JP4663761B2 - パケット中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク内でパケットを転送するパケット中継装置における、パケットを識別して優先度を決定する技術、優先度に応じてパケットをキューイングし帯域を制御する帯域制御技術に関する。またパケット中継装置における優先制御情報および帯域制御情報を設定する技術に関する。

近年、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で使用していたイーサネット（登録商標）の技術をＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に拡張した広域イーサネット（登録商標）ワークが広く普及している。イーサネット（登録商標）上に複数のＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ）を多重化するＩＥＥＥ８０２．１ＱのＴａｇ−ＶＬＡＮ技術により、Ｔａｇ−ＶＬＡＮを一人のユーザと扱うことで、多数のユーザを安価で容易に収容できるようになった。

また広域イーサネット（登録商標）ワーク内で特定ユーザのパケットを優先して中継したり、帯域制御したりする技術にＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御機能がある。ＱｏＳ制御機能はパケットを転送するパケット中継装置内にあり、主にパケットを識別して優先度を決めるＱｏＳ検索部と当該優先度に従いパケットをキューイングし帯域制御を行う帯域制御部がある。

一例として、特許文献１にＱｏＳ制御機能の実現方法が述べられている。本方法ではＱｏＳ検索部が検索テーブルの条件と受信したパケットのヘッダを比較し、一致したら指定のキューへパケットをキューイングするものである。検索テーブルは予め条件を設定する必要がある。特に一つのパケットが分割されたフラグメントパケットを一つに再構築することなく、ＱｏＳ検索を行い、キューイング先を決定する方法に特徴がある。

また、帯域制御部では非特許文献１に示す階層化シェーパ機能がある。非特許文献１に記述された階層化シェーパ機能では、例えば一つの物理ポートにＴａｇ−ＶＬＡＮ機能を使用してＶＬＡＮを多重化するネットワーク構成のときに、ＶＬＡＮごとに帯域制御しつつＴａｇ−ＶＬＡＮヘッダのユーザ優先度情報に応じて優先制御することが可能である。ＶＬＡＮ毎に最低帯域値や最大帯域値、余剰となる帯域を配分する際の重み値などを設定する。また階層化シェーパ機能を使用するときは、ＱｏＳ検索部の優先度決定機能おいてＶＬＡＮに相当するアグリゲートキュー情報（ユーザ情報ともいう）およびキュー情報を決定して、パケットのキューイング先を指定する。本機能は広域イーサネット（登録商標）ワークのエッジ装置における下りのトラフィックに適用することで、トラフィックの輻輳が発生してもユーザ単位に最低帯域を保証することを可能とするものである。

階層化シェーパ機能が必要となる一例を示す。例えば、５００人が所属するネットワークと本パケット中継装置が１Ｇｂｉｔ／ｓの回線で接続されているときに、回線の契約帯域が５００Ｍｂｉｔ/ｓ、一人当たり最低１Ｍｂｉｔ／ｓの帯域を保証したい場合などである。階層化シェーパ機能を用いることで、回線を契約帯域に絞りつつ、各ユーザの最低帯域を１Ｍｂｉｔ／ｓに制御するという２段階の帯域制御をすることができる。なお将来のネットワーク構成では回線−事業所−ユーザなど３段階の帯域制御を用いることで複数の事業所を一つの回線に集約するという要求があり、帯域制御する階層が増加することが予想される。

特開２００４−３６３６８１ 「ＡＸ７８００Ｓ・ＡＸ５４００Ｓソフトウェアマニュアル 解説書Ｖｏｌ．２ Ｖｅｒ １０．６対応」、アラクサラネットワークス株式会社、２００７年１１月、ｐ．２６、３５−４４

階層化シェーパ機能を使用するときは複数のユーザを一つの回線に束ねる使い方が一般的であり、またパケット中継装置におけるポート当たりの単価を低減するため、ポート当たりの収容ユーザ数は増加する傾向がある。ポート当たりのユーザ数が増加すると、ユーザのサービスを識別して優先度を決定するＱｏＳ情報管理テーブルのエントリ数が増加する。このとき特許文献１に示す方法では、ユーザ数の増加に伴いＱｏＳ情報管理テーブルのエントリ数が制約となり、エントリ数が不足するという課題がある。

またユーザ数の増加に伴い、ＱｏＳ情報管理テーブルにエントリを登録するためのコマンド数は増加する。更に非特許文献１の階層化シェーパ機能では、帯域制御部におけるユーザ毎の最低帯域値や最大帯域値、余剰帯域の配分の重み値など帯域制御情報を設定するコマンド数が増加するという課題がある。

また将来のネットワーク構成の対応で、帯域制御する階層が増加しても適用可能なキューイング手段である必要があることが課題である。

上記課題の少なくとも一つを解決するために、本発明は、帯域制御部を備えるパケット中継装置であって、前記帯域制御部が備えるキューイング部は、受信したパケット内の所定のフィールドからユーザを特定するユーザ情報と優先度情報を取得し、当該ユーザ情報と優先度情報に基づいてパケットを格納すべきキューを特定するパケット中継装置を提供する。

パケットのヘッダ情報に基づいてパケットの格納先を決定するため、パケット処理部において保持するＱｏＳ情報管理テーブルの使用エントリ数を抑制もしくは不要とすることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるパケット中継装置の内部構成と当該パケット中継装置を用いたネットワーク構成例を示している。本実施形態のネットワークは、本発明を実装したパケット中継装置１０と、支店ネットワークおよび広域イーサネット（登録商標）ワーク２０−２３に接続された構成である。支店ネットワーク内のユーザ３０−３１は、他の支店ネットワークまたは本店ネットワーク内のユーザやサーバと通信を行う。また支店ネットワーク内のユーザは、Ｔａｇ−ＶＬＡＮを使用して回線上を多重化している。

