JP4527447B2 - ネットワーク中継装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク内でのデータの中継を行うネットワーク中継装置に関するものである。

一般に、ネットワークにおいては、回線や装置での障害発生により、ネットワーク全体の機能が停止しないようにするために、冗長構成が採られている。

一方、ＯＳＩ参照モデルにおける第２層（データリンク層）と第３層（ネットワーク層）には、ネットワーク特性上、次のような違いがある。すなわち、第３層として、例えば、代表的なインターネット・プロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）の場合、装置間に物理回線を接続しても、装置にＩＰアドレスが設定されていないと、その装置間で通信はできないのに対し、第２層として、例えば、代表的なイーサネット（Ethernet）（登録商標）の場合、装置間を物理回線で接続すれば、その装置間で通信が可能となる。

従って、例えば、第２層（Ｌ２：Layer 2）対応のネットワーク中継装置として、Ｌ２スイッチを用いる場合、Ｌ２スイッチ間で物理回線を２本以上接続したり、冗長構成を複数のＬ２スイッチで構築したりすると、図７に示すように、ネットワーク内にループが発生してしまう。図７において、ＳＷはＬ２スイッチを示す。

ネットワーク内に、このようなループが発生すると、次のような問題が発生し得る。例えば、イーサネット（登録商標）を用いてパケットの送受信を行う場合、パケットの宛先（ＭＡＣアドレス）が不明であると、Ｌ２スイッチは、ブロードキャストアドレスを使用して、ブロードキャストパケットで送信する。具体的には、Ｌ２スイッチは、このブロードキャストパケットを受信回線以外の回線に送信し、しかも、一度送信したパケットを記憶していない。そのため、ネットワーク内に上記したようなループがあると、ブロードキャストパケットは、無限に増殖しながら、ループ内をいつまでも回り続け、Ｌ２スイッチのパケット転送処理に大きな負荷がかかると共に、他のネットワークへも波及して、回線容量を占有してしまうという問題があった。

そこで、このような問題を解決するために、ループを構成している複数の回線及び複数のＬ２スイッチを、運用系と待機系とに分け、待機系のＬ２スイッチにおいてパケット転送をブロックして、待機系の回線を不通にし、運用系のＬ２スイッチ及び回線だけで通信を行うことにより、結果的に、ネットワーク内にループが発生しないようにしていた。

なお、バーチャルＬＡＮ（ＶＬＡＮ）の場合、運用系，待機系の設定は、単一もしくは複数のバーチャルＬＡＮをまとめたグループ毎に行う。従って、或るグループでは、運用系であるＬ２スイッチや回線が、別のグループでは、待機系となる場合もあり、その逆の場合もあり得る。

また、従来においては、障害が発生した場合に、運用系から待機系にスムーズに切り換えるようにするために、図８に示すように、互いに連動してマスタ（Master）／バックアップ（Backup）の切り換えを行い得る１対のＬ２スイッチを用いる場合があった。

このような対となったＬ２スイッチを用いる場合、一方のＬ２スイッチをマスタ側スイッチに設定して、運用系として用い、他方のＬ２スイッチをバックアップ側スイッチに設定して、待機系として用いる。そして、マスタ側スイッチではポートをオープンにして、接続されている回線を通信可能とし、バックアップ側スイッチではポートをブロックして、接続されている回線を不通にしている。運用中は、マスタ側スイッチとバックアップ側スイッチとの間で、定期的に制御フレーム信号のやりとりを行い、互いの生存を確認している。そして、マスタ側スイッチ自体またはマスタ側スイッチに接続されている回線に、障害が発生した場合には、バックアップ側スイッチがそれを検知して、自らマスタに切り換わり、ブロックしてたポートをオープンして、接続されている回線を通信可能にする。これより、ネットワーク自体も運用系から待機系に切り換わる。

なお、以上のようなネットワーク技術に関連するものとしては、例えば、下記の特許文献１に記載のものが挙げられる。

米国特許５，４７３，５９９号

従来においては、上記したとおり、マスタ側スイッチとバックアップ側スイッチとの間で、定期的に制御フレーム信号のやりとりを行い、互いの生存を確認している。これら制御フレーム信号は、各々のＬ２スイッチにおける制御部によって、それぞれ管理される。しかしながら、マスタ側スイッチにおいて、その制御部がビジー状態になった場合、通信部は通常ハードウェア処理なので、正常にパケット転送を行うものの、制御部は、ビジー状態により、制御フレーム信号をバックアップ側スイッチに送信できない場合がある。この場合、バックアップ側スイッチの制御部は、マスタ側スイッチからの制御フレーム信号を受信できないため、マスタ側スイッチに障害が発生したと誤認し、自らマスタに切り換わり、上述したとおり、ブロックしてたポートをオープンして、接続されている回線を通信可能にする。この結果、対となったＬ２スイッチが両者ともマスタとなる、いわゆるダブルマスタ状態となり、これら対となったＬ２スイッチの各々を介して通信が行われるため、ネットワーク内にはループが発生してしまうという問題があった。

