(57)【要約】【課題】制御フレームを使わずにループによるトラフィックの増加と不適切なアドレス再学習を防止するループ対策付きスイッチングハブを提供する。【解決手段】フレームを送受信する複数のポート２と、フレームの送信元ＭＡＣアドレスをそのフレームを受信したポートに関連付けて学習する学習手段３と、宛先ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームはフォワーディングを行い、宛先ＭＡＣアドレスが未学習のフレームはフラッディングを行う中継手段４とを備えたスイッチングハブ１において、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されたとき、そのフレームを破棄するループフレーム除去手段５を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームを送受信する複数のポートと、フレームの送信元ＭＡＣアドレスをそのフレームを受信したポートに関連付けて学習する学習手段と、宛先ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームはフォワーディングを行い、宛先ＭＡＣアドレスが未学習のフレームはフラッディングを行う中継手段とを備えたスイッチングハブにおいて、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されたとき、そのフレームを破棄するループフレーム除去手段を備えたことを特徴とするループ対策付きスイッチングハブ。
【請求項２】
送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されたとき、その送信元ＭＡＣアドレスは上記学習手段に再学習させない再学習停止手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のループ対策付きスイッチングハブ。
【請求項３】
１つ以上のポートが属するポートグループが複数設定されており、各々のポートについて属するポートグループを記憶する所属グループ記憶手段を備え、上記ループフレーム除去手段は、上記所属グループ記憶手段を参照し、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されても、両ポートが同一ポートグループに属する場合は、そのフレームを破棄せず、両ポートが同一ポートグループに属さない場合のみ、そのフレームを破棄することを特徴とする請求項１又は２記載のループ対策付きスイッチングハブ。
【請求項４】
上記再学習停止手段は、上記所属グループ記憶手段を参照し、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されても、両ポートが同一ポートグループに属する場合は、その送信元ＭＡＣアドレスを上記学習手段に再学習させ、両ポートが同一ポートグループに属さない場合のみ、その送信元ＭＡＣアドレスを上記学習手段に再学習させないことを特徴とする請求項３記載のループ対策付きスイッチングハブ。
【請求項５】
下位のネットワークに繋がるポートが属する下位側ポートグループと上位のネットワークに繋がるポートが属する上位側ポートグループが設定されていることを特徴とする請求項３又は４記載のループ対策付きスイッチングハブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御フレームを使わずにループによるトラフィックの増加と不適切なアドレス再学習を防止するループ対策付きスイッチングハブに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のポートを有するスイッチングハブを複数台相互接続してネットワークを構築すると、リングが形成されることがある。ここで、リングとは、あるスイッチングハブから他の１台以上のスイッチングハブをたどって元のスイッチングハブに戻る物理的な構造のことである。
【０００３】
リングが形成されたネットワークでは、ループ（ループ障害とも言う）が発生することがある。ここで、ループとは、あるスイッチングハブから送信されたフレームが他の１台以上のスイッチングハブをたどって元のスイッチングハブに戻ること（あるいはそれが可能な論理的状態）を言う。
【０００４】
ループが発生すると、同一フレームが無限に中継され続ける場合が生じる。このときフラッディングされたフレームの場合（マルチキャストやブロードキャストの場合も同様）は、ループを周回しながら次々とフラッディングされるので、爆発的にトラフィックが増していく。その結果、その原因となっているフレームのみによってネットワークの帯域が大量消費されて、他のフレームは中継されにくくなり、実質的にネットワークは通信不能となる。つまり、ループの発生はネットワークに深刻な打撃を及ぼす。
【０００５】
