JP5979069B2 - 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、ＰＩＭ（Protocol Independent Multicast）といったマルチキャスト向けの通信プロトコルが適用されるネットワーク中継装置と、それを含んだ通信システムに関する。

特許文献１には、マルチキャストネットワークシステム内の各ルータが、マルチキャストトラフィックの配信経路に対する代替経路情報を予め有する方式が示されている。これによって、障害が生じた際に、マルチキャストルーティングテーブルの更新を待つことなく代替経路を構築できる。

特開２０１２−１９９６８９号公報

例えば、マルチキャスト向けの通信プロトコルとして、ＰＩＭ−ＳＭ（Protocol Independent Multicast - Sparse Mode）や、ＰＩＭ−ＳＳＭ（Protocol Independent Multicast - Sourse Specific Multicast）等が知られている。ＰＩＭ−ＳＭでは、予めランデブーポイント（ＲＰ）で呼ばれるルータ装置が定められ、マルチキャストパケットの配信経路として、配信先となる各端末とＲＰとの間の配信経路と、配信元となるサーバとＲＰとの間の配信経路とが構築される。この場合、各端末に接続されたルータ装置は、各端末からのマルチキャストグループへの参加要求を受けた際に、ＲＰを目標としてマルチキャストパケットの配信経路を構築する。

一方、ＰＩＭ−ＳＳＭは、ＰＩＭ−ＳＭの拡張機能であり、例えば、配信先となる各端末が配信元のサーバのアドレスを予め認識している場合に適用される。この場合、各端末に接続されたルータ装置は、各端末からのマルチキャストグループへの参加要求を受けた際に、前述したランデブーポイント（ＲＰ）ではなく、配信元のサーバを目標としてマルチキャストパケットの配信経路を構築する。なお、この際の配信経路の具体的な構築方法は、ＰＩＭ−ＳＭとＰＩＭ−ＳＳＭとでほぼ同様である。また、ＰＩＭ−ＳＭおよびＰＩＭ−ＳＳＭでは、予め、ユニキャストルーティングプロトコルを用いてユニキャストパケットの配信経路が予め構築されていることを前提として、これを利用してマルチキャストパケットの配信経路を構築する。

ここで、例えば、あるルータ装置が、障害から復旧した場合を想定する。この場合、当該ルータ装置は、マルチキャストパケットの配信経路の構築に先だって、前述したように、ユニキャストルーティングプロトコルを用いてユニキャストパケットの配信経路を構築する必要がある。ユニキャストルーティングプロトコルは、代表的には、ＲＩＰ（Routing Information Protocol）やＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）等が知られている。このようなユニキャストルーティングプロトコルでは、通常、隣接するルータ装置間で、互いの生存確認を含めてリンクの確立に向けた処理と、当該リンクの確立状態が反映されたリンク情報を同期する処理とが行われる。

例えば、ＯＳＰＦでは、障害から復旧したルータ装置は、まず、自身に隣接するルータ装置との間でハローパケットを交換することでリンクの確立に向けた処理を行う。隣接するルータ装置との間でリンクが確立された場合、この互いに隣接するルータ装置間ではネイバーと呼ばれる関係が成立する。次いで、ネイバーが成立したルータ装置間（場合によっては、その中でも代表ルータ装置（ＤＲ）を相手とするルータ装置間）では、リンクの確立状態が反映されたリンク情報が同期される。このリンク情報の同期は、例えばＬＳＡ（Link State Advertisement）と呼ばれるパケットを交換すること等で行われる。これによって、各ルータ装置は、リンク情報を纏めたＬＳＤＢ（Link State DataBase）と呼ばれるデータベースを同期し、これに基づいてユニキャストパケットの配信経路を構築する。ＬＳＤＢの同期が完了したルータ装置間では、アジャセンシーと呼ばれる関係が成立する。

また、ＲＩＰでは、障害から復旧したルータ装置は、隣接するルータ装置との間でＲＩＰパケットの交換（例えばリクエストパケットの送信とレスポンスパケットの受信）を行うことで、リンクの確立に向けた処理が行われる。レスポンスパケットの中には、その送信元のルータ装置が持つユニキャストパケットの配信経路が含まれる。障害から復旧したルータ装置は、レスポンスパケットの内容や自身のリンクの確立状態（すなわちリンク情報）を反映してユニキャストパケットの配信経路を構築し、当該配信経路の情報をＲＩＰパケット（レスポンスパケット）を用いて隣接するルータ装置との間で適宜交換する。これによって、隣接するルータ装置間で、ユニキャストパケットの配信経路が同期される。すなわち、レスポンスパケットを交換することで、実質的にリンク情報の同期も行われる。

しかしながら、例えば、あるルータ装置を基準として隣接するルータ装置が複数有る状態で、あるルータ装置が、隣接する各ルータ装置との間でそれぞれリンクの確立に向けた処理を行う際に、そのリンクの確立に要する時間は、各リンク毎に異なる場合がある。このような時間差が生じると、この時間差に応じてユニキャストパケットの配信経路が時系列的に変化する恐れがある。

