CN103081417A - 帧连接装置 - Google Patents

Abstract

帧连接装置，其包括：存储部，其存储发送对象的多个帧；生成部，其生成连接帧，该连接帧是由从所述存储部读出的所述多个帧连接而成的，且在该连接帧中附加了各帧的帧长信息；以及附加部，其向所述连接帧附加与该连接帧的接收侧之间的同步建立用信息。

Description

帧连接装置

技术领域

本发明涉及帧连接装置。 

背景技术

近年来，存在称为“数据中心”的、对多个服务器和蓄积器进行管理，提供针对互联网的连接线路和维护/应用服务等的设施。 

在数据中心中，在多个机架上设置有多个服务器和多个蓄积器等。各机架的通信线路上的入口上设置有称为“架顶交换机”的Layer（层）2（L2）交换机。各架顶交换机通过下行链路线路分别与收纳在机架中的多个服务器、或多个蓄积器连接。另一方面，各顶交换机通过上行链路线路与连接在互联网的路由器连接。 

在收纳于机架中的1以上的物理服务器内配备有多个虚拟机（VM），能够与物理服务器和VM的工作效率成正比地提高数据中心的应用效率。因此，优选在架顶交换机上不制作空闲端口。 

在当前主流的针对数据中心的L2交换机中，下行链路侧为1Gbps×44～48端口，上行链路侧为10Gbps×4端口。也就是说，在当前情况下，当使架顶交换机的端口全部工作时，下行链路侧的吞吐量超过上行链路侧的吞吐量，不会成为非阻塞通信。即，不能进行向上行链路侧发送下行链路侧的所有吞吐量的处理，可能引起帧被废弃的状况。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2002-198994号公报 

专利文献2：日本特开2005-517328号公报 

发明内容

发明所要解决的课题 

为了解决上述的问题，例如可以考虑增加上行链路侧的端口数量。但是，端口数量的增加，会导致L2交换机的成本增加，因此不是优选的。 

上述问题，不仅是作为上述架顶交换机来使用的L2交换机中引起的问题，还是中继装置中上游侧的最大吞吐量超过下游侧的最大吞吐量时有可能引起的问题。另外，一般期望应用数据传输效率与如上所述的状况无关地良好的通信方式。 

本发明的一方式是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供能够高效地传输帧的技术。 

用于解决课题的手段 

本发明的方式之一提供帧连接装置，其包括：存储部，其存储发送对象的多个帧；生成部，其生成连接帧，该连接帧是由从所述存储部读出的所述多个帧串联连接而成的，且在该连接帧中附加了各帧的帧长信息；以及附加部，其向所述连接帧附加与该连接帧的接收侧之间的同步建立用信息。 

发明效果 

根据本发明的方式之一，能够高效地传输帧。 

附图说明

图1示出包含数据中心的网络***的构成例。 

图2示出Ethernet（注册商标）的Media Access Control（介质访问控制，MAC）帧格式。 

图3示出MAC地址表的例子。 

图4示出L2交换机的构成例。 

图5示出出口（Egress）侧的MAC处理部的构成例。 

图6示出通过“不同DA（目的地地址）连接”方式（第4处理）而生成的连接帧的格式。 

图7示出在图6所示的连接帧中包含的Length（长度）字段的格式。 

图8是示出在Length字段中包含的连接码与连接类型之间的对应的表。 

图9示出Egress侧的MAC处理部的处理流程图。 

图10示出入口（Ingress）侧的MAC处理部的构成例。 

图11示出Ingress侧的处理流程图。 

图12示出通过“DA连接”方式（第1处理）而生成的连接帧的格式。 

图13示出通过“VID（虚拟局域网ID）连接”方式（第2处理）而生成的连接帧的格式。 

图14示出通过“VID和DA连接”方式而生成的连接帧的格式。 

图15示出连接了MAC帧时的物理线路的频带使用率。横轴表示帧尺寸、纵轴表示频带使用率。连接的帧数量为10个。 

图16示出MAC帧的连接数量的物理线路的频带使用率的变化。横轴表示连接数量，纵轴表示频带使用率。帧尺寸为64字节。 

图17示出第2实施方式的出口侧MAC处理部的构成例。 

图18示出第2实施方式的Length字段的数据结构例。 

图19是示出第2实施方式的出口侧MAC处理部的动作例的流程图。 

图20示出第2实施方式的入口侧MAC处理部的构成例。 

图21是示出第2实施方式的入口侧MAC处理部的动作例的流程图。 

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。实施方式的说明是例示的，本发明不限定于实施方式的结构。 

[第1实施方式] 

<网络***的构成例> 

图1示出实施方式的包含数据中心的网络***的构成例。在图1中，数据中心10具有收纳多个服务器和蓄积器的、称为机架的区域。在图1所示的例子中，例示有收纳了多个服务器（服务器设备）1的服务器机架11、和收纳了作为多个蓄积器2进行工作的计算机（服务器设备）的蓄积器机架12。在作为服务器1或蓄积器2来进行工作的服务器设备、即物理服务器内，能够配备有多个虚拟机（VM）。也就是说，一个虚拟机也能够作为计算机（服务器设备）来动作，该计算机是作为服务器（服务器设备）1或蓄积器2来进行工作的。 

在服务器机架11上设置有通过通信线路（下行链路）分别与多个服务器设备1连接的作为架顶交换机来进行工作的L2交换机13。另一方面，在蓄积器机架12上设置有通过通信线路（下行链路）分别与多个蓄积器2连接的作为架顶交换机来进行 工作的L2交换机14。 

各L2交换机13、14通过通信线路（上行链路）与作为机架间交换机进行工作的L2交换机15连接。L2交换机15通过称为“安全设备”的、联合了如防火墙、病毒网关、垃圾邮件过滤器那样的安全性功能和路由器功能的专门的通信设备（安全设备16）而与互联网IN连接。 

与互联网IN连接的最终用户（终端装置）17，能够通过互联网IN来访问数据中心10内的服务器1和蓄积器2，能够接受期望的网络服务和数据提供。在最终用户17与服务器1或蓄积器2之间的交接（数据收发）中，L2交换机13、14、15进行MAC帧的中继。 

另外，图1所示的L2交换机13、14，在下行链路侧具有1Gbps×44端口，在上行链路侧具有10Gbps×4端口。L2交换机15，在下行链路侧具有10Gbps×8端口，在上行链路侧具有10Gbps×4端口。 

此处，对在L2交换机之间收发数据时使用的Media Access Control（MAC）帧进行说明。图2示出标准的MAC帧格式。 

如图2所示，在连续送出MAC帧时，在MAC帧之间，设置有称为Inter Frame Gap（IFG）的12字节的间隔。 

在从MAC帧的前头开始8字节的区域（字段）上，存储有称为前导码/start frame delimiter（SFD）的信号。前导码/SFD是在MAC传输的同步建立时为了检测MAC帧的前头而使用的。前导码是比特串“10101010”的信号连续了7字节而得到的信号。另外，SFD是比特串“10101011”的1字节信号。 

在前导码/SFD之后，设置有作为目的地地址（DA）字段、发送源地址（SA）字段来利用的分别6字节的字段。在DA字段中存储有MAC帧的目的地地址。在SA字段中存储有发送源的MAC地址。 

在SA字段之后，设置有类型/长度（Type/Length）字段（2字节）。在类型/长度字段的2字节取1500以下的值时，类型/长度字段的值表示用户数据长度（Length）。相对于此，在类型/长度字段的2字节取1536以上的值时，类型/长度字段的值表示上位协议的协议类型。作为由类型（Type）表示的主要的值（协议类型），有0x0800（IP）、0x0806（ARP）、0x8100（802.1Q Tagged VLAN）等。 

在类型/长度字段之后的数据部（数据字段）中存储有MAC的上位层的用户数据。 数据部的长度为46～1500字节。在数据部的长度不足46字节时，进行填充（PAD）而被调整为46字节。 

在Frame Check Sequence（FEC）字段（4字节）中，存储有关于去除了MAC帧的前导码的部分计算Cyclic Redundancy Check（CRC：循环冗余检查）32的值。在MAC帧的发送时附加FCS，在接收侧也进行FCS的计算，通过值是否一致来检测比特错误。 

接着，对在L2交换机之间的MAC帧的收发时执行的、MAC learning（MAC地址学习）和forwarding（MAC转发）、flooding（泛洪）动作进行说明。 

控制MAC帧的MAC设备，监视接收信号中的前导码和SFD，当检测到前导码和SFD时，检测包含该前导码和SFD的MAC帧。MAC设备进行所检测的MAC帧的FCS检查（CRC检查）。 

接着，MAC设备检测MAC帧进入的端口编码和发送源MAC地址，对在其端口上存在发送源MAC地址进行学习，登记到MAC地址表（MAC地址学习）。 

MAC设备从已经通过学习而构建的MAC地址表搜寻MAC帧的目的地端口。在搜寻到目的地端口时，MAC设备从目的地端口送出MAC帧（MAC转发）。相对于此，在没有搜寻到目的地端口时，MAC设备向MAC帧存在的网络（所有的端口）发送MAC帧（泛洪）。 

