JP5429697B2 - 通信ネットワーク管理システム、方法、及び管理計算機 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークを管理計算機で集中管理する通信ネットワーク管理技術に関する。

近年、通信ネットワークは、様々なサービスを提供する社会的インフラとして重要な役割を担っており、通信ネットワークの障害が利用者へ与える影響は計り知れない。そのため、通信ネットワークの死活監視は非常に重要な課題となっている。

特許文献１（再表ＷＯ２００５／０４８５４０号公報）は、キープアライブフレームを用いることにより通信ネットワーク中の障害を検出する技術を開示している。具体的には、複数の拠点ノードが１つ以上の中継ノードを介して通信を行う通信システムにおいて、各拠点ノードは、中継ノードでブロードキャストされるキープアライブフレームを送信する。この時、複数の拠点ノードは、キープアライブフレームを相互に送受信し、相手ノードから送信されるキープアライブフレームの到着状態を監視することによって障害を検出する。この場合、通信ネットワーク中の全ての物理リンクの死活を監視するためには、全ての物理リンクがカバーされるように複数の通信経路を設定し、通信経路毎にキープアライブフレームを送受信する必要がある。すなわち、多数のキープアライブフレームを送受信する必要がある。このことは、各拠点ノードにかかる送受信負荷の増大を招く。

非特許文献１（Ｓ． Ｓｈａｈ ａｎｄ Ｍ． Ｙｉｐ， “Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ’ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ （ＥＡＰＳ） Ｖｅｒｓｉｏｎ １”， Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｏｃｉｅｔｙ， Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００３； （ｈｔｔｐ：／／ｔｏｏｌｓ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｈｔｍｌ／ｒｆｃ３６１９）．）は、リング状に構成された通信ネットワークにおける死活監視技術を開示している。この場合、複数のスイッチが通信回線を介してリング状に接続され、１つの死活監視フレームがそのリングに沿って順番に伝達される。例えば、リング上のマスタースイッチが、第１ポートから死活監視フレームを送信する。他のスイッチは、受け取った死活監視フレームを次のスイッチに転送する。マスタースイッチは、自身が送信した死活監視フレームを第２ポートで受信することにより、障害が発生していないことを確認することができる。この技術は、リング状のネットワーク構造を前提としており、汎用的ではない。

特許文献２（特許第３７４０９８２号公報）は、管理ホストコンピュータが複数のホストコンピュータの死活監視を行う技術を開示している。まず、管理ホストコンピュータは、複数のホストコンピュータに関する死活監視の順番を決定する。次に、管理ホストコンピュータは、死活監視テーブルが組み込まれた死活監視パケットを生成する。この死活監視テーブルは、複数のホストコンピュータのそれぞれに対応付けられた複数のエントリを有し、その複数のエントリは上記決定された順番で並べられている。各エントリは、対応するホストコンピュータのアドレス及びチェックフラグを含んでいる。そして、管理ホストコンピュータは、その死活監視パケットを最初のホストコンピュータに送信する。死活監視パケットを受け取ったホストコンピュータは、死活監視テーブル中の自身のエントリを検索し、該当エントリのチェックフラグをチェックする。その後、そのホストコンピュータは、次のエントリのアドレスを参照して、次のホストコンピュータへ当該死活監視パケットを送信する。この処理が繰り返されることにより、１つの死活監視パケットがホストコンピュータを巡回する。管理ホストコンピュータは、このように巡回した死活監視パケットを最終的に受信する。そして、管理ホストコンピュータは、チェックフラグがチェックされていないホストコンピュータに障害が発生していると判断する。

特許文献３（特開２００６−３３２７８７号公報）によれば、特許文献２と同様に、１つの死活監視パケットが複数の被監視端末を巡回する。その死活監視パケットには、上述と同様の死活監視テーブルが組み込まれる。但し、各エントリは、チェックフラグの代わりに、日時や稼動状態等の情報が書き込まれるチェックリストを含んでいる。監視端末は、最初の被監視端末に死活監視パケットを送信する。被監視端末は、死活監視パケットを受信すると、自己の動作が正常であるかを判断する。正常である場合、被監視端末は、死活監視テーブル中の自身のエントリを検索し、該当エントリのチェックリストに日時や稼動状態等の所定の情報を書き込む。そして、当該被監視端末は、次のエントリのアドレスを参照して、次の被監視端末へ死活監視パケットを送信する。ここで、次の被監視端末との通信が不可能な場合、当該被監視端末は、次の被監視端末へ死活監視パケットを送信する。この処理が繰り返されることにより、１つの死活監視パケットが被監視端末を巡回する。監視端末は、このように巡回した死活監視パケットを最終的に受信する。いずれかのチェックリストに所定の情報が書き込まれていない場合、監視端末は障害が発生していると判断する。

尚、特許文献４（特開２０００−４８００３号公報）、特許文献５（特開平８−２８６９２０号公報）、特許文献６（特開平１１−２１２９５９号公報）、及び特許文献７（特開平３−１９１４６４号公報）には、巡回セールスマン問題の解法が記載されている。

再表ＷＯ２００５／０４８５４０号公報 特許第３７４０９８２号公報 特開２００６−３３２７８７号公報 特開２０００−４８００３号公報 特開平８−２８６９２０号公報 特開平１１−２１２９５９号公報 特開平３−１９１４６４号公報

Ｓ． Ｓｈａｈ ａｎｄ Ｍ． Ｙｉｐ， "Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ’ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ （ＥＡＰＳ） Ｖｅｒｓｉｏｎ １"， Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｏｃｉｅｔｙ， Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００３； （ｈｔｔｐ：／／ｔｏｏｌｓ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｈｔｍｌ／ｒｆｃ３６１９）．

上述の特許文献３によれば、死活監視テーブルが組み込まれた１つの死活監視パケットが複数のノードを巡回する。各ノードは、死活監視パケットを受け取ると、死活監視テーブル中の自身のエントリを検索し、該当エントリに稼動状態等の所定の情報を書き込む。死活監視パケットに書き込まれる所定の情報は、監視端末が障害発生箇所を特定するために利用する。すなわち、監視端末は、複数のノードを巡回して戻ってきた死活監視パケットに書き込まれている所定の情報に基づいて、障害発生箇所の特定を行う。

しかしながら、あるノードと次のノードとの間で通信が不可能になっている場合、死活監視パケットの巡回が実現されず、監視端末は死活監視パケットを受信することができない。つまり、監視端末は、障害発生箇所の特定処理を実施できない。そのため、死活監視パケットを受け取ったノードは、その死活監視パケットを次のノードに転送する前に、次のノードと通信可能か否かを調べる。具体的には、当該ノードは、次のノードに回線を接続し、応答確認を行う。もし、次のノードと通信不可能であれば、当該ノードは、次の次のノード等の通信可能な相手を探す。そして、当該ノードは、次の次のノード等の通信可能な相手に対して、死活監視パケットを送信する。しかしながら、このような処理は複雑であり、各ノードに過大な負荷をかけてしまう。

本発明の１つの目的は、複数のノードを含む通信ネットワークを管理計算機で集中管理する際に、各ノードにかかる負荷を高くすることなく、障害発生箇所の特定を高速化することができる技術を提供することにある。

本発明の１つの観点において、通信ネットワーク管理システムが提供される。その通信ネットワーク管理システムは、通信ネットワークと、通信ネットワークを管理する管理計算機とを備える。通信ネットワークは、複数のノードと、複数のノード間を接続する物理リンクとを含む。複数のノードの各々は、フレームの入力元と転送先との対応関係を示す転送テーブルを有する。

管理計算機は、通信ネットワークにおけるフレームの伝達経路を示す経路情報が格納される記憶部と、監視部とを備える。監視部は、経路情報を参照して伝達経路にフレームを送信し、また、伝達経路上の障害の発生箇所を特定する特定処理を行う。当該伝達経路に沿って、第１〜第Ｎノード（Ｎは２以上の整数）が順番に存在する。第ｉノード（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを第（ｉ＋１）ノードに転送する。第Ｎノードは、転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを管理計算機に転送する。

上記特定処理において、監視部は、状態通知フレームを第１ノードに送信する。状態通知フレームを受け取った第ｉノードは、転送先に管理計算機を追加することによって転送テーブルを更新し、且つ、受け取った状態通知フレームを物理リンクを介して第（ｉ＋１）ノードに転送する。また、監視フレームを受け取った第ｉノードは、更新後の転送テーブルを参照することによって、受け取った監視フレームを第（ｉ＋１）ノード及び管理計算機に転送する。監視部は、伝達経路からの監視フレームの受信状況に基づいて、障害の発生箇所を特定する。

