JP4407422B2 - スイッチングハブ - Google Patents

Description

本発明は、１台に複数のフィルタリングデータベースを備えたスイッチングハブに係り、ステーションムーブに対処できるスイッチングハブに関する。

１台のスイッチングハブが複数のフィルタリングデータベース（以下、ＦＤＢという）を持っている場合がある。例えば、複数枚のラインカードを有し、各ラインカードが複数個のポートを有し、それぞれのラインカードが個別にＦＤＢを備えたシャーシ型のスイッチングハブがある。この場合のＦＤＢの登録内容について図２を用いて説明する。

スイッチングハブ１に含まれる複数枚のラインカード２のうち３枚のラインカード２が図示されている。各ラインカード２にはフロントエンド３が設けられており、それぞれのフロントエンド３がスイッチ機構４に接続されている。各々のラインカード２中にあるＦＤＢ５には図示左側から順に＃１，＃２，＃３の番号が付いているものとする。

各ラインカード２にはそれぞれ複数個のポートが有るが、ここでは簡単のため、図示左側のラインカード２にポートａ，ｂが有り、図示中央のラインカード２にポートｃ，ｄが有り、図示右側のラインカード２にポートｅ，ｆが有るものとする。各ポートには任意の端末６を接続することができる。ここでは、３台の端末６をＵＳＥＲ１，ＵＳＥＲ２，ＵＳＥＲ３と呼び、この符号はアドレスをも意味しているものとする。ＵＳＥＲ１は左側のラインカード２のポートａに接続され、ＵＳＥＲ２は中央のラインカード２のポートｄに接続され、ＵＳＥＲ３は右側のラインカード２のポートｆに接続されているものとする。

なお、各ラインカード２におけるＦＤＢのアドレス学習及び宛先検索のアルゴリズムについては後述する。

今、ＵＳＥＲ１とＵＳＥＲ２とが及びＵＳＥＲ１とＵＳＥＲ３とが相互にユニキャストを用いて、即ち、パケットに送信元として自端末のアドレスと宛先として相手端末のアドレスを格納して通信を行っており、図示しない他の端末は通信をしていないものとする。スイッチ機構４はＵＳＥＲ１とＵＳＥＲ２との間のパケット転送（実線双方向矢印付き）及びＵＳＥＲ１とＵＳＥＲ３との間のパケット転送（破線双方向矢印付き）を行っていることになる。

ＦＤＢ＃１，＃２，＃３はアドレス学習及びエージング（一定期間内にパケットが来ない登録内容を抹消すること）を行うので、各ＦＤＢ＃１，＃２，＃３の登録内容は図示のようになっている。ＦＤＢ＃１にＵＳＥＲ１とポートａの組が登録されているのはＵＳＥＲ１が送信したパケットがポートａで受信されるからである。ＦＤＢ＃１にＵＳＥＲ２とポートｄの組が登録されているのはＵＳＥＲ２が送信したパケットがスイッチ機構４から左側のラインカード２へ転送されてくるからである。同様に、ＦＤＢ＃２にはＵＳＥＲ１とポートａの組及びＵＳＥＲ２とポートｄの組が登録されているが、ＵＳＥＲ３が送信したパケットはスイッチ機構４から中央のラインカード２へは転送されてこないので、ＦＤＢ＃２にはＵＳＥＲ３に関する情報は登録されていない。

特開２０００−１５１６７１号公報

上記のような状態でＵＳＥＲ１が左側のラインカード２のポートａから中央のラインカード２のポートｃへ接続先を変えたとする。これにより、図２の接続形態が図３の接続形態へと変わる。その接続変え（以下、ステーションムーブという）の瞬間には各ＦＤＢ＃１，＃２，＃３の登録内容は変化せず、図２と同じままである。このまま、ＵＳＥＲ１が全くパケットを送信しなければ、各ＦＤＢ＃１，＃２，＃３の登録内容は変化せず、仮にＵＳＥＲ２若しくはＵＳＥＲ３がＵＳＥＲ１に宛てたパケットを送信すると、これらのパケットはスイッチ機構４を介して左側のラインカード２へ転送され、ＵＳＥＲ１には到着しない。この状況は、ＵＳＥＲ１が全く接続を切ってしまった状態と同じである。その後、エージングにより各ＦＤＢ＃１，＃２，＃３からＵＳＥＲ１とポートａの組の登録内容が抹消されると、各ラインカード２においてＵＳＥＲ１に宛てたパケットがフラッディングされるようになり、ポートｃに接続しているＵＳＥＲ１にもパケットは届くようになる。

