JP2003273885A - 通信システム及びそれに用いる通信制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イーサネット（Ｒ）（ＩＥＥＥ８０２．３）
を媒体に用いて２重化されたＬＡＮにおいて確実かつ容
易にネットワークシステムを構築可能な通信システムを
提供する。 【解決手段】 ２重化されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂの
ノードであるノード１−１〜１−４及びゲートウェイ２
は同一サブネット内にあり、それぞれＩＰアドレスを有
している。ＬＡＮ−ＡからＬＡＮ−Ｂへの迂回及びＬＡ
Ｎ−ＢからＬＡＮ−Ａへの迂回、並びに２重化されたＬ
ＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂから外部のネットワーク１００へ
の通信は必ずゲートウェイ２を介して行われる。このゲ
ートウェイ２は外部のネットワーク１００への接続のた
め経路選択機能を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通信システム及びそ
れに用いる通信制御方法に関し、特に信頼性の高いネッ
トワークが要求されるシステムにおいて、イーサネット
（Ｒ）（ＩＥＥＥ８０２．３）を媒体に用いて２重化さ
れたＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
による通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＡＮを構成する装置として、現在、イ
ーサネット（Ｒ）（ＩＥＥＥ８０２．３）が最も普及し
ており、さらに上位層のプロトコルとしては、ＴＣＰ／
ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐ
ｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏ
ｌ）が普及している。

【０００３】このイーサネット（Ｒ）を使用した通常の
ＬＡＮの構成例を図１０に示す。図１０においては、１
つの伝送路に複数のノード３１〜３６を接続したバス型
のＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂがルータ４を介して相互に接
続されたネットワーク構成を示している。

【０００４】図１０に示すような構成では、ＬＡＮ−Ａ
に障害が発生すると、ＬＡＮ−Ａに接続される全てのノ
ード３１〜３３で通信ができなくなる。このため、高い
性能と信頼性とが要求されるシステムや、無停止コンピ
ュータシステムではＬＡＮに冗長性を持たせたシステム
が用いられている。

【０００５】２重化されたＬＡＮの構成例を図１１に示
す。図１１に示すシステムでは、２重化されたＬＡＮの
一方を主系（実行系）、他方を従系（予備系）として２
重化されたＬＡＮでの通信を実現している。通常、ホス
ト５や端末６１〜６３は主系にて通信を行っているが、
ホスト５で主系の障害を認識すると、系の切替え信号が
外部に設けた伝送路を通じて切替え装置７１〜７４に伝
達され、主系から従系へと瞬時に切替える構成になって
いる。このシステム構成については、特開平７−２２６
７５２号公報に開示されている。

【０００６】また、２重化されたＬＡＮの他の構成例を
図１２に示す。図１２に示すシステムでは、２重化され
たＬＡＮに優先順位をつけてＬＡＮの通信を実現してい
る。各ノード８１〜８３はネットワークＡ，Ｂに対して
同じＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）アドレスが設定されており、ノード８１〜８３間で
の通信の際には優先順位に従ってネットワークＡからＡ
ＲＰ（ＡｄｄｒｅｓｓＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔ
ｏｃｏｌ）が実施される。

【０００７】ＡＲＰの応答があれば、そのままネットワ
ークＡで通信を開始するが、応答がなければ、ネットワ
ークＢでＡＲＰを実施し、ＡＲＰの応答を受信後、ネッ
トワークＢにて通信を開始する。ネットワークＡ、ネッ
トワークＢのどちらもＡＲＰの応答がなければ、送信異
常として上位アプリケーションに通知される。このシス
テム構成については、特開平１０−２９０２４２号公報
に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の通信シ
ステムでは、ＬＡＮの冗長構成をとる方法が高い性能と
信頼性とが要求されるシステムに用いられているため、
経路選択における問題がある。

【０００９】ＬＡＮでの通信におけるアドレスには、Ｉ
Ｐ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスと
ＭＡＣアドレスとがあり、ＩＰアドレスはネットワーク
に接続しているすべてのノードを特定するための論理ア
ドレスであり、ネットワーク内で重複しないようにユニ
ークな番号として割り振られ、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ Ｓｙ
ｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）参照モデ
ルのネットワーク層でのルーティングに用いられる。

【００１０】ＭＡＣアドレスは各ノードのＮＩＣ（Ｎｅ
ｔｗｏｒｋ ＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ）につけられ
るハードウェアアドレスであり、ＯＳＩ参照モデルのデ
ータリンク層での通信で用いられる。この２つのアドレ
スが１対１で対応していることを前提に経路選択の決定
及び通信の標準化が行われており、これらは２重化され
たＬＡＮでのアドレス体系を考慮していない。

【００１１】そのため、イーサネット（Ｒ）を媒体に用
いて２重化されたＬＡＮを実現する場合、ネットワーク
層でのルーティング及びデータリンク層での通信に、標
準とは異なる手段（ハードウェアまたはソフトウェア）
が必要となる。

【００１２】また、従来の通信システムでは、障害検出
の問題がある。イーサネット（Ｒ）によるＬＡＮでは、
自ノード−隣接ハブ間しか電気的な断線を検出すること
ができず、ハブ−ハブ間やハブ−宛先ノード間での断線
や障害は、実際にパケットを送出し、到着できないこと
を確認するまで知ることができない。そのため、障害発
生時に瞬時に系を切替える方式を実現する場合には、障
害検出用のハードウェアまたはソフトウェアを別に実装
する必要がある。

