JP6263926B2 - Communication device, gateway, redundant system, and communication system - Google Patents
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Description
この発明は、通信装置、ゲートウェイ、冗長システム、及び通信システムに関し、複数のネットワーク装置を用いて構築された冗長システムを備えるシステムに適用し得る。 The present invention relates to a communication device, a gateway, a redundant system, and a communication system, and can be applied to a system including a redundant system constructed using a plurality of network devices.
従来、同一の装置を2重化構成し、一方を運用系、他方を待機系として動作させ、運用系装置に障害が発生した場合は、待機系装置に切替ることでサービスを継続させることが行われている。 Conventionally, the same device is duplicated, and one is operated as an active system and the other is operated as a standby system. When a failure occurs in the active system device, the service can be continued by switching to the standby device. Has been done.
VRRP(Virtual Router Redudancy Protocol)(非特許文献1)では、運用系の装置と待機系の装置で、仮想MACアドレスと仮想IPアドレスを共有し、系切替が発生した場合、仮想MACアドレスと仮想IPアドレスを運用系装置が引き継ぐため、本冗長装置と接続する装置は系切替を意識することなく通信が継続できるとしている。 In VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) (Non-patent Document 1), a virtual MAC address and a virtual IP address are shared between an active device and a standby device, and a system switchover occurs. Since the active device takes over the address, the device connected to the redundant device can continue communication without being aware of system switching.
特許文献1に記載の方法は、VRRP非対応装置のための、冗長切替方法が提案されている。本文献によれば、冗長を構成する装置(ルータ)のほかに、経路切換装置なるものを設置し、ARP応答を実施することでVRRPを使用することなく系切替ができるとしている。 As a method described in Patent Document 1, a redundancy switching method for a VRRP non-compliant device has been proposed. According to this document, in addition to a device (router) that configures redundancy, a device that is a route switching device is installed, and system switching can be performed without using VRRP by executing an ARP response.
具体的には、接続する装置(端末、サーバ)からルータの仮想IPアドレスへのARP要求に対して、経路切換装置が運用系ルータのMACアドレスでARP応答を実施する。 Specifically, in response to the ARP request from the connected device (terminal, server) to the virtual IP address of the router, the path switching device performs an ARP response with the MAC address of the active router.
端末やサーバは、ARP応答で取得したMACアドレスに従って通信を行うため、系切替を意識することがない。また、この方法では、仮想IPアドレスを使用するが、仮想MACアドレスは使用しない。 Since the terminal and the server communicate according to the MAC address acquired by the ARP response, there is no awareness of system switching. In this method, a virtual IP address is used, but a virtual MAC address is not used.
しかしながら、VRRP(非特許文献1)では、冗長構成する装置が本プロトコルに対応していなければ、使用できないという問題点があった。ルータやレイヤ3スイッチでは、標準対応していることが多いが、そのほかのネットワーク装置やサーバが対応することは少ない。また、特許文献1の方法では、切替後に対向装置(ルータやレイヤ3スイッチ)に記憶されているIPアドレスとMACアドレスを関連付けるキャッシュ情報を更新することができず、キャッシュ情報がタイマによる削除が実施されるまで、切替前の装置と通信することになり、正常な通信ができない。 However, VRRP (Non-Patent Document 1) has a problem that it cannot be used unless a redundantly configured device supports this protocol. Routers and layer 3 switches often support standards, but other network devices and servers rarely support them. Further, in the method of Patent Document 1, the cache information that associates the IP address and the MAC address stored in the opposite device (router or layer 3 switch) cannot be updated after switching, and the cache information is deleted by the timer. Until it is done, it will communicate with the device before switching, and normal communication cannot be performed.
キャッシュ情報の更新手段としては、VRRP(非特許文献1)では、系切替後に仮想MACアドレスと仮想IPアドレスを通知している。通知方法は、IPv4であれば、Gratuitous ARP要求と呼ばれるARP要求メッセージで通知を行い、IPv6であれば近隣広告(Neighbor Advertisement)メッセージで通知する。 As a means for updating cache information, VRRP (Non-Patent Document 1) notifies a virtual MAC address and a virtual IP address after system switching. If the notification method is IPv4, the notification is performed using an ARP request message called a Gratuitous ARP request. If the notification method is IPv6, the notification is performed using a neighbor advertisement message.
しかしながら、通知を受信する装置のポリシーによっては、通知を受信してもキャッシュ情報を更新するとは限らない。 However, depending on the policy of the device that receives the notification, even if the notification is received, the cache information is not necessarily updated.
キャッシュ情報を更新するポリシーであったとしても、仮想MACアドレスや仮想IPアドレスが複数保有する冗長装置の場合では、大量に通知メッセージが発生するため、通知を受信する装置がメッセージを取りこぼしてしまう可能性がある。加えて、ネットワークが輻輳している場合でもメッセージの取りこぼしが発生する。そのため、対向装置側では古いキャッシュ情報が残ることになるため、旧運用系に対して通信し続けることとなり、正常な通信ができない問題がある。 Even if the policy is to update the cache information, in the case of a redundant device with multiple virtual MAC addresses or virtual IP addresses, a large number of notification messages will be generated, so the device that receives the notification may miss the message There is sex. In addition, message loss occurs even when the network is congested. For this reason, since the old cache information remains on the opposite device side, communication continues to the old operation system, and there is a problem that normal communication cannot be performed.
