JPH09275413A - インタネットワーク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マルチプロセッサルータの各プロセッサモジュ
ールのメモリ及び各プロセッサモジューを接続するバス
の使用効率を高めることにより、大規模ネットワークに
おける効率の高いルーティングを行なうインタネットワ
ーク装置を提供する。 【解決手段】複数のネットワークを収容し、ネットワー
ク間の通信を行なうマルチプロセッサ構造のインタネッ
トワーク装置において、ルーティングプロトコル処理、
ルーティング処理及びアドレス解決処理機能を有するマ
スタモジュールが、ルーティング処理機能を有するリン
クモジュールに経路情報を動的に通知し、かつ、前記経
路情報はネットワーク層アドレスとデータリンク層アド
レスの両情報を兼ね備えており、かつ、前記の通知され
る経路情報は該リンクモジュールに必要な情報のみと
し、該リンクモジュールのメモリ容量の削減化及び経路
情報の検索処理の効率化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はネットワーク間を接
続するインタネットワーク装置に関し、特にマルチプロ
セッサ構造のインタネットワーク装置のルーティング方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のルーティング方式は特開平７−１
０７１１１号公報に記載のように、経路情報として宛先
ネットワーク情報のみを有していた。この従来方式で
は、中継先経路を決定する経路情報の検索を行った後に
宛先ハードウエア情報の検索を行なう必要があり、ルー
ティング処理における検索効率の配慮がなされていなか
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、経路
情報およびアドレス解決情報用のメモリの使用効率や読
み出し回数の点について配慮がされておらず、必要以上
にメモリを使用し、検索処理が重複するとの問題があっ
た。

【０００４】本発明の目的は、ルーティングプロトコル
を実行するマスタモジュールとネットワーク間のパケッ
ト中継処理を行う１つまたは複数のリンクモジュールと
を有するインタネットワーク装置において、マスタモジ
ュールがリンクモジュールに対し必要最低限の経路情報
を動的に通知することにより、リンクモジュールキャッ
シュのメモリ使用を最適化することにある。

【０００５】本発明の他の目的は、ルーティングプロト
コルを実行するマスタモジュールとネットワーク間のパ
ケット中継処理を行う１つまたは複数のリンクモジュー
ルとを有するインタネットワーク装置において、リンク
モジュールにおけるキャッシュ検索処理を簡素化するこ
とにある。

【０００６】本発明の他の目的は、ルーティングプロト
コルを実行するマスタモジュールとネットワーク間のパ
ケット中継処理を行う１つまたは複数のリンクモジュー
ルとを有するインタネットワーク装置において、宛先ネ
ットワーク情報とハードウエア情報を経路情報の１エン
トリ中に保持することにより、ルーティング処理におけ
る検索の効率の向上を狙うことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、ルーティングプロトコルを実行するマスタモジュー
ルとネットワーク間のパケット中継処理を行う１つまた
は複数のリンクモジュールとを有するインタネットワー
ク装置において、マスタモジュールが各リンクモジュー
ルに必要な情報のみを動的に通知し、各リンクモジュー
ル側においては経路とアドレス解決の両情報を合わせて
キャッシュ式に格納される方式を採用したものである。
また、リンクモジュール側の処理の簡素化のために、経
路情報とアドレス解決情報の総合管理をマスタモジュー
ルに持たせ、リンクモジュール側は経路情報の検索処理
とパケットの送受信処理のみを実行する方式としたもの
である。さらに、モジュール間バスにおけるマルチキャ
スト機能（一斉に複数のリンクモジュールに送信する機
能）を前提として、バス使用効率向上のために経路とア
ドレス解決の情報の通知時に前記マルチキャスト機能を
利用したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して詳細に説明する。

【０００９】図１は本発明の実施例の動作環境であるマ
ルチプロセッサ型のインタネットワーク装置の構成図で
ある。インタネットワーク装置（１）は、経路情報とア
ドレス解決情報を管理するルーティングプロトコル機
能、パケットを中継する機能及びハードウエアアドレス
解決機能を有する一つのマスタモジュール（２）と伝送
路（２８、２９、３０、３１）へのパケットの送受信機
能及び高速ルーティング機能を有する１つ又は複数のリ
ンクモジュール（３、４）から構成され、モジュール間
バス（５）により各モジュール間を接続される。マスタ
モジュール（２）は、ネットワーク層の経路情報を有す
る経路情報データベース（６）と、経路情報データベー
ス（６）を管理する機能を有する経路情報管理機構
（７）と、ネットワーク層アドレス（プロトコルアドレ
ス）とデータリンク層アドレス（ハードウエアアドレ
ス）の対応情報を有するアドレス解決情報データベース
（８）と、アドレス解決情報データベース（８）を管理
する機能を有するアドレス解決管理機構（９）と、該デ
ータベースの更新契機を決定する機能を有するタイマ監
視機構（１０）と、宛先アドレスが自局となっている受
信パケットを処理する機能を有する自局宛パケット処理
機構（１１）とパケットの中継機能を有するパケット中
継機構（１３）と、モジュール間バス（５）を介して他
のリンクモジュール（３、４）間との通信を実行する機
能を有するモジュール間バス転送機構（１３）から構成
される。

