(57)【要約】【課題】フロー数の大小に依存しない小規模な回路で、予め想定・設定された帯域以上の過大トラヒックの有無を監視する。【解決手段】  パケット情報切り出し回路１０２は、受信パケットから予め定められたｋｅｙ情報（例えば、宛先情報又は送信元情報など）を抽出する。ＨＡＳＨ値計算回路１０４は、抽出された情報からｍ個（複数個）の固定長の疑似乱数（ＨＡＳＨ値）を生成する。キャッシュテーブル１０６は、生成された擬似乱数をアドレスとしてｋｅｙ情報と所定時間内の累積パケット長を保持する。累積パケット長が閾値保持・比較回路１１４の値を上回った事を検知すると、パケット交換機内の判断手段に対して通知信号を送る。ハッシュテーブル１０６には累積パケット長が大きいものを残し、累積パケット長が小さいものは消去して、受信パケットに基づきｋｅｙ情報とパケット長の累積値が記憶される。【選択図】図１
2009027400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット又は該パケットのヘッダ情報が入力され、パケットのヘッダ情報から予め定められたキー情報を切り出し、ヘッダ情報に含まれるパケット長情報を切り出すことにより又はパケットのパケット長を測定することにより該パケットのパケット長情報を求める切り出し回路と、
前記切り出し回路により切り出されたキー情報に基づいて、予め定められた複数の値から代表値をひとつ又は複数求める代表値計算回路と、
前記複数の値に対応した複数のエントリを有し、各エントリがキー情報とパケット長の累積値とを保持するテーブルと、
前記テーブルを参照し、前記代表値計算回路により求められた代表値に対応するエントリのキー情報と、前記切り出し回路で切り出されたキー情報とを比較する比較回路と、
前記比較回路においてキー情報が一致した場合、前記切り出し回路により求められたパケット長情報を、該エントリのパケット長の累積値に加算する加算回路と、
前記テーブルに記憶されたパケット長の累積値が予め設定された閾値を超えた場合、過大フロー検出を通知し及び／又は該累積値に対応するキー情報を出力する閾値比較回路と
を備えた過大フロー検出回路。
【請求項２】
前記キー情報は、パケットの宛先情報、送信元情報、及び、マルチプロトコル・ラベル・スイッチングのＳＨＩＭヘッダ情報、ＶＬＡＮ情報のいずれかである請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項３】
求められたひとつ又は複数の代表値に対応する全てのエントリについて、該エントリのキー情報と前記切り出し回路で切り出されたキー情報との比較結果が不一致の場合、所定のエントリに、前記切り出し回路で切り出されたキー情報を記憶し、及び、求められたパケット長情報を該エントリの累積値に新たに記憶する請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項４】
求められたひとつ又は複数の代表値に対応する全てのエントリについて、該エントリのキー情報と前記切り出し回路で切り出されたキー情報との比較結果が不一致の場合、前記テーブルの累積値が最小のエントリを特定し、該エントリに前記切り出し回路で切り出されたキー情報を記憶し、及び、求められたパケット長情報を該エントリの累積値に新たに書き込む請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項５】
前記テーブルの累積値が最小のエントリに対応する代表値、該エントリのキー情報及び累積値のいずれか又は複数を保持する最小値保持回路
をさらに備え、
前記テーブルの累積値が最小のエントリを、前記最小値保持回路が保持する情報に基づき特定する請求項４に記載の過大フロー検出回路。
【請求項６】
前記代表値はハッシュ値であり、
前記代表値計算回路は、キー情報に基づき複数のハッシュ値を求める請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項７】
予め定められた時間を計測し、該時間毎に前記テーブルの累積値を無効にするためのタイマ回路をさらに備える請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項８】
前記切り出し回路は、
過大フロー検出の対象パケットであることを識別するための識別情報が予め設定され、
入力されるパケットのヘッダ情報が、設定された識別情報を有する該パケットに対して、キー情報を切り出し及びパケット長情報を求める請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項９】
前記切り出し回路に設定される識別情報は、音声又は動画を識別するための情報であり、音声又は動画パケットについて過大フローを検出する請求項８に記載の過大フロー検出回路。
【請求項１０】
網からのパケットに対しては、前記切り出し回路で切り出すキー情報としてパケットの宛先情報を用いる事を特徴とする請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項１１】
網へのパケットに対しては、前記切り出し回路で切り出すキー情報としてパケットの送信元情報を用いる事を特徴とする請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項１２】
ストリーム型トラヒックにおけるフロー単位の上限スループット値が前記閾値比較回路に閾値として設定され、パケット長の累積値が前記閾値を超えた場合に、違反したユーザフローの情報として前記テーブルの該累積値に対応するキー情報を上位プロトコルに通知する事を特徴とする請求項１に記載の過大フロー検出回路。
【請求項１３】
処理部と、