ここでイーサネット（登録商標）におけるＴａｇ−ＶＬＡＮパケットのフォーマットを図５に示す。Ｔａｇ−ＶＬＡＮパケット１０００は、宛先のＭＡＣアドレス１０１０、送信元のＭＡＣアドレス１０２０、ＶＬＡＮのプロトコル番号を示すＶＬＡＮプロトコルＩＤ１０３０、図６で後述するタグ制御情報１０４０、上位層のプロトコル種別を示すタイプ１０５０、イーサネット（登録商標）のデータを格納するデータ部１０６０、データが壊れてないかを判別するＦＣＳ１０７０から構成される。

図６にタグ制御情報１０４０の詳細を示す。Ｔａｇ−ＶＬＡＮパケットの優先度を示すユーザ優先度１０４１、ＭＡＣアドレスのビット順序形式を示すＣＦＩ１０４２、ＶＬＡＮを識別するＶＬＡＮ ＩＤ１０４３から構成される。

以下、Ｔａｇ−ＶＬＡＮパケットの場合、つまりパケット種別がＴａｇ−ＶＬＡＮの場合を例として本実施の形態を説明する。

本実施の形態では、パケット中継装置１０は、ネットワーク２０−２３を接続し、ネットワークに対するパケットの送受信制御を行うネットワークインタフェース部２００−２０２と、 当該ネットワークインタフェース部を接続し、送受信するパケットのヘッダ情報に基づいてパケットの中継先を決めるパケット処理部１００−１０１と、装置を制御するソフトウェアプログラム等を格納するメモリ４０と、当該メモリ内にあるソフトウェアプログラムを実行するＣＰＵ６０とが、それぞれバスで接続された構成をとる。例えば、ユーザａ３０が支店ネットワーク２２内の同一ユーザａ宛てにパケットを送信すると、ネットワークインタフェース部２００は受信したパケットをパケット処理部１００に転送する。パケット処理部１００はヘッダ情報に基づいて中継先を決定し、パケットを出力すべきポートを有するネットワークインタフェース部２０１へ転送する。ネットワークインタフェース２０１は、ユーザａに決められた帯域制御を行い、パケットをネットワーク２２へ送出する。

メモリ４０には、階層化シェーパ機能を設定するコマンドや入力されたコマンドを解析してハードウェアへ設定するコマンド解析・設定処理プログラム５０等を含む。

パケット処理部１００−１０１は、受信したＴａｇ−ＶＬＡＮパケットを格納するパケットバッファ部１１０、宛先ＭＡＣアドレスと出力先ポート番号との対応を管理するアドレス管理テーブル１４０、受信したパケットのヘッダ情報からアドレス管理テーブル１４０を検索するルート検索部１３０、受信したパケットをパケットバッファ部１１０へ格納し、パケットから抽出したヘッダ情報を基にルート検索部１３０へ検索指示を出し、検索結果に該当するポートへパケットを送信する中継処理部１２０から構成される。

ネットワークインタフェース部２００−２０２は、受信したパケットの帯域制御を行う帯域制御部３００−３０２、パケットを物理回線へ送信または物理回線から受信する物理レイヤ対応部２１０−２１２から構成される。なお、物理レイヤ対応部のことをポートともいう。

本発明の特徴となる帯域制御部３００の詳細を図２示す。帯域制御部３００は、後述するキューイング部４００、パケットを格納するキュー３２０−３３６を保持するバッファ部３１０、設定した帯域に基づきキュー３２０−３３６からパケットを送信する送信制御部３３０とで構成される。バッファ部３１０には、デフォルトユーザ用にキュー３２０が、ユーザ１用にキュー３２１−３２８の８つが、ユーザ２用にキュー３２９−３３６の８つがそれぞれ備えられている。

キューイング部４００は、Ｔａｇ−ＶＬＡＮパケット１０００のＶＬＡＮプロトコルＩＤ１０３０、ユーザ優先度１０４１、ＶＬＡＮ ＩＤ１０４３の情報を基に受信したパケットのキューイング先を決定するヘッダ参照部４１０、Ｔａｇ−ＶＬＡＮ以外のパケットに対するキューイング情報を管理するデフォルトユーザテーブル４２０、Ｔａｇ−ＶＬＡＮパケット内の優先度情報とキュー情報の対応を管理する優先度マッピングテーブル４３０から構成される。デフォルトユーザテーブル４２０は、図３に示すデフォルトユーザ情報４２１とデフォルトキュー情報４２２の情報を保持する。また優先度マッピングテーブル４３０は、図４に示す優先度情報４３１と当該優先度情報に対応付けるキュー情報４３２の情報を保持する。キュー情報４３２に保持する「１−８」は、ユーザ毎に備えられたキューの相対的な位置を示しており、例えばユーザ１の場合、キュー３２１−３２８がキュー情報「１−８」に対応する。したがって、ユーザ１のパケットは、優先度情報が「１」であればキュー情報「１」に対応するキュー３２１に格納される。デフォルトユーザおよびユーザ２の場合も同様である。優先度情報とキュー情報との対応付けは本テーブルを設定することで柔軟に変えることが可能となる。

