(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力したパケットデータをヘッダ部に含まれる送信先アドレス情報に応じて複数のノード間を転送することにより目的とする送信先に伝送するネットワークシステムであって、
ネットワークの入り口に設けられていて、該ネットワーク内に入ってきたパケットデータのヘッダ部におけるＴＴＬフィールド値を予め定められた値に設定する少なくとも１つのエッジノードと、
転送すべきパケットデータが入力されると、ＴＴＬフィールド値の小さなパケットデータを優先度の高いキューへ割り当て、ＴＴＬフィールド値の大きなパケットデータを優先度の低いキューへ割り当てるフロー識別器と、優先度の高いキューに割り当てられたパケットデータから順に、ＴＴＬフィールド値を１減じた後に次のノードに出力する処理を行うスケジューラとを備えた少なくとも１つノードと、
から構成されているネットワークシステム。
【請求項２】
入力したパケットデータをヘッダ部に含まれる送信先アドレス情報に応じて複数のノード間を転送することにより目的とする送信先に伝送するネットワークシステムであって、
ネットワークの入り口に設けられていて、該ネットワーク内に入ってきたパケットデータのヘッダ部におけるＴＴＬフィールド値を予め定められた値に設定する少なくとも１つのエッジノードと、
転送すべきパケットデータが入力されると、ＴＴＬフィールド値を１減じてから次のノードに出力する処理を行うとともに、輻輳が発生した場合、ＴＴＬフィールド値が小さいパケットデータの廃棄率を小さくし、ＴＴＬフィールド値が大きなパケットデータの廃棄率が高くなるようにしてパケットデータの廃棄を行うＲＥＤ識別器を備えた少なくとも１つノードと、
から構成されているネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力したパケットデータをヘッダ部に含まれる送信先アドレス情報に応じて複数のノード間を転送することにより目的とする送信先に伝送するネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にノードは輻輳を検知すると優先度に応じてパケットデータの廃棄を行っており、従来のネットワークシステムでは、パケットデータ毎に予め設定されている優先度に応じた優先制御が行われている。しかしながら、予め設定されている優先度のみをもとに優先制御をした場合、以下のような課題がある。
【０００３】
先ず第１に、同じ優先度を持ったパケットデータ間で、経由してきたノード数によって、ネットワークのエンド−エンド（End-End）で見たときの廃棄率に不公平が生じる。つまり、より多くのノードを経由するパケットはネットワーク内で廃棄される確率が高く、より少ないノードを経由するパケットデータはネットワーク内で廃棄される確率が低くなる。
【０００４】
例えば図６に示すようなパケットネットワーク５１おいて、パケットデータ６０はノード５２、５３、５４、５５、５７からなる経路５８を経由し、パケットデータ６１はノード５６、５５、５７からなる経路５９を経由する。この場合パケットデータ６０は５つの箇所で廃棄される可能性があり、パケットデータ６１は３つの箇所で廃棄される可能性があり、パケットデータ６０とパケットデータ６１でネットワーク全体での廃棄率に不公平が生じ、ネットワークリソースの公平利用が図られない。
【０００５】
第２に、多くのノードを経由してきたパケットデータはより多くのネットワークリソースを使用しているパケットデータでありそれを他のパケットデータと同じ優先度で扱うことはネットワークリソースの効率利用を妨げることになる。図６において、パケットデータ６０はノード５７に転送されるまでにノード５２、５３、５４、５５の４つのノードを経由している。一方パケット６１はノード５７においてノード５６、５５の２つのノードを経由している。ノード５７においてパケットデータ６０と６１の間には転送されるまでに使用したネットワークリソースに差があり、パケットデータ６０を廃棄することはパケットデータ６１を廃棄することよりも使用するネットワークリソース使用の無駄が大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のパケット転送装置では、予め設定されている優先度のみに基づいて優先制御を行っているため、廃棄率に不公平が生じるとともに、数多くのノードを経由したパケットデータを廃棄してしまうため、ネットワークリソースの公平利用および有効活用が図れないという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、経由してきたノード数の多いパケットデータの優先度を上げることにより、ネットワークリソースの公平利用および有効活用を図ることができるパケット転送装置および方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のパケット転送装置は、入力したパケットデータをヘッダ部に含まれる送信先アドレス情報に応じて複数のノード間を転送することにより目的とする送信先に伝送するネットワークシステムであって、
