JP2014107652A - パケット中継装置および広域公衆回線迂回装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レイヤ２リング型ネットワークにおいて、複数個所の障害発生によりネットワークが分断され端末間で通信できない場合においても、広域公衆回線を迂回経路として使用し、パケットを中継を可能にするパケット中継装置を得る。
【解決手段】自身が接続されているリング型ネットワークに故障が生じたことを検出し、自身からレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスを取得する手段１３と、レイヤ２で到達可能な端末へのルーティング情報をＲＩＰパケットを使用してレイヤ３装置へ通知する手段１５と、レイヤ２で到達可能な端末からのＡＲＰ要求に対してレイヤ３装置の代理として応答する手段１６と、レイヤ２で到達可能な端末のＡＲＰテーブルを更新する手段１４とを備えている。
【選択図】図３

Description

この発明は、レイヤ２リング型ネットワークにおいて、複数個所の障害発生によりネットワークが分断され、端末間で通信できない場合においても、広域公衆回線を迂回経路として使用し、パケットを中継することができるパケット中継装置およびそのパケット中継装置を用いた広域公衆回線迂回装置に関するものである。

従来のレイヤ２リング型ネットワークにおいては、端末同士はリング型経路を介して通信を行う。このため、リング内の一か所で故障が発生した場合には迂回路を使用して通信が可能であるが、複数箇所で故障が発生した場合はネットワークが分断され、一部の端末間で通信が不能となる。よって、ネットワークが分断された場合に備え、公衆回線を使用して迂回路を確保するような方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−２１１３７号公報

従来のレイヤ２リング型ネットワークでは、広域公衆回線を迂回路として使用する場合には、広域公衆回線の終端であるレイヤ３装置と、レイヤ２リング型ネットワークを構成するパケット中継装置を接続する構成であるので、パケット中継装置は、迂回路を経由して中継するパケットをレイヤ２中継でレイヤ３装置に転送する必要があった。また、レイヤ３装置には、迂回路を経由して中継するパケットのルーティングテーブルエントリがなく、レイヤ３中継できないなどの問題があった。

この発明は、上記のような問題を解消するためになされたものであり、レイヤ２リング型ネットワークに接続するパケット中継装置において、中継すべきパケットをレイヤ２中継でレイヤ３装置へ転送する手段と、レイヤ３装置のルーティングテーブルに迂回路を中継させる端末のルーティングエントリを登録する手段を設けることにより、このパケット中継装置を用いて、リング型ネットワークの故障時にも広域公衆回線を利用して、パケットの送受信を行わせることを目的とする。

この発明に係るパケット中継装置は、自身が接続されているリング型ネットワークに故障が生じたことを検出し、自身からレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスを取得する手段と、レイヤ２で到達可能な端末へのルーティング情報をＲＩＰパケットを使用してレイヤ３装置へ通知する手段と、レイヤ２で到達可能な端末からのＡＲＰ要求に対してレイヤ３装置の代理として応答する手段と、レイヤ２で到達可能な端末のＡＲＰテーブルを更新する手段とを備えたものである。

また、この発明に係る広域公衆回線迂回装置は、前記パケット中継装置をレイヤ２リング型ネットワークで接続し、前記パケット中継装置が、前記リング型ネットワークで迂回不可能な障害が発生したときの迂回路として用いる公衆回線に、前記レイヤ３装置を介して接続されたものである。

この発明によれば、複数個所切断時の迂回通信を可能にすることで、リングネットワークの信頼性を向上させることができる。また、迂回を広域公衆回線で行うことができるため、迂回用の専用線が不要になり、ネットワークの維持コストを削減できる。

この発明の実施の形態１に係る広域公衆回線迂回装置を示す図である。 実施の形態１の動作を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るパケット中継装置の機能ブロックを示す図である。 実施の形態１のレイヤ３のＩ／Ｆ情報管理部の動作フローチャートである。 実施の形態１の端末情報管理部の動作フローチャートである。 実施の形態１の端末ＡＲＰ情報消去部の動作フローチャートである。 実施の形態１の端末情報広告部の動作フローチャートである。 実施の形態１の代理ＡＲＰパケット制御部の動作フローチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態における広域公衆回線迂回装置（パケット中継システム）の構成を示す図である。図１において、パケット中継装置[１]１ａ、パケット中継装置[２]１ｂ、パケット中継装置[３]１ｃおよびパケット中継装置[４]１ｄは、リング型に接続されＲＰＲ（Resilient Packet Ring)でレイヤ２ネットワークを構築している。ここで、パケット中継装置[１]１ａおよびパケット中継装置[２]１ｂは本発明に係るパケット中継装置である。

