WO2005057863A1 - データ伝送装置 - Google Patents
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- H04L12/4675—Dynamic sharing of VLAN information amongst network nodes
Definitions
- the present invention relates to a data transmission apparatus to which a multi-span / nink, tree 'protocol (MSTP: Multiple Spanning Tree Protocol) is applied, which is used by a communication service provider providing a wide area LAN service and the like, It relates to a method for constructing an MSTP network consisting of transmission devices.
- MSTP Multiple Spanning Tree Protocol
- FIG. 1 is a diagram illustrating a wide area LAN service using a VLAN as a conventional technique.
- a broadcast storm may occur due to having a plurality of routes between two points.
- FIG. 2 shows a configuration example of a spanning tree using the STP. Looping is prevented by setting a route to forwarding indicated by a bold line through which data passes and blocking (blocking) indicated by a thin line to block data.
- device A which is a layer 2 switch
- blocking is performed between device C, which is a layer 2 switch, and device E, and between device D, which is a layer 2 switch, and device F.
- Setting to (Blocking) prevents loops from occurring.
- the STP temporarily stops all communication in the network, recalculates the Spanning Tree, and reconstructs a new Spanning Tree. It has the function of doing However, this process requires several tens of seconds, which causes a communication stop in the network, which may cause a problem in communication quality.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of a recovery operation using the RSTP.
- an alternative route for failure X between device A and device C is set in advance. That is, the root port when the device C becomes the root to the device C, An alternate port is set.
- FIG. 4 is an example of a redundant network configuration in which MSTP is introduced.
- V LAN—ID 1 and 2 have the same clear configuration. Become.
- FIG. 5 is an example of a load distribution network configuration that introduces M STP.
- the load is distributed between the devices B 1 and B 4 and between the devices B 2 and B 3.
- each company is assigned a unique V LAN -ID, and the destination of the data is determined based on the V LAN -ID. This prevents data leakage to another company with a different VLAN-ID.
- MSTP is a network in which multiple VLAN traffics exist, instead of configuring the same topology for all VLANs, constructing multiple topologies and assigning each VLAN to an arbitrary
- This is a protocol that can be mapped to the topology.
- a route that is physically connected but unused due to a blocking state can be used by another spanning tree. Therefore, it is possible to distribute the load on the network.
- MSTI Multiple Spanning Tree Instance
- VLAN-IDs can be registered in one MSTP.
- the device on which MS TP is operating manages the MSTI number and the VLAN-ID belonging to the MSTI, and stores it as a single table (a correspondence table between the VLAN-ID and MSTI). I have. Figure 6 shows an example of this correspondence table.
- the BP DU Bridge Protocol
- Is MAC units called Data Units are transmitted and received.
- FIG. 7 shows an example of the content of a BPDU frame.
- the correspondence table between the VLAN ID and the MSTI is larger than the Ethernet frame size limit of 1500 octets. It will be connected. For this reason, the transmitting device does not transmit / receive the correspondence table between VLAN-ID and MSTI as it is, and the VLAN-ID from 0 to 40095 in the correspondence table between VLAN-ID and MSTI in FIG. Is calculated using a hash function called MD (Message Digest) 5. Then, as shown in the table in Fig. 8, the result of conversion into 16 octets (74 to 89 octet positions) is stored in the MAC frame and transmitted to the adjacent device.
- MD Message Digest
- MD (Message Digest) 5 is a one-way hash function that can generate a 128-bit fixed-length hash value for information of any length.
- FIG. 9 is a diagram showing a conventional conceptual configuration example of a device functioning as a layer 2 switch.
- the device on the receiving side extracts the hash value from the received MAC frame in the hash information extracting unit: L0.
- the extracted hash value is stored in the hash value comparison unit of the topology change detection processing unit 11.
- the correspondence table between VLAN_ID and MSTI stored in the MSTP record section 13 in the hash value calculation section 12A of the network identification information processing section 12 (see FIG. 6).
- the topology information structuring unit 11B reconstructs the topology tree.
- the result of the topology tree reconstruction is reflected in the MSTP record part 13.
- the hash value calculated by the hash value calculation unit 12A is stored in the frame by the hash information input unit 14, and transmitted to the adjacent device.
- FIG. 10 is a diagram illustrating such a region.
- devices 1 to 6 are devices corresponding to a layer 2 switch that supports MSTP.
- Devices 1 to 5 belong to the same region 1, but only device 6 has a different correspondence table between VLAN-ID and MSTI. This results in a different area region 2 and no M STP is available between devices 5 and 6.
- V LAN -ID is allocated, or a V LAN -ID is additionally allocated to the existing M STI.
- the hash value calculated by device 5 from the correspondence table between VLAN-ID and MSTI differs from the hash value calculated by adjacent device 2. Therefore, device 5 is excluded from region 1, and the remaining devices 1 to 4 reconfigure the MSTP in region 1. Therefore, the reconstructed MSTP region is as shown in Figure 11.
- VLAN-ID the conventional spanning tree cannot be used between devices outside of region 1 and region 2, and the common spanning tree that is formed inside and outside the region, CIST (Common and Internal Spanning Tree) Since devices that operate MS TP calculate hash values for all the correspondence tables between VLAN-ID and MSTI, adding VLAN-ID to one MSTI will cause Neighboring equipment cannot recognize whether the information has changed. As a result, all MSTI information cannot be guaranteed.
- CIST Common and Internal Spanning Tree
- Patent Document 1 a node on a communication network collects information on traffic in the communication network, and performs load distribution control using this information.
- Protocol It is not related to network construction.
- an object of the present invention is to provide a multi-spanning tree capable of guaranteeing communication other than MSTP in which a VLAN ID is added or deleted. It aims to provide a protocol (MSTP) network.
- MSTP protocol
- a first aspect of the multiple spanning tree protocol network that achieves the object of the present invention is a multiple spanning tree protocol network in which a plurality of devices are connected by a transmission path and a plurality of topologies are formed.
- Each of the plurality of devices receives a network identification information processing unit for creating network identification information for each topology, and the network identification information from an adjacent device;
- a comparing unit that detects a change by comparing the extracted network identification information with the network identification information of the own apparatus generated by the network identification information processing unit;
- a topology change detection processing unit having a topology information construction unit that reconstructs only the topology in which a change is detected when the change is detected by the topology unit.
- the multiple spanning tree protocol which is each of the topologies of the multiple spanning tree protocol is further provided.
- a recording unit for storing virtual LAN identification information set for the instance, wherein the network identification information processing unit extracts the virtual LAN identification information from the record unit, and stores the extracted virtual LAN identification information in each of the multiple Spanning Tree instances.
- a hash value calculation unit for calculating a corresponding hash value; a hash table generation unit for stapling the hash value calculated by the hash value calculation unit; and a hash table generation unit for the network identification information processing unit.
- the hash table generated by the unit is stored in a predetermined position of the frame to be transmitted to the adjacent device. It is characterized by having a hash information insertion unit for receiving the hash information.
- the receiving unit extracts a hash value from a frame received from an adjacent device.
- the comparison unit compares the hash value extracted by the reception unit with the hash value calculated by the hash value calculation unit, detects a topology in which the topology has changed, and detects the change by the topology information construction unit. Reconstruction is performed only for a known topology, and the record unit is updated according to the reconstruction result.
- a fourth aspect of the multiple spanning tree protocol network that achieves the object of the present invention is characterized in that, in the second aspect, the size of the hash value is set by a user's command input. I do.
- the virtual LAN identification information is added to the operating multiple spanning inquiry stance in operation.
- a hash value detector that detects whether the hash values are the same and adds the corresponding instance if the hash values are the same, and has a hash value detector that can notify the user that deletion is not possible It is characterized by.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a wide area LAN service using a VLAN as a conventional technique.
- FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a spanning tree using STP.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a recovery operation using R STP.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of a redundant network configuration in which MSTP is introduced.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a load distribution network in which MSTP is introduced.
- FIG. 6 is a diagram showing a VLAN-ID and MSTI correspondence table of the own device.
- FIG. 7 is a diagram showing an example of the content of the BP DU frame in FIG.
- FIG. 8 is a diagram showing a result of conversion into 16 octets (74 to 89 octet positions).
- FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional conceptual configuration of a device functioning as a layer 2 switch.
- FIG. 10 is a diagram illustrating a region.
- FIG. 11 is a diagram showing the reconstructed MSTP region.
- FIG. 12 is a diagram showing a conceptual configuration of a device of the layer 2 switch according to the present invention.
- FIG. 13 is a diagram for explaining calculation of a hash value in the hash value calculation unit 12A from a correspondence table of VLAN-ID and MSTI.
- FIG. 14 is a diagram illustrating the setting of a template of the hash value result calculated by the hash table generation unit 12B.
- FIG. 15 is a diagram illustrating a process in which the hash value comparison unit 11A compares the hash calculation result of the own device and the hash result of the adjacent device for each MSTI.
- FIG. 16 is a diagram for explaining the determination of the hash size or MSTI number that can be set to 128 bits.
- FIG. 17 is a diagram for explaining a case in which topology information such as the VTP configuration of the MSTP is changed.
- FIG. 18 is a network configuration example on which the embodiment of the present invention is described.
- FIG. 18 is a network configuration example on which the embodiment of the present invention is described.
