JP2012044614A - 中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】障害発生時に高速経路切替処理を実現可能な中継装置を得ること。
【解決手段】共有バス型ネットワークに接続された他の中継装置との間で制御フレームを送受信してツリー構造の上位に位置する上位中継装置を特定し、通信経路を決定してループ発生を回避するためにポートを制御するＲＳＴＰプロトコルモジュール部１と、パスコスト情報および中継装置の優先度情報をブリッジ情報として記憶するためのブリッジ情報テーブル部５と、前記共有バス型ネットワークに接続された他の中継装置の障害を検知する障害検知部６と、前記障害検知部６から障害発生の通知を受けた場合に、前記ブリッジ情報テーブル部５から取得したブリッジ情報に基づいて、障害発生後の共有バス型ネットワークに接続された中継装置の中からツリー構造の上位となる上位中継装置を選出する上位ブリッジ決定部７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワークにおいて、障害発生時における代替経路への経路切替処理の高速化を実現する中継装置に関する。

従来、中継装置であるブリッジによって構成されるネットワークでは、その一部もしくは全部においてループ構成が存在する場合に、ブロードキャストストームによる帯域の消費が発生する可能性がある。そのため、ブリッジの一部のポートをブロッキングすることにより、ループの解消を図る必要がある。

一方、冗長構成により耐故障性を高めることを目的として意図的にループ構成のあるネットワークが構築されることがある。この場合、ブリッジには、ポートのブロッキングによるループ解消を実現すると共に、障害が発生した際にはブロッキングを解除することによって、経路切り替えを実現する機能が求められる。

ブリッジに適用されるループ解消・経路切り替え方式として、例えば、非特許文献１には、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc）によって規定されたＲＳＴＰ（Rapid Spanning Tree Protocol）に関する技術が開示されている。また、非特許文献２には、同じくＩＥＥＥによって規定されたＭＳＴＰ（Multiple Spanning Tree Protocol）に関する技術が開示されている。

ブリッジでは、ＲＳＴＰまたはＭＳＴＰを用いることにより、障害が発生していない場合に冗長となっているリンクを選択してブロッキングし、ループの発生を回避する。また、ブリッジでは、ＲＳＴＰまたはＭＳＴＰを用いることにより、ＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）と呼ばれる制御フレームを隣接ブリッジとの間で定期的に交換して隣接ブリッジの生存確認を行う。このとき、ブリッジは、生存確認を複数回失敗した場合、または、物理レイヤにおいて検出した障害情報を受け取った場合には障害を検知し、自立的にトポロジ情報の交換を行い、障害箇所を迂回する形で経路の再構成を行う。

非特許文献１（ＲＳＴＰ）および非特許文献２（ＭＳＴＰ）には、経路切替機能として処理の高速化を実現するための手順が規定されている。ブリッジは、ＲＳＴＰまたはＭＳＴＰを用いることによって、障害発生から１秒〜数秒程度で経路切替処理を実現できる。

ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ−２００４（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）Ｂｒｉｄｇｅｓ ２００４年６月 ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ−２００５（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ） ２００６年５月

しかしながら、上記従来の技術によれば、ブリッジにおける経路切替時の処理高速化手順は、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ接続されたネットワークでのみ使用可能であり、共有バス型のネットワークに接続された場合には使用できない旨が規定されている。そのため、ブリッジは、共有バス型のネットワークに接続した場合には、タイマ動作に基づいて経路切替処理を行うことになり、最低でも１０秒間の処理時間が必要となる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、共有バス型ネットワークにおいて、障害発生時に高速経路切替処理を実現可能な中継装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レイヤ２においてツリー構造のネットワークを構成し、さらに、共有バス型ネットワークと接続する中継装置であって、前記共有バス型ネットワークに接続された他の中継装置との間で制御フレームを送受信して、前記共有バス型ネットワークに接続された中継装置の中からツリー構造の上位に位置する上位中継装置を特定し、前記ツリー構造のネットワークおよび前記共有バス型ネットワークでの通信経路を決定し、当該通信経路でループ発生を回避するために自中継装置のポートのブロッキング、ブロッキング解除を制御するプロトコルモジュール手段と、自中継装置から前記ツリー構造のネットワークのルート中継装置までのパスコスト情報および自中継装置の優先度情報をあわせてブリッジ情報とし、前記ブリッジ情報を当該ブリッジ情報の送信元中継装置の識別情報と関連付けて格納するためのブリッジ情報テーブル手段と、前記プロトコルモジュール手段から送信される制御フレームから抽出したブリッジ情報を、自中継装置の識別情報と関連付けて前記ブリッジ情報テーブル手段に格納する送信情報格納手段と、前記共有バス型ネットワークに接続された他の中継装置から受信したブリッジ情報を、当該ブリッジ情報の送信元中継装置の識別情報と関連付けて前記ブリッジ情報テーブル手段に格納する受診情報格納手段と、前記共有バス型ネットワークに接続された他の中継装置の障害発生を検知する障害検知手段と、前記障害検知手段から障害発生の通知を受けた場合に、前記ブリッジ情報テーブル手段からブリッジ情報を取得し、当該ブリッジ情報に基づいて、障害発生後の共有バス型ネットワークに接続された中継装置の中からツリー構造の上位となる上位中継装置を選出し、前記プロトコルモジュール手段に通知する上位中継装置決定手段と、を備え、前記プロトコルモジュール手段は、前記上位中継装置決定手段から通知された中継装置を上位中継装置として通信経路を切り替え、切り替え後の通信経路において自装置のポートのブロッキング、ブロッキング解除を制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、共有バス型ネットワークにおいて、障害発生時に高速経路切替処理を行うことができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１のブリッジの構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１のブリッジ情報テーブル部の構成例を示す図である。 図３は、上位ブリッジの決定処理を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態１のブリッジを含むネットワークの構成例を示す図である。 図５は、実施の形態２のブリッジの構成例を示す図である。 図６は、実施の形態３のブリッジの構成例を示す図である。 図７は、実施の形態３のブリッジ情報テーブル部の構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる中継装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
共有バス型ネットワークと接続するブリッジの構成について説明する。図１は、本実施の形態の中継装置であるブリッジの構成例を示す図である。ブリッジは、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１と、物理ポート部２と、パスコスト優先度情報送信部３と、パスコスト優先度情報受信部４と、ブリッジ情報テーブル部５と、障害検知部６と、上位ブリッジ決定部７と、を備える。

ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１は、物理ポート部２を介して同一の共有バス型ネットワークに接続された他ブリッジとの間でＢＰＤＵ（図１に示すＤＴ１）の交換を行い、上位ブリッジを特定して通信経路を計算し、当該通信経路においてループが発生しないようにポートを制御してブロッキングポートを決定する等の非特許文献１に記載されている従来からの処理を行う。さらに、上位ブリッジ決定部７から提供された上位ブリッジの情報（図１に示すＤＴ１０）に基づいて、経路の切り替えやポートの制御等を行うために、上位ブリッジに関する自身の内部パラメータを変更するためのインターフェースを有する。

物理ポート部２は、同一の共有バス型ネットワークに接続された他ブリッジとの間で通信を行うインターフェースである。

パスコスト優先度情報送信部３は、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１が他ブリッジとの間で交換するＢＰＤＵを監視する。そして、ＲＳＴＰプロトコルにより規定されるルートブリッジまでのパスコストの情報、同じくＲＳＴＰプロトコルにより規定されるブリッジ優先度情報（以後、前記２つの情報を合わせてブリッジ情報と呼ぶ：図１に示すＤＴ２）を取得し、取得したブリッジ情報を、ブリッジを識別する情報とともにブリッジ情報テーブル部５に格納する（図１に示すＤＴ３）。また、自装置のブリッジ情報（図１に示すＤＴ４）を、物理ポート部２を経由して同一の共有バス型ネットワークに接続された全ての他ブリッジに送信する。

パスコスト優先度情報受信部４は、物理ポート部２経由で、同一の共有バス型ネットワークに接続された他ブリッジから送信されたブリッジ情報を受信し（図１に示すＤＴ５）、受信したブリッジ情報を、ブリッジを識別する情報とともにブリッジ情報テーブル部５に格納する（図１に示すＤＴ６）。

ブリッジ情報テーブル部５は、パスコスト優先度情報送信部３およびパスコスト優先度情報受信部４から格納されたブリッジ情報（ＤＴ３、ＤＴ６）を保持するためのテーブルを備えた記憶部である。図２はブリッジ情報テーブル部５の構成例を示す図である。ブリッジ情報テーブル部５は、同一の共有バスに接続されたブリッジ毎に、ＩＤなどブリッジを識別するための送信元ブリッジＩＤ１１と、ＲＳＴＰプロトコルにより決定される各ブリッジの優先度情報１２と、ルートブリッジまでのパスコストを示す０ないし１つ以上のパスコスト情報１３と、から構成される。例えば、送信元ブリッジＩＤが「３」のブリッジは、優先度情報が「ＣＣＣＣ」、パスコスト情報が「５０」であることを示している。

障害検知部６は、物理ポート部２経由で、同一の共有バス型ネットワークに接続された他ブリッジの障害情報を検出する。障害検知部６は、物理ポート部２から得られる情報（図１に示すＤＴ７）に基づいて障害検出を行い、上位ブリッジ決定部７に障害情報（図１に示すＤＴ８）を通知する。障害を検知する方法としては、例えば、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）のＲＦＣ５８８０によって規定されたＢＦＤ（Bidirectional Forwarding Detection）による方法があるが、これに限定するものではなく、他の方法を用いてもよい。

