CN101095316A - 通信系统以及通信方法 - Google Patents

Abstract

基节点(100)和基节点(101)从端口(1)和端口(2)发送在构成通信媒介(106)和通信媒介(107)的中继节点中广播的存活帧，并在每个端口监视存活帧的到达状态，平时，通过将与端口(1)和端口(2)相连的两个通信媒介虚拟成一个节点来扩大通信带宽，而当检测出故障时，仅使用与没有检测出故障的端口相连的通信媒介继续进行通信。

Description

通信系统以及通信方法

技术领域

本发明涉及实现高可靠性的通信系统，特别涉及如下的具有高可靠性的通信系统，所述通信系统在没有检测出故障的通常时刻，使用多条通信路径来发送数据帧，并通过扩大通信带宽来抑制阻塞，而在检测出故障时，仅使用没有检测出故障的通信路径来继续进行通信。

背景技术

近年来，计算机网络在社会的各个领域取得长足发展，不仅作为利用电子邮件的信息传递以及利用Web站点的信息公开的通信手段被广泛使用，还作为提供各种服务的基础设施而发挥着重要的社会作用。

在离不开计算机网络的当今社会中，由于构成网络的装置出现故障、通信电缆被切断等事故、或者因阻塞而造成通信带宽变窄等，而无法充分利用通信系统的事件给用户带来的影响是难以估量的。因此近年来，对于能够完善地对这些网络故障采取对策并具有高可靠性的计算机网络的需求大增。

作为实现具有高可靠性的网络的方法，一般使用预先确保多条通信路径的方法。当使用该方法时，在没有发生故障的平时，可通过将数据分散到多条通信线路来扩大通信带宽，从而减少发生阻塞的可能性。而在发生故障时，可通过将数据仅发送给没有发生故障的通信线路来继续进行通信。

以往提出有实现上述方法的各种技术。

例如，在IEEE发行的标准化文件IEEE802.3ad(“Link Aggregation”、IEEE802.3ad、IEEE、2000年(文献1))中使用被称为链路汇集(LinkAggregation)的技术，从而公开了实现抗故障性的提高和通信带宽的扩大的方法。

在该链路汇集中，通过多条链路连接相邻的两个节点，并将这些多条链路虚拟为一条链路来进行通信，即使这些链路中的某些链路发生故障不能进行通信，也可使用没有发生故障的其它链路继续通信。

而在没有发生故障的平时，可通过使用多条链路发送数据帧而将一条链路的通信带宽增大为全部链路的通信带宽从而增大数倍，由此可构建难以发生阻塞的网络。

作为其它方法，提出有使用下述路由协议的方法，即，在IETF发行的标准化文件RFC1771(Yakov Rekhter，Tony Li著、“A Border GatewayProtocol 4(BGP-4)”、RFC1771、IETF、1995年(文献2))中公开的BGP(Border Gateway Protocol，边界网关协议)以及同样在IETF发行的标准化文件RFC2328(John Moy著、“OSPF version 2”、RFC2328、IETF、1998年(文献3))中公开的OSPF(Open Shortest Path Fast，开放式最短路径优先协议)。

根据这样的路由协议，当检测出在通信路径中发生了故障时，可根据特定的计算法则求得新的通信路径，然后从发生故障的通信路径切换到重新求得的用于通信的通信路径上，由此，即使发生故障，也能继续进行通信。另外，通过将数据分散给预先准备的多条通信路径进行通信，也可扩大通信带宽。

另外，还提出有利用在IETF发行的标准化文件RFC1631(KjeldBorch Egevang、Paul Francis著、“The IP Network Address Translator”、RFC1631、IETF、1994年(文献4))中公开的NAT(Network AddressTranslator，网络地址转换)技术的方法。通过组合使用NAT技术和检测故障的方法，能够利用多条通信路径来传输数据。作为检测故障的方法，主要使用进行通信的节点相互收发监视包(例如PING包)，并根据监视包的未到达来检测故障的方法。

但是，在上述以往的方法中存在下述问题。

其一，基于链路汇集的技术仅适用于彼此相邻的两个节点之间，而不适用于具有多种拓扑的网络。

例如，当在进行通信的两个节点的通信路径上存在多个不同的中继节点，且相邻的节点之间通过多条链路相连时，能够通过使用链路汇集而给各个相邻节点之间的链路赋予高可靠性。

但是，即使提高了相邻节点之间的链路的可靠性，也会仅由于通信路径上的任一中继节点发生故障等事故而使进行通信的两个节点无法进行通信。

另外，由于链路汇集仅适用于彼此相邻的两个节点之间，因此，不能适用于进行通信的两个节点通过包括一个以上的中继节点的多条通信路径来连接的网络。

另外，当使用OSPF和BGP路由协议时，由于在检测通信路径上的故障方面要花费时间，因此，在检测出故障之前的这段时间无法继续进行通信。

并且，即使检测出故障，但由于在重新求得没有产生故障的通信路径方面要花费时间，因此，在通过从发生故障的通信路径切换到没有发生故障的通信路径而再次开始通信之前的这段时间，通信会中断。

另外，由于设定链路汇集需要具有关于链路汇集的详细且高深的知识，因此，一般用户难以进行设定，从而增大了错误设定的可能性，无法高效运用网络。

接着，在与NAT技术组合使用的故障检测方法中，即，在进行通信的节点通过收发将各自的对方节点指定为目的地的监视包(例如PING包)来检测通信路径上的故障的方法中，随着对方节点的数量的增大，所发送的监视包的数量也增多，因此，用于检测故障的处理负担非常大。

另外，由于需要设定所有对方节点的目的地地址，从而随着对方节点的数目的增大，所设定的项目的数目也增大，因此，增大了网络管理员错误设定的可能性。

发明内容

本发明是鉴于上述的以往技术所具有的问题而作出的，其目的在于提供一种通信系统，该通信系统在进行通信的基节点之间存在多条通信路径，并具有在各个通信路径上存在多个中继节点这样的多种拓扑的网络中，能够在平时抑制阻塞的发生，并能够在发生故障时继续进行通信，从而实现高可靠性。

另外，本发明的目的还在于提供一种在上述通信系统中，用于检测在进行通信的基节点之间的通信路径上的故障的方法。

另外，本发明的目的还在于提供一种设定简便的通信系统。

另外，本发明的目的还在于提供一种给装置的负担小的故障检测方法。

为了达到上述目的，本发明的特征在于，在进行通信的多个基节点与由一个以上的中继节点构成的多个通信媒介相连的通信系统中，所述基节点将所述多个通信媒介虚拟为一个节点。

另外，本发明的特征在于，在所述通信系统中，平时通过使用多条通信路径发送数据帧来扩大通信带宽，而当检测出故障时，仅使用没有检测出故障的通信路径继续进行通信。

另外，本发明的特征在于，在所述通信系统中，所述基节点相互收发存活帧，并通过监视从对方节点发送来的存活帧的到达状态来检测故障。

另外，本发明的特征在于，所述存活帧在构成所述通信媒介的中继节点中具有和广播同等效果的目的地地址。

附图说明

图1是本发明第一实施例的通信系统的结构示意图；

图2是第一实施例的通信系统的另一结构的示意图；

图3是第一实施例的通信系统中的基节点的结构示意图；

图4是虚拟端口设定表的示意图；

图5是转发数据库的示意图；

图6是通信状态管理数据库的示意图；

图7是本发明第二实施例的通信系统中的基节点的结构示意图；

图8是端口映射表的示意图；

图9是转发数据库的示意图；

图10是本发明第三实施例的通信系统的结构示意图；

图11是第三实施例的通信系统的另一结构的示意图；

图12是第三实施例的通信系统中的基节点的结构示意图；

图13是地址管理数据库的示意图；

图14是本发明第四实施例的通信系统的结构示意图；

图15是第四实施例的通信系统中的基节点的结构示意图；

图16是本发明第五实施例的通信系统中的基节点的结构示意图；

图17是本发明第六实施例的通信系统中的基节点的结构示意图；

图18是端口映射表的示意图；

图19是转发数据库的示意图；

图20是第六实施例的通信系统的另一结构的示意图；

图21是本发明第七实施例的通信系统中的基节点的结构示意图；

图22是第七实施例的通信系统中的基节点的另一结构的示意图；

图23是转发数据库的示意图；

图24是通信状态管理数据库的示意图；

图25是以太网(R)帧的帧格式的示意图；

图26是IP包的帧格式的示意图；

图27是转发数据库的示意图；

图28是在数据报中存储的以太网(R)帧的IP包的示意图；

图29是地址管理数据库的示意图；

图30是附加了VLAN标签的以太网(R)帧的帧格式的示意图；

图31是本发明第八实施例的通信系统中的基节点的结构示意图；

图32是VLAN识别码设定表的示意图；

图33是相对于主机的MAC地址和输出以太网(R)帧的实地址，用于登录赋予基节点的IP地址的数据库的示意图；

图34是本发明第九实施例的通信系统的结构示意图。

具体实施方式

(第一实施方式)

参照附图详细说明本发明的第一实施方式。

(通信系统的结构)

图1示出了本发明第一实施方式中的通信系统的结构。

图1所示的通信系统包括：两个基节点100和基节点101；由中继节点102构成的通信媒介106和由中继节点103构成的通信媒介107；以及两个主机，即主机104和主机105。

在这里，中继节点是构成通信媒介的节点，用于中转由基节点发送的数据帧并将其传输至预定的目的地。

另外，基节点是与通信媒介连接的节点，在属于基节点但没有连接通信媒介的接口上直接或经由一个以上的节点而布置有任意数目的主机，由主机和通信媒介发送的数据帧传输到预定的目的地。在图1中，主机104、105直接与基节点100、101的端口3相连接。

另外，在下面的说明中，将其动作被关注的基节点记为本节点，而将本节点以外的基节点记为对方节点。当简单地记为节点时，表示包括中继节点和基节点的全部节点。

基节点100、101以及中继节点102、103具有作为将从某些发送源发送的以太网(R)的数据帧(以下记为以太网(R)帧)传输给预定目的地的以太网(R)交换机的功能。

基节点100、101可通过具有安装了网络接口卡的计算机来实现下述的本发明的功能。

在此时的计算机中，既可以安装多个网络接口卡，使各个网络接口卡分别连接在每个通信媒介106～107上，也可以安装具有多个通信接口的单个网络接口卡，使各个通信接口与通信媒介106～107相连接。

另外，在安装多个网络接口卡的情况下，可形成为任意数目的通信媒介与各个网络接口卡相连接的结构。例如，在两个网络接口卡，三个通信媒介的情况下，可以构成为在一个网络接口卡上连接一个通信媒介，而在另一网络接口卡上连接另两个通信媒介的结构。

另外，主机104～105通过具有作为本发明基节点100～101的功能，可以构成为在不经由基节点100～101的情况下与通信媒介106和通信媒介107相连接的结构。

图1中，通信媒介在基节点100的端口1上连接着通信媒介106，通信媒介在端口2上连接着通信媒介107，在端口3上连接着主机104。

另外，通信媒介在基节点101的端口1上连接着通信媒介106，通信媒介在端口2上连接着通信媒介107，在端口3上连接着主机105。

虽然图1的基节点100～101上分别只连接有一个主机，但也可以像图2所示的作为通信系统的另一构成示例的基节点200那样，通过增加基节点的端口数来连接两个以上的主机。

另外，虽然主机104或主机105直接与基节点100或基节点101连接，但也可以像图2的主机203那样，经由一个以上的节点而连接在基节点200上。

连接基节点和通信媒介的链路以及连接基节点和主机的链路可以使用以太网(R)、ATM、帧中继、ADSL、FTTH、ISDN等链路。另外，这些链路的链路速度可以各不相同。

在图1所示的通信系统中，虽然两个通信媒介分别由一个中继节点构成，但也可以像图2所示的通信系统那样，由两个以上的中继节点构成。

(基节点的结构)

图3是表示图1中基节点100的结构的框图。

图3所示的基节点100(基节点101也相同)包括：输入端口301-1～3、下行链路检测部302-1～3、帧类型判断部303-1～3、帧交换机304、帧传输部305-1～3、输出端口306-1～3、具有存活帧(keep-alive frame)解析部308和转发数据库控制部309的帧解析部307、通信状态管理数据库310、转发数据库311、虚拟端口设定表312、具有存活帧发送部314的特殊帧发送部313、设定输入接口315、以及输出端口确定方式设定部316。

基节点100的输入端口301-1～3接收从主机104或中继节点102、103发送的以太网(R)帧，并将以太网(R)帧传输给帧类型判断部303-1～3。输入端口301-1～3分别对应于基节点100或基节点101的端口1～3。

当以太网(R)帧为存活帧时，帧类型判断部303-1～3将以太网(R)帧传输给存活帧解析部308，而当以太网(R)帧不是存活帧时，将以太网(R)帧传输给转发数据库解析部309和帧交换机304。

帧交换机304参照转发数据库311，并根据由输出端口确定方式设定部316指定的运算法则来确定以太网(R)帧的输出端口，然后向帧传输部305-1～3传输以太网(R)帧。

在输出端口确定方式设定部316设定用于帧交换机304确定输出端口的运算法则。输出端口确定方式设定部316由存活帧解析部308和下行链路检测部302-1～3来控制。

帧传输部305-1～3从输出端口306-1～3发送由帧交换机304传输的以太网(R)帧和由特殊帧发送部313的存活帧发送部314传输的存活帧。输出端口306-1～3分别对应于基节点100或基节点101的端口1～3。

