JP6491616B2 - 通信システム、端末位置学習方法、コントローラ装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
図1は第1実施形態の通信システム100の概略を示す図である。通信システム100は、1つのバックボーンネットワーク1と、4つのLAN2(LAN2−1〜2−4)と、4つのゲートウェイスイッチ装置3(ゲートウェイスイッチ装置3−1〜3−4)と、を備え、各LAN2をレイヤ2プロトコルで接続する広域イーサネットを実現する。バックボーンネットワーク1は一以上のレイヤ2スイッチ(図示せず)によって構成されるPBB方式のネットワークである。具体的には、各レイヤ2スイッチは受信フレームのB−MACヘッダに基づいてフレームを宛先のレイヤ2スイッチに転送する。ゲートウェイスイッチ装置3は、バックボーンネットワーク1のエッジに位置するレイヤ2スイッチであり、自装置が収容するLAN2との間でフレームを転送することにより、LAN2をバックボーンネットワーク1に接続する。具体的には、ゲートウェイスイッチ装置3は、LAN2側からバックボーンネットワーク1側に転送するフレームに対してB−MACヘッダを付加し、バックボーンネットワーク1側からLAN2側に転送するフレームからB−MACヘッダを削除する。
第2通信部33は、自装置をLAN2に接続する通信インターフェースである。
まず、端末5−11(送信元端末)が端末5−12(宛先端末)のMACアドレスを取得するためのARPフレームを送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11に送信する。
ARPフレームを受信した送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11において、フレーム転送部34は、ARPフレームの宛先である端末5−12の位置情報を取得するため、学習済みの位置情報を検索する。例えば、送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11は、各端末の位置情報を、端末のIPアドレスをキーとするハッシュテーブルに記憶している。フレーム転送部34は、端末5−12のIPアドレスを検索キーとしてハッシュテーブルを検索する。検索キーがハッシュテーブルに登録されている場合、フレーム転送部34は、検索キーに対応づけられた位置情報をハッシュテーブルから取得する。一方、検索キーがハッシュテーブルに登録されていない場合、フレーム転送部34は、受信されたARPフレームを位置情報リクエスト部36に出力する。
位置情報リクエスト部36は、フレーム転送部34から出力されたARPフレームから端末5−12のIPアドレスを取得し、取得したIPアドレスに基づいて位置情報の要求先となるゲートウェイスイッチ装置3を識別する。具体的には、位置情報リクエスト部36は、上述の識別器に端末5−12のIPアドレスを入力することによって要求先のゲートウェイスイッチ装置3のMACアドレスを取得する。位置情報リクエスト部36は、取得されたMACアドレスを持つゲートウェイスイッチ装置3に端末5−12のIPアドレスを通知し、端末5−12の位置情報を要求する。
送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11において、フレーム転送部34は位置情報の取得結果に応じたB−MACヘッダをARPフレームに付加する。具体的には、フレーム転送部34は自装置での検索又は他のゲートウェイスイッチ装置3への問い合わせによって位置情報が取得できた場合、取得された位置情報が示すゲートウェイスイッチ装置3−61のMACアドレスを転送先とするB−MACヘッダを付加する。また、位置情報が取得できなかった場合、フレーム転送部34はブロードキャストアドレスを転送先とするB−MACヘッダを付加する。フレーム転送部34は、B−MACヘッダが付加されたARPフレームをバックボーンネットワーク1側に送出する。これにより、ARPフレームがユニキャスト又はブロードキャストによって宛先側ゲートウェイスイッチ装置3−61に転送される。
宛先側ゲートウェイスイッチ装置3−61の位置情報学習部35は、送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11から転送されたARPフレームのB−MACヘッダ及びIPヘッダに基づいて送信元端末である端末5−11の位置情報を学習する。具体的には、位置情報学習部35は、B−MACヘッダから転送元の送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11のMACアドレスを取得するとともにIPヘッダから端末5−11のIPアドレスを取得する。位置情報学習部35は、端末5−11のIPアドレスをキーとしてゲートウェイスイッチ装置3−11のMACアドレスをハッシュテーブルに登録することにより、端末5−11の位置情報を学習する。
宛先側ゲートウェイスイッチ装置3−61の位置情報学習部35は、端末5−11のIPアドレスに基づいて学習情報の送信先となるゲートウェイスイッチ装置3を識別する。具体的には、位置情報学習部35は、上述の識別器に端末5−11のIPアドレスを入力することによって送信先のゲートウェイスイッチ装置3のMACアドレスを取得する。位置情報学習部35は、取得されたMACアドレスを持つゲートウェイスイッチ装置3に端末5−11に関する学習情報を送信する。送信先のゲートウェイスイッチ装置3は、宛先側ゲートウェイスイッチ装置3−61から送信された学習情報を受信すると、受信した学習情報を自装置のハッシュテーブルに登録する。これにより、送信先のゲートウェイスイッチ装置3は、端末5−11の位置情報を宛先側ゲートウェイスイッチ装置3−61の学習に応じて学習する。
