(57)【要約】  複数の入力／出力ポート、第１の群および第２の群のスイッチングユニットを有するデータ通信システム。各スイッチングユニットは複数の入力／出力インターフェイスを有し、それによって第１の群の各スイッチングユニットの複数の入力／出力インターフェイスの少なくとも１つは通信システムの入力／出力ポートを形成し、第１の群のスイッチングユニットの各々の少なくとも１つの他の入力／出力インターフェイスは通信リンクを介して第２の群のスイッチングユニットのうちの１つの入力／出力インターフェイスに接続され、したがって、少なくとも１つのループを有するネットワークが形成される。このネットワークは少なくとも２つの仮想サブネットワークに論理的に分割され、各々はスパニングツリーを形成する。第１の群の各スイッチングユニットは特定の入力／出力ポートに到着する入来データパケットを少なくとも２つの仮想サブネットワークのうちの予め定められた１つに割当てる。この発明の利点は、教示されるデータ通信装置を、異なるコンピューティング環境において、どのような外部装置を変更する必要もなく、透過的に用いる能力である。
2008546332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力／出力ポートに到着する入来データパケットを第２の入力／出力ポートを介して出力されるように処理するための複数の入力／出力ポートを伴うデータ通信システムであって、
第１のスイッチングユニットの群と、第２のスイッチングユニットの群とを含み、それによって、各スイッチングユニットは複数の入力／出力インターフェイスを有し、
それによって、前記第１の群の各スイッチングユニットの前記複数の入力／出力インターフェイスの少なくとも１つは前記通信システムの入力／出力ポートを形成し、
それによって、前記第１の群の前記スイッチングユニットの各々の少なくとも１つの他の入力／出力インターフェイスは、通信リンクを介して、前記第２の群のスイッチングユニットのうちのスイッチングユニットの入力／出力インターフェイスと接続され、したがって、少なくとも１つのループを有するネットワークが形成され、
それによって、そのネットワークは少なくとも２つの仮想サブネットワークに論理的に分割され、
それによって、動作中、各仮想サブネットワークのアクティブなネットワーク要素はスパニングツリートポロジーを有し、前記システムは、
前記第１の群の各スイッチングユニットは、特定の入力／出力ポートに到着する入来データパケットを、前記少なくとも２つの仮想サブネットワークのうちの予め定められた１つに割当てるよう構成されることを特徴とする、データ通信システム。
【請求項２】
特定の入力／出力ポートに到着する入来データパケットは、常に前記少なくとも２つの仮想サブネットワークのうち予め定められた同じ１つに割当てられることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の群の前記スイッチングユニットの前記他の入力／出力インターフェイスの各々は、前記少なくとも２つの仮想サブネットワークのうちの１つの予め定められた仮想サブネットワークに属することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項４】
前記システムの入力／出力ポートを形成する前記第１の群のスイッチングユニットの入力／出力インターフェイスは、すべての仮想サブネットワークに属することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の群の特定のスイッチングユニットの他の入力／出力インターフェイスの各々は、１つの単一の仮想サブネットワークに属することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の群の特定のスイッチングユニットの他の入力／出力インターフェイスの各々は、異なる仮想サブネットワークに属することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項７】
各通信リンクは、１つの仮想サブネットワークに属するに過ぎないことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の群のスイッチングユニットの前記他の入力／出力インターフェイスの各々は、それぞれ接続される通信リンクと同じ仮想サブネットワークに属することを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
各仮想サブネットワークは、前記第１の群のスイッチングユニットのうちの任意のスイッチングユニットから、前記第１の群のすべての他のスイッチングユニットへの、前記第
２の群の少なくとも１つのスイッチングユニットを介した通信を可能にすることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２の群の特定のスイッチングユニットのすべての入力／出力ポートは、同じ仮想サブネットワークに属することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２の群の各スイッチングユニットは、異なる仮想サブネットワークに属することを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の群の各スイッチングユニットは、同じ数の、前記システムの入力／出力ポートを形成する入力／出力インターフェイスと、それぞれの通信リンクを介して前記第２の群のスイッチングユニットの入力／出力インターフェイスと接続される他の入力／出力インターフェイスとを有することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２の群の前記スイッチングユニットの各々は、通信リンクを介して前記第１の群のスイッチングユニットの各々と接続されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１および前記第２の群の切換要素は、前記通信リンクとともにコンピュータネットワークの一部を形成することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１および前記第２の群の切換要素は、前記通信リンクとともにclosネットワークを形成するよう構成されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１６】
