JP5100626B2 - レイヤ２スイッチ - Google Patents

Description

この発明は、レイヤ２ネットワークにおける障害経路切替えを行うレイヤ２スイッチに関するものである。

通信ネットワークの一形態として、複数のレイヤ２スイッチでレイヤ２ネットワークを構成する形態は、広く使用されている。レイヤ２ネットワークにおいて経路冗長性を持たせる構成として、一般的にリング状ネットワークが使用される。リング状ネットワークは、複数のレイヤ２スイッチをリング状に接続する構成であり、リング状ネットワークのどこか１箇所が障害により切断されても、残りのネットワークですべてのレイヤ２スイッチが相互に通信継続することが可能である。

リング状ネットワークでは、いずれかのレイヤ２スイッチで論理的にポートを遮断し、ループを回避する必要がある。ループとは、リング状ネットワークでどこにも論理的に遮断されたポートがない状態であり、ループができるとリング状ネットワーク内でデータが周回し、一般にブロードキャストストームと呼ばれる障害状態を引き起こす可能性がある。

ループ回避のためのプロトコルとしては、非特許文献１で規定されるスパニングツリープロトコルが広く使用されている。スパニングツリープロトコルを使用するリング状ネットワークでは、レイヤ２スイッチ間の協調動作により、いずれかのレイヤ２スイッチで論理的にポートを遮断し、ループを回避する。
このように論理的にポートを遮断することをブロッキングと呼び、ブロッキングしているポートをブロッキングポートと呼ぶ。障害によりリングの一部が切断されると、スパニングツリープロトコルの再構成が行われ、ブロッキングポートが解除されてデータ中継を再開する。これにより、ネットワーク内のすべてのレイヤ２スイッチ間の通信が継続される。
また、この後、障害が復旧すれば、やはりスパニングツリープロトコルの再構成が行われ、ブロッキングを解除されていたポートが再びブロッキングされ、ループを回避する状態に戻る。

スパニングツリープロトコルは、メーカ間での相互接続性が高く、異なるメーカのレイヤ２スイッチの混在が可能という利点がある。その一方で、障害回避にかかる時間が１分程度と長く、また、リング状ネットワークを構成するレイヤ２スイッチの台数が推奨最大７台であり、少ないという問題がある。
そこで、こうした問題を解決するためにメーカ独自のループ回避プロトコルを提唱するメーカもある。例えば、特許文献１、あるいは特許文献２で提案されている方式がある。

レイヤ２スイッチは、一般に、受信データの送信元ＭＡＣアドレスを学習してＭＡＣアドレス学習テーブルに記憶し、データ中継を最適化している。このため、障害が発生して迂回経路を作ったとき、あるいはその後、障害が復旧して元の状態に戻ったとき、データの中継経路が変わるため、ＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を破棄する必要が生じる。
特許文献１では、アクティブとなったセカンダリノードがリング内の各ノードに登録削除を指示する登録削除メッセージパケットを送信する。登録削除メッセージパケットを受信したノードは、自ノードの転送テーブルから登録削除メッセージ宛のエントリを削除し、その後、再学習により正常な通信が行われるようになる。
また、特許文献２では、障害を検出したスレーブ装置がＭＡＣアドレス学習テーブルのエントリ削除を促すメッセージフレームを他の装置に送信する動作や、マスタ装置がＭＡＣアドレス学習テーブルのエントリ削除を促すアドレステーブルフラッシュ指示を管理フレームに格納して送信する動作が示されている。

特開２００３−２５８８２２号公報（第３〜８頁、図１） 特開２００７−１７４１１９号公報（第４〜１３頁、図１） ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ，１９９８Ｅｄｉｔｉｏｎ

前述のように、スパニングツリープロトコルの欠点を回避するためにメーカ独自のループ回避プロトコルが提唱されているが、ＭＡＣアドレス学習内容の破棄が必要な場合に、特許文献１や特許文献２のように、独自のプロトコル処理が必要であるために、例えば他社製のレイヤ２スイッチのように、ループを回避するために固有プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチが混在する環境では、短時間での破棄を期待できないという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、メーカ独自プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチが混在するリング状ネットワークであっても、短時間で障害迂回を可能にするレイヤ２スイッチを得ることを目的としている。

