JP2008011082A - ネットワークの冗長方法及びその中位装置と上位装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スイッチ装置の冗長を行うことができ、資源の有効活用を行うことができるネットワークの冗長方法及びその中位装置と上位装置を提供することを目的とする。
【解決手段】上位スイッチ装置と、上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの冗長方法であって、上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置は、異なる中位スイッチ装置に接続された伝送路に対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置にて中位スイッチ装置に接続され障害が発生した伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ネットワークの冗長方法及びその中位装置と上位装置に関し、上位スイッチ装置と複数の中位スイッチ装置と複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの冗長方法及びその中位装置と上位装置に関する。

レイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）やレイヤ３スイッチ（Ｌ３ＳＷ）等のスイッチ装置は、ＭＡＣ学習によってスイッチング処理を行い、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ：仮想ネットワーク）機能により、ユーザを識別、収容してイーサネット（登録商標）回線等の接続サービスを提供している。

スイッチ装置における装置、伝送路の冗長技術として、スパニングツリープロトコル（ＳＴＰ）、リンクアグリゲーション（ＬＡＧ：リンク集合体）が挙げられる。スパニングツリープロトコルは、スイッチで冗長伝送路を構成した場合のパケットループを解決するための手法であり、ＩＥＥＥ８０２．１ｄで規定されている。

スパニングツリープロトコルは、図１に示すように、スイッチ装置１，２間でＢＰＤＵ（Ｂｒｉｄｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）を送受することでブロックするポートを決定し、ブロッキングポートに対するパケットの転送を制御することでパケットのループをなくすと共に、装置、伝送路の冗長を実現するものである。

リンクアグリゲーションは、図２に示すように、２台のスイッチ装置５，６間を複数のリンク、具体的には、例えば２本以上のケーブル７，８等でつなぎ、ケーブルの何本かが使えなくなっても、他の正常なケーブルで通信を継続する仕組みであり、装置やケーブルの物理的な障害対策、またはスイッチ装置間の通信の高速化技術として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄで規定されている。また、リンクアグリゲーションは、スイッチ間のトラフィックを複数のリンクに分散する機能も有している。なお、リンクアグリゲーションは、伝送路冗長、高速化の技術であり、装置冗長に使用されることは無い。

また、その他の装置、伝送路冗長技術として、通信機器ベンダ独自仕様のものが上げられる。これは、図３に示すように、コアスイッチ１１，１２を二重化（Ｍａｓｔｅｒ／Ｓｌａｖｅ）し、コアスイッチ１１，１２に接続されるエッジスイッチ１３〜１６をコアスイッチ１１，１２にメッシュ接続する構成とする。二重化したコアスイッチ１１，１２の切り替えは、スイッチ装置１１，１２間で独自の制御パケットをやりとりすることで、マスタ／スレーブの切り替えを行う。

なお、特許文献１には、ＥｏＥ機能及びリダンダントポート機能を有するスイッチングハブにおいて、ポートに障害が発生したことを検知し、障害発生時に他のスイッチングハブに対してアドレスの再学習を指示する再学習フレームを障害が発生していないポートから送信し、対抗ポートに到着した再学習フレームを他のポートから中継し、前記再学習フレームからアドレスを再学習し、ＥｏＥ機能により再学習のＭＡＣアドレスの数を最小にすることが記載されている。
特開２００５−１７５５９１号公報

従来のスイッチ装置と伝送路の冗長技術では、図１に示すスパニングツリープロトコルの場合、伝送路３に障害が発生した場合、障害発生から切り替えに要する時間が長く（通常５０秒）、また、スイッチ装置２のブロッキングポートではパケット転送を行うことができないため、資源の有効活用を行うことができないといった問題があった。

図２に示すリンクアグリゲーションは、伝送路冗長及び高速化の技術であり、伝送路７，８には常にパケットが転送されるため、資源の有効活用が図られるが、２台のスイッチ装置５，６間でのみ使用できる冗長技術であり、例えば、伝送路８をスイッチ装置９に接続して装置冗長に使用することはできないといった問題があった。

また、図３に示す通信機器ベンダ独自の冗長機能では、基本的に切り替え動作は高速であるが、マスタのコアスイッチ１１がパケット転送を行い、スレーブのコアスイッチ１２はスタンバイ動作となり、基本的にパケットの転送を行わないため、スパニングツリープロトコルと同様に資源の有効活用ができないといった問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、スイッチ装置の冗長を行うことができ、資源の有効活用を行うことができるネットワークの冗長方法及びその中位装置と上位装置を提供することを目的とする。

本発明のネットワークの冗長方法は、上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの冗長方法であって、
前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置は、異なる中位スイッチ装置に接続された伝送路に対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置にて前記中位スイッチ装置に接続され障害が発生した伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることにより、スイッチ装置の冗長を行うことができ、資源の有効活用を行うことができる。

前記ネットワークの冗長方法において、
前記中位スイッチ装置は、自装置に接続されたいずれかの伝送路で障害を検出したとき、自装置に接続されたすべての伝送路を疑似障害状態とし、
前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置で疑似障害状態の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることができる。

前記ネットワークの冗長方法において、
前記中位スイッチ装置は、前記下位スイッチ装置に接続された伝送路で障害を検出したとき、前記障害を検出した伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子を前記上位スイッチ装置に通知し、
前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から通知された仮想ネットワーク識別子に対応するパケットの送信先の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることができる。

