JP4688765B2

JP4688765B2 - ネットワークの冗長方法及び中位スイッチ装置

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Publication number: JP4688765B2
Application number: JP2006254421A
Authority: JP
Inventors: 浩徳三重野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2011-05-25
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Also published as: US20080068985A1; JP2008078893A

Description

本発明は、ネットワークの冗長方法及び中位スイッチ装置に関し、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中位スイッチ装置に関する。

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アドレス学習機能を備える。この機能はフレームを受信した際に、送信元ＭＡＣアドレスを取得（抽出）し、入力ポート、ＶＬＡＮ情報（すなわち、ＶＬＡＮＩＤ［ＶｉｒｔｕａｌＬＡＮＩＤ］：仮想ネットワーク識別子）と共にＦＤＢ（ＦｏｒｗａｒｄｉｎｇＤａｔａＢａｓｅ：学習テーブル）に保存する。この動作を学習するという。

また、フレームが到着した際に送信先ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ情報を取得し、ＦＤＢを検索して該当ＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報が一致するポートにフレームの転送を行う。該当するエントリがない場合は、該当ＶＬＡＮ情報を設定したポートのうち入力ポート以外のポートにフレームをコピーして転送する、フラッディングを行う。

スイッチ装置では、リンクアグリゲーション（ＬｉｎｋＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ：リンク集合体）機能を用いて、回線帯域の増設、回線冗長を行う。リンクアグリゲーションは複数の物理回線を１本の論理回線に見せる技術であり、論理回線宛のフレームを特定のルールに基づき対応する複数の物理ポートのうちいずれかに振り分ける機能であり、リンクアグリゲーションを構成するいずれかの物理回線に障害が発生した場合は、他の正常な回線で通信を続行する機能である。

スイッチ装置は、ボックス型とシャーシ型の２種類に分類することができる。ボックス型スイッチは、ＣＰＵ部とインタフェース部が一体化したカードタイプであり、シャーシ型はＣＰＵ部とインタフェース部が別々のカードであり、交換可能なものを示す。また、インタフェース部は必要に応じて追加が可能である。シャーシ型スイッチ装置は複数のカードを有し、異なるカード間でリンクアグリゲーションを実現することにより、カード障害による回線への影響を小さくすることも可能である。この機能をカード間リンクアグリゲーション機能と呼ぶ。

なお、特許文献１には、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指示の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することが記載されている。
特開２００５−１７５５９１号公報

広域イーサネット（登録商標）では、図１に示すように、ＶＷＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）に接続されたシャーシ型スイッチである集約スイッチ１１の配下にボックス型スイッチであるエッジスイッチ１２，１３を設置する場合がある。この際ユーザ数が増加すると、下位に設置したエッジスイッチ１２，１３等が増加し、集約スイッチ１１のポート数が不足する場合がある。また、各エッジスイッチ１２，１３等における契約帯域が狭い場合は、集約スイッチ１１のスイッチング容量自体は余裕があるが、ポート数が不足してしまうという問題があった。

これを解決するために、図２に示すように、シャーシ型スイッチである集約スイッチ１１とボックス型スイッチであるエッジスイッチ１２，１３，１４の間に、シャーシ型スイッチである集約スイッチ１５，１６を追加する構成が考えられる。この場合、リンクアグリゲーションを設定した集約スイッチ１１とエッジスイッチ１２，１３，１４との間に集約スイッチ１５，１６を挿入接続するため、主信号への影響を最小限にしてネットワーク構成の変更が可能であるが、シャーシ型スイッチである集約スイッチ１５，１６はボックス型スイッチに比べ高価であり、一般的に容量も大であるためオーバースペックとなる場合もある。また上位の集約スイッチ１１のスイッチ容量が余っている場合にはスイッチ容量としてもコストパフォーマンスが悪いという問題があった。

図２において、集約スイッチ１１とエッジスイッチ１２，１３，１４との間の集約スイッチ１５，１６の代りにボックス型スイッチを挿入接続しようとすると、集約スイッチ１５，１６の代りのボックス型スイッチとボックス型スイッチであるエッジスイッチ１２，１３，１４との間でリンクアグリゲーションを設定できず、冗長構成を採ることができないという問題があった。

このように、従来の技術では、図１のようなネットワーク構成で運用しているネットワークにおいて集約スイッチのポート数を増加させる場合に、既存回線に影響なく冗長機能を保持したボックス型スイッチを集約スイッチとして増設することができない。

