JP5410546B2 - イーサネットネットワークにおけるポートテーブルの消去 - Google Patents

Description

本発明は、イーサネット（登録商標）ネットワークにおいてポートテーブルを消去する分野に関する。

イーサネットネットワークは、一般に、ブリッジと、ブリッジを相互接続するポイントツーポイントリンクとを備える。ブリッジの動作は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ−２００４及びＩＥＥＥ８０２．１Ｑにおいて規定される。ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ−２００４は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑの新しいバージョンに取って代わられることが意図される。この規格では用語「ブリッジ」を使用するが、ブリッジはスイッチと呼ばれることもある。物理層よりも上層で、イーサネットステーション及びブリッジは、ＩＥＥＥ８０２．３において規定されたようなデータパケットを互いに送出することにより通信する。ポイントツーポイントリンクは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）においてブリッジを相互接続するように適用される。一般にイーサネットネットワークは、それぞれ、８０２．１Ｄ−２００４及び８０２．１Ｑにおいて規定されたような高速スパニングツリープロトコル又はマルチプルスパニングツリープロトコルにより制御される。

ブリッジは、フレームを宛先に送信するためにフィルタリングデータベース（ＦＤＢ）を使用する。データベースは最初は空で開始し、ブリッジが各ステーションの場所を学習するのに伴い、イーサネットステーションを識別するエントリが追加される。ブリッジがデータベースにない宛先アドレスを有するパケットを受信する場合、パケットは、ブリッジの全てのポートに同報通信され、ネットワークの全てのセグメントに転送される。ブリッジは、ブリッジを通り抜けるデータパケットに含まれたソースアドレスを使用してデータベースにデータを読み込む。ソースアドレスをフレームが受信されたポートと比較することにより、ブリッジは、各ポートを介して接続されたステーションに属するアドレスを「学習」する。

ブリッジは、一般に、ネットワークにおいてループが発生するのを防止するために高速スパニングツリープロトコル（ＲＳＴＰ）を使用する。ルートブリッジが選出され、他の全てのブリッジは、ルートブリッジへの最短パスを判定する。これにより、ルートブリッジへの全てのパスが最短パスを除いて無効になる無ループトポロジを生成する。スパニングツリーの部分ではない他の全てのリンクが無効になるため、ルートブリッジへのパスは１つしかない。スパニングツリーを形成する、すなわちＲＳＴＰによりアクティブを維持されるリンクは、いわゆるアクティブトポロジを形成する。スパニングツリーは、２つ以上のパスが１度に使用された場合に発生する問題を回避する。例えばパケットは、スイッチ間で同報通信されてもよく、ループにおいて捕えられてもよい。

マルチプルスパニングツリープロトコル（ＭＳＴＰ）は、種々のＶＬＡＮに対して別個のスパニングツリーインスタンスを作成できるようにし、互いに独立して各スパニングツリーインスタンスにおいて重複リンクをブロックする。ＲＳＴＰ及びＭＳＴＰは、リンク切れ等の障害の場合にアクティブトポロジを動的に再構成するため、障害を処理するために更に使用される。

ＲＳＴＰ及びＭＳＴＰは、イーサネットネットワークにおいて学習処理を制御する。ネットワークトポロジが変化した後、ＲＳＴＰ又はＭＳＴＰは、フィルタリングデータベース（ＦＤＢ）から学習したＭＡＣアドレスの削除を制御する。削除処理は、「ＭＡＣアドレスフラッシング」と呼ばれる。ＭＡＣアドレスフラッシングの後、再学習が開始され且つ再学習段階が終了するまで、すなわちステーションの場所が再度学習されるまでフレームが同報通信される。ネットワークにおいて送出された同報通信メッセージの量が増加するため、これは「ブロードキャストストーム」と呼ばれる。ある特定の期間に特定のステーションからフレームが受信されない場合にステーションがネットワークから切断されると仮定される「タイムアウト」機能により、ＭＡＣアドレスはＦＤＢから削除されてもよい。

ＭＡＣアドレスフラッシングに関する問題は、ＲＳＴＰ及びＭＳＴＰが、ブリッジプロトコルデータユニット（ＢＰＤＵ）において単一のビットフラグ（トポロジ変化、すなわちＴＣフラグと呼ばれる）を適用し、トポロジ変化を示すことである。ＢＰＤＵは、隣接ブリッジ間のブリッジＩＤ及びルートパスコストに関する情報を交換するために使用されたデータフレームである。ＴＣフラグを使用することは、トポロジが変化したこと及びＭＡＣアドレスが消去されなければならないことを示すことのみが可能であることを意味する。

ＲＳＴＰ及びＭＳＴＰの双方は、一般に、通常必要とされる以上にＦＤＢからエントリを削除する。これは、再学習中により多くのアドレスが再学習される必要があるために、ネットワーク上で不要な過負荷を強いるより大きなブロードキャストストームを発生させることを意味する。これにより、帯域幅の要件が増加する。

発明者は、再学習中に送出されたメッセージの数を減少することが望ましいことを理解している。本発明の第１の態様によると、イーサネットネットワークにおいてポートテーブルを消去する方法が提供される。ネットワークは、ルートブリッジノードと、複数のブリッジノードとを含む。これは進行中に識別されてもよい。イーサネットネットワークのトポロジにおける変化により影響を受けたブリッジノードのリングは、複数のブリッジノードから識別される。ブリッジノードのリングは、ルートブリッジノードに接続する分岐ブリッジノードを含む。ポートテーブルは、イーサネットネットワークにおける全てのブリッジノードにおいてではなく、リング上のブリッジノードにおいてのみ消去される。これにより、再学習処理中に必要な信号の量が大幅に減少する。尚、ルートブリッジノードがリングの一部である場合、分岐ブリッジノードはルートブリッジノード自体であってもよい。

