JP3800338B2 - Communication control system - Google Patents

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Description

本発明は、TCP/IPのプロトコルに従って通信を行う通信局をEバスに接続した通信制御システムに関するものである。   The present invention relates to a communication control system in which a communication station that performs communication in accordance with a TCP / IP protocol is connected to an E bus.

TCP/IP(Transfer Control Protocol/ Internet Protocol)は世界的に普及しているコンピュータ・ネットワーク用のプロトコルである。 TCP/IPはTCPとIPの2つのプロトコルを合わせたもので、 TCPはデータを正確に伝送するためのプロトコル、 IPはネットワーク間でデータをパケット方式で転送するためのプロトコルである。   TCP / IP (Transfer Control Protocol / Internet Protocol) is a widely used protocol for computer networks. TCP / IP is a combination of two protocols, TCP and IP. TCP is a protocol for accurately transmitting data, and IP is a protocol for transferring data between networks in a packet system.

Ethernetはコンピュータ・ネットワークに多く用いられているLAN(Local Area Network)である。なお、「Ethernet」はゼロックス社の登録商標である。   Ethernet is a LAN (Local Area Network) often used for computer networks. “Ethernet” is a registered trademark of Xerox Corporation.

図11はTCP/IPのプロトコルに従って通信を行う通信局をEthernetバス(Eバスと称することにする)上に搭載した場合の概念的構成図である。この図はソフトウェアとハードウェアの構成を概念的に示した図である。
通信局STはEバスB上に接続されている。
通信局STはネットワークアダプタNAを介してEバスBに接続されている。
FIG. 11 is a conceptual configuration diagram when a communication station that performs communication according to the TCP / IP protocol is mounted on an Ethernet bus (hereinafter referred to as an E bus). This figure conceptually shows the configuration of software and hardware.
The communication station ST is connected on the E bus B.
The communication station ST is connected to the E bus B via the network adapter NA.

IPの上にTCPとUDPがある。これらのプロトコルに従って、通信局STは通信を行う。
UDP(User Data Protocol)は、まとまった単位のデータを送信するのに使用される。送信側と受信側の通信はこのデータ送信1回だけで、通信失敗に対する回復機能はない。TCPは、送信側と受信側の間にコネクションを張り、通信失敗後の回復などが行える。どちらのプロトコルも、送受信相手はIPアドレスとプロトコルポート番号で認識する。
TCPとUDPの上にユーザアプリケーションプログラムAPがある。
TCP and UDP are on top of IP. The communication station ST performs communication according to these protocols.
UDP (User Data Protocol) is used to transmit a unit of data. The communication between the transmitting side and the receiving side is only one data transmission, and there is no recovery function for communication failure. In TCP, a connection is established between a transmission side and a reception side, and recovery after communication failure can be performed. In both protocols, the other party is recognized by the IP address and the protocol port number.
There is a user application program AP on top of TCP and UDP.

図12は通信フレームの構造をTCPの場合について示した図である。
ネットワークアダプタNAは、その上のソフトウエアの負担を軽くするため、自局あてのフレームだけを受信する。そのため、図11に示したEthernetヘッダには6バイトのあて先アドレス(これをMACアドレスという)が付加されている。MACアドレスはネットワークアダプタに固有のものとして、世界中で重複がないように指定される。TCP/IPの伝送単位はIPパケットと呼ばれ、Ethernetフレームのデータ部に格納されている。TCP/IP通信はEthernet以外の媒体、例えばATM(Asynchronous Transfer) 、WAN(Wide Area Network) 等を通っても伝送されるように設計されている。そのため、IPパケットはあて先としてInternetアドレス(IPアドレスという)を持っている。
FIG. 12 is a diagram showing the structure of a communication frame in the case of TCP.
The network adapter NA receives only the frame addressed to itself in order to reduce the burden on the software on it. Therefore, a 6-byte destination address (referred to as a MAC address) is added to the Ethernet header shown in FIG. The MAC address is unique to the network adapter and is specified so that there is no duplication throughout the world. The TCP / IP transmission unit is called an IP packet and is stored in the data portion of the Ethernet frame. TCP / IP communication is designed to be transmitted through media other than Ethernet, such as ATM (Asynchronous Transfer) and WAN (Wide Area Network). Therefore, the IP packet has an Internet address (referred to as an IP address) as a destination.

このように、TCP/IPのプロトコルに従って通信を行う通信局をネットワークアダプタを介してEバスに接続すると、通信局はMACアドレスとIPアドレスを持つことになる。IPは1つの通信局について1つのMACアドレスしか認識しない。このことが通信システムを冗長化するときのネックになっていた。   As described above, when a communication station that performs communication according to the TCP / IP protocol is connected to the E bus through the network adapter, the communication station has a MAC address and an IP address. IP recognizes only one MAC address for one communication station. This has been a bottleneck in making the communication system redundant.

分散型制御システムにはEバスを引いたものがある。分散型制御システムでは、信頼性を向上させるために冗長化構成をとったものがある。 IPは1つの通信局について1つのMACアドレスしか認識しないことが、 Eバスを引いた分散型制御システムで冗長化をするときの障害になっていた。   Some distributed control systems have an E-bus. Some distributed control systems have a redundant configuration in order to improve reliability. The fact that IP recognizes only one MAC address for one communication station has been an obstacle to redundancy in a distributed control system with an E bus.