宛先側ゲートウェイスイッチ装置3−61のフレーム転送部34は、受信されたARPフレームからB−MACヘッダを削除する。フレーム転送部34は、B−MACヘッダが削除されたARPフレームをLAN2−61−2に転送する。ここで、転送先のゲートウェイスイッチ装置3は、端末5−12がLAN2−61−2に所属することを学習済みでない場合には自装置が収容する全てのLAN2にARPフレームをブロードキャストしてもよい。
端末5−12は、ARPフレームの受信に応じて、自装置のMACアドレスを端末5−11に通知するためのARP応答フレームを生成する。端末5−12は、生成したARP応答フレームを送信元端末である端末5−11を宛先として送信する。端末5−12から送信されたARP応答フレームは宛先側ゲートウェイスイッチ装置3−61によって受信される。
送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11のフレーム転送部34は、ステップS206で学習済みの位置情報に基づいて転送元の送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11を転送先とするB−MACヘッダをARP応答フレームに付加する。具体的には、フレーム転送部34は、ARP応答フレームのIPヘッダから送信元端末である端末5−11のIPアドレスを取得する。フレーム転送部34は、端末5−11のIPアドレスをキーとしてハッシュテーブルを検索することにより送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11のMACアドレスを取得する。フレーム転送部34は、取得した送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11のMACアドレスを転送先とするB−MACヘッダをARP応答フレームに付加する。フレーム転送部34は、B−MACヘッダが付加されたARP応答フレームをLAN2−11−1側に転送する。
送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11のフレーム転送部34は、ステップS206で学習済みの位置情報に基づいて宛先端末である端末5−12の位置情報を学習する。具体的には、位置情報学習部35は、B−MACヘッダから転送先のゲートウェイスイッチ装置3−61のMACアドレスを取得するとともにIPヘッダから端末5−12のIPアドレスを取得する。位置情報学習部35は、端末5−12のIPアドレスをキーとしてゲートウェイスイッチ装置3−61のMACアドレスをハッシュテーブルに登録することにより、端末5−12の位置情報を学習する。
送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11の位置情報学習部35は、端末5−12のIPアドレスに基づいて学習情報の送信先となるゲートウェイスイッチ装置3を識別する。具体的には、位置情報学習部35は、上述の識別器に端末5−12のIPアドレスを入力することによって送信先のゲートウェイスイッチ装置3のMACアドレスを取得する。位置情報学習部35は、取得されたMACアドレスを持つゲートウェイスイッチ装置3に端末5−12に関する学習情報を送信する。送信先のゲートウェイスイッチ装置3は、送信側ゲートウェイスイッチ装置3−11から送信された学習情報を受信すると、受信した学習情報を自装置のハッシュテーブルに登録する。これにより、送信先のゲートウェイスイッチ装置3は、端末5−12の位置情報をゲートウェイスイッチ装置3−11の学習に応じて学習する。
ゲートウェイスイッチ装置3−11のフレーム転送部34は、受信されたARP応答フレームからB−MACヘッダを削除する。フレーム転送部34は、B−MACヘッダが削除されたARP応答フレームをLAN2−11−1に転送する。
図6は、第2実施形態の通信システム100aの概略を示す図である。通信システム100aは、ゲートウェイスイッチ装置3に代えてゲートウェイスイッチ装置3aを備える点、コントローラ装置6をさらに備える点で第1実施形態の通信システム100と異なる。ゲートウェイスイッチ装置3aは、位置情報学習部35に代えて位置情報学習部35aを備える点、位置情報リクエスト部36に代えて位置情報リクエスト部36a(図示せず)を備える点で第1実施形態のゲートウェイスイッチ装置3と異なる。位置情報学習部35aは、他のゲートウェイスイッチ装置3aではなくコントローラ装置6に対して学習情報を送信する点で位置情報学習部35と異なる。また、位置情報リクエスト部36aは、他のゲートウェイスイッチ装置3aではなくコントローラ装置6に対して位置情報を要求する点で位置情報リクエスト部36と異なる。
位置情報リクエスト部36aは、ステップS202において自装置が端末5−11の位置情報を学習していない場合、端末5−11の位置情報をコントローラ装置6に要求する。コントローラ装置6の位置情報提供部63は、端末5−11に応じたハッシュテーブルを検索し、端末5−11の位置情報が学習済みであるか否かを判定する。具体的には、位置情報の要求時において、位置情報リクエスト部36aは受信されたARPフレームをコントローラ装置6に送信する。コントローラ装置6の位置情報提供部63は、受信したARPフレームから端末5−12のIPアドレスを取得し、取得したIPアドレスを所定の識別器に入力することによって検索対象のハッシュテーブルを識別する。