従来より、ループを防止するために、さまざまの方法が提案されており、プロトコル化されている。スパニングツリープロトコル（ＳＴＰ）はその代表的なものである。これらのプロトコルは、スイッチングハブが相互に制御フレームをやり取りすることによって、ネットワークの物理的な構造を窺い知り、リングが存在することが判明したときには、そのリング上に論理的な断点を設けてツリー状のネットワークを論理的に再構築するようになっている。
【０００６】
図５に示されるように、スイッチングハブ５１，５２，５３，５４，５１が順次接続されて、リングを有するネットワーク５５が構築されている。各スイッチングハブ５１〜５４は、ＳＴＰを搭載しており、相互に制御フレームをやり取りした結果、リングが存在するので、スイッチングハブ５１のポート＃３を論理的にブロックし、ループを防止している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３２０２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のループ防止対策は、特別な制御フレームを用いるものであるため、その制御フレーム自体がネットワークの帯域を消費すること、いったんループが発生してネットワークの帯域が大量消費された状況下では制御フレームも通信できなくなり、状況打開に働かなくなることなどの問題がある。
【０００９】
また、ループ防止のための各種プロトコルは、ソフトウェアが大変高価になるため、ループ対策に投資する金額を抑えることができない。
【００１０】
また、ループ防止のための各種プロトコルをスイッチングハブが搭載しているとはいっても、そのプロトコルを実現するソフトウェアの構造によっては、まれにループが発生することがある。また、スイッチングハブのハードウェアの不具合が原因で、まれにループが発生することがある。まれに起きるとはいっても、いったんループが発生すると、前述した爆発的なトラフィックの増加は回避できない。図６は、図５のネットワークにおいてＳＴＰが障害を起こしたために、ループが発生した状態を示している。
【００１１】
また、ループが発生すると、同じフレームが異なるポートに到着することがある。このとき、学習手段は送信元ＭＡＣアドレスの再学習を行うことになる。しかし、この学習内容は、ループがないときの本来の学習内容とは異なる。このため、当該ＭＡＣアドレスを宛先とするフレームが正しいポートから中継されなくなり、好ましくない。
【００１２】
また、スイッチングハブを用いて構築されたネットワークでは、ＭＡＣアドレスを盗用した、なりすましによる不正アクセスが近年、問題になっている。ＭＡＣアドレスは、フレームに送信元ＭＡＣアドレスとして格納される。このため、ネットワーク上を流れるフレームのＭＡＣアドレスを盗み見することが比較的容易であり、盗用が避けられない。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、制御フレームを使わずにループによるトラフィックの増加と不適切なアドレス再学習を防止するループ対策付きスイッチングハブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、フレームを送受信する複数のポートと、フレームの送信元ＭＡＣアドレスをそのフレームを受信したポートに関連付けて学習する学習手段と、宛先ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームはフォワーディングを行い、宛先ＭＡＣアドレスが未学習のフレームはフラッディングを行う中継手段とを備えたスイッチングハブにおいて、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されたとき、そのフレームを破棄するループフレーム除去手段を備えたものである。
【００１５】
送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されたとき、その送信元ＭＡＣアドレスは上記学習手段に再学習させない再学習停止手段を備えてもよい。
【００１６】
１つ以上のポートが属するポートグループが複数設定されており、各々のポートについて属するポートグループを記憶する所属グループ記憶手段を備え、上記ループフレーム除去手段は、上記所属グループ記憶手段を参照し、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されても、両ポートが同一ポートグループに属する場合は、そのフレームを破棄せず、両ポートが同一ポートグループに属さない場合のみ、そのフレームを破棄してもよい。
【００１７】
上記再学習停止手段は、上記所属グループ記憶手段を参照し、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されても、両ポートが同一ポートグループに属する場合は、その送信元ＭＡＣアドレスを上記学習手段に再学習させ、両ポートが同一ポートグループに属さない場合のみ、その送信元ＭＡＣアドレスを上記学習手段に再学習させなくてもよい。
