JP2006311406A - ネットワーク品質計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パケット交換ネットワークにおけるネットワーク品質計測方法において、より少ない計測端末であっても、広範囲にわたるネットワークの品質を計測できるようにすることである。
【解決手段】 送信端末１００は、受信端末２００が送信元であるとしたパケットをルータ３００に対して送信し、このパケットを受信したルータ３００は受信端末２００宛てのパケットを送信し、このパケットを受信した受信端末２００ではその情報に基づきネットワークの品質計測を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パケット交換ネットワークに接続された計測装置や通信装置にてネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測方法に関する。

従来、ネットワークの品質を詳細に計測するためには、ネットワークに接続した計測装置間でトラヒックを実際に発生させることが一般的である。ただし、この場合には、計測対象とするネットワーク経路を含むように計測装置を２台配置する必要があり、計測対象を変更するたびに配置を変更しなければならず、コストが大きいという問題があった。

また、ネットワーク機器のルーティングなど経路制御方法を変更することで計測装置間のパケットを任意のネットワーク経路を通過させるようにすることも可能であるが、この場合は、ネットワーク機器の設定を変更するコストが大きい問題があり、また、必ずネットワークの経路制御を変更できる運用権限を持つ必要があるため、利用できる状況が制限されるという問題があった。

このため、従来、端末からネットワーク中の任意の経路を通過させる方法が考案されている。たとえば、端末からネットワーク中の任意の経路を通過させる方法として、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＲＦＣ７９１）のソースルートオプションがある。また、これを利用して１台の端末からネットワーク中の往復経路を特定する方法が特許文献１に開示されている。

特開２０００−４９８５２号公報

しかし、ソースルートオプションは、サイバー攻撃の手段としても用いられるため、一般的なネットワークでは利用することができないという問題がある。

また、ネットワークの任意の経路の遅延変動を計測するためにはＩＰのタイムスタンプオプションを利用することが有望であるが、ＩＰヘッダのオプション格納場所には制限があるため、ソースルートオプションとタイムスタンプオプションは同時に利用できないという問題もある。

本発明は上記課題にかんがみてなされたものであり、パケット交換ネットワークにおけるネットワーク品質計測方法において、より少ない計測端末であっても、広範囲にわたるネットワークの品質を計測できるようにすることを目的とする。

本発明による計測端末は、パケット交換ネットワークに送信端末と受信端末として接続され、ネットワーク内の任意の地点（アドレスＣ）を含むネットワーク経路を通過するようパケット内に宛先アドレスと送信元アドレスを格納したパケットを使用してネットワーク内にパケットを流し、これを利用してネットワークの品質を計測する。

品質を計測する際、送信端末は、受信端末のアドレスＢを送信するパケットの送信元アドレスとして格納し、ネットワーク内の任意のアドレスＣを宛先アドレスとして格納し、送信に対して返答が得られるサービスの要求パケット（ネットワークの指定する地点で応答が得られるサービスや、エラーパケットが返信されるものが利用可能である。たとえば、ＩＣＭＰ ＥＣＨＯや、ＴＴＬ ＥｘｃｅｅｄｅｄとなるようにＴＴＬを指定したパケットや、宛先到達不可となるようにアドレスを指定したものが利用できる。）を送出する。

送信端末から送出されたパケットはアドレスＣを持つ地点で送信元アドレスとして記載されているアドレスＢを持つ受信端末に向けて送信される。これによって、受信端末はアドレスＣを経由したパケットを受け取ることができ、ネットワーク内の任意の地点を経由したネットワーク経路の品質を計測することが可能となる。

上記のアドレスを格納したパケットを利用し複数の計測装置を用いた計測をする場合、計測用パケットを識別することが困難となるが、本発明による計測端末では、パケットの判定方法を計測に先立ち計測端末間で通知しあい、これをもって計測用パケットを特定することを可能とする。

また、本発明では、上記の計測を複数のアドレスの組み合わせで実施することで通信品質が低下している箇所を特定する。

本発明によれば、ネットワークのルーティング設定を変更することや、ＩＰのソースルートオプションを利用することなく、ＩＣＭＰ ＥＣＨＯやＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄｅｄなどの一般的なサービスを利用し、ネットワーク内の任意の地点を経由する経路の品質を計測することが可能となる。

