JP6591828B2 - 中継装置および中継システム - Google Patents

Description

本発明は、中継装置および中継システムに関し、例えば、ＬＡＧ（Link Aggregation Group）を適用した中継装置および中継システムに関する。

例えば、特許文献１には、ＬＡＣＰ（Link Aggregation Control Protocol）に基づくＬＡＧを適用した通信システムにおいて、ＬＡＣＰＤＵ（LACP Data Unit）内の同期ビット等を操作することで、現用リンクと予備リンクからなるＮ＋１冗長を実現する方式が示される。

特開２００８−１６０２２７号公報

例えば、ＬＡＧを設定するためのプロトコルとして、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＸ、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄに規定されるＬＡＣＰが知られている。ＬＡＣＰを用いると、例えば、障害が発生したポートをＬＡＧから除外する処理や、当該障害から復旧したポートにＬＡＧを再度設定する処理を自動的に行うことができる。

しかし、例えば、障害発生と障害復旧とを短時間で繰り返す不安定な障害の場合、ポートをＬＡＧから除外する処理と、当該ポートにＬＡＧを再度設定する処理とが頻繁に繰り返される事態が生じ得る。実際上、ポートに障害が発生してから当該ポートをＬＡＧから除外するまでには、ある程度の期間が必要となる。この期間では、データ通信を正常に行うことができない（例えばユーザフレームの損失が生じる）ため、前述した処理が繰り返されると、データ通信の異常期間が長期化する恐れがある。

本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、データ通信の異常期間を短縮可能な中継装置および中継システム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。

本実施の形態による中継装置は、複数のポートと、複数のポートのそれぞれに対する障害発生および障害復旧を検出する障害検出部と、所定のプロトコルに基づき複数のポートの中の所定のポートにＬＡＧ（Link Aggregation Group）を設定するＬＡＧ制御部とを有する。ＬＡＧ制御部は、障害発生の検出に応じてＬＡＧから除外したポートに対して障害復旧が検出された場合、ユーザの指示に基づくイベントが発生するまで当該ポートにＬＡＧを設定しない。

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、中継装置および中継システムにおいて、データ通信の異常期間を短縮することが可能になる。

（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施の形態による中継システムにおいて、その構成例および障害復旧時の動作例を示す概略図である。 図１（ａ）および図１（ｂ）の中継システムにおいて、中継装置の主要部の概略構成例を示すブロック図である。 （ａ）は、図２におけるＦＤＢの構造例を示す概略図であり、（ｂ）は、図２におけるＬＡＧ中継テーブルの構造例を示す概略図であり、（ｃ）は、図２におけるＬＡＧ管理テーブルの構造例を示す概略図である。 （ａ）は、図３（ｃ）のＬＡＧ管理テーブルにおいて、復旧フラグが使用無しに設定された際の復旧フラグの動作例を示す状態遷移図であり、（ｂ）は、図３（ｃ）のＬＡＧ管理テーブルにおいて、復旧フラグが使用有りに設定された際の復旧フラグの動作例を示す状態遷移図である。 図２の中継装置において、ＬＡＧ制御部がＬＡＧ設定を行う際の処理内容の一例を示すフロー図である。 図２〜図５のＬＡＧ制御部において、障害発生時の具体的な動作例を示す説明図である。 図２〜図５のＬＡＧ制御部において、障害復旧時の具体的な動作例を示す説明図である。 図７に続く動作例を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の前提として検討した中継システムにおいて、その構成例および障害発生時の動作例を示す概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、図９（ｃ）の中継システムにおける障害復旧時の動作例を示す概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）の主要部のフォーマット構成例を示す概略図である。

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。

《中継システム（前提）の概略構成および概略動作》
図９（ａ）、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、本発明の前提として検討した中継システムにおいて、その構成例および障害発生時の動作例を示す概略図である。図９（ａ）に示す中継システムは、２台の中継装置１０ａ，１０ｂを有する。中継装置１０ａ，１０ｂのそれぞれは、複数（ここでは３個）のポートＰ１〜Ｐ３と、ＬＡＧ制御部１１’と、中継処理部１２とを備える。中継装置１０ａのポートＰ１〜Ｐ３は、それぞれ、通信回線（例えばイーサネット（登録商標）回線）を介して中継装置１０ｂのポートＰ１〜Ｐ３に接続される。

ＬＡＧ制御部１１’は、所定のプロトコル（ここではＬＡＣＰ）に基づきポートＰ１〜Ｐ３の中の所定のポートにＬＡＧを設定する。ここでは、ＬＡＣＰに基づき、中継装置１０ａはアクティブモードで動作し、中継装置１０ｂはパッシブモードで動作する場合を例とする。アクティブモードで動作する中継装置１０ａ（そのＬＡＧ制御部１１’）は、ＬＡＣＰに基づく制御フレーム（すなわちＬＡＣＰＤＵ）を自発的に送信する。一方、パッシブモードで動作する中継装置１０ｂ（そのＬＡＧ制御部１１’）は、制御フレームを受信した場合に、それに応答する形で制御フレームを送信する。なお、中継装置１０ｂは、パッシブモードに限らず、アクティブモードであってもよい。

図９（ａ）の例では、中継装置１０ａは、ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３からそれぞれ制御フレームＣＦ１ａｂ，ＣＦ２ａｂ，ＣＦ３ａｂを送信し、中継装置１０ｂは、これらの制御フレームに応答して、ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３からそれぞれ制御フレームＣＦ１ｂａ，ＣＦ２ｂａ，ＣＦ３ｂａを送信する。ここで、ＬＡＣＰでは、予め、ＬＡＧの設定候補のポートと、ＬＡＧを構成する最大ポート数と、各ポートの優先度を設定できる。図９（ａ）の例では、ＬＡＧの設定候補のポートはポートＰ１〜Ｐ３であり、最大ポート数は２であり、各ポートの優先度は高優先度順にポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３である。

