CN1497911A

CN1497911A - 分组通信装置

Info

Publication number: CN1497911A
Application number: CNA031555918A
Authority: CN
Inventors: ɭ�|��; 森脇纪彦; 若山浩二
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP4023281B2; US20040071142A1; CN100488160C; US7298752B2; JP2004135106A

Abstract

本发明提供一种能够灵活地追加功能，并且可靠性高的分组通信装置。该分组通信装置由多个接口元件、连接多个IFE并进行开关的开关元件及路由管理器元件构成，进行各种高级功能处理的功能扩展分组处理部件构成为能够对应于必要功能进行安装。接口元件和功能扩展分组处理部件利用逻辑总线进行连接，在逻辑总线发生故障时，为了能够经由开关元件进行接口元件和功能扩展分组处理部件的连接，逻辑总线上的数据形式与通过开关元件的数据形式相同，在接口元件中，设置能够有选择地向逻辑总线或开关元件中的任意一个发送接收数据的选择电路。

Description

分组通信装置

技术领域

本发明涉及用来针对以太网(注册商标)等的层2帧、IP(因特网协议)等的层3分组及更上位层的数据分组进行路由选择/转发的分组数据通信装置。

背景技术

近年，以因特网为首的数据通信急剧增加。另外，还能够见到在因特网基础上使用现有专用线进行的业务管理等高品质、高信赖度的服务。为了与此对应，不只是传送线路，还有必要使分组数据通信装置大容量化、高速化、高可靠化。进而，今后为了迅速对应新的路由选择协议和新的服务，或者为了能够简单地追加必要的功能，要求分组数据通信装置的功能界面具有灵活性。作为进行层3处理的分组通信装置的一个例子是路由器装置。特别是高性能的路由器装置有很多都是将路由选择处理及转发处理硬件化而谋求高速化。作为硬件路由器的结构有非专利文献1的Hitachi Review Vol.49(2000)，No.4中所揭示的结构。

在图2中展示了非专利文献1所揭示的硬件路由器的概要。具有网络接口811的多个路由选择处理器801通过纵横开关800相互连接。各路由选择处理器801由转送控制部件812、路由选择控制部件813、路由选择表815及分组缓冲器815构成。通过网络接口811输入的IP分组通过转送控制部件812，切取出分组的头部分，并通过路由选择处理部件813进行基于硬件的路径检索。在路由选择表815中登记有与目的地IP地址对应的输出目的信息、用于保密的过滤信息、QoS(服务质量)信息。检索处理结束了的IP分组被输入到分组缓冲器815，在进行了与其他路由选择处理器801之间的输出冲突控制后，通过纵横开关800被输出到希望的输出端口。另外，在路由选择管理器802上安装了路由选择协议，与连接的其他路由器进行路由选择信息的发送和接收，决定各IP分组的转送路径。决定了的转送路径被反映到路由选择处理器801内的路由选择表815中。这样，本结构成为路由选择处理部件及分组缓冲器分散的结构。

另外，作为硬件路由器结构的其他的例子有在USP6905725(非专利文献2)中揭示的结构。

在图3中展示了非专利文献2所揭示的硬件路由器的概要。通过输入端口901输入的IP分组通过输入开关902被存储在缓冲存储器903中。在输入开关902中，从IP分组将目的地IP地址等KEY信息904输入到控制器905。在控制器905中，在进行了每个分组的目的地检索处理后，将其结果(RESULT906)发送到输出开关907。在输出开关907中，根据RESULT906将存储在缓冲存储器903中的IP分组读出到对应的输出端口908。这样，本结构成为路由选择处理部件及分组缓冲器集中配置的结构。

在特开2002-64542(专利文献1)中，揭示了在输入线路接口进行标记化分组和IP分组的判断处理，根据判断结果将IP头发送到转发引擎进行处理的结构，但它并没有考虑到该当处理的可升级性。

非专利文献1所示的开关由于路由选择功能及转送功能是分散配置的，所以处理能力的可升级性高。但是，在非专利文献1所示的结构中，转送控制部件和路由选择控制部件紧密地结合在一起，并安装在同一个路由选择处理器部件上。如果考虑通过硬件实现这些，则为了迅速对应新的路由选择协议、新的服务，就必须要重新制作各自对应的硬件。即，不是能够容易地追加新功能的结构。

另外，非专利文献2所示的开关由于路由选择功能及转送功能被集中配置，所以具有缓冲存储器的使用效率高，能够使装置构成为小型化的特点。但是，在使用本方式使结构大规模化的情况下，路由选择功能及传送功能各自的处理容易产生瓶颈，可以说是在可升级性上恶劣的结构。另外，有关功能追加的灵活性这一点，本方式是路由选择功能和转送功能分离的方式，为了对应新的协议，必须重新制作路由选择硬件。另外，本方式无法构成为能够进行针对上位层分组的服务的结构。

