JP4040562B2

JP4040562B2 - ネットワーク装置用試験装置

Info

Publication number: JP4040562B2
Application number: JP2003339975A
Authority: JP
Inventors: 輝之長谷川; 亨長谷川
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005109827A

Description

この発明は、イーサネット（登録商標）に対応したＬ２スイッチやＬ３スイッチ等のネットワーク装置の性能・機能評価試験を行うネットワーク装置用試験装置に関する。

ＯＳＩ参照モデルの各層間のデータ転送処理（スイッチング・ルーティング・ブリッジング）をサポートするネットワーク装置として、Ｌ２スイッチやＬ３スイッチを含むＬＡＮスイッチ等がある。例えば、Ｌ２スイッチはデータリンク層（第２層）のプロトコルに基づいてパケットの行き先を判断して転送を行うもので、スイッチングハブなどが含まれる。Ｌ３スイッチはネットワーク層（第３層）のプロトコルに基づいてパケットの行き先を判断して転送を行うもので、ルータなどが含まれる。これらのネットワーク装置は、イーサネット（登録商標）に対応したパケット処理機能を有する通信装置であり、通常、複数の通信ポートを備えている。

図１２は上述したネットワーク装置の総合的な（複数のポートにまたがる、あるいは複数のポートを用いた）性能・機能評価試験を行う場合の接続関係を示す図である。図において、１はネットワーク装置（ＳＵＴ：ＳｙｓｔｅｍＵｎｄｅｒＴｅｓｔ）であり、通信ポート１１〜１６を有している。通信ポート１１〜１６にはそれぞれ＃１〜＃６のポート番号が割り当てられている。

２はネットワーク装置１の試験を行う試験装置であり、試験通信ポート２１〜２６を有している。試験通信ポート２１〜２６にはそれぞれ＃１〜＃６のポート番号が割り当てられている。通常、試験装置２の試験通信ポートの数はネットワーク装置１の通信ポート数と同数あるいはできるだけ近い数だけ用意する。図１２においては、通信ポート１１〜１６に対して同数の試験通信ポート２１〜２６が設けられ、各ポートは同図のように接続されている。

なお、非特許文献１には、ネットワーク装置の様々な試験方法が記載されている。
「ＴＨＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＩＮＴＥＲＮＥＴＴＥＳＴＭＥＴＨＯＤＯＬＯＧＩＥＳ」，Ｃａｎａｄａ，ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｍａｒｃｈ１８，２００２

従来のネットワーク装置用の試験装置を用いてネットワーク装置の複数の通信ポートを対象とした性能・機能評価試験を行う場合に、試験装置が相当数の試験通信ポートを装備する必要がある。しかし、この試験通信ポートは非常に高価である。例えば、１００Ｍｂｐｓのファストイーサネット（登録商標）に対応したネットワーク装置の通信ポートの価格は１ポート当たり数百円〜数千円であるのに対して、試験装置がネットワーク装置の試験専用のものである場合、その試験通信ポートの価格は１ポート当たり数十万円〜数百万円である。

