JP2015057879A - Packet multipath routing device and method for using thereof in computer networking - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチパスIP(インターネット・プロトコル)ネットワークにおけるパケットのマルチパス・ルーティング・デバイス、およびその使用方法を紹介する。提案する解決策は、現在のリンク・スループット・レベルを考慮して、インテリジェントにトラフィックのために送信パスを決定することができる。このようにして、一層効果的な方法で、リソースを割り当てることができる。 The present invention introduces a multipath routing device for packets in a multipath IP (Internet Protocol) network and a method of using the same. The proposed solution can intelligently determine the transmission path for traffic taking into account the current link throughput level. In this way, resources can be allocated in a more effective manner.
本発明によって提案するデバイスの主なエレメントは、ルータである。ルータは、IPパケットのために宛先ノードまでのパスを設定し、パケットを適正な発信インターフェース(outgoing interface)に転送する。現在使用されているルータでは、配給されるパケットに発信インターフェースを決定するために、ルーティング・テーブルが使用される。このテーブルは、ノードのリストのような、ルータのメモリに格納される情報を収容し、このリストによって宛先ネットワークを見ることができる。 The main element of the device proposed by the present invention is a router. The router sets up a path to the destination node for the IP packet and forwards the packet to the proper outgoing interface. In currently used routers, a routing table is used to determine the outgoing interface for the delivered packet. This table contains information stored in the router's memory, such as a list of nodes, through which the destination network can be viewed.
ルーティング・テーブルは、ルータに到達したパケットを各宛先ネットワークまたはサブネットワークに転送することを可能にするエントリを収容する。ルーティング・テーブルは、設定され、ルータの物理メモリに維持される。ルーティング・テーブルにおける典型的なエントリは、宛先サブネットワークのアドレス、メトリック、および発信インターフェースの識別子またはアドレスを収容し、これらによってサブネットワークが利用可能になる。殆どの場合、ルーティング・テーブルにおける宛先サブネット毎に1つだけのインターフェース、即ち、最も好ましいインターフェースがある。 The routing table contains entries that allow packets that reach the router to be forwarded to each destination network or subnetwork. The routing table is set up and maintained in the router's physical memory. A typical entry in the routing table contains the destination subnetwork address, metric, and outgoing interface identifier or address, which makes the subnetwork available. In most cases there is only one interface per destination subnet in the routing table, ie the most preferred interface.
コンピュータ・ネットワークに輻輳が生ずることは望ましくない。輻輳は、送ることができるよりも多い情報を処理しなければならないときに観察される。負荷均衡化は、輻輳を解消する1つの方法であり、その主な目標は、様々なパスを通ってトラフィックを宛先ノードまで送ることである。 It is undesirable for computer network congestion to occur. Congestion is observed when more information has to be processed than can be sent. Load balancing is one way to relieve congestion, and its main goal is to send traffic through various paths to the destination node.
負荷均衡化は、同じ宛先サブネットワークに向けた、メトリックが同じまたは異なる様々なインターフェースをルーティング・テーブルに維持することを可能にする。現在の負荷に基づいて、割り当てられた重みにしがって、利用可能な発信インターフェースの各々にトラフィックが送られる。言い換えると、ルータは、異なる発信インターフェースを介してパケットを宛先ネットワークに送る。負荷均衡化を使用すると、1つのフローのパケットが異なるパスを通ってそして異なる順序で宛先ノードに来る場合がある。更に、これは、ネットワークにかかる負荷が非効率になる可能性もある。あるエレメントには輻輳を生じ、他のエレメントには生じないこともある。 Load balancing allows maintaining various interfaces in the routing table with the same or different metrics for the same destination subnetwork. Based on the current load, traffic is sent to each of the available outgoing interfaces according to the assigned weight. In other words, the router sends the packet to the destination network via a different outgoing interface. Using load balancing, packets of one flow may come to the destination node through different paths and in different orders. Furthermore, this can lead to inefficiencies in the load on the network. Some elements may be congested and others may not.
