JP2004088160A - イーサネット（ｒ）におけるフレーム転送方法及びノード - Google Patents
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Abstract
【課題】ネットワーク制御情報が格納されたネットワーク制御タグを、ユーザのフレームの中に挿入できる機能を実現することで、ユーザがネットワークを使用している際でも、ネットワーク制御情報の送信を可能にする。
【解決手段】イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードであって、フレームの中継時に、フレームに、同時に２つ以上のＶＬＡＮタグを挿入し、挿入したＶＬＡＮタグを削除する手段２０１を備え、フレームに挿入するＶＬＡＮタグに、フレームの生存時間を示すＴＴＬ領域を設け、ＴＴＬ領域の値によって生存時間を過ぎているかどうかをチェックし、生存時間を過ぎているフレームを中継することなく廃棄する。
【選択図】 図２
【解決手段】イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードであって、フレームの中継時に、フレームに、同時に２つ以上のＶＬＡＮタグを挿入し、挿入したＶＬＡＮタグを削除する手段２０１を備え、フレームに挿入するＶＬＡＮタグに、フレームの生存時間を示すＴＴＬ領域を設け、ＴＴＬ領域の値によって生存時間を過ぎているかどうかをチェックし、生存時間を過ぎているフレームを中継することなく廃棄する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードとフレーム転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、イーサネット（Ｒ）におけるノードの制御方式は、図１８に示すネットワーク制御フレームのペイロード部分にネットワーク制御情報１２００６、ＭＡＣアドレス（送信先ＭＡＣアドレス２００１と送信元ＭＡＣアドレス２００２）並びにＩＰアドレス（制御対象端末ＩＰアドレス１２００４）に、制御を行うノードのアドレスを格納したフレームを用いて、ノードの制御を行っている。
【０００３】
そのため、ユーザがネットワーク帯域を全て使用してデータを送信している際は、ノードは制御フレームを送ることができない。また、制御フレームは、ノードの制御情報量に関わらず、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるイーサネット（Ｒ）の規格上、最小でも６４バイトのフレームにする必要がある。
【０００４】
ＶＬＡＮに関する技術を規定している、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑでは、フレーム中継時、１つのＶＬＡＮタグをフレームに付与し、ネットワーク分離を行うことが規定されている。
【０００５】
そのため、従来のイーサネット（Ｒ）フレームを中継するノードにおいては、フレーム中継時にＶＬＡＮタグを最大１つまで同時に処理するための機能を備えており、そのフレーム中継時に付与するＶＬＡＮタグ情報を格納するフォワーディングテーブルには、ＶＬＡＮタグ１つ分の情報領域しか確保されていない。
【０００６】
また、フレーム中のＶＬＡＮタグはネットワーク分離のための情報であるため、ＶＬＡＮタグ付きフレームを中継するノードは、ＶＬＡＮタグの内容を変更する機能を有しておらず、ＶＬＡＮタグ内の情報はフレーム転送のためにしか利用されない。
【０００７】
また、データリンク層におけるＶＬＡＮフレームの転送においては、ＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮ ＩＤの参照によりフレームの中継並びに転送ポートの決定を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のイーサネット（Ｒ）におけるノードの制御においては、以下に述べるような問題点があった。
【０００９】
第１に、従来のＩＥＥＥ８０２．３で規定されるイーサネット（Ｒ）におけるノードでは、図１８に示すフレームのペイロード部分に制御情報、ＭＡＣアドレス並びにＩＰアドレスに、制御を行うノードのアドレスを格納したフレームを用いて、ノードの制御を行っている。そのため、ユーザがネットワーク帯域を全て使用してデータを送信している際は、ノードが制御フレームを送ることができない。
【００１０】
第２に、制御フレームは、ノードの制御情報量に関わらず、イーサネット（Ｒ）の規格上、最小でも６４バイトのフレームにする必要があり、頻繁に制御フレームをネットワークに流した場合、ユーザデータの帯域を圧迫する問題がある。
【００１１】
第３に、フレーム転送時のＶＬＡＮタグの付与を行う際には、フォワーディングテーブルに情報領域がないため、複数のＶＬＡＮタグを付けることができない。
【００１２】
第４に、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（Ｒ）においてループ上のネットワークが形成された場合、データリンク層におけるＶＬＡＮパケットの転送において、パケット転送のループが発生した際にフレームを廃棄する機能が実現されていないため、ループしているパケットがネットワークを占有、また装置内のパケットメモリの圧迫を誘発し、ネットワークが不安定な状態になる。
【００１３】
本発明の第１の目的は、ユーザがネットワークを使用している際でも、ノードからネットワーク制御情報の送信を可能にするイーサネット（Ｒ）におけるフレーム転送方法及びノードを提案することにある。
【００１４】
本発明の第２の目的は、フレームの制限によらず最小の情報の送信を可能にし、ネットワーク制御情報の送信によってネットワーク帯域の圧迫を最小限にすることを可能にするイーサネット（Ｒ）におけるフレーム転送方法及びノードを提案することにある。
【００１５】
本発明の第３の目的は、フレーム転送時に複数のタグの付与を可能にし、ネットワーク制御情報等の大きな情報量をタグで送ることを可能にするイーサネット（Ｒ）におけるフレーム転送方法及びノードを提案することにある。
【００１６】
本発明の第４の目的は、データリンク層におけるＶＬＡＮパケットの転送において、フレームを廃棄することを可能にする。これにより、ループしているパケットがネットワーを占有すること、また装置内のパケットメモリの圧迫することを防ぎ、ネットワークが不安定になることを防止するイーサネット（Ｒ）におけるフレーム転送方法及びノードを提案することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードにおいて、前記フレームの中継時に、前記フレームに、同時に２つ以上のＶＬＡＮタグを挿入し、挿入した前記ＶＬＡＮタグを削除する手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の本発明のノードは、前記フレームのＶＬＡＮタグを、同時に２つ以上置換する手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の本発明のノードは、フレーム中継時のフレーム内容変更のためのフォワーディングテーブルメモリによって、２つ以上の前記ＶＬＡＮタグを管理する手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の本発明のノードは、フレーム中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報を用いて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行う手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項５の本発明のノードは、前記フレームの中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報並びに入力ポート、送信先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＴＹＰＥフィールド情報を組み合わせて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行う手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の本発明のノードは、前記フレームの中継時、前記フレームに挿入する前記ＶＬＡＮタグに、フレームの生存時間を示すＴＴＬ領域を設け、前記ＴＴＬ領域の値によって前記生存時間を過ぎているかどうかをチェックし、前記生存時間を過ぎている前記フレームを中継することなく廃棄する手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項７の本発明のノードは、前記フレームの中継する度に、前記ＴＴＬ領域の値を、１づつデクリメントする手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項８の本発明のノードは、前記ＶＬＡＮタグに、ノード制御情報を格納することを特徴とする。
