(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冗長を構成する運用経路と予備経路の各々に接続された少なくとも２つの後段レイヤ２スイッチと、
前記運用経路および前記予備経路の双方に接続され、該運用経路に接続された後段レイヤ２スイッチ、および該予備経路に接続された後段レイヤ２スイッチとパケットの送受信が可能であり、通常時、該運用経路で前記パケットを送受信すると共に該運用経路を監視しており、該運用経路の障害を検出すると、前記パケットの送受信を前記予備経路に切り替える前段レイヤ２スイッチとを有し、
前記前段レイヤ２スイッチは、スイッチングするパケットから取得したアドレスを用いて送信元から送信先へのパケットを疑似した監視パケットを生成して前記運用経路に送信し、該監視パケットに対する応答を監視することにより前記運用経路の監視を行う、
パケットネットワーク。
【請求項２】
冗長を構成する運用経路および予備経路に接続され、該運用経路および該予備経路によってパケットの送受信が可能なレイヤ２スイッチであって、
前記運用経路に接続され、通常時にパケットを送受信する運用ポートと、
前記予備経路に接続され、前記運用経路の障害時にパケットを送受信する予備ポートと、
前記運用ポートにて前記運用経路を監視する経路障害検出部と、
前記経路障害検出部にて前記運用経路の障害が検出されると、パケットの送受信を前記運用ポートから前記予備ポートに切り替える切替制御部とを有し、
前記経路障害検出部は、スイッチングするパケットから取得されたアドレスを用いて送信元から送信先へのパケットを疑似した監視パケットを生成して前記運用経路に送信し、該監視パケットに対する応答を監視することにより前記運用経路の監視を行う、
レイヤ２スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レイヤ２スイッチによるパケットネットワークの冗長に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来のレイヤ２スイッチによるパケットネットワークの構成例を示すシステム構成図である。図５を参照すると、従来のパケットネットワーク９０は、ハブ９１、後段レイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）９２1、９２2、および前段レイヤ２スイッチ９３1、９３2を有し、端末９５1〜９５4とサーバ９４を接続する。
【０００３】
ハブ９１はサーバ９４と後段レイヤ２スイッチ９２1、９２2を接続する。
【０００４】
後段レイヤ２スイッチ９２1はハブ９１と前段レイヤ２スイッチ９３1、９３2を接続する。同様に、後段レイヤ２スイッチ９２2も、ハブ９１と前段レイヤ２スイッチ９３1、９３2を接続する。
【０００５】
前段レイヤ２スイッチ９３1は、後段レイヤ２スイッチ９２1、９２2と端末９５1、９５2を接続する。前段レイヤ２スイッチ９３2は、後段レイヤ２スイッチ９２1、９２2と端末９５3、９５4を接続する。
【０００６】
レイヤ２スイッチによるパケットネットワーク９０において、図５のような冗長を有する接続をすると、後段レイヤ２スイッチ９２1、９２2と前段レイヤ２スイッチ９３1、９３2間でブロードキャストパケットのループが発生してしまい、それによってスイッチの帯域が圧迫され、通信が正常にできない状態となるという問題がある。
【０００７】
それを解消するため、レイヤ２スイッチによるパケットネットワークにて図５のような冗長を構成する場合、従来、スパニングツリープロトコルのような冗長プロトコルを各レイヤ２スイッチ９２1、９２2、９３1、９３2に実装していた。冗長プロトコルに基づき、レイヤ２スイッチ９２1、９２2、９３1、９３2が経路情報を相互にやり取りして運用経路を決定し、他の経路をブロックすることによりループの発生を防止していた。これにより、パケットネットワーク９０は、ループが発生せず、正常に通信できる状態に維持されていた。
【０００８】
しかし、スパニングツリープロトコルによる方法では、全てのレイヤ２スイッチにスパニングツリーを実装する必要がある。そのため、既にレイヤ２スイッチによるネットワークが導入されている場合、図５のような冗長を構成するために全てのレイヤ２スイッチをスパニングツリープロコトルに対応した機器にリプレースして、スパニングツリーを実装する必要があり、不経済であった。
【０００９】
また、スパニングツリープロトコル対応機器はベンダ毎に動作が少しずつ異なっている可能性がある。そのため、スパニングツリープロトコルに対応した機器が導入されていても、前段と後段の各集約層にベンダの異なる機器が採用されていれば、経路決定の動作が正常に行われる保証が無かった。
