WO2004088932A1

WO2004088932A1 - Ｖｌａｎ学習スイッチ

Info

Publication number: WO2004088932A1
Application number: PCT/JP2003/004029
Authority: WO
Inventors: Masato Okuda; Atsushi Kitada; Ryoichi Muto
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-14

Abstract

ＶＬＡＮに関し、特にＶＬＡＮネットワークの学習能力を備えたイーサネットスイッチを提供する。本発明のＶＬＡＮ学習スイッチは、ポートを介して受信するＶＬＡＮタグを付したフレームからＶＬＡＮ−ＩＤを検出するＶＬＡＮ−ＩＤ検出部と、前記ポートとそこで検出したＶＬＡＮ−ＩＤとを関連付けて登録するＶＬＡＮテーブルと、前記ＶＬＡＮテーブルにより、前記ポートが属する少なくとも１つ以上のＶＬＡＮ−ＩＤに対応するＶＬＡＮグループを学習し、前記ポートに対して各ＶＬＡＮグループに応じたＶＬＡＮ制御を行なう制御手段と、で構成される。

Description

明細書

V L AN学習スィツチ技術分野

本発明は L AN (Local Area Network) に関し、特にイーサネット（Ethernet) 技術によって構築された一つの物理的なネットヮークを、複数のユーザグループが共有形態で利用する V L AN (Virt ual LAN) に関するものである。背景技術

V L A Nは、一般にネットワークサービスプロパイダ（ N S P ) や企業内ネットワークが提供する仮想私設網で用いられる。 N S P の場合は、 N S Pがイーサネットスィッチ (以降、「スィツチ」と呼ぶ）でネットワークを構築し、それをユーザ毎に異なる I E E E 8 0 2. 1 Qの V L ANタグを使用して各々の加入者トラフィックを分離する。それらをユーザ毎に仮想的なプライベートネットヮークとして提供する。また、企業内ネットワークの場合は、その多くがイーサネット技術を用いて部署単位、例えば、人事部、総務部等、に L ANを構成し、各部署毎にブロードキャストドメインを区切つて運用している。ここで、「ブロードキャストドメイン」とは、イーサネットのブロードキャストフレームが転送される領域を示しており、スィッチの M A Cブリッジ機能により転送されるネットヮーク領域を示す。従って、イーサネットの上位レイヤとして I P (I nternet Protocol) を用いる場合には、 I Pパケットがルータ等を介さずにダイレクトに通信できる領域である。

このブロードキャストドメインを区切る方法としては、（ 1 ) ルータを介在させる方法と、（ 2 ) I E E E 8 0 2. 1 Q対応の MA Cプリッジスィッチを利用する方法とがある。一般に、前者は高価で複雑な I P設定が必要となるルータを利用するため、後者の比較的安価な MA Cプリッジスィツチ機能を利用する方法が広く用いられている。

図 1 は、 V L A Nで構成したネットワークの一例を示したものである。

図 1 に示すネットワークは、 I E E E 8 0 2. 1 Qの V L ANタグをサポートする複数のスィツチ SW# 1〜6で構成され、 V L A Nによりグループ Aとグループ Bの 2つの仮想的なプライべ一トネットワークが形成されている。ユーザ端末も、グループ Aの V L A Nを利用する端末 A 1〜A 5 とクループ Bの V L ANを利用する端末 B 1〜B 4 とに分けられている。各スィッチ SW# 1〜6は、スィツチ間の転送信号に付される V L A Nタグを検出することで、一つの物理的なネットワークを複数の仮想的なネットワークに分離して利用する。本例では、 V L ANタグ Aによりグループ Aの仮想ネットワークが、そして V L ANタグ Bによりグループ Bの仮想ネットワークが、相互に干渉することなく形成される。

その結果、例えば端末 A 1が送出したブロードキャストフレームはグループ Aに属する他の端末 A 2〜 A 5にだけ転送され、グループ Bに属する端末 B 1〜B 4には転送されない。このように、 V L A Nを利用することでブロードキャストドメインを制限することが可能となり、帯域の有効利用が図られる。また，同一グループ以外の端末にトラフィックが漏れないことでセキュリティ面の向上にもつながる . なお、 V L ANやスイッチングハプ等を利用していない場合には、スィツチで構成されたネットワークは通常一つのブロードキャストドメインを構成する。この場合には、例えば端末 A 1から送信されるプロ一ドキャストフレームが、各スィツチ SW# 1〜 6でコピーされながらネットワーク全体（クループ A及び Bの双方を含む）に転送される。

図 2及び 3は、従来の V L ANをサポートするスィッチの一構成例を示したものである。

図 2は入力ポート側で V L AN制御を行なう例を、また図 3は出力ポート側で V L A N制御を行なう例をそれぞれ示している。また、図 4には V L ANタグを付したイーサネットフレームのフォーマットを示している。

