JP5954248B2 - ネットワーク中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク中継装置に関し、例えば、複数のポートをグループに割り当て、各グループ間でのフレームの中継に対して通信帯域を制限する機能を備えたネットワーク中継装置に関する。

例えば、特許文献１には、シャーシ型のスイッチングハブにおいて、複数のＦＤＢ間で同期を取る方法が示されている。具体的には、各ラインカードは、ＦＤＢの登録内容が変更された場合に学習用フレームを生成し、当該学習用フレームを、送信レートを制御した上で他のラインカードに向けて送信する。特許文献２には、シャーシ型のスイッチングハブにおいて、ＦＤＢを効率的に学習する方法が示されている。具体的には、代表ラインカードを定め、各ラインカードは、受信したパケットのＦＤＢ情報が未学習の場合、学習通知によって代表ラインカードに学習を行わせたのち、代表ラインカードからマルチキャストで送信される学習通知によって、自身のＦＤＢを更新する。代表ラインカードは、このマルチキャストでの送信の際に流量制限を行う。

特許文献３には、同一のＶＬＡＮを２個のサブネットに分割して管理するフレーム中継装置において、同一サブネット内の通信とサブネット間の通信とを区別する方法が示されている。具体的には、同一サブネット内の通信かサブネット間の通信かを表すフラグを送信元アドレスと共に学習テーブルに登録するための各種機能を備える。また、当該フレーム中継装置は、サブネット間の通信を行う際に帯域制御を行う。具体的には、第１のサブネットに対応する第１ドメイン処理部で受信したフレームを第２のサブネットに対応する第２ドメイン処理部に送信する際に、第２ドメイン処理部内の帯域制御部を用いて帯域制御を行う。

特開２０１１−９１４７７号公報 特開２０１２−２０９８５５号公報 特開２０１２−１３００８４号公報

例えば、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）等を代表に、１台のスイッチ装置（ネットワーク中継装置）で複数のブロードキャストドメインを構築する技術が知られている。ただし、通信事業者等では、同一のブロードキャストドメイン内でフレームを中継する際に、その一部の中継に対して通信帯域を制限したいような場合がある。例えば、組織を単位として同一のブロードキャストドメインを割り当てつつ、組織内の一部のグループ間でフレームを中継する際に通信帯域を制限したいような場合等が挙げられる。

このような場合、例えば、装置内部に通信帯域制限機能を備えたスイッチ装置を用いることが有益となる。当該通信帯域制限機能は、例えば、ブロードキャストドメインとは別に、装置内部で複数のポートをグループに割り当てると共に、その任意のグループ間でのフレームの中継に対して通信帯域を制限するような機能である。この通信帯域を制限する機能自体は、通常、ＱｏＳ（Quality of Service）等と呼ばれる。

一方、例えば、通信事業者等では、多くの端末を接続可能なシャーシ型と呼ばれるスイッチ装置が用いられる場合が多い。シャーシ型のスイッチ装置では、特に、高い信頼性が要求される。こうした中、例えば、特許文献３に示されるような構成を用いた場合、一つの帯域制限部に障害が生じた場合に、スイッチ装置全体における通信帯域の制限機能が失われる恐れがある。

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、耐障害性の向上を実現可能な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ネットワーク中継装置は、複数のラインカードを備え、複数のラインカードのそれぞれは、ポートを持ち、フレームの中継を行う。複数のラインカードのそれぞれは、フレームの通信帯域を制限する帯域制限部と、他のラインカードのそれぞれとの間で互いに内部監視フレームを送受信することで、他のラインカードのそれぞれとの間の疎通性を監視する内部疎通性監視部とを備える。ここで、複数のラインカードの中のいずれかとなる第１ラインカードは、自身のポートでフレームを受信した際に、自身の内部疎通性監視部に加えて他のラインカードの内部疎通性監視部による監視結果を参照し、当該監視結果に基づいて他のラインカードの帯域制限部の中から送信先を定める。そして、第１ラインカードは、当該送信先に向けて当該受信したフレームを送信する。一方、第１ラインカードからのフレームを受信したラインカードは、当該フレームを、自身の帯域制限部を用いて通信帯域を制限したのち複数のラインカードのポートの中の所定のポートに向けて送信する。

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、ネットワーク中継装置において、耐障害性の向上が実現可能になる。

本発明の実施の形態１によるネットワーク中継装置において、その主要部の全体構成例および通常時の動作例を示す概略図である。 図１のネットワーク中継装置において、障害発生時の動作例を示す概略図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１のネットワーク中継装置において、各ラインカードが備える内部疎通性監視部の機能の一例を示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１のメータ選択部が図３（ｃ）の内部疎通性監視テーブルに基づいてメータ部（帯域制限部）を定める際の動作例を示す説明図である。 図１のネットワーク中継装置において、その詳細な構成例を示すブロック図である。 図５のネットワーク中継装置において、そのメータ選択部の動作例を示すフロー図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態２によるネットワーク中継装置において、その各ラインカードが備える内部疎通性監視部の監視結果の一例を示す説明図である。 図１のメータ選択部が図７（ｃ）の内部疎通性監視テーブルに基づいてメータ部（帯域制限部）を定める際の動作例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１によるネットワーク中継装置において、その通信帯域制限機能の概略動作例を示す模式図である。

