JP2000341279A - ネットワークにおけるループを防止する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】論理ループを持たないネットワークが個々のノ
ードから構築されることを可能にする。 【解決手段】ネットワークにおけるノード間の論理接続
を、以下のステップで確立することができる。このステ
ップは、ネットワークの論理的に接続されたノード・グ
ループのそれぞれによる識別子の生成と、論理的に接続
されたノード・グループのうち物理的に接続されたノー
ド・グループ間における識別子の交換と、交換された識
別子が異なる前記物理的に接続されたノード・グループ
間における論理接続の確立とを含む。繰り返し実行する
ことにより、これらのステップは、論理ループを持たな
いネットワークを個々のノードから構築することを可能
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ネットワークに
おけるループの防止に関し、より具体的には、ループを
含む物理ネットワークからループ無しの論理ネットワー
ク（とりわけ、すべてのノードが接続される論理ネット
ワーク）の提供に関する。また、この発明は、特に開発
中のIEEE1394ｂのネットワーキング標準に従うアーキテ
クチャに関する。

【０００２】

【従来の技術】標準であるIEEE1394ファミリーは、高水
準で動的に構成することができるバス・アーキテクチャ
に関するものである。これらの標準に関連する情報は、
電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）から入手することがで
きる。

【０００３】IEEE1394aでは、配線トポロジは、バスが
機能しなくなるようなループを含むべきではないという
ことを要求している。そのコンテキストにおいて、ルー
プは、所与のノードへの、任意の数の他のノードを経由
した複数の独立した接続経路の存在、と定義されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】IEEE1394bの拡張版に
あるように、自動的に何らかのループの存在を検知して
バス・トポロジからそれらを論理的に取り除くメカニズ
ムを適切に設けるべき、ということが提案されている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、ネットワー
クにおけるノード間に論理接続を確立する方法を提供す
る。この方法は、ネットワークにおいて論理的に接続さ
れたノード・グループのそれぞれによる識別子の生成
と、論理的に接続されたノード・グループのうち物理的
に接続されたノード・グループ間における識別子の交換
と、交換された識別子が異なる前記物理的に接続された
ノード・グループ間における論理接続の確立と、を含
む。

【０００６】この発明のさらなる側面によると、この発
明は、論理ループを持たないネットワーク・トポロジを
確立する方法を提供する。この方法は、ａ／ノード間に
おける論理接続を持たない物理接続から開始し、ｂ／上
記示される論理接続を確立する方法を実行して、論理的
に接続されたノード・グループを提供し、ｃ／すべての
ノードが論理的に接続されるまで上記ステップｂ／を繰
り返し実行する、ことを含む。

【０００７】

【発明の実施の形態】任意のトポロジ（初期的にループ
を含んでもよい）において接続されたノードを得て、す
べてのノードが共に接続されることを保証しつつループ
無しの他のトポロジを発見する分散アルゴリズムを説明
する。

【０００８】このトポロジ発見アルゴリズムは、個々の
ノードレベルから始まり、ループが形成されなければ他
のノードへの接続を確立することにより成長するという
意味で、「有機的（organic：オーガニック）」であ
る。ノードのループ無しの集まり（これを、「島」と呼
ぶ）が形成されると、それらは、ループを形成すること
にならない限り、それら自身が他のノードと合体するこ
とにより成長する。この処理は、すべてのノード上の物
理接続を持つすべてのポートが試験されて、アクティブ
またはディスエーブル（disable）のいずれかになるま
で続く。

【０００９】「島」は、ここでは、論理ループを全く含
まない、接続されたノードのグループとして定義され
る。この制限において、島は、１つのノードから構成さ
れることもできる。

【００１０】用語「固有識別子」は、ここでは、それぞ
れのノードによって生成される最善努力型の固有識別子
（best-effort unique identifier：ＢＩＤ）について
使用される。ＢＩＤは、理想的にはそれぞれのノードに
対して固有である数字であるが、実際には、ノードにお
ける乱数および他の数値的な識別子の何らかの組み合わ
せであることができる。島では、島自身が、すべてのノ
ードおよびポートに伝達され、すべてのノードおよびポ
ートに共通であるＢＩＤをとる。

【００１１】「ソフト・リセット（soft reset）」は、
ここでは、バス・トポロジを変更することなく、ツリー
ＩＤ処理（tree ID process）を呼び出すリセットにつ
いて使用される。

【００１２】「ピング（ping）」は、バス上の特定のア
ドレスを持つノードに送信される特定のパケットであ
る。アドレスによって特定されたノードは、送信者に返
答を返すことにより、パケットの受信を通知する。