【００１０】
また、スパニングツリープロトコルでは、レイヤ２スイッチ９２1、９２2、９３1、９３2間で経路情報を交換して収束させることにより運用経路を決定していた。そして、運用経路のどこかに障害が発生すると、レイヤ２スイッチ９２1、９２2、９３1、９３2間で再び経路情報を交換して迂回経路を決定していた。そのため、経路の切り替えに時間がかかり、障害発生時に多くのパケットが喪失していた。また、障害発生から迂回経路が決定されるまで、レイヤ２スイッチの全てのポートがブロックされるので、障害の発生した経路に関連しないポートに接続された装置も影響を受けていた。
【００１１】
これに対して、エッジ−エッジ間で最短経路と次に短い経路の２つの経路を予め設定しておき、エッジにある装置の各々が経路の異常を監視し、異常を検出すると経路の切り替えを行う技術が開示されている（特許文献１参照）。
【００１２】
これによれば、エッジにある装置が、異常を検出すると、予め定められた迂回経路への切り替えを行うので、短時間で経路の切り替えが可能である。また、全ての経路を再構成するわけではないので、障害に関連しない経路の通信は継続される。
【特許文献１】特開２００３−２５８８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、特許文献１に記載された方法では、両エッジの装置がそれぞれに切り替えを行うので、図５に示したように前段と後段の間の経路冗長を構成する場合、前段と後段の両方に切り替え機能を備えた機器を用いる必要があり、冗長構成を導入するときに全ての装置をリプレースする必要があるという問題は残る。
【００１４】
また、最短経路と次に短い経路を設定するのにＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ  Ｓｈｏｒｔｅｓｔ  Ｐａｔｈ  Ｆｉｒｓｔ）というレイヤ３のルーチングプロトコルを用いるので、ＯＳＰＦを備えた機器にリプレースする必要がある。
【００１５】
本発明の目的は、既存機器からのリプレースを少なく構築でき、経路冗長の切り替えが短時間で可能なレイヤ２スイッチによるパケットネットワークを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明のパケットネットワークは、
冗長を構成する運用経路と予備経路の各々に接続された少なくとも２つの後段レイヤ２スイッチと、
前記運用経路および前記予備経路の双方に接続され、該運用経路に接続された後段レイヤ２スイッチ、および該予備経路に接続された後段レイヤ２スイッチとパケットの送受信が可能であり、通常時、該運用経路で前記パケットを送受信すると共に該運用経路を監視しており、該運用経路の障害を検出すると、前記パケットの送受信を前記予備経路に切り替える前段レイヤ２スイッチとを有し、
前記前段レイヤ２スイッチは、スイッチングするパケットから取得したアドレスを用いて送信元から送信先へのパケットを疑似した監視パケットを生成して前記運用経路に送信し、該監視パケットに対する応答を監視することにより前記運用経路の監視を行うものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、前段レイヤ２スイッチは、通常時、運用経路でパケットを転送すると共にその運用経路を監視し、障害発生を検出すると、パケットの転送を予備経路に切り替えるので、後段レイヤ２スイッチに特別な機能を備えることなく、単純な切り替え制御により短時間で経路切り替えが可能なパケットネットワークを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態のレイヤ２スイッチによるパケットネットワークの構成例を示すシステム構成図である。図１を参照すると、パケットネットワーク１０は、ハブ１１、後段レイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）１２1、１２2、および前段レイヤ２スイッチ１３1、１３2を有し、端末１５1〜１５4とサーバ１４を接続する。
【００２７】
ハブ１１はサーバ１４と後段レイヤ２スイッチ１２1、１２2を接続する。
【００２８】
冗長構成において、後段レイヤ２スイッチ１２1が運用装置として動作し、後段レイヤ２スイッチ１２2が予備装置として動作する。
【００２９】