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）
《ネットワーク中継装置の通信帯域制限機能》
図９は、本発明の実施の形態１によるネットワーク中継装置において、その通信帯域制限機能の概略動作例を示す模式図である。図９に示すスイッチ装置（ネットワーク中継装置）ＳＷは、複数のポートＰ［１，１］〜Ｐ［１，ｎ］，Ｐ［２，１］〜Ｐ［２，ｊ］と、メータ部（帯域制限部）ＭＴａ，ＭＴｂとを備える。この例では、Ｐ［１，１］〜Ｐ［１，ｎ］は、同一のブロードキャストドメインＢＤ１に属し、Ｐ［２，１］〜Ｐ［２，ｊ］は、ＢＤ１とは異なる同一のブロードキャストドメインＢＤ２に属している。具体的には、例えば、ＢＤ１には、同一のＶＬＡＮが設定され、ＢＤ２には、ＢＤ１とは異なる同一のＶＬＡＮが設定される。

装置内部では、ブロードキャストドメインＢＤ１に属する複数のポートＰ［１，１］〜Ｐ［１，ｎ］の中のＰ［１，１］〜Ｐ［１，ｍ］（第１ポート群）と、Ｐ［１，ｍ＋１］〜Ｐ［１，ｎ］（第２ポート群）とにそれぞれ異なる内部識別子ＩＶＩＤが設定される。第１ポート群には第１内部識別子としてＩＶＩＤ＝０．１が設定され、第２ポート群には第２内部識別子としてＩＶＩＤ＝０．２が設定される。さらに、装置内部では、複数のポートＰ［２，１］〜Ｐ［２，ｊ］にも、第１および第２内部識別子とは異なる内部識別子としてＩＶＩＤ＝０．３が設定される。

このような構成において、例えば、ポートＰ［１，１］で受信したフレームＦＬ−ＢＤ１に対してフラッディングが生じる場合、ＦＬ−ＢＤ１は、ブロードキャストドメインＢＤ１に属する複数のポートＰ［１，１］〜Ｐ［１，ｎ］の中のＰ［１，１］を除いたポートにフラッディングされる。同様に、ポートＰ［２，１］で受信したフレームＦＬ−ＢＤ２に対してフラッディングが生じる場合、ＦＬ−ＢＤ２は、ブロードキャストドメインＢＤ２に属する複数のポートＰ［２，１］〜Ｐ［２，ｊ］の中のＰ［２，１］を除いたポートにフラッディングされる。

ここで、図９のスイッチ装置ＳＷでは、通信帯域制限機能として、予め設定された所定のポート群を跨いだ中継を行う場合に、一方のポート群（ここでは第１ポート群）で受信したフレームを、通信帯域の制限を行ったのちに他方のポート群（ここでは第２ポート群）に中継するように設定されている。この設定に応じて、ＳＷは、第１ポート群（例えばＰ［１，１］）で受信したフレームＦＬ−ＢＤ１を、メータ部（帯域制限部）ＭＴａを用いて通信帯域の制限を行ったのち、第２ポート群（Ｐ［１，ｍ＋１］〜Ｐ［１，ｎ］）に中継する。

また、スイッチ装置ＳＷは、同一のポート群（例えば第１ポート群）内での中継を行う場合には、当該同一のポート群内のいずれかのポート（例えばＰ［１，１］）で受信したＦＬ−ＢＤ１を、通信帯域の制限を行わずに他のいずれかのポート（例えばＰ［１，ｍ］等）に中継する。なお、メータ部（帯域制限部）ＭＴｂはメータ部ＭＴａとは反対に、第２ポート群から第１ポート群に向けてフレームを中継する場合に、当該フレームに対して通信帯域を制限する。通信帯域制限機能では、場合によっては、通信帯域を制限する際の制限元と制限先を定めることも可能であり、ＭＴａ，ＭＴｂのいずれか一方のみを使用するように設定することも可能である。

《ネットワーク中継装置の主要部の概略》
図１は、本発明の実施の形態１によるネットワーク中継装置において、その主要部の全体構成例および通常時の動作例を示す概略図である。図１に示すスイッチ装置（ネットワーク中継装置）ＳＷは、複数（ここでは４枚）のラインカード（第１〜第４ラインカード）ＬＣ１〜ＬＣ４を備えている。ＬＣ１〜ＬＣ４のそれぞれは、ポートを持ち、フレームの中継を行う。この例では、ＬＣ１〜ＬＣ４のそれぞれは、複数のポートＰ１〜Ｐｎを持ち、自身のＰ１〜Ｐｎ間でのフレームの中継または他のラインカードに向けたフレームの中継を行う。ただし、ＬＣ１〜ＬＣ４の少なくとも一部は、場合によっては、高速動作が可能な１個のポートのみを備えた構成であってもよい。

図１の例では、第１ラインカードＬＣ１における複数のポートＰ１〜Ｐｎと、第４ラインカードＬＣ４におけるポートＰ１を含む一部のポートとは、図９で述べた第１ポート群に属しており、第１内部識別子（ＩＶＩＤ＝０．１）が設定されている。また、第２および第３ラインカードＬＣ２，ＬＣ３における複数のポートＰ１〜Ｐｎと、ＬＣ４におけるポートＰｎを含む一部のポートとは、第２ポート群に属しており、第２内部識別子（ＩＶＩＤ＝０．２）が設定されている。