【００２５】
請求項９の本発明のノードは、前記ＶＬＡＮタグの内容に応じて、自ノードの状態管理を変更する手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０の本発明のノードは、自ノードの状態に応じて、中継するフレームの前記ＶＬＡＮタグの領域に、ノード状態を格納することを特徴とする。
【００２７】
請求項１１の本発明は、イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードのフレーム転送方法であって、前記フレームの中継時に、前記フレームに、同時に２つ以上のＶＬＡＮタグを挿入し、又は挿入された前記ＶＬＡＮタグを削除することを特徴とする。
【００２８】
請求項１２の本発明のフレーム転送方法は、フレーム中継時のフレーム内容変更のためのフォワーディングテーブルメモリによって、２つ以上の前記ＶＬＡＮタグを管理することを特徴とする。
【００２９】
請求項１３の本発明のフレーム転送方法は、フレーム中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報を用いて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行うことを特徴とする。
【００３０】
請求項１４の本発明のフレーム転送方法は、前記フレームの中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報並びに入力ポート、送信先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＴＹＰＥフィールド情報を組み合わせて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行うことを特徴とする。
【００３１】
請求項１５の本発明のフレーム転送方法は、前記フレームの中継時、前記フレームに挿入する前記ＶＬＡＮタグに、フレームの生存時間を示すＴＴＬ領域を設け、前記ＴＴＬ領域の値によって前記生存時間を過ぎているかどうかをチェックし、前記生存時間を過ぎている前記フレームを中継することなく廃棄することを特徴とする。
【００３２】
請求項１６の本発明のフレーム転送方法は、前記フレームの中継する度に、前記ＴＴＬ領域の値を、１づつデクリメントすることを特徴とする。
【００３３】
請求項１７の本発明のフレーム転送方法は、前記ＶＬＡＮタグに、ノード制御情報を格納することを特徴とする。
【００３４】
請求項１８の本発明のフレーム転送方法は、前記ＶＬＡＮタグの内容に応じて、自ノードの状態管理を変更する手段を備えることを特徴とする。
【００３５】
請求項１９の本発明のフレーム転送方法は、自ノードの状態に応じて、中継するフレームの前記ＶＬＡＮタグの領域に、ノード状態を格納することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明を適用したイーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードのＶＬＡＮスイッチングハブの構成図であり、パケットフォワーディング機構２０１、装置構成デバイス４０１、コンソールＩ／Ｏ９５、パケットスイッチング機構９１を備えて構成され、ＭＡＣ層インタフェース１１１〜１１４、ＰＨＹ層インタフェース３１１〜３１４を有する。
【００３８】
パケットフォワーディング機構２０１の構成を図２に示す。パケットフォワーディング機構２０１は、フレーム合成器４０３と、フレーム転送器４０７に加えて、本発明の特徴的な機能を有する、フレーム解析器４０２と、フォワーディングテーブルメモリ４０５と、テーブルサーチ器４０４と、フレーム書換え器４０６を備えて構成される。
【００３９】
また、本発明では、図１５に示すＴＴＬビット付きのタグフォーマット２２０６を利用したＶＬＡＮタグフレーム、並びに、図１７に示すネットワーク制御タグフォーマット２０１０を利用した図１６に示すＩＥＥＥ８０２．３ネットワーク制御フレーム２０００１を利用する。
【００４０】
以下、本発明の実施例として、図３に示す本発明のフレーム解析器４０２内のタグＴＴＬチェック器５０３と、図７に示すフレーム書換え器４０６内のタグ演算器７１５とＮ段タグ挿入器７１０、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３、図６に示すテーブルメモリ４１０、図１５に示すタグフォーマット２２０６、図１７に示すネットワーク制御タグフォーマット２０１０を利用した図１６に示すＩＥＥＥ８０２．３のネットワーク制御フレーム２０００１を利用したフレーム転送について説明する。
【００４１】
図１５に示すタグフォーマット２２０６は、図１４示すＶＬＡＮタグフォーマット２００６のタグタイプ２００６１の１６ビット領域のうち、下位８ビット領域にＴＴＬ（フレーム生存時間）の情報が格納するタグフォーマットの構成をとる。
【００４２】
ＴＴＬ領域２２０６５は、最小「０」から最大「２５５」の値をとり、パケット転送開始箇所では「２５５」の値が格納されるが、ノードにて転送されるたびに「１」ずつ減算され、値「０」はフレーム廃棄可能であることを意味する。
【００４３】
図１６に示すネットワーク制御フレーム２０００１は、ユーザによって転送されているフレーム内に、ネットワーク制御を行うために、ネットワーク制御タグ２０１０が格納される。
【００４４】
このネットワーク制御タグ２０１０は、図１７に示すフォーマットで構成される。タグタイプ２０１０１−１と２０１０１−２には、１５ビットの情報でネットワーク制御タグの種類が格納される。終点ビット２０１０２−１は、複数スタックされるタグの終点を表す。サブタイプ２０１０４は、タグタイプ２０１０１のさらに詳細な種別を表す時に利用される。バージョン２０１０５は、ネットワーク制御フレーム２０００１の仕様のバージョン情報を示す。
【００４５】
これら合計３２ビットがネットワーク制御タグの先頭の１つタグとして扱われ、次に続くタグは、複数のタグで、１つのタグに、ネットワーク制御情報２０１０６−１と２０１０６−２に合計３１ビットのネットワーク制御並びに管理を行うための情報が格納され、最後のタグの終点を表す終点ビット２０１０２−２が付されている。
【００４６】
図１に示すＶＬＡＮスイッチングハブ２０は、図１３に示すＶＬＡＮタグ付きイーサネット（Ｒ）フレーム１００１並びに、図１５に示すフォーマットのタグ２２０６を含んだフレームの転送を行うことができるＩ／Ｆ（インターフェース）を最大４ポート備える。
【００４７】
このＶＬＡＮスイッチングハブ２０は、図１２に示すようなネットワークのノード１〜５に設置され、フレーム転送の処理を行う。
【００４８】
図１２のノード４におけるＩ／Ｆ：１からＩ／Ｆ：２へのフレームの転送について説明する。
【００４９】
ＶＬＡＮスイッチングハブ２０のＩ／Ｆ：１から入力されるフレームは、ＰＨＹ３１１、ＭＡＣ１１１を経由し、入力フレーム４００１として、図２に示すパケットフォワーディング機構２０１に入力される。
【００５０】
パケットフォワーディング機構２０１において、入力フレーム４００１は、図３のフレーム解析器４０２のフレームタイプ判定器５０１に送られる。
【００５１】
フレームタイプ判定器５０１では、入力フレーム４００１の種類を識別し、サーチキー決定器５０４にフレームの種別情報、フレームヘッダ解析器５０２に入力フレーム４００１のヘッダ情報を送る。
【００５２】
フレームヘッダ解析器５０２では、ヘッダ情報を解析し、図１３に示すような送信先ＭＡＣアドレス情報２００１、送信元ＭＡＣアドレス情報２００２、ＶＬＡＮタグ情報２００６、イーサネット（Ｒ）属性情報２００３をヘッダ情報から抽出する。
【００５３】
抽出したヘッダ情報のうちＶＬＡＮタグ情報２００６に関しては、本発明の特徴的な構成部分であるタグＴＴＬチェック器５０３に送り、図１５に示すＴＴＬ領域２２０６５の値が「０」でないかのチェックを行う。
【００５４】
チェックを行った結果、ＴＴＬ領域２２０６５の値が「０」の場合は、フレーム廃棄情報２５００３を出力すると共に、フレームヘッダ解析器５０２に、フレーム廃棄の指示を送る。
