JP2007027954A - Packet network and layer 2 switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レイヤ2スイッチによるパケットネットワークの冗長に関する。 The present invention relates to redundancy of a packet network by layer 2 switches.
図5は、従来のレイヤ2スイッチによるパケットネットワークの構成例を示すシステム構成図である。図5を参照すると、従来のパケットネットワーク90は、ハブ91、後段レイヤ2スイッチ(L2SW)921、922、および前段レイヤ2スイッチ931、932を有し、端末951〜954とサーバ94を接続する。
FIG. 5 is a system configuration diagram showing a configuration example of a packet network using a conventional layer 2 switch. Referring to FIG. 5, a
ハブ91はサーバ94と後段レイヤ2スイッチ921、922を接続する。
Hub 91 connects the
後段レイヤ2スイッチ921はハブ91と前段レイヤ2スイッチ931、932を接続する。同様に、後段レイヤ2スイッチ922も、ハブ91と前段レイヤ2スイッチ931、932を接続する。
The rear layer 2 switch 92 1 connects the
前段レイヤ2スイッチ931は、後段レイヤ2スイッチ921、922と端末951、952を接続する。前段レイヤ2スイッチ932は、後段レイヤ2スイッチ921、922と端末953、954を接続する。 The upstream layer 2 switch 93 1 connects the downstream layer 2 switches 92 1 and 92 2 to the terminals 95 1 and 95 2 . The upstream layer 2 switch 93 2 connects the downstream layer 2 switches 92 1 and 92 2 to the terminals 95 3 and 95 4 .
レイヤ2スイッチによるパケットネットワーク90において、図5のような冗長を有する接続をすると、後段レイヤ2スイッチ921、922と前段レイヤ2スイッチ931、932間でブロードキャストパケットのループが発生してしまい、それによってスイッチの帯域が圧迫され、通信が正常にできない状態となるという問題がある。
In the
それを解消するため、レイヤ2スイッチによるパケットネットワークにて図5のような冗長を構成する場合、従来、スパニングツリープロトコルのような冗長プロトコルを各レイヤ2スイッチ921、922、931、932に実装していた。冗長プロトコルに基づき、レイヤ2スイッチ921、922、931、932が経路情報を相互にやり取りして運用経路を決定し、他の経路をブロックすることによりループの発生を防止していた。これにより、パケットネットワーク90は、ループが発生せず、正常に通信できる状態に維持されていた。
To solve it, if a redundant as shown in FIG. 5 by the packet network by the layer 2 switch, conventionally, Redundancy Protocol each layer 2 switch 92 1, such as a spanning tree protocol, 92 2, 93 1, 93 2 was implemented in. Based on Redundancy Protocol, Layer 2 switches 92 1, 92 2, 93 1, 93 2 by exchanging routing information with each other to determine the operational path, it had prevented the occurrence of a loop by blocking the other path . As a result, the
しかし、スパニングツリープロトコルによる方法では、全てのレイヤ2スイッチにスパニングツリーを実装する必要がある。そのため、既にレイヤ2スイッチによるネットワークが導入されている場合、図5のような冗長を構成するために全てのレイヤ2スイッチをスパニングツリープロコトルに対応した機器にリプレースして、スパニングツリーを実装する必要があり、不経済であった。 However, in the method based on the spanning tree protocol, it is necessary to implement a spanning tree on all layer 2 switches. Therefore, when a network with layer 2 switches has already been introduced, it is necessary to replace all the layer 2 switches with devices corresponding to the spanning tree protocol and implement a spanning tree in order to configure redundancy as shown in FIG. It was uneconomical.
また、スパニングツリープロトコル対応機器はベンダ毎に動作が少しずつ異なっている可能性がある。そのため、スパニングツリープロトコルに対応した機器が導入されていても、前段と後段の各集約層にベンダの異なる機器が採用されていれば、経路決定の動作が正常に行われる保証が無かった。 In addition, there is a possibility that the operation of the device corresponding to the spanning tree protocol is slightly different for each vendor. For this reason, even if a device corresponding to the spanning tree protocol is introduced, there is no guarantee that the route determination operation is normally performed if devices of different vendors are employed in the aggregation layers in the former stage and the latter stage.