本発明の他の観点において、通信ネットワークを管理する管理計算機が提供される。通信ネットワークは、複数のノードと、複数のノード間を接続する物理リンクとを含む。複数のノードの各々は、フレームの入力元と転送先との対応関係を示す転送テーブルを有する。

管理計算機は、通信ネットワークにおけるフレームの伝達経路を示す経路情報が格納される記憶部と、監視部とを備える。監視部は、経路情報を参照して伝達経路にフレームを送信し、また、伝達経路上の障害の発生箇所を特定する特定処理を行う。当該伝達経路に沿って、第１〜第Ｎノード（Ｎは２以上の整数）が順番に存在する。第ｉノード（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを第（ｉ＋１）ノードに転送する。第Ｎノードは、転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを管理計算機に転送する。

上記特定処理において、監視部は、状態通知フレームを第１ノードに送信する。状態通知フレームを受け取った第ｉノードは、転送先に管理計算機を追加することによって転送テーブルを更新し、且つ、受け取った状態通知フレームを物理リンクを介して第（ｉ＋１）ノードに転送する。また、監視フレームを受け取った第ｉノードは、更新後の転送テーブルを参照することによって、受け取った監視フレームを第（ｉ＋１）ノード及び管理計算機に転送する。監視部は、伝達経路からの監視フレームの受信状況に基づいて、障害の発生箇所を特定する。

本発明の更に他の観点において、管理計算機を用いて通信ネットワークを管理する通信ネットワーク管理方法が提供される。通信ネットワークは、複数のノードと、複数のノード間を接続する物理リンクとを含む。複数のノードの各々は、フレームの入力元と転送先との対応関係を示す転送テーブルを有する。

通信ネットワーク管理方法は、（Ａ）通信ネットワークにおけるフレームの伝達経路に、管理計算機からフレームを送信するステップを含む。ここで、伝達経路に沿って第１〜第Ｎノード（Ｎは２以上の整数）が順番に存在する。第ｉノード（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを第（ｉ＋１）ノードに転送する。第Ｎノードは、転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを管理計算機に転送する。

通信ネットワーク管理方法は更に、（Ｂ）伝達経路上の障害の発生箇所を特定するステップを含む。その特定するステップは、（Ｂ１）管理計算機から第１ノードに状態通知フレームを送信するステップと、（Ｂ２）状態通知フレームを受け取った第ｉノードにおいて、転送先に管理計算機を追加することによって転送テーブルを更新するステップと、（Ｂ３）状態通知フレームを第ｉノードから物理リンクを介して第（ｉ＋１）ノードに転送するステップと、（Ｂ４）更新後の転送テーブルに従って、監視フレームを受け取った第ｉノードから第（ｉ＋１）ノード及び管理計算機に監視フレームを転送するステップと、（Ｂ５）管理計算機が伝達経路から受け取る監視フレームの受信状況に基づいて、障害の発生箇所を特定するステップと、を含む。

本発明によれば、複数のノードを含む通信ネットワークを管理計算機で集中管理する際に、各ノードにかかる負荷を高くすることなく、障害発生箇所の特定を高速化することが可能となる。

上記及び他の目的、長所、特徴は、次の図面と共に説明される本発明の実施の形態により明らかになるであろう。

図１は、本発明の実施の形態に係る通信ネットワーク管理システムの構成例を示すブロック図である。 図２Ａは、本実施の形態に係る通信ネットワーク管理システムにおけるフレーム転送処理を示している。 図２Ｂは、本実施の形態に係る通信ネットワーク管理システムにおける障害発生箇所特定処理を示している。 図３は、本実施の形態に係る通信ネットワーク管理システムの構成例を示すブロック図である。 図４は、本実施の形態に係る通信ネットワーク管理方法を示すフローチャートである。 図５は、トポロジテーブルの一例を示している。 図６は、監視フレームの伝達経路の一例を示している。 図７は、経路テーブルの一例を示している。 図８は、監視フレームの一例を示す概念図である。 図９は、スイッチ２の転送テーブルを示している。 図１０は、スイッチ３の転送テーブルを示している。 図１１は、スイッチ４の転送テーブルを示している。 図１２は、スイッチ５の転送テーブルを示している。 図１３は、平常時のフレーム転送処理を示している。 図１４は、障害発生時のフレーム転送処理を示している。 図１５は、本実施の形態に係る障害発生箇所特定処理を示すフローチャートである。 図１６は、障害箇所特定処理の第１の例を示している。 図１７は、スイッチ２の更新後の転送テーブルを示している。 図１８は、スイッチ４の更新後の転送テーブルを示している。 図１９は、スイッチ２から管理ホストへ送られる監視フレームを示している。 図２０は、スイッチ４から管理ホストへ送られる監視フレームを示している。 図２１は、更新後のトポロジテーブルを示している。 図２２は、障害復旧時の処理を示すフローチャートである。 図２３は、図１６で示された場合の障害復旧時の処理例を示している。 図２４は、障害箇所特定処理の第２の例を示している。 図２５は、図２４で示された場合の障害復旧時の処理例を示している。

１．概要
図１は、本発明の実施の形態に係る通信ネットワーク管理システム１００の構成例を概略的に示している。通信ネットワーク管理システム１００では、管理計算機によって通信ネットワークが集中管理される。すなわち、図１に示されるように、通信ネットワーク管理システム１００は、通信ネットワークＮＥＴと、その通信ネットワークＮＥＴを管理する管理計算機１とを備えている。

通信ネットワークＮＥＴは、複数のノード２〜５と、それらノード２〜５間を接続する複数の物理リンク７１〜７５とを含んでいる。物理リンク７１は、ノード２とノード４を双方向で接続する信号線である。ノード２とノード４は、物理リンク７１を介して双方向に通信可能である。物理リンク７２は、ノード４とノード５を双方向で接続する信号線である。ノード４とノード５は、物理リンク７２を介して双方向に通信可能である。物理リンク７３は、ノード５とノード２を双方向で接続する信号線である。ノード５とノード２は、物理リンク７３を介して双方向に通信可能である。物理リンク７４は、ノード２とノード３を双方向で接続する信号線である。ノード２とノード３は、物理リンク７４を介して双方向に通信可能である。物理リンク７５は、ノード３とノード５を双方向で接続する信号線である。ノード３とノード５は、物理リンク７５を介して双方向に通信可能である。

制御リンク６２は、管理計算機１とノード２を双方向で接続する信号線である。制御リンク６３は、管理計算機１とノード３を双方向で接続する信号線である。制御リンク６４は、管理計算機１とノード４を双方向で接続する信号線である。制御リンク６５は、管理計算機１とノード５を双方向で接続する信号線である。管理計算機１とノード２〜５は、これら制御リンク６２〜６５のそれぞれを介して双方向に通信可能である。

管理計算機１は、通信ネットワークＮＥＴに対して、死活監視用のフレーム（以下、「監視フレームＦＲ」と参照される）を送信する。その監視フレームＦＲは、通信ネットワークＮＥＴ中のある伝達経路ＰＷを通って、管理計算機１に戻ってくる。監視フレームＦＲの伝達経路ＰＷは、管理計算機１によって適宜決定されてもよいし、固定されていてもよい。

図１には、例として、監視フレームＦＲが「ノード２−４−５−２−３−５」の順番で巡回するような伝達経路ＰＷが示されている。その場合、管理計算機１は、監視フレームＦＲを、制御リンク６２を通してノード２に送信する。ノード２は、受け取った監視フレームＦＲを、物理リンク７１を通して次のノード４に転送する。ノード４は、受け取った監視フレームＦＲを、物理リンク７２を通して次のノード５に転送する。ノード５は、受け取った監視フレームＦＲを、物理リンク７３を通して次のノード２に転送する。ノード２は、受け取った監視フレームＦＲを、物理リンク７４を通して次のノード３に転送する。ノード３は、受け取った監視フレームＦＲを、物理リンク７５を通して次のノード５に転送する。このように、各ノードは、監視フレームＦＲを受け取ると、受け取った監視フレームＦＲを伝達経路ＰＷに沿って転送する。最後に、ノード５は、受け取った監視フレームＦＲを管理計算機１に転送する。

図２Ａは、図１で示された監視フレームＦＲの巡回をより分かり易く示している。監視フレームＦＲの伝達経路ＰＷ上には、Ｎ個のノードが順番に並んでいる。Ｎは２以上の整数である。それらＮ個のノードは、伝達経路ＰＷに沿った順番で、それぞれ「第１〜第Ｎノード」と以下参照される。第１〜第Ｎノードは、物理的に同じノードを複数回含んでいてもよい。図２の例では、Ｎ＝６であり、第１ノードはノード２であり、第２ノードはノード４であり、第３ノードはノード５であり、第４ノードはノード２であり、第５ノードはノード３であり、第６ノードはノード５である。