【００１８】
下位のネットワークに繋がるポートが属する下位側ポートグループと上位のネットワークに繋がるポートが属する上位側ポートグループが設定されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２０】
（１）制御フレームを使わずにできるので、ループ対策投資金額を抑えることができる。
【００２１】
（２）ループによるトラフィックの増加を防止することができる。
【００２２】
（３）ループによる不適切なアドレス再学習を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１に示されるように、本発明に係るスイッチングハブ１は、フレームを送受信する複数のポート２と、フレームの送信元ＭＡＣアドレスをそのフレームを受信したポートに関連付けて学習する学習手段３と、宛先ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームはフォワーディングを行い、宛先ＭＡＣアドレスが未学習のフレームはフラッディングを行う中継手段４とを備えたスイッチングハブ１において、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されたとき、そのフレームを破棄するループフレーム除去手段５を備えたものである。
【００２５】
学習手段３が学習したＭＡＣアドレスは、フォワーディングデータベース（以下、ＦＤＢ）６に格納され、中継手段４はＦＤＢ６を参照して宛先ＭＡＣアドレスが未学習か学習済みかを判断するようになっている。ＦＤＢ６の学習内容は、エージング、フラッシュなどにより消去される。エージングは、学習が行われてから所定時間が経過すると学習内容を消去することである。フラッシュは、ネットワーク異常が公知の手段により発見されたとき、あるいは管理端末等から手動操作があったとき、学習内容を消去することである。また、リンクが切れたときにも、ＦＤＢ６の学習内容が消去される。
【００２６】
ループフレーム除去手段５は、フレームが受信されたとき、ＦＤＢ６を参照してこのフレームの送信元ＭＡＣアドレスが学習済みかどうか、及び学習済みならばＦＤＢ６が示すポートとフレームの受信ポートとが同じかどうかを判断するようになっている。ループフレーム除去手段５は、このような判断に基づき、フレームを破棄するかどうか決定することができる。
【００２７】
さらに、本発明に係るスイッチングハブ１は、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されたとき、その送信元ＭＡＣアドレスは学習手段３に再学習させない再学習停止手段７を備える。
【００２８】
なお、スイッチングハブ１は、図示及び説明を省略したスイッチングハブの周知慣用の構成、機能については、全て備えるものとする。
【００２９】
次に、図２のネットワークを例にとり、図１のスイッチングハブ１の動作を説明する。
【００３０】
図２に示されるように、スイッチングハブ２１，２２，２３，２４，２１が順次接続されて、リングを有するネットワーク２５が構築されている。スイッチングハブ２１，２２，２３，２４は、少なくともスイッチングハブ２１に図１のスイッチングハブ１が用いられる。
【００３１】
今、スイッチングハブ２１は、未学習のＭＡＣアドレスａを持つ端末２６がポート＃１に接続されている。この端末２６が各スイッチングハブ２１〜２４で未学習のＭＡＣアドレスｂを宛先とするフレームを送信したとする。
【００３２】
このフレームをポート＃１で受信したスイッチングハブ２１では、学習手段３が送信元ＭＡＣアドレスａでＦＤＢ６を参照して未学習であることを認識し、ＭＡＣアドレスａを学習してＦＤＢ６にポート＃１と対応付けて格納する。
【００３３】
また、スイッチングハブ２１では、中継手段４が宛先ＭＡＣアドレスｂでＦＤＢ６を参照して未学習であることを認識し、このフレームをフラッディングにより、ポート＃２，＃３から送信する。
【００３４】
ポート＃２から送信されたフレームは、スイッチングハブ２２，２３，２４でも宛先ＭＡＣアドレスｂが未学習であるからフラッディングされ、スイッチングハブ２１のポート＃３に受信される。
【００３５】
スイッチングハブ２１では、ループフレーム除去手段５が送信元ＭＡＣアドレスａでＦＤＢ６を参照して送信元ＭＡＣアドレスが学習済みであることを認識する。さらに、ループフレーム除去手段５は、ＦＤＢ６が示すポート＃１とフレームの受信ポート＃３とが異なると判定する。つまり、このフレームがループフレームであると認識する。これに基づき、ループフレーム除去手段５がフレームを廃棄するので、ループが解消される。
【００３６】