中継装置１０ａのＬＡＧ制御部１１’は、ＬＡＧの設定候補のポートの中から各ポートの優先度に基づき最大ポート数のポートを選択し、当該選択したポート（ここではＰ１，Ｐ２）にＬＡＧを設定するための処理を開始する。その処理の中で、当該ＬＡＧ制御部１１’は、選択したポートＰ１，Ｐ２から同期ビットおよび集約化ビットの両方がＴＲＵＥ（‘１’）である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦ１ａｂ，ＣＦ２ａｂを送信する。また、当該ＬＡＧ制御部１１’は、ＬＡＧの設定候補のポートであり非選択であるポートＰ３から同期ビットおよび集約化ビットの少なくとも一方がＦＡＬＳＥ（‘０’）である制御フレームＣＦ３ａｂを送信する。

障害が発生していない場合、図９（ａ）に示すように、中継装置１０ｂのＬＡＧ制御部１１’は、当該制御フレームＣＦ１ａｂ，ＣＦ２ａｂに応答して、ポートＰ１，Ｐ２から、同じく同期ビットおよび集約化ビットの両方が‘１’である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦ１ｂａ，ＣＦ２ｂａを送信する。中継装置１０ａ，１０ｂのＬＡＧ制御部１１’は、同期ビットおよび集約化ビットの両方が‘１’である制御フレームを送信かつ受信したポートにＬＡＧを設定する。

その結果、中継装置１０ａ，１０ｂのＬＡＧ制御部１１’は、共に、ポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧ（ここではＬＡＧ１とする）を設定する。一方、当該ＬＡＧ制御部１１’は、同期ビットおよび集約化ビットの少なくも一方が‘０’である制御フレームを送信または受信したポートＰ３にはＬＡＧを設定せず、ポートＰ１，Ｐ２よりも優性度が低いポートＰ３を障害が発生した場合の予備リンクとして取り扱うことができる。

中継装置１０ａ，１０ｂの中継処理部１２は、図示しないポートで受信したユーザフレームＵＦの宛先ポートがＬＡＧ１であった場合、当該フレームを、所定の分散規則に基づいてポートＰ１，Ｐ２の中から選択したポートに中継する。当該分散規則として、例えば、ユーザフレームＵＦの送信元ＭＡＣアドレスおよび宛先ＭＡＣアドレスを用いてハッシュ演算を行う方式等が挙げられる。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）の主要部のフォーマット構成例を示す概略図である。制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦは、図１１（ａ）に示すように、ヘッダ情報２５、アクター情報２６およびパートナー情報２７を含んでいる。ヘッダ情報２５は、宛先ＭＡＣアドレス（ＤＭＡＣ）、送信元ＭＡＣアドレス（ＳＭＡＣ）、タイプおよびサブタイプを含む。宛先ＭＡＣアドレスには、所定のマルチキャストアドレスが格納され、タイプおよびサブタイプには、それぞれ、ＬＡＣＰＤＵであることを表す固有値（０ｘ８８０９および０ｘ０１）が格納される。

制御フレームを送信する中継装置（例えば１０ａ）は、アクター情報２６に自装置の各種情報を格納し、パートナー情報２７に対向装置（中継装置１０ｂ）の各種情報を格納する。パートナー情報２７は、対向装置から受信した制御フレームのアクター情報２６に基づき定められる。アクター情報２６およびパートナー情報２７のそれぞれは、ＬＡＧ（例えばＬＡＧ１）の識別子に該当するキーと、ポートの優先度と、ポート識別子と、ポートのステート２８，２９とを含む。

アクターのステート２８およびパートナーのステート２９のそれぞれは、図１１（ｂ）に示すように、リンク集約が構成可能か否かを表す集約化ビット３０と、同期の可否（例えば、ポートをキー（ＬＡＧ識別子）で管理・運用するための条件が揃ったか否か等）を表す同期ビット３１とを含む。リンク集約が構成可能な場合、集約化ビット３０はＴＲＵＥ（‘１’）となり、同期が可能な場合、同期ビット３１はＴＲＵＥ（‘１’）となる。ＬＡＧは、ステート２８，２９の両方における集約化ビット３０および同期ビット３１が共にＴＲＵＥ（‘１’）となるポートに設定される。

図９（ｂ）に示す中継システムでは、図９（ａ）の場合と異なり、ポートＰ１のリンク（ここでは、ポートＰ１に接続される通信回線）に障害が発生している。この場合、中継装置１０ａ，１０ｂの中継処理部１２がユーザフレームＵＦをポートＰ１側に分散した場合、当該フレームに損失が生じ得る。

図９（ｃ）に示す中継システムでは、図９（ｂ）の場合と異なり、ポートＰ１の障害発生が検出され（ステップＳ１０１）、これに応じてＬＡＧ１の設定変更が行われている（ステップＳ１０２）。具体的には、中継装置１０ａのＬＡＧ制御部１１’は、ポートＰ１に対する障害発生の検出に応じて、前述した予備リンクであるポートＰ３にＬＡＧ１を設定するための処理を開始する。

この際に、当該ＬＡＧ制御部１１’は、ポートＰ２，Ｐ３から、同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦ２ａｂ，ＣＦ３ａｂを送信する。一方、当該ＬＡＧ制御部１１’は、ポートＰ１をＬＡＧ１から除外すると共に、ポートＰ１から、同期ビット３１および集約化ビット３０の少なくとも一方が‘０’である制御フレームＣＦ１ａｂを送信する。