図 2の場合、スィッチ 1は、 1つの入力ポート 2 と 4つの出力ポ一ト 4— ：!〜 4— 4を有しており、さらに V L AN制御のために初期設定された V L ANテーブル 3を備えている。ここで、入力ポート 2に他のスィツチから V L ANタグ # 1 0を付したフレームが入力されると、入力ポート 2は V L ANテーブル 3の検索を開始する。 V L ANテーブル 3には、 V L ANタグ番号とその対応出力ポートがビットマツプ形式により左から出力ポート # 1〜 4の順に割り当てられている。検索の結果、入力ポ一ト 2は V L ANタグ # 1 0 に対応するビットマップ " 1 0 0 1 " により出力ポート # 1及び # 4を選択し、当該出力ポート 4— 1及び 4一 4にフレームをコピーする。これにより、コピーされたフレームは出力ポート 4— 1及び 4一 4から出力される。

図 3の場合も、スィッチ 1 は、 1つの入力ポート 2 と 4つの出力ポート 4一 1〜 4一 4を有している。本例では、各出力ポート 4 _ 1〜 4一 4に予め V L ANタグ番号が割り当てられている。ここで、入力ポート 2に他のスィッチから V L ANタグ # 1 0を付したフレームが入力されると、そのフレームは全ての出力ポート 4一 1〜 4— 4にコピーされる。各出力ポート 4— 1〜.4— 4では、自己に割り当てられた V L ANタグ番号と一致するフレームだけを出力する。本例の場合、 V L ANタグ # 1 0が割り当てられた出力ポート 4一 1及び 4一 4からコピーされたフレームが出力される。なお、各々の出力ポートには複数の V L ANタグ番号を割り当てることができる。

図 4に示すように、 V L ANタグを付したイーサネットフ.レームには、宛先アドレス（DA) 、送信元アドレス（ S A) の後に、 V L ANタグを示す "O x 8 1 0 0 " 値を格納したイーサタイプと制御対象となる V L A N - I D (図 2及び 3の例では " # 1 0 " ) を格納する V L ANタグとが付加される。それにペイロードの内容（例えば I Pパケット等）を示すイーサタイプとペイロードとが続き、その末尾には 4パイトのフレームチェックシーケンス ( F C S ) が付加される。

上述したように、 V L ANを利用するにはネットワークを構成する各スィツチに，どのポートにどの V L ANのトラフィックを流すべきかを予め設定しておく必要がある。例えば、図 1 の例でスイツチ # 6に接続されている端末 B 4がいなくなると、スィッチ # 4及び # 6にはグループ Bに属する端末が存在しなくなる。そのため、不要なトラヒックを排除してネットワークを効率的に蓮用するには、スィッチ # 4及び # 6からグループ Bに対する V L AN設定を解除する必要がある。また、スィッチ # 3についてもグループ Bに対するスィッチ # 4方向の V L AN設定を解除する必要がある。従来は、このような場合に V L ANを構成する全スィツチのポートを手動で設定するか、又は次に説明する V L ANの設定登録プロトコルである GV R P (Generic VLAN Registration Protocol) を利用していた。

図 5は、 G VR Pによる J 0 i n フェーズ（設定フェーズ）の一例を示したものである。

図 5において、スィッチ SW 1 のポート P 1は V L AN - I D ( V I D) " 1 0 " が手動で設定され、またスィッチ S W 4のポート P 2にも手動で V L AN - I D " 1 0 " が設定される。スィッチ S W 1 は隣接するスィッチ # 2に J o i n ( V I D = 1 0 ) メッセ一ジを送信し、それを受信したスィッチ # 2のポート P 1 には V L A N - I D " 1 0 " が自動設定される。同様にして、スィッチ # 3及ぴ # 4の各ポート P 1 にも V L AN - I D " 1 0 " が自動設定されていく。その反対方向も、スィッチ S W 4が隣接するスィッチ # 3 に J o i n ( V I D = 1 0 ) メッセージを送信することで、スイツチ # 3、 # 2、 # 1の順で各ポート P 2に V L AN - I D " 1 0 " が設定されていく。本例では、スィッチ # 1〜4の全ポートに V L AN - I D " 1 0 " が設定登録される。

G VR Pには、他にも図示しないが設定解除のために L e a v e メッセージを送信する L e a V e フヱーズや、設定情報確認のために e a v e Allメッセージを定期的に送信する L e a v e Allフエーズ等が存在する。そのため、大きなネットワークや V L AN数の多いネットワークでは GVR Pメッセージの転送負荷が過大となり、そのようなネットワークに GVR Pは使用されていない。

