JP4430031B2 - ネットワーク中継方法、ネットワーク要素およびネットワーク中継システム - Google Patents

ネットワーク中継方法、ネットワーク要素およびネットワーク中継システム Download PDF

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Description

本発明は、接続された複数のネットワーク要素間で、学習した情報の共有および同期をとるネットワーク中継方法、ネットワーク要素およびネットワーク中継システムに関するものである。
従来、通信回線の速度増大と信頼性の向上を図るために、複数のハードウェアリソースを搭載し、データパケット中継における処理を分散させるシステムが一般的になっており、たとえば特許文献1に示す内部リンクによってフルメッシュで相互接続された複数のスイッチング・サブシステムを有するネットワーク要素を備え、これらスイッチング・サブシステムを使用して、ルータとブリッジの両方として動作する大きなスイッチを構成することにより、データパケット中継機能を実行していた。
特表2002−510451号公報
しかしながら、このような従来例では、複数のハードウェア同士が情報の共有化を行うには、情報の同期をとらなければならない、またこの同期処理は、一般的には一つの処理系が行っており、同期処理の対象となるハードウェアが多くなるほど、同期処理にかかる時間と労力も多くなり、このために同期処理を行う一つの処理系に負荷が集中してしまうという問題があったが、従来例ではこの問題の解決方法が明確に記載されていない。
たとえば、図8に示すように、データの中継処理などを行うネットワーク要素としての複数のNP1〜4と、各NPの監視や上位層プロトコルの処理などを行うネットワーク要素としてのCP6とを備え、各NP間で情報の共有・同期を行う場合を考える。このような場合、一般的にCP6は、内部バスを伝送する通知メッセージを監視あるいは調停し、全てのNP1〜4で同じ情報が共有および同期されるように調整を行っている。
しかしながら、このネットワーク中継システムでは、通知メッセージの流量が増加すればするほど、監視・調停を行うCP6での処理負荷が高くなって、CP6でのその他の処理に対しても悪影響を与えることとなり、結果としてシステム全体の処理能力が低下してしまうという問題があった。また、異なるハードウェアで同じ種類(たとえば、SA(送信元アドレス)が同じ)の情報を有する通知メッセージを学習した場合、通常は後から学習した情報を有効にして、以前に学習した情報を上書きして消してしまうが、上記のように同期処理に時間がかかると、各NPで学習する情報に時間差が生じてしまい、同期が正しくとれない場合がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一部の処理系に処理が集中するのを防ぎ、情報の共有・同期を確実に行うことができるネットワーク中継方法、ネットワーク要素およびネットワーク中継システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるネットワーク中継方法は、ノード間で通信されるデータパケットを複数のネットワーク要素で受信して転送するネットワーク中継方法において、前記各ネットワーク要素が論理的にリング状に接続されて、情報を1方向で全ての前記ネットワーク要素を経由して、前記情報の送信元のネットワーク要素に戻るように転送可能な論理ネットワークを形成する形成ステップと、前記各ネットワーク要素が、前記論理ネットワークで転送される情報を取り込み、自要素内のデータベースに登録させる処理を行う登録処理ステップと、を含むことを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク中継方法は、上記発明において、前記各ネットワーク要素が、前記論理ネットワークで転送される情報に該当する情報を、前記データベースから削除させる処理を行う削除処理ステップを、さらに含むことを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク中継方法は、上記発明において、前記転送される情報および前記データベースに登録された情報には、前記ノード間で転送されるデータパケットの送信元アドレス情報と優先度の情報が含まれており、前記転送される情報を受信したネットワーク要素が、前記情報に含まれる送信元アドレス情報が自要素内のデータベースに登録された前記情報に含まれる送信元アドレス情報と重複する情報かどうか比較し、両方の前記送信アドレス情報が重複し、かつ前記データベースの情報が学習登録処理中である場合には、前記受信した情報に含まれる優先度の情報と前記データベースに登録された情報に含まれる優先度の情報を比較する比較ステップを、さらに含み、前記登録処理ステップでは、前記比較ステップにて両方の前記送信元アドレス情報が重複しない場合、あるいは重複した情報が既に学習完了している場合、あるいは削除処理中の場合には、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、かつ前記受信した情報を下流側のネットワーク要素に転送させる処理を行い、また前記比較ステップにて前記両方の送信元アドレス情報が重複している場合には、両方の前記優先度の情報を比較して該比較結果に基づいて、前記受信した情報と前記データベースに登録された情報のいずれを有効にするかを判断し、前記取り込んだ情報を有効にする場合には、当該受信した情報と重複する情報を、前記データベースに登録された情報から廃棄して、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、かつ前記受信した情報を下流側のネットワーク要素に転送させる処理を行い、また前記データベースの情報を有効にする場合には、前記受信した情報を廃棄し、あるいはエラーを示すエラー情報を前記送信元のネットワーク要素に転送することを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク中継方法は、上記発明において、前記削除処理ステップでは、前記送信元のネットワーク要素が、自ら送信した情報を、上流側のネットワーク要素から受信できない場合、あるいはエラーを示すエラー情報を受信した場合には、該当する情報を前記データベースから削除させる処理を行うことを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク要素は、ノード間で通信されるデータパケットを受信して転送するネットワーク要素において、他の前記ネットワーク要素と論理的にリング状に接続され、情報を1方向で全ての前記ネットワーク要素を経由して前記情報の送信元のネットワーク要素に戻るように転送可能な論理ネットワークを構成し、前記情報を上流側から下流側のネットワーク要素に転送する転送手段と、前記転送手段が前記上流側のネットワーク要素から転送される情報を受信した場合、前記受信した情報を自要素内のデータベースに登録させる処理を行う登録処理手段と、を備えることを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク要素は、上記発明において、前記転送手段が受信した情報に相当する情報を、前記データベースから削除させる処理を行う削除処理手段を、さらに備えることを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク要素は、上記発明において、前記論理ネットワーク上を転送される情報および前記データベースに登録された情報には、前記ノード間で転送されるデータパケットの送信元アドレス情報と優先度の情報が含まれており、前記転送手段が受信した前記情報に含まれる送信元アドレス情報と、前記データベースに登録された前記情報に含まれる送信元アドレス情報とを比較し、両方の前記送信元の情報が重複し、かつ前記データベースの情報が学習登録処理中である場合には、前記受信した情報の優先度と前記データベースに登録された情報の優先度を比較する比較手段を、さらに備え、前記登録処理手段は、前記比較手段にて両方の前記送信元アドレス情報が重複しない場合、あるいは重複した情報が既に学習完了している場合、あるいは削除処理中の場合には、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、また前記両方の送信元アドレス情報が重複している場合には、前記比較手段における前記両方の優先度の情報の比較結果に基づいて、前記受信した情報と前記データベースに登録された学習情報のいずれを有効にするか判断し、前記受信した情報を有効にする場合には、当該受信した情報と重複する情報を、前記データベースに登録された情報から廃棄して、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、前記転送手段は、前記登録処理手段において前記上流側のネットワーク要素から受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行う場合には、前記受信した情報を前記下流側のネットワーク要素に転送し、また前記データベースの情報を有効にする場合には、前記受信した情報を廃棄し、あるいはエラーを示すエラー情報を、前記送信元のネットワーク要素に転送することを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク要素は、上記発明において、前記削除処理手段は、自要素が前記情報の送信元で、前記転送手段にて自ら送信した前記情報を前記上流側のネットワーク要素から受信できない場合、あるいはエラーを示すエラー情報を受信した場合には、前記送信した情報に相当する情報を前記データベースに登録されている情報から削除させる処理を行うことを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク中継システムは、複数のネットワーク要素を有し、ノード間で通信されるデータパケットを前記各ネットワーク要素で受信して転送するネットワーク中継システムにおいて、前記各ネットワーク要素は、論理的にリング状に接続されて、情報を1方向で全ての前記ネットワーク要素を経由して、前記情報の送信元のネットワーク要素に戻るように転送可能な論理ネットワークを形成し、前記ネットワーク要素のうち、自らが送信元となって前記情報を前記論理ネットワーク上の下流のネットワーク要素に転送する第1の転送手段と、前記転送手段が前記論理ネットワーク上の上流側のネットワーク要素から転送される情報を受信した場合、前記受信した情報を自要素内のデータベースに登録させる処理を行う第1の登録処理手段と、前記転送手段が受信した情報に相当する情報を、前記データベースから削除させる処理を行う削除処理手段と、を有する第1のネットワーク要素と、前記ネットワーク要素のうち、前記上流側のネットワーク要素から転送される情報を受信して前記下流側のネットワーク要素に転送する第2の転送手段と、前記第2の転送手段が、前記上流側のネットワーク要素から転送される情報を受信した場合、前記受信した情報を自要素内のデータベースに登録させる処理を行う第2の登録処理手段と、を有する第2のネットワーク要素と、を備えることを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク中継システムは、上記発明において、前記転送される情報および前記データベースに登録された情報には、前記ノード間で転送されるデータパケットの送信元アドレス情報と優先度の情報が含まれており、前記第2のネットワーク要素は、前記第2の転送手段にて前記転送される情報を受信した場合、前記受信した情報に含まれる送信元アドレス情報が自要素内のデータベースに登録された前記情報に含まれる送信元アドレス情報と重複する情報かどうか比較し、両方の前記送信元アドレス情報が重複し、かつ前記データベースの情報が学習登録処理中である場合には、前記受信した情報に含まれる優先度の情報と前記データベースに登録された情報に含まれる優先度の情報を比較する比較手段を、さらに有し、前記第2の登録処理手段は、前記比較手段にて両方の前記送信元の情報が重複しない場合、あるいは重複した情報が既に学習完了している場合、あるいは削除処理中の場合には、前記受信された情報を前記データベースに登録させる処理を行い、また前記両方の送信元の情報が重複している場合には、前記比較手段による前記優先度の情報の比較結果に基づいて、前記受信された情報と前記データベースに登録された情報のいずれを有効にするか判断し、前記受信した情報を有効にする場合には、前記受信した情報と重複する情報を、前記データベースに登録された情報から廃棄して、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、前記第2の転送手段は、前記第2の登録処理手段にて前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行う場合には、前記受信した情報を前記下流側のネットワーク要素に転送し、また前記データベースに登録された情報を有効にする場合には、前記受信した情報を廃棄し、あるいはエラーを示すエラー情報を、前記第1のネットワーク要素に転送することを特徴とする。
また、発明にかかるネットワーク中継システムは、上記発明において、前記削除処理手段は、前記第1の転送手段にて前記情報を受信できない場合、あるいはエラーを示すエラー情報を受信した場合には、前記送信した情報に相当する情報を前記データベースに登録されている情報から削除させる処理を行うことを特徴とする。
本発明にかかるネットワーク中継方法、ネットワーク要素およびネットワーク中継システムは、ノード間で通信されるデータパケットを受信して転送する各ネットワーク要素が、論理的にリング状に接続されて、情報を1方向で全ての前記ネットワーク要素を経由して、前記情報の送信元のネットワーク要素に戻るように転送可能な論理ネットワークを形成するとともに、前記各ネットワーク要素が、前記論理ネットワークで転送される情報を取り込み、自要素内のデータベースに登録させる処理を行うことで、一部の処理系(ネットワーク要素)に処理が集中するのを防ぎ、各ネットワーク要素における情報の共有・同期を確実に行い、情報処理の際の負荷分散を図ることができるという効果を奏する。
以下に、本発明にかかるネットワーク中継方法、ネットワーク要素およびネットワーク中継システムの実施の形態を図1〜図7の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。
(実施の形態1)
図1は、本発明にかかるネットワーク中継システムの概略システム構成の一例を示す概略構成図である。図において、この実施の形態では、複数のハードウェアであるネットワーク要素1〜6が内部バス7、たとえばPCIバス(Peripheral Components Interconnect bus)やバス型LANであるイーサネット(登録商標)などでフルメッシュに接続されているシステムを一例として説明する。ネットワーク中継システムは、複数のネットワーク要素であるNP(ネットワーク・プロセッサ)1〜5と、NP1〜5の監視などを行うネットワーク要素であるCP(コントロール・プロセッサ)6とを備える。NP1〜5は、外部への通信回線などのデバイスが搭載され、データパケットの中継処理などを行うもので、CP6は、上記した各NP1〜5の監視や上位層(たとえばレイヤ3)プロトコルの処理などを行うもので、たとえばルータやブリッジの機能を有する。なお、図1では、5個のNPと1個のCPで構成したが、NPとCPの個数は任意に設定することが可能である。