マルチキャストパケットの配信経路は、ユニキャストパケットの配信経路に基づいて構築されるため、ユニキャストパケットの配信経路が時系列的に変化すると、これに応じてマルチキャストパケットの配信経路も時系列的に変化する恐れがある。すなわち、マルチキャストパケットの配信経路が過剰に切り替わるような事態が生じ得る。さらに、マルチキャストパケットの配信経路の構築には、別途、ＰＩＭに基づく所定のＰＩＭパケットを用いた処理が必要となり、この処理にはある程度の時間を要する。したがって、マルチキャストパケットの配信経路が切り替わる度にＰＩＭに基づく処理が行われると、結果的に、当該配信経路が安定化するまでに過剰な時間を要する恐れがある。

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、マルチキャスト向けの通信プロトコルに対応した通信システムおよびネットワーク中継装置において、障害から復旧した際のマルチキャストパケットの配信経路を安定化し、耐障害性の向上を実現することにある。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、複数のインタフェースを持ち、ＰＩＭに基づく制御を行う第１ルータ装置と、ＰＩＭに基づく制御を行う複数のルータ装置と、複数のインタフェースと複数のルータ装置との間にそれぞれ設けられる複数のリンクとを備える。第１ルータ装置は、ユニキャストルーティングプロトコル制御部と、ＰＩＭ制御部とを有する。ユニキャストルーティングプロトコル制御部は、所定のユニキャストルーティングプロトコルに基づく制御を行い、自身が障害から復旧した際に、複数のルータ装置との間で、複数のリンクの確立に向けた処理と、複数のリンクの確立状態が反映されたリンク情報を同期する処理とを行う。ＰＩＭ制御部は、ＰＩＭに基づく制御を行い、自身が障害から復旧した際に、複数のインタフェースをＰＩＭパケットの送信を行わないＰＩＭパッシブモードで動作させ、ＰＩＭパッシブモードでの動作を第１期間継続したのち、複数のインタフェースをＰＩＭパケットの送信を行うＰＩＭアクティブモードで動作させる。

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、マルチキャスト向けの通信プロトコルに対応した通信システムおよびネットワーク中継装置において、障害から復旧した際のマルチキャストパケットの配信経路が安定化され、耐障害性の向上が実現可能になる。

本発明の一実施の形態による通信システムにおいて、その構成例および動作例を示す概略図である。 図１に続く動作例を示す概略図である。 図２に続く動作例を示す概略図である。 図３に続く動作例を示す概略図である。 図１におけるルータ装置の概略構成例を示すブロック図である。 図５のＰＩＭ制御部によって定められるＰＩＭパッシブモードでの動作期間の一例を表すシーケンス図である。 図６におけるユニキャストルーティングプロトコル制御部およびＰＩＭ制御部の主要部の動作例を示すフロー図である。 本発明の前提として検討した通信システムにおいて、その構成例および動作例を示す概略図である。 図８に続く動作例を示す概略図である。 図９に続く動作例を示す概略図である。 図１０に続く動作例を示す概略図である。 図１１に続く動作例を示す概略図である。

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。

《通信システム（本実施の形態）の概略構成》
図１は、本発明の一実施の形態による通信システムにおいて、その構成例および動作例を示す概略図である。図２は、図１に続く動作例を示す概略図であり、同様に、図３および図４は、それぞれ、図２および図３に続く動作例を示す概略図である。図１に示す通信システムは、複数のルータ装置ＲＴ１〜ＲＴ６と、ネットワークＮＷｓ，ＮＷｒと、サーバＳＶと、端末ＴＭとを備える。ＲＴ１〜ＲＴ６のそれぞれは、複数（ここでは３個）のインタフェースＩ１〜Ｉ３を持ち、ＰＩＭ（例えばＰＩＭ−ＳＭ又はＰＩＭ−ＳＳＭ）に基づく制御を行う。ＮＷｓ，ＮＷｒは、特に限定はされないが、ルータ装置やレイヤ２（Ｌ２）レベルの中継を行うスイッチ装置を適宜含む形で構成される。なお、本実施の形態では、所謂Ｌ３スイッチ装置を含めてルータ装置と呼ぶ。

ルータ装置（第１ルータ装置）ＲＴ１のインタフェースＩ１〜Ｉ３と、複数のルータ装置ＲＴ２〜ＲＴ４との間には、それぞれ複数のリンクＬＫ１２〜ＬＫ１４が設けられる。ここでは、ＬＫ１２は、ＲＴ１のＩ１とＲＴ２のＩ２との間に設けられ、ＬＫ１３は、ＲＴ１のＩ２とＲＴ３のＩ１との間に設けられ、ＬＫ１４は、ＲＴ１のＩ３とＲＴ４のＩ３との間に設けられる。ここで、リンクとは、通信経路を意味し、具体的には、各インタフェースと各インタフェース間を接続する通信回線とによって構成される。

ルータ装置ＲＴ２，ＲＴ５では、インタフェースＩ３の間にリンクが設けられ、インタフェースＩ１とネットワークＮＷｓとの間にそれぞれリンクが設けられる。ルータ装置ＲＴ３，ＲＴ６では、Ｉ３の間にリンクが設けられ、インタフェースＩ２とネットワークＮＷｒとの間にそれぞれリンクが設けられる。また、ＲＴ４のＩ１とＲＴ５のＩ２の間、および、ＲＴ４のＩ２とＲＴ６のＩ１の間にも、それぞれリンクが設けられる。ＮＷｓには、マルチキャストパケットＭＣＰＫの配信元となるサーバＳＶが接続され、ＮＷｒには、ＭＣＰＫの配信先となる端末ＴＭが接続される。

