JP2004201009A

JP2004201009A - スイッチングハブ

Info

Publication number: JP2004201009A
Application number: JP2002366879A
Authority: JP
Inventors: Shingo Sugawara; 伸吾菅原; Hiroshi Ishizaki; 洋石崎
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: JP3938037B2

Abstract

【課題】経路切り替えを高速化し、ネットワーク同士の連結を簡易にし、ＣＰＵへの負荷を軽減するスイッチングハブを提供する。
【解決手段】リングの片回り側に接続されるポート及び逆回り側に接続されるポートのうち、片側ポート１０２から定期的に制御フレームを送信し、この制御フレームを逆側ポート１０３で監視し、前記逆側ポート１０３に制御フレームが到達しているあいだは、該逆側ポート１０３でユーザフレームを中継しない状態１０８を維持し、前記逆側ポート１０３に制御フレームが到達しなくなったとき、該逆側ポート１０３でユーザフレームを中継する状態に遷移する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リング型ネットワークにおいて通信経路の冗長を解決するスイッチングハブに係り、特に、経路切り替えを高速化し、ネットワーク同士の連結を簡易にし、ＣＰＵへの負荷を軽減するスイッチングハブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワーク構成に通信経路の冗長性を持たせるために、ループ状にネットワークを構築することがしばしばある。ループ状に構築したネットワークは、ブロードキャストフレームによるフレームの発振が発生することがあり、これを防ぐために物理的なループを論理的に切断するためのさまざまな手法が考案されている。
【０００３】
非特許文献１に記載されたスパニングツリープロトコル（ＳＴＰ）では、ポートのフレーム転送状態をブロッキング状態にすることにより、ループ状に接続された経路の一点を論理的に切り離し、ツリー構造を形成して発振の問題を解決している。ＳＴＰでは、スイッチングハブ間でＢＰＤＵと呼ばれる制御フレームを定期的に交換することにより、ツリー構造の形成を実現している。
【０００４】
具体的には、制御フレームの内容（パラメータ）がネットワークの状態により変ることになる。制御フレームの内容のうち主なものを列記する。
１）ツリーの根（ルート）を表す識別番号（ＩＤ）。このＩＤは、ルートになっているスイッチングハブのＭＡＣアドレスから生成する。
２）ルートスイッチングハブから当該スイッチングハブまでの経路コスト。この経路コストはＳＴＰアルゴリズムで使用する。
３）ポート番号。即ち、当該スイッチングハブから当該制御フレームを送信するポートの番号。
４）その他のアルゴリズムで使用するパラメータ
ａｇｅｔｉｍｅ；制御フレームを破棄するまでの時間
ｈｅｌｌｏｔｉｍｅ；制御フレームを送信する間隔
ｆｏｒｗａｒｄｄｅｌａｙ；ポートの状態遷移を遅延させる時間
上記のような内容が種々のネットワーク状態やネットワーク構成によって生じるため、ＳＴＰの制御フレームは無限と言えるほど多様なバリエーションを有する。
【０００５】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ，１９９８Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｐ５８〜Ｐ１０９
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術は、構成がどんな複雑なネットワークにおいても、ループを論理的に切断することでブロードキャストフレームによるフレームの発振を回避し、安定した動作をすることが期待できる。しかしながら、ＳＴＰ等のプロトコルは、複雑であり、単純なリング型ネットワークであっても障害の発生または復旧時に安定してネットワークが動作するまでに数十秒を要したり、或いは既存のネットワークに新たなネットワークを接続するときに、既存のネットワークを構成しているスイッチングハブの設定の大幅な変更を必要とすることがあるなどの問題がある。