【００１０】リンクモジュール（３、４）は１つ以上の
物理ポート（２４、２５、２６、２７）と、伝送路（２
８、２９、３０、３１）へのパケットの送信機能を有す
るパケット送信機構（２０、２１）と、伝送路（２８、
２９、３０、３１）からのパケットの受信機能を有する
パケット受信機構（２２、２３）と、モジュール間バス
（５）からのパケットの受信機能及び該バス（５）へパ
ケットを送信する機能を有するバス転送機構（１４、１
５）と、ハードウエアアドレスとプロトコルアドレスの
両機能を兼ね備えたルーティング情報を有する中継情報
キャッシュ（１６、１７）と、該キャッシュ（１６、１
７）の登録及び検索の機能を有するキャッシュ管理機構
（１８、１９）から構成される。

【００１１】図２は伝送路上のパケットフォーマット
図、図３はモジュール間バス（５）上のモジュール間転
送パケットフォーマット図であり、伝送路パケット（３
２）は送信先ハードウエアアドレス部（３６）と送信元
ハードウエアアドレス部（３７）から成るデータリンク
層ヘッダ部（３３）と送信先プロトコルアドレス部（３
８）と送信元プロトコルアドレス部（３９）から成るネ
ットワーク層ヘッダ部（３４）及びデータ部（３５）か
ら構成され、更にプロトコルアドレス部（３８、３９）
はネットワーク部（４０）及びステーション部（４１）
から構成される。モジュール間転送パケット（４２）は
送信先ポート番号（４４）とキャッシュ登録先ポート番
号（４５ ）及び伝送路パケット（３２）の到達点が自
ルータに直結しているネットワークに存在するか否かを
示す直結フラグ（４６）から成るモジュール間転送パケ
ット管理ヘッダ部（４３）と伝送路パケット（３２）か
ら構成される。

【００１２】図４は中継情報キャッシュ（１６、１７）
のキャッシュエントリフォーマット図であり、１つのキ
ャッシュエントリ（４７）は送信先プロトコルアドレス
（４８）と送信先ポート番号（４９）及び送信先ハード
ウエアアドレス（５０）から構成され、データリンク層
アドレスとネットワーク層アドレスとの両情報を有する
ことを特徴とする該中継情報キャッシュ（１６、１７）
は０エントリ以上のキャッシュエントリ（４７）から構
成される。

【００１３】以下、マスタモジュール（２）及びリンク
モジュール（３、４）の各機構の動作を説明する。

【００１４】図５はリンクモジュール（３、４）のパケ
ット受信時の処理フローであり、パケット受信機構（２
２、２３）が物理ポート（２４、２５、２６、２７）か
ら伝送路パケット（３２）を受信すると、キャッシュ管
理機構（１８、１９）に通知する。該キャッシュ管理機
構（１８、１９）は、先ず送信先プロトコルアドレス
（３８）のネットワーク部（４０）をキーとして中継情
報キャッシュ（１６、１７）からマッチするエントリ
（４７）を検索し、検索が失敗した場合、更にプロトコ
ルアドレス全部（３８）をキーとして再検索する。検索
が失敗した場合、バス転送機構（１４、１５）がパケッ
トをマスタモジュール（２）へ転送する。一方、前記の
検索が成功した場合、検索で読み出した中継情報キャッ
シュエントリ（４７）の送信先ハードウエアアドレスを
該パケットの送信先ハードウエアアドレス部（３６）に
コピーし、次に中継情報キャッシュエントリ（４７）上
の送信先ポート番号（４９）で示す物理ポートが該パケ
ットを受信した物理ポート（２４、２５、２６、２７）
と同一モジュールに存在するかの検査を実行する。前記
検査にて存在する場合は、パケット送信機構（２０、２
１）が該パケットの送信元ハードウエアアドレス部（３
７）に送信する物理ポート（２４、２５、２６、２７）
のハードウエアアドレスをコピーし、送信処理を実行
し、前記検査にて存在しない場合はバス転送機構（１
４、１５）が中継情報キャッシュエントリ（４７）上の
送信先ポート番号の存在するリンクモジュール（３、
４）へ転送することにより高速なルーティングが実施さ
れる。