イーサネットネットワークトポロジにおける変化の例には、消失したブリッジ、新しいリンク、新しいブリッジ、複数の新しいリンク及び複数の新しいノードが含まれる。

トポロジにおける変化が消失リンクを含む場合、ブリッジノードのリングは、オプションとして、消失リンクから分岐ブリッジノードへのパスを含む第１の部分と、新たに形成されたリンクから分岐ブリッジノードへのパスを含む第２の部分とを含む。このように、ポートテーブルは、ネットワークにおける全てのブリッジノードではなく、消失リンクにより影響を受けたブリッジノードでのみ消去される。オプションとして、指定ポートテーブルは、リングの第１の部分のブリッジノードにおいて消去され、ルートポートテーブルは、リングの第２の部分上のブリッジノードにおいて消去される。リングは、オプションとして、消失リンクと新たに形成されたリンクとの間のパスを含む第３の部分を含む。この場合、指定ポートテーブルは、リングの第３の部分のブリッジノードにおいて消去される。

ポートテーブルを消去するように各ブリッジノードに命令する制御信号は、オプションとして、リングにおいてブリッジノードに送出される。これにより、ブリッジノード間で送出された信号において進行中にリングを識別できる。尚、制御信号は、選択されたポートテーブルのみを消去するようにブリッジノードに命令してもよい。更なるオプションとして、ブリッジノードは、指定ポートテーブルを消去するようにブリッジノードに命令する制御信号を受信し、指定ポートテーブルを消去した後、ルートブリッジノードに対してメッセージを転送する。更に別のオプションとして、リング上のブリッジノードは、ルートポートテーブルを消去するようにブリッジノードに命令する制御信号を受信し、ブリッジノードにおいてルートポートテーブルを消去し、ルートブリッジノードに対して制御メッセージを転送する。更に別のオプションによると、リング上のブリッジノードは、指定ポートテーブルを消去するようにブリッジノードに命令する制御信号を受信し、ブリッジノードがルートポートテーブルを消去するように別のブリッジノードに命令する制御信号を開始した場合、ブリッジノードは、ルートブリッジノードに対して受信した制御信号を転送する動作をしない。これにより、不要な信号が送出されるのを防止する。

方法は、オプションとして、ブリッジノードの複数のリングを識別することと、複数のリング上の各ブリッジノードでポートテーブルを消去することとを含む。

本発明の第２の態様によると、イーサネットネットワークにおいて使用されるブリッジノードが提供される。ブリッジノードは、複数のポートテーブルを含むメモリを備える。複数のポートテーブルから選択されたポートテーブルの一部を消去するようにブリッジノードに命令する信号を受信するレシーバが提供される。ポートテーブルが消去されることを識別されたリング上の他のブリッジのみが必要とするため、ポートテーブルの一部のみが消去される必要がある。メモリから選択されたポートテーブルの一部を消去するプロセッサが提供され、信号を更なるブリッジノードに転送するトランスミッタが提供される。

オプションとして、選択されたポートテーブルは、ルートポートテーブル及び指定ポートテーブルのいずれかを含む。

レシーバは、オプションとして、指定ポートテーブルを消去するようにブリッジノードに命令する制御信号を受信するように構成され、プロセッサは、ルートポートテーブルを消去するように別のブリッジノードに命令する制御信号をブリッジノードが既に開始したかを判定するように構成される。そのように判定される場合、受信した制御信号は、ルートブリッジノードに対して転送されない。これにより、不要な信号を送出することを防止する。

本発明の第３の態様によると、イーサネットネットワークにおいてブリッジノードを動作する方法が提供される。複数のポートテーブルがメモリに格納される。ブリッジノードは、複数のポートテーブルから選択されたポートテーブルの一部を消去するようにブリッジノードに命令する信号を受信する場合、選択されたポートテーブルの一部をメモリから消去し、イーサネットネットワークにおいて信号を更なるブリッジノードに転送する。

本発明の第４の態様によると、本発明の第３の態様において説明された方法を実行するように装置を制御するプログラムが提供される。

本発明の第５の態様によると、本発明の第３の態様において説明されたような記憶媒体に保持されたプログラムが提供される。

本発明の第６の態様によると、本発明の第４の態様又は第５の態様のいずれかにおいて説明されたようなプログラムを含む記憶媒体が提供される。

以下において、図面を利用して本発明の実施形態を更に詳細に説明する。

図１は、イーサネットネットワークにおけるトポロジ変化を概略的に示すブロック図である。 図２は、２つのリングが識別されるイーサネットネットワークにおけるブリッジ障害の一例を概略的に示すブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態に従ってトポロジが発生する場合に追従する処理を示すフローチャートである。 図４は、本発明の一実施形態に従ってトポロジが発生する場合のポートの状態変化を示すフローチャートである。 図５は、本発明の一実施形態に係る過渡的なトポロジの一例を概略的に示すブロック図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るトポロジ変化状態機械を示す図である。 図７は、本発明の一実施形態のステップを示すフローチャートである。 図８は、本発明の一実施形態に係るブリッジノードを概略的に示すブロック図である。

本発明は、トポロジ変化により影響を受けるイーサネットネットワークにおいてブリッジのリングを識別することと、影響を受けたブリッジのリングに従ってＭＡＣアドレスを消去することとを含む。リングフラッシングは、トポロジ変化により影響を受けたリングを識別し、識別されたリングでのみＭＡＣアドレスフラッシングを呼び出す。これは、再学習段階中の過渡的な過負荷トラフィックを大幅に低下させるように、フィルタリングデータベース（ＦＤＢ）から必要なエントリのみを削除することを意味する。識別されたリングトポロジに従ってエントリを削除することにより、有効性が変化したこれらのＭＡＣアドレスの再学習を開始する。リングフラッシング方法を使用することにより、アクティブトポロジにおける変化により発生したイーサネットネットワークにおけるブロードキャストストームは、必要なポートテーブルのみを削除することにより軽減される。

