(57)【要約】【課題】改善されたループ検出技術を提供する。【解決手段】Ｌ２ＳＷ１２は、複数のユーザ端末間で送受されるフレームを中継するレイヤ２スイッチである。Ｌ２ＳＷ１２は、中継対象のフレームに対して伝送遅延を挿入して、伝送遅延の挿入前後のフレームの流量を監視する。Ｌ２ＳＷ１２は、伝送遅延の挿入前のフレームの流量と、伝送遅延の挿入後のフレームの流量とを比較することにより、フレームの伝送経路におけるループの発生を検出する。【選択図】図１
2017017610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の外部装置間で送受されるフレームを中継する装置であって、
中継対象のフレームに対して伝送遅延を挿入する遅延挿入部と、
伝送遅延の挿入前のフレームの流量と、伝送遅延の挿入後のフレームの流量とを比較することにより、ループの発生を検出するループ検出部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記ループ検出部は、伝送遅延の挿入後のフレームの流量が、伝送遅延の挿入前のフレームの流量より低下した場合にループが発生していることを検出することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記遅延挿入部は、中継対象のフレームに対して複数回伝送遅延を挿入し、
前記ループ検出部は、伝送遅延を挿入したいずれのときにも伝送遅延の挿入後のフレームの流量が、伝送遅延の挿入前のフレームの流量より低下した場合にループが発生していることを検出することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はデータ通信技術に関し、特に通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イーサネット（登録商標）等の通信網においてフレーム伝送のループが発生すると、過度なブロードキャストトラフィックが発生し、通常のトラフィックにも影響を与える可能性がある。ループ発生の影響は通信網全体に広がるため、ループ発生の箇所を特定することは容易でなかった。以下の特許文献１では、通信網に試験フレームを挿入してループを検知する手法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ループ検出のために通信網へ試験フレームを挿入する場合、試験フレームによる冗長なトラフィック（言い換えれば本来不要なトラフィック）が通信網に生じる。また、キャリアでは、ユーザにサービスを提供している網に対して試験フレームを挿入することが困難なこともある。本発明は、発明者の上記課題認識にもとづいてなされたものであり、主たる目的は、改善されたループ検出技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の通信装置は、所定の外部装置間で送受されるフレームを中継する装置であって、中継対象のフレームに対して伝送遅延を挿入する遅延挿入部と、伝送遅延の挿入前のフレームの流量と、伝送遅延の挿入後のフレームの流量とを比較することにより、ループの発生を検出するループ検出部とを備える。
【０００６】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、改善されたループ検出技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態の通信システムの構成を示す図である。
【図２】図１のＬ２ＳＷの構成を示すブロック図である。
【図３】図１の通信システムにおける通信例を示す図である。
【図４】図３のＬ２ＳＷにおけるフレーム伝送の状況を模式的に示す図である。
【図５】トラフィックレートの推移を示す図である。
【図６】図１のＬ２ＳＷの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施の形態の通信システム１０の構成を示す。通信システム１０は、複数の通信装置（実施の形態ではレイヤ２スイッチ）であるＬ２ＳＷ１２、Ｌ２ＳＷ１４、Ｌ２ＳＷ１６を備える。Ｌ２ＳＷ１２、Ｌ２ＳＷ１４、Ｌ２ＳＷ１６は、複数のユーザ端末間で送受されるＭＡＣフレームを中継する。ユーザ端末は、例えばＰＣやスマートフォン、タブレット端末である。
【００１０】
Ｌ２ＳＷ１４は、ユーザ端末２２、ユーザ端末２４に接続され、さらにリング網１８に接続される。Ｌ２ＳＷ１６は、ユーザ端末２６、ユーザ端末２８に接続され、さらにリング網２０に接続される。Ｌ２ＳＷ１２は、リング網１８とリング網２０の両方に接続される。リング網１８とリング網２０は例えばキャリアの中継網である。
【００１１】
