JP4584846B2

JP4584846B2 - ネットワーク中継装置およびパケットの転送方法

Info

Publication number: JP4584846B2
Application number: JP2006040644A
Authority: JP
Inventors: 雅也新井; 学藤田
Original assignee: Alaxala Networks Corp
Current assignee: Alaxala Networks Corp
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: US7715407B2; CN100492970C; US20070195795A1; CN101026469A; JP2007221526A; US20100158014A1; US8081637B2

Description

本発明はネットワーク中継装置およびパケットの転送方法に係り、レイヤ２ＶＰＮ機能を提供するネットワーク中継装置およびパケットの転送方法に関する。

レイヤ２ＶＰＮ（Layer 2 Virtual Private Network：第２層仮想私設通信網）機能を実現する方法として、ＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）によるＶＰＷＳ(Virtual Private Wire Service：仮想私設ワイヤサービス)機能がある。ＶＰＷＳでは、イーサネットを加入者回線とするネットワーク中継装置は、ＩＥＥＥ８０２．３ｘで規定されているフロー制御用パケットのみを受信し、そのほかのパケットに関してはすべて中継するよう規定されている。すなわち、ＶＰＷＳでは、ネットワーク中継装置は、フロー制御用パケット以外のすべてのパケットを中継することにより、レイヤ２ＶＰＮサービスを実現している。

一方で、イーサネット（登録商標）回線の冗長化はＩＥＥＥ８０２．３ａｄ規格により規定されている。この規格は、リンクアグリゲーション制御用パケットの送受信により、回線の冗長化を実現するものである。

非特許文献１は、ＩＥＥＥ８０２．３ｘ規格を規定している。非特許文献２は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄ規格を規定している。また、非特許文献３および非特許文献４はＶＰＷＳに関連するＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）のドラフトである。

ＶＰＷＳは、ワイヤサービスという名称からも推定されるように、キャリアが回線を貸し出すサービスである。このため、ＶＰＷＳには、リンクアグリゲーションを適用することが、考慮されていない。

"802.3X & 802.3Y-1997 (Superseded) IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks: Specification for 802.3 Full Duplex Operation and IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks: Physical Layer Specification for 100 Mb/s Operation on Two Pairs of Category 3 or Better Balanced Twisted Pair Cable (100BASE-T2)"、IEEE "802.3AD-2000 (Superseded) IEEE Standard for Information Technology - Local and Metropolitan Area Networks - Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications - Aggregation of Multiple Link Segments"、IEEE L. Martini、外３名、"Pseudowire Setup and Maintenance using the Label Distribution Protocol draft-ietf-pwe3-control-protocol-17.txt"、[online]、2005年6月、IETF、[平成１７年１１月７日検索]、インターネット＜URL:http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-pwe3-control-protocol-17.txt＞ L. Martini、外３名、"Encapsulation Methods for Transport of Ethernet Over MPLS Networks draft-ietf-pwe3-ethernet-encap-10.txt"、[online]、2005年6月、IETF、[平成１７年１１月７日検索]、インターネット＜URL:http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-pwe3-ethernet-encap-10.txt＞

上述したようにＶＰＷＳを適用した加入者回線のイーサネット回線にＩＥＥＥ８０２．３ａｄのリンクアグリゲーションの適用をしようとした場合、リンクアグリゲーション制御用パケットが中継されてしまう。上述したようにＶＰＷＳを適用した加入者回線のイーサネット回線にＩＥＥＥ８０２．３ａｄリンクアグリゲーションの適用をしようとした場合、リンクアグリゲーション制御用パケットが中継されてしまう。このため、ＭＰＬＳ網を経由する２台のカスタマーエッジ装置間でリンクアグリゲーションを適用することは可能であるが、カスタマーエッジ装置とプロバイダエッジ装置の間の加入者回線に対してリンクアグリゲーションを適用することはできない。本発明の目的は、ＶＰＷＳ加入者回線のイーサネット回線も、冗長化が可能で、帯域増加をシームレスに行うことが可能、かつ、高信頼なネットワーク中継装置を提供することである。