この発明に係わるレイヤ２スイッチにおいては、
リング状ネットワークを構成し、ループを回避するために固有プロトコルで動作するレイヤ２スイッチにおいて、
固有プロトコルで動作せず、所定時間以上に入力が停止したポートで学習していたＭＡＣアドレス学習内容を破棄するレイヤ２スイッチがすぐ隣に接続するポートを設定する手段、
及びループを回避するための固有プロトコルで動作する際に、設定されたポートを出力停止させ、所定の継続時間後に出力再開させる手段を備えたものである。

この発明は、以上説明したように、リング状ネットワークを構成し、ループを回避するために固有プロトコルで動作するレイヤ２スイッチにおいて、
固有プロトコルで動作せず、所定時間以上に入力が停止したポートで学習していたＭＡＣアドレス学習内容を破棄するレイヤ２スイッチがすぐ隣に接続するポートを設定する手段、
及びループを回避するための固有プロトコルで動作する際に、設定されたポートを出力停止させ、所定の継続時間後に出力再開させる手段を備えたので、固有プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチも、この発明にかかるレイヤ２スイッチがループを回避するための固有プロトコルで動作する際に、ＭＡＣアドレス学習内容を破棄することができ、短時間に通信路の迂回を可能にすることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるリング状ネットワークを示す構成図である。
図１において、複数のレイヤ２スイッチ１〜３、１１でリング状ネットワークを構成し、ループ回避プロトコルにより正常にループを回避している状態である。
特殊ノード１、特殊ノード２、特殊ノード３は、メーカ独自のループ回避プロトコル（固有プロトコル）で動作するレイヤ２スイッチであり、一般ノード１１は、特殊ノードが実施するループ回避プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチである。
端末Ａ２１、端末Ｂ２２、端末Ｃ２３は、リング状ネットワークを介して通信を行う端末装置であり、それぞれＭＡＣアドレスとしてＭＡＣ−Ａ、ＭＡＣ−Ｂ、ＭＡＣ−Ｃを持つ。端末Ａ２１は、特殊ノード１に接続され、端末Ｂ２２は、特殊ノード２に接続され、端末Ｃ２３は、一般ノード１１に接続されている。
図１では、特殊ノード３がポート２（Ｐ２）で、論理的にポートをブロッキング４０しており、ループを回避できている。この状態で端末Ａ２１、端末Ｂ２２、端末Ｃ２３が相互に通信を行うと、結果として、各ノードの持つＭＡＣアドレス学習テーブルは図２に示す内容となる。

図２は、この発明の実施の形態１によるレイヤ２スイッチのＭＡＣアドレス学習テーブルの状態を示す図である。
図２は、図１の状態における、各レイヤ２スイッチのＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を示している。
図２（ａ）は、特殊ノード１のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容で、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート３（Ｐ３）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習している。
図２（ｂ）は、特殊ノード２のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容で、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート２（Ｐ２）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート３（Ｐ３）の先にいると学習している。
図２（ｃ）は、特殊ノード３のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容で、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習している。
図２（ｄ）は、一般ノード１１のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容で、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習している。

図２のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容にしたがい、例えば端末Ａと端末Ｂは、図１中に正常時通信経路３０として示す経路で通信を行うことになる。

図３は、この発明の実施の形態１によるリング状ネットワークの障害が発生した場合の迂回経路を示す説明図である。
図３において、１〜３、１１、２１〜２３は図１におけるものと同一のものである。図３では、特殊ノード１と特殊ノード２の間でケーブルに障害５０が発生し、この間での通信はできなくなっている。このため、端末Ａ２１と端末Ｂ２２間の通信は、迂回経路３１として示す経路で行われることになる。
特殊ノード１〜３は、メーカ独自のループ回避プロトコル（固有プロトコル）により、この障害を検知し、特殊ノード３は、障害を迂回するためにポート２のブロッキングを解除し、データ中継を可能とする。

図４は、この発明の実施の形態１によるレイヤ２スイッチの内部構成を示す図である。
図４において、プロセッサ部６１（出力停止及び出力再開させる手段）は、ポートへの出力停止や出力再開を指示する。送受信部６２は、外部装置とパケットの送受信を行う。物理層処理部（ＰＨＹ）６３は、電気信号処理等を行う。パケット交換部６４は、受信したパケットの中継先の判定と、判定に従ってパケットを適切な物理層処理部６３に送信する処理を行う。

