网络系统的制作方法
【专利摘要】本发明的网络系统包括：将多个交换机装置(1、2)组合而构成的干线网络(100)；以及子网络(200)，该子网络由连接成直线状的多个交换机装置(3～5)构成，且位于直线状的连接的两端的交换机装置(3、5)与干线网络(100)相连接，构成干线网络的交换机装置所具有的物理端口中，与子网络相连接的两个物理端口中的一个即第1物理端口(11)切断从特定方向到达的特定逻辑端口编号的数据包，而使其他数据包通过，两个物理端口中的另一个即第2物理端口(21)使从特定方向到达的特定逻辑端口编号的数据包通过，而将其他数据包切断。
【专利说明】网络系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及冗余结构的网络系统。
【背景技术】
[0002]为了提高网络的可用性，一般进行网络的冗余化。此处，冗余化是指，额外确保网络设备和网络线路，将其作为备用系统而使其待机。在运行中的网络设备或网络线路发生故障的情况下，通过切换成待机的备用系统，从而能继续运行，而不使网络发生故障。冗余化后的网络系统得到广泛应用。
[0003]在这样将网络冗余化的情况下，虽然能提高可用性，但需要适当地进行冗余化。即，若因冗余化而在网络中形成循环，则在发送广播帧的情况下，广播帧不断重复该循环，最终用完通信频带，使网络系统发生故障。这种现象被称为广播风暴。为了防止这种现象，使冗余化后的网络正确地工作，以往，例如使用生成树协议(Spanning Tree Protocol)(例如参照专利文献I)。
[0004]生成树是为了防止广播帧不断循环而对构成网络的交换机赋予的功能，该功能通过生成树协议来实现。若生成树有效，则即使由交换机构成的网络中存在循环，实际上也自动设定不接受通信的端口(阻塞端口)，最终形成以I台交换机为顶点的树结构。
现有技术文献 [非专利文献]
[0005][非专利文献I]“最新路由&交换手册(最新>一7 ry少Sl % P千'y P、'yK 7' ” V，Gene著，秀和系统刊(第4章“生成树协议”)
【发明内容】
本发明要解决的问题
[0006]考虑与干线网络相连接的子网络。在与干线网络的连接较为重要的情况下，通过使子网络与干线网络在两处进行连接，从而能形成冗余结构。
[0007]然而，该在该两处进行连接的结果是，由干线网络和子网络形成循环，因此会产生广播风暴。为了避免广播风暴，需要使得无法形成环状的通信路径。
[0008]为了消除这种循环结构，如上所述，例如可使用生成树协议，但在此情况下，干线网络和子网络均需要与生成树协议相对应。因而，在已构建的干线网络未与生成树协议相对应的情况下，在连接子网络时，需要重新构成系统，使得不仅是子网络，干线网络也与生成树协议相对应。
[0009]此外，在实际使用生成树协议的情况下，对网络的连接结构进行分析的处理等需要时间，因此存在生成树的收敛较花时间的问题。
[0010]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种网络系统，该网络系统在将子网络与干线网络在两处相连接而构成网络的情况下，能不使用生成树协议，而利用简单的结构来避免形成环状的通信路径，并提高网络的冗余性。 用于解决问题的方法
[0011]为了解决上述问题，达到目的，本发明所涉及的网络系统的特征在于，包括:将多个交换机装置进行组合而构成的干线网络；以及子网络，该子网络由连接成直线状的多个交换机装置构成，且位于所述直线状的连接的两端的交换机装置与所述干线网络相连接，构成所述干线网络的交换机装置所具有的物理端口中，与所述子网络相连接的两个物理端口中的一个即第I物理端口切断从特定方向到达的特定逻辑端口编号的数据包，而使其他数据包通过，该两个物理端口中的另一个即第2物理端口使从所述特定方向到达的所述特定逻辑端口编号的数据包通过，而将其他数据包切断。
发明效果