また、試験装置として汎用のパーソナルコンピュータ（以下ＰＣと略す）に通信ボードを設けたものを用いることもできるが、この場合はＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ）の搭載数に限りがあるため、試験装置に多数のポートを設けることができないという問題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、少数の試験通信ポートを用いて多数の通信ポートを有するネットワーク装置の性能・機能評価試験を行うことができるネットワーク装置用試験装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、ネットワーク装置と試験用情報の送受信を行い、該試験用情報に基づいて前記ネットワーク装置の動作を検証する試験ユニットと、該試験ユニットおよび前記ネットワーク装置間に接続され、前記試験用情報の転送処理を行うスイッチとを具備するネットワーク装置用試験装置であって、前記試験ユニットは、試験用情報の送受信を行う試験通信ポートと、タグ付きのＶＬＡＮに対応する仮想インタフェースを前記試験通信ポートに設定し、該仮想インタフェース毎に独立のＭＡＣアドレスを設定する第１の設定手段と、前記試験通信ポートによって受信された試験用情報に基づいて前記ネットワーク装置の動作を検証する検証手段と、を具備し、前記スイッチは、前記ネットワーク装置に設けられた通信ポートと前記試験用情報の送受信を行う第１の通信ポートと、前記試験通信ポートと前記試験用情報の送受信を行う第２の通信ポートと、前記第１および第２の通信ポート間の前記試験情報の転送処理を行う転送手段と、ＳＴＰ（ＳｐａｎｎｉｎｇＴｒｅｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）に基づいた動作の設定を無効にし、前記第１の通信ポートにタグなしのＶＬＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＬＡＮ）を設定し、前記第２の通信ポートにタグ付きのＶＬＡＮを設定する第２の設定手段とを具備することを特徴とするネットワーク装置用試験装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のネットワーク装置用試験装置において、前記スイッチは、データリンク層のプロトコルに基づいて前記試験用情報を転送するＬ２スイッチであることを特徴とする。

この発明によれば、ネットワーク装置の各通信ポートに対応する複数のＶＬＡＮを試験通信ポートに設定して性能・機能評価試験を行うようにしたので、少数の試験通信ポートを用いて多数の通信ポートを有するネットワーク装置の性能・機能評価試験を行うことができるという効果が得られる。したがって、ネットワーク試験用試験装置に設けられる高価な試験通信ポートの総数を削減することができ、コストダウンを図ることができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、この発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による試験装置を用いたネットワーク装置の性能・機能評価試験時の接続関係を示す図である。図において、ネットワーク装置１は通信ポート１１〜１６を有しており、それぞれの通信ポートには＃１〜＃６のポート番号が割り当てられている。なお、本実施形態におけるネットワーク装置１の通信ポートの数は６個であるが、これに限定する必要はなく、もっと多数の通信ポートが設けてあってもよい。試験装置２はポート番号＃０が割り当てられた試験通信ポート２７と、ポート番号＃０’が割り当てられた試験通信ポート２８とを有している。

３ａおよび３ｂはＬ２スイッチである。試験通信ポート２７はＬ２スイッチ３ａの任意のポート（Ｔポートと定義する）に接続されている。ここでは説明を簡単にするため、Ｔポートが１つの場合を示す。Ｌ２スイッチ３ａの他の通信ポート（Ｓポートと定義する）はネットワーク装置１の通信ポート１１〜１３にそれぞれ接続されている。同様に、Ｌ２スイッチ３ｂにおいても、Ｔポートｔ＃０は試験装置２の試験通信ポート２８に接続され、Ｓポートｓ＃１〜ｓ＃３はネットワーク装置１の通信ポート１４〜１６にそれぞれ接続されている。ここで、Ｌ２スイッチ３ａおよび３ｂのそれぞれのＳポート数をＮｓとする。

次に、試験時の動作を説明する。まず、試験装置２およびＬ２スイッチ３ａで試験時に必要となる設定等について説明する。ＩＥＥＥ８０２．１ＤでＳＴＰ（ＳｐａｎｎｉｎｇＴｒｅｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）が標準化されている。ＳＴＰはループ（円環）状に形成されたネットワーク内で、データが永遠に循環するのを防止するためのプロトコルである。図２は端末装置４ａおよび４ｂ間をＬ２スイッチ３ａおよび３ｂによって接続した例であり、Ｌ２スイッチ３ａおよび３ｂ間は複数の物理リンクによって接続されている。

ここで、Ｌ２スイッチ３ａおよび３ｂとネットワーク装置１とで共にＳＴＰを動作させたまま複数のリンク接続（接続数Ｎｓ）を行った場合、図２に示されるように、ＳＴＰによって有効な接続数が１に限定され、他のリンク接続が無効（切断状態）となってしまう。そこで、Ｌ２スイッチ３ａおよび３ｂのＳＴＰが無効となるよう設定することにより、ネットワーク装置１でＳＴＰを設定するかどうかに依存せず、複数リンク接続を保持できるようにする。

