JP4628945B2

JP4628945B2 - レイヤ２ネットワーク

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Publication number: JP4628945B2
Application number: JP2005367075A
Authority: JP
Inventors: 克佳高橋; 和幸鹿島; 隆一北市
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: JP2007174119A

Description

本発明は、レイヤ２ネットワークにおける障害経路切替えに関するものである。

複数のレイヤ２スイッチから構成されるレイヤ２ネットワークにおいて、経路冗長性を持たせるためにメッシュ状やリング状のネットワークが用いられるのが一般的であるが、ネットワーク内にループがあると中継フレームが無限周回するため、ループを防ぐための制御用プロトコルが多数提案されている。

なかでも、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ（非特許文献１）で規定されるスパニングツリープロトコル（ＳＴＰ）は最も普及しているレイヤ２ネットワーク制御用プロトコルである。ＳＴＰでは、ＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）と呼ばれる制御フレームを定期的に送信することと、各スイッチにおけるフレーム中継最大遅延時間とネットワークの最大直径（任意の２点間のレイヤ２スイッチ最大数）を規定し、タイマをベースとした状態遷移を行なうことで、各レイヤ２スイッチの状態を同期させている。

ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ，１９９８Ｅｄｉｔｉｏｎ，

ＳＴＰでは、与えられたパラメータにより状態遷移タイマ時間が計算される。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準の規定値ではＢＰＤＵ送信周期は２秒、フレーム中継最大遅延時間は１秒、ネットワーク最大直径は７であり、これらのパラメータから計算されるネットワーク障害発生から経路切替までの時間は４５〜５０秒を要することとなる。また、これらのパラメータ値はある程度変更可能であるものの、標準で規定された範囲内では切り替え時間は１０秒以上となる。さらに、ネットワーク最大直径は７に固定されている。そのため、レイヤ２スイッチをリング状に構成する場合でも７台を超えてリングを構成することができない。例え、最大直径を大きな値としても、障害経路切替時間はさらに大きな値となる。

このように、ＳＴＰでは、ネットワーク障害発生時の経路切替時間が長いことと、リングネットワークを構成する際のレイヤ２スイッチ接続台数に制限があることが問題となっていた。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冗長構成を取るレイヤ２ネットワークにおいて、ネットワーク障害発生時の経路切替時間を短縮するとともにリングネットワーク構成時のレイヤ２スイッチ接続台数を拡大することができるレイヤ２ネットワークを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、マスタ装置および複数のスレーブ装置によってマスタ装置が一方の端局となるように縦列接続の論理的なグループを構成したレイヤ２ネットワークにおいて、マスタ装置は、定期的に管理フレームを送信し、各スレーブ装置は該管理フレームを受信すると前記グループに属するポートを、管理フレームは送受信するが管理フレーム以外のフレームを送受信しない状態であるブロッキング状態を解除するとともに該管理フレームをグループに沿って中継し、前記グループの端点のスレーブ装置は前記管理フレームを受信すると、該管理フレームに応答する応答管理フレームを折り返して送信し、各スレーブ装置が該応答管理フレームを前記グループに沿って中継し、マスタ装置は、前記端点のスレーブ装置からの応答管理フレームを受信すると、前記端点のスレーブ装置への前記グループ以外の経路ポートである特定のポートを前記ブロッキング状態とすることを特徴とする。また、本発明では、スレーブ装置は、前記グループに属するポートに障害を検出すると、該障害検出ポートをブロッキング状態とするとともに、マスタ装置が送信する管理フレームに応答して障害応答管理フレームを折り返して送信し、スレーブ装置は、前記障害応答管理フレームを受信すると、この障害応答管理フレームをグループに沿って中継し、マスタ装置は前記障害応答管理フレームを受信すると、前記特定ポートを中継状態として前記端局のスレーブ装置への経路を生成するとともに、管理フレームにブロッキング解除抑止指示を含めてスレーブ装置に送信することを特徴とする。

この発明によれば、障害経路切替時間は管理フレームの送信周期に依存することとなるが、管理フレーム送信周期を短くすることで、高速に障害経路切替を行なうことが可能となる。さらに、ＳＴＰではネットワークの最大直径を考慮したタイマで状態遷移を行なうために最大直径が制限されていたのに対し、本発明では、障害状態のポートを持つスレーブ装置がブロッキング解除指示を格納した障害応答管理フレームを送信することでブロッキング状態の遷移を行なうため、最大直径の制約が不要となり、多数の装置でリングネットワークを構成することが可能となる。

以下に、本発明にかかるレイヤ２ネットワークの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、複数のネットワーク構成装置を接続して構成されるリング型ネットワークの正常時の状態を示すものである。図１において、ネットワーク構成装置の一つであるマスタ装置１０と、同ネットワーク構成装置の一つである複数のスレーブ装置１１〜１５は、リング状に接続されたリングネットワークを構成している。グループ１００はこれらのネットワーク構成装置上に論理的に構成されたグループであり、複数のネットワーク構成装置を縦列接続することによって構成されている。管理フレーム１０１はマスタ装置１０の送信するフレームであり、応答管理フレーム１０２は端局のスレーブ装置１５が管理フレーム１０１の受信に応答して送信するフレームである。グループ１００の一方の端局であるマスタ装置１０は、ポート２０を介して他方の端局であるスレーブ装置１５と接続している。端末３０１はスレーブ装置１１に接続し、端末３０２はスレーブ装置１４に接続している。

図１において、グループ１００はあらかじめ管理者により定義されたもので、各ネットワーク構成装置においてグループに属するポートを個別に定義する。このポート定義は、グループメンバポートとして管理してもよいし、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑによって規定されるバーチャルＬＡＮ（ＶＬＡＮ）として定義してもよい。本実施例では、ＶＬＡＮを使用した例について説明する。

マスタ装置１０、スレーブ装置１１、１２、１３、１４、１５をこの順に縦列に接続し、これらの間でグループ１００に相当する制御用ＶＬＡＮが定義されているものとする。マスタ装置１０において、制御用ＶＬＡＮはスレーブ装置１１と接続するポートにのみ定義され、スレーブ装置１５においては、スレーブ装置１４と接続するポートにのみ定義され、スレーブ装置１１、１２、１３、１４においては、隣接するマスタ装置またはスレーブ装置と接続する２ポートに制御用ＶＬＡＮが定義されている。

グループ１００の両端に位置するマスタ装置１０とスレーブ装置１５を接続することで、リングネットワークが構成されている。データ中継用のＶＬＡＮは制御用ＶＬＡＮとは別に、全ネットワーク構成装置にわたり定義されているものとする。

つぎに、図１に示すリング型ネットワークの正常時の動作について説明する。マスタ装置１０は、図２に示すような管理フレーム１０１を定期的にグループ１００に属するポートに送信している。図２に示すように、管理フレーム１０１は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑによって規定されたＶＬＡＮタギングを利用した、宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＴＰＩＤ（Tag Protocol Identifier）、ＣＦＩ／ＶＩＤ（Canonical Format Indicator/VLAN Identifier）、Ｌｅｎｇｔｈを含むフレームヘッダ部３２９、プロトコル種別３３０、フレーム種別３３１、ブロッキング解除指示３３２、アドレステーブルフラッシュ指示３３３の各フィールドを有し、フレーム種別３３１には、管理フレームを示す情報を格納する。

このような管理フレーム１０１はスレーブ装置１１に到着し、スレーブ装置１１は該管理フレーム１０１をグループ１００すなわち制御用ＶＬＡＮに沿って中継するとともに、自装置でも受信する。その他のスレーブ装置１２、１３、１４においても同様に管理フレーム１０１を中継してゆく。

