JP5533301B2 - 通信システムおよび通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信を行う通信システム、通信方法およびスイッチに関する。

従来、リングネットワークを構成するノードおよび該ノードにつながるノードを含めてＩＰアドレスを自動的に生成する通信システムが知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。このような通信システムにおいては、たとえば、ルーティング機能を有するネットワーク層のＬ３スイッチを用いてＩＰアドレスの生成を行う。また、広域のイーサネット（登録商標）などで構成されるデータリンク層のＬ２ネットワークの迂回を、インターネットなどのネットワーク層のＬ３ネットワークで行う通信システムが考えられる。

特開２０００−１３４３６号公報

しかしながら、上述した技術では、Ｌ２ネットワークが物理層レベルで分断されると、分断された各Ｌ２ネットワークをＬ３スイッチが別々のネットワークとして認識できないため、Ｌ２ネットワークの通信をＬ３ネットワークによって迂回することができない。このため、Ｌ２ネットワークが物理層レベルで分断されるとＬ２ネットワークの通信を継続することができず、ネットワークの信頼性が低いという問題がある。

開示の通信システム、通信方法およびスイッチは、上述した問題点を解消するものであり、ネットワークの信頼性を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示技術は、データリンク層の第一ネットワークと、前記第一ネットワークの迂回経路に用いられるネットワーク層の第二ネットワークと、が混在する通信システムにおいて、前記第一ネットワークの第一スイッチが、前記第一ネットワークの状態変化を検出した場合にブロードキャストによって状態変化信号を配信し、前記第二ネットワークの第二スイッチが、配信された状態変化信号の受信を契機として前記第一ネットワークのネットワークアドレスを更新することを要件とする。

開示の通信システム、通信方法およびスイッチによれば、ネットワークの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる通信システムの一例を示す図である。 Ｌ３スイッチの構成例を示すブロック図である。 Ｌ２スイッチの構成例を示すブロック図である。 Ｌ３スイッチの初期動作時の処理例を示すフローチャートである。 ネットワークアドレスの決定例を示す図である。 Ｌ２スイッチの初期動作時の処理例を示すフローチャートである。 通信システムの初期動作の一例を示すシーケンス図である。 Ｌ３スイッチの運用動作時の処理例を示すフローチャートである。 Ｌ２スイッチの運用動作時の処理例を示すフローチャートである。 Ｌ２ネットワークの分断の一例を示す図である。 通信システムの運用動作の一例を示すシーケンス図である。 Ｌ２ネットワークの復旧の一例を示す図である。 実施の形態２にかかる通信システムの一例を示す図である。 Ｌ３スイッチの構成例を示すブロック図である。 Ｌ２スイッチの構成例を示すブロック図である。 Ｌ３スイッチの初期動作時の処理例を示すフローチャートである。 Ｌ３スイッチの運用動作時の処理例を示すフローチャートである。 Ｌ２ネットワークの分断の一例を示す図である。 Ｌ２ネットワークの復旧の一例を示す図である。 通信システムの適用例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。開示技術は、Ｌ２スイッチによる状態変化信号のブロードキャストを契機としてネットワークアドレスを更新することで、Ｌ３ネットワークを迂回経路としてＬ２ネットワークの通信を継続し、ネットワークの信頼性を向上させる。

（実施の形態１）
（通信システムについて）
図１は、実施の形態１にかかる通信システムの一例を示す図である。図１に示す通信システム１００は、実施の形態１にかかる通信システムである。図１に示すように、通信システム１００は、データリンク層（レイヤ２）のＬ２ネットワーク１１０（第一ネットワーク）と、ネットワーク層（レイヤ３）のＬ３ネットワーク１２０（第二ネットワーク）と、が混在する通信システムである。

Ｌ２ネットワーク１１０は、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４（第一スイッチ）を含んでいる。Ｌ２スイッチ１１１〜１１４のそれぞれは、たとえばルーティング機能を持たず、隣接するノード間でのデータ転送を行うスイッチである。通信システム１００においては、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４はリング状に接続されている。Ｌ２スイッチ１１１〜１１４には、固有の識別情報としてそれぞれノード番号「１」〜「４」が割り当てられている。

Ｌ３ネットワーク１２０は、Ｌ３スイッチ１２１，１２２（第二スイッチ）を含んでいる。Ｌ３スイッチ１２１，１２２のそれぞれは、たとえばルーティング機能を有するスイッチである。通信システム１００においては、Ｌ３スイッチ１２１はＬ２スイッチ１１１と接続されている。Ｌ３スイッチ１２２はＬ２スイッチ１１４と接続されている。

図２は、Ｌ３スイッチの構成例を示すブロック図である。図２に示すＬ３スイッチ２００は、たとえば図１に示したＬ３スイッチ１２１，１２２に適用されるスイッチである。図２に示すように、Ｌ３スイッチ２００は、ＬＡＮポート２１０と、状態変化信号受信部２２０と、応答要求信号送信部２３０と、応答信号受信部２４０と、ネットワークアドレス決定部２５０と、ＤＨＣＰ処理部２６０と、アドレス設定部２７０と、を備えている。ＬＡＮポート２１０は、他の各スイッチとの間で通信を行うポートである。

状態変化信号受信部２２０は、通信システム１００においてブロードキャストで配信された状態変化信号を受信する。状態変化信号受信部２２０は、受信した状態変化信号を応答要求信号送信部２３０へ出力する。応答要求信号送信部２３０は、状態変化信号受信部２２０から状態変化信号が出力されると、ＬＡＮポート２１０を用いて応答要求信号をブロードキャストで配信する。応答要求信号は、Ｌ２ネットワーク１１０の各Ｌ２スイッチに応答信号を要求する信号である。

応答信号受信部２４０は、応答要求信号送信部２３０によって配信された応答要求信号に応じて各Ｌ２スイッチから送信された応答信号を、ＬＡＮポート２１０を介して受信する。これにより、応答信号受信部２４０は、Ｌ２ネットワーク１１０の各Ｌ２スイッチのうちの、Ｌ３スイッチ２００に正常に接続されているネットワークに含まれる各Ｌ２スイッチからの各応答信号を受信することができる。応答信号受信部２４０は、受信した各応答信号をネットワークアドレス決定部２５０へ出力する。

ネットワークアドレス決定部２５０は、応答信号受信部２４０から出力された応答信号に基づいて、Ｌ３スイッチ２００に接続されたＬ２ネットワーク（たとえばＬ２ネットワーク１１０）のネットワークアドレスを決定する。具体的には、ネットワークアドレス決定部２５０は、応答信号受信部２４０から出力された応答信号の数に基づいてＬ３スイッチ２００に接続されたＬ２ネットワークのＬ２スイッチの数をカウントする。

そして、ネットワークアドレス決定部２５０は、カウントした数のノードを割り当て可能なサブネットマスクビットの最小のビット数を決定する。たとえば、ネットワークアドレス決定部２５０は、カウントした数をＭとすると、Ｍ−１を２進数に変換し、変換した２進数の桁数をサブネットマスクビットのビット数として決定する。具体的には、ネットワークアドレス決定部２５０は、カウントした数が４である場合は、４−１＝３を２進数に変換した「１１」の桁数２をサブネットマスクビットのビット数として決定する。

これにより、４つのノードをサブネットマスクビットの「０１」，「１０」，「１１」，「００」に割り当てることができる。また、カウントした数のノードを割り当て可能なサブネットマスクビットの最小のビット数を決定することができる。

