けると、ARLテーブルTab1における「MAC-DA8」に対応する出力先を8から7に書き換えることを含む指示情報を作成する。
 指示部43は、作成した指示情報をイーサネットフレームに付して、通信部41経由で第2の半導体集積回路52へ送信する。
 再び図4を参照して、第2の半導体集積回路52における切替部24は、通信部21経由で第1の半導体集積回路51から指示情報の付されたイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信先MACアドレスを確認する。
 切替部24は、ARLテーブルTab1を参照し、確認した送信先MACアドレスすなわち検索アドレスに対応する出力先をARLテーブルTab1から取得する。
 この場合、切替部24は、たとえば、出力先としてゼロ~6のうちのいずれかの論理ポート番号をARLテーブルTab1から取得し、取得した論理ポート番号に対応するポート部25へ当該イーサネットフレームを出力する。
 また、切替部24は、第1の半導体集積回路51から受信した指示情報に従って、ARLテーブルTab1における「MAC-DA8」に対応する出力先を8から7に書き換える。
 (2番目以降のイーサネットフレームの処理)
 切替部24は、たとえば、ポート部25からイーサネットフレームを受けて、受けたイーサネットフレームがL3レベルでの中継処理を要するイーサネットフレームであることを認識すると、当該イーサネットフレームに含まれるIPパケットにおける途中フラグの値およびフラグオフセットの値を確認する。
 切替部24は、確認した各値に基づいて、イーサネットフレームが中間IPパケットまたは最終IPパケットを含むと判定すると、出力先として7の論理ポート番号をARLテーブルTab1から取得し、取得した論理ポート番号に対応する中継部22へ当該イーサネットフレームを出力する。
 図8は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置における記憶部が保持する変換用テーブルの一例を示す図である。
 図8を参照して、記憶部23は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスと送信元MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を保持する。また、記憶部23は、たとえば対応情報を固定的に記憶する。
 具体的には、記憶部23は、対応情報の一例である変換用テーブルTab2を記憶する。送信先ポート番号および送信元ポート番号は、それぞれ送信先ポート情報および送信元ポート情報の一例である。
 たとえば、車載ネットワーク12では接続トポロジおよびIPアドレスが固定的に運用されるので、L3中継のすべての組み合わせを予め決定することが可能である。変換用テーブルTab2は、たとえば、車載ネットワーク12におけるL3中継の可能な、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号のすべての組み合わせを含む。
 再び図4を参照して、中継部22は、自己のスイッチ装置101が受信したイーサネットフレームであってフローデータを構成するイーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、対応情報から送信先MACアドレスを取得する。
 そして、中継部22は、取得した送信先MACアドレスをイーサネットフレームに含めて送信する送信処理を行う。詳細には、中継部22は、たとえば、2番目以降のイーサネットフレームに対して送信処理を行う。
 より詳細には、中継部22は、切替部24から2番目以降のイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットの内容を確認する。具体的には、中継部22は、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を確認する。
 そして、中継部22は、変換用テーブルTab2を参照し、確認した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号に対応する送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを変換用テーブルTab2から取得する。
 ここでは、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスは、それぞれ検索アドレスおよびスイッチアドレスである。
 中継部22は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、取得した検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換え、イーサネットフレームを切替部24へ出力する。
 切替部24は、イーサネットフレームを中継部22から受けると、受けたイーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信先MACアドレスを確認する。
 切替部24は、ARLテーブルTab1を参照し、確認した送信先MACアドレスすなわち検索アドレスに対応する出力先をARLテーブルTab1から取得する。
 この場合、切替部24は、上述の最初のイーサネットフレームの場合と同じ論理ポート番号を出力先としてARLテーブルTab1から取得し、取得した論理ポート番号に対応するポート部25経由で宛先の車載機器111へイーサネットフレームを送信する。
 [スイッチ装置101の変形例]
 図9は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の変形例における記憶部が保持する変換用テーブルの一例を示す図である。
 図9を参照して、記憶部23は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスと送信元MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を保持する。また、記憶部23は、たとえば対応情報を固定的に記憶する。
 具体的には、記憶部23は、対応情報の一例である変換用テーブルTab3を記憶する。ハッシュ値は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値の一例である。
 より詳細には、ハッシュ値は、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を検索キーとして、所定の計算手順P1を用いて生成される値である。
 変換用テーブルTab3は、たとえば、車載ネットワーク12におけるL3中継の可能な、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号のすべての組み合わせについてのハッシュ値を含む。
 また、変換用テーブルTab3におけるハッシュ値は、値が重複しないように予めチェックされる。たとえば、重複するハッシュ値が存在する場合、他の計算手順を用いて新たなハッシュ値を生成し、変換用テーブルTab3におけるハッシュ値が重複しないようにする。
 再び図4を参照して、中継部22は、自己のスイッチ装置101が受信したイーサネットフレームであってフローデータを構成するイーサネットフレーム、に含まれる値であってイーサネットフレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する送信先MACアドレスを対応情報から取得する。
 そして、中継部22は、取得した送信先MACアドレスをイーサネットフレームに含めて送信する送信処理を行う。詳細には、中継部22は、たとえば、少なくとも2番目以降のイーサネットフレームに対して送信処理を行う。
 (2番目以降のイーサネットフレームの処理)
 より詳細には、中継部22は、切替部24から2番目以降のイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームから送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を取得する。
 中継部22は、取得した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を検索キーとして、計算手順P1を用いてハッシュ値を生成する。
 そして、中継部22は、変換用テーブルTab3を参照し、生成したハッシュ値に対応する送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを変換用テーブルTab3から取得する。