本発明の中位スイッチ装置は、上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの中位スイッチ装置において、
前記自装置に接続された伝送路の障害を検出する障害検出手段と、
前記障害検出手段で障害が検出されたとき前記自装置に接続されたすべての伝送路を疑似障害状態とする疑似障害制御手段を有することができる。

本発明の上位スイッチ装置は、上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの上位スイッチ装置において、
前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から通知された障害検出伝送路の仮想ネットワーク識別子に対応するパケットを送信する伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替える伝送路切り替え手段を有することができる。

本発明によれば、スイッチ装置の冗長を行うことができ、資源の有効活用を行うことができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

<ネットワークの基本構成>
図４は、本発明によるネットワークの基本構成を示す。同図中、ＡＤＭ（Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｘｅｒ）２１，２２、レイヤ２スイッチ等のスイッチ装置２３〜２８からネットワークが構成されている。ここで、ＡＤＭ２１はスイッチ機能を持つので上位スイッチ装置であり、スイッチ装置２３，２４（図中、Ｌ２ＳＷ−Ａ）が中位スイッチ装置であり、スイッチ装置２５〜２８（図中、Ｌ２ＳＷ−Ｂ）が下位スイッチ装置である。なお、ＡＤＭ２１の代りにスイッチ装置２３〜２８と同様のレイヤ２スイッチ等を用いても良い。

ＡＤＭ２１とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｍ，２０ｎに対するＡＤＭ２１の接続設定はリンクアグリゲーションであり、スイッチ装置２５〜２８とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２５〜２８の接続設定はリンクアグリゲーションであり、伝送路２０ｍ，２０ｎ，２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２３，２４の接続設定は通常接続（リンクアグリゲーションなし）である。

ここで、例えば図５に示すように、スイッチ装置２３で障害が発生した場合、スイッチ装置２３に接続された伝送路２０ｍ，２０ｅ，２０ｇ，２０ｉ，２０ｋを、伝送路２０ｎ，２０ｆ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｌに切り替えて、スイッチ装置２３をスイッチ装置２４に切り替える装置冗長が可能となる。また、障害がない状態では伝送路２０ｅ〜２０ｎをすべて使用でき資源の有効利用を行うことができる。

<第１実施形態>
図６は、スイッチ装置２３，２４の第１実施形態のブロック図を示す。同図中、リンク状態監視部３１は、使用ポートＰ１〜Ｐｎの状態を監視し、リンク断等の障害を検出した場合は、異常検出ポート以外のポートを疑似障害状態にするよう疑似障害制御部３２に通知する。疑似障害制御部３２では、一時的にオートネゴシエーションをＤｉｓａｂｌｅにして（通常はＥｎａｂｌｅ）、ポートＰ１〜Ｐｎの対向装置にリンクアグリゲーションの切り替えを実施させる。

図７は、本発明の第１実施形態のネットワーク構成図を示す。同図中、図４と同一部分には同一符号を付す。図７において、ＡＤＭ２１とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｍ，２０ｎに対するＡＤＭ２１の接続設定はリンクアグリゲーションであり、スイッチ装置２５〜２８とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２５〜２８の接続設定はリンクアグリゲーションであり、伝送路２０ｍ，２０ｎ，２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２３，２４の接続設定は通常接続である。

例えば、伝送路２０ｅで障害が発生した場合、伝送路２０ｅに接続されたスイッチ装置２５では、自動的に伝送路２０ｅを通じて転送していたトラフィックを、伝送路２０ｆを通じて転送するように切り替える。

スイッチ装置２３ではリンク状態監視部３１が伝送路２０ｅの接続ポート２０ｅで障害を検出し、疑似障害制御部３２によりスイッチ装置２３に接続された伝送路２０ｇ，２０ｉ，２０ｋ，２０ｍを疑似障害状態とする。

このため、ＡＤＭ２１は自動的に伝送路２０ｍを通じて転送していたトラフィックを、伝送路２０ｎを通じて転送するように切り替え、スイッチ装置２６〜２８それぞれは自動的に伝送路２０ｇ，２０ｉ，２０ｋの経路から伝送路２０ｈ，２０ｉ，２０ｌの経路に転送経路を切り替える。これにより、スイッチ装置２３またはスイッチ装置２４の装置冗長が可能となる。また、障害がない状態では伝送路２０ｅ〜２０ｎをすべて使用でき資源の有効利用を行うことができる。

<第２実施形態>
図８は、スイッチ装置２３，２４の第２実施形態のブロック図を示す。同図中、リンク状態監視部３１は、使用ポートＰ１〜Ｐｎの状態を監視する。また、ＶＬＡＮテーブル３４はスイッチ装置２５〜２８向けポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３等に収容されているＶＬＡＮ情報（すなわちＶＬＡＮＩＤ：仮想ネットワーク識別子）を保持している。リンク状態監視部３１でスイッチ装置２５〜２８向けポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３等のリンク異常を検出した場合、収容ＶＬＡＮ通知制御部３３に異常を検出したポートを通知する。

収容ＶＬＡＮ通知制御部３３は、通知されたポートに収容されているリンク異常のＶＬＡＮ情報をＶＬＡＮテーブル３４から検索し、このリンク異常のＶＬＡＮ情報をＡＤＭ２１向けポートＰｎ−１，ＰｎからＡＤＭ２１に送信する。

