JP3092524B2 - ルーチングシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はルーチングシステム
に関し、特にある入出力ポートからの要求に応じて、予
め登録されているポート番号とルーチング（routing)対
象アドレスとからなるルーチング情報に基づいて接続先
ポートを決定して、通信回線を確立するルーチングシス
テムにおいて、１つ以上のワイルドカードを含むアドレ
ス指定もルーチング情報として許容するルーチングシス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ある入出力ポートから所望の接続先とし
て要求されたアドレスによって接続先ポートを選択して
通信を確保するルーチングシステムでは、いかに高速に
接続先を決定するかが重要となる。このことは、入力さ
れたアドレスとマッチするルーチングを提供するルーチ
ング対象アドレスを、登録された複数のルーチング情報
の中からサーチ（探索）する時間を抑圧してどれだけ高
速にすることができるかということに帰着する。

【０００３】探索方法としては、線形探索法、２分探索
法、ハッシュ探索法等があり、またこれらの複合方法も
考えられている。線形探索法とは、入力アドレスをルー
チング情報のアドレスと１桁ずつ対応させて比較してい
く探索で、計算量はルーチング情報数ｎが大きければｎ
に依存する。

【０００４】２分探索法は、あらかじめアドレスをある
定義に従って数値変換し、アドレス情報をその数値に従
って小さい順に分類（ソート）しておき、探索するとき
は入力アドレスを数値変換してソート済みの情報の中央
の値と大小比較して、入力アドレスの数値の方が小さけ
れば下半分で、大きければ上半分で同様の比較を繰り返
しつつマッチするアドレスを発見するという探索法で、
計算量はlog₂ｎに依存する。

【０００５】ハッシュ探索法（hashing)は、前述した２
分探索法と同様に、予めアドレスをハッシュ関数を利用
するある定義に従って数値変換し、これをキーとした記
憶場所を表現するハッシュ表中の配列に書き込んでお
き、探索するときは入力アドレスを同様に数値変換した
キー（ハッシュ値）をもとめ、このキーに対応したハッ
シュ表中の配列から探すという方法である。

【０００６】この場合の計算量は、ルーチング情報数ｎ
に対してハッシュ表の大きさを十分大きくとれば、ルー
チング情報の数に依存することはなくなる。実際には、
登録ルーチング情報数が少ないことがわかっている場合
には２分探索法が使用され、多い場合にはハッシュ探索
法が使用される。

【０００７】しかしながら、ハッシュ探索法ではハッシ
ュ表をルーチング情報数に対して大きくとらないと、同
一のハッシュ値をとるルーチング情報が発生する、いわ
ゆる衝突が生起するため、衝突が発生した場合の対策を
施すことが必要となる。一番簡単なのは、ハッシュ値が
同一になる情報を対応する配列に連結リストでつないで
おき、探索するときにはハッシュ表中の、入力アドレス
に対応するハッシュ値を添字とした配列から線形探索法
を行うという方法である。他にも方法はあるが、ルーチ
ング情報数が増えていくと、ハッシュ探索法の利点は失
われる。

【０００８】また、電話、データ通信網において交換機
などでルーチングを行う場合、１つの交換機に着目して
みるとアドレスの一部分でルーチングを行っていること
が多い。このときルーチング情報として登録するアドレ
スはワイルドカードを含んだものになる。

【０００９】しかしながら、ワイルドカードを含んだア
ドレスを持つルーチング情報が存在すると、線形探索や
２分探索、ハッシュ探索では工夫を加えることが必要と
なる。なぜならば、入力アドレスに対してマッチするル
ーチング情報が複数存在する可能性があるため、入力ア
ドレスとマッチするアドレスを持つ最適なルーチング情
報を選び出すまで探索処理を繰り返さなければならない
からである。例えば、ルーチング情報のアドレスＭ桁の
うちワイルドカードが１桁しか含まれないとしても、入
力アドレスがＭ桁なら、最も多い場合ではＭ＋１回のマ
ッチ判定を行うことが必要となる。

【００１０】このように、線形探索法や２分探索法では
ルーチング情報数が多くなるほど、探索に時間がかか
り、高速なハッシュ探索法であってもハッシュ表の大き
さをルーチング情報数に応じて十分に大きくしなければ
探索時間が長くなってしまい、またワイルドカードを持
つルーチング情報が存在する場合には、さらに探索方法
を複雑にしなければならなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のルーチ
ングシステムでは、線形探索法や２分探索法では、ルー
チング情報数が多くなるほど接続先ポートを選択する探
索に時間がかかり、高速な探索法として知られるハッシ
ュ探索法でもハッシュ表の大きさをルーチング情報数に
対応して十分に大きくしなければ探索時間が長くなって
しまい、またワイルドカードを含むルーチング情報が存
在する場合には、探索方法を複雑化する特別な処理をす
ることが必要となるという問題点があった。