【００１３】さらに、従来の通信システムでは、２重パ
ケット受信の問題がある。２つのＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄ
ａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを同時に
受信した時、どちらを採用すべきかを決定する手段を持
っていないため、２つのネットワークから同じＵＤＰパ
ケットを受信すると、どちらも有効なパケットとして認
識する可能性がある。２重化されたＬＡＮの場合、２重
にパケットを受信する可能性がシングル構成のＬＡＮに
比べて高くなる。但し、通信がＴＣＰの場合にはフロー
制御があるため、問題は発生しない。

【００１４】さらにまた、従来の通信システムでは、稼
働率の問題がある。上述した問題の解決を図るために、
特殊なハードウェアを用いた場合、例えば上記の特開平
７−２２６７５２号公報に開示された方法の場合には、
問題の解決を図るためのハードウェアの故障がシステム
全体の稼働率に影響を与えるため、単にＬＡＮを２重化
した場合よりも稼働率が低くなる。このため、追加され
るハードウェアの構成・故障率によっては、２重化され
たＬＡＮの信頼性を損なう可能性がある。

【００１５】従来の通信システムでは、上記の問題以外
に、汎用性の問題がある。イーサネット（Ｒ）は標準化
された仕様に基づいて構築されるため、ＩＥＥＥＣ８０
２．３に対応した製品であれば、ベンダにかかわらず、
使用が可能である。

【００１６】しかしながら、上述した問題の解決を図る
ために、特殊なハードウェアを用いた場合、例えば上記
の特開平１０−２９０２４２号公報に開示された方法で
は、標準化されていない手段を用いると、手段に対応し
ていないベンダ製品を使用することができないため、使
用するハードウェアが特定のベンダに依存してしまう。
特開平１０−２９０２４２号公報に開示された方法で
は、各ノードの２つのＬＡＮコントローラに、同じＭＡ
Ｃアドレスが設定されている。

【００１７】また、従来の通信システムでは、高速性及
び負荷分散の問題がある。冗長性を持たせる理由として
は高速性と負荷分散とが目的の場合がある。上述した特
開平１０−２９０２４２号公報に開示された方法または
特開平７−２２６７５２号公報に開示された方法での性
能は、障害が発生していない状態でも、必ず片方のＬＡ
Ｎで通信を行っており、他方を使用していないので、高
速化及び負荷分散を図ることができないため、シングル
のＬＡＮと変わらない。特開平１０−２９０２４２号公
報では、優先順位の高いＬＡＮ−Ａで障害が発生した場
合、最初の通信で必ず待ち時間が生じてしまう。

【００１８】さらに、従来の通信システムでは、障害許
容性の問題がある。特開平７−２２６７５２号公報に開
示された方法でＬＡＮを２重化した場合、主系のＬＡＮ
に障害が発生した場合、冗長構成としながらも、系を変
更する手段以外の障害回避機能を有していないので、実
行できる障害回避手段は従系に変更するのみである。

【００１９】さらにまた、従来の通信システムでは、ネ
ットワーク間での接続の問題がある。特開平７−２２６
７５２号公報に開示された方法または特開平１０−２９
０２４２号公報に開示された方法でＬＡＮを２重化した
場合、ＩＥＥＥ８０２．３での標準化とは別に動作する
ので、外部のネットワークと接続するための形態及び条
件を別に定義する必要があるため、外部のネットワーク
と容易に通信することができない。

【００２０】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、イーサネット（Ｒ）（ＩＥＥＥ８０２．３）を媒
体に用いて２重化されたＬＡＮにおいて確実かつ容易に
ネットワークシステムを構築することができる通信シス
テム及びそれに用いる通信制御方法を提供することにあ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明による通信システ
ムは、二重化されたＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ ＡｒｅａＮｅ
ｔｗｏｒｋ）と、各々前記二重化されたＬＡＮに接続可
能な複数のノードと、前記二重化されたＬＡＮ及び外部
ネットワークと接続しかつ前記複数のノードと前記二重
化されたＬＡＮと前記外部ネットワークとの間の通信を
中継するゲートウェイとを備えている。

【００２２】本発明による通信制御方法は、二重化され
たＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）各々
に複数のノードを接続し、前記二重化されたＬＡＮ及び
外部ネットワークに接続するゲートウェイを介して前記
複数のノードと前記二重化されたＬＡＮと前記外部ネッ
トワークとの間の通信を中継している。

【００２３】すなわち、本発明の通信システムは、ゲー
トウェイを介して２重化されたＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａ
ｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）での通信を行うシステムを実
現するものであり、以下のような構成を特徴としてい
る。

【００２４】本発明の第１の通信システムでは、ゲート
ウェイを介して外部のネットワークと接続される２つの
ＬＡＮで構成し、２重化されたＬＡＮでのノードを特定
する論理番号としてＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔ
ｏｃｏｌ）プロトコルで使用されるＩＰアドレスを用い
ている。

【００２５】本発明の第２の通信システムでは、ＬＡＮ
の物理層及びデータリンク層にイーサネット（Ｒ）（Ｉ
ＥＥＥ８０２．３）を使用し、２重化されたＬＡＮ上の
ノードに２つのイーサコントローラとその制御するドラ
イバとを設け、かつ２つのイーサコントローラの各々に
世界中でユニークとなる別々のＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃ
ｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを設定し、このＭ
ＡＣアドレスを用いて２重化されたＬＡＮにおける通信
を行っている。

【００２６】本発明の第３の通信システムでは、イーサ
ネット（Ｒ）での通信に使用されるＩＰアドレスからＭ
ＡＣアドレスを知るためのプロトコルであるＡＲＰ（Ａ
ｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏ
ｌ）を２重化されたＬＡＮの双方で行っている。

