JP2005210279A - スイッチングハブ及びリング型ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 リング型ネットワークシステムを障害復旧時から正常状態に高速に遷移できるスイッチングハブを提供する。
【解決手段】 スイッチングハブ６において、片側ポート６ａに接続された伝送路上に発生した障害Ｘ２が復旧したとき、片側ポート６ａをリスニングモードにした後、逆側ポート６ｂから障害復旧を示す制御フレーム３１を送信し、逆側ポート６ｂで他のスイッチングハブ８から送信されたネットワークシステム１００がループでないことを示す制御フレーム３２を受信したとき、片側ポート６ａをフォワーディングモードにし、逆側ポート６ｂで他のスイッチングハブ８から送信された障害復旧を示す制御フレーム３１を受信したとき、片側ポート６ａに接続された伝送路上に障害Ｘ２が発生していれば、逆側ポート６ｂからネットワークシステム１００がループでないことを示す制御フレーム３２を送信するものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、通信経路の冗長を解決するスイッチングハブ及びリング型ネットワークシステムに関するものである。

ネットワークシステム構成に通信経路の冗長性を持たせるために、複数のスイッチングハブを用いてループ状にネットワークシステム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システム（リング型ネットワークシステム）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。

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、スイッチングハブのポートのフレーム転送状態をユーザフレームを中継しないブロッキング状態（ブロッキングモード）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ブリッジプロトコルデータユニット（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。

具体的には、制御フレームの内容（パラメータ）がネットワークシステムの状態により変わることになる。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
ａｇｅ ｔｉｍｅ；制御フレームを破棄するまでの時間
ｈｅｌｌｏ ｔｉｍｅ；制御フレームを送信する間隔
ｆｏｒｗａｒｄ ｄｅｌａｙ；ポートの状態遷移を遅延させる時間

前記のような内容が種々のネットワークシステム状態やネットワークシステム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。

ＩＥＥＥ ８０２．１Ｄ，１９９８Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｐ５８〜Ｐ１０９

上述した背景技術は、構成がどんな複雑なネットワークシステムにおいても、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システム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システム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システムに新たなネットワークシステムを接続するときに、既存のネットワークシステム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。

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。

さらに、非特許文献１に記載されたＳＴＰでは、リング型ネットワークシステムが障害復旧時から正常状態に遷移するまでに時間がかかるという問題がある。より具体的に言えば、ＳＴＰでは、スイッチングハブのポートを制御フレームだけを中継するリスニングモードから全てのフレームを中継するフォワーディングモードに遷移するまでの最短の時間が４秒と定められており、ネットワークシステムが障害復旧時から通信可能な正常状態となるまでの時間がかかってしまう。

そこで、本発明の目的は、前記課題を解決し、リング型ネットワークシステムを障害復旧時から正常状態に高速に遷移できるスイッチングハブ及びリング型ネットワークシステムを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、二つのポートを備え、これら二つのポートを用いてリング型ネットワークシステムの一部を構成するスイッチングハブにおいて、
片側ポートに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、前記片側ポートを制御フレームだけを中継するリスニングモードにした後、逆側ポートから障害復旧を示す制御フレームを送信し、
前記逆側ポートで他のスイッチングハブから送信された前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを受信したとき、前記片側ポートを全てのフレームを中継するフォワーディングモードにし、
前記片側ポートあるいは前記逆側ポートで他のスイッチングハブから送信された前記障害復旧を示す制御フレームを受信したとき、前記逆側ポートあるいは前記片側ポートに接続された伝送路上に障害が発生していれば、前記片側ポートあるいは前記逆側ポートから前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを送信するスイッチングハブである。

請求項２の発明は、請求項１記載のスイッチングハブをリング状に複数個接続して構成されるリング型ネットワークシステムであって、
あるスイッチングハブは、片側ポートに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、前記片側ポートを制御フレームだけを中継するリスニングモードにした後、逆側ポートから障害復旧を示す制御フレームを送信し、前記逆側ポートで前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを受信したとき、前記片側ポートを全てのフレームを中継するフォワーディングモードにし、
他方、他のスイッチングハブは、片側ポートで前記障害復旧を示す制御フレームを受信したとき、逆側ポートに接続された伝送路上に障害が発生していれば、前記片側ポートから前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを送信することを特徴とするリング型ネットワークシステムである。

