JP5260598B2 - ループ検知システム、ネットワーク管理装置、中継装置、エッジ装置及び通信ネットワークの管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、データを受信し転送する中継装置の通信ネットワークにおいて、ループ発生を検知するとともに、ループ発生原因である中継装置のポートを特定する技術に関する。

Ｌ２（Ｌａｙｅｒ ２）ネットワークにおいては、各装置をループ状に結ぶ物理結線、各装置に対する論理パスの誤設定及びスパニングツリープロトコルなどのリングプロトコルの動作異常などにより、フレームがループ状に周回しネットワークの帯域が圧迫されることにより、正常な通信を阻害する障害が発生する場合がある。

特許文献１では、ネットワークの接続点にあるノードは、ループ検知用フレームを送信する。そして、そのループ検知用フレームを送信したノードは、そのループ検知用フレームをいずれかのポートで受信した場合、ループが発生していると判断する。しかし、ループが発生していることを検知することはできるが、ループの形状やループを構成するノードを把握することはできない。よって、ループが発生していると判断したノードが、一時的にループを解除する手当を行うことができるのみである。

更なる第１の従来技術では、ネットワークのブロードキャストの帯域を予め制限することにより、ループが発生したときであっても、その影響を軽減することができる。しかし、ループが発生していないときであっても、ネットワークのブロードキャストの帯域が制限されるため、ネットワークのブロードキャストの帯域が最大限に利用されない。

更なる第２の従来技術では、受信装置は、送信元アドレスを監視し、自装置のアドレスを送信元アドレスに有するフレームを受信した場合、ループが発生していると判断する。しかし、ループが発生していることを検知することはできるが、ループの形状やループを構成するノードを把握することはできない。

特許文献２では、ネットワークのエッジ箇所にある２台以上のエッジ装置は、それぞれ異なるループ検知用フレームを送信する。そして、ループ検知用フレームを受信したノードは、一のエッジ装置からのループ検知用フレームを複数のポートで受信し且つ他のエッジ装置からのループ検知用フレームを複数のポートで受信した場合、自ノードがループを構成するノードであると判断する。よって、ループが発生していることを検知することができるとともに、ループの形状やループを構成するノードを把握することができる。

特許４３４１９１８号 特願２００９−２９６２２１号

特許文献２では、ループの形状やループを構成するノードを把握することはできるが、ループ発生原因であるポートを特定することはできない。よって、ループを構成するすべてのノードが、一時的にループを解除する手当を行うことはできるが、ループ発生原因であるポートに対して一時的にループを解除する手当が必要であるのみならず、ループ発生原因でないポートに対しても一時的にループを解除する手当が必要であるため、ループ障害からの復旧作業に長い時間が必要となる。そこで、ネットワークで部分的に発生したループであっても、対処の遅れによりその影響をネットワーク全体に広げてしまう。さらに、ループ発生原因でないポートに対して一時的にループを解除する手当を行うときに、誤結線や誤設定を犯す危険があり、二次的な障害を誘発する可能性がある。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、データを受信し転送する中継装置の通信ネットワークにおいて、ループ発生を検知するとともに、ループ発生原因である中継装置のポートを特定する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、ループ検知用フレームを受信した又は転送した中継装置のループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成するようにした。ループ非発生時にデータを受信する又は転送する中継装置のデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しているようにした。データ受信転送ポートの識別子の情報及びループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である中継装置のポートを特定するようにした。

具体的には、本発明は、通信ネットワークの端に配置されループ検知用フレームを生成するエッジ装置と、前記ループ検知用フレームを一のポートにより受信し他のポートにより転送し、前記ループ検知用フレームを受信した又は転送したループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成する中継装置と、ループ非発生時にデータを受信する又は転送する前記中継装置のデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しており、前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を受信し、前記データ受信転送ポートの識別子の情報及び前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である前記中継装置のポートを特定するネットワーク管理装置と、を備えることを特徴とするループ検知システムである。

この構成によれば、ネットワーク管理装置を用いて、ループ発生原因である中継装置のポートを特定することができる。

また、本発明は、通信ネットワークの端に配置されループ検知用フレームを生成するエッジ装置と、前記ループ検知用フレームを一のポートにより受信し他のポートにより転送し、前記ループ検知用フレームを受信した又は転送したループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成し、ループ非発生時にデータを受信する又は転送するデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しており、前記データ受信転送ポートの識別子の情報及び前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因であるポートを特定する中継装置と、を備えることを特徴とするループ検知システムである。

この構成によれば、中継装置を用いて、ループ発生原因である中継装置のポートを特定することができる。

また、本発明は、ループ検知用フレームを一のポートにより受信し他のポートにより転送し且つ前記ループ検知用フレームを受信した又は転送したループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成する中継装置から、前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を受信するフレーム受信転送ポート情報受信部と、ループ非発生時にデータを受信する又は転送する前記中継装置のデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しているデータ受信転送ポート情報記憶部と、前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報及び前記データ受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である前記中継装置のポートを特定するループ発生原因ポート特定部と、を備えることを特徴とするネットワーク管理装置である。

