(57)【要約】【課題】本発明は、輻輳が発生した場合においてもスループットの低下を抑制することができる通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】トラヒックの輻輳を検出する輻輳検出手段と、輻輳検出手段で輻輳を検出し、最大パケット長が所定値以上のパケットを受信したとき、最大パケット長が所定値以上のパケットの送信元に対し最大パケット長を減少させることを指示する最大パケット長減少メッセージを生成して送出するメッセージ生成手段を有する。【選択図】図５
2008118281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラヒックの輻輳を検出する輻輳検出手段と、
前記輻輳検出手段で輻輳を検出し、最大パケット長が所定値以上のパケットを受信したとき、前記最大パケット長が所定値以上のパケットの送信元に対し最大パケット長を減少させることを指示する最大パケット長減少メッセージを生成して送出するメッセージ生成手段を
有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の通信装置において、
前記最大パケット長が所定値以上のパケットの送信元アドレスと最大パケット長を格納する記憶手段を
有することを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、トラヒックの輻輳終了を検出し、
前記メッセージ生成手段は、前記輻輳検出手段で輻輳終了を検出し、前記記憶手段に送信元アドレスと最大パケット長が格納されているとき、前記記憶手段に格納されている送信元アドレスに対し最大パケット長を前記記憶手段に格納されている最大パケット長に増加させることを指示する最大パケット長増加メッセージを生成して送出することを特徴とする通信装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、パケット廃棄率を閾値と比較して輻輳検出を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、トラヒック使用率を閾値と比較して輻輳検出を行うことを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置に関し、ネットワークを構成する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ネットワークにおいて、従来のイーサネット（登録商標）では、１フレームが１５１８バイトであった。しかし、ギガイーサネット等の出現により、最近、イーサネット（登録商標）でも１フレームが９０００バイトから１万６０００バイトくらいのジャンボフレームを流せる機器が現れてきた。
【０００３】
ジャンボフレームの利点は、ホストサーバ側では大量のデータ転送を行う場合、送信するフレーム数が減るため管理フレーム数を削減でき、ＣＰＵ処理の負荷を低減できる。また、ルータではＭＴＵ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｕｎｉｔ：最大パケット長）が小さい場合に比べてパケットのヘッダ処理を削減できるのでＣＰＵ処理の負荷を低減できる。そのため、高スループットの転送が可能となる。
【０００４】
しかし、図１に示すように、通信装置１〜５で構成されるネットワーク上で通信装置１，３からのトラヒックが通信装置４に集中し、通信装置４においてトラヒックが輻輳した場合、ＭＴＵが大きいパケット長のトラヒックは、小さいパケット長のトラヒックよりＴＣＰ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ）トラヒックのスループットが低下する。その理由は、パケット長が大きいために通信装置４のバッファから溢れやすくなり廃棄率が高くなる。そのため、ＴＣＰフロー制御により再送が行われ、ＭＴＵの大きいパケットフローのスループットが低下するからである。
【０００５】
また、図２に示すように、通信装置６でパケット長を考慮した輻輳制御では、伝送路６ａからＭＴＵが小さいパケットフローが入力し、伝送路６ｂからＭＴＵが大きいパケットフローが入力していると、伝送路６ｂからのＭＴＵが大きいパケットを廃棄して、伝送路６ａからのパケットフローのスループットを向上させることが行われている。