図９は、ＡＤＭ２１の第２実施形態のブロック図を示す。同図中、ＶＬＡＮ情報受信部３５は、スイッチ装置２３，２４から伝送路２０ｍ，２０ｎ及びインタフェース３８ａ，３８ｂを介してリンク異常のＶＬＡＮ情報を受信すると、受信したＶＬＡＮ情報にインタフェース３８ａ，３８ｂを識別する受信ポート番号を付加してＶＬＡＮテーブル３６に格納する。なお、リングインタフェース３９ａ，３９ｂにはリングネットワークの伝送路が接続されている。

パケット振り分け制御部３７は、ＶＬＡＮテーブル３６を参照し、ＶＬＡＮ情報が登録されているＶＬＡＮに属するパケットの送信先を、ＶＬＡＮテーブル３６の受信ポート番号に対応するインタフェース３８ａ（または３８ｂ）から他方のインタフェース３８ｂ（または３８ａ）に切り替える。

図１０は、本発明の第２実施形態のネットワーク構成図を示す。同図中、図４と同一部分には同一符号を付す。図１０において、ＡＤＭ２１とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｍ，２０ｎに対するＡＤＭ２１の接続設定はリンクアグリゲーションであり、スイッチ装置２５〜２８とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２５〜２８の接続設定はリンクアグリゲーションであり、伝送路２０ｍ，２０ｎ，２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２３，２４の接続設定は通常接続である。

例えば、伝送路ｅで障害が発生し、伝送路２０ｅに接続されているスイッチ装置２５にＶＬＡＮＩＤ＝１，２が収容されている場合、スイッチ装置２５では、自動的に伝送路２０ｅを通じて転送していたトラフィックを、伝送路２０ｆを通じて転送するように切り替える。

スイッチ装置２３では、リンク状態監視部３１にて伝送路２０ｅの障害を検出すると、ＶＬＡＮテーブル３６を参照して伝送路２０ｅに収容されているＶＬＡＮ情報（ＶＬＡＮＩＤ＝１，２）をリンク異常のＶＬＡＮ情報としてＡＤＭ２１に通知する。

スイッチ装置２３からインタフェース３８ａを通してＶＬＡＮ情報を受信したＡＤＭ２１では、該当するＶＬＡＮＩＤ＝１，２のトラフィックをインタフェース３８ｂに集約する。すなわち、インタフェース３８ａに転送していたＶＬＡＮＩＤ＝１，２のトラフィックを、インタフェース３８ｂに転送するようにする。その結果、ＶＡＬＮ１，２のトラフィックのみ伝送路２０ｍ，２０ｅを通した転送から伝送路２０ｎ，２０ｆを通した転送に切り替えられる。

このとき、例えばスイッチ装置２７にＶＬＡＮＩＤ＝１，３が設定されている場合、ＶＬＡＮＩＤ＝１のトラフィックは伝送路２０ｍ，２０ｉの経路から伝送路２０ｎ，２０ｊの経路に切り替えられて伝送され、ＶＬＡＮＩＤ＝３のトラフィックは、以前と同様の転送経路、例えば伝送路２０ｍ，２０ｉの経路で伝送される。

本実施形態では、ＶＬＡＮ単位に転送経路の変更を行うため、第１実施形態のように、スイッチ装置２３に関するトラフィックすべてをスイッチ装置２４経由の経路に変更する場合に比べ、変更先経路の負荷集中を抑制することが可能となる。また、伝送路２０ｅ〜２０ｎをすべて使用して資源の有効利用を行うことができる。

<第３実施形態>
図１１は、スイッチ装置２３，２４の第３実施形態のブロック図を示す。同図中、ＭＡＣ学習処理部４１は通常のＭＡＣ学習動作を行い、受信したパケットの送信元ＭＡＣアドレス（ＳＡ）に受信ポート情報を付加してＭＡＣテーブル４２に登録する。

パケット受信／リンク状態監視部４３でスイッチ装置２５〜２８向けポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３等のリンク状態を監視し、リンク異常を検出すると収容ＭＡＣ通知制御部４４に異常ポートの情報を通知する。

収容ＭＡＣ通知制御部４４では、通知されたポート情報を基に該当ポートで学習しているリンク異常のＭＡＣ情報をＭＡＣテーブル４２から検索し、検索結果をＡＤＭ２１向けポートＰｎ−１，ＰｎからＡＤＭ２１に送信する。

図１２は、ＡＤＭ２１の第３実施形態のブロック図を示す。同図中、ＭＡＣ情報受信部４６は、スイッチ装置２３，２４及びインタフェース３８ａ，３８ｂを介してリンク異常のＭＡＣ情報を受信すると、受信したリンク異常のＭＡＣ情報にインタフェース３８ａ，３８ｂを識別する受信ポート番号を付加してＭＡＣテーブル４７に格納する。

パケット振り分け制御部４８は、ＭＡＣテーブル４７を参照し、登録されているリンク異常のＭＡＣ情報に一致する宛先ＭＡＣアドレス（ＤＡ）を持つパケットの送信先を、ＭＡＣテーブル４７の受信ポート番号に対応するインタフェース３８ａ（または３８ｂ）から他方のインタフェース３８ｂ（または３８ａ）に切り替えると共に、マルチキャスト、ブロードキャスト、未学習パケットの送信先を同様に切り替える。

