(57)【要約】【課題】  既存の，コアスイッチにより経路の切り換えが行われる冗長構成ネットワークよりも、問題が生ずる可能性が低い冗長構成ネットワークを、提供する。【解決手段】  冗長構成ネットワークは、コアスイッチではなく、エッジスイッチにより、経路の切り換えが行われるネットワークとしておく。経路の切り換えが可能なエッジスイッチは、コアスイッチによりも元々の回路構成が簡単なエッジスイッチに、経路の切り換えのための機能を付与しさえすれば実現できるものであるため、既存のコアスイッチよりも、経路の切り換えに関する部分に問題が発生する確率が低いものとなる。その結果として、エッジスイッチにより、経路の切り換えが行われる冗長構成ネットワークは、既存の，コアスイッチにより経路の切り換えが行われる冗長構成ネットワークよりも、問題が生ずる可能性が低いネットワークとして機能することになる【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコアスイッチと複数のエッジスイッチとが、各２台のエッジスイッチ間に、コアスイッチを経由する経路が複数個存在する形で配置された冗長構成ネットワークであって、
前記複数のコアスイッチのそれぞれが、自身を経由してフレームを送受信していた２台のエッジスイッチが他のコアスイッチを経由してフレームを送受信する状態とするための制御を、当該他のコアスイッチに対して行う機能を有さないスイッチであり、
前記複数のエッジスイッチのそれぞれが、或るコアスイッチを経由してフレームを送受信していたエッジスイッチとの間のフレームの送受信が他のコアスイッチを経由して行われる状態とするための経路切換制御を、自身に対して行う機能を有するスイッチである
ことを特徴とする冗長構成ネットワーク。
【請求項２】
前記複数のエッジスイッチのそれぞれが，自身と接続されている各コアスイッチについて、そのコアスイッチを利用してフレームの送受信を行える他のエッジスイッチを示すコアスイッチ分類情報を１個以上記憶可能なスイッチであると共に、記憶しているコアスイッチ分類情報に基づき、前記経路切換制御を行うスイッチである
ことを特徴とする請求項１記載の冗長構成ネットワーク。
【請求項３】
前記複数のエッジスイッチのそれぞれが，自身と接続されている各コアスイッチについて、そのコアスイッチを利用してフレームの送受信を行える他のエッジスイッチを示す１個以上のコアスイッチ分類情報と、そのコアスイッチに接続されているスイッチ数を示すリンク数とを記憶可能なスイッチであると共に、記憶しているコアスイッチ分類情報及びリンク数に基づき、前記経路切換制御を行うスイッチである
ことを特徴とする請求項１記載の冗長構成ネットワーク。
【請求項４】
前記複数のエッジスイッチのそれぞれが行う前記経路切換制御が、前記コアスイッチ分類情報により同一のエッジスイッチとのフレーム送受信に利用できることが示されているコアスイッチの中から、当該エッジスイッチとのフレーム送受信に実際に利用できる，対応するリンク数が最も大きなコアスイッチを選択する制御である
ことを特徴とする請求項３記載の冗長構成ネットワーク。
【請求項５】
複数のエッジスイッチと複数のコアスイッチとが、各２台のエッジスイッチ間に、コアスイッチを経由する経路が複数個存在する形で配置された冗長構成ネットワークを構築するためのエッジスイッチであって、
或るコアスイッチを経由してフレームを送受信していた他のエッジスイッチとの間のフレームの送受信が他のコアスイッチを経由して行われる状態とするための経路切換制御を、自身に対して行う機能を有する
ことを特徴とするエッジスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のエッジスイッチと複数のコアスイッチとを組み合わせることに構築される冗長構成ネットワークと、そのような冗長構成ネットワークを構築するために使用されるエッジスイッチとに、関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、いわゆるイーサーネット・ネットワーク(IEEE802.3で規定されている規格による通信が行われるネットワーク)では、通信経路を冗長化するために、図９(ａ)に模式的に示したように、２台のエッジスイッチ（レイヤ２スイッチ）の間に、それぞれ、コアスイッチ（レイヤ２〜レイヤ４スイッチ）を経由する二経路を設けることが、行われている。