【０００６】
なお、特許文献１には、データ品質を測定して誤りが検出されると、送信元に決定したデータ容量を指定して再送要求を返送し、これを受信した送信元は当該容量にてデータを再送することが記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、転送される所定のパケットに書き込まれたパスＭＴＵと、内部に格納された内部ＭＴＵとを比較し、該パスＭＴＵが該内部ＭＴＵより大きいと、該パスＭＴＵを該内部ＭＴＵに更新することが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−５１００３号公報
【特許文献２】特開２００５−５７７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ジャンボフレーム等のＭＴＵが大きいパケット長のトラヒックは高スループットの転送を目指しているものの、トラヒックが輻輳した場合に、ＭＴＵが大きいパケット長のトラヒックは、小さいパケット長のトラヒックに比べスループットが低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、輻輳が発生した場合においてもスループットの低下を抑制することができる通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施態様による通信装置は、
トラヒックの輻輳を検出する輻輳検出手段と、
前記輻輳検出手段で輻輳を検出し、最大パケット長が所定値以上のパケットを受信したとき、前記最大パケット長が所定値以上のパケットの送信元に対し最大パケット長を減少させることを指示する最大パケット長減少メッセージを生成して送出するメッセージ生成手段を有することにより、輻輳が発生した場合においてもスループットの低下を抑制することができる。
【００１１】
前記通信装置において、
前記最大パケット長が所定値以上のパケットの送信元アドレスと最大パケット長を格納する記憶手段を有する構成としても良い。
【００１２】
前記通信装置において、
前記輻輳検出手段は、トラヒックの輻輳終了を検出し、
前記メッセージ生成手段は、前記輻輳検出手段で輻輳終了を検出し、前記記憶手段に送信元アドレスと最大パケット長が格納されているとき、前記記憶手段に格納されている送信元アドレスに対し最大パケット長を前記記憶手段に格納されている最大パケット長に増加させることを指示する最大パケット長増加メッセージを生成して送出する構成としても良い。
【００１３】
前記通信装置において、
前記輻輳検出手段は、パケット廃棄率を閾値と比較して輻輳検出を行う構成としても良い。
【００１４】
前記通信装置において、
前記輻輳検出手段は、トラヒック使用率を閾値と比較して輻輳検出を行う構成としても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、輻輳が発生した場合においてもスループットの低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
＜実施形態＞
図３及び図４は、本発明装置を適用した通信ネットワークの一実施形態を説明するための構成図を示す。なお、図中の括弧付き数字は以下の説明と対応している。
【００１８】
図３において、通信装置１１〜１５は例えばルータ、スイッチングハブ等であり、互いに接続されてネットワークを構成している。ここで、端末１６は通信装置１１，１４，１５を経てサーバ１７に至るＭＴＵ＝１５００（最大パケット長が１５００バイト）のパケットを送出し、端末１８は通信装置１２，１３，１４，１５を経てサーバ１７に至るＭＴＵ＝９０００（最大パケット長が９０００バイト）のパケットを送出しているものとする（１）。
【００１９】
本発明の通信装置１４にて輻輳を検出した場合、再送制御が行われるパケットでＭＴＵが大きいパケットを受信しているか否かを判断する。再送制御が行われるＴＣＰパケットであり、かつ、ＭＴＵが所定値（例えばＭＴＵ＝９０００）を超えるパケットを受信している場合には、当該パケットの送信元ＩＰアドレスを抽出し、送信元の端末１８に対して最大パケット長を所定長（例えばＭＴＵ＝１５００）に減少させるＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）メッセージを送出する（２）。また、最大パケット長を減少させるＩＰアドレス及び変更前のＭＴＵ値を通信装置１４の内蔵するキャッシュメモリに格納する。