この構成によれば、ネットワーク管理装置を用いて、ループ発生原因である中継装置のポートを特定することができる。

また、本発明は、ループ検知用フレームを受信するフレーム受信ポートと、前記ループ検知用フレームを転送するフレーム転送ポートと、前記フレーム受信ポート及び前記フレーム転送ポートの識別子の情報を生成するフレーム受信転送ポート情報生成部と、を備えることを特徴とする中継装置である。

この構成によれば、ループ発生原因である中継装置のポートを特定するにあたり、フレーム受信ポート及びフレーム転送ポートの識別子の情報を生成することができる。

また、本発明は、ループ検知用フレームを受信するフレーム受信ポートと、前記ループ検知用フレームを転送するフレーム転送ポートと、前記フレーム受信ポート及び前記フレーム転送ポートの識別子の情報を生成するフレーム受信転送ポート情報生成部と、ループ非発生時にデータを受信する又は転送するデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しているデータ受信転送ポート情報記憶部と、前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報及び前記データ受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因であるポートを特定するループ発生原因ポート特定部と、を備えることを特徴とする中継装置である。

この構成によれば、中継装置を用いて、ループ発生原因である中継装置のポートを特定することができる。

また、本発明は、通信ネットワークの端に配置されるエッジ装置であって、ループ検知用フレームを生成するフレーム生成部と、前記エッジ装置又は他のエッジ装置が生成したループ検知用フレームを受信するフレーム受信ポートと、前記エッジ装置又は他のエッジ装置が生成したループ検知用フレームを転送するフレーム転送ポートと、前記フレーム受信ポート及び前記フレーム転送ポートの識別子の情報を生成するフレーム受信転送ポート情報生成部と、を備えることを特徴とするエッジ装置である。

この構成によれば、ループ発生原因であるエッジ装置のポートを特定するにあたり、フレーム受信ポート及びフレーム転送ポートの識別子の情報を生成することができる。

また、本発明は、通信ネットワークの端に配置されるエッジ装置であって、ループ検知用フレームを生成するフレーム生成部と、前記エッジ装置又は他のエッジ装置が生成したループ検知用フレームを受信するフレーム受信ポートと、前記エッジ装置又は他のエッジ装置が生成したループ検知用フレームを転送するフレーム転送ポートと、前記フレーム受信ポート及び前記フレーム転送ポートの識別子の情報を生成するフレーム受信転送ポート情報生成部と、ループ非発生時にデータを受信する又は転送するデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しているデータ受信転送ポート情報記憶部と、前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報及び前記データ受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因であるポートを特定するループ発生原因ポート特定部と、を備えることを特徴とするエッジ装置である。

この構成によれば、エッジ装置を用いて、ループ発生原因であるエッジ装置のポートを特定することができる。

また、本発明は、データを受信し転送する中継装置の通信ネットワークの管理方法であって、ループ検知用フレームを生成し、前記ループ検知用フレームを前記中継装置の一のポートにより受信し、前記ループ検知用フレームを前記中継装置の他のポートにより転送し、前記ループ検知用フレームを受信した又は転送した前記中継装置のループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成し、ループ非発生時にデータを受信する又は転送する前記中継装置のデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しており、前記データ受信転送ポートの識別子の情報及び前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である前記中継装置のポートを特定することを特徴とする通信ネットワークの管理方法である。

この構成によれば、中継装置の通信ネットワークにおいて、ループ発生を検知するとともに、ループ発生原因である中継装置のポートを特定することができる。

本発明は、データを受信し転送する中継装置の通信ネットワークにおいて、ループ発生を検知するとともに、ループ発生原因である中継装置のポートを特定する技術を提供することができる。

通信ネットワークを示す図である。 ループ発生前におけるループ検知用フレームの送受信経路を示す図である。 ループ発生後におけるループ検知用フレームの送受信経路を示す図である。 ループ発生原因である中継装置のポートを特定する構成を示す図である。 ループ発生原因である中継装置のポートを特定する構成を示す図である。 データ受信転送ポート情報及びフレーム受信転送ポート情報を示す図である。 通信ネットワークを示す図である。 エッジ装置の具体的構成を示す図である。 中継装置の具体的構成を示す図である。 ネットワーク管理装置の具体的構成を示す図である。 中継装置がループ検知アラートを送信するフローチャートである。 中継装置がループ検知アラートを送信するフローチャートである。 ポート情報記録テーブルの一例を示す図である。 ネットワーク管理装置が不整合情報を出力するフローチャートである。 ポート状態管理テーブルの一例を示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の通信ネットワークを示す図である。通信ネットワークＮは、エッジ装置１、中継装置２及びネットワーク管理装置３から構成される。

