JP3714238B2 - ネットワーク転送システム及び転送方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はネットワーク転送システム及び転送方法に関し、特にノード間をイーサネット（登録商標）又はEthernet（登録商標）スイッチで代表されるレイヤ２スイッチ（以下、Ｌ２スイッチと称す）を用いて接続したネットワークに用いられる転送システム及び転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２７は従来のＬ２スイッチネットワークの一例の構成図である。同図を参照して従来技術の問題点を説明する。ノード５１０，５２０，５３０，５４０はＬ２スイッチ（ＳＷ）６１１〜６１７により相互に接続されている。このネットワークではネットワーク内の障害に対する冗長構成を実現するため、随所にループが構成されている。
【０００３】
例えば、ＳＷ６１６−ＳＷ６１７−ＳＷ６１２−ＳＷ６１１−ＳＷ６１６を結ぶリンク(link)でループが構成されている。Ｌ２ネットワークでは、ループが発生すると同じパケットがループ上を無限に巡回することを防ぐためにスパンニング・ツリ−（Spanning Tree）という公知の技術が採用されている。このツリ−(Tree)はスパンニング・ツリ−・プロトコル（Spanning Tree Protocol）（以下、ＳＴＰと称す）により自動的に一意に決定される。
【０００４】
例えば、ＳＷ６１６をツリ−の根(Root)とすると、ノード５２０は直接、ノード５１０及びノード５４０はそれぞれＳＷ６１１及びＳＷ６１７を介して、ノード５３０はＳＷ６１７及びＳＷ６１２を介してＳＷ６１６と接続される（図２７ではこのリンクを太線で示す）。これ以外のリンクは使用状態にはならない。
【０００５】
一方、障害に対しては、例えば、ＳＷ６１７とＳＷ６１２との間で障害が生じるとＳＴＰにより、自動的に迂回経路が設定される。例えば、ＳＷ６１５を介してＳＷ６１２とＳＷ６１７とを結ぶリンクが設定される（図２７ではこのリンクを破線で示す）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＳＴＰを用いた従来のＬ２転送ネットワークでは、（１）経路がＳＴＰにより自動的に設定されるので運用者のポリシ−(policy:意図) を反映させることが困難であり、（２）稼動状態となるリンクはネットワーク全体のリンクの一部でありネットワーク資源の有効利用が図れず、（３）障害復旧に際しＳＴＰを用いて迂回経路が設定されるため復旧までに長時間を要し、従って速やかな障害復旧が困難、という課題がある。
【０００７】
更に、（４）ＭＰＬＳ（MultiProtocol Label Switch）方式によるネットワークがある。ＭＰＬＳ方式とは、ＩＰパケット内に「ラベル」と称する識別子を挿入し、ラベルと経路の対応を管理するＩＰネットワーク上のＭＰＬＳ対応ノードがラベルによってパケットを高速に転送することにより、トラフィックの負荷分散や、ＩＰ−ＶＰＮ(Internet Protocol-Virtual Private Network) の設定等を実現する方式である。このＭＰＬＳ方式は、トラフィック・エンジニアリング（Traffic Engineering) と呼ばれるポリシーベースの迂回制御や負荷分散（複数の経路を用いた転送）制御を実現するという特徴がある。従って、ＭＰＬＳノード間を接続するのに従来のＬ２スイッチネットワーク技術を用いたのではポリシーベースで制御するという特徴を生かすことができないので、中継用のノード（図２７のＳＷ６１１からＳＷ６１７までに相当するノード）として高価なＭＰＬＳノードを使用せねばならない、という課題がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、経路設定に運用者のポリシーを反映させることができ、ネットワーク資源の有効利用が図れ、速やかな障害復旧が可能で、かつ中継用のノードとして比較的安価な物を用いることが可能なネットワーク転送システム及び転送方法を提供することにある。
【０００９】
具体的には、本発明は以下の目的を有する。
（１）Ｌ２スイッチを用いて、ポリシーベースの冗長構成を含む経路設定・迂回制御・並列転送を実現すること。
（２）ネットワークのリンク使用率を向上させること。
（３）高速に障害復旧制御を実現すること。
（４）ＭＰＬＳネットワークをエッジノード（図１のノード１０，２０，３０，４０）とコアノード（図１のＳＷ１１〜１７）とに分け、コアノードの部分をＭＰＬＳル−タではなく、低価格のＬ２スイッチで実現し、低コストのＭＰＬＳネットワークを実現すること。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明によるネットワーク転送システムは、相互に通信を行う複数のノード間を、ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報で特定され、経路がループを構成しない複数の仮想ネットワークで接続し、前記複数の経路は少なくもその一部が重ならないように構成され、前記ノードは送出すべきパケットのアドレス情報に基づき前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする。
【００１１】
又、本発明によるネットワーク転送方法は、相互に通信を行う複数のノード間を、ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報で特定され、経路がループを構成しない複数の仮想ネットワークで接続し、前記複数の経路は少なくもその一部が重ならないように構成され、前記ノードは送出すべきパケットのアドレス情報に基づき前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、上記構成により経路設定に運用者のポリシーを反映させることができ、ネットワーク資源の有効利用が図れ、速やかな障害復旧が可能で、かつ中継用のノードとして比較的安価な物を用いることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るレイヤ２ネットワーク転送システムの最良の実施の形態の構成図、図１２は同実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００１４】
図１を参照すると、レイヤ２ネットワーク転送システムはノード１０，２０，３０及び４０と、Ｌ２スイッチ（以下、ＳＷと表示する場合もある）１１〜１７とを含んで構成される。そして、このレイヤ２ネットワークには、一例として３つの仮想ネットワーク（ＶＬＡＮ：Virtual Local Area Network) が設定されている。
【００１５】
第１の仮想ネットワークＶＬＡＮ１は、ノード２０からＳＷ１６及びＳＷ１７を介してノード４０へ至るリンクと、ＳＷ１６からＳＷ１１を介してノード１０へ至るリンクと、ＳＷ１７からＳＷ１２を介してノード３０へ至るリンクとから構成される（同図中、実線で表示するリンク）。第２の仮想ネットワークＶＬＡＮ２は、ノード２０からＳＷ１６及びＳＷ１１を介してノード１０へ至るリンクと、ノード４０からＳＷ１７及びＳＷ１２を介してノード３０へ至るリンクと、ノード１０からＳＷ１１及びＳＷ１２を介してノード３０へ至るリンクとから構成される（同図中、太破線で表示するリンク）。そして、第３の仮想ネットワークＶＬＡＮ３は、ノード２０からＳＷ１３を介してノード１０へ至るリンクと、ノード４０からＳＷ１５を介してノード３０へ至るリンクと、ＳＷ１３とＳＷ１４とＳＷ１５とを結ぶリンクとから構成される（同図中、細破線で表示するリンク）。
【００１６】
このように、第１〜第３仮想ネットワークＶＬＡＮ１〜３の各々はループを形成しないように設定されている。なお、これらの仮想ネットワークＶＬＡＮ１〜３は、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されているＶＬＡＮ−Ｔａｇ技術により実現される。
【００１７】
次に、この実施形態の動作について説明する。転送パケットのヘッダにはどの仮想ネットワークであるかを表示する仮想ネットワーク番号がタグ(Tag) 情報として付与され（Ｓ１）、各ＳＷ１１〜１７は、仮想ネットワーク番号で規定されたポート間でのみスイッチ制御を行う（Ｓ２）。例えば、ＳＷ１６においては、ＶＬＡＮ１のタグが付与されたパケットはノード２０、ＳＷ１７、ＳＷ１１とのポート間でスイッチされ、ＳＷ１４へのスイッチは禁止される。なお、スイッチング自身はＭＡＣ（Media Access Control）アドレスに基づく。又、このＶＬＡＮタグを用いたスイッチ制御及び仮想ネットワークの設定は既存のＳＷで実現される。
【００１８】
このＶＬＡＮ１はループを形成していないので、パケットがループ上で巡回するのを回避することができ、ＳＴＰが動作することもないという効果を奏する。さらに、ＶＬＡＮ１〜３の各々を運用者のポリシ−を反映させて構成することができるという効果も奏する。又、ループを形成しないＶＬＡＮ２及びＶＬＡＮ３もＶＬＡＮ１と同様の効果を奏する。
【００１９】
図２はＬ２スイッチ（ＳＷ）で構成される各仮想ネットワークＶＬＡＮ１〜３とノード１０、２０、３０、４０との関係を示す図である。論理的には、各ノードは異なる３つのＬＡＮで接続された構成となっている。従って、各ノードは３つのＬＡＮを介して並列転送を行うことができ、図２７と図２の稼動リンク数を比べれば明らかなように、本発明のネットワークによればネットワークリンクの使用効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００２０】
なお、図１において、例えばＳＷ１１とＳＷ１６とは、太線と破線で示すＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２とで接続されているが、これはｐ（ｐは正の整数）本のイーサネット（登録商標）のうち別々のイーサネット（登録商標）を用いて接続する場合と、物理的には同じイーサネット（登録商標）を介して接続する場合の両方を含むものである。
【００２１】
次に、各ノードにおける仮想ネットワークへの転送制御を説明する。図３は、イーサネット（登録商標）ポート１２１及び１２２を有する伝送路インタフェース部分の一例の構成図である。同図を参照すると、ノードは分配処理装置１１０と、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１〜１０３と、他のＶＬＡＮハ゛ッファ１０４，１０５と、多重処理装置１１１，１１２とを含んで構成される。そして、ノード内処理部１１４とはインタフェース１１３により結合されている。
【００２２】
次に、ノードの動作について説明する。図１３はノードの送信時の動作を示すフローチャート、図１４はノードの受信時の動作を示すフローチャートである。インタフェース１１３より供給されるパケットは分配処理装置１１０において定められたＶＬＡＮハ゛ッファに分配され、定められたＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報がヘッダ情報としてそのパケットに付与される（Ｓ１１）。更に、そのパケットは多重処理装置１１１，１１２を介しＬ２スイッチにそれぞれ接続されたポート１２１，１２２より出力される（Ｓ１２）。
【００２３】
一方、受信に際しては、ポート１２１，１２２より受信されたパケットは、それぞれ多重処理装置１１１，１１２、ＶＬＡＮハ゛ッファに分配され、パケットに付与されたＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報が除去される（Ｓ２１）。更に、そのパケットは分配処理装置１１０を介してインタフェース１１３に供給される（Ｓ２２）。
【００２４】
【実施例】