【００５５】
ＴＴＬ領域２２０６５の値が「０」でない場合は、フレーム廃棄情報２５００３の出力並びにフレーム廃棄の指示は送らない。
【００５６】
フレームヘッダ解析器５０２は、フレーム廃棄の指示を受けた場合は、フレームタイプ判定器５０１に入力フレーム情報５００６の出力をさせないことを指示し、入力フレーム４００１のフレーム廃棄処理を行う。
【００５７】
フレームヘッダ解析器５０２は、フレームの廃棄の指示がない場合は、フレームヘッダ情報５００３の出力を行うと共に、サーチキー決定器５０４にヘッダ情報を送る。
【００５８】
サーチキー決定器５０４では、フレームタイプとヘッダ情報から、フレーム転送を行うポートの決定並びにフレームに対しての処理方法を見つけるためのテーブルサーチキーを決定し、テーブルサーチキー情報５００５を、図４に示すテーブルサーチ器４０４に送る。
【００５９】
また、フレームタイプ判定器５０１は、フレームヘッダ解析器５０２に対してフレームの廃棄の指示がない場合は、入力フレーム４００１を入力フレーム情報５００６として出力する。
【００６０】
図４に示すテーブルサーチ器４０４では、テーブルリードアドレス決定器６０５に、テーブルサーチキー情報５００５及び、フレームヘッダ情報５００３が入力される。
【００６１】
テーブルリードアドレス決定器６０５は、その情報から、テーブルサーチキー情報５００５と同じ情報が格納されているアドレスを予測計算し、テーブル参照のアドレスを決定し、図５のフォワーディングテーブルメモリ４０５に、テーブルアドレス２６００２を送る。
【００６２】
フォワーディングテーブルメモリ４０５では、テーブルアドレス２６００２の情報を用いて、メモリリード回路４１１で、テーブルメモリ４１０の内容を参照し、参照した情報をメモリ情報出力回路４１２によってテーブル情報２６００３としてテーブルサーチ器４０４に送る。
【００６３】
本発明では、テーブルメモリ４１０は、図６に示すようなメモリテーブルで構成されており、１段目のタグ情報並びに、２段目以降の複数のタグ情報、複数タグ情報の制御に必要な制御段数、制御情報を格納している。そのため、一度に複数のタグ情報がテーブル情報２６００３として、テーブルサーチ器４０４に送られる。
【００６４】
図６のテーブルメモリ４１０について説明する。テーブルメモリ４１０には、前述した通り、複数のタグ情報が管理される。このテーブルにおいて、図１６に示すネットワーク制御タグ２０１０を挿入するフレームの管理を行い、ネットワーク制御に必要な情報の送受信を行う。
【００６５】
図６の１番目にエントリされているテーブルの内容は、送信元ＭＡＣアドレスが「００−００−０ｃ−０１−０２−０３」が格納されているフレームに対し、タグ制御段数が「４」であることからネットワーク制御を行うためのオペレーション情報が格納された４段のタグを挿入することを表している。
【００６６】
また、テーブル最後にエントリされているテーブルの内容は、送信元ＭＡＣアドレスが「００−００−０ｃ−０１−０２−０５」で、メンテナンス情報が格納されているフレームの場合、出力ポート情報が「０」となっているため、フレームを図１０に示すＣＰＵ宛て転送フレーム９００４としてＣＰＵ４０８に送り、ネットワーク制御情報の受信を行う。
【００６７】
なお、上記２つの場合に使用されているテーブルサーチキー情報５００５は、前者がＭＡＣ送信元アドレス：００−００−０ｃ−０１−０２−０３で、後者は、送信元ＭＡＣアドレス：００−００−０ｃ−０１−０２−０５並びにタグ情報（メンテナンス情報）である。このようにして、転送フレーム内にネットワーク制御タグ２０１０を格納し、ネットワーク制御に必要な情報の交換を行う。
【００６８】
フォワーディングテーブルメモリ４０５からテーブルサーチ器４０４へ送られるテーブル情報２６００３は、情報比較器６０６に入力され、テーブルサーチキー情報５００５と一致するかどうかが比較される。
【００６９】
比較の結果、一致する場合は、出力ポート情報６００４にフレームの出力ポート情報を出力し、情報比較器６０６は、タグ情報２７００１とタグ制御情報２７００２を、テーブルリードアドレス決定器６０５は、フレームヘッダ情報５００３をフレーム書換器４０６に出力する。
【００７０】
一致しない場合は、再度、テーブルリードアドレス決定器６０５に、テーブルリードアドレスの決定要求を行い、テーブルサーチキー情報５００５と一致する情報を得るまで、フォワーディングテーブルメモリ４０５からテーブル情報２６００３の入手を行う。
【００７１】
フォワーディングテーブルメモリ４０５の全領域を確認しても一致する情報を得られなかった場合は、出力ポート情報６００４にＣＰＵ宛ての情報を送り、フレームを図１０に示すＣＰＵ宛て転送フレーム９００４としてＣＰＵ４０８にフレームの転送を行う。
【００７２】
図７に示すフレーム書換器４０６では、フレームヘッダバッファ７１１にフレームヘッダ情報５００３の情報が格納され、タグ制御器７１４には、可変長のタグ情報２７００１、タグ制御情報２７００２が入力される。
【００７３】
タグ制御器７１４は、タグ制御情報２７００２の内容の応じて、Ｎ段タグ挿入器７１０、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３、タグ演算器７１５の何れかに、タグ情報２７００１と制御指示を送る。
【００７４】
ここで、図７のＮ段タグ挿入器７１０、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３、タグ演算器７１５について説明する。
【００７５】
Ｎ段タグ挿入器７１０は、タグ制御器７１４から指示された段数分、タグ情報２７００１から情報を引き出し、フレームヘッダバッファ７１１に格納されているヘッダ情報に複数のタグを挿入する。
【００７６】
同様に、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３も、タグ制御器７１４から指示された段数分、タグ情報２７００１から情報を引き出し、フレームヘッダバッファ７１１に格納されているヘッダ情報の複数のタグの削除並びに置換処理を行う。
【００７７】
タグ演算器７１５においては、図８に示すように、タグ制御情報２７００２はタグ演算制御器７５３、タグ情報２７００１はタグバッファ７５４に送られる。
【００７８】
タグ演算制御器７５３は、タグ制御情報２７００２の内容に応じて、Ｘ−ＯＲ演算器７５１、ＴＴＬ加減算器７５２に制御指示を送る。
【００７９】
制御指示が送られた場合、Ｘ−ＯＲ演算器７５１は、タグバッファ７５４の部分に対してＸ−ＯＲ演算、ＴＴＬ加減算器２７０１５２は、加減算処理を行い、演算結果はタグ演算処理結果２７０１６として、図７のフレームヘッダバッファ７１１に送られる。
【００８０】
ＴＴＬ加減算器７５２においては、図１５に示すＴＴＬ領域２２０６５に対して、フレーム転送の度に内容を「１」ずつ減算する処理を行う。
【００８１】
そのため、ＴＴＬ加減算器７５２と、前述した図３に示すタグＴＴＬチェック器５０３の機能により、ネットワーク内を延々に巡回するような経路制御が行われても、ＶＬＡＮスイッチングハブ２０において２５５回転送された後フレームは必ず廃棄される。
【００８２】
図７のＮ段タグ挿入器７１０、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３、タグ演算器７１５において、変更されたフレームヘッダバッファ７１１は、処理が終了後、書換後フレームヘッダ情報２７００４として、図９に示すフレーム合成器４０３に送られる。
【００８３】
図９のフレーム合成器４０３では、図３のフレーム解析器４０２から、入力フレーム情報５００６がフレーム分解器８０１に入力される。
【００８４】
フレーム分解器８０１では、入力フレーム情報５００６をヘッダ情報とペイロード情報に分解し、入力フレームヘッダ情報バッファ８０２と、入力フレームペイロード情報バッファ８０３にそれぞれの情報を出力する。但し、入力フレームヘッダ情報バッファ８０２は、フレーム書換後フレームヘッダ情報２７００４が送られてきた場合は、ヘッダ情報は、フレーム書換後フレームヘッダ情報２７００４に置換えられる。
【００８５】
その後、入力フレームヘッダ情報バッファ８０２と、入力フレームペイロード情報バッファ８０３は、フレームバッファ８０４にデータを出力する。これにより、ヘッダとペイロード部分が合成され、出力フレーム情報８００５が図１０に示すフレーム転送器４０７に送られる。
【００８６】
図１０のフレーム転送器４０７では、フレーム合成器４０３から送られてきた出力フレーム情報８００５を出力フレームバッファ９０２に格納する。