複数のラインカードＬＣ１〜ＬＣ４のそれぞれは、図９で述べたように、フレームの通信帯域を制限するメータ部（帯域制限部）ＭＴと、送信先となるメータ部を定めるメータ選択部ＭＳＥＬと、内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬと、リレー設定情報ＲＬＹＳＥＴとを含んでいる。ここでは、その中から代表的に、第２ラインカードＬＣ２のメータ部ＭＴ０と、第３ラインカードＬＣ３のメータ部ＭＴ１と、第１ラインカードＬＣ１のＭＳＥＬ，ＩＣＣＭＴＢＬ，ＲＬＹＳＥＴのみを図示している。

第１ラインカードＬＣ１のリレー設定情報ＲＬＹＳＥＴには、予め、第２ラインカードＬＣ２のメータ部ＭＴ０を送信先の第１候補（言い換えれば通常用）とし、第３ラインカードＬＣ３のメータ部ＭＴ１を送信先の第２候補（言い換えれば予備用）とすることが設定されている。なお、当該設定内容は一例であり、各ラインカードのＲＬＹＳＥＴでは、予め、任意のラインカードのメータ部ＭＴを第１および第２候補として設定することが可能となっている。

このような状態のもとで、第１ラインカードＬＣ１のポートＰ１で受信したフレームＦＬに対してフラッディングが発生した場合を想定する。この場合、ＬＣ１は、当該ＦＬを、同一ラインカード（ＬＣ１）内で第１ポート群に属するポート（Ｐｎ等）と、他のラインカード内で第１ポート群に属するポート（ＬＣ４内のＰ１等）に向けてフラッディングすると共に、メータ選択部ＭＳＥＬに向けて送信する。ＭＳＥＬは、リレー設定情報ＲＬＹＳＥＴと共に、詳細は後述するが内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬの情報に基づいて、送信先を第２ラインカードＬＣ２のメータ部ＭＴ０（すなわち送信先の第１候補）に定め、当該ＭＴ０に向けてフレームを送信する。

第１ラインカードＬＣ１からのフレームＦＬを受信した第２ラインカードＬＣ２は、当該ＦＬを、メータ部ＭＴ０を用いて通信帯域を制限したのち、第２ポート群に属するポートに向けてフラッディングする。この例では、ＬＣ２は、通信帯域が制限されたＦＬを、ＬＣ２内の第２ポート群に属するポート（Ｐ１〜Ｐｎ）に加えて、第３ラインカードＬＣ３内の第２ポート群に属するポート（Ｐ１〜Ｐｎ）と第４ラインカードＬＣ４内の第２ポート群に属するポート（Ｐｎ等）に向けてフラッディングする。

なお、特に限定はされないが、図１の構成例では、フレームのヘッダに対して次ぎのような処理が行われる。まず、第１ラインカードＬＣ１は、ポートＰ１でフレームＦＬを受信した際に、当該ＦＬのヘッダにＰ１に対応する第１内部識別子（ＩＶＩＤ＝０．１）を付加する。ＬＣ１は、当該ＦＬをＩＶＩＤ＝０．１に対応する自身のその他のポート（Ｐｎ等）に送信する際には、当該ＦＬを当該ポートに向けてそのまま送信する。一方、ＬＣ１は、当該ＦＬを他のラインカードに向けて送信する際には、当該ＦＬのヘッダに、さらに第２内部識別子（ＩＶＩＤ＝０．２）と、通信帯域の制限で必要となる帯域制限情報ＱＩとを付加する。

ヘッダに第１および第２内部識別子（ＩＶＩＤ＝０．１および０．２）および帯域制限情報ＱＩを含んだフレームを受信した第４ラインカードＬＣ４は、ヘッダ制御部ＨＤＣＴを用いて、ヘッダから０．２およびＱＩを外し、ヘッダに０．１を含んだフレームをＩＶＩＤ＝０．１に対応する自身のポート（Ｐ１等）に向けて送信する。また、ヘッダに０．１、０．２およびＱＩを含んだフレームを受信した第２ラインカードＬＣ２は、ＱＩに基づいてメータ部（帯域制限部）ＭＴ０に通信帯域の制限を行わせ、ヘッダから０．１およびＱＩを外し、ヘッダに０．２を含んだフレームをＩＶＩＤ＝０．２に対応する所定のラインカード内の所定のポートに向けて送信する。各ラインカードは、各ポートからフレームを送信する際に、０．１および０．２を所定のＶＬＡＮ用識別子等に変換する。

図２は、図１のネットワーク中継装置において、障害発生時の動作例を示す概略図である。例えば、図１において、第２ラインカードＬＣ２とその他のラインカード（例えば第３ラインカードＬＣ３または第４ラインカードＬＣ４）との間のフレームの通信経路に障害が生じ、ＬＣ３とその他のラインカードとの間のフレームの通信経路が正常な場合、図２のような動作に切り替えられる。図２の例では、第１ラインカードＬＣ１は、ポートＰ１で受信したフレームＦＬを、図１の場合と同様に第１ポート群に属するポートに向けてフラッディングすると共に、メータ選択部ＭＳＥＬに向けて送信する。ＭＳＥＬは、図１の場合と異なり、送信先を第３ラインカードＬＣ３のメータ部ＭＴ１（すなわち送信先の第２候補）に定め、当該ＭＴ１に向けてフレームを送信する。ＬＣ１からのＦＬを受信したＬＣ３は、図１の場合のＬＣ２に代わって、当該ＦＬを、ＭＴ１を用いて通信帯域を制限したのち、第２ポート群に属するポートに向けてフラッディングする。

