JP2005080297A - ルーティングポリシーを検出する非侵入的方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークまたはＡＳにおけるルーティングポリシーを非侵入的に検出する。
【解決手段】
本発明は、情報ネットワークのルーティングポリシーを検出するものである。ＡＳのような大規模ネットワークは、１つのネットワークエレメントとして要約される。要約されたエレメントのボーダー上の複数のタップは、収集と関連づけのためにフォワードされる入口および出口データをフィルタリングする。異なるタップからの情報を関連づけることにより、ルーティングポリシーが検出される。これらの検出されたポリシーは、規定のポリシーと比較される。検出されたポリシー、および、検出されたポリシーと規定のポリシーとの比較は、規定のアクセスクラスに基づいて、アクセス制限される。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルデータネットワークに関し、更に詳しくは、ネットワークまたはＡＳ（Autonomous System）におけるルーティングポリシーを検出する非侵入的な方法（non-intrusive method）に関するものである。

ネットワークを伝播するデジタルデータに対しては、ルーティングを行わなければならない。英国内でホスティングされているウェブサイトをチェックするカリフォルニアのエンドユーザーの関心事は、そのウェブサイトから受信する情報であって、その情報が辿ってくるルートには関心を払わないが、ユーザーの要求とウェブサーバーからの応答を表すパケットストリームは、多数のネットワークを通じてルーティングされており、関連するすべてのパケットが同一のルートを辿らないこともある。

ルーターとは、メッセージをその個々の宛先に対して転送する特殊なコンピュータのことである。ルーターが有するタスクの１つは、パケットが辿るべき最も効果的または効率的なルートを判定することである。ルーターは、その他のルーター及び介在するネットワークに接続された複数のポート間において、情報パケットをスイッチングする。

これらの介在するネットワークは、ＡＳと呼ばれる独立的に管理されるドメインとして構築されている。ＡＳは、複数のルーター及び相互接続経路の組から構成されているが、１つのエンティティ（Entity）として管理され、外部世界からは、１つのエンティティのように見える。パケットは、ルーティング情報データベースに基づいてルーティングされる。ＡＳ内のルーティング情報データベースは、ドメイン内ルーティングプロトコル（intra-domain routing protocol）処理の結果であり、ＡＳ間で交換されるルーティング情報は、ドメイン内ルーティングプロトコル（inter-domain routing protocol）によって実行される。ドメイン間の場合には、ルーティング情報は、通常、ドメイン間ルーティングプロトコルを使用して交換される。ドメイン間ルーティング情報の散布がルーティングポリシーの主題である。これらのポリシーは、技術的な側面とビジネス的な側面の両方を有している。

まず、ルーティングポリシーの技術的な側面とは、パケットの最も効率的なルーティングに関係するものである。例えば、通常は、その高速性の観点から、Ｔ１回線よりもギガビットリンクのほうが好ましい。そして、通常は、ホップ数の少ないルーターのほうが好ましい。

一方、ルーティングポリシーのビジネス的な側面とは、費用とビジネス上の意思決定に関係するものである。例えば、企業は、複数のサービスプロバイダと契約し、１つのプロバイダを通じてそのトラフィックの大部分をルーティングすると共に、第２のプロバイダをバックアップとして使用することができる。ＡＳは、ルーティングを契約上の義務に基づいたものにすることができ、例えば、特定のＱｏＳ（Quality of Service）を顧客に提供するという契約上の義務が、ルーティングポリシーに影響を及ぼす場合がある。ＡＳは、ルーティングポリシーを使用し、特定の大容量リンク上で搬送されるトラフィックを、サービスに対して割増料金を支払う意思を有する顧客に限定する。ＩＳＰ（インターネットサービスプロバイダ）は、それぞれそのピアの相手に応じて、様々なルーティングポリシーを適用することになる。

ＩＳＰ又はＡＳは、自身のルーティングポリシーを自身のネットワークの全要素に対して適用し、ポリシーが首尾一貫して適用されるようにする必要がある。これらのルーティングポリシーにより、例えば、ＡＳが受け入れるプレフィックスの種類とその相手、及びＡＳが通知するプレフィックスの種類とその相手が決定される。又、プレフィックス（Prefix）の集約方法、ＭＥＤ（Multi-Exit Discriminator）及びコミュニティ（Community）の使用法、並びに、フラッピング（Flapping）などの問題を制御するためのダンピングパラメータの使用法も、ルーティングポリシーによって示すことができる。

