JP2002538666A - 大容量通信ネットワークにおける転送時間と損失率を測定するためのシステムおよび方法 - Google Patents

大容量通信ネットワークにおける転送時間と損失率を測定するためのシステムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、パケット方式の通信ネットワークによって送られるデータフローに対する損失率と転送時間を測定するための非介入的なシステム及び方法を提供する。本発明の方法は、均一なフローにおけるデータパケットの分類ステップと、それぞれのデータパケットに対する識別シグネチャの計算ステップと、前記フローにおけるパケットのカウントステップと、フローまたはフローグループごとの一方向転送時間の測定ステップ及び前記パケットの損失率の測定ステップとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、パケット方式（packet mode）での通信ネットワークにおけるデー
タの損失率と転送時間を測定するための非介入的な（non-intrusive）方法に関
する。
【０００２】 本発明は特に非接続方式（non-connected mode）で動作する大容量ネットワー
クに適用される。また本発明は、ネットワークにおけるいくつかのポイントに配
置された複数のフロー観測プローブ（flow observation probes）と、これらの
測定値を、記録手段と、提供されたその測定値を解析するための手段とに接続さ
れた収集モジュール（collecting module）に送信するための手段とを備えた分
散型アーキテクチャシステム（distributed architecture system）にも関係し
ている。
【０００３】 パケット方式の通信ネットワークは、送信される情報がパケットと呼ばれるグ
ループによって運ばれることが特徴である。パケットは実質的に、送信されるべ
き情報と共にネットワークを経由してパケットを送るための情報を含むヘッダか
らなる。こうしたパケットはネットワークを経由して運ばれ、最もネットワーク
に適合するものに従って、非常に多様な送信・切り替え手段を介して伝わる。
【０００４】 典型的なパケット方式ネットワークは、ＩＰプロトコル（Internet Protocol
）で動作するインターネットである。このＩＰプロトコルに関係する送信・切り
替え手段の２，３の例として、ＩＳＤＮ（integrated services digital networ
k）、ＦＲ（Frame Relay）、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）、ＳＤＨ（
Synchronous Digital Hierarchy）、ＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical network
）、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Digital Multiplexing）ネットワークなどが
見出される。
【０００５】 パケットは一般に、互いに独立に動作する多数のソースから、同じく互いに独
立に動作する多数の受取人（recipients）に送信される。
【０００６】 パケットの送信タイミングとあらゆるパケットの長さはネットワークそれ自体
では正確に指定されないので、ネットワーク管理者とユーザが転送時間と損失率
（一つのパケットが意図した宛先に到達しない可能性）を保証することや、評価
することさえも困難である。それ故に、有用なパケットに関係する現実のデータ
に対して正確な測定を実行することは非常に有用で、その結果、パケット方式ネ
ットワークの管理、構成、計画が可能になる。これらの特徴に関する良い知識は
、ベストエフォート型サービスとは対照的に、差別化され、保証されたクォリテ
ィのサービスの実現を等しく容易にするであろう。
【０００７】 このような結果を達成するある一つの従来の解決法は、ＩＰネットワークにお
いて「ピン（ping）」と呼ばれるテストパケットを送る一つ以上のソースを利用
することである。それぞれのテストパケットは受取人によって認識され、その受
取人によって対応するソースに送り返される。次いでこのソースは、往復送信時
間といった時間の間に測定を実行することができる。例えば往復転送時間（最大
、最小、平均、中間など）の特性を評価するために、統計処理も多数のパケット
に対して実行された測定に基づいて実行可能である。
【０００８】 使用される別の解決法は、ソースの一部と受取人に、共通の時間基準に関する
十分に正確な知識が提供されることからなる。ソースはテストパケットを生成し
、その開始時間に注目する。受取人はこれらのテストパケットの受取時間に注目
する。次に、例えば転送時間と損失率を特徴付けるために、計算が実行される。
【０００９】 しかしながら、上記解決法では、あらゆる場合に対して良い精度を実現するこ
とは不可能である。実際に、テストパケットの数は、ネットワークに過度の負荷
をかけず、あまりに多くの装置を使用しないためにも、小さく保たれなければな
らない。だから、統計的見積もりには不正確さが含まれているかもしれない。こ
れ以外に、パケット方式ネットワークは、２つのアクセスポイントの間で、出て
いく経路（way out path）と戻ってくる経路（way back path）に対して同一の
特性を示さない。さらに、パケット方式ネットワークの（ルータや切り替え装置
といった）装置はパケット・コンテント（例えば、端から端までの伝送プロトコ
ル、データタイプ、パケットに含まれるファイルのタイプなど）をたびたび解析
してそこから、パケット、待ち行列または優先度などの送信のための処理を推測
する。結果的に、テストパケットはネットワークユーザのための実際のデータを
含むパケットがたどる経路と同じ経路をたどらないことがある。これにより、ネ
ットワークユーザのための実際のデータを含むパケットの転送時間の測定値につ
いて高い度合いの不確定性が生じる。