【００１５】図６はリンクモジュール（３、４）でのキ
ャッシュ検索失敗後に行なわれるマスタモジュール中継
動作フローであり、モジュール間バス転送機構（１３）
がモジュール間バス（５）から該パケット（４２）を受
信すると、中継機構（１２）に通知し、該機構（１２）
は該パケットに含まれる伝送路パケット（３２）の送信
先プロトコルアドレス（３８）が自局宛かの検査を実行
する。前記検査にて自局宛である場合、自局宛パケット
処理機構（１１）に通知し、前記検査にて自局宛でない
場合、経路情報管理機構（７）に通知し、該機構（７）
は該パケットの送信先プロトコルアドレス部（３８）の
ネットワーク部（４０）をキーとして経路情報データベ
ース（６）から最短経路を検索する。前記検索にて該当
経路が存在しない場合、該パケットを廃棄し、前記検索
にて該当経路が存在する場合は、モジュール間パケット
管理ヘッダ（４３）の送信先ポート番号（４４）に送信
物理ポート番号を書き、該ヘッダ（４３）のキャッシュ
登録先ポート番号（４５）に受信物理ポート番号を書
き、該パケットの到達点が自インタネットワーク装置
（１）に直結しているネットワークに存在するか否かを
示す直結フラグ（４６）を書き、アドレス解決管理機構
（９）に通知する。該機構（９）はアドレス解決処理を
実行し、本処理が成功した場合、情報データベース
（８）を更新した後、該パケット（３２）の送信先ハー
ドウエアアドレス部（３６）にコピーし、中継機構（１
２）に通知する。アドレス解決処理が失敗した場合、該
パケットをはいきする。中継機構（１２）はモジュール
間バスマルチキャスト機能がない場合、パケットを送信
先リンクモジュールへ転送した直後に同一パケットを受
信元リンクモジュールへ転送するが、該バスマルチキャ
スト機能がある場合、送信先リンクモジュールと受信元
リンクモジュールとへ同時に転送することにより、マル
チプロセッサ型のインタネットワーク装置（１）におけ
るモジュール間バス（５）の使用効率を向上することが
可能となり、かつ、必要な経路情報のみを動的にリンク
モジュールに登録することが可能となる。

【００１６】図７はリンクモジュール（３、４）がマス
タモジュール（２）又は他のリンクモジュール（３、
４）からモジュール間転送パケット（４２）を受信する
際に実施するパケット送信／キャッシュ登録処理フロー
を示す。バス転送機構（１４、１５）がモジュール間転
送パケット（４２）を受信するとモジュール間転送パケ
ット管理ヘッダ（４３）の登録先ポート番号（４５）で
示される物理ポートが自リンクモジュールに存在するか
のキャッシュ登録判定処理を実行する。存在しない場
合、該パケットをパケット送信機構（２０、２１）に通
知する。存在する場合、キャッシュ管理機構（１８、１
９）に通知し、キャッシュ登録処理を実行する。該機構
（１８、１９）はモジュール間転送パケット管理ヘッダ
（４３）の直結フラグ（４６）を参照し、伝送路パケッ
ト（３２）の到達点が自リンクモジュールに直結してい
るネットワークに存在する場合、該パケットの送信先プ
ロトコルアドレス全体（３８）をキャッシュエントリ
（４７）の送信先プロトコルアドレス（４８）に登録
し、伝送路パケット（３２）の到達点が自ルータに直結
しているネットワークに存在しない場合、該パケットの
送信先プロトコルアドレス部（３８）のネットワーク部
（４０）をキャッシュエントリ（４７）の送信先プロト
コルアドレス（４８）に登録し、該キャッシュエントリ
（４７）の送信ポート番号（４９）と送信先ハードウエ
アアドレス（５０）にモジュール間転送パケット管理ヘ
ッダ（４３）の送信先ポート番号（４４）と送信先ハー
ドウエアアドレス（３６）を登録し、パケット送信機構
（２０、２１）に通知する。該機構（２０、２１）はモ
ジュール間転送パケット管理ヘッダ（４３）の送信先ポ
ート番号（４４）で示される物理ポートが自リンクモジ
ュールに存在するかのパケット送信判定処理を実行す
る。存在する場合、該パケットの送信先ポート番号（４
４）で示される物理ポート（２４、２５、２６、２７）
に送信し、存在しない場合、該パケットを廃棄する。