上述したことから、 V L ANを構成する全スィツチのポートを手動で設定する場合は、ネットワーク規模の拡大や V L AN数の増加によって保守者の管理業務負担が増大し、またスィッチやユーザ端末の追加削除等によりネットワークが複雑化して V L ANの手動設定ミスが頻発するという問題があった。

一方、 GVR P等の所定のプロトコルを利用すると、保守者の管理業務負担は大幅に軽減されるが、 G VR P等のプロトコルは各スィツチの処理負荷が重く、またスィツチ間のメッセージ交換によつてユーザ帯域を消費するため、特に規模の大きなネットワークのパフォーマンスを低下させるという問題があった。例えば、ユーザトラフィックが輻輳する状態でも制御メッセージを交換するため、輻輳状態をさらに悪化させる要因ともなつていた。発明の開示

そこで本発明の目的は、上記各問題点に鑑み、ネットワーク内の各々のスィツチが、ユーザデータに付与された V L ANタグの自立的な学習とそのエージングを実行することで、 V L ANネットヮ一クを簡易且つ動的に構築できるようにすることにある。これにより、管理者の作業削減及び誤設定の防止が図られ、また複雑なプロトコル管理が不要となり、それによる帯域の浪費防止も可能となる。本発明によれば、ポートを介して受信する V L ANタグを付したフレームから V L AN— I Dを検出する V L AN— I D検出部と、前記ポートとそこで検出した V L AN— I Dとを関連付けて登録する V L ANテーブルと、前記 V L A Nテーブルにより、前記ポートが属する少なくとも 1つ以上の V L AN— I Dに対応する V L AN グループを学習し、前記ポートに対して各 V L ANグループに応じた V L AN制御を行なう制御手段と、で構成される V L AN学習スィツチが提供される。

前記 V L ANテーブルには前記ポートに直接収容するユーザ端末の V L AN— I Dをそのユーザフレームと関連付けて設定する。また、前記制御手段は前記 V L ANグループが未学習のフレームを受信すると、そのフレームを予め定められた特定のポートから送信する。

前記特定のポートは、当該ポートに V L AN情報設定が無くても所定のフレームを出力できるポートであり、前記所定のフレームにはフラッデイングフレーム又はユーザフレームを擬似した擬似フレームが含まれる。また、前記特定のポートは、スパユングツリープ口トコルでポート属性がルートポートのポートと一致する。前記所定のフレームには、宛先スィツチに対するパラメータ設定情報及び又はスィツチ制御コマンドが含まれる。 V L AN学習スィツチは、前記所定のフレームを同一内容で複数受信したときに、その内の 1つを選択して転送する転送手段をさらに有する。

また、 V L AN学習スィッチは、各ポートでそれと関連付けられた V L A Nタグを付したフレームを所定時間継続して受信しないときに、前記 V L ANテーブルから該当する V L AN— I Dとの関連付けを削除するエージング手段、ネットワークトポロジーの変更を検知して、前記 V L ANテーブルに登録した内容を全て削除する登録初期化手段、又は前記ユーザ端末を直接収容するポー卜でその端末からのユーザフレームを所定時間継続して受信しないときに、そのユーザフレームを擬似したフレームを生成する擬似フレーム生成手段を有する。図面の簡単な説明

図 1は、 V L A Nで構成したネットワークの一例を示した図であ

'る。

図 2は、従来の V L ANスィツチの一構成例を示した図である。図 3は、従来の V L ANスィッチの別の構成例を示した図である図 4は、 V L ANタグ付きのイーサネットフレームの一例を示した図である。

図 5は、 GVR Pによる J 0 i nフェーズの一例を示した図である。図 6は、本発明による V L ANの構築例（ 1 ) を示した図である図 7は、本発明による V L ANの構築例（ 2 ) を示した図である図 8は、本発明による V L ANの構築例（ 3 ) を示した図である図 9は、本発明による V L ANの構築例（ 4 ) を示した図である図 1 0は、本発明による V L A Nの構築例（ 5 ) を示した図である。

図 1 1は、本発明による V L ANの構築例（ 6 ) を示した図である。

図 1 2は、本発明による V L ANの構築例（ 7 ) を示した図である。

図 1 3は、本発明を適用した V L ANネットワークの一例を示した図である。

図 1 4は、 V L AN学習スィツチの第 1の実施例を示した図である。

図 1 5は、図 1 4の処理フロー例を示した図である。

図 1 6は、図 1 4の具体的な構成例（ 1 ) を示した図である。図 1 7は、図 1 4の具体的な構成例（ 2 ) を示した図である。図 1 8は、 V L AN学習スィッチの第 2の実施例（ 1 ) を示した図である。

