JP4729117B2 - エッジスイッチ及びフォワーディングテーブルの書き換え方法 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザ網間を接続する中継網（広域網）を用いた広域ネットワークサービスに関するものであり、特に、Ethernet over Ethernet方式（Ethernet は登録商標）を用いた広域イーサネット（イーサネットは登録商標）のように、ユーザ網を広域網に収容するエッジスイッチが、広域網側のネットワークポートと通信フレームの宛先アドレスの対応を学習したフォワーディングテーブルを用いて通信フレームの転送を行う、広域網におけるエッジスイッチ及びそのフォワーディングテーブルの書き換え方法に関するものである。

複数の拠点を結ぶ企業ネットワークをあたかもＬＡＮに接続しているかのように接続することができ、専用線を利用することと比べればコスト的に有利なことから、地理的に離れたＬＡＮ間をイーサネットインターフェースで接続する広域イーサネット・サービスの利用が拡大しつつある。

広域イーサネット・サービスは、キャリアあるいはプロバイダが提供する広域網により実現される。広域網はユーザ網を収容するエッジスイッチとエッジスイッチ間の伝送路を形成するコアスイッチ（以下、エッジスイッチとコアスイッチを総称して単にスイッチと言うことがある。）により構成され、各スイッチは通信フレーム（以下、単にフレームと言うことがある。）をその宛先に応じて転送するため、フレームの宛先と該フレームを送信するスイッチのポートとの対応であるフレームの転送ルート情報を格納したフォワーディングテーブルを備えている。

フォワーディングテーブルに書き込まれるフレームの転送ルート情報は、例えば送信元から送られてきたフレームがどのポートから入力されたか認識し、該送信元宛のフレームについてはそのポートから送出すると学習することで、フォワーディングテーブルに書き込まれる。

上記フォワーディングテーブルを用いた広域イーサネット・サービスにおけるデータ転送の方式の１つとして、Ethernet over Ethernet方式（以下、EOE方式と表記する。）という方式がある。

EOE方式の一形態では、広域網内のエッジスイッチのユーザ網側の各アクセスポート対し、アクセスポートを識別するためのユニークなEOE MACアドレスと、アクセスポートに収容するユーザ網を識別するVPN-IDを割り当てる。エッジスイッチはアクセスポートで受信したユーザフレームを、上記のEOE MACアドレスとVPN-IDでカプセル化し、コアスイッチに転送する。広域網内のコアスイッチは、VLANタグを認識可能な通常のスイッチ(EOE方式とは異なる転送方式である拡張タグVLAN方式の広域網で用いられるコアスイッチと同等)を使用し、エッジスイッチで付加されるVPN-IDとEOE MACアドレスを用いてフレーム転送を行う。宛先となるユーザ網に接続されているエッジスイッチに到着したフレームは、付加されたVPN-IDとEOE MACアドレスが剥ぎ取られ、ユーザ網に転送される。

コアスイッチでは、エッジスイッチで付加されるアクセスポート識別用のEOE MACアドレスとVPN-IDが学習される。
図１は、エッジスイッチのフォワーディングテーブルの例を示す図である。図１に例示するフォワーディングテーブル１５は、キー部とコンテンツ部からなり、キー部はVPN-ID、vlan、ユーザ網に収容されたユーザ装置のMACアドレスから構成され、コンテンツ部はEOE MACアドレスとポートP（ネットワークポート）から構成される。図１には、キーとして、VPN-ID値500、vlan値300、MACアドレス20が格納され、コンテンツとしてEOE MACアドレス222、ネットワークポートP2が格納されている。なお、vlanは、ユーザ装置が所属するvlanグループを示す。

テーブルの検索時には、検索キーとしてユーザフレームの中の宛先MACアドレス、vlan値及び中継網でのVPN-ID値を使用する。学習時には検索キーとしてユーザフレーム中の送信元MACアドレス、vlan値及び中継網でのVPN-ID値を使用する。

図２は、図1に示すフォワーディングテーブルを用いたEOE方式のフレーム転送を説明する図である。図２に示す例は、ユーザ網１２ａ内のMACアドレス10を持つユーザ装置１３ａから、広域網である中継網１０を経由してユーザ網１２ｂ内のMACアドレス20を持つユーザ装置１３ｂにフレームを転送するものである。図２の例では、どちらのユーザ装置もVPN-ID値500が割り当てられたユーザ網内でvlan値として300を割り当てられているvlanに所属している。つまり、ユーザ網１２ａとユーザ網１２ｂは仮想的には同一の網であり、例えば同一企業の異なる地域に存在する事業所内のローカルエリアネットワークなどが想定される。そして、ユーザ装置１３ａとユーザ装置１３ｂは、そのユーザ網の中で、同一のvlanのグループに所属している。

図に示すように、ユーザ装置１３ａから、送信元MACアドレス10、宛先MACアドレス20、vlan値300のヘッダとペイロードからなるフレームがエッジスイッチ（１）１４ａに送信される。ユーザ網１２ａは、VPN-ID値として500、EOE MACアドレスとして111が割り当てられたエッジスイッチ（１）１４ａのアクセスポートに接続されている。

ユーザ網１２ａからフレームを受信したエッジスイッチ（１）１４ａは、検索キーとしてユーザフレーム中の宛先MACアドレス20、vlan値300、中継網１０でのVPN-ID値500を使用し、フォワーディングテーブル１５ａに対しエントリの検索を行う。図２の例では、エントリが存在し、EOEフレームの宛先EOE MACアドレスとして222、自エッジスイッチの出力ポートとしてネットワークポートP2が読み出される。エッジスイッチ（１）１４ａは、宛先EOE MACアドレス(DA)として222、送信元EOE MACアドレス(SA)として111、VPN-ID値として500を用いてユーザフレームをカプセル化して、ネットワークポートP2からEOEフレームを中継網１０に出力する。

中継網１０ではEOEカプセル化された宛先MACアドレスとVPN-ID値を使用してフレームが転送される。
EOEフレームを受信したエッジスイッチ（２）１４ｂは、キーとして、ユーザフレーム中の送信元MACアドレス10、vlan値300、中継網１０でのVPN-ID値500を使用し、フレームを受信したネットワークポートP1と、EOEフレームの送信元EOE MACアドレス111を学習する。すなわち、エッジスイッチ（２）１４ｂのフォワーディングテーブル１５ｂに、キーとして、VPN-ID値500、vlan値300、MACアドレス10、コンテンツとしてEOE MACアドレス111、ネットワークポートP1のエントリが生成される。

エッジスイッチ（２）１４ｂで、EOEフレームはエッジスイッチ（１）１４aで付加された情報が剥ぎ取られ、元のユーザフレームに戻されてユーザ網１２ｂに送信される。
次に、以上説明したEOE方式におけるユーザ網の接続替えについて、エッジスイッチを装置冗長構成で運用しているEOE方式を例に挙げて説明する。

図３は、エッジスイッチの冗長構成を説明する図であり、図４は、冗長構成におけるアクセスポートのつなぎ替えを説明する図である。
広域網１０に現用系エッジスイッチ１４と待機系エッジスイッチ１４’が接続され、ユーザ網１２が現用系エッジスイッチ１４のあるアクセスポートに接続されているとする。広域網１０とユーザ網１２の間のフレームは、現用系エッジスイッチ１４のアクセスポートを介して転送される。

図４に示すように、ユーザ網１２を待機系エッジスイッチ１４’のあるアクセスポートに接続替えを行うと、ユーザ網１２から広域網１０方向のフレームは待機系エッジスイッチ１４’を介して転送されるが、広域網１０からユーザ網１２方向のフレームは、広域網１０内のスイッチで再学習が行われるまで間違った宛先、つまりつなぎ替える前のアクセスポートにフレームが転送され、転送したい宛先にフレームが届かない。正しい宛先にフレームが届くようになるのは、学習内容がエイジング時間の経過により消去され、あるいは宛先にフレームが届かないことにより、フレームをマルチキャストしてその返信フレームを受信してフォワーディングテーブルの再学習が行われた後となる。したがって、接続替えを行ったユーザ網宛のフレームを正しく送信できるようになるまで時間を要することになる。

