JP5012553B2

JP5012553B2 - フレーム中継装置、経路学習プログラム、および経路学習方法

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Publication number: JP5012553B2
Application number: JP2008034501A
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Inventors: 雅美関戸
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2012-08-29
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Description

本発明は、フレーム中継装置、経路学習プログラム、および経路学習方法に関し、特に、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制しつつ、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができるフレーム中継装置、経路学習プログラム、および経路学習方法に関する。

近年、例えば企業などに設置された複数の通信端末装置は、互いに通信可能に接続されＬＡＮ（Local Area Network）を構成するのが一般的である。さらに、ＬＡＮを構成する通信端末装置が物理的な接続状況に関わらず論理的にグループ化され、ＬＡＮの中に複数のＶＬＡＮ（Virtual LAN）が形成されることもある。ＶＬＡＮが形成されることにより、同一のＶＬＡＮに属する通信端末装置は、１つのＬＡＮに属する通信端末装置のように相互に通信することができるとともに、異なるＶＬＡＮに属する通信端末装置は、物理的な接続状態とは無関係に互いを区別することができる。

このようなＶＬＡＮを構成する際、例えば特許文献１においては、各ＶＬＡＮ内で独自に使用されるプライベートＩＰアドレスとＶＬＡＮの外部で共通して使用されるグローバルＩＰアドレスとを変換するアドレス変換装置を設けることにより、ＶＬＡＮ内およびＶＬＡＮ間で効率的にフレームをルーティングすることが開示されている。特に、特許文献１においては、ＶＬＡＮごとにアドレス変換に用いるテーブルを切り替えることにより、１つのアドレス変換装置によって複数のＶＬＡＮに対応するアドレス変換が可能となる。

ところで、ＶＬＡＮ内では、さらに通信端末装置を論理的にグループ化し、複数のサブネットを構成することが可能である。そして、これらのサブネットは、Ｌ２スイッチ（レイヤ２スイッチ）を介して接続されることがある。すなわち、例えば図６に示すように、ＶＬＡＮがサブネット＃１およびサブネット＃２に分割され、サブネット＃１にＬ２スイッチ１０が配置され、サブネット＃２にＬ２スイッチ２０が配置されている場合、Ｌ２スイッチ１０とＬ２スイッチ２０とを互いに接続することにより、サブネット＃１とサブネット＃２が接続される。

図６に示すＶＬＡＮ構成では、サブネット＃１に属する通信端末装置がサブネット＃２に属する通信端末装置へフレームを送信する場合、このフレームは、Ｌ２スイッチ１０およびＬ２スイッチ２０によって中継されることになる。このように、サブネットを跨ぐフレームは、必ずＬ２スイッチ１０とＬ２スイッチ２０の間の経路を伝送されることになるため、例えばサブネット内の通信とサブネット間の通信とに異なる料金体系が適用される場合などは、フレームがＬ２スイッチ１０とＬ２スイッチ２０の間の経路を伝送されたか否かにより、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することが可能となる。

特開２００５−２０１７０号公報

しかしながら、複数のサブネットそれぞれにＬ２スイッチを配置する場合には、各サブネットに配置されたＬ２スイッチを互いに接続するためにそれぞれのＬ２スイッチのポートが消費されてしまい、限られた数のポートを浪費してしまうという問題がある。

具体的には、図６に示したＶＬＡＮ構成において、Ｌ２スイッチ１０とＬ２スイッチ２０とが互いに接続されているため、一方のＬ２スイッチは、他方のＬ２スイッチと接続するためのポートを１つ確保しなければならない。このため、サブネット内の通信端末装置に接続可能なポートが１つ浪費され、多くの通信端末装置と接続するポートを確保するためには、１つのサブネット内により多くのＬ２スイッチを配置する必要が生じる。結果として、ＶＬＡＮを構成するためのコストが増大してしまう。

また、図６に示したＶＬＡＮ構成においては、サブネットごとにＬ２スイッチが配置されるため、サブネットの数が増大すれば、必要となるＬ２スイッチの数も増大し、ＶＬＡＮを構成するためのコストがさらに増大してしまう。

一方で、複数のサブネットが１つのＬ２スイッチを介して接続されるＶＬＡＮ構成とすれば、Ｌ２スイッチのポートの浪費やＬ２スイッチ数の増大によるコストの増大を抑制することができるものの、フレームの伝送経路によってサブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができない。すなわち、図６に示したＶＬＡＮ構成においては、Ｌ２スイッチ１０とＬ２スイッチ２０の間の経路におけるフレームの伝送の有無により、通信の種別を判断することが可能であるが、２つのサブネット間に１つのＬ２スイッチが配置される構成では、サブネット内の通信においてもサブネット間の通信においてもフレームがＬ２スイッチによって中継されることになり、両者を区別することができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制しつつ、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができるフレーム中継装置、経路学習プログラム、および経路学習方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るフレーム中継装置は、第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得手段と、前記取得手段によって取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定手段と、前記設定手段によって設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットに接続する場合に、出力ポートを介してフレームを第１のサブネットへ伝送する第１の伝送手段と、前記設定手段によって設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続する場合に、出力ポートを介してフレームを第２のサブネットへ伝送する第２の伝送手段とを有する構成を採る。