図 1 9は、 V L AN学習スィッチの第 2の実施例（ 2 ) を示した図である。

図 2 0は、 V L AN学習スィッチの第 3の実施例を示した図である。図 2 1 は、図 2 0の処理フロー例（ 1 ) を示した図である。

図 2 2は、図 2 0の処理フロー例（ 2 ) を示した図である。

図 2 3は、 V L AN学習スィッチの第 4の実施例を示した図である。

図 2 4は、 V L AN学習スィッチの第 5の実施例を示した図である。

図 2 5は、 V L AN学習スィツチの第 6の実施例を図式的に示した図である。

図 2 6は、図 2 5のスィツチの具体的な構成例を示した図である図 2 7は、図 2 6の処理フロー例を示した図である。

図 2 8は、 V L AN学習スィッチの第 7の実施例を示した図である。

図 2 9は、 V L AN学習スィッチめ第 8の実施例を示した図である発明を実施するための最良の形態

ここでは、先ず本発明による V L AN学習スィッチを用いた V L ANネットワークの基本的な構築動作について説明する。次に、そのような本発明動作を実現する V L AN学習スィツチの具体的な構成について説明していく。

図 6〜 1 2は、本発明による V L A N学習スィッチを用いたネットワークの基本的な動作例を示したものである。

図 6及び 7は、 V L A Nタグ割付けの一例を示したものである。パーソナルコンピュータ（P C) やワークステーション（WS ) 等のユーザ端末をイーサネットスイッチベースのネットワークに接続する際には、始めにそれらが属すべき V L ANを設定する必要がある。図 6の例では、スィッチのポート毎に 1つの V L A Nが割り当てられている。本例では、ポート P 1 に V L AN - I D " 2 0 0 " 力 S、そしてポート P 2には V L A N - I D " 5 0 0 " がそれぞれ割り当てられている。その結果、スィッチのポート P 1 に直接収容される端末 Aは V L AN - I D " 2 0 0 " のグループに属し、また端末 Bは V L AN - I D " 5 0 0 " のグループに属することになる一方、図 7の例では、スィッチのポート P 1に入力される MA C 送信元アドレスに対応して V L ANが割り当てられている。本例では、 MA Cアドレス "A" を有する端末 Aは V L AN - I D " 2 0 0 " のグループに属し、 MA Cアドレス "B" を有する端末 Bは V L AN - I D " 5 0 0 " のグループに属することになる。

図 8は、本発明による V L A N学習スィッチを用いたネットヮークの稼動前の初期状態を示したものである。

ここでは、図 6の方法により、スィッチ # 1の端末 Aを収容するポート 1に V L AN # 1 を、そして端末 Cを収容するポート 3には V L AN # 2を初期値として割り当てている。同様に、スィッチ # 3の端末 Bを収容するポート 1 には V L AN # 1 を、そして端末 D を収容するポート 3には V L AN # 2を初期値として割り当てている。それ以外のユーザ端末を直接収容しないスィツチ # 1及び # 3 の各ポート 2、そしてスィッチ # 2のポート 1及び 2に対して V L AN設定はなされない。

図 9は、最初に端末 Aが送信を開始したときの本発明による V L AN学習スィッチの動作例を示したものである。

本発明による V L AN設定の学習を可能とするには、 V L AN設定が無くてもフラッデイング等のブロードキャストフレームをデフオルトで転送できるポート（以降、「ランデブーポート」とよぶ）を予め定義しておく必要がある。本例では、ツリー状の階層構成を有するネットワークにおいて上位層と接続するスィツチ # 1のポート 2及び後述するスィッチ # 3のポート 2をそれぞれランデブーポ一トと定義している。

先ず、端末 Aが端末 B宛にフレームを送信する。スィッチ # 1 は、受信したフレームに V L ANタグ " # 1 " を付すが、初期状態では端末 Bの MA Cァドレスが未学習のため、どのポートに送信すればよいのか分らない。そのため、ランデブーポートが設定してあるポート 2からフラッデイングフレームが出力される。なお、自己の V L AN # 1 とは異なる V L AN # 2が既に設定してあるポート 3 や V L AN設定のないポートはフラッディングの対象から除かれるスィッチ # 2のポート 1 は、このフラッデイングによる V L AN タグ "# 1 " の付されたフレームを受信すると、送信元の V L AN # 1 を学習して受信したポート 1 に V L AN # 1 を設定する。学習した V L ANタグ " # 1 " は、従来手動で初期設定されていた V L ANテーブルや出力ポート（図 2及び 3参照）に、スィッチ # 2 自身がポート 1 と関連付けた V L AN # 1のブロードキャストドメインとして追加していく。このように、ユーザを直接収容するポート以外の V L AN設定は、受信したフレームの V L ANタグを学習することによって随時実行されていく。なお、本例の場合、スィッチ # 2のポート 2は現時点で V L ANの設定がなく、且つランデブ一ポートも設定されていないことから、結果的にポート 1で受信したフレームは転送先を発見できずに廃棄される。

