JP4421458B2

JP4421458B2 - ネットワークノード装置およびその経路情報更新方法

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Publication number: JP4421458B2
Application number: JP2004347538A
Authority: JP
Inventors: 克佳高橋; 和幸鹿島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006157716A

Description

この発明は、レイヤ２ネットワークに接続されるとともにレイヤ３ノードとしても動作するネットワークノード装置と、このネットワークノード装置の経路情報更新方法に関するものである。

レイヤ３ネットワークにおいて、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）やＲＩＰ（Routing Information Protocol）に代表されるマルチアクセスネットワーク上で動作するルーティングプロトコルは、マルチアクセスネットワーク上に制御パケットを定期的に送ることで、隣接ノード間で互いの存在を認識し、また、所定の時間制御パケットが到着しないことで、隣接ノードの消失を認識する。

たとえば、ＯＳＰＦではＨｅｌｌｏパケットを１０秒ごとに送信し、４０秒間隣接ノードからのＨｅｌｌｏパケットが到着しなければ隣接ノードが消失したことを認識する。経路情報のネクストホップ（NextHop）として登録されていた隣接ノードが消失した場合、該経路を利用するデータ中継は停止されるが、ルーティングプロトコルによって代替経路が算出され、新たなネクストホップが登録されることで、データ中継の再開が可能となる（たとえば、非特許文献１参照）。

また、ＲＩＰでは、経路情報を格納したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを３０秒ごとに送信し、他のノード装置が送信したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットにより経路情報を学習する。また、各経路情報について、経路情報が格納されたＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットが送信元ノード装置から１８０秒間到着しなければ、該経路情報を無効化する。経路情報が無効化された後に、該経路情報を含む他のノード装置が送信するＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信した場合に、該経路情報を学習し、有効化する（たとえば、非特許文献２参照）。

一方、レイヤ２ネットワークの構成方法として、Resilient Packet Ring（以下、ＲＰＲという）が知られている。このＲＰＲは、ノードをリング状に構成したネットワークにおいて、各ノード（以下、リングノードという）がそれぞれの物理アドレスをリング上に広告し、各リングノードはそれらの広告情報を収集してノードの並び順（トポロジマップ）を認識する。そして、リング上にユーザデータパケットを送信する際に宛先ノードの物理アドレスでトポロジマップを検索して、この宛先ノードの物理アドレスに近い系のリングを選択して送信するものである。このＲＰＲでは、リング上のいずれかの物理リンクで障害が発生した場合、障害情報を即座に送信し、リング選択に反映させることで、高速な経路切り替えを行なうことが可能である（たとえば、非特許文献３参照）。

このＲＰＲのように複数の装置（ノード）が同一のレイヤ２ネットワークに接続される構成において、各装置（ノード）をレイヤ３ノードとしても動作させる場合、レイヤ２ネットワークはマルチアクセスネットワークとして扱われる。

J. Moy, "Request for Comments: 2328, OSPF Version 2", The Internet Engineering Tasking Force, April 1998, [online], retrieved from the Internet: <URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc2328.txt> G. Malkin, "Request for Comments: 2453, RIP Version 2", The Internet Engineering Tasking Force, November 1998, [online], retrieved from the Internet: <URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc2453.txt?number=2453> "IEEE Draft P802.17/D3.3, Part 17: Resilient packet ring (RPR) access method & physical layer specifications", The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., pages 309-315, April 21, 2004

しかしながら、リング外への経路としてリングノードを経由する経路を複数用意して冗長化し、さらにリングノードをレイヤ３ノードとして動作させている場合に、主中継経路上のリングノードに故障が発生するとＲＰＲでは代替経路への切り替えを行なうことができず、レイヤ３ルーティングプロトコルによる経路切り替えが必要となる。上述のように、従来のレイヤ３ルーティングプロトコル技術では、マルチアクセスネットワーク上での動作となるので、タイムアウトにより隣接ノード消失や経路情報消失を認識することとなっているため、リングノード障害発生から代替経路の取得を開始するまでに時間を要していた。そのため、データ中継が停止してから再開されるまでに長い時間を要してしまうという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、物理アドレスによりトポロジ状態を管理するマルチアクセスレイヤ２ネットワーク上で動作するレイヤ３ルーティングプロトコルを用いて経路制御を行うネットワークノード装置において、レイヤ２ネットワーク上の他のノード装置で障害が発生した時の経路切り替え時間を短縮させることが可能なネットワークノード装置を得ることを目的とする。また、マルチアクセスレイヤ２ネットワークの障害発生時におけるネットワークノード装置の経路情報更新方法を得ることも目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかるネットワークノード装置は、レイヤ２ネットワークのネットワークノード装置を構成するとともにレイヤ３ルーティングプロトコルにしたがってデータの中継処理を行うネットワークノード装置であって、所定の時間間隔のほかにリンク状態に変化が生じた場合に、自ノード装置に隣接するノード装置とのリンク状態を含むトポロジ情報を送信するとともに、他のノード装置から受信したトポロジ情報に基づいてレイヤ２ネットワークの接続状態を示すトポロジマップ情報を生成するレイヤ２制御手段と、レイヤ２ネットワーク内のノード装置についてレイヤ２で使用される物理アドレスから該物理アドレスに対応するレイヤ３で使用される論理アドレスを取得して、前記物理アドレスと論理アドレスとを対応付けるＡＲＰテーブルを生成するＡＲＰテーブル生成手段と、レイヤ３ルーティングプロトコルに基づいてルーティングテーブルを生成し、該ルーティングテーブルにしたがってデータの中継処理を行うレイヤ３ルーティングプロトコル処理手段と、レイヤ３ネットワーク上での自ノード装置に隣接するノード装置を含むネイバ登録テーブルを格納するネイバ登録テーブル格納手段と、前記トポロジマップ情報の変化を検出して、前記トポロジマップ情報から消失したノード装置の物理アドレスを含むトポロジ情報変化検出通知を接続情報更新手段に通知するトポロジ変化検出手段と、前記トポロジ情報変化検出通知の物理アドレスに対応する論理アドレスを前記ＡＲＰテーブルから取得し、取得した論理アドレスを有する前記ネイバ登録テーブル中のエントリを削除する接続情報更新手段と、を備え、前記レイヤ３ルーティングプロトコル処理手段は、前記ネイバ登録テーブルの更新を検出すると、ルーティングテーブルを再生成することを特徴とする。

この発明によれば、レイヤ２ネットワークに障害が発生すると、トポロジ変化検出手段が下位レイヤのトポロジ情報変化を検出し、この検出に基づいて接続情報更新手段がレイヤ３ルーティングプロトコル上のノード接続情報たとえばネイバ登録テーブルの内容を更新することによって、レイヤ２ネットワークのトポロジ情報の変更に伴うレイヤ３ネットワークにおける経路情報の更新を迅速に行うことができるという効果を有する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるネットワークノード装置およびその経路情報更新方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明にかかるネットワークノード装置が配置されるリング状のレイヤ２ネットワークを用いたネットワーク構成の一例を模式的に示す図であり、図２は、この発明にかかるネットワークノード装置の実施の形態１の機能構成を示すブロック図であり、図３は、図１のネットワーク構成をレイヤ３のレベルでみた場合のネットワークの論理構成図である。

この実施の形態１では、レイヤ２（第２層）ネットワーク１１０は、双方向二重リング構成を有している。つまり、各ネットワークノード装置（以下、ノード装置ともいう）１００〜１０４は、二重化された通信回線１１１，１１２で互いにリング状に接続された構成を有している。２本の通信回線のうち１本の通信回線１１１は時計回り（右回り）にデータを送信するもので、０系または０系リングというものとし、もう１本の通信回線１１２は反時計回り（左回り）にデータを送信するもので１系または１系リングというものとする。また、このレイヤ２ネットワークを構成するノード装置１００〜１０４は、それぞれ同一のレイヤ２制御方式とレイヤ３（第３層）制御方式を備え、データの送受信を行う機能を有している。

図１に示されるネットワーク構成では、レイヤ２制御方式とレイヤ３制御方式を備えるノード装置１００〜１０４によって形成される双方向二重リング構成のレイヤ２ネットワーク１１０と、このレイヤ２ネットワーク１１０のノード装置１００に接続される情報処理端末装置（以下、単に端末という）Ａと、ノード装置１０２，１０３と接続され、ノード装置１００〜１０４と同一のレイヤ３制御方式のみを備えるレイヤ３ノード装置１０５と、このレイヤ３ノード装置１０５に接続される端末Ｂと、を備えて構成される。なお、この実施の形態１では、レイヤ２制御方式としてＲＰＲを用いるものとし、レイヤ３ノード装置１０５またはレイヤ３制御方式を備えるネットワークノード装置１００〜１０４とネットワーク間の接続情報に基づいて経路制御を行う方式としてＯＳＰＦを用いるものとする。

この図１に示されるネットワーク構成は、レイヤ３レベルで観察すると図３に示されるようになる。つまり、双方向二重リング構成を有するレイヤ２リングネットワークは、ノード装置を相互に接続するネットワーク（マルチアクセスネットワーク）Ｎ４となる。また、端末Ａは、ネットワークＮ４のノード装置１００に設定されるネットワークＮ５に収容され、端末Ｂは、レイヤ３ノード装置１０５に設定されるネットワークＮ１に収容される。さらに、レイヤ３ノード装置１０５とネットワークＮ４のノード装置１０２との間と、レイヤ３ノード装置１０５とネットワークＮ４のノード装置１０３との間とは、それぞれネットワークＮ２，Ｎ３によって接続されている。

なお、以下では、適宜図１と図３を用いて具体的な例を挙げて説明するが、そのときに必要な各ノードに設定されるアドレスや識別情報などを図４に示す。この図４には、各ノード装置（ネットワークノード装置１００〜１０４とレイヤ３ノード装置１０５）の物理アドレス、各ノード装置（ネットワークノード装置１００〜１０４）のＩＰ（Internet Protocol）アドレスおよび各ノード装置（ネットワークノード装置１００〜１０４とレイヤ３ノード装置１０５）を識別するためのルータＩＤ（Identification）を示している。

レイヤ２ネットワーク１１０に配置されるネットワークノード装置１００〜１０４は、二重化された通信回線１１１，１１２の制御を行う第一リンク制御部１１、第二リンク制御部１２と、レイヤ２でのデータ処理の制御を行うレイヤ２制御部１３と、レイヤ２ネットワークのトポロジマップを格納するトポロジマップ格納部１４と、レイヤ２ネットワークのＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルを生成するＡＲＰテーブル生成部１５と、ＡＲＰテーブルを格納するＡＲＰテーブル格納部１６と、レイヤ３ルーティングプロトコルにしたがってパケットの中継に必要な処理を行うレイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７と、レイヤ３レベルで隣接するネットワークノード装置についての情報を格納するネイバ登録テーブル格納部１８と、ルーティングテーブルを格納するルーティングテーブル格納部１９と、レイヤ２ネットワーク１１０におけるトポロジ情報の変化を検出するトポロジ変化検出部２０と、トポロジ情報に基づいてノード装置１００〜１０４間の接続情報を更新する接続情報更新部２１と、を備えて構成される。