【００８７】
その後、フレーム転送指示器９０１は、出力フレームバッファ９０２からフレームを取り出し、図４のテーブルサーチ器４０４から送られてくる出力ポート情報６００４から得られたポートに、出力フレーム４００９を出力する。
【００８８】
この実施例では、出力ポート情報には、Ｉ／Ｆ：２の情報が格納されており、出力フレーム４００９は、Ｉ／Ｆ：２からフレームが出力される。なお、出力ポート情報６００４がＣＰＵ宛ての場合は、ＣＰＵ宛て転送フレーム９００４に、フレームを出力する。
【００８９】
また、フレーム転送指示器９０１は、ＣＰＵ４０８からのフレームの送信処理も行う。ＣＰＵ４０８からのフレーム送信は、図１１に示すＣＰＵ４０８のネットワーク制御プログラム９１３が、フレームを作り出し、ＣＰＵ転送フレーム出力ポート情報９００５と、ＣＰＵ転送フレーム情報９００６を、図１０のＣＰＵ転送フレーム制御器９０３に送る。
【００９０】
その後、ＣＰＵ転送フレーム制御器９０３は、フレーム情報と出力ポート情報を送り、フレーム転送指示器９００１にフレームの送信を指示する。
【００９１】
図１１に示すＣＰＵ４０８について説明する。ＣＰＵ４０８では、ネットワーク制御をするためのネットワーク制御プログラム９１３が動作しており、前述したＣＰＵからのフレームの送信処理、前述した図５、図６のフォワーディングテーブルメモリ４０５及び、テーブルメモリ４１０の情報を操作するフォワーディングテーブル制御プログラム９１１が動作している。
【００９２】
フォワーディングテーブル制御プログラム９１１は、ネットワーク制御プログラム９１３の指示により、ネットワーク制御に必要な情報を、テーブル書込情報２４１０５と、テーブル書込アドレス２４１０４を、テーブルメモリ４１０に対して出力することで、ネットワーク制御に必要な情報の送信並びに受信の制御を行う。また、ＣＰＵ４０８では、デバイス制御プログラム９１２も動作しており、このデバイス制御プログラム９１２は、ネットワーク制御プログラム９１３からの指示により、デバイスを制御する情報であるデバイス制御情報９１０１を出力する。
【００９３】
以上好ましい実施の形態及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次に述べるような優れた効果が得られる。
【００９５】
ネットワーク制御情報が格納されたネットワーク制御タグを、ユーザのフレームの中に挿入できる機能を実現することで、ユーザがネットワークを使用している際でも、ネットワーク制御情報の送信を可能にする。
【００９６】
ネットワーク制御フレームをタグに格納することで、イーサネット（Ｒ）の規格である最小でも６４バイトのフレームの制限によらず、最小の情報の送信を可能にし、ネットワーク制御情報の送信により、ネットワーク帯域の圧迫を最小限にすることを可能にする。
【００９７】
複数のタグを処理する回路並びに、複数タグを管理するテーブル管理方式により、フレーム転送時に複数のタグの付与を可能にし、ネットワーク制御情報等の大きな情報量をタグで送ることを可能にする。
【００９８】
ＴＴＬチェック回路並びにタグ演算回路により、データリンク層の処理対象であるタグ内にＴＴＬフィールドを設け、減算処理及びチェックを行うことで、ループ上のネットワークが形成された場合においても、データリンク層におけるＶＬＡＮパケットの転送において、フレームを廃棄することを可能にする。これにより、ループしているパケットがネットワーを占有すること、また装置内のパケットメモリの圧迫することを防ぎ、ネットワークが不安定になることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるＶＬＡＮスイッチングハブの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態によるパケットフォワーディング機構の構成を示すブロック図である。
【図３】パケットフォワーディング機構におけるフレーム解析器の構成を示すブロック図である。
【図４】パケットフォワーディング機構におけるテーブルサーチ器の構成を示すブロック図である。
【図５】パケットフォワーディング機構におけるフォワーディングテーブルメモリの構成を示すブロック図である。
【図６】フォワーディングテーブルメモリにおけるテーブルメモリの構成図である。
【図７】パケットフォワーディング機構におけるフレーム書換え器の構成を示すブロック図である。
【図８】フレーム書換え器におけるタグ演算器の構成を示すブロック図である。
【図９】パケットフォワーディング機構におけるフレーム合成器の構成を示すブロック図である。
【図１０】パケットフォワーディング機構におけるフレーム転送器の構成を示すブロック図である。
【図１１】ＶＬＡＮスイッチングハブにおけるＣＰＵの構成図である。
【図１２】ネットワーク構成の例を示す図である。
【図１３】標準のＶＬＡＮタグ付きイーサネット（Ｒ）フレームの構成図である。
【図１４】標準のＶＬＡＮタグの構成図である。
【図１５】本発明によるタグの構成図である。
【図１６】本発明によるネットワーク制御フレームの構成図である。
【図１７】本発明によるネットワーク制御タグの構成図である。
【図１８】標準のネットワーク制御フレームの構成図である。
【符号の説明】
２０ ＶＬＡＮスイッチングハブ
２０１ パケットフォワーディング機構
４０８ ＣＰＵ
４０２ フレーム解析器
４０３ フレーム合成器
４０４ テーブルサーチ器
４０５ フォワーディングテーブルメモリ
４０６ フレーム書換器
４０７ フレーム転送器
４１０ テーブルメモリ
４１１ メモリリード回路
４１２ メモリ情報出力回路
４１３ メモリライト回路
５０１ フレームタイプ判定器
５０２ フレームヘッダ解析器
５０３ タグＴＴＬチェック器
５０４ サーチキー決定器
６０５ テーブルリードアドレス決定器
６０６ 情報比較器
７１０ Ｎ段タグ挿入器
７１１ フレームヘッダバッファ
７１２ Ｎ段タグ削除器
７１３ Ｎ段タグ書換器
７１４ タグ制御器
７１５ タグ演算器
７５１ Ｘ−ＯＲ演算器
７５２ ＴＴＬ加減算器
７５３ タグ演算制御器
７５４ タグバッファ
８０１ フレーム分解器
８０２ 入力フレームヘッダ情報バッファ
８０３ 入力フレームペイロード情報バッファ
８０４ フレームバッファ
９０１ フレーム転送指示器
９０２ 出力フレームバッファ
９０３ ＣＰＵ転送フレーム制御器
９１１ フォワーディングテーブル制御プログラム
９１３ ネットワーク制御プログラム
１００１ ＶＬＡＮタグ付きイーサネット（Ｒ）フレーム
２００６ ＶＬＡＮタグ
２２０６ タグ
２０００１ ネットワーク制御フレーム
２０１０ ネットワーク制御タグ
【発明の属する技術分野】
本発明は、イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードとフレーム転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、イーサネット（Ｒ）におけるノードの制御方式は、図１８に示すネットワーク制御フレームのペイロード部分にネットワーク制御情報１２００６、ＭＡＣアドレス（送信先ＭＡＣアドレス２００１と送信元ＭＡＣアドレス２００２）並びにＩＰアドレス（制御対象端末ＩＰアドレス１２００４）に、制御を行うノードのアドレスを格納したフレームを用いて、ノードの制御を行っている。
【０００３】
そのため、ユーザがネットワーク帯域を全て使用してデータを送信している際は、ノードは制御フレームを送ることができない。また、制御フレームは、ノードの制御情報量に関わらず、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるイーサネット（Ｒ）の規格上、最小でも６４バイトのフレームにする必要がある。
【０００４】
ＶＬＡＮに関する技術を規定している、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑでは、フレーム中継時、１つのＶＬＡＮタグをフレームに付与し、ネットワーク分離を行うことが規定されている。
【０００５】
そのため、従来のイーサネット（Ｒ）フレームを中継するノードにおいては、フレーム中継時にＶＬＡＮタグを最大１つまで同時に処理するための機能を備えており、そのフレーム中継時に付与するＶＬＡＮタグ情報を格納するフォワーディングテーブルには、ＶＬＡＮタグ１つ分の情報領域しか確保されていない。
【０００６】
また、フレーム中のＶＬＡＮタグはネットワーク分離のための情報であるため、ＶＬＡＮタグ付きフレームを中継するノードは、ＶＬＡＮタグの内容を変更する機能を有しておらず、ＶＬＡＮタグ内の情報はフレーム転送のためにしか利用されない。
