JP2005512393A - パケット・ネットワークにおける経路特定のための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】マルチエリア・インターネット（１０，１１，１２）プロトコル（ＩＰ）自律システム（ＡＳ）でエンド・ツー・エンド経路情報の抽出及び構築の方法及びそのシステムが開示されている。前記方法及びそのシステムによって、例えばネットワーク管理者のようなユーザーが、与えられたＩＰパケットが由来する前記ＡＳの転送元領域のそのエントリ点からそれによって意図された宛先領域のその出口点まで、このＩＰパケットが潜在的に通過するフルセットの経路（リンク及びルータ）を明確に特定することができる。

Description

本発明は、パケット通信ネットワークから情報を入手するための方法及びシステムに関するものである。具体的には、本発明は、パケット通信ネットワークの各ユーザーへおよび／またはユーザーからのトラフィックによって通過するところのリンクおよびルータのセットを決定するための方法及びシステムに関するものである。

インターネット・プロトコル（ＩＰ）ネットワークは大規模分散型のシステムであって、個々のルータが隣り合うルータから得たそのネットワークの状態についての情報に基づいてパケットの転送方法についての決定を自動的に調整するようになっている。このような設計によれば、リンク若しくはルータに障害が発生した場合、それを発見次第、影響を受けているルータにその障害を迂回して新しい経路でパケットを送信することを許可することによって、迅速な回復が可能となっている。

しかし、このような分散型の運用及びそれに関連する堅固性は、相応の犠牲を伴うということがある。例えば、所定の時間内でネットワークの振る舞いを正確に特徴付けることは複雑な仕事となる。このことから、コネクション型の例えばフレームリレーまたは非同期転送モード（ＡＴＭ）のような、従来の技術を基にしたネットワークに使用可能であるネットワーク管理機能の多くは、たとえ不可能でないとしても、ＩＰネットワークで複製することは困難である。例えば、コネクション型ネットワークにおいては、個々の接続／ユーザーに関連付けられた状態が、ネットワーク管理者に、その経路の追跡およびそれが依存しているリソースの監視のための手軽な手段を提供する。対照的に、ＩＰネットワークでは、ルーティングの決定は、ローカル・パケットの転送決定にのみ関係している多数のルータによって分散型形式で決定されるため、パケットが所定の時間において通過する全経路の完全な情報を保持するエンティティは存在しない。さらに、これによってネットワーク管理者は、前記トラフィック、例えば２つの顧客サイト間、が前記ネットワークを通過している際、そのトラフィックが通過する経路を正確に特定することがより困難になる。

結果として、非常に混雑したリンクを特定するに当たっては、ネットワーク管理者は、この混雑の結果、どの顧客が不十分なパフォーマンスを被っているかについての見通しが全く持てないか若しくは限定されることになる。同様に、リンク障害が起こった場合、どの顧客がこの障害後直ぐにサービス性能の変化を経験するか予測することと同様に、どの顧客が直ちに影響を受けているかを特定することは、ＩＰネットワーク上では、さらに非常に複雑な作業となる。

ＩＰネットワーク用の管理ツールは存在するが、通常はリアクティブあるいは粗い精度で動作する、すなわち、個々の顧客またはサイトのエンド・ツー・エンドの性能レベルでは機能しない。例えば、ルータは通常、シンプル・ネットワーク管理プロトコル（ＳＮＭＰ）のようなプロトコルを使用して問い合わせができる標準の管理情報ベース（ＭＩＢｓ）をサポートしている。ＭＩＢｓは、個々のルータについての詳細な状態情報、例えばインタフェースの状態、パケットの数、あるいは各インタフェースでの送信および受信バイト数などを提供する。しかし、これは個々の装置のローカルな情報であり、ネットワークの幅広い視野を提供しない。さらに、複数のルータからＭＩＢ情報をつなぎ合わせて、所定の顧客に関するエンド・ツー・エンドの性能の程度を引き出すことは、容易な仕事ではない。ＣｉｓｃｏのＮｅｔＦｌｏｗ（ＴＭ）またはＪｕｎｉｐｅｒ ｃｆｌｏｗｄ（ＴＭ）のような装置を使うルータで日常的に集められるトラフィック監視情報に依存している場合には、同様の制限が存在する。これらの監視装置は、所定のインタフェースをまたぐトラフィックについての詳細な情報を捉えるが、やはりエンド・ツー・エンド・経路を認識する能力を有しない。そのようなトラフィック監視データをエンド・ツー・エンド情報に変換するのは、骨の折れる作業である。

ＩＰネットワークを通過する経路の、エンド・ツー・エンドのサンプリング抽出の能力を持つツールは、多少存在する。それらの多くは インターネット・プロトコルに埋め込まれている２つの主要ユーティリティ、ピング（ｐｉｎｇ）およびトレースルート（ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ）に基づいており、それによって、ネットワーク管理者は、パケットの喪失および遅滞のようなエンド・ツー・エンドの性能程度の推定値を作成したり、全経路情報を記録するために、ネットワークを探索できる。しかし、ピングやトレースルートのようなユーティリティを基にした解決方法では、しばしば望むような結果が得られない、なぜなら拡張することも、ユーザーが経験しているネットワークの動作についてのリアルタイムの情報を提供する能力もどちらもないからである。

従って、ＩＰネットワークの分散したルーティング状態を監視、追跡、および／または予測するための改善された方法およびシステムが提供されることが望まれている。

読者が本発明の内容を理解するのを助けるために、追加的な参考資料としてインターネットおよびインターネット・ルーティング・プロトコルについて以下で説明する。

前記インターネットとは、複数の相互に接続されたより小さなネットワークまたは自律システム（ＡＳ）から成る世界的なネットワークである。このネットワークの相互接続をまたぐパケットの配信は、前記ＩＰスーツの責任の下に実行される。特に、ルーティング・プロトコルは、宛先に向けてパケットを転送する最善の方法に基づいて、配信方法が決定される情報を伝送する。

インターネット・ルーティング・プロトコルは、ドメイン内およびドメイン間プロトコルに分けることができ、ドメイン間プロトコルではＡＳｓ間で情報をやり取りし、他方ドメイン内プロトコルでは各ＡＳ中のパケットの転送の決定に関与している。この一般アーキテクチャおよびプロトコルの関連スーツは、急速に事実上の技術となり、その上にモデム通信ネットワークが構築されている。この優勢性は、単純なローカル・エリア・ネットワークから大規模な国際的通信ネットワークに広がり、これはそれを使って構築されたネットワークの堅固性および効率によるところが大きい。特に、ＩＰネットワークは、"コネクションレス"と称され、目的とする宛先へのデータ・パケットの配信は、パケットが転送されている先のルータによって成される多くの"独立した"決定によって実行される。

従って、本発明の特徴と利点は、ＩＰプロトコルの下で１つかそれ以上のパケットのルーティング経路を監視、追跡、および／または予測する改良された方法及びシステムを提供することである。

本発明の１つの実施形態によれば、リンク状態ルーティング・プロトコルに従って操作されるマルチエリア・ドメインで、パケットに対するトラベル経路を特定する方法は、ドメインの多数の個々の領域からトポロジー情報を受け取る工程を含む。また、それはトポロジー情報から領域内の多数の最小コスト経路を特定する工程と、多数の領域内最小コスト経路のサブセットを開始アドレスと宛先アドレス間のエンド・ツー・エンドの経路に組み立てる工程とを含める。好ましくは、各最小コスト経路は、ルータ間のリンク若しくはネットワークを維持する一連のルータを有するものである。

随意的におよび好ましくは、前記特定する工程は、そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な第１の領域から、出口点を少なくとも１つを特定する工程と、前記第１の領域内で、前記開始アドレス及び少なくとも１つの前記出口点間に少なくとも１つの前記最小コスト経路セグメントを構築する工程と、結果的に少なくとも１つの選択された第１の領域の最小コストセグメントを得るための、前記最小コスト経路セグメントの少なくとも１つを選択する工程と、を含む。追加オプションとして、第一の領域からの前記出口点は、宛先アドレスでもよい。また、前記特定する工程は、そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な第１の領域から全ての出口点を特定する工程を含む。

また、特定する工程は、少なくとも１つの前記選択された最小コスト経路セグメントと関連付けられた少なくとも１つの前記出口点について、前記少なくとも１つの出口点が接続される前記ドメイン内の第２の領域を特定する工程を含む。前記特定する工程はまた、そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な前記第２の領域から出口点を少なくとも１つ特定する工程と、前記第２の領域内で、前記第１の領域の前記少なくとも１つの出口点及び前記第２の領域の少なくとも１つの出口点間に少なくとも１つの最小コスト経路セグメントを構築する工程と、結果的に少なくとも１つの選択された第２の領域の最小コストセグメントを得るために、前記第２の領域内の前記最小コストセグメントの少なくとも１つを選択する工程とを含む。このオプションでは、前記組み立てる工程は、前記選択された第１の領域の最小コストセグメントと、前記選択された第２の領域の最小コストセグメントの１つとを接続する工程を含む。またこのオプションでは、前記第２の領域の前記出口点は、前記宛先アドレスでもよい。

