JP5065941B2

JP5065941B2 - スイッチ装置およびネットワークシステム

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Publication number: JP5065941B2
Application number: JP2008049018A
Authority: JP
Inventors: 計紀蒲池; 博幸出井
Original assignee: Alaxala Networks Corp
Current assignee: Alaxala Networks Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2012-11-07
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Description

本発明は、ネットワーク環境において、基幹ネットワークのスイッチ装置およびそのスッチ装置配下に配置されたスイッチ装置で構成されたネットワークにおけるループ抑止制御に関するものである。

ネットワーク上のループ抑止機能として、非特許文献１のSTP(Spanning Tree Protocol)やGSRP(Gigabit Switch Redundancy Protocol)があるが、一般的に基幹ネットワークに配置したスイッチ装置では、これらのループ抑止機能が起動している。一方、基幹ネットワークの配下に属しているスイッチ装置では、頻繁にポート増設が行われたり、一時的な目的で装置が設置されたりすることが多く、このような簡易的に配置した装置でSTPを起動するとトポロジ変更等が頻繁に発生し基幹ネットワークに影響を与えてしまうため、STP等のループ抑止機能を起動させていないことがある。このような環境では基幹ネットワークの配下でループ障害が発生した場合、その影響がネットワーク全体に波及してしまうため、基幹ネットワーク配下の各スイッチ装置でループ検知機能を起動することがある。例えば、特許文献１では、従来のループ検知機能として、自スイッチ装置の各ポートからループ検知フレームを送信し、同じフレームを自スイッチ装置で受信すると、その受信したポートを閉塞したり、ポート優先制御を行った上でポートの閉塞を行う手法が考案されている。

特開２００６−２１７４９６号公報 IEEE８０２.１D

前述した従来技術のうち、非特許文献１のSTPは、基幹ネットワークに配置されたスイッチ装置で動作しているが、そのスイッチ装置配下に配置されたスイッチ装置で構成されたネットワーク(以降、下位ネットワーク)ではSTPが起動されていない。このような背景には、ネットワーク内における障害や復旧による構成の変更やネットワークへの装置の増設等が行われた場合において、STPでは通信が安定するまでに数十秒要する場合があり、その間、基幹ネットワークにおけるスイッチ装置の通信が停止するなどの問題がある。

また、特許文献１の従来のループ検知機能は、自スイッチ装置の各ポートからループ検知フレームを送信し、同じフレームを自スイッチ装置で受信すると、受信したポートの閉塞やポート優先制御によるポート閉塞を行う手法であるが、基幹ネットワークに配置されたスイッチ装置ではSTPを起動しループ抑止を行っているので基幹ネットワーク側に対してループ検知フレームを送信することは意味を持たない。STPを起動しているスイッチ装置では、下位ネットワーク側に対して、ループ発生した場合の波及抑止効果があるからである。しかし、下位ネットワークでループが発生した場合、ループ検知フレームを下位ネットワーク側のポート(以降、下位ポート)だけが受信するとは限らず、基幹ネットワーク側のポート(以降、上位ポート)で受信することもある。この場合、ループ検知フレームを受信した上位ポートを閉塞するので、下位ネットワーク全体が基幹ネットワークから切り離されてしまう。

また、特許文献１において、上位ポートに対して優先度を一番高くしポート優先制御を行う手法であっても上位ポートから送信したループ検知フレームを同じ上位ポートで受信した場合は、ポート閉塞するので、基幹ネットワークから切り離されてしまう問題がある。

そこで、本発明の目的は、基幹ネットワーク配下の下位ネットワークにおいて、基幹ネットワークに余分なトラフィックを発生させることなくループの発生を検知し、基幹ネットワークと下位ネットワークとの間の疎通をなるべく可能としつつも、ループを抑止するためにポート閉塞を行うループ検知機能を備えたスイッチ装置およびネットワークシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のスイッチ装置では、ループ検知機能を起動するポートに対してポート識別の設定を行う。当該設定されたポート識別に基づいて、基幹ネットワークや上位スイッチ装置に接続されるスイッチ装置の上位ポートでは、ループ検知フレームの受信だけを行い、送信は行わない。また、上位ポートでループ検知フレームを受信した場合は、ループ検知フレームを送信した送信元の下位ポートの閉塞制御を行う。

本発明によれば、ループ発生箇所に近いポートを閉塞させネットワーク全体にループ障害の影響が波及させないようにすることができる。

本発明の実施の形態について、図面に基づき以下に詳述する。

図１は、ループが発生し得るネットワーク構成例を示している。基幹ネットワーク１００ａ内はSTP等でループ抑止を行っているが、下位ネットワーク１００ｂでループ発生した場合は、基幹ネットワークにまでループしたフレームが転送され、ネットワーク全体にループ障害による影響が波及してしまう。図１では、下位ネットワーク１００ｂでループが発生し得るパターンを示している。図１のスイッチ装置１０３、１０４を基点にループパターンの説明を行う。

まず自装置１０３内のポート同士を誤接続１２０した場合、ループ障害１１１が発生する。

次に、自装置１０４配下のスイッチ装置１０８で誤接続１２１した場合、自装置１０４からスイッチ装置１０８向けに送信したフレームが、下位装置１０８のポートと下位装置１０８の別ポートを繋いだ誤接続１２１により自装置１０４向けに送信され、ループ障害１１５が発生する。

ループ障害１１２は、自装置１０３配下のスイッチ装置１０５配下のスイッチ装置１０９で誤接続１２２した場合に発生する。

ループ障害１１３は、自装置１０３配下のスイッチ装置１０５と自装置１０３配下の別スイッチ装置１０６配下のスイッチ装置１１０で誤接続１２３した場合に発生する。

ループ障害１１４は、自装置１０３配下のスイッチ装置１０６と、基幹ネットワークに配置された別スイッチ装置１０４配下のスイッチ装置１０７とで誤接続１２４した場合に、自装置１０３からスイッチ装置１０６向けに送信したフレームがスイッチ装置１０６、１０７、１０４を経由し、基幹ネットワーク１００ａ内を通って発生するループ障害である。

以上のループ障害は基幹ネットワークで起動しているSTP等でループ障害抑止を行っていても防ぐことが出来ない。このようなループ障害を抑止するためにループ検知機能があるが、従来のループ検知機能はループ検知範囲が基幹ネットワークであるか、下位ネットワークであるかに関わらず動作している。従来のループ検知動作を図２、図３に示す。

図２は、従来技術におけるループ検知機能の基本的な動作例を示す図である。スイッチ装置２０２は例えば図１のスイッチ装置１０３のように基幹ネットワークと下位ネットワークの間に設置されるスイッチ装置である。スイッチ装置２０２は、ループ検知用にL2制御フレーム（以降、ループ検知フレーム）２０６、２０７を指定ポートから定期的に送信し、ループ検知機能が有効なポートで、そのループ検知フレーム２０６、２０７を受信した場合にL2ループが発生したと判断し受信ポートを閉塞する。これにより、ループ発生の原因となっている障害（誤接続等）をネットワークから切り離し、当該障害の影響がネットワーク全体に波及しないようにしている。図２のスイッチ装置２０２のポート２２０４と別ポート３２０５を誤接続２０８した場合は、それぞれのポートでループ検知フレームを受信するのでそれぞれのポート２２０４、ポート３２０５を閉塞する。なお、スイッチ装置２０２のポート１２０３は、基幹ネットワーク側に接続している上位ポートであるが、スイッチ装置２０２の図示しない下位ポートから下位ネットワークに送信したループ検知フレームが、例えば図１のループ障害１１４のように基幹ネットワークを通って上位ポート２０３で受信した場合には閉塞してしまう。この場合、スイッチ装置２０２配下の装置では基幹ネットワークとの通信の疎通が出来なくなるという問題がある。また、スイッチ装置２０２のポート１２０３は、ループ検知機能を有効としているので基幹ネットワークにループ検知フレーム２０６を送信し余分なトラフックが発生する。