【００２７】双方のＬＡＮから返答されたＡＲＰレスポ
ンスパケットからの情報は、ＡＲＰを実施したノードの
ＡＲＰキャッシュテーブルに登録し、一定時間保存され
る。ＡＲＰキャッシュテーブルには１つのＩＰアドレス
に対して、２重化されたＬＡＮでの２つのＭＡＣアドレ
ス、有効時間の他にネットワーク状態情報を設け、この
ネットワーク状態情報によってＡＲＰの実施、宛先ＭＡ
Ｃアドレスの指定、及び通信の制御を行っている。

【００２８】本発明の第４の通信システムでは、２重化
されたＬＡＮ上のノードにおいて、ＡＲＰ結果から得ら
れたネットワーク状態情報によって、他ノードへ直接パ
ケット送信が行えなかった場合、予め定められているゲ
ートウェイへパケットを送信し、ゲートウェイでパケッ
トの迂回機能を実施している。

【００２９】本発明の第５の通信システムでは、２重化
されたＬＡＮ内での通信の迂回、または２重化されたＬ
ＡＮから外部のネットワーク、及び外部のネットワーク
から２重化されたＬＡＮと通信を行う場合、ゲートウェ
イが通信の中継を行っている。

【００３０】このような構成及び動作とすることで、本
発明では、送信路の障害及び負荷オーバに際し、各ノー
ドで最適なＬＡＮを決定し、負荷分散及び障害回避を自
動的に行うことが可能となる。

【００３１】また、本発明では、稼働率及び障害許容度
が高いシステムを構築することが可能となる。その際、
２重化されたＬＡＮで使用するハードウェアには、ＩＥ
ＥＥ８０２．３に対応したイーサコントローラやハブで
あれば、自由に使用が可能となる。

【００３２】さらに、本発明では、高速な通信を行うこ
と、外部のネットワークに容易に接続することができる
システムを構築することが可能となる。

【００３３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による
通信システムの構成を示すブロック図である。図１にお
いて、本発明の一実施例による通信システムはノード１
−１〜１−４を、ゲートウェイ２を介して外部のネット
ワーク１００と接続されるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅ
ａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）−Ａ，ＬＡＮ−Ｂに接続して構成
されている。

【００３４】ＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂの媒体にはイーサ
ネット（Ｒ）（ＩＥＥＥ８０２．３）を使用し、２重化
されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂのノードであるノード１
−１〜１−４及びゲートウェイ２が同一サブネット内に
あり、それぞれＩＰアドレスを有している。

【００３５】ＬＡＮ−ＡからＬＡＮ−Ｂへの迂回及びＬ
ＡＮ−ＢからＬＡＮ−Ａへの迂回、並びに２重化された
ＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂから外部のネットワーク１００
への通信は、必ずゲートウェイ２を介して行われる。こ
のゲートウェイ２は外部のネットワーク１００への接続
のため経路選択機能を有している。

【００３６】図２は図１のノード１−１〜１−４の構成
を示すブロック図である。図２において、２重化された
ＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂに接続される各ノード１−１〜
１−４はプログラム制御によって動作するＣＰＵ（中央
処理装置）１１と、ＣＰＵ１１が使用するプログラム・
コードや情報を格納するメモリ１２と、ＣＰＵ１１が他
のノードと通信するための２つのイーサコントローラ１
３，１４とから構成されている。

【００３７】２つのイーサコントーラ１３，１４にはベ
ンダの設定した世界中でユニークになるようなＭＡＣ
（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレ
ス１３ａ，１４ａが設けられている。また、メモリ１２
にはＩＰアドレスとＭＡＣアドレスとの対応表であるＡ
ＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏ
ｔｏｃｏｌ）キャッシュテーブル１２ａ等が保持されて
いる。

【００３８】図３は図１の各ノード１−１〜１−４でイ
ーサネット（Ｒ）を利用した通信を行うためのプログラ
ム構造を示す図である。図３において、プログラム構造
はＦＴＰ（Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃ
ｏｌ）、ＴＦＴＰ（Ｔｒｉｖｉａｌ Ｆｉｌｅ Ｔｒａ
ｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ｔｅｌｎｅｔ、ＮＦ
Ｓ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｆｉｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等のア
プリケーション１０１からなる上位層と、ＴＣＰ（Ｔｒ
ａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃ
ｏｌ）１０２及びＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）１０３からなるトランスポート層
と、ＩＰ１０４からなるネットワーク層と、ＭＡＣ１０
５及びイーサネット（Ｒ）・ドライバ１０７からなるデ
ータリンク層とから構成されている。ＡＲＰ１０６はネ
ットワーク層のＩＰ１０４とデータリンク層のＭＡＣ１
０５との間に設けられている。

【００３９】本実施例では上位層のアプリケーション１
０１からの要求によってトランスポート層、ネットワー
ク層、データリンク層を通して通信が行われる。また、
本実施例では、ＡＲＰ１０６及びＭＡＣ１０５のアルゴ
リズムを変更することによって、２重化されたＬＡＮで
の通信を実現している。

【００４０】図４は図１の各ノード１−１〜１−４及び
ゲートウェイ２におけるＡＲＰキャッシュテーブルの構
成を示す図であり、図５は図４のＡＲＰキャッシュテー
ブルの“状態”を説明するための図である。