第一リンク制御部１１は、０系リングからの入力と１系リングへの出力となるインタフェースである第一リンクを制御する機能を有する。また、第二リンク制御部１２は、１系リングからの入力と０系リングへの出力となるインタフェースである第二リンクを制御する機能を有する。たとえば、第二リンク側に隣接して接続されるノード装置またはこのノード装置との間の通信回線に障害が発生した場合に、第一リンク制御部１１は、リンク障害発生をレイヤ２制御部１３に通知する。

レイヤ２制御部１３は、レイヤ２ネットワーク１１０を構成する他のノード装置との間でトポロジ情報を交換し、トポロジマップを生成するとともに、生成したトポロジマップを管理する機能を有する。具体的には、レイヤ２制御部１３は、自ノード装置のレイヤ２で使用される物理アドレスである物理アドレス情報と、自リングノード装置と隣接ノード装置との間の接続が正常か否かのリンク状態を示すリンク状態情報とを含むトポロジ情報１１３，１１４を、定期的に０系リング１１１と１系リング１１２にそれぞれ送信し、他のノード装置から受信したトポロジ情報１１３，１１４に基づいて、リング１１１，１１２上のノード装置の並び順を把握して、トポロジマップを生成する。また、レイヤ２制御部１３は、隣接ノード装置との間のリンク状態を監視して、リング１１１，１１２上のいずれかの物理リンクで障害が発生してリンク状態に変化が生じた場合には、そのリンク状態を反映したトポロジ情報１１３，１１４を即座に送信する機能も有する。

トポロジマップ格納部１４は、レイヤ２制御部１３によって生成されたトポロジマップを格納する。図５は、トポロジマップの構成の一例を示す図である。この図５に示されるトポロジマップ１４ａは、ノード装置１００によって生成されたものであり、レイヤ２ネットワーク１１０全体のリンク状態が正常である場合を示している。トポロジマップ１４ａは、「物理アドレス」、「０系ＴＴＬ（Time To Live）」、「１系ＴＴＬ」、「第一リンク状態」、「第二リンク状態」の項目を含んで構成される。「物理アドレス」は、リング状のレイヤ２ネットワーク１１０を構成するノード装置の物理アドレスを示す。「０系ＴＴＬ」は、０系リングすなわち時計回りのリング（通信回線）１１１を経由した場合の宛先までのホップ数を示し、「１系ＴＴＬ」は、１系リングすなわち反時計回りのリング（通信回線）１１２を経由した場合の宛先までのホップ数を示している。また「第一リンク状態」は、第一リンク（すなわち、０系リングの入力側および１系リングの出力側）のリンク状態を表し、「第二リンク状態」は、第二リンク（すなわち、１系リングの入力側および０系リングの出力側）のリンク状態を表している。

たとえば、トポロジマップ１４ａのエントリ５０２には、ノード装置１０１についてのトポロジ情報が格納されており、ノード装置１００からのホップ数は、０系リング１１１の場合には「１」であり、１系リング１１２の場合には「４」であることが示されている。また、第一リンクと第二リンクのリンク状態はともに正常であることが示されている。他のエントリ５０１，５０３〜５０５に格納されるトポロジ情報も同様に解釈することができる。なお、０系ＴＴＬと１系ＴＴＬの値が「０」であるエントリは、自ノード装置を示すエントリである。このトポロジマップ１４ａから、物理アドレス「ＭＡＣ０」のノード装置１００から時計回りに「ＭＡＣ１」，「ＭＡＣ２」，「ＭＡＣ３」，「ＭＡＣ４」の各ノード装置１０１〜１０４が並んでおり、「ＭＡＣ４」のノード装置１０４のつぎに「ＭＡＣ０」のノード装置１００が接続してリングを形成していることが把握される。

ＡＲＰテーブル生成部１５は、ＩＰアドレスに対応するノード装置の物理アドレスを自ノード装置の属するネットワーク内（レイヤ２ネットワーク１１０内）から取得する処理を行い、その結果をＡＲＰテーブル格納部１６内のＡＲＰテーブルに格納する機能を有する。たとえば、取得したＩＰアドレスに対応するノード装置にデータを送信したい場合に、ＡＲＰテーブルを上記ＩＰアドレスに基づいて検索したが対応する物理アドレスが見つからない場合に、上記ＩＰアドレスを設定したＡＲＰリクエストパケットをレイヤ２ネットワーク１１０内に送信する。そして目的とするノード装置からのＡＲＰレスポンスパケットを受信して、そのＩＰアドレスと物理アドレスとの組をＡＲＰテーブルに格納する。

ＡＲＰテーブル格納部１６は、各ノード装置１００〜１０４のインタフェースにおけるレイヤ３ネットワークで使用されるＩＰアドレス（論理アドレス）と、レイヤ２ネットワークで使用される物理アドレスとの対応付けを示すＡＲＰテーブルを格納する。このＡＲＰテーブルは、自ノード装置と同一のサブネット内にある装置のＩＰアドレスと物理アドレスの対応を示している。図６は、ＡＲＰテーブルの一例を示す図である。この図６では、ノード装置１００によって生成されたＡＲＰテーブル１６ａが示されている。ＡＲＰテーブル１６ａは、同一サブネットであるレイヤ２ネットワーク１１０内のノード装置１００〜１０４のＩＰアドレスを格納する項目「ＩＰアドレス」と、このＩＰアドレスに対応する物理アドレスを格納する項目「物理アドレス」とを含んで構成される。このＡＲＰテーブル１６ａは、パケットを中継する際に参照され、宛先装置またはネクストホップへパケットを送信する際に使用する物理アドレスを取得するために使用される。

レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、レイヤ３レベルの隣接するノード装置の情報を管理してネイバ登録テーブルを生成するとともに、レイヤ３レベルの隣接するノード装置によって送信されるネットワーク接続情報に基づいてデータ（パケット）の転送経路を決定するためのルーティングテーブルを生成する機能を有する。また、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、後述する接続情報更新部２１によってネイバ登録テーブルの内容が更新されると、ネットワーク接続情報に基づいてルーティングテーブルを再生成する機能を有する。さらに、受信したパケットをその宛先ＩＰアドレスから、ルーティングテーブルに基づいて中継する機能も有する。

ここで、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７によるネイバ登録テーブルの生成処理と、ネイバ登録テーブルの内容の更新を検出するための精査処理について説明する。この実施の形態１で使用されるＯＳＰＦでは、ネイバ登録テーブルの生成にＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケットが使用され、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、定期的にＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケットを送信している。図７は、ＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケットの内容を模式的に示す図である。ＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケット２００は、ＯＳＰＦデータ部２０５と、ＩＰヘッダ部２０１とからなる。ＯＳＰＦデータ部２０５は、Ｈｅｌｌｏパケット２００を構成するＨｅｌｌｏ情報部２１０と、このＨｅｌｌｏ情報部２１０に付加されるＯＳＰＦヘッダ部２０６とからなる。ＯＳＰＦヘッダ部２０６は、ＯＳＰＦのバージョン情報などからなる領域２０７と、レイヤ３ルーティングプロトコルを実行するノード装置（ルータ）を示すルータＩＤ（図中では、RouterIDと表記）２０８と、ＯＳＰＦパケットチェックサムなどを含む領域２０９とを含んで構成される。また、ＩＰヘッダ部２０１には、ＩＰのバージョン情報などからなる領域２０２と、送信元ＩＰアドレス２０３と、宛先ＩＰアドレス２０４とを含んで構成される。

図８−１は、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部によるネイバ登録テーブルの生成処理の手順を示すフローチャートである。レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、レイヤ３レベルの隣接ノード装置から定期的に送信されるＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケット２００を受信し（ステップＳ１１）、隣接ノード装置の存在を認識する。受信したＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケット２００にはこのパケットを送信したノード装置の送信元ＩＰアドレス２０３と、そのルータＩＤ２０８が格納されているので、その結果をネイバ登録テーブル格納部１８内のネイバ登録テーブルに格納する（ステップＳ１２）。そして、ＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケット２００の最終受信時間を更新して（ステップＳ１３）、ネイバ登録テーブルの生成処理が終了する。

図８−２は、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部によるネイバ登録テーブルの精査処理の手順を示すフローチャートである。レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、ネイバ登録テーブル内の先頭エントリからその変更を検出するために順にループする（ステップＳ２１）。最初のエントリについて、ＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケット２００の最終受信時間からRouterDeadIntervalで設定される所定時間以上経過したか否かを判定する（ステップＳ２２）。このRouterDeadIntervalは、ネットワークが一時的に輻輳し、ＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケット２００が廃棄されてしまった場合でも、ＯＳＰＦを安定して動作させるために、ＯＳＦＰＨｅｌｌｏパケット２００の送信間隔であるHelloIntervalの３〜４倍の値に設定される。ＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケット２００の最終受信時間から所定時間が経過した場合（ステップＳ２２でＹｅｓの場合）には、該エントリをネイバ登録テーブルから削除する（ステップＳ２３）。その後、またはＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケット２００の最終受信時間から所定時間が経過していない場合（ステップＳ２２でＮｏの場合）には、検査したエントリがネイバ登録テーブル中の最終エントリか否かを判定する（ステップＳ２４）。該エントリが最終エントリでない場合（ステップＳ２４でＮｏの場合）には、ネイバ登録テーブル中のつぎのエントリに進み（ステップＳ２５）、このエントリについてステップＳ２２からの処理が繰り返し実行される。また、検査したエントリが最終エントリである場合（ステップＳ２４でＹｅｓの場合）には、ネイバ登録テーブルの精査処理が終了する。

また、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７によるルーティングテーブルの生成処理は、従来公知のＯＳＰＦを用いた場合のルーティングテーブルの生成処理と同様であり、ノード装置間でネットワーク接続情報を交換し、このネットワーク接続情報に基づいてネットワーク全体への経路を生成してルーティングテーブル格納部１９内のルーティングテーブルに格納する。ただし、この実施の形態１では、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、トポロジマップ１４ａの内容の変化が検出された場合にも、ルーティングテーブルの生成処理を行うことを特徴とする。

ネイバ登録テーブル格納部１８は、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７によって生成されたネイバ登録テーブルを格納する機能を有する。図９は、ネイバ登録テーブル格納部に格納されるネイバ登録テーブルの内容の一例を示す図である。この図９のネイバ登録テーブル１８ａは、ノード装置１００によって生成されたものを示している。ネイバ登録テーブル１８ａは、上述したように、隣接ノード装置の送信元ＩＰアドレスを示す「ＩＰアドレス」と、該隣接ノード装置に付与されている識別情報を示す「ルータＩＤ」の項目を含んで構成される。たとえば、エントリ６０１は、ＩＰアドレスが「１０．０．０．１０１」であり、ルータＩＤが「１２７．０．０．１０１」であるノード装置１０１がレイヤ３レベルの隣接ノード装置であることを示している。他のエントリ６０２〜６０４についても同様である。

ルーティングテーブル格納部１９は、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７によって生成されたルーティングテーブルを格納する機能を有する。図１０は、ルーティングテーブル格納部に格納されるルーティングテーブルのデータ構成の一例を示す図である。この図１０では、ノード装置１００によって生成されたルーティングテーブル１９ａが示されている。ルーティングテーブル１９ａは、中継するデータの宛先となるネットワークを示す「宛先アドレス」と、そのサブネットマスクを示す「宛先マスク」と、「宛先アドレス」と「宛先マスク」の組で指定されたネットワークにルーティングするためにつぎに送信するノード装置のＩＰアドレスを示す「ネクストホップ」と、使用されるレイヤ３ルーティングプロトコルの種類である「タイプ」の項目を含んで構成される。たとえば、この図１０のエントリ７０１では、ノード装置１００でＯＳＰＦにより学習したネットワークＮ１（図中では、「NetworkN1」、「MaskN1」と表記）への経路のネクストホップは、「１０．０．０．１０３」すなわちノード装置１０３のＩＰアドレスであることが示されている。他のエントリ７０２〜７０５も同様である。