請求項１に記載の過大フロー検出回路を有し、網と通信するための回線インタフェース部と
を備え、
前記過大フロー検出回路は、前記処理部から網へ出力されるパケット又は該パケットのヘッダ情報を入力して、過大フローを検出する端末装置。
【請求項１４】
複数のキューと、パケットのヘッダ情報に含まれる優先度及び／又はパケット種別を示す識別情報に基づいて、パケットを前記複数のキューに分配する分配回路と、優先度に従い前記キューからパケットを読み出して出力する読み出し回路とを有し、網との契約帯域を守った送信間隔でパケットを送信するトラヒックシェーピング部をさらに備える請求項１３に記載の端末装置。
【請求項１５】
端末装置に対する第１回線インタフェース部と、
請求項１に記載の過大フロー検出回路を有し、網に対する第２回線インタフェース部と
前記第１回線インタフェース部及び前記第２回線インタフェース部とそれぞれ接続されたスイッチ部と
を備え、
該過大フロー検出回路は、前記スイッチ部から網へのパケット、及び、網から前記スイッチ部へのパケットのいずれか又は双方について、過大フローを検出するネットワークノード。
【請求項１６】
前記過大フロー検出回路は、
前記スイッチ部から網へのパケットの過大フローを検出する第１の過大フロー検出回路と、
網から前記スイッチ部へのパケットの過大フローを検出する第２の過大フロー検出回路と
を有する請求項１５に記載のネットワークノード。
【請求項１７】
前記第１の過大フロー検出回路は、音声トラヒックのパケットに対して過大フローを検出し、
前記第２の過大フロー検出回路は、動画トラヒックのパケットに対して過大フローを検出する請求項１６に記載のネットワークノード。
【請求項１８】
端末装置に対する第１回線インタフェース部と、
網に対する第２回線インタフェース部と、
請求項１に記載の過大フロー検出回路と、
前記第１回線インタフェース部と、前記第２回線インタフェース部と、前記過大フロー検出回路にそれぞれ接続されたスイッチ部と、
を備え、
前記過大フロー検出回路は、前記第１及び／又は第２の回線インタフェース部からのパケット又は該パケットのヘッダ情報を前記スイッチ部を介して入力し、前記過大フロー検出回路により過大フローが検出されるネットワークノード。
【請求項１９】
複数のキューと、パケットのヘッダ情報に含まれる優先度及び／又はパケット種別を示す識別情報に基づいて、パケットを前記複数のキューに分配する分配回路と、優先度に従い前記キューからパケットを読み出して出力する読み出し回路とを有し、網との契約帯域を守った送信間隔でパケットを送信するトラヒックシェーピング部をさらに備える請求項１５又は１８に記載のネットワークノード。
【請求項２０】
ルータまたはスイッチ等のネットワークノードにおいて、
転送するパケットのヘッダ部分またはペイロード部分の一部であるキー情報に対応したパケット長またはパケット数等の統計情報集計機能を備え、
該統計情報集計機能はキー情報に対する代表値計算機能によりアドレスされるテーブルに統計情報を集計する機能を備えることを特徴とするネットワークノード。
【請求項２１】
前記キー情報は、パケットの宛先情報、送信元情報、及び、マルチプロトコル・ラベル・スイッチングのＳＨＩＭヘッダ情報、ＶＬＡＮ情報のいずれかである請求項２０に記載のネットワークノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過大フロー検出回路、端末装置及びネットワークノードに係り、特に、固定長・可変長パケットの送信端末、またはネットワークノード（ルータ等）における過大フロー検出回路とその端末装置及びネットワークノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＧＮ（Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｔｒｉｐｌｅ  Ｐｌａｙでは複数のサービスが同一網（ＩＰ網）上に統合され、電話音声・放送映像等のストリーム型トラヒックを転送するサービスもそのＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）網を介して行われる。これら音声・映像等のストリーム型のトラヒックを転送するサービスでは、高い通信品質（低遅延・低揺らぎ・低損失）で転送されることが求められる。このため、ＩＰ網にはこれら通信品質を保証する技術に対するニーズが高まっている。ＩＰ網を構成する各ノード（ルータ等）にもこれらの品質を保証し転送制御できるＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御技術の開発と実装が求められている。
【０００３】
基本的にノード（ルータ等）では、これら音声・映像等のトラヒックをデータ系トラヒックに対する優先制御で転送することが一般的である。例えば従来技術であるＡＴＭ網においてはＣＢＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ）と呼ばれるトラヒッククラスが適用されていた。しかし、単純に優先制御を適用するだけでは、網管理者の設定誤りやユーザからの悪意のアタック攻撃等の要因により、ストリーム型として予め想定・設定された最大帯域以上の過大トラヒックが流入してくるリスクがあり、これを防ぐ事が出来ない場合がある。これらの流入が発生した場合に影響を受けるのは、正常なトラヒック規準を遵守して通信している大多数の一般ユーザの通信品質である。これらへの影響防止の為、帯域監視・制御機能の実装も同時に求められている。
【０００４】
ノード（ルータ等）における帯域監視機能としてはＵＰＣ機能（ポリサー機能）が一般的に知られている。ＵＰＣ機能はノード（ルータ等）における帯域監視のための汎用機能であり、運用管理者が各フロー毎に設定した帯域以上の流量があったか否かを、対象とするフロー毎（例えば電話のセッション毎）に判定する（例えば、特許文献１参照。以下、従来技術１）。