本発明のネットワーク中継装置は、ＩＥＥＥ８０２．３ｘのフロー制御用パケットを受信するのに加えて、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄのリンクアグリゲーション制御用パケットを受信する。また、ネットワーク中継装置は、リンクアグリゲーション制御用パケットを送信する。ネットワーク中継装置は、その他のレイヤ２制御プロトコルのパケットを受信せず中継し、その他のレイヤ２制御プロトコルのパケットを送信しない。

ＭＰＬＳ網と加入者回線とに接続し、ＭＰＬＳ網と加入者回線との間のレイヤ２ＶＰＮを提供するネットワーク中継装置において、加入者回線は、他の加入者回線とリンクアグリゲートする。

ＭＰＬＳ網と加入者回線とに接続し、ＭＰＬＳ網と加入者回線との間のレイヤ２ＶＰＮを提供するネットワーク中継装置において、加入者回線からフロー制御用パケットを受信したとき、フロー制御処理を実行し、加入者回線からリンクアグリゲーション制御用パケットを受信したとき、他の加入者回線とのリンクアグリゲート処理または縮退処理を実行する。

ＭＰＬＳ網と加入者回線とに接続し、ＭＰＬＳ網と加入者回線との間のレイヤ２ＶＰＮを提供するネットワーク中継装置において、ＭＰＬＳ網からラベルが付されたリンクアグリゲーション制御用パケットを受信したとき、該リンクアグリゲーション制御用パケットの廃棄処理を実行する。

本発明のネットワーク中継装置は、加入者回線にリンクアグリゲーションを適用しているので、リンクアグリゲーションで集約している回線の一つに障害が発生した場合でも、加入者の通信が停止することはない。また、帯域増加をシームレスに行なうことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用いて図１ないし図６を参照しながら説明する。ここで、図１はネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。図２はネットワークのブロック図である。図３はプロバイダエッジ装置の構成情報を説明する図である。図４はプロバイダエッジ装置がカスタマーエッジ装置からパケットを受信した際の処理を説明するフローチャートである。図５はプロバイダエッジ装置が他のプロバイダエッジ装置からパケットを受信した際の処理を説明するフローチャートである。図６はプロバイダエッジ装置が保持するテーブルを説明する図である。

図１に示すように、ネットワーク中継装置１００は、制御部１１０と通信部１２０とを備えている。このうち、制御部１１０は、ＣＰＵ１１２およびメモリ１１４を備え、ＣＰＵ１１２がメモリ１１４内に格納されたプログラムを実行することにより、装置全体の管理や制御パケット処理を行う。また、通信部１２０は、２つのネットワークインタフェース１２２を備えており、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルの第２層（データリンク層）および第３層（ネットワーク層）でのパケット中継処理を行う。さらに通信部１２０は、ＭＰＬＳ層でのパケット中継処理を行う。各ネットワークインタフェース１２２は、それぞれ、イーサネット（登録商標）などの回線（ツイストペアケーブル、光ファイバなど）に接続されている。

図２を用いて、ネットワーク中継装置を用いたネットワークを説明しよう。図２において、ネットワーク１０００は、カスタマーエッジ装置（図示ではＣＥ：Customer Edge）４００−１と、プロバイダエッジ装置（図示ではＰＥ:Provider Edge）１００−１と、プロバイダエッジ装置１００−２と、カスタマーエッジ装置４００−２とで構成されている。プロバイダエッジ装置１００−１とカスタマーエッジ装置４００−１は回線１および回線２を介して接続している。プロバイダエッジ装置１００−１およびカスタマーエッジ装置４００−１が回線１および回線２をＩＥＥＥ８０２．３ａｄに規定されたリンクアグリゲーションにより、回線を集約している。一方、プロバイダエッジ装置１００−２とカスタマーエッジ装置４００−２は回線６を介して接続している。すなわち、プロバイダエッジ装置１００−２とカスタマーエッジ装置４００−２は、リンクアグリゲーションしていない。
なお、プロバイダエッジ装置と、カスタマーエッジ装置はいずれもネットワーク中継装置であり、カスタマーエッジ装置が図１の構成を採ってもよい。