下行链路检测部302-1～3监视各个端口的链路状态，并根据链路状态控制输出端口确定方式设定部316。

在转发数据库311中管理用于帧交换机304确定以太网(R)帧的输出端口的信息(目的地节点信息和输出端口信息)。

帧解析部307的转发数据库控制部309将所接收的以太网(R)帧的发送源节点信息和输入端口信息登录到转发数据库311中。

在虚拟端口设定表312中将连接在通信媒介上的端口对应地设定并存储为虚拟端口，其通过键盘或Telnet等设定输入接口315来进行设定。

基节点100可通过将设定在虚拟端口设定表312中的两个端口虚拟为一个端口，从而将与设定在虚拟端口设定表312中的两个端口相连的两个通信媒介虚拟成一个节点。

下面，将物理存在于节点中的端口记为实端口或物理端口，与虚拟端口设定表312中设定的两个实端口相对应的一个虚拟端口记为虚拟端口。当简单记为端口时，指的是实端口。

另外，将通过与设定在虚拟端口设定表312中的端口相连接而虚拟为一个节点的两个通信媒介记为虚拟节点。

图4示出的是基节点100的虚拟端口设定表312的一个示例。

在图4所示的虚拟端口设定表312中，端口1和端口2被设定成一个虚拟端口。由此，图1的基节点100可将连接在端口1和端口2上的两个通信媒介106和通信媒介107作为连接在一个虚拟端口上的一个虚拟节点来进行处理。

存活帧发送部314从设定在虚拟端口设定表312中的端口发送存活帧。

帧解析部307的存活帧解析部308通过存活帧的到达状态和记载在存活帧中的内容来监视通信状态，并根据通信状态控制输出端口确定方式设定部316。

通信状态管理数据库310由存活帧解析部308控制，并按照每一个对方节点来管理存活帧的到达状态。

(动作说明)

(以太网(R)帧的传输概述)

对在图1所示的本实施例的通信系统中从主机104向主机105发送以太网(R)帧时的动作进行说明。

从主机104发送的目的地为主机105的以太网(R)帧由节点100的端口3接收。

当基节点100没有检测出故障而正常工作时，基节点100利用后述的特定的运算法则来选择端口1或端口2中的某一端口，然后从所选的端口发送以太网(R)帧。

当从基节点100的端口1发送时，经由中继节点102，然后在基节点101的端口1接收。而当从基节点100的端口2发送时，经由中继节点103，然后在基节点101的端口2接收。

基节点101将在端口1或端口2接收的以太网(R)帧从端口3发送到主机105。

另外，例如当在端口1没有检测出故障，但在端口2检测出故障时，基节点100可以通过仅从端口1发送从主机104发送来的以太网(R)帧而在不中断的情况继续进行通信。

之后，当检测出基节点100的端口2故障已恢复时，再次使用端口1和端口2中的任一个来传输以太网(R)帧。

(以太网(R)帧的传输详情)

下面说明制作传输以太网(R)帧时所参照的转发数据库311的顺序和平常传输以太网(R)帧的顺序。

(转发数据库的制作顺序)

下面说明制作转发数据库311的顺序。

转发数据库311由转发数据库控制部309作成，在帧交换机304确定以太网(R)帧的输出端口时用于参考。

在基节点100的输入端口301-1～3(图1中的端口1～端口3)接收的以太网(R)帧由帧类型判断部303-1～3传输给转发数据库控制部309和帧交换机304。

当转发数据库311中没有关于所接收的以太网(R)帧的发送源的信息时，转发数据库控制部309将该以太网(R)帧的发送源MAC地址登录到转发数据库311的目的地节点信息(目的地节点识别码)中，并将该以太网(R)帧的输入端口登录到转发数据库311的输出端口信息中。

在本实施例中，用于将两个实端口虚拟为一个虚拟端口，因此，可以针对转发数据库311的一个目的地节点信息而登录输出端口1和输出端口2这两个输出端口信息。

当登录到转发数据库311中的端口是设定在虚拟端口设定表312中的端口时，将设定在虚拟端口设定表312中的两个端口中的一个登录为输出端口1，另一个登录为输出端口2。

至于设定在虚拟端口设定表312中的两个端口登录为输出端口1和输出端口2中的哪一个，预先对此进行确定，使得登录到输出端口1和输出端口2的端口按照每一转发数据库311的目的地节点信息而互不相同。

例如，参照图5所示的基节点100的转发数据库311来说明下述情况，即，当基节点100在端口2接收从主机105发送来的以太网(R)帧时，转发数据库311中不存在关于所接收的以太网(R)帧的发送源的信息，将关于主机105的信息登录到转发数据库311中的情况。

在转发数据库311的目的地节点信息中登录主机105的MAC地址。

另外，由于作为以太网(R)帧的输入端口的端口2被设定在图4所示的基节点100的虚拟端口设定表312中，因此，将登录在虚拟端口设定表312中的端口1和端口2双方登录到转发数据库311的两个输出端口信息中。

此时，在图5的转发数据库311中，预先确定在输出端口信息的输出端口1中登录端口1，在输出端口2中登录端口2，如此将其登录到图5的主机105的输出端口信息中。

当转发数据库311中登录的端口没有设定在虚拟端口设定表312中时，在输出端口1和输出端口2双方登录相同的端口(在图5的示例中为端口3)。

例如，参照图5所示的基节点100的转发数据库311来说明登录关于主机104的信息的顺序。

由于从主机104发送来的以太网(R)帧由没有登录在图4的虚拟端口设定表312中的端口3来接收，因此，在主机104的输出端口1和输出端口2双方中登录端口3。

下面说明将关于从一个发送源向多个目的地传输以太网(R)帧的广播传输和多播传输的信息登录到转发数据库311中的情况。

对于在广播传输和多播传输的输出端口信息中登录多个端口这一点，和从某一个发送源向一个目的地传输以太网(R)帧的单播传输的情况不同。

当广播传输或多播传输以太网(R)帧时，为了防止以太网(R)帧循环，从登录到输出端口信息的端口中的以太网(R)帧的输入端口之外的端口传输以太网(R)帧。

首先说明将关于广播传输的信息登录到转发数据库311中的顺序。

在转发数据库311的目的地节点信息中登录广播MAC地址。

另外，在转发数据库311的输出端口1中登录设定在虚拟端口设定表312中的两个端口中的一个以及没有设定在虚拟端口设定表312中的所有端口。

在转发数据库311的输出端口2中登录设定在虚拟端口设定表312中的两个端口中的另一个以及没有设定在虚拟端口设定表312中的所有端口。

接着说明将关于多播传输的信息登录到转发数据库311中的顺序。

在转发数据库311的目的地节点信息中登录多播MAC地址。

另外，在转发数据库311的输出端口1中登录设定在虚拟端口设定表312中的两个端口中的一个以及没有设定在虚拟端口设定表312中的端口。

在转发数据库311的输出端口2中登录设定在虚拟端口设定表312中的两个端口中的另一个以及没有设定在虚拟端口设定表312中的端口。

当向转发数据库311登录关于广播传输或多播传输的信息时，和前述的单发广播时的情况相同，设定在虚拟端口设定表312中的两个端口被预先确定登录到输出端口1和输出端口2中的哪一个中，使得登录到输出端口1和输出端口2中的端口按照每一目的地节点信息而互不相同。

并且，虽然在本实施例中描述了将关于单播传输和广播传输以及多播传输的输出端口信息登录到转发数据库311中的示例，但为了更加高速地参照转发数据库311，每种传输方法也可以使用多个转发数据库。

(平时的以太网(R)帧的传输)

下面说明基节点100在平时(正常动作时)传输以太网(R)帧的顺序。

帧交换机304参照转发数据库311，取得从帧类型判断部303-1～3传输来的关于以太网(R)帧的目的地MAC地址的输出端口信息(输出端口1和输出端口2)。

当获取输出端口信息失败时，参照转发数据库311的关于广播传输的输出端口信息。

下面说明帧交换机304确定以太网(R)帧的输出端口的顺序。

由于帧交换机304在没有检测出故障和检测出故障时确定以太网(R)帧的输出端口的方法不同，因此，可以根据输出端口确定方式设定部316的设定来改变输出端口的确定方法。

在本实施例中，作为帧交换机304确定以太网(R)帧的输出端口的方式有下述的三种，

(1)根据特定的运算法则来选择输出端口1和输出端口2中的某一个；

(2)选择输出端口1；

(3)选择输出端口2；

现说明定义上述三种方式的情况。

存活帧解析部308和下行链路检测部302-1～3按照检测故障的顺序，如后所述，当没有检测出故障时，在输出端口确定方式设定部316中设定(1)方式，当检测出故障时，设定(2)或(3)方式。

具体来说，可以对三种方式分配各自不同的数值，并根据故障的检测状况而在输出端口确定方式设定部316中设定适当的数值。

在本实施例中，对上述的(1)、(2)、(3)方式分别分配“1”、“2”、“3”整数值，并通过在输出端口确定方式设定部316中设定“1”、“2”、“3”整数值来改变帧交换机304确定输出端口的方法。

下面，分单播传输、广播传输以及多播传输来说明平时帧交换机304确定输出以太网(R)帧的端口的顺序。

先说明平时单播传输以太网(R)帧的顺序。

在检测不出故障的平时，帧交换机304以前述的方式(1)确定输出端口。

作为选择输出端口1和输出端口2中的某一个的运算法则，可以使用轮询或者加权轮询等运算法则。

当使用加权轮询时，分配给各个端口的权重可以根据基节点100和通信媒介106～107之间的链路速度、通信带宽、延迟等参数来设定。

另外，也可以通过使用容纳在以太网(R)帧的有效载荷中的信息，如目的地MAC地址、发送源MAC地址等以太网(R)帧的报头信息，或目的地IP地址或发送源IP地址等IP包的报头信息，或者通过使用将这些信息组合起来的信息进行混列来选择输出端口的方法。

下面说明平时对以太网(R)帧进行广播传输和多播传输的顺序。

当以太网(R)帧的输入端口被设定在虚拟端口设定表312中时，根据后述的理由，选择输出端口1和输出端口2中的包含输入端口的输出端口信息。

这是为了将以太网(R)帧发送给设定在虚拟端口设定表312中的端口中输入端口之外的端口以防止发生循环。

例如，参照图5所示的基节点100的转发数据库311来说明基节点100在端口1中接收广播帧时的动作。

该情况下，帧交换机304选择包含作为广播帧输入端口的端口1的输出端口1，并将广播帧传输给输入端口之外的所有端口(在这里只有端口3)。

当以太网(R)帧的输入端口没有被设定在虚拟端口设定表312中时，和单播传输的情况相同。

如上所述，当从虚拟端口发送以太网(R)帧时，将数据帧分散发送给设定在虚拟端口设定表312中的两个端口，由此防止了数据帧集中流到一条通信路径上，从而能够实现阻塞的发生概率低、可靠性高的通信系统。

(检测故障时的以太网(R)帧的传输)

下面说明基节点100～101检测故障的顺序以及检测故障时传输以太网(R)帧的顺序。

(根据存活帧检测故障)

下面说明基节点100检测故障的顺序。

参照附图说明图1中基节点100～101通过相互收发存活帧来检测基节点100～101的故障、或者中继节点102～103的故障、或者因切断各个节点间的链路而发生的故障的顺序。

基节点100～101从与通信媒介106～107相连的两个端口广播存活帧，并通过与通信媒介106～107相连的两个端口来接收从对方节点发送来的存活帧。

基节点100～101的每一端口监视从对方节点发送来的存活帧的到达状态，当检测到存活帧没有在预先设定的特定时间内到达，则检测到有故障发生。

另外，当存活帧重新在预定的特定时间内到达存活帧没有到达的端口时，则基节点100～101判断为故障消除。

下面通过收发存活帧，分存活帧的发送和存活帧的接收来说明检测故障的顺序。

(存活帧的发送)

首先叙述基节点100发送存活帧的顺序。

基节点100的存活帧发送部314从虚拟端口设定表312中所设定的两个端口向对方节点反复发送存活帧。

发送存活帧的时间间隔(预先设定的特定时间)越短，就越能在短时间内检测出故障。

在这里对存活帧进行详细说明。

在本实施例中，对使用具有图25所示以太网(R)的帧格式的数据帧(以太网(R)帧2500)来实现存活帧的情况进行说明。

与以下说明相同，也能够使用以太网(R)以外的帧格式的数据帧来实现存活帧。

在存活帧的目的地MAC地址2501中储存有具有在中继节点102～103中和广播MAC地址同等效果的MAC地址，使得基节点100～101可识别存活帧，并向所有的对方节点传输存活帧。

在本实施方式中，基节点并不只有基节点100和基节点101这两个，由于没有广播存活帧的效果明显，因此，也可以在存活帧的目的地MAC地址2501中存储对方节点的MAC地址。

但在后述的第三实施例以后的实施例中，由于多个基节点连接在通信媒介上，因此，通过使用和广播MAC地址同等效果的MAC地址，可以获得不必向每一个对方节点发送存活帧的优点。

作为存活帧的目的地MAC地址2501的示例，可以使用使中继节点102～103将存活帧识别为未知单播帧的MAC地址。

下面说明在存活帧的目的地MAC地址2501中使用使中继节点102～103识别为未知单播帧的MAC地址的情况。

在存活帧的发送源地址2502中存储有发送存活帧的、例如基节点100的MAC地址。

在存活帧的以太网(R)属性信息2503中存储有存活帧的数据长度或类型值。

在存活帧的有效载荷2504中存储有制作以太网(R)帧所必须的最小数据长度部分的空信息。

另外，在有效载荷2504中存储有存活帧的发送源节点信息和通信状态信息，因此，可在基节点100和基节点101之间进行通信。

存活帧的FCS2505存储根据预定的计算方法所计算出的数值。

在这里，参照图1说明从基节点100发送来的存活帧经由中继节点102或中继节点103传输给基节点101时的动作。

基节点100从虚拟端口设定表312中所设定的端口1和端口2发送存活帧。由于在端口1中接收存活帧的中继节点102和中继节点103将存活帧识别为未知单播帧，因此，从接收存活帧的端口1以外的所有端口(端口2)发送存活帧。由中继节点102和中继节点103广播的存活帧在基节点101的端口1和端口2被接收。

从基节点101发送的存活帧传输给基节点100时的动作也是一样的。

(存活帧的接收，通信状态管理数据库的制作)