図１３は、本発明の第３実施形態のネットワーク構成図を示す。同図中、図４と同一部分には同一符号を付す。図１３において、ＡＤＭ２１とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｍ，２０ｎに対するＡＤＭ２１の接続設定はリンクアグリゲーションであり、スイッチ装置２５〜２８とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２５〜２８の接続設定はリンクアグリゲーションであり、伝送路２０ｍ，２０ｎ，２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２３，２４の接続設定は通常接続である。

例えば、伝送路２０ｅで障害が発生すると、スイッチ装置２５では、自動的に伝送路２０ｅを通じて転送していたトラフィックを、伝送路２０ｆを通じて転送するように切り替える。

スイッチ装置２３では、パケット受信／リンク状態監視部４３にて伝送路２０ｅの障害を検出すると、収容ＭＡＣ通知制御部４４が伝送路２０ｅで学習しているＭＡＣアドレス（ＭＡＣアドレス＝１，２）をリンク異常のＭＡＣ情報としてＡＤＭ２１に通知する。

スイッチ装置２３からリンク異常のＭＡＣ情報を受信したＡＤＭ２１では、パケット振り分け制御部４８がリンク異常のＭＡＣ情報に該当するＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレス（ＤＡ）に持つパケットと、マルチキャスト、ブロードキャスト、未学習パケットをインタフェース３８ｂに集約する。すなわち、インタフェース３８ａに転送していたＶＬＡＮＩＤ＝１，２のトラフィックを、インタフェース３８ｂに転送するようにする。

その結果、ＭＡＣアドレス＝１，２を宛先アドレスとするトラフィックと、マルチキャスト、ブロードキャスト、未学習パケットがスイッチ装置２３を経由した転送からスイッチ置２４を経由した転送に切り替えられる。

本実施形態では、ＭＡＣ単位に転送経路の変更を行うため、第１実施形態のように、スイッチ装置２３に関するトラフィックすべてをスイッチ装置２４経由の経路に変更する場合に比べ、変更先経路の負荷集中を抑制することが可能となる。また、伝送路２０ｅ〜２０ｎをすべて使用して資源の有効利用を行うことができる。

<第４実施形態>
図１４は、スイッチ装置２３，２４の第４実施形態のブロック図を示す。同図中、図８または図１１と同一部分には同一符号を付す。

図１４において、パケット受信／リンク状態監視部５３は、使用ポートＰ１〜Ｐｎの状態を監視し、リンク異常を検出すると収容ＭＡＣ／ＶＬＡＮ通知制御部５４に異常ポートの情報を通知する。

ＶＬＡＮテーブル３４はスイッチ装置２５〜２８向けポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３等に収容されているＶＬＡＮ情報を保持している。

また、ＭＡＣ学習処理部４１は通常のＭＡＣ学習動作を行い、受信したパケットの送信元ＭＡＣアドレス（ＳＡ）に受信ポート情報を付加してＭＡＣテーブル４２に登録する。

収容ＭＡＣ／ＶＬＡＮ通知制御部５４では、リンク異常を通知されたポートに収容されているＶＬＡＮ情報をＶＬＡＮテーブル３４から検索し、このリンク異常のＶＬＡＮ情報をＡＤＭ２１向けポートＰｎ−１，ＰｎからＡＤＭ２１に送信すると共に、リンク異常を通知されたポート情報を基に該当ポートで学習しているリンク異常のＭＡＣ情報をＭＡＣテーブル４２から検索し、検索結果をＡＤＭ２１向けポートＰｎ−１，ＰｎからＡＤＭ２１に送信する。

図１５は、ＡＤＭ２１の第４実施形態のブロック図を示す。同図中、図９または図１２と同一部分には同一符号を付す。

図１５において、ＭＡＣ／ＶＬＡＮ情報受信部５７は、スイッチ装置２３，２４から伝送路２０ｍ，２０ｎ及びインタフェース３８ａ，３８ｂを介してリンク異常のＶＬＡＮ情報を受信すると、受信したＶＬＡＮ情報にインタフェース３８ａ，３８ｂを識別する受信ポート番号を付加してＶＬＡＮテーブル３６に格納する。また、リンク異常のＭＡＣ情報を受信すると、受信したリンク異常のＭＡＣ情報にインタフェース３８ａ，３８ｂを識別する受信ポート番号を付加してＭＡＣテーブル４７に格納する。なお、リングインタフェース３９ａ，３９ｂにはリングネットワークの伝送路が接続されている。

パケット振り分け制御部５８は、ＭＡＣテーブル４７を参照し、登録されているリンク異常のＭＡＣ情報に一致する宛先ＭＡＣアドレス（ＤＡ）を持つパケットの送信先を、ＭＡＣテーブル４７の受信ポート番号に対応するインタフェース３８ａ（または３８ｂ）から他方のインタフェース３８ｂ（または３８ａ）に切り替える。また、パケット振り分け制御部５８はＶＬＡＮテーブル３６を参照し、マルチキャスト、ブロードキャスト、未学習パケットの送信先を、ＶＬＡＮテーブル３６の受信ポート番号に対応するインタフェース３８ａ（または３８ｂ）から他方のインタフェース３８ｂ（または３８ａ）に切り替える。