図３のコンフィギュレーション情報は、図１のメモリ１１４に置かれている。図３の１行目は、イーサネット回線１が接続されているイーサネットネットワークインタフェースを規定している。２行目は、１行目で示すネットワークインタフェースがレイヤ２ＶＰＮの加入者回線であることを規定している。３行目は、イーサネット回線２が接続されているイーサネットネットワークインタフェースを規定している。４行目は３行目で示すネットワークインタフェースがレイヤ２ＶＰＮの加入者回線であることを規定している。５行目はＩＥＥＥ８０２．３ａｄリンクアグリゲーションを規定しており、管理ＩＤが１０である。６行目は５行目で規定したＩＥＥＥ８０２．３ａｄリンクアグリゲーションに属するネットワークインタフェースが、１行目および３行目で規定したインタフェースであることを示す。７行目以降はＭＰＬＳ機能の構成情報を規定する。８行目は、レイヤ２ＶＰＮを規定する。レイヤ２ＶＰＮの加入者回線に、５行目および６行目で規定したＩＥＥＥ８０２．３ａｄリンクアグリゲーションを指定し、管理ＩＤを２０と規定している。９行目は、本レイヤ２ＶＰＮの出口エッジルータをプロバイダエッジ装置１００−２と規定している。これら構成情報を基にし、プロバイダエッジ装置１００−１はカスタマーエッジ装置４００−１とのＩＥＥＥ８０２．３ａｄリンクアグリゲーションを確立させ、プロバイダエッジ装置１００−２とレイヤ２ＶＰＮに必要となるＶＣの確立を行う。

図４は、プロバイダエッジ装置１００−１がカスタマーエッジ装置４００−１からパケットを受信した際の処理のフローチャートである。まず、プロバイダエッジ装置１００−１は、受信したパケットがＩＥＥＥ８０２．３ｘに記載されたフロー制御用かどうかを判定する（Ｓ１１）。判定が「ＹＥＳ」ならば、フロー制御処理を実行する（Ｓ１２）。

ステップ１１が、「ＮＯ」ならば、受信したパケットがＩＥＥＥ８０２．３ａｄに記載されたリンクアグリゲーション用かどうかを判定する（Ｓ１３）。判定が「ＹＥＳ」ならば、制御部１１０は、リンクアグリゲーション処理を行い、回線１および回線２の集約、縮退動作を制御する（Ｓ１４）。ステップ１３が「ＮＯ」ならば、プロバイダエッジ装置１００−１はＶＰＷＳへ中継（Ｓ１５）して、終了する。

図５は、プロバイダエッジ装置１００−１がプロバイダエッジ装置１００−２からパケットを受信した際の処理に関するフローチャートである。プロバイダエッジ装置１００−１は、受信したパケットに付与されているＭＰＬＳラベルの値を記憶する（Ｓ２１）。つぎに、プロバイダエッジ装置１００−１は、受信パケットからＭＰＬＳラベルを取り去る（Ｓ２２）。このステップＳ２２は、カスタマーエッジ装置４００−２から送信されたパケットをプロバイダエッジ装置１００−２がＭＰＬＳラベルによりカプセル化しているためである。ＭＰＬＳラベルは、レイヤ２ＶＰＮを実現するために、プロバイダエッジ装置１００−１がカスタマーエッジ装置４００−１へ送信する前に取り去る必要がある。つぎに、プロバイダエッジ装置１００−１は、ＭＰＬＳラベルを取り去った後のパケットがＩＥＥＥ８０２．３ａｄに記載されたリンクアグリゲーション制御用パケットかどうかを判定する（Ｓ２３）。判定が「ＹＥＳ」ならば、受信パケットを廃棄する（Ｓ２４）。ステップ２３が「ＮＯ」のとき、ＶＰＷＳ中継処理を実行し（Ｓ２５）、終了する。

ここで、ステップ２４（リンクアグリゲーション制御パケットの廃棄）の必要性を説明する。プロバイダエッジ装置１００−２が図４のシーケンスのステップＳ１４に示す処理を行えば、カスタマーエッジ装置４００−２からリンクアグリゲーション制御用パケットが送信された際に、プロバイダエッジ装置１００−２で処理されるため、プロバイダエッジ装置１００−１まで送信されてくることはない。一方で、プロバイダエッジ装置１００−２が、図４のステップＳ１４に示す処理がない装置のとき、カスタマーエッジ装置４００−２からリンクアグリゲーション制御用パケットが送信され、プロバイダエッジ装置１００−２を経由してプロバイダエッジ装置１００−１に達する。プロバイダエッジ装置１００−１がステップＳ２４の処理を行うことでカスタマーエッジ装置４００−２から送信されたリンクアグリゲーション制御用パケットがカスタマーエッジ装置４００−１に到達することはない。以上述べたように、ステップＳ２４は、カスタマーエッジ装置４００−１とプロバイダエッジ装置１００−１の間に接続される回線１と回線２のリンクアグリゲーションを正常に動作させるために必要なステップである。