【０００５】
一方、データ解析手段の中に、バスケット解析等に利用される複数の組合せからなるデータから頻出アイテムセットの高速抽出手法がある。これは複数の組合せからなるデータとして、発信者アドレス、受信者アドレス、ポート番号等の組合せ（頻出アイテムセット）に適用する方法である。このデータ解析方法は汎用機能であり、複数の組合せからなるデータから主要な頻出アイテムセット（複数）を高速に抽出する。このアルゴリズムは実装物量がフロー数には比例しない固定規模で実装できる利点がある（例えば、特許文献２、非特許文献１参照。以下、従来技術２）。
【特許文献１】特開２０００−３４９８１２号公報
【特許文献２】特開２００５−２８５０４８号公報
【非特許文献１】「Ｓｔｒｅａｍ  Ｍｉｎｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」、Ｋｅｎｉｃｈｉ  ＹＯＳＨＩＤＡ  ｅｔ．ａｌ．、ＩＥＩＣＥ  ＴＲＡＮＳ．ＣＯＭＭＵＮ．、ＶＯＬ．Ｅ８９−Ｂ、ＮＯ．６、ＪＵＮＥ  ２００６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＵＰＣ機能（従来技術１）は、前述の様に、対象とするフロー毎（例えば電話のセッション毎）に設定帯域以上の流量があったか否かを判定する。このため、フロー毎に個別の設定パラメータを保存するメモリ領域等の資源を必要とし、フロー数等に比例して装置の実装物量が大きくなる課題がある。パケット交換装置においては、スイッチ等を介して例えば１０００を超える端末が接続される場合もあり、これらのフロー毎に帯域を監視して保存すると、メモリには同じ数のフィールドが必要となる。
【０００７】
この物量増大の影響で、前述の優先制御時のチェック機能として帯域監視機能を付加する際に、実装上のネックとなる。また、今後予想されるストリーム型サービスやトラヒックのフロー数増大に伴って、ＵＰＣ回路のフロー毎の設定パラメータを保持するメモリ資源をさらに拡張する必要も出てくる。この為、このＵＰＣ機能を多数のストリーム型データの過大トラヒック検出回路としてパケット交換装置に実装する場合、その実装回路の物量規模・コストが大きな課題となる。
【０００８】
また、データ解析方法（従来技術２）は、前述の様に、複数の組合せからなるデータから主要な頻出アイテムセット（複数）を高速に抽出する。このアルゴリズムは実装物量がフロー数には比例しなく小規模である利点がある。しかし、複数のキー情報から主要な頻出アイテムセットを抽出し、同一アイテムセットに関しても複数の主要な頻出フローを検出する目的で構成されているため、キャッシュテーブルのサイズが大きくなる場合がある。
【０００９】
本発明では、ストリーム型トラヒックに適用を限定することにより、その頻出アイテムセットのパケット情報フィールドを１つに限定・固定でき、その時点の過大フローの内、最大のフローを逐次１フローずつ特定する。この仕様であれば、特定のパケット情報フィールド（例えば送信者アドレス）だけで検出すれば良いので、従来技術２に比べさらに実装規模を大幅に縮小できる。
【００１０】
上記の点に鑑み、本発明は、フロー数の大小に依存しない小規模な回路で、予め想定・設定された帯域以上の過大トラヒックの有無を監視する帯域監視機能（過大トラヒックの検出）を実装する過大フロー検出回路、端末装置及びネットワークノードを提供することを目的とする。また、本発明は、最小化のため、本目的に最適な従来技術２のアルゴリズムの縮退方式（アイテムセットの簡略化や検出基準は想定量を超えたフローであること）を提供することを目的のひとつとする。
【００１１】
本発明は、定常的な帯域値が期待できるストリーム型トラヒックを受信し、設定した上限スループット値を超える過大トラヒックを逐次検出する機能を、フロー数の大小には依存しない固定的で小さな物量の実装形態で行うことを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、例えば、受信パケットから必要なＫＥＹ情報（キー情報）を抽出する手段（手段１）と、手段１により抽出した情報からｍ個（複数個）の固定長の疑似乱数を生成する演算手段（手段２）と、手段２の生成する擬似乱数をアドレスとしてＫＥＹ情報と累積パケット長を保持する記憶手段（手段３）を備え、さらに累積パケット長が閾値保持回路（手段４）の値を上回った事を検知する検知回路（手段５）と固定時間を計測するタイマ（手段６）を備える。
【００１３】
パケット交換装置において、本過大フロー検知方式は、対象のパケット情報の特定フィールド値からなるＫＥＹ情報を抽出し、ＫＥＹ情報を基に同一ＫＥＹ情報のパケット毎にパケット長の累積値をカウントアップし、パケット長累積値が単位時間に予め設定された閾値を超えたか否かを判定し、超えている場合、パケット交換機内の判断手段に対して通知信号を送る事を特徴のひとつとする。
【００１４】
上述の過大フロー検知方式において、単位時間を計測する為にタイマ回路を用いた事を特徴のひとつとする。
上述の過大フロー検知方式において、対象のパケット情報がまず過大フロー検出の対象パケットになるか否かを判定する識別子の一致判定機能を有する事を特徴のひとつとする。
【００１５】
上述の過大フロー検知方式において、パケット交換装置からの出力パケットに対しては、パケット情報切り出し回路において、ＫＥＹ情報として宛先情報を用いる事を特徴のひとつとする。
上述の過大フロー検知方式において、パケット交換装置への入力パケットに対しては、パケット情報切り出し回路において、ＫＥＹ情報として送信元情報を用いる事を特徴のひとつとする。