- FIG. 20 is a diagram showing a spanning tree in which the device B2 is the root in FIG.
- FIG. 21 is a diagram showing a spanning tree in which the device B1 is the root in FIG.
- FIG. 22 is a diagram showing CIST (Common and Internal Spanning Tree), which is a common tree in FIG.
- FIG. 23 is a diagram showing a V LAN ID-MS T I correspondence table managed by each of the devices B 1 to B 4 before the company C connects the private network to the V LAN.
- FIG. 24 is a diagram for explaining a process when the company C connects the private network to the device B1 by VLAN.
- FIG. 25 is a diagram illustrating updating of the VLAN ID-MSTI correspondence table in the device B1.
- FIG. 26 is a diagram for explaining the hash calculation in the device B1.
- FIG. 27 is a diagram for explaining the table setting as a result of one octet calculated by hash calculation for each MS TI.
- FIG. 28 is a diagram for explaining the processing of the devices B2 and B4 that have received BPDU from the device B1.
- FIG. 29 is a diagram for explaining the processing of the device B3 that has received BPDU from the devices B2 and B4.
- FIG. 7 is a diagram for explaining that communication is possible using MSTI.
- FIG. 32 is a diagram for explaining updating of the VLAN ID-MS TI correspondence table in the device B2.
- FIG. 33 is a diagram for explaining the hash calculation process in the device B2.
- FIG. 34 is a diagram for explaining the table setting of the result of one octet obtained by performing hash calculation for each MST I.
- FIG. 35 is a diagram for explaining comparison of hash results in the device B3.
- FIG. 36 is a diagram for explaining comparison of hash results in the device B2.
- FIG. 37 is a diagram for explaining comparison of hash results in the device B1.
- FIG. 38 is a diagram for explaining that it is possible to continuously communicate using MSTP for a topology in which the device configuration has not changed.
- FIG. 39 is a diagram for explaining the field-doubling hash calculation processing in which the maximum number of MS T I is set to 16.
- FIG. 40 is a diagram illustrating a process of setting a table based on a hash size that is a hash result in the hash table generation unit 12B.
- FIG. 41 is a diagram illustrating a process of comparing hash values based on the hash size set by the hash value comparison unit 11A.
- FIG. 42 is a diagram for explaining the processing of the MST P device when the hash size is 4 bits.
- FIG. 43 is a diagram illustrating a process of setting a table for each MS T I based on the hash size calculated in FIG. 40 by the hash table generation unit 12B.
- FIG. 44 is a diagram illustrating a process in which the hash value comparison unit 11A compares hash values based on the set hash size.
- Figure 45 is a diagram for explaining the case where a new VLAN ID is added to an already operating MSTI.
- FIG. 12 is a diagram showing a conceptual configuration of a device of a layer 2 switch according to the present invention.
- the network identification information processing unit 12 includes a hash table generation unit 12 B, and further includes a network component conversion unit 15 and a hash value detection unit 16. ing.
- the hash information extraction unit 10 uses the MST configuration identifier (39-89 octets) in the BPDU frame (see FIG. 7), which is a MAC frame received from the adjacent device, in the MST configuration identifier. 7 4—8 9 Extracts the CD (Configuration Digest), which is the hash calculation result of the 9-octet part (16 octets).
- the hash value comparison unit 11 A of the topology change detection processing unit 11 includes a CD (Configuration Digest) extracted by the hash information extraction unit 10 from the received BPDU frame, the VLAN ID of its own device, and the MS TI
- the hash value calculated by the hash value calculator 12 from the correspondence table (see Fig. 6) is compared.
- FIGS. 13 and 14 are diagrams illustrating the hash value calculation in the hash value calculation unit 12A.
- Fig. 13 the left part shows an example of the correspondence table of VLAN-ID and MSTI.
- a hash value is calculated for each M S T I from this correspondence table.
- the hash value of the calculation result for each MST I is shown in the right part of FIG.
- the hash function is a hash function, and the value output through this function is a “hash value” or simply “hash”. It is called. Since the hash function is a one-way function, it is impossible to estimate the original text from the generated data.
- the hash value thus calculated is set in the hash result table as shown on the right side of FIG. 14 by the hash table generation unit 12B.
- the octet position ft is determined for each MSTI, and the corresponding hash value is registered.
- the tree is reconstructed for the MSTP having the difference. Then, the MSTP in which the topology has changed is identified, and if there is a change, the storage information of the MSTP record section 13 of the own device is updated.
- the hash value information insertion unit 14 inserts a hash value (16 octets) into the Configuration Digest (74-89 octets) portion of the MST Configuration Identifier in the BPDU transmitted to the adjacent device.
- the hash tape generation unit 12B sequentially arranges the hash value for each MST I in a corresponding portion in the “Configuration Digest” (74-89 octet) portion.
- the network component number conversion unit 15 changes the size of the hash calculation or the total number of MSTPs to a value input by a command from the user, and converts the corresponding hash value calculation unit 12A, hash table generation unit 12B and , Set the hash value comparison unit 11 A to the corresponding value.
- the hash value detection unit 16 identifies whether the hash result is the same before and after the change of the network configuration, and notifies the user in advance.
- the present invention first performs hash calculation for each MSTI, stores the result in the “Configuration Digest” of the MST “Configuration Identifier” in the BPDU, and transmits the result to the adjacent device.
- the VLAN ID-MSTI correspondence table of the own device is acquired from the MSTP record unit 13 and the information is notified to the network identification information processing unit 12.
- the network identification information processing section 1 2 When acquired from the STP record section 13, the hash value calculation section 12 A calculates the hash of all the information in the V LAN ID-MS TI correspondence table as one input data and performs one Instead of obtaining the result, according to the present invention, as shown in FIG. 13, an element is searched for each MSTI in the VLAN ID-MSTI correspondence table, a hash calculation is performed, and the hash result is obtained by the number of M $ TI. . In the conventional apparatus, the hash calculation result is inserted into the BP DU transmitted to the adjacent apparatus as it is. However, in the present invention, as shown in FIG. In 2B, a hash tape layout arranged on the tape layout for each MSTI is generated.
- the generated hash table is set to “Configuration Digest” (74-89 octet position) in the BPDU by the hash table information insertion unit 14 and transmitted to the adjacent device.
- a hash value is compared for each MST I to detect a topology change and reconstruct a network.
- each of the hash results divided for each MSTI is used. Can be used to identify and reconstruct changed MSTIs
- the hash information extraction unit 101 repeats the network identification information of the MSTI stored in the “Configuration Digest” of the MST “Configuration Identifier”. Is extracted.
- the hash value comparison unit 11A of the topology change detection processing unit 11 compares the network identification information of the adjacent device extracted from the received BP DU with the network identification information calculated by the own device, and Detect differences between devices. If there is a difference in the detected results, rebuild only the detected part.
- the hash information extraction unit 10 receives the BP DU from the adjacent device and Configuration Identifier '' ⁇ "Configuration Digest” Extracts the network identification information (the hash result of the neighboring device) of the MST II in this thread.
- the hash value calculation unit 12 A uses the hash value calculation unit 12 A instead of obtaining a single hash result by performing hash calculation by using all the data of the VLAN IDMSTI correspondence table as one input as in the related art. Then, as shown in Fig. 13, hash calculation is performed for each MSTI, and hash results are obtained for the number of MSTIs.
- the hash value comparison unit 11A compares the hash calculation result of its own device with the hash result of the adjacent device extracted from the received BP DU for each MSTI, and determines whether or not each has changed. To detect.
- the topology information constructing unit 11 B receiving the change instruction does not reconstruct the entire MSTP as in the past, but reconstructs only the relevant MSTI in the present invention. Is carried out.
- the present invention changes the nose size / the total number of MSTIs, and changes the configuration according to the number of topologies desired by the user / the quality.
- a 128-bit hash value is obtained from the entire VLAN ID-MSTI correspondence table of the device in which the MSTP is operating.
- the hash result is divided for each MSTI. In this case, the size of the hash value becomes smaller and the original quality cannot be maintained.
- each part uses Fig. 12 to describe the processing when the communication carrier changes the size of the hash value or the total number of MSTIs.
- the hash size or the total number of MSTIs specified as an arbitrary value by the command input is the hash size or the number of MSTIs that can be set to 128 bits shown in Fig. 16 in the network element count conversion unit 15. To determine.
- the result and the determined set value are notified to the hash value comparing unit 11A, the hash value calculating unit 12A, and the hash table generating unit 12B.
- the hash value comparison unit 11 A uses the hash information extraction unit 10 to extract the MSTI network identification information extracted from the MST “Configuration Identifier” CD “Configuration Digest” in the BPDU, and its own device. Change the hash size and MSTI number when comparing hash results of.
- the hash value calculation unit 12 A changes the hash size and the number of M STIs at the time of hash calculation based on the values of the V LAN ID-MSTI correspondence table obtained from the MSTP record unit 13.
- the hash table generation unit 12B changes the hash size and the number of MSTIs when the results calculated by the hash value calculation unit 12A are arranged on the table for each MSTI. This makes it possible to arbitrarily set the number of MSTIs that the communication carrier can accommodate.
- the hash value detection unit 16 acquires the VLAN ID-MSTI correspondence table of the own device from the MSTP record unit 13.
