WO2009093321A1

WO2009093321A1 - レイヤ２転送装置

Info

Publication number: WO2009093321A1
Application number: PCT/JP2008/050981
Authority: WO
Inventors: Tetsuya Yokotani; Kazuumi Koguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation; Kawate, Ryusuke
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-07-30

Abstract

　レイヤ２で不測のトラヒック増が発生してもネットワークに掛かる負荷を軽減することを可能にしたレイヤ２転送装置を提供する。　入力側でトラヒックの管理を行うポリシング機能を有する入力管理部２、出力側の複数の各方路に設けた出力側でトラヒックの管理を行う出力管理部４ａ～４ｃ、出力側の各方路に割り当てられた転送アドレスを登録したアドレス登録テーブル５、入力管理部に入力したトラヒックの宛先アドレス付の各データをアドレス登録テーブルの転送アドレスに基づき対応する出力管理部に分配して転送する転送制御部３を備え、転送制御部３が、フラッディングにより複数の方路にデータ転送を行う場合、データの転送を停止するか、又はフラッディングの状態に従って入力管理部にポリシング機能制御信号又は該当する出力管理部にシェーピングをさせるシェーピングレート信号を出力し転送レートを下げる。

Description

レイヤ２転送装置

　この発明は、通信ネットワーク上でデータの転送を行うデータ転送装置、特に、レイヤ２処理を行う際に入力側でポリシング機能によりトラヒック管理がされるレイヤ２転送装置に関する。

　通信ネットワークでは、ネットワーク内の通信品質を確保するためトラヒックが流れ込む入り口でトラヒック量をチェックし、規定以上のトラヒックが流れ込まないことを監視する機能がある。本機能をポリシング機能と呼ぶ。このポリシング機能のメカニズムについては下記非特許文献１に記載されている。ポリシング機能は、予め宛先が決まっている場合には非特許文献１の方式で問題ないが、レイヤ２装置の場合、必ず一つの方路に対して転送するとは限らない。つまり、ポリシング機能でトラヒック量としては問題が無いとしても、その先にアドレス登録がされていない場合、レイヤ２装置であると、すべての方路に情報を転送してしまうことになる。ポリシング機能には、このようなトラヒックが装置内部で増加してしまう点については考慮がなされていない。

　装置内部でトラヒックが増加する場合、例えば予め制御メッセージ等で通信経路状態を認識することができる。この点は特許文献１等に記載されている。しかしながら、レイヤ２装置におけるマルチキャストの場合、上記のような不測のトラヒック増加の場合と異なっている。

特開２００４－１５９２０３号公報 J. Heinanen、R. Guerin、"A Two Ｒate Three Ｃolor Marker"、ＩＥＴＦ、ＲＦＣ２６９８、１９９９年９月

　従来のポリシング機能にはレイヤ２独特の振る舞いについての考慮がなされていなかった。具体的には、レイヤ２特有の不測のブロードキャスト・マルチキャストについての配慮がされてない。例えば、ポリシング通過後のアドレス未登録による全方路に対するブロードキャストの扱い、障害発生によるスパニングツリー等にレイヤ２装置(Ｌ２)での制御情報にて解決を図るために生じる制御パケットの扱い等についての考慮がされていない。

　この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、レイヤ２での不測のトラヒック増が発生した場合でもネットワークに掛かる負荷を軽減することを可能にしたレイヤ２転送装置を提供することを目的とする。

　この発明は、レイヤ２処理を行う際に入力側でポリシング機能によりトラヒック管理がされるレイヤ２転送装置であって、入力側でトラヒックの管理を行うポリシング機能を有する入力管理部と、出力側の複数の各方路に対して設けられ出力側でトラヒックの管理を行う出力管理部と、出力側の前記各方路に割り当てられた転送アドレスが登録されたアドレス登録テーブルと、前記入力管理部に入力されたトラヒックの宛先アドレスが付された各データを、前記アドレス登録テーブルの転送アドレスに基づき対応する出力管理部に分配して転送させる転送制御部と、を備え、前記転送制御部が、フラッディングにより複数の前記方路にデータ転送が行われる場合に、データの転送を停止するか、又はフラッディングの状態に合わせて前記入力管理部にポリシング機能制御信号又は該当する前記出力管理部にシェーピングを行わせるシェーピングレート信号を出力して転送レートを下げることを特徴とするレイヤ２転送装置にある。

