JP6673418B2 - パケット転送システム、パケット転送装置の切り換え方法およびパケット転送装置 - Google Patents

Description

本発明は、パケット転送システム、パケット転送装置の切り換え方法およびパケット転送装置に関する。

パケット伝送ネットワークにおいてネットワークの信頼性を向上するために、通信経路を冗長にする冗長プロトコルを使用してネットワークを構築することが考えられる。

例えば、パケット伝送ネットワークにおいて、ネットワークの信頼性向上のためにＬＡＣＰ（Ｌｉｎｋ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使用してネットワーク回線を冗長にするＬｉｎｋ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ（ＬＡＧ）という技術がある。ＬＡＣＰは、複数の物理的なポートを束ねて１つの論理的チャネルに集約するプロトコルである。また、ＬＡＧを応用した、装置も冗長にするマルチシャーシＬＡＧという技術がある。

ＬＡＧを使用した技術の例として、特許文献１には、リンク集合構成の冗長性を利用しながら、帯域幅を大きくすることを対象とした通信ネットワーク内のリンク集合方法および装置が記載されている。

上記のように冗長プロトコルを使用してネットワークを構築する場合、冗長プロトコル未対応の装置があると、未対応の装置に接続される経路のみ冗長にされない。冗長機能は、機能を実装した装置間でのみ有効な機能である。すなわち、機能を実装した装置と機能を実装していない装置とを接続する際に、冗長機能は使用されない。

また、ＬＡＧには、ＬＡＣＰを使用せずにローカル機能として装置に実装されているＬＡＧもある。図１２は、ローカル機能として装置に実装されているＬＡＧの使用例を示す説明図である。

図１２（ａ）に示すように、ＣＥ（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｅｄｇｅ）ルータとＰＥ（Ｐｒｏｖｉｄｅｒ Ｅｄｇｅ）ルータとを接続する回線、およびＰＥルータとパケットネットワークとを接続する回線が、ＬＡＧによってそれぞれ冗長にされている。

図１２（ａ）に示す状態で、図１２（ｂ）に示すようにＣＥルータとＰＥルータとを接続する１つの回線において障害が発生したとする。障害が発生してももう１つ使用可能な回線があるため、ＣＥルータとＰＥルータとの通信は停止しない。

しかし、図１２（ｃ）に示すように、ＰＥルータにおいて障害が発生し装置が故障したとする。装置自体が故障してしまうと、回線が冗長にされていてもＣＥルータとパケットネットワークとが通信可能に接続されないため、通信が停止する。図１２に示すように、ローカル機能として装置にＬＡＧが実装された場合、１つの装置に接続される回線が冗長になるため、装置自体が故障した際回線による通信は停止する。

すなわち、冗長プロトコル未対応の装置を扱う場合でも、回線を冗長にできる方法が求められると考えられる。さらに、より信頼性を向上させるためには、複数の装置に跨った回線の冗長構成を構築できる仕組みが求められると考えられる。冗長プロトコルを使用せずに回線の冗長構成を実現する技術の例として、特許文献２に記載されている装置および特許文献３に記載されているシステムがある。

特許文献２には、ＭＡＣ−ｉｎ−ＭＡＣ方式のネットワークにおける冗長性の確保に寄与するエッジ中継装置が記載されている。

特許文献３には、レイヤ２ネットワークに適用可能とされ、切り替えの高速化を図るノード冗長システムが記載されている。

特表２０１２−５３２５３０号公報 特開２０１２−１６１０２７号公報 特開２０１０−２８３６７９号公報

特許文献２に記載されているエッジ中継装置は、装置間およびＮＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポートに対して、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスに基づいたフィルタ方式を用いることによって冗長化を実現する。

しかし、ＭＡＣアドレスに基づいたフィルタ方式を用いた場合、フレームの流れの制御において、全てのフレームに対してフレームに含まれる情報が確認される。よって、大量のフレームを扱う場合、装置への負荷が大きくなると考えられる。

また、特許文献３に記載されているノード冗長システムでは、冗長装置間で定期的に冗長情報が送受信される。しかし、冗長情報の送受信の頻度が高い場合や、送受信される冗長情報の量が多い場合、装置同士を接続している回線への負荷が大きくなると考えられる。

なお、特許文献３に記載されているノード冗長システムでは、ノード間でパケットが送受信されることは想定されていない。よって、例えばリンクの状態が異常で、異常な状態のリンクに接続されているノードの状態が正常な場合、異常な状態のリンクは無効になるので、正常な状態のノードは活用されない。

しかし、ノード冗長システムでは、パケットの転送経路を変更すること等によって、障害発生後も正常な状態のノードを活用することは可能である。ノード冗長システムを構成する場合、管理者は、単一ノードを構成する場合よりもシステム障害に対してより柔軟に対応できると考えられる。

そこで、本発明は、冗長プロトコルを使用せずに信頼性の高い回線の冗長化を容易に実現できるパケット転送システム、パケット転送装置の切り換え方法およびパケット転送装置を提供することを目的とする。

