(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルータが冗長構成をとるネットワークシステムの二重化構成方法において、
ルータ相互間を結ぶネットワーク側にネットワークを遮断するネットワーク切り替え装置を配置し、
該ネットワーク切り替え装置は、通信先である端末への経路の正常性を監視して通信障害を検知し、内部に備える切り替えゲートウェイの運用、非運用系の切り替えと、経路制御機能を持たない装置内の制御部の冗長構成ルータへのデフォルトルートの切り替えを行い、前記切り替えゲートウェイを運用、非運用のいずれかの形態で動作させることを特徴とするネットワークシステムの二重化構成方法。
【請求項２】
前記ネットワーク切り替え装置は、物理アドレスの解決を行うためにＡＲＰを代替し、これにより、複数に分断された物理ネットワークを１つの論理ネットワークに見せることを特徴とする請求項１記載のネットワークシステムの二重化構成方法。
【請求項３】
ルータが冗長構成をとるネットワークシステムにおいて、
ルータ相互間を結ぶネットワーク側にネットワークを遮断するネットワーク切り替え装置を備え、
該ネットワーク切り替え装置は、冗長構成を持つ既存のルータの対向ネットワーク側に設けられる運用、非運用のいずれかの形態で動作する切り替えゲートウェイと、経路制御を持たない装置部位に設けられるゲートウェイ切り替え動作に伴うデフォルトルート切り替え手段と、エコーバックプロトコルにより定期的に疎通確認を行い経路の正常性を監視する手段とを備え、前記切り替えゲートウェイを運用、非運用のいずれかの形態で動作させることを特徴とするネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワークの二重化構成方法及びネットワークシステムに係り、特に、ルータが冗長構成を持つ環境下におけるネットワークの二重化構成方法及びネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワークの信頼性の向上を目的とし、装置故障、回線故障に伴う通信障害を防止する手段として、必要な部位を冗長構成とすることにより障害時の迂回ルートを確保するようなネットワークシステムが知られている。このような環境下で、特にＩＰアドレスを持つ装置部位を冗長構成にするためには、装置毎に別々のＩＰアドレスを付与する必要がある。また、その装置がダイナミックルーティング等の経路制御を行わず、デフォルトルートとして唯一つの経路を持つだけの場合、その装置の同一セグメント上に位置するルータが冗長構成をとるとき、どちらか一方のルータに対してデフォルトルートとして指定する必要がある。ただし、この構成は、冗長化した経路と装置部位とが固定されることになる。
【０００３】
装置のデフォルトルートを解決する手段を持つ従来技術として、それぞれのルータに付与されたＩＰアドレスの他に、ルータ内部で仮想的に共通のＩＰアドレスを保有させ、経路制御を行わない装置のデフォルトルートにその仮想ＩＰアドレスを指定することにより、両ルータが同一のＩＰパケットを受信し、受信したパケットを通常通り処理するルータを運用系、受信したパケットを廃棄するルータを非運用系として動作させることによりルータの冗長構成を実現する技術が知られている。なお、ルータの運用／非運用形態を実現するプロトコルとして、Cisco HSRP（ＲＦＣ２２８１）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したＩＰアドレスを持つ装置部位を冗長に構成にし、その装置毎に別々のＩＰアドレスを付与するという従来技術は、該当部位の故障による装置の切り替えを、ＩＰアドレスの切り替えという形で意識する必要があり、ネットワークシステムを管理する上でのアプリケーション、ソフトウェア等の変更を必要とするという問題点を有している。
【０００５】