請求項３の発明は、片側ポートから定期的にリング制御フレームを送信し、逆側ポートで前記リング制御フレームを定期的に受信している間は、前記逆側ポートをユーザフレームを中継しないブロッキングモードにすると共に、前記逆側ポートから応答制御フレームを送信し、前記逆側ポートで前記リング制御フレームを一定時間受信しないとき、前記逆側ポートをフォワーディングモードにすると共に、前記逆側ポートからの前記応答制御フレームの送信を停止するスイッチングハブが含まれる請求項２記載のリング型ネットワークシステムである。

請求項４の発明は、二つのポートを備え、これら二つのポートを用いてリングの連結部を二重化したリング型ネットワークシステムの一部を構成するスイッチングハブにおいて、
片側ポートに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、前記片側ポートをユーザフレームを中継しないブロッキングモードにした後、逆側ポートから障害復旧を示す制御フレームを送信し、
前記逆側ポートで他のスイッチングハブから送信された前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを受信したとき、前記片側ポートを全てのフレームを中継するフォワーディングモードにし、
前記片側ポートあるいは前記逆側ポートで他のスイッチングハブから送信された前記障害復旧を示す制御フレームを受信したとき、前記障害が発生した際にフォワーディングモードにした前記片側ポートあるいは前記逆側ポートをブロッキングモードにした後、前記片側ポートあるいは前記逆側ポートから前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを送信するスイッチングハブである。

請求項５の発明は、請求項４記載のスイッチングハブをリングの連結部が二重化されるように複数個接続して構成されるリング型ネットワークシステムであって、
あるスイッチングハブは、片側ポートに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、前記片側ポートをユーザフレームを中継しないブロッキングモードにした後、逆側ポートから障害復旧を示す制御フレームを送信し、前記逆側ポートで前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを受信したとき、前記片側ポートを全てのフレームを中継するフォワーディングモードにし、
他方、他のスイッチングハブは、片側ポートで前記障害復旧を示す制御フレームを受信したとき、前記障害が発生した際にフォワーディングモードにした前記片側ポートをブロッキングモードにした後、前記片側ポートから前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを送信するリング型ネットワークシステムである。

請求項６の発明は、片側ポートから定期的にリング制御フレームを送信し、逆側ポートで前記リング制御フレームを定期的に受信している間は、前記逆側ポートをブロッキングモードにすると共に、前記逆側ポートから応答制御フレームを送信し、前記逆側ポートで前記リング制御フレームを一定時間受信しないとき、前記逆側ポートをフォワーディングモードにすると共に、前記逆側ポートからの前記応答制御フレームの送信を停止するスイッチングハブが含まれる請求項５記載のリング型ネットワークシステムである。

本発明によれば、リング型ネットワークシステムを障害復旧時からループにすることなく正常状態に高速に遷移できる、という優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係るスイッチングハブを用いた正常状態のリング型ネットワークシステムの構成図である。

図１に示すように、物理的に環状なリング型ネットワークシステム１００は、本実施の形態に係るスイッチングハブ１〜１０の１０台を光ファイバなどの伝送路でリング状に接続して構成される。各スイッチングハブ１〜１０は、ネットワークシステム１００の伝送路（リング）の片回り側に接続される片側ポートと、逆回り側に接続される逆側ポートとをそれぞれ備えている。以下の説明では、ネットワークシステム１００を構成するスイッチングハブ１〜１０のうち、ネットワークシステム１００を管理するスイッチングハブ１を制御ハブとし、他のスイッチングハブ２〜１０を中間ハブとする。もちろん、リング型ネットワークシステムを構成するスイッチングハブの台数は１０台に限定されない。