本発明によるパケット転送システムは、冗長構成された稼働系のパケット転送装置と待機系のパケット転送装置とを含み、端末との間でパケットを転送するパケット転送システムであって、稼働系のパケット転送装置は、待機系のパケット転送装置と通信可能に接続され、パケットを転送する連絡ポートと、端末から入力されたパケットである第１パケットの転送先を決定し、第１パケットを決定した転送先に転送する切り換え部と、端末との間の通信回線に障害を検知した場合、待機系のパケット転送装置に稼働系の装置に切り換わるように指示する指示情報を含む制御パケットを連絡ポートから転送し、第１パケットを連絡ポートに転送するように切り換え部を設定する処理部とを含み、待機系のパケット転送装置は、端末から入力されたパケットである第２パケットの転送先である連絡ポートのＭＡＣアドレスを記憶する記憶部と、ＭＡＣアドレスに基づいて第２パケットを転送する転送部と、転送された制御パケットに基づいて記憶部からＭＡＣアドレスを削除する第２処理部とを含むことを特徴とする。

本発明によるパケット転送装置の切り換え方法は、冗長構成された稼働系のパケット転送装置と待機系のパケット転送装置とを含み、端末との間でパケットを転送し、稼働系のパケット転送装置は待機系のパケット転送装置と通信可能に接続され、パケットを転送する連絡ポートを含み、待機系のパケット転送装置は端末から入力されたパケットである第２パケットの転送先である連絡ポートのＭＡＣアドレスを記憶する記憶部を含みＭＡＣアドレスに基づいて第２パケットを転送するパケット転送システムにおいて実行されるパケット転送装置の切り換え方法であって、稼働系のパケット転送装置が、端末から入力されたパケットである第１パケットの転送先を決定するステップと、稼働系のパケット転送装置が、第１パケットを決定した転送先に転送するステップと、端末との間の通信回線に障害を検知した場合、稼働系のパケット転送装置が、待機系のパケット転送装置に稼働系の装置に切り換わるように指示する指示情報を含む制御パケットを連絡ポートから転送するステップと、稼働系のパケット転送装置が、第１パケットを連絡ポートに転送するステップと、待機系のパケット転送装置が、転送された制御パケットに基づいて記憶部からＭＡＣアドレスを削除するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によるパケット転送装置は、待機系のパケット転送装置と、待機系のパケット転送装置と通信可能に接続され、パケットを転送する連絡ポートを含む稼働系のパケット転送装置とで冗長構成された、端末との間でパケットを転送するパケット転送システムにおける待機系のパケット転送装置であって、端末から入力されたパケットの転送先である連絡ポートのＭＡＣアドレスを記憶する記憶部と、ＭＡＣアドレスに基づいて入力されたパケットを転送する転送部と、稼働系のパケット転送装置から稼働系の装置に切り換わるように指示する指示情報を含む制御パケットを連絡ポートから受信すると、記憶部からＭＡＣアドレスを削除する処理部とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、冗長プロトコルを使用せずに信頼性の高い回線の冗長化を容易に実現できる。

本発明によるパケット転送システム１０１を使用したパケット伝送ネットワークの例を示す説明図である。 本発明によるパケット転送システム１０１を使用したパケット伝送ネットワークの例を示す説明図である。 パケット伝送ネットワークで回線障害が発生した際のパケット転送システム１０１の動作の例を示す説明図である。 パケット伝送ネットワークで回線障害が発生した際のパケット転送システム１０１の動作の例を示す説明図である。 パケット伝送ネットワークで送信パケットのループが発生する様子を示す説明図である。 パケット転送システム１０１の構成例を示すブロック図である。 ネットワーク装置の初期設定の動作を示すフローチャートである。 パケットを受信した際のネットワーク装置の動作を示すフローチャートである。 回線障害を検知した際のネットワーク装置の動作を示すフローチャートである。 ネットワーク装置の回線切り替えの動作を示すフローチャートである。 本発明によるパケット転送システムの概要を示すブロック図である。 ローカル機能として装置に実装されているＬＡＧの使用例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明によるパケット転送システム１０１を使用したパケット伝送ネットワークの例を示す説明図である。図１に示すパケット伝送ネットワークは、パケット転送システム１０１と、ユーザ側装置４０１と、パケットネットワーク５０１とを含む。ユーザ側装置４０１とパケットネットワーク５０１との間で、パケット転送システム１０１を介してパケットが送受信される。

図１に示すユーザ側装置４０１は、ＬＡＧを有していない。ユーザ側装置４０１とパケットネットワーク５０１との間にパケット転送システム１０１が設けられることで、ユーザ側装置４０１に接続される回線の冗長構成が実現される。

図１に示すパケット転送システム１０１は、ネットワーク装置２０１と、ネットワーク装置３０１とを含む。

パケット転送システム１０１は、通常のスイッチング動作を行うスイッチに対して、特定条件下でパケットを廃棄する機能を追加している。また、ネットワーク装置２０１は、ネットワーク装置３０１と回線を介して通信可能に接続されている。その結果、パケット転送システム１０１は、冗長プロトコルを実装しないユーザ側装置４０１との間の回線において、複数のネットワーク装置に跨った回線冗長化を実現する。