【００１６】
上述の過大フロー検知方式において、該ＫＥＹ情報からそれを代表する数値を得る関数回路を用いて代表値を求め、求めた代表値をアドレスとしてＫＥＹ情報と累積値を保持するキャッシュテーブルを備え、代表値をアドレスとしてキャッシュテーブルにアクセスし、読み出したＫＥＹ情報と一致チェックし、一致した場合は累積値を更新し、不一致の場合は新たにＫＥＹ情報を更新しそのパケット長を累積値フィールドに書き込むことを特徴のひとつとする。
【００１７】
上述の過大フロー検知方式において、該関数回路の出力する代表値を複数出力する回路とし、各代表値に対してキャッシュテーブルへの処理を繰り返し、読み出したＫＥＹ情報と一致チェックし、一致した場合は累積値を更新し、不一致の場合は上記の累積値フィールドの内、最小の累積値フィールドのエントリーに対して、新たにＫＥＹ情報を更新しそのパケット長を累積値フィールドに書き込むことを特徴のひとつとする。
【００１８】
パケット交換装置は、帯域制御部において、対象とする全てのフローに対する上限スループット値を設定する代わりに、ストリーム型トラヒックにおけるフロー単位の上限スループット値を設定する事により、これに違反したユーザフローの情報としてＫＥＹ情報を上位プロトコルに通知する事を特徴のひとつとする。
【００１９】
本発明の第１の解決手段によると、
パケット又は該パケットのヘッダ情報が入力され、パケットのヘッダ情報から予め定められたキー情報を切り出し、ヘッダ情報に含まれるパケット長情報を切り出すことにより又はパケットのパケット長を測定することにより該パケットのパケット長情報を求める切り出し回路と、
前記切り出し回路により切り出されたキー情報に基づいて、予め定められた複数の値から代表値をひとつ又は複数求める代表値計算回路と、
前記複数の値に対応した複数のエントリを有し、各エントリがキー情報とパケット長の累積値とを保持するテーブルと、
前記テーブルを参照し、前記代表値計算回路により求められた代表値に対応するエントリのキー情報と、前記切り出し回路で切り出されたキー情報とを比較する比較回路と、
前記比較回路においてキー情報が一致した場合、前記切り出し回路により求められたパケット長情報を、該エントリのパケット長の累積値に加算する加算回路と、
前記テーブルに記憶されたパケット長の累積値が予め設定された閾値を超えた場合、過大フロー検出を通知し及び／又は該累積値に対応するキー情報を出力する閾値比較回路と
を備えた過大フロー検出回路が提供される。
【００２０】
本発明の第２の解決手段によると、
処理部と、
請求項１に記載の過大フロー検出回路を有し、網と通信するための回線インタフェース部と
を備え、
前記過大フロー検出回路は、前記処理部から網へ出力されるパケット又は該パケットのヘッダ情報を入力して、過大フローを検出する端末装置が提供される。
【００２１】
本発明の第３の解決手段によると、
端末装置に対する第１回線インタフェース部と、
請求項１に記載の過大フロー検出回路を有し、網に対する第２回線インタフェース部と
前記第１回線インタフェース部及び前記第２回線インタフェース部とそれぞれ接続されたスイッチ部と
を備え、
該過大フロー検出回路は、前記スイッチ部から網へのパケット、及び、網から前記スイッチ部へのパケットのいずれか又は双方について、過大フローを検出するネットワークノードが提供される。
【００２２】
本発明の第４の解決手段によると、
端末装置に対する第１回線インタフェース部と、
網に対する第２回線インタフェース部と、
請求項１に記載の過大フロー検出回路と、
前記第１回線インタフェース部と、前記第２回線インタフェース部と、前記過大フロー検出回路にそれぞれ接続されたスイッチ部と、
を備え、
前記過大フロー検出回路は、前記第１及び／又は第２の回線インタフェース部からのパケット又は該パケットのヘッダ情報を前記スイッチ部を介して入力し、前記過大フロー検出回路により過大フローが検出されるネットワークノードが提供される。
【００２３】
本発明の第５の解決手段によると、
ルータまたはスイッチ等のネットワークノードにおいて、
転送するパケットのヘッダ部分またはペイロード部分の一部であるキー情報に対応したパケット長またはパケット数等の統計情報集計機能を備え、
該統計情報集計機能はキー情報に対する代表値計算機能によりアドレスされるテーブルに統計情報を集計する機能を備えることを特徴とするネットワークノードが提供される。
【００２４】
本発明のキー情報は、例えば、パケットの宛先情報、送信元情報、及び、マルチプロトコル・ラベル・スイッチングのＳＨＩＭヘッダ情報、ＶＬＡＮ情報などのいずれかを用いることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、フロー数の大小に依存しない小規模な回路で、予め想定・設定された帯域以上の過大トラヒックの有無を監視する帯域監視機能（過大トラヒックの検出）を実装する過大フロー検出回路、端末装置及びネットワークノードを提供することができる。また、本発明によると、最小化のため、本目的に最適な従来技術２のアルゴリズムの縮退方式（アイテムセットの簡略化や検出基準は想定量を超えたフローであること）を提供することができる。
【００２６】
本発明によれば、定常的な帯域値が期待できるストリーム型トラヒックを受信し、設定した上限スループット値を超える過大トラヒックを逐次検出する機能を、フロー数の大小には依存しない固定的で小さな物量の実装形態で行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
ＩＰ網を介して音声・映像等のストリーム型トラヒックを転送する場合の過大フロー検知方式による品質保証技術を示す。
（イーサ送信端末）
図２は、過大フロー検出回路をパケット送受信端末に適用した場合の構成図である。