はじめにＬ２処理ノード間の転送に関する第１実施例を説明する。図３を参照すると、インタフェース１１３を介し供給されたＬ２パケットは、分配処理装置１１０においてそのヘッダ情報が読み出され、ＶＬＡＮ１，２，３に対応するＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２，１０３に供給される。同図では、その他のＶＬＡＮ対応のバッファ１０４，１０５も記述しているが、本実施例では、ＶＬＡＮ１，２，３で接続されるノード１０，２０，３０，４０間の説明に限るので転送制御にはその他のＶＬＡＮ対応のバッファは関与しない。
【００２５】
図４（ａ）にイーサネット（登録商標）対応のＬ２フレームを示す。同図を参照すると、Ｌ２フレームは、宛先ＭＡＣアドレスと、発信ＭＡＣアドレスと、ＶＬＡＮ−Ｔａｇヘッダと、Ｔｙｐｅ（型）と、Ｐａｙｌｏａｄ（ペイロード）とから構成されている。さらに、ＶＬＡＮ−Ｔａｇヘッダはプライオリティ−（Priority；優先）情報とＶＬＡＮ−ＩＤとを含んでおり、ネットワーク内で着脱可能である。
【００２６】
次に、分配処理装置１１０における分配アルゴリズムの例をいくつか紹介する。一つは、到着したパケットを順にＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２，１０３と周期的（サイクリック）に分配する方法である。この場合、各ＶＡＬＮへの負荷は均等に分散するが、同じ宛先ＭＡＣアドレスのパケットが異なる仮想ネットワークに供給されることもあるので、受信側で到着順序が反転することがある。これを避ける方法として、宛先ＭＡＣアドレスを計算し、同じ宛先ＭＡＣアドレスのパケットは同じＶＬＡＮハ゛ッファに供給されるようにする方法がある。この場合、同じ宛先ＭＡＣアドレスのパケットは同じＶＬＡＮハ゛ッファに供給されるものの、分配が無作為（ランダム）、即ち、３つのバッファの負荷が均等に近づくようになる。なお、分配処理装置１１０での分配制御アルゴリズム自身は本発明を制限するものではない。又、インタフェース１１３からのパケット信号にＶＬＡＮ−Ｔａｇが付与されている場合は、その番号との対応で分配することもできる。
【００２７】
次に、第２実施例について説明する。図５は第２実施例における仮想ネットワークの構成図、図１５は第２実施例の動作を示すフローチャートである。例えば、図５に示すように、ノード１０，２０，３０，４０にはそれぞれＶＬＡＮ２１，２２，２３，３１，３２，３３（ＶＬＡＮ２２，２３，３１は図示を省略する）に属する端末群が接続されている場合につき説明する。分配処理装置１１０はＶＬＡＮ２１，３１のパケットはＶＬＡＮ１に対応するＶＬＡＮハ゛ッファ１０１に分配し（Ｓ３１）、そこでＶＬＡＮ１のＴａｇ情報を更に付加する（Ｓ３２）。同様にＶＬＡＮ２２，３２のパケット、ＶＬＡＮ２３，３３のパケットはそれぞれＶＬＡＮ２，３に対応するＶＬＡＮハ゛ッファ１０２，１０３に分配され、ＶＬＡＮ２，ＶＬＡＮ３のＴａｇ情報が付加される。
【００２８】
例えば、端末間で規定される仮想ネットワークＶＬＡＮ２１に属する端末からは、図５のパケットフレーム４２に示すように、ＶＬＡＮ２１を先頭とするパケットフレームが各ノードに供給されるが、仮想ネットワークＶＬＡＮ１ではパケットフレーム４１に示されるように、パケットフレームの先頭にＶＬＡＮ１が付加される。このように本実施例では、ＶＬＡＮ−Ｔａｇが二重に付加されたパケットが転送されるが、先頭、即ちＶＬＡＮハ゛ッファで付加されたＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報（ＶＬＡＮ１，ＶＬＡＮ２，ＶＬＡＮ３）のみに基づき転送処理される（Ｓ３３）。
【００２９】
次に、第３実施例について説明する。図６はＬ２スイッチの一例の構成図、図１６は第３実施例の動作を示すフローチャートである。ここまでの説明では、各ノード間を３つの仮想ネットワークで接続する場合について説明したが、第３の実施例として、ＳＷ１２，１７などのＬ２スイッチの構成を図６に示し、障害時の制御についてＳＷ１７がＳＷ１２からの受信リンクで障害を検出した場合を例にして説明する。同図において、ＳＷ１７は制御部５２と、ノード４０、ＳＷ１２及びＳＷ１６に接続される受信リンクと送信リンクを収容するスイッチ部５１と、仮想ネットワーク対応にバッファエリアを有するバッファ部５３とを含んで構成される。
【００３０】
制御部５２はＳＷ１２からの受信リンクに障害を検出すると（Ｓ４１）、ＳＷ１２へのリンクに関与する仮想ネットワーク、この場合ＶＬＡＮ１，２に対応するバッファ部５３内のバッファエリアから、仮想ネットワーク毎に障害通知を意味する同報パケットを送出する（Ｓ４２）。ＶＬＡＮ１及びＶＬＡＮ２を示すＶＬＡＮ−Ｔａｇが付加された障害通知同報パケットは、共に、ＳＷ１２、ＳＷ１６及びノード４０への送信リンクに供給され、直接ノード４０に、ＳＷ１２を介しノード３０に、ＳＷ１６さらにはＳＷ１１を介しノード２０及び１０に到着する（Ｓ４３）。ＶＬＡＮ１，２はループを構成していないので、障害通知同報パケットが無限巡回ることはない。図３において、この障害検出同報パケットはポート１２１を介しＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２に受信される。この受信により、分配処理装置１１０は、ＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２の障害を検出すると、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２への分配制御を停止し（Ｓ４４）、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０３に切り替える（Ｓ４５）。
【００３１】
図２の構成で説明すれば、ＶＬＡＮ１，２，３に分散して並列転送していたのを障害発生に伴い分配制御をＶＬＡＮ３のみに切り替えたことになる。ＳＰＴ制御では、Ｌ２スイッチ相互で障害信号のやり取りを行い、最適なツリーに構造を変えるのに時間を要するが、本発明では、経路切り替えに際し、“ツリー再構成“に相当する時間を不要とするので高速に切り替えることができる。
【００３２】
次に第４実施例について説明する。図１７は第４実施例の動作を示すフローチャートである。第１実施例では、ＶＬＡＮ１，２，３全てを現用としているが、第４実施例ではＶＬＡＮ１，２を現用としているのに対し、ＶＡＬＮ１，２と途中の経路が重ならない（Disjointな）経路より構成されるＶＬＡＮ３を予備系としている。本実施例では、ＶＡＬＮ１、２のいずれか（例えばＳＷ１１−ＳＷ１２間あるいはＳＷ１６−ＳＷ１７間）、あるいは両方に障害が発生した場合、障害発生の仮想ネットワークをＶＬＡＮ３に切り替える形態で運用する。
【００３３】
図３の分離処理装置１１０は、正常時には送信すべきパケットはＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２に対し分配制御を実施するが、仮想ネットワークに障害が検出されると（Ｓ５１）、それに属するパケットに対しては、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０３に分配されるよう制御する（Ｓ５２）。これにより、現用系から予備系への切り替えが実現される。この場合、あらかじめ、現用の仮想ネットワークの形態と予備系の仮想ネットワークとを重ならないように設計しておくことにより、現用の仮想ネットワークの何処に障害が発生したかの探索を行うことなく、予備系に切り替えることができ、障害の復旧速度を速めることができる。
【００３４】
次に、第５実施例について説明する。図１８は第５実施例の動作を示すフローチャートである。第５の実施例として、障害復旧処理を更に高速化するために、プロテクション（Protection）手法を説明する。この場合、途中の経路が重ならない２つのＶＬＡＮのうち一方（ＶＬＡＮ１）を現用、他方（ＶＬＡＮ３）をプロテクション用として用いる。送信側のノードでは、同じパケット信号を分配処理装置１１０は、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０３に複製して供給する（Ｓ６１）。従って、図２においてＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ３には同じパケットが供給され、受信ノード側では、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１と１０３とでは同じパケットが格納される。分配処理装置１１０は通常はＶＬＡＮハ゛ッファ１０１より読み出すが（Ｓ６２）、ＶＬＡＮ１の障害検出時にはＶＬＡＮハ゛ッファ１０３からの読み出しに切り替える（Ｓ６３）。本実施例によれば、障害復旧が、受信側でのハ゛ッファ読み出し制御だけですむので、より高速な復旧制御が実現する。
【００３５】
次に第６実施例について説明する。図１９は第６実施例の動作を示すフローチャート、図４（ｂ）はＩＰフレームの構成図である。第６実施例はＩＰレイヤ処理ノード間の転送に関するものである。本実施例に用いる各ノードはＩＰルータに相当する機能を持つ。図４（ｂ）を参照すると、本実施例に用いるＩＰフレームはＴＯＳ(Type of Service；優先度を示す）と、発信ＩＰアドレスと、宛先ＩＰアドレスと、Ｐａｙｌｐａｄとを含んで構成される。
【００３６】
図２において、インタフェース１１３を介し供給されたＩＰパケット（フレーム構成は図４（ｂ）参照）は、分配処理装置１１０において、宛先ＩＰアドレスあるいはポート番号に基づきＶＬＡＮハ゛ッファ１０１、１０２及び１０３に分配される（Ｓ７１）。ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２、１０３に格納されたＩＰパケットには、仮想ネットワーク番号を示すＶＬＡＮ−Ｔａｇと、各対向ノード（隣接ルータ：Next Hop Router ）のＭＡＣアドレスが付与され、多重処理装置１１１，１１２を介しそれぞれポート１２１及び１２２に出力される（Ｓ７２）。ノード１０においては、ポート１２１はＳＷ１１へのポート、ポート１２２はＳＷ１３へのポートに相当する。受信側のノードでは、多重処理装置１１１あるいは１１２を介し受信されたＩＰパケットはＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報に従いＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２，１０３に格納され、更に分配処理装置１１０を経てインタフェース１１３に受信される（Ｓ７３）。
【００３７】
対向ノードのＭＡＣアドレスは以下の公知の方法により得ることができる。即ち、対向ノード（隣接ルータ）のインタフェースに対しＩＰアドレスを割当て、仮想ネットワーク毎に公知のアドレス解決プロトコル（Address Resolution Protocol ）により、ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓを解決する。
【００３８】
なお、ポート１２２に属する仮想ネットワークはＶＬＡＮ１０３の１個なのでＭＡＣアドレスは１個でよいが、ポート１２１に対しては、ＶＡＬＮ１０１，１０２それぞれに対応し異なるＭＡＣアドレスを割り当ててもよいし、まとめて一つのＭＡＣアドレスを割り当てても良い。この制御により各ノードは、対向ノードのＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの対応表を作成する。各ノードが、図５に示すような形態でＩＰ端末を収容している場合、ＩＰパケットのヘッダ内の宛先ＩＰアドレスはこれらＩＰ端末のＩＰアドレスとそれが属する対向ノードのＩＰアドレスの対応をとる必要があるが、これはＲＩＰ（Routing Information Protocol) やＯＳＰＦ（Open Shortest Path First ）に代表される公知のルーティングプロトコルにより実現される。従って、本発明は、図２に示すような形態でＩＰルータを複数の仮想ネットワークで相互に接続する構成においても適用できる。
【００３９】