この構成によれば、同一サブネット内におけるフレームの伝送とサブネットを跨いだフレームの伝送とがフレーム中継装置内の異なる経路を経由して行われるため、２つのサブネットを１つのフレーム中継装置によって接続しても、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができる。換言すれば、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制しつつ、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができる。

また、本発明に係るフレーム中継装置は、第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得手段と、前記取得手段によって取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定手段と、前記設定手段によって設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続するか否かを示すフラグをフレームに付加する付加手段と、前記取得手段によって取得されたフレームの送信元アドレスおよび入力ポートとともに前記付加手段によってフレームに付加されたフラグを、アドレスおよびポートの対応関係を記憶する学習テーブルに登録する登録手段とを有する構成を採る。

この構成によれば、同一サブネット内におけるフレームの伝送経路とサブネットを跨いだフレームの伝送経路とを区別するフラグをアドレスとポートの対応関係とともに学習テーブルに登録するため、以後、学習テーブルを参照して新たにフレームの出力ポートを決定する際には、このフレームがサブネットを跨いで伝送されるか否かを出力ポートに対応して登録されたフラグから判別することができる。したがって、２つのサブネットを１つのフレーム中継装置によって接続しても、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができる。換言すれば、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制しつつ、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができる。

また、本発明に係るフレーム中継装置は、上記構成において、前記設定手段は、フレームの宛先アドレスが前記登録手段によって学習テーブルに登録済みである場合に、学習テーブルにおいてフレームの宛先アドレスに対応するポートをフレームの出力ポートとして設定する構成を採る。

この構成によれば、フレームの宛先アドレスが学習済みである場合に、学習済みのポートを出力ポートとするため、すべてのポートからフレームを出力するフラッディングを行うことなく、所望の宛先アドレスへフレームを伝送することができる。

また、本発明に係るフレーム中継装置は、上記構成において、前記付加手段は、前記設定手段によって設定された出力ポートに対応して学習テーブルに記憶されているフラグをフレームに付加する構成を採る。

この構成によれば、アドレスおよびポートの対応関係の学習時に記憶されたフラグをフレームに付加するため、フレームがサブネットを跨いで伝送されるか否かをフラグに付加されたフラグから容易に区別することができる。

また、本発明に係るフレーム中継装置は、上記構成において、前記設定手段は、フレームの宛先アドレスが前記登録手段によって学習テーブルに未登録である場合に、フレームの入力ポート以外の全ポートを出力ポートとして設定する構成を採る。

この構成によれば、フレームの宛先アドレスが未学習である場合に、すべてのポートからフレームを出力するフラッディングを行うため、確実にフレームを宛先アドレスへ伝送することができる。

また、本発明に係るフレーム中継装置は、上記構成において、前記付加手段は、前記設定手段によって設定された出力ポートに応じてフレームを複製し、得られた複数の複製フレームのうち、第１のサブネットに対応する出力ポートが設定された複製フレームには第１のサブネットに接続することを示すフラグを付加し、第２のサブネットに対応する出力ポートが設定された複製フレームには第２のサブネットに接続することを示すフラグを付加する構成を採る。

この構成によれば、フラッディング時の出力ポートが対応するサブネットに応じたフラグをフレームに付加するため、フレームがサブネットを跨いで伝送されるか否かをフラグに付加されたフラグから容易に区別することができる。結果として、フレームの送信元アドレスへ向かう伝送経路がサブネットを跨ぐか否かを学習することができる。

また、本発明に係るフレーム中継装置は、前記付加手段によってフレームに付加されたフラグがフレームの出力ポートが第２のサブネットに接続することを示す場合に、フレームの帯域を第２のサブネットに適した帯域に制御する帯域制御手段と、前記帯域制御手段によって帯域が制御されたフレームを出力ポートから出力する出力手段とをさらに有する構成を採る。

この構成によれば、異なるサブネットへ伝送されるフレームに対しては、帯域制御を行ってから出力するため、フレームがサブネットを跨いで伝送される場合に、出力ポートに接続されるサブネットに適合した帯域のフレームを出力することができる。

また、本発明に係る経路学習プログラムは、コンピュータによって実行される経路学習プログラムであって、前記コンピュータに、第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得ステップと、前記取得ステップにて取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定ステップと、前記設定ステップにて設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続するか否かを示すフラグをフレームに付加する付加ステップと、前記取得ステップにて取得されたフレームの送信元アドレスおよび入力ポートとともに前記付加ステップにてフレームに付加されたフラグを、アドレスおよびポートの対応関係を記憶する学習テーブルに登録する登録ステップとを実行させる。

また、本発明に係る経路学習方法は、第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得ステップと、前記取得ステップにて取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定ステップと、前記設定ステップにて設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続するか否かを示すフラグをフレームに付加する付加ステップと、前記取得ステップにて取得されたフレームの送信元アドレスおよび入力ポートとともに前記付加ステップにてフレームに付加されたフラグを、アドレスおよびポートの対応関係を記憶する学習テーブルに登録する登録ステップとを有するようにした。