パケットのグループが同じノード間で送られ、そのパケット・ヘッダにおいて選択されたフィールドに同じ値を有するとき、これらを「フロー」と見なすとよい。これらのフィールドは、通常、ソースおよび宛先アドレス、ポート番号(ソースおよび宛先)、ならびにトランスポート・レイヤ・プロトコル(オープン・システム相互接続、OSI/ISOモデルに従う)の識別子である。 When groups of packets are sent between the same nodes and have the same value for the selected field in the packet header, these may be considered “flows”. These fields are typically source and destination addresses, port numbers (source and destination), and transport layer protocol (open system interconnect, according to OSI / ISO model) identifiers.
現在、マルチパス送信は、MPLS(マルチプロトコル・ラベル・スイッチング)プロトコルの下で可能である。MPLS規格は、RFC3031において定められる。MPLSプロトコルを使用するルータは、レイヤ2およびレイヤ3ヘッダ間に置かれるラベルに基づいてパケットを送る。要するに、MPLSプロトコルを使用するルータは、MPLSドメインを構成する(comprise)。プロバイダ・エッジ・ルータ(PEルータ)として知られるMPLSドメインの境界ルータに到達したパケットは、MPLSラベルが与えられ、適正な発信インターフェースに送られる。MPLSドメイン内部では、ルータはパケット転送のためにMPLSラベルのみを使用する。このようなルータは、プロバイダ・ルータ(Pルータ)として知られている。パケットのパス上にある各ルータは、それ自体のラベル・スイッチング・テーブルを有する。MPLSドメインの境界にある発信パケットは、PEルータによってまたは、PEルータの前にあるMPLSドメイン外部の1つのルータによってそれらのMPLSラベルが除去され、パケットはIPルーティング規則に基づいて配給(serve)される。MPLSラベルの使用により、不等価な(un-equivalent)パスの作成、およびその後の異なるパスを通るパケットの送出が可能になる。 Currently, multipath transmission is possible under the MPLS (Multiprotocol Label Switching) protocol. The MPLS standard is defined in RFC3031. Routers using the MPLS protocol send packets based on labels placed between layer 2 and layer 3 headers. In short, a router using the MPLS protocol constitutes an MPLS domain. Packets that reach an MPLS domain border router, known as a provider edge router (PE router), are given an MPLS label and are sent to the appropriate outgoing interface. Within the MPLS domain, the router uses only MPLS labels for packet forwarding. Such a router is known as a provider router (P router). Each router on the packet path has its own label switching table. Outgoing packets at the border of the MPLS domain are stripped of their MPLS label by the PE router or by a router outside the MPLS domain in front of the PE router, and the packet is served according to IP routing rules. The The use of MPLS labels allows the creation of un-equivalent paths and the subsequent sending of packets through different paths.
ルータにおけるラベル・スイッチング規則は、パケットが送られる前に設定されなければならない。何故なら、ネットワークにおけるラベル配布には特殊なプロトコルが使用されるからである。パケットが送られるときに通るパスも、予め設定される必要がある。割り当てられるパスが、ルーティング・テーブルから推定されるパスとは異なるような方法でラベルを配布することが可能であり、これは、トラフィック設計の要素になる。通常、ルーティング・テーブルにおいて設定されたパスとは異なるパスは、人間の操作者によって統計的に設定されており、殆どの場合、RFC3209(RFC5151において更新および拡張される)に記載されたリソース予約プロトコル−トラフィック設計(RSVP−TE)に従う。MPLSは、ネットワークの現在のトラフィック負荷に基づく動的なパスの作成および除去を許可せず、操作者によって永続的に設定される。また、MPLSは代わりの最適なパスを運営者(operator)のネットワークにおいて発見することも考慮しない。しかしながら、本発明において提案するルータは、代わりの最適なパスを発見することができる。 The label switching rules at the router must be set before the packet is sent. This is because a special protocol is used for label distribution in the network. The path through which the packet is sent also needs to be set in advance. It is possible to distribute labels in such a way that the assigned path is different from the path estimated from the routing table, which becomes an element of traffic design. Usually, the path different from the path set in the routing table is statistically set by a human operator, and in most cases, the resource reservation protocol described in RFC 3209 (updated and extended in RFC5151). -Follow traffic design (RSVP-TE). MPLS does not allow dynamic path creation and removal based on the current traffic load of the network and is permanently set by the operator. Also, MPLS does not consider finding an alternative optimal path in the operator's network. However, the router proposed in the present invention can find an alternative optimal path.