グループ１００が１ポートにのみ定義されることで自身をグループの端点と認識するスレーブ装置１５は、管理フレーム１０１を受信すると、これに応答して、図３に示すような応答管理フレーム１０２を折り返して送信する。このように、管理フレーム１０１は、縦列接続されたグループ１００の端局のスレーブ装置１５で終端される。図３に示すように、応答管理フレーム１０２は、管理フレーム１０１と同様のフレームヘッダ部３２９、プロトコル種別３３０、フレーム種別３３４の各フィールドを有し、フレーム種別３３４には、応答管理フレームを示す情報を格納する。スレーブ装置１４、１３、１２、１１は管理フレーム１０１の場合と同様に、応答管理フレーム１０２を中継してゆく。

マスタ装置１０は端局のスレーブ装置１５からの応答管理フレーム１０２を受信すると、グループ１００上に障害箇所がないものと判定し、端局のスレーブ装置１５と接続するためのポート２０をブロッキング状態とするとともに、送信する管理フレーム内のブロッキング解除指示３３２を有効（オン）にする（図２参照）。ブロッキング状態とは、管理フレーム１０１の送受信を行なうが、それ以外のフレームの送受信を行なわないポート状態である。応答管理フレーム１０２も、マスタ装置１０で終端される。

管理フレーム１０１内のブロッキング解除指示３３２がオンである場合、管理フレーム１０１を受信した各スレーブ装置１１〜１５は、ブロッキング状態のポートがあれば、該ポートのブロッキング状態を解除して中継状態とし、管理フレーム１０１以外のフレームも送受信を可能とする。管理フレーム１０１は、前述と同様にして、スレーブ装置１１、１２、１３、１４で中継され、スレーブ装置１５に到達する。スレーブ装置１５は、管理フレーム１０１を受信すると、前述と同様にして、応答管理フレーム１０２を折り返して送信する。この応答管理フレームは、スレーブ装置１４、１３、１２、１１で中継され、マスタ装置１０で受信される。

このように、リングネットワーク上でマスタ装置１０がブロッキングポートを持ち、その他のリング上のポートが中継状態となるため、任意の二点間の経路が一意となり、ループすることなく通信が可能となる。

図１の例では、端末３０１と端末３０２間の通信は、データ中継用ＶＬＡＮ上でスレーブ装置１１、１２、１３、１４を経由して行なわれる。また、ブロードキャストフレームなどのフラッディングフレームはブロッキング状態であるマスタ装置１０のポート２０で廃棄されるため、ループが生じることはない。

次に、ネットワーク障害が発生した場合について説明する。図４は、図１に示すリング型ネットワークの障害時の状態を示すものである。図４においては、スレーブ装置１２のポート２１と、スレーブ装置１３のポート２２を接続するリンク上の障害箇所４０で障害が発生していることを示している。障害応答管理フレーム１０３は、リンク障害を検出したスレーブ装置（この場合スレーブ装置１２）が管理フレーム１０１を受信すると、マスタ装置に対し送信するフレームである。

つぎに、図４を用いてリング型ネットワークの障害発生時の動作について説明する。スレーブ装置１２のポート２１とスレーブ装置１３のポート２２を接続するリンク上の障害箇所４０でリンクが切断されたとき、スレーブ装置１２、１３はそれぞれリンク障害を検出する。

スレーブ装置１２では、マスタ装置１０の送信した管理フレーム１０１を受信したとき、グループ１００に相当する制御用ＶＬＡＮが定義されているポート２１が障害状態ならば、この障害検出ポート２１をブロッキング状態にするとともに、マスタ装置１０に向けて、図５に示すような障害応答管理フレーム１０３を折り返して送信する。図５に示すように、障害応答管理フレーム１０３は、管理フレーム１０１と同様のフレームヘッダ部３２９、プロトコル種別３３０、フレーム種別３３５、ブロッキング解除指示３３２の各フィールドを有し、フレーム種別３３５には、障害応答管理フレームを示す情報を格納する。障害応答管理フレーム１０３内のブロッキング解除指示３３２を有効（オン）として、マスタ装置１０に向けて送信される。また、リンク障害を検出したスレーブ装置１３も、グループ１００に属する障害ポート２２をブロッキング状態とする。

スレーブ装置１１では、障害応答管理フレーム１０３をマスタ装置１０に中継するとともに、障害応答管理フレーム１０３を受信する。スレーブ装置１１では、障害応答管理フレーム１０３内のブロッキング解除指示３３２が有効（オン）であるので、ブロッキング状態のポートがあれば中継状態に遷移させる。一方、マスタ装置１０は、ブロッキング解除指示が有効である障害応答管理フレーム１０３を受信すると、グループ１００上に障害箇所があるものと判定し、ポート２０のブロッキング状態を解除するとともに、つぎのサイクルで送信する管理フレーム１０１内のブロッキング解除指示３３２を無効（オフ）にする。なお、この場合は、ブロッキング解除指示フィールド３３２を無効にするようにしたが、ブロッキング解除抑止を指示する別のフィールドを設け、このブロッキング解除抑止指示フィールドを有効状態にするようにしてもよい。

このブロッキング解除指示３３２が無効（オフ）である管理フレーム１０１は、スレーブ装置１１によって中継されて、スレーブ装置１２で受信される。スレーブ装置１２では、この管理フレーム１０１を受信すると、障害ポート２１のブロッキング状態を維持するとともに、前記同様、ブロッキング解除指示３３２が有効（オン）である障害応答管理フレーム１０３をマスタ装置１０に送信する。このような動作が、障害が回復するまで繰り返される。

このように、ネットワーク上に障害が発生した場合には、グループ上の障害を検出したマスタ装置１０がブロッキング状態にあったポート２０を中継状態に遷移させることで代替経路の提供が可能となる。また、障害状態でフレーム送受信不能のポート（ブロッキングポート）を持つネットワーク構成装置がブロッキング解除指示を格納した障害応答管理フレーム１０３を送信することで、グループ１００内でフレーム中継不能なポートが確実に存在することとなり、ループを防ぐことが可能となる。

図４の例では、端末３０１と端末３０２間のデータ通信は、データ中継用ＶＬＡＮ上で、代替経路、すなわちスレーブ装置１１、マスタ装置１０、スレーブ装置１５、スレーブ装置１４を経由して行なわれる。

つぎに、図６を用いてリング型ネットワークの障害回復時の動作について説明する。障害箇所４０のリンク障害が回復すると、スレーブ装置１２、１３はそれぞれリンク障害回復を検出する。

スレーブ装置１２、１３では、リンク障害回復を検出しても、ポート２１，２２のブロッキング状態を維持する。しかし、リンク障害が回復しているので、マスタ装置１０からの管理フレーム１０１は、スレーブ装置１２、ポート２１、２２を介してスレーブ装置１３まで中継される。その後、管理フレーム１０１はスレーブ装置１３、１４を中継され、スレーブ装置１５に受信される。したがって、スレーブ装置１５は応答管理フレーム１０２を折り返して送信する。応答管理フレーム１０２はグループ１００に沿って中継され、マスタ装置１０に到着する。

マスタ装置１０では、応答管理フレーム１０２を受信することでグループ１００上に障害箇所がないものと判定し、中継状態であったポート２０をブロッキング状態とするとともに、ブロッキング解除指示３３２を有効（オン）とした管理フレーム１０１をつぎのサイクルに送信する。スレーブ装置１２、１３では、ブロッキング解除指示３３２が有効（オン）である管理フレーム１０１を受信すると、ブロッキング状態にあったポート２１、２２を中継状態に遷移させる。これにより、ネットワークは、図１と同様な通常状態に復帰する。したがって、この後は、端末３０１と端末３０２間の通信は、データ中継用ＶＬＡＮ上でスレーブ装置１１、１２、１３、１４を経由して行なわれる。

