JP4439122B2 - インターネット・プロトコル・コネクション指向サービスの管理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、インターネット・プロトコル（ＩＰ）・コネクション指向サービスを提供及び管理するシステム及び方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
インターネット・プロトコルは、当初、コネクションレス型サービスであった。通常のＩＰネットワークにおいて、トラフィックは、システム・ノードにおいて個々にルーティングされるパケットで運ばれる。このようなネットワークにおいて現在提供されるサービスは、一般的にはベストエフォートで作動する。すなわち、ネットワークは、パケットをその宛先へルーティングすることを常に試みるが、例えば過負荷状況下で、到達を保証できない。今、従来のＰＳＴＮを用いたサービスよりも大幅にコストが下がる、インターネット上での電話サービスの提供に強い関心が寄せられている。しかし、「ベストエフォート」型のコネクションレス・システム若しくはパケット・システムに対して、事実上サーバへの高優先接続となるものを導入することは、多くの重大な問題を生じる。特に、インターネット電話サービスは、世界的に受け入れられなければならず、従来の電話網によって現在提供されているのと同様のサービス品質を提供しなければならない。
【０００３】
多くの作業者が、現在、この問題を解決しようとしている。例えば、現在のインターネットＩｐｖ４プロトコルは、ＴＯＳオクテットを導入し、Ｉｐｖ６は、ＩＰネットワークにおけるトラフィック・エンジニアリングをある程度サポートする複数の優先レベルを定義することを可能にするトラフック・クラス・オクテットを導入する。ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のディファレンシエイティッド・サービス（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ）・ワーキング・グループは、最近、トラフィックが優先レベルで分類され、ＩＰネットワークへのエントリについてチェックされるような方法を定義した。内部リンク上での（ホップ動作毎の）トラフィック動作が規格化された。これらの方法を用いて、サービス・レベル合意をユーザに提供することができ、内部ホップ数を少なくし、更に高優先トラフィックの割合を全トラフィック中の小さい割合とすることができる。
【０００４】
他のＩＥＴＦワーキング・グループは、コネクション指向性をある程度提供するプロトコルを定義した。これらは、ＭＰＬＳとＬＴＰである。
【０００５】
ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）は、多くのルーティング・ステージを通るトンネルを定義し、一ホップずつのルーティングに代わり、明確なルーティングを用いてそのようなトンネルを設定する能力を導入する。これは、コネクション指向性のフォーマットである。
【０００６】
ＬＴＰ（Ｌａｙｅｒ ２ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）は、トンネルを通って、エンド・トゥ・エンドなＩＰポイント・トゥ・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）セッションを動的に生成及び消去する信号システムを提供する。これらのセッションは、帯域が割り当てられ、料金請求のために時間が計測され、完了すると完全に削除される。これは、完全なコネクション指向パラダイムである。
【０００７】
コネクション指向性は、各ユーザ若しくはユーザ・ネットワークに対して、キャリア・ネットワーク・サービスを提供する際に、特に有益である。特に、コネクション指向性は、帯域を保証し、サービス品質を保証し、エンド・ユーザ・アイデンティティを認証し、不正アクセス若しくはリソースの誤使用を防止するというタスクを単純化する。
【０００８】
フレーム・リレーやＡＴＭなどの現在のレイヤー２ネットワークは、帯域計算を提供するのに効果的な制御フレームワークを提供することができる。しかし、それらの制御プロトコルは、レイヤー３ＩＰネットワーク機能に統合されても、ユーザ・サービスのＱｏＳ特性が維持されることを保証するには充分でない。これは、上記特性の活用を制限し、よってインターネットにおけるＱｏＳの提供を解決できない。
【０００９】
（発明の開示）
本発明の目的は、上記欠点を最小化若しくは克服することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、コネクションレス型ネットワークにおけるコネクション指向サービスを提供する改善された構成及び方法を提供することである。
【００１１】
本発明によれば、コネクションレス型ネットワーク上のコネクション指向サービスをスイッチングする方法であって、該コネクションレス型ネットワークにエンジニアリング・トンネルを構築し、該エンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築し、前記コネクション指向サービスを前記ユーザ・トンネルを経由して送信する方法が提供される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、コネクション指向サービスをスイッチングするコネクションレス型ネットワーク装置であって、該コネクションレス型ネットワークにエンジニアリング・トンネルを構築する手段と、該エンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築する手段と、前記コネクション指向サービスを前記ユーザ・トンネルを経由して送信する手段とを有する装置が提供される。
【００１３】
コネクション指向サービスの管理は、エンジニアリング・トンネルを経由して信号情報を送信することによって実行されることが有益である。
【００１４】
本発明の別の態様において、複数のノードを有し、コネクション指向サービスが伝達されるトンネルが設けられたコネクションレス型パケット・ネットワーク上でコネクション指向サービスと非コネクション指向サービスとを切り替えるネットワーク・ノード・ルータは、それぞれが入力ポートに接続された入力機能群を含み、ノードからノードへルーティングされ、前記トンネル内に含まれないパケット・トラフィックを取り扱うための内部スイッチ・コアを有し、更に、前記トンネル内に含まれるトラフィックをノードを直接通過させるために該トラフィックを識別する手段を有する。
【００１５】
更に別の態様においては、本発明は、コネクション指向サービスが伝達されるトンネルが設けられたコネクションレス型パケット・ネットワーク上のネットワーク・ノードにおいて、コネクション指向サービス及び非コネクション指向サービスを切り替えるパケット・スイッチング方法であって、前記ネットワーク・ノードにおいて、前記ノードにおいて受信されたパケットが前記トンネル内に含まれるか否かを判断し、トンネル内に含まれない前記パケットのそれぞれに対して、該パケットがルーティングされるべき隣接ノードを決定し、前記トンネル内に含まれると判断されたパケットを該トンネル内のノードを通過させる方法を提供する。
【００１６】
本発明は、更に、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ネットワークにおいてコネクション指向サービスを提供するために適用されるコネクション制御アーキテクチャであって、複数のレベルにおいて再帰的に適用され、物理ネットワークにエンジニアリング・トンネルを構築し、これらエンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築するアーキテクチャを含む。
【００１７】
本発明は、更に、管理された帯域、保証されたサービス品質、及びユーザ認証を有するコネクション指向サービスの体系的供給のためのアーキテクチャに関する。従来技術において、そのような能力は、フレーム・リレーやＡＴＭなどの分離したネットワークによって提供されている。このようなネットワークは、レイヤー３において作動するインターネットの処理から離れて、レイヤー２において作動する。
【００１８】
本発明においては、単一のネットワークが、要求される機能に応じて交換可能に、レイヤー２若しくはレイヤー３において作動する。