また、スパニングツリープロトコルでは、レイヤ2スイッチ921、922、931、932間で経路情報を交換して収束させることにより運用経路を決定していた。そして、運用経路のどこかに障害が発生すると、レイヤ2スイッチ921、922、931、932間で再び経路情報を交換して迂回経路を決定していた。そのため、経路の切り替えに時間がかかり、障害発生時に多くのパケットが喪失していた。また、障害発生から迂回経路が決定されるまで、レイヤ2スイッチの全てのポートがブロックされるので、障害の発生した経路に関連しないポートに接続された装置も影響を受けていた。 Further, the Spanning Tree Protocol, was determined operational path by converging to exchange routing information between the layer 2 switches 92 1, 92 2, 93 1, 93 2. When a failure occurs somewhere in the operational path, was determined detour path by exchanging routing information again between the layer 2 switches 92 1, 92 2, 93 1, 93 2. Therefore, it takes time to switch the route, and many packets are lost when a failure occurs. Further, since all the ports of the layer 2 switch are blocked from the occurrence of the failure until the detour route is determined, the devices connected to the ports not related to the failure route are also affected.
これに対して、エッジ−エッジ間で最短経路と次に短い経路の2つの経路を予め設定しておき、エッジにある装置の各々が経路の異常を監視し、異常を検出すると経路の切り替えを行う技術が開示されている(特許文献1参照)。 In contrast, two routes, the shortest route and the next shortest route, are set in advance between the edges, each of the devices at the edge monitors the route for abnormalities, and if an abnormality is detected, the route is switched. The technique to perform is disclosed (refer patent document 1).
これによれば、エッジにある装置が、異常を検出すると、予め定められた迂回経路への切り替えを行うので、短時間で経路の切り替えが可能である。また、全ての経路を再構成するわけではないので、障害に関連しない経路の通信は継続される。
しかし、特許文献1に記載された方法では、両エッジの装置がそれぞれに切り替えを行うので、図5に示したように前段と後段の間の経路冗長を構成する場合、前段と後段の両方に切り替え機能を備えた機器を用いる必要があり、冗長構成を導入するときに全ての装置をリプレースする必要があるという問題は残る。
However, in the method described in
また、最短経路と次に短い経路を設定するのにOSPF(Open Shortest Path First)というレイヤ3のルーチングプロトコルを用いるので、OSPFを備えた機器にリプレースする必要がある。 Further, since a routing protocol of Layer 3 called OSPF (Open Shortest Path First) is used to set the shortest route and the next shortest route, it is necessary to replace the device with an OSPF.
本発明の目的は、既存機器からのリプレースを少なく構築でき、経路冗長の切り替えが短時間で可能なレイヤ2スイッチによるパケットネットワークを提供することである。 An object of the present invention is to provide a packet network using a layer 2 switch that can be constructed with little replacement from existing equipment and can switch path redundancy in a short time.
上記目的を達成するために、本発明のパケットネットワークは、
冗長を構成する運用経路と予備経路の各々に接続された少なくとも2つの後段レイヤ2スイッチと、
前記運用経路および前記予備経路の双方に接続され、該運用経路に接続された後段レイヤ2スイッチ、および該予備経路に接続された後段レイヤ2スイッチとパケットの送受信が可能であり、通常時、該運用経路で前記パケットを送受信すると共に該運用経路を監視しており、該運用経路の障害を検出すると、前記パケットの送受信を前記予備経路に切り替える前段レイヤ2スイッチとを有している。
In order to achieve the above object, the packet network of the present invention provides:
At least two subsequent layer 2 switches connected to each of the operation path and the backup path constituting redundancy;
Packets can be transmitted / received to / from both the operation path and the backup path, and can be transmitted / received to / from the latter layer 2 switch connected to the operation path and the latter layer 2 switch connected to the backup path. The packet transmission / reception is performed on the operation route and the operation route is monitored, and when a failure of the operation route is detected, a pre-layer 2 switch that switches the packet transmission / reception to the backup route is provided.
したがって、本発明によれば、前段レイヤ2スイッチは、通常時、運用経路でパケットを転送すると共にその運用経路を監視し、障害発生を検出すると、パケットの転送を予備経路に切り替えるので、後段レイヤ2スイッチに特別な機能を備えることなく、単純な切り替え制御により短時間で経路切り替えが可能なパケットネットワークを提供することができる。 Therefore, according to the present invention, the upstream layer 2 switch normally forwards the packet along the operational route and monitors the operational route, and switches the packet forwarding to the backup route when the failure is detected. It is possible to provide a packet network capable of switching paths in a short time by simple switching control without providing a special function for the two switches.