また、ネットワークアドレス決定部２５０は、応答信号を受信したＬ２スイッチの中からマスタノードを決定する。たとえば、ネットワークアドレス決定部２５０は、応答信号受信部２４０から出力された応答信号に含まれるノード番号（識別情報）が最小のＬ２スイッチをマスタノードとして決定する。ただし、マスタノードの決定方法は、ノード番号が最小のＬ２スイッチをマスタノードとして決定する方法に限らず、Ｌ３ネットワーク１２０の各Ｌ３スイッチで共通の規則によってマスタノードを決定すればよい。たとえば、ノード番号（識別情報）が最大のＬ２スイッチをマスタノードとして決定してもよい。

ネットワークアドレス決定部２５０は、決定したビット数のサブネットマスクビットに、マスタノードとして決定したＬ２スイッチのノード番号を割り当てる。たとえば、ネットワークアドレス決定部２５０は、ノード番号をＮとすると、Ｎを２進数に変換し、変換した２進数をサブネットマスクビットに割り当てる。ただし、サブネットマスクビットに対するノード番号の割当方法はこれに限らず、Ｌ３ネットワーク１２０の各Ｌ３スイッチで共通の規則によってサブネットマスクビットにノード番号を割り当てればよい。

また、ネットワークアドレス決定部２５０は、Ｌ２スイッチのノード番号を割り当てたサブネットマスクビットに基づいて、Ｌ３スイッチ２００に接続されたＬ２ネットワークのネットワークアドレスを決定する（たとえば図５参照）。ネットワークアドレス決定部２５０は、決定したネットワークアドレスをＤＨＣＰ処理部２６０へ出力する。

ＤＨＣＰ処理部２６０は、ネットワークアドレス決定部２５０から出力されたネットワークアドレスに基づくＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）処理を実行する。具体的には、ＤＨＣＰ処理部２６０は、ネットワークアドレス決定部２５０から出力されたネットワークアドレスを含む各ＩＰアドレスを、Ｌ３スイッチ２００に接続された各Ｌ２スイッチのＩＰアドレスとして決定する。

または、ＤＨＣＰ処理部２６０は、Ｌ３スイッチ２００と接続されたＤＨＣＰサーバにＤＨＣＰ処理を実行させ、ＤＨＣＰ処理によるＩＰアドレスの決定結果をＤＨＣＰサーバから取得する機能部であってもよい。ＤＨＣＰ処理部２６０は、ＩＰアドレスの決定結果をアドレス設定部２７０へ出力する。

アドレス設定部２７０は、ＤＨＣＰ処理部２６０から出力されたＩＰアドレスの決定結果に基づいて、Ｌ３スイッチ２００に接続された各Ｌ２スイッチのＩＰアドレスをＬＡＮポート２１０に割り当てる。また、アドレス設定部２７０は、Ｌ３スイッチ２００に接続された各Ｌ２スイッチのＩＰアドレスを、ＬＡＮポート２１０を用いて各Ｌ２スイッチへ通知する。これにより、Ｌ３スイッチ２００に接続された各Ｌ２スイッチのネットワークアドレスを更新することができる。

図３は、Ｌ２スイッチの構成例を示すブロック図である。図３に示すＬ２スイッチ３００は、図１に示したＬ２スイッチ１１１〜１１４に適用されるＬ２スイッチである。図３に示すように、Ｌ２スイッチ３００は、ＬＡＮポート３１０と、状態監視部３２０と、状態変化信号送信部３３０と、要求信号受信部３４０と、応答信号送信部３５０と、を備えている。ＬＡＮポート３１０は、隣接するスイッチとの間で通信を行うポートである。

状態監視部３２０は、ＬＡＮポート３１０の物理層の状態を監視する。そして、状態監視部３２０は、ＬＡＮポート３１０の物理層の状態変化を検出すると、物理層の状態の変化を検出したことを状態変化信号送信部３３０へ通知する。ＬＡＮポート３１０の物理層の状態変化には、たとえば、隣接するノードとの間のリンク断や、隣接するノードとの間のリンク確立などである。

状態変化信号送信部３３０は、物理層の状態変化を検出したことが状態監視部３２０から通知されると、ＬＡＮポート３１０を用いてブロードキャストにより状態変化信号を配信する。これにより、状態変化信号をＬ３スイッチ１２１，１２２へ送信することができる。状態変化信号は、Ｌ２ネットワーク１１０の状態変化を示す情報である。

要求信号受信部３４０は、Ｌ３スイッチ１２１，１２２からブロードキャストで配信された応答要求信号を受信する。要求信号受信部３４０は、受信した応答要求信号を応答信号送信部３５０へ出力する。応答信号送信部３５０は、要求信号受信部３４０から応答要求信号が出力されると、Ｌ３スイッチ２００のノード番号（識別情報）を格納した応答信号を生成し、生成した応答信号をＬＡＮポート３１０を用いてブロードキャストにより配信する。これにより、応答信号をＬ３スイッチ１２１，１２２へ送信することができる。

（初期動作について）
図４は、Ｌ３スイッチの初期動作時の処理例を示すフローチャートである。図２に示したＬ３スイッチ２００は、初期動作時にたとえば以下の各ステップを実行する。まず、応答要求信号送信部２３０が、Ｌ２ネットワーク１１０の各Ｌ２スイッチに対して応答信号を要求する応答要求信号をブロードキャストで配信する（ステップＳ４０１）。

つぎに、応答信号受信部２４０が、ステップＳ４０１によって配信された応答要求信号に応じて送信された各Ｌ２スイッチからの応答信号を受信する（ステップＳ４０２）。ステップＳ４０２においては、たとえば、ステップＳ４０１によって応答要求信号が配信されてから所定時間の間に配信された各応答信号を受信する。

つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、ステップＳ４０２によって受信された応答信号の数を算出する（ステップＳ４０３）。つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、ステップＳ４０３によって算出された数のノードを割り当て可能なサブネットマスクビットのビット数を決定する（ステップＳ４０４）。つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、ステップＳ４０２において応答信号を受信したＬ２スイッチの中からマスタノードを決定する（ステップＳ４０５）。

つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、ステップＳ４０４によって決定されたビット数のサブネットマスクビットに、ステップＳ４０５によってマスタノードとして決定されたＬ２スイッチのノード番号を割り当てる（ステップＳ４０６）。つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、ステップＳ４０６によって得られたサブネットマスクビットに基づいてネットワークアドレスを決定する（ステップＳ４０７）。

つぎに、ＤＨＣＰ処理部２６０が、ステップＳ４０７によって決定されたネットワークアドレスに基づいて、ステップＳ４０２によって応答信号を受信した各Ｌ２スイッチのＩＰアドレスを決定する（ステップＳ４０８）。つぎに、アドレス設定部２７０が、ステップＳ４０８によって決定された各Ｌ２スイッチのＩＰアドレスをＬＡＮポート２１０に割り当て（ステップＳ４０９）、一連の処理を終了する。

以上の各ステップにより、Ｌ３スイッチ２００に接続された各Ｌ２スイッチのＩＰアドレスを決定することができる。また、Ｌ３スイッチ２００は、ステップＳ４０４によって決定されたビット数をＬ３スイッチ２００のメモリに記憶しておく。

図５は、ネットワークアドレスの決定例を示す図である。図５に示すネットワークアドレス５１０は、Ｌ２ネットワーク１１０の元のネットワークアドレスの一例である。ここではネットワークアドレス５１０を「１７２．１６．０．０」（クラスＢ）とする。サブネットマスクビット５１１は、ネットワークアドレス５１０のサブネットマスクビットである。ネットワークアドレス５２０は、図４のステップＳ４０１〜Ｓ４０７によって決定されるネットワークアドレスの一例である。