これらによれば、同一サブネット内におけるフレームの伝送経路とサブネットを跨いだフレームの伝送経路とを区別するフラグをアドレスとポートの対応関係とともに学習テーブルに登録するため、以後、学習テーブルを参照して新たにフレームの出力ポートを決定する際には、このフレームがサブネットを跨いで伝送されるか否かを出力ポートに対応して登録されたフラグから判別することができる。したがって、２つのサブネットを１つのフレーム中継装置によって接続しても、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができる。換言すれば、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制しつつ、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができる。

本明細書に開示されたフレーム中継装置、経路学習プログラム、および経路学習方法によれば、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制しつつ、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができる。

本発明の一実施の形態においては、フレームを中継するフレーム中継装置は、宛先アドレスに対応するポートが未学習であるフレームについて、このフレームがフラッディングされる際、各ポートから出力されるフレームがサブネットを跨いでフラッディングされるものであるか否かを示すフラグをフレームに付与し、フレームに付与されたフラグを含めて宛先アドレスに対応するポートを学習する。以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、フレーム中継装置の一例としてＬ２スイッチを挙げながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るＶＬＡＮ構成の一例を示す図である。同図に示すように、本実施の形態においては、ＶＬＡＮがサブネット＃１およびサブネット＃２に分割されており、これらの２つのサブネットがＬ２スイッチ１００のみを介して接続されている。したがって、サブネット＃１に属する通信端末装置から送信されたフレームは、宛先アドレスがサブネット＃１内のアドレスであるかサブネット＃２内のアドレスであるかに関わらず、必ずＬ２スイッチ１００を経由して転送されることになる。同様に、サブネット＃２に属する通信端末装置から送信されたフレームも、必ずＬ２スイッチ１００を経由して転送される。

図２は、本実施の形態に係るＬ２スイッチ１００の要部構成を示すブロック図である。同図に示すＬ２スイッチ１００は、大きく分けてサブネット＃１およびサブネット＃２のそれぞれに対応する入出力ポート部１１０−１、１１０−２、ドメイン処理部１２０−１、１２０−２、および転送部１３０−１、１３０−２を有している。入出力ポート部１１０−２、ドメイン処理部１２０−２、および転送部１３０−２は、対応するサブネットがサブネット＃２である点以外は、それぞれ入出力ポート部１１０−１、ドメイン処理部１２０−１、および転送部１３０−１と同様であるため、以下においては、サブネット＃１に対応する入出力ポート部１１０−１、ドメイン処理部１２０−１、および転送部１３０−１のみについて説明する。

入出力ポート部１１０−１は、例えば複数のポートを備えており、それぞれのポートを介してサブネット＃１に属する通信端末装置と接続する。そして、入出力ポート部１１０−１は、サブネット＃１に属する通信端末装置から送信されたフレームをポートからＬ２スイッチ１００へ入力したり、Ｌ２スイッチ１００が中継するフレームをポートからサブネット＃１に属する通信端末装置へ出力したりする。なお、サブネット＃１に属する個々の通信端末装置には、独自のＭＡＣ（Medium Access Control）アドレスが割り当てられており、入出力ポート部１１０−１の各ポートは、接続先の通信端末装置に割り当てられたＭＡＣアドレスに対応していることになる。また、各ポートにおいて入出力されるフレームには、送信元の通信端末装置のＭＡＣアドレス（以下、単に「送信元アドレス」という）と宛先の通信端末装置のＭＡＣアドレス（以下、単に「宛先アドレス」という）が含まれている。

ドメイン処理部１２０−１は、サブネット＃１から入力されたフレームに対する入力時の処理や、サブネット＃１へ出力されるフレームに対する出力時の処理を実行する。具体的には、ドメイン処理部１２０−１は、ドメインＩＤ付与部１２１−１、宛先判定部１２２−１、ポートテーブル１２３−１、帯域制御部１２４−１、ＩＤ変換部１２５−１、送信元登録部１２６−１、および学習テーブル１２７−１を有している。

ドメインＩＤ付与部１２１−１は、入出力ポート部１１０−１から入力されたフレームに対して、サブネット＃１に対応する固有のドメインＩＤを付与する。すなわち、ドメインＩＤ付与部１２１−１は、フレームの送信元が属するサブネットに固有のドメインＩＤをフレームに付与する。ドメインＩＤは、Ｌ２スイッチ１００内でフレームの送信元のサブネットを識別するため使用される。

宛先判定部１２２−１は、学習テーブル１２７−１を参照して、フレームに付与されたドメインＩＤおよびフレームに含まれる宛先アドレスに対応する出力ポートを検索する。この結果、ドメインＩＤおよび宛先アドレスに対応する出力ポートが学習テーブル１２７−１において学習済みであれば、宛先判定部１２２−１は、出力ポートとともに学習テーブル１２７−１に記憶されているフラグをフレームに付加した上で、このフレームが検索された出力ポートから出力されるように設定し、転送部１３０−１へ出力する。また、ドメインＩＤおよび宛先アドレスに対応する出力ポートが学習テーブル１２７−１において未学習であれば、宛先判定部１２２−１は、このフレームをポートテーブル１２３−１へ出力する。

