JP2005064710A - Switching hub - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端末のアドレスに基づいてフレームの中継を行うスイッチングハブに係り、特に、フィルタリングデータベースの時間期限を調節し、フラッディングの頻度を抑制できるスイッチングハブに関するものである。 The present invention relates to a switching hub that relays frames based on the address of a terminal, and more particularly, to a switching hub that can adjust the time limit of a filtering database and suppress the frequency of flooding.
スイッチングハブは、複数のポートと、これらのポートに対応して端末のアドレスを登録したフィルタリングデータベース(以下、FDBという)と、このFDBの登録内容を所定の時間期限になると抹消するエージングタイマとを有し、ポートで受信したフレームを他のポートから中継する際に、このFDBを参照してフィルタリングを行うか又はフラッディングを行うものである。 The switching hub includes a plurality of ports, a filtering database (hereinafter referred to as FDB) in which terminal addresses are registered corresponding to these ports, and an aging timer that deletes the registered contents of the FDB when a predetermined time limit expires. And, when a frame received at a port is relayed from another port, filtering or flooding is performed with reference to this FDB.
スイッチングハブは、ポートでフレームを受信したとき、その受信フレームの送信元MACアドレスを読み取り、そのMACアドレスがFDBに登録されていなければ、そのMACアドレスをフレームの受信ポートに対応付けてFDBに登録する。これにより、当該ポートには登録したMACアドレスを持つ端末が接続されていることが学習される。この動作をアドレスの学習という。また、この登録と同時にエージングタイマが起動され、最初は0であったエージングタイマの値がその後の時間の経過に従い大きくなる。 When a switching hub receives a frame at a port, it reads the transmission source MAC address of the received frame, and if the MAC address is not registered in the FDB, the MAC address is registered in the FDB in association with the reception port of the frame. To do. Thereby, it is learned that a terminal having the registered MAC address is connected to the port. This operation is called address learning. At the same time as this registration, the aging timer is started, and the value of the aging timer, which was 0 at first, becomes larger as time passes thereafter.
そのまま時間が経過してエージングタイマの値が予め設定した時間期限の値に達すると、当該登録内容は抹消される。 When the time elapses and the value of the aging timer reaches a preset time limit value, the registered content is deleted.
エージングタイマの値が予め設定した時間期限の値に達する以前に受信フレームから読み取ったMACアドレスがFDBに既に登録されていれば、エージングタイマがリセットされ、値が0に戻される。これにより、見掛け上、上記時間期限が延長されることになるので、繰り返しフレームを送信している端末のMACアドレスはFDBへの登録が長らく保持され、めったにフレームを送信しない端末のMACアドレスは時間期限が来てFDBから抹消される。時間期限が短い場合、相当頻繁にフレームを送信している端末のMACアドレスしかFDBには残りにくいが、時間期限が長くなると、ときたまフレームを送信している端末のMACアドレスもFDBに残るようになる。 If the MAC address read from the received frame is already registered in the FDB before the value of the aging timer reaches a preset time limit value, the aging timer is reset and the value is returned to zero. As a result, the time limit is apparently extended, so that the MAC address of the terminal that repeatedly transmits the frame is kept in the FDB for a long time, and the MAC address of the terminal that rarely transmits the frame is the time. The deadline comes and it will be deleted from the FDB. When the time limit is short, only the MAC address of the terminal that sends the frame quite often remains in the FDB. However, when the time limit is long, the MAC address of the terminal that occasionally transmits the frame also remains in the FDB. Become.
一方、スイッチングハブは、受信フレームに対しFDBを参照してフィルタリングを行うか又はフラッディングを行う。即ち、受信フレームの宛先MACアドレスを読み取り、そのMACアドレスがFDBに登録されていれば、そのMACアドレスに対応して登録されているポートを転送先ポートとし、その転送先ポートのみに受信フレームを転送する。この転送先ポートに登録したMACアドレスを持つ端末が接続されているということが前述のように学習されているので、フレームは宛先MACアドレスを持つ端末に正しく中継される。このように、端末が接続されていることが分っているポートのみに受信フレームを転送することをフィルタリングという。 On the other hand, the switching hub performs filtering or flooding on the received frame with reference to the FDB. That is, when the destination MAC address of the received frame is read and the MAC address is registered in the FDB, the port registered corresponding to the MAC address is set as the transfer destination port, and the received frame is transmitted only to the transfer destination port. Forward. Since it is learned that the terminal having the registered MAC address is connected to the transfer destination port as described above, the frame is correctly relayed to the terminal having the destination MAC address. In this way, transferring a received frame only to a port that is known to be connected to a terminal is called filtering.