従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、ダブルマスタ状態を回避して、ネットワーク内にループが発生しないようにする技術を提供することにある。

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明のネットワーク中継装置は、少なくとも特定ネットワーク装置と対となって、ネットワーク内でのデータの中継を行うネットワーク中継装置であって、
前記特定ネットワーク装置との間で制御フレーム信号のやりとりを行い、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号に少なくとも基づいて、マスタまたはバックアップのいずれかを選択し、その選択結果に基づいて動作状態を遷移する制御部と、
前記制御部による制御に基づき、前記動作状態がマスタ状態にある場合には、ポートをオープンにして、該ポートに接続されている回線を介しての前記データの送受信を可能とすると共に、前記動作状態が、バックアップ状態など、前記マスタ状態以外の状態にある場合には、前記ポートをブロックして、該ポートに接続されている前記回線を不通にする通信部と、
を備え、
前記制御部は、前記動作状態がバックアップ状態にある場合において、マスタを選択した場合、前記動作状態を第１の中間状態に遷移し、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号に基づいて前記特定ネットワーク装置がバックアップ状態であるか否かを確認し、前記特定ネットワーク装置がバックアップ状態であることを確認した場合、前記動作状態を前記第１の中間状態から前記マスタ状態へ遷移することを要旨とする。

このように、本発明のネットワーク中継装置では、動作状態がバックアップ状態にある場合において、マスタを選択した場合、動作状態を直ちにマスタ状態に遷移させるのではなく、一旦、第１の中間状態に遷移させる。そして、その第１の中間状態において、特定ネットワーク装置からの制御フレーム信号に基づいて、特定ネットワーク装置がバックアップ状態であることを確認したら、動作状態をマスタ状態へ遷移させるようにしている。

従って、本発明のネットワーク中継装置によれば、動作状態をバックアップ状態からマスタ状態に切り換える場合、対となった特定ネットワーク装置がバックアップ状態にあることを確認した上で、マスタ状態に遷移させるので、対となったネットワーク中継装置の両方がマスタ状態となること（すなわち、ダブルマスタ状態）を回避することができるため、ネットワーク内にループが発生することがない。

本発明のネットワーク中継装置において、前記制御部は、前記動作状態が前記バックアップ状態または前記第１の中間状態にある場合において、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号を、所定時間、受信しない場合、前記動作状態を前記第１の中間状態とは異なる第２の中間状態へ遷移し、その後、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号を受信した場合、マスタまたはバックアップのいずれかを選択し、マスタを選択した場合には、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記第１の中間状態へ遷移し、バックアップを選択した場合には、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記バックアップ状態へ遷移することが好ましい。

このように構成することより、例えば、特定ネットワーク装置において、制御部がビジー状態となり、制御フレーム信号を送信できない場合、本発明のネットワーク中継装置では、所定時間、その制御フレーム信号を受信しなければ、第２の中間状態に遷移させるため、直ちにマスタ状態になることはない。そして、特定ネットワーク装置において、制御部のビジー状態が解除され、再度制御フレーム信号を送信できるようになった場合、その制御フレーム信号を受信して、マスタまたはバックアップのいずれかを選択し、マスタを選択した場合には、動作状態を第１の中間状態へ遷移させ、バックアップを選択した場合には、動作状態をバックアップ状態へ遷移させるため、この場合も、ダブルマスタ状態になることはない。

本発明のネットワーク中継装置において、前記制御部は、前記動作状態が前記第２の中間状態にある場合において、外部からマスタ状態への遷移を指示された場合、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記マスタ状態へ遷移することが好ましい。
このように構成することにより、例えば、特定ネットワーク装置において、障害が発生し、制御フレーム信号を送信できない場合、本発明のネットワーク中継装置では、上記した所定時間経過後、第２の中間状態に遷移させるが、障害発生であれば、その後も、特定ネットワーク装置からの制御フレーム信号の受信を期待できない。そこで、外部からマスタ状態への遷移の指示があった場合に、動作状態をマスタ状態へ遷移させることにより、特定ネットワーク装置に代えて、自らマスタに切り換わることにより、ネットワークを運用系から待機系に切り換えることができ、ネットワークの冗長性が確保される。