【０００７】
また、複雑なプロトコルを解釈するために、制御フレームを受信したスイッチングハブ内でＣＰＵが複雑な処理を行う必要がある。即ち、制御フレームを受信したときの解釈処理は、前記したように制御フレームが無限と言えるほど多様なバリエーションを有するため、非常に繁雑になる。このような処理をハードウェアで実行するのは困難であるため、ソフトウェアで処理しているのである。しかし、ソフトウェアで処理を行っているために、なんらかの障害によりＣＰＵに対する負荷が高くなったときにプロトコルが正常に作動しないことがある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、経路切り替えを高速化し、ネットワーク同士の連結を簡易にし、ＣＰＵへの負荷を軽減するスイッチングハブを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、リング型ネットワークの一部を構成するスイッチングハブにおいて、該ネットワークの伝送路（以下、リングという）の片回り側に接続されるポート及び逆回り側に接続されるポートのうち、一方のポートから定期的に制御フレームを送信し、この制御フレームを他方のポート（以下、逆側ポートという）で監視し、前記逆側ポートに制御フレームが到達しているあいだは、該逆側ポートでユーザフレームを中継しない状態を維持し、前記逆側ポートに制御フレームが到達しなくなったとき、該逆側ポートでユーザフレームを中継する状態に遷移するものである。
【００１０】
前記逆側ポートに制御フレームが到達しているあいだは、該逆側ポートから定期的に別の制御フレームを送信し、前記逆側ポートに制御フレームが到達しなくなったら前記別の制御フレームの送信を停止してもよい。
【００１１】
前記逆側ポートに制御フレームが到達しているあいだは、受信したフレームからアドレスを学習し、前記逆側ポートに制御フレームが到達しなくなったとき、及び前記逆側ポートに制御フレームが到達しない状態から到達したとき、それまで学習したアドレスをクリアしてもよい。
【００１２】
前記リング型ネットワークの一部を構成する他のスイッチングハブ（以下、中間ハブという）では、前記制御フレームを送信するスイッチングハブ（以下、制御ハブという）から送信される制御フレームを監視し、制御フレームが到達しているあいだは、受信したフレームからアドレスを学習し、制御フレームが到達しなくなったとき、及び制御フレームが到達しない状態から到達したとき、それまで学習したアドレスをクリアしてもよい。
【００１３】
前記中間ハブでは、前記リングの片回り側及び逆回り側に接続される２つのポートで制御ハブから送信される制御フレームを監視し、一方のポートに制御フレームが到達しなくなったとき、他方のポートから障害発生を示す制御フレーム（以下、障害フレームという）を送信してもよい。
【００１４】
前記中間ハブでは、他の中間ハブから送信される障害フレームを監視し、障害フレームが到達したとき、それまで学習したアドレスをクリアしてもよい。
【００１５】
前記制御ハブでは、前記中間ハブから送信される障害フレームを監視し、障害フレームが到達したとき、前記逆側ポートでユーザフレームを中継しない状態から前記逆側ポートでユーザフレームを中継する状態に遷移してもよい。
【００１６】
前記リングに接続されたポートがリンクダウンの状態からリンクアップしたとき、該ポートでは制御フレームだけを中継してユーザフレームは中継しない状態に遷移し、一定時間経過後、該ポートでも全てのフレームを中継する状態に遷移してもよい。
【００１７】
制御フレームだけを中継してユーザフレームは中継しない前記状態にあって、前記別の制御フレームが到達するようになったとき、直ちに全てのフレームを中継する状態に遷移してもよい。
【００１８】
ポートに到達する制御フレームの個数を計数するカウンタ回路を備え、このカウンタ回路の計数値を定期的に読み出すことにより、制御フレームの到達を検知してもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