ネットワークの入り口に設けられていて、該ネットワーク内に入ってきたパケットデータのヘッダ部におけるＴＴＬフィールド値を予め定められた値に設定する少なくとも１つのエッジノードと、
転送すべきパケットデータが入力されると、ＴＴＬフィールド値の小さなパケットデータを優先度の高いキューへ割り当て、ＴＴＬフィールド値の大きなパケットデータを優先度の低いキューへ割り当てるフロー識別器と、優先度の高いキューに割り当てられたパケットデータから順に、ＴＴＬフィールド値を１減じた後に次のノードに出力する処理を行うスケジューラとを備えた少なくとも１つノードと、から構成されている。
【０００９】
本発明によれば、ネットワーク内に入ってきたパケットデータのヘッダ部におけるＴＴＬフィールド値を予め定められた値に設定し、各ノードでは、ＴＴＬフィールド値が小さいパケットデータの優先度を上げて処理するようにしているので、多くのノードを経由したパケットデータが廃棄される確率が下がり、経由するノード数の違いによるエンド−エンドの廃棄率の不公平さが解消され、ネットワーク全体のリソースの公平な利用が図られる。また、ネットワークリソースをあまり使用していないパケットから廃棄が行われ、ネットワークリソース使用の無駄を削減でき、ネットワークリソースの有効利用を図ることができる。
【００１０】
また、本発明のネットワークシステムは、入力したパケットデータをヘッダ部に含まれる送信先アドレス情報に応じて複数のノード間を転送することにより目的とする送信先に伝送するネットワークシステムであって、
ネットワークの入り口に設けられていて、該ネットワーク内に入ってきたパケットデータのヘッダ部におけるＴＴＬフィールド値を予め定められた値に設定する少なくとも１つのエッジノードと、
転送すべきパケットデータが入力されると、ＴＴＬフィールド値を１減じてから次のノードに出力する処理を行うとともに、輻輳が発生した場合、ＴＴＬフィールド値が小さいパケットデータの廃棄率を小さくし、ＴＴＬフィールド値が大きなパケットデータの廃棄率が高くなるようにしてパケットデータの廃棄を行うＲＥＤ識別器を備えた少なくとも１つノードと、から構成されている。
【００１１】
本発明によれば、ネットワーク内に入ってきたパケットデータのヘッダ部におけるＴＴＬフィールド値を予め定められた値に設定し、各ノードでは、ＴＴＬフィールド値が小さいパケットデータの廃棄率を小さくするようにして廃棄処理を行っているので、多くのノードを経由したパケットデータが廃棄される確率が下がり、経由するノード数の違いによるエンド−エンドの廃棄率の不公平さが解消され、ネットワーク全体のリソースの公平な利用が図られる。また、ネットワークリソースをあまり使用していないパケットから廃棄が行われ、ネットワークリソース使用の無駄を削減でき、ネットワークリソースの有効利用を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態のネットワークシステムでは、ネットワークの入り口に備えられたエッジノードにおいて、ネットワークに入力されたパケットデータのヘッダ部のＴＴＬフィールド値を予め定められた値に設定し、パケットデータの転送を行うノードにおいて、ＴＴＬフィールド値が小さいパケットデータを優先することで、より多くのノードを経由してきたパケットデータを優先するようにしている。これによって経由するノード数によるエンド−エンドでの廃棄率の不公平を改善し、さらに無駄なネットワークリソースの使用を軽減できるため、ネットワークリソースを効率よく使用することができる。
【００１４】
本実施形態のネットワークシステムについて説明する前に、パケットデータの構造について図１を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すように、パケットデータはヘッダ部３とデータ部４から構成される。そして、ヘッダ部３はＴＴＬ（Time to Live）フィールド２を有している。ここで、ＴＴＬ（Time To Live）とは、パケットデータのネットワークにおける生存期間を示す値である。ノードを通過する毎にこのＴＴＬの値は１ずつ減算され、このＴＴＬが０になったパケットデータは各ノードにおいて廃棄される。このようにＴＴＬを設けてパケットデータの寿命を設定しているのは、パケットデータの転送回数の上限を設定してパケットデータの転送が無限ループに陥らないようにするためである。
【００１６】