トポロジ変化の場合に消去されるべきポートテーブルを識別するために、トポロジ変化は、リングトポロジに従って発生し且つこのリングトポロジのみに従ってブリッジに影響を及ぼすものとして考えられる。リングは、異なる方法で処理される３つの部分を含む。すなわち、リンクダウンイベントの場合、リングの第１の部分Ｐ１は、切れたリンクとルートブリッジとの間のパスであり、第２の部分Ｐ２は、新たに使用可能となったリンクとルートブリッジとの間のパスであり、リングの第３の部分Ｐ３は、切れたリンクと新たに使用可能となったリンクとの間のパスである。リングのこれらの３つの部分は、２つの異なる方法で処理されてもよい。以下に更に詳細に説明するように、リングの第１の部分Ｐ１及び第３の部分Ｐ３において、学習されたアドレスは指定ポートの役割を有するポートでのみ消去され、リングの第２の部分Ｐ２でルートの役割を有するポートのみが消去される。尚、スパニングツリープロトコルがネットワークの全てのループをブロックするため、トポロジ変化が処理されることに従うリングトポロジは、変化を処理するために導入された任意の概念にすぎない。

トポロジ変化後にネットワークが接続されたままであると仮定すると、イーサネットネットワークにおけるトポロジ変化は、図１に示されたように３つの部分を有するリングであると考えられる。トポロジ変化がリング上に配置されたブリッジのみに影響を及ぼすため、これらのブリッジは適当なポートを消去しなければならない。これにより、ネットワーク全体における適切なフレームの転送を保証する。リングは、ルートブリッジ１と、複数の他のブリッジ２〜７とを含む。ブリッジ２はルートブリッジ１に接続され、ブリッジ２〜７はリングトポロジにおいて接続される。ポートテーブルの消去は、リングでのみ必要とされる。しかし、ルートブリッジ１に向かうブリッジ２における分岐点は、容易には見つけることができない。従って、分岐点とルートブリッジ１との間のパス上において、全てのブリッジが不必要にポートを消去する。

リングの第１の部分Ｐ１は、リンク障害（この例においては、リンクダウンイベント）を検出するブリッジとルートブリッジ１との間のパスである。このパス上で、ノード（この例においては、ブリッジ２及び７）は、リングの他の方向を通して障害リンクを越えたノードに到達できるため、障害の場所に向かう学習したアドレスを消去しなければならない。これは、リングの第１の部分で、指定ポートのみが消去される必要があることを意味する。

ブリッジ２、３及び４を含むリングの第２の部分Ｐ２で、ルートポートは、新たにアクティブにされたリンク（この例においては、リンクアップイベント）からルートブリッジ１へのパス上で消去されるべきであることが分かる。新たにアクティブにされたリンクの位置は、以前の廃棄ポートが転送ポートになったかを判定することにより自動的に判定される。

ブリッジ５及び６を含むリングの第３の部分Ｐ３は、トポロジ変化の後に形成されるそれらの指定ポートが消去されなければならないことにおいて、第１の部分に類似する。

尚、リングの１つ以上の部分が欠落している例もある。例えば、ルートポートを失うブリッジが、即座に新しいルートポートに変更される代替ポートを有する場合、第３の部分は欠落しているだろう。

制御メッセージは、適当なポートに関連したＦＤＢエントリを消去するために必要である。２つの異なる方法がそれらの役割に基づいてポートを消去するために提案されるため（指定フラッシング又はルートポートフラッシング）、少なくとも２種類のメッセージが必要である。ルートトポロジ変化（ＲＴＣ）通知メッセージ及び指定トポロジ変化（ＤＴＣ）通知メッセージは、ポートフラッシングを制御するために提案される。これらのメッセージは、以下のように処理される。ポートがＤＴＣメッセージ又はＲＴＣメッセージを受信する場合、ブリッジは、ルートポートでメッセージを転送する（メッセージが存在する場合）。メッセージがＤＴＣメッセージである場合、レシーバの指定ポートのフィルタリングエントリは消去される。メッセージがＲＴＣメッセージである場合、ルートポートのフィルタリングエントリは消去される。表１は、ＲＳＴＰ ＢＰＤＵ及びＭＳＴＰ ＢＰＤＵにおいて新しいメッセージの可能な実現例を示す。
表１：トポロジ変化フラグ

ＲＴＣメッセージ及びＤＴＣメッセージは、ネットワークイベントによりトリガされる。ＲＳＴＰポート状態間又はＭＳＴＰポート状態間の遷移により、以下のようにＲＴＣメッセージ及びＤＴＣメッセージが開始される。転送ポートを失うブリッジは、（新しい）ルートポートでＤＴＣメッセージを送出し、ポートの新しい役割が代替ポートである場合に別のＤＴＣメッセージが送出されなければならない。リンクダウンが発生する場合、リンクの両側が廃棄（ディスカーディング）状態になるため、双方のブリッジ（一方の側において、図１に示された例では、ブリッジ６及び７）は、それらのルートポートで送出するＤＴＣメッセージをトリガする。一方、リンクが非アクティブになる場合（リンク障害以外の理由で、例えば、ネットワークのリモート部分の変化のためにアクティブトポロジが再構成される場合）、ポートのうちの１つが代替ポートになり、リンクの他の端のポートは指定ポートのままである。指定ポートのままのポートがトポロジ変化に気づかないため、ＤＴＣメッセージの送信はトリガされない。代替ポートの役割に変化するポートは、リングの周囲で双方の方向にＤＴＣメッセージを送信することをトリガしなければならない。ポートが廃棄状態（無効（ディスエイブル）又は代替）になる場合、ＤＴＣメッセージはそのポートで（及び更にルートポートで）送出されるが、無効ポートはＤＴＣメッセージを送信しない。これが求められる動作である。