１つまたはそれより多いスイッチングユニットを１つの物理的ネットワークスイッチによって形成してもよいことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１７】
前記通信リンクは、有線ベースの接続によって形成されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１８】
前記仮想サブネットワークは、イーサネット環境において仮想ローカルエリアネットワークにより形成されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のシステム。
【請求項１９】
先行する請求項の１つに従うデータ通信システムにより形成される、ネットワークスイッチ。
【請求項２０】
請求項１９に従うネットワークスイッチを含む、コンピュータネットワーク。
【請求項２１】
コンピュータネットワークを介して接続される複数の電算ノードを含むコンピュータクラスタであって、前記コンピュータネットワークの少なくとも一部は、請求項１〜１８の１つに従うデータ通信システムにより形成されることを特徴とする、コンピュータクラスタ。
【請求項２２】
請求項１〜１８の１つに従うデータ通信システムを含む、コンピュータグリッド。
【請求項２３】
少なくとも１つのループを有するネットワークを介して接続される複数の入力／出力ポートを伴うデータ通信システムにおいてデータパケットを処理するための方法であって、それにより、少なくとも２つの仮想サブネットワークが設けられ、それによって、動作中、各仮想サブネットワークのアクティブなネットワーク要素はスパニングツリートポロジーを有し、前記方法は、
宛先入力／出力ポートを介して出力されるよう第１のスイッチングユニットの第１の入力／出力ポートに到着する入来データパケットを受取るステップと、
前記第１のスイッチングユニットにおいて前記入来データパケットを前記少なくとも２つの仮想サブネットワークの１つに割当てるステップと、
前記データパケットを、前記宛先入力／出力ポートに、前記割当てられた仮想サブネットワークを介して送信するステップと、
前記データパケットを前記宛先入力／出力ポートを介して出力するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
この発明はデータ通信システムに関する。特定的には、少なくとも１つのループを有するネットワークを形成する複数のスイッチングユニットおよび通信リンクを伴い、それによって、ネットワークは、スパニングツリー（spanning tree）を各々が形成する少なくとも２つの仮想サブネットワークに論理的に分割されるデータ通信システムに関する。より特定的には、この発明はイーサネット（登録商標）環境における相互接続ネットワーク構造に言及する。
【背景技術】
【０００２】
イーサネット（登録商標）は、最近のメトロポリタンエリアネットワーク（Metropolitan Area Network）およびクラスタ（Cluster）ネットワークの展開に対し、好ましいネットワーク化技術であることがわかりつつある。スケールの経済性、サービス提供の容易さ、高い帯域幅、ＬＡＮとの相互接続の容易さ、およびスケーラビリティは、イーサネット（登録商標）のこの優先的なステータスに対する卓越した理由のうちのいくつかである。
【０００３】
イーサネット（登録商標）はメトロポリタンおよびクラスタネットワークに関し好ましい技術であるが、それはあるいくつかの深刻な欠点を有する。第１に、イーサネット（登録商標）における、スパニングツリーに基づくスイッチング機構は、Ｎ個のスイッチのネットワークにおいて多くともＮ−１個のリンクを利用する。この制限された利用性は、性能の視点からＭＡＮおよびクラスタネットワークにおいて非実用的である負荷の不均衡を生じさせる。
【０００４】
シャーマら（Sharma et al.）：バイキング：メトロポリタンエリアおよびクラスタネットワークに対するマルチスパニングツリーイーサネットアーキテクチャ（“Viking : A
Multi-Spanning-Tree Ethernet Architecture for Metropolitan Area and Cluster Networks”）、IEEE INFOCOM 2004は前述の問題に対処する「バイキング（Viking'）」と称されるシステムを提示する。このバイキングシステムの中核概念は、複数のスパニングツリーをＶＬＡＮ技術との関連において用いることにより、ネットワークの全スループット性能を、複数の冗長リンクを利用することにより最大にすることである。さらに、バイキングは、障害を検出した後に、影響を受けた通信を代替パスに変えるための機構を与えることにより、障害耐性のある特徴を与える。実際、バイキングは、メトロポリタンイーサネットおよびクラスタネットワークに関し、障害に対して抵抗力のあるトラフィックエンジニアリング解決策を提供すべく奮闘している。バイキングは、適切な切換パスの選択に関し、仮想（virtual）ＬＡＮ技術に頼っている。