【００１０】 米国特許第５,５２１,９０７号から、既知のネットワークにおける２つのポイ
ントの間で非介入的な方法で測定を実現する別の解決法も知られている。しかし
ながら、その解決法は、フレームリレイといった接続方式のネットワークに厳密
に限定され、それ故に、非接続方式ネットワークや大容量ネットワークにおいて
使用することはできない。さらに、その方法では、パケット損失の解析は不可能
である。
【００１１】 さらに、米国特許第５,５３５,１９３号によれば、パケットの通過時間を複数
の同期したネットワーク・アナライザーによって決定することができる一つの解
決法が存在する。しかしながら、この解決法は同期を制御するために別個の接続
を利用し、従ってアナライザーが互いに近くに存在することを必要とする。
【００１２】 本発明の目的は上記欠点を克服することにある。
【００１３】 そこで本発明は、パケット方式の通信ネットワークにおける転送時間と損失率
を正確に測定することを可能にする分散型アーキテクチャ（distributed archit
ecture）を備えた方法及びシステムを提供する。この方法は、同期すると共に前
記ネットワークの異なったポイントに分布する複数の観測プローブによって、前
記ネットワークを経由して送信されるデータパケットについて測定動作を実行す
るステップを備え、その測定動作は前記データパケットのデーティング（dating
）及び識別を含み、その測定結果は前記複数のプローブから収集モジュールに送
信される。
【００１４】 本発明による前記方法は、前記測定動作が均一なフローにおける前記データパ
ケットの分類と、前記均一なフローにおける前記パケットのカウンティングを更
に含み、その測定結果は前記ネットワーク（１）を経由して前記プローブから前
記収集モジュールに送信され、前記収集モジュールは、前記収集モジュールは、
前記プローブから受信した前記測定結果の全ての相互関連付け（フローまたはフ
ローグループごとの一方向転送時間の決定と、前記パケットの損失率の決定とを
実行することを含む）を特徴とする。
【００１５】 本発明による前記方法は、テストパケットを使用する必要がないという利点が
あり、そのため、個々の測定結果での非常に広い代表する能力が達成され得る。
かなり多数の測定が実行でき、高い統計的な精度が結果としてもたらされる、と
いう利点もある。最後に、実行される測定の数はパケットで運ばれるデータのタ
イプに従って調節されることが可能であり、システムにおいて利用可能なリソー
スの合理的な使用が可能となる。
【００１６】 この他、均一なフロー内のデータパケットの分類によって、 測定を（宛先ごと、用途タイプごと、などに）精密化（refine）すること、 シグネチャ（signatures）のための基準空間（reference space）をインデッ
クス付けし、それによって二重シグネチャの可能性を最小化して、入ってくるフ
ローと出ていくフローとの相関を緩和する、 ことが可能になる。
【００１７】 均一なフローにおけるデータパケットの分類によってもたらされる別の利点は
、異なるパケットに添付される類似のシグネチャのために結果として、もたらさ
れる曖昧さの可能性を小さくしながら、シグネチャの長さが小さく保てるという
ことである。これは、広いネットワークにおけるシステム動作を大幅に容易にす
ることに有効である。
【００１８】 実際には、フローは、ネットワーク・アドレス（これは経路を指定する）、伝
送・アドレスと、適用されるサービスのクォリティをネットワークが選ぶことを
可能にする付加的要素と、から決定される。例えば、ＩＰアドレスを一緒に単一
の宛先に対応する部分ネットワークに持ち込むなどの代替方法も可能である。イ
ンターネットネットワークが使用される場合には、ＴｏＳ（ソースのタイプ（ty
pe of source））フィールドあるいはＴＣＰ／ＵＤＰソース及び宛先ポートのい
ずれかと同様に、ソース及び宛先のＩＰアドレスも選択できる。本発明の技術範
囲を逸脱することなく他の集合（クラスタ）が使用されてよい。
【００１９】 フローにおけるパケットのカウンティングはネットワークにおけるパケット損
失率を計算するために使用される。カウンタのサイズは実施態様にも依るが、そ
れでも所定のフローに関係する事実を使用することにより合理的水準に維持され
る。現行の実施態様は、８−３２ビット幅を有するカウンタによって十分満足い
くように実現される。
【００２０】 本発明による方法は、ネットワークにおけるパケットの損失を等しく正確に測
定することを可能にして、単純化された構造を維持しながら、観測エリアへのア
クセスを与える多数のポイントによってそのようなネットワークを管理する。こ
の方法は、ポイント-マルチポイントのフロー（point-to-multipoint flow）に
も適用可能である。
【００２１】 有利には、パケットを識別するシグネチャは以下の３つの特徴を示す。 ・それはネットワークにおいて、どんな測定ポイントにおいても維持される。そ
れを決定すると、これにより、システムに作用する（オペレートする）レベルの
層よりも低い物理層やネットワーク層に対応するフィールドが無視される結果と
なる。 ・その長さは、パケットの平均長よりも小さい。これにより、コレクタ（collec
tor）に供給すべき情報量を制限することができる。 ・一つの所定のフローに対して２つの異なるパケットが同じシグネチャを有する
可能性は低い。これにより、無効な測定の数を制限することができる。
【００２２】 本発明の別の特徴として、本方法は、分類ステップの間に得られるクラスに対
して、フィルタリングステップと半静的なサンプリングステップとを含む。
【００２３】 この場合、ある一つの所定のクラスに属するパケットの組合せの一部だけが保
持される。サンプリング速度は一般にそのクラスに依存するが、理論的には動的
に変化しない。例えば、音声を運ぶパケットの全ての組合せと、コンピュータフ
ァイルを運ぶパケットの一部だけが、維持されることが望ましいかもしれない。