以上のことから、VRRPに対応することなく、かつ系切替後の対向装置のキャッシュ情報を迅速に更新できる手段が求められている。 In view of the above, there is a demand for means that can quickly update the cache information of the opposite device after system switching without supporting VRRP.
以上のような問題点に鑑みて、IP通信を行う複数の通信装置により構成された冗長システムで系切替が発生した場合に、ネットワーク切替専用のプロトコル(例えば、VRRP)を用いずに、ネットワーク上の切替をより迅速かつ確実に行うことができる通信装置、ゲートウェイ、冗長システム、及び通信システムが望まれている。 In view of the above problems, when system switching occurs in a redundant system configured by a plurality of communication devices that perform IP communication, a network switching dedicated protocol (for example, VRRP) is not used. Therefore, a communication device, a gateway, a redundant system, and a communication system that can quickly and reliably perform switching are desired.
第1の本発明は、1又は複数の他の通信装置と一つの冗長システムを構成している通信装置において、(1)当該通信装置の動作状態を運用系又は待機系のいずれかに決定する動作状態管理手段と、(2)上記冗長システムに係るゲートウェイと通信するものであって、当該通信装置の動作状態が待機系の場合、当該通信装置が通信に用いるIPアドレスを、当該通信装置固有の固有IPアドレスに設定し、当該通信装置の動作状態が運用系の場合、当該通信装置が通信に用いるIPアドレスを、上記冗長システムで共有される共有IPアドレスに設定する通信処理手段と、(3)上記動作状態管理手段の動作状態が待機系から運用系に切り替わった場合に、近隣探索プロトコルに従ったメッセージであって送信元IPアドレスを上記共有IPアドレスに設定したものを、上記ゲートウェイに送信し、上記ゲートウェイで管理される上記共有IPアドレスに係るキャッシュ情報を更新させるキャッシュ情報更新手段とを有し、(4)上記キャッシュ情報更新手段は、上記近隣探索プロトコルに従ったメッセージとしてNDP要求メッセージ又はARPリクエストのメッセージを利用し、(5)上記ゲートウェイで管理される上記共有IPアドレスに係るキャッシュ情報の更新後に、上記ゲートウェイから、上記NDP要求メッセージ又は上記ARPリクエストのメッセージに対応する応答メッセージを受信する応答メッセージ受信手段をさらに有することを特徴とする。 In the first aspect of the present invention, in a communication apparatus that constitutes one redundant system with one or a plurality of other communication apparatuses, (1) the operation state of the communication apparatus is determined as either an active system or a standby system. (2) When communicating with the gateway related to the redundant system, and when the operation state of the communication apparatus is a standby system, an IP address used for communication by the communication apparatus is assigned to the communication apparatus. Communication processing means for setting an IP address used for communication by the communication device to a shared IP address shared by the redundant system when the operation state of the communication device is active, 3) When the operation state of the operation state management means is switched from the standby system to the active system, it is a message according to the neighbor search protocol and the source IP address is changed to the shared I Those set in the address, and sends to the gateway, have a cache information updating means for updating the cache information according to the shared IP address managed by the gateway, (4) the cache information updating means, the An NDP request message or an ARP request message is used as a message in accordance with the neighbor discovery protocol. (5) After the cache information related to the shared IP address managed by the gateway is updated, the gateway receives the NDP request message or characterized in that it further have a reply message receiving means for receiving a response message corresponding to the message of the ARP request.
第2の本発明は、複数の通信装置を用いて構成される冗長システムを構成する上記通信装置と接続するゲートウェイにおいて、(1)IPアドレスとMACアドレスを対応付けたキャッシュ情報を記憶するキャッシュ情報記憶手段と、(2)上記キャッシュ情報記憶手段に記憶されているキャッシュ情報に基づいて、上記通信装置と通信する通信処理手段と、(3)上記通信装置から、近隣探索プロトコルに従ったメッセージとしてNDP要求メッセージ又はARPリクエストのメッセージを受信した場合、当該メッセージの内容に基づいて、上記キャッシュ情報記憶手段に記憶されているキャッシュ情報を更新するキャッシュ情報更新手段と、(4)上記キャッシュ情報記憶手段に記憶されているキャッシュ情報の更新後に、上記NDP要求メッセージ又は上記ARPリクエストのメッセージに対応する応答メッセージを送信する応答メッセージ送信手段とを有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, (1) cache information storing cache information in which an IP address and a MAC address are associated with each other in a gateway connected to the communication device constituting a redundant system configured using a plurality of communication devices. storage means, based on the cache information stored in (2) above cache information storage unit, a communication processing means for communicating with the communication device, (3) from the communication device, as a message in accordance with a neighbor discovery protocol A cache information updating unit that updates cache information stored in the cache information storage unit based on the content of the message when an NDP request message or an ARP request message is received ; and (4) the cache information storage unit. After updating the cache information stored in the And having a response message sending means for sending a response message to the message or corresponding to the message of the ARP request.
第3の本発明は、複数の通信装置を用いて構成される冗長システムと、それぞれの上記通信装置と接続するゲートウェイとを備える通信システムにおいて、(1)それぞれの上記通信装置として、第1の本発明を適用し、(2)上記ゲートウェイとして第2の本発明のゲートウェイを適用したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a communication system including a redundant system configured using a plurality of communication devices, and a gateway connected to each of the communication devices. The present invention is applied, and (2) the gateway according to the second aspect of the present invention is applied as the gateway.