平常時、管理計算機１は、伝達経路ＰＷの始点である第１ノードに監視フレームＦＲを送信する。伝達経路ＰＷ上の第ｉノード（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、監視フレームＦＲを受け取ると、受け取った監視フレームＦＲを第（ｉ＋１）ノードに転送する。第Ｎノードは、監視フレームＦＲを受け取ると、受け取った監視フレームＦＲを管理計算機１に転送する。このようにして、監視フレームＦＲの巡回が実現される。

このような伝達経路ＰＷに沿った監視フレームＦＲの巡回を実現するために、各ノードに「転送テーブル」が設けられる。転送テーブルは、フレームの入力元と転送先との対応関係を示すテーブルである。各ノードは、その転送テーブルを参照することによって、入力元から受け取った監視フレームＦＲを指定された転送先に転送することができる。

次に、伝達経路ＰＷ上のどこかの物理リンクで障害が発生している場合を考える。その場合、管理計算機１は、伝達経路ＰＷ上の障害発生箇所の特定を行う。図２Ｂを参照して、本実施の形態における障害箇所特定処理を説明する。例えば、第２ノード（ノード４）から第３ノード（ノード５）の間の物理リンク７２において、障害が発生しているとする。

まず、管理計算機１は、第１ノード（ノード２）に「障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔ」を送信する。この障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔは、障害発生を各ノードに通知するためのフレームである。障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを受け取った第ｉノードは、自ノードの転送テーブルの転送先に管理計算機１を追加して、当該転送テーブルを更新する。更に、当該第ｉノードは、転送テーブルを参照し、受け取った障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを、物理リンクを介して次の第（ｉ＋１）ノードに転送する。すなわち、転送テーブル更新の契機となる障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔは、伝達経路ＰＷに沿って順番に伝達される。図２Ｂで示される例では、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔは、第１ノードと第２ノードに順次到達するが、その先で障害が発生しているため、第３ノードには到達しない。従って、第１ノードと第２ノードの転送テーブルが更新されることになる。

その後、第１ノードは、更新後の転送テーブルを参照することによって、受け取った監視フレームＦＲを次の第２ノードだけでなく管理計算機１にも転送する。同じく、第２ノードは、更新後の転送テーブルを参照することによって、受け取った監視フレームＦＲを次の第３ノードだけでなく管理計算機１にも転送する。但し、第２ノードと第３ノードとの間の物理リンク７２において障害が発生しているため、監視フレームＦＲは第３ノードには到達しない。すなわち、監視フレームＦＲの巡回は、第１、第２ノードで終了する。

管理計算機１が第１、第２ノードから監視フレームＦＲを受け取るということは、当該監視フレームＦＲが第２ノードまでは到達し、第３ノードには到達しなかったことを意味する。従って、管理計算機１は、伝達経路ＰＷからの監視フレームＦＲの受信状況に基づいて、障害発生箇所を特定することができる。具体的には、第ｋノード（ｋ＝１〜Ｎ−１）から監視フレームＦＲを受け取り、第（ｋ＋１）ノードから監視フレームＦＲを受け取らない場合、管理計算機１は、第ｋノードと第（ｋ＋１）ノードとの間の物理リンクで障害が発生していると判断することができる。図２Ｂで示された例の場合、管理計算機１は、第２ノード（ノード４）と第３ノード（ノード５）との間の物理リンク７２において障害が発生していると判断する。

本実施の形態に係る障害箇所特定処理では、各ノードは、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを受信した以降、受け取った監視フレームＦＲを複製して管理計算機１と伝達経路ＰＷの両方に転送するだけでよい。各ノードは、死活情報等を監視フレームＦＲに書き込む必要は無い。更に、障害発生箇所を特定するために、特許文献２や特許文献３で要求される複雑な処理は不要である。例えば、特許文献３に記載されているような、各ノードが次のノードとの通信可否を調べるといった処理は不要になる。これらのことにより、各ノードにかかる負荷は大幅に軽減される。本実施の形態によれば、伝達経路ＰＷ上の障害発生箇所を簡易な処理で特定し、各ノードにかかる負荷を低減することが可能である。そして、それにより、障害発生箇所の特定を高速化することが可能となる。

更に、本実施の形態によれば、障害発生検知後に各ノードの転送テーブルを変更するために、管理計算機１から全ノードに対して「テーブル変更指示」を発行する必要はない。本実施の形態によれば、管理計算機１から伝達経路ＰＷの第１ノードに、転送テーブル更新を指示する障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを１個送信するだけでよい。その後、その１個の障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔは、伝達経路ＰＷに沿って障害発生箇所の前まで順次伝達され、それにより、必要なノードの転送テーブルが順次更新される。管理計算機１から全ノードに対して「テーブル変更指示」を発行する必要がないため、管理計算機１の処理負荷が軽減される。

尚、以上の説明において、「フレーム」という用語が用いられたが、「パケット（ＩＰパケット等）」の場合でも同様である。

本発明は、企業、データセンター、大学等のＬＡＮ上のノードや物理リンクの死活監視や、電気通信事業者の通信設備や物理リンクの死活監視に適用できる。

２．具体例
以下、本発明の一実施の形態をより詳細に説明する。

最初、各ノードの転送テーブルの内容は、管理計算機１からの指示に従って、各ノードによって設定される。具体的には、管理計算機１は、制御リンク（６２，６３，６４，６５）を用いることによって、各ノード（２，３，４，５）に対して転送テーブルの設定を指示する。この時、管理計算機１は、伝達経路ＰＷに沿って監視フレームＦＲが転送されるように、各ノードに対して転送テーブルを設定するよう指示する。各ノードは、管理計算機１からの指示に従って、転送テーブルの内容を設定する。

このような処理を実現するための管理計算機とノードとの間のインターフェイス方式としては、様々考えられる。例えば、Ｏｐｅｎｆｌｏｗ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｅｎｆｌｏｗｓｗｉｔｃｈ．ｏｒｇ／を参照）が適用可能である。この場合、“Ｏｐｅｎｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ”が管理計算機１となり、“Ｏｐｅｎｆｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ”が各ノード２〜５となる。Ｏｐｅｎｆｌｏｗの“Ｓｅｃｕｒｅ Ｃｈａｎｎｅｌ”を利用することにより、転送テーブルの設定が可能である。また、ＧＭＰＬＳ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）も適用可能である。この場合、管理計算機が、ＧＭＰＬＳスイッチに対して転送テーブルの設定を指示する。また、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ）も適用可能である。この場合、管理計算機が、ＭＩＢ（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ）インターフェイスを用いることによって、各スイッチのＶＬＡＮ設定を操作することができる。

以下の説明では、管理計算機とノードとの間のインターフェイス方式として、Ｏｐｅｎｆｌｏｗが利用される場合が例示される。

図３は、本実施の形態に係る通信ネットワーク管理システム１００の構成例を示すブロック図である。図３における管理ホスト１（Ｏｐｅｎｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、図１における管理計算機１に相当する。また、図３におけるスイッチ２〜５（Ｏｐｅｎｆｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ）は、図１におけるノード２〜５のそれぞれに相当する。

管理ホスト１は、記憶部１０、トポロジ管理部１１、経路設計部１２、エントリ操作部１３、監視部１４、ノード通信部１５、及び表示部１６を備えている。ノード通信部１５は、制御リンク６２〜６５を介してスイッチ２〜５のそれぞれと接続されており、管理ホスト１は、ノード通信部１５及び制御リンク６２〜６５を用いることによってスイッチ２〜５と双方向に通信可能である。

記憶部１０は、ＲＡＭやＨＤＤ等の記憶装置である。この記憶部１０には、トポロジテーブルＴＰＬ、経路テーブルＲＴＥ等が格納される。トポロジテーブルＴＰＬ（トポロジ情報）は、上述の通信ネットワークＮＥＴの物理トポロジ、すなわち、スイッチ２〜５間の接続関係を示している。経路テーブルＲＴＥ（経路情報）は、通信ネットワークＮＥＴにおける監視フレームＦＲの伝達経路ＰＷを示す。

トポロジ管理部１１は、トポロジテーブルＴＰＬを作成し、記憶部１０に格納する。また、トポロジ管理部１１は、各スイッチから送信されるトポロジ変更通知を、ノード通信部１５から受け取る。ここで、トポロジ変更通知とは、通信ネットワークＮＥＴの物理トポロジの変更を示す情報であり、スイッチの新規接続情報や物理リンクのアップ・ダウン通知などを含む。トポロジ管理部１１は、受け取ったトポロジ変更通知に従って、トポロジテーブルＴＰＬを更新する。