本発明では、複数台のスイッチングハブからなるリング型ネットワークを１台のスイッチングハブで管理し、そのスイッチングハブのリングを構成する２つのポート、即ち、リングの片回り側に接続されるポート及び逆回り側に接続されるポートのうち、一方のポート（以下、片側ポートという）から定期的に制御フレームを送信し、この制御フレームを逆側ポートで監視し、その逆側ポートに制御フレームが到達している場合は、その逆側ポートをユーザフレームをブロッキングする状態にし、制御フレームが一定時間到達していない場合には、その逆側ポートをユーザフレームをフォワーディングする状態にする。
【００２１】
なお、スイッチングハブは、フレームを中継する機能、受信したフレームからアドレスを学習してアドレス学習情報としてフィルタリングデータベース（ＦＤＢ）に保持する機能、このアドレス学習情報に基づいて転送ポートを決定するフィルタリング機能など、従来から知られている機能は全て有するものとする。
【００２２】
また、本発明に係るスイッチングハブには、制御フレームの個数を計数するカウンタ回路をポート毎に設けてある。このカウンタ回路により、ポートに到達したフレームが制御フレームであるかどうか識別し、制御フレームが到達したというイベントをカウントすることができる。一方、スイッチングハブが実行するソフトウェアでは、カウンタ回路の計数値を定期的に読み出して、１回前に読み出した計数値と比較することにより、１回前の読み出しタイミングと今回の読み出しタイミングとの間に、制御フレームが到達したというイベントがあったかどうかを検知することができる。
【００２３】
図１に、リング型ネットワークを管理するスイッチングハブ（以下、制御ハブという）を示す。制御ハブ１０１のポート１０２，１０３が同じリングを構成する２つのポートであるとする。制御ハブ１０１は、片側ポート１０２から制御フレーム１０４を定期的に送信する。制御フレーム１０４は、図示しないリングを通り逆側ポート１０３に制御フレーム１０６として受信される。逆側ポート１０３では、この制御フレーム１０６を受信後に破棄する。逆側ポート１０３で制御フレーム１０６を定期的に受信している間は、逆側ポート１０３をユーザフレームをブロッキングする状態１０８にすると共に、逆側ポート１０３から別の制御フレーム１０７を定期的に送信する。逆側ポート１０３で制御フレーム１０６を一定時間受信しないとき、逆側ポート１０３をユーザフレームをフォワーディングする状態にすると共に、逆側ポート１０３からの別の制御フレーム１０７の送信を停止する。別の制御フレーム１０７は、リングを通り片側ポート１０２に制御フレーム１０５として受信される。片側ポート１０２では、この制御フレーム１０５を破棄する。
【００２４】
制御ハブ１０１は、ポート１０２，１０３がネットワークの障害によりリンクダウンしている状態から、障害が復旧してリンクアップしたとき、一定時間のリスニングモードに入る。リスニングモードは、制御フレームだけを中継し、その他のユーザフレームは受信後に破棄する（中継しない・ブロッキングする）モードである。一定時間のリスニングモードを終了後、ユーザフレームをフォワーディングする（中継する）状態に遷移する。
【００２５】
図２、図３のスイッチングハブは、制御ハブ１０１の持つ２つの機能（片側ポートに関する機能と逆側ポートに関する機能）を２つのスイッチングハブに分けて持たせたものである。図２の制御ハブ２０１においては、ポート２０２がリングを構成するポートで、片側ポートに設定してある。制御ハブ２０１は、この片側ポート２０２から制御フレーム２０３を定期的に送信すると共に、片側ポート２０２で受信される制御フレーム２０４を受信後に破棄する。
【００２６】
図３の制御ハブ３０１においては、ポート３０２がリングを構成するポートでで、逆側ポートに設定してある。制御ハブ３０１は、この逆側ポート３０２で定期的に制御フレーム３０３を受信しているときには逆側ポート３０２をユーザフレームをブロッキングする状態３０５とすると共に、逆側ポート３０２から別の制御フレーム３０４を定期的に送信する。逆側ポート３０２で制御フレーム３０３を一定時間受信しないときは、逆側ポート３０２をユーザフレームをフォワーディングする状態に切り替えると共に、別の制御フレーム３０４の送信を停止する。