後段レイヤ２スイッチ１２1はハブ１１と前段レイヤ２スイッチ１３1、１３2を接続する。同様に、後段レイヤ２スイッチ１２2も、ハブ１１と前段レイヤ２スイッチ１３1、１３2を接続する。この構成により、通常時、後段レイヤ２スイッチ１２1が、サーバ１４と端末１５1、１５2、１５3、１５4の間のパケットをスイッチングする。運用系経路に障害があるときには、後段レイヤ２スイッチ１２2がそのスイッチングを行う。
【００３０】
前段レイヤ２スイッチ１３1は、運用ポート１３１1と予備ポート１３２1を有している。運用ポート１３１1が、運用装置である後段レイヤ２スイッチ１２1に接続され、予備ポート１３２1が、予備装置である後段レイヤ２スイッチ１２2に接続されている。また、前段レイヤ２スイッチ１３1には端末１５1、１５2が接続されている。
【００３１】
前段レイヤ２スイッチ１３1は、通常時、運用ポート１３１1を用いて、サーバ１４と端末１５1、１５2の間のパケットを送受信し、また運用ポート１３１1にて運用経路を監視する。そして、前段レイヤ２スイッチ１３1は、運用経路の障害を検出すると、前段レイヤ２スイッチ１３1は、パケットの送受信を予備ポート１３２1に切り替える。
【００３２】
前段レイヤ２スイッチ１３2は、運用ポート１３１2と予備ポート１３２2を有している。運用ポート１３１2が、運用装置である後段レイヤ２スイッチ１２1に接続され、予備ポート１３２2が、予備装置である後段レイヤ２スイッチ１２2に接続されている。また、前段レイヤ２スイッチ１３2には端末１５3、１５4が接続されている。
【００３３】
前段レイヤ２スイッチ１３2は、通常時、運用ポート１３１2を用いて、サーバ１４と端末１５3、１５4の間のパケットを送受信し、また運用ポート１３１2にて運用経路を監視する。そして、前段レイヤ２スイッチ１３2は、運用経路の障害を検出すると、前段レイヤ２スイッチ１３2は、パケットの送受信を予備ポート１３２2に切り替える。
【００３４】
図２は、前段レイヤ２スイッチの構成を示すブロック図である。図１における前段レイヤ２スイッチ１３1、１３2は同じ構成であり、図２では、これを前段レイヤ２スイッチ１３として示している。図２を参照すると、レイヤ２スイッチ１３は、運用ポート１３１、予備ポート１３２、ポート１３３、経路障害検出回路１３４、およびＭＡＣテーブル制御回路１３５を有している。運用ポート１３１が、運用装置である後段レイヤ２スイッチ１２1に接続されている。予備ポート１３２が予備装置である後段レイヤ２スイッチ１２2に接続されている。また、ポート１３３が端末１５に接続されている。
【００３５】
ＭＡＣテーブル制御部１３５は、前段レイヤ２スイッチ１３にてパケットのスイッチングに用いられるＭＡＣテーブルを管理する。ＭＡＣテーブルは、ＭＡＣアドレスとそのＭＡＣアドレスを有するパケットの転送先ポートとの対応を示すテーブルである。
【００３６】
ＭＡＣテーブルは、一例として、運用ポート１３１と予備ポート１３２の領域があり、前段レイヤ２スイッチ１３がスイッチングするパケットのＭＡＣアドレスが記録される構成である。前段レイヤ２スイッチ１３がスイッチングするパケットのＭＡＣアドレスは学習により得られる。
【００３７】
各ポートの領域の各ＭＡＣアドレスにイネーブルフラグが設けられており、各ＭＡＣアドレスについて運用ポート１３１か予備ポート１３２のいずれか一方のイネーブルフラグをオンにすることにより、転送先ポートが示される。ＭＡＣアドレスに対応するＩＰアドレスもＭＡＣテーブルに記録されている。
【００３８】
ＭＡＣテーブル制御回路１３５は、経路障害検出回路１３４からの制御で、運用ポート１３１と予備ポート１３２のイネーブルフラグのオンとオフを入れ替えることにより経路の切り替えを行う。
【００３９】
経路障害検出回路１３４は、運用ポート１３１にてサーバ１４に経路状態監視パケットを定期的に送信し、それに対する応答を監視することにより、運用経路の正常性を確認する。経路状態監視パケットは一例としてｐｉｎｇ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｇｒｏｐｅｒ）のパケットである。
【００４０】
その際、経路障害検出回路１３４は、前段レイヤ２スイッチ１３がスイッチングするパケットからＭＡＣアドレスおよびＩＰアドレスを取得し、それＭＡＣアドレスおよびＩＰアドレスを用いて、端末１５からサーバ１４へのパケットを疑似した経路状態監視パケットを作成し、運用ポート１３１から定期的に送信する。そして、経路障害検出回路１３４は、サーバ１４からの応答がないとき、運用経路に障害が発生したと判断し、予備経路への切り替えをＭＡＣテーブル制御回路１３５に指示する。
【００４１】