また、図３に示すように、ＴポートとＳポートとの組ごとにＮｓ個のＶＬＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＬＡＮ）を設定する。ＶＬＡＮは、物理的な構成に依存せずに、自由に構築される仮想的なネットワークである。ＶＬＡＮにはいくつかの形態があるが、本実施形態においてはＩＥＥＥ８０２．１Ｑで標準化されているｔａｇｇｅｄ−ＶＬＡＮ技術を使用する。

ｔａｇｇｅｄ−ＶＬＡＮはイーサネット（登録商標）フレーム中にｔａｇと呼ばれる識別子を挿入することによって、複数のＬＡＮスイッチを挟んで離れた場所に存在するＶＬＡＮを同一のグループのＶＬＡＮに設定することを可能とする技術である。Ｌ２スイッチ３はｔａｇｇｅｄ−ＶＬＡＮに対応したものを使用し、Ｔポート側がｔａｇｇｅｄ−ＶＬＡＮ、Ｓポート側がｕｎｔａｇｇｅｄ−ＶＬＡＮとなるように設定を行う。以下、設定したＶＬＡＮをｖｌａｎ１〜ｖｌａｎＮｓ（図３においてはｖｌａｎ１〜ｖｌａｎ３）と呼ぶことにする。

図４に示すように、試験装置２の試験通信ポート２７からＶＬＡＮｔａｇを有する試験用のｔａｇｇｅｄ−ＶＬＡＮフレームが出力されると、そのフレームはＬ２スイッチ３のＴポートｔ＃０に入力される。Ｌ２スイッチ３はフレームのｔａｇを削除し、ｔａｇが示すＶＬＡＮが設定されているＳポートｓ＃１へフレームを出力する。Ｓポートｓ＃１から出力されるフレームはｕｎｔａｇｇｅｄ−ＶＬＡＮフレームであり、ネットワーク装置１はそのフレームを通常の（ＶＬＡＮを使用していない）イーサネット（登録商標）フレームだと認識する。

このように、ネットワーク装置１側でＶＬＡＮが認識されないような設定とすることにより、より多くの試験項目に対応した試験を行うことができる。なお、特定の試験に限定するのであれば、ネットワーク装置１側でＶＬＡＮが認識されるような設定を行うこともできる。

ネットワーク装置１がＬ２スイッチである場合、ネットワーク装置１はＭＡＣアドレス学習機能を有する。この機能により、ネットワーク装置１は、フレームに付加されるＭＡＣアドレスとそのＭＡＣアドレスが付加されたフレームに対応する通信ポートとの対応関係を記憶する。図５に示されるように、試験装置２の試験通信ポート２７に一つのＭＡＣアドレス（ＭＡＣ０とする）を割り当て、ｖｌａｎ１のｔａｇと共にＭＡＣ０の発ＭＡＣアドレスを有するイーサネット（登録商標）フレームが試験通信ポート２７から出力された場合、Ｌ２スイッチ３はフレームからｔａｇを削除し、ｖｌａｎ１に対応したＳポートｓ＃１へフレームを出力する。

ネットワーク装置１は通信ポート１１を介してフレームを受信し、ＭＡＣ０のＭＡＣアドレスを有するフレームが通信ポート１１に対応することを記憶する。同様に、ネットワーク装置１はｖｌａｎ２およびｖｌａｎ３のフレームを通信ポート１２および１３をそれぞれ介して受信し、ＭＡＣアドレスと通信ポートとの対応関係を記憶する。仮に、ネットワーク装置１の後段のネットワーク装置等（図示せず）から着ＭＡＣアドレスがＭＡＣ０のイーサネット（登録商標）フレームが入力された場合、ＭＡＣ０のアドレスに対して通信ポート１１〜１３の複数の通信ポートが対応しているため、同一のＭＡＣアドレス（ＭＡＣ０）を有するフレームの出力通信ポートが次々と変化してしまい、正常な試験を行うことができない。