【００２４】 さらに、各クラスは、システムの混雑状況に依存する速度の動的サンプリング
に提供できる。
【００２５】 例えば、所定の最大ネットワークフロー速度についての最高サンプリング速度
で、あるいは、所定のサンプリング速度に対する最小ネットワークフロー速度で
、装置管理者（device administrator）に最も良く適合する全体の動作が、自動
的に、ある一つのエリアで起きることができるように複数の基準が使用されてよ
い。
【００２６】 サンプリング機構を備えた本発明による方法によれば、システムの稼働状態に
従う適合的最適化を可能とする測定特性の動的最適化と共に、かなり大容量なネ
ットワークの観測と、プローブからコレクタに戻されるフローの減少が、可能に
なる。
【００２７】 本発明の重要な特徴として、転送時間の測定とパケットのカウンティングが、
ネットワークにわたって分布する測定プローブによって得られる絶対時間基準の
関数として同期させられる。
【００２８】 絶対時間基準を使えば、各通信方向における損失率と転送時間を得ることが可
能である。例えば、必要とされる精度とコストに従って、絶対時間基準はＧＰＳ
装置、ラジオ放送、ネットワークプロトコルを介して取得可能である。
【００２９】 パケットの通過の絶対時間（タイムスタンプ）は２つのプローブの間の転送時
間を計算するために使用される。例えば、インターネットネットワークが使用さ
れる場合、約１００μ秒の精度が選ばれることがある。
【００３０】 本発明による方法を実現するためのシステムは、それぞれのプローブが、均一
なフローにおけるデータパケットを分類するための分類手段と、それぞれのパケ
ットを識別するための識別手段と、一つのフローにおけるパケットをカウントす
るためのカウント手段と、前記プローブが前記ネットワークを使用して実行され
た測定値を前記収集モジュールに送信するための送信手段とを更に備えることを
特徴とする。また前記収集モジュールは、フローごとまたは情報フローグループ
ごとの一方向転送時間とパケットの損失率とを決定するための手段を備えている
ことを特徴とする。
【００３１】 本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明からより十分に理解されるで
あろう。また詳細な説明では添付図面が参照される。なお、詳細な説明は本発明
を限定する為ではなく、具体的に説明するために与えられる。
【００３２】 図１を参照して説明すると、大容量なネットワーク１は、ＩＰプロトコル（イ
ンターネットプロトコル）といった非接続方式で動作される。複数のフロー観測
プローブ２1は、このネットワークを介して交換されるデータのフローに関する
測定を実行するために、ネットワークにおける異なったポイントに配置される。
これらの測定値を圧縮するための圧縮手段が、それらを収集モジュール４に送信
するための送信手段と共に、プローブ２iに提供される。後者の送信手段は観測
プローブ２iによって実行された基本的測定値を収集して相互に関連付けするよ
うに作用する。
【００３３】 図２に示されているように、前記収集モジュール４は記録手段５に接続され、
記録手段５は実行された測定を解析するための解析手段（アナライザー）６と通
信する。次に、これらの解析の結果は、管理モジュール（operating module）７
に送られる。それらの異なったモジュールは、物理的に分離され、あるいは部分
的若しくは全体的に一つ以上の共通する物理装置に提供されてよい。
【００３４】 本発明による方法は実質的に、 ・均一なフローにおけるデータパケットを分類するステップと、 ・それぞれのパケットに対する識別シグネチャを計算するステップと、 ・前記フローにおける前記パケットをカウントするステップと、 ・フローごとまたは情報フローグループごとの一方向転送時間と前記パケットの
損失率を測定するステップと、 によって特徴付けられる。
【００３５】 それらのステップのそれぞれの順序は実施の際の異なる要求事項に従って変化
してよい。
【００３６】 図１に示されているように、ユーザ８1、８2と８3はネットワーク１に接続さ
れている。観測プローブ２1と２4は８1から発せられたパケット９1にアクセスし
、観測プローブ２2は８2から発せられたパケットにアクセスし、観測プローブ２ 3 は８3から発せられたパケットにアクセスする。収集モジュール４はネットワー
ク１に接続され、このネットワーク（１）の一ユーザとして振舞って、このネッ
トワークを介して、これらもネットワーク１のユーザであるプローブ２1、２2、
２3と２4と通信する。これらのプローブ２1、２2、２3と２4はそれらがアクセス
するそれぞれのパケットに対して測定動作を実行する。これらの測定では、パケ
ットのデーティング（dating）、分類（classification）、及び識別（identifi
cation）を、それらの測定値の圧縮と共に実行する。それぞれのプローブ２iは
、ネットワーク１を介して、圧縮された測定値を、これらの測定値を全て相互に
関連付ける収集モジュール４に送信する。
【００３７】 他の実施態様もとりわけ以下の場合において本発明の技術範囲内で可能である
。 ・ユーザ８iが必ずしも、パケットで運ばれる情報のエンドユーザでない場合。
例えば、彼らはパケット方式のローカルネットワークまたは他のネットワークを
代表してよい。 ・プローブ２iが、ネットワーク１以外の手段、例えば、別の通信ネットワーク
、あるいは収集モジュール４からのデータを記録してそれらを後に収集モジュー
ル４に返すローカルな記録媒体、を使って収集モジュール４に接続できる場合。
・同一の収集モジュール４がいくつかの収集モジュール４に接続できる場合。 ・いくつかの収集モジュール４が通信してそれらが有する測定値要素（measurem
ent elements）の相関関係を形成できる場合。
【００３８】 一例として、本発明によるシステムの可能な機能ブロック図が図３に示されて
いる。４つの機能グループがそこに見出される。 ・規則グループ１０。ここでは規則は（例えばシステムオペレータによって）静