次に、図７の処理フローを用いて、ヘッダ参照部４１０の動作の一例を説明する。
ヘッダ参照部４１０は、受信したＴａｇ−ＶＬＡＮパケット１０００のＶＬＡＮプロトコルＩＤ１０３０が、Ｔａｇ−ＶＬＡＮパケットであることを示す０ｘ８１００または０ｘ９１００と一致するか判定する（ステップ２０１０）。一致した場合、パケットヘッダ情報を参照して、ユーザ情報をＶＬＡＮ ＩＤ１０４３とし（ステップ２０２０）、更に優先度情報をユーザ優先度１０４１とする（ステップ２０３０）。当該優先度情報から優先度マッピングテーブル４３０を参照して、優先度情報４３１に対応するキュー情報４３２を求める（ステップ２０４０）。そして求めたユーザ情報およびキュー情報へパケットをキューイングする（ステップ２０５０）。

具体的には、例えば、受信したＴａｇ−ＶＬＡＮパケット１０００のＶＬＡＮプロトコルＩＤ１０３０に「０ｘ８１００」が、ＶＬＡＮ ＩＤ１０４３に「ユーザ１」を示す情報（例えば単に「１」）が、ユーザ優先度１０４１に「２」がそれぞれ格納されていたとする。この場合、ステップ２０１０においてＴａｇ−ＶＬＡＮパケットであると判定されるため、ユーザ情報＝「ユーザ１」（単に「１」でもよい）、優先度情報＝「２」とされる（ステップ２０２０、２０３０）。ステップ２０４０では優先度情報「２」に対応するキュー情報「２」を取得する。ステップ２０５０において、ユーザ情報「ユーザ１」用に備えられたキュー３２１−３２８の中からキュー情報「２」に対応するキュー３２２が選択され、キュー３２２にパケットが格納（キューイング）される。

なおステップ２０１０が不一致の場合、デフォルトユーザテーブル４２０を参照して、ユーザ情報をデフォルトユーザ情報４２１、キュー情報をデフォルトキュー情報４２２とした後（ステップ２０６０）、ステップ２０５０を実施する。この場合は、デフォルトユーザテーブル４２０を参照するため、ユーザ情報＝「デフォルトユーザ」、デフォルトキュー情報「１」となり（ステップ２０６０）、ステップ２０５０において、ユーザ情報「デフォルトユーザ」用に備えられたキュー３２０の中からデフォルトキュー情報「１」に対応するキュー３２０が選択され、キュー３２０にパケットが格納（キューイング）される。

本実施形態によれば、パケットヘッダ内のユーザ優先度１０４１に格納された値がそのまま優先度情報となり、ＶＬＡＮ ＩＤ１０４３に格納された値がそのままユーザ情報となるため、受信したパケットについてヘッダ情報を参照するだけでキューイング先を決定することが可能である。これにより、従来技術のようにＱｏｓ情報管理テーブルを設けて当該テーブルを検索することでパケットのキューイング先を決定する必要がなくなるため、ＱｏＳ情報管理テーブルを設ける必要も、ＱｏＳ情報管理テーブルにエントリを設定する必要もなく、エントリ数が不足するという課題を解決することができる。また、パケット処理部においてＱｏＳ情報管理テーブルの検索を行う必要がないため、パケット処理部の負荷を低減でき、更に、エントリ数が膨大となるＱｏＳ情報管理テーブル自体を備える必要がないため、メモリ量を削減することができ、高速にキューイング処理を行うパケット中継装置を安価に提供することが可能となる。

なお、本実施形態では、優先度情報とユーザ情報を決定するために、パケットヘッダ内のユーザ優先度１０４１とＶＬＡＮ ＩＤ１０４３を採用したが、パケット内の別のフィールドを用いて決定してもよい。本実施形態は、優先度情報とユーザ情報がパケット内の一つのフィールドでそれぞれ決定できる場合に特に有効な手段である。

次に、コマンド解析・設定処理プログラム５０について説明する。
コマンド解析・設定処理プログラム５０において、階層化シェーパ機能に対する設定コマンドの入力形式を図２０に示す。設定コマンドは、階層化シェーパ機能のコマンド名称「ｓｈａｐｅｒ」５１００、サブコマンド名称「ａｕｔｏ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｏｎ」５１１０、後述する帯域制御情報のシナリオを選択するパラメータ「＜シナリオ名＞」５１２０、ポート当たりのユーザ数を決めるパラメータ「＜ユーザ数＞」５１３０から構成される。帯域制御情報のシナリオは、図１９に示すように、帯域制御を決める最低帯域５０４０、最大帯域５０５０、パケットを出力する順番を決めるスケジューリング方式５０６０等から構成され、その組合せに応じたシナリオ５０１０−５０３０を提供する。

例えば、シナリオＡ５０１０では、ユーザ毎の最大帯域５０５０を回線帯域と同じ１００Ｍｂｐｓと設定しておき、ユーザ毎の最低帯域５０４０は回線帯域を入力するパラメータであるユーザ数５１３０（１００ユーザとする）で均等割りにした１Ｍｂｐｓに設定する。スケジューリング方式５０６０としてはＰＱ（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｑｕｅｕｉｎｇ）が設定されている。選択したシナリオに従い、階層化シェーパ機能の帯域情報を全ての帯域制御部３００−３０２の送信制御部３３０へ設定する。送信制御部３３０は、設定された帯域情報（ユーザ毎の最低帯域、ユーザ毎の最大帯域、スケジューリング方式）に基づいて、バッファ部３１０の各キューからパケットを読み出し、ネットワークに送出することで、ユーザおよび回線の帯域を保証した２段階の帯域制御を実現する。例えば、二人のユーザ１と２から１００Ｍｂｐｓのトラフィックが入力された場合の帯域制御の動作を示す。まず各ユーザは最低帯域である１Ｍｂｐｓを確保する。次に回線帯域１００Ｍｂｐｓから最低帯域の総和である２Ｍｂｐｓを引いた残りである９８Ｍｂｐｓをトラフィックの入力があった２ユーザで均等割するため、各ユーザは４９Ｍｂｐｓの帯域を更に使用できる。最終的にユーザ１と２に割り当てられる帯域は、１＋４９＝５０Ｍｂｐｓ分となり、送信制御部は各ユーザへ割り当てた帯域を守りキューからパケットを読み出す。このようにユーザの最低帯域と回線帯域を守りつつ、回線内に未使用帯域があればユーザの最大帯域の範囲内で有効に活用できる点が２段階の帯域制御の特徴である。なお、ユーザ毎の最低帯域５０４０については回線帯域を入力されたユーザ数で均等割りにした値を用いたが、予め設定されていてもよい。

