JP2698701B2

JP2698701B2 - Ｌａｎシステム

Info

Publication number: JP2698701B2
Application number: JP2293898A
Authority: JP
Inventors: 裕平沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPH04167841A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、複数の機器間の通信がLANを介して行わ
れるLANシステムに係り、特に１つの機器に複数のLAN制
御装置（LCP）を設けて送受信を分散制御するようにし
た分散制御方式に関する。

（従来の技術）一般に、CSMA/CD（Carrier Sence Multiple Access/C
ollision Detection）方式を適用するLANシステム、例
えばIEEE（アメリカ電気電子学会）802.3準拠のLANシス
テムでは、LANを介して相互に通信を行う計算機等の各
機器に対し、各機器に固有のLANアドレス（６バイトか
らなるアドレス）が割当てられる。送信元の機器は、こ
のLANアドレスを宛先アドレスとして指定してフレーム
をLAN上に送出することにより、目的とする相手機器
（送信先）へフレームを送信することができる。

LANアドレスは、予め機器内のデータベースに格納し
ておくことにより、或いはTCP/IP（Transmission Contr
ol Protocol/Internet Protocol）のARP（Address Reso
lution Protocol）と呼ばれるプロトコルにより、求め
られるものである。通常は、汎用性を考慮してARPが用
いられる。以下にARPの概要を述べる。

まずARPは、TCP/IP上で機器を識別するためのアドレ
ス（インタネットアドレスと呼ばれる）から、LANアド
レス（IEEE802.3準拠のLANアドレス）を求めるためのプ
ロトコルである。ここで或る機器Ａが別の機器ＢとLAN
を介して通信を行いたいものとする。この通信のために
は、機器Ａが機器Ｂのインタネットアドレスを知ってい
ることが前提となる。このインタネットアドレスは、機
器Ｂの内のファイル（データベース）に格納されている
こともあるし、ネットワーク上のアプリケーションの１
つであるネームサーバによって通知されることもある。

さて、機器Ａが機器ＢのLANアドレスを知るには、通
常、以下の手順による。

機器Ａは、機器Ｂのインタネットアドレスを持つARP
要求を、LAN上に同報フレーム（LAN上の全ての機器を宛
先とする同報アドレスを持つフレーム）で送信する。こ
のARP要求（ARP要求フレーム）には、機器ＡのLANアド
レスが送信元アドレス（送信元LANアドレス）として設
定されている。

LAN上の機器は、全てこのARP要求を受信する。

ARP要求を受信した各機器のうち、ARP要求中に入って
いるインタネットアドレスが自身のインタネットアドレ
スと異なる機器、即ち機器Ｂ以外の機器は、このARP要
求を廃棄する。

一方、ARP要求中に入っているインタネットアドレス
が自身のインタネットアドレスと一致する機器、即ち機
器Ｂは、このARP要求に対する対応（ARP応答と呼ぶ）を
機器Ａに返す。このARP応答は、受信したARP要求中に設
定されている送信元機器ＡのLANアドレスを指定して送
信されるため、機器Ａだけに受信され、他の機器が受信
することはない。

機器ＡはARP応答を受信すると、同応答中に設定され
ている送信元LANアドレスにより、機器ＢのLANアドレス
を得ることができる。

これにより機器Ａは、以降の機器Ｂへの送信を、ARP
要求に対するARP応答から得たLANアドレスを用いて行
う。

ところで、LANを介して相互に通信を行う各機器とLAN
との間には、各機器毎に、その機器をLANに接続するた
めのLANインタフェース機構が設けられる。このLANイン
タフェース機構はLAN制御装置（LAN Control Processo
r）と呼ばれる。LAN制御装置（以下、LCPと称する）は
対応する機器からの要求によりLAN上へのフレーム送信
を行う送信機能と、LAN上を流れるフレームを監視し、
自身のLANアドレス（または同報アドレス）を持つフレ
ームのみを取込む受信機能を持つ。

近年、このLCPに、TCP/IPプロトコルをファームウェ
アで実現し、LCPと接続されている計算機等の機器の負
荷を軽減することが行われている。しかし、逆にLCPで
の処理量が増えるため、大規模なシステムではLCPでの
処理がネックとなり、機器側で処理できる量が、LCPの
処理能力により制限されて頭打ちとなる問題があった。

