JP2000244571A - ネットワーク中継装置及びネットワーク中継方法 - Google Patents
ネットワーク中継装置及びネットワーク中継方法Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
- Communication Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ルーティング及びパケット転送を高速に行
う。 【解決手段】 転送エンジンは、ネットワークインタフ
ェース部３０を介して受信したパケットをパケットバッ
ファ１２に記憶し、ヘッダ情報をヘッダＲＡＭ１１に記
憶する。検索エンジン１４は、ヘッダ情報により転送先
情報及びアクション情報等の転送制御情報を検索し、ヘ
ッダＲＡＭ１１に書き込む。転送エンジン１３では、パ
ケットバッファ１２及びヘッダＲＡＭ１１に記憶された
情報に基づいて出力パケットを作成し、転送先に出力す
る。スイッチ部２０は、出力パケットを宛先のルーティ
ング処理部１０へスイッチングする。転送エンジン１３
では、受信処理及び送信処理を実行し、検索エンジン１
４では、入力検索処理及び出力検索処理を実行する。こ
れら各処理は、必要なテーブルを独立に使用してパイプ
ライン制御により行われる。
う。 【解決手段】 転送エンジンは、ネットワークインタフ
ェース部３０を介して受信したパケットをパケットバッ
ファ１２に記憶し、ヘッダ情報をヘッダＲＡＭ１１に記
憶する。検索エンジン１４は、ヘッダ情報により転送先
情報及びアクション情報等の転送制御情報を検索し、ヘ
ッダＲＡＭ１１に書き込む。転送エンジン１３では、パ
ケットバッファ１２及びヘッダＲＡＭ１１に記憶された
情報に基づいて出力パケットを作成し、転送先に出力す
る。スイッチ部２０は、出力パケットを宛先のルーティ
ング処理部１０へスイッチングする。転送エンジン１３
では、受信処理及び送信処理を実行し、検索エンジン１
４では、入力検索処理及び出力検索処理を実行する。こ
れら各処理は、必要なテーブルを独立に使用してパイプ
ライン制御により行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク中継
装置及びネットワーク中継方法に係る。本発明は、特
に、コンピュータネットワークシステムにおけるルータ
等のネットワーク中継装置において、入力されたパケッ
トの転送先を高速に検索することができるネットワーク
中継装置及びネットワーク中継検索方法に関する。
装置及びネットワーク中継方法に係る。本発明は、特
に、コンピュータネットワークシステムにおけるルータ
等のネットワーク中継装置において、入力されたパケッ
トの転送先を高速に検索することができるネットワーク
中継装置及びネットワーク中継検索方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ネットワークシステムにおいて
は、複数のネットワーク間を接続するためにルータやブ
リッジ等のネットワーク中継装置が用いられる。ルータ
は、接続されているネットワークやサブネット等から受
け取ったパケットの宛先アドレスを調べてパケットの転
送先を決定し、転送先のルータ又はホストが接続された
ネットワークやサブネット等にパケットを転送する。
は、複数のネットワーク間を接続するためにルータやブ
リッジ等のネットワーク中継装置が用いられる。ルータ
は、接続されているネットワークやサブネット等から受
け取ったパケットの宛先アドレスを調べてパケットの転
送先を決定し、転送先のルータ又はホストが接続された
ネットワークやサブネット等にパケットを転送する。
【０００３】図１３に、従来のネットワーク中継装置の
構成図を示す。この図において、ルータ１００は、ルー
ティング制御部（ＲＭ）１１０、ルータバス１２０、ネ
ットワークインタフェース部（ＮＩＦ）１３０、ポート
１４０等を備える。各ポート１４０は、適宜のネットワ
ーク１５０に接続される。
構成図を示す。この図において、ルータ１００は、ルー
ティング制御部（ＲＭ）１１０、ルータバス１２０、ネ
ットワークインタフェース部（ＮＩＦ）１３０、ポート
１４０等を備える。各ポート１４０は、適宜のネットワ
ーク１５０に接続される。
【０００４】ネットワークインタフェース部１３０は、
ポート１４０に接続されたネットワークからパケットを
受け取り、受け取ったパケットをルータバス１２０経由
でルーティング制御部１１０に送信する。ルーティング
制御部１１０は、ルーティング情報を保持するルーティ
ングテーブルを備え、このルーティング情報を用いて受
け取ったパケットの宛先から転送先のネットワーク１５
０を決定し、そのネットワーク１５０が接続されるポー
ト１４０のネットワークインタフェース部１３０にパケ
ットを送信する。ルーティング制御部１１０からパケッ
トを受け取ったネットワークインタフェース部１３０
は、そのパケットを転送先のネットワーク１５０に送出
する。なお、ルーティング制御部１１０は、受け取った
パケットのヘッダ情報に基づいてルーティングテーブル
に保持するルーティング情報を更新・保守するととも
に、ルータ１００全体の管理機能を備えている。
ポート１４０に接続されたネットワークからパケットを
受け取り、受け取ったパケットをルータバス１２０経由
でルーティング制御部１１０に送信する。ルーティング
制御部１１０は、ルーティング情報を保持するルーティ
ングテーブルを備え、このルーティング情報を用いて受
け取ったパケットの宛先から転送先のネットワーク１５
０を決定し、そのネットワーク１５０が接続されるポー
ト１４０のネットワークインタフェース部１３０にパケ
ットを送信する。ルーティング制御部１１０からパケッ
トを受け取ったネットワークインタフェース部１３０
は、そのパケットを転送先のネットワーク１５０に送出
する。なお、ルーティング制御部１１０は、受け取った
パケットのヘッダ情報に基づいてルーティングテーブル
に保持するルーティング情報を更新・保守するととも
に、ルータ１００全体の管理機能を備えている。
【０００５】ここで、ルータがパケットを受け取ったと
きに、次に転送するアドレス及びパケットを出力するポ
ートを検索する経路検索処理について説明する。通常、
経路検索には、構成定義情報及びルータ間での送受によ
り得られた情報等から作成される経路検索テーブル（ル
ーティングテーブル）が用いられる。ルーティングテー
ブルは、ネットワークアドレスとネットワークマスク長
等の組を検索のキーとして、出力ポート、次ホップアド
レス、及び、ネットワークが直接接続されているか否か
の情報（次ホップ情報）等を検索するためのテーブルで
ある。
きに、次に転送するアドレス及びパケットを出力するポ
ートを検索する経路検索処理について説明する。通常、
経路検索には、構成定義情報及びルータ間での送受によ
り得られた情報等から作成される経路検索テーブル（ル
ーティングテーブル）が用いられる。ルーティングテー
ブルは、ネットワークアドレスとネットワークマスク長
等の組を検索のキーとして、出力ポート、次ホップアド
レス、及び、ネットワークが直接接続されているか否か
の情報（次ホップ情報）等を検索するためのテーブルで
ある。
【０００６】また、他の従来技術として、特開平０５−
１９９２３０号公報（米国特許第５，４３４，８６３号
参照）には、ルーティング処理の高速性を損なうことな
く、ネットワークの規模に柔軟に対応できるようにした
インタネットワーク装置及び通信ネットワークシステム
が記載されている。この装置及びシステムでは、ルータ
管理部と、ルーティングを行う複数のルーティングアク
セラレータモジュールとが、高速バスで結合される構成
となっている。また、各々のルーティングアクセラレー
タには、複数の通信ポートが互いに独立に接続されてい
る。このような従来技術によると、複数のルーティング
アクセラレータにより、高速ルーティングを可能とし、
また、ルーティングアクセラレータを増設すれば、小規
模から大規模ネットワークへの対応が容易に実現でき
る。
１９９２３０号公報（米国特許第５，４３４，８６３号
参照）には、ルーティング処理の高速性を損なうことな
く、ネットワークの規模に柔軟に対応できるようにした
インタネットワーク装置及び通信ネットワークシステム
が記載されている。この装置及びシステムでは、ルータ
管理部と、ルーティングを行う複数のルーティングアク
セラレータモジュールとが、高速バスで結合される構成
となっている。また、各々のルーティングアクセラレー
タには、複数の通信ポートが互いに独立に接続されてい
る。このような従来技術によると、複数のルーティング
アクセラレータにより、高速ルーティングを可能とし、
また、ルーティングアクセラレータを増設すれば、小規
模から大規模ネットワークへの対応が容易に実現でき
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年、ネットワーク運
用中にネットワークの構成などを認識して、ルーティン
グ処理のための中継情報を動的に生成、追加、変更、削
除するダイナミックルーティングの必要性が高まってき
ている。即ち、ルータでは、各ルータ間でネットワーク
に関する情報をやり取りするためのルーティングプロト
コル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル群におけるＲＩ
Ｐ：Routing Information ProtocolやＯＳＰＦ：Open S
hortest Path Firstなど）の処理が必要となる。さら
に、ルータ自体の性能情報などの管理情報をネットワー
ク上の管理マスタ局と通信するためのネットワークマネ
ジメントプロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル
群におけるＳＮＭＰ：Simple Network Management Prot
ocolなど）の処理も、従来例におけるルーティングを行
う手段が兼用せざるを得ないため、本来の中継性能が充
分発揮できない。従って、従来のルータでは、近年出現
してきたの高速ＬＡＮ(Local Area Network)や、広帯域
ＩＳＤＮ及びＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)など
高速回線に対応するのは困難である。
用中にネットワークの構成などを認識して、ルーティン
グ処理のための中継情報を動的に生成、追加、変更、削
除するダイナミックルーティングの必要性が高まってき
ている。即ち、ルータでは、各ルータ間でネットワーク
に関する情報をやり取りするためのルーティングプロト
コル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル群におけるＲＩ
Ｐ：Routing Information ProtocolやＯＳＰＦ：Open S