- the hash value detection unit 16 calculates a hash for each MSTI based on the obtained information of the VLANID-MSTI correspondence table.
- the hash value is calculated by the hash value detector 16 when the VLAN ID is added to the MSTI in advance and deleted as shown in Fig. 17. .
- the change of addition / deletion of the VLAN ID will be rejected, and a notification will be issued to the user to select another VLAN ID. .
- the contents of the MSTI that can be changed can be specified in advance, and the change contents can be reliably notified to the adjacent device. This makes it possible to prevent a situation in which a change in topology information cannot be notified despite the addition of a VLAN.
- FIG. 18 is a network configuration example on which the embodiment of the present invention is described.
- the number of MS LAN VLAN settings is two will be described, but the number of VLAN settings is not limited to the case where three or more VLANs are provided. Applicable without problems.
- devices A and B are L2 switching devices (hereinafter simply referred to as devices) B1 to B in order for company A and company B to connect to the private network of the head office or branch office by VLAN. 4 and use wide area LAN service.
- devices B1 to B L2 switching devices (hereinafter simply referred to as devices) B1 to B in order for company A and company B to connect to the private network of the head office or branch office by VLAN. 4 and use wide area LAN service.
- the identifiers for the V LAN connection set in the devices B 1 to B 4 are respectively set for each company.
- Company A and Company B have a private network with a network configuration as shown in Figure 18,
- the spanning zones of the user network managed by each device B1 to B4 are configured as shown in Fig. 20 and Fig. 21 for each MSTI, and CIST (Common and Internal Spanning Tree) has the configuration shown in Fig.22.
- the spanning tree shown in FIG. 20 corresponds to the spanning tree I rooted at the device B 2 in FIG. 19, and the spanning tree shown in FIG. 21 corresponds to the spanning tree rooted at the device B 1 in FIG. Corresponds to tree ⁇ . Further, the spanning tree shown in FIG. 22 corresponds to the spanning tree 1m rooted at the device B1.
- the VLAN ID-MS TI correspondence table managed by each of the devices B1 to B4 before the company C connects the private network to the VLAN is shared by the table shown in Fig. 23. Content.
- FIG. 24 is a diagram for explaining a process when the company C connects the private network to the device B1 by the V LAN.
- the MSTPBBPDU including the calculation result is transmitted to the adjacent devices B2 and B4.
- FIG. 28 is a diagram for explaining the processing of the devices B2 and B4 that have received the BP DU from the device B1.
- the devices B 2 and B 4 receive the values from the device B 1 and set in the BP DU extracted by the hash information extraction unit (FIG. 12) 10 in the table of FIG. 27 (FIG. 28, A )
- the hash result (Fig. 28, B) calculated by the own device in the hash value calculation unit 12A are sequentially compared in the octet by the hash value comparison unit 11A.
- the device B2 updates its own VLANID-MSTI correspondence table.
- MSTPBBPDU including the calculation result is transmitted to the adjacent devices B1 and B3.
- the device B 3 includes the value (A) in the table of FIG. 34 set in the BP DU received from the device B 2 and its own device.
- the hash result (B) calculated by is sequentially compared one octet at a time.
- the device B 2 also sequentially compares its own device with the hash result (A) extracted from the BPDU received from the adjacent device B 3 by one octet.
- the device B1 also sequentially outputs the value of the hash result (A) extracted from the BP DU of the adjacent device B2 and the value of the hash result (B) calculated by the own device one by one octets. Compare.
- the topology can be reconstructed only for the changed MSTI.
- the MSTP network configuration is the same as that shown in FIG. Thus, the operation of the MSTP device when the hash size is set to 8 bits will be described.
- the hash calculation method is as shown in Figure 39.
- the hash value calculation unit 12A searches the VLAN ID for each MSTI using the VLAN ID-MSTI correspondence table, and generates a hash value of 8-bit width. Perform calculations using functions.
- the staple generating unit 12B sets staples for each MSTI based on the hash size that is the hash result obtained in FIG. Further, as shown in FIG. 41, the hash value comparison unit 11A uses a hash value based on the set hash size. Performs a hash value comparison.
- FIG. 42 is a diagram for explaining the processing of the MST P device when the hash size is 4 bits.
- the maximum setting number of MSTI is 32.
