KR101094049B1

KR101094049B1 - 고리형 네트워크를 재구성하는 방법, 네트워크 노드, 데이터 통신 고리형 네트워크 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체

Info

Publication number: KR101094049B1
Application number: KR1020040039592A
Authority: KR
Inventors: 히어아리에요하네스; 만로날드데
Original assignee: 알카텔-루센트 유에스에이 인코포레이티드
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2011-12-19
Also published as: US8543672B2; EP1487158A1; EP1487158B1; DE602004001489T2; DE602004001489D1; JP4372618B2; KR20040103787A; US20050015470A1; JP2004364302A

Abstract

다수의 링크에 의해 연결된 다수의 노드를 구비한 고리형 네트워크의 재구성 방법에 관한 것으로, 이 방법은 인접 노드로부터 노드에 연결된 링크를 통해 수신된 네트워크 변경 메시지에 응답하여 노드들 중 하나의 재구성을 개시하는 단계와, 이 하나의 노드에 의해 링크를 차단하는 단계와, 하나의 노드에 대해 저장된 네트워크 정보를 재구성하는 단계와, 하나의 노드에 대한 임의의 이전에 큐잉된 메시지를 플러싱하는 단계와, 재구성된 메시지를 그에 인접한 다른 노드에 송신하는 단계 및 제일 먼저 언급한 인접 노드로부터 재구성된 메시지의 수신에 응답하여 하나의 노드에 의해 링크를 차단해제하는 단계를 포함한다.

Description

고리형 네트워크를 재구성하는 방법, 네트워크 노드, 데이터 통신 고리형 네트워크 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체{METHOD FOR RECONFIGURING A RING NETWORK, A NETWORK NODE, AND A COMPUTER PROGRAM PRODUCT}

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 통신 네트워크의 실시예를, 본 발명에 따른 방법의 예의 연속적인 단계로 도시하는 도면,

도 7은 본 발명을 구현하는 네트워크 노드의 블록도,

도 8, 9 및 도 10은 본 발명에 따른 방법의 예의 흐름도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 노드 11 : 데이터 처리 장치

12 : 메모리 장치 13 : 변경 검출기

14 : 억제 장치 15 : 소거 장치

16 : 입력 포트 17 : 출력 포트

본 발명은 고리형 네트워크를 재구성하는 방법, 네트워크 노드 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

브리지형 이더넷 표준(Bridged Ethernet standards)에 따른 네트워크와 같은 일부 유형의 네트워크에서, 특정 목적지를 갖는 데이터가 전송되는 경로를 구성하기 위해, 즉 네트워크 노드 데이터(보통 프레임 또는 패킷의 형태임)를 송신하는 정보를 획득하기 위해 소정의 프로토콜이 사용된다.

브리지형 이더넷 네트워크에서, 이 프로토콜은 데이터 트래픽이 전송되는 스패닝 트리를 구성하는데 사용되는 스패닝 트리 프로토콜(spanning tree protocol)이라고 지칭된다. 이 스패닝 트리는 네트워크에서 임의의 두 개의 노드 사이에서의 유일한 경로를 제공한다. 스패닝 트리 프로토콜의 일부분으로서, 네트워크의 각 브리지는 수신된 프레임이 진행해야 할 방향을 어드레스 테이블에 저장하는 학습 알고리즘(learning algorithm)을 사용한다. 때때로, 스패닝 트리는 예를 들어 두 개의 브리지 사이에서 링크 결함이 있는 경우, 스패닝 프로토콜에 의해 변경될 수 있다. 변경 프로세스의 일부분으로서, 어드레스 테이블은 적어도 부분으로 플러싱되어야 하고(flushed), 학습 알고리즘을 통해 재구성되어야 한다. 그러나, 이 재구성은 부정확한 어드레스 테이블을 야기할 수 있다. 예를 들어, 브리지가 이전 스패닝 트리(old spanning tree) 및 신규 스패닝 트리(new spanning tree) 모두를 통해 전송된 데이터를 수신하는 경우, 재구성된 어드레스 테이블은 이전의 부정확한 스패닝 트리에 기초한 어드레싱 기법을 제공하여 데이터 트래픽에 에러를 야기할 수 있다.