前段落で述べた実施形態の更なるオプションとして、前記第２の構築する及び選択する工程は、１つかそれ以上の追加領域で繰り返され、前記組み立てる工程は、前記工程が実行された全ての領域に関する前記最小コストセグメントを接続することを含む。随意的におよび／または追加的に、各構築する工程は、全ての可能な最小コスト経路セグメントを構築することを有し、前記組み立てる工程は、前記開始アドレスと前記宛先アドレス間で複数の前記最小コストセグメントを接続することを含む。

上述したいずれか若しくは全ての前記方法の要素は、コンピュータ読取り可能な媒体に格納されている、コンピュータ装置に前記要素の実行を命令することのできる指示の中に組み込まれている。

本発明の別の実施形態によれば、リンク状態ルーティング・プロトコルに従って動作するルーティング・ドメインに履歴ルーティング情報を格納する方法であって、時間と共に受け取られる際、ルーティング・ドメインに通知された多数のルーティング・イベントを格納する工程と、前記ルーティング・ドメインのルーティング及びトポロジー情報の完全なコンテキストを保持するための時刻セットを特定する工程とを含む。前記特定する工程で特定された各時刻で、前記ルーティング・ドメインの現行トポロジーおよびルーティング状態を表すデータ構造を格納することによって、少なくとも１つのタイムスタンプ・ルーティング情報コンテキストを構築する。それぞれの前記タイムスタンプ・ルーティング情報コンテキストに対して、前記特定する工程で特定された次の時刻まで、イベントが時間と共に受け取られる際にルーティング・イベントの時間番号付きリストが構築される。状況に応じて、前記ルーティング・ドメインはマルチエリア・ルーティング・ドメインであり、前記タイムスタンプ・ルーティング情報コンテキストは、前記ルーティング・ドメインの各領域に関する情報の、前記個々の格納を介して論理的に分割され、前記構築する工程は、前記ルーティング・ドメインの各領域に関するルーティング・イベントの個別時間番号付きリストを構築することを含む。

また随意的に、前段落で述べた前記実施形態において、前記ルーティング・ドメインの開始点、前記ルーティング・ドメインの宛先アドレス、開始時間、及び終了時間を指定する工程を含む。それはまた、前記開始時間に先行するタイムスタンプを持つコンテキストに未だ先行する、最近のタイムスタンプを有する前記コンテキストを特定するために、前記タイムスタンプされたルーティング情報コンテキストを検討する工程と、前記開始時間に先行するタイプスタンプを有する前記最近のルーティング・イベントに到達するまで、前記タイムスタンプされたルーティング情報コンテキストと関係があるルーティング・イベントの前記時間番号付きリストから順次処理することによって、少なくとも１つの更新されタイムスタンプされたルーティング情報コンテキストを構築する工程を含む。それはまた、前記更新されタイムスタンプされたルーティング情報コンテキストを使用して、前記開始点と前記宛先アドレス間に経路情報を構築する工程を含む。

本発明の別の実施形態によれば、リンク状態ルーティング・プロトコルに従って操作されるルーティング・ドメインの、開始アドレスと宛先アドレス間の経路を特定する方法は、ルーティング・イベントの番号付きリストを指定する工程と、ルーティング・ドメインの開始トポロジーおよびルーティング状態を表すルーティング情報コンテキストを提供する工程と、前記ルーティング情報コンテキストを使用して開始アドレスと宛先アドレス間に経路情報を構築する工程と、ルーティング・イベントの前記番号付きリストの次のルーティング・イベントに従って前記ルーティング情報コンテキストを更新する工程と、ルーティング・イベントの前記番号付きリストの最後のルーティング・イベントに到達するまで、上記の前記構築するおよび更新する工程を繰り返す工程と、を含む。

従って、以下に続く本明細書の詳細な説明がより理解されるように、及び本発明分野に対する本発明の貢献がより正当に評価されるように、本発明のより重要な特徴の要点が説明されている。もちろん、以下に説明される及び本明細書に付加された請求項の要旨を形成するであろう本発明の追加的特徴は存在する。

この点において、本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明が、以下の説明または図面で説明されている構築の詳細及び構成要素の配置に対するその適用において制限されないことは理解されるべきものである。本発明は、他の実施形態及び実施されることが可能であり、様々な方法で実行される。また、本要約と同様に本明細書で使用されている表現および術語は説明の目的のためであり、限定として見なされるべきものではない。

そのようなものとして、この開示が基としている概念は、本発明の幾つかの目的を実行するための他の構造、方法、及びシステムの設計の基礎として容易に利用されることを、当業者は正しく理解するであろう。従って、本請求項は、本発明の要旨及び範囲から逸脱しない範囲においてそのような等価の構成を含むものと見なされることは重要である。

本発明の好ましい実施形態は、ＩＰプロトコルの下で１つかそれ以上のパケットのルーティング・パスを監視、追跡、および／または予測する改良された方法及びシステムを提供することである。

本発明は、ネットワーク管理者、ネットワーク監視システム、またはその他の人若しくは自動化されたユーザーが、パケットが既知入力点若しくはアドレスと、既知若しくは予期される宛先アドレスとを有する場合には、ＡＳを通ってトラベルする任意のパケットが後に続く若しくは続くと予期されている経路を特定することを許容する。前記宛先アドレスは、通常はルーティング・テーブルからのルーティング入力と関連し、本発明は、前記ルーティング入力と関連したパケットによって、前記ルーティング・ドメインを通って後から続くことが期待された若しくは期待されている経路を構築する。状況に応じておよび好ましくは、1つ以上の経路が可能なとき、本発明は前記パケットが後に続く可能な経路の完全なセットを構築することが可能である。

図１は、本発明が適用される典型的なＡＳ、またはルーティング・ドメインを図示している。図１に示されているドメインは、もちろん、本発明が適用できる唯一のドメイン構成ではない。そうではなく、ただ１つの可能なドメインの説明図として役立てることを意図したものである。図１に関して、前記図示されたＡＳは三つの領域１０、１１、及び１２を含む。本発明はまた、三つ以上または三つ以下の領域を有するＡＳと共に使用される。好ましくは、前記ＡＳは、オープン最短経路ファースト（ＯＳＰＦ）若しくはＩＳＩＳのようなリンク状態ルーティング・プロトコルに続くものである。各領域は通常、他の領域の外部ルータ間のやりとりと同様に、各領域内でお互いにパケット・トラフィックを方向付け、運ぶ、そのような複数のルータ、例えば２０、２１、及び２２を含む。これら領域は,（１）単一領域と関連する他のルータへ及びから情報を転送するエリア・ルータ２０と、（２）前記ＡＳ内の２若しくはそれ以上の領域に対するルータとして働き、１つの領域１１から別の領域１０へ及び逆も同様に、トラフィックの通行権を規定するエリア境界ルータ（ボーダー・ルータ）２１と、（３）前記ＡＳへ及びから出口および／または入力点として働く自律システム境界ルータ（バウンダリー・ルータ）２２と、を含む。

本発明によれば、前記ＡＳは、１つ若しくはそれ以上の経路集約（ＲＡＱ）モジュール１５、１６、及び１７を含む。領域がＲＡＱを有さない若しくは１つ以上のＲＡＱモジュールを有することが可能であるが、通常、前記ＡＳの各領域に対して１つのＲＡＱモジュールがある。好ましくは、ルーティング・デバイスの機能を有する前記ＲＡＱモジュールは、本質的に、"スタブルータ"としての機能を果たし、それらの各領域のルーティング・プロトコルに関与する。これは前記ＲＡＱモジュールが、それら領域のルータ間で交換される多くの若しくは全ての前記ルーティング情報を受け取ることを可能にする。リンク状態プロトコルのコンテキストとの関連で、この情報は、前記領域の内部トポロジーと、前記領域の異なるルータと関連するアドレスのセットと、様々なネットワーク・ノード及びインタフェースの現行状態と、の詳細な背景を提供する。また、これは他の領域及び前記ＡＳ外の行き先、若しくはそれらに到達する方法に関する要約された情報を提供する。

前記ＲＡＱモジュールによって受け取られた情報の正確な構造及び仕様は、使用されている前記ルーティング・プロトコルに左右されるが、基本的な特徴は、前記領域から異なる"出口"点を通って遠隔な宛先に到着するための"コスト"と同様に、前記領域内のローカルな宛先に到着するための"コスト"についての情報も提供することである。前記"コスト"は、パケットが開始点から宛先に到達するのにトラベルしなければならない距離を意味している。前記コストは、ルータ間の多くの"ホップ"に直接関係している。例えば、図１の領域１１に関して、例えば各ルータ間のトラベルのコストを１とすると、パケットがＲＡＱモジュール１５からルータ２０を経由してルータ２１にトラベルするパケットのコストは２である、なぜなら前記宛先に到達するのに２ホップするからである。第１回目のホップでルータ２０へおよび第２回目のホップでルータ２１へ。別の方法として、例えばルータ２１とルータ２０間のリンクのコストが３の場合、ＲＡＱモジュール１５からルータ２０を経由してルータ２１にトラベルするパケットの合計コストは、１プラス３で４になる。

前記ＡＳは、経路集約（ＲＡＧ）モジュール１８を含む。標準設定ではＲＡＧモジュールは１つだが、１つ以上のＲＡＧモジュールも可能な選択肢である。前記モジュール１８は、前記ＲＡＱモジュールによって得た情報を受け取り、処理する。これについては、以下でより詳細な説明がなされている。前記ＲＡＧモジュール１８は、ＰＣ、ラップトップ、サーバ、若しくはプロセッサ及びメモリを有する個々のワークステーションのような任意のコンピュータ装置である。