実施の形態１においては、障害経路切替時間は管理フレーム１０１の送信周期に依存することとなるが、管理フレーム送信周期を短くすることで、高速に障害経路切替を行なうことが可能となる。さらに、ＳＴＰではネットワークの最大直径を考慮したタイマで状態遷移を行なうために最大直径が制限されていたのに対し、実施の形態１では、障害状態のポートを持つネットワーク構成装置がブロッキング解除指示を格納した障害応答管理フレーム１０３を送信することでブロッキング状態の遷移を行なうため、最大直径の制約が不要となり、多数の装置でリングネットワークを構成することが可能となる。

なお、上記実施の形態１では、障害を検出したスレーブ装置１２は、マスタ装置１０から定期的に送信される管理フレーム１０１に応答してブロッキング解除指示３３２を有効とした障害応答管理フレームをマスタ装置１０に送信し、マスタ装置１０はこの障害応答管理フレームを契機としてポート２０を中継状態とする経路切替を行うようにしたが、障害を検出したスレーブ装置が障害検出を契機として、マスタ装置に対して管理フレーム送信要求メッセージフレームを送信し、マスタ装置が該管理フレーム送信要求メッセージフレームを受信すると直ちに経路切替えを行うようにして、障害による経路切替を高速化してもよい。

また、各ネットワーク構成装置がアドレス学習機能を持ち、中継するフレームの送信元アドレスと受信ポートの関連付けを学習する場合は、障害を検出したスレーブ装置１２および１３が、アドレス学習テーブルのエントリの削除を促すメッセージフレームを非障害ポートから送信し、該フレームを受信した各ネットワーク構成装置装置がアドレス学習テーブルのエントリの削除を行うことで、経路切替を高速化してもよい。また、各ネットワーク構成装置がアドレス学習機能を持ち、中継するフレームの送信元アドレスと受信ポートの関連付けを学習する場合は、障害回復により中継状態からブロッキング状態に遷移したマスタ装置１０が、図２に示すように、アドレス学習テーブルのエントリの削除を促すアドレステーブルフラッシュ指示３３３を管理フレーム１０１に格納して送信し、該管理フレーム１０１を受信した各ネットワーク構成装置がアドレス学習テーブルをフラッシュ（エントリの削除）することで、経路切替を高速化してもよい。

また、ネットワーク障害回復を検出したスレーブ装置１２、１３では、障害発生から一定時間経過するまでの間はポートの障害状態を維持するようにすれば、ネットワーク経路の多頻度の切り替わりや、管理フレームの行き違いによるネットワーク構成装置間の状態不整合を防ぎ、ネットワークを安定化させることが可能となる。

ところで、マスタ装置１０やスレーブ装置１１〜１５が管理系フレーム（管理フレーム１０１、応答管理フレーム１０２、障害応答管理フレーム１０３）を送信する際に、当該フレームは管理系フレームであって通常データフレームではないことを識別させる管理フレーム識別子を管理系フレームに格納し、各ネットワーク構成装置では管理系フレームを受信した際にまず管理フレーム識別子を判定し、管理フレーム識別子が検出された場合は、該フレームを優先中継するようにしてもよい。なお、この管理フレーム識別子は、管理フレーム１０１、応答管理フレーム１０２、障害応答管理フレーム１０３におけるフレーム種別３３５とは別のフィールドとして、各管理系フレームに挿入される。すなわち、管理フレーム識別子は、ＭＡＣフレームのアドレス部に格納してもよいし、ＶＬＡＮタグのＶＩＤとして格納してもよいし、さらに、特定のＶＬＡＮの特定の宛先アドレス、というように複数のフィールドを組み合わせて表してもよい。

図７は、管理フレーム識別子による経路切替を行うことが可能なネットワーク構成装置２００の内部構成図の一例である。図７に示すように、ネットワーク構成装置２００は、管理フレーム識別子検査部２０１、２０２と、管理フレーム優先中継パス２０３、２０４と、管理フレーム優先バッファ２０５、２０６と、グループ１００の定義されたポートに対応するインタフェース部２１１、２１２と、その他のインタフェース部２１３と、スイッチＬＳＩなどのハードウェアで構成される中継機能部２４１と、装置全体の管理や管理系フレームの処理を行なう制御処理部２４２とを備えている。２２１、２２２、２２３は他の装置と接続するリンクである。

一般的なレイヤ２スイッチは、ハードウェアによる中継機能部２４１とソフトウェアによる制御処理部２４２を持ち、中継フレームはハードウェアによる高速な中継が行なわれる。しかし、この場合は、管理フレームを中継機能部２４１を経由させたときに他の中継フレームと競合して管理フレームが廃棄されることが考えられる。図７のネットワーク構成装置２００では、このような一般的なレイヤ２スイッチに対し、管理フレーム識別子検査部２０１、２０２と、管理フレーム優先中継パス２０３、２０４と、管理フレーム優先バッファ２０５、２０６とを追加している。

図７におけるネットワーク構成装置２００を図１のスレーブ装置１１に適用した場合について説明する。スレーブ装置１１すなわちネットワーク構成装置２００は、グループ１００の制御用ＶＬＡＮを定義し、インタフェース部２１１および２１２のポートを該ＶＬＡＮのメンバポートとして定義している。

ネットワーク構成装置２００はグループ１００の定義されたインタフェース部２１１からフレームを受信すると、管理フレーム識別子検査部２０１において、管理フレーム識別子の含まれる箇所を検査する。その結果、管理フレーム識別子が検出された場合は、該フレームを管理フレーム優先中継パス２０３を経由し、管理フレーム優先バッファ２０５に送る。同時に、管理フレーム識別子検査部２０１は該フレームをコピーし、中継機能部２４１へ送る。このフレームは中継機能部２４１を介して制御処理部２４２へ送られる。

管理フレーム優先バッファ２０５では、中継機能部２４１から送られた一般フレームに優先して管理フレームを出力し、もう一方の制御用ＶＬＡＮ定義ポートであるインタフェース部２１２に送る。インタフェース部２１２はリンク２２２へ該フレームを送信する。

リンク２２２から管理系フレームを受信した場合、この管理系フレームは、管理フレーム識別子検査部２０２、管理フレーム優先中継パス２０４、管理フレーム優先バッファ２０６を経由して、同様に優先中継される。

なお、管理フレーム識別子検査部２０１、２０２と管理フレーム優先中継パス２０３、２０４および管理フレーム優先バッファ２０５、２０６は、中継機能を実現するスイッチＬＳＩ等が優先制御機能を内蔵している場合はスイッチＬＳＩ内部の機能を用いて実現してもよい。

このように、図７に示すネットワーク構成装置を採用すれば、各装置で管理系フレームを優先中継させることで、管理系フレームを確実かつ迅速に伝達させることが可能となり、経路切替時間の短縮と、管理系フレームの行き違いや廃棄によるネットワーク構成装置間の状態不整合を防ぎ、ネットワークを安定化させることが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１では、正常状態からネットワーク障害が発生および回復した場合について説明したが、実施の形態２では、ネットワーク障害が発生した状態でネットワーク構成装置がそれぞれ起動した場合について説明する。