ＶＬＡＮは、従来、ネットワーク管理を単純にし、分離の費用を低減し、セキュリティを改善するよう、用いられている。バイキングは、この従来の典型から離れ、タグに基づくＶＬＡＮを用いて、一対のエンドホストの間において所望される切換パスを選択する。切換パスとしておそらく用いられ得るすべてのパスは異なるスパニングツリーに吸収される。各スパニングツリーインスタンスはある特定のＶＬＡＮに対応するので、ＶＬＡＮの明示的な選択は、対応するスパニングツリーに関連付けられる切換パスの暗示的な選択をもたらす結果となる。障害の場合、エンドホストは、単に、ＶＬＡＮｉｄを後のフレームにおいて変更して、代替の切換パスを選択することを必要とするだけである。エンドホストの各々は、ネットワーク動作中にＶＬＡＮ選択に関し責任があるバイキングノードコントローラ（ＶＮＣ）モジュールを実行する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、データ通信システムに関し、異なるコンピューティング環境において、改善された適用性を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
上記の目的は、独立請求項に従うシステムおよび方法によって達成される。この発明に従うと、第２の入力／出力ポートを介して出力されるよう第１の入力／出力ポートに到着する入来データパケットを処理するための複数の入力／出力ポートを有するデータ通信システムが提供される。この発明のシステムは、第１のスイッチングユニットの群と、第２のスイッチングユニットの群とを含む。各スイッチングユニットは複数の入力／出力インターフェイスを有し、それにより、第１の群の各スイッチングユニットの複数の入力／出力インターフェイスの少なくとも１つは通信システムそれ自体の入力／出力ポートを形成する。他方、第１の群のスイッチングユニットの各々の少なくとも１つの他の入力／出力インターフェイスは通信リンクを介して第２の群のスイッチングユニットのうちの１つの入力／出力インターフェイスと接続され、あるネットワークが少なくとも１つのループを有して形成される。このネットワークは少なくとも２つの仮想サブネットワークに論理的に分割される。この発明に従うと、第１の群の各スイッチングユニットは、ある特定の入力／出力ポートに到着する入来データパケットを、少なくとも２つの仮想サブネットワークのうちの予め定められた１つに割当てるよう構成される。この発明のある利点は、教示されるデータ通信装置を、異なるコンピューティング環境、たとえばコンピューティングクラスタなどにおいて、いずれの外部装置も変更する必要なく、透過的（transparently）に用いる能力である。
【０００７】
動作中、それぞれの仮想サブネットワークの各々が有するアクティブなネットワーク要素はスパニングツリートポロジーを形成する。前述したように、この発明はイーサネット（登録商標）環境において実現されるように向けられる。したがって、スパニングツリートポロジーのみが各仮想サブネットワークに対し許される。これは、通常、スパニングツリープロトコルを実行することにより保証されるが、それは、ループを形成するであろうリンクを非活性化させる。したがって、ネットワークのスタートアップ局面においてループが取除かれるので、ループを有する仮想サブネットワークを規定することができるであろう。好ましくは、仮想サブネットワークは、先に、ループを有さないよう定義されている。これは、動作のためのネットワークのスタートアップ局面を容易にし速めるだろう。さらに、各仮想サブネットワークのどの部分が、動作中において、スパニングツリープロトコルにおいて使用されるアルゴリズムから独立してアクティブであるかが保証され得るかもしれない。
【０００８】
データ通信システムの入力／出力ポートは、基本的には、データが送られ受取られるインターフェイスである。入力／出力ポートを用いることにより、この発明のデータ通信システムをコンピュータネットワークまたは単一の電算装置、たとえば、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、メインフレームなどに接続する。換言すると、通信システムは、個々の入力／出力ポートに取付けられるネットワークおよび／または電算装置を互いと接続する。
【０００９】
高い帯域幅を達成するためには、各入力／出力ポートはデータ通信システム内において異なる物理的通信パスを介して別の入力／出力ポートから到達され得る。好ましくは、通信システムの内部構造は十分な双方向帯域幅を有するよう構成される。
【００１０】
このデータ通信システムはデータパケットを処理する。データパケットは、必要なアドレスおよび管理情報が取付けられたユーザデータのブロックであり、ネットワークがその
データを正しい宛先に送ることを可能にする。データパケットはたとえばＩＰ（インターネットプロトコル）パケットによって形成されてもよい。
【００１１】
既に上において述べたように、このデータ通信装置の内部構造はネットワークである。このネットワークはスイッチングユニットによって接続される複数のネットワークセグメントとして見られてもよい。これらのスイッチングユニットは物理的および論理的スター型トポロジーを可能にする。
【００１２】
スイッチングユニットはネットワークスイッチにより形成されてもよい。しかしながら、１つより多いスイッチングユニットを単一の物理的ネットワークスイッチにおいて実現してもよい。データパケットがスイッチングユニットに入る毎に、スイッチングユニットは送信元ＭＡＣ（メディアアクセスコントロール）アドレスおよび送信元入力／出力インターフェイス（「ポート」とも称される）を当該スイッチのＭＡＣアドレステーブルに保存する。スイッチは次いでデータパケットを特定の入力／出力インターフェイスからそのデータパケットの宛先ＭＡＣアドレスに基づいて選択的に送信する。宛先入力／出力インターフェイスが送信元のものと同じである場合には、データパケットはフィルタ処理により取除かれ、先には送られない。