IEEE 802.1D 표준으로부터, 어드레스 테이블의 재구성 전에 다소 긴 시간 동안 데이터 링크를 차단함으로써 어드레스 테이블의 부정확한 재구성을 방지하여, 스패닝 트리의 변경 이전에 전송된 데이터 프레임이 네트워크로부터 사라지도록 보장하는데 그 이유는 이 프레임은 그들의 목적지에 도착했거나 또는 네트워크의 노드에 의해 폐기되었기 때문이며, 이 방식은 알려져 있다.

그러나, 이 IEEE 방법의 단점은 전체 네트워크가 긴 시간 동안, 전형적으로 약 50 초 동안 사용될 수 없다는 것이다.

전체 네트워크의 긴 정지를 필요로 하지 않는, 스패닝 트리의 재구성 동안 에러를 방지하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 제 1 관점에 따라 청구항 1의 방법이 제공된다.

이러한 방법에서, 정확한 어드레스 학습이 이루어질 수 있는데, 그 이유는 이전 어드레스 정보에 따라 전송될 링크가 재구성동안 차단되기 때문이다.

본 발명의 또 다른 관점에 따라 청구항 5의 네트워크 노드가 제공된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따라 청구항 7의 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

본 발명의 특정 실시예가 종속항에서 설명된다. 본 발명의 또 다른 상세한 설명, 관점 및 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명에서, 후속하는 용어들은 적어도 다음과 같은 의미를 갖는 것으로 이해된다. 즉, "링크"는 네트워크의 두 개의 노드 사이의 물리적, 가상적 채널이며, 케이블로서 구현될 수 있고 또는 무선일 수 있으며, 또는 예를 들어 SDH 가상 채널로서 구현될 수 있다. 링크 또는 포트는, 예를 들어 유지 메시지(maintenance messages) 또는 이더넷 네트워크, 브리지 프로토콜 데이터 유닛(BPDU)에서의 특정 유형의 데이터를 제외한 어떠한 데이터도 처리되지 않을 경우 "차단된다". 링크 또는 포트는 제각기의 포트 또는 링크 상에서 데이터가 전혀 처리되지 않을 경우 "디스에이블링된다". "노드"는 범용 컴퓨터, 라우터, 스위치 또는 브리지와 같은 네트워크에서의 임의의 요소이다. 또 다른 노드에 직접 연결되는 노드는 그 다른 노드에 대해 "인접한" 것으로 지칭된다. 그러므로, 고리형 네트워크에서 각 노드는 정상적으로 두 개의 인접 노드를 구비할 것이다. 또한, "포함하는" 및 "구비하는"라는 용어는 본 발명에서 '갖는' 것으로서의 의미로 사용되나 여기에 제한되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명을 구현하는 네트워크의 예는, 고리형 위상관계(ring topology)로 링크(1 내지 5)를 통해 서로 연결되는 5개의 네트워크 노드(10,20,30,40 및 50)를 갖는다. 네트워크 노드(10)와 네트워크 노드(50) 사이의 링크(5)는 점선으로 나타낸 바와 같이 차단된다. 도시된 예의 네트워크는 브리지형 이더넷 표준에 따르며, 당업계에서 IEEE 802.3 및 IEEE 802.1로서도 알려져 있다. 그러나, 본 발명은 브리지형 이더넷 네트워크에 제한되지 않고 다른 유형의 네트워크에도 적용될 수 있다.