发明内容

所以，本发明的目的在于提供一种能够灵活地进行功能追加的分组通信装置。更具体地说，就是能够提供一种只将层2的单纯转送功能作为基本模型的最小子集结构的分组通信装置。另外，为了实现功能扩展性、可升级性，提供一种能够向基本模型追加上位层处理、高级功能服务等功能的分组通信装置。进而，提供一种对应于同一功能的必要性能，能够容易地进行性能增强及升级的具有可升级性的分组通信装置。

分组通信装置由基本开关元件、基本分组转送部件、功能扩展分组处理部件及路由选择管理器构成。基本分组转送部件具有层2的单纯转送功能。功能扩展分组处理部件是进行层3以上的上位层处理及对应于各种服务的功能处理的部件，根据需要安装在成为基础的分组通信装置上。即，在最简单的结构中，不安装功能扩展分组处理部件。在路由选择管理器内被处理的路由选择信息根据需要，被展开到功能扩展分组处理部件。基本分组转送部件针对输入的分组，判断它是要求层2的单纯转送，还是要求各种高级功能，另外，针对要求各种高级功能的分组，判断该分组由哪个对应的功能扩展分组处理部件处理那样的目的地。

更具体地说，在功能扩展分组处理部件中，具有转送控制功能：针对只要求了头处理的分组，只将头转送到功能扩展分组处理部件，另外，组合构成一连串流的多个分组，对应该在上位层进行处理的分组，将分组全体转送到功能扩展分组处理部件。

在本发明的理想形态中，具有接收输入分组的多个电路接口、决定输入分组的转送路径的路由选择管理器、经由第1连接路径与多个电路接口连接的纵横开关、经由第2连接路径与多个电路接口连接的高级功能分组处理部件、为了确定是否有必要对输入分组进行高级功能处理的高级功能处理判断部件，根据高级功能处理判断部件的决定，将输入分组的至少一部分转送到上述高级功能分组处理部件。为了连接到高级功能模块，通过使用与数据总线(第1连接路径)不同的不经由纵横开关的第2连接路径，能够防止与主信号数据的干扰。这些连接路径可以是总线结构，或者是1对1的连接。

进而，通过第1连接路径能够使第2连接路径冗余化。这时，从基本分组转送部件转送到功能扩展分组处理部件的头或分组的形式可以与从基本分组转送部件转送到基本开关元件的分组的形式一样。还具有转送路径切换功能：在从基本分组转送部件转送到功能扩展分组处理部件的总线发生故障的情况下，将头或分组经由开关元件，转送到功能扩展分组处理部件。另外，还具有以下功能：在功能扩展分组处理部件的处理能力不足的情况下，追加安装同种类的功能扩展分组处理部件，在基本分组转送部件中进行负荷分散。在基本分组转送部件中，为了进行负荷分散，具有以下功能中的任意一个：(1)根据目的地IP地址，进行HASH函数分配的功能，(2)巡回选择分配功能及顺序逆转防止功能，或(3)基于各功能扩展分组处理部件的负荷观测的负荷分散功能及顺序逆转防止功能。

另外，另一种结构的分组通信装置由基本开关元件、基本分组转送部件、功能扩展开关元件及路由选择管理器构成。功能扩展开关元件是进行层3以上的上位层处理及对应于各种服务的功能处理，进而进行开关处理的部件，根据需要安装在成为基础的分组通信装置上。也可以是不安装功能扩展开关元件的结构。在路由选择管理器内被处理的路由选择信息根据需要，被展开到功能扩展开关元件。基本分组转送部件具有针对输入的分组，判断它是要求层2的单纯转送，还是要求各种高级功能，另外，针对要求各种高级功能的分组，判断该分组由哪个对应的功能扩展开关元件处理那样的转送目的地判断装置。与基本开关元件具有不具备缓冲装置的由简单纵横开关构成的结构相对，功能扩展开关元件具有对从各基本分组转送部件发送来的分组进行高级功能处理的顺序等待的等待输入缓冲，进而，具有对高级功能处理结束后的分组，将其分配给希望的基本分组转送部件，消除输出冲突的输出缓冲。还具有以下功能：在功能扩展开关元件的处理能力不足的情况下，追加安装同种类的功能扩展开关元件，在基本分组转送部件中进行负荷分散。在基本分组转送部件中，为了进行负荷分散，具有以下功能中的任意一个：(1)根据目的地IP地址，进行HASH函数分配的功能，(2)巡回选择分配功能及顺序逆转防止功能，或(3)基于各功能扩展分组处理部件的负荷观测的负荷分散功能及顺序逆转防止功能。

在本发明的其他形式中，具有以下特征：具有多个电路接口、与多个电路接口连接的纵横开关、用来连接与多个电路接口连接的高级功能单元的多个槽，多个电路接口的各电路接口具有层2处理功能及用来决定是否有必要对输入分组进行高级功能处理的高级功能处理判断功能，通过高级功能处理判断功能被判断为不需要高级功能的分组被直接转送到上述纵横开关，被判断为需要高级功能的输入分组被转送到与该当功能对应的高级功能单元并进行上位层的处理，然后在被送回原来的电路接口后，被转送到上述纵横开关。通过本形式，能够根据需要增设、削减高级功能单元。另外，能够只追加必要的功能，削减不必要的功能，使每个功能都具有可升级性。伴随着这样的高级功能的增减，理想的是并用上述负荷分散功能。