（発明が解決しようとする課題）上記したように従来のLANシステムでは、システム規
模が大きくなると、AANと計算機等の機器との間にあっ
てフレームの送受信を司るLANインタフェース機構（LC
P）での処理能力がネックとなり、機器側での単位時間
当たりの通信処理量の増加が図れないという問題があっ
た。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的
は、１つの機器に複数のLANインタフェース機構を接続
して負荷を分散することにより、１つの機器に接続され
るLANインタフェース機構全体の処理能力の向上を図
り、もって機器側の通信処理能力を自身の限界まで高
め、しかも相手機器などのLANインタフェース機構を使
用するかを意識させないで済むLANシステムを提供する
ことにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、複数の機器間の通信がLANを介して行わ
れるLANシステムにおいて、同システム内の複数の機器
のうちの少なくとも１つに、固有のLANアドレスが割当
てられるLANインタフェース機構（LCP）を複数接続する
と共に、この複数のLCPが接続される機器に、この複数
のLCPの負荷状態を監視する負荷監視手段と、LCPの１つ
でARP要求のための（通信相手のLANアドレスを取得する
ための）同報フレームが受信され、そのARP要求に対す
る応答（ARP応答）をARP要求元に返す必要がある場合
に、負荷監視手段の負荷監視結果をもとに負荷の軽いLC
Pを応答元として選択する処理手段（ARP処理手段）とを
設けたことを特徴とするものである。

この発明はまた、上記複数のLCPの１つに同報フレー
ム受信の許可を与える同報フレーム受信制御手段を、上
記複数のLCPが接続される機器に更に設けたことを特徴
とする。

（作用）上記の構成において、複数のLCPが接続されている機
器、例えば機器Ｂ内の同報フレーム受信制御手段は、複
数のLCPのうちの１つを選び、同報フレームを受信する
ことの許可を与える。これにより、LANシステム内の他
の機器、例えば機器Ａが機器Ｂのインタネットアドレス
からLANアドレスを求めるためのARP要求を同報フレーム
によりLAN上に送信した場合には、機器Ｂについては、
同装置Ｂに接続されている複数のLCPのうち、同報フレ
ーム受信が許可されている唯一のLCPにおいてのみARP要
求が受信される。この受信ARP要求は機器Ｂ内のARP処理
手段に渡される。

ARP処理手段は、渡されたARP要求中に自装置Ｂのイン
タネットアドレスが入っている場合、したがって自装置
ＢがARP要求に対する応答（ARP応答）を返さなければな
らない場合、負荷監視手段の監視結果をもとに、自装置
Ｂに接続されている複数のLCPの中から、その時点にお
いて負荷の最も少ないLCPをARP応答元として選択し、そ
の選択したLCPの固有のLANアドレスを（装置ＢのLANア
ドレスとして）ARP応答内に設定して、同LCPにARP応答
の送信を依頼する。これにより、選択（依頼）されたLC
Pが、ARP要求元の機器ＡにARP応答を返す。機器ＡはARP
応答から機器Ｂ（に接続されているARP応答元にLCP）の
LANアドレスを得、機器Ｂとの通信を、ARP応答を返した
LCPを介して実行することができる。

以上の状態で、他の機器Ｃが機器Ｂと通信するために
ARP要求を同報フレームにより送出すると、先にARP応答
を返したLCPの負荷は機器Ａとの間のフレーム送受信で
大きくなっていることから、今後は別のLCPがのARP応答
元として選択される。この結果、新たに選択されたLCP
が機器Ｃとの間のフレーム送受信を行うことになり、負
荷分散が図られる。しかも、機器Ｂとの通信を必要とす
る機器（ARP要求側機器）は、従来と同様のARP要求（通
信相手のLANアドレスを取得するための同報フレーム）
を送信するだけで、送受信の対象となる相手機器側LCP
のLANアドレスを相手機器のLANアドレスとして知ること
ができ、相手機器に複数のLCPが接続されていても、ど
のLCPを使うかを何等意識する必要がない。

（実施例）第１図はこの説明の一実施例に係るLANシステムのブ
ロツク構成図である。同図において、10はCSMA/CD方式
のLAN、例えばIEEE802.3に準拠したLAN、11はLAN10の通
信媒体をなすLANケーブルである。20は情報処理装置、3
0−1,30−２…30−ｎはLAN10と情報処理装置20との間に
あって、情報処理装置20のためにLAN10（のLANケーブル
11）からのフレーム受信とLAN10へのフレーム送信を司
るLCP（LAN制御装置）である。LCP30−１〜30−ｎに
は、それぞれ固有のLANアドレス（IEEE802.3に準拠した
LANアドレス）が割当てられる。これは、情報処理装置2
0にｎ個のLANアドレスが割当てられることと等価であ
る。LCP30−１〜30−ｎはバス12−１〜12−ｎによって
情報処理装置20に接続されると共に、トランシーバケー
ブル13−１〜13−ｎによって（図示せぬトランシーバを
介して）LAN10のLANケーブル11に接続されている。LAN1
0のLANケーブル11にはまた、パーソナルコンピュータま
たはワークステーションなどのｍ台の機器（以下、PC/W
Sと称する）40−1,42−２…40−ｍがLCP（図示せず）を
介して接続されている。PC/WS40−１〜40−ｍは、情報
処理装置20との間で、或いは相互間で、LAN10を介して
通信を行うようになっている。