次に第７実施例について説明する。図２０は第７実施例の動作を示すフローチャート、図４（ｃ）はＭＰＬＳフレームの構成図である。第７実施例はＭＰＬＳノード間の転送に関するものである。図４（ｃ）を参照すると、ＭＰＬＳフレームはＭＰＬＳラベルと、ＩＰフレームとから構成される。ＭＰＬＳネットワークの場合、ＩＰルータ接続の場合に比べ、その特徴を生しＭＰＬＳパス毎に何処の経路を通過するか設定可能にしたいという要求度が高い。ＭＰＬＳフレームには、図４（ｂ）に示すＩＰフレームにＭＰＬＳパスを特定するＭＰＬＳラベル情報がヘッダ情報として付加されている。このヘッダもネットワーク内で着脱可能である。なお、Ｌ２ネットワーク内をＭＰＬＳフレームが転送される場合、図４（ｄ）に示す構成となる。即ち、ＭＰＬＳフレームの先頭にＬ２ヘッダが付加される。
【００４０】
本発明では、自律分散制御に基づくＳＴＰベースのＬ２ネットワークとは異なり、仮想ネットワークの構成は運用者の意図（ポリシー）に従って設定できるので、各ＭＰＬＳパスに対する要求に従い、通過するＬＡＮスイッチ間の経路に対応した仮想ネットワークを設定することができる。この点からも、本発明はＭＰＬＳノード間の接続方式として適していることが判る。図３のＭＰＬＳノード構成において（図３のノードをＭＰＬＳノードとする）、分散処理装置１１０はインタフェース１１３より供給されるＭＰＬＳのラベル情報に応じて、パケットをＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２，１０３へ分配する（Ｓ８１）。従って、分配処理装置１１０内のＭＰＬＳラベルとＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報との対応表によりＭＰＬＳパスと転送仮想ネットワークとが関連づけられる。ＭＰＬＳノード間の転送はＬ２スイッチに基づくので前述の実施例と同じ形態で実現される。従って、前述の複数の仮想ネットワークを用いた並列転送、障害時の制御、２現用＋１予備の制御、１＋１のプロテクション制御は、同じ方法により実現される。
【００４１】
なお、以上の説明では、Ｌ２転送、ＩＰレイヤ転送、ＭＰＬＳ転送を別々に扱っているが、同一ノードでこれらの制御を行ってもよいし、Ｌ２ネットワーク内の同一仮想ネットワークをこれら種類の異なるサービスで共有することも可能である。
【００４２】
次に第８実施例について説明する。図７は第８実施例におけるノードの一例の構成図、図２１は第８実施例の動作を示すフローチャートである。第８実施例は帯域保証制御に関するものである。図７において図３と同様の構成部分には同様の番号を付し、その説明を省略する。図７を参照すると、各ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１〜１０５に対応してシェーパ１３１〜１３５が設けられている。ＶＬＡＮ１，２，３に対応してはシェーパ１３１，１３２，１３３をそれぞれ配置する。シェーパは、転送速度を設定された速度あるいはそれ以下に抑えるための装置で公知のパケットシェーピング技術で実現される。
【００４３】
例えば、ＶＬＡＮ１を帯域保証サービス用に割り当てるとすると、シェーパ１３１は、定められた転送速度以下でパケット送出を行う。同時に、Ｌ２フレームのPriorityフィールドを高優先に設定する（Ｓ９１）。更に、Ｌ２スイッチ間の各ＳＷ間リンクにおいて、そこを通過する高優先の仮想ネットワークの保証帯域の総和が伝送路帯域を越えないようにあるいは一定の余裕を持つように設計する（Ｓ９２）。
【００４４】
例えば、高優先の仮想ネットワークＶＬＡＮ１，ＶＬＡＮ２の保証帯域がそれぞれ１００Ｍｂｐｓ、２００Ｍｂｐｓとすれば、例えば、図１においてＳＷ１６−ＳＷ１７間、ＳＷ１１−ＳＷ１２間、ＳＷ１１−ＳＷ１６間はそれぞれ１００Ｍｂｐｓ以上、２００Ｍｂｐｓ以上、３００Ｍｂｐｓ以上の伝送帯域を確保すればよい。一方、途中のＬ２スイッチＳＷ１１−１７では、Ｌ２フレームフレーム上での優先制御を行うことにより（Ｓ９３）、ノード間の帯域は確保できる。
【００４５】
即ち、Ｌ２ネットワーク内ではシェーピングといった帯域制御を必要とせず、市販のＬ２スイッチを用いてエンドノード間の帯域を保証できる。又、ＶＬＡＮ1,２に障害が発生した場合の予備系ネットワークとしてＶＬＡＮ３の通過する伝送路、例えばＳＷ１３−ＳＷ１４間の伝送路の帯域を３００Ｍｂｐｓ以上に設計すれば、ＶＬＡＮ１，２に障害が発生し予備系に切り替えても帯域は保証される。
【００４６】
次に第９実施例について説明する。図８は第９実施例におけるＶＬＡＮハ゛ッファの一例の構成図、図２２は第９実施例の動作を示すフローチャートである。第９実施例は、仮想ネットワーク単位ではなく、例えばＭＰＬＳのラベル単位や対向ノード向けのフロー単位で行われる帯域制御に関する。図８は図３のＶＬＡＮハ゛ッファ１０１〜１０５の構成を示す図である。同図を参照すると、ＶＬＡＮハ゛ッファ１００は分配処理装置２１０と、フローバッファ２０１〜２０３と、シェーパ２３１〜２３３と、多重処理装置２１１とを含んで構成されている。分配処理装置２１０では、図３の分配処理装置１１０よりＶＬＡＮハ゛ッファ１００に供給されるパケットのフロー例えば、ＭＰＬＳのラベル情報やＩＰパケットの優先度を表すＴＯＳフィールドに応じて、フローバッファ２０１〜２０３に分配し（Ｓ１０１）、各パケットは、それぞれシェーパ２３１，２３２，２３３で帯域制御を受け多重処理装置２１１を介しＶＬＡＮハ゛ッファ１００から出力される（Ｓ１０２）。この制御により、ＶＬＡＮ単位より細かな帯域制御が可能となる。
【００４７】
又、ＶＬＡＮハ゛ッファ１００内に置かれた分配処理装置２１０及び多重処理装置２１１の機能を図３の分配処理装置１１０や多重処理処理装置１１１，１１２の機能に含ませ実現することも可能である。又、第６の実施例で示したようにノード１０，２０，３０，４０がルータとして機能する場合は、対向ノード（隣接ルータ）宛てにパケットを管理することも可能であるので、図８の構成においてフロー単位のバッファリング替えて、対向ノード毎に分類しバッファリングすることも可能である。このように、本発明を用いれば、仮想ネットワーク単位、フロー単位、隣接ルータ単位など多様な単位で帯域保証が可能となる。
【００４８】
次に第１０実施例について説明する。図９は第１０実施例における仮想ネットワークの構成図、図１０は第１０実施例におけるＬ２スイッチの構成図、図２３は第１０実施例の動作を示すフローチャートである。図９を参照すると、ノード１０からノード２０，３０，４０との間で３つの仮想ネットワークが設定されている。図示はしていないが、ノード２０とノード３０，４０との間で２つの仮想ネットワーク、ノード３０とノード４０との間に１つの仮想ネットワークを設定し、総計６個の仮想ネットワークで、４つのノード間の論理メッシュなリンクが設定される（Ｓ１１１）。
【００４９】
図１０を参照すると、前述した実施例におけるＬ２スイッチはＭＡＣアドレスを用いてスイッチングを行っていたのに対し、本実施例におけるＬ２スイッチは、４個のポート５１，５２，５３，５４を有し、図４（ａ）に示すＶＬＡＮ−ＩＤ情報に基づいてスイッチングするＶＬＡＮ−ＩＤスイッチ５０から構成される。
【００５０】
そして、各ポートのスイッチングテーブル５５には、ＶＬＡＮ−ＩＤと出力ポートの対応が記録され、この情報に基づきスイッチングを行う（Ｓ１１２）。図１０には、ポート５１におけるスイッチングテーブルの一例が示されている。このスイッチングテーブルは、例えばポート５１に入力されたパケットのＶＬＡＮ−ＴａｇがＶＬＡＮ１であると、このパケットはポート５２から出力されることを示している。このように、ＶＬＡＮを指定するだけでパケットを宛先に転送することができるのである。
【００５１】
従来のＬ２スイッチでは転送されるパケットのＭＡＣアドレスがスイッチングテーブルに記録されており、一般にその数は数千から数万と大規模のものを必要とする。従って、ＶＬＡＮ−ＩＤ対応のスイッチングテーブルとすることによりその規模を抑えることができ、装置の小型化・低価格化に寄与する。又、ＭＰＬＳのラベル情報のように、リンク・バイ・リンクにラベルを付け替える必要が無いので、装置の小型化・低価格化に寄与するのみならず、ネットワーク全体の管理を簡易にする。
【００５２】
次に第１１実施例について説明する。図２４は第１１実施例の動作を示すフローチャートである。図１及び図２４を用いて説明する。現用系をＶＬＡＮ１、バックアップ用をＶＬＡＮ３とする。ＶＬＡＮ２は本実施例では使用しない。ノード１０はＶＬＡＮ１に対し診断用の同報パケットを一定間隔で送出する（Ｓ１２１）。このパケットはノード２０、３０、４０に受信されるが、例えばＳＷ１２，１７間で障害が発生すると（Ｓ１２２）、ノード３０ではノード１０からの診断パケットが受信されない。ノード３０はこれによりＶＬＡＮ１の障害を検出し（Ｓ１２３），現用系をＶＬＡＮ３に切替える（Ｓ１２４）。これにより、ノード３０からは診断用の同報パケットを含むパケットはＶＬＡＮ３に送出される（Ｓ１２５）。同様に、ノード１０，２０，４０でもノード３０からの診断パケットは受信されないのでＶＬＡＮ３に切り替わる（Ｓ１２６）。
【００５３】
このように、障害により分断されたノードからの診断パケットあるいはＶＬＡＮ３に切替えたノードからの診断パケットはＶＬＡＮ１からは受信されないので、全てのノードはＶＬＡＮ３に切替わることができる。
【００５４】
次に、図３を参照しながらノードの動作について説明する。同図において、ＶＬＡＮバッファ１０１及び１０３はそれぞれＶＬＡＮ１及びＶＬＡＮ３対応のバッファとする。送信側にあっては、障害検出をするまでは、ＬＡＮバッファ１０１より診断用の同報パケットを送出し、ＬＡＮバッファ１０１で他のノードからの診断用の同報パケットの中断により障害を検出する。障害を検出した後は、ＬＡＮバッファ１０３を用いて通信を行う。診断用のパケットは必ずしも同報パケットである必要はなく、相手ノードそれぞれとユニキャスト形式の通信で障害検出を行ってもよい。この場合、障害により分断されないノード間はＶＬＡＮ１をそのまま使用し、分断されたノード間はＶＬＡＮ３に切替えて通信する。
【００５５】
次に第１２実施例について説明する。図２５は第１２実施例の動作を示すフローチャートである。なお、本実施例でもＶＬＡＮ２は使用しない。本実施例では、各ノードは送信すべきパケットを、診断用のパケットを含めＶＬＡＮ１及びＶＬＡＮ３に複製して送出する（Ｓ１３１）。従って、ＶＬＡＮ１及びＶＬＡＮ３には同じパケットが現れる。受信側では、現用系のＶＬＡＮ１上で診断用パケットの中断により障害を検出し（Ｓ１３２）、現用系をＶＬＡＮ３に切替える（Ｓ１３３）。図３において、ＶＬＡＮバッファ１０１、１０３には診断用パケットを含み同じパケットが複製して供給され、現用系のＶＬＡＮ１対応のＶＬＡＮバッファ１０１にて他のノードからの診断用パケットの受信が中断されると、分配処理装置１１０により受信側として選択されるバッファがＶＬＡＮバッファ１０３に切替えられる。このように、本発明によれば、レイア２上で仮想ネットワークごとのプロテクション機能が実現される。
【００５６】
なお、第１１及び第１２実施例において、診断用パケットの受信の中断により障害を検出する方法の説明を行ったが、受信パケット自身の中断による障害検出を行ってもよい。この場合、各ノードは送信に際し、あるノード宛のパケット信号が一定時間送信なしの状態が継続すると診断用パケットを送出する。
【００５７】
このように本発明によれば、途中のＬ２スイッチは切替制御に関与しないので、中継Ｌ２スイッチ段数及び各Ｌ２スイッチを経由する仮想ネットワーク数に依存することなく高速にスイッチを切替えることができる。
【００５８】
次に第１３実施例について説明する。図２６は第１３実施例における仮想ネットワークの構成図である。本発明において、仮想ネットワークがループを構成しない，あるいは重ならないというのは、経路的に分離していればよくＬ２スイッチを共有する場合も含むものである。同図を参照すると、ノード１０とノード４０との間に実線と破線で示す２つの仮想ネットワークが表示されているが、これら２つの仮想ネットワークはＳＷ１４を共有している。しかし、２つの仮想ネットワーク間ではデータの交換は行われていない。このような形態も本発明に含むのである。
【００５９】