附图说明

图1是展示本发明的分组通信装置的功能模块的框图。

图2是展示现有的分组通信装置的结构的框图。

图3是展示现有的分组通信装置的结构的框图。

图4是展示本发明的分组通信装置的接口模块的一个结构的框图。

图5是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图6是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图7是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图8是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图9是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图10是展示本发明的分组通信装置的功能扩展分组处理部件(xFP)的结构例子的框图。

图11是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图12是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图13是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图14是展示本发明的分组通信装置的功能扩展分组处理部件(xFP)的另一个结构例子的框图。

图15是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图16是展示本发明的分组通信装置的接口模块的另一个结构例子的框图。

图17是展示本发明的分组通信装置的接口模块的另一个结构例子的框图。

图18是展示本发明的分组通信装置的接口模块的另一个结构例子的框图。

图19是展示本发明的分组通信装置的功能扩展分组处理部件(xFP)的另一个结构例子的框图。

图20是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图21是展示本发明的分组通信装置的接口模块的另一个结构例子的框图。

图22是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图23是展示本发明的分组通信装置的接口模块的另一个结构例子的框图。

图24是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图25是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图26是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图27是展示本发明的分组通信装置的接口模块的另一个结构例子的框图。

图28是展示本发明的分组通信装置的开关模块的结构的框图。

图29是展示本发明的分组通信装置的接口模块的另一个结构例子的框图。

图30是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图31是本发明的分组通信装置的实际安装结构的例子。

图32是本发明的分组通信装置的实际安装结构的例子。

图33是本发明的分组通信装置的实际安装结构的例子。

图34是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图35是本发明的分组通信装置的实际安装结构的例子。

图36是展示本发明的分组通信装置的接口模块的另一个结构例子的框图。

具体实施方式

下面说明本发明的分组通信装置的实施例。

图1展示了本发明的分组通信装置的整体结构。该分组通信装置由多个接口元件(IFE)2、进行各种高级功能处理的功能扩展分组处理部件(xFP)3、连接多个IFE2并进行开关的开关元件(SWE)1及路由选择管理器元件(RME)4构成。RME4通过装置的管理及RIP、OSPF等路由选择协议，在与其连接的其他装置之间交换路径信息，并进行收集、登记。IFE2和xFP使用逻辑总线5进行连接，成为能够进行Any to Any(任意点到任意点)通信的结构。

首先，利用图4说明IFE2的功能模块。IFE2的输入侧由网络接口21、层2中继处理部件22、输入侧转送处理部件23、分组缓冲器24、SWEI/F25及xFPI/F26构成。输入装置的帧首先由网络接口21进行物理层处理。在以太网的情况下，进行MAC(媒体访问控制)层的处理。然后，由层2中继处理部件22利用帧内的目的地址、发送者地址、VID(虚拟局域网ID)、FDB(前向数据库)等，进行判断作业。通过该判断作业，确定目的地的MAC地址的目的输出端口。

然后，由输入侧转送处理部件23判断是否对输入帧(在层3中称为分组)进行高级功能处理。输入侧转送处理部件23由高级功能处理判断部件231、分组处理/头处理识别部件232、目的地xFP头附加部件233、头抽出解析部件234及等待缓冲器235构成。首先，输入的分组通过识别分组的头，由高级功能处理判断部件231判断是否需要进行高级功能处理。不需要进行高级功能处理的分组(帧)跳过其后的处理，被发送到分组缓冲器24。由高级功能处理判断部件231判断为需要进行高级功能处理的分组，由分组处理/头处理识别部件232判断是只需要对分组头还是需要对分组全体进行高级功能处理。在只需要分组头的情况下，只将头发送到目的地xFP头附加部件233，分组数据在等待缓冲器235中，直到头处理结束为止待机。在需要分组全体的情况下，将它发送到目的地xFP头附加部件233。在目的地xFP头附加部件233中，为了将分组头或分组全体发送到与希望的高级功能对应的xFP3，而附加目的地xFP3的头，然后通过XFPI/F26输出。由希望的xFP3实施了高级功能处理的分组头或分组全体被输入到头抽出解析部件234。针对被输入到头抽出解析部件234的数据，在xFP3根据附加的头，识别它的是分组头还是分组全体，在是分组全体的情况下，将其发送到下阶段的分组缓冲器24。另外，在是分组头的情况下，将其发送到等待缓冲+头附加部件235，与正在等待的分组数据结合后，发送到分组缓冲器24。被输入到分组缓冲器24的分组被排队，在进行了与其他IFE2之间的输出冲突控制后，通过SWEI/F25被输出到SWE1。

下面利用图5说明层2分组转送的例子。被输入到IFE2-1的分组60由数据部分61和头部分62构成。通过IFE2内的层2中继处理部件22取得目的地的SWE1的端口，然后由输入侧转送处理部件23判断为不需要高级功能处理后，分组根据装置内部头60H，被转送到希望的输出IFE(在本例子的情况下为IFE2-n)。

