JP2005252672A

JP2005252672A - スイッチングハブ

Info

Publication number: JP2005252672A
Application number: JP2004060606A
Authority: JP
Inventors: Shingo Sugawara; 伸吾菅原
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】障害発生による通信経路切替の際に直ちにフラッディングのない中継が可能な、あるいは通信がすぐに復帰できるスイッチングハブを提供する。
【解決手段】伝送路に障害が発生したとき、その障害が発生した伝送路に直接ポートが接続されているスイッチングハブ＃４では、当該ポートのアドレス学習情報＄５，６，７，８を反対側のポートに登録し直し、そのポートから前記アドレス学習情報を送信し、他方、スイッチングハブ＃３では、他のスイッチングハブ＃４から送信された前記アドレス学習情報＄５，６，７，８をポートで受信したとき、そのアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直す。
【選択図】図１

Description

本発明は、リング型ネットワークにおいて使用されるスイッチングハブに係り、障害発生による通信経路切替の際に直ちにフラッディングのない中継が可能な、あるいは通信がすぐに復帰できるスイッチングハブに関する。

スイッチングハブは、伝送路に接続される複数のポートを有し、各ポートの先に接続されている端末のアドレスをこれら端末が送信してくるパケットの送信元アドレスから学習して記憶する機能を有する。アドレス学習情報は、受信したパケットを中継するポートを特定することに利用される。

ここで、アドレス学習とは、ポートに到着したパケットから送信元アドレスを取り出してポートに対応付けて記憶することを言い、その後、他のポートに到着したパケットから宛先アドレスを取り出して記憶と照らし合わせるとそのパケットを転送するべきポートが判明する。該当する記憶がない場合は、受信したパケットを受信ポート以外の全てのポートから中継することになる。

複数のスイッチングハブを伝送路で順次接続してリング型ネットワークを構成する場合、無限ループが形成されないよう、冗長化プロトコルにより特定のスイッチングハブにおいて１つのポートを論理的に閉塞する。図１のネットワークでは、反時計回りにスイッチングハブ＃１〜＃８がリング型ネットワークを構成しており、スイッチングハブ＃１の時計回り側ポートが論理的に閉塞されている。この状態でスイッチングハブ＃１〜＃８にアドレス学習情報が登録されると、各スイッチングハブ＃１〜＃８のポート毎に登録された端末＄１〜＄８のアドレスは、図示のようになる。

ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥＳｔｄ８０２．１Ｄ，１９９８Ｅｄｉｔｉｏｎｐ５８〜ｐ６４ＩＥＥＥＳｔｄ８０２．１ｗ−２００１ｐ２４〜ｐ３９

ところで、リング型ネットワークを構成するスイッチングハブにおいては、伝送路に障害が発生したとき、その障害が発生した伝送路に直接接続されているスイッチングハブがその障害を検出し、障害を検出した側とは反対側周りに通知を出すことにより、この通知を受けたスイッチングハブ＃１は閉塞していたポートを開放し、リング型ネットワークを回復させるようになっている。その際、各スイッチングハブ＃１〜＃８が登録しているアドレス学習情報は新たな通信経路と矛盾してしまうので、アドレス学習情報を全てクリアする処理を行っている。障害が正常に復旧して元の通信経路に戻す際にも同様にアドレス学習情報を全てクリアする処理を行っている。これらの処理も前述の冗長化プロトコルにより行われる。

しかし、アドレス学習情報を全てクリアする処理を行ってしまうと、ＭＡＣアドレスを学習しているレイヤ２のスイッチングハブでは、一時的にフラッディングが多発する環境ができてしまう。詳しく言うと、スイッチングハブはアドレス学習情報として登録されていないアドレスを宛先としたパケットは、そのパケットの受信ポートを除く送信可能な全てのポートからパケットを中継する。この動作をフラッディングという。アドレス学習情報が全てクリアされた状態では受信したパケットは必ずフラッディングされる。

ＩＰアドレスを学習しているレイヤ３のスイッチングハブにおいても、アドレス学習情報を全てクリアする処理を行ってしまうと、通信がすぐに復帰しないことがある。詳しく言うと、ＲＩＰ（ＲｏｕｔｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）やＯＳＰＦ（ＯｐｅｎＳｈｏｒｔｅｓｔＰａｔｈＦｉｒｓｔ）などの一般的なＬ３ルーティングプロトコルでは、ネットワークトポロジの把握や最適経路の決定等があるため、経路の収束まで非常に時間がかかり、最速でも数秒以上かかってしまう。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、障害発生による通信経路切替の際に直ちにフラッディングのない中継が可能な、あるいは通信がすぐに復帰できるスイッチングハブを提供することにある。