ルータが宛先ノードまでのルートを選択する方法が、2012年に公開された米国特許第61147号において紹介され、この方法では、スループット、遅延、およびジッタというようなメトリックが考慮される。この特許では、2つのノード間に様々なパスが確立され、ルーティング・テーブルに書き込まれ周期的に更新される。その結果、最も効果的なパスをいずれの所与の時点においても選択することができる。 A method by which a router selects a route to a destination node is introduced in US Pat. No. 61147, published in 2012, which takes into account metrics such as throughput, delay, and jitter. In this patent, various paths are established between two nodes, written to the routing table and periodically updated. As a result, the most effective path can be selected at any given time.
IPネットワークにおけるマルチパス・パケット・ルーティングのための同等の方法が、米国特許第CN2011124418号において紹介された。ここでは、ネットワーク全体についての情報を保持する中央制御システムが、どのパスを選択すべきか判断する。このように、実際のネットワーク状態に基づいて、最適なパスを選択することができる。その主な利点は、遅延の最短化、ネットワークを通じて送信されるトラフィック量の増大、およびジッタの抑制である。しかしながら、集中制御システムは、スケーラビリティの欠如を招く虞がある。 An equivalent method for multipath packet routing in IP networks was introduced in US Patent No. CN2011124418. Here, the central control system that holds information about the entire network determines which path should be selected. In this way, an optimal path can be selected based on the actual network state. Its main advantages are minimizing delay, increasing the amount of traffic transmitted over the network, and suppressing jitter. However, the centralized control system may cause a lack of scalability.
グループに纏められたパケットのマルチパス送信方法が、米国特許第WO2006EP65975に記載されている。集合体は、トラフィック・マトリクスに基づいて選択され、ネットワークにおける中央ポイントによって選択されたパスを通って送信され、送信される総トラフィックを増大させることが目標である。この場合も、欠点の1つは、障害に対してフォーカル・ポイント(focal point)を申し出る中央コントローラである。 A method for multipath transmission of packets grouped together is described in US Patent No. WO2006EP65975. Aggregates are selected based on a traffic matrix and are sent through a path selected by a central point in the network, with the goal of increasing the total traffic transmitted. Again, one of the drawbacks is a central controller that offers a focal point for faults.
移動体ネットワークにおいてパケットを導く方法が、2007年に公開された米国特許第7242678号において提案された。この特許は、「エッジ・モビリティ・アーキテクチャ(EMA)」と呼ばれることもあり、移動体ネットワークにおいて転送するパケットに対して「移動体改良ルーティング(MER)」を実証した。移動体デバイスのIPアドレス変更の結果生ずるシグナリング・オーバーヘッドが抑えられる。これは、古いおよび新しいアクセス・ルータ間における移動体デバイスのステータスを更新するために、ユニキャスト・パッケージを生成することによって可能にされる。 A method for directing packets in a mobile network was proposed in US Pat. No. 7,242,678 published in 2007. This patent, sometimes referred to as “Edge Mobility Architecture (EMA)”, has demonstrated “Mobile Improved Routing (MER)” for packets forwarded in a mobile network. Signaling overhead resulting from changing the IP address of the mobile device is reduced. This is enabled by creating a unicast package to update the status of the mobile device between the old and new access routers.
1つのドメインにおいて多数のプロトコルを使用するIPネットワークにおけるパケット・ルーティング方法が、米国特許第7177646号に紹介され、2007年に公開された。この発明は、1つのドメインにおいて様々なタイプのルーティング更新を使用する方法を紹介する。 A packet routing method in an IP network using multiple protocols in one domain was introduced in US Pat. No. 7,177,646 and published in 2007. The present invention introduces a method for using various types of routing updates in one domain.
選択された送信パス上におけるトラフィック特性の収集および分析に基づいたIPパケットの均衡化ルーティング方法が、米国特許第7136357号において紹介された。収集された情報は、次にネットワークにおける他のルータに配布され、次いで、ルータは、それらのルーティング・テーブルにパスを追加すべきか否か判断する。ルーティング・テーブルにおける同じノード間にいくつかのパスがある場合、トラフィックはこれらの間で均等に分散される(各パスは同じ重みを有する)。 A balanced routing method for IP packets based on the collection and analysis of traffic characteristics on selected transmission paths was introduced in US Pat. No. 7,136,357. The collected information is then distributed to other routers in the network, which then determine whether or not to add paths to their routing tables. If there are several paths between the same nodes in the routing table, traffic is evenly distributed between them (each path has the same weight).