当該ＬＡＧ制御部１１’は、このような制御フレームＣＦ２ａｂ，ＣＦ３ａｂを送信し、同じく同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレームＣＦ２ｂａ，ＣＦ３ｂａを受信することで、ポートＰ２，Ｐ３にＬＡＧ１を設定する。同様に、中継装置１０ｂのＬＡＧ制御部１１’も、ポートＰ２，Ｐ３で、同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレームを送信および受信することでポートＰ２，Ｐ３にＬＡＧ１を設定する。その結果、中継装置１０ａ，１０ｂの中継処理部１２は、受信したユーザフレームＵＦをポートＰ２，Ｐ３に分散して中継する。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、図９（ｃ）の中継システムにおける障害復旧時の動作例を示す概略図である。図１０（ａ）に示す中継システムでは、図９（ｃ）の場合と異なり、ポートＰ１のリンクの障害が復旧している。ＬＡＧ１は、図９（ｃ）の場合と同様に、依然としてポートＰ２，Ｐ３に設定されており、ユーザフレームＵＦの損失は特に生じない。

図１０（ｂ）に示す中継システムでは、図１０（ａ）の場合と異なり、ポートＰ１の障害復旧が検出され（ステップＳ２０１）、これに応じてＬＡＧ１の設定変更が行われている（ステップＳ２０２）。具体的には、中継装置１０ａのＬＡＧ制御部１１’は、ポートＰ１に対する障害復旧の検出に応じて、ポートＰ３よりも優先度が高いポートＰ１にＬＡＧ１を再度設定するための処理を開始する。

この際に、当該ＬＡＧ制御部１１’は、ポートＰ１，Ｐ２から、同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦ１ａｂ，ＣＦ２ａｂを送信する。一方、当該ＬＡＧ制御部１１’は、ポートＰ３をＬＡＧ１から除外すると共に、ポートＰ３から、同期ビット３１および集約化ビット３０の少なくとも一方が‘０’である制御フレームＣＦ３ａｂを送信する。

当該ＬＡＧ制御部１１’は、このような制御フレームＣＦ１ａｂ，ＣＦ２ａｂを送信し、同じく同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレームＣＦ１ｂａ，ＣＦ２ｂａを受信することで、ポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧ１を設定する。同様に、中継装置１０ｂのＬＡＧ制御部１１’も、ポートＰ１，Ｐ２で、同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレームを送信および受信することでポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧ１を設定する。その結果、中継装置１０ａ，１０ｂの中継処理部１２は、受信したユーザフレームＵＦをポートＰ１，Ｐ２に分散して中継する。

《中継システム（前提）の問題点》
ここで、例えば、図９（ｂ）に示したポートＰ１のリンクの障害が、障害発生と障害復旧とを短時間に繰り返す不安定な障害であった場合を想定する。この場合、状態が、図９（ｂ）→図９（ｃ）→図１０（ａ）→図１０（ｂ）→図９（ｂ）→…、の順でループ状に切り替わる。

また、図９（ｂ）の状態から図９（ｃ）の状態に切り替わるまでには、ある程度の期間を要し得る。特に、ＬＡＣＰに基づき、中継装置１０ａ，１０ｂの少なくとも一方が制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦの未受信によって障害発生を検出する場合で、制御フレームの定期的な送信間隔が３０秒に設定された場合、ＬＡＧ制御部１１’は、当該送信間隔の３倍（９０秒）の期間で障害発生を検出できない場合がある。障害発生を検出できない期間は、図９（ｂ）に示したように、ユーザフレームＵＦの損失が生じ得る期間であり、データ通信の異常期間となる。したがって、不安定な障害が発生すると、データ通信の異常期間が高頻度に発生し、全体としてデータ通信の異常期間が長期化する恐れがある。

《中継システム（本実施の形態）の概略構成および概略動作》
図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明の一実施の形態による中継システムにおいて、その構成例および障害復旧時の動作例を示す概略図である。図１（ａ）に示す中継システムは、図１０（ｂ）の中継システムと比較して、中継装置１０ａにＬＡＧ制御部１１’とは処理内容が異なるＬＡＧ制御部１１が設けられる点が異なっている。中継装置１０ａのＬＡＧ制御部１１は、図１０（ｂ）等の場合と同様に、所定のプロトコル（ここではＬＡＣＰ）に基づき複数のポートＰ１〜Ｐ３の中の所定のポートにＬＡＧを設定する。

ただし、当該ＬＡＧ制御部１１は、図１０（ｂ）の場合と異なり、障害発生の検出に応じてＬＡＧから除外したポートに対して障害復旧が検出された場合、ユーザの指示に基づくイベントが発生するまで当該ポートにＬＡＧを設定しない。図１（ａ）の例では、当該ＬＡＧ制御部１１は、ポートＰ１のリンクの障害復旧を検出しているが（ステップＳ２０１）、図１０（ｂ）の場合と異なり、ポートＰ２，Ｐ３へのＬＡＧ１の設定をそのまま維持している（ステップＳ２０１ａ）。この期間では、当該ＬＡＧ制御部１１は、図１０（ａ）の場合と同様に、ＬＡＧ１から除外したポートＰ１から、同期ビット３１または集約化ビット３０の少なくとも一方が‘０’である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦ１ａｂを送信する。