下面说明基节点100通过通信状态管理数据库310来管理存活帧的到达状态的顺序。

下面，作为存活帧的到达状态，对定义接收状态和未到达状态这两个状态的情况进行说明。

将接收存活帧之后到经过预先设定的特定时间之前的状态定义为接收状态，将经过了预先设定的特定时间，还没有接收到存活帧的状态定义为未到达状态。另外，将一次也没有收到存活帧的状态也定义为未到达状态。

当从某对方节点发送来的存活帧向某端口的到达状态变成未到达状态时，存活帧解析部308判断为该对方节点发生故障、或者该对方节点和变成未到达状态的端口之间的通信路径上的中继节点发生故障、或者因切断各个节点之间的链路而发生故障。

上述的特定时间可以在考虑了存活帧的发送间隔或存活帧的传输时间因延迟等影响而发生了变动的情况下进行设定。

在基节点100的输入端口301-1～3接收的存活帧通过帧类型判断部303-1～3传输给存活帧解析部308。

当以没有设定在虚拟端口设定表312中的端口接收存活帧时，在通过设定输入接口315来手动设定虚拟端口设定表312的情况下，存活帧解析部308舍弃存活帧。

当自动设定虚拟端口设定表312时，存活帧解析部308将存活帧的输入端口自动登录到虚拟端口设定表312中。

在后一种情况下，由于通过仅设定图1的基节点100和基节点101中任一个的虚拟端口设定表就能设定另一个的虚拟端口设定表，因而具有能够降低网络管理员错误设定的概率的优点。

存活帧解析部308将所接收的存活帧的发送源节点信息(例如，作为对方节点的基节点识别码的MAC地址)登录到后述的通信状态管理数据库310中，同时开始监视存活帧向输入端口的到达状态。

当关于该节点的信息已经存在于通信状态管理数据库310中时，更新内容，并监视存活帧的到达状态。

通信状态管理数据库310是用于按每一存活帧的发送源节点(对方节点)来管理存活帧向虚拟端口设定表312中设定的所有端口的到达状态的数据库。

图6示出的是基节点100的通信状态管理数据库310的一个示例。

在通信状态管理数据库310中，与发送源节点信息(例如，作为对方节点的基节点识别码的MAC地址)对应地将表示端口到达状态的信息设定为“接收状态”或“未到达状态”。

在与图6所示的登录到通信状态管理数据库310中的发送源节点(基节点101)信息相对的表示端口到达状态的信息中，端口1为“接收状态”是表示端口1在接收到从基节点101发送来的存活帧之后，到经过某一预定时间之前的状态。

另外，端口2为“未到达状态”是指端口2没有接收到从基节点101发送来的存活帧，或者是指在接收到存活帧之后经过了某一特定时间还没有接收到从基节点101发送来的存活帧。

在通信状态管理数据库310中，当相对于关于某基节点的信息(发送源节点信息)所表示的端口到达状态的信息全部为未到达状态时，存活帧解析部308判断该基节点与通信系统脱离了，然后从通信状态管理数据库310中删除关于该基节点的信息，之后停止监视从该基节点发送来的存活帧的到达状态。

如上所述，可通过监视从对方节点发送来的存活帧的到达状态来检测故障。

(存活帧未到达时的传输)

下面说明当存活帧解析部308检测出存活帧未到达状态时传输以太网(R)帧的顺序。

在通信状态管理数据库310中，当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是在虚拟端口设定表312中所设定的两个端口中的一个为未到达状态，而在另一个为接收状态时，存活帧解析部308将输出端口确定方式设定部316的值变成“2”(选择输出端口1)或“3”(选择输出端口2)，使得帧交换机304使用转发数据库311的两个输出端口信息中登录了接收状态的端口的输出端口信息来进行以太网(R)帧的传输。

例如，在图6所示的通信状态管理数据库310中，从基节点101发送来的存活帧的到达状态，是在端口1为接收状态，而在端口2为未到达状态。

因此，存活帧解析部308将输出端口确定方式设定部316的值变成“2”，使得帧交换机304使用在图5的转发数据库311中登录了端口1的输出端口1来进行以太网(R)帧的传输。

在通信状态管理数据库310中，当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是所有端口重新成为接收状态时，存活帧解析部308将输出端口确定方式设定部316的值变成“1”，使得帧交换机304通过某特定的运算法则选择转发数据库311的输出端口1和输出端口2中的某一个来进行传输。

在通信状态管理数据库310中，当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是所有端口为未到达状态时，存活帧解析部308将输出端口确定方式设定部316的值变成“1”，使得和平时相同，通过特定的运算法则选择转发数据库311的输出端口1和输出端口2中的某一个来进行传输。

或者，可以在入口的输出端口1和输出端口2双方中登录舍弃以太网(R)帧的特别的端口编号，其中所述入口在转发数据库311的输出端口信息中登录了在虚拟端口设定表312中设定的端口。

或者，也可以删除入口，该入口在转发数据库311的输出端口信息中登录了在虚拟端口设定表312中设定的端口。

如上所述，可以通过存活帧的到达状态检测故障，并通过改变输出端口确定方式设定部316来仅使用没有检测出故障的通信线路来继续进行通信。

除了以上所说明的，也可以使用下述方法来继续进行通信。

在通信状态管理数据库310中，当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是在虚拟端口设定表312中所设定的两个端口中的一个为未到达状态，而另一个为接收状态时，存活帧解析部308将登录在转发数据库311的输出端口信息中的未到达状态的端口转换成接收状态的端口。

例如，对如图6的通信状态管理数据库310所示，从基节点101发送来的存活帧的到达状态在端口1为接收状态，而在端口2为未到达状态时的动作进行说明。

存活帧解析部308将图5的转发数据库311中登录到基节点101的MAC地址、主机105的MAC地址、广播MAC地址、以及多播MAC地址的输出端口2中的端口2转换成端口1。

此时，存活帧解析部308不改变输出端口确定方式设定部316的值，保留其值“1”不变(根据某特定运算法则确定输出端口1～2中的某一个)。

如上所述，由于通过改变转发数据库311的内容，帧交换机304选择输出端口1和输出端口2中的任一个都不会将检测出故障的端口1选择为输出端口，因此，基节点100可以只使用没有检测出故障的端口2来继续进行通信。

在通信状态管理数据库310中，当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是所有端口重新成为接收状态时，可以将转发数据库311所置换的端口转换成从未到达状态变成接收状态的端口，从而使转发数据库311返回平时的最初状态。

在通信状态管理数据库310中，当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是所有端口为未到达状态时，可进行与前述的改变输出端口确定方式设定部316的方法相同的处理。

如上所述，可以通过检测存活帧的到达状态并改变转发数据库311来使用没有检测出故障的通信路径继续进行通信。

(下行链路检测时的传输)

下面说明下行链路检测部302-1～3检测端口的下行链路时的动作。

当下行链路检测部302-1～3在虚拟端口设定表312中所设定的两个端口中检测下行链路时，与存活帧变成未到达状态时一样，将输出端口确定方式设定部316的值变成“2”(选择输出端口1)或“3”(选择输出端口2)，使得帧交换机304使用转发数据库311的两个输出端口信息中的包含下行链路的端口的输出端口信息来进行以太网(R)帧的传输。

当下行链路检测部302-1～3在虚拟端口设定表312中所设定的所有端口中检测下行链路时，将输出端口确定方式设定部316的值变成“1”，使得通过特定的运算法则来选择转发数据库311的输出端口1和输出端口2中的某一个来进行传输。

或者，由于不能使用虚拟端口设定表312中所设定的端口进行通信，因而帧交换机304也可以将输出端口为虚拟端口设定表312中所设定的端口的以太网(R)帧舍弃。

或者，也可以删除在转发数据库311的输出端口信息中登录了虚拟端口设定表312中所设定的端口的入口。

除了上述以外，和存活帧未到达时的以太网(R)帧的传输方法相同，将输出端口确定方式设定部316的值设为“1”，并将转发数据库311中为未到达状态的端口转换成接收状态的端口，从而可通过将接收状态的端口选择为输出端口而仅使用没有检测出故障的端口来继续进行通信。

当端口下行链路时，由于存活帧解析部308检测出因存活帧的未到达而发生的故障，因此，下行链路检测部302-1～3不是必需的。

但是，存活帧解析部308在识别存活帧的未到达状态之前需要一定时间，但下行链路检测部302-1～3在检测端口的下行链路后会立即采取对策。

在第一实施方式中，虽然基节点100与两个通信媒介106～107连接，但也可以通过增大能够登录到转发数据库311中的输出端口信息的数目以及增加输出端口确定方式设定部316所能够指定的运算法则，从而可应用于基节点100与三个以上的通信媒介相连接的通信系统。

例如，对两个基节点与三个通信媒介相连的通信系统的情况进行说明。

此时，转发数据库可以登录输出端口1、输出端口2以及输出端口3这三个输出端口信息，并且输出端口确定方式设定部可根据发生故障的状况指定以下所示的七个运算法则。

(1)根据某特定的运算法则选择输出端口1～3中的某一个；

(2)根据某特定的运算法则选择输出端口1或输出端口2中的某一个；

(3)根据某特定的运算法则选择输出端口2或输出端口3中的某一个；

(4)根据某特定的运算法则选择输出端口3或输出端口1中的某一个；

(5)选择输出端口1；

(6)选择输出端口2；

(7)选择输出端口3。

如上所述，本实施例中所用的方法也可适用于基节点所连接的通信媒介的数目有所增加的场合。

(第二实施例)

参照附图详细说明本发明的第二实施例。

在第二实施例中叙述一种提供使用端口映射表、并具有高可靠性的通信系统的方法。

(通信系统的结构)

由于第二实施例中的通信系统结构和图1所示的第一实施例中的通信系统结构相同，因此省略说明。

(基节点的结构)

图7是示出第二实施例中的基节点100～101的结构框图。

第二实施例中的基节点100(基节点101也相同)的结构在基节点100具有端口映射表701和端口转换部702这一点上和第一实施例不同。

通过端口映射表701向虚拟端口设定表312中设定的虚拟端口分配作为用于专门识别该虚拟端口的信息的端口编号，基节点100可与处理实节点一样来处理虚拟节点。

图8示出了基节点100的端口映射表701的一个示例。

在图8的端口映射表701中，向在图4的虚拟端口设定表312中登录了端口1和端口2的虚拟端口分配作为端口编号的端口11。基节点100可通过指定端口11来指定虚拟端口。

端口转换部702将转发数据库700的输出端口信息中所包含的虚拟端口转换为在端口映射表701中登录为虚拟端口的两个端口中的任一个端口。

另外，在第二实施例中，下行链路检测部302-1～3控制端口映射表701这一点和存活帧解析部308控制端口映射表701这一点与第一实施例不同。

(动作的说明)

下面说明从主机104向主机105发送以太网(R)帧时的动作。

在第二实施例中，图1的基节点100传输从主机104发送的发给主机105的以太网(R)帧时的动作和第一实施例中的动作基本相同，因此下面仅描述不同点。

(转发数据库的制作)

首先说明制作转发数据库700的顺序。

在第二实施例中，转发数据库700相对一个目的地节点信息具有一个输出端口信息，并将由端口映射表701分配给虚拟端口的端口编号登录到转发数据库700的输出端口信息中。

图9示出的是基节点100的转发数据库700的一个示例。

例如，参照图9说明将关于主机104和主机105的信息登录到转发数据库700时的动作。

如图4的虚拟端口设定表312所示，在基节点100的虚拟端口中设定有端口1和端口2。

另外，如图8的端口映射表701所示，给虚拟端口分配有虚拟编号11。

当在端口3接收从主机104发送来的以太网(R)帧时，基节点100将主机104的MAC地址登录到转发数据库700的目的地节点信息中，并将端口3登录到输出端口信息中。

当在端口1接收到从主机105发送来的以太网(R)帧时，基节点100将主机105的MAC地址登录到转发数据库700的目的地节点信息中。

另外，由于作为以太网(R)帧的输入端口的端口1被设定为虚拟端口设定表312的虚拟端口，因此，转换为在图8的端口映射表701中被分配给虚拟端口的端口11，并登录到转发数据库700的输出端口信息中。

(平时的以太网(R)帧的传输)

下面说明平时传输以太网(R)帧的顺序。

帧交换机304参照转发数据库700，取得关于以太网(R)帧的目的地MAC地址的输出端口信息。

当获取输出端口信息失败时，获取关于转发数据库700的广播传输的输出端口信息。

下面，分单播传输、广播传输以及多播传输来叙述传输以太网(R)帧的顺序。

先说明单播传输以太网(R)帧时的情况。

当登录到参照转发数据库700而取得的输出端口信息中的端口为虚拟端口时，帧交换机304通过端口转换部702，将虚拟端口转换为登录到端口映射表701上的实端口中的一个，然后从经过转换的实端口发送以太网(R)帧。

可使用在第一实施例中帧交换机304选择转发数据库700的输出端口1和输出端口2中的某一个时所使用的运算法则来作为端口转换部702从登录到端口映射表701中的实端口中选择一个实端口的运算法则。

当登录到转发数据库700的输出端口信息中的端口不是虚拟端口时，从该端口发送以太网(R)帧。

例如，参照图8和图9说明基节点100传输发给主机105的以太网(R)帧时的动作。

帧交换机304参照图9的转发数据库700，作为输出端口取得端口11。由于端口11是虚拟端口，因此，参照图8的端口映射表701取得登录到虚拟端口(端口11)中的实端口(端口1和端口2)。帧304根据某一特定的运算法则将端口1和端口2中某一个选择为输出端口，然后从所选择的端口发送以太网(R)帧。

下面说明广播传输或者多播传输以太网(R)帧时的情况。

当登录到转发数据库700的输出端口信息中的端口包括以太网(R)帧的输入端口时，为了防止以太网(R)帧循环，帧交换机304从输出端口信息中删除该端口。

但是，当以太网(R)帧的输入端口是登录到端口映射表701中的端口时，在将输入端口转换为虚拟端口之后再进行上述处理。

当登录到转发数据库700的输出端口信息中的端口中包括虚拟端口时，帧交换机304在通过端口转换部702将虚拟端口转换为一个实端口之后，从登录到输出端口信息中的所有端口发送以太网(R)帧。