【００２８】
イーサ送受信端末（端末装置）３００は、例えば、ＣＰＵとメモリを有する上位層処理部（処理部）３６０と、キャリアイーサ網３４０に対する回線インタフェース部３２４を備える。上位層処理部３６０は、イーサ網を用いて情報を転送するための上位プロトコル（例えばＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ））が動作し、さらに上位層（例えばＴＣＰプロトコルやアプリケーション）が認識し得る上位パケットを生成・終端する。
【００２９】
回線インタフェース部３２４は、例えば、イーサＤＭＡＣ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）３５０と、トラヒックシェーピング部１００と、ＭＡＣ＆光モジュール３７４と、過大フロー検出回路（過大フロー検出装置）２００とを備える。
【００３０】
イーサＤＭＡＣ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）３５０は、上位層処理部３６０で生成された上位パケットとイーサパケット（６４バイトから１５００バイト可変長）の送受信を行う。
トラヒックシェーピング部１００は、キャリアイーサ網３４０と契約した帯域を守った送信間隔でパケットを送信する。
【００３１】
ＭＡＣ＆光モジュール３７４は、イーサパケットを光ファイバ等の物理回線に対応した信号に変換して網３４０へ送信する。逆に、網３４０から受信した光ファイバ等の物理回線に対応した信号をイーサパケットに変換して、イーサＤＭＡＣ３５０へ送信する。
【００３２】
過大フロー検出回路２００は、トラヒックシェーピング部１００に入力するトラヒックの内、音声・動画のフローに対し帯域を監視し、過大フローを検知すると上位層処理部３６０に通知する。例えば、過大フロー検出回路２００は、上位層処理部３６０から網３４０へ出力されるパケット又はパケットのヘッダ情報を、イーサＤＭＡＣ３５０を介して入力して、過大フローを検出する。上位層処理部３６０は、通知に従い、過大フローの原因分析・送信抑止等を行う。
【００３３】
図３に、トラヒックシェ−ピング部１００の構成例を示す。
トラヒックシェ−ピング部１００は、例えば、複数のキュー３７６〜３７９と、パケットのヘッダ情報に含まれる優先度及び／又はパケット種別を示す識別情報に基づいて、パケットを前記複数のキューに分配する分配回路３８０と、優先度に従い前記キューからパケットを読み出して出力する読み出し回路（優先制御回路）３７０とを有する。
【００３４】
トラヒックシェーピング部１００では、入力したパケットをパケット分配回路３８０がパケットヘッダに含まれる識別子情報に基づいてパケットの出力先を分類する。識別子情報の例としては、パケットヘッダ情報等（例えばＩＰプロトコルのＴＯＳ（Ｔｙｐｅ  Ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）フィールド、またＥｔｈｅｒデータグラムのＶＬＡＮタグ内の優先度）や、パケットに対する装置内付加情報（優先度情報等）を用いることができる。なお、これら以外にも、適宜の情報によりパケットを分類してもよい。上記の識別子情報の指定は予め網管理者により設定されることができる。例えば、図１の信号線２２０を介して、又は、図１の信号線２２０と同様の他の信号線を介して設定できる。
【００３５】
パケット分配回路３８０の出力先には、例えば、ストリーム型トラヒックとして音声と動画のトラヒックのキュー３７２、３７４と、データ系トラヒックとしてＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｐｒｉｖａｔｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）サービスとＷｅｂアクセスのトラヒックのキュー３７６、３７７がある。パケットはそれぞれのキューにバッファリングされ、読み出し回路３７０は、例えば、より優先度の高いキューにパケットがあればそれを読み出すという優先制御でパケットを出力する。例えば、図示のように、優先度の高いものから音声、動画、ＶＰＮ、ＷＥＢとすることができる。なお優先度は適宜定めてもよい。
【００３６】
ストリーム型トラヒックキュー３７６、３７７のそれぞれの入力パケット情報はそれぞれに対応する過大フロー検出回路２００に入力され、過大フローの有無をチェックする。なお、過大フロー検出回路２００は、イーサＤＭＡＣ３５０からパケット又はパケットのヘッダ情報を入力してもよいし、トラヒックシェーピング部１００の分配回路３８０から、予め定められた優先度又はパケット種別のパケットを入力するようにしてもよい。
【００３７】
この例では過大フロー検出回路２００の動作を音声キュー３７６に対する動作に限定して説明する。動画（映像）についても処理は同様であるので省略する。過大フロー検出回路２００は過大フローを検知すると上位層処理部３６０のＣＰＵに通知し、上位層処理部３６０のＣＰＵは過大フローの要因分析と判定、および送信抑止指示等を行う。
【００３８】
図１は、過大フロー検出回路２００の構成図である。図６は、過大フロー検出のフローチャートである。図７は、タイマ期間によるリセット動作のフローチャートである。
ここでは過大フロー検出回路２００の動作を音声キュー３７６に対する動作に限定して説明する。一般ユーザからの音声トラヒックは例えば６４ｋｂｐｓである。そこで、この例では過大トラヒック検出回路２００の上限スループット値は２４０ｋｂｐｓ（３０ｋバイト／秒）とする。この値を超える音声トラヒックは過大トラヒックと判定する。図６、図７のフローチャートと対応を取りつつ説明する。
【００３９】
