JP2014116668A - 通信システムおよびネットワーク中継装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のネットワーク中継装置において、レイヤ3(L3)レベルのスイッチング機能を容易に実現する。
【解決手段】例えば、それぞれ、ブリッジ用ポートPbとポートP1を含む複数のポートを持ち、Pbを介して互いに通信回線で接続される第1および第2ネットワーク中継装置L3SW1,L3SW2を備える。L3SW1は、自身のP1とL3SW2のP1とを論理的に1個のポートとして機能させるための第1リンクテーブルと、第1ルーティングテーブルを備える。L3SW2は、第1リンクテーブルと同様の第2リンクテーブルと、第2ルーティングテーブルを備える。L3SW1,L3SW2のそれぞれは、フレーム(パケット)を自身のP1から受信した場合に加えて自身のPbから受信した場合にも、自身のルーティングテーブルに基づいて宛先ポートを独立に定める。
【選択図】図1
【解決手段】例えば、それぞれ、ブリッジ用ポートPbとポートP1を含む複数のポートを持ち、Pbを介して互いに通信回線で接続される第1および第2ネットワーク中継装置L3SW1,L3SW2を備える。L3SW1は、自身のP1とL3SW2のP1とを論理的に1個のポートとして機能させるための第1リンクテーブルと、第1ルーティングテーブルを備える。L3SW2は、第1リンクテーブルと同様の第2リンクテーブルと、第2ルーティングテーブルを備える。L3SW1,L3SW2のそれぞれは、フレーム(パケット)を自身のP1から受信した場合に加えて自身のPbから受信した場合にも、自身のルーティングテーブルに基づいて宛先ポートを独立に定める。
【選択図】図1
Description
本発明は、通信システムおよびネットワーク中継装置に関し、例えば、2台の装置を跨いでリンクアグリゲーションが設定され、レイヤ3(L3)レベルのスイッチング機能を搭載したネットワーク中継装置と、それを含んだ通信システムに関する。
例えば、特許文献1には、冗長用ポートで接続された一対の中位スイッチ装置と、当該一対の中位スイッチ装置の同一ポート番号のポートに対してリンクアグリゲーションが設定された状態で接続される下位スイッチ装置および上位スイッチ装置とを備えた構成が示されている。また、特許文献2には、装置間にまたがってリンクアグリゲーショングループが設定された通常装置において、当該リンクアグリゲーショングループの帯域制御を行う方法が示されている。
例えば、冗長化方式として、特許文献1または特許文献2に示されるように、1台のスイッチ装置[A]内の2個のポートと2台のスイッチ装置[B]内のそれぞれ1個ずつのポートとの間がそれぞれ通信回線で接続される方式が知られている。この際に、1台のスイッチ装置[A]は、自身の2個のポートに対してリンクアグリゲーションを設定する。また、2台のスイッチ装置[B]は、互いに専用の通信回線を用いた通信を行うことで、前述したそれぞれ1個ずつのポートを1台のスイッチ装置[A]から見て論理的(仮想的)に1個のポートとして機能させる。
当該冗長化方式では、物理的に1台のスイッチ装置との間に設定される一般的なリンクアグリゲーションと異なり、物理的に2台のスイッチ装置を跨いでリンクアグリゲーションが設定される。このため、通信回線の障害に対する冗長化や通信帯域の拡大といった一般的なリンクアグリゲーションによって得られる効果に加えて、スイッチ装置の障害に対する冗長化が実現できる。このように2台のスイッチ装置を跨いでリンクアグリゲーションを設定する冗長化方式を、本明細書ではマルチシャーシスリンクアグリゲーションと呼ぶ。
こうした中、本発明者等は、このマルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のスイッチ装置にレイヤ3(L3)レベルのスイッチング機能を搭載することを検討した。この場合、通常、当該2台のスイッチ装置を論理的(仮想的)に1台のスイッチ装置として機能させる方式が検討される。当該方式を実現するためには、例えば、当該2台のスイッチ装置に割り当てるMAC(Media Access Control)アドレスを共通化する仕組みと、IP(Internet Protocol)アドレスの経路情報を表すルーティングテーブルを共有化(同期化)する仕組みとが必要となる。しかしながら、その中でも特に、後者のルーティングテーブルを共有化(同期化)する仕組みを実現することは容易ではない。
具体的に説明すると、ルーティングテーブルの更新は、レイヤ2(L2)レベルで用いられるアドレステーブル(MACアドレスとポートとの対応関係を表すテーブル)の更新と比べて処理が複雑であるため、CPU(Central Processing Unit)によるソフトウエア処理が用いられる場合が多い。マルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のスイッチ装置がボックス型の装置の場合、それぞれが個別のCPUを持つことになる。この場合、2台のスイッチ装置の一方に含まれるCPUがルーティングテーブルを更新してから、当該情報が他方のスイッチ装置に転送され、当該情報が他方のスイッチ装置に反映されるまでにある程度の期間を要する。
一方、2台のスイッチ装置を用いて1台のスイッチ装置のようなルーティング処理を行うためには、例えば、ルーティングテーブルが共有化(同期化)されていることを前提として、フレームを受信した一方のスイッチ装置のみによってルーティングテーブルの検索を行うような方式を用いることが考えられる。すなわち、一方のスイッチ装置は、ルーティングテーブルを検索した結果、他方のスイッチ装置に宛先となるポートが存在する場合には、当該宛先となるポートを付加したフレームを他方のスイッチ装置に転送する。これを受けて、他方のスイッチ装置は、当該宛先となるポートを検出し、自身のルーティングテーブルを検索せずに当該宛先となるポートからフレームを転送する。
しかしながら、このような方式を用いると、前述したような理由で2台のスイッチ装置間でのルーティングテーブルの共有化(同期化)にある程度の期間を要する場合、その期間内で宛先となるポートに不整合が生じ得る。また、場合によっては、ある経路情報が一方のスイッチ装置内のルーティングテーブルのみに存在するような事態も生じ得る。この場合、例えば、当該経路情報に基づくルーティングが本来行われる筈のフレームを他方のスイッチ装置が受信した場合、当該フレームは破棄されてしまう。