図３は、従来技術におけるループ検知機能を動作させた場合のシステム構成図を示している。スイッチ装置３０２は例えば図１のスイッチ装置１０３のように基幹ネットワークと下位ネットワークの間に設置されるスイッチ装置である。スイッチ装置３０２でループ検知機能を動作させ、各ポートからループ検知フレームを送信している。スイッチ装置３０２配下のスイッチ装置３０３では、ポート３３１０とポート４３１１を誤接続３２０してしまったためループ障害が発生している。この場合、スイッチ装置３０２のポート２３０７から送信したループ検知フレーム３１８は、スイッチ装置３０３のポート３３１０からポート４３１１を通りスイッチ装置３０２のポート２３０７で受信される。そして、スイッチ装置３０２はループ障害が発生したと判断し、ループ検知フレーム３１８を受信したポート２３０７を閉塞する。この場合、スイッチ装置３０３の他ポートに接続している装置（例えば、ＰＣ３３０）は基幹ネットワークとの通信の疎通が出来なくなるという問題が発生する。

またスイッチ装置３０２の配下の装置３０４の配下の装置３０５で誤接続３２１した場合も前述と同じように、スイッチ装置３０２のポート３３０８から送信したループ検知フレーム３１９が、スイッチ装置３０４、３０５を通り再びスイッチ装置３０２のポート３３０８で受信される。このため、スイッチ装置３０２はループ障害が発生したと判断し、ループ検知フレーム３１９を受信したポート３３０８を閉塞する。これにより、スイッチ装置３０２のポート３３０８配下をネットワークから切り離すことになるが、スイッチ装置３０２のポート３３０８配下でループ障害と関係ないポートに接続している装置（例えば、ＰＣ３３１やＰＣ３３２）もネットワークから切り離すことになり、基幹ネットワークとの通信の疎通が出来なくなるという問題が発生する。

次に、スイッチ装置３０２のポート１３０６は、基幹ネットワーク側に接続している上位ポートであるが、ポート２３０７やポート３３０８などの下位ポートから下位ネットワークに送信したループ検知フレームが、例えば図１のループ障害１１４のように基幹ネットワークを経由して上位ポート３０６で受信した場合には、ループ検知フレームを受信した上位ポート３０６が閉塞してしまう。この場合、スイッチ装置３０２配下の全ての装置が基幹ネットワークとの通信の疎通が出来なくなる問題が発生する。また、スイッチ装置３０２のポート１３０６は、ループ検知機能を有効としているので基幹ネットワークにループ検知フレーム３１７を送信し余分なトラフックが発生する。

このような従来のループ検知機能で発生していた問題を解決するための本発明における一実施形態について以下に説明する。

図４は、本実施形態におけるスイッチ装置の構成図である。
スイッチ装置４０１は、複数の物理ポート４１３−４１６を有する。また、複数の物理ポートをVLAN IDによって識別する論理ポートとして扱うようにVLANを定義することができ、これらのポートから受信されるフレームを、同一VLANの他ポートに制限して転送することもできる。転送制御処理部４１１は、ポート４１３−４１６を介してフレームを受信すると、受信フレームの送信元アドレスの情報と受信ポート情報とを学習することによって、送信するフレームの宛先アドレスと送信ポートとの対応関係を保持する転送テーブルを保持し、フレーム転送時に参照しポートへ送信もしくはフレームの破棄を行う。

フレーム送受信処理部４１０は、スイッチ装置４０１で送受信するフレームの制御を行う。各ポートで受信したL2制御フレームは、フレーム送受信処理部４１０からL2制御フレーム振り分け制御部４０９へ通知され、各L2モジュールへ振り分けられる。

ループ検知フレームを受信した場合は、L2ループ検知処理部４０２のL2ループ検知フレーム送受信制御部４０７へ通知される。L2ループ検知フレーム送受信制御部４０７はL2ループ検知処理部４０２で扱う送受信フレームを全て取り扱い、ループ検知フレームはループ検知制御部４０５へ通知される。ループ検知制御部４０５では、ポート情報テーブル制御部４０６の制御情報テーブルを用いて、ポート毎にループ検知フレームを受信した回数をカウントし、予め設定した時間内に予め設定した回数を超過して同一のループ検知フレームを受信した場合にループが発生したと判断し、当該ポートの閉塞を行う。ポート閉塞を行う場合は、閉塞するポートの情報をループ検知ポート制御部４０８を通して装置ポート制御部４１２へ通知する。装置ポート制御部４１２は、スイッチ装置４０１の全物理ポートのポート制御（閉塞する／しないの制御など）を行う。

L2ループ検知処理部４０２のコマンド制御部４０３は、ループ検知処理に関するユーザ設定の初期設定や運用時のコマンドの制御を行い、ループ検知制御４０５へ通知する。ループ検知処理に関するユーザ設定の初期設定や運用時の制御情報を受け取ったループ検知制御部４０５は、その情報をポート情報・制御情報管理テーブル制御部４０６へ通知し保持する。

具体的には、ポート情報・制御情報管理テーブル制御部４０６は、ループ検知制御部４０５から受け取った情報から、図１４に示すポート情報テーブル１４００を作成する。ポート情報テーブル１４００のレコードはポート毎に作成され、ループ検知機能を動作させるポートのポート番号１４０１、当該ポートに設定されたループ検知ポート識別１４０２、当該ポートに設定されたVLAN ID１４０３、当該ポートから送信するループ検知フレームの送信間隔を示すフレーム送信間隔１４０４、当該ポートにおいてループ検知フレームを何回受信したらポート閉塞するかの閾値を示す検知回数１４０５、ループ検知フレームの受信情報をいつまで保持するかを示す保持時間１４０６、ループ検知によりポート閉塞した場合に自動的にポート閉塞を解除するまでの時間を示す自動復旧時間１４０７から構成される。

また、ポート情報・制御情報管理テーブル制御部４０６は、ループ検知機能を動作させるポートにおいて、ループ検知フレームの受信回数のカウントやポート閉塞をするか否かの判断に用いる制御情報テーブル１５００（図１５）を更に備える。制御情報テーブル１５００のレコードはポート毎に作成され、ループ検知機能を動作させるポートのポート番号１５０１、当該ポートがポートアップの状態かポートダウンの状態かを示すポートのアップ／ダウン情報１５０２、ループ検知フレームを受信した回数をカウントし保持する検知回数１５０３、ループ検知フレームの受信から経過した時間を計測し保持する保持タイマー１５０４、ループ検知によってポート閉塞を行ってからの経過時間を計測し保持する自動復旧タイマー１５０５から構成される。

ここで、Ｌ２ループ検知処理部４０２が送受信するループ検知フレームのフォーマットを図６に示す。ループ検知フレームはtagフレーム６００ａ、untagフレーム６００ｂのどちらでもよい。tagフレーム６００ａは、untagフレーム６００ｂにVLAN TAGフィールド６０３を追加したものである。ループ検知フレームの各フィールドの内容はテーブル６００ｃに示す。ループ検知フレームはL２制御フレームを使用し、MACヘッダの宛先MACアドレス６０１,６１１は、予め予約した独自MACアドレスを使用する。MACヘッダの送信元MACアドレス６０２,６１２は、自装置のMACアドレスを使用する。また、ユーザデータには、ループ検知データのバージョン６０５,６１４と、当該フレームがループ検知フレームであるか後述するループ検知接続ポート識別確認用のフレームであるかなどの種別を示すメッセージ種別６０６,６１５、ループ検知フレームを送信した送信元のポートのＭＡＣアドレスを示すポートＭＡＣ６０７,６１６、ループ検知フレームを送信した送信元のポートのポート番号６０８,６１７、VLAN ID６０９,６１８が含まれる。

