JP5874608B2 - 通信システムおよびネットワーク中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信システムおよびネットワーク中継装置に関し、例えば、複数のネットワーク中継装置で構成されるシステムの一部にネットワーク中継装置を跨いだリンクアグリゲーション技術を組み込んだ通信システムに適用して有効な技術に関する。

例えば、特許文献１には、冗長用ポートで接続された一対のボックス型スイッチ装置と、当該一対のボックス型スイッチ装置に対して接続されるエッジスイッチ（ボックス型スイッチ）および集約スイッチ（シャーシ型スイッチ）とを備えた構成が示されている。エッジスイッチは、当該一対のボックス型スイッチ装置における同一ポート番号のアクセスポートに対してリンクアグリゲーションが設定された状態で接続され、集約スイッチは、当該一対のボックス型スイッチ装置における同一ポート番号のネットワークポートに対してリンクアグリゲーションが設定された状態で接続される。

特開２００８−７８８９３号公報

近年、シャーシ型スイッチ装置の代わりに複数のボックス型スイッチ装置を組み合わせてネットワークシステムを構築する技術が注目されている。当該ネットワークシステムでは、例えば、必要なポート数を確保するための複数のボックス型スイッチ装置（ここではポートスイッチと呼ぶ）と、各ポートスイッチ間を接続するための複数のボックス型スイッチ装置（ここではファブリックスイッチと呼ぶ）とが設けられる。各ポートスイッチは、各ファブリックスイッチに対してそれぞれ通信回線で接続され、１個のポートスイッチを基準として各ファブリックスイッチはスター型に接続され、１個のファブリックスイッチを基準として各ポートスイッチもスター型に接続される。本明細書では、このようなネットワークシステムをボックス型ファブリックシステムと呼ぶ。

ボックス型ファブリックシステムでは、例えば１個のポートスイッチは、複数のファブリックスイッチとの間で複数の通信回線を介して接続され、その接続元となる複数のポートに対してリンクアグリゲーションを設定することができる。リンクアグリゲーションが設定された場合、そのリンクアグリゲーション内での負荷分散と冗長性を実現できる。したがって、例えば通信帯域を拡大したい場合には、ファブリックスイッチを増設すればよく、通信帯域の拡大を容易にかつ低コストで実現可能になる。さらに、当該システムでは、前述した通信帯域の拡大に加えて、ポートスイッチの増設によって、ポート数の拡張も容易にかつ低コストで実現可能になる。その結果、当該システムを用いると、シャーシ型スイッチ装置からなるシステムを用いる場合と比較して、ユーザの要求に応じた柔軟なシステムを低コストで構築できる。

ただし、ボックス型ファブリックシステムでは、例えば、通信回線やファブリックスイッチに障害が生じた際には、前述したリンクアグリゲーションの機能によって冗長性を確保することが可能であるが、ポートスイッチに障害が生じた際には冗長性の確保が困難となる場合がある。一方、例えば、特許文献１と同様に、２個のボックス型スイッチ装置の間を接続し、この２個のボックス型スイッチ装置の例えば同一ポート番号のアクセスポートに対してリンクアグリゲーションを設定することで装置冗長を実現する方式が存在する。本明細書では、当該方式をマルチシャーシスリンクアグリゲーションと呼ぶ。

本発明者等は、これらの各利点に着目し、前述したボックス型ファブリックシステムにマルチシャーシスリンクアグリゲーションを組み合わせることでポートスイッチの冗長性（耐障害性の向上）等を実現することを検討した。その結果、信号の折り返しの問題が生じ得ることが見出された。

本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、耐障害性の向上が図れ、また信号の折り返しを防止できる通信システムおよびネットワーク中継装置を提供することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本実施の形態による通信システムは、第１および第２ポートスイッチを含む複数のポートスイッチと、複数のポートスイッチの間の通信経路を構築する複数のファブリックスイッチと、ユーザスイッチとを備える。複数のポートスイッチのそれぞれは、複数のファブリックスイッチのそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続される。第１および第２ポートスイッチは、冗長向けポートの間が共通通信回線で接続されることで同一のドメイングループを構成する。ユーザスイッチは、第１および第２ポートスイッチのそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続され、その接続元となるポートに対してリンクアグリゲーションを設定する。ここで、複数のファブリックスイッチのそれぞれは、同一のドメイングループの構成要素となる第１および第２ポートスイッチが接続される複数のポートに対して、論理的に１個のポートとして機能させるためのサブリンクを設定する。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、耐障害性の向上や、信号の折り返しの防止が実現可能になる。

本発明の実施の形態１による通信システムにおいて、その構成例および主要な動作例を示す概略図である。 図１の通信システムを拡張した構成例および動作例を示す概略図である。 図１の通信システムにおいて、そのファブリックスイッチの主要部の概略構成例を示すブロック図である。 図３のファブリックスイッチにおける主要な動作例を示すフロー図である。 図１の通信システムにおいて、そのポートスイッチの主要部の概略構成例を示すブロック図である。 図５のポートスイッチにおける主要な動作例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態２による通信システムにおいて、その構成例および主要な動作例を示す概略図である。 本発明の前提した検討したボックス型ファブリックシステムの構成例を示す概略図である。 図８のボックス型ファブリックシステムにマルチシャーシスリンクアグリゲーションを適用した場合の構成例を示す概略図であり、併せてその問題点の一例を説明する図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
まず、本実施の形態１による通信システムの説明に先だって、図８および図９を用いて、その前提として検討した事項について述べる。

