JP5974911B2 - 通信システムおよびネットワーク中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信システムおよびネットワーク中継装置に関し、例えば、複数台のネットワーク中継装置を一元管理する技術に関する。

例えば、特許文献１には、複数のスイッチングハブがスタックポートを介して接続されたスタッカブルスイッチングハブにおいて、管理回路を搭載することなく各スイッチングハブの装置ＩＤ番号を設定する方式が示されている。特許文献２には、マスタ又はスレーブとして動作する複数のユニットがスタック用ポートを介して接続されたスタック型スイッチング・システムにおいて、トポロジ設計形態の変更を契機に最高の優先順位を持つユニットをマスタとして動作させる方式が示されている。

特開２００２−２１７９３５号公報 特開２００７−１２４６７３号公報

近年、複数台のボックス型スイッチ装置を一つの管理用ＩＰ（Internet Protocol）アドレスで１台のスイッチのように管理するというような一元管理機能の実現が求められている。当該機能を備えることで、例えば、ネットワーク管理者からの命令に応じて、各ボックス型スイッチ装置の稼働状態を一括して表示したり、あるいは、各ボックス型スイッチ装置に対して所定の設定（例えばＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）の設定等）を一括して行ったりすることなどが可能になる。

このような一元管理機能を実現するためには、通常、複数台のボックス型スイッチ装置の中のいずれかをマスタとして動作させる必要がある。さらに、マスタに障害が生じた場合の対策機能を設ける必要がある。この対策機能として、例えば、特許文献２に示されるような方式を利用して、スレーブとして動作する複数台のボックス型スイッチ装置の中からそれぞれの優先順位に基づいて新たなマスタを選定する方式が考えられる。しかしながら、このような方式を用いると、スレーブ間で互いの優先順位を比較し合う処理が必要となるため、マスタに障害が生じてから新たなマスタの元で通信の管理環境を構築するまでに時間を要する恐れがある。すなわち、耐障害性が不十分となる恐れがある。

本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、耐障害性の向上を実現可能な通信システムおよびネットワーク中継装置を提供することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本実施の形態の通信システムは、初期状態でマスタモードで動作する第１スイッチ装置と、初期状態でバックアップモードで動作する第２スイッチ装置と、初期状態でそれぞれメンバモードで動作する単数または複数の第３スイッチ装置とを有する。マスタモードで動作する第１スイッチ装置は、バックアップモードで動作する第２スイッチ装置に向けて所定の期間毎に第１制御信号を送信する。バックアップモードで動作する第２スイッチ装置は、マスタモードで動作する第１スイッチ装置からの第１制御信号を所定の期間に渡って受信しない場合にマスタモードに遷移し、メンバモードで動作する単数または複数の第３スイッチ装置に向けて初期化信号を送信する。メンバモードで動作する単数または複数の第３スイッチ装置のそれぞれは、初期化信号を受信した際に、マスタモードで動作する第２スイッチ装置との間で管理用の通信経路を構築する。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、耐障害性の向上が実現可能になる。

本発明の一実施の形態による通信システムにおいて、その全体の構成例を示す概略図である。 図１の通信システムにおいて、通信の管理環境を構築するための初期期間での処理内容の一例を示す図である。 図１の通信システムにおいて、通信の管理環境を構築するための初期期間での処理内容の一例を示す図である。 図１の通信システムにおいて、通信の管理環境を構築した後の通常期間での処理内容の一例を示す図である。 図１の通信システムにおいて、マスタモードで動作するスイッチ装置に障害が生じた場合の処理内容の一例を示す図である。 図１の通信システムにおいて、マスタモードで動作するスイッチ装置に障害が生じた場合の処理内容の一例を示す図である。 図１の通信システムにおいて、マスタモードで動作するスイッチ装置に障害が生じた場合の処理内容の一例を示す図である。 図１の通信システムにおいて、マスタモードで動作するスイッチ装置が持つ管理テーブルの構成例を示す図である。 図１の通信システムにおいて、その各スイッチ装置の主要部の概略構成例を示すブロック図である。 図９のスイッチ装置において、マスタモード時の主要な処理内容の一例を示すフロー図である。 図９のスイッチ装置において、バックアップモード時の主要な処理内容の一例を示すフロー図である。 図９のスイッチ装置において、メンバモード時の主要な処理内容の一例を示すフロー図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

《通信システム全体の概略構成》
図１は、本発明の一実施の形態による通信システムにおいて、その全体の構成例を示す概略図である。図１に示す通信システムは、ネットワークＮＷを介して接続された複数台（ここではｎ台）のスイッチ装置（又はネットワーク中継装置とも呼ぶ）ＳＷ１〜ＳＷｎを備える。ＳＷ１〜ＳＷｎのそれぞれは、ボックス型スイッチ装置によって構成される。ＮＷは、主に通信回線によって構成されるが、その接続形態は特に問わない。ＮＷは、例えば、ＳＷ１〜ＳＷｎがリング状に接続されるような接続形態を備えていても、メッシュ状に接続されるような接続形態を備えていてもよい。また、ＮＷは、場合によっては、光伝送装置等を介して長距離で接続されるような接続形態を備えていてもよい。すなわち、ＮＷは、ＳＷ１〜ＳＷｎ間の通信経路を、直接的な形態、あるいはスイッチ装置や光伝送装置等を挟む間接的な形態で備えていればよい。