【０００７】
また、データリンク層におけるＶＬＡＮフレームの転送においては、ＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮ ＩＤの参照によりフレームの中継並びに転送ポートの決定を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のイーサネット（Ｒ）におけるノードの制御においては、以下に述べるような問題点があった。
【０００９】
第１に、従来のＩＥＥＥ８０２．３で規定されるイーサネット（Ｒ）におけるノードでは、図１８に示すフレームのペイロード部分に制御情報、ＭＡＣアドレス並びにＩＰアドレスに、制御を行うノードのアドレスを格納したフレームを用いて、ノードの制御を行っている。そのため、ユーザがネットワーク帯域を全て使用してデータを送信している際は、ノードが制御フレームを送ることができない。
【００１０】
第２に、制御フレームは、ノードの制御情報量に関わらず、イーサネット（Ｒ）の規格上、最小でも６４バイトのフレームにする必要があり、頻繁に制御フレームをネットワークに流した場合、ユーザデータの帯域を圧迫する問題がある。
【００１１】
第３に、フレーム転送時のＶＬＡＮタグの付与を行う際には、フォワーディングテーブルに情報領域がないため、複数のＶＬＡＮタグを付けることができない。
【００１２】
第４に、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（Ｒ）においてループ上のネットワークが形成された場合、データリンク層におけるＶＬＡＮパケットの転送において、パケット転送のループが発生した際にフレームを廃棄する機能が実現されていないため、ループしているパケットがネットワークを占有、また装置内のパケットメモリの圧迫を誘発し、ネットワークが不安定な状態になる。
【００１３】
本発明の第１の目的は、ユーザがネットワークを使用している際でも、ノードからネットワーク制御情報の送信を可能にするイーサネット（Ｒ）におけるフレーム転送方法及びノードを提案することにある。
【００１４】
本発明の第２の目的は、フレームの制限によらず最小の情報の送信を可能にし、ネットワーク制御情報の送信によってネットワーク帯域の圧迫を最小限にすることを可能にするイーサネット（Ｒ）におけるフレーム転送方法及びノードを提案することにある。
【００１５】
本発明の第３の目的は、フレーム転送時に複数のタグの付与を可能にし、ネットワーク制御情報等の大きな情報量をタグで送ることを可能にするイーサネット（Ｒ）におけるフレーム転送方法及びノードを提案することにある。
【００１６】
本発明の第４の目的は、データリンク層におけるＶＬＡＮパケットの転送において、フレームを廃棄することを可能にする。これにより、ループしているパケットがネットワーを占有すること、また装置内のパケットメモリの圧迫することを防ぎ、ネットワークが不安定になることを防止するイーサネット（Ｒ）におけるフレーム転送方法及びノードを提案することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードにおいて、前記フレームの中継時に、前記フレームに、同時に２つ以上のＶＬＡＮタグを挿入し、挿入した前記ＶＬＡＮタグを削除する手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の本発明のノードは、前記フレームのＶＬＡＮタグを、同時に２つ以上置換する手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の本発明のノードは、フレーム中継時のフレーム内容変更のためのフォワーディングテーブルメモリによって、２つ以上の前記ＶＬＡＮタグを管理する手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の本発明のノードは、フレーム中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報を用いて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行う手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項５の本発明のノードは、前記フレームの中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報並びに入力ポート、送信先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＴＹＰＥフィールド情報を組み合わせて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行う手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の本発明のノードは、前記フレームの中継時、前記フレームに挿入する前記ＶＬＡＮタグに、フレームの生存時間を示すＴＴＬ領域を設け、前記ＴＴＬ領域の値によって前記生存時間を過ぎているかどうかをチェックし、前記生存時間を過ぎている前記フレームを中継することなく廃棄する手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項７の本発明のノードは、前記フレームの中継する度に、前記ＴＴＬ領域の値を、１づつデクリメントする手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項８の本発明のノードは、前記ＶＬＡＮタグに、ノード制御情報を格納することを特徴とする。
【００２５】
請求項９の本発明のノードは、前記ＶＬＡＮタグの内容に応じて、自ノードの状態管理を変更する手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０の本発明のノードは、自ノードの状態に応じて、中継するフレームの前記ＶＬＡＮタグの領域に、ノード状態を格納することを特徴とする。
【００２７】
請求項１１の本発明は、イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードのフレーム転送方法であって、前記フレームの中継時に、前記フレームに、同時に２つ以上のＶＬＡＮタグを挿入し、又は挿入された前記ＶＬＡＮタグを削除することを特徴とする。
【００２８】
請求項１２の本発明のフレーム転送方法は、フレーム中継時のフレーム内容変更のためのフォワーディングテーブルメモリによって、２つ以上の前記ＶＬＡＮタグを管理することを特徴とする。
【００２９】
請求項１３の本発明のフレーム転送方法は、フレーム中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報を用いて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行うことを特徴とする。
【００３０】
請求項１４の本発明のフレーム転送方法は、前記フレームの中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報並びに入力ポート、送信先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＴＹＰＥフィールド情報を組み合わせて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行うことを特徴とする。
【００３１】
請求項１５の本発明のフレーム転送方法は、前記フレームの中継時、前記フレームに挿入する前記ＶＬＡＮタグに、フレームの生存時間を示すＴＴＬ領域を設け、前記ＴＴＬ領域の値によって前記生存時間を過ぎているかどうかをチェックし、前記生存時間を過ぎている前記フレームを中継することなく廃棄することを特徴とする。
【００３２】
請求項１６の本発明のフレーム転送方法は、前記フレームの中継する度に、前記ＴＴＬ領域の値を、１づつデクリメントすることを特徴とする。
【００３３】
請求項１７の本発明のフレーム転送方法は、前記ＶＬＡＮタグに、ノード制御情報を格納することを特徴とする。
【００３４】
請求項１８の本発明のフレーム転送方法は、前記ＶＬＡＮタグの内容に応じて、自ノードの状態管理を変更する手段を備えることを特徴とする。
【００３５】