Ｌ２ＳＷ１２は、複数のユーザ端末間で送受されるＭＡＣフレームであり、中継対象のＭＡＣフレームに対して伝送遅延を挿入する。Ｌ２ＳＷ１２は、伝送遅延の挿入前後のフレームの流量を監視する。そして、伝送遅延挿入前のフレーム流量と、伝送遅延挿入後のフレーム流量とを比較することで、伝送遅延を挿入したＭＡＣフレームの伝送経路におけるループの発生を検出する。具体的には、伝送遅延の挿入後のフレームの流量が、伝送遅延の挿入前のフレームの流量より低下した場合にループが発生していると判定する。
【００１２】
図２は、図１のＬ２ＳＷ１２の構成を示すブロック図である。本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリ、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００１３】
Ｌ２ＳＷ１２は、複数の通信ポート（ポート３０、ポート３２、ポート３４、ポート３６）、転送処理部３８、流量計測部４０、遅延挿入部４２、ループ検出部４４、アラート出力部４６を備える。複数の通信ポートのそれぞれは、リング網１８またはリング網２０に接続される。転送処理部３８は、複数の通信ポートのそれぞれでＭＡＣフレームが受信された場合、受信フレームに設定された送信先ＭＡＣアドレスにしたがって受信フレームの出力ポートを決定する。そして、受信フレームを出力ポートへ転送して、出力ポートからリング網１８またはリング網２０へ送出させる。
【００１４】
流量計測部４０は、複数の通信ポートのそれぞれから出力されたフレームの流量を計測する。流量計測部４０は、トラフィック単位に所定の単位時間あたりのフレームの流量（以下「トラフィックレート」とも呼ぶ。）を計測する。トラフィックレートは、トラフィック速度とも言え、また、ある１つのトラフィックで流れた複数のフレームの合計のデータ量とも言える。流量計測部４０は、各トラフィックのトラフィックレートを定期的に計測してループ検出部４４へ出力する。トラフィックレート計測の単位時間は、通信システム１０の開発者・保守者の知見や、通信システム１０を用いた実験等にもとづいて予め適切な値に決定・調整されてよく、例えば１００ミリ秒でもよい。
【００１５】
ここでいうトラフィックは、特定のユーザ端末間で送受されるフレーム（典型的には複数のフレームを含むフレーム群、それらのフレーム群の流れ）を意味する。例えば、特定のＶＬＡＮにおいて伝送されるフレームであり、すなわち特定のＶＬＡＮ−ＩＤが設定されたフレームであってもよい。また、フレームを送受する両端末のＭＡＣアドレスの組み合わせ（例えば両端末のＭＡＣアドレスが送信先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに設定されたフレーム）であってもよい。また、ＭＰＬＳ網等のラベルスイッチング網であれば、特定のラベル値が設定されたフレームであってもよい。
【００１６】
遅延挿入部４２は、Ｌ２ＳＷ１２で中継対象となるＭＡＣフレームに対して定期的に伝送遅延を挿入する。伝送遅延の挿入は、ＭＡＣフレームの中継において自律的に遅延を発生させることであり、言い換えれば、ＭＡＣフレームの中継を意図的に遅延させることを意味する。遅延挿入部４２は、あるフレームに対して伝送遅延を挿入した時点から予め定められた時間が経過したタイミングで中継される別のフレームに対して再度伝送遅延を挿入する。
【００１７】
挿入する伝送遅延の長さ（具体的には後述のフレームバッファ５０にフレームを格納しておく時間の長さ）と伝送遅延挿入の間隔は、通信システム１０の開発者・保守者の知見や、通信システム１０を用いた実験等により予め適切な値に決定されてよい。例えば、遅延挿入部４２は、１００ミリ秒おきに３ミリ秒の伝送遅延を挿入してもよい。
【００１８】
遅延挿入部４２は、フレームバッファ５０、フレーム書込部５２、フレーム読出部５４を含む。フレームバッファ５０は、ＭＡＣフレームを一時的に記憶する記憶領域である。フレーム書込部５２は、あるトラフィックのフレームについて伝送遅延の挿入タイミングに至ったことを検出すると、そのトラフィックのフレームを転送処理部３８から取得し、フレームバッファ５０へ格納する。
【００１９】
フレーム読出部５４は、フレームバッファ５０に新たなフレームが格納されたことを検出すると、予め定められた伝送遅延の時間待機後、そのフレームをフレームバッファ５０から読み出す。そして、読み出したフレームを転送処理部３８へ出力して、出力ポートへ転送させる。
【００２０】
ループ検出部４４は、流量計測部４０により計測された各トラフィックのトラフィックレートを定期的に取得し、また、遅延挿入部４２から各トラフィックのフレームに対する伝送遅延の挿入タイミングを取得する。ループ検出部４４は、各トラフィックのトラフィックレートについて、伝送遅延挿入前のトラフィックレートと、伝送遅延挿入後のトラフィックレートを識別し、両者の値を比較することによりトラフィック単位でループの発生を検出する。