本過大フロー検出回路２００は、例えば、パケット情報切り出し回路（切り出し回路）１０２と、ＨＡＳＨ値計算回路（代表値計算回路）１０４と、キャッシュテーブル１０６と、タイマ回路１０８と、比較器１１０と、加算器１１２と、閾値保持＆比較回路１１４と、最小値保持回路１２０とを備える。なお、比較器１１０と、加算器１１２と、閾値保持＆比較回路１１４等は、適宜の制御部、処理部で構成されてもよい。
【００４０】
パケット情報切り出し回路１０２は、信号線１３０から入力するパケット情報において、例えば音声サービスであることを示すＩＰパケットのＴＯＳ情報等の識別子情報と、予め設定された識別子情報とが一致した場合に（ステップ４０２）、入力パケットから抽出したＫＥＹ情報（キー情報）を切り出し信号線１３４へ出力し（ステップ４０４）、パケット長情報を切り出し信号線１３２へ出力する。例えば、パケット情報切り出し回路１０２は、パケット又は該パケットのヘッダ情報が入力され、パケットのヘッダ情報から予め定められたＫＥＹ情報を切り出す。また、パケット情報切り出し回路１０２は、ヘッダ情報に含まれるパケット長情報を切り出すことにより又はパケットのパケット長を測定することによりパケットのパケット長情報を求める。
【００４１】
ＫＥＹ情報としては、例えば、送信元アドレス情報や受信先アドレス情報やＭＰＬＳ（マルチプロトコル・ラベル・スイッチング）のＳＨＩＭヘッダ情報等がある。これら以外にも、ＫＥＹ情報は、例えばフローを識別する適宜の情報でもよい。情報網又は装置への入力トラヒックから過大フローを検出する場合はＫＥＹ情報として送信元情報（ソースＩＰアドレス等）を用い、網又は装置からの出力トラヒックから過大フローを検出する場合はＫＥＹ情報として宛先情報（デスティネーションＩＰアドレス等）を用いる。識別子情報やＫＥＹ情報としてどの情報を用いるかの指示は信号線２２０を通じて網管理者からの指示がパケット情報切り出し回路１０２に設定される。例えば、識別子情報が音声トラヒックに対応するものであれば、音声トラヒックの過大フローを検出する回路になり、一方、識別子情報が動画トラヒックに対応するものであれば、動画トラヒックの過大フローを検出する回路になる。なお、音声と動画のいずれかが設定されるが、双方が設定されてもよい。また、他のトラヒックが設定されてもよい。
【００４２】
ＨＡＳＨ値計算回路１０４は、ＫＥＹ情報に基づいて複数個のＨＡＳＨ値（代表値）を計算し信号線ｈ１−ｈｍ（ｍは２以上）に出力する。なお、ＫＥＹ情報に基づくＨＡＳＨ値の計算は、適宜の手法を用いることができる。また、ＨＡＳＨ値を求める以外にも、ＫＥＹ情報に基づき、複数の識別情報又は複数の値のうちのひとつ又は複数を求めるものでもよい。
【００４３】
キャッシュテーブル１０６は、ＫＥＹ情報フィールド１０６−１と、累積値フィールド１０６−２と、テーブル（エントリ）の有効無効を示すＶ−ｂｉｔフィールド１０６−３とを含む。キャッシュテーブル１０６の各エントリのアドレスは、ＨＡＳＨ値計算回路から出力されうる複数のＨＡＳＨ値に対応している。Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３が「１」（有効）の場合、ＫＥＹ情報フィールド１０６−１には信号線１３４のＫＥＹ情報が比較器１１０経由で転送され保持される。累積値フィールド１０６−２にはＫＥＹ情報に対応するパケットのパケット長の累積値が加算器１１２で更新されて保持される。なお、キャッシュテーブル１０６への記憶、読み出し等は、適宜の処理部・制御部により行うことができる。
【００４４】
最小値保持回路１２０は、例えばＨＡＳＨ値と、ＨＡＳＨ値に対応するＫＥＹ情報１０６−１と、累積値情報１０６−２とを保持する。例えば、ｈ１からｈｍに対応する累積値情報１０６−２でより小さな値が入力された時、これら保持されている情報を更新し保持する（ステップ４１０）。また、Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３が、「０」のエントリのひとつ又は累積値フィールド１０６−２の値が最小のエントリを検索し、そのエントリの各情報を記憶するようにしてもよい。なお、テーブルのアドレス情報を記憶してもよい。
【００４５】
閾値保持＆比較回路１１４は、累積値フィールド１０６−２に保持される累積値と予め設定され保持されている閾値とを比較し（ステップ４２０）、累積値が閾値より上回っている場合、例えば信号線１３８を「１」（有効）に変更することで、上位層処理部３６０のＣＰＵにＫＥＹ情報フィールド１０６−１の値の出力信号１３６と共に通知する（ステップ４２２）。閾値の値は、対象とするフロー毎（ここでは電話音声のセッション毎）に、タイマ回路１０８に設定されたタイマ間隔の間に出力される流量が、設定帯域以上の流量であったか否かを判定する為の値である。この値は上限スループット値２１０として、タイマの時間間隔値２３０（後述）と共に予め網管理者により設定されることができる。
【００４６】
ストリーム型トラヒックにおけるフロー単位の上限スループット値が、閾値保持＆比較回路１１４に閾値として設定され、パケット長の累積値が閾値を超えた場合に、違反したユーザフローの情報としてテーブル１０６の累積値に対応するキー情報を上位プロトコルに通知する。
【００４７】
タイマ回路１０８は、設定された一定時間毎に（ステップ４３２）、キャッシュテーブル１０６に信号を送り、Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３を全てリセットする（０にする）（ステップ４３４）。
【００４８】
図１、図６を主に参照して、過大フロー検出回路２００の動作の流れを説明する。
