JP4472687B2 - パケット中継方法およびパケット中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、パケットを中継するパケット中継方法およびパケット中継装置に関し、詳しくは、中継するパケットの伝送量を制限するパケット中継方法およびパケット中継装置に関するものである。

従来、中継するパケットの伝送量を制限するパケット中継装置としては、例えば、受信パケットをフロー毎に到着順にキューイングし、パケット転送レートが最低保証帯域未満であるフローが属するグループ１と、パケット転送レートが最低保証帯域以上であり、かつ最大制限帯域未満であるフローが属するグループ２と、パケット転送レートが最大制限帯域を超過したフローが属するグループ３とに分類し、グループ１が属するフローに関して受信したパケットをグループ２に属するフローに関して受信したパケットに優先して転送し、かつグループ２が属するフローに関して受信したパケットをグループ３に属するフローに関して受信したパケットに優先して転送し、フロー毎に到着順にキューイングするものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載されたパケット中継装置は、受信パケットをキューイングするためのバッファやこのバッファを制御するための制御部を要するため、装置の構成が複雑になるといった問題があった。

この問題を解決するものとして、例えば、複数のフローをグループに割り当て、フロー毎に定められた最低保証帯域以下の転送レートで受信したパケットに第１のラベルを付加し、最低保証帯域を超えた転送レートで受信したパケットに第２のラベルを付加し、中継するパケットの転送レートが送信側の制限帯域を超える場合や、グループ毎に定められた制限帯域を超える場合には、中継するパケットの転送レートがこれら制限帯域を超えないよう、第２のラベルを付加した何れかのパケットを廃棄するものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２３７８４１号公報 特開２００６−２２９４３２号公報

しかしながら、特許文献２に記載された従来のパケット中継装置は、中継するパケットの転送レートが、あるグループにおいて制限帯域で制限される一方、他のグループにおいて０に近くなるといったような状態が生じ、送信帯域を有効に活用できなくなることがあるといった課題があった。

このような課題は、特許文献１に記載されているように、フロー毎又はグループ毎に最低保証帯域と最大制限帯域との２種類の帯域制御条件が設定できるパケット中継装置に対して、最低保証帯域の合計が送信側の制限帯域に等しくなるように個々の帯域制御条件を設定すれば解決することができる。

しかしながら１つのパケット中継装置によって中継されるフローの数又はグループの数が多い場合、個々の最低保証帯域の合計が送信側の制限帯域に等しくなるように設定することや、これを確認することは装置の管理者にとって負担であった。

更にまた、動作中のパケット中継装置に対して、送信側の制限帯域を変更する場合や、新しいフロー又はグループを追加する場合は、既存のフロー又はグループ間の相対的な帯域制御条件を維持するためには、既存の全てのフロー又はグループの最低保証帯域を変更しなければならず、装置の管理者にとって更なる負担であった。

本発明は、従来のものと比較して、送信側の制限帯域が有効に活用され、管理者による帯域制御条件の設定や変更の作業を軽減することができるパケット中継方法およびパケット中継装置を提供することを目的とする。

本発明のパケット中継方法は、受信したパケットをフローとして識別し、該フローの集合であるフロー群の帯域を制御して前記パケットを中継するパケット中継方法であって、１つ以上のフローの集合である第１のフロー群に対応する第１の最大許容帯域と、１つ以上の前記第１のフロー群の集合である第２のフロー群に対応する第２の最大許容帯域とが設定されており、前記第２のフロー群に属する各前記第１のフロー群に対応する各前記第１の最大許容帯域の総和が前記第２の最大許容帯域を超える場合に、前記第２のフロー群に属する前記第１のフロー群の数又は前記第１の最大許容帯域若しくは前記第２の最大許容帯域の設定値が変更される都度、前記第２の最大許容帯域を各前記第１の最大許容帯域の比に基づいて配分することによって各前記第１のフロー群に対応する最低保証帯域を算出し、前記最低保証帯域と前記第１の最大許容帯域と前記第２の最大許容帯域とに基づいて帯域制御を行うことを特徴としている。

この方法により、第１のフロー群の数又は第１若しくは第２の最大許容帯域の設定値が変更される都度、最低保証帯域が算出されるので、従来の方法を用いた場合と比較して、送信側の制限帯域が有効に活用され、管理者による帯域制御条件の設定や変更の作業が軽減される。

なお、本発明のパケット中継方法は、前記第１のフロー群に属するフローの数を動的に検出するとともに、前記フロー毎に最低限使用可能な帯域である最低割当帯域と、該フローの属する前記第１のフロー群が使用可能な帯域が前記第１の最大許容帯域まであったときに前記フロー毎に割り当てられる帯域である最大割当帯域とを、前記第１のフロー群に対応する前記最低保証帯域と前記第１の最大許容帯域と前記フローの数とに基づいて動的に算出し、前記フロー毎の最低割当帯域と最大割当帯域と前記第１の最大許容帯域と前記第２の最大許容帯域とに基づいて帯域制御を行うようにしてもよい。