本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、マルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のネットワーク中継装置(スイッチ装置)において、レイヤ3(L3)レベルのスイッチング機能を容易に実現することにある。また、当該ネットワーク中継装置を備えた通信システムを実現することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本実施の形態による通信システムは、それぞれ、ブリッジ用ポートと第1ポートを含む複数のポートを持ち、ブリッジ用ポートを介して互いに通信回線で接続される第1および第2ネットワーク中継装置を備える。第1ネットワーク中継装置は、自身の第1ポートと第2ネットワーク中継装置の第1ポートとを論理的に1個のポートとして機能させるための第1リンクテーブルと、自身の複数のポートとその先に存在するMACアドレスとの関係を表す第1アドレステーブルと、第1ルーティングテーブルとを備える。同様に、第2ネットワーク中継装置は、第2リンクテーブルと、第2アドレステーブルと、第2ルーティングテーブルとを備える。第2リンクテーブルは、第1リンクテーブルと同じ内容を持ち、自身の第1ポートと第1ネットワーク中継装置の第1ポートとを論理的に1個のポートとして機能させるためのテーブルである。第2ルーティングテーブルは、第1ルーティングテーブルとは独立に更新されるテーブルである。ここで、第1および第2ネットワーク中継装置のそれぞれは、自身の第1ポートからパケットを含むフレームを受信した際に、当該パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを自身のルーティングテーブルに基づいて独立に定める。これに加えて、第1および第2ネットワーク中継装置のそれぞれは、自身のブリッジ用ポートからパケットを含むフレームを受信した際にも、当該パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを自身のルーティングテーブルに基づいて独立に定める。
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、マルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のネットワーク中継装置において、レイヤ3(L3)レベルのスイッチング機能が容易に実現可能になる。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
《通信システムの概略構成》
図1は、本発明の一実施の形態による通信システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。図1に示す通信システムは、マルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のスイッチ装置(ネットワーク中継装置)L3SW1,L3SW2と、複数(ここでは4台)のスイッチ装置SWU1〜SWU4を備える。本明細書では、このマルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のスイッチ装置L3SW1,L3SW2を総称してマルチシャーシスリンクアグリゲーション装置MLAGSWと呼ぶ。L3SW1,L3SW2のそれぞれは、ボックス型のスイッチ装置(ネットワーク中継装置)で実現される。
図1は、本発明の一実施の形態による通信システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。図1に示す通信システムは、マルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のスイッチ装置(ネットワーク中継装置)L3SW1,L3SW2と、複数(ここでは4台)のスイッチ装置SWU1〜SWU4を備える。本明細書では、このマルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定される2台のスイッチ装置L3SW1,L3SW2を総称してマルチシャーシスリンクアグリゲーション装置MLAGSWと呼ぶ。L3SW1,L3SW2のそれぞれは、ボックス型のスイッチ装置(ネットワーク中継装置)で実現される。
スイッチ装置(第1および第2ネットワーク中継装置)L3SW1,L3SW2のそれぞれは、複数(ここでは3個)のポートP1〜P3と、ブリッジ用ポートPbとを備える。Pbは、ここでは、ブリッジ用通常ポートPbgとブリッジ用専用ポートPbsとを含んでいる。L3SW1,L3SW2は、Pbを介して互いに通信回線で接続される。すなわち、L3SW1,L3SW2は、Pbg間とPbs間がそれぞれ通信回線で接続される。スイッチ装置SWU3はポートP1を含み、当該P1は、L3SW1のポートP3に通信回線を介して接続される。スイッチ装置SWU4はポートP1を含み、当該P1は、L3SW2のポートP3に通信回線を介して接続される。
スイッチ装置SWU1,SWU2のそれぞれは、2個のポートP1,P2を含む。SWU1のP1は、MLAGSWの一方となるスイッチ装置L3SW1のポートP1に通信回線を介して接続され、SWU1のP2は、MLAGSWの他方となるスイッチ装置L3SW2のポートP1に通信回線を介して接続される。SWU1は、自身のP1,P2に対してマルチシャーシスリンクアグリゲーションを設定する。本明細書では、このマルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定されるポートをマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAGと呼ぶ。SWU1は、自身のP1,P2に対してマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAG1を設定する。同様に、SWU2のP1は、L3SW1のポートP2に通信回線を介して接続され、SWU2のP2は、L3SW2のポートP2に通信回線を介して接続される。SWU2は、自身のP1,P2に対してマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAG2を設定する。