なお、図１に示すブリッジでは、障害検知部６を他の構成と独立した構成としているが、これに限定するものではない。例えば、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１が備える障害通知機能で代用し、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１から上位ブリッジ決定部７へ障害情報を通知する構成としてもよい。

上位ブリッジ決定部７は、障害検知部６から障害情報（ＤＴ８）を受信したことをトリガとしてブリッジ情報テーブル部５が保持する全てのブリッジ情報を取得し（図１に示すＤＴ９）、当該ブリッジ情報に基づいて、障害箇所を除いたトポロジにおいてツリー構造を生成した場合の上位ブリッジを決定し、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１に通知する（図１に示すＤＴ１０）。なお、ツリー構造における上位ブリッジは、ＲＳＴＰプロトコルおよびＭＳＴＰプロトコルにおいては代表ブリッジと呼ばれており、上位ブリッジと代表ブリッジは同一のブリッジを指す。

つづいて、上位ブリッジ決定部７における上位ブリッジの決定処理について説明する。図３は、上位ブリッジの決定処理を示すフローチャートである。まず、上位ブリッジ決定部７は、障害検知部６から障害情報を受信すると、ブリッジ情報テーブル部５から全てのブリッジ情報を取得する(ステップＳ１）。

つぎに、上位ブリッジ決定部７は、取得したブリッジ情報の中に１以上のパスコスト情報が含まれているかどうかを判定する（ステップＳ２）。具体的には、図２に示すブリッジ情報テーブル部５において、パスコスト情報１３の欄に数値情報としてのパスコスト情報が含まれているかどうかを判定する。判定の結果、パスコスト情報が含まれていた場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、上位ブリッジ決定部７は、障害発生箇所を経由せずに障害発生前時点でのルートブリッジに到達する経路があるとして、ブリッジ情報テーブル部５に含まれるパスコスト情報の中で最小のパスコスト情報を送信してきたブリッジを上位ブリッジに選出する（ステップＳ３）。そして、上位ブリッジ決定部７は、選出したブリッジについて、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１が保持するパラメータのうち経路切り替え等に更新が必要な項目の情報を生成し、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１へ通知する（ステップＳ４）。

一方、判定の結果、数値情報としてのパスコスト情報が含まれていなかった場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、上位ブリッジ決定部７は、障害発生箇所を経由せずに障害発生前時点でのルートブリッジに到達する経路は存在しないとして、自ブリッジを含めた各ブリッジのブリッジ優先度の中から最も高優先であるブリッジを選び、その情報の送信元ブリッジを上位ブリッジに選出する（ステップＳ５）。具体的には、図２に示すブリッジ情報テーブル部５の各ブリッジの優先度情報に基づいて、最も高優先の送信元ブリッジを上位ブリッジに選出する。上位ブリッジ決定部７は、選出したブリッジについて、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１が保持するパラメータのうち経路切り替え等に更新が必要な項目の情報を生成し、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１へ通知する（ステップＳ４）。

ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１では、上位ブリッジ決定部７から通知された上位ブリッジに関する情報（上位ブリッジ決定部７が生成した情報）に基づいて、内部に保持するパラメータのうち、代表ブリッジ情報、ルートブリッジ情報、ルートブリッジへのパスコスト情報、およびポート状態の情報を更新する。ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１は、その後、内部パラメータの更新を契機としてＲＳＴＰプロトコル動作を行うことにより、タイマ動作よりも迅速に経路を切り替え、また、経路の切り替えに基づくポートの制御を実行することができる。なお、上記上位ブリッジ決定処理において、上位ブリッジ決定部７は、各判定をするとき、障害発生箇所または障害発生区間から得た情報は使用せず、既に取得済みの情報のみを使用する。

つづいて、ネットワーク内において障害が発生する前の各ブリッジにおけるフレーム処理と、障害を検出してからのブリッジにおける経路切替処理について説明する。図４は、本実施の形態のブリッジを含むネットワークの構成例を示す図である。ここでは、ブリッジ１０１〜１０４は、従来からの機能を備えたブリッジとし、ブリッジ１１１〜１１５は、図１の構成を備えたブリッジとする。また、図４に示すネットワークにおいて、ブリッジ１０１をルートブリッジとする。

まず、障害が発生する前の各ブリッジにおけるフレーム処理について説明する。ネットワーク内で障害が発生する前において、ブリッジ１０１〜１０４は、ＲＳＴＰプロトコルにより、各ブリッジがツリーの下位ブリッジに対してそれぞれＢＰＤＵの送信を行う。詳細には、ブリッジ１０１は、ＢＰＤＵ１２１をブリッジ１０３へ、ＢＰＤＵ１２４をブリッジ１０２へ送信する。同様に、ブリッジ１０２はＢＰＤＵ１２５をブリッジ１１３へ送信し、ブリッジ１０３はＢＰＤＵ１２３をブリッジ１１２へ送信し、ブリッジ１０４はＢＰＤＵ１２２をブリッジ１１２へ送信する。なお、この例ではブリッジ１０１をルートブリッジとしているが、ブリッジ１１１〜１１５がルートブリッジであっても良い。