[0012]根据本发明，起到如下效果:在位于作为直线状网络的子网络的两端的交换机装置与干线网络相连接的结构的网络中，能不使用生成树协议，而利用简单的结构来避免形成环状的通信路径，并能提高网络的冗余性此外，还起到能避免发生故障时数据包无法到达的情况，能提高耐故障性这一效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示实施方式I的网络系统的结构例的图。
图2是表示实施方式I的网络系统中的广播数据包发送动作的一个示例的图。
图3是表示实施方式I的网络系统中的广播数据包发送动作的一个示例的图。
图4是表示实施方式2的网络系统的结构例的图。
图5是表示实施方式3的网络系统的结构例的图。
图6是表示实施方式3的网络系统中的广播数据包发送动作的一个示例的图。
图7是表示实施方式3的网络系统中的广播数据包发送动作的一个示例的图。
图8是表示实施方式4的网络系统的结构例的图。
【具体实施方式】
[0014]下面，基于附图详细说明本发明的网络系统的实施方式。另外，本发明并不限于这些实施方式。
[0015]实施方式I
图1是表示实施方式I的网络系统的结构例的图。如图1所示，本实施方式的网络系统包括干线网络100、及在两处与该干线网络100相连接的子网络200。干线网络100包括交换机装置I及2而构成。子网络200包括交换机装置3?5。该子网络200是将各交换机装置配置成直线状(也称为链状)的直线状网络。交换机装置I?5为以太网(注册商标)交换机。另外，构成干线网络100的交换机装置并不限于2台。也可以是3台以上的交换机装置构成干线网络100。同样，构成子网络200的交换机装置并不限于3台。
[0016]位于直线状网络的两端的交换机装置3及5包含作为直线状网络的端点的物理端口，交换机装置3的端点侧的物理端口与交换机装置I的物理端口 11相连接，交换机装置5的端点侧的物理端口与交换机装置2的物理端口 21相连接。交换机装置I与管理装置6相连接。交换机装置3?5分别与设备7?9相连接。另外，管理装置6可以与构成干线网络的任一交换机装置连接。图1中，将交换机装置3?5的端口数设为3，I台交换机装置连接I台设备，但交换机装置3?5也可以具有更多的端口，连接2台以上的设备。当然，也可以包含未连接设备的交换机装置。
[0017]管理装置6是监视网络系统内的各设备(图1的示例中为设备7?9)的状态以进行故障检测等的装置，为了进行状态监视，利用干线网络100及子网络200与这些设备定期进行通信。即，管理装置6例如以一定周期向设备7?9发送信号，设备7?9对其进行响应，并返回信号。
[0018]如图1所示，本实施方式的网络系统中，由干线网络100和子网络200形成循环。因此，需要应对广播风暴的对策。以下，示出防止广播风暴的方法。
[0019]交换机装置I中，物理端口 11使逻辑端口 4000的数据包(逻辑端口编号为4000的数据包)从干线网络100向直线状网络(子网络200)的方向通过，而反方向则进行切断。交换机装置2中，物理端口 21使逻辑端口 4000的数据包从干线网络100向直线状网络的方向通过，而反方向则进行切断(与交换机装置I的物理端口 11相同的动作)。该物理端口 21还切断逻辑端口 4000以外的所有数据包。即，在干线网络100中，与子网络200所连接的交换机装置的两个物理端口中，一个物理端口在逻辑端口 4000的数据包从子网络200一侧发送来时，将该数据包切断(丢弃)，使除此之外的数据包全部通过。另一物理端口仅使从干线网络100向子网络200的逻辑端口 4000的数据包通过，将除此之外的数据包全部切断。
[0020]对图1中例示的网络系统的动作进行说明。作为一个示例，对如下情况的动作进行说明:管理装置6为了与存在于子网络200 —侧的设备7、8及9进行多播通信，将逻辑端口 4000的数据包以广播的方式进行发送。