また、設定したユーザ数に応じてパケットヘッダ情報のユーザ情報（ＶＬＡＮ ＩＤ）における対象領域を変更することもできる。例えば図２２に示すように、ユーザ数を２のべき乗個とすると、ポート当たりのユーザ数が５１２の場合下位８ビットが対象領域となり、ハードウェアへの実装が容易となる。

本実施形態によれば、一つのコマンド入力によって、予め決められたシナリオを選択し、一つの帯域制御方針を全てのユーザに適用することができるため、従来技術のようにユーザ毎に帯域制御情報を設定する必要がなく、コマンド数が増加するという課題を解決することができ、コマンド入力に伴う設定時間を短縮することができる。

図８に本実施形態におけるパケット中継装置３０１０の別の構成例を示す。パケット中継装置３０１０は、図１で説明したパケット中継装置１０と比較すると、パケット処理部３１００に、パケット検出条件と検出したパケットに対するユーザ情報とキュー情報を含むＱｏＳ情報とを格納するＱｏＳ情報管理テーブル３１６０と、受信したパケットのヘッダ情報からＱｏＳ情報管理テーブル３１６０を検索してＱｏＳ情報を取得するＱｏＳ検索部３１５０とを備える点が異なる。中継処理部３１２０は、ネットワークインタフェース部３２００−３２０２から受信したパケットをパケットバッファ部３１１０へ格納し、パケットから抽出したヘッダ情報を基にルート検索部３１３０およびＱｏＳ検索部３１５０へ検索指示を出し、検索結果に該当するポートへパケットを送信する。なお、詳細は図１２において説明するが、ネットワークインタフェース部３２００−３２０２における帯域制御部３３００−３３０２内にＱｏＳ情報としてＱｏＳ検索部３１５０の検索結果とパケットヘッダ情報のどちらを参照するかを決めるＱｏＳ参照モードを更に備える。

ＱｏＳ検索部３１５０が検索するＱｏＳ情報管理テーブル３１６０の一例を図９に示す。本テーブルは、宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ番号、ユーザ優先度等のパケットヘッダ情報からパケットを検出する条件を決めるパケット検出条件３１６１と、パケット検出条件に一致したパケットに対してどこのユーザ情報３１６２、キュー情報３１６３へパケットをキューイングするかを指示するＱｏＳ情報から構成される。

パケット処理部３１００−３１０１とネットワークインタフェース部３２００−３２０２間は、図１０に示す制御情報ヘッダ３４００をパケットの先頭に付与してＱｏＳ情報を伝達する。制御情報ヘッダ３４００には、図１１に示すとおり、ＱｏＳ検索部３１５０の検索結果であるユーザ情報（制御情報）３４１０、キュー情報（制御情報）３４２０が記入される。つまり、パケット処理部３１００−３１０３は、受信したパケットの出力すべきポートをルート検索部３１３０により検索し、ＱｏＳ情報をＱｏＳ検索部３１５０により検索する。そしてパケットを出力すべきポートを有するネットワークインタフェース部３２００−３２０２のいずれかへ転送する際に、パケットの先頭に制御情報ヘッダ３４００を付加して、その中にＱｏＳ検索部３１５０で検索したＱｏＳ情報（ユーザ情報およびキュー情報）を格納する。

次に帯域制御部３３００−３３０２のヘッダ参照部４１０におけるキューイング処理フローの一例を図１２に示し、説明する。帯域制御部３３００−３３０２内の構成は、図２と同じである。

ヘッダ参照部４１０は、パケット処理部３１００−３１０３から制御情報ヘッダ３４００が付加されたパケットを受信すると、帯域制御部のＱｏＳ参照モードがパケットヘッダ参照か否かを判定する（ステップ４０１０）。パケットヘッダ参照である場合、図７のキューイング処理Ａ（ステップ２０００）を実行する（ステップ４０２０）。パケットヘッダ参照でない場合、制御情報ヘッダ３４００を参照して、ユーザ情報をユーザ情報（制御情報）３４１０、キュー情報をキュー情報（制御情報）３４２０とする（ステップ４０３０）。そして求めたユーザ情報およびキュー情報へパケットをキューイングする（ステップ４０４０）。

本実施形態によれば、受信したパケットについて、Ｑｏｓ情報管理テーブルの検索結果とパケットヘッダ情報のどちらの情報を参照してキューイングするためのユーザ情報およびキュー情報を決定するかを装置単位に選択することが可能となり、ネットワーク要件に併せて柔軟な装置構成を採用することができる。