네트워크 노드(10 내지 50)는 각각 어드레싱 정보가 어드레싱 기법을 제공하는 어드레스 테이블로서 저장되는 메모리(도시되어 있지 않음)를 구비한다. 도 1의 네트워크에서, 네트워크 노드는 본 발명에 따른 방법, 예를 들어 도 8의 흐름도에서 예시한 방법을 수행할 수 있다. 도 8의 예에서, 방법은 예를 들어 링크 결함을, 또는 스패닝 트리로서 알려진 이더넷 네트워크에서 어드레싱 기법이 재구성되어야 한다는 것을 나타내는 네트워크 변경 메시지의 수신을 검출하게 되면 단계(101)에서 개시된다. 예를 들어 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 네트워크 노드(20 및 30) 사이의 링크(2)는 예를 들어 망가진 케이블 때문에 물리적으로 손상될 수 있다. 그러므로, 양 노드(20 및 30)는 링크 결함을 검출하고 도 8의 방법을 단계(101)로 개시한다.

단계(102)에서, 제각각의 노드는 또 다른 노드에 대해 결함이 검출되는 링크를 차단한다. 도 2에서, 노드(20 및 30)는 제각각의 노드 상에서 링크(2)에 연결된 포트(도시되어 있지 않음)를 폐쇄함으로써 링크(2)를 차단하는데, 이는 노드(20 및 30) 사이의 점선으로 표시되어 있다.

단계(103)에서, 노드는 링크의 폐쇄 후 또는 그 동안 네트워크 변경 메시지(NCM)를 이 노드에 직접 연결된 노드에 송신한다. 그러므로 예를 들어, 노드(20)는 링크(2)의 폐쇄 이후 링크(1)를 통해 인접 노드(10)에 NCM을 송신하고, 노드(30)는 링크(3)를 통해 인접 노드(40)에 NCM을 송신한다(도 3).

단계(102 및 103)는 도시되고 설명한 순서로 수행될 수 있고, 또는 역순으로 수행될 수 있으며, 또는 서로 동시에 수행될 수 있다.

단계(102 및 103) 이후, 도 8의 흐름도는 두 개의 분기, 즉 단계(106)를 포함하는 하나의 분기와, 단계(107 및 108)를 포함하는 다른 분기로 분할된다. 하나의 분기의 단계는 다른 분기의 단계 이후, 또는 전에, 또는 바람직하게 속도를 위해 동시에 수행될 수 있다.

단계(106)에서, 노드(20 및 30)는 브리지형 이더넷에 따른 어드레스 테이블을 적어도 부분적으로 소거 또는 플러싱(flushing)함으로써 도 1의 예에서 어드레싱 정보를 재구성한다.

단계(107)에서, 임의의 이전에 큐잉된 메시지(any old queued messages)는 그들을 단순히 삭제함으로써 또는 그들의 정규 전송이 완료되도록 대기함으로써 또한 플러싱된다. 도 5에 예시되어 있는 바와 같이, 이전에 큐잉된 메시지를 플러싱한 뒤, 노드(20 및 30)는 단계(108)에서 재구성된 메시지(RM)를 제각각의 노드(10 및 40)에 제각각의 링크(1 및 3)를 통해 송신한다. 이들 RM 메시지는 노드(20 및 30)가 제각각 이전에 큐잉된 메시지의 플러싱을 완료했다는 것을 노드(10 및 40)에 전달한다.

결함 링크에 직접 연결되지 않고 또한 차단된 링크에 연결되지 않는 노드는 도 9에 예시된 방법을 수행할 수 있는데, 이 방법은 단계(101)에서 또 다른 노드로부터 NCM을 수신함으로써 개시된다. 그러므로, 도 1 내지 도 6의 예에서, 노드(40)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 노드(30)로부터 NCM을 수신한다.