ポートテーブル１２３−１は、サブネットと入出力ポート部１１０−１、１１０−２におけるポートとの対応関係を記憶している。すなわち、ポートテーブル１２３−１は、例えば図３に示すように、サブネットごとに固有のドメインＩＤと各ポートのポート番号とを対応付けて記憶している。図３に示す例では、サブネット＃１に対応するドメインＩＤ「ｓｕｂ１」に１〜７番のポートが対応付けられており、サブネット＃２に対応するドメインＩＤ「ｓｕｂ２」に８〜１４番のポートが対応付けられている。これは、入出力ポート部１１０−１が１〜７番のポートを備えており、入出力ポート部１１０−２が８〜１４番のポートを備えていることを意味している。

そして、ポートテーブル１２３−１は、出力ポートが未学習のフレームが宛先判定部１２２−１から入力されると、フレームを転送部１３０−１へ出力するとともに、このフレームの入力ポート以外のすべてのポートをフレームのフラッディング対象のフラッディングポートとして、フラッディングポートのポート番号を転送部１３０−１へ通知する。このとき、ポートテーブル１２３−１は、それぞれのフラッディングポートに対応するドメインＩＤも併せて転送部１３０−１へ通知する。

帯域制御部１２４−１は、サブネット＃２に対応する転送部１３０−２から出力されるフレームについて帯域制御を実行し、サブネット＃１に対応するフレームに変換する。すなわち、サブネット＃１およびサブネット＃２では、一般的に要求されるフレームのサービス品質（ＱｏＳ：Quality of Service）が異なるため、帯域制御部１２４−１は、サブネット＃２からサブネット＃１へ伝送されるフレームに対して、サブネット＃１に対応したサービス品質となるように帯域制御を実行する。

ＩＤ変換部１２５−１は、帯域制御部１２４−１によって帯域制御されたフレームに付与されたドメインＩＤをサブネット＃１に固有のドメインＩＤに変換する。そして、ＩＤ変換部１２５−１は、ドメインＩＤ変換後のフレームを送信元登録部１２６−１へ出力する。

送信元登録部１２６−１は、サブネット＃２からのＩＤ変換部１２５−１経由のフレーム、またはサブネット＃１からの転送部１３０−１経由のフレームが入力されると、フレームの送信元アドレスを取得し、新たな宛先アドレスと出力ポートの対応関係を学習テーブル１２７−１に学習させる。すなわち、送信元登録部１２６−１は、フレームの送信元アドレスを取得するとともに、このフレームが入力された入力ポートを検知し、送信元アドレスおよび入力ポートをそれぞれ宛先アドレスおよび出力ポートとして学習テーブル１２７−１に登録する。

ここで、フレームの送信元アドレスが示す通信端末装置は、フレームの入力ポートに接続されているため、この入力ポートからフレームを出力すれば、フレームは上記の通信端末装置に届くことになる。したがって、送信元登録部１２６−１は、入力されたフレームの送信元アドレスと入力ポートをそれぞれ宛先アドレスと出力ポートとして学習テーブル１２７−１に登録する。このとき、送信元登録部１２６−１は、フレームに付加されているフラグおよびドメインＩＤを同時に学習テーブル１２７−１に登録する。ここで登録されるフラグは、後述するように、フレームがサブネットを跨って伝送されるか否かを示すフラグである。

学習テーブル１２７−１は、フレームの宛先アドレスと出力ポートの対応関係を記憶する。すなわち、学習テーブル１２７−１は、Ｌ２スイッチ１００に入力されたフレームの送信元アドレスと入力ポートの対応関係を宛先アドレスと出力ポートの対応関係として学習する。また、学習テーブル１２７−１は、宛先アドレスと出力ポートの対応関係の学習の際に参照されたフレームが、サブネットを跨って伝送されるものであるか否かを示す識別情報を、フラグとして記憶する。

具体的には、学習テーブル１２７−１は、例えば図４に示すように、宛先アドレス、送信元アドレス、ドメインＩＤ、出力ポート、およびフラグを記憶している。宛先アドレスは、既にＬ２スイッチ１００によって中継されたフレームの送信元アドレスに一致し、送信元アドレスは、このフレームの宛先アドレスに一致する。

また、ドメインＩＤは、サブネット＃１内で転送されるフレームについては、サブネット＃１に対応するドメインＩＤ付与部１２１−１によって付与されたドメインＩＤがそのまま登録されるため、サブネット＃１に固有のドメインＩＤ「ｓｕｂ１」となる。一方、サブネット＃２からサブネット＃１へ転送されるフレームについては、サブネット＃２に対応するドメインＩＤ付与部１２１−２によって付与されたドメインＩＤがＩＤ変換部１２５−１によって変換され、得られたドメインＩＤが登録されるため、ドメインＩＤは、やはりサブネット＃１に固有のドメインＩＤ「ｓｕｂ１」となる。