另外，在交换到具有MAC地址的装置（设备）时，该装置的MAC地址被变更（MAC地址是装置固有的地址）。因此，在进行装置的交换时MAC地址表被更新。在进行MAC地址表的更新时，经过了一定期间的MAC表上的信息被删除。这种处理被称为老化。 

图3示出MAC地址表的例子。在图3中，MAC地址被简化而表现为1字符。在图3所示的例子中，对于端口编码1存在MAC地址A的装置。此时，目的地A的帧被发送到端口1。通过上述的MAC地址学习，新学习的MAC地址与端口编码的组合被追加记录到MAC地址表。在目的地MAC地址不存在于MAC地址表上时，如上所述，MAC帧被发送到同一网络上的所有端口。 

在图1所示的网络***的数据中心中，期望提高服务器1和蓄积器2的运行率。此时，可以考虑使作为架顶交换机来进行工作的L2交换机13、14中的、下行链路侧和上行链路侧的所有端口运行。 

但是，在所有的端口成为运行状态时，各L2交换机13、14成为以40Gbps将从下行链路侧流入的44Gbps的数据（MAC帧）送出到上行链路侧的状态。即，数据中继不以非阻塞来进行。 

因此，对于各L2交换机13、14，可以考虑将10Gbps的端口追加到上行链路侧。但是，由于端口的追加会导致成本增加，因此不能容易地实施。因此，可以考虑提高转发MAC帧的网络、例如Ethernet（注册商标）的传输效率。 

但是，在现状中的Ethernet（注册商标）的规格、即与MAC帧转发有关的协议中，对每个所发送的MAC帧***12字节的帧间距（IFG）、进而***8字节的前导码和SFD。这些IFG、前导码和SFD，消耗掉了应为传输实际的MAC帧（DA、SA、Type/Length以及数据部）而使用的频带。 

因此，在发送64字节的MAC帧时，对于MAC帧的物理频带的发送效率为64/（64+12+8）≒0.76。只要基于以往的Ethernet（注册商标）方式（MAC帧格式），就不会脱离该最大效率。 

因此，在实施方式中，对如下所述的方法进行说明：通过在标准的MAC帧格式施加改变，另一方面结合（级联）多个MAC帧，从而能够省略与一部分的MAC帧有关的前导码和SFD，提高MAC帧的传输效率。 

<L2交换机的构成例> 

图4示出L2交换机的构成例。在图4中，L2交换机20能够作为图1所示的L2交换机13、14、15来应用。L2交换机20具有Central Processing Unit（CPU）21、SDRAM22、闪存（Flash MEM）23。 

另外，L2交换机20具有MAC交换机24、与MAC交换机24连接的多个PHY芯片（PHY设备）25和MAC芯片（MAC设备）26的组，其中，该MAC交换机24通过总线B与CPU21、SDRAM22和闪存23连接。多个PHY芯片25和MAC芯片26的组，被分为下行链路侧和上行链路侧，能够分别收纳1以上的端口。而且，各MAC芯片26通过总线B与CPU21连接。 

CPU21通过执行存储在闪存23中的如操作***（OS）和MAC芯片26控制用的程序那样的各种程序，控制L2交换机20整体的动作。例如，CPU21特别是对MAC帧中继时的MAC芯片的动作（MAC级联处理（后述））进行控制。SDRAM22是作为CPU21的作业区域来使用的。闪存23作为在L2交换机的起动处理中使用的自 举存储器来进行工作，并且存储OS等的各种程序和在执行程序时使用的数据。 

PHY芯片25负责与OSI参照模型中的层1（物理层）有关的处理。MAC芯片26负责与MAC层有关的处理。MAC交换机24进行将从各MAC芯片26输入的MAC帧向与其目的地对应的MAC芯片26转发的处理（切换）。关于该切换，能够使用上述的MAC地址表。 

<MAC级联处理> 

接着，对通过图4所示的MAC芯片26来执行的MAC级联处理进行说明。在每次进行MAC级联处理时，CPU21能够对MAC芯片26，发出所使用的连接方式或所连接的帧尺寸等指示。 

MAC芯片26具有出口（Egress）侧的MAC处理部30（图5）、出口侧（Ingress）侧的MAC处理部40（图10）。出口侧的MAC处理部30进行与向MAC帧的发送方向（MAC→PHY）流过的MAC帧有关的处理。相对于此，入口侧的MAC处理部40进行与向MAC帧的接收方向（PHY→MAC）流过的MAC帧有关的处理。 

<<出口侧的MAC处理部>> 

图5示出出口侧的MAC处理部的构成例。出口侧的MAC处理部30连接多个MAC帧，进行MAC帧级联。 

出口侧的MAC处理部30具有FCS***31、帧长***32、帧长***部33、连接类型选择部34（以下，选择部34）、连接类型***部35（以下，类型***部35）、重复字节删除部36（以下，删除部36）、级联帧生成部37（以下，生成部37）、FCS***部38。 

类型***部35包含DA连接类型***部35A、VID连接类型***部35B、VID和DA连接类型***部35C、不同DA连接类型***部35D。另外，在类型***部35A～35D与删除部36之间，设置有管理表T1～T4。管理表T1～T4是存储部的例示。 

在FCS***31中输入有从MAC交换机24送出的MAC帧。FCS***31通过检测MAC帧的前导码和SFD来检测MAC帧，对检测到的MAC帧的FCS进行检查。 

帧长***32对MAC帧的帧长（DA、SA、Type/Length、数据部以及FCS的长度）进行检查（计算）。 

帧长***部33对MAC帧***所计算的帧长（称为“帧长比特串”）。选择部34 根据来自CPU21的指示（连接方式的指定），选择MAC帧的连接方式（连接类型），向与连接方式对应的类型***部35A～35D的任意一个发送MAC帧。 

此处，关于连接方式（连接类型），例示有“DA连接”、“V-LAN ID（虚拟局域网ID，VID）连接”、“VID和DA连接”、“不同DA连接”这四个类型（对于各类型的说明，将后述）。 

各类型***部35A～35D将表示所选择的连接方式（连接类型）的数据（称为“连接类型比特串”）***到MAC帧。各类型***部35A～35D分别具有暂时存储MAC帧的管理表（缓存）。***了连接类型字节的MAC帧，暂时存储在对应的管理表T1～T4中。 

删除部36根据来自生成部37的请求，从管理表（缓存）T1～T4的任意一个读出连接（级联）对象的多个MAC帧。删除部36删除在读出的多个MAC帧之间重复的字节（数据、即DA和/或VID），发送到生成部37。 

生成部37根据来自CPU21的控制，以与来自CPU21的指示对应的帧尺寸来生成级联帧（连接帧）。 

此处，关于从管理表读出MAC帧，例如也可以如下地进行：生成部37对存储在各管理表T1～T4中的MAC帧的合计尺寸（缓存存储量）进行监视，在缓存存储量达到与连接帧的帧尺寸对应的量时，对删除部36给于从对应的管理表读出MAC帧的指示（连接类型：不同DA以外），或者由生成部直接从管理表T4读出MAC帧（连接类型：不同DA）。或者，也可以是删除部36或生成部37以规定的周期周期性地读出管理表T1～T4中的MAC帧。 

FCS***部38对于通过生成部37生成的连接帧进行CRC计算，在将计算结果***为FCS之后，向PHY芯片25送出连接帧。 

图6示出连接帧的格式。图6所示的连接帧格式表示连接类型为“不同DA”时的连接帧的格式。该连接帧具体具有如下所述的数据结构。 

第1，在所连接的多个MAC帧中，除了前头的MAC帧的前导码和SFD以外，省略与剩余的MAC帧有关的前导码和SFD。 

第2，在与所连接的各MAC帧相当的部分的Type/Length字段之后，***有作为新字段的“长度（Length）”字段（2字节）（在图6中，标有星号（*）的字段为“Length”字段）。在“Length”字段中存储有上述的帧长比特串和连接类型比特串。 

图7示出“Length”字段的数据结构例。在图7所示的例子中，表示连接类型（连接方式）的比特串（称为连接码）是以2比特来表现的，存储在从“Length”字段的前头开始的2比特（比特b0、b1）中。另一方面，帧长比特串是以剩余的14比特（比特b2～b15）来表现的。因此，能够由16384字节的帧长来表现。 

连接类型比特串（连接码：比特b0、b1）表示级联的方式（连接方式）。图8是以比特b0和b1来表现的连接码、与对应于连接码的连接方式的对应表。 

作为在实施方式中说明的连接方式，准备了以下的4个类型。 

（1）连接具有不同目的地地址（DA）的MAC帧的“不同DA连接”方式。 

（2）连接具有相同DA的MAC帧的“DA连接”方式。 

（3）连接具有相同VID的MAC帧的“VID连接”方式。 

（4）连接具有相同VID和DA的MAC帧的“VID和DA连接”方式。 

因此，连接码“00”（不同DA连接方式）通过不同DA连接类型***部35D***到MAC帧中，连接码“01”（DA连接方式）通过DA连接类型***部35A***到MAC帧中。另外，连接码“10”（VID连接方式）通过VID连接类型***部35B***到MAC帧中，连接码“11”（VID和DA连接方式）通过VID和DA连接类型***部35C***到MAC帧中。 