この方法により、フローの数によって最低割当帯域と最大割当帯域とが動的に変更されるため、従来の方法を用いた場合と比較して送信帯域が有効に活用される。

なお、本発明のパケット中継方法は、前記最低割当帯域及び前記最大割当帯域はそれぞれ、前記最低保証帯域及び前記第１の最大許容帯域を各フローの契約帯域の比率に応じて配分することによって動的に算出するようにしてもよい。

この方法により、帯域がフロー毎に公平に配分される。

また、本発明のパケット中継装置（１）は、受信したパケットをフローとして識別し、該フローの集合であるフロー群の帯域を制御して前記パケットを中継するパケット中継装置であって、１つ以上のフローの集合である第１のフロー群に対応する第１の最大許容帯域と、１つ以上の前記第１のフロー群の集合である第２のフロー群に対応する第２の最大許容帯域とが設定される帯域設定手段（４）と、前記第２のフロー群に属する各前記第１のフロー群に対応する各前記第１の最大許容帯域の総和が前記第２の最大許容帯域を超える場合に、前記第２のフロー群に属する前記第１のフロー群の数又は前記第１の最大許容帯域若しくは前記第２の最大許容帯域の設定値が変更される都度、前記第２の最大許容帯域を各前記第１の最大許容帯域の比に基づいて配分することによって各前記第１のフロー群に対応する最低保証帯域を算出する帯域算出手段（５）と、前記最低保証帯域と前記第１の最大許容帯域と前記第２の最大許容帯域とに基づいて帯域制御を行う帯域制御手段（６ａ乃至６ｆ、７ａおよび７ｂ）とを備えている。

この構成により、本発明のパケット中継装置は、第１のフロー群の数又は第１若しくは第２の最大許容帯域の設定値が変更される都度、最低保証帯域を算出するので、従来のものと比較して、送信側の制限帯域を有効に活用し、管理者による帯域制御条件の設定や変更の作業を軽減することができる。

また、本発明のパケット中継装置は、前記第１のフロー群に属するフローの数を動的に検出するフロー検出手段（３）を備え、前記帯域算出手段は、前記フロー毎に最低限使用可能な帯域である最低割当帯域と、該フローの属する前記第１のフロー群が使用可能な帯域が前記第１の最大許容帯域まであったときに前記フロー毎に割り当てられる帯域である最大割当帯域とを、前記第１のフロー群に対応する前記最低保証帯域と前記第１の最大許容帯域と前記フローの数とに基づいて動的に算出し、前記帯域制御手段は、前記フロー毎の最低割当帯域と最大割当帯域と前記第１の最大許容帯域と前記第２の最大許容帯域とに基づいて帯域制御を行うようにしてもよい。

この構成により、本発明のパケット中継装置は、フローの数によって最低割当帯域と最大割当帯域とを動的に変更するため、従来のものと比較して送信帯域を有効に活用することができる。

また、前記帯域算出手段は、前記最低割当帯域及び前記最大割当帯域をそれぞれ、前記最低保証帯域及び前記第１の最大許容帯域を各フローの契約帯域の比率に応じて配分することによって動的に算出するようにしてもよい。

この構成により、本発明のパケット中継装置は、帯域をフロー毎に公平に配分することができる。

本発明は、従来のものと比較して、送信側の制限帯域が有効に活用され、管理者による帯域制御条件の設定や変更の作業を軽減することができるパケット中継方法およびパケット中継装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置のブロック図である。

パケット中継装置１は、パケットを受信する受信インターフェイス（以下、単に「ＩＦ」という。）２と、受信されたパケットのフローを識別するフロー識別部３と、フロー識別部３がフローを識別する際に参照する設定テーブルや中継するパケットの転送レート等の情報がパケット中継装置１の管理者等によって設定され、設定された情報を記憶する設定部４と、各フローの最低割当帯域等の帯域を定める帯域設定部５と、ラベル付与部６ａ乃至６ｆと、転送レートを制限する第１のポリサー７ａ、７ｂおよび第２のポリサー８と、ラベル付与部６ａ乃至６ｆから第１のポリサー７ａ、７ｂに送信されるパケットをスイッチングするスイッチ９と、送信するパケットをスケジューリングするパケット送信スケジューラ１０と、パケットを中継先に送信する送信ＩＦ１１とを備えている。