図５は、この発明の実施の形態１によるリング状ネットワークのレイヤ２スイッチのポートを強制的に出力停止した場合を示す説明図である。
図５において、１〜３、１１、２１〜２３、５０は図３におけるものと同一のものである。特殊ノード１は、ポート２を出力停止にし、一般ノード１１は、相手ポートが出力停止になっているので、ポート１を入力停止し、送受信処理を停止している。

次に、障害発生時の動作について説明する。
図３は、図１のリング状ネットワークにおいて、障害が発生した場合の例を示すもので、特殊ノード１と特殊ノード２の間でケーブルに障害５０が発生し、この間での通信はできなくなっている。このため、端末Ａ２１と端末Ｂ２２間の通信は、迂回経路３１として示す経路で行われることになる。
特殊ノード１〜３は、メーカ独自のループ回避プロトコルにより、この障害を検知し、特殊ノード３は、障害を迂回するためにポート２のブロッキングを解除し、データ中継を可能とする。
さらに、特殊ノード１〜３は、メーカ独自のループ回避プロトコルにより、それぞれの保有するＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を破棄し、障害迂回前の古い学習内容を破棄する。
特殊ノード１は、ポート２の先に一般ノード１１が接続していることを知っており、特殊ノード３は、ポート１の先に一般ノード１１が接続していることを知っている。
なお、特殊ノードに対して、一般ノードと接続しているか否か、接続している場合、どのポートに接続しているかを設定する方法については、すでにレイヤ２スイッチが持つ設定機能（固有プロトコルで動作せず、所定時間以上に入力が停止したポートで学習していたＭＡＣアドレス学習内容を破棄するレイヤ２スイッチがすぐ隣に接続するポートを設定する手段）を使用するものとする。

そこで、特殊ノード１は、自身のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を破棄するタイミングで、ポート２を強制的に出力停止する。図４は、この出力停止および出力再開に係わる構成を示し、図４において、ポート２を強制的に出力停止する場合、プロセッサ部６１は、ポート２に接続する物理層処理部６３に出力停止の指示を出す。ポート２の物理層処理部６３は、この指示を受け、送受信処理を停止する。
この動作により、一般ノード１１ではポート１の入力が停止し、したがって送受信処理を停止することになる。この状態は図５に示されている。

そして、特殊ノード１は、一定時間経過後にポート２を出力再開する。図４では、プロセッサ部６１がポート２の物理層処理部６３に出力再開の指示を出すことで、ポート２の物理層処理部６３は、送受信処理を再開する。
この動作により、一般ノード１１では、ポート１が入力再開し、送受信処理を再開することになる。レイヤ２スイッチでは、一般的に、あるポートが入力停止するとそのポートで学習していたＭＡＣアドレス学習内容を破棄するようになっている。すなわち、一般ノード１１では、ポート１が入力停止したときに、ポート１で学習していたＭＡＣ−Ａ、ＭＡＣ−Ｂの情報を破棄する。

同様に、特殊ノード３は、自身のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を破棄するタイミングで、ポート１を強制的に出力停止し、一定時間経過後、出力再開する。
この動作により、一般ノード１１ではポート２が入力停止し、その後入力再開する。その結果、一般ノード１１では、ポート２が入力停止したときに、ポート２で学習していたＭＡＣアドレス学習内容を破棄しようとするが、図２（ｄ）に示されるように、学習しているアドレスはないため、何もしない。

なお、出力停止状態を一定時間継続する時間は、一般ノードがどのメーカのどの機種であっても入力停止を検知できるように、十分に長い時間としておく。
また、障害が復旧したときも、特殊ノードは同様の動作をし、一般ノードのＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を破棄させる。

実施の形態１によれば、上記の動作により、一般ノードは、メーカ独自のループ回避プロトコルで動作していなくとも、特殊ノードがＭＡＣアドレス学習テーブルを破棄するタイミングでＭＡＣアドレス学習内容を破棄できる。
したがって、特殊ノードが通信経路を切り換えるタイミングで、一般ノードにも通信経路の切替を行わせることができ、独自プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチとの混在環境であっても、短時間に障害迂回が可能なものにすることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、特殊ノードは、一般ノードと接続するポートを出力停止した後、一定時間待った後に出力再開する。この待ち時間は、一般ノードが入力停止を検知できる程度に長い必要があるが、その一方で、短ければ短い程、通信の復旧が早くなる。
そこで、実施の形態２のレイヤ２スイッチでは、一般ノードがどのポートに接続しているかを設定する場合に、同時に出力停止状態を継続する時間を設定可能とする。