ここで、MLAGSWを構成する2台のスイッチ装置L3SW1,L3SW2は、レイヤ2(L2)レベルのスイッチング機能に加えてレイヤ3(L3)レベルのスイッチング機能を備えた所謂L3スイッチ装置である。MLAGSWは、前述したスイッチ装置SWU1におけるマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAG1の設定に応じて、L3SW1,L3SW2のポートP1に対してもMLAG1を設定し、当該2個のP1を論理的(仮想的)に1個のポートとして機能させる。同様に、MLAGSWは、前述したスイッチ装置SWU2におけるマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAG2の設定に応じて、L3SW1,L3SW2のポートP2に対してもMLAG2を設定し、当該2個のP2を論理的(仮想的)に1個のポートとして機能させる。
《通信システムの主要部の動作》
図2は、図1の通信システムにおける主要部の動作例を示す説明図である。図1に示す通信システムは、図2に示すように、MLAGSWを構成する2台のスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1,L3SW2内にそれぞれ独立に更新されるルーティングテーブルRTBL1,RTBL2を備える点が主要な特徴となっている。すなわち、L3SW1,L3SW2のそれぞれは、パケットを含むフレームを受信した際に、当該パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを自身のルーティングテーブルに基づいて独立に定める。また、これを実現するため、図1に示す通信システムは、L3SW1,L3SW2の間がブリッジ用通常ポートPbgとブリッジ用専用ポートPbsを介した2本の通信回線で接続される点が更なる特徴となっている。以下、これらの特徴を含めて図1の通信システムの動作例について説明する。
図2は、図1の通信システムにおける主要部の動作例を示す説明図である。図1に示す通信システムは、図2に示すように、MLAGSWを構成する2台のスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1,L3SW2内にそれぞれ独立に更新されるルーティングテーブルRTBL1,RTBL2を備える点が主要な特徴となっている。すなわち、L3SW1,L3SW2のそれぞれは、パケットを含むフレームを受信した際に、当該パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを自身のルーティングテーブルに基づいて独立に定める。また、これを実現するため、図1に示す通信システムは、L3SW1,L3SW2の間がブリッジ用通常ポートPbgとブリッジ用専用ポートPbsを介した2本の通信回線で接続される点が更なる特徴となっている。以下、これらの特徴を含めて図1の通信システムの動作例について説明する。
図2の例では、スイッチ装置SWU1〜SWU4のそれぞれは、レイヤ2(L2)レベルのスイッチング機能を持つスイッチ装置(L2スイッチ装置)L2SWとなっている。SWU1にはIPアドレスIPA10およびMACアドレスMA10を持つ端末TM10が接続され、SWU2にはIPアドレスIPA11およびMACアドレスMA11を持つ端末TM11が接続される。SWU3にはIPアドレスIPA3を持つ端末TM3が接続され、SWU4にはIPアドレスIPA4を持つ端末TM4が接続される。また、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1,L3SW2のポートP1には、MACアドレスMA1が設定される。L3SW1のブリッジ用通常ポートPbgには、IPアドレスIPA1とMACアドレスMA1aが設定され、L3SW2のブリッジ用通常ポートPbgには、IPアドレスIPA2とMACアドレスMA2aが設定される。
スイッチ装置(L3スイッチ装置、第1ネットワーク中継装置)L3SW1は、MLAGテーブル(第1リンクテーブル)MLAGTBLと、アドレステーブル(第1アドレステーブル)MACTBL1と、ルーティングテーブル(第1ルーティングテーブル)RTBL1と、ARPテーブルARPTBL1とを備えている。同様に、スイッチ装置(L3スイッチ装置、第2ネットワーク中継装置)L3SW2は、MLAGテーブル(第2リンクテーブル)MLAGTBLと、アドレステーブル(第2アドレステーブル)MACTBL2と、ルーティングテーブル(第2ルーティングテーブル)RTBL2と、ARPテーブルARPTBL2とを備えている。
MLAGテーブル(リンクテーブル)MLAGTBLは、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1,L3SW2のポートP1,P2にそれぞれマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAG1,MLAG2が設定されていることを示すテーブルである。言い換えれば、MLAGTBLは、L3SW1,L3SW2のポートP1,P2のそれぞれを論理的(仮想的)に1個のポートとして機能させるためのテーブルである。MLAGTBLは、L3SW1,L3SW2に対して予め手動で設定されるか、場合によっては専用の通信プロトコルを用いて自動で設定され、L3SW1,L3SW2で共通の内容となる。
ルーティングテーブルRTBL1,RTBL2は、宛先IPアドレス(実際には宛先ネットワークアドレス)と、ネクストホップ(宛先IPアドレスにフレームを届けるために経由する直近のIPアドレス)との関係を示す。ARPテーブルARPTBL1,ARPTBL2は、IPアドレスとMACアドレスとポートとの関係を示す。RTBL1,RTBL2およびARPTBL1,ARPTBL2は、L3SW1,L3SW2内でそれぞれ独立に更新される。アドレステーブルMACTBL1,MACTBL2は、各ポートと、各ポートの先に存在するMACアドレスとの関係を表す。この際に、MLAGが設定されているポートは、MLAGのポートとして登録される。例えば、MACTBL1では、MLAG1のポートの先にMACアドレスMA10が存在することが表され、これは、MLAGTBLに基づき、L3SW1のポートP1の先にMA10が存在することを意味する。なお、アドレステーブル、ルーティングテーブル、ARPテーブルは、テーブルの参照回数を減らすため、適宜統合することも可能である。