トラップ・MIB制御部４０４は、ループ検知時やループ検知によるポート閉塞を行った場合に、その情報をユーザや端末へ通知を行う制御をする。例えば、ループ検知やポート閉塞についての情報をＭＩＢに書き込むことによってユーザから見れるようにしてもよいし、該当するポートのＬＥＤに表示させたり、スイッチ装置４０１に接続される端末に表示させるように制御するなど、通知を行う手段は問わない。
以上がスイッチ装置４０１の構成である。

本実施形態においては、ループ検知機能を動作させるポートに対して、ポート毎にループ検知動作を規定するためにポート識別の設定を行う。このポート識別は、図１４のループ検知ポート識別１４０２と同じものである。

図５は、図４に示したスイッチ装置４０１で、ループ検知機能を起動した場合の各ポートの識別とその動作を示したものである。各ポートは、設定されたポート識別に基づいて決められた図５において「○」と示されているループ検知動作を行う。装置が配備されるネットワーク環境に応じて、図５の３つのポート識別（検知送信閉塞ポート：ＳＩ、検知送信ポート：Ｓ、アップリンクポート：Ｕ）をスイッチ装置４０１の各ポートに選択的に設定することができるため、従来技術の課題を解決することができるのである。具体的には以下に説明する。

図５を参照しポート識別およびその動作について説明する。

「検知送信閉塞ポート」のポート識別を設定されたポートについて説明する。検知送信閉塞ポートは、ループ検知フレームの送信を行う（５０１）。検知送信閉塞ポートで自装置から送信したループ検知フレームを受信した場合、受信した検知送信閉塞ポートに予め設定した時間内に予め設定した回数を超過してループ検知フレームを受信した場合、ポート閉塞を行う（５０２）。ループ検知時は、制御端末にループ発生のトラップ表示などを行う（５０３）。検知送信閉塞ポートで、自装置から送信したループ検知フレームを受信しても他装置への転送は行わない（５０４）。なお、他装置が送信したループ検知フレームを受信した場合は転送（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）する。

検知送信閉塞ポートの動作について図４、図６、図１４、図１５を用いて説明する。

図４のL2スイッチ装置４０１のポート４１３は、ポート識別が「検知送信閉塞ポート」としてポート情報テーブル１４００に設定されているとする。この場合、ポート４１３においてループ検知機能が有効になると、ポート情報・制御情報管理テーブル制御部４０６のポート情報テーブル１４００からポート４１３のポート番号（例えば「ｐｏｒｔ３」）に対応するポート番号１４０１、VLAN ID１４０３を抽出し、図６で説明したループ検知フレームを作成し、ポート４１３のポート番号に対応するフレーム送信間隔１４０４で、VLAN ID１４０３(例えば「ｐｏｒｔ３」の場合、ＶＬＡＮ３０、ＶＬＡＮ４０、ＶＬＡＮ５０）に対して送信する。

一方、検知送信閉塞ポートのポート４１３でループ検知フレームを受信すると、フレーム送受信処理部４１０でループ検知フレームのDMAC６０１が独自MACアドレスと同じ、かつSMAC６０２が自装置のMACアドレスと同じであるか判断する。両方とも同じであると判断すれば、受信したループ検知フレームと受信ポート情報をL２制御フレーム振り分け制御部４０９へ送り、SMAC６０２が自装置のMACアドレスと同じでないと判断すれば、転送処理部４１１で受信したループ検知フレームのFlooding処理を行う。L２制御フレーム振り分け制御部４０９では、受信フレームのDMAC６０１の確認を行う。DMAC６０１の独自MACアドレスがループ検知フレームのMACアドレスであると確認した場合、L2ループ検知処理部４０２のL2ループ検知フレーム送受信制御部４０７へ受信フレームと受信ポート情報を送る。L2ループ検知フレーム送受信制御部４０７は、受信フレームのユーザデータ部のバージョン６０５とメッセージ種別６０６の確認を行い、ループ検知フレームであると判断するとループ検知制御部４０５へ受信フレームと受信ポート情報を送る。

ループ検知制御部４０５は、L2ループ検知フレーム送受信制御部４０７から受信した受信ポート情報を参照することで、ポート４１３でループ検知フレームを受信したことを確認すると、ポート情報・制御情報管理テーブル制御部４０６のポート情報テーブル１４００からポート４１３のポート番号（ｐｏｒｔ３）に対応するレコードのループ検知ポート識別１４０２を参照し、ループ検知フレームを受信したポート４１３が検知送信閉塞ポート（ＳＩ）であることを確認する。ループ検知フレームを受信したポートのポート識別が検知送信閉塞ポートである場合、ループ検知制御部４０５は以下の動作を行う。

ループ検知制御部４０５は、制御情報テーブル１５００のポート番号１５０１がｐｏｒｔ３のレコードを参照し、保持タイマー１５０４がポート情報テーブル１４００のｐｏｒｔ３に対応する保持時間１４０６を越えていなければ、制御情報テーブル１５００の検知回数１５０３を１加算する。保持時間１４０６を超えていた場合は、検知回数１５０３を０に設定し１加算する。加算後の検知回数１５０３がポート情報テーブル１４００の閉塞閾値を示す検知回数１４０５に達していれば受信ポート（ポート４１３、ｐｏｒｔ３）の閉塞処理を行う。閉塞処理は、ループ検知制御部４０５からループ検知ポート制御部４０８へ受信ポート番号とポート閉塞指示を送る。ループ検知ポート制御部４０８は、装置ポート制御部４１２へ受信ポート番号とポート閉塞指示を送る。装置ポート制御部は、指示されたポートの閉塞を行う。また、ループ検知制御部４０５は、制御情報テーブル１５００のポートアップ／ダウン情報１５０２をＵ（ポートダウン）に設定しポート閉塞後の経過時間を自動復旧タイマー１５０５に設定する。

次に「検知送信ポート」のポート識別を設定されたポートについて説明する。検知送信ポートは、ループ検知フレームの送信を行う（５０１）。検知送信ポートで自装置から送信したループ検知フレームを受信してもポート閉塞は行わない（５０２）。ループ検知時は、制御端末にループ発生のトラップ表示などを行う（５０３）。検知送信ポートで、自装置から送信したループ検知フレームを受信しても転送は行わない（５０４）。なお、他装置が送信したループ検知フレームを受信した場合は転送（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）する。

検知送信ポートの動作について図４、図６、図１４、図１５を用いて説明する。

図４のL2スイッチ装置４０１のポート４１４は、ポート識別が「検知送信ポート」としてポート情報テーブル１４００に設定されているとする。この場合、ポート４１４においてループ検知機能が有効になると、ポート情報・制御情報管理テーブル制御部４０６のポート情報テーブル１４００からポート４１４のポート番号（例えば「ｐｏｒｔ２」）に対応するポート番号１４０１、VLAN ID１４０３を抽出し、図６で説明したループ検知フレームを作成し、ポート４１４のポート番号に対応するフレーム送信間隔１４０４で、VLAN ID１４０３(例えば「ｐｏｒｔ２」の場合、ＶＬＡＮ５）に対して送信する。

一方、検知送信ポートのポート４１４でループ検知フレームを受信すると、フレーム送受信処理部４１０でループ検知フレームのDMAC６０１が独自MACアドレスと同じ、かつSMAC６０２が自装置のMACアドレスと同じであるか判断する。両方とも同じであると判断すれば、受信したループ検知フレームと受信ポート情報をL２制御フレーム振り分け制御部４０９へ送り、SMAC６０２が自装置のMACアドレスと同じでないと判断すれば、転送処理部４１１で受信したループ検知フレームのFlooding処理を行う。L２制御フレーム振り分け制御部４０９では、受信フレームのDMAC６０１の確認を行う。DMAC６０１の独自MACアドレスがループ検知フレームのMACアドレスであると確認した場合、L2ループ検知処理部４０２のL2ループ検知フレーム送受信制御部４０７へ受信フレームと受信ポート情報を送る。L2ループ検知フレーム送受信制御部４０７は、受信フレームのユーザデータ部のバージョン６０５とメッセージ種別６０６の確認を行い、ループ検知フレームであると判断するとループ検知制御部４０５へ受信フレームと受信ポート情報を送る。