各NP1〜5は、それぞれの間で、たとえばレイヤ2のMACアドレスからなる学習情報の共有および同期を図るものであり、図2に示すように、内部バス7を利用して情報共有が必要なNP1〜5同士を論理的にリング状に接続させて、論理ネットワークを形成している。この実施の形態では、学習情報の共有および同期を図るために、各NP1〜5は、学習情報が付加された通知メッセージを、図中時計方向に転送して、この通知メッセージの送信元の第1のネットワーク要素に戻るように、下流側のNPに上記通知メッセージを送信している。すなわち、NP1を基点(第1のネットワーク要素)とすると、NP2〜5が第2のネットワーク要素となり、NP2,NP3,NP4,NP5,NP1の順に通知メッセージが転送されることとなる。なお、この実施の形態では、CP6は最終的な同期結果のみを各NP1〜5から報告されるだけのハードウェアであるので、図2では省略した。すなわち、本発明にかかるネットワーク要素とは、上述したNP1〜5を示している。また、この実施の形態では、NP1〜5、CP6のトポロジ(接続形態)をフルメッシュとしたが、本発明はこれに限らず、NP1〜5が内部バス7によって論理的にリンク状に接続されていれば、接続形態は、たとえばリング、スターなどでも構わない。
各NP1〜5は、図3のブロック図に示すように、同一の構成からなっている。すなわち、NPは、データパケットの転送を行うパケット転送部10と、通知メッセージなどを他のNPに通知する通知部20とからなる。パケット転送部10は、たとえば外部のノードとしてのバックボーンネットワークからのデータパケットを受信する受信部11と、受信したデータパケットのSA(送信元MACアドレス)を学習して学習情報を内部のデータベース13,14に登録するアドレス解決部12と、SAの情報などを登録するSAデータベース13と、DAの情報などを登録するDAデータベース14と、受信部11が受信したデータパケットを他のバックボーンネットワークに転送する送信部15とを備える。すなわち、パケット転送部10は、ノードであるバックボーンネットワーク間で通信されるデータパケットを受信して転送する機能を有している。
受信部11は、学習のトリガとなるデータパケットを受信している。また、受信部11は、複数の受信ポートを有し、それぞれに受信するデータパケットの優先度が設定されている。データパケットは、図4に示すように、MACアドレスのDA(宛先)情報およびSA(送信元)情報と、レイヤ3のIPアドレスなどからなるデータとから構成されており、アドレス解決部12は、受信部11で受信されたDAが自己のネットワーク要素(以下、「自要素」という)宛のデータパケットでまだ学習していない場合、このデータパケットに対してSA情報を学習して、たとえばこのSA情報、優先度の情報および学習中であるのか学習が完了しているのかを示す旨の情報(たとえばフラグ)などを学習情報(本発明にかかる情報)として、SAデータベース13に登録する。さらに、アドレス解決部12は、このデータパケットに対してDA情報を学習して、たとえばこのDA情報、受信した受信部の受信ポート番号および学習の日時の情報などを学習情報(本発明にかかる情報)として、DAデータベース14に登録する。そして、アドレス解決部12は、学習した学習情報を通知メッセージ処理部21に出力する。
また、アドレス解決部12は、他のNPから送信された通知メッセージ(登録を示す通知メッセージ)の情報を通知メッセージ処理部21から受信した場合には、この通知メッセージに対してNP番号を学習して、通知メッセージのSA情報がSAデータベース13に存在しない(通知メッセージとSAデータベース13との両方のSA情報が重複しない)場合、あるいは重複したSA情報が既に学習完了している場合、あるいはSAデータベース13のSA情報が削除処理中の場合、このNP番号をDA情報として、DA情報、受信した受信部の受信ポート番号および学習の日時の情報などを学習情報として、DAデータベース14に登録する。
また、アドレス解決部12は、他のNPから送信された通知メッセージ(削除を示す通知メッセージ)の情報を通知メッセージ処理部21から受信した場合には、この通知メッセージに対してNP番号を学習して、通知メッセージのSA情報がSAデータベース13に存在しない(通知メッセージとSAデータベース13との両方のSA情報が重複しない)場合、あるいは重複したSA情報を登録処理中の場合、あるいはSAデータベース13のSA情報が削除処理中の場合、何もせず、また重複したSA情報が既に学習完了している場合、SAデータベース13から該当するSA情報を削除する。さらに、アドレス解決部12は、SAデータベース13およびDAデータベース14に登録された学習情報が所定時間内に学習されないで、エージアウトの状態となった場合には、該当する学習情報をSAデータベース13およびDAデータベース14から削除する。
通知部20は、通知メッセージの作成や各種処理を行う第1および第2の登録処理手段、削除処理手段としての通知メッセージ処理部21と、学習情報の比較を行う比較手段としての比較部22と、メッセージのエラー判定を行うエラー判定部23と、通知メッセージの転送を行う転送手段、第1および第2の転送手段としての内部バスインターフェース24と、送信した通知メッセージが戻ってくるまでのタイムアウトをカウントするタイマ25とを備える。
