JP2022024630A - On-vehicle hub and on-vehicle system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載ハブ及び車載システムに関する。 The present invention relates to an in-vehicle hub and an in-vehicle system.
車両に搭載される複数の機器が、通信インタフェースを介して、互いに通信可能に接続されて、車載ネットワークを構成する車載システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 There is known an in-vehicle system in which a plurality of devices mounted on a vehicle are connected to each other so as to be communicable with each other via a communication interface to form an in-vehicle network (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示された車載システムでは、車載ハブは、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク(VLAN)により、車載ネットワークを複数のセグメントに仮想的に分割することができる。
In the vehicle-mounted system disclosed in
セグメント内において、車載ハブは、メディア・アクセス・コントロール(MAC)アドレスに基づいてフレームの転送を行う。一方、セグメント間において、車載ハブは、フレームの転送を遮断する。これにより、車載ネットワークのセキュリティを向上させることができる。 Within the segment, the vehicle-mounted hub transfers frames based on the media access control (MAC) address. On the other hand, between the segments, the vehicle-mounted hub blocks the transfer of frames. This makes it possible to improve the security of the in-vehicle network.
上述の車載システムにおいて、異なるセグメント間で情報を共有する場合、セグメント間においてフレームの転送を行うために、ルーティング機能を有するレイヤ3スイッチング手段を別途設ける必要がある。 In the above-mentioned in-vehicle system, when information is shared between different segments, it is necessary to separately provide a layer 3 switching means having a routing function in order to transfer frames between the segments.
レイヤ3スイッチング手段は、セグメント間において、インターネット・プロトコル(IP)アドレスに基づいてフレームを転送する。 Layer 3 switching means forward frames between segments based on Internet Protocol (IP) addresses.
このように、従来の車載システムでは、車載ネットワークを複数のセグメントに分割する場合、セグメント内において、MACアドレスに基づくフレームの転送が行われ、かつ、セグメント間において、IPアドレスに基づくフレームの転送が行われる。このため、車載ネットワークの構成が複雑になり、車載システムの製造コストが増大するといった問題が生じていた。 As described above, in the conventional in-vehicle system, when the in-vehicle network is divided into a plurality of segments, the frame is transferred based on the MAC address within the segment, and the frame is transferred between the segments based on the IP address. Will be done. For this reason, there has been a problem that the configuration of the in-vehicle network becomes complicated and the manufacturing cost of the in-vehicle system increases.
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、製造コストの増大を抑制しつつ、車載ネットワークのセキュリティを向上し得る車載ハブ及び車載システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art. An object of the present invention is to provide an in-vehicle hub and an in-vehicle system capable of improving the security of an in-vehicle network while suppressing an increase in manufacturing cost.
本発明の態様に係る車載ハブは、車載ネットワークにおいて異なるセグメントに所属するように設定可能な複数のポートを有し、レイヤ2スイッチング手段と、レイヤ2スイッチング手段に接続される補助スイッチング手段とを備える。レイヤ2スイッチング手段は、レイヤ2受信部と、レイヤ2処理部とを備える。レイヤ2受信部は、送信元ノードのMACアドレスと、宛先ノードのMACアドレスと、車載情報IDを含む車載メッセージとを含むフレームを、送信元ノードに接続された送信元ポートから受信する。レイヤ2処理部は、フレームが、送信元ポートが所属する第1セグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームでないと判断すると、当該フレームに対して、第1セグメントに割り当てられた第1セグメントIDを挿入して、当該フレームを補助スイッチング手段に転送する。補助スイッチング手段は、補助記憶部と、抽出部と、取得部と、フレーム処理部とを備える。補助記憶部は、車載情報IDと、車載メッセージが送信される宛先ノードと、宛先ノードに接続された宛先ポートが所属する第2セグメントに割り当てられた第2セグメントIDとを紐付ける情報を記憶する。抽出部は、レイヤ2処理部から受信したフレームから、車載情報IDを抽出する。取得部は、前記情報に基づいて、抽出した車載情報IDに紐付けられた宛先ノードを識別し、識別した宛先ノードに紐付けられた第2セグメントIDを取得する。フレーム処理部は、フレームに挿入された第1セグメントIDを、取得した第2セグメントIDに置き換えて、当該フレームをレイヤ2スイッチング手段に転送する。レイヤ2処理部は、フレーム処理部から受信したフレームに含まれる第2セグメントIDに基づいて、第2セグメントIDを取り除いた当該フレームを宛先ポートに転送する。 The vehicle-mounted hub according to the embodiment of the present invention has a plurality of ports that can be set to belong to different segments in the vehicle-mounted network, and includes a layer 2 switching means and an auxiliary switching means connected to the layer 2 switching means. .. The layer 2 switching means includes a layer 2 receiving unit and a layer 2 processing unit. The layer 2 receiving unit receives a frame including the MAC address of the source node, the MAC address of the destination node, and the vehicle-mounted message including the vehicle-mounted information ID from the source port connected to the source node. When the layer 2 processing unit determines that the frame is not a unicast frame forwarded to a port in the first segment to which the source port belongs, the first segment ID assigned to the first segment for the frame. Is inserted to transfer the frame to the auxiliary switching means. The auxiliary switching means includes an auxiliary storage unit, an extraction unit, an acquisition unit, and a frame processing unit. The auxiliary storage unit stores information that associates the vehicle-mounted information ID with the destination node to which the vehicle-mounted message is transmitted and the second segment ID assigned to the second segment to which the destination port connected to the destination node belongs. .. The extraction unit extracts the vehicle-mounted information ID from the frame received from the layer 2 processing unit. The acquisition unit identifies the destination node associated with the extracted vehicle-mounted information ID based on the information, and acquires the second segment ID associated with the identified destination node. The frame processing unit replaces the first segment ID inserted in the frame with the acquired second segment ID, and transfers the frame to the layer 2 switching means. The layer 2 processing unit transfers the frame from which the second segment ID has been removed to the destination port based on the second segment ID included in the frame received from the frame processing unit.
フレーム処理部は、第2セグメントIDが第1セグメントIDと異なると判断する場合に、フレームに挿入された前記第1セグメントIDを第2セグメントIDに置き換えて、当該フレームをレイヤ2スイッチング手段に転送することが好ましい。 When the frame processing unit determines that the second segment ID is different from the first segment ID, the frame processing unit replaces the first segment ID inserted in the frame with the second segment ID and transfers the frame to the layer 2 switching means. It is preferable to do so.
抽出部において、車載情報IDが抽出されない場合、フレーム処理部はフレームを破棄することが好ましい。 When the vehicle-mounted information ID is not extracted in the extraction unit, it is preferable that the frame processing unit discards the frame.
取得部において、宛先ノードが識別されない場合、フレーム処理部はフレームを破棄することが好ましい。 If the destination node is not identified in the acquisition unit, the frame processing unit preferably discards the frame.
本発明の他の態様に係る車載システムは、上述した車載ハブと、当該車載ハブに収容される複数のノードとを備える。 The vehicle-mounted system according to another aspect of the present invention includes the vehicle-mounted hub described above and a plurality of nodes housed in the vehicle-mounted hub.
本発明によれば、製造コストの増大を抑制しつつ、車載ネットワークのセキュリティを向上し得る車載ハブ及び車載システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an in-vehicle hub and an in-vehicle system that can improve the security of an in-vehicle network while suppressing an increase in manufacturing cost.
以下、図面を用いて、本実施形態に係る車載ハブ及び車載システムについて詳細に説明する。なお、同一の機能や構成には、同一又は類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。 Hereinafter, the in-vehicle hub and the in-vehicle system according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same functions and configurations are designated by the same or similar reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
[車載システムの全体概略構成]
図1は、本実施形態に係る車載システム1の全体概略構成図である。車載システム1は、車両に搭載され、車両内に形成された車載ネットワークの通信を制御する。開放型システム間相互接続(OSI)参照モデルのレイヤ1(物理層)及びレイヤ2(データリンク層)を規定する通信規格が、車載ネットワークに適用される。本実施形態では、車載ネットワークは、イーサネット(登録商標)を通信規格とするネットワークである。
[Overall outline configuration of in-vehicle system]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of an in-
図1に示すように、車載システム1は、ノード10a~10d及び車載ハブ20を備える。車載ネットワークは、ノード10a~10d及び車載ハブ20により構成される。なお、ノードの数は4つには限定されず、他の値であってもよい。
As shown in FIG. 1, the vehicle-mounted
ノード10a~10dは、車両に搭載される機器であり、例えば、エンジン・コントロール・ユニット(ECU)である。車両に搭載されるECUには、車両制御系ECU、走行安全制御系ECU、ボディ制御系ECU、パワートレイン制御系ECU、センシング系ECU、情報通信系ECUなどがある。
The
ノード10a~10dは、ケーブル30a~30dを用いて、車載ハブ20に接続されている。本実施形態では、ケーブル30a~30dは、イーサネットで使用される通信ケーブルである。
The
ノード10a~10dには、メディア・アクセス・コントロール(MAC)アドレスMa~Mdが割り当てられている。MACアドレスは、レイヤ2において、車載ネットワークに接続しているノードを識別するために使用される。
Media access control (MAC) addresses Ma to Md are assigned to the
ノード10a~10dの各々は、車載ネットワークに特有のメッセージ(以下、車載メッセージという)を送受信する。車載メッセージは、データと、当該データの項目を識別するための車載情報IDとを含む。当該データは、例えば、車両動作に関するデータである。
Each of the
車載メッセージに含まれるデータは、項目別に分類されている。当該項目は、車両全体のシステム開発時に定義される。車載ネットワークにおいて、各項目内のデータは、特定のノードで使用される。例えば、データの項目が「車速」である場合、当該データを使用するノードとして、「メータECU」が定まる。このため、車両全体のシステム開発時に、各項目内のデータを使用するノードを予め定義することができる。 The data contained in the in-vehicle message is classified by item. This item is defined when the system of the entire vehicle is developed. In the in-vehicle network, the data in each item is used in a specific node. For example, when the data item is "vehicle speed", the "meter ECU" is determined as the node that uses the data. Therefore, when developing a system for the entire vehicle, nodes that use the data in each item can be defined in advance.
車載メッセージに含まれる車載情報IDは、車両全体のシステム開発時に、データの項目に割り当てられる。なお、データの項目は「車載情報」とも呼称される。 The vehicle-mounted information ID included in the vehicle-mounted message is assigned to a data item when the system of the entire vehicle is developed. The data item is also referred to as "vehicle-mounted information".