前記ＲＡＧモジュール１８は、そのＡＳの異なる領域の前記ＲＡＱモジュールの多くの及び好ましくは全ての前記ＲＡＱモジュールと実質上恒常的に交信している。前記ＲＡＧモジュールは、前記ＲＡＱモジュールから、前記ＲＡＱモジュールがそれら個々の領域のルーティング・プロトコルへの関与を通して得たルーティング情報を受け取る。前記ＲＡＧモジュールは、この情報を分析及び処理し、エンド・ツー・エンドの（前記ＡＳに亘る）経路情報、さらには複数の領域に亘る経路情報の抽出をサポートする。従って、典型的に、個々のルータからのルーティング情報が個々の領域に特有なローカル経路情報を提供するのみの場合、前記ＲＡＧモジュールは、主要な機能を実行する。前記ＲＡＧモジュールは、その統合を促進して経路クエリーに応じてエンド・ツー・エンド経路を作成するために、異なる領域と関連した経路情報を構築する。

前記ＲＡＧ１８モジュールは、ルート記憶サブモジュール（またはより簡潔に"記憶モジュール"）とここでは呼ばれる構成要素を含む。前記記憶モジュールは、前記ＲＡＧによって前記ＲＡＱから集められた、現行および過去の情報を保持する。従って、好ましくは、前記記憶モジュールは、前記ＲＡＱモジュールから受け取った大量の情報を格納するのに十分な容量があることである。しかし、より少ない記憶容量のＲＡＧｓでも使用可能である。格納される際、履歴状態の迅速な検索を可能にするために、履歴情報は生フォーマット（すなわち、未処理）で格納され、または１若しくそれ以上のインデックス、テーブル、および／または要約が追加される。この情報は、プレイバック若しくは経路分析機能と、プレイフォワード若しくは予測機能との両方に使用できる。それぞれについては、以下で詳細に説明している。

前記ＡＳはまた、前記ＲＡＧモジュールによって集められた情報を検索するための、ネットワーク管理者のようなユーザー用のインタフェースとして働く、少なくとも１つの経路クエリー（ＲＱ）モジュール２５を含む。前記ＲＱモジュール２５は、例えば、入力／出力ポート若しくは通信ポートを有する別個の装置であり、或いは別の装置と同一場所に配置されている。例えば、図１は、前記ＲＡＧモジュール１８及び前記ＲＱモジュール２５が、単一コンピューティング装置にインストールされているものとして図示している。実際には、上述した前記モジュールのどれか若しくは全ては機能ユニットと考えられ、２若しくはそれ以上のモジュールは、同じフィジカル・デバイスの同一場所に配置されている。

前記ＲＱモジュール２５は前記ＲＡＧモジュール１８にインタフェースで連結し、前記記憶モジュールによって維持された前記データ構造から完全な経路情報を検索するプロセスを調整する。前記ＲＱモジュール２５は、入力する際、検索されるであろう経路またはルートに対する前記ＡＳ内の前記開始点に対する識別子、および前記終了点の若しくは前記経路の宛先の識別子を受け入れる。前記開始点の識別子は、前記ＡＳに対する、つまり、前記ＡＳのサブネットの１つに所属するホスト名またはローカルなＩＰアドレスであるか、若しくは前記ＡＳの前記ルータの１つに所属する、つまり、前記ＡＳへの前記入力点を特定するインタフェース番号のフォームの中にある。前記望ましい終了点または宛先の識別子は、通常、ホスト名またはＩＰアドレスのフォームにあり、前記ＡＳに対するローカルな装置と関連する必要はない。遠隔終了点の場合、戻ってくる経路情報は、前記ＡＳの前記（ローカル）エントリ点から、前記ＡＳから前記遠隔宛先に到達するために使用されるであろう次のＡＳへの出口点に伸びる。

随意的に、前記ＲＱモジュール２５はまた、時間パラメータを受け取り、提供される情報がプレイバック（つまり、以前トラベルした経路の分析）応答またはプレイフォワード（つまり、予測）応答かを特定する。プレイフォワードの実施形態に関して、前記ＲＱモジュールはまた、"ｗｈａｔ−ｉｆ"シナリオに関する追加イベントを受け入れる。（前記ＲＡＧモジュールと関連した時計と合わされているまたは関係している）前記オプショナル時間パラメータは、状態ダイナミクスが表示されることが求められている時間を特定する。前記示された時間が未来の場合、前記ＲＱによって入力される際、一連の（時間、ネットワーク構成要素、状態）として特定される追加イベントが、受け入れられる。

上述されたように、ＲＡＱモジュールは、本質的に、それ自身の領域のルーティング・プロトコルで活躍する"スタブルータ"の機能を果たす。代理性機能の目的のために１つ以上を配置することもできるが、通常、領域当たりＲＡＱは１つである。リンク状態ルーティング・プロトコルとの関連で、トポロジー（つまり、ルータ・アドレス及びルータ間のコストのような領域の構造）及び経路情報は各領域を通して大量に送られ、各ルータはその領域及びルータ・エントリの位置の完全なトポロジー・リアルタイム・マップを獲得する。さらに、各領域で、他の領域または他のＡＳｓ、つまりエリア境界ルータ（図１の２１）および／または自律システム境界ルータ（図１の２２）に接続するルータはまた、前記領域の外側にいるルート・エントリに到達するそれらの能力に関する情報を、それらの各領域内で多量に送る。前記情報は、（前記ＩＳＩＳプロトコルに従うドメイン内である場合）他の領域の宛先に到達でき、若しくは（前記ＯＳＰＦプロトコルに従うドメイン内である場合）前記情報は、それらが学んだルーティング・エントリの識別、それらが通っていく際に通過したルータに到達することに関連したコスト、および／またはその他の情報項目を含む。領域内のルータは、この情報を使って、前記パケットの宛先アドレスに一致するルート・エントリに向かって最短経路を通ってパケットを転送する方法を決定する。

図２は、本発明に従ってＲＡＱモジュールによって実行された典型的な工程を図示している。図２に関して、大量の情報プロセスへの関与の結果として、各ＲＡＱモジュールは、ルーティング及びトポロジー情報の変更に関する全ての更新を受け取る（工程３０）。その結果、前記ＲＡＱは、前記ＲＡＧに使用可能な情報を作成する責任を有する。特に、前記ＲＡＱは、前記領域内の近接するルータによって伝送される情報を受け取り、その情報を使ってトポロジー・データベースを構築する。好ましくは、ルータ、リンク及びそのコスト、各ルータから到達可能なローカル経路エントリ、および／または遠隔経路エントリの到達可能性に関する（ルータが他の領域若しくはルーティング・ドメインへの接続性を提供する）情報のようなトポロジー情報に関連する更新が受け取られる際、前記ＲＡＱモジュールは前記トポロジー・データベースをチェックし、前記情報が新規かどうかを決定する（工程３２）。もし前記情報が新規でない場合、前記ＲＡＱモジュールは、その情報に対して何もせず（工程３４）、追加の情報を待つ（工程３２を繰返し）。もし前記更新が新規情報に相当する場合には、前記ＲＡＱモジュールは、そのトポロジー・データベースを新規情報で更新し（工程３６）、さらに前記更新済み若しくは新規情報を前記ＲＡＧモジュールに転送する（工程３８）。前記ＲＡＧモジュールは、それが交信する前記ＡＳの全てのＲＡＱモジュールから受け取った情報を収容する、広範囲のトポロジー・データベースを維持する。

前記ＲＡＱの近接するルータの１つから更新を受け取ることによって起こる変更に加えて、前記ＲＡＱによって維持されていて前記ルーティング及びトポロジー情報に影響を及ぼすことができる他のイベントがある。特に、大部分のリンク状態ルーティング・プロトコルは、障害を発見し、期限を経過した情報を前記トポロジー・データベースから取り除く"生存性"メカニズムを基にした様々なタイマーが含まれる。１つのそのようなタイマーの失効は、前記トポロジー・データベースから一致する数の情報の削除を引き起こす。そのような変更はまた、その情報が前記ＲＡＱによって維持されているものと一致していることを確認するために、前記ＲＡＧに報告される必要がある。すなわち、ルータとして作動する前記ＲＡＱは、それ自身の領域のルーティングおよびトポロジー情報の最新のビューを維持し、この情報が前記ＲＡＧにタイムリーに確実に送られることを確かにする責任を有する。

前記ＲＡＱモジュールが構築するトポロジー・データベースは、前記ＲＡＱモジュール自身の領域のルータ及びリンク（及びそれらのコスト）についての知識と同様に、それ自身の領域内及び領域外の到達可能な経路エントリまたは遠隔エントリに到達可能なルータのアイデンティティについての十分に完全な知識を提供する。

上述したように、好ましくは、前記ＲＡＱモジュールは、前記ＡＳまたはそれに匹敵するＡＳで、一般によく見られる若しくは使用されるルーティング・デバイスであって、どのようなタイプのものでもよい。本発明の好ましい実施形態では、前記ＲＡＱモジュールでは通過データを転送することが必要とされない。その結果、それは機能的には本格的なルータのように見えるが、任意に使用される前記特定のＲＡＱモジュールは、比較的ローエンド技術の１つである。