以上のように、図１のスイッチ装置（ネットワーク中継装置）ＳＷは、冗長構成となるメータ部（帯域制限部）ＭＴ０，ＭＴ１を異なるラインカードに跨って備えている。これによって、例えば、第２ラインカードＬＣ２に障害が生じたような場合でも、第３ラインカードＬＣ３を用いて通信帯域を制限することができ、耐障害性の向上が実現可能になる。また、前述したように、各ラインカード毎に任意のラインカードのメータ部ＭＴを送信先の第１および第２候補として定めることができるため、リスク分散の観点から耐障害性の向上が図れると共に、実際に通信帯域を制限する際の負荷分散も図れる。

ここで、第１ラインカードＬＣ１のメータ選択部ＭＳＥＬが、障害を回避できるように送信先のメータ部ＭＴを定めるためには、ＬＣ１が、第２ラインカードＬＣ２とその他のラインカードとの間の疎通状態と、第３ラインカードＬＣ３とその他のラインカードとの間の疎通状態とを認識する必要がある。そこで、各ラインカード（例えばＬＣ１）は、後述する内部疎通性監視部を備え、ＬＣ１〜ＬＣ４の内部疎通性監視部による監視結果（すなわち内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬ）に基づいて他のラインカード（例えばＬＣ２，ＬＣ３）のメータ部の中から送信先となるメータ部を定める。そして、各ラインカード（ＬＣ１）は、当該送信先に向けて所定のポート（ここではＰ１）で受信したフレームを送信する。

《内部疎通性監視部の概略》
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図１のネットワーク中継装置において、各ラインカードが備える内部疎通性監視部の機能の一例を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、複数のラインカードＬＣ１〜ＬＣ４のそれぞれは、他のラインカードのそれぞれとの間で互いに内部監視フレームＩＣＣＭを送受信することで、他のラインカードのそれぞれとの間の疎通性を監視する内部疎通性監視部を備えている。例えば、ＬＣ１の内部疎通性監視部は、ＬＣ２〜ＬＣ４に向けてＩＣＣＭを所定の送信間隔で定期的に送信する。一方、ＬＣ２〜ＬＣ４のそれぞれの内部疎通性監視部は、ＬＣ１からのＩＣＣＭを所定の受信期間（例えば送信間隔の３．５倍等）内に受信できない場合には、ＬＣ１に対する疎通性に障害が有ると判断する。

図３（ａ）の例では、第４ラインカードＬＣ４から第２ラインカードＬＣ２に向けた通信経路に障害が生じている。この場合、第１ラインカードＬＣ１の内部疎通性監視部は、第２〜第４ラインカードＬＣ２〜ＬＣ４の内部疎通性監視部からの内部監視フレームＩＣＣＭを正常に受信できるため、図３（ｂ）の監視結果および図３（ｃ）の監視結果ＩＭ１に示すように、ＬＣ２〜ＬＣ４に対する疎通性を正常と判断する。

一方、第２ラインカードＬＣ２の内部疎通性監視部は、第４ラインカードＬＣ４の内部疎通性監視部からの内部監視フレームＩＣＣＭを正常に受信できないため、図３（ｃ）の監視結果ＩＭ２に示すように、ＬＣ４に対する疎通性をＬＯＣ（Loss Of Continuity）状態と判断する。この場合、ＬＣ２の内部疎通性監視部は、ＬＣ４の内部疎通性監視部に向けてＩＣＣＭを送信する際に、ＩＣＣＭのＲＤＩ（Remote Defect Indication）ビットにフラグを立てた状態で送信する。ＬＣ４の内部疎通性監視部は、当該ＬＣ２の内部疎通性監視部からのＩＣＣＭを受信し、図３（ｃ）の監視結果ＩＭ４に示すように、ＬＣ２に対する疎通性をＲＤＩ状態と判断する。

ここで、第１ラインカードＬＣ１は、図３（ｃ）に示すように、自身（ＬＣ１）の内部疎通性監視部に加えて他の第２〜第４ラインカードＬＣ２〜ＬＣ４の内部疎通性監視部による監視結果ＩＭ１〜ＩＭ４を取得する。これにより、ＬＣ１は、図３（ｃ）に示されるように、全てのラインカードの内部疎通性監視部による監視結果ＩＭ１〜ＩＭ４を認識し、当該ＩＭ１〜ＩＭ４を内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬによって保持する。この際に、ＬＣ１がＬＣ２〜ＬＣ４の内部疎通性監視部による監視結果を取得する方法は、適宜定めることが可能である。例えば、ＬＣ１がＬＣ２〜ＬＣ４に対して定期的に要求を行い、ＬＣ２〜ＬＣ４がこれに応答する方法や、あるいは、ＬＣ２〜ＬＣ４のそれぞれが自身の監視結果に変更が生じた際に、自発的に各ラインカードに向けてその変更内容を通知し、それをＬＣ１が常時監視する方法等、様々な方法が挙げられる。

《メータ選択部の概略》
図４（ａ）および図４（ｂ）は、図１のメータ選択部が図３（ｃ）の内部疎通性監視テーブルに基づいてメータ部（帯域制限部）を定める際の動作例を示す説明図である。例えば、第１ラインカードＬＣ１のメータ選択部ＭＳＥＬは、自身のポートでフレームを受信した際に、図３（ｃ）に示したような、自身に加えて他のラインカードの内部疎通性監視部による監視結果が保持される内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬを参照する。そして、ＬＣ１のＭＳＥＬは、当該監視結果に基づいて他のラインカードのメータ部（帯域制限部）の中から送信先とする帯域制限部を定める。