ノード10a~10dの各々は、レイヤ2フレームに車載メッセージを含めて、車載メッセージの送受信を行う。本実施形態では、レイヤ2フレームは、イーサネットフレームである。
Each of the
図2は、本実施形態に係るレイヤ2フレームの構成を示す図である。図2に示すように、レイヤ2フレームは、プリアンブル、レイヤ2ヘッダ、レイヤ2ペイロード、及びフレーム・チェック・シーケンス(FCS)を含む。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a layer 2 frame according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the layer 2 frame includes a preamble, a layer 2 header, a layer 2 payload, and a frame check sequence (FCS).
プリアンブルは、車載ネットワークに接続しているノードに対して、フレーム送信の開始を認識させて、同期を取るタイミングを与えるビット列である。 The preamble is a bit string that causes a node connected to the in-vehicle network to recognize the start of frame transmission and gives timing for synchronization.
レイヤ2ヘッダは、送信元MACアドレス及び宛先MACアドレスを有する。送信元MACアドレスは、フレームを送信する送信元ノードに割り当てられたMACアドレスである。宛先MACアドレスは、フレームを受信する宛先ノードに割り当てられたMACアドレスである。 The layer 2 header has a source MAC address and a destination MAC address. The source MAC address is the MAC address assigned to the source node that sends the frame. The destination MAC address is the MAC address assigned to the destination node that receives the frame.
なお、後述するように、車載ハブ20は、レイヤ2ヘッダに対して、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク・識別子(VLAN ID)を含むバーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク・タグ(VLANタグ)を挿入することができる。
As will be described later, the in-
レイヤ2ペイロードは、車載メッセージを有する。上述したように、車載メッセージは、データと、当該データの項目(車載情報)を識別するための車載情報IDとを含む。ノード10a~10dの各々は、車載メッセージを、レイヤ2フレームのペイロードに書き込む。
The layer 2 payload has an in-vehicle message. As described above, the vehicle-mounted message includes data and an vehicle-mounted information ID for identifying an item (vehicle-mounted information) of the data. Each of the
FCSは、フレームのエラー検出に使用される値を有する。 The FCS has a value used for frame error detection.
図1に示すように、車載ハブ20は、車両に搭載される機器であり、ノード10a~10dを収容する。車載ハブ20は、ノード間で送受信されるレイヤ2フレームの転送を行う。
As shown in FIG. 1, the vehicle-mounted
車載ハブ20は、レイヤ2スイッチング手段50及び補助スイッチング手段70を備える。レイヤ2スイッチング手段50は、信号線(バス)90を用いて、補助スイッチング手段70に接続される。
The vehicle-mounted
レイヤ2スイッチング手段50は、ポート51a~51d及びハブ内ポート51eを備える。ポート51a~51dには、ケーブル30a~30dがそれぞれ接続される。ハブ内ポート51eには、信号線90が接続される。
The layer 2 switching means 50 includes
レイヤ2スイッチング手段50は、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク(VLAN)により、車載ネットワークを複数のセグメント(以下、VLANセグメントという)に仮想的(論理的)に分割することができる。なお、同一のVLANセグメントに所属するポートに接続されたノードは、同一のローカル・エリア・ネットワーク(LAN)に含まれる。 The layer 2 switching means 50 can virtually (logically) divide the vehicle-mounted network into a plurality of segments (hereinafter referred to as VLAN segments) by the virtual local area network (VLAN). A node connected to a port belonging to the same VLAN segment is included in the same local area network (LAN).
例えば、2つのVLANセグメントのうち、一方のVLANセグメントには、高信頼性のノード(ECU)が接続可能なポートが所属し、他方のVLANセグメントには、低信頼性のノード(ECU)が接続可能なポートが所属する。高信頼性のECUでは、送受信されるデータに高い信頼性が求められる。低信頼性のECUでは、送受信されるデータに高い信頼性が求められない。高信頼性のECUは、車両動作に必須な機器であり、車両出荷時に車両に組み込まれる。低信頼性のECUは、補助的な機器であり、車両出荷後に車両に取り付けられる。 For example, of the two VLAN segments, one of the VLAN segments has a port to which a highly reliable node (ECU) can be connected, and the other VLAN segment has a low reliability node (ECU) connected to it. Possible ports belong. In a highly reliable ECU, high reliability is required for data transmitted and received. A low-reliability ECU does not require high reliability for transmitted and received data. The highly reliable ECU is an indispensable device for vehicle operation and is incorporated in the vehicle at the time of shipment of the vehicle. The low-reliability ECU is an auxiliary device and is attached to the vehicle after the vehicle is shipped.
このような構成により、他方のVLANセグメント内に、悪意のある装置が接続された場合でも、一方のVLANセグメント内で転送されるメッセージは、他方のVLANセグメントには届かない。このため、車載ネットワークのセキュリティを向上し得る。また、悪意のある装置が、なりすまし情報を送信した場合でも、一方のVLANセグメントには、なりすまし情報は届かないため、車載ネットワークのセキュリティを向上し得る。 With such a configuration, even if a malicious device is connected in the other VLAN segment, the message transferred in the one VLAN segment does not reach the other VLAN segment. Therefore, the security of the in-vehicle network can be improved. Further, even if the malicious device transmits the spoofing information, the spoofing information does not reach one of the VLAN segments, so that the security of the in-vehicle network can be improved.
また、2つのVLANセグメントのうち、一方のVLANセグメントには、ある系統の情報を共有するノード(ECU)が接続可能なポートが所属し、他方のVLANセグメントには、別系統の情報を共有するノード(ECU)が接続可能なポートが所属する。例外的に、VLANセグメント間で情報を共有する場合に限って、VLANセグメント間において、レイヤ2フレームの転送が行われる。 Further, of the two VLAN segments, one of the VLAN segments has a port to which a node (ECU) that shares information of a certain system can be connected, and the other VLAN segment shares information of another system. The port to which the node (ECU) can be connected belongs. Exceptionally, layer 2 frame transfer is performed between the VLAN segments only when the information is shared between the VLAN segments.
具体的には、2つのVLANセグメントのうち、一方のVLANセグメントに所属するポートに、メータECUが接続され、他方のVLANセグメントに所属するポートに、アクセサリメータECUが接続される。この場合、メータECU及びアクセサリメータECUは、車載情報「車速」のデータを共有するため、VLANセグメント間において、レイヤ2フレームの転送が行われる。 Specifically, the meter ECU is connected to the port belonging to one of the two VLAN segments, and the accessory meter ECU is connected to the port belonging to the other VLAN segment. In this case, since the meter ECU and the accessory meter ECU share the data of the vehicle-mounted information "vehicle speed", the layer 2 frame is transferred between the VLAN segments.
レイヤ2スイッチング手段50は、車載ネットワークを複数のVLANセグメントに分割するために、ポート51a~51dの各々を、複数のVLANセグメントのうち、1つのVLANセグメントに所属させる。レイヤ2スイッチング手段50は、ハブ内ポート51eを複数のVLANセグメントに所属させる。
The layer 2 switching means 50 assigns each of the
本実施形態では、レイヤ2スイッチング手段50は、車載ネットワークを3つのVLANセグメント(VLANセグメント#1,#2,#3)に分割する。具体的には、レイヤ2スイッチング手段50は、ポート51a,51bをVALNセグメント#1に所属させる。レイヤ2スイッチング手段50は、ポート51cをVLANセグメント#2に所属させる。レイヤ2スイッチング手段50は、ポート51dをVLANセグメント#3に所属させる。レイヤ2スイッチング手段50は、ハブ内ポート51eをVLANセグメント#1~#3に所属させる。
In the present embodiment, the layer 2 switching means 50 divides the vehicle-mounted network into three VLAN segments (
なお、VLANセグメント#1~#3には、VLAN ID=VL1~VL3がそれぞれ割り当てられている。
In addition, VLAN ID = VL1 to VL3 are assigned to
レイヤ2スイッチング手段50は、ポート51a~51dを、VLANタグを使用しないポートとして設定する。レイヤ2スイッチング手段50は、ハブ内ポート51eを、VLANタグを使用するポートとして設定する。
The layer 2 switching means 50 sets the
ノード10a~10dの各々は、接続可能なポートを自由に選択することができず、予め決められたポート番号を有するポートのみに接続される。例えば、ポート51a~51dがそれぞれポート番号P1~P4を有する場合、ノード10a~10dとポート51a~51dとの接続関係は、次のとおりである。ノード10aは、ポート番号P1を有するポート51aのみに接続可能である。ノード10bは、ポート番号P2を有するポート51bのみに接続可能である。ノード10cは、ポート番号P3を有するポート51cのみに接続可能である。ノード10dは、ポート番号P4を有するポート51dのみに接続可能である。
Each of the
このような構成により、例えば、ノード10dが、ノード10aのMACアドレスを用いて、ノード10aになりすましたとしても、VLANセグメント#1に所属するポート51a,51bにしか届かない車載情報を、ポート51dから取り出すことはできない。
With such a configuration, for example, even if the
レイヤ2スイッチング手段50は、後述するように、レイヤ2フレームとして、次のフレームを受信する。なお、送信元VLANセグメントは、レイヤ2フレームを受信したポート(送信元ポート)が所属するVLANセグメントである。
・(送信元VLANセグメント内で)フラッディングを発生させないユニキャストフレーム
・(送信元VLANセグメント内で)フラッディングを発生させるユニキャストフレーム
・ブロードキャストフレーム
The layer 2 switching means 50 receives the next frame as the layer 2 frame, as will be described later. The source VLAN segment is a VLAN segment to which the port (source port) that received the layer 2 frame belongs.
-Unicast frame that does not cause flooding (in the source VLAN segment) -Unicast frame that causes flooding (in the source VLAN segment) -Broadcast frame
フラッディングは、ユニキャストフレーム内の宛先MACアドレスが、送信元VLANセグメント内のポートに対応付けられていない場合に発生する。この場合、レイヤ2スイッチング手段50は、送信元VLANセグメント内でフラッディングを発生させて、受信したユニキャストフレームを、送信元VLANセグメント内の全ポート(送信元ポートを除く)に転送する。 Flooding occurs when the destination MAC address in the unicast frame is not associated with a port in the source VLAN segment. In this case, the layer 2 switching means 50 causes flooding in the source VLAN segment and transfers the received unicast frame to all ports (excluding the source port) in the source VLAN segment.
