JP2006295265A - ネットワークシステム、ルータ装置及びそれに用いる最短経路計算方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 最短経路計算処理によるルーティング処理への影響を低減可能なルータ装置を提供する。
【解決手段】 データ処理部１２はパケット受信部１１で受信された経路情報データを解析し、データベース部１５へ経路情報データを保存する。データ処理部１２は最短経路計算の必要性を判断し、経路計算が必要であれば、経路計算処理部１３へ経路計算要求通知を通知する。経路計算処理部１３は経路計算要求通知を受けると、ＣＰＵ負荷検出部１８から獲得したＣＰＵ負荷情報に応じたタイミングによって最短経路計算を実行する。ＣＰＵ負荷検出部１８はＣＰＵ負荷状況を測定を行い、隣接ルータ管理部１４は回線負荷検出部１９から獲得した回線負荷情報に応じて経路情報データの隣接ルータへの送信を制御する。回線負荷検出部１９はパケット送信部１６を監視し、送信回線の負荷の測定を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明はネットワークシステム、ルータ装置及びそれに用いる最短経路計算方法に関し、特にネットワークシステム内に転送されるパケットの最短経路計算方法に関する。

ネットワークシステム内に転送されるパケットの最短経路計算方法としては、ＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）と呼ばれる方法がある（例えば、非特許文献１参照）。

このＯＳＰＦというリンク状態型ルーチングプロトコルの処理について、図１と図５とを参照して説明する。図１にはＯＳＰＦを適用するネットワークシステムの構成例を示している。ルータ装置１−２がネットワークの変更を検出すると、経路情報データをルータ装置１−１へ送信する。ルータ装置１−１では自装置内で最短経路の計算を行い、ルータ装置１−３へ経路情報データを転送する。

図５にはルータ装置のＯＳＰＦの処理を行う回路部分の構成例を示している。図５において、パケット受信部３１が他のルータ装置から受信した経路情報データは、データ処理部３２に渡される。データ処理部３２ではデータベースアクセス３１５によってデータベース３５に経路情報データを保存し、隣接ルータ管理部３４に経路情報データ受信通知３１３を行う。

さらに、データ処理部３２では受信した経路情報データによって、最短経路の再計算が必要かどうかを判断し、再計算の必要がある場合には、経路計算処理部３３へ経路計算要求通知３１２を行う。

経路計算処理部３３では連続して最短経路計算を行うことを防ぐために、経路データ受信から一定時間最短経路計算を行わないディレイ（ＤＥＬＡＹ）タイマ（図示せず）と、前回の計算から一定時間最短経路計算を行わないホールド（ＨＯＬＤ）タイマ（図示せず）とを設定し、それらディレイタイマ及びホールドタイマの両方が終了した後に最短経路計算を行う。

隣接ルータ管理部３４ではデータ処理部３２からの経路情報データ受信通知３１３を受信すると、経路情報データを、自装置で受信した経路情報データを送信した隣接ルータを除いた隣接ルータに対して送信処理を行う（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３２５６９ "ＯＳＰＦ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２ ２．２．Ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｅｓｔ−ｐａｔｈ ｔｒｅｅ"（Ｊ．Ｍｏｙ，ＲＦＣ２３２８，ｐｐ２１−２３，Ａｐｒｉｌ １９９８）

上述した従来のＯＳＰＦ処理方法では、最短経路計算に大量のＣＰＵ（中央処理装置）資源を消費するが、最短経路計算を行うかどうかの判断に、ＣＰＵ負荷には関係のないディレイタイマとホールドタイマとのみを使用しているため、最短経路計算処理がその時点のＣＰＵ負荷に関係なく実行され、この最短経路計算処理によって大量のＣＰＵ資源を消費し、ルータ装置の他の処理が動作できなくなり、本来のルータ装置の目的であるパケット転送処理にも影響を与えるという問題がある。

また、従来のＯＳＰＦ処理方法では、経路情報データを該当する隣接ルータへ無条件に送信しているため、回線負荷が高い場合に、さらに回線負荷の上昇を招き、通常の通信に影響を与えるという問題がある。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、最短経路計算処理によるルーティング処理への影響を低減することができるネットワークシステム、ルータ装置及びそれに用いる最短経路計算方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、経路情報データの送信処理による通常の通信への影響を低減することができるネットワークシステム、ルータ装置及びそれに用いる最短経路計算方法を提供することにある。