また、図３に示すように、シャーシ型スイッチである集約スイッチ１１に、ボックス型スイッチ１７，１８，１９をリング状に接続し、リングプロテクションを使用する構成が考えられる。これにより、高価なシャーシ型スイッチ１５，１６を使用せずに冗長構成を採ることが可能であるが、ネットワーク構成を図１のような既存のツリー構成から図３のようなリング構成に変更するためには、既存の運用回線に影響を与えてしまうという問題があった。また、ネットワーク構成を変更するためには、ユーザ回線を止めるか、または、コストが高くスペースメリットのないシャーシ型スイッチで集約することになるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、上位スイッチ装置のポート数を増加させるために増設する中位スイッチ装置としてボックス型スイッチを使用でき、冗長機能を有することができ、既存装置の設定変更の必要がないネットワークの冗長方法及び中位スイッチ装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様による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接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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、前記一対の中位スイッチ装置の同一ポート番号のポートに対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
前記一対の中位スイッチ装置は冗長用ポートにより相互に接続され、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの入力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送し、
前記一対の中位スイッチ装置の他方にて前記冗長用ポートから転送された前記フレームに付加された入力ポート情報に従って前記フレームを転送することにより、上位スイッチ装置のポート数を増加させるために増設する中位スイッチ装置としてボックス型スイッチを使用でき、冗長機能を有することができ、既存装置の設定変更の必要がない。

また、本発明の他の一実施態様による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接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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、前記一対の中位スイッチ装置の同一ポート番号のポートに対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
前記一対の中位スイッチ装置は冗長用ポートにより相互に接続され、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの出力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送し、
前記一対の中位スイッチ装置の他方にて前記冗長用ポートから転送された前記フレームに付加された出力ポート情報に従って前記フレームを転送することにより、上位スイッチ装置のポート数を増加させるために増設する中位スイッチ装置としてボックス型スイッチを使用でき、冗長機能を有することができ、既存装置の設定変更の必要がない。

また、前記ネットワークの冗長方法において、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記上位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポートに設定された仮想ネットワーク識別子を認識し、前記下位スイッチ装置に接続されているアクセスポートのうち認識した前記仮想ネットワーク識別子が設定されたアクセスポートをリンクダウンさせる構成とすることができる。

また、本発明の一実施態様による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接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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であって、
前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの入力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送する入力ポート付加転送手段と、
前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された入力ポート情報に従って前記フレームを転送するフレーム転送手段を有することにより、上位スイッチ装置のポート数を増加させるために増設する中位スイッチ装置としてボックス型スイッチを使用でき、冗長機能を有することができ、既存装置の設定変更の必要がない。

また、本発明の他の一実施態様による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接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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であって、
前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの出力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送する出力ポート付加転送手段と、
前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された出力ポート情報に従って前記フレームを転送するフレーム転送手段を有することにより、上位スイッチ装置のポート数を増加させるために増設する中位スイッチ装置としてボックス型スイッチを使用でき、冗長機能を有することができ、既存装置の設定変更の必要がない。

本発明によれば、上位スイッチ装置のポート数を増加させるために増設する中位スイッチ装置としてボックス型スイッチを使用でき、冗長機能を有することができ、既存装置の設定変更の必要がない。

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。

<ネットワークの構成>
図４は、本発明方法を適用したネットワークの原理図を示す。同図中、ＶＷＡＮに接続された既存のシャーシ型スイッチである集約スイッチ２１と、ユーザを収容する既存のボックス型スイッチであるエッジスイッチ２２，２３の間に、一対のボックス型スイッチ２５，２６を追加する。なお、集約スイッチ２１が上位スイッチ装置であり、ボックス型スイッチ２５，２６が中位スイッチ装置であり、エッジスイッチ２２，２３が下位スイッチ装置である。

本発明方法では、下記に示す構成とする。
（１）一対のボックス型スイッチ２５，２６を使用して装置冗長構成とする。
（２）集約スイッチ２１及びエッジスイッチ２２，２３それぞれの一対のボックス型スイッチ２５，２６に対する接続設定はリンクアグリゲーションとし、集約スイッチ２１及びエッジスイッチ２２，２３それぞれは一対のボックス型スイッチ２５，２６の同じポート番号のポートに収容する。
（３）一対のボックス型スイッチ２５，２６間を、通常時は使用しない冗長用ポートであるリダンダントポート（ＲＰ）で接続する。
（４）ボックス型スイッチ２５，２６のいずれかの故障時には故障したボックス型スイッチの全ポートを閉塞する。
（５）ポート障害時はボックス型スイッチ２５，２６のリダンダントポートを使用して迂回する。この迂回時には、入力ポート情報または出力ポート情報を通知することでループを防止する。