　また、ポリシング機能に関し前記入力管理部に対して、ＭＡＣアドレスが設定されてフラッディングが解消されるまでの間は、フラッディングが発生することを想定して低い転送レートになるように、転送レートとバースト耐力に係わるポリシングパラメータを含み、転送レートを低レート、ポリシングパラメータをバースト耐力が十分大きな値となるポリシング機能制御信号を出力する転送制御部を備える。

　この発明では、レイヤ２での不測のトラヒック増が発生した場合でもネットワークに掛かる負荷を軽減することができる。

この発明の実施の形態１、４等によるレイヤ２転送装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２，５等によるレイヤ２転送装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３によるレイヤ２転送装置の特に転送制御部の動作を説明するためのタイムチャートである。この発明の実施の形態３によるレイヤ２転送装置の特に転送制御部の動作を説明するためのタイムチャートである。この発明の実施の形態６のレイヤ２転送装置の動作を説明するためのタイムチャートである。この発明の実施の形態６のレイヤ２転送装置の動作を説明するためのタイムチャートである。レイヤ２転送装置における一般的なフラッディング(一斉配信)の現象を説明するための図である。

　最初にこの発明が解決しようとする課題について、図に従って説明を加える。図７はレイヤ２転送装置における一般的なフラッディング(一斉配信)の現象を示した図である。キャリアクラスイーサネット(イーサネットは登録商標)では、レイヤ２転送装置１の入力側の物理インターフェースＦＩでバーチャルＬＡＮ(ＶＬＡＮ＃１、＃３)単位にポリシングが行われる。この際、アドレスが登録されていない場合及びスパニングツリー等の制御フレームが発生した場合は、図７に示すように、複数の方路(Ｗ１～Ｗ３)に情報が転送される。

　このために、ポリシングを実施してもそれ以上のトラヒックがネットワーク内に流れることになる。図７の場合、２つのＶＬＡＮ(ＶＬＡＮ＃１、ＶＬＡＮ＃２)がそれぞれ３方路(Ｗ１～Ｗ３)、２方路(Ｗ１，Ｗ３)に設定されている。ＶＬＡＮ＃１については宛先アドレスＡはテーブル(□で示す)に設定されていたために、ターゲットとなる方路(例えば方路Ｗ１)のみに転送が行われる。一方、ＶＬＡＮ＃２については宛先アドレスがテーブル(○で示す)に設定されていないので、フラッディングが発生し、ＶＬＡＮ＃２に設定されている２つの方路Ｗ１，Ｗ３に対して転送がされている。これにより装置内部でトラヒックが増加してしまう。

　実施の形態１．
　図１はこの発明の一実施の形態によるレイヤ２転送装置の構成を示すブロック図である。通信ネットワーク上に設けられ、レイヤ２処理を行う際に入力側でポリシング機能によりトラヒック管理がされるレイヤ２転送装置１は、入力側でトラヒックの管理を行うポリシング機能を有する入力管理部２と、出力側の複数の各方路Ａ～Ｃに対して設けられ出力側でトラヒックの管理を行う出力管理部４ａ～４ｃと、出力側の前記各方路Ａ～Ｃに割り当てられた転送アドレスが登録されたアドレス登録テーブル５と、入力管理部２から入力されたトラヒックの宛先アドレスが付された各データを、アドレス登録テーブル５の転送アドレスに基づき対応する出力管理部４ａ～４ｃに分配して転送させる転送制御部３と、を備える。

　図１は、フラッディングにより、３方路Ａ，Ｂ，Ｃに情報転送が行われている場合を示している。この場合、ポリシングされたトラヒックの３倍の量のトラヒックが通信ネットワーク内に流入することになる。そこでこの発明によるレイヤ２転送装置１の場合、図１に示すように、転送制御部３が入力されたデータに宛先アドレスが無い場合又はデータに付加された宛先アドレスがアドレス登録テーブル５に登録されていないことからフラッディングが発生したことを認識すると、該当方路へのトラヒックを抑える策を施す。すなわち図１に示すように、転送制御部３は各出力管理部４ａ～４ｃに対して、各方路Ａ，Ｂ，Ｃについてトラヒックをそれぞれ１／３ずつにするようにトラヒックのシェーピングを行わせるシェーピングレート信号ＳＳを出力する。これにより各出力管理部４ａ～４ｃがトラヒック量すなわち転送レートを１／３に下げることにより、通信ネットワーク内への流入トラヒックはポリシング時と同等になる。転送制御部３はフラッディングが解消した場合、動的にシェーピングレートを変更して元に(例えばシェーピングレート＝１)戻す。なお、シェーピングレート信号のレート値は一般には１／ｎ(ｎは出力方路数又は該当ＶＬＡＮに設定された出力方路数)とする。

