JP4467500B2

JP4467500B2 - ネットワーク中継装置

Info

Publication number: JP4467500B2
Application number: JP2005285875A
Authority: JP
Inventors: 秀樹村上; 慎一金子; 真吉澤
Original assignee: Alaxala Networks Corp
Current assignee: Alaxala Networks Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007097004A

Description

ネットワークのトポロジ変更に関し、特にトポロジ変更時の負荷等の軽減に関する。

ネットワークのトポロジ管理のプロトコルとしてはスパニングツリープロトコル（ＳＴＰ）が知られている。さらに近年マルチプルスパニングツリープロトコル（Multiple Spanning Tree Protocol：ＭＳＴＰ）も利用され始めている。

ＭＳＴＰでは、複数の装置をＭＳＴリージョンという装置群にまとめ、ＭＳＴリージョンを一つの装置のようにみなしてトポロジを計算するスパニングツリープロトコルである。ＭＳＴリージョンを分けることによりＭＳＴリージョン内で起きたトポロジ変更をＭＳＴリージョン外へ洩らさない。これによりトポロジ変更時の、学習したＭＡＣアドレスを消去した後のフラッティングネットワーク負荷の増大を防ぎ、ネットワーク全体のトポロジの収束時間を短縮できる。

ＭＳＴＰを用いたネットワークの例を図１に示す。例えば、図１aに示すようにマルチプルスパニングツリーをサポートしている中継装置スイッチ１〜６，11〜16，21〜26がループ状にＬＡＮ（Local Area Network）で接続されているとする。この場合、スイッチ１〜６，11〜16，21〜26が、それぞれリージョン100，200，300に属する。各リージョン間は、ＣＳＴ（Common Spanning Tree）トポロジで形成される（図１ｂ参照）。各リージョン内は、ＩＳＴ（Internal Spanning Tree）トポロジで形成される（図１ｃ参照）。ネットワーク全体としては図１ｄに示すようなＣＩＳＴ（Common & Internal Spanning Tree Protocol）トポロジで形成される。

言い換えると、図１ｃではスイッチ１，11，21をそれぞれのリージョンのルートブリッジとして、ＩＳＴトポロジを形成している。このとき、スイッチ１，11，21をCIST Regional Root Bridgeという。図１ｂでは、例えばリージョン100（のスイッチ１）をルートブリッジとして、リージョン200（のスイッチ11）とリージョン300（のスイッチ21）とでＣＳＴトポロジを形成している。このとき、スイッチ１を特にCIST Root Bridgeという。

IEEE 802.1s (IEEE Std 802.1s-2002) "Virtual Bridged Local Area Networks −Amendment 3: Multiple Spanning Tree"

上記の技術では、或るリージョンで装置障害／新規装置追加／回線障害／構成定義変更が発生した場合には、図２に示すように全スイッチに対しトポロジ変更通知を行っている。トポロジ変更通知を受信した全スイッチはＦＤＢ（Filtering Data Base）をクリアする動作をするため、ＭＡＣ再学習時のフラッディングによるネットワーク負荷増大及びトポロジ収束までのネットワーク断時間が増加する原因となっている。

しかし、発明者らは、図１で例示したネットワークトポロジ構成では、リージョンを跨いだ通信を行う場合、それぞれのリージョンのルートブリッジとなるスイッチ１，11，21を経由するのであるから、他リージョンすなわちＣＳＴのトポロジを把握するのはスイッチ１，11，21の３台のみとなり、他のスイッチは自身が属しているリージョンのルートブリッジすなわちCIST Regional Root Bridgeがどの装置であるか（、及び、ネットワーク全体のルートであるCIST Root Bridgeがどの装置であるか）を把握していればよいこと着眼した。

そこで、この着眼を利用してトポロジ変更時のネットワーク負荷増大又はトポロジ収束迄の時間短縮する技術を提供することを一つの目的とする。

上記課題を解決するため、ＣＩＳＴのトポロジ変更が発生した際に必要最小限のスイッチに変更通知を行う。例えば、他リージョンで発生した装置障害／新規装置追加／回線障害／構成定義変更によるトポロジ変更通知を境界ポートから受信した際に自リージョン内へのトポロジに影響を及ぼすか否かを判断し、影響がないと判断した場合にはトポロジ変更通知を境界ポートへのみ送信する特徴を備えるスイッチを提供する。