具体的には、図４（ａ）に示すように、第１ラインカードＬＣ１のメータ選択部ＭＳＥＬは、まず、第２ラインカードＬＣ２の内部疎通性監視部による監視結果（すなわち図４（ａ）の横方向）に加えて、その他のラインカードＬＣ１，ＬＣ３，ＬＣ４の内部疎通性監視部による、ＬＣ２に対する監視結果（すなわち図４（ａ）の縦方向）を参照する。言い換えれば、ＬＣ１のＭＳＥＬは、内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬにおいて、ＬＣ２を通信相手とする疎通性を全て参照する。

その結果、第１ラインカードＬＣ１のメータ選択部ＭＳＥＬは、第２ラインカードＬＣ２を通信相手とする疎通性が全て正常な場合には、送信先のメータ部をＬＣ２のメータ部ＭＴ０に定める。この場合、図１のような通信経路が構築される。一方、ＬＣ１は、ＬＣ２を通信相手とする疎通性に障害が検出された場合には、図４（ｂ）に示すような処理を行う。図４（ａ）の例では、ＬＣ２が第４ラインカードＬＣ４に対してＬＯＣ状態となっているため、図４（ｂ）の処理が行われることになる。なお、ＲＤＩ状態は、正常とみなすことも障害とみなすことも可能である。

図４（ｂ）において、第１ラインカードＬＣ１のメータ選択部ＭＳＥＬは、図４（ａ）の場合と同様に、第３ラインカードＬＣ３の内部疎通性監視部による監視結果（すなわち図４（ａ）の横方向）に加えて、その他のラインカードＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ４の内部疎通性監視部による、ＬＣ３に対する監視結果（すなわち図４（ａ）の縦方向）を参照する。言い換えれば、ＬＣ１のＭＳＥＬは、内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬにおいて、ＬＣ３を通信相手とする疎通性を全て参照する。図４（ｂ）の例では、ＬＣ３を通信相手とする疎通性が全て正常であるため、ＬＣ１のＭＳＥＬは、送信先のメータ部をＬＣ３のメータ部ＭＴ１に定める。この場合、図２のような通信経路が構築される。

以上のように、冗長構成となるメータ部（帯域制限部）を異なるラインカードに跨って備えると共に、その中から、自身に加えて他のラインカードの内部疎通性監視部による監視結果に基づいて送信先のメータ部を定めることで、障害を回避できるメータ部を定めることができ、耐障害性の向上が実現可能になる。なお、ここでは、送信先の候補として第１および第２候補を定めたが、同様にして３以上の候補を定めることも可能である。

《ネットワーク中継装置の主要部の詳細》
図５は、図１のネットワーク中継装置において、その詳細な構成例を示すブロック図である。図５に示すスイッチ装置（ネットワーク中継装置）ＳＷは、所謂シャーシ型のスイッチ装置で構成され、複数のラインカードＬＣ１，ＬＣ２，…と、バックプレーンＢＰとが一つの筐体内に搭載された構成を備える。ＢＰには、複数のラインカードを挿入するためのスロットが設けられ、複数のラインカードは、当該ＢＰ上の内部通信回線を介して通信を行うことができる。

複数のラインカードＬＣ１，ＬＣ２，…のそれぞれは、複数のポートＰ１〜Ｐｎと、ファブリックインタフェースＦＩＦと、フレーム処理部ＦＬＣＴＬと、テーブルユニットＴＢＬＵとを備える。Ｐ１〜Ｐｎには、通信回線を介して所定のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを持つ端末等が適宜接続される。ここでは、複数のポートを備えたラインカードを例として説明を行うが、図１で述べたように、１個のポートのみを備えたラインカードであってもよい。ＦＩＦは、バックプレーンＢＰ上の内部通信回線に接続され、ラインカード間で通信を行う際のインタフェースとなる。

テーブルユニットＴＢＬＵは、前述したリレー設定情報ＲＬＹＳＥＴおよび内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬに加えて、アドレステーブルＦＤＢと、帯域制限用テーブルＱＯＳＴＢＬとを備える。ＦＤＢは、ポートと、当該ポートの先に存在するＭＡＣアドレスと、当該ポートが属するポート群に設定された内部識別子と、当該ポートが属するラインカードとの関係等を保持する。ＱＯＳＴＢＬは、例えば、各ポートとポート群（内部識別子ＩＶＩＤ）との関係や、どのポート群の間でフレームを中継する際に通信帯域を制限するかといったような帯域制限の条件に関する各種情報を保持する。

フレーム処理部ＦＬＣＴＬは、前述したメータ選択部ＭＳＥＬおよびメータ部（帯域制限部）ＭＴに加えて、ヘッダ制御部ＨＤＣＴと、内部疎通性監視部ＩＣＣＭＣＴとを備える。ＨＤＣＴは、図１で説明したようなフレームのヘッダに対する各種制御（情報の削除、付加、変換）を行う。ＩＣＣＭＣＴは、図３（ａ）〜図３（ｃ）で述べたように、他のラインカードとの間でファブリックインタフェースＦＩＦを介して内部監視フレームＩＣＣＭの送受信を行い、その監視結果を内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬに記録する。また、ＩＣＣＭＣＴは、他のラインカードのＩＣＣＭＣＴによる監視結果をＦＩＦを介して取得し、ＩＣＣＭＴＢＬに記録する。