転送ポートに変化する廃棄ポートを有するブリッジは、（新しい）ルートポートでＲＴＣメッセージを送出する。

リンクがアクティブトポロジの一部分になる際、新しいリンクがアクティブトポロジに現れるか、あるいは新しいリンクが２つの元の独立した物理ネットワークセグメントを接続すべきである。

新しいリンクがアクティブトポロジに現れる場合、２つのサブケースがある。第１のサブケースにおいて、リンクが既に物理トポロジの部分であった場合（従って、ポートの「コスト」又はブリッジの優先度が減少し、ルートブリッジへのよりコストの低いパスを形成する）、廃棄状態から転送（フォワーディング）状態に変化したポートは、ルートポートでＲＴＣメッセージを生成する。これは、提案−合意メカニズムがイーサネットネットワークのどこかでポートを廃棄状態へ設定した後に実行される。従って、２つのＤＴＣメッセージが生成される。一方のＤＴＣメッセージはリングの第１の部分Ｐ１を通り抜け、他方のＤＴＣメッセージはリングの第３の部分Ｐ３を通り抜ける。リンクが物理トポロジの一部になっていなかった場合に、第２のサブケースが発生する。リンクの両端のポートが転送状態に変化しているため、この場合には２つのＲＴＣメッセージを生成することを要する。それにもかかわらず、双方のＲＴＣメッセージが短期間でリングの第２の部分Ｐ２を通り抜けるため、第２のＲＴＣメッセージは、２つのＲＴＣメッセージの間に作成されるこれら少数のエントリのみを削除する。ＤＴＣメッセージは、第１のサブケースと同様に送信される。

新しいリンクが、元は独立していた２つの物理ネットワークセグメントを接続する場合、廃棄状態に変化したポートがないため、リングを識別できない。ＲＴＣメッセージは、新しいリンクの両側で生成される。これらのＲＴＣメッセージは、ルートブリッジと新しいリンクとの間のパスを通り抜けて有効なポートテーブルを不必要に消去する。一方、ネットワークの元のセグメントのうちの一方が、他方のセグメント内の新しいルートブリッジ１を有しており、トポロジが未変更のままとされていることがほとんどないとすると、ＴＣメッセージ（複数）は、新しいリンクとルートブリッジ１との間の同一のパスを通り抜けるだろう。しかし、ルートブリッジが残った元のセグメントにおける他のブリッジが、有効なポートテーブルを削除しないとすると、この提案された解決方法は最悪の場合に対して指定される。

無効ブリッジ又は障害ブリッジの場合は、無効リンク又は障害を受けたリンクと同様に処理される。この例において、１つ以上のリングが特定される。単一のリングにおいて、ひとつの障害リンクではなく２つの隣接した障害リンクがあり、リングの３つの部分は、単一のリンク障害として識別され且つ処理される。２つ以上のリングが特定される場合、図２の例において示されたように、それらは個別に処理される。図２において、２つのリングが特定される。第１のリング８は実線の楕円形で示され、第２のリング９は点線の楕円形で示される。×印はブリッジ１０及び接続されたリンクの障害を示し、矢印１１及び１２はリンクの起動を示す。

無効ブリッジ又は障害ブリッジがルートブリッジ１である場合、新しいルートブリッジを含むリングが形成される。ルートブリッジの場所が転送に影響を及ぼさないため、これは更なる問題を発生させない。

受信したＤＴＣメッセージは、トポロジ変化中に過渡的なルートポートにより間違った方向に転送される可能性がある。これは、ポートが一時的にルートポートになるが、最終的には異なるポートの役割を有する場合に発生する可能性がある。ＤＴＣメッセージがルートブリッジに転送されることを保証するために、２つのオプションがある。第１のオプションはタイマを適用することである。ＤＴＣメッセージが送出される際、タイマを開始する。タイマの動作中に新しいルートポートが選出される場合、別のＤＴＣメッセージを送出する必要がある。提案−合意動作の結果、過渡的な廃棄状態の後にルートポートの役割が選択されることにより、ＲＴＣメッセージを開始する。ＲＴＣメッセージ及びＤＴＣメッセージの機能性を組み合わせるために、上記の表１に示されたように、ルート＆指定トポロジ変化（ＲＤＴＣ）メッセージが更に規定される。ＲＴＣメッセージ及びＤＴＣメッセージの双方が受信された時、このメッセージはレシーバであるブリッジにより扱われる。第２のオプションは、ルートポートが選出される際にＲＤＴＣを送出することである。従って、タイマを適用する必要はない。第２のオプションは好適なオプションである。

図３は、ＤＴＣ又はＲＴＣを含むＢＰＤＵが受信される場合の動作を示し、以下の符号は図３の符号に対応する。
Ｓ１．ＢＰＤＵが、ＲＴＣ又はＤＴＣと共に到達する。
Ｓ２．ＢＰＵがＲＴＣを含むかをチェックする。
Ｓ３．ＢＰＵがＲＴＣを含む場合、ＲＴＣ信号をルートポートに送出する。
Ｓ４．ＢＰＵがＤＴＣを含むかをチェックする。
Ｓ５．ＢＰＵがＤＴＣを含む場合、当該ポートに関連するＦＤＢエントリを削除する。
Ｓ６．ＤＴＣタイマが動作しているかをチェックする。
Ｓ７．ＤＴＣタイマが動作している場合、ＤＴＣ除去タイマを停止する。
Ｓ８．ＤＴＣタイマが動作していない場合、ＤＴＣ信号をルートポートに送出する
Ｓ９．ＤＴＣ一時ルートタイマを開始する。
Ｓ１０．当該ポートがルートポートであり、かつ、ＲＴＣ信号又はＤＴＣ信号が受信されているかをチェックする。
Ｓ１１．ＲＴＣ信号が受信されているかをチェックする。受信されていない場合、ステップＳ１４に進む。
Ｓ１２．ＲＴＣ信号が受信されている場合、ポートに関連するＦＤＢエントリを削除する。
Ｓ１３．このポート上に設定されたＲＴＣと共にＢＰＤＵを送出する。
Ｓ１４．ＤＴＣ信号が受信されているかをチェックする。
Ｓ１５．ＤＴＣ信号が受信されている場合、このポート上に設定されたＤＴＣと共にＢＰＤＵを送出する。
Ｓ１６．ＤＴＣ一時ルートタイマが動作しているかをチェックする。
Ｓ１７．ＤＴＣ一時ルートタイマが動作している場合、このポート上に設定されたＤＴＣと共にＢＰＤＵを送出する。