图6是展示本发明的其他分组通信装置的结构例子的框图。在根据装置的适用目的，完全不必要进行高级功能处理，而只需要单纯的层2处理功能的情况下，可以使用不安装xFP3的图6所示那样的基本模型。

下面利用图23说明IFE2的输出侧的功能模块。作为IFE2的输出侧的功能模块由SWEI/F25、分组缓冲器27、输出侧转送处理部件28及网络接口21构成。从SWE1转送来的分组通过SWEI/F25被输入到分组缓冲器27。在SWE1中的分组转送形式是以单元形式，即固定长的多个分组形式的情况下，由分组缓冲器27重新构成为原来的可变长分组。另外，在分组缓冲器27中，也有进行对应于品质分类的优先输出控制的情况。从分组缓冲器27输出的分组(层3分组的情况)，由输出侧转送处理部件28对应于下一个转送目的地进行头的重写。具体地说，将目的地MAC地址重写为被称为下次跳转(Next Hop)的MAC地址。下次跳转(Next Hop)MAC地址是在到目的地为止的以后的路径中的路由器(开关)的MAC地址。然后，分组通过网络接口21被从输出电路向下一个目的地输出。

下面利用图7～图10说明层3分组转送的例子。

在图7中，被输入到IFE2-1的分组70由数据部分71和头部分72构成。由IFE2-1内的输入侧转送处理部件23判断为需要层3处理后，从分组中只取出头部分72，并发送到层3处理专用的xFP3-1。数据部分71在等待缓冲器235中等待从xFP接收头。头部分74被附加了对应于xFP3-1的内部头72H，根据该信息到达xFP3-1。图10展示了对应于层3处理的xFP3A的结构。被输入到xFP3-1的头72由头抽出附加部件31取出头，并由路由选择处理部件进行目的地端口检索、过滤、QoS等处理。

图8是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

图9是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。

对应于各IP地址的处理内容被存储在路由选择表33中。如图8所示，为了送回输出地点的IFE2(在本例子中是IFE2-1)，包含从路由选择处理部件32得到的信息的头74由头抽出处理部件31附加内部头74H。到达输出地点的IFE2(在本例子中是IFE2-1)的头74如图9所示，在等待缓冲器235与正在待机的数据部分71组合，进而在附加了表示希望的输出IFE的装置内部头70H后，经由SWE1被转送到输出IFE2(在本例子中是IFE2-n)。而对应于层3处理的xFP根据IP协议版本的不同和协议的升级等，能够追加安装新的模块。

下面，利用图11～图14说明上位层分组转送的例子。

在图11中，被输入到IFE2-1的分组80由数据部分81和头部分82构成。由IFE2-1内的输入侧转送处理部件23判断为有必要进行上位层处理后，分组80的全体被发送到上位层处理专用的xFP3(在本例子中是xFP3-2)。分组80被附加对应于xFP3-2的装置内部头82H，根据该信息分组80到达xFP3-2。图14展示了对应于上位层处理的xFP3-2的结构例子。被输入到xFP3-2的分组80由总线转换部件34通过PCI总线等通用总线，转送到网络处理器(NP)37或微处理器单元(MPU)36，进行希望的上位层处理。

如图12所示，为了将分组头83送回输出地点的IFE2(在本例子中是IFE2-1)，上位层处理后的分组被附加内部头83H。

如图13所示，到达输出地点的IFE2(在本例子中是IFE2-1)的分组80被附加了表示希望的输出IFE的装置内部头80H后，经由SWE1被转送到希望的输出IFE2(在本例子中是IFE2-n)。而作为一般的上位层处理可以列举出根据RTP或HTTP的头、URL、网络跟踪器、SSLID、应用程序标识符、文件扩展名等判断转送目的地的处理。这些根据功能的不同、升级等，被作为不同的xFP模块提供，并根据需要安装。

下面，作为另一个实施例，说明在一个高级功能模块的处理能力不足的情况下，追加安装同样的高级功能模块的情况等实现针对性能的升级的情况的例子。

在图15中，示例展示了在增强xFP3-1的处理能力的情况下，追加安装作为与xFP3-1相同种类的功能扩展分组处理部件的xFP3-4，在这二个xFP之间进行负荷分散处理的例子。输入到IFE2-1的层3分组90(由数据部分91及分组头部分92构成)及分组100(由数据部分101及分组头部分102构成)由输入侧转送处理部件23取出各自的头部分，向分组头92附加发送到xFP3-1的装置内部头92H，而向分组头102附加发送到xFP3-4的装置内部头102H。根据装置内部头，由xFP3-1处理分组头92，分组头102则由xFP3-4负荷分散地进行处理。