まず、Ｌ３スイッチ１２１による図４の各ステップの実行例を説明する。図４のステップＳ４０１において、Ｌ３スイッチ１２１によって配信された応答要求信号はＬ２スイッチ１１１〜１１４によって受信される。このため、ステップＳ４０２において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４からの各応答信号を受信する。したがって、ステップＳ４０３において、Ｌ３スイッチ１２１は、応答信号の数を４に決定する。ステップＳ４０４において、Ｌ３スイッチ１２１は、４つのノードを割り当て可能なサブネットマスクビット５１１の最小のビット数を２に決定する。

ステップＳ４０５において、Ｌ３スイッチ１２１は、応答信号に含まれるノード番号が「１」で最小のＬ２スイッチ１１１をマスタノードとして決定する。ステップＳ４０６において、Ｌ３スイッチ１２１は、２ビットのサブネットマスクビット５１１にノード番号「１」を割り当て、サブネットマスクビット５１１が「０１」となる。

ステップＳ４０７において、Ｌ３スイッチ１２１は、ネットワークアドレス５１０の３オクテット目の上位２ビットを「０１」にする。これにより、ネットワークアドレス５１０の３オクテット目が「０１００００００」（６４）となったアドレス「１７２．１６．６４．０」がネットワークアドレス５２０として決定される。ステップＳ４０８においてＬ３スイッチ１２１は、たとえば、決定したネットワークアドレスにホストアドレスを組み合わせた「１７２．１６．６４．１」，「１７２．１６．６４．２」，…を各Ｌ２スイッチの各ＩＰアドレスとして決定する。

つぎに、Ｌ３スイッチ１２２による図４の各ステップの実行例を説明する。図４のステップＳ４０１において、Ｌ３スイッチ１２２によって配信された応答要求信号はＬ２スイッチ１１１〜１１４によって受信される。このため、ステップＳ４０２において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４からの各応答信号を受信する。

したがって、Ｌ３スイッチ１２２によるステップＳ４０３〜Ｓ４０８の実行結果は、Ｌ３スイッチ１２１によるステップＳ４０３〜Ｓ４０８の実行結果と同様になる。具体的には、Ｌ３スイッチ１２２は、アドレス「１７２．１６．６４．０」をネットワークアドレス５２０として決定し、決定したネットワークアドレス５２０によって各Ｌ２スイッチの各ＩＰアドレスを決定する。

図６は、Ｌ２スイッチの初期動作時の処理例を示すフローチャートである。図３に示したＬ２スイッチ３００は、初期動作時にたとえば以下の各ステップを実行する。まず、要求信号受信部３４０が、Ｌ３スイッチ１２１またはＬ３スイッチ１２２からの応答要求信号を受信したか否かを判断し（ステップＳ６０１）、応答要求信号を受信するまで待つ（ステップＳ６０１：Ｎｏのループ）。

ステップＳ６０１において応答要求信号を受信すると（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）、応答信号送信部３５０が、自装置のノード番号を格納した応答信号を生成する（ステップＳ６０２）。つぎに、要求信号受信部３４０が、ステップＳ６０２によって生成された応答信号をブロードキャストにより配信し（ステップＳ６０３）、一連の処理を終了する。以上の各ステップにより、Ｌ３スイッチ１２１，１２２から応答要求信号が配信された場合に応答信号をＬ３スイッチ１２１，１２２へ送信することができる。

図７は、通信システムの初期動作の一例を示すシーケンス図である。図７においてはＬ３スイッチ１２１とＬ２スイッチ１１１〜１１４との間の初期動作について説明するが、Ｌ３スイッチ１２２とＬ２スイッチ１１１〜１１４との間の初期動作についても同様である。まず、Ｌ３スイッチ１２１が、応答要求信号をブロードキャストによって配信する（ステップＳ７０１）。ステップＳ７０１によって配信された応答要求信号は、Ｌ３スイッチ１２１に接続されたＬ２スイッチ１１１〜１１４に受信される。

つぎに、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４のそれぞれが、自装置のノード番号を格納した応答信号を生成する（ステップＳ７０２）。つぎに、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４のそれぞれが、ステップＳ７０２によって生成された応答信号をブロードキャストによって配信する（ステップＳ７０３）。ステップＳ７０３によって配信された応答信号は、Ｌ３スイッチ１２１によって受信される。

つぎに、Ｌ３スイッチ１２１が、ステップＳ７０３において受信された応答信号に基づいてＬ２ネットワーク１１０のネットワークアドレスを決定する（ステップＳ７０４）。つぎに、Ｌ３スイッチ１２１が、ステップＳ７０４によって決定されたネットワークアドレスを含むＩＰアドレスを、Ｌ２ネットワーク１１０に含まれる各Ｌ２スイッチ（Ｌ２スイッチ１１１〜１１４）に設定し（ステップＳ７０５）、一連の処理を終了する。

（運用動作について）
図８は、Ｌ３スイッチの運用動作時の処理例を示すフローチャートである。図２に示したＬ３スイッチ２００は、運用動作時にたとえば以下の各ステップを実行する。まず、状態変化信号受信部２２０が、Ｌ２ネットワーク１１０のＬ２スイッチからの状態変化信号を受信したか否かを判断し（ステップＳ８０１）、状態変化信号を受信するまで待つ（ステップＳ８０１：Ｎｏのループ）。

ステップＳ８０１において状態変化信号を受信すると（ステップＳ８０１：Ｙｅｓ）、応答要求信号送信部２３０が、Ｌ２ネットワーク１１０の各Ｌ２スイッチに対して応答信号を要求する応答要求信号をブロードキャストにより配信する（ステップＳ８０２）。つぎに、応答信号受信部２４０が、ステップＳ８０２によって配信された応答要求信号に応じて送信された各Ｌ２スイッチからの応答信号を受信する（ステップＳ８０３）。

つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、ステップＳ８０３において応答信号を受信したＬ２スイッチの中からマスタノードを決定する（ステップＳ８０４）。つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、図４のステップＳ４０４によって決定されたビット数をメモリから読み出す。そして、ネットワークアドレス決定部２５０は、読み出したビット数のサブネットマスクビットに、ステップＳ８０４によってマスタノードとして決定されたＬ２スイッチのノード番号を割り当てる（ステップＳ８０５）。

図８に示すステップＳ８０６〜Ｓ８０８は、図４に示したステップＳ４０７〜Ｓ４０９と同様である。ただしステップＳ８０８の後はステップＳ８０１へ移行する。以上の各ステップにより、Ｌ２ネットワーク１１０の構成が変化した場合に、Ｌ３スイッチ２００に接続されたＬ２ネットワークのネットワークアドレスを自動的に更新することができる。

図９は、Ｌ２スイッチの運用動作時の処理例を示すフローチャートである。Ｌ２スイッチ３００は、運用動作時にたとえば以下の各ステップを実行する。まず、状態監視部３２０が、物理層の状態変化があるか否かを判断する（ステップＳ９０１）。物理層の状態変化がない場合（ステップＳ９０１：Ｎｏ）は、ステップＳ９０３へ移行する。物理層の状態変化がある場合（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）は、状態変化信号送信部３３０が、状態変化信号をブロードキャストにより配信する（ステップＳ９０２）。

図９に示すステップＳ９０３〜Ｓ９０５は、図６に示したステップＳ６０１〜Ｓ６０３と同様である。ただしステップＳ９０５の後はステップＳ９０１へ移行する。以上の各ステップにより、Ｌ２ネットワーク１１０の構成が変化した場合に、Ｌ２スイッチ３００と接続されているＬ３スイッチ２００に対して状態変化信号を送信することができる。これにより、Ｌ２スイッチ３００が属する変化後のＬ２ネットワークのネットワークアドレスを更新させることができる。

図１０は、Ｌ２ネットワークの分断の一例を示す図である。図１０において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、通信システム１００の運用時において、Ｌ２スイッチ１１２とＬ２スイッチ１１４との間のリンク断と、Ｌ２スイッチ１１１とＬ２スイッチ１１３との間のリンク断と、が発生し、Ｌ２ネットワーク１１０が分断された場合について説明する。