 ここでは、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスは、それぞれ検索アドレスおよびスイッチアドレスである。
 中継部22は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、取得した検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換え、イーサネットフレームを切替部24へ出力する。
 [動作の流れ]
 車載通信システム301における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるCPU等の演算処理部は、以下のシーケンス図またはフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリからそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
 図10は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置がイーサネットフレームの中継処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
 図10を参照して、まず、スイッチ装置101は、車載機器111からイーサネットフレームを受信するまで待機する(ステップS102でNO)。
 そして、スイッチ装置101は、車載機器111からイーサネットフレームを受信すると(ステップS102でYES)、受信したイーサネットフレームがL2レベルで中継することが可能な場合(ステップS104でYES)、以下の処理を行う。
 すなわち、スイッチ装置101は、イーサネットフレームの送信元MCAアドレスをスイッチアドレスに書き換えた後、当該イーサネットフレームを宛先の車載機器111へ送信する(ステップS116)。
 一方、スイッチ装置101は、受信したイーサネットフレームがL3レベルでの中継処理を要するイーサネットフレームである場合(ステップS104でNO)、イーサネットフレームが最初のイーサネットフレームであるか否かを判定する(ステップS106)。
 スイッチ装置101は、イーサネットフレームが2番目以降のイーサネットフレームであると判定すると(ステップS106でNO)、後述する高速中継処理を行う(ステップS118)。
 一方、スイッチ装置101は、イーサネットフレームが最初のイーサネットフレームであると判定すると(ステップS106でYES)、イーサネットフレームの検査処理を行う(ステップS108)。
 次に、スイッチ装置101は、イーサネットフレームが検査処理に合格しなかった場合(ステップS110でNO)、当該イーサネットフレームを破棄する(ステップS120)。
 一方、スイッチ装置101は、イーサネットフレームが検査処理に合格した場合(ステップS110でYES)、イーサネットフレームに含まれるIPパケットの経路を検索するとともに、当該IPパケットのヘッダに格納されたTTL値を1つ減算する(ステップS112)。
 次に、スイッチ装置101は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、検索結果に基づく検索アドレス、およびスイッチアドレスにそれぞれ書き換えた後、当該イーサネットフレームを宛先の車載機器111へ送信する(ステップS114)。
 次に、スイッチ装置101は、イーサネットフレームを宛先の車載機器111へ送信するか(ステップS114およびS116)、高速中継処理を行うか(ステップS118)、またはイーサネットフレームを破棄すると(ステップS120)、車載機器111から新たなイーサネットフレームを受信するまで待機する(ステップS102でNO)。
 図11は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置が高速中継処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。図11は、図10のステップS118における動作の詳細を示している。
 図11を参照して、まず、スイッチ装置101は、2番目以降のイーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を確認する(ステップS202)。
 次に、スイッチ装置101は、変換用テーブルTab2を参照し、確認した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号に対応する送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを変換用テーブルTab2から取得する(ステップS204)。
 具体的には、スイッチ装置101は、たとえば、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスとして、それぞれ検索アドレスおよびスイッチアドレスを取得する。
 次に、スイッチ装置101は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、取得した検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換える(ステップS206)。
 次に、スイッチ装置101は、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを書き換えたイーサネットフレームを宛先の車載機器111へ送信する(ステップS208)。
 なお、スイッチ装置101は、変換用テーブルTab2を用いる高速中継処理を行う構成に限らず、変換用テーブルTab3を用いる高速中継処理を行う構成であってもよい。
 図12は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置が高速中継処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。図12は、図10のステップS118における動作の詳細を示している。
 図12を参照して、まず、スイッチ装置101は、2番目以降のイーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を検索キーとして、計算手順P1を用いてハッシュ値を生成する(ステップS302)。
 次に、スイッチ装置101は、変換用テーブルTab3を参照し、生成したハッシュ値に対応する送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを変換用テーブルTab3から取得する(ステップS304)。
 具体的には、スイッチ装置101は、たとえば、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスとして、それぞれ検索アドレスおよびスイッチアドレスを取得する。
 次に、スイッチ装置101は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、取得した検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換える(ステップS306)。
 次に、スイッチ装置101は、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを書き換えたイーサネットフレームを宛先の車載機器111へ送信する(ステップS308)。
 [比較例]
 図13は、本発明の第1の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の比較例の構成を示す図である。
 図13を参照して、比較例であるスイッチ装置901は、第1の半導体集積回路91と、第2の半導体集積回路62と、複数の通信ポート54とを備える。
 スイッチ装置901における通信ポート54の動作は、図3に示すスイッチ装置101における通信ポート54とそれぞれ同様である。
 図14は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の比較例における第2の半導体集積回路の構成を示す図である。
 図14を参照して、第2の半導体集積回路62は、通信部21と、複数のポート部25と、転送先決定部26とを含む。
 第2の半導体集積回路62における通信部21およびポート部25の動作は、図4に示す第2の半導体集積回路52における通信部21およびポート部25とそれぞれ同様である。
 図14を参照して、第2の半導体集積回路62は、たとえば、L2スイッチであり、外部からのイーサネットフレームの受信および外部へのイーサネットフレームの送信を行う。