【００２７】
制御ハブ２０１，３０１は、ポート２０２，３０２がネットワークの障害によりリンクダウンしている状態から、障害が復旧してリンクアップしたとき、一定時間のリスニングモードに入る。一定時間のリスニングモードを終了後、ユーザフレームをフォワーディングする状態に遷移する。
【００２８】
図４に、リング型ネットワークを構成する他のスイッチングハブ、即ち、制御ハブ以外の中間ハブを示す。中間ハブ４０１のポート４０２，４０３が同じリングを構成する２つのポートであるとする。これらのポート（以下、中間ポートという）では、制御ハブから送信される制御フレームを監視すると共に、中継する。即ち、中間ポート４０２で制御フレーム４０５を受信して、中間ポート４０３から制御フレーム４０７として送信する。また、中間ポート４０３で制御フレーム４０６を受信して、中間ポート４０２から制御フレーム４０４として送信する。
【００２９】
中間ハブ４０１は、制御フレーム４０５，４０６の到達状態（受信するか否か）を監視し、一定時間到達しないとき、または到達しない状態から到達したときに、持っているアドレス学習情報をクリアする。中間ポート４０２，４０３がネットワークの障害によりリンクダウンしている状態から、障害が復旧してリンクアップしたとき、一定時間のリスニングモードに入る。一定時間のリスニングモードを終了後、ユーザフレームをフォワーディングする状態に遷移する。
【００３０】
これらの機能を備えたスイッチングハブ１０１，４０１は、ポート毎に、ハードウェアにより制御フレームのみをカウントするカウンタ回路（図示せず）を備え、制御フレームが到達するたびに個数を１つ数える。スイッチングハブ１０１，４０１内のＣＰＵが実行するソフトウェアの中でカウンタ回路の内容を定期的に読み出し、今回読んだ値と前回に読んだ値との差分をとり、差がなければ到達していない、差があれば到達しているという判断で、制御フレームの到達性を検知する。
【００３１】
カウンタ回路において到達する各種のフレームのうち本発明の制御フレームのみをカウントするために、カウンタ回路には制御フレームを識別するハードウェアが設けられる。一方、制御フレームにも、前記識別用ハードウェアによって識別可能な情報を格納しておく。制御フレームの識別情報は、宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、イーサタイプ（ＥｔｈｅｒＴｙｐｅ）などの欄に格納するとよい。
【００３２】
ＭＡＣアドレスは、世界的にユニークなアドレスであって、製造メーカを表す記号列をＭＡＣアドレス中の所定の場所に含んでいる。そこで、ハードウェアは、フレーム内のＭＡＣアドレスのこの場所から本発明を実施する製造メーカの記号列を認識することができる。さらに、スイッチングハブのＭＡＣアドレスとして、ＭＡＣアドレス中の別の特定の場所に本発明を実施しているかどうかを示す情報（α）を設定しておくことにより、ハードウェアは、フレーム内のＭＡＣアドレスのこの場所にαがあるかどうかで本発明を実施しているかどうかを認識することができる。また、イーサタイプも世界的にユニークな値が製造メーカ毎に割り当てられているので、ハードウェアは、フレーム内のイーサタイプの値から本発明を実施する製造メーカのイーサタイプを認識することができる。さらに、本発明の制御フレームにはイーサタイプの欄の直後の欄に前記αを格納するものとしておけば、ハードウェアは、フレーム内のこの欄にαがあるかどうかで制御フレームかどうかを認識することができる。
【００３３】
以上の構成により、フレーム内の限られた特定の場所に本発明の制御フレームを識別する情報が格納されるので、到達したフレームが本発明の制御フレームであるかどうかを簡単なハードウェアで識別し、カウントすることができる。
【００３４】
次に、リング型ネットワークにおける本発明のスイッチングハブの動作を説明する。図５において、リング型ネットワークを構成している本発明のスイッチングハブ５０１〜５０６のうち、スイッチングハブ５０１を制御ハブとし、他のスイッチングハブ５０２〜５０６を中間ハブとする。もちろん、スイッチングハブの台数は６台に限定されず、台数に制限はない。