通信ネットワークＮは、Ｌ２ネットワークなどの、ループが発生しうるネットワークである。エッジ装置１は、通信ネットワークＮの端に配置され、ループ検知用フレームを生成する。中継装置２は、データ又はループ検知用フレームを、一のポートにより受信し他のポートにより転送する。ネットワーク管理装置３は、通信ネットワークＮを管理する。

エッジ装置１−１、１−２、１−３、中継装置２−１、２−２、２−３、２−４、２−５、２−６、２−７及びネットワーク管理装置３は、光ファイバ又は同軸ケーブルなどにより接続される。ネットワーク管理装置３は、主信号系ネットワークにインチャネルで接続されてもよく、制御系ネットワークにアウトチャネルで接続されてもよい。

図２は、ループ発生前におけるループ検知用フレームの送受信経路を示す図である。いずれの中継装置２もループ発生原因となっていない。図２（ａ）では、エッジ装置１−１は、エッジ装置１−２、１−３に、マルチキャスト又はブロードキャストにより、ループ検知用フレームを送信する。ループ検知用フレームは、中継装置２−１、２−２、２−３、２−４を経由してエッジ装置１−２に到達し、中継装置２−１、２−２、２−５、２−６、２−７を経由してエッジ装置１−３に到達する。図２（ｂ）では、エッジ装置１−２は、エッジ装置１−１に、ユニキャストにより、ループ検知用フレームを送信する。ループ検知用フレームは、中継装置２−４、２−３、２−２、２−１を経由してエッジ装置１−１に到達する。図２（ｃ）では、エッジ装置１−３は、エッジ装置１−１に、ユニキャストにより、ループ検知用フレームを送信する。ループ検知用フレームは、中継装置２−７、２−６、２−５、２−２、２−１を経由してエッジ装置１−１に到達する。

図２（ｄ）では、中継装置２のポートのうち、ループ検知用フレームを受信した又は転送したポートを黒地により示し、ループ検知用フレームを受信していない又は転送していないポートを白地により示す。例えば、中継装置２−３のポート２２−３及び中継装置２−４のポート２１−４は、ループ検知用フレームを受信した又は転送したポートであり、中継装置２−３のポート２３−３及び中継装置２−６のポート２３−６は、ループ検知用フレームを受信していない又は転送していないポートである。

図３は、ループ発生後におけるループ検知用フレームの送受信経路を示す図である。ここで、本来は、図２に示したように、中継装置２−３、２−４が接続されているはずであり、中継装置２−３、２−６は接続されていないはずである。しかし、実際は、図３に示したように、中継装置２−３、２−４は接続されておらず、中継装置２−３、２−６が接続されている。中継装置２−２、２−３、２−５、２−６がループ発生原因となっている。図３（ａ）では、エッジ装置１−１は、エッジ装置１−２に、ループ検知用フレームを送信することができず、エッジ装置１−２は、エッジ装置１−１に、ループ検知用フレームを送信することができない。むろん、エッジ装置１−１は、エッジ装置１−３に、ループ検知用フレームを送信することができ、エッジ装置１−３は、エッジ装置１−１に、ループ検知用フレームを送信することができる。しかし、中継装置２−２、２−３、２−５、２−６でループが発生しており、通信ネットワークＮの帯域が圧迫されている。

図３（ｂ）では、中継装置２のポートのうち、ループ発生前後に関わらずループ検知用フレームを受信した又は転送したポートを黒地により示し、ループ発生後に初めてループ検知用フレームを受信していない又は転送していないポートを白地により示し、ループ発生後に初めてループ検知用フレームを受信した又は転送したポートをグレー地により示す。例えば、中継装置２−３のポート２２−３及び中継装置２−４のポート２１−４は、ループ発生後に初めてループ検知用フレームを受信していない又は転送していないポートであり、中継装置２−３のポート２３−３及び中継装置２−６のポート２３−６は、ループ発生後に初めてループ検知用フレームを受信した又は転送したポートである。

本発明では、以下に説明するように、ループ発生原因である中継装置２のポートを特定することができる。図２（ｄ）及び図３（ｂ）に示したようなループ発生前後におけるループ検知用フレームの送受信経路の情報を比較する。比較結果の不整合に基づいて、中継装置２−３のポート２３−３及び中継装置２−６のポート２３−６を、ループ発生原因である中継装置２のポートに特定することができる。

ループ発生原因である中継装置２のポートを特定する構成を具体的に説明する。図４及び図５は、ループ発生原因である中継装置のポートを特定する構成を示す図である。図４では、ネットワーク管理装置３が、ループ発生原因である中継装置２のポートを特定する。図５では、中継装置２が、ループ発生原因である中継装置２のポートを特定する。

まず、図４に示したループ発生原因である中継装置２のポートを特定する構成を説明する。中継装置２は、フレーム受信転送ポート情報生成部２４から構成される。ネットワーク管理装置３は、フレーム受信転送ポート情報受信部３１、データ受信転送ポート情報記憶部３２及びループ発生原因ポート特定部３３から構成される。