なお、各スイッチングハブ１〜１０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。

以下に説明する各スイッチングハブにおける動作・機能は、片側ポートと逆側ポートとを入れ替えても発揮される。

制御ハブ１は、片側ポート１ａからリング制御フレーム１１を定期的に送信する。リング制御フレーム１１は、リングを通り逆側ポート１ｂに制御フレーム１２として受信される。逆側ポート１ｂでは、このリング制御フレーム１２を受信後に破棄する。制御ハブ１は、逆側ポート１ｂでリング制御フレーム１２を定期的に受信している間は、逆側ポート１ｂをユーザフレームを中継しないブロッキング状態（ブロッキングモード）Ｂにすると共に、逆側ポート１ｂから応答制御フレーム１３を定期的に送信する。応答制御フレーム１３は、リングを通り片側ポート１ａに応答制御フレーム１４として受信される。片側ポート１ａでは、この応答制御フレーム１４を破棄する。

制御ハブ１は、逆側ポート１ｂでリング制御フレーム１２を一定時間受信しないとき、逆側ポート１ｂを全てのフレームを中継するフォワーディング状態（フォワーディングモード）にすると共に、逆側ポート１ｂからの応答制御フレーム１３の送信を停止する。制御ハブ１は、逆側ポート１ｂにリング制御フレーム１２が到達しないとき、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。

制御ハブ１は、ポート１ａあるいはポート１ｂが、ポート１ａあるいはポート１ｂに接続された伝送路上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、ポート１ａあるいはポート１ｂを一定時間のリスニングモードにする。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。制御ハブ１は、一定時間のリスニングモード終了後、ポート１ａあるいはポート１ｂをフォワーディングモードに遷移する。リスニングモード時間のタイムアウトは、例えば予め１秒に設定する。

各中間ハブ２〜１０は、制御ハブ１から送信される制御フレーム１１〜１４を監視すると共に、中継する。ここで、中間ハブ６を例にとって説明するが、中間ハブ６以外の中間ハブも中間ハブ６と同じ機能を有する。

中間ハブ６は、リング制御フレーム１１と応答制御フレーム１３の到達状態（受信するか否か）を監視し、制御フレーム１１，１３が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。中間ハブ６は、片側ポート６ａあるいは逆側ポート６ｂが、ポート６ａあるいはポート６ｂに接続された伝送路上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、ポート６ａあるいはポート６ｂを一定時間のリスニングモードにする。中間ハブ６は、一定時間のリスニングモード終了後、ポート６ａあるいはポート６ｂをフォワーディングモードに遷移する。リスニングモード時間のタイムアウトは、例えば予め１秒に設定する。

さて、各スイッチングハブ１〜１０は、以下に説明するように、障害が復旧したとき、ポートをリスニングモードから極めて短時間でフォワーディングモードに遷移する機能も有する。ここで、スイッチングハブ６とスイッチングハブ８を例にとって説明するが、スイッチングハブ６，８以外のスイッチングハブもスイッチングハブ６，８と同じ機能を有する。

スイッチングハブ６は、片側ポート６ａに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、片側ポート６ａをリスニングモードにした後、逆側ポート６ｂから障害復旧を示す制御フレーム（障害復旧フレーム）を送信し、逆側ポート６ｂでネットワークシステム１００がループ（論理的に環状）でないことを示す制御フレーム（非ループフレーム）を受信したとき、片側ポート６ａをフォワーディングモードにする。

一方、スイッチングハブ８は、片側ポート８ａで障害復旧フレームを受信したとき、逆側ポート８ｂに接続された伝送路上に障害が発生していれば、片側ポート８ａから非ループフレームを送信する。また、スイッチングハブ８は、片側ポート８ａで障害復旧フレームを受信したとき、障害が発生した際にフォワーディングモードにした片側ポート８ａをブロッキングモードにした後、片側ポート８ａから非ループフレームを送信する。スイッチングハブ６，８の上述した機能は、スイッチングハブ６とスイッチングハブ８とを入れ替えても発揮される。

以上説明した機能を有するスイッチングハブ１〜１０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１〜１０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。

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実施の形態に係る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（Ｅｔｈｅｒ Ｔｙｐｅ）などの欄に格納するとよい。

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。

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実施の形態に係る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実施の形態に係る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。

