JP2009239836A - スイッチングハブ - Google Patents

Abstract

【課題】フラッデングフレームの帯域制限が転送されるポートによって限定的に適用可能なスイッチングハブを提供する。
【解決手段】フレームを受信したポート２においてアドレス未学習のフレームにアドレスが未学習であるというマークを付けるマーキング手段と、フレームが転送されてきたポート３、４においてフレームにマークが付けられていないときはフレームに帯域制限を適用しないと判定し、フレームにマークが付けられているときはフレームに帯域制限を適用するか否か又は帯域制限を緩く適用するか厳しく適用するかをさらに判定する帯域制限適用判定手段とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラッディングフレームの帯域制限が転送されるポートによって限定的に適用可能なスイッチングハブに関する。

広域網を介して多数のユーザ対ユーザあるいはユーザ対情報提供会社が相互に通信を行うために、多数のスイッチングハブが網状に相互接続されて広域網が形成される。これらのスイッチングハブのうち、ユーザと広域網とを橋渡ししているスイッチングハブでは、広域網に繋がるポートをアップリンクポートと言い、ユーザに繋がるポートをアクセスポート（又は収容ポート）と言う。なお、アクセスポートは直接に個々のユーザに接続されるとは限らず、小さいネットワークを介して繋がることもある。１つのスイッチングハブについてアップリンクポートは２つ程度の少数個であり、アクセスポートはそれよりも多数個ある。アップリンクポートに接続されて広域網に繋がる伝送路は帯域が広く、アクセスポートに接続されてユーザに繋がる伝送路は帯域が狭いのが普通である。

図９に示されるように、スイッチングハブ８１には、複数のポート８２と、ポート８２で受信したフレームの送信元アドレスからポート８２に対応付けてアドレスを学習するアドレス学習テーブル８３と、ポート８２で受信したフレームの宛先アドレスでアドレス学習テーブル８３を参照しアドレス未学習のフレームは他の全てのポート８２に転送し、アドレス学習済みのフレームはアドレス学習テーブル８３で参照したポート８２にのみ転送する転送手段８４とが備えられている。この構成を有することにより、アドレス未学習のフレームはそのアドレスを持つユーザがどこに繋がっているか不明のため、受信ポート以外の全てのポート８２から送信される。これをフラッディングと言う。アドレス学習済みのフレームは学習テーブルで参照したポート８２、つまりそのアドレスを持つユーザが繋がっていることが分かっているポート８２からのみ送信される。これをフォワーディングと言う。アドレス学習テーブル８３の内容は、エージングによって消去されるほか、ポートに繋がる伝送路に障害が発生したとき、冗長化プロトコルが働いてポートが遮断・開放されたときなどに消去される。

図１０のように、ユーザＡとユーザＢがスイッチングハブ９１のそれぞれ異なるポート４、１１に繋がっていて、全ての伝送路に障害がないものとする（正常時）。ユーザＡとユーザＢはそれぞれスイッチングハブ９１を介して広域網に繋がり、広域網を介して所望の相手と通信を行っている。このとき、スイッチングハブ９１では、ユーザＡ、ユーザＢ宛のアドレスをその接続ポートと対応付けて学習済みであるため、広域網からのユーザＡ宛、Ｂ宛のフレームがアップリンクポート２に到着すると、各フレームはフォワーディングされる。ユーザＡ、Ｂからの返信も同様である。よって、ユーザＡ、Ｂと広域網を介する特定の相手との通信経路ＫＡ、ＫＢが生じる。

図１０のスイッチングハブ９１において、図１１のように、ユーザＢに繋がる伝送路に障害が発生し、ユーザＡに繋がる伝送路は正常を保つとする。ユーザＡ宛のフレームがアップリンクポート２に到着するとそのフレームは図１０の場合と同様にフォワーディングされる。しかし、ユーザＢ宛のフレームがアップリンクポート２に到着するとフラッディングが行われ、別のアップリンクポート３やユーザＡが繋がっているアクセスポート４からフレームが送信される。このようにユーザＢ宛のフレームは通信経路ＫＢ１、ＫＢ２を経て通信される。

不明のユーザＣ宛のフレームがアップリンクポート２に到着した場合もフラッディングが行われ、別のアップリンクポート３やユーザＡが繋がっているアクセスポート４、ユーザＢが繋がっているアクセスポート１１からフレームが送信される。

ところがアクセスポート４に繋がる伝送路は帯域が小さいため、アクセスポート４からフラッディングによるフレームが送信されることが増えると、当該伝送路の帯域が圧迫され、本来、通信したいフレーム（例えば、ユーザＡ宛のフレーム）が送信されにくくなる。