トポロジ変化検出部２０は、トポロジマップ格納部１４に格納されるトポロジマップ１４ａの変化から、それまで存在したノード装置の消失を検出して、接続情報更新部２１にトポロジ情報の変化を示すトポロジ情報変化検出通知を通知する機能を有する。トポロジ情報変化検出通知には、消失したノード装置の物理アドレス情報が含まれている。

接続情報更新部２１は、トポロジ変化検出部２０からトポロジ情報変化検出通知を受け取ると、この通知に含まれる物理アドレス情報に対応するＩＰアドレスをＡＲＰテーブル１６ａから取得し、このＩＰアドレスに対応するノード装置の情報をネイバ登録テーブル１８ａから削除する機能を有する。

このように、この実施の形態１では、トポロジ変化検出部２０と接続情報更新部２１を備えることによって、レイヤ２ネットワーク１１０に生じたトポロジ情報の変化を速やかにレイヤ３ネットワークのパケット転送に使用されるネイバ登録テーブル１８ａに反映させている。そして、このネイバ登録テーブル１８ａの更新を契機として、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７はルーティングテーブル１９ａを再生成する処理を行うので、レイヤ３レベルでの中継先の変更が速やかに行われる。

ここで、上述した構成のレイヤ２ネットワーク１１０内のノード装置１００〜１０４のパケットの中継処理と、レイヤ２ネットワーク内１１０のノード装置に異常が発生した場合のノード装置１００〜１０４における経路情報更新処理について説明する。

図１１は、レイヤ２ネットワークが正常な場合のノード装置によるパケット中継の動作処理の手順を示すフローチャートである。まず、レイヤ２ネットワーク１１０内のノード装置１００〜１０４のレイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、ＩＰパケットを受信すると（ステップＳ３１）、このＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスを用いてルーティングテーブル１９ａを検索する。つまり、ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスに対応する「宛先アドレス」と「宛先マスク」とを、ルーティングテーブル１９ａを用いて検索し（ステップＳ３２）、ネクストホップのノード装置のＩＰアドレスを取得する（ステップＳ３３）。

ついで、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、取得したネクストホップのノード装置のＩＰアドレスに対応する物理アドレスがＡＲＰテーブル１６ａにあるか否かを検索する（ステップＳ３４）。取得したＩＰアドレスに対応するエントリがＡＲＰテーブル１６ａにない場合（ステップＳ３４でＮｏの場合）には、ＡＲＰテーブル生成部１５は、ネクストホップのノード装置のＩＰアドレスをターゲットとするＡＲＰリクエストパケットをネットワークＮ４（レイヤ２ネットワーク１１０）内に送信する（ステップＳ３５）。このＡＲＰリクエストを受信し対応する物理アドレスを有するノード装置によって、応答としてのＡＲＰレスポンスパケットが送信される。ノード装置１００〜１０４のＡＲＰテーブル生成部１５は、このＡＲＰレスポンスパケットを受信すると（ステップＳ３６）、ＡＲＰレスポンスパケットに含まれる送信元装置の物理アドレスを取得し（ステップＳ３７）、送信元プロトコルアドレスであるネクストホップのノード装置のＩＰアドレスと対応付けてＡＲＰテーブル１６ａに格納する（ステップＳ３８）。

その後、またはステップＳ３４で取得したＩＰアドレスに対応するエントリがＡＲＰテーブル１６ａに存在する場合（ステップＳ３４でＹｅｓの場合）には、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、ＡＲＰテーブル１６ａからステップＳ３３で取得したノード装置のＩＰアドレスに対応する物理アドレスを取得し（ステップＳ３９）、中継ＩＰパケットを送信する処理を行う。ついで、レイヤ２制御部１３は、受信した中継ＩＰパケットをＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームに格納し（ステップＳ４０）、その宛先物理アドレスをステップＳ３９で取得した、ネクストホップとなるノード装置の物理アドレスに設定し（ステップＳ４１）、トポロジマップ１４ａを参照してフレームを送信するリングを決定し、ネットワークＮ４内に送信する（ステップＳ４２）。以上により、ノード装置１００〜１０４によるパケット中継の動作処理が終了する。

このように、レイヤ２ネットワーク１１０が正常な場合には、レイヤ３のＩＰアドレスで指定された宛先にパケットを中継するために、レイヤ２の物理アドレスとの対応関係をＡＲＰテーブル１６ａにより解決し、物理アドレスを指定して物理ネットワーク（レイヤ２ネットワーク１１０）上にデータ（パケット）が送信される。

つぎに、レイヤ２ネットワーク１１０に異常が発生した場合のノード装置による経路情報更新処理について説明する。図１２は、レイヤ２ネットワークにおける障害が発生したノード装置にレイヤ２レベルで隣接するノード装置の動作処理の手順を示すフローチャートである。障害が発生したノード装置にレイヤ２レベルで隣接するノード装置のレイヤ２制御部１３は、障害が発生したノード装置と接続する側のリンクのリンク断を検出し（ステップＳ６１）、リンク状態情報にそのリンクがリンク断であることを示したトポロジ情報パケットを逆側のリンクの出力側リングから送信する（ステップＳ６２）。たとえば、第二リンク側のノード装置で障害が発生した場合には、レイヤ２制御部１３は第二リンクがリンク断であることを表示したリンク状態情報を含むトポロジ情報パケットを第一リンク側の１系リング１１２に送信する。同様に、第一リンク側のノード装置で障害が発生した場合には、レイヤ２制御部１３は第一リンクがリンク断であることを表示したリンク状態情報を含むトポロジ情報パケットを第二リンク側の０系リング１１１に送信する。これらのトポロジ情報パケットは、リング１１１，１１２にそって中継され、リングネットワークを構成するレイヤ２ネットワーク１１０上の全ノード装置１００〜１０４に到達する。これにより、障害が発生したノード装置に隣接するノード装置の処理が終了する。

図１３は、障害発生時におけるレイヤ２ネットワークにおけるノード装置の経路情報更新処理の動作手順を示すフローチャートである。まず、ノード装置１００〜１０４のレイヤ２制御部１３は、障害が発生したノード装置に隣接するノード装置から送信されたトポロジ情報パケットを受信すると（ステップＳ８１）、トポロジマップの更新を実施し、その結果、障害を起こしたノード装置がトポロジマップ１４ａから除去される（ステップＳ８２）。ついで、トポロジ変化検出部２０は、上述のトポロジマップ１４ａの更新によって消失したノード装置を検出し（ステップＳ８３）、消失したノード装置の物理アドレス情報を含むトポロジ情報変化検出通知を接続情報更新部２１に通知する（ステップＳ８４）。

接続情報更新部２１は、トポロジ情報変化検出通知を受けると、この通知に含まれる物理アドレス情報に対応するノード装置のＩＰアドレスをＡＲＰテーブル１６ａから検索し、上記物理アドレス情報に対応するノード装置のＩＰアドレスを取得する（ステップＳ８５）。ついで、接続情報更新部２１は、取得したＩＰアドレスをネイバ登録テーブル１８ａから検索し、そのＩＰアドレスを有するノード装置に対応するエントリをネイバ登録テーブル１８ａから削除する（ステップＳ８６）。その後、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、ネイバ登録テーブル１８ａからノード装置の情報が削除されたことを検出し（ステップＳ８７）、経路の再計算を行ってルーティングテーブル１９ａを生成し（ステップＳ８８）、その結果をルーティングテーブル格納部１９に格納して、障害が発生した場合のノード装置の経路情報更新処理が終了する。

つぎに、上記で説明した正常時と障害発生時におけるノード装置の具体的な動作処理について、図１（図３）に示されるネットワーク構成おいて端末Ａから端末Ｂへ送信されるパケットのノード装置１００における中継処理を例に挙げて説明する。

最初に、レイヤ２ネットワーク１１０（ネットワークＮ４）のノード装置１００〜１０４に障害が発生していない正常時の場合におけるノード装置１００の端末Ａから端末Ｂへのパケットの中継処理について説明する。まず、ノード装置１００のレイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、端末ＡからＩＰパケットを受信すると、そのパケットの宛先ＩＰアドレスに対応する宛先アドレス「NetworkN1」と宛先マスク「MaskN1」を有するエントリを図１０のルーティングテーブル１９ａから検索する。その結果、エントリ７０１からネクストホップのノード装置のＩＰアドレスとして「１０．０．０．１０３」を取得する。このＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」はノード装置１０３を示している。

ついで、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、取得したノード装置１０３のＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」に対応する物理アドレスを図６のＡＲＰテーブル１６ａから検索し、その物理アドレスとして「ＭＡＣ３」を取得する。その後、レイヤ２制御部１３は、端末Ａからの中継ＩＰパケットをＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームに格納し、その宛先物理アドレスをノード装置１０３の物理アドレス「ＭＡＣ３」に設定し、レイヤ２ネットワーク１１０であるネットワークＮ４内に送信する。このフレーム送信時に、レイヤ２制御部１３では、図５のトポロジマップ１４ａのエントリ５０４を参照し、宛先ノード装置１０３の物理アドレス「ＭＡＣ３」からホップ数の少ない１系を選択して、図１でノード装置１００→ノード装置１０４→ノード装置１０３の順にＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを送信する。以上により、ノード装置１００の正常時におけるパケット中継の動作処理が終了する。

このように、レイヤ３のＩＰアドレスで指定された宛先にパケットを中継するために、ＩＰアドレスとレイヤ２の物理アドレスとの対応関係をＡＲＰテーブル１６ａにより解決し、その物理アドレスからデータを送信するのに最適なリンクを決定して物理ネットワーク（リングネットワーク）上にデータが送信される。

つぎに、レイヤ２ネットワーク１１０のノード装置１０３に障害が発生した場合におけるノード装置１００の端末Ａから端末Ｂへのパケットの中継処理について説明する。図１４は、図１においてレイヤ２ネットワークに異常が発生した場合のネットワーク構成の一例を示す図である。図１の状態からこの図１４に示されるようにノード装置１０３に障害が発生して停止した場合、ノード装置１００からネットワークＮ１へパケットを中継する場合のネクストホップであるノード装置１０３がパケット中継に使用できなくなる。そのため、端末Ａから端末Ｂへの通信は停止する状態となる。このとき、障害が発生したノード装置１０３に隣接するノード装置１０２のレイヤ２制御部１３は、ノード装置１０３と接続する第二リンクのリンク断を検出し、第二リンクがリンク断であることを表示したリンク状態情報を含むトポロジ情報パケット１１６を１系リング１１２に送信する。同様に、障害が発生したノード装置１０３に隣接するノード装置１０４のレイヤ２制御部１３も、ノード装置１０３と接続する第一リンクのリンク断を検出し、第一リンクがリンク断であることを表示したリンク状態情報を含むトポロジ情報パケット１１５を０系リング１１１に送信する。これらのトポロジ情報パケット１１５，１１６は、リング１１１，１１２に沿って中継され、リングネットワーク上の全ノード装置１００〜１０４に到達する。