通知メッセージ処理部21は、アドレス解決部12から入力した学習情報をもとに通知メッセージを作成する。この通知メッセージは、図5に示すように、メッセージのタイプを示すタイプ情報(Type)、メッセージの順序番号を示すシーケンス番号(Seq Num)、優先度の情報(Priority)、学習を行ったNP番号(自要素のNP番号)の情報(NP Num)、送信する内部バスインターフェース24のポート情報(I/F Num)およびMACアドレスのSA情報(SA)とから構成されており、通知メッセージ処理部21は、この通知メッセージが図2に示した所定の1方向で全てのネットワーク要素1〜5を経由して前記メッセージを作成したネットワーク要素に戻るように、接続された下流側の第2のネットワーク要素に転送する。たとえば、この通知メッセージを作成して送信するNPがNP1の場合、通知メッセージが他のNP2〜5を経由して自要素に戻るように、NP1の通知メッセージ処理部21は、内部バスインターフェース24から、接続された下流側のNP2に通知メッセージを送信し、エラー判定部23は、通知メッセージ処理部21からの指示に基づいて、タイマ25を起動させて、この通知メッセージの戻ってくるまでの時間をカウントさせる。なお、SAデータベース13およびDAデータベース14に登録された学習情報に対するエージアウトのカウントも、このタイマ25で行わせることが可能であり、学習情報がエージアウトの状態になると、通知メッセージ処理部21がエージアウトによる学習情報の削除を指示するための削除情報を作成して、他のNP2〜5に転送することも可能である。
この通知メッセージ処理部21は、内部バスインターフェース24を介して受信した通知メッセージやエラーメッセージの処理を行う。たとえば、自らが作成した通知メッセージを受信した場合、この通知メッセージのNP情報で、この通知メッセージの送信元(自要素であること)を判断し、タイマ25のカウント内であれば、エラー判定部23が正常な状態と判断し、タイムアウトの場合には、エラー判定部23がタイムアウトを検知してエラー判定を行い、この判定結果に基づいて通知メッセージ処理部21はSAデータベース13内の該当する学習情報が削除されるようにアドレス解決部12に指示を与える処理を行う。エラー判定部23は、エラー判定を行った場合には、エラーメッセージを作成して、内部バスインターフェース24を介して下流側のNPにこのエラーメッセージを送信する。また、通知メッセージ処理部21は、他のNPからエラーメッセージを受信した場合、このエラーメッセージのタイプ情報でこのメッセージの種類を判断し、学習中の学習情報がSAデータベース13から削除されるようにアドレス解決部12に指示を与える処理を行う。アドレス解決部12は、これらの指示に基づいて、SAデータベース13から該当する学習情報を削除する。
また、通知メッセージ処理部21は、自らが作成した通知メッセージ以外の通知メッセージを受信した場合、通知メッセージのNP情報でそれを判断し、比較部22でSA情報とSAデータベース13に登録されているSA情報とを比較させ、両者のSA情報が異なる場合には、通知メッセージの情報を学習してDAデータベース14に登録されるようにアドレス解決部12に指示を与える処理を行う。アドレス解決部12は、この指示に基づいて、通知メッセージの情報を学習して、学習情報としてDAデータベース14に登録する。
また、両者のSA情報が重複し、かつ前記データベースの情報が学習登録処理中である場合には、通知メッセージ処理部21は、比較部22で通知メッセージの優先度情報と、上記SA情報に対応してSAデータベース13に登録されている優先度情報とを比較させる。ここで、SAデータベース13に登録されている学習情報の優先度が高い場合、通知メッセージ処理部21は、他のNPからの通知メッセージを廃棄し、エラーメッセージを上記通知メッセージの送信元のNPに送信するようにエラー判定部23に指示する処理を行う。エラー判定部23は、上記指示に基づき、エラーメッセージを作成して、内部バスインターフェース24を介して、上記通知メッセージの送信元のNPに送信する。また、通知メッセージの情報の優先度が高い場合には、通知メッセージの情報を学習してDAデータベース14に登録するようにアドレス解決部12に指示を与える処理を行う。アドレス解決部12は、この指示に基づいて、通知メッセージの情報を学習して、SAデータベースの該当するSA情報を削除し、かつ当該SA情報を学習情報としてDAデータベース14の該当する学習情報に上書きして登録する。
次に、NPが第1のネットワーク要素として自ら通知メッセージを作成する場合の動作を図6のフローチャートに、またNPが第2のネットワーク要素として通知メッセージを転送する場合の動作を図7のフローチャートに、それぞれ基づいて説明する。なお、この実施の形態では、図2に示したNP1が第1のネットワーク要素で、NP3が第2のネットワーク要素としてエラーメッセージをNP1に戻す場合について説明する。また、この実施の形態では、通知メッセージを再送する回数(0〜数回程度)を予め設定しておくものとする。このように再送を行うのは、たとえば短時間に障害が解消する場合があるからである。
図6において、まずNP1は、受信部11でバックボーンネットワークから、学習のトリガとなるデータパケットを受信すると(ステップS101)、アドレス解決部12は、データパケットの情報の学習を開始する(ステップS102)。そして、データパケットのSAを以前に学習していない場合、上述した学習情報をSAデータベース13およびDAデータベース14に登録し、学習した学習情報を通知メッセージ処理部21に出力する(ステップS103)。なお、この出力される学習情報は、たとえばSA情報、優先度の情報、学習情報を登録した旨の情報などである。
次に、通知メッセージ処理部21は、上記学習情報が入力すると、この学習情報をもとに、図5に示した通知メッセージを作成し、内部バスインターフェース24を介して、下流側のNP2に送信し(ステップS104)、この通知メッセージが自要素に戻ってくるのを待つ(ステップS105)。また、同時にエラー判定部23は、タイマ25を起動させて所定時間に設定されたタイムアウトのカウントを開始させる。