これにより、接続する一般ノードが最短１秒で入力停止を検知できる場合には、１秒と設定し、別の接続する一般ノードが最短２秒必要な場合には２秒と設定することで、接続する一般ノード毎に出力停止の継続状態を最短にすることができる。

実施の形態２によれば、上記の動作により、出力停止状態を常に一定時間継続する必要がなく、ポート毎に最短時間とすることができるので、通信の停止時間を最短にすることができ、障害迂回にかかる時間を短くできる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図に基づいて説明する。
図６は、この発明の実施の形態３によるリング状ネットワークを示す構成図である。
図６は、複数のレイヤ２スイッチでリング状ネットワークを構成し、ループ回避プロトコルにより正常にループを回避している状態を示している。
図６において、２１〜２３、３０、４０は図１におけるものと同一のものである。特殊ノード４、特殊ノード５、特殊ノード６は、メーカ独自のループ回避プロトコルで動作するレイヤ２スイッチであり、一般ノード１２は、特殊ノードの持つメーカ独自ループ回避プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチである。
端末Ａ２１、端末Ｂ２２、端末Ｃ２３は、リング状ネットワークを介して通信を行う端末装置であり、それぞれＩＰアドレスとしてＩＰ−Ａ、ＩＰ−Ｂ、ＩＰ−Ｃを持ち、ＭＡＣアドレスとしてＭＡＣ−Ａ、ＭＡＣ−Ｂ、ＭＡＣ−Ｃを持つ。端末Ａ２１は、特殊ノード４に接続され、端末Ｂ２２は、特殊ノード５に接続され、端末Ｃ２３は、一般ノード１２に接続されている。

図６では、特殊ノード６がポート２で論理的にポートをブロッキング４０しており、ループを回避できている。この状態で端末Ａ２１、端末Ｂ２２、端末Ｃ２３が相互に通信を行うと、結果として、各ノードの持つＭＡＣアドレス学習テーブルは図７に示す内容となる。

図７は、この発明の実施の形態３によるレイヤ２スイッチのＭＡＣアドレス学習テーブルの状態を示す図である。
図７は、図６の状態における、各レイヤ２スイッチのＭＡＣアドレス学習テーブルを示している。
図７（ａ）は、特殊ノード４のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を示し、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート３（Ｐ３）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習している。
図７（ｂ）は、特殊ノード５のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を示し、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート２（Ｐ２）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート３（Ｐ３）の先にいると学習している。
図７（ｃ）は、特殊ノード６のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を示し、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習している。
図７（ｄ）は、一般ノード１２のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を示し、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習している。

図７のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容にしたがい、例えば端末Ａ２１と端末Ｂ２２は、図６中に正常時通信経路３０として示す経路で通信を行うことになる。

ＩＰで通信を行おうとする装置は、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレス間の対応付けを行うために、ＡＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：アドレス解決プロトコル）リクエストのパケットをネットワーク内に送信する。通信を開始するにあたり、宛先となるＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレスの情報を持たない装置（レイヤ２スイッチ）は、宛先ＩＰアドレスに関するＡＲＰリクエストを送信する。
ＡＲＰリクエストは、ブロードキャストアドレス宛に送信されるため、ネットワーク内の全装置（レイヤ２スイッチ及び端末）がこのＡＲＰリクエストを受信する。宛先ＩＰアドレスを持つ装置は、このＡＲＰリクエストを受信して、自身のＭＡＣアドレス情報を格納したＡＲＰレスポンスをＡＲＰリクエストの送信元装置に返送する。このシーケンスにより、レイヤ２スイッチは、宛先ＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレスを学習することができる。

上記シーケンスにおいて送信されるＡＲＰリクエストは、ネットワーク内の全装置が受信するので、特殊ノード４、特殊ノード５、特殊ノード６も受信することになる。ＡＲＰリクエストのパケット内には、ＡＲＰリクエストの送信元装置のＩＰアドレスと、ＭＡＣアドレスの情報が格納されている。そこで、特殊ノード４、特殊ノード５、特殊ノード６は、ＡＲＰリクエストに格納されている、送信元装置のＩＰアドレスとＭＡＣアドレス情報を学習（ＡＲＰリクエストを受信した場合に送信元のＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの情報を学習する手段）する。この結果、特殊ノード４、特殊ノード５、特殊ノード６のＡＲＰテーブルは図８に示す内容となる。

