JP2005268833A - ハブ - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークの伝送効率を向上させる。
【解決手段】ＬＡＮ用ハブは、スイッチングデバイス２とリピータデバイス３を搭載し、各ポートの伝送負荷および伝送形態に応じて、選択部４でスイッチングデバイスとリピータデバイスを切り替える。
スイッチングデバイスの設定によりスイッチング動作モードまたはリピータ動作モードに切り替えること、対象ハブの伝送負荷および伝送形態をモニタし、このモニタデータの固有のフレームを基に特定または全ハブの動作モードを変更させることも含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）に使用されるＬＡＮ用ハブ（ＨＵＢ）に関する。

ハブには、受信したフレームを他のポートに送信（フォワーディンク）するに際して、従来からのリピータ方式とスイッチング技術を応用したスイッチング方式とがある。多数のクライアントコンピュータおよび、それらが共有するサーバ、または外部ネットラークの接続点である、ブリッジもしくはルータなどの機器から構成されるＬＡＮにおいて、伝送効率を向上させることは非常に重要な課題である。本発明では、ＬＡＮの中核を成すハブ装置についての伝送効率向上対策を提案する。

ＬＡＮには、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）またはワークステーション（ＷＳ）がクライアントコンピュータとして接続される。サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）は、ファイルシステムまたはデータベースシステムなどが実装され、各クライアントの共有資源としてファイル交換・保存または各種データの提供と保存などのサービスを提供している。また、ＬＡＮに使用されるルータ（Ｒｏｕｔｅｒ）およびブリッジ（Ｂｒｉｄｇｅ）は、インターネットなどの外部ネットワークまたは上位ネットワークへの接続点となる。これらルータおよびブリッジの使い分けは、システムの位置づけを基本とするネットワーク設計による。このような装置の中継的役割を果たすのが、ハブ（ＨＵＢ）である。

以前はバス型接続ネットワークとして、コリジョンドメイン単位でネットワークが分割されていた。この場合、イーサネット（登録商標）の中核技術であるＣＳＭＡ／ＣＤ方式により、唯一のクライアントノードがネットワークを時分割に排他占有することにより、フレームの交換が行われる。

それに対して、近年はスイッチング方式により、あたかも複数のクライアントノードがネットワークを共有するかのような制御方式が多用されている。さらに、スイッチングデバイスの低価格化により、スイッチングハブの普及度合いは著しいものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−１３５２８７号公報

これまでにも述べたように、多数のクライアントコンピュータ、およびそれらが共有するサーバ、または外部ネットワークの接続点である、ブリッジもしくはルータなどの機器から構成されるＬＡＮにおいて、伝送効率を向上させることは非常に重要な課題である。

近来多用されているスイッチングハブは、ハブ自身が持つポート数とアクセス形態により、複数のクライアントノードが同時に伝送することができる。

しかしながら、たとえば１台のサーバに対して多数のクライアントノードがアクセスしたような場合、その効率の低下は免れることはできない。さらに、ブロードキャスト伝送（一斉同報）が多用されているようなシステムにおいては、受信フレームはハブの全ポートに送信（フラッディング）されるため、スイッチングハブの特性を活用するメリットが少ない。

伝送負荷が高い状態における、排他制御に付いて考える。従来はイーサネット（登録商標）の基幹技術である、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式により、ネットワーク（コリジョンドメイン）上の唯一のノードが送信権利を獲得していた。この際に用いられるバックオフアルゴリズムは、規定の間隔の乱数倍にて再送信する、という非常にシンプルかつ効率がよい構成が考案されている。

スイッチングハブは、内部に受信バッファを搭載している。伝送負荷（受信フレーム）が増加し、その受信バッファが満杯に近づいたときの処理には、バックプレッシャ（半二重伝送時）、ポーズフレームによるフロー制御（全二重伝送時）の２種類があるが、いずれもスイッチングハブ固有のバッファ容量または設定値を基に動作しているため、バックオフアルゴリズムよりも統一性と効率に欠けるのは明らかである。

以上のように、ＬＡＮは多数のクライアントコンピュータ、およびそれらが共有するサーバ、または外部ネットワークの接続点であるブリッジもしくはルータなどの機器から構成される。このＬＡＮに使用されるスイッチングハブにおいて、伝送効率という観点から見た問題点は、下記の通りである。

・ネットワーク固有のアクセス形態により、スイッチングハブの特性が生かせない場合がある。

・スイッチングハブ内部のデータバッファの制御は必ずしも統一・効率化されたものではない。

本発明の目的は、上記の課題を解決したＬＡＮ用ハブを提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、伝送負荷と伝送形態に応じて、動的にハブの構成・動作を変更するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）多数のクライアントコンピュータおよび、それらが共有するサーバ、または外部ネットワークの接続点である、ブリッジもしくはルータなどの機器から構成されるＬＡＮに設けるハブであって、
前記ハブは、各ポートの伝送負荷および伝送形態に応じてスイッチング動作モードまたはリピータ動作モードに切り替える手段を備えたことを特徴とする。