図１のスイッチ装置ＳＷ１〜ＳＷｎは、仮想管理グループＶＧとして、管理用端末ＴＭ１から仮想的に１台のスイッチのように管理される。特に限定はされないが、例えば、ＴＭ１からＶＧに向けた管理命令に応じて、各ＳＷ１〜ＳＷｎ（およびその中の各ポート）の稼働状態をＴＭ１において一括して表示したり、ＳＷ１〜ＳＷｎに対して所定の設定（例えばＶＬＡＮの設定等）を一括して行ったりすることなどが可能となっている。ＳＷ１〜ＳＷｎのそれぞれは、一般的なＬ３スイッチ（又はＬ２スイッチ）としての機能に加えて、このような一元管理を実現するために必要な各種機能を備えている。

その一元管理機能の一つとして、図１のスイッチ装置ＳＷ１〜ＳＷｎのそれぞれは、マスタモードＭＳＲ、バックアップモードＢＵＰ、メンバモードＭＥＭのいずれか一つのモードで動作する機能を備える。ここでは第１スイッチ装置となるＳＷ１がＭＳＲで動作しており、第２スイッチ装置となるＳＷ２がＢＵＰで動作しており、単数または複数の第３スイッチ装置となるＳＷ３〜ＳＷｎのそれぞれがＭＥＭで動作している。ＭＳＲで動作するスイッチ装置ＳＷ１は、ＢＵＰで動作するスイッチ装置ＳＷ２およびＭＥＭで動作する各スイッチ装置ＳＷ３〜ＳＷｎを管理する。例えば、仮想管理グループＶＧに設定された所定のＩＰアドレスを宛先として管理用端末ＴＭ１から管理命令が発行された場合、ＭＳＲで動作するスイッチ装置は、当該管理命令を解読し、ＢＵＰおよびＭＥＭで動作する各スイッチ装置との間で適宜通信を行うことで当該管理命令に応じた処理を実行する。

バックアップモードＢＵＰで動作するスイッチ装置ＳＷ２は、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置ＳＷ１に障害が生じた場合に、ＳＷ１に代わってＭＳＲで動作し、メンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置ＳＷ３〜ＳＷｎを管理する。ＭＥＭで動作する各スイッチ装置ＳＷ３〜ＳＷｎは、主に、ＭＳＲで動作するスイッチ装置からの命令を受けて、当該命令を解読し、当該命令に応じた処理を行う。

ここで、図１の各スイッチ装置ＳＷ１〜ＳＷｎは、予めユーザの設定によって、初期状態で（言い換えれば通信システムの立ち上げ時に）マスタモードＭＳＲ、バックアップモードＢＵＰ、メンバモードＭＥＭのいずれで動作するかが定められている。これによって、初期状態でＭＳＲで動作するスイッチ装置（第１スイッチ装置）ＳＷ１に障害が生じた場合に、新たにＭＳＲで動作するスイッチ装置（すなわち初期状態でＢＵＰで動作する第２スイッチ装置ＳＷ２）を前述した特許文献２のような優先順位の処理等を用いずに定めることが可能になる。その結果、障害に対して迅速に対応することが可能となり、耐障害性の向上が図れる。

《通信システム全体の初期期間での動作》
図２および図３は、図１の通信システムにおいて、通信の管理環境を構築するための初期期間での処理内容の一例を示す図である。まず、前提として、ここでは、図１の通信システム内のマスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置ＳＷ１は、識別子ＳＷＩＤによってバックアップモードＢＵＰおよびメンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置ＳＷ２〜ＳＷｎを管理するものとする。このため、ＢＵＰおよびＭＥＭで動作するＳＷ２〜ＳＷｎのそれぞれは、ＭＳＲで動作するＳＷ１に対して自身のＳＷＩＤを認識して貰う必要がある。また、その後、ＳＷ２〜ＳＷｎのそれぞれは、ＳＷ１との間で管理用の通信経路を構築する必要がある。

さらに、前提として、ここでは、図１の仮想管理グループＶＧ内における管理用の通信は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＩＰプロトコル（言い換えればソケット通信）を用いて行われるものとする。バックアップモードＢＵＰおよびメンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置ＳＷ２〜ＳＷｎは、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置ＳＷ１との間の通信に際し、最初の通信ではＩＰアドレスが不明となる。そこで、ここでは、例えば、ＳＷ２〜ＳＷｎに対して予め仮のＩＰアドレスを共通に設定しておき、その後、ＳＷ２〜ＳＷｎのそれぞれとＳＷ１との間の通信の過程でＳＷ２〜ＳＷｎのそれぞれに対して接続用のＩＰアドレスを個別に設定し、仮のＩＰアドレスから接続用のＩＰアドレスに置き換える。ＭＳＲで動作するＳＷ１は、ＢＵＰおよびＭＥＭで動作するＳＷ２〜ＳＷｎを実際に管理する際に、この接続用のＩＰアドレスを用いる。