단계(102)에서, NCM에 반응하여, 제각각의 노드는 점선으로 도 4에 나타낸 바와 같이 NCM이 전송된 링크를 차단한다. 그러므로, 도 1 내지 도 6의 네트워크에서, 단계(102)에서 노드(40)는 링크(3)에 대한 포트를 차단한다. 도 8에서와 같이 단계(102) 이전에, 이후에 또는 동시에 수행될 수 있는 단계(103)에서, 노드(40)는 NCM을 인접 노드(50)에 송신한다. 단계(102 및 103) 이후, 도 9의 흐름도는 세 개의 분기, 즉 단계(104 및 105)를 포함하는 제 1 분기, 단계(106)를 포함하는 제 2 분기 및 단계(107 및 108)를 포함하는 제 3 분기로 분할된다. 일 분기의 단계는 다른 분기의 단계 이후에, 또는 이전에, 또는 바람직하게 속도를 위해 동시에 수행될 수 있다. 단계(106)에서 노드(40)는 그것의 어드레스 테이블을 적어도 부분적으로 플러싱함으로써 재구성한다. 단계(107)에서, 도 8의 단계(107)에서와 같이, 노드는 또한 임의의 이전에 큐잉된 메시지를 플러싱하고, 그 이후, 단계(108)에서, 노드(40)는 개방되어 있는 링크에 대한 제각각의 노드에 직접 연결된 노드에 RM을 전송한다. 그러므로, 예를 들어, 노드(40)는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 RM을 노드(50)에 전송한다. 단계(104)에서 노드는 RM을 수신했는지를 체크하고, 그럴 경우, 단계(105)에서 노드(40)는 RM이 수신된 제각각의 링크를 차단해제(de-block)한다(이 예에서는 도 8의 단계(108)에서 송신된 RM). 그러므로, 이 도시된 예에서, 노드(40)는 차단된 링크(3)에 대한 포트를 차단해제한다.

차단된 링크에 직접 연결된 노드는 도 10에 예시된 방법을 수행할 수 있는데, 이 방법은 단계(101)에서 또 다른 노드로부터 NCM의 수신함으로써 개시된다. 그러므로, 도 1 내지 도 6의 예에서, 노드(10)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 인접 노드(20)로부터 NCM을 수신하고, 노드(50)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 인접 노드(40)로부터 NCM을 수신한다.

단계(102)에서, NCM에 반응하여, 제각각의 노드는 이 NCM이 수신된 링크를 차단하며, 이는 점선으로 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 그러므로, 도 1 내지 도 6의 네트워크에서, 단계(102)에서 노드(10)는 링크(1)에 대한 포트를 차단하고 노드(50)는 링크(4)에 대한 포트를 차단한다.

단계(102) 이후, 도 10의 흐름도는 세 개의 분기, 즉 단계(106)를 포함하는 제 1 분기, 단계(107 및 109)를 포함하는 제 2 분기 및 단계(104 및 105)를 포함하는 제 3 분기로 분할된다. 일 분기의 단계는 다른 분기의 단계 이후, 또는 이전, 또는 바람직하게 속도를 위해 동시에 수행될 수 있다.

단계(106)에서, 노드(10 및 50)는 브리지형 이더넷에 따른 어드레스 테이블을 적어도 부분적으로 소거 또는 플러싱함으로써 도 1의 예에서 어드레싱 정보를 재구성한다.

단계(107)에서, 임의의 이전에 큐잉된 메시지는 또한 단순히 그들을 삭제함으로써 또는 그들의 정규 전송이 완료되도록 대기함으로써 플러싱된다. 이전에 큐잉된 메시지가 플러싱된 후, 단계(109)에서 제각각의 노드는 NCM이 전송되지 않은 링크를 차단해제한다. 그러므로, 도 1 내지 도 6의 예에서, 노드(10 및 50)는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 링크(5)를 차단해제한다.

단계(104)에서, 제각각의 노드는 그들이 RM을 수신했는지를 체크하고, 그럴 경우, 단계(105)에서 노드는 RM이 수신된 제각각의 링크를 차단해제한다. 도 1 내지 도 6의 예에서, 노드(10)는 도 8의 단계(108)에서 전송된 노드(20)로부터의 RM을 수신한 후, 링크(1)를 차단해제하고, 노드(50)는 도 9의 단계(108)에서 전송된 RM을 수신한 후 링크(4)를 차단해제한다.