本発明のネットワーク中継装置において、前記ネットワークにバーチャルＬＡＮが多数構築されている場合、前記多数のバーチャルＬＡＮをいくつかのグループに分割し、前記制御部は、前記グループ毎に、前記マスタ／バックアップの選択及び動作状態の管理を行うと共に、前記通信部も、前記グループ毎に、前記ポートのオープン／ブロックの制御を行うことが好ましい。
ネットワークに多数のバーチャルＬＡＮが構築されている場合には、単一もしくは複数のバーチャルＬＡＮをまとめたグループ毎に、上記した管理や制御を行うことにより、各グループにおいて、ダブルマスタ状態になることを回避することができ、各バーチャルＬＡＮ内にループが発生することがない。

なお、本発明は、上記したネットワーク中継装置などの装置発明の態様に限ることなく、ネットワーク中継装置の制御方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。さらには、それら方法や装置を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様や、上記コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など、種々の態様で実現することも可能である。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例の構成：
Ｂ．接続例：
Ｃ．実施例の動作：
Ｄ．変形例：

Ａ．実施例の構成：
図１は本発明の一実施例としてのＬ２スイッチの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例のＬ２スイッチ１００は、主として、制御部１１０と、通信部１２０と、を備えている。このうち、制御部１１０は、ＣＰＵ１１２及びメモリ１１４などを備えており、ＣＰＵ１１２がメモリ１１４内に格納されたプログラムを実行することにより、装置全体の管理や制御パケット処理などを行うと共に、制御フレーム信号の送受信なども行う。また、通信部１２０は、ネットワークインタフェース１２２などを備えており、ＯＳＩ参照モデルの第２層（データリンク層）でのパケットの中継処理などを行う。各ネットワークインタフェース１２２は、それぞれ、ポート（図示せず）を介して、イーサネット（登録商標）などの物理回線（ツイストペアケーブル，光ファイバなど）に接続されている。

Ｂ．接続例：
図２は図１に示すＬ２スイッチ１００の一接続例を示す説明図である。本実施例のＬ２スイッチ１００は、図２に示すように、Ｌ２スイッチ２００と対となっており、両者の間は物理回線で接続されている。なお、Ｌ２スイッチ２００も、図１に示すＬ２スイッチ１００と同様の構成を成している。

また、これら対となったＬ２スイッチ１００及び２００は、共に、他の４台のＬ２スイッチ３００〜６００とそれぞれ物理回線を介して接続されている。こうして、Ｌ２スイッチ１００，２００を、共に、４台のＬ２スイッチと接続することにより、ネットワークの冗長性を確保している。また、Ｌ２スイッチ１００と２００との間を２本の物理回線で接続しているのも、冗長性を確保するためである。

Ｃ．実施例の動作：
対となったＬ２スイッチ１００及び２００は、互いに連動してマスタ（Master）／バックアップ（Backup）の切り換えを行い得る。そして、一方のＬ２スイッチはマスタとなって、運用系として用いられ。他方のＬ２スイッチはバックアップとなって、待機系として用いられる。

Ｌ２スイッチ１００及び２００のうち、何れのＬ２スイッチがマスタとなり、バックアップになるかは、有効ポート数や、優先順位や、ＭＡＣアドレスなどによって決定される。このうち、有効ポート数は、通信可能なポートの数である。また、優先順位は、装置毎に予め設定されている。

具体的には、有効ポート数の場合は、その数が多い方が、優先順位の場合は、その順位が高い方が、ＭＡＣアドレスの場合は、そのアドレスの値が小さい方が、それぞれ、マスタとなる。通常は、有効ポート数，優先順位の何れを優先させるかを予め設定しておく。そして、例えば、有効ポート数を優先させる場合には、まず、両者の有効ポート数を比較し、その際、両者の有効ポート数が等しい場合に、さらに両者の優先順を比較し、そのとき、両者の優先順も等しい場合に、またさらに両者のＭＡＣアドレスを比較するようにする。一方、優先順位を優先させる場合には、まず、両者の優先順位を比較し、その際、両者の優先順位が等しい場合に、さらに両者の有効ポート数を比較し、そのとき、両者の有効ポート数も等しい場合に、またさらに両者のＭＡＣアドレスを比較するようにする。

本実施例のＬ２スイッチ１００において、制御部１１０は、Ｌ２スイッチ２００との間に接続された物理回線を介して、制御フレーム信号の送受信を行う。制御フレーム信号には、自装置の動作状態や相手装置の動作状態の他、上記した有効ポート数，優先順位，ＭＡＣアドレスなどの情報が含まれている。