<ボックス型スイッチの構成>
図５は、本発明のボックス型スイッチ２５，２６のブロック図を示す。ボックス型スイッチは、アクセスポート（ＡＰ）３１、ネットワークポート（ＮＰ）３２、リダンダントポート（ＲＰ）３３、スイッチ部３４、ＣＰＵ部３５、ＦＤＢ（学習テーブル）３６から構成されている。ＣＰＵ部３５内では、入力ポート付加転送手段３５ａ，フレーム転送手段３５ｂ，出力ポート付加転送手段３５ｃ，フレーム転送手段３５ｄ，リンクダウン手段３５ｅ，学習同期手段３５ｆ，インバンド監視手段３５ｇそれぞれとして動作するプログラムが実行される。

アクセスポート（ＡｃｃｅｓｓＰｏｒｔ：ＡＰ）３１は下位スイッチ装置と接続され、ネットワークポート（ＮｅｔｗｏｒｋＰｏｒｔ：ＮＰ）３２は上位スイッチ装置と接続され、リダンダントポート（ＲｅｄｕｎｄａｎｔＰｏｒｔ：ＲＰ）３３は他方のボックス型スイッチのリダンダントポートに接続される。スイッチ部３４はＣＰＵ部３５の制御によりアクセスポート３１，ネットワークポート３２，リダンダントポート３３間の接続を行う。

また、ＣＰＵ部３５の制御によりＦＤＢ３６の学習が行われ、また、学習同期手段３５ｆにより一対のボックス型スイッチ２５，２６におけるＦＤＢ３６の内容の同期をとる。更に、インバンド監視手段３５ｇによってインバンド監視が行われる。

図６は、学習同期手段３５ｆが実行する学習テーブル内容同期処理のフローチャートを示す。同図中、ボックス型スイッチ２５，２６のうち例えば一方のボックス型スイッチ２５にフレームが到着すると、ステップＳ２０で到着フレームの送信元ＭＡＣアドレス（ＳＡ）とＶＬＡＮ情報と入力ポート番号を用いてＦＤＢ３６の検索を行い、同一のＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報とポート番号がＦＤＢ３６に登録されているか否かを判別する。

ＦＤＢ３６に同一のＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報とポート番号が登録されている場合、ステップＳ２１で、このＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報とポート番号に対応するエントリのエージングタイマをリセットする。エージングタイマは当該エントリが所定時間以上使用されない場合にエージング処理にてＦＤＢ３６から削除するために設けられている。

一方、ＦＤＢ３６に同一のＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報とポート番号が登録されていない場合、ステップＳ２２で到着フレームの送信元ＭＡＣアドレス（ＳＡ）とＶＬＡＮ情報と入力ポート番号をＦＤＢ３６に登録して学習する。

この後、ステップＳ２３で、他方のボックス型スイッチ２６に対しリダンダントポートＲＰからエージングタイマリセット依頼パケットまたはＭＡＣ学習依頼パケットを送信する。この際には複数の学習情報、すなわちＭＡＣアドレス（ＳＡ）、ＶＬＡＮ情報、ポート番号を１フレームにまとめて送信する。

他方のボックス型スイッチ２６では、ボックス型スイッチ２５からエージングタイマリセット依頼パケットまたはＭＡＣ学習依頼パケットが到着すると、ステップＳ２５でエージングタイマリセット依頼パケットまたはＭＡＣ学習依頼パケットで通知されたＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報とポート番号でＦＤＢ３６を検索して、同一のＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報とポート番号が登録されているか否かを判別する。

ＦＤＢ３６に同一のＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報とポート番号が登録されている場合、ステップＳ２６で、このＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報に対応するエントリのエージングタイマをリセットする。

一方、ＦＤＢ３６に同一のＭＡＣアドレスとＶＬＡＮ情報とポート番号が登録されていない場合、ステップＳ２７で到着フレームのＭＡＣアドレス（ＳＡ）とＶＬＡＮ情報とポート番号をＦＤＢ３６に登録して学習し、一対のボックス型スイッチ２５，２６におけるＦＤＢ３６の内容を同期させる。

これにより、ボックス型スイッチ２５，２６のいずれか一方でフラッディングが行われると他方ではフラッディングを行う必要がなく、フラッディングの回数を減らすことができる。

<通常時動作>
図７は、本発明方法を適用したネットワークの通常時動作を説明するための構成図を示す。同図中、図５と同一部分には同一符号を付す。図７において、集約スイッチ２１及びエッジスイッチ２２，２３それぞれを、一対のボックス型スイッチ２５，２６の同じポート番号のポートに接続する。