关于图6所示的连接帧，能够将从位于连接帧中的前头的MAC帧部分的Type/Length字段紧后到位于最末尾的MAC帧部分的数据部为止的部分认为是连接帧的数据部。但是，关于FCS字段的值，被设定为考虑连接帧整体而计算的新的值（通过FCS***部38来计算）。 

如上所述，连接帧具有与标准MAC帧相同的格式。因此，能够进行与在标准的MAC帧中应用的MAC地址表相同的MAC地址表中的管理。这表示能够使通用的L2交换机中继连接帧而以端对端（End to End）来使用。 

另外，上述的“Length”字段的字节数、连接类型比特串的比特数（码）以及帧长的比特数是例示的，可根据连接方式的类型数量或期望表现的字段长度来适当变更。 

<<出口侧的MAC处理部的动作例（MAC帧级联（不同DA连接））>> 

图9是示出出口侧的MAC处理部30的动作例的流程图。图9所示的处理是通过在MAC处理部30中输入MAC帧而开始的。 

在步骤S1中，FCS***31检测MAC帧，执行FCS检查（CRC检查）。此 时，在FCS检查的结果为错误时，帧被废弃（步骤S2）。相对于此，在FCS检查的结果为“OK”时，MAC帧被交给帧长***32。 

帧长***32对MAC帧的帧长进行检查（计测）（步骤S3），将表示所计测的帧长的帧长比特串和MAC帧交给帧长***部33。 

帧长***部33在MAC帧的规定位置（Type/Length字段与数据部之间）***帧长比特串（步骤S4），将MAC帧交给选择部34。 

选择部34将MAC帧交给与来自CPU21的指示对应的连接类型***部35A～35D中的任意一个。即，连接类型***部34判定所指示的连接类型是否为“DA连接”（步骤S5）。 

此时，如果连接类型为“DA连接”，则选择部34使处理前进到步骤S10。相对于此，如果连接类型不是“DA连接”，则选择部34使处理前进到步骤S6。 

在处理前进到步骤S6时，选择部34判定连接类型是否为“VID连接”。此时，如果连接类型为“VID连接”，则选择部34使处理前进到步骤S13。相对于此，如果连接类型不是“VID连接”，则选择部34使处理前进到步骤S7。 

在处理前进到步骤S7时，选择部34判定连接类型是否为“VID和DA连接”。此时，如果连接类型为“VID和DA连接”，则选择部34使处理前进到步骤S16。相对于此，如果连接类型不是“VID和DA连接”，则选择部34使处理前进到步骤S8。 

在处理从步骤S7前进到步骤S8时，进行按照“不同DA连接”方式的连接帧的生成。即，在步骤S8中，MAC帧从选择部34交到不同DA连接类型***部35D。不同DA连接类型***部35D将表示不同DA连接方式的码“00”（图8）***到MAC帧中的规定位置（连接码***位置），存储到管理表（缓存）T4中。 

之后，在通过CPU21来指定的适当的时机，读出存储在管理表T4中的多个连接对象的MAC帧，交到生成部37。生成部37由已收到的多个MAC帧生成按照上述的不同DA连接方式的连接帧（图6），交给FCS***部38。于是，处理前进到步骤S9。 

在步骤S9中，FCS***部38对于连接帧进行CRC计算，将其计算结果存储到FCS字段。之后，连接帧向外线输出，送到对应的PHY芯片25（图4）。另外，关于步骤S10之后的处理，将在后面叙述。 

另外，在上述的动作例中，示出生成部37在连接帧的前头附加作为同步建立用 信息的前导码和SFD的例子。相对于此，也可以在生成部37的后级设置附加部，该附加部附加前导码和SFD。另外，也可以通过不同的主体（结构要素）来实施对于连接帧的SFD的附加、和前导码的附加。 

<<入口侧的MAC处理部>> 

接着，对MAC芯片（MAC设备）26的入口侧的MAC处理部40进行说明。图10示出入口侧的MAC处理部40的构成例。MAC处理部40解除MAC帧级联，复原连接前的各MAC帧。 

在图10中，MAC处理部40具有FCS***41、连接类型判定部42、连接帧的分割部43、重复字节复原部44（以下，复原部）、帧长删除部45（以下，删除部45）、SFD***部46、FCS***部47。 

分割部43由与“DA连接”方式对应的DA分割部43A、与“VID连接”方式对应的VID分割部43B、与“VID和DA连接”方式对应的DA和VID分割部43C、与“不同DA连接”方式对应的不同DA分割部43D构成。 

FCS***41进行从PHY芯片25（图3）接收的连接帧的FCS检查（CRC检查）。 

连接类型判定部42判定连接帧的连接类型。连接类型判定部42具有例如从连接帧的前头开始最初的“Length”字段的偏移位置，根据偏移位置来检测表示连接类型的连接码（比特b0和b1）。 

此时，如果连接码为“00（不同DA连接）”，则连接类型判定部42将连接帧交给不同DA分割部43D。相对于此，如果连接码为“01（DA连接）”，则连接类型判定部42将连接帧交给DA分割部43A。相对于此，如果连接码为“10（VID连接）”，则连接类型判定部42将连接帧交给DA分割部43B。相对于此，如果连接码为“11（VID和DA连接）”，则连接类型判定部42将连接帧交给VID和DA分割部43A。 

在分割部43中，进行与连接类型对应的连接帧的分割处理。例如，在连接类型为“不同DA”时，不同DA分割部43D将连接帧分割成多个单位块，该多个单位块以从DA字段到下一个DA字段紧前的字段（FCS字段）为止作为单位。 

位于连接帧中的前头的MAC帧的DA字段的起始位置与标准MAC帧的DA字段的起始位置相同，因此能够通过标准MAC帧的DA字段的偏移位置来求出。 

从前头第二个以后的MAC帧部分的DA字段的起始位置（连接帧上的偏移位置） 是根据紧前的MAC帧相当部分中包含的“Length”字段内的帧长比特串所表示的帧长来推算的。 

连接帧中的各MAC帧部分中包含的“Length”字段的帧长表示MAC帧部分的帧长（从DA到FCS的长度）。 

因此，例如在求出第二个MAC帧部分的DA字段的起始位置时，将前头的MAC帧部分的DA字段的起始位置作为起点，从此处与前头的MAC帧的帧长对应的部分包含在前头的MAC帧部分中。并且，前头的MAC帧部分中包含的FCS字段紧后成为下一个（第二个）MAC帧的DA字段的起始位置（偏移位置）。 

因此，能够根据第二个DA字段的偏移位置和存储在第二个MAC帧部分的“Length”字段（起始位置是从DA的起始位置起相隔16字节的位置）中的帧长，求出第三个MAC帧部分的DA字段的偏移位置。由此，能够检测连接帧中包含的各MAC帧的DA字段，在各DA字段的起始位置处分割连接帧。 

DA分割部43A、VID分割部43B、VID和DA分割部43C根据连接类型，将连接帧分割成多个单位块（详细内容将在后面叙述）。 

重复字节复原部44根据连接类型，分别关于从分割部43A～43C接收的多个单位块，进行连接处理时省略的字段（DA和/或VID字段）的复原。 

帧长删除部45在从重复字节复原部44或不同DA分割部43D接收的各单位块中删除“Length”字段。 

SFD***部46向从帧长删除部45接收的各单位块***SFD。FCS***部47关于从SFD***部46接收的各单位块进行CRC32计算，将计算结果***到FCS字段。由此，复原原来的MAC帧。 

之后，各单位块作为各MAC帧，每隔IFG的间隔，被持续送出到前导码（7字节）。被送出的各MAC帧被送到MAC交换机24。 

<<入口侧的MAC处理部的动作例（原始帧的复原（不同DA连接））>> 

图11是示出入口侧的MAC处理部40的动作例的流程图。图11所示的处理是通过连接帧输入到MAC处理部40而开始的。 

在步骤S001中，FCS***41检测连接帧，执行FCS检查（CRC检查）。此时，在FCS检查的结果为错误时，帧被废弃（步骤S002）。相对于此，在FCS检查的结果为“OK”时，连接帧被交到连接类型判定部42。 

连接类型判定部42进行级联类型检查（步骤S003）。即，连接类型判定部42例如根据预先保持的连接帧中的最初的“Length”字段的偏移位置，从“Length”字段检测表示连接类型的码，对码表示的连接类型进行识别。 

并且，连接类型判定部42将连接帧交给与所识别的连接类型对应的分割部43A～43D的任意一个。即，连接类型判定部42判定连接类型是否为“DA连接”（步骤S004）。 