なお、フラッディングを発生させないユニキャストフレームは、送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームとも呼称される。また、フラッディングを発生させるユニキャストフレーム及びブロードキャストフレームは、送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームではないフレームとも呼称される。 A unicast frame that does not cause flooding is also referred to as a unicast frame that is forwarded to a port in the source VLAN segment. The unicast frame and the broadcast frame that cause flooding are also referred to as frames that are not unicast frames that are forwarded to the port in the source VLAN segment.
レイヤ2スイッチング手段50は、同一のVLANセグメント内では、VLANタグを使用せずに、レイヤ2フレームの転送を行う。 The layer 2 switching means 50 transfers a layer 2 frame within the same VLAN segment without using a VLAN tag.
一方、レイヤ2スイッチング手段50は、異なるVLANセグメント間では、VLANタグを使用して、レイヤ2フレームの転送を行う。具体的には、レイヤ2スイッチング手段50は、レイヤ2フレームに対して、送信元VLANセグメントの送信元VLAN IDを含むVLANタグを挿入して、ハブ内ポート51eを介して、当該レイヤ2フレームを補助スイッチング手段70に転送する。なお、送信元VLANセグメントは、第1セグメントとも呼称される。また、送信元VLAN IDは、第1セグメントIDとも呼称される。
On the other hand, the layer 2 switching means 50 transfers a layer 2 frame between different VLAN segments by using a VLAN tag. Specifically, the layer 2 switching means 50 inserts a VLAN tag including the source VLAN ID of the source VLAN segment into the layer 2 frame, and inserts the layer 2 frame via the in-
補助スイッチング手段70は、異なるVLANセグメント間におけるレイヤ2フレームの転送を行う。本実施形態では、補助スイッチング手段70は、レイヤ2スイッチング手段50を制御するマイクロコントローラから構成される。マイクロコントローラには、設定機能を有するソフトウェアと、補助スイッチ機能を有するソフトウェアとが内蔵される。設定機能は、状況に応じて、レイヤ2スイッチング手段50の動作に必要な設定を変更・調整する。補助スイッチ機能は、異なるVLANセグメント間におけるレイヤ2フレームの転送を行う。 The auxiliary switching means 70 transfers layer 2 frames between different VLAN segments. In the present embodiment, the auxiliary switching means 70 is composed of a microcontroller that controls the layer 2 switching means 50. The microcomputer has a built-in software having a setting function and software having an auxiliary switch function. The setting function changes / adjusts the settings necessary for the operation of the layer 2 switching means 50 according to the situation. The auxiliary switch function transfers layer 2 frames between different VLAN segments.
補助スイッチング手段70は、レイヤ2スイッチング手段50からレイヤ2フレームを受信すると、レイヤ2フレーム内の車載情報IDを読み取り、車載情報IDが割り当てられた項目(車載情報)内のデータを使用する特定のノード(宛先ノード)を識別する。 Upon receiving the layer 2 frame from the layer 2 switching means 50, the auxiliary switching means 70 reads the vehicle-mounted information ID in the layer 2 frame and uses the data in the item (vehicle-mounted information) to which the vehicle-mounted information ID is assigned. Identify the node (destination node).
補助スイッチング手段70は、特定のノード(宛先ノード)を識別すると、特定のノード(宛先ノード)に接続されたポート(宛先ポート)が所属するVLANセグメント(宛先VLANセグメント)のVLAN ID(宛先VLAN ID)を取得する。補助スイッチング手段70は、レイヤ2フレームに挿入された送信元VLAN IDを含むVLANタグを、宛先VLAN IDを含むVLANタグに置き換えて、レイヤ2フレームをレイヤ2スイッチング手段50に転送する。なお、宛先VLANセグメントは、第2セグメントとも呼称される。また、宛先VLAN IDは、第2セグメントIDとも呼称される。 When the auxiliary switching means 70 identifies a specific node (destination node), the auxiliary switching means 70 identifies the VLAN ID (destination VLAN ID) of the VLAN segment (destination VLAN segment) to which the port (destination port) connected to the specific node (destination node) belongs. ). The auxiliary switching means 70 replaces the VLAN tag including the source VLAN ID inserted in the layer 2 frame with the VLAN tag including the destination VLAN ID, and transfers the layer 2 frame to the layer 2 switching means 50. The destination VLAN segment is also referred to as a second segment. The destination VLAN ID is also referred to as a second segment ID.
レイヤ2スイッチング手段50は、補助スイッチング手段70からレイヤ2フレームを受信すると、レイヤ2フレーム内の宛先VLAN IDに基づいて、レイヤ2フレームを宛先ポートに転送する。この際、レイヤ2スイッチング手段50は、レイヤ2フレームから、宛先VLAN IDを含むVLANタグを取り除き、レイヤ2フレームの転送を行う。 When the layer 2 switching means 50 receives the layer 2 frame from the auxiliary switching means 70, the layer 2 switching means 50 transfers the layer 2 frame to the destination port based on the destination VLAN ID in the layer 2 frame. At this time, the layer 2 switching means 50 removes the VLAN tag including the destination VLAN ID from the layer 2 frame and transfers the layer 2 frame.
[車載システムの機能ブロック構成]
次に、車載システム1の機能ブロック構成について説明する。具体的には、車載ハブ20のレイヤ2スイッチング手段50及び補助スイッチング手段70の機能ブロック構成について説明する。以下、本実施形態における特徴に関連する部分についてのみ説明する。従って、レイヤ2スイッチング手段50及び補助スイッチング手段70は、本実施形態における特徴に直接関係しない他の機能ブロックを備えることは勿論である。
[Functional block configuration of in-vehicle system]
Next, the functional block configuration of the in-
最初に、レイヤ2スイッチング手段50の機能ブロック構成について説明する。図3は、本実施形態に係るレイヤ2スイッチング手段50の機能ブロック構成図である。図3に示すように、レイヤ2スイッチング手段50は、ポート51a~51d、ハブ内ポート51e、制御部52、セグメント設定部53、レイヤ2記憶部55、レイヤ2受信部57、及びレイヤ2処理部59を備える。
First, the functional block configuration of the layer 2 switching means 50 will be described. FIG. 3 is a functional block configuration diagram of the layer 2 switching means 50 according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the layer 2 switching means 50 includes
レイヤ2スイッチング手段50は、ポート51a~51dを介して、ノード10a~10dに接続される。ポート51a~51dには、ポート番号P1~P4が割り当てられる。ポート51a~51dの各々には、レイヤ2フレームが入力される。
The layer 2 switching means 50 is connected to the
制御部52は、レイヤ2スイッチング手段50における処理全体を制御する。具体的には、制御部52は、セグメント設定部53、レイヤ2記憶部55、レイヤ2受信部57、及びレイヤ2処理部59の各々の動作を制御する。
The
セグメント設定部53は、外部からの入力に基づいて、ポート51a~51dの各々を、VLANセグメント#1~#3のうち、1つのVLANセグメントに所属させる。具体的には、セグメント設定部53は、ポート51a,51bがVALNセグメント#1に所属するように、ポート番号P1,P2にVLAN ID=VL1を紐付ける。セグメント設定部53は、ポート51cがVALNセグメント#2に所属するように、ポート番号P3にVLAN ID=VL2を紐付ける。セグメント設定部53は、ポート51dがVALNセグメント#3に所属するように、ポート番号P4にVLAN ID=VL3を紐付ける。
The
レイヤ2記憶部55は、ポート番号とMACアドレスとを紐付ける情報を記憶する。図4は、本実施形態に係るレイヤ2スイッチング手段50によって保持される、ポート番号とMACアドレスとを紐付けるMACアドレステーブルの一例を示す図である。本実施形態では、図4に示すように、レイヤ2記憶部55は、ポート51a~51dのポート番号P1~P4と、ノード10a~10dのMACアドレスMa~Mdとを紐付けるMACアドレステーブルを記憶する。
The layer 2
レイヤ2記憶部55は、セグメント設定部53によって設定された、ポート番号とVLAN IDとを紐付ける情報を記憶する。図5は、本実施形態に係るレイヤ2スイッチング手段50によって保持される、ポート番号とVLAN IDとを紐付けるVLAN IDテーブルの一例を示す図である。本実施形態では、図5に示すように、レイヤ2記憶部55は、ポート51a~51dのポート番号P1~P4と、VLAN ID=VL1~VL3とを紐付けるVLAN IDテーブルを記憶する。
The layer 2
レイヤ2受信部57は、送信元ノードに接続された送信元ポートから、レイヤ2フレームを受信する。レイヤ2処理部59は、レイヤ2受信部57が受信したレイヤ2フレームが、送信元ポートが所属する送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームであるか否かを判断する。
The layer 2
具体的には、レイヤ2処理部59は、レイヤ2フレームの宛先MACアドレスから、送信元VLANセグメント内のポートを特定することができるユニキャストフレームであるか否かを判断する。レイヤ2処理部59は、後述するように、当該判断において、レイヤ2記憶部55に記憶したMACアドレステーブル及びVLAN IDテーブルを参照する。