- the hash value calculation unit 12A searches the VLAN ID for each MSTI from the VLAN ID-MSTI correspondence table, and uses a hash function that generates a 4-bit width hash value. Perform the calculations.
- the hash table generation unit 12B sets a table for each MST I based on the hash size that is the hash result obtained in FIG. Further, the hash value comparison unit 11A compares the hash values based on the set hash size, as shown in FIG.
- the MSTI information transmitted / received between adjacent devices can be set to an arbitrary value instead of a fixed hash size, whereby the number of MSTI settings can be freely changed.
- FIG. 45 is a diagram for explaining a case where a new VLAN ID is added to an already operating MSTI.
- the configuration of the MSTP network is as shown in FIG. 18, and the configuration of the device that is the L2 switch is as shown in FIG.
- V LAN ID (0 to 4 955 Calculate the hash value when a certain VLAN ID is added and when the VLAN ID (already set VLAN ID) is deleted, so that the hash value before and after the change is the same. V LAN ID cannot be changed.
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Abstract
VLAN IDを追加・削除していないMSTIに対しては全く影響を及ぼさず、トポロジの再構築を行わず、信頼性の高い広域LANサービスの提供が可能となる多元スパニングツリープロトコルネットワークが提供される。前記多元スパニングツリープロトコルネットワークは、伝送路により複数の装置が接続され、複数のトポロジが形成されており、前記複数の装置のそれぞれは、トポロジ毎にネットワーク識別情報を作成するネットワーク識別情報処理部と、隣接装置からの前記ネットワーク識別情報を受信し、抽出する受信部と、前記抽出された前記ネットワーク識別情報と、前記ネットワーク識別情報処理部で生成された自装置のネットワーク識別情報と比較して変化を検知する比較部及び、前記比較部により変化が検出される場合、変化を検知されたトポロジに対してのみ再構築を行うトポロジ情報構築部を有するトポロジ変更検出処理部とを有する。
Description
明細書 データ伝送装置 発明の背景
発明の属する技術分野
本発明は、広域 L A Nサービスなどを提供する ίί信事業者等において利用さ れる、 多元ス/ ニンク、、ツリー 'プロ トコノレ (M S T P : Multiple Spanning Tree Protocol) を適用したデータ伝送装置、 及ぴそれらデータ伝送装置からなる M S T Pネッ ト ワークの構築方法に関する。 従来の技術
企業などが各拠点間を接続するプライべ一トネッ トワークを構築する場合、 専用線を用いて構築する方法、 I P (Internet Protocol)を用いた I P-V P N (Virtual Private Network)により構築する方法、 および V L AN (Virtual Local Area Network)を用いた広域 L ANサービスにより構築する方法がある。 なかでも、 広域 L ANサービスはレイヤ 2スィツチで構築するため、 専用線 や I P- V.P Nよりコス トが安く、 また管理が容易なことから、 現在急増して いる。
図 1は、従来技術として V LANを用いた広域 LANサービスを説明する図 である。
例えば、 企業 Aは、 広域 LAN 1 0 0において、 V LAN I D = 1を設定 することにより本社 LAN (LA I ) と支社 LAN (LA 2) 間を仮想的にプ ライべ一トネッ トワークとして構築することが可能である。
ここで、かかる広域 L ANサービスのよ うにレイヤ 2スィ ッチ S Wだけでネ ッ トワークを構築すると、二点間に複数の経路を有することによるブロードキ ヤストス トームが発生する場合がある。 '
これを回避するための技術として、 IEEE 802. Idで規定されているスパニン グツリーアルゴリ ズムを使用したスパニングツリープロ トコル ( S T P :
Spanning Tree Protocol) 力 める。
S T Pは、 ルート (Root) となるレイヤ 2スィッチを決め、 そこからツリー 状に経路を設定し (フォワーディング: Forwarding) , ツリー以外の経路をデ ータが通ることを禁じる(ブロッキング: Blocking)ものである。 これにより、 任意のレイヤ 2スィッチ間において、線路は一意に決定されるため、 ループの 発生を防ぐことが可能となる。
図 2は、 かかる S T Pによるスパニングッリ一の構成例である。 データの通 過する太線で示されるフォヮーディ リング (Forwarding) と、 データを阻止す る細線で示されるプロッキング (Blocking) とに経路を設定することによりル ープの発生が防止される。
図 2において、 レイヤ 2スィッチである装置 Aをルート (Root) とし、 レイ ャ 2スィツチである装置 Cと、 装置 Eの間及び、 レイヤ 2スィツチである装置 Dと、装置 Fの間をプロッキング (Blocking) に設定することにより、 ループ の発生が防止される。
ここで、 S T Pはツリー状の経路 (以下、 スパユングツリーという) に障害 が発生した場合、 一旦ネッ トワーク内の通信を全て停止し、 スパニングッリ一 の再計算を行い、新たなスパニングッリ一を再構築するという機能を持ってい る。 しかし、 この処理には数十秒の時間が必要であり、 それによりネッ トヮー ク内の通信停止が発生するため、 通信品質上問題となることがある。
これに対応するために、 IEEE 802. lwで規定されている高速スパユングッリ 一プロ 卜コノレ ( R S T P : Rapi d Spanning Tree Protocol)力 Sある。 各レイャ 2 スィツチにおいて予め代替経路となり うるポートが存在する場合、明示的に 代替ポート(Des i gnated Port)に指定しておく。
そして、 スパユングツリーにおいて使用中のポート(Root Port)に障害が発 生した場合、即座に代替ポートをスパニングッリ一における使用ポートに切り 替えることができる。この方法によって、障害からの高速な回復が可能となる。 図 3は、 上記 R S T Pを利用する復旧動作例を示す図である。 図 3 Aのよ う な経路設定において、予め装置 A—装置 C間の障害 Xに対する代替経路を設定 している。 すなわち、 装置 Cに装置 Cがルートとなる場合のルートポートと、
代替ポートを設定している。
したがって、装置 A—装置 C間に障害 Xが起こった際に、 図 3 Bに示す様に 装置 Cの代替ポートに切り替えることにより装置 C一装置 D間の経路が活性 ィ匕され、 高速切り替えが可能である。
さらに、 IEEE 802. Isで規定している M S T Pを導入することにより、 ネッ トワークの冗長構成を実現し、装置故障やケーブル断が発生した箇所を迂回す る通信を実現すると共に、 V LAN— I D毎に異なる伝送経路を設定すること が可能である。 このため、 ネッ トワーク全体のトラフィック ·負荷分散を行う ことができ、 高い信頼性とパフォーマンスを提供することが可能となる。 すなわち、 図 4は、 MS T Pを導入した冗長ネッ トワーク構成例である。 前 提として、 装置 B 1をルートとする第 1のスパニングツリ ー (V LAN— I D = 1 ) と、 装置 B 2をルートとする第 2のスパユングツリー (V LAN— I D = 2 ) が設定されている。
装置 B 1 - B 4間でケーブル断などの故障 Xが発生すると、第 2のスパニン グツリーにより迂回する通信を実現し、 結果として V LAN— I D = 1 , 2と もに同じッリ一構成となる。
さらに、 図 5の例では、 M S T Pを導入した負荷分散ネッ トワーク構成例で ある。 V LAN— I D = 1 , 2のスパニングッリ一の経路は、 装置 B 1 - B 4 間及ぴ、 装置 B 2— B 3間で負荷分散が行われている。
図 1に示したように、 広域 LANサービスは、複数の企業が同じ物理回線を 用いてプライべ一トネッ トワークを構築するため、企業間で互いの伝送データ が漏洩しないようにする必要がある。 このため、 それぞれの企業に固有の V L AN - I Dを割り当て、 V L AN— I Dをもとにデータの行き先を決定する。 これにより、 V LAN— I Dの異なる別企業にデータが漏洩することを防げ る。
ここで、 MS T Pとは、 複数の V LANトラフィックが存在するネッ トヮー クにおいて、全 V LANに対して同一のトポロジを構成するのではなく、複数 のトポロジを構築し、各 V LANを任意のトポロジにマッピングすることがで きるプロ トコルである。
これによ り、 物理的に接続されているにもかかわらず、 ブロ ッキング (Blocking) 状態のため未使用となっている経路を、別のスパニングッリーで 利用できる。 したがって、 ネッ トワークの負荷分散が可能となる。
さらに、 M S T Pにおいて、 同じ伝送路が設定されている トポロジを M S T I (Multiple Spanning Tree Instance)と呼び、 1つの M S T Pに fま複数の V LAN— I Dを登録することができる。 MS T Pが動作している装置は、 MS T I番号とその MS T Iに属する V LAN— I Dを管理しており、 1つのテー ブル(V LAN— I Dと MS T I との対応表)として保持している。この対応表 の一例を図 6に示す。
隣接するレイヤ 2スイツチ装置間では図 6に示すような V LAN— I Dと M S T I との対応表を含むお互いの情報を交換するために、 IEEE 802. Isで規 定されている B P DU (Bridge Protocol Data Unit)と呼ぶ MA Cフレームを 送受信しあっている。