フレーム受信転送ポート情報生成部２４は、ループ検知用フレームを受信したフレーム受信ポート及びループ検知用フレームを転送したフレーム転送ポートの識別子の情報である、フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成する。

フレーム受信転送ポート情報受信部３１は、フレーム受信転送ポートの識別子の情報を受信する。データ受信転送ポート情報記憶部３２は、ループ非発生時にデータを受信する中継装置２のデータ受信ポート及びループ非発生時にデータを転送する中継装置２のデータ転送ポートの識別子の情報である、データ受信転送ポートの識別子の情報を記憶している。ループ発生原因ポート特定部３３は、フレーム受信転送ポートの識別子の情報及びデータ受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である中継装置２のポートを特定する。

次に、図５に示したループ発生原因である中継装置２のポートを特定する構成を説明する。中継装置２は、フレーム受信転送ポート情報生成部２４、データ受信転送ポート情報記憶部２５及びループ発生原因ポート特定部２６から構成される。

フレーム受信転送ポート情報生成部２４は、ループ検知用フレームを受信したフレーム受信ポート及びループ検知用フレームを転送したフレーム転送ポートの識別子の情報である、フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成する。データ受信転送ポート情報記憶部２５は、ループ非発生時にデータを受信する中継装置２のデータ受信ポート及びループ非発生時にデータを転送する中継装置２のデータ転送ポートの識別子の情報である、データ受信転送ポートの識別子の情報を記憶している。ループ発生原因ポート特定部２６は、フレーム受信転送ポートの識別子の情報及びデータ受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である中継装置２のポートを特定する。

図４及び図５に示したループ発生原因である中継装置２のポートを特定する構成では、各機能の分散態様は相違するが、全処理の流れは同様である。つまり、ループ非発生時は、フレーム受信転送ポートの識別子の情報及びデータ受信転送ポートの識別子の情報は整合する。しかし、ループ発生時は、フレーム受信転送ポートの識別子の情報及びデータ受信転送ポートの識別子の情報は整合しない。このように、フレーム受信転送ポートの識別子の情報及びデータ受信転送ポートの識別子の情報の比較結果の不整合に基づいて、ループ発生原因である中継装置２のポートを特定することができる。

ループ発生原因である中継装置２のポートを特定する方法を、図２（ｄ）及び図３（ｂ）に示したループ検知用フレーム及びデータの送受信経路に基づいて具体的に説明する。図６（ａ）は、データ受信転送ポート情報を示す図である。図６（ｂ）は、ループ発生前におけるフレーム受信転送ポート情報を示す図である。図６（ｃ）は、ループ発生後におけるフレーム受信転送ポート情報を示す図である。

データ受信転送ポート情報は、ループ発生前後において変化しない情報である。図６（ａ）に示したデータ受信転送ポート情報によれば、中継装置２−３は、ポート２１−３、２２−３において、本来データを受信又は転送するはずであり、中継装置２−６は、ポート２１−６、２２−６において、本来データを受信又は転送するはずである。

フレーム受信転送ポート情報は、ループ発生前後において変化する情報である。図６（ｂ）に示したフレーム受信転送ポート情報によれば、ループ発生前において、中継装置２−３は、ポート２１−３、２２−３において、ループ検知用フレームを受信又は転送しており、中継装置２−６は、ポート２１−６、２２−６において、ループ検知用フレームを受信又は転送している。図６（c）に示したフレーム受信転送ポート情報によれば、ループ発生後において、中継装置２−３は、ポート２１−３、２３−３において、ループ検知用フレームを受信又は転送しており、中継装置２−６は、ポート２１−６、２３−６において、ループ検知用フレームを受信又は転送している。

ループ発生前においては、図６（ａ）に示したデータ受信転送ポート情報及び図６（ｂ）に示したフレーム受信転送ポート情報は整合している。ループ発生後においては、図６（ａ）に示したデータ受信転送ポート情報及び図６（c）に示したフレーム受信転送ポート情報は整合していない。ここで、中継装置２−３のポート２３−３及び中継装置２−６のポート２３−６の識別子の情報は、図６（ａ）に示したデータ受信転送ポート情報には含まれていないが、図６（c）に示したフレーム受信転送ポート情報には含まれている。よって、中継装置２−３のポート２３−３及び中継装置２−６のポート２３−６を、ループ発生原因である中継装置２のポートに特定することができる。

エッジ装置１は、ループ検知用フレームを生成するのみならず、図４又は図５に示した中継装置２と同様な構成を有してもよい。つまり、エッジ装置１は、図４に示した中継装置２と同様に、フレーム受信ポート、フレーム転送ポート及びフレーム受信転送ポート情報生成部を有してもよい。または、エッジ装置１は、図５に示した中継装置２と同様に、フレーム受信ポート、フレーム転送ポート、フレーム受信転送ポート情報生成部、データ受信転送ポート情報記憶部及びループ発生原因ポート特定部を有してもよい。図７に示した通信ネットワークＮが、エッジ装置１−１及び中継装置２−１から構成されるループを形成したとしても、エッジ装置１は、ループ検知に寄与することができる。