図１６は、本発明の第４実施形態のネットワーク構成図を示す。同図中、図４と同一部分には同一符号を付す。図１６において、ＡＤＭ２１とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｍ，２０ｎに対するＡＤＭ２１の接続設定はリンクアグリゲーションであり、スイッチ装置２５〜２８とスイッチ装置２３，２４との間の伝送路２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２５〜２８の接続設定はリンクアグリゲーションであり、伝送路２０ｍ，２０ｎ，２０ｅ〜２０ｌに対するスイッチ装置２３，２４の接続設定は通常接続である。

例えば、伝送路ｅで障害が発生し、伝送路２０ｅに接続されているスイッチ装置２５にＶＬＡＮＩＤ＝１，２が収容されている場合、スイッチ装置２５では、自動的に伝送路２０ｅを通じて転送していたトラフィックを、伝送路２０ｆを通じて転送するように切り替える。

スイッチ装置２３では、パケット受信／リンク状態監視部５３にて伝送路２０ｅの障害を検出すると、収容ＭＡＣ／ＶＬＡＮ通知制御部５４が伝送路２０ｅで学習しているＭＡＣアドレス（ＭＡＣアドレス＝１，２）と伝送路２０ｅに収容されているＶＬＡＮ情報（ＶＬＡＮＩＤ＝１，２）をリンク異常のＭＡＣ情報とＶＬＡＮ情報としてＡＤＭ２１に通知する。

スイッチ装置２３からインタフェース３８ａを通してリンク異常のＭＡＣ情報とＶＬＡＮ情報を受信したＡＤＭ２１では、通知されたリンク異常のＭＡＣアドレス＝１，２に該当する宛先アドレスに持つパケットと、通知されたリンク異常のＶＬＡＮＩＤ＝１，２に属するマルチキャスト、ブロードキャスト、未学習パケットをインタフェース３８ｂに集約する。すなわち、インタフェース３８ａに転送していたＭＡＣアドレス＝１，２のトラフィックとＶＬＡＮＩＤ＝１，２のマルチキャスト、ブロードキャスト、未学習パケットのトラフィックを、インタフェース３８ｂに転送するようにする。

その結果、ＭＡＣアドレス＝１，２を宛先アドレスとするトラフィックと、ＶＬＡＮＩＤ＝１，２に属するマルチキャスト、ブロードキャスト、未学習パケットがスイッチ装置２４を通した転送に切り替えられる。

このとき、例えばスイッチ装置２７にＶＬＡＮＩＤ＝１，３が設定されている場合、ＶＬＡＮＩＤ＝１に属するマルチキャスト、ブロードキャスト、未学習パケットのトラフィックは伝送路２０ｎ，２０ｊの経路で伝送され、ＶＬＡＮＩＤ＝１のユニキャストのトラフィックとＶＬＡＮＩＤ＝３の全トラフィックは以前と同様の転送経路、例えば伝送路２０ｍ，２０ｉの経路で伝送される。

本実施形態では、ＭＡＣ単位及びＶＬＡＮ単位に転送経路の変更を行うため、第１実施形態のように、スイッチ装置２３に関するトラフィックすべてをスイッチ装置２４経由の経路に変更する場合に比べ、変更先経路の負荷集中を抑制することが可能となる。また、伝送路２０ｅ〜２０ｎをすべて使用して資源の有効利用を行うことができる。

<第４実施形態のさらに詳しい説明>
図１６において、ＡＤＭ２１とスイッチ装置２３，２４の間の伝送路ｍ，ｎ（例えば伝送路ｍ）が障害になったときは、図５で説明した方法により、スイッチ装置２３にて伝送路２０ｅ，２０ｇ，２０ｉ，２０ｋを疑似障害状態にすることで、スイッチ装置２５〜２８にリンクアグリゲーション伝送路２０ｅ，２０ｇ，２０ｉ，２０ｋを伝送路２０ｆ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｌに切り替えさせ、通信経路をＡＤＭ２１，伝送路２０ｍ，スイッチ装置２３，伝送路２０ｅ，２０ｇ，２０ｉ，２０ｋ，スイッチ装置２５〜２８から、ＡＤＭ２１，伝送路２０ｎ，スイッチ装置２４，伝送路２０ｆ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｌ，スイッチ装置２５〜２８の経路に切り替えることで、通信を復旧させる。

伝送路ｍの障害が復旧したときは、スイッチ装置２３にて伝送路２０ｅ，２０ｇ，２０ｉ，２０ｋを疑似障害状態を解除し、エッジスイッチ装置２５〜２８でリンクアグリゲーションを切り戻させることで、ＡＤＭ２１，伝送路２０ｎ，スイッチ装置２４，伝送路２０ｆ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｌ，スイッチ装置２５〜２８の経路から、ＡＤＭ２１，伝送路２０ｍ，スイッチ装置２３，伝送路２０ｅ，２０ｇ，２０ｉ，２０ｋ，スイッチ装置２５〜２８の経路に切り戻す。

図１７は、本発明の第４実施形態の動作シーケンスを示す。このシーケンスはスイッチ装置２３，２４とスイッチ装置２５〜２８の間の伝送路で、例えば伝送路２０ｅが障害になったときの動作を示している。

