JP3606225B2 - Lanシステム及びそのループ防止方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、LAN(Local Area Network;構内情報通信網)における通信経路(ルート)のループ構成を防止するループ防止方法及びノード装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
LANでは、データリンク層(OSI(Open Systems Interconnection;開放型システム間相互接続)レイヤ2)で規定されているMAC(Media Access Control)アドレス(物理アドレス)を用いて各機器のアクセス制御(通信の制御)を行っている。
【0003】
LAN同士を接続する場合は、ブリッジ装置やスイッチングHUBなどのノード装置が使用される(尚、一般には、ノード装置で接続された複数のLANは、物理的には別のLANであるが、論理的には1つのLANとして扱われる)。このノード装置は、単にフレーム(パケット)を中継するだけでなく、MACアドレスをチェック(参照)して別のセグメント(別のLAN)のフレームだけを中継する(即ち、同一セグメント(同一LAN)のフレームの通過を制限する)フィルタリング機能を持っている。
【0004】
ところで、LANでは、通信経路(ルート)にループがあると、そのループでフレームが回り続けたり、ノード装置で中継されたフレームの重複が発生したりするため、LANでは、ループ構成を防止する必要がある。従って、LANは、通信経路のループを防止するために、論理的なループのないスパニング・ツリー(Spanning Tree )構造に構成される。スパニング・ツリーは、全ノード中の1つのノードがルート・ノードとして選ばれ、このルート・ノードを頂点とするツリー状のトポロジを構成したものである。
【0005】
LANのノード間に複数の通信経路が存在する場合は、上記したようなループが発生し得るため、スパニング・ツリー・プロトコル(Spanning Tree Protocol;以下、STPという)を用いて、一つの通信経路を選択し、他の通信経路を障害時のバックアップ用の通信経路として選択することにより、スパニング・ツリー構造に構成される。
【0006】
このSTPは、全てのノード装置間で定期的にLAN構成に関するフレーム(パケット)を交換することによりループ構成を検出して、各ノード装置にループ構成のないように通信経路を選択させる。また、STPは、ノード装置やノード装置間をつなぐケーブルに障害が発生した場合には、ノード装置間で交換しているフレームでその障害を検出し、各ノード装置にループ構成のないように通信経路を切り替えさせ、新たなツリー構造を構成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、STPは、ノード装置間でLAN構成に関するフレーム(ループ防止用パケット)を定期的に交換することにより、自動的にループを検出してそれを防止することができるとともに、障害が発生した場合には、それを自動的に検出して通信経路を切り替えることができる。従って、STPは、予めどのような構成となるかが解らないネットワーク(例えば、他者が設計したネットワークにも接続するようなネットワーク)を構成する場合には効果的である。
【0008】
しかし、STPは、上記したように、ノード装置間で定期的にフレームを交換することで障害を検出して通信経路を切り替えるため、障害が発生してから通信経路を切り替えるまでの時間がかかってしまう(即ち、STPでは、ノード装置にフレームが所定時間経過しても届かない場合、そのノード装置で障害が発生したと判断するので、障害の検出時間がかかってしまい、またノード装置でループがないように通信経路を計算して、他のノード装置にフレームを送って通信経路を切り替えさせてトポロジの再構成を行うので、通信経路の切替時間もかかってしまう)。
【0009】
また、STPは、上記したように、ループ検出(ループ防止)や障害検出を行うために、定期的に、各機器間の通信とは関係のない余分なフレームを流さなければならない。このように、STPにも課題があるため、設計者が予め全てのネットワーク構成を解っている場合には、最善の方法であるとは言えない。
【0010】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、LANにおけるループを効果的に防止することができるとともに、障害が発生すると直ちに通信経路を切り替えることができ、また余分なフレームを定期的に流す必要がなく無駄なデータ通信をなくすことができるループ防止方法及びノード装置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