ブリッジ１１２は、自身が受信したＢＰＤＵ１２２、１２３からルートブリッジ１０１へのパスコスト情報を抽出し、ブリッジ１１２自身のブリッジ優先度情報と前記パスコスト情報をブリッジ情報送信フレーム１２６に格納し、共有バス型ネットワークに向けて送信する。

前記ブリッジ情報送信フレーム１２６を受信したブリッジ１１１、１１３〜１１５は、前記フレームからブリッジ優先度情報およびパスコスト情報を抽出し、それぞれ、自装置内のブリッジ情報テーブル部５に格納する。

なお、図４に示していないが、ブリッジ１１１、１１３〜１１５についても、ブリッジ１１２と同様に共有バスに向けてブリッジ情報送信フレームを送信する。このとき、ブリッジ１１１のように、一切のＢＰＤＵを受信していないブリッジについても、自身のブリッジ優先度情報のみを格納してブリッジ情報送信フレームを送信する。

つぎに、ブリッジ１１２で障害が発生した場合における経路切替処理について説明する。ブリッジ１１２で障害が発生した場合、同一の共有バスに接続されている各ブリッジ１１１、１１３〜１１５は、それぞれ障害検知部６においてブリッジ１１２の障害発生を検知し、つぎの上位ブリッジを決定する処理を行う。例えば、図４において、パスコスト情報を提供しているブリッジは、ブリッジ１１２を除くとブリッジ１１３のみである。そのため、各ブリッジ１１１、１１３〜１１５では、上位ブリッジ決定部７が、自身のブリッジ情報テーブル部５に格納されている情報のうち、ブリッジ１１３に対応したパスコスト情報１３を参照し、図３に示すフローチャートに従って、障害発生後のトポロジにおける上位ブリッジをブリッジ１１３と決定する。その後、上位ブリッジ決定部７は、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１へ上位ブリッジに関する情報を通知する。このとき、上記経路切替処理において、各ブリッジ１１１、１１３〜１１５は、他ブリッジとの情報交換を行う必要は無く、それぞれ自装置が備えるブリッジ情報テーブル部５内の情報のみにより処理を完了することができる。

自装置内の上位ブリッジ決定部７から前記通知を受けた各ブリッジ１１１、１１３〜１１５のＲＳＴＰプロトコルモジュール部１は、前述のように内部パラメータを更新する。これにより、ブリッジでは、「ＲＳＴＰプロトコルにおいて隣接ブリッジとＢＰＤＵ交換を行い、その結果をＲＳＴＰプロトコルモジュール部１の処理に反映する」という一連の処理を行った場合と同等の効果を得ることができる。このとき、各ブリッジでは、上記経路切替処理、および経路切替処理に基づくポートの制御処理において、処理時間への影響が大きい他ブリッジとのＢＰＤＵ交換を行う必要が無いことから、既存方式がＢＰＤＵによる情報交換に少なくとも４秒間の処理時間を必要としていたのと比較して、高速に経路切替を実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、共有バス型のネットワークに接続するブリッジが、ネットワークと接続する中継装置であるブリッジの優先度情報とパスコスト情報をあらかじめ取得して保持し、ネットワークで障害を検知したときに、自装置が保持している各ブリッジの情報に基づいて、新たに上位となるブリッジを選出し、経路切替処理を行うこととした。これにより、既存方式と比較して、高速に経路切替を実現することができる。

なお、上記経路切替処理において、各ブリッジが保持するブリッジ情報テーブル部５内のブリッジ情報は、ブリッジ間で必ず同じとなるはずであり、仮に一致しない場合には、正常な経路切替処理が行われないという問題が発生する。従って、各ブリッジが送信したブリッジ情報を全ブリッジが受信したことを保証するために、なんらかの送達確認の手段を用いることが望ましい。送達確認の方法としては、例えば、ブリッジ情報を受信した各ブリッジが、送信元のブリッジに対してＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔを返す方法があるが、これに限定するものではなく、その他の方法を用いてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態では、共有バス型ネットワークをＥＲＰ（Ethernet（登録商標） Ring Protection）プロトコルを用いたリングネットワークによって構成する。ＥＲＰは物理的にはリング型ネットワークであるが、ＲＳＴＰおよびＭＳＴＰプロトコルからは共有バス型ネットワークとして見なされる特徴がある。ここでは、ＲＳＴＰプロトコルの場合において、実施の形態１と異なる部分について説明する。