従来、TCP/IPプロトコルで通信を行う通信局をEバス上に接続した通信制御システムにおいて冗長化を行うときは図13の構成にしていた。図13の(a)はTCPを使用した例、(b)はUDPを使用した例である。
図13で、 EバスはB1とB2が引かれている。通信の送信側と受信側でネットワークアダプタNAからTCPあるいはUDPまでを冗長化する。冗長化された経路のどちらを使うかはユーザアプリケーションプログラムAPが選択する。IPアドレスとMACアドレスが1:1の関係にあるので、IPおよびその上のTCPあるいはUDPも冗長化せざるを得なくなっている。冗長化の制御はユーザアプリケーションプログラムAPで行う。
Conventionally, when redundancy is performed in a communication control system in which communication stations that perform communication using the TCP / IP protocol are connected on the E bus, the configuration shown in FIG. 13 has been adopted. FIG. 13A shows an example using TCP, and FIG. 13B shows an example using UDP.
In FIG. 13, the E bus has B1 and B2 drawn. Redundancy from the network adapter NA to TCP or UDP is performed on the communication transmission side and reception side. The user application program AP selects which of the redundant paths is used. Since the IP address and the MAC address are in a 1: 1 relationship, the IP and the TCP or UDP on the IP address must be made redundant. The redundancy control is performed by the user application program AP.

特開平4−27239号公報JP-A-4-27239 特開平9−261235号公報JP-A-9-261235

しかし、この従来例では次の問題点があった。
(1)冗長化の制御はユーザアプリケーションプログラムで行わなければならず、負荷になる。
(2)TCPを二重化すると、コネクション管理などの資源(メモリ)を2倍必要とする。
(3)TCPはストリーム型の通信で、データの単なる流れとして通信されるので、 TCPのコネクションを二重化すると切り替えとデータの切れ目の相関がつけにくい。
(4)TCPのコネクション維持のための通信が必要で、二重化するとネットワークの負荷を増やしてしまう。
(5)UDPを二重化すると上の問題はなくなるが、データの順番がわからなくなる。
(6)UDPの二重化ではデータが失われても回復できない。
(7)上の問題解決のためにはユーザアプリケーションプログラムで回復処理が必要になり、負荷が大きい。
(8)一般のTCP/IPアプリケーションはこのような冗長化を仮定しておらず、特殊なアプリケーション以外は冗長化の効果を享受できない。
However, this conventional example has the following problems.
(1) The redundancy control must be performed by the user application program, which is a load.
(2) When TCP is duplicated, resources (memory) such as connection management are required twice.
(3) TCP is a stream-type communication, and is communicated as a simple flow of data. Therefore, when the TCP connection is duplicated, it is difficult to correlate switching and data breaks.
(4) Communication for maintaining the TCP connection is necessary, and duplication increases the load on the network.
(5) When UDP is duplicated, the above problem is eliminated, but the order of data cannot be understood.
(6) With UDP duplication, data cannot be recovered even if it is lost.
(7) In order to solve the above problem, the user application program requires a recovery process, and the load is large.
(8) A general TCP / IP application does not assume such redundancy, and only the special application can enjoy the effect of redundancy.

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、 冗長化部分の切り替えが行われてもIPに対してはIPが認識しているMACアドレスが受け渡される構成にすることにより、 TCP/IPプロトコルで通信を行う通信局をEバス上に接続したときに冗長化構成をとってもユーザアプリケーションプログラムが冗長化を意識する必要がない通信制御システムを実現することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. By switching the redundancy portion, the MAC address recognized by the IP is transferred to the IP. An object of the present invention is to realize a communication control system in which a user application program does not need to be aware of redundancy even when a redundancy configuration is adopted when a communication station that performs communication using the TCP / IP protocol is connected on an E bus.

このような課題を達成するために、本発明は次のとおりの構成になっている。   In order to achieve such a subject, the present invention is configured as follows.

(1)ネットワーク上に通信局を接続し、この通信局には通信制御手段が設けられ、この通信制御手段はTCP/IPのプロトコルに従って通信を行い1つの相手の通信局について1つのMACアドレスだけを認識している通信制御システムにおいて、
前記通信制御手段は1つの通信局に1個だけ搭載され、
1つの通信局に冗長化して設けられ、1つは常用側、他は待機側となるポートと、
このポートと通信制御手段の間に介在し、 MACアドレスを持っていて、ポートに入出力される通信フレームを送受信するネットワークコントローラと、
常用側のポートを切り替えたときに、通信制御手段が認識しているMACアドレスが付いたネットワークコントローラを新たな常用側のポートに接続するポート制御手段と、
ネットワークを診断するための診断フレームを所定の周期で常用側と待機側の両方のポートから送信する診断手段と、
を具備したことを特徴とする通信制御システム。
(1) A communication station is connected on the network, and this communication station is provided with a communication control means. The communication control means performs communication according to the TCP / IP protocol, and only one MAC address for one partner communication station. In a communication control system that recognizes
Only one communication control means is mounted on one communication station,
One communication station is provided with redundancy, one is a normal side, the other is a standby side ,
A network controller that is interposed between this port and the communication control means, has a MAC address, and transmits / receives a communication frame input / output to / from the port;
A port control means for connecting a network controller with a MAC address recognized by the communication control means to a new normal-side port when the regular-side port is switched;
Diagnostic means for transmitting a diagnostic frame for diagnosing the network from both the regular side and standby side ports at a predetermined cycle;
A communication control system comprising:

(2)前記診断手段は、所定の周期で診断フレームとしてICMPのエコーを送信し、この所定の周期よりも長い時間が経過しても応答が返ってこないときは異常が発生したと判断することを特徴とする(1)記載の通信制御システム。 (2) The diagnostic means transmits an ICMP echo as a diagnostic frame at a predetermined cycle, and determines that an abnormality has occurred if no response is returned even after a time longer than the predetermined cycle. (1) The communication control system according to (1).