そして、タイムアウトの時間内に上流側のNP5から上記通知メッセージが受信されると(ステップS106)、上記動作を終了する。なお、NP1による上記通知メッセージの受信により、全てのNPで学習情報の共有・同期が達成されるが、この共有・同期が達成された旨のCPへの通知は行っても、また行わなくてもいずれであってもよい。また、タイマ25によるタイムアウトの時間が経過しても上記通知メッセージの受信がない場合、または他のNPたとえばNP3からエラーメッセージが受信された場合には(ステップS107)、通知メッセージ処理部21は、予め設定された回数の再送を行うかどうか判断する(ステップS108)。
ここで、通知メッセージの再送を行う場合には、ステップS104に戻って、下流側のNP2に通知メッセージを送信する。また、所定回数の再送が終了しても通知メッセージの受信がない場合、あるいはエラーメッセージが受信された場合には、通知メッセージ処理部21は、アドレス解決部12に該当する学習情報を削除するようにエラー情報を送信する(ステップS109)。アドレス解決部12は、このエラー情報を受信すると、該当する学習情報をSAデータベース13およびDAデータベース14から削除する。なお、この学習情報を削除する際に、タイムアウトの場合には、学習情報の削除を指示する通知メッセージを下流側のNPに送信するが、エラーメッセージ受信の場合には、エラーメッセージを送信したNPが新たに学習情報の通知メッセージを送信するので、学習情報の削除を指示する通知メッセージを下流側のNPに送信してもよいし、また送信しなくてもよい。
次に、NP3が第2のネットワーク要素として通知メッセージを転送する場合の動作を説明する。図7において、まずNP3は、内部バスインターフェース24を介してNP2から通知メッセージを受信すると(ステップS201)、通知メッセージ内のSA情報と同じSA情報を、学習中かどうかアドレス解決部12に問い合わせる(ステップS202)。
ここで、アドレス解決部12がこのSA情報を学習中でない場合には、通知メッセージ処理部21は、この通知メッセージを下流側のNP4へ転送し(ステップS203)、通知メッセージの情報をアドレス解決部12で学習させて、学習情報としてDAデータベース13に登録させる(ステップS204)。また、アドレス解決部12がこのSA情報を学習中の場合には、SAデータベース13に登録されている学習中のSA情報に対応する優先度の情報が、通知メッセージの優先度の情報より高いかどうか比較部22に比較させて判断する(ステップS205)。
ここで、通知メッセージの優先度が高い場合には、通知メッセージ処理部21は、アドレス解決部12にSAデータベース13内の該当する学習情報を削除させ(ステップS206)、この通知メッセージを下流側のNP4へ転送し(ステップS203)、通知メッセージの情報をアドレス解決部12で学習させて、学習情報としてDAデータベース14に登録させる(ステップS204)。また、SAデータベース13内の学習情報の優先度が高い場合には、通知メッセージを廃棄して、エラーメッセージを作成して、通知メッセージの送信元NP1に送信する(ステップS207)。なお、この実施の形態では、フルメッシュのトポロジでの場合を説明したので、各NP1〜NP5は、内部バスによって物理的にフルメッシュで接続されている。したがって、NP1からNP3へのエラーメッセージの送信は、このフルメッシュでの接続形態を利用して、直接エラーメッセージを送信することができる。また、たとえば接続形態がリングの場合には、NP3は、下流のNP4にエラーメッセージを送信し、NP5を介してNP1にエラーメッセージを転送することができる。
このように、この実施の形態では、ノード間で通信されるデータパケットを受信したNPはデータパケットのSA情報を含む情報の学習および登録を行うとともに、このSA情報を少なくとも含む通知メッセージを作成し、通知メッセージを所定の1方向で全てのNPを経由して送信元のNPに戻るように、各NPが下流側のNPに転送するので、たとえばCPのような一部の処理系に処理が集中するのを防ぎ、情報の共有・同期を確実に行うことができ、これによって情報処理での負荷分散を図ることができる。
また、この実施の形態では、論理的にリング状に接続された論理ネットワーク上で通知メッセージを転送することによって、各NPは学習を開始したNP1も含めて、1回の受信と1回の送信を行うだけで、さらにCPなどで通知メッセージの監視・調停を行わずに、目的としている情報(この実施の形態では、学習情報)の共有・同期を確実に行うことできる。
また、この実施の形態では、データベースに登録された学習情報には優先度の情報が含まれ、受信した通知メッセージのSA情報と重複する場合でも、また同じSA情報を複数のNPで同時に学習していたとしても、通知メッセージの優先度と比較することによって、いずれの学習情報を有効として登録するか判断することができ、最終的には優先度が一番高い通知メッセージのみがリング状に接続された論理ネットワーク上を一周することとなるので、全てのNPで情報の共有・同期を達成することができる。
また、この実施の形態では、メッセージの送信元のNPが上流側のNPからメッセージを受信できない場合、あるいはエラーメッセージを受信した場合には、該当する学習情報をSAデータベースから削除するので、常に有効な学習情報や優先度の高い学習情報を登録、かつ活用することができる。
