JP4072158B2 - 通信ネットワークにおけるメッセージパスのテスト方法並びにネットワーク要素 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークにおけるメッセージパスのテスト方法並びにネットワーク要素に関している。

信頼性の高い通信システムは、冗長的なメッセージパスを必要としており、そのため個々のメッセージパスの障害は、通信における制約には結び付かない。このメッセージパスの冗長性とは、すなわち各メッセージパスに対して少なくとも１つの代替的メッセージパスが存在し、障害の起きた場合には、その代替的メッセージパスに切替えることができる。その場合には、サービスプラットフォームないしはホスト、あるいは通信システム自体、すなわちその構成要素、例えばスイッチやルーター、及びその構造部からサポートされていなければならない。

リアルタイムの要求を伴う通信システム、例えば音声伝送のケースではその他にもメッセージパスでの障害発生による動作自体への悪影響を最小に抑えるためにも、この障害の発生しているメッセージパスから代替メッセージパスへの非常に迅速な切替えも重要である。

憂慮すべき障害には、通信システムにおける個々の構成要素、例えばサービスプラットフォーム、スイッチ、ルーターの完全な故障及び/又は部分的な故障が含まれ、さらに個々の構成要素間の接続のエラーも含まれる。

実際においてこれに該当する頻度の非常に高い通信システムは、１つまたは複数のホストないしサービスプラットフォームからなっており、それらは冗長的なローカルネットワークＬＡＮ（Local Area Network）と２つのゲートウエイを介してＩＰ（Internet Protocol）ネットワークに接続されている。

メッセージパスのエラーなし状態を検査するのに以下のような手段が公知である。：
ＩＰネットワーク（レイヤ３ スイッチング）：
ＩＰネットワークの論理プロトコルレベルに対しては、標準化されたルーティングプロトコル、例えばオープンショーテストパスファースト（ＯＳＰＦ）、ルーティングインフォメーションプロトコル（ＲＩＰ）、ボーダーゲートウエイプロトコル（ＢＧＰ）が存在している。それらを用いることにより、パスのエラーが識別され、他のネットワーク要素にレポートされ得る。それにより代替的ルートへの切替えが開始できる。その場合ＩＰネットワークのトポロジは、重要な役割を演じない。ネットワーク要素に直に接続されているメッセージパスの中断は、通常は非常に迅速に、例えば６０ｍｓ内で識別され、典型的に数秒後（例えば１〜４秒内）には切替えが完了される。

ネットワーク要素に直に接続されていないメッセージパスの中断は、ルーティングプロトコルを介してでないと通信及び識別ができない。ここでの切替え時間は、通常は著しく長く、例えば３０秒から２５０秒の範囲にある。
ローカルネットワークＬＡＮ（レイヤ２ スイッチング）：
ＬＡＮの論理プロトコルレベルに対しては、障害を起こしているメッセージパスの識別に対する、特に前述したような構造を有する冗長的なコンフィグレーションを有するような標準化された手法は存在していない。ホスト−ＬＡＮ−ゲートウエイコネクションを監視するために、例えばスパンニングツリープロトコルＳＰＴ（Spanning Tree Protocol）が使用可能である。

このプロトコルＳＰＴは、いずれにせよ非常に動きが鈍い。つまり、代替パスを確定するのに著しい時間周期、例えば約３０秒もの時間周期が必要となる。このような理由からＳＰＴの高速な形態、つまり高速スパンニングツリープロトコルＲＳＰＴ（Rapid Spanning Tree Protocol：IEEE標準802.1W）の導入が望まれている。このＲＳＰＴに対する監視時間は、それでもなお数秒の範囲にある（Bridge hello tameの欠落値＝２秒）。

リング・トポロジを有するＬＡＮに対する解決手段としては、例えばイーサネットオートマチックプロテクションスイッチングＥＡＰＳ若しくは弾性パケットリングＲＰＲが公知であり、それによれば、非常に短い切替え時間（例えば１秒以下）が達成され得る。しかしながらこれらの全ての方法は、必ずしも全ての適用ケースにそぐはないリングトポロジを有するＬＡＮが前提となっている。

前述したような、メッセージパスの検査に対する公知の手段に着目すれば、以下のような問題が挙げられる。すなわち、
−これらの公知の手段は、全てのネットワーク要素内で実行されなければならないか、及び/又は所定のネットワークトポロジに制限される特別なルーティングプロトコルを前提としている
−メッセージパスに対し古典的なテスト方法が、例えばインターネットコントロールメッセージプロトコルＩＣＭＰ、ＰＩＮＧ若しくはＲＩＰメッセージを用いて比較的高頻度で実施されるならば、そのつどの（テスト要求の処理と応答のための）レスポンダ要素がコンピュータにかなりの負担をかける
−切替え時間は、リアルタイム通信に許される範囲を越える。

本発明の課題は、前述したような従来技法の欠点を解消できる、通信ネットワークにおけるメッセージパスのためのテスト方法並びに改善されたネットワーク要素を提供することである。

前記課題は、請求項１の特徴部分に記載された本発明による通信ネットワークにおけるメッセージパスのためのテスト方法並びに請求項１５の特徴部分によるネットワーク要素によって解決される。