多数のトポロジを有するネットワークにおけるデータ・ストリームのルーティング方法およびシステムが、米国特許第8320277号において提案された。この提案された解決策では、データ・ストリームに関する重みにしたがって、リソースが比例的に割り当てられる。更に、特定のトポロジのリンク・メトリックも考慮される。トポロジ毎に、別のルーティング・テーブルが維持される。 A data stream routing method and system in a network with multiple topologies was proposed in US Pat. No. 8,320,277. In this proposed solution, resources are allocated proportionally according to the weight for the data stream. In addition, the link metrics for a particular topology are also considered. A separate routing table is maintained for each topology.
フロー認識ネットワークにおけるパケットのインテリジェント・ルーティング方法が、ポーランド特許出願第P.398761号において提案された。これは、保護フロー・リストの内容に基づいて、選択された発信インターフェースにパケットをどのように送るかについて記載する。フローの最初のパケットがルータに到達するときに、発信インターフェースの識別子が、保護フロー・リストに書き込まれる。次いで、ルーティング・テーブルに基づいて、発信インターフェースが選択される。 A method for intelligent routing of packets in a flow-aware network is disclosed in Polish patent application P.A. Proposed in No. 398761. This describes how to send a packet to the selected outgoing interface based on the contents of the protection flow list. When the first packet of the flow reaches the router, the outgoing interface identifier is written to the protected flow list. An outgoing interface is then selected based on the routing table.
EIGRPプロトコルは、"Enhanced Interior Gateway Routing Protocol", ID=16406と称するCisco社の文書に詳細に記載されており、この中で、リンク・コストを判定するために様々なパラメータが使用される。最も重要なのは、リンク帯域幅および遅延である。リンクにおける現在の負荷も観察することができる。しかしながら、このような場合、リンクのコストは頻繁に変化する可能性があり、その結果、ルーティング・テーブルは一層頻繁に更新される。また、ネットワークにおいて作成するループ数の増大を許すことも望ましくない。しかしながら、本発明は、ネットワークをループから保護するメカニズムに基づく。 The EIGRP protocol is described in detail in a Cisco document called “Enhanced Interior Gateway Routing Protocol”, ID = 16406, in which various parameters are used to determine the link cost. Most important is link bandwidth and delay. The current load on the link can also be observed. However, in such cases, the cost of the link can change frequently, so that the routing table is updated more frequently. It is also undesirable to allow an increase in the number of loops created in the network. However, the present invention is based on a mechanism that protects the network from loops.
フロー情報のテーブルは、これらをどのように扱うかについての命令も備えており、OpenFlowスイッチ(このスイッチについての文書の1.4バージョンが、www.opennetworking.orgにおいて入手可能である)において実装された。この文書において紹介されたデバイスは、同様のテーブルを使用するが、異なる方法で動作する。OpenFlowスイッチでは、フロー命令は中央コントローラによって生成され、中央コントローラは、ネットワークにおける全てのデバイスの管理を担当する。本明細書において紹介するデバイスは、独立して動作し、それ自体の新たな登録をフロー・テーブルに作成する。このように、本発明は、OpenFlowスイッチと同様に動作するが、中央コントローラは不要である。その結果、分散制御(decentralised control)が可能となり、価格が抑えられ、消費するネットワーク・リソースが少なくて済み、単一障害点(single failure point)を特徴とせず(feature)、適正にスケーラブルである。 The table of flow information also provides instructions on how to handle these, and is implemented in the OpenFlow switch (a 1.4 version of the documentation for this switch is available at www.opennetworking.org). It was. The devices introduced in this document use a similar table, but operate in different ways. In an OpenFlow switch, flow instructions are generated by a central controller, which is responsible for managing all devices in the network. The devices introduced herein operate independently and create their own new registrations in the flow table. Thus, the present invention operates similarly to the OpenFlow switch, but does not require a central controller. As a result, decentralized control is possible, costs are reduced, less network resources are consumed, single failure points are not featured, and are reasonably scalable .