図２は、本発明によるパケット転送システム１０１を使用したパケット伝送ネットワークの他の例を示す説明図である。図２に示すユーザ側装置４０１とパケット転送システム１０１との間の回線、およびパケット転送システム１０１とパケットネットワーク５０１との間の回線において、太線は稼働系の回線、点線は待機系の回線をそれぞれ示す。

図２に示すように、ユーザ側装置４０１の稼働系の接続ポートが接続されたネットワーク装置と、パケットネットワーク５０１の稼働系の接続ポートが接続されたネットワーク装置が異なる場合でも、ユーザ側装置４０１は、パケットネットワーク５０１と通信できる。その理由は、ネットワーク装置２０１がネットワーク装置３０１と通信可能に接続されているためである。

図３と図４は、パケット伝送ネットワークで回線障害が発生した際のパケット転送システム１０１の動作の例を示す説明図である。

図３と図４に示すネットワーク装置内の両端矢印は、装置内でパケットが移動する向きを示す。例えば、図３（ａ）に示すネットワーク装置２０１内の両端矢印は、左から下に向かって、または下から左に向かってパケットが移動することを意味している。

図３（ａ）に示すように、ユーザ側装置４０１とネットワーク装置２０１とを接続する回線で障害が発生したとする。

回線で障害が発生した場合、図３（ｂ）に示すようにネットワーク装置２０１は、障害を検出し、装置内のＭＡＣテーブルを再構築する。具体的には、ネットワーク装置２０１は、障害が発生した回線に接続されているポートに関する情報を初期化する。

ネットワーク装置２０１は、障害が発生している回線があることを、障害情報を含めたパケットを送信することによってネットワーク装置３０１に伝達する。図４（ａ）に示すように、パケットを受信したネットワーク装置３０１は、装置内のＭＡＣテーブルを再構築する。なお、図４の上部に示す矢印は、図４（ａ）に示す状態が図３（ｂ）に示す次の状態であることを意味している。

次いで、図４（ｂ）に示すように、ネットワーク装置３０１は、再構築した情報に従ってスイッチング動作を行い、回線切り替えを実施する。

図５は、パケット伝送ネットワークで送信パケットのループが発生する様子を示す説明図である。図５（ａ）に示すユーザ側装置と２つのネットワーク装置との間の冗長回線は、通常同一のＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等として構成された、同一の論理回線であることが多い。

よって、図５（ａ）に示すように、パケットネットワークからマルチキャストパケット等が入力された場合、入力したネットワーク装置は、図５（ｂ）に示すように、同一の論理回線配下に対してフラッディング処理を行う。

フラッディング処理が行われた後、ネットワーク装置間を接続した回線を通じて他方のネットワーク装置にもパケットが入力される。図５（ｃ）に示すように、パケットを入力したネットワーク装置もフラッディング処理を行うため、パケットネットワークにもパケットが送信される。以上により、パケット伝送ネットワークで送信パケットのループが発生する。

図５に示すように、ネットワーク装置で行われる処理が単純なスイッチング処理であると、回線内でループが発生する可能性がある。そこで、パケット転送システム１０１に含まれるネットワーク装置は、連絡ポートから入力したパケットが同一の装置側に転送されないように、装置内部で該当するパケットを制御する機能を有する。

図６は、パケット転送システム１０１の構成例を示すブロック図である。

図６に示すように、ネットワーク装置２０１は、スイッチング部２０２と、ＭＡＣテーブル記憶部２０３と、ＵＮＩ（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート２０４と、ＮＮＩポート２０５と、ＮＮＩ連絡ポート２０６と、ＵＮＩ連絡ポート２０７と、ポート状態管理テーブル記憶部２０８と、ＣＰＵ２０９と、バス２１０とを含む。

また、図６に示すように、ネットワーク装置３０１は、スイッチング部３０２と、ＭＡＣテーブル記憶部３０３と、ＵＮＩポート３０４と、ＮＮＩポート３０５と、ＮＮＩ連絡ポート３０６と、ＵＮＩ連絡ポート３０７と、ポート状態管理テーブル記憶部３０８と、ＣＰＵ３０９と、バス３１０とを含む。

本実施形態におけるパケット転送システム１０１において、ネットワーク装置２０１およびネットワーク装置３０１は、プログラムに従って処理を実行するＣＰＵ２０９、ＣＰＵ３０９によってそれぞれ実現される。

スイッチング部２０２は、ＭＡＣテーブル記憶部２０３に記憶されているＭＡＣテーブルの情報に従ってパケットを転送する機能を有する。また、スイッチング部２０２は、任意のポート間におけるデータ転送を制限する機能を有する。

図６に示すスイッチング部２０２内の点線は、スイッチング部２０２内部のパケットの経路を意味している。すなわち、スイッチング部２０２は、ＵＮＩポート２０４とＮＮＩポート２０５との間、ＵＮＩポート２０４とＵＮＩ連絡ポート２０７との間、およびＮＮＩポート２０５とＮＮＩ連絡ポート２０６との間でパケットを転送できる。