従って、例えば、上記したように有効ポート数を優先させる場合、制御部１１０は、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号を受信し、その制御フレーム信号から、まず、有効ポート数（すなわち、Ｌ２スイッチ２００の有効ポート数）を取得して、自装置であるＬ２スイッチ１００の有効ポート数と比較し、Ｌ２スイッチ２００の有効ポート数の方が多ければ、バックアップを選択し、自装置の有効ポート数の方が多ければ、マスタを選択する。両者の有効ポート数が等しい場合には、制御部１１０は、制御フレーム信号から、次に、優先順位（すなわち、Ｌ２スイッチ２００の優先順位）を取得して、自装置であるＬ２スイッチ１００の優先順位と比較し、Ｌ２スイッチ２００の優先順位の方が高ければ、バックアップを選択し、自装置の優先順位の方が高ければ、マスタを選択する。そして、両者の優先順位も等しい場合には、制御部１１０は、制御フレーム信号から、次に、ＭＡＣアドレス（すなわち、Ｌ２スイッチ２００のＭＡＣアドレス）を取得して、自装置であるＬ２スイッチ１００のＭＡＣアドレスと比較し、Ｌ２スイッチ２００のＭＡＣアドレスの方が値が小さければ、バックアップを選択し、自装置のＭＡＣアドレスの方が値が小さければ、マスタを選択する。

制御部１１０は、このようなマスタ／バックアップの選択などに応じて、装置の動作状態を図３に示すように遷移する。
図３は本実施例のＬ２スイッチ１００における動作状態の遷移を示す状態遷移図である。

動作状態としては、図３に示すように、「バックアップ」，「バックアップ（隣接不明）」，「バックアップ（マスタ待ち）」，「マスタ」の４つのうち、いずれかの状態を採り、状況に応じて、その状態は遷移する。ここで、バックアップ（マスタ待ち）状態は、請求項における第１の中間状態に相当し、バックアップ状態（隣接不明）状態は、請求項における第２の中間状態に相当する。

なお、本実施例においては、Ｌ２スイッチ１００の動作状態だけでなく、対となっているＬ２スイッチ２００の動作状態についても、図３に示すごとく遷移するものとする。

それでは、まず、本実施例のＬ２スイッチ１００が、起動した場合に、Ｌ２スイッチ２００との間で制御フレーム信号のやりとりを行いながら、その動作状態が、バックアップ状態からどのように遷移してマスタ状態に切り換わるかについて説明する。

図４は起動時におけるＬ２スイッチ１００の動作状態の遷移と制御フレーム信号のやりとりを示す説明図である。制御フレーム信号には、上述したように、自装置の動作状態と、相手装置の動作状態と、がそれぞれ含まれており、図４に示すカッコ内が、それら動作状態を示している。このうち、"Ｓ"は自装置の動作状態を表し、"Ｏ"は相手装置の動作状態を表す。また、矢印ｔは時間経過の方向を示す。

Ｌ２スイッチ１００は、起動すると、図３に示すように、まず、バックアップ状態となる。起動時では、Ｌ２スイッチ２００との間での接続状態が未だ確立されていないので、制御部１１０は、予め設定された一定時間Ｔ内に、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号を受信できず、制御フレーム信号タイムアウトとなって、バックアップ（隣接不明）状態に遷移する。同様のことが、Ｌ２スイッチ２００においても起こり、Ｌ２スイッチ２００の動作状態も、同じく、バックアップ（隣接不明）状態となっている。

その後、Ｌ２スイッチ１００と２００との間で接続状態が確立されると、図４に示すように、例えば、Ｌ２スイッチ１００において、制御部１１０が、Ｌ２スイッチ２００に対し制御フレーム信号を送信する。このとき、Ｌ２スイッチ１００は、動作状態がバックアップ（隣接不明）状態であるので、制御部１１０は、自装置の動作状態をバックアップ（隣接不明）状態とするが、相手装置であるＬ２スイッチ２００の動作状態は未知であるので、相手装置の動作状態には、値を入れないで、制御フレーム信号を送信する。

Ｌ２スイッチ２００では、バックアップ（隣接不明）状態にあって、その制御部が、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号を受信すると、その制御フレーム信号などに基づいて、上述したとおりマスタ／バックアップの選択を行う。このとき、例えば、制御部が、バックアップを選択したとすると、図３に示すように動作状態をバックアップ状態に遷移する。

次に、Ｌ２スイッチ２００の制御部は、Ｌ２スイッチ１００に対し制御フレーム信号を送信する。このとき、その制御部は、動作状態がバックアップ状態に遷移したので、自装置の動作状態をバックアップ状態とし、相手装置であるＬ２スイッチ１００の動作状態をバックアップ（隣接不明）状態として、制御フレーム信号を送信する。