そこで、図６に示されるように、ＶＬＡＮごとに異なる発ＭＡＣアドレスを有するイーサネット（登録商標）フレームが試験装置２の通信ポート２７から出力されるように設定する。この設定はイーサネット（登録商標）の制御ソフトウェア（デバイスドライバ）レベルでサポートされている。これにより、ネットワーク装置１の通信ポートごとに異なるＭＡＣアドレスが学習されるようになる。

以上のような設定を行った場合、ネットワーク装置１から試験装置２へ向けて出力される返信フレームは図７に示されるように、着ＭＡＣアドレスに対応した通信ポートに出力される。Ｌ２スイッチ３のＳポート＃１〜＃３のいずれかから入力された返信フレームに対して、Ｌ２スイッチ３は適切なＶＬＡＮｔａｇを付加し、Ｔポートｔ＃０から試験装置２へ向けて返信フレームを転送する。試験通信ポート２７を介して返信フレームを受信した試験装置２は、返信フレーム中のＶＬＡＮｔａｇを検査し、ｔａｇによって識別されるＶＬＡＮに対応するＳポートを識別することができ、フレームが正しく返信されたかどうかを検査することができる。

次に、図８〜図１１を用いて、実際の試験時の動作を説明する。図８はネットワーク装置１、試験装置２、Ｌ２スイッチ３、および試験用の端末装置４の接続関係を示している。試験装置２および端末装置４は汎用のＰＣを用いている。この試験においては、試験装置２からｐｉｎｇコマンドを入力し、ネットワーク装置１の動作を確認する。ｐｉｎｇを用いると、ＩＣＭＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＣｏｎｔｒｏｌＭｅｓｓａｇｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）に基づいて、接続相手から返信があるかどうか、返信があった場合は返信にどのくらいの時間を要したかなどのデータによりネットワークを診断することができる。

試験手順は以下のとおりである。まず、Ｌ２スイッチのポート番号＃０のＴポートｔ＃０と試験装置２の試験通信ポート２７とを接続する。また、ネットワーク装置１のポート番号＃０の通信ポート１７と端末装置４のイーサネット（登録商標）インタフェースとを接続する。そして、Ｌ２スイッチ３のＳポートｓ＃１〜ｓ＃３とそれらに対応する通信ポート１１〜１３とを接続する。Ｌ２スイッチ３においてはＳポートｓ＃１〜ｓ＃３に異なるＶＬＡＮ（ｖｌａｎ１〜ｖｌａｎ３）を設定する。

試験装置２においては、Ｓポートｓ＃１〜ｓ＃３に対応するＶＬＡＮ（ｖｌａｎ１〜ｖｌａｎ３）用の仮想インタフェースを同一のイーサネット（登録商標）インタフェース上に設定する。また、各仮想インタフェースに異なるＭＡＣアドレス（ＭＡＣ１〜ＭＡＣ３）を割り当てる。試験装置２のｖｌａｎ１仮想インタフェースと端末装置４のイーサネット（登録商標）インタフェースとに同一サブネット内のＩＰアドレスを割り当て、有効化（ｕｐ）する。また、試験装置２のｖｌａｎ２およびｖｌａｎ３仮想インタフェースにはＩＰアドレスを割り当てずに有効化する。

試験装置２から端末装置４に対してｐｉｎｇを行うと、試験装置２から端末装置４を探索するためのＡＲＰ（ＡｄｄｒｅｓｓＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）ｒｅｑｕｅｓｔを含むブロードキャストフレームが送信される。以下の動作はＡＲＰに従って行われる。このブロードキャストフレームは試験装置２のｖｌａｎ１仮想インタフェースからｔａｇｇｅｄ−ＶＬＡＮフレームとして出力され、Ｔポートｔ＃０からＬ２スイッチ３に入力される。Ｌ２スイッチ３はブロードキャストフレームからＶＬＡＮｔａｇを削除し、ｖｌａｎ１に対応するＳポートｓ＃１からネットワーク装置１へブロードキャストフレームを出力する。