【００１３】
スイッチングユニットの入力／出力インターフェイスは基本的にはそれぞれのネットワークスイッチのポートに対応する。
【００１４】
スイッチングユニットの第１の群および第２の群は区別される。請求される発明に従うと、第１のスイッチングユニットの群はデータ通信システムの入力／出力ポートを形成する入力／出力インターフェイスを含み、つまりそれらはデータ通信システムに結合される外部のコンピュータネットワークおよび／または電算装置により外部から到達可能である。第２のスイッチングユニットの群はデータ通信システムの外部とはどのような入力／出力インターフェイスも共有しない。それらは通信リンクを介してデータ通信システムの他のスイッチングユニットに接続されるだけである。したがって多段相互接続ネットワークは切換装置およびそれぞれの通信リンクによって形成される。
【００１５】
そのような多段相互接続ネットワークは通常は異なる物理的通信パスを入力／出力ポートおよび／または入力／出力インターフェイスの少なくとも１つの対の間に提供する。そのようなネットワークトポロジーはループを有すると考えられる。
【００１６】
ネットワークを論理的に分割することは仮想サブネットワークを形成するために物理的ネットワーク構造の上に論理的ネットワークを規定することを意味する。仮想サブネットワークは物理的ネットワークトポロジーとは異なるトポロジーを有してもよい。この発明に従うと、ネットワークトポロジーはスパニングツリー、つまり接続された、無向のグラフの木を形成し、それはそのグラフのすべての頂点を含む。
【００１７】
仮想サブネットワークは、さらに、ループを有するようにも定義され得ることが認められるべきである。しかしながら、スパニングツリープロトコルは仮想サブネットワークごと、つまり仮想ローカルエリアネットワーク（ＶＬＡＮ）ごとに実行されるので、動作において、各定義された仮想サブネットワークは、どうしても、スパニングツリーに従ってネットワークトポロジーを形成するアクティブなネットワーク要素、たとえば通信リンクおよび経路付けユニットなどを有するのみであろう。
【００１８】
仮想サブネットワークに割当てられるパケットは仮想サブネットワークにおいて経路付けられるのみであってもよく、つまり、パケットを転送することは、仮想サブネットワークのネットワーク要素、たとえばスイッチングユニットおよび通信リンクなどを含むに過
ぎないネットワークに対応するように機能する。
【００１９】
有利なことに、特定の入力／出力ポートに到着する入来データパケットは常に少なくとも２つの仮想サブネットワークのうちの同じ予め定められた１つに割当てられる。したがって、どの仮想サブネットワークを介して特定のデータパケットが転送されることになるかの判断は、そのデータパケットがスイッチングユニットに入る入力／出力インターフェイスにもっぱら依存する。これは、どのような中央制御ユニットまたはどのような外部の装置に問い合わせる必要なく、仮想サブネットワークを判断することを可能にする。さらに、データパケット伝送は、外からデータ通信システムを見た場合、全く透過的である。取付けられた外部のネットワークおよび／または電算装置はデータ通信システムの内部の機能性を認識する必要はなく、そのような装置に対するどのような変更もなされる必要はなく、どのような追加のソフトウェアまたはハードウェア構成要素もインストールされる必要はない。
【００２０】
この発明の好ましい実施例によると、第１の群のスイッチングユニットの他の入力／出力インターフェイスの各々は少なくとも２つの仮想サブネットワークのうちの予め定められた１つに属する。前述したように、他の入力／出力インターフェイスは、第１の群、つまり外部のネットワークおよび／または電算装置に接続を有するスイッチングユニットのうちのあるスイッチングユニットを、第２の群のスイッチングユニット、つまり通信リンクを介して第１および／または第２の群にある他の切換装置と接続されるスイッチングユニットと接続する。同じスイッチの入力／出力ポートである、つまり外部へ至る別の入力／出力インターフェイスに切換られるデータパケットは、データ通信システムの内部のネットワーク構造を通ってさらに経路付けられることなく、直接切換られる。しかしながら、宛先入力／出力ポートが別の切換装置にある場合には、データパケットはそれぞれの切換装置に転送される必要がある。これは、データパケットを、そのデータパケットが割当てられたそれぞれの仮想サブネットワークに属する入力／出力インターフェイスを介して、それぞれの通信リンクを介して、別のスイッチングユニットに送ることによりなされる。三段相互接続ネットワークにおいては、データパケットが、宛先入力／出力ポートを形成する入力／出力インターフェイスを含むスイッチングユニットに到達する前に、別の切換ステップが必要である。
【００２１】
さらに、３つより多い段を伴う多段相互接続ネットワークを用いてもよいことが認められるべきである。この場合、データ通信システム内における追加の切換および伝送ステップが必要となろう。しかしながら、データパケットを入来入力／出力ポートから送出入力／出力ポートへ転送するためのレイテンシを低く保つためには、段の数を小さく保つべきである。
【００２２】
システムの入力／出力ポートを形成する、第１の群のスイッチングユニットの入力／出力インターフェイスは、すべての仮想サブネットワークのメンバーである。これには、その宛先と同じスイッチングユニットの別の入力／出力ポートを有するデータパケットを直接それぞれの入力／出力ポートに転送することを可能にするという利点がある。さらに、内部の通信リンクを介してスイッチングユニットに到達するデータパケットは有利に入力／出力ポートのうちの任意のものに切換られてもよい。