LCP30−１〜30−ｎは同報フレーム受信許可フラグ
（Ｆ）31−１〜31−ｎを有している。同報フレーム受信
許可フラグ31−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、LCP30−ｉがLAN10
のLANケーブル11上の同報フレームを受信することを許
可（オンの場合）／禁止（オフの場合）するためのもの
で、情報処理装置20（内の後述する同報フレーム受信制
御部23）によって操作される。

情報処理装置20は、同装置20に接続されるLCP30−１
〜30nの単位時間当りの送受信量を計測するLCP負荷監視
部21、LCP負荷監視部21によって計測されたLCP30−１〜
30−ｎの送受信量がLCP30−１〜30−ｎの負荷量として
保持される負荷テーブル22、LCP30−１〜30−ｎの１つ
（LCP30−ｉ）を同報フレーム受信用に選択して、その
選択したLCP30−ｉ内の同報フレーム受信フラグ31−ｉ
をオンする同報フレーム受信制御部23、およびARP処理
部24の各機能ブロックを有している。ARP処理部24は、
同報フレーム受信が許可されたLCP30−ｉによってARP要
求が受信された場合に同ARP要求を処理し、自身が要求
先であるときはLCP30−１〜30−ｎの１つを用いて要求
元にARP応答を返すようになっている。

第２図は第１図に示すARP処理部34の処理（ARP処理）
手順を説明するためのフローチャートである。

次に、第１図の構成の動作を説明する。

まず情報処理装置20内の同報フレーム受信制御部13
は、ｎ台のLCP30−１〜30−ｎのうちの１台、例えばLCP
30−１を選び、このLCP30−１に対して同報フレームの
受信を許可しておく。これは、LCP30−１内部の同報フ
レーム受信許可フラグ31−１をオンにすることにより実
現される。本実施例において、同報フレーム受信許可フ
ラグ31−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がオフの場合には、対応する
LCP30−ｉはLAN10のLANケーブル11上の同報フレームを
取込まない。これに対し、同報フレーム受信許可フラグ
31−ｉがオンの場合には、LCP30−ｉはLANケーブル11上
の同報フレームを内部に取込み、情報処理装置20に渡
す。したがって、LCP30−１内の同報フレーム受信許可
フラグ30−１が選択的にオンされた上記の例では、LCP3
0−１〜30−ｎのうちのLCP30−１だけが、LANケーブル1
1上の同報フレームを受信する。

以上のような同報フレーム受信に対する制御が必要な
理由は次の通りである。即ち、各LCP30−１〜30−ｎに
同報フレーム受信を許可しておくと、全てのLCP30−１
〜30−ｎが同じ同報フレームを受信してしまい、情報処
理装置20内では、これらの同報フレームの同一性の確認
や、１つだけを残して他のフレームを廃棄するといった
余分な処理が必要となるためである。

なお、同報フレーム受信許可フラグ31−１のオンによ
り同報フレーム受信可状態となったLCP30−１が故障
し、その旨が情報処理装置20によって検出された場合に
は、情報処理装置20は次の制御を行う。即ち情報処理装
置20は、まず故障LCP30−１を理論的にサービスから切
離すと共に、残りのLCP30−２〜30−ｎの中から１つLCP
を選択する。次に情報処理装置20は、選択したLCP内の
同報フレーム受信許可フラグをオンすることにより、同
報フレーム受信処理の継続を図る。

一方、情報処理装置20内のLCP負荷監視部21は、情報
処理装置20に接続されている各LCP30−１〜30−ｎの単
位時間当りの送受信量を計測し、負荷テーブル22に設定
する。この負荷テーブル22の内容は、一定時間間隔で更
新され、常に最新の送受信量、即ちLCP30−１〜30−ｎ
の最新の負荷状態を示すように管理される。なお、送受
信量としては、送受信の総量でも、或いは回数でも、簡
単に実現でき負荷も少なくて済むものを適宜選べばよ
い。