１つのＡＳ内においては、ルーティング情報は、ＲＩＰ（Routing Information Protocol）、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First Protocol）、又はＩＳＩＳ（Intermediate System to Intermediate System）などのドメイン内ルーティングプロトコルによって配布される。ドメイン間ルーティング情報は、通常、業界標準であるＢＧＰ（Border Gateway Protocol）又はこれに類似するものによって配布される。ＢＧＰは、ルーティング情報を、ＡＳ内で内部的には、ボーダールーター間においてｉＢＧＰを使用して交換し、ＡＳ間においてはｅＢＧＰを使用して交換する。このＢＧＰルーティング情報の交換に関係するのは、ボーダールーターのみである。尚、ボーダールーターとは、ＡＳの境界上で稼働するルーターのことである。

ＡＳは、１つのエンティティのように見えるが、無数のルーター及びそれらのルーター間におけるリンクから構成されており、それぞれのルーター及びそれぞれのリンクが問題の発生源となる可能性を有している。問題の特性としては、オペレータの判断ミス、コネクタの不良、停電、オペレータエラー、ルーターの誤設定、又はルーター間における通信不良などである。ドメイン内ルーティングの変更の中には、ドメイン間ルーティング情報を生成するものも存在する。

地理的に分散可能であり、且つボーダールーターやそれらの間のリンク稼働状態などの無数の変数が含まれるＡＳなどのシステム内において、ＡＳオペレータは、自身が導入したルーティングポリシーのＡＳ内における配備が完了し、実際に機能していることをどのように検証するのであろうか。又、ＩＳＰの顧客は、彼らが契約したルーティングポリシーを彼らのＩＳＰが実装していることをどのように検証できるのであろうか。

既存のソリューションにおいては、ターゲットネットワーク内のＢＧＰ及び類似の交換機能を監視し、特定のＡＳの全ボーダールーターは同様の方式によって動作している、という仮定の下に、特定の場所においてルーティング情報を収集している。しかしながら、これらのソリューションは、多くの問題点を有している。まず、第１に、これらにおいては、受信した情報の程度に応じてしか、ネットワークのモデル化を行うことができない。たとえ、すべてのボーダールーターからすべてのＢＧＰセションを収集したとしても、散布されたルーティング情報とＢＧＰセッションから報告されたものの同一性が保証されないのである。そして、このような監視の実行には、余分なＢＧＰセッションが必要であり、監視対象のルーターのオーバーヘッドを増加させることになる。第２の問題は、遮断されるプレフィックスが、それらのプレフィックスを通知するその他のＡＳともＢＧＰセッションを確立しない限り、可視状態にならないことである。即ち、これは、ルートが特定のボーダールーターによって遮断されているかどうかを検出するためには、その問題のプレフィックスを通知するルーターとそれらのプレフィックスを受け入れるルーターの両方とＢＧＰセッションを確立しなければならないことを意味している。そして、第３の問題として、ＢＧＰセッションの形態のルーター設定又はこれに類似する情報は、実装されているポリシーから少なくとも１レベルずれている。即ち、ＢＧＰセッションデータが表しているのは、ポリシーの効果又は実施した結果であって、ポリシー自身ではない。

また、ＢＧＰセッションの監視によって取得されるデータは、ルーターの設定誤り、オペレータエラー、機器の不良、及び純粋な抽象的モデルと実際の世界を区別する無数の問題を有するネットワークを、実際のネットワークとしてではなく、推測によって表すものである。

従って、ＡＳのルーティングポリシーを検出するための非侵入的な方法が求められているのである。

１つのＡＳ又は複数のＡＳのクラスタを１つのルーティング要素として要約する。そして、この要素の境界上のタップから情報を収集し、この収集した情報をフィルタリングし、情報を集計し、情報を関連付けることにより、要約された要素内におけるルーティングポリシーを検出する。収集した入口及び出口情報を関連付けることにより、要約された要素に対して内部的に適用されているポリシーを推定することができる。そして、これらの見いだされたポリシーを、公表されているポリシーと比較し、アクセス制御メカニズムにより、その詳細さのレベルを変化させ、関係者に配布することができる。

中継を行うＡＳのケースのように、自身以外の発信元及び宛先アドレスの両方を有するトラフィックを通過させるデジタルネットワークにおけるドメイン間ルーティングの場合には、ルーティングは、ＡＳの境界に位置するボータールーターが提供する情報によって実行される。ボーダールーターは、取り消された特定のルートについて通知することができる。これらのボーダールーターは、受け入れるプレフィックスの種類や転送するプレフィックスの種類などの多くの問題を処理するルーティングポリシーに従って動作している。