《ボックス型ファブリックシステムの概要》
図８は、本発明の前提した検討したボックス型ファブリックシステムの構成例を示す概略図である。図８に示すように、ボックス型ファブリックシステムは、ボックス型スイッチ装置である複数（ここでは３個）のポートスイッチＳＷＰ１〜ＳＷＰ３と、ボックス型スイッチ装置である複数（ここでは２個）のファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２を備える。ＳＷＦ１，ＳＷＦ２は、ＳＷＰ１〜ＳＷＰ３の間の通信経路を構築する。

ポートスイッチＳＷＰ１〜ＳＷＰ３のそれぞれは、ファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続される。すなわち、ＳＷＰ１のポートＰ１およびポートＰ２は、ＳＷＦ１のポートＰ１およびＳＷＦ２のポートＰ１のそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続される。また、ＳＷＰ２のポートＰ１およびポートＰ２は、ＳＷＦ１のポートＰ２およびＳＷＦ２のポートＰ２のそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続され、同様に、ＳＷＰ３のポートＰ１およびポートＰ２は、ＳＷＦ１のポートＰ３およびＳＷＦ２のポートＰ３のそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続される。各ポートスイッチと各ファブリックスイッチのそれぞれは、特に限定はされないが、例えば同一構成のボックス型スイッチ装置で実現され、その内部設定によってポートスイッチとして機能するかファブリックスイッチとして機能するかが選択可能となっている。

また、ボックス型ファブリックシステムでは、例えば１個のポートスイッチ（例えばＳＷＰ１）は、複数のファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２との間で複数（ここでは２本）の通信回線（第１通信回線）を介して接続され、その接続元となるポートＰ１，Ｐ２に対してリンクアグリゲーションを設定することができる。本明細書では、このリンクアグリゲーションが設定されたポート（ここではＰ１，Ｐ２）の集合体をリンクアグリゲーショングループＬＡＧと呼ぶ。リンクアグリゲーション（リンクアグリゲーショングループＬＡＧ）を設定する場合、そのＬＡＧ内で負荷分散を実現できる。

例えば、ポートスイッチＳＷＰ１からポートスイッチＳＷＰ３に向けてフレームを送信する場合、当該フレームは、所定の規則に基づいてＳＷＰ１のポートＰ１からＳＷＦ１を介してＳＷＰ３に向かう通信経路とＳＷＰ１のポートＰ２からＳＷＦ２を介してＳＷＰ３に向かう通信経路に適宜分散される。当該所定の規則としては、特に限定はされないが、例えば、フレーム内のヘッダ情報（より具体的には送信元および／または宛先のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスや、加えて送信元および／または宛先のＩＰアドレス等）を用いて演算を行う方式が挙げられる。なお、リンクアグリゲーショングループＬＡＧが設定されたポートは論理的（仮想的）に１個のポートとして機能するため、例えば、ポートスイッチＳＷＰ１のポートＰ１に入力されたブロードキャストフレームがＳＷＰ１のポートＰ２から出力されるといった信号の折り返しは生じない。

《ボックス型ファブリックシステムとマルチシャーシスリンクアグリゲーションの組み合わせ》
図９は、図８のボックス型ファブリックシステムにマルチシャーシスリンクアグリゲーションを適用した場合の構成例を示す概略図であり、併せてその問題点の一例を説明する図である。図９では、図８の構成例に加えて、ポートスイッチＳＷＰ１とポートスイッチＳＷＰ２がそれぞれ冗長向けポートＰｒを備えており、ＳＷＰ１，ＳＷＰ２は、当該Ｐｒ間が共通通信回線で接続されることでマルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定されている。本明細書では、このマルチシャーシスリンクアグリゲーションが設定されたＳＷＰ１，ＳＷＰ２の集合体をマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループＭＬＡＧと呼ぶ。

更に、図９では、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループＭＬＡＧが設定されるポートスイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２に対してユーザスイッチＳＷＵ１，ＳＷＵ２が接続されている。ユーザスイッチＳＷＵ１は、ポートＰ１，Ｐ２がＳＷＰ１，ＳＷＰ２のそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続され、この通信回線の接続元となるＰ１，Ｐ２にリンクアグリゲーショングループＬＡＧを設定する。ユーザスイッチＳＷＵ２も同様に、ポートＰ１，Ｐ２がＳＷＰ１，ＳＷＰ２のそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続され、この通信回線の接続元となるＰ１，Ｐ２にＬＡＧを設定する。