図５は、本実施の形態の中継装置であるブリッジの構成例を示す図である。ブリッジは、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１と、物理ポート部２ａと、ＥＲＰモジュール部２２と、ＶＳＭ送信指示部２４と、受信ＶＳＭ処理部２５と、ブリッジ情報テーブル部５と、ＥＲＰ監視部２６と、トポロジ情報テーブル部２７と、上位ブリッジ決定部７と、を備える。

物理ポート部２ａは、同一の共有バス型ネットワークに接続された他ブリッジとの間で通信を行うインターフェースであり、本実施の形態では、さらに、ＥＲＰポート部２１を備える。ＥＲＰポート部２１は、他ブリッジとＥＲＰモジュール部２２との間で、ＶＳＭ（Vender Specific Message）フレームの送受信（図５に示すＤＴ１１）を行う。

ここで、ＶＳＭフレームは、ＥＲＰで定義されている制御フレーム種別の一種である。このフレームは、機器／プロトコルの設計者が、どのようなデータを格納するのかを自由に決定することが出来るフレームである。本実施の形態では、ＶＳＭフレームの用途を「ブリッジ情報を格納し各ＥＲＰブリッジに送信する」という用途で用いる。

ＥＲＰモジュール部２２は、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.８０３２／Ｙ.１３４４（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） Ｒｉｎｇ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）に記載されている故障検出機能や経路切替制御機能などを実装したモジュールであり、本実施の形態を実現するために特別な機能を追加せず、従来同等の機能をもつモジュールである。

また、ＥＲＰモジュール部２２は、ＶＳＭフレーム送受信部２３を備える。ＶＳＭフレーム送受信部２３は、ＶＳＭ送信指示部２４から受信したＶＳＭフレーム（図５に示すＤＴ１３）をＥＲＰポート部２１へ転送し、ＥＲＰポート部２１から受信したＶＳＭフレーム（ＤＴ１１）を受信ＶＳＭ処理部２５へ転送（図５に示すＤＴ１４）する。なお、ＶＳＭフレーム送受信部２３もＥＲＰモジュール部２２と同様に、前述のＩＴＵ−Ｔ Ｇ.８０３２／Ｙ.１３４４（ＥＲＰ）に記載されている機能を実装しており、本実施の形態を実現するために特別な機能を追加せず、従来同等の機能をもつ。

ＶＳＭ送信指示部２４は、実施の形態１（図１）におけるパスコスト優先度情報送信部３に代わる構成である。ＶＳＭ送信指示部２４は、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１が他ブリッジとの間で交換するＢＰＤＵ（図５に示すＤＴ１）を監視してブリッジ情報（図５に示すＤＴ２）を取得し、取得したブリッジ情報をブリッジ情報テーブル部５に格納する（図５に示すＤＴ１２）。また、ＶＳＭ送信指示部２４は、前記ブリッジ情報に基づいてＶＳＭフレームを生成し、ＶＳＭフレーム送受信部２３に対して送信指示を行う（ＤＴ１３)。

受信ＶＳＭ処理部２５は、実施の形態１（図１参照）におけるパスコスト優先度情報受信部４に代わる構成である。受信ＶＳＭ処理部２５は、他ブリッジから送信されたＶＳＭフレーム（ＤＴ１４）をＶＳＭフレーム送受信部２３から受けとり、ＶＳＭフレームに含まれる他ブリッジのブリッジ情報を抽出してブリッジ情報テーブル部５に格納する（図５に示すＤＴ１５）。

トポロジ情報テーブル部２７は、ＥＲＰ網上の各ブリッジについて、各ブリッジを識別するためのブリッジＩＤ情報とその並び順情報を保持するためのテーブルである。その実装方法、および各情報の格納方法については、例えば、「”イーサネット（登録商標）リングにおけるレイヤ３障害切替高速化の検討”，小川裕二，高橋克佳，鹿島和幸，電子情報通信学会全国大会２０１０ Ｂ−８−４５」に記載された従来からある方法によって実現することができるが、これに限定するものではない。

ＥＲＰプロトコルを用いたリングネットワークは、物理的にはリング状のトポロジであっても、ループの発生によるブロードキャストストームを防止するため一部リンクをブロッキングしているため、通常のフレームはリング内を一周することはできない。しかしながら、ＶＳＭフレームはＥＲＰの制御フレームであるため、リングを一周させることが可能である。ＥＲＰプロトコルを用いたリングネットワークを構成するブリッジでは、一方のリングポートから送信したＶＳＭフレームを、ＥＲＰ網を一周させてから、他方のリングポートから受信することができる。

このとき、ＥＲＰ網を一周したＶＳＭフレームはＥＲＰ網を構成する全てのブリッジに必ず到達しているため、例えば、Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔを返す方法などのように明示的に到達確認をする必要はなく、ＶＳＭフレームの送信元ブリッジが他方リングポートで当該フレームを受信したことを持って送達確認の代わりとすることができる。従って、本実施の形態を用いることにより、ブリッジ情報の送達確認のために新たな手順を追加することなく、簡単に送達確認を行うことが可能である。