本発明の有利な実施例は従属請求項に記載される。

本発明の重要な観点は、メッセージパスに対するテスト方法であり、これは有利には、２つの装置が第１のプロトコル層のメッセージ、例えばＩＰパケットを、低位のプロトコル層の通信ネットワーク、例えばＬＡＮを介して、交換する場合に投入可能である。この場合は装置間で通信ネットワークを介して交換されるメッセージが通信ネットワークを透過する。すなわち不変のまま伝達される。本発明による当該のテスト方法を開始する装置は、短い時間間隔で第１のプロトコル層のテストメッセージ、例えば特別なＩＰパケットを送信する。この場合そのようなテストメッセージに対しては、送信者アドレスにも受信者アドレスにも、開始装置が選択した第１のプロトコル層のアドレス、例えばＩＰアドレスが選択される。また当該テスト方法は２つの装置によって実施することも可能である。それによれば、通信に関係する両（端末）装置のもとでメッセージパスのステータスが識別される。

発明の効果
本発明の大きな利点は、第１の装置から第２の装置へ送信されたテストメッセージが第２の装置の交換機プロセッサによって処理されるのではなく、第２の装置のインターフェースユニットによって既に処理されることである。それにより、メッセージパスの障害のできるだけ迅速な識別のために頻繁に（例えば１００ｍｓおきに）送信されるテストメッセージが、第２の装置のプロセッサに負担をかけることが避けられる。

発明を実施するための最良の形態
有利な実施例によれば、ＬＡＮのメッセージパスがホストとゲートウエイの間でテストされ、その主要な利点は、本発明によるリンクテストがゲートウエイに対して過重負担の状況を引き起さないことである。従来の実施方式では、ＰＩＮＧ若しくはルートアップデータメッセージないしはＲＩＰメッセージが、３０ｓ〜３００ｓの時間間隔で利用される。そのため特に音声通信には必要とされる、障害の起きたメッセージパスの迅速な識別は不可能である。公知のＩＣＭＰ−ＰＩＮＧ若しくはＲＩＰメッセージの適用は、このメッセージが、複数接続されたホストのもとで前述のように高頻度に、つまり各メッセージパス毎に毎秒何度も送信されたならば、過重な負担となる。

タイマを用いることによって有利には、次のような監視が可能である。すなわちテストメッセージの送信されたメッセージパスを介してテストメッセージが、正確にかつ当該通信ネットワーク内で推定されるメッセージ伝播時間に基づかせた所期の時間間隔で受信されたかどうかが監視できる。テストメッセージが受信されないか、あるいはタイマの経過後に受信された場合には、相応するメッセージパスに障害発生の疑いがある。個々のテストメッセージの損失は、必ずしも各メッセージパスの基本的な障害発生の誤った想定には結び付かないので、複数のテストメッセージの損失はメッセージパスの障害に対する基準として利用できる。

有利には、個々のメッセージパスの障害に関する情報は、そのつどの残されている最適なメッセージパスの選択のために用いることができる。その場合には関与するネットワークの選択されたトポロジに応じて、並びに個々のメッセージパスによって想定されるコスト、既存の若しくは冗長的なインターフェースないし装置の数などを考慮して、最適なメッセージパスの選択が実施可能である。

本発明は、通信ネットワークの構成要素における何らかの変更を必要としない。そのため簡単かつ低コストで実現できる。従って、テストを開始する装置だけに係わって容易に置換えできる。

本発明によれば、当該テスト方法を実施するための手段を有しているネットワーク要素も提案されている。

以下では本発明の実施例を６つの図面に基づいて詳細に説明する。この場合、
図１は、冗長的ＬＡＮを介したゲートウエイへのホスト装置の接続を概略的に表わした図であり、
図２は、障害のないケースでのホスト装置とゲートウエイの間のテストの経過を概略的に表わした図であり、
図３〜６は、様々な障害発生ケースでのテストの経過を概略的に示した図である。

いかではまず図１に基づいて、本発明の有利な実施例の１つとして冗長的ネットワークトポロジを説明する。但しこのトポロジはあくまでも本発明の実施例を説明するためのものである。従って本発明には、任意のトポロジが適用可能であることをここに述べておく。

図１には、第１の装置Ｈｏｓｔが示されている。この第１の装置は、例えば冒頭に述べたようなホストやサービスプラットホームである。しかしながらこの第１の装置は、Ｌ３の通信能力を備えた任意の通信装置であり得る。なお以下では説明を簡単にするためにこの第１の装置を単にホストと称する。

Ｈｏｓｔは、通信ネットワークＬＡＮを介して第２の装置Ｇ０に接続される。この第２の装置は、例えば冒頭に述べたようなゲートウエイである。しかしながらこの第２の装置は、Ｌ３の通信能力を備えた任意の通信装置であり得る。なお以下ではわかりやすくするためにこの第２の装置を単にゲートウエイと称する。