ユーザスイッチＳＷＵ１から送信されるフレームは、リンクアグリゲーショングループＬＡＧに伴い、所定の規則に基づいてＳＷＵ１のポートＰ１側かポートＰ２側に適宜分散されて送信される。同様に、ユーザスイッチＳＷＵ２から送信されるフレームも、ＬＡＧに伴い、所定の規則に基づいてＳＷＵ２のポートＰ１側かポートＰ２側に適宜分散されて送信される。マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループＭＬＡＧが設定されるポートスイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２は、例えば、冗長向けポートＰｒ間で互いの状態や、アドレステーブル（ＦＤＢ：Forwarding DataBase）の情報等の送受信を行い、論理的（仮想的）に１台のスイッチとして機能する。このようなマルチシャーシスリンクアグリゲーションを用いると、負荷分散による通信帯域の向上に加えて耐障害性の向上が図れる。例えば、ＳＷＰ１に障害が生じた場合でも、ＳＷＵ１，ＳＷＵ２からの送信トラフィックをＳＷＰ２側に集約して転送することが可能になる。

ここで、図８に示したようなボックス型ファブリックシステムでは、ポートスイッチＳＷＰ１とポートスイッチＳＷＰ２との間で、ファブリックスイッチＳＷＦ１を介する通信や、あるいはファブリックスイッチＳＷＦ２を介する通信を行うことが可能である。しかしながら、図９に示すようにマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループＭＬＡＧが設定された場合、ＭＬＡＧが設定されたＳＷＰ１，ＳＷＰ２は論理的に１台のスイッチとして機能するため、信号の折り返しの問題が生じ得る。

具体的には、例えば、ポートスイッチＳＷＰ１のポートＰ１からファブリックスイッチＳＷＦ１のポートＰ１に向けてブロードキャストフレーム等が送信され、これに応じてＳＷＦ１がポートＰ２およびポートＰ３から当該ブロードキャストフレームを転送した場合を想定する。この場合、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループＭＬＡＧとＳＷＦ１との関係に着目すると、図９内の破線で示されるように、論理的に１台のスイッチ（ＳＷＰ１，ＳＷＰ２）から送信されたフレームがＳＷＦ１を介して同じ１台のスイッチ（ＳＷＰ１，ＳＷＰ２）に折り返されることになる。また、例えば、ＳＷＰ１のポートＰ２からファブリックスイッチＳＷＦ２のポートＰ１に向けてブロードキャストフレーム等が送信された場合も同様であり、図９内の破線で示されるように、ＭＬＡＧとＳＷＦ２との関係において信号の折り返しが生じることになる。

《本実施の形態による通信システムの構成および動作》
図１は、本発明の実施の形態１による通信システムにおいて、その構成例および主要な動作例を示す概略図である。図１に示す通信システムは、前述した図９と同様の構成を備え、複数（ここでは２個）のファブリックスイッチ（ネットワーク中継装置）ＳＷＦ１，ＳＷＦ２と、複数（ここでは３個）のポートスイッチ（ネットワーク中継装置）ＳＷＰ１〜ＳＷＰ３と、ユーザスイッチＳＷＵ１，ＳＷＵ２を備える。前述したように、ＳＷＦ１，ＳＷＦ２，ＳＷＰ１〜ＳＷＰ３は、それぞれ、ボックス型スイッチ装置によって実現され、全体としてボックス型ファブリックシステムを構成する。また、ＳＷＰ１，ＳＷＰ２は、冗長向けポートＰｒ間が共通接続回線で接続されることでマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ（言い換えればドメイングループ）ＭＬＡＧを構成し、これによって論理的（仮想的）に１台のスイッチとして機能する。

ポートスイッチＳＷＰ１は、ファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続され、当該通信回線の接続元となるポートＰ１，Ｐ２にリンクアグリゲーションＬＡＧを設定する。同様に、ＳＷＰ２は、ＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれに向けた異なる通信回線の接続元となるポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧを設定し、ＳＷＰ３も、ＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれに向けた異なる通信回線の接続元となるポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧを設定する。また、ユーザスイッチＳＷＵ１は、ＳＷＰ１，ＳＷＰ２のそれぞれに向けた異なる通信回線の接続元となるポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧを設定する。同様に、ユーザスイッチＳＷＵ２も、ＳＷＰ１，ＳＷＰ２のそれぞれに向けた異なる通信回線の接続元となるポートＰ１，Ｐ２に、ＬＡＧを設定する。

ファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２は、ポートスイッチＳＷＰ１〜ＳＷＰ３の間の通信経路を構築する。例えば、ＳＷＦ１は、ＳＷＰ１側から受信したフレームの宛先ＭＡＣアドレスを検出し、自身のアドレステーブル（ＦＤＢ）内で当該ＭＡＣアドレスとポートＰ３が関連付けられている場合、当該フレームをＰ３からＳＷＰ３に向けて転送する。この際、実際には、ＳＷＰ１は、例えばユーザスイッチＳＷＵ１に接続された図示しない端末（例えばサーバ）等からのフレームをＳＷＵ１を介して受信し、それをＳＷＦ１に向けて転送し、ＳＷＰ３は、ＳＷＦ１側から受信したフレームを自身に接続された図示しない端末（例えばサーバ）等に転送する。