【００１２】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、ルーチング情報数がどんなに多くなってもアドレス
の桁数のみに依存する一定の時間内で最適なルーチング
先を選択し、且つワイルドカードを含むアドレスが存在
しても、処理を追加することなく同様のルーチングを可
能とするルーチングシステムを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するため次の手段構成を有する。即ち、本発明の
ルーチングシステムは、少なくとも３つの入出力ポート
を有し、前記入出力ポートを介して入力する接続要求メ
ッセージの含む宛先アドレスを解析することによって接
続先ポートを選択して接続するルーチングシステムであ
って、予め定義するツリー構造のノード構成情報に基づ
いてルーチングに供する各ノードの対象アドレスと対応
するポート番号とからなるルーチング情報の前記対象ア
ドレスを形成ルートに対応して順次記憶する第１の記憶
アドレスを前記対象アドレスの形成に必要な情報を記憶
する前記ノード構成情報それ自体の記憶アドレスとして
の第２の記憶アドレスと共に格納しておくノード構成情
報記憶部と、前記ルーチング情報を登録情報として予め
登録した登録情報記憶部と、前記接続要求メッセージか
ら抽出したルーチングの対象アドレスを提供されると前
記ノード構成情報記憶部から該当するアドレスをツリー
構造をたどってサーチし、サーチし得たアドレスに対応
する前記ルーチング情報を格納する前記登録情報記憶部
の該当する記憶アドレスを特定してサーチすべきルーチ
ング対象アドレスの桁数にのみ依存する処理時間でのル
ーチングを確保せしめるアドレス処理部とを備えた構成
を有する。

【００１４】また、本発明のルーチングシステムは、前
記予め定義するノード構成情報が、ワイルドカードを１
桁以上含むことを許容して０から９までの数字を適宜利
用した数列として成るルーチングの対象アドレスと対応
するポート番号とから成るルーチング情報対象アドレス
を記憶する前記第１の記憶アドレスと、相続く次の桁の
種類ごとに順次指定される前記対象アドレスの形成に必
要な情報を記憶するノード構成情報それ自体の記憶アド
レスとしての前記第２の記憶アドレスとを保持するもの
として定義される構成を有する。

【００１５】また、本発明のルーチングシステムは、前
記登録情報記憶部が、新たな登録情報を追加登録するこ
とを可能とした構成を有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のルーチングシステムは、
従来のルーチングシステムの問題点、即ち、線形探索法
や２分探索法ではルーチング情報（アドレス、ポート番
号）が多くなるほど接続先ポートの探索に時間がかか
り、高速な探索法として知られるハッシュ探索法でもハ
ッシュ表の大きさをルーチング情報数に対応して十分に
拡長することが必要となって探索時間が増大し、さらに
ワイルドカードを含むルーチング情報については特別な
処理を必要とするといった問題点を解決し、ルーチング
情報数がどんなに多くなっても一定の時間内で一番最適
なルーチング先を選択し、且つワイルドカードを含むア
ドレスが存在しても、処理を追加することなく同様のル
ーチングを可能とすることを基本的な特徴としている。

【００１７】このような特徴を実現するため、ノード構
成情報を、ワイルドカードを１桁以上含むことも許容す
る０から９までの数字を適宜利用した数列として成るル
ーチング対象アドレスと対応するポート番号とからなる
ルーチング情報の記憶アドレスたる第１の記憶アドレス
と、この記憶アドレスに続く次の桁の種類ごとに指定さ
れてルーチング対象アドレスを形成する情報を記憶する
ノード構成情報それ自体の記憶アドレスたる第２の記憶
アドレスとを有するもの、として定義して、図１に示す
ようにこのノード構成情報によるツリー構造に基づいて
ルーチング情報の記憶アドレスを記憶しておくノード構
成情報記憶部２と、接続要求から抽出した宛先アドレス
を与えられるとノード構成情報記憶部２から該当アドレ
スをツリー構造をたどってサーチし、そのアドレスに対
応するルーチング情報が格納されている登録情報記憶部
１上の記憶アドレスを特定するアドレス処理部を備えて
上述した基本的特徴を実現することを実施の形態として
いる。