通信ネットワークＮは、ループ検知装置を備えなくてもよく、データ受信転送ポート情報を備えていればよい。通信ネットワークＮは、エッジ装置１又は中継装置２を追加したり通信経路を変更したりしたときであっても、データ受信転送ポート情報を更新すればよい。これにより、通信ネットワークＮは、実装コストをかさませることがないうえに、通信ネットワークＮの変更に柔軟に対処することができる。

（実施形態２）
図８は、実施形態２のエッジ装置の具体的構成を示す図である。エッジ装置１は、フレーム送受信ポート１０１、ループ検知用フレーム生成部１０２、ループ検知用フレーム送信部１０３及びフレーム送受信部１０４から構成される。

ループ検知用フレームは、フレーム送受信ポート１０１を経由して、ループ検知用フレーム生成部１０２及びループ検知用フレーム送信部１０３により送信される。ポート特定用ではない一般のフレームは、フレーム送受信ポート１０１を経由して、フレーム送受信部１０４により送受信される。

エッジ装置１は、単数のフレーム送受信ポート１０１を有しているが、複数のフレーム送受信ポート１０１を有していてもよい。また、ループ検知用フレーム生成部１０２及びループ検知用フレーム送信部１０３は、ブロードキャスト、マルチキャスト又はユニキャストにて、ループ検知用フレームを送信することができる。なお、複数のフレーム送受信ポート１０１のうち、ループ検知用フレーム生成部１０２及びループ検知用フレーム送信部１０３が機能的に備わっていないポートが存在してもかまわない。

図９は、実施形態２の中継装置の具体的構成を示す図である。中継装置２は、フレーム送受信ポート２０１、２０２、２０３、２０４、フレーム送受信部２０５、ループ検知用フレーム受信部２０６、受信情報書込み部２０７、ポート情報記録テーブル２０８、受信状態判定部２０９及びループ検知アラート送信部２１０から構成される。

フレーム送受信ポート２０１、２０２、２０３、２０４は、エッジ装置１から送信されたループ検知用フレームを受信又は転送する。フレーム送受信部２０５は、ループ検知用フレームを宛先のフレーム送受信ポートに転送する際に、ループ検知用フレーム受信部２０６に同時に転送する。ループ検知用フレーム受信部２０６は、ループ検知用フレームの受信転送ポート及びループ検知用フレームの受信転送回数を含む情報を抽出し、受信情報書込み部２０７に伝達する。受信情報書込み部２０７は、当該情報の書き込みをポート情報記録テーブル２０８に行う。

受信状態判定部２０９は、ポート情報記録テーブル２０８の情報に基づいて、フレーム送受信ポート２０１、２０２、２０３、２０４の各々が、ループ検知用フレームを受信又は転送可能である通信可能状態か、又は、ループ検知用フレームを受信又は転送不能である通信不能状態かを判定し、その結果をポート情報記録テーブル２０８に記録する。当該判定処理は、内部タイマー等により定期的に実行され、いずれかのフレーム送受信ポートに対する判定結果が変化したとき、ループ検知アラート送信部２１０は、当該フレーム送受信ポートの識別子及び受信転送状態の判定結果の情報を含むループ検知アラートを、ネットワーク管理装置３に送信する。

中継装置２は、４つのフレーム送受信ポート２０１、２０２、２０３、２０４及び１つのフレーム送受信部２０５を有しているが、この数については特に限定されるものではない。さらに、エッジ装置１の機能及び中継装置２の機能が単一の装置内に存在することもかまわない。

図１０は、実施形態２のネットワーク管理装置の具体的構成を示す図である。ネットワーク管理装置３は、フレーム送受信ポート３０１、ループ検知アラート受信部３０２、アラート情報書込み部３０３、ポート状態管理テーブル３０４、ポート状態判定部３０５及び不整合情報出力部３０６を備える。

フレーム送受信ポート３０１は、中継装置２から送信されたループ検知アラートを受信し、ループ検知アラート受信部３０２に転送する。ループ検知アラート受信部３０２は、ループ検知用フレームの受信転送状態が変化したフレーム送受信ポートの識別子及び受信転送状態の判定結果の情報を抽出し、アラート情報書込み部３０３に伝達する。アラート情報書込み部３０３は、当該情報の書き込みをポート状態管理テーブル３０４に行う。

ポート状態判定部３０５は、ポート状態管理テーブル３０４の情報に基づいて、ループ検知アラートで通知された中継装置２のフレーム送受信ポートについて、状態設定コンフィグ及び判定結果を比較する。ポート状態判定部３０５は、これらに不整合があるとき、当該中継装置２のフレーム送受信ポートの識別子及び不整合情報を不整合情報出力部３０６に伝達する。不整合情報出力部３０６は、当該情報を出力する。