まず、図１０に示したＬ２ネットワーク１１０の分断が発生した場合における、Ｌ３スイッチ１２１による図８の各ステップの実行例を説明する。図８のステップＳ８０１において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ２ネットワーク１１０が分断されているため、Ｌ２スイッチ１１１，１１２から配信された状態変化信号を受信し、Ｌ２スイッチ１１３，１１４から配信された状態変化信号を受信しない。

また、ステップＳ８０２によってＬ３スイッチ１２１から配信された応答要求信号は、Ｌ２スイッチ１１１，１１２によって受信され、Ｌ２スイッチ１１３，１１４には受信されない。このため、ステップＳ８０３において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ２スイッチ１１１，１１２からの各応答信号を受信する。

ステップＳ８０４において、Ｌ３スイッチ１２１は、応答信号に含まれるノード番号が「１」で最小のＬ２スイッチ１１１をマスタノードとして決定する。ステップＳ８０５において、Ｌ３スイッチ１２１は、２ビットのサブネットマスクビットにＬ２スイッチ１１１のノード番号「１」を割り当て、サブネットマスクビットを「０１」とする。

ステップＳ８０６において、Ｌ３スイッチ１２１は、ネットワークアドレスの３オクテット目の上位２ビットを「０１」にすることで３オクテット目を「０１００００００」（６４）としたアドレスをネットワークアドレスとして決定する。この場合は、「１７２．１６．６４．０」がネットワークアドレスとして決定される。ステップＳ８０７において、Ｌ３スイッチ１２１は、たとえば、決定したネットワークアドレスにホストアドレスを組み合わせた「１７２．１６．６４．１」，「１７２．１６．６４．２」をＬ２スイッチ１１１，１１２の各ＩＰアドレスとして決定する。

つぎに、図１０に示したＬ２ネットワーク１１０の分断が発生した場合における、Ｌ３スイッチ１２２による図８の各ステップの実行例を説明する。図８のステップＳ８０１において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ２ネットワーク１１０が分断されているため、Ｌ２スイッチ１１３，１１４から配信された状態変化信号を受信し、Ｌ２スイッチ１１１，１１２から配信された状態変化信号を受信しない。

また、ステップＳ８０２によってＬ３スイッチ１２２から配信された応答要求信号はＬ２スイッチ１１３，１１４によって受信され、Ｌ２スイッチ１１１，１１２には受信されない。このため、ステップＳ８０３において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ２スイッチ１１３，１１４からの各応答信号を受信する。

ステップＳ８０４において、Ｌ３スイッチ１２２は、応答信号に含まれるノード番号が「３」で最小のＬ２スイッチ１１３をマスタノードとして決定する。ステップＳ８０５において、Ｌ３スイッチ１２２は、２ビットのサブネットマスクビットにＬ２スイッチ１１３のノード番号「３」を割り当て、サブネットマスクビットを「１１」とする。

ステップＳ８０６において、Ｌ３スイッチ１２２は、ネットワークアドレスの３オクテット目の上位２ビットを「１１」にすることで３オクテット目を「１１００００００」（１９２）としたアドレスをネットワークアドレスとして決定する。この場合は、「１７２．１６．１９２．０」がネットワークアドレスとして決定される。ステップＳ８０７において、Ｌ３スイッチ１２２は、たとえば、決定したネットワークアドレスにホストアドレスを組み合わせた「１７２．１６．１９２．１」，「１７２．１６．１９２．２」をＬ２スイッチ１１３，１１４の各ＩＰアドレスとして決定する。

これにより、Ｌ２スイッチ１１１，１１２にはネットワークアドレス「１７２．１６．６４．０」を含むＩＰアドレスが設定され、Ｌ２スイッチ１１３，１１４にはネットワークアドレス「１７２．１６．１９２．０」を含むＩＰアドレスが設定される。このため、Ｌ３スイッチ１２１，１２２のそれぞれは、Ｌ２スイッチ１１１，１１２を含むＬ２ネットワークと、Ｌ２スイッチ１１３，１１４を含むＬ２ネットワークと、を異なるネットワークとして認識することができる。したがって、Ｌ３ネットワーク１２０を迂回経路としてＬ２ネットワーク１１０の通信を継続することができる。

図１１は、通信システムの運用動作の一例を示すシーケンス図である。図１１においてはＬ３スイッチ１２１とＬ２スイッチ１１１，１１２との間の運用動作について説明するが、Ｌ３スイッチ１２２とＬ２スイッチ１１３，１１４との間の運用動作についても同様である。図１０に示したＬ２ネットワーク１１０の分断が発生すると、まず、Ｌ２スイッチ１１１，１１２が、物理層の状態変化を検出する（ステップＳ１１０１）。

つぎに、Ｌ２スイッチ１１１，１１２が、状態変化信号をブロードキャストによって配信する（ステップＳ１１０２）。図１１に示すステップＳ１１０３〜Ｓ１１０７は、図７に示したステップＳ７０１〜Ｓ７０５と同様であるため説明を省略する。

図１２は、Ｌ２ネットワークの復旧の一例を示す図である。図１２において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示したＬ２ネットワーク１１０の分断が発生した後に、図１２に示すように、Ｌ２スイッチ１１１とＬ２スイッチ１１３との間のリンク断が復旧した場合について説明する。

まず、Ｌ２スイッチ１１１とＬ２スイッチ１１３との間のリンク断が復旧した場合における、Ｌ３スイッチ１２１による図８の各ステップの実行例を説明する。図８のステップＳ８０１において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ２ネットワーク１１０の分断が復旧しているため、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４から配信された状態変化信号を受信する。また、ステップＳ８０２によってＬ３スイッチ１２１から配信された応答要求信号はＬ２スイッチ１１１〜１１４によって受信される。このため、ステップＳ８０３において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４からの各応答信号を受信する。

ステップＳ８０４において、Ｌ３スイッチ１２１は、応答信号に含まれるノード番号が「１」で最小のＬ２スイッチ１１１をマスタノードとして決定する。ステップＳ８０５において、Ｌ３スイッチ１２１は、２ビットのサブネットマスクビットにＬ２スイッチ１１１のノード番号「１」を割り当て、サブネットマスクビットを「０１」とする。

ステップＳ８０６において、Ｌ３スイッチ１２１は、ネットワークアドレスの３オクテット目の上位２ビットを「０１」にすることで３オクテット目を「０１００００００」（６４）としたアドレスをネットワークアドレスとして決定する。この場合は、「１７２．１６．６４．０」がネットワークアドレスとして決定される。ステップＳ８０７において、Ｌ３スイッチ１２１は、たとえば、決定したネットワークアドレスにホストアドレスを組み合わせた「１７２．１６．６４．１」，「１７２．１６．６４．２」，…をＬ２スイッチ１１１〜１１４の各ＩＰアドレスとして決定する。

つぎに、Ｌ３スイッチ１２２による図８の各ステップの実行例を説明する。図８のステップＳ８０１において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ２ネットワーク１１０の分断が復旧しているため、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４から配信された状態変化信号を受信する。また、ステップＳ８０２によってＬ３スイッチ１２２から配信された応答要求信号はＬ２スイッチ１１１〜１１４によって受信される。このため、ステップＳ８０３において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４からの各応答信号を受信する。

したがって、Ｌ３スイッチ１２２によるステップＳ８０４〜Ｓ８０８の実行結果は、Ｌ３スイッチ１２１によるステップＳ８０４〜Ｓ８０８の実行結果と同様になる。具体的には、Ｌ３スイッチ１２２は、アドレス「１７２．１６．６４．０」をネットワークアドレスとして決定し、決定したネットワークアドレスによって各Ｌ２スイッチの各ＩＰアドレスを決定する。