通信ポート１１を介してブロードキャストフレームを受信したネットワーク装置１は、このブロードキャストフレームを他の通信ポート１２、１３、および１７へ転送する。通信ポート１２および１３から出力されたブロードキャストフレームはそれぞれＳポートｓ＃２およびｓ＃３を介してＬ２スイッチ３に入力され、Ｌ２スイッチ３によってＶＬＡＮｔａｇが付加されて試験装置２へ転送される。試験装置２は試験通信ポート２７上のｖｌａｎ２仮想インタフェースおよびｖｌａｎ３仮想インタフェースから入力されるブロードキャストフレームを検出することにより、ブロードキャストフレームに対するネットワーク装置１の動作を検証することができる。また、通信ポート１７から出力されたブロードキャストフレームは端末装置４のイーサネット（登録商標）インタフェースに入力される。

ＡＲＰｒｅｑｕｅｓｔを含むブロードキャストフレームを受信した端末装置４は、図９のようにＡＲＰｒｅｐｌｙを含むユニキャストフレームを試験装置２へ向けて出力する。ここで、ユニキャストフレームの発ＭＡＣアドレスは端末装置４のＭＡＣアドレス（ＭＡＣ０）であり、着ＭＡＣアドレスは試験装置２のｖｌａｎ１仮想インタフェースのＭＡＣアドレス（ＭＡＣ１）である。

ユニキャストフレームは通信ポート１７からネットワーク装置１に入力され、通信ポート１１へ転送され、通信ポート１１から出力される。このユニキャストフレームはＳポートｓ＃１からＬ２スイッチ３に入力され、ｖｌａｎ１のＶＬＡＮｔａｇが付加されてＴポートｔ＃０から出力される。そしてユニキャストフレームは試験装置１の試験通信ポート２７に入力される。

試験装置２は以上のＡＲＰｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｐｌｙの交換によって端末装置４のＭＡＣアドレスを知った後、図９と同様にして、ＡＲＰ手順により端末装置４との間でＳポートｓ＃１を経由して、ユニキャストフレームであるＩＣＭＰｅｃｈｏｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｐｌｙを交換する（図１０）。ＩＣＭＰｅｃｈｏｒｅｑｕｅｓｔには発ＭＡＣアドレスがＭＡＣ１、着ＭＡＣアドレスがＭＡＣ０として指定される。ＩＣＭＰｅｃｈｏｒｅｑｕｅｓｔを受信した端末装置４は発ＭＡＣアドレスがＭＡＣ０、着ＭＡＣアドレスがＭＡＣ１であるＩＣＭＰｅｃｈｏｒｅｐｌｙを試験装置２へ送信する。試験装置１はこのユニキャストフレームを検出することにより、ユニキャストフレームに対するネットワーク装置１の通信ポート１１の動作を検証することができる。

ｖｌａｎ１仮想インタフェースに割り当てたＩＰアドレスをｖｌａｎ２仮想インタフェースに割り当て、ｖｌａｎ１およびｖｌａｎ３仮想インタフェースにはＩＰアドレスを割り当てずに上記と同様のｐｉｎｇ試験を行うことにより、ネットワーク装置１の通信ポート１２の動作を検証することができる（図１１参照）。このとき、ＩＣＭＰｅｃｈｏｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｐｌｙはＳポートｓ＃２を経由して試験装置１および端末装置４間で交換される。ｖｌａｎ３についても同様の手順を繰り返すことにより、ネットワーク装置１の通信ポート１３の動作を検証することができる。

上記の手順およびＬ２スイッチ３・ネットワーク装置１間の送受信フレームのモニタリングにより、ＶＬＡＮｔａｇとＬ２スイッチを用いた複数試験ポートのエミュレーションを行うことができる。なお、本実施形態においてはｐｉｎｇ試験を例として説明したが、マルチキャストの試験など他の試験に適用することもできる。