ここで、アドレステーブルMACTBL1,MACTBL2の更新は、フレームを受信した際に、レイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルを用いることで実現可能である。レイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルを用いると、受信したフレームに含まれる送信元MACアドレスが検出され、それと当該フレームを受信したポートとが関連付けられ、アドレステーブルが更新される。しかしながら、図1(図2)の通信システムではマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAG1,MLAG2が設定されているため、このようなレイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルを用いるのみでは、アドレステーブルに不整合が生じてしまう。
具体的には、例えば、図2に示されるように、スイッチ装置SWU1に接続される端末TM10が、スイッチ装置SWU4に接続される端末TM4に向けてパケットを含むフレームを送信する場合を想定する。この場合、まず、TM10は、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1,L3SW2のポートP1をデフォルトゲートウェイとして、SWU1を介して当該フレームを送信する。この際に、SWU1は、レイヤ2(L2)レベルにおいて、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAG1に伴う所定の規則に従い、当該フレーム(パケット)を送信するポートをポートP1,P2の中から選択する。ここでは、ポートP1が選択されたものとする。
次いで、スイッチ装置SWU1からパケット(第1パケット)を含むフレーム(第1フレーム)を受信したスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1は、レイヤ3(L3)レベルにおいて、当該フレーム(パケット)内から端末TM4のIPアドレスIPA4を検出し、それを宛先としてルーティング処理(経路探索)を行う。この例では、L3SW1は、ルーティングテーブルRTBL1およびARPテーブルARPTBL1を参照することで、宛先IPアドレスIPA4に対応するネクストホップIPA2と、当該IPA2に対応するMACアドレスMA2aおよび宛先となるポートPbgを得る。
このようにして、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1は、第1フレーム(第1パケット)を受信した際に、第1フレーム(第1パケット)に含まれる宛先IPアドレス(IPA4)に応じた宛先となるポート(Pbg)を自身のルーティングテーブルRTBL1に基づいて定める。その後、L3SW1は、第1フレーム(第1パケット)内の送信元MACアドレスと宛先MACアドレスを書き換え、その書き換え後の第2フレーム(第2パケット)を宛先となるポート(Pbg)から転送する(すなわちスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW2に向けて転送する)。
しかしながら、このように送信元MACアドレスの書き換えが生じてしまうと、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループMLAG1が設定されるスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1,L3SW2のポートP1に対応するMACアドレスを共有化(同期化)することが困難となる。すなわち、L3SW1は、スイッチ装置SWU1から受信した第1フレーム(第1パケット)内に含まれる送信元MACアドレス(端末TM10のMACアドレスMA10)に基づいて、アドレステーブルMACTBL1上でMA10を学習することができる。これに対して、L3SW2がL3SW1から受信した第2フレーム(第2パケット)内に含まれる送信元MACアドレスは、L3SW1のMACアドレスMA1aとなっているため、L3SW2は、アドレステーブルMACTBL2上でMA10を学習することが困難となる。
また、ここでは、レイヤ3(L3)レベルでの転送を例としているが、送信元MACアドレスの書き換えが生じないレイヤ2(L2)レベルでの転送においても、レイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルを用いるのみでは、アドレステーブルに不整合が生じてしまう。すなわち、仮に、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1,L3SW2間でレイヤ2(L2)レベルでの転送が行われるような場合を想定すると、L3SW1は、端末TM10のMACアドレスMA10をポートP1に対応付けるのに対して、L3SW2は、MA10をブリッジ用通常ポートPbgに対応付けてしまう。
そこで、本実施の形態では、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1は、MLAG1が設定されるポートP1から第1フレーム(第1パケット)を受信した際に、ルーティングテーブルRTBL1に基づいて宛先となるポートを決定する。この際に、当該宛先となるポートがブリッジ用ポートPb(ブリッジ用通常ポートPbg)の場合には、以下のような処理を行う。
まず、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1は、レイヤ3レベルの通信プロトコルに基づいて、ポートP1から受信した第1フレーム(第1パケット)内の送信元MACアドレスおよび宛先MACアドレスをそれぞれ変更した第2フレーム(第2パケット)(ここでは通常フレームと呼ぶ)FL1を生成する。そして、L3SW1は、当該通常フレームFL1をブリッジ用通常ポートPbgからスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW2に向けて転送する。