此时，如果连接类型为“DA连接”，则选择部34使处理前进到步骤S013。相对于此，如果连接类型不是“DA连接”，则选择部34使处理前进到步骤S005。 

在处理前进到步骤S005时，选择部34判定连接类型是否为“VID连接”。此时，如果连接类型为“VID连接”，则选择部34使处理前进到步骤S019。相对于此，如果连接类型不是“VID连接”，则选择部34使处理前进到步骤S006。 

在处理前进到步骤S006时，选择部34判定连接类型是否为“VID和DA连接”。此时，如果连接类型为“VID和DA连接”，则选择部34使处理前进到步骤S025。相对于此，如果连接类型不是“VID和DA连接”，则选择部34使处理前进到步骤S007。 

在处理从步骤S006前进到步骤S007时，进行按照“不同DA连接”方式的连接帧的分割动作。即，连接帧从连接类型判定部42交到不同DA分割部43D。在步骤S007中，不同DA分割部43D对连接帧中的前头的MAC帧部分的“Length”字段的字段长度进行检查。 

并且，不同DA分割部43D按照字段长度，将从前头的MAC帧部分到FCS字段为止的部分切割（分割）为单位块（步骤S008）。 

接着，不同DA分割部43D判定连接帧的剩余部分是否包含下一个MAC帧部分（步骤S009）。此时，在剩余下一个MAC帧部分时，处理回到步骤S007，对剩余部分的前头“Length”字段进行检查，确定分割位置，切割单位块（步骤S008）。这样的循环处理进行到没有下一个MAC帧部分（步骤S009的否判定）为止。 

之后，通过连接帧的分割而制作的多个单位块被交到帧长删除部45。帧长删除部45删除各单位块中包含的“Length”字段（步骤S010）。 

帧长删除部45将各单位块交到SFD***部46。SFD***部46向各单位块*** SFD（步骤S011）。 

之后，SFD***部46将各单位块交给FCS***部47，FCS***部47关于各单位块进行FCS（CRC32）计算，将计算结果存储在FCS字段中（步骤S012）。 

并且，SFD***部46在适当的时机（按照IFG的时机）接着前导码而向MAC交换机24送出各MAC帧。另外，关于步骤S013以后的处理，将在后面叙述。 

在图1的数据中心中，如上所述的MAC帧级联能够在分别连接各L2交换机13、14与上位的L2交换机15的上行链路通信（L2交换机13、14→L2交换机15）和下行链路通信（L2交换机15→L2交换机13、14）中应用。 

在上述的连接帧的生成（MAC帧级联）处理（出口侧（发送侧）的处理）中，***连接帧中包含的各MAC帧部分的帧长信息，对每个连接方式进行连接码***、能够省略的重复字节删除，在将帧尺寸抑制在最大帧长以内的同时生成连接帧。 

另一方面，在入口侧（接收侧）的处理流程中，为了复原MAC级联的帧，根据所接收的连接帧的连接类型来分割为连接前的各帧（单位块），通过删除已***的帧长字节来实现原始帧的复原。 

因此，通过在收发标准MAC帧的通信装置（例如L2交换机）上增加实现上述处理的功能，能够进行MAC级联帧（连接帧）的收发。 

根据上述的动作例，不会如以往那样，对各MAC帧附加SFD，而对连接了多个MAC帧的连接帧仅附加一个SFD。由此，关于在连接帧中包含的第二个之后的MAC帧，成为省略了IFG、前导码以及SFD（20字节）的状态。即，能够避免对每个MAC帧***作为同步建立用信息的SFD和前导码的8字节。 

但是，对每个MAC帧追加2字节的“Length”字段。不过，由于2字节的“Length”字段，至少1字节的比SFD和7字节的前导码小，因此与标准MAC帧格式相比，能够增加每单位时间能够发送的MAC帧数量。因此，能够提高MAC帧的传输效率。由此，能够提高数据中心10的服务器1和蓄积器2的运行率。 

<基于DA连接方式的MAC帧级联> 

接着，对基于“DA连接”方式的MAC帧级联进行说明。在“DA连接”方式中，收集具有相同DA的MAC帧来执行MAC帧级联。 

当以与上述“不同DA连接”方式之间的差异为中心进行说明时，在图5所示的出口侧的MAC处理部30中，连接类型选择部34根据来自CPU21的“DA连接”方式的 执行指示，将从帧长***部33接收的MAC帧送到DA连接类型***部35A。 

DA连接类型***部35A将表示“DA连接”的连接码“01”***到MAC帧的规定位置，存储在管理表T1中。此时，作为管理表（缓存）T1，对每个DA准备1以上的管理表（缓存）T1，或者，对每个DA准备不同的临时存储区域。 

删除部36根据来自生成部37的指示，从某管理表T1读出与连接帧尺寸对应的（不超过连接帧的最大尺寸）多个MAC帧（具有相同DA）。接着，删除部36在所读出的多个MAC帧中留下位于连接帧的前头的预定的MAC帧的DA，删除位于第二个之后的预定的各MAC帧中包含的DA字段。 

生成部37生成按照“DA连接”方式的连接帧。图12示出通过“DA连接”方式而生成的连接帧的格式。 

与“不同DA连接”方式的格式之间的不同点在于，删除了位于第二个之后的MAC帧部分的DA字段。因此，在“DA连接”方式中，与“不同DA连接”方式相比，能够实现与所删除的DA字段的尺寸对应的传输效率的提高。 

以下，使用图9，对“DA连接”方式的出口侧的MAC处理部30的动作例进行说明。在图9的步骤S5中，当判定为连接类型为“DA连接”时，在步骤S10中，连接码“01”通过DA连接类型***部35A而***到MAC帧中。 

之后，MAC帧被针对每个DA划分（步骤S11），通过与DA对应的管理表（缓存）T1来临时存储。之后，接受来自生成部37的读出指示的删除部36从管理表T1读出与连接帧尺寸对应的数量的MAC帧（具有相同DA）。接着，删除部36从连接帧中配置在第二个之后的预定的各MAC帧删除DA字段（步骤S12）。此时，不删除在连接帧中配置在前头的预定的MAC帧的DA字段。删除部36将多个MAC帧提供给生成部37。 

生成部37根据“DA连接”方式，生成具有图12所示的格式的连接帧（步骤S8）。之后的步骤S9（FCS***）之后的处理与“不同DA连接”方式相同。 

接着，对“DA连接”方式的入口侧的MAC处理部40进行说明。在图10所示的入口侧的MAC处理部40中，当判断为连接类型为“DA连接”时，连接类型判定部42将连接帧输入到DA分割部43A。 

DA分割部43A的分割处理在以下点上与“不同DA连接”方式的不同DA分割部43D的处理不同。在“DA连接”方式中，在连接帧的第二个之后的各MAC帧部分中， 未包含DA字段。 

因此，关于第二个之后的MAC帧部分的“Length”字段中存储的帧长，存储了大了所删除的DA字段（6字节）的值。 

因此，DA分割部43A在求出第三个之后的MAC帧部分的前头位置、即SA字段的起始位置时，将从紧前的MAC帧部分的“Length”字段的字段长度减去了6字节的值作为紧前的MAC帧部分的帧长，求出下一个MAC帧部分的SA字段的起始位置。 

不过，如果例如采用根据MAC处理部30的删除部36的DA字段的删除，从“Length”字段的字段长度减去6字节的结构，则不需要上述处理。这样的字段长度的变更处理，例如能够通过删除部36或生成部37来执行。 

以下，使用图11，对“DA连接”方式的入口侧的MAC处理部40的动作例进行说明。在图11所示的步骤S004中，当判定为连接类型是“DA连接”时，连接帧从连接类型判定部42送到DA分割部43A（步骤S013）。 

DA分割部43A检测连接帧中的前头的MAC帧部分的“Length”字段中的帧长（S014）。接着，DA分割部43A根据帧长确定前头的MAC帧中的FCS字段的结束位置，在此处切割MAC帧部分（单位块）（步骤S015）。 

DA分割部43A将单位块交给复原部44。复原部44根据所交给的单位块是否为前头的MAC帧部分来判定是否要复原DA（步骤S016）。此时，如果单位块为前头的MAC帧部分，则处理前进到步骤S018，判定是否存在下一个MAC帧部分（连接帧的剩余）。 

该判定是通过DA分割部43A来进行的。因此，步骤S014、S015以及S018的处理是通过DA分割部43A来进行的，步骤S016、S017的处理是通过复原部44来进行的。因此，两者的处理的顺序可以不遵照流程，例如，也可以并行地执行步骤S016的处理和步骤S018的处理。 

在存在下一个MAC帧部分时，处理回到步骤S014，关于连接帧的剩余部分，检测位于最前头侧的“Length”字段的帧长，根据该帧长，分离（切割位置），进行单位块的切割处理（步骤S015）。 

如上所述，由于从第二个之后的MAC帧部分删除了DA字段，因此从帧长减去了DA字段长度的值，使用于下一个MAC帧部分的SA字段的起始位置（下一个单 位块的切割位置）的确定中。 

由于从第二个之后的MAC帧部分（单位块）删除了DA字段，因此复原部44复制前头的（第一个）MAC帧部分（单位块）的DA字段的值，附加给第二个之后的单位块（步骤S017）。由此，在单位块上复原DA字段。 