このような状況に陥らないようにするためには、ユーザ網１２のつなぎ替えを行ったときに、広域網１０内のスイッチのフォワーディングテーブルの学習内容を消去するか、書き換えを行えばよい。

EOE方式では広域網１０内で使用されるEOE MACアドレスは広域網１０の運用者の管理下にあるため、学習内容の消去対象・書き換え対象・書き換え後の値の指定が可能である。したがって、学習内容の消去や書き換えは、対象となるスイッチに対して、制御端末の操作等により行うことも可能である。

しかし、学習内容の消去や書き換えは、誤操作時の網への影響が大きいため、制御端末による操作によらず、つなぎ替えに対応したフォワーディングテーブルの自動設定が望ましい。

下記の特許文献１と特許文献２は、上記のようなユーザ網のつなぎ替えに関連した技術を開示した先行技術文献である。
特許文献１には、幹線ＬＡＮに接続された管理端末が幹線ＬＡＮと支線ＬＡＮとの間のブリッジをポーリング等で監視し、ブリッジの障害を検出するとスタンバイ状態のブリッジをアクティブにする指令を出すとともに、障害ブリッジと切り替えブリッジのブリッジアドレスを含む障害発生通知を全ブリッジに送信することが記載されている。

特許文献２には、隣接通信局間でヘルスチェックメッセージを授受し、それに基づいて経路情報通知を網内でやり取りすることにより通信データのルーティングに用いるラーニングテーブルを更新することが記載されている。
特開平０３−１０１４３５号公報 特開２０００−２７８３０９号公報

特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、つなぎ替えに対応して自動的に学習テーブルを設定するものであるが、接続替えを行った側から直接接続替えを行ったことを通知するものではなく、一定時間間隔ごとに監視を行って接続替え、あるいは接続替えの必要性を判定しているものであるから、広域網に余分な負荷をかけるものである。また、監視周期をどの程度の間隔にするかを決定することも難しい。

そこで、つなぎ替えに連動して直接網内の他のスイッチに接続替えを行ったことを通知することが考えられる。しかし、つなぎ替えは保守者による操作となるため、この時点で誤接続があると、接続後の自動設定により網内の学習内容を壊してしまうこととなる。

したがって、本発明の目的は、広域網に余分な負荷をかけることなく、エッジスイッチのアクセスポートのつなぎ替えに伴う学習内容の消去または書き換えの自動化を行い、かつ、保守者の誤接続による網への悪影響の防止を行うことである。

そのため、本発明においては、ユーザ網をエッジスイッチのアクセスポートに接続する通信モジュールに備えられた記憶手段に、接続先のアクセスポートの識別番号を記憶しておく。

そして、本発明の一態様に係るエッジスイッチは、アクセスポートの識別番号を記憶する識別番号記憶手段、アクセスポートへの通信モジュールの接続を検出する手段、接続された通信モジュールの記憶手段に記憶された識別番号を読み出して該通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号と比較し、ユーザ網の接続替えの判定を行う接続替え判定手段、及び通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号をその通信モジュールの記憶手段に書き込む識別番号書き込み手段を備える。

またエッジスイッチは、通信モジュールの記憶手段に記憶されていた識別番号のアクセスポートは使われなくなったことを広域網内のスイッチに通知する。
さらにエッジスイッチは、通信モジュールが接続替えで接続されたアクセスポートの識別番号を広域網内のスイッチに通知することもできる。

したがって、本発明に拠れば、ユーザ網の収容変え時にフォワーディングテーブルの学習内容を直ちに消去あるいは書き換えを行うことができ、書き換えを行う場合には、収容変え後のフレーム転送をフラッディング（ブロードキャスト）に頼ることなく行うことが可能となる。これによりフラッディングによる通信帯域の消費を抑えることが可能となる。

また、上記の動作を保守者のつなぎ替え操作をトリガとして、装置内のソフトウェアにより自動実行することが可能となる。

エッジスイッチのフォワーディングテーブルを示す図である。 EOEフレームの転送を説明する図である。 エッジスイッチの冗長構成を説明する図である。 冗長構成におけるアクセスポートのつなぎ替えを説明する図である。 第１の実施例に係るエッジスイッチの構成例を示す図である。 第１の実施例に係るエッジスイッチの動作シーケンスを説明する図である。 第１の実施例に係るエッジスイッチの通信モジュール接続替え処理のフローを説明する図である。 第２の実施例に係るエッジスイッチの構成例を示す図である。 第２の実施例に係るエッジスイッチの動作シーケンスを説明する図である。 第３の実施例に係るエッジスイッチの構成例を示す図である。 第３の実施例に係るエッジスイッチの動作シーケンスを説明する図である。 第４の実施例に係るエッジスイッチの構成例を示す図である。 第４の実施例に係るエッジスイッチの動作シーケンスを説明する図である。 第５の実施例に係るエッジスイッチの構成例を示す図である。 第５の実施例に係る制御回路の通信モジュール接続替え処理のフローを説明する図である。 第６の実施例に係るエッジスイッチの構成例を示す図である。 第７の実施例に係る送信側エッジスイッチの動作を説明する図である。 第７の実施例に係る受信側エッジスイッチの動作を説明する図である。 第７の実施例に係るスイッチ間の動作シーケンスを説明する図である。 接続替え時の他のアクセスポートへの影響を説明する図である。 第８の実施例に係る送信側エッジスイッチの動作を説明する図である。 第８の実施例に係る制御用マルチキャストフレーム構成を説明する図である。 第８の実施例に係る受信側エッジスイッチの動作を説明する図である。 第８の実施例に係るスイッチ間の動作シーケンスを説明する図である。 第９の実施例に係る制御用マルチキャストフレーム構成を説明する図である。 第９の実施例に係るスイッチ間の動作シーケンスを説明する図である。 本発明を適用したスイッチを用いたネットワーク構成例を示す図である。 図１４Ａに示すネットワーク構成例におけるユーザ網の接続替えを行った後の構成を示す図である。 図１４Ｂに示すユーザ網の接続替えによる各フォワーディングテーブルの書き換え結果を示す図である。

まず、図５Ａ〜図５Ｃにより、本発明の第１の実施例を説明する。第１の実施例は、エッジスイッチのアクセスポートを制御する制御回路が通信モジュールのアクセスポートへの接続を検出すると、エッジスイッチを管理し制御するＣＰＵに対して割り込み通知を行うようにしたものである。

図５Ａは、第１の実施例に係るエッジスイッチ４０の構成例を示す図である。
エッジスイッチ４０は、データ転送用回路１、アクセスポート２、ネットワークポート３、アクセスポート２用の制御回路４、ＣＰＵ５、メモリ６、メモリバス７を含んで構成される。アクセスポート２、ネットワークポート３はそれぞれ複数存在することが可能である。ＣＰＵ５、メモリ６、制御回路４及びデータ転送用回路１はメモリバス７で接続する。ＣＰＵ５から見えるメモリ空間上にメモリ６、制御回路４及びデータ転送用回路１を割り当て、ソフトウェアからアクセスができるようにする。

データ転送用回路１は、物理層の処理、例えばＯＥ／ＥＯ変換を行う物理層処理部(PHY)とスイッチ部から構成され、任意のアクセスポート２から入力されたフレームを宛先に対応したネットワークポート３に出力し、その逆方向である、任意のネットワークポート３から入力されたフレームを宛先に対応したアクセスポート２に出力する。