端末[１]２ａはパケット中継装置[４]１ｄに接続され、また、端末[２]２ｂはパケット中継装置[３]１ｃに接続され、端末[１]２ａから送られる端末[２]２ｂ宛のパケットは、パケット中継装置[４]１ｄおよびパケット中継装置[３]１ｃを介して端末[２]２ｂに到達する。

レイヤ３装置[１]３ａはパケット中継装置[１]１ａと接続し、レイヤ３装置[２]３ｂはパケット中継装置[２]１ｂと接続し、レイヤ３装置[１]３ａとレイヤ３装置[２]３ｂは広域公衆回線４で接続されている。レイヤ３装置[１]３ａがパケット中継装置[１]１ａと接続しているＩ／Ｆ６ａは、ＲＩＰ（Routing Information Protocol)が有効である。広域公衆回線４を通る経路は迂回路であり、リング上に障害が発生していない場合は使用されない。レイヤ３装置[１]３ａの広域公衆回線４と接続するＩ／Ｆ５ａとレイヤ３装置[２]３ｂの広域公衆回線４と接続するＩ／Ｆ５ｂではＲＩＰが動作し、ルーティングが行われている。

次に、上記のように構成された実施の形態のパケット中継装置を備えたパケット中継システムの動作について説明する。図２は、発明の実施の形態におけるパケット中継システムの動作を示す図である。

レイヤ３装置[１]３ａには、ユーザにより、レイヤ３装置[１]３ａのＩ／Ｆ６ａのＩＰアドレスと、Ｉ／Ｆ６ａの属するネットワークのサブネットマスクと、レイヤ３装置[１]３ａとの接続ポート情報７ａが入力されている。レイヤ３装置[１]３ａは、接続ポートで受信するパケットの内、送信元ＩＰアドレスがレイヤ３装置[１]３ａの接続Ｉ／Ｆ６ａのＩＰアドレスであるパケットを、リング上の障害の有無に関わらず常に監視し、接続Ｉ／Ｆ６ａのＭＡＣ(Media Access Control)アドレスを取得する。

リング上で二か所の障害（８ａ、８ｂ）が発生した場合、端末[１]２ａから端末[２]２ｂ宛のパケットは、通常使用するパケット中継装置[４]１ｄとパケット中継装置[３]１ｃを経由する経路が使用できなくなる。この時、パケット中継装置[１]１ａはリングが分断されたことを検知し、自身からレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスを、ＡＲＰ(Address Resolution Protocol)パケットを使用して収集する。すなわち、自身に記録されたレイヤ３装置[１]３ａのＩ／Ｆ６ａのＩＰアドレスとサブネットマスクからネットワークアドレスを算出し、そのネットワーク上のホストＩＰアドレスすべてに対してＡＲＰパケットを送信し、応答した端末はレイヤ２中継可能と判断し、その応答からその端末のＩＰアドレスを取得する。

パケット中継装置[１]１ａは、上記の方法により取得した各端末のＩＰアドレスを、３２ｂｉｔマスクのルートとしてＲＩＰパケットにてレイヤ３装置[１]３ａに広告する。これにより、レイヤ３装置[１]３ａのルーティングテーブル９に３２ｂｉｔマスクルーティングエントリが登録される。

レイヤ３装置[１]３ａは受信したＲＩＰパケットにより、３２ｂｉｔマスクのルートを学習し、レイヤ３装置[２]３ｂに広告する。また、レイヤ３装置[２]３ｂでも同様に、障害（８ａ、８ｂ）によりリングが分断されたことを検知し、自身からレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスをＡＲＰパケットにより収集し、レイヤ３[２]装置３ｂに広告する。これにより、レイヤ３[１]装置３ａはパケット中継装置[２]１ｂが接続されたレイヤネットワークに属する端末[２]２ｂのルートを学習することができる。

さらに、パケット中継装置[１]１ａは、レイヤ２で到達可能な端末のＡＲＰエントリを広告するために、パケット中継装置[１]１ａがレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスをターゲットＩＰアドレスとしたGratuitous ＡＲＰパケットを送信する。このGratuitous ＡＲＰパケットのSender IＰはレイヤ３装置[１]３ａのＩ／Ｆ６ａのＩＰアドレスであり、Sender ＭＡＣアドレスはレイヤ３装置[２]３ｂのＩ／Ｆ６ａのＭＡＣアドレスである。

その結果、端末[１]２ａ含むパケット中継装置[１]１ａがレイヤ２で到達可能な端末のＡＲＰテーブルにおいて、端末[２]２ｂ含むパケット中継装置[２]１ｂがレイヤ２で到達可能な各端末のエントリのＭＡＣアドレスは、レイヤ３装置[１]３ａの接続Ｉ／Ｆ６ａのＭＡＣアドレスに更新される。