スイッチング部２０２は、ＭＡＣテーブル記憶部２０３、ＵＮＩポート２０４、ＮＮＩポート２０５、ＮＮＩ連絡ポート２０６、ＵＮＩ連絡ポート２０７およびＣＰＵ２０９とそれぞれ接続する。

ＭＡＣテーブル記憶部２０３には、受信されたパケットの情報から構成される転送先情報が格納される。ＭＡＣテーブル記憶部２０３は、スイッチング部２０２およびＣＰＵ２０９とそれぞれ接続する。

ＵＮＩポート２０４、ＮＮＩポート２０５、ＮＮＩ連絡ポート２０６およびＵＮＩ連絡ポート２０７は、それぞれパケットを送受信する機能、および不要なパケットの送信を制御するパケットのフィルタ機能を有するインタフェース回路である。

ＵＮＩポート２０４は、ユーザ側装置４０１と接続するインタフェース回路である。ＮＮＩポート２０５は、パケットネットワーク５０１と接続するインタフェース回路である。ＮＮＩ連絡ポート２０６およびＵＮＩ連絡ポート２０７は、ネットワーク装置２０１とネットワーク装置３０１と間の連絡ポートとして使用されるインタフェース回路である。

ＵＮＩポート２０４およびＮＮＩポート２０５は、パケットを受信した際に、ポート状態管理テーブル記憶部２０８に記憶されている情報を参照して、所定の条件に該当すれば受信したパケットを送信しない。

ＵＮＩポート２０４、ＮＮＩポート２０５、ＮＮＩ連絡ポート２０６、およびＵＮＩ連絡ポート２０７は、それぞれスイッチング部２０２と接続する。また、ＵＮＩポート２０４、ＮＮＩポート２０５、ＮＮＩ連絡ポート２０６、およびＵＮＩ連絡ポート２０７は、それぞれバス２１０を介して、他のインタフェース回路、ポート状態管理テーブル記憶部２０８およびＣＰＵ２０９とそれぞれ接続する。

ポート状態管理テーブル記憶部２０８には、各インタフェース回路で共有される、各インタフェース回路におけるパケットのフィルタ処理に使用されるポート状態管理テーブルが記憶される。ポート状態管理テーブル記憶部２０８は、バス２１０を介して、ＵＮＩポート２０４、ＮＮＩポート２０５、ＮＮＩ連絡ポート２０６およびＵＮＩ連絡ポート２０７とそれぞれ接続する。

ＣＰＵ２０９は、スイッチング部２０２や、各インタフェース回路を制御する機能を有する。スイッチング部２０２は、プログラム制御に従って処理を実行するＣＰＵ２０９によって実現される。

また、ＣＰＵ２０９は、各構成ブロックに対して初期設定を行う。ＣＰＵ２０９は、スイッチング部２０２およびＭＡＣテーブル記憶部２０３とそれぞれ接続する。また、ＣＰＵ２０９は、バス２１０を介して、ＵＮＩポート２０４、ＮＮＩポート２０５、ＮＮＩ連絡ポート２０６、ＵＮＩ連絡ポート２０７、およびポート状態管理テーブル記憶部２０８とそれぞれ接続する。

なお、本実施形態のパケット転送システム１０１はパケット伝送ネットワークにおいて使用されることが想定されているシステムであるが、各インタフェース回路にはＰｏＡ（Ｐａｃｋｅｔ Ｏｖｅｒ ＡＴＭ）回路が設けられてもよい。各インタフェース回路にＰｏＡ回路が設けられた場合、パケット転送システム１０１は、複数の装置に跨ったＡＰＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）機能も実現できる。

なお、図６に示すネットワーク装置３０１に含まれるスイッチング部３０２、ＭＡＣテーブル記憶部３０３、ＵＮＩポート３０４、ＮＮＩポート３０５、ＮＮＩ連絡ポート３０６、ＵＮＩ連絡ポート３０７、ポート状態管理テーブル記憶部３０８、ＣＰＵ３０９およびバス３１０は、それぞれスイッチング部２０２、ＭＡＣテーブル記憶部２０３、ＵＮＩポート２０４、ＮＮＩポート２０５、ＮＮＩ連絡ポート２０６、ＵＮＩ連絡ポート２０７、ポート状態管理テーブル記憶部２０８、ＣＰＵ２０９およびバス２１０と同様の処理を行うため、ネットワーク装置３０１に含まれる各部の説明は省略する。

なお、本実施形態におけるパケット転送システム１０１において、ネットワーク装置２０１およびネットワーク装置３０１は、ハードウェアによって実現されてもよい。

また、ＭＡＣテーブル記憶部２０３、ポート状態管理テーブル記憶部２０８、ＭＡＣテーブル記憶部３０３およびポート状態管理テーブル記憶部３０８は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）で実現される。

以下、本実施形態のパケット転送システム１０１の動作を図７〜図１０に示すフローチャートを参照して説明する。図７は、ネットワーク装置の初期設定の動作を示すフローチャートである。

ここでは、ネットワーク装置２０１における初期設定の動作を説明する。ＣＰＵ２０９は、初期設定として各インタフェース回路にＵＮＩポート２０４、ＮＮＩポート２０５、ＮＮＩ連絡ポート２０６、ＵＮＩ連絡ポート２０７をそれぞれ定義する（ステップＳ６０１）。