アクセスポート２には、ユーザ網の通信モジュール１６が接続される。
ユーザ網と広域網を光ケーブルで接続する際に使用する通信用モジュール１６はアクセスポート２に脱着可能であり、通常ベンダ情報等が書き込まれたメモリ領域の他に、運用者による読み書きが可能なレジスタ等のメモリ領域を持っている。この通信モジュール１６内部のメモリに、あらかじめ接続を行うアクセスポート２に対応する識別番号を記録しておく。なお各アクセスポート２に割り振る識別番号は広域網全体でユニークなものとする。

ネットワークポート３はエッジスイッチ４０を広域網の伝送媒体に接続するものである。
制御回路４の割り込み出力はＣＰＵ５の割り込み入力(IF2)に接続されており、通信モジュール１６が接続されると、制御回路４は接続を検出し、ＣＰＵ５に対し割り込み通知を行う。割り込みは通信モジュール１６が接続されたことを通知し、どのアクセスポート２に接続されたのかという情報は制御回路４内部のレジスタに割り込みの要因として記録する。

ＣＰＵ５は割り込み通知を受けるとソフトウェアの割り込み処理ルーチンを起動し、メモリバス７を経由して制御回路４内部の割り込み要因(どのアクセスポートで通信モジュールの接続を検出したのか、という情報)を読み出す。この読み出しにより、制御回路４から出力されている割り込み通知は解除される。通信モジュール１６内部の識別番号はアクセスポートの制御回路４経由でＣＰＵ５から読み出しが可能である。

メモリ６には、識別番号を記録するための領域をアクセスポート数分確保し、アクセスポート２に対応する識別番号を設定しておく。
図５Ｂは、第１の実施例に係るエッジスイッチの動作シーケンスを説明する図である。

通信モジュール１６があるアクセスポート２に接続されると、制御回路４はその通信モジュール１６の接続を検出し、ＣＰＵ５に対して割り込みを発生する。
制御回路４からの割り込み通知によって通信モジュール１６の接続を認識したＣＰＵ５のソフトウェアは通信モジュール１６内部に記録された識別番号を読み出し、通信モジュール１６の接続が行われたアクセスポート２に割り振られている識別番号（メモリ６に記憶されている。）との比較に基づいて、接続替えが発生したかの判定処理を行う。

接続替えが発生したと判定された場合には、メモリ６に記憶されていたアクセスポート２に割り振られている識別番号で通信モジュール１６の内部に記録されていた識別番号を書き換える。

図５Ｃは、第１の実施例に係るエッジスイッチのソフトウェアによる通信モジュール接続替え処理のフローを説明する図である。この処理フローは、図５Ｂに示すＣＰＵ５の動作シーケンスに対応するものである。

通信モジュール接続替え処理のソフトウェアは通信モジュール１６のアクセスポート２への接続の検出により起動される。接続の検出は、制御回路４からの割り込みによる通知でなされる。

通信モジュール１６のアクセスポート２への接続を検出すると、ステップＳ５１で通信モジュール１６の内部のレジスタから識別番号を読み出す。次にステップＳ５２で、メモリ６から当該アクセスポート２に割り当てている識別番号を読み出す。

ステップＳ５３では、ステップＳ５１とステップＳ５２でそれぞれ読み出した識別番号を比較して一致しているかを確認する。
一致していれば、一度外した通信モジュールが再度接続されたと判定して処理を終了し、一致していなければ異なるアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６が接続されたと判定する（ステップＳ５４）。このステップＳ５３、Ｓ５４の処理は、図５Ｂに示すＣＰＵ５の判定処理に相当する。

続いてステップＳ５５において通信モジュール１６内部のレジスタに記録されている識別番号を、メモリ６から読み出したアクセスポート２の識別番号に書き換える。
上記説明から明らかなとおり、第１の実施例においては、本発明の、接続された通信モジュールの記憶手段に記憶された識別番号を読み出して該通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号と比較し、ユーザ網の接続替えの判定を行う接続替え判定手段、及び通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号をその通信モジュールの記憶手段に書き込む識別番号書き込み手段は、ＣＰＵ５上のソフトウェアにより実現され、アクセスポートの識別番号を記憶する識別番号記憶手段はメモリ６により実現される。

上記の機能により、例えば冗長系を組むエッジスイッチのアクセスポート間のつなぎ替えを、エッジ装置内部で動作するソフトウェアによって自動認識することが可能となる。
次に、図６Ａ〜図６Ｂにより、本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例は、第１の実施例の構成から制御回路の割り込み制御を外し、制御回路内部に通信モジュール１６が接続されたことの検出状態を保持するレジスタを設け、ＣＰＵ５上のソフトウェアがこのレジスタを定期監視（ポーリング）することで、通信モジュール１６が接続されたことを認識するものである。

図６Ａは第２の実施例に係るエッジスイッチ４０ａの構成例を示す図である。図５Ａに示す第１の実施例に係る構成例と比較すると、制御回路４ａに通信モジュール１６が接続されたことの検出状態を保持するレジスタが設けられている点と割り込み出力のない点で異なる。検出状態を保持するレジスタは、アクセスポート数分実装する。

通信モジュール１６が接続されると、アクセスポートの制御回路４ａは接続を検出し、対応するレジスタに検出状態を保持する。
ソフトウェアはこのレジスタをメモリバス７を経由して定期監視することで、通信モジュール１６が接続されたことを認識することが可能となる。本レジスタはソフトウェアからの読み出しで検出状態が解除される。

図６Ｂは、第２の実施例に係るエッジスイッチの動作シーケンスを説明する図である。
ＣＰＵ５のソフトウェアは制御回路４ａ内部のメモリ（検出状態を保持するレジスタ）を定期的に読み出す。通信モジュール１６があるアクセスポート２に接続されると、制御回路４ａはその通信モジュール１６の接続を検出し、例えばフラグをセットする等検出状態を保持するレジスタに接続を検出したことを保持する。

ＣＰＵ５による定期的な読出し時に制御回路４ａ内部のメモリが通信モジュール１６の接続を検出した状態を保持している場合、ＣＰＵ５は通信モジュール１６が接続されたことを認識し、制御回路４ａは検出状態を保持するレジスタの例えばフラグをリセットする。

通信モジュール１６が接続されたことを認識したＣＰＵ５のソフトウェアは、以下図５Ｂに示す第１の実施例と同様に、通信モジュール１６内部に記録された識別番号を読み出し、通信モジュール１６の接続が行われたアクセスポート２に割り振られている識別番号（メモリ６に記憶されている。）との比較に基づいて、接続替えが発生したかの判定処理を行う。

接続替えが発生したと判定された場合には、メモリ６に記憶されていたアクセスポート２に割り振られている識別番号で通信モジュール１６の内部に記録されていた識別番号を書き換える。

第２の実施例におけるソフトウェアによる通信モジュール接続替え処理のフロー自体は、第１の実施例におけるものと同一であり、ただ、起動される契機が、割り込みによる通信モジュール１６接続の通知であるか、制御回路４ａの検出状態を保持するレジスタの定期監視結果であるかの違いがあるだけである。

したがって、第１の実施例と同様に、通信モジュール１６内部の識別番号を読み出し、通信モジュール１６の接続が行われたアクセスポート２に割り振られている識別番号との比較を行い、ソフトウェアは比較結果に基づき、不一致の場合は異なるアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６が接続されたと判定し、一致の場合は一度外した通信モジュール１６が再度接続されたと判定する。

そして、ソフトウェアが異なるアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６が接続されたと判断した場合、通信モジュール１６内部のメモリに記録されている識別番号を、通信モジュール１６が接続されたアクセスポート２の識別番号に書き換える。

なお、先に述べたように、制御回路４ａ内部のレジスタに保持されていた通信モジュール２の検出状態は、ソフトウェアからの読み出しにより解除される。
上記の機能により、割り込みによらず、例えば冗長系を組むエッジスイッチのアクセスポート間のつなぎ替えをエッジスイッチ内部で動作するソフトウェアによって自動認識することが可能となる。