本発明のＬ２ネットワーク上での仮想ネットワーク識別子としてＶＬＡＮ−ＩＤを用いて説明してきたが、ネットワークの規模が大きい場合、図４に示すＶＬＡＮ−Ｔａｇヘッダを複数個配置したり、ＶＬＡＮ−ＩＤ（例えば、１２ビット）より情報量の長いＭＰＬＳラベル（例えば、２０ビット）等他の形態のラベル情報をＬ２仮想ネットワークの識別子に用いることも含むものである。ＭＰＬＳラベル情報を用いる場合でも、本発明では各Ｌ２スイッチではラベル情報の付け替えを行わない、ラベル分配するプロトコルを必要としないという特徴を有しており、又、その位置もＬ２ヘッダ内にあり、公知のＭＰＬＳネットワークとは異なる発明である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によるネットワーク転送システムによれば、相互に通信を行う複数のノード間を経路がループを構成しない複数の仮想ネットワークで接続したため、経路設定に運用者のポリシーを反映させることができ、ネットワーク資源の有効利用が図れ、かつ速やかな障害復旧が可能となる。
【００６１】
又、本発明によるネットワーク転送方法も上記ネットワーク転送システムと同様の効果を奏する。
【００６２】
より具体的には、安価なレイヤ２スイッチを用いて以下の効果を得ることができる。
（１）ポリシーベースの経路設定及び迂回制御が可能となる。
（２）パケットの無限巡回を防止することができる
（３）現用・予備ベースでの経路設計が可能となる。
（４）１＋１のプロテクション制御が可能である。
（５）障害復旧を含む経路切り替えは、レイヤ２転送網のエッジのノードでの切り替え制御のみで済む。
（６）前記切り替え制御は高速に実現することができる。
（７）エッジのノード間で帯域保証が実現する。
（８）レイヤ２スイッチして、仮想ネットワーク番号に基づくスイッチを用いることにより、より低価格なスイッチを提供することができる。
（９）ＭＰＬＳル−タ間を本発明によるＬ２スイッチネットワークで相互に接続すれば、ＭＰＬＳが実現するポリシ−ベ−スのトラフィックエンジニアリングと同等のサービスが提供されるので、ネットワークのコアの部分をＬ２スイッチで構成することができ、ネットワークの低コスト化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレイヤ２ネットワーク転送システムの最良の実施の形態の構成図である。
【図２】Ｌ２スイッチで構成される各仮想ネットワークとノードとの関係を示す図である。
【図３】イーサネット（登録商標）ポート１２１及び１２２を有する伝送路インタフェース部分の一例の構成図である。
【図４】パケットフレームの一例の構成図である。
【図５】第２実施例における仮想ネットワークの構成図である。
【図６】Ｌ２スイッチの一例の構成図である。
【図７】第８実施例におけるノードの一例の構成図である。
【図８】第９実施例におけるＶＬＡＮハ゛ッファの一例の構成図である。
【図９】第１０実施例における仮想ネットワークの構成図である。
【図１０】第１０実施例におけるＬ２スイッチの構成図である。
【図１１】第１０実施例に用いるＬ２スイッチの一例の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１３】ノードの送信時の動作を示すフローチャートである。
【図１４】ノードの受信時の動作を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１６】第３実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１７】第４実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１８】第５実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１９】第６実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２０】第７実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２１】第８実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２２】第９実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２３】第１０実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２４】第１１実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２５】第１２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２６】第１３実施例における仮想ネットワークの構成図である。
【図２７】従来のＬ２スイッチネットワークの一例の構成図である。
【符号の説明】
１〜３ ＶＬＡＮ
１１〜１７ Ｌ２スイッチ
１０，２０ ノード
２１〜２３ ＶＬＡＮ
３１〜３３ ＶＬＡＮ
３０，４０ ノード
４１，４２ パケットフレーム
５０ ＶＬＡＮ−ＩＤスイッチ
５１ スイッチ部
５２ 制御部
５３ バッファ部
５５ スイッチングテーブル
１１０ 分配処理装置
１１１，１１２ 多重処理装置
１１３ インタフェース
１０１〜１０５ ＶＬＡＮハ゛ッファ
１２１、１２２ ポート
１３１〜１３５ シェーパ
２０１〜２０３ フローバッファ
２３１〜２３３ シェーパ
２１０ 分配処理装置
２１１ 多重処理装置
【発明の属する技術分野】
本発明はネットワーク転送システム及び転送方法に関し、特にノード間をイーサネット（登録商標）又はEthernet（登録商標）スイッチで代表されるレイヤ２スイッチ（以下、Ｌ２スイッチと称す）を用いて接続したネットワークに用いられる転送システム及び転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２７は従来のＬ２スイッチネットワークの一例の構成図である。同図を参照して従来技術の問題点を説明する。ノード５１０，５２０，５３０，５４０はＬ２スイッチ（ＳＷ）６１１〜６１７により相互に接続されている。このネットワークではネットワーク内の障害に対する冗長構成を実現するため、随所にループが構成されている。
【０００３】
例えば、ＳＷ６１６−ＳＷ６１７−ＳＷ６１２−ＳＷ６１１−ＳＷ６１６を結ぶリンク(link)でループが構成されている。Ｌ２ネットワークでは、ループが発生すると同じパケットがループ上を無限に巡回することを防ぐためにスパンニング・ツリ−（Spanning Tree）という公知の技術が採用されている。このツリ−(Tree)はスパンニング・ツリ−・プロトコル（Spanning Tree Protocol）（以下、ＳＴＰと称す）により自動的に一意に決定される。
【０００４】
例えば、ＳＷ６１６をツリ−の根(Root)とすると、ノード５２０は直接、ノード５１０及びノード５４０はそれぞれＳＷ６１１及びＳＷ６１７を介して、ノード５３０はＳＷ６１７及びＳＷ６１２を介してＳＷ６１６と接続される（図２７ではこのリンクを太線で示す）。これ以外のリンクは使用状態にはならない。
【０００５】
一方、障害に対しては、例えば、ＳＷ６１７とＳＷ６１２との間で障害が生じるとＳＴＰにより、自動的に迂回経路が設定される。例えば、ＳＷ６１５を介してＳＷ６１２とＳＷ６１７とを結ぶリンクが設定される（図２７ではこのリンクを破線で示す）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＳＴＰを用いた従来のＬ２転送ネットワークでは、（１）経路がＳＴＰにより自動的に設定されるので運用者のポリシ−(policy:意図) を反映させることが困難であり、（２）稼動状態となるリンクはネットワーク全体のリンクの一部でありネットワーク資源の有効利用が図れず、（３）障害復旧に際しＳＴＰを用いて迂回経路が設定されるため復旧までに長時間を要し、従って速やかな障害復旧が困難、という課題がある。
【０００７】
更に、（４）ＭＰＬＳ（MultiProtocol Label Switch）方式によるネットワークがある。ＭＰＬＳ方式とは、ＩＰパケット内に「ラベル」と称する識別子を挿入し、ラベルと経路の対応を管理するＩＰネットワーク上のＭＰＬＳ対応ノードがラベルによってパケットを高速に転送することにより、トラフィックの負荷分散や、ＩＰ−ＶＰＮ(Internet Protocol-Virtual Private Network) の設定等を実現する方式である。このＭＰＬＳ方式は、トラフィック・エンジニアリング（Traffic Engineering) と呼ばれるポリシーベースの迂回制御や負荷分散（複数の経路を用いた転送）制御を実現するという特徴がある。従って、ＭＰＬＳノード間を接続するのに従来のＬ２スイッチネットワーク技術を用いたのではポリシーベースで制御するという特徴を生かすことができないので、中継用のノード（図２７のＳＷ６１１からＳＷ６１７までに相当するノード）として高価なＭＰＬＳノードを使用せねばならない、という課題がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、経路設定に運用者のポリシーを反映させることができ、ネットワーク資源の有効利用が図れ、速やかな障害復旧が可能で、かつ中継用のノードとして比較的安価な物を用いることが可能なネットワーク転送システム及び転送方法を提供することにある。
【０００９】
具体的には、本発明は以下の目的を有する。
（１）Ｌ２スイッチを用いて、ポリシーベースの冗長構成を含む経路設定・迂回制御・並列転送を実現すること。
（２）ネットワークのリンク使用率を向上させること。
（３）高速に障害復旧制御を実現すること。
（４）ＭＰＬＳネットワークをエッジノード（図１のノード１０，２０，３０，４０）とコアノード（図１のＳＷ１１〜１７）とに分け、コアノードの部分をＭＰＬＳル−タではなく、低価格のＬ２スイッチで実現し、低コストのＭＰＬＳネットワークを実現すること。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明によるネットワーク転送システムは、相互に通信を行う複数のノード間を、ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報で特定され、経路がループを構成しない複数の仮想ネットワークで接続し、前記複数の経路は少なくもその一部が重ならないように構成され、前記ノードは送出すべきパケットのアドレス情報に基づき前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする。
【００１１】
又、本発明によるネットワーク転送方法は、相互に通信を行う複数のノード間を、ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報で特定され、経路がループを構成しない複数の仮想ネットワークで接続し、前記複数の経路は少なくもその一部が重ならないように構成され、前記ノードは送出すべきパケットのアドレス情報に基づき前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、上記構成により経路設定に運用者のポリシーを反映させることができ、ネットワーク資源の有効利用が図れ、速やかな障害復旧が可能で、かつ中継用のノードとして比較的安価な物を用いることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るレイヤ２ネットワーク転送システムの最良の実施の形態の構成図、図１２は同実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００１４】
図１を参照すると、レイヤ２ネットワーク転送システムはノード１０，２０，３０及び４０と、Ｌ２スイッチ（以下、ＳＷと表示する場合もある）１１〜１７とを含んで構成される。そして、このレイヤ２ネットワークには、一例として３つの仮想ネットワーク（ＶＬＡＮ：Virtual Local Area Network) が設定されている。