【００３５】
制御ハブ５０１の片側ポートから定期的に送信される制御フレーム５０７は、中間ハブ５０２〜５０６に順次中継され、制御ハブ５０１に受信される。制御ハブ５０１は、制御フレーム５０７を定期的に受信している間はリング上に障害がないと判断し、制御フレーム５０７を受信している逆側ポートでユーザフレームをブロッキングする状態５０９に遷移している。この状態では、逆側ポートから別の制御フレーム５０８を送信する。
【００３６】
図６は、図５のリング型ネットワークに障害が発生したことを示している。リング上で障害６０８が発生すると、制御ハブ６０１が送信した制御フレーム６０７は中間ハブ６０３から中間ハブ６０４へ中継できず、制御ハブ６０１へ到達しなくなる。制御ハブ６０１は、一定時間制御フレーム６０７を受信しないので、それまで制御フレーム６０７を受信していた逆側ポートを、ユーザフレームをブロッキングする状態からフォワーディングする状態６０９にして、定期的に送信していた別の制御フレームの送信を停止する。さらに、制御ハブ６０１は、持っているＭＡＣアドレスとポートに関する学習情報をクリアする。中間ハブ６０２，６０５，６０６は、図５で流れていた制御フレーム５０７，５０８に相当する制御フレームを受信しないことを検知するので、持っているＭＡＣアドレスとポートに関する学習情報をクリアする。
【００３７】
図６の障害から復旧して図５の正常状態に戻る時、制御ハブ５０１は、制御フレーム５０７を受信すると、制御フレーム５０７を受信した逆側ポートを、ユーザフレームをフォワーディングする状態からブロッキングする状態５０９にして、定期的に別の制御フレーム５０８を送信し、持っているＭＡＣアドレスとポートに関する学習情報をクリアする。中間ハブ５０２〜５０６は、制御フレーム５０７，５０８を受信することにより、リング型ネットワークの障害が復旧したことを検知し、持っているＭＡＣアドレスとポートに関する学習情報をクリアする。
【００３８】
図６で障害が発生していた中間ハブ６０３と中間ハブ６０４が、図５のように障害が復旧して中間ハブ５０３，５０４となるとき、障害が復旧した中間ポートは、リンクアップ直後はリスニングモードに入り、一定時間経過後、ユーザフレームを中継するフォワーディング状態に遷移する。
【００３９】
リング型ネットワークを構成するスイッチングハブは、前述のように制御フレームを監視して制御フレームの変化を検知し、持っているＭＡＣアドレスとポートに関する学習情報をクリアする機能を有することが望ましい。例えば、図５の中間ハブ５０５から中間ハブ５０２へ送信されるべきフレームは、中間ハブ５０４，５０３を中継して転送される。図６の障害が起きたときは中間ハブ６０５から中間ハブ６０２へ送信されるべきフレームは、中間ハブ６０６、制御ハブ６０１を中継して転送されなければならないが、障害発生前のＭＡＣアドレスとポートに関する学習情報がクリアされないと、中間ハブ６０２へ送信されるフレームが中間ハブ６０４へ向けて送信されるため、学習情報がタイムアウトしてクリアされるまでの間、通信が停止してしまう。その点、本発明では、制御フレームに変化があったときには、ＭＡＣアドレスとポートに関する学習情報をクリアするので、これより新たな情報が学習されるまでは、中間ハブ６０５から中間ハブ６０２へ送信されるべきフレームは、中間ハブ６０５の全てのポートへ転送され、中間ハブ６０４にも中間ハブ６０６にも送信され、中間ハブ６０６、制御ハブ６０１でも同様に全ポートへの転送が行われ、中間ハブ６０２への中継が達成される。
【００４０】
図６の中間ハブ６０４，６０３で、障害が発生したポートのリンクダウンを検出後、直ちに障害が起きていないポートから障害が発生したことを示す制御フレーム（障害フレーム）を送信することにより、制御ハブ６０１がより素早く障害発生を検知でき、ユーザフレームをブロッキングしていた逆側ポートを迅速にフォワーディング状態にできる。また、障害が復旧したとき、直ちに障害が復旧した中間ポートと反対側の中間ポートとから障害が復旧したことを示す制御フレームを送信することにより、制御ハブ６０１がより素早く障害復旧を検知でき、ユーザフレームをフォワーディングしていた逆側ポートを迅速にブロッキング状態にできる。