(3)前記診断手段は、常用側のポートと他のポートとで診断フレームを送信する周期を異ならせたことを特徴とする(1)記載の通信制御システム。 (3) The communication control system according to (1), wherein the diagnosis unit has different periods for transmitting diagnosis frames between the regular port and another port.

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項1の発明によれば次の効果が得られる。
(1)特殊なハードウエアを使用しない。パソコンなどでは市販のネットワークアダプタがそのまま使用できる
(2)冗長化していない局も、このシステムに同居できる(常用側になる)ので、全体的なコストを押さえられる。
(3)IPより上に特殊な機能を要求しないので、ユーザアプリケーションプログラムの負荷にならない。
(4)ユーザアプリケーションプログラムは冗長化を意識しないので、従来からある他のアプリケーションもそのままで冗長化の利点を享受できる。
(5)TCPコネクションは冗長でないので、メモリを多く必要としない。MACアドレス管理テーブルは相手局あたり例えば数十バイトで足りる。
(6)経路の切替があっても、TCPのコネクションは維持される。故障の影響がユーザアプリケーションプログラムにおよばない。
(7)ネットワークの通信負荷は増えない。冗長化アルゴリズムでは、ケーブルが独立している場合が多い。
(8)従来型の冗長化ネットワークとも共存できる。
(9)故障したポート(あるいは経路)からの切り替えがスムーズに行える。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to invention of Claim 1, the following effect is acquired.
(1) Do not use special hardware. Commercially available network adapters can be used as they are for personal computers, etc. (2) Non-redundant stations can also coexist in this system (becomes the regular side), so the overall cost can be reduced.
(3) Since no special function is required above IP, it does not become a load on the user application program.
(4) Since the user application program is unaware of redundancy, other conventional applications can enjoy the advantages of redundancy without modification.
(5) Since the TCP connection is not redundant, a large amount of memory is not required. For example, several tens of bytes are enough for the MAC address management table per station.
(6) The TCP connection is maintained even when the path is switched. The effect of the failure does not reach the user application program.
(7) Network communication load does not increase. In the redundancy algorithm, the cables are often independent.
(8) It can coexist with a conventional redundant network.
(9) Switching from a failed port (or route) can be performed smoothly.

以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図1は本発明の一実施例を示す概念的構成図である。図1で、前出の図と同一のものは同一符号を付ける。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in the previous figure are given the same reference numerals.

図1で、通信局STNはEバスB1,B2上に接続されている。
図1では通信局STNは2つのネットワークアダプタNA1,NA2と単一のTCP/IPを持ち、その間に冗長化ソフトウエアSがある。冗長化ソフトウエアSは内部にMACアドレス変換表Tを持つ。TCP/IPの上には、 TCP/IPの機能を使用する通常のユーザーアプリケーションプログラムAPが存在する。
In FIG. 1, a communication station STN is connected on E buses B1 and B2.
In FIG. 1, the communication station STN has two network adapters NA1, NA2 and a single TCP / IP, and redundant software S is provided between them. The redundancy software S has a MAC address conversion table T inside. On top of TCP / IP, there is a normal user application program AP that uses TCP / IP functions.

図2は図1の具体的構成例を示した図である。
ネットワークアダプタNA1,NA2は、1つの通信局に冗長化して設けられ、それぞれに固有のMACアドレスが割り付けられている。
通信制御手段1は、1つの通信局に1個ずつ搭載され、TCP/IPの通信規約に従って通信を行う。
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of FIG.
The network adapters NA1 and NA2 are redundantly provided in one communication station, and a unique MAC address is assigned to each.
One communication control unit 1 is installed in one communication station, and performs communication according to a TCP / IP communication protocol.

変換表メモリ2にはアドレス変換表が格納されている。
冗長化制御手段3は、ネットワークアダプタNA1,NA2と通信制御手段1の間に介在し、通信制御手段1から送信要求があったときは、送信要求の中にある送信先のMACアドレスを通信相手となるネットワークアダプタのMACアドレスに変換するとともに、受信をしたときは、受信フレームに付いてきた送信元のMACアドレスを自局の通信制御手段1が認識しているMACアドレスに変換する。冗長化制御手段3が冗長化ソフトウェアSを実行する。
The conversion table memory 2 stores an address conversion table.
The redundancy control means 3 is interposed between the network adapters NA1, NA2 and the communication control means 1, and when there is a transmission request from the communication control means 1, the destination MAC address in the transmission request is set as the communication partner. In addition to the MAC address of the network adapter to be received, when receiving, the MAC address of the transmission source attached to the received frame is converted to the MAC address recognized by the communication control means 1 of the own station. The redundancy control means 3 executes the redundancy software S.