図８は、ネットワーク障害が発生した状態でネットワーク構成装置がそれぞれ起動してから一定時間を経過する前の状態を示すネットワーク構成図の一例である。図８において、ポート２２、２３はスレーブ装置１３においてグループ１００を定義したポートである。図９は、ネットワーク障害が発生した状態でネットワーク構成装置がそれぞれ起動してから一定時間を経過した後の状態を示すネットワーク構成図である。図９において、タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０４は、スレーブ装置１３がポート２３から送信するフレームである。

図８では、障害箇所４０においてリンク障害が発生した状態で、マスタ装置１０、スレーブ装置１１、１２、１３、１４、１５がそれぞれ起動し、動作している状態を示している。ここで、各装置は装置起動時にポートをブロッキング状態として起動するものとする。マスタ装置１０からの管理フレーム１０１を受信可能なスレーブ装置１１および１２は、リンク障害を検出しているスレーブ装置１２の送信する障害応答管理フレーム１０３中のオンであるブロッキング解除指示３３２により、ブロッキング状態の各ポートを中継状態に遷移させ、一般中継データフレームが到達可能な状態となっているが、スレーブ装置１３、１４、１５は管理フレーム１０１を受信できないため、ポートをブロッキング状態のままとしている。また、マスタ装置１０は、オンであるブロッキング解除指示３３２を含む障害応答管理フレーム１０３により、ブロッキング状態にある各ポート（ポート２０も含む）を中継状態に遷移させる。

実施の形態２では、各スレーブ装置１１〜１５は管理フレーム１０１の到着間隔を監視し、一定時間以上経過した場合はタイムアウトを検出する。図８において、スレーブ装置１３はタイムアウトを検出した際に、グループ１００に相当する制御用ＶＬＡＮを定義したポート２２が障害状態にある場合は、他方のポート２３からタイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０４を送信する。スレーブ装置１３は、タイムアウトを検出した後も、マスタ装置からの制御フレームを受信せず、ポート障害を検出した状態が続く間は、定期的に該タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０４を送信する。

タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０４はグループ１００に相当する制御用ＶＬＡＮに沿って、グループ１００の端点であるスレーブ装置１５まで中継されるとともに、各スレーブ装置１４，１５で受信される。

一方、スレーブ装置１４、１５でも、管理フレーム１０１の未着により前述のタイムアウトを検出した状態となる。タイムアウトを検出した状態で、タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０４を受信した場合、スレーブ装置は、ブロッキング状態にあるポートを中継状態に遷移するよう動作する。したがって、ネットワーク全体では、図９のように障害検出箇所を除く全てのポートが中継状態となり、端末３０１と端末３０２間の通信は、スレーブ装置１１、マスタ装置１０、スレーブ装置１５、１４を経由して行なわれる。

次に、図１０および図１１に従って複数の障害箇所が同時期に回復した場合の動作について説明する。図１０は、複数箇所でネットワーク障害が発生している状態を示している。図１１は、複数箇所でネットワーク障害が回復した直後の状態を示している。

図１０および図１１において、障害箇所４１はスレーブ装置１４、１５を接続するリンク上のリンク障害、ポート２４、２５はスレーブ装置１４においてグループ１００を定義したポート、タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０５は、スレーブ装置１４が送信するフレームである。

図１０において、障害箇所４０および４１でリンク障害が発生しており、スレーブ装置１２、１３、１４、１５はそれぞれリンク障害を検出している。またスレーブ装置１３、１４、１５はマスタ装置からの管理フレーム１０１を受信できないため、タイムアウトを検出している。スレーブ装置１３は、タイムアウト検出時にグループ１００に相当する制御用ＶＬＡＮを定義したポート２２が障害状態にあるため、他方のポート２３からタイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０４を送信する。また、スレーブ装置１４も、タイムアウト検出時にグループ１００に相当する制御用ＶＬＡＮを定義したポート２５が障害状態にあるため、他方のポート２４からタイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０５を送信する。これらのフレームによりスレーブ装置１３および１４はそれぞれポート２３、２４を中継状態としている。なお、スレーブ装置１５はタイムアウト検出時に制御用ＶＬＡＮを定義したポートが障害状態にあるが、制御用ＶＬＡＮがその他のポートに定義されていないため、タイムアウトブロッキング解除通知フレームは送信せず、ブロッキング状態にあった自装置のポート８０を中継状態に遷移させるのみである。

いま、スレーブ装置１３、１４がほぼ同時にタイムアウトブロッキング解除通知フレームを送信し、それらのフレームが互いに受信されるまでの間に、障害箇所４０および４１の障害が回復したと仮定する。すると、図１１に示すように、スレーブ装置１３、１４は互いの送信したタイムアウトブロッキング解除通知フレームを受信および中継し、ブロッキング状態のポートを中継状態に遷移させる。タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０４はスレーブ装置１５に到達し、これによりスレーブ装置１５の制御用ＶＬＡＮを定義したポートのブロッキングを解除して中継状態にする。

一方、図１１に示すように、タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０５は、スレーブ装置１２で受信される。スレーブ装置１２では、タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０５を受信した際に、マスタ装置１０からの管理フレーム１０１を定期的に受信しているため、タイムアウト状態にはない。そのため、スレーブ装置１２は、タイムアウトブロッキング解除通知フレーム１０５を中継せず、廃棄するとともに、ブロッキング解除も行なわないように動作する。

このように実施の形態２では、上記のような稀なタイミングで複数箇所の障害が回復し、タイムアウトブロッキング解除通知フレームの行き違いが発生しても、タイムアウト未検出であるネットワーク構成装置が該タイムアウトブロッキング解除通知フレームを廃棄するよう動作することにより、リングネットワーク上の少なくとも１箇所をブロッキング状態に維持することが可能であるため、ループを生じることはない。

なお、図１１の状態から、マスタ装置１０からの管理フレーム１０１がグループ１００に沿って中継され、グループ１００の端点であるスレーブ装置１５から折り返しの応答管理フレームが送信され、該応答管理フレームを受信したマスタ装置１０がポート２０をブロッキング状態に遷移し、以後の管理フレーム１０１にブロッキング解除指示３３２を格納し、該フレームを中継および受信したスレーブ装置１２がブロッキング状態にあるポート２１を中継状態に遷移させるため、その後、ネットワークは図１に示したものと同様な通常状態となる。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、本発明にかかわるネットワーク構成装置によってのみ構成されたネットワークについて示したが、実施の形態３では、本発明にかかわるネットワーク構成装置と一般的なレイヤ２スイッチが混在するネットワークについて説明する。

図１２は、上記混在ネットワークを示すものであり、スレーブ装置１３とスレーブ装置１５の間に、一般的なレイヤ２スイッチ３４が介在している。図１２において、ポート２６はスレーブ装置１５においてグループ１００を定義するポート、状態確認フレーム１１１〜１１８は本発明にかかわるネットワーク構成装置が送信するフレーム、障害箇所４２はスレーブ装置１５とレイヤ２スイッチ３４の間のリンク障害箇所である。

図１３は、レイヤ３スイッチを含むリングネットワークを構成した場合のネットワーク構成図である。図１３において、レイヤ３スイッチ３０は、レイヤ３ネットワーク３１を構成するレイヤ３スイッチであり、かつ、マスタ装置１０およびスレーブ装置１１〜１７と共に、レイヤ２のリングネットワークを構成するものである。なお、一般的なレイヤ３スイッチは、レイヤ２スイッチ機能も有するため、レイヤ３スイッチ３０は図１３のリングネットワークではレイヤ２スイッチとして隣接のスレーブ装置１３，１４に接続している。

図１２において、リング上に挿入したレイヤ２スイッチ３４では、制御用ＶＬＡＮと同じＶＬＡＮが定義されており、レイヤ２スイッチ３４では前述した管理系フレームなどを該ＶＬＡＮに沿って単にハードウェア中継するのみである。一般的なレイヤ２スイッチ３４を接続したことは、隣接するスレーブ装置１３、１５には予め設定されているものとする。