在此，说明在xFP之间实现负荷分散的方法中的如3那样的方式。

首先，利用图16说明第1方式。输入侧转送处理部件23内的目的地xFP头附加部件233A由头解析功能判断部件2331、散列表2332及目的地xFP头附加生成部件2333构成。被输入到目的地xFP头附加部件233A的IP分组由头解析功能判断部件2331进行每个功能的判断。(在本例子中，判断是相当于层3处理的xFP3-1还是xFP3-4的功能)。然后，由散列表2332进行以发送IP地址(源IP地址：SID)或发送IP地址和发送目的地IP地址(DID)的组合作为基础，以流信息作为键的散列处理，并分配给对应的xFP(在本例子中，分组头92分配给xFP3-1，分组头102分配给xFP3-4)。由目的地xFP头附加生成部件2333根据散列表2332的运算结果，向分组头92附加发送到xFP3-1的装置内部头92H，向分组头102附加发送到xFP3-4的装置内部头102H。在这种方式下，由于同一个流由同一个xFP处理，所以不发生因负荷分散处理而引起的分组顺序的逆转，但在流偏于一方的情况下，则具有不能有效地进行负荷分散的特征。

下面，利用图17说明第2负荷分散方式。输入侧转送处理部件23内的目的地xFP头附加部件233B由头解析功能判断部件2331、顺序号发生部件2334及目的地xFP头附加生成部件2333构成。另外，头抽出解析部件234B由头抽出功能判断部件2351及重新排序缓冲器2352构成。被输入到目的地xFP头附加部件233B的IP分组由头解析功能判断部件2331进行功能判断。在本例子中，判断是相当于层3处理的xFP3-1还是xFP3-4的功能。然后，由顺序号发生部件2334针对每个流的IP分组生成顺序号。另外，在顺序号发生部件2334中，对每个流的顺序号进行管理。接着，被输入到目的地xFP头附加生成部件2333的分组针对每个功能，在多个xFP之间被巡回地分配(在本例子中，被巡回地分配给xFP3-1或xFP3-4)。在这种方式下，由于同一流并不一定限定于由同一个xFP3处理，所以会发生因负荷分散处理造成的分组顺序的逆转。所以，由xFP3实施了处理的分组在头抽出解析部件234B中，被重新构成分组顺序。具体地说，针对分组，由头解析功能判断部件2351识别对应的功能及流单位，根据这些将分组存储在重新排序缓冲器2352，并根据在目的地xFP头附加部件233A附加的顺序号进行顺序控制。

下面，利用图18、图19说明第3负荷分散方式。

输入侧转送处理部件23内的目的地xFP头附加部件233C由头解析功能判断部件2331、目的地xFP头附加生成部件2333构成。另外，头抽出解析部件234C由头解析功能判断部件2351、重新排序缓冲器2352及管理分组抽出部件2353构成。进而，输入侧转送处理部件23具有xFP负荷状态管理部件236。被输入到目的地xFP头附加部件233C的IP分组由头解析功能判断部件2331进行每个功能的判断。判断功能后，通知xFP负荷状态管理部件236。在xFP负荷状态管理部件236中，对每个xFP的负荷状态进行管理，在安装了多个对应功能的xFP3的情况下，选择负荷最轻的xFP3，并将其通知目的地xFP头附加生成部件2333。在目的地xFP头附加生成部件2333中，向分组附加与从xFP负荷状态管理部件236接收到指示的xFP3对应的装置内头。在该方式中，由于同一流也并不一定限定于被同一xFP3处理，所以会发生由于负荷分散处理造成的分组顺序的逆转。所以，由xFP3实施了处理的分组在头抽出解析部件234B中，被重新构成分组顺序。具体地说，针对分组，由头解析功能判断部件2351识别对应的功能及流单位，根据这些将分组存储在重新排序缓冲器2352，并根据在目的地xFP头附加部件233C附加的顺序号进行顺序控制。

另外，在本方式中，在图9所示的各xFP中，其构成具有检测自身的负荷，并定期向IFE2通知负荷状态的负荷检测管理分组发生部件38。在各IFE中，如果从xFP定期接收到管理分组，则由管理分组抽出部件2353将其抽出，并将负荷信息通知xFP负荷状态管理部件236。

下面利用图20说明本发明的另一个实施例。

如用xFP3-2说明了的例子那样，在xFP3中进行上位层的处理的情况下，由于有必要在xFP3中发送接收分组全体，所以在将需要上位层处理的分组输入到许多装置的情况下，逻辑总线5的频带会成为瓶颈，有可能造成上位层处理的效率低下。所以，如图20所示的那样，追加xFTR6(功能扩展分组处理中继线模块)。xFTR6是上位层处理专用的模块，具有与IFE2相同的SWE1的接口。xFTR6经由SWE1与IFE2连接，因而能够消除增加上位层处理的分组的情况下的逻辑总线5的频带瓶颈。可以针对每个上位层功能安装多个xFTR6(在图20中，安装了xFTR6A、xFTR6B的2个模块)。当然，如图30所示，也可以是不安装xFP模块，只安装xFTR模块的结构。另外，如通过上述例子所示的那样，每个功能都安装多个相同功能的xFTR模块，通过进行负荷分散，能够实现处理性能的升级。因为在进行负荷分散的情况下，安装到IFE2上的必要功能在图16到图19中是一样的，所以省略其说明。以下，说明IFE2、xFTR的实际安装例子。图31展示了向底板200安装了多个IFE(2-1～2-6)及SWE(1-2、1-2)，而槽201及槽202为空的状态的例子。能够如图32所示的那样向该空槽201、202安装新的IFE(2-7、2-8)，另外，也能够如图33所示的那样安装xFTR(6A、6B)。