【００２３】
この発明のある好ましい実施例では、第１の群のうちのある特定のスイッチングユニットの他の入力／出力インターフェイスの各々は単一の仮想サブネットワークに属する。これは、単一の入力／出力インターフェイスおよびそれぞれの接続された通信リンクをオーバーロードするリスクを有利に低減する。
【００２４】
あるさらなる有利な実施例では、第１の群のうちのある特定のスイッチングユニットの
他の入力／出力インターフェイスの各々は異なる仮想サブネットワークに属する。これは、データパケットの負荷を、内部的に、それぞれのスイッチングユニットのすべての内部の入力／出力インターフェイスにわたって転送されるよう有利に分散させる。
【００２５】
この発明に従うと、各通信リンクは１つの仮想サブネットワークに属するのみである。異なる仮想サブネットワークに対する通信資源のこのような厳密な分離は単一の通信リンクにオーバーロードするリスクをさらに低減する。しかしながら、通信は二重能力を有することに注目すべきであり、ある特定のリンクは１つの方向に関し１つの仮想サブネットワークに属し、一方、他の方向は異なる仮想サブネットワークに割当てられるということが実現され得るかもしれない。
【００２６】
有利なことに、第１の群のスイッチングユニットの他の入力／出力インターフェイスの各々はそれぞれの接続された通信リンクと同じ仮想サブネットワークに属する。換言すると、通信リンクおよびそれぞれの接続される入力／出力インターフェイスは同じ仮想サブネットワークのメンバーである。
【００２７】
この発明のある好ましい実施例によると、データパケットは対応する仮想サブネットワークに割当てられる、つまり各仮想サブネットワークはシステムの入力／出力ポートを形成するすべての入力／出力インターフェイスを有利に含むと仮定して、各仮想サブネットワークは、第１の群のスイッチングユニットのうちの任意のものから、第１の群のすべての他のスイッチングユニットに、第２の群の少なくとも１つのスイッチングユニットを介して、通信を可能にする。さらに、各仮想サブネットワークは、入力／出力ポートを形成する入力／出力インターフェイスを有するすべての他の切換装置に到達することを可能にする他の入力／出力インターフェイスおよび通信リンクの部分集合を有利に含み、その仮想サブネットワークに割当てられるデータパケットはデータ通信システムの任意の入力／出力ポートに経路付けられることが可能である。
【００２８】
有利なことに、第２の群のうちのある特定のスイッチングユニットのすべての入力／出力ポートは同じ仮想サブネットワークに属する。これは、データパケットを、異なる仮想サブネットワークに割当てる必要なく転送することを可能にする。しかしながら、データパケットを異なる仮想サブネットワークに割当てることも可能であり得るかもしれないことが認められるべきである。
【００２９】
この発明のある好ましい実施例においては、さらに、異なる仮想サブネットワークに対する全スイッチングユニットの分離があり、つまり、第２の群の各スイッチングユニットは異なる仮想サブネットワークに属する。これは、システムのセットアップの際に経路付けの労力を容易にし、各スイッチングユニット内における処理を非常に単純にする。スイッチングユニットは、基本的には、どのような仮想サブネットワークも定義されていないような態様で機能する。
【００３０】
有利なことに、第１の群の各スイッチングユニットは、同じ数の、システムの入力／出力ポートを形成する入力／出力インターフェイス、およびそれぞれの通信リンクを介して第２の群のスイッチングユニットの入力／出力インターフェイスと接続される他の入力／出力インターフェイスを有する。ある好ましい構成では、各切換装置は（ｎ＝２，３，…）でＮ＝２ｎ個の入力／出力インターフェイスを有し、それにより、Ｎ／２個の入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成し、他のＮ／２個の入力／出力インターフェイスは内部の接続のために用いられる。
【００３１】
この発明のある好ましい実施例によると、スイッチングユニットのうちの少なくともあるものは静的経路付けテーブルを設けられる。この静的経路付けテーブルを用いることに
より、それぞれのスイッチングユニットを構成して、ある所与の仮想サブネットワークにおいてある異なった出力ポートに対しアドレス指定されたトラフィックをそれぞれのスイッチングユニットのある特定の出力インターフェイスに向ける。有利なことに、その結果、システムは、ある特定の切換装置に到達するために用いられるべきものを判断するためにすべての出力インターフェイスに対してメッセージを同報通信する必要はない。これは、より高速なパフォーマンスを斟酌し、スイッチングユニット間におけるデータトラフィックを低減する。
【００３２】
第２の群のスイッチングユニットは第１の群のそれらと同じ数の入力／出力インターフェイスを有利に有する。
【００３３】
この発明のある好ましい実施例においては、第２の群のスイッチングユニットの各々はそれぞれの切換装置の周りにスター型トポロジーを形成するよう通信リンクを介して第１の群のスイッチングユニットの各々と接続される。ある３段相互接続ネットワークでは、第２の群のスイッチングユニットは第２の段に属するであろう。この場合においては、請求される構成は、１つの２段切換装置から、第１および第３の段の切換装置の各々はそれぞれの仮想サブネットワークを介して到達され得るかもしれないということを可能にするであろう。
【００３４】
前述したように、第１および第２の群の切換要素は通信リンクとともに通信ネットワークの一部を形成する。したがって、この発明に従うデータ通信システムは、したがって、電算装置間においてより大きなコンピュータネットワークまたはコンピュータスイッチまたは相互接続ネットワークの一部として有利に使用され得るであろう。