この問題に対し、フラッディングによるフレームが多く送信されないよう制限を加える方法がある。

特開２００５−１６７８８１号公報

しかしながら、従来のフラッディング制限方法は、図１２に示されるように、ユーザＢに繋がる伝送路に障害が発生したとき、ユーザＢ宛てのフレームのフラッディングがアップリンクポート２において帯域制限が行われるものである。帯域制限では、例えば１Ｇｂｐｓの帯域を１０Ｍｂｐｓに絞る。

このとき、ユーザＢ宛のフレームがアップリンクポート２に到着すると、帯域制限がなされた状況下でフラッディングが行われ、別のアップリンクポート３やユーザＡが繋がっているアクセスポート４にフレームが転送される。図中、細線で示した通信経路ＫＢ１、ＫＢ２は帯域制限のためにユーザＢ宛てのフラッディングのフレームが流れにくい経路となる。このように、フラッディングのフレームは、帯域が大きくフラッディングの影響の小さいアップリンクポート２に転送されるものにまで帯域制限が行われる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、フラッディングフレームの帯域制限が転送されるポートによって限定的に適用可能な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のスイッチングハブは、複数のポートと、ポートで受信したフレームの送信元アドレスからポートに対応付けてアドレスを学習するアドレス学習テーブルと、ポートで受信したフレームの宛先アドレスで上記アドレス学習テーブルを参照し、アドレス未学習のフレームは受信ポート以外の複数のポートに転送し、アドレス学習済みのフレームは上記アドレス学習テーブルで参照したポートに転送する転送手段と、フレームにアドレス未学習フレームであるか否かの識別情報を付加する識別情報付加手段と、フレームが転送されたポートにおける帯域制限の適用を上記識別情報に基づいて判定する帯域制限適用判定手段と、ポートから送信するフレームに対して上記帯域制限適用判定手段の判定に従って帯域制限をする帯域制限手段とを備えたものである。

ポートで受信したフレームにヘッダを付加するヘッダ付加手段と、上記フレームがポートから送信されるときに上記ヘッダを削除するヘッダ削除手段とを備え、上記識別情報付加手段は、上記ヘッダに所定の情報を格納することで上記識別情報を付加してもよい。

ポートで受信したフレームにヘッダを付加するヘッダ付加手段と、上記フレームがポートから送信されるときに上記ヘッダを削除するヘッダ削除手段とを備え、上記識別情報付加手段は、上記ヘッダの優先度格納欄に格納されている優先度を低優先度に書き換えることでフレームがアドレス未学習のフレームである識別情報を付加し、上記帯域制限適用判定手段は、上記ヘッダの優先度格納欄に格納されている優先度に対応した帯域制限を上記帯域制限手段が行うように判定してもよい。

上記帯域制限適用判定手段は、フレームにアドレス未学習のフレームである識別情報が付加されているとき、フレームが転送されるポートの種類がアップリンクポートであれば帯域制限を適用しないと判定し、ポートの種類がアクセスポートであれば帯域制限を適用すると判定してもよい。

上記帯域制限適用判定手段は、フレームにアドレス未学習のフレームである識別情報が付加されているとき、フレームが転送されるポートの種類がアップリンクポートであれば帯域制限を緩く適用すると判定し、ポートの種類がアクセスポートであれば帯域制限を厳しく適用すると判定してもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）帯域制限が転送されるポートによって限定的に適用可能となる。

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。

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、図９で説明した従来のスイッチングハブの構成に加えて、アドレス未学習のフレームにマーク（識別情報）を付けるマーキング手段（識別情報付加手段）と、マークに応じてフレームに帯域制限を適用するか否かを判定する帯域制限適用判定手段とを備える。この実施形態では、マークはスイッチングハブ内部でのみ有効な内部ヘッダに情報として格納される。そこで、スイッチングハブ１は、ポートで受信されたフレームの外部に内部ヘッダを付加する内部ヘッダ付加手段と、そのフレームがポートから送信されるときに内部ヘッダを削除する内部ヘッダ削除手段とを備える。マーキング手段は、内部ヘッダに所定の情報を格納することでフレームにマークを付けることになる。一方、帯域制限適用判定手段は、内部ヘッダにマークを表す情報が格納されているとき、フレームにマークが付けられていると認識することになる。

図１は、フレームを受信した受信ポート２からアップリンクポート３、アクセスポート４の２つの送信ポートまで、フレームの処理順に上記各手段を並べて示したものである。スイッチングハブ１の複数のポート８２（図９）のうち、どのポート８２でフレームを受信しても、あるいは少なくともアップリンクポートでフレームを受信したときは、図１の処理順でフレームが処理されるように各手段がスイッチングハブ１内に配置されているものとする。例えば、内部ヘッダ付加手段は全てのポート８２に設けられる。