経路設計部１２は、記憶部１０に格納されているトポロジテーブルＴＰＬを参照して、通信ネットワークＮＥＴにおける監視フレームＦＲの伝達経路ＰＷを決定（設計）する。そして、経路設計部１２は、決定された伝達経路ＰＷを示す経路テーブルＲＴＥを記憶部１０に格納する。

エントリ操作部１３は、各スイッチ（２，３，４，５）に対して転送テーブル（２２，３２，４２，５２）の設定を指示する。より詳細には、エントリ操作部１３は、記憶部１０に格納されているトポロジテーブルＴＰＬ及び経路テーブルＲＴＥを参照する。そして、エントリ操作部１３は、経路テーブルＲＴＥで示される伝達経路ＰＷに沿って監視フレームＦＲが転送されるように、各スイッチに対して転送テーブルを設定するよう指示する。エントリ操作部１３は、その指示を示すテーブル設定コマンドを、ノード通信部１５及び制御リンク（６２，６３，６４，６５）を通して、各スイッチ（２，３，４，５）に送信する。

監視部１４は、記憶部１０に格納されている経路テーブルＲＴＥに基づいて、通信ネットワークＮＥＴに対する監視フレームＦＲの送受信を行う。スイッチ２に対する監視フレームＦＲの送受信は、ノード通信部１５及び制御リンク６２を通して行われる。スイッチ３に対する監視フレームＦＲの送受信は、ノード通信部１５及び制御リンク６３を通して行われる。スイッチ４に対する監視フレームＦＲの送受信は、ノード通信部１５及び制御リンク６４を通して行われる。スイッチ５に対する監視フレームＦＲの送受信は、ノード通信部１５及び制御リンク６５を通して行われる。また、後に詳しく説明されるように、監視部１４は、伝達経路ＰＷにおける障害の発生を検知し、その障害発生箇所の特定処理を行う。

尚、上述のトポロジ管理部１１、経路設計部１２、エントリ操作部１３、及び監視部１４は、演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することにより実現され得る。

表示部１６は、液晶ディスプレイ等の表示装置である。この表示部１６は、各種情報を表示する。例えば、表示部１６は、トポロジテーブルＴＰＬで示されるスイッチ間の接続状況や、後述される障害発生状況を表示する。

スイッチ２は、テーブル記憶部２０、転送処理部２１、ホスト通信部２３、テーブル設定部２４、ポート２７、ポート２８、及びポート２９を備えている。ホスト通信部２３は、“Ｏｐｅｎｆｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ”の“Ｓｅｃｕｒｅ Ｃｈａｎｎｅｌ”に相当する。このホスト通信部２３は、制御リンク６２を介して管理ホスト１と接続されており、スイッチ２は、ホスト通信部２３及び制御リンク６２を用いることによって管理ホスト１と双方向に通信可能である。また、各ポート（通信インターフェース）は、物理リンクを介して他のスイッチと接続されており、スイッチ２は、ポート及び物理リンクを用いることによって他のスイッチと双方向に通信可能である。

テーブル記憶部２０は、ＲＡＭやＨＤＤ等の記憶装置である。このテーブル記憶部２０には、監視フレームＦＲの入力元と転送先との対応関係を示す転送テーブル２２が格納される。

転送処理部２１は、ホスト通信部２３（すなわち管理ホスト１）から監視フレームＦＲを受け取る。あるいは、転送処理部２１は、いずれかのポート（すなわち他のスイッチ）から監視フレームＦＲを受け取る。そして、転送処理部２１は、テーブル記憶部２０に格納されている転送テーブル２２を参照することによって、入力元から受け取った監視フレームＦＲを、転送テーブル２２で指定されている転送先（ホスト通信部２３やポート）に転送する。複数の転送先が指定されている場合、転送処理部２１は、当該監視フレームＦＲをコピーし、それらを複数の転送先のそれぞれに転送する。尚、前述の障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔ及び後述される障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔも、監視フレームＦＲの一種である。障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔ及び障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔの場合、転送処理部２１は、テーブル設定部２４に対して転送テーブル２２の変更（更新）を指示する。

テーブル設定部２４は、管理ホスト１から送信されたテーブル設定コマンドを、ホスト通信部２３から受け取る。そして、テーブル設定部２４は、そのテーブル設定コマンドに従って、テーブル記憶部２０に格納されている転送テーブル２２の内容を設定（追加、削除、変更）する。また、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔや障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔに応答して、テーブル設定部２４は、転送処理部２１から転送テーブル設定指示を受け取る場合もある。この場合も、テーブル設定部２４は、転送テーブル２２の内容を設定（追加、削除、変更）する。具体的には、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔの場合、テーブル設定部２４は、監視フレームＦＲの転送先に管理ホスト１を追加する。一方、障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔの場合、テーブル設定部２４は、上記追加された転送先を削除し、転送テーブル２２を元に戻す。

他のスイッチ３〜５も、スイッチ２と同様の構成を有する。すなわち、スイッチ３は、テーブル記憶部３０、転送処理部３１、ホスト通信部３３、テーブル設定部３４、ポート３７、ポート３８、及びポート３９を備えている。テーブル記憶部３０には、転送テーブル３２が格納される。スイッチ４は、テーブル記憶部４０、転送処理部４１、ホスト通信部４３、テーブル設定部４４、ポート４７、ポート４８、及びポート４９を備えている。テーブル記憶部４０には、転送テーブル４２が格納される。スイッチ５は、テーブル記憶部５０、転送処理部５１、ホスト通信部５３、テーブル設定部５４、ポート５７、ポート５８、及びポート５９を備えている。テーブル記憶部５０には、転送テーブル５２が格納される。各構成及び処理はスイッチ２の場合と同様であり、その説明は省略される。

図３の例において、通信ネットワークＮＥＴの物理トポロジ、すなわち、スイッチ２〜５間の接続関係は次の通りである。スイッチ２のポート２７とスイッチ４のポート４７は、物理リンク７１を介して双方向に接続されている。スイッチ４のポート４９とスイッチ５のポート５７は、物理リンク７２を介して双方向に接続されている。スイッチ５のポート５８とスイッチ２のポート２８は、物理リンク７３を介して双方向に接続されている。スイッチ２のポート２９とスイッチ３のポート３７は、物理リンク７４を介して双方向に接続されている。スイッチ３のポート３９とスイッチ５のポート５９は、物理リンク７５を介して双方向に接続されている。

３．障害発生の検知
図４は、本実施の形態に係る通信ネットワーク管理方法を示すフローチャートである。図３及び図４を適宜参照して、本実施の形態に係る通信ネットワーク管理処理を詳細に説明する。尚、管理ホスト１による管理処理は、管理ホスト１が管理プログラムを実行することにより実現される。また、各スイッチによるフレーム転送処理は、各スイッチがフレーム転送プログラムを実行することにより実現される。

ステップＳ１１：
トポロジ管理部１１は、トポロジテーブルＴＰＬを作成し、記憶部１０に格納する。また、トポロジ管理部１１は、各スイッチからトポロジ変更通知を受け取り、そのトポロジ変更通知に従ってトポロジテーブルＴＰＬを更新する。

ここで、通信ネットワークＮＥＴの物理トポロジが図３に示されるようになっている場合を考える。図５は、その場合のトポロジテーブルＴＰＬの一例を示している。トポロジテーブルＴＰＬは、複数の物理リンク７１〜７５のそれぞれに対応する複数のエントリを有している。物理リンクが双方向の場合は、片方向毎にエントリが作成される。各エントリは、対応する物理リンクに関する起点スイッチ、起点ポート、終点スイッチ、終点ポート、及び状態フラグを示している。起点スイッチは、その物理リンクの起点となるスイッチであり、起点ポートは、その起点スイッチのポートである。終点スイッチは、その物理リンクの終点となるスイッチであり、終点ポートは、その終点スイッチのポートである。例えば、図５中の一番目のエントリ「起点スイッチ＝２、起点ポート＝２７、終点スイッチ＝４、終点ポート＝４７」は、スイッチ２からスイッチ４へ向かう物理リンク７１に対応している。他のエントリも同様である。

各エントリに含まれる状態フラグは、対応する物理リンクが使用可能か使用不可を示す。ある物理リンクの有効性が確認されている場合、その物理リンクに対応したエントリの状態フラグは「１（使用可能）」に設定される。一方、ある物理リンクの有効性が確認されていない場合、あるいは、その物理リンクで障害が発生している場合は、その物理リンクに対応したエントリの状態フラグは「０（使用不可）」に設定される。図５の例では、全てのエントリの状態フラグが「１」となっている。