通常状態では、以下手順でパケットの転送が行われる。

ステップＳ１−１：ＡＤＭ２１がリングネットワークのＡＤＭ２２等からパケットを受信する。

ステップＳ１−２：ＡＤＭ２１では、受信したパケット内の宛先アドレス（ＤＡ），送信元アドレス（ＳＡ），ＩＰアドレス等からハッシュ演算を行い、リンクアグリゲーション伝送路２０ｍ，２０ｎ（インタフェース３８ａ，インタフェース３８ｂ）のパケット送信先を決定する。

ステップＳ１−３：ＡＤＭ２１は、ステップＳ１−２で決定したＩＦにパケットを送信する。

ステップＳ１−４：先のステップＳ１−３で送信されたパケットは、スイッチ装置２３，２４のどちらかで受信される。

ステップＳ１−５：パケットを受信したスイッチ装置２３，２４は、自装置の学習結果に従い、パケット転送を行う。

ステップＳ１−６：先のステップＳ１−５でスイッチ装置２３，２４から送信されたパケットは、例えばスイッチ装置２５のリンクアグリゲーション伝送路２０ｅ，２０ｆのから受信される。

伝送路２０ｅが障害となったときは、以下手順でパケット転送が行われる。

ステップＳ２−１：伝送路２０ｅで障害が発生する。

ステップＳ２−２：伝送路２０ｅの障害を検出したスイッチ装置２５では、リンクアグリゲーション伝送路２０ｅ向けのトラフィックを伝送路２０ｆに集約する。

ステップＳ２−３：伝送路２０ｅの障害を検出したスイッチ装置２３では、伝送路２０ｅで学習しているＭＡＣテーブル４２のＭＡＣ情報と、伝送路２０ｅに収容されているＶＬＡＮテーブル３４のＶＬＡＮ情報をＡＤＭ２１に通知する。

図１８にスイッチ装置２３のＭＡＣテーブル４２の一実施形態を示す。ＭＡＣテーブル４２には、受信したパケットの送信元ＭＡＣアドレス（ＳＡ）に対応して受信ポート番号が登録される。

図１９にスイッチ装置２３のＶＬＡＮテーブル３４の一実施形態を示す。ＶＬＡＮテーブル３４には、ポート番号に対応して収容するＶＬＡＮ情報（すなわちＶＬＡＮＩＤ）が登録される。

図２０にスイッチ装置２３からＡＤＭ２１にＭＡＣ情報とＶＬＡＮ情報を通知する状態通知パケットの一実施形態を示す。状態通知パケットは、宛先ＭＡＣアドレス（ＤＡ）と、送信元ＭＡＣアドレス（ＳＡ）と、状態通知パケットであることを識別するための識別タイプ（Ｔｙｐｅ）と、状態と、通知対象ポートで学習されているＭＡＣアドレス数である通知ＭＡＣ数と、通知ＭＡＣ数分の通知対象ポートで学習されているＭＡＣアドレスと、通知対象ポートに収容されているＶＬＡＮ数である通知ＶＬＡＮ数と、通知ＶＬＡＮ数分の通知対象ポートに収容されているＶＬＡＮ情報と、誤り訂正符号（ＣＲＣ）よりなる。

状態は、図２０に拡大して示すように、全１６ビットのうちビット０〜６で通知対象ポート番号を示し、ビット７＝０で正常（ＭＡＣ情報，ＶＬＡＮ情報なし）、ビット７＝１で異常（ＭＡＣ情報，ＶＬＡＮ情報あり）を示している。

図１７のステップＳ２−４：ＡＤＭ２１では、ステップＳ２−３で通知されたＭＡＣ情報とＶＬＡＮ情報を自装置内のＭＡＣテーブル４７とＶＬＡＮテーブル３６に保持する。

図２１にＡＤＭ２１のＭＡＣテーブル４７の一実施形態を示す。ＭＡＣテーブル４７には、状態通知パケット内の状態の通知対象ポート番号と、状態通知パケット内の通知対象ポートで学習されているＭＡＣアドレスと、ＡＤＭ２１の受信ポート番号（インタフェース３８ａ，３８ｂ等）が登録される。

図２２にＡＤＭ２１のＶＬＡＮテーブル３６の一実施形態を示す。ＶＬＡＮテーブル３６には、状態通知パケット内の状態の通知対象ポート番号と、ＡＤＭ２１の受信ポート番号（インタフェース３８ａ，３８ｂ等）と、状態通知パケット内の通知対象ポートに対応して収容するＶＬＡＮ情報が登録される。

図１７のステップＳ２−５：ＡＤＭ２１がリングネットワークからパケットを受信する。

ステップＳ２−６：ステップＳ２−５で受信したパケットの宛先ＭＡＣアドレス（ＤＡ）が、ステップＳ２−４で保持したＭＡＣテーブル４７に設定されているか、または、ＶＬＡＮテーブル３６のＶＬＡＮ−ＩＤに属するブロードキャストパケット（ＢＣ），マルチキャストパケット（ＭＣ），未学習ユニキャストパケット（ＵＵＣ）である場合、インタフェース３８ｂにパケットを送信する。なお、その他のパケットについては、通常状態の手順でパケット転送を行う）
ステップＳ２−７：ステップＳ２−６で送信されたパケットは、スイッチ装置２４で受信され、自装置の学習結果に従ってパケット転送を行う。

ステップＳ２−８：ステップＳ２−７で転送されたパケットは、スイッチ装置２５及び、同一ＶＬＡＮ情報を収容するスイッチ装置２７のリンクアグリゲーション伝送路ｆ，ｊからスイッチ装置２５，２７で受信されることになる。