また例えば、特殊なポートを構成定義にて明示的に設定をすることにより、上記判定にて境界ポートへのみトポロジ変更通知を行うと判断した場合でも境界ポート同様に通知可能なポートの設定をすることが出来る特徴を更に備えるスイッチを提供する。

また例えば、特殊ポートからトポロジ変更通知を受信した場合においても自リージョン内へのトポロジに影響を及ぼすか否かを判断し影響がないと判断した場合にはトポロジ変更通知を境界ポート／特殊ポートへのみ送信する特徴を更に備えるスイッチを提供する。

例えば、ネットワーク全体に関わるCIST Root Bridge が変更されない場合の装置障害／新規装置追加／回線障害／構成定義変更が発生した際に、トポロジ変更通知が該当リージョンと非該当リージョンのCIST Regional Root Bridge までで止まるため、MAC再学習時のフラッディングによるネットワーク負荷の低減及び、トポロジ収束までのネットワーク断時間を低減することが可能となる。また例えば、装置単体としてもCPU使用率を低減することが可能となる。

図１ｄで例示したネットワーク構成における本発明に好適な実施例を、図３から図７を用いて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されない。

図４は、パケットのヘッダに含まれるデータの例を示す。ヘッダには宛先のＭＡＣアドレス（ＤＭＡＣ）、送信元のＭＡＣアドレス（ＳＭＡＣ）等と共にMST BPDU（Bridge Protocol Data Unit）が含まれる。MST BPDU 内には、CIST Rootブリッジの識別子(CIST Root Identifier)、CIST Regional Rootブリッジの識別子(CIST Regional Root Identifier)、送信元ブリッジの識別子(CIST Bridge Identifier)、それぞれのRoot Bridgeからの総パスコスト等の情報が含まれている。CIST Root Identifier には CIST Root Bridge のブリッジ優先度及びＭＡＣアドレスの情報が含まれ、この情報をもとにCIST Root Bridgeの優劣を判断する。

図３は、スイッチで実行するトポロジ形成の処理の例を示すフロー図である。

スイッチは、トポロジ変更通知のパケットを受信すると、まず受信したポートが境界ポートもしくは特殊ポートであるか否かの判断をする（A1）。

境界ポートもしくは特殊ポートから受信したと判断した場合には、図４に示したMST BPDUフレームフォーマット内のCIST Root Identifier の値について現在スイッチで保持している値と比較し、値が等しい又は保持している値よりも優先度が低い場合（A2、A4）には境界ポート／特殊ポートへのみトポロジ変更を通知する（A3）。

また、トポロジ変更通知を受信したポートが境界ポート／特殊ポートではない場合、及びCIST Root Identifier の値が保持している値よりも優先度が高い場合には全てのポートに対し、トポロジ変更通知を行う（A5）。

図５に示すようにリージョン100のスイッチ６が装置障害となった際、リージョン100に属しているスイッチ１〜５はトポロジ変更通知を境界ポート／特殊ポートから受信していないため、図３で示した処理に従い全ポートに対してトポロジ変更を通知する。

それに対し、スイッチ11がトポロジ変更通知を受信するポートは境界ポート54,55であり、受信したトポロジ変更通知のCIST Root Identifier の値が保持している値と等しいため（CIST Root Bridge から直接BPDUを受信している為）トポロジ変更を通知するポートは境界／特殊ポートのみと判断される。

スイッチ21も同様にトポロジ変更通知を受信するポートは境界ポート57,58であり、受信したトポロジ変更通知のCIST Root Identifier の値が保持している値と等しいかまたは優先度が低いためトポロジ変更を通知するポートは境界／特殊ポートのみと判断される。

その結果、スイッチ11，21は境界ポートへのみトポロジ変更を通知することとなる。すなわちスイッチ12〜16，22〜26はトポロジ変更通知を受信しないためトポロジ変更が発生したことを気にせず動作し続けることが可能となる。

また、スイッチ12〜16，22〜26はトポロジ変更通知を受信しない為、FDBがクリアされることもなくなり、MAC再学習時の余計なフラッディング動作がなくなる。

また図６に示すように、CIST Regional Root Bridge 同士が直接接続されていない構成が存在する。

このような構成でスイッチ６が障害となった場合、リージョン300のCIST Regional Root Bridge (スイッチ21)〜境界ポート59を有するスイッチ24が接続されている回線のポートに対し特殊ポート設定を行う。