なお、図１においては、パケット中継装置１が６つのラベル付与部６ａ乃至６ｆを備えているが、本発明に係るパケット中継装置に設けられるラベル付与部の数を限定するものではない。また、ラベル付与部６ａ乃至６ｆの何れか１つを「ラベル付与部６」と以下に記載する。

また、図１においては、パケット中継装置１が２つの第１のポリサー７ａ、７ｂを備えているが、本発明に係るパケット中継装置は、各フローが割り当てられる第１のフロー群にそれぞれ対応した第１のポリサーを備える。また、第１のポリサー７ａ、７ｂの何れか１つを「第１のポリサー７」と以下に記載する。

ここで、第１のフロー群とは、フローの集まりのことをいい、例えば、ＩＳＰ（Internet Service Provider）が複数のユーザや会社に対してインターネット接続サービスを提供する場合には、集合住宅や会社等から送受信されるパケットのフローの集まりがそれぞれ１つの第１のフロー群を構成する。

また、第２のフロー群とは、パケット中継装置１を経由するフロー全体のことをいう。例えば、ＩＳＰが１本の回線を用いてインターネット接続サービスを提供する場合には、この回線経由のフローの集まりが第２のフロー群を構成する。

設定部４には、図２に示すような設定テーブルが予め格納されている。設定テーブルの各エントリは、宛先のＩＰアドレスおよび送信元のＩＰアドレスの組に対する、フローの有無と、契約帯域と、経由するラベル付与部６の識別子と、経由する第１のポリサー７の識別子とを表している。

ここで、設定テーブルの各エントリの項目のうち、「宛先のＩＰアドレス」と、「送信元のＩＰアドレス」と、「契約帯域」と、「第１のポリサー」とは、加入者の契約状況等に応じて予め設定される。

フロー識別部３は、本発明におけるフロー検出手段を構成し、設定部４に格納された設定テーブルに基づいて、受信ＩＦ２に受信されたパケットのフローを識別すると共に、設定テーブルの各エントリの「フロー有無」と「ラベル付与部」との項目を設定するようになっている。

具体的には、フロー識別部３は、受信ＩＦ２に受信されたパケットの宛先のＩＰアドレスおよび送信元のＩＰアドレスの組が設定テーブルに登録され、設定テーブルの該当するエントリの「フロー有無」の項目が「０」に設定されている場合には、設定テーブルの該当するエントリの「フロー有無」の項目を「１」に設定すると共に、フローが割り当てられていないラベル付与部６を検出し、検出したラベル付与部６の識別子を「ラベル付与部」の項目に設定するようになっている。また、フロー識別部３は、予め定められた時間内にパケットが受信されなかったＩＰアドレスの組に対するエントリの「フロー有無」の項目を「０」に設定するようになっている。

なお、図２に示した設定テーブルは、宛先および送信元の各ＩＰアドレスに基づいてフロー識別部３にパケットを識別させるようになっているが、例えば、「10.0.0.*」や「*.*.*.*」のように宛先や送信元のＩＰアドレスを範囲で指定し、指定した範囲に宛先や送信元のＩＰアドレスが入っているか否かに基づいてフロー識別部３にパケットを識別させるようにしてもよい。

更に、設定テーブルは、宛先や送信元のＩＰアドレスに加えて、送信元のポート番号や宛先のポート番号等に基づいてフロー識別部３にパケットを識別させるようにしてもよい。

このように、本実施の形態において、フロー識別部３は、送信側の端末と受信側の端末との組み合わせでフローを識別するようになっているが、複数の送信側の端末と複数の受信側の端末との組み合わせでフローを識別するようにしてもよく、送信側や受信側のアプリケーション毎にフロー識別するようにしてもよい。

また、フロー識別部３は、フローを識別したパケットにヘッダ情報を付加するようになっている。ここで、ヘッダ情報は、図３に示すように、フロー群識別番号３０と、設定テーブルに登録されたフローのパケットであるか否かを表すフロー識別フラグ３１と、当該パケットが優先して中継するパケット（以下、単に「優先パケット」という。）であるか否かを表す優先フラグ３２と、フロー毎に定められた最大割当帯域を超えた転送レートで受信したパケットであるか否かを表す最大割当帯域判別フラグ３３と、フロー毎に定められた最低割当帯域を超えた転送レートで受信したパケットであるか否かを表す最低割当帯域判別フラグ３４とを含む。

具体的には、フロー識別部３は、受信ＩＦ２に受信されたパケットのフローが識別できた場合には、フロー識別フラグ３１を「１」に設定すると共に、設定テーブルにおいて該当するエントリの「第１のポリサー」の項目をフロー群識別番号３０に設定するようになっている。一方、受信ＩＦ２に受信されたパケットのフローが識別できなかった場合には、フロー識別部３は、フロー識別フラグ３１を「０」に設定するようになっている。