また、前記前段レイヤ2スイッチは、前記運用経路に接続する運用ポートと前記予備経路に接続する予備ポートの各々にパケット転送に用いるアドレステーブルを備え、切り替えが実行されると前記予備ポートのアドレステーブルを用いてパケット転送を開始することとしてもよい。 The upstream layer 2 switch includes an address table used for packet transfer in each of the operation port connected to the operation path and the protection port connected to the protection path, and when switching is performed, the address table of the protection port The packet transfer may be started using
これによれば、前段レイヤ2スイッチは、運用経路と予備経路に接続する各ポートにアドレステーブルをそれぞれ備えているので、即座に予備経路でパケット転送を開始でき、短時間での切り替えが可能である。 According to this, since the upstream layer 2 switch has an address table for each port connected to the operation route and the backup route, packet transfer can be started immediately on the backup route and switching in a short time is possible. is there.
また、前記前段レイヤ2スイッチは、経路の切り替え時、前記運用経路によるパケット転送の停止と前記予備経路によるパケット転送の開始を同期して行うこととしてもよい。 Further, the upstream layer 2 switch may synchronize the stop of the packet transfer by the operation route and the start of the packet transfer by the backup route when the route is switched.
これによれば、前段レイヤ2スイッチが運用経路と予備経路を同期して切り替えるので、切り替えによるパケットの損失を低減することができる。 According to this, since the upstream layer 2 switch switches the operation path and the backup path in synchronization, packet loss due to switching can be reduced.
また、前記前段レイヤ2スイッチは、前記運用経路に監視パケットを送信し、該監視パケットに対する応答を監視することにより前記運用経路の監視を行うこととしてもよい。 The upstream layer 2 switch may monitor the operation route by transmitting a monitor packet to the operation route and monitoring a response to the monitor packet.
また、前記前段レイヤ2スイッチは、スイッチングするパケットから取得したアドレスを用いて該パケットの送信元を疑似して前記監視パケットを生成することとしてもよい。 Further, the upstream layer 2 switch may generate the monitoring packet by using the address acquired from the packet to be switched to simulate the transmission source of the packet.
本発明によれば、前段レイヤ2スイッチは、通常時、運用経路でパケットを転送すると共にその運用経路を監視し、障害発生を検出すると、パケットの転送を予備経路に切り替えるので、後段レイヤ2スイッチに特別な機能を備えることなく、単純な切り替え制御により短時間で経路切り替えが可能なパケットネットワークを提供することができる。 According to the present invention, the upstream layer 2 switch normally forwards the packet on the operational route and monitors the operational route, and when the occurrence of a failure is detected, the packet forwarding is switched to the backup route. It is possible to provide a packet network capable of switching a route in a short time by simple switching control without providing a special function.
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態のレイヤ2スイッチによるパケットネットワークの構成例を示すシステム構成図である。図1を参照すると、パケットネットワーク10は、ハブ11、後段レイヤ2スイッチ(L2SW)121、122、および前段レイヤ2スイッチ131、132を有し、端末151〜154とサーバ14を接続する。
FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a configuration example of a packet network using a layer 2 switch according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, a
ハブ11はサーバ14と後段レイヤ2スイッチ121、122を接続する。
The
冗長構成において、後段レイヤ2スイッチ121が運用装置として動作し、後段レイヤ2スイッチ122が予備装置として動作する。 In the redundant configuration, the rear layer 2 switch 12 1 operates as an operation device, and the rear layer 2 switch 12 2 operates as a spare device.
後段レイヤ2スイッチ121はハブ11と前段レイヤ2スイッチ131、132を接続する。同様に、後段レイヤ2スイッチ122も、ハブ11と前段レイヤ2スイッチ131、132を接続する。この構成により、通常時、後段レイヤ2スイッチ121が、サーバ14と端末151、152、153、154の間のパケットをスイッチングする。運用系経路に障害があるときには、後段レイヤ2スイッチ122がそのスイッチングを行う。
The rear layer 2 switch 12 1 connects the