通过步骤S014～S018的循环处理，根据需要生成复原了DA字段的多个单位块。分别对于多个单位块，帧长删除部45删除“Length”字段（步骤S010）。之后，进行与“不同DA连接”方式相同的处理（步骤S011、S012）。 

如上所述，在“DA连接”方式中，也能够生成能够处理为标准MAC帧的连接帧。另外，在“DA连接”方式中，与“不同DA连接”方式相比，可根据所删除的DA字段的尺寸而增加能够包含在连接帧中的MAC帧的数量，能够提高MAC帧的传输效率。 

<基于VID连接方式的MAC帧级联> 

接着，对基于“VID连接”方式的MAC帧级联进行说明。在“VID连接”方式中，收集具有相同VID（VLAN ID）的MAC帧来执行MAC帧级联。 

当以与上述“不同DA连接”方式之间的差异为中心进行说明时，在图5所示的出口侧的MAC处理部30中，FCS***31点帧长***32以及帧***部33的处理与“不同DA连接”方式相同。相对于此，连接类型选择部34根据来自CPU21的“VID连接”方式的执行指示，将从帧长***部33接收的MAC帧送到VID连接类型***部35B。 

VID连接类型***部35B将表示“VID连接”的连接码“10”***到MAC帧的规定位置，存储到管理表T2中。此时，作为管理表（缓存）T2，对每个VID准备1以上的管理表（缓存）T2，或者，对每个VID准备不同的临时存储区域。 

删除部36根据来自生成部37的指示，从某个管理表（缓存）T2读出与连接帧尺寸对应的（不超过连接帧的最大尺寸）多个MAC帧（具有相同的VID）。接着，删除部36留下所读出的多个MAC帧中、位于连接帧的前头（第一个）的预定的MAC帧的VLAN标签字段，删除位于第二个之后的预定的各MAC帧中包含的VLAN标签字段。 

生成部37生成按照“VID连接”方式的连接帧。图13示出通过“VID连接”方式而生成的连接帧的格式。 

在存储有VID的MAC帧中，作为VID存储用字段，在SA字段与Type/Length 字段之间，设置有VLAN标签字段（4字节）。 

图13所示的连接帧格式与“不同DA连接”方式的格式（图6）之间的不同点在于，删除了位于第二个之后的各MAC帧部分的VLAN标签字段。因此，在“VID连接”方式中，与“不同DA连接”方式相比，能够实现与所删除的VLAN标签字段的尺寸对应的传输效率的提高。 

以下，使用图9，对“VID连接”方式中的出口侧的MAC处理部30的动作例进行说明。在图9的步骤S6中，当判定为连接类型是“VID连接”时，在步骤S13中，连接码“10”通过DA连接类型***部35B而***到MAC帧中。 

之后，MAC帧被针对每个VID划分（步骤S14），通过与VID对应的管理表（缓存）T2来临时存储。之后，接受了来自生成部37的读出指示的删除部36，从管理表（缓存）T2读出与连接帧尺寸对应的数量的MAC帧（具有相同VID），从连接帧中配置在第二个之后的预定的各MAC帧删除VLAN标签字段（步骤S15）。但是，不删除连接帧中配置在前头（第一个）的预定的MAC帧的VLAN标签字段。多个MAC帧被附加给生成部37。 

生成部37根据“VID连接”方式，生成具有图13所示的格式的连接帧（步骤S8）。之后的步骤S9（FCS***）之后的处理，与“不同DA连接”方式相同。 

接着，对“VID连接”方式中的入口侧的MAC处理部40进行说明。在图10所示的入口侧的MAC处理部40中，当判定为连接类型是“VID连接”时，连接类型判定部42将连接帧输入到VID分割部43B。 

VID分割部43B的处理在以下点上与“不同DA连接”方式的不同DA分割部43D的处理不同。在“VID连接”方式中，在连接帧的第二个之后的各MAC帧部分中未包含VLAN标签字段。 

因此，关于第二个之后的MAC帧部分的“Length”字段中存储的帧长，存储了大了所删除的VLAN标签字段（4字节）的值。 

因此，VID分割部43B在求出第三个之后的MAC帧部分的前头位置、即DA字段的起始位置时，将从紧前的MAC帧部分的“Length”字段的字段长度减去了4字节的值作为紧前的MAC帧部分的帧长，求出下一个MAC帧部分的DA字段的起始位置。 

不过，如果采用例如根据MAC处理部30的删除部36的VLAN标签字段的删除， 从“Length”字段的字段长度减去4字节的结构，则不需要上述处理。如上所述的字段长度的变更处理能够通过删除部36或生成部37来执行。 

以下，使用图11，对“VID连接”方式的入口侧的MAC处理部40的动作例进行说明。在图11所示的步骤S005中，当判定为连接类型为“VID连接”时，连接帧从连接类型判定部42送到VID分割部43B（步骤S019）。 

VID分割部43B检测连接帧中的前头的（第一个）MAC帧部分的“Length”字段中的帧长（步骤S020）。接着，VID分割部43B确定连接帧的前头的MAC帧中的FCS字段的结束位置，在此处切割MAC帧部分（单位块）（步骤S021）。 

VID分割部43B将单位块交给复原部44。复原部44根据所交给的单位块是否为前头的MAC帧部分来判定是否要复原VID（步骤S022）。此时，如果单位块为前头的MAC帧部分，则处理前进到步骤S024，判定是否存在下一个MAC帧部分（连接帧的剩余）。 

步骤S024的判定是通过VID分割部43B来进行的。因此，步骤S020、S021以及S024的处理是通过VID分割部43B来进行的，步骤S022、S023的处理是通过复原部44来进行的。因此，两者的处理顺序也可以不遵照流程，例如也可以并行地执行步骤S022的处理和步骤S024的处理。 

在存在下一个MAC帧部分（连接帧的剩余部分）时，处理回到步骤S020，检测连接帧的剩余部分中位于最前头侧的“Length”字段的帧长，根据该帧长，确定分离（切割位置），进行单位块的切割处理（步骤S021）。 

如上所述，由于从第二个之后的MAC帧部分删除VLAN标签字段，因此从帧长减去了VLAN标签字段长度（4字节）的值，使用于下一个MAC帧部分的DA字段的起始位置（下一个单位块的切割位置）的确定中。 

由于从第二个之后的MAC帧部分（单位块）删除了VLAN标签字段，因此复原部44复制前头的（第一个）MAC帧部分（单位块）的VLAN标签字段的值、即VID，附加给第二个之后的单位块（步骤S023）。由此，在单位块中复原VLAN标签字段。 

通过步骤S020～S024的循环处理，根据需要生成复原了VLAN标签字段的多个单位块。分别对于多个单位块，帧长删除部45删除“Length”字段（步骤S010）。之后，进行与“不同DA连接”方式相同的处理（步骤S011、S012）。 

如上所述在“VID连接”方式中，能够生成能够处理为标准MAC帧的连接帧。另 外，在“VID连接”方式中，与“不同DA连接”方式相比，可根据所删除的VLAN标签字段的尺寸而增加能够包含在连接帧中的MAC帧的数量，能够提高MAC帧的传输效率。 

<基于VID和DA连接方式的MAC帧级联> 

接着，对基于“VID和DA连接”方式的MAC帧级联进行说明。在“VID和DA连接”方式中，收集具有相同的VID（VLAN ID）和相同的DA的MAC帧来执行MAC帧级联。 

当以与上述“不同DA连接”方式之间的差异为中心进行说明时，在图5所示的出口侧的MAC处理部30中，FCS***31点帧长***32以及帧***部33的处理与“不同DA连接”方式相同。相对于此，连接类型选择部34根据来自CPU21的“VID和DA连接”方式的执行指示，将从帧长***部33接收的MAC帧送到VID和DA连接类型***部35C。 

VID和DA连接类型***部35C将表示“VID和DA连接”的连接码“11”***到MAC帧的规定位置，存储在管理表T3中。此时，作为管理表（缓存）T3，对每个VID和DA准备1以上的管理表（缓存）T3，或者，对每个VID和DA准备不同的临时存储区域。 

删除部36根据来自生成部37的指示，从某个管理表（缓存）T3读出与连接帧尺寸对应的（不超过连接帧的最大尺寸）多个MAC帧（具有相同的VID和相同的DA）。接着，删除部36留下所读出的多个MAC帧中、位于连接帧的前头（第一个）的预定的MAC帧的DA字段和VLAN标签字段，删除位于第二个之后的预定的各MAC帧中包含的DA字段和VLAN标签字段。 

生成部37生成按照“VID和DA连接”方式的连接帧。图14示出通过“VID和DA连接”方式而生成的连接帧的格式。 

图14所示的连接帧格式与“VID连接”方式的格式（图13）之间的不同点在于，关于位于第二个之后的各MAC帧部分，不仅删除了VLAN标签字段，且还删除了DA字段。因此，在“VID和DA连接”方式中，与“不同DA连接”方式和“VID连接”方式相比，能够实现与所删除的DA字段和VLAN标签字段的尺寸对应的传输效率的提高。 