このように、実施の形態１にかかる通信システム１００においては、Ｌ２ネットワーク１１０のＬ２スイッチ１１１〜１１４が、Ｌ２ネットワーク１１０の状態変化を示す状態変化信号をブロードキャストによって配信する。これにより、Ｌ２ネットワーク１１０に接続されたＬ３スイッチ１２１，１２２がＬ２ネットワーク１１０の状態変化を認識し、Ｌ２ネットワーク１１０のネットワークアドレスの更新を行うことができる。

これにより、Ｌ２ネットワーク１１０が分断された場合に、Ｌ３スイッチ１２１，１２２が分断された各Ｌ２ネットワークのネットワークアドレスを更新することができる。このため、Ｌ３スイッチ１２１，１２２が、分断された各Ｌ２ネットワークを別のネットワークとして認識することができる。したがって、Ｌ２ネットワーク１１０が分断されても、Ｌ３ネットワーク１２０を迂回経路としてＬ２ネットワーク１１０の通信を継続することができる。このため、Ｌ２ネットワーク１１０の信頼性を向上させることができる。

また、Ｌ３スイッチ１２１，１２２は、状態変化信号の受信を契機として応答要求信号をブロードキャストによって配信し、各Ｌ２スイッチによって送信された応答信号に基づいてネットワークアドレスを更新する。これにより、Ｌ３スイッチ１２１，１２２は、変化したＬ２ネットワーク１１０のうちの、自装置に接続されているＬ２ネットワークの構成を確認してネットワークアドレスを更新することができる。

また、Ｌ３スイッチ１２１，１２２は、状態変化信号の受信前（Ｌ２ネットワーク１１０の変化前）に受信した応答信号の数に基づいてネットワークアドレスを更新する。これにより、自装置に接続されているＬ２ネットワークのノード数に応じた最短のネットワークアドレスを設定することができる。このため、変化したＬ２ネットワークの各Ｌ２スイッチに対して割り当て可能なＩＰアドレスの減少を抑えつつ、分断された各Ｌ２ネットワークに設定するネットワークアドレスが重複することを回避することができる。

また、Ｌ３スイッチ１２１，１２２は、受信した応答信号に格納された識別情報に基づいて決定したアドレスによってネットワークアドレスを更新する。これにより、分断された各Ｌ２ネットワークに設定するネットワークアドレスが重複することを回避することができる。このため、Ｌ２ネットワーク１１０の信頼性をさらに向上させることができる。

（実施の形態２）
（通信システムについて）
図１３は、実施の形態２にかかる通信システムの一例を示す図である。図１３において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１３に示すように、実施の形態２にかかる通信システム１００のＬ３ネットワーク１２０は、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３を含んでいる。Ｌ３スイッチ１２１〜１２３のそれぞれは、たとえばルーティング機能を有する通信スイッチである。

実施の形態２においては、Ｌ３スイッチ１２１はＬ２スイッチ１１１と接続されている。Ｌ３スイッチ１２２はＬ２スイッチ１１２と接続されている。Ｌ３スイッチ１２３はＬ２スイッチ１１４と接続されている。Ｌ３スイッチ１２１〜１２３には、固有の識別情報としてそれぞれノード番号「１」〜「３」が割り当てられている。

図１４は、Ｌ３スイッチの構成例を示すブロック図である。図１４において、図２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１４に示すＬ３スイッチ２００は、たとえば図１３に示したＬ３スイッチ１２１〜１２３に適用されるスイッチである。図１４に示すように、実施の形態２にかかるＬ３スイッチ２００は、図２に示した構成に加えて、要求信号受信部１４１０と、応答信号送信部１４２０と、ノード数記憶部１４３０と、を備えている。

要求信号受信部１４１０は、Ｌ３ネットワーク１２０の他のＬ３スイッチからブロードキャストで配信された応答要求信号を受信する。要求信号受信部１４１０は、受信した応答要求信号を応答信号送信部１４２０へ出力する。応答信号送信部１４２０は、要求信号受信部１４１０から応答要求信号が出力されると、Ｌ３スイッチ２００のノード番号（識別情報）を格納した応答信号を生成し、生成した応答信号をＬＡＮポート２１０を用いてブロードキャストにより配信する。

これにより、応答信号をＬ３ネットワーク１２０の他のＬ３スイッチへ送信することができる。または、Ｌ３スイッチ２００は、ルーティングの機能を有するＬ３スイッチであるため、ユニキャストによって応答信号をＬ３ネットワーク１２０の他のＬ３スイッチへ送信するようにしてもよい。

ノード数記憶部１４３０は、通信システム１００においてＬ２ネットワーク１１０に接続されたＬ３スイッチの数を記憶している。図１３に示した通信システム１００においては、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３の３つのＬ３スイッチがＬ２ネットワーク１１０に接続されているため、ノード数記憶部１４３０にはＬ３スイッチの数として３が記憶される。

応答要求信号送信部２３０は、状態変化信号受信部２２０から状態変化信号が出力されると、ＬＡＮポート２１０を用いて応答要求信号をブロードキャストで配信する。実施の形態２にかかる応答要求信号は、Ｌ３ネットワーク１２０の各Ｌ３スイッチに応答信号を要求する信号である。応答信号受信部２４０は、応答要求信号送信部２３０によって配信された応答要求信号に応じて各Ｌ３スイッチから送信された応答信号を、ＬＡＮポート２１０を介して受信する。応答信号受信部２４０は、受信した応答信号をネットワークアドレス決定部２５０へ出力する。

ネットワークアドレス決定部２５０は、ノード数記憶部１４３０に記憶されたＬ３スイッチの数を読み出し、読み出した数のノードを割り当て可能なサブネットマスクビットのビット数を決定する。たとえば、ネットワークアドレス決定部２５０は、読み出した数をＭとすると、Ｍ−１を２進数に変換し、変換した２進数の桁数をサブネットマスクビットのビット数として決定する。具体的には、ネットワークアドレス決定部２５０は、読み出した数が４である場合は、４−１＝３を２進数に変換した「１１」の桁数２をサブネットマスクビットのビット数として決定する。

また、ネットワークアドレス決定部２５０は、応答信号を受信したＬ３スイッチおよび自装置の中からマスタノードを決定する。たとえば、ネットワークアドレス決定部２５０は、応答信号受信部２４０から出力された応答信号に基づいて、ノード番号が最小のＬ３スイッチをマスタノードとして決定する。ただし、マスタノードの決定方法は、ノード番号が最小のＬ３スイッチをマスタノードとして決定する方法に限らず、Ｌ３ネットワーク１２０の各Ｌ３スイッチで共通の規則によってマスタノードを決定すればよい。

ネットワークアドレス決定部２５０は、決定したビット数のサブネットマスクビットに、マスタノードとして決定されたＬ３スイッチのノード番号を割り当てる。また、ネットワークアドレス決定部２５０は、Ｌ３スイッチのノード番号を割り当てたサブネットマスクビットに基づいて、Ｌ３スイッチ２００に接続されたＬ２ネットワークのネットワークアドレスを決定する。ネットワークアドレス決定部２５０は、決定したネットワークアドレスをＤＨＣＰ処理部２６０へ出力する。

図１５は、Ｌ２スイッチの構成例を示すブロック図である。図１５において、図３に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１５に示すＬ２スイッチ３００は、図１３に示したＬ２スイッチ１１１〜１１４に適用されるＬ２スイッチである。図１５に示すように、実施の形態２にかかるＬ２スイッチ３００は、図３に示した要求信号受信部３４０および応答信号送信部３５０を省いた構成にしてもよい。