既存の提案−合意メカニズムは、一時的にいくつかの転送ポートを廃棄状態に設定する。これは、例えばループを防止するために一時ブロックが提供される場合に発生し得る。これにより、多数の不要なＴＣメッセージが発生するだろう。本発明の一実施形態において、これらの変化が検出され且つ回避される。各ブリッジに配設された役割選択状態機械が状態遷移状態機械の前に反復するため、図４に示されたように、ポートが過渡的な廃棄状態の後で転送状態に変化する場合が検出される。以下の符号は図４の符号に対応する。

Ｓ１８．ポートが新たに転送状態から廃棄状態に変化したかをチェックする。
Ｓ１９．ポートが新たに転送状態から廃棄状態に変化している場合、ポートが廃棄状態のままであるかをチェックする。廃棄状態のままでない場合はＳ１８に戻り、廃棄状態のままである場合はＳ２０に進む。
Ｓ２０．このポートに関連するＦＤＢエントリを削除する。
Ｓ２１．このポート上に設定されたＤＴＣと共にＢＰＤＵを送出する。
Ｓ２２．ＤＴＣ信号をルートポートに送出する。
Ｓ２３．ポートが新たに廃棄状態から転送状態に変化したかをチェックする。変化していない場合はＳ２３に戻り、変化している場合はＳ２４に進む。
Ｓ２４．ポートが転送状態のままであるかをチェックする。転送状態のままでない場合はＳ２３に戻り、転送状態のままである場合はＳ２５に進む。
Ｓ２５．ＲＴＣ信号をルートポートに送出する。
Ｓ２６．ルートポートが代替ポートに変化したかをチェックする。変化した場合はステップＳ１８に戻る。
Ｓ２７．ルートポートが無効ポートに変化したかをチェックする。変化した場合はステップＳ１８に戻る。
Ｓ２８．ＤＴＣ除去タイマを開始し、処理は１８に戻る。

過渡的なアクティブトポロジ
いくつかの環境において、図２に示されたように、過渡的なアクティブトポロジはトポロジ変化後に形成される。リンクダウンイベントの結果、別のリンクが一時的にアクティブにされ、その後で別のアクティブトポロジが形成される。過渡的な１つのトポロジ（又は複数のトポロジ）を形成する場合、同数のリンクが無効及び使用可能になる。この状況は、２つ（又はそれ以上）の独立したトポロジ変化として処理される。すなわち、この状況は、２つ（又はそれ以上）のリングとして考えられる。尚、物理トポロジは、１つ以上の障害がネットワークのある点において発生する場合にネットワークの分割を回避するように十分に冗長化している必要がある。

図５は、過渡的なトポロジの一例を示す。矢印１３及び１４はリンクの起動を示し、矢印１５はリンクのブロッキングを示す。実線の矢印は第１のリングの部分を示し、点線の矢印は第２のリングの部分を示す。

不要なメッセージの抑制
トポロジ変化中に過渡的なトポロジが形成されない場合、例えば図１に示されたように、１つのリングが識別されるだけである。第３の部分Ｐ３で開始したＤＴＣメッセージが第２の部分Ｐ２を通り抜けるため、リングの第２の部分Ｐ２でポートアドレステーブルが不必要に消去される。この事象は、ＤＴＣメッセージを開始したブリッジでＤＴＣメッセージを撤回することにより回避される。このシナリオにおいてリングの第３の部分Ｐ３が欠落しているのであれば、リングの第１の部分Ｐ１で生成されたＤＴＣメッセージが一つだけある。

ＤＴＣメッセージを撤回することは、ブリッジがＲＤＴＣメッセージを受信する場合にメッセージがＲＴＣメッセージとして転送されることを更に意味する。

過渡的なトポロジがネットワークに現れる場合、最初のＲＴＣメッセージを送信したブリッジは多数のＤＴＣメッセージを受信する。この場合、最初に受信したＤＴＣメッセージのみが撤回されるべきであるか、あるいは最初に受信したＲＤＴＣメッセージがＲＴＣメッセージとして転送されるべきである。

ブリッジは、ルートブリッジに向かう以前のパスの消失に気づいた直後にＲＴＣメッセージを開始する。この事象は、次のＤＴＣメッセージの投入をトリガする。ＤＴＣメッセージがリングの第３の部分Ｐ３で生成されないため、リングの第３の部分Ｐ３が欠落している場合、ＤＴＣメッセージは投入されないはずである。ＲＴＣメッセージを開始したブリッジが障害リンクに気づいているため、この状況は容易に処理される。

この解決方法を用いる場合、ポートテーブルから消去されるエントリがより少ないため、再学習段階のブロードキャストストームは更に軽減する。

リングフラッシング方法の実現
図６は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ ２００５、「Ｐｒｏｖｉｄｅｒ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」において説明された関数を使用して提案の一実現例を示し、図３及び図４に示された動作を実現する。