Specifically, the layer 2
レイヤ2処理部59は、レイヤ2フレームが上述のユニキャストフレームであると判断する場合、送信元VLANセグメント内において、宛先MACアドレスに紐付けられたポート番号を有するポートに、当該レイヤ2フレームを転送する。この場合、レイヤ2処理部59は、VLANタグを使用せずに、レイヤ2フレームの転送を行う。
When the layer 2
一方、レイヤ2処理部59は、レイヤ2フレームが上述のユニキャストフレームではないと判断する場合、レイヤ2フレームに対して、送信元VLANセグメントの送信元VLAN IDを挿入する。具体的には、レイヤ2処理部59は、レイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダに対して、送信元VLAN IDを含むVLANタグを挿入する。
On the other hand, when the layer 2
レイヤ2処理部59は、送信元VLAN IDを含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを、ハブ内ポート51eを介して、補助スイッチング手段70に転送する。なお、レイヤ2処理部59は、レイヤ2フレームが上述のユニキャストフレームでないと判断する場合、後述するように、送信元VLANセグメント内の残りの全ポートに、VLANタグを使用せずに、当該レイヤ2フレームを転送する動作も行う。
The layer 2
レイヤ2処理部59は、ハブ内ポート51eを介して、レイヤ2フレームを補助スイッチング手段70から受信すると、レイヤ2フレーム内の宛先VLAN IDに基づいて、レイヤ2フレームを宛先ポートに転送する。この際、レイヤ2処理部59は、レイヤ2フレームから、宛先VLAN IDを含むVLANタグを取り除いて、レイヤ2フレームの転送を行う。
When the layer 2
次に、補助スイッチング手段70の機能ブロック構成について説明する。図6は、本実施形態に係る補助スイッチング手段70の機能ブロック構成図である。図6に示すように、補助スイッチング手段70は、制御部71、補助記憶部72、抽出部73、取得部75、及びフレーム処理部77を備える。
Next, the functional block configuration of the auxiliary switching means 70 will be described. FIG. 6 is a functional block configuration diagram of the auxiliary switching means 70 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the auxiliary switching means 70 includes a
制御部71は、補助スイッチング手段70における処理全体を制御する。具体的には、制御部71は、補助記憶部72、抽出部73、取得部75、及びフレーム処理部77の各々の動作を制御する。
The
補助記憶部72は、車載メッセージに含まれるデータの項目(車載情報)を識別するための車載情報IDと、当該データを使用する1つ以上の特定のノード(宛先ノード)とを紐付ける情報を記憶する。上述したように、当該紐付けは、車両全体のシステム開発時に定められる。
The
図7は、本実施形態に係る補助スイッチング手段70によって保持される、車載情報IDと宛先ノードとを紐付ける車載情報IDテーブルの一例を示す図である。本実施形態では、図7に示すように、補助記憶部72は、車載情報ID=IV1,IV2と、宛先ノード10a~10cとを紐付ける車載情報IDテーブルを記憶する。
FIG. 7 is a diagram showing an example of an in-vehicle information ID table for associating an in-vehicle information ID and a destination node, which is held by the auxiliary switching means 70 according to the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the
本実施形態では、車載情報ID=IV1が割り当てられた項目内のデータは、ノード10aで取得され、かつ、ノード10cで使用される。このため、車載情報ID=IV1を含む車載メッセージは、ノード10aからノード10cに送信される。よって、車載情報ID=IV1は、ノード10cに紐付けられる。
In the present embodiment, the data in the item to which the vehicle-mounted information ID = IV1 is assigned is acquired at the
車載情報ID=IV1を含む車載メッセージの送信に用いられるレイヤ2フレームは、宛先MACアドレスとして、ノード10cのMACアドレスMcを有するユニキャストフレームである。図1に示すように、ノード10cに接続されたポート51c(宛先ポート)は、ノード10aに接続されたポート51a(送信元ポート)が所属するVLANセグメント#1(送信元VLANセグメント)内には存在しない。このため、車載情報ID=IV1を含む車載メッセージの送信に用いられるレイヤ2フレームは、フラッディングを発生させるユニキャストフレーム(送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームではないフレーム)である。
The layer 2 frame used for transmitting the vehicle-mounted message including the vehicle-mounted information ID = IV1 is a unicast frame having the MAC address Mc of the
本実施形態では、車載情報ID=IV2が割り当てられた項目内のデータは、ノード10bで取得され、かつ、ノード10a,10cで使用される。このため、車載情報ID=IV2を含む車載メッセージは、ノード10bからノード10a,10cに送信される。よって、車載情報ID=IV2は、ノード10a,10cに紐付けられる。
In the present embodiment, the data in the item to which the vehicle-mounted information ID = IV2 is assigned is acquired by the
図1に示すように、ノード10aに接続されたポート51a(宛先ポート)、及びノード10bに接続されたポート51b(送信元ポート)は、VLANセグメント#1内のVLANタグを使用しない全ポートを構成する。同様に、ノード10cに接続されたポート51c(宛先ポート)は、VLANセグメント#2内のVLANタグを使用しない全ポートを構成する。このため、車載情報ID=IV2を含む車載メッセージの送信に用いられるレイヤ2フレームは、ブロードキャストアドレスを有するブロードキャストフレーム(送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームではないフレーム)である。
As shown in FIG. 1, the
補助記憶部72は、ポート番号とVLAN IDとを紐付ける情報(例えば、図5のVLAN IDテーブル)に対して、車載メッセージに含まれるデータを使用する特定のノード(宛先ノード)を更に紐付ける情報を記憶する。なお、特定のノード(宛先ノード)は、当該特定ノード(宛先ノード)に接続可能なポートのポート番号に紐付けられる。
The
図8は、本実施形態に係る補助スイッチング手段70によって保持される、宛先ノードと、ポート番号と、VLAN IDとを紐付ける宛先VLAN IDテーブルの一例を示す図である。本実施形態では、図8に示すように、補助記憶部72は、宛先ノード10a~10dと、ポート番号P1~P4と、VLAN ID=VL1~VL3とを紐付ける宛先VLAN IDテーブルを記憶する。なお、図8における、ポート番号P1~P4と、VLAN ID=VL1~VL3との紐付けは、図5における、ポート番号P1~P4と、VLAN ID=VL1~VL3との紐付けと同じである。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a destination VLAN ID table for associating a destination node, a port number, and a VLAN ID, which is held by the auxiliary switching means 70 according to the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
抽出部73は、レイヤ2スイッチング手段50のハブ内ポート51eから、送信元VLAN IDを含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを受信する。抽出部73は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダから、送信元VLAN IDを抽出する。
The
抽出部73は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ペイロードから、車載情報IDを抽出する。抽出部73は、車載情報IDを抽出できない場合、無効を示す信号をフレーム処理部77に通知する。
The
取得部75は、車載情報IDテーブルを参照して、抽出部73によって抽出された車載情報IDに紐付けられた1つ以上の宛先ノードを識別する。取得部75は、宛先ノードを識別できない場合、無効を示す信号をフレーム処理部77に通知する。
The
取得部75は、宛先VLAN IDテーブルを参照して、識別した各宛先ノードに紐付けられた宛先VLAN IDを取得する。
The
フレーム処理部77は、レイヤ2スイッチング手段50のハブ内ポート51eから、送信元VLAN IDを含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを受信する。フレーム処理部77は、受信したレイヤ2フレームを一時記憶する。
The
フレーム処理部77は、取得部75によって取得された宛先VLAN IDが、抽出部73によって抽出された送信元VLAN IDと異なるか否かを判断する。
The
フレーム処理部77は、宛先VLAN IDが、送信元VLAN IDと異なると判断する場合、一時記憶したレイヤ2フレームを読み出す。フレーム処理部77は、読み出したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダに挿入された送信元VLAN IDを含むVLANタグを、宛先VLAN IDを含むVLANタグに置き換える。
When the
具体的には、フレーム処理部77は、レイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダにおいて、送信元VLAN IDを含むVLANタグを、宛先VLAN IDを含むVLANタグに上書きする。フレーム処理部77は、VLANタグの上書きを行う代わりに、レイヤ2フレームにおいて、レイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダを、新規のレイヤ2ヘッダに上書きしてもよい。新規のレイヤ2ヘッダは、送信元MACアドレスと、宛先MACアドレスと、宛先VLAN IDを含むVLANタグとを含む。
Specifically, the
フレーム処理部77は、VLAN IDの置き換えを行うと、信号線90を介して、レイヤ2フレームを、レイヤ2スイッチング手段50のハブ内ポート51eに転送する。
When the VLAN ID is replaced, the
一方、フレーム処理部77は、宛先VLAN IDが送信元VLAN IDと同じであると判断する場合、一時記憶したレイヤ2フレームを読み出さず、レイヤ2フレームの転送を行わない。この場合、レイヤ2スイッチング手段50において、レイヤ2フレームは、既に宛先ノードに送信されている。
On the other hand, when the
フレーム処理部77は、抽出部73又は取得部75から無効を示す信号が通知される場合、一時記憶したレイヤ2フレームを読み出さず、レイヤ2フレームの転送を行わない、又は一時記憶したレイヤ2フレームを破棄する。
When the
[車載システムの動作]
次に、車載システム1の動作について説明する。具体的には、車載ハブ20におけるフレーム転送手順について説明する。具体的には、フレーム転送手順における、レイヤ2スイッチング手段50の動作フロー1,2及び補助スイッチング手段70の動作フローと、フレーム転送手順の動作例におけるシーケンスとを説明する。
[Operation of in-vehicle system]
Next, the operation of the in-
[レイヤ2スイッチング手段50の動作フロー1]
最初に、レイヤ2スイッチング手段50における、送信元ノードに接続された送信元ポートを介したレイヤ2フレームの受信から、レイヤ2フレームの転送までの動作フローを説明する。
[
First, the operation flow of the layer 2 switching means 50 from the reception of the layer 2 frame via the source port connected to the source node to the transfer of the layer 2 frame will be described.