本発明によれば、IP通信を行う複数の通信装置により構成された冗長システムで系切替が発生した場合に、ネットワーク切替専用のプロトコルを用いずに、ネットワーク上の切替をより迅速かつ確実に行うことができる通信装置、ゲートウェイ、冗長システム、及び通信システムが望まれている。 According to the present invention, when system switching occurs in a redundant system configured by a plurality of communication devices that perform IP communication, switching on a network is performed more quickly and reliably without using a network switching dedicated protocol. Communication devices, gateways, redundant systems, and communication systems that can be used are desired.
(A)主たる実施形態
以下、本発明による通信装置、ゲートウェイ、冗長システム、及び通信システムの一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。以下では、本発明の通信装置、及びゲートウェイを、ネットワーク装置及びルータに適用した例について説明する。
(A) Main Embodiment Hereinafter, an embodiment of a communication device, a gateway, a redundant system, and a communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Below, the example which applied the communication apparatus and gateway of this invention to the network apparatus and the router is demonstrated.
(A−1)実施形態の構成
図2は、この実施形態の通信システム1の全体構成を示すブロック図である。
(A-1) Configuration of Embodiment FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the communication system 1 of this embodiment.
通信システム1には、ルータ10と、2台のネットワーク装置20(20−1、20−2)が配置されている。
In the communication system 1, a
ネットワーク装置20−1、20−2は、冗長化されたネットワーク装置であり、1つのネットワーク装置20が運用系として動作し、他のネットワーク装置20が待機系として動作する構成となっている。したがって、この実施形態では、ネットワーク装置20−1、20−2により実施形態の冗長システムが構成されている。そして、運用系のネットワーク装置20に障害が発生した場合、他方のネットワーク装置20が運用系となって動作を継続する。ネットワーク装置20−1、20−2は2台で1つのサービス(例えば、WWWサーバ、キャッシュサーバ等のアプリケーションサービスや、ロードバランサ等のネットワークサービス)を提供する冗長システムとして構築されている。ネットワーク装置20−1、20−2で提供するサービスの内容については限定されないものである。ネットワーク装置20−1、20−2は、それぞれ、ルータ10を介して他のネットワークに接続し、サービス提供が可能である。
The network devices 20-1 and 20-2 are redundant network devices, and one
ネットワーク装置20−1、20−2は、それぞれルータ10に接続されており、ルータ10を介して図示しない他のネットワーク等とIP通信可能な構成となっているものとする。
The network devices 20-1 and 20-2 are connected to the
なお、ルータ10、ネットワーク装置20−1、20−2には、それぞれ固有のIPアドレスとMACアドレスが付与されているものとする。
It is assumed that the
以下では、ネットワーク装置20−1のMACアドレスをNW1−MA、ローカルIPアドレス(リンクローカルアドレス)をNW1−LAと示すものとする。また、以下では、ネットワーク装置20−2のMACアドレスをNW2−MA、ローカルIPアドレス(リンクローカルアドレス)をNW2−LAと示すものとする。 In the following, it is assumed that the MAC address of the network device 20-1 is NW1-MA and the local IP address (link local address) is NW1-LA. In the following, it is assumed that the MAC address of the network device 20-2 is NW2-MA and the local IP address (link local address) is NW2-LA.
また、以下では、ネットワーク装置20−1、20−2の冗長構成で共有される論理IPアドレス(グローバルアドレス)をNW−GAと表すものとする。 Hereinafter, a logical IP address (global address) shared in the redundant configuration of the network devices 20-1 and 20-2 is represented as NW-GA.
さらに、以下では、ルータ10側のIPアドレス(ネットワーク装置20−1、20−2から見たネクストホップアドレス、リンクローカルアドレス)をR−LA、MACアドレスをR−MAと示すものとする。
Furthermore, in the following, the IP address on the
次に、ルータ10の詳細について図2を用いて説明する。
Next, details of the
ルータ10は、IP(レイヤ3)でルーティング処理する通信装置であり、ネットワークインタフェース部11、通信処理部12、キャッシュ情報記憶部13、及びアドレス情報記憶部14を有している。
The
ネットワークインタフェース部11は、ここではイーサネット(登録商標)接続可能なインタフェースであるものとする。図2では、ネットワークインタフェース部11が、ネットワークN、ネットワーク装置20−1、20−2に接続するように図示しているが、実際にはそれぞれ異なる物理ポートに接続されているものとする。ここでは、ネットワーク装置20−1、20−2は、同じブロードキャストドメインのポートに接続されているものとして説明する。 Here, it is assumed that the network interface unit 11 is an interface that can be connected to Ethernet (registered trademark). In FIG. 2, the network interface unit 11 is illustrated as connecting to the network N and the network devices 20-1 and 20-2, but it is assumed that the network interface unit 11 is actually connected to different physical ports. Here, the network devices 20-1 and 20-2 will be described as being connected to ports of the same broadcast domain.