このような構成において、まず、例えば、第１ラインカードＬＣ１のポートＰ１で受信したフレームの宛先が得られず、フラッディングが発生する場合の動作例について説明する。この場合、ＬＣ１のフレーム処理部ＦＬＣＴＬは、当該フレームをＰ１と同一のポート群に属する各ポートにフラッディングする。図１の場合を例とすると、ＬＣ１のＦＬＣＴＬは、自身のポートＰ２〜Ｐｎにフラッディングすると共に、他のラインカード（ＬＣ４）に向けても送信し、他のラインカードにフラッディングを行わせる。これに加えてさらに、ＬＣ１のＦＬＣＴＬは、Ｐ１とは異なるポート群に属し、通信帯域の制限が必要なポートにフラッディングするため、メータ選択部ＭＳＥＬを用いた処理を行う。

すなわち、第１ラインカードＬＣ１のフレーム処理部ＦＬＣＴＬ（メータ選択部ＭＳＥＬ）は、リレー設定情報ＲＬＹＳＥＴおよび内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬに基づいて、所定のラインカードのメータ部ＭＴを送信先として定める。そして、ＦＬＣＴＬ（ＭＳＥＬ）は、例えば、ヘッダ制御部ＨＤＣＴを用いて当該送信先のメータ部ＭＴを表す情報をフレームのヘッダに付加した上で、当該フレームを送信先のＭＴに向けて送信する。

送信先のメータ部ＭＴは、受信したフレームに対して通信帯域を制限し、当該送信先のＭＴを備えたフレーム処理部ＦＬＣＴＬは、この通信帯域が制限されたフレームを第１ラインカードＬＣ１のポートＰ１とは異なるポート群に属するポートにフラッディングする。図１の場合を例とすると、送信先のメータ部ＭＴを備えた第２ラインカードＬＣ２のＦＬＣＴＬは、通信帯域が制限されたフレームを自身のポートＰ１〜Ｐｎにフラッディングすると共に、図５では省略するが、他のラインカード（ＬＣ４）に向けても送信し、他のラインカードにフラッディングを行わせる。

次ぎに、例えば、第１ラインカードＬＣ１のポートＰ１で受信したフレームの宛先が得られる場合の動作例について説明する。この場合、ＬＣ１のフレーム処理部ＦＬＣＴＬは、アドレステーブルＦＤＢと帯域制限用テーブルＱＯＳＴＢＬとを用いて、当該フレームの宛先アドレスに対応する宛先のラインカードおよびポートを検索すると共に、宛先のポートが同一ポート群に属するか否か、ならびに通信帯域の制限の必要有無を判別する。例えば、ＦＬＣＴＬは、ポートＰ１が属するポート群と、ＦＤＢに登録されている、宛先アドレスが属するポート群との比較によって同一ポート群か否かを判別し、さらに、ＱＯＳＴＢＬに基づいて通信帯域の制限の必要有無を判別する。

宛先のポートが同一ポート群に属する場合、第１ラインカードＬＣ１のフレーム処理部ＦＬＣＴＬは、例えば、ヘッダ制御部ＨＤＣＴを用いて、フレームのヘッダにこの宛先のラインカードおよびポートを表す情報を付加し、宛先のラインカードに向けて送信する。そして、宛先のラインカードは、当該フレームを、そのヘッダの情報に基づいて宛先のポートに中継する。なお、仮に、宛先のラインカードがＬＣ１の場合には、ＬＣ１のＦＬＣＴＬは、フレームを宛先のポートにそのまま中継する。

一方、宛先のポートが異なるポート群に属し、通信帯域の制限が必要な場合、第１ラインカードＬＣ１のフレーム処理部ＦＬＣＴＬ（メータ選択部ＭＳＥＬ）は、例えば、ヘッダ制御部ＨＤＣＴを用いて、フレームのヘッダに宛先のラインカードおよびポートを表す情報を付加する。そして、ＭＳＥＬは、フラッディングの場合と同様に、送信先のメータ部ＭＴに向けてフレームを送信する。送信先のＭＴは、当該フレームに対して通信帯域を制限し、当該送信先のＭＴを備えたＦＬＣＴＬは、この通信帯域が制限されたフレームを、そのヘッダの情報に基づいて宛先のラインカードに送信するか、あるいは自身のポートに中継する。前者の場合、宛先のラインカードのＦＬＣＴＬは、当該フレームを、そのヘッダの情報に基づいて宛先のポートに中継する。

図６は、図５のネットワーク中継装置において、そのメータ選択部の動作例を示すフロー図である。図６に示すように、メータ選択部ＭＳＥＬは、通信帯域の制限が必要なフレームを受信した際に（ステップＳ１０１）、まず、リレー設定情報ＲＬＹＳＥＴを参照することで送信先の第１および第２候補のメータ部（帯域制限部）ＭＴを認識する（ステップＳ１０２）。次いで、ＭＳＥＬは、内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬを参照する（ステップＳ１０３）。続いて、ＭＳＥＬは、ＩＣＣＭＴＢＬに基づいて、第１候補のメータ部が属するラインカードＬＣから他のＬＣに向けた通信、およびその逆方向の通信が全て正常か否かを判別する（ステップＳ１０４）。言い換えれば、ＭＳＥＬは、第１候補のメータ部が属するＬＣを通信相手とする疎通性が全て正常か否かを判別する。