如上所述，通过将在端口映射表701中分配给虚拟端口的端口编号登录到转发数据库700的输出端口信息中，从而可从在虚拟端口设定表312中登录到虚拟端口中的一个以上的实端口传输以太网(R)帧。

(检测故障时的以太网(R)帧的传输)

下面说明当基节点100检测故障时传输以太网(R)帧的顺序。

(根据存活帧检测故障)

在本实施例中，由于基节点100通过收发存活帧来检测故障的顺序和第一实施例相同，因此省略说明。

(存活帧未到达时的以太网(R)帧的传输)

下面说明存活帧的到达状态为未到达状态时的动作。

当存活帧的到达状态是在虚拟端口设定表312中设定的两个端口中的一个为未到达状态，而在另一个为接收状态时，存活帧解析部308从端口映射表701中删除变为未到达状态的端口。

例如，参照图8所示的基节点100的端口映射表701来说明从基节点101发送的存活帧的到达状态为在基节点100的端口2变成未到达状态时的动作。

此时，存活帧解析部308从端口映射表701中删除端口2。因此，端口映射表701中仅登录有端口1。

当存活帧的到达状态为未到达状态的端口接收存活帧而变成接收状态时，存活帧解析部308在端口映射表701中追加变成接收状态的端口。

当存活帧的到达状态为虚拟端口设定表312中设定的所有端口都变成了未到达状态时，与平时一样，将虚拟端口设定表312中设定的所有端口设定在端口映射表701中。

或者，也可以将舍弃以太网(R)帧那样的特别的端口编号设定在端口映射表701中。

如上所述，基节点100可通过仅将没有检测出故障的端口登录到端口映射表701中而继续进行通信。

(下行链路检测时的以太网(R)帧的传输)

下面说明基节点100检测下行链路时的动作。

当下行链路检测部302-1～3检测端口的下行链路时，与存活帧变成未到达状态时一样，从端口映射表701中删除下行链路的端口。

通过监视端口的链路状态，存活帧解析部308能够比识别存活帧的未到达状态更为迅速地改变端口映射表701。

如上所述，能够通过使用下述方法来提供与第一实施例相同的、具有高可靠性的通信系统，其中所述方法是通过端口映射表701向虚拟端口分配端口编号，然后将虚拟端口的端口编号登录到转发数据库700的输出端口信息中的方法。

(第三实施例)

参照附图详细说明本发明的第三实施例。

在第三实施例中说明在三个以上的基节点与通信媒介相连的通信系统中实现高可靠性的方法。

(通信系统的结构)

图10示出了第三实施方式中的通信系统的结构。

第三实施例中的通信系统结构在三个基节点100、101、1000与两个通信媒介106通信媒介、107相连这一点上与第一和第二实施例不同。基节点1000在端口1和中继节点102相连，在端口2和中继节点103相连，在端口1和主机1001相连。

虽然在图10所示的通信系统中是基节点100、基节点101以及基节点1000这三个基节点与通信媒介106～107相连，但也可以是两个以上任意数目的基节点和通信媒介106～107相连的通信系统。

另外，虽然在图10所示的通信系统中，通信媒介106～107由一个中继节点构成，但也可以像图11所示的通信系统那样由多个中继节点构成。

(基节点的结构)

图12是表示第三实施例中的基节点100、基节点101以及基节点1000的结构的框图。

第三实施例中的基节点100(基节点101、1000也相同)的结构在具有地址管理数据库1200这一点上和第二实施例的结构不同。

地址管理数据库1200用于管理直接或经由一个以上的节点连接在属于对方节点且不与通信媒介106～107相连的端口上的所有主机与对方节点的对应关系。

在本实施例中，地址管理数据库1200可通过使用键盘或Telnet等设定输入接口315来手动设定。

图13示出的是基节点100的地址管理数据库1200的一个示例。在这里，分别与作为基节点100的对方节点信息的基节点101的MAC地址和基节点1000的MAC地址对应地设定作为主机105和主机1000的节点识别码的MAC地址。

由图13的地址管理数据库1200可知，主机105连接在基节点101上，主机1001连接在基节点1000上。

另外，第三实施例在存活帧解析部308控制转发数据库1201这一点上与第二实施例不同。

(动作说明)

下面说明从主机104向主机105传输以太网(R)帧的顺序。

(平时以太网(R)帧的传输)

在第三实施例中，基节点100平时传输从主机104发送的发给主机105的以太网(R)帧的顺序和第二实施例相同，因此省略说明。

(检测故障时的以太网(R)帧的传输)

下面说明当检测故障时，基节点100传输从主机104发送的发给主机105的以太网(R)帧时的动作。

由于第三实施例中根据存活帧的收发来检测故障的顺序和第一实施例相同，因此省略说明。

(存活帧未到达时的以太网(R)帧的传输)

下面说明存活帧的到达状态为未到达状态时的动作。

当在通信状态管理数据库310中存活帧的到达状态是在虚拟端口设定表312中设定的两个端口中的一个为未到达状态，而在另一个为接收状态时，存活帧解析部308将后述的登录到转发数据库1201的输出端口信息中的虚拟端口转换为接收状态的实端口。

仅需要对与连接在未到达状态的存活帧的发送源节点上的所有主机的通信有关的转发数据库1201的信息进行上述的转换处理。

具体来说，对下述信息进行上述处理，所述信息包括：存活帧为未到达状态的发送源节点的输出端口信息、与通过地址管理数据库1200而与其发送源节点关联的主机有关的输出端口信息、与广播传输有关的输出端口信息、以及与多播传输有关的输出端口信息。

例如，参照图23所示的基节点100的转发数据库1201来说明从基节点101发送的存活帧在端口1为接收状态，而在端口2为未到达状态时的情况。

基节点100的存活帧解析部308将图23的转发数据库1201中登录到基节点101的输出端口信息中的虚拟端口的端口11转换成接收状态的端口1。

另外，也对转发数据库1201的输出端口信息中与通过基节点100的地址管理数据库1200而与基节点101关联的主机105、广播MAC地址、以及多播MAC地址对应的输出端口信息进行与上述相同的处理。

当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态从在虚拟端口设定表312中设定的两个端口中的一个为未到达状态、在另一个为接收状态变成在两个端口为接收状态时，存活帧解析部308将登录到转发数据库1201的输出端口信息中的端口中的、被设定在虚拟端口设定表312中的端口转换为虚拟端口。

在前述的示例中，当在基节点100的端口2重新接收从基节点101发送来的存活帧时，基节点100将登录到转发数据库1201的基节点101的输出端口信息中的端口1转换成虚拟端口的端口11。

当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是在虚拟端口设定表312中设定的所有端口为未到达状态时，如前所述，存活帧解析部308从通信状态管理数据库310中删除关于该对方节点的信息，并停止监视从该对方节点发送来的存活帧的到达状态。

或者，也可以将登录在转发数据库1201的输出端口信息中的端口中的、被设定在虚拟端口设定表312中的端口转换成虚拟端口。

或者，也可以转换成舍弃以太网(R)帧这样的特别的端口编码。

并且，虽然上述状态满足后述的多重链路故障的条件，但如在多重链路故障检测时的动作说明中所述的，不会将此看作是多重链路故障。

如上所述，通过从对方节点发送来的存活帧的未到达来检测故障，并将登录到转发数据库1201的输出端口信息中的虚拟端口转换成没有检测出故障的端口，由此可使用没有检测出故障的通信路径继续进行通信。

(下行链路检测时的以太网(R)帧的传输)

在第三实施例中，由于下行链路检测部302-1～3检测端口的下行链路时的动作和第二实施例相同，因此省略其说明。

(多重链路故障检测时的广播传输和多播传输)

下面说明存活帧解析部308检测后述的多重链路故障时的动作。

多重链路故障被如下定义：在通信状态管理数据库310中，任意对方节点的存活帧在虚拟端口设定表312中所设定的所有的端口均为未达到状态。

例如，参照图24所示的基节点100的通信状态管理数据库2400来说明多重链路故障的检测。

在图24所示的通信状态管理数据库2400中，基节点1000的存活帧在端口1为未到达状态，基节点101的存活帧在端口2为未到达状态。

由于基节点100检测存活帧在图4所示的设定在虚拟端口设定表312中的所有端口(端口1和端口2)为未到达状态，因此判断为发生了多重链路故障。

虽然从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是在虚拟端口设定表312中设定的所有端口为未到达状态的情况满足多重链路故障的条件，但由于存活帧解析部308立即从通信状态管理数据库310中删除关于该对方节点的信息，从而不满足多重链路故障的条件，因此不会将此看作是多重链路故障。

当发生多重链路故障时，会发生如下所述的问题。

在这里说明图10的基节点101和中继节点103之间的链路以及基节点1000和中继节点102之间的链路被切断，基节点100检测图24的通信状态管理数据库2400所示的多重链路故障的情况。

此时，当基节点100在端口3接收并广播传播从主机104发送来的存活帧时，若仅向图4的虚拟端口设定表312中所设定的端口1和端口2中的某一个发送存活帧，则会发生只能向基节点101和基节点1000中的某一个传输存活帧的问题。

另外，当某多播MAC地址的输出端口信息中包括虚拟端口或者虚拟端口设定表312中所设定的端口时，也会发生和广播帧的传输相同的问题。

为了解决上述问题，当检测多重链路故障时，需要从虚拟端口设定表312中所设定的所有端口发送广播帧或者多播帧。

因此，当存活帧解析部308检测多重链路故障时，在转发数据库1201中与广播传输有关的输出端口信息中追加在虚拟端口设定表312中设定的所有端口。

另外，对与发生同样问题的多播MAC地址有关的输出端口信息也进行和与广播传输有关的输出端口信息同样的处理。

但是，在存在四个以上的基节点的通信系统中，当某基节点检测多重链路故障，从而从虚拟端口设定表312中所设定的所有端口发送广播帧时，可能会发生对方节点两次接收该广播帧的问题。

下面说明如下情况：例如，在图11所示的通信系统中，基节点1101和通信媒介1111之间的链路以及基节点1102和通信媒介1110之间的链路被切断，基节点1100检测通信状态管理数据库310所示的多重链路故障。

当基节点1100向端口1以及端口2双方广播从主机1104发送来的广播帧时，基节点1103在处于接收状态的端口1和端口2会两次接收广播帧。

为了解决上述问题，当基节点1103检测多重链路故障时，仅在虚拟端口设定表312中所设定的两个端口中的一个接收广播帧，而在另一个舍弃所接收的广播帧。

例如，允许接收向虚拟端口设定表312中所设定的端口中的某一个输入的广播帧并进行传输处理，而舍弃向其它端口输入的广播帧。

作为允许接收的端口，在通信状态管理数据库310中，可以使用存活帧的未到达状态最少的端口或者端口编号最小的端口等。

但是，由于从存活帧在允许接收广播帧的端口为未到达状态的对方节点、以及从在地址管理数据库1200中与该对方节点关联的所有主机发送来的广播帧只输入到不允许接收的端口，因此，允许在不允许接收的端口接收从这样的对方节点和主机发送来的广播帧并进行传输处理。

例如，对检测图24的通信状态管理数据库2100所示的多重链路故障时图10的基节点100进行上述处理的情况进行说明。

基节点100只允许在端口1接收广播帧并进行传输处理，而舍弃在端口2接收的广播帧。

但是，对于从基节点101以及从通过地址管理数据库1200而与基节点101关联的主机发送来的广播帧，允许在端口2接收并进行传输处理。

如上所述，能够提供在存在三个以上的互相进行通信的基节点情况下也具有高可靠性的通信系统。

(第四实施例)

参照附图详细说明本发明的第四实施例。

在第四实施例中叙述了通过在基节点和主机之间配置路由器来减轻网络管理员设定地址管理数据库的负担的方法。

(通信系统的结构)

图14示出了第四实施例中的通信系统的结构。

第四实施例的通信系统的结构在基节点100、101、1000和主机104、105、1001之间分别配置有路由器1400、1401、1402这一点上与第三实施例不同。

在本实施例中，基节点和路由器分别是单个的装置，但基节点也可以内置路由器的功能。

在第四实施例中，由于从主机发送来的以太网(R)帧的发送源MAC地址通过路由器变更成路由器的MAC地址来进行传输，所以，无需像第三实施例这样管理与对方节点相连的所有主机，而只要管理与对方节点相连的路由器即可。

(基节点的结构)

图15是表示图14的基节点100、基节点101、以及基节点1000的结构的框图。

第四实施例中的基节点的结构在存活帧解析部308控制地址管理数据库1200这一点上和第三实施例不同。

存活帧解析部308通过地址管理数据库1200来管理对方节点和与对方节点相连的路由器的对应关系。因此，和第三实施例不同，在基节点的地址管理数据库1200中，相对于作为对方节点信息的对方节点的MAC地址来设定路由器的作为节点识别码的MAC地址。

(动作说明)

由于第四实施例中的动作和第三实施例中的动作基本相同，因此，下面仅记述其不同点。

首先说明基节点100制作地址管理数据库1200的顺序。

基节点100通过收发存活帧来制作地址管理数据库1200。

(存活帧的发送)

首先叙述基节点100发送存活帧的顺序。

在本实施例中，基节点100的存活帧发送部314将路由器1400的MAC地址存储到存活帧的有效荷载中，然后发送存活帧，并将与基节点100相连的路由器1400的MAC地址通知给对方节点。

网络管理员既可以手动设定与基节点100相连的路由器1400的MAC地址，也可以参照基节点100通过路由器1400接收的以太网(R)帧等来自动设定路由器1400的MAC地址。

(存活帧的接收)