【００４１】
次に、複数のリング型ネットワークがある実施形態を説明する。
【００４２】
図７に、１つのスイッチングハブで管理される２つのリング型ネットワークを示す。制御ハブ７０９は、それぞれのリング型ネットワークを管理するポート（片側ポート及び逆側ポート）をそれぞれ設定することにより、リング型ネットワークを同時に管理している。制御フレーム７１２，７１３，７１４，７１５を送信するポートは、それぞれリングを経由して受信した制御フレームを受信後に破棄する。中間ハブ７１０，７１１，７０１，７０２，７０３を含むリング型ネットワークでは、制御ハブ７０９の逆側ポートにおいて制御フレーム７１２を受信することにより、ブロッキング状態７１６となり、中間ハブ７０４，７０５，７０６，７０７，７０８を含むリング型ネットワークでは、制御ハブ７０９の逆側ポートにおいて制御フレーム７１４を受信することにより、ブロッキング状態７１７となる。
【００４３】
図８に、１つの中間ハブを共通に使用している２つのリング型ネットワークを示す。制御ハブ８０１は、中間ハブ８０２，８０３，８０９，８１０，８１１からなる上のリング型ネットワークを管理し、制御ハブ８０６は、中間ハブ８０７，８０８，８０９，８０４，８０５からなる下のリング型ネットワークを管理することにより、それぞれ前述したように制御フレームの送受信によりフレームの発振及び障害を回避する。中間ハブ８０９は、上のリングを構成する２つのポートと下のリングを構成する２つのポートとをそれぞれ設定し、制御フレーム８１２，８１３，８１４，８１５を各々同一リング内だけで中継し、リングを跨いだ制御フレームの中継は行わない。それぞれのリング型ネットワークにおいて制御ハブ８０１，８０６の逆側ポートにおいてブロッキング状態８１６，８１７となる。
【００４４】
図９に、リングの連結部を二重化してより冗長な構成としたリング型ネットワークを示す。スイッチングハブ（制御ハブ）９０１は、スイッチングハブ（中間ハブ）９０２，９０３，９０４，９０８，９０９，９１０からなる上のリング型ネットワークを管理し、上のリングで片回りに制御フレーム９１１を送信し、逆回りに制御フレーム９１２を送信し、ブロッキング状態９１５をとっている。ここで、スイッチングハブ９０１〜９０４間、スイッチングハブ９０４と９０８間、スイッチングハブ９０８〜９１０間、スイッチングハブ９１０と９０１間において障害が発生した場合には、ユーザフレームをブロッキングしている状態９１５の逆側ポートをフォワーディング状態にして障害を回避する。
【００４５】
スイッチングハブ９０４は、本発明によるリング管理機能（制御ハブが持つ機能）を分割したスイッチングハブ（図２参照）で、スイッチングハブ（中間ハブ）９０５，９０６，９０７及びスイッチングハブ９０８からなる下のリング型ネットワークにおいて、下のリングの片回りに制御フレーム９１３を送信し、逆回りで受信した制御フレーム９１４を受信後に破棄する。スイッチングハブ９０８は、リング管理機能を分割した残りのスイッチングハブ（図３参照）で、下のリング型ネットワークにおいて、片回りで受信した制御フレーム９１３を受信後に破棄すると共に、逆回りで制御フレーム９１４を送信する。よって、スイッチングハブ９０８の逆側ポートでは、ブロッキング状態９１６をとっている。
【００４６】
下のリング型ネットワークにおいてリング管理機能を分割したスイッチングハブ９０４，９０８は、上のリング型ネットワークにおいては、制御フレーム９１１，９１２の中継を行う中間ハブとなっている。スイッチングハブ９０４，９０８は、スイッチングハブ９０４と９０８間で障害が発生した場合には、ブロッキング状態９１６をとっているスイッチングハブ９０８の逆側ポートをフォワーディング状態にして障害を回避する。
【００４７】
図１０に、リングの連結部を二重化する別の形態を示す。スイッチングハブ（制御ハブ）１００１は、スイッチングハブ（中間ハブ）１００２，１００３，１００４，１０１０，１０１１からなる上のリング型ネットワークを管理し、上のリングで片回りに制御フレーム１０１２を送信し、逆回りに制御フレーム１０１３を送信し、ブロッキング状態１０１６をとっている。ここで、スイッチングハブ１００１〜１００４間、スイッチングハブ１００４と１０１０間、スイッチングハブ１０１０と１０１１間、スイッチングハブ１０１１と１００１間において障害が発生した場合には、ユーザフレームをブロッキングしている状態１０１６の逆側ポートをフォワーディング状態にして障害を回避する。