（２）前記ハブは、スイッチングデバイスとリピータデバイスを搭載し、選択部で前記スイッチングデバイスとリピータデバイスを切り替える構成としたことを特徴とする。

（３）前記ハブは、スイッチングデバイスを搭載し、前記手段は該スイッチングデバイスの設定により、スイッチング動作モードまたはリピータ動作モードに切り替えることを特徴とする。

（４）前記手段は、対象ハブの伝送負荷および伝送形態をモニタし、このモニタデータの固有のフレームを基に特定または全ハブの動作モードを変更させるネットワーク監視手段とすることを特徴とする。

以上のように、多数のクライアントコンピュータおよび、それらが共有するサーバ、または外部ネットワークの接続点である、ブリッジもしくはルータなどの機器から構成されるＬＡＮにおいて、使用されるハブには伝送効率という観点から見た問題点は、下記の通りである。

・ネットワーク固有のアクセス形態により、スイッチングハブの特性が生かせない場合がある。

・スイッチングハブ内部のデータバッファの制御は必ずしも統一・効率化されたものではない。

これらに対し、本発明では伝送負荷と伝送形態に応じて、動的にハブの構成・動作を変更することができ、ネットワークの伝送効率を向上できる。

図１は本発明の実施形態を示すＬＡＮ用ハブの基本的構成図である。このハブは、基本的に、ＣＰＵとソフトウェアで構成する制御ロジック１と、各ポート毎に設ける、スイッチングデバイス２と、リピータデバイス３と、選択部４および物理インタフェース５で構成される。

この構成において、制御ロジック１は、受信負荷をスイッチングデバイス２で測定し、その伝送負荷および伝送形態により動作モードを切り替える。この切り替えは、以下のようになる。

スイッチング動作モードは、１対１伝送が多い場合、または、伝送負荷が低い場合に実行する。リピータ動作モードは、１対Ｎ伝送が多い場合、ブロードキャスト伝送が多い場合、または、伝送負荷が高い場合に実行する。

上記の動作モード切り替えには、スイッチングデバイス２には、全ポートの受信データが入力され、スイッチングデバイス２が一般的に搭載している各カウンタによるカウンタ動作で以下のようにして判定する。

伝送負荷の高低はトラヒックカウンタにより判断する。伝送形態はトラヒック種別カウンタにより判断する。また、伝送種別カウンタにより、ブロードキャスト量を判定する。また、各ポート毎の送受信カウンタにより、伝送が一極集中（１対Ｎ）であるか否かを判定する。

本実施例のＬＡＮ用ハブは、図１において、スイッチングデバイス２の他に、リピータデバイス３を搭載し、全ポートの受信を入力する。

そして、スイッチングデバイス２による前記の判断で、リピータ動作が適切であると判断されたポート群の送信はリピータデバイス３を選択部４で選択してリピータ動作による中継を行う。そうでない場合は、従来通りスイッチングデバイス２によるスイッチング動作を行う。

本実施例のＬＡＮ用ハブは、図１において、リピータデバイス３を搭載する代わりに、スイッチングデバイス２の設定を変更可能とし、前記の判断で、スイッチングデバイス２をリピータ状態にする。

すなわち、スイッチングデバイス２のＭＡＣアドレステーブル・エージング時間をゼロに設定することにより、受信フレームが常に「ＵｎｋｎｏｗｎＦｒａｍｅ」と見なされて、全ポートにフラッディングされる。

本実施例のＬＡＮ用ハブは、伝送負荷のモニタリングを、ＳＮＭＰ（簡易ネットワーク管理プロトコル）などのネットワーク監視手段にて行う。

このとき、データは、スイッチングデバイスが搭載するＭＩＢ（Management Information Base）を介して取得することができる。また、動作モードなどの切替は、監視側が対象側に対して送信する固有のフレームによる。

ハブは、１ノードだけでなく、ネットワーク全体のトラヒックを基に判断が可能である。使用している全ハブが、本発明によるハブである場合、より効率的な伝送制御が可能になる。

本発明の実施形態を示すＬＡＮ用ハブの基本的構成図。

符号の説明

１ 制御ロジック
２ スイッチングデバイス
３ リピータデバイス
４ 選択部
５ 物理インタフェース

Claims (4)

1. 多数のクライアントコンピュータおよび、それらが共有するサーバ、または外部ネットワークの接続点である、ブリッジもしくはルータなどの機器から構成されるＬＡＮ用ハブであって、
   前記ハブは、各ポートの伝送負荷および伝送形態に応じてスイッチング動作モードまたはリピータ動作モードに切り替える手段を備えたことを特徴とするＬＡＮ用ハブ。
2. 前記ハブは、スイッチングデバイスとリピータデバイスを搭載し、選択部で前記スイッチングデバイスとリピータデバイスを切り替える構成としたことを特徴とする請求項１に記載のＬＡＮ用ハブ。
3. 前記ハブは、スイッチングデバイスを搭載し、前記手段は該スイッチングデバイスの設定により、スイッチング動作モードまたはリピータ動作モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のＬＡＮ用ハブ。
4. 前記手段は、対象ハブの伝送負荷および伝送形態をモニタし、このモニタデータの固有のフレームを基に特定または全ハブの動作モードを変更させるネットワーク監視手段とすることを特徴とする請求項１に記載のＬＡＮ用ハブ。

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