[0021]利用图2及图3来说明逻辑端口 4000的数据包的流向。从管理装置6发送来的逻辑端口 4000的广播数据包到达交换机装置I及2。如图2所示，到达交换机装置I的数据包经由物理端口 11到达交换机装置3、交换机装置4及交换机装置5。然后，该数据包为广播，因此到达设备7、设备8及设备9。此外，虽然该数据包通过交换机装置5到达交换机装置2的物理端口 21，但在那里被切断。因此，避免经由交换机装置I的物理端口 11向子网络200发送出的逻辑端口 4000的广播数据包的循环。
[0022]另一方面，从管理装置6发送来的逻辑端口 4000的广播数据包若到达交换机装置2，则如图3所示，经由物理端口 21按照交换机装置5、交换机装置4及交换机装置3的顺序到达各交换机装置。然后，该数据包为广播，因此到达设备9、设备8及设备7。此外，虽然该数据包通过交换机装置3到达交换机装置I的物理端口 11，但在那里被切断。因此，避免经由交换机装置2的物理端口 21向子网络200发送出的逻辑端口 4000的广播数据包的循环。
[0023]另外，从子网络200内的设备7?9发送来的逻辑端口 4000的广播数据包被交换机装置I的物理端口 11及交换机装置2的物理端口 21切断，因此，不会发生循环。此外，逻辑端口 4000以外的广播数据包被交换机装置2的物理端口 21切断，因此，不会发生循环。
[0024]管理装置6发送的逻辑端口 4000的广播数据包沿两条路径到达设备7、设备8及设备9。因此，即使交换机装置3、交换机装置4及交换机装置5中的任一处发生故障，管理装置6发送的逻辑端口 4000的广播数据包也能到达除与发生故障的交换机装置相连接的设备以外的所有设备。[0025]例如，考虑如下情况:本实施方式的网络系统构建在列车内，与干线网络100相连接的设备将声音引导用数据包以逻辑端口 4000进行广播，向与各车厢内的子网络200相连接的设备进行传送。在此情况下，即使子网络200内的一处发生故障，声音引导也不会中断，而能继续进行引导。现有的网络系统中，构成为在一处(在同一交换机装置)切断数据包以避免循环，若检测出故障，则一般会变更交换机装置的设定来切换路径。因此，在从发生故障起到路径切换完成的期间，数据包有可能无法到达部分设备。对此，根据本实施方式的网络系统，即使在发生故障的情况下，也能使数据包到达所有设备。另外，对于在列车内构建网络系统的情况，另外进行说明。
[0026]这样，在本实施方式的网络系统中，在构成干线网络的交换机装置中的、与位于作为直线状网络的子网络的两端的交换机装置相连接的2台交换机装置中，切断从子网络侧接收到的特定逻辑端口的数据包。此外，在一个交换机装置中，切断特定逻辑端口以外的所有数据包。换言之，与子网络相连接的两个物理端口中，一方切断从子网络侧发送来的特定逻辑端口编号的数据包而使其他数据包通过，另一方使从干线网络侧发送来的特定逻辑端口编号的数据包通过而切断其他数据包。由此，能不使用生成树协议，而利用简单的结构来避免形成环状的通信路径，并能提高网络的冗余性。进一步地，可实现如下网络系统，该网络系统能避免在发生故障时数据包无法到达的情况，提高了耐故障性。
[0027]另外，本实施方式中，利用逻辑端口编号是否为4000来进行通过及切断的判断，但也可以使用其他逻辑端口编号来进行判断。此外，也可以使用数据包的特定位置的值来代替逻辑端口编号，以进行通过及切断的判断。此外，也可使用多播来代替广播，通过多播地址来进行通过及切断的判断。
[0028]此外，对于直线状网络的两端的交换机装置与干线网络的各个不同的交换机装置相连接的情况进行了说明，但直线状网络的两端的交换机装置也可以与干线网络的同一交换机装置相连接。
[0029]此外，也可以不是在干线网络侧的交换机装置中，而是在子网络的两端的交换机装置(与干线网络连接的交换机装置)中，将特定逻辑端口编号的数据包切断，使其无法流动到干线网络侧。
[0030]实施方式2