下面，利用图34、35说明本发明的另一个实施例。在该实施例中，高级功能分组处理部件由被安装在槽上的自己还具有槽的第1模块、与第1模块的槽连接的第2模块构成。

如图34所示，作为xFP2的实际安装形式，向IFE槽经由连接适配器(ADP7)进行连接。

图35展示了适配器的一部分的斜视图。ADP7具有根据头将从SWE1接收到的分组分配给多个xFP(在本例子中，是8A-1～8A-3)，另外，将从多个xFP(8A-1～8A-3)接收到的分组进行复用并发送到SWE1的功能。通过使用本实施方式，不必预先准备xFP2专用的槽及布线5，另外，如安装xFTR的情况那样，IFE的槽不被专用于单一的高级功能模块，针对一个IFE槽，可以根据需要依次追加安装多个xFP。

利用图21说明本发明的又一个实施例。在IFE2内的输入输出转送处理部件23内设置输入输出I/F选择电路237。向经由逻辑总线5进行与xFP3的发送接收的分组头和分组附加装置内部头，该装置内部头的形式是与向对SWE1发送接收的分组附加的装置内部头的形式一样的形式。如图22所示，在逻辑路径5发生故障，成为使用负荷的情况下，需要高级功能处理的分组或分组头的发送目的地不是xFPI/F26，而是由输入输出I/F选择电路237通过分组缓冲器24经由SWE25访问xFP3。在图22中，展示了图8中的分组70的分组头72使用SWE1而不是逻辑总线5访问xFP3-1的例子。另外，在xFP3中，高级功能处理后的分组或分组头也不使用逻辑总线5，而经由SWE1返送回发送地点的IFE2。如上所述，通过使逻辑总线5中的数据转送形式与SWE1中的数据转送形式一样，则在逻辑总线5发生故障的时候，就能够使用SWE1作为预备路径，因而不使逻辑总线5双工化，能够低成本地实现高可靠性的系统。

利用图24、图25说明本发明的又一个实施例。

在上述说明中，IFE2与xFP3之间的通信通过逻辑总线5进行连接，但本连接结构在以太网等总线形式以外，也可以是如图24所示那样的使用CPSW(控制路径开关)51的结构。通过使用CPSW51，能够进行IFE2和IFE3的点对点连接，能够有效地使用通信频带。

图25是展示本发明的分组通信装置的结构例子的框图。如图25所示，在使用多个SWE1构成开关的情况下，将一个SWE1分配作为控制路径用，可以作为控制路径用开关面(SWE52)。在这种情况下，有能够将物理上的同一个SWE1也作为控制路径用来使用的优点。

利用图26～29说明本发明的又一个实施例。

在上述实施例中，针对需要进行高级功能处理的分组的处理是在作为功能扩展分组处理部件的xFP3中进行的，但通过将本处理的同等功能合并到开关部件的一部分中，也能够提供具有功能扩展性的分组通信装置。

在如图26所示的分组通信装置中，其结构是能够向多个SWE1追加安装多个FSWE(功能开关元件)10。在接口元件中，被判断为单纯的层2分组的分组被转送到没有缓冲的SWE1，需要高级功能处理的分组被转送到FSWE10。在这样的结构中，功能扩展分组处理部件具有与多个电路接口2-1连接的纵横开关10。功能扩展分组处理部件所具有的纵横开关10和通常的纵横开关1可以连接到共通的槽上。从电路接口开始的连接路径通过通常的纵横开关1与功能扩展分组处理部件所具有的纵横开关10各自独立。

利用图27说明本结构的接口元件IFE2B的输入侧功能模块。IFE2B的输入侧由网络接口21、层2中继处理部件22、输入侧转送处理部件23、分组缓冲器24、SWEI/F25及FSWEI/F27构成。被输入到装置的帧首先由网络接口21进行物理层处理。在以太网的情况下，进行MAC(媒体访问控制)层的处理。然后，由层2中继处理部件22利用帧内的目的地址、发送者地址、VID(虚拟局域网ID)、FDB(前向数据库)等，进行判断作业。通过该判断作业，确定目的地的MAC地址的目的输出端口。

然后，由输入侧转送处理部件23判断是否对输入帧(在层3中称为分组)进行高级功能处理。输入侧转送处理部件23由高级功能处理判断部件231、功能区分头附加部件238构成。首先，输入的分组通过识别分组的头，由高级功能处理判断部件231判断是否需要进行高级功能处理。不需要进行高级功能处理的分组(帧)跳过其后的处理，被发送到分组缓冲器24。被输入到分组缓冲器24的分组被排队，在进行了与其他IFE2之间的输出冲突控制后，通过SWEI/F25被输出到SWE1。在高级功能处理判断部件231中，为了能够发送到与功能对应的FSWE10，向被判断为需要高级功能处理的分组附加发送到FSWE10的头，然后，通过FSWEI/F27而不通过分组缓冲器24，输出到FSWE10。