【００１３】ここで説明する方法の実施形態では、それ
ぞれのノードは最善努力型の固有識別子（ＢＩＤ）を生
成するが、このＢＩＤは、島におけるすべてのノードお
よびポートに共通であり、ノードが、ノード自身の任意
のポートをイネーブル（enable）またはディスエーブル
することができると仮定する。

【００１４】そのような方法を実現するためのアルゴリ
ズムを以下に説明する。このアルゴリズムは、コスト・
メトリック（cost metric）の概念に基づいており、ノ
ードにおいて競い合う物理接続を区別する。「最善」す
なわち最も低いコストの競争者を定義することができる
多くの方法がある。以下のアルゴリズムの説明では、１
つの考えられる定義を使用する。ここでは、ＢＩＤ(ｘ)
＜ＢＩＤ(ｙ)ならば、ｘをマスター、ｙをスレーブとす
る。

【００１５】 トポロジ発見のアルゴリズム /* ２つの島の間で、マスター−スレーブ関係を交渉する。

【００１６】 注釈：マスター−スレーブ交渉は、島のすべてのノードおよびポートに共通であ るＢＩＤの交換に基づく */ ＢＩＤを交換する。

【００１７】 ＢＩＤ(ｘ)＜ＢＩＤ(ｙ)ならば｛ ｘをマスター候補、ｙをスレーブ候補とする。 /* これは、ノードが、別個の島のものであるということも意味する * / ｝

【００１８】 ＢＩＤ(ｘ)＝＝ＢＩＤ(ｙ)ならば、 /* 無作為に同じＢＩＤを選んでしまったか、またはループが存在する可能性が ある。ループの存在についてのテストを実行する：ピングを実行した(ピンギン グ（pinging）という)後にループが存在しないことがわかったならば、それぞれ の島は自身のＢＩＤをリフレッシュする（後に決める対応で）。「交換ＢＩＤ」 ルーチンの開始に戻る。 */ ピング・パケットを送信する。 ループが存在しなければ｛ それぞれの島は、自身のＢＩＤをリフレッシュする。 「交換ＢＩＤ」に戻る。 ｝ そうでなければ、ループが存在する｛ ピング・パケットを送信する /* ループの存在を確認するため */ ｝ ｝ マスターポートが、自身のバスについて調停する。

【００１９】 マスターにバスが許可（grant）されたならば｛ バス／島上の他のポートは、接続を進行させることができない。 マスターポートは、スレーブに、そのバスを調停するよう要求する。 スレーブにバスが許可されたならば｛ マスター−スレーブ接続を確定する。 ソフト・リセットを行う。 ２つの島のＢＩＤを統合する。 /* どのように？パケットを構成？ */ ｝ スレーブにバスが許可されなければ｛ 接続を進行させることはできない。 ｝ ｝ マスターにバスが許可されなければ｛ 接続を進行させることはできない。 ｝

【００２０】このアルゴリズムの処理の例として、図１
から図４は、ループを含む４個のノードのネットワーク
に対するアルゴリズムの経過を示している。

【００２１】図１は、基本的な４ノードのトポロジを表
す。物理的に接続されたノードはＢＩＤを交換し、アル
ゴリズムに従ってマスター−スレーブ（Ｍ，Ｓ）のポー
ト指定が行われる。ノード間のリンクが破線で表されて
おり、これは、リンクは物理的には存在するが、論理的
に確立されていないことを示す。

【００２２】図２は、ノード１が、自身のバスについて
調停し該バスが許可された後の、図１のネットワークの
状態を示す。その後、ノード１は、ノード２（ノード１
のスレーブ）に対してそのバスを調停するよう要求し、
そしてそれが成功している。したがって、ノード１およ
び２の間に論理的にリンクを確立することができる。同
じ処理が、ノード３および４の間にも生じる。

【００２３】図３は、上側の一対のノード（島）および
下側の一対のノード（島）がソフト・リセットを実行
し、それぞれの島が最善努力型の固有ＢＩＤを生成した
後の状態を示す。両方の島は、自分たちの接続を成長さ
せようと試みる。すなわち、ノード１はノード４へのリ
ンクを試験することにより、ノード２はノード３へのリ
ンクを試験することにより試みる。ノード１および２
は、自分たちのバスを調停する。しかし、ここで説明す
る例では、ノード１が勝って、ノード１に自身のバスが
許可されたと仮定する（これは、ノード２−ノード３の
対話を抑止する）。図２に関して上記説明した処理が、
ノード１および４の間に生じる。

【００２４】図４は、ノード１および４の間にリンクが
確立された場合の状態を示す。ソフト・リセットが起こ
り、ノード１、２および４から構成される大きくなった
島が、統合されたＢＩＤをとる。ノード２は、ノード３
へのリンクを試みようとする。しかしながら、ノード２
および３のＢＩＤは同じであるので、ノード２はループ
の存在を疑い、自身の他方のポート上にピング・パケッ
トを送信する。ピング・パケットはノード３によって受
け取られ、その受領が通知される。ノード２は、確立し
ようとしているノード２−ノード３のリンクがループを
作るということに気づき、よってそのポートをディスエ
ーブルする。