更に本発明における別の実施形態について説明する。本実施形態では、パケット中継装置３０１０の構成は図８と同様であるが、図９に示したＱｏＳ情報管理テーブル３１６０が管理するデータが図１３のようになる点が異なる。すなわちＱｏＳ情報管理テーブル４１００は、パケットを検出する条件を決めるパケット検出条件４１１０、ユーザ情報をパケットヘッダ情報かＱｏＳ検索部３１５０の検索結果かのどちらを参照するかを決めるユーザ情報参照モード４１２０、キュー情報をパケットヘッダ情報かＱｏＳ検索部３１５０の検索結果かのどちらを参照するかを決めるキュー情報参照モード４１３０、パケット検出条件に一致したパケットに対してどこのユーザ情報４１４０、キュー情報４１５０へパケットをキューイングするかを指示する条件から構成される。本実施形態では、ユーザ情報参照モード４１２０、キュー情報参照モード４１３０、ユーザ情報４１４０、キュー情報４１５０を合わせてＱｏＳ情報という。

またパケット処理部３１００−３１０１とネットワークインタフェース部３２００−３２０２間のＱｏＳ情報を伝達する制御情報ヘッダは、図１４に示すとおり、ＱｏＳ検索部３１５０の検索結果であるユーザ情報参照モード４２１０、キュー情報参照モード４２２０、ユーザ情報（制御情報）４２３０、キュー情報（制御情報）４２４０が格納される。

次に図１５、図１６に本実施形態に示すヘッダ参照部のキューイング処理フローの一例を示し、説明する。

ヘッダ参照部４１０は、パケット処理部３１００−３１０３から制御情報ヘッダ４２００が付加されたパケットを受信すると、制御情報ヘッダ４２００のユーザ情報参照モード４２１０とキュー情報参照モード４２２０のどちらかまたは両方がパケットヘッダ参照モードであるかを判定する（ステップ４５１０）。ユーザ情報参照モード４２１０とキュー情報参照モード４２２０のどちらもヘッダ参照モードでない場合（ステップ４５１０のＮ）、制御情報ヘッダ４２００を参照して、ユーザ情報をユーザ情報（制御情報）４２３０、キュー情報をキュー情報（制御情報）４２４０とする（ステップ４５５０）。ステップ４５１０において、ユーザ情報参照モード４２１０とキュー情報参照モード４２２０の少なくとも一方がヘッダ参照モードである場合（ステップ４５１０のＹ）、受信したＴａｇ−ＶＬＡＮパケット１０００のＶＬＡＮプロトコルＩＤ１０３０がＴａｇ−ＶＬＡＮパケットであることを示す０ｘ８１００または０ｘ９１００と一致するか判定する（ステップ４５２０）。不一致の場合、デフォルトユーザテーブル４２０を参照して、ユーザ情報をデフォルトユーザ情報４２１、キュー情報をデフォルトキュー情報４２２とする（ステップ４５６０）。ステップ４５２０の判定が一致する場合、後述するキューイング処理Ｄ（ステップ４６００）を実行する（ステップ４５３０）。最終的に、求めたユーザ情報およびキュー情報へパケットをキューイングする（ステップ４５４０）。

図１６に示すキューイング処理Ｄ（ステップ４６００）は、制御情報ヘッダ４２００のユーザ情報参照モード４２１０がパケットヘッダ参照モードであるか判定する（ステップ４６１０）。パケットヘッダ参照モードでない場合、ユーザ情報をユーザ情報（制御情報）４２３０とする（ステップ４６７０）。ステップ４６１０においてパケットヘッダ参照モードである場合、ユーザ情報をパケットヘッダ内のＶＬＡＮ ＩＤ１０４３とする（ステップ４６２０）。次に、制御情報ヘッダ４２００のキュー情報参照モード４２２０がパケットヘッダ参照モードであるか判定する（ステップ４６３０）。パケットヘッダ参照モードでない場合、優先度情報をキュー情報（制御情報）４２４０とする（ステップ４６８０）。ステップ４６３０においてパケットヘッダ参照モードである場合、優先度情報をパケットヘッダ内のユーザ優先度１０４１とする（ステップ４６４０）。当該優先度情報から優先度マッピングテーブル４３０を参照して、優先度情報４３１に対応するキュー情報４３２を求める（ステップ４６５０）。

本実施形態によれば、パケットごとにキューイング方法を変えることができ、例えばアプリケーション種別に対する優先度を明確化したＱｏＳポリシーがある組織から送信されるパケットは、優先度情報をパケットヘッダから参照する方式を使い、ＱｏＳポリシーがない組織からのパケットは、ＱｏＳ検索部を使用することで対応することが考えられる。ＱｏＳポリシーがある場合、本装置の設定は簡単に行うことができ、ＱｏＳ情報管理テーブルのエントリ数使用も抑えることができる。

なお、図２０において説明したコマンド解析・設定処理プログラム５０は同一の階層化シェーパ機能の帯域制御情報を全ユーザへ割り当てたが、図２１に示す設定コマンドのように個別設定が可能な特別ユーザをパラメータとして拡張することで、特別ユーザに帯域を多く割り当てたい等の要求に答えることを可能となる。当該設定コマンドは、階層化シェーパ機能のコマンド名称「ｓｈａｐｅｒ」５２００、サブコマンド名称「ａｕｔｏ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ」５２１０、帯域制御情報のシナリオを選択するパラメータ「＜シナリオ名＞」５２２０、ポート当たりのユーザ数を決めるパラメータ「＜ユーザ数＞」５２３０、ポート当たりの特別ユーザ数を決めるパラメータ「＜特別ユーザ数＞」５２４０から構成される。特別ユーザについては、個別に設定するコマンド「ｓｈａｐｅｒ ｕｓｅｒ」５３００−５３１０、設定したい特別ユーザ名「特別ユーザ１」５３２０、設定する階層化シェーパ機能の設定情報「設定情報」５３３０から構成される。