以下，使用图9，对“VID和DA连接”方式的出口侧的MAC处理部30的动作例 进行说明。在图9的步骤S7中，当判定为连接类型是“VID和DA连接”时，在步骤S16中，连接码“11”通过VID和DA连接类型***部35C而***到MAC帧中。 

之后，MAC帧被针对每个VID和DA划分（步骤S17），通过与VID和DA对应的管理表（缓存）T3来临时存储。之后，接收了来自生成部37的读出指示的删除部36，从管理表（缓存）T3读出与连接帧尺寸对应的数量的MAC帧（具有相同VID和相同DA），从连接帧中配置在第二个之后的预定的各MAC帧删除DA字段和VLAN标签字段（步骤S18）。但是，不删除连接帧中配置在前头（第一个）的预定的MAC帧的DA字段和VLAN标签字段。多个MAC帧被附加给生成部37。 

生成部37根据“VID和DA连接”方式，生成具有图14所示的格式的连接帧（步骤S8）。之后的步骤S9（FCS***）之后的处理与“不同DA连接”方式相同。 

接着，关于“VID和DA连接”方式中的入口侧的MAC处理部40进行说明。在图10所示的入口侧的MAC处理部40中，当判定为连接类型是“VID和DA连接”时，连接类型判定部42将连接帧输入到VID和DA分割部43C。 

VID和DA分割部43C的处理在以下点上与“不同DA连接”方式中的不同DA分割部43D的处理不同。在“VID和DA连接”方式中，在连接帧中的第二个之后的各MAC帧部分中未包含DA字段和VLAN标签字段。 

因此，关于第二个之后的MAC帧部分的“Length”字段中存储的帧长，存储了大了所删除的DA字段和VLAN标签字段（10字节）的值。 

因此，VID和DA分割部43C在求出第三个之后的MAC帧部分的前头位置、即SA字段的起始位置时，将从紧前的MAC帧部分的“Length”字段的字段长度减去了10字节的值作为紧前的MAC帧部分的帧长，求出下一个MAC帧部分的SA字段的起始位置。 

不过，如果采用例如根据MAC处理部30的删除部36的DA字段和VLAN标签字段的删除，从“Length”字段的字段长度减去10字节的结构，则不需要上述处理。如上所述的字段长度的变更处理能够通过删除部36或生成部37来执行。 

以下，使用图11，对“VID连接”方式的入口侧的MAC处理部40的动作例进行说明。在图11所示的步骤S006中，当判定为连接类型是“VID和DA连接”时，连接帧从连接类型判定部42送到分割部43C（步骤S025）。 

分割部43C检测连接帧中的前头的（第一个）MAC帧部分的“Length”字段中的 帧长（步骤S026）。接着，分割部43C确定连接帧中的前头的MAC帧中的FCS字段的结束位置，在此处切割MAC帧部分（单位块）（步骤S027）。 

分割部43C将单位块交给复原部44。复原部44根据所交给的单位块是否为前头的MAC帧部分来判定是否要复原VID和DA（步骤S028）。此时，如果单位块为前头的MAC帧部分，则处理前进到步骤S030，判定是否存在下一个MAC帧部分（连接帧的剩余）。 

步骤S030的判定是通过分割部43C来进行的。因此，步骤S026、S027以及S030的处理是通过分割部43C来进行的，步骤S028、S029的处理是通过复原部44来进行的。因此，两者的处理的顺序也可以不遵照流程，例如也可以并行地执行步骤S028的处理和步骤S030的处理。 

在存在下一个MAC帧部分（连接帧的剩余部分）时，处理回到步骤S026，检测连接帧的剩余部分中位于最前头侧的“Length”字段的帧长，根据该帧长，确定分离（切割位置），进行单位块的切割处理（步骤S027）。 

如上所述，由于从第二个之后的MAC帧部分删除了DA字段和VLAN标签字段，因此从帧长减去了DA字段长度和VLAN标签字段长度（10字节）的值，使用于下一个MAC帧部分中的SA字段的起始位置（下一个单位块的切割位置）的确定中。 

由于从第二个之后的MAC帧部分（单位块）删除了DA字段和VLAN标签字段，因此复原部44复制前头的（第一个）MAC帧部分（单位块）的DA字段的值（目的地MAC地址）和VLAN标签字段的值（VID），附加给第二个之后的单位块（步骤S023）。由此，在单位块中复原DA字段和VLAN标签字段。 

通过步骤S026～S030的循环处理，根据需要生成复原了DA字段和VLAN标签字段的多个单位块。分别对于多个单位块，帧长删除部45删除“Length”字段（步骤S010）。之后，进行与“不同DA连接”方式相同的处理（步骤S011、S012）。 

如上所述，在“VID和DA连接”方式中，也能够生成能够处理为标准MAC帧的连接帧。另外，在“VID和DA连接”方式中，与“不同DA连接”方式相比，可根据所删除的DA和VLAN标签字段的尺寸而增加能够包含在连接帧中的MAC帧的数量，能够提高传输效率。 

另外，在使用图4说明的L2交换机（中继装置、通信装置）的构成例中，交换机24例如能够使用半导体存储器来实现。另外，PHY芯片25和MAC芯片26能够 使用如Application Specific Integrated Circuit（ASIC）或Field Programmable Gate Array（FPGA）那样的专门或通用的集成电路（硬件）、或它们的组合来实现。 

使用图5说明的出口侧MAC处理部30、使用图10说明的入口侧MAC处理部40的各结构要素，能够通过ASIC、FPGA、或者它们的组合来实现。管理表（缓存）是在包含在MAC芯片26中的蓄积器（例如，半导体存储器、闪存）的存储区域上制作的。 

在图4所示的例子中，示出了出口侧MAC处理部30和入口侧MAC处理部40搭载在一个MAC芯片26上的例子。出口侧MAC处理部30和入口侧MAC处理部40也可以安装在不同的芯片上。另外，出口侧MAC处理部30和入口侧MAC处理部40的结构是例示的，出口侧MAC处理部30和入口侧MAC处理部40能够分别通过1以上的集成电路来实现。 

<实施方式的效果> 

根据上述的实施方式，能够得到以下的效果。例如，在发送64字节的MAC帧时，对于MAC帧的物理频带的发送效率如下所述。 

64/(64+12+8)≒0.76 

相对于此，在根据上述的“不同DA连接”方式连接了100个64字节的MAC帧时，其发送效率如下所述。 

[(64+2)×100]/[(64+2)×100+12+8]≒0.99697 

因此，能够将发送效率提高到99%。 

另外，假设L2交换机13（14）具有48个1Gbps的下行链路线路和4个10Gbps的上行链路线路。在该假设中，标准MAC帧的帧尺寸为64字节时的下行链路侧的最大使用频带如下所述。 

48×0.76=36.48[Gbps] 

另一方面，标准MAC帧的帧尺寸为64字节时的上行链路侧的最大使用频带如下所述。 

40×0.76=30.4[Gbps] 

相对于此，如果应用上述的“不同DA连接”方式，则上行链路侧的最大使用频带如下所述。 

40×0.99697=39.8788 

因此，在没有实施MAC帧级联时，虽然在上行链路线路中不能收纳1Gbps×48个量的频带，但是通过生成“不同DA连接”方式的连接帧，能够收纳下行链路线路的频带。 

另外，在应用了上述的“DA连接”方式时，由于会集（连接）具有相同DA的多个MAC帧，因此成为仅在连接帧中的前头的（第一个）MAC帧部分上剩下DA字段的状态。 

在使用“不同DA连接”方式来连接了100个64字节的MAC帧时的帧尺寸为6600字节。相对于此，当使用“DA连接”方式来生成6600字节的连接帧时，成为如下所述。 

（6600-6）/（64+2-6）=109.9 

即，通过连接109.9个MAC帧，与“不同DA连接”方式比较，提高9.9%的效率。 

当在64字节的MAC帧上附加VLAN标签时成为68字节。此时的发送效率如以下所述为约77%。 

68/（68+12+8）≒0.773 

相对于此，当使用“VID连接”方式会集（连接）100个具有相同VID的MAC帧时，发送效率成为如下所述。 

（68+64×99）/（68+64×99+12+8）≒0.997 

如上所述，发送效率能够提高到99%。 

而且，当使用“VID和DA连接”方式会集100个具有相同DA和相同VID的MAC帧时，如下所述，能够提高到约99%。 

[68+(64-6)×99]/[68+(64-6)×99+12+8]≒0.997 

图15示出连接了10个MAC帧时的频带使用率。虽然使用率根据帧尺寸而变化，但是与以往的不连接的方式相比，可知最大提高约20%。 

图16示出基于MAC帧的连接数量的频带使用率的变化。在图16中，MAC帧的帧尺寸固定为64字节。与以往的不连接的方式（连接数量为1个）时相比，可知当进行连接时，频带的使用率提高到接近100%。 