次いで、ＣＰＵ２０９は、ネットワーク上にループを発生させないために、スイッチング部２０２に対して、ＵＮＩポート２０４とＮＮＩ連絡ポート２０６との間でデータ転送処理を動作させないブロック機能を設定する（ステップＳ６０２）。

同様に、ＣＰＵ２０９は、ＮＮＩポート２０５とＵＮＩ連絡ポート２０７との間、ＮＮＩ連絡ポート２０６とＵＮＩ連絡ポート２０７との間でも、データ転送処理を動作させないブロック機能をスイッチング部２０２に対して設定する（ステップＳ６０２）。

ブロック機能が設定されることで、ネットワーク装置２０１の初期設定が完了する。なお、ネットワーク装置３０１も、図７に示すフローチャートに従って初期設定を行う。

次に、パケットを受信した際のネットワーク装置の動作を説明する。図８は、パケットを受信した際のネットワーク装置の動作を示すフローチャートである。

ここでは、ネットワーク装置２０１がパケットを受信した際の動作を説明する。インタフェース回路であるポートが、パケットを受信する（ステップＳ７０１）。

パケットを受信したインタフェース回路は、管理されているポート状態管理テーブル記憶部２０８に記憶されているポート状態管理テーブルに対して、受信パケットの情報を書き込む（ステップＳ７０２）。

受信パケットの情報を書き込んだ後、インタフェース回路は、受信パケットをスイッチング部２０２に対して転送する（ステップＳ７０３）。

スイッチング部２０２は、管理されているＭＡＣテーブル記憶部２０３に記憶されているＭＡＣテーブルに、受信パケットの情報を書き込む（ステップＳ７０４）。

スイッチング部２０２は、ＭＡＣテーブルの情報に基づいて、受信パケットの転送先ポートを決定する（ステップＳ７０５）。

転送先が連絡ポート（ＮＮＩ連絡ポート２０６またはＵＮＩ連絡ポート２０７）の場合（ステップＳ７０５の「連絡ポート」）、受信パケットは、連絡ポートに対して転送される（ステップＳ７０６）。

転送された受信パケットは、連絡ポートからそのまま送信される。受信パケットが送信された後、ネットワーク装置２０１は、処理を終了する。

転送先が連絡ポート以外（ＵＮＩポート２０４またはＮＮＩポート２０５）の場合（ステップＳ７０５の「回線ポート」）、受信パケットは、回線ポートに対して転送される（ステップＳ７０７）。

受信パケットが転送されたポートであるインタフェース回路は、ポート状態管理テーブル記憶部２０８に記憶されているポート状態管理テーブルを参照する（ステップＳ７０８）。参照した上で、インタフェース回路は、受信パケットに含まれている情報とポート状態管理テーブルに記載されている情報とを比較する（ステップＳ７０９）。

受信パケットに含まれている情報とポート状態管理テーブルに記載されている情報とを比較した結果、受信パケットが連絡ポート以外から入力したパケットである場合（ステップＳ７０９のＮｏ）、インタフェース回路は、そのまま受信パケットを送信する。受信パケットが送信された後、ネットワーク装置２０１は、処理を終了する。

受信パケットに含まれている情報とポート状態管理テーブルに記載されている情報とを比較した結果、受信パケットが連絡ポートから入力したパケットである場合（ステップＳ７０９のＹｅｓ）、インタフェース回路は、自インタフェース回路が受信パケットの送信先ポートであるか否か確認する（ステップＳ７１０）。

自インタフェース回路が受信パケットの送信先ポートである場合（ステップＳ７１０のＹｅｓ）、インタフェース回路は、受信パケットを送信する。受信パケットが送信された後、ネットワーク装置２０１は、処理を終了する。

自インタフェース回路が受信パケットの送信先ポートでない場合（ステップＳ７１０のＮｏ）、インタフェース回路は、受信パケットを廃棄する。受信パケットが廃棄された後、ネットワーク装置２０１は、処理を終了する。

なお、ステップＳ７０５で転送先が確定しない場合、インタフェース回路は、通常のスイッチの動作として、ステップＳ７０６の処理およびステップＳ７０７の処理を両方実施する。両方の処理が実施される場合、どちらの処理においても最終的にステップＳ７１０で受信パケットの廃棄処理が行われるため、ユーザ側装置４０１またはパケットネットワーク５０１に対して同一パケットの送信が防止される。

なお、ネットワーク装置３０１も、パケットを受信した際に図８に示すフローチャートに従って受信パケットを処理する。

次に、回線障害を検知した際のネットワーク装置の動作を説明する。図９は、回線障害を検知した際のネットワーク装置の動作を示すフローチャートである。

ここでは、ネットワーク装置２０１が回線障害を検知した際の動作を説明する。図４（ａ）に示すように、ユーザ側装置４０１とネットワーク装置２０１とを接続する稼働系の回線において障害が発生したとする。ＵＮＩポート２０４は、障害の発生を検出する（ステップＳ８０１のＹｅｓ）。