さらに、出力ポートは、サブネット＃１内で転送されるフレームについては、入力ポートが入出力ポート部１１０−１に含まれるため、入出力ポート部１１０−１に備えられたポートのポート番号になるのに対し、サブネット＃２からサブネット＃１へ転送されるフレームについては、入力ポートが入出力ポート部１１０−２に含まれるため、入出力ポート部１１０−２に備えられたポートのポート番号となる。そして、サブネット＃１内を転送されたフレームに応じたエントリにはフラグ「０」が記憶され、サブネットを跨いで転送されたフレームに応じたエントリにはフラグ「１」が記憶される。

転送部１３０−１は、ポートテーブル１２３−１から入力されるフレームをフラッディングする一方、宛先判定部１２２−１から直接入力されるフレームを設定された出力ポートに対応するドメイン処理部１２０−１またはドメイン処理部１２０−２へ出力する。具体的には、転送部１３０−１は、フラッディング処理部１３１およびフラグ判定部１３２を有している。

フラッディング処理部１３１は、ポートテーブル１２３−１から出力されたフレームの出力ポートを、ポートテーブル１２３−１から通知されたすべてのフラッディングポートとするフラッディング処理を行う。すなわち、フラッディング処理部１３１は、宛先アドレスに対応する出力ポートが未学習のフレームがポートテーブル１２３−１から出力されるため、このフレームがフレームの入力ポート以外のポートすべてから出力されるようにフラッディング処理を実行する。

このとき、フラッディング処理部１３１は、それぞれのフラッディングポートから出力されるフレームを、該当するフレームを複製することにより生成し、それぞれのフレームの出力ポートをフラッディングポートに設定する。そして、フラッディング処理部１３１は、ポートテーブル１２３−１から通知されるフラッディングポートとドメインＩＤの対応関係を参照し、出力ポートがフレーム送信元と同一のサブネットに接続するポートである場合は、フレームにフラグ「０」を付加し、出力ポートがフレーム送信元と異なるサブネットに接続するポートである場合は、フレームにフラグ「１」を付加する。換言すれば、フラッディング処理部１３１は、フレームの送信元と同一サブネット内にフラッディングされるフレームにはフラグ「０」を付加し、サブネットを跨いでフラッディングされるフレームにはフラグ「１」を付加する。

フラグ判定部１３２は、フレームに付加されたフラグが「０」であるか「１」であるかを判定し、フラグ「０」が付加されたフレームをドメイン処理部１２０−１の送信元登録部１２６−１へ出力し、フラグ「１」が付加されたフレームをドメイン処理部１２０−２の帯域制御部１２４−２へ出力する。具体的には、フラグ判定部１３２は、宛先アドレスに対応する出力ポートが学習済みのフレームが宛先判定部１２２−１から入力されると、宛先判定部１２２−１によってフレームに付加されたフラグを参照し、フラグ「０」が付加されていればフレームを送信元登録部１２６−１へ出力し、フラグ「１」が付加されていればフレームをドメイン処理部１２０−２の帯域制御部１２４−２へ出力する。また、フラグ判定部１３２は、宛先アドレスに対応する出力ポートが未学習のフレームの複製がフラッディング処理部１３１から入力されると、フラグ「０」が付加されたフレームの複製を送信元登録部１２６−１へ出力し、フラグ「１」が付加されたフレームの複製をドメイン処理部１２０−２の帯域制御部１２４−２へ出力する。

次いで、上記のように構成されたＬ２スイッチ１００の動作について、図５に示すフロー図を参照しながら説明する。以下においては、サブネット＃１から送信されたフレームがＬ２スイッチ１００に入力された場合の動作を具体的に示しながら説明するが、サブネット＃２から送信されたフレームがＬ２スイッチ１００に入力された場合も、各処理を実行する処理部の参照符号以外は同様の動作となる。

まず、サブネット＃１から送信されたフレームが入出力ポート部１１０−１に備えられたいずれかのポートから入力されると（ステップＳ１０１）、ドメインＩＤ付与部１２１−１によって、サブネット＃１に固有のドメインＩＤ（例えば「ｓｕｂ１」）がフレームに付与される（ステップＳ１０２）。そして、宛先判定部１２２−１によって、フレームに含まれる宛先アドレスおよびフレームに付与されたドメインＩＤに対応する出力ポートが学習テーブル１２７−１に学習済みであるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。

この判断の結果、出力ポートが学習済みであれば（ステップＳ１０３Ｙｅｓ）、宛先判定部１２２−１によって、宛先アドレスおよびドメインＩＤに対応する出力ポートおよびフラグが学習テーブル１２７−１から取得され（ステップＳ１０４）、フレームにフラグが付加された上で、フレームの出力ポートが学習テーブル１２７−１から取得された出力ポートに設定され、転送部１３０−１のフラグ判定部１３２へ出力される。

ここで、フレームにフラグが付加されることにより、出力ポートが学習済みのフレームについては、このフレームがサブネットを跨って転送されるか否かを判断することが可能となる。具体的には、フレームにフラグ「０」が付加されれば、このフレームはサブネット＃１内で転送されることを意味しており、フレームにフラグ「１」が付加されれば、このフレームはサブネット＃１からサブネット＃２へ転送されることを意味している。これは、学習テーブル１２７−１における学習時に、フレームがサブネット内で転送されたものであれば宛先アドレスと出力ポートの対応関係とともにフラグ「０」が記憶されており、フレームがサブネットを跨いで転送されたものであれば宛先アドレスと出力ポートの対応関係とともにフラグ「１」が記憶されているためである。

