特開 2020-195066 通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-195066(P2020-195066A)

(43)【公開日】2020年12月3日

(54)【発明の名称】通信装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/437 20060101AFI20201106BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/437 S

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-99560(P2019-99560)

(22)【出願日】2019年5月28日

(11)【特許番号】特許第6761510号(P6761510)

(45)【特許公報発行日】2020年9月23日

(71)【出願人】

【識別番号】390010054

【氏名又は名称】コイト電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】照井 敏生

【テーマコード（参考）】

5K031

【Ｆターム（参考）】

5K031AA07

5K031DA15

5K031EA01

5K031EB00

(57)【要約】

【課題】ＲＳＴＰによる経路構成をするネットワークにおいて、パケットロスの発生を抑えることができる通信装置を提供する。
【解決手段】スイッチ１０は、制御部１２が、ディスカーディング状態となっているポートの再接続を検出し、再接続を検出したポートから再接続後に受信したＢＰＤＵに含まれるパスコストよりも大きな値のパスコストを含むＢＰＤＵを送信元に返信する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単一ループ構造を有するネットワークでブリッジとして用いられる通信装置であって、
前記単一ループ構造を構成するポートのうちディスカーディング状態となっているポートの再接続を検出する検出部と、
前記検出部が再接続を検出したポートが接続されている経路を不使用状態に維持する制御部と、
を備えていることを特徴とする通信装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記検出部が再接続を検出したポートから当該再接続後に受信した制御情報に含まれるパスコストよりも大きな値のパスコストを含む制御情報を送信元に返信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】

前記検出部が検出した再接続との情報を保持する保持部を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、単一ループ構造を有するネットワークにおいて経路を切り替えることができる通信機器に関する。

【背景技術】

【0002】

ネットワークの可用性を向上ために、Ｌ２（Layer2）スイッチ等のブリッジを物理的にループ状に接続して、ＳＴＰ（Spanning Tree Protocol）やＲＳＴＰ（Rapid Spanning Tree Protocol）といった技術が使用される。このＳＴＰやＲＳＴＰでは、ループの一箇所を論理的に切断してループを解消させておき、障害発生時には論理的に切断した箇所を復帰させることで、可用性を向上させている（例えば、特許文献１、２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−８７５５１号公報

【特許文献2】特開２０１１−６１４７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したＲＳＴＰにおいて、障害からの復帰時には、経路の再構成時にパケットロスが発生するおそれがあった。以下、図面を参照して説明する。

【0005】

図７において、スイッチＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれＬ２スイッチ等で構成されており、これらのスイッチは単一のループ状に接続されている。また、図７においては、スイッチＡがルートブリッジであるとする。また、各スイッチにおいて、ＲＳＴＰが有効なポートは全て同じ通信速度とする（例えば、通信速度が１００Ｍｂｐｓの場合は、パスコストは２０００００となり、以下このパスコストで説明する）。また、スイッチＢはスイッチＣよりもブリッジＩＤにより優先度が高くなるように設定され、初期状態としてスイッチＣのスイッチＢ側のポートをディスカーディング状態（ブロック状態）として、ループ状態を解消しているとする（図中×印）。

【0006】

図７の初期状態では、通常の通信が行われている。この状態では、各スイッチ間で定期的にＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）の送受信が行われている。

【0007】

ここで、スイッチＡ−スイッチＢ間が障害により切断すると（図８）、スイッチＡのスイッチＢ側のポートと、スイッチＢのスイッチＡ側のポートはディスカーディング状態（ブロック状態）となる（図中×印）。また、スイッチＢからのＢＰＤＵにより、スイッチＣはブロック状態のポートをフォワーディング状態に遷移させる（図８）。このとき、スイッチＡ−スイッチＢ間は切断されているので、スイッチＡ−スイッチＢ間でＢＰＤＵの送受信は行われず、スイッチＡからスイッチＢへの通信はスイッチＣを経由して行われる。

【0008】

次に、スイッチＡ−スイッチＢ間が障害から復旧すると（図９）、スイッチＡ−スイッチＢ間でＢＰＤＵのやり取りがおこなわれる。スイッチＢから送信されるＢＰＤＵのパスコストは自身とスイッチＣのパスコストが積算（２０００００＋２０００００）され４０００００となる。一方、スイッチＡから送信されるＢＰＤＵはスイッチＡがルートブリッジであるためパスコストは０となる。そのため、スイッチＡはスイッチＢよりも優先度が高いと判定し、ブロック状態のポートをフォワーディング状態に遷移させる（図１０）。