【００１９】
好ましい実施形態において、上記ネットワークは、サブ・ネットワーク階層を有する。各サブ・ネットワーク内において、各ノードは、該サブ・ネットワークに関するトポロジ情報についての第一のデータベースと、他のサブ・ネットワークに関する集約情報についての第二のデータベースとを有する。各サブ・ネットワークの一ノードが、該サブ・ネットワークのピア・グループ・リーダとして定義され、該集約情報が、該ピア・グループ・リーダから他のノードへ分配される。
【００２０】
（発明の実施形態）
ここで、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して、説明する。
【００２１】
まず、図１乃至３ａを参照する。これらの図は、比較及び説明目的、及び本発明の理解を容易にする目的で紹介される。
【００２２】
説明及び比較目的で紹介された図１は、従来のＭＰＬＳネットワークを示す。このネットワークは、複数のＭＰＬＳエッジ・ルータ１１と、ＭＰＬＳスイッチング・ノード１２とを有する。このようなネットワークは、トンネルを定義し、パケットの明確なエンド・トゥ・エンド・ルーティングを可能にする。スイッチング・ノードを通るトンネル内に含まれるパケット・トラフィックは、ルーティングに関する限り、該ノードによって事実上無視される。トンネルは、複数のレイヤーにおいて定義されることができ、一レイヤーのトンネルは、他のレイヤーのトンネル内で実行され得る。図示のために、エンジニアリング・トンネル１３ａ、１３ｂなどは、物理ネットワークの容量を分けるために用いられるエンジニアリング・レイヤー用に定義され、エンジニアリング・トンネルの容量を利用するユーザ・トンネル１４は、エンド・ユーザ・サービスを提供するために定義される。エンジニアリング・トンネルは、当然、複数のユーザ・トンネルを有することができ、ユーザ・トンネルは、一般的には、１以上のユーザ・トンネルを通る。図１に示すように、ユーザ・トンネル１４は、エンジニアリング・トンネル１３ａ及び１３ｂに含まれる。通常のエンド・ユーザ・サービスは、２つのＶＰＮユーザ・ノード間の帯域保証サービスである。
【００２３】
図１のネットワークにおいて、エンジニアリング・トンネルは、複数のネットワーク・ノードに渡って設定された永久的若しくは半永久的なエンティティであるが、一般的にはネットワークを超えて完全なエンド・トゥ・エンド経路を提供しない。ユーザ・トンネルは、ネットワーク・トランザクション期間中にエンド・トゥ・エンド接続を提供するために、適切な数のエンジニアリング・トンネル内に設定され、トランザクションが完了した時に壊される一時的なエンティティである。トンネルの目的は、パケットのルーティングを容易にすることである。トンネル内のパケットは、通過するノードが該パケットの行き先、又は、該パケットが次に到達するノードすら認識する必要無しに、そのノードを通過し得る。なぜなら、パケットは、その最終宛先に到達するまで、トンネル内に留まることができるからである。ノードによって要求される唯一の情報は、該パケットが運搬されるトンネルの識別である。このトンネル概念を組み込んだＩＰネットワークは、トンネリングされたパケット・トラフィック、及びパケットが通る各システム・ノードにおいて該パケットをルーティングする従来のパケット・トラフィックの両方を実行することができる。
【００２４】
図１のネットワークのＭＰＬＳ作動は、図２に示されている。図２は、図１のネットワークを渡るエンド・トゥ・エンドのＩＰパケット・ペイロードのルーティングの各ステージにおける通常のパケット・フォーマットＰ１〜Ｐ６を図示する。通常のＭＬＰＳパケットは、当該パケットの先へのルーティングを制御するために、パケットが通過するＭＰＬＳノード１２によって用いられるラベルのスタックと共に、原ＩＰパケットを有する。各ノードにおいて、現在のパケット・ラベルは、該パケットの先のルーティング、即ち該パケットが割り当てられたトンネル、を決定するために用いられる。このラベルは、それぞれが、通常、２０ビットのラベル値と、ＱｏＳ区分を維持するために用いられる３ビットのサービス・クラス・フィールドと、１ビットの「スタックの底」インジケータと、パケット・フォワーディング・ループを消去するために用いられる８ビットの「生存時間」フィールドとを有する４バイト長である。
【００２５】
パケット・フォーマットＰ１〜Ｐ６は、宛先エッジ・ルータに到達するために第一及び第二のエンジニアリング・トンネル内にそれ自身含まれるユーザ・トンネルを通るパケットの明確なフォワーディングを実現するために、選択される。ＭＰＬＳは、各ノードにおいて、スタックの先頭のラベルに基づいてパケットをフォワードすることを可能にするように、設計される。
【００２６】
図２に示すように、パケット・フォーマットＰ１は、ラベルＬ−ｄ、Ｌ−ｕ１、及びＬ−ｅｘを有する。ラベルＬ−ｄは、宛先エッジ・ルータ１１ｂにとって重要であり、ユーザ・トンネル上でラベル・デストリビューション・プロトコルによって交換される。Ｌ−ｕ１は、ユーザ・トンネルに対して用いられるラベル列の第一ラベルであり、第一のエンジニアリング・トンネル１３ａ上で交換される。Ｌ−ｅｘは、エンジニアリング・トンネル１３ａ用のラベルである。
【００２７】
パケット・フォーマットＰ２は、第一ノード１２によって、該ノードが該第一のエンジニアリング・トンネル１３ａにとって最後から２番目のノードであるかを判断するために、用いられる。これによって、スタックの「ポップ（ｐｏｐ）」が生じ、よってラベルＬ−ｄ及びＬ−ｕ１は次のノードにフォワードされる。ラベル・スタックの「ポッピング（ｐｏｐｉｎｇ）」とは、スタックの最上における現在のラベルを除去することを言い、ラベルの「プッシング（ｐｕｓｈｉｎｇ）」とは、ラベルをスタックに追加することを言う。
【００２８】
パケット・フォーマットＰ３のラベルＬ−ｕ１は、パケットをフォワードするために用いられ、次のホップ用のラベルＬ−ｕ２に変換される。
【００２９】
パケット・フォーマットＰ４のラベルＬ−ｕ２は、フォワードするために用いられる。ユーザ・トンネルの先行きから、これが最後から２番目のホップであることが判断され、よってＬ−ｕ２はポップされる。第二のエンジニアリング・トンネル１３ｂが用いられ、Ｌ−ｅｙがエンジニアリング・トンネル１３ｂ用のラベルであることも判断される。よって、該パケットは、ラベルＬ−ｄ及びＬ−ｅｙと共にフォワードされる。
【００３０】
第二のエンジニアリング・トンネル１３ｂの最後から２番目のノードにおいて、パケット・フォーマットＰ５のラベルＬ−ｅｙはポップされ、よって該パケットはラベルＬ−ｄのみと共に、宛先エッジ・ルータ１１ｂに到着する。
【００３１】
宛先エッジ・ルータ１１ｂにおいて、原ＩＰパケット（フォーマットＰ６）がＬＡＮ上の最終宛先にフォワードされる。
【００３２】
説明及び比較目的で図３及び３ａに示される従来のトンネリング技術の別の例は、レイヤー２トンネリング・プロトコル（Ｌ２ＴＰ）である。Ｌ２ＴＰは、ネットワーク・サービスのポイントが元々のダイヤルアップ呼が為されたポイントと異なるようなダイヤルアップ・サービスに用いられる。ローミングによって、ダイヤルアップは最寄のインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）において終了するが、ネットワーク・サービスは原ＩＳＰ若しくはホームＩＳＰによって提供されるＩＳＰの例である。Ｌ２ＴＰは、コネクション信号機構を提供するため、ポイント・トゥ・ポイント（ＰＰＰ）セッションが、トンネル内で、動的に多重化され得る。ＰＰＰペイロード・パケットは、先頭に短いヘッダを有するため、原ＰＰＰパケットは識別されることができ、適切にフォワードされ得る。
【００３３】
図３は、更に、ＰＳＴＮ３２を経由して設定されたダイヤルアップ・モデム・コネクションからＬ２ＴＰアクセス集線装置（ＬＡＣ）３１に到着した、ユーザ端末３０からの新しい呼を図示する。関連するメッセージングを図３ａに図示する。該呼はＩＰネットワーク３５に接続された遠隔Ｌ２ＴＰネットワーク・サーバ（ＬＮＳ）３３を宛先とすることが判断される。よって、ユーザ・トンネル３４は、集線装置３１と遠隔サーバ３３との間に、ＩＰネットワークに渡って構築される。Ｌ２ＴＰトンネル３４内でのメッセージの交換は、上記呼の双方向においてパケットを識別するために用いられ得る呼ＩＤをトンネル３４内で割り当てる。