【００１７】図８は、マスタモジュールの経路情報デー
タベース（６）又はアドレス解決情報データベース
（８）変化時におけるキャッシュエントリ削除指示を行
なうマスタモジュール（２）の動作フローであり、
（ａ）は経路情報データベース（６）変化時に、パケッ
ト中継機構（１２）がタイマ監視機構（１０）又は自局
宛パケット処理機構（１１）からの通知を受けてネット
ワーク層のアドレス情報をキーとしたキャッシュエント
リ削除指示を全リンクモジュール（３、４）へ送信する
動作を示し、（ｂ）はアドレス解決情報データベース
（８）変化時にパケット中継機構（１２）がタイマ監視
機構（１０）又は自局宛パケット処理機構（１１）から
の通知を受けてハードウエアアドレス情報をキーとした
キャッシュエントリ削除指示を全リンクモジュール
（３、４）へ送信する動作である。

【００１８】図９は、リンクモジュール（３、４）がキ
ャッシュエントリ削除指示を受信した時の動作フローを
であり、バス転送機構（１４、１５）がマスタモジュー
ル（２）からのキャッシュエントリ削除指示を受信し、
キャッシュ管理機構（１８、１９）に通知する。該管理
機構は、該指示のキーがネットワーク層アドレスである
か、データリンク層アドレスであるかを判定し、ネット
ワーク層アドレスがキーである場合、中継情報キャッシ
ュ（１６、１７）から該キーアドレスと同じ送信先プロ
トコルアドレス（４８）を持つキャッシュエントリ（４
７）を検索し、ハードウエアアドレスがキーである場合
は、中継情報キャッシュ（１６、１７）から該キーアド
レスと同じ送信先ハードウエアアドレス（５０）を持つ
キャッシュエントリ（４７）を検索する。中継情報キャ
ッシュ（１６、１７）に該当エントリが存在する場合は
該エントリを削除し、該当エントリがない場合は処理を
終了する。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、マルチプロセッサ構造
のインタネットワーク装置における各リンクモジュール
が保持する経路情報は、各リンクモジュールに必要最低
限の情報のみであるため、メモリを効率的に使用するこ
とが可能である。また、各リンクモジュールが保持する
経路情報にはネットワーク層のアドレス情報とデータリ
ンク層のアドレス情報との両情報を兼ね備えているた
め、高速かつ効率の高い検索処理が可能となる。更にマ
ルチプロセッサ間の通信においてマルチキャスト方式を
用いることにより、マスタモジュールの処理及びプロセ
ッサ間接続バスの負荷の軽減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチプロセッサ構造のインタネットワーク装
置の構造図である。