次いで、ＵＮＩポート２０４は、回線障害が発生したことをＣＰＵ２０９に通知する（ステップＳ８０２）。

通知を受けたＣＰＵ２０９は、ＮＮＩポート２０５がパケットネットワーク５０１から受信したパケットがＵＮＩポート２０４の代わりにＮＮＩ連絡ポート２０６に転送されるように、ＵＮＩポート２０４に関する情報を初期化する。

具体的には、ＣＰＵ２０９は、ＭＡＣテーブル記憶部２０３に記憶されているＭＡＣテーブルに、ＵＮＩポート２０４のＵＮＩポート情報に加え、ＮＮＩ連絡ポート２０６のＮＮＩ連絡ポート情報を追記する。また、ＣＰＵ２０９は、ポート状態管理テーブル記憶部２０８に記憶されているポート状態管理テーブルにも、ＵＮＩポート情報に加えＮＮＩ連絡ポート情報を追記する（ステップＳ８０３）。

また、ＣＰＵ２０９は、ポート状態管理テーブルに、ＵＮＩポート２０４に回線障害が発生しているという障害ポート情報を記載する。

ＣＰＵ２０９は、ＭＡＣテーブル記憶部２０３に記憶されているＭＡＣテーブルから、障害が発生した回線に接続されているＵＮＩポート２０４のＵＮＩポート情報を削除する（ステップＳ８０４）。ステップＳ８０４までの処理により、ＮＮＩポート２０５が受信したパケットがＵＮＩポート２０４のみに転送されず、ＮＮＩ連絡ポート２０６に転送される状態になる。

他方のネットワーク装置に対して障害発生を通知するため、ＣＰＵ２０９は、ポート状態管理テーブルに保持されている障害ポート情報を含んだ制御パケットを生成する（ステップＳ８０５）。

次いで、ＣＰＵ２０９は、スイッチング部２０２、およびＮＮＩ連絡ポート２０６を介して他方のネットワーク装置宛てに制御パケットを送信する（ステップＳ８０６）。

次いで、ＣＰＵ２０９は、障害が発生した回線に接続されているＵＮＩポート２０４の状態を監視する。監視した結果、障害が継続中であれば（ステップＳ８０７のＮｏ）、ＣＰＵ２０９は、ステップＳ８０５における処理、およびステップＳ８０６における処理を実施する。

監視した結果、障害が復旧していれば（ステップＳ８０７のＹｅｓ）、ＣＰＵ２０９は、ＭＡＣテーブルと状態を一致させるために、ポート状態管理テーブルからＵＮＩポート２０４の障害ポート情報を削除する（ステップＳ８０８）。情報が削除された後、ネットワーク装置２０１は、処理を終了する。

なお、ネットワーク装置３０１も、回線障害を検知した際に図９に示すフローチャートに従ってＭＡＣテーブル、ポート状態管理テーブルを初期化する。

次に、ネットワーク装置の回線切り替えの動作を説明する。図１０は、ネットワーク装置の回線切り替えの動作を示すフローチャートである。

ここでは、ネットワーク装置３０１が回線を切り替える際の動作を説明する。冗長構成の他方の装置であるネットワーク装置３０１は、ＣＰＵ３０９が宛先である、ネットワーク装置２０１から送信される制御パケットを受信する（ステップＳ９０１のＹｅｓ）。制御パケットを受信しない場合（ステップＳ９０１のＮｏ）、ネットワーク装置３０１は処理を終了する。

ＣＰＵ３０９は、受信した制御パケットから情報を抽出する（ステップＳ９０２）。制御パケット内に障害ポート情報がなければ（ステップＳ９０２のＮｏ）、ネットワーク装置３０１は処理を終了する。

制御パケット内に障害ポート情報があれば（ステップＳ９０２のＹｅｓ）、ＣＰＵ３０９は、ＭＡＣテーブル記憶部３０３に記憶されたＭＡＣテーブルに登録された、連絡ポートのＭＡＣアドレスを削除する（ステップＳ９０３）。

すなわち、ＭＡＣテーブルに登録されたＮＮＩ連絡ポート３０６のＭＡＣアドレス、およびＵＮＩ連絡ポート３０７のＭＡＣアドレスがそれぞれ削除される。連絡ポートのＭＡＣアドレスの削除により、スイッチング部３０２による連絡ポートのみへのパケット転送が防止される。

また、ＣＰＵ３０９は、制御パケット内に含まれていた障害ポート情報を、ポート状態管理テーブル記憶部３０８に記憶されているポート状態管理テーブルに記載する。

新稼働系ポートになるＵＮＩポート３０４がパケットを受信する前に、ＮＮＩポート３０５がパケットネットワーク５０１からパケットを受信した場合（ステップＳ９０４のＮｏ、ステップＳ９０５のＹｅｓ）、ＮＮＩポート３０５はフラッディング処理を行う。

ＮＮＩポート３０５がフラッディング処理を行う理由は、ＭＡＣテーブル記憶部３０３に記憶されているＭＡＣテーブルに、パケットの転送先情報が記載されていないためである。よって、スイッチング部３０２は、ＵＮＩポート３０４、およびＮＮＩ連絡ポート３０６の両ポートに受信パケットを転送する（ステップＳ９０６）。

