JP5711420B2 - イーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間の設定方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明はイーサネット技術に関し、特にイーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間の設定方法及びシステムに関する。

イーサネットの応用範囲の拡張につれて、信頼性問題がますます目立ち、比較的に典型的な問題はイーサネットクローズループに起因する「ネットワークストーム」である。

イーサネットの原理によれば、イーサネットノードが１つのブロードキャストフレームを受信した後、受信ポート以外のポートに転送する。イーサネットにクローズループが存在すると、クローズループにおける各々のノードはこのブロードキャストフレームを絶えずに転送し、ブロードキャストトラフィックが占める帯域幅は急速に増加し、このような現象を「ネットワークストーム」と呼ぶ。図１に示すように、ノードＳ１、ノードＳ２、ノードＳ３及びノードＳ４からイーサネットクローズループが構成され、ノードＳ３が１つのブロードキャストフレームを受信した後、ノードＳ２に転送し、次にノードＳ２がノードＳ１に転送し、ノードＳ１がノードＳ４に転送し、ノードＳ４がノードＳ３に転送し、ノードＳ３が継続的にノードＳ２に転送し、このようにブロードキャストフレームの循環転送Ｓ３―＞Ｓ２―＞Ｓ１―＞Ｓ４―＞Ｓ３……を形成し、ブロードキャストフレームの増加につれて、ブロードキャストトラフィックが占める帯域幅は急速に増加し、「ネットワークストーム」を招くおそれがある。

このようなイーサネットクローズループに起因するトラフィック浪費を回避するために、従来の技術はほとんどクローズループ検出方法を採用し、その実現する基本原理は、ノードが１つの検出フレームを送信し、当該ノードがそれ自体の送信した検出フレームを受信可能であると、当該ノードの送信ポートと受信ポートとの間にクローズループが存在することを示し、ポートを隔離してクローズループを回避する必要があることである。ノードが検出フレームを送信する時、検出フレームに自体マーク（例えば、ノードＭＡＣアドレス）及び送信ポートのポート番号情報を載せ、このノードは１つの通信ポートから１つの検出フレームを受信する時、まず、検出フレームにおけるノードマークがそれ自体のノードマークと同様であるかどうかを判断し、同様であると、受信した検出フレームが当該ノードの送信したものであることを示し、この通信ポートのポート番号が隔離ルールを満たすかどうかをさらに判断し、満たすと、この通信ポートを隔離する。この隔離ルールは、このノードのこの検出フレームを受信する通信ポートのポート番号がこの検出フレームに載せられた送信ポートのポート番号よりも大きい又は小さいことであってもよい。隔離操作とは、このポートがデータを転送することを禁止する（すなわち、そのほかのノードから受信したデータを転送してはならない。）とともに、このポートがプロトコルデータ（検出フレームを含む。）を受信することを許容することを意味する。ノードが通信ポートを隔離して一定の時間内にそれ自体の送信した検出フレームを受信していないと、この通信ポートへの隔離を解除し、この時間を検出フレームタイムアウト時間と呼び、ループ消失時限時間とも呼ぶ。

上記方法は簡単、実用であるが、一定の局限性がある。従来のイーサネットにおいて、ノードポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられる時、例えば、このポートに１本のリンクが新たに接続されると、クローズループを招くおそれがあり、このポートの所在ノードをループ形成ポイントと呼ぶ。クローズループを形成した後、クローズループにおける各々のノードはいずれもクローズループを検出可能であり、且つ相応のポートを隔離し、このようにクローズループを回避するが、クローズループにおける各々のノードはいずれもデータ転送が不能であり、ネットワークの利用不能を引き起こす。また、クローズループにおいて、各々のノードはクローズループを検出した後、いずれもポートを隔離し、ポートの検出フレームタイムアウト時間を経た後、ノードがそれ自体の送信した検出フレームを受信していないと、クローズループが消えると考えられ、隔離されたポートを改めて開放し、このようにクローズループを改めて形成する。図２に示すように、ノードＳ１、ノードＳ２、ノードＳ３及びノードＳ４から形成されるクローズループにおいて、ノードＳ１はそれ自体の送信した検出フレームを受信した後、相応のポートを隔離し、同様に、ノードＳ２、ノードＳ３及びノードＳ４はいずれもそれ自体の送信した検出フレームを受信し、それぞれ相応のポートを隔離し、図３に示すように、最終的に、各々のノードはいずれもデータ転送が不能であり、ネットワーク全体の利用不能を引き起こす。また、クローズループにおける各々のノードがポートを隔離した後、ノードＳ１はポートの検出フレームタイムアウト時間を経た後、それ自体の送信した検出フレームを受信していないと、隔離されたポートを改めて開放（すなわち、隔離解除）し、同様に、ノードＳ２、ノードＳ３及びノードＳ４はそれぞれポートの検出フレームタイムアウト時間を経た後、それ自体の送信した検出フレームを受信していないと、隔離されたポートを改めて開放（すなわち、隔離解除）し、このように、クローズループを改めて形成する。また、このような方法は具体的なループ形成ポイント位置を検出することができず、ネットワークのメンテナンスに困難をもたらす。