（初期動作について）
図１６は、Ｌ３スイッチの初期動作時の処理例を示すフローチャートである。図１４に示したＬ３スイッチ２００は、初期動作時にたとえば以下の各ステップを実行する。まず、ネットワークアドレス決定部２５０が、Ｌ３ネットワーク１２０のＬ３スイッチの数をノード数記憶部１４３０から取得する（ステップＳ１６０１）。

つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、ステップＳ１６０１によって取得された数のノードを割り当て可能なサブネットマスクビットのビット数を決定し（ステップＳ１６０２）、一連の処理を終了する。また、Ｌ３スイッチ２００は、ステップＳ１６０２によって決定されたビット数をＬ３スイッチ２００のメモリに記憶しておく。

（運用動作について）
図１７は、Ｌ３スイッチの運用動作時の処理例を示すフローチャートである。Ｌ３スイッチ２００は、運用動作時にたとえば以下の各ステップを実行する。まず、状態変化信号受信部２２０が、Ｌ３スイッチ２００に接続されたＬ２ネットワークのＬ２スイッチからの状態変化信号を受信したか否かを判断し（ステップＳ１７０１）、状態変化信号を受信するまで待つ（ステップＳ１７０１：Ｎｏのループ）。

ステップＳ１７０１において状態変化信号を受信すると（ステップＳ１７０１：Ｙｅｓ）、応答要求信号送信部２３０が、Ｌ２ネットワーク１１０の各Ｌ３スイッチに対して応答信号を要求する応答要求信号をブロードキャストにより配信する（ステップＳ１７０２）。つぎに、応答信号受信部２４０が、ステップＳ１７０２によって配信された応答要求信号に応じて送信された他の各Ｌ３スイッチからの応答信号を受信する（ステップＳ１７０３）。ステップＳ１７０３においては、たとえば、ステップＳ１７０２によって応答要求信号が配信されてから所定時間の間に配信された各応答信号を受信する。

つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、ステップＳ１７０３によって受信された応答信号に含まれるノード番号のうちの自装置のノード番号より大きいノード番号が存在するか否かを判断する（ステップＳ１７０４）。自装置のノード番号より大きいノード番号が存在する場合（ステップＳ１７０４：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１７０１へ戻る。

ステップＳ１７０４において、自装置のノード番号より大きいノード番号が存在しない場合（ステップＳ１７０４：Ｎｏ）は、ステップＳ１７０５へ移行する。すなわち、ステップＳ１７０３によって応答信号を受信したＬ３スイッチおよび自装置を含む各Ｌ３スイッチの中からマスタノードを決定する（ステップＳ１７０５）。

つぎに、ネットワークアドレス決定部２５０が、図１６のステップＳ１６０２によって決定されたビット数をメモリから読み出す。そして、ネットワークアドレス決定部２５０は、読み出したビット数のサブネットマスクビットに、ステップＳ１７０５によって決定されたマスタノードのノード番号を割り当てる（ステップＳ１７０６）。

図１７に示すステップＳ１７０７〜Ｓ１７０９は、図４に示したステップＳ４０７〜Ｓ４０９と同様である。ただしステップＳ１７０９の後はステップＳ１７０１へ移行する。以上の各ステップにより、Ｌ２ネットワーク１１０の構成が変化した場合に、Ｌ３スイッチ２００に接続されたＬ３スイッチを含むＬ２ネットワークのネットワークアドレスを自動的に更新することができる。

図１８は、Ｌ２ネットワークの分断の一例を示す図である。図１８において、図１３に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１８に示すように、通信システム１００の運用時において、Ｌ２スイッチ１１２とＬ２スイッチ１１４との間のリンク断と、Ｌ２スイッチ１１１とＬ２スイッチ１１３との間のリンク断と、が発生し、Ｌ２ネットワーク１１０が分断された場合について説明する。

まず、図１８に示したＬ２ネットワーク１１０の分断が発生した場合における、Ｌ３スイッチ１２１による図１７の各ステップの実行例を説明する。図１７のステップＳ１７０１において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ２ネットワーク１１０が分断されているため、Ｌ２スイッチ１１１，１１２から配信された状態変化信号を受信し、Ｌ２スイッチ１１３，１１４から配信された状態変化信号を受信しない。

また、ステップＳ１７０２によってＬ３スイッチ１２１から配信された応答要求信号は、Ｌ３スイッチ１２２によって受信され、Ｌ３スイッチ１２３には受信されない。このため、ステップＳ１７０３において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ３スイッチ１２２からの応答信号を受信する。ステップＳ１７０４において、Ｌ３スイッチ１２１は、応答信号に含まれるノード番号のうちの自装置のノード番号「１」より大きいノード番号「２」が存在するため、以降のネットワークアドレスの更新を行わない。

つぎに、図１８に示したＬ２ネットワーク１１０の分断が発生した場合における、Ｌ３スイッチ１２２による図１７の各ステップの実行例を説明する。図１７のステップＳ１７０１において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ２ネットワーク１１０が分断されているため、Ｌ２スイッチ１１１，１１２から配信された状態変化信号を受信し、Ｌ２スイッチ１１３，１１４から配信された状態変化信号を受信しない。

また、ステップＳ１７０２によってＬ３スイッチ１２２から配信された応答要求信号は、Ｌ３スイッチ１２１によって受信され、Ｌ３スイッチ１２３には受信されない。このため、ステップＳ１７０３において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ３スイッチ１２１からの応答信号を受信する。ステップＳ１７０４において、Ｌ３スイッチ１２２は、応答信号に含まれるノード番号のうちの自装置のノード番号「２」より大きいノード番号が存在しないため、ステップＳ１７０５へ移行する。

ステップＳ１７０５において、Ｌ３スイッチ１２２は、応答信号に含まれるノード番号が「１」で最小のＬ３スイッチ１２１をマスタノードとして決定する。ステップＳ１７０６において、Ｌ３スイッチ１２２は、２ビットのサブネットマスクビットにＬ３スイッチ１２１のノード番号「１」を割り当て、サブネットマスクビットを「０１」とする。

ステップＳ１７０７において、Ｌ３スイッチ１２２は、ネットワークアドレスの３オクテット目の上位２ビットを「０１」にすることで３オクテット目を「０１００００００」（６４）としたアドレスをネットワークアドレスとして決定する。この場合は、「１７２．１６．６４．０」がネットワークアドレスとして決定される。ステップＳ１７０８において、Ｌ３スイッチ１２２は、たとえば、決定したネットワークアドレスにホストアドレスを組み合わせた「１７２．１６．６４．１」，「１７２．１６．６４．２」をＬ２スイッチ１１１，１１２の各ＩＰアドレスとして決定する。

つぎに、図１８に示したＬ２ネットワーク１１０の分断が発生した場合における、Ｌ３スイッチ１２３による図１７の各ステップの実行例を説明する。図１７のステップＳ１７０１において、Ｌ３スイッチ１２３は、Ｌ２ネットワーク１１０が分断されているため、Ｌ２スイッチ１１３，１１４から配信された状態変化信号を受信し、Ｌ２スイッチ１１１，１１２から配信された状態変化信号を受信しない。

また、ステップＳ１７０２によってＬ３スイッチ１２３から配信された応答要求信号は、他のＬ３スイッチには受信されない。このため、ステップＳ１７０３において、Ｌ３スイッチ１２３は他のＬ３スイッチからの各応答信号を受信しない。ステップＳ１７０４において、Ｌ３スイッチ１２３は、応答信号に含まれるノード番号のうちの自装置のノード番号「３」より大きいノード番号が存在しないため、ステップＳ１７０５へ移行する。