图4是表示实施方式2的网络系统的结构例的图。本实施方式的网络系统中，将实施方式I中说明的网络系统(参照图1)的干线网络100置换成干线网络101。本实施方式中，仅对与实施方式I不同的部分进行说明。
[0031]干线网络101对实施方式I的网络系统所包括的干线网络100追加交换机装置
10。交换机装置10与交换机装置I及交换机装置2相连接，由干线网络101的交换机装置
1、2及10形成循环。这些交换机装置1、2及10与以太环网协议相对应，即使在构成干线网络101的I处交换机装置发生故障的情况下，也可维持除发生故障的交换机以外的干线网络的传送。
[0032]交换机装置I及2中，一方在特定逻辑端口编号(例如4000)的数据包从子网络200侧发送来的情况下进行切断。此外，另一方仅使从干线网络101向子网络200的特定逻辑端口编号的数据包通过，将除此之外的数据包全部切断。S卩，交换机装置1、2是使实施方式I中说明的交换机装置1、2与以太环网协议对应后得到的。交换机装置10中，不进行数据包的切断。
[0033]根据本实施方式的网络系统，干线网络采用环形结构，因此，即使构成干线网络的交换机装置2、10的任一处发生故障，管理装置6等与干线网络相连接的设备发送来的特定逻辑端口编号(例如4000)的广播数据包也能到达所有设备。此外，即使构成直线状网络的交换机装置3?5的任一处发生故障，也能使从干线网络侧发送来的广播数据包到达除与发生故障的交换机装置连接的设备以外的所有设备。
[0034]实施方式3
图5是表示实施方式3的网络系统的结构例的图。本实施方式的网络系统中，将实施方式I中说明的网络系统(参照图1)的干线网络100置换成干线网络100a。本实施方式中，仅对与实施方式I不同的部分进行说明。
[0035]干线网络10a将实施方式I的网络系统所包括的干线网络100的交换机装置I及2置换成交换机装置Ia及2a。交换机装置Ia及2a的连接关系与实施方式I的交换机装置I及2的连接关系相同。此外，干线网络10a和子网络200的连接关系与实施方式I的干线网络100和子网络200的连接关系相同。
[0036]本实施方式的网络系统中，与子网络200连接的交换机装置la、2a在实施方式I的交换机装置1、2所具有的功能的基础上，还具有后述功能(使特定数据包例外通过或切断的功能)。
[0037]交换机装置Ia中，物理端口 I Ia使逻辑端口 4000的数据包从干线网络10a向直线状网络(子网络200)的方向通过，而反方向则进行切断(与实施方式I的物理端口 11相同的动作)。此外，使逻辑端口 4001的数据包从直线状网络向干线网络10a的方向通过，而反方向则进行切断。进一步地，使逻辑端口 4002的数据包从直线状网络向干线网络10a的方向通过，而反方向则进行切断。交换机装置2a中，物理端口 21a使逻辑端口 4000的数据包从干线网络10a向直线状网络的方向通过，而反方向则进行切断(与实施方式I的物理端口 21相同的动作)。此外，使逻辑端口 4002的数据包从直线状网络向干线网络10a的方向通过，而反方向则进行切断。切断除此以外的所有数据包。
[0038]S卩，干线网络10a中，与子网络200相连接的交换机装置的两个物理端口进行与实施方式I相同的动作，并且，一个物理端口在逻辑端口 4001、4002的数据包从干线网络10a侧发送来时进行切断。在其他情况下，使数据包通过。另一个物理端口仅使从子网络200向干线网络10a的逻辑端口 4002的数据包通过。在其他情况下，切断数据包。
[0039]对图5中例示的网络系统的动作进行说明。作为一个示例，对如下情况的动作进行说明:子网络200侧的设备8为了向存在于干线网络10a侧的管理装置6发送数据包，将逻辑端口 4001的数据包进行广播发送，并将逻辑端口 4002的数据包进行广播发送。