本発明によるネットワークシステムは、複数のルータ装置各々が、受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するネットワークシステムであって、
前記複数のルータ装置各々は、少なくとも前記転送処理を含む装置内処理の負荷を検出する処理負荷検出手段と、前記処理負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記最短経路の計算処理を制御する計算処理制御手段とを備えている。

本発明による他のネットワークシステムは、複数のルータ装置各々が、受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するネットワークシステムであって、
前記複数のルータ装置各々は、前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する回線負荷検出手段と、前記回線負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する転送処理制御手段とを備えている。

本発明によるルータ装置は、受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するルータ装置であって、
少なくとも前記転送処理を含む装置内処理の負荷を検出する処理負荷検出手段と、前記処理負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記最短経路の計算処理を制御する計算処理制御手段とを備えている。

本発明による他のルータ装置は、受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するルータ装置であって、
前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する回線負荷検出手段と、前記回線負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する転送処理制御手段とを備えている。

本発明による最短経路計算方法は、受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するルータ装置に用いる最短経路計算方法であって、前記ルータ装置が、少なくとも前記転送処理を含む装置内処理の負荷を検出する処理と、その検出された負荷に応じて前記最短経路の計算処理を制御する処理とを実行している。

本発明による他の最短経路計算方法は、受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するルータ装置に用いる最短経路計算方法であって、前記ルータ装置が、前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する処理と、その検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する処理とを実行している。

すなわち、本発明のルータ装置は、ＣＰＵ（中央処理装置）負荷及び通信の負荷のうちの少なくとも一方を検出し、検出した負荷に応じて経路計算やデータベースの転送処理を制御することによって、パケット転送処理に受ける影響を低減可能とし、経路制御プロトコルであるＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）の処理による通信への影響を低減することを特徴としている。

これによって、本発明のルータ装置では、ＣＰＵの負荷が高い時に、ＣＰＵ資源を大量に消費する経路計算処理を遅らせているので、経路計算によるルータ装置の他の処理への影響を低減することが可能となる。

また、本発明のルータ装置では、回線負荷が高い時に、隣接ルータへの経路制御データの送信を遅らせているので、経路制御データ送信による、さらなる回線の輻輳を避けることが可能となる。

さらに、本発明のルータ装置では、回線負荷が高い時に、隣接ルータへの経路制御データの送信を遅らせているので、回線負荷時の経路制御データ送信による、隣接ルータの負荷を低減することが可能となる。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、最短経路計算処理によるルーティング処理への影響を低減することができるという効果が得られる。

また、本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、経路情報データの送信処理による通常の通信への影響を低減することができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるネットワークシステムの構成を示すブロック図である。図において、本発明の一実施例によるネットワークシステムはＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）を適用するシステムであり、ルータ装置１−１〜１−３と、ホスト装置２−１〜２−３とから構成されている。

ルータ装置１−２がネットワークの変更を検出すると、経路情報データをルータ装置１−１へ送信する。ルータ装置１−１では自装置内で最短経路の計算を行い、ルータ装置１−３へ経路情報データを転送する。

図２は本発明の一実施例によるルータ装置の構成を示すブロック図である。図２において、ルータ装置１はＯＳＰＦ処理部１０と、パケット受信部１１と、パケット受信部１６と、パケット転送処理部１７とから構成されている。尚、ルータ装置１−１〜１−３はこの図２に示すルータ装置１と同様の構成となっている。

パケット受信部１１は隣接するルータ装置（図示せず）からパケットを受信し、ＯＳＰＦで処理すべき経路情報データであればＯＳＰＦ処理部１０へデータ受信通知１１１を行い、他のルータ装置へ転送すべきパケットであればパケット転送処理部１７へ送信する。

ＯＳＰＦ処理部１０はデータ処理部１２と、経路計算処理部１３と、隣接ルータ管理部１４と、データベース部１５と、ＣＰＵ負荷検出部１８と、回線負荷検出部１９とから構成され、最短経路計算と隣接ルータへの経路情報データの転送処理とを行う。

データ処理部１２はパケット受信部１１で受信された経路情報データを解析し、データベースアクセス１１５によってデータベース部１５へ経路情報データを保存する。また、データ処理部１２は最短経路計算の必要性を判断し、経路計算が必要であれば、経路計算処理部１３へ経路計算要求通知１１２を通知する。さらに、データ処理部１２は隣接ルータ管理部１４へ経路情報データ受信通知３１３によって、経路情報データを受信したことを通知する。