さらに、本発明では、経路を指定する方法でソースルートオプションを利用しないため、タイムスタンプオプションを利用することができ、ネットワークの任意の地点での時刻を取得することができ、ネットワークのいずれの地点で遅延が発生しているかを計測することが可能となる。

加えて、本発明では、任煮の地点を経由させた一方向の経路について品質を計測することが可能となるため、これと往復経路の品質計測と組み合わせることで、より詳細にネットワークの品質を計測することが可能となる。

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明によるネットワーク品質計測方法の一実施の形態を適用するネットワークの構成を示す概略ブロック図である。

図１を参照すると、本発明の第一の実施の形態は、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットのようなネットワーク４００、５００、６００にルータ３００が存在するシステムにおいて、本発明による計測装置である送信端末１００、受信端末２００が接続されるものとする。

ルータ３００は送信端末１００、受信端末２００とそれぞれ通信可能であるネットワーク内の任意の箇所に設置されていれば良いが、本実施の形態では、本発明によりネットワーク内の任意の地点を含む経路の品質を計測できることを示すため、ルータ３００は送信端末１００と受信端末２００との間の送信端末１００と受信端末２００が直接通信する場合に用いる経路には無いものとする。

すなわち、本実施の形態では、送信端末１００と受信端末２００、送信端末１００とルータ３００、ルータ３００と受信端末２００は、それぞれネットワーク４００、ネットワーク５００、ネットワーク６００を経由して通信するものとする。

送信端末１００は、ルータ３００を経由して受信端末２００へ至る経路の品質をＩＣＭＰ ＥＣＨＯを用いて計測するものとする。ただし、本発明はＩＣＭＰ ＥＣＨＯに限定されるものではなく、要求パケットに対して返答が得られるサービスであればどのようなものであっても利用することができる。

送信端末１００は、受信端末２００へ計測の方法を通知する。この通知には、ルータ３００からＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＰＬＹ パケットが到着する旨が記載されている。

送信端末１００は、パケットの宛先アドレスをルータ３００とし、送信元アドレスを受信端末２００としたＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴパケットを作成し、これをネットワーク５００に送出する。

この送出され、ネットワーク５００を経由したＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴパケットはルータ３００に到着する。ルータ３００は該ＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴパケットを受信する。ルータ３００はＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴパケットの返信として、ＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＰＬＹパケットを送信元アドレスに記載されていた受信端末２００へと送信する。

受信端末２００は該ＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＰＬＹパケットを受信し、事前に送信端末１００から通知されていた計測方法と照合し、計測のためのパケットであった場合には、ネットワーク品質を算出する。

以上の方法により、送信端末１００から、ネットワーク内の任意の地点（ルータ３００）を経由して、受信端末２００へ至る経路にパケットを通過させることが可能となり、各種品質の計測が可能となる。

たとえば、以下のような計測が可能となる。
・ 送信端末１００からルータ３００を経由し受信端末へ至る経路のスループット、パケットロス率を計測することができる。
・ 送信端末１００にて一定間隔でパケットを送出し、受信端末２００にてパケットの到着間隔を計測し、送信端末１００が送出した間隔と比較することで、ネットワークの遅延がどれほど変動するかを計測することができる。
・送信端末１００と受信端末２００とがＧＰＳ装置などにより時刻同期している場合は、遅延を計測することができる。

さらに、本発明による計測方法では、任意の地点を通過するためにソースルートオプションを利用しないため、タイムスタンプオプションと組み合わせて利用することができる。タイムスタンプオプションとは、パケットが経由するルータにて、パケットが到着した時刻をタイムスタンプとしてパケット内に記録するものである。

タイムスタンプオプションでは、タイムスタンプを記録するルータを任意に指定することができるため、本発明による計測方法と組み合わせることにより、ネットワーク内の任意の地点を通過する経路のうち任意の地点でタイムスタンプを記録することができる。