《通信システム（比較例）の概略動作》
ここで、図１の通信システムの動作説明に先だって、本発明の前提して検討した通信システムの動作について図８〜図１２を用いて説明する。図８は、本発明の前提として検討した通信システムにおいて、その構成例および動作例を示す概略図である。図９は、図８に続く動作例を示す概略図であり、同様に、図１０、図１１および図１２は、それぞれ、図９、図１０および図１１に続く動作例を示す概略図である。

図８に示す通信システムは、図１の通信システムと同様に、複数のルータ装置ＲＴ’１〜ＲＴ’６と、ネットワークＮＷｓ，ＮＷｒと、サーバＳＶと、端末ＴＭとを備え、図１の場合と同様の接続関係を備えている。ここで、ＲＴ’１には、障害（所謂ノード障害）が生じている。このため、ＳＶから送信されたマルチキャストパケットＭＣＰＫは、ＮＷｓ→ＲＴ’２→ＲＴ’５→ＲＴ’４→ＲＴ’６→ＲＴ’３→ＮＷｒを介してＴＭに配信されている。

次いで、図９には、図８のルータ装置ＲＴ’１が障害から復旧した直後の動作例が示されている。ＲＴ’１は、障害から復旧すると、各インターフェースＩ１〜Ｉ３をＰＩＭアクティブモードＰＩＭ−ＡＣＴで動作させる。ＰＩＭ−ＡＣＴで動作するインタフェースは、ＰＩＭパケットの送信（および通過、転送）を行う。そして、ＲＴ’１は、ＰＩＭに基づくマルチキャストパケットの配信経路の構築に先だって、まず、ユニキャストルーティングプロトコルを用いてユニキャストパケットの配信経路を構築する。この際に、ＲＴ’１は、まず、隣接するルータ装置ＲＴ’２〜ＲＴ’４との間でリンクＬＫ１２〜ＬＫ１３の確立に向けた処理を行う。

具体的には、例えば、ルータ装置ＲＴ’１〜ＲＴ’６がＯＳＰＦで動作する場合、ＲＴ’１は、隣接するＲＴ’２〜ＲＴ’４に向けてハローパケットを送信し、また、ＲＴ’２〜ＲＴ’４からのハローパケットをそれぞれ受信する。例えば、ＲＴ’１とＲＴ’３との間でハローパケットの交換（すなわち送信および受信）が正常に行われた場合、リンクＬＫ１３が確立され、ＲＴ’１，ＲＴ’３では、ネイバーと呼ばれる関係が成立する。また、例えば、ＲＴ’１〜ＲＴ’６がＲＩＰで動作する場合、ＲＴ’１は、ＲＴ’２〜ＲＴ’４との間でＲＩＰパケットの交換（例えばリクエストパケットの送信とレスポンスパケットの受信）を行う。例えば、ＲＴ’１とＲＴ’３との間でＲＩＰパケットの交換が正常に行われた場合、ＬＫ１３が確立される。

しかしながら、図９に示すように、例えば、リンクＬＫ１３，ＬＫ１４の確立に要する時間と、リンクＬＫ１２の確立に要する時間との間に時間差が生じる場合がある。この例では、ＬＫ１３，ＬＫ１４は確立され、ＬＫ１２は未だ確立されない状態となっている。この場合、ルータ装置ＲＴ’１は、ルータ装置ＲＴ’３，ＲＴ’４との間で、このリンクの確立状態が反映されたリンク情報を同期する。当該リンク情報の同期は、例えば、ＯＳＰＦの場合、ＬＳＡと呼ばれるパケット等を交換すること等で行われ、ＲＩＰの場合、ＲＩＰパケット（レスポンスパケット）を交換することで行われる。なお、レスポンスパケットの中には、ユニキャストパケットの配信経路の情報が含まれており、この配信経路の情報がリンク情報に基づいて生成されてる。その後、各ルータ装置ＲＴ’１〜ＲＴ’６は、ユニキャストルーティングプロトコルに基づく所定の処理を行うことで、ＬＫ１３，ＬＫ１４を配信経路の候補に含めた上でユニキャストパケットの配信経路を構築する。

この状態で、ルータ装置ＲＴ’３は、ＰＩＭに基づき自身が持つユニキャストパケットの配信経路を参照する。この参照により、ＲＴ’３は、マルチキャストパケットの配信経路としてルータ装置ＲＴ’６側よりもルータ装置ＲＴ’１側の経路が適していると判断した場合、ＲＴ’１に向けてＰＩＭジョインＰＩＭ−ＪＮを送信し、ＲＴ’６に向けてＰＩＭプルーンＰＩＭ−ＰＲＮを送信する。ＰＩＭ−ＪＮは、マルチキャストグループへの参加要求を意味し、ＰＩＭ−ＰＲＮは、マルチキャストグループからの離脱要求を意味する。ＲＴ’３からのＰＩＭ−ＪＮを受信したＲＴ’１は、ＰＩＭに基づき自身が持つユニキャストパケットの配信経路を参照し、その結果、リンクＬＫ１２が未だ確立されていないため、ルータ装置ＲＴ’４に向けてＰＩＭ−ＪＮを送信する。