ループ検知制御部４０５は、L2ループ検知フレーム送受信制御部４０７から受信した受信ポート情報を参照することで、ポート４１４でループ検知フレームを受信したことを確認すると、ポート情報・制御情報管理テーブル制御部４０６のポート情報テーブル１４００からポート４１４のポート番号（ｐｏｒｔ２）に対応するレコードのループ検知ポート識別１４０２を参照し、ループ検知フレームを受信したポート４１４が検知送信ポート（Ｓ）であることを確認する。ループ検知フレームを受信したポートのポート識別が検知送信ポートである場合、ループ検知制御部４０５は以下の動作を行う。

ループ検知制御部４０５は、制御情報テーブル１５００のポート番号１５０１がｐｏｒｔ２のレコードを参照し、保持タイマー１５０４がポート情報テーブル１４００のｐｏｒｔ２に対応する保持時間１４０６を越えていなければ、制御情報テーブル１５００の検知回数１５０３を１加算する。保持時間１４０６を超えていた場合は、検知回数１５０３を０に設定し１加算する。加算後の検知回数１５０３がポート情報テーブル１４００の閉塞閾値を示す検知回数１４０５に達していれば、ループ障害が発生していると判断するが、受信ポート（ポート４１４、ｐｏｒｔ２）の閉塞処理は行わない。

次に、「アップリンクポート」ポート識別を設定されたポートについて説明する。アップリンクポートは、ループ検知フレームの送信を行わない（５０１）。アップリンクポートで自装置から送信したループ検知フレームを受信した場合、当該ループ検知フレームを送信したポートの閉塞処理を行う（５０２）。ポート閉塞は、予め設定した時間内に予め設定した回数を超過してループ検知フレームを受信した場合、ポート閉塞を行う。ただし、ループ検知フレームを送信したポートが検知送信ポートの場合は、ポート閉塞を行わない。ループ検知時は、制御端末にループ発生のトラップ表示などを行う（５０３）。アップリンクポートで、自装置から送信したループ検知フレームを受信しても他装置への転送は行わない（５０４）。なお、他装置が送信したループ検知フレームを受信した場合は転送（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）する。

アップリンクポートの動作について図４、図６、図１４、図１５を用いて説明する。

図４のL2スイッチ装置４０１のポート４１５は、ポート識別が「アップリンクポート」としてポート情報テーブル１４００に設定されているとする。この場合、ポート４１５においてループ検知機能が有効になったとしても、ループ検知フレームの送信は行わない。

一方、アップリンクポートのポート４１５でループ検知フレームを受信すると、フレーム送受信処理部４１０でループ検知フレームのDMAC６０１が独自MACアドレスと同じ、かつSMAC６０２が自装置のMACアドレスと同じであるか判断する。両方とも同じであると判断すれば、受信したループ検知フレームと受信ポート情報をL２制御フレーム振り分け制御部４０９へ送り、SMAC６０２が自装置のMACアドレスと同じでないと判断すれば、転送処理部４１１で受信したループ検知フレームのFlooding処理を行う。L２制御フレーム振り分け制御部４０９では、受信フレームのDMAC６０１の確認を行う。DMAC６０１の独自MACアドレスがループ検知フレームのMACアドレスであると確認した場合、L2ループ検知処理部４０２のL2ループ検知フレーム送受信制御部４０７へ受信フレームと受信ポート情報を送る。L2ループ検知フレーム送受信制御部４０７は、受信フレームのユーザデータ部のバージョン６０５とメッセージ種別６０６の確認を行い、ループ検知フレームであると判断するとループ検知制御部４０５へ受信フレームと受信ポート情報を送る。

ループ検知制御部４０５は、L2ループ検知フレーム送受信制御部４０７から受信した受信ポート情報を参照することでポート４１５でループ検知フレームを受信したことを確認すると、ポート情報・制御情報管理テーブル制御部４０６のポート情報テーブル１４００からポート４１５のポート番号（ｐｏｒｔ１）に対応するレコードのループ検知ポート識別１４０２を参照し、ループ検知フレームを受信したポート４１５がアップリンクポート（Ｕ）であることを確認する。ループ検知フレームを受信したポートのポート識別がアップリンクポートである場合、ループ検知制御部４０５は以下の動作を行う。

ループ検知制御部４０５は、L2ループ検知フレーム送受信制御部４０７から受信したループ検知フレームの送信元ポート番号を特定するために、当該フレームのユーザデータ部からポート番号６０８,６１７（例えば、ｐｏｒｔ２やｐｏｒｔ３など）を取得する。取得した送信元ポート番号６０８,６１７を元に、制御情報テーブル１５００の送信元ポート番号６０８,６１７に対応するレコードを参照し、保持タイマー１５０４がポート情報テーブル１４００の送信元のポート番号６０８,６１７に対応する保持時間１４０６を越えていなければ、制御情報テーブル１５００の送信元ポート番号６０８,６１７に対応する検知回数１５０３を１加算する。保持時間１４０６を超えていた場合は、検知回数１５０３を０に設定し１加算する。加算後の検知回数１５０３がポート情報テーブル１４００の送信元ポート番号６０８,６１７に対応する閉塞閾値を示す検知回数１４０５に達していれば、ループ障害が発生していると判断する。この場合、送信元ポート番号６０８,６１７を元に、ポート情報テーブル１４００のループ検知ポート識別１４０２を参照し、送信元ポートがＳ（検知送信ポート）であるか、ＳＩ（検知送信閉塞ポート）であるか確認する。送信元ポートが検知送信閉塞ポートである場合は閉塞処理を行うが、送信元ポートが検知送信ポートの場合は閉塞処理を行わない。閉塞処理は、ループ検知制御部４０５からループ検知ポート制御部４０８へ送信元ポート番号とポート閉塞指示を送る。ループ検知ポート制御部４０８は、装置ポート制御部４１２へ送信元ポートとポート閉塞指示を送る。装置ポート制御部４１２は、指示されたポートの閉塞を行う。また、ループ検知制御部４０５は、制御情報テーブル１５００の送信元のポート番号６０８,６１７に対応するポートアップ／ダウン情報１５０２をＵ（ポートダウン）に設定しポート閉塞後の経過時間を自動復旧タイマー１５０５に設定する。

また上記では、アップリンクポートにおいてループ検知フレームを受信した場合、送信元ポートに対して検知回数のカウントや閾値との比較を行ったが、アップリンクポートにおいて検知回数をカウントし、アップリンクポート独自の閾値との比較を行うことによってループ障害が発生したか否かを判断してもよい。

本実施形態においては、ポート識別として検知送信閉塞ポート（ＳＩ）、検知送信ポート（Ｓ）、アップリンクポート（Ｕ）の３種類について説明したが、ループ検知フレームの送信の可否とループ検知時のポート閉塞の可否とループ検知時の表示可否の組み合わせを変更することによってポート識別の数を増やしてもよい。

図７に本実施形態におけるループ検知機能が実装されたスイッチ装置によるループ検知動作を示す。

スイッチ装置７０２は、ループ検知機能が実装された装置で、スイッチ装置７０３とスイッチ装置７０４は、ループ検知機能が未実装の装置の構成である。スイッチ装置７０２は、基幹ネットワーク７０１に接続しているポート１７０５を上位ポートと、スイッチ装置７０２の配下の装置に繋がっているポート２７０６、ポート３７０７を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置７０２配下のネットワークにおけるループ検知を行う。

スイッチ装置７０２では、ループ検知機能を起動した後、基幹ネットワーク７０１に接続しているポート１７０５のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）に設定し、下位ネットワークに接続しているポート２７０６とポート３７０７のポート識別を検知送信閉塞ポート（ＳＩ）に設定する。