Ｌ２スイッチ１００では、バックアップ（隣接不明）状態にあって、制御部１１０が、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号を受信すると、その制御フレーム信号などに基づいてマスタ／バックアップの選択を行うが、上記したように、Ｌ２スイッチ２００はバックアップを選択しているので、必然的に、制御部１１０は、マスタを選択することになる。すると、制御部１１０は、図３に示すように、動作状態をバックアップ（マスタ待ち）状態に遷移する。

次に、制御部１１０は、Ｌ２スイッチ２００に対し制御フレーム信号を送信する。このとき、Ｌ２スイッチ１００は、動作状態がバックアップ（マスタ待ち）状態に遷移したので、制御部１１０は、自装置の動作状態をバックアップ（マスタ待ち）状態とし、相手装置であるＬ２スイッチ２００の動作状態をバックアップ状態として、制御フレーム信号を送信する。

Ｌ２スイッチ２００では、バックアップ状態にあって、その制御部が、Ｌ２スイッチ１００からの制御フレーム信号を受信すると、その制御フレーム信号などに基づいてマスタ／バックアップの選択を行うが、有効ポート数などに変更がない限り、引き続きバックアップを選択することになるので、図３に示すように、動作状態をバックアップ状態のまま維持する。

次に、Ｌ２スイッチ２００の制御部は、Ｌ２スイッチ１００に対し制御フレーム信号を送信する。このとき、その制御部は、動作状態がバックアップ状態のままであるので、自装置の動作状態をバックアップ状態とし、相手装置であるＬ２スイッチ１００の動作状態をバックアップ（マスタ待ち）状態として、制御フレーム信号を送信する。

Ｌ２スイッチ１００では、バックアップ（マスタ待ち）状態にあって、制御部１１０が、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号を受信すると、制御部１１０は、受信した制御フレーム信号から、相手装置であるＬ２スイッチ２００の動作状態を取得する。そして、その動作状態がバックアップ状態であることを確認すると、図３に示すように、マスタ状態に遷移する。

そして、制御部１１０は、Ｌ２スイッチ２００に対し制御フレーム信号を送信する。このとき、Ｌ２スイッチ１００は、動作状態がマスタ状態に遷移したので、制御部１１０は、自装置の動作状態をマスタ状態とし、相手装置であるＬ２スイッチ２００の動作状態をバックアップ状態として、制御フレーム信号を送信する。

こうして、対となったＬ２スイッチ１００及び２００のうち、Ｌ２スイッチ２００は、バックアップとなり、Ｌ２スイッチ１００はマスタとなる。Ｌ２スイッチ２００は、バックアップとなると、その通信部が、制御部による制御に基づき、Ｌ２スイッチ３００〜６００に接続される各ポートをブロックして、Ｌ２スイッチ３００〜６００との間の物理回線を不通にする。しかしながら、Ｌ２スイッチ１００との間での制御フレーム信号の送受信は引き続き行う。

一方、Ｌ２スイッチ１００は、マスタになると、通信部１２０が、制御部１１０による制御に基づき、Ｌ２スイッチ３００〜６００に接続される各ポートをオープンにして、物理回線を介して、Ｌ２スイッチ３００〜６００との間でのデータの送受信を可能にする。また、制御部１１０は、ネットワーク内に存在する管理端末（図示せず）に対し、自装置がマスタになったことを示す切り換えメッセージを出力する。これにより、ネットワークを管理する管理者は、管理端末の表示部に表示されたその切り換えメッセージを見て、Ｌ２スイッチ１００が、マスタになったことを知ることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、Ｌ２スイッチ１００において、動作状態をバックアップ状態からマスタ状態に切り換える場合、図３に示すように、バックアップ（マスタ待ち）状態を経ることにより、対となったＬ２スイッチ２００の動作状態がバックアップ状態にあることを確認した上で、マスタ状態に遷移させるので、対となったＬ２スイッチ１００及び２００の両方がマスタ状態となること（すなわち、ダブルマスタ状態）を回避することができ、ネットワーク内にループが発生することを防ぐことができる。

次に、本実施例のＬ２スイッチ１００が、バックアップとなっている場合であって、マスタであるＬ２スイッチ２００から制御フレーム信号が送信されなくなった場合に、その動作状態がどのように遷移するかについて説明する。

図５は制御フレーム信号が受信されない場合におけるＬ２スイッチ１００の動作状態の遷移と制御フレーム信号のやりとりを示す説明図である。
前述の場合と異なり、今、Ｌ２スイッチ１００はバックアップとなっており、Ｌ２スイッチ２００はマスタとなっているものとする。従って、正常時には、Ｌ２スイッチ１００は、Ｌ２スイッチ２００に対し、また、Ｌ２スイッチ２００は、Ｌ２スイッチ１００に対し、それぞれ、定期的に制御フレーム信号を送信して、相互に生存の確認と動作状態の確認を行っている。