第２の実施例の構成は、例えばＣＰＵ５の割り込み入力を他の用途に割り当てる必要があり第１の実施例の構成をとれない場合の構成となるが、通信モジュール１６の接続の検出をＣＰＵ５から制御回路４ａへのポーリングによる場合は、広域網内のスイッチ間のポーリングとは異なり、広域網全体に負荷をかけることがないので、容易に実施することができる。

次に、図７Ａ〜図７Ｂにより、本発明の第３の実施例を説明する。第３の実施例は、第１の実施例ではメモリ６に記憶されていたアクセスポート２の識別番号を制御回路４ｂ内に持たせたものであり、ＣＰＵ５に対する割り込み通知の条件を、接続を検出した通信モジュール１６内の識別番号と、アクセスポート２の制御回路４ｂ内に記録してある識別番号が不一致の場合、とするものである。

図７Ａは、第３の実施例に係るエッジスイッチ４０ｂの構成例を示す図である。図５Ａに示す第１の実施例に係る構成例と比較すると、制御回路４ｂにアクセスポート２の識別番号を記憶している点で異なる。

図７Ｂは、第３の実施例に係るエッジスイッチの動作シーケンスを説明する図である。
通信モジュール１６がアクセスポート２に接続されると、制御回路４ｂはそれを検出し、通信モジュール１６内部の識別番号を読み出して制御回路４ｂ内部に記憶したアクセスポート４の識別番号を比較し、不一致となった場合にＣＰＵ５に割り込み通知を行う。
ＣＰＵ５のソフトウェアは制御回路４ｂからの通知を受けたときに異なるアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６が接続されたと判断する。

不一致を検出した制御回路４ｂは、通信モジュール１６内部のメモリに記録された識別番号を、通信モジュール１６が接続されたアクセスポート２の識別番号に書き換える。
本構成によれば、第１の実施例の場合と比べると割り込み通知を受信した際にソフトウェアで行う処理(通信モジュール内部の識別番号の読み出し処理・判定処理・識別番号の書き換え処理)をなくすことができるため、通信モジュールの接続替え検出処理を行った後に継続する処理の起動までの時間を短縮することが可能となる(割り込み応答が速くなる)。

次に、図８Ａ〜図８Ｂにより、本発明の第４の実施例を説明する。第４の実施例は、第２の実施例ではメモリ６に記憶されていたアクセスポート２の識別番号を制御回路４ｃ内に持たせたものであり、検出状態の設定条件を、接続を検出した通信モジュール１６内の識別番号と制御回路４ｃ内に記録してある識別番号が不一致の場合、とするものである。

図８Ａは、第４の実施例に係るエッジスイッチ４０ｃの構成例を示す図である。図６Ａに示す第２の実施例に係る構成例と比較すると、制御回路４ｃにアクセスポート２の識別番号を記憶している点で異なる。

図８Ｂは、第４の実施例に係るエッジスイッチの動作シーケンスを説明する図である。
ＣＰＵ５のソフトウェアは制御回路４ｃ内部のメモリ（検出状態を保持するレジスタ）を定期的に読み出す。通信モジュール１６があるアクセスポート２に接続されると、制御回路４ｃはその通信モジュール１６の接続を検出し、通信モジュール１６の接続替えの発生の判定処理を行う。

制御回路４ｃは、内部にアクセスポート２の識別番号を記録するメモリを備え、通信モジュール１６の接続を検出した際に、上記判定処理として通信モジュール１６内部の識別番号と制御回路４ｃ内部の識別番号を比較する。

そして比較結果が不一致となった場合に、検出状態を保持するレジスタにその検出状態を保持する。
ＣＰＵ５のソフトウェアは制御回路４ｃ内部のメモリを定期的に監視し、上記の検出状態を読み出したときに異なるアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６が接続されたと判断する。検出状態はＣＰＵ５からの読み出しにより解除される。

不一致を検出した制御回路４ｃは、通信モジュール１６内部に記録された識別番号を、通信モジュール１６が接続されたアクセスポート２の識別番号に書き換える。
第４の実施例の構成は、例えばＣＰＵ５の割り込み入力を他の用途に割り当てる必要があり第３の実施例の構成をとれない場合の構成となる。
次に、図９Ａ〜図９Ｂにより、本発明の第５の実施例を説明する。第５の実施例は、第３の実施例のアクセスポート用の制御回路４ｂにおいて、アクセスポート２の識別番号に加えて、当該アクセスポート２と冗長系を構成する相手のアクセスポートの識別番号２を格納するメモリ領域を設けて制御回路４ｄとし、制御回路４ｄにおける通信モジュール１６の接続替えの判定においては、冗長系を構成するアクセスポート間の接続替えを正規の接続替えとし、それ以外の接続替えは誤接続と判定するものである。

またメモリバス７に接続されたユーザインターフェース８を設けている。そして、本実施例によれば、誤接続と判定した場合は、ユーザインターフェース８を介して保守者に誤接続を報知することができる。

図９Ａは、第５の実施例に係るエッジスイッチ４０ｄの構成例を示す図である。図７Ａに示す第３の実施例に係る構成例と比較すると、制御回路４ｄにアクセスポート２の識別番号に加えて当該アクセスポート２と冗長系を構成する相手のアクセスポートの識別番号２を格納する点とユーザインターフェース８がメモリバス７に接続されている点で異なる。冗長系を構成するアクセスポート用の識別番号(2)の記憶領域はアクセスポート数分確保する。

制御回路４０ｄとＣＰＵ５の動作シーケンスは、上記正規の接続替えに関しては、判定処理の内容に変更はあるものの、大枠は図７Ｂに示す第３の実施例の場合と同様である。
誤接続とする場合を含めて、以下に処理フローを説明する。

図９Ｂは、第５の実施例に係る制御回路４ｄの、通信モジュール接続替え処理のフローを説明する図である。
制御回路４ｄは、通信モジュール１６のアクセスポート２への接続を検出すると、ステップＳ９１で通信モジュール１６の内部のレジスタから識別番号を読み出す。次にステップＳ９２で、制御回路４ｄ内のメモリ領域から当該アクセスポート２に割り当てている識別番号を読み出す。

ステップＳ９３では、ステップＳ９１とステップＳ９２でそれぞれ読み出した識別番号を比較して一致しているかを確認する。
一致していれば、一度外した通信モジュールが再度接続されたと判定して処理を終了し、一致していなければ、ステップＳ９４に進み、通信モジュール１６の接続されたアクセスポート２と冗長系を構成するアクセスポートの識別番号２を読み出す。

ステップＳ９５でステップＳ９１とステップＳ９４でそれぞれ読み出した識別番号を比較して一致しているかを確認する。
ステップＳ９５の比較の結果、不一致であればステップＳ９６に移行し、誤接続の検出を割り込みによりＣＰＵ５に通知して処理を終了する。

ステップＳ９５の比較の結果、ステップＳ９１とステップＳ９４でそれぞれ読み出した識別番号が一致し、接続された通信モジュール１６が冗長系を構成する相手のアクセスポートに接続されていたものであるときには、ステップＳ９７で正規の接続替えがあったことをＣＰＵ５に割り込みで通知する。

最後にステップＳ９８において、通信モジュール１６内部のメモリに記録された識別番号を、通信モジュール１６が接続されたアクセスポート２の識別番号に書き換え、処理を終了する。

正規の接続替えによる割り込みの場合は、ＣＰＵ５上のソフトウェアは冗長系を組んでいるアクセスポートに接続されていた通信モジュールが接続されたと判断する。
誤接続による割り込みの場合は、ソフトウェアは通信モジュールの誤接続が行われたと判断する。この場合には、ユーザインターフェース８を介して保守者に誤接続であるとのエラーメッセージを表示することができる。

本構成により、冗長系を構成するアクセスポート間のつなぎ替えで、保守者による誤接続が発生した場合の処理、例えば誤接続が行われたことを保守者に通知し対処を行うように促すようメッセージを出力する、等の処理をソフトウェアにより実現可能となる。