この実施形態では、各手段はＬＳＩなどの回路で実現されている。

ヘッダ付与回路５は、内部ヘッダ付加手段を実現するもので、受信したフレームに対して無条件に内部ヘッダを付加するようになっている。内部ヘッダはここでは図の右に大まかに示す。内部ヘッダの詳しい構成は後述する。

宛先検索回路６は、図９に示したアドレス学習テーブル８３を含むと共に転送手段８４の一部を実現するもので、受信フレームの宛先アドレスでアドレス学習テーブル８３を参照することで、この宛先アドレスが既に学習したアドレスかどうかを検索するようになっている。

未学習フラッディングマーク付与回路７は、マーキング手段を実現するもので、宛先検索回路６における検索結果を利用し、宛先アドレスが未学習のアドレスであった場合に内部ヘッダに書き込みをしてマークを付け、宛先アドレスが学習済みであった場合には内部ヘッダに何もしない（マークを付けない）ようになっている。

出力分岐回路８は、転送手段８４の残りの一部を実現するもので、宛先アドレスが既に学習したアドレスである場合には、アドレス学習テーブル８３で参照したポートにのみフレームを転送するようにし、宛先アドレスが未学習のアドレスである場合には、受信ポート以外の全てのポートにフレームを転送するようになっている。このようにフレームを複数のポートに転送する必要がある場合はフレームを複製する。

フラッディング制限回路９は、帯域制限適用判定手段と帯域制限手段を実現するものである。帯域制限手段が行う帯域制限それ自体の方法は従来知られたとおりであるので、説明は省略する。帯域制限適用判定手段は、帯域制限手段が帯域制限を行うようにするか、行わないようにするか、あるいは帯域制限を緩く行うか厳しく行うかを制御することができる。具体的には、フレームにマークが付けられていないとき（つまり、フォワーディングするとき）はフレームに帯域制限を適用しないと判定する。フレームにマークが付けられているとき（つまり、フラッディングするとき）はフレームに帯域制限を適用するか否か又は帯域制限を緩く適用するか厳しく適用するかをさらに判定する。本実施形態では、フレームにマークが付けられているときのさらなる判定は、送信するポートの種類がアップリンクポートであればフレームに帯域制限を適用しないと判定し、送信するポートの種類がアクセスポートであればフレームに帯域制限を適用すると判定するものとする。

ヘッダ削除回路１０は、内部ヘッダ削除手段を実現するもので、転送されてきたフレームから無条件に内部ヘッダを削除するようになっている。

図１のスイッチングハブの動作を説明する。

ここでは、受信ポート２はアップリンクポートとする。この受信ポート２にフレームが受信されると、ヘッダ付与回路５が内部ヘッダを付加する。宛先検索回路６は、フレームの宛先アドレスでアドレス学習テーブル８３を参照し、学習済みか未学習かを調べる。その検索結果は、未学習フラッディングマーク付与回路７及び出力分岐回路８においてフレームの処理に反映される。

未学習フラッディングマーク付与回路７は、フレームの宛先アドレスが学習済みであれば内部ヘッダにマークは書き込まない。フレームの宛先アドレスが未学習であれば内部ヘッダにマークを書き込む。

出力分岐回路８は、フレームの宛先アドレスが学習済みであればフォワーディングを実施するべく唯一特定のポートにフレームを転送する。フレームの宛先アドレスが未学習であればフラッディングを実施するべく自ポートを除く全てのポートにフレームを転送する。つまり、アップリンクポート３、アクセスポート４にフレームを転送する。

フォワーディングが実施されるときは、該当するポートのみにフレームが転送される。フレームの転送を受けたポートでは、フラッディング制限回路９がマークの有無を調べる。ここではフレームがアドレス学習済みのフレームであって、内部ヘッダにマークがないので、フラッディング制限回路９は帯域制限を適用しないものと判定する。

フラッディングが実施されるときは、受信ポート２を除く全てのポート３、４にフレームが転送される。このとき、本発明では転送されたフレームが到着したポートがアップリンクポート３かアクセスポート４かによって動作が異なる。

フレームの転送を受けたアップリンクポート３では、フラッディング制限回路９はマークの有無に関係なく、帯域制限を適用することなくフレームを送信する。アップリンクポート３に繋がる伝送路は広帯域であるので、帯域制限をする必要がないからである。

フレームの転送を受けたアクセスポート４では、フラッディング制限回路９はマークの有無を調べる。ここではフレームがアドレス未学習のフレームであって、マークが付いているので、フラッディング制限回路９は帯域制限を適用するものと判定する。