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片側周り伝送路に接続されるポートと反対側周り伝送路に接続されるポートとを有することにより、該リング型ネットワークの一部を構成すると共に、ポート毎に伝送路から学習したアドレス学習情報を登録したスイッチングハブにおいて、伝送路に障害が発生したとき、その障害が発生した伝送路に直接接続されているポートのアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直し、そのポートから前記アドレス学習情報を送信し、他方、他のスイッチングハブから送信された前記アドレス学習情報をポートで受信したとき、そのアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直すものである。

前記アドレス学習情報がＭＡＣアドレスであってもよい。

前記アドレス学習情報がＩＰアドレスであってもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）障害発生による通信経路切替の際に直ちにフラッディングのない中継が可能となる（レイヤ２の場合）。

（２）障害発生による通信経路切替の際に通信がすぐに復帰できる（レイヤ３の場合）。

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。

本発明に係るスイッチングハブは、伝送路に障害が発生したとき、その障害が発生した伝送路に直接接続されているポートのアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直し、そのポートから前記アドレス学習情報を送信する機能と、他のスイッチングハブから送信された前記アドレス学習情報をポートで受信したとき、そのアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直し、そのポートから前記アドレス学習情報を送信する機能とを備える。
本発明以前からあるスイッチングハブの周知の機能は逐一説明しないが全て備えられているものとする。

図１のネットワークでは、本発明に係るスイッチングハブ＃１〜＃８が互いの時計回り側ポートと反時計回り側ポートとを順次伝送路で接続されてリング型ネットワークを構成している。このうちスイッチングハブ＃１は他のスイッチングハブとは異なり、ループを論理的に切断する機能をさらに備える。このため、図１のネットワークでは、スイッチングハブ＃１の時計回り側ポートが論理的に閉塞されている（丸に×印で示す）。この結果、スイッチングハブ＃１に接続されている端末＄１が送信したパケットは全て反時計回りに中継され、スイッチングハブ＃８に接続されている端末＄８が送信したパケットは全て時計回りに中継され、他の端末＄２〜＄７が送信したパケットは最初はフラッディングされ、徐々にそれぞれのスイッチングハブ＃１〜＃８にアドレス学習情報が登録されることになる。従って、各スイッチングハブ＃１〜＃８のポート毎に登録された端末＄１〜＄８のアドレスは、図示のようになる。即ち、スイッチングハブ＃１の時計回り側ポートには登録なし、反時計回り側ポートには端末＄２〜＄８、スイッチングハブ＃２の時計回り側ポートには端末＄１、反時計回り側ポートには端末＄３〜＄８、スイッチングハブ＃３の時計回り側ポートには端末＄１〜＄２、反時計回り側ポートには端末＄４〜＄８、…以下略が登録されている。

次に、スイッチングハブ＃４と＃５との間の伝送路に障害Ｘが発生すると、この伝送路に直接接続されているスイッチングハブ＃４，＃５がその障害Ｘを検出し、障害Ｘを検出した側とは反対側周りに通知を出すことにより、この通知を受けたスイッチングハブ＃１は閉塞していたポートを開放し、障害Ｘのところを断点とするリング型ネットワークを回復させる。

このとき本発明では、図２に示されるように、障害Ｘが発生した伝送路に直接接続されているスイッチングハブ＃４では反時計回り側のポートのアドレス学習情報を時計回り側のポートに登録し直す。即ち、端末＄５〜＄８が時計回り側のポートに移動することになる。同様に、スイッチングハブ＃５では時計回り側のポートのアドレス学習情報を反時計回り側のポートに登録し直す。即ち、端末＄１〜＄４が時計回り側のポートに移動することになる。