通信ネットワークＬＡＮは、有利にはローカルネットワークないしはローカルエリアネットワークである。これらは例えばイーサネット標準規格に従って動作する。但し他のネットワーク及び/又はプロトコルも、ホストとゲートウエアの間の透過的なメッセージ転送に利用可能である。以下では説明を簡単にするためにこの通信ネットワークを単にＬＡＮと称する。

本発明は、ＬＡＮやそのトポロジに関する特別の仕様なしでも既に、ＬＡＮを介した１つ若しくは複数のメッセージパスのテストに適している。しかしながら以下に説明するトポロジは、本発明の適用ケース、特に障害発生ケースでの可能な代替メッセージパスに関して適している。

このＬＡＮは、２つの独立した加入者ネットワークＬＡＮ_０,ＬＡＮ_１に分けられる。この分割は、最も簡単なケースでは、論理レベルで実現されるが、しかしながらできるだけ確実な対障害性を設定するためには、有利には、空間的に行われる。この場合には、ＬＡＮ_０は、複数の交換機要素若しくはスイッチＳ_００、Ｓ_０１、Ｓ_０２からなる。図示されているのは３つの交換機要素であるが、これらの数はいずれにせよ例示的なものであって、本発明の視点からは任意であり、同様にＬＡＮ_０の構造も、例示的にリニアに示されているだけのものである。

スイッチＳ_００、Ｓ_０１は、接続線路Ｌ_０１によって接続されている。この接続線路は、論理的にスイッチ間の双方向接続を表わすために示されており、例えば物理的に複数の接続線路によって形成され得る。同じような形式でスイッチＳ_００、Ｓ_０１は接続線路Ｌ_０２と接続されている。

ＬＡＮ_１は、複数の交換機要素若しくはスイッチＳ_１０、Ｓ_１１、Ｓ_１２からなる。図示されているのは３つの交換機要素であるが、これらの数はいずれにせよ例示的なものであって、本発明の視点からは任意であり、同様にＬＡＮ_１の構造も、例示的にリニアに示されているだけのものである。スイッチＳ_１０、Ｓ_１１は、接続線路Ｌ_１１によって接続されている。この接続線路は、論理的にスイッチ間の双方向接続を表わすために示されており、例えば物理的に複数の接続線路によって形成され得る。同じような形式でスイッチＳ_１１、Ｓ_１２は接続線路Ｌ_１２と接続されている。

ＬＡＮ_０は、接続線路Ｌ_００を介してホストＨｏｓｔと接続されている。ＬＡＮ_１は、接続線路Ｌ_１０を介してホストＨｏｓｔと接続されている。この場合Ｈｏｓｔは、２つの別個のインターフェースＩＦ_０，ＩＦ_１を有しており、ここで第１のインターフェースＩＦ０は、ＬＡＮ_０との接続に用いられ、第２のインターフェースＩＦ１は、ＬＡＮ_１との接続に用いられている。

ＬＡＮ_０とゲートウエイＧ０との接続には、接続線路Ｌ_０３が用いられている。冗長的トポロジの特徴に応じてＬＡＮ_１は、ゲートウエイＧ０への接続線路か（図示はされていない）、及び/又はＬＡＮ_０への少なくとも１つの横方向接続（クロスリンク）線路Ｑ_１を有している。有利にはこの横方向の接続は、ＬＡＮ_０からゲートウエイＧ０への移行部のできるだけ近くで行われる（すなわち図１に例示的に示されているようにＳ_０２とＳ_１２の間）。横方向接続線路Ｑ_１がＬＡＮ_０からゲートウエイＧ０への移行部のすぐ近くに設けられていないならば、Ｌ２ループを回避するために本発明との関連で適切なプロトコルが用いられてもよい。横方向接続線路Ｑ1は物理的に複数の接続線路で構成されていてもよい。

代替的に、例えばゲートウエイＧ０の故障の場合にゲートウエイＧ０に対して付加的に代替ゲートウエイＧ１（破線で示されている）が設けられる。その際にはゲートウエイＧ０，Ｇ１も横方向接続線路Ｑ2を用いて接続され得る。接続線路Ｌ_１３はＬＡＮ_１とゲートウエイＧ_１を接続する。冗長的トポロジの特徴に応じてＬＡＮ_０もゲートウエイＧ１への接続（図示せず）を有する。

ゲートウエイＧ０、Ｇ１の優先付けは、ルーティングテーブルが相応に管理されて行われてもよい。例えばゲートウエイＧ０からさらなるＩＰネットワークＩＰへの接続がローコストルートとして、またゲートウエイＧ１からさらなるＩＰネットワークＩＰへの接続がハイコストルートとして配向されてもよい。この優先付けは、横方向接続線路Ｑ_１に障害がある場合に、ホストが、デフォルトゲートウエイＧ０に接続されたネットワーク（ここでは：ＬＡＮ_０）を常に通信のために利用することを可能にする。

しかしながらそのような優先付けは、全てのケースにおいて必要となるわけではない。例えば図示されてないが、横方向線路Ｑ1が物理的に複数の接続線路からなっている場合など。このケースでは優先付けが必要とならない。なぜならこれらの接続線路の１つに欠陥が生じても、少なくとも１つのさらなる接続線路が可用となるからである。