さらに、スイッチングハブ２１では、再学習停止手段７が上記判定に基づき、このフレームの送信元ＭＡＣアドレスａは学習手段３に再学習させないようにする。よって、ＦＤＢ６の内容は書き替わることなく、ＭＡＣアドレスａとポート＃１が対応付けされた状態が維持される。
【００３７】
説明は省いたが、スイッチングハブ２１のポート＃３から送信されたフレームも同様にスイッチングハブ２１のポート＃２で受信されると廃棄され、ＭＡＣアドレスの再学習も行われない。
【００３８】
このように、本発明のスイッチングハブ１は、送信元ＭＡＣアドレスを学習したポートとは異なるポートに同じ送信元ＭＡＣアドレスを格納したフレームが到着するのは、ループが発生しているからであるという推定を上記の構成によって実現している。
【００３９】
ところで、従来のスイッチングハブでは、送信元ＭＡＣアドレスを学習したポートとは異なるポートに同じ送信元ＭＡＣアドレスを格納したフレームが到着すると、ＭＡＣアドレスの再学習を行っていた。これは、端末が移動（接続ポートを移り替えること）をすると、異なるポートに同じ送信元ＭＡＣアドレスを格納したフレームが到着することが起こり得るからである。従来は、端末の移動を許容するために、ＭＡＣアドレスの再学習を行っていた。
【００４０】
本発明の上記実施形態では、ＭＡＣアドレスの再学習をしないので、エージングによってＦＤＢ６から学習内容が消去されるまで、端末の移動は許容されないことになる。エージング時間は、ユーザが自由に設定できるが出荷時はデフォルトで５分に設定されている。よって、ここでは５分と考える。すると、５分以内での端末の移動は許容されないことになる。
【００４１】
しかし、近距離であるためエージング時間内で移動が完了することがあるので、この場合は、ループ防止対策よりユーザの使い勝手を優先し、ＭＡＣアドレスの再学習を行うようにして端末の移動を許容するのが好ましい。
【００４２】
そこで、図１に示されるように、スイッチングハブ１は、１つ以上のポート２が属する複数のポートグループＧ１，Ｇ２が設定されており、各々のポート２について属するポートグループＧ１，Ｇ２を記憶する所属グループ記憶手段８を備える。
【００４３】
ループフレーム除去手段５は、所属グループ記憶手段８を参照し、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されても、両ポートが同一ポートグループに属する場合は、そのフレームを破棄せず、両ポートが同一ポートグループに属さない場合のみ、そのフレームを破棄するようにする。
【００４４】
例えば、ポートグループＧ１に属するポート２ａから同じポートグループＧ１に属するポート２ｂに端末が移動した場合、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポート２ａとは異なるポート２ｂで受信されることになるが、ループフレーム除去手段５は、両ポート２ａ，２ｂが同一ポートグループＧ１に属するので、そのフレームは破棄しない。
【００４５】
ＭＡＣアドレスの再学習についても同様であり、再学習停止手段７は、所属グループ記憶手段８を参照し、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されても、両ポートが同一ポートグループに属する場合は、その送信元ＭＡＣアドレスを学習手段３に再学習させ、両ポートが同一ポートグループに属さない場合のみ、その送信元ＭＡＣアドレスを学習手段３に再学習させないようにする。
【００４６】
上記形態が有効に利用されるケースを図３により説明する。
【００４７】
図３に示されるように、本発明に係るスイッチングハブ３１は、上位ネットワーク３３と下位ネットワーク３４との境界に設置されるエッジスイッチングハブである。下位ネットワーク３４は、複数のスイッチングハブを用いて構成してもよいが、ここではスイッチングハブ３１に直接、端末３２が接続された簡単な構成とする。
【００４８】
スイッチングハブ３１は、下位のネットワーク３４に繋がるポートが属する下位側ポートグループＧｕと上位のネットワーク３３に繋がるポートが属する上位側ポートグループＧｏが設定されている。
【００４９】
端末３２が下位側ポートグループＧｕ内でポートを移動した場合、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されても、両ポートが同一ポートグループに属するので、ループフレーム除去手段５は、そのフレームは破棄しない。下位側ポートグループＧｕと上位側ポートグループＧｏとの間で端末がポートを移動した場合、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されると、両ポートが同一ポートグループに属さないので、ループフレーム除去手段５は、そのフレームを破棄する。
【００５０】