ノード装置１００のレイヤ２制御部１３は、トポロジ情報パケット１１５，１１６を受信すると、トポロジ情報パケットの内容にしたがってトポロジマップを更新し、その結果、トポロジマップ１４ａから障害を起こしたノード装置１０３についてのエントリ５０４が除去される。図１５は、レイヤ２ネットワークの異常発生後に生成されたトポロジマップの一例を示す図であり、図５と同様に装置１００の生成するトポロジマップ１４ｂを示している。このトポロジマップ１４ｂのエントリ５１３は、物理アドレスが「ＭＡＣ２」であるノード装置１０２の第二リンク側がリンク断となっていることを表しており、エントリ５１４は、物理アドレスが「ＭＡＣ４」であるノード装置１０４の第一リンク側がリンク断となっていることを表している。また、「０系ＴＴＬ」の項目では、「ＭＡＣ０」のノード装置１００から０系リング１１１では「ＭＡＣ４」のノード装置１０４へは接続できないことを示している。同様に、「１系ＴＴＬ」の項目では、「ＭＡＣ０」のノード装置１００から１系リング１１２では「ＭＡＣ１」のノード装置１０１と「ＭＡＣ２」のノード装置１０２へは接続できないことを示している。さらに、図５のトポロジマップ１４ａと比較して明らかなように、ノード装置１０３を示す「ＭＡＣ３」のエントリ５０４が削除されており、ノード装置１０３を経由した方向のリンク状態も変更されている。

ついで、ノード装置１００のトポロジ変化検出部２０は、図５から図１５に示されるトポロジマップ１４ａ，１４ｂの変化から消失したノード装置１０３を検出して、この消失したノード装置１０３の物理アドレス情報「ＭＡＣ３」を含むトポロジ情報変化検出通知を接続情報更新部２１に通知する。接続情報更新部２１は、トポロジ情報変化検出通知に含まれる物理アドレス情報「ＭＡＣ３」に対応するノード装置１０３のＩＰアドレスを図６のＡＲＰテーブル１６ａから検索して、ノード装置１０３のＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」を取得する。さらに、接続情報更新部２１は、取得したノード装置１０３のＩＰアドレスから図９のネイバ登録テーブル１８ａを検索し、そのＩＰアドレスすなわちノード装置１０３に対応するエントリ６０３をネイバ登録テーブル１８ａから削除する。図１６は、ノード装置１０３に関するエントリが削除されたネイバ登録テーブルの一例を示す図である。

レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、図９から図１６に示されるネイバ登録テーブル１８ａ，１８ｂの変化からノード装置１０３のエントリ６０３が削除されたことを検出すると、経路の再計算を行ってルーティングテーブルを再生成し、その結果をルーティングテーブル格納部１９に格納する。図１７は、再計算されたルーティングテーブルの一例を示す図である。このルーティングテーブル１９ｂでは、端末Ｂが収容される宛先アドレス「ネットワークＮ１」（図中、「NetworkN1」、「MaskN1」で表記される組）へのネクストホップが、エントリ７１１に示されるように、障害発生前のノード装置１０３のＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」（図１０のエントリ７０１参照）からノード装置１０２のＩＰアドレス「１０．０．０．１０２」に変更されている。

ネクストホップが変更された後は、端末Ａから端末Ｂに送信されたＩＰパケットを、ノード装置１００がルーティングテーブル１９ｂにしたがって新たなネクストホップであるノード装置１０２へ中継するため、ノード装置１０３の障害の発生によって中断された端末Ａから端末Ｂへの通信は再開される。このとき、ノード装置１００のレイヤ２制御部１３は、図１５のトポロジマップ１４ａを参照して、ノード装置の物理アドレス「ＭＡＣ２」へのデータの送信は０系を採用するので、データは図１４でノード装置１００→ノード装置１０１→ノード装置１０２の順に０系リング１１１を使用して送信されることになる。

なお、上述した説明において、ＡＲＰテーブル生成部１５は、レイヤ２ネットワーク１１０上の隣接する各ノード装置に対し、隣接ノード装置を認識した時点でＡＲＰリクエストを送信するほか、定期的にＡＲＰリクエストを送信するようにしてもよい。これにより、レイヤ２ネットワーク１１０上の隣接ノード装置のＡＲＰテーブル１６ａのエントリは常に存在するようになるので、トポロジ情報変化検出通知が発行された際にＡＲＰ手順を実行する必要がなく、対応する隣接ノード装置の情報（ＩＰアドレス）を必ず取得可能となり、経路変更を即座にかつ確実に行なうことが可能となる。

この実施の形態１によれば、トポロジマップの変更を即座にネイバ登録テーブルに反映させるようにしたので、レイヤ２ネットワーク１１０を構成するノード装置が故障してから新たな経路情報を確立して中継が再開されるまでの時間は、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７がネイバ登録テーブルのエントリのタイムアウトすなわちRouterDeadIntervalで設定される時間経過による経路切り替えを実施するまでの時間に比べて、格段に短くすることができるという効果を有する。

実施の形態２．
実施の形態１では、レイヤ３ルーティングプロトコルとしてＯＳＰＦを用いた場合を説明したが、この実施の形態２ではレイヤ３ルーティングプロトコルとして、レイヤ３ノードの経路情報を交換することによって経路制御を行うＲＩＰを用いる場合を説明する。

図１８は、この発明にかかるネットワークノード装置の実施の形態２の機能構成を示すブロック図である。このネットワークノード装置１００〜１０４は、実施の形態１の図１や図３におけるレイヤ２ネットワーク１１０（ネットワークＮ４）で使用されるノード装置であり、２重化された通信回線１１１，１１２の制御を行う第一リンク制御部１１、第二リンク制御部１２と、レイヤ２でのデータ処理の制御を行うレイヤ２制御部１３と、トポロジマップを格納するトポロジマップ格納部１４と、レイヤ２ネットワーク１１０のＡＲＰテーブルを生成するＡＲＰテーブル生成部１５と、ＡＲＰテーブルを格納するＡＲＰテーブル格納部１６と、ＲＩＰに基づいてルーティングテーブルを生成してパケットの中継処理を行うレイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７と、ルーティングテーブルを格納するルーティングテーブル格納部２２と、レイヤ２ネットワークにおけるトポロジ情報の変化を検出するトポロジ変化検出部２０と、トポロジマップの変更によってネットワークノード装置間の経路情報を更新する経路情報更新部２３と、を備えて構成される。なお、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素には同一の名称と同一の符号を付してその説明を省略し、以下では、実施の形態１と異なる処理部についてのみ説明する。

ルーティングテーブル格納部２２は、レイヤ３ルーティングテーブルプロトコル処理部によって生成されるルーティングテーブルを格納する機能を有するが、この実施の形態２では、ＲＩＰに基づいて生成されるルーティングテーブルが格納される。図１９は、ルーティングテーブルの一例を示す図である。この図１９では、ノード装置１００によって生成されたルーティングテーブル２２ａが示されている。実施の形態１の図１０に示されるルーティングテーブル１９ａに示される項目に加えて、「宛先アドレス」と「宛先マスク」との組で指定されたネットワークへのホップ数である「メトリック」の項目を含んで構成される。たとえば、エントリ７２１は、宛先アドレス「NetworkN1」と宛先マスク「MaskN1」の組で表される宛先のネクストホップは「１０．０．０．１０３」で、該エントリのネットワーク経路を学習したレイヤ３ルーティングプロトコルのタイプは「ＲＩＰ」であり、ネクストホップまでのメトリックは「３」であることが示されている。他のエントリ７２２〜７２５についても同様である。

レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、ＲＩＰに基づいてレイヤ３レベルの隣接するネットワークノード装置との間でやり取りされる経路情報に基づいてルーティングテーブルを作成するとともに、受信したパケットの中継処理を行う機能を有する。ルーティングテーブルの作成機能は、具体的には、自ノード装置のルーティングテーブルの各エントリの内容である経路エントリを格納したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージを定期的（３０秒ごと）に送信し、また、他のノード装置から受信したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットに格納される経路エントリの宛先情報を自ノード装置の有するルーティングテーブルと比較して、ルーティングテーブルの内容を追加または更新する処理を行う。また、後述する経路情報更新部２３によって無効化された経路を、他のノード装置から受信したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットから宛先ネットワークへのネクストホップとして該メッセージを送信したノード装置のＩＰアドレスを学習し、またこのパケットに含まれる経路エントリの情報を用いてルーティングテーブルの該当するエントリを更新して、経路を有効化する処理も行う。

図２０は、ＲＩＰで使用されるＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの構造の一例を示す図である。ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット３００は、ヘッダ部３０１と経路エントリ部３１０，３２０とからなる。ヘッダ部３０１には、ＩＰヘッダ３０２、ＵＤＰヘッダ３０３、commandフィールドを格納する領域３０４やVersionなどのフィールドを格納する領域３０５などのＲＩＰヘッダを含む。また、経路エントリ部３１０，３２０は、アドレスファミリフィールド３１１，３２１、宛先ネットワークのＩＰアドレスを示すＩＰアドレスフィールド３１２，３２２、宛先ネットワークのサブネットマスクを示すサブネットマスクフィールド３１３，３２３、宛先ネットワークへのネクストホップを示すネクストホップ（NestHop）フィールド３１４，３２４、宛先ネットワークまでのメトリックを示すメトリック（Metric）フィールド３１５，３２５を含んで構成される。この経路エントリ部３１０，３２０は、ルーティングテーブルのエントリの内容が格納されるものであり、最大２５個の経路エントリが格納される。ここでは、２つの経路エントリ３１０，３２０が含まれる場合を例示している。

図２１は、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部によるルーティングテーブルの生成処理の手順を示すフローチャートである。レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、レイヤ３レベルの隣接ノードから定期的に送信されるＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信すると（ステップＳ１０１）、そのパケット中の経路エントリが自ノード装置のルーティングテーブルに含まれていないかを判定する（ステップＳ１０２）。その経路エントリが自ノード装置のルーティングテーブルに含まれていない場合（ステップＳ１０２でＹｅｓの場合）には、ルーティングテーブルに該当するエントリを追加し（ステップＳ１０３）、追加したエントリについて経路情報エントリタイマを起動する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０２でパケット中の経路エントリが自ノード装置のルーティングテーブルに含まれている場合（ステップＳ１０２でＮｏの場合）には、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットのネクストホップアドレスが自ノード装置のルーティングテーブルの該当するエントリのネクストホップ情報と異なるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。なお、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットのネクストホップフィールド値が「０．０．０．０」の場合は、ネクストホップアドレスは送信元ノード装置のＩＰアドレスであり、ネクストホップフィールド値に「０．０．０．０」以外のアドレスが格納されている場合は、該アドレスがネクストホップとみなされる。ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットのネクストホップアドレスとネクストホップ情報とが異なる場合（ステップＳ１０５でＹｅｓの場合）には、そのパケットの経路エントリのメトリックが自ノード装置のルーティングテーブルの該当するエントリのメトリックよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。経路エントリのメトリックが自ノード装置のメトリックよりも小さい場合（ステップＳ１０６でＹｅｓの場合）には、自ノード装置のルーティングテーブルの該当するエントリのネクストホップ情報をＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットのネクストホップアドレスに変更し、経路エントリに基づいてメトリックの値も変更し（ステップＳ１０７）、このエントリについての経路情報エントリタイマを再起動する（ステップＳ１０９）。また、経路エントリのメトリックが自ノード装置のメトリック以上である場合（ステップＳ１０６でＮｏの場合）には、該当するエントリの更新は行われない。