本発明の目的は、フロー転送テーブル(FFT:flow forwarding table)をルータに追加することであり、こうすることによって、ルータは、FFTの内容に基づいてパケットを扱い、方向制御する(steer)。FFTの内容自体は、ルーティング・テーブルに基づいて更新される。 An object of the present invention is to add a flow forwarding table (FFT) to the router, so that the router handles and steers packets based on the contents of the FFT. The content of the FFT itself is updated based on the routing table.
本明細書において紹介する発明は、IPネットワーク用に設計された新たなルーティング方法、FAMTAR(Flow-Aware Multi-Topology Adaptive Routing)(フロー認識多重技術適応ルーティング)を使用する。フローを表す着信パケットが、ルータによって分析される。次に、これらは、フロー転送テーブル(FFT)にしたがって、発信インターフェースに転送される。フロー転送テーブルは、提出する発明に独特な新たなエレメントである。着信パケットによって表されるフローに対応するエントリがない場合、ルータはそのフローのIDをFFTに追加するが、このフローのための発信インターフェースは、現在のルーティング・テーブルから選出される(take)。 The invention introduced herein uses a new routing method designed for IP networks, FAMTAR (Flow-Aware Multi-Topology Adaptive Routing). Incoming packets representing the flow are analyzed by the router. These are then transferred to the outgoing interface according to a flow transfer table (FFT). The flow forwarding table is a new element unique to the invention to be submitted. If there is no entry corresponding to the flow represented by the incoming packet, the router adds the ID of that flow to the FFT, but the outgoing interface for this flow is taken from the current routing table.
FAMTARは、フローの概念によってネットワーク・トラフィックを識別するという、現在普及している観念を使用する。「フロー」という用語は既に文献から公知であるが、これはむしろ曖昧に解釈される。しかしながら、これは常に2人のエンド・ユーザまたは2つのアプリケーション間において1つの接続に属する情報のストリームである。フローIDは、定着した方法の1つにしたがって、本発明に影響を及ぼすことなく、確定することができる。 FAMTAR uses the currently popular notion of identifying network traffic by flow concept. The term “flow” is already known from the literature, but this is rather ambiguously interpreted. However, this is always a stream of information belonging to one connection between two end users or two applications. The flow ID can be determined according to one of the established methods without affecting the present invention.
例えば、フロー認識ネットワーキング(FAN)アーキテクチャでは、「フロー」は、時間および空間が特定可能であり同じ一意の識別子を有する、パケットのフライト(flight)と定義する。識別子は、5つのヘッダ・フィールド、即ち、IPアドレス、トランスポート・レイヤ・ポート番号、および使用されるトランスポート・レイヤ・プロトコル(例えば、TCPまたはUDP)のID、のハッシュとして計算される。 For example, in a flow aware networking (FAN) architecture, a “flow” is defined as a flight of packets that are time and space identifiable and have the same unique identifier. The identifier is calculated as a hash of five header fields: IP address, transport layer port number, and the ID of the transport layer protocol used (eg, TCP or UDP).
本発明の新規性は、ネットワークにおいてフローを制御するために使用される方法にある。パケット毎に、発信インターフェースがFFTから(ルーティング・テーブルからではなく)選出され、新たなフローのパケットが出現すると直ぐにFFTエントリが追加され、ルーティング・テーブルが変化しても不変のままである。 The novelty of the present invention resides in the method used to control the flow in the network. For each packet, the outgoing interface is elected from the FFT (not from the routing table) and as soon as a new flow packet appears, an FFT entry is added and remains unchanged even if the routing table changes.
ルータとは、OSIモデルの第3レイヤにおいて動作し、コンピュータ・ネットワークを接続するために使用されるネットワーク・デバイスである。これは、スイッチング・ノードの役割を果たす。 A router is a network device that operates in the third layer of the OSI model and is used to connect computer networks. This acts as a switching node.
提出する発明を図1に示す。これは使用例も表す。 The invention to be submitted is shown in FIG. This also represents a usage example.