図 1 0は、続いて端末 Bが送信を開始したときの本発明による V L A N学習スィツチの動作例を示したものである。

ここでは、端末 Bが端末 A宛にフレームを送信する。スィッチ # 3は、受信したフレームに自ポートの V L ANタグ " # 1 " を付してランデブーポート 2からフラッディングフレームを出力する。スイッチ # 2のポート 2は、この V L ANタグ " # 1 " の付されたフレームを受信すると、送信元の V L AN # 1 を学習して受信したポート 2に V L AN # 1 を設定する。ここまでは、図 9の場合と同じである。次に、スィッチ # 2は、 V L ANテーブルの検索や出力ポートの設定等により、ポート 2 と同じ V L AN # 1が設定してあり、端末 Aの MA Cァドレスが学習済みのポート 1から V L ANタグ " # 1 " を除去した通常のユーザフレームを出力する。これにより、送信端末 Bからのフレームは宛先端末 Aで受信される。

図 1 1及び 1 2は、ネットワークから端末を取り除いたときの本発明による V L AN学習スィッチの動作の一例を示したものである図 1 1では、スィッチ # 1〜 # 4の全てのポートに V L AN # 1 が設定されている。図 1 2に示すように、端末の配置変更等によつてスィツチ # 3のポート 1から端末 Bが取り除かれると、スィツチ # 3のポート 1及びそのポート 1 を通過するパス上にある同スィッチ # 3のポート 2及びスィツチ # 1 のポート 2にはフレーム入力が無くなる。スィッチ # 3及び # 1の同ポートは、一定時間フレーム入力が無いことを検出して当該ポー卜の V L AN # 1の設定を解除する。これにより、不要なトラヒックが排除されると共に最新のネットワークトポロジーを反映したネットワークが再構築される。なお、端末 Bの単なるシャツトダウン時のようにネットワークの再構築が好ましくない場合も存在するため、そのような場合の対処については後述する。

次に、上述した本発明の基本的な動作を実現する V L AN学習スィツチの具体的な構成について説明する。図 1 3は、本発明を適用した V L ANネットワークの一例を示したものである。

図 1 3において、 V L ANネットワークはツリー状の階層構成を有しており、下位層の端末を直接収容するポートには、 V L AN— I Dが手動で設定されている。例えば、スィッチ # 4のポート 1 には V L AN— I D " 1 0 0 " が設定されている。また、各スィッチの上位層に接続するポート、例えばスィッチ # 4のポート 3、スィツチ # 2のポート 4等にはランデブーポートが設定されている。これより、本例のランデブーポートはスパニングツリープロトコルでポート属性がルートポートのポートと一致している。

図 1 4は、本発明による V L AN学習スィッチの第 1の実施例を示したものである。図 1 5は図 1 4の処理フロー例を示しており、また図 1 6及び 1 7は図 1 4の具体的な構成例をそれぞれ示している。

図 1 4において、スィッチ 1 の V L AN— I D検出部 2 1は、各ポートで受信した入力フレームから V L AN— I Dを検出し（ S 1 0 ) 、その V L AN— I Dが V L ANテーブル 3 1 に既に登録されているか否かを検索する。受信した V L AN— I Dが V L ANテーブル 3 1 に既に登録されていれば処理を終了し、反対に登録されていなければ検出した V L AN— I Dを追加して登録する（ S 1.1及び 1 2 ) 。 V L ANテーブル 3 1 は、端末を直接収容するポートの V L AN- I D初期値ゃランデブーポートの初期値が手動設定されている以外は、初期状態において未登録である。本発明の V L AN テーブル 3 1 は、スィツチ 1 を通過するフレームの監視のみによつて自動的に追加登録されていく。従って、従来のように全てを手動設定する場合の煩雑さや、 GVR P等のオーバへッドの大きなプロトコルメッセージを用いる場合の非効率性が解消される。図 1 6には、スィッチ 1の内部にポート毎に設けられた V L AN 一 I D検出部 2 1 - 1〜 2 1 - 4が、共通の V L ANテーブル 3 1 にアクセスする構成例を示している。ここでは、図 1 3のスィッチ # 2の V L ANテーブルを例に説明する。スィッチ # 2のポート 1 の下位にはスィッチ # 4を介して V L AN— I D " 1 0 0 " の端末及び V L AN— I D " 3 0 0 " の端末が収容されている。従って、図 8〜 1 0で説明した本発明動作を繰り返し実行することで、 V L A Nテーブル 3 1 のポート 1には V L A N— I D " 1 0 0 " 及び " 3 0 0 " が登録される。他のポート 2〜 4 も同様の処理によって登録される。なお、ポート 4については、ルートスィッチ # 1力ら分岐したスィツチ # 3が収容する端末の V L AN— I D " 2 0 0 " 及び " 3 0 0 " が登録される。図中には、 V L A Nテーブル 3 1の別の構成として同一内容をポートビットマップ形式（左側からポート 1〜 4の順番）で表した V L ANテーブル 3 1，も併せて示してある。