【００３５】
この発明のある好ましい実施例では、第１および第２の群の切換要素は通信リンクとともにClosネットワーク（オメガネットワークとしても公知である）を形成するよう構成される。Closネットワークは代替のパスを入力と出力との間に与える多段切換ネットワークトポロジーのうちのあるクラスであり、他の態様ではそのようなネットワークにおいて生じ得るブロッキングを最小限にするかまたは取除くことを可能にする。代替的に、他の種類のネットワーク、たとえばバンヤン（Banyan）ネットワーク、デルタ（Delta）ネットワーク、バタフライ（Butterfly）ネットワーク、またはベネス（Benes）ネットワークなどを用いてもよい。
【００３６】
この発明に従ってデータ通信システムを実現する際、１つまたは２つ以上のスイッチングユニットを１つの物理的ネットワークスイッチによって形成してもよい。
【００３７】
異なるワイヤレス接続を通信リンクを実現することに関して用いることができるかもしれないが、有線ベースの接続を用いることが好ましく、なぜならばそれらはより高い帯域幅およびよりよいシールドを異なる接続間において可能にするからである。
【００３８】
有利なことに、仮想サブネットワークはイーサネット（登録商標）環境において仮想ローカルエリアネットワーク（ＶＬＡＮ）によって形成されてもよい。イーサネット（登録商標）スイッチはしばしばＶＬＡＮ能力を与えられ、なぜならば、これは通常ネットワーク分離に対しセキュリティまたはメンテナンスの理由から用いられるからである。
【００３９】
この発明はネットワークスイッチにおいて有利に用いられてもよい。そのようなネットワークスイッチはコンピュータネットワークの一部であってもよい。
【００４０】
さらに、この発明に従うデータ通信装置は、相互接続コンピュータネットワークの少なくとも一部がこの発明に従うデータ通信ネットワークによって形成されるコンピュータク
ラスタの電算ノードを接続するよう有利に用いられてもよい。同じことがコンピュータグリッドにおいて用いられる相互接続ネットワークにも当てはまる。
【００４１】
この発明に従うと、少なくとも１つのループを有するネットワークを介して接続される複数の入力／出力ポートを伴うデータ通信システムにおいてデータパッケージを処理するための方法が提供され、それにより、少なくとも２つの仮想サブネットワークが与えられ、それにより、動作中、仮想サブネットワークの各々のアクティブなネットワーク要素はスパニングツリーに従ってネットワークトポロジーを有する。この方法は以下のステップを含む：まず、宛先入力／出力ポートを介して出力されるよう第１のスイッチングユニットの第１の入力／出力ポートに到着する入来データパケットが受信される。次いで、第１のスイッチングユニットにおいて、入来データパケットは少なくとも２つの仮想サブネットワークのうちの１つに割当てられる。次いで、データパケットはその割当てられた仮想サブネットワークを介して宛先入力／出力ポートに送られ、宛先入力／出力ポートを介して出力される。
【００４２】
上述したように、この発明の鍵となる利点は、容易に用いられるであろうデータ通信システムの提供である。以下の提示される好ましい実施例は可能な実現例のうちのほんのわずかな選択を構成する。それらを添付の図面を参照して以下に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
詳細な説明
図１を参照して、８ポートスイッチを用いて１６ポートデータ通信システムを実現するこの発明に従うシステム１００が図示される。このシステムはシステム１００のスイッチングユニットを形成する８つの８ポートスイッチ１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６および１１７を含む。各スイッチ１１０〜１１７は８つの入力／出力インターフェイスを設けられ、第１のスイッチ１１０はたとえば入力／出力インターフェイス１１０／０、１１０／１、１１０／２、１１０／３、１１０／４、１１０／５、１１０／６および１１０／７を設けられ、他の入力／出力インターフェイスもそれぞれ符号を与えられる。
【００４４】
第１のスイッチ１１０、第２のスイッチ１１１、第３のスイッチ１１２および第４のスイッチ１１３は第１のスイッチの群に属する。第１の群のスイッチ１１０〜１１３の各々は、電算ノードとも称される１６の電算装置１２０〜１３５を接続するための入力／出力ポートを与える４つの入力／出力インターフェイスを有する。第１のスイッチ１１０の第１の入力／出力インターフェイス１１０／０はたとえば第１のノード１２０に接続され、一方、１６番目のノード１３５は第４のスイッチ１１３の第４の入力／出力インターフェイス１１３／３に接続される。
【００４５】
スイッチ１１０〜１１３の、残りの４つの入力／出力インターフェイスは、通信リンク１４０〜１５５を取付けるよう用いられる。通信リンク１４０は入力／出力インターフェイス１１０／４を入力／出力インターフェイス１１４／０と接続し、一方、通信リンク１５５は入力／出力インターフェイス１１３／７を入力／出力インターフェイス１１７／３に接続する。
【００４６】
第５のスイッチ１１４〜第８のスイッチ１１７は、通信リンクへの内部接続を有するだけである第２のスイッチの群に属する。換言すると、それらのスイッチの入力／出力インターフェイスのいずれもシステムの入力／出力ポートを形成しはしない。さらに、図１から、第１の群の各スイッチ１１０〜１１３は、それを第２の群のスイッチ１１４〜１１７の各々に接続する１つの通信リンクを有することが明らかとなる。たとえば、第１のスイッチ１１０からは、通信リンク１４０はスイッチ１１４に接続し、通信リンク１４１はス