また、ステップＳ１０５でネクストホップ情報が同じ場合（ステップＳ１０５でＮｏの場合）には、自ノード装置のルーティングテーブルの該当するエントリのメトリックを、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの該当する経路エントリのメトリックに設定し（ステップＳ１０８）、このエントリについての経路情報エントリタイマを再起動する（ステップＳ１０９）。

以上のステップＳ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１０９の後で、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット中に他の経路エントリが存在するか否かを判定し（ステップＳ１１０）、他の経路エントリが存在する場合（ステップＳ１１０でＹｅｓの場合）には、再びステップＳ１０２へと戻り、他の経路エントリについて上述した処理を繰り返し実行する。また、他の経路エントリが存在しない場合（ステップＳ１１０でＮｏの場合）には、ルーティングテーブルの生成処理が終了する。

なお、経路情報エントリタイマが所定の期間再起動されずに満了した場合は、その経路情報（エントリ）は無効とされる。具体的には、そのエントリのメトリックに「１６」が設定されて宛先到達不能となる。ここで、一般的に経路情報エントリタイマに設定される所定の期間（満了時間）は１８０秒である。

また、ＲＩＰでは、無効化されていたインタフェースのリンクが有効化した場合に、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７が該インタフェースへＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信してもよい。図２２は、ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットの構造の一例を示す図である。ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００は、ヘッダ部４０１と経路エントリ部４１０とからなる。ヘッダ部４０１には、ＩＰヘッダ４０２、ＵＤＰヘッダ４０３、commandフィールドを格納する領域４０４やVersionなどを格納する領域４０５などのＲＩＰヘッダを含む。また、経路エントリ部４１０は、アドレスファミリフィールド４１１、宛先ネットワークのＩＰアドレスを示すＩＰアドレスフィールド４１２、宛先ネットワークのサブネットマスクを示すサブネットマスクフィールド４１３、宛先ネットワークへのネクストホップを示すネクストホップ（NextHop）フィールド４１４、宛先ネットワークまでのメトリックを示すメトリック（Metric）フィールド４１５を含んで構成される。

ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００を受信した同一ネットワーク上のノード装置は、自ノード装置の持つルーティングテーブルの内容をＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットで返送する。ここで、受信したＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００において、そのアドレスファミリフィールド４１１およびメトリックフィールド４１４がそれぞれ「０」に設定されて全経路が指定された場合には、レイヤ３レベルの隣接ノード装置は、ルーティングテーブルの内容の全てを応答する。応答する際には、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを送信するインタフェースから学習した情報については、応答パケットに含めないかまたはメトリックを「１６」とする。このように応答パケットに含めないかまたはメトリックを「１６」とすることで、該ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信した同一ネットワーク上のノード装置はその該経路情報を学習せず、経路のループを防ぐことが可能となる。この処置は、Split Horizon技術として広く知られている。定期的に送信するＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの場合にもSplit Horizon技術は用いられる。また、ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００において、そのアドレスファミリフィールド４１１が「ＡＦ＿ＩＮＥＴ」すなわち「２」に設定され、かつＩＰアドレスフィールド４１２およびサブネットマスクフィールド４１３で特定の経路が指定された場合には、レイヤ３レベルの隣接ノード装置は、ルーティングテーブルの内容のうち、指定された経路の情報のみをＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットに格納し、応答する。特定の経路が指定された場合には、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを送信するインタフェースから学習した情報については、メトリックとしてルーティングテーブル上の値を設定する。この場合にはSplit Horizonは行われない。

経路情報更新部２３は、トポロジ変化検出部２０からトポロジ情報変化検出通知を受けると、該通知に含まれる物理アドレス情報を基にＡＲＰテーブル１６ａを検索して、該物理アドレス情報に対応するノード装置のＩＰアドレスを取得し、取得したＩＰアドレスをネクストホップに設定しているルーティングテーブル中のエントリのメトリックを「１６」にしてその経路を無効化する機能を有する。

ＡＲＰテーブル生成部１５は、レイヤ２ネットワーク上の各ノード装置に対して、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信してノード装置を認識した時点でＡＲＰリクエストを送信するほか、所定の時間ごとにＡＲＰリクエストを送信する機能を有する。また、他のノード装置から受信したＡＲＰレスポンスパケットを用いてＡＲＰテーブル１６ａを生成する機能を有する。

ここで、このような構成のネットワークノード装置による動作処理について説明する。ただし、ネットワーク構成は、実施の形態１の図１（図３）に示されるものと同一のものとする。また、ノード装置のパケットの中継処理と、レイヤ２ネットワーク１１０において障害が発生したノード装置にレイヤ２レベルで隣接するノード装置の動作処理の手順については、レイヤ３ルーティングプロトコルが異なるが実施の形態１で説明したＯＳＰＦの場合と同様であるので、それらの説明を省略し、レイヤ２ネットワーク１１０内のノード装置に異常が発生した場合の経路情報更新処理についてのみ説明する。

図２３は、障害発生時のレイヤ２ネットワークにおけるノード装置の経路情報更新処理の手順を示すフローチャートである。まず、ノード装置１００〜１０４は、障害が発生したノード装置にレイヤ２レベルで隣接するノード装置から送信されたトポロジ情報パケットを受信すると（ステップＳ１３１）、トポロジ情報パケットの内容にしたがってトポロジマップを更新し（ステップＳ１３２）、その結果、トポロジマップ１４ａから障害を起こしたノード装置１０３についてのエントリ５０４が除去される。ついで、トポロジ変化検出部２０は、上述のトポロジマップの更新によって消失したノード装置を検出し（ステップＳ１３３）、消失したノード装置の物理アドレス情報を含むトポロジ情報変化検出通知を経路情報更新部２３に通知する（ステップＳ１３４）。

経路情報更新部２３は、トポロジ情報変化検出通知を受けると、ＡＲＰテーブルを検索し、上記物理アドレス情報に対応するノード装置のＩＰアドレスを取得する（ステップＳ１３５）。ついで、経路情報更新部２３は、取得したＩＰアドレスをネクストホップとするエントリをルーティングテーブル２２ａから検索し、そのエントリのメトリックを「１６」に変更して、そのエントリによって示される経路を無効化する（ステップＳ１３６）。

その後、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、レイヤ２ネットワーク上の隣接するノード装置が定期的に送信しているＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信し（ステップＳ１３７）、そのＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットに含まれる経路エントリの情報から学習して、無効化した経路のネクストホップとメトリックを更新し、経路を有効化する（ステップＳ１３８）。ただし、無効化した経路のうち、行き着くことができない宛先ネットワークに対しては、無効化した状態のままとする。以上によって、障害が発生した場合のノード装置の経路情報の更新処理が終了する。

つぎに、上記で説明した障害発生時におけるノード装置の具体的なパケットの中継処理について、図１（図３）に示されるネットワーク構成において端末Ａから端末Ｂへ送信されるパケットを中継するノード装置１００における中継処理を例に挙げて説明する。ただし、ノード装置１００は正常な状態（障害が発生する前）において、図１９のルーティングテーブル２２ａと、図６のＡＲＰテーブル１６ａと、図５のトポロジマップ１４ａとを有しているものとする。

図１の状態から図１４に示されるようにノード装置１０３に障害が発生して停止した場合、ノード装置１００からネットワークＮ１へ中継されるパケットのネクストホップであるノード装置１０３はパケット中継に使用できなくなるために、端末Ａから端末Ｂへの通信は停止する状態となる。このとき、障害が発生したノード装置１０３にレイヤ２レベルで隣接するノード装置１０２は、ノード装置１０３と接続する第二リンクのリンク断を検出し、第二リンクがリンク断であることを表示したトポロジ情報パケット１１６を１系リング１１２に送信する。同様に、障害が発生したノード装置１０３にレイヤ２レベルで隣接するノード装置１０４も、ノード装置１０３と接続する第一リンクのリンク断を検出し、第一リンクがリンク断であることを表示したトポロジ情報パケット１１５を０系リング１１１に送信する。これらのトポロジ情報パケット１１５，１１６は、リングに沿って中継され、リングネットワークであるレイヤ２ネットワーク１１０上の全ノード装置１００〜１０２，１０４に到達する。なお、ノード装置１０３の障害の発生によってネットワークＮ３もダウンした状態にあるものとする。

ノード装置１００のレイヤ２制御部１３は、トポロジ情報パケット１１５，１１６を受信すると、トポロジ情報パケットの内容にしたがってトポロジマップを更新し、その結果、トポロジマップ１４ａから障害を起こしたノード装置１０３についてのエントリ５０４が除去される。レイヤ２ネットワークの障害発生後にノード装置１００によって生成されたトポロジマップ１４ｂは、図１５に示されるものと同じである。ついで、ノード装置１００のトポロジ変化検出部２０は、図５のトポロジマップ１４ａから図１５に示されるトポロジマップ１４ｂの変化から消失したノード装置１０３を検出して、この消失したノード装置１０３の物理アドレス情報「ＭＡＣ３」を含むトポロジ情報変化検出通知を経路情報更新部２３に通知する。経路情報更新部２３は、図６のＡＲＰテーブル１６ａを検索して、トポロジ情報変化検出通知に含まれる物理アドレス情報「ＭＡＣ３」に対応するノード装置１０３のＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」を取得する。さらに、経路情報更新部２３は、図１９のルーティングテーブル２２ａを検索して、取得したＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」をネクストホップとするエントリ１８１，１８３を抽出し、そのメトリックを「１６」にして経路を無効化する。図２４は、障害発生時のルーティングテーブルの内容の一例を示す図である。この図２４は、図１９と同様にノード装置１００が生成したルーティングテーブル２２ｂである。この図２４に示されるように、ノード装置１０３のＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」をネクストホップとしている宛先ネットワークＮ１，ネットワークＮ３に対応するエントリ７２１，７２３のメトリックが、到達不可能を示す値「１６」に変更されている。

その後、ノード装置１００のレイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、レイヤ３レベルの隣接するノード装置１０２が定期的に送信しているＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信する。このＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットには、ノード装置１０２が有するルーティングテーブルの内容が経路エントリとして含まれており、その中にはネットワークＮ１とネットワークＮ２へ経路が含まれている。このパケットに含まれる経路エントリの情報から、宛先ネットワークＮ１へのネクストホップとして、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを送信したノード装置１０２のＩＰアドレスを学習し、ルーティングテーブル２２ｂの該当するエントリを更新して経路を有効化する。図２５は、経路を有効化した後のルーティングテーブルの内容の一例を示す図である。この図２５も、図２４と同様にノード装置１００が生成したルーティングテーブル２２ｃである。このルーティングテーブル２２ｃに示されるように、宛先アドレスが「ネットワークＮ１（「NetworkN1」と「MaskN1」の組」に対応するエントリ７２１のネクストホップは、ノード装置１０２のＩＰアドレスである「１０．０．０．１０２」に変更されるとともに、メトリックも「１６」から「３」に変更されている。なお、宛先アドレスが「ネットワークＮ３」のエントリについては、Split Horizonによって、パケット中にその経路エントリが含まれないので、無効化されたままの状態となっている。

図２５のようにネクストホップが変更されてルーティングテーブル２２ｃが更新された後は、端末Ａから端末Ｂに送信されたＩＰパケットは、ノード装置１００がルーティングテーブル２２ｃにしたがって新たなネクストホップであるノード装置１０２へ中継されることになるので、ノード装置１０３の障害の発生によって中断された端末Ａから端末Ｂへの通信は再開される。