このような構成において、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ（ドメイングループ）ＭＬＡＧが設定されるＳＷＰ１，ＳＷＰ２のそれぞれは、自身が同一のＭＬＡＧの構成要素であることを示す同一のドメイン識別子を含んだ制御フレーム（制御信号）ＣＦＤをＳＷＦ１，ＳＷＦ２に向けてそれぞれ送信する。一方、ＳＷＦ１は、この同一のドメイン識別子を含んだＣＦＤを受信した複数のポート（ここではＰ１，Ｐ２）に対してサブリンクＳＬＫを設定し、同様に、ＳＷＦ２も、この同一のドメイン識別子を受信した複数のポート（ここではＰ１，Ｐ２）に対してサブリンクＳＬＫを設定する。ＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれは、ＳＬＫを設定した複数のポートを論理的（仮想的）に１個のポートとして機能させる。

これによって、例えば、ポートスイッチＳＷＰ１のポートＰ１からファブリックスイッチＳＷＦ１のポートＰ１に向けてブロードキャストフレーム等が送信された場合、これに応じてＳＷＦ１は、当該ブロードキャストフレームをポートＰ３から転送し、ポートＰ２からは転送しない。例えば、ブロードキャストフレーム（あるいはマルチキャストフレーム）等は、受信したポート以外のポートから同時に送信される。したがって、ＳＷＦ１のＰ１，Ｐ２を１個のポートとして機能させることで、当該Ｐ１とＰ２の間で（すなわちＭＬＡＧとＳＷＦ１との関係において）信号の折り返しは生じなくなる。また、ポートスイッチＳＷＰ１のポートＰ２からファブリックスイッチＳＷＦ２のポートＰ１に向けてブロードキャストフレーム等が送信された場合も同様に、ＳＷＦ２のＰ１，Ｐ２を１個のポートとして機能させることで、当該Ｐ１とＰ２の間で（すなわちＭＬＡＧとＳＷＦ２との関係において）信号の折り返しは生じなくなる。

以上のように、図１の通信システムを用いることで、マルチシャーシスリンクアグリゲーション（装置冗長）の適用に伴い耐障害性の向上が図れると共に、当該適用によって生じ得る信号の折り返しを防止でき、ポートスイッチとファブリックスイッチとの間の通信帯域の低下等を抑制することが可能になる。なお、図１では、３個のポートスイッチＳＷＰ１〜ＳＷＰ３と２個のファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２を備えた構成例を示したが、勿論、これに限定されるものではなく、ポートスイッチやファブリックスイッチの数は適宜変更することが可能である。また、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ（ドメイングループ）ＭＬＡＧの数も、例えば、図２に示されるように適宜変更することが可能である。

図２は、図１の通信システムを拡張した構成例および動作例を示す概略図である。図２に示す通信システムは、図１の構成例に対して、更にポートスイッチＳＷＰ４およびユーザスイッチＳＷＵ３，ＳＷＵ４が加わった構成となっている。ポートスイッチＳＷＰ４は、ポートスイッチＳＷＰ３と共に同一のマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ（ドメイングループ［２］）ＭＬＡＧが設定される。ＳＷＵ３，ＳＷＵ４は、ＳＷＰ３，ＳＷＰ４との間で、ＳＷＵ１，ＳＷＵ２とＳＷＰ１，ＳＷＰ２の間の接続関係と同様にして接続される。ファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれは、ＳＷＰ４が追加されたことに伴い図１の構成例から更にポートＰ４が追加されている。ＳＷＰ４のポートＰ１は、ＳＷＦ１のＰ４に対して通信回線を介して接続され、ＳＷＰ４のポートＰ２は、ＳＷＦ２のＰ４に対して通信回線を介して接続される。

このような構成において、図１の場合と同様に、ＳＷＰ１，ＳＷＰ２のそれぞれは、同一のＭＬＡＧ（ドメイングループ［１］）が設定されていることを示す同一のドメイン識別子（ドメイン識別子［１］）を含む制御フレーム（制御信号）ＣＦＤ１をＳＷＦ１，ＳＷＦ２に向けてそれぞれ送信する。図２では更に、ＳＷＰ３，ＳＷＰ４のそれぞれも、別の同一のＭＬＡＧ（ドメイングループ［２］）が設定されていることを示す別の同一のドメイン識別子（ドメイン識別子［２］）を含む制御フレーム（制御信号）ＣＦＤ２をＳＷＦ１，ＳＷＦ２に向けてそれぞれ送信する。

ＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれは、図１の場合と同様に、同一のドメイン識別子（ドメイン識別子［１］）を含む制御フレーム（制御信号）ＣＦＤ１を受け、ＣＦＤ１を受信したポートＰ１，Ｐ２にサブリンク（サブリンク［１］）ＳＬＫを設定する。図２では更に、ＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれは、別の同一のドメイン識別子（ドメイン識別子［２］）を含む制御フレーム（制御信号）ＣＦＤ２を受け、ＣＦＤ２を受信したポートＰ３，Ｐ４に別のサブリンク（サブリンク［２］）ＳＬＫを設定する。

これにより、ファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれにおいて、ポートＰ１，Ｐ２は論理的に１個のポートとして機能し、ポートＰ３，Ｐ４も論理的に１個のポートとして機能する。その結果、ＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれとＭＬＡＧ（ＳＷＰ１，ＳＷＰ２）との関係に加えて、ＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれとＭＬＡＧ（ＳＷＰ３，ＳＷＰ４）との関係においても、信号の折り返しが生じなくなる。

《ファブリックスイッチ（ネットワーク中継装置）の概略》
図３は、図１の通信システムにおいて、そのファブリックスイッチの主要部の概略構成例を示すブロック図である。図３に示すファブリックスイッチ（ネットワーク中継装置）ＳＷＦは、例えば、フレーム転送制御部ＦＦＣＴＬと、制御フレーム管理部ＣＦＣＴＬと、データベース管理部ＤＢＣＴＬと、複数のポート（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）等を備えている。ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…はポートスイッチ向けポートであり、図１のＳＷＦ１を例とすると、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にはそれぞれポートスイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２，ＳＷＰ３が接続される。なお、ここでは、３個のポートスイッチ向けポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３が代表的に示されているが、４個以上のポートスイッチを備える場合には、これに応じて４個以上のポートが備わる。

制御フレーム管理部ＣＦＣＴＬは、制御フレーム生成部（制御信号生成部）ＣＦＧと制御フレーム解析部（制御信号解析部）ＣＦＡを備え、これらを適宜管理する。ＣＦＧは、各種制御フレームを生成し、フレーム転送制御部ＦＦＣＴＬ（制御信号送信部）は、当該生成された制御フレームを各ポート（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）から送信する。ＣＦＡは、各ポート（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）を介してＦＦＣＴＬ（制御信号受信部）によって受信された制御フレームを対象に、当該制御フレームの内容を解析（判別）する。なお、制御フレーム（制御信号）は、端末（例えばサーバ）等からの実データ信号を含むユーザフレームと異なり、通信システムの設定や監視等を行うための管理用のフレームである。

データベース管理部ＤＢＣＴＬは、アドレステーブルＦＤＢとリンクテーブルＬＤＢを備え、これらを管理する。アドレステーブルＦＤＢには、各ポートと各ポートに接続される端末（サーバ）等のＭＡＣアドレスとの対応関係が登録される。リンクテーブルＬＤＢには、リンクアグリゲーショングループＬＡＧやサブリンクＳＬＫの設定状態が登録される。例えば、図１のファブリックスイッチＳＷＦ１を例とすると、ポートＰ１，Ｐ２にサブリンクＳＬＫが設定されていることを示す情報等が登録される。また、図２のＳＷＦ１を例とすると、ポートＰ１，Ｐ２にサブリンクＳＬＫが設定され、ポートＰ３，Ｐ４に別のサブリンクＳＬＫが設定されていることを示す情報等が登録される。

フレーム転送制御部ＦＦＣＴＬは、各ポート（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）と制御フレーム管理部ＣＦＣＴＬとの間の制御フレームの送受信を制御する機能を備える。ＦＦＣＴＬは、更に、データベース管理部ＤＢＣＴＬの各テーブル（ＦＤＢ，ＬＤＢ）内の情報に基づいて、各ポート（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）間でのフレーム（例えばユーザフレーム）の転送を制御する機能を備える。

図４は、図３のファブリックスイッチにおける主要な動作例を示すフロー図である。図４では、まず、図３の制御フレーム生成部（制御信号生成部）ＣＦＧが、自身のファブリックスイッチに予め設定されたファブリックスイッチ識別子を含む制御フレームを生成し、当該制御フレームをフレーム転送制御部ＦＦＣＴＬを介して全ポート（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）から送信する（ステップＳ１００）。当該ステップＳ１００の処理によって、例えば、当該ファブリックスイッチ識別子を受信したポートスイッチは、その受信したポートにファブリックスイッチが接続されていることを認識することができる。

次いで、図３のフレーム転送制御部ＦＦＣＴＬは、各ポート（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）からフレームを受信した際、それが制御フレーム（制御信号）であるか否かを判別し、制御フレームである場合には、制御フレーム解析部（制御信号解析部）ＣＦＡに通知する。これを受けて、ＣＦＡは、当該制御フレーム内におけるドメイン識別子の有無を判別する（ステップＳ１０１）。ここで、ＣＦＡは、ドメイン識別子が有る場合、当該ドメイン識別子ならびにその受信したポートをデータベース管理部ＤＢＣＴＬに通知する。ＤＢＣＴＬ（リンク設定部）は、当該ドメイン識別子と受信したポートの関係をリンクテーブルＬＤＢに登録し、当該ポートを対象に、ドメイン識別子毎にサブリンクＳＬＫを設定する（ステップＳ１０２）。すなわち、前述した図２のＳＷＦ１の例では、同一のドメイン識別子（ドメイン識別子［１］）を受信したポートＰ１，Ｐ２にＳＬＫを設定し、別の同一のドメイン識別子（ドメイン識別子［２］）を受信したポートＰ３，Ｐ４に別のＳＬＫを設定する。