　実施の形態２．
　図２はこの発明の別の実施の形態によるレイヤ２転送装置の構成を示すブロック図である。図２において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図１の実施の形態１では、転送制御部３が各方路の出力管理部４ａ～４ｃ毎にシェーピングを行わせた。図２のこの実施の形態のレイヤ２転送装置１では、転送制御部３が上述のようにフラッディングが発生したことを認識すると、図２に示すようにポリシング機能を有する入力管理部２に対してポリシング機能の転送レートを１／３に下げるようにポリシング機能の転送レート抑制信号(ポリシング機能制御信号ＰＣに含まれる)を出力する。これにより実施の形態１と同様にネットワーク内に流入するトラヒックは１／３となる。転送制御部３はフラッディングが解消した場合、動的にポリシング機能の転送レート抑制値を変更して元に(例えば転送レート＝１)戻す。なお、ポリシング機能の転送レート抑制信号のレート値は一般には１／ｎ(ｎは出力方路数)とする。

　実施の形態３．
　図３、図４はこの発明のさらに別の実施の形態によるレイヤ２転送装置の特に転送制御部の動作を説明するためのタイムチャートである。この実施の形態のレイヤ２転送装置の構成は、上記実施の形態のものと基本的に同様である。但し、転送制御部３は、シェーピングレート信号や転送レート抑制信号を発生する機能は持たない。この実施の形態のレイヤ２転送装置においては、転送制御部３が図３、図４に示すようにフラッディングは過渡的な現象と捕えて、フラッディングの開始から所定期間の間はフラッディングを許容し、トラヒック量を抑制させる動作を一切行わない。フラッディングの開始、終了は上述のように転送制御部３で認識できるため、フラッディングの開始から所定の長さの猶予期間(転送許可期間)の間はトラヒックの導通を通常のレートで許可する。そして図３に示すように所定期間内にフラッディングが終了すれば、転送の停止等は行われない。しかし、図４に示すように所定期間が経過してもフラッディングが終了しない場合は、異常ケースと見なしトラヒックの導通、すなわちデータの転送、を停止する。そしてフラッディングが終了した時点で通常の転送を再開する。

　実施の形態４．
　この発明のさらに別の実施の形態によるレイヤ２転送装置では、上記実施の形態３で所定の長さの猶予期間が過ぎてもフラッディングが終了しなかった場合に転送制御部３が、トラヒックの導通を停止するのではなく、実施の形態１に従って、各出力管理部４ａ～４ｃに対して、各方路Ａ，Ｂ，Ｃについてトラヒック量を減らすようそれぞれにシェーピングレート信号を出力し、シェーピングにて転送レートを抑える。

　実施の形態５．
　この発明のさらに別の実施の形態によるレイヤ２転送装置では、上記実施の形態３で所定の長さの猶予期間が過ぎてもフラッディングが終了しなかった場合に転送制御部３が、トラヒックの導通を拒否するのではなく、実施の形態２に従って、ポリシング機能を有する入力管理部２に対してポリシング機能の転送レートを下げるようポリシング機能の転送レート抑制信号を出力し、ポリシングの際の通過レートを抑える。

　実施の形態６．
　この発明のさらに別の実施の形態によるレイヤ２転送装置では、転送制御部３が、入力管理部２のポリシング機能に関し、通過トラヒックのレート設定をする際、ＭＡＣ(Media Access Control)アドレスが設定されてフラッディングが解消されるまでは、フラッディングが発生することを想定して転送レートを低く抑え、フラッディングが解消後にポリシング機能でのレートを通常値に戻す。この実施の形態は上記各実施の形態に適用可能である。

　この実施の形態のレイヤ２転送装置の構成は、上記実施の形態のものと基本的に同様である。図５はこの実施の形態のレイヤ２転送装置の動作を説明するためのタイムチャートである。転送制御部３はポリシング機能に関し入力管理部２に対して、対象ＶＬＡＮ設定後、ＭＡＣ(Media Access Control)アドレスが設定されてフラッディングが解消されるまでの間は、フラッディングが発生することを想定してレート値の低い転送レート信号を出力し転送レートを低く抑える。