この実施の形態２によれば、レイヤ２ネットワーク１１０で障害が発生してパケットの中継が停止した場合に、最大でもＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット送信間隔の時間だけ経過すれば通信を再開することが可能となるため、通信復旧までの時間を大幅に短縮することが可能となる。つまり、従来のようにルーティングテーブル中の経路情報エントリタイマの満了時間経過後まで待って障害の発生を認識し、それから経路情報の変更処理を行って通信を再開する場合に比して、時間を大幅に短縮することができるという効果を有する。

また、ＡＲＰテーブル生成部１５によって、ＲＰＲネットワーク（レイヤ２ネットワーク１１０）上の隣接ノード装置に対応するＡＲＰテーブル１６ａのエントリが常に存在するようにＡＲＰテーブル１６ａの内容が管理されるので、トポロジ情報変化検出通知が発行された際に、対応する隣接ノード装置の情報（ＩＰアドレス）を必ず取得可能となり、経路変更を確実に行なうことが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態２では、ノード装置がトポロジ情報変化検出通知によりルーティングテーブルの該当エントリを無効化した後に、レイヤ２ネットワーク上のノード装置が定期的に送信するＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを用いてルーティングテーブルの更新、つまり無効化されたエントリを有効化するようにしていたが、この実施の形態３では、エントリを無効化したノード装置が、ルーティングテーブルの該当するエントリを無効化した際にネットワーク上のノード装置に対して経路情報を要求するＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信して、その結果得られるＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを用いてルーティングテーブルの更新を行う場合について説明する。

図２６は、この発明にかかるネットワークノード装置の実施の形態３の機能構成を模式的に示すブロック図である。このネットワークノード装置１００〜１０４は、実施の形態２の図１８において、経路情報更新部２３によってトポロジ情報変化検出通知に含まれる物理アドレス情報に該当するルーティングテーブル内のエントリを無効化した際に、レイヤ２ネットワーク１１０のレイヤ３レベルの隣接ノード装置に対してＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信して経路情報の問合せを行う経路情報問合部２４をさらに備える構成を有している。なお、実施の形態２の図１８と同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略している。

このような構成を有するノード装置において、レイヤ２ネットワーク１１０に障害が発生した場合の経路情報更新処理における経路情報の取得処理について説明すると、ノード装置の経路情報問合部２４は、図２２において、ＲＩＰヘッダ部のcommandフィールド４０４に「要求」を設定し、経路エントリ部４１０のアドレスファミリフィールド４１１に「０」を設定し、メトリックフィールド４１５に「１６」を設定した全経路指定のＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００を送信する。

一方、このようなＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００を受信したレイヤ２ネットワーク１１０上のノード装置のレイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、自ノード装置のルーティングテーブルの内容を格納したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを送信する。

ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００を送信したノード装置のレイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信すると、パケットに含まれる経路エントリから無効化された宛先ネットワークへの経路を学習してルーティングテーブルを更新する。つまり、ルーティングテーブル中の該当するエントリの「ネクストホップ」にＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを送信したノード装置の送信元ＩＰアドレスを用い、また、「メトリック」をＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの経路エントリのメトリックフィールド４１５の値を用いて更新し、無効化された宛先ネットワークへの経路を有効化する。

ここで、隣接するノード装置に障害が発生した場合のノード装置の経路情報の取得処理の具体例について説明する。ここでは、実施の形態２と同じように、図１（図３）に示されるネットワーク構成で、ノード装置１０３に障害が発生した後のノード装置１００の経路情報更新の動作処理について説明する。実施の形態２と同様に、ノード装置１０３に障害が発生したことによって、ノード装置１００のトポロジマップ１４ａが更新されると、トポロジ変化検出部２０によってトポロジ情報変化検出通知が経路情報更新部２３に通知される。経路情報更新部２３によって、その通知に含まれる物理アドレス情報に対応するＩＰアドレスをネクストホップとするエントリが無効化される際に、経路情報問合部２４は、レイヤ２ネットワーク１１０（ネットワークＮ４）上のノード装置に対して図２２に示されるＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００を送信する。つまり、上述したように、commandフィールド４０４に「要求」を設定し、アドレスファミリフィールド４１１に「０」を設定し、メトリックフィールド４１５を「１６」に設定した全経路指定のＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００を送信する。

このＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００を受信したノード装置１０２は、自ノード装置のルーティングテーブルの内容を格納したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを送信する。ただし、このとき送信されるＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット３００は、図２０に示されるように、宛先ＩＰアドレスが「ネットワークＮ１」、「ネットワークＮ２」への経路である経路エントリ３１０，３２０を含んでいるが、Split Horizonにより宛先ＩＰアドレスが「ネットワークＮ３」、「ネットワークＮ４」、「ネットワークＮ５」への経路である経路エントリを含んでいない。

ノード装置１００は、このＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット３００を受信すると、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット３００に含まれる経路エントリ３１０から宛先ネットワークが「ネットワークＮ１」への経路を学習する。つまり、このＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット３００のネクストホップフィールドが「０．０．０．０」ならば「ネクストホップ」としてＩＰヘッダ３０２に含まれる送信元のノード装置１０２のＩＰアドレスを、または、ネクストホップフィールドが「０．０．０．０」以外ならば「ネクストホップ」としてネクストホップフィールドの値を用い、また、「メトリック」として経路エントリ３１０のメトリックフィールド３２５の値を用いて、ルーティングテーブル２２ｂの該当するエントリ７２１を更新し、「ネットワークＮ１」への経路を有効化する。このようにして、図２５に示されるルーティングテーブル２２ｃが得られる。なお、ネットワークＮ３に障害が発生していると仮定しているために、ルーティングテーブル２２ｂのエントリ７２３に関しては無効化されたままとなる。

この実施の形態３によれば、レイヤ２ネットワーク１１０での障害発生によるルーティングテーブルの該当するエントリが無効化されて宛先経路が消失した後すぐに、経路情報問合部２４が、ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信することによって、レイヤ３レベルの隣接するノード装置から代替経路の情報を取得することが可能となる。そのため、障害が発生してから通信が復旧するまでの時間を従来に比べて大幅に短縮することができるという効果を有する。また、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを送信する他のノード装置がこの実施の形態３の機能を実装していない場合でも、この実施の形態３の機能を実装するノード装置においては、上述の効果を得ることができる。つまり、レイヤ２ネットワーク１１０上で必要な箇所のノード装置のみにこの実施の形態３の機能を実装させれば、レイヤ２ネットワーク１１０全体のノード装置１００〜１０４の変更を行なうことなく、低コストで信頼性の高いネットワークを構築することが可能となる。

実施の形態４．
実施の形態３では、レイヤ３ルーティングプロトコルとしてＲＩＰを用いた場合において、トポロジ情報変化検出通知によってルーティングテーブルの該当するエントリを無効化する際にレイヤ３レベルの隣接するノード装置のすべての経路情報について指定されていないＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信する場合を説明したが、この実施の形態４では、無効化した経路情報の宛先ネットワークに関する情報のみをＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットで要求する場合を説明する。

図２７は、この発明にかかるネットワークノード装置の実施の形態４の機能構成を模式的に示すブロック図である。このネットワークノード装置１００〜１０４は、実施の形態２の図１８において、レイヤ３レベルの隣接ノード装置に特定の経路情報の問合せを行なう特定経路情報問合部２６と、ルーティングテーブルのメトリック変更前の情報を保存する更新前経路情報保存処理部２７と、更新前の経路情報と特定経路情報問合部２６による問い合わせの結果取得した経路情報とを比較する経路情報比較部２８と、をさらに備える構成を有する。なお、実施の形態２の図１８と同一の機能を有する構成要素には同一の名称と同一の符号を付してその説明を省略している。

特定経路情報問合部２６は、ＲＰＲによって構成されるレイヤ２ネットワーク１１０上のノード装置に対して、経路情報更新部２３によってルーティングテーブルの無効化されたエントリに相当する特定の経路エントリについての情報を送信するように指定したＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信する機能を有する。

更新前経路情報保存処理部２７は、トポロジ変化検出部２０からのトポロジ情報変化検出通知を受けて経路情報更新部２３がルーティングテーブルの該当するエントリを無効化する際に、更新前の経路情報（以下、更新前経路情報という）を保存する処理を行う機能を有する。より具体的には、この更新前経路情報として、ルーティングテーブルの無効化されるエントリのメトリック情報であり、ルーティングテーブルにオールドメトリック情報として保存される。

経路情報比較部２８は、レイヤ３レベルの隣接するノード装置によって送信されたＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットに対する応答であるＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信すると、ルーティングテーブル中の更新前経路情報すなわち無効化されたエントリのオールドメトリック情報と、このエントリに対応するＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットに含まれる経路エントリと比較して、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット中の経路エントリを新たな経路情報として採用するか否かを判定する機能を有する。具体的には、ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの経路エントリのメトリック情報が、ルーティングテーブル内の該当する無効化されたエントリのオールドメトリック情報よりも小さいか否かを判定し、小さい場合にＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの経路エントリを新たな経路情報として採用し、それ以外の場合には経路情報として採用しない。

ルーティングテーブル格納部１９は、ルーティングテーブルを格納する機能を有する点で実施の形態２と同様であるが、この実施の形態４では更新前経路情報保存処理部２７によって付加された「オールドメトリック」を新たな項目として含むルーティングテーブルを格納する点で実施の形態２のものと異なる。図２８は、更新前経路情報を含むルーティングテーブルの一例を示す図である。この図２８には、実施の形態２の図１９と同様に、ノード装置１００によって生成されたルーティングテーブル２５ａが示されている。項目「オールドメトリック」には、更新前経路情報保存処理部２７によって保存される該当するエントリが無効化される前のメトリック情報が格納される。

また、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、実施の形態２に示した機能に加えて、他のノード装置の特定経路情報問合部２６から送信されたＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットに対する応答メッセージとして、自ルーティングテーブル中のこのパケットに格納されている特定の経路のエントリのみをＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットに設定して送信する機能をさらに有する。

図２９は、レイヤ２ネットワークで障害が発生した場合におけるノード装置の経路情報更新処理の手順を示すフローチャートである。まず、実施の形態２の図２３で説明したステップＳ１３１〜Ｓ１３５と同じ処理を行って、更新前のトポロジマップ１４ａと更新されたトポロジマップ１４ｂから消失したノード装置のＩＰアドレスを取得する処理を行う（ステップＳ１５１〜Ｓ１５５）。すなわち、ノード装置のレイヤ２制御部１３が、障害が発生したノード装置にレイヤ２レベルで隣接するノード装置から送信されたトポロジ情報パケットを受信して、障害を起こしたノード装置をトポロジマップ１４ａから除去するようにトポロジマップ１４ｂを更新すると、トポロジ変化検出部２０は、上述のトポロジマップ１４ｂの更新によって消失したノード装置を検出し、消失したノード装置の物理アドレス情報を含むトポロジ情報変化検出通知を経路情報更新部２３に通知する。ついで、トポロジ変化検出通知を受けた経路情報更新部２３は、この通知に含まれる物理アドレス情報に対応するノード装置のＩＰアドレスをＡＲＰテーブル１６ａから取得する。

