説明

ネットワークの通信経路制御方法

【課題】RSTPのトポロジを変更することなく、ポートのポイント・ツー・ポイント接続を確実に判定して通信経路の高速切り替えを可能にする。
【解決手段】ブリッジの各ポートは、MACアドレスを記録する変数Mとポイント・ツー・ポイント接続の判定結果Pを有し、変数Mに何も記録されていないときはデュプレクスモードによってポイント・ツー・ポイント接続か否かを判定し、プロポーザルフラグをセットしたBPDUを送信してそのアグリーメントを待ち、該アグリーメントの送信元MACアドレスが変数Mに記録されたポートと同じであるときは該当ポートをポイント・ツー・ポイント接続と判定し、異なるときはポイント・ツー・ポイント接続でないと判定する。BPDUエコーリクエスト機構を追加してポイント・ツー・ポイント接続の判定をすること、ポイント・ツー・ポイント接続の判定にタイマ期限を設定することを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、RSTP(ラピッド・スパニング・ツリー・プロトコル)を利用してネットーク間を接続するブリッジの有無を検出し、ネットワークの通信経路を制御する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図7にネットワーク構成例を示すように、各LAN−1〜LAN−5間に設けられるブリッジは、LAN間のパケット通信に衝突を制限してネットワークを効率化するものであり、受信したパケットの宛先とMACアドレスを登録されたアドレステーブルと照合し、該当する端末が存在しているポートにパケットを中継/転送し、受信したポートと同じポートに宛先の端末があればパケットを破棄することで、セグメントに不要なパケットが中継されるのを阻止するという機能をもつ。
【0003】
STP(スパニング・ツリー・プロトコル)は、ループ通信経路を形成できるネットワーク構成において、ブリッジ間でBPDU(ブリッジ・プロトコル・データ・ユニット)と呼ばれる制御情報をやり取りし、通常時に使う通信経路を1つ設定し、それ以外の通信経路は障害発生時の迂回経路として設定する機能を有する(例えば、特許文献1参照)。このSTPによる経路設定においては、経路に障害が発生して経路を切り替えるとき、制御情報がネットワーク全体に行き渡ることが必要なため、数十秒以上の時間が必要になる。
【0004】
この課題を解決するRSTPでは、ポートを上流に向かうものと下流に向かうものに分け、STPよりも詳細な制御情報を交換し合うことで、経路の切り替え時間を数秒程度に削減することができる。
【特許文献1】特開2004−201140号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記のように、RSTPは、従来のSTPに比べ、トポロジをより速く収束させる仕組みを持っている(高速コンバージェンス)。このRSTP高速コンバージェンスが適用されるためには、そのポートがエッジポートまたはルートポートである場合を除いて、ポイント・ツー・ポイント接続でなければならない。
【0006】
ポイント・ツー・ポイント接続の設定として以下の3種類が定義されている(例えば、IEEE802.1w参照)。
【0007】
・ForceTrue:このポートをポイント・ツー・ポイント接続ポートとみなす。
【0008】
・ForceFalse:このポートをポイント・ツー・ポイント接続ポートとみなさない。
【0009】
・Auto:ポイント・ツー・ポイント接続であるかどうかを自動的に判定する。
【0010】
上記のForceTrueに設定されたポートは、ポイント・ツー・ポイント接続ポートと見なされ、RSTP高速コンバージェンスが適用される。しかし、これはあくまでも設定であり、実際の接続をポイント・ツー・ポイントにするのはユーザ側の責任となる。もしも、実際の接続がポイント・ツー・ポイントではないのに、設定上ではポイント・ツー・ポイント接続となっている場合には、データループによるネットワークダウンを招く恐れがある。
【0011】
一方、ForceFalseに設定されたポートはポイント・ツー・ポイント接続ポートとは見なされないため、RSTP高速コンバージェンスは適用されない。仮に、そのポートが物理接続上はポイント・ツー・ポイントであったしても、RSTP高速コンバージェンスの恩恵を受けることができず、そのパフォーマンスはSTP相当となる。
【0012】
このように、ForceTrue,ForceFalseは固定設定であり運用上の利便性に欠けるため、一般的には3つ目のAuto設定が選ばれると予想される。Autoに設定されたポートではポイント・ツー・ポイントであるかどうかが自動的に判定されるため、設定の手間が軽減されるだけでなく、設定ミスによるネットワークダウンの防止が期待できる。