図６は、プロバイダエッジ装置１００−１がプロバイダエッジ装置１００−２からパケットを受信した際に、カスタマーエッジ装置４００−１へ送出する出力回線の選択に使用する出力回線選択テーブルである。出力回線選択テーブル６０は、プロバイダエッジ装置１００の通信部１２０のデータベース１２１に保持される。出力回線選択テーブル６０は、入力ラベル値６１と出力インタフェース種別６２と出力回線６３と出力回線選択方法６４とから構成される。

プロバイダエッジ装置１００−１は、図５のステップＳ２１で記憶したＭＰＬＳラベル値から、受信パケットを送信すべき出力ネットワークインタフェースを特定する必要がある。プロバイダエッジ装置１００−１が受信したパケットに付与されている入力ラベル値が「１６」であれば出力回線選択テーブル６０を参照して、出力すべきネットワークインタフェースは、回線１と回線２が集約されたリンクアグリゲーションであることが確定する。その上で、出力する回線を１および回線２のうちから１つの回線を選択するわけであるが、ここでは選択方式がランダムであるので、回線１および回線２のうちのどちらか一方をランダムに選択し、パケットを送信する。

一方、プロバイダエッジ装置１００−１が受信したパケットに付与されている入力ラベル値が「１８」であれば、出力回線選択テーブル６０を参照して、出力すべきネットワークインタフェースは回線４（図１に図示せず）と回線５（図示せず）がリンクアグリゲーションで集約されたリンクアグリゲーションであることが確定する。ここでは選択方式がＬ２ヘッダによる回線選択であるので、受信パケットからＭＰＬＳラベルを除去した状態におけるパケットのＬ２ヘッダを解析した上で、予め定めたルールに基づき出力回線を回線４または回線５から１つ選択しパケットを送信する。

さらに、一方、プロバイダエッジ装置１００−１が受信したパケットに付与されている入力ラベル値が「１７」であれば、出力回線選択テーブル６０を参照して、出力すべきネットワークインタフェースはリンクアグリゲーションされていない回線３（図１に図示せず）にパケットを送信する。
なお、入力ラベル値を１６〜１８としたのは、これらの値が自由に使えるからである。これらの値とリンクアグリゲーションの有無、出力回線の選択方式は、図６を用いて定義したものである。したがって、他の値であっても、他の組み合わせであっても構わない。

上記した実施例では、リンクアグリゲーションを実現する手段として、リンクアグリゲーション制御用パケットをプロバイダエッジ装置１００−１とカスタマーエッジ装置４００−１が互いに送受信することにしている。しかし、これに限られず、リンクアグリゲーション制御用パケットを送受信することなく、構成情報によって回線の集約、縮退を行う、いわゆるスタティックモードを適用してもよい。

上記した実施例では、レイヤ２ＶＰＮを実現する方法としてＭＰＬＳを使用しているが、ＶＬＡＮ等の機能を使用した場合に適用してもよく、これらに限られない。

本実施例のレイヤ２ＶＰＮ装置は、加入者回線にリンクアグリゲーションを適用しているので、リンクアグリゲーションで集約している回線の一つに障害が発生した場合でも、加入者の通信が停止することはない。また、回線の帯域が不足した場合においては、リンクアグリゲーションで集約する回線を追加することで通信への影響がなく、容易に帯域を増加させることが可能である。

ネットワーク中継装置の構成を示すブロック図である。ネットワークのブロック図である。プロバイダエッジ装置の構成情報を説明する図である。プロバイダエッジ装置がカスタマーエッジ装置からパケットを受信した際の処理を説明するフローチャートである。プロバイダエッジ装置が他のプロバイダエッジ装置からパケットを受信した際の処理を説明するフローチャートである。プロバイダエッジ装置が保持するテーブルを説明する図である。