hortest Path Firstなど）の処理が必要となる。さら
に、ルータ自体の性能情報などの管理情報をネットワー
ク上の管理マスタ局と通信するためのネットワークマネ
ジメントプロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル
群におけるＳＮＭＰ：Simple Network Management Prot
ocolなど）の処理も、従来例におけるルーティングを行
う手段が兼用せざるを得ないため、本来の中継性能が充
分発揮できない。従って、従来のルータでは、近年出現
してきたの高速ＬＡＮ(Local Area Network)や、広帯域
ＩＳＤＮ及びＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)など
高速回線に対応するのは困難である。
【０００８】また、近年のネットワークの高速化に伴
い、ルータやブリッジに用いられるデータ処理装置は、
ネットワークコントローラがメモリから転送先経路を検
索する処理なども高速化が必要である。さらに、プロセ
ッサとのメモリのアクセス競合を考慮すると、従来のル
ータにおいては、メモリのアクセス競合によって発生す
る性能低下を吸収するために、搭載できるネットワーク
コントローラの数を制限したり、またはコスト的に非効
率であるが、高速のメモリ装置もしくは非同期にプロセ
ッサやネットワークコントローラなどからアクセス可能
なデュアルポートメモリを使用しなければならない問題
があった。また、従来のルータにおける経路検索は、主
にソフトウェアにより実行されており、高速にルーティ
ング処理を実行することは難しかった。
い、ルータやブリッジに用いられるデータ処理装置は、
ネットワークコントローラがメモリから転送先経路を検
索する処理なども高速化が必要である。さらに、プロセ
ッサとのメモリのアクセス競合を考慮すると、従来のル
ータにおいては、メモリのアクセス競合によって発生す
る性能低下を吸収するために、搭載できるネットワーク
コントローラの数を制限したり、またはコスト的に非効
率であるが、高速のメモリ装置もしくは非同期にプロセ
ッサやネットワークコントローラなどからアクセス可能
なデュアルポートメモリを使用しなければならない問題
があった。また、従来のルータにおける経路検索は、主
にソフトウェアにより実行されており、高速にルーティ
ング処理を実行することは難しかった。
【０００９】本発明は、高通信品質（ＱｏＳ）、高信頼
性、セキュリティーを保証して高速にルーティングする
ネットワーク中継装置及び方法を提供することを目的と
する。また、本発明は、転送エンジン及び検索エンジン
等の機能ブロック毎にハードウェア処理を行うことで、
ルーティング及びパケット転送を高速に行うことを目的
とする。また、本発明は、独立にアクセスできる複数の
テーブルを設けるとともに、ルーティング処理を、独立
に処理される受信処理、送信処理、入力検索処理及び出
力検索処理に分割し、必要なテーブルを独立に使用する
ことで、高速にルーティングを行うことを目的とする。
さらに、本発明では、パイプライン制御により各処理を
実行することにより、一層の高速化を実現することを目
的とする。
性、セキュリティーを保証して高速にルーティングする
ネットワーク中継装置及び方法を提供することを目的と
する。また、本発明は、転送エンジン及び検索エンジン
等の機能ブロック毎にハードウェア処理を行うことで、
ルーティング及びパケット転送を高速に行うことを目的
とする。また、本発明は、独立にアクセスできる複数の
テーブルを設けるとともに、ルーティング処理を、独立
に処理される受信処理、送信処理、入力検索処理及び出
力検索処理に分割し、必要なテーブルを独立に使用する
ことで、高速にルーティングを行うことを目的とする。
さらに、本発明では、パイプライン制御により各処理を
実行することにより、一層の高速化を実現することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の解決手段
によると、複数のネットワークを接続し、前記ネットワ
ークから入力されたパケットを経路情報に基づいて次の
転送先に出力するネットワーク中継装置であって、ネッ
トワークに接続され、ネットワークとのインタフェース
を制御するネットワークインタフェース部と、ひとつ又
は複数の前記ネットワークインタフェース部と接続さ
れ、前記ネットワークインタフェース部から入力された
パケットのルーティングを行うルーティング処理部と、
装置内部を管理するルーティング管理部と、前記ルーテ
ィング管理部及び複数の前記ルーティング処理部の各々
を接続する接続部とを備え、前記ルーティング処理部
は、入力パケットを記憶するパケットバッファと、前記
パケットバッファと非同期にアクセス可能で入力パケッ
トのヘッダ及び内部ヘッダを含むヘッダ情報を記憶する
高速に読出し及び書込み可能なヘッダメモリと、宛先の
ＩＰアドレスに対応する次ルータのＩＰアドレスを含む
経路情報を記憶する経路テーブルと、次ルータのＩＰア
ドレスに対応する次ルータのＭＡＣアドレスを記憶する
アドレス検索テーブルと、転送元及び宛先のＩＰヘッダ
を含む比較条件に対応するアクションを記憶したフロー
検索テーブルと、ネットワーク又は前記接続部から受信
した入力パケットを前記パケットバッファへ記憶すると
ともに、パケットのヘッダに内部ヘッダを付加してヘッ
ダ情報として前記ヘッダメモリへ記憶する受信処理と、
前記パケットバッファから入力パケットを読み出し、前
記パケットバッファに記憶された入力パケット及び前記
ヘッダメモリに記憶されたヘッダ情報により出力パケッ
トを作成して、出力パケットを前記接続部又はネットワ
ークに出力する送信処理とを実行する転送エンジンと、
前記ヘッダメモリに記憶されたヘッダ情報に基づき前記
経路テーブルを参照して、転送先情報を検索する入力検
索処理と、入力検索処理で求められた次ルータのＩＰア
ドレスに基づきアドレス検索テーブルを参照して次ルー
タのＭＡＣアドレスを検索するとともに、フロー検索テ
ーブルを参照してＱｏＳを含む各種アクションを検索す
る出力検索処理とを実行する検索エンジンとを備えたこ
とを特徴とするネットワーク中継装置を提供する。
によると、複数のネットワークを接続し、前記ネットワ
ークから入力されたパケットを経路情報に基づいて次の
転送先に出力するネットワーク中継装置であって、ネッ
トワークに接続され、ネットワークとのインタフェース
を制御するネットワークインタフェース部と、ひとつ又
は複数の前記ネットワークインタフェース部と接続さ
れ、前記ネットワークインタフェース部から入力された
パケットのルーティングを行うルーティング処理部と、
装置内部を管理するルーティング管理部と、前記ルーテ
ィング管理部及び複数の前記ルーティング処理部の各々
を接続する接続部とを備え、前記ルーティング処理部
は、入力パケットを記憶するパケットバッファと、前記
パケットバッファと非同期にアクセス可能で入力パケッ
トのヘッダ及び内部ヘッダを含むヘッダ情報を記憶する
高速に読出し及び書込み可能なヘッダメモリと、宛先の
ＩＰアドレスに対応する次ルータのＩＰアドレスを含む
経路情報を記憶する経路テーブルと、次ルータのＩＰア
ドレスに対応する次ルータのＭＡＣアドレスを記憶する
アドレス検索テーブルと、転送元及び宛先のＩＰヘッダ
を含む比較条件に対応するアクションを記憶したフロー
検索テーブルと、ネットワーク又は前記接続部から受信
した入力パケットを前記パケットバッファへ記憶すると
ともに、パケットのヘッダに内部ヘッダを付加してヘッ
ダ情報として前記ヘッダメモリへ記憶する受信処理と、
前記パケットバッファから入力パケットを読み出し、前
記パケットバッファに記憶された入力パケット及び前記
ヘッダメモリに記憶されたヘッダ情報により出力パケッ
トを作成して、出力パケットを前記接続部又はネットワ
ークに出力する送信処理とを実行する転送エンジンと、
前記ヘッダメモリに記憶されたヘッダ情報に基づき前記
経路テーブルを参照して、転送先情報を検索する入力検
索処理と、入力検索処理で求められた次ルータのＩＰア
ドレスに基づきアドレス検索テーブルを参照して次ルー
タのＭＡＣアドレスを検索するとともに、フロー検索テ
ーブルを参照してＱｏＳを含む各種アクションを検索す
る出力検索処理とを実行する検索エンジンとを備えたこ
とを特徴とするネットワーク中継装置を提供する。
【００１１】本発明の第２の解決手段によると、ネット
ワークと接続されたネットワークインタフェース部と、
前記ネットワークインタフェース部から入力されたパケ
ットのルーティングを行うルーティング処理部と、装置
内部を管理するルーティング管理部と、前記ルーティン
グ管理部及び複数の前記ルーティング処理部の各々を接
続する接続部とを備えたネットワーク中継装置におい
て、ネットワークから入力された入力パケットを転送先
に出力するネットワーク中継方法であって、入力された
パケットを記憶し、入力パケットのＭＡＣヘッダ及びＩ
Ｐヘッダに、入出力ポート番号及びＱｏＳ制御情報を含
む内部ヘッダを付加してヘッダ情報として入力パケット
とは別に記憶する受信処理と、前記受信処理により記憶
されたヘッダ情報からＩＰヘッダ中の宛先ＩＰアドレス
を抽出し、この宛先ＩＰアドレスに基づき、次ルータの
ＩＰアドレスを含む転送先情報を検索する入力検索処理
と、前記入力検索処理で求められた次ルータのＩＰアド
レスを抽出し、このＩＰアドレスに基づき次ルータのＭ
ＡＣアドレスを検索するとともに、転送先及び宛先の情
報を含む比較条件に基づきＱｏＳを含むアクション情報
を検索し、これら検索された転送先情報及びアクション
情報をヘッダ情報中に記憶する出力検索処理と、入力パ
ケット及びヘッダ情報に基づいて出力パケットを作成し
て、出力パケットを前記接続部又は前記ネットワークイ
ンタフェース部に出力する送信処理とを含むネットワー
ク中継方法を提供する。
ワークと接続されたネットワークインタフェース部と、
前記ネットワークインタフェース部から入力されたパケ
ットのルーティングを行うルーティング処理部と、装置
内部を管理するルーティング管理部と、前記ルーティン
グ管理部及び複数の前記ルーティング処理部の各々を接
続する接続部とを備えたネットワーク中継装置におい
て、ネットワークから入力された入力パケットを転送先
に出力するネットワーク中継方法であって、入力された
パケットを記憶し、入力パケットのＭＡＣヘッダ及びＩ
Ｐヘッダに、入出力ポート番号及びＱｏＳ制御情報を含
む内部ヘッダを付加してヘッダ情報として入力パケット
とは別に記憶する受信処理と、前記受信処理により記憶
されたヘッダ情報からＩＰヘッダ中の宛先ＩＰアドレス
を抽出し、この宛先ＩＰアドレスに基づき、次ルータの
ＩＰアドレスを含む転送先情報を検索する入力検索処理
と、前記入力検索処理で求められた次ルータのＩＰアド