B P D Uは複数の MA Cフレームに分割して送信することは出来ず、 1 フレ ーム内に収めて送信する必要がある。 B P D Uフレームの内容例を図 7に示す。 図 7において、 V LAN— I Dは 0〜4 0 9 5の範囲であるため、 V LAN 一 I Dと M S T I との対応表は、イーサネッ トフレームのサイズ限界である 1 5 0 0オクテッ トよりも大きくなつてしまう。 このため、送信側装置では V L AN— I Dと MS T I との対応表をそのまま送受信せず、図 6の V LAN— I Dと M S T I との対応表における V L AN— I Dの 0から 4 0 9 5までの全 体を MD (Message Digest) 5と呼ばれるハッシュ関数を利用して計算する。 そ して、 図 8の表に示すように 1 6オクテッ ト (7 4〜 8 9ォクテツ ト位置) に 変換した結果を MACフレーム内に格納し隣接装置に送信する。
MD (Message Digest) 5は 1方向ハッシュ関数で、 任意の長さの情報に対し て 1 2 8 ビッ ト固定長のハッシュ値を作り出すことができる。
図 9は、レイヤ 2スィッチとして機能する装置の従来の概念構成例を示す図 である。 受信側となる装置は、受信した M A Cフレームからハッシュ情報抽出 部: L 0において、 ハッシュ値を取り出す。
抽出されたハッシュ値は、 トポロジ変更検出処理部 1 1のハッシュ値比較部
1 1 Aにより、ネッ トワーク識別情報処理部 1 2のハッシュ値計算部 1 2 Aに おいて MS T Pレコード部 1 3に格納された V LAN_ I DとMS T I との 対応表 (図 6参照) に基づき、 計算された結果のハッシュ値と比較される。 このハッシュ値の比較結果により差異が生じている場合は、 トポロジ情報構 築部 1 1 Bにより トポロジツリーの再構築を実施する。 トポロジツリーの再構 築の実施結果は、 MS T Pレコード部 1 3に反映される。
さらに、 ハッシュ値算出部 1 2 Aで算出されたハッシュ値は、 ハッシュ情報 揷入部 1 4でフレーム内に格納され、 隣接装置に送信される。
MS T Pでは、同じ V LAN— I Dと MS T I との対応表を持つ装置が属す るエリアを 「リージョン」 と呼ぶ。 図 1 0は、 かかるリージョンを説明する図 である。 図 1 0において、 装置 1から装置 6は M S T Pをサポートするレイヤ 2スィツチに対応する装置である。 装置 1から装置 5は、 同一のリージョン 1 に属しているが、装置 6だけは V LAN— I Dと MS T I との対応表が異なつ ている。 このために異なるェリアリージヨン 2となり、装置 5 と装置 6の間で は M S T Pを利用できない。
したがって、 通信キヤリァは、 地域単位にリージョンを構成することで、 障 害範囲を小さく抑える工夫をする。
広域 L ANサービスの利用者が増加すると、新規に M S T I を追加して V L AN— I Dを割当てたり、既存の M S T I に V LAN— I Dを追加で割り当て る。
利用者を追加するために装置 5に V L AN— I Dを追加すると、装置 5が V LAN- I Dと MS T I との対応表から算出するハッシュ値と、隣接の装置 2 が算出するハッシュ値が異なるため、 装置 5をリージョン 1から除外し、残る 装置 1から装置 4によってリ一ジョン 1内の MS T Pを再構成する。 したがつ て、 再構築した M S T Pリージョンは図 1 1に示すようになる。
V LAN— I Dを追加したことにより、リージョン 1 とリージョン 2から外 れた装置との間では、 従来のスパニングッリ一が使用できないため、 この間で はリージョン内外で形成されている共通のスパニングッリーである C I S T (Common and Internal Spanning Tree) 力 設疋される。
MS T Pが動作している装置では、 V LAN— I Dと MS T I との対応表全 てに対するハッシュ値を計算しているため、 1つの MS T I に V LAN— I D を追加すると、どの MS T Iに関する情報が変化したかを隣接装置では認識す ることが出来ない。このために全ての MS T I に関する情報が保証出来なくな る。
例えば、 1企業に 1つの MS T Iを割り振った場合、 ある企業が割り当てら れた MS T Iに V LAN— I Dを追加しよう とした瞬間、同じリージョン内に 属する他の MS T I を利用する企業のネッ トワークまでも、新たなスパユング ッリ一を構築するまで広域 LAN全体に影響し、通信を断させてしまうという 問題があった。
ここで、更にネッ トワークの再構築に関連して本願出願人により先に提案を している (特許文献 1 )。 かかる先に提案された発明では、 通信ネッ トワーク 上のノードが通信ネッ トワークにおける トラフィックに関する情報を収集し、 この情報を用いて、 負荷分散制御を行うものである。
したがって、 本発明の対象とする M S T P (Multiple Spanning Tree
Protocol) ネッ トワーク構築とは関連しないものである。
(特許文献 1 )
特開 2 0 0 2— 2 0 4 2 5 0号公報 発明の概要
したがって、 本発明は、 上記した問題点に鑑みてなされたもので、 本発明の 目的は、 V LAN— I Dの追加 ·削除を行った M S T P以外の通信を保証する ことが可能な多元スパニングッリープロ トコル (MS T P) ネッ トワークを提 供することを目的とする。
かかる本発明の目的を達成する多元スパユングツリープロ トコルネッ トヮ 一クの第 1の態様は、伝送路により複数の装置が接続され、複数のトポロジが 形成された多元スパニングッリープロ トコルネッ トワークにおいて、前記複数 の装置のそれぞれは、 トポロジ毎にネッ トワーク識別情報を作成するネッ トヮ ーク識別情報処理部と、 隣接装置からの前記ネッ トワーク識別情報を受信し、
抽出する受信部と、 前記抽出された前記ネッ トワーク識別情報と、 前記ネッ ト ワーク識別情報処理部で生成された自装置のネッ トワーク識別情報と比較し て変化を検知する比較部及び、 前記比較部により変化が検出される場合、 変化 を検知されたトポロジに対してのみ再構築を行う トポロジ情報構築部を有す る トポロジ変更検出処理部とを有するこ とを特徴とする。
上記本発明の目的を達成する多元スパユングッリープロ トコルネッ トヮ一 クの第 2の態様は、 第 1の態様において、 さらに、 多元スパニングツリープロ トコルの各トポロジのそれぞれである多元スパニングツリーイ ンスタンスに 対し設定された仮想 L A N識別情報を格納するレコード部を有し、前記ネッ ト ワーク識別情報処理部は、 前記レコード部から仮想 L A N識別情報を抽出し、 多元スパユングツリーイ ンスタンスの各々に対応したハッシュ値を計算する ハッシュ値計算部と、前記ハッシュ値計算部で計算されたハッシュ値をテープ ル化するハッシュテーブル生成部を有し、 さらに、 前記ネッ トワーク識別情報 処理部のハッシュテーブル生成部により生成されたハッシュテーブルを、隣接 装置に送信するフレームの所定位置に揷入するハツシュ情報挿入部を有する ことを特徴とする。
上記本発明の目的を達成する多元スパユングッリープロ トコルネッ トヮ一 クの第 3の態様は、 第 2の態様において、 前記受信部は、 隣接装置から受信さ れるフレームからハッシュ値を抽出し、 前記比較部は、 前記受信部で抽出され たハッシュ値と前記ハッシュ値計算部で計算されたハッシュ値比較しトポロ ジの変化があったトポロジを検知し、前記トポロジ情報構築部により変化を検 知されたトポロジに対してのみ再構築を行い、再構築の結果に従い前記レコー ド部を更新するこ とを特徴とする。
上記本発明の目的を達成する多元スパニングッリープロ トコルネッ トヮ一 クの第 4の態様は、 第 2の態様において、 前記ハッシュ値のサイズを利用者の コマンド入力により設定されることを特徴とする。
さらに、上記本発明の目的を達成する多元スパユングツリープロ トコルネッ トワークの第 5の態様は、 第 4の態様において、 運用中の多元スパニングッリ ーィンスタンスに仮想 L A N識別情報を追加 .削除する際、 変更前後でハツシ
ュ値が同じになるか否かを検知し、ハッシュ値が同じになる場合に、該当のィ ンスタンスの追加.削除が不可であることを利用者に通知可能とするハッシュ 値検出部を有することを特徴とする。
本発明の特徴は、以下に図面に従い説明される発明の実施の形態例から更に 明らかになる。 図面の簡単な説明
図 1は、従来技術として V LANを用いた広域 LANサービスを説明する図 である。
図 2は、 S T Pによるスパニングッリ一の構成例を示す図である。
図 3は、 R S T Pを利用する復旧動作例を示す図である。
図 4は、 MS T Pを導入した冗長ネッ トワーク構成例を示す図である。 図 5は、 MS T Pを導入した負荷分散ネッ トワーク構成例を示す図である。 図 6は、 自装置の V LAN— I Dと MS TI対応表を示す図である。 図 7は、 B P DUフレームの内容例を図 7に示す図である。
図 8は、 1 6オクテッ ト ( 7 4〜 8 9オタテツ ト位置) に変換した結果を示 す図である。
図 9は、レイヤ 2スィ ッチと して機能する装置の従来の概念構成例を示す図 である。
図 1 0は、 リージョンを説明する図である。
図 1 1は、 再構築した MS T Pリージョンを示す図である。
図 1 2は、 本発明に従う レイヤ 2スィツチの装置概念構成を示す図である。 図 1 3は、 V LAN— I Dと MS TIの対応表からハッシュ値算出部 1 2 A におけるハッシュ値算出を説明する図である。
図 1 4は、ハツシュテテ一プル生成部 1 2 Bによる計算されたハッシュ値結 果のテ一プル設定を説明する図である。
図 1 5は、ハツシュ値比較部 1 1 Aにおける自装置のハッシュ計算結果と隣 接装置のハッシュ結果とを MS T I毎に比較する処理を説明する図である。
図 1 6は、 1 2 8ビッ トに設定可能なハッシュサイズまたは MS T I数の決 定を説明する図である。
図 1 7は、 MS T Pの V LAN構成などのトポロジ情報を変更する場合を説 明する図である。
図 1 8は、本発明の実施例を説明する前提となるネッ トワーク構成例である。 図 1 9は、 図 1 8において、 企業 Cが V L AN I D = 3を使用して装置 B 1, B 2に企業 Cの支社 LAN及ぴ本社 LANが接続され、 広域 LANサービ スを利用する場合を説明する図である。
図 2 0は、 図 1 9において、 装置 B 2をルートとするスパニングッリ一を示 す図である。
図 2 1は、 図 1 9において、 装置 B 1をルートとするスパニングツリーを示 す図である。