また、フロー識別部３は、設定部４に予め設定された優先パケット情報に基づいて当該パケットが優先パケットであるか否かを判断し、当該パケットが優先パケットであると判断した場合には、優先フラグ３２を「１」に設定し、当該パケットが優先パケットでないと判断した場合には、優先フラグ３２を「０」に設定するようになっている。

ここで、優先パケット情報は、ＩＰヘッダのプロトコル番号がＵＤＰ（User Datagram Protocol）を表す等の優先パケットの特徴を表している。なお、優先パケット情報は、複数の特徴を表すものでよい。また、優先パケット情報は、第１のフロー群毎に定められていてもよく、フロー毎に定められていてもよい。

図１において、フロー識別部３は、ヘッダ情報を付加したパケットを設定テーブルに基づいてラベル付与部６ａ乃至６ｆおよびパケット送信スケジューラ１０の何れかに出力するようになっている。

例えば、図２に示した設定テーブルが設定部４に格納されている場合には、フロー識別部３は、宛先のＩＰアドレスが「10.0.0.1」で送信元のＩＰアドレスが「20.0.0.1」のパケットを識別子６ａで識別されるラベル付与部６ａに出力し、宛先のＩＰアドレスが「60.0.0.1」で送信元のＩＰアドレスが「70.0.0.1」のパケットを識別子６ｄで識別されるラベル付与部６ｄに出力する。

また、フロー識別部３は、宛先のＩＰアドレスおよび送信元のＩＰアドレスが設定テーブルの何れのエントリにも該当しないパケット（以下、単に「非識別パケット」という。）をパケット送信スケジューラ１０に出力するようになっている。

図１において、帯域設定部５は、本発明における帯域算出手段を構成し、第２のフロー群の第２の最大許容帯域、各第１のフロー群の第１の最大許容帯域および最低保証帯域、ならびに、各フローの最大割当帯域および最低割当帯域を定めるようになっている。

ここで、第１の最大許容帯域は、例えば、ＩＳＰが集合住宅や会社等とかわした契約に応じて設定される最大限に使用可能な帯域である。また、第２の最大許容帯域は、例えば、ＩＳＰがインターネット接続サービスを提供するのに用いる１本の回線の物理的または論理的に最大限に使用可能な帯域である。なお、各第１の最大許容帯域および第２の最大許容帯域は、本発明における帯域設定手段を構成する設定部４を介して予め固定的に設定される。

また、最大割当帯域は、第１のフロー群の転送レートが第１の最大許容帯域を超えたときに、フロー識別部３によって識別されたフロー（以下、単に「識別フロー」という。）が当該第１のフロー群のなかで制限を受け始める帯域である。また、最低割当帯域は、識別フローが保証される最低限の帯域である。

帯域設定部５は、第１の最大許容帯域の総和が第２の最大許容帯域以下の場合には、各第１の最大許容帯域を最低保証帯域として定めるようになっている。例えば、第２の最大許容帯域が１００Ｍｂｐｓで、第１の最大許容帯域がそれぞれ１０Ｍｂｐｓ、３０Ｍｂｐｓ、３０Ｍｂｐｓである場合には、帯域設定部５は、第１のフロー群の最低保証帯域をそれぞれ１０Ｍｂｐｓ、３０Ｍｂｐｓ、３０Ｍｂｐｓに定める。

また、帯域設定部５は、第１の最大許容帯域の総和が第２の最大許容帯域を超える場合には、第２の最大許容帯域を第１の最大許容帯域の比率で配分したものを各第１のフロー群の最低保証帯域として定めるようになっている。例えば、第２の最大許容帯域が５６Ｍｂｐｓで、第１の最大許容帯域がそれぞれ１０Ｍｂｐｓ、３０Ｍｂｐｓ、３０Ｍｂｐｓである場合には、帯域設定部５は、第１のフロー群の最低保証帯域をそれぞれ８Ｍｂｐｓ、２４Ｍｂｐｓ、２４Ｍｂｐｓに定める。

更に、帯域設定部５は、第２のフロー群に属する第１のフロー群の数、又は第１の最大許容帯域若しくは第２の最大許容帯域の設定値に変更があると、その都度各第１のフロー群の最低保証帯域を定め直す。

また、帯域設定部５は、第１のフロー群の第１の最大許容帯域を第１のフロー群の識別フローの契約帯域の比率で配分したものを各識別フローの最大割当帯域として定めるようになっている。なお、識別フローは、設定部４に格納された設定テーブルにおいて「フロー有無」の項目を参照することによって特定することができ、契約帯域は、設定テーブルにおいて「契約帯域」の項目を参照することによって特定することができる。