【００３４】
本発明のより完全な理解を容易にするために、従来のネットワーク動作を説明してきたが、ここで、本発明の好ましい実施形態を、添付図面：図４乃至９を参照して、例示的に説明する。
【００３５】
まず図４を参照する。図４は、本発明の好ましい実施形態に係る、内部コア、及びルータ若しくはスイッチの周辺回路を表す。図４に示すように、スイッチは、個別の入力ポート４７に接続された入力機能４６群と、個別の送出ポート４８に接続された送出機能４６群とを有する。いずれの入力機能も、受信したパケットをすべての送出機能へルーティングできる。それぞれ入力及び送出機能に接続された入力及び送出ポートは、ノードからノードへルーティングされる、即ちトンネル内に含まれない、パケット・トラフィックを取り扱う。トラフィックに基づくトンネルは、例えば当該ノードで終了する若しくは当該ノードを通るトンネルＴ４１から、受信される。トンネルＴ４１は、複数のユーザ・トンネルを提供するエンジニアリング・トンネルとなり得る。
【００３６】
図４の下半分は、入力及び送出機能の構成を示す。トンネル・ステータス格納部は、トンネル種類がＭＰＬＳかＬ２ＴＰかの識別を提供し、更にトンネルのステータスを保持する。これは、ヘッダ情報にアクセスし、要求されるプッシュ／ポップ処理を実行するために、Ｌ２ＴＰ／ラベル・ヘッダ弁別器によって用いられる。要求される送出機能を識別し、先への送信のためにＬ２ＴＰヘッダを変更するために、ヘッダ情報は呼ＩＤ変換及び分離部にアクセスするために用いられる。次いで、パケットは、要求される送出機能へのリンクにフォワードされる。例えばＡＴＭなどの通常のスイッチ構成においては、パケットは、送信のための分割されるが、この場合、パケットは送出制御のため送出機能において再び組み立てられ、入力機能によって変更されたように、パケットのヘッダは送出に必要なすべての制御情報を提供する。トンネル・ステータス格納部は、ＭＰＬＳ動作とＬ２ＴＰ動作とを分離する。ヘッダは、更に、追加的なプッシュ／ポップ処理によって処理されもよく、トンネルＩＤ／呼ＩＤ変換器によって処理されてもよい。次いで、パケットは、送信のためのスケジューラに渡される。スケジューラは、過負荷時に公平な廃棄処理を維持するために、重み付けされた平等キューイング（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ）を導入する。
【００３７】
図４の構成において、スイッチにおいてトンネルＴ４１から受信されたＩＰパケットは、トンネルＴ４２へ出力される。ＩＰパケットが既にＭＰＬＳフォーマットであれば、次いでそれらはスイッチの内部コア４１へ直接フォワードされる。一般的なフォーマットのＩＰパケットに対しては、ＩＰアドレスを処理し、フォワーディング・クラスの同等性、すなわち共通するＭＯＬＳラベルを共有するＩＰアドレス群、毎にＭＰＬＳラベルを構築するために、図示しない追加機能が要求される。このような機能の提供は、当業者には明らかであろう。単一のカード上のスイッチは、通常、図４に示すように、４つのＶＬＳＩ要素から成り、各ＶＬＳＩ要素は６２２ＭＢ／ｓの切替容量を提供する。各ＶＬＳＩ要素は、入力機能４５及び送出機能４６を有する。入力機能４５は、最初のＭＰＬＳラベルを処理する。一般的なＭＰＬＳパケットに対して、処置インジケータが、ラベル・スタックをプッシュ／ポップするか、及び／若しくはラベルを変換するか判断する。最初のＭＰＬＳラベルが、Ｌ２ＴＰトンネルは該ラベル内に含まれているということを表していると、ＨＷは、第二のヘッダをそれ自身の処理インジケータを有するＬ２ＴＰヘッダとして解釈する第二のパスを実行する。最初の入力機能４５は、フォワードする送出ポート４８を選択する。パケットは、入力ポート４４によって分割され、通常は、６４バイトのセグメントとして、送出ポートにフォワードされる。送出ポートは、パケットを組み立て、又、該パケットが次の切替ノードにフォワードされる前に最終的なヘッダ及びラベルの前に付加するために用いられる追加の処置インジケータを有する。
【００３８】
図４のスイッチ構成は、インターネット・プロトコル・ネットワークにおけるコネクション指向サービスの範囲を規定するコネクション制御構成を具体化する。複数のレベルで再帰的に適用されるこの構成は、物理ネットワークにエンジニアリング・トンネルを、これらエンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築するために用いられ得る。該構成は、更に、Ｌ２ＴＰトンネルのサクセッション内にＰＰＰセッションを構築するためにも用いられ得る。Ｌ２ＴＰトンネルは、ＩＰネットワーク・トポロジの詳細をＬ２ＴＰレイヤー・ネットワークから隠すことができる。Ｌ２ＴＰトンネルとＭＰＬＳトンネルとの間の模範的な関係を図５乃至５ｃに示す。従来のシステムにおいて、Ｌ２ＴＰトンネルは、ポイント・トゥ・ポイントの関係として規格されている。しかし、私は、一Ｌ２ＴＰトンネル上に第一の呼ＩＤ１を有するＰＰＰセッションを構築し、別のＬ２ＴＰトンネル上に第二の呼ＩＤ２を有するＰＰＰセッションを構築することが特に有益であることに気がついた。これは、呼ＩＤ１から呼ＩＤ２への変換及びＰＰＰセッション全体のフォワードをＭＰＬＳが要求するラベル変換機能と非常に似ているため、同じハードウェア上で実施され得るという利点を有する。図５及び図５ａ乃至５ｃに示すように、ＩＰレイヤー２ネットワークにおいて、各ノードでスイッチングするＰＰＰセッションを実行することが可能である。しかし、これが要求されるよりも多くのスイッチング・ステージをもたらす場合、ＭＰＬＳトンネルを用いるレイヤー２ノードをバイパスすることが可能である。ＰＰＰセッションは、ＰＰＰが認証及び暗号化能力に必要なものを一式提供するように、２人のユーザ間にセキュアＩＰ関係を提供する基本的な方法である。ＰＰＰは、セキュアＩＰサービスを実現する手段として、新しいｘＤＳＬシステムにおいて用いられている。よって、ＰＰＰセッション・スイッチング・レイヤー・ネットワークは、セキュアＩＰセッション・ネットワーク・サービスを提供する柔軟な手段である。
【００３９】
図５の構成においてエンド・トゥ・エンド接続を提供及び管理する複数の機構を、図５ａ乃至５ｃに示す。図５ａは、イーサネットを通じて、ＭＰＬＳエッジ・ルータに接続されたＬ２ＴＰオペレーション用ワークステーションを示す。Ｌ２ＴＰトンネル・スイッチとして構成されるＩＰレイヤー２スイッチの３つの段階に渡って、Ｌ２ＴＰオペレーション用ワークステーションにイーサネットによって接続されたＭＰＬＳエッジ・ルータの別の一例と通信する。一ワークステーション上のＰＰＰセッションは、３つのトンネル・スイッチを経由して、別のワークステーションのＰＰＰセッションに接続される。各スイッチング段階において、ＰＰＰセッションは、入力トンネルｉｄ／呼ｉｄ−送出トンネルｉｄ／呼ｉｄの組によって、識別される。これは、ＩＰレイヤー２スイッチに保存され、このＰＰＰセッションに関連するパケットが上記スイッチ動作に従ってコネクションに沿ってスイッチからスイッチへ渡される時にこれらパケットのＬ２ＴＰヘッダを再構築するために用いられる。図５ｂにおいて、Ｌ２ＴＰトンネルの一スイッチング・ステージは、除去され、上記のようにＭＰＬＳ用レイヤー２スイッチを送信するために用いられる。同様に、図５ｃにおいて、エンジニアリング・トンネルは、ＭＰＬＳスイッチングの２つの段階に渡って延長されている。
【００４０】