伝送路２０ｅの障害が復旧したときは、以下手順でパケット転送が行われる。

ステップＳ３−１：伝送路２０ｅの障害が復旧する。

ステップＳ３−２：伝送路２０ｅの障害復旧を検出したスイッチ装置２３では、リンクアグリゲーション伝送路２０ｆに切り替えた伝送路２０ｅのトラフィックを伝送路２０ｅに戻す。

ステップＳ３−３：伝送路２０ｅの障害復旧を検出したスイッチ装置２３では、ＡＤＭ２１に伝送路２０ｅで学習しているＭＡＣ情報と、伝送路２０ｅに収容されているＶＬＡＮ情報を消去するよう指示する。

ステップＳ３−４：ＡＤＭ２１では、ステップＳ２−３で通知されたＭＡＣ情報と、ＶＬＡＮ情報を自装置内のＭＡＣテーブル４７とＶＬＡＮテーブル３６から消去する。

ステップＳ３−５：ステップＳ３−４によりＡＤＭ２１で切り替え対象の情報が消去されるため、以降は、通常状態のステップＳ１−１〜Ｓ１−６によってパケットの転送が行われる。

このように、本実施形態によれば、レイヤ２スイッチまたはレイヤ３スイッチ等のスイッチ装置を用いて回線接続サービスを行うキャリアにおいて、冗長なしから冗長ありへの冗長構成変更を容易にすると共に、リンクアグリゲーションによる装置冗長及び回線冗長を実現することで、ネットワークの信頼性を保持した状態で、エッジのスイッチ装置増設によるエンドユーザポートの増設も容易に対応可能となる。

なお、リンク状態監視部３１，ＶＬＡＮ情報受信部３５，パケット受信／リンク状態監視部４３，５３が請求項記載の障害検出手段に相当し、疑似障害制御部３２が疑似障害制御手段に相当し、収容ＶＬＡＮ通知制御部３３が仮想ネットワーク識別子通知手段に相当し、収容ＭＡＣ通知制御部４４が学習アドレス通知手段に相当し、収容ＭＡＣ／ＶＬＡＮ通知制御部５４が学習アドレス及び仮想ネットワーク識別子通知手段に相当し、パケット振り分け制御部３７，４８，５８が伝送路切り替え手段に相当する。
（付記１）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの冗長方法であって、
前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置は、異なる中位スイッチ装置に接続された伝送路に対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置にて前記中位スイッチ装置に接続され障害が発生した伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることを特徴とするネットワークの冗長方法。
（付記２）
付記１記載のネットワークの冗長方法において、
前記中位スイッチ装置は、自装置に接続されたいずれかの伝送路で障害を検出したとき、自装置に接続されたすべての伝送路を疑似障害状態とし、
前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置で疑似障害状態の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることを特徴とするネットワークの冗長方法。
（付記３）
付記１記載のネットワークの冗長方法において、
前記中位スイッチ装置は、前記下位スイッチ装置に接続された伝送路で障害を検出したとき、前記障害を検出した伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子を前記上位スイッチ装置に通知し、
前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から通知された仮想ネットワーク識別子に対応するパケットの送信先の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることを特徴とするネットワークの冗長方法。
（付記４）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの中位スイッチ装置において、
前記自装置に接続された伝送路の障害を検出する障害検出手段と、
前記障害検出手段で障害が検出されたとき前記自装置に接続されたすべての伝送路を疑似障害状態とする疑似障害制御手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。
（付記５）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの上位スイッチ装置において、
前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から障害検出伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子を通知されて、前記仮想ネットワーク識別子に対応するパケットを送信する伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替える伝送路切り替え手段を
有することを特徴とする上位スイッチ装置。
（付記６）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの中位スイッチ装置において、
前記下位スイッチ装置に接続された伝送路で障害を検出する障害検出手段と、
前記障害検出手段で障害が検出された伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子を前記上位スイッチ装置に通知する仮想ネットワーク識別子通知手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。
（付記７）
付記１記載のネットワークの冗長方法において、
前記中位スイッチ装置は、前記下位スイッチ装置に接続された伝送路で障害を検出したとき、前記障害を検出した伝送路で学習されている学習アドレスを前記上位スイッチ装置に通知し、
前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から通知された学習アドレスを宛先アドレスとするパケットの送信先の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることを特徴とするネットワークの冗長方法。
（付記８）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの中位スイッチ装置において、
前記下位スイッチ装置に接続された伝送路で障害を検出する障害検出手段と、
前記障害検出手段で障害が検出された伝送路で学習されている学習アドレスを前記上位スイッチ装置に通知する学習アドレス通知手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。
（付記９）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの上位スイッチ装置において、
前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から障害検出伝送路で学習されている学習アドレスを通知されて、前記学習アドレスを宛先アドレスとするパケットを送信する伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替える伝送路切り替え手段を
有することを特徴とする上位スイッチ装置。
（付記１０）
付記１載のネットワークの冗長方法において、
前記中位スイッチ装置は、前記下位スイッチ装置に接続された伝送路で障害を検出したとき、前記障害を検出した伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子と、前記障害を検出した伝送路で学習されている学習アドレスを前記上位スイッチ装置に通知し、
前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から通知された学習アドレスを宛先アドレスとするパケットの送信先の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替え、前記中位スイッチ装置から通知された仮想ネットワーク識別子に対応するマルチキャストまたはブロードキャストまたは未学習のパケットの送信先の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることを特徴とするネットワークの冗長方法。
（付記１１）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの中位スイッチ装置において、
前記下位スイッチ装置に接続された伝送路で障害を検出する障害検出手段と、
前記障害検出手段で障害が検出された伝送路で学習されている学習アドレスと前記障害検出手段で障害が検出された伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子を前記上位スイッチ装置に通知する学習アドレス及び仮想ネットワーク識別子通知手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。
（付記１２）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの上位スイッチ装置において、
前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から障害検出伝送路で学習されている学習アドレスと障害検出伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子を通知されて、前記学習アドレスを宛先アドレスとするパケットを送信する伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替え、前記仮想ネットワーク識別子に対応するマルチキャストまたはブロードキャストまたは未学習のパケットの送信先の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替える伝送路切り替え手段を
有することを特徴とする上位スイッチ装置。