図６に示されたトポロジ変化状態機械は、既存のトポロジ変化状態機械を置換することを意図する。全ての遷移は変数によりトリガされる。全ての命令は、ある状態になる際にその状態で実行されなければならない。図６の頭文字ＵＣＴは、無条件遷移を示す。状態機械の動作は、８０２．１Ｑにおける状態機械と同一である（ＣＰＵが継続的に変数をチェックし、且つ状態機械を変化させようとすることを意味する。）
この状態機械は、古いトポロジ変化状態機械を置換する。８０２．１Ｑの関数ｓｅｔＴｃｆｌａｇｓ（）は、新しいＲＴＣフラグ及びＤＴＣフラグを含むように変更される。ｒｃｖｄＴＣ変数を設定する代わりに、ｒｃｖｄＲＴＣ及びｒｃｖｄＤＴＣという「ツリー毎及びポート毎に１つ」の変数が、到達するＢＰＤＵに従って提示され且つ設定される。これらの変数は、受信したＲＴＣメッセージ又はＤＴＣメッセージを示す。８０２．１Ｑの関数ｔｘＭｓｔｐ（）は同様に変更される。２つの「ツリー毎及びポート毎に１つ」の局所変数ｒｔｃ及びｄｔｃが定義されるため、ｔｘＭｓｔｐ（）はこれらのローカル変数に従ってＢＰＤＵフラグを組み立てる。ＢＰＤＵ送信の後、これらの２つの変数はリセットされる。ｔｃＰｒｏｐ変数は、ルートポート対して使用されるだけのため、「ブリッジ毎に１つ」の変数となる。関数ｓｅｔＴｃＰｒｏｐ（）は、このｔｃＰｒｏｐを「真」に設定する。２つの新しい関数は、ｓｅｔＲｏｏｔＲＴＣ（）及びｓｅｔＲｏｏｔＤＴＣ（）と定義される。これらは、それぞれ、ルートポートのｒｔｃ変数及びｄｔｃ変数それぞれを設定するかあるいはリセットする。８０２．１ＱにおいてＴＣ送信をトリガする新しい関数ＴｃＷｈｉｌｅ（）は、関数ｓｅｎｄＴＣ（）により置換される。この関数は、ｎｅｗＩｎｆｏ変数及びｎｅｗＩｎｆｏＭｓｔｉ変数を設定し、送信状態機械においてＢＰＤＵ送信をトリガする。ｔｃＷｈｉｌｅタイマは使用されず、１つのＴＣメッセージのみが送信されることにより、トポロジ変化後のトラフィック過負荷を更に低下させる。

新しい変数は、ｄｔｃ＿ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎと定義される。ｄｔｃ＿ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎは、ＤＴＣメッセージを伝播すべきかを示す。ＲＴＣメッセージが生成され、リングの第３の部分Ｐ３が存在する場合に、ＲＴＣメッセージが生成されるブリッジノードが同一であり、最初のＤＴＣメッセージは除去されるべきであることから、この変数が設定される。ポートが転送状態に変化すると、ＲＴＣメッセージが生成される。ＤＴＣメッセージが受信される場合（ＮＯＴＩＦＩＥＤ＿ＴＣ状態）、ｄｔｃ＿ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ変数は、ＤＴＣメッセージを伝播するか否かを判断するために使用される。ＤＴＣメッセージが伝播されない場合には、他の全てのＤＴＣメッセージがトポロジ変化中に伝播される必要があるため、その変数はリセットされる。

ＤＴＣ除去処理の間、リングの第３の部分が存在するか否かを判定する。リングの第３の部分が存在する場合、最初のＤＴＣは除去され、変数が設定される。この場合、変数ｒｏｏｔ＿ｔｏ＿ａｌｔｅｒｎａｔｅ＿ｏｒ＿ｄｉｓａｂｌｅｄが定義される。この変数は、ルートポートが無効になるか又は代替ポートに設定される場合に、関数ｕｐｄｔＲｏｌｅｓＸｓｔＴｒｅｅ（）において設定される必要があり、あるいはそうでない場合にはリセットされる。この条件が満たされる場合にリングの第３の部分Ｐ３が存在するため、ｄｔｃ＿ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎはこの変数の値に従って設定される。

ｄｔｃ＿ｔｅｍｐｏｒａｌｙ＿ｒｏｏｔタイマは、過渡的なルートポートの役割を扱う。一例として、トポロジ変化後にブリッジが一時ルートポートを有する可能性がある。一時ルートポートが存在する時間中にＤＴＣメッセージを受信する可能性があり、その場合、ＤＴＣメッセージは間違った方向に伝播されるだろう。このタイマは、ブリッジにおいて最初のＤＴＣメッセージ伝播から開始し、所定の期間、例えば２秒間動作する。新しいルートポートが選出される場合、ＲＴＣメッセージが送信される。タイマが動作している間、ＲＴＣメッセージではなくＲＤＴＣメッセージが送信され、ＤＴＣが正しい方向に送信されることを保証する。

トポロジ変化中に転送−廃棄−転送の遷移挙動が存在する可能性がある。これは、例えば指定ポートが指定ポートのままである場合に発生する。「ツリー毎及び役割毎に１つ」の変数ｒｏｌｅ＿ｃｈａｎｇｅｄは、これを防止するために定義される。役割の選択（関数ｕｐｄｔＲｏｌｅＸｓｔＴｒｅｅ（））において、ポートが２つの状態を有するようになる新しい役割を有する場合、変数ｒｏｌｅ＿ｃｈａｎｇｅｄが設定される。例えば、代替ポートがルートポートとして選出される場合、廃棄ポートは転送ポートになる。ポートが新しい役割を有するが同一の状態のままである場合、例えばルートポートが指定ポートになることにより、過渡的な廃棄状態の後も転送状態のままである場合、この変数はリセットされる。また、ポートが前と同一の役割を指定される場合、この変数はリセットされる。ポートが転送状態又は廃棄状態に変化した場合、変数ｒｏｌｅ＿ｃｈａｎｇｅｄがそのポートに対して設定される場合にのみ、ポートは事象をトリガする必要がある。更に、事象がトリガされた後、変数ｒｏｌｅ＿ｃｈａｎｇｅｄはリセットされなければならない。