ポート状態管理テーブル３０４に記録された状態設定コンフィグは、予めオペレータがエッジ装置１及び中継装置２に対して正常時の動作を設定するために、ＣＬＩ（Ｃｏｍｍａｎｄ Ｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などで投入したコマンド（コンフィグ）である。例えば、状態設定コンフィグは、物理ポートに光ファイバなどの通信リンクを接続しない「リンクダウン」のコンフィグや、リンクアップしているがリングプロトコルの動作でフレーム転送を行わない「ブロッキング」のコンフィグや、フレーム転送を実行する「フォワーディング」のコンフィグなどで構成される。

図１１及び図１２は、中継装置がループ検知アラートを送信するフローチャートである。図１３は、ポート情報記録テーブルの一例を示す図である。図１４は、ネットワーク管理装置が不整合情報を出力するフローチャートである。図１５は、ポート状態管理テーブルの一例を示す図である。

図１１に示したフローチャートは、受信情報書込み部２０７で実行される受信情報書込みプロセスの動作例を示している。受信情報書込みプロセスを開始した中継装置２は、ループ検知用フレームを受信又は転送したとき（ステップＳ１）、ポート情報記録テーブル２０８に接続し、当該ループ検知用フレームを受信又は転送したフレーム送受信ポートの識別子を有するレコードの「受信転送回数」フィールドの値に、「１を加算した値」を書き込む処理を実行し、当該フレーム送受信ポートでの受信転送回数を記録する（ステップＳ２）。当該受信情報書込みプロセスは、中継装置２の再起動又は停止などの中断命令がない限り、継続して実行される（ステップＳ３）。

図１２に示すフローチャートは、受信状態判定部２０９で実行される受信状態判定プロセスの動作例を示している。受信状態判定プロセスを開始した中継装置２は、内部タイマーが時間切れしたタイミングで、ポート情報記録テーブル２０８を参照する（ステップＳ１１）。

「受信転送回数」が、予め設定された閾値より大きい値を有するフレーム送受信ポートのレコードに対して（ステップＳ１２においてＹｅｓ）、そのフィールドの一つである「ステート情報」の値が「通信不能」の場合には（ステップＳ１３においてＹｅｓ）、「ステート情報」に「通信可能」を書き込み更新し、更に「アラートフラグ」を「１」にする（ステップＳ１４）。「ステート情報」の値が「通信可能」の場合には（ステップＳ１３においてＮｏ）、当該処理を実行しない。

また、「受信転送回数」が予め設定された閾値より小さい値を有するフレーム送受信ポートのレコードに対して（ステップＳ１２においてＮｏ）、その「ステート情報」の値が「通信可能」の場合には（ステップＳ１５においてＹｅｓ）、「ステート情報」に「通信不能」を書き込み更新し、更に「アラートフラグ」を「１」にする（ステップＳ１６）。「ステート情報」の値が「通信不能」の場合は（ステップＳ１５においてＮｏ）、当該処理を実行しない。

全てのレコードに対して、予め設定された閾値との比較処理並びに「ステート情報」及び「アラートフラグ」の更新処理を実行した後（ステップＳ１７）、「アラートフラグ」が「１」であるレコードについて、「フレーム送受信ポート識別子」、「ステート情報」及び「中継装置識別子」の値を含めてループ検知アラートを生成し、ネットワーク管理装置３に送信する（ステップＳ１８）。内部タイマーは、予め決められた時間間隔で定期的に時間切れし、上記の動作が定期的に実行される。受信状態判定プロセスは、中継装置２の再起動又は停止などの中断命令がない限り、継続して実行される（ステップＳ１９）。

図１３に示すポート情報記録テーブル２０８の一例は、図３の中継装置２−３のフレーム送受信ポート２１−３、２２−３、２３−３に該当するレコードの一例を示している。ポート情報記録テーブル２０８は、フレーム送受信ポートの識別子ごとにレコード（行）を割り付けられている。各レコードは、ループ検知用フレームを受信又は転送した回数をインクリメント演算しながら記録する「受信転送回数」並びに受信状態判定プロセスにより参照及び書き込み処理が行われる「ステート情報」及び「アラートフラグ」のフィールドを備えている。

図１３（ａ）は、図２（ｄ）の正常時の状態の一例を示している。中継装置２−３は、フレーム送受信ポート２１−３、２２−３において、ループ検知用フレームを１００回受信又は転送しており、フレーム送受信ポート２３−３において、ループ検知用フレームを受信又は転送していないことが記録されている。「アラートフラグ」には、初期値「０」が記録されている。

図１３（ｂ）は、ループが発生したタイミングで、かつ、受信状態判定プロセスの実行前の状態の一例を示している。中継装置２−３は、フレーム送受信ポート２１−３、２２−３、２３−３において、ループ検知用フレームをそれぞれ１１５０回、１５０回、１０００回受信又は転送している。