図１に戻って言及すると、前記ＲＡＧモジュール１８は、前記様々なＲＡＱモジュール１５、１６、及び１７から集められた情報を収集及び管理し、前記ＲＱモジュール２５によって容易に問い合わせを行なわれ形式にする。単一のＲＡＧが複数のドメインによって共有され得るが、通常は、ＡＳまたはルーティング・ドメイン当たり１つのＲＡＧであり。もう1つの方法として、冗長目的のために複数のＲＡＧを同じドメイン内で使用できる。簡単にするために、本明細書で説明している好ましい実施形態では、所定のルーティング・ドメインで使用されるＲＡＧは１つである。前記ＲＡＧは、異なる領域のＲＡＱから受け取る情報を格納および編成するのに使われる多くのデータ構造を維持する。

図３は、受け取る好ましいタイプの情報と、前記ＲＡＧモジュールによって割り当てられる記憶エリアの好ましいタイプとを図示している。前記ＲＡＧ３９は、少なくとも２つのセクションまたはタイプの記憶を保持する。その情報には、２つのタイプのコンテキストが含まれる。１つのコンテキストは、前記現行ルーティング・ドメイン状態に対応し、一方他のコンテキストは過去のルーティング情報に関係している。第１のタイプ、コンテキスト情報構造（ＣＩＳ）４０は、特定の瞬間の前記ネットワークのルーティング状態のスナップショットを表し、前記ＲＱモジュールによって発行されたクエリーに応えて、（前記ルーティング・ドメインを通って）エンド・ツー・エンド経路情報を提供するための検索が実行される。前記ＲＡＱから受け取る生データを有し、イベント・インデックスを処理し、及び前記ネットワークの過去ダイナミクスに関連する他の構造を有する前記過去ルーティング状態は、前記ＲＡＧが前記第２タイプの記憶である履歴情報構造（ＨＩＳ）に維持している履歴情報を作成する。

前記ＲＡＧモジュールには、２つの役割がある。それの下方方向へ向かう役割（ＡＳ内部に向けて）では、前記ＲＡＧモジュールは、前記ＲＡＱと交信し、前記ＲＡＱから受け取られる更新を集める。それの上向方向へ向かう役割（ＡＳ外部に向けて）では、前記ＲＡＧモジュールは、前記ＲＱモジュールからの要求に応えてＣＩＳｓを作成及び削除する。

各ＣＩＳは、少なくとも１つ及び好ましくは幾つかの領域データ構造（ＡＤＳ）４２を含み、それぞれに対応する経路関連付けデータ（ＲＡＤ）構造４４を有する。前記ＣＩＳは、異なるＲＡＱモジュールから受け取る情報をつなぎ合わせるので、前記情報は、前記ＲＱモジュールによって発行されたクエリーに応えて、（前記ルーティング・ドメイン若しくはＡＳを通って）エンド・ツー・エンド経路情報を提供するための検索が実行される。このつなぎ合わせは、前記ＡＳの異なる領域データを結合する方法を特定するトポロジー・マップを通して成し遂げられる。各ＡＤＳは、ルータが自身の領域のトポロジー・データを構築する方法と本質的に似ている方法で、本質的には構築された前記領域のトポロジー・データベースの複製である。これが可能となるのは、前記ＲＡＱが受け取るどんな更新も前記ＲＡＧと交信されていることを前記ＲＡＱが確実にする事実のためである。すなわち、前記ＲＡＧは、各領域からの関連する全ての更新を受け取り、それらを使用して、前記領域に対する前記ＲＡＱによって各領域で別々に維持されているエリア・トポロジー・データベースを再生する。各トポロジー・データベースは、それらのリンク及びネットワークと同様、近接する、つまり所定のリンク若しくはネットワークを通って到達可能なルータのセットと共に、前記領域の全てのルータのリストを含む。領域データベースから入手できる情報は、前記領域のルータ若しくはインタフェースの任意のペア間の最短経路の計算を許容する。

それらの最短経路を経路エントリと関連付ける能力、つまり宛先アドレスは前記ＲＡＤ構造４４をとおして提供される。前記ＲＡＤ４４は、各ルータによって維持されているルーティング・テーブルと似ているが、各ルーティング・エントリに対して前記ルータによって計算された前記最短経路と関係がある次のホップのセットを格納する代わりに、前記ＲＡＤ４４では保持されている情報が、前記経路が習得されたルータと同一であるところが異なる。前記ＲＡＤの主要機能は、任意の経路エントリと関係があるルータの知識を維持することである。もし前記ルータが経路エントリへ到達可能であると"通知された"のであれば、経路エントリはルータと関連していると言える。

経路を通知する概念は、図４に示してある実施例で図示しており、単一領域５０の拡張バージョンを示している。図４に言及して、各ルータは、前記ルータから到達可能な経路のリストと関係がある、若しくは前記セットを"通知"する。例えば、ルータ５１は、（１）"領域内部の"ルータ若しくは前記ルータから直接到達可能なネットワークに関連する経路、及び（２）"領域外部の"ルータ若しくは他の領域またはルーティング・ドメインに位置するネットワークに関連する経路、の両方を通知する。ルータ５１によって通知された経路エントリ４８．１３．４．０／２４は、領域内部経路の例である。また、ルータ５１によって通知された経路エントリ１７３．５８．０．０／１６は、領域外部経路の例である。ここで留意すべきは、ルータの領域外部経路との関連性は、前記経路エントリに到達できるルータによる明示的な通知を必ずしも要求していないことである。そのような関連性が暗黙であることは可能である。つまり、前記ルータは領域外部の経路エントリと関連していることが知られているのである。前記ＲＡＤは、Ｐａｔｒｉｃｉａ Ｔｒｉｅ（図５参照）若しくはＡｎｄｅｌｓｏｎ−Ｖｅｌｓｋｉｉ−Ｌａｎｄｉｓ（ＡＶＬ）バイナリ・ツリーのようなバイナリ・ツリー構造から成る。それらは、経路エントリの検索及び任意の宛先アドレスに対する最長のプレフィックスを提供するエントリの検索を可能にするので、ルータにおいて一般によく使われる。

図２で示されている個々の領域トポロジー・データベースの構築と同様に、前記ＲＡＤは、前記ＲＡＱから更新を受け取る際に構築される。好ましくは、更新で受け取られる全ての経路エントリは、前記ＲＡＤに挿入される。しかし、別の実施例形態では挿入される数は、全ての数より下回る。もし経路エントリが既に存在している場合、それを通して前記経路エントリが習得された更新、若しくは前記経路エントリと関係があるとして一般に知られている更新を作り出したルータは、前記経路エントリと関係があるルータのセットに追加される。前記経路エントリが前記ツリーに未だ存在していない場合、前記ツリーに新規エントリが作成され、前記経路エントリと関係があるルータのセットが前記対応するルータと共にイニシャライズされる。経路エントリの回収に対応する更新の受取りの場合、逆のプロセスが行なわれる。つまり、前記ツリーでは、回収されるであろう経路エントリが検索され、回収を発行したルータは、前記経路エントリと関連するルータのリストから取り除かれる。前記ルータが、前記経路エントリと関係がある唯一のルータの場合、前記エントリは、削除されるか、非アクティブとして特徴付けられる。前記経路エントリが近い将来再び追加される可能性が高い場合、この非アクティブ特徴付けは有用である。

図５は、Ｐａｔｒｉｃｉａ Ｔｒｉｅを使って表したＲＡＤの構造を図示している。前記構造は、各経路エントリと関係がある（つまり、到達可能）と知られているルータと同様、領域で知られているルーティング・エントリも含む。経路エントリは前記Ｔｒｉｅのリーフに格納され、それらと関連するルータのリストを含む。前記Ｔｒｉｅのノードには、典型的なビットのポジションを図示している。例えば、図５では、経路エントリ１７３．５８．０．０／１６が（図４の）２つのルータ５１及び５２によって前記領域に通知され、その結果、前記２つのルータの識別が１７３．５８．０．０／１６として前記エントリに含まれる。

前記ＲＡＧモジュールはまた、データ構造、前記異なる領域がお互いにどのように接続されているかを決定するのに必要な情報を提供するトポロジー・マップ、及び外のルーティング・ドメインへの接続性を提供するルータを特定するものを保持する。この情報は、前記ＡＳの他の領域または外部のルータへの到達可能な通知をするルータを特定することによって容易に得られる。この情報を基に、前記ＲＡＧはそのルーティング・ドメインの"領域レベル"マップを構築する。これは領域に接続するまたは他のルーティング・ドメインへ接続するルータのみを表示するハイレベル・マップである。そのようなマップの例は、図６に示してある。

領域レベルトポロジーと領域ごとの詳細なトポロジー・マップの組み合わせは、前記ＲＡＧに、前記ルーティング・ドメインを横断する際、その後にパケットが実際に続く（最短）経路のセットを決定する完全な知識を提供する。前記ネットワークの現行状態のそのような知識を維持するのに加えて、前記ＲＡＧはまた、過去の時刻に関連する経路クエリーに応えることができるように、過去のルーティング状態の経過を追う。前述したように、この情報は、本明細書で言及された一部のメモリに、前記ＲＡＧ履歴情報構造（ＨＩＳ）として保持される。