図9は、本実施形態に係るフレーム転送手順における、レイヤ2スイッチング手段50の動作フロー1を示す図である。図9に示すように、レイヤ2受信部57は、送信元ノードに接続された送信元ポートを介して、レイヤ2フレームを受信する(S1)。具体的には、レイヤ2受信部57は、ポート51a~51dの各々を介して、レイヤ2フレームを受信する。
FIG. 9 is a diagram showing an
レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームが、送信元ポートが所属する送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームであるか否かを判断する(S3)。
The layer 2
具体的には、レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームの宛先MACアドレスを抽出して、抽出した宛先MACアドレスがブロードキャストアドレスであるか否かを判断する。宛先MACアドレスがブロードキャストアドレスである場合、S3において、レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームが、送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームではないと判断する。この場合、レイヤ2フレームは、ブロードキャストフレームである。
Specifically, the layer 2
一方、宛先MACアドレスがブロードキャストアドレスでない場合、レイヤ2処理部59は、送信元ポートのポート番号を識別する。レイヤ2処理部59は、VLAN IDテーブルを参照して、識別したポート番号に紐付けられたVLAN IDを、送信元VLAN IDとして取得する。
On the other hand, when the destination MAC address is not a broadcast address, the layer 2
レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームから、宛先MACアドレスを抽出し、MACアドレステーブルを参照して、抽出した宛先MACアドレスに紐付けられたポート番号を取得する。レイヤ2処理部59は、VLAN IDテーブルを参照して、取得した送信元VLAN IDに紐付けられたポート番号の中に、取得したポート番号が存在するか否かを判断する。
The layer 2
送信元VLAN IDに紐付けられたポート番号の中に、取得したポート番号が存在しない場合、S3において、レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームが、送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームではないと判断する。この場合、レイヤ2フレームは、フラッディングを発生させるユニキャストフレームである。
If the acquired port number does not exist in the port number associated with the source VLAN ID, the layer 2
一方、送信元VLAN IDに紐付けられたポート番号の中に、取得したポート番号が存在する場合、S3において、レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームが、送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームであると判断する。この場合、レイヤ2フレームは、フラッディングを発生させないユニキャストフレームである。
On the other hand, when the acquired port number exists in the port number associated with the source VLAN ID, in S3, the layer 2
レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームが、送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームであると判断する(S3:YES)と、宛先MACアドレスに対応するポートに、受信したレイヤ2フレームを転送する(S5)。具体的には、レイヤ2処理部59は、宛先MACアドレスに紐付けられたポート番号を有するポートに、VLANタグを使用せずに、受信したレイヤ2フレームを転送する。レイヤ2処理部59は、S5の処理を実行すると、本動作フローを終了する。
When the layer 2
一方、レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームが、送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームでないと判断する(S3:NO)と、次の動作を行う。レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダに対して、取得した送信元VLAN IDを含むVLANタグを挿入する(S7)。レイヤ2処理部59は、送信元VLAN IDを含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを、ハブ内ポート51eを介して、補助スイッチング手段70に転送する(S7)。このように、レイヤ2フレームが、フラッディングを発生させるユニキャストフレーム、又はブロードキャストフレームである場合には、VLANタグが挿入されたレイヤ2フレームが、補助スイッチング手段70に転送される。
On the other hand, when the layer 2
レイヤ2処理部59は、続いて、VLANタグを使用せずに、受信したレイヤ2フレームを送信元VLANセグメント内の残りの全ポートに転送する(S9)。例えば、車載情報ID=IV1(図7参照)を含むレイヤ2フレームの場合、レイヤ2処理部59は、VLANセグメント#1内でのフラッディングの発生により、受信したレイヤ2フレームを、VLANセグメント#1内の残りのポート51bに転送する。また、車載情報ID=IV2(図7参照)を含むレイヤ2フレームの場合、レイヤ2処理部59は、VLANセグメント#1内でブロードキャストを行い、受信したレイヤ2フレームを、VLANセグメント#1内の残りのポート51aに転送する。このように、レイヤ2フレームが、フラッディングを発生させるユニキャストフレーム、又はブロードキャストフレームである場合には、VLANタグが挿入されていないレイヤ2フレームが、送信元VLANセグメント内の残りの全ポートに転送される。
The layer 2
なお、S9の処理は、S7の処理の前、又はS7の処理と同時に行ってもよい。レイヤ2処理部59は、S7,S9の処理を実行すると、本動作フローを終了する。
The processing of S9 may be performed before the processing of S7 or at the same time as the processing of S7. When the layer 2
[レイヤ2スイッチング手段50の動作フロー2]
次に、レイヤ2スイッチング手段50における、補助スイッチング手段70に接続されたハブ内ポート51eを介したレイヤ2フレームの受信から、レイヤ2フレームの転送までの動作フローを説明する。
[Operation flow 2 of layer 2 switching means 50]
Next, the operation flow of the layer 2 switching means 50 from the reception of the layer 2 frame via the in-
図10は、本実施形態に係るフレーム転送手順における、レイヤ2スイッチング手段50の動作フロー2を示す図である。図10に示すように、レイヤ2処理部59は、補助スイッチング手段70に接続されたハブ内ポート51eを介して、宛先VLAN IDを含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを受信する(S11)。
FIG. 10 is a diagram showing an operation flow 2 of the layer 2 switching means 50 in the frame transfer procedure according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, the layer 2
レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダから、宛先VLAN IDを抽出する(S13)。レイヤ2処理部59は、抽出した宛先VALN IDが割り当てられた宛先VLANセグメントを選択する(S15)。
The layer 2
レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダから、宛先VLAN IDを含むVLANタグを取り除き、VLANタグを取り除いたレイヤ2フレームを、選択した宛先VLANセグメントに転送する(S17)。
The layer 2
具体的には、レイヤ2処理部59は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダから、宛先MACアドレスを抽出する。レイヤ2処理部59は、抽出した宛先MACアドレスがブロードキャストアドレスであると判断すると、VLANタグを取り除いたレイヤ2フレームを、選択した宛先VLANセグメント内の全ポートに転送する。この場合、レイヤ2フレームは、ブロードキャストフレームである。
Specifically, the layer 2
レイヤ2処理部59は、抽出した宛先MACアドレスがブロードキャストアドレスではないと判断すると、MACアドレステーブルを参照して、抽出した宛先MACアドレスに紐付けられたポート番号を取得する。この場合、レイヤ2フレームは、(送信元VLANセグメント内で)フラッディングを発生させるユニキャストフレームである。
When the layer 2
レイヤ2処理部59は、VLAN IDテーブルを参照して、宛先VLAN IDに紐付けられたポート番号の中に、取得したポート番号が存在するか否かを判断する。宛先VLAN IDに紐付けられたポート番号の中に、取得したポート番号が存在する場合、レイヤ2処理部59は、VLANタグを取り除いたレイヤ2フレームを、宛先VLANセグメント内に存在する、取得したポート番号を有するポートに転送する。
The layer 2
一方、宛先VLAN IDに紐付けられたポート番号の中に、取得したポート番号が存在しない場合、レイヤ2処理部59は、VLANタグを取り除いたレイヤ2フレームを、宛先VLANセグメント内のVLANタグを使用しない全ポートに転送する。例えば、レイヤ2スイッチング手段50が、宛先VLANセグメント内で、宛先ポートのポート番号と宛先MACアドレスとの紐付けを学習する前であれば、フラッディングが発生する。この場合、レイヤ2スイッチング手段50は、宛先VLANセグメント内の全ポートに、レイヤ2フレームを転送する。
On the other hand, if the acquired port number does not exist in the port number associated with the destination VLAN ID, the layer 2
レイヤ2処理部59は、S17の処理を実行すると、本動作フローを終了する。
When the layer 2
[補助スイッチング手段70の動作フロー]
次に、補助スイッチング手段70における、レイヤ2フレームの受信から、レイヤ2フレームの転送までの動作フローを説明する。
[Operation flow of auxiliary switching means 70]
Next, the operation flow from the reception of the layer 2 frame to the transfer of the layer 2 frame in the auxiliary switching means 70 will be described.
図11は、本実施形態に係るフレーム転送手順における、補助スイッチング手段70の動作フローを示す図である。図11に示すように、抽出部73は、レイヤ2スイッチング手段50のハブ内ポート51eを介して、送信元VLAN IDを含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを受信する(S21)。
FIG. 11 is a diagram showing an operation flow of the auxiliary switching means 70 in the frame transfer procedure according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the
抽出部73は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ペイロードから、車載情報IDを抽出し、かつ、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダから、送信元VLAN IDを抽出する(S23)。取得部75は、車載情報IDテーブルを参照して、抽出部73によって抽出された車載情報IDに紐付けられた1つ以上の宛先ノードを識別する。取得部75は、宛先VLAN IDテーブルを参照して、識別した各宛先ノードに紐付けられた宛先VLAN IDを取得する(S25)。
The
フレーム処理部77は、取得部75によって取得された各宛先VLAN IDが、抽出部73によって抽出された送信元VLAN IDと異なるか否かを判断する(S27)。
The
フレーム処理部77は、宛先VLAN IDが送信元VLAN IDと異なると判断する場合(S27:YES)、レイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダに挿入された送信元VLAN IDを含むVLANタグを、宛先VLAN IDを含むVLANタグに置き換える。フレーム処理部77は、VLANタグの置き換えを行うと、宛先VLAN IDを含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを、レイヤ2スイッチング手段50のハブ内ポート51eに転送する(S29)。フレーム処理部77は、S29の処理を実行すると、本動作フローを終了する。
When the
一方、フレーム処理部77は、宛先VLAN IDが送信元VLAN IDと同じであると判断する場合(S27:NO)、レイヤ2フレームの転送は行わず、本動作フローを終了する。この場合、レイヤ2スイッチング手段50において、レイヤ2フレームは、既に宛先ノードに送信されている。なお、送信元ポート及び宛先ポートが、同じVLANセグメントに所属していても、レイヤ2スイッチング手段50が、当該VLANセグメント内で、宛先ポートのポート番号と宛先MACアドレスとの紐付けを学習する前であれば、フラッディングが発生する。この場合、レイヤ2スイッチング手段50は、当該VLANセグメント内の全ポートに、レイヤ2フレームを転送するため、当該レイヤ2フレームは、補助スイッチング手段70にも転送される。
On the other hand, when the
[フレーム転送手順の動作例におけるシーケンス]
最後に、フレーム転送手順の動作例を説明する。具体的には、車載情報ID=IV1(図7参照)を含むレイヤ2フレームを例に挙げて、車載ハブ20におけるフレーム転送手順を説明する。
[Sequence in the operation example of the frame transfer procedure]
Finally, an operation example of the frame transfer procedure will be described. Specifically, a frame transfer procedure in the vehicle-mounted
図12は、本実施形態に係るフレーム転送手順の動作例におけるシーケンスを示す図である。図12に示すように、レイヤ2スイッチング手段50は、ポート51aを介して、レイヤ2フレームを受信する(S31)。レイヤ2スイッチング手段50は、レイヤ2フレームを受信したポート51aのポート番号P1を識別し、VLAN IDテーブルを参照して、ポート番号P1に紐付けられたVLAN ID=VL1を、送信元VLAN IDとして取得する。
FIG. 12 is a diagram showing a sequence in an operation example of the frame transfer procedure according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the layer 2 switching means 50 receives the layer 2 frame via the
レイヤ2スイッチング手段50は、受信したレイヤ2フレームから、宛先MACアドレスMcを抽出し、MACアドレステーブルを参照して、宛先MACアドレスMcに紐付けられたポート番号P3を取得する。レイヤ2スイッチング手段50は、VLAN IDテーブルを参照して、ポート番号P3が、送信元VLAN ID(VLAN ID=VL1)に紐付けられていないため、受信したレイヤ2フレームに対して、VLANタグの挿入を行う(S33)。具体的には、レイヤ2スイッチング手段50は、送信元VLAN ID(VLAN ID=VL1)を含むVLANタグを、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダに挿入する。 The layer 2 switching means 50 extracts the destination MAC address Mc from the received layer 2 frame, refers to the MAC address table, and acquires the port number P3 associated with the destination MAC address Mc. The layer 2 switching means 50 refers to the VLAN ID table, and since the port number P3 is not associated with the source VLAN ID (VLAN ID = VL1), the layer 2 switching means receives the layer 2 frame of the VLAN tag. Insert (S33). Specifically, the layer 2 switching means 50 inserts a VLAN tag including a source VLAN ID (VLAN ID = VL1) into the layer 2 header of the received layer 2 frame.