【００４１】図４において、ＡＲＰキャッシュテーブル
には宛先ＩＰ対応に、ＬＡＮ−Ａでの宛先ＭＡＣアドレ
スを登録する“ＭＡＣアドレスＡ”と、ＬＡＮ−Ｂでの
宛先ＭＡＣアドレスを登録する“ＭＡＣアドレスＢ”
と、テーブルの有効時間をカウントしている“有効時
間”と、２重化されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−ＢでのＡＲ
Ｐ結果を格納する“状態”とから構成されている。

【００４２】“状態”は２重化されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡ
Ｎ−ＢでのＡＲＰ結果を示しており、ＬＡＮ−Ａ，ＬＡ
Ｎ−Ｂのどちらで送信すべきかを“状態”によって決め
ることができる。

【００４３】図６及び図７は本発明の一実施例による通
信システムの動作を示すシーケンスチャートである。図
６においては、ＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂが正常に動作し
ている場合に、ノード１−１がアプリケーション１０１
からの要求によってノード１−２に対して通信を行うノ
ード間通信シーケンスを示している。

【００４４】ノード１−１はノード１−２のＩＰアドレ
スはがかっているが、通常、ＭＡＣアドレスを認識して
いない。そのため、ＩＰアドレスからＭＡＣアドレスを
知るためのプロトコルであるＡＲＰを実行する。ＡＲＰ
は２つのＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂに同時に実行される
（図６のａ１，ａ２）。

【００４５】ノード１−１から送出されたＡＲＰリクエ
ストパケットを受信したノード１−２はＡＲＰリクエス
トパケットを受信したＬＡＮからＡＲＰレスポンスパケ
ットを返信する。図６ではＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂから
のＡＲＰリクエストパケットを受信したノード１−２が
受信したＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂに対して直ちにＡＲＰ
レスポンスパケットを返答している（図６のｂ１，ｂ
２）。

【００４６】ノード１−１はＡＲＰレスポンスパケット
を受信すると、レスポンスの早かったＬＡＮ―Ａを使用
してノード１−２と通信を開始する（図６のａ３）。ま
た、ノード１−１はＡＲＰレスポンスパケットを受信し
て得られたＭＡＣアドレスを、図４に示すＡＲＰキャッ
シュテーブルに記入し、一定時間保存しておく。次の通
信以降、ノード１−１はこのＡＲＰキャッシュテーブル
を参照してパケットの送信を行う（図６のａ４）。

【００４７】図７はノード１−１でＬＡＮ−Ｂのイーサ
コントローラに障害が、ノード１−２でＬＡＮ−Ａのイ
ーサコントローラに障害が生じた場合の、ゲートウェイ
２による迂回通信のシーケンスを示している。

【００４８】ノード１−１がノード１−２と通信行うた
めに、ＡＲＰリクエストパケットを送信したが（図７の
ａ１１，ａ１２）、イーサコントローラの障害によって
ノード１−２が受信しなかった場合、ノード１−１はＡ
ＲＰリクエストパケットの再送を規定回数繰り返す（図
７のａ１３，ａ１４）。

【００４９】ノード１−１はＡＲＰリクエストパケット
の再送を規定回数行ってもＡＲＰレスポンスパケットを
受信しなかった場合、ゲートウェイ２による迂回通信を
行うため、ゲートウェイ２宛のＡＲＰリクエストパケッ
トをＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂに同時に送信する（図７の
ａ１５，ａ１６）。ゲートウェイ２はノード１−１から
送出されたＡＲＰリクエストパケットを受信すると、直
ちにＡＲＰレスポンスパケットを返答する（図７のｃ１
１）。

【００５０】ノード１−１はＡＲＰレスポンスパケット
を受信すると、レスポンスのあったＬＡＮ―Ａを使用し
てノード１−２宛のパケットをゲートウェイ２に送信す
る（図７のａ１７）。ゲートウェイ２はノード１−１か
らノード１−２宛のパケットを受信すると、ノード１−
２のＭＡＣアドレスを知るために、ノード１−２宛のＡ
ＲＰリクエストパケットをＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂに送
信する（図７のｃ１２，ｃ１３）。

【００５１】ノード１−２はゲートウェイ２から送出さ
れたＡＲＰリクエストパケットを受信すると、それを受
信したＬＡＮ−ＢからＡＲＰレスポンスパケットを返答
する（図７のｂ１１）。ゲートウェイ２はノード１−２
からＡＲＰレスポンスパケットを受信すると、レスポン
スのあったＬＡＮ―Ｂを使用してノード１−２宛のパケ
ットを送信する（図７のｃ１４）。

【００５２】次のノード１−１からノード１−２宛のパ
ケット送信は、保存されているＡＲＰキャッシュテーブ
ルを参照してＬＡＮ−Ａからゲートウェイ２宛に送信さ
れる（図７のａ１８）。ゲートウェイ２ではそのパケッ
トを受信した後、直ちにＡＲＰキャッシュテーブルを参
照してＬＡＮ―Ｂからノード１−２宛のパケットを送出
する（図７のｃ１５）。

【００５３】図８は本発明の一実施例によるＭＡＣ部に
おける通信動作を示すフローチャートであり、図９は本
発明の一実施例によるＡＲＰ処理を示すフローチャート
である。これら図１〜図９を参照して本発明の一実施例
による通信システムの全体の動作について説明する。

【００５４】まず、２重化されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−
Ｂ内のノード１−１〜１−４間での通信について説明す
る。ノード１−１〜１−４はアプリケーション１０１か
らの要求によって通信プログラムが実行されると、宛先
ＩＰアドレスが自ノードと同一のサブネットにあるかを
判断する（図８ステップＳ１）。