これに加えて更に、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1は、専用の通信プロトコルに基づいて、ポートP1(MLAG1)から受信した第1フレーム(第1パケット)内の送信元MACアドレスと、その受信したポートの識別子(ここではMLAG1)とを含む専用フレームFLC1を生成する。具体的には、例えば、L3SW1は、P1から受信した第1フレーム(第1パケット)のコピーを生成し、それに受信したポートの識別子を付加することでFLC1を生成する。そして、L3SW1は、当該専用フレームFLC1をブリッジ用専用ポートPbsからスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW2に向けて転送する。
図3(a)は、図2における通常フレームと専用フレームの概略的なフォーマットの一例を示す図であり、図3(b)は、図2における一部のフレームの具体的な内容の一例を示す図である。図3(a)に示すように、通常フレームFLは、パケットPKと、フレームヘッダを含み、フレームヘッダ内には宛先MACアドレスD_MACADと送信元MACアドレスS_MACADが含まれている。パケットPKは、データDATと、パケットヘッダを含み、パケットヘッダ内には送信元IPアドレスS_IPADと宛先IPアドレスD_IPADが含まれている。なお、図3(a)では省略しているが、実際の通常フレーム(所謂MACフレーム)には、これら以外の情報も適宜含まれる。専用フレームFLCは、当該通常フレームFLに受信したポートの識別子RPが付加されたフォーマットを備えている。
ここで、前述したように、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1からL3SW2に向けてブリッジ用通常ポートPbgを介して転送される通常フレーム(第2フレーム)FL1とブリッジ用専用ポートPbsを介して転送される専用フレームFLC1は、図3(a)のフォーマットに基づいて、例えば図3(b)に示すような内容となる。FL1は、送信元IPアドレスIPA10および宛先IPアドレスIPA4を含み、MACアドレスが書き換えられることで送信元MACアドレスMA1aおよび宛先MACアドレスMA2aを含む。一方、FLC1は、FL1と同じ送信元IPアドレスIPA10および宛先IPアドレスIPA4と、FL1とは異なる送信元MACアドレスMA10および宛先MACアドレスMA1とを含み、加えて受信したポートの識別子(MLAG1)を含む。
図2において、ブリッジ用通常ポートPbgから通常フレーム(第2フレーム)FL1を受信したスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW2は、自身のルーティングテーブルRTBL2等を用いてルーティング処理(経路探索)を行う。すなわち、L3SW2は、ポートP1〜P3からフレーム(パケット)を受信した場合だけでなく、Pbgからフレーム(パケット)を受信した場合にもRTBL2等を用いてルーティング処理(経路探索)を行う。なお、図2の例では、例えば、L3SW2のポートP3とTM4に同一のネットワークアドレスが設定される。このような場合、L3SW2は、FL1の送信元MACアドレスをP3のMACアドレスに、宛先MACアドレスをTM4のMACアドレスにそれぞれ書き換え、その書き換え後のフレームをレイヤ2(L2)レベルでP3からスイッチ装置SWU4に向けて転送することになる。
また、ブリッジ用専用ポートPbsから専用フレームFLC1を受信したスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW2は、FLC1に基づいてアドレステーブルMACTBL2の更新を行う。すなわち、L3SW2は、まず、FLC1(図3(b))から、受信したポートの識別子(MLAG1)と、送信元MACアドレスMA10とを検出する。次いで、L3SW2は、当該MA10をポート(MLAG1)に対応付けてアドレステーブルMACTBL2を更新する。
これによって、L3SW1のMACTBL1とL3SW2のMACTBL2において、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループが設定されるポートに対してMACアドレスを共有化(同期化)することが可能になる。具体的には、前述したように、L3SW1は、ポート(MLAG1)からMACアドレスMA10を含む第1フレーム(第1パケット)を受信した際に、レイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルを用いて第1フレーム(第1パケット)を処理することで、MA10をMLAG1に対応付けてMACTBL1を更新する。一方、L3SW2は、専用の通信プロトコルを用いて専用フレームFLC1を処理することで、MA10をMLAG1に対応付けてMACTBL2を更新する。その結果、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループが設定されるポートを論理的(仮想的)に1個のポートとして機能させることが可能になる。なお、FLC1は、L3SW2によってアドレステーブルの更新(学習)用として使用されたのち、L3SW2によって破棄される。
なお、ここでは、マルチシャーシスリンクアグリゲーション装置MLAGSWを構成するスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1がMLAG1でフレーム(パケット)を受信し、その宛先となるポートがブリッジ用ポートPbである場合に専用フレームFLC1を生成するという動作例を説明した。ただし、これ以外の場合にも専用フレームが生成されるようにL3SW1を構成することも可能である。例えば、L3SW1は、MLAG1でフレーム(パケット)を受信し、その宛先となるポートがポートP3である場合にも専用フレームを生成する。そして、当該専用フレームを受信したスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW2は、当該専用フレームに基づいてアドレステーブルMACTBL2を更新したのち、当該専用フレームを破棄する。これによって、マルチシャーシスリンクアグリゲーションMLAGが設定されるポートに関して、L3SW1とL3SW2とでアドレステーブルの情報を共有化することが可能になる。