このＴＴＬがノード間を転送されていく間に減っていく様子を図２を参照して説明する。パケットデータを受け取った各ノードはそのパケットデータを転送する際にＴＴＬフィールド値２の減算を行う。例えば、図２に示した例では、ノード６は、ノード５からパケットデータ８を受け取るとＴＴＬフィールド値を“１６”から“１５”に減算し次のノード７へパケットデータ９として転送する。このようにしてパケットデータは、１つのノードを通過するごとにそのＴＴＬフィールド値が１ずつ減っていく。
【００１７】
次に、本発明の第１の実施形態のパケットネットワーク１の構成を図３に示す。
【００１８】
本実施形態におけるパケットネットワーク１は、ネットワークの入り口に設けられているノードであるエッジノード１２、１６、１７と、パケットデータの転送を行うノード１３〜１５とから構成されている。
【００１９】
本実施形態におけるパケットネットワーク１においても、各ノード１３〜１５はパケットデータを転送する際にそのＴＴＬフィールド値を減算して転送を行う。すなわち、パケットデータはノード１３〜１５を経由するごとにそのＴＴＬフィールド値を減算される。
【００２０】
エッジノード１２、１６、１７は、ＴＴＬ書き換え機能を有していて、ネットワーク内に入ってきたパケットデータのヘッダ部におけるＴＴＬフィールド値を予め定められた値に設定する。そのため、パケットネットワーク１内に入ってくるパケットデータのＴＴＬフィールド値は、エッジノードを通過する際には全て等しくなるように設定されることになる。
【００２１】
本実施形態におけるパケットネットワーク１における各ノードの構成を、ノード１３を例にして説明する。
【００２２】
ノード１３は、図４に示されるように、ＴＴＬ識別器９を有するフロー識別器３２と、優先度の異なるキュー３３、３４、３５および、キュー３３、３４、３５からパケットデータを取り出すスケジューラ３６とから構成される。スケジューラ３６はキュー３３、３４、３５のうち優先度の高いキューからパケットデータを取り出し出力を行う。ノード１３は輻輳を検知した場合にパケットデータの廃棄を行う。スケジューラ３６は優先度の高いキューのパケットから転送を行うので、輻輳が起きた場合、優先度の低いキューのパケットから廃棄される。
【００２３】
入力されたパケットデータのＴＴＬフィールド値を識別するためのＴＴＬ識別器３９を備えたフロー識別器３２は、転送すべきパケットデータが入力されると、ＴＴＬフィールド値の小さなパケットデータを優先度の高いキューへ割り当て、ＴＴＬフィールド値の大きなパケットデータを優先度の低いキューへ割り当てる。スケジューラ３６は、優先度の高いキューに割り当てられたパケットデータから順に次のノードに出力する処理を行う。
【００２４】
次に、本実施形態のパケットネットワーク１の動作について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
ここでは、図３に示したパケットネットワーク１において、パケット１０はパケットネットワーク１内をノード１２、１３、１４、１５、１７を経由して転送され、パケット１１はノード１６、１５、１７を経由して転送されるものとして説明する。
【００２６】
パケットネットワーク１内に入ってくるパケット１０、１１は、それぞれその入り口のエッジノード１２、１６においてＴＴＬフィールド値が等しくなるように設定される。
【００２７】
次に、各ノードでの動作をノード１３を代表して図４を用いて説明する。
【００２８】
図４においてノード１３に入力されたパケットデータ３７は、フロー識別器３２において優先度ごとに分類され、優先度に応じたキュー３３、３４、３５に割り当てられる。一般的にフロー識別して優先度ごとに分類するためのパラメータとしてヘッダに含まれる送信元アドレス、あて先アドレス、優先度フィールド等が用いられる。このとき本実施形態では、優先度の決定のパラメータの１つとしてＴＴＬフィールド値の大きさを用いる。フロー識別器３２内のＴＴＬ識別器３９でＴＴＬフィールド値の小さなパケットデータを優先度の高いキューへ、ＴＴＬフィールド値の大きなパケットデータを優先度の低いキューへ割り当てる。スケジューラ３６は優先度の高いキューから順にパケットデータをとりだし次のノードへの出力を行う。ノード１３で輻輳が起きた場合は優先度の低いキューにあるパケットデータから、すなわちＴＴＬフィールド値の大きなパケットデータから廃棄が行われる。ＴＴＬフィールド値の大きさは、経由してきたノード数が多いほど小さくなるため、これにより、より多くのノードを経由したパケットデータを優先して処理することができる。
【００２９】