的または半静的に固定される。 ・負荷評価グループ２０。このグループはローカルな中央演算処理装置に対する
負荷率、メモリ占有率などを測定する。 ・計算グループ３０。このグループは、圧縮、サンプリングなどに関係する値を
動的に評価する。 ・データ経路グループ。このグループは、各パケットに対する組合せ（クラス、
日付、シグニチャ）を含む記録（record）作り出す。
【００３９】 起動すると、プローブ２iは共通の時間基準（time reference）３１を獲得す
る。２つのプローブ２iの間にこの基準の不正確さが存在すると装置全体の結果
の精度に影響が与えられる。その時間基準の獲得手段は複合的（マルチプル）で
あると共に多様であってよい。限定するものではないが、例として、ＧＰＳ（Gl
obal Positioning System）、電波放送、高安定ドライバ（high stability driv
ers）、ＮＴＰ（Network Time Protocol）及びＳＮＴＰ（Simple Network Time
Protocol）プロトコルが挙げられる。
【００４０】 ・それぞれのパケットは、プローブ２iによって観測されるときに絶対時間基準
を使用するデーティング４１を受ける。デーティングは、パケットの始まり、ま
たはパケットの終わり、あるいは他の基準（criterion）で日付けすることがで
きる。
【００４１】 ・それぞれのパケットは、後にそれを代表するためのシグネチャ４２の計算を受
ける。シグネチャはパケットを識別する為に必要な情報量を減少させることがで
きる。そのシグネチャは一般に、バイナリ多項式計算（例えば１６または３２ビ
ット要素でのＣＲＣ（cyclic redundancy check）計算（巡回冗長検査））の結
果としてもたらされる。シグネチャ計算は、ネットワークにけるパケットのコン
テントの構造や変化性に関連して考慮されるものに基づいて、パケット全体また
はその一部に対して実行される。シグネチャは、その記録、送信及びその後の処
理を容易にするために、平均パケットサイズに比べて小さくなければならない。
２つの異なるパケットが同じシグネチャを持つ可能性が無視できるように、異な
る値を割り当てることが可能でなければならない。一例として、１６ビットに対
して一つのシグネチャがあれば約２５６個もの異なるパケットを低い曖昧さで識
別することが可能である。
【００４２】 ・それぞれのパケットは分類作業（classification operation）４４を受ける。
分類の基準は一般に、ネットワークやサブネットワーク上のフローを識別するた
めに従来より保持されるもの（ＩＰネットワークサブアドレスといった）、末端
装置上のフローを識別するために保持されるもの（ＩＰアドレスといった）、ア
プリケーション上のフローを識別するために保持されるもの（ＩＰアドレスとＵ
ＤＰ／ＴＣＰトランスポート・アドレスといった）、である。次にそれぞれのパ
ケットは要素の全部または一部（クラス、日付、シグネチャ）を組合せることに
よって分類される。
【００４３】 ・それぞれのクラスはフィルタリング４５を受けることができる。すなわち、プ
ローブ２iは、フィルタが与えられているクラスの一つに属するパケットに関す
る組合せ（クラス、日付、シグネチャ）を記録しない。
【００４４】 ・それぞれのクラスは圧縮または半静的サンプリング動作４６を受けることがで
きる。この場合、ある所定のクラスに属するパケットに対する組合せ（クラス、
日付、シグネチャ）の一部だけが保持される。サンプリング速度は一般にクラス
に依存し、理論的には動的に変化する。例えば、音声を運ぶパケットの組合せの
全てや、コンピュータファイルを運ぶパケットの組合せの一部だけ保持すること
が望ましいかもしれない。
【００４５】 ・それぞれのクラスは、プローブ２iのバッファ２１とメモリ２２の占有率の測
定値、収集モジュール４への送信フロー速度、ネットワーク負荷、収集モジュー
ル４の負荷など、システムにおける混雑状況に依存する速度での動的なサンプリ
ングを受けることができる。装置アドミストレータに最も適合するエリアにおい
て全体の作業が自動的に起きるように、様々な基準が使用できる。例えば、プロ
ーブからコレクタへ送り戻されるフローのある所定の最大フロー速度、あるいは
ある所定のサンプリング速度に対してコレクタに送り戻されるフローに対する最
小フロー速度に対してに対しては最高のサンプリング速度である。
【００４６】 ・一つのカウンタが、保持されるそれぞれの組合せ（クラス、日付、シグネチャ
）に付随して、フローにおいて観測されるパケット数を表示する。収集モジュー
ル４は次に、ネットワークにおける異なったポイントにおいて同じパケットに関
連するカウンタを比較することによってネットワークにおける損失率を計算する
ことができる。
【００４７】 フィルタリングと静的及び動的サンプリング作業は記録及び処理されるべき組
合せ（クラス、日付、シグネチャ）の量を減少させることが可能である。フィル
タの供給または除去、半静的サンプリング速度の値、動的サンプリングのパラメ
トリゼーション等は、例えば、収集モジュール４または管理モジュール７の一つ
から実行される管理作業によって、実現される。
【００４８】 サンプリング基準は多様であることが可能である。例として、あらゆるＮ個の
組合せに対して一つの組合せを保持する周期的サンプリング、その統計的特性が
制御できるランダム変数を引き出すことに依存する統計的サンプリング、そして
、そのシグネチャが所定の組の値に属する組合せだけを保持するシグネチャのサ
ンプリングなどが挙げられる。
【００４９】 プローブ２iが上記作業を実行するシーケンス順序は変化してよい。プローブ
２iは、測定精度が大きく変動しない限り、パケットをデーティングする前にそ
れらのパケットを分類することができる。同じ様にして、フィルタリング作業は
処理の間に異なる瞬間に実行することができる。
【００５０】 図５は、収集モジュール４による測定値を収集して相互に関連付けるステップ
を示している。
【００５１】 収集モジュール４は、それに付属する観測プローブ２iの全てから発せられた