その後、例えば、マスタであるＬ２スイッチ２００の制御部において、制御パケット処理プロセスもしくはＣＰＵがビジー状態になると、その制御部は、制御フレーム信号を、バックアップであるＬ２スイッチ１００に対し送信できない場合がある。なお、通信部は、通常ハードウェア処理であるので、制御パケット処理プロセスもしくはＣＰＵがビジー状態であっても、正常にパケット転送を行う。

こうして、マスタであるＬ２スイッチ２００からの制御フレーム信号が送信されなくなると、バックアップであるＬ２スイッチ１００では、図５に示すように、制御部１１０が、一定時間Ｔ内に、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号を受信できず、制御フレーム信号タイムアウトとなって、図３に示すように、動作状態を、バックアップ状態からバックアップ（隣接不明）状態に遷移する。制御部１１０は、バックアップ（隣接不明）状態に遷移すると、ネットワーク内に存在する管理端末（図示せず）に対し、アラームメッセージを出力する。

このようにビジー状態となったことが原因であるとすると、その後、マスタであるＬ２スイッチ２００の制御部において、ビジー状態が解除されれば、その制御部は、直ちに、バックアップであるＬ２スイッチ１００に対し、制御フレーム信号の送信を再開する。

すると、バックアップであるＬ２スイッチ１００では、図５に示すように、制御部１１０が、再び、制御フレーム信号を受信できるようになる。そして、制御部１１０は、その制御フレーム信号などに基づいてマスタ／バックアップの選択を行うが、有効ポート数などに変更がない限り、引き続きバックアップを選択することになるので、図３に示すように、動作状態をバックアップ（隣接不明）状態からバックアップ状態に遷移する。こうして、図５に示すように、再び、正常時の動作に戻ることになる。

なお、仮に、有効ポート数に変更があり、制御部１１０がマスタを選択した場合には、動作状態をバックアップ（隣接不明）状態からバックアップ（マスタ待ち）状態に遷移する。その後は、前述したとおり、Ｌ２スイッチ２００がバックアップ状態であることが確認できたら、Ｌ２スイッチ１００はマスタ状態に遷移することになる。

以上説明したように、本実施例によれば、マスタであるＬ２スイッチ２００の制御部において、制御パケット処理プロセスもしくはＣＰＵがビジー状態になり、その制御部が制御フレーム信号を送信できない場合、バックアップであるＬ２スイッチ１００において、制御部１１０が、一定時間Ｔ、その制御フレーム信号を受信しなければ、バックアップ（隣接不明）状態に遷移するため、直ちにマスタ状態になることはない。そして、Ｌ２スイッチ２００において、ビジー状態が解除され、再度、制御フレーム信号を送信できるようになった場合、Ｌ２スイッチ１００において、制御部１１０が、その制御フレーム信号を受信して、マスタ／バックアップの選択を行い、マスタを選択した場合には、動作状態をバックアップ（マスタ待ち）状態に遷移し、バックアップを選択した場合には、動作状態をバックアップ状態へ遷移するため、この場合も、ダブルマスタ状態になることはない。

図６も、図５と同様に制御フレーム信号が受信されない場合におけるＬ２スイッチ１００の動作状態の遷移と制御フレーム信号のやりとりを示す説明図である。
この場合も、Ｌ２スイッチ１００はバックアップとなっており、Ｌ２スイッチ２００はマスタとなっているものとする。

そこで、例えば、マスタであるＬ２スイッチ２００において、障害が発生したとすると、その制御部は、制御フレーム信号を、バックアップであるＬ２スイッチ１００に対し送信できない。

こうして、マスタであるＬ２スイッチ２００からの制御フレーム信号が送信されなくなると、バックアップであるＬ２スイッチ１００では、図６に示すように、制御部１１０が、一定時間Ｔ内に、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号を受信できず、図５の場合と同様に、制御フレーム信号タイムアウトとなって、動作状態をバックアップ状態からバックアップ（隣接不明）状態に遷移する。制御部１１０は、バックアップ（隣接不明）状態に遷移すると、ネットワーク内に存在する管理端末（図示せず）に対し、アラームメッセージを出力する。

これにより、ネットワークを管理する管理者は、管理端末の表示部に表示されたそのアラームメッセージを見て、Ｌ２スイッチ１００が、何らかの原因で、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号を受信できなかったことを知ることができる。

このとき、上記のように、Ｌ２スイッチ２００での障害発生が原因であるとすると、修理や取り替えなどが行われない限り、その後、いくら待っても、マスタであるＬ２スイッチ２００からバックアップであるＬ２スイッチ１００へは、制御フレーム信号は送信されない。