帯域制限の適用の有無には関係なく、どのポートにおいても、ヘッダ削除回路１０が内部ヘッダを削除する。その後、ポートからフレームが送信される。

ここまで説明した図１のスイッチングハブの動作に基づいて、図２に示したネットワークにおける中継動作を説明する。図２は、図１と同じスイッチングハブ１をフレームの中継経路に着目して示した図である。

スイッチングハブ１は、２つのポートが広域網に接続するアップリンクポート２、３であり、他の多数のポート（２つだけ示す）がユーザＡ、Ｂに接続するアクセスポート４、１１である。なお、ポートがアップリンクポートであるかアクセスポートであるかは管理者が任意に設定することができる。

全ての伝送路に障害がない正常時は図１０と同様に通信経路ＫＡ、ＫＢが生じるので、説明は省略し、ユーザＢに繋がる伝送路に障害が発生し、ユーザＡに繋がる伝送路は正常を保つ場合について説明する。

ユーザＡ宛のフレームがアップリンクポート２に到着するとそのフレームは、図１で説明した内部処理のとおり、アドレス学習済みのフレームとして帯域制限を適用しないでアクセスポート４からフォワーディングされる。この結果、ユーザＡと広域網を介する特定の相手との通信経路ＫＡは太破線で示すように帯域制限に影響されない。

ユーザＢ宛のフレームがアップリンクポート２に到着するとそのフレームは、図１で説明した内部処理のとおり、アドレス未学習のフレームとしてアップリンクポート３とアクセスポート４とからフラッディングされる。このとき、アップリンクポート３から送信されるフレームには帯域制限が適用されない。一方、アクセスポート４から送信されるフレームには帯域制限が適用される。通信経路ＫＢ１、ＫＢ２の筋道は図１２と同じであるが、通信経路ＫＢ１は太線で示すように帯域制限の影響がなく、通信経路ＫＢ２のみ帯域制限によってフレームが流れにくくなっている。

図２と図１２とを比較すると従来はスイッチングハブ９１の受信ポートでフラッディングするフレームに帯域制限を適用したので、通信経路ＫＢ１にまで帯域制限が影響しアップリンクポート２のフレームが流れにくくなる。これに対し、本発明では、フォワーディングされるフレームには帯域制限は適用されず、フラッディングされるフレームについては、アップリンクポートでは帯域制限は適用されず、アクセスポートでは帯域制限が適用される。よって、アップリンクポート２のフラッディングの帯域制限が避けられる。

このように、本発明によれば、フラッディングフレームの帯域制限が送信されるポートによって限定的に適用されるようになる。

次に、本実施形態に好適な内部ヘッダの詳細を説明する。

図３（ａ）に示されるように、内部ヘッダ３１は、宛先ＬＳＩ番号、宛先ポート番号、送信元ＬＳＩ番号、送信元ポート番号、装置内部優先度のための各領域と、空き領域とを有する。空き領域の一部に、本発明のマーク（未学習フラッディングマーク）を格納するための領域（マーク領域）３２を設ける。

宛先ＬＳＩ番号は、フレームを中継する先のＬＳＩの番号である。なお、スイッチングハブの内部にはフレームを中継する複数のＬＳＩが存在し、それぞれのＬＳＩにはスイッチングハブ内部でのユニークなＩＤとして宛先ＬＳＩ番号が付けられている。宛先ＬＳＩ番号の欄に宛先ＬＳＩ番号が格納されていれば、この内部ヘッダを持つフレームはその宛先ＬＳＩ番号を持つＬＳＩに転送される。宛先ＬＳＩ番号の欄に宛先ＬＳＩ番号がなければこの内部ヘッダを持つフレームはスイッチングハブ内部でフラッディング扱いとなる。

宛先ポート番号は、フレームを中継する先のＬＳＩのポート番号である。ＬＳＩには複数の通信ポートが存在する場合があり、ＬＳＩ番号だけでは中継したい通信ポートを特定することができない。宛先ポート番号の欄に宛先ポート番号が格納されていれば、この内部ヘッダを持つフレームは上記宛先ＬＳＩ番号を持つＬＳＩの当該宛先ポート番号で特定される通信ポートに転送される。

送信元ＬＳＩ番号は、フレームを受信したＬＳＩの番号である。つまり、図２の構成においては受信ポート２に存在するＬＳＩであるヘッダ付与回路５を構成するＬＳＩの番号が送信元ＬＳＩ番号の欄に格納される。

送信元ポート番号は、フレームを受信したＬＳＩのフレームを受信した通信ポートの番号である。

装置内部優先度は、スイッチングハブ内部でフレームを中継する際の優先度の値を格納する欄である。フレーム内にも優先度を格納する欄があるが、この優先度は外部での優先度であり、特に指定がなければ変更しない。スイッチングハブ内部で装置内部優先度が異なっていても、スイッチングハブの外部では外部での優先度が有効である。また、フレーム内に格納されている外部での優先度をそのままコピーして装置内部優先度としたり、多少の変更を加えて装置内部優先度とすることもできる。