在这里叙述基节点接收存活帧，然后制作地址管理数据库1200的顺序。

存活帧解析部308将接收的存活帧的发送源节点的MAC地址和存储在存活帧的有效荷载中的路由器的MAC地址的对应关系登录到地址管理数据库1200中。

当关于存活帧的发送源节点的信息已经存在于地址管理数据库1200中时，比较登录到地址管理数据库1200中的路由器的MAC地址和存储在存活帧的有效荷载中的路由器的MAC地址。

若二者的MAC地址不同，则将登录到地址管理数据库1200中的路由器的MAC地址置换为存储在存活帧中的路由器的MAC地址。

图29所示的地址管理数据库1200是通过收发存活帧而作成的基节点100的地址管理数据库的示例。

参照图29的地址管理数据库1200可知，路由器1401连接在基节点101上，路由器1402连接在基节点1000上。

如上所述，可通过收发在存活帧的有效荷载中存储有路由器的MAC地址的存活帧来制作地址管理数据库1200。

在第四实施例中，不需要像第三实施例这样管理与对方节点相连的所有主机的MAC地址和对方节点的MAC地址的对应关系，而是仅管理与对方节点相连的路由器的MAC地址和对方节点的MAC地址的对应关系即可，因此，可大幅度降低对基节点的性能要求以及网络管理员进行设定的负担。当与基节点相连的主机的数量很多时，其效果尤为明显。

另外，也可以不像本实施例这样通过存活帧的收发自动制作地址管理数据库1200，而是由网络管理员手动将与对方节点相连的路由器和对方节点的对应关系登录到地址管理数据库1200中。

(第五实施例)

参照附图详细说明本发明的第五实施例。

在第五实施例中叙述了通过基节点收发学习帧而自动制作地址管理数据库的方法。

(通信系统的结构)

第五实施例中的通信系统的结构和图10所示的第三实施例相同，因此省略说明。

(基节点的结构)

图16是表示图10的基节点100、基节点101、以及基节点1000的结构的框图。

第五实施例在具有向特殊帧发送部313发送学习帧的学习帧发送部1600这一点上和第三实施例不同。

另外，第五实施例在转发数据库控制部309控制地址管理数据库1200这一点上和第三实施例不同。

(动作说明)

由于第五实施例的动作和第三实施例基本相同，因此，下面仅记述其不同点。

首先说明基节点100制作图13所示的地址管理数据库1200的顺序。

通过基节点100收发学习帧，转发数据库控制部309自动将对方节点和与对方节点相连的主机的对应关系登录到地址管理数据库1200中。

(学习帧的发送)

下面叙述基节点100发送学习帧的顺序。

在学习帧发送部1600中，以后述的方式生成学习帧，并从虚拟端口设定表312中所设定的端口进行发送，所述学习帧与连接在基节点100中没有登录到虚拟端口设定表312中的端口上的所有主机相关。

基节点100首先接收从主机发送来的以太网(R)帧，当将该主机信息重新登录到转发数据库1201中时，向对方节点发送学习帧。

下面详细说明学习帧。

对使用具有图25所示的以太网(R)的帧格式的数据帧来实现学习帧的情况进行说明。

另外，可以与下述说明相同地使用具有以太网(R)之外的帧格式的数据帧来实现学习帧。

学习帧的目的地MAC地址2501中存储有将学习帧发送给基节点100之外的基节点(对方节点)的MAC地址。

例如，可以存储各个对方节点的MAC地址，然后将学习帧发送给每一对方节点，也可以和前述的存活帧相同，使用可使基节点能识别学习帧，并在构成通信媒介106～107的中继节点中取得和广播同等效果的MAC地址。

学习帧的发送源节点MAC地址2502中存储有发送学习帧的基节点100的MAC地址。

在学习帧的以太网(R)属性信息2503中存储有学习帧的数据长度或类型值。

学习帧的有效载荷2504中存储有发送学习帧的基节点100所连接的所有主机的MAC地址。

由于主机数目多，因此，当在有效载荷中无法存储所有主机的MAC地址时，可以分多次发送学习帧。

另外，也可以是在学习帧的发送源节点MAC地址2502中存储主机的MAC地址，在学习帧的有效载荷2504中存储基节点100的MAC地址，然后仅发送主机数目的学习帧的方法。

学习帧的FCS2505中存储有通过预定的计算方法计算的数值。

(学习帧的接收)

下面说明基节点100接收学习帧，然后制作地址管理数据库1200的顺序。

基节点100接收学习帧，并将学习帧的发送源MAC地址2501和存储在学习帧的有效荷载2504中的MAC地址的对应关系登录到地址管理数据库1200中。

在基节点100的输入端口301-1～3接收的学习帧通过帧类型判断部303-1～3而被传输到转发数据库控制部309。

转发数据库控制部309抽出学习帧的发送源MAC地址(对方节点的MAC地址)以及学习帧的有效载荷中所存储的MAC地址(对方节点所连接的主机的MAC地址)。

转发数据库控制部309将抽出的学习帧的发送源MAC地址和主机的MAC地址的对应关系登录到地址管理数据库1200中。

当对应关系已经登录在地址管理数据库1200中时，更新内容。

如上所述，可通过收发学习帧自动制作图13所示的地址管理数据库1200。

(第六实施例)

参照附图详细说明本发明的第六实施例。

在第六实施例中，叙述了使用可登录多个虚拟端口的端口映射表来实现高可靠性的通信系统的方法。

(通信系统的结构)

第六实施例中的通信系统的结构和图10所示的第三实施例相同，因此省略说明。

(基节点的结构)

如图17所示，第六实施例的基节点的结构和图12所示的第三实施例的结构基本相同，但在具有与端口映射表701不同的端口映射表1701，并登录多个虚拟端口这一点上和第三实施例不同。

在端口映射表1701中，可按照每一对方节点来登录虚拟端口，并相对各虚拟端口登录端口编号和实端口。另外，也可在端口映射表1701中登录用于广播传输和多播传输的一个虚拟端口。

图18示出的是基节点100的端口映射表1701的一个示例。

下面参照图18的端口映射表1701来说明端口映射表1701的设定示例。

在图18中，将虚拟端口和实端口登录到作为对方节点信息的每个基节点101和基节点1000的MAC地址以及广播MAC地址中。

将端口编号11分配给基节点101的虚拟端口，并将图4所示的基节点100的虚拟节点设定表312中所登录的端口1和端口2作为实端口进行登录。

另外，将端口编号12分配给图10所示的基节点1000的虚拟端口，并将端口1和端口2作为实端口进行登录。

另外，将端口编号21分配给广播传输用的虚拟端口，并将端口1和端口2作为实端口进行登录。

(动作说明)

(平时以太网(R)帧的传输)

对基节点100平时传输以太网(R)帧的顺序进行说明。

由于在第六实施例中，图10的基节点100传输从主机104发送的发给主机105的以太网(R)帧时的动作和第三实施例基本相同，因此下面仅说明其不同点。

(转发数据库的制作)

下面说明制作转发数据库700的顺序。

在本实施例中，当将虚拟端口登录到转发数据库700的输出端口信息中时，使用在端口映射表1701按照每一对方节点(发送源节点)登录的端口编号。

例如，对当基节点100在虚拟端口设定表312中所设定的端口2接收到以太网(R)帧时，将以太网(R)帧的发送源的信息登录到转发数据库700中的顺序进行说明。

转发数据库控制部309将接收到的以太网(R)帧的发送源MAC地址登录到转发数据库700的目的地节点信息中。

转发数据库控制部309参照地址管理数据库1200和端口映射表1701来取得与所接收的以太网(R)帧的发送源关联的对方节点，并将分配给所取得的对方节点的虚拟端口的端口编号登录到转发数据库700的输出端口信息中。

图19示出的是基节点100的转发数据库700的一个示例。

例如，对下述顺序进行说明，即：基节点100参照图19的转发数据库700，在端口2接收到从主机1001发送的发给主机104的以太网(R)帧时，将关于主机105的信息登录到转发数据库700中的顺序。

由于作为以太网(R)帧的输入端口的端口2没有被设定在图4所示的基节点100的虚拟节点设定表312中，因此，将在端口映射表1701中分配给虚拟端口的端口编号登录到转发数据库700的输出端口信息中。

由地址管理数据库1200可知，主机1001是与基节点1000连接的主机，因此，进一步参照图18的端口映射表1701，将分配给基节点1000的虚拟端口的端口12登录到输出端口信息中。

(故障检测时的以太网(R)帧的传输)

下面说明在检测到故障的情况下基节点100传输以太网(R)帧时的动作。

(存活帧未到达时的以太网(R)帧的传输)

首先说明检测出存活帧为未到达状态时的动作。

当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态在某端口为未到达状态时，存活帧解析部308从在端口映射表1701中登录到该对方节点的虚拟端口中删除实节点变成未到达状态的端口。

例如，参照图18所示的基节点100的端口映射表1701来说明当从基节点101发送的存活帧的到达状态在基节点100的端口2变成未到达状态时的情况。

此时，基节点100的存活帧解析部308删除在图18的端口映射表1701中分配给基节点101的虚拟端口中所登录的端口2。

因此，端口1被登录到分配给基节点101的虚拟端口中。

当从某对方节点发送来的存活帧向某端口的到达状态从未到达状态变成接收状态时，存活帧解析部308将变成接收状态的端口追加到该对方节点的虚拟端口中。

在前述的示例中，当在基节点100的端口2再次接收到基节点101的存活帧时，将端口2再次追加到登录在图18所示的端口映射表1701中的基节点101的虚拟端口中。

另外，当从某对方节点发送来的存活帧的到达状态是在虚拟端口设定表312中所设定的所有端口为未到达状态时，存活帧解析部308和平时一样，将虚拟端口设定表312中所设定的所有端口登录到分配给对方节点的虚拟端口中。

另外，也可以将舍弃以太网(R)帧的特别的端口编号登录到虚拟端口中。

也可以将对方节点中完全没有检测出未到达状态的端口全部登录到广播传输用的虚拟端口中。

当在虚拟端口设定表312所设定的所有的端口进行多重链路故障检测时，进行与第三实施例相同的动作，所述多重链路故障检测是指检测任意对方节点的存活帧的未到达状态。

(下行链路检测时的以太网(R)帧的传输)

下面说明检测下行链路时的动作。

当下行链路检测部302-1～3检测端口的下行链路时，从端口映射表1701的所有虚拟端口中删除链路下行了的端口。

如上所述，基节点检测存活帧的未到达以及链路下行，并将检测出故障的端口从虚拟端口中删除，由此可仅使用没有检测出故障的端口，从而可继续进行通信。

如上所述，可通过在端口映射表1701中按照每一对方节点设定虚拟端口，并使用分配给各个虚拟端口的端口编号来实现具有高可靠性的通信系统。

另外，对图20所示的基节点100、101、1000和通信媒介106、107以及具有中继节点2004的通信媒介2010三个以上的通信媒介相连的通信系统，也可仅通过在端口映射表1701中所登录的虚拟端口中追加实端口而应用上述方法。

(第七实施例)

参照附图详细说明本发明的第七实施例。

在第七实施例中，对在中继节点传输数据帧的帧格式因通信媒介的不同而不同的通信系统中实现高可靠性的方法进行说明。

(通信系统的结构)

第七实施例中的通信系统的结构和图10所示的第三实施例基本相同，因此下面仅记述其不同点。

在第三实施例中，构成通信媒介的中继节点102、103全部是传输以太网(R)帧的以太网(R)交换机。

但是在第七实施方式中，虽然构成通信媒介106的中继节点102是以太网(R)交换机，但构成通信媒介107的中继节点103是传输IP包的节点(IP路由器)，这一点和第三实施例不同。

另外，虽然在本实施例中构成通信媒介106和通信媒介107的中继节点分别是IP路由器和以太网(R)交换机，但也可以是传输IP包或者具有以太网(R)帧之外的任意帧格式的数据帧的节点。

例如，作为构成通信媒介的中继节点，可以使用传输ATM单元的ATM交换机或者传输帧中继帧的帧中继交换机等。

(基节点的结构)

图21是表示图10所示的基节点100、基节点101、以及基节点1000的第七实施例的结构的框图。

在第七实施例中，基节点100(基节点101和基节点1000也相同)具有数据帧生成部2100-1～3以及数据帧抽出部2101-1～3，这一点和第三实施例不同。

数据帧生成部2101-1～3生成在IP包的数据报中存储以太网(R)帧的IP包。

数据帧抽出部2100-1～3抽出存储在接收的IP包的数据报中的以太网(R)帧。

通过网络管理员的设定，数据帧生成部2101-1～3以及数据帧抽出部2100-1～3能够得知构成与输入端口301-1～3以及输出端口306-1～3相连接的通信媒介的中继节点所传输的数据帧的帧格式。

另外，可以像图22所示的基节点100的结构框图那样，基节点100的结构中可以内置IP路由器2200。

当构成通信媒介的中继节点是ATM交换机或者帧中继交换机时，可以将图22的IP路由器2200分别置换成ATM交换机或者帧中继交换机。

(动作说明)

下面说明图10的基节点100从主机104向主机105传输以太网(R)帧时的动作。

(数据帧的发送)

从主机104向主机105发送的以太网(R)帧被基节点100的端口3接收。

参照图21说明以后的动作。

在基节点100的输入端口301-3(端口3)接收的以太网(R)帧通过帧类型判断部303-3被传输给帧交换机304。

帧交换机304通过在第一实施例中所述的特定的运算法则来选择登录到虚拟端口中的端口1和端口2中的某一个，并将以太网(R)帧传输给对应该端口的帧传输部305-1～3。

下面说明将与由IP路由器构成的通信媒介107相连的端口2选择为输出端口时的动作。

(封装)

帧传输部305-2将由帧交换机304传输的以太网(R)帧传输给数据帧生成部2101-2。

当与输出端口306-2相连的通信媒介由IP路由器构成时，数据帧生成部2101-2从由帧传输部305-2传输的以太网(R)帧生成后述的IP包，并从输出端口306-2发送。