レイヤ2スイッチング手段50は、フラッディングを発生させて、送信元VLAN ID(VLAN ID=VL1)を含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを、ハブ内ポート51eを介して、補助スイッチング手段70に転送する(S35)。レイヤ2スイッチング手段50は、続いて、受信したレイヤ2フレームを、VLANタグを使用せずに、VLANセグメント#1内の残りのポート51bに転送する(S37)。
The layer 2 switching means 50 causes flooding and transfers the layer 2 frame into which the VLAN tag including the source VLAN ID (VLAN ID = VL1) is inserted to the auxiliary switching means 70 via the in-
なお、ポート51bに接続されたノード10bは、フラッディングにより、車載情報ID=IV1を含むレイヤ2フレームを受信しても、宛先MACアドレスがノード10bのMACアドレスMbではないため、当該レイヤ2フレームを破棄する。S31~S37までの処理内容は、上述したレイヤ2スイッチング手段50の動作フロー1に対応する。
Even if the
補助スイッチング手段70は、レイヤ2スイッチング手段50のハブ内ポート51eを介して、送信元VLAN ID(VLAN ID=VL1)を含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを受信する。補助スイッチング手段70は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ペイロードから、車載情報ID=IV1を抽出し、かつ、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダから、送信元VLAN ID(VLAN ID=VL1)を抽出する(S39)。
The auxiliary switching means 70 receives the layer 2 frame in which the VLAN tag including the source VLAN ID (VLAN ID = VL1) is inserted via the in-
補助スイッチング手段70は、車載情報IDテーブルを参照して、抽出した車載情報ID=IV1に紐付けられた宛先ノード10cを識別する。補助スイッチング手段70は、宛先VLAN IDテーブルを参照して、宛先ノード10cに紐付けられた宛先VLAN ID(VLAN ID=VL2)を取得する(S41)。
The auxiliary switching means 70 refers to the vehicle-mounted information ID table and identifies the
補助スイッチング手段70は、宛先VLAN ID(VLAN ID=VL1)が送信元VLAN ID(VLAN ID=VL2)と異なるため、VLANタグの置き換えを行う(S43)。具体的には、補助スイッチング手段70は、レイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダに挿入された送信元VLAN ID(VLAN ID=VL1)を含むVLANタグを、宛先VLAN ID(VLAN ID=VL2)を含むVLANタグに置き換える。 Since the destination VLAN ID (VLAN ID = VL1) is different from the source VLAN ID (VLAN ID = VL2), the auxiliary switching means 70 replaces the VLAN tag (S43). Specifically, the auxiliary switching means 70 uses a VLAN tag including a source VLAN ID (VLAN ID = VL1) inserted in a layer 2 header of a layer 2 frame, and a destination VLAN ID (VLAN ID = VL2). Replace with a tag.
補助スイッチング手段70は、VLANタグの置き換えを行うと、宛先VLAN ID(VLAN ID=VL2)を含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを、レイヤ2スイッチング手段50のハブ内ポート51eに転送する(S45)。S39~S45までの処理内容は、上述した補助スイッチング手段70の動作フローに対応する。
When the auxiliary switching means 70 replaces the VLAN tag, the layer 2 frame in which the VLAN tag including the destination VLAN ID (VLAN ID = VL2) is inserted is transferred to the in-
レイヤ2スイッチング手段50は、ハブ内ポート51eを介して、宛先VLAN ID(VLAN ID=VL2)を含むVLANタグが挿入されたレイヤ2フレームを受信する。レイヤ2スイッチング手段50は、受信したレイヤ2フレームのレイヤ2ヘッダから、宛先VLAN ID(VLAN ID=VL2)を抽出する(S47)。レイヤ2スイッチング手段50は、宛先VALN ID(VLAN ID=VL2)が割り当てられた宛先VLANセグメント(VLANセグメント#2)を選択する(S49)。
The layer 2 switching means 50 receives the layer 2 frame in which the VLAN tag including the destination VLAN ID (VLAN ID = VL2) is inserted via the in-
レイヤ2スイッチング手段50は、受信したレイヤ2フレームから、宛先MACアドレスMcを抽出し、MACアドレステーブルを参照して、宛先MACアドレスMcに紐付けられたポート番号P3を取得する。レイヤ2スイッチング手段50は、VLAN IDテーブルを参照して、ポート番号P3が、宛先VLAN ID(VLAN ID=VL2)に紐付けられているため、受信したレイヤ2フレームを、ポート番号P3を有するポート51cに転送する(S51)。この際、レイヤ2スイッチング手段50は、宛先VLAN ID(VLAN ID=VL2)を含むVLANタグを取り除いたレイヤ2フレームを、ポート51cに転送する。S47~S51までの処理内容は、上述したレイヤ2スイッチング手段50の動作フロー2に対応する。
The layer 2 switching means 50 extracts the destination MAC address Mc from the received layer 2 frame, refers to the MAC address table, and acquires the port number P3 associated with the destination MAC address Mc. Since the layer 2 switching means 50 refers to the VLAN ID table and the port number P3 is associated with the destination VLAN ID (VLAN ID = VL2), the received layer 2 frame is the port having the port number P3. Transfer to 51c (S51). At this time, the layer 2 switching means 50 transfers the layer 2 frame from which the VLAN tag including the destination VLAN ID (VLAN ID = VL2) is removed to the
このように、車載情報ID=IV1を有する車載メッセージは、VLANセグメント#1,#2内のポートに転送されるが、VLANセグメント#3内のポートには転送されない。従って、VLANセグメント#1,#2に所属するポートには、高信頼性のノードのみを接続させ、かつ、VLANセグメント#3に所属するポートには、低信頼性のノードが接続させることで、車載ネットワークのセキュリティを向上させることができる。
As described above, the vehicle-mounted message having the vehicle-mounted information ID = IV1 is forwarded to the ports in the
[作用・効果]
本実施形態によれば、レイヤ2フレームが、送信元ポートが所属する送信元VLANセグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームでない場合、レイヤ2スイッチング手段50は、当該レイヤ2フレームに対して、送信元VLAN IDを挿入する。レイヤ2スイッチング手段50は、送信元VLAN IDが挿入されたレイヤ2フレームを補助スイッチング手段70に送信する。
[Action / Effect]
According to the present embodiment, when the layer 2 frame is not a unicast frame forwarded to a port in the source VLAN segment to which the source port belongs, the layer 2 switching means 50 relatives to the layer 2 frame. Insert the source VLAN ID. The layer 2 switching means 50 transmits the layer 2 frame in which the source VLAN ID is inserted to the auxiliary switching means 70.
補助スイッチング手段70は、車載情報IDテーブルを参照して、レイヤ2フレームに含まれる車載情報IDに紐付けられた宛先ノードを識別する。補助スイッチング手段70は、宛先VLAN IDテーブルを参照して、識別した宛先ノードに紐付けられた宛先VLAN IDを取得する。 The auxiliary switching means 70 refers to the vehicle-mounted information ID table and identifies the destination node associated with the vehicle-mounted information ID included in the layer 2 frame. The auxiliary switching means 70 refers to the destination VLAN ID table and acquires the destination VLAN ID associated with the identified destination node.
補助スイッチング手段70は、レイヤ2フレームに挿入された送信元VLAN IDを、取得した宛先VLAN IDに置き換える。補助スイッチング手段70は、VLAN IDの置き換えを行うと、レイヤ2フレームをレイヤ2スイッチング手段50に送信する。レイヤ2スイッチング手段50は、レイヤ2フレームに含まれる宛先VLAN IDに基づいて、宛先VLAN IDを取り除いたレイヤ2フレームを宛先ポートに転送する。 The auxiliary switching means 70 replaces the source VLAN ID inserted in the layer 2 frame with the acquired destination VLAN ID. When the auxiliary switching means 70 replaces the VLAN ID, the layer 2 frame is transmitted to the layer 2 switching means 50. The layer 2 switching means 50 transfers the layer 2 frame from which the destination VLAN ID has been removed to the destination port based on the destination VLAN ID included in the layer 2 frame.
このような構成により、車載ハブ20は、IPアドレスを使用することなく、VLANセグメント間においてフレームの転送を行うことができる。このため、車載ネットワークの構成を簡素化することができる。また、IPアドレスを使用しないため、高価で複雑なレイヤ3スイッチング手段を設ける必要がない。従って、本実施形態によれば、製造コストの増大を抑制することができる。
With such a configuration, the vehicle-mounted
本実施形態では、レイヤ2フレームのレイヤ2ペイロード内に、車載情報IDを含む車載メッセージを設定することで、レイヤ2スイッチング手段50及び補助スイッチング手段70を用いて、VLANセグメント間においてフレームの転送を行うことができる。このため、レイヤ3スイッチング手段を使用する場合と比較して、製造コストの増大を効果的に抑制することができる。 In the present embodiment, by setting an in-vehicle message including an in-vehicle information ID in the layer 2 payload of the layer 2 frame, the layer 2 switching means 50 and the auxiliary switching means 70 are used to transfer the frame between the VLAN segments. It can be carried out. Therefore, it is possible to effectively suppress an increase in manufacturing cost as compared with the case of using the layer 3 switching means.
また、車載情報IDに紐付けられていない宛先ノードに対しては、セグメント間におけるフレームの転送は行われない。従って、本実施形態によれば、車載ネットワークのセキュリティを向上することができる。 Further, the frame is not transferred between the segments to the destination node that is not associated with the vehicle-mounted information ID. Therefore, according to the present embodiment, the security of the in-vehicle network can be improved.
結果として、本実施形態によれば、製造コストの増大を抑制しつつ、車載ネットワークのセキュリティを向上し得る車載ハブ20及び車載システム1を提供することができる。
As a result, according to the present embodiment, it is possible to provide an in-
本実施形態によれば、補助スイッチング手段70は、宛先VLAN IDが送信元VLAN IDと異なると判断する場合に、レイヤ2フレームに挿入された送信元VLAN IDを、宛先VLAN IDに置き換える。補助スイッチング手段70は、VLAN IDの置き換えを行うと、レイヤ2フレームをレイヤ2スイッチング手段50に送信する。 According to the present embodiment, when the auxiliary switching means 70 determines that the destination VLAN ID is different from the source VLAN ID, the auxiliary switching means 70 replaces the source VLAN ID inserted in the layer 2 frame with the destination VLAN ID. When the auxiliary switching means 70 replaces the VLAN ID, the layer 2 frame is transmitted to the layer 2 switching means 50.