マルチキャストパケットの配信経路は、このＰＩＭジョインＰＩＭ−ＪＮの送信経路に基づいて構築される。その結果、図１０に示すように、マルチキャストパケットＭＣＰＫの配信経路が切り替わり、サーバＳＶから送信されたＭＣＰＫは、ＮＷｓ→ＲＴ’２→ＲＴ’５→ＲＴ’４→ＲＴ’１→ＲＴ’３→ＮＷｒを介して端末ＴＭに配信される。その後、図１１に示すように、リンクＬＫ１２が確立した場合、ルータ装置ＲＴ’１は、ルータ装置ＲＴ’２〜ＲＴ’４との間で、このリンクの確立状態が反映されたリンク情報を同期する。その結果、各ルータ装置ＲＴ’１〜ＲＴ’６は、ユニキャストルーティングプロトコルに基づく所定の処理を行うことで、ＬＫ１２〜ＬＫ１４を配信経路の候補に含めた上でユニキャストパケットの配信経路を構築する。

この状態で、ルータ装置ＲＴ’１は、ＰＩＭに基づき自身が持つユニキャストパケットの配信経路を参照する。この参照により、ＲＴ’１は、マルチキャストパケットの配信経路としてルータ装置ＲＴ’４側よりもルータ装置ＲＴ’２側の経路が適していると判断した場合、ＲＴ’２に向けてＰＩＭジョインＰＩＭ−ＪＮを送信し、ＲＴ’４に向けてＰＩＭプルーンＰＩＭ−ＰＲＮを送信する。その結果、図１２に示すように、マルチキャストパケットＭＣＰＫの配信経路が再度切り替わり、サーバＳＶから送信されたＭＣＰＫは、ＮＷｓ→ＲＴ’２→ＲＴ’１→ＲＴ’３→ＮＷｒを介して端末ＴＭに配信される。

このように、各リンクＬＫ１２〜ＬＫ１４の確立に時間差が生じると、これに応じてマルチキャストパケットの配信経路が時系列的に変化し、当該配信経路が過剰に切り替わるような事態が生じ得る。さらに、ＰＩＭジョインＰＩＭ−ＪＮやＰＩＭプルーンＰＩＭ−ＰＲＮの送信および受信に伴う処理には、ある程度の時間を要する。具体的には、ＰＩＭ−ＪＮ，ＰＩＭ−ＰＲＮは、図９のＰＩＭ−ＪＮに示したように、各ルータ装置をホップバイホップで伝達される。図９では省略しているが、実際には、ＲＴ’３からのＰＩＭ−ＰＲＮを受信したＲＴ’６も、ＲＴ’４に向けてＰＩＭ−ＰＲＮを送信する。そして、ＰＩＭ−ＪＮやＰＩＭ−ＰＲＮがホップバイホップで伝達される度に、対応するルータ装置で、マルチキャストパケットの配信経路を構築する処理等が行われる。これにより、ＰＩＭに基づく処理である程度の時間を要することになり、結果的に、マルチキャストパケットの配信経路が安定化するまでに過剰な時間を要する恐れがある。

《通信システム（本実施の形態）の概略動作》
そこで、本実施の形態の通信システムは、図１〜図４に示すような動作を行う。図１には、前述した図９の場合と同様に、ルータ装置ＲＴ１が図８に示したような障害（ノード障害）から復旧した直後の状態が示されている。図１のＲＴ１は、図９のルータ装置ＲＴ’１と異なり、障害から復旧した際には、各インターフェースＩ１〜Ｉ３をＰＩＭパッシブモードＰＩＭ−ＰＳＶで動作させる。ＰＩＭ−ＰＳＶで動作するインタフェースは、ＰＩＭパケットの送信（および通過、転送）を行わない。

ここで、図９の場合と同様に、ユニキャストルーティングプロトコル（例えばＯＳＰＦ、ＲＩＰ等）を用いてリンクの確立に向けた処理を行った結果、リンクＬＫ１３，ＬＫ１４が確立され、リンクＬＫ１２が未だ確立されていない場合を想定する。この場合、図９の場合と同様に、ユニキャストルーティングプロトコルにより、このリンクの確立状態が反映されたリンク情報が同期される。その結果、各ルータ装置ＲＴ１〜ＲＴ６は、ＬＫ１３，ＬＫ１４を配信経路の候補に含めた上でユニキャストパケットの配信経路を構築する。

この状態で、実際には、図９に示したようなルータ装置ＲＴ３からルータ装置ＲＴ１に向けたＰＩＭジョインＰＩＭ−ＪＮの送信に先だって、図１に示すように、ＲＴ３とＲＴ１との間でＰＩＭハローＰＩＭ−ＨＬの交換が行われる。ＰＩＭ−ＨＬは、ＰＩＭ対応のルータ装置としての生存確認を行うためのパケットである。ただし、ここでは、ＲＴ１は、各インターフェースＩ１〜Ｉ３をＰＩＭパッシブモードＰＩＭ−ＰＳＶで動作させているため、ＲＴ３に向けてＰＩＭ−ＨＬを送信しない。その結果、ＲＴ３は、ＲＴ１側にＰＩＭ−ＪＮを送信することができず、これに伴い、図８の場合と同様のマルチキャストパケットの配信経路（ＮＷｓ→ＲＴ２→ＲＴ５→ＲＴ４→ＲＴ６→ＲＴ３→ＮＷｒ）が維持される。