前段レイヤ2スイッチ131は、運用ポート1311と予備ポート1321を有している。運用ポート1311が、運用装置である後段レイヤ2スイッチ121に接続され、予備ポート1321が、予備装置である後段レイヤ2スイッチ122に接続されている。また、前段レイヤ2スイッチ131には端末151、152が接続されている。
The upstream layer 2
前段レイヤ2スイッチ131は、通常時、運用ポート1311を用いて、サーバ14と端末151、152の間のパケットを送受信し、また運用ポート1311にて運用経路を監視する。そして、前段レイヤ2スイッチ131は、運用経路の障害を検出すると、前段レイヤ2スイッチ131は、パケットの送受信を予備ポート1321に切り替える。
Front layer 2
前段レイヤ2スイッチ132は、運用ポート1312と予備ポート1322を有している。運用ポート1312が、運用装置である後段レイヤ2スイッチ121に接続され、予備ポート1322が、予備装置である後段レイヤ2スイッチ122に接続されている。また、前段レイヤ2スイッチ132には端末153、154が接続されている。
The upstream layer 2
前段レイヤ2スイッチ132は、通常時、運用ポート1312を用いて、サーバ14と端末153、154の間のパケットを送受信し、また運用ポート1312にて運用経路を監視する。そして、前段レイヤ2スイッチ132は、運用経路の障害を検出すると、前段レイヤ2スイッチ132は、パケットの送受信を予備ポート1322に切り替える。
Front layer 2
図2は、前段レイヤ2スイッチの構成を示すブロック図である。図1における前段レイヤ2スイッチ131、132は同じ構成であり、図2では、これを前段レイヤ2スイッチ13として示している。図2を参照すると、レイヤ2スイッチ13は、運用ポート131、予備ポート132、ポート133、経路障害検出回路134、およびMACテーブル制御回路135を有している。運用ポート131が、運用装置である後段レイヤ2スイッチ121に接続されている。予備ポート132が予備装置である後段レイヤ2スイッチ122に接続されている。また、ポート133が端末15に接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the previous layer 2 switch. The previous layer 2 switches 13 1 and 13 2 in FIG. 1 have the same configuration, and in FIG. 2, this is shown as the previous layer 2
MACテーブル制御部135は、前段レイヤ2スイッチ13にてパケットのスイッチングに用いられるMACテーブルを管理する。MACテーブルは、MACアドレスとそのMACアドレスを有するパケットの転送先ポートとの対応を示すテーブルである。
The MAC
MACテーブルは、一例として、運用ポート131と予備ポート132の領域があり、前段レイヤ2スイッチ13がスイッチングするパケットのMACアドレスが記録される構成である。前段レイヤ2スイッチ13がスイッチングするパケットのMACアドレスは学習により得られる。
As an example, the MAC table has a region of the
各ポートの領域の各MACアドレスにイネーブルフラグが設けられており、各MACアドレスについて運用ポート131か予備ポート132のいずれか一方のイネーブルフラグをオンにすることにより、転送先ポートが示される。MACアドレスに対応するIPアドレスもMACテーブルに記録されている。
An enable flag is provided for each MAC address in the area of each port, and a transfer destination port is indicated by turning on one of the enable flags of the
MACテーブル制御回路135は、経路障害検出回路134からの制御で、運用ポート131と予備ポート132のイネーブルフラグのオンとオフを入れ替えることにより経路の切り替えを行う。
The MAC
経路障害検出回路134は、運用ポート131にてサーバ14に経路状態監視パケットを定期的に送信し、それに対する応答を監視することにより、運用経路の正常性を確認する。経路状態監視パケットは一例としてping(Packet Internet Groper)のパケットである。
The path
その際、経路障害検出回路134は、前段レイヤ2スイッチ13がスイッチングするパケットからMACアドレスおよびIPアドレスを取得し、それMACアドレスおよびIPアドレスを用いて、端末15からサーバ14へのパケットを疑似した経路状態監視パケットを作成し、運用ポート131から定期的に送信する。そして、経路障害検出回路134は、サーバ14からの応答がないとき、運用経路に障害が発生したと判断し、予備経路への切り替えをMACテーブル制御回路135に指示する。
At that time, the path
ここで一例として、端末15が、前段レイヤ2スイッチ13の運用ポート131、および運用装置である後段レイヤ2スイッチ121を経由してサーバ14とパケット通信を行っている状態から、運用経路に障害が発生して予備経路に切り替えるときの動作を説明する。
As an example here, the terminal 15, from the
前段レイヤ2スイッチ13の経路障害検出回路134は、スイッチング時に取得した端末15のMACアドレスおよびIPアドレスと、サーバ14のMACアドレスおよびIPアドレスを保持する。このとき、運用経路を用いているので、MACテーブルは、図3に示すように、全てのMACアドレスについて運用ポート131がイネーブルとなっている。
The path
前段レイヤ2スイッチ13の経路障害検出回路134は、端末15のMACアドレスおよびIPアドレスを用いた経路状態監視パケットをサーバ14に送信することにより、前段レイヤ2スイッチ13とサーバ14の間の経路障害を監視する。
The path
そして、経路障害検出回路134が経路障害を検出すると、経路障害検出回路134はMACテーブル制御回路135に経路の切り替えを指示する。ここでは、端末15のMACアドレスは図3にて“AAAA”と示されているものとする。
When the path
経路の切り替えの指示を受けたMACテーブル制御回路135は、運用ポートのMACテーブルと予備ポートのMACテーブルを同期してMACアドレス“AAAA”のエントリのイネーブルフラグのオンとオフを、図4に示すように入れ替える。これにより、端末15からサーバ14へのパケットは前段レイヤ2スイッチ13にて予備ポート132から後段レイヤ2スイッチ122に送信されるようになる。後段レイヤ2スイッチ122は、そのパケットをサーバ14に送信すると共に、端末15のMACアドレスおよびIPアドレスを学習するので、サーバ14から端末15へのパケットも予備経路で疎通する。
Upon receiving the path switching instruction, the MAC