ステップＳ１２：
経路設計部１２は、上記トポロジテーブルＴＰＬで示される物理トポロジを参照して、フレームの伝達経路ＰＷを決定（設計）する。そして、経路設計部１２は、決定された伝達経路ＰＷを示す経路テーブルＲＴＥを作成し、記憶部１０に格納する。

ここで、経路設計部１２は、全ての物理リンク７１〜７５が一筆書きで網羅されるように伝達経路ＰＷを決定してもよい。その一筆書き経路の決定の際には、巡回セールスマン問題を解くアルゴリズム（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７参照）を用いることができる。その場合は、各物理リンクが、「巡回セールスマン問題におけるセールスマンの訪問先」に相当する。

また、完全な一筆書き経路ではなく、フレームがなるべく多くの物理リンクを巡回するように伝達経路ＰＷが決定されてもよい。あるいは、複数の一筆書き経路を組み合わせることによって、全ての物理リンク７１〜７５を網羅してもよい。その場合、それぞれの一筆書き経路には、“００”、“０１”、“０２”と順番に続くルートＩＤが付与される。

図６は、物理リンク７１〜７５が一筆書きで網羅される伝達経路ＰＷの一例を示している。図６の伝達経路ＰＷでは、スイッチ２（第１スイッチ）、物理リンク７１、スイッチ４（第２スイッチ）、物理リンク７２、スイッチ５（第３スイッチ）、物理リンク７３、スイッチ２（第４スイッチ）、物理リンク７４、スイッチ３（第５スイッチ）、物理リンク７５、及びスイッチ５（第６スイッチ）が順番につながっている。フレームは、この伝達経路ＰＷに沿って伝送される。

図７は、図６で示される伝達経路ＰＷの場合の経路テーブルＲＴＥの一例を示している。この経路テーブルＲＴＥは、図６で示された伝達経路ＰＷを順番に示す複数のエントリを有している。各エントリは、ルートＩＤ、経由スイッチ、及び出力ポートを示している。ルートＩＤは、伝達経路ＰＷ毎に付与されるＩＤである。

図８は、監視フレームＦＲの一例を示す概念図である。監視フレームＦＲは、宛先ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＤＡ）、送信元ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＳＡ）、ルートＩＤ、スイッチ番号（Ｓｗｉｔｃｈ Ｎｕｍｂｅｒ）、及び入力ポート番号（Ｐｏｒｔ Ｎｕｍｂｅｒ）に関する情報を有している。本実施の形態において、宛先ＭＡＣアドレスは、監視フレームＦＲを認識するために用いられる。監視フレームＦＲの識別さえ可能であれば、宛先ＭＡＣアドレスはどのように設定されてもよい。例えば、宛先ＭＡＣアドレスは“００−００−４ｃ−００−ａａ−００”に設定される。送信元ＭＡＣアドレスは、管理ホスト１のＭＡＣアドレス“００−００−４ｃ−００−１２−３４”に設定される。ルートＩＤは、上述の通り、伝達経路ＰＷ毎に付与されるＩＤである。スイッチ番号及び入力ポート番号は、監視フレームＦＲが管理ホスト１に返送される際に記載される。スイッチ番号は、当該監視フレームＦＲの返送元、すなわち、自ノードの番号（ＩＤ番号）である。入力ポート番号は、当該監視フレームＦＲが入力された入力ポートのポート番号である。例えば、スイッチ４がポート４７を通して監視フレームＦＲを受け取り、その監視フレームＦＲを管理ホスト１に返送する場合、スイッチ番号は“４”に設定され、入力ポート番号は“４７”に設定される。但し、スイッチ番号及び入力ポート番号は、必ずしも必要ではない。

ステップＳ１３：
管理ホスト１のエントリ操作部１３は、スイッチ２〜５の各々のテーブル設定部に対して、各転送テーブルを設定するように指示する。このとき、エントリ操作部１３は、記憶部１０に格納されているトポロジテーブルＴＰＬ及び経路テーブルＲＴＥを参照する。そして、エントリ操作部１３は、経路テーブルＲＴＥで示される伝達経路ＰＷに沿って監視フレームＦＲが転送されるように指示内容を決定する。その指示を示すテーブル設定コマンドは、エントリ操作部１３からノード通信部１５及び制御リンク（６２，６３，６４，６５）を通して、各スイッチ（２，３，４，５）に送信される。

スイッチ２において、テーブル設定部２４は、ホスト通信部２３からテーブル設定コマンドを受け取る。そして、テーブル設定部２４は、そのテーブル設定コマンドに従って、テーブル記憶部２０に格納されている転送テーブル２２の内容を設定する。図９は、図６で示された伝達経路ＰＷの場合の転送テーブル２２の一例を示している。転送テーブル２２は、入力ポート、宛先ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＤＡ）、送信元ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＳＡ）、及び出力ポートを示している。

入力ポートは、監視フレームＦＲが入力される入力元（ポートあるいはホスト通信部２３）を示している。入力元がいずれかのポート（すなわち他のスイッチ）の場合、入力ポートはそのポート番号で示される。入力元がホスト通信部２３（すなわち管理ホスト１）の場合、入力ポートは「ＨＯＳＴ」で示される。

出力ポートは、監視フレームＦＲの転送先（ポートあるいはホスト通信部２３）を示している。転送先がいずれかのポート（すなわち他のスイッチ）の場合、出力ポートはそのポート番号で示される。転送先がホスト通信部２３（すなわち管理ホスト１）の場合、出力ポートは「ＨＯＳＴ」で示される。尚、１つのエントリに対して複数の出力ポートが設定されてもよい。その場合、監視フレームＦＲはそれぞれの出力ポートに出力される。

転送テーブル２２中の宛先ＭＡＣアドレスは、監視フレームＦＲの宛先ＭＡＣアドレスと同じである。本例では、その宛先ＭＡＣアドレスは、“００−００−４ｃ−００−ａａ−００”である。また、転送テーブル２２中の送信元ＭＡＣアドレスは、監視フレームＦＲの送信元ＭＡＣアドレスと同じである。本例では、送信元ＭＡＣアドレスは、管理ホスト１のＭＡＣアドレス“００−００−４ｃ−００−１２−３４”である。尚、管理ホスト１が１台しか用いられない場合は、送信元ＭＡＣアドレスが省略されてもよい。

このように、転送テーブル２２は、監視フレームＦＲに関する入力元（入力ポート）、転送先（出力ポート）、及びヘッダ情報（ＭＡＣ ＤＡ、ＭＡＣ ＳＡ等）を含んでいる。すなわち、転送テーブル２２は、監視フレームＦＲの入力元及びヘッダ情報と転送先との対応関係を示している。このような転送テーブル２２を参照することによって、転送処理部２１は、受け取った監視フレームＦＲを、指定された転送先に転送することができる。この時、入力ポートとヘッダ情報（ＭＡＤ ＤＡ、ＭＡＣ ＳＡ）は、対応する出力ポートの検索キーとして用いられる。例えば、転送処理部２１が、ホスト通信部２３（入力ポート＝ＨＯＳＴ）から、監視フレームＦＲ（ＭＡＣ ＤＡ＝００−００−４ｃ−００−ａａ−００、ＭＡＣ ＳＡ＝００−００−４ｃ−００−１２−３４）を受け取った場合を考える。この場合、転送テーブル２２中の１番目のエントリがヒットする。従って、転送処理部２１は、該当エントリの出力ポート２７に監視フレームＦＲを転送する。すなわち、管理ホスト１から送られた監視フレームＦＲが、出力ポート２７につながる物理リンク７１へ出力され、スイッチ４に転送される。このようにして、監視フレームＦＲの転送が実現される。障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔや障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔの場合も同様である。

スイッチ３において、テーブル設定部３４は、ホスト通信部３３からテーブル設定コマンドを受け取る。そして、テーブル設定部３４は、そのテーブル設定コマンドに従って、テーブル記憶部３０に格納されている転送テーブル３２の内容を設定する。図１０は、本例における転送テーブル３２を示している。

スイッチ４において、テーブル設定部４４は、ホスト通信部４３からテーブル設定コマンドを受け取る。そして、テーブル設定部４４は、そのテーブル設定コマンドに従って、テーブル記憶部４０に格納されている転送テーブル４２の内容を設定する。図１１は、本例における転送テーブル４２を示している。