【0009】

一方、スイッチＢはスイッチＣに対してもＢＰＤＵを送信する（図１０）。このＢＰＤＵのパスコストは自身とスイッチＡのパスコストが積算（２０００００＋０）され２０００００となる。このＢＰＤＵを受信したスイッチＣは、パスコストは同じであるもののブリッジＩＤにより優先度がスイッチＢの方が高いので、スイッチＢ側のポートをブロック状態とし、さらにスイッチＢに対してＢＰＤＵを送信する（図１１）。

【0010】

スイッチＣからＢＰＤＵを受信したスイッチＢはスイッチＡ側のポートをフォワーディング状態に遷移させる。このようにして初期状態に復帰する（図１２）。

【0011】

ここで、図１１に示した状態は、スイッチＡからスイッチＢに至る経路が全て遮断されており、スイッチＡからのＢＰＤＵ以外の通常のパケットが受信できない状態となる。つまり、パケットロスが発生するおそれがある。

【0012】

スイッチＢが上述した状態になったとしても、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）のように受信側が受信したか確認する動作を行うプロトコルであればパケットロスは発生しないが、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）のように受信側が受信したか確認する動作を行わないプロトコルの場合、パケットロスが発生し、データの欠落等、通信に影響が生じてしまう。

【0013】

そこで、本発明は、ＲＳＴＰによる経路構成をするネットワークにおいて、パケットロスの発生を抑えることができる通信装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載された発明は、単一ループ構造を有するネットワークでブリッジとして用いられる通信装置であって、前記単一ループ構造を構成するポートのうちディスカーディング状態となっているポートの再接続を検出する検出部と、前記検出部が再接続を検出したポートが接続されている経路を不使用状態に維持する制御部と、を備えていることを特徴とする通信装置である。

【0015】

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記制御部は、前記検出部が再接続を検出したポートから前記再接続後に受信した制御情報に含まれるパスコストよりも大きな値のパスコストを含む制御情報を送信元に返信することを特徴とする。

【0016】

請求項３に記載された発明は、請求項１または２に記載された発明において、前記検出部が検出した再接続の情報を保持する保持部を更に備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、再接続を検出したポートが接続されている経路を不使用状態に維持するので、再接続前と経路が変更されないため、パケットロスが発生しないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態にかかる通信装置を有するネットワークの構成図である。

【図2】図１に示された通信装置の概略構成図である。

【図3】図１に示されたネットワークの障害発生からの復帰時の説明図（その１）である。

【図4】図１に示されたネットワークの障害発生からの復帰時の説明図（その２）である。

【図5】図１に示された通信装置のうち、従来の通信装置の動作のフローチャートである。

【図6】図１に示された通信装置のうち、本発明の通信装置の動作のフローチャートである。

【図7】従来技術にかかる通信装置を有するネットワークの構成図である。

【図8】図７に示されたネットワークの障害発生時の説明図である。

【図9】図７に示されたネットワークの障害発生からの復帰時の説明図（その１）である。

【図10】図７に示されたネットワークの障害発生からの復帰時の説明図（その２）である。

【図11】図７に示されたネットワークの障害発生からの復帰時の説明図（その３）である。

【図12】図７に示されたネットワークの障害発生からの復帰時の説明図（その４）である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0019】

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる通信装置を用いたネットワーク１の構成図である。ネットワーク１は、複数のスイッチ１０が単一のループ状に接続されており、図１では、スイッチＡ１０ａ、スイッチＢ１０ｂ、スイッチＣ１０ｃで構成されている。即ち、スイッチＡ１０ａのポートＰ１がスイッチＢ１０ｂのポートＰ１と接続され、スイッチＢ１０ｂのポートＰ２がスイッチＣ１０ｃのポートＰ１と接続され、スイッチＣ１０ｃのポートＰ２がスイッチＡ１０ａのポートＰ２と接続されている。また、スイッチ１０は、Ｌ２スイッチやルータ等のブリッジで構成することができる。