【０００３】
さて、このような構成のネットワークには、BPDU(Bridge Protocol Data Unit)フレームをエッジスイッチ間で交換されることにより、各コアスイッチの各ポートのフォワーディング／ブロッキング状態が決定されるもの(IEEE802.1Dで規定されているスパニングツリープロトコルによる冗長経路制御が行われるもの)と、Helloパケットがエッジスイッチ間で交換されることにより、各コアスイッチのアクティブ／スタンバイ状態が決定されるもの(ネットワーク機器メーカ独自のホットスタンバイプロトコルによる冗長経路制御が行われるもの)とが、存在している。
【０００４】
が、いずれの冗長経路制御が行われるネットワークも、コアスイッチの，制御情報(BPDUフレーム，Helloパケット)の交換に関係する部分(回路)に障害が発生した場合、図９(ｂ)に示したような状態(データ・フレームが無限にループするような状態)を取ることがあるものとなっている。なお、この図９(ｂ)は、コアスイッチαの，制御情報の交換に関係する部分のみに障害が発生し、その結果として、コアスイッチαが使用できない状態となったと誤認識された場合におけるネットワークの状態を模式的に示した図である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の課題は、上記のような問題が生じることがない冗長構成ネットワーク、そのような冗長構成ネットワークを構築できるエッジスイッチを、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、複数のコアスイッチと複数のエッジスイッチとが、各２台のエッジスイッチ間に、コアスイッチを経由する経路が複数個存在する形で配置された冗長構成ネットワークを、各コアスイッチとして、自身を経由してフレームを送受信していた２台のエッジスイッチが他のコアスイッチを経由してフレームを送受信する状態とするための制御を、当該他のコアスイッチに対して行う機能を有さないスイッチを用い、各エッジスイッチとして、或るコアスイッチを経由してフレームを送受信していたエッジスイッチとの間のフレームの送受信が他のコアスイッチを経由して行われる状態とするための経路切換制御を自身に対して行う機能を有するスイッチを用いたものとしておく。
【０００７】
すなわち、本発明の冗長構成ネットワークは、コアスイッチではなく、エッジスイッチによって、経路の切り換えが行われる構成を、有する。しかも、本発明の冗長構成ネットワークの構築に必要とされるエッジスイッチは、コアスイッチによりも元々の回路構成が簡単なエッジスイッチに、経路切換制御を行う機能を付与しさえすれば実現できるものであるため、本発明の冗長構成ネットワークの構築に必要とされるエッジスイッチは、既存のコアスイッチよりも、経路切換制御を行う部分(制御情報の交換に関係する部分)に問題が発生する確率が低いものとなる。従って、本発明の冗長構成ネットワークは、既存の，コアスイッチにより経路の切り換えが行われる冗長構成ネットワークよりも、問題が生ずる可能性が低いネットワークとして機能することになる。
【０００８】
なお、本発明の冗長構成ネットワークに用いるエッジスイッチは、自身と接続されている各コアスイッチについて、そのコアスイッチを利用してフレームの送受信を行える他のエッジスイッチを示すコアスイッチ分類情報を１個以上記憶可能なスイッチであると共に、記憶しているコアスイッチ分類情報に基づき、経路切換制御を行うスイッチとしておいても良く、自身と接続されている各コアスイッチについて、そのコアスイッチを利用してフレームの送受信を行える他のエッジスイッチを示す１個以上のコアスイッチ分類情報と、そのコアスイッチに接続されているスイッチ数を示すリンク数とを記憶可能なスイッチであると共に、記憶しているコアスイッチ分類情報及びリンク数に基づき、経路切換制御を行うスイッチとしておいても良い。
【０００９】
また、本発明の冗長構成ネットワークを実現するに際して、経路切換制御として、コアスイッチ分類情報により同一のエッジスイッチとのフレーム送受信に利用できることが示されているコアスイッチの中から、当該エッジスイッチとのフレーム送受信に実際に利用できる，対応するリンク数が最も大きなコアスイッチを選択する制御を行うコアスイッチを用いておいても良い。