さらに、スイッチングハブ＃４では、時計回り側のポートからもともと反時計回り側のポートに登録されていたアドレス学習情報、即ち、端末＄５〜＄８を隣接するスイッチングハブ＃３に通知する。スイッチングハブ＃３では、あるポートでアドレス学習情報を受信したとき、そのアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直すので、スイッチングハブ＃４が送信したアドレス学習情報である端末＄５〜＄８を時計回り側のポートに移し替える。スイッチングハブ＃３は、この移し替えたアドレス学習情報を時計回り側のポートから送信し、これを受信したスイッチングハブ＃２も同様の動作を行う。また、スイッチングハブ＃５では、反時計回り側のポートからもともと時計回り側のポートに登録されていたアドレス学習情報、即ち、端末＄１〜＄４を通知する。これを受信したスイッチングハブ＃６でもアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直し、この移し替えたアドレス学習情報を反時計回り側のポートから送信する。

このような連鎖的な動作は、障害発生前に閉塞していたポートの直前まで行われる。即ちスイッチングハブ＃１において、端末＄５〜＄８を時計回り側のポートに登録し直すところまで、また、スイッチングハブ＃８において端末＄１〜＄４を反時計回り側のポートに登録し直すところまで行われる。この連鎖的なアドレス学習情報の移し替え動作が収束した結果、各スイッチングハブ＃１〜＃８のポート毎に登録された端末＄１〜＄８のアドレスは、図３に示すようになる。即ち、スイッチングハブ＃１の時計回り側ポートには＄５〜＄８、反時計回り側ポートには端末＄２〜＄４、スイッチングハブ＃２の時計回り側ポートには端末＄１及び＄５〜＄８、反時計回り側ポートには端末＄３〜＄４、スイッチングハブ＃３の時計回り側ポートには端末＄１〜＄２及び＄５〜＄８、反時計回り側ポートには端末＄４、…以下略が登録されている。

図３のアドレス学習情報の状態は、スイッチングハブ＃４と＃５との間の伝送路に障害Ｘが発生した直後にアドレス学習情報を全てクリアする処理を行った後、パケットの交換が進んでパケットの送信元から学習したものと全く同じになっている。つまり、アドレス学習情報がクリアされることなく移し替えられることによって学習が達成されたのと同じ結果が得られている。

ＭＡＣアドレスを学習するレイヤ２のスイッチハブの場合、上記した連鎖的なアドレス学習情報の移し替え動作は瞬時にして完了するので、アドレス学習情報を全てクリアする処理を行った場合のようにフラッディングが多発するという時間が生じることがない。このように、通信経路の切替時でもフレームがフラッディングされないため、通信帯域を有効に使うことができる。

また、ＩＰアドレスを学習するレイヤ３のスイッチングハブの場合、フラッディングという中継動作がなく宛先不明のパケットは廃棄してしまう。従って、アドレス学習情報を全てクリアする処理を行うと、フラッディングは起こらないがパケットが廃棄されて、通信ができない事態が多発することになる。本発明を適用すればアドレス学習情報がクリアされずに直ちに移し替えられるので、通信が不能になることがない。

なお、障害が正常に復旧すると、前述の冗長化プロトコルにより、再び図１のような通信経路のリング型ネットワークが復元され、スイッチングハブ＃１の時計回り側ポートが閉塞される。従って、各スイッチングハブ＃１〜＃８は、障害発生時に移し替えをしたアドレス学習情報をアドレス学習の記憶領域とは別途の領域にも記憶しておき、元の通信経路が復元された時点でこのアドレス学習情報を元通りに移し戻す。

本発明の一実施形態を示すネットワークの構成図である。本発明の一実施形態を示すネットワークの構成図である。本発明の一実施形態を示すネットワークの構成図である。

符号の説明

＃１〜＃８スイッチングハブ
＄１〜＄８端末

Claims

リング型ネットワークの片側周り伝送路に接続されるポートと反対側周り伝送路に接続されるポートとを有することにより、該リング型ネットワークの一部を構成すると共に、ポート毎に伝送路から学習したアドレス学習情報を登録したスイッチングハブにおいて、伝送路に障害が発生したとき、その障害が発生した伝送路に直接接続されているポートのアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直し、そのポートから前記アドレス学習情報を送信し、他方、他のスイッチングハブから送信された前記アドレス学習情報をポートで受信したとき、そのアドレス学習情報を反対側のポートに登録し直すことを特徴とするスイッチングハブ。
前記アドレス学習情報がＭＡＣアドレスであることを特徴とする請求項１記載のスイッチングハブ。
前記アドレス学習情報がＩＰアドレスであることを特徴とする請求項１記載のスイッチングハブ。