【0020】

図２にスイッチ１０の概略構成図を示す。図２はＬ２スイッチとして構成した例である。スイッチ１０は、スイッチング部１１と、制御部１２と、を備えている。また、スイッチング部１１は、ＰＨＹ部１１１、１１２と、ＭＡＣ部１１３、１１４と、バッファ１１５と、を備えている。

【0021】

ＰＨＹ部１１１は、ポートＰ１と接続され、ＯＳＩ（Open System Interconnection）参照モデルの物理層に係る処理を実行する。ＰＨＹ部１１２は、ポートＰ２と接続され、ＯＳＩ参照モデルの物理層に係る処理を実行する。

【0022】

ＭＡＣ部１１３は、ＰＨＹ部１１１と接続され、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層のＭＡＣ副層に係る処理を実行する。ＭＡＣ部１１４は、ＰＨＹ部１１２と接続され、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層のＭＡＣ副層に係る処理を実行する。

【0023】

バッファ１１５は、ＭＡＣ部１１３、１１４と制御部１２との間で相互にデータを授受すると共に、ＭＡＣ部１１３、１１４間でデータを受け渡す。

【0024】

制御部１２は、スイッチング部１１が処理するデータリンク層より上位層の処理を実行する。この制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えたマイクロコンピュータ等で構成され、前述したＲＳＴＰ処理や後述する本発明の処理をソフトウェアで実行する。つまり、本発明は、制御部１２のソフトウェアを変更することにより実現可能となっている。

【0025】

また、ネットワーク１の例では、スイッチＡ１０ａがルートブリッジであるものとし、スイッチＡ１０ａとスイッチＣ１０ｃは本発明が適用されているスイッチで、スイッチＢ１０ｂは従来のスイッチとする。また、各スイッチにおいて、ＲＳＴＰが有効なポートは全て同じ通信速度とする（例えば、通信速度が１００Ｍｂｐｓの場合は、パスコストは２０００００となり、以下このパスコストで説明する）。また、スイッチＢ１０ｂはスイッチＣ１０ｃよりも優先度が高くなるようにブリッジＩＤが設定されているとする。

【0026】

上述した構成及び設定のネットワーク１において、再接続時の動作を図３及び図４を参照して説明する。

【0027】

まず、図３は、上述した図９と同じ状態である。このとき、スイッチＡ１０ａ−スイッチＢ１０ｂ間でＢＰＤＵのやり取りがおこなわれる。スイッチＢ１０ｂから送信されるＢＰＤＵのパスコストは自身とスイッチＣ１０ｃのパスコストが積算され４０００００となる。ここで、本実施形態では、スイッチＡ１０ａは、スイッチＢ１０ｂへ返信するＢＰＤＵのパスコストを４０００００よりも大きな値である６０００００とする。

【0028】

スイッチＡ１０ａは自身がルートブリッジであるので、スイッチＢ１０ｂよりも優先度が高いと判定し、ブロック状態のポートＰ１をフォワーディング状態に遷移させる（図４）。また、スイッチＢ１０ｂでは、スイッチＡ１０ａ側のパスコストがスイッチＣ１０ｃ側のパスコストよりも大きくなるため、ブロック状態が維持される。したがって、スイッチＡ−スイッチＢ切断時の状態が維持される。

【0029】

本実施形態では、スイッチＡ−スイッチＢ切断時の状態が維持されるので、スイッチＢ１０ｂでは、スイッチＡ１０ａからの経路が遮断されることがなく、パケットロスが発生しない。

【0030】

次に、上述したスイッチ１０の動作を図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６に示したフローチャートは、主に通信装置の制御部１２で実行される。図５は、従来の通信装置（スイッチＢ１０ｂ）の動作を示している。図１に示したネットワーク１では、従来の通信装置も含まれており、上記に説明したように、ネットワーク１として従来のスイッチ１０の動作も関連するため、まずは従来の通信装置の動作を説明する。

【0031】

制御部１２は、切断ポートが再接続されたことを検出すると（ステップＳ１０１）、切断ポートの接続相手とＢＰＤＵを送受信する（ステップＳ１０２）。次に、制御部１２は、ステップＳ１０２で受信したＢＰＤＵに基づいて切断ポートの接続相手と自身とで優先度を判断し、自優先度が高い場合は（ステップＳ１０３：Ｙ）、切断ポートをフォワーディング状態に遷移させる（ステップＳ１０４）。ここで、優先度は、パスコストで判断するが、パスコストが同じ場合はブリッジＩＤで判断する。