受信フレームの宛先MACアドレスがFDBに登録されていなければ、このMACアドレスが未学習(時間期限切れによる抹消を含む)である。言い換えるとこのMACアドレスを持つ端末がどのポートに接続されているか不明ということであるから、受信ポートを除く全てのポートに受信フレームに転送する。これにより上記宛先MACアドレスを持つ端末がどこかのポートに接続されていれば、フレームが端末に中継されることが期待できる。このように全てのポートに受信フレームを転送することをフラッディングという。 If the destination MAC address of the received frame is not registered in the FDB, this MAC address is unlearned (including deletion due to time expiration). In other words, since it is unclear to which port the terminal having this MAC address is connected, the received frame is transferred to all ports except the receiving port. Thus, if a terminal having the destination MAC address is connected to some port, it can be expected that the frame is relayed to the terminal. Transferring received frames to all ports in this way is called flooding.
この分野における先行技術文献として特許文献1がある。特許文献1では、時間期限を調節できるようにしている。即ち、エージングタイマがリセットされた登録内容に対しては時間期限を長くすることにより、新しくFDBに登録されたMACアドレスのエージングタイムと異ならせ、端末が移動されたポートへの不要な中継を減らしている。
ところで、FDBに登録可能な件数には限りがある。なぜなら、FDBとしてあまりにも大容量のメモリを組み込むことは、スイッチングハブの小型化やコストダウンの障害となるからである。フィルタリングの速度を高めるためにCAM(内容アドレスメモリ)が用いられることが多いが、大容量のCAMは価格が非常に高いのである。 By the way, the number of items that can be registered in the FDB is limited. This is because incorporating an excessively large memory as an FDB is an obstacle to downsizing and cost reduction of the switching hub. A CAM (Content Address Memory) is often used to increase the filtering speed, but a large-capacity CAM is very expensive.
登録件数が増えてFDBが満杯になると、それ以上登録ができないため、新しくフレームを送信してきた端末が学習されなくなる。そうするとその端末を宛先とするフレームはフラッディングされるので、フラッディングの頻度が増すことになる。また、エージング用に設定する時間期限を短くすると、既に登録されている登録内容が抹消されやすくなるので、フラッディングの頻度が増すことになる。逆に、エージング用に設定する時間期限を長くすると、登録内容が抹消されにくくなるので、FDBが満杯になりやすく、結局、フラッディングの頻度が増すことになる。 If the number of registrations increases and the FDB becomes full, no more registrations can be made, so that a terminal that has transmitted a new frame cannot be learned. Then, since the frame destined for the terminal is flooded, the frequency of flooding increases. Further, if the time limit set for aging is shortened, the registered contents that have already been registered are easily deleted, and the frequency of flooding increases. On the other hand, if the time limit set for aging is lengthened, the registered contents are less likely to be deleted, so the FDB is likely to become full, and eventually the frequency of flooding increases.
フラッディングにおいては、受信ポートを除く全てのポートからフレームが送信されるので、ネットワークの負荷が高まる。フラッディングの頻度が増すと、ネットワークの負荷がいっそう高まるので、好ましくない。 In flooding, frames are transmitted from all ports except the receiving port, which increases the load on the network. Increasing the frequency of flooding is not desirable because it increases the load on the network.
フラッディングの頻度を小さくするには、FDBが満杯になるほど時間期限が長くてもよくないし、登録内容がすぐに抹消されるほど時間期限が短くても良くないのである。 In order to reduce the frequency of flooding, the time limit may not be so long that the FDB is full, and the time limit may not be so short that the registered contents are deleted immediately.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、フィルタリングデータベースの時間期限を調節し、フラッディングの頻度を抑制できるスイッチングハブを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a switching hub capable of solving the above-described problems, adjusting the time limit of a filtering database, and suppressing the frequency of flooding.