次に、図１０により、本発明の第６の実施例を説明する。第６の実施例は、図８Ａに示す第４の実施例のアクセスポート用の制御回路４ｃに、冗長系を構成する相手のアクセスポートの識別番号(2)を格納するメモリ領域を設けて制御回路４ｅとし、制御回路４ｅにおける通信モジュール１６の接続替えの判定においては、第５の実施例と同様に、冗長系を構成するアクセスポート間の接続替えを正規の接続替えとし、それ以外の接続替えは誤接続と判定するものである。

また第５の実施例と同様に、メモリバス７に接続されたユーザインターフェース８を設けている。そして、本実施例によれば、誤接続と判定した場合は、ユーザインターフェース８を介して保守者に誤接続を報知することができ、第５の実施例と同様に冗長系を構成するアクセスポート間のつなぎ替えで、保守者による誤接続が発生した場合の対処を可能としたものである。

図１０は、第６の実施例に係るエッジスイッチ４０ｅの構成例を示す図である。図８Ａに示す第４の実施例に係る構成例と比較すると、制御回路４ｅに、通信モジュールの検出状態を保持するレジスタとアクセスポート２の識別番号に加えて当該アクセスポート２と冗長系を構成する相手のアクセスポートの識別番号２を格納する点とユーザインターフェース８がメモリバス７に接続されている点で異なる。冗長系を構成するアクセスポート用の識別番号(2)の記憶領域はアクセスポート数分確保する。

制御回路４ｅは、通信モジュール１６の接続を検出した際に、通信モジュール１６内部の識別番号と制御回路４ｅ内部の識別番号を比較し、不一致かつ、冗長系を構成する相手のアクセスポートの識別番号(2)と一致する場合に、その検出状態の保持を行う。

ＣＰＵ５上のソフトウェアは制御回路４ｅ内部のメモリを定期的に読み出し、上記の検出状態を読み出したときに冗長系を組んでいるアクセスポートに接続されていた通信モジュールが接続されたと判断する。検出状態はＣＰＵ５からの読み出しにより解除される。

制御回路４ｅは、通信モジュール１６内部の識別番号と制御回路４ｅ内部の識別番号を比較し、不一致かつ、冗長系を構成する相手のアクセスポートの識別番号(2)と不一致の場合も、その状態を第２の検出状態として保持する第２の検出状態保持手段を備える。

ＣＰＵ５上のソフトウェアは制御回路内部のメモリを定期的に読み出し、上記第２の検出状態を読み出したときに通信モジュールの誤接続が行われたと判断する。この場合には、第５の実施例と同様に、ユーザインターフェース８を介して保守者に誤接続であるとのエラーメッセージを表示することができる。

制御回路４ｅは、冗長系を組んでいるアクセスポートに接続されていた通信モジュール１６が接続されたと判断した場合、通信モジュール１６内部に記録されたメモリの識別番号を、通信モジュール１６が接続されたアクセスポート２の識別番号に書き換える。

本構成は、例えばＣＰＵ５の割り込み入力を他の用途に割り当てる必要があり、第５の実施例の構成をとれない場合に使用する。
以上、第１の実施例〜第６の実施例により、エッジスイッチにより通信モジュールの接続替えの検出に関する本発明の第１の態様について説明した。

次に、通信モジュールの接続替えを検出したエッジスイッチにより他のスイッチに対して接続替えの通知を行う本発明の第２の態様について、第７〜第９の実施例により説明をする。

まず、図１１Ａ〜図１１Ｄにより、本発明の第７の実施例を説明する。第７の実施例は、ユーザ網の接続替え、すなわちユーザ網をエッジスイッチに接続する通信モジュールのつなぎ替えを検出したエッジスイッチが、つなぎ替え前に通信モジュールの接続されていたアクセスポートの識別番号を広域網の制御用ネットワークにより他のスイッチに通知し、通知を受けた他のスイッチは、フォワーディングテーブルから通知された識別番号を含むエントリを削除するようにしたものである。

図１１Ａは、第７の実施例に係る送信側のエッジスイッチの動作を説明する図である。エッジスイッチ４０ｆの制御回路は図９Ａに示す第５の実施例の制御回路４ｄを例示しているが、第１〜第６の実施例のどの制御回路でも適用可能である。

図１１Ａに示すように、エッジスイッチ４０ｆに設けられ、メモリバス７に接続されているメンテナンス用イーサポート９を制御用ネットワークで接続し、各エッジスイッチで動作する制御用ソフトウェアにTCP/IP(TCP/IPはほとんどのOSに実装されている)等による通信機能を組み込んでおく。

エッジスイッチ４０ｆのＣＰＵ５で動作するソフトウェア間のメッセージ内容は、各エッジスイッチに割り当てるIPアドレスと、アプリケーションに割り当てるポート番号を宛先として、通信内容にアプリケーションに渡すコマンドと、コマンド実行時の引数を持たせたものとなる。

第７の実施例で用いられるコマンドは「フォワーディングテーブルの消去」、コマンド実行時の引数は「通信モジュール内部のメモリに記録されていたアクセスポートの識別番号」となる。

通信モジュール１６内部のメモリにはエッジスイッチ４０ｆのアクセスポート２を識別する識別番号として、EOE MACアドレスを記録する。EOE MACアドレスは広域網全体でアクセスポート毎にユニークな値を割り当てられている。

アクセスポート２に接続される通信モジュールの接続替えを検出すると、ＣＰＵ５上のソフトウェアは、アクセスポートのつなぎ替えが行われたことを通知するメッセージとして制御情報をメモリ６上に作成し、この制御情報を、エッジスイッチ４０ｆに接続されている制御用ネットワークを使用して広域網内のエッジスイッチに対して通知する。通知内容には「通信モジュール内部のメモリに記録されていた識別番号」が含まれる。

通信モジュール１６の接続替えの通知は、第１、第２の実施例の制御回路４、４ａを採用した場合は、通信モジュールの接続を検出したソフトウェアが通信モジュール１６内部の識別情報を読み出し、異なるアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６が接続された、と判断することにより行われる。

第３、第４の実施例の制御回路４ｂ、４ｃを採用した場合は、制御回路４ｂ、４ｃが異なるアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６の接続を検出する。ソフトウェアは制御回路４ｂ、４ｃの検出結果に基づいて、通信モジュール１６の接続替えの通知を行う。

第５、第６の実施例の制御回路４ｄ、４ｅを採用した場合は、冗長系を構成している相手のアクセスポートに接続されていた通信モジュール１６の接続を検出した場合にのみ、通信モジュール１６の接続替えの通知を行う。

図１１Ｂは、第７の実施例に係る受信側エッジスイッチ４０ｆの動作を説明する図である。
送信側エッジスイッチ４０ｆから通知された制御情報は、制御用ネットワーク、メンテナンス用Ｉ−サポート９、メモリバス７を介してメモリ６に格納される。

通知を受けた受信側エッジスイッチ４０ｆのソフトウェアは、上記識別番号を検索キーとして、自スイッチ内部のフォワーディングテーブルのエントリの消去を行う。
図１１Ｃは、スイッチ間の動作シーケンスを説明する図である。

通信モジュールが接続され、それをアクセスポートと通信モジュールのつなぎ替えと判定したエッジスイッチ#1が広域網内の他のエッジスイッチ#2〜#nに「つなぎ替えが発生したこと」と「通信モジュール内部のメモリに記録されていたEOE MACアドレス」を通知し、通知を受けたエッジスイッチ#2〜#nが、通知された識別番号（EOE MACアドレス）を検索キーとして、自スイッチ内部のフォワーディングテーブルのエントリの消去を行う様子を示している。