ここで、フラッディングの種類と本発明の関係を説明しておく。内部ヘッダに宛先ＬＳＩ番号又は宛先ポート番号が指定されていないフレームはフラッディング扱いとなるが、フラッディング扱いとなるフレームは、ブロードキャストフレーム、マルチキャストフレーム、アドレス未学習のユニキャストフレームの３種類ある。ブロードキャストフレームは、宛先ＭＡＣアドレスが１６進でＦＦ：ＦＦ：ＦＦ：ＦＦ：ＦＦ：ＦＦのフレーム、マルチキャストフレームは、宛先ＭＡＣアドレスの先頭１ビットに１が立っているフレーム（０１：８０：Ｃ２：００：００：２０など）である。本発明で対象としているのは、アドレスが未学習であるためにフラッディングされるユニキャストフレームである。

通信プロトコルによってはブロードキャストフレームやマルチキャストフレームを定常的に送信する場合がある。このようなブロードキャストフレームやマルチキャストフレームに対して不用意に帯域制限を適用すると通信プロトコルの動作に影響を与えてしまうおそれがある。よって、内部ヘッダにおいて宛先指定がなくフラッディング扱いとなるフレームの全てに帯域制限を適用するのではなく、アドレスが未学習であるというマークが付されたフレームのみに帯域制限を適用することで通信プロトコルの動作への影響は回避することができる。

ブロードキャストフレーム、マルチキャストフレームを含め全てのフラッディングフレームに帯域制限を適用するようにしても、本発明の効果が得られることは勿論である。

図３（ｂ）に示されるように、内部ヘッダ付加手段であるヘッダ付与回路５が内部ヘッダ３１を付加する時点ではアドレス未学習のフレームにもアドレス学習済みのフレームにも同じ内部ヘッダ３１が付加される。すなわちマーク領域３２にはマークは格納されていない。マーキング手段である未学習フラッディングマーク付与回路７において、アドレス未学習のフレームには内部ヘッダ３１のマーク領域３２にマークが格納される。アドレス学習済みのフレームの場合はマーク領域３２に変化はない。

帯域制限適用判定手段であるフラッディング制限回路９では、マーク領域３２を読み、マークがあれば帯域制限を適用し、マークがなければ帯域制限を適用しない。なお、この実施形態ではポートの種別は無視している。

この結果、アドレス未学習のフレームは帯域制限が適用され、アドレス学習済みのフレームは帯域制限を適用されることなく、通常通り中継される。

以上の実施形態では、スイッチングハブ１が送信するフレームについて帯域制限を適用するかしないかを判定し、帯域制限の具体的な方法は従来からある帯域制限手段によるものとした。しかし、アップリンクポートでも緩い帯域制限をしたい場合がある。この場合、フレームにマークが付けられているときの判定は、送信するポートの種類がアップリンクポートであればフレームに帯域制限を緩く適用すると判定し、送信するポートの種類がアクセスポートであればフレームに帯域制限を厳しく適用すると判定するようにするとよい。帯域制限の緩い厳しいは、スイッチングハブ内部の優先度又はフレームに従来より格納されている優先度を利用する。フレームの優先度を高めにするとそのフレームについては帯域制限が緩くなる。フレームの優先度を低めにするとそのフレームについては帯域制限が厳しくなる。

次に、本実施形態の変形例を説明する。

図１のスイッチングハブ１では、フラッディング制限回路９が各ポートにそれぞれ設けられ、ポートにおいてフラッディングの制限を行った。これに対し図４に示したスイッチングハブ１ａでは、フラッディング制限回路９が出力分岐回路８と一体に設けられる。あるいは、フラッディング制限回路９が出力分岐回路８内に含まれる。すなわち、この変形例では、フレーム転送の分岐点においてフラッディングの制限を行う。

スイッチングハブ１ａ内で行うフレーム処理の流れはスイッチングハブ１とほぼ同じであり、図３（ｂ）に示されるように、ヘッダ付与回路５が内部ヘッダ３１を付加した後、未学習フラッディングマーク付与回路７がアドレス未学習のフレームについてのみ内部ヘッダ３１のマーク領域３２にマークを格納する。

フラッディング制限回路９と一体化された出力分岐回路８では、フレームの宛先アドレスが学習済みであればフォワーディングを実施するべく唯一特定のポートにフレームを転送する。フレームの宛先アドレスが未学習であればフラッディング制限回路９を介して自ポートを除く全てのポートにフレームを転送する。