符号の説明

１…回線、２…回線、３…回線、４…回線、５…回線、６…回線、１００…ネットワーク中継装置（プロバイダエッジ装置）、１１０…制御部、１１２…ＣＰＵ、１１４…メモリ、１２０…通信部、１２１…データベース、１２２…ネットワークインタフェース、２００…ＭＰＬＳ網、４００…カスタマーエッジ装置、１０００…ネットワーク。

Claims

レイヤ２ＶＰＮを構成するＭＰＬＳ網と前記レイヤ２ＶＰＮの提供を受ける加入者が接続する加入者回線とに接続し、前記加入者に対して前記ＭＰＬＳ網を用いたレイヤ２ＶＰＮを提供するネットワーク中継装置において、
前記加入者回線からフロー制御用パケットを受信したとき、フロー制御処理を実行し、
前記加入者回線からリンクアグリゲーション制御用パケットを受信したとき、他の加入者回線とのリンクアグリゲート処理を実行することを特徴とするネットワーク中継装置。
請求項１に記載のネットワーク中継装置であって、
前記レイヤ２ＶＰＮは、ＶＰＷＳにより実現されていることを特徴とするネットワーク中継装置。
請求項１に記載のネットワーク中継装置であって、
前記加入者回線から前記フロー制御用パケットまたは前記リンクアグリゲーション制御用パケット以外のパケットを受信したとき、該パケットを中継することを特徴とするネットワーク中継装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載されたネットワーク中継装置であって、
ＭＰＬＳ網から受信したパケットのＭＰＬＳラベルに基づいて、一つまたは複数のリンクアグリゲーショングループから一つを選択して、送出することを特徴とするネットワーク中継装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載されたネットワーク中継装置であって、
ＭＰＬＳ網から受信したパケットのＭＰＬＳラベルに基づいて、リンクアグリゲートされた複数の加入者回線から一つを選択して、送出することを特徴とするネットワーク中継装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載されたネットワーク中継装置であって、
前記ＭＰＬＳ網からラベルが付されたリンクアグリゲーション制御用パケットを受信したとき、該リンクアグリゲーション制御用パケットの廃棄処理を実行することを特徴とするネットワーク中継装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載されたネットワーク中継装置であって、
前記リンクアグリゲーション制御用パケットは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄリンクアグリゲーション制御パケットであることを特徴とするネットワーク中継装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載されたネットワーク中継装置であって、
前記フロー制御用パケットは、ＩＥＥＥ８０２．３ｘに規定されたフロー制御用パケットであることを特徴とするネットワーク中継装置。
レイヤ２ＶＰＮを構成するＭＰＬＳ網とレイヤ２ＶＰＮの提供を受ける加入者が接続する加入者網に接続し、前記加入者に対して前記ＭＰＬＳ網を用いたレイヤ２ＶＰＮを提供するネットワーク中継装置が実行するパケットの転送方法において、
前記加入者回線から受信したパケットがフロー制御用か否か判定するステップと、
前記受信したパケットがフロー制御用のとき、フロー制御処理を実施するステップと、
前記加入者回線から受信したパケットがリンクアグリゲーション制御用か否か判定するステップと、
前記受信したパケットがリンクアグリゲーション制御用のとき、他の加入者回線とのリンクアグリゲーション処理を実行するステップとを含むパケットの転送方法。
請求項９に記載のパケットの転送方法であって、
前記ＭＰＬＳ網から受信したパケットのＭＰＬＳラベルを認識するステップと、
前記受信したパケットがリンクアグリゲーション制御用か否か判定するステップと、
前記受信したパケットがリンクアグリゲーション制御用のとき、該パケットを破棄するステップとを含むパケットの転送方法。
請求項９または請求項１０に記載されたパケットの転送方法であって、
前記リンクアグリゲーション制御用パケットは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄリンクアグリゲーション制御パケットであるパケットの転送方法。
請求項９ないし請求項１１のいずれか一つに記載されたパケットの転送方法であって、
前記フロー制御用パケットは、ＩＥＥＥ８０２．３ｘに規定されたフロー制御用パケットであるパケットの転送方法。