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技術 スイッチングハブのモジュールの実装方式

出願人 日立電線株式会社
発明者 許俐笠井克洋
出願日 1995年8月25日 (25年5ヶ月経過) 出願番号 1995-217177
公開日 1997年3月7日 (23年11ヶ月経過) 公開番号 1997-064899
状態 未査定
技術分野 小規模ネットワーク(3)ループ,バス以外
主要キーワード フィルターリング 送信先アドレスフィールド 下位モジュール 上位モジュール へッダ 送受信ポート 通信経路選択 管理ホスト
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年3月7日)のものです。
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図面 (6)

課題

モジュール独立性を高め、かつインターフェースモジュールでの処理を簡潔に実現するスイッチングハブのモジュールの実装方式を提供する。

解決手段

インターフェースモジュール3にその上位モジュール4と通信するための仮想的なポート2aを設け、この仮想的なポート2aについても他のポートと同じように上記フィルタリングデータベースによりMACアドレスの学習・検索を行い、フレーム中継するようにした。

概要

背景

スイッチングハブは、受信したフレームパケット)の宛先アドレスを見て内部のフィルタリングテーブル検索し、その宛先アドレスに対応するポートにそのパケットを中継する。もし、フィルタリングテーブルにそのパケットの宛先アドレスのエントリ登録)が見つからなければ、そのパケットを全てのポートに中継する。同時に、そのパケットの送信アドレス受信ポートとをフィルタリングテーブルに登録する。

スイッチングハブは、外部のホストと通信するため、内部にIPモジュール及びARPモジュールを搭載している。ここでIPモジュールは、番地割当通信経路選択等のためのプロトコルであるIP(インターネットプロトコル)を実行する手段であり、ARPモジュールは、MACアドレスを取得するためのプロトコルであるARPを実行する手段である。MACアドレスは、LAN等の通信媒体へのアクセス制御を行う手段であるMACの持っている番地である。IPはInternet Protocol の略、ARPはAddress Resolution Protocol の略、MACはMedium Access Control の略である。

これらIPモジュール及びARPモジュールは、ネットワークに接続される送受信ポートのためのインタフェースモジュールに対し上位にあるので上位モジュールと呼び、インタフェースモジュールを下位モジュールと呼ぶ。

上位モジュールであるIPモジュールにおいては、通常、1つのIPアドレスが1つのMACアドレスに対応している。一方、下位モジュールであるインターフェースモジュールポート数分の複数のMACアドレスを持つている。

インターフェースモジュールがMACフレーム送信元MACアドレスフィールドを設定する方法は以下の2通り考えられる。

1つの方法は、ポート毎にそのMACアドレスをMACへッダ送信先アドレスフィールドに設定する方法である。

もう1つの方法は、全てのポートにおいて上位モジュールのMACアドレスをMACへッダの送信元MACアドレスフィールドに設定する方法である。

概要

モジュール独立性を高め、かつインターフェースモジュールでの処理を簡潔に実現するスイッチングハブのモジュールの実装方式を提供する。

インターフェースモジュール3にその上位モジュール4と通信するための仮想的なポート2aを設け、この仮想的なポート2aについても他のポートと同じように上記フィルタリングデータベースによりMACアドレスの学習・検索を行い、フレームを中継するようにした。

目的

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、モジュールの独立性を高め、かつインターフェースモジュールでの処理を簡潔に実現するスイッチングハブのモジュールの実装方式を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

ネットワークに接続される複数のポートと、これらのポートのためのポートインターフェースモジュールと、その上位にあって外部のホストと通信するための上位モジュールと、受信フレーム送信元MACアドレスをポートに対応付けて学習し、受信フレームの宛先アドレスでポートを検索するフィルタリングデータベースとを有し、ポート間でフレーム中継するスイッチングハブにおいて、上記インターフェースモジュールにその上位モジュールと通信するための仮想的なポートを設け、この仮想的なポートについても他のポートと同じように上記フィルタリングデータベースによりMACアドレスの学習・検索を行い、フレームを中継するようにしたことを特徴とするスイッチングハブのモジュールの実装方式

請求項2

上記上位モジュールが、この上位モジュールに割当てられたMACアドレスをフレームのMACヘッダ部分の送信元アドレスフィールドに設定してMACフレームを組み立て、このMACフレームを上記インターフェースモジュールの仮想ポートに送信することを特徴とする請求項1記載のスイッチングハブのモジュールの実装方式。