以上の目的と達成するため、本発明では、複数台のノード装置がケーブルで接続されてループ構成の通信経路が形成され、複数のノード装置の中からルート・ノードとして選ばれたノード装置が備えたケーブルを接続するためのポートのうち、通常時はデータの送受信を行わないループ防止用ポートが設定され、また他のノード装置のポートとリンクアップしているという条件下でデータの送受信を行う条件ポートが設定されている状態において、ノード装置の制御部が、条件ポートの電気的なリンクを常に監視し、条件ポートがリンクダウンしたときに、障害が発生したと判断して、ループ防止用ポートでデータの送受信を行うように切り替える。
【0012】
また、本発明では、条件ポートがリンクアップしたときに、復旧したと判断して、再び条件ポートでデータの送受信を行い、かつループ防止用ポートでデータの送受信を行わないように切り替える。
【0013】
さらに、本発明では、条件ポートの電気的なリンクの監視を、条件ポートに流れる電気信号の有無で判断する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を説明する。
図1及び図2は、LANのシステム構成の一例を示すブロック図である。尚、図1は、障害が発生していない状態を示し、図2は、障害が発生した状態を示している。図1及び図2に示すように、このLANでは、3台のノード装置1A〜1Cをケーブル31〜33で接続して(つないで)構成されている。また、このLANでは、ノード装置1Cを頂点とするツリー状のトポロジが形成されているものとする。
【0015】
ノード装置1A〜1Cは、MACアドレスにより通信を制御してフレームを中継するブリッジ装置やスイッチングHUBなどの装置である。ノード装置1A〜1Cには、それぞれ、ケーブル31〜33を接続する2つのポート1A1,1A2〜1C1,1C2が設けられている。図1及び図2に示すように、ノード装置1Aのポート1A1とノード装置1Cのポート1C1がケーブル31で接続され、ノード装置1Aのポート1A2とノード装置1Bのポート1B2がケーブル32で接続され、またノード装置1Bのポート1B1とノード装置1Cのポート1C2がケーブル33で接続されている。また、ノード装置1A〜ノード装置1Cは、それぞれ、コンピュータ2A〜2Cと接続されている。
【0016】
尚、図1に示すように、ノード装置1Cのポート1C2とノード装置1Bのポート1B1とを接続するケーブル33、及びノード装置1Bのポート1B2とノード装置1Aのポート1A2とを接続するケーブル32は、通常時の通信経路とし、図2に示すように、ノード装置1Cのポート1C1とノード装置1Aのポート1A1とを接続するケーブル31、及びノード装置1Aのポート1A2とノード装置1Bのポート1B2とを接続するケーブル32は、障害発生時のバックアップ用の通信経路としている。
【0017】
図3は、ノード装置1Cの構成を示すブロック図である。図3において、ノード装置1Cの制御部10は、フレーム中継などの動作の制御以外に、障害発生時の通信経路(ルート)の切替動作を制御するため、通信経路(ルート)の障害を検出する障害検出部11、及び障害検出部11で障害を検出した場合に通信経路(ルート)を切り替えるルート切替部12を備えている。
【0018】
ここで、予め、ポート1C1は、通常時はフレームの送受信を行わないループ防止用ポート(即ち、障害時のバックアップ用ポート)に設定され、一方、ポート1C2は、ノード装置1Bのポート1B1とリンクアップしているという条件下で(即ち、ノード装置1Bのポート1B1との経路で障害が発生しない限り)フレームの送受信を行う条件ポートに設定されているものとする。
【0019】
次に、動作について説明する。
図4は、本発明のノード装置におけるルート(ポート)切替動作を説明するためのフローチャートである。まず、作業者は、上記したように、予めノード装置1Cのポート1C1をループ防止用ポートに設定し、またポート1C2を条件ポートに設定する(ステップST1)。このように作業者がノード装置1Cのポート1C1,1C2を設定することにより、図1に示すように、ポート1C2からポート1B1及びポート1B2からポート1A2に至る経路が通常時の通信経路となり、またポート1C1からポート1A1及びポート1A2からポート1B2に至る経路が障害時の通信経路となる。
【0020】
ノード装置1Cでは、制御部10の障害検出部11が、常に(24時間)、条件ポート1C2のノード装置1Bのポート1B1との電気的なリンク(電気信号のレベル)を監視し(ステップST2)、条件ポート1C2がリンクアップしているか否かを確認している(ステップST3)。
【0021】
ノード装置1Cの制御部10の障害検出部11が、条件ポート1C2がリンクアップしていると判断している間は、制御部10は、その条件ポート1C2でフレーム(データ)の転送(送信)を行い、ループ防止用ポート1C1ではフレームの転送を行わないように制御する(ステップST4)。
【0022】