請求項１９の本発明のフレーム転送方法は、自ノードの状態に応じて、中継するフレームの前記ＶＬＡＮタグの領域に、ノード状態を格納することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明を適用したイーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードのＶＬＡＮスイッチングハブの構成図であり、パケットフォワーディング機構２０１、装置構成デバイス４０１、コンソールＩ／Ｏ９５、パケットスイッチング機構９１を備えて構成され、ＭＡＣ層インタフェース１１１〜１１４、ＰＨＹ層インタフェース３１１〜３１４を有する。
【００３８】
パケットフォワーディング機構２０１の構成を図２に示す。パケットフォワーディング機構２０１は、フレーム合成器４０３と、フレーム転送器４０７に加えて、本発明の特徴的な機能を有する、フレーム解析器４０２と、フォワーディングテーブルメモリ４０５と、テーブルサーチ器４０４と、フレーム書換え器４０６を備えて構成される。
【００３９】
また、本発明では、図１５に示すＴＴＬビット付きのタグフォーマット２２０６を利用したＶＬＡＮタグフレーム、並びに、図１７に示すネットワーク制御タグフォーマット２０１０を利用した図１６に示すＩＥＥＥ８０２．３ネットワーク制御フレーム２０００１を利用する。
【００４０】
以下、本発明の実施例として、図３に示す本発明のフレーム解析器４０２内のタグＴＴＬチェック器５０３と、図７に示すフレーム書換え器４０６内のタグ演算器７１５とＮ段タグ挿入器７１０、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３、図６に示すテーブルメモリ４１０、図１５に示すタグフォーマット２２０６、図１７に示すネットワーク制御タグフォーマット２０１０を利用した図１６に示すＩＥＥＥ８０２．３のネットワーク制御フレーム２０００１を利用したフレーム転送について説明する。
【００４１】
図１５に示すタグフォーマット２２０６は、図１４示すＶＬＡＮタグフォーマット２００６のタグタイプ２００６１の１６ビット領域のうち、下位８ビット領域にＴＴＬ（フレーム生存時間）の情報が格納するタグフォーマットの構成をとる。
【００４２】
ＴＴＬ領域２２０６５は、最小「０」から最大「２５５」の値をとり、パケット転送開始箇所では「２５５」の値が格納されるが、ノードにて転送されるたびに「１」ずつ減算され、値「０」はフレーム廃棄可能であることを意味する。
【００４３】
図１６に示すネットワーク制御フレーム２０００１は、ユーザによって転送されているフレーム内に、ネットワーク制御を行うために、ネットワーク制御タグ２０１０が格納される。
【００４４】
このネットワーク制御タグ２０１０は、図１７に示すフォーマットで構成される。タグタイプ２０１０１−１と２０１０１−２には、１５ビットの情報でネットワーク制御タグの種類が格納される。終点ビット２０１０２−１は、複数スタックされるタグの終点を表す。サブタイプ２０１０４は、タグタイプ２０１０１のさらに詳細な種別を表す時に利用される。バージョン２０１０５は、ネットワーク制御フレーム２０００１の仕様のバージョン情報を示す。
【００４５】
これら合計３２ビットがネットワーク制御タグの先頭の１つタグとして扱われ、次に続くタグは、複数のタグで、１つのタグに、ネットワーク制御情報２０１０６−１と２０１０６−２に合計３１ビットのネットワーク制御並びに管理を行うための情報が格納され、最後のタグの終点を表す終点ビット２０１０２−２が付されている。
【００４６】
図１に示すＶＬＡＮスイッチングハブ２０は、図１３に示すＶＬＡＮタグ付きイーサネット（Ｒ）フレーム１００１並びに、図１５に示すフォーマットのタグ２２０６を含んだフレームの転送を行うことができるＩ／Ｆ（インターフェース）を最大４ポート備える。
【００４７】
このＶＬＡＮスイッチングハブ２０は、図１２に示すようなネットワークのノード１〜５に設置され、フレーム転送の処理を行う。
【００４８】
図１２のノード４におけるＩ／Ｆ：１からＩ／Ｆ：２へのフレームの転送について説明する。
【００４９】
ＶＬＡＮスイッチングハブ２０のＩ／Ｆ：１から入力されるフレームは、ＰＨＹ３１１、ＭＡＣ１１１を経由し、入力フレーム４００１として、図２に示すパケットフォワーディング機構２０１に入力される。
【００５０】
パケットフォワーディング機構２０１において、入力フレーム４００１は、図３のフレーム解析器４０２のフレームタイプ判定器５０１に送られる。
【００５１】
フレームタイプ判定器５０１では、入力フレーム４００１の種類を識別し、サーチキー決定器５０４にフレームの種別情報、フレームヘッダ解析器５０２に入力フレーム４００１のヘッダ情報を送る。
【００５２】
フレームヘッダ解析器５０２では、ヘッダ情報を解析し、図１３に示すような送信先ＭＡＣアドレス情報２００１、送信元ＭＡＣアドレス情報２００２、ＶＬＡＮタグ情報２００６、イーサネット（Ｒ）属性情報２００３をヘッダ情報から抽出する。
【００５３】
抽出したヘッダ情報のうちＶＬＡＮタグ情報２００６に関しては、本発明の特徴的な構成部分であるタグＴＴＬチェック器５０３に送り、図１５に示すＴＴＬ領域２２０６５の値が「０」でないかのチェックを行う。
【００５４】
チェックを行った結果、ＴＴＬ領域２２０６５の値が「０」の場合は、フレーム廃棄情報２５００３を出力すると共に、フレームヘッダ解析器５０２に、フレーム廃棄の指示を送る。
【００５５】
ＴＴＬ領域２２０６５の値が「０」でない場合は、フレーム廃棄情報２５００３の出力並びにフレーム廃棄の指示は送らない。
【００５６】
フレームヘッダ解析器５０２は、フレーム廃棄の指示を受けた場合は、フレームタイプ判定器５０１に入力フレーム情報５００６の出力をさせないことを指示し、入力フレーム４００１のフレーム廃棄処理を行う。
【００５７】
フレームヘッダ解析器５０２は、フレームの廃棄の指示がない場合は、フレームヘッダ情報５００３の出力を行うと共に、サーチキー決定器５０４にヘッダ情報を送る。
【００５８】
サーチキー決定器５０４では、フレームタイプとヘッダ情報から、フレーム転送を行うポートの決定並びにフレームに対しての処理方法を見つけるためのテーブルサーチキーを決定し、テーブルサーチキー情報５００５を、図４に示すテーブルサーチ器４０４に送る。
【００５９】
また、フレームタイプ判定器５０１は、フレームヘッダ解析器５０２に対してフレームの廃棄の指示がない場合は、入力フレーム４００１を入力フレーム情報５００６として出力する。
【００６０】
図４に示すテーブルサーチ器４０４では、テーブルリードアドレス決定器６０５に、テーブルサーチキー情報５００５及び、フレームヘッダ情報５００３が入力される。
【００６１】
テーブルリードアドレス決定器６０５は、その情報から、テーブルサーチキー情報５００５と同じ情報が格納されているアドレスを予測計算し、テーブル参照のアドレスを決定し、図５のフォワーディングテーブルメモリ４０５に、テーブルアドレス２６００２を送る。
【００６２】
フォワーディングテーブルメモリ４０５では、テーブルアドレス２６００２の情報を用いて、メモリリード回路４１１で、テーブルメモリ４１０の内容を参照し、参照した情報をメモリ情報出力回路４１２によってテーブル情報２６００３としてテーブルサーチ器４０４に送る。
【００６３】
本発明では、テーブルメモリ４１０は、図６に示すようなメモリテーブルで構成されており、１段目のタグ情報並びに、２段目以降の複数のタグ情報、複数タグ情報の制御に必要な制御段数、制御情報を格納している。そのため、一度に複数のタグ情報がテーブル情報２６００３として、テーブルサーチ器４０４に送られる。
【００６４】
図６のテーブルメモリ４１０について説明する。テーブルメモリ４１０には、前述した通り、複数のタグ情報が管理される。このテーブルにおいて、図１６に示すネットワーク制御タグ２０１０を挿入するフレームの管理を行い、ネットワーク制御に必要な情報の送受信を行う。
【００６５】
図６の１番目にエントリされているテーブルの内容は、送信元ＭＡＣアドレスが「００−００−０ｃ−０１−０２−０３」が格納されているフレームに対し、タグ制御段数が「４」であることからネットワーク制御を行うためのオペレーション情報が格納された４段のタグを挿入することを表している。
【００６６】
また、テーブル最後にエントリされているテーブルの内容は、送信元ＭＡＣアドレスが「００−００−０ｃ−０１−０２−０５」で、メンテナンス情報が格納されているフレームの場合、出力ポート情報が「０」となっているため、フレームを図１０に示すＣＰＵ宛て転送フレーム９００４としてＣＰＵ４０８に送り、ネットワーク制御情報の受信を行う。
【００６７】