【0032】

一方、ステップＳ１０３の判断の結果、自優先度が低い場合は（ステップＳ１０３：Ｎ）、制御部１２は、受信したＢＰＤＵのパスコスト等を更新して他方のポートの接続相手に転送する（ステップＳ１０５）。ここで、他方のポートとは、ループを構成するポートのうち切断ポートではない方のポートである。

【0033】

次に、制御部１２は、ステップＳ１０３でＢＰＤＵを転送した相手（他方のポートの接続相手）からＢＰＤＵを受信し（ステップＳ１０６）、そのＢＰＤＵに基づいて他方のポートの接続相手と自身とで優先度を判断し、自優先度が高い場合は（ステップＳ１０７：Ｙ）、切断ポートをフォワーディング状態に遷移させる（ステップＳ１０８）。一方、ステップＳ１０７の判断の結果、自優先度が低い場合は（ステップＳ１０７：Ｎ）、制御部１２は、切断ポートのブロック状態を維持させる（ステップＳ１０９）。

【0034】

以上が、切断ポートを有する従来のスイッチ１０（図１のスイッチＢ１０ｂ）のＲＳＴＰ動作である。次に、切断ポートを有しない従来のスイッチ１０の動作を説明する。

【0035】

制御部１２は、ステップＳ１０５で送信されたＢＰＤＵを一方のポートから受信し（ステップＳ２０１）、そのＢＰＤＵに基づいて一方のポートの接続相手と自身とで優先度を判断し、自優先度が低い場合は（ステップＳ２０２：Ｎ）、一方のポートをブロック状態に遷移させる（ステップＳ２０３）。そして、制御部１２は、一方のポートの接続相手にＢＰＤＵを更新して転送する（ステップＳ２０４）。

【0036】

一方、ステップＳ２０２で一方のポートの接続相手と自身とで優先度を判断した結果、自優先度が高い場合は（ステップＳ２０２：Ｙ）、制御部１２は、一方のポートのフォワーディング状態を維持させ（ステップＳ２０５）、一方のポートの接続相手にＢＰＤＵを転送する（ステップＳ２０４）。

【0037】

次に、本発明を適用したスイッチ１０（スイッチＡ１０ａ）の動作を図６のフローチャートに示す。図６のフローチャートで、ステップＳ３０３を通るルートは接続相手が本発明適用品の場合のルートである。一方で、ステップＳ３０４〜Ｓ３０８を通るルートは接続相手が本発明適用品でない場合のルートであり、接続相手は図５のフローチャートに沿って動作することとなる。

【0038】

まず、制御部１２は、切断ポートが再接続されたことを検出すると（ステップＳ３０１）、切断ポートの接続相手が本発明の適用されたスイッチ１０であるか判断する（ステップＳ３０２）。切断ポートの接続相手が本発明の適用されたスイッチ１０であるかは、例えば、ＢＰＤＵの送信元ＭＡＣアドレスの上位３バイトの値を本発明適用品は特定の数値とすることが挙げられる。つまり、障害等が発生する前のＢＰＤＵのやり取り時に含まれる情報から予め識別することが可能である。即ち、制御部１２は、ディスカーディング状態となっているポートの再接続を検出する検出部として機能する。

【0039】

ステップＳ３０２で判断の結果、切断ポートの接続相手が本発明適用品である場合は（ステップＳ３０２：Ｙ）、制御部１２は、ルート（経路）を変更せず（ステップＳ３０３）、後述するステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０３のルートを変更しないとは、現状のポートの状態（ブロック状態）を互いに維持することで、ルートの変更を発生させないようにすることである。このステップの通信相手は互いに本発明適用品であるため、パケットロスを発生させないために再接続時はルート変更しない（当該経路を不使用状態に維持する）という制御を互いにすることで足りる。