如上所述，电路接口具有决定向哪一个纵横开关分配输入分组的分配功能。另外，电路接口为了能够对应任意一个开关，具有接口FSWE I/F、SWE I/F。

下面，利用图28说明FSWE10的结构。FSWE10由作为功能处理部件的FP11、输入分组缓冲器12及输出分组缓冲器13构成。从IFE2发送的分组被输入到输入分组缓冲器12。在输入分组缓冲器12中，输入的分组通过复用部件120被复用，在FIFO缓冲器121中进行排队。在FIFO缓冲器中排队的分组被读出，输入到FP11。被输入到FP11的分组由路由选择处理部件110取出头，进行目的地端口检索、过滤、QoS等处理。对应于各IP地址的处理内容被存储在路由选择表111中。根据从路由选择表111得到的信息，向分组附加包含目的地端口信息的装置内部头。然后，将分组输入到输出分组缓冲器13。被输入到输出分组缓冲器13的分组根据在路由选择处理部件110附加的装置内头的信息，被存储在每个输出IFE2的FIFO缓冲器131中后，向希望的IFE2输出。在图28的例子中，展示了进行针对层3分组的处理的例子，但FSWE10被作为图14所说明的具有上位层处理功能等的扩展功能分组处理模块而提供。

利用图29说明本结构的接口元件IFE2B的输出侧功能模块。作为IFE2B的输出侧的功能模块，由SWEI/F25、FSWEI/F26、分组缓冲器27、输出侧转送处理部件28及网络接口21构成。从SWE1转送的分组通过SWEI/F25被输入到分组缓冲器27。从FSWE10转送的分组通过FSWEI/F26被输入到分组缓冲器27。在SWE1的分组转送形式是单元形式，即固定长的多个分组形式的情况下，由分组缓冲器27重新构成为原来的可变长分组。另外，在分组缓冲器27中，也有进行对应于品质分类的优先输出控制的情况。从分组缓冲器27输出的分组(层3分组的情况)，由输出侧转送处理部件28对应于下一个转送目的地进行头的重写。具体地说，将目的地MAC地址重写为被称为下次跳转(Next Hop)的MAC地址。下次跳转(Next Hop)MAC地址是在到目的地为止的以后的路径中的路由器(开关)的MAC地址。然后，分组通过网络接口21被从输出电路向下一个目的地输出。

最后，通过图36说明能够选择安装上述IFE2中的高级功能处理功能部分的结构。在本结构中，具有能够追加安装输入侧转送处理部件23的网络接口部件2301及二个选择器2303A、2303B。在没有安装输入侧转送处理部件23的情况下，跳过网络接口部件2301使用接线2302那样地切换选择器2303A、2303B，另外，在安装了输入侧转送处理部件23的情况下，为了使用它而切换选择器2303A、2303B。通过本结构，在只进行层2单纯转送的IFE2中，没有必要安装高级功能处理部件23，能够低成本地提供IFE模块。

这样，通过本实施例，能够提供一种能够灵活地进行功能追加的分组通信装置。具体地说，能够提供一种将只提供层2的单纯转送功能的分组通信装置作为基本模型，在需要上位层处理和高级功能服务等功能的情况下，根据需要能够将这些作为高级功能分组处理模块或高级功能开关模块追加到基本模型中那样的分组通信装置。

通过以上说明了的实施例，能够得到以下这样的效果。

(1)能够提供一种在构成分组通信装置时，将只具有层2的单纯转送功能的分组通信装置作为基本模型，能够将上位层处理和高级功能服务等功能作为高级功能模块追加到基本模型中那样的功能扩展性的分组通信装置。

(2)在将只具有层2的单纯转送功能的分组通信装置作为基本模型，能够将上位层处理和高级功能服务等功能作为高级功能模块追加到基本模型中那样的功能扩展性的分组通信装置中，能够提供一种将经由开关的路径作为与高级功能模块的通信路径的预备路径使用的低成本高可靠性的分组通信装置。

Claims

1.一种通信装置，其特征在于包括：

接收输入分组的多个电路接口；

决定输入分组的转送路径的路由选择管理器；

经由第1连接路径与上述多个电路接口连接的纵横开关；

经由第2连接路径与上述多个电路接口连接的高级功能分组处理部件；以及

用来判断上述输入分组是否需要进行高级功能处理的高级功能处理判断部件，其中

根据上述高级功能处理判断部件的决定，将上述输入分组的至少一部分转送到上述高级功能分组处理部件。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于：上述高级功能处理判断部件附属于上述多个电路接口的各电路接口。

3.根据权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于：

由上述高级功能处理判断部件判断为不需要高级功能的分组被直接转送到上述纵横开关，

判断为需要高级功能的上述输入分组被转送到上述高级功能分组处理部件进行处理，被返送回原来的电路接口后，再被转送到上述纵横开关。

4.根据权利要求1至3中的任意一个所述的通信装置，其特征在于：

上述多个电路接口的各电路接口具有层2处理功能，

上述高级功能分组处理部件具有上位层的处理功能。

5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于：上述高级功能分组处理部件具有能够对应于必要功能而安装的结构。