経路計算処理部１３はデータ処理部１２から経路計算要求通知１１２を受けることによって、ＣＰＵ負荷検出部１８からＣＰＵ負荷情報を獲得し、獲得したＣＰＵ負荷情報に応じたタイミングによって最短経路計算を実行する。

ＣＰＵ負荷検出部１８はルータ装置１のＣＰＵ負荷状況を測定を行う。隣接ルータ管理部１４は回線負荷検出部１９から回線負荷情報を獲得し、獲得した回線負荷情報に応じて受信した経路情報データの隣接ルータへの送信を制御する。回線負荷検出部１９はパケット送信部１６を監視し、送信回線の負荷の測定を行う。

パケット転送処理部１７は他のルータ装置へ返送すべきパケットの送信インタフェースを決定し、パケット送信部１６へデータを転送する。パケット送信部１６は隣接ルータ管理部１４及びパケット転送処理部１７から受取ったパケットの送信を行う。

図３は図２の経路計算処理部１３による経路計算制御を示すフローチャートであり、図４は図２の隣接ルータ管理部１４による経路情報データ送信制御を示すフローチャートである。これら図１〜図４を参照して本発明の一実施例の動作について説明する。

経路計算処理部１３は経路計算要求通知１１２を受けると、以下に述べる手順にしたがって処理を行う。最初に、経路計算処理部１３は経路制御データを受信してからディレイタイムＴ０１が経過しているかどうかを確認し（図３ステップＳ１）、ディレイタイムＴ０１が経過していなければ、ディレイタイムＴ０１が経過するまで、ステップＳ１の確認処理を繰り返し行う。

次に、経路計算処理部１３は前回の経路計算処理からホールドタイムＴ０２が経過しているかどうかを確認する（図３ステップＳ２）。経路計算処理部１３はホールドタイムＴ０２が経過していなければ、ホールドタイムが経過するまでステップＳ２の確認処理を繰り返し行う。

経路計算処理部１３は待ち時間合計値Ｔ０３と予め設定された最大待ち時間Ｔ０４とを比較し（図３ステップＳ３）、待ち時間合計値Ｔ０３が最大待ち時間Ｔ０４を超えていれば、最短経路の計算処理を行い（図３ステップＳ８）、処理を終了する。

経路計算処理部１３は最大待ち時間Ｔ０４を超えていなければ、ＣＰＵ負荷検出部１８にて検出したＣＰＵ負荷値Ｖ０１を獲得する（図３ステップＳ４）。経路計算処理部１３は獲得したＣＰＵ負荷値Ｖ０１と予め設定されたＣＰＵ負荷閾値Ｖ０２とを比較し（図３ステップＳ５）、ＣＰＵ負荷値Ｖ０１がＣＰＵ負荷閾値Ｖ０２を超えていれば、ウェイト時間Ｔ０５だけ待ち状態となり（図３ステップＳ６）、待ち時間合計値Ｔ０３にウェイト時間Ｔ０５を加算する（図３ステップＳ７）。

経路計算処理部１３は、再度、待ち時間合計値Ｔ０３と最大待ち時間Ｔ０４とを比較し（図３ステップＳ３）、ＣＰＵ負荷値Ｖ０１がＣＰＵ負荷閾値Ｖ０２を超えていなければ、最短経路計算を行い（図３ステップＳ８）、処理を終了する。

一方、隣接ルータ管理部１４は処理を行ってない隣接ルータが存在しているかどうかを判断し（図４ステップＳ１１）、存在しなければ、処理を終了する。また、隣接ルータ管理部１４は処理を行ってない隣接ルータが存在すれば、該当ルータへの送信の条件に合致するかどうかを判断する（図４ステップＳ１２）。

隣接ルータ管理部１４は送信の条件に合致していなければ、再度、処理を行っていない隣接ルータが存在するかどうかを判断し（図４ステップＳ１１）、合致していれば、待ち時間合計値Ｔ１１と予め設定された最大待ち時間Ｔ１１とを比較する（図４ステップＳ１３）。隣接ルータ管理部１４は待ち時間合計値Ｔ１１が最大待ち時間Ｔ１２を超えていれば、パケットの送信を行う（図４ステップＳ１８）。

隣接ルータ管理部１４は待ち時間合計値Ｔ１１が最大待ち時間Ｔ１２超えていなければ、回線負荷検出部１９にて検出した回線負荷Ｖ１１を獲得し（図４ステップＳ１４）、獲得した回線負荷Ｖ１１と予め設定された回線負荷閾値Ｖ１２とを比較し（図４ステップＳ１５）、回線負荷Ｖ１１が回線負荷閾値Ｖ１２を超えていなければ、パケットの送信を行い（図４ステップＳ１８）、再度、処理を行っていない隣接ルータが存在するかを判断する（図４ステップＳ１１）。