請求項3

上記インターフェースモジュールの仮想ポートのMACアドレスと、その上位モジュールのMACアドレスとを同一にすることを特徴とする請求項1又は2記載のスイッチングハブのモジュールの実装方式。

技術分野

0001

本発明は、フィルタリングを行う下位モジュールとその上位モジュールとを有するスイッチングハブ係り、特に、モジュール独立性を高め、かつインターフェースモジュールでの処理を簡潔に実現するスイッチングハブのモジュールの実装方式に関するものである。

背景技術

0002

スイッチングハブは、受信したフレームパケット)の宛先アドレスを見て内部のフィルタリングテーブル検索し、その宛先アドレスに対応するポートにそのパケットを中継する。もし、フィルタリングテーブルにそのパケットの宛先アドレスのエントリ登録)が見つからなければ、そのパケットを全てのポートに中継する。同時に、そのパケットの送信アドレス受信ポートとをフィルタリングテーブルに登録する。

0003

スイッチングハブは、外部のホストと通信するため、内部にIPモジュール及びARPモジュールを搭載している。ここでIPモジュールは、番地割当通信経路選択等のためのプロトコルであるIP(インターネットプロトコル)を実行する手段であり、ARPモジュールは、MACアドレスを取得するためのプロトコルであるARPを実行する手段である。MACアドレスは、LAN等の通信媒体へのアクセス制御を行う手段であるMACの持っている番地である。IPはInternet Protocol の略、ARPはAddress Resolution Protocol の略、MACはMedium Access Control の略である。

0004

これらIPモジュール及びARPモジュールは、ネットワークに接続される送受信ポートのためのインタフェースモジュールに対し上位にあるので上位モジュールと呼び、インタフェースモジュールを下位モジュールと呼ぶ。

0005

上位モジュールであるIPモジュールにおいては、通常、1つのIPアドレスが1つのMACアドレスに対応している。一方、下位モジュールであるインターフェースモジュールはポート数分の複数のMACアドレスを持つている。

0006

インターフェースモジュールがMACフレーム送信元MACアドレスフィールドを設定する方法は以下の2通り考えられる。

0007

1つの方法は、ポート毎にそのMACアドレスをMACへッダ送信先アドレスフィールドに設定する方法である。

0008

もう1つの方法は、全てのポートにおいて上位モジュールのMACアドレスをMACへッダの送信元MACアドレスフィールドに設定する方法である。

発明が解決しようとする課題

0009

インターフェースモジュールがポート毎にそのMACアドレスをMACへッダの送信先アドレスフィールドに設定する方法について問題点を述べる。

0010

この方法では、下位モジュールがそれぞれポートに対応しているMACアドレスを認識しているのに対して、上位モジュールはIPアドレスに対応している1つのMACアドレスしか認識していない。そのため、通信に不都合が発生する可能性がある。

0011

例えば、図4に示すスイッチングハブ41のモジュール構成にあっては、下位モジュール43はMACアドレス;MAC(b),MAC(c),MAC(d),…,MAC(x)をそれぞれ認識し、上位モジュール44はIPアドレス;AとMACアドレス;MAC(a)とを認識している。この構成において、外部ホストのIPアドレスに対応するMACアドレスを取得するために、ARPプロトコルを利用するものとする。ポート42bを経由してARPフレームを送信する場合におけるARPフレームのアドレス部分図5に示す。

0012

図5において、MACへッダ部分51の送信元MACアドレスフィールド54の内容がMAC(b)となっているのに対して、ARPフレーム部分52の送信元MACアドレスフィールド55の内容はMAC(a)となっている。そのため、このフレームの受信側では送信元MACアドレスがMACへッダ部分51とARPフレーム部分52とで不一致になる。受信側装置実装形態によってはこのフレームを無効と判断して廃棄してしまう可能性がある。