【0013】
しかし、この自動判定は、そのポートが全二重であるかどうかという、単純な根拠に基づいている。すなわち、全二重ならばポイント・ツー・ポイント接続と見なされ、半二重ならばポイント・ツー・ポイント接続とは見なされない。この判定方法では、そのリンクが本当に論理的にポイント・ツー・ポイント接続であるかどうかわからない。たとえば、全二重をサポートするダムハブを介して3つのブリッジを接続した場合、それらのポートの接続は論理的にはポイント・ツー・ポイントではないのに、自動判定ではポイント・ツー・ポイントと判定されてしまう。また逆に、論理的にポイント・ツー・ポイント接続のポートの伝送モードがたまたま半二重であった場合でも、自動判定ではポイント・ツー・ポイントではないと判定されてしまう。
【0014】
このように、ポートが全二重(デュプレクスモード)であるか否かだけでポイント・ツー・ポイント接続の判定を行なうのでは、その正確な判定ができないという問題がある。
【0015】
本発明の目的は、RSTPのトポロジを変更することなく、ポートのポイント・ツー・ポイント接続を確実に判定して通信経路の高速切り替えを可能にしたネットワークの通信経路制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明は、前記の課題を解決するため、BPDUの送信元MACアドレスによって、LAN上に複数のブリッジが存在するかどうか(ポイント・ツー・ポイント接続かどうか)を判定すること、BPDUエコーリクエスト機構を追加してポイント・ツー・ポイント接続の判定をすること、ポイント・ツー・ポイント接続の判定にタイマ期限を設定することとしたもので、以下の方法を特徴とする。
【0017】
(1)LANに接続されたブリッジ間で制御情報(BPDU)をやり取りしてブリッジの存在を検出し、RSTPによってポイント・ツー・ポイント接続にあることを条件にブリッジを介したLAN間の通信経路を制御するネットワークの通信経路制御方法であって、
前記ブリッジの各ポートは、
MACアドレスを記録する変数Mとポイント・ツー・ポイント接続の判定結果Pを記録/更新できる手段を設け、
前記変数Mに何も記録されていないときは当該ポートがデュプレクスモードであるか否かによってポイント・ツー・ポイント接続か否かを判定する手順と、
プロポーザルフラグをセットした前記BPDUを送信してそのアグリーメントを待ち、該アグリーメントの送信元MACアドレスが前記変数Mに記録されたポートと同じであるときは該当ポートをポイント・ツー・ポイント接続と判定し、異なるときはポイント・ツー・ポイント接続でないと判定する手順とを備えたことを特徴とする。
【0018】
(2)前記ブリッジの各ポートは、LANに新規に接続されたときに、エコーリクエストフラグをセットした前記BPDUを送信する手順を有し、
前記BPDUを受信した側のブリッジは該エコーリクエストフラグがセットされているときはかならず前記BPDUを返信する手順を有し、
前記エコーリクエスト付きのBPDUの送信側ブリッジは前記返信されたBPDUのMACアドレスが前記変数Mに記録されたポートと同じであるときは該当ポートをポイント・ツー・ポイント接続と判定し、異なるときはポイント・ツー・ポイント接続でないと判定する手順とを備えたことを特徴とする。
【0019】
(3)前記ブリッジの各ポートは、前記BPDUのMACアドレスの記録にタイマをセットし、このタイマがタイムアップするまでは前記判定結果Pを有効とし、該タイマがタイムアップしたときに該判定結果Pは初期値(Invalid)に戻す手順を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
以上のとおり、本発明によれば、BPDUのMACアドレスをチェックすることにより、ポイント・ツー・ポイント設定がAutoの場合にポートのデュプレクスモードだけで判定するよりも正確にポイント・ツー・ポイント接続を判定することができる。
【0021】
また、従来のRSTPではトポロジ収束時には代表ブリッジのBPDUしか検出できないが、本発明によれば、エコーリクエストを追加することにより、後からLANに参加したブリッジでもポイント・ツー・ポイントを正確に判定できる。
【0022】
また、ブリッジをLANから切り離したとき、特別な離脱手続きをしなくても、タイマ機構によりポイント・ツー・ポイント判定を適切に更新できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
(実施形態1)BPDUのMACアドレスの監視
本実施形態は、ポイント・ツー・ポイント接続の判定をデュプレクスモードだけではなく、受信したBPDUの送信元MACアドレスによって判断する。
【0024】