履歴情報は、前記ネットワーク・ルーティング状態の過去の変更に応えて経路がどのように進展したかを特定するのに使われる"プレイバック"クエリーをサポートするのに有用である。この目的のために維持されている情報は、前記ＲＡＧによって前記ＲＡＱｓから集められた全ての更新を含む生通知テーブル（ＲＡＴ）と同様、過去のネットワーク・ダイナミクスの容易な回復のためにコンテキストと更新との組み合わせをツリー構造にまとめるコンテキスト・アクセス・ツリー（ＣＡＴ）も含む。前記ＲＡＴは、様々なＲＡＱｓから受け取ったイベント・リストを保持するかなり単純な構造である。それは、前記生更新それ自身と同様、受け取った時間、前記メッセージがそれをとおしてまとめられる前記ＲＡＱ及び領域、及び通知を作成する前記ネットワーク・ノードを基に更新を編成する。典型的なＲＡＴは、図７のテキスト・フォームで図示している。

一方、前記ＣＡＴはより複雑な構造である。典型的なＣＡＴは、図８に図示している。図８に示されているように、前記ＣＡＴは、様々なノード６０、６１，６２、及び６３を有するタイムラインを有し、それぞれのノードは、時々で前記ネットワークのスナップショットに対応する６６及び６８のようなコンテキスト情報構造（ＣＩＳ）を含む。前記ＣＩＳ（各領域データ構造及びそのＲＡＤ）の各構成要素にリンクされた、６７及び６９のようなイベントの時間に基づいて並んだリストであり、それそれのイベントは前記構成要素の状態の変更を引き起こす更新に対応する。このハイブリッド構造、つまり生情報と、異なる時刻で前記ＣＩＳに維持される際の完全なルーティング状態の結合とは、格納されるのに必要な情報の量を最小化と、過去の任意の時刻に係わり合いを持つ前記ＣＩＳの迅速な再構築の許容の交換とを提供する。

この情報を前記ＨＩＳに格納することによって、前記ＲＡＧは、現在及び過去の両方の任意のルーティング状態に関連するクエリーに答えることができる。クエリーの開始は、以下で説明する前記ＲＡＧによって維持される、異なるデータ構造にアクセスする責任を有する前記ＲＱモジュールをとおして実行される。

前記ＲＱモジュールは、前記ルーティング・ドメインの開始点若しくは起点、及び場合により前記ルーティング・ドメインの外に位置している宛先アドレスを指定する経路クエリーに応えて、完全なエンド・ツー・エンド経路若しくはそのような経路のセットを戻す責任を有する。前記ＲＱモジュールは２つの異なるタイプの経路クエリー、瞬間クエリー及び永続クエリー、に答えることができる。瞬間クエリーは、完全なエンド・ツー・エンド経路若しくは経路のセットのフォームで単発反応を求める。一方、永続クエリーは、長期に亘って完全なエンド・ツー・エンド経路若しくは経路のセットのダイナミクスを追跡することを追求する。経路ダイナミクスが追跡される条件に基づいて、複数タイプの永続クエリーが存在する。我々は、標準永続クエリー、プレイバック永続クエリー、及びプレイフォワード永続クエリーの間で区別する。クエリーのタイプを追加することはできるが、本発明を実行するのには必要ない。

標準永続クエリーは、瞬間クエリーと似ているが、１つ違いがある。それは、前記標準永続クエリーは、ルーティング更新が（前記ＲＡＧにおいて）受け取られる度に持続的に再発行されるであろうこと、以前に戻された経路若しくは経路のセットに影響を及ぼす可能性を有することである。すなわち、標準永続クエリーは、イベント、例えばリンク若しくはルータ障害などが前記ルーティング・ドメインの前記ルーティング状態に影響を与える際、経路または経路のセットの進展を長期に亘って追跡する。

プレイバック永続クエリーは過去の開始時間を指定し、その目的は、経路若しくは経路のセットの進展をその開始点から任意の期間に亘って追跡することである。次に、プレイバック・クエリーのコンテキストにおいて、過去のある期間に亘って発生したイベントを通ることができ、どれが影響を与えるかを特定し、最初に有効であった経路若しくは経路のセットに、もしあれば、どの影響があるかを特定する。

プレイフォワード・クエリーとプレイバック・クエリーとが似ている点は、場合により過去の開始時間を指定すること、及び最初に戻した経路若しくは経路のセットでのそれらの影響を特定するためにイベントのセットを通ることを要求することである。プレイフォワード・クエリーとプレイバック・クエリーとの主要な違いは、プレイフォワード・クエリーでは、異なる"ｗｈａｔ ｉｆ"シナリオを実験し、ルーティングでの影響を見ることができるように、使用されるであろうイベントのセットは前記クエリーの一端として指定される。

前記ＲＱモジュールの構造は、前記ＲＡＧから経路情報を検索、及び可能であればルーティング更新に応えてそれを更新できることが必要とされているのみなので、任意的に及び好ましくは、前記ＲＱモジュールの構造は、その他のモジュールよりはるかに単純である。その他の情報を維持することは可能であるが、本発明を実行するのに必要はない、但し、前記ＲＱが必要なのは、以前のクエリーに応えて戻されている経路構造を維持することだけである。特に、各動作中のクエリー・セッションに対して、前記ＲＱは、（１）前記クエリーが最初に発行されたとき最初に提供された情報と、（２）前記クエリーに応えて戻された後に続く全ての経路構造との両方を保持する。瞬間クエリーの場合、これは、前記経路に指定された起点、目的とする宛先、及び前記ＲＡＧによって戻された経路若しくは経路のセットからのみ成っている。永続クエリーの場合、前記ＲＱは元の経路構造に影響を及ぼすイベントに応えて戻された全ての中間の経路構造を維持することもまた必要である。考慮されるイベントのセットもまた、保持される必要がある。

前記好ましい実施形態で説明されたシステムの動作は、５つの主要なトリガー、即ち（１）ＲＡＱイニシャライズ、（２）ＲＡＧイニシャライズ、（３）ＲＱイニシャライズ、（４）ＲＡＱ及び前記ＲＡＧでのルーティング更新到着、及び（５）前記ＲＱでのクエリー到着、に応えて説明される。各イベントの説明は、以下でする。

ＲＡＱイニシャライズ：前記ＲＡＱイニシャライズには２つのパートがある。第１は、前記ルーティング・ドメインの典型的なルータが後に続くようなイニシャライズ・フェーズである。前記ＲＡＱイニシャライズは、デバイス・レベルのイニシャライズから成り、その後前記ルーティング・ドメインの任意の領域の全てのルータが一貫したルーティング情報を有することを、確実にすることを得ようとする手順のセットが続く。スタブルータとして動作するＲＡＱの場合、これはそれ自身のルーティング情報をその近接するルータに提供し、及びその（それらの）ルーティング情報を得ることを意味する。前記ＲＡＱイニシャライズの第２パートは、ＲＡＧとの交信チャンネルの確立及びそれとのルーティング情報の最初の交換に関係する。前記ＲＡＱは最初に、例えば構成ファイルから交信し、交信チャンネルをイニシャライズする必要のある前記ＲＡＧのアドレスを検索する。一旦この工程が実行されると及びこのＲＡＱイニシャライズの第１パートが完了した場合、つまり安定ルーティング情報を獲得した場合、前記ＲＡＱはそのトポロジー・データベース及び関連するデータ構造の前記ＲＡＧへの転送を開始する。前記ＲＡＱイニシャライズは、この次の工程の後終了する。

ＲＡＧイニシャライズ：前記ＲＡＧイニシャライズはまた、複数のフェーズで実行される。第１フェーズは、デバイス・イニシャライズと、前記ＲＡＧが責任を有するルーティング・ドメインと関係がある包括的なデータ構造の作成とから成る。また、前記ルーティング・ドメイン内の前記ＲＡＧと前記異なるＲＡＱｓ間の将来の交信を可能にするのに必要とされる手順のイニシャライズをも含む。例えば、これは知られているポート番号を知ること、若しくは特定のイベント・タイプの通知を登録することを意味する。一旦この第１フェーズが終了すると、前記ＲＡＧは前記ＲＡＱｓから情報を受け取る準備ができ、新規のＲＡＱを発見する度に追加イニシャライズ手順を完了する。新規ＲＡＱの発見と関係がある前記イニシャライズ手順は、前記ＲＡＧの上記説明で説明された対応する領域データ構造の作成を含む。つまり、前記ＲＡＧは新規領域構造を作成し、また、前記新規領域の存在に反映して、そのルーティング・ドメイン・レベル構造を更新する。前記ルーティング・ドメインの領域のインターナル・トポロジー及び全体的な接続性に関する情報は、次に、それが前記ＲＡＱから受け取られる際に追加される。この第２フェーズは、前記ＲＡＱが前記ＲＡＧへのその最初のルーティング及びトポロジー情報の交信を終えた後、終了する。

ＲＱイニシャライズ：前記ＲＱイニシャライズ手順は、随意的に及び好ましくは、比較的に最小限である。好ましくは、前記ＲＱイニシャライズ手順は、前記ＲＱユーザー・インタフェースを通して利用可能となる必要性のある関連する情報を提供または取り出している前記ルーティング・ドメインと関係があるＲＡＧ（ｓ）に接触する程度に過ぎない。前記関連するＲＡＧ（ｓ）の特定は、典型的にローカル構成要素をとおして提供される。