信号線１３０からパケット情報（パケット又はパケットのヘッダ情報）を入力すると（ステップ４００）、パケット情報切り出し回路１０２において識別子情報が一致した場合に（ステップ４０２）、ＫＥＹ情報を切り出し信号線１３４へ出力し（ステップ４０４）、パケット長情報を切り出し信号線１３２へ出力する。例えば、パケット情報切り出し回路１０２は、設定情報２２０と入力パケットのヘッダ情報とを比較して、入力パケットのヘッダ情報が設定情報２２０に該当するか否かにより、ストリーム系か否かを判定する。パケットのヘッダ情報としては例えば、ＴＯＳ、ＤＳＣＰ、その他情報を用い、判定することができる。また、パケット長情報１３２は、例えばパケットのヘッダから取得することができる。なお、パケット全体を入力してパケット長を測定するようにしてもよい。
【００４９】
信号線１３４からＫＥＹ情報を入力したＨＡＳＨ値計算回路１０４は、ＫＥＹ情報に基づいて複数個（ｍ個）のＨＡＳＨ値を計算し、信号線ｈ１−ｈｍ（ｍは２以上）で出力する（ステップ４０６）。キャッシュテーブル１０６はこのＨＡＳＨ値を信号線ｈ１−ｈｍで受け、まず信号線ｈ１で入力したＨＡＳＨ値に対応するキャッシュテーブル１０６の位置（アドレス）のエントリを特定し、そのエントリのＫＥＹ情報１０６−１を読み出し（ステップ４０８）、比較回路１１０に転送する。比較回路１１０は、キャッシュテーブル１０６からのＫＥＹ情報と、パケット情報切り出し回路１０２からのＫＥＹ情報とを比較する。
【００５０】
最小値保持回路１２０は、Ｖ−ｂｉｔが０のエントリ、又は、累積値が最小値のエントリ（ｋ）を特定し、エントリを特定する識別情報（例えば、アドレスなど）ｋを抽出する（ステップ４１０）。
【００５１】
当該エントリのＶ−ｂｉｔフィールド１０６−３が「１」（有効）で、かつ、比較回路１１０によるＫＥＹ情報の比較結果が一致した場合（ステップ４１２、Ｙｅｓ）、累積値フィールド１０６−２にＫＥＹ情報に対応するパケットのパケット長の累積値を加算器１１２で更新し保持する（ステップ４１６）。例えば、当該エントリの累積値１０６−２をキャッシュテーブル１０６から読み出して加算回路１１２に出力し、加算回路１１２は、キャッシュテーブル１０６からの累積値と、パケット情報切り出し回路１０２からのパケット長情報を加算することで累積値を更新し、キャッシュテーブル１０６の当該エントリの累積値１０６−２に記憶（上書き）する。
【００５２】
一方、Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３が「０」（無効）、または、比較回路１１０におけるＫＥＹ情報の比較結果が一致しない場合（ステップ４１２、Ｎｏ）、上記動作を、信号線ｈｍのＨＡＳＨ値に到るまで繰り返す（ステップ４０６〜４１４）。途中で一致した場合の動作は、ｈ１に対するステップ４１６以降の処理と同様である。
【００５３】
Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３が全て「０」（無効）ではなく、ＫＥＹ情報が最後まで一致しなかった場合（ステップ４１４）、ｈ１からｈｍに対応するエントリの中で、累積値フィールド値１０６−２が最小の値のエントリの各情報を、最小値保持回路１２０の情報（例えば、アドレスｋ）に基づいて下記の様に書き換える（ステップ４１８）。すなわち、該当エントリ（ｋ）のＫＥＹ情報フィールド１０６−１を信号線１３４のＫＥＹ情報と書き換え、累積値フィールド１０６−２をそのＫＥＹ情報に対応する信号線１３２上のパケット長情報と書き換え、Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３を「１」（有効）に書き換える（ステップ４１８）。
【００５４】
Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３のどれかが「０」（無効）の場合、例えば、Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３が０である最初のエントリのＫＥＹ情報フィールド１０６−１を信号線１３４のＫＥＹ情報と書き換え、累積値フィールド１０６−２をそのＫＥＹ情報に対応する信号線１３２上のパケット長情報と書き換え、Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３を「１」（有効）に書き換える（ステップ４１８）。なお、Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３が０である適宜のエントリを書き換えてもよい。
【００５５】
ステップ４２０に移り、例えば、ステップ４１６で更新された累積値が閾値を超えた場合（ステップ４２０）、信号線１３８を「１（有効）」に変更する事により上位層処理部３６０のＣＰＵにＫＥＹ情報フィールド１０６−１の値の出力信号１３６と共に通知する（ステップ４２２）。
【００５６】
以上の動作により、累積値フィールド１０６−２の最小のエントリーはその値を書き換えられるが、それ以外のエントリーは書き換えられず、常に大きな累積値のエントリーは残り、逆に新たなエントリーは書き換えにより過大フローエントリーの潜在的候補として新たに加入する事が出来る。また、テーブルのエントリ数はフロー数に依存せず、過大フローの検出を行うことができる。上述の動作をタイマ回路の計測する時間内（例えば１００ｍｓ）で行う事により、結果として過大フロー（例えば３ｋバイト／秒以上、すなわち３０ｋバイト／秒×１００ｍｓ）を検出する事が出来る。タイマ回路の計測する時間が経過後、一端Ｖ−ｂｉｔフィールド１０６−３を全て「０」（無効）にリセットし、再度、新たなタイマ期間に対して過大フローの検出を開始する。
【００５７】
（イーサスイッチへの適用例１）