当与输出端口306-2相连的通信媒介由以太网(R)交换机构成时，数据帧生成部2101-2直接从输出端口306-2发送由帧传输部305-2传输的以太网(R)帧。

在这里，参照图26所示的IP包2600的帧格式说明由数据帧生成部2101-2生成的IP包。

IP报头2601的目的地IP地址中存储有赋给主机105所连接的基节点101的IP地址。

或者，存储赋给基节点101的端口中与通信媒介107相连的端口(端口2)的IP地址。

存储在目的地IP地址中的IP地址也可以如图27的转发数据库700A所示，按照每一目的地MAC地址登录为IP报头信息，以使得数据帧生成部2101-2能够参考。

另外，相对于基节点100送出以太网(R)帧的目的地MAC地址和以太网(R)帧的实端口，可以另外准备登录了用于生成IP包的IP报头信息的数据库。

例如，也可以如图33所示，相对于主机105的MAC地址和输出端口306-2，另外准备登录IP地址(IP报头信息)的数据库，其中所述IP地址被赋给基节点101的通信媒介107所连接的端口(端口2)。

发送源IP地址中存储有赋给基节点100的通信媒介107所连接的端口(端口2)的IP地址或者赋给基节点100的IP地址。

IP包的数据报中存储有由帧传输部305-2传输的以太网(R)帧。

IP报头的另一文件中存储有符合通信媒介107的网络环境、发送的以太网(R)帧的内容等状况的适当的值。

如上所述，数据帧生成部2101-2如图28所示生成向以太网(R)帧附加了IP报头2601的IP包2600。

另外，虽然在图28所示的IP包2600的数据报中所存储的以太网(R)帧中没有附加VLAN标签等标签，但也可以是带有标签的以太网(R)帧。

当构成通信媒介107的中继节点103是传输具有IP包以外的帧格式的数据帧的节点时，也可以和上述的IP路由器的情况相同地生成数据帧。

一般将如上所述的在具有某任意帧格式的数据帧的有效载荷中存储其它数据帧的处理称为封装。

(数据帧的接收)

下面说明基节点100从由IP路由器构成的通信媒介107接收IP包时的动作。

在输入端口301-2接收的IP包被传输给数据帧抽出部2100-2。

当IP包的目的地IP地址与赋给输入端口301-2的IP地址或者赋给基节点100的IP地址相一致时，数据帧抽出部2100-2从IP包中除去IP报头，并抽出存储在数据报中的以太网(R)帧，然后传输给帧类型判断部303-2。

另外，与输入端口301-2相连的通信媒介由以太网(R)交换机构成，当输入端口301-2接收的是以太网(R)帧而不是IP包时，数据帧抽出部2100-2将接收的以太网(R)帧直接传输给帧类型判断部303-2。

以后的动作和第三实施例相同，因此省略说明。

如上所述，在数据帧(IP包)的有效载荷(数据报)中存储并发送以太网(R)帧，通过抽出接收到的数据帧的有效载荷中所存储的以太网(R)帧，即使和可在通信媒介上传输的数据帧的帧格式不同，也能够和构成通信媒介的中继节点全部是以太网(R)交换机时相同，从而可提供一种高可靠性的通信系统。

(第八实施例)

参照附图详细说明本发明的第八实施例。

本实施例提供自动生成图13的地址管理数据库1200的功能，在第三实施例中，其是网络管理员以手动进行设定的。

(通信系统的结构)

第八实施例中的通信系统的结构和图10所示的第三实施例相同，因此省略说明。

(基节点的结构)

图31是表示根据本实施例的图10的基节点100、基节点101、以及基节点1000的结构的框图。

在第八实施例中，在基节点100具有VLAN识别码设定表3100这一点上和第三实施例不同。

VLAN识别码设定表3100是相对于各个基节点的MAC地址和广播MAC地址的任意组合，用于分别设定VLAN识别码的表。

在本实施例中，VLAN识别码设定表3100是使用设定输入接口315，通过网络管理员手动进行设定的。

或者，各个基节点也可以通过使用存活帧等进行通信来自动制作VLAN识别码设定表3100。

图32示出了基节点100、基节点101、以及基节点1000的VLAN识别码设定表3100的一个示例。

在图32所示的VLAN识别码设定表3100中，在节点识别码1和节点识别码2中设定了基节点100的MAC地址、基节点101的MAC地址、基节点1000的MAC地址、以及广播MAC地址的任意组合，并将“1”至“6”的整数值作为VLAN识别码不重复地分配给这些组合。

例如在图32中，将整数值“1”设定为分配给基节点100的MAC地址和基节点101的MAC地址的组合的VLAN识别码。

下面说明像图32这样设定的基节点100、基节点101、以及基节点1000的VLAN识别码设定表3100。

(动作说明)

首先说明传输从主机104发给主机105的以太网(R)帧时的动作。

(以太网(R)帧的传输概述)

在本实施例中，基节点100在以太网(R)帧的预定位置处附加后述的VLAN标签，然后发送以太网(R)帧，这一点和第三实施例不同。

在VLAN标签中存储有可识别发送源所属的基节点和目的地所属的基节点的VLAN识别码。

具体来说是存储下述VLAN识别码，即，根据VLAN识别码设定表3100而分配给发送源(主机104)所属的基节点100的MAC地址和目的地(主机105)所属的基节点101的MAC地址的组合的VLAN识别码。

附加了VLAN标签的以太网(R)帧经由通信媒介106或者通信媒介107被传输给基节点101的端口1或者端口2。

基节点101根据参照接收的以太网(R)帧的VLAN标签中所存储的VLAN识别码以及VLAN识别码设定表3100，抽出发送源主机所属的基节点的MAC地址，并将发送源主机的MAC地址和抽出的基节点MAC地址的对应关系登录到图13的地址管理数据库1200中。

另外，基节点101从接收到的以太网(R)帧中去除在基节点100附加的VLAN标签，然后将以太网(R)帧从端口3传输给主机105。

如上所述，可通过收发附加了VLAN标签的以太网(R)帧来自动制作地址管理数据库1200，所述的VLAN标签中存储有分配给发送源主机所属的基节点和目的地主机所属的基节点的组合的VLAN识别码。

(以太网(R)帧的传输，地址管理数据库的制作)

下面详细说明根据基节点100收发附加了VLAN标签的以太网(R)帧来制作图13的地址管理数据库1200的顺序。

(以太网(R)帧的发送)

首先说明基节点100从虚拟端口设定表312中所设定的端口发送以太网(R)帧时的动作。

在本实施例中，由于从虚拟端口设定表312中所设定的端口发送以太网(R)帧的顺序和第三实施例基本相同，因此下面仅叙述不同点。

当以太网(R)帧的输出端口是设定在虚拟端口设定表312中的端口时，基节点100的帧交换机304向以太网(R)帧的预定位置附加VLAN标签。

图30示出的是附加了VLAN标签的带有VLAN标签的以太网(R)帧3000的帧格式。

在VLAN标签3003中存储有VLAN识别码，该VLAN识别码是根据VLAN识别码设定表3100而分配给以太网(R)帧的发送源主机所属的基节点的MAC地址和目的地主机所属的基节点的MAC地址的组合的VLAN识别码。

在这里，发送源主机所属的基节点为本节点。

另外，目的地主机所属的基节点是通过地址管理数据库1200而与目的地主机关联的基节点。

当目的地主机所属的基节点的信息没有存在于地址管理数据库1200中时，分配给发送源主机所属的基节点的MAC地址和广播MAC地址的组合的VLAN识别码被存储在VLAN标签3003中。

例如，参照图32的VLAN识别码设定表3100来说明当基节点100从端口1或端口2发送从主机104发送来的发给主机105的以太网(R)帧时存储在VLAN标签3003中的VLAN识别码。

当作为目的地的主机105所属的基节点101的信息存在于地址管理数据库1200中时，分配给作为发送源的主机104所属的基节点(基节点100)的MAC地址和作为目的地的主机105所属的基节点(基节点101)的MAC地址的组合的作为VLAN识别码的整数值“1”被存储在VLAN标签3003中。

当主机105所属的基节点101的信息没有存在于地址管理数据库1200中时，分配给发送源的主机104所属的基节点100的MAC地址和广播MAC地址的组合的作为VLAN识别码的整数值“4”被存储在VLAN标签中。

(以太网(R)帧的接收)

下面说明基节点100以虚拟端口设定表312中所设定的端口接收附加了VLAN标签的以太网(R)帧，从而自动制作地址管理数据库1200的顺序。

帧类型判断部303-1～3将接收到的以太网(R)帧传输给转发数据库控制部309。

另外，帧类型判断部303-1～3从接收的以太网(R)帧中去除VLAN标签，然后传输给帧交换机304。

转发数据库控制部309参照VLAN识别码设定表3100取得下述MAC地址，该MAC地址是与以太网(R)帧的VLAN标签中所存储的VLAN识别码相对应的两个基节点的MAC地址中和本节点(基节点100)的MAC地址不同的MAC地址(发送源主机所属的基节点MAC地址)。

转发数据库控制部309将以太网(R)帧的发送源MAC地址(发送源主机的MAC地址)和所取得的基节点的MAC地址的对应关系登录到地址管理数据库1200中。

当发送源主机的MAC地址和发送源主机所属的基节点的MAC地址的对应关系已经存在于地址管理数据库1200中时，对其内容进行更新。

帧交换机304传输所接收到的以太网(R)帧的顺序和第三实施例相同，因此省略说明。

如上所述，可以通过基节点在附加VLAN标签之后收发以太网(R)帧，从而自动制作地址管理数据库1200。

(根据存活帧的故障检测，检测故障时的以太网(R)帧的传输)

在第八实施例中，如在平时传输以太网(R)帧的顺序中所述的，基节点100通过收发存活帧来检测故障的顺序和检测故障时传输以太网(R)帧的顺序除了基节点100在附加VLAN标签之后发送以太网(R)帧这一点，其它和第三实施例相同，因此省略说明。

(多重链路故障检测时的广播帧、多播帧、以及未知单播帧的传输)

下面说明在多重链路故障检测时，基节点100传输广播帧、多播帧、或者没有将目的地的信息登录到转发数据库1201中的单播帧(未知单播帧)时的动作。

下面说明传输广播帧时的动作，传播多播帧和未知单播帧时的动作和传播广播帧时相同。

首先叙述多重链路故障检测时发送广播帧的顺序。

基节点100在多重链路故障检测时发送广播帧的情况和第三实施例相同，从设定在虚拟端口设定表312中的所有实端口发送广播帧。

如在平时传输以太网(R)帧的顺序中所述的，基节点100附加存储了下述VALN识别码的VLAN标签，然后发送广播帧，所述VLAN识别码是根据VLAN识别码设定表3100而分配给基节点100的MAC地址和广播MAC地址的组合的VLAN识别码。

例如在图32的示例中，将VLAN识别码设定表3100中分配给基节点100的MAC地址和广播MAC地址的组合的作为VLAN识别码的整数值“4”附加为VLAN标签。

这样，通过从虚拟端口设定表312中设定的所有端口发送广播帧，即使是在多重链路故障检测时也可以向所有的对方节点传输以太网(R)帧。

下面叙述接收广播帧的顺序。

如在第三实施例中所述的，检测多重链路故障的基节点有可能在登录到虚拟端口设定表312中端口多次接收在对方节点中广播传输的以太网(R)帧。

因此，当多重链路故障检测时，通过仅允许在虚拟端口设定表312中所设定的端口中的一个端口接收广播帧，而在其它端口中舍弃广播帧来防止多次接收同一以太网(R)帧。

此时，基节点100需要识别在对方节点中广播传输的以太网(R)帧和单播传输的以太网(R)帧，并仅对广播传输的以太网(R)帧进行上述处理。

由于基节点100能够通过参照接收的以太网(R)帧的目的地MAC地址来识别单播帧、广播帧以及多播帧，因此可对广播帧和多播帧进行上述处理。

但是，当接收的以太网(R)帧是单播帧时会出现下述问题，即：基节点100不能判断该单播帧是在对方节点中广播传输的未知单播帧，还是单播传输的以太网(R)帧。

在本实施例中，为了解决上述问题，基节点100参照接收到的以太网(R)帧的VLAN标签中所存储的VLAN识别码来识别以太网(R)帧的类型。

当接收到的以太网(R)帧的VLAN标签中所存储的VLAN识别码是分配给任意基节点的MAC地址和广播MAC地址的组合的VLAN识别码时，基节点100判断接收的以太网(R)帧是广播帧、多播帧还是未知单播帧，然后对接收的以太网(R)帧进行上述处理。

允许接收的端口可以与第三实施例中所述的方式同样地来进行确定。

如上所述，可以通过参照VLAN标签来防止多次接收像未知单播帧这样的，仅靠参照目的地MAC地址还不能判断是否是在对方节点中广播传输的以太网(R)帧。

(第九实施例)

参照附图详细说明本发明的第九实施例。

在第九实施例中说明在通信媒介中传输从基节点发送的存活帧的机制。

(通信系统的结构)

图34示出了第九实施例的通信系统的结构。

在第九实施例的通信系统中，构成通信媒介106和通信媒介107的中继节点(边缘节点3400-1～6以及基节点3401-1～5)基于存储在后述的扩展标签中的节点识别码以及登录在后述的广播转发数据库中的输出端口信息来传输广播帧和未知单播帧。

通信媒介106由作为中继节点的边缘节点3400-1～3、基节点3401-1构成，通信媒介107由作为中继节点的边缘节点3400-4～6、基节点3401-2～5构成。

边缘节点3400-1～6是构成通信媒介106～107的中继节点中与基节点100～101以及基节点1000相连的中继节点，其给由基节点100～101以及基节点1000接收的广播帧附加扩展标签，并参照扩展标签中存储的节点识别码以及帧广播转发数据库来传输带有扩展标签的广播帧。

基节点3401-1～5是边缘节点3400-1～6以外的中继节点，其参照扩展标签中存储的节点识别码以及帧广播转发数据库来传输带有扩展标签的广播帧。

图34所示的第九实施例的通信系统具有三个基节点，但既可以像第一和第二实施例那样具有两个基节点，也可以具有三个以上的基节点。

(基节点的结构)