ルーティングに伴う問題点の１つが、「ルートフラップ」という口語的な名称を有する問題であり、これは、ルーターが通知された後に、取り消され、次いで、以前と同一のルート又は異なるルートによって、再度通知され、次いで、また廃止される、というように、ルーターが不安定な場合に発生する問題である。ルール上は、ルートの状態が変化するごとに、その変化をその他のＡＳに伝播させる必要がある。このフラッピングに伴う問題は、大量のルート変更をその他のＡＳに伝達しなければならないということである。不安定なルートとこの結果発生するルートフラッピングにより、短時間に大量のリソース（主に、ＣＰＵ）が消費されることになり、ＢＧＰセッション障害、即ち、ルーター障害などの問題も生じる可能性がある。このルートフラッピングの問題に対する周知の解決策は、ＢＧＰルートフラップダンピングと呼ばれており、例えば、インターネットソサイエティによって発行されたＲＦＣ２４３９に記述されている。

ＲＦＣ２４３９には、ルートフラップを検出するアルゴリズムと、検出された際に、ルートフラップを処理するダンピングアルゴリズムの仕様が規定されており、これらのアルゴリズムは、ポリシー駆動型パラメータに依存している。これらのポリシーの決定は、ルート通知がシステム内を伝播する速度に影響を及ぼすため、重要である。

本発明によれば、要約されたネットワーク要素における選択した入口及び出口のトラフィックを監視し、情報をフィルタリングし、集計し、関連付けることにより、要約されたネットワーク要素内部のポリシーを検出することができる。即ち、ＡＳの入口及び出口ポイントにどのプレフィックスが表れるかを観察又は注目することによってのみ、ルーティングポリシーを判定しているのではない。又、このポリシー検出エンジンにおいては、ルートフラッピング又はルート集約をも考慮しなければならない。このルーティングポリシー検出エンジンは、収集された履歴データを分析することにより、例えば、ＡＳが、どのプレフィックスを永遠に遮断し、どのプレフィックスを遮断しないか、について推論する。ルーティングポリシー検出エンジンは、プレフィックスの通知と取り消しの頻度を分析することにより、ダンピングポリシーの積極性のレベルを判断する。又、これらのすべてにおいて、検出により、（ＡＳの内部における）ｉＢＧＰ（Internal BGP）ルーティング情報の散布の観察も促進される。

図１を参照すれば、ネットワーク１００は、ボーダールーター１１０、１１２、１１４、１１６、及び１１８を有している。ネットワーク１００は、単一のネットワーク、ＡＳ（Autonomous System）などのようなより大規模なエンティティ、又は、複数のネットワークもしくは複数のＡＳまたはネットワークとＡＳの組み合わせなどのような複数のエンティティのクラスタであってよい。本発明によれば、このネットワーク１００を１つのルーティング要素として要約する。

ボーダールーター１１０に対するリンク１２０は、リンク１２０上のデータを監視するタップ１３０を有している。選択されたデータは、集計と分析のために、リンク１４０を介してノード１５０に送信される。同様に、ボーダールーター１１２に対するリンク１２２は、リンク１２２上のデータを監視するタップ１３２を有している。そして、選択されたデータは、リンク１４２を介してノード１５０に送信される。尚、ノード１５０は、リンク１４０及びリンク１４２を介してタップ１３０及びタップ１３２に接続されるものとして示されているが、ノード１５０は、タップへの通信経路さえ有しておれば、ネットワーク内のどこにでも存在することができる。例えば、ノード１５０は、タップ１３２とノード１５０間の通信がネットワーク１００を通じて稼働するリンク１２０上の別のノードであってもよい。

又、２つのタップ１３０及びタップ１３２のみが示されているが、多数のタップを使用可能である。

図２は、ポリシー検出システムを含むブロックダイアグラムを示している。要約されたルーティング要素２００は、図１のネットワーク１００、ＡＳ、又はＡＳを含むネットワークなどの大規模且つ複雑な要素を表している。

動作の際には、タップ１３０及びタップ１３２は、要約されたルーティング要素２００に流入及びこれから流出するトラフィックを監視する。タップ１３０及びタップ１３２は、例えば、ボーダールーター１１０及びボーダールーター１１２に流入及びこれらから流出するピアリング通信セッション、並びにボーダールーターに流入及びこれから流出するトラフィックを監視する。