その後、図１（ｂ）では、ユーザの指示に基づくイベントが発生している（ステップＳ２０１ｂ）。当該イベントは、例えば、ユーザによるコマンド入力や、または、タイマの出力である。当該タイマは、障害復旧が検出されてからユーザによって指示された時間を計測する。当該ＬＡＧ制御部１１は、障害復旧が検出された場合で、かつ、ユーザの指示に基づくイベントが発生した場合に、ＬＡＧ１の設定変更を開始する（ステップＳ２０２）。

すなわち、当該ＬＡＧ制御部１１は、図１０（ｂ）の場合と同様に、ポートＰ１，Ｐ２から、同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦ１ａｂ，ＣＦ２ａｂを送信する。一方、当該ＬＡＧ制御部１１は、ポートＰ３をＬＡＧ１から除外すると共に、ポートＰ３から、同期ビット３１および集約化ビット３０の少なくとも一方が‘０’である制御フレームＣＦ３ａｂを送信する。

当該ＬＡＧ制御部１１は、このような制御フレームＣＦ１ａｂ，ＣＦ２ａｂを送信し、同じく同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレームＣＦ１ｂａ，ＣＦ２ｂａを受信することで、ポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧ１を設定する。同様に、中継装置１０ｂのＬＡＧ制御部１１’も、ポートＰ１，Ｐ２で、同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレームを送信および受信することでポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧ１を設定する。

これにより、代表的には、データ通信の異常期間を短縮することが可能になる。具体的には、例えば、図１（ａ）のように障害復旧が検出された場合（ステップＳ２０１）、ユーザは、ポートＰ１の障害復旧が一時的なものでないことを確認し、それが確認できた段階で図１（ｂ）のようなイベントを発生させればよい（ステップＳ２０１ｂ）。その結果、前述したように、図９（ｂ）の状態が高頻度に発生する事態を防止でき、ユーザフレームＵＦの損失が生じ得る期間を短縮できる。

《中継装置の概略構成および概略動作》
図２は、図１（ａ）および図１（ｂ）の中継システムにおいて、中継装置の主要部の概略構成例を示すブロック図である。図２に示す中継装置１０（例えば図１（ａ）の中継装置１０ａ）は、複数のポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…，Ｐｎと、インタフェース部１５と、中継処理部１２と、ＦＤＢ（Forwarding DataBase）と、ＬＡＧ制御部１１と、ＬＡＧ中継テーブル１６と、ＬＡＧ管理テーブル１７と、装置管理部１８とを備える。ここでは、中継装置１０は、レイヤ２（Ｌ２）スイッチである場合を例とするが、例えば、レイヤ３（Ｌ３）スイッチまたはそれよりも上層の処理機能を持つスイッチ等であってもよい。

複数のポートＰ１〜Ｐｎのそれぞれは、フレームの送信または受信を行う。インタフェース部１５は、フレーム識別部１９と、受信ポート識別子付加部２０と、障害監視部２１とを備える。受信ポート識別子付加部２０は、所定のポートでフレームを受信した場合に、当該受信したポートの識別子（受信ポート識別子と呼ぶ）を当該フレームに付加する。

フレーム識別部１９は、例えば、所定のポートで受信したフレームがユーザフレームＵＦであるか制御フレーム（例えばＬＡＣＰＤＵ）ＣＦであるかといった各種フレームの識別を行う。この識別は、例えば、図１１（ａ）のヘッダ情報２５におけるタイプやサブタイプ等の値を判別することで行われる。フレーム識別部１９は、受信したフレームがユーザフレームＵＦの場合には、当該フレームを中継処理部１２へ送信し、制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦの場合には、当該フレームをＬＡＧ制御部１１へ送信する。なお、中継処理部１２やＬＡＧ制御部１１へ送信されるフレームには受信ポート識別子が付加されている。

障害監視部２１は、ハードウェアによって複数のポート毎の障害有無（リンクアップ／リンクダウン）を検出する。障害監視部２１は、例えば、受信した光信号レベルを監視し、光信号レベルの不足といった異常状態が所定の期間継続する場合にリンクダウンと判別する。あるいは、障害監視部２１は、受信した信号から、アイドル状態で生成されるリンクパルス信号の有無や非アイドル状態でのデータ信号の有無を監視し、リンクパルス信号およびデータ信号が共に無しといった異常状態が所定の期間継続する場合にリンクダウンと判別する。

ＬＡＧ制御部１１は、制御フレーム（例えばＬＡＣＰＤＵ）ＣＦの送信または受信を行う制御フレーム処理部２３を備え、所定のプロトコル（例えばＬＡＣＰ）に基づき複数のポートＰ１〜Ｐｎの中の所定のポートにＬＡＧを設定する。この際に、ＬＡＧ制御部１１は、詳細は後述するが、ＬＡＧ管理テーブル１７に基づきＬＡＧを設定し、当該ＬＡＧの設定内容（すなわちどのポートにＬＡＧを設定したか）をＬＡＧ中継テーブル１６に格納する。

制御フレーム処理部２３は、予め定めた間隔（例えば１秒毎または３０秒毎）に基づき所定のポートで定期的に制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦの送信または受信を行う。この際に、制御フレーム処理部２３は、所定のポートで制御フレームＣＦを所定の期間（例えば予め定めた間隔の３倍の期間）受信できない場合や、受信した制御フレームＣＦの同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’でない場合に、当該ポートの障害発生を検出する。このように、制御フレーム処理部２３は、前述した障害監視部２１と共に、複数のポートＰ１〜Ｐｎのそれぞれに対する障害発生および障害復旧を検出する障害検出部として機能する。