たとえば送信端末からルータを経由し受信端末へと到着する複数のパケットについて、タイムスタンプが記録された時刻をそれぞれ比較することでネットワークの遅延がどれほど変動していたかを計測することができる。

図２は、タイムスタンプが記録されるネットワークの構成の一例を示す概略ブロック図である。

送信端末１００から送信されたパケットは、ルータ３０１にてタイムスタンプが記録された後、ルータ３００を経由し、またルータ３０２にてタイムスタンプが記録された後、受信端末２００で受信される。

なお、本発明による計測は、ＩＣＭＰ ＥＣＨＯ をサポートしないネットワークの任意の地点であっても、あるパケットの転送に際し、エラーパケットなどの返信が得られる場合に利用可能である。

たとえば、ＩＰのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）を指定して、任意の地点でＴＴＬがＥｘｃｅｅｄするようにすることで利用が可能である。ＴＴＬはパケットの生存時間として端末からパケットを送出する際にパケット内に格納するものであり、パケットがネットワークのルータを通過するたびに１ずつ減算され、ＴＴＬが０になると、ＴＴＬが０になった地点のルータからＴＴＬ ＥＸＣＥＥＤＥＤ というエラーパケットが送信元アドレスに向けて送出される。

つまり、ＩＣＭＰ ＥＣＨＯを利用する場合と同様にアドレスを指定したパケットを作成し、ルータ３００においてＴＴＬが０となるようにＴＴＬを設定した計測パケットを送出することで、ＩＣＭＰ ＥＣＨＯを利用した場合と同じ経路をパケットが通ることになる。

ただし、ＴＴＬ ＥＸＣＥＥＤした場合、送信端末がタイムスタンプオプションを付けたパケットを送出しても、ルータ３００が生成するＴＴＬ ＥＸＣＥＥＤＥＤパケットにはルータ３００はタイムスタンプオプションを付けないため、タイムスタンプを利用する計測は実施することができない。

さらに、本発明による計測と、従来のＰＩＮＧによる往復遅延の計測を組み合わせることで、ネットワークのいずれの箇所が輻輳しているかをより詳細に知ることができる。

たとえば、図３に示すように、図１に示したネットワーク６００の中をより詳細したモデルを考える。

ネットワーク６００の中にはネットワーク６０１とネットワーク６０２が存在し、パケットがネットワークを通過する向きに対して独立なキュー１〜４があるものとする。

従来のＰＩＮＧによる計測では、図３中の経路３、経路４に示すように往復の遅延のみしか計測することができなかったため、受信端末がＰＩＮＧによる計測を実施した場合、ネットワーク６０１かネットワーク６０２のいずれにおいて遅延が発生したかを知ることができたが、キュー１〜４のいずれに遅延が発生したかを特定することはできなかった。

本発明を用い、送信端末１００からルータ３００を介して受信端末へ至る経路１の遅延を計測し、かつ送信端末１００と受信端末２００を逆にして受信端末２００からルータ３００を介して送信端末１００へ至る経路２の遅延を計測し、これと受信端末２００からＰＩＮＧにより経路３の遅延を計測し、図４に示す遅延が増加した経路の組み合わせにより、キュー１〜４のいずれにおいて遅延が発生したかを特定することができる。