【００５５】ノード１−１〜１−４は通信相手が同一サ
ブネット内だと判断すると、宛先ＩＰアドレスに対する
ＭＡＣアドレスを取得するために、図４に示すＡＲＰキ
ャッシュテーブルを参照し、宛先ＩＰアドレスに対応し
た“状態”を読出し、“状態”によって分岐を行う（図
８ステップＳ３）。この分岐はＡＲＰキャッシュテーブ
ルが作成されているかどうかの確認で、“テーブルな
し”または状態“０”（ＡＲＰ未実行）の場合には、ノ
ード１−１〜１−４でＡＲＰ処理が実行される（図８ス
テップＳ４）。

【００５６】また、状態“１”（ＡＲＰ実施中）の場合
には、ノード１−１〜１−４でＡＲＰキャッシュテーブ
ルの登録を待つために“タスク待ち状態”の処理が実施
され（図８ステップＳ５）、一定時間のタスク待ち状態
の後、再実行される（図８ステップＳ６）。

【００５７】次に、ノード１−１〜１−４は通信を行う
ＬＡＮを決めるためにＡＲＰキャッシュテーブルの状態
分岐を行い（図８ステップＳ７）、状態“４”または状
態“５”（ＬＡＮ−Ｂで送信）の場合には、ノード１−
１〜１−４でＬＡＮ−Ｂによるパケットの送信が開始さ
れる（図８ステップＳ８）。

【００５８】また、状態“３”または状態“５”（ＬＡ
Ｎ−Ａで送信）の場合には、ノード１−１〜１−４でＬ
ＡＮ−Ａによるパケットの送信が開始される（図８ステ
ップＳ９）。

【００５９】これら以外の“その他”の状態にあれば、
ノード１−１〜１−４は正常に宛先のＭＡＣアドレスを
取得することができなかったと判断し、ゲートウェイ２
経由による迂回通信の実施を試みる。その場合、ノード
１−１〜１−４は既にゲートウェイ２のＡＲＰキャッシ
ュテーブルの読出しを実施したかの確認を行う（図８ス
テップＳ１０）。

【００６０】ノード１−１〜１−４はゲートウェイ２の
ＡＲＰキャッシュテーブル読出しを実施していた場合、
通信が失敗したと判断し、上位アプリケーションにエラ
ーの送信を行う（図８ステップＳ１１）。しかしなが
ら、まだゲートウェイ２のＡＲＰキャッシュテーブルの
読出しを実施していなかった場合、ノード１−１〜１−
４はゲートウェイ２を迂回先に設定し（図８ステップＳ
１２）、宛先をゲートウェイ２に置換えてＭＡＣアドレ
スの取得の実施を繰返す（図８ステップＳ３）。

【００６１】次に、図９に示すフローチャートを参照し
て２重化されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−ＢでのＡＲＰ処理
フローについて説明する。ノード１−１〜１−４はアプ
リケーション１０１からのＬＡＮ通信要求によってＡＲ
Ｐ処理が実行されると、宛先のＩＰアドレスのテーブル
を作成し、その状態情報に初期値である“１”（ＡＲＰ
実行中）を設定する（図９ステップＳ２１）。

【００６２】続いて、ノード１−１〜１−４はＡＲＰキ
ャッシュテーブルの状態分岐を行い（図９ステップＳ２
２）は、初期値である状態“１”であれば、ＬＡＮ−
Ａ，ＬＡＮ−ＢともにＡＲＰリクエストパケットを送信
する（図９ステップＳ２３）。

【００６３】しかしながら、ノード１−１〜１−４は既
にＡＲＰリクエストパケットを送信し、再送の繰返しを
行っている場合、ＡＲＰキャッシュテーブルの状態が状
態“３”（ＬＡＮ−Ａより返答あり）または状態“４”
（ＬＡＮ−Ｂより返答あり）となっており、状態“３”
（ＬＡＮ−Ａより返答あり）の場合、ノード１−１〜１
−４はまだ返答が戻ってこないＬＡＮ−Ｂ側にＡＲＰリ
クエストパケットを再送する（図９ステップＳ２４）。
また、ノード１−１〜１−４は状態“４”（ＬＡＮ−Ｂ
より返答あり）の場合、ＬＡＮ−Ａ側にＡＲＰリクエス
トパケットを再送する（図９ステップＳ２５）。

【００６４】ＡＲＰリクエストパケットの送信後、ノー
ド１−１〜１−４はＡＲＰレスポンスパケットの返答待
ち状態となるため、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓ
ｔｅｍ）によって定められる手続きを実施し、“タスク
待機状態”となる（図９ステップＳ２６）。

【００６５】ＡＲＰレスポンスパケットの受信またはタ
イムアウトが発生すると、ＯＳは定められた手続きによ
って“タスク再実行”を実施する（図９ステップＳ２
７）。再実行されたタスクは再実行要因分析で分岐され
（図９ステップＳ２８）、ＬＡＮ―ＡからＡＲＰレスポ
ンスパケットを受信した場合、ノード１−１〜１−４は
ＡＲＰキャッシュテーブルの状態を状態“１”（ＡＲＰ
実行中）から状態“３”（ＬＡＮ−Ａより受信）、また
は状態“４”（ＬＡＮ−Ｂより返答あり）から状態
“６”（ＬＡＮ−Ｂ・ＬＡＮ−Ａの順に返答あり）へと
変更する（図９ステップＳ３０）。