さらに、図2において、例えば、端末TM3から端末TM4に向けてフレーム(パケット)を送信するような場合にも、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1は、ブリッジ用通常ポートPbgから通常フレームを転送することに加えて、ブリッジ用専用ポートPbsから専用フレームを転送してもよい。そして、当該専用フレームを受信したスイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW2は、例えば、TM3のMACアドレスをL3SW1のポートP3に対応付けてアドレステーブルMACTBL2を更新したのち、当該専用フレームを破棄する。これによって、MLAGが設定されるポートに加えて、MLAGSWが備える全てのポートに関して、L3SW1とL3SW2とでアドレステーブルの情報を共有化することが可能になる。ただし、L3SW1,L3SW2は、このようにアドレステーブルの情報を共有化しているが、前述したようにルーティングテーブルRTBL1,RTBL2は独立に更新し、それぞれ独立にルーティング処理(経路探索)を行う。
以上のように、図1および図2の通信システムは、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1のポートP1(又はP2)とL3SW2のP1(又はP2)にリンクアグリゲーション(すなわちマルチシャーシスリンクアグリゲーション)を設定することが可能な構成となっている。更に、その上で、図1および図2の通信システムは、L3SW1,L3SW2にレイヤ3(L3)レベルのスイッチング機能を容易に実装することが可能な構成となっている。すなわち、前述したように、ルーティングテーブルを2台のスイッチ装置L3SW1,L3SW2の間で共有化(同期化)する仕組みが不要となるため、当該スイッチング機能の実装が容易となる。
また、図1および図2の通信システムは、スイッチ装置L3SW1,L3SW2の間がブリッジ用通常ポートPbgとブリッジ用専用ポートPbsを介した2本の通信回線で接続されている。これに関して、仮に、L3SW1,L3SW2の間が1本の通信回線で接続されるような場合を想定する。この場合、通常、当該1本の通信回線を用いた通信には、専用の通信プロトコルが用いられる。その一例として、前述したように、L3SW1,L3SW2の一方の装置のみでルーティング処理(経路検索)を行うような通信プロトコルが挙げられる。この際に、他方の装置は、この一方の装置による経路探索結果を当該1本の通信回線を介して受け、自身のルーティングテーブルを用いることなく当該経路探索結果に基づく転送を行う。すなわち、本実施の形態と異なり、ブリッジ用ポートPbで受信したフレーム(パケット)に対するルーティング処理(経路探索)は行われない。
このような専用の通信プロトコルを適用する結果、当該1本の通信回線を介して受信したフレーム(パケット)に対して、レイヤ3(L3)あるいはレイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルに基づく処理を行うことが困難となる場合がある。すなわち、この場合、本実施の形態のように、スイッチ装置L3SW1,L3SW2のそれぞれにおいて独立にルーティング処理を行わせるようなことが困難となり、L3SW1,L3SW2を1台のL3スイッチ装置として機能させるような仕組みが必須となり得る。そこで、本実施の形態では、レイヤ3(L3)あるいはレイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルに基づく処理を実現するための通信回線(ブリッジ用通常ポートPbg間の通信回線)を備える。
ただし、この通信回線(ブリッジ用通常ポートPbg間の通信回線)のみでは、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループが設定されるポートに対してMACアドレスを共有化(同期化)することが困難となり得る。当該MACアドレスの共有化(同期化)を図るためには、専用の通信プロトコルが必要となり、そのために、本実施の形態では、更に別の通信回線(ブリッジ用専用ポートPbs間の通信回線)を備えている。なお、場合によっては、1本の通信回線をレイヤ3(L3)あるいはレイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルと専用の通信プロトコルの両方に対応させることも可能である。ただし、この場合、適用する通信プロトコルの判別等に伴う処理の複雑化や処理速度の低下等が懸念される。そこで、本実施の形態にように2本の通信回線を用いることが望ましい。なお、2本の通信回線とは、論理的な通信回線が2本であることを意味し、物理的な通信回線は必ずしも2本であるとは限らない。例えば、通信回線(ブリッジ用通常ポートPbg間の通信回線)と通信回線(ブリッジ用専用ポートPbs間の通信回線)のそれぞれにリンクアグリゲーションを適用したような場合には、物理的な通信回線は4本となる。
《スイッチ装置(ネットワーク中継装置)の概略構成》
図4は、図1の通信システムにおいて、そのスイッチ装置(L3スイッチ装置)の主要部の概略構成例を示すブロック図である。図4に示すスイッチ装置(L3スイッチ装置、ネットワーク中継装置)L3SWは、例えば、フレーム転送制御部FFCTLと、テーブルユニットTBLUと、複数のポート(P1,P2,P3,…,Pbg,Pbs)を備えている。この内、ブリッジ用通常ポートPbgおよびブリッジ用専用ポートPbsは、図1で述べたようにブリッジ用ポートPbとなる。図1のL3SW1を例とすると、ポートP1,P2,P3には、それぞれ通信回線を介してスイッチ装置SWU1,SWU2,SWU3が接続され、ブリッジ用通常ポートPbgおよびブリッジ用専用ポートPbsには、それぞれ通信回線を介してL3SW2が接続される。
図4は、図1の通信システムにおいて、そのスイッチ装置(L3スイッチ装置)の主要部の概略構成例を示すブロック図である。図4に示すスイッチ装置(L3スイッチ装置、ネットワーク中継装置)L3SWは、例えば、フレーム転送制御部FFCTLと、テーブルユニットTBLUと、複数のポート(P1,P2,P3,…,Pbg,Pbs)を備えている。この内、ブリッジ用通常ポートPbgおよびブリッジ用専用ポートPbsは、図1で述べたようにブリッジ用ポートPbとなる。図1のL3SW1を例とすると、ポートP1,P2,P3には、それぞれ通信回線を介してスイッチ装置SWU1,SWU2,SWU3が接続され、ブリッジ用通常ポートPbgおよびブリッジ用専用ポートPbsには、それぞれ通信回線を介してL3SW2が接続される。