第九实施例中的基节点的结构和动作和第三实施例相同，因此省略说明。

如第一实施例所述，存活帧通过构成通信媒介106～107的中继节点来识别未知单播帧，并在通信媒介106～107中广播传输，从而传输给所有的基节点。

下面说明构成通信媒介106～107的中继节点用带有扩展标签的广播帧来传输广播帧和未知单播帧(存活帧)的顺序。

随后，作为广播传输的示例，对构成通信媒介106的边缘节点3400-1～3和基节点3401-1广播传输由基节点100接收的广播帧时的动作进行说明。

和广播帧相同，也可以使用下述方法对像存活帧这样的未知单播帧进行广播传输。

当从基节点100接收广播帧时，边缘节点3400-1将存储有边缘节点3400-1的节点识别码的扩展标签附加给广播帧。

例如，可以利用带有VLAN标签的以太网(R)帧来作为附加了扩展标签的以太网(R)帧的一个示例。图30示出了将带有VLAN标签的以太网(R)帧用作带有扩展标签的以太网(R)帧时的带有扩展标签的广播帧的帧格式。

边缘节点3400-1识别带有扩展标签的广播帧的扩展标签中存储的节点识别码(边缘节点3400-1的节点识别码)，并在图34的边缘节点3400-1所具备的广播转发数据库3402-1中取得相对于边缘节点3400-1的节点识别码而登录的输出端口信息。

在这里，对图34所示的广播转发数据库3402-1～4进行详细说明。

广播转发数据库3402-1～4是用于登录相对于边缘节点3400-1～3的节点识别码的输出端口信息的数据库。

为了简单起见，广播转发数据库3402-1～4中仅记载有相对于边缘节点3400-1的节点识别码的输出端口信息。

登录到广播转发数据库3402-1～4中的输出端口信息以下述方式来确定。

利用生成树协议(STP)来确定从边缘节点3400-1开始的广播传输路径。

即，沿着边缘节点3400-1为路径节点的生成树的活动链路朝向下游的路径，是从边缘节点3400-1开始的广播路径。

在图34的构成通信媒介106的中继节点之间描绘的粗线箭头示出了从边缘节点3400-1开始的广播传输路径。

另外，虽然图中未示出，但和上述的从边缘节点3400-1开始的广播传输路径相同地设定自属于图34的通信媒介106和通信媒介107的所有边缘节点(边缘节点3400-2～6)开始的广播传输路径。

如上所述，由于从边缘节点3400-1开始的广播传输路径是由边缘节点3400-1为路径节点的生成树来确定的，因此，利用该生成树的信息，在冻结状态以外的端口确定广播转发数据库3402-1～3中相对于边缘节点3400-1的输出端口信息。

对于广播转发数据库3402-1～4中相对于边缘节点3400-2以及边缘节点3400-3的节点识别码的输出端口信息，与边缘节点3400-1时的情况相同地来进行确定。

参照广播转发数据库3402-1，边缘节点3400-1得到下述信息，即：在扩展标签中存储边缘节点3400-1的节点识别码的广播帧的输出端口是端口2和端口3；然后，向端口2和端口3送出带有扩展标签的广播帧。

当由边缘节点3400-1接收带有扩展标签的广播帧时，核心节点3401-1获得存储在扩展标签中的节点识别码(边缘节点3400-1的节点识别码)，并参照广播转发数据库3402-2中相对于该节点识别码的输出端口信息而取得带有扩展标签的广播帧的输出端口为端口3这一信息，然后向端口3送出带有扩展标签的广播帧。

当由核心节点3401-1接收带有扩展标签的广播帧时，边缘节点3400-2参照存储在扩展标签中的节点识别码以及广播转发数据库3400-3而获得识别码“END”以作为带有扩展标签的广播帧的输出端口信息。

当输出端口信息为识别码“END”时，边缘节点3400-2删除附加到广播帧中的扩展标签，从而转换为普通的广播帧。

边缘节点3400-2将删除了扩展标签的广播帧广播传输给输入端口(端口1)以及其它的中继节点所连接的端口(端口1和端口2)以外的所有端口(端口3)。

和边缘节点3400-2相同，边缘节点3400-3参照存储在扩展标签中的节点识别码以及广播转发数据库3403-4而取得输出端口信息“END”，并将删除了扩展标签的广播帧广播传输给输入端口(端口1)以及其它的中继节点所连接的端口(端口1～3)以外的所有端口(端口4)。

如上所述，构成通信媒介106～107的中继节点可用带有扩展标签的广播帧来广播传输广播帧以及存活帧之类的未知单播帧。

另外，虽然图34所示的通信系统示例为存在于基节点之间的所有通信媒介(通信媒介106和通信媒介107)使用带有扩展标签的广播帧来进行广播传输，但对于只有存在于基节点之间的一个通信媒介使用带有扩展标签的广播帧来进行广播传输的通信系统来说，也可以与上述相同地适用本发明。

当使用上述方法来广播传输广播帧时，相对于以往的广播传输可取得下述优点。

由于从边缘节点3400-1～6发送的广播帧分别沿着各个边缘节点成为路径节点的生成树的活动链路向下游广播传输，因此，可用最短路径来传输广播帧。

另外，由于核心节点3401-1～5不需要像以往那样进行转发数据库的MAC地址检索，并能够基于存储在扩展标签中的节点识别码来确定输出端口，因此可高速传输广播帧。

不论是硬件实现基节点的各个结构要素，还是在程序可控的计算机处理装置(CPU)上装载实现基节点功能的通信控制程序(应用)，并通过运行来软件实现上述各个结构要素的功能，本发明的通信系统均可实施下述处理。所述通信控制程序被存储在磁盘、半导体存储器或其它的存储介质中，并通过从该存储介质载入到计算机处理装置，然后控制计算机处理装置的动作来实现基节点的功能。

以上例举了优选的实施例来说明本发明，但本发明并不仅限于上述实施例，而是可在其技术思想范围内进行各种变形。

根据本发明的通信系统可达到下述效果。

第一效果：可提供适用下述网络，并实现高可靠性的方法，其中所述网络在进行通信的两个基节点所连接的多个通信媒介中具有包括一个以上中继节点的多种拓扑。

其原因是由于基节点可将多个通信媒介虚拟成一个节点的缘故。

第二效果：能够提供一种即使在发生故障的情况下也能继续进行通信的高可靠性的通信系统。

其原因是由于能够通过收发存活帧来检测故障，从而仅使用没有检测出故障的通信路径来继续进行通信的缘故。

第三效果：可抑制堵塞的发生。

其原因是由于通过使用多条通信路径从而可扩大通信带宽的缘故。

第四效果：可使设定简单，从而降低误设定的概率。

其原因是由于使用具有特定目的地地址的存活帧，因此不需要为每个对方节点设定地址的缘故。

第五效果：即使对方节点数量增多，装置的负担也不会急剧增大。

其原因是由于在中继节点广播存活帧，因此，不需要向每一对方节点发送存活帧的缘故。

Claims (113)

1.一种通信系统，其中，多个基节点通过由一个以上的中继节点构成的多个通信媒介进行通信，所述通信系统的特征在于，

所述基节点具有虚拟化部，该虚拟化部将属于所述基节点的端口中的、与所述多个通信媒介相连的多个端口作为一个虚拟端口进行处理，由此将所述多个通信媒介虚拟成一个节点。

2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，三个以上的所述基节点经由由一个以上的中继节点构成的多个通信媒介而相互连接。

3.如权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述虚拟化部具有转发数据库，该转发数据库相对于一个目的地登录多个用于将从某发送源发送的数据帧传输到预定目的地的转发信息。

4.如权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述虚拟化部包括端口映射表和转发数据库，所述端口映射表将所述基节点的一个以上的端口关联到一个虚拟节点，所述转发数据库将一个以上的所述虚拟端口登录到用于将从某发送源发送的数据帧传输给预定目的地的转发信息中。

5.如权利要求1至4中任一项所述的通信系统，其特征在于，构成所述多个通信媒介的中继节点是传输OSI(Open Systems Interconnection，开放系统互联)网络模式的第二层数据帧的节点。

6.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，所述数据帧是具有以太网(R)帧格式的以太网(R)帧、具有ATM帧格式的数据帧(ATM信元)、具有帧中继帧格式的数据帧(帧中继帧)、或者具有FDDI帧格式的数据帧中的任一种。

7.如权利要求1至4中任一项所述的通信系统，其特征在于，向至少一个所述通信媒介传输的数据帧的帧格式和向其它所述通信媒介传输的数据帧的帧格式不同。

8.如权利要求7所述的通信系统，其特征在于，所述多个通信媒介中在任意通信媒介中传输的数据帧的帧格式是以太网(R)、IP(InternetProtocol，网络协议)、ATM、帧中继、FDDI这些帧格式的任意组合。

9.如权利要求7或8所述的通信系统，其特征在于，当向帧格式不同的所述通信媒介发送数据帧时，所述基节点将所述通信媒介的帧格式的报头信息附加给所述数据帧后再进行发送，而当从所述通信媒介接收数据帧时，将所述通信媒介的帧格式的报头信息从所述数据帧中去除，然后再接收。

10.如权利要求1至9中任一项所述的通信系统，其特征在于，连接所述基节点和所述多个通信媒介的链路是以太网(R)、ATM、帧中继、ADSL、模拟拨号线路、ISDN、FTTH、CATV中的任一种或者它们的任意组合。

11.如权利要求1至10中任一项所述的通信系统，其特征在于，连接所述基节点和所述通信媒介的链路具有任意的链路速度。

12.如权利要求1至11中任一项所述的通信系统，其特征在于，多个所述基节点通过相互收发存活帧来获取通信系统的通信状态。

13.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述存活帧在构成所述多个通信媒介的所述中继节点中被广播。

14.如权利要求13所述的通信系统，其特征在于，所述存活帧具有目的地地址，该目的地地址在构成所述多个通信媒介的所述中继节点中被识别为未知单播帧。

15.如权利要求12至14中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点从记载在所述存活帧中的信息、或者从所述存活帧的到达状态、或者从它们双方来获取通信系统的通信状态。

16.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述通信系统的通信状态是故障、通信带宽、延迟中的任一种或它们的任意组合。

17.如权利要求1至16中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点根据预定的运算法则来确定输出数据帧的端口。

18.如权利要求17所述的通信系统，其特征在于，所述运算法则是根据轮询或加权轮询来确定输出数据帧的端口的方式、基于数据帧的报头信息来确定输出数据帧的端口的方式、以及基于记载在数据帧的有效载荷中的内容来确定输出数据帧的端口的方式的任一种。

19.如权利要求18所述的通信系统，其特征在于，当所述运算法则是加权轮询时，属于所述基节点并与所述通信媒介相连的端口被选择为输出数据帧的端口的概率由连接所述通信媒介和所述端口的链路的链路速度来确定。

20.如权利要求18所述的通信系统，其特征在于，当所述运算法则是加权轮询时，属于所述基节点并与所述通信媒介相连的端口被选择为输出数据帧的端口的概率由所述通信系统的通信状态来确定。

21.如权利要求17所述的通信系统，其特征在于，所述运算法则是基于数据帧的报头信息和记载在数据帧的有效载荷中的内容来确定输出数据帧的端口的方式。

22.如权利要求12至16中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点基于所述通信系统的通信状态来确定输出数据帧的端口。

23.如权利要求12至16中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点基于所述通信系统的通信状态来改变所述转发数据库。

24.如权利要求12至16中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点具有地址管理数据库，并基于所述通信系统的通信状态改变登录到所述转发数据库的输出端口信息中的虚拟端口，其中所述地址管理数据库管理直接或经由一个以上的节点连接在属于通信对方的所述基节点的端口中没有与所述通信媒介相连的端口上的所有主机与通信对方的所述基节点的对应关系。

25.如权利要求12至16中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点基于所述通信系统的通信状态改变所述端口映射表。

26.如权利要求12至16中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点基于故障的发生场所或发生的故障的数量或该双方来确定输出数据帧的端口。

27.如权利要求26所述的通信系统，其特征在于，所述基节点基于包括数据帧的单播传输、广播传输以及多播传输的传输方法的种类来确定输出数据帧的端口。

28.如权利要求12至16中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点具有防止从所述多个通信媒介多次接收同一数据帧的过滤机构。

29.如权利要求12至16中任一项所述的通信系统，其特征在于，当检测出故障消除时，所述基节点优先传输具有高优先级的数据帧，或者限制通信带宽来传输具有低优先级的数据帧。

30.如权利要求1至11中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点基于属于所述基节点的端口的通信状态来确定输出数据帧的端口。

31.如权利要求1至11中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点基于属于所述基节点的端口的通信状态来改变所述转发数据库。

32.如权利要求1至11中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点基于属于所述基节点的端口的通信状态来改变所述端口映射表。

33.如权利要求1至11中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点具有地址管理数据库，该地址管理数据库管理直接或经由一个以上的节点连接在属于通信对方的所述基节点的端口中没有与所述通信媒介相连的端口上的主机与所述通信对方的基节点的对应关系。

34.如权利要求1至11中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点具有地址管理数据库，该地址管理数据库管理连接在属于通信对方的所述基节点的端口中没有与所述通信媒介相连的端口上的路由器与所述通信对方的基节点的对应关系。

35.如权利要求24所述的通信系统，其特征在于，所述基节点通过收发学习帧来制作所述地址管理数据库。

36.如权利要求1至11中任一项所述的通信系统，其特征在于，所述基节点收发在有效载荷中存储有与所述基节点相连的路由器的节点识别码的数据帧，并通过相互通知与所述基节点相连的路由器的识别码来制作所述地址管理数据库。

37.如权利要求24所述的通信系统，其特征在于，所述基节点通过收发附加了VLAN标签的以太网(R)帧来制作所述地址管理数据库，其中所述VLAN标签存储了分配给发送源所属的所述基节点和目的地所属的所述基节点的组合的VLAN识别码。