一方、宛先アドレスおよびドメインＩＤに対応する出力ポートが学習テーブル１２７−１において未学習であれば（ステップＳ１０３Ｎｏ）、フレームがポートテーブル１２３−１を経由して、転送部１３０−１のフラッディング処理部１３１へ出力される。同時に、ポートテーブル１２３−１からフラッディング処理部１３１へフレームの入力ポート以外のすべてのポート（フラッディングポート）と各フラッディングポートに対応するドメインＩＤとが通知され、フラッディング処理部１３１によって、フレームをフラッディングする対象となるフラッディングポートが取得される（ステップＳ１０５）。

そして、フラッディング処理部１３１によって、フレームが複製され、それぞれのフレームの複製の出力ポートがフラッディングポートに設定されるとともに、出力ポートがサブネット＃１に対応する入出力ポート部１１０−１のポートであればフラグ「０」が付加され、出力ポートがサブネット＃２に対応する入出力ポート部１１０−２のポートであればフラグ「１」が付加される（ステップＳ１０６）。こうして出力ポートおよびフラグが設定されたフレームの複製は、それぞれフラグ判定部１３２へ出力される。

ここで、フレームの複製にフラグが付加されることにより、出力ポートが未学習のフレームについては、このフレームの複製それぞれがサブネットを跨ってフラッディングされる複製であるか否かを判断することが可能となる。具体的には、フレームの複製にフラグ「０」が付加されれば、この複製はサブネット＃１内にフラッディングされることを意味しており、フレームの複製にフラグ「１」が付加されれば、この複製はサブネット＃１からサブネット＃２へフラッディングされることを意味している。なお、フレームの複製は、それぞれ出力ポートおよびフラグが異なるものの、格納する情報自体は宛先アドレスおよび送信元アドレスを含めて同一であるため、以下においては特にフレームとフレームの複製とを区別することなく、両方をまとめて「フレーム」という。

宛先判定部１２２−１またはフラッディング処理部１３１からフレームがフラグ判定部１３２へ出力されると、フラグ判定部１３２によって、フレームに付加されたフラグが「１」であるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。換言すれば、フラグ判定部１３２によって、フレームがサブネットを跨って転送されるものであるか否かが判定される。

この判定の結果、フレームにフラグ「１」が付加されていれば（ステップＳ１０７Ｙｅｓ）、フラグ判定部１３２によって、フレームがドメイン処理部１２０−２の帯域制御部１２４−２へ出力される。そして、帯域制御部１２４−２によって、フレームの帯域がサブネット＃２に適合する帯域に制御され（ステップＳ１０８）、ＩＤ変換部１２５−２によって、フレームに付加されたドメインＩＤ（例えば「ｓｕｂ１」）がサブネット＃２に固有のドメインＩＤ（例えば「ｓｕｂ２」）に変換される（ステップＳ１０９）。

そして、送信元登録部１２６−２によって、フレームの送信元アドレスと入力ポートの対応関係が宛先アドレスと出力ポートの対応関係として学習テーブル１２７−２に登録される（ステップＳ１１０）。このとき、送信元登録部１２６−２によって、フレームに付加されたドメインＩＤおよびフラグも同時に学習テーブル１２７−２に記憶される。したがって、ここでは、ドメインＩＤが変換済みであるため、サブネット＃２に固有のドメインＩＤ（例えば「ｓｕｂ２」）とフラグ「１」とが学習テーブル１２７−２に記憶される。

このように、学習テーブル１２７−２に宛先アドレスと出力ポートの対応関係が学習される際にフレームに付加されたフラグが同時に記憶されるため、この宛先アドレスに対するフレームの中継において、フレームがサブネットを跨いで転送されるか否かも同時に記憶されたことになる。すなわち、上記のようにフラグ「１」が記憶された場合には、同時に学習された宛先アドレスに対するフレームの中継はサブネットを跨ぐことを示している。これは、学習された宛先アドレスがサブネット＃１から送信されたフレームの送信元アドレスに一致しているため、この宛先アドレスへサブネット＃２から転送されるフレームは、サブネットを跨ぐことに合致している。

送信元登録部１２６−２による学習テーブル１２７−２への登録後、フレームは、入出力ポート部１１０−２に備えられたポートのうちフレームに設定された出力ポートから出力される（ステップＳ１１１）。こうしてフレームが出力されることにより、フレームの宛先アドレスに対応する出力ポートが学習済みであれば、宛先アドレスに対応する通信端末装置がフレームの出力ポートに接続しているため、フレームが所望の通信端末装置によって受信されることになる。また、フレームの宛先アドレスに対応する出力ポートが未学習であれば、宛先アドレスに対応する通信端末装置がフレームの出力ポートに接続しているとは限らないが、接続している場合にはフレームが正しく受信された旨の応答フレームが再びＬ２スイッチ１００によって中継されることにより、新たにアドレスとポートの対応関係が学習されるのに対し、接続していない場合には応答がなく、誤ったアドレスとポートの対応関係が学習されることがない。