0013

全てのポートにおいて上位モジュールのMACアドレスをMACへッダの送信元MACアドレスフィールドに設定する方法について問題点を述べる。

0014

この方法では、図4の構成の場合、全てのポート42b〜42xにおいて上位モジュール44のMACアドレス;MAC(a)を送信元MACアドレスフィールド54に設定することになる。しかし、インターフェースモジュール43がこの上位モジュール44のMACアドレスを送信元MACアドレスフィールドに設定するためには、インターフェースモジュール43に上位モジュール44のMACアドレスを取得するためのインターフェースを設けなければならない。そのため、ソフトウエアが複雑になる。そして、このソフトウェアのためにモジュール間の独立性を低下させてしまう。

0015

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、モジュールの独立性を高め、かつインターフェースモジュールでの処理を簡潔に実現するスイッチングハブのモジュールの実装方式を提供することにある。

課題を解決するための手段

0016

上記目的を達成するために本発明は、ネットワークに接続される複数のポートと、これらのポートのためのポートインターフェースモジュールと、その上位にあって外部のホストと通信するための上位モジュールと、受信フレームの送信元MACアドレスをポートに対応付けて学習し、受信フレームの宛先アドレスでポートを検索するフィルタリングデータベースとを有し、ポート間でフレームを中継するスイッチングハブにおいて、上記インターフェースモジュールにその上位モジュールと通信するための仮想的なポートを設け、この仮想的なポートについても他のポートと同じように上記フィルタリングデータベースによりMACアドレスの学習・検索を行い、フレームを中継するようにしたものである。

0017

上記上位モジュールが、この上位モジュールに割当てられたMACアドレスをフレームのMACヘッダ部分の送信元アドレスフィールドに設定してMACフレームを組み立て、このMACフレームを上記インターフェースモジュールの仮想ポートに送信してもよい。

0018

上記インターフェースモジュールの仮想ポートのMACアドレスと、その上位モジュールのMACアドレスとを同一にしてもよい。

発明を実施するための最良の形態

0019

本発明の要旨は、スイッチングハブインターフェースモジュールにARP,IP等の上位モジュールとの間で仮想的なポートを設けて、その仮想ポートを他のネットワークポートと同じに扱い、仮想ポートを経由して上位モジュールとデータのやり取りをすることにより、インターフェースモジュールの処理を簡潔化することにある。

0020

本発明の実施形態としてスイッチングハブのモジュール構成を図1に示す。図示されるように、スイッチングハブ1は、ネットワークに接続される複数のポート;ネットワークポート2b,2c,…,2xと、これらのポートのためのポートインターフェースモジュール3と、その上位にあって外部のホストと通信するための上位モジュール4と、受信フレームの送信元MACアドレスをポートに対応付けて学習し、受信フレームの宛先アドレスでポートを検索するフィルタリングデータベース(図示せず)とを有する。上位モジュール4は、IPモジュール、ARPモジュール等を含んでいる。

0021

インターフェースモジュール3には上位モジュールと通信するための仮想的なポート;仮想ポート2aを設ける。仮想ポート2aはネットワークポート2b〜2xと同じ機能をしている。即ち、上位モジュール4からのフレームを受信し、ネットワークポート3で中継するフレームを上位モジュール4へ送信することができる。また、インターフェースモジュール3は、仮想ポート2aについてもネットワークポート2b〜2xと同じようにフィルタリングデータベースによりMACアドレスの学習・検索を行い、フレームを中継することができる。

0022

インターフェースモジュール3は、仮想ポート2aのMACアドレス;MAC(a1)及びネットワークポート2b〜2xのMACアドレス;MAC(b),MAC(c),MAC(d),…,MAC(x)をそれぞれ認識し、上位モジュール4はIPアドレス;AとMACアドレス;MAC(a)とを認識している。

0023

上位モジュール4は自分のMACアドレスをMACへッダの送信MACアドレスフィールドに設定して完全なMACフレームを組み立て、その完全なMACフレームをインターフェースモジュール3の仮想ポート2aに送信することができる。

0024

インターフェースモジュール3は、仮想ポート2aからそのフレームを受信し、MACへッダの送信元MACアドレスを学習して、フィルターリングデータベースに登録することができる。また、フィルタリングデータベースを検索して、他のポートヘフレームを中継することができる。逆に、ネットワークポート2b〜2xからフレームを受信すると、フィルタリングデータベースにより、仮想ポート2aに他のネットワークポートと全く同じようにフレームを中継することができる。