例えば、第１のフロー群の第１の最大許容帯域が３０Ｍｂｐｓで、識別フローの契約帯域がそれぞれ３０Ｍｂｐｓ、２０Ｍｂｐｓ、１０Ｍｂｐｓである場合には、帯域設定部５は、識別フローの最大割当帯域をそれぞれ１５Ｍｂｐｓ、１０Ｍｂｐｓ、５Ｍｂｐｓに定める。

また、帯域設定部５は、第１のフロー群の最低保証帯域を第１のフロー群の識別フローの契約帯域の比率で配分したものを各識別フローの最低割当帯域として定めるようになっている。例えば、第１のフロー群の最低保証帯域が１８Ｍｂｐｓで、識別フローの契約帯域がそれぞれ３０Ｍｂｐｓ、２０Ｍｂｐｓ、１０Ｍｂｐｓである場合には、帯域設定部５は、識別フローの最低割当帯域をそれぞれ９Ｍｂｐｓ、６Ｍｂｐｓ、３Ｍｂｐｓに定める。更に、帯域設定部５は、設定テーブルの「フローの有無」の項目の値がフロー識別部３によって変更される都度、各識別フローの最大割当帯域と最低割当帯域を定め直す。

ラベル付与部６は、図４に示すように、入力されたパケットが優先パケットであるか否かを判別する優先パケット判別部４０と、当該パケットが該当フローの最大割当帯域を超えて入力されたものか否かを判別する最大割当帯域判別部４１と、当該パケットが該当フローの最低割当帯域を超えて入力されたものか否かを判別する最低割当帯域判別部４２と、最大割当帯域判別部４１および最低割当帯域判別部４２による判別結果を当該パケットに付加されたヘッダ情報に設定するヘッダ情報設定部４３とを備えている。

優先パケット判別部４０は、入力されたパケットに付加されたヘッダ情報に含まれる優先フラグ３２に基づいて当該パケットが優先パケットであるか否かを判別するようになっている。

最大割当帯域判別部４１は、転送レートを表すクレジットを記憶する第１のクレジット記憶部４５および第２のクレジット記憶部４６と、帯域設定部５によって定められた該当フローの最大割当帯域に応じたクレジットを第１のクレジット記憶部４５および第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットに加算していくクレジット加算部４７と、第１のクレジット記憶部４５および第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットから当該パケットの長さ分のクレジットを減算するクレジット減算部４８とを有している。

クレジット加算部４７は、優先パケットのために確保しておく帯域に応じた閾値に第１のクレジット記憶部４５に記憶されたクレジットが達するまでは、第１のクレジット記憶部４５に記憶されたクレジットに該当フローの最大割当帯域に応じたクレジットを加算していき、第１のクレジット記憶部４５に記憶されたクレジットが閾値に達した場合には、閾値を超える余剰分のクレジットを第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットに加算していくようになっている。

入力されたパケットが優先パケット判別部４０によって優先パケットであると判別された場合において、クレジット減算部４８は、第１のクレジット記憶部４５に記憶されたクレジットと第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットとの和が当該パケットの長さ分のクレジット以上である場合には、第１のクレジット記憶部４５に記憶されたクレジットおよび第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットの順で当該パケットの長さ分のクレジットを減算していくと共に、クレジットが減算できた旨の判別結果をヘッダ情報設定部４３に出力するようになっている。

また、入力されたパケットが優先パケット判別部４０によって優先パケットであると判別された場合において、クレジット減算部４８は、第１のクレジット記憶部４５に記憶されたクレジットと第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットとの和が当該パケットの長さ分のクレジット未満である場合には、クレジットが減算できなかった旨の判別結果をヘッダ情報設定部４３に出力するようになっている。

一方、入力されたパケットが優先パケット判別部４０によって優先パケットでないと判別された場合において、クレジット減算部４８は、第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットが当該パケットの長さ分のクレジット以上である場合には、第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットから当該パケットの長さ分のクレジットを減算すると共に、クレジットが減算できた旨の判別結果をヘッダ情報設定部４３に出力するようになっている。

また、入力されたパケットが優先パケット判別部４０によって優先パケットではないと判別された場合において、クレジット減算部４８は、第２のクレジット記憶部４６に記憶されたクレジットが当該パケットの長さ分のクレジット未満である場合には、クレジットが減算できなかった旨の判別結果をヘッダ情報設定部４３に出力するようになっている。

最低割当帯域判別部４２は、最大割当帯域判別部４１のクレジット加算部４７を帯域設定部５によって定められた該当フローの最低割当帯域に応じたクレジットを加算していくようにすることによって構成することができる。このため、最低割当帯域判別部４２についての詳細な説明は、省略する。