テーブルユニットTBLUには、例えば、図2のL3SW1を例とすると、MLAGテーブルMLAGTBL、アドレステーブルMACTBL、ルーティングテーブルRTBL1、およびARPテーブルARPTBL1が保持される。なお、各テーブルは、適宜統合することができ、例えばTCAM(Ternary Content Addressable Memory)等を用いて実現することが可能である。
フレーム転送制御部FFCTLは、汎用プロトコル処理部GPCTLと、専用プロトコル処理部SPCTLとを備える。SPCTLは、専用フレーム生成部FLCGを含む。FLCGは、図2および図3で述べたように、受信したフレームFLのコピーを生成し、それに受信したポートの識別子RPを付加した専用フレームFLCを生成する。GPCTLは、レイヤ2(L2)およびレイヤ3(L3)レベルの通信プロトコルに基づく一般的な処理を行い、SPCTLは、専用の通信プロトコルに基づく処理を行う。FFCTLは、複数のポート(P1,P2,P3,…,Pbg,Pbs)からフレームを受信した際に、GPCTLにテーブルユニットTBLUを参照させ、宛先となるポートの決定や各テーブルの更新等を行い、当該宛先となるポートからフレームを転送する。また、FFCTLは、受信したポートによっては、SPCTLを動作させ、専用の通信プロトコルを用いた処理を行う。
図5は、図4のスイッチ装置(L3スイッチ装置)の主要な動作例を示すフロー図である。図5において、フレーム転送制御部FFCTLは、複数のポート(P1,P2,P3,…,Pbg,Pbs)で、適宜、フレーム(FL)を受信する(ステップS501)。ここで、FFCTLは、ブリッジ用ポートPb以外のポート(P1,P2,P3,…)で通常フレームを受信した場合、ステップS503を実行し、それ以外の場合にはステップS507を実行する(ステップS502)。
ステップS503において、フレーム転送制御部FFCTL(汎用プロトコル処理部GPCTL)は、受信した通常フレームに基づいて、レイヤ2(L2)レベルの通信プロトコルに基づく処理を行うことでアドレステーブルMACTBLを更新する。次いで、FFCTL(GPCTL)は、受信した通常フレームに基づいてルーティングテーブルRTBLを検索し、ARPテーブルARPTBL等を用いて宛先となるポートを決定する(ステップS504)。
続いて、フレーム転送制御部FFCTL(専用プロトコル処理部SPCTL)は、専用フレーム生成部FLCGを用いて受信した通常フレームをコピーし、それに受信したポートの識別子を付加した専用フレーム(FLC)を生成する(ステップS505)。例えば、図2において、スイッチ装置(L3スイッチ装置)L3SW1は、ポートP1(MLAG1)で通常フレームを受信した場合には受信したポートの識別子RPとしてMLAG1を付加し、ポートP3で通常フレームを受信した場合にはRPとしてP3を付加する。そして、FFCTL(汎用プロトコル処理部GPCTL)は、受信した通常フレームをステップS504で決定した宛先となるポートから転送し、FFCTL(SPCTL)は、ステップS505で生成した専用フレーム(FLC)をブリッジ用専用ポートPbsから転送する(ステップS506)。
一方、ステップS507において、フレーム転送制御部FFCTLは、ブリッジ用ポートPb(Pbg,Pbs)で通常フレーム(FL)と専用フレーム(FLC)とを受信した場合、ステップS508を実行する。ステップS508において、FFCTL(汎用プロトコル処理部GPCTL)は、受信した通常フレーム(FL)に基づいてルーティングテーブルRTBLを検索し、ARPテーブルARPTBL等を用いて宛先となるポートを決定する。次いで、FFCTL(GPCTL)は、受信した通常フレーム(FL)をステップS508で決定した宛先となるポートから転送する(ステップS509)。
続いて、フレーム転送制御部FFCTL(専用プロトコル処理部SPCTL)は、受信した専用フレーム(FLC)に基づいてアドレステーブルMACTBLを更新する(ステップS510)。すなわち、専用フレーム(FLC)の中から受信したポートの識別子RPと送信元MACアドレスS_MACADとを検出し、これに基づいてMACTBLを更新する。そして、FFCTL(SPCTL)は、当該専用フレーム(FLC)を破棄する(ステップS511)。一方、ステップS507において、FFCTLは、ブリッジ用ポートPb(Pbg,Pbs)で通常フレーム(FL)と専用フレーム(FLC)とを受信しない場合、ブリッジ用専用ポート(Pbs)で専用フレーム(FLC)のみを受信することになる(ステップS512)。この場合、FFCTLは、ステップS510およびS511の処理を行う。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
ARPTBL ARPテーブル
D_IPAD 宛先IPアドレス
D_MACAD 宛先MACアドレス
DAT データ
FFCTL フレーム転送制御部
FL 通常フレーム
FLC 専用フレーム
FLCG 専用フレーム生成部
GPCTL 汎用プロトコル処理部
IPA IPアドレス
L2SW L2スイッチ装置
L3SW スイッチ装置(L3スイッチ装置)
MA MACアドレス
MACTBL アドレステーブル
MLAG マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ
MLAGSW マルチシャーシスリンクアグリゲーション装置
MLAGTBL MLAGテーブル(リンクテーブル)
P ポート
PK パケット
RP 受信したポートの識別子
RTBL ルーティングテーブル
S_IPAD 送信元IPアドレス
S_MACAD 送信元MACアドレス
SPCTL 専用プロトコル処理部
SWU スイッチ装置
TBLU テーブルユニット
TM 端末
D_IPAD 宛先IPアドレス
D_MACAD 宛先MACアドレス
DAT データ
FFCTL フレーム転送制御部
FL 通常フレーム
FLC 専用フレーム
FLCG 専用フレーム生成部
GPCTL 汎用プロトコル処理部
IPA IPアドレス
L2SW L2スイッチ装置
L3SW スイッチ装置(L3スイッチ装置)
MA MACアドレス
MACTBL アドレステーブル