도 7은 본 발명을 구현하는 네트워크 노드(10)의 예의 블록도이다. 노드(10)는 예를 들어 범용 컴퓨터, 라우터, 브리지 또는 그와 다른 것일 수 있다. 노드는 예를 들어 데이터를 더 전송하거나, 데이터를 폐기하거나 또는 데이터를 디스플레이함으로써 수신된 데이터를 처리하도록 배열된 데이터 처리 장치(data handler device)(11)를 구비한다. 이 데이터 처리 장치(11)는 입력 포트(16) 및 출력 포트(17)에 통신가능하도록 연결된다. 데이터에 대한 정보가 예를 들어 어드레스 테이블 또는 라우팅 정보로서 저장되는 메모리 장치(12)는 데이터 처리 장치(11)에 연결된다. 변경 검출기(13) 및 억제 장치(14)도 데이터 처리 장치(11)에 연결된다. 변경 검출기(13)는 메모리 장치(12)에 연결된 소거 장치(15)에도 연결된다. 변경 검출기는 예를 들어 검출기(13)가 입력 포트(16) 및 출력 포트(17)가 연결되어 있는 링크의 무결성(integrity)을 모니터링하고 NCM 및/또는 RM의 수신을 검출하기 때문에 스패닝 트리의 변경에 대한 필요성을 검출한다. 검출기(13)가 스패닝 트리가 변경되어야 한다고 검출한 경우, 검출기(13)는 억제 장치(14) 및 소거 장치(15)에 신호를 보낼 것이고 NCM을 출력 포트(17)에 송신한다. 억제 장치(14)는 노드(10)에 연결된 하나 또는 그 이상의 링크를 차단하고, 소거 장치(15)는 메모리(12)의 어드레싱 정보를 적어도 부분적으로 소거할 것이다. 어드레싱 정보를 소거한 후, 소거 장치는 검출기(13)에 신호를 보낼 것이다. 그에 대한 반응으로서, 검출기(13)는 데이터 처리기(11)를 통해 출력 포트(17)에 RM을 보낼 것이고 억제 장치(14)에도 신호를 보내어 링크의 차단을 중지시킬 것이다.

본 발명에 따른 방법, 네트워크 노드, 또는 컴퓨터 프로그램 제품은 임의의 네트워킹 프로토콜, 예를 들어 브리지형 이더넷 표준을 따를 수 있고, 본 발명이 브리지형 이더넷 네트워크에 적용된 경우, NCM 및 RM은 브리지 프로토콜 데이터 유닛(BPDU)으로서 구현될 수 있으며 이미 브리지형 이더넷 프로토콜에 제공되어 있다.

본 발명에 따른 예의 설명을 읽은 후에, 당업자라면 다양한 수정이 분명해질 것이다. 특히, 당업자라면 본 발명은 물리적 장치의 애플리케이션에 제한되지 않고, 프로그램 장치에 로딩된 경우 프로그램 장치로 하여금 본 발명의 적어도 일부분을 수행하도록 하는 소프트웨어 코드 인스트럭션을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에도 마찬가지로 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 시스템의 설명한 장치는 다른 방식, 예를 들어 이 장치를 단일 장치에 집적함으로써, 또는 장치를 논리적인 관점에서 볼 때 단일 장치로서 여겨질 수 있는 물리적으로 상이한 장치로서 장치를 구현함으로써 배열될 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 전체 네트워크의 긴 정지를 필요로 하고도 스패닝 트리를 재구성할 수 있으며 또한 에러도 방지할 수 있다.