図４の装置の制御構成のいくつかの原理を図６に示し、関連するイメージ・ネットワーク図を図６ａに示す。図６の構成において、各ＩＰレイヤー２スイッチ・ノード６１は、近隣のノードとトポロジ・ステート・パケット（ＴＳＰ）を交換する。これは、各ノード６１が自身の近隣のトポロジ・データベースを構築することを可能にする。トポロジ・ステート・パケットは、規則的に送信され、例えば利用可能帯域についての情報を含む。大きなネットワークにおいて、トポロジ情報の量は、一ネットワークのすべてのノードでやりとりするのが困難若しくは不可能な点まで増え得る。本装置では、この問題は、ネットワーク内にサブ・ネットワーク階層を定義することによって克服されている。サブ・ネットワーク内で、各ノードは該サブ・ネットワークに関するすべてのトポロジ情報の完全なデータベースを保持する。より遠いノードに対して、サブ・ネットワークは、図６ａに示すように、論理グループ・ノードとして集約される。サブ・ネットワーク内で、ノードは、該情報を集約し、別のピア・グループ・リーダにそれを分配することに責任を負うピア・グループ・リーダを選ぶ。該別のピア・グループ・リーダは、そのサブ・ネットワーク内で該情報を分配する。よって、各ノードは、ネットワークの遠隔部分の詳細な知識が要求されることなく、所望の宛先に届けるために、エンド・トゥ・エンドで用いられるパスの概観を策定することができる。このエンド・トゥ・エンド・パスの概観は、指定通過リストとして構築される。このリストは、ホーム・サブ・ネットワークに対しては、実際のノードのリストとして策定され、より遠隔のサブ・ネットワークに対しては、論理グループ・ノードのリストとして策定される。各サブ・ネットワークが入れられる時、論理グループ・ノード・アイデンティティが、通過されるべき実施のノードのリストに拡張され得る。このルーティング及びコネクション制御の形式は、ＡＴＭネットワークを制御するために従来から使われている（ＡＴＭフォーラム；プライベート・ネットワーク・ノード・インターフェース（ＰＮＮＩ））。
【００４１】
図６のコネクション指向サービス用装置のノードの機能的な構成を図７に概略的に示す。図７において、トポロジ信号は、ＰＮＮＩ（プライベート・ネットワーク・ノード・インターフェース）トポロジ・ステート・パケットに基づき、ユーザ信号及びネットワーク信号は、図２に示すＬ２ＴＰ信号に基づく。
【００４２】
図６の装置におけるＭＰＬＳユーザ・トンネルの構築を図８及び図８ａの関連するフローチャートに示す。これら２つの図は、図６のネットワーク構成を超えてコネクションが張られる方法を示す。ユーザＡのホスト・ノード８１は、そのトポロジ・データベースから、コネクションが張られるべきユーザＢにはスイッチ・ノードＳ２及び論理グループ・ノードＮ２を経由すると到達し得るということを判断するスイッチ・ノードＳ１である。よって、スイッチ・ノードＳ１は、Ｓ２、Ｎ２の指定通過リストを有するトンネル・コネクション・リクエストをフォワードする。スイッチ・ノードＳ２は、ユーザＢのホスト・スイッチ８３に対して直接構築されたエンジニアリング・トンネルを有する。このエンジニアリング・トンネルが空き容量を有するものとすると、次いで、該トンネルが選択され、宛先までのコネクションが、該エンジニアリング・トンネル名に設定されたユーザ・トンネルを経由して構築される。該ユーザ・トンネル・パスに沿った各スイッチ・ノードにおいて、コネクション許可制御（ＣＡＣ）機能が実行され、該コネクションをどのようにルーティングするか、又は実際にそのコネクションを受け付けることができるか否かを判断する。ユーザ・トンネルがディファレンシエイティッド・サービス集合体として処置されると、それらは該ネットワークの入口において、それらそれぞれのサービス・レベル合意（ＳＬＡ）と一致するかがチェックされる。各ノードにおいてコネクション許可制御機能を用いることは、更に、サービス・レベル合意がネットワーク全体に渡って維持されることを保証する。コネクションを張る作業は、ラベル処理機能が図２に示すように作動するように、パケット・フォワーディング構造における処置インジケータを設定しなければならない。
【００４３】
エンド・トゥ・エンドＰＰＰセッションの構築を図９、図９ａの関連するフローチャート、及び図５ｂの対応する機構に示す。この場合、セッション管理者がＰＰＰセッションを要求するものとする。これは、ユーザのうちの１人によるいくつかの動作の結果として為される。例えば、一ユーザが、ワールド・ワイド・ウェッブ上のサーバからの商品の購入をリクエストすると、それが販売オフィスへのセキュアＩＰセッションに対するリクエストとなる。この場合の信号は、スイッチにおいて具体化される呼処理機能間を通るセッション・リクエスト、及び各ノードにおけるＬ２ＴＰ制御エンティティに対してまとめて通るＰＰＰ呼に関する２つのレベルで送信される。レイヤー２プロトコル（Ｌ２ＴＰ）エンティティは、各Ｌ２ＴＰトンネルにＰＰＰ呼を生成し、呼処理機能は、各ノードにおいて呼ＩＤ変換を準備し、パケット・フォワーディング構造がパケットを次のＬ２ＴＰトンネルにフォワードする前にＬ２ＴＰヘッダを変更することを可能にする。
【００４４】
好ましい実施形態の上記説明は、例示としてのみ示されたものであり、当業者は本発明の意図及び範囲を逸脱することなく多様な変形を為し得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 トンネリング及び明確なルーティングのためのＭＰＬＳ機構を示す図である。
【図２】 図１の例示的コネクション指向サービスを通じてパケットのルーティングが実行されるＭＰＬＳラベル処理機能を示す図である。
【図３】 Ｌ２ＴＰトンネルにおけるＩＰ（ＰＰＰ）セッションの構築を示す図である。
【図３ａ】 図３のＰＰＰセッションの設定において用いられるメッセージング・プロトコルを示す図である。
【図４】 レイヤー３ＭＰＬＳルータ、レイヤー２ＭＰＬＳトンネル・スイッチ、及びレイヤー２ＩＰ（ＰＰＰ）セッション・スイッチとして作動する、本発明の好ましい実施形態において採用されるハードウェア構成を示す図である。
【図５】 本発明の一実施形態に係る一般的なコネクション指向ＩＰネットワークを概略的に示す図である。
【図５ａ】 図５のネットワークに渡るＩＰ（ＰＰＰ）セッションの接続方法を示す図である。
【図５ｂ】 図５のネットワークに渡るＩＰ（ＰＰＰ）セッションの接続方法を示す図である。
【図５ｃ】 図５のネットワークに渡るＩＰ（ＰＰＰ）セッションの接続方法を示す図である。
【図６】 図５のネットワーク内でトポロジ情報が通信される方法を示す図である。
【図６ａ】 図５のネットワーク内でトポロジ情報が集約される方法を示す図である。
【図７】 図７は、本発明の好ましい実施形態に係る、コネクション指向サービスを提供するノードの機能的なアーキテクチャを示す図である。
【図８】 帯域保証を有するＭＰＬＳユーザ・トンネルの構築を示す図である。
【図８ａ】 図８に関連するフローチャートである。
【図９】 帯域保証を有し、標準ＩＰ認証及び暗号プロトコルのエンド・トゥ・エンド作動を可能にするエンド・トゥ・エンドＩＰ（ＰＰＰ）セッションの構築を示す図である。
【図９ａ】 図９に関連するフローチャートである。
本発明は、インターネット・プロトコル（ＩＰ）・コネクション指向サービスを提供及び管理するシステム及び方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
インターネット・プロトコルは、当初、コネクションレス型サービスであった。通常のＩＰネットワークにおいて、トラフィックは、システム・ノードにおいて個々にルーティングされるパケットで運ばれる。このようなネットワークにおいて現在提供されるサービスは、一般的にはベストエフォートで作動する。すなわち、ネットワークは、パケットをその宛先へルーティングすることを常に試みるが、例えば過負荷状況下で、到達を保証できない。今、従来のＰＳＴＮを用いたサービスよりも大幅にコストが下がる、インターネット上での電話サービスの提供に強い関心が寄せられている。しかし、「ベストエフォート」型のコネクションレス・システム若しくはパケット・システムに対して、事実上サーバへの高優先接続となるものを導入することは、多くの重大な問題を生じる。特に、インターネット電話サービスは、世界的に受け入れられなければならず、従来の電話網によって現在提供されているのと同様のサービス品質を提供しなければならない。
【０００３】
多くの作業者が、現在、この問題を解決しようとしている。例えば、現在のインターネットＩｐｖ４プロトコルは、ＴＯＳオクテットを導入し、Ｉｐｖ６は、ＩＰネットワークにおけるトラフィック・エンジニアリングをある程度サポートする複数の優先レベルを定義することを可能にするトラフック・クラス・オクテットを導入する。ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のディファレンシエイティッド・サービス（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ）・ワーキング・グループは、最近、トラフィックが優先レベルで分類され、ＩＰネットワークへのエントリについてチェックされるような方法を定義した。内部リンク上での（ホップ動作毎の）トラフィック動作が規格化された。これらの方法を用いて、サービス・レベル合意をユーザに提供することができ、内部ホップ数を少なくし、更に高優先トラフィックの割合を全トラフィック中の小さい割合とすることができる。