現在、上記クローズループを検出したノードがポートを隔離してネットワークの大規模の利用不能を引き起こす問題、クローズループを検出した各々のノードがポートを開放した後、クローズループを改めて形成する問題、及びループ形成ポイント位置が検出し難い問題に対して、解決案がまだ発見されていない。

本発明が解決しようとする技術問題は、イーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間の設定方法及びシステムを提供することにあり、ネットワーククローズループに起因するデータ循環による帯域幅の浪費を防止し、ノードが接続されて通信することを確保するとともに、クローズループを改めて形成することを防止し、ネットワーク性能を向上させる。

上記技術問題を解決するために、本発明はイーサネットノード検出フレームタイムアウト時間の設定方法を提供し、
イーサネットノードは通信ポートが接続性状態を維持される或いは接続状態から非接続状態に切り替えられると判断する時、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値に設定することと、イーサネットノードは通信ポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられることを検出した後、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を前記第１時間領域内の値よりも大きい第２時間領域内の値に設定することと、を含む。

前記方法において、前記通信ポートの非接続状態は非作動状態、故障状態又はデータ送受信不能状態を含むようにしてもよい。

前記方法は、
前記イーサネットノードは通信ポートの検出フレームタイムアウト時間内にそれ自体の送信した検出フレームを受信し、且つこの通信ポートのポート番号が隔離ルールを満たす時、この通信ポートを隔離することと、
前記イーサネットノードは通信ポートを隔離して検出フレームタイムアウト時間内にそれ自体の送信した検出フレームを受信していない時、直ちにこの通信ポートへの隔離を解除し、或いはランダムに遅延した後、この通信ポートへの隔離を解除することと、をさらに含んでもよい。

前記方法において、
異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する前記第１時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なり、異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する前記第２時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なるようにしてもよい。

上記技術問題を解決するために、本発明はイーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間の設定システムをさらに提供し、
通信ポートの状態が接続性状態を維持される或いは接続状態から非接続状態に切り替えられると判断する時、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値に設定し、及び通信ポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられることを検出した後、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を前記第１時間領域内の値よりも大きい第２時間領域内の値に設定するように設定されるイーサネットノードを備える。

前記システムにおいて、
前記通信ポートの非接続状態は非作動状態、故障状態又はデータ送受信不能状態を含むようにしてもよい。

前記システムにおいて、
異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する前記第１時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なり、
異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する前記第２時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なるようにしてもよい。

上記技術問題を解決するために、本発明はループ形成ポイント検出方法をさらに提供し、
イーサネットノードは通信ポートが接続性状態を維持される或いは接続状態から非接続状態に切り替えられると判断する時、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値に設定し、イーサネットノードは通信ポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられることを検出した後、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値よりも大きい第２時間領域内の値に設定することと、
クローズループを形成する各々のイーサネットノードは、クローズループ形成からオープンループ形成の過程において、このオープンループをクローズループに変換可能である隔離された最後のポートの所在イーサネットノードをこのクローズループのループ形成ポイントとして確定することと、を含む。

前記方法において、
前記通信ポートの非接続状態は非作動状態、故障状態又はデータ送受信不能状態を含むようにしてもよい。

前記方法において、
異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する前記第１時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なり、
異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する前記第２時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なるようにしてもよい。

本発明の実施例において、イーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間を設定することによって、ネットワーククローズループに起因するデータ循環による帯域幅の浪費を防止し、ノードが接続されて通信することを確保するとともに、クローズループを改めて形成することを防止し、ネットワーク性能を向上させることができる。本発明はさらにループ形成ポイントを検出することができ、ネットワークのメンテナンスに便利である。

図１は従来技術にイーサネットクローズループによって「ネットワークストーム」を形成する模式図である。 図２は従来技術にイーサネットクローズループを回避する模式図である。 図３は従来技術にイーサネットクローズループのすべてのノードがポートを隔離する模式図である。 図４は本発明の実施手順の模式図である。 図５は具体的実施例１に係るネットワーク接続状況の模式図である。 図６は具体的実施例１に係る別のネットワーク接続状況の模式図１である。 図７は具体的実施例１に係る別のネットワーク接続状況の模式図２である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、衝突しない場合に、本出願における実施形態及び実施形態における特徴は任意に組み合わせることができる。