次に、リング型ネットワークシステムにおける本実施の形態に係るスイッチングハブの動作（リング型ネットワークシステム管理方式）を説明する。

図１に示すように、ネットワークシステム１００の正常状態では、制御ハブ１の片側ポート１ａから定期的に送信されるリング制御フレーム１１は、中間ハブ２〜１０によって順次中継され、制御ハブ１の逆側ポート１ｂでリング制御フレーム１２として受信される。制御ハブ１は、リング制御フレーム１２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、リング制御フレーム１２を受信している逆側ポート１ｂをブロッキングモードＢにする。この状態では、逆側ポート１ｂから応答制御フレーム１３を送信する。

図２は、図１のネットワークシステム１００に単一の障害Ｘ２が発生したことを示している。リング上で障害Ｘ２が発生すると、制御ハブ１が送信した図１のリング制御フレーム１１は中間ハブ５から中間ハブ６へ中継できず、制御ハブ１へ到達しなくなる。制御ハブ１は、一定時間図１のリング制御フレーム１２を受信しないので、それまで制御フレーム１２を受信していた逆側ポート１ｂを、ブロッキングモードからフォワーディングモードＦにして障害Ｘ２を回避し、定期的に送信していた応答制御フレーム１３の送信を停止する。さらに、制御ハブ１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２〜１０は、図１の制御フレーム１１，１３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。

図２の障害Ｘ２から復旧して図１の正常状態に戻るとき、制御ハブ１は、リング制御フレーム１２を受信すると、制御フレーム１２を受信した逆側ポート１ｂをフォワーディングモードからブロッキングモードＢにした後、逆側ポート１ｂから定期的に応答制御フレーム１３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２〜１０は、制御フレーム１１，１３を受信することにより、障害Ｘ２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。

図２で障害Ｘ２が発生していたリングに接続された中間ハブ５は、障害Ｘ２が復旧したとき、ネットワークシステム１００が一時的にループになることを防止するため、逆側ポート５ｂをリスニングモードにし、一定時間経過後、逆側ポート５ｂをフォワーディングモードに遷移する。同様に中間ハブ６は、片側ポート６ａをリスニングモードにし、一定時間経過後、片側ポート６ａをフォワーディングモードにする。

これにより、ネットワークシステム１００を障害Ｘ２の復旧時からループにすることなく正常状態に遷移できる。例えば、リスニングモード時間のタイムアウトを１秒に設定した場合、逆側ポート５ｂと片側ポート６ａがリスニングモードからフォワーディングモードに遷移するまでの時間は１秒である。

次に、ネットワークシステムに多重障害が発生してからネットワークシステムが正常状態に遷移するまでの本実施の形態に係るスイッチングハブ及びリング型ネットワークシステムの動作を説明する。

図３は、図１のネットワークシステム１００に３つの障害Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が発生したことを示している。障害Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が発生したときの各スイッチングハブ１〜１０の動作は、障害Ｘ２が発生したときの動作と同様であり、制御ハブ１では双方のポート１ａ，１ｂがフォワーディングモードＦになっている。

この状態で障害Ｘ２のみが復旧したとき、中間ハブ５は逆側ポート５ｂをリスニングモードにし、中間ハブ６は片側ポート６ａをリスニングモードにする。ここで、中間ハブ６を中心にして説明するが、中間ハブ５も中間ハブ６と同様の動作をする。

中間ハブ６は、片側ポート６ａをリスニングモードにした後、逆側ポート６ｂから障害Ｘ２が復旧したことを示す制御フレーム（障害復旧フレーム）３１を送信する。障害復旧フレーム３１は、中間ハブ７を介して転送され、中間ハブ８の片側ポート８ａで受信される。

中間ハブ８は、片側ポート８ａで障害復旧フレーム３１を受信したとき、逆側ポート８ｂに障害Ｘ３が発生しているので、片側ポート８ａからネットワークシステム１００がループでないことを示す制御フレーム（非ループフレーム）３２を送信する。非ループフレーム３２は、中間ハブ７を介して転送され、中間ハブ６の逆側ポート６ｂで受信される。非ループフレーム３２は、障害Ｘ２が既に復旧して中間ハブ５，６のポート５ｂ，６ａがリスニングモードになっているので、さらに中間ハブ５，４を介して中間ハブ３まで転送される。