ノード１５０は、データの収集、集計、関連付け、ポリシーの検出、及びポリシーの検証を組み合わせたものとして示されているが、これらの段階は、物理的に同一の場所において実行する必要はない。これらは、選択した実装に応じて、ネットワーク上の別個の場所において（或いは、１つのノード上の別個のタスクとして）実行することができる。

タップ１３０及びタップ１３２から受信したデータは、ルーティングポリシー検出モジュール（ＲＰＤモジュール）１７０及びダンピング判定モジュール（ＤＥモジュール）モジュール１６０にルーティングされ、ここで、集計及び関連付けが行われる。

ＲＰＤモジュール１７０は、そのテーブル内に、リンクごと及びピアごとに、入口及び出口の最良のプレフィックスルートを維持管理している。ｉＢＧＰトラフィック情報をも捕捉する場合には、分析のために、内部の最良の出口及び入口ルートも保存する。ｉＢＧＰトラフィックは、外部ルートの使用法を示す［ＬｏｃａｌＰｒｅｆ］などの追加属性を有しているため、ｉＢＧＰデータにより、最良のルートの選択方法に関する追加情報が提供される。又、ＲＰＤモジュール１７０は、プレフィックスごとに（リンクごと及びピアごとに）、最新のｎ個のＢＧＰ更新メッセージを維持管理する（ここで、ｎは、設定可能なパラメータである）。ＲＰＤモジュール１７０は、この情報を、検出されたルーティングポリシーとして要約する。ＲＰＤモジュール１７０は、ＡＳの入口ポイントにおいてどのプレフィックスがいつ通知されたかを出口ポイントにおいて散布されたプレフィックスと比較することにより、ルーティングポリシーを推定する。

ＤＥモジュール１６０は、要約されたネットワーク要素の全体、並びに、ｉＢＧＰトラフィックが存在する場合には、個々のボーダールーターについて、ダンピングを評価する。ダンピングは、ＡＳの入口ポイントにおいてフラッピング（プレフィックスの通知と取り消しの反復）を検出し、出口ポイントを観察してフラッピングに対する出口ルーターの反応を観察することにより、評価することができる。積極性は、フラッピングに対して出口ルーターがどれだけ迅速に反応するか、によって計測する。ダンピングに使用するアルゴリズムは、ＲＦＣ２４３９に規定されているものなどが周知であるが、ダンピングポリシーごとに、異なるパラメータを使用可能である。プレフィックスごとに、異なる方式でダンピングすることができる。このためには、ＤＥモジュール１６０は、プレフィックスごとに、観察されたフラップとそれらがどのようにダンピングされたかに関する履歴データを保持する必要がある。又、ＤＥモジュール１６０は、評価した出力をＲＰＤモジュール１７０に供給し、どのプレフィックスが意図的に遮断され、どのプレフィックスがダンピングされるかをＲＰＤモジュールが評価できるようにする。

ルーティングポリシー判定モジュール（ＲＰＶモジュール）１７５は、ユーザー／オペレータが指定したルーティングポリシーの目標を受け付け、ＲＰＤモジュール１７０から供給される検出されたルーティングポリシーが、それらの目標を逸脱しているかどうかを判定する。ルーティングポリシーの目標には、どのプレフィックスが遮断され、どれが誰に対して転送され、更には、どれが集約され、どれが集約されないかなどの情報を含むことができる。

ダンピング検証モジュール（ＤＶモジュール）１６５は、同様に、ユーザー／オペレータが指定したダンピングポリシーの目標を比較し、ＤＥモジュール１６０から供給される検出されたダンピングポリシーが、それらの目標を逸脱しているかどうかを判定する。

アクセス制御モジュール（ＡＣモジュール）１８０により、ユーザーは、情報に対して選択的にアクセスすることができる。例えば、ネットワークオペレータは、統計情報、検出されたポリシー、及び、それらのポリシーと公表されたポリシーとの違いなどのすべての情報をチェックできるように望むであろう。別のクラスのユーザーに対しては、検出されたポリシーと公表されたポリシー間の比較結果にのみアクセスできるように制限することができる。その他のユーザーは、一定の範囲のＩＰアドレスを取り扱うすべての情報にアクセスすることができる。即ち、アクセス制御モジュール１８０は、ユーザーが問い合わせた特定のプレフィックスのユーザー権限についてチェックするのである。