その後、図２においては、リンクＬＫ１２が確立されている。すなわち、例えば、ＯＳＰＦの場合、ルータ装置ＲＴ１とルータ装置ＲＴ２との間でハローパケットの交換が正常に行われた状態となり、ＲＩＰの場合、ＲＴ１とＲＴ２との間でＲＩＰパケットの交換（例えばリクエストパケットの送信およびレスポンスパケットの受信）が正常に行われた状態となる。この場合、ＲＴ１は、ルータ装置ＲＴ２〜ＲＴ４との間で、このリンクの確立状態（すなわち全てのリンクＬＫ１２〜ＬＫ１４が確立された状態）が反映されたリンク情報を同期する。

このリンク情報の同期は、例えば、ＯＳＰＦの場合、ＬＳＡと呼ばれるパケットを交換すること等で行われ、ＲＩＰの場合、ＲＩＰパケット（レスポンスパケット）を交換することで行われる。なお、レスポンスパケットの中には、ユニキャストパケットの配信経路の情報が含まれており、この配信経路の情報がリンク情報に基づいて生成されてる。その後、各ルータ装置ＲＴ１〜ＲＴ６は、ユニキャストルーティングプロトコルに基づく所定の処理を行うことで、リンクＬＫ１２〜ＬＫ１４を配信経路の候補に含めた上でユニキャストパケットの配信経路を構築する。

ここで、第１ルータ装置ＲＴ１は、全てのリンクＬＫ１２〜ＬＫ１４が確立され、当該リンクの確立状態が反映されたリンク情報を隣接するルータ装置ＲＴ２〜ＲＴ４との間で同期した以降の時点で、ＰＩＭパッシブモードＰＩＭ−ＰＳＶで動作していた各インターフェースＩ１〜Ｉ３をＰＩＭアクティブモードＰＩＭ−ＡＣＴで動作させる。望ましくは、各ルータ装置ＲＴ１〜ＲＴ６がリンクＬＫ１２〜ＬＫ１４を配信経路の候補に含めた上でユニキャストパケットの配信経路を構築した時点で、Ｉ１〜Ｉ３をＰＩＭ−ＡＣＴで動作させる。

ＰＩＭアクティブモードＰＩＭ−ＡＣＴに変更されたルータ装置ＲＴ１の各インターフェースＩ１〜Ｉ３は、ルータ装置ＲＴ２〜ＲＴ４に向けてＰＩＭハローＰＩＭ−ＨＬを送信し、また、ＲＴ２〜ＲＴ４からのＰＩＭ−ＨＬを受信する。このＰＩＭ−ＨＬの交換が正常に行われることで、以降、リンクＬＫ１２〜ＬＫ１４を介した各種ＰＩＭパケットの通信が可能となる。

この状態で、図３に示すように、ルータ装置ＲＴ３は、ＰＩＭに基づき自身が持つユニキャストパケットの配信経路を参照する。この参照により、ＲＴ３は、マルチキャストパケットの配信経路としてルータ装置ＲＴ６側よりもルータ装置ＲＴ１側の経路が適している（すなわち最短である）と判断した場合、ＲＴ１に向けてＰＩＭジョインＰＩＭ−ＪＮを送信し、ＲＴ６に向けてＰＩＭプルーンＰＩＭ−ＰＲＮを送信する。ＲＴ３からのＰＩＭ−ＪＮを受信したＲＴ１も、ＰＩＭに基づき自身が持つユニキャストパケットの配信経路を参照する。この参照により、ＲＴ１は、マルチキャストパケットの配信経路としてルータ装置ＲＴ４側よりもルータ装置ＲＴ２側の経路が適している（すなわち最短である）と判断した場合、ＲＴ２に向けてＰＩＭ−ＪＮを送信する。

マルチキャストパケットの配信経路は、このＰＩＭジョインＰＩＭ−ＪＮの送信経路に基づいて構築される。その結果、図４に示すように、マルチキャストパケットＭＣＰＫの配信経路が切り替わり、サーバＳＶから送信されたＭＣＰＫは、ＮＷｓ→ＲＴ２→ＲＴ１→ＲＴ３→ＮＷｒを介して端末ＴＭに配信される。

このように、本実施の形態の通信システムを用いることで、ルータ装置ＲＴ１が障害から復旧した際に、各リンクＬＫ１２〜ＬＫ１４の確立に時間差が生じた場合でも、マルチキャストパケットの配信経路が過剰に切り替わるような事態を防止できる。言い換えれば、マルチキャストパケットの配信経路を安定化することが可能になる。さらに、このマルチキャストパケットの配信経路の安定化によって、ＰＩＭに基づく処理が過剰に行われるような事態を防止でき、結果的に、当該配信経路が安定化するまでの時間を短縮できると考えられる。これらによって、耐障害性の向上が実現可能になる。

なお、ここでは、ルータ装置ＲＴ１の動作を例に説明を行ったが、勿論、ルータ装置ＲＴ２〜ＲＴ６に対しても同様に適用して、同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態の通信システムは、図１の構成例に限定されるものではなく、そのトポロジーを様々に変更することが可能である。すなわち、本実施の形態の通信システムは、これまでの説明から判るように、互いに隣接するルータ装置ＲＴ１〜ＲＴ４を含んだ構成であればよい。