この構成において、スイッチ装置７０２の下位ポート７０６,７０７（検知送信閉塞ポート）は、決められたフレーム送信間隔１４０４でループ検知フレームを送信する。スイッチ装置７０２配下のネットワークにおいてループ障害が発生している場合には、送信したループ検知フレームが再度スイッチ装置７０２に転送され、下位ポート７０６,７０７で受信するため、検知送信閉塞ポートである受信ポート７０６,７０７はポート閉塞する。また、例えば下位ポート７０６から送信したループ検知フレームを、図示しない他のスイッチ装置を経由してアップリンクポート７０５で受信した場合は、受信ポートがアップリンクポートであるため、送信元ポートである下位ポート７０６をポート閉塞する。これにより、ループ検知フレームの受信ポートであるアップリンクポート７０５を閉塞せず、送信ポートである下位ポート７０６を閉塞するため、下位ポート７０７に接続される装置がネットワークから切り離されることはなく、基幹ネットワークとの通信の疎通を継続することができる。

上述の処理を行うことで、ループ発生の原因となっている障害をネットワークから切り離し、ループ障害の影響がネットワーク全体に波及しないようにすることが可能である。また、上位ポート７０５（アップリンクポート）はループ検知フレームの送信を行わないため、基幹ネットワークに余計なトラフィックを発生させることもない。

図８に本実施形態におけるループ検知機能が実装されたスイッチ装置を複数台設置した場合のループ検知動作を示す。

スイッチ装置８０２とスイッチ装置８０３は、ループ検知機能が実装された装置で、スイッチ装置８０４は、ループ検知機能が未実装の装置の構成である。スイッチ装置８０２は、基幹ネットワーク８０１に接続しているポート１８０５を上位ポートと、スイッチ装置８０２の配下の装置に繋がっているポート２８０６、ポート３８０７を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置８０２配下のネットワークにおけるループ検知を行う。スイッチ装置８０３は、スイッチ装置８０２に繋がっているポート１８０８を上位ポートと、スイッチ装置８０３の配下の装置に繋がっているポート２８０９、ポート３８１０を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置８０３配下のネットワークにおけるループ検知を行う。

スイッチ装置８０２とスイッチ装置８０３は、ともにループ検知機能が実装された装置であるため、両装置間でループ障害を検知した場合、上位の装置であるスイッチ装置８０２ではループ障害のトラップを行うのみでポート閉塞はせず、ループ障害に近い下位の装置であるスイッチ装置８０３のポートを閉塞することによりループ発生を抑止することが可能となる。これによりループ障害に関係がないポートではフレームの疎通を継続することができる。

この構成において、スイッチ装置８０２では、ループ検知機能を起動した後、基幹ネットワーク８０１に接続しているポート１８０５のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）に設定し、ループ検知機能が実装されたスイッチ装置８０３に接続しているポート２８０６のポート識別を検知送信ポート（Ｓ）に設定する。ポート２８０６は検知送信ポートであるため、決められたフレーム送信間隔１４０４でループ検知フレームを送信する。また、スイッチ装置８０２から送信したループ検知フレームをポート２８０６で受信しループ障害を検知した場合、当該ポートは検知送信ポートであるためポート閉塞は行わず、ループ障害の対処は、ループ障害の発生箇所に近いスイッチ装置８０３で行われることになる。スイッチ装置８０２では、ループが発生したことを知らせる表示のみを行う。

一方、スイッチ装置８０２のポート３８０７のポート識別は検知送信閉塞ポート（ＳＩ）に設定する。ポート３８０７は検知送信閉塞ポートであるため、決められたフレーム送信間隔１４０４でループ検知フレームを送信する。スイッチ装置８０２から送信したループ検知フレームをポート３８０７で受信した場合、当該受信ポートは検知送信閉塞ポートであるためポートの閉塞を行い、ポート３８０７配下で発生したループ障害の切り離す。

また、スイッチ装置８０２から送信したループ検知フレームを、図示しない他のスイッチ装置を経由してポート１８０５のアップリンクポートで受信した場合は、受信ポートがアップリンクポートであるため送信元ポートを閉塞するが、送信元ポートがポート２８０６の検知送信ポートである場合は、ループ障害の対処はループ障害の発生箇所に近いスイッチ装置８０３で行うため、スイッチ装置８０２ではループが発生したことを知らせる表示を行うのみで、送信元ポートであるスイッチ装置８０３と接続しているポート２８０６のポート閉塞は行わない。これにより原因となっているループ障害の発生箇所に近いポートをネットワークから切り離し、ループ障害の影響をネットワーク全体に波及しないようにすることが可能である。なお、送信元ポートがポート３８０７の検知送信閉塞ポートである場合には、ポート閉塞を行う。

スイッチ装置８０３では、ループ検知機能を起動した後、スイッチ装置８０２に接続している上位ポート１８０８のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）設定し、スイッチ装置８０３の下位ポートであるポート２８０９とポート３８１０のポート識別を検知送信閉塞ポート（ＳＩ）に設定する。これによりスイッチ装置８０３から送信したループ検知フレームを下位ポートで受信した場合、受信ポートを閉塞し、アップリンクポートで受信した場合は、送信元ポートを閉塞することで、原因となっている障害をネットワークから切り離し、ネットワーク全体にループ障害の影響が波及しないようにすることが可能である。

図９に第１のネットワーク構成におけるループ検知時のポート閉塞動作を示す。
図９は、基幹ネットワーク９００ａに配置されたスイッチ装置９０１、スイッチ装置９０２、スイッチ装置９０３、スイッチ装置９０４でSTPを起動しループ抑止を行っている。

スイッチ装置９０３、スイッチ装置９０４は、本発明のループ検知機能が実装された装置で、下位ネットワーク９００ｂに配置されているスイッチ装置９０５とスイッチ装置９０６、スイッチ装置９０７は、本発明のループ検知機能が未実装の装置の構成である。

スイッチ装置９０３は、基幹ネットワーク９００ａに接続しているポート９０８を上位ポートと、スイッチ装置９０３の配下の装置に繋がっているポート９０９、９１０を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置９０３配下のネットワークにおけるループ検知を行う。スイッチ装置９０３はスイッチ装置９０５、スイッチ装置９０６の上位装置である。

スイッチ装置９０４は、基幹ネットワーク９００ａに接続しているポート９１１を上位ポートと、スイッチ装置９０４の配下の装置に繋がっているポート９１２を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置９０４配下のネットワークにおけるループ検知を行う。スイッチ装置９０４はスイッチ装置９０７の上位装置である。

スイッチ装置９０３では、ループ検知機能を起動した後、基幹ネットワーク９００ａに接続しているポート９０８のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）に設定し、下位ポートであるポート９０９、９１０のポート識別を検知送信閉塞ポート（ＳＩ）に設定する。下位ポート９０９,９１０（検知送信閉塞ポート）は、決められたフレーム送信間隔１４０４でループ検知フレームを送信する。スイッチ装置９０３から送信したループ検知フレームを下位ポート９０９、９１０で受信した場合は受信ポートを閉塞し、アップリンクポート９０８で受信した場合は送信元ポートの閉塞を行う。

スイッチ装置９０４でも、ループ検知機能を起動した後、基幹ネットワーク９００ａに接続しているポート９１１のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）に設定し、下位ポートであるポート９１２のポート識別を検知送信閉塞ポート（ＳＩ）を設定する。下位ポート９１２（検知送信閉塞ポート）は、決められたフレーム送信間隔１４０４でループ検知フレームを送信する。スイッチ装置９０４から送信したループ検知フレームを下位ポート９１２で受信した場合は受信ポートを閉塞し、アップリンクポート９１１で受信した場合は送信元ポートの閉塞を行う。