 より詳細には、第2の半導体集積回路62における転送先決定部26は、ARLテーブルTab1(図7参照)を保持する。
 ここでは、出力先は、たとえば、通信ポート54の物理番号および第1の半導体集積回路91のいずれか一方を示す。
 具体的には、ゼロ~6の論理ポート番号は、出力先が通信ポート54であることを示す。8の論理ポート番号は、出力先が第1の半導体集積回路91であることを示す。
 「MAC-DA8」は、たとえばスイッチ装置901のMACアドレスすなわちスイッチアドレスである。この例では、「MAC-DA8」に対応する論理ポート番号はたとえば8に固定されている。
 (L2レベルで中継可能なイーサネットフレームの処理)
 転送先決定部26は、たとえば、ポート部25からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信先MACアドレスを確認する。
 転送先決定部26は、ARLテーブルTab1を参照し、確認した送信先MACアドレスに対応する出力先をARLテーブルTab1から取得する。
 具体的には、転送先決定部26は、たとえば、L2レベルで中継可能なイーサネットフレームについては、出力先としてゼロ~6のうちのいずれかの論理ポート番号をARLテーブルTab1から取得する。
 そして、転送先決定部26は、当該イーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信元MACアドレスをスイッチアドレスに書き換えた後、取得した論理ポート番号に対応するポート部25へ当該イーサネットフレームを出力する。
 また、転送先決定部26は、たとえば、L3レベルでの中継処理を要するイーサネットフレームについては、出力先として8の論理ポート番号をARLテーブルTab1から取得する。
 そして、切替部24は、当該イーサネットフレームを通信部21経由で第1の半導体集積回路91へ送信する。
 図15は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の比較例における第1の半導体集積回路の構成を示す図である。
 図15を参照して、第1の半導体集積回路91は、通信部41と、経路検索部42と、検査部44と、記憶部73と、リスト管理部92とを含む。
 第1の半導体集積回路91における通信部41、経路検索部42および検査部44の動作は、図6に示す第1の半導体集積回路51における通信部41、経路検索部42および検査部44とそれぞれ同様である。
 図16は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の比較例における記憶部が保持するフローリストの一例を示す図である。
 図16を参照して、第1の半導体集積回路91における記憶部73は、たとえば、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート番号と送信元ポート番号とタイムスタンプとの対応関係を示すフローリストLst1を記憶する。
 フローリストLst1は、図8に示す変換用テーブルTab2等と異なり、車載ネットワーク12におけるL3中継の可能な、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号のすべての組み合わせを常時含まない。フローリストLst1の内容は、たとえばリスト管理部92によって動的に変更される。
 (最初のイーサネットフレームの処理)
 再び図15を参照して、リスト管理部92は、L3レベルでの中継処理を要する最初のイーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62から受信すると、受信したイーサネットフレームに含まれるIPパケットの内容を確認する。具体的には、リスト管理部92は、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を確認する。
 そして、リスト管理部92は、フローリストLst1を参照し、確認した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号がフローリストLst1に登録されているか否かを確認する。
 リスト管理部92は、登録されていないことを確認すると、第2の半導体集積回路62から受信したイーサネットフレームが最初のイーサネットフレームであると判断し、当該イーサネットフレームを検査部44へ出力する。
 検査部44は、切替部74からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットの検査処理を行い、異常を発見した場合、当該IPパケットを含むイーサネットフレームを破棄する。
 一方、検査部44は、異常を発見しない場合、当該IPパケットを含むイーサネットフレームを経路検索部42へ出力する。
 リスト管理部92は、記憶部73が保持するフローリストLst1を管理する。より詳細には、リスト管理部92は、イーサネットフレームを検査部44へ出力した後、検査部44における当該イーサネットフレームの検査処理を監視する。
 リスト管理部92は、検査部44が当該イーサネットフレームについて異常を発見しない場合、当該イーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号、ならびに現在時刻を示すタイムスタンプ(以下、これらをフロー情報とも称する。)をフローリストLst1に登録する。
 一方、リスト管理部92は、検査部44が当該イーサネットフレームについて異常を発見した場合、当該イーサネットフレームについてのフロー情報をフローリストLst1に登録しない。
 経路検索部42は、検査部44からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットのヘッダに格納されたTTL値を1つ減算するとともに、以下の処理を行う。
 すなわち、経路検索部42は、ルーティングテーブルおよびARPテーブルに基づいて、送信先IPアドレスに対応するMACアドレスすなわち検索アドレスを取得する。
 そして、経路検索部42は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換え、イーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62へ送信する。
 再び図14を参照して、第2の半導体集積回路62における転送先決定部26は、通信部21経由で第1の半導体集積回路91からイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信先MACアドレスを確認する。
 転送先決定部26は、ARLテーブルTab1を参照し、確認した送信先MACアドレスすなわち検索アドレスに対応する出力先をARLテーブルTab1から取得する。
 この場合、転送先決定部26は、たとえば、出力先としてゼロ~6のうちのいずれかの論理ポート番号をARLテーブルTab1から取得し、取得した論理ポート番号に対応するポート部25経由で宛先の車載機器111へイーサネットフレームを送信する。
 (2番目以降のイーサネットフレームの処理)
 再び図15を参照して、リスト管理部92は、L3レベルでの中継処理を要する2番目以降のイーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62から受信すると、受信したイーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を確認する。
 そして、リスト管理部92は、フローリストLst1を参照し、確認した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号がフローリストLst1に登録されているか否かを確認する。
 リスト管理部92は、登録されていることを確認すると、第2の半導体集積回路62から受信したイーサネットフレームが2番目以降のイーサネットフレームであると判断し、当該イーサネットフレームを経路検索部42へ出力する。
 また、リスト管理部92は、たとえば、タイムスタンプの示す時刻から所定時間経過した場合、およびフローデータのうちの最終IPパケットを含むイーサネットフレームを処理した場合において、対応のフロー情報をフローリストLst1から抹消する。