通信処理部12は、ネットワークインタフェース部11で授受するパケットの処理(例えば、受信したパケットをルーティングしてネクストホップのノードに転送する処理等)を行う。通信処理部12は、キャッシュ情報記憶部13、及びアドレス情報記憶部14に登録されているアドレス情報を用いて、パケットの処理を行う。また、通信処理部12は、授受するパケットの内容に基づいて、キャッシュ情報記憶部13を更新することもできる。
The
アドレス情報記憶部14は、通信処理部12で用いる自装置のアドレス情報を記憶している。
The address
図4は、この実施形態のルータ10のアドレス情報記憶部14に記憶される内容の例について示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of contents stored in the address
アドレス情報記憶部14では、1つのインタフェース(1つのブロードキャストとドメイン)につき1つのアドレス情報(MACアドレスとIPアドレスの組合せ)が登録されているが、図4では、ネットワーク装置20−1、20−2と接続するインタフェースのアドレス情報のみを図示しているが、他のインタフェースについても同様の設定を行うようにしてもよい。
In the address
図4では、ルータ10において、ネットワーク装置20−1、20−2と接続するインタフェースのアドレス情報として、MACアドレスR−MAと、リンクローカルアドレス(ローカルIPアドレス)R−LAの組合せが登録されている状態について示している。
In FIG. 4, a combination of a MAC address R-MA and a link local address (local IP address) R-LA is registered in the
キャッシュ情報記憶部13は、当該ルータ10が通信するノードごとのアドレス情報(MACアドレス及びIPアドレスを含む情報)等を管理している。
The cache
図5は、この実施形態のルータ10のキャッシュ情報記憶部13に記憶される内容の例について示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of contents stored in the cache
図5では、ネットワーク装置20−1が運用系として動作し、ネットワーク装置20−2が待機系として動作している場合にキャッシュ情報記憶部13に登録されるアドレス情報について示している。
FIG. 5 shows address information registered in the cache
図5に示すアドレス情報記憶部14の内容では、論理IPアドレスNW−GAに対応するMACアドレスとしてネットワーク装置20−1のMACアドレスNW1−MAが登録されている状態について示している。
The contents of the address
また、図5に示すアドレス情報記憶部14の内容では、ネットワーク装置20−1のリンクローカルアドレスNW1−LAに対応するMACアドレスとしてNW1−MAが登録され、ネットワーク装置20−2のリンクローカルアドレスNW2−LAに対応するMACアドレスとしてNW2−MAが登録されている。
Further, in the contents of the address
次に、ネットワーク装置20の内部構成について図3を用いて説明する。
Next, the internal configuration of the
ここでは、ネットワーク装置20−1とネットワーク装置20−2は同じ構成であるものとして説明する。 Here, description will be made assuming that the network device 20-1 and the network device 20-2 have the same configuration.
図3に示すように、ネットワーク装置20は、ネットワークインタフェース部21、キャッシュ更新制御部22、切替制御部23、アドレス管理部24、アドレス情報記憶部25及び通信処理部26を有している。
As illustrated in FIG. 3, the
ネットワークインタフェース部21は、ルータ10とも接続可能なインタフェースである。ネットワークインタフェース部21としては、例えば、種々のイーサネットポートを適用することができる。
The
ここでは、ネットワークインタフェース部21は、直接ルータ10と接続された構成となっているが、直接ではなくトランシーバ(リピータ)やレイヤ2スイッチ等を介して接続するようにしてもよい。
Here, the
アドレス管理部24は、当該ネットワーク装置20(通信処理部26等)で用いるIPアドレスを管理するものである。具体的には、アドレス管理部24は、アドレス情報記憶部25に記憶している各アドレスの有効・無効を管理する。したがって、アドレス管理部24は、論理IPアドレスNW−GAを有効又は無効とする管理を行う。
The
そして、アドレス管理部24で、論理IPアドレスNW−GAが有効の状態となっている場合、ネットワーク装置20(通信処理部26等)は、通信に用いるIPアドレスとして、論理IPアドレスNW−GAを用いたパケットの送受信を行うことが可能となる。一方、アドレス管理部24で、論理IPアドレスNW−GAが無効の状態となっている場合、ネットワーク装置20(通信処理部26等)は、通信に用いるIPアドレスとして、論理IPアドレスNW−GAを用いることを禁止し、ローカルIPアドレス(リンクローカルアドレス)のみを用いることができる状態となる。
When the logical IP address NW-GA is valid in the
アドレス情報記憶部25には、上述の通り、当該ネットワーク装置20で利用可能な各アドレスが記憶されている。
As described above, each address usable in the
図6は、ネットワーク装置20−1、20−2のそれぞれのアドレス情報記憶部25に記憶される各アドレスの例について示した説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of each address stored in the address
図6(a)は、ネットワーク装置20−1のアドレス管理部24の内容例を示している。図6(a)に示すように、ネットワーク装置20−1のアドレス管理部24には、MACアドレスNW1−MA、リンクローカルアドレスNW1−LA、論理IPアドレスNW−GA、ネクストホップアドレスR−LAが設定されている。
FIG. 6A shows an example of the contents of the
また、図6(b)は、ネットワーク装置20−2のアドレス管理部24の内容例を示している。図6(b)に示すように、ネットワーク装置20−2のアドレス管理部24には、MACアドレスNW2−MA、リンクローカルアドレスNW2−LA、論理IPアドレスNW−GA、ネクストホップアドレスR−LAが設定されている。
FIG. 6B shows a content example of the
切替制御部23は、当該ネットワーク装置20の状態を運用系又は待機系に制御する機能を担っている。切替制御部23が当該ネットワーク装置20の動作状態(運用系又は待機系)を決定する方式については限定されないものであり、種々の冗長構成と同様の方式を適用することができる。例えば、切替制御部23は、1つの冗長システムを構成している他のネットワーク装置20の状態や、他のネットワーク装置20と授受する制御メッセージの内容等に基づいて、当該ネットワーク装置20の状態を決定するようにしてもよい。
The switching
また、切替制御部23は、自装置を待機系から運用系に切替える際に、アドレス管理部24に論理IPアドレスを有効にさせると共に、キャッシュ更新制御部22に、ルータ10に対するキャッシュ情報の更新要求(以下、「キャッシュ更新要求」と呼ぶ)を行う。また、切替制御部23は、自装置を待機系から運用系に切替える際に、通信処理部12や図示しないアプリケーション等に対して、運用系として動作するように制御する。
Further, when switching the own device from the standby system to the active system, the switching
切替制御部23は、運用系から待機系に切り替わる場合には、アドレス管理部24に論理アドレスを無効とする(解放する)処理を要求する。また、切替制御部23は、自装置を運用系から待機系に切替える際に、通信処理部12や図示しないアプリケーション等に対して、待機系として動作するように制御する。