なお、この実施の形態では、MACアドレスの学習の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、たとえばIPアドレスの学習の場合などにも応用が可能である。
本発明にかかるネットワーク中継システムの概略システム構成の一例を示す概略構成図である。 図1に示したネットワーク要素の論理的な接続形態を示す接続形態図である。 ネットワーク要素の構成の一例を示すブロック図である。 データパケットの概略フォーマットを示す概略構成図である。 通知メッセージの概略フォーマットを示す概略構成図である。 第1のネットワーク要素の動作を示すフローチャートである。 第2のネットワーク要素の動作を示すフローチャートである。 従来のネットワーク中継システムの概略システム構成を示す概略構成図である。
符号の説明
1〜5 ネットワーク要素(NP)
6 CP
7 内部バス
10 パケット転送部
11 受信部
12 アドレス解決部
13,14 データベース
15 送信部
20 通知部
21 通知メッセージ処理部
22 比較部
23 エラー判定部
24 内部バスインターフェース
25 タイマ

Claims (6)

  1. ノード間で通信されるデータパケットを複数のネットワーク要素で受信して転送するネットワーク中継方法において、
    前記各ネットワーク要素が論理的にリング状に接続されて、情報を1方向で全ての前記ネットワーク要素を経由して、前記情報の送信元のネットワーク要素に戻るように転送可能な論理ネットワークを形成する形成ステップと、
    前記各ネットワーク要素が、前記論理ネットワークで転送される情報を取り込み、自要素内のデータベースに登録させる処理を行う登録処理ステップと、
    を含み、
    前記転送される情報および前記データベースに登録された情報には、前記ノード間で転送されるデータパケットの送信元アドレス情報と優先度の情報が含まれており、
    前記転送される情報を受信したネットワーク要素が、前記情報に含まれる送信元アドレス情報が自要素内のデータベースに登録された前記情報に含まれる送信元アドレス情報と重複する情報かどうか比較し、両方の前記送信アドレス情報が重複し、かつ前記データベースの情報が学習登録処理中である場合には、前記受信した情報に含まれる優先度の情報と前記データベースに登録された情報に含まれる優先度の情報を比較する比較ステップを、
    さらに含み、前記登録処理ステップでは、前記比較ステップにて両方の前記送信元アドレス情報が重複しない場合、あるいは重複した情報が既に学習完了している場合、あるいは削除処理中の場合には、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、かつ前記受信した情報を下流側のネットワーク要素に転送させる処理を行い、また前記比較ステップにて前記両方の送信元アドレス情報が重複している場合には、両方の前記優先度の情報を比較して該比較結果に基づいて、前記受信した情報と前記データベースに登録された情報のいずれを有効にするかを判断し、前記取り込んだ情報を有効にする場合には、当該受信した情報と重複する情報を、前記データベースに登録された情報から廃棄して、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、かつ前記受信した情報を下流側のネットワーク要素に転送させる処理を行い、また前記データベースの情報を有効にする場合には、前記受信した情報を廃棄し、あるいはエラーを示すエラー情報を前記送信元のネットワーク要素に転送することを特徴とするネットワーク中継方法。
  2. 前記各ネットワーク要素が、前記論理ネットワークで転送される情報に該当する情報を、前記データベースから削除させる処理を行う削除処理ステップを、
    さらに含み、
    前記削除処理ステップでは、前記送信元のネットワーク要素が、自ら送信した情報を、上流側のネットワーク要素から受信できない場合、あるいはエラーを示すエラー情報を受信した場合には、該当する情報を前記データベースから削除させる処理を行うことを特徴とする請求項1に記載のネットワーク中継方法。
  3. ノード間で通信されるデータパケットを受信して転送するネットワーク要素において、
    他の前記ネットワーク要素と論理的にリング状に接続され、情報を1方向で全ての前記ネットワーク要素を経由して前記情報の送信元のネットワーク要素に戻るように転送可能な論理ネットワークを構成し、前記情報を上流側から下流側のネットワーク要素に転送する転送手段と、
    前記転送手段が前記上流側のネットワーク要素から転送される情報を受信した場合、前記受信した情報を自要素内のデータベースに登録させる処理を行う登録処理手段と、
    を備え
    前記論理ネットワーク上を転送される情報および前記データベースに登録された情報には、前記ノード間で転送されるデータパケットの送信元アドレス情報と優先度の情報が含まれており、
    前記転送手段が受信した前記情報に含まれる送信元アドレス情報と、前記データベースに登録された前記情報に含まれる送信元アドレス情報とを比較し、両方の前記送信元の情報が重複し、かつ前記データベースの情報が学習登録処理中である場合には、前記受信した情報の優先度と前記データベースに登録された情報の優先度を比較する比較手段を、