本発明を本発明に従う特定の実施形態にて説明してきたが、本発明はこの種の本発明に従う実施形態により限定されるものとして解釈してはならず、特許請求の範囲に従って解釈しなければならない。念のため、以下に、本発明の実施態様を例示列挙する。

（実施態様１）
要約されたルーティング要素内のポリシーを検出する方法であって、
前記要素に対する複数の接続において入口及び出口ストリームを傍受するステップと、
前記タップにおいて入口及び出口ストリームをフィルタリングするステップと、
前記タップからフィルタリングされた入口及び出口ストリームを収集するステップと、
前記収集された入口及び出口ストリームを関連付けるステップと、
前記関連付けられた入口及び出口情報から、前記要約されたルーティング要素内において使用されているポリシーを検出するステップと、
を有することを特徴とする方法。

（実施態様２）
前記要約されたルーティング要素は、ＡＳであることを特徴とする請求項１記載の方法。

（実施態様３）
前記要約されたルーティング要素は、ＡＳ及びネットワークの組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の方法。

（実施態様４）
前記検出されたポリシーは、ルーティングポリシーを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。

（実施態様５）
入口ポイントにおいて通知されたプレフィックスを出口ポイントにおいて散布されたプレフィックスと比較することにより、ルーティングポリシーを検出することを特徴とする請求項４記載の方法。

（実施態様６）
前記検出されたポリシーは、ダンピングポリシーを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。

（実施態様７）
関連付けられた入口データを分析し入口ノードにおけるフラッピングを検出するステップと、
フラッピングを示す関連付けられた入口データを出口データと比較しダンピングポリシーを検出するステップと、
により、ダンピングポリシーを検出することを特徴とする請求項６記載の方法。

（実施態様８）
検出したポリシーを既定のポリシーと比較するステップを更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。

（実施態様９）
検出したルーティングポリシーを既定のルーティングポリシーと比較することを特徴とする請求項８記載の方法。

（実施態様１０）
検出したダンピングポリシーを既定のダンピングポリシーと比較することを特徴とする請求項８記載の方法。

（実施態様１１）
検出されたポリシーに対する制限されたアクセスを既定のアクセスクラスに基づいて提供するアクセス制御を更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。

（実施態様１２）
検出されたポリシーと既定のポリシーとの比較に対する制限されたアクセスを既定のアクセスクラスに基づいて提供するアクセス制御を更に有することを特徴とする請求項８記載の方法。

（実施態様１３）
本明細書においては、本発明の特定の模範的な実施例との関連で、以下の図面を参照し、本発明について説明している。

タップ及び分析ステーションを有するネットワークを示している。 ポリシー検出システムを含むブロックダイアグラムを示している。

符号の説明

１３０、１３２ タップ
２００ 要約されたルーティング要素

Claims (12)

1. 要約されたルーティング要素内のポリシーを検出する方法であって、
   前記要素に対する複数の接続において入口及び出口ストリームを傍受するステップと、
   前記タップにおいて入口及び出口ストリームをフィルタリングするステップと、
   前記タップからフィルタリングされた入口及び出口ストリームを収集するステップと、
   前記収集された入口及び出口ストリームを関連付けるステップと、
   前記関連付けられた入口及び出口情報から、前記要約されたルーティング要素内において使用されているポリシーを検出するステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記要約されたルーティング要素は、ＡＳであることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記要約されたルーティング要素は、ＡＳ及びネットワークの組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記検出されたポリシーは、ルーティングポリシーを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 入口ポイントにおいて通知されたプレフィックスを出口ポイントにおいて散布されたプレフィックスと比較することにより、ルーティングポリシーを検出することを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記検出されたポリシーは、ダンピングポリシーを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 関連付けられた入口データを分析し入口ノードにおけるフラッピングを検出するステップと、
   フラッピングを示す関連付けられた入口データを出口データと比較しダンピングポリシーを検出するステップと、
   により、ダンピングポリシーを検出することを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 検出したポリシーを既定のポリシーと比較するステップを更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 検出したルーティングポリシーを既定のルーティングポリシーと比較することを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 検出したダンピングポリシーを既定のダンピングポリシーと比較することを特徴とする請求項８記載の方法。
11. 検出されたポリシーに対する制限されたアクセスを既定のアクセスクラスに基づいて提供するアクセス制御を更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。
12. 検出されたポリシーと既定のポリシーとの比較に対する制限されたアクセスを既定のアクセスクラスに基づいて提供するアクセス制御を更に有することを特徴とする請求項８記載の方法。
    

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