図 2 2は、 図 1 9において、 共通のツ リーである C I S T (Common and Internal Spanning Tree)を示す図である。
図 2 3は、企業 Cがプライべ一トネッ トワークを V LAN接続する以前の装 置 B 1〜: B 4のそれぞれにおいて管理する V LAN I D-MS T I対応表を 示す図である。
図 2 4は、装置 B 1に企業 Cがプライべ一トネッ トワークを V LAN接続す る際の処理を説明する図である。
図 2 5は、装置 B 1における V LAN I D -M S T I対応表の更新を説明す る図である。
図 2 6は、 装置 B 1におけるハッシュ計算を説明する図である。
図 2 7は、 MS T I毎にハツシュ計算した 1オタテツ トの結果のテープル設 定を説明する図である。
図 2 8は、 装置 B 1から B P D Uを受信した装置 B 2 , B 4の処理を説明す る図である。
図 2 9は、 装置 B 2 , B 4から B P DUを受信した装置 B 3の処理を説明す る図である。
図 3 0は、 MS T I = 1以外の装置構成には変化が見られないために、継続
して MS T I を用いて通信が可能であることを説明する図である。
図 3 1は、 装置 B 2のポート 3に V L AN I D = 3を登録し、 これと同時 に V LAN I D = 3を MS T I = 1に登録する処理を説明する図である。 図 3 2は、装置 B 2における V LAN I D-MS T I対応表の更新を説明す る図である。
図 3 3は、 装置 B 2における ハッシュ計算処理を説明する図である。
図 3 4は、 M S T I毎にハッシュ計算した 1ォクテツ トの結果のテ一ブル設 定を説明する図である。
図 3 5は、 装置 B 3におけるハッシュ結果の比較を説明する図である。 図 3 6は、 装置 B 2におけるハッシュ結果の比較を説明する図である。 図 3 7は、 装置 B 1におけるハッシュ結果の比較を説明する図である。 図 3 8は、装置構成には変化が見られなかったトポロジについて継続して M S T Pを用いて通信可能であることを説明する図である。
図 3 9は、 MS T I を最大設定数 1 6個とする場倍のハツシュ計算処理を説 明する図である。
図 4 0は、ハッシュテープル生成部 1 2 Bにおけるハッシュ結果であるハツ シュサイズをもとにテーブル設定する処理を説明する図である。
図 4 1は、ハツシュ値比較部 1 1 Aで設定されたハッシュサイズをもとにハ ッシュ値の比較を行う処理を説明する図である。
図 4 2は、 ハッシュサイズが 4 ビッ トの時の M S T P装置の処理を説明す る図である。
図 4 3は、 ハッシュテーブル生成部 1 2 Bにより、 図 4 0において求めたハ ッシュサイズをもとに MS T I毎にテープル設定する処理を説明する図であ る。
図 4 4は、 ハッシュ値比較部 1 1 Aで、 設定されたハッシュサイズをもとに ハッシュ値の比較を行う処理を説明する図である。
図 4 5は、 既に運用中の MS T I に新規に V LAN I Dを追加する場合に ついて説明する図である。
発明の最良の実施の形態例
以下に図面に従い本発明の実施の形態例を説明する。 なお、 実施の形態例は 本発明の理解のためのものであり、本発明の技術的範囲はこれに限定されるも のではない。
図 1 2は、 本発明に従うレイヤ 2スィ ッチの装置概念構成を示す図である。 図 9に示した従来の装置概念構成に対し、ネッ トワーク識別情報処理部 1 2に ハッシュテーブル生成部 1 2 Bを備え、更にネッ トワーク構成要素変換部 1 5 及びハッシュ値検出部 1 6を備えている。
図 1 2において、ハッシュ情報抽出部 1 0は、 隣接装置より受信した MAC フレームである B P D Uフレーム (図 7参照) 内より 3 9 - 8 9ォクテツ ト位 置の MS T構成識別子 (Configuration Identifier) における 7 4— 8 9ォク テッ ト部分( 1 6オクテッ ト)のハッシュ計算結果である C D (Configuration Digest) を抽出する。
トポロジ変更検出処理部 1 1のハツシュ値比較部 1 1 Aは、受信した B P D Uフ レームよ り ハッシュ情報抽出部 1 0 で抽出した C D (Configuration Digest) と、 自装置の V L AN— I Dと MS TI対応表 (図 6参照) からハツ シュ値算出部 1 2により算出したハッシュ値とを比較する。
図 1 3、 図 1 4は、 ハッシュ値算出部 1 2 Aにおけるハッシュ値算出を説明 する図である。
図 1 3において、 その左部に V LAN— I Dと MS TIの対応表の例が示さ れている。 この対応表から M S T I毎にハツシュ値を計算する。 図 1 3の右部 に M S T I毎の計算結果のハッシュ値が示されている。
ここで、ハツシュ関数ドキュメントゃ数字などの文字列の羅列から一定長の データに要約するための関数'手順をハッシュ関数と呼び、 この関数を通して 出力される値が 「ハッシュ値」、 または単に 「ハッシュ」 と呼ばれる。 ハツシ ュ関数は 1方向関数であるため、生成データから原文を推定することは不可能 である。
このように計算されたハッシュ値は、ハッシュテテ一プル生成部 1 2 Bによ り、 図 1 4の右に示すようにハッシュ結果のテーブル設定が行われる。
図 1 4に示すように生成されたテーブルには、 M S T I毎にォクテツ トの位 ftが決められ、 対応するハツシュ値が登録されている。
次いで、 トポロジ情報構築部 1 1 Bにより、 ハッシュ値比較で差分があった場 合、 差があった M S T Pについてツリーの再構築を行う。 そして、 トポロジが 変化した MS T Pを識別し、変更があった場合には自装置の MS T Pレコード 部 1 3の格納情報を更新する。
ハッシュ値情報挿入部 1 4は、 隣接装置に送信する B P D U内の M S T Configuration Identifier における Configuration Digest (7 4— 8 9ォ クテツ ド)部分にハッシュ値( 1 6ォクテツ ド)を挿入する。
ハ ッ シュテープノレ生成部 1 2 B は、 M S T I 毎のハ ッ シュ値を "Configuration Digest" (7 4 - 8 9オタテツ ド)部分内の該当部分に順番に 配置する。
ネッ トワーク構成要素数変換部 1 5は、ハッシュ計算するサイズまたは全 M S T P数を、 ユーザによりコマンド入力された値に変更し、 対応するハッシュ 値算出部 1 2 A、 ハッシュテーブル生成部 1 2 B及び、ハッシュ値比較部 1 1 Aを対応する値に設定する。
ハッシュ値検出部 1 6は、ネッ トワーク構築の変更前後でハッシュ結果が同 じになるかどうかを識別し、 あらかじめ利用者へ通知する。
上記構成により本発明は、 第 1に MS T I毎にハッシュ計算を行い、 結果を B P D U内における M S T "Configuration Identifier"の "Configuration Digest"に格納し隣接装置に送信する。
本発明では、 従来のように V LAN I D = 0から 4 0 9 5までの全体をハ ッシュ計算するのではなく、 M S T I毎にハッシュ計算することによって、 変 更した MS T Iのみ書き換えて隣接装置に送信することが可能となる。
上記概念構成に基づき、 以下に実施例動作を説明する。
MS T Pが動作している装置において、 MS T Pレコード部 1 3より、 自装 置における V LAN I D-MS T I対応表を取得し、その情報をネッ トワーク 識別情報処理部 1 2に通知する。
ネッ トワーク識別情報処理部 1 2では、 V L AN I D-M S T I対応表を M
S T Pレコード部 1 3より取得すると、 ノヽ ッシュ値算出部 1 2 Aにおいて、従 来のように V LAN I D— MS T I対応表における全ての情報を一つの入力 データと してハッシュ計算して一つの結果を得るのではなく、本発明に従い図 1 3に示すように V LAN I D— M S T I対応表にある M S T I毎に要素を 検索し、 ハッシュ計算を行い、 従って M$ T Iの数だけハッシュ結果を得る。 そのハッシュ計算結果について、 従来の装置においては、 そのまま隣接装置 へ送信される B P DU内に挿入される構成であつたが、本発明においては、 図 1 4に示すようにハツシュテーブル生成部 1 2 Bにおいて M S T I毎にテー プノレ上に並べたハッシュテープノレを生成する。
生成したハッシュテープルはハッシュテープル情報挿入部 1 4において B P D U内の〃 Configuration Digest" ( 7 4— 8 9オクテッ ト位置) に設定さ れ、 隣接装置へと送信される。
これにより、 変更した MS T Iのみ書き換えて送信することが可能となる。 第 2の特徴として、 本発明に従い M S T I毎のハッシュ値の比較を行い、 ト ポロジ変更を検出するとともにネッ トワークの再構築を実施する。
本発明では、従来のように隣接装置から受信した B P DU内に格納されてい るハッシュ結果全体と、自装置におけるハッシュ結果全体とを比較するのでは なく、 MS T I毎に分割されたハッシュ結果各々を比較することによって、 変 更した MS T I を特定し再構築することが可能となる
次に、 隣接装置より B P DUを受信した装置の動作を説明する。 M S T Pが 動作している装置において、 隣接装置より B P DUを受信すると、 ハッシュ情 報抽出部 1 01こお ヽて、 M S T "Configuration Identifier〃の〃 Configuration Digest"に格納された M S T I のネッ トワーク識別情報を抽出する。
さらに、 トポロジ変更検出処理部 1 1のハッシュ値比較部 1 1 Aにおいて、 受信した B P DUより抽出した隣接装置のネッ トワーク識別情報と、自装置よ り算出したネッ トワーク識別情報の比較を行い、装置間の差分を検出する。 そ の検出した結果において差があった場合には検出した部分のみッリ一の再構 築を実施する。
ハッシュ情報抽出部部 1 0では、 隣接装置から B P DUを受信し、 MS T"
Configuration Identifier'' © "Configuration Digest"こ格糸内された M S T Ρ のネッ トワーク識別情報 (隣接装置のハッシュ結果) を抽出する。
また、 MS T Pレコード部 1 3より 自装置における V LAN I D- MS T I 対応表を取得する。 その情報については、 ハッシュ値算出部 1 2 Aにおいて、 従来のように V L AN I D- M S T I対応表の全データを 1つの入力として ハッシュ計算して 1つのハッシュ結果を得るのではなく、 本発明では、 図 1 3 に示したように M S T I毎にハツシュ計算を行い、 M S T I の数だけハッシュ 結果を得る。