ルータは、入力インターフェース、出力インターフェース・セレクタ、スイッチング・マトリクス、ルーティング・テーブル、CPU、および出力インターフェースで構成される。各着信パケットが分析される。出力インターフェース・セレクタは、ルーティング・テーブルからの情報に基づいて適正な出力インターフェースを決定し、この情報をスイッチング・マトリクスに渡す。スイッチング・マトリクスは、物理的にパケットを適正な発信インターフェースに転送することを担当する。発信ポート・セレクタおよびスイッチング・マトリクスの動作は、CPUによって制御される。 The router is composed of an input interface, an output interface selector, a switching matrix, a routing table, a CPU, and an output interface. Each incoming packet is analyzed. The output interface selector determines the proper output interface based on information from the routing table and passes this information to the switching matrix. The switching matrix is responsible for physically forwarding the packet to the proper outgoing interface. The operation of the outgoing port selector and switching matrix is controlled by the CPU.
各ルータの1つのエレメントは、そのルーティング・テーブルであり、パケット・ヘッダにおいて発見される宛先IPアドレスに基づいて、各パケットを転送すべきインターフェースについての情報を収容する。したがって、ルーティング・テーブルは、着信パケット毎に参照される。ネットワークにおいて変化が発生したとき(例えば、障害後、新たなネットワーク、リンク、デバイス、ルーティング方針変更の後等)、ネットワークにおける全てのルータのルーティング・テーブルが更新される。ルーティング・テーブルの更新は、この更新後に到達する全てのパケットに影響を及ぼす。 One element of each router is its routing table, which contains information about the interface to which each packet should be forwarded based on the destination IP address found in the packet header. Therefore, the routing table is referenced for each incoming packet. When a change occurs in the network (eg, after a failure, after a new network, link, device, routing policy change, etc.), the routing tables of all routers in the network are updated. Updating the routing table affects all packets that arrive after this update.
本発明において提案し図1に示したルータ・アーキテクチャにおける新たなエレメントは、前述したフロー転送テーブル(FFT)である。FFTは、所与のフローに属するパケットが転送される発信インターフェースの識別子を収容し、発信ポート・セレクタによって参照される。フロー識別子に基づいて、発信インターフェース識別子が得られる。FFTがフローについての情報を収容する場合、ルーティング・テーブルは発信インターフェース・セレクタによって参照されない。これは、技術的現状に対する著しい新規性である。何故なら、現行のルータでは、パケット毎にルーティング・テーブルが参照されるからである。本発明では、あるフローがFFTに存在しない場合、新たなエントリがFFTにおいて作成され、発信インターフェースは現行のルーティング・テーブルから選出される。 A new element in the router architecture proposed in the present invention and shown in FIG. 1 is the aforementioned flow forwarding table (FFT). The FFT contains the identifier of the outgoing interface to which packets belonging to a given flow are forwarded and is referenced by the outgoing port selector. Based on the flow identifier, an outgoing interface identifier is obtained. If the FFT contains information about the flow, the routing table is not referenced by the outgoing interface selector. This is a significant novelty over the current state of the art. This is because current routers refer to the routing table for each packet. In the present invention, if a flow does not exist in the FFT, a new entry is created in the FFT and the outgoing interface is picked from the current routing table.
ルーティング・テーブルとは異なり、FFTは静的である。一旦作成されると、エントリは、1つの例外であるタイムスタンプを除いて、変化しない。タイムスタンプは、フローの最後のパケットが出現した時刻であり、パケット毎に更新される。タイムスタンプに基づいて、各フローの最後のパケットの出現からの経過時間を判定することが可能になる。 Unlike the routing table, the FFT is static. Once created, the entry does not change, with one exception being time stamps. The time stamp is the time when the last packet of the flow appears and is updated for each packet. Based on the time stamp, it is possible to determine the elapsed time from the appearance of the last packet of each flow.
本発明では、リンク上で輻輳が発生すると、ルーティング・プロトコルにおいてリンク・コストが上昇し、輻輳を示す最大コスト値または特殊値を取る。この結果、適用されるルーティング・プロトコルがコスト変化情報を伝搬し、新たなコストを用いて、ルートを再計算する。ルータにおけるルーティング・テーブルは変化し得るが、本発明では、FFTは不変のままである。これが意味するのは、更新の間FFTに存在しない識別子を有する新たなフローだけが、ルーティング・テーブル変更の影響を受けるということである。更新の間FFTリスト上に存在するアクティブなフローは、変更による影響を受けない。この挙動のために、輻輳の時間中、新たなフローは代わりのパスに沿って導かれ、一方既存のトラフィックは全て、変更なく、既存のパスを通って移動する。 In the present invention, when congestion occurs on the link, the link cost increases in the routing protocol and takes a maximum cost value or a special value indicating the congestion. As a result, the applied routing protocol propagates the cost change information and recalculates the route using the new cost. Although the routing table at the router can change, in the present invention, the FFT remains unchanged. This means that only new flows with identifiers that are not present in the FFT during the update are affected by the routing table change. Active flows that exist on the FFT list during the update are not affected by the change. Because of this behavior, during the time of congestion, new flows are directed along the alternative path, while all existing traffic travels through the existing path without modification.