ヘッダ情報設定部４３は、最大割当帯域判別部４１からクレジットが減算できた旨の判別結果が得られた場合には、当該パケットに付加されたヘッダ情報に含まれる最大割当帯域判別フラグ３３を「０」に設定し、最大割当帯域判別部４１からクレジットが減算できなかった旨の判別結果が得られた場合には、最大割当帯域判別フラグ３３を本発明における第１のラベルにあたる「１」に設定するようになっている。

また、ヘッダ情報設定部４３は、最低割当帯域判別部４２からクレジットが減算できた旨の判別結果が得られた場合には、当該パケットに付加されたヘッダ情報に含まれる最低割当帯域判別フラグ３４を「０」に設定し、最低割当帯域判別部４２からクレジットが減算できなかった旨の判別結果が得られた場合には、最低割当帯域判別フラグ３４を本発明における第２のラベルにあたる「１」に設定するようになっている。

図１において、スイッチ９は、ラベル付与部６ａ乃至６ｆからそれぞれ出力されたパケットに付加されたヘッダ情報のフロー群識別番号３０によって識別される第１のポリサー７ａまたは７ｂに当該パケットを出力するようになっている。

第１のポリサー７は、第２のポリサー８と共に本発明における帯域制御手段を構成し、図５に示すように、スイッチ９から入力されたパケットの転送レートを計測するレート計測部７０と、レート計測部７０によって計測された転送レートが帯域設定部５によって定められた当該第１のフロー群の第１の最大許容帯域を超えるか否かを判定する帯域超過判定部７１と、転送レートが当該第１のフロー群の第１の最大許容帯域を超えないよう、ヘッダ情報の最大割当帯域判別フラグ３３に「１」が設定された何れかのパケットを廃棄するパケット廃棄部７２とを有している。

レート計測部７０は、スイッチ９から入力されたパケットと、この直前にスイッチ９から入力されたパケットとの入力時間差、および、各パケットのサイズに基づいて転送レートを計測するようになっている。

第２のポリサー８は、図６に示すように、第１のポリサー７から入力されたパケットの転送レートを計測するレート計測部８０と、レート計測部８０によって計測された転送レートが帯域設定部５によって定められた第２の最大許容帯域を超えるか否かを判定する帯域超過判定部８１と、転送レートが第２の最大許容帯域を超えないよう、ヘッダ情報の最低割当帯域判別フラグ３４に「１」が設定された何れかのパケットを廃棄するパケット廃棄部８２とを有している。

レート計測部８０は、第１のポリサー７から入力されたパケットと、この直前に第１のポリサー７から入力されたパケットとの入力時間差、および、各パケットのサイズに基づいて転送レートを計測するようになっている。

図１において、パケット送信スケジューラ１０は、第２のポリサー８から出力されたパケットの送信を許可すると共に、非識別パケットの送信を制限するようになっている。

具体的には、パケット送信スケジューラ１０は、第２のフロー群の転送レートが帯域設定部５によって定められた第２の最大許容帯域未満の場合には、第２のフロー群の転送レートが第２の最大許容帯域を超えない範囲で非識別パケットの送信を許可し、第２のフロー群の転送レートが第２の最大許容帯域を超える範囲の非識別パケットを廃棄するようになっている。

また、パケット送信スケジューラ１０は、送信を許可したパケットからヘッダ情報を除去するようになっている。

以上のように構成されたパケット中継装置１において、図７および図８を用いてその動作を説明する。

まず、パケットが受信ＩＦ２に受信されると、受信されたパケットのフローがフロー識別部３によって設定テーブルに基づいて識別される（Ｓ１）。

ここで、フローが識別されなかった場合には、フロー識別フラグ３１が「０」に設定されたヘッダ情報がフロー識別部３によってパケットに付加される（Ｓ２）。次いで、第２のフロー群の転送レートが第２の最大許容帯域を超えているか否かがパケット送信スケジューラ１０によって判断される（Ｓ３）。

第２のフロー群の転送レートが第２の最大許容帯域を超えていると判断された場合には、図８に示すように、当該パケットがパケット送信スケジューラ１０によって廃棄される（Ｓ４）。一方、第２のフロー群の転送レートが第２の最大許容帯域を超えていないと判断された場合には、パケット送信スケジューラ１０によって当該パケットからヘッダ情報が除去され（Ｓ５）、当該パケットが送信ＩＦ１１によって中継先に送信される（Ｓ６）。

図７に戻り、ステップＳ１において、フローが識別された場合には、当該パケットの出力先となるラベル付与部６がフロー識別部３によって決定されると共に、フロー群識別番号３０が第１のポリサー７の識別子に設定され、フロー識別フラグ３１が「１」に設定されたヘッダ情報がフロー識別部３によってパケットに付加される（Ｓ７）。