AP実行手段4は、 TCP/IPの機能を用いてユーザーアプリケーションプログラムAPを実行する。
診断手段5は、通信が正常に行われているかどうかを診断する。
The AP execution means 4 executes the user application program AP using the TCP / IP function.
The diagnosis unit 5 diagnoses whether communication is normally performed.

この実施例の動作を説明する。
図3は冗長化した通信局を3局設けたネットワークを示す。局A,B,C はそれぞれ2個ずつネットワークアダプタNA1,NA2を持ち、それぞれのMACアドレスを MA1, MA2, MB1,MB2, MC1, MC2 とする。3局はそれぞれ冗長化されたEバスB1,B2で接続されているが、バスの接続には依存しない。単一のバスに接続されても動作する。
The operation of this embodiment will be described.
FIG. 3 shows a network in which three redundant communication stations are provided. Stations A, B, and C each have two network adapters NA1 and NA2, and their MAC addresses are MA1, MA2, MB1, MB2, MC1, and MC2. The three stations are connected by redundant E buses B1 and B2, but do not depend on the bus connection. Works even when connected to a single bus.

3局の冗長化ソフトウエアには、図4に示すMACアドレス変換表が定義されている。この変換表により各ネットワークアダプタは通信相手が決まっている。
IPのプロトコルで通信を行う通信制御手段1は、「1」を付けた側の相手局のMACアドレス(この例ではMA1, MB1, MC1,)を認識している。これは、相手局のMACアドレスを知るため、IPアドレスを知るためのEthernetフレームをブロードキャストし、そのIPアドレスを持った局が応答してくること(ARP: Address Resolution Protocol)を利用して、受信時にIPに1側のMACアドレスを渡すことで実現できる。
The MAC address conversion table shown in FIG. 4 is defined in the redundancy software for three stations. With this conversion table, each network adapter determines the communication partner.
The communication control means 1 that performs communication using the IP protocol recognizes the MAC address (MA1, MB1, MC1, in this example) of the partner station on the side to which “1” is added. In order to know the MAC address of the other station, it broadcasts an Ethernet frame to know the IP address, and the station with that IP address responds (ARP: Address Resolution Protocol) and receives it. Sometimes this can be done by passing the MAC address of one side to the IP.

局Aで局Bに送信要求がある場合、局AのIPは冗長化ソフトウエアに送信したいIPパケットと相手のMACアドレス(MB1) を渡す。通信は次の手順で行われる。
(1)局Aの冗長化ソフトウエアが1側に送信する場合は、MB1に送信する。
(2)局Aの冗長化ソフトウエアが2側に送信する場合は、アドレス変換表に従いMB2に送信する。
(3)局BでMB1側からフレームを受信した場合、そのフレームには送信元ネットワークアダプタが自局のMACアドレス(MA1)をつけてくる。局Bでは変換表からMA1をそのまま使う。
(4)局BでMB2側からフレームが受信した場合、そのフレームには送信元ネットワークアダプタが自局のMACアドレス(MA2)をつけて来ている。局Bでは変換表からMA1を送信元のMACアドレスとして使う。
以上の動作により、局Aからの送信データは局Bに到達する。通信に用いるネットワークアダプタが切り替えられても、送信側と受信側のIPでは、常に1側のMACアドレスが扱われる。
When there is a transmission request from the station A to the station B, the IP of the station A passes the IP packet to be transmitted to the redundancy software and the other party's MAC address (MB1). Communication is performed in the following procedure.
(1) When the redundancy software of the station A transmits to the 1 side, it transmits to MB1.
(2) When the redundant software of station A transmits to the second side, it transmits to MB2 according to the address conversion table.
(3) When the station B receives a frame from the MB1 side, the transmission source network adapter attaches its own MAC address (MA1) to the frame. Station B uses MA1 as it is from the conversion table.
(4) When a frame is received from the MB2 side at the station B, the source network adapter attaches its own MAC address (MA2) to the frame. Station B uses MA1 as the source MAC address from the conversion table.
Through the above operation, the transmission data from the station A reaches the station B. Even if the network adapter used for communication is switched, the MAC address on the one side is always handled in the IP on the transmission side and the reception side.

送信側でどちらのネットワークアダプタを選ぶか、受信側でどちらのネットワークアダプタをIPに送るかは以下の冗長化アルゴリズムによる。
第1の冗長化アルゴリズムでは、送信側は必ず1つの常用ネットワークアダプタに送信する。2局間で通信をするとき、それぞれの方向で常用側が異なっていてもいい。同じ通信フレームが重複して受信されることはないので、受信側の冗長化ソフトウエアはMACアドレスの変換だけを行い、すべての受信フレームをIPに送る。
Which network adapter is selected on the transmission side and which network adapter is sent to the IP on the reception side depends on the following redundancy algorithm.
In the first redundancy algorithm, the transmission side always transmits to one regular network adapter. When communicating between two stations, the service side may be different in each direction. Since the same communication frame is not received redundantly, the redundant software on the receiving side performs only the MAC address conversion and sends all received frames to the IP.

冗長化ソフトウエアは送信するネットワークアダプタを交互に使用してもよい。経路に異常が発見されたときは、そちらを使用しない。これで故障直後の1回を除き、フレームは伝播される。   The redundancy software may alternately use transmitting network adapters. If an abnormality is found in the route, do not use it. This will propagate the frame except for one time immediately after the failure.