また、本実施の形態では、ＥＲＰ網内での障害発生情報は、ＥＲＰ監視部２６が、ＥＲＰモジュール部２２の動作を監視することにより取得する（図５に示すＤＴ１６）。ただし、ＥＲＰモジュール部２２の監視により得られる障害発生情報は、障害発生箇所に隣接するブリッジを識別する情報（ブリッジＩＤなど）であり、障害発生箇所自身の情報ではない。そのため、障害発生箇所自身の情報を取得するために、各ブリッジの並び順情報が必要である。ＥＲＰ監視部２６は、トポロジ情報テーブル部２７を参照することによって、各ブリッジの並び順情報を取得する（図５に示すＤＴ１７）。そして、ＥＲＰ監視部２６は、物理ポート部２ａおよびトポロジ情報テーブル部２７から得られる情報に基づいて障害検出を行い、上位ブリッジ決定部７に障害情報（図５に示すＤＴ１８）を通知する。

以降、上位ブリッジ決定部７における上位ブリッジの決定処理、および、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１における経路切替処理については、実施の形態１と同様である。すなわち、上位ブリッジ決定部７は、ＥＲＰ監視部２６からの障害検知の情報をトリガとして、図３に示すフローチャートの処理を行うことによって上位ブリッジを選出する。また、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１は、上位ブリッジ決定部７からの通知に基づいて、内部パラメータを変更し、経路切替処理、これに基づくポート制御処理を行う。

このように、煩雑な明示的な送達確認を行うことなく送達確認を実施することが可能となり、ブリッジの実現に際して実装作業の容易化やハードウェアの簡素化を実現することが可能である。

また、ＥＲＰモジュール部２２が障害検知するのとほぼ同時に上位ブリッジ決定部７に対しても障害情報が通知される。ＥＲＰモジュール部２２の障害検知時間は、前述のＩＴＵ−Ｔ Ｇ.８０３２／Ｙ.１３４４（ＥＲＰ）によると５０ミリ秒以下と規定されているため、例えば、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１が標準で有する障害検知機能において障害検知に６秒以上の時間が必要であったことと比較すると、非常に高速な障害検知が実現できる。

以上説明したように、本実施の形態では、ブリッジにおいて、ＥＲＰモジュール部が障害検知するのとほぼ同時に上位ブリッジ決定部に対しても障害情報が通知されるため、ＲＳＴＰプロトコルモジュール部が標準で有する障害検知機能において障害検知に必要とする時間と比較して、非常に高速な障害検知を実現することができる。これにより、上位ブリッジ決定の高速化と合わせて、従来方式で処理時間が長かった障害検知と障害切替の両方の処理について、高速化を実現することが可能となる。

なお、本実施の形態では、ＥＲＰプロトコルを用いたリングネットワークについて説明したが、共有バスの代わりとして、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１７ａ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）Ｂｒｉｄｇｅｓ Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ１：Ｂｒｉｄｇｉｎｇ ｏｆ ＩＥＥＥ ８０２．１７）に記載されているＲＰＲ（Resilient Packet Ring）を用いることも可能である。ＲＰＲプロトコルは、ＥＲＰと同様に、物理的にはリング型ネットワークであるが、ＲＳＴＰおよびＭＳＴＰプロトコルからは共有バス型ネットワークとして見なされる特徴がある。

また、ＲＰＲプロトコルは、基本機能によりトポロジ情報を保持している。そのため、ブリッジは、ＥＲＰに適用した場合のように、トポロジ情報テーブル部２７を備える必要は無く、ＲＰＲがもつトポロジ情報に基づいて障害発生箇所を特定し、上位ブリッジ決定部７に障害情報を通知することができる。これにより、ブリッジの構成を簡易にすることができる。

なお、ＲＳＴＰプロトコルを用いた場合について説明したが、これに限定するものではなく、後述するＭＳＴＰプロトコルを用いた場合についても適用可能である。

実施の形態３．
本実施の形態では、ブリッジは、実施の形態１、２におけるＲＳＴＰプロトコルモジュールに代わり、ＭＳＴＰプロトコルモジュールを用いる。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図６は、本実施の形態の中継装置であるブリッジの構成例を示す図である。ブリッジは、ＭＳＴＰプロトコルモジュール部３１と、物理ポート部２と、パスコスト優先度情報送信部３と、パスコスト優先度情報受信部４と、ブリッジ情報テーブル部５ａと、障害検知部６と、上位ブリッジ決定部７ａと、を備える。

