Ethernet バイパスによるトラフィック分散手法の提案 Ethernet Bypass Method for Load Balancing of Spanning Tree on Ethernet Network 三角真 1 山岡克式 1 Makoto MISUMI Katsunori YAMAOKA 東京工業大学 1 Tokyo Institute of Technology はじめに Ethernet において，Ethernet フレームのループ防止 を目的とした木構造のネットワークを作成するために， STP (Spanning Tree Protocol) IEEE 802.1D が広く利 用されている．しかし，STP は，一つの Layer 2 ネット ワークに 1 つしか木構造のネットワークを作成出来ない ため，トラフィックの集中する迂遠な経路を取る通信が， 発生する可能性がある． そこで，本研究では，単純な機能しか持たない Ethernet Switch により構築された Ethernet 網を対象として，STP で構成された木構造のネットワークには用いられず，待 機状態となっている Link を，特定の通信の迂回路とし て有効活用することで，トラフィック負荷分散を実現す る，Ethernet Bypass を提案する． 2 Ethernet における経路制御の問題点 小規模な STP ネットワークトポロジを示した図 1 にお いて，Node a と Node c が通信するとき，Link Z は STP により作成された木には用いられず，待機状態であるた め，迂遠な経路を通ることとなる．このとき，Ethernet Switch B で輻輳が発生すると，Link Z に十分な帯域が 有ったとしても，Node a と Node c の間で，通信に必要 な帯域を確保できない． これに対し，Ethernet において，STP を利用しない経 路設定手法として，Tagged-VLAN や，Ethernet フレー ムを Ethernet でカプセル化することによって，フロー毎 に経路を設定する手法が提案されている [1]．しかし，こ れらの両手法とも，通信網内の全ての Ethernet Switch が，これらの機能を有している必要があり，またこれら の機能を有する Ethrenet Switch は一般に高価である事 から，既存のネットワークに対する導入は容易でない． 3 提案手法 以上をふまえ，本研究では，Tagged-VLAN 等の機能を 持たない，単純な Ethernet Switch を用いて構築された Ethernet 網において，ある選択したノード対の通信に関 して，STP によって構成された木に採用されず，待機状 態となっている Link を，迂回路として利用する Ethenet Bypass を実現するために，迂回路に挿入する (図 2)，以 下の機能を有する EBN (Ethernet Bridge Node) を提案 する． • Bypass 対象ノードの ARP テーブルの操作． 1 • IP パケットの Ethernet アドレス変換． 図 1 STP によって作成されたネットワーク例 図 2 EBN の設置例 EBN で実現される，これらの挙動を，図 2 において， Node a から Node b にパケットを送信する例を用いて 説明する． EBN は，EBN p1 側に接続された Node a と，EBN p2 側に接続された Node c の通信を，Ethernet バイパスを 通して行うよう，Table of Bypass targets に設定されて いる．この時 EBN は，EBN の p1 から Node a 宛に， 送信元 IP アドレスが Node c で，送信元 MAC アドレ スが EBN の p1 を意味する，ARP 応答を送信する．す ると，Node a の ARP テーブルにおける Node c の IP アドレスは，EBN p1 の MAC アドレスに対応付けられ る．同様の事を，EBN p2 と Node c 間で行い，Node c の ARP テーブルにおける Node a の IP アドレスを， EBN p2 の MAC アドレスに対応付ける． この結果，Node a から送信される Node c 宛の IP パ ケットは，宛先 MAC アドレスが EBN p1 宛となるた め，Ethernet Switch A では，p2 ではなく, EBN p1 の 接続されている p3 に転送される．この，Node a が送 信したパケットが EBN に到着すると，EBN は，宛先 MAC アドレスを Node c の MAC アドレスに，送信元 MAC アドレスを EBN p2 の MAC アドレスに書き換 え，EBN p2 に送出し，Node c に到達する．このように して，EBN の指定したノード間の通信のみを，EBN 経 由でバイパスすることが可能である． 以上の制御により，単純な Ethernet Switch を用いて 構築された Ethternet 網において，トラフィック負荷の 分散が，実現可能である． 4 まとめ 本稿では，トラフィックの分散を目的とし，Ethernet で STP によって待機状態におかれている Link を有効 活用して，Ethernet Bypass を実現する，EBN を提案し た．今後，提案手法の実装と評価，及び，EBN から擬似 ARP 応答を送信するタイミングに関しての検討を行っ ていく予定である． 参考文献 [1] IEEE802.1Qay, “ Provider Backbone Bridge Traffic Engineering ”, http://www.ieee802.org/1/pages/802.1ay.html
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