When switching from the active system to the standby system, the switching
キャッシュ更新制御部22は、当該ネットワーク装置20に係るアドレス情報(IPアドレス及びMACアドレスの組合せ)を、ルータ10に通知してルータ10のキャッシュ情報(キャッシュ情報記憶部13に記憶するキャッシュ情報)を更新させる処理(以下、「キャッシュ情報更新処理」と呼ぶ)を行うものである。具体的には、キャッシュ更新制御部22は、NDP要求メッセージによりアドレス解決を行う(ルータ10に近隣要請パケットを送信する)ことにより、キャッシュ情報更新処理を行う。
The cache
キャッシュ更新制御部22は、切替制御部23から運用系への系切替に伴うキャッシュ更新要求があった場合、アドレス管理部24から、論理IPアドレスと、自装置のMACアドレスを取得し、新たなアドレス情報(論理IPアドレスと自装置のMACアドレスの組合せ)をルータ10に通知するためのNDP要求メッセージを生成し、ネットワークインタフェース部21を介して送信する。そして、キャッシュ更新制御部22は、ルータ10からのNDP応答メッセージをネットワークインタフェース部21を介して受信することにより、キャッシュ情報更新処理が成功したことを確認することができる。
When there is a cache update request accompanying the system switching from the switching
このとき、キャッシュ更新制御部22は、NDP応答メッセージを受信するまで、一定又は不定期の間隔でNDP要求メッセージの送信を継続的に行うようにしてもよい。
At this time, the cache
(A−2)実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態の通信システム1の動作を説明する。
(A-2) Operation | movement of embodiment Next, operation | movement of the communication system 1 of this embodiment which has the above structures is demonstrated.
まず、ネットワーク装置20で系切替が発生した場合の単体の動作について、図7のフローチャートを用いて説明する。なお、図7では、ネットワーク装置20における系切替に伴うネットワークの切替処理を中心に記載しており、それより上位層の切替処理(例えば、アプリケーション等)については記載を省略している。
First, a single operation when system switching occurs in the
ネットワーク装置20では、切替制御部23により系切替のイベントが発生すると、まず、切替制御部23により、切替後の状態が確認される(S101)。ネットワーク装置20は、切替後の状態が運用系の場合は後述するステップS102から動作し、切替後の状態が待機系の場合は、後述するステップS106から動作する。
In the
上述のステップS101で、切替後の状態が運用系の場合、切替制御部23は、アドレス管理部24を制御して、論理IPアドレスNW−GAを有効化させる制御を行う(S102)。
When the state after switching is the active system in step S101 described above, the switching
次に、切替制御部23は、キャッシュ更新制御部22に対してキャッシュ更新処理の実行を命令する。これにより、キャッシュ更新制御部22は、アドレス管理部24の状態(論理IPアドレスNW−GAが有効化した状態)に従って、キャッシュ更新処理を行うためのNDP要求メッセージを作成して(S103)、ネットワークインタフェース部21から送出する(S104)。
Next, the switching
具体的には、キャッシュ更新制御部22は、論理IPアドレスNW−GAを送信元アドレスに設定し、宛先にルータ10の要請ノードマルチキャストアドレスR−MCを宛先に設定したNDP要求メッセージを生成する。
Specifically, the cache
IPv6の仕様上、キャッシュ更新制御部22において、ルータ10のリンクローカルアドレスR−LAに基づいて、ルータ10の要請ノードマルチキャストアドレスR−MCが取得可能である。具体的には、例えば、104ビットのプレフィックスを持つFF02::1:FF00:0000に、ルータ10のリンクローカルアドレスR−LAの後ろ24ビットを足すことにより、ルータ10の要請ノードマルチキャストアドレスR−MCを得ることができる。
Based on the IPv6 specifications, the cache
その後、ネットワーク装置20(キャッシュ更新制御部22)は、ネットワークインタフェース部21で受信するパケットを監視し、送出したNDP要求メッセージに対するNDP応答メッセージを受信すると(S105)、キャッシュ更新処理及び系切替の処理を終了する。これにより、以後、運用系として動作する当該ネットワーク装置20(通信処理部26等)は、論理IPアドレスNW−GAのパケットを送受信することができる。
Thereafter, the network device 20 (cache update control unit 22) monitors the packet received by the
一方、上述のステップS101で、切替後の状態が待機系だった場合には、ネットワーク装置20(切替制御部23)は、アドレス管理部24に対して、論理IPアドレスNW−GAを無効とするように制御して系切替に伴う処理を終了する。これにより、以後、待機系として動作する当該ネットワーク装置20(通信処理部26等)は、論理IPアドレスNW−GA宛てのパケットを受信しても廃棄し、自装置のローカルIPアドレス(リンクローカルアドレス)のみを用いたパケットの送受信を行う。
On the other hand, if the state after switching is the standby system in step S101 described above, the network device 20 (switching control unit 23) invalidates the logical IP address NW-GA to the
次に、ルータ10が、ネットワーク装置20から、NDP要求メッセージを受信した場合の動作について図8を用いて説明する。
Next, an operation when the
ルータ10(通信処理部12)は、自装置宛て(要請ノードマルチキャストアドレスR−MC宛て)のNDP要求メッセージを受信すると、そのNDP要求メッセージに設定されているIPアドレスに関するキャッシュ情報(レコード)がキャッシュ情報記憶部13に登録されているか否かを確認する(S201)。ステップS201で該当するキャッシュ情報が検出された場合、ルータ10(通信処理部12)は、後述するステップS202から動作し、該当するキャッシュ情報が検出できない場合は、後述するステップS204から動作する。 When the router 10 (communication processing unit 12) receives the NDP request message addressed to itself (addressed to the requesting node multicast address R-MC), the cache information (record) relating to the IP address set in the NDP request message is cached. It is confirmed whether or not it is registered in the information storage unit 13 (S201). When the corresponding cache information is detected in step S201, the router 10 (communication processing unit 12) operates from step S202 described later. When the corresponding cache information cannot be detected, the router 10 (communication processing unit 12) operates from step S204 described later.