図 1 7には、各ポートに設けられた V L AN— I D検出部 2 1 - 1〜 2 1 - 4がそれぞれ V L ANテーブル 3 1 — ：！〜 3 1 — 4にァクセスする例を示している。 V L ANテーブル 3 1 - 1〜 3 1 一 4 の各内容は、共通 V L ANテーブル 3 1のポート毎の内容と同一である。

図 1 8及び 1 9は、本発明による V L AN学習スィッチの第 2の実施例を示したものである。ここでは、ランデブーポートの構成について説明する。

図 1 8では、共通 V L ANテーブル 3 1の全てのポート 4に " 1 " が初期設定されている。これにより、スィッチ # 2のポート 4がランデブーポートとして機能する。図 1 3の構成によれば、スイツチ # 2において V L AN— I D " 2 0 0 " 及び " 3 0 0 " のポート 4にだけビット " 1 " が設定されることになるが、本例により V L AN - I D " 1 0 0 " のポート 4にもビット " 1 " がランデブーポートとして設定されている。

図 1 9では、別の構成としてランデブーポートレジスタ 3 2が新たに設けられている。ここでは、 V L A Nテーブル 3 1のポートビットマップとランデブーポートレジスタ 3 2のポートビットマップとの論理和がとられる。本例では、 V L A Nテーブル 3 1内にランデブ一ポートは設定されずに、ランデブーポートレジスタ 3 2のポート 4にビット " 1 " が設定される。 V L A Nテーブル 3 1の V L A N - I D " 1 0 0 " のビットマップ " 1 1 0 0，，とランデブーポートレジスタ 3 2のビットマップ " 0 0 0 1 " との論理和は " 1 1 0 1 " であり、図 1 8 と同じ結果となる。このように、 V L ANテ一ブルとランデブーポートの各情報を分離することで、 V L ANテ一ブルの更新/削除時の処理が容易となる。

図 2 0は、本発明による V L AN学習スィッチの第 3の実施例を示したものである。また、図 2 1及び 2 2には、図 2 0の処理フロ一例を示している。

図 2 0では、第 1の実施例（図 1 4 ) の構成に新たにエージング処理部 4 2 とタイマー 4 1が追加され、また本例の V L ANテープル 3 2にはフラグフィールドが新たに設けられている。図 2 1に示すように、 V L AN _ I D検出部 2 1の処理内容（ S 2 0〜2 2 ) は、先に図 1 5で示したものと同様である。但し、既登録の V L A N - I Dを抽出した時にそのフラグフィードに " 1 " を設定する点だけが異なる（ S 2 3 ) 。

エージング処理部 4 2は、一定周期毎に V L ANテーブル 3 2の登録内容を更新する。図 2 1に示すように、タイマー 4 1が所定力ゥント値に達するまでは、前述した V L AN— I D検出部 2 1が抽出した既登録の V L A N— I Dのフラグフィードにフラグ値 " 1 " を設定していく（ S 2 3、 S 3 0〜3 3 ) 。タイマー 4 1のカウント満了により、エージング処理部 4 2は今だアクセスのないフラグ値 " 0 " の V L AN— I Dのエントリを削除し（ S 3 4 ) 、その後全てのエントリのフラグ値 " 1 " を " 0 " にリセットする（ S 3 5 ) 。以降は、次周期監視のために再びタイマー 4 1 をリスタートする（ S 3 0 ) 。このように、本実施例では、所定時間アクセスがなくなって不要となった V L AN設定を積極的に解除している。これにより、不要となったブロードキャスト等によるトラフィックが低減され、さらにネットワークトポロジーの変化に対しても動的なネットワークの再構築が可能となる。なお、ポートのアクセス監視については、例えばポート毎にリトリガブルタイマーを設けること等により、本例以外の監視手法を用いてもよい。

図 2 3は、本発明による V L AN学習スィッチの第 4の実施例を示したものである。ここでは、スパユングツリープロトコル（ S T P ； Spanning Tree Protocol) と本発明による V L AN学習スイツチとの連携を維持する機能が追加されている。