《ポートスイッチ（ネットワーク中継装置）の概略》
図５は、図１の通信システムにおいて、そのポートスイッチの主要部の概略構成例を示すブロック図である。図５に示すポートスイッチ（ネットワーク中継装置）ＳＷＰは、前述した図３の構成例と比較して、データベース管理部ＤＢＣＴＬ内にマルチシャーシスリンクアグリゲーション情報ＭＬＧＩが加わった点と、ポートとして、ファブリックスイッチ向けポートＰ１，Ｐ２，…、ユーザスイッチ向けポート（ユーザポート）Ｐｕ１，Ｐｕ２，…、冗長向けポートＰｒを備えた点が異なっている。これ以外の構成に関しては、図３と同様であるため、以下、図３との違いに着目して説明を行う。

図１のポートスイッチＳＷＰ１を例とすると、図５のファブリックスイッチ向けポートＰ１，Ｐ２には、それぞれファブリックスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２が接続され、ユーザポートＰｕ１，Ｐｕ２には、それぞれユーザスイッチＳＷＵ１，ＳＷＵ２が接続され、冗長向けポートＰｒにはポートスイッチＳＷＰ２が接続される。なお、ここでは、２個のファブリックスイッチ向けポートＰ１，Ｐ２が代表的に示されているが、３個以上のファブリックスイッチを備える場合には、これに応じて３個以上のポートが備わる。また、ここでは、２個のユーザポートＰｕ１，Ｐｕ２が代表的に示されているが、３個以上のユーザスイッチを備える場合には、これに応じて３個以上のポートが備わる。

冗長向けポートＰｒは、図１の例では、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ（ドメイングループ）ＭＬＡＧが設定されるポートスイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２に備わっている。ただし、例えば、ポートスイッチＳＷＰ１〜ＳＷＰ３を同一構成のボックス型スイッチ装置で実現する場合、ＳＷＰ３は特にＰｒを備える必要はなく、この場合、内部設定によって、Ｐｒをユーザポートやファブリックスイッチ向けポートとして使用することも可能である。また、各ポートの割り付け（例えばファブリックスイッチ向け、ユーザスイッチ向け等）は、内部設定によって適宜変更することが可能であり、図５の基本的な機能構成は図３の機能構成と同様であるため、ファブリックスイッチとポートスイッチを同一構成のボックス型スイッチ装置で実現することも可能である。

図５のマルチシャーシスリンクアグリゲーション情報ＭＬＧＩには、予め設定され、自身にマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ（ドメイングループ）ＭＬＡＧが設定されていることを示すドメイン識別子等が含まれている。例えば、図２の通信システムを例とすると、ポートスイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２内のＭＬＧＩには、同一のドメイン識別子（ドメイン識別子［１］）が含まれ、ポートスイッチＳＷＰ３，ＳＷＰ４内のＭＬＧＩには、別の同一のドメイン識別子（ドメイン識別子［２］）が含まれる。図５の制御フレーム生成部（制御信号生成部）ＣＦＧは、このＭＬＧＩ内のドメイン識別子を参照し、当該ドメイン識別子を含んだ制御フレーム（制御信号）を生成する。また、当該ドメイン識別子を含んだ制御フレーム（制御信号）は、フレーム転送制御部ＦＦＣＴＬ（制御信号送信部）を介して所定のポート（ここではファブリックスイッチ向けポートＰ１，Ｐ２）から送信される。

図６は、図５のポートスイッチにおける主要な動作例を示すフロー図である。まず、図４のステップＳ１００に示したように、各ファブリックスイッチＳＷＦがファブリックスイッチ識別子を含む制御フレームを送信した場合を想定する。この場合、図６において、図５のフレーム転送制御部ＦＦＣＴＬは、各ポートからフレームを受信した際、それが制御フレームであるか否かを判別し、制御フレームである場合には、制御フレーム解析部ＣＦＡに通知する。ＣＦＡは、当該制御フレーム内におけるファブリックスイッチ識別子の有無を判別し、当該識別子が有る場合、当該識別子ならびにその受信したポートをデータベース管理部ＤＢＣＴＬに通知する。これによって、図５のポートスイッチＳＷＰは、ファブリックスイッチＳＷＦが接続されているポートを認識する（ステップＳ２００）。

次いで、データベース管理部ＤＢＣＴＬは、前述した制御フレーム解析部ＣＦＡからの通知を受けて、例えば、ファブリックスイッチ識別子を受信した各ポートに同一のリンク識別子等を割り当て、各ポートとリンク識別子とファブリックスイッチ識別子の関係等をリンクテーブルＬＤＢに登録する。これによって、図５のポートスイッチＳＷＰは、例えば、図８等で述べたように各ポートにリンクアグリゲーショングループＬＡＧを設定する（ステップＳ２０１）。