<变形例> 

如上所述，通过将连接帧中构成前头的MAC帧部分的DA、SA、（VLAN标签）、Type/Length的字段部分作为MAC帧头，将从Type/Length字段紧后到最末尾的FCS字段的紧前为止的区域考虑为数据部，从而能够将连接帧处理为标准MAC帧。此时， 在前头的MAC帧部分的Type/Length字段中，连接帧的数据部的尺寸被设定为帧长。 

但是，作为标准MAC帧格式，由于数据部的尺寸上限为1500字节，因此在连接帧的数据部尺寸为1500字节以下时，能够进行与标准MAC帧相同的处理。此时，例如使连接帧的数据部尺寸上限为1500字节时，能够连接22个64字节的MAC帧。 

(64+2)×22+12+8=1472byte 

相对于此，在不连接MAC帧时，由于对每一个MAC帧需要84字节（64+12+8），因此能够通过相同的频带来发送的MAC帧数量限于17。因此，即使在使连接帧的数据部尺寸上限为1500字节的应用下，也能够实现发送效率（传输效率）和频带使用率的提高。 

另外，在实施方式中，虽然通过CPU21和MAC设备26，进行连接处理和复原处理，因此也可以是MAC设备26包含CPU21的功能，仅通过MAC设备26来执行如上所述的连接处理和复原处理。 

另外，在实施方式中，对出口侧的MAC处理部30作为帧连接装置来进行工作，入口侧的MAC处理部40作为帧复原装置来进行工作的L2交换机进行了说明。帧连接装置和帧复原装置还能够应用于如切换HUB那样的进行MAC帧的转发控制的通信装置。另外，帧连接装置和帧复原装置不仅能够在如L2交换机或切换HUB那样的中继装置中应用（搭载），还能够在进行MAC帧的收发的终端装置中应用（搭载）。另外，帧连接装置和帧复原装置的双方搭载在一个通信装置（中继装置、终端装置）上的做法不是必要条件。因此，也可以使帧连接装置和帧复原装置的一方搭载在通信装置上。 

另外，在实施方式中，虽然对包含在连接帧中的多个MAC帧的每一个***连接码的例子进行了说明，但是只要对连接帧的一处***连接码即可。因此，例如连接码也可以仅***到连接帧的任意的MAC帧部分（例如，前头的MAC帧部分）的Length字段中。此时，例如也可以仅使前头的Length字段成为2字节，缩小其他的MAC帧中的Length字段的尺寸。 

[第2实施方式] 

以下，对本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式包含与第1实施方式相同的结构。因此，关于第2实施方式，主要对与第1实施方式之间的不同点进行说明，关于与第1实施方式相同的结构，附上相同的标号并省略说明。 

如上所述，在标准MAC帧格式中，数据部的上限尺寸成为1500字节，能够通过Type/Length字段来表现的帧长的上限尺寸成为1500[byte]。因此，当超过1500字节的连接帧的尺寸（帧长）写入到Type/Length字段时，按照标准MAC转发协议的通用的L2交换机，不能够将该Type/Length字段的值识别为帧长。 

在第2实施方式中，对用于解决上述问题的帧连接装置和帧复原装置进行说明。第2实施方式中的帧连接装置和帧复原装置，分别与第1实施方式相同，能够作为MAC芯片（MAC设备）26中的出口侧MAC处理部和入口侧MAC处理部来搭载。 

图17示出第2实施方式中的出口侧MAC处理部的构成例。图17中的出口侧MAC处理部30A在以下点上与第1实施方式中的出口侧MAC处理部30（图5）不同。 

即，在出口侧MAC处理部30A中，在生成部37与FCS***部38之间***有改写部39。改写部39对通过生成部37生成的连接帧中的、前头的MAC帧部分（以下，称为前头帧（前头MAC帧））中包含的Type/Length字段的值进行检查。 

在Type/Length字段的值为表示上位协议的类型的值时，改写部39不特别进行处理。相对于此，在Type/Length字段的值为表示MAC帧的尺寸（帧长）的值时，改写部39对前头帧内的上位协议进行分析。分析的结果，在判明了上位协议的类别（类型）时，改写部39将Type/Length字段的值改写为表示上位协议的类型的值（Type值）。 

上位协议的分析，例如能够通过对在连接帧中的前头帧的数据部中存储的上位协议头进行分析来实现。 

通过如上所述的改写处理，即使在连接帧的帧长（帧尺寸）超过可由前头帧的Type/Length字段来表现的值（在标准MAC格式中为1500字节）时，连接帧的Type/Length字段的值作为上位协议的Type值而通过连接帧的接收侧装置来解释。 

因此，即使在连接帧的尺寸超过可由Type/Length字段来表现的值时，连接帧也作为正常的MAC帧，能够通过接收侧的通信装置（例如，通用的L2交换机或切换HUB）来处理。即，能够通过通用的L2交换机或切换HUB向目的地发送连接帧。 

图18示出第2实施方式中的“Length”字段的数据结构例。与第1实施方式中的“Length”字段（图7）不同，第3比特（比特b2）被处理为改写信息，该改写信息表示是否要将连接帧中的前头帧（前头MAC帧）的Type/Length字段的值改写为Type 值。 

具体地讲，如果比特b2为“0”，则表示未进行针对Type值的改写，如果比特b2为“1”，则表示进行了针对Type值的改写。 

另外，比特b3～b15表示MAC帧的帧长（帧尺寸）。由于比特b3～b15为13比特，因此在第2实施方式中，能够将帧尺寸表现到8192字节。 

另外，在连接帧的接收侧的、由连接帧复原多个MAC帧的处理中参照的仅是前头帧中的Length字段的比特b2。因此，实质上不使用***到第二个之后的MAC帧部分中的Length字段的比特b2。因此，还能够在除了前头帧的第二个之后的MAC帧部分各自中的Length字段中，应用第1实施方式中说明的数据结构（图7）。 

图19是示出第2实施方式中的出口侧MAC处理部的动作例的流程图。与第1实施方式的不同点在于，在步骤S8与步骤S9之间，作为步骤S8A，***了改写部39的处理。 

在步骤S8A中，改写部39从生成部37接收连接帧。改写部39参照连接帧中的前头帧的Type/Length字段的值，判定字段值表示帧长（帧尺寸）和Type值中的哪个。 

此时，在Type/Length字段值表示Type值时，改写部39不特别地进行处理，而将连接帧交给FCS***部38。相对于此，在Type/Length字段值表示帧尺寸时，改写部39进行上位协议类型的分析，用作为分析结果来得到的表示上位协议类型的Type值来改写Type/Length字段值。而且，改写部39将前头帧中的Length字段中的比特b2的值设为“1”。之后，改写部39将连接帧交给FCS***部38。 

除了上述的出口侧MAC处理部30A的结构和动作，与第1实施方式中的出口侧MAC处理部30的结构和动作相同。 

图20示出第2实施方式中的入口侧MAC处理部的构成例。图20中的入口侧MAC处理部40A在以下点上与第1实施方式中的入口侧MAC处理部40（图10）不同。 

即，在入口侧MAC处理部40A中，在FCS***41与连接类型判定部42之间***有再现部48。再现部48对从FCS***41接收的连接帧中的、Length字段中包含的比特b2的值进行检查。 

在比特b2为“0”时，作为未进行前头帧中包含的Type/Length字段的改写（原始 值为Type值），再现部48不进行再现处理而将连接帧交给连接类型判定部42。即，再现部48使连接帧直接通过。 

相对于此，在比特b2为“1”时，在进行包含在前头帧中的Type/Length字段的改写（Length值被改写为Type值）时，再现部48进行再现处理。 

即，再现部48获取前头帧的Length字段中存储的Length值（帧尺寸）的值，通过所获取的值来改写Type/Length字段的值。由此，Type/Length字段的值回到原始的Length值。之后，再现部48将连接帧交给连接类型判定部42。 

图21是示出第2实施方式中的入口侧MAC处理部的动作例的流程图。与第1实施方式的不同点在于，在步骤S001与步骤S003之间，作为步骤S002A，***有再现部48的b2检查和再现处理。 

在步骤S002A中，再现部48对从FCS***41接收的连接帧中的前头帧的Length字段的比特b2的值（Type/Length字段的改写有无判定用信息）进行检查，判定比特b2是“0”还是“1”。 

如果比特b2为“0”，则再现部48将连接帧交给连接类型判定部42。相对于此，如果比特b2为“1”，则再现部48将前头帧的Type/Length字段的值改写为前头帧的Length字段的帧长（帧尺寸）的值。之后，再现部48将连接帧交给连接类型判定部42。 

除了上述，第2实施方式中的入口侧MAC处理部的结构和动作与第1实施方式相同。 

根据第2实施方式，除了在第1实施方式中说明的作用效果，还能够得到以下的作用效果。即，在连接帧的发送侧的通信装置（具有帧连接装置的通信装置）中，改写部39判定连接帧中的前头帧的Type/Length字段的值表示Type值和Length值中的哪个。在Type/Length字段的值为Length值时，改写部39将Length值改写为Type值。 