このような前提のもと、図２において、まず、初期状態でバックアップモードＢＵＰで動作するスイッチ装置（第２スイッチ装置）ＳＷ２は、初期状態でマスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置（第１スイッチ装置）ＳＷ１に向けて仮のＩＰアドレスを用いて識別子の取得要求ＩＤＲＱを送信する。これに応じて、ＳＷ１は、ＳＷ２に対して識別子ＳＷＩＤを割り当てた場合、識別子の取得通知ＩＤＲＥＳを返信する。ＳＷ２は、ＩＤＲＥＳを受信した場合、続いて、ＳＷ１に向けた接続要求ＣＴＲＱの送信やＳＷ１からの接続応答ＣＴＲＥＳを含むハンドシェイクによってＳＷ１との間でＴＣＰコネクションを確立する。このＴＣＰコネクションの中でＳＷ２の接続用のＩＰアドレスが設定され、仮のＩＰアドレスから接続用のＩＰアドレスに置き換えられる。これによって、第２スイッチ装置となるＳＷ２および第１スイッチ装置となるＳＷ１の一方は、他方との間で管理用の通信経路を構築する。

同様に、図３において、まず、初期状態でメンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置（第３スイッチ装置）ＳＷ３は、初期状態でマスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置（第１スイッチ装置）ＳＷ１に向けて仮のＩＰアドレスを用いて識別子の取得要求ＩＤＲＱを送信する。これに応じて、ＳＷ１は、ＳＷ３に対して識別子ＳＷＩＤを割り当てた場合、識別子の取得通知ＩＤＲＥＳを返信する。ＳＷ３は、ＩＤＲＥＳを受信した場合、続いて、ＳＷ１に向けた接続要求ＣＴＲＱの送信やＳＷ１からの接続応答ＣＴＲＥＳを含むハンドシェイクによってＳＷ１との間でＴＣＰコネクションを確立する。このＴＣＰコネクションの中でＳＷ３の接続用のＩＰアドレスが設定され、仮のＩＰアドレスから接続用のＩＰアドレスに置き換えられる。

これによって、第３スイッチ装置の一つとなるＳＷ３および第１スイッチ装置となるＳＷ１の一方は、他方との間で管理用の通信経路を構築する。図示は省略するが、図１において第３スイッチ装置の他の一つとなるスイッチ装置ＳＷｎも、図３の場合と同様の処理を行うことでマスタモードＭＳＲで動作するＳＷ１との間で相互に管理用の通信経路を構築する。

なお、前述したように各スイッチ装置ＳＷ１〜ＳＷｎは、予めユーザ設定によって、初期状態でマスタモードＭＳＲ、バックアップモードＢＵＰ、メンバモードＭＥＭのいずれで動作するかが定められる。特に限定はされないが、ＳＷ１〜ＳＷｎは、この他に、予めユーザ設定によって、初期状態での識別子ＳＷＩＤや、管理用ポートとして使用するポート番号等も定められる。

例えば、初期状態でバックアップモードＢＵＰで動作するスイッチ装置ＳＷ２に対して、予めユーザ設定によって、動作モード＝ＢＵＰ、識別子ＳＷＩＤ＝ＩＤ２、ポート番号＝ｘｘのように設定しておく。この状態で通信システムを立ち上げると、ＳＷ２は、図２の識別子の取得要求ＩＤＲＱの中でスイッチ装置ＳＷ１に対してＩＤ２を使用したい旨を送信し、これを受けたＳＷ１は、ＩＤ２を使用しているスイッチ装置が存在しない場合にはＳＷ２に向けて識別子の取得通知ＩＤＲＥＳを返信する。一方、ＳＷ１は、ＩＤ２を使用しているスイッチ装置が既に存在している場合には、その旨をユーザに認識させる。この場合、ユーザは、ＳＷ２の初期状態でのＳＷＩＤを再度設定することになる。

また、図２および図３の処理内容は、特にこれに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。すなわち、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置がバックアップモードＢＵＰおよびメンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置をそれぞれ区別して管理することができ、かつそれぞれ個別に通信することができるような通信環境を構築する処理であればよい。

《通信システム全体の通常期間での動作》
図４は、図１の通信システムにおいて、通信の管理環境を構築した後の通常期間での処理内容の一例を示す図である。図４において、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置（第１スイッチ装置）ＳＷ１は、バックアップモードＢＵＰで動作するスイッチ装置（第２スイッチ装置）ＳＷ２およびメンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置（単数または複数の第３スイッチ装置）ＳＷ３〜ＳＷｎに向けてハローパケット（第１制御信号）ＢＣＨを送信する。具体的には、ＳＷ１は、例えば所定の期間毎（例えば１ｓ程度毎）にＢＣＨをブロードキャストで送信する。