フィルタされなかった組合せ（クラス、日付、シグネチャ）のサンプルを受信す
る。
【００５２】 ・それぞれのパケットは理論的には２つの観測プローブ２iによって見られる。
最初はネットワークに入るとき、２番目はネットワークから離れるとき。しかし
ながら、他の状況も起きてよい。例えば、監視ドメインが閉じていなれば一つの
パケットがたった一度だけ見られる、あるいは、ネットワーク内に観測プローブ
２iが存在すれば２度を超えて見られる、ことがあってよい。
【００５３】 ・パケットが観測プローブ２iによってそこを通過する際に観測される度に、リ
ターンメッセージのフィルタリング、サンプリングまたは損失などが起きるとき
を除いて、一つの組合せ（クラス、日付、シグネチャ）が収集モジュール４によ
って受信される。
【００５４】 ・収集モジュール４は同一のパケットに対する組合せを、例えばシグネチャを比
較することによって、そしてネットワークにおける通過遅延（transit delay）
を増大させることによって、相互に関連付ける。
【００５５】 ・成功した場合は、上記のことから、単純な数値計算によって、一方においては
、当該パケットに対して異なる観測プローブ２iの間の転送時間を、他方におい
ては、ネットワークにおいて恐らく失われたパケットの数、を推測する。さらに
、出口における過度に多数のパケットは、ネットワーク装置の一つに誤り、ある
いは侵入の試みが起きたこと示すことができる。ある所定の時間スロットとある
特定のフロータイプに対する平均値、最小値、最大値、中間値といった、より複
雑な計算も、記録モジュール５における記録作業に先立って、収集モジュール４
において成し遂げられることができる。
【００５６】 収集モジュール４に付属する観測プローブ２iの全てに適用可能なフィルタリ
ングと静的及び動的なサンプリングに対する一組の矛盾のない基準を選択すれば
収集モジュール４が実行しなければならない相互に関連付け作業が容易になり、
成功する相関比が向上する。
【００５７】 代替的な方法によれば、特定のフローの測定が望ましくないということが起き
る場合がある。この場合、対応する測定値はフィルタされ、プローブ２iへの過
度な負荷が生成されることが抑制される。
【００５８】 それぞれのパケットに対して、一つのチケットが発行され、一般に３つのパー
トを含む。それらのパートとは、パケットの通過時間、パケットのシグネチャ、
そして当該フローに関連するカウンタの値（最後のチケットが発行されてからの
絶対値、あるいはパケット数）である。所定のフローに対して、チケットは、収
集モジュール４への送信前に、一緒に共通構造にされる。このクラスタリング作
業によって長い要素（フロー識別子）を因数化（factorize）し、それによって
収集モジュール４まで送られるべき全体の情報量を減少させることができる。前
記収集モジュール４へのチケットレコードの送信は、例えば、最大レコード長に
達したならば、あるいは、所定のフローに対してプローブ２iがパケットがもう
通過しないことを観測する時であるオフタイム（閑散時）に、生じる。
【００５９】 本発明による方法の重要な利点は、プローブと収集モジュール４の間のチケッ
トレコードのフローが、測定されるフローの量と比べて小さいという事実から得
られる。これによって、大きなサイズのネットワークの監視と、プローブ２iと
収集モジュール４の間に情報を送るために監視されるネットワークそれ自身の使
用が著しく可能になる。
【００６０】 そうした減少は、チケットが、すでに言及されたように、観測されるパケット
の平均サイズと比べて比較的小さなサイズを特徴とするという事実によって顕著
に成し遂げられる、またこれは、収集モジュール４に送信されるチケットの数を
制限するのに有効な、観測されるパケットのサンプリングのおかげである。
【００６１】 そのようなサンプリングは、一フロー内で、それ故に分類後に、チケットを送
信させるパケットを選ぶことからなる。選ばれないそれらのチケットは単純にカ
ウントされる。サンプリング基準は、しかしながら、収集モジュール４が連続的
な入力／出力の相互の関連付けを実行できるように、修正されてよい。それらの
基準は同一の収集モジュール４におけるプローブ２iの全てに共通することが重
要である。実際、これが当てはまらなかったならば、観測ドメインの入口と出口
の両方で一つのチケットを有する可能性は同一のパケットに対して非常に低いで
あろう。従って、成功する相関比も非常に低いであろう。さらに、これらの基準
は原則的に提供される唯一の「絶対」情報を構成する、パケットのバイナリコン
テントに関連していなければならない。
【００６２】 関連する可能性のある基準とパラメータは、それぞれのフローに対して異なっ
ていなければならない。それぞれのタイプのフローに適合するサンプリングは可
能とされる。例えば、インターネットネットワークが使用される場合では、音声
を運ぶパケットに対するより高いサンプリング速度（平均的圧縮、高精度）を、
データパケットにはより低い速度（高圧縮、平均的精度）を適用しながら、提供
することが可能である。
【００６３】 パケットシグネチャ解析に基づいて、一つの典型的な基準が保持されることが
できる。シグネチャが所定値の倍数であるパケットがサンプリングされる。もち
ろん、本発明の技術範囲を超えることなく、なにか他の適切な数値表現が使用さ
れることができる。
【００６４】 サンプリングはカウンティング精度を減少させることはないことに注意すべき
である。これは、パケットが損失するときは等しく当てはまるが、それ以外はチ
ケットが発行される。実際、生成されたあらゆるチケットに関連するカウンタ値
は最後にサンプルされたチケットからの総数のパケットを与える。唯一の結果は
、損失が発生する正確な瞬間と失われたパケットの正確な同一性に関して精度が
失われるということである。両方の特性は先験的にほとんど有用でなく、後であ
まり振り返られない。しかしながら、サンプリング特性がある特定のフローに付
けられているときは、それに関して詳細な情報が望ましいフローをサンプルしな