【００１５】
第１の仮想ネットワークＶＬＡＮ１は、ノード２０からＳＷ１６及びＳＷ１７を介してノード４０へ至るリンクと、ＳＷ１６からＳＷ１１を介してノード１０へ至るリンクと、ＳＷ１７からＳＷ１２を介してノード３０へ至るリンクとから構成される（同図中、実線で表示するリンク）。第２の仮想ネットワークＶＬＡＮ２は、ノード２０からＳＷ１６及びＳＷ１１を介してノード１０へ至るリンクと、ノード４０からＳＷ１７及びＳＷ１２を介してノード３０へ至るリンクと、ノード１０からＳＷ１１及びＳＷ１２を介してノード３０へ至るリンクとから構成される（同図中、太破線で表示するリンク）。そして、第３の仮想ネットワークＶＬＡＮ３は、ノード２０からＳＷ１３を介してノード１０へ至るリンクと、ノード４０からＳＷ１５を介してノード３０へ至るリンクと、ＳＷ１３とＳＷ１４とＳＷ１５とを結ぶリンクとから構成される（同図中、細破線で表示するリンク）。
【００１６】
このように、第１〜第３仮想ネットワークＶＬＡＮ１〜３の各々はループを形成しないように設定されている。なお、これらの仮想ネットワークＶＬＡＮ１〜３は、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されているＶＬＡＮ−Ｔａｇ技術により実現される。
【００１７】
次に、この実施形態の動作について説明する。転送パケットのヘッダにはどの仮想ネットワークであるかを表示する仮想ネットワーク番号がタグ(Tag) 情報として付与され（Ｓ１）、各ＳＷ１１〜１７は、仮想ネットワーク番号で規定されたポート間でのみスイッチ制御を行う（Ｓ２）。例えば、ＳＷ１６においては、ＶＬＡＮ１のタグが付与されたパケットはノード２０、ＳＷ１７、ＳＷ１１とのポート間でスイッチされ、ＳＷ１４へのスイッチは禁止される。なお、スイッチング自身はＭＡＣ（Media Access Control）アドレスに基づく。又、このＶＬＡＮタグを用いたスイッチ制御及び仮想ネットワークの設定は既存のＳＷで実現される。
【００１８】
このＶＬＡＮ１はループを形成していないので、パケットがループ上で巡回するのを回避することができ、ＳＴＰが動作することもないという効果を奏する。さらに、ＶＬＡＮ１〜３の各々を運用者のポリシ−を反映させて構成することができるという効果も奏する。又、ループを形成しないＶＬＡＮ２及びＶＬＡＮ３もＶＬＡＮ１と同様の効果を奏する。
【００１９】
図２はＬ２スイッチ（ＳＷ）で構成される各仮想ネットワークＶＬＡＮ１〜３とノード１０、２０、３０、４０との関係を示す図である。論理的には、各ノードは異なる３つのＬＡＮで接続された構成となっている。従って、各ノードは３つのＬＡＮを介して並列転送を行うことができ、図２７と図２の稼動リンク数を比べれば明らかなように、本発明のネットワークによればネットワークリンクの使用効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００２０】
なお、図１において、例えばＳＷ１１とＳＷ１６とは、太線と破線で示すＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２とで接続されているが、これはｐ（ｐは正の整数）本のイーサネット（登録商標）のうち別々のイーサネット（登録商標）を用いて接続する場合と、物理的には同じイーサネット（登録商標）を介して接続する場合の両方を含むものである。
【００２１】
次に、各ノードにおける仮想ネットワークへの転送制御を説明する。図３は、イーサネット（登録商標）ポート１２１及び１２２を有する伝送路インタフェース部分の一例の構成図である。同図を参照すると、ノードは分配処理装置１１０と、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１〜１０３と、他のＶＬＡＮハ゛ッファ１０４，１０５と、多重処理装置１１１，１１２とを含んで構成される。そして、ノード内処理部１１４とはインタフェース１１３により結合されている。
【００２２】
次に、ノードの動作について説明する。図１３はノードの送信時の動作を示すフローチャート、図１４はノードの受信時の動作を示すフローチャートである。インタフェース１１３より供給されるパケットは分配処理装置１１０において定められたＶＬＡＮハ゛ッファに分配され、定められたＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報がヘッダ情報としてそのパケットに付与される（Ｓ１１）。更に、そのパケットは多重処理装置１１１，１１２を介しＬ２スイッチにそれぞれ接続されたポート１２１，１２２より出力される（Ｓ１２）。
【００２３】
一方、受信に際しては、ポート１２１，１２２より受信されたパケットは、それぞれ多重処理装置１１１，１１２、ＶＬＡＮハ゛ッファに分配され、パケットに付与されたＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報が除去される（Ｓ２１）。更に、そのパケットは分配処理装置１１０を介してインタフェース１１３に供給される（Ｓ２２）。
【００２４】
【実施例】
はじめにＬ２処理ノード間の転送に関する第１実施例を説明する。図３を参照すると、インタフェース１１３を介し供給されたＬ２パケットは、分配処理装置１１０においてそのヘッダ情報が読み出され、ＶＬＡＮ１，２，３に対応するＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２，１０３に供給される。同図では、その他のＶＬＡＮ対応のバッファ１０４，１０５も記述しているが、本実施例では、ＶＬＡＮ１，２，３で接続されるノード１０，２０，３０，４０間の説明に限るので転送制御にはその他のＶＬＡＮ対応のバッファは関与しない。
【００２５】
図４（ａ）にイーサネット（登録商標）対応のＬ２フレームを示す。同図を参照すると、Ｌ２フレームは、宛先ＭＡＣアドレスと、発信ＭＡＣアドレスと、ＶＬＡＮ−Ｔａｇヘッダと、Ｔｙｐｅ（型）と、Ｐａｙｌｏａｄ（ペイロード）とから構成されている。さらに、ＶＬＡＮ−Ｔａｇヘッダはプライオリティ−（Priority；優先）情報とＶＬＡＮ−ＩＤとを含んでおり、ネットワーク内で着脱可能である。
【００２６】
次に、分配処理装置１１０における分配アルゴリズムの例をいくつか紹介する。一つは、到着したパケットを順にＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２，１０３と周期的（サイクリック）に分配する方法である。この場合、各ＶＡＬＮへの負荷は均等に分散するが、同じ宛先ＭＡＣアドレスのパケットが異なる仮想ネットワークに供給されることもあるので、受信側で到着順序が反転することがある。これを避ける方法として、宛先ＭＡＣアドレスを計算し、同じ宛先ＭＡＣアドレスのパケットは同じＶＬＡＮハ゛ッファに供給されるようにする方法がある。この場合、同じ宛先ＭＡＣアドレスのパケットは同じＶＬＡＮハ゛ッファに供給されるものの、分配が無作為（ランダム）、即ち、３つのバッファの負荷が均等に近づくようになる。なお、分配処理装置１１０での分配制御アルゴリズム自身は本発明を制限するものではない。又、インタフェース１１３からのパケット信号にＶＬＡＮ−Ｔａｇが付与されている場合は、その番号との対応で分配することもできる。
【００２７】
次に、第２実施例について説明する。図５は第２実施例における仮想ネットワークの構成図、図１５は第２実施例の動作を示すフローチャートである。例えば、図５に示すように、ノード１０，２０，３０，４０にはそれぞれＶＬＡＮ２１，２２，２３，３１，３２，３３（ＶＬＡＮ２２，２３，３１は図示を省略する）に属する端末群が接続されている場合につき説明する。分配処理装置１１０はＶＬＡＮ２１，３１のパケットはＶＬＡＮ１に対応するＶＬＡＮハ゛ッファ１０１に分配し（Ｓ３１）、そこでＶＬＡＮ１のＴａｇ情報を更に付加する（Ｓ３２）。同様にＶＬＡＮ２２，３２のパケット、ＶＬＡＮ２３，３３のパケットはそれぞれＶＬＡＮ２，３に対応するＶＬＡＮハ゛ッファ１０２，１０３に分配され、ＶＬＡＮ２，ＶＬＡＮ３のＴａｇ情報が付加される。
【００２８】
例えば、端末間で規定される仮想ネットワークＶＬＡＮ２１に属する端末からは、図５のパケットフレーム４２に示すように、ＶＬＡＮ２１を先頭とするパケットフレームが各ノードに供給されるが、仮想ネットワークＶＬＡＮ１ではパケットフレーム４１に示されるように、パケットフレームの先頭にＶＬＡＮ１が付加される。このように本実施例では、ＶＬＡＮ−Ｔａｇが二重に付加されたパケットが転送されるが、先頭、即ちＶＬＡＮハ゛ッファで付加されたＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報（ＶＬＡＮ１，ＶＬＡＮ２，ＶＬＡＮ３）のみに基づき転送処理される（Ｓ３３）。
【００２９】
次に、第３実施例について説明する。図６はＬ２スイッチの一例の構成図、図１６は第３実施例の動作を示すフローチャートである。ここまでの説明では、各ノード間を３つの仮想ネットワークで接続する場合について説明したが、第３の実施例として、ＳＷ１２，１７などのＬ２スイッチの構成を図６に示し、障害時の制御についてＳＷ１７がＳＷ１２からの受信リンクで障害を検出した場合を例にして説明する。同図において、ＳＷ１７は制御部５２と、ノード４０、ＳＷ１２及びＳＷ１６に接続される受信リンクと送信リンクを収容するスイッチ部５１と、仮想ネットワーク対応にバッファエリアを有するバッファ部５３とを含んで構成される。
【００３０】
制御部５２はＳＷ１２からの受信リンクに障害を検出すると（Ｓ４１）、ＳＷ１２へのリンクに関与する仮想ネットワーク、この場合ＶＬＡＮ１，２に対応するバッファ部５３内のバッファエリアから、仮想ネットワーク毎に障害通知を意味する同報パケットを送出する（Ｓ４２）。ＶＬＡＮ１及びＶＬＡＮ２を示すＶＬＡＮ−Ｔａｇが付加された障害通知同報パケットは、共に、ＳＷ１２、ＳＷ１６及びノード４０への送信リンクに供給され、直接ノード４０に、ＳＷ１２を介しノード３０に、ＳＷ１６さらにはＳＷ１１を介しノード２０及び１０に到着する（Ｓ４３）。ＶＬＡＮ１，２はループを構成していないので、障害通知同報パケットが無限巡回ることはない。図３において、この障害検出同報パケットはポート１２１を介しＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２に受信される。この受信により、分配処理装置１１０は、ＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２の障害を検出すると、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２への分配制御を停止し（Ｓ４４）、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０３に切り替える（Ｓ４５）。
【００３１】
図２の構成で説明すれば、ＶＬＡＮ１，２，３に分散して並列転送していたのを障害発生に伴い分配制御をＶＬＡＮ３のみに切り替えたことになる。ＳＰＴ制御では、Ｌ２スイッチ相互で障害信号のやり取りを行い、最適なツリーに構造を変えるのに時間を要するが、本発明では、経路切り替えに際し、“ツリー再構成“に相当する時間を不要とするので高速に切り替えることができる。
【００３２】
次に第４実施例について説明する。図１７は第４実施例の動作を示すフローチャートである。第１実施例では、ＶＬＡＮ１，２，３全てを現用としているが、第４実施例ではＶＬＡＮ１，２を現用としているのに対し、ＶＡＬＮ１，２と途中の経路が重ならない（Disjointな）経路より構成されるＶＬＡＮ３を予備系としている。本実施例では、ＶＡＬＮ１、２のいずれか（例えばＳＷ１１−ＳＷ１２間あるいはＳＷ１６−ＳＷ１７間）、あるいは両方に障害が発生した場合、障害発生の仮想ネットワークをＶＬＡＮ３に切り替える形態で運用する。
【００３３】