続いて、制御フレーム生成部（制御信号生成部）ＣＦＧは、マルチシャーシスリンクアグリゲーション情報ＭＬＧＩを参照し（ステップＳ２０２）、自身にマルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ（ドメイングループ）ＭＬＡＧが設定されているか否か（すなわちＭＬＧＩ内にドメイン識別子が含まれるか否か）を判別する（ステップＳ２０３）。ＭＬＡＧが設定されている場合、ＣＦＧは、当該ドメイン識別子を含んだ制御フレーム（制御信号）を生成する（ステップＳ２０４）。そして、フレーム転送制御部ＦＦＣＴＬ（制御信号送信部）は、リンクテーブルＬＤＢを参照することでファブリックスイッチが接続される全ポートを認識し、ステップＳ２０４で生成された制御フレーム（制御信号）を当該全ポートから送信する（ステップＳ２０５）。図３のファブリックスイッチＳＷＦは、当該ステップＳ２０５に応じて図４のステップＳ１０１以降の処理を行うことでサブリンクＳＬＫを設定する。

以上、本実施の形態１の通信システムを用いることで、代表的には、耐障害性の向上が図れ、また信号の折り返しを防止することが可能になる。なお、ここでは、ポートスイッチＳＷＰおよびファブリックスイッチＳＷＦのそれぞれをボックス型スイッチ装置で構成した。このボックス型スイッチ装置を用いたボックス型ファブリックシステムを用いることで、前述したようにポートスイッチおよびファブリックスイッチの両機能が１個の筐体内に格納されたシャーシ型スイッチ装置からなるシステムを用いる場合と比較して、各種有益な効果が得られる。ただし、必ずしもボックス型スイッチ装置の構成に限定されるものではなく、シャーシ型スイッチ装置の構成を用いた場合であっても、図９で述べたような信号の折り返しが生じ得るため、同様に適用して同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
《本実施の形態による通信システムの構成および動作（変形例）》
図７は、本発明の実施の形態２による通信システムにおいて、その構成例および主要な動作例を示す概略図である。図７に示す通信システムは、前述した図１の構成例と同様に、複数（ここでは２個）のファブリックスイッチ（ネットワーク中継装置）ＳＷＦ１，ＳＷＦ２と、複数（ここでは３個）のポートスイッチ（ネットワーク中継装置）ＳＷＰ１〜ＳＷＰ３と、ユーザスイッチＳＷＵ１，ＳＷＵ２を備える。ただし、図７の通信システムは、図１の構成例と異なり、ＳＷＰ１〜ＳＷＰ３とＳＷＦ１，ＳＷＦ２との間の各通信回線がそれぞれ一対の通信回線によって構成される。

これに伴い、図７のポートスイッチＳＷＰ１〜ＳＷＰ３のそれぞれは、図１における１個のポートＰ１の代わりに一対のポートＰ１ａ，Ｐ１ｂを備え、図１における１個のポートＰ２の代わりに一対のポートＰ２ａ，Ｐ２ｂを備える。同様にして、図７のファブリックスイッチスイッチＳＷＦ１，ＳＷＦ２のそれぞれは、図１における３個のポートＰ１〜Ｐ３の代わりに一対のポートを３個（Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ）を備える。例えば、ＳＷＰ１のＰ１ａ，Ｐ１ｂはＳＷＦ１のＰ１ａ，Ｐ１ｂとの間で一対の通信回線を介して接続され、ＳＷＰ１は自身のＰ１ａ，Ｐ１ｂにリンクアグリゲーショングループＬＡＧを設定し、ＳＷＦ１も自身のＰ１ａ，Ｐ１ｂにＬＡＧを設定する。また、ＳＷＰ１のＰ２ａ，Ｐ２ｂはＳＷＦ２のＰ１ａ，Ｐ１ｂとの間で一対の通信回線を介して接続され、ＳＷＰ１は自身のＰ２ａ，Ｐ２ｂにＬＡＧを設定し、ＳＷＦ２も自身のＰ１ａ，Ｐ１ｂにＬＡＧを設定する。ＳＷＰ１〜ＳＷＰ３とＳＷＦ１，ＳＷＦ２の間のその他の通信回線も同様であり、図１に示した１本の通信回線の代わりに一対の通信回線が備わり、当該一対の通信回線が一対のポートを用いて接続され、当該一対のポートのそれぞれにＬＡＧが設定される。

例えば、ファブリックスイッチＳＷＦ１を例とすると、ＳＷＦ１は、ポートスイッチＳＷＰ１との間の一対のポートＰ１ａ，Ｐ１ｂに対してリンクアグリゲーショングループＬＡＧを設定することでＰ１ａ，Ｐ１ｂを論理的（仮想的）に１個のポートとして機能させる。また、ＳＷＦ１は、ポートスイッチＳＷＰ２との間の一対のポートＰ２ａ，Ｐ２ｂに対してＬＡＧを設定することでＰ２ａ，Ｐ２ｂを論理的（仮想的）に１個のポートとして機能させる。これに加えて更に、ＳＷＦ１は、ＳＷＰ１との間の一対のポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ、およびＳＷＰ２との間の一対のポートＰ２ａ，Ｐ２ｂに対してサブリンクＳＬＫを設定し、これらのポートを論理的（仮想的）に１個のポートとして機能させる。