MLAG マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ
MLAGSW マルチシャーシスリンクアグリゲーション装置
MLAGTBL MLAGテーブル(リンクテーブル)
P ポート
PK パケット
RP 受信したポートの識別子
RTBL ルーティングテーブル
S_IPAD 送信元IPアドレス
S_MACAD 送信元MACアドレス
SPCTL 専用プロトコル処理部
SWU スイッチ装置
TBLU テーブルユニット
TM 端末
Claims (6)
- それぞれ、ブリッジ用ポートと第1ポートを含む複数のポートを持ち、ブリッジ用ポートを介して互いに通信回線で接続される第1および第2ネットワーク中継装置を備え、
前記第1ネットワーク中継装置は、
自身の前記第1ポートと前記第2ネットワーク中継装置の前記第1ポートとを論理的に1個のポートとして機能させるための第1リンクテーブルと、
自身の前記複数のポートと、当該複数のポートの先に存在するMACアドレスとの関係を表す第1アドレステーブルと、
第1ルーティングテーブルとを備え、
前記第2ネットワーク中継装置は、
前記第1リンクテーブルと同じ内容を持ち、自身の前記第1ポートと前記第1ネットワーク中継装置の前記第1ポートとを論理的に1個のポートとして機能させるための第2リンクテーブルと、
自身の前記複数のポートと、当該複数のポートの先に存在するMACアドレスとの関係を表す第2アドレステーブルと、
前記第1ルーティングテーブルとは独立に更新される第2ルーティングテーブルとを備え、
前記第1および第2ネットワーク中継装置のそれぞれは、自身の前記第1ポートからパケットを含むフレームを受信した際に、当該パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを自身のルーティングテーブルに基づいて独立に定め、自身の前記ブリッジ用ポートからパケットを含むフレームを受信した際にも、当該パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを自身のルーティングテーブルに基づいて独立に定める通信システム。 - 請求項1記載の通信システムにおいて、
前記ブリッジ用ポートは、
ブリッジ用通常ポートと、
ブリッジ用専用ポートとを含み、
前記第1ネットワーク中継装置は、前記第1ポートから第1パケットを含む第1フレームを受信した際に前記第1ルーティングテーブルに基づいて宛先となるポートを決定し、前記宛先となるポートが前記ブリッジ用ポートの場合には、レイヤ3レベルの通信プロトコルに基づいて前記第1フレーム内の宛先MACアドレスを変更した第2フレームを生成すると共に、前記第1フレーム内の送信元MACアドレスと前記第1フレームを受信したポートの識別子とを含む専用フレームを生成し、前記第2フレームを自身の前記ブリッジ用通常ポートから、前記専用フレームを自身の前記ブリッジ用専用ポートからそれぞれ転送し、
前記第2ネットワーク中継装置は、自身の前記ブリッジ用通常ポートから前記第2フレームを受信した際に前記第2ルーティングテーブルに基づいて宛先となるポートを決定し、
前記第2ネットワーク中継装置は、自身の前記ブリッジ用専用ポートから前記専用フレームを受信した際に、前記専用フレーム内の送信元MACアドレスと前記受信したポートの識別子とを対応付けて前記第2アドレステーブルを更新する通信システム。 - 請求項2記載の通信システムにおいて、
前記第1および第2ネットワーク中継装置のそれぞれは、ボックス型のネットワーク中継装置で実現される通信システム。 - 自身以外のネットワーク中継装置と通信回線を介して接続するためのブリッジ用ポートと、第1ポートとを含む複数のポートと、
前記第1ポートと前記自身以外のネットワーク中継装置の所定のポートとを論理的に1個のポートとして機能させるためのリンクテーブルと、
前記複数のポートと、当該複数のポートの先に存在するMACアドレスとの関係を表すアドレステーブルと、
パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを定めるためのルーティングテーブルとを備え、
前記第1ポートからパケットを含むフレームを受信した際に、当該パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを前記ルーティングテーブルに基づいて定め、前記ブリッジ用ポートからパケットを含むフレームを受信した際にも、当該パケット内の宛先IPアドレスに応じた宛先となるポートを前記ルーティングテーブルに基づいて定めるネットワーク中継装置。 - 請求項4記載のネットワーク中継装置において、
前記ブリッジ用ポートは、
ブリッジ用通常ポートと、
ブリッジ用専用ポートとを含み、
前記ネットワーク中継装置は、
前記第1ポートから第1パケットを含む第1フレームを受信した際に前記ルーティングテーブルに基づいて宛先となるポートを決定し、前記宛先となるポートが前記ブリッジ用ポートの場合には、レイヤ3レベルの通信プロトコルに基づいて前記第1フレーム内の宛先MACアドレスを変更した第2フレームを生成し、前記第2フレームを前記ブリッジ用通常ポートから転送する汎用プロトコル処理部と、
前記宛先となるポートが前記ブリッジ用通常ポートの場合、前記第1フレーム内の送信元MACアドレスと前記第1フレームを受信したポートの識別子とを含む専用フレームを生成し、前記専用フレームを前記ブリッジ用専用ポートから転送する専用プロトコル処理部とを備え、
前記専用プロトコル処理部は、前記自身以外のネットワーク中継装置から前記ブリッジ用専用ポートを介して専用フレームを受信した際に、当該専用フレーム内の送信元MACアドレスと受信したポートの識別子と対応付けて前記アドレステーブルを更新するネットワーク中継装置。 - 請求項5記載のネットワーク中継装置において、
前記ネットワーク中継装置は、ボックス型のネットワーク中継装置で実現されるネットワーク中継装置。
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JP2012267150A JP2014116668A (ja) | 2012-12-06 | 2012-12-06 | 通信システムおよびネットワーク中継装置 |
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