レスを抽出し、このＩＰアドレスに基づき次ルータのＭ
ＡＣアドレスを検索するとともに、転送先及び宛先の情
報を含む比較条件に基づきＱｏＳを含むアクション情報
を検索し、これら検索された転送先情報及びアクション
情報をヘッダ情報中に記憶する出力検索処理と、入力パ
ケット及びヘッダ情報に基づいて出力パケットを作成し
て、出力パケットを前記接続部又は前記ネットワークイ
ンタフェース部に出力する送信処理とを含むネットワー
ク中継方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に、本発明に係るネットワー
ク中継装置の構成図を示す。この図において、ルータ１
は、ルーティング処理部（ＲＰ, Routing Processor）
１０、スイッチ部（ＣＳ, Crossbar Switch）２０、ネ
ットワークインタフェース部（ＮＩＦ,Network Interfa
ce）３０、ポート４０、ルーティング管理部（ＲＭ, Ro
utingManager）６０、電源（ＰＳ, Power Supply）７０
等を備える。各ポート４０は、適宜のネットワーク５０
に接続される。ネットワーク５０としては、例えば、イ
ーサネット等のＬＡＮ、ＷＡＮ、ＡＴＭ等がある。な
お、装置の信頼性向上させるため、電源７０及び共通部
等を適宜二重化することができる。
ク中継装置の構成図を示す。この図において、ルータ１
は、ルーティング処理部（ＲＰ, Routing Processor）
１０、スイッチ部（ＣＳ, Crossbar Switch）２０、ネ
ットワークインタフェース部（ＮＩＦ,Network Interfa
ce）３０、ポート４０、ルーティング管理部（ＲＭ, Ro
utingManager）６０、電源（ＰＳ, Power Supply）７０
等を備える。各ポート４０は、適宜のネットワーク５０
に接続される。ネットワーク５０としては、例えば、イ
ーサネット等のＬＡＮ、ＷＡＮ、ＡＴＭ等がある。な
お、装置の信頼性向上させるため、電源７０及び共通部
等を適宜二重化することができる。
【００１３】ルーティング制御のための機能は、ルーテ
ィング機能を実行するルーティング処理部１０及びルー
タ１の管理を行うルーティング管理部６０に分かれる。
さらに、ルータ１は、ひとつ又は複数のネットワークイ
ンタフェース部３０を有するルーティング処理部１０
を、複数備えている。ルーティング管理部６０は、ルー
タ１全体の管理機能を備えるとともに、ルート計算処理
を実行し、また、他のルータとの間でルーティング情報
を送受するとともに、ルータ内の各ルーティング処理部
１０にルーティング情報を配布する。ルーティング管理
部６０は、ここでは、二重化構成が採用される。スイッ
チ部２０は、クロスバスイッチ等のスイッチを備え、ル
ーティング処理部１０相互間又はルーティング処理部１
０とルーティング管理部６０との間の通信及び交換を行
う。スイッチ部２０は、ここでは、二重化構成が採用さ
れる。なお、スイッチ部２０に代えてバス等により接続
しても良い。また、クロスバスイッチを用いた場合、ル
ーティング管理部６０及び複数のルーティング処理部１
０のうち１組により接続経路が占有されることなく、同
時に複数の組が送受信を行うことができる。
ィング機能を実行するルーティング処理部１０及びルー
タ１の管理を行うルーティング管理部６０に分かれる。
さらに、ルータ１は、ひとつ又は複数のネットワークイ
ンタフェース部３０を有するルーティング処理部１０
を、複数備えている。ルーティング管理部６０は、ルー
タ１全体の管理機能を備えるとともに、ルート計算処理
を実行し、また、他のルータとの間でルーティング情報
を送受するとともに、ルータ内の各ルーティング処理部
１０にルーティング情報を配布する。ルーティング管理
部６０は、ここでは、二重化構成が採用される。スイッ
チ部２０は、クロスバスイッチ等のスイッチを備え、ル
ーティング処理部１０相互間又はルーティング処理部１
０とルーティング管理部６０との間の通信及び交換を行
う。スイッチ部２０は、ここでは、二重化構成が採用さ
れる。なお、スイッチ部２０に代えてバス等により接続
しても良い。また、クロスバスイッチを用いた場合、ル
ーティング管理部６０及び複数のルーティング処理部１
０のうち１組により接続経路が占有されることなく、同
時に複数の組が送受信を行うことができる。
【００１４】ルーティング処理部１０は、接続されたネ
ットワークインタフェース部３０によりパケット転送を
行う。ルーティング処理部１０は、また、他のルーティ
ング処理部１０に接続されたネットワーク５０にパケッ
トを転送する場合は、スイッチ部２０を介して該当する
ルーティング処理部１０にパケットを転送する。ルーテ
ィング処理部１０は、各機能がハードウェア構成により
高速動作をするよう設計される。ルーティング処理部１
０は、さらに詳細には、例えば、スイッチング処理、ル
ート検索、フォワーディング、フィルタリング、Ｑｏ
Ｓ、ＩＰマルチキャスト等の機能を有する。ルーティン
グ処理部１０は、自己のルーティング処理部１０内のネ
ットワークインタフェース部３０の各ポート４０、他の
各ルーティング処理部１０及びルーティング管理部６０
等の各々について、適宜入力バッファ及び出力バッファ
を備える。ネットワークインタフェース部３０は、ひと
つ又は複数のポート４０を有し、ネットワーク５０とル
ーティング処理部１０とのインタフェースを制御する。
ットワークインタフェース部３０によりパケット転送を
行う。ルーティング処理部１０は、また、他のルーティ
ング処理部１０に接続されたネットワーク５０にパケッ
トを転送する場合は、スイッチ部２０を介して該当する
ルーティング処理部１０にパケットを転送する。ルーテ
ィング処理部１０は、各機能がハードウェア構成により
高速動作をするよう設計される。ルーティング処理部１
０は、さらに詳細には、例えば、スイッチング処理、ル
ート検索、フォワーディング、フィルタリング、Ｑｏ
Ｓ、ＩＰマルチキャスト等の機能を有する。ルーティン
グ処理部１０は、自己のルーティング処理部１０内のネ
ットワークインタフェース部３０の各ポート４０、他の
各ルーティング処理部１０及びルーティング管理部６０
等の各々について、適宜入力バッファ及び出力バッファ
を備える。ネットワークインタフェース部３０は、ひと
つ又は複数のポート４０を有し、ネットワーク５０とル
ーティング処理部１０とのインタフェースを制御する。
【００１５】図２に、ルーティング処理部の内部構成を
表したネットワーク中継装置の動作説明図を示す。この
図を用いて、経路検索と、経路検索の結果得られた宛先
にパケットを転送する動作について、ルーティング処理
部１０の内部構成図を参照して説明する。ルーティング
処理部１０は、転送エンジン１３、検索エンジン１４、
ヘッダＲＡＭ１１、パケットバッファ１２、経路テーブ
ル１５、ＡＲＰテーブル（アドレス検索テーブル）(AR
P, Address Resolution Protocol)１６、フィルタ／Ｑ
ｏＳテーブル（フロー検索テーブル）１７を備える。転
送エンジン１３は、例えば、パケットの入出力処理を行
う。検索エンジン１４は、主に、パケットのヘッダ情報
に基づき経路検索処理及びＱｏＳ制御等のフロー検索処
理を行う。検索エンジン１４は、専用ＬＳＩ等により、
高速処理が可能なハードウェアで構成される。
表したネットワーク中継装置の動作説明図を示す。この
図を用いて、経路検索と、経路検索の結果得られた宛先
にパケットを転送する動作について、ルーティング処理
部１０の内部構成図を参照して説明する。ルーティング
処理部１０は、転送エンジン１３、検索エンジン１４、
ヘッダＲＡＭ１１、パケットバッファ１２、経路テーブ
ル１５、ＡＲＰテーブル（アドレス検索テーブル）(AR
P, Address Resolution Protocol)１６、フィルタ／Ｑ
ｏＳテーブル（フロー検索テーブル）１７を備える。転
送エンジン１３は、例えば、パケットの入出力処理を行
う。検索エンジン１４は、主に、パケットのヘッダ情報
に基づき経路検索処理及びＱｏＳ制御等のフロー検索処
理を行う。検索エンジン１４は、専用ＬＳＩ等により、
高速処理が可能なハードウェアで構成される。
【００１６】パケットバッファ１２は、転送エンジン１
３がルーティング処理部１０に入力されたパケットを転
送するまでの間、入力されたパケットを格納しておく。
ヘッダＲＡＭ１１は、入力されたパケットのヘッダのみ
を抽出して記憶する。ヘッダＲＡＭ１１は、読み出し／
書込速度の高速なメモリを用いる。この実施の形態で
は、ネットワークから受信したパケットや他のデータ処
理装置から転送されたパケットを格納するバッファメモ
リとは別に、パケットバッファ１２と非同期にアクセス
可能なヘッダＲＡＭ１１を設け、パケットをパケットバ
ッファ１２へ格納すると同時に該パケットのヘッダ部を
ヘッダＲＡＭ１１へも格納（コピー）するようにした。
転送エンジン１３及び検索エンジン１４等の各々のプロ
セッサは、ヘッダＲＡＭ１１を使用してパケットのヘッ
ダ部を取り込み、ヘッダ部を解析している間、パケット
バッファ１２に対するパケットの読み書きが可能にな
り、あるパケットのヘッダ解析処理と他のパケットの転
送処理等の並列動作が達成される。
３がルーティング処理部１０に入力されたパケットを転
送するまでの間、入力されたパケットを格納しておく。
ヘッダＲＡＭ１１は、入力されたパケットのヘッダのみ
を抽出して記憶する。ヘッダＲＡＭ１１は、読み出し／
書込速度の高速なメモリを用いる。この実施の形態で
は、ネットワークから受信したパケットや他のデータ処
理装置から転送されたパケットを格納するバッファメモ
リとは別に、パケットバッファ１２と非同期にアクセス
可能なヘッダＲＡＭ１１を設け、パケットをパケットバ
ッファ１２へ格納すると同時に該パケットのヘッダ部を
ヘッダＲＡＭ１１へも格納（コピー）するようにした。
転送エンジン１３及び検索エンジン１４等の各々のプロ
セッサは、ヘッダＲＡＭ１１を使用してパケットのヘッ
ダ部を取り込み、ヘッダ部を解析している間、パケット
バッファ１２に対するパケットの読み書きが可能にな
り、あるパケットのヘッダ解析処理と他のパケットの転
送処理等の並列動作が達成される。
【００１７】したがって、検索エンジン１４のプロセッ
サがヘッダ情報をヘッダＲＡＭ１１から読み出している
間、パケットバッファ１２はプロセッサが使用しないの
で、転送エンジン１３によるパケット送信又は転送のた
めのアクセスが可能になり、検索エンジン１４と転送エ
ンジン１３とのパケットバッファ１２へのアクセス競合
が起こらないようにすることができる。なお、ネットワ
ーク側からの受信パケット及びそのヘッダ部を格納する
領域と、スイッチ部２０側からの転送パケット及びその
ヘッダ部を格納する領域とを、それぞれ別構成としても
よい。このように別構成にすると、パケットの管理が容
易になる。
サがヘッダ情報をヘッダＲＡＭ１１から読み出している