上述のステップS201で、該当するキャッシュ情報が検出できた場合には、ルータ10(通信処理部12)は、検出したキャッシュ情報のMACアドレスと、受信したNDP要求メッセージにセットされているMACアドレスとを比較する。そして、ルータ10(通信処理部12)は、両者のMACアドレスが異なっている場合のみ、当該キャッシュ情報のMACアドレスを、受信したNDP要求メッセージにセットされているMACアドレスに変更する更新処理を行う(S202、S203)。 If the corresponding cache information can be detected in step S201 described above, the router 10 (communication processing unit 12) determines the MAC address of the detected cache information and the MAC address set in the received NDP request message. Compare Then, the router 10 (communication processing unit 12) performs an update process to change the MAC address of the cache information to the MAC address set in the received NDP request message only when both MAC addresses are different. (S202, S203).
一方、上述のステップS201で、該当するキャッシュ情報(レコード)が検出できなかった場合、ルータ10(通信処理部12)は、受信したNDP要求メッセージにセットされているIPアドレスとMACアドレスの組み合わせを新たなキャッシュ情報(レコード)として、キャッシュ情報記憶部13に追加登録する更新処理を行う(S204)。
On the other hand, when the corresponding cache information (record) cannot be detected in step S201 described above, the router 10 (communication processing unit 12) uses the combination of the IP address and the MAC address set in the received NDP request message. Update processing for additionally registering in the cache
上述のステップS203又は上述のステップS204の処理と共に、ルータ10(通信処理部12)は、受信したNDP要求メッセージに応答するNDP応答メッセージ(NDP要求メッセージの送信元を宛先とするメッセージ)生成して(S205)、送信する(S206)。 Along with the processing in step S203 or step S204 described above, the router 10 (communication processing unit 12) generates an NDP response message (message addressed to the transmission source of the NDP request message) in response to the received NDP request message. (S205) and transmit (S206).
次に、ルータ10及びネットワーク装置20−1、20−2がそれぞれ上述のフローチャートに従って動作した場合の具体的な動作例について、図1のシーケンス図を用いて説明する。
Next, a specific operation example when the
図1では、ネットワーク装置20−1が運用系、ネットワーク装置20−2が待機系として動作しているときに、系切替が発生し、ネットワーク装置20−1が待機系に切り替わり、ネットワーク装置20−2が運用系に切り替わった場合の動作について示している。したがって、図1のシーケンス図における初期状態(ステップS301よりも前の状態)では、ルータ10のキャッシュ情報記憶部13の内容は上述の図5の内容となる。上述の図5に示すアドレス情報記憶部14の内容では、論理IPアドレスNW−GAに対応するMACアドレスとして、ネットワーク装置20−1のMACアドレスNW1−MAが登録されている。
In FIG. 1, when the network device 20-1 is operating as the active system and the network device 20-2 is operating as the standby system, system switching occurs, the network device 20-1 switches to the standby system, and the network device 20- 2 shows the operation when 2 is switched to the active system. Therefore, in the initial state (state before step S301) in the sequence diagram of FIG. 1, the contents of the cache
そして、ネットワーク装置20−1側では、待機系に切り替わり、ステップS106の処理により、論理IPアドレスNW−GAが無効化され、リンクローカルアドレスNW1−LAのみを用いて動作する状態に切替わることになる。なお、図1ではネットワーク装置20−1側の動作については図示を省略している。 Then, on the network device 20-1 side, switching to the standby system is performed, and the logical IP address NW-GA is invalidated by the processing in step S106, and the network device 20-1 is switched to a state of operating using only the link local address NW1-LA. Become. In FIG. 1, the operation on the network device 20-1 side is not shown.