6.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于：作为上述高级功能分组处理部件，具备具有第1功能的第1高级功能分组处理部件、具有第2功能的第2高级功能分组处理部件。

7.根据权利要求1至6中的任意一个所述的通信装置，其特征在于：

上述第1连接路径与第2连接路径的数据形式相同，

在上述第2连接路径发生故障时，能够通过上述第1连接路径经由上述纵横开关进行电路接口与高级功能分组处理部件的连接，

上述电路接口具有能够有选择地向第1及第2连接路径的任一个发送接收数据的选择电路。

8.根据权利要求1至7中的任意一个所述的通信装置，其特征在于：作为上述高级功能分组处理部件，具有多个具有同一功能的高级功能分组处理部件。

9.根据权利要求1至8中的任意一个所述的通信装置，其特征在于：

上述高级功能分组处理部件具有经由第2连接路径与上述多个电路接口连接的第2纵横开关，

上述第2纵横开关和上述纵横开关能够与共通的槽连接，

上述电路接口具有将上述输入分组分配给上述第2纵横开关和纵横开关中的任意一个的分配功能。

10.根据权利要求1至9中的任意一个所述的通信装置，其特征在于：上述高级功能分组部件被构成为能够装卸在槽上的模块。

11.根据权利要求10所述的通信装置，其特征在于：上述高级功能分组处理部件具有与槽连接的自己也具有槽的第1模块、与该第1模块的槽连接的第2模块。

12.一种分组通信装置，其特征在于包括：

多个电路接口；

与上述多个电路接口连接的纵横开关；以及

用来连接与上述多个电路接口连接的高级功能单元的多个槽，其中

上述多个电路接口的各电路接口具有层2处理功能及用来确定输入分组是否需要进行高级功能处理的高级功能处理判断功能，

通过上述高级功能处理判断功能被判断为不需要高级功能的分组被直接转送到上述纵横开关，被判断为需要高级功能的上述输入分组被转送到与该当功能对应的上述高级功能单元进行上位层的处理，被返送回原来的电路接口后，再被转送到上述纵横开关。

13.根据权利要求12所述的分组通信装置，其特征在于：上述多个槽具有相同的形状，并且被构成为能够与功能不同的多种类的高级功能单元连接。

14.根据权利要求13所述的分组通信装置，其特征在于：具有在上述多个槽上连接了多个同一功能的高级功能单元的情况下，将负荷分散到对应的多个高级功能单元的负荷分散部件。

15.根据权利要求14所述的分组通信装置，其特征在于：

上述负荷分散部件具有：

判断上述输入分组需要进行的处理的种类的头解析功能判断部件；

用于进行将上述输入分组的发送IP地址和目的地IP地址的组合作为基础，将流信息作为键的散列处理的散列表；

根据上述判断结果及上述散列处理的结果，将输入分组分配给规定的上述高级功能单元的目的地头生成附加部件。

16.根据权利要求14所述的分组通信装置，其特征在于：

上述负荷分散部件具有：

在管理每个流的顺序号的同时，针对每个流的IP分组生成顺序号的顺序号发生部件；

针对每个功能，将输入分组在上述多个高级功能单元间巡回地分配的目的地头附加生成部件，其中

进而，上述分组通信装置具有重新构成由上述高级功能单元实施了处理的输入分组的分组顺序的头抽出解析部件。

17.根据权利要求14所述的分组通信装置，其特征在于：

上述负荷分散部件具有：

管理每个上述各高级功能单元的负荷状态，从上述头解析功能判断部件接收上述分组需要进行的处理的通知，在安装了多个进行该当处理的高级功能单元的情况下，选择负荷最轻的，或负荷比规定值轻的高级功能单元的负荷状态管理部件；

向分组附加与上述负荷状态管理部件选择的高级功能单元对应的装置内头的目的地头附加生成部件。

18.一种分组通信装置，其特征在于包括：

具有多个电路接口、与上述多个电路接口连接的纵横开关、与上述多个电路接口连接的多个高级功能分组处理部件，

通过上述高级功能处理判断功能被判断为不需要高级功能的分组被直接转送到上述纵横开关，被判断为需要高级功能的上述输入分组被转送到与该当功能对应的高级分组处理部件中的任意一个进行上位层的处理，被返送回原来的电路接口后，再被转送到上述纵横开关。

19.一种分组开关，其特征在于包括：

上述多个电路接口的各电路接口具有层2处理功能、用来确定输入分组是否需要进行高级功能处理的高级功能处理判断功能、分组待机缓冲器，

通过上述高级功能处理判断功能被判断为不需要高级功能的分组被直接转送到上述纵横开关，被判断为需要高级功能的上述输入分组的分组头被转送到上述多个高级功能分组处理部件中的任意一个，被判断为需要高级功能处理的上述输入分组的分组数据被存储在上述分组待机缓冲器中，由上述高级功能分组处理部件结束了上位层处理的上述分组头被返送回原来的电路接口后，与存储在上述分组待机缓冲器中的分组数据合并，再被转送到上述纵横开关。