この変形例においても、フォワーディングされるフレームには帯域制限が適用されず、フラッディングされるフレームについては、アップリンクポートでは帯域制限が適用されず、アクセスポートでは帯域制限が適用される。

次に、他の実施形態を説明する。

図５に示したスイッチングハブ４１は、図１のスイッチングハブ１と同様に、ポートで受信されたフレームの外部に内部ヘッダを付加する内部ヘッダ付加手段と、上記フレームがポートから送信されるときに上記内部ヘッダを削除する内部ヘッダ削除手段とを備える。

スイッチングハブ４１のマーキング手段は、内部ヘッダ中の優先度格納欄に格納されている優先度を低く書き換えることでフレームにマークを付ける。帯域制限適用判定手段は、内部ヘッダ中の優先度格納欄に格納されている優先度を帯域制限手段に与えることでマークに対応した動作をする。これによって、優先度に応じて帯域制限の程度が変わる。

図１と相違する回路のみ説明すると、未学習フラッディング優先度低減回路４７は、マーキング手段を実現するもので、宛先検索回路６における検索結果を利用し、宛先アドレスが未学習のアドレスであった場合に内部ヘッダ中の優先度格納欄に格納されている優先度を低く書き換えるようになっている。優先度制御回路４９は、帯域制限適用判定手段と帯域制限手段を実現するものである。帯域制限手段が行う帯域制限それ自体の方法は従来知られたとおりであるので、説明は省略する。帯域制限適用判定手段は、内部ヘッダ中の優先度格納欄に格納されている優先度を帯域制限手段に与えるようになっている。

この実施形態に好適な内部ヘッダの詳細を説明する。

図６（ａ）に示されるように、内部ヘッダ５１は、宛先ＬＳＩ番号、宛先ポート番号、送信元ＬＳＩ番号、送信元ポート番号、装置内部優先度、空き領域などの領域（欄）を有する。優先度格納欄（装置内部優先度領域）５２に格納されている優先度は、当該フレームをスイッチングハブ内部で転送する際の優先度を表す。

図６（ｂ）に示されるように、内部ヘッダ付加手段であるヘッダ付与回路５が内部ヘッダ５１を付加する時点ではアドレス未学習のフレームにもアドレス学習済みのフレームにも同じ内部ヘッダ５１が付加される。すなわち装置内部優先度領域５２にはデフォルト値として中優先の値が格納されている。マーキング手段である未学習フラッディング優先度低減回路４７において、アドレス未学習のフレームについては内部ヘッダ５１の装置内部優先度領域５２に格納されている中優先の値が低優先の値に書き換えられる。アドレス学習済みのフレームの場合は装置内部優先度領域５２に変化はなく、中優先の値のままである。

帯域制限適用判定手段である優先度制御回路４９では、装置内部優先度領域５２を読み取り、その値を帯域制限手段に指令する。

この結果、アドレス未学習のフレームはスイッチングハブ内部で転送される優先度が低くなり、スイッチングハブ４１から送信されにくい。アドレス学習済みのフレームは優先度が変わらないので、アドレス未学習のフレームに比べればスイッチングハブ内部を優先的に転送され、スイッチングハブ４１から送信されやすい。なお、アドレス学習済みのフレームの優先度をデフォルト値より高める処理をするようにしてもよい。

なお、図６（ｂ）の流れでは、アドレス未学習のフレームについては内部ヘッダ５１の装置内部優先度領域５２に格納されている中優先の値が低優先の値に書き換えられる。帯域が小さく設定されているアクセスポートでは、低優先になったことによりフラッディングフレームが送信されにくくなり、帯域制限が厳しく行われる。一方、帯域が大きく設定されているアップリンクポートでは、低優先になったことによる帯域制限は、アクセスポートと比較して緩く行われる。これにより、フラッディングフレームをアクセスポートで厳しく帯域制限し、アップリンクポートで緩く帯域制限することが可能となる。

この実施形態では、内部ヘッダ５１の装置内部優先度領域５２に書き込まれる優先度はスイッチングハブ４１内でのみ通用するものである。従って、その優先度の値は管理者が任意に設定することができる。これにより、各スイッチングハブにおける帯域制限の程度を管理者が調整できるようになる。

次に、本発明のスイッチングハブをより複雑大規模なネットワークに組み入れた場合について説明する。

図７に示されるように、ネットワークに関わる６台のスイッチングハブのうち、２台のスイッチングハブはユーザと直接繋がっているユーザ装置６２ａ、６２ｂである。本発明のスイッチングハブ６１ａ、６１ｂは、これらユーザ装置６２ａ、６２ｂに接続されているスイッチングハブである。その他のスイッチングハブ６３ａ、６３ｂは特に限定はない。