【図２】ネットワーク伝送路上を流れるパケットフォー
マットである。

【図３】インタネットワーク装置内のバス上を流れるパ
ケットフォーマットである。

【図４】リンクモジュールで保持するキャッシュエント
リのフォーマットである。

【図５】リンクモジュールにおけるパケット受信処理フ
ローである。

【図６】マスタモジュールにおける中継処理フローであ
る。

【図７】リンクモジュールにおけるパケット送信処理フ
ローである。

【図８】マスタモジュールでのキャッシュエントリ削除
指示送信処理フローである。

【図９】リンクモジュールでのキャッシュエントリ削除
指示受信処理フローである。

【符号の説明】

１…インタネットワーク装置、２…マスタモジュール、
３、４…リンクモジュール、５…モジュール間バス、６
…経路情報データベース、７…経路情報管理機構、８…
アドレス解決情報データベース、９…アドレス解決情報
管理機構、１０…タイマ監視機構、１１…自局宛パケッ
ト処理機構、１２…パケット中継機構、１３…モジュー
ル間バス転送機構、１４、１５…バス転送機構、１６、
１７…中継情報キャッシュ、１８、１９…キャッシュ管
理機構、２０、２１…パケット送信機構、２２、２３…
パケット受信機構、２４〜２７…物理ポート、２８〜３
１…伝送路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー ハート 神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社 日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者 福田 将志 神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社 日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者 迫田 博幸 神奈川県秦野市堀山下１番地日立コンピュ ータエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 及川 康範 神奈川県横浜市中区尾上町６丁目81番地日 立ソフトウェアエンジニアリング株式会社 内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のネットワークを相互に接続し、接続
   したネットワーク間のパケット中継を行うインタネット
   ワーク装置であって、ルーティングプロトコルを実行す
   るマスタモジュールとネットワーク間のパケット中継処
   理を行う１つまたは複数のリンクモジュールとを有し、
   前記マスタモジュールと前記リンクモジュールをそれぞ
   れ別のプロセッサにて構成し、前記マスタモジュールと
   前記リンクモジュールはモジュール間バスを介して相互
   接続されており、前記マスタモジュールは経路情報の計
   算を行う経路情報管理機構と経路情報の計算結果である
   経路情報部と端末の宛先ハードウエアアドレスを解決す
   るアドレス解決情報管理機構と宛先ハードウエアアドレ
   スの解決結果であるアドレス解決情報部と端末間の通信
   パケットの中継処理を行うフレーム中継機構とモジュー
   ル間バスを介して前記リンクモジュールへパケットの転
   送処理及び受信処理を行うモジュール間バス転送機構を
   具備し、前記リンクモジュールはネットワークへの接続
   を行う１つまたは複数のポートと前記ポートが受信した
   パケットの受信処理を行うパケット受信機構と前記ポー
   トを介してネットワークへのパケット送信処理を行うパ
   ケット送信機構と経路情報部及びアドレス解決情報部を
   有するキャッシュ部と前記キャッシュ部への経路情報及
   びアドレス解決情報の登録及び削除を行うキャッシュ管
   理機構と前記キャッシュ部を参照し受信パケットの宛先
   検索処理を行うキャッシュ検索機構とネットワークから
   受信したパケットを前記モジュール間バスを介して前記
   マスタモジュールまたは前記他リンクモジュールへの転
   送を行うモジュール間バス転送機構を具備し、ネットワ
   ークに接続した前記ポートから前記パケット受信機構を
   介してパケットを受信した時に前記パケットの宛先ネッ
   トワークアドレス情報をキーとして前記キャッシュ部を
   前記キャッシュ検索機構が検索し、検索の結果、中継先
   情報及び宛先ハードウエアアドレス情報が前記キャッシ
   ュ部に登録されている場合、前記バス転送機構を利用し
   て、登録されているパケットの中継先である前記他リン
   クモジュールへパケットの転送を行い、前記他リンクモ
   ジュールは転送された前記パケットをバス転送機構を介
   して受信し、受信した前記パケットをパケット送信機構
   を介してネットワークを接続した前記ポートへパケット
   送信を行うことを特徴とするインタネットワーク装置。
2. 【請求項２】前記キャッシュ部中の個々のエントリ情報
   は、前記経路情報部の中継先情報と前記アドレス解決情
   報部の宛先ハードウエアアドレス情報の両情報で構成さ
   れ、前記キャッシュ部が有する中継先情報の数は前記経
   路情報部が有する中継先情報の全部あるいは一部のみを
   有し、前記キャッシュ部が有する宛先ハードウエアアド
   レス情報の数は前記アドレス解決情報部が有する宛先ハ
   ードウエアアドレス情報の全部あるいは一部のみを有す
   ることを特徴とする請求項１記載のインタネットワーク
   装置。
3. 【請求項３】前記キャッシュ検索機構が前記キャッシュ
   部の検索を行った時に、中継先情報または宛先ハードウ
   エアアドレス情報が前記キャッシュ部に登録されていな
   かった場合には、前記バス転送機構を利用して、前記マ
   スタモジュール宛に前記パケットの送信を行い、送信さ
   れたパケットをモジュール間バス転送機構を介して受信
   したマスタモジュールは、前記パケットの受信処理を前
   記フレーム中継機構にて行い、前記経路情報部からは中
   継先情報を経路情報管理機構が、前記アドレス解決情報
   部からは宛先ハードウエアアドレス情報をアドレス解決
   情報管理機構が受信した前記パケット中の宛先ネットワ
   ークアドレス情報をキーとして検索を行い、検索結果か
   ら得た中継先情報及び宛先ハードウエアアドレス情報を
   用いてフレーム中継機構は前記パケットの送信先である
   前記リンクモジュール宛に前記モジュール間バス転送機
   構を利用して送信し、前記マスタモジュールから前記パ
   ケットをバス転送機構を介して受信した前記リンクモジ
   ュールがパケット送信機構を介してネットワークを接続
   した前記ポートへパケット送信を行うことを特徴とする
   請求項１記載のインタネットワーク装置。
4. 【請求項４】前記マスタモジュールは、前記パケットの
   送信元リンクモジュールに対して中継先情報及び宛先ハ
   ードウエアアドレス情報の登録指示をモジュール間バス
   転送機構を介して動的に行うことを特徴とする請求項３
   記載のインタネットワーク装置。
5. 【請求項５】前記モジュール間バス転送機構のバスマル
   チキャスト転送機能を利用することにより、前記パケッ
   トの送信元である前記リンクモジュールに対する中継先
   情報及び宛先ハードウエアアドレス情報の登録指示と、
   前記パケットの送信先である前記リンクモジュールへの
   パケット送信を同時に行うことを特徴とする請求項４記
   載のインタネットワーク装置。