【０００４】
他のＩＥＴＦワーキング・グループは、コネクション指向性をある程度提供するプロトコルを定義した。これらは、ＭＰＬＳとＬＴＰである。
【０００５】
ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）は、多くのルーティング・ステージを通るトンネルを定義し、一ホップずつのルーティングに代わり、明確なルーティングを用いてそのようなトンネルを設定する能力を導入する。これは、コネクション指向性のフォーマットである。
【０００６】
ＬＴＰ（Ｌａｙｅｒ ２ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）は、トンネルを通って、エンド・トゥ・エンドなＩＰポイント・トゥ・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）セッションを動的に生成及び消去する信号システムを提供する。これらのセッションは、帯域が割り当てられ、料金請求のために時間が計測され、完了すると完全に削除される。これは、完全なコネクション指向パラダイムである。
【０００７】
コネクション指向性は、各ユーザ若しくはユーザ・ネットワークに対して、キャリア・ネットワーク・サービスを提供する際に、特に有益である。特に、コネクション指向性は、帯域を保証し、サービス品質を保証し、エンド・ユーザ・アイデンティティを認証し、不正アクセス若しくはリソースの誤使用を防止するというタスクを単純化する。
【０００８】
フレーム・リレーやＡＴＭなどの現在のレイヤー２ネットワークは、帯域計算を提供するのに効果的な制御フレームワークを提供することができる。しかし、それらの制御プロトコルは、レイヤー３ＩＰネットワーク機能に統合されても、ユーザ・サービスのＱｏＳ特性が維持されることを保証するには充分でない。これは、上記特性の活用を制限し、よってインターネットにおけるＱｏＳの提供を解決できない。
【０００９】
（発明の開示）
本発明の目的は、上記欠点を最小化若しくは克服することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、コネクションレス型ネットワークにおけるコネクション指向サービスを提供する改善された構成及び方法を提供することである。
【００１１】
本発明によれば、コネクションレス型ネットワーク上のコネクション指向サービスをスイッチングする方法であって、該コネクションレス型ネットワークにエンジニアリング・トンネルを構築し、該エンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築し、前記コネクション指向サービスを前記ユーザ・トンネルを経由して送信する方法が提供される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、コネクション指向サービスをスイッチングするコネクションレス型ネットワーク装置であって、該コネクションレス型ネットワークにエンジニアリング・トンネルを構築する手段と、該エンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築する手段と、前記コネクション指向サービスを前記ユーザ・トンネルを経由して送信する手段とを有する装置が提供される。
【００１３】
コネクション指向サービスの管理は、エンジニアリング・トンネルを経由して信号情報を送信することによって実行されることが有益である。
【００１４】
本発明の別の態様において、複数のノードを有し、コネクション指向サービスが伝達されるトンネルが設けられたコネクションレス型パケット・ネットワーク上でコネクション指向サービスと非コネクション指向サービスとを切り替えるネットワーク・ノード・ルータは、それぞれが入力ポートに接続された入力機能群を含み、ノードからノードへルーティングされ、前記トンネル内に含まれないパケット・トラフィックを取り扱うための内部スイッチ・コアを有し、更に、前記トンネル内に含まれるトラフィックをノードを直接通過させるために該トラフィックを識別する手段を有する。
【００１５】
更に別の態様においては、本発明は、コネクション指向サービスが伝達されるトンネルが設けられたコネクションレス型パケット・ネットワーク上のネットワーク・ノードにおいて、コネクション指向サービス及び非コネクション指向サービスを切り替えるパケット・スイッチング方法であって、前記ネットワーク・ノードにおいて、前記ノードにおいて受信されたパケットが前記トンネル内に含まれるか否かを判断し、トンネル内に含まれない前記パケットのそれぞれに対して、該パケットがルーティングされるべき隣接ノードを決定し、前記トンネル内に含まれると判断されたパケットを該トンネル内のノードを通過させる方法を提供する。
【００１６】
本発明は、更に、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ネットワークにおいてコネクション指向サービスを提供するために適用されるコネクション制御アーキテクチャであって、複数のレベルにおいて再帰的に適用され、物理ネットワークにエンジニアリング・トンネルを構築し、これらエンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築するアーキテクチャを含む。
【００１７】
本発明は、更に、管理された帯域、保証されたサービス品質、及びユーザ認証を有するコネクション指向サービスの体系的供給のためのアーキテクチャに関する。従来技術において、そのような能力は、フレーム・リレーやＡＴＭなどの分離したネットワークによって提供されている。このようなネットワークは、レイヤー３において作動するインターネットの処理から離れて、レイヤー２において作動する。
【００１８】
本発明においては、単一のネットワークが、要求される機能に応じて交換可能に、レイヤー２若しくはレイヤー３において作動する。
【００１９】
好ましい実施形態において、上記ネットワークは、サブ・ネットワーク階層を有する。各サブ・ネットワーク内において、各ノードは、該サブ・ネットワークに関するトポロジ情報についての第一のデータベースと、他のサブ・ネットワークに関する集約情報についての第二のデータベースとを有する。各サブ・ネットワークの一ノードが、該サブ・ネットワークのピア・グループ・リーダとして定義され、該集約情報が、該ピア・グループ・リーダから他のノードへ分配される。
【００２０】
（発明の実施形態）
ここで、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して、説明する。
【００２１】
まず、図１乃至３ａを参照する。これらの図は、比較及び説明目的、及び本発明の理解を容易にする目的で紹介される。
【００２２】
説明及び比較目的で紹介された図１は、従来のＭＰＬＳネットワークを示す。このネットワークは、複数のＭＰＬＳエッジ・ルータ１１と、ＭＰＬＳスイッチング・ノード１２とを有する。このようなネットワークは、トンネルを定義し、パケットの明確なエンド・トゥ・エンド・ルーティングを可能にする。スイッチング・ノードを通るトンネル内に含まれるパケット・トラフィックは、ルーティングに関する限り、該ノードによって事実上無視される。トンネルは、複数のレイヤーにおいて定義されることができ、一レイヤーのトンネルは、他のレイヤーのトンネル内で実行され得る。図示のために、エンジニアリング・トンネル１３ａ、１３ｂなどは、物理ネットワークの容量を分けるために用いられるエンジニアリング・レイヤー用に定義され、エンジニアリング・トンネルの容量を利用するユーザ・トンネル１４は、エンド・ユーザ・サービスを提供するために定義される。エンジニアリング・トンネルは、当然、複数のユーザ・トンネルを有することができ、ユーザ・トンネルは、一般的には、１以上のユーザ・トンネルを通る。図１に示すように、ユーザ・トンネル１４は、エンジニアリング・トンネル１３ａ及び１３ｂに含まれる。通常のエンド・ユーザ・サービスは、２つのＶＰＮユーザ・ノード間の帯域保証サービスである。
【００２３】