また、運用／非運用形態で冗長構成を持つルータがダイナミックルーティングにより経路制御を行うという従来技術は、ネットワークの変化により、運用系ルータの持つルーティングテーブルから経路情報が消失し、非運用系ルータの持つルーティングテーブルにのみ経路情報が存在するというような状況下で、非運用系ルータが該当経路宛てに配送すべきパケットを受信した場合、そのパケットが廃棄されてしまうという現象が発生する。従って、この従来技術は、ルータのハード面での冗長構成を解決する一方、ダイナミックルーティングにより動的に変化する経路情報の内容に対応することができないという問題点を有している。
【０００６】
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、ルータが持つ経路情報の内容と実際のルータの運用／非運用形態との不一致を防止することを可能にしたネットワークシステムの二重化構成方法及びネットワークシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば前記目的は、ルータが冗長構成をとるネットワークシステムの二重化構成方法において、ルータ相互間を結ぶネットワーク側にネットワークを遮断するネットワーク切り替え装置を配置し、該ネットワーク切り替え装置は、通信先である端末への経路の正常性を監視して通信障害を検知し、内部に備える切り替えゲートウェイの運用、非運用系の切り替えと、経路制御機能を持たない装置内の制御部の冗長構成ルータへのデフォルトルートの切り替えを行い、前記切り替えゲートウェイを運用、非運用のいずれかの形態で動作させることにより達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるネットワークシステムの一実施形態を図面により詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態によるネットワークシステムの構成例とルータが持つルーティングテーブルの構成例とを示す図、図２は構成切り替え後のネットワーク構成とルーティングテーブルの構成例とを説明する図、図３は切り替え制御部の構成を示すブロック図、図４は物理アドレスの解決について説明する図、図５はネットワークの切り替えを説明する動作シーケンスを示す図である。図１〜図３において、１００はＬＡＮ切り替え装置、１１０は切り替え制御部、１１１、１２１は制御装置、１１２、１２２は記憶装置、１１３、１２３、１２４はネットワークインタフェース、１１４、１２５は制御バスインタフェース、１１５は制御バス、１１６はデフォルトルート情報、１１７はデフォルトルート管理テーブル、１２０、１３０は切り替えゲートウェイ（ＧＷ）、１２６は代替ＡＲＰ情報、２１０、２２０、２３０、２４０はルータ、２１１、２２１、２３１、２４１はルーティングテーブル、３００は利用者端末である。
【００１０】
本発明の一実施形態によるネットワークシステムは、図１にその構成を示すように、ＬＡＮ切り替え装置１００と、ルータ２１０〜２４０と、利用者端末３００とを備えて構成されている。ＬＡＮ切り替え装置１００は、ＩＰアドレスを保有する切り替え制御部１１０と、切り替えＧＷ１２０と、切り替えＧＷ１３０とから構成される。そして、ルータ２１０はルーティングテーブル２１１を形成し、ルータ２２０はルーティングテーブル２２１を形成し、ルータ２３０はルーティングテーブル２３１を形成し、ルータ２４０はルーティングテーブル２４１を形成する。また、利用者端末３００とルータ２１０、ルータ２２０とを接続するネットワークをＮＷ１、ルータ２１０とルータ２３０とを接続するネットワークをＮＷ２、ルータ２２０とルータ２４０とを接続するネットワークをＮＷ３、ルータ２３０、ルータ２４０と切り替え制御部１１０とを接続するネットワークをＮＷ４とする。
【００１１】
前述のように構成される図１に示すネットワークシステムは、切り替えＧＷ１２０を運用系、切り替えＧＷ１３０を非運用系として切り替えＧＷ１２０、１３０に受信したパケットの転送／非転送を制御させている。これにより、ＮＷ１とＮＷ４とを結ぶ経路情報は、ルータ２１０の持つルーティングテーブル２１１とルータ２３０の持つルーティングテーブル２３１とにのみ形成され、非運用系の切り替えＧＷ１３０によりネットワークが遮断されたルータ２２０とルータ２４０とが持つルーティングテーブル２２１、２４１には形成されない。図示ネットワークシステムは、このような制御により、実際の経路情報とルータの運用／非運用形態との不一致を防止することができる。前述において、切り替え制御部１１０は、切り替えＧＷ１２０、１３０と連動して動作し、デフォルトルート管理テーブル１１７に運用系の切り替えＧＷ１２０に接続されたルータ２３０を設定する。