《ルータ装置（ネットワーク中継装置）の概略構成および概略動作》
図５は、図１におけるルータ装置の概略構成例を示すブロック図である。図５に示すルータ装置（ネットワーク中継装置）ＲＴは、例えば図１の第１ルータ装置ＲＴ１の詳細を示すものであり、テーブルユニットＴＢＬＵと、ルーティング制御ユニットＲＴＣＴＬＵと、複数のポートＰ１〜Ｐ３，…とを備える。特に限定はされないが、図１のＲＴ１における第１〜第３インタフェースＩ１〜Ｉ３は、それぞれＰ１〜Ｐ３で構成される。ただし、勿論、タグＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）等を用いて１個のポートに複数のインタフェースを対応させることも可能である。

テーブルユニットＴＢＬＵは、ＲＩＰやＯＳＰＦ等によって構築されるユニキャストルーティングテーブルＲＴＢＬと、所定のマルチキャストプロトコル（ここではＰＩＭ）によって構築されるマルチキャストルーティングテーブルＭＣＴＢＬとを含む。ユニキャストパケットの配信経路は、ＲＴＢＬによって定められ、マルチキャストパケットの配信経路は、ＭＣＴＢＬによって定められる。ルーティング制御ユニットＲＴＣＴＬＵは、ＰＩＭ制御部ＰＩＭＣＴＬと、ユニキャストルーティングプロトコル制御部ＲＴＢＬＣＴＬとを備え、これらを適宜利用して各ポート（又はインタフェース）間でのパケットの中継（ルーティング）を行う。

ユニキャストルーティングプロトコル制御部ＲＴＢＬＣＴＬは、ＲＩＰやＯＳＰＦ等を代表とするユニキャストルーティングプロトコルに基づく制御を行う。その制御の一つとして、例えば、ＲＴＢＬＣＴＬは、自身が障害から復旧した際に、自身を対象に設けられた複数のリンクの確立に向けた処理と、その確立状態が反映されたリンク情報を隣接する複数のルータ装置との間で同期する処理とを行う。例えば、図１の第１ルータ装置ＲＴ１を例とすると、ＲＴ１内のＲＴＢＬＣＴＬは、ＲＴ１が障害から復旧した際に、リンクＬＫ１２〜ＬＫ１４の確立に向けた処理と、その確立状態が反映されたリンク情報をルータ装置ＲＴ２〜ＲＴ４との間で同期する処理とを行う。

複数のリンクの確立に向けた処理は、図８等でも述べたように、例えば、図１のルータ装置ＲＴ１〜ＲＴ６がＯＳＰＦで動作する場合、ハローパケットの交換によって行われ、ＲＴ１〜ＲＴ６がＲＩＰで動作する場合、ＲＩＰパケットの交換（例えばレクエストパケットの送信とレスポンスパケットの受信）によって行われる。また、隣接する複数のルータ装置との間でリンク情報を同期する処理は、図９等でも述べたように、例えば、図１のルータ装置ＲＴ１〜ＲＴ６がＯＳＰＦで動作する場合、ＬＳＡと呼ばれるパケットの交換等によって行われ、ＲＩＰの場合、ＲＩＰパケット（レスポンスパケット）の交換によって行われる。

ＰＩＭ制御部ＰＩＭＣＴＬは、ＰＩＭパケット（ＰＩＭジョイン、ＰＩＭプルーン、ＰＩＭハロー等）の処理を代表に、ＰＩＭ（具体的にはＰＩＭ−ＳＭ又はＰＩＭ−ＳＳＭ）に基づく各種制御を行う。その制御の一つとして、図１および図２に示したように、ＰＩＭＣＴＬは、自身が障害から復旧した際に、複数のインタフェースＩ１〜Ｉ３をＰＩＭパッシブモードＰＩＭ−ＰＳＶで動作させ、当該動作を第１期間継続したのち、Ｉ１〜Ｉ３をＰＩＭアクティブモードＰＩＭ−ＡＣＴで動作させる制御を行う。

ここで、第１期間は、図１および図２の説明からも判るように、例えば、図６に示されるような期間となる。図６は、図５のＰＩＭ制御部によって定められるＰＩＭパッシブモードでの動作期間の一例を表すシーケンス図である。図６の例では、説明を容易にするため、図１におけるルータ装置ＲＴ１とルータ装置ＲＴ４との間のシーケンスは省略されている。図６において、障害から復旧したＲＴ１は、まず、自身が持つ各インタフェースをＰＩＭパッシブモードＰＩＭ−ＰＳＶで動作させる。そして、ＲＴ１は、隣接するルータ装置ＲＴ２，ＲＴ３との間で、それぞれリンクの確立に向けた処理とリンク情報を同期する処理とを行う。

その後、ある程度の時間を経て、ルータ装置ＲＴ１は、ルータ装置ＲＴ３との間でリンク情報の同期を完了している。これを受けて、ルータ装置ＲＴ３は、ルータ装置ＲＴ１に向けてＰＩＭハローＰＩＭ−ＨＬを送信する。ただし、ＲＴ１は、各インタフェースをＰＩＭパッシブモードＰＩＭ−ＰＳＶで動作させているため、ＲＴ３に向けてＰＩＭ−ＨＬを含めた各種ＰＩＭパケットの送信を行わない。その結果、ＲＴ１とＲＴ３との間でマルチキャストパケットの配信経路は構築されない。