具体的なサブリンクＳＬＫの設定方法は、実施の形態１の場合と同様である。すなわち、ポートスイッチＳＷＰ１は、ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂからドメイン識別子を含む制御フレーム（制御信号）を送信し、ポートスイッチＳＷＰ２も、ＳＷＰ１と同一のドメイン識別子を含む制御フレームをポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂから送信する。これにより、例えばファブリックスイッチＳＷＦ１は、ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂから同一のドメイン識別子を持つ制御フレームを受信することになるため、これらのポートに対してサブリンクＳＬＫを設定する。

このような構成例を用いると、マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ（ドメイングループ）ＭＬＡＧが設定されるポートスイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２（論理的に１台のスイッチ）と例えばファブリックスイッチＳＷＦ１との間が、実質的にリンクアグリゲーションが設定された４本の通信回線によって接続されることになる。その結果、耐障害性の更なる向上等が図れると共に、実施の形態１の場合と同様に、このスイッチ間での信号の折り返しも防止できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、ここでは、主に、ＬＡＮスイッチ（Ｌ２スイッチ）を用いた通信システムを例として説明を行ったが、Ｌ３スイッチを用いた通信システムであっても同様に適用することが可能である。

ＣＦＡ 制御フレーム解析部
ＣＦＣＴＬ 制御フレーム管理部
ＣＦＤ 制御フレーム
ＣＦＧ 制御フレーム生成部
ＤＢＣＴＬ データベース管理部
ＦＤＢ アドレステーブル
ＦＦＣＴＬ フレーム転送制御部
ＬＡＧ リンクアグリゲーショングループ
ＬＤＢ リンクテーブル
ＭＬＡＧ マルチシャーシスリンクアグリゲーショングループ
ＭＬＧＩ マルチシャーシスリンクアグリゲーション情報
Ｐ ポート
ＳＬＫ サブリンク
ＳＷＦ ファブリックスイッチ
ＳＷＰ ポートスイッチ
ＳＷＵ ユーザスイッチ

Claims (6)

1. 第１および第２ポートスイッチを含む複数のポートスイッチと、
   前記複数のポートスイッチの間の通信経路を構築する複数のファブリックスイッチと、
   ユーザスイッチとを備え、
   前記複数のポートスイッチのそれぞれは、前記複数のファブリックスイッチのそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続され、
   前記第１および第２ポートスイッチは、冗長向けポートの間が共通通信回線で接続されることで同一のドメイングループを構成し、
   前記ユーザスイッチは、前記第１および第２ポートスイッチのそれぞれに対して異なる通信回線を介して接続されると共に当該通信回線の接続元となるポートに対してリンクアグリゲーションを設定し、
   前記第１および第２ポートスイッチのそれぞれは、
   同一の前記ドメイングループを構成することを示す同一のドメイン識別子を含んだ制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記制御信号を前記複数のファブリックスイッチのそれぞれに向けて異なる通信回線を介して送信する制御信号送信部とを備え、
   前記複数のファブリックスイッチのそれぞれは、
   複数のポートで受信した制御信号を解析し、当該制御信号内における前記ドメイン識別子の有無を判別する制御信号解析部と、
   前記ドメイン識別子が有る場合に、同一の前記ドメイン識別子を受信した複数のポートに対して、論理的に１個のポートとして機能させるためのサブリンクを設定するリンク設定部とを有する、
   通信システム。
2. 請求項１記載の通信システムにおいて、
   前記複数のポートスイッチのそれぞれは、ボックス型スイッチ装置によって構成され、
   前記複数のファブリックスイッチのそれぞれは、ボックス型スイッチ装置によって構成される通信システム。
3. 複数のファブリックスイッチにそれぞれ接続するための複数のファブリックスイッチ向けポートと、
   共通通信回線を介して自身以外のポートスイッチに接続するための冗長向けポートと、
   自身と前記自身以外のポートスイッチとに同一のドメイングループが設定されていることを表すドメイン識別子と、
   前記ドメイン識別子を含んだ制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記制御信号を前記複数のファブリックスイッチ向けポートから送信する制御信号送信部とを有するネットワーク中継装置。
4. 請求項３記載のネットワーク中継装置において、
   前記ネットワーク中継装置は、ボックス型スイッチ装置によって構成されるネットワーク中継装置。
5. 複数のポートスイッチにそれぞれ接続するための複数のポートと、
   制御信号解析部と、
   リンク設定部とを備え、
   前記複数のポートスイッチの内の２個のポートスイッチは、共通通信回線で接続されることで同一のドメイングループが設定され、同一の前記ドメイングループが設定されていることを表す同一のドメイン識別子を含んだ制御信号を送信する機能を持ち、
   前記制御信号解析部は、前記複数のポートで受信した制御信号を解析し、当該制御信号内における前記ドメイン識別子の有無を判別し、
   前記リンク設定部は、前記ドメイン識別子が有る場合に、同一の前記ドメイン識別子を受信した複数のポートに対して、当該複数のポートを論理的に１個のポートとして機能させるためのサブリンクを設定するネットワーク中継装置。
6. 請求項５記載のネットワーク中継装置において、
   前記ネットワーク中継装置は、ボックス型スイッチ装置によって構成されるネットワーク中継装置。

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