【００１２】
前述したような図１に示す冗長構成を持つネットワークにおいて、切り替えＧＷ１２０を非運用系、切り替えＧＷ１３０を運用系として動作させた場合、そのネットワークシステムの構成は、図２に示すようなものとなる。すなわち、ＮＷ１とＮＷ４とを結ぶ経路情報は、ルータ２２０の持つルーティングテーブル２２１とルータ２４０の持つルーティングテーブル２４１とにのみ形成され、非運用系の切り替えＧＷ１２０によりネットワークが遮断されたルータ２１０とルータ２３０とが持つルーティングテーブル２１１、２３１に経路情報は形成されない。このとき、切り替え制御部１１０は、切り替えＧＷ１２０、１３０と連動して動作し、デフォルトルート管理テーブル１１７に運用系の切り替えＧＷ１３０に接続されたルータ２４０を設定する。
【００１３】
前述したネットワークシステムにおける切り替え制御部１１０と切り替えＧＷ１２０とのハードウェア構成を図３に示しており、切り替えＧＷ１３０の構成とこの切り替えＧＷ１３０に関する切り替え制御部の構成とは、切り替えＧＷ１２０の構成とこの切り替えＧＷ１２０に関する切り替え制御部の構成と同様であるので図示していない。図３に示すように、切り替え制御部１１０は、ＬＡＮの監視を行い切り替えＧＷの切り替え動作を制御するＣＰＵを含む制御装置１１１と、記憶装置１１２と、ルータ２３０とのネットワーク接続を行うネットワークインタフェース１１３と、切り替えＧＷ１２０との接続を行う制御バスインタフェース１１４とを有して構成され、制御バス１１５により切り替えＧＷ１２０と接続されている。記憶装置１１２内には、デフォルトルート切り替えを行うためのデフォルトルート情報１１６が記憶されている。
【００１４】
また、切り替えＧＷ１２０は、パケットの転送／非転送を制御するＣＰＵを含む制御装置１２１と、記憶装置１２２と、ルータ２３０とのネットワーク接続を行うネットワークインタフェース１２３と、ルータ２１０とのネットワーク接続を行うネットワークインタフェース１２４と、切り替え制御部１１０との接続を行う制御バスインタフェース１２５とを有して構成されている。記憶装置１２２内には、ルータ２１０とルータ２３０とを接続する論理ネットワークＮＷ２を物理的に切り替えＧＷ１２０で分断し、それぞれの装置間で物理アドレスの解決を行うための代替ＡＲＰ情報１２６が記憶されている。
【００１５】
次に、切り替えＧＷ１２０を介したルータ２１０とルータ２３０との間の物理アドレス解決のためのシーケンスを、図４を参照し、また、前述した図１〜図３をも参照して説明する。
【００１６】
（１）切り替えＧＷ１２０は、ルータ２１０からルータ２３０のＩＰアドレスをターゲットとしたＡＲＰ要求を受信すると、切り替えＧＷ１２０の持つＡＲＰテーブルにルータ２３０の物理アドレス情報を登録する（シーケンス１１、１２）。
【００１７】
（２）また、切り替えＧＷ１２０は、ネットワークインタフェース１２４の物理アドレスをＡＲＰ応答としてルータ２１０に返信する（シーケンス１３）。
【００１８】
（３）一方、切り替えＧＷ１２０は、ルータ２３０からルータ２１０のＩＰアドレスをターゲットとしたＡＲＰ要求を受信すると、切り替えＧＷ１２０の持つＡＲＰテーブルにルータ２３０の物理アドレス情報を登録する（シーケンス１４、１５）。
【００１９】
（４）また、切り替えＧＷ１２０は、ネットワークインタフェース１２３の物理アドレスをＡＲＰ応答としてルータ２３０に返信する（シーケンス１６）。
【００２０】
以上の動作によって、切り替えＧＷ１２０は、２つに分断された物理ネットワークを１つの論理ネットワークとして扱うことが可能である。
【００２１】
次に、図５に示すシーケンスを参照し、また、図１、図２をも参照して、本発明によるＬＡＮ切り替え動作を説明する。
【００２２】