ハッシュ値比較部 1 1 Aでは、 図 1 5に示すように、 自装置のハッシュ計算 結果と受信した B P DUより抽出した隣接装置のハッシュ結果とを M S T I 毎に比較し、 それぞれについて変更の有無を検出する。
MS T I毎のハッシュ結果に差分が生じた場合には、該当 MS T I に変更が 生じたと認識し、該当の MS T I番号をトポロジ情報構築部 1 1 Bに通知する。 変更指示を受けたトポロジ情報構築部 1 1 Bは、従来のように MS T P全体と してッリ一の再構築を実施するのではなく、本発明では該当 MS T I ッリ一の み再構築を実施する。
したがって、従来では MS T Pネッ トワーク全体で一時的に通信断が発生し ていたが、 本発明では変更した MS T I以外は、ハッシュ値の比較結果で変更 が確認できないため、 ツリーの再構築を行わず、 通信断も発生しない。 これに より、 変更した MS T Iのみを特定し再構築することが可能となる。
さらに、 第 3の特徴として、 本発明は、 ノヽッシュサイズゃ全 MS T I数を変 更し、 利用者が希望する トポロジ数ゃ品質に応じた構成変更を行う。
従来装置では、 M S T Pが動作している装置の V LAN I D- MS T I対応 表の全体から 1 2 8ビッ トのハッシュ値を求めていたが、本発明では M S T I 毎にハッシュ結果を分ける。 この場合、 ハッシュ値のサイズが小さくなり元の 品質を保てなくなる。
そこで、ハッシュ結果のサイズと MS T I設定数を任意に選択できるように することによって、利用者の要求に応じたトポロジ数ゃネッ トワーク品質が提 供可能となる。
例えば、 ハッシュ値のサイズを大きくすると、設定可能な全 MS T I数が小 さくなり、 トポロジ数も少なくなる。 また、 反対に、 設定可能な全 MS T I数 を大きくすると、 ハッシュ値のサイズが小さくなり、 異なる入力より得たハツ シュ値が同じになる可能性が高くなり、 ネッ トワーク自体の品質が低下する。 以降、 説明にあたり、 各部位は図 1 2を使用し、 通信キヤリァがハッシュ値 のサイズまたは全 MS T I数変更を行った場合の処理について説明する。 コマン ド入力により任意の値に指定されたハッシュサイズまたは全 M S T I数は、 ネッ トワーク構成要素数変換部 1 5において、 図 1 6に示す 1 2 8ビ ッ トに設定可能なハッシュサイズまたは M S T I数を決定する。
この結果および決定された任意の設定値は、 ハッシュ値比較部 1 1 A、 ハツ シュ値算出部 1 2 A, 及ぶハッシュテープル生成部 1 2 Bに通知される。 通知された設定数に基づきハッシュ値比較部 1 1 Aでは、ハッシュ情報抽出 部 1 0で B P D U内の M S T "Configuration Identifier" CD "Configuration Digest"より抽出した MS T Iのネッ トワーク識別情報と、 自装置のハッシュ 結果を比較する際のハッシュサイズと M S T I数を変更する。
ハッシュ値算出部 1 2 Aでは、 MS T Pレコード部 1 3より得た V LAN I D-M S T I対応表の値に基づきハッシュ計算する際のハッシュサイズと M S T I数を変更する。
また、 ハッシュテープル生成部 1 2 Bでは、 ハッシュ値算出部 1 2 Aにより 演算された結果を MS T I毎にテーブル上に並べる際のハッシュサイズと M S T I数を変更する。 これにより、 通信キヤリァが収容できる M S T I数を任 意に設定することが可能となる。
第 4の特徴と して、 運用中 M S T I を変更する際に、ハッシュ結果の試算を 行う。
本発明では、 従来のように既に運用中の MS T I を変更する際に、 いかなる V LAN I Dも追加 · 削除可能とするのではなく、 あらかじめ変更前後のハ ッシュ結果が同じにならないかを識別することによって、 V L ANを追加 ·削 除したにもかかわらず、 トポロジ情報の変更を通知または認識できなくなると いう状態を未然に防ぐことを可能とする。
MS T Pが動作している装置において、ハッシュ値検出部 1 6において、 M S T Pレコード部 1 3より 自装置における V L AN I D- MS T I対応表を 取得する。
ハッシュ値検出部 1 6は、取得した V L AN I D-M S T I対応表の情報を もとに、 MS T I毎にハッシュを計算する。
MS T Pの V LAN構成などのトポロジ情報を変更する場合、図 1 7に示す ように、 あらかじめ M S T Iに V L AN I Dが追加 . 削除された場合のハツ シュ値をハッシュ値検出部 1 6で計算する。 これによつて、 その計算結果が前 回と同じになる構成については、 その V LAN I Dの追加 · 削除の変更を否 とし、 利用者に別の V L AN I Dを選択することを促す通知を発する。
したがって、 変更可能な MS T Iの内容が予め特定でき、 隣接装置に変更内 容を確実に通知することが可能となる。 これにより、 V LANを追加したにも かかわらずトポロジ情報の変更を通知できなくなるという状態を事前に防ぐ ことが可能となる。
次に本発明に従う上記の発明概念構成を用いた実施例の動作を更に説明す る。
図 1 8は、本発明の実施例を説明する前提となるネッ トワーク構成例である。 以下実施例の説明に当たって、簡単化のために MS T Iの V LAN設定数が 2 個の場合について説明するが、 V LAN設定数は、 3以上の V LANを提供す る場合においても本発明は問題なく適用可能である。
図 1 8における MS T Pネッ トワーク構成では、 企業 A, 企業 Bがそれぞれ 本社または支社のプライべ一トネッ トワークを V L AN接続するため L 2ス ィツチングである装置 (以下単に装置という) B 1〜B 4に接続し、 広域 L A Nサービスを利用している。
このとき、装置 B 1〜B 4に設定される V L AN接続する際の識別子を企業 毎にそれぞれ、
企業 A : V LAN I D = 1
企業 B : V LAN I D = 2
とする。
かかる企業 Aと企業 B力 、図 1 8に示すようなネッ トワーク構成でプライべ 一トネッ トワークを構築している状態において、実施例として企業 Cが図 1 9 に示すように V LAN I D = 3を使用して装置 B 1, B 2に企業 Cの支社 L AN及び本社 L ANが接続され、広域 L ANサービスを利用する場合を想定す る。
図 1 9において、各 L 2スィ ッチの装置 B 1〜B 4のそれぞれのポート 1は V L AN I D = 1に、 ポート 2は V LAN I D = 2が登録されている。 各装置 B 1〜 B 4において管理しているユーザネッ トワークのスパニング ッリ一を MS T I毎にそれぞれ図 2 0 , 図 2 1に示す構成と し、 共通のッリ一 である C I S T (Common and Internal Spanning Tree)を図 2 2に示す構成と する。
図 2 0に示すスパユングッリ一は、 図 1 9において、 装置 B 2をルートとす るスパニングッリー I に 対応し、 図 2 1に示すスパニングッリ一は、 図 1 9 において、 装置 B 1をルートとするスパニングツリー Πに対応する。 さらに、 図 2 2に示すスパニングッリ一は、装置 B 1をルートとするスパニングッリ一 mに対応する。
上記ネッ トワーク構成により、企業 Cがプライベートネッ トワークを V LA N接続する以前の装置 B 1〜B 4のそれぞれにおいて管理する V L AN I D -MS T I対応表は、 共通に図 2 3に示す表の内容になる。
図 2 4は装置 B 1に企業 Cがプライべ一トネッ トワークを V L AN接続す る際の処理を説明する図である。
企業 Cに対する識別子を V L AN I D = 3 と し、 スパユングツリーを V L AN I D= 1 と同じとする。
装置内での設定状況を説明すると、図 2 4に示すように装置 B 1のポート 3 に V LAN I D = 3を登録し、同時に V L AN I D = 3を M S T I = 1に登 録する。 これに従い装置 B 1は図 2 5に示すように、 自らの V LAN I D- MS T I対応表を更新する。 V LAN I D = 1に MS T I = 1が追加される。 次に装置 B 1では、図 2 6に示すように自装置における V LAN I D- MS T I対応表を MS T P レコード部 1 3から読み出し、 検索し、 MS T P = 1に
含まれる V LAN I D = 1 , 3を認識する。
その後、 M S Τ I = 1および V L AN I D= 1, 3の 2つの情報を元に M S T I毎のハッシュ計算を行う。
M S T I毎にハッシュ計算した 1ォクテツ トの結果を、図 2 7の表に示すよ うに、 MS T I = 1に対応する 7 4オクテッ ト目に設定する。 その他の M S T Iについても、 同様に検索およびハツシュ計算を行い、 図 2 7の表の MS T I の対応する適切な位置に設定する。
その計算結果を含む MS T P B P DUを隣接する装置 B 2および装置 B 4 に送信する。
図 2 8は、 装置 B 1から B P DUを受信した装置 B 2, B 4の処理を説明す る図である。 装置 B 2及び B 4は、 装置 B 1から受信し、 ハッシュ情報抽出部 (図 1 2) 1 0で抽出した B P DU内に設定されている図 2 7の表の値 (図 2 8 , A) と、 自装置がハッシュ値算出部 1 2 Aで計算したハッシュ結果 (図 2 8 , B) を、 ハッシュ値比較部 1 1 Aで 1オクテッ トずつ順次比較する。 比較結果として、 図 2 8に示すように、 MS T P = 1に関しては不一致、 そ の他の MS T Iについては一致となる。 したがって、 装置 B 2および装置 B 4 は比較結果が不一致となった MS T I = 1について、隣接装置 B 1で構成の変 更があったことを認識する。 そして、 M S T I = 1に属する V L AN I D = 1 , 3について、 MS T 1 = 1 のスパユングツ リー (図 2 0 ) から図 2 2に示 す。 I S T (Common and Internal Spanning Tree)へ設定変更する。
また、 図 2 9に示すように、 装置 B 1においても、 装置 B 2、 B 4から受信 した B P DUから抽出したハッシュ結果 (A) と、 自装置の MS T I — I Dと MS T I対応表から算出したハッシュ値 (B) との比較を行い、 比較結果が不 一致となった MS T P = 1について、隣接装置で構成の変更があったことを認 識する。
そして、 MS T P = 1に属する V LAN I D = 1 , 3について、 図 2 0の MS T I = 1のスパニングッリーから図 2 2の C I S Tへ設定変更する。