送信側は常用側を固定して使用してもよい。常用側の経路に異常が発見されたときのみ待機側に切り替える。   The transmission side may be used with the regular side fixed. Switch to the standby side only when an abnormality is found on the regular path.

常用側と待機側にするネットワークアダプタを切り替えて使用してもよい。切替は毎回ではなく、適当な周期あるいは送信回数毎に切り替えてもよい。   The network adapters for the regular side and the standby side may be switched and used. The switching may not be performed every time, but may be performed every appropriate cycle or number of transmissions.

経路の故障を積極的に調べるため、適当な間隔で相手との間でEthernetフレームの交換を行い、経路の診断に利用してもよい。診断は常用側、待機側の両方で行ってもよい。   In order to actively investigate path failures, Ethernet frames may be exchanged with the other party at appropriate intervals and used for path diagnosis. The diagnosis may be performed on both the regular side and the standby side.

診断は、Internetの標準プロトコルに含まれるICMPのechoを利用してもよい。これは、相手局IPに対しecho requestを送信すると、相手がecho response を返してくる。この応答が返ったことを利用して、診断とするものである。   For the diagnosis, ICMP echo included in the Internet standard protocol may be used. In this case, when an echo request is transmitted to the partner station IP, the partner returns an echo response. A diagnosis is made by using the return of this response.

診断をEthernet上のすべてのMACアドレスに対して行ってもよい。すべてのケースが尽くされるので、常に正常な伝送が保証される。   Diagnosis may be performed for all MAC addresses on Ethernet. Since all cases are exhausted, normal transmission is always guaranteed.

経路確保に必要な通信局だけに診断フレームを送ってもよい。例えば、ネットワーク上に独自のIPアドレスを持ったルータやスイッチが存在すると、そこまでの経路を確保するため、ルータやスイッチにだけ診断フレームを送信する。このようにすると、診断フレームがいたずらにネットワーク上に送られることがなく、ネットワークの混雑を緩和できる。   You may send a diagnostic frame only to the communication station required for route reservation. For example, if there is a router or switch having a unique IP address on the network, a diagnostic frame is transmitted only to the router or switch in order to secure a route to the router or switch. In this way, the diagnostic frame is not unnecessarily sent over the network, and network congestion can be alleviated.

第2の冗長化アルゴリズムでは、送信するときには両方のネットワークアダプタに対し、送信先のMACアドレスを変更した後で、送信を要求する。受信局では同じフレームが重複して受信されるので、受信局で冗長なフレームを除去してもよい。   In the second redundancy algorithm, when transmitting, both network adapters are requested to transmit after changing the MAC address of the transmission destination. Since the same frame is received redundantly at the receiving station, redundant frames may be removed at the receiving station.

受信側は常用側を固定して使用し、当該ネットワークアダプタからのフレームだけをIPに渡し、他からの受信は診断の目的だけに使用してもよい。常用側の経路に異常が発見されたときのみ待機側に切り替える。   The receiving side may use the fixed side fixedly, pass only the frame from the network adapter to the IP, and receive from the other may be used only for the purpose of diagnosis. Switch to the standby side only when an abnormality is found on the regular path.

受信するネットワークアダプタを交互あるいは適当な周期で切り替える。他からの受信は診断の目的だけに使用する。受信側の経路に異常が発見されたときは待機側に切り替える。   The network adapter to receive is switched alternately or at an appropriate cycle. Receive from others is used for diagnostic purposes only. When an abnormality is found in the receiving side route, it switches to the standby side.

常用としている受信アダプタに受信がないのに、他のアダプタに受信があった場合には常用アダプタの経路に異常があったとして、切替を行ってもよい。   If there is no reception in the regular reception adapter but reception is in another adapter, it may be switched because there is an abnormality in the path of the regular adapter.

最初にフレームが受信されたアダプタからのフレームだけをIPに渡してもよい。他からの受信は診断の目的だけに使用する。   Only frames from the adapter that received the frame first may be passed to the IP. Receive from others is used for diagnostic purposes only.

上述したMACアドレスの他に仮想MACアドレスを定義してもよい。仮想MACアドレスの使用は、前述した冗長化アルゴリズムとは独立の機能で、これらとも共存できる。MACアドレス変換表には、仮想MACアドレスが載っている。仮想MACアドレスとは、IPが使用する通信相手のMACアドレスのことで、実際の相手のMACアドレスと相関がある必要も、相手がその仮想MACアドレスを知っている必要もない。   In addition to the MAC address described above, a virtual MAC address may be defined. The use of the virtual MAC address is a function independent of the above-described redundancy algorithm and can coexist with these. The MAC address conversion table includes virtual MAC addresses. The virtual MAC address is the MAC address of the communication partner used by IP, and does not need to be correlated with the actual MAC address of the partner or the partner does not need to know the virtual MAC address.

図5は仮想MACアドレスを載せたMACアドレス変換表の一例を示した図である。
IPは仮想MACアドレスだけを知らされる。 IPに仮想MACアドレスを知らせるのは前述したARPを利用して行う。局Aで局Bへの送信要求が発生した場合、局Aの冗長化ソフトウエアはMAC-Bへ送るIPパケットを与えられる。この時1側に送る場合はMACアドレスをMB1に、2側に送る場合はMACアドレスMB2に変更して送信する。局B側では送信元MACアドレスがMA1の場合もMA2の場合もMACアドレスをMAC-Aに変更してIPに伝える。
FIG. 5 shows an example of a MAC address conversion table on which virtual MAC addresses are placed.
IP is only informed of the virtual MAC address. Informing the IP of the virtual MAC address is performed using the ARP described above. When a transmission request to station B occurs at station A, the redundancy software of station A is given an IP packet to be sent to MAC-B. At this time, when sending to the 1 side, the MAC address is changed to MB1, and when sending to the 2 side, the MAC address is changed to MB2. On the station B side, the MAC address is changed to MAC-A and transmitted to IP regardless of whether the source MAC address is MA1 or MA2.