図９は、下位ネットワーク９００ｂに配置されたスイッチ装置９０６とスイッチ装置９０７の誤接続９２０によりループ障害が発生した場合を想定している。スイッチ装置９０３では、下位ポート９１０から送信したループ検知フレーム９１３をアップリンクポート９０８で受信しループ障害が発生したと判断するため、送信元ポート９１０の閉塞を行う。ループ検知フレームを受信したアップリンクポート９０８を閉塞せず、送信元ポート９１０の閉塞を行うため、他の下位ポート９０９配下の装置は基幹ネットワーク９００ａとの通信の疎通を継続することが可能となる。また、スイッチ装置９０４では、下位ポート９１２から送信したループ検知フレーム９１４をアップリンクポート９１１で受信しループ障害が発生したと判断するため、送信元ポート９１２の閉塞を行うことでループ障害をネットワークから切り離し、ループ障害の影響がネットワーク全体に波及しないことが可能となる。

図１０に第２のネットワーク構成におけるループ検知時のポート閉塞動作を示す。
図１０は、基幹ネットワーク１０００ａに配置されたスイッチ装置１００１、スイッチ装置１００２、スイッチ装置１００３、スイッチ装置１００４でSTPを起動しループ抑止を行っている。

スイッチ装置１００３は、本発明のループ検知機能が実装された装置で、下位ネットワーク１０００ｂに配置されているスイッチ装置１００５も、本発明のループ検知機能が実装された装置である。下位ネットワーク１０００ｂに配置されているスイッチ装置１００６とスイッチ装置１００７は、本発明のループ検知機能が未実装の装置の構成である。

スイッチ装置１００３は、基幹ネットワーク１０００ａに接続しているポート１００８を上位ポートと、スイッチ装置１００３の配下の装置に繋がっているポート１００９、１０１０を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置１００３配下のネットワークにおけるループ検知を行う。スイッチ装置１００３はスイッチ装置１００５、スイッチ装置１００６の上位装置である。スイッチ装置１００５は、スイッチ装置１００３に繋がっているポート１０１１を上位ポートと、スイッチ装置１００５の配下の装置に繋がっているポート１０１２、１０１３を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置１００５配下のネットワークにおけるループ検知を行う。

スイッチ装置１００３とスイッチ装置１００５は、ともにループ検知機能が実装された装置であるため、両装置間でループ障害を検知した場合、上位装置であるスイッチ装置１００３ではループ障害のトラップを行うのみでポート閉塞はせず、ループ障害の発生箇所に近い下位装置であるスイッチ装置１００５のポートを閉塞することによりループ発生を抑止することが可能となる。これによりループ障害に関係がないポートではフレームの疎通を継続することができる。

スイッチ装置１００３では、ループ検知機能を起動した後、基幹ネットワーク１０００ａに接続しているポート１００８のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）に設定し、ループ検知機能が実装された下位スイッチ装置１００５に接続しているポート１００９のポート識別を検知送信ポート（Ｓ）に設定する。ポート１００９は検知送信ポートであるため、決められたフレーム送信間隔１４０４でループ検知フレームを送信する。また、スイッチ装置１００３から送信したループ検知フレームをポート１００９で受信しループ障害を検知した場合、当該ポートは検知送信ポートであるためポート閉塞は行わず、ループ障害の対処は、ループ障害の発生箇所に近いスイッチ装置１００５で行われることになる。スイッチ装置１００３では、ループが発生したことを知らせる表示のみを行う。

一方、スイッチ装置１００３のポート１０１０のポート識別は検知送信閉塞ポート（ＳＩ）に設定する。ポート１０１０は検知送信閉塞ポートであるため、決められたフレーム送信間隔１４０４でループ検知フレームを送信する。スイッチ装置１００３から送信したループ検知フレームをポート１０１０で受信した場合、当該受信ポートは検知送信閉塞ポートであるためポートの閉塞を行い、ポート１０１０配下で発生したループ障害の切り離す。

また、スイッチ装置１００３から送信したループ検知フレームを、図示しない他のスイッチ装置を経由してポート１００８のアップリンクポートで受信した場合は、受信ポートがアップリンクポートであるため送信元ポートを閉塞するが、送信元ポートがポート１００９の検知送信ポートである場合は、ループ障害の対処はループ障害の発生箇所に近いスイッチ装置１００５で行うため、スイッチ装置１００３ではループが発生したことを知らせる表示を行うのみで、送信元ポートであるスイッチ装置１００５と接続しているポート１００９のポート閉塞は行わない。これにより原因となっているループ障害の発生箇所に近いポートをネットワークから切り離し、ループ障害の影響をネットワーク全体に波及しないようにすることが可能である。なお、送信元ポートがポート１０１０の検知送信閉塞ポートである場合には、ポート閉塞を行う。

スイッチ装置１００５では、ループ検知機能を起動した後、スイッチ装置１００３に接続している上位ポート１０１１のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）に設定し、スイッチ装置１００５の下位ポートであるポート１０１２とポート１０１３のポート識別を検知送信閉塞ポート（ＳＩ）に設定する。これによりスイッチ装置１００５から送信したループ検知フレームを下位ポートで受信した場合、受信ポートを閉塞し、アップリンクポートで受信した場合は、送信元ポートの閉塞することで、原因となっている障害をネットワークから切り離し、ネットワーク全体にループ障害の影響が波及しないようにすることが可能である。

図１０は、下位ネットワーク１０００ｂに配置されたスイッチ装置１００５とスイッチ装置１００６の誤接続１０２０によりループ障害が発生した場合を想定している。スイッチ装置１００３では検知送信ポート１００９と検知送信閉塞ポート１０１０の各々が送信したループ検知フレーム１０１５を相互に受信し各々でループ障害が発生したと判断する。この場合、検知送信ポート１００９のポート閉塞は行わず、検知送信閉塞ポート１０１３のポート閉塞を行う。スイッチ装置１００５では、下位ポート１０１３から送信したループ検知フレーム１０１４をアップリンクポート１０１１で受信しループ障害が発生したと判断するため、送信元ポート１０１３のポート閉塞を行う。ループ検知フレームを受信したアップリンクポート１０１１を閉塞せず、送信元ポート１０１３の閉塞を行うため、他の下位ポート１０１２配下の装置は基幹ネットワーク１０００ａとの通信の疎通を継続することが可能となる。ループ障害をネットワークから切り離すため、ネットワーク全体にループ障害の影響が波及しないことが可能となる。

また、図１０のネットワーク構成において、スイッチ装置１００５の下位ポート１０１２の配下のネットワークでループ障害が発生した場合を想定する。例えば図１で述べたループ障害１１２が発生したような場合である。この場合、スイッチ装置１００３の下位ポート１００９から送信したループ検知フレームは、スイッチ装置１００５を経由してポート１０１２から転送され、ループ障害が発生していることにより再度ポート１０１２で受信し、最後にスイッチ装置１００３の下位ポート１００９で受信する。これによりスイッチ装置１００３ではループ障害が発生したと判断するが、ループ検知フレームを受信したポート１００９が検知送信ポートであるため、ポート閉塞は行わない。一方、スイッチ装置１００５の下位ポート１０１２から送信したループ検知フレームは、ループ障害が発生していることにより再度ポート１０１２で受信する。この場合は、スイッチ装置１００５でループ障害が発生したと判断し、ループ検知フレームを受信したポート１０１２が検知送信閉塞ポートであるため、ポート閉塞を行い、ループ障害が発生しているポート１０１２配下のネットワークを切り離す。これにより、ループ障害の発生箇所により近いポート１０１２を閉塞させることができるため、ループ障害が発生してもスイッチ１００５のポート１０１２以外のポートに接続されたネットワークと基幹ネットワーク１００ａとの通信の疎通は継続することができる。なお、スイッチ装置１００３の下位ポート１００９及びスイッチ装置１００５の下位ポート１０１２で送信したループ検知フレームをそれぞれスイッチ装置１００３のアップリンクポート１００８及びスイッチ装置１００５のアップリンクポート１０１１で受信した場合も同様のポート閉塞動作が行われる。