【００１８】

【実施例】次に、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。図１に示す実施例の構成は、ルーチング対象ア
ドレスと対応するポート番号とからなるルーチング情報
をあらかじめ登録情報として格納する登録情報記憶部１
と、ルーチング情報の記憶アドレスと、ノード構成情報
それ自体の記憶アドレスとを所定のツリー構造に基づい
て格納するノード構成情報記憶部２と、登録情報の操作
を行う登録情報操作部３と、登録情報操作部３の制御の
下に所望のアドレスをツリー構造をたどってサーチし、
サーチし得たアドレスに対応する登録情報記憶部１のル
ーチング情報を特定するアドレス処理部４と、回線制御
部５と、少なくとも３つの個数を有する入出力ポート６
とを備える。

【００１９】次に、本実施例の動作について説明する。
少なくとも３つの入出力ポート６を介して入力する接続
要求メッセージが、回線制御部５の制御の下にアドレス
処理部４に提供される。入出力ポート６の数を３つとし
ているのは、後述するようにツリー構造をたどって行う
アドレス探索では入出力ポートの数が２の場合は、一方
のルーチング情報が適していなければ他方のルーチング
情報が残ることが明らかで、ツリー構造を介しての探索
特徴が全く生かされない場合であるので、これを除去し
たことに基づく。登録情報記憶部１には、登録情報とし
てのルーチング情報が予め格納されている。

【００２０】図２は、ルーチング情報の構成を示す図
で、図２（ａ）は基本構成、図２の（ｂ）は具体的構成
例を示す。図２は、ルーチング対象アドレスとしては一
部ワイルドカードを含む３つ、従ってこのアドレスによ
って指定されるポート番号も３つの場合を例としてい
る。図２に示すアドレス１２＊＊＊の＊（アスタリス
ク，asterisk）はワイルドカードを表現し、これらの桁
には任意の数が指定されることが許容されることを意味
する。

【００２１】図３は、所定の定義で探索ツリー構造を形
成するノード構成情報を示す。ノード構成情報として
は、登録情報（図２のルーチング情報）を格納している
登録情報記憶部（１）上の番地を記憶する第１の記憶ア
ドレスたる番地１０１と、［０］から［９］までと
［＊］によって表現される番地１０１の次の桁を順次表
現するに必要な情報を記憶する第２の記憶アドレスたる
番地１０２とで示され、次の桁を形成するに必要な情報
としての番地１０２の［ｎ］がノード構成情報それ自体
のノード構成情報記憶部２上の番地を指定する。

【００２２】つまり、本実施例では、番地１０２で示さ
れるノード構成情報それ自体のアドレスを表現すべき、
ルーチング情報の記憶アドレスの次の桁は、［０］から
［９］の数字と、これらの数字のどれでもよいというワ
イルドカード［＊］によって表現するものとし、これら
０〜９の数字と＊とを含む種類のいずれかによって、ノ
ード構成情報それ自体の記憶アドレスが登録情報のアド
レスを表現すべく指定される。

【００２３】次に、本実施例の動作について説明する。
所望のアドレス特定のためのマッチング処理に先立ち、
ルーチング情報の新規登録処理について説明する。図５
は、ルーチング情報の登録処理の内容を示すフローチャ
ートである。登録情報操作部３の制御のもとにアドレス
処理部４によってノード構成情報記憶部２がサーチさ
れ、その結果、該当アドレスを持つルーチング情報の格
納場所の記入がない場合は登録情報記憶部１にルーチン
グ情報を格納し、その格納場所（記憶アドレス）をノー
ド構成情報記憶部２の該当場所（記憶アドレス）に書き
込む。

【００２４】図５において、サーチ対象ノード構成情報
としてのルーチング情報を設定し、このルーチング情報
の入力アドレスの参照桁（図２のアドレスを表現するも
の）を１桁目（参照桁が１２３４５ならば１）に設定し
（ステップＳ１）、ノード構成情報の参照桁に対応する
添字番号（０〜９、＊）の配列に次の桁のノード構成情
報の格納番地（記憶アドレス）が記入されているか否か
を判断し（ステップＳ２）、記入されている時（ＹＥ
Ｓ）には次の桁のノード構成番号に進んで参照桁を１つ
進める（ステップＳ３）。

【００２５】ステップＳ２において次の桁のノード構成
番号の格納番地が記入されていない時（ＮＯ）は、ノー
ド構成情報のワイルドカードに対応する添字番号の配列
に次の桁のノード構成情報の格納番地が記入されている
か否かを判断し（ステップＳ４）、記入されていれば
（ＹＥＳ）ステップＳ３に進み、記入されていなければ
（ＮＯ）、ノード構成情報それ自体の領域をノード構成
情報記憶部２上に確保して、これを次の桁のノード構成
情報とする（ステップＳ４）処理を行ってステップＳ３
に進む。ステップＳ３では、次桁のノード構成情報に進
み参照桁を１つ進める。