中間ハブ６は、逆側ポート６ｂで非ループフレーム３２を受信したとき、片側ポート６ａをリスニングモードからフォワーディングモードにする。また、中間ハブ５は、逆側ポート５ｂで非ループフレーム３２を受信したとき、逆側ポート５ｂをリスニングモードからフォワーディングモードにする。

このように、本実施の形態に係るスイッチングハブは、障害Ｘ２が復旧したとき、障害Ｘ２が発生していたリングに接続されたポートをリスニングモードにした後、障害復旧フレーム３１と非ループフレーム３２とを通信することにより、予め設定したリスニングモード時間のタイムアウトによらず、リスニングモードにしたポートを極めて短時間でフォワーディングモードに遷移できる。

リスニングモードにしたポートをフォワーディングモードに遷移するまでの時間は、予め設定したリスニングモード時間のタイムアウトが例えば１秒であっても、ソフトウェアのフレーム送受信にかかる時間（ハードウェアの性能にもよるが、約数十ミリ秒）と、障害復旧フレームおよび非ループフレームの中継遅延時間（ハードウェアの性能にもよるが、約１００マイクロ秒）との和になるので、極めて短時間（合計１００ミリ秒以内）である。

これにより、中間ハブ３〜８間のネットワークシステムが高速に復旧する。続いて障害Ｘ３が復旧するときも、中間ハブ８，９，２がそれぞれ上述した中間ハブ５，６，８と同様の動作をすることにより、中間ハブ２，３間を除いてネットワークシステム１００が高速に復旧する。

さらに、障害Ｘ１が復旧したときには、中間ハブ２，３はそれぞれ逆側ポート２ｂ，片側ポート３ａをリスニングモードにした後、中間ハブ２は片側ポート２ａから障害復旧フレームを送信する。制御ハブ１は、障害復旧フレームを片側ポート１ａで受信したとき、障害Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が発生した際にフォワーディングモードにした逆側ポート１ｂをブロッキングモードに遷移した後、非ループフレームを片側ポート１ａから送信する。中間ハブ２，３は非ループフレームをそれぞれ片側ポート２ａ，３ａで受信したとき、それぞれ逆側ポート２ｂ，片側ポート３ａをフォワーディングモードにする。

以上のようにして、図３の多重障害（障害Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）が発生したネットワークシステム１００を障害Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の復旧時からループにすることなく図１の正常状態に高速に遷移できる。

次に、複数のリング型ネットワークシステムがある実施形態を説明する。

図４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システムを示す。

図４に示すように、リング型ネットワークシステム４０は、本実施の形態に係るスイッチングハブ４１〜４８の８台を光ファイバなどの伝送路で二重化したリングの連結部ｊ１，ｊ２が形成されるように接続して構成される。

スイッチングハブ（制御ハブ）４１は、自身とスイッチングハブ４２〜４５（中間ハブ）とからなる上側のリング型ネットワークシステム４０ｕを管理する。スイッチングハブ（制御ハブ）４８は、自身とスイッチングハブ４６，４７とからなる下側のネットワークシステム４０ｄを管理する。制御ハブ４１ではリングの連結部ｊ１，ｊ２は管理せず、制御ハブ４８ではリングの連結部ｊ１は管理しない。

なお、スイッチングハブ４１〜４５によるネットワークシステム４０ｕは、本実施の形態に係るリング型ネットワークシステム管理方式でなくてもよく、任意のリング型ネットワークシステム管理方式でもよい。これは、任意の管理方式によるリング型ネットワークシステムに対して、容易に新たなリング（図４の例では、スイッチ４６〜４８によるリング）を連結できるという利点があるためである。

スイッチングハブ４１，４８は、図１の制御ハブ１と同じ機能を有する。ネットワークシステム４０の正常状態では、スイッチングハブ４１は、ネットワークシステム４０ｕで片側のポート４１ａからリング制御フレーム４９を定期的に送信し、逆側ポート４１ｂでリング制御フレーム４９を定期的に受信している間は、逆側ポート４１ｂをブロッキングモードＢにすると共に、逆側のポート４１ｂから応答制御フレーム５０を送信する。