[0040]首先，利用图6说明逻辑端口 4001的数据包的流向。设备8发送来的逻辑端口4001的广播数据包经由交换机装置4到达交换机装置3及交换机装置5。经由交换机装置3后的数据包通过物理端口 Ila到达交换机装置la，因此，其结果是到达管理装置6。交换机装置Ia将从子网络200侧接收到的逻辑端口 4001的数据包除了向管理装置6传送外，还向交换机装置2a传送，但该数据包被交换机装置2a的物理端口 21a切断，不会向子网络200侧发送出。另一方面，经由交换机装置5到达交换机装置2a的数据包也被物理端口 21a切断。这样，设备8发送来的逻辑端口 4001的广播数据包被交换机装置2a(与子网络200连接的物理端口)切断。因此，能从子网络200侧的设备向干线网络10a侧的设备(管理装置6等)发送逻辑端口编号为4001的广播数据包，且能避免循环。
[0041]接下来，利用图7说明逻辑端口 4002的数据包的流向。设备8发送来的逻辑端口4002的广播数据包经由交换机装置4到达交换机装置3及交换机装置5。经由交换机装置3后的数据包经由物理端口 Ila到达交换机装置la，并进一步进行传送而到达管理装置6及交换机装置2a。到达交换机装置2a的逻辑端口 4002的广播数据包被物理端口 21a切断。另一方面，经由交换机装置5后的数据包经由物理端口 21a通过交换机装置2a到达交换机装置la，之后，到达管理装置6。此外，通过交换机装置2a到达交换机装置Ia的逻辑端口 4002的广播数据包被物理端口 Ila切断，不会向子网络200侧发送出。这样，设备8发送来的逻辑端口 4002的广播数据包经由交换机装置Ia到达交换机装置2a，被与子网络200相连接的物理端口切断，或者，经由交换机装置2a到达交换机装置la，被与子网络200相连接的物理端口切断。因此，能从子网络200侧的设备向干线网络10a侧的设备(管理装置6等)发送逻辑端口编号为4002的广播数据包，且能避免循环。
[0042]这样，本实施方式的网络系统中，子网络200侧的各设备利用逻辑端口 4001的广播数据包和逻辑端口 4002的广播数据包，使用两种路径向干线网络10a侧的设备(管理装置6等)发送数据包，因此，即使在路径上的交换机装置的任一处发生故障，也能使数据包到达。即，能提高网络的冗余性(耐故障性)。
[0043]另外，与实施方式2相同，也可以使干线网络为环状结构的网络。
[0044]此外，本实施方式中，对通过交换机装置Ia向干线网络10a侧的设备发送的广播数据包的逻辑端口编号、与通过交换机装置2a向干线网络10a侧的设备发送的广播数据包的逻辑端口编号不同的情况进行了说明。然而，也可以将通过各交换机装置的数据包的逻辑端口编号共通。例如，交换机装置Ia的物理端口 Ila及交换机装置2a的物理端口 21a中，在逻辑端口编号4001的数据包从子网络200侧到达的情况下使其通过，在从反方向到达的情况下对其进行切断。进一步地，交换机装置2a的物理端口 21a中，对于其他逻辑端口编号(但是，逻辑端口编号4000除外)的数据包，不管到达方向，全部都进行切断。
[0045]实施方式4
图8是表示实施方式4的网络系统的结构例的图。本实施方式中，对在列车内构建的网络系统进行说明。
[0046]本实施方式的网络系统包括干线网络102、和在两处与该干线网络102相连接的子网络200-1及200-2。干线网络201包括交换机装置1-1、1_2、2_1及2_2而构成，各交换机装置跨越多节车厢而设置。具体而言，交换机装置1-1及1-2设置于I号车，交换机装置2-1及2-2设置于2号车。
[0047]子网络200-1包括多台(4台)交换机装置(图8中，标记为SW装置)而构成，各交换机装置设置于I号车。子网络200-2包括多台(5台)交换机装置(SW)而构成，各交换机装置设置于2号车。这些子网络200-1及200-2如图所示那样为直线状网络。
[0048]干线网络102所具有的各交换机装置进行与构成实施方式I中说明的网络系统的干线网络的交换机装置相同的处理，防止广播数据包发生循环(广播风暴)。