図３（ａ）は、図２におけるＦＤＢの構造例を示す概略図であり、図３（ｂ）は、図２におけるＬＡＧ中継テーブルの構造例を示す概略図であり、図３（ｃ）は、図２におけるＬＡＧ管理テーブルの構造例を示す概略図である。ＦＤＢは、図３（ａ）に示すように、ＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）識別子（ＶＩＤ）と、ポート識別子／ＬＡＧ識別子との対応関係を保持する。

図３（ａ）の例では、例えば、ＭＡＣアドレスＭＡ１およびＶＩＤ「ｘｘｘ」を持つ端末等がＬＡＧ１（図２の例ではポートＰ１，Ｐ２）の先に存在し、また、ＭＡＣアドレスＭＡ３およびＶＩＤ「ｘｘｘ」を持つ端末等がポートＰｎの先に存在している。図３（ａ）において、例えば、｛ＬＡＧ１｝はＬＡＧ１の識別子（ＩＤ）を表し、以降同様にして、本明細書では、例えば｛ＡＡ｝は「ＡＡ」の識別子を表すものとする。

ＬＡＧ管理テーブル１７は、図３（ｃ）に示すように、ＬＡＧＩＤと、当該ＬＡＧＩＤを設定する最大ポート数と、当該ＬＡＧＩＤの設定候補のポートを表すポートＩＤと、各ポートＩＤ毎の各種情報とを保持する。当該各種情報の中には、優先度と、復旧フラグ（詳細は後述）の使用有無を定める設定ビットと、復旧のＯＫ／ＮＧを定める復旧フラグと、リンク状態および制御フレーム（ＣＦ）の受信有無からなる障害状態とが含まれる。

図３（ｃ）の例では、ＬＡＧ１は、最大ポート数が２であり、ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３がＬＡＧ１の設定候補のポートとなっている。また、各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３の順に優性度が高く設定され、共に復旧フラグが使用有りに設定され、共に障害無しの状態となっている。障害無しの状態とは、障害監視部２１でリンクアップが検出され、かつ制御フレーム処理部２３で同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレームが所定の期間内に受信されている状態である。なお、ここでは、中継装置１０に１個のＬＡＧを設定する場合を例としているが、勿論、複数個のＬＡＧを設定することも可能である。

ＬＡＧ管理テーブル１７の内、ＬＡＧＩＤ、最大ポート数、ポートＩＤ、優先度、および設定ビット（復旧フラグの使用有無）は、ユーザによって予め設定される。特に限定はされないが、例えば、ユーザは管理用端末等を用いて中継装置１０の装置管理部１８と通信を行いながら各種設定を行い、装置管理部１８は、ＬＡＧ制御部１１を介してＬＡＧ管理テーブル１７に当該設定情報を格納する。装置管理部１８は、このような装置外部との間の通信を含めて、中継装置１０全体の設定や状態等を管理する。

ＬＡＧ中継テーブル１６は、図３（ｂ）に示すように、ＬＡＧＩＤと、当該ＬＡＧＩＤの設定候補のポートを表すポートＩＤと、各ポートＩＤの中のどれが有効／無効かを表す有効／無効ビットとを保持する。ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧ管理テーブル１７に基づきＬＡＧ中継テーブル１６のＬＡＧＩＤおよびポートＩＤを定める。さらに、ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧ管理テーブル１７を参照しながら、ＬＡＧＩＤの設定候補のポートの中から所定のプロトコル（例えばＬＡＣＰ）に基づき所定のポートを選択し、ＬＡＧ中継テーブル１６において、当該選択したポートを有効に定める。図３（ｂ）の例では、ポートＰ１，Ｐ２が有効に設定され、その結果、ＬＡＧ１は、ポートＰ１，Ｐ２に設定される。

図２において、中継処理部１２は、ＬＡＧ分散部２２を備え、フレームを受信した場合にＦＤＢの学習および検索を行う。例えば、送信元ＭＡＣアドレス「ＭＡ３」および宛先ＭＡＣアドレス「ＭＡ１」を含むフレームをポートＰｎで受信した場合を想定する。この場合、中継処理部１２は、例えば、送信元ＭＡＣアドレス「ＭＡ３」（およびそのＶＩＤ）を、当該フレームに付加されている受信ポート識別子｛Ｐｎ｝に対応付けてＦＤＢに学習する。また、中継処理部１２は、宛先ＭＡＣアドレス「ＭＡ１」（およびそのＶＩＤ）を検索キーとしてＦＤＢを検索し、当該フレームの宛先となるポートの識別子（宛先ポート識別子と呼ぶ）｛ＬＡＧ１｝を取得する。

ＬＡＧ分散部２２は、宛先ポート識別子がＬＡＧＩＤ（ここでは｛ＬＡＧ１｝）であった場合、ＬＡＧ中継テーブル１６を参照し、ＬＡＧ１が設定されているポート（ここではＰ１，Ｐ２）の中のいずれかのポートを選択する。この際に、ＬＡＧ分散部２２は、特に限定はされないが、送信元ＭＡＣアドレスおよび宛先ＭＡＣアドレスを用いたハッシュ演算を行うことで、いずれかのポートを選択する。

ＬＡＧ分散部２２は、この選択したポートのポート識別子（例えば｛Ｐ１｝）を宛先ポート識別子に定め、当該宛先ポート識別子を付加したフレームをインタフェース部１５へ送信する。インタフェース部１５は、当該宛先ポート識別子が表すポート（Ｐ１）にフレームを中継する。なお、中継処理部１２は、例えば、ＬＡＧ１が設定されたポート（例えばＰ２）でフレームを受信した場合には、ＬＡＧ中継テーブル１６に基づき、そのＬＡＧＩＤを取得し、当該フレームの送信元ＭＡＣアドレスを当該ＬＡＧＩＤに対応付けてＦＤＢに学習する。