一方、バックアップモードＢＵＰで動作するスイッチ装置（第２スイッチ装置）ＳＷ２およびメンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置（単数または複数の第３スイッチ装置）ＳＷ３〜ＳＷｎは、それぞれマスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置（第１スイッチ装置）ＳＷ１に向けてハローパケット（第２制御信号）ＵＣＨ２〜ＵＣＨｎを送信する。具体的には、ＳＷ２〜ＳＷｎは、それぞれＳＷ１に向けて所定の期間毎（例えば１ｓ程度毎）にＵＣＨ２〜ＵＣＨｎをユニキャストで送信する。ＳＷ１は、ＵＣＨ２〜ＵＣＨｎの受信の可否によってＳＷ２〜ＳＷｎのそれぞれの稼働状態（すなわち障害の有無）を管理する。その逆に、ＳＷ２〜ＳＷｎは、ハローパケット（第１制御信号）ＢＣＨの受信の可否によってＳＷ１の稼働状態（すなわち障害の有無）を認識する。

なお、ここでは、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置ＳＷ１は、バックアップモードＢＵＰ又はメンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置ＳＷ２〜ＳＷｎに向けてハローパケット（第１制御信号）ＢＣＨをブロードキャストで送信した。ただし、ＭＳＲで動作するスイッチ装置の障害に応じて、ＢＵＰで動作するスイッチ装置を新たにＭＳＲで動作させることのみを考慮すると、少なくとも、ＢＵＰで動作するＳＷ２がＳＷ１の稼働状態を認識できればよい。すなわち、場合によっては、ＳＷ１がＳＷ２に向けてＢＣＨをユニキャストで送信するような動作であってもよい。

ここでは、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置ＳＷ１と、メンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置ＳＷ３〜ＳＷｎとの間で、それぞれ双方向通信が確立していることを保証するため、ＳＷ１は、ＳＷ２に加えてＳＷ３〜ＳＷｎに対してもハローパケット（第１制御信号）ＢＣＨをブロードキャストで送信している。これによって、ＳＷ１がＳＷ３〜ＳＷｎを所定の管理要求を介して確実に管理できる状態であることが保証される。

《通信システム全体のマスタ障害発生時の動作》
図５〜図７は、図１の通信システムにおいて、マスタモードで動作するスイッチ装置に障害が生じた場合の処理内容の一例を示す図である。前述した図４において、バックアップモードＢＵＰで動作するスイッチ装置（第２スイッチ装置）ＳＷ２は、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置（第１スイッチ装置）ＳＷ１からのハローパケット（第１制御信号）ＢＣＨを所定の期間（例えば１５ｓ程度）に渡って受信しない場合にＳＷ１に代わってＭＳＲに遷移する。ＭＳＲに遷移したＳＷ２は、まず、図５に示すように、メンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置（単数または複数の第３スイッチ装置）ＳＷ３〜ＳＷｎに向けて初期化信号ＩＮＩＲＱを送信する。具体的には、ＳＷ２は、例えばＩＮＩＲＱをブロードキャストで送信する。

メンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置ＳＷ３は、初期化信号ＩＮＩＲＱを受信した際に、このＩＮＩＲＱの送信元を通信相手として、図６に示すような処理を行う。図６に示す処理内容は、ＳＷ３の通信相手がバックアップモードＢＵＰからマスタモードＭＳＲに遷移したスイッチ装置ＳＷ２に代わることを除いて前述した図３の処理内容と同じである。簡単に説明すると、図６において、ＳＷ３は、まず、ＳＷ２に向けて仮のＩＰアドレスを用いて識別子の取得要求ＩＤＲＱを送信し、ＳＷ２から識別子の取得通知ＩＤＲＥＳを受信する。これによって、ＭＳＲで動作するＳＷ２は、ＭＥＭで動作するＳＷ３を識別子ＳＷＤＩＤを用いて管理することが可能になる。

続いて、スイッチ装置ＳＷ３は、スイッチ装置ＳＷ２との間で接続要求ＣＴＲＱおよび接続応答ＣＴＲＥＳを含むハンドシェイクを行うことでＳＷ２との間でＴＣＰコネクションを確立する。このＴＣＰコネクションの中でＳＷ３の接続用のＩＰアドレスが設定され、仮のＩＰアドレスから接続用のＩＰアドレスに置き換えられる。これによって、第３スイッチ装置の一つとなるＳＷ３および第２スイッチ装置となるＳＷ２の一方は、他方との間で管理用の通信経路を構築する。同様に、メンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置ＳＷｎも、初期化信号ＩＮＩＲＱを受信した際に、このＩＮＩＲＱの送信元を通信相手として、図７に示すような処理を行う。図７では、図６の場合と同様に、ＳＷｎとＳＷ２との間で、ここではＳＷ３を経由して識別子の取得要求ＩＤＲＱおよび識別子の取得通知ＩＤＲＥＳの処理と、接続要求ＣＴＲＱおよび接続応答ＣＴＲＥＳを含むハンドシェイクの処理が行われている。これによって、第３スイッチ装置の他の一つとなるＳＷｎおよび第２スイッチ装置となるＳＷ２の一方は、他方との間で管理用の通信経路を構築する。