ステップＳ１０４において、第１候補のメータ部が属するラインカードＬＣを通信相手とする疎通性が全て正常な場合、メータ選択部ＭＳＥＬは、送信先を当該第１候補のメータ部に定め、当該メータ部にステップＳ１０１で受信したフレームを送信する（ステップＳ１０５）。一方、ステップＳ１０４において、第１候補のメータ部が属するＬＣを通信相手とする疎通性に障害（すなわちＬＯＣ状態、ＲＤＩ状態）が検出された場合、ＭＳＥＬは、第２候補のメータ部が属するＬＣを通信相手とする疎通性が全て正常か否かを判別する（ステップＳ１０６）。ここで、当該疎通性が全て正常な場合には、ＭＳＥＬは、送信先を当該第２候補のメータ部に定め、当該メータ部にステップＳ１０１で受信したフレームを送信する（ステップＳ１０７）。

なお、ステップＳ１０６において、第２候補のメータ部が属するＬＣを通信相手とする疎通性にも障害が検出された場合には、特に限定はされないが、メータ選択部ＭＳＥＬは、ステップＳ１０５の処理を行う。ただし、実際には、別途、障害状況に応じた所定の処理が必要となる。また、ここでは、常に第１候補を優先する処理内容としたが、場合によっては、第１および第２候補をほぼ同等の優先度として取り扱ってもよい。すなわち、例えば、ステップＳ１０７の処理に移行した以降は、第１候補に伴う疎通性の状況に関わらず、送信先を第２候補のメータ部とし、第２候補に伴う疎通性に障害が検出され、かつ、第１候補に伴う疎通性が全て正常な場合に送信先を第１候補のメータ部に変更するような処理内容であってもよい。

以上、本実施の形態１のネットワーク中継装置を用いることで、代表的には、耐障害性の向上が実現可能になる。

（実施の形態２）
《内部疎通性監視部の監視結果》
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明の実施の形態２によるネットワーク中継装置において、その各ラインカードが備える内部疎通性監視部の監視結果の一例を示す説明図である。本実施の形態２のネットワーク中継装置は、後述するように、メータ選択部の動作が一部追加されることを除いて、実施の形態１の場合と同様の構成および動作を備える。図７（ａ）〜図７（ｃ）では、前述した図３（ａ）〜図３（ｃ）の場合とは異なる箇所に障害が生じており、これに伴い異なる監視結果が得られている。内部疎通性監視部の詳細な監視方法に関しては、図３（ａ）〜図３（ｃ）の場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図７（ａ）の例では、第４ラインカードＬＣ４から第１ラインカードＬＣ１に向けた通信経路と、第２ラインカードＬＣ２からＬＣ４に向けた通信経路とに障害が生じている。この場合、第１ラインカードＬＣ１の内部疎通性監視部は、第４ラインカードＬＣ４の内部疎通性監視部からの内部監視フレームＩＣＣＭを所定の受信期間内に受信できないため、図７（ｂ）の監視結果および図７（ｃ）の監視結果ＩＭ１に示すように、ＬＣ４に対する疎通性をＬＯＣ状態と判断する。また、ＬＣ４の内部疎通性監視部は、ＬＣ２の内部疎通性監視部からのＩＣＣＭを所定の受信期間内に受信できないため、図７（ｃ）の監視結果ＩＭ４に示すように、ＬＣ２に対する疎通性をＬＯＣ状態と判断する。さらに、これに伴い、ＬＣ２の内部疎通性監視部は、図７（ｃ）の監視結果ＩＭ２に示すように、ＬＣ４に対する疎通性をＲＤＩ状態と判断する。

第１ラインカードＬＣ１の内部疎通性監視部は、図７（ｃ）に示すように、図３（ｃ）の場合と同様にして、自身（ＬＣ１）の内部疎通性監視部に加えて他のラインカードＬＣ２〜ＬＣ４の内部疎通性監視部による監視結果ＩＭ１〜ＩＭ４を取得し、当該ＩＭ１〜ＩＭ４を内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬによって保持する。ただし、ここでは、図７（ｃ）の監視結果ＩＭ４に示されるように、ＬＣ１の内部疎通性監視部がＬＣ４の内部疎通性監視部から取得した監視結果は、不正確な状態となっている。これは、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、そもそも、ＬＣ１の内部疎通性監視部は、ＬＣ４の内部疎通性監視部からの情報を正常に受信できないためである。

《メータ選択部の動作》
図８は、図１のメータ選択部が図７（ｃ）の内部疎通性監視テーブルに基づいてメータ部（帯域制限部）を定める際の動作例を示す説明図である。第１ラインカードＬＣ１のメータ選択部ＭＳＥＬは、自身の内部疎通性監視部によって、他のいずれかのラインカード（図７（ｂ）の例では第４ラインカードＬＣ４）を送信元とする疎通性に障害が検出された場合には、当該ラインカード自体を障害とみなし、当該ラインカード関連の情報を除外して送信先のメータ部（帯域制限部）を定める。