    さらに備え、前記登録処理手段は、前記比較手段にて両方の前記送信元アドレス情報が重複しない場合、あるいは重複した情報が既に学習完了している場合、あるいは削除処理中の場合には、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、また前記両方の送信元アドレス情報が重複している場合には、前記比較手段における前記両方の優先度の情報の比較結果に基づいて、前記受信した情報と前記データベースに登録された学習情報のいずれを有効にするか判断し、前記受信した情報を有効にする場合には、当該受信した情報と重複する情報を、前記データベースに登録された情報から廃棄して、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、前記転送手段は、前記登録処理手段において前記上流側のネットワーク要素から受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行う場合には、前記受信した情報を前記下流側のネットワーク要素に転送し、また前記データベースの情報を有効にする場合には、前記受信した情報を廃棄し、あるいはエラーを示すエラー情報を、前記送信元のネットワーク要素に転送することを特徴とするネットワーク要素。
  4. 前記転送手段が受信した情報に相当する情報を、前記データベースから削除させる処理を行う削除処理手段を、
    さらに備え
    前記削除処理手段は、自要素が前記情報の送信元で、前記転送手段にて自ら送信した前記情報を前記上流側のネットワーク要素から受信できない場合、あるいはエラーを示すエラー情報を受信した場合には、前記送信した情報に相当する情報を前記データベースに登録されている情報から削除させる処理を行うことを特徴とする請求項3に記載のネットワーク要素。
  5. 複数のネットワーク要素を有し、ノード間で通信されるデータパケットを前記各ネットワーク要素で受信して転送するネットワーク中継システムにおいて、
    前記各ネットワーク要素は、論理的にリング状に接続されて、情報を1方向で全ての前記ネットワーク要素を経由して、前記情報の送信元のネットワーク要素に戻るように転送可能な論理ネットワークを形成し、
    前記ネットワーク要素のうち、自らが送信元となって前記情報を前記論理ネットワーク上の下流のネットワーク要素に転送する第1の転送手段と、前記転送手段が前記論理ネットワーク上の上流側のネットワーク要素から転送される情報を受信した場合、前記受信した情報を自要素内のデータベースに登録させる処理を行う第1の登録処理手段と、前記転送手段が受信した情報に相当する情報を、前記データベースから削除させる処理を行う削除処理手段と、を有する第1のネットワーク要素と、
    前記ネットワーク要素のうち、前記上流側のネットワーク要素から転送される情報を受信して前記下流側のネットワーク要素に転送する第2の転送手段と、前記第2の転送手段が、前記上流側のネットワーク要素から転送される情報を受信した場合、前記受信した情報を自要素内のデータベースに登録させる処理を行う第2の登録処理手段と、を有する第2のネットワーク要素と、
    を備え
    前記転送される情報および前記データベースに登録された情報には、前記ノード間で転送されるデータパケットの送信元アドレス情報と優先度の情報が含まれており、
    前記第2のネットワーク要素は、前記第2の転送手段にて前記転送される情報を受信した場合、前記受信した情報に含まれる送信元アドレス情報が自要素内のデータベースに登録された前記情報に含まれる送信元アドレス情報と重複する情報かどうか比較し、両方の前記送信元アドレス情報が重複し、かつ前記データベースの情報が学習登録処理中である場合には、前記受信した情報に含まれる優先度の情報と前記データベースに登録された情報に含まれる優先度の情報を比較する比較手段を、
    さらに有し、前記第2の登録処理手段は、前記比較手段にて両方の前記送信元の情報が重複しない場合、あるいは重複した情報が既に学習完了している場合、あるいは削除処理中の場合には、前記受信された情報を前記データベースに登録させる処理を行い、また前記両方の送信元の情報が重複している場合には、前記比較手段による前記優先度の情報の比較結果に基づいて、前記受信された情報と前記データベースに登録された情報のいずれを有効にするか判断し、前記受信した情報を有効にする場合には、前記受信した情報と重複する情報を、前記データベースに登録された情報から廃棄して、前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行い、
    前記第2の転送手段は、前記第2の登録処理手段にて前記受信した情報を前記データベースに登録させる処理を行う場合には、前記受信した情報を前記下流側のネットワーク要素に転送し、また前記データベースに登録された情報を有効にする場合には、前記受信した情報を廃棄し、あるいはエラーを示すエラー情報を、前記第1のネットワーク要素に転送することを特徴とするネットワーク中継システム。
  6. 前記削除処理手段は、前記第1の転送手段にて前記情報を受信できない場合、あるいはエラーを示すエラー情報を受信した場合には、前記送信した情報に相当する情報を前記データベースに登録されている情報から削除させる処理を行うことを特徴とする請求項に記載のネットワーク中継システム。
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