一方、フラグ判定部１３２におけるフラグの判定の結果、フレームにフラグ「０」が付加されていれば（ステップＳ１０７Ｎｏ）、フラグ判定部１３２によって、フレームがドメイン処理部１２０−１の送信元登録部１２６−１へ出力される。そして、送信元登録部１２６−１によって、フレームの送信元アドレスと入力ポートの対応関係が宛先アドレスと出力ポートの対応関係として学習テーブル１２７−１に登録される（ステップＳ１１０）。このとき、送信元登録部１２６−１によって、フレームに付加されたドメインＩＤおよびフラグも同意に学習テーブル１２７−１に記憶される。したがって、ここでは、ドメインＩＤがドメインＩＤ付与部１２１−１によって付与されたままであるため、サブネット＃１に固有のドメインＩＤ（例えば「ｓｕｂ１」）とフラグ「０」とが学習テーブル１２７−１に記憶される。

このように、学習テーブル１２７−１に宛先アドレスと出力ポートの対応関係が学習される際にフレームに付加されたフラグが同時に記憶されるため、この宛先アドレスに対するフレームの中継において、フレームがサブネットを跨いで転送されるか否かも同時に記憶されたことになる。すなわち、上記のようにフラグ「０」が記憶された場合には、同時に学習された宛先アドレスに対するフレームの中継はサブネットを跨がないことを示している。これは、学習された宛先アドレスがサブネット＃１から送信されたフレームの送信元アドレスに一致しているため、この宛先アドレスへサブネット＃１から転送されるフレームは、サブネットを跨がないことに合致している。

送信元登録部１２６−１による学習テーブル１２７−１への登録後、フレームは、入出力ポート部１１０−１に備えられえたポートのうちフレームに設定された出力ポートから出力される（ステップＳ１１１）。

このように、本実施の形態においては、フラッディングを含めたフレームの中継時にフレームがサブネットを跨いで転送されるか否かを示すフラグを付加し、このフラグを含めて宛先アドレスに対応する出力ポートを学習テーブル１２７−１、１２７−２に学習させる。したがって、フレームの宛先アドレスに対応する出力ポートが学習済みである場合、学習テーブル１２７−１、１２７−２によって学習されたフラグを参照すれば、フレームがサブネットを跨いで転送されるか否かを容易に判断することができる。つまり、例えばサブネット内の通信とサブネット間の通信とで料金体系などが異なる場合でも、学習テーブル１２７−１、１２７−２から取得されてフレームに付加されるフラグを参照することにより、サブネット内の通信とサブネット間の通信を区別することができる。

また、本実施の形態においては、サブネット＃１およびサブネット＃２がＬ２スイッチ１００のみを介して接続されているため、２つのサブネットを接続するのに１つのＬ２スイッチのみで足りるとともに、すべてのポートを各サブネットに属する通信端末装置との接続に使用できる。結果として、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、フレームがサブネットを跨いで転送されるか否かのフラグを宛先アドレスと出力ポートの対応関係と同時に学習テーブルに記憶させるため、後に、学習テーブルに学習済みの宛先アドレスへフレームが中継される際には、このフレームがサブネットを跨いで転送されるか否かを容易に判断することができる。つまり、１つのＬ２スイッチ内でサブネットを跨ぐ中継か否かを区別することができ、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制しつつ、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別することができる。

なお、上記一実施の形態においては、送信元登録部１２６−１、１２６−２は、フレームが中継されるたびに学習テーブル１２７−１、１２７−２における学習を実行するものとしたが、フレームの送信元アドレスが既に宛先アドレスとして学習テーブル１２７−１、１２７−２に登録されている場合には、このフレームの送信元アドレスおよび入力ポートを改めて学習テーブル１２７−１、１２７−２に登録しなくても良い。ただし、上記一実施の形態のように、フレームが中継されるたびに学習を実行することにより、学習テーブル１２７−１、１２７−２を常に最新の状態に保つことができる。

また、上記一実施の形態においては、学習テーブル１２７−１、１２７−２をそれぞれ別々のドメイン処理部１２０−１、１２０−２に設けるものとしたが、これらの２つのテーブルを統合して１つの学習テーブルを用いるようにしても良い。学習テーブルを統合したとしても、学習テーブルに記憶されているドメインＩＤによって、参照すべき出力ポートが学習済みであるか否かを判断することは可能である。すなわち、サブネット＃１から送信されたフレームに関しては、サブネット＃１に対応するドメインＩＤが対応付けて記憶された出力ポートを検索し、サブネット＃２から送信されたフレームに関しては、サブネット＃２に対応するドメインＩＤが対応付けて記憶された出力ポートを検索すれば良い。同様に、ポートテーブル１２３−１、１２３−２を統合して１つのポートテーブルを用いるようにしても良い。