【００２６】入力アドレスの全桁の参照が終了したか否
かを判断して終了するまでステップＳ２〜Ｓ４を繰り返
し（ステップＳ５）、終了すれば登録情報記憶部１上に
ルーチング情報を記憶し、且つその記憶番地をノード構
成情報に書き込む（ステップＳ６）ことにより、ルーチ
ング情報の新規登録が完了する。

【００２７】こうして登録されたノード構成情報記憶部
２のノード構成情報のツリー構造を図６に示す。図６
の、ルートのノード情報２００はノード情報の起点とし
てのアドレスを示し、必ず存在するものである。図６に
示すツリー構造を形成するノード構成情報の記憶アドレ
ス２０１〜２１２はそれぞれ次の桁ごとに順次ノード構
成情報を保持するノード構成情報それ自体の記憶アドレ
スを示し、例えば、アドレスが１２３４５の場合は、ノ
ード構成情報の記憶アドレス２０１，２０２，２０３，
２０４及び２０５と進んでアドレスマッチングが確立し
たとき、アドレス１２３４５として指定されるルーチン
グ情報の記憶アドレス、一般的には記憶アドレスＰで登
録情報記憶部１にアクセスし、記憶アドレスＰとして格
納されたアドレス１２３４５と対応するポート番号１が
特定され、当該入出力ポートはポート番号１に接続され
て通信回線が確立する。

【００２８】アドレス１２＊＊＊の場合も同様にしてル
ーチング情報の記憶アドレスＱとしてのアドレス１２＊
＊＊によってポート番号３が特定され、またアドレス６
７８９の場合にはルーチング情報の記憶アドレスＲとし
てのアドレス６７８９によってポート番号２が特定さ
れ、それぞれ通信回線が確立する。ノード構成情報を１
桁で表現する場合には、相続く下位の桁は存在せず、ノ
ード構成情報それ自体の記憶アドレスは当該１桁で指定
されることとなる。尚、ノード構成情報の削除処理の場
合は、前述した処理手順の逆をたどる方法で削除処理を
行うことで処理できる。

【００２９】次に、入出力ポートを介して入力した接続
先アドレスとの接続について、図４のフローチャートに
基づき、アドレス１２３４５の場合を例として説明す
る。入出力ポート６を介してアドレス１２３４５が接続
先アドレスとしてポート番号３の接続先要求メッセージ
として回線制御部５によって抽出され、アドレス処理部
４に供給される。

【００３０】アドレス処理部４は入力アドレスの参照桁
を１桁目に設定し（ステップＳ１１）、ノード構成情報
の参照桁に対応する添字番号の配列に次の桁のノード構
成情報の格納番地（記憶アドレス）が記入されているか
（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）の判定を行い、ＹＥＳの場合は
次の桁のノード構成情報に進んで参照桁を１つ進める処
理を行う（ステップＳ１４）。

【００３１】また、ステップＳ１２でＮＯの場合はワイ
ルドカードによる指定の有無を判断すべくステップＳ１
３に進み、ノード構成情報のワイルドカードに対応する
配列に次の桁のノード構成情報の格納番地が記入されて
いるか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を判定し、ＹＥＳの場合
はステップＳ１４において前述した処理を行い、ＮＯの
場合はステップＳ１８に進む。

【００３２】ステップＳ１４による処理後、ノード構成
情報に登録情報（ルーチング情報）の番地（記憶アドレ
ス）が書き込まれているか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）の判
定を行い、ＹＥＳであればステップＳ１７に進んで入力
アドレスの全桁にわたって参照することをステップＳ１
２からステップＳ１５によって繰り返す。

【００３３】ステップＳ１５の判定がＮＯである場合
は、登録情報の番地を、情報の後入れ先出しを可能とす
る記憶媒体としてのスタックに格納して（ステップＳ１
６）、ステップＳ１７に進む。

【００３４】ステップＳ１７の処理完了後、スタック上
に格納された１番上（１番最後に格納されたもの）の登
録情報の番地をルーチング先の記憶番地とし、この番地
からルーチング先のポート番号１を読み出し、ポート番
号３と接続して通信回線を確立せしめる（ステップＳ１
８）。

【００３５】この場合、マッチするルーチング情報とし
てはアドレス１２＊＊＊の情報が存在するが、より具体
的なアドレス１２３４５のルーチング情報が選択され
る。このように図４のフローチャートに従えば、マッチ
するアドレスが複数登録されていても、先頭桁からみて
より具体的な（ワイルドカードが少ない）アドレス、よ
り桁数が多いアドレスにルーチングされることになる。