例示的な状態機械は、追加された以下の関数を有する。
・ｓｅｔＲｏｏｔＲＴＣ（）
・ｓｅｔＲｏｏｔＤＴＣ（）
・ｓｅｎｄＴＣ（）
例示的な状態機械は、変更された以下の関数を有する。
・ｓｅｔＴｃｆｌａｇｓ（）
・ｔｘＭｓｔｐ（）
・ｓｅｔＴｃＰｒｏｐ（）−ｓｅｔＴｃＰｒｏｐＴｒｅｅ（）から更に名前が変更されている
・ｕｐｄｔＲｏｌｅｓＸｓｔＴｒｅｅ（）
例示的な状態機械は、削除された以下の関数を有する。
・ｎｅｗＴｃＷｈｉｌｅ（）
例示的な状態機械は、追加された以下の変数を有する。
・ｒｃｖｄＲＴＣ
・ｒｃｖｄＤＴＣ
・ｒｔｃ
・ｄｔｃ
・ｄｔｃ＿ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ
・ｒｏｏｔ＿ｔｏ＿ａｌｔｅｒｎａｔｅ＿ｏｒ＿ｄｉｓａｂｌｅｄ
・ｄｔｃ＿ｔｅｍｐｏｒａｌｙ＿ｒｏｏｔ
・ｒｏｌｅ＿ｃｈａｎｇｅｄ
例示的な状態機械は、以下の変数の使用方法を変更した。
・ｔｃＰｒｏｐ
・ｎｅｗＩｎｆｏ
・ｎｅｗＩｎｆｏＭｓｔｉ
例示的な状態機械は、以下の変数を削除した。
・ｒｃｖｄＴＣ
・ｔｃＷｈｉｌｅ
図６に示された状態は、以下の意味を有する。
・Ｄｉｓｃａｒｄｉｎｇ＿ＴＣ１６：これらのステップは、ポートが廃棄状態になる場合に呼び出される。
・Ｔｏ＿Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＿ＴＣ１７：このブロックは、ポートが廃棄状態から転送状態に遷移する場合に動作する。この遷移は、継続的な転送状態とは区別される。
・Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＿ＴＣ１８：この状態は、転送ポートのアイドル状態の動作であるため、ポートが継続的に転送状態にある場合に使用される。
・Ｎｏｔｉｆｉｅｄ＿ＴＣ１９：受信したＲＴＣ ＢＰＤＵ又はＤＴＣ ＢＰＤＵの解釈はここで実現される。
・Ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ＿ＴＣ２０：ルートポートのみがこのブロックに入り、ＲＴＣメッセージ又はＤＴＣメッセージの伝播を実現する。

図７のフローチャートは、本発明の一実施形態に係るステップを示す。以下の符号は図７の符号に対応する。

Ｓ２９．ネットワークにおいてトポロジ変化により影響を受けたブリッジノードを識別する。この例において、ネットワーク変化は消失リンクである。ネットワーク変化において、ブリッジノードのリングは、消失リンクから分岐ブリッジノード２へのパスを規定する第１の部分Ｐ１及び新たに形成されたリンクから分岐ブリッジノード２へのパスを規定する第２の部分Ｐ２を有する。消失リンクと新たに形成されたリンクとの間のパスを規定する第３の部分Ｐ３が更に含まれてもよい。

Ｓ３０．制御信号をブリッジノードに送出し、事前定義されたポートテーブルを消去するようにブリッジノードに命令する。

Ｓ３１．制御信号を受信するブリッジノードは、Ｐ１において指定ポートテーブルを消去し、Ｐ２においてルートポートテーブルを消去し、必要に応じてＰ３において指定ポートテーブルを消去する。

Ｓ３２．必要に応じて、ルートブリッジノードへのパスの次のブリッジノードに対して制御信号を転送する。

尚、上記は、本発明を単純化したものであり、リングが別個に判定されることを示すべきではない。リングは、一般に、ブリッジノード間の信号送信中、かつ制御信号が処理されるときに、「処理しながらその場で（オンザフライで）」識別される。

図８を参照すると、ブリッジノードが示される。ブリッジノード５は、ポートテーブルを格納するメモリ２１と、ポートテーブルのうちの少なくともいくつかを消去するようにブリッジノード５に命令する信号を受信するレシーバ２２とを有する。プロセッサ２３は、必要なポートテーブルを消去するために提供され、トランスミッタ２４は、リングで信号を更なるブリッジノードに転送するために提供される。メモリ２１は、特定のポートに関連付けられたエントリがポートテーブルと呼ばれるメモリのサブテーブルに共に収集されるように特にメモリにおいて編成されるポート関連付けエントリ及びＭＡＣアドレスを格納する。ポートに属するエントリを消去しやすくするためにポートに属するエントリをサブテーブル等に収集するようにＦＤＢを構造化するのは有益である。正常な動作中、フレームがテーブルに到達する際に宛先アドレスに基づいてルックアップが実行される。ルックアップの結果は、フレームが送出されたポートである。ポートに属するエントリは、テーブルの同一部分に共に格納されてもよい。尚、メモリ２１、レシーバ２２、プロセッサ２３及びトランスミッタ２４の全ては、上述した機能に対して更なる機能を有してもよい。