図１１Ｄは、接続替え時の他のアクセスポートへの影響を説明する図である。
（１）エッジスイッチ４１に接続されていたユーザ網(A)２１をエッジスイッチ４２に接続替えしたとする。
（２）接続替えの通知を受けた他のエッジスイッチがエントリの消去を行うと、各エッジスイッチからエッジスイッチ４１のアクセスポートにその通信モジュールが接続されていたユーザ網(A)２１へのフレーム転送はブロードキャストにより行われる。
（３）なお、他のエッジスイッチは、「通信モジュール内部のメモリに記録されていたEOE MACアドレス」を検索キーとしてフォワーディングテーブルのエントリの削除を行っているため、他のアクセスポート、例えばユーザ網(B)２２を接続するエッジスイッチ４１のアクセスポートを介したフレーム転送には影響しない。

次に、図１２Ａ〜図１２Ｄにより、本発明の第８の実施例を説明する。第８の実施例は、ユーザ網の接続替え、すなわちユーザ網をエッジスイッチに接続する通信モジュールのつなぎ替えを検出したエッジスイッチが、つなぎ替え前に通信モジュールの接続されていたアクセスポートの識別番号を広域網により他のスイッチに通知し、通知を受けた他のスイッチは、フォワーディングテーブルから通知された識別番号を含むエントリを削除するようにしたものである。

図１２Ａは、第８の実施例に係る送信側エッジスイッチの動作を説明する図である。エッジスイッチとして第５の実施例におけるエッジスイッチ４０ｄを例示しているが、これに限るものではないことは、第７の実施例の場合と同様である。

エッジスイッチ４０ｄは、冗長系を構成している相手側のアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６が接続された、と判断した場合、ソフトウェアにより上記の状態変化を通知するフレームを生成する。

ソフトウェアで生成されたフレームは、メモリ６上に格納した後に、メモリバス７を経由してデータ転送用回路１に送られ、制御用マルチキャストフレームとしてネットワークポート３側へ送信される。制御用マルチキャストフレームは、エッジスイッチ４０ｄに収容されたすべてのネットワークポート３から送出される。

第１の実施例〜第４の実施例のエッジスイッチ４０〜４０ｃの場合は、単に異なるアクセスポート２に接続されていた通信モジュール１６の接続を検出した際に、ソフトウェアにて上記の状態変化を通知するフレームを生成し、制御用マルチキャストフレームとしてネットワークポート３側へ送信する。

図１２Ｂは、第８の実施例に係る制御用マルチキャストフレームの構成を説明する図である。
図１２Ｂに示すデスティネーションアドレス(DA)には制御用マルチキャストフレームであることを示す制御用マルチキャストアドレスが設定され、ソースアドレス(SA)（送信元MACアドレス）には、通信モジュール１６内部のメモリに記録されていたアクセスポート２の識別番号（EOE MACアドレス）が設定される。

フレームタイプ(TOID)には、そのフレームが使用するプロトコルを識別するフレームタイプが設定され、仮想私設網の識別子であるＶＰＮ−ＩＤには、VPN-ID値が設定される。
ペイロード(payload)はフレーム長調整用として使われ、その内容は何であってもよい。

最後にフレームチェックシーケンス(FCS)が付加される。
図１２Ｃは、第８の実施例に係る受信側エッジスイッチの動作を説明する図である。
ネットワークポート３で受信したフレームのうち、制御用マルチキャストアドレスを持つフレームはメモリ６を経由してＣＰＵ５へ転送され(データ転送用回路１が判断して転送する)、ソフトウェア処理が行われる。

制御用マルチキャストフレームを受信したＣＰＵ５は制御用マルチキャストフレーム中の送信元MACアドレスを検索キーとしてスイッチ内部のフォワーディングテーブルのエントリ消去を行う。なお、本フレームの送信元MACアドレスは学習対象外とする。

第８の実施例においては、接続替えを通知する情報が制御用マルチキャストフレームとして広域網を流れるため、制御用マルチキャストフレームはコアスイッチにおいても受信されるが、コアスイッチは通常のブロードキャストフレームと同様に後段のスイッチへ転送する。ただし、この場合も、制御用マルチキャストフレームの送信元MACアドレスは学習対象外とする。

図１２Ｄは、第８の実施例に係る、スイッチ間の動作シーケンスを説明する図である。
通信モジュールが接続され、それをアクセスポートと通信モジュールのつなぎ替えと判定したエッジスイッチ#1は、アクセスポートと通信モジュールのつなぎ替えが発生したことを示す制御用マルチキャストアドレスを送信先アドレスに、通信モジュール内部のメモリに記録されていた識別番号を送信元MACアドレスに設定した制御用マルチキャストフレームを生成する。

次にエッジスイッチ#1はすべてのネットワークポートから制御用マルチキャストフレームを広域網に送信する。
コアスイッチ#1〜#mは、受信した制御用マルチキャストフレームを後段のスイッチにブロードキャストするが、送信元MACアドレスは学習対象外とする。

エッジスイッチ#2〜#nは、受信した制御用マルチキャストフレームの送信元MACアドレスに設定された識別番号（EOE MACアドレス）を検索キーとして、自スイッチ内部のフォワーディングテーブルのエントリの消去を行う。

次に受信した制御用マルチキャストフレームは廃棄され、送信元MACアドレスの学習は行わない。
アクセスポートと通信モジュールの接続替えの通知を受けたエッジスイッチ#2〜#nが通信モジュールのはずされたアクセスポートの識別番号を有するフォワーディングテーブルのエントリの消去を行うと、エッジスイッチ#2〜#nからエッジスイッチ#1のポートに通信モジュールが接続されていたユーザ網へのフレーム転送はブロードキャストにより行われ、再学習が行われる。

次に、図１３Ａ〜図１３Ｂにより、本発明の第９の実施例を説明する。第９の実施例は、第８の実施例における制御用マルチキャストフレームのフレーム構成を変更し、通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号を付加するようにしたものである。

図１３Ａは、第９の実施例に係る制御用マルチキャストフレーム構成を説明する図である。図１２Ｂに示す制御用マルチキャストフレーム構成と比較すると、ソースアドレス(SA)（送信元MACアドレス）には、通信モジュール１６が接続されたアクセスポート２の識別番号（EOE MACアドレス）が設定され、通信モジュール１６内部のメモリに記録されていたアクセスポート２の識別番号（EOE MACアドレス）はペイロードの部分(SA2)に設定されているところが異なる。

エッジスイッチの構成については第８の実施例の場合と同様である。送受信側のエッジスイッチの動作及びコアスイッチの動作については、以下に説明する。
図１３Ｂは、第９の実施例に係るスイッチ間の動作シーケンスを説明する図である。

通信モジュールが接続され、それをアクセスポートと通信モジュールのつなぎ替えと判定したエッジスイッチ#1は、アクセスポートと通信モジュールのつなぎ替えが発生したことを示す制御用マルチキャストアドレスを送信先アドレスに、通信モジュール１６が接続されたアクセスポート２の識別番号（EOE MACアドレス）を送信元MACアドレスに設定し、通信モジュール内部のメモリに記録されていた識別番号をペイロード部分に格納した制御用マルチキャストフレームを生成する。

次にエッジスイッチ#1はすべてのネットワークポートから制御用マルチキャストフレームを広域網に送信する。
制御用マルチキャストフレームを受信したコアスイッチ#1〜#mは、それをブロードキャストフレームと同様に後段のスイッチへ転送する。制御用マルチキャストフレームの送信元MACアドレスは通常のフレームと同様に学習対象とする。

エッジスイッチ#2〜#nにおいて受信された制御用マルチキャストフレームは、ＣＰＵ５へ転送されてソフトウェア処理が行われる。
制御用マルチキャストフレームを受信したＣＰＵ５は、ペイロード中に格納された通信モジュール内部のメモリに記録されていた識別番号と送信元MACアドレスに設定された通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号を取り出す。ＣＰＵ５は上記ペイロード中に格納された識別番号を検索キーとしてエッジスイッチ内部のフォワーディングテーブルへアクセスし、ペイロード中に格納された通信モジュール内部のメモリに記録されていた識別番号を送信元MACアドレスに設定された通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号に書き換える。