 なお、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、対応情報は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスと送信元MACアドレスとの対応関係を示す構成であるとしたが、これに限定するものではない。対応情報は、通信プロトコルおよび送信元MACアドレスを含まず、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す構成であってもよい。たとえば、車載ネットワーク12における通信プロトコルがTCPおよびUDPのいずれか一方に固定されている場合、上記構成により、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うという本発明の目的を達成することが可能である。また、対応情報は、送信元MACアドレスを含まず、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す構成であってもよい。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、中継部22は、イーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、対応情報から送信先MACアドレスを取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。中継部22は、通信プロトコルを除く、イーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、対応情報から送信先MACアドレスを取得する構成であってもよい。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の変形例では、対応情報は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスと送信元MACアドレスとの対応関係を示す構成であるとしたが、これに限定するものではない。対応情報は、通信プロトコルを除く、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す構成であってもよい。たとえば、車載ネットワーク12における通信プロトコルがTCPおよびUDPのいずれか一方に固定されている場合、上記構成により、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うという本発明の目的を達成することが可能である。また、対応情報は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す構成であってもよい。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、記憶部23が第2の半導体集積回路の内部に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。記憶部23が第2の半導体集積回路52の外部に設けられる構成であってもよい。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、対応情報が予め記憶部23に保持される構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、スイッチ装置101は、フローデータの処理を行うごとに送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスと送信元MACアドレスとの対応関係を取得し、取得した対応関係によって記憶部23における対応情報を更新する取得部を備える構成であってもよい。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置の変形例では、対応情報が予め記憶部23に保持される構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、スイッチ装置101の変形例は、フローデータの処理を行うごとに送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスと送信元MACアドレスとの対応関係を取得し、取得した対応関係によって記憶部23における対応情報を更新する取得部を備える構成であってもよい。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置は、検査部44を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ装置101は、たとえば、通信のセキュリティが確保されており、イーサネットフレームに含まれるデータの検査を行う必要がない場合において、切替部24および検査部44を備えない構成であってもよい。この場合、スイッチ装置101は、たとえば、L3レベルでの中継を要するすべてのイーサネットフレームを中継部22へ出力する。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置は、中継部22は、2番目以降のイーサネットフレームに対して送信処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。中継部22は、3番目以降のイーサネットフレームに対して送信処理を行う構成であってもよい。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置は、第1の半導体集積回路51と第2の半導体集積回路52とを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ装置101は、たとえば、第1の半導体集積回路51および第2の半導体集積回路52の各機能をまとめた1つの半導体集積回路を備える構成であってもよいし、第1の半導体集積回路51および第2の半導体集積回路52の各機能を3つ以上の半導体集積回路に分割して備える構成であってもよい。
 ところで、特許文献1に記載の車載ネットワークでは、車載制御装置からの情報を中継する通信ゲートウェイが設けられる。
 たとえば、通信ゲートウェイの構成として、レイヤ2の中継処理を行うL2スイッチと、レイヤ3の中継処理を行うMPUとを備える構成が考えられる。
 このような構成において、たとえばL2スイッチを高速化した場合、L2レベルで中継されるフレームの伝送が高速化される。しかしながら、MPUが高速化していない場合、L3レベルで中継されるIPパケットの伝送は高速化されないので、車両の外部における外部装置と車載機器との間におけるIP通信はL2レベルにおける高速化の恩恵を享受できない。
 これに対して、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置は、車載ネットワーク12におけるフローデータを中継する。取得部は、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する。そして、中継部22は、自己のスイッチ装置101が受信したイーサネットフレームであってフローデータを構成するイーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、対応情報から送信先MACアドレスを取得し、取得した送信先MACアドレスをイーサネットフレームに含めて送信する送信処理を行う。
 このような構成により、たとえば、IPパケットの送信先のサブネットを特定し、特定したサブネットにおけるIPアドレスとMACアドレスとの対応テーブルからイーサネットフレームに含めるべき送信先MACアドレスを取得する場合と比べて、送信先MACアドレスを対応情報から迅速に取得することができるので、レイヤ3の中継処理を高速に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。これにより、外部装置と車載機器111との間におけるIP通信を高速化することができる。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置は、車載ネットワーク12におけるフローデータを中継する。取得部は、少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する。そして、中継部22は、自己のスイッチ装置101が受信したイーサネットフレームであってフローデータを構成するイーサネットフレーム、に含まれる値であってイーサネットフレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する送信先MACアドレスを対応情報から取得し、取得した送信先MACアドレスをイーサネットフレームに含めて送信する送信処理を行う。