なお、前述した図４において、スイッチ装置（第１スイッチ装置）ＳＷ１は、ハローパケット（第１制御信号）ＢＣＨをメンバモードＭＥＭで動作するスイッチ装置（単数または複数の第３スイッチ装置）ＳＷ３〜ＳＷｎに対しても送信している。ＳＷ３〜ＳＷｎのそれぞれは、ＳＷ１からのＢＣＨを所定の期間に渡って受信しない場合、管理用の通信経路を構築する前の初期状態に遷移する。そして、初期状態に遷移したＳＷ３〜ＳＷｎは、マスタモードＭＳＲで動作する新たなスイッチ装置を検索する。このように、ＳＷ３〜ＳＷｎの初期状態への遷移と、図５に示したように新たにＭＳＲで動作するスイッチ装置ＳＷ２からの初期化信号ＩＮＩＲＱとを併用することで、ＳＷ３〜ＳＷｎのそれぞれは、ＳＷ１に障害が有ることに関して自身とＳＷ２で合意していることを認識できる。これによって、ＭＳＲで動作するスイッチ装置を新たに切り替えること自体の正当性を検証でき、より信頼性を高めることが可能になる。

《スイッチ装置（ネットワーク中継装置）の構成》
図８は、図１の通信システムにおいて、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置が持つ管理テーブルの構成例を示す図である。図２および図３で述べたように、ＭＳＲで動作するスイッチ装置（ネットワーク中継装置）は、バックアップモードＢＵＰおよびメンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置（ネットワーク中継装置）を識別子ＳＷＩＤによって管理する。そこで、ＭＳＲで動作するスイッチ装置は、例えば、図８に示すような管理テーブルＭＴＢＬを生成する。図８のＭＴＢＬには、管理情報として、各識別子ＳＷＩＤ毎に、その動作モード、ポート番号、稼働状態等が示されている。なお、管理情報は、これに限らず、その他、管理に必要な項目が適宜含まれる。

例えば、識別子ＳＷＩＤが「ＩＤ２」のスイッチ装置（図１のＳＷ２）の管理情報を例とすると、動作モードはバックアップモードＢＵＰであり、ポート番号にはＳＷ２と管理用の通信を行うための宛先ポートが示され、稼働状態は「稼働中」となっている。また、仮に、図１のスイッチ装置ＳＷｎのＳＷＩＤが「ＩＤｎ」であるものとして、ＳＷｎが故障した場合、図８に示すように、「ＩＤｎ」に対応する稼働状態は「停止中」となる。この状況は、例えば図４において、スイッチ装置ＳＷ１がＳＷｎからのハローパケット（第２制御信号）ＵＣＨｎを所定の期間に渡って受信できない場合に生じる。

図９は、図１の通信システムにおいて、その各スイッチ装置の主要部の概略構成例を示すブロック図である。図９に示すスイッチ装置（ネットワーク中継装置）ＳＷは、複数（ここではｍ個）のポートＰ１〜Ｐｍと、パケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬと、管理制御部ＭＣＴＬとを備える。Ｐ１〜Ｐｍのそれぞれは、Ｌ３レベル（又はＬ２レベル）における規格上の通信プロトコルに基づいてユーザのデータパケットの送信または受信を行う一般ポートで構成される。ＦＦＣＴＬは、ルーティングテーブルやＭＡＣ（Media Access Control）アドレステーブル等に基づきＰ１〜Ｐｍ間でのパケット（フレーム）の転送を制御する。

管理制御部ＭＣＴＬは、動作モード保持部ＭＤと、制御パケット（フレーム）生成部ＣＦＧと、制御パケット（フレーム）検出部ＣＦＤを含む。動作モード保持部ＭＤには、前述したマスタモードＭＳＲ、バックアップモードＢＵＰ、メンバモードＭＥＭのいずれかが保持される。ＭＣＴＬは、このＭＤによって保持される動作モードに応じて、それぞれ異なる動作を行う。ＣＦＧは、動作モードに応じて図４に示したハローパケットＢＣＨ，ＵＣＨの生成や、図５に示した初期化信号ＩＮＩＲＱの生成等を行う。ＣＦＤも、動作モードに応じてＢＣＨ，ＵＣＨの検出や、ＩＮＩＲＱの検出等を行う。

ここで、管理用のポートは、一般ポートであるポートＰ１〜Ｐｍの中からユーザ設定によって任意に選択することが可能となっている。そして、この一般ポートを用いて図２および図３で述べたような処理を実行することで、管理用の通信経路が構築される。通常、一元管理を実現するための管理用のポートは、前述した特許文献１および特許文献２に示されるように、専用ポートとなるスタックポートが使用される。ただし、この場合、各スイッチ装置間の接続形態が限定されたり、あるいは各スイッチ装置間を接続する距離が限定される恐れがある。一般ポートを用いれば、このような問題を解決することができ、様々な接続形態を持つ通信システムを一元管理することが可能になる。