本実施形態におけるブリッジの各ポートは、MACアドレスを記録する変数Mとポイント・ツー・ポイント接続の判定結果Pをそれぞれ記録/更新できるようにしておく。初期値は、M=0、P=Invalidとする。Mが0の場合にはMACアドレスが登録されていないことを示す。
【0025】
各ポートはBPDUを受信したら以下の手続きによってMとPを更新する。
【0026】
・M=0であった場合には、受信したBPDUの送信元MACアドレスをMに代入し、PをTrueとする。
【0027】
・M≠0であった場合には、Mに記録するMACアドレスと受信したBPDUの送信元MACアドレスを比較し、一致しなかったときにMに受信したBPDUの送信元MACアドレスを代入し、PをFalseとする。
【0028】
そのポートがポイント・ツー・ポイント接続であるかどうかの判定基準を以下に示す。
【0029】
・P=Invalid:デュプレクスモードによってポイント・ツー・ポイント接続の真偽を判定する。
【0030】
・P=True:そのポートをポイント・ツー・ポイント接続とみなす。
【0031】
・P=False:そのポートをポイント・ツー・ポイント接続とはみなさない。
【0032】
以下のトポロジを例にした動作イメージを図1に示す。図中、「■」印は注目するRSTPブリッジで、「□」印は他のRSTPブリッジを指す。「?」印はそこにブリッジがいるのかどうかわからない状態を示している。「△」印はBPDUを示す。
【0033】
同図において、(a)の段階では、■印のRSTPブリッジは該当ポートのポイント・ツー・ポイント接続はデュプレクスモードによって判定する。(b)の段階では、プロポーザルフラグをセットしたRST−BPDU(▼印)を送信し、アグリーメントが返ってくるのを待つ。(c)の段階では、仮に送信元MACアドレスがAであるBPDU(△印)を受信したら、該当ポートはポイント・ツー・ポイント接続と判定される。(d)では、送信元MACアドレスがBであるBPDUを受信したら、該当ポートはポイント・ツー・ポイント接続ではないと判定される。
【0034】
このような手順により、既存のRSTPをプロトコル的に変更することなく、ポイント・ツー・ポイント接続の判定を得ることができる。
【0035】
(実施形態2)BPDUエコーリクエスト
上記の実施形態1の方法は、既存のRSTPをプロトコル的に変更することなく適用できる。しかし、RSTPでは、あるLAN上で発言権を常に持っているのは代表ブリッジ(Designated Bridge)だけなので、そのLAN上のBPDUをヒアリングするだけでは、黙り込んでいる別のブリッジの存在を検出できない。
【0036】
なお、あるLAN上で代表ブリッジ以外のブリッジが発言を許されるのは、プロポーザルに対してアグリーメントを返す場合、または、トポロジ変更の通知を行なう場合に限られる。
【0037】
そこで、本実施形態では、BPDUの送信を要求するために「BPDUエコーリクエストフラグ」をBPDUに追加する。各ポートは、MACアドレスの検出工程に着手するにあたり、まずBPDUエコーリクエストフラグをセットしたRST−BPDUを送信する。
【0038】
BPDUを受信した側のブリッジは、通常のRSTPアルゴリズムに従ってこれを処理するが、このとき、エコーリクエストフラグを参照し、これがセットされているときはかならずRST−BPDUを返信するようにする。エコーリクエストの送信側は実施形態1の手続きに従ってMACアドレスを回収し、ポイント・ツー・ポイント接続の真偽を判定する。
【0039】
図2に本実施形態における動作イメージを示す。ここでは、ブリッジA,Bが接続されたLANに新たなブリッジ(■印)が参加するケースについて説明する。仮に、ブリッジAがこのLANの代表ブリッジであり、トポロジ的に収束した状態であるとき、このLAN上ではブリッジAが送信したBPDUだけが観測される。したがって、実施形態1をそのまま適用すると、ブリッジ(■印)は該当ポートをポイント・ツー・ポイント接続と勘違いしてしまう。図2において、△印はBPDUを示す。下線付き▲印はBPDUエコーリクエストがセットされていることを示す。
【0040】
図2において、(a)では収束したLAN−1に新規ブリッジ(■印)をLAN−1に接続した状態を示す。(b)の段階では、少なくとも、代表ブリッジAから定期的に送信されるBPDUにより、新規ブリッジはブリッジAの存在を検出する。つまり、新規ブリッジは何もしなくてもブリッジAのBPDUを検出できる。ブリッジBは沈黙を守っている。(c)の段階では、新規ブリッジは他におとなしくしているブリッジがいないかどうか確かめるために、エコーリクエスト付きBPDUをLAN−1に送信する。(d)の段階では、ブリッジBはエコーリクエスト付きのBPDUを検出し、この応答としてBPDUを送信する。ブリッジAも同様に応答する。(e)の段階では、新規ブリッジはブリッジBからのBPDUを受信することにより、ブリッジBの存在を認識する。