図３の分離処理装置１１０は、正常時には送信すべきパケットはＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２に対し分配制御を実施するが、仮想ネットワークに障害が検出されると（Ｓ５１）、それに属するパケットに対しては、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０３に分配されるよう制御する（Ｓ５２）。これにより、現用系から予備系への切り替えが実現される。この場合、あらかじめ、現用の仮想ネットワークの形態と予備系の仮想ネットワークとを重ならないように設計しておくことにより、現用の仮想ネットワークの何処に障害が発生したかの探索を行うことなく、予備系に切り替えることができ、障害の復旧速度を速めることができる。
【００３４】
次に、第５実施例について説明する。図１８は第５実施例の動作を示すフローチャートである。第５の実施例として、障害復旧処理を更に高速化するために、プロテクション（Protection）手法を説明する。この場合、途中の経路が重ならない２つのＶＬＡＮのうち一方（ＶＬＡＮ１）を現用、他方（ＶＬＡＮ３）をプロテクション用として用いる。送信側のノードでは、同じパケット信号を分配処理装置１１０は、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０３に複製して供給する（Ｓ６１）。従って、図２においてＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ３には同じパケットが供給され、受信ノード側では、ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１と１０３とでは同じパケットが格納される。分配処理装置１１０は通常はＶＬＡＮハ゛ッファ１０１より読み出すが（Ｓ６２）、ＶＬＡＮ１の障害検出時にはＶＬＡＮハ゛ッファ１０３からの読み出しに切り替える（Ｓ６３）。本実施例によれば、障害復旧が、受信側でのハ゛ッファ読み出し制御だけですむので、より高速な復旧制御が実現する。
【００３５】
次に第６実施例について説明する。図１９は第６実施例の動作を示すフローチャート、図４（ｂ）はＩＰフレームの構成図である。第６実施例はＩＰレイヤ処理ノード間の転送に関するものである。本実施例に用いる各ノードはＩＰルータに相当する機能を持つ。図４（ｂ）を参照すると、本実施例に用いるＩＰフレームはＴＯＳ(Type of Service；優先度を示す）と、発信ＩＰアドレスと、宛先ＩＰアドレスと、Ｐａｙｌｐａｄとを含んで構成される。
【００３６】
図２において、インタフェース１１３を介し供給されたＩＰパケット（フレーム構成は図４（ｂ）参照）は、分配処理装置１１０において、宛先ＩＰアドレスあるいはポート番号に基づきＶＬＡＮハ゛ッファ１０１、１０２及び１０３に分配される（Ｓ７１）。ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２、１０３に格納されたＩＰパケットには、仮想ネットワーク番号を示すＶＬＡＮ−Ｔａｇと、各対向ノード（隣接ルータ：Next Hop Router ）のＭＡＣアドレスが付与され、多重処理装置１１１，１１２を介しそれぞれポート１２１及び１２２に出力される（Ｓ７２）。ノード１０においては、ポート１２１はＳＷ１１へのポート、ポート１２２はＳＷ１３へのポートに相当する。受信側のノードでは、多重処理装置１１１あるいは１１２を介し受信されたＩＰパケットはＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報に従いＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２，１０３に格納され、更に分配処理装置１１０を経てインタフェース１１３に受信される（Ｓ７３）。
【００３７】
対向ノードのＭＡＣアドレスは以下の公知の方法により得ることができる。即ち、対向ノード（隣接ルータ）のインタフェースに対しＩＰアドレスを割当て、仮想ネットワーク毎に公知のアドレス解決プロトコル（Address Resolution Protocol ）により、ＭＡＣ Ａｄｄｒｅｓｓを解決する。
【００３８】
なお、ポート１２２に属する仮想ネットワークはＶＬＡＮ１０３の１個なのでＭＡＣアドレスは１個でよいが、ポート１２１に対しては、ＶＡＬＮ１０１，１０２それぞれに対応し異なるＭＡＣアドレスを割り当ててもよいし、まとめて一つのＭＡＣアドレスを割り当てても良い。この制御により各ノードは、対向ノードのＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの対応表を作成する。各ノードが、図５に示すような形態でＩＰ端末を収容している場合、ＩＰパケットのヘッダ内の宛先ＩＰアドレスはこれらＩＰ端末のＩＰアドレスとそれが属する対向ノードのＩＰアドレスの対応をとる必要があるが、これはＲＩＰ（Routing Information Protocol) やＯＳＰＦ（Open Shortest Path First ）に代表される公知のルーティングプロトコルにより実現される。従って、本発明は、図２に示すような形態でＩＰルータを複数の仮想ネットワークで相互に接続する構成においても適用できる。
【００３９】
次に第７実施例について説明する。図２０は第７実施例の動作を示すフローチャート、図４（ｃ）はＭＰＬＳフレームの構成図である。第７実施例はＭＰＬＳノード間の転送に関するものである。図４（ｃ）を参照すると、ＭＰＬＳフレームはＭＰＬＳラベルと、ＩＰフレームとから構成される。ＭＰＬＳネットワークの場合、ＩＰルータ接続の場合に比べ、その特徴を生しＭＰＬＳパス毎に何処の経路を通過するか設定可能にしたいという要求度が高い。ＭＰＬＳフレームには、図４（ｂ）に示すＩＰフレームにＭＰＬＳパスを特定するＭＰＬＳラベル情報がヘッダ情報として付加されている。このヘッダもネットワーク内で着脱可能である。なお、Ｌ２ネットワーク内をＭＰＬＳフレームが転送される場合、図４（ｄ）に示す構成となる。即ち、ＭＰＬＳフレームの先頭にＬ２ヘッダが付加される。
【００４０】
本発明では、自律分散制御に基づくＳＴＰベースのＬ２ネットワークとは異なり、仮想ネットワークの構成は運用者の意図（ポリシー）に従って設定できるので、各ＭＰＬＳパスに対する要求に従い、通過するＬＡＮスイッチ間の経路に対応した仮想ネットワークを設定することができる。この点からも、本発明はＭＰＬＳノード間の接続方式として適していることが判る。図３のＭＰＬＳノード構成において（図３のノードをＭＰＬＳノードとする）、分散処理装置１１０はインタフェース１１３より供給されるＭＰＬＳのラベル情報に応じて、パケットをＶＬＡＮハ゛ッファ１０１，１０２，１０３へ分配する（Ｓ８１）。従って、分配処理装置１１０内のＭＰＬＳラベルとＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報との対応表によりＭＰＬＳパスと転送仮想ネットワークとが関連づけられる。ＭＰＬＳノード間の転送はＬ２スイッチに基づくので前述の実施例と同じ形態で実現される。従って、前述の複数の仮想ネットワークを用いた並列転送、障害時の制御、２現用＋１予備の制御、１＋１のプロテクション制御は、同じ方法により実現される。
【００４１】
なお、以上の説明では、Ｌ２転送、ＩＰレイヤ転送、ＭＰＬＳ転送を別々に扱っているが、同一ノードでこれらの制御を行ってもよいし、Ｌ２ネットワーク内の同一仮想ネットワークをこれら種類の異なるサービスで共有することも可能である。
【００４２】
次に第８実施例について説明する。図７は第８実施例におけるノードの一例の構成図、図２１は第８実施例の動作を示すフローチャートである。第８実施例は帯域保証制御に関するものである。図７において図３と同様の構成部分には同様の番号を付し、その説明を省略する。図７を参照すると、各ＶＬＡＮハ゛ッファ１０１〜１０５に対応してシェーパ１３１〜１３５が設けられている。ＶＬＡＮ１，２，３に対応してはシェーパ１３１，１３２，１３３をそれぞれ配置する。シェーパは、転送速度を設定された速度あるいはそれ以下に抑えるための装置で公知のパケットシェーピング技術で実現される。
【００４３】
例えば、ＶＬＡＮ１を帯域保証サービス用に割り当てるとすると、シェーパ１３１は、定められた転送速度以下でパケット送出を行う。同時に、Ｌ２フレームのPriorityフィールドを高優先に設定する（Ｓ９１）。更に、Ｌ２スイッチ間の各ＳＷ間リンクにおいて、そこを通過する高優先の仮想ネットワークの保証帯域の総和が伝送路帯域を越えないようにあるいは一定の余裕を持つように設計する（Ｓ９２）。
【００４４】
例えば、高優先の仮想ネットワークＶＬＡＮ１，ＶＬＡＮ２の保証帯域がそれぞれ１００Ｍｂｐｓ、２００Ｍｂｐｓとすれば、例えば、図１においてＳＷ１６−ＳＷ１７間、ＳＷ１１−ＳＷ１２間、ＳＷ１１−ＳＷ１６間はそれぞれ１００Ｍｂｐｓ以上、２００Ｍｂｐｓ以上、３００Ｍｂｐｓ以上の伝送帯域を確保すればよい。一方、途中のＬ２スイッチＳＷ１１−１７では、Ｌ２フレームフレーム上での優先制御を行うことにより（Ｓ９３）、ノード間の帯域は確保できる。
【００４５】
即ち、Ｌ２ネットワーク内ではシェーピングといった帯域制御を必要とせず、市販のＬ２スイッチを用いてエンドノード間の帯域を保証できる。又、ＶＬＡＮ1,２に障害が発生した場合の予備系ネットワークとしてＶＬＡＮ３の通過する伝送路、例えばＳＷ１３−ＳＷ１４間の伝送路の帯域を３００Ｍｂｐｓ以上に設計すれば、ＶＬＡＮ１，２に障害が発生し予備系に切り替えても帯域は保証される。
【００４６】
次に第９実施例について説明する。図８は第９実施例におけるＶＬＡＮハ゛ッファの一例の構成図、図２２は第９実施例の動作を示すフローチャートである。第９実施例は、仮想ネットワーク単位ではなく、例えばＭＰＬＳのラベル単位や対向ノード向けのフロー単位で行われる帯域制御に関する。図８は図３のＶＬＡＮハ゛ッファ１０１〜１０５の構成を示す図である。同図を参照すると、ＶＬＡＮハ゛ッファ１００は分配処理装置２１０と、フローバッファ２０１〜２０３と、シェーパ２３１〜２３３と、多重処理装置２１１とを含んで構成されている。分配処理装置２１０では、図３の分配処理装置１１０よりＶＬＡＮハ゛ッファ１００に供給されるパケットのフロー例えば、ＭＰＬＳのラベル情報やＩＰパケットの優先度を表すＴＯＳフィールドに応じて、フローバッファ２０１〜２０３に分配し（Ｓ１０１）、各パケットは、それぞれシェーパ２３１，２３２，２３３で帯域制御を受け多重処理装置２１１を介しＶＬＡＮハ゛ッファ１００から出力される（Ｓ１０２）。この制御により、ＶＬＡＮ単位より細かな帯域制御が可能となる。
【００４７】
又、ＶＬＡＮハ゛ッファ１００内に置かれた分配処理装置２１０及び多重処理装置２１１の機能を図３の分配処理装置１１０や多重処理処理装置１１１，１１２の機能に含ませ実現することも可能である。又、第６の実施例で示したようにノード１０，２０，３０，４０がルータとして機能する場合は、対向ノード（隣接ルータ）宛てにパケットを管理することも可能であるので、図８の構成においてフロー単位のバッファリング替えて、対向ノード毎に分類しバッファリングすることも可能である。このように、本発明を用いれば、仮想ネットワーク単位、フロー単位、隣接ルータ単位など多様な単位で帯域保証が可能となる。
【００４８】
次に第１０実施例について説明する。図９は第１０実施例における仮想ネットワークの構成図、図１０は第１０実施例におけるＬ２スイッチの構成図、図２３は第１０実施例の動作を示すフローチャートである。図９を参照すると、ノード１０からノード２０，３０，４０との間で３つの仮想ネットワークが設定されている。図示はしていないが、ノード２０とノード３０，４０との間で２つの仮想ネットワーク、ノード３０とノード４０との間に１つの仮想ネットワークを設定し、総計６個の仮想ネットワークで、４つのノード間の論理メッシュなリンクが設定される（Ｓ１１１）。
【００４９】
図１０を参照すると、前述した実施例におけるＬ２スイッチはＭＡＣアドレスを用いてスイッチングを行っていたのに対し、本実施例におけるＬ２スイッチは、４個のポート５１，５２，５３，５４を有し、図４（ａ）に示すＶＬＡＮ−ＩＤ情報に基づいてスイッチングするＶＬＡＮ−ＩＤスイッチ５０から構成される。