既存のＲＳＴＰ及びＭＳＴＰフラッシング処理が、トポロジ変化後にＦＤＢからエントリを不必要に削除することにより、ブロードキャストストーム中にブリッジネットワークに対して不必要に大きな過負荷トラフィックを発生させる。本明細書において提案されたリングフラッシング方法は、ＭＡＣアドレスエントリの消去を開始するために送出されたメッセージの数を減少することにより、トポロジ変化後のトラフィック過負荷を低下させる。これは、ＢＰＤＵの新しい２ビットトポロジ変化フラグにより制御される。

請求の範囲により規定されるように、本発明の範囲から逸脱せずに、種々の変更が上述した実施形態に対して行なわれてもよいことは、当業者には理解されるだろう。

本発明において、以下の頭文字が使用される。
ＢＰＤＵ ブリッジプロトコルデータユニット
ＤＴＣ 指定トポロジ変化
ＦＤＢ フィルタリングデータベース
ＭＡＣ 媒体アクセス制御
ＭＳＴＰ マルチプルスパニングツリープロトコル
ＲＳＴＰ 高速スパニングツリープロトコル
ＲＤＴＣ ルート＆指定トポロジ変化
ＲＴＣ ルートトポロジ変化
ＴＣ トポロジ変化

Claims (17)

1. ルートブリッジノードと複数のブリッジノードとを含むイーサネットネットワークにおけるブリッジノードにおいてポートテーブルを消去する方法であって、
   前記イーサネットネットワークのトポロジにおける変化により影響を受け、前記複数のブリッジノードのサブセットを含み、かつ前記ルートブリッジノードに接続する分岐ブリッジノードを含むブリッジノードのリングを、前記複数のブリッジノードから即座に識別するステップと、
   前記リング上の前記ブリッジノードのみのポートテーブルを消去するステップと
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記トポロジにおける前記変化は、消失ブリッジ、新しいリンク、新しいブリッジ、複数の新しいリンク及び複数の新しいノードのうちのいずれかから選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. トポロジにおける前記変化は消失リンクを含み、前記識別されたブリッジノードのリングは、前記消失リンクから前記分岐ブリッジノードへのパスを含む第１の部分と、新たに形成されたリンクから前記分岐ブリッジノードへのパスを含む第２の部分とを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記リングの前記第１の部分のブリッジノードにおいて指定ポートテーブルを消去するステップと、
   前記リングの前記第２の部分上のブリッジノードにおいてルートポートテーブルを消去するステップとを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記リングは、前記消失リンクと前記新たに形成されたリンクとの間のパスを含む第３の部分を含み、
   前記方法は、前記リングの前記第３の部分のブリッジノードにおいて指定ポートテーブルを消去するステップを含むことを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
6. ポートテーブルを消去するように各ブリッジノードに命令する制御信号を前記リングにおいてブリッジノードに送出するステップを更に含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記リング上のブリッジノードにおいて、
   指定ポートテーブルを消去するように前記ブリッジノードに命令する制御信号を受信するステップと、
   前記ブリッジノードにおいて指定ポートテーブルを消去するステップと、
   前記ルートブリッジノードに対してメッセージを転送するステップとを更に含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記リング上のブリッジノードにおいて、
   ルートポートテーブルを消去するように前記ブリッジノードに命令する制御信号を受信するステップと、
   前記ブリッジノードにおいてルートポートテーブルを消去するステップと、
   前記ルートブリッジノードに対して制御メッセージを転送するステップと
   を更に含むことを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
9. 前記リング上のブリッジノードにおいて、
   指定ポートテーブルを消去するように前記ブリッジノードに命令する制御信号を受信するステップと、
   前記ブリッジノードがルートポートテーブルを消去するように別のブリッジノードに命令する制御信号を開始した場合、前記ルートブリッジノードに対して前記受信した制御信号を転送する動作をしないステップとを更に含むことを特徴とする請求項６、７又は８記載の方法。
10. ブリッジノードの複数のリングを識別することと、前記複数のリング上の各ブリッジノードでポートテーブルを消去するステップとを含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. イーサネットネットワークにおいて使用されるブリッジノードであって
    複数のポートテーブルを含むメモリと、
    前記複数のポートテーブルから選択されたポートテーブルの一部を消去するように前記ブリッジノードに命令する信号を受信するレシーバと、
    前記メモリから前記選択されたポートテーブルの一部を消去するプロセッサと、
    前記信号を更なるブリッジノードに転送するトランスミッタと
    を備えることを特徴とするブリッジノード。
12. 前記選択されたポートテーブルは、ルートポートテーブル及び指定ポートテーブルのいずれかを含むことを特徴とする請求項１１記載のブリッジノード。
13. 前記レシーバは、指定ポートテーブルを消去するように前記ブリッジノードに命令する制御信号を受信するように構成され、
    前記プロセッサは、前記ルートポートテーブルを消去するように別のブリッジノードに命令する制御信号を前記ブリッジノードが開始したかを判定するように構成され、そのように判定される場合、前記受信した制御信号がルートブリッジノードに対して転送されないことを保証することを特徴とする請求項１２記載のブリッジノード。
14. イーサネットネットワークにおいてブリッジノードを動作する方法であって、
    複数のポートテーブルをメモリに格納するステップと、
    前記複数のポートテーブルから選択されたポートテーブルの一部を消去するように前記ブリッジノードに命令する信号を受信するステップと、
    前記選択されたポートテーブルの一部を前記メモリから消去するステップと、
    前記イーサネットネットワークにおいて前記信号を更なるブリッジノードに転送するステップと
    を有することを特徴とする方法。
15. 請求項１４に記載された方法を実行するように装置を制御するためのプログラム。
16. 搬送担体上で搬送された、請求項１５に記載されたプログラム。
17. 請求項１５又は１６のいずれか１項に記載されたプログラムを含む記憶媒体。

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