【００１０】
そして、本発明のエッジスイッチは、本発明の冗長構成ネットワークの構成要素として使用できるものであるので、本発明のエッジスイッチを用いれば、既存の，コアスイッチにより経路の切り換えが行われる冗長構成ネットワークよりも、問題が生ずる可能性が低い冗長構成ネットワークを実現できることになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、既存の，コアスイッチにより経路の切り換えが行われる冗長構成ネットワークよりも、問題が生ずる可能性が低い冗長構成ネットワークを構築することが出来ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る冗長構成ネットワークは、図１に模式的に示したように、少なくとも２台のエッジスイッチと、それらのエッジスイッチ間を接続する複数台のコアスイッチとで構成されるネットワークである。
【００１４】
この冗長構成ネットワークは、コアスイッチではなく、エッジスイッチによって、経路の切り換え制御が行われるネットワークである。ただし、本冗長構成ネットワークを構成しているエッジスイッチ，コアスイッチの基本的な機能(経路の切り換え制御に関係しない機能)は、既存のエッジスイッチ（レイヤ３スイッチ），コアスイッチ（レイヤ２〜レイヤ４スイッチ）と同様のものとなっているため、以下では、既存のものと異なっている点を中心に、本実施形態に係る冗長構成ネットワークに用いられているエッジスイッチ、コアスイッチの構成及び動作を、説明することにする。
【００１５】
まず、本冗長構成ネットワークにおいて、経路の切り換え制御のために隣接するスイッチ間で授受されるコントロール・フレームについて、説明する。
【００１６】
本冗長構成ネットワークは、隣接するスイッチ間で、図２に示した構成のコントロール・フレームが周期的に授受されることにより、経路の切り換えが行われるネットワークとなっている。
【００１７】
このコントロール・フレームに含まれるTYPE(IEEE802.1Q VLAN tag)フィールド、TCIフィールドは、自フレームがＶＬＡＮにより送受信されるもの(データフレームとは、別のＬＡＮで送受信されるもの)であることを示す情報が設定されるフィールドである。Paddingフィールドは、コントロール・フレームのフレーム長を最短フレーム長（６４Bytes）とするために、ダミーデータが設定されるフィールドである。
【００１８】
Sender_Group-IDフィールド，Sender_Priortyフィールド，Sender_Link_Countフィールド，Sender_HelloTimeフィールドは、それぞれ、このコントロール・フレームが送信される経路上に存在するコアスイッチ(このコントロール・フレームを送信するエッジスイッチと直結されているもの)に関する情報として、このコントロール・フレームを送信するエッジスイッチが管理している(内部に記憶している)Group-ID，Link-Count，Priority，HelloTimeが設定されるフィールドである。
【００１９】
ここで、HelloTimeとは、このコントロール・フレームの送信周期を指定する情報のことであり、Group-IDとは、エッジスイッチと直結されているコアスイッチを，冗長化グループ(同一のエッジスイッチに対する通信に使用できるコアスイッチの集合)に分類するための情報のことである。
【００２０】
このGroup-IDは、各コアスイッチに対して、図３(ａ)に模式的に示したように定めることも、図３(ｂ)に模式的に示したように定めることも出来る情報となっている。
【００２１】
すなわち、Group-IDは、各コアスイッチを、どのエッジスイッチ間のフレームの中継に用いられるものであるかのみにより冗長化グループに分類する情報(図３(ａ))としても、各コアスイッチを、どのエッジスイッチ間のフレームの中継に用いられるものであるかと，中継するフレームの用途／目的とにより冗長化グループに分類する情報(図３(ｂ))としても使用可能な情報となっている。
【００２２】