具体的には、図８に示すように、第１ラインカードＬＣ１のメータ選択部ＭＳＥＬは、内部疎通性監視テーブルＩＣＣＭＴＢＬの中から当該ラインカード（ＬＣ４）を通信相手とする疎通性の監視結果（すなわち図８のＬＣ４に関連する横方向および縦方向の情報）を除外する。そして、ＬＣ１のＭＳＥＬは、残りの監視結果に基づいて、フレームの送信先となるメータ部（帯域制限部）ＭＴを定める。図８の例では、ＬＣ１のＭＳＥＬは、このＬＣ４に関連する情報を除外した結果、送信先の第１候補である第２ラインカードＬＣ２を通信相手とする疎通性を全て正常と判断し、送信先のメータ部を当該ＬＣ２のメータ部ＭＴ０に定める。

これによって、実施の形態１で述べた各種効果に加えて、例えばラインカード自体に障害が生じたような場合にも、送信先のメータ部を適切に定めることが可能になる。すなわち、例えば、ラインカード自体に障害が生じた場合には、当該ラインカードを通信相手とする疎通性の監視結果に起因して、残りの疎通性の監視結果を考慮することなく送信先の第１および第２候補が共に異常と判断されてしまうような事態が生じ得る。一方、予め所定のラインカードに障害が生じていることが判明している場合には、当該ラインカードに関する監視結果を無視することで、残りの監視結果を考慮して送信先のメータ部を定めることができ、より妥当な決定が行えることになる。

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、図９では、第１ポート群Ｐ［１，１］〜Ｐ［１，ｍ］と、第２ポート群Ｐ［１，ｍ＋１］〜Ｐ［１，ｎ］とに同一のＶＬＡＮ用識別子を割り当てる例を示したが、必ずしも同一である必要はない。例えば、スイッチ装置ＳＷにおいて、第１ポート群に割り当てられるＶＬＡＮ用識別子と第２ポート群に割り当てられるＶＬＡＮ用識別子との間の中継が許可され、この中継の際に通信帯域を制限する必要が有るような場合等でも、図１等と同様の動作を行うことで同様の効果が得られる。

ＢＤ ブロードキャストドメイン
ＢＰ バックプレーン
ＦＤＢ アドレステーブル
ＦＩＦ ファブリックインタフェース
ＦＬ フレーム
ＦＬＣＴＬ フレーム処理部
ＨＤＣＴ ヘッダ制御部
ＩＣＣＭ 内部監視フレーム
ＩＣＣＭＣＴ 内部疎通性監視部
ＩＣＣＭＴＢＬ 内部疎通性監視テーブル
ＩＭ 監視結果
ＱＯＳＴＢＬ 帯域制限用テーブル
ＩＶＩＤ 内部識別子
ＬＣ ラインカード
ＭＳＥＬ メータ選択部
ＭＴ メータ部（帯域制限部）
Ｐ ポート
ＱＩ 帯域制限情報
ＲＬＹＳＥＴ リレー設定情報
ＳＷ スイッチ装置（ネットワーク中継装置）
ＴＢＬＵ テーブルユニット

Claims (4)

1. それぞれがポートを持ち、フレームの中継を行う複数のラインカードを備え、
   前記複数のラインカードのそれぞれは、
   フレームの通信帯域を制限する帯域制限部と、
   他のラインカードのそれぞれと間で互いに内部監視フレームを送受信することで、他のラインカードのそれぞれとの間の疎通性を監視する内部疎通性監視部と、を備え、
   前記複数のラインカードの中のいずれかとなる第１ラインカードは、自身の前記ポートでフレームを受信した際に、自身の前記内部疎通性監視部に加えて他のラインカードの前記内部疎通性監視部による監視結果を参照し、前記監視結果に基づいて他のラインカードの前記帯域制限部の中から送信先とする前記帯域制限部を定め、当該送信先に向けて前記受信したフレームを送信し、
   前記第１ラインカードからのフレームを受信したラインカードは、当該フレームを、自身の前記帯域制限部を用いて通信帯域を制限したのち前記複数のラインカードの前記ポートの中の所定のポートに向けて送信する、ネットワーク中継装置。
2. 請求項１記載のネットワーク中継装置において、
   前記第１ラインカードには、予め、前記他のラインカードの前記帯域制限部の中から第２および第３ラインカードの前記帯域制限部をそれぞれ送信先の第１および第２候補とすることが設定され、
   前記第１ラインカードは、前記監視結果に基づいて、前記第２ラインカードを通信相手とする疎通性が全て正常な場合には、前記受信したフレームを前記第２ラインカードの前記帯域制限部に向けて送信し、前記第２ラインカードを通信相手とする疎通性に障害が検出され、かつ前記第３ラインカードを通信相手とする疎通性が全て正常な場合には、前記受信したフレームを前記第３ラインカードの前記帯域制限部に向けて送信する、ネットワーク中継装置。
3. 請求項２記載のネットワーク中継装置において、
   前記複数のラインカードの前記ポートの内、一部のポートは、第１ポート群に予め設定され、他の一部のポートは第２ポート群に予め設定され、
   前記帯域制限部は、前記第１ポート群と前記第２ポート群との間でフレームを中継する際に通信帯域を制限する、ネットワーク中継装置。
4. 請求項２記載のネットワーク中継装置において、
   前記第１ラインカードは、自身の前記内部疎通性監視部によって、前記複数のラインカードの中のいずれかとなる第４ラインカードを送信元とする疎通性に障害が検出されている場合には、前記監視結果の中から前記第４ラインカードを通信相手とする疎通性の監視結果を除外し、残りの監視結果に基づいて前記受信したフレームの送信先となる前記帯域制限部を定める、ネットワーク中継装置。

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