（１）図１に示すネットワーク構成において、切り替え制御部１１０は、端末３００に対しICMP echo request/reply メッセージパケットにより経路監視を行う。その際、この経路監視パケットは、制御部のデフォルトルートテーブル１１７に従って運用系ＧＷ１２０に接続されたルータ２３０宛てに配送される（シーケンス２１）。
【００２３】
（２）ルータ２３０は、自ルータのルーティングテーブル２３１に従って前述の経路監視パケットをルータ２１０宛てに転送する。このパケットは、物理的には、一旦切り替えＧＷ１２０で受信され、切り替えＧＷ１２０からルータ２１０宛にイーサーフレームを付け替えて配信される（シーケンス２２、２３）。
【００２４】
（３）ルータ２１０は、受信したパケットの宛先が端末３００宛であることを確認し、この経路監視パケットを端末３００に配信する（シーケンス２４）。
【００２５】
（４）ネットワーク内の経路が正常である場合、ICMP echo reply は、端末３００から切り替え制御部１１０へ、前述した経路を逆向きに転送されてくる。切り替え制御部１１０は、このICMP echo reply が返送されてこないとき、経路障害を検知して経路断と判定する(シーケンス２５）。
【００２６】
（５）切り替え制御部１１０は、ICMP echo reply が返送されてこないことにより経路断と判定すると、制御バス経由で切り替えＧＷを、切り替えＧＷ１２０からＧＷ１３０へ切り替ええ、このＧＷ切り替えと併せて制御部１１０のデフォルトルートテーブル１１７も変更する（シーケンス２６、２７）。
【００２７】
（６）前述した動作により、図１に示す状態から図２に示す状態にネットワークが構築し直される。その後の経路監視パケットは、制御部のデフォルトルートテーブル１１７に従って運用系ＧＷ１３０に接続されたルータ２４０宛てに配送される（シーケンス２８）。
【００２８】
（７）ルータ２４０は、自ルータのルーティングテーブル２４１に従って前述の経路監視パケットをルータ２２０宛てに転送する。このパケットは、物理的には、一旦切り替えＧＷ１３０で受信され、切り替えＧＷ１３０からルータ２２０宛にイーサーフレームを付け替えて配信される（シーケンス２９、３０）。
【００２９】
（８）ルータ２２０は、受信したパケットの宛先が端末３００宛であることを確認し、受信した経路監視パケットを端末３００に配信する（シーケンス３１）。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、二重化された各ルータが持つ実際の経路情報の内容とルータの運用／非運用形態との不一致を防止し、ルータの装置障害の他にネットワーク障害によってもルータの運用／非運用形態の切り替えを行うことができる。また、本発明によれば、切り替え装置を配備したネットワークの利用者が経路の切り替えを意識することのないシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるネットワークシステムの構成例とルータが持つルーティングテーブルの構成例とを示す図である。
【図２】構成切り替え後のネットワーク構成とルーティングテーブルの構成例とを説明する図である。
【図３】切り替え制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】物理アドレスの解決について説明する図である。
【図５】ネットワークの切り替えを説明する動作シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
１００  ＬＡＮ切り替え装置
１１０  切り替え制御部
１１１、１２１  制御装置
１１２、１２２  記憶装置
１１３、１２３、１２４  ネットワークインタフェース
１１４、１２５  制御バスインタフェース
１１５  制御バス
１１７  デフォルトルート管理テーブル
１２０、１３０  切り替えゲートウェイ（ＧＷ）
２１０、２２０、２３０、２４０  ルータ
２１１、２２１、２３１、２４１  ルーティングテーブル
３００  利用者端末
【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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