ここで一例として、端末１５が、前段レイヤ２スイッチ１３の運用ポート１３１、および運用装置である後段レイヤ２スイッチ１２1を経由してサーバ１４とパケット通信を行っている状態から、運用経路に障害が発生して予備経路に切り替えるときの動作を説明する。
【００４２】
前段レイヤ２スイッチ１３の経路障害検出回路１３４は、スイッチング時に取得した端末１５のＭＡＣアドレスおよびＩＰアドレスと、サーバ１４のＭＡＣアドレスおよびＩＰアドレスを保持する。このとき、運用経路を用いているので、ＭＡＣテーブルは、図３に示すように、全てのＭＡＣアドレスについて運用ポート１３１がイネーブルとなっている。
【００４３】
前段レイヤ２スイッチ１３の経路障害検出回路１３４は、端末１５のＭＡＣアドレスおよびＩＰアドレスを用いた経路状態監視パケットをサーバ１４に送信することにより、前段レイヤ２スイッチ１３とサーバ１４の間の経路障害を監視する。
【００４４】
そして、経路障害検出回路１３４が経路障害を検出すると、経路障害検出回路１３４はＭＡＣテーブル制御回路１３５に経路の切り替えを指示する。ここでは、端末１５のＭＡＣアドレスは図３にて“ＡＡＡＡ”と示されているものとする。
【００４５】
経路の切り替えの指示を受けたＭＡＣテーブル制御回路１３５は、運用ポートのＭＡＣテーブルと予備ポートのＭＡＣテーブルを同期してＭＡＣアドレス“ＡＡＡＡ”のエントリのイネーブルフラグのオンとオフを、図４に示すように入れ替える。これにより、端末１５からサーバ１４へのパケットは前段レイヤ２スイッチ１３にて予備ポート１３２から後段レイヤ２スイッチ１２2に送信されるようになる。後段レイヤ２スイッチ１２2は、そのパケットをサーバ１４に送信すると共に、端末１５のＭＡＣアドレスおよびＩＰアドレスを学習するので、サーバ１４から端末１５へのパケットも予備経路で疎通する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、予め運用経路と予備経路を設定し、前段レイヤ２スイッチ１３は、通常時、運用経路でパケットを転送すると共にその運用経路を監視し、障害発生を検出すると、パケットの転送を予備経路に切り替えるので、後段レイヤ２スイッチ１２に特別な機能を備えることなく、単純な切り替え制御により短時間で経路切り替えが可能なパケットネットワークを提供することができる。また、障害を検出した前段レイヤ２スイッチ１３が障害の検出された経路だけを予備経路に切り替えるので、他のポートに接続された端末に対する影響が少ない。
【００４７】
また、本実施形態によれば、前段レイヤ２スイッチ１３は、運用経路と予備経路に接続する各ポートにＭＡＣテーブルをそれぞれ備えているので、即座に予備経路でパケット転送を開始でき、短時間での切り替えが可能である。
【００４８】
また、本実施形態によれば、前段レイヤ２スイッチ１３が運用経路と予備経路を同期して切り替えるので、切り替えによるパケットの損失を低減することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、１つの運用経路に対して１つの予備経路を有する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１つの運用経路に対して２つの予備経路を備えることによりより信頼性の高い冗長構成としてもよい。その場合、例えば、運用装置として用いる１つの後段レイヤ２スイッチに対して、予備装置として用いる２つの後段レイヤ２スイッチを備えればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態のレイヤ２スイッチによるパケットネットワークの構成例を示すシステム構成図である。
【図２】前段レイヤ２スイッチの構成を示すブロック図である。
【図３】通常時のＭＡＣテーブルの一例を示す図である。
【図４】経路切り替え時のＭＡＣテーブルの一例を示す図である。
【図５】従来のレイヤ２スイッチによるパケットネットワークの構成例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０    パケットネットワーク
１１    ハブ
１２1、１２2    後段レイヤ２スイッチ
１３1、１３2    前段レイヤ２スイッチ
１４    サーバ
１５1〜１５4    端末
１３１    運用ポート
１３２    予備ポート
１３３    ポート
１３４    経路障害検出回路
１３５    ＭＡＣテーブル制御回路
【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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