例えば集約スイッチ２１のポートＰ１，Ｐ２をボックス型スイッチ２５，２６それぞれのネットワークポート３２のポートＮＰ１に接続し、エッジスイッチ２２のポートＰ１，Ｐ２をボックス型スイッチ２５，２６それぞれのアクセスポート３１のポートＡＰ１に接続し、エッジスイッチ２３のポートＰ１，Ｐ２をボックス型スイッチ２５，２６それぞれのアクセスポート３１のポートＡＰ２に接続する。また、ボックス型スイッチ２５，２６の間はリダンダントポート（ＲＰ）３３を用いて接続する。

集約スイッチ２１とボックス型スイッチ２５，２６との間の伝送路に対する集約スイッチ２１の接続設定はリンクアグリゲーションであり、エッジスイッチ２２，２３とボックス型スイッチ２５，２６との間の伝送路に対するエッジスイッチ２２，２３の接続設定はリンクアグリゲーションである。

ボックス型スイッチ２５，２６それぞれのＣＰＵ部３５は、リダンダントポート３３を用いて、キープアライブパケットを定期的に送受信し、互いのボックス型スイッチ２５，２６が正常に稼動中であるか否かを確認する。

また、一対のボックス型スイッチ２５，２６のいずれかでＭＡＣアドレスの新規学習を行った場合は、リダンダントポート３３を使用して他方のボックス型スイッチに学習依頼パケットを通知することで、２台のボックス型スイッチ２５，２６のＦＤＢ（学習テーブル）３６内容の同期をとる。すなわち、一方で学習した情報を他方のＦＤＢに通知して学習させる。

一対のボックス型スイッチ２５，２６は、リダンダントポート３３以外のアクセスポート３１及びネットワークポート３２で通常のレイヤ２スイッチを同じように動作する。ＶＬＡＮ情報に関してもリダンダントポート３３以外のアクセスポート３１及びネットワークポート３２に設定する。

上位の集約スイッチ２１と下位のエッジスイッチ２２の間はリンクアグリゲーションによりボックス型スイッチ装置２５，２６のいずれか一方に接続される。同様に、上位の集約スイッチ２１と下位のエッジスイッチ２３の間はリンクアグリゲーションによりボックス型スイッチ装置２５，２６のいずれか一方に接続される。集約スイッチ２１またはエッジスイッチ２２からのフレームを受信したスイッチ装置２５（または２６）はリダンダントポート３３以外のアクセスポート３１及びネットワークポート３２で通常のスイッチング処理を行う。

<ボックス型スイッチのアクセスポート障害に対する動作の第１実施形態>
図８は、ボックス型スイッチのアクセスポート障害に対する動作の第１実施形態を説明するための構成図を示す。同図中、括弧付き番号は以下の文章に付した番号と対応する。なお、ボックス型スイッチのアクセスポート３１とエッジスイッチ間の回線に、ケーブル断などの障害が発生した場合も同様の動作となる。

ボックス型スイッチ２５におけるアクセスポート３１内のポートＡＰ１に障害が発生した場合、ボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５はこのポートＡＰ１の障害を検出する。

その後、ボックス型スイッチ２５のネットワークポート３２（例えばポートＮＰ１）にアクセスポート３１内のポートＡＰ１宛のフレームが到着した場合（１）、ＣＰＵ部３５はこのフレームをスイッチ部３４、リダンダントポート３３からボックス型スイッチ２６に転送する。なお、フラッディングによりポートＡＰ１宛のフレームが発生する場合もボックス型スイッチ２５においてフラッディングは行わず、ポートＡＰ１宛のフレームと同様に、このフレームをスイッチ部３４、リダンダントポート３３からボックス型スイッチ２６に転送する（２）。

その際、ＣＰＵ部３５内で動作する入力ポート付加転送手段３５ａは、ＶＬＡＮタグのＴＰＩＤフィールドを利用して、転送するフレームが入力した入力ポート情報としてネットワークポート３２のポートＮＰ１を付加してボックス型スイッチ２６に転送する。