当該設定を行うことにより、特別ユーザ以外のユーザ（「通常ユーザ」ともいう。）は「＜シナリオ名＞」５２２０において指定したシナリオに従って帯域制御を行い、特別ユーザについては、個別に設定した「設定情報」５３３０に従って帯域制御を行うことが可能となる。例えば、回線帯域のうち、特別ユーザが使用する残りの帯域を通常ユーザが使用できる回線帯域とし、通常ユーザへ分配してもよい。この場合、図１９のシナリオにおいて、スケジューリング方式５０６０のみを予め設定しておき、通常ユーザ毎の最大帯域５０５０を回線帯域のうち特別ユーザが使用する残りの帯域とし、通常ユーザ毎の最低帯域５０４０を最大帯域５０５０をユーザ数で割った帯域とするように設定すればよい。これにより、パケット中継装置において、一律同一の帯域制御方針を適用する通常ユーザと、当該通常ユーザと異なる帯域等を個別に割り当てられる特別ユーザとを混在させることが可能となる。このような帯域設定はコマンド解析・設定処理プログラム５０において任意に定義することが可能である。

以上説明してきた実施形態では、パケット種別がＴａｇ−ＶＬＡＮの場合についてユーザ情報および優先度情報との対応付けを説明したが、本発明はＴａｇ−ＶＬＡＮに限定する方式ではなく、図１７に示すようにＩＰｖ４（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ４）３５４０、ＩＰｖ６（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ６）３５５０−３５６０、ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）３５７０にも応用可能である。

また、これまで２階層の階層化シェーパ機能について本発明の適用方法を示したが、本発明は図１８に示すように３階層３７００やＮ階層３８００のようにユーザ情報を論理的に分割することで帯域制御する階層の数が増加しても利用可能な方法である。

例えば、３階層で帯域制御する場合、パケットヘッダ情報におけるユーザ情報部（Ｔａｇ−ＶＬＡＮの場合は、ＶＬＡＮ ＩＤ１０４３）の前半部分にグループ情報３７２０を格納し、後半部分にユーザ情報３７１０を格納しておき、前半部分および後半部分のそれぞれを、図７、図１２、図１５、図１６の各キューイング処理におけるユーザ情報として扱って処理すればよい。なお、バッファ部３１０については、グループ情報３７２０とユーザ情報３７１０の組合せ毎にキューを設けておき、グループ情報３７２０とユーザ情報３７１０とキュー情報により特定されるキューへキューイングする。仮にＶＬＡＮ ＩＤ１０４３の１２ビットを半分に分割して、グループ情報３７２０が前半６ビット、ユーザ情報３７１０が後半６ビットとしたとき、グループ情報３７２０＝３（２進数の場合「００００１１」）、ユーザ情報３７１０＝２（２進数の場合「００００１０」）、キュー情報＝１（２進数の場合「００１」）とすると、それら２進数のビットを組み合わせた番号「００００１１ ００００１０ ００１」＝１５５３（１０進数）がキューイングすべきキュー番号となる。帯域制御する階層がＮ（Ｎは整数）個であるとした場合は、パケットヘッダ情報におけるユーザ情報部を（Ｎ−１）個に分割して、それぞれの分割部分を個別のユーザ情報として扱えばよい。送信制御部は、まずＮ層の各ユーザへ帯域を割り当て、当該帯域の範囲内で（Ｎ−１）層の各ユーザへ帯域を順に割り当てていき、最終的に２層に位置するユーザに割り当てた帯域を守りながら該当するキューからパケットを読み出す。これにより帯域制御する階層の数に依存せず、パケットをキューイングすることが可能となる。

以上、本発明を実施の形態に基づき具体的に説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定する方式ではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更可能な方式であることを明記しておく。

パケット中継装置の内部構成例とネットワーク構成例を示す図である。 帯域制御部の内部構成例を示す図である。 デフォルトユーザテーブルの構成例を示す図である。 優先度マッピングテーブルの構成例を示す図である。 Ｔａｇ−ＶＬＡＮパケットのフォーマットを示す図である。 タグ制御情報の詳細フォーマットを示す図である。 ヘッダ参照部のキューイング処理Ａを示すフローチャートである。 パケット中継装置の別の構成例を示す図である。 ＱｏＳ情報管理テーブルの構成例を示す図である。 制御情報ヘッダを付与したＴａｇ−ＶＬＡＮパケットのフォーマットを示す図である。 制御情報ヘッダの詳細フォーマットを示す図である。 ヘッダ参照部のキューイング処理Ｂを示すフローチャートである。 ＱｏＳ情報管理テーブルの別の構成例を示す図である。 制御情報ヘッダの詳細フォーマット示す図である。 ヘッダ参照部のキューイング処理Ｃを示すフローチャートである。 ヘッダ参照部のキューイング処理Ｄを示すフローチャートである。 プロトコル種別とユーザ情報、優先度情報の対応付けの例を示す図である。 ユーザ情報に相当するフィールドと多段階層の対応付けの例を示す図である。 階層化シェーパ機能の帯域情報シナリオの例を示す図である。 階層化シェーパ機能の設定コマンドの例を示す図である。 特別ユーザに対応した階層化シェーパ機能の設定コマンドの例を示す図である。 ユーザ数とユーザ情報におけるビット範囲との関係を示す図である。