次に、当該パケットが優先パケットであるか否かがフロー識別部３によって判断される（Ｓ８）。当該パケットが優先パケットであると判断された場合には、当該パケットに付加されたヘッダ情報の優先フラグ３２がフロー識別部３によって「１」に設定され（Ｓ９）、当該パケットが優先パケットでないと判断された場合には、当該パケットに付加されたヘッダ情報の優先フラグ３２がフロー識別部３によって「０」に設定される（Ｓ１０）。

次に、フロー識別部３によって出力先として決定されたラベル付与部６において、当該パケットがフローの最大割当帯域を超えて入力されたものか否かが判別される（Ｓ１１）。

ここで、当該パケットがフローの最大割当帯域を超えて入力されたものであると判別された場合には、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最大割当帯域判別フラグ３３がラベル付与部６によって「１」に設定される（Ｓ１２）。

一方、当該パケットがフローの最大割当帯域を超えて入力されたものではないと判別された場合には、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最大割当帯域判別フラグ３３がラベル付与部６によって「０」に設定される（Ｓ１３）。

また、当該パケットがフローの最低割当帯域を超えて入力されたものか否かがラベル付与部６によって判別される（Ｓ１４）。

ここで、当該パケットがフローの最低割当帯域を超えて入力されたものであると判別された場合には、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最低割当帯域判別フラグ３４がラベル付与部６によって「１」に設定される（Ｓ１５）。

一方、当該パケットがフローの最低割当帯域を超えて入力されたものではないと判別された場合には、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最低割当帯域判別フラグ３４がラベル付与部６によって「０」に設定される（Ｓ１６）。

次に、図８に示すように、当該パケットに付加されたヘッダ情報のフロー群識別番号３０で識別される第１のポリサー７において、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最大割当帯域判別フラグ３３に「１」が設定されているか否か、および、第１のポリサー７に入力されたパケットの転送レート、すなわち該当する第１のフロー群の転送レートが第１の最大許容帯域を超えるか否かが判断される（Ｓ１７）。

ここで、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最大割当帯域判別フラグ３３に「１」が設定されている、かつ、第１のフロー群の転送レートが第１の最大許容帯域を超えると判断された場合には、当該パケットが第１のポリサー７によって廃棄される（Ｓ４）。

一方、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最大割当帯域判別フラグ３３に「１」が設定されていない、または、第１のフロー群の転送レートが第１の最大許容帯域を超えないと判断された場合には、第２のポリサー８において、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最低割当帯域判別フラグ３４に「１」が設定されているか否か、および、第２のポリサー８に入力されたパケットの転送レート、すなわち第２のフロー群の転送レートが第２の最大許容帯域を超えるか否かが判断される（Ｓ１８）。

ここで、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最低割当帯域判別フラグ３４に「１」が設定されている、かつ、第２のフロー群の転送レートが第２の最大許容帯域を超えると判断された場合には、当該パケットが第２のポリサー８によって廃棄される（Ｓ４）。

一方、当該パケットに付加されたヘッダ情報の最低割当帯域判別フラグ３４に「１」が設定されていない、または、第２のフロー群の転送レートが第２の最大許容帯域を超えないと判断された場合には、パケット送信スケジューラ１０によって当該パケットからヘッダ情報が除去され（Ｓ５）、当該パケットが送信ＩＦ１１によって中継先に送信される（Ｓ６）。

このように、本実施形態に係るパケット中継装置１は、第１のフロー群の数又は第１若しくは第２の最大許容帯域の設定値が変更される都度、最低保証帯域を算出するので、従来のものと比較して、送信側の制限帯域を有効に活用し、管理者による帯域制御条件の設定や変更の作業を軽減することができる。

なお、本実施の形態においては、ラベル付与部６がヘッダ情報をパケットに付加し、第１のポリサー７、第２のポリサー８、スイッチ９およびパケット送信スケジューラ１０がパケットに付加されたヘッダ情報を参照して各処理を行う例について説明したが、ラベル付与部６がヘッダ情報を図示しないフローＤＢに登録し、第１のポリサー７、第２のポリサー８、スイッチ９およびパケット送信スケジューラ１０が、フローＤＢに登録されたヘッダ情報を参照して各処理を行うようにしてもよい。

また、本実施の形態における第１のポリサー７及び第２のポリサー８の代わりに、パケットをキューイングし、パケットの転送レートが第１及び第２の最大許容帯域を超えないようにパケットを転送する第１及び第２のシェーパを用いてパケット中継装置を構成してもよい。この場合、第１及び第２のシェーパは、フロー毎に定められた最大割当帯域及び最低割当帯域に基づいて、転送するべきパケットを選択する。