ルーティング更新：ルーティング（及びトポロジー）更新は、前記ＲＡＱｓによって前記ＲＡＧに伝送され、前記ＲＡＧがそのルーティング・ドメインのルーティング状態に関する正確な情報を維持することを確実にする責任を有する。ＲＡＱは、それ自身のトポロジー・データベースの変更に帰着する（内部の若しくは外部の）更新をそれ自身が受け取る時にはいつでも、ルーティング更新を前記ＲＡＧに転送する必要性を決定する。その結果、前記結果として生じた変更は、前記ＲＡＧと交信され、それは前記ＲＡＱによるルーティング更新の生成を誘発する。前記ルーティング更新を受け取ると、前記ＲＡＧは最初にそれが関係する領域を特定する。この情報は、前記更新を伝送する前記ＲＡＱの識別との関連をとおして利用可能である。一旦関連領域が特定されると、前記ＲＡＧは前記ルーティング更新に通知された変更を示すために、前記対応するＣＩＳにアクセスし、それに変更を加えることを行なう。

前記要求される変更の性質は、前記ルーティング更新の性質によって決まる。例えば、前記変更は、存在するデータ構造若しくはフィールドの修正から存在するデータ構造の削除、新規データ構造の作成へ及んでいる。例えば、リンクに対する新規コストを通知するルーティング更新は、結果として前記ＡＤＳで変更が加えられたものと対応する値になるだろう。リンク若しくはルータの削除若しくは障害に関連するルーティング更新は、前記ＡＤＳで対応するフィールドのデータ構造の削除につながる。逆に、新規リンク若しくはルータの導入と関連するルーティング更新は、結果として前記ＡＤＳのそれら新規エンティティを表すのに必要なデータ構造を作成するだろう。さらにまた、両方の場合において、前記ＲＡＤにはそれ相応に修正が加えられる。リンク若しくはインタフェースの障害の場合、そこを通ってどんな関連するルータ・エントリにも到達可能なルータのリストから、付属されたルータを取り除く必要がある。例えば、任意のサブネットへの接続を喪失するルータは、前記サブネットに対応する経路エントリと関係があるルータのリストから取り除かれなければならない。さらに、もし前記ルータが前記リストの最後の１つである場合、前記経路エントリは、到達不可能若しくは削除として記録される必要がある。たとえ一般的により変更が必要とされるとしても、ルータ障害の事例は似ている。

前記ＲＡＧによって維持されている現行ＣＩＳへの潜在的修正を開始することに加えて、ルーティング更新の受取りはまた、前記ＲＡＧの前記ＨＩＳに影響を及ぼす。特に、前記ＲＡＧによって受け取られた全てのルーティング・イベントの経過を追う前記ＲＡＴと同様に、前記ルーティング・イベント任意に受け取られたルーティング更新は、前記ＣＡＴに格納されている前記最後のＣＩＳ対して維持されているイベントのリンク・リストの１つに追加されるべきである。最後に、ルーティング・イベントの受取りはまた、前記ＣＡＴでの新規ＣＩＳの格納を起動する。特にＣＩＳｓは、規則的な時間間隔で、若しくは所定の数のルーティング更新が受け取られた後に、若しくはそれら２つの基準のある組み合わせに従って、前記ＣＡＴに格納される。特に、前記ＣＡＴに格納されてい所定のＣＩＳにリンクされているルーティング更新の数に上限を課すことは、任意の時刻と関連するＣＩＳが、応分な量のイベント処理内で再構築できることを確実にするために望ましい。

クエリー処理：クエリーの到着における前記ＲＱモジュールの動作は、クエリー・イニシャライズ・フェーズに分解され、その後に図９のフローチャート形式で説明されている領域特定工程及び領域をまたがる工程のセットが続く。前記クエリー・イニシャライズ・フェーズは、次の工程を含む。工程１００：システムは、クエリーを処理する適切なＣＩＳが存在するかを決定する。工程１０２：もし適切なＣＩＳが存在しない場合、ＲＡＧがそれを作成する。工程１０４：ＲＱモジュールは、開始点若しくは経路の起点と関係がある転送元領域を特定する。工程１０６：ＲＱモジュールは、転送元領域の経路開始点若しくはエントリ点と関係がある発信元ルータを特定する。状況に応じて、1つ以上のエントリ点も認められる。

工程１００及び１０２は、前記現行ＣＩＳから開始しないプレイバック若しくはプレイフォワードのコンテキストで作動し始めるが、それは前記プレイバック若しくはプレイフォワード・シナリオが開始するであろう時刻に対応するＣＩＳの抽出を必要とする。特に、クエリーが前記現行時間と異なる時刻と関係がある場合、最初にその時刻で前記ルーティング・ドメインのルーティング状態を作成する必要がある。従って、工程１０２は、前記ＲＡＧで維持されている前記ＨＩＳから必要な情報を検索することによって、遂行される。この処理の最初の工程は、前記ＣＡＴを検索し、前記クエリーが開始するであろう時刻に先行する最も最近の時間を有する前記ＣＩＳを特定することから成る。つまり、ＣＩＳが前記クエリー開始時間より前の最も最近の時刻の前記ルーティング・ドメインの完全な状態を表していることが発見されるまで、前記ＣＡＴは検索される。一旦前記対応するＣＩＳが特定されると、前記ＣＩＳに付属されたルーティング・イベントのリストは、前記クエリー開始時間より先の全てのイベントが得られるまで、処理される。前記結果として生じたＣＩＳは、前記クエリーの指定された開始時間に存在していた前記ルーティング・ドメインのルーティング状態を説明する。例えば、図８を参照して、望ましいクエリー開始時間が９／２６／２００１の０３：４０：００と仮定すると、前記ＣＡＴの検索は、９／２６／２００１の０３：３３：３６．４５に格納されたＣＩＳで終了し、それは、その日の０３：４０：００の前に保存された最後のＣＩＳに対応している。しかし、このＣＩＳは、前記望ましいクエリー開始時間の正確なルーティング状態を表していない。９／２６／２００１の０３：４０：００で有効な前記ＣＩＳを再作成するためには、９／２６／２００１の０３：３３：３６．４５で格納された前記ＣＩＳに付属する、及び０３：４０：００の前に受け取られた全てのルーティング更新イベントを処理する必要がある。

一旦前記適切なＣＩＳが検索されると、新規経路クエリーが受け取られる際に実行される前記イニシャライズの次の二つの工程が、図９及び図１０の両方を参照することによって最も良く説明されている。この構成要素に関して、図９の工程１０４では、前記指定された起点"Ｓ"７４の転送元領域として図１０の領域７０を戻し、一方、図９の工程１０６では、（図１０の）ルータ７６を前記経路クエリーに応えて戻されるであろう経路への開始点として特定する。

一旦前記クエリー・イニシャライズ工程が実行されと、再び図９を参照して、工程の領域指定セットが開始され、次の工程を実行する。ステップ１０８：随意的に及び好ましくは、前記１若しくは複数のエントリ点からの最短経路セグメントが空（ヌル）値にイニシャライズされるだろう。工程１１０：前記指定された宛先アドレスと関係がある経路エントリを特定する。工程１１２：前記経路エントリと関係がある（つまり、到達できる）領域の出口点を特定する。工程１１４：前記１若しくは複数のエントリ点と工程１１２で特定された全ての出口点間の最短経路を計算する。もし複数の最短経路が有効な場合、好ましくは、そのような全ての最短経路がこの工程で特定されることある。もし複数の最短経路が特定されている場合、その時前記システムは、前記宛先アドレスに到達できる経路を選択する（工程１１６）。

もし以前の経路（例えば、他の領域で存在する経路）が計算されている場合、その時前記システムは、それら経路を工程１１６（工程１１８）で決定された経路との組み合わせと、および／または領域ローカル出口点と関係がある組み合わせとを特定する（工程１２０）。次に、前記システムは完了した経路を戻し（工程１２２）、チェックする必要があるその他の経路（つまり、その他の領域）がないかをチェックする（工程１２４）。前記宛先アドレスが別の領域若しくは別のルーティング・ドメインのいずれかにある場合、追加領域は、経路の完全なセットが戻される前に通過されなければならない。もし他の領域がなければ、その時前記１若しくは複数の経路は特定されており、通常、前記１若しくは複数の最短経路のリポートが戻されることによって、処理は終了する（工程１３０）。もし別の１若しくは複数の領域がチェックされる必要がある場合、前記システムは、前記次の１若しくは複数の領域を特定し（工程１２６）、そのような各領域に対するエントリ点を特定し（工程１２８）、及び工程１１０からの処理を繰り返す。