図2は、FFTの構造を示す。FFTは、ルータの物理メモリに格納され、少なくとも以下のフィールドを含む。 FIG. 2 shows the structure of the FFT. The FFT is stored in the physical memory of the router and includes at least the following fields.
・フロー識別子
・ルータ発信インターフェースの識別子。それぞれのフローに属するパケットは、このインターフェースを通って送られる。
-Flow identifier-Router outgoing interface identifier. Packets belonging to each flow are sent through this interface.
・あるフローに属し最後に配給されたパケットの到達と、このフローに属する到達パケットとの間における正確な時間間隔の指示を可能にするテーブルのエントリ。既定の時間期間tの間、このフローに属する新たなパケットが出現しない場合、そのFFTエントリは除去される。時間tが経過した後に、除去されたフローに属するパケットが現れた場合、これは新たなフローとして扱われる。 An entry in a table that allows an indication of the exact time interval between the arrival of the last delivered packet belonging to a flow and the arrival packet belonging to this flow. If no new packet belonging to this flow appears for a predetermined time period t, the FFT entry is removed. If a packet belonging to the removed flow appears after the time t has elapsed, it is treated as a new flow.
ルータが使用する発信インターフェース・セレクタについての動作方式(operating schema)を図3に示す。IPパケット・ヘッダのそれぞれのフィールドに基づいて、フロー識別子を確定する。次いで、この識別子がFFT内に存在するか否か判断する(A)。フロー識別子がFFT内に存在する場合、ルータにおける発信インターフェース番号を読み取り(B)、パケットをそれに導く。次に、「最後のパケットの到達時刻」値を更新する(E)(現在時刻で表すことができる)。ルータのスイッチング・マトリクスを使用して、FFTによって示されるインターフェースにパケットを送る(F)。フローがFFTにおいて発見されない場合、ルータのルーティング・テーブルからそれぞれの発信インターフェースを読み出す(C)。このフローの識別子を、このフローに属するパケットを導くべき発信インターフェースの番号と共に、FFTに追加する(D)。本手順の残りは、以前と同様である。即ち、「最後のパケットの到達時刻」値を更新し(E)(現在時刻を登録してもよい)、ルータのスイッチング・マトリクスを使用してFFTによって示されるインターフェースにパケットを送る(F)。 The operating scheme for the outgoing interface selector used by the router is shown in FIG. A flow identifier is determined based on each field of the IP packet header. Next, it is determined whether or not this identifier exists in the FFT ( A ). If the flow identifier is present in the FFT, it reads the outgoing interface number at the router ( B ) and directs the packet to it. Next, the “last packet arrival time” value is updated (E) (can be represented by the current time). The router's switching matrix is used to send the packet to the interface indicated by the FFT (F). If no flow is found in the FFT, then read each outgoing interface from the router's routing table (C). The identifier of this flow is added to the FFT together with the number of the outgoing interface to which the packet belonging to this flow is to be directed (D). The rest of this procedure is the same as before. That is, the “last packet arrival time” value is updated (E) (the current time may be registered), and the packet is sent to the interface indicated by the FFT using the router switching matrix (F).
提案した発明の本質は、ネットワークにおけるネットワーク動作および情報転送については、FFTにエントリを最初に配し次いでパケットを発信インターフェースに送るのか、または最初にパケットを発信インターフェースに送り次に関係するエントリをFFTに書き込むのかは関係ないという事実にある。 The essence of the proposed invention is that for network operation and information transfer in the network, place the entry first in the FFT and then send the packet to the outgoing interface, or first send the packet to the outgoing interface and then the relevant entry in the FFT The fact is that it doesn't matter if you write to.