一方、ステーションムーブの直後（エージング期間内）でもＵＳＥＲ１からＵＳＥＲ２若しくはＵＳＥＲ３への送信は可能である。例えば、ステーションムーブの直後にＵＳＥＲ１がＵＳＥＲ３に宛てたパケットを送信すると、このパケットが中央のラインカード２のポートｃで受信されることにより、ＦＤＢ＃２にはＵＳＥＲ１とポートｃの組が登録され、ＵＳＥＲ１とポートａの組の登録は抹消される。同時に、ＦＤＢ＃２にはＵＳＥＲ３に関する情報は登録されていないので、このパケットはフラッディングされる。このフラッディングにより、パケットはスイッチ機構４を介して左側及び右側のラインカード２へ転送され、これらのラインカード２においてはパケットが転送されてきたことにより、ＦＤＢ＃１，＃３にＵＳＥＲ１とポートｃの組が登録される。従って、これ以降はＵＳＥＲ２若しくはＵＳＥＲ３がＵＳＥＲ１に宛てたパケットを送信すると、これらのパケットは中央のラインカード２の内部で或いはスイッチ機構４を介して中央のラインカード２へ転送され、ＵＳＥＲ１に到着するようになる。

ところが、ステーションムーブの直後にＵＳＥＲ１がＵＳＥＲ２に宛てたパケットを送信すると、このパケットが中央のラインカード２のポートｃで受信されることにより、ＦＤＢ＃２にはＵＳＥＲ１とポートｃの組が登録され、ＵＳＥＲ１とポートａの組の登録は抹消される（図３の矢印３１参照）。同時に、ＦＤＢ＃２にはＵＳＥＲ２とポートｄの組が登録されているので、このパケットはポートｄのみに転送される。これ以降はＵＳＥＲ２がＵＳＥＲ１に宛てたパケットを送信すると、このパケットは中央のラインカード２の内部でのみ転送され、ＵＳＥＲ１に到着するようになる。しかし、右側のラインカード２においてＵＳＥＲ３がＵＳＥＲ１に宛てたパケットを送信すると、このパケットはスイッチ機構４を介して左側のラインカード２へ転送され、ＵＳＥＲ１に到着することがない。つまり、図３に破線片方向矢印付きで示したＵＳＥＲ１からＵＳＥＲ３への送信が発生しない限り、ＵＳＥＲ３からＵＳＥＲ１への通信は×印３２で示したように不可能である。

このように、ＵＳＥＲ１が左側のラインカード２のポートａから中央のラインカード２のポートｃへステーションムーブをした場合、中央のラインカード２に接続しているＵＳＥＲ２がＵＳＥＲ１への通信を回復するチャンスに比べて、右側のラインカード２に接続しているＵＳＥＲ３がＵＳＥＲ１への通信を回復するチャンスは少ない。

従来、このようなステーションムーブに対処する方法として、ステーションムーブが起きたとき当該ラインカードのＣＰＵが他のラインカードのＣＰＵに対してＦＤＢの学習内容を更新するよう命令を出すという方法、及びステーションムーブが起きたとき当該ラインカードから他のラインカードへ専用回線を通して専用パケットを送信してＦＤＢの学習内容を更新するよう命令を出すという方法がある。しかし、ＣＰＵが処理を行う方法は時間がかかり問題である。また、専用パケットを送信する方法は専用回線を設ける必要があり問題である。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ステーションムーブに対処できるスイッチングハブを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、それぞれ複数個のポートを持つ複数枚のカードとこれらカード間でパケットを転送するスイッチ機構とを備えたスイッチングハブであって、
各カードは、それぞれフィルタリングデータベースを有し、
各カードは、自カード内のポートでパケットを受信したときにはそのパケットから送信元アドレスを取得してこのアドレスとそのパケットを受信したポートとを対応付けて自カード内のフィルタリングデータベースに登録し、一方、スイッチ機構から当該カードへパケットが転送されてきたときにはそのパケットから送信元アドレスを取得してこのアドレスとそのパケットを受信した他カードのポートとを対応付けて自カード内のフィルタリングデータベースに登録し、
各カードは、自カード内のポートでパケットを受信したとき及び他カードから当該カードへパケットが転送されてきたときに自カード内のフィルタリングデータベースを参照することにより、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが自カード内のポートに対応しているときにはそのパケットを自カード内のみで当該ポートへ転送し、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが他カード内のポートに対応しているときにはそのパケットをスイッチ機構経由で他カードへ転送し、一方、スイッチ機構から転送されてきたパケットの宛先アドレスが自カード内のポートに対応しているときにはそのパケットを当該ポートへ転送し、
さらに、各カードは、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが自カード内のフィルタリングデータベースに登録されていないときにはそのパケットを当該受信ポートを除く自カード内の全てのポート及びスイッチ機構経由で全カードへ転送（フラッディング）するスイッチングハブにおいて、
各カードは、既に当該カードのいずれかのポートに対応付けて登録されている送信元アドレスを持つパケットが当該カードの他のポートで受信されたときにはこのパケットに学習用情報を付加してこの学習用情報付きパケットをスイッチ機構経由で全カードへ転送し、
各カードは、スイッチ機構から上記学習用情報付きパケットが転送されてきたときには上記フィルタリングデータベースの登録を行うと共にこのパケットから学習用情報を取り除くものである。

上記学習用情報はパケットのインターバル又はプリアンブル中に付加されてもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）ステーションムーブが発生したときのアドレス情報の学習が的確に行われる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

今、図２に示されているスイッチングハブは本発明に係るスイッチングハブである。ここで、各ラインカード２におけるＦＤＢのアドレス学習及び宛先検索並びにステーションムーブ時処理のアルゴリズムについて説明する。

まず、アドレス学習については次の通りである。

各カードは、自カード内のポートでパケットを受信したときにはそのパケットから送信元アドレスを取得してこのアドレスをそのパケットを受信したポートに対応付けて自カード内のフィルタリングデータベースに登録し、一方、スイッチ機構から当該カードへパケットが転送されてきたときにはそのパケットから送信元アドレスを取得してこのアドレスをそのパケットを受信した他カードのポートに対応付けて自カード内のフィルタリングデータベースに登録する。

次に、宛先検索については次の通りである。

各カードは、自カード内のポートでパケットを受信したとき及び他カードから当該カードへパケットが転送されてきたときに自カード内のフィルタリングデータベースを参照することにより、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが自カード内のポートに対応しているときにはそのパケットを自カード内のみで当該ポートへ転送し、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが他カード内のポートに対応しているときにはそのパケットをスイッチ機構経由で他カードへ転送し、一方、スイッチ機構から転送されてきたパケットの宛先アドレスが自カード内のポートに対応しているときにはそのパケットを当該ポートへ転送する。

次に、フラッディングについては次の通りである。

各カードは、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが自カード内のフィルタリングデータベースに登録されていないときにはそのパケットを当該受信ポートを除く自カード内の全てのポート及びスイッチ機構経由で全カードへ転送する。

次に、ステーションムーブ時処理については次の通りである。

各カードは、既に当該カードのいずれかのポートに対応付けて登録されている送信元アドレスを持つパケットが当該カードの他のポートで受信されたときにはこのパケットに学習用情報を付加してこの学習用情報付きパケットをスイッチ機構経由で全カードへ転送し、一方、スイッチ機構から学習用情報付きパケットが転送されてきたときにはこのパケットから学習用情報を取り除く。

以下、本発明のスイッチングハブの動作を説明する。

背景技術の欄で説明したケースと同様に、ＵＳＥＲ１とＵＳＥＲ２とが及びＵＳＥＲ１とＵＳＥＲ３とが相互にユニキャストにより通信を行っており、各ＦＤＢ＃１，＃２，＃３の登録内容は図示のようになっているものとし、その状態でＵＳＥＲ１が左側のラインカード２のポートａから中央のラインカード２のポートｃへステーションムーブし、その直後にＵＳＥＲ１がＵＳＥＲ２に宛てたパケットを送信したとする。

本発明では、直前までポートａに対応付けて登録されていたＵＳＥＲ１からのパケットがポートｃで受信されたことにより、ＦＤＢ＃２にはＵＳＥＲ１とポートｃの組が登録され、ＵＳＥＲ１とポートａの組の登録は抹消される（図１の矢印１１参照）。同時に、中央のラインカード２ではこのパケットに学習用情報を付加する。そして、ラインカード２は、この学習用情報付きパケットを実線片方向矢印付きで示すようにスイッチ機構４経由で全ラインカード２へ転送する。従って、左側のラインカード２及び右側のラインカード２には、それぞれこの学習用情報付きパケットが転送されてくる。

左側のラインカード２及び右側のラインカード２では、スイッチ機構４から転送されてきたパケットから送信元アドレスを取得してこのアドレスをそのパケットを受信した中央のラインカード２のポートｃに対応付けてＦＤＢ＃１，＃３に登録し、ＵＳＥＲ１とポートａの組の登録は抹消する（図１の矢印１２，１３参照）。同時に、左側のラインカード２及び右側のラインカード２では、このパケットから学習用情報を取り除く。そして、学習用情報が取り除かれたこのパケットはＵＳＥＲ２に宛てたユニキャストのパケットであるから、ポートａ，ｂ，ｅ，ｆに転送されることはない。