【００２１】
ループ検出部４４は、あるトラフィックについて、伝送遅延挿入後のトラフィックレートが、伝送遅延挿入前のトラフィックレートより所定の閾値以上低下した場合に、そのトラフィックにおいてループが発生していることを検出する。言い換えれば、ループが発生していると判定する。ループ検出の基準となる上記の閾値は、通信システム１０の開発者・保守者の知見や、通信システム１０を用いた実験等により予め適切な値に決定されてよい。例えば、ループ検出部４４は、予め定められたデータ量（例えば１Ｇバイト）以上トラフィックレートが低下した場合や、予め定められた割合（例えば２０％）以上トラフィックレートが低下した場合にループの発生を検出してもよい。
【００２２】
なお、遅延挿入部４２は、各トラフィックのフレームに対して所定時間（例えば１００ミリ秒）おきに複数回（例えば５回）伝送遅延を挿入する。ループ検出部４４は、複数回の伝送遅延挿入のそれぞれの場合において、伝送遅延挿入前のトラフィックレートと、伝送遅延挿入後のトラフィックレートを比較する。そして、伝送遅延を挿入したいずれの場合にも、伝送遅延挿入後のトラフィックレートが、伝送遅延挿入前のトラフィックレートより所定の基準以上低下した場合にループの発生を検出する。
【００２３】
ループ検出部４４は、あるトラフィックについてループの発生を検出した場合、そのトラフィックの識別情報（例えばＶＬＡＮ−ＩＤ）を含むループの発生を示す情報をアラート出力部４６へ通知する。アラート出力部４６は、ループ検出部４４からループの発生が通知されると、ループの発生を示すアラート情報であり、ループ発生が検出されたトラフィックの識別情報を含むアラート情報を所定の外部装置へ出力する。例えば、不図示の保守端末へアラート情報を送信してもよく、アラート情報を所定のログファイルやデータベースへ記録してもよい。
【００２４】
ここで、ループ発生とトラフィックレート低下との関係を説明する。
図３は、図１の通信システム１０における通信例を示す。トラフィック６０（「通常トラフィック」とも呼ぶ。）は、ユーザ端末２６から送信されたユーザ端末２２宛のフレームの伝送経路を示しており、ループは発生していない。トラフィック６２（「ループトラフィック」とも呼ぶ。）は、ユーザ端末２８から送信されたユーザ端末２４宛のフレームの伝送経路を示しており、リング網２０でループが発生している。
【００２５】
図４は、図３のＬ２ＳＷ１２におけるフレーム伝送の状況を模式的に示す。図４の上段は図３のトラフィック６０（通常トラフィック）を示す。ここでは、フレームＡの中継時に伝送遅延挿入タイミングに至り、フレームＡ送信時に伝送遅延αが挿入されることとする。フレームＡ〜フレームＢの送信間隔（ａ）と、フレームＢ〜フレームＣの送信間隔（ｂ）は、受信時の間隔が維持される。すなわち、フレームＡ送信時に挿入された伝送遅延αは、フレームＡ〜フレームＢの送信間隔とフレームＢ〜フレームＣの送信間隔には影響しない。
【００２６】
図４の下段は図３のトラフィック６２（ループトラフィック）を示す。Ｌ２ＳＷ１２がフレームＤを送信してから、そのフレームＤを再び受信するまでの時間をｃとする。フレームＤがループ中のある時点で伝送遅延挿入タイミングに至ると伝送遅延αが挿入される。その結果、次のフレームＤを受信するまでの間隔はｃ＋αとなる。したがって、ループ中のフレームＤの送信間隔はｃ＋αとなる。すなわち、ある時点で挿入された伝送遅延αが、以降のフレームＤの送信間隔にも影響を及ぼす。なお図４では不図示だが、次の伝送遅延挿入タイミングに至ると、伝送遅延αがさらに挿入され、以降のフレームＤの送信間隔はｃ＋２αとなる。
【００２７】
図５はトラフィックレートの推移を示す。図５の（ａ）は、伝送遅延挿入前のトラフィックレートの推移を示しており、図５の（ｂ）は、伝送遅延挿入後のトラフィックレートの推移を示している。トラフィック量の推移を示しているとも言える。トラフィック６０（通常トラフィック）の場合、図４で示したように伝送遅延の挿入前後でフレーム間の送信間隔に変化はない。したがって、伝送遅延の挿入前後でトラフィックレートは変化しない。
【００２８】
その一方、トラフィック６２（ループトラフィック）の場合、挿入された伝送遅延の分だけフレーム間の送信間隔が増加する。言い換えれば、単位時間におけるフレームが伝送されない時間が増加する。したがって、ループが発生した結果、伝送遅延挿入後は伝送遅延挿入前よりトラフィックレートが低下することになる。実施の形態のＬ２ＳＷ１２は、このような因果関係を利用したものであり、伝送遅延挿入前後に亘るトラフィックレートの低下傾向を判定することにより、ループ発生の有無を特定する。
【００２９】
以上の構成によるＬ２ＳＷ１２の動作を説明する。