宛先VLAN IDが送信元VLAN IDと同じである場合には、レイヤ2スイッチング手段50が、既に、当該VLANセグメント内において、レイヤ2フレームの転送を行っている。従って、このような構成により、宛先VLAN IDが送信元VLAN IDと同じである場合には、補助スイッチング手段70は、レイヤ2フレームをレイヤ2スイッチング手段50に送信しないため、車載ハブ20の負荷を低減することができる。
When the destination VLAN ID is the same as the source VLAN ID, the layer 2 switching means 50 has already transferred the layer 2 frame within the VLAN segment. Therefore, with such a configuration, when the destination VLAN ID is the same as the source VLAN ID, the auxiliary switching means 70 does not transmit the layer 2 frame to the layer 2 switching means 50, so that the load on the vehicle-mounted
本実施形態によれば、補助スイッチング手段70は、レイヤ2フレームから車載情報IDを抽出することができない場合、当該レイヤ2フレームを破棄する。 According to the present embodiment, when the auxiliary switching means 70 cannot extract the vehicle-mounted information ID from the layer 2 frame, the auxiliary switching means 70 discards the layer 2 frame.
このような構成により、車載ハブ20は、VLANセグメント間において不正なレイヤ2フレームの転送を行わないため、車載ネットワークのセキュリティを向上することができる。
With such a configuration, the vehicle-mounted
本実施形態によれば、補助スイッチング手段70は、車載情報IDに紐付けられた宛先ノードを識別することができない場合、レイヤ2フレームを破棄する。 According to the present embodiment, the auxiliary switching means 70 discards the layer 2 frame when the destination node associated with the vehicle-mounted information ID cannot be identified.
このような構成により、車載ハブ20は、VLANセグメント間において不正なレイヤ2フレームの転送を行わないため、車載ネットワークのセキュリティを向上することができる。
With such a configuration, the vehicle-mounted
[その他の実施形態]
上述した実施形態では、車載ネットワークを3つのVLANセグメントに分割したが、2つのVLANセグメント又は4つ以上のVLANセグメントに分割してもよい。
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, the vehicle-mounted network is divided into three VLAN segments, but it may be divided into two VLAN segments or four or more VLAN segments.
上述した実施形態では、車載情報ID=IV1(図7参照)は、送信元VLANセグメントと異なる1つのVLANセグメントに所属するポートに接続された宛先ノードに紐付けられているが、これに限定されない。例えば、車載情報ID=IV1は、VLANセグメント#2に所属するポート51cに接続された宛先ノード10cに加えて、VLANセグメント#3に所属するポート51dに接続された宛先ノード10dに紐付けられてもよい。
In the above-described embodiment, the vehicle-mounted information ID = IV1 (see FIG. 7) is associated with, but is not limited to, a destination node connected to a port belonging to one VLAN segment different from the source VLAN segment. .. For example, the vehicle-mounted information ID = IV1 is associated with the
この場合、車載情報ID=IV1を有する車載メッセージは、VLANセグメント#1~#3内のポートに転送される。従って、VLANセグメント#1~#3に所属するポートには、高信頼性のノードのみを接続させることで、車載ネットワークのセキュリティを向上させることができる。
In this case, the vehicle-mounted message having the vehicle-mounted information ID = IV1 is transferred to the ports in the
補助スイッチング手段70は、車載情報ID=IV1を含むレイヤ2フレームを受信すると、図11のS25にて、宛先VLAN ID=VL2,VL3を取得する。 Upon receiving the layer 2 frame including the vehicle-mounted information ID = IV1, the auxiliary switching means 70 acquires the destination VLAN ID = VL2 and VL3 in S25 of FIG.
このため、補助スイッチング手段70は、図11のS29にて、宛先MACアドレスとして宛先ノード10cのMACアドレスMcを含んだレイヤ2フレームにおいて、送信元VLAN IDを、宛先VLAN ID=VL3に置き換える場合がある。
Therefore, in S29 of FIG. 11, the auxiliary switching means 70 may replace the source VLAN ID with the destination VLAN ID = VL3 in the layer 2 frame including the MAC address Mc of the
同様に、補助スイッチング手段70は、図11のS29にて、宛先MACアドレスとして宛先ノード10dのMACアドレスMdを含んだレイヤ2フレームにおいて、送信元VLAN IDを、宛先VLAN ID=VL2に置き換える場合がある。
Similarly, in S29 of FIG. 11, the auxiliary switching means 70 may replace the source VLAN ID with the destination VLAN ID = VL2 in the layer 2 frame including the MAC address Md of the
これらの場合、レイヤ2スイッチング手段50は、宛先VLAN IDに紐付けられたポート番号の中に、宛先MACアドレスに紐付けられたポート番号が存在しないため、フラッディングを発生させて、宛先VLANセグメント内の全ポートに転送する。 In these cases, the layer 2 switching means 50 causes flooding in the destination VLAN segment because the port number associated with the destination MAC address does not exist in the port number associated with the destination VLAN ID. Forward to all ports of.
具体的には、レイヤ2スイッチング手段50は、宛先MACアドレスとして宛先ノード10cのMACアドレスMcを含んだレイヤ2フレームを、VLANセグメント#3内のポート51dに送信する。ポート51dに接続されたノード10dは、受信したレイヤ2フレームの宛先MACアドレスが、ノード10dのMACアドレスMdではないため、当該レイヤ2フレームを破棄する。
Specifically, the layer 2 switching means 50 transmits a layer 2 frame including the MAC address Mc of the
同様に、レイヤ2スイッチング手段50は、宛先MACアドレスとして宛先ノード10dのMACアドレスMdを含んだレイヤ2フレームを、VLANセグメント#2内のポート51cに送信する。ポート51cに接続されたノード10cは、受信したレイヤ2フレームの宛先MACアドレスが、ノード10cのMACアドレスMcではないため、当該レイヤ2フレームを破棄する。
Similarly, the layer 2 switching means 50 transmits a layer 2 frame including the MAC address Md of the
上述した実施形態では、車載システム1では、全てのノードは、1つの車載ハブにより収容されたが、複数の車載ハブにより収容されてもよい。この場合でも、車載ネットワークを複数のVLANセグメントに分割することができる。
In the embodiment described above, in the vehicle-mounted
図13は、本実施形態の変形例に係る車載システム100の全体概略構成図である。図10に示すように、車載システム100は、ノード110a~110k及び車載ハブ120a~120cを備える。
FIG. 13 is an overall schematic configuration diagram of the in-
車載ハブ120aは、ノード110a~110dを収容し、かつ、レイヤ2スイッチング手段150a及び補助スイッチング手段170aを備える。
The vehicle-mounted
車載ハブ120bは、ノード110e~110hを収容し、かつ、レイヤ2スイッチング手段150b及び補助スイッチング手段170bを備える。
The vehicle-mounted
車載ハブ120cは、ノード110i~110kを収容し、かつ、レイヤ2スイッチング手段150c及び補助スイッチング手段170cを備える。
The vehicle-mounted
車載システム100では、ポート151a~151d、ポート151f~151i、ポート151k,151l、ハブ内ポート151e,151jは、VLANセグメント#10に所属している。ポート151mは、VLANセグメント#20に所属している。ハブ内ポート151nは、VLANセグメント#10,#20に所属している。VLANセグメント#10,#20には、VLAN ID=VL10,VLAN ID=VL20が割り当てられている。
In the in-
レイヤ2スイッチング手段150aは、次の点を除いて、レイヤ2スイッチング手段50と同じ構成をとる。(1)レイヤ2スイッチング手段150aは、VLANセグメント#10に所属するVLANタグを使用しないポート(図示略)及びケーブル200aを介して、レイヤ2スイッチング手段150bに接続されている。
The layer 2 switching means 150a has the same configuration as the layer 2 switching means 50 except for the following points. (1) The layer 2 switching means 150a is connected to the layer 2 switching means 150b via a port (not shown) and a
レイヤ2スイッチング手段150bは、次の点を除いて、レイヤ2スイッチング手段50と同じ構成をとる。(1)レイヤ2スイッチング手段150bは、VLANセグメント#10に所属するVLANタグを使用しないポート(図示略)及びケーブル200aを介して、レイヤ2スイッチング手段150aに接続されている。(2)レイヤ2スイッチング手段150bは、VLANセグメント#10に所属するVLANタグを使用しないポート(図示略)及びケーブル200bを介して、レイヤ2スイッチング手段150cに接続されている。
The layer 2 switching means 150b has the same configuration as the layer 2 switching means 50 except for the following points. (1) The layer 2 switching means 150b is connected to the layer 2 switching means 150a via a port (not shown) and a
レイヤ2スイッチング手段150cは、次の点を除いて、レイヤ2スイッチング手段50と同じ構成をとる。(1)レイヤ2スイッチング手段150cは、ノードが接続されるポート数が3つである。(2)レイヤ2スイッチング手段150cは、VLANセグメント#10に所属するVLANタグを使用しないポート(図示略)及びケーブル200bを介して、レイヤ2スイッチング手段150bに接続されている。
The layer 2 switching means 150c has the same configuration as the layer 2 switching means 50 except for the following points. (1) The layer 2 switching means 150c has three ports to which a node is connected. (2) The layer 2 switching means 150c is connected to the layer 2 switching means 150b via a port (not shown) and a
補助スイッチング手段170a~170cは、補助スイッチング手段70と同じ構成をとる。 The auxiliary switching means 170a to 170c have the same configuration as the auxiliary switching means 70.