図８は、この発明の実施の形態３によるレイヤ２スイッチのＡＲＰテーブルの状態を示す図である。
図８（ａ）は、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレス情報を対応付けた特殊ノード４のＡＲＰテーブルの状態を示し、ＩＰ−ＡとＭＡＣ−Ａとが対応し、ＩＰ−ＢとＭＡＣ−Ｂとが対応し、ＩＰ−ＣとＭＡＣ−Ｃとが対応している。
図８（ｂ）は、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレス情報を対応付けた特殊ノード５のＡＲＰテーブルの状態を示し、ＩＰ−ＡとＭＡＣ−Ａとが対応し、ＩＰ−ＢとＭＡＣ−Ｂとが対応し、ＩＰ−ＣとＭＡＣ−Ｃとが対応している。
図８（ｃ）は、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレス情報を対応付けた特殊ノード６のＡＲＰテーブルの状態を示し、ＩＰ−ＡとＭＡＣ−Ａとが対応し、ＩＰ−ＢとＭＡＣ−Ｂとが対応し、ＩＰ−ＣとＭＡＣ−Ｃとが対応している。

図９は、この発明の実施の形態３によるリング状ネットワークの障害が発生した場合の迂回経路を示す説明図である。
図９は、図６のリング状ネットワークにおいて障害が発生した場合の例を示している。
図９において、４〜６、１２、２１〜２３は図６におけるものと同一のものである。特殊ノード４と特殊ノード５の間でケーブルに障害５０が発生し、この間での通信はできなくなっている。このため、端末Ａ２１と端末Ｂ２２間の通信は、迂回経路３２として示す経路で行われることになる。
特殊ノード４〜６は、メーカ独自のループ回避プロトコルにより、この障害５０を検知し、特殊ノード６は、障害５０を迂回するためにポート２のブロッキングを解除し、データ中継を可能とする。

図１０は、この発明の実施の形態３によるリング状ネットワークの独自プロトコルにより特殊ノードがＭＡＣアドレス学習内容を破棄した直後の、ＭＡＣアドレス学習テーブルの状態を示す図である。
図１０（ａ）の特殊ノード４のＭＡＣアドレス学習テーブルには何も格納されていない。
図１０（ｂ）の特殊ノード５のＭＡＣアドレス学習テーブルには何も格納されていない。
図１０（ｃ）の特殊ノード６のＭＡＣアドレス学習テーブルには何も格納されていない。
図１０（ｄ）は、一般ノード１２のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を示し、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｃ（端末Ｃ）がポート３（Ｐ３）の先にいると学習している。

図１１は、この発明の実施の形態３によるリング状ネットワークの一般ノードがＭＡＣアドレスを再学習した直後のＭＡＣアドレス学習テーブルの状態を示す図である。
図１１において、一般ノード１２は、ＭＡＣアドレス学習テーブルで、ＭＡＣ−Ａ（端末Ａ）がポート１（Ｐ１）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｂ（端末Ｂ）がポート２（Ｐ２）の先にいると学習し、ＭＡＣ−Ｃ（端末Ｃ）がポート３（Ｐ３）の先にいると学習している。

次に、障害発生時の動作について説明する。
図９は、図６のリング状ネットワークにおいて障害が発生した場合の例を示し、特殊ノード４と特殊ノード５の間でケーブルに障害５０が発生し、この間での通信はできなくなっている。このため、端末Ａ２１と端末Ｂ２２間の通信は、迂回経路３２に示す経路で行われることになる。
特殊ノード４〜６は、メーカ独自のループ回避プロトコルによりこの障害を検知し、特殊ノード６は、障害を迂回するためにポート２のブロッキングを解除し、データ中継を可能とする。
さらに、特殊ノード４〜６は、メーカ独自のループ回避プロトコルによりＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を破棄し、障害迂回前の古い学習内容を破棄するようになっている。