【００３６】また、接続要求アドレスが“１２１１１”
というアドレスの場合には、同様にフローチャートに従
うと、具体的なアドレスは登録されていないものの、
“１２＊＊＊”というアドレスがポート番号２のアドレ
スとして登録されているので、このポートが接続対象と
なる。

【００３７】図４のフローチャートから明らかである
が、これらのアドレスサーチに費やす時間は、アドレス
の桁数分のポインタの更新と、その都度、ルーチング情
報があるか否かという判定を行うのにかかる時間であ
り、桁数のみに依存する一定の時間内に処理でき、登録
ルーチング情報数が増えてもサーチ時間には影響しない
ですむ。こうして、著しく処理時間を圧縮することがで
きるルーチングシステムが実現できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ルーチン
グの対象とするポートを探索するのにかかる時間をアド
レスの桁数のみに依存する探索方法を採ることにより、
登録ルーチング情報数がどんなに増加してもアドレスの
最大桁数によって決定される一定時間内のルーチングが
可能になり、またワイルドカードを含むアドレスをもつ
ルーチング情報についても、処理を付加せずに最適なル
ーチングを行うことができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明のルーチング情報の構成例を示す図であ
る。

【図３】本発明のツリー構造によるノード構成情報を示
す図である。

【図４】本発明のルーチング情報のサーチ処理の内容を
示すフローチャートである。

【図５】本発明のルーチング情報の登録処理の内容を示
すフロートチャートである。

【図６】本発明の一実施例におけるノード構成情報のツ
リー構造を示す図である。

【符号の説明】

１ 登録情報記憶部 ２ ノード構成情報記憶部 ３ 登録情報操作部 ４ アドレス処理部 ５ 回線制御部 ６ 入出力ポート

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−97844（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−120340（ＪＰ，Ａ) Ｗｉｌｌｉｂａｌｄ Ｄｏｅｒｉｎｇ ｅｒ他，”Ｒｏｕｔｉｎｇ ｏｎ Ｌｏ ｎｇｅｓｔ−Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｐｒｅ ｆｉｘｅｓ”，ＩＥＥＥ／ＡＣＭ Ｔｒ ａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｎｅｔｗ ｏｒｋｉｎｇ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１, ｐｐ．86−97，Ｆｅｂｒｕａｒｙ 1996，ＩＥＥＥ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/46 H04L 12/56 H04L 12/66

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも３つの入出力ポートを有し、
   前記入出力ポートを介して入力する接続要求メッセージ
   の含む宛先アドレスを解析することによって接続先ポー
   トを選択して接続するルーチングシステムであって、予
   め定義するツリー構造のノード構成情報に基づいてルー
   チングに供する各ノードの対象アドレスと対応するポー
   ト番号とからなるルーチング情報の前記対象アドレスを
   形成ルートに対応して順次記憶する第１の記憶アドレス
   を前記対象アドレスの形成に必要な情報を記憶する前記
   ノード構成情報それ自体の記憶アドレスとしての第２の
   記憶アドレスと共に格納しておくノード構成情報記憶部
   と、前記ルーチング情報を登録情報として予め登録した
   登録情報記憶部と、前記接続要求メッセージから抽出し
   たルーチングの対象アドレスを提供されると前記ノード
   構成情報記憶部から該当するアドレスをツリー構造をた
   どってサーチし、サーチし得たアドレスに対応する前記
   ルーチング情報を格納する前記登録情報記憶部の該当す
   る記憶アドレスを特定してサーチすべきルーチング対象
   アドレスの桁数にのみ依存する処理時間でのルーチング
   を確保せしめるアドレス処理部とを備えたことを特徴と
   するルーチングシステム。
2. 【請求項２】 前記予め定義するノード構成情報が、ワ
   イルドカードを１桁以上含むことを許容して０から９ま
   での数字を適宜利用した数列として成るルーチングの対
   象アドレスと対応するポート番号とから成るルーチング
   情報対象アドレスを記憶する前記第１の記憶アドレス
   と、相続く次の桁の種類ごとに順次指定される前記対象
   アドレスの形成に必要な情報を記憶するノード構成情報
   それ自体の記憶アドレスとしての前記第２の記憶アドレ
   スとを保持するものとして定義されるものであることを
   特徴とする請求項１記載のルーチングシステム。
3. 【請求項３】 前記登録情報記憶部が、新たな登録情報
   を追加登録することを可能としたものであることを特徴
   とする請求項１または２記載のルーチングシステム。