その後、さらにある程度の時間を経て、ルータ装置ＲＴ１は、ルータ装置ＲＴ３に加えてルータ装置ＲＴ２との間で、リンク情報の同期を完了している。ＲＴ１は、例えば、このＲＴ２，ＲＴ３との間でリンク情報の同期が完了したことを受けて、ＰＩＭパッシブモードＰＩＭ−ＰＳＶで動作していた各インタフェースをＰＩＭアクティブモードＰＩＭ−ＡＣＴで動作させる。これに伴い、ＲＴ１は、ＲＴ２，ＲＴ３に向けてＰＩＭハローＰＩＭ−ＨＬを送信し、ＲＴ２，ＲＴ３から送信されたＰＩＭ−ＨＬを受信する。これによって、ＲＴ１とＲＴ２，ＲＴ３との間で、各種ＰＩＭパケットの処理が行われる状態となる。この例では、ＲＴ３がＲＴ１に向けてＰＩＭジョインＰＩＭ−ＪＮを送信し、これを受けてＲＴ１がＲＴ２に向けてＰＩＭ−ＪＮを送信している。これによって、ＲＴ２とＲＴ３との間で、ＲＴ１を介するマルチキャストパケットの配信経路が構築される。

なお、ここでは、ルータ装置ＲＴ１は、ルータ装置ＲＴ２，ＲＴ３との間でそれぞれリンク情報の同期が完了したことを受けてＰＩＭアクティブモードＰＩＭ−ＡＣＴへの遷移を行った。ただし、実際には、ユニキャストルーティングプロトコルに応じて、例えば、図１の各ルータ装置ＲＴ１〜ＲＴ６が、このＲＴ１とＲＴ２，ＲＴ３との間に確立されたリンクを含めた上でのユニキャストルーティングテーブルを持つまでに（所謂コンバージェンス状態に達するまでに）、更にある程度の時間が必要とされる場合がある。

例えば、ＯＳＰＦのようなリンクステート型のユニキャストルーティングプロトコルの場合、リンク情報に変更が有った際には、この変更内容は、隣接するルータ装置を含めて各ルータ装置にほぼ一斉に伝送されるため、比較的早期にコンバージェンス状態に達することができる。一方、ＲＩＰのようなディスタンスベクタ型のユニキャストルーティングプロトコルの場合、前述した変更内容は、所定の時間間隔で隣接するルータ装置から段階的に伝送されるため、コンバージェンス状態に達するまでに比較的長い時間を要する。したがって、このようなユニキャストルーティングプロトコルの特性等を鑑みて、例えば、ＲＴ１とＲＴ２，ＲＴ３との間でリンク情報の同期が完了した時点から、若干待ち時間を経たのちにＰＩＭ−ＡＣＴへの遷移するような制御を行ってもよい。

さらに、ここでは、ＰＩＭパッシブモードＰＩＭ−ＰＳＶで動作させる第１期間を、ユニキャストルーティングプロトコル制御部ＲＴＢＬＣＴＬによる処理の状況に応じて定めたが、場合によっては、固定の期間とすることも可能である。すなわち、使用するユニキャストルーティングプロトコルと、通信システムの全体構成が予め判明していれば、コンバージェンス状態に達するまでの最長時間をある程度は予測できる。したがって、例えば、この最長時間を第１期間として設定することも可能である。

《ユニキャストルーティングプロトコル制御部およびＰＩＭ制御部の主要部の動作》
図７は、図６におけるユニキャストルーティングプロトコル制御部およびＰＩＭ制御部の主要部の動作例を示すフロー図である。前述した図１〜図６では、障害から復旧したルータ装置は、必ずリンクを確立できることを前提に説明を行った。ただし、場合によっては、図２において、例えば、リンクＬＫ１２自体にも障害が生じており、ノード（すなわち第１ルータ装置ＲＴ１）は復旧したが、リンクＬＫ１２は障害のままのような事態も考えられる。

この場合、第１ルータ装置ＲＴ１は、例外的に、複数のリンクＬＫ１２〜ＬＫ１４の中から予め定めた期間内に確立されたリンクＬＫ１３，ＬＫ１４を対象に、当該リンクが反映されたリンク情報を同期した以降の時点で各インタフェースＩ２，Ｉ３をＰＩＭアクティブモードＰＩＭ−ＡＣＴで動作させる。すなわち、この時点が、前述した第１期間の終点として定められる。図７は、このような状況を反映したフローとなっている。

図７において、例えば第１ルータ装置ＲＴ１は、障害から復旧する（ステップＳ１０１）。次いで、ＲＴ１のＰＩＭ制御部ＰＩＭＣＴＬは、所定のユニキャストルーティングプロトコルが有効となるインタフェース（例えばＩ１〜Ｉ３）をＰＩＭパッシブモードで動作させる（ステップＳ１０２）。続いて、ＲＴ１のユニキャストルーティングプロトコル制御部ＲＴＢＬＣＴＬは、所定のユニキャストルーティングプロトコルが有効となったインタフェース（Ｉ１〜Ｉ３）を対象に、隣接するルータ装置（例えばＲＴ２〜ＲＴ４）との間でリンクの確立に向けた処理を行う（ステップＳ１０３）。

次いで、第１ルータ装置ＲＴ１のユニキャストルーティングプロトコル制御部ＲＴＢＬＣＴＬは、新たにリンクが確立された場合、その都度、当該リンクが反映されたリンク情報を隣接するルータ装置との間で同期する処理を開始する（ステップＳ１０５）。この際に、予め定めた期間内に確立されなかったリンク（例えばＬＫ１２）がある場合には、予め定めた期間を経過後、当該リンクを無視してステップＳ１０７に進む（ステップＳ１０４およびＳ１０６）。また、予め定めた期間内に全てのリンクが確立された場合には、この全てのリンクの確立を受けてステップＳ１０７に進む（ステップＳ１０４およびＳ１０６）。この予め定めた期間は、例えば、ＯＳＰＦの場合、ハローパケットの受信待ち時間の上限値となるデッドインターバル（初期値は４０秒）に基づいて定められる。