その後、更新前経路情報保存処理部２７は、ルーティングテーブル中の取得したノード装置のＩＰアドレスをネクストホップとするエントリのメトリック情報を保存する（ステップＳ１５６）。また、経路情報更新部２３は、ルーティングテーブル中の取得したＩＰアドレスをネクストホップとするエントリの経路を無効化する（ステップＳ１５７）。ついで、特定経路情報問合部２６は、レイヤ２ネットワーク１１０上のノード装置に対して、ステップＳ１５７で経路を無効化したルーティングテーブル中のエントリに相当する経路エントリを特定の経路として経路エントリ部に設定したＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信する（ステップＳ１５８）。

このＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを受信したレイヤ３レベルの隣接ノード装置は、ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット内の特定の経路エントリに相当するメトリック情報を自ノード装置のルーティングテーブルから抽出してＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットに設定して、ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信したノード装置に送信する。

このＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを受信すると（ステップＳ１５９）、ノード装置の経路情報比較部２８は、ルーティングテーブル中の無効化されたエントリのオールドメトリックとＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットに含まれる経路エントリのメトリックとを比較して、所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここで、所定の条件とは、たとえばＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットに含まれる経路エントリのメトリックが、無効化されたエントリのオールドメトリックの値よりも小さい場合などを例示することができる。

経路情報比較部２８によってＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット内の経路エントリが所定の条件を満たすと判定された場合（ステップＳ１６０でＹｅｓの場合）には、経路情報比較部２８はそのパケットに含まれる経路エントリを新たな経路情報として採用して、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７はルーティングテーブルの対応するエントリを更新する（ステップＳ１６１）。これにより、ステップＳ１５７で無効化された経路が有効化され、障害発生時におけるノード装置の処理が終了する。一方、経路情報比較部２８によってＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット内の経路エントリが所定の条件を満たさないと判定された場合（ステップＳ１６０でＮｏの場合）には、経路情報比較部２８は、そのパケットに含まれる経路エントリを新たな経路情報として採用しない（ステップＳ１６２）。つまり、ルーティングテーブル内の無効化された経路をその状態のままとする。以上によって、レイヤ２ネットワーク１１０に障害が発生した場合のノード装置の経路情報更新処理が終了する。

つぎに、上記で説明した障害発生時におけるノード装置の具体的なパケットの中継処理について、図１（図３）に示されるネットワーク構成において端末Ａから端末Ｂへ送信されるパケットを中継するノード装置１００における中継処理を例に挙げて説明する。ただし、ノード装置１００は正常な状態（障害が発生する前）において、図２８のルーティングテーブル２５ａと、図６のＡＲＰテーブル１６ａと、図５のトポロジマップ１４ａとを有しているものとする。また、ノード装置１０２はネットワークＮ３への経路をノード装置１００から学習しているが、この実施の形態４の機能を実装しておらず、ノード装置１０３の故障による経路消失を検出していないものとする。

図１の状態から図１４に示されるようにレイヤ２ネットワーク１１０のノード装置１０３に障害が発生して停止した場合、ノード装置１００からネットワークＮ１（レイヤ２ネットワーク１１０）へ中継されるパケットのネクストホップであるノード装置１０３がパケット中継に使用できなくなるため、端末Ａから端末Ｂへの通信は停止する状態となる。このとき、障害が発生したノード装置１０３にレイヤ２レベルで隣接するノード装置１０２は、ノード装置１０３と接続する第二リンクのリンク断を検出し、第二リンクがリンク断であることを表示したトポロジ情報パケットを１系リング１１２に送信する。同様に、障害が発生したノード装置１０３にレイヤ２レベルで隣接するノード装置１０４も、ノード装置１０３と接続する第一リンクのリンク断を検出し、第一リンクがリンク断であることを表示したトポロジ情報パケットを０系リング１１１に送信する。これらのトポロジ情報パケットは、リング１１１，１１２にそって中継され、リングネットワークであるレイヤ２ネットワーク１１０上の全ノード装置１００〜１０４に到達する。

ノード装置１００のレイヤ２制御部１３は、トポロジ情報パケット１１５，１１６を受信すると、トポロジマップ１４ａから障害を起こしたノード装置１０３についてのエントリを除去するとともに、障害発生後のノード装置間の接続関係を反映させるようにトポロジマップ１４ａを更新する。レイヤ２ネットワーク１１０の障害発生後にノード装置１００によって生成されたトポロジマップ１４ｂは、図１５に示されるものと同じである。ついで、ノード装置１００のトポロジ変化検出部２０は、図５から図１５に示されるトポロジマップ１４ａ，１４ｂの変化から消失したノード装置１０３を検出して、この消失したノード装置１０３の物理アドレス情報「ＭＡＣ３」を含むトポロジ情報変化検出通知を経路情報更新部２３に通知する。経路情報更新部２３は、図６のＡＲＰテーブル１６ａを検索して、トポロジ情報変化検出通知に含まれる物理アドレス情報「ＭＡＣ３」に対応するノード装置１０３のＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」を取得する。このとき、更新前経路情報保存処理部２７は、経路情報更新部２３によって取得されたＩＰアドレスをネクストホップとするエントリをルーティングテーブルから抽出し、その「メトリック」の値を「オールドメトリック」に格納し、さらに、経路情報更新部２３は、その「メトリック」の値を「１６」にして経路を無効化する。図３０は、障害発生時のルーティングテーブルの内容の一例を示す図である。この図３０は、図２８と同様にノード装置１００が生成したルーティングテーブル２５ｃである。この図３０に示されるように、ノード装置１０３のＩＰアドレス「１０．０．０．１０３」をネクストホップとしている宛先アドレスが「ネットワークＮ１」、「ネットワークＮ３」に対応するエントリ７３１，７３３のメトリックの値が、到達不可能を示す値「１６」に変更され、「オールドメトリック」には無効化される前のメトリック値である「３」、「２」がそれぞれ入力されている。

その後、ノード装置１００の特定経路情報問合部２６は、レイヤ３レベルの隣接ノード装置に対して、無効化したエントリを特定の経路として経路エントリ部に設定したＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットを送信する。図３１は、特定経路情報問合部によって送信されるＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットの内容の一例を示す図である。このＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００ａの構成は図２２で説明したものと同様であるが、ヘッダ部４０１のcommandフィールド４０４には「要求」が設定され、経路エントリ部４２０，４３０にはルーティングテーブル中の経路を無効化したエントリ７３１，７３３に相当する経路エントリが格納される。つまり、経路エントリ４２０には宛先アドレスが「ネットワークＮ１」の経路が設定され、経路エントリ４３０には宛先アドレスが「ネットワークＮ３」の経路が設定されている。このとき、アドレスファミリフィールド４２１には「２」が設定される。

このＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００ａを受信したレイヤ３レベルの隣接するノード装置１０２は、ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００ａによって指定された特定の経路に対応する自ノード装置１０２の有するルーティングテーブル中のエントリのみを経路エントリ部に設定したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットを送信する。図３２は、このＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの内容の一例を示す図である。このＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット３００ａの構成は図２０で説明したものと同様であり、この例では、図３１のＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケット４００ａに対する応答として、経路エントリ３３０には宛先ネットワークとして「ネットワークＮ１」の経路が設定され、経路エントリ３４０には宛先ネットワークとして「ネットワークＮ３」の経路が設定されている。

ノード装置１００は、ノード装置１０２からのＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケット３００ａを受信し、経路情報比較部２８は、このパケットに含まれる経路エントリ３３０のＩＰアドレスフィールドがルーティングテーブル２５ｂの無効化したエントリ７３１の「宛先アドレス」と等しく、メトリックの値「２」が保存されたオールドメトリックの値「３」よりも小さいため、経路エントリ３３０を新たな経路情報として採用する。その結果、レイヤ３ルーティングプロトコル処理部１７は、ルーティングテーブルエントリ７３１のネクストホップにはノード装置１０２のＩＰアドレス「１０．０．０．１０２」を格納し、メトリックには受信した経路エントリ２６０のメトリックに１を加えた値である「３」を格納してエントリを有効化する。また、受信したパケットの経路エントリ３４０については、メトリックの値「２」がルーティングテーブル２５ｂの対応するエントリ７３３の保存されたオールドメトリックの値「２」と等しいため、新たな経路情報としては採用しない。つまり、エントリ７３３は、無効化されたままの状態となる。図３３は、更新されたルーティングテーブルの内容の一例を示す図である。この図３３も、図２８と同様にノード装置１００が生成したルーティングテーブル２５ｃである。このルーティングテーブル２５ｃに示されるように、エントリ７３１に対応するネクストホップとメトリックの値が図３０の無効化された状態から有効化されている。

なお、ノード装置１０４などレイヤ３レベルの他の隣接ノード装置も、ノード装置１００の送信するＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔメッセージを受信すると、宛先アドレスが「ネットワークＮ１」と「ネットワークＮ３」の情報を格納したＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージを送信する。しかし、ノード装置１０４の送信するＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージに含まれる経路エントリは、ノード装置１０２またはノード装置１０３の送信するＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージにより学習したものであり、そのメトリックの値はノード装置１０２またはノード装置１０３の送信するＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージ内のメトリックの値に１を加えたものとなっている。したがって、ノード装置１０４からのＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅメッセージを受信したノード装置１００において、保存されたオールドメトリックの値と受信した経路エントリのメトリックの値が等しいため、ノード装置１００がノード装置１０４の送信した経路情報を採用することはなく、経路のループを防ぐことが可能となる。

この実施の形態４によれば、トポロジ情報の変化を検出したノード装置は、無効化した経路情報の宛先ネットワークに関する情報のみをレイヤ３レベルの隣接するノード装置に要求し、隣接するノード装置からは指定した無効化された経路についての情報（経路情報）のみが応答されるので、レイヤ２ネットワーク１１０の負荷を低減する効果を有する。そして、ネットワーク規模が大きく、リング外の経路が多数あるほど、有効となる。

以上のように、この発明にかかるネットワークノード装置およびその経路情報更新方法
は、ＲＰＲネットワークでレイヤ２ネットワークを構成するとともに、そのノード装置がレイヤ３ルーティングプロトコル処理機能を有する場合に適している。