ここで、必ずしも限定はされないが、図２におけるインタフェース部１５および中継処理部１２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を単数または複数用いることで構成される。ＦＤＢは、ＣＡＭ（Content Addressable Memory）等によって構成される。ＬＡＧ制御部１１および装置管理部１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いたプログラム処理等によって構成される。ＬＡＧ中継テーブル１６およびＬＡＧ管理テーブル１７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される。なお、ＬＡＧ中継テーブル１６は、中継処理部１２と同一チップ内のＲＡＭ等で構成されてもよい。

《復旧フラグの詳細》
図４（ａ）は、図３（ｃ）のＬＡＧ管理テーブルにおいて、復旧フラグが使用無しに設定された際の復旧フラグの動作例を示す状態遷移図であり、図４（ｂ）は、図３（ｃ）のＬＡＧ管理テーブルにおいて、復旧フラグが使用有りに設定された際の復旧フラグの動作例を示す状態遷移図である。図４（ａ）および図４（ｂ）の状態遷移は、図２のＬＡＧ制御部１１によって制御される。

図４（ａ）において、ＬＡＧ管理テーブル１７における復旧フラグは、ＯＫ／ＮＧの２つの状態を採る。ＬＡＧ制御部１１は、障害発生の検出に応じて、復旧フラグを現在の状態に関わらずＮＧに遷移させ、障害復旧の検出に応じて、復旧フラグを現在の状態に関わらずＯＫに遷移させる。ＬＡＧの設定候補のポートにおいて、障害発生は、前述したように障害監視部２１によってリングダウンが検出された時か、または制御フレーム処理部２３によって制御フレームが正常に受信できなくなった時に検出される。障害復旧は、障害監視部２１によってリングアップが検出された時か、または制御フレーム処理部２３によって制御フレームが正常に受信できるようになった時に検出される。

一方、図４（ｂ）において、復旧フラグは、ＯＫ／ＮＧに加えてＷａｉｔの３つの状態を採る。ＬＡＧ制御部１１は、図４（ａ）の場合と同様に、障害発生の検出に応じて、復旧フラグを現在の状態に関わらずＮＧに遷移させる。一方、ＬＡＧ制御部１１は、図４（ａ）の場合と異なり、復旧フラグがＮＧの状態での障害復旧の検出に応じて、復旧フラグを一旦Ｗａｉｔに遷移させ、その状態でのイベントの発生に応じて復旧フラグをＯＫに遷移させる。

《ＬＡＧ制御部のＬＡＧ設定処理》
図５は、図２の中継装置において、ＬＡＧ制御部がＬＡＧ設定を行う際の処理内容の一例を示すフロー図である。図５において、ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧ管理テーブル１７において、復旧フラグにＯＫ／ＮＧへの変化（すなわち他の状態からＯＫへの変化または他の状態からＮＧへの変化）が発生したか否かを監視する（ステップＳ３０１）。ＯＫ／ＮＧへの変化が発生した場合、ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧの設定候補のポート（例えばポートＰ１〜Ｐ３）であり、復旧フラグがＯＫのポートの中から、優先度に基づき最大ポート数（例えば２個）のポートを選択する（ステップＳ３０２）。

次いで、ＬＡＧ制御部１１（具体的には制御フレーム処理部２３）は、選択したポートから同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦを送信する（ステップＳ３０３）。これと並行して、制御フレーム処理部２３は、ＬＡＧの設定候補のポートであるが、非選択であるポートから同期ビット３１および集約化ビット３０の少なくとも一方が‘０’である制御フレームＣＦを送信する（ステップＳ３０３）。

続いて、ＬＡＧ制御部１１は、同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦを送信および受信したポートにＬＡＧを設定する（ステップＳ３０４）。すなわち、ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧ中継テーブル１６において、このＬＡＧを設定したポートを有効に定める。

その後、ＬＡＧ制御部１１（具体的には制御フレーム処理部２３）は、ＬＡＧ中継テーブル１６に基づき、有効のポートから同期ビット３１および集約化ビット３０の両方が‘１’である制御フレーム（ＬＡＣＰＤＵ）ＣＦを送信する（ステップＳ３０５）。これと並行して、制御フレーム処理部２３は、ＬＡＧ中継テーブル１６に基づき、無効のポート（すなわち、ＬＡＧの設定対象のポートであるがＬＡＧが非設定であるポート）から同期ビット３１および集約化ビット３０の少なくとも一方が‘０’である制御フレームＣＦを送信する（ステップＳ３０５）。なお、ステップＳ３０１において、ＬＡＧ制御部１１は、復旧フラグの変化が無い場合も、当該ステップＳ３０５の処理を実行する。

図６は、図２〜図５のＬＡＧ制御部において、障害発生時の具体的な動作例を示す説明図である。図７は、図２〜図５のＬＡＧ制御部において、障害復旧時の具体的な動作例を示す説明図であり、図８は、図７に続く動作例を示す説明図である。ここでは、復旧フラグが使用有りに設定されている場合を例とする。

図６では、中継装置１０ａのポートＰ１のリンクに障害が発生している。中継装置１０ａのＬＡＧ制御部１１は、障害検出部となる障害監視部２１および／または制御フレーム処理部２３によって当該障害を検出する（ステップＳ１０１）。ここでは、障害監視部２１と制御フレーム処理部２３の両方が障害を検出したものとする。これに応じて、当該ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧ管理テーブル１７において、ポートＰ１のリンク状態をリンクダウンとし、制御フレームＣＦの受信有無を受信無しとし、当該障害発生の検出を受けて、図４（ｂ）に示したように、復旧フラグをＮＧに遷移させる（ステップＳ１０１ａ）。