 このように、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値を用いる構成により、対応情報を簡素化することができる。また、たとえば、IPパケットの送信先のサブネットを特定し、特定したサブネットにおけるIPアドレスとMACアドレスとの対応テーブルからイーサネットフレームに含めるべき送信先MACアドレスを取得する場合と比べて、送信先MACアドレスを対応情報から迅速に取得することができるので、レイヤ3の中継処理を高速に行うことができる。したがって、車載ネットワークにおけるIPパケットの中継処理を効率よく行うことができる。これにより、外部装置と車載機器111との間におけるIP通信を高速化することができる。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、記憶部23は、対応情報を固定的に記憶する。
 このように、たとえばスイッチ装置101および車載機器111のネットワーク構成が固定された環境において、予め決まっている対応関係を示す対応情報を固定的に記憶する構成により、イーサネットフレームを受信するごとに対応関係を動的に作成して記憶する構成と比べて、イーサネットフレームに含めるべき送信先MACアドレスを効率よく取得することができる。また、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値の重複を予めチェックすることができるので、当該値の重複のない適切な対応情報を準備することができる。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、検査部44は、自己のスイッチ装置101が受信するイーサネットフレームの検査処理を行う。検査部44は、フローデータを構成する最初のイーサネットフレームが検査処理に合格した場合、2番目以降のイーサネットフレームの検査処理を行わない。そして、中継部22は、少なくとも2番目以降のイーサネットフレームに対して送信処理を行う。
 このような構成により、最初のフレームでセキュリティを確保し、セキュリティを確保できた2番目以降のフレームについては、検査処理を省略して送信処理を行うことで、レイヤ3の中継処理を高速化することができる。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、切替部24は、自己のスイッチ装置101が受信したイーサネットフレームを検査部44へ出力するか、中継部22へ出力するかを切り替える。そして、切替部24は、最初のフレームを検査部44へ出力し、最初のイーサネットフレームが検査処理に合格した場合、2番目以降のイーサネットフレームを中継部22へ出力する。
 このような構成により、受信したフレームを、フローデータにおけるフレームの順番、およびフレームの検査結果に応じて検査部44および中継部22のいずれか一方へ適切に送り込むことができる。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置は、第1の半導体集積回路51および第2の半導体集積回路52を備える。第1の半導体集積回路51は、検査部44を含む。そして、第2の半導体集積回路52は、中継部22および切替部24を含み、外部からのイーサネットフレームの受信および外部へのイーサネットフレームの送信を行う。
 このような構成により、たとえばMPUである第1の半導体集積回路51に処理負荷が集中することを防ぐことができる。また、第1の半導体集積回路51を高速化せずに、たとえばL2スイッチである第2の半導体集積回路52を高速化した場合においても、L3レベルの処理の大部分を第2の半導体集積回路52において行うことができるので、MPUを高速化するためのコスト上昇を抑制しながら外部装置と車載機器111との間におけるIP通信を高速化することができる。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、対応情報は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と通信プロトコルと送信先MACアドレスとの対応関係を示す。
 このような構成により、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報が同じであるが通信プロトコルの異なるフローデータを区別することができるので、フローデータの中継処理をきめ細かく管理することができる。
 また、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチ装置では、上記値は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と通信プロトコルとを一意に決定する値である。
 このような構成により、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報が同じであるが通信プロトコルの異なるフローデータを区別することができるので、フローデータの中継処理をきめ細かく管理することができる。
 次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 <第2の実施の形態>
 本実施の形態は、第1の実施の形態に係るスイッチ装置と比べて中継部が第1の半導体集積回路に設けられるスイッチ装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係るスイッチ装置と同様である。
 図17は、本発明の第2の実施の形態に係る車載通信システムにおけるスイッチ装置の構成を示す図である。
 図17を参照して、スイッチ装置102は、第1の半導体集積回路61と、第2の半導体集積回路62と、複数の通信ポート54とを備える。
 スイッチ装置102における通信ポート54および第2の半導体集積回路62の動作は、図13に示すスイッチ装置901における通信ポート54および第2の半導体集積回路62とそれぞれ同様である。
 図18は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置における第1の半導体集積回路の構成を示す図である。
 図18を参照して、第1の半導体集積回路61は、通信部41と、経路検索部42と、検査部44と、中継部72と、記憶部73と、切替部74と、有効化部75とを含む。
 第1の半導体集積回路61における通信部41、経路検索部42および検査部44の動作は、図6に示す第1の半導体集積回路51における通信部41、経路検索部42および検査部44とそれぞれ同様である。
 図19は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置における記憶部が保持する変換用テーブルの一例を示す図である。
 図19を参照して、第1の半導体集積回路61における記憶部73は、対応情報の一例である変換用テーブルTab4を固定的に記憶する。
 変換用テーブルTab4は、たとえば、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと通信プロトコルと送信先ポート番号と送信元ポート番号と送信先MACアドレスと送信元MACアドレスと状態との対応関係を示す。ここで、状態は、有効および無効のいずれか一方を示し、標準では無効を示す。
 変換用テーブルTab4は、たとえば、車載ネットワーク12におけるL3中継の可能な、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号のすべての組み合わせを含む。
 再び図18を参照して、切替部74は、たとえば、自己のスイッチ装置102が受信したイーサネットフレームを検査部44へ出力するか、中継部72へ出力するかを切り替える。また、切替部74は、たとえば、最初のイーサネットフレームを検査部44へ出力し、最初のイーサネットフレームが検査処理に合格した場合、2番目以降のフレームを中継部72へ出力する。
 (最初のイーサネットフレームの処理)
 切替部74は、L3レベルでの中継処理を要する最初のイーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62から受信すると、受信したイーサネットフレームに含まれるIPパケットの内容を確認する。具体的には、切替部74は、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を確認する。
 そして、切替部74は、変換用テーブルTab4を参照し、確認した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号に対応する状態を確認する。