このように、下位ネットワーク３４内での端末の移動が許容されるので、同一ＬＡＮ内で端末の移動を行ったとき、さらに具体的な例では、同じ建家内で端末の移動を行ったときに、エージング時間内で移動が完了して送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されてもフレームが破棄されない。これにより、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００５１】
図３のようなポートグループの設定がなされているとき、ポートグループを超えての端末の移動がエージング時間内で完了することはほとんど不可能であるから、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信された場合、ループ発生と断定してよい。このとき、フレームが破棄されることで、ループが解消される。
【００５２】
なお、上位のネットワーク内での端末の移動は許容しないようにしてもよい。すなわち、ループフレーム除去手段５は、所属グループ記憶手段８を参照するとき、ポートの所属するポートグループが下位側ポートグループＧｕか上位側ポートグループＧｏかを区別し、上位側ポートグループＧｏである場合は、送信元ＭＡＣアドレスが学習済みのフレームが該当するポートとは異なるポートで受信されると、フレームを破棄する。ＭＡＣアドレスの再学習についても同様とする。これは、前述の下位のネットワーク内での端末の移動と異なり、上位のネットワーク内での端末の移動がエージング時間内で完了することはあり得ないからである。
【００５３】
次に、本発明を不正アクセス防止に応用した実施形態を説明する。
【００５４】
図４に示されるように、本発明に係るスイッチングハブ４１に、それぞれポート＃１，＃２を介してサーバ４２と端末４３とが接続されている。端末４３のＭＡＣアドレスはａである。端末４３がサーバ４２にアクセスするべくフレームを送信すると、このフレームを受信したスイッチングハブ４１では、学習手段３がそのフレームの送信元ＭＡＣアドレスａを学習し、ＦＤＢ６にＭＡＣアドレスａとポート＃２を対応付けて登録する。
【００５５】
その後、ポート＃３に接続した端末４４がＭＡＣアドレスａを盗用して端末４３になりすまし、偽のＭＡＣアドレスａを送信元とするフレームを送信したとする。このフレームを受信したスイッチングハブ４１では、ループフレーム除去手段５がそのフレームの送信元ＭＡＣアドレスａでＦＤＢ６を参照し、該当するポート＃１と受信ポート＃３とが異なるので、このフレームを廃棄する。
【００５６】
このため、端末４４は端末４３になりすましてサーバにアクセスすることに失敗する。このように、本発明は不正アクセス防止に応用することができる。
【００５７】
次に、本発明をネットワークのループ検査に応用した実施形態を説明する。
【００５８】
図２のネットワーク２５において、各スイッチングハブ２１〜２４は、ＳＴＰを用いてループ防止を行っているものとする。しかし、検査時にツリー状ネットワークの検査あるいは再構築を起動すると、制御フレームのやり取りに時間がかかるため、検査時間が長くなる。
【００５９】
そこで、本発明に係るスイッチングハブ２１では、ループフレーム除去手段５の機能を利用する。ＭＡＣアドレスａの端末２６からフレームを送信して各スイッチングハブ２１〜２４でフラッディングさせる。その後、ループフレーム除去手段５がフレームを廃棄したかどうかを監視する。フレーム廃棄の事象があったか否かは表示する手段を設けておくとよい。
【００６０】
この検査は、フラッディングさせたフレームが異なるポートに戻ってくるか否かの検査となるので、短時間で結果が出る。また、普段はループフレーム除去手段５を停止しておき、ループ防止はＳＴＰで行うようにし、ループが起きたかどうか調べたいときに、ループフレーム除去手段５を稼働させるとよい。すなわち、本発明は、ループの簡易検査に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態を示すスイッチングハブの内部構成図である。
【図２】本発明のスイッチングハブを用いたネットワークの構成図である。
【図３】本発明のスイッチングハブを用いたネットワークの構成図である。
【図４】本発明のスイッチングハブを用いたネットワークの構成図である。
【図５】従来のスイッチングハブを用いたネットワークの構成図である。
【図６】従来のスイッチングハブを用いたネットワークの構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  スイッチングハブ
２  ポート
３  学習手段
４  中継手段
５  ループフレーム除去手段
６  ＦＤＢ
７  再学習停止手段
８  所属グループ記憶手段
【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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