一方、ネットワーク装置20−2側では、運用系に切り替わるため、上述のステップS102により、論理IPアドレスNW−GAが有効化されて動作する状態に切替わる。また、このとき、ネットワーク装置20−2側では、上述のステップS103、S104により、NDP要求メッセージが生成されルータ10に送信されることになる。
On the other hand, on the network device 20-2 side, in order to switch to the active system, the logical IP address NW-GA is activated and switched to the operating state in step S102 described above. At this time, on the network device 20-2 side, an NDP request message is generated and transmitted to the
このとき、ネットワーク装置20−2(キャッシュ情報記憶部13)により生成されるNDP要求パケットのIPフィールドには、送信元アドレスとして論理IPアドレスNW−GA、宛先アドレスとして要請ノードマルチキャストアドレスR−MCが設定される。また、当該NDP要求パケットのICMPフィールドには、ターゲットアドレスとしてリンクローカルアドレスR−LAが設定され、リンクレイヤアドレスとしてMACアドレスNW2−MAが設定されている。 At this time, the IP field of the NDP request packet generated by the network device 20-2 (cache information storage unit 13) includes the logical IP address NW-GA as the source address and the requested node multicast address R-MC as the destination address. Is set. In the ICMP field of the NDP request packet, a link local address R-LA is set as a target address, and a MAC address NW2-MA is set as a link layer address.
そして、ルータ10(通信処理部12)では、このNDP要求パケットに基づいて、上述のステップS203の処理により、論理IPアドレスNW−GAに係るキャッシュ情報が更新される(S302)。具体的には、ルータ10(通信処理部12)は、キャッシュ情報記憶部13のキャッシュ情報のうち、論理IPアドレスNW−GAに対応するMACアドレスを、受信したNDP要求メッセージにセットされたMACアドレス(ICMPフィールドのリンクレイヤアドレスにセットされたMACアドレスNW2−MA)に更新する。このときの更新後のキャッシュ情報記憶部13の内容は、図9の内容となる。図9では、論理IPアドレスNW−GAに対応するMACアドレスが、ネットワーク装置20−2のMACアドレスNW2−MAとなっている。
Then, in the router 10 (communication processing unit 12), the cache information related to the logical IP address NW-GA is updated based on the NDP request packet by the process in step S203 described above (S302). Specifically, the router 10 (communication processing unit 12) sets the MAC address corresponding to the logical IP address NW-GA in the cache information stored in the cache
そして、ルータ10(通信処理部12)は、上述のステップS205、S206の処理により、受信したNDP要求メッセージに応答するNDP応答メッセージ(NDP要求メッセージの送信元を宛先とするメッセージ)生成して、ネットワーク装置20−2に送信する(S303)。 Then, the router 10 (communication processing unit 12) generates an NDP response message (a message whose destination is the transmission source of the NDP request message) in response to the received NDP request message by the above-described processing of steps S205 and S206. The data is transmitted to the network device 20-2 (S303).
(A−3)実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
(A-3) Effects of Embodiment According to this embodiment, the following effects can be achieved.
通信システム1では、ネットワーク装置20で系切替が発生した場合、対向装置であるルータ10(ゲートウェイルータ)にNDP要求メッセージ(近隣探索プロトコルに従ったアドレス解決を実行するためのメッセージ)を送信するだけで、ルータ10のキャッシュ情報を迅速に更新し、当該ネットワーク装置20の系切替に伴うネットワーク切替を迅速に行うことができる。
In the communication system 1, when system switching occurs in the
また、通信システム1では、各装置で、VRRP等の冗長系を構成するための専用プロトコルに対応する必要はないため、各装置の構築コスト等を低減すること等の効果を奏する。 Further, in the communication system 1, since it is not necessary for each device to support a dedicated protocol for configuring a redundant system such as VRRP, there is an effect of reducing the construction cost and the like of each device.
(C)他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
(C) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may include modified embodiments as exemplified below.
(C−1)上記の実施形態では、通信システム1内の各装置がIPv6のアドレスを用いて通信を行う構成について説明したがIPv4のアドレスを用いて通信を行うようにしてもよい。通信システム1内の各装置がIPv4のアドレスを用いて通信を行う場合、ルータ10とネットワーク装置20との間でキャッシュ更新処理に用いるメッセージとしてNDP要求メッセージ及びNDP応答メッセージを、ARPリクエストとARPリプライに置き換えて適用する必要がある。
(C-1) In the above embodiment, the configuration in which each device in the communication system 1 performs communication using an IPv6 address may be used, but communication may be performed using an IPv4 address. When each device in the communication system 1 performs communication using an IPv4 address, an NDP request message and an NDP response message are used as messages used for cache update processing between the
(C−2)上記の実施形態では、ネットワーク装置20が1つのローカルIPアドレス(リンクローカルアドレス)を有する例について説明したが、複数のIPアドレス(リンクローカルアドレス)を有する構成としてもよい。
(C-2) In the above embodiment, an example in which the
(C−3)上記の実施形態では、通信システム1内の各装置が、リンクローカルアドレスを付与しているが、グローバルアドレスに置き換えるようにしてもよい。 (C-3) In the above embodiment, each device in the communication system 1 assigns a link local address, but it may be replaced with a global address.
(C−4)上記の実施形態では、本発明のゲートウェイをルータに適用する例について説明したが、レイヤ3スイッチやファイアーウォール等、レイヤ3以上でルーティング処理可能な他のゲートウェイに適用するようにしてもよい。 (C-4) In the above embodiment, an example in which the gateway of the present invention is applied to a router has been described. However, the gateway is applied to other gateways capable of routing processing at layer 3 or higher, such as layer 3 switches and firewalls. May be.