工程１１０、１１２、１１４、及び１１６の目的は、特定の領域内で、前記指定された起点とそこを通って前記宛先に最終的に到達される全ての経路間の最短経路を計算することである。ここで留意すべきは、前記宛先アドレスが、前記転送元領域の１かそれ以上のルータから直接到達可能な経路エントリと関係があるとき、通常、前記経路エントリはこの時点で終了することである。特に、前記宛先アドレスが"領域ローカル"経路エントリ、つまり１若しくはそれ以上の前記エリア・ルータに直接付属するネットワークと関係がある経路エントリ、と関係がある場合、その時前記ＲＱは、前記指定された起点と前記領域内に位置する宛先アドレス間の全ての最短経路を決定する。典型的な領域内の最短距離の特定は、図１０に示されている。例えば、図１０を参照して、もし前記指定された宛先アドレスがボックス７３、つまり１３３．４０．１５．７で示されている場合。この場合、上記の図９の工程１１４は、２つの最短経路、すなわち７４−７６−７５−７３及び７４−７６−７９−７３を戻すだろう。ボックス７３と関係がある前記アドレスは"ローカル"、すなわちルータ７５及びルータ７９のどちらもサブネット１３３．４０．１５．０／２４に接続しているので、前記クエリー処理はそこで止まり、それら２つの経路は戻されるだろう。

再び図１０を参照して、次に、領域７２のローカル経路エントリと関連する宛先アドレス９０（１３４．３４．２１．１４２）、つまり前記経路クエリーの起点と異なる領域（領域７０）を検討する。前記経路クエリーは、目的とする宛先アドレス９０と関連するものとして経路エントリ１３４．３４．２１．０／２４を戻すことによって開始し、前記経路エントリに到達可能なものとしてルート８２を特定する。その後、最短経路がルータ７６とルータ８２間で計算される。この例では、距離１の単一最短経路（７６−８２）（全てのリンクは単位重量を有すると考えられる）が戻される。

宛先９０は領域７０内にはないので、前記最短経路７６−８２は領域７０から拡張される必要がある。ここで留意すべきは、それは唯一可能な最短経路なので、どの最短経路が拡張されるべきかを特定する必要はない。次の工程で、前記最短経路が拡張を必要とする領域として領域７２を特定し、ルータ８２が、前記拡張が実行される必要のある領域７１からの"起点"を表す。領域７１で実行される経路拡張は、領域７０内で最短経路を計算する際に実行される工程と同様の工程のセットを実行する。それは、領域７１の前記宛先アドレス９０の１３４．３４．２１．１４２と関係がある経路エントリを特定する経路クエリーから始まる。前記経路クエリーは、１３４．３４．２１．０／２４を再び戻し、前記宛先に到達可能なものとしてルータ９４を特定する。次の工程は、ルータ８２と領域７１を通り抜けたルータ９４間の最短距離を計算することから成る。これは、１つの最短経路８２−９６−９４を（領域７１内）距離２と共に戻す。領域７０で計算された最初の最短経路セグメント（７６−８２）とつなぎ合わせるとき、これは拡張済経路セグメント７６−８２−９６−９４を合計距離３と共に戻す。宛先９０は未だ領域７１内にはないので、前記経路拡張処理は次の領域、領域７２に対して再び繰り返される必要がある。これは最終的には、合計距離５を有するエンド・ツー・エンド経路７６−８２−９６−９４−９８−９９を戻すことよって終了する。

上記の例は、複数の領域を通って進行する前記経路計算処理の一般的な工程を説明しただけであり、可能な全てのシナリオの包括的な説明として意図したものではないことに留意すべきである。領域内の複数の最短経路および／または領域からの複数の可能な出口点を含む構成は、若干異なる中間の工程を発生させ、それは図９を参照して特定できる。

前の例が"瞬間クエリー"のコンテキストに投じられると、前記クエリー処理はその時点で終了する。一方、前記クエリーが永続クエリーの場合、前記永続クエリーが目標とするイベントのセットを通して経路ダイナミクスを追跡するための、追加の処理が必要である。標準永続クエリーの場合、前記ＲＱモジュールは、前記ＲＡＧがそれらを受け取る際ルーティング更新が通知されるように、前記ＣＩＳに登録する。任意のそのような更新を受け取ると、もし経路変更が起こりそうだと感知した場合、前記ＲＱモジュールは前記ＣＩＳに再び問い合わせを行なう。プレイバックまたはプレイフォワード永続クエリーの場合、前記クエリーの処理は、その処理が前記クエリーと関係があるルーティング更新のリストをとおして進行している間、続行する。

本発明の多くの特徴及び利点は、詳細な本明細書から明らかである。従って、添付の請求項では、本発明のそのような全ての特徴及び利点を網羅することが意図されており、それは本発明の本質及び範囲内に入る。さらに、多くの修正及び変形は当業者にとっては容易に気付くものあり、本発明が図示及び説明された正確な構成及び動作に限定されることを望むものではない。従って、全ての適切な修正及び均等物は本発明の範囲以内に含まれるものである。

図１は、本発明が応用される、領域、ルータ、経路集約モジュール、経路集約モジュール、経路クエリー・モジュールのようなＡＳの様々な要素を含む、典型的なＡＳあるいはルーティング・ドメインを説明している。 図２は、本発明に従って経路集約モジュールによって実行される、個々の領域からトポロジー情報を収集する典型的な工程を説明している。 図３は、経路集約モジュールによって割り当てられる情報および記憶領域のタイプを説明している。 図４は、領域内の特定のルータ、エントリ点、および／または出口点を特定するために使用されるアドレス情報を説明している。 図５は、本発明に従って自律システムの複数領域から受け取る、ルート関連データの好ましいデータ構造を説明している。 図６は、自律システムあるいはルーティング・ドメインのための、周知の自律システム境界ルータ及び周知の領域境界ルータを示す領域レベルのマップの例である。 図７は、経路集約モジュールによって集められた情報を有する生通知テーブルの例を示している。 図８は、コンテキスト・アクセス・ツリーの構造の好ましい実施例であって、時間とともにネットワークの進捗状態を捉えるのに使用されるデータ構造の構成を説明している。 図９は、フローチャート図で、本発明に従って経路特定のクエリーを処理する方法の、好ましい実施例を説明している。 図１０は、各領域内の開始点、宛先アドレス、複数領域、及び複数のルータを含む典型的なルーティング・ドメインを説明している。

Claims (23)