本発明のスイッチングハブ６１ａ、６１ｂでは、ユーザ装置６２ａ、６２ｂに繋がるポートがアクセスポートであり、本発明のスイッチングハブ６１ａ、６１ｂを相互に繋ぐポートと他の一般のスイッチングハブ６３ａ、６３ｂに繋がるポートがアップリンクポートである。アップリンクポートの伝送路は太く描かれているが、これは帯域が広くとれる伝送路であることを示している。

ユーザ装置６２ａ、６２ｂのポートと本発明のスイッチングハブ６１ａ、６１ｂのアクセスポートとを結ぶ伝送路は、実線と破線で示されている。実線は通常使用する伝送路を表し、破線はバックアップ用の伝送路を表す。これらの伝送路は、帯域が広くとれない伝送路である。

ユーザ装置６２ａ、６２ｂは、通常使用伝送路を接続しているスイッチングハブ６１ｂとは違うスイッチングハブ６１ａにバックアップ伝送路を接続する。これはケーブル断線などの伝送路の障害に対してだけでなく、スイッチングハブのダウンに対してもバックアップの通信経路が確保できるようにするためである。

図７のように、全ての伝送路及び全てのスイッチングハブに障害がない正常時、図示しない各ユーザは相手との双方向通信が確立しており、フラッディングは発生しない。例えば、ユーザ装置６２ｂに繋がっているユーザが相手と図示の経路Ｋによって双方向通信をしている。

図８のように、障害が発生したとする。障害は、ユーザ装置６２ｂのポートとスイッチングハブ６１ｂのアクセスポートとを結ぶ伝送路に発生している。障害を検出したスイッチングハブ６１ｂは、バックアップ伝送路を使用するようになる。これに伴い、スイッチングハブ６１ｂではアドレス学習テーブルを消去するので、一般のスイッチングハブ６３ｂからのフレーム（ユーザ装置６２ｂに繋がっているユーザ宛）を受信するとフラッディングが行われる。

本発明のスイッチングハブ６１ｂは、フラッディング時でもアップリンクポートでは帯域制限がなされない。よって、スイッチングハブ６１ｂのアップリンクポートにはフラッディングされたフレームが制限無く流れる。このようなフラッディングされたフレームがスイッチングハブ６１ａに到達する。

スイッチングハブ６１ａでは、ユーザ装置６２ｂに繋がっているユーザのアドレスは未学習であるため、このフレームをフラッディングする。このとき、一般のスイッチングハブ６３ａに繋がるアップリンクポートには帯域制限がないので、フラッディングされたフレームが制限無く流れる。

スイッチングハブ６１ａのアクセスポートとユーザ装置６２ｂのポートとの間の伝送路は、ユーザ装置６２ｂが障害を検出したことによって、利用が開始されているものとする。スイッチングハブ６１ａでフラッディングされたフレームは、アクセスポートにおいて帯域制限されてユーザ装置６２ｂに流れる。

図７のネットワークにおける本発明のスイッチングハブ６１ａ、６１ｂを組み入れたことによる効果は、第１にバックアップ伝送路を収容しているスイッチングハブ６１ａに一般のスイッチングハブ６３ｂからのフレームが到達しやすいことである。バックアップ伝送路を収容しているスイッチングハブ６１ａにフレームが到達しやすいということは、このフレームが宛先のユーザに到達しやすいと言うことである。その結果、フラッディングが収束するのが早い。

これまで説明したような一般のスイッチングハブ６３ｂから来てスイッチングハブ６１ｂのアップリンクポートで受信するフレームに限らず、ユーザ装置６２ｂのユーザからスイッチングハブ６３ｂの先に宛てたフレームもスイッチングハブ６１ａ、スイッチングハブ６１ｂにおいてフラッディングされる。このようなユーザ側からのフレームがフラッディングされることを早期に収束させるには、各スイッチングハブにおけるアドレス学習を早めることが大切である。本発明はこのようなアドレス学習を促進させてフラッディングを早期に収束させる効果がある。

図１２の従来のスイッチングハブ９１を本発明のスイッチングハブ６１ａ、６１ｂの代わりに図７のネットワークに用いたとする。正常時は図７と同様に、図示しない各ユーザは相手との双方向通信が確立しており、フラッディングは発生しない。

図１３のように、障害が発生したとする。障害は、ユーザ装置６２ｂのポートと従来のスイッチングハブ９１ｂのアクセスポートとを結ぶ伝送路に発生している。 障害を検出したスイッチングハブ９１ｂは、バックアップ伝送路を使用するようになる。これに伴い、スイッチングハブ９１ｂではアドレス学習テーブルを消去するので、スイッチングハブ６３ｂからのフレーム（ユーザ装置６２ｂに繋がっているユーザ宛）を受信するとフラッディングが行われる。そして、スイッチングハブ９１ｂは、図１２で説明したように、スイッチングハブ６３ｂに繋がるアップリンクポートにおいて受信されるフレームに対して帯域制限を開始する。