次に受信した制御用マルチキャストフレームは廃棄され、送信元MACアドレスの学習は行わない。
上記のとおり、アクセスポートと通信モジュールのつなぎ替えの通知を受けたエッジスイッチがフォワーディングテーブルのエントリの書き換え行い、経路上のコアスイッチが制御用マルチキャストフレームの送信元MACアドレスを学習すると、各エッジスイッチは送信フレームをどのエッジスイッチのアクセスポート宛に送信するのかを、コアスイッチは次段のどのスイッチに受信したフレームを転送すべきなのか
を知ることになるので、アクセスポートと通信モジュールのつなぎ替え後でもブロードキャストによらないフレームの転送が可能となる。

また、網内のコアスイッチは制御用マルチキャストフレームを通常のブロードキャストフレームとして扱えばよいため、第８の実施例のように送信元MACアドレスを未学習にする、という特殊な制御機能を実装する必要がない。

次に、具体例により、本発明の実施形態について説明をする。
図１４Ａは、本発明を適用したスイッチを用いたネットワーク構成例を示す図である。
中継網１００は、エッジスイッチ(1)４１０、エッジスイッチ(2)４２０、エッジスイッチ(3)４３０、コアスイッチ(4)４４０を含んで構成されている。

エッジスイッチ(1)４１０にはユーザ網(A)２１０が、エッジスイッチ(2)４２０にはユーザ網(A)２１１とユーザ網(B)２２１が、エッジスイッチ(3)４３０にはユーザ網(B)２２０が収容されている。

ユーザ網(A)２１０内にはMACアドレス10,11を持った装置３１０と装置３１１があり、中継網１０内のエッジスイッチ(1)４１０のEOE MACアドレス111が割り当てられているアクセスポートに接続されている。ユーザ網(A)２１１内にはMACアドレス20,21を持った装置３２０と装置３２１があり、中継網１００内のエッジスイッチ(2)４２０のEOE MACアドレス222が割り当てられているアクセスポートに接続されている。

これらの装置はユーザ網(A)２１０、２１１内で同じvlan(vlan値は300を割り当てている)に所属しており、これらの装置間で中継網１００を経由してフレームの送受が行われている。

ユーザ網(A)２１０、２１１内にて、vlan 300に所属している装置間で送受されるフレームは、中継網１００内ではVPN-ID 500で管理される。
同様に、ユーザ網(B)２２０内にはMACアドレス30を持った装置３３０が、ユーザ網(B)２２１内にはMACアドレス40を持った装置３４０があり、中継網１００を経由してフレームの送受を行っている。これらの装置はユーザ網(B)２２０、２２１内でvlan値400にて識別されるvlanに所属している。

MACアドレス30を持つ装置３３０は中継網１００内のエッジスイッチ(3)４３０のEOE MACアドレス334が割り当てられたアクセスポートに接続されている。MACアドレス40を持つ装置３４０は、中継網１００内のエッジスイッチ(2)４２０のEOE MACアドレス223が割り当てられているアクセスポートに接続されている。

ユーザ網(B)２２０、２２１内にて、vlan 400に所属している装置間で送受されるフレームは、中継網１００内ではVPN-ID 400として扱われる。
各エッジスイッチのアクセスポートに接続されている脱着式の通信モジュール内のメモリには、各アクセスポートに割り当てているEOE MACアドレスと同じ値が通信モジュールの識別番号として書き込まれている。つまり、MACアドレス10の装置３１０とMACアドレス11の装置３１１が所属しているユーザ網(A)２１０の、エッジスイッチ(1)４１０のアクセスポートに接続されている通信モジュールには111が書き込まれている。同様に、他の通信モジュールにも、各アクセスポートに割り当てているEOE MACアドレスと同じ値が書き込まれている。

また、各エッジスイッチには冗長系を構成するアクセスポートの組を設定しておく。例えば、エッジスイッチ(1)４１０には、EOE MAC=111で識別されるアクセスポートはエッジスイッチ(3)４３０のEOE MAC=333で識別されるアクセスポートと冗長系を構成していることを設定する。同様に、エッジスイッチ(3)４３０にはEOE MAC=333で識別されるアクセスポートはエッジスイッチ(1)４１０のEOE MAC=111で識別されるアクセスポートと冗長系を構成していることを設定する。

コアスイッチ(4)４４０のポートP41はVPN-ID500に所属するフレームを送受信し、ポートP42とP43はVPN-ID400,500に所属するフレームを送受信する設定が行われている。
ユーザ網間でフレームの送受が行われているときの各エッジスイッチ・コアスイッチのフォワーディングテーブルの内容は、図１４Ａに示しているとおりである。

エッジスイッチ(1)４１０のフォワーディングテーブル５１０には、ユーザ網(A)２１１に所属する装置３２０と装置３２１に対応する２つのエントリが存在している。キー部のVPN-IDはともに500であり、vlan値もともに300である。MACアドレスには装置３２０と装置３２１のMACアドレスである20,21が格納されている。コンテンツ部はどちらのエントリも、EOE MACアドレスはユーザ網(A)２１１を収容するアクセスポートに割り振られた222であり、ポートはエッジスイッチ(1)４１０のネットワークポートP11である。

エッジスイッチ(2)４２０のフォワーディングテーブル５２０には、ユーザ網(A)２１０に所属する装置３１０と装置３１１及びユーザ網(B)２２０に所属する装置３３０に対応する３つのエントリが存在している。

装置３１０に対応するエントリはVPN-IDが500、vlan値が300、MACアドレスが10、EOE MACアドレスが111、ポートがP21である。
装置３１１に対応するエントリはVPN-IDが500、vlan値が300、MACアドレスが11、EOE MACアドレスが111、ポートがP21である。

装置３３０に対応するエントリはVPN-IDが400、vlan値が400、MACアドレスが30、EOE MACアドレスが111、ポートがP21である。
エッジスイッチ(3)４３０のフォワーディングテーブル５３０のエントリはユーザ網(B)２２１に所属する装置３４０に対応するもの１つだけであり、VPN-IDが400、vlan値が400、MACアドレスが40、EOE MACアドレスが223、ポートがP31である。

コアスイッチ(4)４４０のフォワーディングテーブル５４０は、転送先のEOE MACアドレスとVPN-IDにより出力ポートを検索するものである。フォワーディングテーブル５４０には、ユーザ網が接続されているアクセスポート数分のエントリが存在している。

各エントリにおいて、EOE MACアドレス111とVPN-ID500に対してポートP41、EOE MACアドレス334とVPN-ID400に対してポートP42、EOE MACアドレス222とVPN-ID500に対してポートP43、EOE MACアドレス223とVPN-ID400に対してポートP43が格納されている。

図１４Ｂは、図１４Ａに示すネットワーク構成例におけるユーザ網の接続替えを行った後の構成を示す図である。
図１４Ａに示す設定による運用時にエッジスイッチ(1)４１０のメンテナンスを行う必要があり、図１４Ｂに示すようにエッジスイッチ(1)４１０のEOE MAC=111で識別されるアクセスポートとユーザ網(A)２１０間の接続を、先に述べた冗長系の組み合わせに基づいて、エッジスイッチ(3)４３０のEOE MAC=333で識別されるアクセスポートとユーザ網(A)２１０間の接続に変更することとする。

エッジスイッチ(2)４２０のフォワーディングテーブル５２０には、MAC アドレス10,11を持つ装置３１０、３１１は、EOE MAC=111で識別されるアクセスポートの先に存在することが学習されている。また、コアスイッチ(4)４４０のフォワーディングテーブル５４０には、ポートP41の先にEOE MAC=111で識別されるアクセスポートが存在することが学習されている。