図１２において、レイヤ２スイッチ３４以外のネットワーク構成装置、すなわちマスタ装置１０、スレーブ装置１１〜１３、１５は、グループ定義された各ポートから、図１４に示したような状態確認フレームを定期的に送信する。図１２において、マスタ装置１０は状態確認フレーム１１１を、スレーブ装置１１は状態確認フレーム１１２および１１３を、スレーブ装置１２は状態確認フレーム１１４および１１５を、スレーブ装置１３は状態確認フレーム１１６および１１７を、スレーブ装置１５は状態確認フレーム１１８を、それぞれ定期的に送信している。

状態確認フレームは、図１４に示すように、宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、ＴＰＩＤ（Tag Protocol Identifier）、ＣＦＩ／ＶＩＤ（Canonical Format Indicator/VLAN Identifier）、Ｌｅｎｇｔｈを含む、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑによって規定されたＶＬＡＮタギングを利用したフレームヘッダ部３２９、プロトコル種別３３０、フレーム種別３３８の各フィールドを有し、フレーム種別３３８には、状態確認フレームを示す情報が格納される。

レイヤ２スイッチ３４以外のネットワーク構成装置は、ポート毎にタイマを持ち、状態確認フレームを受信するごとに該タイマのリセットを行ない、タイマが満了すると、該ポートの障害検出とみなす。

図１２のように一般的なレイヤ２スイッチ３４をリング上に挿入し、障害箇所４２でリンク障害が発生した場合、障害箇所４２とスレーブ装置１３との間にはレイヤ２スイッチ３４が介在しているので、スレーブ装置１３では直接的にはリンク障害を検出できず、この結果、マスタ装置からの管理フレーム１０１に応答して先の図５に示した障害応答管理フレーム１０３をマスタ装置１０に対し送信することはない。したがって、この段階では、マスタ装置１０ではグループ１００上の障害を検出できない。一方、スレーブ装置１５では、ポート２６のリンク障害を直接的に検出できるので、ポート２６を前記と同様にしてブロッキング状態とする。

しかしその後、スレーブ装置１３では、障害箇所４２のためにスレーブ装置１５からの状態確認フレーム１１８が到着せずにタイムアウトとなり、ポート２３を論理的な障害状態として検出する。したがって、スレーブ装置１３は、マスタ装置１０からの管理フレーム１０１に対する、図５に示した障害応答管理フレーム１０３をマスタ装置１０に向けて送信する。この障害応答管理フレーム１０３の受信により、マスタ装置１０はグループ１００上に障害箇所があるものと判定し、ポート２０のブロッキング状態を解除するとともに、送信する管理フレーム１０１内のブロッキング解除指示３３２をオフとする。

また、スレーブ装置１３は論理的な障害状態であるポート２３へは状態確認フレーム１１７以外の制御フレームは送信しない。しかし、スレーブ装置１３はポート２３を論理的な障害状態とみなしつつ、該ポート２３がレイヤ２スイッチが接続されたポートであれば、一般のデータフレームの中継は行なう。そのため、図１２における端末３０１と端末３０２間の通信は、スレーブ装置１１、１２、１３、レイヤ２スイッチ３４を経由して行なわれる。したがって、障害箇所４２を除いた全区間でネットワークが利用可能となる。

障害箇所４２の障害が回復した場合は、状態確認フレーム１１７、１１８はスレーブ装置１５、１３にそれぞれ到着するため、各スレーブ装置１３，１５はタイムアウト状態を解除する。また、スレーブ装置１３では管理フレームのポート２３への中継を行なう。したがって、スレーブ装置１５が管理フレーム１０１に応答して、図３に示した応答管理フレーム１０２を折り返して送信するようになる。この結果、マスタ装置１０はポート２０をブロッキング状態として、オンのブロッキング解除指示３３２を含む管理フレーム１０１を送信することになる。この管理フレーム１０１を受信したスレーブ装置１５がブロッキング状態のポート２６を中継状態に遷移させる。このようにして、ループを生じることなくネットワーク経路の切り替えが可能となる。

このように実施の形態３によれば、グループを定義したポートから定期的に状態確認フレームを送信するとともに、該ポートごとにタイマを持ち、状態確認フレームを受信するごとに該タイマのリセットを行ない、タイマが規定値に到達したことによりポートの障害検出とみなすようにしているので、一般のレイヤ２スイッチが混在するネットワークにおいても、ループを生じることなくネットワーク経路の切り替えが可能となり、柔軟なネットワーク構成が可能となる。例えば、図１３に示したように、一般的なレイヤ３スイッチで２ポートに属するＶＬＡＮを定義し、それら２ポートに、マスタ装置１０、スレーブ装置１１〜１７をリング状に接続するなどのネットワーク構成を実現することができる。

なお、状態確認フレームの送受信を、図７に示した制御処理部２４２が行なうようにすれば、装置の故障などにより制御処理部２４２の機能が動作不能となった場合に、隣接する装置がタイムアウトを検出して故障装置とのリンクを障害状態とみなして動作するため、故障装置をネットワークから切り離し、ネットワークを安定化させるなどの効果が得られる。

実施の形態４．
実施の形態３では、一般的なレイヤ２スイッチ１台を含むネットワークについて説明したが、実施の形態４では、図１５などを用いて一般的なレイヤ２スイッチを２台を含むネットワークについて説明する。図１５は、一般的なレイヤ２スイッチを２台を含むネットワークを示すものである。図１５において、レイヤ２スイッチ３３、３４はリングネットワークに連続して挿入されている一般的なレイヤ２スイッチであり、障害箇所４３はレイヤ２スイッチ３３と３４との間のリンク障害箇所である。

図１５において、リング上に挿入したレイヤ２スイッチ３３、３４では、先の実施の形態３と同様に、制御用ＶＬＡＮと同じＶＬＡＮが定義されており、レイヤ２スイッチ３３、３４は、前述した管理系フレームなどを該ＶＬＡＮに沿って単にハードウェア中継するのみである。レイヤ２スイッチ３３、３４を接続したことは、隣接するスレーブ装置１２、１５には予め設定されているものとする。また、レイヤ２スイッチ３３、３４では、ＳＴＰを動作させるものとする。

レイヤ２スイッチ３３、３４以外のネットワーク構成装置、すなわちマスタ装置１０，スレーブ装置１１，１２、１５は、グループ定義された各ポートから、定期的に、前述した状態確認フレームを送信する。図１５において、マスタ装置１０は状態確認フレーム１１１を、スレーブ装置１１は状態確認フレーム１１２および１１３を、スレーブ装置１２は状態確認フレーム１１４および１１５を、スレーブ装置１５は状態確認フレーム１１８を、それぞれ定期的に送信している。先の実施の形態３と同様、レイヤ２スイッチ３３、３４以外の各ネットワーク構成装置では、ポート毎にタイマを持ち、状態確認フレームを受信するごとに該タイマのリセットを行ない、タイマが満了すると、該ポートの障害検出とみなす。

図１５のように一般的なレイヤ２スイッチ３３、３４がリング上に連続して挿入され、それらの間の障害箇所４３でリンク障害が発生した場合、スレーブ装置１２および１５ではリンク障害を直接的に検出することができない。

