JP4430031B2

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

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Publication number: JP4430031B2
Application number: JP2006095790A
Authority: JP
Inventors: 悟碓井; 嘉洋瀬川; 亮渡邊
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007274202A

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、本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、本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、本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、本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、本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、本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、本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、本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、本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、本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（ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｂｕｓ）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（ＳｅｑＮｕｍ）、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（ＮＰＮｕｍ）、送信する内部バスインターフェース２４のポート情報（Ｉ／ＦＮｕｍ）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）
６ＣＰ
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

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。
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。
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。
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。
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。
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５に記載のネットワーク中継システム。