【００２０】
これにより、端末１８はサーバ１７に向けて送出するパケットのパケット長を所定長（ＭＴＵ＝１５００）に減少させる（３）。  このため、端末１８から通信装置１２，１３，１４，１５を経てサーバ１７に転送されるパケットの輻輳中の通信装置１４における廃棄率が低下し、ＴＣＰフロー制御による再送が減少し、当該パケットのスループットの低下を抑制することができる。
【００２１】
図４は上記の制御によって、端末１６は通信装置１１，１４，１５を経てサーバ１７に至るＭＴＵ＝１５００のパケットフローを送出し、端末１８は通信装置１２，１３，１４，１５を経てサーバ１７に至るＭＴＵ＝１５００のパケットを送出している状態を示す（４）。
【００２２】
この状態で、通信装置１４にて輻輳終了を検出した場合、パケット長を減少させた端末１８のＩＰアドレス及び変更前のＭＴＵ値がキャッシュメモリに格納されているため、当該ＩＰアドレスの端末１８に対してパケット長を変更前のＭＴＵ値であるＭＴＵ＝９０００に戻すためのＩＣＭＰメッセージを送出する（５）。
【００２３】
これにより、端末１８はサーバ１７に向けて送出するパケットのパケット長をＭＴＵ＝９０００に戻す（６）。このため、端末１８から通信装置１２，１３，１４，１５を経てサーバ１７に転送されるパケットの各通信装置におけるヘッダ処理が削減され、高スループットの転送が可能となる。
【００２４】
図５は、本発明の通信装置の一実施形態の構成図を示す。同図中、入力部２１は複数の通信装置に伝送路で接続されており、各通信装置が送出するパケットは入力部２１で受信され、スイッチ部２２でスイッチングされて出力部２３に供給される。出力部２３は複数の通信装置に伝送路で接続されており、スイッチ部２２でスイッチングされた各パケットは出力部２３から宛先となる通信装置に向けて送出される。
【００２５】
入力部２１には入力バッファが設けられ、出力部２３には出力バッファが設けられており、入力バッファ及び出力バッファにおけるトラヒック使用率とパケット廃棄率を輻輳判定部２４に供給する。なお、トラヒック使用率は各伝送路の最大伝送量に対する現在の伝送量を表し、パケット廃棄率は伝送されたパケット数に対する廃棄されたパケット数を表している。
【００２６】
輻輳判定部２４は、パケット廃棄率が閾値Ａ１（例えば１０％）を超えた場合、又は、トラヒック使用率が閾値Ｂ１（例えば８０％）を超えた場合に輻輳を検出する。また、輻輳を検出したのち、パケット廃棄率が閾値Ａ２（例えば０％）になった場合、又は、トラヒック使用率が閾値Ｂ１（例えば３０％）未満となった場合に輻輳終了を検出する。上記の検出結果はＭＴＵ設定部２５に供給される。なお、トラヒック使用率を閾値Ｂ１と比較することにより、輻輳が発生する前に輻輳の発生を予測することができる。
【００２７】
ＭＴＵ設定部２５は、輻輳が検出されると、入力トラヒックのパケット長が所定値（ＭＴＵ＝９０００）以上であるか否かを判定し、パケット長が所定値以上の入力トラヒックがＴＣＰ／ＩＰのトラヒックであるか否かを判定する。さらに詳細に説明すると、入力パケットのＩＰヘッダにおけるフラグ（ＤＦ：Ｄｏｎ’ｔ  Ｆｒａｇｍｅｎｔ  ビット）の値が分割禁止を示し、プロトコルの値がＴＣＰ又はＩＰの場合にＴＣＰトラヒックと判定する。
【００２８】
ＴＣＰトラヒックの場合には当該ＴＣＰトラヒックのパケットの送信元ＩＰアドレスを付けてＩＣＭＰメッセージ送信部２７にＭＴＵ減少指示を出し、また、当該ＴＣＰトラヒックのパケットの送信元ＩＰアドレスとＭＴＵ値をキャッシュメモリ２６に格納する。
【００２９】
また、ＭＴＵ設定部２５は、輻輳終了が検出されると、キャッシュメモリ２６に格納されている送信元ＩＰアドレスとＭＴＵ値を付けてＩＣＭＰメッセージ送信部２７にＭＴＵ増加指示を出す。
【００３０】