間、パケットバッファ１２はプロセッサが使用しないの
で、転送エンジン１３によるパケット送信又は転送のた
めのアクセスが可能になり、検索エンジン１４と転送エ
ンジン１３とのパケットバッファ１２へのアクセス競合
が起こらないようにすることができる。なお、ネットワ
ーク側からの受信パケット及びそのヘッダ部を格納する
領域と、スイッチ部２０側からの転送パケット及びその
ヘッダ部を格納する領域とを、それぞれ別構成としても
よい。このように別構成にすると、パケットの管理が容
易になる。
【００１８】また、経路テーブル１５、ＡＲＰテーブル
１６及びフィルタ／ＱｏＳテーブル１７は、それぞれ独
立に分割して構成される。これにより、検索エンジン１
４が各テーブルを個別にアクセスして読み出し又は書込
を行うことで、ルーティング情報、ＱｏＳ等を高速に検
索することができる。さらに、ルーティング処理の高速
化の実現のために、パイプライン処理を実行することが
できる。各テーブルの詳細及びパイプライン処理につい
ては、後述する。
１６及びフィルタ／ＱｏＳテーブル１７は、それぞれ独
立に分割して構成される。これにより、検索エンジン１
４が各テーブルを個別にアクセスして読み出し又は書込
を行うことで、ルーティング情報、ＱｏＳ等を高速に検
索することができる。さらに、ルーティング処理の高速
化の実現のために、パイプライン処理を実行することが
できる。各テーブルの詳細及びパイプライン処理につい
ては、後述する。
【００１９】図３に、ネットワーク中継装置の動作概要
のシーケンス図を示す。まず、ネットワークからポート
を介して、第１のネットワークインタフェース部３０に
パケットが入力されると、第１のネットワークインタフ
ェース部３０は、これを転送エンジン１３に送信する。
転送エンジン１３は、受信したパケットをパケットバッ
ファ１２に記憶する。また、転送エンジン１３は、入力
パケットのヘッダのみを抽出し、内部ヘッダを付加して
ヘッダ情報を形成し、ヘッダ情報をヘッダＲＡＭ１１に
記憶する。内部ヘッダについては、後述する。
のシーケンス図を示す。まず、ネットワークからポート
を介して、第１のネットワークインタフェース部３０に
パケットが入力されると、第１のネットワークインタフ
ェース部３０は、これを転送エンジン１３に送信する。
転送エンジン１３は、受信したパケットをパケットバッ
ファ１２に記憶する。また、転送エンジン１３は、入力
パケットのヘッダのみを抽出し、内部ヘッダを付加して
ヘッダ情報を形成し、ヘッダ情報をヘッダＲＡＭ１１に
記憶する。内部ヘッダについては、後述する。
【００２０】検索エンジン１４は、ヘッダＲＡＭ１１を
アクセスしてヘッダ情報を読み出す。なお、転送エンジ
ン１３が、ヘッダＲＡＭ１１に記憶されたヘッダ情報を
検索エンジン１４に送信するようにしてもよい。検索エ
ンジン１４では、ヘッダ情報により、宛先のルータ・Ｒ
Ｐ・ポートの各番号又はアドレス、ＭＡＣアドレス等の
次の転送経路に関する情報、及び、ＱｏＳ制御情報等の
通信品質に関する制御についての情報等を適宜検索す
る。検索エンジン１４は、検索された各番号・アドレス
情報等の転送先情報及びＱｏＳ情報等のアクション情報
を含む転送制御情報をヘッダＲＡＭ１１に書き込む。な
お、検索エンジン１４は、転送エンジン１３に転送制御
情報を送信するようにしてもよい。
アクセスしてヘッダ情報を読み出す。なお、転送エンジ
ン１３が、ヘッダＲＡＭ１１に記憶されたヘッダ情報を
検索エンジン１４に送信するようにしてもよい。検索エ
ンジン１４では、ヘッダ情報により、宛先のルータ・Ｒ
Ｐ・ポートの各番号又はアドレス、ＭＡＣアドレス等の
次の転送経路に関する情報、及び、ＱｏＳ制御情報等の
通信品質に関する制御についての情報等を適宜検索す
る。検索エンジン１４は、検索された各番号・アドレス
情報等の転送先情報及びＱｏＳ情報等のアクション情報
を含む転送制御情報をヘッダＲＡＭ１１に書き込む。な
お、検索エンジン１４は、転送エンジン１３に転送制御
情報を送信するようにしてもよい。
【００２１】転送エンジン１３では、パケットバッファ
１２に記憶されたパケット及びヘッダＲＡＭ１１に記憶
されたヘッダ情報（転送制御情報を含む）に基づいて、
出力パケットを作成する。そして、転送エンジン１３
は、作成された出力パケットを転送先に出力する。この
際、転送エンジン１３は、転送経路が他のルーティング
処理部１０に属するものである場合は、該当する他のル
ーティング処理部１０へのバッファにキューイングし、
自己のルーティング処理部１０のネットワークインタフ
ェース部３０に属するものである場合は、対応するポー
ト４０のバッファにキューイングする。
１２に記憶されたパケット及びヘッダＲＡＭ１１に記憶
されたヘッダ情報（転送制御情報を含む）に基づいて、
出力パケットを作成する。そして、転送エンジン１３
は、作成された出力パケットを転送先に出力する。この
際、転送エンジン１３は、転送経路が他のルーティング
処理部１０に属するものである場合は、該当する他のル
ーティング処理部１０へのバッファにキューイングし、
自己のルーティング処理部１０のネットワークインタフ
ェース部３０に属するものである場合は、対応するポー
ト４０のバッファにキューイングする。
【００２２】なお、ルーティング処理部１０により検索
される転送経路は、ひとつに限らず、複数経路として各
経路に同報転送することもできる。この場合、複数の各
経路毎に適宜のバッファにキューイングされる。
される転送経路は、ひとつに限らず、複数経路として各
経路に同報転送することもできる。この場合、複数の各
経路毎に適宜のバッファにキューイングされる。
【００２３】以下に、ルーティング処理部の詳細な構成
及び動作を説明する。まず、各メモリの説明をする。図
４に、パケットバッファ１２及びヘッダＲＡＭ１１の説
明図を示す。
及び動作を説明する。まず、各メモリの説明をする。図
４に、パケットバッファ１２及びヘッダＲＡＭ１１の説
明図を示す。
【００２４】図４（Ａ）に、パケットバッファ１２に記
憶されるパケットのファーマットの一例を示す。パケッ
トバッファ１２には、ネットワーク５０又はスイッチ部
２０等から、パケットが入力される。このパケットのフ
ォーマットは、例えば、ＩＰパケットに、レイヤ２・Ｍ
ＡＣヘッダ４０１が付加されたものである。ＩＰパケッ
トは、例えば、レイヤ３・ＩＰヘッダ４０２、レイヤ４
・ヘッダ４０３及びペイロード４０４を含む。
憶されるパケットのファーマットの一例を示す。パケッ
トバッファ１２には、ネットワーク５０又はスイッチ部
２０等から、パケットが入力される。このパケットのフ
ォーマットは、例えば、ＩＰパケットに、レイヤ２・Ｍ
ＡＣヘッダ４０１が付加されたものである。ＩＰパケッ
トは、例えば、レイヤ３・ＩＰヘッダ４０２、レイヤ４
・ヘッダ４０３及びペイロード４０４を含む。
【００２５】レイヤ２・ＭＡＣヘッダ４０１は、例え
ば、パケットを直前に送出したルータの物理アドレス
（ハードウエアアドレス）である送信元ＭＡＣアドレス
（SourceAddress Media Access Control、SAMAC）と、
パケットを次に受信するルータの物理アドレスである宛
先ＭＡＣアドレス（Destination Address Media Access
Control、DAMAC）等を有する。レイヤ３・ＩＰヘッダ
４０２は、送信元アドレス（送信端末のアドレス）であ
る送信元ＩＰアドレス（Source IP Address：以下「SI
P」という。）と、宛先アドレス（受信端末のアドレ
ス）である宛先ＩＰアドレス（Destination IP Addres
s：以下「DIP」という。）等を有する。レイヤ４ヘッダ
４０３は、プロトコル（＝上位アプリケーション）を表
す送信元ポート（Source Port：以下「SPORT」とい
う。）と宛先ポート（Destination Port：以下「DPOR
T」という。）等を有する。ペイロード４０４は、ユー
ザデータを含む。各ヘッダとしては、上述の他に優先度
を表すTOS（Type of Service）、ＩＰプロトコルの上位
プロトコル等の情報も格納される場合があるが、上述し
た各情報と同様に処理することができる。
ば、パケットを直前に送出したルータの物理アドレス
（ハードウエアアドレス）である送信元ＭＡＣアドレス
（SourceAddress Media Access Control、SAMAC）と、
パケットを次に受信するルータの物理アドレスである宛
先ＭＡＣアドレス（Destination Address Media Access
Control、DAMAC）等を有する。レイヤ３・ＩＰヘッダ
４０２は、送信元アドレス（送信端末のアドレス）であ
る送信元ＩＰアドレス（Source IP Address：以下「SI
P」という。）と、宛先アドレス（受信端末のアドレ
ス）である宛先ＩＰアドレス（Destination IP Addres
s：以下「DIP」という。）等を有する。レイヤ４ヘッダ
４０３は、プロトコル（＝上位アプリケーション）を表
す送信元ポート（Source Port：以下「SPORT」とい
う。）と宛先ポート（Destination Port：以下「DPOR
T」という。）等を有する。ペイロード４０４は、ユー
ザデータを含む。各ヘッダとしては、上述の他に優先度
を表すTOS（Type of Service）、ＩＰプロトコルの上位
プロトコル等の情報も格納される場合があるが、上述し
た各情報と同様に処理することができる。
【００２６】また、図４（Ｂ）に、ヘッダＲＡＭに記憶
されるヘッダ情報のフォーマット一例を示す。ヘッダ情
報は、例えば、パケットフォーマット中のレイヤ２・Ｍ
ＡＣヘッダ４０１及びレイヤ３・ＩＰヘッダ４０２に、
制御情報として内部ヘッダ４０５を付加したものであ
る。この内部ヘッダ４０５は、例えば、入力回線番号、
出力回線番号、ＱｏＳ制御情報等を有する。なお、ルー
タ内部での内部パケットフォーマットは、ネットワーク
のパケットのフォーマットに内部ヘッダ４０５が付加さ
れる。その際、パケットバッファ１２に記憶された情報
とヘッダＲＡＭ１１に記憶された情報とにより内部パケ
ットが形成されることができる。また、パケットバッフ
ァ１２に、内部ヘッダ４０５を含めた内部パケットフォ
ーマットの形式で記憶するようにして、パケットバッフ
ァ１２のみの情報から内部パケットを転送するようにし
ても良い。また、検索エンジン１４により検索された転
送先情報及びアクション情報等の転送制御情報は、この
内部ヘッダ４０５に書き込まれることができる。
されるヘッダ情報のフォーマット一例を示す。ヘッダ情
報は、例えば、パケットフォーマット中のレイヤ２・Ｍ
ＡＣヘッダ４０１及びレイヤ３・ＩＰヘッダ４０２に、
制御情報として内部ヘッダ４０５を付加したものであ
る。この内部ヘッダ４０５は、例えば、入力回線番号、
出力回線番号、ＱｏＳ制御情報等を有する。なお、ルー