しかしその後、スレーブ装置１２では、障害箇所４３のためにスレーブ装置１５からの状態確認フレーム１１８が到着せずにタイムアウトとなり、ポート２１を論理的な障害状態として検出する。これによりスレーブ装置１２は、マスタ装置１０からの管理フレーム１０１に対する障害応答管理フレーム１０３を送信する。そのため、マスタ装置１０はグループ１００上に障害箇所があるものと判定し、ポート２０のブロッキング状態を解除するとともに、送信する管理フレーム１０１内のブロッキング解除指示３３２をオフとする。

この場合、スレーブ装置１２では、前記同様、論理的な障害状態であるポート２１へは状態確認フレーム以外の制御フレームは送信しない。しかし、スレーブ装置１２はポート２１を論理的な障害状態とみなしつつ、該ポート２１がレイヤ２スイッチが接続されたポートであれば、一般のデータフレームは中継を行なう。また、スレーブ装置１５においても、ポート２６を論理的な障害状態とみなしつつ、該ポートがレイヤ２スイッチが接続されたポートであれば、一般のデータフレームは中継を行なう。したがって、障害箇所４３を除いた全区間でネットワークが利用可能となり、端末３０１と端末３０２間の通信も可能となる。

なお、レイヤ２スイッチ３３および３４はＳＴＰを動作させているためそれぞれ、図１６に示すような制御フレームであるＢＰＤＵを定期的に送信しているが、隣接するスレーブ装置１２および１５はＢＰＤＵを受信せず廃棄する。そのためレイヤ２スイッチ３３および３４はそれぞれがルートブリッジとして動作し、送信するＢＰＤＵのルートＩＤ（図１６参照）には自装置のＩＤを格納している。

障害箇所４３の障害が回復した場合は、レイヤ２スイッチ３３および３４は一方をルートブリッジとして選択し、送信するＢＰＤＵのルートＩＤが同一の値となる。図１５においては、レイヤ２スイッチ３４がルートブリッジに選択されたものとすると、レイヤ２スイッチ３３の送信するＢＰＤＵのルートＩＤは、分断回復により変化することとなる。

スレーブ装置１２では、受信するＢＰＤＵのルートＩＤが変化した場合は、その受信ポート２１をブロッキング状態に遷移させる。また、該ポート２１への管理フレームの中継を再開する。レイヤ２スイッチ３３および３４は、ＳＴＰの遷移時間が経過すると、管理フレームの中継を開始する。したがって、マスタ装置１０の送信する管理フレーム１０１はスレーブ装置１５へ到達し、スレーブ装置１５の送信する応答管理フレーム１０２によりマスタ装置１０はポート２０をブロッキング状態として、オンのブロッキング解除指示３３２を含む管理フレーム１０１を送信する。該管理フレーム１０１を受信したスレーブ装置１２では、ブロッキング状態のポート２１を中継状態に遷移させる。このようにして、ループを生じることなく、ネットワーク経路の切り替えが可能となる。

なお、ＢＰＤＵのルートＩＤ変更によりブロッキング状態に遷移したスレーブ装置１２のポート２１は、ＢＰＤＵに含まれるフォワードディレイ値（ＦｏｒｗａｒｄＤｅｌａｙ）３２１×２＋状態確認フレームの未受信タイムアウト時間以上経過した場合は、ブロッキング状態を解除する。これにより、もしスレーブ装置１５が故障等により非運用状態にある場合でも、レイヤ２スイッチ３３および３４への接続性を復旧させることが可能となる。

実施の形態４によれば、グループを定義したポートから定期的に状態確認フレームを送信するとともに、該ポートごとにタイマを持ち、状態確認フレームを受信するごとに該タイマのリセットを行ない、タイマが規定値に到達したことによりポートの障害検出とみなすことに加え、受信するＢＰＤＵのルートＩＤ変化を監視し、変化があった場合には該ポートをブロッキングすることと、その後一定時間にわたり状態確認フレームを受信しない場合はブロッキング解除するようにしているので、一般のレイヤ２スイッチが２台以上連続して含まれるネットワーク構成においても、ループを生じることなくネットワーク経路の切り替えが可能となり、柔軟なネットワーク構成が可能となる。

実施の形態５．
実施の形態５では、隣接するネットワーク構成装置間の状態確認の詳細について説明する。図１７は、状態確認フレームの送受信に関するネットワーク構成装置の内部構成図の一例である。

図１７において、ネットワーク構成装置９０および９１は、物理送信部９３と物理受信部９４を互いに接続し、双方向のリンクにより接続されている。状態確認フレーム処理部９２は、状態確認フレーム９７および９８の送受信を行なうものである。ポート状態管理部９５は、物理受信部９４と状態確認フレーム処理部９２の状態情報を取得してポート状態を管理し、状態確認フレーム処理部９２と中継制御部９６にポート状態情報を提供するものである。障害箇所４９は、ネットワーク構成装置９１の物理送信部９３からネットワーク構成装置９０の物理受信部を接続する片方向リンク上にある障害箇所であるとする。

図１８は、実施の形態５で用いる状態確認フレームのフォーマットの一例を示した図である。図１８において、状態確認フレームは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑによって規定されたＶＬＡＮタギングを利用した前記と同様のフレームヘッダ部３２９、プロトコル種別３３０、フレーム種別３３８、自装置認識状態３３９の各フィールドを有し、フレーム種別３３８には、状態確認フレームを示す情報を格納する。また、自装置認識状態フィールド３３９には、フレームを送信するポートにおける自装置の認識状態を格納する。

次に動作について説明する。ネットワーク構成装置間を光ファイバで接続する場合などには、双方向のリンクを物理的な２本の物理リンクで構成する場合がある。一般的な光Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）において、双方向のリンクのうち、一方の物理リンクのみに障害が発生した場合、一方の装置でしか障害を検出することができず、一方向にデータは中継されるが、逆方向には中継されないという「片切れ」状態が起こりうる。「片切れ」状態では、プロトコル制御フレームなどが一方向にしか中継されないことにより、ネットワークの不安定化をもたらす原因となる。

しかし、図１７に示す構成によれば、片方向のみ障害状態においても、双方の装置９０、９１で障害を検出し、当該リンクを使用しないようにすることが可能である。

図１７のような構成において、障害箇所４９で物理リンクに障害が発生しているものとする。ネットワーク構成装置９０の物理受信部９４ではリンク障害を検出し、ポート状態管理部９５にリンク障害情報（Down）を通知する。ポート状態管理部９５は、このDown情報を受け、該ポート（９４）は「障害状態」であると判定し、状態確認フレーム処理部９２および中継制御部９６にDown情報を通知する。

中継制御部９６は、通知されたDown情報により、該ポート(９４)は障害状態であり利用不可であると判断し、該ポート（９４）への中継フレームの廃棄や、先の実施の形態３，４におけるリンク障害検出時の動作を行なう。また、状態確認フレーム処理部９２は通知されたDown情報により、送信する状態確認フレーム９７の自装置認識状態フィールド３３９に、通知された「リンク障害状態」情報を格納する（図１８参照）。

状態確認フレーム９７は、正常な物理リンクを経由してネットワーク構成装置９１の状態確認フレーム処理部９２で受信される。ネットワーク構成装置９１の状態確認フレーム処理部９２は状態確認フレーム９７の内容を精査し、自装置認識状態フィールド３３９に「リンク障害状態」情報が格納されていた場合は、ポート状態管理部９５へリンク障害情報（Down）を通知する。ポート状態管理部９５は、Down情報を受け、該ポート（９３）は「障害状態」であると判定し、中継制御部９６に通知する。このとき、ポート状態管理部９５は、状態確認フレーム処理部９２からのみ障害状態情報を通知されたのであれば、状態確認フレーム処理部９２には障害状態情報を通知しない。