この結果、各ＦＤＢ＃１，＃２，＃３の登録内容は、ステーションムーブ後の接続形態と一致することになる。よって、右側のラインカード２においてＵＳＥＲ３がＵＳＥＲ１に宛てたパケットを送信すると、このパケットはスイッチ機構４を介して中央のラインカード２へ転送され、ＵＳＥＲ１に到着する。ＵＳＥＲ２がＵＳＥＲ１に宛てたパケットがＵＳＥＲ１に到着することは言うまでもない。

このように、本発明ではステーションムーブが発生したときのアドレス情報の学習が的確に行われる。ラインカード２によって通信を回復するチャンスが相違するという問題もなくなる。

また、本発明では、ＦＤＢやスイッチ機構４の機能は従来と変わりがなく、ステーションムーブを認識した時点でパケットに学習用情報を付加する機能と、転送されてきたパケットから学習用情報を取り除く機能を設ければ実現することができる。

次に、学習用情報の実施形態を説明する。

図４に示されるように、パケット４１は宛先アドレスＤＡ、送信元アドレスＳＡ、プロトコルタイプＴｙｐｅなどからなるヘッダ４２とその後に続くデータ４３とからなり、直前のパケットとの間には、９６ビット以上のインターバル４４とパケットの開始予告を示す６４ビットのプリアンブル４５が挿入される。このインターバル４４又はプリアンブル４５中に１ビットの学習用情報を挿入する。インターバル４４やプリアンブル４５中に情報を埋め込むことはスイッチングハブ１の外の伝送路では通信規約に適合していないかもしれないが、本発明の学習用情報はスイッチングハブ１の中だけで通用すればよいので、このような形態が可能である。そして、この学習用情報はパケットがアドレス学習のために使われた後除去されるので、スイッチングハブ１の外に漏れたりして外部に悪影響を及ぼすことがない。

本発明の一実施形態を示すスイッチングハブの内部構造及び接続された端末及びＦＤＢの登録内容を示す図である。 本発明の一実施形態を示すスイッチングハブの内部構造及び接続された端末及びＦＤＢの登録内容を示す図である。 従来のスイッチングハブの内部構造及び接続された端末及びＦＤＢの登録内容を示す図である。 本発明に用いる学習用情報付きパケットの構成図である。

符号の説明

１ スイッチングハブ
２ ラインカード
３ フロントエンド
４ スイッチ機構
５ ＦＤＢ
６ 端末

Claims (2)

1. それぞれ複数個のポートを持つ複数枚のカードとこれらカード間でパケットを転送するスイッチ機構とを備えたスイッチングハブであって、
   各カードは、それぞれフィルタリングデータベースを有し、
   各カードは、自カード内のポートでパケットを受信したときにはそのパケットから送信元アドレスを取得してこのアドレスとそのパケットを受信したポートとを対応付けて自カード内のフィルタリングデータベースに登録し、一方、スイッチ機構から当該カードへパケットが転送されてきたときにはそのパケットから送信元アドレスを取得してこのアドレスとそのパケットを受信した他カードのポートとを対応付けて自カード内のフィルタリングデータベースに登録し、
   各カードは、自カード内のポートでパケットを受信したとき及び他カードから当該カードへパケットが転送されてきたときに自カード内のフィルタリングデータベースを参照することにより、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが自カード内のポートに対応しているときにはそのパケットを自カード内のみで当該ポートへ転送し、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが他カード内のポートに対応しているときにはそのパケットをスイッチ機構経由で他カードへ転送し、一方、スイッチ機構から転送されてきたパケットの宛先アドレスが自カード内のポートに対応しているときにはそのパケットを当該ポートへ転送し、
   さらに、各カードは、自カード内のポートで受信したパケットの宛先アドレスが自カード内のフィルタリングデータベースに登録されていないときにはそのパケットを当該受信ポートを除く自カード内の全てのポート及びスイッチ機構経由で全カードへ転送（フラッディング）するスイッチングハブにおいて、
   各カードは、既に当該カードのいずれかのポートに対応付けて登録されている送信元アドレスを持つパケットが当該カードの他のポートで受信されたときにはこのパケットに学習用情報を付加してこの学習用情報付きパケットをスイッチ機構経由で全カードへ転送し、
   各カードは、スイッチ機構から上記学習用情報付きパケットが転送されてきたときには上記フィルタリングデータベースの登録を行うと共にこのパケットから学習用情報を取り除くことを特徴とするスイッチングハブ。
2. 上記学習用情報はパケットのインターバル又はプリアンブル中に付加されることを特徴とする請求項１記載のスイッチングハブ。

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