上記目的を達成するために本発明は、複数のポートと、これらのポートに対応して端末のアドレスを登録したフィルタリングデータベースと、このフィルタリングデータベースの登録内容を時間期限になると抹消するエージングタイマとを有し、このフィルタリングデータベースを参照してフィルタリングを行うか又はフラッディングを行うスイッチングハブにおいて、上記フィルタリングデータベースの登録件数が予め設定した上限に達したら上記エージングタイマの時間期限を短くし、フラッディングを行う頻度が予め設定した上限に達したら上記エージングタイマの時間期限を長くするものである。 In order to achieve the above object, the present invention includes a plurality of ports, a filtering database in which terminal addresses are registered corresponding to these ports, and an aging timer for deleting the registered contents of the filtering database when the time limit expires. In the switching hub that performs filtering by referring to this filtering database or performs flooding, the frequency of performing flooding by shortening the time limit of the aging timer when the registered number of the filtering database reaches a preset upper limit When the value reaches the preset upper limit, the time limit of the aging timer is lengthened.
上記フィルタリングデータベースへの新規な登録があったときに1カウントアップし、抹消があったときに1カウントダウンする登録件数カウント回路を設けてもよい。 There may be provided a registered number counting circuit that counts up by 1 when new registration is made in the filtering database and counts down by 1 when there is a deletion.
フラッディングを行ったときに1カウントアップし、フラッディングを行ってから所定時間毎に1カウントダウンするフラッディング頻度カウント回路を設けてもよい。 A flooding frequency counting circuit that counts up by 1 when flooding is performed and counts down by 1 every predetermined time after performing flooding may be provided.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)フラッディングの頻度を抑制できる。 (1) The frequency of flooding can be suppressed.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明に係るスイッチングハブ1は、複数のポート2と、これらのポート2に対応して端末のアドレスを登録したフィルタリングデータベース(以下、FDB)3と、このFDB3の登録内容を時間期限になると抹消するエージングタイマとを有し、このFDB3を参照してフィルタリングを行うか又はフラッディングを行うものである。
As shown in FIG. 1, a
このスイッチングハブ1には、FDB3への新規な登録があったときに1カウントアップし、抹消があったときに1カウントダウンする登録件数カウント回路4と、フラッディングを行ったときに1カウントアップし、フラッディングを行ってから所定時間毎に1カウントダウンするフラッディング頻度カウント回路5とが設けられ、FDB3の登録件数が予め設定した上限に達したら上記エージングタイマの時間期限を短くし、フラッディングを行う頻度が予め設定した上限に達したら上記エージングタイマの時間期限を長くするようになっている。
The
時間期限調節部6は、登録件数カウント回路4が出力する登録件数とフラッディング頻度カウント回路5が出力するフラッディング頻度とを総合して判断しエージングタイマの時間期限を調節するものである。
The time
FDB3は、MACアドレスの欄、VIDの欄、ポート番号の欄、エージングタイマの欄からなり、1件の登録内容は図1の横一列分のそれぞれの欄に格納された情報からなる。例えば、最上列の登録内容を見ると、MACアドレスが00:40:66:95:35:F8でVIDが3の端末が15番のポートに接続されており、最後にこの端末からフレームを受信してから30の時間が経過していることが分る。エージングタイマで計数する時間単位は何でもよく、定期的なクロックにより1ずつカウントアップするようにしておく。時間期限は例示していないが、エージングタイマの欄に格納されている値がカウントアップして徐々に大きくなり、時間期限に達すると、この登録内容は抹消される。また、当該MACアドレスを送信元とするフレームが当該ポートから受信されると、エージングタイマの欄に格納されている値が0に戻される(タイマの更新)。
The FDB 3 includes a MAC address column, a VID column, a port number column, and an aging timer column, and one registration content includes information stored in each column for one horizontal row in FIG. For example, looking at the registration contents in the top row, a terminal with a MAC address of 00: 40: 66: 95: 35: F8 and a VID of 3 is connected to the
登録件数の上限は満杯より小さく設定してもよいが、ここではFDB3が満杯である値とする。つまり、FDB3が満杯になる以前には時間期限を短くする調節は行わず、FDB3が満杯になったときに時間期限を短くする調節を行うようにしてある。 Although the upper limit of the number of registrations may be set smaller than full, it is assumed here that FDB3 is full. That is, the adjustment for shortening the time limit is not performed before the FDB 3 is full, and the adjustment for shortening the time limit is performed when the FDB 3 is full.
フラッディング頻度の上限は適宜に設定してよい。 You may set the upper limit of flooding frequency suitably.