図１３（ｃ）は、ループが発生したタイミングで、かつ、受信状態判定プロセスの実行後の状態の一例を示している。予め閾値を例えば値「５００」に設定していた場合、フレーム送受信ポート２１−３、２３−３については、閾値より大きい値を「受信転送回数」に有しているため、「ステート情報」に「通信可能」が記録されている。また、フレーム送受信ポート２２−３については、閾値より小さい値を「受信転送回数」に有しているため、「ステート情報」に「通信不能」が記録されている。フレーム送受信ポート２２−３、２３−３については、受信状態判定プロセスの実行前後で「ステート情報」の値が変化しているため、「アラートフラグ」に「１」が記録されている。当該レコードについては、ループ検知アラートとして、「中継装置識別子」、「フレーム送受信ポート識別子」及び「ステート情報」の値が、ネットワーク管理装置３に送信される。

図１４に示すフローチャートは、エッジ装置１又は中継装置２によりループ検知アラートが送信された際に、ポート状態判定部３０５で実行されるポート特定プロセスの動作例を示している。ポート特定プロセスを開始したネットワーク管理装置３は、エッジ装置１又は中継装置２からループ検知アラートを受信し、ポート状態管理テーブル３０４に接続する（ステップＳ２１）。次に、ループ検知アラートに含まれた「中継装置識別子」及び「フレーム送受信ポート識別子」に該当するレコードに対して（ステップＳ２２）、ループ検知アラートに含まれた「ステート情報」の値を当該レコードの「ステート情報」に書き込み、同時に「アラートフラグ」を「１」に更新する（ステップＳ２３）。当該処理をループ検知アラートに含まれた全ての「中継装置識別子」及び「フレーム送受信ポート識別子」の値に対して実行する（ステップＳ２２）。

その後、「アラートフラグ」が「１」のレコードを参照し、「管理状態」が「リンクダウン」又は「ブロッキング」などのフレーム遮断状態となっているが、「ステート情報」が「通信可能」となっているレコードについて、「不整合情報」に「疎通」を書き込む（ステップＳ２４）。これは、ループ障害に伴う誤動作によって、誤ってフレームを「疎通」している状態であることを記録している。逆に、「アラートフラグ」が「１」のレコードを参照し、「管理状態」が「フォワーディング」などのフレーム転送状態となっているが、「ステート情報」が「通信不能」となっているレコードについて、「不整合情報」に「遮断」を書き込む（ステップＳ２５）。これは、ループ障害に伴う誤動作によって、誤ってフレームを「遮断」している状態であることを記録している。以上の処理を実行した後、「アラートフラグ」が「１」の値をとるレコードの「中継装置識別子」、「フレーム送受信ポート識別子」及び「不整合情報」を出力する（ステップＳ２６）。

図１５は、ネットワーク管理装置３において、ポート特定プロセスが実行される前後の一例を示している。中継装置２−３のフレーム送受信ポート２３−３については、正常時は通信リンクが存在しない設定であるため、「管理状態」に「リンクダウン」の状態設定コンフィグが記録されている。中継装置２−３のフレーム送受信ポート２１−３、２２−３については、正常時にフレームが疎通する設定であるため、「管理状態」に「フォワーディング」の状態設定コンフィグが記録されている。

図１５（ａ）は、ポート特定プロセスの実行前の状態の一例を示している。図１５（ａ）では、「アラートフラグ」には初期値「０」が、「ステート情報」及び「不整合情報」には初期値「ＮＵＬＬ」が記録されている。

図１５（ｂ）は、ポート特定プロセスの実行後の状態の一例を示している。図１５（ｂ）では、ループ検知アラートにより通知されたフレーム送受信ポート２２−３、２３−３について、「アラートフラグ」に値「１」が記録され、「ステート情報」にそれぞれ「通信不能」及び「通信可能」が記録されている。フレーム送受信ポート２３−３については、「管理状態」が「リンクダウン」であるにもかかわらず、「ステート情報」が「通信可能」となっている。そこで、誤動作でフレーム疎通していることを記録するため、「不整合情報」に「疎通」が記録されている。フレーム送受信ポート２２−３については、「管理状態」が「フォワーディング」であるにもかかわらず、「ステート情報」が「通信不能」となっている。そこで、誤動作でフレーム遮断していることを記録するため、「不整合情報」に「遮断」が記録されている。

ポート特定プロセスは、「中継装置識別子」（２−３）及び「フレーム送受信ポート識別子」（２２−３、２３−３）とともに、それぞれのレコードに対応する「不整合情報」（疎通又は遮断）を出力することで、ループ発生を検知し、その原因を有するフレーム送受信ポートを厳密に特定し、合わせてループ障害時のフレーム転送状態に係わる情報を提供することを実現している。

本発明に係るループ検知システム、ネットワーク管理装置、中継装置、エッジ装置及び通信ネットワークの管理方法は、Ｌ２ネットワークなどのループが発生しうる通信ネットワークに対して適用することができる。