中継制御部９６は、通知されたDown情報により、該ポート（９３）は障害状態であり利用不可であると判断し、該ポートへの中継フレームの廃棄や、先の実施の形態３，４におけるリンク障害検出時の動作を行なう。

したがって、これらの装置９０、９１間のリンクは、片方向障害時であっても双方向障害時と同様に扱われ、「片切れ」状態となることがなくなる。

実施の形態５によれば、状態確認フレームに、フレームを送信するポートにおける自装置の認識状態を格納するとともに、受信した状態確認パケットに含まれる自装置認識状態がリンク障害状態のときに、該ポートの状態を障害状態とみなすようにしているので、片方向障害時でも「片切れ」状態を防ぐことが可能であり、ネットワークの安定化をもたらすことができる。

実施の形態６．
先の各実施の形態では、リング状に構成したネットワークの動作について説明したが、実施の形態６では、縦列接続のネットワークにおける動作について説明する。

図１９は、上位レイヤ２ネットワークと支線レイヤ２ネットワークから構成されたネットワーク構成図の一例である。図１９において、レイヤ２スイッチ３６、３７、３８は、上位レイヤ２ネットワークを構成している。マスタ装置１０、スレーブ装置１１、スレーブ装置１２は、レイヤ２スイッチ３６および３７の各１ポートとともに、支線レイヤ２ネットワークを構成している。

次に動作について説明する。図１９において、レイヤ２スイッチ３６、３７、３８は、所定の構成管理プロトコルにより冗長化され、かつループのないレイヤ２ネットワークを構成しているものとする。構成管理プロトコルとしては、ＳＴＰのほか、ＩＥＥＥ８０２．１７で規定されるＲＰＲ（Resilient Packet Ring）などが考えられるが、その他のプロトコルでも良い。

マスタ装置１０、スレーブ装置１１、１２は、制御用ＶＬＡＮを定義し、マスタ装置１０とスレーブ装置１２では、スレーブ装置１１との接続ポートにのみ制御用ＶＬＡＮを定義しているものとする。ネットワーク上に障害がない状態ならば、端局のマスタ装置１０の送信する管理フレーム１０１に対して端局のスレーブ装置１２が応答管理フレーム１０２を送信し、マスタ装置１０がレイヤ２スイッチ３６と接続するポートをブロッキング状態とすることで、ループを防止している。

スレーブ装置１１とスレーブ装置１２の間のリンクに障害が発生した場合を考えると、スレーブ装置１１は障害応答管理フレーム１０３をマスタ装置１０に送信し、マスタ装置１０がこの障害応答管理フレーム１０３の受信によりレイヤ２スイッチ３６と接続するポートをブロッキング解除する。これにより、経路切り替えが行なわれ、ネットワークの接続性が保たれる。

つぎに、スレーブ装置１２とレイヤ２スイッチ３７の間にリンク障害が発生した場合について説明する。スレーブ装置１２では、レイヤ２スイッチ３７と接続するポートを障害監視ポートとして予め設定しておき、この障害監視ポートに障害を検出した場合、スレーブ装置１２は、マスタ装置１０からの管理フレーム１０１に対する障害応答管理フレーム１０３を送信する。そのため、マスタ装置１０はグループ１００上に障害箇所があるものと判定し、レイヤ２スイッチ３６と接続するポートをブロッキング解除するとともに、送信する管理フレーム１０１内のブロッキング解除指示３３２をオフとする。これにより、経路切り替えが行なわれ、ネットワークの接続性が保たれる。このように、スレーブ装置１２とレイヤ２スイッチ３７との間にリンクに障害が発生した場合でも、前述したスレーブ装置１１とスレーブ装置１２との間の接続障害が発生した場合と同様の経路切り替えが可能となる。

実施の形態６においては、ネットワーク構成装置を縦列に接続したグループ内において、ブロッキング状態または障害状態のポートが少なくとも１箇所存在するよう制御するため、上位レイヤ２ネットワークのレイヤ２スイッチ３６および３７は、支線ネットワークを通じて導通されることがなくなり（すなわち支線ネットワークを通じて経路設定が行われることがなくなり）、上位ネットワークと支線との間でループが生じることがない。また、本発明にかかわるネットワーク構成装置を用いることにより、上位レイヤ２ネットワークに対し、多数のネットワーク構成装置を冗長接続することが可能となり、信頼性のある大規模ネットワークを構築することが可能となる。

以上のように、本発明にかかるレイヤ２ネットワークは、マスタ装置および複数のスレーブ装置によってマスタ装置が一方の端局となるように縦列接続の論理的なグループを構成したレイヤ２ネットワークに有用である。

実施の形態１を適用する縦列接続ネットワークの通常時の状態を示す図である。管理フレームのフォーマットの一例を示す図である。応答管理フレームのフォーマットの一例を示す図である。実施の形態１を適用する縦列接続ネットワークのリンク障害時の状態を示す図である。障害応答管理フレームのフォーマットの一例を示す図である。実施の形態１を適用する縦列接続ネットワークのリンク障害回復時の状態を示す図である。管理フレーム識別子による経路切替を行うことが可能なネットワーク構成装置の内部構成図である。ネットワーク障害が発生した状態でネットワーク構成装置がそれぞれ起動してから一定時間を経過する前の状態を示すネットワーク構成図である。ネットワーク障害が発生した状態でネットワーク構成装置がそれぞれ起動してから一定時間を経過する後の状態を示すネットワーク構成図である。複数箇所でネットワーク障害が発生している状態を示す図である。複数箇所でネットワーク障害が回復した直後の状態を示す図である。ネットワーク構成装置と一般的なレイヤ２スイッチが混在するネットワークを示す図である。レイヤ３スイッチを含むリングネットワークを構成した場合のネットワーク構成図である。状態確認フレームのフォーマットの一例を示す図である。ネットワーク構成装置と一般的な２台のレイヤ２スイッチが混在するネットワークを示す図である。ＢＰＤＵのフォーマットの一例を示す図である。状態確認フレームの送受信に関するネットワーク構成装置の内部構成図である。状態確認フレームの他のフォーマットの一例を示した図である。上位レイヤ２ネットワークと支線レイヤ２ネットワークから構成されたネットワーク構成図である。

符号の説明

１０マスタ装置
１１〜１７スレーブ装置
３０レイヤ３スイッチ
３１レイヤ３ネットワーク
３３，３４，３６〜３８レイヤ２スイッチ
４０〜４３，４９障害箇所
８０ポート
９０，９１ネットワーク構成装置
９２状態確認フレーム処理部
９３，９４物理送信部
９５ポート状態管理部
９６中継制御部
１０１管理フレーム
１０２応答管理フレーム
１０３障害応答管理フレーム
１０４タイムアウトブロッキング解除通知フレーム
１０５タイムアウトブロッキング解除通知フレーム
１１１〜１１８状態確認フレーム
２００ネットワーク構成装置
２０１管理フレーム識別子検査部
２０２管理フレーム識別子検査部
２０３管理フレーム優先中継パス
２０４管理フレーム優先中継パス
２０５管理フレーム優先バッファ
２０６管理フレーム優先バッファ
２１１〜２１３インタフェース部
２４１中継機能部
２４２制御処理部
３０１端末
３０２端末