【００５０】
そして、各ポートのスイッチングテーブル５５には、ＶＬＡＮ−ＩＤと出力ポートの対応が記録され、この情報に基づきスイッチングを行う（Ｓ１１２）。図１０には、ポート５１におけるスイッチングテーブルの一例が示されている。このスイッチングテーブルは、例えばポート５１に入力されたパケットのＶＬＡＮ−ＴａｇがＶＬＡＮ１であると、このパケットはポート５２から出力されることを示している。このように、ＶＬＡＮを指定するだけでパケットを宛先に転送することができるのである。
【００５１】
従来のＬ２スイッチでは転送されるパケットのＭＡＣアドレスがスイッチングテーブルに記録されており、一般にその数は数千から数万と大規模のものを必要とする。従って、ＶＬＡＮ−ＩＤ対応のスイッチングテーブルとすることによりその規模を抑えることができ、装置の小型化・低価格化に寄与する。又、ＭＰＬＳのラベル情報のように、リンク・バイ・リンクにラベルを付け替える必要が無いので、装置の小型化・低価格化に寄与するのみならず、ネットワーク全体の管理を簡易にする。
【００５２】
次に第１１実施例について説明する。図２４は第１１実施例の動作を示すフローチャートである。図１及び図２４を用いて説明する。現用系をＶＬＡＮ１、バックアップ用をＶＬＡＮ３とする。ＶＬＡＮ２は本実施例では使用しない。ノード１０はＶＬＡＮ１に対し診断用の同報パケットを一定間隔で送出する（Ｓ１２１）。このパケットはノード２０、３０、４０に受信されるが、例えばＳＷ１２，１７間で障害が発生すると（Ｓ１２２）、ノード３０ではノード１０からの診断パケットが受信されない。ノード３０はこれによりＶＬＡＮ１の障害を検出し（Ｓ１２３），現用系をＶＬＡＮ３に切替える（Ｓ１２４）。これにより、ノード３０からは診断用の同報パケットを含むパケットはＶＬＡＮ３に送出される（Ｓ１２５）。同様に、ノード１０，２０，４０でもノード３０からの診断パケットは受信されないのでＶＬＡＮ３に切り替わる（Ｓ１２６）。
【００５３】
このように、障害により分断されたノードからの診断パケットあるいはＶＬＡＮ３に切替えたノードからの診断パケットはＶＬＡＮ１からは受信されないので、全てのノードはＶＬＡＮ３に切替わることができる。
【００５４】
次に、図３を参照しながらノードの動作について説明する。同図において、ＶＬＡＮバッファ１０１及び１０３はそれぞれＶＬＡＮ１及びＶＬＡＮ３対応のバッファとする。送信側にあっては、障害検出をするまでは、ＬＡＮバッファ１０１より診断用の同報パケットを送出し、ＬＡＮバッファ１０１で他のノードからの診断用の同報パケットの中断により障害を検出する。障害を検出した後は、ＬＡＮバッファ１０３を用いて通信を行う。診断用のパケットは必ずしも同報パケットである必要はなく、相手ノードそれぞれとユニキャスト形式の通信で障害検出を行ってもよい。この場合、障害により分断されないノード間はＶＬＡＮ１をそのまま使用し、分断されたノード間はＶＬＡＮ３に切替えて通信する。
【００５５】
次に第１２実施例について説明する。図２５は第１２実施例の動作を示すフローチャートである。なお、本実施例でもＶＬＡＮ２は使用しない。本実施例では、各ノードは送信すべきパケットを、診断用のパケットを含めＶＬＡＮ１及びＶＬＡＮ３に複製して送出する（Ｓ１３１）。従って、ＶＬＡＮ１及びＶＬＡＮ３には同じパケットが現れる。受信側では、現用系のＶＬＡＮ１上で診断用パケットの中断により障害を検出し（Ｓ１３２）、現用系をＶＬＡＮ３に切替える（Ｓ１３３）。図３において、ＶＬＡＮバッファ１０１、１０３には診断用パケットを含み同じパケットが複製して供給され、現用系のＶＬＡＮ１対応のＶＬＡＮバッファ１０１にて他のノードからの診断用パケットの受信が中断されると、分配処理装置１１０により受信側として選択されるバッファがＶＬＡＮバッファ１０３に切替えられる。このように、本発明によれば、レイア２上で仮想ネットワークごとのプロテクション機能が実現される。
【００５６】
なお、第１１及び第１２実施例において、診断用パケットの受信の中断により障害を検出する方法の説明を行ったが、受信パケット自身の中断による障害検出を行ってもよい。この場合、各ノードは送信に際し、あるノード宛のパケット信号が一定時間送信なしの状態が継続すると診断用パケットを送出する。
【００５７】
このように本発明によれば、途中のＬ２スイッチは切替制御に関与しないので、中継Ｌ２スイッチ段数及び各Ｌ２スイッチを経由する仮想ネットワーク数に依存することなく高速にスイッチを切替えることができる。
【００５８】
次に第１３実施例について説明する。図２６は第１３実施例における仮想ネットワークの構成図である。本発明において、仮想ネットワークがループを構成しない，あるいは重ならないというのは、経路的に分離していればよくＬ２スイッチを共有する場合も含むものである。同図を参照すると、ノード１０とノード４０との間に実線と破線で示す２つの仮想ネットワークが表示されているが、これら２つの仮想ネットワークはＳＷ１４を共有している。しかし、２つの仮想ネットワーク間ではデータの交換は行われていない。このような形態も本発明に含むのである。
【００５９】
本発明のＬ２ネットワーク上での仮想ネットワーク識別子としてＶＬＡＮ−ＩＤを用いて説明してきたが、ネットワークの規模が大きい場合、図４に示すＶＬＡＮ−Ｔａｇヘッダを複数個配置したり、ＶＬＡＮ−ＩＤ（例えば、１２ビット）より情報量の長いＭＰＬＳラベル（例えば、２０ビット）等他の形態のラベル情報をＬ２仮想ネットワークの識別子に用いることも含むものである。ＭＰＬＳラベル情報を用いる場合でも、本発明では各Ｌ２スイッチではラベル情報の付け替えを行わない、ラベル分配するプロトコルを必要としないという特徴を有しており、又、その位置もＬ２ヘッダ内にあり、公知のＭＰＬＳネットワークとは異なる発明である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によるネットワーク転送システムによれば、相互に通信を行う複数のノード間を経路がループを構成しない複数の仮想ネットワークで接続したため、経路設定に運用者のポリシーを反映させることができ、ネットワーク資源の有効利用が図れ、かつ速やかな障害復旧が可能となる。
【００６１】
又、本発明によるネットワーク転送方法も上記ネットワーク転送システムと同様の効果を奏する。
【００６２】
より具体的には、安価なレイヤ２スイッチを用いて以下の効果を得ることができる。
（１）ポリシーベースの経路設定及び迂回制御が可能となる。
（２）パケットの無限巡回を防止することができる
（３）現用・予備ベースでの経路設計が可能となる。
（４）１＋１のプロテクション制御が可能である。
（５）障害復旧を含む経路切り替えは、レイヤ２転送網のエッジのノードでの切り替え制御のみで済む。
（６）前記切り替え制御は高速に実現することができる。
（７）エッジのノード間で帯域保証が実現する。
（８）レイヤ２スイッチして、仮想ネットワーク番号に基づくスイッチを用いることにより、より低価格なスイッチを提供することができる。
（９）ＭＰＬＳル−タ間を本発明によるＬ２スイッチネットワークで相互に接続すれば、ＭＰＬＳが実現するポリシ−ベ−スのトラフィックエンジニアリングと同等のサービスが提供されるので、ネットワークのコアの部分をＬ２スイッチで構成することができ、ネットワークの低コスト化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレイヤ２ネットワーク転送システムの最良の実施の形態の構成図である。
【図２】Ｌ２スイッチで構成される各仮想ネットワークとノードとの関係を示す図である。
【図３】イーサネット（登録商標）ポート１２１及び１２２を有する伝送路インタフェース部分の一例の構成図である。
【図４】パケットフレームの一例の構成図である。
【図５】第２実施例における仮想ネットワークの構成図である。
【図６】Ｌ２スイッチの一例の構成図である。
【図７】第８実施例におけるノードの一例の構成図である。
【図８】第９実施例におけるＶＬＡＮハ゛ッファの一例の構成図である。
【図９】第１０実施例における仮想ネットワークの構成図である。
【図１０】第１０実施例におけるＬ２スイッチの構成図である。
【図１１】第１０実施例に用いるＬ２スイッチの一例の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１３】ノードの送信時の動作を示すフローチャートである。
【図１４】ノードの受信時の動作を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１６】第３実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１７】第４実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１８】第５実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１９】第６実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２０】第７実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２１】第８実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２２】第９実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２３】第１０実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２４】第１１実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２５】第１２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図２６】第１３実施例における仮想ネットワークの構成図である。
【図２７】従来のＬ２スイッチネットワークの一例の構成図である。
【符号の説明】
１〜３ ＶＬＡＮ
１１〜１７ Ｌ２スイッチ
１０，２０ ノード
２１〜２３ ＶＬＡＮ
３１〜３３ ＶＬＡＮ
３０，４０ ノード
４１，４２ パケットフレーム
５０ ＶＬＡＮ−ＩＤスイッチ
５１ スイッチ部
５２ 制御部
５３ バッファ部
５５ スイッチングテーブル
１１０ 分配処理装置
１１１，１１２ 多重処理装置
１１３ インタフェース
１０１〜１０５ ＶＬＡＮハ゛ッファ
１２１、１２２ ポート
１３１〜１３５ シェーパ
２０１〜２０３ フローバッファ
２３１〜２３３ シェーパ
２１０ 分配処理装置
２１１ 多重処理装置
Claims (34)
- 相互に通信を行う複数のノード間を、ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報
で特定され、経路がループを構成しない複数の仮想ネットワークで接続し、前記複数の経路は少なくもその一部が重ならないように構成され、前記ノードは送出すべきパケットのアドレス情報に基づき前記仮想ネットワークを特定する前記
ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とするネットワーク転送システム。 - 前記ノードは、前記仮想ネットワークに対応する複数のバッファを有し送受信されるパケットを前記バッファに格納すると共に、前記パケットのアドレス情報と前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報との対応を示すテーブルを有し、前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報の付加及び除去動作を行うことを特徴と請求項１記載のネットワーク転送システム。
- 前記仮想ネットワークを用いて、前記ノード間で並列転送通信が行われることを特徴とする請求項1又は２記載のネットワーク転送システム。