情報転送およびFFTにおけるエントリの配置(placement)順序は一般には無関係であるが、最初にパケットを送り次いでFFTにエントリを追加する方が良く、こうすると、パケット転送遅延が最少になる。 The order of information transfer and the placement of entries in the FFT is generally irrelevant, but it is better to send the packet first and then add the entry to the FFT, which minimizes the packet transfer delay.
IPv4プロトコルでは、生存時間(TTL)フィールドは、パケットがそのパスにおいて行うことができるホップの最大数の数値を収容する。このパスに沿った後続のルータは、先行する各パケットのTTLフィールドの値を1だけ減算する。ルータが、TTLが0に等しいパケットを得た場合、このパケットは欠落させられ、ネットワークから除去される。この手順は、ルーティング・パスが構成し損ねたルータを含むとき、または他の障害が発生したときに輻輳を回避するのに役立つ。IPv6では、ホップ限度というフィールドが同じ役割を果たす。 In the IPv4 protocol, the time to live (TTL) field contains a numerical value of the maximum number of hops that a packet can take in its path. Subsequent routers along this path decrement the value of the TTL field of each preceding packet by one. If the router gets a packet with a TTL equal to 0, this packet is dropped and removed from the network. This procedure helps to avoid congestion when the routing path includes routers that have failed to configure, or when other failures occur. In IPv6, the field called hop limit plays the same role.
新たなフローをFFTに追加するとき、IPv4パケット・ヘッダからのTTL値またはIPv6パケット・ヘッダからのホップ限度を格納することが有益である(どのプロトコルを使用するかによって異なる)。次に、着信パケット毎に、パケット・ヘッダにおけるTTL(またはホップ限度)が、対応するフローに対してFFTに格納された値と一致するか否か、ルータがチェックする。双方の値が同じ場合、先に紹介した手順にしたがって、パケットを転送する。値が一致しない場合、パケットによって表されるフローをFFTから消去し、パケット処理手順を再開する。このように、TTL(またはホップ限度)の不一致を観察した後、所与のフローに対するパスを変更するとよい。何故なら、このフローの記録はFFTから消去され(記録されたパケット転送インターフェースと共に)、次いで作成し直されるが、発信インターフェースは現在のルーティング・テーブルから選出したものであるからである。 When adding a new flow to the FFT, it is beneficial to store the TTL value from the IPv4 packet header or the hop limit from the IPv6 packet header (depending on which protocol is used). Next, for each incoming packet, the router checks whether the TTL (or hop limit) in the packet header matches the value stored in the FFT for the corresponding flow. If both values are the same, the packet is transferred according to the procedure introduced earlier. If the values do not match, the flow represented by the packet is erased from the FFT and the packet processing procedure is resumed. Thus, after observing a TTL (or hop limit) mismatch, the path for a given flow may be changed. This is because the record of this flow is erased from the FFT (with the recorded packet forwarding interface) and then recreated, but the outgoing interface is picked from the current routing table.
これは、FAMTARの別の利点を表す。何故なら、これはループの出現を排除するからである。障害の発生時、またはいずれかのリンク・コストが変化した後、ルーティング・プロトコルは、それぞれのルーティング・テーブルを更新するためにある程度の時間を要するので、FAMTARにおけるループは、標準的なネットワークにおけるよりも頻繁に出現する可能性がある。変更が生ずる前にネットワークに出現したフローは、適正なインターフェースに結び付けられ、TTL(またはホップ限度)フィールドをチェックすることなく、これらのインターフェースは決して変更されない。このように、ルーティング・テーブルにおける単純な変更では解決されないループが発生する可能性がある。 This represents another advantage of FAMTAR. This is because it eliminates the appearance of loops. Since the routing protocol takes some time to update the respective routing table at the time of failure or after any link cost changes, the loop in FAMTER is more than in a standard network. May also appear frequently. Flows that appear in the network before the change occurs are tied to the correct interface, and these interfaces are never changed without checking the TTL (or hop limit) field. In this way, loops can occur that cannot be resolved with simple changes in the routing table.
Claims (12)
前記ルータがFFTの記憶のために物理メモリを備え、前記FFT自体が、フロー識別子と、アウトバウンド・トラフィックが送られるときに通るルータ・インターフェースとを格納する、専用ルータ。 A dedicated router,
A dedicated router, wherein the router comprises physical memory for FFT storage, and the FFT itself stores the flow identifier and the router interface through which outbound traffic is sent.
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