予め設定されるネットワークトポロジを用いれば、例えば以下に例示するようなメッセージパスが得られる。この場合はＬＡＮ内部のパスのみに着目する。：
パス１：Ｈｏｓｔ＜−＞ＩＦ０＜−＞ＬＡＮ_０＜−＞Ｇ０＜−＞ＩＰ
パス２：Ｈｏｓｔ＜−＞ＩＦ１＜−＞ＬＡＮ_１＜−＞Ｑ_１＜−＞Ｓ_０２＜−＞Ｇ０＜−＞ＩＰ
パス３：Ｈｏｓｔ＜−＞ＩＦ０＜−＞ＬＡＮ_０＜−＞Ｑ_１＜−＞Ｓ_１２＜−＞Ｇ１＜−＞ＩＰ
パス４：Ｈｏｓｔ＜−＞ＩＦ１＜−＞ＬＡＮ_１＜−＞Ｇ１＜−＞ＩＰ
ゲートウエイＧ０、Ｇ１に対して前述した優先付けが設定され、さらにインターフェースＩＦ０，ＩＦ１の優先付けが行われるならば、（この場合例えばＩＦ０がより高い優先度を有する）、ゲートウエイの優先付けがインターフェースの優先付けよりも強く作用する場合には、前述したパスの以下のような優先付け、
パス１＞パス２＞パス３＞パス４
が生じる。

前述したＬＡＮ_０からＧ１へのクロスオーバー接続とＬＡＮ_１からＧ０へのクロスオーバー接続が存在するならば、及び/又はＬＡＮ_０とＬＡＮ_１の間のＬＡＮ内部でさらなる横方向接続若しくはクロス接続が存在するならば、さらなるメッセージパスも類似の形式で得られる。

図２には、図１からのＬＡＮが障害のないケースでのＬＡＮを透過するテストメッセージと共に概略的に示されている。この場合図２Ａには、ＬＡＮを通るテストメッセージの経路が示されている。図２Ｂには、時間的な経過のダイヤグラムが示されている。この場合このダイヤグラムは、テストメッセージの伝播時間が別個には考慮されないことに関して大幅に理想化されている。またこのダイヤグラム２Ｂではテストメッセージだけが考慮され、ユーザーデータは考慮されていない。

メッセージパスのテストは、ここにおいて次のように行われる。すなわちホストが各インターフェースＩＦ０，ＩＦ１を介して各ゲートウエイＧ０，Ｇ１へ非常に短い時間間隔、例えば１００ｍｓおきに特別なテストＩＰデータグラムを送信する。ソースＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレスとして、そのつどの固有のインターフェースＩＦ０ないしＩＦ１のＩＰアドレスがプロットされる。それによりテストパケットはゲートウエイを通って再び送信側のホストインターフェースＩＦ０，ＩＦ１へ返信される。

以下のテーブルには、メッセージパス１〜４のテストのための選択すべきＩＰ及びＭＡＣアドレスが示されている。：

基本的にはレイヤ２のメッセージのアドレッシングそのつどのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスに基づいて正確に行われる。それに対して上位のレイヤ３のメッセージのアドレッシングは次のように変更される。すなわち、レイヤ３のメッセージが送信側の構成要素にルーティングバックされるように変更される。この原理は次のような事実に基づいている。すなわち通常はレイヤｎのメッセージは、転送の際にレイヤｎ−１のネットワークによって変更されず、レイヤｎのアドレス情報は、レイヤｎ−１のネットワークによって評価されないことである。

ＩＰテストメッセージに対する重要な利点は次のとおりである。すなわち送信側構成要素へのテストメッセージのミラーリングないし返信に対して“ＩＰ−Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ”機能（これはゲートウエイの高出力のインターフェースカードで実現される）のみが必要となる点である。それにより本発明による方法によれば、ゲートウエイにおける過重負担は生じない。なぜならゲートウエイの交換機プロセッサがテストメッセージの処理には関与しないからである。

そのつどの宛先でミラーリングされたテストメッセージがホストによって所定の時間内、例えば１００ｍｓ内で再び受信されない場合には、相応するメッセージパスに障害が発生したおそれがある。このことは例えばメモリに記録される。本発明のさらなる実施例では、メッセージパスの障害は、このメッセージパスに関連する後続のテストメッセージが再びホストによって受信されない場合に初めて継続的な障害として記録される。さらに別の実施例では、メッセージパス毎に損失の許容される順次連続するメッセージの数が、これが障害として評価される前に、そのつどの要求に適応化され得る。

代替的に、送信されたテストメッセージを連続ナンバー若しくはシーケンスナンバーで識別することも可能である。このことはテストメッセージのペイロードにプロットされる。必ずしも必要ではない順次連続するテストメッセージの構成可能な数の損失は、欠陥識別のための基準として用いることが可能である。すなわちメッセージパスは、テストメッセージのナンバリングによって監視される。その場合失われたテストメッセージに対するカウンタが次のように構成されてもよい。すなわち失われたテストメッセージがカウンタを１だけカウントアップし、損失されることなく受信されたテストメッセージの構成可能な数は（例えば１０００）カウンタを１だけカウントダウンする。代替的にカウンタのカウントダウンは、テストメッセージの損失が何も生じなかった期間の経過後に行われてもよい。カウンタが限界値に達した場合には、メッセージパスは障害を受けているものとして評価される。