【0041】
このような手順により、該当ポートはポイント・ツー・ポイント接続でないと判定することができる。
【0042】
(実施形態3)ブリッジ検出タイマ
実施形態1、実施形態2の方法により、LANにブリッジが3台以上接続されたとき、ポイント・ツー・ポイント接続ではないと判定することができる。しかしこれとは逆に、3台以上のブリッジが接続されたLANからブリッジがいなくなって、ポイント・ツー・ポイント接続となったときに、これを検出することができない。
【0043】
そこで、本実施形態では、MACアドレスエントリに期限を設けることにする。この期限を管理するために、ブリッジ検出タイマTをポートごとに実装する。
【0044】
実施形態1と同様に、各ポートはBPDUのMACアドレスを記録するが、このときにタイマTをセットする。タイマTがタイムアップするまでは、ポイント・ツー・ポイント判定結果Pは有効とする。タイマTがタイムアップしたら、ポイント・ツー・ポイント判定結果Pは初期値(Invalid)に戻され、実施形態2の手順により、そのLAN上のブリッジを再び検索する。
【0045】
ブリッジ検出タイマの更新条件は以下の通りとする。
【0046】
・ポイント・ツー・ポイント接続判定がTrueの場合、プロポーザルフラグまたはエコーリクエストフラグがセットされたRST−BPDUを送受信したときを更新条件とする。
【0047】
・ポイント・ツー・ポイント判定がFalseの場合、プロポーザルフラグまたはエコーリクエストフラグがセットされたRST−BPDUを送受信した後に、ポイント・ツー・ポイント判定がFalseに更新されたときを更新条件とする。
【0048】
以下、ブリッジの接続台数別に動作例を説明する。
【0049】
(1)ブリッジが1台接続された場合
図3はLAN−1上にブリッジ1台のみが接続された場合を示す。同図において、(a)では、LAN−1にはブリッジ(■印)だけが接続されている。この段階では、該当ポートのポイント・ツー・ポイント接続はデュプレクスモードによって判定する。(b)ではタイマTはダウンカウントを開始する。(c)ではタイマTがタイムアップしたとする。(d)ではタイマTのタイムアップによって、ポイント・ツー・ポイント判定を初期化し(ただし、元から初期値なので変化なし)、タイマTを再セットする。
【0050】
このような手順により、他にブリッジが参加して来ないときは上記の繰り返しで、ブリッジ(■印)はP=Invalidが維持され、ポイント・ツー・ポイント接続でないとした判定を得ることができる。
【0051】
(2)ブリッジが2台接続になった場合
図4はLAN−1上にブリッジが2台接続された場合を示す。同図において、(a)では、図3の状態から、LAN−1にブリッジAが参加し、エコーリクエスト付きRST−BPDUを送信した状態を示す。(b)の段階では、ハンドシェイクの結果、仮にブリッジAがLAN−1の代表ブリッジになったとする。このとき、ブリッジ(■印)は、ポイント・ツー・ポイント接続判定Pを更新し、タイマTをセットする。また、ブリッジ(■印)はエコーリクエストを返信する。(c)では、ブリッジAのポイント・ツー・ポイント接続判定結果が更新される。(d)では、LAN−1の代表であるブリッジAはタイマTの残りが少なくなってきたら、早めにエコーリクエスト付きのRST−BPDUをLAN−1に送信し、ポイント・ツー・ポイント判定を更新する。(e)では、ブリッジ(■印)のポイント・ツー・ポイント判定も更新される。
【0052】
このような手順により、他にブリッジが参加して来ないときは上記の(d)と(e)の繰り返しで、P=Trueが維持される。
【0053】
(3)ブリッジが3台接続になった場合
図5はLAN−1上にブリッジが3台まで接続された場合を示す。同図において、(a)では、図4の状態から、LAN−1にブリッジBが参加し、エコーリクエスト付きRST−BPDUを送信した状態を示す。(b)の段階では、ブリッジAとブリッジ(■印)はポイント・ツー・ポイント判定を更新し、エコーリクエストに対してリプライした状態を示す。(c)では、ブリッジBのポイント・ツー・ポイント判定が更に更新された状態を示す。(d)では、代表ブリッジAはタイマTの残りが少なくなってきたら、早めにエコーリクエスト付きのRST−BPDUをLAN−1に送信し、ポイント・ツー・ポイント判定を更新しようとする。(e)の段階では、ブリッジBとブリッジ(■印)はエコーリクエストに対してリプライを返す。(f)では、これらのリプライによって、各ブリッジのポイント・ツー・ポイント判定が更新される。
【0054】
このような手順により、(d)〜(f)の繰り返しで、P=Falseが維持される。
【0055】