この設定を行うことによりスイッチ21は図３に示すアルゴリズムに従い、特殊ポート71にてスイッチ24へトポロジ変更を通知することとなり、それを受けたスイッチ24も図３に示すアルゴリズムに従い、境界ポート59からスイッチ31へトポロジ変更を通知する。（リージョン100,200は実施例１と同様の動作となる）
図７についても同様に境界ポートを有するスイッチ24 〜CIST Regional Root Bridge（スイッチ21）が接続されている回線のポートに対し特殊ポート72設定がされていることにより、トポロジ変更をスイッチ21へ通知することが可能となりスイッチ１，11もトポロジ変更通知を受信することが可能となる。

ネットワークの構成例図１aにおいて形成されたＣＳＴトポロジの例図１aにおいて形成された各リージョンのＩＳＴトポロジの例図１aにおいて形成されたＣＩＳＴトポロジの例図１ｄにおいて装置障害が発生した時の従来のトポロジ変更動作の例スイッチで実行する処理の例を示すフロー図 MST BPDUフレームのフォーマットの例を示すデータ図装置障害が発生した時のトポロジ変更動作の例（実施例１）装置障害が発生した時のトポロジ変更動作の例（実施例２−１）装置障害が発生した時のトポロジ変更動作の例（実施例２−２）

符号の説明

１〜６，11〜16，21〜26，31〜36：中継装置
51〜60：境界ポート
71〜72：特殊ポート
100，200，300，400：リージョン

Claims

複数のネットワーク装置を含むＭＳＴリージョンを複数有するネットワークに接続するネットワーク装置であって、
データを受信する受信部と、
当該ネットワーク装置が属する第１のＭＳＴリージョンとは別の第２のＭＳＴリージョンに属するネットワーク装置からトポロジ変更通知を前記受信部で受信したと判断すると、当該トポロジ変更通知に含まれるＣＩＳＴＲｏｏｔＢｒｉｄｇｅの優先度に基づいて前記第１のＭＳＴリージョンに属する他のネットワーク装置に送信するか否かを判断する制御部と、
前記制御部の判断に基づいて前記第１のＭＳＴリージョンに属する他のネットワーク装置にトポロジ変更通知を送信する送信部とを有し、
前記制御部は、受信したトポロジ変更通知に含まれるＣＩＳＴＲｏｏｔＢｒｉｄｇｅの優先度が、自身が保持する優先度と等しい場合に、前記トポロジ変更通知を前記第１のＭＳＴリージョンに属する他のネットワーク装置に送信しないと判断することを特徴とする。
複数のネットワーク装置を含むＭＳＴリージョンを複数有するネットワークに接続するネットワーク装置であって、
データを受信する受信部と、
当該ネットワーク装置が属する第１のＭＳＴリージョンとは別の第２のＭＳＴリージョンに属するネットワーク装置からトポロジ変更通知を前記受信部で受信したと判断すると、当該トポロジ変更通知に含まれるＣＩＳＴＲｏｏt Ｂｒｉｄｇｅの優先度に基づいて前記第１のＭＳＴリージョンに属する他のネットワーク装置に送信するか否かを判断する制御部と、
前記制御部の判断に基づいて前記第１のＭＳＴリージョンに属する他のネットワーク装置にトポロジ変更通知を送信する送信部とを有し、
前記制御部は、受信したトポロジ変更通知に含まれるＣＩＳＴＲｏｏt Ｂｒｉｄｇｅの優先度が、自身が保持する優先度と等しい場合に、前記第１のＭＳＴリージョンに属する他のネットワーク装置のうち、第３のＭＳＴリージョンに属するネットワーク装置と接続する第１の他のネットワーク装置に対して前記トポロジ変更通知を送信すると判断し、前記第３のＭＳＴリージョンに属するネットワーク装置と接続しない第２の他のネットワーク装置に対しては前記トポロジ変更通知を送信しないと判断することを特徴とする。
請求項１又は請求項２記載のネットワーク装置であって、
前記制御部は、前記受信したトポロジ変更通知に含まれるＣＩＳＴＲｏｏt Ｂｒｉｄｇｅの優先度が、自身が保持する優先度と等しい場合に、前記トポロジ変更通知を第４のＭＳＴリージョンに属するネットワーク装置に送信すると判断し、
前記送信部は、前記トポロジ変更通知を前記第４のＭＳＴリージョンに属するネットワーク装置に送信することを特徴とする。