【００４８】
スイッチングハブ１００５は、リング管理機能を分割したスイッチングハブ（図２参照）で、スイッチングハブ（中間ハブ）１００６，１００７，１００８及びスイッチングハブ１００９からなる下のリング型ネットワークにおいて、下のリングの片回りに制御フレーム１０１４を送信し、逆回りで受信した制御フレーム１０１５を受信後に破棄する。スイッチングハブ１００９は、リング管理機能を分割した残りのスイッチングハブ（図３参照）で、下のリング型ネットワークにおいて、片回りで受信した制御フレーム１０１４を受信後に破棄すると共に、逆回りで制御フレーム１０１５を送信する。よって、スイッチングハブ１００９の逆側ポートでは、ブロッキング状態１０１７をとっている。
【００４９】
スイッチングハブ１００５，１００９は、スイッチングハブ１００５〜１００７〜１００９間で障害が発生した場合には、スイッチングハブ１００５が片側ポートにおいて制御フレーム１０１４の送信を停止することにより、ユーザフレームをブロッキングしている状態１０１７の逆側ポートをフォワーディング状態にして、スイッチングハブ１００４を介してスイッチングハブ１００５へ至る経路を確保することにより、障害を回避することができる。
【００５０】
以上、種々の実施形態の説明からわかるように、本発明によれば以下のような優れた効果を期待できる。
【００５１】
（１）リング型ネットワークを構成するスイッチングハブの台数に制限なく、物理的にリング上に接続したネットワークを論理的に素早く切断する管理が１台のスイッチングハブで可能で、リング型ネットワーク上の障害の発生と復旧を素早く検知し、従来技術に比べ、より高速に冗長経路への切り替えができる。例えば、図１〜図４のスイッチングハブから送信される制御フレームを１秒未満の間隔で送信し、その制御フレームの到達を確認するために行うカウンタの読み込みを１秒間に１回の頻度で行えば、冗長経路への切り替えをネットワークのフレーム転送遅延時間＋１〜２秒の範囲で行うことができる。
【００５２】
（２）図７〜図１０に示したように、複数のリング型ネットワーク同士を連結した様々な構成が可能であり、既存ネットワークへの拡張が容易である。
【００５３】
（３）制御フレームをスイッチングハブ内蔵のソフトウェアが直接受信処理をしないので、ネットワークのループによるフレームのストームが起きても、スイッチングハブ内蔵のソフトウェア（ＣＰＵ）への負荷は変らずに、スイッチングハブは安定して動作する。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００５５】
（１）定期的に送信する制御フレームが到着するか否かでユーザフレーム中継の可否を決定するので、経路切り替えを高速化することができる。
【００５６】
（２）１つのリング型ネットワークに１つずつ片側ポートと逆側ポートを設定するだけなので、ネットワークを構成しているスイッチングハブの設定を大幅に変更することなく、簡易にネットワーク同士を連結させることができる。
【００５７】
（３）制御フレームの到達をハードウェアで監視しているので、ＣＰＵへの負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスイッチングハブの制御ハブを示した図である。
【図２】本発明のスイッチングハブの片側ポートの機能を示した図である。
【図３】本発明のスイッチングハブの逆側ポートの機能を示した図である。
【図４】本発明のスイッチングハブの中間ハブを示した図である。
【図５】本発明のスイッチングハブを用いたリング型ネットワークの構成図である。
【図６】本発明のスイッチングハブを用いたリング型ネットワークの構成図である。
【図７】本発明のスイッチングハブを用いたリング型ネットワークを連結したネットワークの構成図である。
【図８】本発明のスイッチングハブを用いたリング型ネットワークを連結したネットワークの構成図である。