なお、上記２つの場合に使用されているテーブルサーチキー情報５００５は、前者がＭＡＣ送信元アドレス：００−００−０ｃ−０１−０２−０３で、後者は、送信元ＭＡＣアドレス：００−００−０ｃ−０１−０２−０５並びにタグ情報（メンテナンス情報）である。このようにして、転送フレーム内にネットワーク制御タグ２０１０を格納し、ネットワーク制御に必要な情報の交換を行う。
【００６８】
フォワーディングテーブルメモリ４０５からテーブルサーチ器４０４へ送られるテーブル情報２６００３は、情報比較器６０６に入力され、テーブルサーチキー情報５００５と一致するかどうかが比較される。
【００６９】
比較の結果、一致する場合は、出力ポート情報６００４にフレームの出力ポート情報を出力し、情報比較器６０６は、タグ情報２７００１とタグ制御情報２７００２を、テーブルリードアドレス決定器６０５は、フレームヘッダ情報５００３をフレーム書換器４０６に出力する。
【００７０】
一致しない場合は、再度、テーブルリードアドレス決定器６０５に、テーブルリードアドレスの決定要求を行い、テーブルサーチキー情報５００５と一致する情報を得るまで、フォワーディングテーブルメモリ４０５からテーブル情報２６００３の入手を行う。
【００７１】
フォワーディングテーブルメモリ４０５の全領域を確認しても一致する情報を得られなかった場合は、出力ポート情報６００４にＣＰＵ宛ての情報を送り、フレームを図１０に示すＣＰＵ宛て転送フレーム９００４としてＣＰＵ４０８にフレームの転送を行う。
【００７２】
図７に示すフレーム書換器４０６では、フレームヘッダバッファ７１１にフレームヘッダ情報５００３の情報が格納され、タグ制御器７１４には、可変長のタグ情報２７００１、タグ制御情報２７００２が入力される。
【００７３】
タグ制御器７１４は、タグ制御情報２７００２の内容の応じて、Ｎ段タグ挿入器７１０、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３、タグ演算器７１５の何れかに、タグ情報２７００１と制御指示を送る。
【００７４】
ここで、図７のＮ段タグ挿入器７１０、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３、タグ演算器７１５について説明する。
【００７５】
Ｎ段タグ挿入器７１０は、タグ制御器７１４から指示された段数分、タグ情報２７００１から情報を引き出し、フレームヘッダバッファ７１１に格納されているヘッダ情報に複数のタグを挿入する。
【００７６】
同様に、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３も、タグ制御器７１４から指示された段数分、タグ情報２７００１から情報を引き出し、フレームヘッダバッファ７１１に格納されているヘッダ情報の複数のタグの削除並びに置換処理を行う。
【００７７】
タグ演算器７１５においては、図８に示すように、タグ制御情報２７００２はタグ演算制御器７５３、タグ情報２７００１はタグバッファ７５４に送られる。
【００７８】
タグ演算制御器７５３は、タグ制御情報２７００２の内容に応じて、Ｘ−ＯＲ演算器７５１、ＴＴＬ加減算器７５２に制御指示を送る。
【００７９】
制御指示が送られた場合、Ｘ−ＯＲ演算器７５１は、タグバッファ７５４の部分に対してＸ−ＯＲ演算、ＴＴＬ加減算器２７０１５２は、加減算処理を行い、演算結果はタグ演算処理結果２７０１６として、図７のフレームヘッダバッファ７１１に送られる。
【００８０】
ＴＴＬ加減算器７５２においては、図１５に示すＴＴＬ領域２２０６５に対して、フレーム転送の度に内容を「１」ずつ減算する処理を行う。
【００８１】
そのため、ＴＴＬ加減算器７５２と、前述した図３に示すタグＴＴＬチェック器５０３の機能により、ネットワーク内を延々に巡回するような経路制御が行われても、ＶＬＡＮスイッチングハブ２０において２５５回転送された後フレームは必ず廃棄される。
【００８２】
図７のＮ段タグ挿入器７１０、Ｎ段タグ削除器７１２、Ｎ段タグ置換器７１３、タグ演算器７１５において、変更されたフレームヘッダバッファ７１１は、処理が終了後、書換後フレームヘッダ情報２７００４として、図９に示すフレーム合成器４０３に送られる。
【００８３】
図９のフレーム合成器４０３では、図３のフレーム解析器４０２から、入力フレーム情報５００６がフレーム分解器８０１に入力される。
【００８４】
フレーム分解器８０１では、入力フレーム情報５００６をヘッダ情報とペイロード情報に分解し、入力フレームヘッダ情報バッファ８０２と、入力フレームペイロード情報バッファ８０３にそれぞれの情報を出力する。但し、入力フレームヘッダ情報バッファ８０２は、フレーム書換後フレームヘッダ情報２７００４が送られてきた場合は、ヘッダ情報は、フレーム書換後フレームヘッダ情報２７００４に置換えられる。
【００８５】
その後、入力フレームヘッダ情報バッファ８０２と、入力フレームペイロード情報バッファ８０３は、フレームバッファ８０４にデータを出力する。これにより、ヘッダとペイロード部分が合成され、出力フレーム情報８００５が図１０に示すフレーム転送器４０７に送られる。
【００８６】
図１０のフレーム転送器４０７では、フレーム合成器４０３から送られてきた出力フレーム情報８００５を出力フレームバッファ９０２に格納する。
【００８７】
その後、フレーム転送指示器９０１は、出力フレームバッファ９０２からフレームを取り出し、図４のテーブルサーチ器４０４から送られてくる出力ポート情報６００４から得られたポートに、出力フレーム４００９を出力する。
【００８８】
この実施例では、出力ポート情報には、Ｉ／Ｆ：２の情報が格納されており、出力フレーム４００９は、Ｉ／Ｆ：２からフレームが出力される。なお、出力ポート情報６００４がＣＰＵ宛ての場合は、ＣＰＵ宛て転送フレーム９００４に、フレームを出力する。
【００８９】
また、フレーム転送指示器９０１は、ＣＰＵ４０８からのフレームの送信処理も行う。ＣＰＵ４０８からのフレーム送信は、図１１に示すＣＰＵ４０８のネットワーク制御プログラム９１３が、フレームを作り出し、ＣＰＵ転送フレーム出力ポート情報９００５と、ＣＰＵ転送フレーム情報９００６を、図１０のＣＰＵ転送フレーム制御器９０３に送る。
【００９０】
その後、ＣＰＵ転送フレーム制御器９０３は、フレーム情報と出力ポート情報を送り、フレーム転送指示器９００１にフレームの送信を指示する。
【００９１】
図１１に示すＣＰＵ４０８について説明する。ＣＰＵ４０８では、ネットワーク制御をするためのネットワーク制御プログラム９１３が動作しており、前述したＣＰＵからのフレームの送信処理、前述した図５、図６のフォワーディングテーブルメモリ４０５及び、テーブルメモリ４１０の情報を操作するフォワーディングテーブル制御プログラム９１１が動作している。
【００９２】
フォワーディングテーブル制御プログラム９１１は、ネットワーク制御プログラム９１３の指示により、ネットワーク制御に必要な情報を、テーブル書込情報２４１０５と、テーブル書込アドレス２４１０４を、テーブルメモリ４１０に対して出力することで、ネットワーク制御に必要な情報の送信並びに受信の制御を行う。また、ＣＰＵ４０８では、デバイス制御プログラム９１２も動作しており、このデバイス制御プログラム９１２は、ネットワーク制御プログラム９１３からの指示により、デバイスを制御する情報であるデバイス制御情報９１０１を出力する。
【００９３】
以上好ましい実施の形態及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次に述べるような優れた効果が得られる。
【００９５】
ネットワーク制御情報が格納されたネットワーク制御タグを、ユーザのフレームの中に挿入できる機能を実現することで、ユーザがネットワークを使用している際でも、ネットワーク制御情報の送信を可能にする。
【００９６】
ネットワーク制御フレームをタグに格納することで、イーサネット（Ｒ）の規格である最小でも６４バイトのフレームの制限によらず、最小の情報の送信を可能にし、ネットワーク制御情報の送信により、ネットワーク帯域の圧迫を最小限にすることを可能にする。
【００９７】
複数のタグを処理する回路並びに、複数タグを管理するテーブル管理方式により、フレーム転送時に複数のタグの付与を可能にし、ネットワーク制御情報等の大きな情報量をタグで送ることを可能にする。
【００９８】
ＴＴＬチェック回路並びにタグ演算回路により、データリンク層の処理対象であるタグ内にＴＴＬフィールドを設け、減算処理及びチェックを行うことで、ループ上のネットワークが形成された場合においても、データリンク層におけるＶＬＡＮパケットの転送において、フレームを廃棄することを可能にする。これにより、ループしているパケットがネットワーを占有すること、また装置内のパケットメモリの圧迫することを防ぎ、ネットワークが不安定になることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるＶＬＡＮスイッチングハブの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態によるパケットフォワーディング機構の構成を示すブロック図である。