リング状のレイヤ２ネットワークを用いたネットワーク構成の一例を模式的に示す図である。この発明によるネットワークノード装置の実施の形態１の機能構成を示すブロック図である。図１のネットワーク構成をレイヤ３のレベルでみた場合のネットワークの論理構成図である。図１のネットワークにおける各ノードに設定されるアドレスや識別情報などを示す表である。トポロジマップの構成の一例を示す図である。ＡＲＰテーブルの一例を示す図である。ＯＳＰＦＨｅｌｌｏパケットの内容を模式的に示す図である。ネイバ登録テーブルの生成処理の手順を示すフローチャートである。ネイバ登録テーブルの精査処理の手順を示すフローチャートである。ネイバ登録テーブルの内容の一例を示す図である。ルーティングテーブルのデータ構成の一例を示す図である。レイヤ２ネットワークが正常な場合のノード装置によるパケット中継の動作処理の手順を示すフローチャートである。レイヤ２ネットワークにおける障害が発生したノード装置に隣接するノード装置の動作処理の手順を示すフローチャートである。障害発生時におけるレイヤ２ネットワークにおけるノード装置の動作処理の手順を示すフローチャートである。図１においてレイヤ２ネットワークに異常が発生した場合のネットワーク構成の一例を示す図である。レイヤ２ネットワークの異常発生後に生成されたトポロジマップの一例を示す図である。エントリが削除されたネイバ登録テーブルの一例を示す図である。再計算されたルーティングテーブルの一例を示す図である。この発明によるネットワークノード装置の実施の形態２の機能構成を示すブロック図である。ルーティングテーブルの一例を示す図である。ＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの構造の一例を示す図である。ルーティングテーブルの生成処理の手順を示すフローチャートである。ＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットの構造の一例を示す図である。障害発生時のレイヤ２ネットワークにおけるノード装置の動作処理の手順を示すフローチャートである。障害発生時のルーティングテーブルの内容の一例を示す図である。経路を有効化した後のルーティングテーブルの内容の一例を示す図である。この発明によるネットワークノード装置の実施の形態３の機能構成を模式的に示すブロック図である。この発明によるネットワークノード装置の実施の形態４の機能構成を模式的に示すブロック図である。更新前経路情報を含むルーティングテーブルの一例を示す図である。障害発生時におけるレイヤ２ネットワークにおけるノード装置の動作処理の手順を示すフローチャートである。障害発生時のルーティングテーブルの内容の一例を示す図である。特定経路情報問合部によって送信されるＲＩＰＲｅｑｕｅｓｔパケットの内容の一例を示す図である。このＲＩＰＲｅｓｐｏｎｓｅパケットの内容の一例を示す図である。更新されたルーティングテーブルの内容の一例を示す図である。

符号の説明

１１第一リンク制御部
１２第二リンク制御部
１３レイヤ２制御部
１４トポロジマップ格納部
１５ＡＲＰテーブル生成部
１６ＡＲＰテーブル格納部
１７レイヤ３ルーティングプロトコル処理部
１８ネイバ登録テーブル格納部
１９，２２，２５ルーティングテーブル格納部
２０トポロジ変化検出部
２１接続情報更新部
２３経路情報更新部
２４経路情報問合部
２６特定経路情報問合部
２７更新前経路情報保存処理部
２８経路情報比較部
１００〜１０４ネットワークノード装置（ノード装置）
１０５レイヤ３ノード装置
１１１０系リング
１１２１系リング

Claims

レイヤ２ネットワークのネットワークノード装置を構成するとともにレイヤ３ルーティングプロトコルにしたがってデータの中継処理を行うネットワークノード装置であって、
所定の時間間隔のほかにリンク状態に変化が生じた場合に、自ノード装置に隣接するノード装置とのリンク状態を含むトポロジ情報を送信するとともに、他のノード装置から受信したトポロジ情報に基づいてレイヤ２ネットワークの接続状態を示すトポロジマップ情報を生成するレイヤ２制御手段と、
レイヤ２ネットワーク内のノード装置についてレイヤ２で使用される物理アドレスから該物理アドレスに対応するレイヤ３で使用される論理アドレスを取得して、前記物理アドレスと論理アドレスとを対応付けるＡＲＰテーブルを生成するＡＲＰテーブル生成手段と、
レイヤ３ルーティングプロトコルに基づいてルーティングテーブルを生成し、該ルーティングテーブルにしたがってデータの中継処理を行うレイヤ３ルーティングプロトコル処理手段と、
レイヤ３ネットワーク上での自ノード装置に隣接するノード装置を含むネイバ登録テーブルを格納するネイバ登録テーブル格納手段と、
前記トポロジマップ情報の変化を検出して、前記トポロジマップ情報から消失したノード装置の物理アドレスを含むトポロジ情報変化検出通知を接続情報更新手段に通知するトポロジ変化検出手段と、
前記トポロジ情報変化検出通知の物理アドレスに対応する論理アドレスを前記ＡＲＰテーブルから取得し、取得した論理アドレスを有する前記ネイバ登録テーブル中のエントリを削除する接続情報更新手段と、
を備え、
前記レイヤ３ルーティングプロトコル処理手段は、前記ネイバ登録テーブルの更新を検出すると、ルーティングテーブルを再生成することを特徴とするネットワークノード装置。
レイヤ２ネットワークのネットワークノード装置を構成するとともにレイヤ３ルーティングプロトコルにしたがってデータの中継処理を行うネットワークノード装置であって、
所定の時間間隔のほかにリンク状態に変化が生じた場合に、自ノード装置に隣接するノード装置とのリンク状態を含むトポロジ情報を送信するとともに、他のノード装置から受信したトポロジ情報に基づいてレイヤ２ネットワークの接続状態を示すトポロジマップ情報を生成するレイヤ２制御手段と、
レイヤ２ネットワーク内のノード装置についてレイヤ２で使用される物理アドレスから該物理アドレスに対応するレイヤ３で使用される論理アドレスを取得して、前記物理アドレスと論理アドレスとを対応付けるＡＲＰテーブルを生成するＡＲＰテーブル生成手段と、
受信したデータを宛先ネットワークに中継するためのつぎの中継先を含み、受信したデータの宛先ネットワークに中継するためのつぎの中継先であるネクストホップと、宛先ネットワークまでのホップ数であるメトリックをエントリとして有するルーティングテーブルを有し、定期的にレイヤ３レベルの隣接するノード装置間で前記ルーティングテーブルの内容を含む経路情報を交換してルーティングテーブルを生成し、該ルーティングテーブルに基づいてデータの中継処理を行うレイヤ３ルーティングプロトコル処理手段と、
前記トポロジマップ情報の変化を検出して、前記トポロジマップ情報から消失したノード装置の物理アドレスを含むトポロジ情報変化検出通知を経路情報更新手段に通知するトポロジ変化検出手段と、
前記トポロジ情報変化検出通知の物理アドレスに対応する論理アドレスを前記ＡＲＰテーブルから取得し、取得した論理アドレスをネクストホップとして有する前記ルーティングテーブル中のエントリを無効化する経路情報更新手段と、
前記経路情報更新手段によってエントリが無効化された場合に、レイヤ３レベルの隣接するノード装置に対して経路情報の送信を要求する経路情報問合手段と、
を備え、
前記レイヤ３ルーティングプロトコル処理手段は、前記エントリの無効化後にレイヤ３レベルの隣接するノード装置から受信した経路情報の内容に基づいてルーティングテーブルを更新することを特徴とすることを特徴とするネットワークノード装置。
前記経路情報問合手段は、無効化されたエントリに対する経路情報の送信のみをレイヤ３レベルの隣接するノード装置に要求する機能をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のネットワークノード装置。
前記接続情報更新手段によって前記ルーティングテーブル内のエントリが無効化されるときに、該エントリのメトリックをオールドメトリックとして保存する更新前経路情報保存処理手段と、
前記経路情報更新手段によってエントリが無効化された場合に、無効化された前記エントリに対する経路情報の送信のみをレイヤ３レベルの隣接するノード装置に要求する特定経路情報問合手段と、
前記特定経路情報問合手段によって得られた経路情報中の前記無効化されたエントリに対応するメトリックが、前記更新前経路情報保存処理手段によって保存されたオールドメトリックに対して所定の条件を満たすか否か判定する経路情報比較手段と、
をさらに備え、
前記レイヤ３ルーティングプロトコル処理手段は、前記経路情報比較手段によって前記経路情報中が前記所定の条件を満たす場合に、前記経路情報を用いて前記ルーティングテーブルを更新することを特徴とする請求項２または３に記載のネットワークノード装置。
前記ＡＲＰテーブル生成手段は、前記レイヤ２ネットワーク内のノード装置に対して、論理アドレスと物理アドレスとの対応を定期的に問い合わせる機能を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載のネットワークノード装置。
レイヤ２ネットワークのネットワークノード装置を構成するとともにレイヤ３ルーティングプロトコルにしたがってデータの中継処理を行うネットワークノード装置の経路情報更新方法であって、
レイヤ２ネットワークのノード装置間のリンク状態が変化した場合に送信されるトポロジ情報に基づいてレイヤ２ネットワークの接続状態を示すトポロジマップ情報を更新するトポロジマップ情報更新工程と、
前記トポロジマップ情報の変化を検出すると、前記トポロジマップ情報中の消去されたエントリのレイヤ２ネットワークで使用される物理アドレスに対応するレイヤ３ネットワークで使用される論理アドレスを、レイヤ２ネットワーク内のノード装置に対して、レイヤ２で使用される物理アドレスとレイヤ３で使用される論理アドレスとを対応付けたＡＲＰテーブルから取得し、この論理アドレスを含むエントリを、レイヤ３ネットワーク上での自ノード装置に隣接するノード装置を含むネイバ登録テーブルから除去するネイバ登録テーブル更新工程と、
前記ネイバ登録テーブルの更新を検出すると、ルーティングテーブルの再生成を行うルーティングテーブル再生成工程と、
を含むことを特徴とするネットワークノード装置の経路情報更新方法。
レイヤ２ネットワークのネットワークノード装置を構成するとともにレイヤ３ルーティングプロトコルにしたがってデータの中継処理を行うネットワークノード装置の経路情報更新方法であって、
隣接するノード装置との間で、自ノード装置の有するルーティングテーブルの内容を含む経路情報を定期的に交換して、受信したデータの宛先ネットワークに中継するためのつぎの中継先であるネクストホップと、宛先ネットワークまでのホップ数であるメトリックをエントリとして有するルーティングテーブルを生成するルーティングテーブル生成工程と、
レイヤ２ネットワークのノード装置間のリンク状態が変化した場合に送信されるトポロジ情報に基づいてレイヤ２ネットワークの接続状態を示すトポロジマップ情報を更新するトポロジマップ情報更新工程と、
前記トポロジマップ情報の変化を検出すると、前記トポロジマップ情報中の消去されたエントリのレイヤ２ネットワークで使用される物理アドレスに対応するレイヤ３ネットワークで使用される論理アドレスを取得し、この論理アドレスをネクストホップとする前記ルーティングテーブル中のエントリを無効化するエントリ無効化工程と、
前記エントリ無効化工程でエントリが無効化された場合に、レイヤ３レベルの隣接するノード装置に対して経路情報の送信を要求する経路情報問合工程と、
前記経路情報問合工程の結果、前記エントリの無効化後にレイヤ３レベルの隣接するノード装置から受信した経路情報の内容に基づいてルーティングテーブルの更新を行うルーティングテーブル更新工程と、
を含むことを特徴とするネットワークノード装置の経路情報更新方法。
前記経路情報問合工程では、無効化されたエントリに対する経路情報の送信のみをレイヤ３レベルの隣接するノード装置に要求することを特徴とする請求項７に記載のネットワークノード装置の経路情報更新方法。
前記ルーティングテーブル更新工程で前記ルーティングテーブル内のエントリが無効化されるときに、該エントリのメトリックをオールドメトリックとして保存する処理をさらに行い、
前記ルーティングテーブル更新工程でエントリが無効化された場合に、無効化された前記エントリに対する経路情報の送信のみをレイヤ３レベルの隣接するノード装置に要求する特定経路情報問合工程と、
前記特定経路情報問合工程によって得られた経路情報中の前記無効化されたエントリに対応するメトリックが、保存された前記オールドメトリックに対して所定の条件を満たす場合に、前記経路情報を用いて前記ルーティングテーブルを更新する経路情報比較工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項７または８に記載のネットワークノード装置の経路情報更新方法。
前記レイヤ２ネットワーク内のネットワークノード装置の物理アドレスと論理アドレスとを定期的に対応付けるアドレス対応付け工程をさらに含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載のネットワークノード装置の経路情報更新方法。