イーサネットでは， S T Pを利用して、物理トポロジ一の変化を検出すると、物理トポロジーの変化を検出したスィッチがトポロジ一変更を指示する B P DU (Bridge Protocol Data Unit) メッセージを発行する。その結果、ネットワーク全体の論理トポロジ一が常にツリー状になるように、論理ネットワークが再構築される。この場合、 S T Pと同様に論理的なネットワークである V L ANにもそのような変化を反映させる必要がある。 S T Pによる論理トポロジ一の変更に伴い、 V L ANをサポートするスィツチはこれまで学習してきた V L AN設定情報を全て破棄する。本例では、スィッチ 1の B P DU検出部 5 1がトポロジー変更を指示する B P DUメッセージを検出すると、それによつて V L A Nテーブル初期化部 5 2 が V L A Nテーブル 3 1の内容を初期化する。その結果、 V L A N テーブル 3 1内の学習により追加された全てのェントリが消去される。これ以降は、本発明動作によって S T Pによる変更を反映した新たな V L A Nネットワークが構築される。

図 2 4は、本発明による V L A N学習スィツチの第 5の実施例を示したものである。ここでは、例えば業務終了や端末の省電力等により端末の電源をシャットダウンするような場合に上述したネットワークの再構築が開始されるのを防止する。この機能は，ユーザ端末を直接収容するスィッチに実装される。

スィッチ 1 は、ユーザからのフレームを一定時間継続して受信していないことを検出するアイドル時間検出部 5 3 と，アイドル時間検出部 5 3からのトリガにより V L A Nタグを付与した擬似フレームを生成する擬似フレーム生成部 5 4 とを備える。この擬似フレームを受信した他のスィツチは図 2 0の第 3の実施例で説明した V L A N設定の変更動作が防止される。また、擬似フレームの送信先をランデブーポート等に特定することで、ネットワークトポロジー全体の大きな変更を回避することもできる。なお、擬似フレームのフレームフォーマツト自体は先に説明した図 4 と同様であるが、その宛先アドレス（D A ) をマルチキャストアドレスにして、ネットヮ一クッリ一の分岐点に位置するスィツチだけに擬似フレームを送信するようにしてもよい。これにより、不要なネットワークの再構築動作が未然に防止される。

図 2 5〜2 7は、本発明による V L A N学習スィツチの第 6の実施例を示したものである。図 2 5はその動作を図式的に示したものであり、図 2 6はスィッチの具体的な構成例を、そして図 2 7はその処理フロー例を示している。図 2 5において、スィッチ # 1からの擬似フレーム # 1及びスィツチ # 2からの擬似フレーム # 2が上位層のスィツチ # 3に送出され、それを受信したスィッチ # 3はランデブーポートを介してさらに上位層のスィツチへ転送するする。擬似フレームのようなマルチキャストフレームは上位層のスィツチに 1度送信すれば足りるため、本例ではスィツチ # 3がスィツチ # 1から受信した擬似フレーム # 1だけを転送して不要なトラフィックの発生を防止している。図 2 6の構成では、 V L AN— I D検出部 2 1の前段に擬似フレーム廃棄制御部 5 5が設けられている。擬似フレーム廃棄制御部 5 5は、擬似フレームを検出すると V L ANテーブル 3 3を検索して当該フレームの V L AN— I Dにフラグ " 1 " がセットされている場合に、同じ擬似フレームの 2度目の送信を回避すベくその擬似フレームを廃棄する（ S 4 1〜 4 3 ) 。一方、後段の V L AN— I D 検出部 2 1は、擬似フレームを含む受信フレームの V L AN— I D を検出すると V L ANテーブル 3 3を検索して、新たな V L AN— I Dを登録するか又は既登録の V L AN— I Dのフラグを " 1 " にセットする（ S 4 2、 44〜 4 5、及び S 4 6〜 4 8 ) 。タイマー 4 3及びエージング処理部 4 4は、図 2 2の処理フローと同様に動作し、タイマー 4 3による所定時間経過後に、エージング処理部 4 4は V L ANテーブル内の該当 V L AN— I Dのフラグをチェックして、不要となったエントリを削除するとともに、擬似フレームを含むェントリのフラグを全て " 0 " にリセットする。なお、本例ではユーザフレームと擬似フレームを区別せずに処理を行なっているが、擬似フレームとユーザフレームとを区別して個々に処理を行なうようにしてもよい。

図 2 8は、本発明による V L AN学習スィッチの第 7の実施例を示したものである。これは、図 2 7の変形例に相当するものであり、受信側のスィッチ 1 において、受信した擬似フレームに含まれるエージング情報にもとづいて個別にタイマー値をセットする。本例において、擬似フレームのペイロード（図 4参照）には該当スイツチのエージング情報が含まれている。