ステップＳ１７０５において、Ｌ３スイッチ１２３は、応答信号に含まれるノード番号が「３」で最小のＬ３スイッチ１２３をマスタノードとして決定する。ステップＳ１７０６において、Ｌ３スイッチ１２３は、２ビットのサブネットマスクビットにＬ３スイッチ１２３のノード番号「３」を割り当て、サブネットマスクビットを「１１」とする。

ステップＳ１７０６において、Ｌ３スイッチ１２３は、ネットワークアドレスの３オクテット目の上位２ビットを「１１」にすることで３オクテット目を「１１００００００」（１９２）としたアドレスをネットワークアドレスとして決定する。この場合は、「１７２．１６．１９２．０」がネットワークアドレスとして決定される。ステップＳ１７０７において、Ｌ３スイッチ１２３は、たとえば、決定したネットワークアドレスにホストアドレスを組み合わせた「１７２．１６．１９２．１」，「１７２．１６．１９２．２」をＬ２スイッチ１１３，１１４の各ＩＰアドレスとして決定する。

これにより、Ｌ２スイッチ１１１，１１２にはネットワークアドレス「１７２．１６．６４．０」を含むＩＰアドレスが設定され、Ｌ２スイッチ１１３，１１４にはネットワークアドレス「１７２．１６．１９２．０」を含むＩＰアドレスが設定される。このため、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３のそれぞれは、Ｌ２スイッチ１１１，１１２を含むＬ２ネットワークと、Ｌ２スイッチ１１３，１１４を含むＬ２ネットワークと、を異なるネットワークとして認識することができる。したがって、Ｌ３ネットワーク１２０を迂回経路としてＬ３ネットワーク１２０の通信を継続することができる。

図１９は、Ｌ２ネットワークの復旧の一例を示す図である。図１９において、図１３に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１８に示したＬ２ネットワーク１１０の分断が発生した後に、図１９に示すように、Ｌ２スイッチ１１１とＬ２スイッチ１１３との間のリンク断が復旧した場合について説明する。

まず、Ｌ２スイッチ１１１とＬ２スイッチ１１３との間のリンク断が復旧した場合における、Ｌ３スイッチ１２１による図１７の各ステップの実行例を説明する。図１７のステップＳ１７０１において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ２ネットワーク１１０が復旧しているため、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４から配信された状態変化信号を受信する。

また、ステップＳ１７０２によってＬ３スイッチ１２１から配信された応答要求信号は、Ｌ３スイッチ１２２，１２３によって受信される。このため、ステップＳ１７０３において、Ｌ３スイッチ１２１は、Ｌ３スイッチ１２２，１２３からの各応答信号を受信する。ステップＳ１７０４において、Ｌ３スイッチ１２１は、応答信号に含まれるノード番号のうちの自装置のノード番号「１」より大きいノード番号「２」およびノード番号「３」が存在するため、以降のネットワークアドレスの更新を行わない。

つぎに、Ｌ２スイッチ１１１とＬ２スイッチ１１３との間のリンク断が復旧した場合における、Ｌ３スイッチ１２２による図１７の各ステップの実行例を説明する。図１７のステップＳ１７０１において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ２ネットワーク１１０が復旧しているため、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４から配信された状態変化信号を受信する。

また、ステップＳ１７０２によってＬ３スイッチ１２２から配信された応答要求信号は、Ｌ３スイッチ１２１，１２３によって受信される。このため、ステップＳ１７０３において、Ｌ３スイッチ１２２は、Ｌ３スイッチ１２１，１２３からの各応答信号を受信する。ステップＳ１７０４において、Ｌ３スイッチ１２２は、応答信号に含まれるノード番号のうちの自装置のノード番号「２」より大きいノード番号「３」が存在するため、以降のネットワークアドレスの更新を行わない。

つぎに、Ｌ２スイッチ１１１とＬ２スイッチ１１３との間のリンク断が復旧した場合における、Ｌ３スイッチ１２３による図１７の各ステップの実行例を説明する。図１７のステップＳ１７０１において、Ｌ３スイッチ１２３は、Ｌ２ネットワーク１１０が復旧しているため、Ｌ２スイッチ１１１〜１１４から配信された状態変化信号を受信する。

また、ステップＳ１７０２によってＬ３スイッチ１２３から配信された応答要求信号は、Ｌ３スイッチ１２１，１２２によって受信される。このため、ステップＳ１７０３において、Ｌ３スイッチ１２３は、Ｌ３スイッチ１２１，１２２からの各応答信号を受信する。ステップＳ１７０４において、Ｌ３スイッチ１２３は、応答信号に含まれるノード番号のうちの自装置のノード番号「３」より大きいノード番号が存在しないため、ステップＳ１７０５へ移行する。

ステップＳ１７０５において、Ｌ３スイッチ１２３は、応答信号に含まれるノード番号が「１」で最小のＬ３スイッチ１２１をマスタノードとして決定する。ステップＳ１７０６において、Ｌ３スイッチ１２３は、２ビットのサブネットマスクビットにＬ３スイッチ１２１のノード番号「１」を割り当て、サブネットマスクビットを「０１」とする。

ステップＳ１７０６において、Ｌ３スイッチ１２３は、ネットワークアドレスの３オクテット目の上位２ビットを「０１」にすることで３オクテット目を「０１００００００」（６４）としたアドレスをネットワークアドレスとして決定する。この場合は、「１７２．１６．６４．０」がネットワークアドレスとして決定される。ステップＳ１７０７において、Ｌ３スイッチ１２３は、たとえば、決定したネットワークアドレスにホストアドレスを組み合わせた「１７２．１６．６４．１」，「１７２．１６．６４．２」，…をＬ２スイッチ１１１〜１１４の各ＩＰアドレスとして決定する。

このように、実施の形態２にかかる通信システム１００においては、Ｌ２ネットワーク１１０のＬ２スイッチ１１１〜１１４が、Ｌ２ネットワーク１１０の状態変化を示す状態変化信号をブロードキャストによって配信する。これにより、Ｌ２ネットワーク１１０に接続されたＬ３スイッチ１２１〜１２３がＬ２ネットワーク１１０の状態変化を認識し、Ｌ２ネットワーク１１０のネットワークアドレスの更新を行うことができる。

これにより、Ｌ２ネットワーク１１０が分断された場合に、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３が分断された各Ｌ２ネットワークのネットワークアドレスを更新することができる。このため、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３が、分断された各Ｌ２ネットワークを別のネットワークとして認識することができる。したがって、Ｌ２ネットワーク１１０が分断されても、Ｌ３ネットワーク１２０を迂回経路としてＬ２ネットワーク１１０の通信を継続することができる。このため、Ｌ２ネットワーク１１０の信頼性を向上させることができる。

また、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３は、状態変化信号の受信を契機として応答要求信号をブロードキャストによって配信し、各Ｌ３スイッチによって送信された応答信号に基づいてネットワークアドレスを更新する。これにより、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３は、変化したＬ２ネットワーク１１０のうちの、自装置に接続されているＬ２ネットワークに他のＬ３スイッチが接続されているか否かを確認してネットワークアドレスを更新することができる。このため、分断されたＬ２ネットワークに複数のＬ３スイッチが接続されている場合は、複数のＬ３スイッチのいずれかによってネットワークアドレスの更新を行うことで、ネットワークアドレスの更新処理の重複を回避することができる。

たとえば、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３は、受信した応答信号に格納された識別情報に基づいて、自装置がネットワークアドレスの更新を行うか否かを決定する。これにより、分断されたＬ２ネットワークに複数のＬ３スイッチが接続されている場合に、複数のＬ３スイッチのいずれかによってネットワークアドレスの更新を行うことができる。

また、Ｌ３スイッチ１２１〜１２３は、受信した応答信号に格納された識別情報に基づいて決定したアドレスによってネットワークアドレスを更新する。これにより、分断された各Ｌ２ネットワークに設定するネットワークアドレスが重複することを回避することができる。このため、Ｌ２ネットワーク１１０の信頼性をさらに向上させることができる。