この結果、スイッチングハブ９１ｂにおけるフラッディングフレームがスイッチングハブ９１ａに到達しにくくなる。バックアップ伝送路を収容しているスイッチングハブ９１ａにフレームが到達しにくいために、スイッチングハブ９１ａではアドレス学習が進みにくくなり、フラッディングが収束するのが遅くなる。

本発明の一実施形態を示すスイッチングハブの処理の流れに沿う構成図である。 図１のスイッチングハブの障害時におけるフレームの中継経路を示す図である。 （ａ）は図１、図４のスイッチングハブで使用する内部ヘッダの構成図、（ｂ）は内部ヘッダを付加したフレームの処理を説明する図である。 図１の変形例となるスイッチングハブの処理の流れに沿う構成図である。 本発明の他の実施形態を示すスイッチングハブの処理の流れに沿う構成図である。 （ａ）は図５のスイッチングハブで使用する内部ヘッダの構成図、（ｂ）は内部ヘッダを付加したフレームの処理を説明する図である。 本発明のスイッチングハブによる冗長接続を有するネットワークの正常時におけるフレームの中継経路を示す図である。 本発明のスイッチングハブによる冗長接続を有するネットワークの障害時におけるフレームの中継経路を示す図である。 一般的なスイッチングハブの構成図である。 従来のスイッチングハブの正常時におけるフレームの中継経路を示す図である。 従来のスイッチングハブの障害時におけるフレームの中継経路を示す図である。 従来のスイッチングハブのフラッディング制限時におけるフレームの中継経路を示す図である。 従来のスイッチングハブによる冗長接続を有するネットワークの障害時におけるフレームの中継経路を示す図である。

符号の説明

１、１ａ、４１ スイッチングハブ
２ 受信ポート（アップリンクポート）
３ アップリンクポート
４、１１ アクセスポート
５ ヘッダ付与回路
６ 宛先検索回路
７ 未学習フラッディングマーク付与回路
８ 出力分岐回路
９ フラッディング制限回路
１０ ヘッダ削除回路
４７ 未学習フラッディング優先度低減回路
４９ 優先度制御回路

Claims (5)

1. 複数のポートと、
   ポートで受信したフレームの送信元アドレスからポートに対応付けてアドレスを学習するアドレス学習テーブルと、
   ポートで受信したフレームの宛先アドレスで上記アドレス学習テーブルを参照し、アドレス未学習のフレームは受信ポート以外の複数のポートに転送し、アドレス学習済みのフレームは上記アドレス学習テーブルで参照したポートに転送する転送手段と、
   フレームにアドレス未学習フレームであるか否かの識別情報を付加する識別情報付加手段と、
   フレームが転送されたポートにおける帯域制限の適用を上記識別情報に基づいて判定する帯域制限適用判定手段と、
   ポートから送信するフレームに対して上記帯域制限適用判定手段の判定に従って帯域制限をする帯域制限手段と
   を備えたことを特徴とするスイッチングハブ。
2. ポートで受信したフレームにヘッダを付加するヘッダ付加手段と、
   上記フレームがポートから送信されるときに上記ヘッダを削除するヘッダ削除手段とを備え、
   上記識別情報付加手段は、上記ヘッダに所定の情報を格納することで上記識別情報を付加する
   請求項１記載のスイッチングハブ。
3. ポートで受信したフレームにヘッダを付加するヘッダ付加手段と、
   上記フレームがポートから送信されるときに上記ヘッダを削除するヘッダ削除手段とを備え、
   上記識別情報付加手段は、上記ヘッダの優先度格納欄に格納されている優先度を低優先度に書き換えることでフレームがアドレス未学習のフレームである識別情報を付加し、
   上記帯域制限適用判定手段は、上記ヘッダの優先度格納欄に格納されている優先度に対応した帯域制限を上記帯域制限手段が行うように判定する
   請求項１記載のスイッチングハブ。
4. 上記帯域制限適用判定手段は、フレームにアドレス未学習のフレームである識別情報が付加されているとき、フレームが転送されるポートの種類がアップリンクポートであれば帯域制限を適用しないと判定し、ポートの種類がアクセスポートであれば帯域制限を適用すると判定する請求項１記載のスイッチングハブ。
5. 上記帯域制限適用判定手段は、フレームにアドレス未学習のフレームである識別情報が付加されているとき、フレームが転送されるポートの種類がアップリンクポートであれば帯域制限を緩く適用すると判定し、ポートの種類がアクセスポートであれば帯域制限を厳しく適用すると判定する請求項１記載のスイッチングハブ。

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