38.如权利要求37所述的通信系统，其特征在于，所述VLAN识别码是通过对发送源所属的所述基节点的节点识别码和目的地所属的所述基节点的节点识别码进行预定运算而计算出的。

39.如权利要求1至38中任一项所述的通信系统，其特征在于，构成所述通信媒介的中继节点用带有扩展标签的广播帧来广播传输含有广播帧和存活帧的数据帧。

40.一种基节点，所述基节点是作为在通信系统中经由由一个以上的中继节点构成的多个通信媒介进行相互通信的基础的节点，所述基节点的特征在于，

包括虚拟化部，所述虚拟化部将属于所述作为基础的节点的端口中的、与所述多个通信媒介相连的多个端口作为一个虚拟端口进行处理，由此将所述多个通信媒介虚拟成一个节点。

41.如权利要求40所述的基节点，其特征在于，所述虚拟化部包括转发数据库，所述转发数据库相对于一个目的地登录多个用于将从某发送源发送的数据帧传输到预定目的地的转发信息。

42.如权利要求40所述的基节点，其特征在于，所述虚拟化部包括端口映射表和转发数据库，所述端口映射表将所述基节点的一个以上的端口关联到一个虚拟节点，所述转发数据库将一个以上的所述虚拟端口登录到用于将从某发送源发送的数据帧传输给预定目的地的转发信息中。

43.如权利要求40至42中任一项所述的基节点，其特征在于，向至少一个所述通信媒介传输的数据帧的帧格式和向其它所述通信媒介传输的数据帧的帧格式不同。

44.如权利要求43所述的基节点，其特征在于，当向帧格式不同的所述通信媒介发送数据帧时，将所述通信媒介的帧格式的报头信息附加给所述数据帧后再进行发送，而当从所述通信媒介接收数据帧时，将所述通信媒介的帧格式的报头信息从所述数据帧中去除，然后再接收。

45.如权利要求40至44中任一项所述的基节点，其特征在于，和所述多个通信媒介相连的链路是以太网(R)、ATM、帧中继、ADSL、模拟拨号线路、ISDN、FTTH、CATV中的任一种或者它们的任意组合。

46.如权利要求40至45中任一项所述的基节点，其特征在于，通过相互收发存活帧来获取通信系统的通信状态。

47.如权利要求46所述的基节点，其特征在于，所述存活帧中记载有目的地地址，并在构成所述多个通信媒介的所述中继节点中广播，其中所述目的地地址在构成所述多个通信媒介的所述中继节点中被识别为未知。

48.如权利要求46或47所述的基节点，其特征在于，从记载在所述存活帧中的信息、或者从所述存活帧的到达状态、或者从它们双方来获取通信系统的通信状态。

49.如权利要求46至48中任一项所述的基节点，其特征在于，所述通信系统的通信状态是故障、通信带宽的变动、延迟中的任一种或它们的任意组合。

50.如权利要求40至49中任一项所述的基节点，其特征在于，根据基于轮询或加权轮询来确定输出数据帧的端口的方式、基于数据帧的报头信息来确定输出数据帧的端口的方式、以及基于记载在数据帧的有效载荷中的内容来确定输出数据帧的端口的方式中的任一种运算法则来确定输出数据帧的端口。

51.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，基于所述通信系统的通信状态来确定输出数据帧的端口。

52.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，基于所述通信系统的通信状态来改变所述转发数据库。

53.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，所述虚拟化部具有地址管理数据库，并基于所述通信系统的通信状态改变登录到所述转发数据库的输出端口信息中的虚拟端口，其中所述地址管理数据库管理直接或经由一个以上的节点连接在属于通信对方的所述基节点的端口中且没有与所述通信媒介相连的端口上的所有主机与通信对方的所述基节点的对应关系。

54.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，基于所述通信系统的通信状态改变所述端口映射表。

55.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，基于故障的发生场所或发生的故障的数量或该双方来确定输出数据帧的端口。

56.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，具有防止从所述多个通信媒介多次接收同一数据帧的过滤机构。

57.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，当检测出故障消除时，优先传输具有高优先级的数据帧，或者限制通信带宽来传输具有低优先级的数据帧。

58.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，基于属于所述基节点的端口的通信状态来确定输出数据帧的端口。

59.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，基于属于所述基节点的端口的通信状态来改变所述转发数据库。

60.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，基于属于所述基节点的端口的通信状态来改变所述端口映射表。

61.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，管理直接或经由一个以上的节点而与本节点以外的基节点连接的主机和所述本节点以外的基节点的对应关系。

62.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，管理与本节点以外的基节点连接的路由器和所述本节点以外的基节点的对应关系。

63.如权利要求46至49中任一项所述的基节点，其特征在于，通过收发学习帧而相互通知与所述基节点连接的主机。

64.如权利要求48至52中任一项所述的基节点，其特征在于，通过收发在有效载荷中存储有与所述基节点连接的路由器的节点识别码的数据帧来相互通知与所述基节点连接的路由器。

65.如权利要求53所述的基节点，其特征在于，通过收发附加了VLAN标签的以太网(R)帧来自动制作地址管理数据库，其中所述VLAN标签存储有分配给发送源主机所属的所述基节点和目的地主机所属的所述基节点的组合的VLAN识别码。

66.一种通信控制程序，所述通信控制程序在作为通信系统中经由由一个以上的中继节点构成的多个通信媒介进行相互通信的基础的节点上运行，所述通信控制程序的特征在于，

具有虚拟化功能，该虚拟化功能将属于所述作为基础的节点的端口中的、与所述多个通信媒介相连的多个端口作为一个虚拟端口进行处理，由此将所述多个通信媒介虚拟成一个节点。

67.如权利要求66所述的通信控制程序，其特征在于，具有在转发数据库中相对于一个目的地登录多个用于将从某发送源发送的数据帧传输到预定目的地的转发信息的功能。

68.如权利要求66所述的通信控制程序，其特征在于，具与在端口映射表中将所述基节点的一个以上的端口关联到一个虚拟节点上，并在转发数据库中将一个以上的所述虚拟端口登录到用于将从某发送源发送的数据帧传输给预定目的地的转发信息中的功能。

69.如权利要求66所述的通信控制程序，其特征在于，具有下述功能，即：当向帧格式不同的所述通信媒介发送数据帧时，将所述通信媒介的帧格式的报头信息附加给所述数据帧后再进行发送，而当从所述通信媒介接收数据帧时，将所述通信媒介的帧格式的报头信息从所述数据帧中去除，然后再接收。

70.如权利要求66至69中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有通过相互收发存活帧来获取通信系统的通信状态的功能。

71.如权利要求70所述的通信控制程序，其特征在于，所述存活帧中记载有目的地地址，并在构成所述多个通信媒介的所述中继节点中广播，其中所述目的地地址在构成所述多个通信媒介的所述中继节点中被识别为未知。

72.如权利要求70或71所述的通信控制程序，其特征在于，具有从记载在所述存活帧中的信息、或者从所述存活帧的到达状态来获取通信系统的通信状态的功能。

73.如权利要求70至72中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，所述通信系统的通信状态是故障、通信带宽的变动、延迟中的任一种或它们的任意组合。

74.如权利要求66至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有下述功能，即：根据基于轮询或加权轮询来确定输出数据帧的端口的方式、基于数据帧的报头信息来确定输出数据帧的端口的方式、以及基于记载在数据帧的有效载荷中的内容来确定输出数据帧的端口的方式中的任一种运算法则来确定输出数据帧的端口。

75.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有基于所述通信系统的通信状态来确定输出数据帧的端口的功能。

76.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有基于所述通信系统的通信状态来改变所述转发数据库的功能。

77.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有下述功能，即：所述虚拟化部通过地址管理数据库来管理直接或经由一个以上的节点连接在属于通信对方的所述基节点的端口中且没有与所述通信媒介相连的端口上的所有主机与通信对方的所述基节点的对应关系，并基于所述通信系统的通信状态改变登录到所述转发数据库的输出端口信息中的虚拟端口。

78.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，基于所述通信系统的通信状态改变所述端口映射表。

79.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有基于故障的发生场所或发生的故障的数量或该双方来确定输出数据帧的端口的功能。

80.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有防止从所述多个通信媒介多次接收同一数据帧的过滤机构。

81.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有下述功能，即：当检测出故障消除时，优先传输具有高优先级的数据帧，或者限制通信带宽来传输具有低优先级的数据帧。

82.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有基于属于所述基节点的端口的通信状态来确定输出数据帧的端口的功能。

83.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有基于属于所述基节点的端口的通信状态来改变所述转发数据库，或者改变所述端口映射表的功能。

84.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有管理直接或经由一个以上的节点而与本节点以外的基节点连接的主机和所述本节点以外的基节点的对应关系的功能。

85.如权利要求70至73中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有管理与本节点以外的基节点连接的路由器和所述本节点以外的基节点的对应关系的功能。

86.如权利要求66至69中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有通过收发学习帧而相互通知与所述基节点连接的主机的功能。

87.如权利要求72至75中任一项所述的通信控制程序，其特征在于，具有下述功能，即：通过收发在有效载荷中存储有与所述基节点连接的路由器的节点识别码的数据帧来相互通知与所述基节点连接的路由器。

88.如权利要求77所述的通信控制程序，其特征在于，具有下述功能，即：通过收发附加了VLAN标签的以太网(R)帧来自动制作地址管理数据库，其中所述VLAN标签存储有分配给发送源主机所属的所述基节点和目的地主机所属的所述基节点的组合的VLAN识别码。

89.一种计算机，具有网络接口卡，该网络接口卡具有在通信系统中经由由一个以上的中继节点构成的多个通信媒介来进行相互通信的功能，所述计算机的特征在于，

所述网络接口卡具有虚拟化部，该虚拟化部将属于所述网络接口卡的端口中的、与所述多个通信媒介相连的多个端口作为一个虚拟端口进行处理，由此将所述多个通信媒介虚拟成一个节点。

90.如权利要求89所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡的所述虚拟化部具有转发数据库，该转发数据库相对于一个目的地登录多个用于将从某发送源发送的数据帧传输到预定目的地的转发信息。

91.如权利要求89所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡的所述虚拟化部具有端口映射表和转发数据库，所述端口映射表将一个以上的端口关联到一个虚拟节点，所述转发数据库将一个以上的所述虚拟端口登录到用于将从某发送源发送的数据帧传输给预定目的地的转发信息中。

92.如权利要求89至91中任一项所述的计算机，其特征在于，当向帧格式不同的所述通信媒介发送数据帧时，所述网络接口卡将所述通信媒介的帧格式的报头信息附加给所述数据帧后再进行发送，而当从所述通信媒介接收数据帧时，将所述通信媒介的帧格式的报头信息从所述数据帧中去除，然后再接收。

93.如权利要求89至92中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡通过相互收发存活帧来获取通信系统的通信状态。

94.如权利要求93所述的计算机，其特征在于，所述存活帧中记载有目的地地址，并在构成所述多个通信媒介的所述中继节点中广播，其中所述目的地地址在构成所述多个通信媒介的所述中继节点中被识别为未知。

95.如权利要求93或94所述的计算机，其特征在于，从记载在所述存活帧中的信息、或者从所述存活帧的到达状态、或者从它们双方来获取通信系统的通信状态。

96.如权利要求93至95中任一项所述的计算机，其特征在于，所述通信系统的通信状态是故障、通信带宽的变动、延迟中的任一种或它们的任意组合。

97.如权利要求89至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡根据基于轮询或加权轮询来确定输出数据帧的端口的方式、基于数据帧的报头信息来确定输出数据帧的端口的方式、以及基于记载在数据帧的有效载荷中的内容来确定输出数据帧的端口的方式中的任一种运算法则来确定输出数据帧的端口。

98.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡基于所述通信系统的通信状态来确定输出数据帧的端口。

99.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡基于所述通信系统的通信状态来改变所述转发数据库。

100.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡的所述虚拟化部具有地址管理数据库，并基于所述通信系统的通信状态改变登录到所述转发数据库的输出端口信息中的虚拟端口，其中所述地址管理数据库管理直接或经由一个以上的节点连接在属于通信对方的端口中且没有与所述通信媒介相连的端口上的所有主机与通信对方的对应关系。

101.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡基于所述通信系统的通信状态改变所述端口映射表。

102.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡基于故障的发生场所或发生的故障的数量或该双方来确定输出数据帧的端口。

103.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡具有防止从所述多个通信媒介多次接收同一数据帧的过滤机构。

104.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，当检测出故障消除时，所述网络接口卡优先传输具有高优先级的数据帧，或者限制通信带宽来传输具有低优先级的数据帧。

105.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡基于属于所述节点的端口的通信状态来确定输出数据帧的端口。

106.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡基于属于所述节点的端口的通信状态来改变所述转发数据库。

107.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡基于属于所述节点的端口的通信状态来改变所述端口映射表。

108.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡管理直接或经由一个以上的节点而与本节点以外的节点连接的主机和所述本节点以外的节点的对应关系。

109.如权利要求93至96中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡管理与本节点以外的节点连接的路由器和所述本节点以外的节点的对应关系。

110.如权利要求89至92中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡通过收发学习帧而相互通知与所述节点连接的主机。

111.如权利要求95至99中任一项所述的计算机，其特征在于，所述网络接口卡通过收发在有效载荷中存储有与所述节点连接的路由器的节点识别码的数据帧来相互通知与所述节点连接的路由器。

112.如权利要求100所述的计算机，其特征在于，所述网络接口通过收发附加了VLAN标签的以太网(R)帧来自动制作地址管理数据库，其中所述VLAN标签中存储有分配给发送源主机所属的所述节点和目的地主机所属的所述节点的组合的VLAN识别码。

113.如权利要求89至112中任一项所述的计算机，其特征在于，具有多个所述网络接口卡，且各网络接口卡与各个所述通信媒介或者任意数目的所述通信媒介相连接。

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