このように、本実施形態においては、ネットワーク構成に応じてスイッチ装置の各ポートに設定するポート識別を複数の種類（検知送信閉塞ポート、検知送信ポート、アップリンクポート）の中から選択することが可能であり、これにより多種多様なネットワーク構成において発生するループ障害に柔軟に対処することができ、ループ障害によるネットワークへの影響を最小限にとどめることができる。

図１１は、本実施形態におけるループ検知機能を実装した装置同士を接続した場合に、接続される各ポートのポート識別に応じた動作内容を示す図である。

図１１では、接続装置Aと接続装置Bのポートに対して、検知送信閉塞ポート、検知送信ポート、アップリンクポートのそれぞれのポートを相互に接続した場合においてループ障害の発生を検知した時のポート状態を示している。

(１)接続装置Aのポート識別が検知送信閉塞ポートのポートと接続装置Bのポート識別が検知送信閉塞ポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、接続装置Aのポートはポート閉塞を行い、接続装置Bのポートもポート閉塞を行う。

(２)接続装置Aのポート識別が検知送信閉塞ポートのポートと接続装置Bのポート識別が検知送信ポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、接続装置Aのポートはポート閉塞を行い、接続装置Bのポートはループ障害を検知するのみでポート閉塞は行わない。

(３)接続装置Aのポート識別が検知送信閉塞ポートのポートと接続装置Bのポート識別がアップリンクポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、接続装置Aのポートはポート閉塞を行い、接続装置Bのポートはループ障害を検知するのみでアップリンクポートの閉塞は行わず、接続装置Bでループ検知フレームを送信した送信元ポートを閉塞する。ただし、送信元ポートが検知送信ポートの場合、ポート閉塞は行わない。

(４)接続装置Aのポート識別が検知送信ポートのポートと接続装置Bのポート識別が検知送信閉塞ポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、接続装置Aのポートはポート閉塞を行なわず、接続装置Bのポートはポート閉塞を行う。

(５)接続装置Aのポート識別が検知送信ポートのポートと接続装置Bのポート識別も検知送信ポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、ループ検知接続先のポート識別確認の動作によりポートブロック状態であるためL2制御フレームのみ疎通でき、通常のデータフレームの通信は制限され未接続の状態となる。この場合は、ループ検知ポートの接続性が有効でないと判断され、いずれの検知送信ポートもループ検知フレームの送信は行わない。ループ検知接続先のポート識別確認動作の詳細については、図１２、図１３で後述する。

(６)接続装置Aのポート識別が検知送信ポートのポートと接続装置Bのポート識別がアップリンクポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、接続装置Aのポートはポート閉塞を行わず、接続装置Bのポートはループ障害を検知するのみでアップリンクポートの閉塞は行わず、接続装置Bでループ検知フレームを送信した送信元ポートを閉塞する。ただし、送信元ポートが検知送信ポートの場合は、ポート閉塞は行わない。

(７)接続装置Aのポート識別がアップリンクポートのポートと接続装置Bのポート識別が検知送信閉塞ポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、接続装置Aのポートはループ障害を検知するのみでアップリンクポートの閉塞は行わず、接続装置Aでループ検知フレームを送信した送信元ポートを閉塞する。ただし、送信元ポートが検知送信ポートの場合は、ポート閉塞は行わない。接続装置Bのポートはポート閉塞を行う。

(８)接続装置Aのポート識別がアップリンクポートのポートと接続装置Bのポート識別が検知送信閉塞ポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、接続装置Aのポートはループ障害を検知するのみでアップリンクポートの閉塞は行わず、接続装置Aでループ検知フレームを送信した送信元ポートを閉塞する。ただし、送信元ポートが検知送信ポートの場合は、ポート閉塞は行わない。接続装置Bのポートはポート閉塞は行わない。

(９)接続装置Aのポート識別がアップリンクポートのポートと接続装置Bのポート識別もアップリンクポートのポートで接続し、それぞれのポートでループ障害を検知した場合、接続装置Aのポートはループ障害を検知するのみでアップリンクポートの閉塞は行わず、接続装置Aでループ検知フレームを送信した送信元ポートを閉塞する。ただし、送信元ポートが検知送信ポートの場合は、ポート閉塞は行わない。接続装置Bのポートもループ障害を検知するのみでアップリンクポートの閉塞は行わず、接続装置Bでループ検知フレームを送信した送信元ポートを閉塞する。ただし、送信元ポートが検知送信ポートの場合、ポート閉塞は行わない。

次に、検知送信閉塞ポート、検知送信ポート、アップリンクポートのループ検知についてのポート識別を誤設定、または隣接装置の誤ループ検知ポートに接続した場合の誤接続抑止処理について説明する。

誤接続抑止処理では、ループ検知機能を起動したポートに対して検知送信閉塞ポート、検知送信ポート、アップリンクポートのループ検知におけるポート識別設定を行った時に、接続される隣接装置のポートとの接続性が有効であるか否かを確認し制御するために、自装置から隣接装置に対して送信元のポート情報を格納したループ検知接続ポート識別確認用のフレーム（以下「ループ検知接続ポート識別確認フレーム」という。）を送信し、隣接装置からループ検知接続ポート識別確認フレームが送られてくるのを一定時間待つ。一定時間内に隣接装置からループ検知接続ポート識別確認フレームを受信した場合、受信ポートのループ検知におけるポート識別と隣接装置の接続ポートのループ検知におけるポート識別とを確認し、接続性が有効であるかの確認を行う。

隣接装置と接続性が有効であれば、ループ検知動作やループ検知フレームの送信を開始し、接続性が有効でなければポート状態をブロッキングとする。隣接装置との接続性については、図１１に示すように、（５）の場合のみ接続性が有効でないと判断され、それ以外の場合は接続性が有効であると判断される。

なお、接続性の確認は必ずしも行う必要は無く、ループ検知機能を起動した後、すぐにループ検知動作やループ検知フレームの送信を開始しても良い。

図１２にループ検知接続ポート識別確認フレームのフォーマットを示す。
ループ検知接続ポート識別確認フレームはtagフレーム１２００ａ、untagフレーム１２００ｂのどちらでもよい。tagフレーム１２００ａは、untagフレーム１２００ｂにVLAN TAGフィールド１２０３を追加したものである。ループ検知接続ポート識別確認フレームの各フィールドの内容はテーブル１２００ｃに示す。ループ検知接続ポート識別確認フレームはL２制御フレームを使用し、MACヘッダの宛先MACアドレス１２０１,１２１３は、予め予約した独自MACアドレスを使用する。MACヘッダの送信元MACアドレス１２０２,１２１４は、自装置のMACアドレスを使用する。また、ユーザデータには、ループ検知接続ポート識別確認データのバージョン１２０５,１２１６と当該フレームがループ検知フレームであるかループ検知接続ポート識別確認フレームであるかなどの種別を示すメッセージ種別、ポート情報の問合せまたは応答の識別情報１２０７,１２１８、送信元ポートに設定されたポート識別を示すポート識別１２０８,１２１９、送信元のポートのＭＡＣアドレスを示すポートＭＡＣ１２０９,１２２０、送信元のポート番号１２１０,１２２１、VLAN ID１２１１,１２２２が含まれる。ループ検知接続ポート識別確認フレームは、ポート状態がブロックのポートで受信してもループ検知機能を起動したポートのポート識別判断処理を行うことを可能とする。

図１３は、ループ検知接続ポート識別確認フレームを用いた誤接続抑止処理について説明するためのネットワーク構成図である。

図１３において、基幹ネットワーク１３００ａに配置されたスイッチ装置１３０１、スイッチ装置１３０２、スイッチ装置１３０３、スイッチ装置１３０４でSTPを起動しループ抑止を行っている。

スイッチ装置１３０３、スイッチ装置１３０４は、本発明のループ検知機能が実装された装置で、下位ネットワーク１３００ｂに配置されているスイッチ装置１３０５は、本発明のループ検知機能が未実装の装置でスイッチ装置１３０６、スイッチ装置１３０７は、本発明のループ検知機能が実装された装置の構成である。