【図３】パケットフォワーディング機構におけるフレーム解析器の構成を示すブロック図である。
【図４】パケットフォワーディング機構におけるテーブルサーチ器の構成を示すブロック図である。
【図５】パケットフォワーディング機構におけるフォワーディングテーブルメモリの構成を示すブロック図である。
【図６】フォワーディングテーブルメモリにおけるテーブルメモリの構成図である。
【図７】パケットフォワーディング機構におけるフレーム書換え器の構成を示すブロック図である。
【図８】フレーム書換え器におけるタグ演算器の構成を示すブロック図である。
【図９】パケットフォワーディング機構におけるフレーム合成器の構成を示すブロック図である。
【図１０】パケットフォワーディング機構におけるフレーム転送器の構成を示すブロック図である。
【図１１】ＶＬＡＮスイッチングハブにおけるＣＰＵの構成図である。
【図１２】ネットワーク構成の例を示す図である。
【図１３】標準のＶＬＡＮタグ付きイーサネット（Ｒ）フレームの構成図である。
【図１４】標準のＶＬＡＮタグの構成図である。
【図１５】本発明によるタグの構成図である。
【図１６】本発明によるネットワーク制御フレームの構成図である。
【図１７】本発明によるネットワーク制御タグの構成図である。
【図１８】標準のネットワーク制御フレームの構成図である。
【符号の説明】
２０ ＶＬＡＮスイッチングハブ
２０１ パケットフォワーディング機構
４０８ ＣＰＵ
４０２ フレーム解析器
４０３ フレーム合成器
４０４ テーブルサーチ器
４０５ フォワーディングテーブルメモリ
４０６ フレーム書換器
４０７ フレーム転送器
４１０ テーブルメモリ
４１１ メモリリード回路
４１２ メモリ情報出力回路
４１３ メモリライト回路
５０１ フレームタイプ判定器
５０２ フレームヘッダ解析器
５０３ タグＴＴＬチェック器
５０４ サーチキー決定器
６０５ テーブルリードアドレス決定器
６０６ 情報比較器
７１０ Ｎ段タグ挿入器
７１１ フレームヘッダバッファ
７１２ Ｎ段タグ削除器
７１３ Ｎ段タグ書換器
７１４ タグ制御器
７１５ タグ演算器
７５１ Ｘ−ＯＲ演算器
７５２ ＴＴＬ加減算器
７５３ タグ演算制御器
７５４ タグバッファ
８０１ フレーム分解器
８０２ 入力フレームヘッダ情報バッファ
８０３ 入力フレームペイロード情報バッファ
８０４ フレームバッファ
９０１ フレーム転送指示器
９０２ 出力フレームバッファ
９０３ ＣＰＵ転送フレーム制御器
９１１ フォワーディングテーブル制御プログラム
９１３ ネットワーク制御プログラム
１００１ ＶＬＡＮタグ付きイーサネット（Ｒ）フレーム
２００６ ＶＬＡＮタグ
２２０６ タグ
２０００１ ネットワーク制御フレーム
２０１０ ネットワーク制御タグ
Claims (19)
- イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードにおいて、
前記フレームの中継時に、前記フレームに、同時に２つ以上のＶＬＡＮタグを挿入し、挿入した前記ＶＬＡＮタグを削除する手段を備えることを特徴とするノード。 - 前記フレームのＶＬＡＮタグを、同時に２つ以上置換する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のノード。
- フレーム中継時のフレーム内容変更のためのフォワーディングテーブルメモリによって、２つ以上の前記ＶＬＡＮタグを管理する手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノード。
- フレーム中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報を用いて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行う手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のノード。
- 前記フレームの中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報並びに入力ポート、送信先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＴＹＰＥフィールド情報を組み合わせて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行う手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のノード。
- 前記フレームの中継時、前記フレームに挿入する前記ＶＬＡＮタグに、フレームの生存時間を示すＴＴＬ領域を設け、前記ＴＴＬ領域の値によって前記生存時間を過ぎているかどうかをチェックし、前記生存時間を過ぎている前記フレームを中継することなく廃棄する手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のノード。
- 前記フレームの中継する度に、前記ＴＴＬ領域の値を、１づつデクリメントする手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のノード。
- 前記ＶＬＡＮタグに、ノード制御情報を格納することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載のノード。
- 前記ＶＬＡＮタグの内容に応じて、自ノードの状態管理を変更する手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載のノード。
- 自ノードの状態に応じて、中継するフレームの前記ＶＬＡＮタグの領域に、ノード状態を格納することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか１項に記載のノード。
- イーサネット（Ｒ）のフレームを中継するノードのフレーム転送方法であって、
前記フレームの中継時に、前記フレームに、同時に２つ以上のＶＬＡＮタグを挿入し、又は挿入された前記ＶＬＡＮタグを削除することを特徴とするフレーム転送方法。 - フレーム中継時のフレーム内容変更のためのフォワーディングテーブルメモリによって、２つ以上の前記ＶＬＡＮタグを管理することを特徴とする請求項１１に記載のフレーム転送方法。
- フレーム中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報を用いて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行うことを特徴とする請求項１１又は請求項１２の何れか１項に記載のフレーム転送方法。
- 前記フレームの中継時、前記フレーム内の２つ以上のＶＬＡＮタグの情報並びに入力ポート、送信先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＴＹＰＥフィールド情報を組み合わせて、フォワーディングテーブルメモリのサーチを行うことを特徴とする請求項１１から請求項１３の何れか１項に記載のフレーム転送方法。
- 前記フレームの中継時、前記フレームに挿入する前記ＶＬＡＮタグに、フレームの生存時間を示すＴＴＬ領域を設け、前記ＴＴＬ領域の値によって前記生存時間を過ぎているかどうかをチェックし、前記生存時間を過ぎている前記フレームを中継することなく廃棄することを特徴とする請求項１１から請求項１４の何れか１項に記載のフレーム転送方法。
- 前記フレームの中継する度に、前記ＴＴＬ領域の値を、１づつデクリメントすることを特徴とする請求項１５に記載のフレーム転送方法。
- 前記ＶＬＡＮタグに、ノード制御情報を格納することを特徴とする請求項１１から請求項１６の何れか１項に記載のフレーム転送方法。
- 前記ＶＬＡＮタグの内容に応じて、自ノードの状態管理を変更する手段を備えることを特徴とする請求項１１から請求項１７の何れか１項に記載のフレーム転送方法。
- 自ノードの状態に応じて、中継するフレームの前記ＶＬＡＮタグ領域に、ノード状態を格納することを特徴とする請求項１１から請求項１８の何れか１項に記載のフレーム転送方法。
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