上記より、端末[１]２ａから送信された端末[２]２ｂ宛のパケットはレイヤ３装置[１]３ａまでレイヤ２中継され、ロンゲストマッチのアルゴリズムに基づき、レイヤ３装置［１］３ａのルーティングテーブル９の３２ｂｉｔルートを使用してレイヤ３装置［２］３ｂまで中継され、レイヤ３装置［２］３ｂから端末［２］２ｂまでレイヤ２中継され、最終的に端末［２］２ｂに到達する。

なお、端末[１]２ａから送信される、パケット中継装置[１]１ａからレイヤ２で到達不可能な端末宛のＡＲＰパケットに対し、パケット中継装置[１]１ａはＡＲＰパケットを応答する。応答するＡＲＰパケットのSender ＩＰはレイヤ３装置[１]３ａのＩ／Ｆ６ａのＩＰアドレスであり、Sender ＭＡＣアドレスはレイヤ３装置[１]３ａのＩ／Ｆ６ａのＭＡＣアドレスである。

その結果、端末[１]２ａのＡＲＰエントリがタイムアウトで削除された場合に、端末[１]２ａが端末[２]２ｂ宛のＡＲＰパケットを送信した場合も、パケット中継装置[１]１ａがＡＲＰ応答するため、端末[１]２ａの端末[２]２ｂ宛ＡＲＰエントリのＭＡＣアドレスはレイヤ３装置[１]３ａのＩ／Ｆ６ａのＭＡＣアドレスとなる。

上記のように構成された実施の形態１のパケット中継装置を備えたパケット中継システムによれば、パケット中継装置がリング型ネットワーク分断時に広域公衆回線を迂回経路として使用してパケットを中継するため、分断されたネットワークそれぞれに属する端末間で通信を継続することが可能になる。

図３は実施の形態１を実現したパケット中継装置の機能ブロック図である。図３において、リングポート１０ａにはＲＰＲトポロジ管理部１２と端末情報管理部１３と端末ＡＲＰ情報消去部１４と代理ＡＲＰパケット制御部１６が接続されている。また、レイヤ３装置接続ポート１０ｂにはレイヤ３Ｉ／Ｆ情報管理部１１と端末情報広告部１５が接続されている。

レイヤ３Ｉ／Ｆ情報管理部１１は、ユーザが設定したレイヤ３装置のＩ／ＦのＩＰアドレスおよびサブネットマスクと、レイヤ３装置を接続するポートの番号を保持する。レイヤ３Ｉ／Ｆ情報管理部１１は、レイヤ３装置接続ポート１０ｂで受信するパケットからレイヤ３装置Ｉ／ＦのＭＡＣアドレスを取得する。端末情報管理部１３はＲＰＲトポロジ管理部１２を定周期で監視し、ＲＰＲトポロジの変化からリングネットワークが分断されたことを検知する。また、レイヤ３Ｉ／Ｆ情報管理部１１からレイヤ２ネットワークアドレスを算出し、ＡＲＰパケットを送信することで、分断されたネットワークそれぞれに属する端末のＩＰアドレスを保持する。

端末ＡＲＰ情報消去部１４は、端末情報管理部１３より、自身のレイヤ２ネットワークに属する端末のＩＰアドレスを取得し、Gratuitous ＡＲＰパケットを送信し、対象端末のＡＲＰエントリを更新する。端末情報広告部１５は、端末情報管理部１３より、自身のレイヤ２ネットワークに属する端末のＩＰアドレスを取得し、レイヤ３装置へＲＩＰパケットで広告する。代理ＡＲＰパケット制御部１６は、自身のレイヤ２ネットワークに属する端末から分断されたネットワークに属する端末のＩＰアドレス宛のＡＲＰエントリをリングポート１０ａで受信した場合に、ＡＲＰ応答パケットを送信する。

図４は、レイヤ３Ｉ／Ｆ情報管理部１１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、レイヤ３Ｉ／Ｆ情報管理部１１は、レイヤ３装置接続ポート１０ｂから送信元ＩＰアドレスがレイヤ３装置のＩ／Ｆであるパケットを受信したか否かを判断する（ステップＳ１）。送信元ＩＰアドレスがレイヤ３装置のＩ／Ｆであるパケットを受信した場合（ステップ１ ＹＥＳ）、送信元ＭＡＣアドレスを記録し（ステップＳ２）、ステップＳ１に戻る。また、送信元ＩＰアドレスがレイヤ３装置のＩ／Ｆであるパケットを受信していない場合（ステップＳ１ ＮＯ）は、ステップＳ１に戻る。