図１のネットワークにおいて、エンジニアリング・トンネルは、複数のネットワーク・ノードに渡って設定された永久的若しくは半永久的なエンティティであるが、一般的にはネットワークを超えて完全なエンド・トゥ・エンド経路を提供しない。ユーザ・トンネルは、ネットワーク・トランザクション期間中にエンド・トゥ・エンド接続を提供するために、適切な数のエンジニアリング・トンネル内に設定され、トランザクションが完了した時に壊される一時的なエンティティである。トンネルの目的は、パケットのルーティングを容易にすることである。トンネル内のパケットは、通過するノードが該パケットの行き先、又は、該パケットが次に到達するノードすら認識する必要無しに、そのノードを通過し得る。なぜなら、パケットは、その最終宛先に到達するまで、トンネル内に留まることができるからである。ノードによって要求される唯一の情報は、該パケットが運搬されるトンネルの識別である。このトンネル概念を組み込んだＩＰネットワークは、トンネリングされたパケット・トラフィック、及びパケットが通る各システム・ノードにおいて該パケットをルーティングする従来のパケット・トラフィックの両方を実行することができる。
【００２４】
図１のネットワークのＭＰＬＳ作動は、図２に示されている。図２は、図１のネットワークを渡るエンド・トゥ・エンドのＩＰパケット・ペイロードのルーティングの各ステージにおける通常のパケット・フォーマットＰ１〜Ｐ６を図示する。通常のＭＬＰＳパケットは、当該パケットの先へのルーティングを制御するために、パケットが通過するＭＰＬＳノード１２によって用いられるラベルのスタックと共に、原ＩＰパケットを有する。各ノードにおいて、現在のパケット・ラベルは、該パケットの先のルーティング、即ち該パケットが割り当てられたトンネル、を決定するために用いられる。このラベルは、それぞれが、通常、２０ビットのラベル値と、ＱｏＳ区分を維持するために用いられる３ビットのサービス・クラス・フィールドと、１ビットの「スタックの底」インジケータと、パケット・フォワーディング・ループを消去するために用いられる８ビットの「生存時間」フィールドとを有する４バイト長である。
【００２５】
パケット・フォーマットＰ１〜Ｐ６は、宛先エッジ・ルータに到達するために第一及び第二のエンジニアリング・トンネル内にそれ自身含まれるユーザ・トンネルを通るパケットの明確なフォワーディングを実現するために、選択される。ＭＰＬＳは、各ノードにおいて、スタックの先頭のラベルに基づいてパケットをフォワードすることを可能にするように、設計される。
【００２６】
図２に示すように、パケット・フォーマットＰ１は、ラベルＬ−ｄ、Ｌ−ｕ１、及びＬ−ｅｘを有する。ラベルＬ−ｄは、宛先エッジ・ルータ１１ｂにとって重要であり、ユーザ・トンネル上でラベル・デストリビューション・プロトコルによって交換される。Ｌ−ｕ１は、ユーザ・トンネルに対して用いられるラベル列の第一ラベルであり、第一のエンジニアリング・トンネル１３ａ上で交換される。Ｌ−ｅｘは、エンジニアリング・トンネル１３ａ用のラベルである。
【００２７】
パケット・フォーマットＰ２は、第一ノード１２によって、該ノードが該第一のエンジニアリング・トンネル１３ａにとって最後から２番目のノードであるかを判断するために、用いられる。これによって、スタックの「ポップ（ｐｏｐ）」が生じ、よってラベルＬ−ｄ及びＬ−ｕ１は次のノードにフォワードされる。ラベル・スタックの「ポッピング（ｐｏｐｉｎｇ）」とは、スタックの最上における現在のラベルを除去することを言い、ラベルの「プッシング（ｐｕｓｈｉｎｇ）」とは、ラベルをスタックに追加することを言う。
【００２８】
パケット・フォーマットＰ３のラベルＬ−ｕ１は、パケットをフォワードするために用いられ、次のホップ用のラベルＬ−ｕ２に変換される。
【００２９】
パケット・フォーマットＰ４のラベルＬ−ｕ２は、フォワードするために用いられる。ユーザ・トンネルの先行きから、これが最後から２番目のホップであることが判断され、よってＬ−ｕ２はポップされる。第二のエンジニアリング・トンネル１３ｂが用いられ、Ｌ−ｅｙがエンジニアリング・トンネル１３ｂ用のラベルであることも判断される。よって、該パケットは、ラベルＬ−ｄ及びＬ−ｅｙと共にフォワードされる。
【００３０】
第二のエンジニアリング・トンネル１３ｂの最後から２番目のノードにおいて、パケット・フォーマットＰ５のラベルＬ−ｅｙはポップされ、よって該パケットはラベルＬ−ｄのみと共に、宛先エッジ・ルータ１１ｂに到着する。
【００３１】
宛先エッジ・ルータ１１ｂにおいて、原ＩＰパケット（フォーマットＰ６）がＬＡＮ上の最終宛先にフォワードされる。
【００３２】
説明及び比較目的で図３及び３ａに示される従来のトンネリング技術の別の例は、レイヤー２トンネリング・プロトコル（Ｌ２ＴＰ）である。Ｌ２ＴＰは、ネットワーク・サービスのポイントが元々のダイヤルアップ呼が為されたポイントと異なるようなダイヤルアップ・サービスに用いられる。ローミングによって、ダイヤルアップは最寄のインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）において終了するが、ネットワーク・サービスは原ＩＳＰ若しくはホームＩＳＰによって提供されるＩＳＰの例である。Ｌ２ＴＰは、コネクション信号機構を提供するため、ポイント・トゥ・ポイント（ＰＰＰ）セッションが、トンネル内で、動的に多重化され得る。ＰＰＰペイロード・パケットは、先頭に短いヘッダを有するため、原ＰＰＰパケットは識別されることができ、適切にフォワードされ得る。
【００３３】
図３は、更に、ＰＳＴＮ３２を経由して設定されたダイヤルアップ・モデム・コネクションからＬ２ＴＰアクセス集線装置（ＬＡＣ）３１に到着した、ユーザ端末３０からの新しい呼を図示する。関連するメッセージングを図３ａに図示する。該呼はＩＰネットワーク３５に接続された遠隔Ｌ２ＴＰネットワーク・サーバ（ＬＮＳ）３３を宛先とすることが判断される。よって、ユーザ・トンネル３４は、集線装置３１と遠隔サーバ３３との間に、ＩＰネットワークに渡って構築される。Ｌ２ＴＰトンネル３４内でのメッセージの交換は、上記呼の双方向においてパケットを識別するために用いられ得る呼ＩＤをトンネル３４内で割り当てる。
【００３４】
本発明のより完全な理解を容易にするために、従来のネットワーク動作を説明してきたが、ここで、本発明の好ましい実施形態を、添付図面：図４乃至９を参照して、例示的に説明する。
【００３５】
まず図４を参照する。図４は、本発明の好ましい実施形態に係る、内部コア、及びルータ若しくはスイッチの周辺回路を表す。図４に示すように、スイッチは、個別の入力ポート４７に接続された入力機能４６群と、個別の送出ポート４８に接続された送出機能４６群とを有する。いずれの入力機能も、受信したパケットをすべての送出機能へルーティングできる。それぞれ入力及び送出機能に接続された入力及び送出ポートは、ノードからノードへルーティングされる、即ちトンネル内に含まれない、パケット・トラフィックを取り扱う。トラフィックに基づくトンネルは、例えば当該ノードで終了する若しくは当該ノードを通るトンネルＴ４１から、受信される。トンネルＴ４１は、複数のユーザ・トンネルを提供するエンジニアリング・トンネルとなり得る。
【００３６】
図４の下半分は、入力及び送出機能の構成を示す。トンネル・ステータス格納部は、トンネル種類がＭＰＬＳかＬ２ＴＰかの識別を提供し、更にトンネルのステータスを保持する。これは、ヘッダ情報にアクセスし、要求されるプッシュ／ポップ処理を実行するために、Ｌ２ＴＰ／ラベル・ヘッダ弁別器によって用いられる。要求される送出機能を識別し、先への送信のためにＬ２ＴＰヘッダを変更するために、ヘッダ情報は呼ＩＤ変換及び分離部にアクセスするために用いられる。次いで、パケットは、要求される送出機能へのリンクにフォワードされる。例えばＡＴＭなどの通常のスイッチ構成においては、パケットは、送信のための分割されるが、この場合、パケットは送出制御のため送出機能において再び組み立てられ、入力機能によって変更されたように、パケットのヘッダは送出に必要なすべての制御情報を提供する。トンネル・ステータス格納部は、ＭＰＬＳ動作とＬ２ＴＰ動作とを分離する。ヘッダは、更に、追加的なプッシュ／ポップ処理によって処理されもよく、トンネルＩＤ／呼ＩＤ変換器によって処理されてもよい。次いで、パケットは、送信のためのスケジューラに渡される。スケジューラは、過負荷時に公平な廃棄処理を維持するために、重み付けされた平等キューイング（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ）を導入する。