また、Priorityとは、他のコアスイッチとの通信に利用可能な複数のコアスイッチの中から，エッジスイッチが、実際に利用する１台のコアスイッチを決定できるようにするため(詳細は後述)に、Group-ID別にその値が定められる数値情報のことである。そして、Link-Countとは、 各コアスイッチに接続されているレイヤ２／コアスイッチのうち、目的とするエッジスイッチへフレームが到達することが保証されているスイッチの総数のことである。すなわち、このLink-Countは、例えば、図４に示したような冗長構成ネットワークのコアスイッチαに関しては、“２”とされ、コアスイッチβに関しては、“３”とされる情報となっている。
【００２３】
コントロール・フレーム(図２)に設けられている４種のReceiver_XXX(XXX＝Group-ID,Priorty,Link_Count,HelloTime)フィールドは、このコントロール・フレームの送信先エッジスイッチから，前回，受信したコントロール・フレームのSender_XXX(XXX＝Group-ID,Priorty,Link_Count,HelloTime)フィールドに設定されていた情報が設定されるフィールドである。
【００２４】
すなわち、本実施形態に係るエッジスイッチ／コアスイッチは、隣接する他の各スイッチについて、そのスイッチから送信されてきたGroup-ID，Priority，Link_Count及びHelloTime(以下、これら４種の情報からなる情報のことを，制御情報と表記する)と、そのスイッチに対して送信すべき制御情報とを管理する機能を有するスイッチとなっている。また、本実施形態に係る各スイッチは、図５に模式的に示したような形で、他の各スイッチとの間で、周期的に、それら２種類の制御情報を含むコントロール・フレームを授受する機能も有している。なお、図５(ａ)，(ｂ)において、スイッチＡの上方に表記してある制御情報Ａは、スイッチＢに対して送信すべきものとして、スイッチＡが管理している制御情報であり、スイッチＡの上方に表記してある制御情報Ｂは、スイッチＡが、スイッチＢから受信したものとして管理している制御情報である。また、スイッチＢの上方に表記してある制御情報Ｂは、スイッチＡに対して送信すべきものとして、スイッチＢが管理している制御情報であり、スイッチＢの上方に表記してある制御情報Ａは、スイッチＢが、スイッチＡから受信したものとして管理している制御情報である。
【００２５】
さらに、本実施形態に係るコアスイッチは、自スイッチと実際にリンクしているスイッチの数を検出し、検出した数を示すLink-Countを含めたコントロール・フレームを送信する機能を有するものとなっている。
【００２６】
そして、本実施形態に係るエッジスイッチは、Link-Countが変更されたコントロール・フレームを受信した場合には、全てのポートをブロッキング状態とし、対応する各制御情報中のLink-Countを，受信したコントロール・フレーム内に設定されているのに変更した後、自スイッチ内に制御情報の要素として記憶されている各Group-IDについて、図６に示した手順のポート状態制御処理を行うように、構成されている。また、エッジスイッチは、コントロール・フレームが所定時間(HelloTimeに応じた時間)内に受信されなかった場合や、受信したコントロール・フレームの内容が不正であった場合や、コアスイッチとの間のリンクダウンを検出した場合には、全てのポートをブロッキング状態とし、対応する各制御情報をクリアした後に、自スイッチ内に制御情報の要素として記憶されている各Group-IDについて、ポート状態制御処理(図６)を行うように、構成されている。
【００２７】
すなわち、ポート状態制御処理を開始したエッジスイッチは、まず、注目Group-ID(図では、注目G-ID：この処理の処理対象となっているGroup-ID)とGroup-ID(図では、G-ID)が等しい制御情報の数を調査(ステップＳ１０１)し、注目Group-IDとGroup-IDが等しい制御情報の数が０であった場合(ステップＳ１０１；無し)には、いずれのポートもフォワーディング状態とすることなく、このポート状態制御処理を終える。そして、エッジスイッチは、未処理のGroup-IDが存在していた場合には、そのGroup-IDに対するポート状態制御処理を開始する。
【００２８】