ＩＣＭＰメッセージ送信部２７はＭＴＵ減少指示を供給されると、指示に付されたＩＰアドレスを送信先ＩＰアドレスとし、予め設定されている所定のＭＴＵ値（例えばＭＴＵ＝１５００）に減少させるＩＣＭＰメッセージのパケットを生成して出力部２３から送出する。さらに詳細に説明すると、ＩＣＭＰメッセージのエラーメッセージ、Ｔｙｐｅ３（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ  Ｕｎｅａｃｈａｂｌｅ），Ｃｏｄｅ４（Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｎｅｅｄｅｄ  ａｎｄ  ＤＦ  ｓｅｔ）の中のＮＥＸＴ  ＭＴＵ値に１５００バイトをセットする。
【００３１】
また、ＭＴＵ増加指示を供給されると、指示に付されたＩＰアドレスを送信先ＩＰアドレスとし、指示に付されたＭＴＵ値（ＭＴＵ＝９０００）に増加させるＩＣＭＰメッセージのパケットを生成して出力部２３から送出する。さらに詳細に説明すると、ＩＣＭＰメッセージのエラーメッセージ、Ｔｙｐｅ３，Ｃｏｄｅ４の中のＮＥＸＴ  ＭＴＵ値に９０００バイトをセットする。
【００３２】
上記のＩＣＭＰメッセージを受信した端末では、Ｐａｔｈ  ＭＴＵ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙの動作が働き、ＩＣＭＰメッセージのＮＥＸＴ  ＭＴＵで指定されたＭＴＵ値としてパケットを送出する。
【００３３】
図６は、本発明の通信装置が実行するＭＴＵ変更処理のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１で入力部２１にて入力パケットを受信する。次に、ステップＳ２で輻輳判定部２４にてトラヒックの輻輳が検出されたか否かを判別する。
【００３４】
輻輳が検出された場合にはステップＳ３に進み、ＭＴＵ設定部２５で入力トラヒックのパケット長が所定値（ＭＴＵ＝９０００）以上であるか否かを判定し、パケット長が所定値以上の入力トラヒックがＴＣＰのトラヒックである場合にのみステップＳ４に進む。
【００３５】
ステップＳ４ではパケット長が所定値以上の入力トラヒックがＴＣＰトラヒックであるか否かを判定し、ＴＣＰトラヒックの場合にのみステップＳ５に進む。ステップＳ５ではＩＣＭＰメッセージ送信部２７にて所定のＭＴＵ値（例えばＭＴＵ＝１５００）をＩＣＭＰメッセージに設定し、ステップＳ６で上記ＴＣＰトラヒックの送信元ＩＰアドレスを送信先ＩＰアドレスとして上記ＩＣＭＰメッセージを送出する。さらに、ステップＳ７で上記ＴＣＰトラヒックのパケットの送信元ＩＰアドレスとＭＴＵ値をキャッシュメモリ２６に格納する。
【００３６】
一方、ステップＳ２でトラヒックの輻輳が検出されていない場合にはステップＳ８に進み、輻輳判定部２４にてトラヒックの輻輳終了が検出されたか否かを判別する。輻輳終了が検出された場合にはステップＳ９に進み、キャッシュメモリ２６に送信元ＩＰアドレスとＭＴＵ値が格納されているか否かを判別する。
【００３７】
送信元ＩＰアドレスとＭＴＵ値がキャッシュメモリ２６に格納されている場合にはステップＳ１０に進み、キャッシュメモリ２６のＭＴＵ値（ＭＴＵ＝９０００）をＩＣＭＰメッセージに設定し、ステップＳ１１でキャッシュメモリ２６の送信元ＩＰアドレスを送信先アドレスとして上記ＩＣＭＰメッセージを送出する。
【００３８】
なお、輻輳終了時に、上記のＩＣＭＰメッセージでなく、新たに取り決めたリセットメッセージを送信元ＩＰアドレスに対して送出しても良い。この場合はリセットメッセージを受信した端末等において、自装置に設定されている元のＭＴＵ値に変更してパケットを送出することになり、通信装置では変更前のＭＴＵ値をキャッシュメモリ２６に格納する必要がなくなる。
【００３９】
このように、トラヒック輻輳時に、ジャンボフレームを送出する端末のＭＴＵ値を小さくすることにより、スループット転送効率を向上させることが可能となる。また、輻輳が終了すると端末はジャンボフレームを送出することで、高スループットの転送が可能となる。
【００４０】
なお、輻輳判定部２４が請求項記載の輻輳検出手段に相当し、ＭＴＵ設定部２５，ＩＣＭＰメッセージ送信部２７がメッセージ生成手段に相当し、キャッシュメモリ２６が記憶手段に相当する。
（付記１）
トラヒックの輻輳を検出する輻輳検出手段と、
前記輻輳検出手段で輻輳を検出し、最大パケット長が所定値以上のパケットを受信したとき、前記最大パケット長が所定値以上のパケットの送信元に対し最大パケット長を減少させることを指示する最大パケット長減少メッセージを生成して送出するメッセージ生成手段を