ステップＳ１０７において、第１ルータ装置ＲＴ１のユニキャストルーティングプロトコル制御部ＲＴＢＬＣＴＬは、ステップＳ１０５で開始された同期する処理が全て完了するまで待つ（ステップＳ１０７）。同期する処理が全て完了した場合、ＲＴ１のＰＩＭ制御部ＰＩＭＣＴＬは、ステップＳ１０５で確立されたリンクに対応するインタフェースをＰＩＭアクティブモードで動作させる（ステップＳ１０８）。例えば、ＲＴ１のＰＩＭＣＴＬは、リンクＬＫ１３，ＬＫ１４が確立された場合、インタフェースＩ２，Ｉ３をＰＩＭアクティブモードで動作させる。その後、ＲＴ１のＰＩＭＣＴＬは、ＰＩＭアクティブモードで動作するインタフェースを介して所定のＰＩＭパケットの処理を開始する（ステップＳ１０９）。

この図６または図７に示したような方法で前述した第１期間を定めることで、障害から復旧した際に、マルチキャストパケットの配信経路が過剰に切り替わるような事態を防止できると共に、マルチキャストパケットの配信経路が構築されるまでの時間が過剰に長くなるような事態も防止できる。すなわち、ユニキャストルーティングテーブルが正常なリンクを反映してコンバージェンス状態に達した段階で、迅速にマルチキャストパケットの配信経路を構築することができる。その結果、障害から復旧した際に、マルチキャストパケットの配信経路を安定化しつつ、その構築時間の短縮を図ることが可能になる。

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。

Ｉ インタフェース
ＬＫ リンク
ＭＣＰＫ マルチキャストパケット
ＭＣＴＢＬ マルチキャストルーティングテーブル
ＮＷ ネットワーク
Ｐ ポート
ＰＩＭ−ＡＣＴ ＰＩＭアクティブモード
ＰＩＭ−ＨＬ ＰＩＭハロー
ＰＩＭ−ＪＮ ＰＩＭジョイン
ＰＩＭ−ＰＲＮ ＰＩＭプルーン
ＰＩＭ−ＰＳＶ ＰＩＭパッシブモード
ＰＩＭＣＴＬ ＰＩＭ制御部
ＲＴＢＬＣＴＬ ユニキャストルーティングプロトコル制御部
ＲＴ，ＲＴ’ ルータ装置（ネットワーク中継装置）
ＲＴＢＬ ユニキャストルーティングテーブル
ＲＴＣＴＬＵ ルーティング制御ユニット
ＳＶ サーバ
ＴＢＬＵ テーブルユニット
ＴＭ 端末

Claims (2)

1. 複数のインタフェースを持ち、ＰＩＭに基づく制御を行う第１ルータ装置と、
   ＰＩＭに基づく制御を行う複数のルータ装置と、
   前記複数のインタフェースと前記複数のルータ装置との間にそれぞれ設けられる複数のリンクと、を備え、
   前記第１ルータ装置は、
   所定のユニキャストルーティングプロトコルに基づく制御を行うユニキャストルーティングプロトコル制御部と、
   ＰＩＭに基づく制御を行い、自身が障害から復旧した際に、前記複数のインタフェースをＰＩＭパケットの送信を行わないＰＩＭパッシブモードで動作させ、前記ＰＩＭパッシブモードでの動作を第１期間継続したのち、前記複数のインタフェースをＰＩＭパケットの送信を行うＰＩＭアクティブモードで動作させるＰＩＭ制御部と、を有し、
   前記ユニキャストルーティングプロトコル制御部は、自身が障害から復旧した際に、前記複数のルータ装置との間で、前記複数のリンクの確立に向けた処理と、前記複数のリンクの確立状態が反映されたリンク情報を同期する処理とを行い、
   前記第１期間の終点は、復旧して確立された全てのリンクが反映された前記リンク情報を同期した以降の時点である、通信システム。
2. ＰＩＭに基づく制御を行う複数のルータ装置との間にそれぞれリンクを設けるための複数のインタフェースと、
   所定のユニキャストルーティングプロトコルに基づく制御を行うユニキャストルーティングプロトコル制御部と、
   ＰＩＭに基づく制御を行い、自身が障害から復旧した際に、前記複数のインタフェースをＰＩＭパケットの送信を行わないＰＩＭパッシブモードで動作させ、前記ＰＩＭパッシブモードでの動作を第１期間継続したのち、前記複数のインタフェースをＰＩＭパケットの送信を行うＰＩＭアクティブモードで動作させるＰＩＭ制御部と、を有し、
   前記ユニキャストルーティングプロトコル制御部は、自身が障害から復旧した際に、前記複数のルータ装置との間で、前記複数のリンクの確立に向けた処理と、前記複数のリンクの確立状態が反映されたリンク情報を同期する処理とを行い、
   前記第１期間の終点は、復旧して確立された全てのリンクが反映された前記リンク情報を同期した以降の時点である、ネットワーク中継装置。

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