Claims

マスタ装置および複数のスレーブ装置をリング状に接続するとともに、マスタ装置が一方の端局となり、マスタ装置と一方側で隣接する端局のスレーブ装置が他方の端局となるようにマスタ装置および複数のスレーブ装置によって縦列接続の論理的なグループを構成し、マスタ装置は前記端局のスレーブ装置と接続する特定ポートには前記グループに属するポートを定義せず他方側で隣接するスレーブ装置と接続するポートには前記グループに属するポートを定義し、前記端局のスレーブ装置はマスタ装置と接続するポートには前記グループに属するポートを定義せず他方側で隣接するスレーブ装置と接続するポートには前記グループに属するポートを定義し、他のスレーブ装置は隣接するマスタ装置と接続するポートおよび隣接するスレーブ装置と接続するポートにそれぞれ前記グループに属するポートを定義したレイヤ２ネットワークにおいて、
マスタ装置は、ブロッキング解除指示を含む管理フレームを定期的に送信し、各スレーブ装置は該管理フレームを受信すると前記グループに属するポートを、管理フレームは送受信するが管理フレーム以外のフレームを送受信しない状態であるブロッキング状態を解除して管理フレームおよび管理フレーム以外のフレームを送受信可能とするとともに該管理フレームをグループに沿って中継し、
前記グループの端局のスレーブ装置は前記管理フレームを受信すると、該管理フレームに応答する応答管理フレームを折り返して送信し、各スレーブ装置が該応答管理フレームを前記グループに沿って中継し、
マスタ装置は、前記端局のスレーブ装置からの応答管理フレームを受信すると、前記特定のポートを前記ブロッキング状態とし、
さらに、
前記スレーブ装置は、前記グループに属する自装置における端局のスレーブ装置側のポートに障害を検出すると、該障害検出ポートをブロッキング状態とするとともに、マスタ装置が送信する管理フレームに応答してブロッキング解除指示を含む障害応答管理フレームを折り返して送信し、
スレーブ装置は、前記障害応答管理フレームを受信すると、前記グループに属するポートがブロッキング状態にあればブロッキング状態を解除し、障害応答管理フレームをグループに沿って中継し、
マスタ装置は、前記障害応答管理フレームを受信すると、前記特定ポートのブロッキング状態を解除して該特定ポートを中継状態として前記端局のスレーブ装置への経路を生成するレイヤ２ネットワークであって、
各スレーブ装置は、起動時、前記グループに属するポートをブロッキング状態にするとともに、マスタ装置が送信する前記管理フレームの到着間隔を監視し、該管理フレームが一定時間以上経過しても到着しない場合はタイムアウトを検出し、タイムアウトを検出したときに、前記グループに属する自装置のポートが障害状態にある場合は、障害状態にあるポートの他方のポートをブロッキング状態から中継状態にし、この他方のポートからタイムアウトブロッキング解除通知フレームを送信し、
前記タイムアウトブロッキング解除通知フレームを受信した前記タイムアウトを検出済みのスレーブ装置は、該タイムアウトブロッキング解除通知フレームを中継するとともに、ブロッキング状態のポートを中継状態とし、
障害が発生している状態で起動された場合、前記縦列接続において障害箇所よりマスタ装置側にあるスレーブ装置は、前記ブロッキング解除指示を含む障害応答管理フレームによって自装置のポートをブロッキング解除し、前記縦列接続において障害箇所より端局のスレーブ装置側にあるスレーブ装置は、前記タイムアウトブロッキング解除通知フレームによって自装置のポートをブロッキング解除することを特徴とするレイヤ２ネットワーク。
前記タイムアウトを未検出のスレーブ装置であって、かつ前記ブロッキング解除指示を含む障害応答管理フレームを送信しているスレーブ装置は、前記タイムアウトブロッキング解除通知フレームを受信すると、受信したタイムアウトブロッキング解除通知フレームを廃棄し、ブロッキング状態にある障害検出ポートのブロッキング解除を行わないことを特徴とする請求項１に記載のレイヤ２ネットワーク。
マスタ装置および複数のスレーブ装置をリング状に接続するとともに、マスタ装置が一方の端局となり、マスタ装置と一方側で隣接する端局のスレーブ装置が他方の端局となるようにマスタ装置および複数のスレーブ装置によって縦列接続の論理的なグループを構成し、マスタ装置は前記端局のスレーブ装置と接続する特定ポートには前記グループに属するポートを定義せず他方側で隣接するスレーブ装置と接続するポートには前記グループに属するポートを定義し、前記端局のスレーブ装置はマスタ装置と接続するポートには前記グループに属するポートを定義せず他方側で隣接するスレーブ装置と接続するポートには前記グループに属するポートを定義し、他のスレーブ装置は隣接するマスタ装置と接続するポートおよび隣接するスレーブ装置と接続するポートにそれぞれ前記グループに属するポートを定義し、さらにスレーブ装置間にレイヤ２スイッチが挿入されているレイヤ２ネットワークにおいて、
マスタ装置は、ブロッキング解除指示を含む管理フレームを定期的に送信し、各スレーブ装置は該管理フレームを受信すると前記グループに属するポートを、管理フレームは送受信するが管理フレーム以外のフレームを送受信しない状態であるブロッキング状態を解除して管理フレームおよび管理フレーム以外のフレームを送受信可能とするとともに該管理フレームをグループに沿って中継し、
前記グループの端局のスレーブ装置は前記管理フレームを受信すると、該管理フレームに応答する応答管理フレームを折り返して送信し、各スレーブ装置が該応答管理フレームを前記グループに沿って中継し、
前記レイヤ２スイッチは、前記管理フレームおよび応答管理フレームを中継し、
マスタ装置は、前記端局のスレーブ装置からの応答管理フレームを受信すると、前記特定ポートを前記ブロッキング状態とし、
さらに、
前記スレーブ装置は、前記グループに属する自装置における端局のスレーブ装置側のポートに障害を検出すると、該障害検出ポートをブロッキング状態とするとともに、マスタ装置が送信する管理フレームに応答してブロッキング解除指示を含む障害応答管理フレームを折り返して送信し、
スレーブ装置は、前記障害応答管理フレームを受信すると、前記グループに属するポートがブロッキング状態にあればブロッキング状態を解除し、障害応答管理フレームをグループに沿って中継し、
前記レイヤ２スイッチは、前記障害応答管理フレームを中継し、
マスタ装置は、前記障害応答管理フレームを受信すると、前記特定ポートのブロッキング状態を解除して該特定ポートを中継状態として前記端局のスレーブ装置への経路を生成するレイヤ２ネットワークであって、
前記マスタ装置および各スレーブ装置は、前記グループに属するポートから、定期的に所定の状態確認フレームを送信するとともに、該状態確認フレームが所定時間以上経過しても到着しない場合は、状態確認フレームが到着しないポート側の経路障害として検出し、前記経路障害を検出したスレーブ装置は、マスタ装置が送信する管理フレームに応答してブロッキング解除指示を含む前記障害応答管理フレームを折り返して送信するとともに、状態確認フレームが到着しないポートへは状態確認フレームを送信し、さらに状態確認フレームが到着しないポートがレイヤ２スイッチに接続されたポートである場合は、一般のデータフレームの中継を行うことを特徴とするレイヤ２ネットワーク。
前記レイヤ２スイッチは、スレーブ装置間に少なくとも２個連続して挿入され、前記レイヤ２スイッチは、スパニングツリープロトコルが動作され、ＢＰＤＵを定期的に送信しており、
前記レイヤ２スイッチに隣接するスレーブ装置は、前記ＢＰＤＵを受信せずに廃棄し、
前記経路障害を検出したレイヤ２スイッチに隣接するスレーブ装置は、前記状態確認フレームを一定時間受信しないポートにおいて、受信するＢＰＤＵのルートＩＤの変化を検出すると、該ポートをブロッキング状態とするとともに、その後一定時間にわたり状態確認フレームを受信しない場合はこのブロッキング状態を解除することを特徴とする請求項３に記載のレイヤ２ネットワーク。