【図９】本発明のスイッチングハブを用いたリング型ネットワークを連結したネットワークの構成図である。
【図１０】本発明のスイッチングハブを用いたリング型ネットワークを連結したネットワークの構成図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１，５０１，６０１スイッチングハブ（制御ハブ）
１０２，２０２ポート（片側ポート）
１０３，３０２ポート（逆側ポート）
４０１，５０２〜５０６，６０２〜６０６スイッチングハブ（中間ハブ）
４０２，４０３ポート（中間ポート）

Claims

リング型ネットワークの一部を構成するスイッチングハブにおいて、該ネットワークの伝送路（以下、リングという）の片回り側に接続されるポート及び逆回り側に接続されるポートのうち、一方のポートから定期的に制御フレームを送信し、この制御フレームを他方のポート（以下、逆側ポートという）で監視し、前記逆側ポートに制御フレームが到達しているあいだは、該逆側ポートでユーザフレームを中継しない状態を維持し、前記逆側ポートに制御フレームが到達しなくなったとき、該逆側ポートでユーザフレームを中継する状態に遷移することを特徴とするスイッチングハブ。
前記逆側ポートに制御フレームが到達しているあいだは、該逆側ポートから定期的に別の制御フレームを送信し、前記逆側ポートに制御フレームが到達しなくなったら前記別の制御フレームの送信を停止することを特徴とする請求項１記載のスイッチングハブ。
前記逆側ポートに制御フレームが到達しているあいだは、受信したフレームからアドレスを学習し、前記逆側ポートに制御フレームが到達しなくなったとき、及び前記逆側ポートに制御フレームが到達しない状態から到達したとき、それまで学習したアドレスをクリアすることを特徴とする請求項１又は２記載のスイッチングハブ。
前記リング型ネットワークの一部を構成する他のスイッチングハブ（以下、中間ハブという）では、前記制御フレームを送信するスイッチングハブ（以下、制御ハブという）から送信される制御フレームを監視し、制御フレームが到達しているあいだは、受信したフレームからアドレスを学習し、制御フレームが到達しなくなったとき、及び制御フレームが到達しない状態から到達したとき、それまで学習したアドレスをクリアすることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のスイッチングハブ。
前記中間ハブでは、前記リングの片回り側及び逆回り側に接続される２つのポートで制御ハブから送信される制御フレームを監視し、一方のポートに制御フレームが到達しなくなったとき、他方のポートから障害発生を示す制御フレーム（以下、障害フレームという）を送信することを特徴とする請求項４記載のスイッチングハブ。
前記中間ハブでは、他の中間ハブから送信される障害フレームを監視し、障害フレームが到達したとき、それまで学習したアドレスをクリアすることを特徴とする請求項５記載のスイッチングハブ。
前記制御ハブでは、前記中間ハブから送信される障害フレームを監視し、障害フレームが到達したとき、前記逆側ポートでユーザフレームを中継しない状態から前記逆側ポートでユーザフレームを中継する状態に遷移することを特徴とする請求項５又は６いずれか記載のスイッチングハブ。
前記リングに接続されたポートがリンクダウンの状態からリンクアップしたとき、該ポートでは制御フレームだけを中継してユーザフレームは中継しない状態に遷移し、一定時間経過後、該ポートでも全てのフレームを中継する状態に遷移することを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のスイッチングハブ。
制御フレームだけを中継してユーザフレームは中継しない前記状態にあって、前記別の制御フレームが到達するようになったとき、直ちに全てのフレームを中継する状態に遷移することを特徴とする請求項８記載のスイッチングハブ。
ポートに到達する制御フレームの個数を計数するカウンタ回路を備え、このカウンタ回路の計数値を定期的に読み出すことにより、制御フレームの到達を検知することを特徴とする請求項１〜９いずれか記載のスイッチングハブ。