そこで、管理者は、アラームメッセージを見て、しばらく待っても、メッセージが解除されない場合には、管理端末を用いて、Ｌ２スイッチ１００に対し、ネットワークを介して、マスタ状態に切り換えるためのマスタ切り換えコマンドを入力する。これに対し、Ｌ２スイッチ１００において、制御部１１０が、そのコマンドを受け取ると、図３に示すように、動作状態をバックアップ（隣接不明）状態から直接マスタ状態に遷移する。

これにより、Ｌ２スイッチ１００は、バックアップからマスタに切り換わり、通信部１２０が、Ｌ２スイッチ３００〜６００に接続される各ポートをオープンにして、物理回線を介して、Ｌ２スイッチ３００〜６００との間でのデータの送受信を可能にする。
なお、上記したマスタ切り換えコマンドが、請求項におけるマスタ状態への遷移指示に相当する。

以上説明したように、本実施例によれば、マスタであるＬ２スイッチ２００において、障害が発生し、制御フレーム信号を送信できない場合、バックアップであるＬ２スイッチ１００において、制御部１１０は、一定時間Ｔ経過後、バックアップ（隣接不明）状態に遷移するが、障害発生であれば、その後も、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号の受信を期待できない。そこで、管理者によりマスタ切り換えコマンドの入力があった場合に、動作状態をマスタ状態へ遷移することにより、障害の発生しているＬ２スイッチ２００に代えて、自らマスタに切り換わることにより、ネットワークを運用系から待機系に切り換えることができ、ネットワークの冗長性が確保される。

なお、以上の説明では、Ｌ２スイッチ１００がバックアップ状態にあり、制御部１１０が、一定時間Ｔ、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号が受信できない場合に、動作状態をバックアップ状態からバックアップ（隣接不明）状態に遷移するものとして説明したが、Ｌ２スイッチ１００がバックアップ（マスタ待ち）状態にあっても、同様である。すなわち、Ｌ２スイッチ１００がバックアップ（マスタ待ち）状態にあり、制御部１１０が、一定時間Ｔ、Ｌ２スイッチ２００からの制御フレーム信号が受信できない場合は、図３に示すように、動作状態をバックアップ（マスタ待ち）状態からバックアップ（隣接不明）状態に遷移する。その後の動作は、バックアップ状態からバックアップ（隣接不明）状態に遷移した場合と同様である。

Ｄ．変形例：
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。

本発明は、ネットワークにバーチャルＬＡＮが構築されている場合にも適用可能である。バーチャルＬＡＮが構築されている場合、Ｌ２スイッチ１００の制御部１１０は、対となったＬ２スイッチ２００との間で、制御フレーム信号のやりとりを行いながら、単一もしくは複数のバーチャルＬＡＮをまとめたグループ毎に、有効ポート数，優先順位などを比較して、マスタ／バックアップの選択を行うと共に、グループ毎に、図３に示した動作状態の管理も行う。また、通信部１２０も、グループ毎に、ポートのオープン／ブロックの制御を行う。従って、或るグループでは、Ｌ２スイッチ１００がマスタ、Ｌ２スイッチ２００がバックアップとなり、別のグループでは、反対に、Ｌ２スイッチ１００がバックアップ、Ｌ２スイッチ２００がマスタとなることもある。

単一もしくは複数のバーチャルＬＡＮをまとめたグループ毎に、このような管理や制御を行うことにより、各グループにおいて、ダブルマスタ状態になることを回避することができ、各バーチャルＬＡＮ内にループが発生することがない。

上記した実施例においては、本発明を、ネットワーク中継装置の１つであるＬ２スイッチに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のネットワーク中継装置に適用するようにしてもよい。

本発明の一実施例としてのＬ２スイッチの構成を示すブロック図である。 図１に示すＬ２スイッチ１００の一接続例を示す説明図である。 図１に示すＬ２スイッチ１００における動作状態の遷移を示す状態遷移図である。 起動時におけるＬ２スイッチ１００の動作状態の遷移と制御フレーム信号のやりとりを示す説明図である。 制御フレーム信号が受信されない場合におけるＬ２スイッチ１００の動作状態の遷移と制御フレーム信号のやりとりを示す説明図である。 制御フレーム信号が受信されない場合におけるＬ２スイッチ１００の動作状態の遷移と制御フレーム信号のやりとりを示す説明図である。 ネットワーク内にループが発生した様子を示す説明図である。 対となったＬ２スイッチを示す説明図である。