いことは常に可能である。それらのフローに関して、全てのパケットはチケット
の発行の原因となる。さらに、測定値の数はパケットの数よりも小さいと、こう
してキャプチャされたサンプルに適用される測定値の有効性と精度に関して良く
知られている統計的規則が適用可能である。
【００６５】 それ故に、本発明による方法は以下のことを行うためにプローブレベルにおけ
るフロー制御を達成することを可能にする。 ・過重負荷（有効な処理力やメモリサイズといったそれ自身のリソースの割にあ
まりに多くのチケットが処理される）に対して収集モジュール４を保護すること
。 ・過重負荷（有効な処理力やメモリサイズといったそれ自身のリソースの割にあ
まりに多くのチケットが処理される）に対してプローブ２iを保護すること。 ・チケットレコードをプローブからコレクタへ送信するために使用されるネット
ワークを保護すること。 ・チケットレコードをプローブ２iから収集モジュール４へ送信するために使用
されるネットワークの容量の変化に適合すること。 ・混雑した場合に異なったフローにわたって測定リソースの最適分布を可能にす
ること。 ・通常の稼働において、組合せられた基準に従ってペア（測定精度／ネットワー
ク負荷）を最適化すること。
【００６６】 フローを制御するために、以下の機能が別々にあるいは組合せで使用されてよ
い。
【００６７】 ・プローブ２iから収集モジュール４へのチケットレコードの送信のためにネッ
トワークを経由する全体のフローを最大値に制限する。この制限は、初期のコン
フィギュレーションによって定義されるか、あるいは収集モジュール４若しくは
ネットワークを管理する外部装置によって調節される。
【００６８】 ・サンプリング速度を最大値に制限する。その制限は、初期のコンフィギュレー
ションによって定義されるか、あるいは収集モジュール４若しくはネットワーク
を管理する外部装置によって調節される。さらに、それはフローまたはフローグ
ループのそれぞれのタイプによって異なっていてよい。
【００６９】 ・サンプリング速度を減少させる。その減少は、プローブ２iの混雑を観測する
ことによって局所的に定義されるか、あるいは収集モジュール４若しくはネット
ワークを管理する外部装置によって調節される。その減少はフローまたはフロー
グループのそれぞれのタイプによって異なっていてよい。その減少によって、収
集モジュール４が、ある所定のフローに対して同一のサンプリングの値を持たな
いプローブ２iによって実行されたレコードを相互に関連付けることが可能にな
らなければならない。減少は必ずしも複数のプローブ２iにわたって同期されな
くてよい。維持されなくてはならない原理は包含１（inclusion one）、すなわ
ち、「減少した」フローのチケットは「それほどは減少しない」フローのチケッ
トにも含まれなくてはならない、ということ。こうして、最高の減少因子を有す
るプローブ２iのチケットは常により低い減少係数を有するプローブ２iのチケッ
トと相互に関連することができる。
【００７０】 ・プローブ２iにおけるローカルな混雑状況と、収集モジュール４に戻されたチ
ケットの特性と、異なったタイプのフローにわたる負荷分布と、に従ってサンプ
リング速度を調節すること。その調節の目的は、システムにおける異なったコン
ポーネントの瞬間的な混雑状況への適合によってプローブ２iの動作を確かなも
のとする（secure）ことである。それは、低い精度と作り出された高いトラフィ
ックに対応する「悪い（bad）」状態と、高い精度と作り出された低いトラフィ
ックに対応する「良い（excellent）」状態との間の進展に対処する。「悪い」
ゾーンと「良い」ゾーンとの間の進展は変化することができる。
【００７１】 収集モジュール４の主な機能が図５に示されている。これらの機能のそれぞれ
の順序は、本発明の技術範囲内で、実施に課される異なる要求事項に従って変更
されてよい。
【００７２】 以下の式はある所定のフローＦに対して収集モジュール４の計算機能によって
実行される。 以下の記法が使用される。 Ｄes（ｐ）＝パケット（ｐ）に対する入口ポイント（ｅ）から出口ポイント（
ｓ）までの転送時間、 Ｔｅ（ｐ）＝入口ポイントにおけるプローブによってパケット（ｐ）に関連し
たチケット、 Ｔｓ（ｐ）＝出口ポイントにおけるプローブによってパケット（ｐ）に関連し
たチケット、 Ｈｅ（ｐ）＝入口ポイントにおけるプローブによってパケット（ｐ）に関連し
たチケットのタイムスタンプ、 Ｈｓ（ｐ）＝出口ポイントにおけるプローブによってパケット（ｐ）に関連し
たチケットのタイムスタンプ． Ｃｅ（ｐ）＝入口ポイントにおけるプローブによってパケット（ｐ）に関連し
たチケットのカウンタ値、 Ｃｓ（ｐ）＝出口ポイントにおけるプローブによってパケット（ｐ）に関連し
たチケットのカウンタ値、 Ｎｅ（ｐｑ）＝入口ポイントにおけるパケットｐとｑが通過する間のパケット
数、 Ｎｓ（ｐｑ）＝出口ポイントにおけるパケットｐとｑが通過する間のパケット
数、 Ｐes（ｐｑ）＝パケットｐとｑが通過する間に失われるパケット数。
【００７３】 転送時間の測定は以下のように実行される。 観測されるネットワークを経由して通過する同一のパケット（ｐ）に対応する
チケットのそれぞれのペア（Ｔｓ（ｐ）；Ｔｅ（ｐ））に対して、転送時間Ｄes （ｐ）は次式によって単純に計算される。 Ｄes（ｐ）＝Ｈｓ（ｐ）−Ｈｅ（ｐ）
【００７４】 パケットをカウントすることは以下のように実行される。 同じフローに属し、観測されるネットワークを経由して通過するパケット（ｐ
）と（ｑ）に対応するチケットのペア（Ｔｓ（ｐ）；Ｔｅ（ｐ））と（Ｔｓ（ｑ
）；Ｔｅ（ｑ））に対して、出口ポイントにおけるプローブ２iに対してチケッ
トＴｓ（ｑ）がチケットＴｓ（ｐ）を受け継ぐようにする。
【００７５】 出口ポイントにおけるパケットｐとｑの通過の間のパケット数Ｎｓ（ｐｑ）は
、出口チケットに関連するカウンタの定義から次式に従って単純に導かれる。 Ｎｓ（ｐｑ）＝Ｃｓ（ｑ）
【００７６】 入口ポイントにおけるパケットｐとｑの通過の間のパケット数Ｎｓ（ｐｑ）は