スイッチ５において、テーブル設定部５４は、ホスト通信部５３からテーブル設定コマンドを受け取る。そして、テーブル設定部５４は、そのテーブル設定コマンドに従って、テーブル記憶部５０に格納されている転送テーブル５２の内容を設定する。図１２は、本例における転送テーブル５２を示している。

ステップＳ１４：
ステップＳ１３の完了後、管理ホスト１の監視部１４は、監視フレームＦＲの送信を定期的に行う。各スイッチの転送処理部は、監視フレームＦＲを受け取ると、その監視フレームＦＲを転送する。図１３は、平常時の監視フレームＦＲの送信・転送処理を示している。図１３において、破線矢印は、制御リンク６２〜６５を用いた通信を示し、実線矢印は、物理リンク７１〜７５を用いた通信を示す。

まず、監視部１４は、図８で示された監視フレームＦＲを生成する。続いて、監視部１４は、図７で示された経路テーブルＲＴＥを参照して、伝達経路ＰＷの最初のスイッチであるスイッチ２（第１スイッチ）に監視フレームＦＲを送信する。この時、送信される監視フレームＦＲのスイッチ番号はホストの番号に設定される。また、入力ポート番号は、各スイッチで使用されない番号に設定される。また、監視部１４は、監視フレームＦＲの送信と同時に、第１タイマＴＭ１及び第２タイマＴＭ２を起動する。第１タイマＴＭ１は、監視フレームＦＲの定期的な送信を実施するために用いられる。つまり、監視部１４は、第１タイマＴＭ１でカウントされる所定の間隔毎に、監視フレームＦＲの送信を行う。第２タイマＴＭ２は、後述される障害発生の検出処理に用いられる。尚、第２タイマＴＭ２の設定時間は、第１タイマＴＭ１の設定時間よりも十分長い。

監視フレームＦＲは、管理ホスト１のノード通信部１５から、制御リンク６２を通して、スイッチ２（第１スイッチ）のホスト通信部２３に到達する。転送処理部２１は、ホスト通信部２３から監視フレームＦＲを受け取る。転送処理部２１は、図９で示された転送テーブル２２を参照して、受け取った監視フレームＦＲをポート２７（すなわちスイッチ４）に転送する。

監視フレームＦＲは、スイッチ２のポート２７から、物理リンク７１を通して、スイッチ４（第２スイッチ）のポート４７に到達する。転送処理部４１は、ポート４７から監視フレームＦＲを受け取る。転送処理部４１は、図１１で示された転送テーブル４２を参照して、受け取った監視フレームＦＲをポート４９（すなわちスイッチ５）に転送する。

監視フレームＦＲは、スイッチ４のポート４９から、物理リンク７２を通して、スイッチ５（第３スイッチ）のポート５７に到達する。転送処理部５１は、ポート５７から監視フレームＦＲを受け取る。転送処理部５１は、図１２で示された転送テーブル５２を参照して、受け取った監視フレームＦＲをポート５８（すなわちスイッチ２）に転送する。

監視フレームＦＲは、スイッチ５のポート５８から、物理リンク７３を通して、スイッチ２（第４スイッチ）のポート２８に到達する。転送処理部２１は、ポート２８から監視フレームＦＲを受け取る。転送処理部２１は、図９で示された転送テーブル２２を参照して、受け取った監視フレームＦＲをポート２９（すなわちスイッチ３）に転送する。

監視フレームＦＲは、スイッチ２のポート２９から、物理リンク７４を通して、スイッチ３（第５スイッチ）のポート３７に到達する。転送処理部３１は、ポート３７から監視フレームＦＲを受け取る。転送処理部３１は、図１０で示された転送テーブル３２を参照して、受け取った監視フレームＦＲをポート３９（すなわちスイッチ５）に転送する。

監視フレームＦＲは、スイッチ３のポート３９から、物理リンク７５を通して、スイッチ５（第６スイッチ）のポート５９に到達する。転送処理部５１は、ポート５９から監視フレームＦＲを受け取る。転送処理部５１は、図１２で示された転送テーブル５２を参照して、受け取った監視フレームＦＲをホスト通信部５３（すなわち管理ホスト１）に転送する。

監視フレームＦＲは、スイッチ５（第６スイッチ）のホスト通信部５３から、制御リンク６５を通して、管理ホスト１のノード通信部１５に到達する。このようにして、伝達経路ＰＷに沿った監視フレームＦＲの転送（巡回）が実現される。

ステップＳ１５：
管理ホスト１の監視部１４は、監視フレームＦＲの到着をモニタする。図１３で示された例では、監視フレームＦＲは、途中で欠落することなく、スイッチ５（第６スイッチ）から管理ホスト１に戻ってくる。この場合、監視部１４は、十分長く設定された第２タイマＴＭ２の満了前に、監視フレームＦＲを受け取る。つまり、監視部１４は、監視フレームＦＲを第１スイッチに送信した後、第２タイマＴＭ２でカウントされる所定の期間以内に、その監視フレームＦＲを第６スイッチから受け取る。その場合、監視部１４は、第２タイマＴＭ２をリセットし、また、伝達経路ＰＷ上で障害が発生していないと判断する（ステップＳ２０；Ｎｏ）。

その後、第１タイマＴＭ１が満了すると、監視部１４は、新たな監視フレームＦＲを送信する。そして、ステップＳ１４、Ｓ１５が繰り返し実行される。このように、平常時は、監視フレームＦＲが伝達経路ＰＷを定期的に巡回し、そのたびに障害発生の有無が判定される。

図１４は、伝達経路ＰＷ上の一部で障害が発生している場合を示している。例として、スイッチ４とスイッチ５との間の物理リンク７２で障害が発生し、双方向で通信が不可能になったとする。図１３の場合と同様に、監視部１４は、監視フレームＦＲを定期的に送信する。しかしながら、物理リンク７２で障害が発生しているため、監視フレームＦＲは、スイッチ４からスイッチ５へ転送されない。従って、監視部１４が監視フレームＦＲを受け取ることなく、第２タイマＴＭ２が満了してしまう。つまり、監視部１４は、監視フレームＦＲを第１スイッチに送信した後、第２タイマＴＭ２でカウントされる所定の期間以内に、その監視フレームＦＲを第６スイッチから受け取らない。その場合、監視部１４は、伝達経路ＰＷ上のどこかで障害が発生していると判断する（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）。

このように、監視部１４は、監視フレームＦＲの受信状況をモニタすることによって、伝達経路ＰＷ上の障害発生を検出することができる。監視部１４は、障害発生を検出すると、その旨を表示するように表示部１６に指示する。表示部１６は、トポロジテーブルＴＰＬで示される物理トポロジ、経路テーブルＲＴＥで示される伝達経路ＰＷ、及びその伝達経路ＰＷ上で障害が発生していることを表示する。監視部１４によって障害発生が検出されると、処理は障害発生箇所の特定（ステップＳ１００）に移る。

４．障害発生箇所の特定処理（ステップＳ１００）
以下、本実施の形態におけるステップＳ１００を説明する。図１５は、ステップＳ１００を示すフローチャートである。例として、障害発生箇所が、第２スイッチ（スイッチ４）から第３スイッチ（スイッチ５）へ向かう物理リンク７２である場合を考える。

４−１．第１の例
図１６は、第１の例の場合のフレーム転送を示している。

ステップＳ１０１：
監視部１４が障害発生を検出すると、監視部１４は、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを第１スイッチ（スイッチ２）に送信する。

ステップＳ１０２：
スイッチ２は、管理ホスト１から障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを受け取り、自身の転送テーブル２２を更新する。図１７は、更新後の転送テーブル２２を示している。図９で示されたものと比較して、新たなエントリ「入力ポート：ＨＯＳＴ、ＭＡＣ ＤＡ：００−００−４ｃ−００−ａａ−００、ＭＡＣ ＳＡ：００−００−４ｃ−００−１２−３４、出力ポート：ＨＯＳＴ」が追加されている。更に、スイッチ２は、通常の監視フレームＦＲと同じようにして、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを物理リンク７１を通して次のスイッチ４に転送する。

スイッチ４は、物理リンク７１を通してスイッチ２から障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを受け取り、自身の転送テーブル４２を更新する。図１８は、更新後の転送テーブル４２を示している。図１１で示されたものと比較して、新たなエントリ「入力ポート：４７、ＭＡＣ ＤＡ：００−００−４ｃ−００−ａａ−００、ＭＡＣ ＳＡ：００−００−４ｃ−００−１２−３４、出力ポート：ＨＯＳＴ」が追加されている。更に、スイッチ４は、通常の監視フレームＦＲと同じようにして、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを物理リンク７２を通して次のスイッチ５に転送する。