エージングタイマの時間期限には調節が可能な最大値を決めておき、スイッチングハブ1の立ち上げ時には時間期限をその最大値に設定しておく。その後の調節により、時間期限は増減されるが最大値を越えることはない。
A maximum adjustable value is determined for the time limit of the aging timer, and the time limit is set to the maximum value when the
図1のスイッチングハブ1における時間期限調節の動作を説明する。
The operation of time limit adjustment in the
スイッチングハブ1は、フレームを受信すると従来と同様に、アドレスの学習、エージングタイマの起動或いはリセットを行うと共に、フィルタリング或いはフラッディングを行う。種々の端末からフレームを受信することにより、FDB3の登録件数が増加し、登録件数カウント回路4でカウントした登録件数が大きくなる。もちろん時間経過と共に登録内容が抹消されることもあるが、ここでは新規登録の件数のほうが抹消される件数よりも多いものとする。一方、このようにアドレスの学習が進むことにより、フラッディングの回数はあまり多くならない。
When receiving a frame, the switching
FDB3が登録で満杯になると登録件数カウント回路4における登録件数が上限に達する。そこで、スイッチングハブ1は、エージングタイマの時間期限を予め決めた値だけ短くする。時間期限が短くなったことにより、FDB3から抹消される件数が以前よりも多くなる。これにより、FDB3に空きが生じやすくなるので、新規のアドレスの学習による登録が可能になり、FDB3の満杯に起因するフラッディングが抑制される。ただし、新規登録のペースが抹消のペースを上回るようであれば、登録件数カウント回路4における登録件数が上限に達する。その時は、スイッチングハブ1は、エージングタイマの時間期限をさらに短くする。
When the
抹消のペースが新規登録のペースを上回るようであれば、FDB3の登録件数が徐々に減っていく。これにより、新規のアドレスの学習による登録を受け付ける余力は増すが、その一方で、フラッディングの頻度が増すことになる。 If the rate of deletion exceeds the pace of new registration, the number of registrations in FDB3 will gradually decrease. This increases the capacity to accept registration by learning a new address, but increases the frequency of flooding.
フラッディング頻度カウント回路5では、フラッディングを行ったときに1カウントアップし、フラッディングを行ってから所定時間毎に1カウントダウンする。FDB3に登録されているMACアドレスを宛先としたフレームとFDB3に登録されていないMACアドレスを宛先としたフレームとをほどよい比率で受信しているときには、フラッディング頻度カウント回路5がカウントしている値もほどよい値を推移するが、FDB3の登録件数が減ってくると、それに応じて受信したフレームがフィルタリングされる確率が低くなり、フラッディングされる確率が高くなる。このため、フラッディング頻度カウント回路5のカウント値は上昇する。
The flooding
フラッディング頻度カウント回路5のカウント値が上限に達したら、スイッチングハブ1はエージングタイマの時間期限を予め決めた値だけ長くする。時間期限が長くなったことにより、FDB3から抹消される件数が以前よりも少なくなる。これにより、受信したフレームがフィルタリングされる確率が高くなり、フラッディングされる確率が低くなる。
When the count value of the flooding
以上の動作により、エージングタイマの時間期限が最大値からそれより小さい値の間で適宜に推移し、FDB3が満杯にならず、登録件数が少なすぎる状態にもならず、フラッディングの頻度が抑制される。
With the above operation, the time limit of the aging timer is appropriately changed between the maximum value and a value smaller than the maximum value, the
次に、本発明の他の実施形態を説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
図2に示した手順は、FDB3に新しいアドレスを登録できなかったときに時間期限を短くするものである。
The procedure shown in FIG. 2 shortens the time limit when a new address cannot be registered in the
図2の右上には、満杯になっているFDB3と、新規のアドレスが登録できなかった事象を検出し記憶する満杯検出部8と、フラッディングを行った事象を検出し記憶するフラッディング検出部9と、エージングタイマの時間期限を調節する時間期限調節部10とが示されている。
In the upper right of FIG. 2, a
まず、フレーム情報取得のステップS1で、受信フレームから宛先MACアドレス(DA)、送信元アドレス(SA)、仮想LAN識別番号(VID)を取得する。学習とタイマリセットのステップS2では、SAとVIDによりFDB3を検索し、該当するエントリ(登録されているもの)を発見した場合にはエージングタイマをリセットし、ステップS3に進む。エントリを発見しない場合にはSAとVIDを受信ポートに対応付けて登録(アドレス学習)し、ステップS3に進む。 First, in step S1 for obtaining frame information, a destination MAC address (DA), a source address (SA), and a virtual LAN identification number (VID) are obtained from the received frame. In step S2 of learning and timer reset, FDB3 is searched by SA and VID, and when an appropriate entry (registered one) is found, the aging timer is reset, and the process proceeds to step S3. If no entry is found, the SA and VID are registered (address learning) in association with the receiving port, and the process proceeds to step S3.