図１１に、ＶＬＡＮタグを付加されたフレームのフォーマットを示す。同図中、ＭＡＣヘッダは、送信先ＭＡＣアドレス（ＤＡ）、送信元ＭＡＣアドレス（ＳＡ）、タグ・ヘッダのＴＰＩＤ（ＴａｇＰｒｏｔｏｃｏｌＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）及びＴＣＩ（ＴａｇＣｏｎｔｒｏｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、タイプ／長さ、Ｅ−ＲＩＦ（ＥｍｂｅｄｄｅｄＲｏｕｔｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＦｉｅｌｄ）にて構成され、この後に送信データが続く。上記のＴＣＩは、ユーザ・プライオリティ、ＣＦＩ（ＣａｎｏｎｉｃａｌＦｏｒｍａｔＩｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＶＬＡＮ情報としてのＶＬＡＮＩＤから構成されている。

ボックス型スイッチ２６のＣＰＵ部３５内で動作するフレーム転送手段３５ｂは、リダンダントポート３３から受信したフレームのＶＬＡＮタグから受信ポート情報（すなわち、ポートＮＰ１）を抽出し、このフレームに対し抽出した受信ポート情報の指示するネットワークポート３２のポートＮＰ１からフレームを受信した場合と同等のスイッチング処理を実施する（３）。また、このフレームでフラッディングが必要な場合には、フラッディングを実施する。

これにより、例えばポートＡＰ１に障害が発生したボックス型スイッチ２５からリダンダントポート３３を通してボックス型スイッチ２６に転送されたフレームは、ボックス型スイッチ２６のアクセスポート３１のポートＡＰ１からエッジスイッチ２２に向けて伝送される。

ボックス型スイッチ２５のアクセスポート３１のポートＡＰ１における障害が復旧した場合、ボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５はこのポートＡＰ１の復旧を検出する。その後、ボックス型スイッチ２５のネットワークポート３２にアクセスポート３１内のポートＡＰ１宛のフレームが到着した場合、このフレームをスイッチ部３４から復旧したポートＡＰ１に転送して、ポートＡＰ１からエッジスイッチ２２に向けて伝送する。

<ボックス型スイッチのアクセスポート障害に対する動作の第２実施形態>
図９は、ボックス型スイッチのアクセスポート障害に対する動作の第２実施形態を説明するための構成図を示す。同図中、括弧付き番号は以下の文章に付した番号と対応する。なお、ボックス型スイッチのアクセスポート３１とエッジスイッチ間の回線に、ケーブル断などの障害が発生した場合も同様の動作となる。

その後、ボックス型スイッチ２５のネットワークポート３２（例えばポートＮＰ１）にアクセスポート３１内のポートＡＰ１宛のフレームが到着した場合（１）、ＣＰＵ部３５はこのフレームのフラッディングが必要か否かを判別し、必要であればボックス型スイッチ２５のスイッチ部３４でフラッディングを行う（２）。この場合、到着したフレームはアクセスポート３１内のポートＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３にフラッディングされる。

フラッディングした後、障害のあるアクセスポート３１のポートＡＰ１宛のフレームをリダンダントポート３３からボックス型スイッチ２６に転送する。また、フラッディングが不要な場合、ＣＰＵ部３５はポートＡＰ１宛のフレームをスイッチ部３４、リダンダントポート３３からボックス型スイッチ２６に転送する（３）。

その際、ＣＰＵ部３５内で動作する出力ポート付加転送手段３５ｃは、ＶＬＡＮタグのＴＰＩＤフィールドを利用して、転送するフレームを出力する出力ポート情報としてアクセスポート３１のポートＡＰ１を付加してボックス型スイッチ２６に転送する。

ボックス型スイッチ２６のＣＰＵ部３５内で動作するフレーム転送手段３５ｄは、リダンダントポート３３から受信したフレームのＶＬＡＮタグから送信先ポート情報を抽出し（すなわち、ポートＡＰ１）、このフレームに対し抽出した送信先ポート情報の指示するアクセスポート３１のポートＡＰ１に転送するスイッチング処理を実施する（４）。なお、ボックス型スイッチ２６においてフラッディングは行わない。

<ボックス型スイッチのネットワークポート障害に対する動作の第１実施形態>
図８を用いてボックス型スイッチのネットワークポート障害に対する動作の第１実施形態を説明する。なお、ボックス型スイッチのネットワークポート３２と集約スイッチ２１間の回線に、ケーブル断などの障害が発生した場合も同様の動作となる。

ボックス型スイッチ２５におけるネットワークポート３２内のポートＮＰ１に障害が発生した場合、ボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５はこのポートＮＰ１の障害を検出する。