一方、スイッチングハブ４８は、ネットワークシステム４０ｕの一部を構成する中間ハブ４３，４４およびネットワークシステム４０ｄで、逆側のポート４８ｂからリング制御フレーム５１を定期的に送信し、片側ポート４８ａでリング制御フレーム５１を定期的に受信している間は、片側ポート４８ａをブロッキングモードＢにすると共に、片側のポート４８ａから応答制御フレーム５２を送信する。

図５に示すように、リングの連結部ｊ１で障害Ｘ５が発生すると、制御ハブ４８の片側ポート４８ａは一定時間図４の制御フレーム５１を受信しないので、片側ポート４８ａをブロッキングモードからフォワーディングモードＦにして障害Ｘ５を回避する。

図６に示すように、障害Ｘ５が復旧したとき、中間ハブ４６は片側ポート４６ａをブロッキングモードにする。中間ハブ４６は、片側ポート４６ａをブロッキングモードにした後、逆側ポート４６ｂから障害Ｘ５が復旧したことを示す制御フレーム（障害復旧フレーム）６１を送信する。障害復旧フレーム６１は、中間ハブ４７を介して転送され、中間ハブ４８の片側ポート４８ａで受信される。

中間ハブ４８は、片側ポート４８ａで障害復旧フレーム６１を受信したとき、障害Ｘ５が発生した際にフォワーディングモードにした片側ポート４８ａをブロッキングモードに遷移した後、片側ポート４８ａからネットワークシステム４０ｕの一部を構成する中間ハブ４３，４４およびネットワークシステム４０ｄがループでないことを示す非ループフレーム６２を送信する。非ループフレーム６２は、中間ハブ４７を介して転送され、中間ハブ４６の逆側ポート４６ｂで受信される。非ループフレーム６２は、中間ハブ４６の逆側ポート４６ｂで受信後、破棄される。

このとき、中間ハブ４６の片側ポート４６ａはブロッキングモードなので、中間ハブ４６の片側ポート４６ａにおいて、非ループフレーム６２の送受信が停止される。つまり、中間ハブ４３，４６，４７，４８，４４において、非ループフレーム６２が周回することはない。

中間ハブ４６は、逆側ポート４６ｂで非ループフレーム６２を受信したとき、片側ポート４６ａをブロッキングモードからフォワーディングモードにする。

この場合も、ブロッキングモードにしたポートをフォワーディングモードに遷移するまでの時間は、予め設定したブロッキングモード時間のタイムアウトが例えば１秒であっても、ハードウェアの性能にもよるが、極めて短時間（合計１００ミリ秒以内）である。

これにより、リングの連結部ｊ１，ｊ２の双方を管理するスイッチングハブが存在しなくても、リングの連結部ｊ１に障害Ｘ５が発生したネットワークシステム４０を障害Ｘ５の復旧時からループにすることなく図４の正常状態に高速に遷移できる。

また、本実施の形態に係るスイッチングハブ１〜１０によれば、以下のような優れた効果も発揮する。

（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。

（２）１つのリング型ネットワークシステムに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、ネットワークシステム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システム同士を連結させることができる。

（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。

本実施の形態に係るスイッチングハブを用いた正常状態のリング型ネットワークシステムの構成図である。 図１に示したネットワークシステムの単一障害発生時を示す図である。 図１に示したネットワークシステムの多重障害発生時および障害復旧時を示す図である。 本実施の形態に係るスイッチングハブを用いたリング型ネットワークシステムを連結した正常時のネットワークシステムの構成図である。 図４に示したネットワークシステムのリング連結部の障害発生時を示す図である。 図４に示したネットワークシステムのリング連結部の障害復旧時を示す図である。

符号の説明

１ スイッチングハブ（制御ハブ）
２〜１０ スイッチングハブ（中間ハブ）
１ａ，５ａ，６ａ，８ａ 片側ポート
１ｂ，５ｂ，６ｂ，８ｂ 逆側ポート
１１，１２ リング制御フレーム
１３，１４ 応答制御フレーム
３１ 障害復旧フレーム
３２ 非ループフレーム
１００ リング型ネットワークシステム

Claims (6)