イッチ１１５に接続し、通信リンク１４２はスイッチ１１６に接続し、通信リンク１４３はスイッチ１１７に接続する。他のスイッチ１１１〜１１３はそれらをスイッチ１１４〜１１７にそれぞれ接続する、対応する通信リンク１４４〜１５５を有する。
【００４７】
以下の仮想サブネットワークは図１の設定において規定される。第１の仮想サブネットワークは以下の通信リンク：１４０、１４４、１４８および１５２、ならびにそれら通信リンクに接続されるすべての入力／出力インターフェイスを含む。加えて、すべての入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成する。
【００４８】
第２の仮想サブネットワークは以下の通信リンク：１４１、１４５、１４９および１５３、ならびにそれら通信リンクに接続されるすべての入力／出力インターフェイスを含む。加えて、すべての入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成する。
【００４９】
第３の仮想サブネットワークは以下の通信リンク：１４２、１４６、１５０および１５４、ならびにそれら通信リンクに接続されるすべての入力／出力インターフェイスを含む。加えて、すべての入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成する。
【００５０】
第４の仮想サブネットワークは以下の通信リンク：１４３、１４７、１５１および１５５、ならびにそれら通信リンクに接続されるすべての入力／出力インターフェイスを含む。加えて、すべての入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成する。
【００５１】
第１の群の各スイッチ１１０〜１１３は、入来データパケットの仮想サブネットワークに対する割当を、それらパケットが到着する入力／出力ポートに依って行なうよう構成される。図示される実現例では、第１のノード１２０から来るデータパケットは入力／出力ポート１１０／０に到着し第１の仮想サブネットワークに割当てられる。第２のノード１２１から来るデータパケットは入力／出力ポート１１０／１に到着し第２の仮想サブネットワークに割当てられる。第３のノード１２２から来るデータパケットは入力／出力ポート１１０／２に到着し第３の仮想サブネットワークに割当てられる。第４のノード１２３から来るデータパケットは入力／出力ポート１１０／３に到着し第４の仮想サブネットワークに割当てられる。この記載から明らかなように、入来データパケットは、データパケットが到着する入力／出力インターフェイスに対向して描かれる入力／出力インターフェイスが属する仮想データネットワークに割当てられる。２つの異なるノード間の双方向通信は方向ごとの異なる仮想サブネットワークであってもよいことが認められるべきである。
【００５２】
スイッチ１１４〜１１７の４つの入力／出力インターフェイスのみが図１の例に従って用いられるので、スイッチ１１４〜１１７において実現されているスイッチングユニットはより少ない数のスイッチにおいて組合せられ得るかもしれない。たとえば、スイッチ１１４および１１５において実現されるスイッチングユニットは１つの単一の８ポートスイッチにおいて実現され得るかもしれず、スイッチ１１６および１１７において実現されるスイッチングユニットは別の単一の８ポートスイッチにおいて実現され得るかもしれない。これは、全データ通信システムが図１に示される８つの代わりに総数で６つの８ポートスイッチを必要とするに過ぎないであろう構成に至るであろう。この発明の異なるハードウェア実現例が可能であることが認められるべきである。
【００５３】
ここで図２を参照して、図１および図３に従うシステムにおいて用いられるとおりの８ポートスイッチ２１０の詳細図が示される。スイッチ２１０は８つの入力／出力インターフェイス２１０／０〜２１０／７を有する。それらのうちの４つがシステムの入力／出力ポート、つまり入力／出力インターフェイス２１０／０〜２１０／３を形成する。残りの入力／出力インターフェイス２１０／４〜２１０／７は内部通信リンクへの接続を与える
（図示せず）。
【００５４】
図１に鑑みて既に説明されたように、入力／出力ポート２１０／０〜２１０／３はすべての仮想サブネットワークのメンバーであり、一方、内部入力／出力インターフェイス２１０／４〜２１０／７の各々は専用の仮想サブネットワークのメンバーであり、つまり、入力／出力インターフェイス２１０／４は第１の仮想サブネットワークである仮想ローカルエリアネットワーク１に属し、入力／出力インターフェイス２１０／５は第２の仮想サブネットワークである仮想ローカルエリアネットワーク２に属し、入力／出力インターフェイス２１０／６は第３の仮想サブネットワークである仮想ローカルエリアネットワーク３に属し、入力／出力インターフェイス２１０／７は第４の仮想サブネットワークである仮想ローカルエリアネットワーク４に属する。
【００５５】
スイッチはデフォルトＶＬＡＮ機能性を用いてそれぞれの仮想サブネットワークを入来データパケットに割当てる。
【００５６】
ここで図３を参照して、８ポートスイッチを用いて３２ポートデータ通信システムを実現するこの発明に従うシステムが図示される。このシステムはシステム３００のスイッチングユニットを形成する１２個の８ポートスイッチ３１０、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９、３２０および３２１を含む。各スイッチ３１０〜３２１は８つの入力／出力インターフェイスを設けられ、第１のスイッチ３１０はたとえば入力／出力インターフェイス３１０／０、３１０／１、３１０／２、３１０／３、３１０／４、３１０／５、３１０／６および３１０／７を設けられ、他の入力／出力インターフェイスもそれぞれ示される。
【００５７】