制御パケットが受信されている間、各インタフェース回路は、ポート状態管理テーブルに記載されている障害情報に従ってパケットを処理する。具体的には、ＮＮＩ連絡ポート３０６は、転送されたパケットを廃棄する（ステップＳ９０７）。ＮＮＩ連絡ポート３０６がパケットを廃棄することによって、新稼働系ポートになるＵＮＩポート３０４からのみパケットが送信される。

新稼働系ポートになるＵＮＩポート３０４がユーザ側装置４０１からパケットを受信した場合（ステップＳ９０４のＹｅｓ）、ＣＰＵ３０９は、ＭＡＣテーブル記憶部３０３に記憶されているＭＡＣテーブルに受信されたパケットのパケット情報を書き込む。また、ＣＰＵ３０９は、ポート状態管理テーブル記憶部３０８に記憶されているポート状態管理テーブルにも、受信されたパケットのパケット情報を書き込む（ステップＳ９０８）。

次いで、ＮＮＩポート３０５がパケットネットワーク５０１からパケットを受信すると（ステップＳ９０９のＹｅｓ）、スイッチング部３０２は、ＭＡＣテーブルの情報に従って、新稼働系ポートであるＵＮＩポート３０４のみにパケットを転送する（ステップＳ９１０）。

ＵＮＩポート３０４からパケットが送信されることで、切り替え処理が完了する。以上の処理により、冗長プロトコルを実装しない装置間において、複数の装置に跨った回線の冗長化が実現される。なお、ネットワーク装置２０１も、図１０に示すフローチャートに従って回線を切り替える。

なお、ネットワーク装置２０１およびネットワーク装置３０１は、パケットネットワーク５０１と接続する回線において障害が発生した場合にも、図９および図１０に示すフローチャートに従ってパケット転送経路の変更、および回線切り替えを実施できる。

本実施形態のパケット転送システムを使用した場合、パケット伝送ネットワークにおいてＬＡＣＰ等の冗長プロトコルを使用せずに複数の装置に跨った回線の冗長化を実現できるため、冗長プロトコルに対応していない装置を使用するネットワーク構成においても、ネットワークの信頼性を向上できる。

次に、本発明の概要を説明する。図１１は、本発明によるパケット転送システムの概要を示すブロック図である。本発明によるパケット転送システム１０は、稼働系の装置である第１のパケット転送装置１１（例えば、ネットワーク装置２０１）と待機系の装置である第２のパケット転送装置２１（例えば、ネットワーク装置３０１）とを含み、端末（例えば、ユーザ側装置４０１）と通信網（例えば、パケットネットワーク５０１）との間で送受信されるパケットを転送するパケット転送システムであって、第１のパケット転送装置１１は、第２のパケット転送装置２１と通信可能に接続され、パケットを転送する連絡ポート１４（例えば、ＮＮＩ連絡ポート２０６やＵＮＩ連絡ポート２０７）と、入力したパケットの転送先を決定し、入力したパケットを決定した転送先に転送する切り換え部１２（例えば、スイッチング部２０２）と、第１のパケット転送装置１１が端末または通信網と通信不可能になった場合、第２のパケット転送装置２１に稼働系の装置に切り換わるように指示する指示情報を含む制御パケットを連絡ポート１４から転送し、端末または通信網から入力したパケットを連絡ポート１４に転送するように切り換え部１２を設定する処理部１３（例えば、ＣＰＵ２０９）とを含む。

そのような構成により、パケット転送システムは、冗長プロトコルを使用せずに信頼性の高い回線の冗長化を容易に実現できる。

また、端末または通信網と通信不可能になった場合、処理部１３は、端末または通信網に送信されるパケットを第１のパケット転送装置１１に送信しないように指示する指示情報を制御パケットに含めてもよい。

そのような構成により、パケット転送システムは、障害が発生していない方の回線に接続されているネットワーク装置からのパケットの流入を防ぐことができる。

また、端末または通信網と再度通信可能になった場合、処理部１３は、端末または通信網から入力したパケットを連絡ポート１４に転送する設定を切り換え部１２から削除してもよい。

そのような構成により、パケット転送システムは、障害が復旧した後に、障害が発生した方の回線に接続されているネットワーク装置とユーザ端末との通信を再開できる。

また、第１のパケット転送装置１１は、受信したパケットのパケット情報を記憶するパケット情報記憶部（例えば、ポート状態管理テーブル記憶部２０８）を含み、切り換え部１２が連絡ポート１４からパケットを入力した際、入力したパケットに対応するパケット情報を参照して、所定の条件に該当した場合入力したパケットを廃棄してもよい。

そのような構成により、パケット転送システムは、マルチキャストパケット等がシステム内でループすることを防ぐことができる。

１０、１０１ パケット転送システム
１１ 第１のパケット転送装置
１２ 切り換え部
１３ 処理部
１４ 連絡ポート
２１ 第２のパケット転送装置
２０１、３０１ ネットワーク装置
２０２、３０２ スイッチング部
２０３、３０３ ＭＡＣテーブル記憶部
２０４、３０４ ＵＮＩポート
２０５、３０５ ＮＮＩポート
２０６、３０６ ＮＮＩ連絡ポート
２０７、３０７ ＵＮＩ連絡ポート
２０８、３０８ ポート状態管理テーブル記憶部
２０９、３０９ ＣＰＵ
２１０、３１０ バス
４０１ ユーザ側装置
５０１ パケットネットワーク