0025

スイッチングハブ1の動作を、ARPモジュールが外部と通信する例を用いて説明する。このときのフレームのフォーマット図2に示す。図示されるように、ARPフレームのアドレス部分は、MACへッダ部分21とARPフレーム部分22とに分けられ、MACへッダ部分21には宛先MACアドレスフィールド23と送信元MACアドレスフィールド24とを有し、ARPフレーム部分22は、送信元MACアドレスフィールド25と送信元IPアドレスフィールド26と探している相手のMACアドレスフィールド27と探している相手のMACアドレスフィールド28とを有する。ARPモジュールは上位モジュール4のMACアドレス;MAC(a)をMACへッダの送信元MACアドレスフィールド24に設定し、ブロードキャストアドレスをMACへッダ21の宛先アドレスフィールドに設定して、インターフェースモジュール3の仮想ポート2aに送信する。

0026

インターフェースモジュール3の仮想ポート2aはこのフレームを受信すると、他のネットワークポートと同じ処理を行う。まず、MACへッダの送信元MACアドレスを学習してMAC(a)‖ポート2aというエントリをフィルタリングデータベースに記録しておく。次に宛先MACアドレスがブロードキャストアドレスとなっているため、仮想ポート2a以外の全ポート2b〜2xにフレームを中継する。管理ホストはいずれかのネットワークポートに接続されたネットワーク上にあるのでARPを受けとることができる。この管理ホストは、ARPの応答を送信する。このARPの応答はMACへッダの宛先アドレスが上位モジュールのMACアドレス;MAC(a)となっている。

0027

次に、インターフェースモジュール3は、いずれかのネットワークポートに管理ホストからARPの応答が来ると、MACへッダの宛先アドレスが上位モジュールのMACアドレス;MAC(a)となっているため、フィルタリングデータベースを検索することにより、中継先ポートが仮想ポート2aであることがわかり、このフレームを仮想ポート2aに中継する。

0028

次に他の実施形態を説明する。

0029

図3に示されるように、スイッチングハブ1は、図1のものと同様に、ネットワークポート2b,2c,…,2xと、ポートインターフェースモジュール3と、上位モジュール4と、フィルタリングデータベース(図示せず)とを有する。ただし、仮想ポート2aのMACアドレスはMAC(a)となっている。これは上位モジュールのMACアドレス;MAC(a)と同一である。このように仮想ポート2aは外部から見えないため、上位モジュールのMACアドレス;MAC(a)を使つても良い。これにより、MACアドレスを1個節約できる。

0030

また、上位モジュール4は仮想ポート2aに固定的に接続しているため、MAC(a)‖ポート2aのエントリを固定的なスタティックエントリとしてフィルタリングデータベースに設定することができる。スタティックエントリであれば、タイムアウトによりそのエントリが削除されることなく、インターフェースモジュールがいつも参照できることになり、MAC(a)を探すための全ポート中継によるトラフィックの増加を抑えられる。

発明の効果

0031

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

0032

(1)インターフェースモジュールにその上位モジュールと通信するための仮想ポートを設けたので、インターフェースモジュールは仮想ポートを経由して上位モジュールとデータのやり取りをすることになり、モジュールの独立性が高められる。

0033

(2)仮想ポートはネットワークポートと同じに扱えるので、スイッチングハブのインターフェースモジュールは上位モジュールからのフレームを処理するに際し、ネットワークポートの受信フレームを処理する機能をそのまま利用できる。従って、インターフェースモジュールの処理を簡潔に実現できる。

図面の簡単な説明

0034

図1本発明によるスイッチングハブのモジュール構成を示す構成図である。
図2本発明によるスイッチングハブのARPモジュールがインターフェースモジュールに送信するフレームのアドレス部分を示すフレーム構成図である。
図3本発明によるスイッチングハブのモジュール構成を示す構成図である。
図4従来のスイッチングハブのモジュール構成を示す構成図である。
図5従来のスイッチングハブのインターフェースモジュールから送信するARPフレームのアドレス部分を示すフレーム構成図である。

--

0035

1スイッチングハブ
2a仮想ポート
2b,2c,…,2xネットワークポート
3インターフェースモジュール
4上位モジュール
21 MACへッダ部分
22ARPフレーム部分
24 MACへッダ部分の送信元MACアドレスフィールド
25 ARPフレーム部分の送信元MACアドレスフィールド

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