本発明による方法を用いて十分に短い時間間隔でメッセージパスが検査され（前述の実施例では、１００ｍｓおきに）、相応のパスが障害を起こしていると評価される前に、エラーテストが正確に一度だけ繰り返されると、繰り返されるテストのエラーのもとでメッセージパスが非常に僅かな遅延（ここでは２００ｍｓ）しか伴わずに障害の発生を識別される。

当業者にとっては、具体的な適用例に基づいて、前述した本発明によるテスト方法のパラメータを各適用ケースに適応化させることが可能である。

障害が識別されて記録された後では、障害のあるメッセージパスのユーザーデータの通信が、他の障害のないメッセージパスへ切替えられる。この種の方法は、十分に公知である。しかしながら以下では代替メッセージパスの選択のための有利なストラテジが、図３〜図６に基づいて説明する。この場合図３〜図６は、メッセージパスの例示的な障害を含んでいる。

図３Ａには、横方向接続線路Ｑ_１に接続されていない、ＬＡＮ_０におけるスイッチ、ここでは例えばスイッチＳ_０１の故障発生が示されている。それにより、パス１とパス３には障害があり、パス２とパス４には障害がない。相応する信号流は、図３Ｂに示されている。そのときまでアクティブ（ＡＣＴ）なインターフェースとして表されている、インターフェースＩＦ０から、テストメッセージが、いずれにせよ欠陥に基づいて損なわれている２つのゲートウエイＧ０及びＧ１に送信される。テストが二回続けて失敗となった後では、パス１とパス３の障害が識別される。スタンバイ（ＳＴＢ）インターフェースとして表されているインターフェースＩＦ１からは、相応に再び受信されるテストメッセージが２つのゲートウエイＧ０，Ｇ１へ送信される。パス２とパス４は障害なしとして識別される。メッセージパスの優先付けに応じて、インターフェースＩＦ１がＳＴＢからＡＣＴ切り替ることによってパス２が代替パスとして作動する。インターフェースＩＦ０に対しては、例えば“故障”が記録され、必要に応じて操作者に対してアラームがトリガされる。

図４Ａには、ゲートウエイＧ０の故障が示されている。パス３とパス４は支障がない。相応の信号流は図４Ｂに示されている。２つのインターフェースＩＦ０，ＩＦ１からはテストメッセージがデフォルトゲートウエイＧ０に送信され、それらはいずれにせよ故障に基づいて失われる。テストが二回続けて失敗した後では、パス１とパス２の障害が識別される。２つのインターフェースＩＦ０，ＩＦ１からは、テストメッセージが代替ゲートウエイＧ１に送信されそれらは相応に再び受信される。それに続いてパス３とパス４が障害なしとして識別される。メッセージパスの優先付けに相応していわゆるゲートウエイの失敗（代替ゲートウエイに対する切換）によりパス３が代替パスとして作動されるゲートウエイＧ０に対しては、例えば“故障”が記録され、必要に応じて操作者に対してアラームがトリガされる。

図５Ａには、ＬＡＮ_０とＬＡＮ_１の間の横方向接続線路Ｑ_１の障害のケースが示されている。これによりパス２と３が障害を起こしている。パス１と４は、障害なしである。相応の信号流は図５Ｂに示されている。そのときまでアクティブ（ＡＣＴ）なインターフェースとして表されている、インターフェースＩＦ０からはテストメッセージが、いずれにせよ欠陥に基づいて損なわれているゲートウエイＧ１に送信される。テストが二回続けて失敗となった後では、パス３の障害が識別される。スタンバイ（ＳＴＢ）インターフェースとして表されているインターフェースＩＦ１からは、テストメッセージがいずれにせよ欠陥に基づいて損なわれているゲートウエイＧ０に送信される。テストが二回続けて失敗となった後では、パス２の障害が識別される。インターフェースＩＦ０からは、テストメッセージが、ゲートウエイＧ０に送信される。それらは相応に再び受信される。パス１は障害なしとして識別される。インターフェースＩＦ１からはテストメッセージがゲートウエイＧ１に送信される。それらは相応に再び受信される。パス４は障害なしとみなされる。メッセージパスの優先付けに応じて、パス１はアクティブなまま維持されるが、しかしながら障害の存在を操作者に通知することは行うことが可能である。

パス２とパス３の障害が消えることなく、さらなる欠陥によってパス１も障害を起こしてしまったら、そのときは最低位の優先付けのなされたパス４への切換が直接行われる。障害情報は、障害の発生したパスに対してもさらに１００ｍｓおきに経過するテストに基づいて常に最新であるので、この切換は、パス２若しくはパス３への切換が最初に引き起こされることなしに遅延なく行われ得る。