Claims (9)

1. 冗長構成された稼働系のパケット転送装置と待機系のパケット転送装置とを含み、端末との間でパケットを転送するパケット転送システムであって、
   前記稼働系のパケット転送装置は、
   前記待機系のパケット転送装置と通信可能に接続され、パケットを転送する連絡ポートと、
   前記端末から入力されたパケットである第１パケットの転送先を決定し、前記第１パケットを決定した転送先に転送する切り換え部と、
   前記端末との間の通信回線に障害を検知した場合、前記待機系のパケット転送装置に稼働系の装置に切り換わるように指示する指示情報を含む制御パケットを前記連絡ポートから転送し、前記第１パケットを前記連絡ポートに転送するように前記切り換え部を設定する処理部とを含み、
   前記待機系のパケット転送装置は、
   前記端末から入力されたパケットである第２パケットの転送先である前記連絡ポートのＭＡＣアドレスを記憶する記憶部と、
   前記ＭＡＣアドレスに基づいて前記第２パケットを転送する転送部と、
   転送された制御パケットに基づいて前記記憶部から前記ＭＡＣアドレスを削除する第２処理部とを含む
   ことを特徴とするパケット転送システム。
2. 前記稼働系のパケット転送装置は、前記障害を検知した後に受信したパケットを前記待機系のパケット転送装置に転送し、
   前記待機系のパケット転送装置は、該パケットを前記端末に転送する
   請求項１記載のパケット転送システム。
3. 前記稼働系のパケット転送装置は、前記通信回線が前記障害から復旧した場合、前記待機系のパケット転送装置へのパケット転送を終了する
   請求項１または請求項２記載のパケット転送システム。
4. 前記稼働系のパケット転送装置は、受信したパケットのパケット情報が所定の条件に該当した場合、前記パケットを廃棄する
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のパケット転送システム。
5. 冗長構成された稼働系のパケット転送装置と待機系のパケット転送装置とを含み、端末との間でパケットを転送し、前記稼働系のパケット転送装置は前記待機系のパケット転送装置と通信可能に接続され、パケットを転送する連絡ポートを含み、前記待機系のパケット転送装置は前記端末から入力されたパケットである第２パケットの転送先である前記連絡ポートのＭＡＣアドレスを記憶する記憶部を含み前記ＭＡＣアドレスに基づいて前記第２パケットを転送するパケット転送システムにおいて実行されるパケット転送装置の切り換え方法であって、
   前記稼働系のパケット転送装置が、前記端末から入力されたパケットである第１パケットの転送先を決定するステップと、
   前記稼働系のパケット転送装置が、前記第１パケットを決定した転送先に転送するステップと、
   前記端末との間の通信回線に障害を検知した場合、前記稼働系のパケット転送装置が、前記待機系のパケット転送装置に稼働系の装置に切り換わるように指示する指示情報を含む制御パケットを前記連絡ポートから転送するステップと、
   前記稼働系のパケット転送装置が、前記第１パケットを前記連絡ポートに転送するステップと、
   前記待機系のパケット転送装置が、転送された制御パケットに基づいて前記記憶部から前記ＭＡＣアドレスを削除するステップと、を含む
   ことを特徴とするパケット転送装置の切り換え方法。
6. 前記稼働系のパケット転送装置が、前記障害を検知した後に受信したパケットを前記待機系のパケット転送装置に転送するステップと、
   前記待機系のパケット転送装置が、該パケットを前記端末に転送するステップと、を含む
   請求項５記載のパケット転送装置の切り換え方法。
7. 前記稼働系のパケット転送装置が、前記通信回線が前記障害から復旧した場合、前記待機系のパケット転送装置へのパケット転送を終了するステップを含む
   請求項５または請求項６記載のパケット転送装置の切り換え方法。
8. 前記稼働系のパケット転送装置が、受信したパケットのパケット情報が所定の条件に該当した場合、前記パケットを廃棄するステップを含む
   請求項５から請求項７のうちのいずれか１項に記載のパケット転送装置の切り換え方法。
9. 待機系のパケット転送装置と、前記待機系のパケット転送装置と通信可能に接続され、パケットを転送する連絡ポートを含む稼働系のパケット転送装置とで冗長構成された、端末との間でパケットを転送するパケット転送システムにおける待機系のパケット転送装置であって、
   前記端末から入力されたパケットの転送先である前記連絡ポートのＭＡＣアドレスを記憶する記憶部と、
   前記ＭＡＣアドレスに基づいて前記入力されたパケットを転送する転送部と、
   前記稼働系のパケット転送装置から稼働系の装置に切り換わるように指示する指示情報を含む制御パケットを前記連絡ポートから受信すると、前記記憶部から前記ＭＡＣアドレスを削除する処理部とを含む
   ことを特徴とするパケット転送装置。

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