これに対して、注目Group-IDとGroup-IDが等しい制御情報の数が“１”であった場合(ステップＳ１０１；一個)、エッジスイッチは、当該制御情報にて特定されるポートをフォワーディング状態とする(ステップＳ１０３)。また、注目Group-IDとGroup-IDが等しい制御情報の数が複数個であった場合(ステップＳ１０１；複数)、エッジスイッチは、それらの制御情報の中からLink-Countが最大の制御情報を全て特定(ステップＳ１０２)し、そのような制御情報が１個だけ特定できた場合(ステップＳ１０２；一個)には、当該制御情報にて特定されるポートをフォワーディング状態とする(ステップＳ１０３)。そして、ステップＳ１０３の処理を終えたエッジスイッチは、ポート状態制御処理を終え、必要である場合には、次のGroup-IDに対するポート状態制御処理を開始する。
【００２９】
一方、Link-Countが最大の制御情報が複数個特定できた場合(ステップＳ１０２；複数)、エッジスイッチは、Link-Countが最大の複数の制御情報の中の，Priorityが最大となっている制御情報にて特定されるポートをフォワーディング状態とする(ステップＳ１０４)。そして、エッジスイッチは、ポート状態制御処理を終了する。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本冗長構成ネットワークは、以下のようにして経路の切り換えが行われるネットワークとなっている。
【００３１】
例えば、図７(ａ)に，その構成及び状態を示してある冗長構成ネットワークの，コアスイッチαとエッジスイッチＢとの間のリンクがダウンした場合を考える。すなわち、エッジスイッチＡ，Ｂと、それらを接続する２つの，Group-ID(図では、G-ID)が“１”とされているエッジスイッチα，βとからなる冗長構成ネットワークであって、コアスイッチαを経由する経路(図では、α経路)が優先経路となっている状態で動作している冗長構成ネットワークの，コアスイッチαとエッジスイッチＢとの間に障害が生じた場合を考える。
【００３２】
この場合、当該障害の発生を検出したエッジスイッチＢは、図７(ｂ)に模式的に示してあるように、全てのポートをブロッキング状態とし、コアスイッチαに関するものとして管理している制御情報をクリアする。
【００３３】
また、コアスイッチは、エッジスイッチＡからのコントロール・フレーム受信時に、エッジスイッチＡに対して、“１”だけ小さなLink-Countを含めたコントロール・フレームを返送する。
【００３４】
そして、このコントロール・フレームを受信したエッジスイッチＡは、図７(ｃ)に模式的に示したように、全てのポートをブロッキング状態とし、コアスイッチαに関するものとして管理している制御情報中のLink-Countを、受信したコントロール・フレーム内に設定されているものに変更する。
【００３５】
その後、エッジスイッチＡは、Group-ID＝１に対してポート状態変更処理(図６)を行うが、図７(ｃ)から明らかなように、この場合、ステップＳ１０２で“一個”側への分岐が行われることになる。従って、エッジスイッチＡは、図７(ｄ)に模式的に示してあるように、ポート＃１がブロッキング状態で、ポート＃２がフォワーディング状態となっている状態での動作を開始することになる。
【００３６】
また、エッジスイッチＢとの間に障害が発生を検出したエッジスイッチＢも、ポート状態変更処理を行うが、この場合、ステップＳ１０１で“一個”側への分岐が行われることになる。従って、エッジスイッチＢは、図７(ｄ)に模式的に示してあるように、ポート＃１がブロッキング状態で、ポート＃２がフォワーディング状態となっている状態での動作を開始することになる。そして、エッジスイッチＡ，Ｂが上記のような状態での動作を開始するので、冗長構成ネットワークは、コアスイッチβを経由する経路(図では、β経路)が優先経路となっている状態での動作を開始することになる。
【００３７】
また、図８(ａ)に，その構成及び状態を示してある冗長構成ネットワークの，コアスイッチβとエッジスイッチＢとの間に障害が生じた場合を考える。
【００３８】
この場合、当該障害の発生を検出したエッジスイッチＢは、全てのポートをブロッキング状態とし、コアスイッチβに関するものとして管理している各制御情報をクリアする。そして、エッジスイッチＢは、Group-ID＝1,2のそれぞれについてポート状態変更処理(図６)を行うが、この場合、各処理時にステップＳ１０２で一個側への分岐が行われることになる。従って、エッジスイッチＢは、図８(ｂ)に模式的に示してあるように、Group-ID＝1,2のいずれについても、ポート＃１がフォワーディング状態となっている状態での動作を開始することになる。