従来のスパニングツリープロトコルを用いた伝送路冗長を説明するための図である。 従来のリンクアグリゲーションを用いた伝送路冗長を説明するための図である。 従来のその他の伝送路冗長を説明するための図である。 本発明によるネットワークの基本構成を示す図である。 本発明による障害発生時の動作を説明するための図である。 本発明の第１実施形態のネットワーク構成図である。 本発明の伝送装置の一実施形態の構成図である。 スイッチ装置２３，２４の第２実施形態のブロック図である。 ＡＤＭ２１の第２実施形態のブロック図である。 本発明の第２実施形態のネットワーク構成図である。 スイッチ装置２３，２４の第３実施形態のブロック図である。 ＡＤＭ２１の第３実施形態のブロック図である。 本発明の第３実施形態のネットワーク構成図である。 スイッチ装置２３，２４の第４実施形態のブロック図である。 ＡＤＭ２１の第４実施形態のブロック図である。 本発明の第４実施形態のネットワーク構成図である。 本発明の第４実施形態の動作シーケンスである。 スイッチ装置２３のＭＡＣテーブル４２の一実施形態を示す図である。 スイッチ装置２３のＶＬＡＮテーブル３４の一実施形態を示す図である。 状態通知パケットの一実施形態を示す図である。 ＡＤＭ２１のＭＡＣテーブル４７の一実施形態を示す図である。 ＡＤＭ２１のＶＬＡＮテーブル３６の一実施形態を示す図である。

符号の説明

２０ｅ〜２０ｌ，２０ｍ，２０ｎ 伝送路
２１，２２ ＡＤＭ
２３〜２８ スイッチ装置
３１ リンク状態監視部
３２ 疑似障害制御部
３３ 収容ＶＬＡＮ通知制御部
３４，３６ ＶＬＡＮテーブル
３５ ＶＬＡＮ情報受信部
３７，４８，５８ パケット振り分け制御部
３８ａ，３８ｂ インタフェース
３９ａ，３９ｂ リングインタフェース
４１ ＭＡＣ学習処理部
４２，４７ ＭＡＣテーブル
４３，５３ パケット受信／リンク状態監視部
４４ 収容ＭＡＣ通知制御部
４６ ＭＡＣ情報受信部
４８，５８ パケット振り分け制御部
５４ 収容ＭＡＣ／ＶＬＡＮ通知制御部
５７ ＭＡＣ／ＶＬＡＮ情報受信部

Claims (5)

1. 上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの冗長方法であって、
   前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置は、異なる中位スイッチ装置に接続された伝送路に対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
   前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置にて前記中位スイッチ装置に接続され障害が発生した伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることを特徴とするネットワークの冗長方法。
2. 請求項１記載のネットワークの冗長方法において、
   前記中位スイッチ装置は、自装置に接続されたいずれかの伝送路で障害を検出したとき、自装置に接続されたすべての伝送路を疑似障害状態とし、
   前記上位スイッチ装置及び下位スイッチ装置で疑似障害状態の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることを特徴とするネットワークの冗長方法。
3. 請求項１記載のネットワークの冗長方法において、
   前記中位スイッチ装置は、前記下位スイッチ装置に接続された伝送路で障害を検出したとき、前記障害を検出した伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子を前記上位スイッチ装置に通知し、
   前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から通知された仮想ネットワーク識別子に対応するパケットの送信先の伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替えることを特徴とするネットワークの冗長方法。
4. 上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの中位スイッチ装置において、
   前記自装置に接続された伝送路の障害を検出する障害検出手段と、
   前記障害検出手段で障害が検出されたとき前記自装置に接続されたすべての伝送路を疑似障害状態とする疑似障害制御手段を
   有することを特徴とする中位スイッチ装置。
5. 上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に伝送路で接続された複数の中位スイッチ装置と、前記複数の中位スイッチ装置それぞれに伝送路で接続された複数の下位スイッチ装置とを有するネットワークの上位スイッチ装置において、
   前記上位スイッチ装置は、前記中位スイッチ装置から障害検出伝送路に収容されている仮想ネットワーク識別子を通知されて、前記仮想ネットワーク識別子に対応するパケットを送信する伝送路をリンクアグリゲーション設定された他の伝送路に切り替える伝送路切り替え手段を
   有することを特徴とする上位スイッチ装置。

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