1. リンク状態ルーティング・プロトコルに従って操作されるマルチエリア・ドメインのパケットのトラベル経路を特定する方法であって、
   ドメイン内の複数の個々の領域からトポロジー情報を受け取る工程と、
   前記トポロジー情報から複数の領域内最小コスト経路を順次特定する工程と、
   前記複数の領域内最小コスト経路をサブセットとしてエンド・ツー・エンドの経路に順次組み立てる工程と、
   を有するものである。
2. 請求項１の方法において、各最小コスト経路は、一連のルータと、ルータ間のリンク若しくはネットワークとを有するものである。
3. 請求項１の方法において、前記特定する工程は、
   そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な第１の領域から、出口点を少なくとも１つ特定する工程と、
   前記第１の領域内で、前記開始アドレス及び少なくとも１つの前記出口点間に少なくとも１つの前記最小コスト経路セグメントを構築する工程と、
   結果的に少なくとも１つの選択された第１の領域の最小コストセグメントを得るために、前記最小コスト経路セグメントの少なくとも１つを選択する工程と、
   を有するものである。
4. 請求項３の方法において、前記第１の領域の前記出口点は、前記宛先アドレスである。
5. 請求項３の方法において、前記特定する工程は、さらに、
   少なくとも１つの前記選択された最小コスト経路セグメントと関連付けられた少なくとも１つの前記出口点について、前記少なくとも１つの出口点が接続される前記ドメイン内の第２の領域を特定する工程と、
   そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な前記第２の領域から出口点を少なくとも１つ特定する工程と、
   前記第２の領域内で、前記第１の領域の前記少なくと１つの出口点及び前記第２の領域の少なくとも１つの出口点間に少なくとも１つの最小コスト経路セグメントを構築する工程と、
   結果的に少なくとも１つの選択された第２の領域の最小コストセグメントを得るために、前記第２の領域内の前記最小コストセグメントの少なくとも１つを選択する工程と、を有し、
   前記組み立てる工程は、前記選択された第１の最小コストセグメントと、前記選択された第２の最小コストセグメントの１つとを接続する工程を有するものである。
6. 請求項５の方法において、前記第２の領域の前記出口点は、前記宛先アドレスである。
7. 請求項５の方法において、前記第２の構築する及び選択する工程は、１つかそれ以上の追加領域で繰り返され、前記組み立てる工程は、前記工程が実行された全ての領域に関する前記最小コストセグメントを接続することを有するものである。
8. 請求項３の方法において、前記特定する工程は、さらに、そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な前記第１の領域から全ての出口点を特定することを有するものである。
9. 請求項５の方法において、
   各構築する工程は、全ての可能な最小コスト経路セグメントを構築することを有し、
   前記組み立てる工程は、前記開始アドレスと前記宛先アドレス間に複数の前記最小コストセグメントを接続することを有するものである。
10. コンピュータ装置に以下の工程を実行するよう指示する指令を含むコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、その工程は
    マルチエリア・ルーティング・ドメインの複数の個々の領域からトポロジー情報を受け取る工程と、
    前記格納されたトポロジー情報から複数の領域内の最小コスト経路を順次特定する工程と、
    前記複数の領域内最小コスト経路をサブセットとしてエンド・ツー・エンド経路に順次組み立てる工程と、
    を有するものである。
11. 請求項１０の媒体において、各最小コスト経路は、一連のルータと、ルータ間のリンク若しくはネットワークとを有するものである。
12. 請求項１０の媒体において、前記特定する工程に関する前記指令は、前記コンピュータ装置に指示する指令であって、
    そこを通って宛先アドレスに到達可能な前記第１の領域から、出口点を少なくとも１つ特定する指令と、
    前記第１の領域内で、前記開始アドレス及び少なくとも１つの前記出口点間に少なくとも１つの最小コスト経路セグメントを構築する指令と、
    結果的に少なくとも１つの選択された第１の領域の最小コストセグメントを得るために、前記最小コスト経路セグメントの少なくとも１つを選択する指令と、
    を有するものである。
13. 請求項１２の媒体において、
    前記特定する工程に関する前記指令は、さらに、前記コンピュータ装置に指示する以下の指令であって、
    少なくとも１つの前記選択された最小コスト経路セグメントと関連付けられた少なくとも１つの前記出口点について、前記少なくとも１つの出口点が接続される前記ルーティング・ドメイン内の第２の領域を特定する指令と、
    そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な前記第２の領域から出口点を少なくとも１つ特定する指令と、
    前記第１の領域内で、前記第２の領域の前記少なくとも１つの出口点及び前記第２の領域内の少なくとも１つの前記出口点間に少なくとも１つの最小コスト経路セグメントを構築する指令と、
    結果的に少なくとも１つの選択された第２の領域の最小コストセグメントを得るために、前記第２の領域内の前記最小コストセグメントの少なくとも１つを選択する指令と、を有し、
    前記組み立てる工程に関する前記指令では、選択された第１の領域の最小コストセグメントの１つと、前記第２の領域の最小コストセグメントの１つとを接続する指令を有するものである。
14. 請求項１３の媒体において、前記指示は、さらに、前記コンピュータ装置に少なくとも１つの追加領域に対して第２の構築するおよび選択する工程を繰り返すように命令することを有し、前記組み立てる工程に関する前記指示は、前記コンピュータ装置に前記工程が実行された全ての領域に対して前記最小コストセグメントを接続することを命令するものである。
15. リンク状態ルーティング・プロトコルに従って動作するルーティング・ドメインの履歴ルーティング情報を格納する方法であって、
    時間と共に受け取られる際、ルーティング・ドメインに通知される多数のルーティング・イベントを格納する工程と、
    前記ルーティング・ドメインのルーティング及びトポロジー情報の完全なコンテキストを保持するための時刻セットを特定する工程と、
    前記特定する工程で特定された各時刻で、前記ルーティング・ドメインの現行トポロジーおよびルーティング状態を表すデータ構造を格納することによって、少なくとも１つのタイムスタンプ・ルーティング情報コンテキストを構築する工程と、
    それぞれの前記タイムスタンプ・ルーティング情報コンテキストに対して、前記特定する工程で特定された前記次の時刻までイベントが時間と共に受け取られる際、ルーティング・イベントの時間番号付きリストを構築する工程と、
    を有するものである。
16. 請求項１５の方法において、前記ルーティング・ドメインはマルチエリア・ルーティング・ドメインを有し、前記タイムスタンプ・ルーティング情報コンテキストは、前記ルーティング・ドメインの各領域に関する情報の、前記個々の格納を介して論理的に分割され、そこで、前記構築する工程は、前記ルーティング・ドメインの各領域関するルーティング・イベントの個別時間番号付きリストを構築することを有するものである。
17. リンク状態ルーティング・プロトコルに従って動作するルーティング・ドメインの経路情報を特定する方法であって、
    時間と共に受け取られる際、ルーティング・ドメインに通知される多数のルーティング・イベントを格納する工程と、
    前記ルーティング・ドメインのルーティング及びトポロジー情報の完全なコンテキストが保持される時刻セットを特定する工程と、
    前記特定する工程で特定された各時刻において、前記ルーティング・ドメインの現行トポロジーおよびルーティング状態を表すデータ構造を格納することによって、少なくとも１つのタイムスタンプ・ルーティング情報コンテキストを構築する工程と、
    それぞれの前記タイムスタンプ・ルーティング情報コンテキストに関して、前記特定する工程で特定された前記次の時刻までイベントが時間と共に受け取られる際、ルーティング・イベントの時間番号付きリストを構築する工程と、
    前記ルーティング・ドメインの開始点、前記ルーティング・ドメインの宛先アドレス、開始時間、および終了時間を指定する工程と、
    前記開始時間に先行するタイムスタンプを持つコンテキストに未だ先行する、最近のタイムスタンプを有する前記コンテキストを特定するために、前記タイムスタンプされたルーティング情報コンテキストを検討する工程と、
    前記開始時間に先行するタイプスタンプを有する前記最近のルーティング・イベントに到達するまで、前記タイムスタンプされたルーティング情報コンテキストと関係があるルーティング・イベントの前記時間番号付きリストから順次処理することによって、少なくとも１つの更新されタイムスタンプされたルーティング情報コンテキストを構築する工程と、
    前記更新されタイムスタンプされたルーティング情報コンテキストを使用して、前記開始点と前記宛先アドレス間に経路情報を構築する工程と、
    を有するものである。
18. リンク状態ルーティング・プロトコルに従って操作されるルーティング・ドメインの、開始アドレスと宛先アドレス間の経路を特定する方法であって、
    ルーティング・イベントの番号付きリストを指定する工程と、
    ルーティング・ドメインの開始トポロジーおよびルーティング状態を表すルーティング情報コンテキストを提供する工程と、
    前記ルーティング情報コンテキストを使用して開始アドレスと宛先アドレス間に経路情報を構築する工程と、
    ルーティング・イベントの前記番号付きリストの次のルーティング・イベントに従って前記ルーティング情報コンテキストを更新する工程と、
    ルーティング・イベントの前記番号付きリストの最後のルーティング・イベントに到達するまで、上記の前記構築するおよび更新する工程を繰り返す工程と、
    を有するものである。
19. リンク状態ルーティング・プロトコルに従って操作されるマルチエリア・ドメインのパケットのトラベル経路を特定する方法であって、
    ドメイン内の複数の個々の領域からトポロジー情報を受け取る工程と、
    第１の領域で前記トポロジー情報から複数の領域内最小コスト経路を計算する工程と、
    第１の領域で拡張の候補である領域内最小コスト経路のサブセットを特定する工程と、
    前記候補の領域内最小コスト経路をその拡張と共に、開始アドレスと宛先アドレス間の拡張された経路に連結する工程と、
    を有するものである。
20. 請求項１９の方法において、前記特定する工程は、
    そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な第１の領域から、出口点を少なくとも１つ特定する工程と、
    前記第１の領域内で、前記開始アドレスと少なくとも１つの前記出口点間に少なくとも１つの前記最小コスト経路セグメントを構築する工程と、
    結果的に少なくとも１つの選択された第１最小コストセグメントが前記宛先アドレスに向かうようにするために、少なくとも１つの前記特定された出口点及びその関連する最小コストセグメントを選択する工程と、
    を有するものである。
21. 請求項２０の方法において、前記特定する工程は、さらに、
    少なくとも１つの前記選択された出口点及びその関連する最小コスト経路セグメントについて、前記少なくとも１つの出口点が接続される前記ドメイン内の第２の領域を特定する工程と、
    そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な前記第２の領域から出口点を少なくとも１つ特定する工程と、
    前記第２の領域内で、前記第１の領域の前記少なくとも１つの出口点と前記第２の領域の少なくとも１つの出口点間に少なくとも１つの最小コスト経路セグメントを構築する工程と、
    結果的に少なくとも１つの選択された第２の領域の最小コストセグメントにするために、前記第２の領域の少なくとも１つの前記特定された出口点及び前記第２の領域内のそれに関連する最小コストセグメントを選択する工程と、を有し、
    前記連結する工程は、１つの前記選択された第１の領域の最小コストセグメントと、１つの前記選択された第２の領域の最小コストセグメントとを接続することを有するものである。
22. 請求項１の方法において、前記特定する工程は、
    そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な第１の領域から、出口点を少なくとも１つ特定する工程と、
    前記第１の領域内で、前記開始アドレスと少なくとも１つの前記出口点間に少なくとも１つの前記最小コスト経路セグメントを構築する工程と、
    結果的に少なくとも１つの選択された第１最小コストセグメントが前記宛先アドレスに向かうようにするために、少なくとも１つの前記特定された出口点及びその関連する最小コストセグメントを選択する工程と、
    を有するものである。
23. 請求項２２の方法において、前記特定する工程は、さらに、
    少なくとも１つの前記選択された出口点及びその関連する最小コスト経路セグメントについて、前記少なくとも１つの出口点が接続される前記ドメイン内の第２の領域を特定する工程と、
    そこを通って前記宛先アドレスに到達可能な前記第２の領域から出口点を少なくとも１つ特定する工程と、
    前記第２の領域内で、前記第１の領域の前記少なくとも１つの出口点と前記第２の領域の少なくとも１つの出口点間に少なくとも１つの最小コスト経路セグメントを構築する工程と、
    結果的に少なくとも１つの選択された第２の領域の最小コストセグメントにするために、前記第２の領域の少なくとも１つの前記特定された出口点及び前記第２の領域内のそれに関連する最小コストセグメントを選択する工程と、を有し、
    前記組み立てる工程は、１つの前記選択された第１の領域の最小コストセグメントと、１つの前記選択された第２の領域の最小コストセグメントとを接続することを有するものである。

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