その後、ボックス型スイッチ２５のアクセスポート３１のポートＡＰ１にネットワークポート３２内のポートＮＰ１宛のフレームが到着した場合、ＣＰＵ部３５はこのフレームをスイッチ部３４、リダンダントポート３３からボックス型スイッチ２６に転送する。なお、フラッディングによりポートＮＰ１宛のフレームが発生する場合もボックス型スイッチ２５においてフラッディングは行わず、ポートＮＰ１宛のフレームと同様に、このフレームをスイッチ部３４、リダンダントポート３３からボックス型スイッチ２６に転送する。

その際、ＣＰＵ部３５内で動作する入力ポート付加転送手段３５ａは、ＶＬＡＮタグのＴＰＩＤフィールドを利用して、転送するフレームが入力した入力ポート情報としてアクセスポート３１のポートＡＰ１を付加してボックス型スイッチ２６に転送する。

ボックス型スイッチ２６のＣＰＵ部３５内で動作するフレーム転送手段３５ｂは、リダンダントポート３３から受信したフレームのＶＬＡＮタグから受信ポート情報（すなわち、ポートＡＰ１）を抽出し、このフレームに対し抽出した受信ポート情報の指示するアクセスポート３２のポートＡＰ１からフレームを受信した場合と同等のスイッチング処理を実施する。このフレームでフラッディングが必要な場合には、フラッディングを実施する。

これにより、例えばポートＮＰ１に障害が発生したボックス型スイッチ２５からリダンダントポート３３を通してボックス型スイッチ２６に転送されたフレームは、ボックス型スイッチ２６のネットワークポート３２のポートＮＰ１から集約スイッチ２１に向けて伝送される。

ボックス型スイッチ２５のネットワークポート３２のポートＮＰ１における障害が復旧した場合、ボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５はこのポートＮＰ１の復旧を検出する。その後、ボックス型スイッチ２５のアクセスポート３１にネットワークポート３２のポートＮＰ１宛のフレームが到着した場合、このフレームをスイッチ部３４から復旧したポートＮＰ１に転送して、ポートＮＰ１から集約スイッチ２１に向けて伝送する。

<ボックス型スイッチのネットワークポート障害に対する動作の第２実施形態>
図１０は、ボックス型スイッチのネットワークポート障害に対する動作の第２実施形態を説明するための構成図を示す。同図中、括弧付き番号は以下の文章に付した番号と対応する。なお、ボックス型スイッチのネットワークポート３２と集約スイッチ２１間の回線に、ケーブル断などの障害が発生した場合も同様の動作となる。

ボックス型スイッチ２５におけるネットワークポート３２内のポートＮＰ１に障害が発生した場合、ボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５はこのポートＮＰ１の障害を検出する。ＣＰＵ部３５内で動作するリンクダウン手段３５ｅは、障害の発生したネットワークポート３２のポートＮＰ１に設定してあるＶＬＡＮ情報を認識し（１）、該当ＶＬＡＮ情報を設定してあるアクセスポート３１のポートＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３それぞれをリンクダウン状態にする（２）。これによって、下位のエッジスイッチ２２にリンクダウンを検知させる。

下位のエッジスイッチ２２はボックス型スイッチ２５とのリンクダウンを検知すると、リンクアグリゲーション機能により、障害の発生してないボックス型スイッチ２６を経由して信号を送信する。これにより、障害ポイントを迂回して集約スイッチ２１とエッジスイッチ２２間の信号のやり取りが可能となる。

ボックス型スイッチ２５のネットワークポート３２のポートＮＰ１における障害が復旧した場合、ボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５はこのポートＡＰ１の復旧を検出する。ＣＰＵ部３５内のリンクダウン手段３５ｅは、障害が復旧したネットワークポート３２のポートＮＰ１に設定してあるＶＬＡＮ情報を認識し、該当ＶＬＡＮ情報を設定してあるアクセスポート３１のポートＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３それぞれをリンク状態にする。

その後、ボックス型スイッチ２５のアクセスポート３１にネットワークポート３２のポートＮＰ１宛のフレームが到着した場合、このフレームをスイッチ部３４から復旧したポートＮＰ１に転送して、ポートＮＰ１から集約スイッチ２１に向けて伝送する。

<ボックス型スイッチの装置故障に対する動作の第１実施形態>
図１０を用いてボックス型スイッチの装置故障に対する動作の第１実施形態を説明する。ボックス型スイッチ２５で装置故障が発生した場合は、ボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５がこれを検出する。ＣＰＵ部３５は、アクセスポート３１，ネットワークポート３２の全ポートをリンクダウンとし、リダンダントポート３３から他方のボックス型スイッチ２６に向けてのキープアライブパケットの送信を停止する。