また、ネットワーク装置１が複数のファストイーサネット（登録商標）ポートを有する場合、試験装置２に１つのギガビットイーサネット（登録商標）ポートを設けると、ネットワーク装置１と同数のファストイーサネット（登録商標）ポートを設けるよりも安価となる場合がある。この場合、ネットワーク装置１のファストイーサネット（登録商標）ポートのフルレートの通信試験を行うことができる。フルレートの通信試験が必ずしも必要でない場合は、試験装置２に１つのファストイーサネット（登録商標）ポートを設けることにより、ネットワーク装置１のファストイーサネット（登録商標）ポートの通信試験を行うことができる。

試験装置２が汎用のＰＣによるものである場合、複数の試験通信ポートを使用して複数の通信ポートの試験を行うと、試験装置２は複数の試験通信ポートの全てが受信する受信フレームを監視する受信処理オーバヘッドが必要となる。試験装置２に設ける試験通信ポートの数を少数（または一つ）とすることにより、受信処理オーバヘッドを削減することができる。

この発明の一実施形態による試験装置を用いてネットワーク装置の性能・機能評価試験を行う時の接続関係を示す図である。ＳＴＰによる複数リンク接続の無効化を説明するための図である。ＶＬＡＮの設定を説明するための図である。試験装置から出力されるフレームとその転送経路を示す図である。ネットワーク装置のＭＡＣアドレス学習機能による返信フレームの転送経路の変化を説明するための図である。ＶＬＡＮごとに異なるＭＡＣアドレスを設けた場合の動作を示す図である。ネットワーク装置からの返信フレームの転送動作を示す図である。ｐｉｎｇ試験における接続関係と共にＡＲＰｒｅｑｕｅｓｔの転送動作を示す図である。ｐｉｎｇ試験におけるＡＲＰｒｅｐｌｙの転送動作を示す図である。ｐｉｎｇ試験におけるＩＣＭＰｅｃｈｏｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｐｌｙの転送動作を示す図である。ｖｌａｎ２を使用したｐｉｎｇ試験におけるＩＣＭＰｅｃｈｏｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｐｌｙの転送動作を示す図である。従来のネットワーク装置の性能・機能評価試験における接続関係を示す図である。

符号の説明

１・・・ネットワーク装置、２・・・試験装置、３・・・Ｌ２スイッチ、４・・・端末装置、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７・・・通信ポート、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８・・・試験通信ポート。

Claims

ネットワーク装置と試験用情報の送受信を行い、該試験用情報に基づいて前記ネットワーク装置の動作を検証する試験ユニットと、該試験ユニットおよび前記ネットワーク装置間に接続され、前記試験用情報の転送処理を行うスイッチとを具備するネットワーク装置用試験装置であって、
前記試験ユニットは、
試験用情報の送受信を行う試験通信ポートと、
タグ付きのＶＬＡＮに対応する仮想インタフェースを前記試験通信ポートに設定し、該仮想インタフェース毎に独立のＭＡＣアドレスを設定する第１の設定手段と、
前記試験通信ポートによって受信された試験用情報に基づいて前記ネットワーク装置の動作を検証する検証手段と、
を具備し、
前記スイッチは、
前記ネットワーク装置に設けられた通信ポートと前記試験用情報の送受信を行う第１の通信ポートと、
前記試験通信ポートと前記試験用情報の送受信を行う第２の通信ポートと、
前記第１および第２の通信ポート間の前記試験情報の転送処理を行う転送手段と、
ＳＴＰ（ＳｐａｎｎｉｎｇＴｒｅｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）に基づいた動作の設定を無効にし、前記第１の通信ポートにタグなしのＶＬＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＬＡＮ）を設定し、前記第２の通信ポートにタグ付きのＶＬＡＮを設定する第２の設定手段と、
を具備することを特徴とするネットワーク装置用試験装置。
前記スイッチは、データリンク層のプロトコルに基づいて前記試験用情報を転送するＬ２スイッチであることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク装置用試験装置。