ＭＳＴＰプロトコルモジュール部３１は、物理ポート部２を介して同一の共有バス型ネットワークに接続された他ブリッジとの間でのＢＰＤＵ（図５に示すＤＴ２１）の交換を行い、上位ブリッジを特定して経路計算し、当該経路においてループが発生しないようにポートを制御してブロッキングポートを決定する等の非特許文献２に記載されている従来からの処理を行う。さらに、上位ブリッジ決定部７ａから提供された上位ブリッジの情報（図５に示すＤＴ２３）に基づいて、経路の切り替えやポートの制御等を行うために、上位ブリッジに関する自身の内部パラメータを変更するためのインターフェースを有する。ＲＳＴＰプロトコルモジュール部１と同様の機能を備えるが、ＭＳＴＰプロトコルモジュール部３１では、設定したＭＳＴＩ（Multiple Spanning Tree Instance）ごとに上記処理を行う。

ブリッジ情報テーブル部５ａは、パスコスト優先度情報送信部３およびパスコスト優先度情報受信部４から格納されたブリッジ情報を保持するためのテーブルを備えた記憶部である。図７はブリッジ情報テーブル部５ａの構成例を示す図である。ブリッジ情報テーブル部５ａは、ＣＩＳＴ（Common and Internal Spanning-Tree）に対応したブリッジ情報３０１、およびＭＳＴＩ毎のブリッジ情報３０２、３０３、から構成される。ＭＳＴＩ毎のブリッジ情報を格納する領域については、ＥＲＰ網上で設定されたＭＳＴＩ数と同数のブリッジ情報を格納できる必要がある。また、各ブリッジ情報に含まれる情報は、図２と同様、当該ＣＩＳＴもしくはＭＳＴＩにおける各ブリッジの優先度情報、およびルートブリッジまでのパスコスト情報とする。

上位ブリッジ決定部７ａは、障害検知部６から障害情報（ＤＴ８）を受信したことをトリガとしてブリッジ情報テーブル部５ａが保持するブリッジ情報を取得し（ＤＴ２２）、当該ブリッジ情報に基づいて、障害箇所を除いたトポロジにおいてツリー構造を生成した場合の上位ブリッジを決定し、ＭＳＴＰプロトコルモジュール部３１に通知する（ＤＴ２３）。実施の形態１、２における上位ブリッジ決定部７は、ブリッジ情報テーブル部５の情報を参照し、一つの上位ブリッジを選出する機能を有していたが、本実施の形態における上位ブリッジ決定部７ａは、ＣＩＳＴおよび各ＭＳＴＩに対して同様の処理を行う。

なお、上位ブリッジの決定処理については実施の形態１に示すフローチャート（図３参照）と同様である。すなわち、上位ブリッジ決定部７ａは、処理対象とするＣＩＳＴもしくはＭＳＴＩに対応する情報をブリッジ情報テーブル部５ａから取得し、ＣＩＳＴもしくは各ＭＳＴＩに対して個別に上位ブリッジ決定処理を行い、処理対象となるＣＩＳＴもしくはＭＳＴＩを指定して、当該上位ブリッジに関する情報をＭＳＴＰプロトコルモジュール部３１へ通知する。上位ブリッジ決定部７ａは、上位ブリッジ決定処理を、ＥＲＰ網上に設定されたＣＩＳＴおよびＭＳＴＩの数だけ繰り返し実行する。

また、上位ブリッジに関する情報を受信したＭＳＴＰプロトコルモジュール部３１における内部パラメータの更新処理については、実施の形態１、２におけるＲＳＴＰプロトコルモジュール部１と同様である。すなわち、上位ブリッジ決定部７ａから通知された上位ブリッジに関する情報に基づいて、内部に保持するパラメータのうち、代表ブリッジ情報、ルートブリッジ情報、ルートブリッジへのパスコスト情報、およびポート状態の情報を更新することにより、経路切替処理、これに基づくポート制御処理を行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態では、ＭＳＴＰプロトコルを用いる場合に、ブリッジは、設定したＭＳＴＩごとに実施の形態１、２と同様の処理を行う。すなわち、ブリッジでは、ブリッジ情報テーブル部がＣＩＳＴおよび各ＭＳＴＩ別にブリッジ情報を保持しており、上位ブリッジ決定部が、ＣＩＳＴおよび各ＭＳＴＩ別に上位ブリッジの選出を行うこととした。これにより、ＭＳＴＰを適用したネットワークにおいても、全てのＣＩＳＴおよびＭＳＴＩについての経路切替処理を、実施の形態１、２で述べたＲＳＴＰを適用したネットワークにおける処理と同等の短い処理時間で実現することができる。