このように構成された車載システム100において、例えば、ノード110aが、異なるVLANセグメントに所属するノード110kに対して、車載メッセージを含むレイヤ2フレームを送信する場合を考える。この場合、補助スイッチング手段170a~170cは、次の情報を有した車載情報IDテーブル及び宛先VLAN IDテーブルを保持する。車載情報IDテーブルは、当該車載メッセージに含まれる車載情報IDと、宛先ノード110kとを紐付ける情報を有する。宛先VLAN IDテーブルは、宛先ノード110kと、宛先ノード110kに接続された宛先ポート151mのポート番号と、宛先ポート151mが所属するVLANセグメント#20のVLAN ID=VL20とを紐付ける情報を有する。
In the vehicle-mounted
車載ハブ120aは、車載ハブ20と同様の処理を行い、車載ハブ120bを介して、レイヤ2フレームを車載ハブ120cに転送する。車載ハブ120cにおいて、レイヤ2スイッチング手段150cは、VLAN IDテーブルを参照して、送信元VLANセグメント#10内のポートの中に、宛先ノード110kに接続された宛先ポート151mが存在しないことを識別する。レイヤ2スイッチング手段150cは、フラッディングを発生させて、送信元VLAN ID=VL10を含むVLANタグを挿入したレイヤ2フレームを、補助スイッチング手段170cに転送する。
The vehicle-mounted
補助スイッチング手段170cは、車載情報IDテーブル及び宛先VLAN IDテーブルを参照して、レイヤ2フレームに挿入された送信元VLAN ID=VL10を含むVLANタグを、宛先VLAN ID=VL20を含むVLANタグに置き換える。補助スイッチング手段170cは、宛先VLAN ID=VL20を含むVLANタグを挿入したレイヤ2フレームを、レイヤ2スイッチング手段150cに転送する。 The auxiliary switching means 170c refers to the vehicle-mounted information ID table and the destination VLAN ID table, and replaces the VLAN tag including the source VLAN ID = VL10 inserted in the layer 2 frame with the VLAN tag including the destination VLAN ID = VL20. .. The auxiliary switching means 170c transfers the layer 2 frame in which the VLAN tag including the destination VLAN ID = VL20 is inserted to the layer 2 switching means 150c.
レイヤ2スイッチング手段150cは、MACアドレステーブル及びVLAN IDテーブルを参照して、補助スイッチング手段170cから受信したレイヤ2フレームを、宛先VLANセグメント#20内の宛先ポート151mに転送する。この際、レイヤ2スイッチング手段150cは、レイヤ2フレームから宛先VLAN ID=VL20を含むVLANタグを取り除いて、当該レイヤ2フレームをポート151mに転送する。
The layer 2 switching means 150c refers to the MAC address table and the VLAN ID table, and transfers the layer 2 frame received from the auxiliary switching means 170c to the
レイヤ3スイッチング手段を使用する従来の車載システムでは、車載ハブの数が増加するにつれて、レイヤ3スイッチング手段の数も増加する。このため、転送装置の数が増加して、車載ネットワークの構成が複雑になる。一方、本変形例では、補助スイッチング手段は車載ハブ内に設けられているため、転送装置の数を減らすことができ、車載ネットワークの構成を簡潔にすることができる。 In a conventional in-vehicle system using layer 3 switching means, as the number of in-vehicle hubs increases, so does the number of layer 3 switching means. Therefore, the number of transfer devices increases, and the configuration of the in-vehicle network becomes complicated. On the other hand, in this modification, since the auxiliary switching means is provided in the vehicle-mounted hub, the number of transfer devices can be reduced and the configuration of the vehicle-mounted network can be simplified.
上述した実施形態では、レイヤ2スイッチング手段50は、VLANにより、車載ネットワークを複数のセグメントに仮想的(論理的)に分割したが、車載ネットワークの分割方法は、これに限定されない。例えば、レイヤ2スイッチング手段50は、VLANを使用せずに、車載ネットワークを複数のセグメントに固定的(物理的)に分割してもよい。 In the above-described embodiment, the layer 2 switching means 50 virtually (logically) divides the vehicle-mounted network into a plurality of segments by the VLAN, but the method of dividing the vehicle-mounted network is not limited to this. For example, the layer 2 switching means 50 may divide the vehicle-mounted network into a plurality of segments in a fixed (physical) manner without using a VLAN.
上述した実施形態では、レイヤ2フレームは、レイヤ3ヘッダを含まなかったが、これに限定されない。例えば、レイヤ2フレームは、レイヤ2ペイロードにレイヤ3ヘッダを含んでいてもよい。この場合、レイヤ3ヘッダには、送信元IPアドレス及び宛先IPアドレスは含まれておらず、特定のビット列が含まれる。 In the embodiments described above, the layer 2 frame does not include the layer 3 header, but is not limited thereto. For example, the layer 2 frame may include a layer 3 header in the layer 2 payload. In this case, the layer 3 header does not include the source IP address and the destination IP address, but includes a specific bit string.
上述した実施形態の説明に用いたブロック構成図(図3及び図6)は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロックは、ハードウェア及びソフトウェアの少なくとも一方の任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックを実現する方法は、特に限定されない。例えば、各機能ブロックは、物理的または論理的に結合した1つの装置を用いて実現されてもよいし、物理的または論理的に分離した2つ以上の装置を直接的または間接的に接続し、これら複数の装置を用いて実現されてもよい。機能ブロックは、1つの装置または複数の装置に、ソフトウェアを組み合わせて実現されてもよい。 The block configuration diagram (FIGS. 3 and 6) used in the description of the above-described embodiment shows a block of functional units. These functional blocks are realized by any combination of at least one of hardware and software. Further, the method for realizing each functional block is not particularly limited. For example, each functional block may be realized using one physically or logically coupled device, or two or more physically or logically separated devices may be directly or indirectly connected. , These may be realized by using a plurality of devices. The functional block may be realized by combining software with one device or a plurality of devices.
レイヤ2スイッチング手段50及び補助スイッチング手段70の各々が、複数のハードウェア要素で構成される場合、各機能ブロックは、何れかのハードウェア要素、又は当該ハードウェア要素の組み合わせによって実現される。ハードウェア要素として、プロセッサ、メモリ、ストレージ、入力装置、出力装置、バスなどが挙げられる。 When each of the layer 2 switching means 50 and the auxiliary switching means 70 is composed of a plurality of hardware elements, each functional block is realized by any hardware element or a combination of the hardware elements. Hardware elements include processors, memory, storage, input devices, output devices, buses, and the like.
また、この場合、レイヤ2スイッチング手段50及び補助スイッチング手段70の各機能は、プロセッサ、メモリなどのハードウェア上に所定のソフトウェア(プログラム)を読み込ませることによって実現される。具体的には、各機能は、ハードウェア上に所定のソフトウェアを読み込ませることにより、プロセッサが演算を行い、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込みを制御することによって実現される。 Further, in this case, each function of the layer 2 switching means 50 and the auxiliary switching means 70 is realized by loading predetermined software (program) on hardware such as a processor and a memory. Specifically, each function is realized by loading a predetermined software on the hardware so that the processor performs an operation and controls reading and writing of data in the memory and the storage.
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 Although the present embodiment has been described above, the present embodiment is not limited to these, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present embodiment.
1,100 車載システム
10a~10d,110a~110k ノード
20,120a~120c 車載ハブ
50,150a~150c レイヤ2スイッチング手段
51a~51d,151a~151d,151f~151i,151k~151m ポート
51e,151e,151j,151n ハブ内ポート
57 レイヤ2受信部
59 レイヤ2処理部
70,170a~170c 補助スイッチング手段
72 補助記憶部
73 抽出部
75 取得部
77 フレーム処理部
1,100 In-
Claims (5)
レイヤ2スイッチング手段と、
前記レイヤ2スイッチング手段に接続される補助スイッチング手段と、
を備え、
前記レイヤ2スイッチング手段は、
送信元ノードのMACアドレスと、宛先ノードのMACアドレスと、車載情報IDを含む車載メッセージとを含むフレームを、前記送信元ノードに接続された送信元ポートから受信するレイヤ2受信部と、
前記フレームが、前記送信元ポートが所属する第1セグメント内のポートに転送されるユニキャストフレームでないと判断すると、前記フレームに対して、前記第1セグメントに割り当てられた第1セグメントIDを挿入して、前記フレームを前記補助スイッチング手段に転送するレイヤ2処理部と、
を備え、
前記補助スイッチング手段は、
前記車載情報IDと、前記車載メッセージが送信される前記宛先ノードと、前記宛先ノードに接続された宛先ポートが所属する第2セグメントに割り当てられた第2セグメントIDとを紐付ける情報を記憶する補助記憶部と、
前記レイヤ2処理部から受信した前記フレームから、前記車載情報IDを抽出する抽出部と、
前記情報に基づいて、抽出した前記車載情報IDに紐付けられた前記宛先ノードを識別し、識別した前記宛先ノードに紐付けられた前記第2セグメントIDを取得する取得部と、
前記フレームに挿入された前記第1セグメントIDを、取得した前記第2セグメントIDに置き換えて、前記フレームを前記レイヤ2スイッチング手段に転送するフレーム処理部と、
を備え、
前記レイヤ2処理部は、前記フレーム処理部から受信した前記フレームに含まれる前記第2セグメントIDに基づいて、前記第2セグメントIDを取り除いた前記フレームを前記宛先ポートに転送する車載ハブ。 An in-vehicle hub with multiple ports that can be configured to belong to different segments in an in-vehicle network.
Layer 2 switching means and
Auxiliary switching means connected to the layer 2 switching means and
Equipped with
The layer 2 switching means is
A layer 2 receiver that receives a frame containing the MAC address of the source node, the MAC address of the destination node, and the vehicle-mounted message including the vehicle-mounted information ID from the source port connected to the source node.
If it is determined that the frame is not a unicast frame forwarded to a port in the first segment to which the source port belongs, the first segment ID assigned to the first segment is inserted into the frame. A layer 2 processing unit that transfers the frame to the auxiliary switching means,
Equipped with
The auxiliary switching means is
Auxiliary to store information relating the vehicle-mounted information ID, the destination node to which the vehicle-mounted message is transmitted, and the second segment ID assigned to the second segment to which the destination port connected to the destination node belongs. Memory and
An extraction unit that extracts the vehicle-mounted information ID from the frame received from the layer 2 processing unit, and an extraction unit.
An acquisition unit that identifies the destination node associated with the extracted vehicle-mounted information ID based on the information and acquires the second segment ID associated with the identified destination node.
A frame processing unit that replaces the first segment ID inserted in the frame with the acquired second segment ID and transfers the frame to the layer 2 switching means.
Equipped with
The layer 2 processing unit is an in-vehicle hub that transfers the frame from which the second segment ID has been removed to the destination port based on the second segment ID included in the frame received from the frame processing unit.
前記車載ハブに収容される複数のノードと、
を備える車載システム。 The in-vehicle hub according to any one of claims 1 to 4.
With a plurality of nodes housed in the in-vehicle hub,
In-vehicle system equipped with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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