図６Ａは、横方向接続線路Ｑ_１に接続されている、ＬＡＮ_０におけるスイッチ、ここでは例えばスイッチＳ_０２の故障発生が示されている。それにより、パス１とパス２とパス３には障害があり、パス４には障害がない。相応する信号流は、図６Ｂに示されている。そのときまでアクティブ（ＡＣＴ）なインターフェースとして表されている、インターフェースＩＦ０から、テストメッセージが、いずれにせよ欠陥に基づいて損なわれている２つのゲートウエイＧ０及びＧ１に送信される。テストが二回続けて失敗となった後では、パス１とパス３の障害が識別される。スタンバイ（ＳＴＢ）インターフェースとして表されているインターフェースＩＦ１からはテストメッセージがゲートウエイＧ０に送信される。それらはいずれにせよ欠陥に基づいて失われる。テストが二回続けて失敗となった後では、パス２の障害が識別される。インターフェースＩＦ１からはテストメッセージがゲートウエイＧ１に送信され、それらは相応に再び受信される。従ってパス４は障害なしとして識別される。このパス４は唯一残されたパスであるので、これは代替パスとして活動化される。その際スタンバイ（ＳＴＢ）のインターフェースＩＦ１は、アクティブ（ＡＣＴ）に切替えられる。インターフェースＩＦ０に対しては、例えば“障害有り”の状態が記録され、場合によってはアラームも操作者に対してトリガされる。さらなる代替メッセージパスの存在がないことを示し、それによってさらなる各故障が全体の機能停止に結び付くことを示す特別なアラームもトリガされ得る。

図３から図６に基づいて説明してきた切換ストラテジは、以下のテーブルを用いて具体化される。この場合の各符号の意味はそれぞれ、
“Ｘ”は、パスの障害なし、
“ｏ”は、パスの状態が無関係、
“−”は、パスの障害有り、
“Ｐ１…Ｐ４”は、パス１…パス４，
“ＩＦ−Ｆ０”は、インターフェース機能停止、
“Ｇ−Ｆ０”は、ゲートウエイ機能停止
を意味している。：

この場合ゲートウエイの機能停止は、ホストがＩＰネットワーク方向へのＩＰパケットの送信に他のゲートウエイを利用することを意味している。それに対してインターフェース機能停止は、ホストがメッセージの送信と受信に他のインターフェースを用いることを意味している。“内部”通信、すなわちＬＡＮに接続された複数のホスト間の通信（図示されず）に対しては、全てのホストが常に、同じデフォルトのゲートウエイＧ０若しくはＧ１を有することが必要である。それによりホスト対ホスト通信は、部分的エラーの場合でも保証される（例えば横方向パスＱ_１の欠陥など）。代替ゲートウエイＧ１への切換は、デフォルトゲートウエイＧ０がＩＦ０を介してもＩＦ１を介しても到達できない場合に初めて行われる。このことは、パスの優先付けにおいても表される。

本発明の実施例がＩＰ/ＬＡＮ環境に関して説明されているにもかかわらず、本発明はこれらのプロトコル環境に限定されるものではない。接続指向のプロトコルは、これらが接続の構築を“自身で”サポートしている場合（すなわちソースアドレス＝宛先アドレス）には、例えばホスト−ゲートウエイ接続の監視に対しても用いることが可能である。プロトコルによって接続の中断が識別される場合には、冗長的な伝送パスへの切換が引き起こされてもよい。例えばそのようなプロトコルに対しては、リアルタイムプロトコルＲＴＰ若しくはストリームコントロールトランスミッションプロトコルＳＣＴＰが挙げられる。

所定のネットワークにおいては、第１の装置Ｈｏｓｔも、第２及び第３の装置Ｇ０，Ｇ１も、全てのメッセージパスの状態を識別する必要がある。このことを達成するために、本発明による方法は、メッセージパスの状態を識別しなければならない全ての装置に対して実施可能である。代替的に状態は、状態メッセージを用いてテスト方法を実施する装置から全てのさらなる装置へ伝送され得る。本発明による方法の利点は、様々な装置、例えば複数のホストから開始されるテストメッセージが相互作用を及ぼさないことである。

前述した方法の実施される、例えばネットワーク要素Ｈｏｓｔは、送受信装置若しくはインターフェースＩＦ０、ＩＦ１の他にネットワークＬＡＮに対して例えば前述した方法を実行に移す制御ロジックを有する。その際にはそのような制御ロジックは、テストメッセージを準備する装置を有する。それらのメッセージの宛先アドレスとソースアドレスは、例えばソースＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレス、ネットワーク要素のアドレス及び/又はそのインターフェースに相応する。

さらに前記制御ロジックは、個々のメッセージパスの監視のための装置を有している。これらのメッセージパスは、この場合操作者の介入によって設定されてもよいし、相応のプロセスによって自動的に求められてもよい。

前記制御ロジックは、既に実施例に基づいて説明された基準に基づいて、メッセージパスが障害を受けているかどうかを検出し、切換ストラテジに従って代替的メッセージパスの選択と切換を行う。それについて制御ロジックは相応の切換手段並びに記憶手段を有している。この記憶手段には個々のメッセージパスの優先付けがファイルされている。