Claims

다수의 링크에 의해 연결되어 네트워크를 형성하는 다수의 노드를 포함하는 고리형 네트워크를 재구성하는 방법에 있어서,

상기 노드 중 하나의 노드에서,

인접 노드로부터 수신된 네트워크 변경 메시지(NCM; Network change message)의 수신에 응답하여 상기 하나의 노드의 재구성을 개시하는 단계와,

상기 NCM이 수신된 링크를 차단(block)하는 단계와,

다른 인접 노드로 NCM을 송신하는 단계와,

상기 하나의 노드의 어드레스 정보를 적어도 부분적으로 플러싱(flushing)함으로써 상기 하나의 노드의 어드레스 정보를 재구성하는 단계와,

상기 하나의 노드로부터 임의의 이전에 큐잉된 메시지(any old queued messages)를 플러싱하는 단계와,

상기 임의의 이전에 큐잉된 메시지의 상기 플러싱 단계의 완료에 응답하여 재구성된 메시지(RM)를 상기 다른 인접 노드로 전송하는 단계와,

상기 인접 노드로부터 수신된 RM에 응답하여 상기 링크를 차단해제(de-block)하는 단계

를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

결함 링크에 연결된 노드에서,

상기 링크의 결함의 검출에 응답하여 상기 노드에서 재구성을 개시하는 단계와,

상기 노드에 결합된 결함없는 링크의 다른 종단에서의 인접 노드로 NCM을 송신하는 단계와,

상기 결함 링크를 차단하는 단계와,

상기 노드의 어드레스 정보를 적어도 부분적으로 플러싱함으로써 상기 노드의 어드레스 정보를 재구성하는 단계와,

상기 노드로부터 임의의 이전에 큐잉된 메시지를 플러싱하는 단계와,

상기 노드로부터 임의의 이전에 큐잉된 메시지의 상기 플러싱 단계의 완료에 응답하여 상기 결함없는 링크의 다른 종단에서의 인접 노드로 RM을 전송하는 단계

를 포함하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

차단된 링크에 연결된 또 다른 노드(further node)에서,

인접 노드로부터의 NCM 수신에 응답하여 상기 또 다른 노드의 재구성을 개시하는 단계와,

상기 NCM이 수신된 링크를 차단하는 단계와,

상기 또 다른 노드의 어드레스 정보를 적어도 부분적으로 플러싱함으로써 상기 또 다른 노드의 어드레스 정보를 재구성하는 단계와,

상기 또 다른 노드로부터 임의의 이전에 큐잉된 메시지를 플러싱하는 단계와,

상기 또 다른 노드로부터의 임의의 이전에 큐잉된 메시지의 상기 플러싱 단계의 완료에 응답하여 상기 차단된 링크를 차단해제하는 단계와,

상기 인접 노드로부터 수신된 RM에 응답하여 상기 NCM이 수신된 링크를 차단해제하는 단계

를 포함하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고리형 네트워크는 이더넷 표준을 따르는 방법.
적어도 하나의 입력 포트와,

적어도 하나의 출력 포트와,

상기 적어도 하나의 입력 포트로부터 상기 적어도 하나의 출력 포트로 데이터를 전송하는 데이터 처리 장치(data handler device)와,

네트워크 변경의 필요성을 검출하는 변경 검출기와,

네트워크 변경 메시지 및 재구성 메시지 중 적어도 하나를 생성하고 또한 상기 메시지를 전송하는 메시지 생성 장치와,

네트워크 어드레스 정보를 나타내는 데이터를 저장하는 메모리와,

상기 적어도 하나의 입력 포트 및 상기 적어도 하나의 출력 포트에 통신가능하게 연결되어 있고, 상기 메모리의 적어도 일부분을 소거하는 소거 장치와,

상기 적어도 하나의 입력 포트 또는 상기 적어도 하나의 출력 포트 중 적어도 하나를 차단하는 억제 장치(inhibitor device)를 포함하되,

상기 메시지 생성 장치, 상기 소거 장치 및 상기 억제 장치는 상기 변경 검출기에 의해 제어되는

네트워크 노드.
청구항 제 5 항에 따른 네트워크 노드를 복수개 포함하는 데이터 통신 고리형 네트워크.
프로그램가능 시스템에서 동작하는 경우 청구항 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법의 단계들을 수행하는 프로그램 인스트럭션을 갖는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.