次いで、当該ＬＡＧ制御部１１は、復旧フラグがＮＧに遷移したため、図５のステップＳ３０２に基づき、復旧フラグがＯＫのポートの中から優先度に基づき最大ポート数（ここでは２）のポート（ここではポートＰ２，Ｐ３）を選択する。以降、当該ＬＡＧ制御部１１は、図５のステップＳ３０３，Ｓ３０４の処理を経て、ポートＰ２，Ｐ３にＬＡＧ１を設定する。すなわち、当該ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧ中継テーブル１６において、ポートＰ１を無効とし、ポートＰ２，Ｐ３を有効とする（ステップＳ１０２）。

図７では、中継装置１０ａのポートＰ１のリンクの障害が復旧している。中継装置１０ａのＬＡＧ制御部１１は、障害監視部２１および／または制御フレーム処理部２３によって当該障害復旧を検出する（ステップＳ２０１）。ここでは、障害監視部２１が障害復旧を検出したものとする。これに応じて、当該ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧ管理テーブル１７において、ポートＰ１のリンク状態をリンクアップとし、当該障害復旧の検出を受けて、図４（ｂ）に示したように、復旧フラグをＷａｉｔに遷移させる（ステップＳ２０１ａ）。

図８では、復旧フラグがＷａｉｔの状態で、ユーザ指示に基づくイベントが発生している（ステップＳ２０１ｂ）。当該イベントは、前述したように、ユーザによるコマンド入力、または、タイマの出力等である。前者の場合、前提として、例えば図２の装置管理部１８は、当該ＬＡＧ制御部１１が障害発生を検出した場合や障害復旧を検出した場合に、ユーザ（ユーザの端末等）へ通知を行う。ユーザは、障害復旧の検出通知を受けた場合、例えば、その直後に障害発生の検出通知を受けない（すなわち不安定な障害でない）ことを確認し、それが確認できた段階で、装置管理部１８へコマンド入力を行う。装置管理部１８は、当該コマンド入力が行われたことを当該ＬＡＧ制御部１１へ通知する。

一方、後者の場合、前提として、例えば当該ＬＡＧ制御部１１は、タイマを備える。当該タイマは、復旧フラグのＷａｉｔへの遷移をトリガとして、予め装置管理部１８を介してユーザによって指示された時間を計測したのち所定の信号を出力する。当該ＬＡＧ制御部１１は、前述したように装置管理部１８からのコマンド入力の通知を受けた場合や、あるいは、タイマ出力を受けた場合に、ＬＡＧ管理テーブル１７における復旧フラグをＯＫに遷移させる（ステップＳ２０２ａ）。

次いで、当該ＬＡＧ制御部１１は、復旧フラグがＯＫに遷移したため、図５のステップＳ３０２に基づき、復旧フラグがＯＫのポートの中から優先度に基づき最大ポート数（ここでは２）のポート（ここではポートＰ１，Ｐ２）を選択する。以降、当該ＬＡＧ制御部１１は、図５のステップＳ３０３によって当該ポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧ１を設定するための処理を開始する。その過程で、ＬＡＧ管理テーブル１７における制御フレームＣＦの受信有無は、受信有りとなる（ステップＳ２０２ｂ）。そして、当該ＬＡＧ制御部１１は、図５のステップＳ３０４の処理を経て、ポートＰ１，Ｐ２にＬＡＧ１を設定する。すなわち、当該ＬＡＧ制御部１１は、ＬＡＧ中継テーブル１６において、ポートＰ３を無効とし、ポートＰ１，Ｐ２を有効とする（ステップＳ２０３）。

以上のように、ＬＡＧ制御部１１は、所定のポートにおいて、少なくとも復旧フラグがＯＫとなるまでは当該ポートにＬＡＧを設定しない（ステップＳ３０２）。復旧フラグは、図４（ｂ）に示したように、障害復旧の検出かつイベントの発生に応じてＯＫとなる。このような復旧フラグを設けることで、図１（ａ）および図１（ｂ）に示したような動作を容易に実現可能になる。

また、ここでは、図３（ｃ）に示したように、復旧フラグの使用有無を定める設定ビットが設けられる。例えば、復旧フラグが使用無しに設定された場合、障害復旧時には図１０（ａ）および図１０（ｂ）の場合と同様の動作が行われる。すなわち、ＬＡＧ制御部１１は、障害復旧を検出した場合、図４（ａ）に基づき障害復旧フラグをＯＫに遷移させ、これに応じて、図５に基づき所定のポート（例えばＰ１，Ｐ２）にＬＡＧ１を設定するための処理を即座に開始する（図５のステップＳ３０２）。

ユーザは、例えば、フレームの損失をある程度許容できるような場合等で、ＬＡＧまたはポートによっては、図１（ａ）および図１（ｂ）に示したようような復旧方式ではなく、障害復旧を検出して即座に復旧を行う図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示したような復旧方式を適用したい場合がある。また、例えば、図９（ａ）等において、予備リンクとなるポートＰ３に関しては、特に図１（ａ）および図１（ｂ）に示したようような復旧方式が必要とされない場合がある。そこで、復旧フラグの使用有無を定める設定ビットが設けることが有益となる。なお、当該設定ビットは、図３（ｃ）等の例では、ポート単位で設けたが、ＬＡＧ単位で設けることも可能である。