以上説明したように、本実施形態によれば、予め運用経路と予備経路を設定し、前段レイヤ2スイッチ13は、通常時、運用経路でパケットを転送すると共にその運用経路を監視し、障害発生を検出すると、パケットの転送を予備経路に切り替えるので、後段レイヤ2スイッチ12に特別な機能を備えることなく、単純な切り替え制御により短時間で経路切り替えが可能なパケットネットワークを提供することができる。また、障害を検出した前段レイヤ2スイッチ13が障害の検出された経路だけを予備経路に切り替えるので、他のポートに接続された端末に対する影響が少ない。
As described above, according to the present embodiment, the operation route and the protection route are set in advance, and the upstream layer 2
また、本実施形態によれば、前段レイヤ2スイッチ13は、運用経路と予備経路に接続する各ポートにMACテーブルをそれぞれ備えているので、即座に予備経路でパケット転送を開始でき、短時間での切り替えが可能である。
In addition, according to the present embodiment, the upstream layer 2
また、本実施形態によれば、前段レイヤ2スイッチ13が運用経路と予備経路を同期して切り替えるので、切り替えによるパケットの損失を低減することができる。
Further, according to the present embodiment, since the upstream layer 2
なお、本実施形態では、1つの運用経路に対して1つの予備経路を有する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、1つの運用経路に対して2つの予備経路を備えることによりより信頼性の高い冗長構成としてもよい。その場合、例えば、運用装置として用いる1つの後段レイヤ2スイッチに対して、予備装置として用いる2つの後段レイヤ2スイッチを備えればよい。 In the present embodiment, the configuration having one backup route for one operation route is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, a redundant configuration with higher reliability may be provided by providing two standby paths for one operational path. In that case, for example, two subsequent layer 2 switches used as spare devices may be provided for one subsequent layer 2 switch used as the operation device.
10 パケットネットワーク
11 ハブ
121、122 後段レイヤ2スイッチ
131、132 前段レイヤ2スイッチ
14 サーバ
151〜154 端末
131 運用ポート
132 予備ポート
133 ポート
134 経路障害検出回路
135 MACテーブル制御回路
10
Claims (10)
前記運用経路および前記予備経路の双方に接続され、該運用経路に接続された後段レイヤ2スイッチ、および該予備経路に接続された後段レイヤ2スイッチとパケットの送受信が可能であり、通常時、該運用経路で前記パケットを送受信すると共に該運用経路を監視しており、該運用経路の障害を検出すると、前記パケットの送受信を前記予備経路に切り替える前段レイヤ2スイッチとを有するパケットネットワーク。 At least two subsequent layer 2 switches connected to each of the operation path and the backup path constituting redundancy;
Packets can be transmitted / received to / from both the operation path and the backup path, and can be transmitted / received to / from the latter layer 2 switch connected to the operation path and the latter layer 2 switch connected to the backup path. A packet network comprising: a preceding layer 2 switch that transmits and receives the packet through an operation route and monitors the operation route and switches transmission / reception of the packet to the backup route when a failure of the operation route is detected.
前記運用経路に接続され、通常時にパケットを送受信する運用ポートと、
前記予備経路に接続され、前記運用経路の障害時にパケットを送受信する予備ポートと、
前記運用ポートにて前記運用経路を監視する経路障害検出部と、
前記経路障害検出部にて前記運用経路の障害が検出されると、パケットの送受信を前記運用ポートから前記予備ポートに切り替える切替制御部とを有するレイヤ2スイッチ。 A layer 2 switch that is connected to a redundant operation path and a backup path and is capable of transmitting and receiving packets through the operation path and the backup path;
An operational port connected to the operational path and transmitting and receiving packets at normal times;
A spare port connected to the spare path and transmitting and receiving packets when the operational path fails; and
A path failure detection unit that monitors the operating path at the operating port;
A layer 2 switch having a switching control unit that switches transmission / reception of packets from the operation port to the backup port when a failure of the operation route is detected by the route failure detection unit.
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