この時点での各ノードのＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を図１０に示す。特殊ノード４〜６では、学習内容を破棄しているが、一般ノード１２では独自プロトコルを解釈しないので、破棄せずに残っている。このため、現在のネットワークでは、端末Ｂ２２は、一般ノード１２のポート１ではなくポート２の先に存在しているが、一般ノード１２は、ポート１の先にいると学習したままとなっており、結果的に誤った学習状態となっている。

特殊ノード４は、自身のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を破棄するタイミングで、自身のＡＲＰテーブルにあるＩＰアドレスについて、ＡＲＰリクエストを送信する（学習したＩＰアドレスに関するＡＲＰリクエストを送信する手段）。すなわち、図８で特殊ノード４が学習している、ＩＰ−Ａ、ＩＰ−Ｂ、ＩＰ−Ｃの３つについて、ＡＲＰリクエストを送信する。ＡＲＰリクエストを受信することで、端末Ａ２１、端末Ｂ２２、端末Ｃ２３は、ＡＲＰレスポンスを特殊ノード４宛に返送する。

このとき、端末Ｂ２２が送信するＡＲＰレスポンスは、図９において端末Ｂ２２から特殊ノード５のポート３→特殊ノード５のポート１→特殊ノード６のポート２→特殊ノード６のポート１→一般ノード１２のポート２という経路で一般ノード１２に届く。

一般ノード１２では、受信したパケットの送信元ＭＡＣアドレスを再学習するので、端末Ｂ２２のＭＡＣアドレスであるＭＡＣ−Ｂは、ポート２の先にいると再学習する。
この結果、一般ノード１２のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容は、図１１に示す内容となる。したがって、この時点で一般ノード１２は、端末Ｂ２２のＭＡＣアドレスに関して正しく再学習し、端末Ａ２１、端末Ｂ２２、端末Ｃ２３のすべてのＭＡＣアドレスについて、ネットワーク構成に照らして正しい学習状態となっている。

同様に、特殊ノード５、特殊ノード６も自身のＭＡＣアドレス学習テーブルの内容を破棄するタイミングで、自身のＡＲＰテーブルにあるＩＰアドレスについてＡＲＰリクエストを送信するが、一般ノード１２のＭＡＣアドレス学習状態には影響しないため、その動作についての説明は割愛する。

実施の形態３によれば、上記の動作により、一般ノードはメーカ独自のループ回避プロトコルで動作していなくとも、特殊ノードがＭＡＣアドレス学習テーブルを破棄するタイミングで、ＭＡＣアドレス学習内容を正しく再学習できる。
したがって、特殊ノードが通信経路を切り換えるタイミングで、一般ノードにも通信経路の切替を行わせることができ、独自プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチとの混在環境であっても、短時間に障害迂回が可能にすることができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、すべての特殊ノードが自身のＡＲＰ学習内容に基づいてＡＲＰリクエストを送信する。この中には、実際には再学習には関係しないＡＲＰリクエストも含まれており、レイヤ２スイッチの台数が増えれば、それだけ不要なＡＲＰリクエストで無用にネットワークの帯域を浪費することになる。

例えば、図９において、特殊ノード４と特殊ノード５がＡＲＰリクエスト送信を行えば、図９のネットワーク構成において障害の発生している箇所を挟んで端から端までＡＲＰリクエストが届くため、特殊ノード６によるＡＲＰリクエストは不要である。

そこで、実施の形態４のレイヤ２スイッチでは、自身が障害発生箇所に隣接するレイヤ２スイッチであると認識（自身が障害発生箇所に隣接するレイヤ２スイッチであると認識する手段）した場合にのみ、ＡＲＰリクエストの送信を行う。自身が障害発生箇所に隣接するか否かの判定手段としては、送受信を実施している状態のポートが入力停止を検知した場合に、障害発生箇所に隣接すると判断する。または、独自プロトコルの中で判別可能であれば、その情報を使用してもよい。

実施の形態４によれば、上記の動作により、障害発生箇所に隣接する特殊ノードのみがＡＲＰリクエスト送信を行うようになり、ＡＲＰリクエスト送信を行う特殊ノードの台数を最少化でき、レイヤ２ネットワークに無用なトラフィックを流さないようにすることができる。