このような処理が行われることにより、本実施形態によれば、パケットデータがノードを経由するごとにＴＴＬフィールド値が小さくなり廃棄される確率が下がるため、経由するノード数の違いによるエンド−エンドの廃棄率の不公平さが解消され、ネットワーク全体のリソースの公平な利用が図られる。また、ネットワークリソースをあまり使用していないパケットから廃棄が行われ、ネットワークリソース使用の無駄を削減でき、ネットワークリソースの有効利用ができる。
【００３０】
本実施形態では、パケットネットワーク１を用いた場合について説明したものであるが、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク、ＲＰＲ（Resilient Packet Ring)ネットワーク等の他のネットワークシステムに対しても本発明を同様に適用することができるものである。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態のネットワークシステムについて説明する。
【００３２】
本実施形態のネットワークシステムは、平均キュー長に応じた確率でパケットデータの廃棄を行うＲＥＤ（Random Early Detection）等の廃棄アルゴリズムを持つノードに対して本発明を適用したものである。ＲＥＤはノードの輻輳の度合いによってパケットデータをある確率でランダムに廃棄を行い、輻輳の回避を行うアルゴリズムである。
【００３３】
ＲＥＤ機能をもつノードに対して本発明を適用したノード４１の構成を図５に示す。一般的に輻輳の度合いはキュー３のキュー長によって知ることができる。図５において、ノード４１はＴＴＬ識別器４６を含むＲＥＤ実行部４２およびキュー４３を備えている。ノード４１に入力されたパケット４４はＲＥＤ実行部４２に送られ、ＲＥＤ実行部４２においてパケット４４を廃棄するかどうかが決定される。このとき、廃棄率を決定するパラメータとして輻輳の度合いを表すキュー４３のキュー長以外にパケット４４のＴＴＬフィールド値を用いる。ＲＥＤ実行部４２においてＴＴＬ識別器４６でＴＴＬフィールド値が小さいパケットデータの廃棄率を小さくする。ＴＴＬフィールド値が小さい、すなわちより多くのノードを経由してきたパケットデータの廃棄率を小さくすることで、上記で説明した第１の実施形態の場合と同様、ネットワークの公平利用および有効活用を行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、下記のような効果を得ることができる。
（１）ＴＴＬフィールド値によってパケットデータの廃棄率を制御するため、パケットデータの廃棄率を、ノードを経由するごとに下げることになるため、経由するノード数の違いによるエンド−エンドの廃棄率の不公平さを解消し、ネットワーク全体のリソースを公平利用を図ることができる。
（２）より多くのノードを経由し、より多くのネットワークリソースを使用したパケットデータを優先的に処理し、ネットワークリソースをあまり使用していないパケットから廃棄をおこなっているため、ネットワークリソース使用の無駄を削減でき、ネットワークリソースの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パケットデータの構造を示す図である。
【図２】ヘッダ部におけるＴＴＬフィールド値を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態のパケットネットワーク１の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態のパケット転送装置であるノード１３の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態のパケット転送装置であるノード４１の構成を示すブロック図である。
【図６】パケットネットワークの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    パケットネットワーク
２    ＴＴＬフィールド
３    ヘッダ部
４    データ部
５〜７    ノード
８、９    パケット
１０、１１    パケット
１２    エッジノード
１３〜１５    ノード
１６、１７    エッジノード
３２    フロー識別器
３３〜３５    キュー
３６    スケジューラ
３７、３８    パケット
３９    ＴＴＬ識別器
４１    ノード
４２    ＲＥＤ実行部
４３    キュー
４４、４５    パケット
４６    ＴＴＬ識別器
５１    パケットネットワーク
５２    エッジノード
５３〜５５    ノード
５６、５７    エッジノード
５８、５９    経路
６０、６１    パケット
【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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