 切替部74は、確認した状態が「無効」である場合、第2の半導体集積回路62から受信したイーサネットフレームが最初のイーサネットフレームであると判断し、当該イーサネットフレームを検査部44へ出力する。
 検査部44は、切替部74からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットの検査処理を行い、異常を発見した場合、当該IPパケットを含むイーサネットフレームを破棄する。
 一方、検査部44は、異常を発見しない場合、当該IPパケットを含むイーサネットフレームを経路検索部42へ出力する。
 経路検索部42は、検査部44からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットのヘッダに格納されたTTL値を1つ減算するとともに、以下の処理を行う。
 すなわち、経路検索部42は、当該IPパケットから送信先IPアドレスを取得し、たとえば、取得した送信先IPアドレスに対してサブネットマスク計算を行うことにより宛先ネットワークを特定する。
 経路検索部42は、ルーティングテーブルを参照し、特定した宛先ネットワークに対応する送出インタフェースを特定する。
 そして、経路検索部42は、特定した送出インタフェースに対応するARPテーブルを参照し、送信先IPアドレスに対応するMACアドレスすなわち検索アドレスを当該ARPテーブルから取得する。
 経路検索部42は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換え、イーサネットフレームを有効化部75へ出力する。
 有効化部75は、たとえば、記憶部73が保持する変換用テーブルTab4における、経路検索部42からのイーサネットフレームに対応する状態を有効化する。
 より詳細には、有効化部75は、経路検索部42からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を確認する。
 有効化部75は、記憶部73が保持する変換用テーブルTab4において、確認した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号に対応する状態を「無効」から「有効」に書き換える。
 そして、有効化部75は、イーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62へ送信する。
 また、有効化部75は、たとえば、通信部41を監視し、変換用テーブルTab4における状態を「有効」に書き換えてから所定時間経過するまでに、対応のイーサネットフレームが通信部41から送信されない場合、当該状態を「有効」から「無効」に書き換える。
 再び図14を参照して、第2の半導体集積回路62における転送先決定部26は、通信部21経由で第1の半導体集積回路61からイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信先MACアドレスを確認する。
 転送先決定部26は、ARLテーブルTab1を参照し、確認した送信先MACアドレスすなわち検索アドレスに対応する出力先をARLテーブルTab1から取得する。
 この場合、切替部24は、たとえば、出力先としてゼロ~6のうちのいずれかの論理ポート番号をARLテーブルTab1から取得し、取得した論理ポート番号に対応するポート部25経由で宛先の車載機器111へイーサネットフレームを送信する。
 (2番目以降のイーサネットフレームの処理)
 再び図18を参照して、切替部74は、L3レベルでの中継処理を要する2番目以降のイーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62から受信すると、受信したイーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を確認する。
 そして、切替部74は、変換用テーブルTab4を参照し、確認した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号に対応する状態を確認する。
 切替部74は、確認した状態が「有効」である場合、第2の半導体集積回路62から受信したイーサネットフレームが2番目以降のイーサネットフレームであると判断し、当該イーサネットフレームを中継部72へ出力する。
 中継部72は、自己のスイッチ装置102が受信したイーサネットフレームであってフローデータを構成するイーサネットフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、対応情報から送信先MACアドレスを取得する。
 そして、中継部72は、取得した送信先MACアドレスをイーサネットフレームに含めて送信する送信処理を行う。詳細には、中継部72は、たとえば、2番目以降のイーサネットフレームに対して送信処理を行う。
 より詳細には、中継部72は、切替部74から2番目以降のイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットの内容を確認する。具体的には、中継部72は、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を確認する。
 そして、中継部72は、変換用テーブルTab4を参照し、確認した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号に対応する送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを変換用テーブルTab4から取得する。
 ここでは、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスは、それぞれ検索アドレスおよびスイッチアドレスである。
 中継部72は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、取得した検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換え、イーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62へ送信する。
 再び図14を参照して、第2の半導体集積回路62における転送先決定部26は、通信部21経由で第1の半導体集積回路61からイーサネットフレームを受信すると、受信したイーサネットフレームにおけるMACヘッダに含まれる送信先MACアドレスを確認する。
 転送先決定部26は、ARLテーブルTab1を参照し、確認した送信先MACアドレスに対応する出力先をARLテーブルTab1から取得する。
 この場合、切替部24は、上述の最初のイーサネットフレームの場合と同じ論理ポート番号を出力先としてARLテーブルTab1から取得し、取得した論理ポート番号に対応するポート部25経由で宛先の車載機器111へイーサネットフレームを送信する。
 [スイッチ装置102の変形例]
 図20は、本発明の第2の実施の形態に係る第1の半導体集積回路の変形例の構成を示す図である。
 図20を参照して、第1の半導体集積回路61の変形例は、図18に示す第1の半導体集積回路61と比べて、経路検索部42を含まない。
 第1の半導体集積回路61の変形例における通信部41、検査部44、中継部72、記憶部73、切替部74および有効化部75の動作は、図18に示す第1の半導体集積回路61における通信部41、検査部44、中継部72、記憶部73、切替部74および有効化部75とそれぞれ同様である。
 図21は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置の変形例における記憶部が保持する変換用テーブルの一例を示す図である。
 図21を参照して、記憶部73は、対応情報の一例である変換用テーブルTab5を固定的に記憶する。
 変換用テーブルTab5は、たとえば、ハッシュ値と送信先MACアドレスと送信元MACアドレスと状態との対応関係を示す。ここで、状態は、有効および無効のいずれか一方を示し、標準では無効を示す。
 ハッシュ値は、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を検索キーとして、計算手順P1を用いて生成される値である。
 変換用テーブルTab5は、たとえば、車載ネットワーク12におけるL3中継の可能な、送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号のすべての組み合わせについてのハッシュ値を含む。
 また、変換用テーブルTab5におけるハッシュ値は、値が重複しないように予めチェックされる。たとえば、重複するハッシュ値が存在する場合、他の計算手順を用いて新たなハッシュ値を生成し、変換用テーブルTab5におけるハッシュ値が重複しないようにする。