冗長的ＬＡＮを介したゲートウエイへのホスト装置の接続を概略的に表わした図 障害のないケースでのホスト装置とゲートウエイ間のテストの経過を概略的に表わした図 図２Ａに相応する信号流を概略的に示した図 ＬＡＮ_０におけるスイッチの故障ケースでのテストの経過を概略的に表した図 図３Ａに相応する信号流を概略的に示した図 ゲートウエイＧ０の故障ケースでのテストの経過を概略的に示した図 図４Ａに相応する信号流を概略的に示した図 ＬＡＮ_０とＬＡＮ_１の間の横方向接続線路Ｑ1の障害発生ケースでのテストの経過を概略的に表した図 図５Ａに相応する信号流を概略的に示した図 ＬＡＮ_０におけるスイッチの故障ケースでのテストの経過を概略的に表した図 図６Ａに相応する信号流を概略的に示した図

Claims (18)

1. 第１の装置（Ｈｏｓｔ）と第２の装置（Ｇ０）の間に存在するメッセージパスに対するテスト方法であって、この場合第１の装置（Ｈｏｓｔ）と第２の装置（Ｇ０）は通信ネットワーク（ＬＡＮ_０）を介して接続されており、さらに当該第１の装置と第２の装置の間の通信は、第１のプロトコル層のメッセージを用いて行われ、その通信ネットワーク（ＬＡＮ_０）内で変更されない伝送は、第１のプロトコル層の下位におかれた第２のプロトコル層を用いて行われる形式の方法において、
   第１の装置（Ｈｏｓｔ）から第２の装置（Ｇ０）へ、短い時間間隔で第１のプロトコル層のテストメッセージが送信され、
   当該テストメッセージに対して、発信側アドレスも受信側アドレスも、前記第１の装置（Ｈｏｓｔ）のアドレスを前記第１のプロトコル層に従って選択することを特徴とする方法。
2. 障害なしのケースにおいて送信側アドレスにも等しい選択された受信アドレスに基づいて第２の装置（Ｇ０）から第１の装置（Ｈｏｓｔ）へ直接返信される、第１のテストメッセージが、測定された時間内に前記第１の装置（Ｈｏｓｔ）によって受信されない場合には、前記メッセージパスが、少なくとも一時的に障害を受けているものとして記録される、請求項１記載の方法。
3. 測定された時間内で、予め設定される数のさらなるテストメッセージが第１の装置（Ｈｏｓｔ）によって受信されない場合には、メッセージパスが永続的に障害を受けているものとして記録される、請求項２記載の方法。
4. 前記テストメッセージの受信に基づいて第１の装置（Ｈｏｓｔ）により障害の終了が確定される場合には、永続的に障害を受けたものとして記録されたメッセージパスがさらに複数のテストメッセージの適用下でテストされ、障害を受けたものとしての当該メッセージパスの記録は中止される、請求項３記載の方法。
5. 第２の装置（Ｇ０）から第１の装置（Ｈｏｓｔ）へ短い時間間隔で第１のプロトコル層のテストメッセージが送信され、そのようなテストメッセージに対して送信側アドレスも受信側アドレスも第２の装置（Ｇ０）の第１のプロトコル層のアドレスが選択される、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 障害なしのケースにおいて送信側アドレスにも等しい選択された受信アドレスに基づいて第２の装置（Ｇ０）から第１の装置（Ｈｏｓｔ）へ直接返信される、第１のテストメッセージが、測定された時間内に前記第１の装置（Ｈｏｓｔ）によって受信されない場合には、前記メッセージパスが、少なくとも一時的に障害を受けているものとして記録される、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 測定された時間内で、予め設定される数のさらなるテストメッセージが第１の装置（Ｈｏｓｔ）によって受信されない場合には、メッセージパスが永続的に障害を受けているものとして記録される、請求項１から４または６記載の方法。
8. 前記テストメッセージの受信に基づいて第１の装置（Ｈｏｓｔ）により障害の終了が確定される場合には、永続的に障害を受けたものとして記録されたメッセージパスがさらに複数のテストメッセージの適用下でテストされ、障害を受けたものとしての当該メッセージパスの記録は中止される、請求項１から４または７記載の方法。
9. 前記通信ネットワーク（ＬＡＮ_０）と少なくとも１つのさらならう通信ネットワーク（ＬＡＮ_１）によって形成される、第１の装置（Ｈｏｓｔ）と第２の装置（Ｇ０）の間の複数のメッセージパスを有する冗長的な接続のもとで、第１の装置（Ｈｏｓｔ）の別個のインターフェース（ＩＦ０，ＩＦ１）がそれぞれ冗長的な通信ネットワーク（ＬＡＮ_０，ＬＡＮ_１）と接続を形成し、冗長的な通信ネットワーク（ＬＡＮ0，ＬＡＮ1）の間で横方向接続（クロスリンク；Ｑ）が形成され、全てのメッセージパスがテストされ、障害の存在している場合には、障害のあるものとして別個に記録される、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