しかしながら、本例では、物理リンク７２において障害が発生している。従って、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔは、スイッチ５には到達しない。従って、それ以降のスイッチの転送テーブルは変更されない。

ステップＳ１０３：
転送テーブルの更新後、監視部１４は、監視フレームＦＲを第１スイッチ（スイッチ２）に送出する。監視部１４は、監視フレームＦＲの送信を周期的に行ってもよい。

ステップＳ１０４：
スイッチ２は、管理ホスト１（ＨＯＳＴ）から監視フレームＦＲを受け取る。スイッチ２は、図１７で示された転送テーブル２２を参照して、監視フレームＦＲを、次のスイッチ４（ポート２７）及び管理ホスト１（ＨＯＳＴ）に転送する。図１９は、スイッチ２から管理ホスト１へ送られる監視フレームＦＲを示している。図１９に示されるように、スイッチ番号は“２”に設定され、入力ポート番号は“ＨＯＳＴ”に設定されている。

スイッチ４は、スイッチ２（ポート４７）から監視フレームＦＲを受け取る。スイッチ４は、図１８で示された転送テーブル４２を参照して、監視フレームＦＲを、次のスイッチ５（ポート４９）及び管理ホスト１（ＨＯＳＴ）に転送する。図２０は、スイッチ４から管理ホスト１へ送られる監視フレームＦＲを示している。図２０に示されるように、スイッチ番号は“４”に設定され、入力ポート番号は“４７”に設定されている。

本例では、スイッチ４からスイッチ５へ向かう物理リンク７２において障害が発生している。従って、監視フレームＦＲはスイッチ５以降には伝送されず、上記以外の監視フレームＦＲは管理ホスト１には戻ってこない。

ステップＳ１０５：
監視部１４は、スイッチ２から図１９で示された監視フレームＦＲを受け取り、スイッチ４から図２０で示された監視フレームＦＲを受け取り、それ以外からは受け取らない。従って、監視部１４は、経路テーブルＲＴＥ（図７参照）を参照することにより、「監視フレームＦＲが第１、第２スイッチには順調に到達したが、それ以降には到達しなかったこと」を認識することができる。すなわち、監視部１４は、第２スイッチ（スイッチ４）から第３スイッチ（スイッチ５）への間の物理リンク７２に障害が発生していると判断する。

障害発生箇所が特定されると、監視部１４は、記憶部１０に格納されているトポロジテーブルＴＰＬの状態フラグを更新する。本例では、図２１に示されるように、スイッチ４からスイッチ５への物理リンク７２に対応したエントリ「起点スイッチ＝４、起点ポート＝４９、終点スイッチ＝５、終点ポート＝５７」の状態フラグが「０（使用不可）」に更新される。

ステップＳ１０６：
監視部１４は、特定された障害発生箇所を表示するように表示部１６に指示する。表示部１６は、トポロジテーブルＴＰＬを参照し、状態フラグが「０」のリンクを障害発生箇所として表示する。

第１の例では、管理ホスト１からの２個のフレーム送信、各スイッチでの平均（Ｎ−１）／２回、最大Ｎ−１回のフレーム受信で、障害箇所を特定することができる。

尚、障害が解消された後、各転送テーブルは元の状態に戻されてもよい。図２２は、障害復旧時の処理例を示すフローチャートである。図２３は、図１６で示された場合の障害復旧時の処理例を示している。

ステップＳ１１０：
監視部１４は、監視フレームＦＲの送信を周期的に行っている。スイッチ４とスイッチ５との間の物理リンク７２における障害がなくなると、監視フレームＦＲは最終スイッチ（第Ｎスイッチ＝スイッチ５）に到達し、そこから管理ホスト１に戻ってくる。これにより、監視部１４は、障害が解消されたと判断する。

ステップＳ１１１：
監視部１４は、障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔを第１スイッチ（スイッチ２）に送信する。

ステップＳ１１２：
スイッチ２は、管理ホスト１から障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔを受け取り、それに応答して、自身の転送テーブル２２を図９で示されたものに戻す。更に、スイッチ２は、障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔを物理リンク７１を通して次のスイッチ４に転送する。スイッチ４は、スイッチ２から障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔを受け取り、それに応答して、自身の転送テーブル４２を図１１で示されたものに戻す。更に、スイッチ４は、障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔを物理リンク７２を通して次のスイッチ５に転送する。

その後、障害発生状態解除通知フレームＦＲ−ｒｅｓｅｔは伝達経路ＰＷに沿って順次転送され、最終的に最終スイッチ（第Ｎスイッチ＝スイッチ５）から管理ホスト１に戻ってくる。これにより、監視部１４は、各転送テーブルの復旧が完了したことを確認する。そして、監視部１４は、記憶部１０に格納されているトポロジテーブルＴＰＬの状態フラグを元に戻す。トポロジテーブルＴＰＬは、図５で示されたものに戻る。

４−２．第２の例
第２の例では、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔに監視フレームＦＲの機能が追加される。すなわち、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔは上記第１の例における監視フレームＦＲの役割をも果たし、各スイッチは、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを監視フレームＦＲとして受け取る。障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを受け取ったスイッチは、自身の転送テーブルを更新し、且つ、更新後の転送テーブルを参照することによって、その障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを次スイッチ及び管理ホスト１の両方に転送する。

図２４は、第２の例の場合のフレーム転送を示している。上述のステップＳ１０１とステップＳ１０３は同時に実施される。すなわち、監視部１４は、監視フレームＦＲとしての障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを、第１スイッチ（スイッチ２）に送信する。また、上述のステップＳ１０２とステップＳ１０４も同時に実施される。すなわち、スイッチ２は、自身の転送テーブル２２を更新し（図１７参照）、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを次のスイッチ４及び管理ホスト１に転送する（図１９参照）。また、スイッチ４は、自身の転送テーブル４２を更新し（図１８参照）、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを次のスイッチ５及び管理ホスト１に転送する（図２０参照）。スイッチ４からスイッチ５へ向かう物理リンク７２において障害が発生しているため、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔはスイッチ５には到達しない。ステップＳ１０５、Ｓ１０６は第１の例と同じである。

第２の例では、管理ホスト１からの１個のフレーム送信、各スイッチでの平均（Ｎ−１）／２回、最大Ｎ−１回のフレーム受信で、障害箇所を特定することができる。第１の例と比較して、障害箇所特定のために管理ホスト１から送出されるフレーム数が削減される。従って、障害箇所特定までの時間が更に短縮される。

図２５は、図２４で示された場合の障害復旧時の処理例を示している。監視部１４は、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔの送信を周期的に行っている。スイッチ４とスイッチ５との間の物理リンク７２における障害がなくなると、障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔは最終スイッチ（第Ｎスイッチ＝スイッチ５）に到達し、そこから管理ホスト１に戻ってくる。これにより、監視部１４は、障害が解消されたと判断する。ステップＳ１１１、Ｓ１１２は、第１の例と同じである。

５．効果
本実施の形態によれば、管理ホスト１によって通信ネットワークＮＥＴを集中管理する技術が提供される。その通信ネットワーク管理処理において、管理ホスト１は、監視フレームＦＲを所定の伝達経路ＰＷに沿って巡回させる。ここで、通信ネットワーク中の各ノードには、転送テーブルが設けられている。その転送テーブルの内容は、管理ホスト１からの指示に従って、所定の伝達経路ＰＷに沿って監視フレームＦＲが転送されるように設定される。従って、各ノードは、転送テーブルを参照して、受け取った監視フレームＦＲを指定された転送先に転送するだけでよい。これにより、所定の伝達経路ＰＷに沿った監視フレームＦＲの巡回が実現される。管理ホスト１は、所定の期間内に監視フレームＦＲを受け取るか否かに基づいて、当該伝達経路ＰＷ上で障害が発生しているか否かを検出することができる。

本実施の形態では、伝達経路に関する情報やチェックリスト等を含む死活監視テーブル（特許文献２、特許文献３参照）を、監視フレームＦＲに組み込んでおく必要が無い。従って、各ノードは、死活監視テーブル中の自身のエントリを検索する必要は無い。特に、ノード数が多くなった場合でも、多数のエントリから自身のエントリを検索する必要がないため、各ノードにおける処理時間が増加することはない。また、各ノードは、監視フレームＦＲを次のノードに転送するために、自身のエントリの次のエントリを参照する必要も無い。結果として、各ノードにかかる負荷が軽減される。