図５は、端末情報管理部１３の動作の一例を示すフローチャートである。端末情報管理部１３は、ＲＰＲトポロジ管理部１２のトポロジ情報からリング分断を検知したか否かを判断する（ステップＳ３）。リング分断を検知した場合は（ステップＳ３ ＹＥＳ）、レイヤ３Ｉ／Ｆ情報管理部１１からＩ／ＦのＩＰアドレスとマスク情報を取得し、ネットワークアドレスを算出し（ステップＳ４）、ネットワーク上の全てのホストアドレス宛にＡＲＰパケットを送信し（ステップＳ５）、ＡＲＰ応答からレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスを取得し、且つ存在しない端末のＩＰアドレスも算出し（ステップＳ６）、端末ＡＲＰ情報消去部１４へレイヤ２で到達不可能な端末のＩＰアドレスを通知し（ステップＳ７）、端末情報広告部１５へレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスを通知し（ステップＳ８）、代理ＡＲＰパケット制御部１６へレイヤ２で到達不可能な端末のＩＰアドレスを通知し（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻る。ステップＳ３でリング分断を検知しない場合は（ステップＳ３ ＮＯ）、ステップＳ３に戻る。

図６は、端末ＡＲＰ情報消去部１４の動作の一例を示すフローチャートである。端末ＡＲＰ情報消去部１４は、端末情報管理部１３からレイヤ２で到達不可能な端末のＩＰアドレスが通知されたか否かを判断し（ステップＳ１０）、レイヤ２で到達不可能な端末のＩＰアドレスが通知された場合は（ステップ１０ ＹＥＳ）、ネットワーク上に存在しない端末のＩＰアドレス宛Gratuitous ＡＲＰを送信し（ステップＳ１１）、ステップＳ１０に戻る。ステップＳ１０で、レイヤ２で到達不可能な端末のＩＰアドレスが通知されない場合は（ステップＳ１０ ＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。

図７は、端末情報広告部１５の動作の一例を示すフローチャートである。端末情報広告部１５は、端末情報管理部１３からレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスを通知されたか否かを判断し（ステップＳ１２）、レイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスを通知された場合は（ステップＳ１２ ＹＥＳ）、レイヤ３装置へネットワーク上に存在する端末のＩＰアドレスをＲＩＰパケットを使用して広告し（ステップＳ１３）、ステップ１２に戻る。ステップ１２で、レイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスが通知されない場合は（ステップＳ１２ ＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。

図８は、代理ＡＲＰパケット制御部１６の動作の一例を示すフローチャートである。代理ＡＲＰパケット制御部１６は、端末情報管理部１３からレイヤ２で到達不可能な端末のＩＰアドレスを通知されたか否かを判断し（ステップＳ１４）、レイヤ２で到達不可能な端末のＩＰアドレスを通知された場合は（ステップＳ１４ ＹＥＳ）、レイヤ２で到達不可能な端末宛のＡＲＰパケットを受信したか否かを判断し（ステップＳ１５）、レイヤ２で到達不可能な端末宛のＡＲＰパケットを受信した場合（ステップＳ１５ ＹＥＳ）ＡＲＰ応答を送信し（ステップＳ１６）、ステップＳ１５に戻る。ステップＳ１４で、レイヤ２で到達不可能な端末のＩＰアドレスを通知されない場合はステップＳ１４で、例や２で到達不可能な端末のＩＰアドレスが通知されない場合はステップＳ１４に戻る。ステップＳ１５で、レイヤ２で到達不可能な端末宛のＡＲＰパケットを受信しない場合は、ステップＳ１５に戻る。

以上、この発明を実施の形態について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜変形することができる。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ パケット中継装置、２ａ、２ｂ 端末、
３ａ、３ｂ レイヤ３装置、４ 広域公衆回線、１０ａ リングポート、
１０ｂ レイヤ３装置接続ポート、１１ レイヤ３Ｉ／Ｆ情報管理部、
１２ ＲＰＲトポロジ管理部、１３ 端末情報管理部、
１４ 端末ＡＲＰ情報消去部、１５ 端末情報広告部、
１６ 代理ＡＲＰパケット制御部。

Claims (2)

1. 自身が接続されているリング型ネットワークで障害が発生したことを検出し、自身からレイヤ２で到達可能な端末のＩＰアドレスを取得する手段と、レイヤ２で到達可能な端末へのルーティング情報をＲＩＰパケットを使用してレイヤ３装置へ通知する手段と、レイヤ２で到達可能な端末からのＡＲＰ要求に対してレイヤ３装置の代理として応答する手段と、レイヤ２で到達可能な端末のＡＲＰテーブルを更新する手段とを備えたことを特徴とするパケット中継装置。
2. 請求項１に記載のパケット中継装置をレイヤ２リング型ネットワークで接続し、前記パケット中継装置が、前記リング型ネットワークで迂回不可能な障害が発生したときの迂回路として用いる公衆回線に、前記レイヤ３装置を介して接続されたことを特徴とする広域公衆回線迂回装置。

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