タ内部での内部パケットフォーマットは、ネットワーク
のパケットのフォーマットに内部ヘッダ４０５が付加さ
れる。その際、パケットバッファ１２に記憶された情報
とヘッダＲＡＭ１１に記憶された情報とにより内部パケ
ットが形成されることができる。また、パケットバッフ
ァ１２に、内部ヘッダ４０５を含めた内部パケットフォ
ーマットの形式で記憶するようにして、パケットバッフ
ァ１２のみの情報から内部パケットを転送するようにし
ても良い。また、検索エンジン１４により検索された転
送先情報及びアクション情報等の転送制御情報は、この
内部ヘッダ４０５に書き込まれることができる。
【００２７】つぎに、図５に、経路検索に用いられる各
テーブルの説明図を示す。図５（Ａ）に示すように、経
路テーブル１５の各エントリは、例えば、宛先のＩＰア
ドレス５０１、次ルータのＩＰアドレス５０２、自ルー
タの送出ＲＰ番号５０３及び送出ポート番号５０４等を
含む。また、図５（Ｂ）に示すように、ＡＲＰテーブル
１６の各エントリは、例えば、次ルータのＩＰアドレス
５０２、次ルータのＭＡＣアドレス５０６等を含む。ま
た、図５（Ｃ）に示すように、フィルタ／ＱｏＳテーブ
ル１７の各エントリは、例えば、ＩＰヘッダ／レイヤ４
ヘッダの値（範囲）５０７及びアクション５０８等を含
む。ここで、アクション５０８としては、通過又は廃棄
をする処理であるフィルタ、カプセル化する又はカプセ
ル化しない処理であるトンネル、ＱｏＳ等がある。特に
ＱｏＳについては、後述する。
テーブルの説明図を示す。図５（Ａ）に示すように、経
路テーブル１５の各エントリは、例えば、宛先のＩＰア
ドレス５０１、次ルータのＩＰアドレス５０２、自ルー
タの送出ＲＰ番号５０３及び送出ポート番号５０４等を
含む。また、図５（Ｂ）に示すように、ＡＲＰテーブル
１６の各エントリは、例えば、次ルータのＩＰアドレス
５０２、次ルータのＭＡＣアドレス５０６等を含む。ま
た、図５（Ｃ）に示すように、フィルタ／ＱｏＳテーブ
ル１７の各エントリは、例えば、ＩＰヘッダ／レイヤ４
ヘッダの値（範囲）５０７及びアクション５０８等を含
む。ここで、アクション５０８としては、通過又は廃棄
をする処理であるフィルタ、カプセル化する又はカプセ
ル化しない処理であるトンネル、ＱｏＳ等がある。特に
ＱｏＳについては、後述する。
【００２８】図６に、ルーティング処理部による高速化
処理の説明図を示す。この図を参照して、ギガビット等
の高速な回線速度に追従できるようにしたパケット転送
の実現化方法について説明する。ここでは、ルーティン
グ処理のパラレル化／パイプライン化により、高速化を
実現する。以下に、図４及び図５に示されるフォーマッ
トを参照して、動作を説明する。
処理の説明図を示す。この図を参照して、ギガビット等
の高速な回線速度に追従できるようにしたパケット転送
の実現化方法について説明する。ここでは、ルーティン
グ処理のパラレル化／パイプライン化により、高速化を
実現する。以下に、図４及び図５に示されるフォーマッ
トを参照して、動作を説明する。
【００２９】ルーティング処理は、主に、受信処理、
入力検索処理、出力検索処理、送信処理に分けら
れる。まず、受信処理では、転送エンジン１３は、ネ
ットワークインタフェース部３０からの受信パケットを
受け取る。パケットバッファ１２には、前述のとおり入
力パケット又は内部ヘッダを付加した内部パケットフォ
ーマットのパケットが記憶される。また、入力パケット
のレイヤ２・ＭＡＣヘッダ４０１及びレイヤ３・ＩＰヘ
ッダ４０２に内部ヘッダ４０５を付加してヘッダ情報と
し、ヘッダ情報がヘッダＲＡＭ１１に記憶される。ヘッ
ダＲＡＭ１１は、パケットバッファ１２と独立に高速に
読み出し及び書き込みが可能であり、ヘッダ情報のみを
記憶することで、記憶容量を削減し、一層高速に処理を
することができる。検索エンジン１４は、抽出されたヘ
ッダ情報を、適宜のタイミングでアクセスすることがで
きる。
入力検索処理、出力検索処理、送信処理に分けら
れる。まず、受信処理では、転送エンジン１３は、ネ
ットワークインタフェース部３０からの受信パケットを
受け取る。パケットバッファ１２には、前述のとおり入
力パケット又は内部ヘッダを付加した内部パケットフォ
ーマットのパケットが記憶される。また、入力パケット
のレイヤ２・ＭＡＣヘッダ４０１及びレイヤ３・ＩＰヘ
ッダ４０２に内部ヘッダ４０５を付加してヘッダ情報と
し、ヘッダ情報がヘッダＲＡＭ１１に記憶される。ヘッ
ダＲＡＭ１１は、パケットバッファ１２と独立に高速に
読み出し及び書き込みが可能であり、ヘッダ情報のみを
記憶することで、記憶容量を削減し、一層高速に処理を
することができる。検索エンジン１４は、抽出されたヘ
ッダ情報を、適宜のタイミングでアクセスすることがで
きる。
【００３０】つぎに、入力検索処理では、検索エンジ
ン１４は、ヘッダ情報からレイヤ３・ＩＰヘッダ４０２
中にある宛先ＩＰアドレスを抽出し、このアドレスに基
づき経路テーブル１５を参照して、次ルータのＩＰアド
レス５０２、自ルータの送出ＲＰ番号５０３及び送出ポ
ート番号５０４等を検索する。さらに、検索エンジン１
４は、受信したヘッダ情報からレイヤ３・ＩＰヘッダ４
０２及びレイヤ４・ヘッダ４０３等の比較情報に基づ
き、フィルタ／ＱｏＳテーブル１７を参照して、ＱｏＳ
等の入力側の各種アクション５０８を検索する。これら
の入力側フィルタ／ＱｏＳ検索及び経路検索は、各々の
テーブルが別個に設けられているため、並列して実行す
ることができる。
ン１４は、ヘッダ情報からレイヤ３・ＩＰヘッダ４０２
中にある宛先ＩＰアドレスを抽出し、このアドレスに基
づき経路テーブル１５を参照して、次ルータのＩＰアド
レス５０２、自ルータの送出ＲＰ番号５０３及び送出ポ
ート番号５０４等を検索する。さらに、検索エンジン１
４は、受信したヘッダ情報からレイヤ３・ＩＰヘッダ４
０２及びレイヤ４・ヘッダ４０３等の比較情報に基づ
き、フィルタ／ＱｏＳテーブル１７を参照して、ＱｏＳ
等の入力側の各種アクション５０８を検索する。これら
の入力側フィルタ／ＱｏＳ検索及び経路検索は、各々の
テーブルが別個に設けられているため、並列して実行す
ることができる。
【００３１】つぎに、出力検索処理では、検索エンジ
ン１４は、入力検索処理で求められた次ルータのＩＰ
アドレスを抽出し、このアドレスに基づきＡＲＰテーブ
ル１６を参照して、次ルータのＭＡＣアドレス５０６等
を検索するとともに、フィルタ／ＱｏＳテーブル１７を
参照して、ＱｏＳ等の出力側の各種アクション５０８を
検索する。これらの出力側フィルタ／ＱｏＳ検索及び回
線表／ＡＲＰ検索は、各々のテーブルが別個に設けられ
ているため、並列して実行することができる。求められ
た次の転送先に関する番号・アドレス情報等の転送先情
報及びＱｏＳ制御情報等のアクション情報を含む転送制
御情報は、ヘッダＲＡＭ１１に記憶される。転送制御情
報は、例えば、ヘッダ情報中の内部ヘッダ４０５又はそ
の他の位置に適宜書き込むことができる。
ン１４は、入力検索処理で求められた次ルータのＩＰ
アドレスを抽出し、このアドレスに基づきＡＲＰテーブ
ル１６を参照して、次ルータのＭＡＣアドレス５０６等
を検索するとともに、フィルタ／ＱｏＳテーブル１７を
参照して、ＱｏＳ等の出力側の各種アクション５０８を
検索する。これらの出力側フィルタ／ＱｏＳ検索及び回
線表／ＡＲＰ検索は、各々のテーブルが別個に設けられ
ているため、並列して実行することができる。求められ
た次の転送先に関する番号・アドレス情報等の転送先情
報及びＱｏＳ制御情報等のアクション情報を含む転送制
御情報は、ヘッダＲＡＭ１１に記憶される。転送制御情
報は、例えば、ヘッダ情報中の内部ヘッダ４０５又はそ
の他の位置に適宜書き込むことができる。
【００３２】つぎに、送信処理では、出力検索処理
が検索した転送制御情報を含むヘッダ情報をヘッダＲＡ
Ｍ１１から読み出し、ヘッダ情報とパケットバッファ１
２に基づき出力パケットを作成して、ネットワークイン
タフェース部３０又は他のルーティング処理部１０若し
くはルーティング管理部６０に対するバッファにキュー
イングする。
が検索した転送制御情報を含むヘッダ情報をヘッダＲＡ
Ｍ１１から読み出し、ヘッダ情報とパケットバッファ１
２に基づき出力パケットを作成して、ネットワークイン
タフェース部３０又は他のルーティング処理部１０若し
くはルーティング管理部６０に対するバッファにキュー
イングする。
【００３３】図７に、ハードウェアによる検索エンジン
の構成図の一例を示す。検索エンジン１４は、経路テー
ブル１５、ＡＲＰテーブル１６、フィルタ／ＱｏＳテー
ブル１７等の各テーブルについて、例えば、木構造検索
により必要なデータを検索することができる。ここで
は、ハードウェアで構成した検索エンジン１４の処理部
の一例として、経路テーブル１５を用いて転送先経路を
検索するための経路検索処理部について説明する。
の構成図の一例を示す。検索エンジン１４は、経路テー
ブル１５、ＡＲＰテーブル１６、フィルタ／ＱｏＳテー
ブル１７等の各テーブルについて、例えば、木構造検索
により必要なデータを検索することができる。ここで
は、ハードウェアで構成した検索エンジン１４の処理部
の一例として、経路テーブル１５を用いて転送先経路を
検索するための経路検索処理部について説明する。
【００３４】経路検索処理部２１３は、木構造検索回路
２１３０と、読み込みアドレス生成回路２１３１と、経
路検索処理制御回路２１３２を備える。木構造検索回路
２１３０は、経路テーブル１５等の各テーブルに格納さ
れた２のｐ乗分木構造を検索し、次に読み込むべきノー
ドのポインタの生成、受信パケットの宛先ＩＰアドレス
の検査ビット値の抽出、木構造検索の終了判定、検索結
果である経路情報の候補の更新等を行う。また、読み込
みアドレス生成回路２１３１は、木構造検索回路２１３
０から出力される読み込むべきノードへのポインタ、お
よび検査ビット値に従い、実際に読み込むノードの一部
のワードのメモリアドレスを生成する。また、経路検索
処理制御回路２１３２は、経路検索処理部２１３全体の
制御(各回路の動作タイミングおよび動作状態管理など)
を行う。
２１３０と、読み込みアドレス生成回路２１３１と、経
路検索処理制御回路２１３２を備える。木構造検索回路
２１３０は、経路テーブル１５等の各テーブルに格納さ
れた２のｐ乗分木構造を検索し、次に読み込むべきノー
ドのポインタの生成、受信パケットの宛先ＩＰアドレス
の検査ビット値の抽出、木構造検索の終了判定、検索結
果である経路情報の候補の更新等を行う。また、読み込
みアドレス生成回路２１３１は、木構造検索回路２１３
０から出力される読み込むべきノードへのポインタ、お
よび検査ビット値に従い、実際に読み込むノードの一部
のワードのメモリアドレスを生成する。また、経路検索
処理制御回路２１３２は、経路検索処理部２１３全体の
制御(各回路の動作タイミングおよび動作状態管理など)
を行う。