【００６６】同様に、ノード１−１〜１−４はＬＡＮ―
ＢからＡＲＰレスポンスパケットを受信した場合、ＡＲ
Ｐキャッシュテーブルの状態を状態“１”（ＡＲＰ実行
中）から状態“４”（ＬＡＮ−Ｂより受信）、または状
態“３”（ＬＡＮ−Ａより返答あり）から状態“５”
（ＬＡＮ−Ａ・ＬＡＮ−Ｂの順に返答あり）へと変更す
る（図９ステップＳ２９）。

【００６７】これらＡＲＰレスポンスパケットの受信に
よるタスク再実行時に、ノード１−１〜１−４はＡＲＰ
キャッシュテーブル状態変更後の情報から処理を終了す
べきかどうかの分岐を実行し（図９ステップＳ３２）、
状態“５”（ＬＡＮ−Ａ・ＬＡＮ−Ｂの順に返答あり）
または状態“６”（ＬＡＮ−Ｂ・ＬＡＮ−Ａの順に返答
あり）の場合にＡＲＰ処理を終了する。

【００６８】しかしながら、ノード１−１〜１−４は状
態“３”（ＬＡＮ−Ａより受信）または状態“４”（Ｌ
ＡＮ−Ｂより返答あり）の場合、ＡＲＰ処理を要求した
アプリケーションの再実行処理を実施し（図９ステップ
Ｓ３４）、もう一方のＬＡＮからＡＲＰレスポンスパケ
ットを受信するために“タスク待機状態”（図９ステッ
プＳ２６）となる。

【００６９】さらに、ノード１−１〜１−４は再実行要
因分析（図９ステップＳ２８）で、タスク再実行の要因
がタイムアウトである場合、ＡＲＰ処理が規定回数実施
されたかを確認し（図９ステップＳ３１）、規定回数に
達していなければ、再度ＡＲＰを実施するために、ＡＲ
Ｐキャッシュテーブルの状態分岐を実施する（ステップ
Ｓ２）。

【００７０】ＡＲＰを規定回数実施していた場合、ノー
ド１−１〜１−４はＡＲＰキャッシュテーブルの状態を
変更し（図９ステップＳ３３）、既に上位アプリケーシ
ョンの再実行処理を実施しているかを確認するために、
ＡＲＰキャッシュテーブルの状態分岐を実施し（図９ス
テップＳ３５）、状態“２”（未受信）であれば、ＡＲ
Ｐを要求したアプリケーションの再実行処理を実施して
ＡＲＰ処理を終了する。

【００７１】ノード１−１〜１−４は状態“３”（ＬＡ
Ｎ−Ａより受信）または状態“４”（ＬＡＮ−Ｂより返
答あり）の場合、ＡＲＰ処理を要求したアプリケーショ
ンの再実行処理が既に実施されているので（図９ステッ
プＳ３４）、そのまま処理を終了する。

【００７２】次に、２重化されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−
Ｂ上のノード１−１〜１−４がＡＲＰリクエストパケッ
トを受信した場合の処理について説明する。ノード１−
１〜１−４はＡＲＰリクエストパケットを受信すると、
受信したＬＡＮに対してのみＡＲＰレスポンスパケット
を返答する。その際、ノード１−１〜１−４は自ノード
のＡＲＰキャッシュテーブルに対応するＩＰアドレスと
ＭＡＣアドレスと状態情報とを自ＡＲＰキャッシュテー
ブルに登録しておけば、自ノードから通信を始める際に
有効になる。

【００７３】次に、２重化されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−
Ｂ上のノード１−１〜１−４上のノードから外部のネッ
トワーク１００と通信する時の処理について図８を参照
して説明する。

【００７４】ＬＡＮ通信要求の通信相手が同一サブネッ
トとは異なるアドレスの場合、ノード１−１〜１−４か
らの通信はゲートウェイ２を介して行われる。このた
め、ノード１−１〜１−４は通信プログラムが実行され
ると、宛先ＩＰアドレスが自ノードと同一のサブネット
にあるかを判断する（図８ステップＳ１）。

【００７５】ノード１−１〜１−４は通信相手がサブネ
ットの外部と判断すると、中継地点であるゲートウェイ
２のＭＡＣアドレスを得るために、宛先にゲートウェイ
２を指定し（図８ステップＳ２）、図４に示すＡＲＰキ
ャッシュテーブルを参照する。ここで、ノード１−１〜
１−４はＡＲＰキャッシュテーブルを作成しているかど
うかの確認を行い（図８ステップＳ３）、ゲートウェイ
２のＩＰアドレスのテーブル状態が“テーブルなし”ま
たは状態“０”（ＡＲＰ未実行）の場合、ＡＲＰ処理を
実行する（図８ステップＳ４）。

【００７６】また、ノード１−１〜１−４は状態“１”
（ＡＲＰ実施中）の場合、ＡＲＰキャッシュテーブルの
登録を待つために“タスク待ち状態”となり（図８ステ
ップＳ５）、一定時間、タスク待ち状態を行った後に再
実行を行う（図８ステップＳ６）。

【００７７】次に、ノード１−１〜１−４は通信するＬ
ＡＮを決定するために再度ＡＲＰキャッシュテーブルの
状態分岐を行い（図８ステップＳ７）、状態“４”また
は状態“６”の場合、ＬＡＮ−Ｂからパケットの送信を
開始する（図８ステップＳ８）。また、ノード１−１〜
１−４は状態“３”または状態“５”の場合、ＬＡＮ−
Ａからパケットの送信を開始する（図８ステップＳ
９）。