- 前記ノードは、前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報のみに基づき転送制御を行うことを特徴とする請求項１から３いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 正常時には複数の前記仮想ネットワークを用いて前記パケットが転送され、前記仮想ネットワークの一部に障害が発生した場合、前記障害が発生した仮想ネットワークに転送されるべき前記パケットは他の仮想ネットワークを介して転送されることを特徴とする請求項1から４いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記ノードは前記仮想ネットワークの障害を検出すると、障害箇所に関わる仮想ネットワークに対し障害を通知する同報パケットを送出し、この同報パケットを受信した対向ノードは他の仮想ネットワークへ切替えることを特徴とする請求項５記載のネットワーク転送システム。
- 前記仮想ネットワークは途中の経路が重ならない２つの仮想ネットワークから構成され、一方を現用として用い他方を予備用として用いるとともに、前記現用に障害が発生した場合、前記予備用に切替えることを特徴とする請求項１から5いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記仮想ネットワークは途中の経路が重ならない2つの仮想ネットワークから構成され、前記ノードから同じパケットが前記２つの仮想ネットワークを介して対向ノードへ送出され、対向ノードでは通常は一方の仮想ネットワークを介して受信されたパケットのみを読出すが、この仮想ネットワークに障害が発生した場合、他方の仮想ネットワークを介して受信されたパケットを読出すことを特徴とする請求項１から5いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記ノードは、パケットのＭＡＣアドレスに基づいて前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする請求項1から８いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記ノードは、パケットのＩＰアドレスに基づいて前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする請求項1から８いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記ノードは、パケットのＭＰＬＳラベル情報に基づいて前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする請求項1から８いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記ノードはパケットの送信に際し前記仮想ネットワーク毎に帯域制御と高優先転送を示すヘッダ情報をパケットに付与し、前記仮想ネットワーク内のスイッチは優先制御が加味されたスイッチ制御を行うことを特徴とする請求項1から１１いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記ノードは帯域保証すべきパケットのフローに対し、フロー毎に帯域制御を行いかつパケットのフレームのＰｒｉｏｒｉｔｙフィールドを所定優先度に設定して送出し、前記仮想ネットワーク内のスイッチは優先制御が加味されたスイッチ制御を行うことを特徴とする請求項１から１１いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記仮想ネットワークは１対のノード間を接続する形態で設定され、前記仮想ネットワーク内のスイッチには前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報とポートとの対応が表示されたスイッチングテーブルが設けられ、前記スイッチは前記スイッチングテーブルに基づきパケットが転送されるべき前記仮想ネットワークに切替えることを特徴とする請求項1から１３いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記仮想ネットワークは途中の経路が重ならない２つの仮想ネットワークから構成され、一方を現用として用いたほうを予備用として用いるとともに、送出ノードから現用仮想ネットワークを介して複数の対向ノード宛診断用の同報パケットが送出され、この同報パケットを受信したか否かの結果に基づき前記ノード側にて前記仮想ネットワークが切替えられることを特徴とする請求項1から１３いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記仮想ネットワークは途中の経路が重ならない２つの仮想ネットワークから構成され、前記ノードから診断用のパケットを含め同じパケットが前記2つの仮想ネットワークを介して対向ノードへ送出され、対向ノードでは通常は一方の仮想ネットワークを介して受信されたパケットのみを読出すが、この仮想ネットワークに障害が発生した場合、他方の仮想ネットワークを介して受信されたパケットを読出すことを特徴とする請求項1から１３いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 前記仮想ネットワークに設けられるスイッチは異なる仮想ネットワーク間で共有されることを特徴とする請求項1から１６いずれか記載のネットワーク転送システム。
- 相互に通信を行う複数のノード間を、ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報で特定され、経路がループを構成しない複数の仮想ネットワークで接続し、前記複数の経路は少なくもその一部が重ならないように構成され、前記ノードは送出すべきパケットのアドレス情報に基づき前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とするネットワーク転送方法。
- 前記ノードは、前記仮想ネットワークに対応する複数のバッファを有し送受信されるパケットを前記バッファに格納すると共に、前記パケットのアドレス情報と前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報との対応を示すテーブルを有し、前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報の付加及び除去動作を行うことを特徴と請求項１８記載のネットワーク転送方法。
- 前記仮想ネットワークを用いて、前記ノード間で並列転送通信が行われることを特徴とする請求項１８又は１９記載のネットワーク転送方法。
- 前記ノードは、前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報のみに基づき転送制御を行うことを特徴とする請求項１８から２０いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 正常時には複数の前記仮想ネットワークを用いて前記パケットが転送され、前記仮想ネットワークの一部に障害が発生した場合、前記障害が発生した仮想ネットワークに転送されるべき前記パケットは他の仮想ネットワークを介して転送されることを特徴とする請求項１８から２１いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記ノードは前記仮想ネットワークの障害を検出すると、障害箇所に関わる仮想ネットワークに対し障害を通知する同報パケットを送出し、この同報パケットを受信した対向ノードは他の仮想ネットワークへ切替えることを特徴とする請求項２２記載のネットワーク転送方法。
- 前記仮想ネットワークは途中の経路が重ならない２つの仮想ネットワークから構成され、一方を現用として用い他方を予備用として用いるとともに、前記現用に障害が発生した場合、前記予備用に切替えることを特徴とする請求項１８から２２いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記仮想ネットワークは途中の経路が重ならない2つの仮想ネットワークから構成され、前記ノードから同じパケットが前記２つの仮想ネットワークを介して対向ノードへ送出され、対向ノードでは通常は一方の仮想ネットワークを介して受信されたパケットのみを読出すが、この仮想ネットワークに障害が発生した場合、他方の仮想ネットワークを介して受信されたパケットを読出すことを特徴とする請求項１８から２２いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記ノードは、パケットのＭＡＣアドレスに基づいて前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする請求項１８から２５いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記ノードは、パケットのＩＰアドレスに基づいて前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする請求項１８から２５いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記ノードは、パケットのＭＰＬＳラベル情報に基づいて前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報を付与することを特徴とする請求項１８から２５いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記ノードはパケットの送信に際し前記仮想ネットワーク毎に帯域制御と高優先転送を示すヘッダ情報をパケットに付与し、前記仮想ネットワーク内のスイッチは優先制御が加味されたスイッチ制御を行うことを特徴とする請求項１８から２８いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記ノードは帯域保証すべきパケットのフローに対し、フロー毎に帯域制御を行いかつパケットのフレームのＰｒｉｏｒｉｔｙフィールドを所定優先度に設定して送出し、前記仮想ネットワーク内のスイッチは優先制御が加味されたスイッチ制御を行うことを特徴とする請求項１８から２８いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記仮想ネットワークは１対のノード間を接続する形態で設定され、前記仮想ネットワーク内のスイッチには前記仮想ネットワークを特定する前記ＶＬＡＮ−Ｔａｇ情報とポートとの対応が表示されたスイッチングテーブルが設けられ、前記スイッチは前記スイッチングテーブルに基づきパケットが転送されるべき前記仮想ネットワークに切替えることを特徴とする請求項１８から３０いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記仮想ネットワークは途中の経路が重ならない２つの仮想ネットワークから構成され、一方を現用として用いたほうを予備用として用いるとともに、送出ノードから現用仮想ネットワークを介して複数の対向ノード宛診断用の同報パケットが送出され、この同報パケットを受信したか否かの結果に基づき前記ノード側にて前記仮想ネットワークが切替えられることを特徴とする請求項１８から３０いずれか記載のネットワーク転送方法。
- 前記仮想ネットワークは途中の経路が重ならない２つの仮想ネットワークから構成され、前記ノードから診断用のパケットを含め同じパケットが前記２つの仮想ネットワークを介して対向ノードへ送出され、対向ノードでは通常は一方の仮想ネットワークを介して受信されたパケットのみを読出すが、
この仮想ネットワークに障害が発生した場合、他方の仮想ネットワークを介して受信されたパケットを読出すことを特徴とする請求項１８から３０いずれか記載のネットワーク転送方法。 - 前記仮想ネットワークに設けられるスイッチは異なる仮想ネットワーク間で共有されることを特徴とする請求項１８から３３いずれか記載のネットワーク転送方法。
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