　この際に、極力廃棄を無くすために非特許文献１に記載の転送レートとバースト耐力に係わるポリシングパラメータのうちでバースト耐力を十分大きな値とする。すなわち、転送制御部３から入力管理部２に出力されるポリシング機能制御信号ＰＣ(図２の転送レート抑制信号を含む)が、転送レートとバースト耐力に係わるポリシングパラメータを含み、転送レートを低レート、ポリシングパラメータをバースト耐力が十分大きな値となるものを出力する。

　そしてＭＡＣアドレスが設定されてフラッディングが解消されると、通常レートの転送レート信号を入力管理部２に出力し、ポリシング機能でのレートを通常値に戻す。なお図６に示すように、所定時間の間、ユーザ通信が無い場合、すなわち全転送終了から所定期間経過後のデータ転送開始時には、フラッディングが再度発生する可能性があるために上記と同様の動作を行う。

産業上の利用の可能性

　この発明によるレイヤ２転送装置は、様々な分野の通信ネットワークに適用可能である。

Claims

　レイヤ２処理を行う際に入力側でポリシング機能によりトラヒック管理がされるレイヤ２転送装置であって、
　入力側でトラヒックの管理を行うポリシング機能を有する入力管理部と、
　出力側の複数の各方路に対して設けられ出力側でトラヒックの管理を行う出力管理部と、
　出力側の前記各方路に割り当てられた転送アドレスが登録されたアドレス登録テーブルと、
　前記入力管理部に入力されたトラヒックの宛先アドレスが付された各データを、前記アドレス登録テーブルの転送アドレスに基づき対応する出力管理部に分配して転送させる転送制御部と、
　を備え、
　前記転送制御部が、フラッディングにより複数の前記方路にデータ転送が行われる場合に、データの転送を停止するか、又はフラッディングの状態に合わせて前記入力管理部にポリシング機能制御信号又は該当する前記出力管理部にシェーピングを行わせるシェーピングレート信号を出力して転送レートを下げることを特徴とするレイヤ２転送装置。
　前記転送制御部が、フラッディングにより複数の前記方路にデータ転送が行われる場合に、転送レートを１／ｎ(ｎは出力方路数)に下げるシェーピングを行わせるシェーピングレート信号を対象の各前記出力管理部に出力することを特徴とする請求項１に記載のレイヤ２転送装置。
　前記転送制御部が、フラッディングにより複数の前記方路にデータ転送が行われる場合に、ポリシング機能の転送レートを１／ｎ(ｎは出力方路数)に下げるポリシング機能制御信号を前記入力管理部に出力することを特徴とする請求項１に記載のレイヤ２転送装置。
　前記転送制御部が、フラッディングが発生してからデータの転送を停止するか、又は前記ポリシング機能制御信号又は前記シェーピングレート信号を出力までに所定の長さの猶予期間を有することを特徴とする請求項１から３までのいずいか１項に記載のレイヤ２転送装置。
　レイヤ２処理を行う際に入力側でポリシング機能によりトラヒック管理がされるレイヤ２転送装置であって、
　入力側でトラヒックの管理を行うポリシング機能を有する入力管理部と、
　出力側の複数の各方路に対して設けられ出力側でトラヒックの管理を行う出力管理部と、
　出力側の前記各方路に割り当てられた転送アドレスが登録されたアドレス登録テーブルと、
　前記入力管理部に入力されたトラヒックの宛先アドレスが付された各データを、前記アドレス登録テーブルの転送アドレスに基づき対応する出力管理部に分配して転送させる転送制御部と、
　を備え、
　前記転送制御部が、ポリシング機能に関し前記入力管理部に対して、ＭＡＣアドレスが設定されてフラッディングが解消されるまでの間は、フラッディングが発生することを想定して低い転送レートになるように、転送レートとバースト耐力に係わるポリシングパラメータを含み、転送レートを低レート、ポリシングパラメータをバースト耐力が十分大きな値となるポリシング機能制御信号を出力することを特徴とするレイヤ２転送装置。
　前記転送制御部が、全転送終了から所定期間が経過後のデータ転送を始める際に前記動作を行うことを特徴とする請求項５に記載のレイヤ２転送装置。