【００７８】これら以外の“その他”の状態にあれば、
ノード１−１〜１−４は既に宛先がゲートウェイト２と
なっているため（図８ステップ１０）、迂回先を指定す
ることができず、上位アプリケーションにエラーの送信
を行い（図８ステップＳ１１）、ＡＲＰ処理を終了す
る。

【００７９】次に、ゲートウェイ２での中継機能につい
て説明する。ゲートウェイ２はＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−
Ｂ、または外部のネットワーク１００からパケットを受
信すると、パケットの宛先がゲートウェイ２の属するサ
ブネット内のノード１−１〜１−４であるかを判断す
る。ゲートウェイ２の属するサブネットの場合、ゲート
ウェイ２はそのパケットを予め定められたルーティング
情報を用いて外部のネットワーク１００に送出する。

【００８０】パケットの宛先がゲートウェイ２の属する
ネットワークと同一の場合、ゲートウェイ２は図８に示
す処理動作によって通信を開始する。まず、ゲートウェ
イ２は宛先ノードのＭＡＣアドレスを得るために図４に
示すＡＲＰキャッシュテーブルを参照し、宛先ＩＰアド
レスに対応した“状態”を読出し、ＡＲＰキャッシュテ
ーブルが作成されているかどうかのチェックの分岐を行
う（図８ステップＳ３）。

【００８１】ゲートウェイ２はＩＰアドレスのテーブル
状態が“テーブルなし”または状態“０”（ＡＲＰ未実
行）の場合、ＡＲＰ処理を実行する（図８ステップＳ
４）。また、ゲートウェイ２は状態“１”（ＡＲＰ実施
中）の場合、ＡＲＰキャッシュテーブルの登録を待つた
めに“タスク待ち状態”の処理を実施し（図８ステップ
Ｓ５）、一定時間、タスク待ち状態の後、再実行する
（図８ステップＳ６）。

【００８２】次に、ゲートウェイ２は再度、ＡＲＰキャ
ッシュテーブルの状態分岐を行い（図８ステップＳ
７）、状態“４”または状態“５”の場合、ＬＡＮ−Ｂ
でデータ送信を開始する（図８ステップＳ８）。また、
ゲートウェイ２は状態“３”または状態“５”の場合、
ＬＡＮ−Ａでデータ送信を開始する（図８ステップＳ
９）。これら以外の“その他”の状態にあれば、ゲート
ウェイ２は宛先のノードに異常があったと判断し、上位
アプリケーションにエラーを返信する（図８ステップＳ
１１）。

【００８３】これによって、本実施例では、送信路の障
害及び負荷オーバに際し、各ノード１−１〜１−４で最
適なＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂを決定するので、負荷分散
及び障害回避を自動的に行うことができる。

【００８４】また、本実施例では、稼働率及び障害許容
度が高いシステムを構築することができる。また、本実
施例では、２重化されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂで使用
するハードウェアに、ＩＥＥＥ８０２．３に対応したイ
ーサコントローラやハブであれば、自由に使用すること
が可能である。さらに、本実施例では、高速な通信を行
うこと、外部のネットワーク１００に容易に接続可能な
システムを構築することができる。

【００８５】このように、本発明は、障害や負荷状態が
ＡＲＰ結果に反映され、各ノード１−１〜１−４で動的
に経路選択を実施することによって、送信路の障害及び
負荷オーバに際し、各ノード１−１〜１−４で最適なＬ
ＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂを決定することができ、負荷分散
及び障害回避を自動的に行うことができる。

【００８６】また、本発明では、冗長構成に追加される
ハードウェアがＬＡＮ及びイーサコントローラのみであ
り、それらを並列に設置し、物理的なシステムの稼働率
を高めていること、また動的な経路選択及び迂回機能に
よって障害時に最適な経路選択が行われ、論理的にネッ
トワークの信頼度を高めているので、稼働率及び障害許
容度が高いシステムを構築することができる。

【００８７】さらに、本発明では、冗長構成に使用され
るハードウェアとしてＩＥＥＥ８０２．３に対応してい
るハードウェアを使用しており、通信のソフトソフト構
成におけるＡＲＰ処理のみを２重化に特化しているた
め、他のＩＰプロトコル及びイーサネット（Ｒ）・ドラ
イバのソフトウェアがそのまま使用可能なため、２重化
されたＬＡＮ−Ａ，ＬＡＮ−Ｂで使用するハードウェア
に、ＩＥＥＥ８０２．３に対応したイーサコントローラ
やハブであれば、自由に使用することが可能である。

【００８８】さらにまた、本発明では、ＡＲＰの応答が
早いＬＡＮを使用して通信を行うため、負荷分散を自動
的に行うので、イーサネット（Ｒ）の通信における衝突
（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）や待ち合わせに遭遇する確率が
低くなり、高速な通信を実現することができる。

【００８９】本発明では、２重化されたＬＡＮ−Ａ，Ｌ
ＡＮ−Ｂと外部のネットワーク１００とがゲートウェイ
２を介して接続され、標準のルータでは実施することが
できない２重化の通信経路の選択機能をゲートウェイ２
に有しているため、外部のネットワーク１００に容易に
接続することができる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、二重化さ
れたＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）各
々に複数のノードを接続し、二重化されたＬＡＮ及び外
部ネットワークに接続するゲートウェイを介して複数の
ノードと二重化されたＬＡＮと外部ネットワークとの間
の通信を中継することによって、イーサネット（Ｒ）
（ＩＥＥＥ８０２．３）を媒体に用いて２重化されたＬ
ＡＮにおいて確実かつ容易にネットワークシステムを構
築することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による通信システムの構成を
示すブロック図である。