 (最初のイーサネットフレームの処理)
 再び図20を参照して、切替部74は、L3レベルでの中継処理を要する最初のイーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62から受信すると、受信したイーサネットフレームから送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を取得する。
 切替部74は、取得した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を検索キーとして、計算手順P1を用いてハッシュ値を生成する。
 そして、切替部74は、変換用テーブルTab5を参照し、生成したハッシュ値に対応する状態を確認する。
 切替部74は、確認した状態が「無効」である場合、第2の半導体集積回路62から受信したイーサネットフレームが最初のイーサネットフレームであると判断し、生成したハッシュ値を当該イーサネットフレームに付した後、当該イーサネットフレームを検査部44へ出力する。
 検査部44は、切替部74からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに含まれるIPパケットの検査処理を行い、異常を発見した場合、当該IPパケットを含むイーサネットフレームを破棄する。
 一方、検査部44は、異常を発見しない場合、当該IPパケットを含むイーサネットフレームを有効化部75へ出力する。
 有効化部75は、検査部44からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに付されたハッシュ値を取得する。
 有効化部75は、記憶部73が保持する変換用テーブルTab5において、取得したハッシュ値に対応する状態を「無効」から「有効」に書き換える。そして、有効化部75は、イーサネットフレームを中継部22へ出力する。
 中継部72は、有効化部75からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに付されたハッシュ値を取得する。
 そして、中継部72は、変換用テーブルTab5を参照し、取得したハッシュ値に対応する状態が「有効」であることを確認すると、当該ハッシュ値に対応する送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを変換用テーブルTab5から取得する。
 ここでは、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスは、たとえば、それぞれ上述の検索アドレス、およびスイッチアドレスである。
 中継部72は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、取得した検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換え、イーサネットフレームに付されたハッシュ値を破棄した後、イーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62へ送信する。
 (2番目以降のイーサネットフレームの処理)
 切替部74は、L3レベルでの中継処理を要する2番目以降のイーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62から受信すると、受信したイーサネットフレームから送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を取得する。
 切替部74は、取得した送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、通信プロトコル、送信先ポート番号および送信元ポート番号を検索キーとして、計算手順P1を用いてハッシュ値を生成する。
 そして、切替部74は、変換用テーブルTab5を参照し、生成したハッシュ値に対応する状態を確認する。
 切替部74は、確認した状態が「有効」である場合、第2の半導体集積回路62から受信したイーサネットフレームが2番目以降のイーサネットフレームであると判断し、生成したハッシュ値を当該イーサネットフレームに付した後、当該イーサネットフレームを中継部72へ出力する。
 中継部72は、切替部74からイーサネットフレームを受けると、受けたイーサネットフレームに付されたハッシュ値を取得する。
 そして、中継部72は、変換用テーブルTab5を参照し、取得したハッシュ値に対応する状態が「有効」であることを確認すると、当該ハッシュ値に対応する送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを変換用テーブルTab5から取得する。
 ここでは、送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスは、それぞれ検索アドレスおよびスイッチアドレスである。
 中継部72は、イーサネットフレームの送信先MACアドレスおよび送信元MACアドレスを、取得した検索アドレスおよびスイッチアドレスにそれぞれ書き換え、イーサネットフレームに付されたハッシュ値を破棄した後、イーサネットフレームを通信部41経由で第2の半導体集積回路62へ送信する。
 なお、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置では、記憶部73が第1の半導体集積回路61の内部に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。記憶部73が第1の半導体集積回路61の外部に設けられる構成であってもよい。
 また、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置は、第1の半導体集積回路61と第2の半導体集積回路62とを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ装置102は、たとえば、第1の半導体集積回路61および第2の半導体集積回路62の各機能をまとめた1つの半導体集積回路を備える構成であってもよいし、第1の半導体集積回路61および第2の半導体集積回路62の各機能を3つ以上の半導体集積回路に分割して備える構成であってもよい。
 以上のように、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチ装置は、第1の半導体集積回路61および第2の半導体集積回路62を備える。第1の半導体集積回路61は、検査部44、中継部72および切替部74を含む。そして、第2の半導体集積回路62は、外部からのイーサネットフレームの受信および外部へのイーサネットフレームの送信を行う。
 このような構成により、L3レベルの処理をたとえばMPUである第1の半導体集積回路61に集中させて第2の半導体集積回路62における処理をL2レベルに限定することができるので、市販のL2スイッチの集積回路を第2の半導体集積回路62としてそのまま用いることができる。これにより、L2スイッチのコスト上昇を抑制しながら外部装置と車載機器111との間におけるIP通信を高速化することができる。また、スイッチ装置901のようにフローリストLst1を動的に管理しないので、スイッチ装置901と比べてL3レベルの処理を簡素化することができる。
 その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る車載通信システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
 なお、本発明の第1の実施の形態および第2の実施の形態に係る各装置の構成要素および動作のうち、一部または全部を適宜組み合わせることも可能である。
 上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
 [付記1]
 車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、
 少なくとも送信先IP(Internet Protocol)アドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MAC(Media Access Control)アドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、
 自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備え、