こうしておくことで、IPの使用するMACアドレスはハードウエアに依存せず、故障からの復帰が容易になる。例として局Aの1側のネットワークアダプタが故障して交換する場合を考える。経路1側は故障しているが、通信は継続している。ここで1側のネットワークアダプタを交換すると、新しいアダプタは以前とは異なるMACアドレス、例えばMA3を持つ。図4のアドレス変換表では局BのMACアドレス変換表のMA1をMA3に変更すると、IPの使っていたMACアドレスMA1がMACアドレス変換表に存在しなくなってしまい、コネクションが切れるなどの問題が発生する。仮想MACアドレスを使用すると、相手の具体的なMACアドレスを書き換えるだけなので、IPの動作に影響を与えずに交換できる。   By doing so, the MAC address used by the IP does not depend on the hardware, and recovery from a failure becomes easy. As an example, let us consider a case where the network adapter on the one side of the station A is failed and replaced. The path 1 side is out of order, but communication continues. If one side network adapter is replaced here, the new adapter will have a different MAC address, eg, MA3. In the address conversion table of FIG. 4, when MA1 of the MAC address conversion table of the station B is changed to MA3, the MAC address MA1 used by the IP does not exist in the MAC address conversion table, and problems such as disconnection occur. To do. When the virtual MAC address is used, the specific MAC address of the other party is simply rewritten, and can be exchanged without affecting the IP operation.

仮想MACアドレスの選択として、最初に使用されていたMACアドレスを使用してもよい。例えば、上表で局BのMACアドレス変換表では、MAC-A = MA1, MAC-C= MC1 と初期化する。このことで、MACアドレスの決定に伴う手間を省略できる。故障によって実際のMACアドレスが変わった後は、仮想MACアドレスだけが元の情報を持っている。   As the selection of the virtual MAC address, the MAC address that was used first may be used. For example, in the above table, the MAC address conversion table of the station B is initialized as MAC-A = MA1, MAC-C = MC1. This can save time and labor associated with determining the MAC address. After the actual MAC address changes due to a failure, only the virtual MAC address has the original information.

各ネットワークアダプタからの受信したMACアドレスを用いてMACアドレス変換表を更新してもよい。システム立ち上げ時には必ずARPのアドレス決定が入るので、MACアドレス変換表を自動的に生成することができる。また、一部のネットワークアダプタを交換した場合、そのアダプタからのフレームを受信することで、新しいアダプタを冗長化の仕組みに組み入れていくことができる。   The MAC address conversion table may be updated using the MAC address received from each network adapter. Since the ARP address is always determined when the system is started up, the MAC address conversion table can be automatically generated. In addition, when some network adapters are replaced, new adapters can be incorporated into the redundancy mechanism by receiving frames from the adapters.

図6は本発明の他の実施例の概念的構成図である。
図6では、2つのポートPA1,PA2と単一のTCP/IPを持ち、その間にポート管理手段PTがある。ポート管理手段PTは通常のオペレーティングシステム上ではデバイスドライバの一部として実装することができる。TCP/IPの上には、 TCP/IPの機能を使用する通常のユーザーアプリケーションプログラムAPが存在する。
FIG. 6 is a conceptual block diagram of another embodiment of the present invention.
In FIG. 6, there are two ports PA1, PA2 and a single TCP / IP, and there is a port management means PT between them. The port management means PT can be implemented as a part of a device driver on a normal operating system. On top of TCP / IP, there is a normal user application program AP that uses TCP / IP functions.

図7は図6の具体的構成例を示した図である。
ポートPA1,PA2は、通信フレームを入出力するだけでMACアドレスをもたない。ポートPA1,PA2の上位に接続されたネットワークコントローラNC1,NC2が MACアドレスを持っている。
ポート制御手段6は、常用側のポートを切り替えたときに、通信制御手段1が認識しているMACアドレスが付いたネットワークコントローラを新たな常用側のポートに接続する。
FIG. 7 is a diagram showing a specific configuration example of FIG.
Ports PA1 and PA2 only input and output communication frames and do not have MAC addresses. Network controllers NC1 and NC2 connected to the higher level of ports PA1 and PA2 have MAC addresses.
The port control means 6 connects the network controller with the MAC address recognized by the communication control means 1 to the new normal side port when the normal side port is switched.

この実施例の動作を説明する。
図8は冗長化通信局を3台接続したネットワークを示す。局A, B, Cはそれぞれ2個ずつポートを持ち、それぞれのポートに接続されたネットワークコントローラのMACアドレスを MA1, MA2, MB1,MB2, MC1, MC2 とし、常用側のMACアドレスを1(この例ではMA1, MB1, MC1,)とする。図では3局は単一のネットワークに接続されているが、これに限らない。任意のポート間に経路が設定できるなら、ブリッジBで接続された別個のネットワークであってもよい。
The operation of this embodiment will be described.
FIG. 8 shows a network in which three redundant communication stations are connected. Stations A, B, and C each have two ports, and the MAC address of the network controller connected to each port is MA1, MA2, MB1, MB2, MC1, MC2, and the MAC address on the regular side is 1 (this In the example, it is MA1, MB1, MC1,). In the figure, three stations are connected to a single network, but this is not a limitation. If a route can be set between arbitrary ports, a separate network connected by the bridge B may be used.