ここで、図2に示すように、ノード装置1Cの条件ポート1C2とノード装置1Bのポート1B1とを接続するケーブル33に故障(例えば断線)などの障害が発生した場合には、ノード装置1Cの条件ポート1C2がリンクダウンとなり、電気信号のレベルが0となる。
【0023】
このとき、ノード装置1Cの制御部10の障害検出部11は、電気信号のレベルの0を検出すると、何らかの障害が発生し、条件ポート1C2がリンクダウンしたと判断して、その障害が発生したこと(リンクダウンしたこと)を通知する検出信号をルート切替部12に送る。
【0024】
ルート切替部12は、障害検出部11からの検出信号を受け取ると、直ちに、ループ防止用ポート1C1でフレーム(データ)の転送を行うようにポートの切り替えを行う(ステップST5)。このように、ルート切替部12によってポートの切り替えが行われると、図2に示すように、通信経路が、ループ防止用ポート1C1からポート1A1及びポート1A2からポート1B2に至る経路に切り替えられたことになる。
【0025】
次に、ノード装置1Cの条件ポート1C2とノード装置1Bのポート1B1とを接続する障害が発生していたケーブル33が復旧(回復)した場合には、ノード装置1Cの条件ポート1C2がリンクアップとなり、電気信号のレベルが元の値に戻る。
【0026】
ノード装置1Cの制御部10の障害検出部11は、電気信号のレベルを検出すると、ケーブル33が復旧し、条件ポート1C2がリンクアップしたと判断して、その復旧したこと(リンクアップしたこと)を通知する検出信号をルート切替部12に送る。
【0027】
ルート切替部12は、障害検出部11からの検出信号を受け取ると、再び、条件ポート1C2でフレーム(データ)の転送を行い、かつループ防止用ポート1C1でフレームの転送を行わないようにポートの切り替えを行う(ステップST4)。このように、ルート切替部12によってポートの切り替えが行われると、再び、図1に示すように、通信経路が、条件ポート1C2からポート1B1及びポート1B2からポート1A2に至る経路に切り替えられたことになる。
【0028】
尚、従来技術で説明したSTPと異なり、ノード装置1Cの制御部10のルート切替部12が通信経路(ポート)の切り替えを行う際に、ノード装置1A,1Bに対して通信経路を切り替えるためのフレームを送信する必要はない。ノード装置1A,1Bは、MACアドレスを用いて通常通りフレームの中継を行うか否かを判断してアクセス制御を行えばよいからである。
【0029】
上記実施の形態では、ノード装置1Cの条件ポート1C2とノード装置1Bのポート1B1とを接続するケーブル33に障害が発生した場合について説明したが、ノード装置1Bに故障などの障害が発生した場合も、条件ポート1C2がリンクダウンし、通信経路の切り替えを行う必要が生じる。この場合も、上記同様の切替動作を行うことができる。また、ノード装置1Bが復旧した場合も、上記同様の切替動作を行うことができる。
【0030】
以上のように、この実施の形態では、ノード装置1Cの制御部10の障害検出部11が、条件ポート1C2の電気的なリンクを常に監視し、条件ポート1C2がリンクダウンしたことを検出すると、ルート切替部12が、ループ防止用ポート1C1に切り替えて、そのループ防止用ポート1C1でフレーム(データ)の転送(送信)を行うようにしたので、LANにおけるループを効果的に防止することができるとともに、障害が発生(リンクダウン)すると直ちに通信経路を切り替えることができる。また、従来技術のSTPと異なり、ループ検出及び障害検出用の余分なフレームを定期的に流す必要がないので、無駄なデータ通信をなくすことができる。
【0031】
また、ノード装置1Cのポート1C1,1C2のいずれか一方をループ防止用ポートと設定し、他方を条件ポートに設定しておくだけでループを確実に防止することができ、設計者にとってネットワークデザイン(ネットワーク設計)が行い易いというメリットもある。
【0032】
尚、障害が発生し、ループ防止用ポート1C1でフレームを転送している際、その障害の発生を作業者に知らせるためにランプ等を点灯させるように構成してもよい。
【0033】
また、上記実施の形態では、ノード装置1A〜1Cとして、OSIレイヤ2(データリンク層)で用いられる(即ち、MACアドレスでアクセス制御する)ブリッジ装置やスイッチングHUBで構成するとしていたが、これに限るものではなく、OSIレイヤ3(ネットワーク層)で用いられる(即ち、IPアドレスでアクセス制御する)レイヤ3スイッチ(ルータ)に適用することも可能である。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数台のノード装置がケーブルで接続されてループ構成の通信経路が形成され、複数のノード装置の中からルート・ノードとして選ばれたノード装置が備えたケーブルを接続するためのポートのうち、通常時はデータの送受信を行わないループ防止用ポートが設定され、また他のノード装置のポートとリンクアップしているという条件下でデータの送受信を行う条件ポートが設定されている状態において、ノード装置の制御部が、条件ポートの電気的なリンクを常に監視し、条件ポートがリンクダウンしたときに、障害が発生したと判断して、ループ防止用ポートでデータの送受信を行うように切り替える構成とされているので、LANにおけるループ構成の通信経路を確実に防止することができるとともに、障害が発生すると直ちに通信経路を切り替えることができ、また余分なデータを定期的に流す必要がないので、無駄なデータ通信をなくすことができる。