符号の説明

１０，３０１０：パケット中継装置、４０，３０４０：メモリ、５０，３０５０：コマンド解析・設定処理プログラム、６０，３０６０：ＣＰＵ、１００−１０１，３１００−３１０１：パケット処理部、１１０，３１１０：パケットバッファ部、１２０，３１２０：中継処理部、１３０，３１３０：ルート検索部、１４０，３１４０：アドレス管理テーブル、２００−２０２，３２００−３２０２：ネットワークインタフェース部、２１０−２１２，３２１０−３２１２：物理レイヤ対応部（ポート）、３００−３０２，３３００−３３０２：帯域制御部、３１０：バッファ部、３２０−３３６：キュー、３３０：送信制御部、４００：キューイング部、４１０：ヘッダ参照部、４２０：デフォルトユーザテーブル、４３０：優先度マッピングテーブル、３１５０：ＱｏＳ検索部、３１６０，４１００：ＱｏＳ情報管理テーブル、

Claims (10)

1. ユーザを収容する複数のネットワークと接続されるパケット中継装置であって、
   前記ネットワークに対してパケットの送受信を行い、帯域制御部を有する複数のネットワークインタフェース部と、
   前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかを介して受信したパケットのヘッダ情報を参照して中継先を決定し、前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかに前記パケットを転送するパケット処理部とを備え、
   前記帯域制御部は、複数のキューを有するバッファ部と、
   前記複数のキューのいずれかに前記パケットを格納するキューイング部と、
   前記キューに格納されたパケットを帯域情報に基づいて送信する送信制御部とを有し、
   前記パケット処理部は、パケット検出条件と前記パケットを送受信するユーザを示すユーザ情報と前記パケットの優先度を示す優先度情報とを対応づけて記憶するＱｏＳ情報管理部と、
   前記ＱｏＳ情報管理部を参照し、前記パケットのヘッダ情報に一致するパケット検出条件に対応付けられて記憶される前記ユーザ情報と前記優先度情報を取得するＱｏＳ検索部と、
   前記パケットに前記ＱｏＳ検索部が取得したユーザ情報と優先度情報を含む制御情報ヘッダを付加し、前記ネットワークインタフェース部へ転送する中継処理部とを有し、
   前記キューイング部は、第１の処理として、前記パケットのヘッダ情報の第１のフィールドを参照し所定のパケット種別であるか否かを判定し、所定のパケット種別であれば、前記ヘッダ情報の第２のフィールドを参照して前記パケットを送受信するユーザを示すユーザ情報を取得し、前記ヘッダ情報の第３のフィールドを参照して前記パケットの優先度を示す優先度情報を取得し、前記取得したユーザ情報および優先度情報に基づいて前記複数のキューの中から前記パケットの格納先を決定する処理を行うか、または、
   第２の処理として、前記制御情報ヘッダ情報に含まれるユーザ情報と優先度情報に基づいて前記複数のキューの中から前記パケットの格納先を決定する処理を行うことを特徴とするパケット中継装置。
2. ユーザを収容する複数のネットワークと接続されるパケット中継装置であって、
   前記ネットワークに対してパケットの送受信を行い、帯域制御部を有する複数のネットワークインタフェース部と、
   前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかを介して受信したパケットのヘッダ情報を参照して中継先を決定し、前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかに前記パケットを転送するパケット処理部とを備え、
   前記帯域制御部は、複数のキューを有するバッファ部と、
   前記複数のキューのいずれかに前記パケットを格納するキューイング部と、
   前記キューに格納されたパケットを帯域情報に基づいて送信する送信制御部とを有し、
   前記パケット処理部は、パケット検出条件と前記パケットを送受信するユーザを示すユーザ情報と前記パケットの優先度を示す優先度情報と前記ユーザ情報をパケットヘッダ情報を参照して取得するか否かを示す第１の情報と前記優先度情報をパケットヘッダ情報を参照して取得するか否かを示す第２の情報とを対応づけて記憶するＱｏＳ情報管理部と、
   前記ＱｏＳ情報管理部を参照し、前記パケットのヘッダ情報に一致するパケット検出条件に対応付けられて記憶される前記ユーザ情報と前記優先度情報と前記第１の情報と前記第２の情報とを取得するＱｏＳ検索部と、
   前記パケットに前記ＱｏＳ検索部が取得したユーザ情報と優先度情報と前記第１の情報と前記第２の情報とを含む制御情報ヘッダを付加し、前記ネットワークインタフェース部へ転送する中継処理部とを有し、
   前記キューイング部は、前記第１の情報と前記第２の情報のうち少なくとも一方がパケットヘッダ情報を参照することを示す情報であった場合に、前記パケットのヘッダ情報の第１のフィールドを参照し所定のパケット種別であるか否かを判定し、所定のパケット種別であれば、前記第１の情報に基づいて前記パケットのヘッダ情報もしくは制御情報ヘッダからユーザ情報を取得し、前記第２の情報に基づいて前記パケットのヘッダ情報もしくは制御情報ヘッダから優先度情報を取得し、前記取得したユーザ情報および優先度情報に基づいて前記複数のキューの中から前記パケットの格納先を決定することを特徴とするパケット中継装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のパケット中継装置であって、更に、
   前記帯域制御部に前記帯域情報を設定する帯域設定部を有し、
   前記帯域情報は前記ユーザ毎の最低帯域もしくはユーザ毎最大帯域もしくは回線帯域のうち少なくとも一つを含み、
   前記帯域設定部は、前記帯域情報を複数の前記ユーザに一律同一に割り当てるように前記帯域制御部に設定することを特徴とするパケット中継装置。
4. 請求項３記載のパケット中継装置であって、
   前記最低帯域は、前記回線帯域をユーザ数に応じて分配した帯域とすることを特徴とするパケット中継装置。
5. 請求項１または請求項２に記載のパケット中継装置であって、更に、
   前記帯域制御部に前記帯域情報を設定する帯域設定部を有し、