《スイッチ装置（ネットワーク中継装置）の動作》
図１０は、図９のスイッチ装置において、マスタモードＭＳＲ時の主要な処理内容の一例を示すフロー図である。図１０において、スイッチ装置（ネットワーク中継装置）ＳＷは、まず、図２および図３に示したように、バックアップモードＢＵＰやメンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置（ネットワーク中継装置）との間で管理用の通信経路を構築する（ステップＳ１０１）。具体的には、図９の管理制御部ＭＣＴＬが備える所定の初期設定アルゴリズムに基づいて、図２および図３に示したような処理が順次実行される。

続いて、スイッチ装置ＳＷは、ユーザ（すなわち図１の管理用端末ＴＭ１）からの管理命令を待ち（ステップＳ１０２）、管理命令を受信した場合、それに応じた処理を実行する（ステップＳ１０３）。具体的には、図９の管理制御部ＭＣＴＬは、パケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介して受信した管理命令を解読し、その解読結果に応じて例えばバックアップモードＢＵＰやメンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置との間で適宜通信等を行う。

また、スイッチ装置ＳＷは、ステップＳ１０２の処理と並行して、ステップＳ１０４の処理とステップＳ１０５の処理を行う。ステップＳ１０４において、ＳＷは、図４に示したように、バックアップモードＢＵＰやメンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置に向けて所定の期間毎にハローパケット（第１制御信号）ＢＣＨを送信する。具体的には、図９の制御パケット（フレーム）生成部ＣＦＧは、ブロードキャスト用のＢＣＨを生成し、それをパケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介して所定の管理用のポートから送信する。ＢＣＨは、各スイッチ装置の管理用のポートによって構成されたネットワーク内を伝送し、ＢＵＰやＭＥＭで動作する各スイッチ装置に到達する。

ステップＳ１０５において、スイッチ装置ＳＷは、図４に示したように、バックアップモードＢＵＰやメンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置から所定の期間毎に送信された各ハローパケット（第２制御信号）ＵＣＨを監視する。そして、ＳＷは、この監視結果に応じて図８の管理テーブルＭＴＢＬを適宜更新する（ステップＳ１０６）。具体的には、図９の制御パケット（フレーム）検出部ＣＦＤは、パケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介して各ＵＣＨの受信の可否を監視する。そして、ＣＦＤは、所定の期間に渡って受信できないＵＣＨがある場合には、管理制御部ＭＣＴＬ内に保持されるＭＴＢＬにおいて、当該ＵＣＨに対応するスイッチ装置の稼働状態を「停止中」にする。

図１１は、図９のスイッチ装置において、バックアップモードＢＵＰ時の主要な処理内容の一例を示すフロー図である。図１１において、スイッチ装置（ネットワーク中継装置）ＳＷは、まず、図２に示したように、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置（ネットワーク中継装置）との間で管理用の通信経路を構築する（ステップＳ２０１）。具体的には、図９の管理制御部ＭＣＴＬが備える所定の初期設定アルゴリズムに基づいて、図２に示したような処理が順次実行される。

続いて、スイッチ装置ＳＷは、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置からの管理要求を待ち（ステップＳ２０２）、管理要求を受信した場合、それに応じた処理を実行する（ステップＳ２０３）。具体的には、図９の管理制御部ＭＣＴＬは、パケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介して受信した管理要求を解読し、その解読結果に応じた処理を行い、例えばＭＳＲで動作するスイッチ装置に向けて適宜返信等を行う。

また、スイッチ装置ＳＷは、ステップＳ２０２の処理と並行して、ステップＳ２０４の処理とステップＳ２０５の処理を行う。ステップＳ２０４において、ＳＷは、図４に示したように、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置に向けて所定の期間毎にハローパケット（第２制御信号）ＵＣＨを送信する。具体的には、図９の制御パケット（フレーム）生成部ＣＦＧは、ユニキャスト用のＵＣＨを生成し、それをパケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介して所定の管理用のポートから送信する。

ステップＳ２０５において、スイッチ装置ＳＷは、図４に示したように、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置からのハローパケット（第１制御信号）ＢＣＨを監視し、それを所定の期間に渡って受信できない場合（ステップＳ２０５）、ＭＳＲに遷移する（ステップＳ２０６）。具体的には、図９の制御パケット（フレーム）検出部ＣＦＤは、パケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介してＢＣＨの受信の可否を監視し、それを所定の期間に渡って受信できない場合、動作モード保持部ＭＤの動作モードをＭＳＲに変更する。

次いで、マスタモードＭＳＲに遷移したスイッチ装置ＳＷは、図５に示したように、メンバモードＭＥＭで動作する各スイッチ装置に向けて初期化信号ＩＮＩＲＱをブロードキャストで送信する（ステップＳ２０７）。具体的には、図９の制御パケット（フレーム）生成部ＣＦＧは、ブロードキャスト用のＩＮＩＲＱを生成し、それをパケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介して所定の管理用のポートから送信する。ＩＮＩＲＱは、各スイッチ装置の管理用のポートによって構成されたネットワーク内を伝送し、ＭＥＭで動作する各スイッチ装置に到達する。なお、マスタモードＭＳＲに遷移したスイッチ装置は、その後、前述した図１０の処理を行う。