、ｐ（含まれない）に関連するチケットとｑ（含まれる）に関連するチケットに
関する限りでは入口チケットのカウンタの総和に等しい。これによって、パケッ
トが失われる場合を考慮することが可能になる。失われなければ、以下のような
出口チケットが発行される。
【数１】
【００７７】 損失パケットをカウントすることは以下のように実行される。 パケットｐとｑの通過システムにわたってネットワークで失われるパケットの
数Ｐes（ｐｑ）は次式に等しい。 Ｐes（ｐｑ）＝Ｎｅ（ｐｑ）−Ｎｓ（ｐｑ）
【００７８】 本発明による方法の実施の一例として、図６は典型的なネットワークの概略を
示している。そこで、入口プローブはＳA、出口プローブはＳBである。それらの
プローブはすでに同期されており、共通の時間基準を持つ。サンプリング基準に
よって、そのシグネチャが１６を法として０に等しいパケットが保持される。シ
グネチャは２デジットを有し、一方、タイムスタンプは４デジットを有する。時
間単位は定義されていない。
【００７９】 図７から図１５は、入口における同一のパケットシーケンスが議論され、プロ
ーブＳAによって同一のチケットシーケンスが生じる、異なった場合を示してい
る。
【００８０】 本発明の図１６に示された特別な実施態様は、サンプリング速度が遅い場合、
すなわち、ある所定のフローに対して、非常に多くのパケットよっても一つのチ
ケットが送信されることがない場合に適用される。そこでは、時間はいくつかの
スロットに分解され、観測されたパケットによって一つの最後のチケットが発行
される瞬間から始まる。スロットのサイズは、プローブにおいて、あるいはコレ
クタによって局所的に固定でき、以下の異なる基準に従って変化してよい。 ・一つのカウンタ値がそれぞれの時間スロットに関連する。 ・それによってチケットが発行されることはないあらゆる通過パケットに対して
、通過が起きた際の時間スロットに関連するカウンタ値は増大させられる。 ・それによってチケットが発行される次の通過パケットに対しては、それによっ
て得られたカウンタのリストが添付される。
【００８１】 そうしたメカニズムによって、収集モジュール４は、入口と出口のプローブ２ i によって提供されるカウンタ値を比較することによって、チケットを発行し、
従って全体的な測定を受けるパケットの間を流れるパケットの転送時間の変化の
測定値を取得することが可能になる。一般的には当てはまらないが、同一のフロ
ーに属するパケットがペアにならないということも仮定される。
【００８２】 得られる精度はほぼ保持された時間「スロット（slot）」の長さの値を有する
（スロットの数、従って追跡されるカウンタの数、の中間値と精度）。
【００８３】 このメカニズムは、パケット損失率が、議論される期間の間だけゼロまたは低
い限り、良く機能する。
【００８４】 この実施態様の主な利点は以下のようなものである。 ・遅延測定（delay measurement）を精密化（refine）する。そのためチケット
が発行されることがなかったパケットはなお測定に寄与する。 ・観測されるパケットの数の上昇を感じにくい。そのため観測されるパケットの
数が増加しても、実際には、プローブ２iから収集モジュール４に還流するトラ
フィックの増加が結果としてもたらされない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 パケット方式ネットワークにおける本発明の一実施態様の概略図である。
【図２】 本発明による方法を実現するシステムの機能ブロック図である。
【図３】 本発明によるシステムの内部機能組織の一例を示した概略図である。
【図４】 本発明によるシステムにおいて使用される観測プローブの動作を説明するため
の機能ブロック図である。
【図５】 本発明によるシステムにおいて使用される収集モジュールの動作を説明するた
めの機能ブロック図である。
【図６〜図１５】 本発明によるシステムの動作を概略的に説明するための図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，Ｃ Ａ，ＪＰ，ＵＳ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パケット方式の通信ネットワークにおけるデータの損失率と
    転送時間を測定するための非介入的な方法であって、 同期されると共に前記ネットワーク（１）の異なったポイントに分布された複
    数の観測プローブ（２i）によって、前記ネットワークを経由して送信されるデ
    ータパケットに対する測定動作を実行するステップを備え、該測定動作ステップ
    は前記データパケットのデーティング及び識別を含み、該測定結果は前記複数の
    プローブから収集モジュールに送信され、 前記測定動作は更に、均一なフローにおける前記データパケットの分類と、前
    記均一なフローにおける前記パケットのカウンティングを含み、その測定結果は
    前記ネットワーク（１）を経由して前記プローブから前記収集モジュールに送信
    され、 前記収集モジュールは、前記プローブから受信した前記測定結果の全ての相互
    関連付けと、フローまたはフローグループごとの一方向転送時間及び前記パケッ
    トの損失率の決定とを実行する、 ように構成されたことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 一つの前記データパケットの前記識別は、該データパケット
    のコンテントに対して識別シグネチャを計算することを含むことを特徴とする請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 それぞれの観測されたパケットは、前記観測プローブ（２i
    ）によって取得される絶対時間基準に従ってデーティングされることを特徴とす
    る請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記パケットの通過時間、前記パケットのシグネチャ、及び