ここで、以上のように、情報処理装置20において同報
フレーム受信制御部23とLCP負荷監視部21とが動作して
いる状態で、情報処理装置20内のARP処理部24がARP要求
を受取って適当なLCPを選択し、このLCPを用いてARP応
答を返す処理（ARP処理）について、第２図のフローチ
ャートを参照して説明する。

今、PC/WS40−１において、情報処理装置20と通信を
行う必要性が生じたものとする。このときPC/WS40−１
には、情報処理装置20（に接続されているLCP）のIEEE8
02.3LANアドレスが分らないものとする。この場合PC/WS
40−１は、（従来の技術）の項でも述べたように、情報
処理装置20のインタネットアドレスから同装置20のLAN
アドレスを求めるためのARP要求を、同報フレームによ
りLAN10のLANケーブル11に送出する。このLANケーブル1
1上のARP要求（ARP要求フレーム）の宛先アドレスには
同報アドレスが用いられ、送信元アドレス（発信元アド
レス）にはPC/WS40−１のLANアドレスが用いられる。

上記したLANケーブル11上のARP要求フレームは、LCP3
0−１〜30−ｎのうち同報フレーム受信が許可されてい
る（受信許可フラグがオンされている）LCP30−１によ
って受信される。また上記ARP要求フレームは、同報フ
レームであるが故にPC/WS40−２〜40−ｍ側でも受信さ
れる。このARP要求フレームに含まれるインタネットア
ドレスは情報処理装置20のインタネットアドレスである
ため、このARP要求フレームは情報処理装置20以外では
廃棄される。

さて、同報フレームの受信が許可されているLCP30−
１は、LANケーブル11上のPC/WS40−１からの同報フレー
ムを受信すると、同フレーム（ARP要求）を情報処理装
置20にバス12−１経由で転送する。情報処理装置20に転
送された同報フレームが本実施例のようにARP要求の場
合、同ARP要求は情報処理装置20内のARP処理部24に渡さ
れる（ステツプS1）。

ARP処理部24はARP要求を受取ると、同ARP要求内に存
在するインタネットアドレスを取出し、そのアドレスが
自身のインタネットアドレス（情報処理装置20のインタ
ネットアドレス）と一致しているか否かをチェックする
（ステツプS2）。もし、一致しない場合には、ARP処理
部24は受取ったARP要求を廃棄して、次のARP要求を待
つ。

これに対し本実施例のように、受取ったARP要求内の
インタネットアドレスが自身のインタネットアドレスと
一致する場合には、ARP処理部24は自身がARP応答を返さ
なければならないものと判断し、以降のステツプへ進
む。

まずARP処理部24は、LCP負荷監視部21が定期更新して
いる負荷テーブル22を調べ、LCP30−１〜30−ｎの中か
ら、その時点において負荷の最も少ないLCPをARP要求応
答元として選択する（ステツプS3）。ここでは、LCP30
−ｎが選択されたものとする。

ARP処理部24はLCP30−ｎをARP要求応答元として選択
すると、そのLCP30−ｎのLANアドレスを（情報処理装置
20の）送信元アドレスとし、受取ったARP要求の送信元
アドレスであるPC/WS40−１のLANアドレスを宛先アドレ
スとするARP応答を作成する（ステツプS4）。

ARP処理部24はPC/WS40−１（RRP要求元）に返すべきA
RP応答を作成すると、そのARP応答をLANケーブル11上に
送信するように、ステツプS3で選択したLCP30−ｎにバ
ス12−ｎを介して依頼する（ステツプS5）。これによ
り、ARP処理部24におけるARP要求に対する一連のARP処
理は終了となる。

ARP処理部24からの依頼を受けたLCP30−ｎは、ARP処
理部24で作成されたARP応答（ARP応答フレーム）をLAN
ケーブル11上に送出する。このARP応答は、その宛先ア
ドレスで指定されるARP要求元のPC/WS40−１で受信され
る。

PC/WS40−１は、受信したARP応答の送信元アドレスか
ら、情報処理装置20（に接続されているLCP30−ｎ）のI
EEE802.3LANアドレスを得、このLANアドレスを宛先アド
レスに用いることで、情報処理装置20との間でTCP/IPの
コミュニケーションを開始する。この際、PC/WS40−１
からの送信フレームは、同フレーム中の宛先アドレスで
示されるLANアドレスが割当てられているLCP30−ｎで受
信されて情報処理装置20に渡される。このため、PC/WS4
0−１はLCP30−ｎを何等意識せずに情報処理装置20と通
信することができる。