図１２は、図９のスイッチ装置において、メンバモードＭＥＭ時の主要な処理内容の一例を示すフロー図である。図１２において、スイッチ装置（ネットワーク中継装置）ＳＷは、まず、図３に示したように、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置（ネットワーク中継装置）との間で管理用の通信経路を構築する（ステップＳ３０１）。具体的には、図９の管理制御部ＭＣＴＬが備える所定の初期設定アルゴリズムに基づいて、図３に示したような処理が順次実行される。

続いて、スイッチ装置ＳＷは、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置からの管理要求を待ち（ステップＳ３０２）、管理要求を受信した場合、それに応じた処理を実行する（ステップＳ３０３）。具体的には、図９の管理制御部ＭＣＴＬは、パケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介して受信した管理要求を解読し、その解読結果に応じた処理を行い、例えばＭＳＲで動作するスイッチ装置に向けて適宜返信等を行う。

また、スイッチ装置ＳＷは、ステップＳ３０２の処理と並行して、ステップＳ３０４の処理とステップＳ３０５の処理を行う。ステップＳ３０４において、ＳＷは、図４に示したように、マスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置に向けて所定の期間毎にハローパケット（第２制御信号）ＵＣＨを送信する。具体的には、図９の制御パケット（フレーム）生成部ＣＦＧは、ユニキャスト用のＵＣＨを生成し、それをパケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介して所定の管理用のポートから送信する。

ステップＳ３０５において、スイッチ装置ＳＷは、図５に示したように、マスタモードＭＳＲに遷移したスイッチ装置からの初期化信号ＩＮＩＲＱを監視する。具体的には、図９の制御パケット（フレーム）検出部ＣＦＤは、パケット（フレーム）転送制御部ＦＦＣＴＬを介してＩＮＩＲＱの受信の有無を監視する。そして、ＳＷは、ＩＮＩＲＱを受信した際にはステップＳ３０１に戻り、図６および図７に示したように、ＭＳＲに遷移したスイッチ装置との間で管理用の通信経路を構築する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、ここでは、予めユーザ設定によってバックモードＢＵＰで動作するスイッチ装置を１台定め、単一障害に対応する場合を例に説明を行った。この場合、例えば、初期状態でマスタモードＭＳＲで動作するスイッチ装置に障害が発生し、その障害が復旧した後は、当該スイッチ装置を再びＭＳＲで動作させ、初期状態でＢＵＰで動作し、かつＭＳＲに遷移しているスイッチ装置を再びＢＵＰに戻せばよい。ただし、更にシステムの信頼性が必要とされる場合、初期状態でＭＳＲで動作するスイッチ装置と初期状態でＢＵＰで動作するスイッチ装置の両方に障害（すなわち二重障害）が生じることを想定して、予めユーザ設定によって第２のＢＵＰで動作するスイッチ装置を定めることも可能である。この場合、第２のＢＵＰで動作するスイッチ装置は、現在ＭＳＲで動作しているスイッチ装置（図４のＳＷ１又は図５のＳＷ２）から送信される筈のハローフレーム（図４のＢＣＨ）を受信できない場合に、ＭＳＲに遷移すればよい。

ＢＣＨ，ＵＣＨ ハローパケット
ＢＵＰ バックアップモード
ＣＦＤ 制御パケット（フレーム）検出部
ＣＦＧ 制御パケット（フレーム）生成部
ＣＴＲＥＳ 接続応答
ＣＴＲＱ 接続要求
ＦＦＣＴＬ パケット（フレーム）転送制御部
ＩＤＲＥＳ 識別子の取得通知
ＩＤＲＱ 識別子の取得要求
ＩＮＩＲＱ 初期化信号
ＭＣＴＬ 管理制御部
ＭＤ 動作モード保持部
ＭＥＭ メンバモード
ＭＳＲ マスタモード
ＭＴＢＬ 管理テーブル
ＮＷ ネットワーク
Ｐ ポート
ＳＷ スイッチ装置（ネットワーク中継装置）
ＳＷＩＤ 識別子
ＴＭ 管理用端末
ＶＧ 仮想管理グループ

Claims (9)