【００２５】図３に示されるケースにおいて、両方の島
が無作為に同じＢＩＤをとった場合には、アルゴリズム
は、完全に対称的な島に出くわすこととなる。ノード１
からノード４に表向き送られたピング・パケットは、ノ
ード４と同じノードＩＤおよびＢＩＤを持つノード２に
よって受け取られて通知される。このことは、ノード３
からノード２へのピング・パケットについても生じる。
すると、このアルゴリズムはループの存在を仮定し、ノ
ード１および４をリンクするポートをディスエーブル
し、次にノード２および３をリンクするポートをディス
エーブルする。したがって２つの島は、分離して孤立し
たままである。

【００２６】しかしながら、この問題は、それぞれの島
が真の固有ＢＩＤを持つ場合、またはバス上のどこであ
っても単一の固有ＢＩＤが存在する場合には生じない。
後者の状態は、真の固有ＩＤが、トポロジを介してその
優位性を最終的には伝えることができるために生じる。
たとえば、別個の複数の島が同じＢＩＤをとったために
行き詰まり状態が存在するとしても、固有ＢＩＤの島
は、これら別個の複数の島のうちの１つを併合し、その
後この新しい大きくなった島が、その固有ＢＩＤをと
る。帰納的にすべての島がその固有ＢＩＤによって併合
されるまで、この処理は続く。この処理を図５に示す。

【００２７】図５は、同じ「ｂ」のＢＩＤ値をとった２
つの島と、「ａ」の異なるＢＩＤ値を持つ他の島がある
場合の構成を示す。「ｂ」のＢＩＤ値を持つ２つの島
は、この明細書で前に説明した理由により分離したまま
である。しかし、「ａ」のＢＩＤ値を持つ島は、ＢＩＤ
＝「ｂ」の島のうちの一方を併合することができる（点
線で示されている）。その後、この新しい島は、「ｂ」
のＢＩＤ値をとらなければ、他方の島を併合することが
できる。

【００２８】「ループ」が検出された後でも、ソフト・
リセットを使用することによりこの問題を支援すること
ができる。

【００２９】この発明は、以下の実施態様を含む。

【００３０】（１）ネットワークにおいて論理的に接続
されたノード・グループのそれぞれによる識別子の生成
と、前記論理的に接続されたノード・グループのうち物
理的に接続されたノード・グループ間における識別子の
交換と、前記交換された識別子が異なる前記物理的に接
続されたノード・グループ間における論理接続の確立
と、を含むネットワークにおけるノード間に論理接続を
確立する方法。

【００３１】（２）前記論理的に接続されたノード・グ
ループが、１つのノードを含む上記（１）に記載の方
法。

【００３２】（３）一対の前記物理的に接続されたノー
ド・グループについて交換された識別子が同じであるな
らば、ループをチェックするステップを含む上記（１）
または（２）に記載の方法。

【００３３】（４）ループが存在しないならば、上記識
別子の生成および識別子の交換のステップが繰り返され
る請求項３に記載の方法。

【００３４】（５）ループが存在するならば、前記一対
の物理的に接続されたノード・グループ間の物理的な接
続をディスエーブルする上記（３）に記載の方法。

【００３５】（６）ａ／ノード間における論理接続を持
たない物理接続から開始し、ｂ／上記（１）から（５）
のいずれかに記載されている論理接続を確立する方法を
実行して、論理的に接続されたノード・グループを提供
し、ｃ／すべてのノードが論理的に接続されるまで、上
記ｂ／のステップを繰り返し実行する、論理ループを持
たないネットワーク・トポロジを確立する方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】確立された論理リンクを持たない４ノードのト
ポロジの例を示す図。

【図２】この発明の実施形態に従う方法により確立され
た第１の論理リンクを持つ、図１のトポロジを示す図。

【図３】この発明の実施形態に従う方法の第２の繰り返
し中における図１のトポロジを示す図。

【図４】この発明の実施形態に従う方法の第２の繰り返
し後の図３のトポロジを示す図。

【図５】共通の識別子を持つ２つのノード・グループ
と、異なる識別子の１つのノード・グループを含むトポ
ロジを示す図。

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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ネットワークにおいて論理的に接続された
   ノード・グループのそれぞれによる識別子の生成と、 前記論理的に接続されたノード・グループのうち物理的
   に接続されたノード・グループ間における識別子の交換
   と、 前記交換された識別子が異なる前記物理的に接続された
   ノード・グループ間における論理接続の確立と、 を含むネットワークにおけるノード間に論理接続を確立
   する方法。