WO2005057863A1

WO2005057863A1 - データ伝送装置

Info

Publication number: WO2005057863A1
Application number: PCT/JP2003/016005
Authority: WO
Inventors: Takanori Choumaru; Hiroshi Kinoshita
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-23
Also published as: JP4150043B2; US20060182133A1; JPWO2005057863A1

Abstract

ＶＬＡＮＩＤ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 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

請求の範囲

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。