【００３５】次に、経路検索処理部２１３の動作につい
て説明する。木構造検索回路２１３０は、ヘッダＲＡＭ
１１から受信パケットの宛先ＩＰアドレスを受け取り、
この宛先ＩＰアドレスとノードのマスク長の値から次ノ
ードへのポインタを生成して、読み込みアドレス生成回
路２１３１に渡す。また、木構造検索回路２１３０は、
ノードのマスク長で示される宛先ＩＰアドレスの検査ビ
ット位置の値(検査ビット値)を抽出して、読み込みアド
レス生成回路２１３１に渡す。
て説明する。木構造検索回路２１３０は、ヘッダＲＡＭ
１１から受信パケットの宛先ＩＰアドレスを受け取り、
この宛先ＩＰアドレスとノードのマスク長の値から次ノ
ードへのポインタを生成して、読み込みアドレス生成回
路２１３１に渡す。また、木構造検索回路２１３０は、
ノードのマスク長で示される宛先ＩＰアドレスの検査ビ
ット位置の値(検査ビット値)を抽出して、読み込みアド
レス生成回路２１３１に渡す。
【００３６】読み込みアドレス生成回路２１３１はこの
ノードへのポインタと、検査ビット値と、経路検索処理
制御回路２１３２からのタイミング信号を用いて、読み
出すべきノードデータが格納されているメモリアドレス
を生成し、メモリ制御回路２１３２へ送信し、メモリ制
御回路２１３２はこのメモリアドレスと経路検索処理制
御回路２１３２からのタイミング信号を用いてメモリ制
御信号を生成し、経路テーブル１５へ転送する。上記の
メモリ制御信号を受信した経路テーブル１５は、対応す
るノードデータを信号線２１５を用いて木構造検索回路
へ転送する。
ノードへのポインタと、検査ビット値と、経路検索処理
制御回路２１３２からのタイミング信号を用いて、読み
出すべきノードデータが格納されているメモリアドレス
を生成し、メモリ制御回路２１３２へ送信し、メモリ制
御回路２１３２はこのメモリアドレスと経路検索処理制
御回路２１３２からのタイミング信号を用いてメモリ制
御信号を生成し、経路テーブル１５へ転送する。上記の
メモリ制御信号を受信した経路テーブル１５は、対応す
るノードデータを信号線２１５を用いて木構造検索回路
へ転送する。
【００３７】木構造検索回路２１３０はこのノードデー
タを用いて、検索し、木構造検索を終了すると判定した
場合は、木構造検索終了信号を経路検索処理制御回路２
１３２へ出力し、経路検索処理制御回路２１３２は、木
構造検索回路２１３０内に保持された経路情報のうちの
エントリ有りフラグを調べ、その値が０の場合は経路検
索処理を終了し、転送エンジン１３等へ検索結果無しと
いう通知をする。エントリ有りフラグの値が１の場合
は、経路情報を出力し検索処理を終了し、次のパケット
処理の制御を行う。
タを用いて、検索し、木構造検索を終了すると判定した
場合は、木構造検索終了信号を経路検索処理制御回路２
１３２へ出力し、経路検索処理制御回路２１３２は、木
構造検索回路２１３０内に保持された経路情報のうちの
エントリ有りフラグを調べ、その値が０の場合は経路検
索処理を終了し、転送エンジン１３等へ検索結果無しと
いう通知をする。エントリ有りフラグの値が１の場合
は、経路情報を出力し検索処理を終了し、次のパケット
処理の制御を行う。
【００３８】つぎに、図８に、パイプライン制御による
高速処理の説明図を示す。図示されるように、受信処理
、入力検索、出力検索処理、転送処理の各処理
をパイプラインで処理し、各処理部が常に動作するよう
に制御することにより、ルーティング処理を高速化する
ことができる。ここでは、さらに、入力検索におい
て、入力フィルタ処理（入力フィルタ／ＱｏＳ検索）
と、経路表検索（経路検索）を平行して実行している。
また、出力検索処理、出力フィルタ処理（出力フィル
タ／ＱｏＳ検索）と、出力回線表検索（出力回線表／Ａ
ＲＰ検索）を平行して実行している。パイプライン構成
は、この図に限らず、適宜の順序で実行することができ
る。
高速処理の説明図を示す。図示されるように、受信処理
、入力検索、出力検索処理、転送処理の各処理
をパイプラインで処理し、各処理部が常に動作するよう
に制御することにより、ルーティング処理を高速化する
ことができる。ここでは、さらに、入力検索におい
て、入力フィルタ処理（入力フィルタ／ＱｏＳ検索）
と、経路表検索（経路検索）を平行して実行している。
また、出力検索処理、出力フィルタ処理（出力フィル
タ／ＱｏＳ検索）と、出力回線表検索（出力回線表／Ａ
ＲＰ検索）を平行して実行している。パイプライン構成
は、この図に限らず、適宜の順序で実行することができ
る。
【００３９】パイプライン処理では上述の各処理部のう
ちの処理部１がエントリＮの処理１を終了すると、処理
１より後の処理２を行う処理部２がエントリＮの処理２
を終了したか否かに拘わらず、処理部１がエントリＮ＋
１の処理を開始する。この様なパイプライン処理を行う
ことにより、エントリＮを処理する時間は、１つの処理
の時間となり、処理速度は４倍となる。前述の例では、
フロー検索が４つの処理に分割されパイプライン処理し
たが、Ｐ個の処理に分割し、パイプライン処理できれば
Ｐ倍の性能となる。
ちの処理部１がエントリＮの処理１を終了すると、処理
１より後の処理２を行う処理部２がエントリＮの処理２
を終了したか否かに拘わらず、処理部１がエントリＮ＋
１の処理を開始する。この様なパイプライン処理を行う
ことにより、エントリＮを処理する時間は、１つの処理
の時間となり、処理速度は４倍となる。前述の例では、
フロー検索が４つの処理に分割されパイプライン処理し
たが、Ｐ個の処理に分割し、パイプライン処理できれば
Ｐ倍の性能となる。
【００４０】つぎに、図９に、フロー検索処理の説明図
を示す。一般に、ルータ等のネットワーク中継装置は、
予めコネクションを設定していないので、ＡＴＭ交換機
の場合のコネクション情報テーブルやコネクション情報
テーブル内のＱｏＳ制御情報を持っていない（パケット
型通信）。このため、ルータでＱｏＳ制御を行うために
は、ＡＴＭ交換機と同様の優先転送機能の他に、入力パ
ケット毎にヘッダ内の情報等によりＱｏＳ制御情報を検
索するフロー検索手段が必要となる。ここでは、一例と
して、フロー検索手段により、検索されたＱｏＳ制御情
報に対し優先転送機能を適用する。なお、ここでは、ヘ
ッダ内の情報等の情報を組み合わせて作成したパケット
識別の条件をフロー条件と呼び、フロー条件に一致する
一連のトラヒックをフローと呼び、また、フロー条件に
入力パケットが一致するか否かを判定してＱｏＳ制御情
報や転送可否情報等のアクション情報を検出することを
フロー検索と呼ぶ。
を示す。一般に、ルータ等のネットワーク中継装置は、
予めコネクションを設定していないので、ＡＴＭ交換機
の場合のコネクション情報テーブルやコネクション情報
テーブル内のＱｏＳ制御情報を持っていない（パケット
型通信）。このため、ルータでＱｏＳ制御を行うために
は、ＡＴＭ交換機と同様の優先転送機能の他に、入力パ
ケット毎にヘッダ内の情報等によりＱｏＳ制御情報を検
索するフロー検索手段が必要となる。ここでは、一例と
して、フロー検索手段により、検索されたＱｏＳ制御情
報に対し優先転送機能を適用する。なお、ここでは、ヘ
ッダ内の情報等の情報を組み合わせて作成したパケット
識別の条件をフロー条件と呼び、フロー条件に一致する
一連のトラヒックをフローと呼び、また、フロー条件に
入力パケットが一致するか否かを判定してＱｏＳ制御情
報や転送可否情報等のアクション情報を検出することを
フロー検索と呼ぶ。
【００４１】本実施の形態では、ＱｏＳ制御を入力側ル
ーティング処理部１０−１及び出力側ルーティング処理
部１０−２に、それぞれ設けると共に、スイッチ部２０
にＱｏＳ機能を持たせるようにした。入力ルーティング
処理部１０−１では、入力検索フローとしてフィルタフ
ロー検索９１１、トンネルフロー検索９１２、ＱｏＳフ
ロー検索９１３を備える。同様に、出力ルーティング処
理部１０−２では、出力検索フローとしてフィルタフロ
ー検索９２１、トンネルフロー検索９２２、ＱｏＳフロ
ー検索９２３を備える。スイッチ部２０は、優先度によ
り送信する順序を選択するアービトレーション機能を備
えることで、ＱｏＳ機能を持たせるようにした。なお、
スイッチ部２０にも、ルーティング処理部１０−１及び
１０−２と同様に、フィルタフロー検索、トンネルフロ
ー検索、ＱｏＳフロー検索を備えることもできる。
ーティング処理部１０−１及び出力側ルーティング処理
部１０−２に、それぞれ設けると共に、スイッチ部２０
にＱｏＳ機能を持たせるようにした。入力ルーティング
処理部１０−１では、入力検索フローとしてフィルタフ
ロー検索９１１、トンネルフロー検索９１２、ＱｏＳフ
ロー検索９１３を備える。同様に、出力ルーティング処
理部１０−２では、出力検索フローとしてフィルタフロ
ー検索９２１、トンネルフロー検索９２２、ＱｏＳフロ
ー検索９２３を備える。スイッチ部２０は、優先度によ
り送信する順序を選択するアービトレーション機能を備
えることで、ＱｏＳ機能を持たせるようにした。なお、
スイッチ部２０にも、ルーティング処理部１０−１及び
１０−２と同様に、フィルタフロー検索、トンネルフロ
ー検索、ＱｏＳフロー検索を備えることもできる。
【００４２】フィルタフロー検索９１１及び９２１で
は、パケットを通過させるか又は廃棄するかを求める。
トンネルフロー検索９１２及び９２２では、パケットを
カプセル化するか否かを求め、カプセル化する場合は、
カプセル化のソフトウェア処理を実行する。
は、パケットを通過させるか又は廃棄するかを求める。
トンネルフロー検索９１２及び９２２では、パケットを
カプセル化するか否かを求め、カプセル化する場合は、
カプセル化のソフトウェア処理を実行する。
【００４３】ＱｏＳフロー検索９１３及び９２３では、
例えば、パケットの優先制御、廃棄制御、帯域制御等が
ある。優先制御とは、重要度の高いデータやリアルタイ
ム系データ等を優先的に送信する制御である。廃棄制御
とは、トラフィックが多い場合・障害発生等において、
重要度の低いデータを廃棄することにより、重要なデー
タの消失を防止する制御である。また、帯域制御とは、
回線内を複数の帯域に分割したり、帯域幅を変更する制
御である。たとえば、優先クラスと廃棄クラスのマトリ
クスを用いてトラフィック制御することで、優先及び廃
棄制御を行うことができる。この場合、優先クラスによ
り、例えば、ＨＮＡ／ＳＮＡ、音声、動画等は遅延小と
し、ＦＴＰ、メール、ＷＷＷウェブ等は、遅延大とする
制御を行うことができる。また、廃棄クラスにより、例
えば、制御パケットは廃棄率を小さくし、音声、動画等
は、廃棄率を大とするように制御することができる。
例えば、パケットの優先制御、廃棄制御、帯域制御等が
ある。優先制御とは、重要度の高いデータやリアルタイ
ム系データ等を優先的に送信する制御である。廃棄制御
とは、トラフィックが多い場合・障害発生等において、
重要度の低いデータを廃棄することにより、重要なデー