[0049]例如，对于I号车的交换机1-1，与子网络200-1的设备相连接的物理端口中，切断从子网络200-1侧发送来的特定逻辑端口编号的数据包，使除此以外的数据包全部通过。此外，对于交换机装置1-2，与子网络200-1的设备相连接的物理端口中，使特定逻辑端口编号的数据包从干线网络102侧向子网络200-1侧通过，将除此之外的数据包全部切断。2号车中，交换机装置2-1进行与交换机装置1-1相同的处理，交换机装置2-2进行与交换机装置1-2相同的处理。由此，能获得与实施方式I的网络系统相同的效果。
[0050]与交换机装置1-1连接的管理装置6例如为列车信息管理装置。列车信息管理装置为收集列车信息并进行管理的装置，能监视车厢搭载设备的动作状态，并分别控制各设备的动作。列车信息管理装置对车厢搭载设备(与交换机装置相连接的设备，图8中省略了记载)定期发送状态数据请求信号，各设备在接收到该状态数据请求信号时，对管理装置6返回包含该设备的状态数据的响应信号。这样，列车信息管理装置定期与车厢搭载设备进行通信。另外，也可将管理装置6设置于I号车以外的车厢，还可将管理装置6设置于各车厢。作为车厢搭载设备，例如有显示装置、空调装置、制动装置等。
[0051]另外，对将实施方式I的网络系统构建在列车内的情况进行了说明，但也可将实施方式3的网络系统构建在列车内。此外，与实施方式2相同，也可以使干线网络102为环状结构的网络。虽示出了对每一车厢构建子网络的情况的示例，但也可以跨越多节车厢来构建。此外，也可以对单一车厢构建多个子网络。
[0052]这样，实施方式I?3中说明的网络系统构建在列车内，可用作为从车厢搭载设备收集各种信息(状态数据)的网络系统。
工业上的实用性
[0053]本发明用作为冗余结构的网络系统。
标号说明
[0054]I ?5、10、la、2a、l-l、l-2、2-l、2_2 交换机装置
6管理装置 7?9设备
ll、21、lla、21a 物理端口 100、101、100a、102 干线网络 200、200-1、200-2 子网络
【权利要求】
1.一种网络系统，其特征在于，包括: 将多个交换机装置组合而构成的干线网络；以及 子网络，该子网络由连接成直线状的多个交换机装置构成，且位于所述直线状的连接的两端的交换机装置与所述干线网络相连接， 构成所述干线网络的交换机装置所具有的物理端口中，与所述子网络相连接的两个物理端口中的一个即第I物理端口切断从特定方向到达的特定逻辑端口编号的数据包，而使其他数据包通过，该两个物理端口中的另一个即第2物理端口使从所述特定方向到达的所述特定逻辑端口编号的数据包通过，而将其他数据包切断。
2.如权利要求1所述的网络系统，其特征在于， 所述第I物理端口切断从子网络侧到达的所述特定逻辑端口编号的数据包， 所述第2物理端口使从干线网络侧到达的所述特定逻辑端口编号的数据包通过。
3.如权利要求1所述的网络系统，其特征在于， 使所述干线网络为环状结构的网络。
4.如权利要求1所述的网络系统，其特征在于， 所述第I物理端口切断从子网络侧到达的第I特定逻辑端口编号的数据包、以及从干线网络侧到达的第2特定逻辑端口编号的数据包， 所述第2物理端口使从所述干线网络侧到达的所述第I特定逻辑端口编号的数据包、以及从子网络侧到达的所述第2特定逻辑端口编号的数据包通过。
5.如权利要求1所述的网络系统，其特征在于， 所述干线网络及所述子网络设置在列车内。
6.如权利要求5所述的网络系统，其特征在于， 所述干线网络跨越列车的车厢间而设置， 所述子网络分别设置于各车厢。
【文档编号】H04L12/42GK104040958SQ201280066597
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年1月10日 优先权日:2012年1月10日
【发明者】重枝哲也 申请人:三菱电机株式会社