キープアライブパケットが途絶えたことを選出した他方のボックス型スイッチ２６は、オペレータにその旨の通知を行う。

<インバンド監視>
また、本発明システムで、ユーザトラフィックの流れる伝送チャネルに通信事業者の監視情報を多重化して伝送するインバンド監視を実施する場合、集約スイッチ２１及びエッジスイッチ２２，２３がボックス型スイッチ２５，２６に対しリンクアグリゲーション接続であるため、ボックス型スイッチ２５宛のインバンド監視用フレームをスイッチ２１〜２３がボックス型スイッチ２５に転送するとは限らない。つまり、他方のボックス型スイッチ２６にボックス型スイッチ２５宛のインバンド監視用フレームを転送する場合がある。そのため、以下の方法でインバンド監視を実現する。

図５に示すボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５内で動作するインバンド監視手段３５ｇは、キープアライブパケットにて一対のボックス型スイッチ２６のＭＡＣアドレスを学習する。

ボックス型スイッチ２５のインバンド監視手段３５ｇは、ＶＬＡＮ情報で識別されるインバンド監視回線上に流れるフレームのうち、送信先ＭＡＣアドレス（ＤＡ）が他方のボックス型スイッチ２６のＭＡＣアドレスであるフレームと、ブロードキャストフレームまたはマルチキャストフレームまたは送信先不明（アンノーン）のユニキャストフレームをコピーして、リダンダントポート３３を用いて他方のボックス型スイッチ２６に転送する。その際、ＶＬＡＮタグのＴＰＩＤにインバンド監視用である旨を付加する。

ボックス型スイッチ２６のインバンド監視手段３５ｇは、リダンダントポート３３から受け取ったフレームを、そのＶＬＡＮタグのＴＰＩＤからインバンド監視用であるか否かを判別し、インバンド監視用のフレームであれば自装置宛の監視回線としてＣＰＵ部３５で処理を行う。

また、ボックス型スイッチ２５のインバンド監視手段３５ｇは、自装置で生成したインバンド監視フレームについては、通常時には、リダンダントポート３３を用いず、ネットワークポート３１またはアクセスポート３２から送信する。しかし、送信先のネットワークポート３１またはアクセスポート３２で障害が発生した場合には、生成したインバンド監視フレームをリダンダントポート３３から他方のボックス型スイッチ２６に転送する。その際には、転送するインバンド監視フレームのＶＬＡＮタグのＴＰＩＤに入力ポート情報は付加しない、もしくは、入力ポート情報にボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５のアドレスを付加する。

リダンダントポート３３から上記インバンド監視フレームを受信したボックス型スイッチ２６のＣＰＵ部３５では、当該フレームのＶＬＡＮタグのＴＰＩＤに入力ポート情報が付加されてない、または、一方のボックス型スイッチ２５のＣＰＵ部３５のアドレスが付加されている場合、一方のボックス型スイッチ２５で生成したインバンド監視フレームであると判別し、当該フレームをリダンダントポート３３以外のアクセスポート３１またはネットワークポート３２から通常どおりに送信する。

このようにして、上位スイッチ装置と下位スイッチ装置との間がリンクアグリゲーションで接続されたネットワークで、上位スイッチ装置のポート数を増加させるために、上位スイッチ装置と下位スイッチ装置の間に増設する中位スイッチ装置としてボックス型スイッチを使用でき、冗長機能を有することができ、既存装置の設定変更の必要がなく、サービスへの影響を最小限にすることができる。