    前記フローまたはフローグループに関連するカウンタの値を含む一つのチケット
    が発行されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記分類ステップの間に得られるクラスに対してフィルタリ
    ングステップと半静的サンプリングステップとを更に備え、 前記サンプリングステップは、一つのチケットが発行されるようにするパケッ
    トを選ぶことを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 当該システムの混雑状況に依存する速度を有する動的サンプ
    リングステップを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法
    。
  7. 【請求項７】 初期のコンフィギュレーションによって指定される最大値に
    制限されることができる、あるいは、前記収集モジュール（４）若しくは前記ネ
    ットワーク（１）を動かす外部装置によって調節されることができるサンプリン
    グ速度で、前記サンプリングステップのサンプリングが実行されることを特徴と
    する請求項５または６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 それぞれのパケットは、その受取人の特性またはそのコンテ
    ントのタイプに従って分類されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 Ｄes（ｐ）をパケット（ｐ）に対する入口ポイント（e）か
    ら出口ポイント（ｓ）までの転送時間とし、 Ｈｅ（ｐ）を前記入口ポイントにおける前記プローブによって前記パケット（
    ｐ）に付随させられる前記チケットのタイムスタンプとし、 Ｈｓ（ｐ）を前記出口ポイントにおける前記プローブによって前記パケット（
    ｐ）に付随させられる前記チケットのタイムスタンプとすると、 ある所定のフローＦに対して、前記転送時間の決定は、 Ｄes（ｐ）＝Ｈｓ（ｐ）−Ｈｅ（ｐ） に従って実行されることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ネットワーク（１）における異なったセクションにお
    いて前記転送時間を計算するためのステップは、いくつかのプローブ（２i）に
    よって観測された同一のパケットに属する、クラス・日付・シグネチャの組合せ
    のマッピング作業によって実行されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれ
    かに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 Ｐes（ｐｑ）をパケットｐとｑが通過する間に前記ネット
    ワークにおいて失われるパケットの数とし、 Ｎｅ（ｐｑ）を前記出口ポイントにおける前記パケットｐとｑが通過する間の
    パケット数とし、 Ｎｓ（ｐｑ）を前記入口ポイントにおける前記パケットｐとｑが通過する間の
    パケット数とすると、 ある所定のフローに対して、パケットの前記損失率は、 Ｐes（ｐｑ）＝Ｎｅ（ｐｑ）−Ｎｓ（ｐｑ） に従ってＰes（ｐｑ）を計算することにより決定されることを特徴とする請求項
    １乃至１０のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 サンプリング速度が低い場合に、時間は、観測されたパケ
    ットが一つの最後のチケットの発行を引き起こした瞬間から始まって、いくつか
    のスロットに分解され、該スロットのサイズは前記プローブ（２i）において局
    所的に固定されるか、前記収集モジュール（４）によって固定されることができ
    、一つのカウンタ値がそれぞれの時間スロットに付随して、一つのチケットの発
    行を引き起こさないあらゆる通過パケットに対しては、対応する時間スロットに
    関連すして、前記カウンタ値が増加させられ、一つのチケットの発行を引き起こ
    す次の通過パケットに対しては、そこで得られる前記カウンタ値のリストが添付
    される、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 パケット方式の通信ネットワークにおけるデータの損失率
    と転送時間を非介入的に測定するための分散型アーキテクチャを有するシステム
    であって、 前記ネットワーク（１）のいくつかの場所に配置された複数のフロー観測プロ
    ーブ（２i）と、それらの測定値を解析するための手段（６）を備えた収集モジ
    ュール（４）に該測定値を送信するための手段とを備え、 それぞれのプローブ（２i）は更に、 均一なフローにおけるデータパケットを分類するための手段と、 それぞれのパケットを識別するための手段と、 一つのフローにおける前記パケットをカウントするための手段と、 前記プローブが前記ネットワークを使用して、実行された測定の値を前記収集
    モジュール（４）に送信するための手段とを備え、 前記収集モジュールは、フローまたは情報フローグループごとの一方向転送時
    間と前記パケットの損失率とを決定するための手段を備えていることを特徴とす
    るシステム。
  14. 【請求項１４】 それぞれのプローブ（２i）の前記識別手段は、それぞれ
    のパケットの識別子を計算するための手段を含むことを特徴とする請求項１３に
    記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 それぞれのプローブ（２i）は更に、前記収集モジュール
    （４）に実行された測定の結果の値を送信する前に該測定値を圧縮するための手
    段を含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載のシステム。
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