例として局Aと局Bが通信を行う場合を考える。両者の常用側ポートはPA1、常用側のポートと接続されたネットワークコントローラのMACアドレスはそれぞれMA1とMB1である。TCPコネクションは4つのパラメータ、すなわち局AのIPアドレス, MA1, 局BのIPアドレス, MB1で指定される。いま、局Aの常用側ポートに異常が検出された場合を考える。局Aは常用側の異常を検出したので、ポート管理手段PTはポートPA2にMACアドレスがMA1のネットワークコントローラを接続し、通信を継続させる。これによって、局Bから見ると、相手のIPアドレスもMACアドレスも変化しないので、通信は継続される。局AのポートPA1に接続されたネットワークコントローラのMACアドレスはこの例ではMA2となり、このMACアドレスを使った診断を継続することで回復を待つ。   As an example, consider the case where station A and station B communicate. Both regular ports are PA1, and the MAC addresses of the network controllers connected to the regular ports are MA1 and MB1, respectively. The TCP connection is specified by four parameters: the IP address of station A, MA1, the IP address of station B, and MB1. Consider a case where an abnormality is detected in the regular side port of station A. Since the station A has detected an abnormality on the service side, the port management means PT connects the network controller whose MAC address is MA1 to the port PA2 and continues communication. As a result, when viewed from the station B, neither the other party's IP address nor the MAC address changes, so communication is continued. The MAC address of the network controller connected to the port PA1 of the station A is MA2 in this example, and recovery is awaited by continuing diagnosis using this MAC address.

常用側のポートで通信する特定の2局A,B間の経路に存在する要素は、
(a)局Aの送信回路
(b)2局AB間の常用側ポート間のネットワーク要素(ケーブルなど)
(c)局Bの受信回路
(d)局Bの送信回路
(e)局Aの受信回路
である。本実施例では、局Aでのポート切り替えの要因は(a),(e),(b)であり、他の要因は局B側での切り替えが起こることで回復される。
Eバスでは特定局間での通信は必要な時にしか起こらないので、これだけで常時監視することはできない。診断のため、局AからICMPの echoを他局に送信する。レスポンスが返ってくれば、局Aの送受信回路と相手局との間のネットワークが正常であることが分かる。
Elements that exist in the route between two specific stations A and B that communicate with the port on the service side are:
(A) Transmission circuit of station A (b) Network element (cable etc.) between regular ports between two stations AB
(C) Station B receiving circuit (d) Station B transmitting circuit (e) Station A receiving circuit. In this embodiment, the factors of port switching at the station A are (a), (e), and (b), and other factors are recovered by the switching at the station B side.
In the E bus, communication between specific stations occurs only when necessary. For diagnosis, the station A sends an ICMP echo to another station. If a response is returned, it can be seen that the network between the transmitting / receiving circuit of station A and the partner station is normal.

異常検出のアルゴリズムには複数があり得る。
(1)診断周期より長い一定時間以上受信が行われない場合(a)あるいは(e)に異常があるとする。
(2)診断用のechoレスポンスが帰ってこない局では(b)〜(d)に異常がある場合がある。一定時間以上待って回復しない場合は(b)の可能性があるので、自局側で切り替える。
待機側でも同様の診断が必要だが、その周期は常用側より長くてもいい。
There may be a plurality of abnormality detection algorithms.
(1) It is assumed that there is an abnormality in (a) or (e) when reception is not performed for a certain time longer than the diagnosis cycle.
(2) There may be an abnormality in (b) to (d) in a station where the echo response for diagnosis does not return. If it does not recover after waiting for a certain period of time, there is a possibility of (b), so the local station side switches.
A similar diagnosis is necessary on the standby side, but the cycle may be longer than that on the regular side.

診断は経路確保に必要な機器だけに診断フレームを送るだけでよい。例えば、ネットワーク上に独自のIPアドレスを持ったルータやスイッチが存在すると、そこまでの経路を確保するため、ルータやスイッチにだけ診断フレームを送信する。もちろん、すべての相手局に対して診断を行ってもよい。   Diagnosis requires only sending a diagnostic frame to the devices necessary for securing the route. For example, if there is a router or switch having a unique IP address on the network, a diagnostic frame is transmitted only to the router or switch in order to secure a route to the router or switch. Of course, all the other stations may be diagnosed.

ネットワーク上に送り先のMACアドレスに応じて動作するブリッジやスイッチがある場合、ポートを切り替えた場合にはその送信先も変えてやらなければならない。ポートの切り替え直後に他局にechoを送信し、これらのブリッジやスイッチの送信先を強制的に切り替えるとよい。   If there is a bridge or switch that operates according to the destination MAC address on the network, the destination must be changed when the port is switched. Immediately after the port is switched, echo should be sent to the other station to forcibly switch the destinations of these bridges and switches.