Ｎ：通信ネットワーク
１：エッジ装置
２：中継装置
３：ネットワーク管理装置
２１、２２、２３：ポート
２４：フレーム受信転送ポート情報生成部
２５：データ受信転送ポート情報記憶部
２６：ループ発生原因ポート特定部
３１：フレーム受信転送ポート情報受信部
３２：データ受信転送ポート情報記憶部
３３：ループ発生原因ポート特定部

Claims (8)

1. 通信ネットワークの端に配置されループ検知用フレームを生成するエッジ装置と、
   前記ループ検知用フレームを一のポートにより受信し他のポートにより転送し、前記ループ検知用フレームを受信した又は転送したループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成する中継装置と、
   ループ非発生時にデータを受信する又は転送する前記中継装置のデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しており、前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を受信し、前記データ受信転送ポートの識別子の情報及び前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である前記中継装置のポートを特定するネットワーク管理装置と、
   を備えることを特徴とするループ検知システム。
2. 通信ネットワークの端に配置されループ検知用フレームを生成するエッジ装置と、
   前記ループ検知用フレームを一のポートにより受信し他のポートにより転送し、前記ループ検知用フレームを受信した又は転送したループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成し、ループ非発生時にデータを受信する又は転送するデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しており、前記データ受信転送ポートの識別子の情報及び前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因であるポートを特定する中継装置と、
   を備えることを特徴とするループ検知システム。
3. ループ検知用フレームを一のポートにより受信し他のポートにより転送し且つ前記ループ検知用フレームを受信した又は転送したループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成する中継装置から、前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を受信するフレーム受信転送ポート情報受信部と、
   ループ非発生時にデータを受信する又は転送する前記中継装置のデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しているデータ受信転送ポート情報記憶部と、
   前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報及び前記データ受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である前記中継装置のポートを特定するループ発生原因ポート特定部と、
   を備えることを特徴とするネットワーク管理装置。
4. ループ検知用フレームを受信するフレーム受信ポートと、
   前記ループ検知用フレームを転送するフレーム転送ポートと、
   前記フレーム受信ポート及び前記フレーム転送ポートの識別子の情報を生成するフレーム受信転送ポート情報生成部と、
   を備えることを特徴とする中継装置。
5. ループ検知用フレームを受信するフレーム受信ポートと、
   前記ループ検知用フレームを転送するフレーム転送ポートと、
   前記フレーム受信ポート及び前記フレーム転送ポートの識別子の情報を生成するフレーム受信転送ポート情報生成部と、
   ループ非発生時にデータを受信する又は転送するデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しているデータ受信転送ポート情報記憶部と、
   前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報及び前記データ受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因であるポートを特定するループ発生原因ポート特定部と、
   を備えることを特徴とする中継装置。
6. 通信ネットワークの端に配置されるエッジ装置であって、
   ループ検知用フレームを生成するフレーム生成部と、
   前記エッジ装置又は他のエッジ装置が生成したループ検知用フレームを受信するフレーム受信ポートと、
   前記エッジ装置又は他のエッジ装置が生成したループ検知用フレームを転送するフレーム転送ポートと、
   前記フレーム受信ポート及び前記フレーム転送ポートの識別子の情報を生成するフレーム受信転送ポート情報生成部と、
   を備えることを特徴とするエッジ装置。
7. 通信ネットワークの端に配置されるエッジ装置であって、
   ループ検知用フレームを生成するフレーム生成部と、
   前記エッジ装置又は他のエッジ装置が生成したループ検知用フレームを受信するフレーム受信ポートと、
   前記エッジ装置又は他のエッジ装置が生成したループ検知用フレームを転送するフレーム転送ポートと、
   前記フレーム受信ポート及び前記フレーム転送ポートの識別子の情報を生成するフレーム受信転送ポート情報生成部と、
   ループ非発生時にデータを受信する又は転送するデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しているデータ受信転送ポート情報記憶部と、
   前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報及び前記データ受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因であるポートを特定するループ発生原因ポート特定部と、
   を備えることを特徴とするエッジ装置。
8. データを受信し転送する中継装置の通信ネットワークの管理方法であって、
   ループ検知用フレームを生成し、
   前記ループ検知用フレームを前記中継装置の一のポートにより受信し、
   前記ループ検知用フレームを前記中継装置の他のポートにより転送し、
   前記ループ検知用フレームを受信した又は転送した前記中継装置のループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を生成し、
   ループ非発生時にデータを受信する又は転送する前記中継装置のデータ受信転送ポートの識別子の情報を記憶しており、
   前記データ受信転送ポートの識別子の情報及び前記ループ検知用フレーム受信転送ポートの識別子の情報を比較し、比較結果の不整合に基づいてループ発生原因である前記中継装置のポートを特定することを特徴とする通信ネットワークの管理方法。

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