タの消失を防止する制御である。また、帯域制御とは、
回線内を複数の帯域に分割したり、帯域幅を変更する制
御である。たとえば、優先クラスと廃棄クラスのマトリ
クスを用いてトラフィック制御することで、優先及び廃
棄制御を行うことができる。この場合、優先クラスによ
り、例えば、ＨＮＡ／ＳＮＡ、音声、動画等は遅延小と
し、ＦＴＰ、メール、ＷＷＷウェブ等は、遅延大とする
制御を行うことができる。また、廃棄クラスにより、例
えば、制御パケットは廃棄率を小さくし、音声、動画等
は、廃棄率を大とするように制御することができる。
【００４４】つぎに、スイッチ部２０でのＱｏＳ制御に
ついて説明する。ルーティング処理部１０から送られて
きたパケットには、制御情報中にＱｏＳ制御情報が含ま
れている。スイッチ部２０では、特に出力側において、
このＱｏＳ情報による優先制御等を行う。実際には、例
えば、優先順位毎にキューを備えて出力制御を行うこと
等により制御が可能である。これにより、一段と高品質
の通信及び転送を行うことができる。
ついて説明する。ルーティング処理部１０から送られて
きたパケットには、制御情報中にＱｏＳ制御情報が含ま
れている。スイッチ部２０では、特に出力側において、
このＱｏＳ情報による優先制御等を行う。実際には、例
えば、優先順位毎にキューを備えて出力制御を行うこと
等により制御が可能である。これにより、一段と高品質
の通信及び転送を行うことができる。
【００４５】図１０に、フロー検索テーブルの説明図を
示す。このフロー検索テーブルは、上述のフィルタ／Ｑ
ｏＳテーブル１７に対応するものである。ここでは、一
例として、図示のように、比較フィールド１０１とし
て、転送元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、パケット
長、ＩＰ優先度、ＩＰ上位プロトコル、送達確認フラ
グ、転送先ＴＣＰ／ＵＤＰポート、宛先ＴＣＰ／ＵＤＰ
ポートを含む。また、アクションフィールド１０２とし
ては、フィルタ（通過／廃棄）、トンネル（カプセル化
する／しない）、ＱｏＳ（遅延クラス、廃棄クラス、帯
域等）が記憶されている。
示す。このフロー検索テーブルは、上述のフィルタ／Ｑ
ｏＳテーブル１７に対応するものである。ここでは、一
例として、図示のように、比較フィールド１０１とし
て、転送元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、パケット
長、ＩＰ優先度、ＩＰ上位プロトコル、送達確認フラ
グ、転送先ＴＣＰ／ＵＤＰポート、宛先ＴＣＰ／ＵＤＰ
ポートを含む。また、アクションフィールド１０２とし
ては、フィルタ（通過／廃棄）、トンネル（カプセル化
する／しない）、ＱｏＳ（遅延クラス、廃棄クラス、帯
域等）が記憶されている。
【００４６】次に、ＱｏＳフロー検索の具体的方法を説
明する。ここでは、一例としてＱｏＳフロー検索に注目
して説明するが、フィルタフロー検索又はトンネルフロ
ー検索についても、同様に実施することができる。な
お、アクションフィールド１０２には、これら各フロー
の制御情報が混在して記憶されていても良いし、また、
各フロー毎にフロー検索テーブルが設けられるようにし
ても良い。
明する。ここでは、一例としてＱｏＳフロー検索に注目
して説明するが、フィルタフロー検索又はトンネルフロ
ー検索についても、同様に実施することができる。な
お、アクションフィールド１０２には、これら各フロー
の制御情報が混在して記憶されていても良いし、また、
各フロー毎にフロー検索テーブルが設けられるようにし
ても良い。
【００４７】まず、リニアサーチ方式について説明す
る。アクションのひとつとしてのパケットのＱｏＳ制御
情報を判定する際、予め設定されたエントリをエントリ
テーブルの上から順に読みだす。そして、パケットのヘ
ッダ部等の値とエントリの比較フィールド１０１内の有
効なフロー条件に全て一致したか否か判定する。なお、
一致した場合にはエントリ内のアクションフィールド１
０２内のＱｏＳ制御情報をパケットのＱｏＳ制御情報と
判定し、ＱｏＳフロー検索を終了する。フロー条件に一
致する場合が検索されると、アクションフィールド１０
２内のＱｏＳ制御情報をＱｏＳ制御情報と決定し次のエ
ントリの検索を実行せずフロー検索を終了する。
る。アクションのひとつとしてのパケットのＱｏＳ制御
情報を判定する際、予め設定されたエントリをエントリ
テーブルの上から順に読みだす。そして、パケットのヘ
ッダ部等の値とエントリの比較フィールド１０１内の有
効なフロー条件に全て一致したか否か判定する。なお、
一致した場合にはエントリ内のアクションフィールド１
０２内のＱｏＳ制御情報をパケットのＱｏＳ制御情報と
判定し、ＱｏＳフロー検索を終了する。フロー条件に一
致する場合が検索されると、アクションフィールド１０
２内のＱｏＳ制御情報をＱｏＳ制御情報と決定し次のエ
ントリの検索を実行せずフロー検索を終了する。
【００４８】以上のようなリニアーサーチ方式では、大
量のエントリが設定されるネットワークにおいては高速
にＱｏＳ制御やフィルタリングを実行することが困難と
なる場合がある。そこで、本実施の形態のフロー検索方
式では、大量のエントリが設定された場合でも、リニア
サーチ方式と比較して高速にフロー検索を行うことがで
きる、入力回線限定方式等を採用するとよい。以下、入
力回線限定方式の概要を説明する。入力回線限定方式で
は、リニアーサーチ方式の比較フィールドを構成する入
力回線番号に一致するエントリだけを検索し、高速化を
図るようにする。
量のエントリが設定されるネットワークにおいては高速
にＱｏＳ制御やフィルタリングを実行することが困難と
なる場合がある。そこで、本実施の形態のフロー検索方
式では、大量のエントリが設定された場合でも、リニア
サーチ方式と比較して高速にフロー検索を行うことがで
きる、入力回線限定方式等を採用するとよい。以下、入
力回線限定方式の概要を説明する。入力回線限定方式で
は、リニアーサーチ方式の比較フィールドを構成する入
力回線番号に一致するエントリだけを検索し、高速化を
図るようにする。
【００４９】図１１に、第１の入力回線限定方式の説明
図を示す。第１の入力回線限定方式においては、リニア
ーサーチ方式の比較フィールドから入力回線番号と入力
回線番号有効ビットを削除したエントリ５１１−ｉを入
力回線毎に設定しておく。フロー条件部５２１−ｉは、
例えば、送信元あるいは宛先ユーザを識別する条件はSI
PとDIPの上限値と下限値であるSIP上限値５０１、SIP下
限値５０２、DIP上限値５０３、DIP下限値５０４と、SI
PとDIPの上限値と下限値が有効であることを示すIP有効
ビット５６２と、送信元ポートであるSPORT５０５と、
宛先ポートであるDPORT５０６と、前記SPORT５０５とDP
ORT５０６が有効であることを示すポート有効ビット５
６３等を含む。ＱｏＳ制御情報部５３０−ｉは、例え
ば、優先転送機能で使用するＱｏＳ制御情報であるＱｏ
Ｓ制御情報５０７を含む。フロー条件である入力回線番
号が一致したエントリ５１１−ｉだけ検索するためエン
トリ５１１−ｉ内に入力回線番号は必要ない。フロー検
索時には、パケットが入力した入力回線に割り当てられ
たエントリ５１１−ｉのみ検索する。
図を示す。第１の入力回線限定方式においては、リニア
ーサーチ方式の比較フィールドから入力回線番号と入力
回線番号有効ビットを削除したエントリ５１１−ｉを入
力回線毎に設定しておく。フロー条件部５２１−ｉは、
例えば、送信元あるいは宛先ユーザを識別する条件はSI
PとDIPの上限値と下限値であるSIP上限値５０１、SIP下
限値５０２、DIP上限値５０３、DIP下限値５０４と、SI
PとDIPの上限値と下限値が有効であることを示すIP有効
ビット５６２と、送信元ポートであるSPORT５０５と、
宛先ポートであるDPORT５０６と、前記SPORT５０５とDP
ORT５０６が有効であることを示すポート有効ビット５
６３等を含む。ＱｏＳ制御情報部５３０−ｉは、例え
ば、優先転送機能で使用するＱｏＳ制御情報であるＱｏ
Ｓ制御情報５０７を含む。フロー条件である入力回線番
号が一致したエントリ５１１−ｉだけ検索するためエン
トリ５１１−ｉ内に入力回線番号は必要ない。フロー検
索時には、パケットが入力した入力回線に割り当てられ
たエントリ５１１−ｉのみ検索する。
【００５０】ここで、上述の第１の入力回線限定方式で
は、入力回線番号に関係ないエントリ５１１−ｉを設定
する（例えば「全ての入力回線から入力されたＴｅｌｎ
ｅｔのトラヒックは高優先」と設定する）場合、エント
リ５１１−ｉを入力回線数（＝Ｎ）設定する必要があ
り、エントリテーブルを実現するメモリの効率が悪くな
る場合がある。そこで、以下に、一層高速な入力回線限
定方式について説明する。
は、入力回線番号に関係ないエントリ５１１−ｉを設定
する（例えば「全ての入力回線から入力されたＴｅｌｎ
ｅｔのトラヒックは高優先」と設定する）場合、エント
リ５１１−ｉを入力回線数（＝Ｎ）設定する必要があ
り、エントリテーブルを実現するメモリの効率が悪くな
る場合がある。そこで、以下に、一層高速な入力回線限
定方式について説明する。
【００５１】図１２に、第２の入力回線限定方式の説明
図を示す。第２の入力回線限定方式では、エントリテー
ブル７５０のアドレスであるリスト５４０を、入力回線
毎にリストテーブル７６０に設定しておく。例えば、リ
ストテーブルアドレスが”１”のリスト５４０−１１は
エントリ５１１−１のアドレスであり、リストテーブル
アドレスが”２”のリスト５４０−１２はエントリ５１
１−Ｈのアドレスである。フロー検索時には、パケット
が入力された入力回線に割り当てられたリスト５４０だ
け読みだし、このリスト５４０がポイントするエントリ
５１１−ｉを読み出す。ビット幅の小さなリスト５４０
（例えば、１０２４エントリ持った時にも１０ｂｉｔ程
度）を入力回線毎に所持し、ビット幅の大きなエントリ
５１１−ｉを各入力回線で共有すれば、エントリテーブ
ルを実現するメモリを有効に使用することができる。こ
のため、高速化を実現しつつ、多数のエントリ５１１−
ｉを設定することが可能となる。
図を示す。第２の入力回線限定方式では、エントリテー
ブル７５０のアドレスであるリスト５４０を、入力回線
毎にリストテーブル７６０に設定しておく。例えば、リ
ストテーブルアドレスが”１”のリスト５４０−１１は
エントリ５１１−１のアドレスであり、リストテーブル
アドレスが”２”のリスト５４０−１２はエントリ５１
１−Ｈのアドレスである。フロー検索時には、パケット
が入力された入力回線に割り当てられたリスト５４０だ
け読みだし、このリスト５４０がポイントするエントリ
５１１−ｉを読み出す。ビット幅の小さなリスト５４０
（例えば、１０２４エントリ持った時にも１０ｂｉｔ程
度）を入力回線毎に所持し、ビット幅の大きなエントリ
５１１−ｉを各入力回線で共有すれば、エントリテーブ