図４に示すように、イーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間の設定方法は、イーサネットノードは通信ポートが接続性状態を維持される或いは接続状態から非接続状態に切り替えられると判断する時、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値（Ｔ１とする。）に設定することと、イーサネットノードは通信ポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられることを検出した後、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値よりも大きい第２時間領域内の値（Ｔ２とする。）に設定することと、を含む。

通信ポートの非接続状態は非作動状態、故障状態又はデータ送受信不能状態を含む。

イーサネットノードは通信ポートの検出フレームタイムアウト時間内にそれ自体の送信した検出フレームを受信し、且つこの通信ポートのポート番号が隔離ルールを満たす時、この通信ポートを隔離し、イーサネットノードは通信ポートを隔離して検出フレームタイムアウト時間内にそれ自体の送信した検出フレームを受信していない時、直ちにこの通信ポートへの隔離を解除し、或いはランダムに遅延した後、この通信ポートへの隔離を解除する。

上記方法の設定によって、各々のノードがクローズループを形成した後、各々のノードはいずれもそれ自体の送信した検出フレームを受信可能であり、且つ相応のポートを続々と隔離してクローズループを切断する。非接続状態から接続状態に切り替えられる通信ポートの検出フレームタイムアウト時間がＴ２とし、非ループ形成ポイントのポートの検出フレームタイムアウト時間Ｔ１よりも大きいので、そのほかのノードは隔離されたポートを先に開放し、この時、ループ形成ポイントは継続的にそれ自体の送信した検出フレームを受信可能で、ポートを隔離状態に維持し、クローズループの再生成及びデータフレームの循環転送を阻止する。

異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する第１時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なり、異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する第２時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なる。

上記方法を基に、本発明の実施形態はループ形成ポイント検出方法を提供し、イーサネットノードは通信ポートが接続性状態を維持される或いは接続状態から非接続状態に切り替えられると判断する時、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値に設定し、イーサネットノードは通信ポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられることを検出した後、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値よりも大きい第２時間領域内の値に設定することと、クローズループを形成する各々のイーサネットノードは、クローズループ形成からオープンループ形成の過程において、このオープンループをクローズループに変換可能である隔離された最後のポートの所在イーサネットノードをこのクローズループのループ形成ポイントとして確定することと、を含む。

通信ポートの非接続状態は非作動状態、故障状態又はデータ送受信不能状態を含む。

異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する第１時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なり、異なるイーサネットノードの通信ポートに対応する第２時間領域内における検出フレームタイムアウト時間は同一又は異なる。

上記方法に対応するシステムはイーサネットノードによって上記方法を完成し、ここで重複説明を省略する。

以下、具体的な実施例によって本発明の実施形態を詳細に説明する。

具体的実施例１
図５に示すように、イーサネットポロジーであり、ノードＳ１、ノードＳ２、ノードＳ３及びノードＳ４から構成されるネットワークにクローズループがなく、各々のノードはいずれもそれ自体の送信した検出フレームを受信していなく、ポート隔離がなく、各ノードは正常通信が可能である。図６に示すように、ノードＳ３とノードＳ４との間に１本のリンクを新たに接続してクローズループを形成し、ノードＳ３とノードＳ４はポートが非作動状態（非接続状態の１種）から接続状態に切り替えられると検出し、ノードＳ３とノードＳ４はポートの検出フレームタイムアウト時間を比較的大きい値Ｔ２に改めて設定し、例えば、ノードＳ４はポートＡの検出フレームタイムアウト時間を１．５秒に設定し、ノードＳ３はポートＢの検出フレームタイムアウト時間を１．１秒に設定するが、ノードＳ１とノードＳ２のポート状態は変化しないと、ポートＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇの検出フレームタイムアウト時間は依然として元の値であるＴ１、例えば０．５秒を維持する。隔離ルールは、検出フレームを受信した通信ポートのポート番号がこの検出フレームに載せられた送信ポートのポート番号より大きい時、検出フレームを受信した通信ポートを隔離するようにする。クローズループの形成によって、ノードＳ１、ノードＳ２、ノードＳ３及びノードＳ４はいずれもそれ自体の送信した検出フレームを受信可能であり、ノードＳ１のＦポートのポート番号がＧポートより大きいとすると、ノードＳ１はそれ自体がＧポートから送信した検出フレームをＦポートで受信した後、Ｆポートを隔離し、同様に、ノードＳ２はＤポートを隔離し、ノードＳ３はＢポートを隔離し、ノードＳ４はＡポートを隔離する。ここまで、元のクローズループは正常通信が不能であるようになる。０．５秒後、ノードＳ１とＳ２はそれ自体の送信した検出フレームを受信していないと、それぞれポートＦとＤへの隔離を解除し、ノードＳ３の検出フレームタイムアウト時間が比較的小さい値（１．１秒）であり、１．１秒待った後、相応のポートへの隔離を解除し、この時、ノードＳ４は依然としてそれ自体の送信した検出フレームを受信可能である（順次にＳ１、Ｓ２、Ｓ３を経る。）と、ポートＡへの隔離を解除せず、最終的に、ノードＳ４のＡポートのみが被隔離状態であり、このノードＳ４はループ形成ポイントとなり、図７に示すように、この時、ネットワークは改めて接続可能であり、最大限の可用性を確保するとともに、イーサネットにクローズループを改めて形成することを防止し、ネットワーク管理者がクローズループを引き起こすノードとリンクを便利に測位することに役立つ。