1. 初期状態でマスタモードで動作する第１スイッチ装置と、
   初期状態でバックアップモードで動作する第２スイッチ装置と、
   初期状態でそれぞれメンバモードで動作する単数または複数の第３スイッチ装置と、を有し、
   前記マスタモードで動作する前記第１スイッチ装置又は前記第２スイッチ装置は、管理用の識別子を用いて複数の前記第３スイッチ装置を管理し、
   複数の前記第３スイッチ装置には、初期状態での識別子が設定されており、
   前記マスタモードで動作する前記第１スイッチ装置は、前記バックアップモードで動作する前記第２スイッチ装置に向けて所定の期間毎に第１制御信号を送信し、
   前記バックアップモードで動作する前記第２スイッチ装置は、前記マスタモードで動作する前記第１スイッチ装置からの前記第１制御信号を所定の期間に渡って受信しない場合に前記マスタモードに遷移し、前記メンバモードで動作する前記単数または複数の第３スイッチ装置に向けてブロードキャストで初期化信号を送信し、
   前記メンバモードで動作する前記単数または複数の前記第３スイッチ装置のそれぞれは、前記初期化信号を受信した際、前記初期状態での識別子を含む識別子の取得要求を前記第２スイッチ装置に送信し、
   前記第２スイッチ装置は、前記識別子の取得要求を受信した際、前記識別子の取得要求に含まれる前記初期状態での識別子が使用されていない場合、前記初期状態での識別子を前記第３スイッチ装置に割り当て、識別子の取得通知を前記第３スイッチ装置に送信し、
   前記第３スイッチ装置は、前記識別子の取得通知を受信した際、接続要求を前記第２スイッチ装置に送信し、前記第２スイッチ装置との間で管理用の通信経路を構築する、通信システム。
2. 請求項１記載の通信システムにおいて、
   前記バックアップモードで動作するスイッチ装置および前記メンバモードで動作するスイッチ装置のそれぞれは、前記マスタモードで動作するスイッチ装置に向けて所定の期間毎に第２制御信号を送信し、
   前記マスタモードで動作するスイッチ装置は、前記第２制御信号の受信の可否によって前記バックアップモードで動作するスイッチ装置および前記メンバモードで動作するスイッチ装置のそれぞれの稼働状態を管理する、通信システム。
3. 請求項２記載の通信システムにおいて、
   前記第１スイッチ装置は、前記第１制御信号を、さらに、前記単数または複数の第３スイッチ装置に送信し、
   前記単数または複数の第３スイッチ装置のそれぞれは、前記第１制御信号を所定の期間に渡って受信しない場合、管理用の通信経路を構築する前の初期状態に遷移する、通信システム。
4. 請求項２記載の通信システムにおいて、
   前記管理用の通信経路は、規格上の通信プロトコルに基づいてユーザのデータパケットの送信または受信を行う一般ポートで構築される、通信システム。
5. 請求項４記載の通信システムにおいて、
   前記第１〜第３スイッチ装置のそれぞれは、ボックス型スイッチ装置で構成される、通信システム。
6. マスタモード、バックアップモード、およびメンバモードを備え、
   前記マスタモードで動作する際には、管理用の識別子を用いてメンバモードで動作するスイッチ装置を管理し、
   前記メンバモードで動作する際には、初期状態での識別子が設定されており、
   前記マスタモードで動作する際には、前記バックアップモードで動作する他のスイッチ装置に向けて所定の期間毎に第１制御信号を送信し、
   前記バックアップモードで動作する際には、前記マスタモードで動作する他のスイッチ装置から送信される前記第１制御信号を所定の期間に渡って受信しない場合に前記マスタモードに遷移し、前記メンバモードで動作する他のスイッチ装置に向けて初期化信号をブロードキャストで送信し、
   前記メンバモードで動作する際には、前記マスタモードで動作するスイッチ装置から送信される前記初期化信号を受信した場合、前記初期状態での識別子を含む識別子の取得要求を前記マスタモードで動作するスイッチ装置に送信し、
   前記マスタモードで動作する際には、前記識別子の取得要求を受信した際、前記識別子の取得要求に含まれる前記初期状態での識別子が使用されていない場合、前記初期状態での識別子を前記識別子の取得要求を送信した前記メンバモードで動作するスイッチ装置に割り当て、識別子の取得通知を前記メンバモードで動作するスイッチ装置に送信し、
   前記メンバモードで動作する際には、前記識別子の取得通知を受信した際、接続要求を前記マスタモードで動作するスイッチ装置に送信し、前記マスタモードで動作するスイッチ装置との間で管理用の通信経路を構築する、ネットワーク中継装置。
7. 請求項６記載のネットワーク中継装置において、
   前記バックアップモードまたは前記メンバモードで動作する際には、さらに、前記マスタモードで動作する他のスイッチ装置に向けて所定の期間毎に第２制御信号を送信し、
   前記マスタモードで動作する際には、さらに、他のスイッチ装置から送信される前記第２制御信号の受信の可否によって当該他のスイッチ装置のそれぞれの稼働状態を管理する、ネットワーク中継装置。
8. 請求項７記載のネットワーク中継装置において、
   前記マスタモードで動作する際には、さらに、前記メンバモードで動作する他のスイッチ装置に向けて所定の期間毎に前記第１制御信号を送信し、
   前記メンバモードで動作する際には、さらに、前記マスタモードで動作する他のスイッチ装置から送信される前記第１制御信号を所定の期間に渡って受信しない場合、管理用の通信経路を構築する前の初期状態に遷移する、ネットワーク中継装置。
9. 請求項７記載のネットワーク中継装置において、
   前記管理用の通信経路は、規格上の通信プロトコルに基づいてユーザのデータパケットの送信または受信を行う一般ポートで構築される、ネットワーク中継装置。

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