また、上述の例では、本実施の形態の過大フロー検出回路・トラヒックシェーピング装置をイーサ送信端末に適用した例を示したが、先に述べた様に、過大フロー検出回路・トラヒックシェーピング装置は網内・装置内の要所に設置することができる。
【００５８】
図４に、過大フロー検出回路及びトラヒックシェーピング装置をキャリアイーサ網３４０に接続されているイーサスイッチ３０１（私設網から公衆網への中継点）に適用した構成図を示す（スイッチへの適用例１）。
【００５９】
イーサスイッチ３０１は、イーサ端末３３０、３３１に対する第１回線インタフェース部３２０、３２１と、スイッチ部３１０と、キャリアイーサ網３４０に対する第２回線インタフェース部３２５と、ＣＰＵ部３４０とを備える。第２回線インタフェース部３２５は、キャリアイーサ網に対応したトラヒックシェーピング部１００と、過大フロー検出回路２００と、ＭＡＣ＆光モジュール３７５を有する。トラヒックシェーピング部１００、過大フロー検出回路２００は、上述の構成と同様であり、同様の動作を行う。なお、トラヒックシェーピング部１００、過大フロー検出回路２００に設定される情報は、例えば、ＣＰＵ部３４０により設定されることができる。
【００６０】
なお、過大フロー検出回路２００は、図４に示すように、キャリアイーサ網３４０へのトラヒック（例えば、音声トラヒック）を対象として、過大フローを検出する第１の過大フロー検出回路２００−１と、キャリアイーサ網３４０からのトラヒック（例えば、動画トラヒック）を対象として、過大フローを検出する第２の過大フロー検出回路２００−２を有してもよい。
【００６１】
（イーサスイッチへの適用例２）
イーサスイッチへの他の適用例として、複数回線のトラヒックシェーピングを一つのトラヒック制御回路で行うトランク方式のトラヒック制御回路１０１と過大フロー検出回路２００について説明する。
【００６２】
図５は、トランク方式のトラヒックシェーピング回路、またはトラヒック監視回路（ＵＰＣ回路）としてイーサスイッチを構成した例を示している（スイッチへの適用例２）。
端末３３２、３３３で生成されたパケットフローは、イーサスイッチ３０２の回線インタフェース部３２２、３２３を介してスイッチ部３１１に入力される。スイッチ部３１１でいずれの出力先回線が決定された場合でも、パケットは一時的にトラヒック制御回路１０１に転送される。トラヒック制御回路１０１は、例えば、上述のトラヒックシェーピング部を含む。トラヒックシェーピング部、過大フロー検出回路２００は、上述の構成と同様であり、同様の動作を行う。
【００６３】
トラヒック制御回路１０１の出力パケットは、再びスイッチ部３１１を介して、各出力回線の回線インタフェース部３２６、３２７からキャリアイーサ網３４０に送信される。トラヒック制御回路１０１から出力されたパケットがスイッチのパケットバッファに蓄積されると、トラヒック制御回路１０１の行ったトラヒックシェーピング処理が無意味なものとなってしまうために、トラヒック制御回路１０１から送信されたパケットは最優先で網まで転送されなければならない。また、トラヒック制御回路１０１無しで、過大フロー検出回路２００を単独で用いて過大フローを検出する事ももちろん可能であり、有効である。なお、網３４０から回線インタフェース部３２６、３２７を介して入力したパケットについても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、例えば、固定長・可変長パケットの送信端末、またはネットワークノード（ルータ等）における過大フロー検出回路とその方式に関する。適用部位としては、例えば、トラヒックシェーピング回路や帯域監視回路の近傍に適する。また、ネットワークノード内で単独に用いることも有効である。特に、低遅延揺らぎの転送品質を要求する音声・映像サービスを行うマルチサービス網に適用するノードに適する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】過大フロー検出回路の構成図。
【図２】過大フロー検出回路をパケット送受信端末に適用した場合の構成図。
【図３】パケット送受信端末のトラヒックシェ−ピング回路の構成図。
【図４】過大フロー検出回路を回線インタフェース型のパケット交換装置に適用した場合の構成図。
【図５】過大フロー検出回路をトランク型のパケット交換装置に適用した場合の構成図。
【図６】過大フロー検出のフローチャート。
【図７】タイマ期間によるリセット動作のフローチャート。
【符号の説明】
【００６６】
１００  トラヒックシェーピング部
１０２  パケット情報切り出し回路
１０４  ＨＡＳＨ値計算回路
１０６  キャッシュテーブル
１０８  タイマ回路
１１０  比較器
１１２  加算器
１１４  閾値保持＆比較回路
１２０  最小値保持回路
１３０  信号線（入力パケット）
１３２  信号線（パケット長情報）
１３４  信号線（ＫＥＹ情報）
１３６  出力信号（ＫＥＹ情報）
１３８  信号線
２００  過大フロー検出回路
２１０  上限スループット値
２２０  信号線（識別子、ＫＥＹ情報）
２３０  タイマ時間
３００  イーサ送受信端末
３０１  イーサスイッチ
３１０  スイッチ部
３２０〜３２７  回線インタフェース部
３３０〜３３３  イーサ端末
３４０  キャリアイーサ網
３５０  イーサＤＭＡＣ
３６０  上位層処理部
３７４、３７５  ＭＡＣ＆光モジュール
３７０  読み出し回路（優先制御回路）
３７６〜３７９  キュー
３８０  パケット分配回路
【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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【図７】
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