 前記フローデータは、分割されたデータをそれぞれ含む複数のIPパケットにより構成され、
 前記フレームは、イーサネットフレームであり、前記送信先MACアドレスおよび1つの前記IPパケットを含み、
 前記IPパケットは、前記送信先IPアドレス、前記送信元IPアドレス、および1つのTCPパケットまたは1つのUDPパケットを含み、
 前記TCPパケットまたは前記UDPパケットは、前記送信先ポート情報、前記送信元ポート情報および前記データの一部を含む、スイッチ装置。
 [付記2]
 車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、
 少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、
 自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備え、
 前記フローデータは、分割されたデータをそれぞれ含む複数のIPパケットにより構成され、
 前記フレームは、イーサネットフレームであり、前記送信先MACアドレスおよび1つの前記IPパケットを含み、
 前記IPパケットは、前記送信先IPアドレス、前記送信元IPアドレス、および1つのTCPパケットまたは1つのUDPパケットを含み、
 前記TCPパケットまたは前記UDPパケットは、前記送信先ポート情報、前記送信元ポート情報および前記データの一部を含み、
 前記値は、前記送信先IPアドレス、前記送信元IPアドレス、前記送信先ポート番号および前記送信元ポート番号を検索キーとして、所定の計算手順を用いて生成されるハッシュ値である、スイッチ装置。
 1 対象車両
 12 車載ネットワーク
 21 通信部
 22 中継部
 23 記憶部
 24 切替部
 25 ポート部
 26 転送先決定部
 31 受信部
 32 フィルタ部
 33 送信部
 41 通信部
 42 経路検索部
 43 指示部
 44 検査部
 51 第1の半導体集積回路
 52 第2の半導体集積回路
 54 通信ポート
 61 第1の半導体集積回路
 62 第2の半導体集積回路
 72 中継部
 73 記憶部
 74 切替部
 75 有効化部
 91 第1の半導体集積回路
 92 リスト管理部
 101,102 スイッチ装置
 111 車載機器
 301 車載通信システム
 901 スイッチ装置

Claims (13)

  1.  車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、
     少なくとも送信先IP(Internet Protocol)アドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MAC(Media Access Control)アドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、
     自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備える、スイッチ装置。
  2.  車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置であって、
     少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、
     自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部とを備える、スイッチ装置。
  3.  前記スイッチ装置は、さらに、
     前記対応情報を固定的に記憶する記憶部を備える、請求項1または請求項2に記載のスイッチ装置。
  4.  前記スイッチ装置は、さらに、
     自己の前記スイッチ装置が受信する前記フレームの検査処理を行う検査部を備え、
     前記検査部は、前記フローデータを構成する最初の前記フレームが前記検査処理に合格した場合、2番目以降の前記フレームの前記検査処理を行わず、
     前記中継部は、少なくとも前記2番目以降の前記フレームに対して前記送信処理を行う、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のスイッチ装置。
  5.  前記スイッチ装置は、さらに、
     自己の前記スイッチ装置が受信した前記フレームを前記検査部へ出力するか、前記中継部へ出力するかを切り替える切替部を備え、
     前記切替部は、前記最初のフレームを前記検査部へ出力し、前記最初のフレームが前記検査処理に合格した場合、前記2番目以降のフレームを前記中継部へ出力する、請求項4に記載のスイッチ装置。
  6.  前記スイッチ装置は、第1の半導体集積回路および第2の半導体集積回路を備え、
     前記第1の半導体集積回路は、前記検査部を含み、
     前記第2の半導体集積回路は、前記中継部および前記切替部を含み、外部からの前記フレームの受信および外部への前記フレームの送信を行う、請求項5に記載のスイッチ装置。
  7.  前記スイッチ装置は、第1の半導体集積回路および第2の半導体集積回路を備え、
     前記第1の半導体集積回路は、前記検査部、前記中継部および前記切替部を含み、
     前記第2の半導体集積回路は、外部からの前記フレームの受信および外部への前記フレームの送信を行う、請求項5に記載のスイッチ装置。
  8.  前記対応情報は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と通信プロトコルと送信先MACアドレスとの対応関係を示す、請求項1に記載のスイッチ装置。
  9.  前記値は、送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と通信プロトコルとを一意に決定する値である、請求項2に記載のスイッチ装置。
  10.  車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置における通信制御方法であって、
     少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得するステップと、
     自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行うステップとを含む、通信制御方法。
  11.  車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置における通信制御方法であって、
     少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得するステップと、
     自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行うステップとを含む、通信制御方法。
  12.  車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、
     コンピュータを、
     少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、
     自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレームに含まれる送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報に基づいて、前記対応情報から前記送信先MACアドレスを取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部、
    として機能させるための、通信制御プログラム。
  13.  車載ネットワークにおけるフローデータを中継するスイッチ装置において用いられる通信制御プログラムであって、
     コンピュータを、
     少なくとも送信先IPアドレスと送信元IPアドレスと送信先ポート情報と送信元ポート情報とを一意に決定する値と送信先MACアドレスとの対応関係を示す対応情報を取得する取得部と、
     自己の前記スイッチ装置が受信したフレームであって前記フローデータを構成するフレーム、に含まれる値であって前記フレームの送信先IPアドレス、送信元IPアドレス、送信先ポート情報および送信元ポート情報を一意に決定する値に対応する前記送信先MACアドレスを前記対応情報から取得し、取得した前記送信先MACアドレスを前記フレームに含めて送信する送信処理を行う中継部、
    として機能させるための、通信制御プログラム。
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