上記つなぎ替えを行って、そのまま放置しておいたとすると、再学習が行われるまでエッジスイッチ(2)４２０のネットワークポートP21から出力されるユーザ網(A)２１０内のMAC アドレス10,11を持つ装置３１０、３１１宛のフレームは、エッジスイッチ(1)４１０に転送されてしまい、本来転送を行いたいエッジスイッチ(3)４３０には転送されない。

本発明によれば、エッジスイッチ(1)４１０に接続されていた通信モジュールをエッジスイッチ(3)４３０に接続すると、エッジスイッチ(3)４３０は通信モジュールの接続を検出し、接続したアクセスポートに割り当てられているEOE MAC アドレスと通信モジュール内部のメモリに記録されているEOE MACアドレスとの比較を行う。

図１４Ｂの例では、アクセスポートに割り当てているEOE MACアドレスは333で、モジュール内部に記録されているEOE MACアドレスは111となっているため、不一致を検出する。かつ通信モジュール内部に記録されているEOE MAC=111は、EOE MAC=333で識別されるポートと冗長系を組んでいるアクセスポートの識別番号となっているため、エッジスイッチ(3)４３０は中継網１００に対して、フォワーディングテーブルのエントリ書き換えのため制御用マルチキャストフレームを送信する。

この制御用マルチキャストフレームは、送信元アドレスとしてEOE MAC=111、書き換え後のEOE MACアドレスとしてEOE MAC=333がペイロードに設定される。なお、この制御用マルチキャストフレームは中継網１００内のVPN-ID=500が割り当てられているポートで送受される。

エッジスイッチ(3)４３０のネットワークポートP31から出力された制御用マルチキャストフレームはコアスイッチ(4)４４０のポートP42で受信される。コアスイッチ(4)４４０は制御用マルチキャストフレームを後段のスイッチに転送する。このフレームは通常のフレームと同様に送信元MACアドレスが学習される。つまり、送信先EOE MACアドレス=333となるフレームはP42へ送信するよう設定が行われる。EOE MAC=111,送信先ポート=P41というエントリはそのまま残り、エイジング時間の経過により消去される。

コアスイッチ(4)４４０のポートP43から出力された制御用マルチキャストフレームは、エッジスイッチ(2)４２０のネットワークポートP21に入力される。エッジスイッチ(2)４２０は制御用マルチキャストフレームの受信をトリガとして、自スイッチ内のフォワーディングテーブル５２０からコンテンツとしてEOE MAC=111となっているエントリを検索する。エントリが見つかると、EOE MACは111から333に書き換えられ、コンテンツ部のポートは制御用マルチキャストフレームを受信したネットワークポートP21に書き換えられる(例の場合、書き換え前と書き換え後でともにP21となっている)。フォワーディングテーブル５２０内で斜線の引かれた部分が書き換えの対象となる部分である。

なお、図示はしていないが、制御用マルチキャストフレームはコアスイッチ(4)４４０のポートP43からも出力され、エッジスイッチ(1)４１０のネットワークポートP11に入力される。しかし、エッジスイッチ(1)４１０のフォワーディングテーブル５１０にはEOE MAC=111となっているエントリは存在しないので、書き換えは発生しない。

図１４Ｃは、図１４Ｂに示すユーザ網の接続替えによる各フォワーディングテーブルの書き換え結果を示す図である。
図中斜線の引かれた部分が変更の発生した部分であり、エッジスイッチ(2)４２０のフォワーディングテーブル５２０で書き換えがあり、コアスイッチ(4)４４０のフォワーディングテーブル５４０では学習によりエントリの追加のあったことが示されている。

上記書き換えが行われると、ユーザ網(A)２１１中のMACアドレス20,21を持つ装置３２０、３２１から出力されるMACアドレス10,11宛のフレームは、エッジスイッチ(2)４２０で書き換え後のフォワーディングテーブル５２０に基づいて、送信先アドレスとしてEOE MAC=333、VPN-ID値として500を設定したEOEフレームとなる。EOEフレームはエッジスイッチ(2)４２０のネットワークポートP21からコアスイッチ(4)４４０のポートP43に転送される。

コアスイッチ(4)４４０はEOE MAC=333 VPN-ID=500によりフォワーディングテーブル５４０を検索してポートP42を求め、ポートP42からエッジスイッチ(3)４３０へEOEフレームを転送する。

エッジスイッチ(3)４３０に到着したEOEフレームは、付加されたEOE用のヘッダ部分を削除され元のユーザフレームに戻されてEOE MAC=333で識別されるアクセスポートからユーザ網(A)２１１に転送される。

以上、EOE方式を例に挙げて本発明を詳細に説明したが、本発明は、それに限らずユーザ網を収容するエッジスイッチが広域網側のポートと宛先アドレスの対応を学習したテーブルを用いて通信フレームをユーザ網から広域網に転送するものであれば、適用可能であることは、上記説明より明らかである。

Claims (5)

1. ユーザ網の通信モジュールを接続するアクセスポートと該アクセスポートの識別番号を記憶する識別番号記憶手段とアクセスポート用の制御回路を備え、前記ユーザ網と広域網の間の通信フレームのスイッチングを行うエッジスイッチにおいて、
   前記通信モジュールは該通信モジュールが接続されている前記アクセスポートの識別番号を記録する記憶部を備えたものであり、
   前記制御回路は前記通信モジュールの前記アクセスポートへの接続を検出する手段を備え、
   前記制御回路の前記通信モジュールの前記アクセスポートへの接続の検出により前記通信モジュールの記憶部に記録された識別番号を読み出す識別番号読み出し手段と
   前記識別番号記憶手段から前記通信モジュールの接続が検出されたアクセスポートの識別番号を読み出し、該識別番号と前記識別番号読み出し手段の読み出した識別番号を比較し、一致しなければ通信モジュールの接続替えが発生したと判定する接続替え判定手段と、
   前記接続替え判定手段が通信モジュールの接続替えが発生したと判定したときに前記識別番号記憶手段から読み出された識別番号を前記通信モジュールの記憶部に書き込む識別番号書き込み手段と、
   を備えたことを特徴とするエッジスイッチ。
2. 請求項１記載のエッジスイッチにおいて、
   前記制御回路が、前記識別番号記憶手段、前記識別番号読み出し手段、前記接続替え判定手段及び前記識別番号書き込み手段を備えたことを特徴とするエッジスイッチ。
3. 請求項１または２に記載のエッジスイッチにおいて用いられる制御回路。
4. 請求項１または２に記載のエッジスイッチにおいて、
   前記接続替え判定手段が通信モジュールの接続替えが発生したと判定したときに、前記広域網を経由して、該通信モジュールの記憶部に記録されていたアクセスポートの識別番号を含む通信モジュールの接続替えの発生を通知する制御用マルチキャストフレームを他のエッジスイッチに送信し、
   前記制御用マルチキャストフレームは、さらに前記通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号を含むことを特徴とするエッジスイッチ。
5. 請求項４記載のエッジスイッチを含み、該エッジスイッチは、前記ユーザ網と前記広域網の間の通信フレームのスイッチングを該通信フレームの宛先と該通信フレームを送信する広域網側のネットワークポートとの対応を記憶したフォワーディングテーブルにより行う広域網におけるフォワーディングテーブルの書き換え方法において、
   通信モジュールの接続替えを検出したエッジスイッチは、該通信モジュールの記憶部に記録されていたアクセスポートの識別番号と前記通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号を含む通信モジュールの接続替えの発生を通知する制御用マルチキャストフレームを前記広域網に送信し、
   該制御用マルチキャストフレームを受信したエッジスイッチは、該制御用マルチキャストフレームに含まれる通信モジュールの記憶部に記録されていたアクセスポートの識別番号により前記フォワーディングテーブルを検索し、
   該通信モジュールの記憶部に記録されていたアクセスポートの識別番号を前記通信モジュールが接続されたアクセスポートの識別番号で書き換えることを特徴とするフォワーディングテーブルの書き換え方法。

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