し力 し、 図 3 0に示すように、 装置 B 1, B 2 , B 4ともに MS T I = 1以 外の装置構成には変化が見られないために、継続して MS T I を用いて通信が
可能である。
次に図 1 8に示すネッ トワーク構成において、図 1 9に示すように装置 B 2 に V LAN I D = 3を追加する動作を説明する。
図 3 1に示すように装置 B 2のポート 3に V L AN I D = 3を登録し、 こ れと同時に V LAN I D = 3を M S T I = 1に登録する。
これによつて、 装置 B 2は図 3 2に示すように、 自装置の V L AN I D- MS T I対応表を更新する。
次に、 装置 B 2は、 図 3 3に示すように自装置における V LAN I D- M S T I対応表を検索し、 MS T I =1 に含まれる V LAN I D = 1 , 3を認 識する。 その後、 MS T 1 = 1および V L AN I D = 1 , 3の 2つの情報を 元に M S T I毎のハッシュ計算を行う。
M S T I毎にハッシュ計算した 1オタテツ トの結果を、図 3 4に示す表にお いて MS T I = 1に対応する 7 4オクテッ ト目に設定する。その他の MS T I についても、 同様に検索およびハッシュ計算を行い、 MS T I の対応する適切 な位置に設定する。
その計算結果を含む M S T P B P DUを、 隣接する装置 B 1および装置 B 3に送信する。
先に説明したと同様で、 図 3 5に示すように、 装置 B 3は、 装置 B 2から受 信した B P DU内に設定されている図 3 4の表の値 (A) と、 自装置が計算し たハッシュ結果 (B) を 1オクテッ トずつ順次比較する。
また、 図 3 6に示すように、 装置 B 2も隣接装置 B 3から受信される B P D Uから抽出したハッシュ結果 (A) と、 自装置を 1オクテッ トずつ順次比較す る。
さらに、 図 3 7に示すように、装置 B 1も隣接装置 B 2の B P DUから抽出 したハッシュ結果 (A) と、 自装置が計算したハッシュ結果 (B) の値を 1ォ クテツ トずつ順次比較する。
比較結果としては、装置 B 2— B 3間の MS T I = 1に関しては不一致、 そ の他の MS T Iについては一致となる。 その結果、 装置 B 3は比較結果が不一 致となった MS T I = 1について、隣接装置で構成の変更があったことを認識
し、 MS T I = 1に属する V LAN I D = 1 , 3について、 MS T I = 1の スノ ニングツ リ ー力 ら C I S T (Common and Internal Spanning Tree)へ設定 変更する。
また、 装置 B 1においては比較結果が一致となった MS T I = 1について、 隣接装置で構成の変更があったことを認識し、 MS T P -1に属する V LAN I D = 1 , 3について、 C I S Tのスパニングツリーから MS T 1 = 1のスパ ニングッリ一^ ·設定変更する。
また、 図 3 8に示すとおり装置 B 3 , B 4ともに MS T I = 1以外の装置構 成には変化が見られなかったため、継続して M S T Pを用いて通信可能である。 装置 B 3,B 4に V LAN I D = 3を追加する場合も、上記と同様な手順に より実施される。
以上に説明したように、隣接装置間で送受信する MS T Iの情報を全体では 無く MS T I毎に構成することにより、変更した MS T Iのみトポロジの再構 築が可能である。
次に、 第 2の実施例と して、 MS T P装置において、 MS T I毎にハッシュ 計算するサイズを変更し、 MS T I の収容可能数を任意に設定する例を説明す る。
MS T Pネッ トワーク構成は、 図 1 8に示したと同様である。 これにより、 ハッシュサイズを 8ビッ トと したときの MS T P装置の動作を説明する。
B P DU内のハッシュ結果格納部分は、 1 2 8 ビッ ト ( 1 6オクテッ ト) と 決められているため、この場合における MS T Iの最大設定数は 1 6個となる。 先ず、 ハッシュ計算方法は、 図 3 9に示すようである。 すなわち、 ハッシュ 値算出部 1 2 A (図 1 2参照) では、 V L AN I D— MS T I対応表により MS T I毎の V LAN I Dをサーチして、 8 ビッ ト幅のハッシュ値を生成す るハッシュ関数を用いて計算を行う。
次にハッシュテープル生成について説明する。 図 4 0に示すように、 ハツシ ュテープル生成部 1 2 Bにより、図 3 9において求めたハッシュ結果であるハ ッシュサイズをもとに MS T I毎にテープル設定する。 さらに、 ハッシュ値比 較部 1 1 Aでは、 図 4 1に示すように、設定されたハッシュサイズをもとにハ
ッシュ値の比較を行う。
図 4 2は、 更にハッシュサイズが 4ビッ トの時の M S T P装置の処理を説 明する図である。 この場合は、 M S TIの最大設定数は 3 2個となる。
図 4 2において、 ハッシュ値算出部 1 2 Aでは、 V LAN I D- M S T I対 応表より M S T I毎の V L AN I Dをサーチして、 4ビッ ト幅のハッシュ値 を生成するハッシュ関数を用いて、 計算を行う。
次にハッシュテーブル生成について示す。 図 4 3に示すように、 ハッシュテ 一ブル生成部 1 2 Bにより、図 4 0において求めたハッシュ結果であるハツシ ュサイズをもとに M S T I毎にテーブル設定する。 さらに、 ハッシュ値比較部 1 1 Aでは、 図 4 4に示すように、設定されたハッシュサイズをもとにハッシ ュ値の比較を行う。
このように、隣接装置間で送受信する MS T Iの情報について固定のハツシ ュサイズではなく、任意の値に設定可能とすることにより M S T I の設定数を 自由に変更が実現可能となる。
図 4 5は、 既に運用中の M S T I に新規に V L AN I Dを追加する場合に ついて説明する図である。 MS T Pネッ トワーク構成は図 1 8に示したとおり であり、 L 2スィッチである装置構成は、 図 1 2に示したとおりである。 図 1 8において、 装置 B 1は M S T I = 1 に V LAN I D = 1 , MS T I = 2に V L AN I D= 2を設定済である。 MS T Iは両方ともリージョン内 で有効に動作している。
運用中の装置 B 1において、 MS T 1 = 1に V LAN I Dを追加する場合、 ハッシュ値検出部 1 2 Aにおいて、事前に全ての V LAN I D (0〜4 0 9 5 において未だ未設定である V LAN I Dが追加された場合、 更には V L AN I D (既に設定済の V LAN I D)が削除された場合のハッシュ値を計算して おく。 これにより、 変更前後でハッシュ値が同じとなる V LAN I Dは変更 不可とする。
ここでは V LAN I D = 5を追加した場合に、 追加前後でハッシュ値が同 じになることが分かっているため、 事前に 「M S T P = 1には V L AN I D = 5は追加不可である」 という情報を提示する。 その他の変更パターンについ
ても、 変更 (追加 '削除ともに) 可否が分かっているので提示する。 これによ り、 利用可能な V LAN I Dを即座に特定し設定変更可能となる。
以上に説明したように、 追加された V L AN I Dをそのまま使用するので はなく、あらかじめ追加前後でハッシュ値が同じ結果にならないか試算した上 で、 変更可否を提示することにより、 隣接装置が変更を認識できないといった 不具合を未然に防ぐことが実現可能となる。 産業上の利用可能性
本発明は、 M S T I毎にハッシュ計算を行うので、 V LAN 1 0を追加 ' 削除していない MS T Iに対しては全く影響を及ぼさず、 トポロジの再構築を 行わない。 したがって、 通信キヤリァは信頼性の高い広域 L ANサービスの提 供が可能となる。 '
また、 あらかじめ V LAN I Dの追加 ' 削除の結果、 ハッシュ値が同じに なるか否かの情報を利用者に提供する。 これにより、 他のユーザへ確実に影響 を与えないことを事前確認しながら、特定ユーザの広域 L ANネッ トワークを 保守する手段が提供可能である。
Claims
1 . 伝送路により複数接続され、 複数のトポロジを形成するデータ伝送装置 において、
前記トポロジ毎にネッ トワーク識別情報を作成するネッ トワーク識別情報 処理部と、
隣接装置からの前記ネッ トワーク識別情報を受信し、 抽出する受信部と、 前記抽出された前記ネッ トワーク識別情報と、前記ネッ トワーク識別情報処 理部で生成された自装置のネッ トワーク識別情報と比較して変化を検知する 比較部及び、 前記比較部により変化が検出される場合、変化を検知された前記 トポロジに対してのみ再構築を行ぅ トポロジ情報構築部を有する トポロジ変 更検出処理部とを
有することを特徴とするデータ伝送装置。
2 . 請求項 1において、
さらに、多元スパニングッリープロ トコルの各トポロジのそれぞれである多 元スパニングッリーイ ンスタンスに対し設定された仮想 L A N識別情報を格 納するレコー ド部を有し、
前記ネッ トワーク識別情報処理部は、前記レコード部から仮想 L A N識別情 報を抽出し、多元スパニングッリーインスタンスの各々に対応したハッシュ値 を計算するハッシュ値計算部と、前記ハッシュ値計算部で計算されたハッシュ 値をテーブル化するハッシュテーブル生成部を有し、
さらに、前記ネッ トワーク識別情報処理部のハッシュテーブル生成部により 生成されたハツシュテーブルを、隣接装置に送信するフレームの所定位置に挿 入するハッシュ情報揷入部を
有することを特徴とするデータ伝送装置。
3 . 請求項 2において、
前記受信部は、 隣接装置から受信されるフレームからハッシュ値を抽出し、
前記比較部は、前記受信部で抽出されたハッシュ値と前記ハッシュ値計算部 で計算されたハッシュ値比較しトポロジの変化があったトポロジを検知し、 前記トポロジ情報構築部により変化を検知されたトポロジに対してのみ再構 築を行い、 再構築の結果に従い前記レコード部を更新する
ことを特徴とするデータ伝送装置。
4 . 請求項 2において、
前記ハッシュ値のサイズを利用者のコマンド入力により設定されることを 特徴とするデータ伝送装置。
5 . 請求項 3において、
さらに、運用中の多元スパニングッリーイ ンスタンスに仮想 L A N識別情報 を追加 ·削除する際、 変更前後でハッシュ値が同じになるか否かを検知し、 ハ ッシュ値が同じになる場合に、 該当のイ ンスタンスの追加'削除が不可である ことを利用者に通知可能とするハッシュ値検出部を有することを特徴とする データ伝送装置。
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