なお、学習同期手段３５ｆが実行するステップＳ２３が付記記載の学習依頼手段に相当し、ステップＳ２７が学習テーブル更新手段に相当する。
（付記１）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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、前記一対の中位スイッチ装置の同一ポート番号のポートに対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
前記一対の中位スイッチ装置は冗長用ポートにより相互に接続され、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの入力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送し、
前記一対の中位スイッチ装置の他方にて前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された入力ポート情報に従って前記フレームを転送することを特徴とするネットワークの冗長方法。
（付記２）
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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、前記一対の中位スイッチ装置の同一ポート番号のポートに対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
前記一対の中位スイッチ装置は冗長用ポートにより相互に接続され、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの出力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送し、
前記一対の中位スイッチ装置の他方にて前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された出力ポート情報に従って前記フレームを転送す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または２記載のネットワークの冗長方法において、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記上位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポートに設定された仮想ネットワーク識別子を認識し、前記下位スイッチ装置に接続されているアクセスポートのうち認識した前記仮想ネットワーク識別子が設定されたアクセスポートをリンクダウンさせ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接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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であって、
前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの入力ポート情報を付加して冗長用ポートから他方の中位スイッチ装置の冗長用ポートに転送する入力ポート付加転送手段と、
前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された入力ポート情報に従って前記フレームを転送するフレーム転送手段を
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接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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であって、
前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの出力ポート情報を付加して冗長用ポートから他方の中位スイッチ装置の冗長用ポートに転送する出力ポート付加転送手段と、
前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された出力ポート情報に従って前記フレームを転送するフレーム転送手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。
（付記６）
付記４記載の中位スイッチ装置において、
前記入力ポート付加転送手段は、前記上位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの入力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送し、
前記フレーム転送手段は、前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された入力ポート情報に従って前記フレームを転送することを特徴とする中位スイッチ装置。
（付記７）
付記４または５記載の中位スイッチ装置において、
前記上位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポートに設定された仮想ネットワーク識別子を認識し、前記下位スイッチ装置に接続されているアクセスポートのうち認識した前記仮想ネットワーク識別子が設定されたアクセスポートをリンクダウンさせるリンクダウン手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。
（付記８）
付記４乃至７のいずれか１項記載の中位スイッチ装置において、
学習テーブルを更新したとき、前記学習テーブルの更新内容を含む学習依頼を前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に送信する学習依頼手段と、
前記冗長用ポートから受信した学習依頼に含まれる更新内容で学習テーブルを更新する学習テーブル更新手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。
（付記９）
付記４乃至８のいずれか１項記載の中位スイッチ装置において、
インバンド監視回線上に流れるフレームを監視し前記一対の中位スイッチ装置の他方のアドレス宛のフレームを前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に送信するインバンド監視手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。

従来のネットワークの一例の構成を示す図である。従来のネットワークの他の構成を示す図である。従来のネットワークの別の構成を示す図である。本発明方法を適用したネットワークの原理図である。本発明のボックス型スイッチのブロック図である。学習テーブル内容同期処理のフローチャートである。本発明方法を適用したネットワークの通常時動作を説明するための構成図である。アクセスポート障害に対する動作の第１実施形態を説明するための構成図である。アクセスポート障害に対する動作の第２実施形態を説明するための構成図である。ネットワークポート障害に対する動作の第２実施形態を説明するための構成図である。ＶＬＡＮタグを付加されたフレームのフォーマットを示す図である。

符号の説明

２１集約スイッチ
２２，２３エッジスイッチ
２５，２６ボックス型スイッチ
３１アクセスポート
３２ネットワークポート
３３リダンダントポート
３４スイッチ部
３５ＣＰＵ部
３６ＦＤＢ

Claims

上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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、前記一対の中位スイッチ装置の同一ポート番号のポートに対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
前記一対の中位スイッチ装置は冗長用ポートにより相互に接続され、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの入力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送し、
前記一対の中位スイッチ装置の他方にて前記冗長用ポートから転送された前記フレームに付加された入力ポート情報に従って前記フレームを転送することを特徴とするネットワークの冗長方法。
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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、前記一対の中位スイッチ装置の同一ポート番号のポートに対しリンクアグリゲーションを設定して接続され、
前記一対の中位スイッチ装置は冗長用ポートにより相互に接続され、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの出力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送し、
前記一対の中位スイッチ装置の他方にて前記冗長用ポートから転送された前記フレームに付加された出力ポート情報に従って前記フレームを転送することを特徴とするネットワークの冗長方法。
請求項１または２記載のネットワークの冗長方法において、
前記一対の中位スイッチ装置のいずれか一方で前記上位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポートに設定された仮想ネットワーク識別子を認識し、前記下位スイッチ装置に接続されているアクセスポートのうち認識した前記仮想ネットワーク識別子が設定されたアクセスポートをリンクダウンさせることを特徴とするネットワークの冗長方法。
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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であって、
前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの入力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送する入力ポート付加転送手段と、
前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された入力ポート情報に従って前記フレームを転送するフレーム転送手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。
上位スイッチ装置と、前記上位スイッチ装置に接続された一対の中位スイッチ装置と、前記一対の中位スイッチ装置それぞれに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であって、
前記下位スイッチ装置に接続されたポートの障害時に、障害ポート宛のフレームに当該フレームの出力ポート情報を付加して前記冗長用ポートから前記一対の中位スイッチ装置の他方に転送する出力ポート付加転送手段と、
前記冗長用ポートから受信した前記フレームに付加された出力ポート情報に従って前記フレームを転送するフレーム転送手段を
有することを特徴とする中位スイッチ装置。