【0040】

一方、ステップＳ３０２で判断の結果、切断ポートの接続相手が本発明適用品でない場合は（ステップＳ３０２：Ｎ）、制御部１２は、切断ポートの接続相手からＢＰＤＵを受信し（ステップＳ３０４）、パスコストをアップ（大きく）して切断ポートの接続相手にＢＰＤＵを転送（返信）する（ステップＳ３０５）。パスコストを大きくする値は上述の例では６０００００としていたが、接続相手から受信したパスコストよりも大きな値であれば他の値でもよい。即ち、制御部１２は、検出部が再接続を検出したポートから再接続後に受信したＢＰＤＵ（制御情報）に含まれるパスコストよりも大きな値のパスコストを含む制御情報を送信元に返信する制御部として機能する。

【0041】

次に、制御部１２は、切断ポートの接続相手と自身との優先度を判断し、自優先度が高い場合は（ステップＳ３０６：Ｙ）、切断ポートをフォワーディング状態に遷移させる（ステップＳ３０７）。ステップＳ３０６の判断の結果、自優先度が低い場合は（ステップＳ３０６：Ｎ）、制御部１２は、切断ポートのブロック状態を維持させる（ステップＳ３０８）。

【0042】

そして、制御部１２は、切断ポートが再接続されたこと（復帰情報）を保持する（ステップＳ３０９）。この情報は、例えば、今回障害が発生した経路とは別の経路に障害が発生した際に、今回障害が発生して復帰した経路を速やかに利用できるようにするために保持するものである。即ち、制御部１２は、検出部が検出した再接続の情報を保持する保持部として機能する。

【0043】

本実施形態によれば、スイッチ１０は、制御部１２が、ディスカーディング状態となっているポートの再接続を検出し、再接続を検出したポートから再接続後に受信したＢＰＤＵに含まれるパスコストよりも大きな値のパスコストを含むＢＰＤＵを送信元に返信する。このようにすることにより、再接続を検出したポートから受信したパスコストよりも大きな値を返信するので、接続相手が本発明を適用されていなくても、ＲＳＴＰの動作によりディスカーディング状態を継続することができる。したがって、再接続前と経路が変更されないため、パケットロスを発生しないようにすることができる。

【0044】

また、標準化された規格であるＲＳＴＰを利用することができるので、本発明を適用していない通信装置との混在が可能となる。

【0045】

また、経路を変更しないため、ＢＰＤＵの送受信が少なくなり、ＢＰＤＵの占有時間を少なくすることができる。

【0046】

また、接続相手が本発明適用品の場合は、ルートを変更しないようにしているので、当該ルートを不使用状態に維持することができる。したがって、再接続前と経路が変更されないため、パケットロスを発生しないようにすることができる。

【0047】

また、制御部１２は、検出した再接続の情報を保持するので、他の経路に障害が発生した場合に速やかに復帰させることができる。

【0048】

なお、上述した実施例では、３台構成のネットワークで説明したが、勿論３台に限らず、４台以上であってもよい。その場合は単一ループを構成し、少なくとも１台おきに本発明が適用された通信装置が設けられていればよい。また、通信装置が有するポート数は２つに限られず、３以上であってもよい。

【0049】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の通信装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【符号の説明】

【0050】

１ ネットワーク
１０ 通信装置
１１ スイッチング部
１２ 制御部（検出部、制御部、保持部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2020年8月19日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0014】

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載された発明は、単一ループ構造を有するネットワークでブリッジとして用いられる通信装置であって、前記単一ループ構造を構成するポートのうちディスカーディング状態となっているポートの再接続を検出する検出部と、前記検出部が再接続を検出したポートが接続されている経路を不使用状態に維持する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出部が再接続を検出したポートから当該再接続後に受信した制御情報に含まれるパスコストよりも大きな値のパスコストを含む制御情報を送信元に返信する、ことを特徴とする通信装置である。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0016】

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記検出部が検出した再接続の情報を保持する保持部を更に備えることを特徴とする。

【手続補正4】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単一ループ構造を有するネットワークでブリッジとして用いられる通信装置であって、
前記単一ループ構造を構成するポートのうちディスカーディング状態となっているポートの再接続を検出する検出部と、
前記検出部が再接続を検出したポートが接続されている経路を不使用状態に維持する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出部が再接続を検出したポートから当該再接続後に受信した制御情報に含まれるパスコストよりも大きな値のパスコストを含む制御情報を送信元に返信する、
ことを特徴とする通信装置。

【請求項2】

前記検出部が検出した再接続の情報を保持する保持部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。