以上のように、本発明にかかる中継装置は、共有バス型のネットワークに有用であり、特にＥＲＰやＲＰＲなど高速障害検出可能なネットワークに適している。

１ ＲＳＴＰプロトコルモジュール部
２、２ａ 物理ポート部
３ パスコスト優先度情報送信部
４ パスコスト優先度情報受信部
５、５ａ ブリッジ情報テーブル部
６ 障害検知部
７、７ａ 上位ブリッジ決定部
２１ ＥＲＰポート部
２２ ＥＲＰモジュール部
２３ ＶＳＭフレーム送受信部
２４ ＶＳＭ送信指示部
２５ 受信ＶＳＭ処理部
２６ ＥＲＰ監視部
２７ トポロジ情報テーブル部
３１ ＭＳＴＰプロトコルモジュール部

Claims (7)

1. レイヤ２においてツリー構造のネットワークを構成し、さらに、共有バス型ネットワークと接続する中継装置であって、
   前記共有バス型ネットワークに接続された他の中継装置との間で制御フレームを送受信して、前記共有バス型ネットワークに接続された中継装置の中からツリー構造の上位に位置する上位中継装置を特定し、前記ツリー構造のネットワークおよび前記共有バス型ネットワークでの通信経路を決定し、当該通信経路でループ発生を回避するために自中継装置のポートのブロッキング、ブロッキング解除を制御するプロトコルモジュール手段と、
   自中継装置から前記ツリー構造のネットワークのルート中継装置までのパスコスト情報および自中継装置の優先度情報をあわせてブリッジ情報とし、前記ブリッジ情報を当該ブリッジ情報の送信元中継装置の識別情報と関連付けて格納するためのブリッジ情報テーブル手段と、
   前記プロトコルモジュール手段から送信される制御フレームから抽出したブリッジ情報を、自中継装置の識別情報と関連付けて前記ブリッジ情報テーブル手段に格納する送信情報格納手段と、
   前記共有バス型ネットワークに接続された他の中継装置から受信したブリッジ情報を、当該ブリッジ情報の送信元中継装置の識別情報と関連付けて前記ブリッジ情報テーブル手段に格納する受診情報格納手段と、
   前記共有バス型ネットワークに接続された他の中継装置の障害発生を検知する障害検知手段と、
   前記障害検知手段から障害発生の通知を受けた場合に、前記ブリッジ情報テーブル手段からブリッジ情報を取得し、当該ブリッジ情報に基づいて、障害発生後の共有バス型ネットワークに接続された中継装置の中からツリー構造の上位となる上位中継装置を選出し、前記プロトコルモジュール手段に通知する上位中継装置決定手段と、
   を備え、
   前記プロトコルモジュール手段は、前記上位中継装置決定手段から通知された中継装置を上位中継装置として通信経路を切り替え、切り替え後の通信経路において自装置のポートのブロッキング、ブロッキング解除を制御する、
   ことを特徴とする中継装置。
2. 前記上位中継装置決定手段は、前記パスコスト情報に数値情報が含まれている場合、最小のパスコスト情報を送信した中継装置を上位中継装置として選出し、一方、前記パスコスト情報に数値情報が含まれていない場合、最も高優先の優先度情報を送信した中継装置を上位中継装置として選出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. 前記プロトコルモジュール手段は、ＲＳＴＰプロトコルを用いて通信経路決定およびポート制御処理を行う、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の中継装置。
4. 前記プロトコルモジュール手段が、ＭＳＴＰプロトコルを用いて通信経路決定およびポート制御処理を行う場合に、
   前記ブリッジ情報テーブル手段は、前記ブリッジ情報を、当該ブリッジ情報の送信元中継装置の識別情報と関連付けて、ＣＩＳＴおよび各ＭＳＴＩ別に記憶し、
   前記上位中継装置決定手段は、ＣＩＳＴおよび各ＭＳＴＩ別に上位中継装置を選出し、ＣＩＳＴおよび各ＭＳＴＩ別に選出した上位中継装置を前記プロトコルモジュール手段へ通知し、
   前記プロトコルモジュール手段は、ＣＩＳＴおよび各ＭＳＴＩ別に、前記上位中継装置決定手段から通知された中継装置を上位中継装置として通信経路を切り替える、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の中継装置。
5. 前記共有バス型ネットワークを、ＥＲＰプロトコルを用いたリングネットワークによって構成し、
   前記制御フレームを、前記ＥＲＰプロトコルで規定されるＶＳＭフレームとする、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の中継装置。
6. さらに、
   前記共有バス型ネットワークと接続する中継装置の識別情報および当該中継装置の並び順の情報が記憶されたトポロジ情報記憶手段、
   を備え、
   前記障害検知手段は、
   中継装置間で行われる経路の正常性の確認結果に基づいて障害が発生した中継装置を検知した場合、前記トポロジ情報記憶手段に記憶されている中継装置の並び順の情報に基づいて、前記共有バス型ネットワーク内での障害発生箇所を特定し、前記上位中継装置決定手段へ通知する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の中継装置。
7. 前記共有バス型ネットワークを、ＲＰＲプロトコルを用いたリングネットワークによって構成する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の中継装置。

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