擬似フレーム検出部 5 6は、受信したフレームの宛先アドレス（ D A) が擬似フレームを表すマルチキャストアドレスであることを検出すると、受信フレームを V L AN/タイマー検出部 5 7に送る。 ¥ 1 /タィマー検出部 5 7は、そのペイロードに含まれるェ一ジング情報を抽出し、タイマー 4 3のタイマー値をセットすると伴に、 V L ANテーブル 5 3の当該ェントリのフラグをリセットする。これにより、タイマー値を初期設定から現状のネットワークに応じた適切な値に変更することができる。本例では V L A N _ D " 1 0 0 " のタイマー値が " 1 0 0 " に、そして V L AN— D " 3 0 0 " のタイマー値が " 2 4 5 " に互いに異なる値にセットされる。図 2 9は、本発明による V L AN学習スィッチの第 8の実施例を示したものである。図 2 8の例ではペイロードにエージングに関するパラメータ情報を含めているが、本例では擬似フレームのペイ口一ドにリリースコマンド等のスィツチ制御コマンドを含めている。これにより、特定のスィツチから擬似フレームを送信することによつて、ネットワーク内の複数のスィッチを遠隔制御/管理することが可能となる。その基本的な構成は先に説明した図 2 4 と同様である。

図 2 9の（ a ) に示すように、ポート断検出部 5 8が、図 2 4のアイドル状態の検出等によりポート断と判定すると、擬似フレーム生成部 5 9がリリースコマンドを含めた擬似フレームを生成する。この擬似フレームを受信した他のスィッチは、図 2 9の（ b ) に一例を示すように当該 V L ANが設定されているポートが 2ポートの場合にはポート a l及び b lの V L AN設定情報をペアで解除し、他のランデブーポート等に受信した擬似フレームを転送する。一方、当該 V L ANが設定されているポートが 3ポート以上の場合には、当該擬似フレームが入力されたポート a 1 のみ V L AN設定情報を解除して、他端のポート b lの V L AN設定情報を維持するために受信した擬似フレームを廃棄する。

以上述べたように、本発明によれば、ユーザ端末を直接収容するポートだけに V L AN設定を行うことで，ネットワークを構成する各スィツチの V L AN設定を自動化することが可能となる。これにより、各スィツチに手動設定する場合と比較して保守者の管理業務負担を大幅に軽減することが可能となる。また、 GVR P等のような複雑なネットワークプロトコルを使用しないため、その制御メッセージによるトラフィックも発生せず、簡易で効率的な V L ANネットワークが実現される。

Claims

求の

1. ポートを介して受信する V L ANタグを付したフレームから V L AN— I Dを検出する V L AN— I D検出部と、

前記ポートとそこで検出した V L AN— I Dとを関連付けて登録する V L ANテーブルと、

前記 V L ANテーブルーにより、前記ポートが属する少なくとも 1 つ以上の V L AN— I Dに対応する V L ANグループを学習し、前記ポートに対して各 V L ANグループに応じた V L AN制御を行なう制御手段と、で構成されるこ-とを特徴とする V L AN学習スイツチ。

2. 前記 V L ANテーブルには、前記ポートに直接収容するユーザ端末の V L AN— I Dをそのユーザフレームと関連付けて設定する、請求項 1記載の V L AN学習スィッチ。

3. 前記制御手段は、前記 V L ANグループが未学習のフレームを受信すると、そのフレームを予め定められた特定の一トから送信する、請求項 1記載の V L AN学習スィッチ。

4. 前記特定のポートは、当該ポートに V L AN情報設定が無くても所定のフレームを出力できるポートであり、前記所定のフレームにはフラッデイングフレーム又はユーザフレームを擬似した擬似フレームが含まれる、請求項 3記載の V L AN学習スィッチ。

5. 前記特定のポートは、スパユングツリープロトコルでポート属性がルートポートのポートと一致する、請求項 4記載の V L AN 学習スィツチ。

6. 前記所定のフレームには、宛先スィッチに対するパラメータ設定情報及び Z又はスィツチ制御コマンドが含まれる、請求項 4記载の V L AN学習スィツチ。

7. さらに、前記所定のフレームを同一內容で複数受信したときに、その内の 1つを選択して転送する転送手段を有する、請求項 4 記載の V L AN学習スィツチ。

8. さらに、前記ポートでそれと関連付けられた V L A Nタグを付したフレームを所定時間継続して受信しないときに、前記 V L A Nテーブルから該当する V L A N— I Dとの関連付けを削除するェ一ジング手段を有する、請求項 1記載の V L AN学習スィッチ。

9. さらに、ネットワークトポロジーの変更を検知して、前記 V L ANテーブルに登録した内容を全て削除する登録初期化手段を有する、請求項 1記載の V L AN学習スィッチ。

1 0. さらに、前記ユーザ端末を直接収容するポートでその端末からのユーザフレームを所定時間継続して受信しないときに、そのユーザフレームを擬似したフレームを生成する擬似フレーム生成手段を有し、

前記制御手段は、前記擬似フレームを予め定められた特定のポートから送信する、請求項 2記載の V L AN学習スィッチ。