符号の説明

１００〜６００...Ｌ２スイッチ
１１０...制御部
１１２...ＣＰＵ
１１４...メモリ
１２０...通信部
１２２...ネットワークインタフェース

Claims (5)

1. 少なくとも特定ネットワーク装置と対となって、ネットワーク内でのデータの中継を行うネットワーク中継装置であって、
   前記特定ネットワーク装置との間で制御フレーム信号のやりとりを行い、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号に少なくとも基づいて、マスタまたはバックアップのいずれかを選択し、その選択結果に基づいて動作状態を遷移する制御部と、
   前記制御部による制御に基づき、前記動作状態がマスタ状態にある場合には、ポートをオープンにして、該ポートに接続されている回線を介しての前記データの送受信を可能とすると共に、前記動作状態が、バックアップ状態など、前記マスタ状態以外の状態にある場合には、前記ポートをブロックして、該ポートに接続されている前記回線を不通にする通信部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記動作状態がバックアップ状態にある場合において、マスタを選択した場合、前記動作状態を第１の中間状態に遷移し、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号に基づいて前記特定ネットワーク装置がバックアップ状態であるか否かを確認し、前記特定ネットワーク装置がバックアップ状態であることを確認した場合、前記動作状態を前記第１の中間状態から前記マスタ状態へ遷移し、
   前記動作状態が前記バックアップ状態または前記第１の中間状態にある場合において、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号を、所定時間、受信しない場合、前記動作状態を前記第１の中間状態とは異なる第２の中間状態へ遷移し、その後、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号を受信した場合、マスタまたはバックアップのいずれかを選択し、マスタを選択した場合には、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記第１の中間状態へ遷移し、バックアップを選択した場合には、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記バックアップ状態へ遷移することを特徴とするネットワーク中継装置。
2. 請求項１に記載のネットワーク中継装置において、
   前記制御部は、前記動作状態が前記第２の中間状態にある場合において、外部からマスタ状態への遷移を指示された場合、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記マスタ状態へ遷移することを特徴とするネットワーク中継装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のネットワーク中継装置において、
   前記ネットワークにバーチャルＬＡＮが多数構築されている場合、前記多数のバーチャルＬＡＮをいくつかのグループに分割し、前記制御部は、前記グループ毎に、前記マスタ／バックアップの選択及び動作状態の管理を行うと共に、前記通信部も、前記グループ毎に、前記ポートのオープン／ブロックの制御を行うことを特徴とするネットワーク中継装置。
4. 少なくとも特定ネットワーク装置と対となって、ネットワーク内でのデータの中継を行うネットワーク中継装置を制御するための制御方法であって、
   （ａ）前記特定ネットワーク装置との間で制御フレーム信号のやりとりを行い、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号に少なくとも基づいて、マスタまたはバックアップのいずれかを選択し、その選択結果に基づいて動作状態を遷移する工程と、
   （ｂ）前記動作状態がマスタ状態にある場合には、ポートをオープンにして、該ポートに接続されている回線を介しての前記データの送受信を可能とすると共に、前記動作状態が、バックアップ状態など、前記マスタ状態以外の状態にある場合には、前記ポートをブロックして、該ポートに接続されている前記回線を不通にする工程と、
   を備え、
   前記工程（ａ）は、
   （ａ−１）前記動作状態がバックアップ状態にある場合において、マスタを選択した場合、前記動作状態を第１の中間状態に遷移し、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号に基づいて前記特定ネットワーク装置がバックアップ状態であるか否かを確認する工程と、
   （ａ−２）前記特定ネットワーク装置がバックアップ状態であることを確認した場合、前記動作状態を前記第１の中間状態から前記マスタ状態へ遷移する工程と、
   （ａ−３）前記動作状態が前記バックアップ状態または前記第１の中間状態にある場合において、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号を、所定時間、受信しない場合、前記動作状態を前記第１の中間状態とは異なる第２の中間状態へ遷移する工程と、
   （ａ−４）前記工程（ａ−３）の後に、前記特定ネットワーク装置からの前記制御フレーム信号を受信した場合、マスタまたはバックアップのいずれかを選択し、マスタを選択した場合には、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記第１の中間状態へ遷移し、バックアップを選択した場合には、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記バックアップ状態へ遷移する工程と、
   を備えることを特徴とするネットワーク中継装置の制御方法。
5. 請求項４に記載のネットワーク中継装置の制御方法において、
   前記工程（ａ）は、さらに、
   （ａ−５）前記動作状態が前記第２の中間状態にある場合において、外部からマスタ状態への遷移を指示された場合、前記動作状態を前記第２の中間状態から前記マスタ状態へ遷移する工程を備えることを特徴とするネットワーク中継装置の制御方法。

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