第１のスイッチ３１０、第２のスイッチ３１１、第３のスイッチ３１２および第４のスイッチ３１３ならびに第９のスイッチ３１８、第１０のスイッチ３１９、第１１のスイッチ３２０および第１２のスイッチ３２１は第１のスイッチの群に属する。第１の群のスイッチ３１０〜３１３および３１８〜３２１の各々は３２の電算装置ノード０〜ノード３１を接続するための入力／出力ポートを与える４つの入力／出力インターフェイスを有する。第１のスイッチ３１０の第１の入力／出力インターフェイス３１０／０はたとえば第１のノード０に接続され、一方、第１６のノード１５は第４のスイッチ３１３の第４の入力／出力インターフェイス３１３／３に接続される。
【００５８】
スイッチ３１０〜３１３の残りの４つの入力／出力インターフェイスは通信リンク３４０〜３５５を取付けるよう用いられる。通信リンク３４０は入力／出力インターフェイス３１０／４を入力／出力インターフェイス３１４／０に接続し、一方、通信リンク３５５は入力／出力インターフェイス３１３／７を入力／出力インターフェイス３１７／３に接続する。
【００５９】
スイッチ３１８〜３２１の残りの４つの入力／出力インターフェイスは通信リンク３６０〜３７５を取付けるよう用いられる。通信リンク３６０は入力／出力インターフェイス３１８／０を入力／出力インターフェイス３１４／４に接続し、一方、通信リンク３７５は入力／出力インターフェイス３２１／３を入力／出力インターフェイス３１７／７に接続する。
【００６０】
第５のスイッチ３１４〜第８のスイッチ３１７は、通信リンクへの内部接続を有するに過ぎない第２のスイッチの群に属する。換言すると、それらのスイッチの入力／出力インターフェイスのいずれもシステムの入力／出力ポートを形成しはしない。さらに、図３から、第１の群の各スイッチ３１０〜３１３および３１８〜３２１は、それを第２の群のスイッチ３１４〜３１７の各々に接続する１つの通信リンクを有することが明らかとなる。
たとえば、第１のスイッチ３１０からは、通信リンク３４０はスイッチ３１４に接続し、通信リンク３４１はスイッチ３１５に接続し、通信リンク３４２はスイッチ３１６に接続し、通信リンク３４３はスイッチ３１７に接続する。他のスイッチ３１１〜３１３はそれらをスイッチ３１４〜３１７にそれぞれ接続する、対応する通信リンク３４４〜３５５を有する。
【００６１】
以下の仮想サブネットワークは図３の設定において規定される。第１の仮想サブネットワークは以下の通信リンク：３４０、３４４、３４８、３５２、３６０、３６４、３６８および３７２ならびにそれら通信リンクに接続されるすべての入力／出力インターフェイスを含む。加えて、すべての入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成する。
【００６２】
第２の仮想サブネットワークは以下の通信リンク：３４１、３４５、３４９、３５３、３６１、３６５、３６９および３７３ならびにそれら通信リンクに接続されるすべての入力／出力インターフェイスを含む。加えて、すべての入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成する。
【００６３】
第３の仮想サブネットワークは以下の通信リンク：３４２、３４６、３５０、３５４、３６２、３６６、３７０および３７４ならびにそれら通信リンクに接続されるすべての入力／出力インターフェイスを含む。加えて、すべての入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成する。
【００６４】
第４の仮想サブネットワークは以下の通信リンク：３４３、３４７、３５１、３５５、３６３、３６７、３７１および３７５ならびにそれら通信リンクに接続されるすべての入力／出力インターフェイスを含む。加えて、すべての入力／出力インターフェイスは入力／出力ポートを形成する。
【００６５】
第１の群の各スイッチ３１０〜３１３および３１８〜３２１は、入来データパケットの仮想サブネットワークに対する割当を、それらパケットが到着する入力／出力ポートに依って行なうよう構成される。図示される実現例では、第１のノード３２０から来るデータパケットは入力／出力ポート３１０／０に到着し第１の仮想サブネットワークに割当てられる。第２のノード３２１から来るデータパケットは入力／出力ポート３１０／１に到着し第２の仮想サブネットワークに割当てられる。第３のノード３２２から来るデータパケットは入力／出力ポート３１０／２に到着し第３の仮想サブネットワークに割当てられる。第４のノード３２３から来るデータパケットは入力／出力ポート３１０／３に到着し第４の仮想サブネットワークに割当てられる。第５のノード３２４から来るデータパケットは入力／出力ポート３１１／０に到着し第１の仮想サブネットワークに再び割当てられる。この記載から明らかなように、入来データパケットは、データパケットが到着する入力／出力インターフェイスに対向して描かれる入力／出力インターフェイスが属する仮想データネットワークに割当てられる。２つの異なるノード間の双方向通信は方向ごとの異なる仮想サブネットワークであってもよいことが認められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】８ポートスイッチを用いて１６ポートデータ通信システムを実現するこの発明に従うシステムの図である。
【図２】この発明に従うシステムにおいて用いられるとおりの８ポートスイッチの詳細図である。
【図３】８ポートスイッチを用いて３２ポートデータ通信システムを実現するこの発明に従うシステムの図である。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【国際調査報告】
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