【0035】
また、本発明によれば、条件ポートがリンクアップしたときに、復旧したと判断して、再び条件ポートでデータの送受信を行い、かつループ防止用ポートでデータの送受信を行わないよう切り替えるように構成したので、ネットワークにおけるループを確実に防止することができるとともに、障害が復旧した場合も、直ちに通信経路を切り替えることができる。
【0036】
さらに、本発明によれば、条件ポートの電気的なリンクの監視を、条件ポートに流れる電気信号の有無で判断するように構成したので、確実かつ素早く障害の発生等を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】障害が発生していない状態におけるLANのシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図2】障害が発生した状態におけるLANのシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図3】本発明のノード装置の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明のノード装置におけるルート切替動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1A〜1C ノード装置
1A1,1A2,1B1,1B2 ポート
1C1 ポート(ループ防止用ポート)
1C2 ポート(条件ポート)
31〜33 ケーブル
10 制御部
11 障害検出部
12 ルート切替部
Claims (6)
- MACアドレスにより通信経路を制御してデータを中継する複数台のノード装置がケーブルで接続されたLANシステムであって、
前記複数台のノード装置が前記ケーブルで接続されてループ構成の通信経路が形成され、
前記複数のノード装置の中からルート・ノードとして選ばれたノード装置は、
通常時は前記データの送受信を行わないように設定された、前記ケーブルを接続するためのループ防止用ポートと、
他のノード装置のポートとリンクアップしているという条件下で前記データの送受信を行うように設定された、前記ケーブルを接続するための条件ポートと、
前記条件ポートの電気的なリンクを常に監視し、障害が発生して前記条件ポートがリンクダウンしたことを検出する障害検出部と、
前記障害検出部が障害を検出すると、前記ループ防止用ポートで前記データの送受信を行うように切り替えるルート切替部とを備えた
ことを特徴とするLANシステム。 - ルート切替部は、障害検出部が復旧を検出すると、再び条件ポートでデータの送受信を行い、かつループ防止用ポートで前記データの送受信を行わないように切り替える
請求項1記載のLANシステム。 - 障害検出部は、条件ポートに流れる電気信号の有無を監視して、条件ポートのリンクアップ及びリンクダウンを検出する
請求項1または請求項2記載のLANシステム。 - MACアドレスにより通信経路を制御してデータを中継する複数台のノード装置がケーブルで接続されたLANシステムにおける、ループ構成の通信経路を防止するLANシステムのループ防止方法であって、
前記複数台のノード装置が前記ケーブルで接続されて前記ループ構成の通信経路が形成され、
前記複数のノード装置の中からルート・ノードとして選ばれたノード装置が備えた前記ケーブルを接続するためのポートのうち、通常時はデータの送受信を行わないループ防止用ポートが設定され、また他のノード装置のポートとリンクアップしているという条件下で前記データの送受信を行う条件ポートが設定されている状態において、
前記ノード装置の制御部が、前記条件ポートの電気的なリンクを常に監視し、前記条件ポートがリンクダウンしたときに、障害が発生したと判断して、前記ループ防止用ポートで前記データの送受信を行うように切り替える
ことを特徴とするLANシステムのループ防止方法。 - ノード装置の制御部が、条件ポートがリンクアップしたときに、復旧したと判断して、再び前記条件ポートでデータの送受信を行い、かつループ防止用ポートで前記データの送受信を行わないように切り替える
請求項4記載のLANシステムのループ防止方法。 - 条件ポートの電気的なリンクの監視は、条件ポートに流れる電気信号の有無で判断する
請求項4または請求項5記載のLANシステムのループ防止方法。
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