本発明の実施形態において、イーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間を設定することによって、ネットワーククローズループに起因するデータ循環による帯域幅の浪費を防止し、ノードが接続されて通信することを確保するとともに、クローズループを改めて形成することを防止し、ネットワーク性能を向上させることができる。本発明の実施形態はさらにループ形成ポイントを検出することができ、ネットワークのメンテナンスに便利である。

ただし、衝突しない場合に、本出願における実施例及び実施例における特徴は任意に組み合わせることができる。

勿論、本発明はそのほかの複数の実施例を有してもよく、本発明の趣旨及びその実質を逸脱しない場合、本分野に詳しい当業者は本発明に基づいて各種の相応の変更と変形を行うことができるが、これら相応の変更と変形はいずれも本発明の附する請求項の範囲に属すべきである。

当業者は、上記方法のすべて又は一部のステップがプログラムで関連のハードウェアに対して命令を出して完成させてもよく、上記プログラムがコンピューターの可読記憶媒体、例えば読み出し専用メモリ、磁気ディスク又は光ディスク等に記憶できると理解可能である。上記実施例のすべて又は一部のステップが１つの又は複数の集積回路で実現されてもよい。それに対して、上記実施例における各モジュール／ユニットはハードウェアによって実現されてもよく、ソフトウェア機能モジュールによって実現されてもよい。本発明はいかなる特定の形式のハードウェアとソフトウェアの組合せに限定されるものではない。

本発明の実施形態に係るイーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間の設定方法及びシステムは、ネットワーククローズループに起因するデータ循環による帯域幅の浪費を防止し、ノードが接続されて通信することを確保するとともに、クローズループを改めて形成することを防止し、ネットワーク性能を向上させることができる。本発明の実施形態はさらにループ形成ポイントを検出することができ、ネットワークのメンテナンスに便利である。

Claims (7)

1. イーサネットノードは通信ポートが接続性状態を維持する或いは接続状態から非接続状態に切り替えられたと判断する時、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値に設定することと、イーサネットノードは通信ポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられたことを検出した後、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を前記第１時間領域内の値よりも大きい第２時間領域内の値に設定することと、を含むイーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間の設定方法。
2. 前記通信ポートの非接続状態は非作動状態、故障状態又はデータ送受信不能状態を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記イーサネットノードは通信ポートの検出フレームタイムアウト時間内に自身が送信した検出フレームを受信し、且つこの通信ポートのポート番号が隔離ルールを満たす時、この通信ポートを隔離することと、
   前記イーサネットノードは通信ポートを隔離した後の検出フレームタイムアウト時間内に自身が送信した検出フレームを受信していない時、直ちにこの通信ポートへの隔離を解除し、或いはランダムに遅延した後、この通信ポートへの隔離を解除することと、を含む請求項１又は２に記載の方法。
4. 通信ポートの状態が接続性状態を維持する或いは接続状態から非接続状態に切り替えられたと判断する時、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値に設定し、及び通信ポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられることを検出した後、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を前記第１時間領域内の値よりも大きい第２時間領域内の値に設定するイーサネットノードを備えるイーサネットノードの検出フレームタイムアウト時間の設定システム。
5. 前記通信ポートの非接続状態は非作動状態、故障状態又はデータ送受信不能状態を含む請求項４に記載のシステム。
6. イーサネットノードは通信ポートが接続性状態を維持する或いは接続状態から非接続状態に切り替えられたと判断する時、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値に設定し、イーサネットノードは通信ポートの状態が非接続状態から接続状態に切り替えられたことを検出した後、この通信ポートの検出フレームタイムアウト時間を第１時間領域内の値よりも大きい第２時間領域内の値に設定することと、
   クローズループを形成する各イーサネットノードは、クローズループ形成からオープンループ形成の過程において、このオープンループをクローズループに変換可能にさせる、且つ隔離されたポートが所在する最後一つのイーサネットノードをこのクローズループのループ形成ポイントとして確定することと、を含むループ形成ポイント検出方法。
7. 前記通信ポートの非接続状態は非作動状態、故障状態又はデータ送受信不能状態を含む請求項６に記載の方法。
   
   

Images