有することを特徴とする通信装置。
（付記２）
付記１記載の通信装置において、
前記最大パケット長が所定値以上のパケットの送信元アドレスと最大パケット長を格納する記憶手段を
有することを特徴とする通信装置。
（付記３）
付記１記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、トラヒックの輻輳終了を検出し、
前記メッセージ生成手段は、前記輻輳検出手段で輻輳終了を検出し、前記記憶手段に送信元アドレスと最大パケット長が格納されているとき、前記記憶手段に格納されている送信元アドレスに対し最大パケット長を前記記憶手段に格納されている最大パケット長に増加させることを指示する最大パケット長増加メッセージを生成して送出することを特徴とする通信装置。
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、パケット廃棄率を閾値と比較して輻輳検出を行うことを特徴とする通信装置。
（付記５）
付記１乃至３のいずれか１項記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、トラヒック使用率を閾値と比較して輻輳検出を行うことを特徴とする通信装置。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項記載の通信装置において、
前記メッセージ生成手段は、輻輳検出手段で輻輳を検出し、最大パケット長が所定値以上のパケットを受信したとき、前記パケットがＴＣＰ／ＩＰである場合にのみ最大パケット長減少メッセージを生成することを特徴とする通信装置。
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項記載の通信装置において、
前記メッセージ生成手段が前記最大パケット長減少メッセージで送信元に対し指示する最大パケット長は予め設定されていることを特徴とする通信装置。
（付記８）
付記１記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、トラヒックの輻輳終了を検出し、
前記メッセージ生成手段は、前記輻輳検出手段で輻輳終了を検出し、前記記憶手段に送信元アドレスと最大パケット長が格納されているとき、前記記憶手段に格納されている送信元アドレスに対し最大パケット長を前記送信元アドレスの装置に設定されている最大パケット長に戻すことを指示する最大パケット長リセットメッセージを生成して送出することを特徴とする通信装置。
（付記９）
付記４記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、パケット廃棄率を第１の閾値と比較して輻輳検出を行い、前記パケット廃棄率を前記第１の閾値より小さい第２の閾値と比較して輻輳終了検出を行うことを特徴とする通信装置。
（付記１０）
付記１乃至３のいずれか１項記載の通信装置において、
前記輻輳検出手段は、トラヒック使用率を第１の閾値と比較して輻輳検出を行い、前記トラヒック使用率を前記第１の閾値より小さい第２の閾値と比較して輻輳終了検出を行うことを特徴とする通信装置。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来のネットワークの問題点を説明するための図である。
【図２】従来のネットワークの問題点を説明するための図である。
【図３】本発明方法を適用した通信ネットワークの一実施形態を説明するための構成図である。
【図４】本発明方法を適用した通信ネットワークの一実施形態を説明するための構成図である。
【図５】本発明の通信装置の一実施形態の構成図である。
【図６】本発明の通信装置が実行するＭＴＵ変更処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１１〜１５  通信装置
１６，１８  端末
１７  サーバ
２１  入力部
２２  スイッチ部
２３  出力部
２４  輻輳判定部
２５  ＭＴＵ設定部
２６  キャッシュメモリ
２７  ＩＣＭＰメッセージ送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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