【００３９】
また、エッジスイッチＡも、図８(ｂ)に模式的に示してあるように、Group-ID＝1,2のいずれについても、ポート＃１がフォワーディング状態となっている状態での動作を開始することになる。
【００４０】
何故ならば、この場合、コアスイッチβは、エッジスイッチＡからのコントロール・フレーム受信時に、エッジスイッチＡに対して、１だけ小さなLink-Countを含めたコントロール・フレームを返送する。このコントロール・フレームを受信したエッジスイッチＡは、全てのポートをブロッキング状態とし、コアスイッチβに関するものとして管理している各制御情報中のLink-Countを、受信したコントロール・フレーム内に設定されているものに変更する。その後、エッジスイッチＡは、Group-ID＝1,2のそれぞれについてポート状態変更処理を行うが、この場合、Group-ID＝1,2のそれぞれについてのポート状態変更処理時に、ステップＳ１０２で“一個”側への分岐が行われることになるからである。
【００４１】
以上、説明したように、本実施形態に係る冗長構成ネットワークは、コアスイッチではなく、エッジスイッチにより経路の切り換えが行われる構成が採用されているため、既存の冗長構成ネットワークにて発生することがある問題(コアスイッチにて制御情報の交換に関係する部分／回路に障害が発生することに起因して発生する問題；図９参照)が発生し得ないネットワークとなっている。しかも、この冗長構成ネットワークの構築に必要とされるエッジスイッチは、コアスイッチによりも元々の回路構成が簡単なエッジスイッチに、経路切換制御を行う機能(制御情報を授受する機能とポート状態変更処理を行う機能)を付与しさえすれば実現できるものである。従って、本冗長構成ネットワークの構築に必要とされるエッジスイッチは、既存のコアスイッチよりも、経路の切り換えに関する部分に問題が発生する確率が低いものとなり、その結果として、本実施形態に係る冗長構成ネットワークは、既存の，コアスイッチにより経路の切り換えが行われる冗長構成ネットワークよりも、問題が生ずる可能性が低いネットワークとして機能することになる。
【００４２】
＜変形形態＞
上記した実施形態に係る冗長構成ネットワークは、各種の変形が可能である。例えば、コアスイッチとして、Link-Countの値を変更したコントロール・フレームを返送する機能を有さないものを用いた形に、冗長構成ネットワークを変形しておいても良い。なお、そのように変形する場合には、エッジスイッチとして、上記したものをそのまま使用することも、Link-Count値に関する判断を行わないように変形したものを用いることも出来る。
【００４３】
また、通信障害が発生したエッジスイッチ間でフレームが授受できる状態に戻ることが保証できなくなることにはなるが、Group-IDを容易に決定できるようになるので、上記技術を用いた大規模な冗長構成ネットワークを構築するに際しては、Link-Countの値が、各スイッチに接続されているスイッチの総数となるようにしておくことも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る冗長構成ネットワークの構成の説明図である。
【図２】実施形態に係る冗長構成ネットワークに含まれるエッジスイッチ間で授受されるコントロール・フレームの説明図である。
【図３】コントロール・フレーム内に設定されるGroup-IDの説明図である。
【図４】コントロール・フレーム内に設定されるLink-Countの説明図である。
【図５】エッジスイッチにおけるコントロール・フレームの送受信動作を説明するための図である。
【図６】エッジスイッチが実行するポート状態制御処理の内容を説明するための流れ図である。
【図７】実施形態に係る冗長構成ネットワークの動作の説明図である。
【図８】実施形態に係る冗長構成ネットワークの動作の説明図である。
【図９】既存の冗長構成ネットワークにて生ずる問題の説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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