図６は、図１のＬ２ＳＷ１２の動作を示すフローチャートである。同図は、特定のトラフィック（具体的には特定のＶＬＡＮ）を試験対象として、その特定のＶＬＡＮでループが発生しているか否かを検知する動作を示している。Ｌ２ＳＷ１２が中継する複数のトラフィック（例えば複数のＶＬＡＮ）のそれぞれについて順次に、または並行して図６のループ検出処理を実行してもよいことはもちろんである。
【００３０】
流量計測部４０は、予め定められたループ検出処理の開始タイミングに至ったことを検知すると（Ｓ１０のＹ）、試験対象ＶＬＡＮについての伝送遅延挿入前のトラフィックレートを測定する（Ｓ１２）。伝送遅延挿入前のトラフィックレート測定が完了すると、遅延挿入部４２は、中継対象のフレームのうち試験対象ＶＬＡＮのＩＤが設定されたフレームに対して伝送遅延を挿入する（Ｓ１４）。伝送遅延挿入処理が完了すると、流量計測部４０は、試験対象ＶＬＡＮについての伝送遅延挿入後のトラフィックレートを測定する（Ｓ１６）。
【００３１】
ループ検出部４４は、伝送遅延挿入後のトラフィックレートが伝送遅延挿入前のトラフィックレート未満であり、その低下量や低下率が所定の基準より大きければ（Ｓ１８のＹ）、試験回数をインクリメントする。予め定められた回数の試験が未完了であれば（Ｓ２０のＮ）、Ｓ１２に戻り、伝送遅延挿入前後のトラフィックレート比較処理を繰り返す。予め定められた回数の試験が完了し（Ｓ２０のＹ）、すなわち複数回の試験のいずれにおいても伝送遅延挿入後のトラフィックレートが伝送遅延挿入前のトラフィックレート未満であれば、ループ検出部４４は、試験対象ＶＬＡＮでループが発生していると判定する（Ｓ２２）。
【００３２】
複数回の試験のうちいずれかで伝送遅延挿入後のトラフィックレートが伝送遅延挿入前のトラフィックレート以上であれば（Ｓ１８のＮ）、以降の処理をスキップして本図のフローを終了する。すなわち試験対象ＶＬＡＮではループは未発生と判定し、試験を終了する。ループ検出処理の開始タイミングに未達であれば（Ｓ１０のＮ）、以降の処理をスキップして本図のフローを終了する。図６には不図示だが、Ｓ２２でループ発生が検出されると、アラート出力部４６は、ループ発生の事実と試験対象ＶＬＡＮの識別情報を外部装置へ通知する。例えばＳＭＮＰのＴＲＡＰメッセージやＳｙｓｌｏｇメッセージを所定の外部装置へ通知してもよい。
【００３３】
ループ発生の影響は通信網全体に広がるため、これまでループ発生の有無およびループ発生の箇所を特定することは容易でなかった。実施の形態のループ検知技術によると、試験フレーム等の冗長なフレームを通信網に挿入することなく、ループ発生の有無を容易に検知できる。また、１つの通信装置（実施の形態ではＬ２ＳＷ１２）に完結してループ発生の検知が可能になる。さらにまた、どのトラフィック（例えば特定のＶＬＡＮや特定のユーザ端末の組み合わせ）でループが発生しているかを容易に検知でき、ループ発生が検知されたトラフィックのフレーム伝送経路においてループが発生していることを判別可能になる。
【００３４】
また、通信システム１０で伝送される各トラフィックのフレーム量は常時変動する。実施の形態のループ検知技術では、複数回の試験を実施し、トラフィックレートの低下傾向に応じてループの発生を判定することにより、ループ発生検知の精度を高めることができる。例えば、通常トラフィックに対する複数回の試験のうち１回の試験で、伝送遅延挿入前のトラフィックレート計測時にたまたま多くのフレームが流れていたため、伝送遅延挿入後にトラフィックレートが低下しても、他の試験でトラフィックレートの低下が否定されることでループ発生の誤検知を抑制できる。
【００３５】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３６】
上記実施の形態ではレイヤ２スイッチにおいてループを検出する例を示したが、実施の形態のループ検出技術は、レイヤ３スイッチやルータ等、他の種類の通信装置・伝送装置にも適用できる。また、実施の形態に記載のフレーム（例えばＭＡＣフレーム）は、適宜パケット（例えばＩＰパケット）と読み替えることもできる。
【００３７】
請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連携によって実現されることも当業者には理解されるところである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  通信システム、  １２  Ｌ２ＳＷ、  ４０  流量計測部、  ４２  遅延挿入部、  ４４  ループ検出部、  ５０  フレームバッファ、  ５２  フレーム書込部、  ５４  フレーム読出部。
【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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