隣接ルータ管理部１４は回線負荷Ｖ１１が回線負荷閾値Ｖ１２を超えていれば、ウェイト時間Ｔ１３だけ待ち状態となり（図４ステップＳ１６）、待ち時間合計値Ｔ１１にウェイト時間Ｔ１３を加算し（図４ステップＳ１７）、再度、待ち時間合計値Ｔ１１と最大待ち時間Ｔ１２とを比較する（図４ステップＳ１３）。

このように、本実施例では、ＣＰＵの負荷が高い時に、ＣＰＵ資源を大量に消費する経路計算処理を遅らせているので、ＣＰＵの負荷が高い時に、経路計算によるルータ装置の他の処理への影響を低減することができる。

また、本実施例では、回線負荷が高い時に、隣接ルータへの経路制御データの送信を遅らせているので、経路制御データの送信によるさらなる回線の輻輳を避けることができる。

さらに、本実施例では、回線負荷が高い時に、隣接ルータへの経路制御データの送信を遅らせているので、回線負荷時の経路制御データ送信による隣接ルータの負荷を低減することができる。

本発明の一実施例によるネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるルータ装置の構成を示すブロック図である。 図２の経路計算処理部による経路計算制御を示すフローチャートである。 図２の隣接ルータ管理部による経路情報データ送信制御を示すフローチャートである。 従来例によるルータ装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１−１〜１−３ ルータ装置
２−１〜２−３ ホスト装置
１０ ＯＳＰＦ処理部
１１ パケット受信部
１２ データ処理部
１３ 経路計算処理部
１４ 隣接ルータ管理部
１５ データベース部
１６ パケット受信部
１７ パケット転送処理部
１８ ＣＰＵ負荷検出部
１９ 回線負荷検出部

Claims (12)

1. 複数のルータ装置各々が、受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するネットワークシステムであって、
   前記複数のルータ装置各々は、少なくとも前記転送処理を含む装置内処理の負荷を検出する処理負荷検出手段と、前記処理負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記最短経路の計算処理を制御する計算処理制御手段とを有することを特徴とするネットワークシステム。
2. 前記複数のルータ装置各々は、前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する回線負荷検出手段と、前記回線負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する転送処理制御手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のネットワークシステム。
3. 複数のルータ装置各々が、受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するネットワークシステムであって、
   前記複数のルータ装置各々は、前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する回線負荷検出手段と、前記回線負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する転送処理制御手段とを有することを特徴とするネットワークシステム。
4. 前記パケットの経路制御プロトコルとしてＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載のネットワークシステム。
5. 受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するルータ装置であって、
   少なくとも前記転送処理を含む装置内処理の負荷を検出する処理負荷検出手段と、前記処理負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記最短経路の計算処理を制御する計算処理制御手段とを有することを特徴とするルータ装置。
6. 前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する回線負荷検出手段と、前記回線負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する転送処理制御手段とを含むことを特徴とする請求項５記載のルータ装置。
7. 受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するルータ装置であって、
   前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する回線負荷検出手段と、前記回線負荷検出手段で検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する転送処理制御手段とを有することを特徴とするルータ装置。
8. 前記パケットの経路制御プロトコルとしてＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）を用いることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか記載のルータ装置。
9. 受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するルータ装置に用いる最短経路計算方法であって、前記ルータ装置が、少なくとも前記転送処理を含む装置内処理の負荷を検出する処理と、その検出された負荷に応じて前記最短経路の計算処理を制御する処理とを実行することを特徴とする最短経路計算方法。
10. 前記ルータ装置が、前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する処理と、その検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する処理とを実行することを特徴とする請求項９記載の最短経路計算方法。
11. 受信したパケットの転送処理を行うとともに、隣接する装置から送られてくる経路制御データを基に前記パケットの最短経路を計算するルータ装置に用いる最短経路計算方法であって、前記ルータ装置が、前記パケット及び前記経路制御データが転送される回線の負荷を検出する処理と、その検出された負荷に応じて前記経路制御データの転送処理を制御する処理とを実行することを特徴とする最短経路計算方法。
12. 前記パケットの経路制御プロトコルとしてＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）を用いることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか記載の最短経路計算方法。

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