実施の形態５．
実施の形態４では、障害発生箇所に隣接する特殊ノードは無条件にＡＲＰリクエストを送信するため、一般ノードが存在しない場合にもＡＲＰリクエストを送信することになる。しかし、一般ノードが存在せず、特殊ノードだけでレイヤ２ネットワークを構成している場合には、独自プロトコルによりＭＡＣアドレス学習テーブルの学習内容を破棄するため、ＡＲＰリクエストによる再学習は必要ない。

そこで、実施の形態５のレイヤ２スイッチでは、レイヤ２ネットワーク内に一般ノードが存在するか否かをユーザが設定するようにする。
一般ノードが存在しないと設定されている場合には、特殊ノードは、ＡＲＰリクエストの送信を行わない。
なお、特殊ノードに対してレイヤ２ネットワーク内に一般ノードが存在するか否かを設定する方法については、すでにレイヤ２スイッチが持つ設定機能（固有プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチが存在するか否かを設定する手段）を使用するものとする。

実施の形態５によれば、上記の動作により、一般ノードが存在しない場合には特殊ノードはＡＲＰリクエストを送信せず、したがって、レイヤ２ネットワークに無用なトラフィックを流さないようにすることができる。

この発明の実施の形態１によるリング状ネットワークを示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるレイヤ２スイッチのＭＡＣアドレス学習テーブルの状態を示す図である。 この発明の実施の形態１によるリング状ネットワークの障害が発生した場合の迂回経路を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるレイヤ２スイッチの内部構成を示す図である。 この発明の実施の形態１によるリング状ネットワークのレイヤ２スイッチのポートを強制的に出力停止した場合を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるリング状ネットワークを示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるレイヤ２スイッチのＭＡＣアドレス学習テーブルの状態を示す図である。 この発明の実施の形態３によるレイヤ２スイッチのＡＲＰテーブルの状態を示す図である。 この発明の実施の形態３によるリング状ネットワークの障害が発生した場合の迂回経路を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるリング状ネットワークの独自プロトコルにより特殊ノードがＭＡＣアドレス学習内容を破棄した直後の、ＭＡＣアドレス学習テーブルの状態を示す図である。 この発明の実施の形態３によるリング状ネットワークの一般ノードがＭＡＣアドレスを再学習した直後のＭＡＣアドレス学習テーブルの状態を示す図である。

符号の説明

１〜６ 特殊ノード
１１、１２ 一般ノード
２１〜２３ 端末
３０ 正常時通信経路
３１、３２ 迂回経路
４０ ブロッキング
５０ 障害
６１ プロセッサ部
６２ 送受信部
６３ 物理層処理部
６４ パケット交換部

Claims (5)

1. リング状ネットワークを構成し、ループを回避するために固有プロトコルで動作するレイヤ２スイッチにおいて、
   上記固有プロトコルで動作せず、所定時間以上に入力が停止したポートで学習していたＭＡＣアドレス学習内容を破棄するレイヤ２スイッチがすぐ隣に接続するポートを設定する手段、
   及びループを回避するための固有プロトコルで動作する際に、上記設定されたポートを出力停止させ、所定の継続時間後に出力再開させる手段を備えたことを特徴とするレイヤ２スイッチ。
2. 上記固有プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチとの間を接続するポートごとに、上記所定の継続時間を設定できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のレイヤ２スイッチ。
3. リング状ネットワークを構成し、ループを回避するために固有プロトコルで動作するレイヤ２スイッチにおいて、
   ＡＲＰリクエストを受信した場合に送信元のＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの情報を学習する手段、
   及びループを回避するための固有プロトコルで動作する際に、上記学習したＩＰアドレスに関するＡＲＰリクエストを送信する手段を備え、
   上記ＡＲＰリクエストを送信する手段は、上記リング状ネットワークに障害が発生した場合に、上記ＡＲＰリクエストを送信することを特徴とするレイヤ２スイッチ。
4. 自身が障害発生箇所に隣接するレイヤ２スイッチであると認識する手段を備え、
   上記認識する手段により上記障害発生箇所に隣接すると認識された場合にのみ、上記ＡＲＰリクエストを送信することを特徴とする請求項３に記載のレイヤ２スイッチ。
5. 上記リング状ネットワーク内に、上記固有プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチが存在するか否かを設定する手段を備え、
   上記固有プロトコルで動作しないレイヤ２スイッチが存在すると設定されていない場合には、上記ＡＲＰリクエストを送信しないことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレイヤ２スイッチ。

Images