ゲートウェイスイッチ装置3a−61の位置情報学習部35aは、ステップS206における学習情報をコントローラ装置6に送信する。同様に、ゲートウェイスイッチ装置3a−11は、ステップS214における学習情報をコントローラ装置6に送信する。コントローラ装置6は、ゲートウェイスイッチ装置3a−61から送信された学習情報を端末5−11に応じたハッシュテーブルに記憶し、ゲートウェイスイッチ装置3a−11から送信された学習情報を端末5−12に応じたハッシュテーブルに記憶する。
図10は、第3実施形態の通信システム100bの概略を示す図である。通信システム100bは、コントローラ装置6aに代えてコントローラ装置6bを備える点で第2実施形態の通信システム100aと異なる。図10の例では、通信システム100bは、ゲートウェイスイッチ装置3a−A1〜A4、ゲートウェイスイッチ装置3a−B1〜B4、ゲートウェイスイッチ装置3a−C1〜C4、ゲートウェイスイッチ装置3a−D1〜D4を備える。各ゲートウェイスイッチ装置3aは1つ以上のLAN2を収容しバックボーンネットワーク1に接続する。図10の例では、ゲートウェイスイッチ装置3a−A4がLAN2−A4を収容し、ゲートウェイスイッチ装置3a−C1がLAN2−C1を収容する。
上述した学習情報の共有手段は、各ゲートウェイスイッチ装置3aによって実現されてもよい。この場合、例えばゲートウェイスイッチ装置3aは、学習した位置情報を、同じゲートウェイグループ内の他のゲートウェイスイッチ装置3aと共有する位置情報共有部(図示せず)を備える。この場合、仮にイーサネットスイッチ4のそれぞれが1つのAS(Autonomous System)を構成すると仮定すれば、ゲートウェイグループ300に所属するゲートウェイスイッチ装置3同士がBGP(Border Gateway Protocol)による各AS間の通信を介して位置情報を共有することができる。
Claims (5)
- LANをバックボーンネットワークに接続するゲートウェイスイッチ装置と、前記バックボーンネットワークに接続されたコントローラ装置と、を備える通信システムであって、
前記ゲートウェイスイッチ装置は、
自装置が収容するLANに所属する端末の通信に応じて、宛先の端末のネットワーク上の位置情報を学習するとともに、学習した前記位置情報を前記コントローラ装置に学習させる第1学習部と、
自装置以外のゲートウェイスイッチ装置に収容されるLANに所属する端末の位置情報を、前記コントローラ装置から取得する位置情報リクエスト部と、
を備え、
前記コントローラ装置は、
前記ゲートウェイスイッチ装置から送信された学習情報に基づいて各LANに所属する端末の位置情報を学習する第2学習部と、
前記ゲートウェイスイッチ装置の要求に応じて、前記要求に応じた位置情報を前記ゲートウェイスイッチ装置に提供する位置情報提供部と、
前記第2学習部が前記ゲートウェイスイッチ装置によって学習させられた位置情報を、当該ゲートウェイスイッチ装置と同じグループに所属する他のゲートウェイスイッチ装置と共有する位置情報共有部と、
を備え、
前記位置情報共有部は、前記学習情報の受信を契機に前記位置情報を送信する、
通信システム。 - 前記第2学習部は、学習する対象の端末に応じて決定される領域に前記端末の位置情報を記憶し、
前記位置情報提供部は、位置情報を要求された端末に応じた領域から前記端末の位置情報を取得して提供する、
請求項1に記載の通信システム。 - LANをバックボーンネットワークに接続するゲートウェイスイッチ装置と、前記バックボーンネットワークに接続されたコントローラ装置と、を備える通信システムにおける、前記LANに所属する端末の位置を学習する端末位置学習方法であって、
前記ゲートウェイスイッチ装置が、
自装置が収容するLANに所属する端末の通信に応じて、宛先の端末のネットワーク上の位置情報を学習するとともに、学習した前記位置情報を前記コントローラ装置に学習させる第1学習ステップと、
自装置以外のゲートウェイスイッチ装置に収容されるLANに所属する端末の位置情報を、前記コントローラ装置から取得する位置情報取得ステップと、
前記コントローラ装置が、
前記ゲートウェイスイッチ装置から送信された学習情報に基づいて各LANに所属する端末の位置情報を学習する第2学習ステップと、
前記ゲートウェイスイッチ装置の要求に応じて、前記要求に応じた位置情報を前記ゲートウェイスイッチ装置に提供する位置情報提供ステップと、
前記第2学習ステップで前記ゲートウェイスイッチ装置によって学習させられた位置情報を、当該ゲートウェイスイッチ装置と同じグループに所属する他のゲートウェイスイッチ装置と共有する位置情報共有ステップと、
を有し、
前記位置情報共有ステップでは、前記学習情報の受信を契機に前記位置情報を送信する、
端末位置学習方法。 - LANをバックボーンネットワークに接続するゲートウェイスイッチ装置に接続されたコントローラ装置であって、
前記ゲートウェイスイッチ装置から送信された学習情報に基づいて各LANに所属する端末の位置情報を学習する学習部と、
前記ゲートウェイスイッチ装置の要求に応じて、前記要求に応じた位置情報を前記ゲートウェイスイッチ装置に提供する位置情報提供部と、
前記学習部が前記ゲートウェイスイッチ装置によって学習させられた位置情報を、当該ゲートウェイスイッチ装置と同じグループに所属する他のゲートウェイスイッチ装置と共有する位置情報共有部と、
を備え、
前記位置情報共有部は、前記学習情報の受信を契機に前記位置情報を送信する、
コントローラ装置。 - 請求項4に記載のコントローラ装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
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