(4)ブリッジが3台から2台に減った場合
図6はLAN−1上のブリッジが3台から2台まで減った場合を示す。同図において、(a)では図5の状態で、LAN−1からブリッジBが離脱した状態を示す。(b)では、代表ブリッジAはタイマTの残りが少なくなってきたら、早めにエコーリクエスト付きのRST−BPDUをLAN−1に送信し、ポイント・ツー・ポイント判定を更新しようとする。(c)では、ブリッジ(■印)だけがエコーリクエストに対してリプライを返す。(d)では、ブリッジ(■印)はブリッジAしか検出しないため、ポイント・ツー・ポイント判定がFalseに更新されることはなく、やがてタイムアウトし、Invalidに戻る。このとき、ブリッジAはM=Bだったため、ポイント・ツー・ポイント判定はFalseに更新されたが、次の更新機会でTrueに戻る。
【0056】
その後、ブリッジ(■印)は実施形態2で述べた方法でLAN−1上のブリッジを再検索し、ポイント・ツー・ポイント判定がTrueとなる。ブリッジAはすでにM=Aとなっているため、ポイント・ツー・ポイント判定がこれ以上Falseに更新されることがない。やがてタイマTがタイムアウトすることでポイント・ツー・ポイント判定はInvalidに戻り、やはり実施形態2の手順でLAN−1上のブリッジを再検索し、最終的には同判定はTrueに落ち着く。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】本発明の実施形態1を説明するための動作イメージ。
【図2】本発明の実施形態2を説明するための動作イメージ。
【図3】本発明の実施形態3を説明するための動作イメージ(ブリッジ1台のみ)。
【図4】本発明の実施形態3を説明するための動作イメージ(ブリッジ2台)。
【図5】本発明の実施形態3を説明するための動作イメージ(ブリッジ3台)。
【図6】本発明の実施形態3を説明するための動作イメージ(ブリッジ3台→2台)。
【図7】ブリッジによるネットワーク構成例。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
LANに接続されたブリッジ間で制御情報(BPDU)をやり取りしてブリッジの存在を検出し、RSTPによってポイント・ツー・ポイント接続にあることを条件にブリッジを介したLAN間の通信経路を制御するネットワークの通信経路制御方法であって、
前記ブリッジの各ポートは、
MACアドレスを記録する変数Mとポイント・ツー・ポイント接続の判定結果Pを記録/更新できる手段を設け、
前記変数Mに何も記録されていないときは当該ポートがデュプレクスモードであるか否かによってポイント・ツー・ポイント接続か否かを判定する手順と、
プロポーザルフラグをセットした前記BPDUを送信してそのアグリーメントを待ち、該アグリーメントの送信元MACアドレスが前記変数Mに記録されたポートと同じであるときは該当ポートをポイント・ツー・ポイント接続と判定し、異なるときはポイント・ツー・ポイント接続でないと判定する手順とを備えたことを特徴とするネットワークの通信経路制御方法。
【請求項2】
前記ブリッジの各ポートは、LANに新規に接続されたときに、エコーリクエストフラグをセットした前記BPDUを送信する手順を有し、
前記BPDUを受信した側のブリッジは該エコーリクエストフラグがセットされているときはかならず前記BPDUを返信する手順を有し、
前記エコーリクエスト付きのBPDUの送信側ブリッジは前記返信されたBPDUのMACアドレスが前記変数Mに記録されたポートと同じであるときは該当ポートをポイント・ツー・ポイント接続と判定し、異なるときはポイント・ツー・ポイント接続でないと判定する手順とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のネットワークの通信経路制御方法。
【請求項3】
前記ブリッジの各ポートは、前記BPDUのMACアドレスの記録にタイマをセットし、このタイマがタイムアップするまでは前記判定結果Pを有効とし、該タイマがタイムアップしたときに該判定結果Pは初期値(Invalid)に戻す手順を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のネットワークの通信経路制御方法。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2007−251874(P2007−251874A)
【公開日】平成19年9月27日(2007.9.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−75930(P2006−75930)
【出願日】平成18年3月20日(2006.3.20)
【出願人】(000006105)株式会社明電舎 (1,739)
【Fターム(参考)】