【図２】図１のノードの構成を示すブロック図である。

【図３】図１の各ノードでイーサネット（Ｒ）を利用し
た通信を行うためのプログラム構造を示す図である。

【図４】図１の各ノード及びゲートウェイにおけるＡＲ
Ｐキャッシュテーブルの構成を示す図である。

【図５】図４のＡＲＰキャッシュテーブルの“状態”を
説明するための図である。

【図６】本発明の一実施例による通信システムの動作を
示すシーケンスチャートである。

【図７】本発明の一実施例による通信システムの動作を
示すシーケンスチャートである。

【図８】本発明の一実施例によるＭＡＣ部における通信
動作を示すフローチャートである。

【図９】本発明の一実施例によるＡＲＰ処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１０】従来のネットワークの構成例を示す図であ
る。

【図１１】従来のネットワークの他の構成例を示す図で
ある。

【図１２】従来のネットワークの別の構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１−１〜１−４ ノード ２ ゲートウェイ １１ ＣＰＵ １２ メモリ １２ａ ＡＲＰキャッシュテーブル １３，１４ イーサコントローラ １３ａ，１４ａ ＭＡＣアドレス １００ 外部のネットワーク

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二重化されたＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒ
   ｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、各々前記二重化されたＬＡ
   Ｎに接続可能な複数のノードと、前記二重化されたＬＡ
   Ｎ及び外部ネットワークと接続しかつ前記複数のノード
   と前記二重化されたＬＡＮと前記外部ネットワークとの
   間の通信を中継するゲートウェイとを有することを特徴
   とする通信システム。
2. 【請求項２】 前記二重化されたＬＡＮにおいて前記ノ
   ードを特定する論理番号にＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐ
   ｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを用い、 前記ノードは、前記二重化されたＬＡＮに接続するため
   の２つのイーサコントローラと、それを制御するドライ
   バとを含み、 前記イーサコントローラ各々はそれぞれ異なるＭＡＣ
   （Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレ
   スが設定され、このＭＡＣアドレスを用いて前記二重化
   されたＬＡＮにおける通信を行い、 前記ＩＰアドレスに対して２つの前記ＭＡＣアドレスと
   状態情報とを登録するキャッシュテーブルを前記ノード
   及び前記ゲートウェイに含むことを特徴とする請求項１
   記載の通信システム。
3. 【請求項３】 前記通信する際に実施される前記ＩＰア
   ドレスから前記ＭＡＣアドレスを知るためのＡＲＰ（Ａ
   ｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏ
   ｌ）を前記二重化されたＬＡＮの双方で実施し、前記二
   重化されたＬＡＮの双方から返答された結果を前記キャ
   ッシュテーブルに反映して通信経路選択及び制御に用い
   ることを特徴とする請求項２記載の通信システム。
4. 【請求項４】 前記ＡＲＰの結果から得られた情報によ
   って前記二重化されたＬＡＮ上での他ノードへのパケッ
   ト送信が行えなかった場合、予め定められているゲート
   ウェイへ当該パケットを送信し、前記ゲートウェイで当
   該パケットの迂回機能を実施することを特徴とする請求
   項３記載の通信システム。
5. 【請求項５】 前記二重化されたＬＡＮは、ＩＥＥＥ８
   ０２．３の仕様に準拠することを特徴とする請求項１か
   ら請求項４のいずれか記載の通信システム。
6. 【請求項６】 二重化されたＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒ
   ｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）各々に複数のノードを接続し、
   前記二重化されたＬＡＮ及び外部ネットワークに接続す
   るゲートウェイを介して前記複数のノードと前記二重化
   されたＬＡＮと前記外部ネットワークとの間の通信を中
   継することを特徴とする通信制御方法。
7. 【請求項７】 前記二重化されたＬＡＮにおいて前記ノ
   ードを特定する論理番号にＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐ
   ｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを用い、 前記二重化されたＬＡＮに接続するために前記ノードに
   設けられた２つのイーサコントローラ各々にそれぞれ異
   なるＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏ
   ｌ）アドレスを設定し、このＭＡＣアドレスを用いて前
   記二重化されたＬＡＮにおける通信を行うことを特徴と
   する請求項６記載の通信制御方法。
8. 【請求項８】 前記通信する際に実施される前記ＩＰア
   ドレスから前記ＭＡＣアドレスを知るためのＡＲＰ（Ａ
   ｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏ
   ｌ）を前記二重化されたＬＡＮの双方で実施し、前記二
   重化されたＬＡＮの双方から返答された結果を、前記Ｉ
   Ｐアドレスに対して２つの前記ＭＡＣアドレスと状態情
   報とを登録する前記ノード及び前記ゲートウェイのキャ
   ッシュテーブルに反映して通信経路選択及び制御に用い
   ることを特徴とする請求項７記載の通信制御方法。
9. 【請求項９】 前記ＡＲＰの結果から得られた情報によ
   って前記二重化されたＬＡＮ上での他ノードへのパケッ
   ト送信が行えなかった場合、予め定められているゲート
   ウェイへ当該パケットを送信し、前記ゲートウェイで当
   該パケットを迂回させることを特徴とする請求項８記載
   の通信制御方法。
10. 【請求項１０】 前記二重化されたＬＡＮは、ＩＥＥＥ
    ８０２．３の仕様に準拠することを特徴とする請求項６
    から請求項９のいずれか記載の通信制御方法。