10. 少なくとも１つのインターフェース（ＩＦ０）がアクティブとして記録され、ユーザーデータの伝送に利用され、少なくとも１つのさらなるインターフェース（ＩＦ１）は、スタンバイ状態として記録され、ユーザーデータの伝送には使用されず、当該スタンバイインターフェース（ＩＦ1）は活動化され、ユーザーデータが当該スタンバイインターフェース（ＩＦ1）を介して伝送され、前記スタンバイインターフェース（ＩＦ1）に関連するメッセージパスが実行され、同時にアクティブインターフェース（ＩＦ0）と関連する全てのメッセージパスが一時的に若しくは永続的に障害のあるものとして記録される、請求項９記載の方法。
11. 前記第２の装置（Ｇ０）も、その故障の際に該第２の装置（Ｇ０）の機能を受け継ぐ少なくとも１つの第３の装置（Ｇ１）を設けることによって冗長的に構成され、第１の装置（Ｈｏｓｔ）の通信が、基本的に第２の装置（Ｇ０）に導かれ、第２の装置（Ｇ０）がインターフェース（ＩＦ０，ＩＦ１）のうちの１つに関連付けられたメッセージパスを介して到達可能であり、第１の装置と第２の装置の間の全てのメッセージパスが障害を受けている場合にのみ第３の装置（Ｇ１）への方向付けがなされる、請求項９または１０記載の方法。
12. 第１の装置と第２の装置の間の全てのメッセージパスが障害を受け、通信が、第３の装置（Ｇ１）へ導かれる場合に、第１の装置と第２の装置の間の障害を受けているメッセージパスのうちの１つが再び使用可能になると同時に前記通信が即座に第２の装置（Ｇ０）に導かれる、請求項１１記載の方法。
13. 前記通信ネットワーク（ＬＡＮ_０，ＬＡＮ_１）は、プロトコル階層のプロトコルレベル２に基づいており、前記第１及び第２及び第３の装置は、プロトコル階層のプロトコルレベル３のメッセージ、データグラム又はパケットを交換する、請求項１から１２いずれか１項記載の方法。
14. 通信ネットワーク（ＬＡＮ_０，ＬＡＮ_１）は、ローカルネットワーク若しくはローカルエリアネットワークＬＡＮであり、ユーザーデータは、イーサネットプロトコルに従って伝送されるか交換され、第１、第２及び第３の装置は、ユーザーデータをインターネットプロトコルＩＰに従って交換する、請求項１から１３いずれか１項記載の方法。
15. 接続ネットワーク（ＬＡＮ）を用いて少なくとも１つのさらなるネットワーク要素（Ｇ０，Ｇ１）に接続され、接続ネットワークの構造に基づいて複数のメッセージパスがネットワーク要素（Ｈｏｓｔ）と前記さらなるネットワーク要素（Ｇ０，Ｇ１）の間で存在し、当該ネットワーク要素間で交換されたデータが前記接続ネットワーク（ＬＡＮ）によって不変のままスイッチされる、ネットワーク要素（Ｈｏｓｔ）において、
    メッセージパスに関するテストメッセージを生成するための手段と、；前記メッセージは、その特性に基づいて前記さらなるネットワーク要素（Ｇ０，Ｇ１）から直接当該ネットワーク要素（Ｈｏｓｔ）に返信されるものであり、
    テストメッセージをメッセージパスを介して前記さらなるネットワーク要素（Ｇ０，Ｇ１）に送信するための手段と、
    全てのメッセージパス上のテストメッセージを受信する手段とを有し、
    前記ネットワーク要素（Ｈｏｓｔ）から前記さらなるネットワーク要素（Ｇ０，Ｇ１））へ、短い時間間隔で第１のプロトコル層の前記テストメッセージが送信され、
    前記ネットワーク要素（Ｈｏｓｔ）のアドレスは前記第１のプロトコル層に従って発信側アドレスとしても受信側アドレスとしても、前記テストメッセージに対して選択される、ことを特徴とするネットワーク構成要素（Ｈｏｓｔ）。
16. メッセージパス上で失われたテストメッセージの構成可能な数に応働して障害のあるメッセージパスを確定するための手段を付加的に有しており、この場合メッセージパス毎にテストメッセージの損失を確定するためのネットワーク要素は、タイマーを有しており、その経過はテストメッセージの損失をシグナリングし、前記タイマーは、接続ネットワーク（ＬＡＮ）内で最大限許容される信号経過時間に相応する値によって初期化され、テストメッセージの送信によって開始され、その場合にタイマーはテストメッセージの正確な受信のもとで停止される、請求項１５記載のネットワーク構成要素（Ｈｏｓｔ）。
17. さらに付加的に、そのときまで使用された高位の優先度を有するメッセージパスの障害の際に、次に低い優先度のメッセージパスに対するユーザーデータ通信の迂回のための手段を有している、請求項１５または１６記載のネットワーク構成要素（Ｈｏｓｔ）。
18. さらに付加的に、再び投入されるテストメッセージの受信に応働してメッセージパスの障害の終了時点を検出するための手段と、当該障害の終了時点に応働して次に高い優先度のメッセージパスへユーザーデータ通信を迂回させるための手段とを有している、請求項１７記載のネットワーク構成要素（Ｈｏｓｔ）。

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