本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置を構成する設定部に設定された設定テーブルの例を示す表である。 本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置を構成するラベル付与部によってヘッダ情報が付加されたパケットを示す概念図である。 本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置を構成するラベル付与部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置を構成する第１のポリサーの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置を構成する第２のポリサーの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置の動作を示すフローチャートである。 図７に続くフローチャートである。

符号の説明

１ パケット中継装置
２ 受信ＩＦ
３ フロー識別部
４ 設定部
５ 帯域設定部
６ ラベル付与部
７ 第１のポリサー
８ 第２のポリサー
９ スイッチ
１０ パケット送信スケジューラ
１１ 送信ＩＦ
４０ 優先パケット判別部
４１ 最大割当帯域判別部
４２ 最低割当帯域判別部
４３ ヘッダ情報設定部
４５ 第１のクレジット記憶部
４６ 第２のクレジット記憶部
４７ クレジット加算部
４８ クレジット減算部
７０、８０ レート計測部
７１、８１ 帯域超過判定部
７２、８２ パケット廃棄部

Claims (4)

1. 受信したパケットをフローとして識別し、該フローの集合であるフロー群の帯域を制御して前記パケットを中継するパケット中継方法であって、
   １つ以上のフローの集合である第１のフロー群に対応する第１の最大許容帯域と、１つ以上の前記第１のフロー群の集合である第２のフロー群に対応する第２の最大許容帯域とが設定されており、
   前記第２のフロー群に属する各前記第１のフロー群に対応する各前記第１の最大許容帯域の総和が前記第２の最大許容帯域を超える場合に、前記第２のフロー群に属する前記第１のフロー群の数又は前記第１の最大許容帯域若しくは前記第２の最大許容帯域の設定値が変更される都度、前記第２の最大許容帯域を各前記第１の最大許容帯域の比に基づいて配分することによって各前記第１のフロー群に対応する最低保証帯域を算出し、
   前記第１のフロー群に属するフローの数を動的に検出するとともに、
   前記フロー毎に最低限使用可能な帯域である最低割当帯域と、該フローの属する前記第１のフロー群が使用可能な帯域が前記第１の最大許容帯域まであったときに前記フロー毎に割り当てられる帯域である最大割当帯域とを、前記第１のフロー群に対応する前記最低保証帯域と前記第１の最大許容帯域と前記フローの数とに基づいて動的に算出し、
   前記フロー毎の最低割当帯域と最大割当帯域と前記第１の最大許容帯域と前記第２の最大許容帯域とに基づいて帯域制御を行うことを特徴とするパケット中継方法。
2. 前記最低割当帯域及び前記最大割当帯域はそれぞれ、前記最低保証帯域及び前記第１の最大許容帯域を各フローの契約帯域の比率に応じて配分することによって動的に算出することを特徴とする請求項１記載のパケット中継方法。
3. 受信したパケットをフローとして識別し、該フローの集合であるフロー群の帯域を制御して前記パケットを中継するパケット中継装置であって、
   １つ以上のフローの集合である第１のフロー群に対応する第１の最大許容帯域と、１つ以上の前記第１のフロー群の集合である第２のフロー群に対応する第２の最大許容帯域とが設定される帯域設定手段（４）と、
   前記第１のフロー群に属するフローの数を動的に検出するフロー検出手段（３）と、
   前記第２のフロー群に属する各前記第１のフロー群に対応する各前記第１の最大許容帯域の総和が前記第２の最大許容帯域を超える場合に、前記第２のフロー群に属する前記第１のフロー群の数又は前記第１の最大許容帯域若しくは前記第２の最大許容帯域の設定値が変更される都度、前記第２の最大許容帯域を各前記第１の最大許容帯域の比に基づいて配分することによって各前記第１のフロー群に対応する最低保証帯域を算出するとともに、前記フロー毎に最低限使用可能な帯域である最低割当帯域と、該フローの属する前記第１のフロー群が使用可能な帯域が前記第１の最大許容帯域まであったときに前記フロー毎に割り当てられる帯域である最大割当帯域とを、前記第１のフロー群に対応する前記最低保証帯域と前記第１の最大許容帯域と前記フローの数とに基づいて動的に算出する帯域算出手段（５）と、
   前記フロー毎の最低割当帯域と最大割当帯域と前記第１の最大許容帯域と前記第２の最大許容帯域とに基づいて帯域制御を行う帯域制御手段（６ａ乃至６ｆ、７ａおよび７ｂ）とを備えたことを特徴とするパケット中継装置。
4. 前記帯域算出手段は、前記最低割当帯域及び前記最大割当帯域をそれぞれ、前記最低保証帯域及び前記第１の最大許容帯域を各フローの契約帯域の比率に応じて配分することによって動的に算出することを特徴とする請求項３記載のパケット中継装置。

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