図9及び図10はポート管理手段PTの構成例を示した図である。
図9では、ネットワークコントローラNC1,NC2毎にMACアドレスを指定しておき、どのポートを使用するかをスイッチSW1,SW2で切り替える。スイッチSW1,SW2の切り替えはポート制御手段6で行う。この構成例では切り替えに要する時間が短くて済む。ネットワークコントローラNC1,NC2は通信制御手段1とEバスB1,B2との間で通信フレームを受け渡すためのものである。
9 and 10 are diagrams showing a configuration example of the port management means PT.
In FIG. 9, a MAC address is designated for each of the network controllers NC1 and NC2, and which port is used is switched by the switches SW1 and SW2. The switch SW1 and SW2 are switched by the port control means 6. In this configuration example, the time required for switching is short. The network controllers NC1 and NC2 are for transferring communication frames between the communication control means 1 and the E buses B1 and B2.

図10では、ネットワークコントローラNC1,NC2とポートPA1,PA2を1対1で組み合わせ、MACアドレスの変更は、ポート制御手段6が各コントローラNC1,NC2にアドレスを設定することで行う。この構成例では切り替え時間は長くなるが、常用側コントローラが故障しても対応できる。
なお、図9と図10の両者を同時に実現してもよい。
In FIG. 10, the network controllers NC1 and NC2 and the ports PA1 and PA2 are combined on a one-to-one basis, and the MAC address is changed by the port controller 6 setting an address in each of the controllers NC1 and NC2. In this configuration example, the switching time becomes longer, but it can cope with the failure of the regular controller.
Note that both of FIG. 9 and FIG. 10 may be realized simultaneously.

本発明の一実施例を示す概念的構成図である。It is a conceptual block diagram which shows one Example of this invention. 図1の具体的構成例を示した図である。It is the figure which showed the specific structural example of FIG. 本発明の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of this invention. 本発明の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of this invention. 本発明の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of this invention. 本発明の他の実施例の概念的構成図である。It is a notional block diagram of the other Example of this invention. 本発明の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of this invention. 本発明の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of this invention. ポート管理手段の構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the port management means. ポート管理手段の構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the port management means. TCP/IPのプロトコルに従って通信を行う通信局をEバスをEバス上に搭載した場合の概念的構成図である。It is a conceptual block diagram at the time of mounting the E bus | bath on the E bus | bath the communication station which communicates according to the protocol of TCP / IP. 通信フレームの構造を示した図である。It is the figure which showed the structure of the communication frame. 冗長化構成をとった通信制御システムの従来例の構成図である。It is a block diagram of the prior art example of the communication control system which took the redundancy structure.

符号の説明Explanation of symbols

STN ステーション
B1,B2 バス
NA1,NA2 ネットワークアダプタ
PA1,PA2 ポート
NC1,NC2 ネットワークコントローラ
1 通信制御手段
2 変換表メモリ
3 冗長化制御手段
5 診断手段
6 ポート制御手段
STN station B1, B2 bus NA1, NA2 network adapter PA1, PA2 port NC1, NC2 network controller 1 communication control means 2 conversion table memory 3 redundancy control means 5 diagnostic means 6 port control means

Claims (3)

ネットワーク上に通信局を接続し、この通信局には通信制御手段が設けられ、この通信制御手段はTCP/IPのプロトコルに従って通信を行い1つの相手の通信局について1つのMACアドレスだけを認識している通信制御システムにおいて、
前記通信制御手段は1つの通信局に1個だけ搭載され、
1つの通信局に冗長化して設けられ、1つは常用側、他は待機側となるポートと、
このポートと通信制御手段の間に介在し、 MACアドレスを持っていて、ポートに入出力される通信フレームを送受信するネットワークコントローラと、
常用側のポートを切り替えたときに、通信制御手段が認識しているMACアドレスが付いたネットワークコントローラを新たな常用側のポートに接続するポート制御手段と、
ネットワークを診断するための診断フレームを所定の周期で常用側と待機側の両方のポートから送信する診断手段と、
を具備したことを特徴とする通信制御システム。
A communication station is connected on the network, and this communication station is provided with a communication control means. The communication control means performs communication according to the TCP / IP protocol and recognizes only one MAC address for one communication station. Communication control system
Only one communication control means is mounted on one communication station,
One communication station is provided with redundancy, one is a normal side, the other is a standby side ,
A network controller that is interposed between this port and the communication control means, has a MAC address, and transmits / receives a communication frame input / output to / from the port;
A port control means for connecting a network controller with a MAC address recognized by the communication control means to a new normal-side port when the regular-side port is switched;
Diagnostic means for transmitting a diagnostic frame for diagnosing the network from both the regular side and standby side ports at a predetermined cycle;
A communication control system comprising:
前記診断手段は、所定の周期で診断フレームとしてICMPのエコーを送信し、この所定の周期よりも長い時間が経過しても応答が返ってこないときは異常が発生したと判断することを特徴とする請求項1記載の通信制御システム。The diagnostic means transmits an ICMP echo as a diagnostic frame at a predetermined cycle, and determines that an abnormality has occurred if no response is returned after a time longer than the predetermined cycle. The communication control system according to claim 1. 前記診断手段は、常用側のポートと他のポートとで診断フレームを送信する周期を異ならせたことを特徴とする請求項1記載の通信制御システム。The communication control system according to claim 1, wherein the diagnostic unit has different periods for transmitting diagnostic frames between the regular port and another port.
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