1. 二つのポートを備え、これら二つのポートを用いてリング型ネットワークシステムの一部を構成するスイッチングハブにおいて、
   片側ポートに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、前記片側ポートを制御フレームだけを中継するリスニングモードにした後、逆側ポートから障害復旧を示す制御フレームを送信し、
   前記逆側ポートで他のスイッチングハブから送信された前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを受信したとき、前記片側ポートを全てのフレームを中継するフォワーディングモードにし、
   前記片側ポートあるいは前記逆側ポートで他のスイッチングハブから送信された前記障害復旧を示す制御フレームを受信したとき、前記逆側ポートあるいは前記片側ポートに接続された伝送路上に障害が発生していれば、前記片側ポートあるいは前記逆側ポートから前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを送信することを特徴とするスイッチングハブ。
2. 請求項１記載のスイッチングハブをリング状に複数個接続して構成されるリング型ネットワークシステムであって、
   あるスイッチングハブは、片側ポートに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、前記片側ポートを制御フレームだけを中継するリスニングモードにした後、逆側ポートから障害復旧を示す制御フレームを送信し、前記逆側ポートで前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを受信したとき、前記片側ポートを全てのフレームを中継するフォワーディングモードにし、
   他方、他のスイッチングハブは、片側ポートで前記障害復旧を示す制御フレームを受信したとき、逆側ポートに接続された伝送路上に障害が発生していれば、前記片側ポートから前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを送信することを特徴とするリング型ネットワークシステム。
3. 片側ポートから定期的にリング制御フレームを送信し、逆側ポートで前記リング制御フレームを定期的に受信している間は、前記逆側ポートをユーザフレームを中継しないブロッキングモードにすると共に、前記逆側ポートから応答制御フレームを送信し、前記逆側ポートで前記リング制御フレームを一定時間受信しないとき、前記逆側ポートをフォワーディングモードにすると共に、前記逆側ポートからの前記応答制御フレームの送信を停止するスイッチングハブが含まれる請求項２記載のリング型ネットワークシステム。
4. 二つのポートを備え、これら二つのポートを用いてリングの連結部を二重化したリング型ネットワークシステムの一部を構成するスイッチングハブにおいて、
   片側ポートに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、前記片側ポートをユーザフレームを中継しないブロッキングモードにした後、逆側ポートから障害復旧を示す制御フレームを送信し、
   前記逆側ポートで他のスイッチングハブから送信された前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを受信したとき、前記片側ポートを全てのフレームを中継するフォワーディングモードにし、
   前記片側ポートあるいは前記逆側ポートで他のスイッチングハブから送信された前記障害復旧を示す制御フレームを受信したとき、前記障害が発生した際にフォワーディングモードにした前記片側ポートあるいは前記逆側ポートをブロッキングモードにした後、前記片側ポートあるいは前記逆側ポートから前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを送信することを特徴とするスイッチングハブ。
5. 請求項４記載のスイッチングハブをリングの連結部が二重化されるように複数個接続して構成されるリング型ネットワークシステムであって、
   あるスイッチングハブは、片側ポートに接続された伝送路上に発生した障害が復旧したとき、前記片側ポートをユーザフレームを中継しないブロッキングモードにした後、逆側ポートから障害復旧を示す制御フレームを送信し、前記逆側ポートで前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを受信したとき、前記片側ポートを全てのフレームを中継するフォワーディングモードにし、
   他方、他のスイッチングハブは、片側ポートで前記障害復旧を示す制御フレームを受信したとき、前記障害が発生した際にフォワーディングモードにした前記片側ポートをブロッキングモードにした後、前記片側ポートから前記ネットワークシステムがループでないことを示す制御フレームを送信することを特徴とするリング型ネットワークシステム。
6. 片側ポートから定期的にリング制御フレームを送信し、逆側ポートで前記リング制御フレームを定期的に受信している間は、前記逆側ポートをブロッキングモードにすると共に、前記逆側ポートから応答制御フレームを送信し、前記逆側ポートで前記リング制御フレームを一定時間受信しないとき、前記逆側ポートをフォワーディングモードにすると共に、前記逆側ポートからの前記応答制御フレームの送信を停止するスイッチングハブが含まれる請求項５記載のリング型ネットワークシステム。
   

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