また、本実施の形態では、図５の処理を復旧フラグの使用有無に関わらず共通で用いるため、図４（ａ）に示したように、復旧フラグが使用無しの場合でも、本来の機能（すなわち図４（ｂ））とは異なる機能で便宜的に復旧フラグを用いている。ただし、復旧フラグが使用無しの場合、単に、ＬＡＧ制御部１１に一般的な動作を行わせればよいため、復旧フラグを全く使用しないようにＬＡＧ制御部１１を構成することも可能である。

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、ＬＡＧ用のプロトコルとしてＬＡＣＰを用いる場合を例としたが、必ずしもＬＡＣＰに限定されるものではなく、その他のプロトコルに対しても同様に適用することが可能である。また、ここでは、予備リンクを設ける構成例および動作例を示したが、予備リンクを設けない構成であっても同様に適用可能である。すなわち、例えば、図９（ｂ）において、ポートＰ３が設けられない場合、ポートＰ２での縮退運転が行われ、ポートＰ１の障害が復旧した際にポートＰ１にＬＡＧが再度設定されるが、この際に、本実施の形態の方式を適用することができる。

１０，１０ａ，１０ｂ 中継装置
１１，１１’ ＬＡＧ制御部
１２ 中継処理部
１５ インタフェース部
１６ ＬＡＧ中継テーブル
１７ ＬＡＧ管理テーブル
１８ 装置管理部
１９ フレーム識別部
２０ 受信ポート識別子付加部
２１ 障害監視部
２２ ＬＡＧ分散部
２３ 制御フレーム処理部
２５ ヘッダ情報
２６ アクター情報
２７ パートナー情報
２８，２９ ステート
３０ 集約化ビット
３１ 同期ビット
ＣＦ，ＣＦ１ａｂ〜ＣＦ３ａｂ，ＣＦ１ｂａ〜ＣＦ３ｂａ 制御フレーム
Ｐ１〜Ｐｎ ポート
ＵＦ ユーザフレーム

Claims (4)

1. 複数のポートと、
   前記複数のポートのそれぞれに対する障害発生および障害復旧を検出する障害検出部と、
   ＬＡＣＰ（Link Aggregation Control Protocol）に基づき前記複数のポートの中の所定のポートにＬＡＧ（Link Aggregation Group）を設定するＬＡＧ制御部と、
   を有する中継装置であって、
   前記ＬＡＧ制御部は、復旧のＯＫ／ＮＧを定める復旧フラグを有し、前記障害発生の検出に応じてＬＡＧから除外したポートに対して前記障害復旧が検出された場合、前記復旧フラグがＯＫとなるまで当該ポートにＬＡＧを設定せず、
   前記復旧フラグは、前記障害発生の検出に応じてＮＧとなり、前記障害復旧の検出かつユーザによるコマンド入力の発生に応じてＯＫとなり、
   前記ＬＡＧ制御部は、
   前記障害復旧が検出されてから前記コマンド入力が発生するまでの期間で、前記ＬＡＧから除外したポートから、ステートの同期ビットまたは集約化ビットの少なくとも一方が‘０’であるＬＡＣＰＤＵ（LACP Data Unit）を送信し、
   前記コマンド入力が発生したのちに、前記同期ビットおよび前記集約化ビットの両方が‘１’であるＬＡＣＰＤＵを送信する、
   中継装置。
2. 請求項１記載の中継装置において、
   前記ＬＡＧ制御部は、さらに、ユーザに前記復旧フラグの使用有無を設定させる設定ビットを有し、前記復旧フラグが使用無しに設定された場合で前記ＬＡＧから除外したポートに対して前記障害復旧が検出された場合、当該ポートにＬＡＧを設定するための処理を即座に開始する、
   中継装置。
3. 互いに複数の通信回線を介して接続される２台の中継装置を有する中継システムであって、
   前記２台の中継装置の一方は、
   前記複数の通信回線にそれぞれ接続される複数のポートと、
   前記複数のポートのそれぞれに対する障害発生および障害復旧を検出する障害検出部と、
   ＬＡＣＰ（Link Aggregation Control Protocol）に基づき前記複数のポートの中の所定のポートにＬＡＧ（Link Aggregation Group）を設定するＬＡＧ制御部と、
   を有し、
   前記ＬＡＧ制御部は、復旧のＯＫ／ＮＧを定める復旧フラグを有し、前記障害発生の検出に応じてＬＡＧから除外したポートに対して前記障害復旧が検出された場合、前記復旧フラグがＯＫとなるまで当該ポートにＬＡＧを設定せず、
   前記復旧フラグは、前記障害発生の検出に応じてＮＧとなり、前記障害復旧の検出かつユーザによるコマンド入力の発生に応じてＯＫとなり、
   前記ＬＡＧ制御部は、
   前記障害復旧が検出されてから前記コマンド入力が発生するまでの期間で、前記ＬＡＧから除外したポートから、ステートの同期ビットまたは集約化ビットの少なくとも一方が‘０’であるＬＡＣＰＤＵ（LACP Data Unit）を送信し、
   前記コマンド入力が発生したのちに、前記同期ビットおよび前記集約化ビットの両方が‘１’であるＬＡＣＰＤＵを送信する、
   中継システム。
4. 請求項３記載の中継システムにおいて、
   前記ＬＡＧ制御部は、さらに、ユーザに前記復旧フラグの使用有無を設定させる設定ビットを有し、前記復旧フラグが使用無しに設定された場合で前記ＬＡＧから除外したポートに対して前記障害復旧が検出された場合、当該ポートにＬＡＧを設定するための処理を即座に開始する、
   中継システム。

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