【００３７】
図４の構成において、スイッチにおいてトンネルＴ４１から受信されたＩＰパケットは、トンネルＴ４２へ出力される。ＩＰパケットが既にＭＰＬＳフォーマットであれば、次いでそれらはスイッチの内部コア４１へ直接フォワードされる。一般的なフォーマットのＩＰパケットに対しては、ＩＰアドレスを処理し、フォワーディング・クラスの同等性、すなわち共通するＭＯＬＳラベルを共有するＩＰアドレス群、毎にＭＰＬＳラベルを構築するために、図示しない追加機能が要求される。このような機能の提供は、当業者には明らかであろう。単一のカード上のスイッチは、通常、図４に示すように、４つのＶＬＳＩ要素から成り、各ＶＬＳＩ要素は６２２ＭＢ／ｓの切替容量を提供する。各ＶＬＳＩ要素は、入力機能４５及び送出機能４６を有する。入力機能４５は、最初のＭＰＬＳラベルを処理する。一般的なＭＰＬＳパケットに対して、処置インジケータが、ラベル・スタックをプッシュ／ポップするか、及び／若しくはラベルを変換するか判断する。最初のＭＰＬＳラベルが、Ｌ２ＴＰトンネルは該ラベル内に含まれているということを表していると、ＨＷは、第二のヘッダをそれ自身の処理インジケータを有するＬ２ＴＰヘッダとして解釈する第二のパスを実行する。最初の入力機能４５は、フォワードする送出ポート４８を選択する。パケットは、入力ポート４４によって分割され、通常は、６４バイトのセグメントとして、送出ポートにフォワードされる。送出ポートは、パケットを組み立て、又、該パケットが次の切替ノードにフォワードされる前に最終的なヘッダ及びラベルの前に付加するために用いられる追加の処置インジケータを有する。
【００３８】
図４のスイッチ構成は、インターネット・プロトコル・ネットワークにおけるコネクション指向サービスの範囲を規定するコネクション制御構成を具体化する。複数のレベルで再帰的に適用されるこの構成は、物理ネットワークにエンジニアリング・トンネルを、これらエンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築するために用いられ得る。該構成は、更に、Ｌ２ＴＰトンネルのサクセッション内にＰＰＰセッションを構築するためにも用いられ得る。Ｌ２ＴＰトンネルは、ＩＰネットワーク・トポロジの詳細をＬ２ＴＰレイヤー・ネットワークから隠すことができる。Ｌ２ＴＰトンネルとＭＰＬＳトンネルとの間の模範的な関係を図５乃至５ｃに示す。従来のシステムにおいて、Ｌ２ＴＰトンネルは、ポイント・トゥ・ポイントの関係として規格されている。しかし、私は、一Ｌ２ＴＰトンネル上に第一の呼ＩＤ１を有するＰＰＰセッションを構築し、別のＬ２ＴＰトンネル上に第二の呼ＩＤ２を有するＰＰＰセッションを構築することが特に有益であることに気がついた。これは、呼ＩＤ１から呼ＩＤ２への変換及びＰＰＰセッション全体のフォワードをＭＰＬＳが要求するラベル変換機能と非常に似ているため、同じハードウェア上で実施され得るという利点を有する。図５及び図５ａ乃至５ｃに示すように、ＩＰレイヤー２ネットワークにおいて、各ノードでスイッチングするＰＰＰセッションを実行することが可能である。しかし、これが要求されるよりも多くのスイッチング・ステージをもたらす場合、ＭＰＬＳトンネルを用いるレイヤー２ノードをバイパスすることが可能である。ＰＰＰセッションは、ＰＰＰが認証及び暗号化能力に必要なものを一式提供するように、２人のユーザ間にセキュアＩＰ関係を提供する基本的な方法である。ＰＰＰは、セキュアＩＰサービスを実現する手段として、新しいｘＤＳＬシステムにおいて用いられている。よって、ＰＰＰセッション・スイッチング・レイヤー・ネットワークは、セキュアＩＰセッション・ネットワーク・サービスを提供する柔軟な手段である。
【００３９】
図５の構成においてエンド・トゥ・エンド接続を提供及び管理する複数の機構を、図５ａ乃至５ｃに示す。図５ａは、イーサネットを通じて、ＭＰＬＳエッジ・ルータに接続されたＬ２ＴＰオペレーション用ワークステーションを示す。Ｌ２ＴＰトンネル・スイッチとして構成されるＩＰレイヤー２スイッチの３つの段階に渡って、Ｌ２ＴＰオペレーション用ワークステーションにイーサネットによって接続されたＭＰＬＳエッジ・ルータの別の一例と通信する。一ワークステーション上のＰＰＰセッションは、３つのトンネル・スイッチを経由して、別のワークステーションのＰＰＰセッションに接続される。各スイッチング段階において、ＰＰＰセッションは、入力トンネルｉｄ／呼ｉｄ−送出トンネルｉｄ／呼ｉｄの組によって、識別される。これは、ＩＰレイヤー２スイッチに保存され、このＰＰＰセッションに関連するパケットが上記スイッチ動作に従ってコネクションに沿ってスイッチからスイッチへ渡される時にこれらパケットのＬ２ＴＰヘッダを再構築するために用いられる。図５ｂにおいて、Ｌ２ＴＰトンネルの一スイッチング・ステージは、除去され、上記のようにＭＰＬＳ用レイヤー２スイッチを送信するために用いられる。同様に、図５ｃにおいて、エンジニアリング・トンネルは、ＭＰＬＳスイッチングの２つの段階に渡って延長されている。
【００４０】
図４の装置の制御構成のいくつかの原理を図６に示し、関連するイメージ・ネットワーク図を図６ａに示す。図６の構成において、各ＩＰレイヤー２スイッチ・ノード６１は、近隣のノードとトポロジ・ステート・パケット（ＴＳＰ）を交換する。これは、各ノード６１が自身の近隣のトポロジ・データベースを構築することを可能にする。トポロジ・ステート・パケットは、規則的に送信され、例えば利用可能帯域についての情報を含む。大きなネットワークにおいて、トポロジ情報の量は、一ネットワークのすべてのノードでやりとりするのが困難若しくは不可能な点まで増え得る。本装置では、この問題は、ネットワーク内にサブ・ネットワーク階層を定義することによって克服されている。サブ・ネットワーク内で、各ノードは該サブ・ネットワークに関するすべてのトポロジ情報の完全なデータベースを保持する。より遠いノードに対して、サブ・ネットワークは、図６ａに示すように、論理グループ・ノードとして集約される。サブ・ネットワーク内で、ノードは、該情報を集約し、別のピア・グループ・リーダにそれを分配することに責任を負うピア・グループ・リーダを選ぶ。該別のピア・グループ・リーダは、そのサブ・ネットワーク内で該情報を分配する。よって、各ノードは、ネットワークの遠隔部分の詳細な知識が要求されることなく、所望の宛先に届けるために、エンド・トゥ・エンドで用いられるパスの概観を策定することができる。このエンド・トゥ・エンド・パスの概観は、指定通過リストとして構築される。このリストは、ホーム・サブ・ネットワークに対しては、実際のノードのリストとして策定され、より遠隔のサブ・ネットワークに対しては、論理グループ・ノードのリストとして策定される。各サブ・ネットワークが入れられる時、論理グループ・ノード・アイデンティティが、通過されるべき実施のノードのリストに拡張され得る。このルーティング及びコネクション制御の形式は、ＡＴＭネットワークを制御するために従来から使われている（ＡＴＭフォーラム；プライベート・ネットワーク・ノード・インターフェース（ＰＮＮＩ））。
【００４１】
図６のコネクション指向サービス用装置のノードの機能的な構成を図７に概略的に示す。図７において、トポロジ信号は、ＰＮＮＩ（プライベート・ネットワーク・ノード・インターフェース）トポロジ・ステート・パケットに基づき、ユーザ信号及びネットワーク信号は、図２に示すＬ２ＴＰ信号に基づく。
【００４２】
図６の装置におけるＭＰＬＳユーザ・トンネルの構築を図８及び図８ａの関連するフローチャートに示す。これら２つの図は、図６のネットワーク構成を超えてコネクションが張られる方法を示す。ユーザＡのホスト・ノード８１は、そのトポロジ・データベースから、コネクションが張られるべきユーザＢにはスイッチ・ノードＳ２及び論理グループ・ノードＮ２を経由すると到達し得るということを判断するスイッチ・ノードＳ１である。よって、スイッチ・ノードＳ１は、Ｓ２、Ｎ２の指定通過リストを有するトンネル・コネクション・リクエストをフォワードする。スイッチ・ノードＳ２は、ユーザＢのホスト・スイッチ８３に対して直接構築されたエンジニアリング・トンネルを有する。このエンジニアリング・トンネルが空き容量を有するものとすると、次いで、該トンネルが選択され、宛先までのコネクションが、該エンジニアリング・トンネル名に設定されたユーザ・トンネルを経由して構築される。該ユーザ・トンネル・パスに沿った各スイッチ・ノードにおいて、コネクション許可制御（ＣＡＣ）機能が実行され、該コネクションをどのようにルーティングするか、又は実際にそのコネクションを受け付けることができるか否かを判断する。ユーザ・トンネルがディファレンシエイティッド・サービス集合体として処置されると、それらは該ネットワークの入口において、それらそれぞれのサービス・レベル合意（ＳＬＡ）と一致するかがチェックされる。各ノードにおいてコネクション許可制御機能を用いることは、更に、サービス・レベル合意がネットワーク全体に渡って維持されることを保証する。コネクションを張る作業は、ラベル処理機能が図２に示すように作動するように、パケット・フォワーディング構造における処置インジケータを設定しなければならない。