さらに、上記一実施の形態においては、Ｌ２スイッチ１００におけるフレームの経路学習方法について説明したが、この経路学習方法をコンピュータが読み取り可能な経路学習プログラムとして記述し、経路学習プログラムをコンピュータに実行させることにより、上記一実施の形態と同様の作用効果を得ることも可能である。

以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットに接続する場合に、出力ポートを介してフレームを第１のサブネットへ伝送する第１の伝送手段と、
前記設定手段によって設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続する場合に、出力ポートを介してフレームを第２のサブネットへ伝送する第２の伝送手段と
を有することを特徴とするフレーム中継装置。

（付記２）第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続するか否かを示すフラグをフレームに付加する付加手段と、
前記取得手段によって取得されたフレームの送信元アドレスおよび入力ポートとともに前記付加手段によってフレームに付加されたフラグを、アドレスおよびポートの対応関係を記憶する学習テーブルに登録する登録手段と
を有することを特徴とするフレーム中継装置。

（付記３）前記設定手段は、
フレームの宛先アドレスが前記登録手段によって学習テーブルに登録済みである場合に、学習テーブルにおいてフレームの宛先アドレスに対応するポートをフレームの出力ポートとして設定することを特徴とする付記２記載のフレーム中継装置。

（付記４）前記付加手段は、
前記設定手段によって設定された出力ポートに対応して学習テーブルに記憶されているフラグをフレームに付加することを特徴とする付記３記載のフレーム中継装置。

（付記５）前記設定手段は、
フレームの宛先アドレスが前記登録手段によって学習テーブルに未登録である場合に、フレームの入力ポート以外の全ポートを出力ポートとして設定することを特徴とする付記２記載のフレーム中継装置。

（付記６）前記付加手段は、
前記設定手段によって設定された出力ポートに応じてフレームを複製し、得られた複数の複製フレームのうち、第１のサブネットに対応する出力ポートが設定された複製フレームには第１のサブネットに接続することを示すフラグを付加し、第２のサブネットに対応する出力ポートが設定された複製フレームには第２のサブネットに接続することを示すフラグを付加することを特徴とする付記５記載のフレーム中継装置。

（付記７）前記付加手段によってフレームに付加されたフラグがフレームの出力ポートが第２のサブネットに接続することを示す場合に、フレームの帯域を第２のサブネットに適した帯域に制御する帯域制御手段と、
前記帯域制御手段によって帯域が制御されたフレームを出力ポートから出力する出力手段と
をさらに有することを特徴とする付記２記載のフレーム中継装置。

（付記８）コンピュータによって実行される経路学習プログラムであって、前記コンピュータに、
第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにて取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定ステップと、
前記設定ステップにて設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続するか否かを示すフラグをフレームに付加する付加ステップと、
前記取得ステップにて取得されたフレームの送信元アドレスおよび入力ポートとともに前記付加ステップにてフレームに付加されたフラグを、アドレスおよびポートの対応関係を記憶する学習テーブルに登録する登録ステップと
を実行させることを特徴とする経路学習プログラム。

（付記９）第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにて取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定ステップと、
前記設定ステップにて設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続するか否かを示すフラグをフレームに付加する付加ステップと、
前記取得ステップにて取得されたフレームの送信元アドレスおよび入力ポートとともに前記付加ステップにてフレームに付加されたフラグを、アドレスおよびポートの対応関係を記憶する学習テーブルに登録する登録ステップと
を有することを特徴とする経路学習方法。

本発明は、ネットワークの構成に要するコストの増大を抑制しつつ、サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別する場合に適用することができる。

一実施の形態に係るＶＬＡＮ構成の一例を示す図である。一実施の形態に係るＬ２スイッチの要部構成を示すブロック図である。一実施の形態に係るポートテーブルの一例を示す図である。一実施の形態に係る学習テーブルの一例を示す図である。一実施の形態に係るＬ２スイッチの動作を示すフロー図である。ＶＬＡＮ構成の一例を示す図である。

符号の説明

１１０−１、１１０−２入出力ポート部
１２０−１、１２０−２ドメイン処理部
１２１−１、１２１−２ドメインＩＤ付与部
１２２−１、１２２−２宛先判定部
１２３−１、１２３−２ポートテーブル
１２４−１、１２４−２帯域制御部
１２５−１、１２５−２ＩＤ変換部
１２６−１、１２６−２送信元登録部
１２７−１、１２７−２学習テーブル
１３０−１、１３０−２転送部
１３１フラッディング処理部
１３２フラグ判定部

Claims

第１のサブネットに接続する入力ポートからフレームを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得されたフレームの宛先に対応する出力ポートを設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットに接続する場合に、出力ポートを介してフレームを第１のサブネットへ伝送する第１の伝送手段と、
前記設定手段によって設定されたフレームの出力ポートが第１のサブネットとは異なる第２のサブネットに接続する場合に、出力ポートを介してフレームを第２のサブネットへ伝送する第２の伝送手段と
を有し、
前記設定手段は、アドレスとポートとの対応関係を記憶するテーブルにおいてフレームの宛先アドレスが未登録である場合、フレームの入力ポート以外の全ポートを出力ポートとして設定することを特徴とするフレーム中継装置。