また、本実施の形態によれば、監視フレームＦＲの伝達経路ＰＷ上の障害発生箇所を、簡易な処理で特定することができる。障害箇所特定処理において、伝達経路ＰＷ上の各ノードは、受け取った監視フレームＦＲを伝達経路ＰＷと管理ホスト１の両方に転送するだけでよい。障害発生箇所を特定するために、特許文献２や特許文献３で要求される複雑な処理は不要である。例えば、特許文献３に記載されているような、各ノードが次のノードとの通信可否を調べるといった処理は不要になる。これらのことにより、各ノードにかかる負荷が軽減され、障害箇所特定までの時間が短縮される。特に、通信ネットワーク中のノードが簡易な構成のスイッチである場合、特許文献２や特許文献３で要求される複雑な処理は実質的に不可能である。本実施の形態は、通信ネットワーク中のノードがスイッチである場合にも適用可能である。

更に、本実施の形態によれば、障害発生検知後に各ノードの転送テーブルを変更するために、管理ホスト１から全ノードに対して「テーブル変更指示」を発行する必要はない。本実施の形態によれば、管理ホスト１から伝達経路ＰＷの第１ノードに、転送テーブル更新を指示する障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔを１個送信するだけでよい。その後、その１個の障害発生状態通知フレームＦＲ−ｓｅｔは、伝達経路ＰＷに沿って障害発生箇所の前まで順次伝達され、それにより、必要なノードの転送テーブルが順次更新される。管理ホスト１から全ノードに対して「テーブル変更指示」を発行する必要がないため、管理ホスト１の処理負荷が軽減される。

また、監視フレームＦＲの伝達経路ＰＷが一筆書き経路である場合、１個の監視フレームＦＲの送信によって、多数の物理リンクの死活監視を行うことができる。従って、管理ホスト１が送受信すべき監視フレームＦＲの数を減らすことができる。結果として、管理ホスト１にかかる負荷が軽減され、好適である。また、管理ホスト１の負荷が軽減されるため、監視フレームＦＲの送信頻度を高くすることができる。これにより、伝達経路ＰＷ上の障害発生を素早く検知することが可能となる。

また、本実施の形態では、監視フレームＦＲの巡回を実現するために、リング状のネットワーク構造を前提としていない。本実施の形態は、通信ネットワークＮＥＴの物理トポロジがリング状ではない場合にも適用することができる。通信ネットワークＮＥＴの物理トポロジに関して制約は無い。

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。

本出願は、２００９年６月８日に出願された日本国特許出願２００９−１３７５２４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (7)

1. 複数のノードと前記複数のノード間を接続する物理リンクとを含む通信ネットワークと、
   前記通信ネットワークを管理する管理計算機と
   を備え、
   前記管理計算機と、前記複数のノードのそれぞれとは、制御リンクによって双方向に接続されており、
   前記複数のノードの各々は、フレームの入力元と転送先との対応関係を示す転送テーブルを有し、
   前記管理計算機は、
   前記通信ネットワークにおけるフレームの伝達経路を示す経路情報が格納される記憶部と、
   前記経路情報を参照して前記伝達経路にフレームを送信し、また、前記伝達経路上の障害の発生箇所を特定する特定処理を行う監視部と
   を備え、
   前記伝達経路に沿って第１〜第Ｎノード（Ｎは２以上の整数）が順番に存在し、
   第ｉノード（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、前記転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを第（ｉ＋１）ノードに転送し、
   前記第Ｎノードは、前記転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを前記管理計算機に転送し、
   前記特定処理において、
   前記監視部は、状態通知フレームを前記第１ノードに送信し、
   前記状態通知フレームを受け取った第ｉノードは、前記転送先に前記管理計算機を追加することによって前記転送テーブルを更新し、且つ、前記受け取った状態通知フレームを物理リンクを介して第（ｉ＋１）ノードに転送し、
   監視フレームを受け取った第ｉノードは、更新後の前記転送テーブルを参照することによって、前記受け取った監視フレームを第（ｉ＋１）ノード及び前記管理計算機に転送し、
   前記監視部は、前記伝達経路からの前記監視フレームの受信状況に基づいて前記障害の発生箇所を特定する
   通信ネットワーク管理システム。
2. 請求項１に記載の通信ネットワーク管理システムであって、
   前記転送テーブルが更新された後、前記監視部は、前記監視フレームを前記第１ノードに送信する
   通信ネットワーク管理システム。
3. 請求項１に記載の通信ネットワーク管理システムであって、
   第ｉノードは、前記状態通知フレームを前記監視フレームとして受け取り、
   前記状態通知フレームを受け取った第ｉノードは、前記転送先に前記管理計算機を追加することによって前記転送テーブルを更新し、且つ、更新後の前記転送テーブルを参照することによって、前記監視フレームとしての前記状態通知フレームを第（ｉ＋１）ノード及び前記管理計算機に転送する
   通信ネットワーク管理システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信ネットワーク管理システムであって、
   前記特定処理において、第ｋノード（ｋ＝１〜Ｎ−１）から前記監視フレームを受け取り、第（ｋ＋１）ノードから前記監視フレームを受け取らない場合、前記監視部は、前記第ｋノードと前記第（ｋ＋１）ノードとの間で前記障害が発生していると判断する
   通信ネットワーク管理システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の通信ネットワーク管理システムであって、
   前記特定処理において、第ｉノードは、前記管理計算機に転送する前記監視フレームに、自ノードのＩＤ番号と前記監視フレームが入力された入力ポートのポート番号とを記載する
   通信ネットワーク管理システム。
6. 複数のノードと前記複数のノード間を接続する物理リンクとを含む通信ネットワークを管理する管理計算機であって、
   前記管理計算機と、前記複数のノードのそれぞれとは、制御リンクによって双方向に接続されており、
   前記管理計算機は、
   前記通信ネットワークにおけるフレームの伝達経路を示す経路情報が格納される記憶部と、
   前記経路情報を参照して前記伝達経路にフレームを送信し、また、前記伝達経路上の障害の発生箇所を特定する特定処理を行う監視部と
   を備え、
   前記複数のノードの各々は、フレームの入力元と転送先との対応関係を示す転送テーブルを有し、
   前記伝達経路に沿って第１〜第Ｎノード（Ｎは２以上の整数）が順番に存在し、
   第ｉノード（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、前記転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを第（ｉ＋１）ノードに転送し、
   前記第Ｎノードは、前記転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを前記管理計算機に転送し、
   前記特定処理において、
   前記監視部は、状態通知フレームを前記第１ノードに送信し、
   前記状態通知フレームを受け取った第ｉノードは、前記転送先に前記管理計算機を追加することによって前記転送テーブルを更新し、且つ、前記受け取った状態通知フレームを物理リンクを介して第（ｉ＋１）ノードに転送し、
   監視フレームを受け取った第ｉノードは、更新後の前記転送テーブルを参照することによって、前記受け取った監視フレームを第（ｉ＋１）ノード及び前記管理計算機に転送し、
   前記監視部は、前記伝達経路からの前記監視フレームの受信状況に基づいて前記障害の発生箇所を特定する
   管理計算機。
7. 管理計算機を用いて通信ネットワークを管理する通信ネットワーク管理方法であって、
   前記通信ネットワークは、複数のノードと前記複数のノード間を接続する物理リンクとを含み、
   前記管理計算機と、前記複数のノードのそれぞれとは、制御リンクによって双方向に接続されており、
   前記複数のノードの各々は、フレームの入力元と転送先との対応関係を示す転送テーブルを有し、
   前記通信ネットワーク管理方法は、
   前記通信ネットワークにおけるフレームの伝達経路に、前記管理計算機からフレームを送信するステップと、ここで、前記伝達経路に沿って第１〜第Ｎノード（Ｎは２以上の整数）が順番に存在し、第ｉノード（ｉ＝１〜Ｎ−１）は、前記転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを第（ｉ＋１）ノードに転送し、前記第Ｎノードは、前記転送テーブルを参照することによって、受け取ったフレームを前記管理計算機に転送し、
   前記伝達経路上の障害の発生箇所を特定するステップと
   を含み、
   前記特定するステップは、
   前記管理計算機から第１ノードに状態通知フレームを送信するステップと、
   前記状態通知フレームを受け取った第ｉノードにおいて、前記転送先に前記管理計算機を追加することによって前記転送テーブルを更新するステップと、
   前記状態通知フレームを第ｉノードから物理リンクを介して第（ｉ＋１）ノードに転送するステップと、
   更新後の前記転送テーブルに従って、監視フレームを受け取った第ｉノードから第（ｉ＋１）ノード及び前記管理計算機に前記監視フレームを転送するステップと、
   前記管理計算機が前記伝達経路から受け取る前記監視フレームの受信状況に基づいて、前記障害の発生箇所を特定するステップと
   を含む
   通信ネットワーク管理方法。

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