   前記帯域情報は前記ユーザ毎の最低帯域もしくはユーザ毎最大帯域もしくは回線帯域のうち少なくとも一つを含み、
   前記帯域設定部は、特定ユーザに指定された帯域を割り当て、残りの回線帯域を通常ユーザの数に応じて分配した帯域を前記ユーザ毎の最低帯域として前記通常ユーザに割り当てるように前記帯域制御部に設定することを特徴とするパケット中継装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパケット中継装置であって、
   前記所定のパケット種別は、Ｔａｇ−ＶＬＡＮ、ＩＰｖ４、ＩＰｖ６、ＭＰＬＳのいずれかであることを特徴とするパケット中継装置。
7. ユーザを収容する複数のネットワークと接続されるパケット中継装置であって、
   前記ネットワークに対してパケットの送受信を行い、帯域制御部を有する複数のネットワークインタフェース部と、
   前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかを介して受信したパケットのヘッダ情報を参照して中継先を決定し、前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかに前記パケットを転送するパケット処理部とを備え、
   前記帯域制御部は、複数のキューを有するバッファ部と、
   前記複数のキューのいずれかに前記パケットを格納するキューイング部と、
   前記キューに格納されたパケットを帯域情報に基づいて送信する送信制御部とを有し、
   前記キューイング部は、前記パケットのヘッダ情報を参照しパケット種別がＩＰｖ４であるか否かを判定し、ＩＰｖ４であれば、前記ヘッダ情報の宛先ＩＰアドレスフィールドを参照して前記パケットを送受信するユーザを示すユーザ情報を取得し、前記ヘッダ情報のＴＯＳフィールドを参照して前記パケットの優先度を示す優先度情報を取得し、前記取得したユーザ情報および優先度情報に基づいて前記複数のキューの中から前記パケットの格納先を決定する処理を行うことを特徴とするパケット中継装置。
8. ユーザを収容する複数のネットワークと接続されるパケット中継装置であって、
   前記ネットワークに対してパケットの送受信を行い、帯域制御部を有する複数のネットワークインタフェース部と、
   前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかを介して受信したパケットのヘッダ情報を参照して中継先を決定し、前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかに前記パケットを転送するパケット処理部とを備え、
   前記帯域制御部は、複数のキューを有するバッファ部と、
   前記複数のキューのいずれかに前記パケットを格納するキューイング部と、
   前記キューに格納されたパケットを帯域情報に基づいて送信する送信制御部とを有し、
   前記キューイング部は、前記パケットのヘッダ情報を参照しパケット種別がＩＰｖ６であるか否かを判定し、ＩＰｖ６であれば、前記ヘッダ情報の宛先ＩＰｖ６アドレスフィールドを参照して前記パケットを送受信するユーザを示すユーザ情報を取得し、前記ヘッダ情報のトラフィッククラスフィールドを参照して前記パケットの優先度を示す優先度情報を取得し、前記取得したユーザ情報および優先度情報に基づいて前記複数のキューの中から前記パケットの格納先を決定する処理を行うことを特徴とするパケット中継装置。
9. ユーザを収容する複数のネットワークと接続されるパケット中継装置であって、
   前記ネットワークに対してパケットの送受信を行い、帯域制御部を有する複数のネットワークインタフェース部と、
   前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかを介して受信したパケットのヘッダ情報を参照して中継先を決定し、前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかに前記パケットを転送するパケット処理部とを備え、
   前記帯域制御部は、複数のキューを有するバッファ部と、
   前記複数のキューのいずれかに前記パケットを格納するキューイング部と、
   前記キューに格納されたパケットを帯域情報に基づいて送信する送信制御部とを有し、
   前記キューイング部は、前記パケットのヘッダ情報を参照しパケット種別がＩＰｖ６であるか否かを判定し、ＩＰｖ６であれば、前記ヘッダ情報のフローラベルフィールドを参照して前記パケットを送受信するユーザを示すユーザ情報を取得し、前記ヘッダ情報のトラフィッククラスフィールドを参照して前記パケットの優先度を示す優先度情報を取得し、前記取得したユーザ情報および優先度情報に基づいて前記複数のキューの中から前記パケットの格納先を決定する処理を行うことを特徴とするパケット中継装置。
10. ユーザを収容する複数のネットワークと接続されるパケット中継装置であって、
    前記ネットワークに対してパケットの送受信を行い、帯域制御部を有する複数のネットワークインタフェース部と、
    前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかを介して受信したパケットのヘッダ情報を参照して中継先を決定し、前記複数のネットワークインタフェース部のいずれかに前記パケットを転送するパケット処理部とを備え、
    前記帯域制御部は、複数のキューを有するバッファ部と、
    前記複数のキューのいずれかに前記パケットを格納するキューイング部と、
    前記キューに格納されたパケットを帯域情報に基づいて送信する送信制御部とを有し、
    前記キューイング部は、前記パケットのヘッダ情報を参照しパケット種別がＭＰＬＳであるか否かを判定し、ＭＰＬＳであれば、前記ヘッダ情報のラベルフィールドを参照して前記パケットを送受信するユーザを示すユーザ情報を取得し、前記ヘッダ情報のＥｘｐフィールドを参照して前記パケットの優先度を示す優先度情報を取得し、前記取得したユーザ情報および優先度情報に基づいて前記複数のキューの中から前記パケットの格納先を決定する処理を行うことを特徴とするパケット中継装置。

Images