（通信システムの適用例について）
図２０は、通信システムの適用例を示す図である。上述した各実施の形態にかかる通信システム１００は、たとえば図２０に示す鉄道ネットワーク２０００に適用することができる。図２０に示すように、鉄道ネットワーク２０００は、データリンク層（レイヤ２）のＬ２ネットワーク２０１０と、ネットワーク層（レイヤ３）のＬ３ネットワーク２０２０と、が混在する通信システムである。

Ｌ２ネットワーク２０１０は、鉄道網に沿って設けられたネットワークである。Ｌ２ネットワーク２０１０は、Ｌ２スイッチ２０１１〜２０１９を含んでいる。Ｌ２スイッチ２０１１〜２０１９のそれぞれは、たとえば鉄道網の各ポイント（たとえば駅）に設けられた通信装置である。Ｌ２スイッチ２０１１〜２０１９のそれぞれには、たとえば図３または図１５に示したＬ２スイッチ３００を適用することができる。

Ｌ３ネットワーク２０２０は、Ｌ３スイッチ２０２１，２０２２およびキャリア迂回回線２０２３を含んでいる。Ｌ３スイッチ２０２１，２０２２のそれぞれは、たとえばルーティング機能を有する通信スイッチであり、キャリア迂回回線２０２３を介して通信を行う。鉄道ネットワーク２０００においては、Ｌ３スイッチ２０２１はＬ２スイッチ２０１１と接続されている。Ｌ３スイッチ２０２２はＬ２スイッチ２０１５と接続されている。Ｌ３スイッチ２０２１，２０２２のそれぞれには、たとえば図２または図１４に示したＬ３スイッチ２００を適用することができる。

鉄道ネットワーク２０００によれば、Ｌ２ネットワーク２０１０の信頼性を向上させることができるため、鉄道網の通信の信頼性を向上させることができる。たとえば、Ｌ２ネットワーク２０１０が障害により分断されても、Ｌ３ネットワーク２０２０を迂回経路としてＬ２ネットワーク２０１０の通信を継続することができる。また、鉄道網の各ポイントにＬ２スイッチ２０１１〜２０１９を適用することで、鉄道網の各ポイントにＬ３スイッチを適用する場合に比べてネットワークの構築コストを抑えることができる。

以上説明したように、通信システム、通信方法およびスイッチによれば、ネットワークの信頼性を向上させることができる。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）データリンク層の第一ネットワークと、前記第一ネットワークの迂回経路に用いられるネットワーク層の第二ネットワークと、が混在する通信システムにおいて、
前記第一ネットワークの状態変化を検出した場合にブロードキャストによって状態変化信号を配信する前記第一ネットワークの第一スイッチと、
前記第一スイッチによって配信された状態変化信号の受信を契機として前記第一ネットワークのネットワークアドレスを更新する前記第二ネットワークの第二スイッチと、
を含むことを特徴とする通信システム。

（付記２）前記第二スイッチは、前記状態変化信号の受信を契機として、応答信号を要求する応答要求信号をブロードキャストによって配信し、
前記第一スイッチは、前記第二スイッチによって配信された応答要求信号に応じて応答信号を送信し、
前記第二スイッチは、前記第一スイッチによって送信された応答信号に基づいて前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする付記１に記載の通信システム。

（付記３）前記第二スイッチは、受信した前記応答信号の数に基づいて前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする付記２に記載の通信システム。

（付記４）前記第一スイッチは、自装置に固有の識別情報を格納した前記応答信号を送信し、
前記第二スイッチは、受信した前記応答信号に格納された識別情報に基づいて決定したアドレスによって前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする付記２または３に記載の通信システム。

（付記５）前記第二スイッチは、前記状態変化信号の受信を契機として、応答信号を要求する応答要求信号をブロードキャストによって配信し、前記第二ネットワークの他のスイッチから前記応答要求信号に応じて送信された応答信号に基づいて前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする付記１に記載の通信システム。

（付記６）前記他のスイッチは、自装置に固有の識別情報を格納した前記応答信号を送信し、
前記第二スイッチは、受信した前記応答信号に格納された識別情報に基づいて、前記ネットワークアドレスの更新を行うか否かを決定することを特徴とする付記５に記載の通信システム。

（付記７）前記他のスイッチは、自装置に固有の識別情報を格納した前記応答信号を送信し、
前記第二スイッチは、受信した前記応答信号に格納された識別情報に基づいて決定したアドレスによって前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする付記５または６に記載の通信システム。

（付記８）データリンク層の第一ネットワークと、前記第一ネットワークの迂回経路に用いられるネットワーク層の第二ネットワークと、が混在する通信システムの通信方法において、
前記第一ネットワークの第一スイッチが、前記第一ネットワークの状態変化を検出した場合にブロードキャストによって状態変化信号を配信し、
前記第二ネットワークの第二スイッチが、前記第一スイッチによって配信された状態変化信号の受信を契機として前記第一ネットワークのネットワークアドレスを更新することを特徴とする通信方法。

（付記９）データリンク層の第一ネットワークと、前記第一ネットワークの迂回経路に用いられるネットワーク層の第二ネットワークと、が混在する通信システムにおける前記第一ネットワークのスイッチであって、
前記第一ネットワークの状態変化を検出した場合にブロードキャストによって状態変化信号を前記通信システム内に配信することを特徴とするスイッチ。

１００ 通信システム
１１０，２０１０ Ｌ２ネットワーク
１２０，２０２０ Ｌ３ネットワーク
５１０，５２０ ネットワークアドレス
５１１ サブネットマスクビット
２０００ 鉄道ネットワーク

Claims (6)

1. データリンク層の第一ネットワークと、前記第一ネットワークの迂回経路に用いられるネットワーク層の第二ネットワークと、が混在する通信システムにおいて、
   前記第一ネットワークの状態変化を検出した場合にブロードキャストによって状態変化信号を配信する前記第一ネットワークの第一スイッチと、
   前記第一スイッチによって配信された状態変化信号の受信を契機として前記第一ネットワークのネットワークアドレスを更新する前記第二ネットワークの第二スイッチと、
   を含むことを特徴とする通信システム。
2. 前記第二スイッチは、前記状態変化信号の受信を契機として、応答信号を要求する応答要求信号をブロードキャストによって配信し、
   前記第一スイッチは、前記第二スイッチによって配信された応答要求信号に応じて応答信号を送信し、
   前記第二スイッチは、前記第一スイッチによって送信された応答信号に基づいて前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第二スイッチは、受信した前記応答信号の数に基づいて前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記第一スイッチは、自装置に固有の識別情報を格納した前記応答信号を送信し、
   前記第二スイッチは、受信した前記応答信号に格納された識別情報に基づいて決定したアドレスによって前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする請求項２または３に記載の通信システム。
5. 前記第二スイッチは、前記状態変化信号の受信を契機として、応答信号を要求する応答要求信号をブロードキャストによって配信し、前記第二ネットワークの他のスイッチから前記応答要求信号に応じて送信された応答信号に基づいて前記ネットワークアドレスを更新することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
6. データリンク層の第一ネットワークと、前記第一ネットワークの迂回経路に用いられるネットワーク層の第二ネットワークと、が混在する通信システムの通信方法において、
   前記第一ネットワークの第一スイッチが、前記第一ネットワークの状態変化を検出した場合にブロードキャストによって状態変化信号を配信し、
   前記第二ネットワークの第二スイッチが、前記第一スイッチによって配信された状態変化信号の受信を契機として前記第一ネットワークのネットワークアドレスを更新することを特徴とする通信方法。

Images