(C−5)上述の図7のステップS103〜S105で、ネットワーク装置20(キャッシュ更新制御部22)が、キャッシュ更新処理を行う際に、論理IPアドレスNW−GAのキャッシュ情報の更新だけでなく、当該ネットワーク装置20のローカルIPアドレス(リンクローカルアドレス)と、当該ネットワーク装置20のMACアドレスの組合せに係るキャッシュ情報を更新するためのNDP要求メッセージを生成して送信するようにしてもよい。これは、長期間待機系として動作しているネットワーク装置20のローカルIPアドレスのキャッシュ情報が、ルータ10側で消去されている場合(例えば、一定期間利用されないキャッシュ情報として消去される場合)を考慮した処理である。
(C-5) When the network device 20 (cache update control unit 22) performs the cache update process in steps S103 to S105 in FIG. 7 described above, not only the cache information of the logical IP address NW-GA is updated. The NDP request message for updating the cache information related to the combination of the local IP address (link local address) of the
1…通信システム、10…ルータ、11…ネットワークインタフェース部、12…通信処理部、13…キャッシュ情報記憶部、14…アドレス情報記憶部、20、20−1、20−2…ネットワーク装置、21…ネットワークインタフェース部、22…キャッシュ更新制御部、23…切替制御部、24…アドレス管理部、25…アドレス情報記憶部、26…通信処理部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Communication system, 10 ... Router, 11 ... Network interface part, 12 ... Communication processing part, 13 ... Cache information storage part, 14 ... Address information storage part, 20, 20-1, 20-2 ... Network apparatus, 21 ... Network interface unit, 22 ... Cache update control unit, 23 ... Switching control unit, 24 ... Address management unit, 25 ... Address information storage unit, 26 ... Communication processing unit.
Claims (5)
当該通信装置の動作状態を運用系又は待機系のいずれかに決定する動作状態管理手段と、
上記冗長システムに係るゲートウェイと通信するものであって、当該通信装置の動作状態が待機系の場合、当該通信装置が通信に用いるIPアドレスを、当該通信装置固有の固有IPアドレスに設定し、当該通信装置の動作状態が運用系の場合、当該通信装置が通信に用いるIPアドレスを、上記冗長システムで共有される共有IPアドレスに設定する通信処理手段と、
上記動作状態管理手段の動作状態が待機系から運用系に切り替わった場合に、近隣探索プロトコルに従ったメッセージであって送信元IPアドレスを上記共有IPアドレスに設定したものを、上記ゲートウェイに送信し、上記ゲートウェイで管理される上記共有IPアドレスに係るキャッシュ情報を更新させるキャッシュ情報更新手段とを有し、
上記キャッシュ情報更新手段は、上記近隣探索プロトコルに従ったメッセージとしてNDP要求メッセージ又はARPリクエストのメッセージを利用し、
上記ゲートウェイで管理される上記共有IPアドレスに係るキャッシュ情報の更新後に、上記ゲートウェイから、上記NDP要求メッセージ又は上記ARPリクエストのメッセージに対応する応答メッセージを受信する応答メッセージ受信手段をさらに有する
ことを特徴とする通信装置。 In a communication device constituting one redundant system with one or more other communication devices,
An operational state management means for determining the operational state of the communication device as either the active system or the standby system;
When communicating with the gateway related to the redundant system and the operation state of the communication device is a standby system, the IP address used for communication by the communication device is set to a unique IP address unique to the communication device, and Communication processing means for setting an IP address used for communication by the communication device to a shared IP address shared by the redundant system when the operation state of the communication device is active;
When the operation state of the operation state management means is switched from the standby system to the active system, a message conforming to the neighbor search protocol and having the transmission source IP address set to the shared IP address is transmitted to the gateway. Cache information updating means for updating cache information related to the shared IP address managed by the gateway ,
The cache information update means uses an NDP request message or an ARP request message as a message according to the neighbor discovery protocol,
It further comprises response message receiving means for receiving a response message corresponding to the NDP request message or the ARP request message from the gateway after updating the cache information related to the shared IP address managed by the gateway. A communication device.
IPアドレスとMACアドレスを対応付けたキャッシュ情報を記憶するキャッシュ情報記憶手段と、
上記キャッシュ情報記憶手段に記憶されているキャッシュ情報に基づいて、上記通信装置と通信する通信処理手段と、
上記通信装置から、近隣探索プロトコルに従ったメッセージとしてNDP要求メッセージ又はARPリクエストのメッセージを受信した場合、当該メッセージの内容に基づいて、上記キャッシュ情報記憶手段に記憶されているキャッシュ情報を更新するキャッシュ情報更新手段と、
上記キャッシュ情報記憶手段に記憶されているキャッシュ情報の更新後に、上記NDP要求メッセージ又は上記ARPリクエストのメッセージに対応する応答メッセージを送信する応答メッセージ送信手段と
を有することを特徴とするゲートウェイ。 In the gateway connected to the communication device constituting a redundant system configured using a plurality of communication devices,
Cache information storage means for storing cache information in which an IP address and a MAC address are associated with each other;
Communication processing means for communicating with the communication device based on the cache information stored in the cache information storage means;
A cache that updates the cache information stored in the cache information storage means based on the content of the message when an NDP request message or an ARP request message is received from the communication device as a message according to the neighbor discovery protocol. Information updating means;
And a response message transmission unit configured to transmit a response message corresponding to the NDP request message or the message of the ARP request after updating the cache information stored in the cache information storage unit .
それぞれの上記通信装置として、請求項1又は2に記載の通信装置を適用し、
上記ゲートウェイとして請求項3に記載のゲートウェイを適用した
ことを特徴とする通信システム。 In a communication system comprising a redundant system configured using a plurality of communication devices and a gateway connected to each of the communication devices,
Applying the communication device according to claim 1 or 2 as each of the communication devices,
A communication system, wherein the gateway according to claim 3 is applied as the gateway.
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