由此，由于连接帧的格式成为按照标准MAC格式的状态，因此连接帧通过进行标准MAC帧转发的通用的L2交换机或切换HUB，而处理为正常的MAC帧。即，能够将连接帧经由通用的L2交换机或切换HUB来送到目的地。 

另一方面，在连接帧的接收侧的通信装置（具有帧复原装置的通信装置）中，再现部48参照连接帧的前头帧中包含的比特b2。在改写了Type/Length字段的值时， 再现部48通过用前头帧的Length字段的帧长的值来改写Type/Length字段的值，而使Type/Length字段的值回到原始值。 

由此，能够使通过分割部43（分割部43A～43D中的任意一个）来分割的前头帧（单位块）的Type/Length字段的值回到原始值。 

标号说明 

13、14、15...L2交换机（通信装置、中继装置） 

21...CPU 

22...SDRAM 

23...闪存 

24...MAC交换机 

25...PHY芯片（PHY设备） 

26...MAC芯片（MAC设备） 

31、41...FCS*** 

32...帧长*** 

33...帧长***部 

34...连接类型选择部 

35...连接类型***部 

36...重复字节删除部 

37...连接帧生成部 

38、47...FCS***部 

42...连接类型判定部 

43...分割部 

44..重复字节复原部 

45...帧长删除部 

46...SFD***部 。

Claims (19)

1.一种帧连接装置，其包括：

存储部，其存储发送对象的多个帧；

生成部，其生成连接帧，该连接帧是由从所述存储部读出的所述多个帧串联连接而成的，且在该连接帧中附加了各帧的帧长信息；以及

附加部，其向所述连接帧附加与该连接帧的接收侧之间的同步建立用信息。

2.根据权利要求1所述的帧连接装置，其中，

所述多个帧分别包含相同的目的地信息，

所述生成部生成如下的所述连接帧，在该连接帧中，所述多个帧中的任意一个帧包含所述目的地信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述目的地信息。

3.根据权利要求1所述的帧连接装置，其中，

所述多个帧分别包含相同的虚拟网络识别信息，

所述生成部生成如下的所述连接帧，在该连接帧中，所述多个帧中的任意一个帧包含所述虚拟网络识别信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述虚拟网络识别信息。

4.根据权利要求1所述的帧连接装置，其中，

所述多个帧分别包含相同的目的地信息和相同的虚拟网络识别信息，

所述生成部生成如下的所述连接帧，在该连接帧中，所述多个帧中的任意一个帧包含所述目的地信息和所述虚拟网络识别信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述目的地信息和所述虚拟网络识别信息。

5.根据权利要求1所述的帧连接装置，其中，

所述生成部从至少2种如下处理中选择1种来执行：

（1）第1处理，生成连接帧，在该连接帧中，具有相同的目的地信息的多个帧中的任意一个帧包含所述目的地信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述目的地信息；

（2）第2处理，生成连接帧，在该连接帧中，具有相同的虚拟网络识别信息的多个帧中的任意一个帧包含所述虚拟网络识别信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述虚拟网络识别信息；

（3）第3处理，生成连接帧，在该连接帧中，具有相同的目的地信息和相同的虚拟网络识别信息的多个帧中的任意一个帧包含所述目的地信息和所述虚拟网络识别信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述目的地信息和所述虚拟网络识别信息；以及

（4）第4处理，生成连接帧，该连接帧是由具有不同的目的地信息的多个帧连接而成的，

该帧连接装置还包括***部，该***部分别对所述连接帧或所述多个帧，***如下信息，该信息确定通过所述生成部选择的所述第1处理～第4处理中的任意一种处理。

6.根据权利要求1所述的帧连接装置，其中，

该帧连接装置还包括：

检测部，其分别检测所述多个帧的帧长；以及

帧长***部，其将所述检测到的帧长分别***到所述各帧中。

7.根据权利要求2至5中的任意一项所述的帧连接装置，其中，

所述多个帧中的任意一个是配置在所述连接帧中的前头的帧。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的帧连接装置，其中，

所述帧是包含类型/长度字段的介质访问控制帧即MAC帧，在该类型/长度字段中存储有表示上位协议的类型的类型值和表示帧长的长度值中的一方，

该帧连接装置还包括改写部，在所述连接帧中位于前头的MAC帧的类型/长度字段中存储有长度值的情况下，该改写部在将该长度值改写为类型值的同时将改写信息附加给连接帧，其中，该改写信息表示改写了类型/长度字段的值。

9.一种帧复原装置，其包括：

接收部，其接收连接帧，该连接帧是由多个帧串联连接而成的，且在该连接帧中附加了各帧的帧长信息；

分割部，其根据所述连接帧中包含的各帧的帧长信息，将所述连接帧分割为所述多个帧；以及

删除部，其分别从所分割的所述多个帧中删除所述帧长信息。

10.根据权利要求9所述的帧复原装置，其中，

所述连接帧具有如下状态，在该状态下，所述多个帧中的任意一个帧包含目的地信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述目的地信息，

该帧复原装置还包括复原部，该复原部对通过所述分割部分割的、不包含所述目的地信息的所述1个以上的帧，分别附加所述多个帧中的任意一个帧所包含的所述目的地信息。

11.根据权利要求9所述的帧复原装置，其中，

所述连接帧具有如下状态，在该状态下，所述多个帧中的任意一个帧包含虚拟网络识别信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述虚拟网络识别信息，

该帧复原装置还包括复原部，该复原部对通过所述分割部分割的、不包含所述虚拟网络识别信息的所述1个以上的帧，分别附加所述多个帧中的任意一个帧所包含的所述虚拟网络识别信息。

12.根据权利要求9所述的帧复原装置，其中，

所述连接帧具有如下状态，在该状态下，所述多个帧中的任意一个帧包含目的地信息和虚拟网络识别信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述目的地信息和所述虚拟网络识别信息，

该帧复原装置还包括复原部，该复原部对通过所述分割部分割的、不包含所述目的地信息和所述虚拟网络识别信息的所述1个以上的帧，分别附加所述多个帧中的任意一个帧所包含的所述目的地信息和所述虚拟网络识别信息。

13.根据权利要求9所述的帧复原装置，其中，

所述分割部从至少2种如下处理中选择1种来执行：

（1）第1处理，分割如下状态的所述连接帧，其中，在该状态下，所连接的多个帧中的任意一个帧包含目的地信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述目的地信息；

（2）第2处理，分割如下状态的所述连接帧，其中，在该状态下，所连接的多个帧中的任意一个帧包含虚拟网络识别信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述虚拟网络识别信息；

（3）第3处理，分割如下状态的所述连接帧，其中，在该状态下，所连接的多个帧中的任意一个帧包含目的地信息和虚拟网络识别信息，且从剩余的1个以上的帧中分别省略了所述目的地信息和所述虚拟网络识别信息；以及

（4）第4处理，分割所述连接帧，该连接帧是由具有不同的目的地信息的多个帧连接而成的，

所述分割部根据所述连接帧中包含的确定所述第1处理～第4处理中的任意一种处理的信息选择所述第1处理～第4处理中的任意一种处理。

14.根据权利要求9至12中的任意一项所述的帧复原装置，其中，

所述多个帧中的任意一个帧是配置在所述连接帧中的前头的帧。

15.根据权利要求9至14中的任意一项所述的帧复原装置，其中，

所述帧是包含类型/长度字段的介质访问控制帧即MAC帧，在该类型/长度字段中存储有表示上位协议的类型的类型值和表示帧长的长度值中的一方，

该帧复原装置还包括再现部，在所述连接帧中包含改写信息的情况下，该再现部根据与所述连接帧中位于前头的前头MAC帧对应的帧长信息改写所述前头MAC帧的类型/长度字段的值，其中，该改写信息表示改写了所述前头MAC帧的类型/长度字段的值。

16.一种通信装置，其包括：

存储部，其存储发送对象的多个帧；

生成部，其生成连接帧，该连接帧是由从所述存储部读出的所述多个帧串联连接而成的，且在该连接帧中附加了各帧的帧长信息；

附加部，其向所述连接帧附加与该连接帧的接收侧之间的同步建立用信息；以及

送出部，其送出附加了所述同步建立用信息的所述连接帧。

17.根据权利要求16所述的通信装置，其中，

存储在所述存储部中的所述多个帧是从上行链路和下行链路中的一方接收到的，

所述送出部向所述上行链路和所述下行链路中的另一方送出所述连接帧。

18.一种帧连接方法，包括如下步骤：

生成连接帧，该连接帧是由从存储部读出的发送对象的多个帧连接而成的，且在该连接帧中附加了各帧的帧长信息；以及

向所述连接帧附加与该连接帧的接收侧之间的同步建立用信息。

19.一种帧复原方法，包括如下步骤：

接收连接帧，该连接帧是由多个帧串联连接而成的，且在该连接帧中附加了各帧的帧长信息；

根据所述连接帧中包含的各帧的帧长信息，将所述连接帧分割为所述多个帧；以及

从所分割的所述多个帧中分别删除所述帧长信息。

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