ルを実現するメモリを有効に使用することができる。こ
のため、高速化を実現しつつ、多数のエントリ５１１−
ｉを設定することが可能となる。
【００５２】フロー検出方式の他の実施例として出力回
線限定方式がある。出力回線限定方式では、フロー条件
である出力回線番号が一致するエントリ５１１−ｉのみ
を、上述の入力限定方式と同様に処理することで、フロ
ー検出の高速化を実現する。また、フロー条件としてヘ
ッダ情報内の入力回線番号の代わりにSAMACを用いた際
のSAMAC限定方式がある。SAMAC限定方式では、SAMACの
グループであるSAMACグループを定義し、SAMACグループ
の識別子であるSAMAC識別子でエントリを限定すること
で、上述の入力限定方式と同様にフロー検索を実行する
ことができる。
線限定方式がある。出力回線限定方式では、フロー条件
である出力回線番号が一致するエントリ５１１−ｉのみ
を、上述の入力限定方式と同様に処理することで、フロ
ー検出の高速化を実現する。また、フロー条件としてヘ
ッダ情報内の入力回線番号の代わりにSAMACを用いた際
のSAMAC限定方式がある。SAMAC限定方式では、SAMACの
グループであるSAMACグループを定義し、SAMACグループ
の識別子であるSAMAC識別子でエントリを限定すること
で、上述の入力限定方式と同様にフロー検索を実行する
ことができる。
【００５３】
【発明の効果】本発明によると、高通信品質（Ｑｏ
Ｓ）、高信頼性、セキュリティーを保証して高速にルー
ティングするネットワーク中継装置及び方法を提供する
ことができる。また、本発明によると、転送エンジン及
び検索エンジン等の機能ブロック毎にハードウェア処理
を行うことで、ルーティング及びパケット転送を高速に
行うことができる。また、本発明によると、独立にアク
セスできる複数のテーブルを設けるとともに、ルーティ
ング処理を、独立に処理される受信処理、送信処理、入
力検索処理及び出力検索処理に分割し、必要なテーブル
を独立に使用することで、高速にルーティングを行うこ
とができる。さらに、本発明では、パイプライン制御に
より各処理を実行することにより、一層の高速化を実現
することができる。
Ｓ）、高信頼性、セキュリティーを保証して高速にルー
ティングするネットワーク中継装置及び方法を提供する
ことができる。また、本発明によると、転送エンジン及
び検索エンジン等の機能ブロック毎にハードウェア処理
を行うことで、ルーティング及びパケット転送を高速に
行うことができる。また、本発明によると、独立にアク
セスできる複数のテーブルを設けるとともに、ルーティ
ング処理を、独立に処理される受信処理、送信処理、入
力検索処理及び出力検索処理に分割し、必要なテーブル
を独立に使用することで、高速にルーティングを行うこ
とができる。さらに、本発明では、パイプライン制御に
より各処理を実行することにより、一層の高速化を実現
することができる。
【図１】本発明に係るネットワーク中継装置の構成図。
【図２】ルーティング処理部の内部構成を表したネット
ワーク中継装置の動作説明図。
ワーク中継装置の動作説明図。
【図３】ネットワーク中継装置の動作概要のシーケンス
図。
図。
【図４】パケットバッファ及びヘッダＲＡＭの説明図。
【図５】経路検索に用いられる各テーブルの説明図。
【図６】ルーティング処理部による高速化処理の説明
図。
図。
【図７】ハードウェアによる検索エンジンの構成図。
【図８】パイプライン制御による高速処理の説明図。
【図９】フロー検索処理の説明図。
【図１０】フロー検索テーブルの説明図。
【図１１】第１の入力回線限定方式の説明図。
【図１２】第２の入力回線限定方式の説明図。
【図１３】従来のネットワーク中継装置の構成図。
１ ネットワーク中継装置 １０ ルーティング処理部 ２０ スイッチ部 ３０ ネットワークインタフェース部 ４０ ポート ５０ ネットワーク ６０ ルーティング管理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相本 毅 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 矢崎 武己 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松山 信仁 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立インフォメーションテクノロジー内 (72)発明者 左古 義人 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 田部 智彦 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 Ｆターム(参考） 5K030 HA08 HD03 HD05 KA03 KA05 LB05 MB01 5K034 EE11 HH01 HH02 HH06 9A001 BB04 BB06 CC03 CC07 EE01 KK56 LL02 LL03
Claims (5)
- 【請求項１】複数のネットワークを接続し、前記ネット
ワークから入力されたパケットを経路情報に基づいて次
の転送先に出力するネットワーク中継装置であって、 ネットワークに接続され、ネットワークとのインタフェ
ースを制御するネットワークインタフェース部と、 ひとつ又は複数の前記ネットワークインタフェース部と
接続され、前記ネットワークインタフェース部から入力
されたパケットのルーティングを行うルーティング処理
部と、 装置内部を管理するルーティング管理部と、 前記ルーティング管理部及び複数の前記ルーティング処
理部の各々を接続する接続部とを備え、 前記ルーティング処理部は、 入力パケットを記憶するパケットバッファと、 前記パケットバッファと非同期にアクセス可能で入力パ
ケットのヘッダ及び内部ヘッダを含むヘッダ情報を記憶
する高速に読出し及び書込み可能なヘッダメモリと、 宛先のＩＰアドレスに対応する次ルータのＩＰアドレス
を含む経路情報を記憶する経路テーブルと、 次ルータのＩＰアドレスに対応する次ルータのＭＡＣア
ドレスを記憶するアドレス検索テーブルと、 転送元及び宛先のＩＰヘッダを含む比較条件に対応する
アクションを記憶したフロー検索テーブルと、 ネットワーク又は前記接続部から受信した入力パケット
を前記パケットバッファへ記憶するとともに、パケット
のヘッダに内部ヘッダを付加してヘッダ情報として前記
ヘッダメモリへ記憶する受信処理と、前記パケットバッ
ファから入力パケットを読み出し、前記パケットバッフ
ァに記憶された入力パケット及び前記ヘッダメモリに記
憶されたヘッダ情報により出力パケットを作成して、出
力パケットを前記接続部又はネットワークに出力する送
信処理とを実行する転送エンジンと、 前記ヘッダメモリに記憶されたヘッダ情報に基づき前記
経路テーブルを参照して、転送先情報を検索する入力検
索処理と、入力検索処理で求められた次ルータのＩＰア
ドレスに基づきアドレス検索テーブルを参照して次ルー
タのＭＡＣアドレスを検索するとともに、フロー検索テ
ーブルを参照してＱｏＳを含む各種アクションを検索す
る出力検索処理とを実行する検索エンジンとを備えたこ
とを特徴とするネットワーク中継装置。 - 【請求項２】前記転送エンジンは、受信処理において、
入力されたパケットを前記パケットバッファに記憶し、
入力パケットのＭＡＣヘッダ及びＩＰヘッダに、入出力
ポート番号及びＱｏＳ制御情報を含む内部ヘッダを付加
してヘッダ情報として前記ヘッダメモリに記憶し、 前記検索エンジンは、入力検索処理において、前記転送
エンジンにより前記ヘッダメモリに記憶されたヘッダ情
報からＩＰヘッダ中の宛先ＩＰアドレスを抽出し、この
宛先ＩＰアドレスに基づき前記経路テーブルを参照し
て、次ルータのＩＰアドレスを含む転送先情報を検索
し、 前記検索エンジンは、出力検索処理において、入力検索
処理で求められた次ルータのＩＰアドレスを抽出し、こ
のＩＰアドレスに基づきアドレス検索テーブルを参照し
て次ルータのＭＡＣアドレスを検索するとともに、フロ
ー検索テーブルを参照して転送先及び宛先の情報を含む
比較条件に基づきＱｏＳを含むアクション情報を検索
し、これら検索された転送制御情報を前記ヘッダメモリ
に記憶し、 前記転送エンジンは、送信処理において、前記検索エン
ジンの出力検索処理が検索した転送制御情報に基づい
て、前記パケットバッファに記憶された入力パケット及
び前記ヘッダメモリに記憶されたヘッダ情報により出力
パケットを作成して、出力パケットを前記接続部又は前
記ネットワークインタフェース部に出力することを特徴
とする請求項１に記載のネットワーク中継装置。 - 【請求項３】前記経路テーブル、前記アドレス検索テー
ブル及び前記フロー検索テーブルは、各々独立に読出し
又は書込みを行うことができるように別個の記憶回路で
構成され、 前記受信処理、前記入力検索処理、前記出力検索処理及
び前記送信処理は、各々の前記テーブルを別個に使用し
てパイプライン制御により各々の処理を実行することを
特徴とする請求項１又は２に記載のネットワーク中継装
置。 - 【請求項４】ネットワークと接続されたネットワークイ
ンタフェース部と、前記ネットワークインタフェース部
から入力されたパケットのルーティングを行うルーティ
ング処理部と、装置内部を管理するルーティング管理部
と、前記ルーティング管理部及び複数の前記ルーティン
グ処理部の各々を接続する接続部とを備えたネットワー
ク中継装置において、ネットワークから入力された入力
パケットを転送先に出力するネットワーク中継方法であ
って、 入力されたパケットを記憶し、入力パケットのＭＡＣヘ
ッダ及びＩＰヘッダに、入出力ポート番号及びＱｏＳ制
御情報を含む内部ヘッダを付加してヘッダ情報として入
力パケットとは別に記憶する受信処理と、 前記受信処理により記憶されたヘッダ情報からＩＰヘッ
ダ中の宛先ＩＰアドレスを抽出し、この宛先ＩＰアドレ
スに基づき、次ルータのＩＰアドレスを含む転送先情報
を検索する入力検索処理と、 前記入力検索処理で求められた次ルータのＩＰアドレス
を抽出し、このＩＰアドレスに基づき次ルータのＭＡＣ
アドレスを検索するとともに、転送先及び宛先の情報を
含む比較条件に基づきＱｏＳを含むアクション情報を検
索し、これら検索された転送先情報及びアクション情報
をヘッダ情報中に記憶する出力検索処理と、 入力パケット及びヘッダ情報に基づいて出力パケットを
作成して、出力パケットを前記接続部又は前記ネットワ
ークインタフェース部に出力する送信処理とを含むネッ
トワーク中継方法。 - 【請求項５】前記受信処理、前記入力検索処理、前記出
力検索処理及び前記送信処理は、パイプライン制御によ
り実行されることを特徴とする請求項４に記載のネット
ワーク中継方法。
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