スイッチ装置１３０３は、基幹ネットワーク１３００ａに接続しているポート１３０８を上位ポートと、スイッチ装置１３０３の配下の装置に繋がっているポート１３０９、１３１０を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置１３０３配下のネットワークにおけるループ検知を行う。スイッチ装置１３０３はスイッチ装置１３０５、スイッチ装置１３０６の上位装置である。

スイッチ装置１３０４は、基幹ネットワーク１３００ａに接続しているポート１３１１を上位ポートと、スイッチ装置１３０４の配下の装置に繋がっているポート１３１２を下位ポートと位置づけ、スイッチ装置１３０４配下のネットワークにおけるループ検知を行う。スイッチ装置１３０４はスイッチ装置１３０７の上位装置である。

スイッチ装置１３０３では、ループ検知機能を起動した後、基幹ネットワーク１３００ａに接続しているポート１３０８のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）に設定する。

スイッチ装置１３０３の下位ポート１３０９のポート識別を検知送信閉塞ポート（ＳＩ）に設定する。ポート１３０９は検知送信閉塞ポートであるため、決められたフレーム送信間隔１４０４でループ検知フレームを送信する。スイッチ装置１３０３から送信したループ検知フレームを下位ポート１３０９で受信した場合は、受信ポートを閉塞し、アップリンクポート１３０８で受信した場合は、送信元ポートの閉塞を行う。

また、ループ検知機能が実装された下位スイッチ装置１３０６に接続している下位ポート１３１０のポート識別を検知送信ポート（Ｓ）に設定することで、ポート１３１０でループ障害を検知した場合、ループ障害の対処は、ループ障害の発生箇所に近いスイッチ装置１３０６で行う。スイッチ装置１３０３では、ループが発生したことを知らせる表示のみを行い、スイッチ装置１３０６と接続しているポート１３１０のポート閉塞はしない。

スイッチ装置１３０４でもループ検知機能を起動した後、基幹ネットワーク１３００ａに接続しているポート１３１１のポート識別をアップリンクポート（Ｕ）に設定し、ループ検知機能が実装された下位スイッチ装置１３０７に接続している下位ポート１３１２のポート識別を検知送信ポート（Ｓ）に設定する。また、ポート１３１２でループ障害を検知した場合、ループ障害の対処は、ループ障害箇所に近いスイッチ装置１３０７で行う。スイッチ装置１３０４では、ループが発生したことを知らせる表示を行いスイッチ装置１３０７と接続しているポート１３１２のポート閉塞はしない。

スイッチ装置１３０６でのポート識別の設定は、スイッチ装置１３０３に接続しているポート１３１４に対してアップリンクポート（Ｕ）を設定し、ポート１３１５に対して検知送信ポート（Ｓ）を設定している。スイッチ装置１３０７でもポート識別の設定は、スイッチ装置１３０４に接続しているポート１３１６に対してアップリンクポート（Ｕ）を設定し、スイッチ装置１３０７のポート１３１７に対して検知送信ポート（Ｓ）を設定している。

この時、ループ検知機能を起動したポートに対して検知送信閉塞ポート、検知送信ポート、アップリンクポートのループ検知についてのポート識別設定を行った時に、接続される隣接装置のポートとの接続性が有効であるか否かを確認し制御するために、自装置から隣接装置に対して送信元のポート情報（ポート識別を含む）を格納したループ検知接続ポート識別確認フレームを送信し、隣接装置からループ検知接続ポート識別確認フレームが送られてくるのを一定時間待つ。一定時間内に隣接装置からループ検知接続ポート識別確認フレームを受信した場合、受信ポートのループ検知におけるポート識別と隣接装置の接続ポートのループ検知におけるポート識別１２０８,１２１９とを確認し、接続性が有効であるかの確認を行う。

隣接装置と接続性が有効であれば、ループ検知動作を行い、接続性が有効でなければポート状態をブロッキングとする。図１３では、スイッチ装置１３０６のポート１３１５とスイッチ装置１３０７のポート１３１７は、お互い検知送信ポート（Ｓ）で接続しているため、図１１（５）に該当し接続性が有効でないと判断し、ポート状態をブロッキング状態とする。誤接続抑止処理をせず、もしくは検知送信ポート（Ｓ）同士の接続性を有効と判断してしまうと、この検知送信ポート（Ｓ）でループ検知をした場合、どのスイッチ装置でもループ障害でのポート閉塞が行われないため、ループ障害の影響がネットワーク全体に波及したままである。このため誤接続抑止処理を行い、検知送信ポート（Ｓ）であるスイッチ装置１３０６のポート１３１５とスイッチ装置１３０７のポート１３１７のポート状態をブロッキングとすることで、事前にループ障害を回避すること可能となる。

ループが発生する例を示すネットワーク構成図である。従来技術におけるループ検知機能の動作例を示す図である。従来技術におけるループ検知機能の動作例を示すシステム構成図である。本実施形態におけるループ検知機能を備えたスイッチ装置の構成図である。本実施形態におけるポート識別毎のループ検知動作の説明図である。本実施形態におけるループ検知フレームのフォーマットの説明図である。本実施形態におけるループ検知機能が実装されたスイッチ装置によるループ検知動作を示す図である。本実施形態におけるループ検知機能が実装されたスイッチを複数台設置した場合のループ検知動作を示す図である。第１のネットワーク構成におけるループ検知時のポート閉塞動作を示す図である。第２のネットワーク構成におけるループ検知時のポート閉塞動作を示す図である。本実施形態におけるループ検知機能を実装した装置間のポート接続性を示す図である。本実施形態におけるループ検知接続ポート識別確認フレームのフォーマットの説明図である。ループ検知接続ポート識別確認フレームを用いた誤接続抑止処理について説明するためのネットワーク構成図である。ポート情報テーブルの例を示す図である。制御情報テーブルの例を示す図である。

符号の説明

４０１：Ｌ２スイッチ装置、４０２：Ｌ２ループ検知処理部、４０５：ループ検知制御部、４０６：ポート情報・制御情報管理テーブル制御部、４０８：ループ検知ポート制御部、４１２：装置ポート制御部、４１３−４１６：ポート、１４００：ポート情報テーブル、１５００：制御情報テーブル

Claims

ネットワークに接続され、フレームの送受信を行うスイッチ装置であって、
ループ障害の発生を検知するためのループ検知フレームを送信する第１のポートと、
前記ループ検知フレームを受信する第２のポートと、
前記ポートを制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記スイッチ装置が備えるポートに対して、
前記ループ検知フレームを送信し、前記ループ検知フレームを受信してループ障害の発生を検知した場合に自ポートを閉塞する、検知送信閉塞ポートと、
前記ループ検知フレームを送信し、前記ループ検知フレームを受信してループ障害の発生を検知した場合に自ポートを閉塞しない、検知送信ポートと、
前記ループ検知フレームを送信せず、前記ループ検知フレームを受信してループ障害の発生を検知した場合に自ポートを閉塞しない、アップリンクポート、
のいずれかのポート識別を設定し、
前記制御部は、前記アップリンクポートに設定された前記第２のポートでループ検知フレームを受信することにより、ループ障害の発生を検知した場合に、前記第1のポートのポート識別が前記検知送信閉塞ポートである場合は前記第１のポートを閉塞させ、前記第１のポートのポート識別が前記検知送信ポートである場合は前記第１のポートを閉塞させないことを特徴とするスイッチ装置。
請求項１記載のスイッチ装置であって、
前記ループ障害の発生を検知する検知部を有することを特徴とするスイッチ装置。
請求項１または請求項２記載のスイッチ装置であって、
前記第1のポートを閉塞させるポート制御部を有することを特徴とするスイッチ装置。
請求項１乃至請求項３記載のスイッチ装置であって、
前記第１のポートが閉塞した場合に、当該閉塞した情報を表示もしくはログ出力するトラップ制御部を有することを特徴とするスイッチ装置。