【００４３】
エンド・トゥ・エンドＰＰＰセッションの構築を図９、図９ａの関連するフローチャート、及び図５ｂの対応する機構に示す。この場合、セッション管理者がＰＰＰセッションを要求するものとする。これは、ユーザのうちの１人によるいくつかの動作の結果として為される。例えば、一ユーザが、ワールド・ワイド・ウェッブ上のサーバからの商品の購入をリクエストすると、それが販売オフィスへのセキュアＩＰセッションに対するリクエストとなる。この場合の信号は、スイッチにおいて具体化される呼処理機能間を通るセッション・リクエスト、及び各ノードにおけるＬ２ＴＰ制御エンティティに対してまとめて通るＰＰＰ呼に関する２つのレベルで送信される。レイヤー２プロトコル（Ｌ２ＴＰ）エンティティは、各Ｌ２ＴＰトンネルにＰＰＰ呼を生成し、呼処理機能は、各ノードにおいて呼ＩＤ変換を準備し、パケット・フォワーディング構造がパケットを次のＬ２ＴＰトンネルにフォワードする前にＬ２ＴＰヘッダを変更することを可能にする。
【００４４】
好ましい実施形態の上記説明は、例示としてのみ示されたものであり、当業者は本発明の意図及び範囲を逸脱することなく多様な変形を為し得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 トンネリング及び明確なルーティングのためのＭＰＬＳ機構を示す図である。
【図２】 図１の例示的コネクション指向サービスを通じてパケットのルーティングが実行されるＭＰＬＳラベル処理機能を示す図である。
【図３】 Ｌ２ＴＰトンネルにおけるＩＰ（ＰＰＰ）セッションの構築を示す図である。
【図３ａ】 図３のＰＰＰセッションの設定において用いられるメッセージング・プロトコルを示す図である。
【図４】 レイヤー３ＭＰＬＳルータ、レイヤー２ＭＰＬＳトンネル・スイッチ、及びレイヤー２ＩＰ（ＰＰＰ）セッション・スイッチとして作動する、本発明の好ましい実施形態において採用されるハードウェア構成を示す図である。
【図５】 本発明の一実施形態に係る一般的なコネクション指向ＩＰネットワークを概略的に示す図である。
【図５ａ】 図５のネットワークに渡るＩＰ（ＰＰＰ）セッションの接続方法を示す図である。
【図５ｂ】 図５のネットワークに渡るＩＰ（ＰＰＰ）セッションの接続方法を示す図である。
【図５ｃ】 図５のネットワークに渡るＩＰ（ＰＰＰ）セッションの接続方法を示す図である。
【図６】 図５のネットワーク内でトポロジ情報が通信される方法を示す図である。
【図６ａ】 図５のネットワーク内でトポロジ情報が集約される方法を示す図である。
【図７】 図７は、本発明の好ましい実施形態に係る、コネクション指向サービスを提供するノードの機能的なアーキテクチャを示す図である。
【図８】 帯域保証を有するＭＰＬＳユーザ・トンネルの構築を示す図である。
【図８ａ】 図８に関連するフローチャートである。
【図９】 帯域保証を有し、標準ＩＰ認証及び暗号プロトコルのエンド・トゥ・エンド作動を可能にするエンド・トゥ・エンドＩＰ（ＰＰＰ）セッションの構築を示す図である。
【図９ａ】 図９に関連するフローチャートである。
Claims (6)
- コネクションレス型ネットワーク上のコネクション指向サービスをスイッチングする方法であって、
該コネクションレス型ネットワークにエンジニアリング・トンネルを構築し、
該エンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築し、
前記コネクション指向サービスを前記ユーザ・トンネルを経由して送信し、
前記コネクション指向サービスの管理は、前記エンジニアリング・トンネルを経由した信号情報の送信によって実行され、
前記エンジニアリング・トンネル及び前記ユーザ・トンネルは、ＭＰＬＳ若しくはＬ２ＴＰトンネルを含み、
前記コネクション指向サービスは、これらサービスを含むトンネル・プロトコルの表示と共に提供され、
前記ネットワークは、サブ・ネットワーク階層を有し、前記サブ・ネットワーク階層には、ＩＰレイヤー２スイッチを含む複数のノードを有し、
前記サブ・ネットワークそれぞれの中で、各ノードは、該サブ・ネットワークに関するトポロジ情報についての第一のデータベースと、他のサブ・ネットワークに関する集約情報についての第二のデータベースとを有し、
前記コネクション指向サービスを前記ユーザ・トンネルを経由して送信するとき、前記ユーザ・トンネル・パスに沿った前記各ノードにおいて、前記コネクション指向サービスのサービスレベルが所定のレベルに維持されることを保証するコネクション許可制御が実行されること、
を特徴とする方法。 - 請求項１記載の方法であって、
前記サブ・ネットワークそれぞれの中で、一ノードが、該サブ・ネットワークのピア・グループ・リーダとして定義され、前記集約情報が、該ピア・グループ・リーダから、該サブ・ネットワークのノードへ分配されること
を特徴とする方法。 - 請求項２記載の方法であって、更に、
第一の前記Ｌ２ＴＰトンネル上の第一の呼識別子と、第二の前記Ｌ２ＴＰトンネル上の第二の呼識別子とを用いるポイント・トゥ・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）セッションを構築し、
連続的なエンド・トゥ・エンド・パスを張るために、前記第一の呼識別子から前記第二の呼識別子への変換を提供すること
を特徴とする方法。 - コネクション指向サービスをスイッチングするコネクションレス型ネットワーク装置であって、
該コネクションレス型ネットワークにエンジニアリング・トンネルを構築する手段と、
該エンジニアリング・トンネル内にユーザ・トンネルを構築する手段と、
前記コネクション指向サービスを前記ユーザ・トンネルを経由して送信する手段とを有し、
前記コネクション指向サービスの管理は、前記エンジニアリング・トンネルを経由した信号情報の送信によって実行され、
前記エンジニアリング・トンネル及び前記ユーザ・トンネルは、ＭＰＬＳ若しくはＬ２ＴＰトンネルを含み、
前記コネクション指向サービスは、これらサービスを含むトンネル・プロトコルの表示と共に提供され、
前記ネットワークは、サブ・ネットワーク階層を有し、前記サブ・ネットワーク階層は、ＩＰレイヤー２スイッチを含む複数のノードを有し、
前記サブ・ネットワークそれぞれの中で、各ノードは、該サブ・ネットワークに関するトポロジ情報についての第一のデータベースと、他のサブ・ネットワークに関する集約情報についての第二のデータベースとを有し、
前記コネクション指向サービスを前記ユーザ・トンネルを経由して送信するとき、前記ユーザ・トンネル・パスに沿った前記各ノードにおいて、前記コネクション指向サービスのサービスレベルが所定のレベルに維持されることを保証するコネクション許可制御が実行されること、
を特徴とする装置。 - 請求項４記載の装置であって、
前記サブ・ネットワークそれぞれの中で、一ノードが、該サブ・ネットワークのピア・グループ・リーダとして定義され、前記集約情報が、該ピア・グループ・リーダから、該サブ・ネットワークのノードへ分配されることを特徴とする装置。 - 請求項５記載の装置であって、
第一の前記Ｌ２ＴＰトンネル上の第一の呼識別子と、第二の前記Ｌ２ＴＰトンネル上の第二の呼識別子とを用いるポイント・トゥ・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）セッションを構築する手段と、
連続的なエンド・トゥ・エンド・パスを張るために、前記第一の呼識別子から前記第二の呼識別子への変換を提供する手段とを更に有することを特徴とする装置。
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