このようにして、PC/WS40−１と情報処理装置20との
間の通信がLCP30−ｎを介して行われると、LCP30−ｎの
負荷が多くなる。この状態で、PC/WS40−２〜40−ｍの
うちの例えばPC/WS40−２が情報処理装置20と通信を行
おうとして、ARP要求を同報フレームにより送出する
と、情報処理装置20内のARP処理部24のARP処理により、
今度はLCP30−ｎ以外のLCPがARP応答元として選択され
る。そして、選択されたLCPからARP応答がARP要求元（P
C/WS40−２）に返される。この結果、PC/WS40−２は、
情報処理装置20との間の通信を新たに選択されたLCPを
介して（しかも、このLCPを何等意識することなく）行
うことができる。同様にして、ｍ台のPC/WS40−１〜40
−ｍが情報処理装置20との間でほぼ並行して通信を行お
うとする場合には、各PC/WS40−１〜40−ｍに対してそ
れぞれ異なるLCPから、そのLCPの固有のLANアドレスがA
RP応答で返される（PC/WS数よりもLCP数の方が多い場
合）。このため、各PC/WS40−１〜40−ｍは、それぞれ
異なるLCPを介して情報処理装置20とほぼ並行して通信
でき、結果的にLCPの負荷が分散されたことになる。

なお、前記実施例では、IEEE802.3に準拠したLANシス
テムに実施した場合について説明したが、本発明は同報
フレームの送受信が可能であり、送信相手のLANアドレ
スを知るために同報フレームを送出するようなLANシス
テム全般に適用できる。

また、前記実施例では、複数のLCP（LAN制御装置）が
接続される情報処理装置（20）が１つの場合について説
明したが、同様の構成の情報処理装置が複数設けられた
システムにも適用可能である。更にPC/WS（パーソナル
コンピュータまたはワークステーション）にも複数のLS
Pを接続することも可能である。但し、多数の機器との
間で並列的に通信を行うことが少ないものに複数のLSP
を接続することは無駄である。

［発明の効果］以上詳述したようにこの発明によれば、複数の機器間
の通信がLANを介して行われるLANシステムにおいて、複
数の機器のうちの少なくとも１つに固有のLANアドレス
が割当てられる複数のLANインタフェース機構を接続
し、この複数のLANインタフェース機構を介してその接
続先の機器（特定機器と呼ぶ）と複数の機器との間の通
信が並列的に行える構成としたことにより、LANインタ
フェース機構の処理能力やバッファ容量に関係なく、特
定機器自身の性能の限界まで、通信処理能力を向上させ
ることができる。しかも、特定機器と通信を行う側にと
っては、どのLANインタフェース機構を介して通信を行
うかを何等意識することなく、従来と同様に相手機器
（特定機器）だけを意識するだけでよい。また、LANイ
ンタフェース機構が故障しても他のLANインタフェース
機構により処理を継続できるため、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るLANシステムのブロ
ック構成図、第２図は第１図に示すARP処理部24の処理
手順を説明するためのフローチャートである。 10…LAN、11…LANケーブル、12−１〜12−ｎ…バス、13
−１〜13−ｎ…トランシーバケーブル、20…情報処理装
置、21…LCP負荷監視部、22…負荷テーブル、23…同報
フレーム受信制御部、24…ARP処理部、30−１〜30−ｎ
…LCP（LAN制御装置、LANインタフェース機構）、31−
１〜31−ｎ…同報フレーム受信許可フラグ（Ｆ）、40−
１〜40−ｍ…PC/WS。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の機器間の通信がLAN（ローカルエリ
アネットワーク）を介して行われるLANシステムにおい
て、上記複数の機器のうちの少なくとも１つに、その機器と
上記LANとの間にあってフレーム送受信を行うもので、
固有のLANアドレスが割当てられるLANインタフェース機
構を複数接続すると共に、この複数のLANインタフェース機構が接続される上記機
器に、この複数のLANインタフェース機構の負荷状態を
監視する負荷監視手段と、上記LANインタフェース機構
で通信相手のLANアドレスを取得するための同報フレー
ムが受信され、そのフレームに対する応答を同報フレー
ム送信元に返す必要がある場合に、上記負荷監視手段の
負荷監視結果をもとに負荷の軽いLANインタフェース機
構を応答元として選択する処理手段とを設け、１つの機器に複数のLANインタフェース機構を接続して
負荷分散を行うようにしたことを特徴とするLANシステ
ム。
【請求項２】上記複数のLANインタフェース機構の１つ
だけに同報フレーム受信の許可を与える同報フレーム受
信制御手段を、上記複数のLANインタフェース機構が接
続される上記機器に更に設け、この同報フレームを受信
制御手段によって許可された上記LANインタフェース機
構だけで同報フレームの受信を行わせるようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のLANシステム。