フィルタリング及びフラッディングのステップS3では、DAがマルチキャスト又はブロードキャストアドレスM/Bである場合には、フラッディングを行った後、ステップS4に進む。マルチキャスト又はブロードキャストアドレスM/Bでない場合には、DAとVIDによりFDB3を検索し、該当するエントリを発見しなければ、フラッディングを行った後、ステップS4に進む。該当するエントリを発見したならば、エントリ内のポートが受信ポートと一致していればそのフレームを破棄するが、一致していなければエントリ内のポートを中継先としてフィルタリングを行った後、ステップS4に進む。なお、仮想LANを構築している場合のフラッディングでは、受信ポート以外で同一仮想LANグループに属する全ポートに受信フレームを転送する。
In the filtering and flooding step S3, if the DA is a multicast or broadcast address M / B, after flooding is performed, the process proceeds to step S4. If it is not the multicast or broadcast address M / B, the
時間期限調節のステップS4では、ステップS1のアドレス学習の過程で新規のアドレスが登録できなかったかどうかをチェックする。図示しなかったがステップS1にて、このような事象を記憶しておくのは勿論である。アドレスが登録できなかったようであれば、既にFDB3が満杯であったと判断する。さらに、ステップS4では、ステップS3において受信フレームに対してフラッディングを行ったかどうかをチェックする。フラッディングを行ったのであれば、FDB3が満杯で、しかもフラッディングが行われる状況であると判断し、時間期限を短くする。FDB3が満杯であることだけを条件に時間期限を短くしてもよい。ステップS4は、満杯検出部8とフラッディング検出部9と時間期限調節部10とにより実行される。
In step S4 of time limit adjustment, it is checked whether or not a new address could not be registered in the address learning process of step S1. Although not shown, it is a matter of course that such an event is stored in step S1. If the address cannot be registered, it is determined that the
図3に示した手順は、FDB3に空きがあるのに大量のフラッディングを起こすときに時間期限を長くするものである。
The procedure shown in FIG. 3 extends the time limit when a large amount of flooding occurs even though the
図3の右上には、空きがあるFDB3と、FDB3に新規のアドレスが登録が可能であることを検出し記憶する登録可能検出部11と、しきい値を越える大量のフラッディングを検出し記憶する大量フラッディング検出部12と、エージングタイマの時間期限を調節する時間期限調節部10とが示されている。
In the upper right of FIG. 3, the
ステップS1〜ステップS3は図2と同じである。 Steps S1 to S3 are the same as those in FIG.
時間期限調節のステップS5では、FDB3に新規のアドレスが登録が可能であるにもかかわらず、大量のフラッディングが起きているかどうかをチェックする。FDB3に新規のアドレスが登録が可能であるにもかかわらず、大量のフラッディングが起きている場合には、時間期限を長くする。ステップS5は、登録可能検出部11と大量フラッディング検出部12と時間期限調節部10とにより実行される。
In step S5 for adjusting the time limit, it is checked whether a large amount of flooding has occurred even though a new address can be registered in the FDB3. If a large amount of flooding occurs even though a new address can be registered in the
図2及び図3の構成においても、図1の構成と同様に、FDB3の登録件数が満杯に達したらエージングタイマの時間期限を短くし、フラッディングを行う頻度がしきい値に達したらエージングタイマの時間期限を長くすることになるので、フラッディングの頻度が抑制される。
In the configurations of FIGS. 2 and 3, as in the configuration of FIG. 1, the time limit of the aging timer is shortened when the number of registrations in the
1 スイッチングハブ
2 ポート
3 フィルタリングデータベース(FDB)
4 登録件数カウント回路
5 フラッディング頻度カウント回路
6 時間期限調節部
1
4 Registered
Claims (3)
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