ここで、上述したＩＣＭＰ ＥＣＨＯを利用する本実施形態の動作手順について、具体的な実施例を参照して詳細に説明する。

図５は、図１に示した送信端末１００や受信端末２００を構成する計測装置の一例の内部構成を示すブロック図である。

図５に示すように、送信端末１００や受信端末２００を構成するこの例の計測装置６５０は、計測における送信側となる場合には、計測方法を作成し計測の受信側となる計測装置に渡し、計測パケットの作成を指示し、また計測における受信側となる場合には、計測方法を受信してパケット判定部にパケットの抽出条件を指示し、受信した計測結果の画面表示などをおこなう計測管理部６５１と、計測管理部６５１からの指示により計測パケットを生成し、ネットワーク処理部６５４に送信するパケット作成部６５２と、パケット作成部６５２の中で、特にパケット内に宛先アドレスとして経由させたいネットワーク内の任意の地点を宛先アドレスとして格納し、受信側となる計測装置のアドレスを送信元アドレスとして格納するアドレス作成部６５３、パケット作成部６５２から受け取った計測パケットをネットワークへと出力し、またネットワークから受信した計測パケットをパケット判定部６５５へと渡すネットワーク処理部６５４と、ネットワーク処理部６５４から受け取った計測パケットを参照し、該計測パケットが計測管理部６５１から指示された条件に一致する場合には計測部６５６に渡すパケット判定部６５５と、パケット判定部６５５から受け取った計測パケットを参照し、到着時刻、パケットサイズ、タイムスタンプなど、計測パケットの受信状況に関する情報と、計測パケットの受信状況に関する統計情報を計算して計測管理部６５１に通知する計測部６５６とから構成される。

アドレスＡを持つ送信端末１００が、任意のアドレスＣを持つルータ３００を経由しアドレスＢを持つ受信端末２００に至る計測を実施する場合の、計測の概要を図６に示す。

本実施例による計測は、送信端末１００（アドレスＡ）にネットワークの任意の地点であるルータ３００（アドレスＣ）を経由し、受信端末２００（アドレスＢ）へ至る経路の品質をＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴを利用して計測する旨計測の指示が出されることで開始される。

処理７０１では、送信端末１００が受信端末２００に処理方法を通知する。ここで、受信端末２００においては、ルータ３００からのＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＰＬＹパケットが到着すると想定されるため、送信端末１００は、受信端末２００に計測パケットの判別方法として、宛先アドレスＢ、送信元アドレスＣ、ＩＣＭＰ ＥＣＨＯ、ＩＣＭＰ識別子番号を通知する（パケットのヘッダの例を図７に示す）。

また、送信端末１００は受信端末２００に計測結果の返信先として、送信端末１００のアドレスＡも受信端末２００へ通知する。

処理７０２では、送信端末１００が計測パケットを作成し送信する。計測パケットは、処理７０１で指定した識別子を持つＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴ パケットであり、送信端末１００は、この計測パケットの宛先アドレスにルータ３００のアドレスＣ、送信元アドレスに受信端末２００のアドレスＢを使用する。

処理７０３では、送信端末１００が送出した計測パケットがルータ３００に到着する。計測パケットはルータ３００で動作しているＩＣＭＰサーバに入力され、ＩＣＭＰサーバはこのパケットを解釈し、ＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＰＬＹ パケットを送信する。このときＩＣＭＰサーバは宛先アドレスとして計測パケットの送信元アドレスに格納されていた受信端末２００のアドレスＢを使用し、送信元アドレスにはルータ３００のアドレスＣを使用する。

処理７０４では、受信端末２００がルータ３００からのＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＰＬＹパケットを受信する。受信端末２００は、このパケットが送信端末１００から通知されたパケット判定条件に一致する計測パケットであることを確認し、受信時刻、パケットロス率、などネットワークの品質を計算する。

処理７０５では、受信端末２００は、計測結果を集計し、この集計結果を送信端末１００へ通知する。

以上の手順により、本実施例による計測は実施される。

次に、送信端末１００の処理の概要を図８に示す。

送信端末１００としての本発明による計測装置６５０は、送信端末１００（アドレスＡ）にネットワークの任意の地点であるルータ３００（アドレスＣ）を経由し、受信端末２００（アドレスＢ）へ至る経路の品質をＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴを利用して計測する旨計測の指示がキーボード入力などによって与えられることで開始される。

処理８０１では、計測管理部６５１は、コマンドラインなどから入力されたコマンドオプションを解析し、計測において、宛先アドレスをルータ３００のアドレスＣとし、送信元アドレスを受信端末２００のアドレスＢとしたＩＣＭＰ ＥＣＨＯ パケットを使用すると判定する。

また、計測管理部６５１は、受信端末２００にてルータ３００からのＩＣＭＰ ＥＣＨＯパケットが受信されると判定し、計測における受信端末となる受信端末２００へと計測方法を通知するパケットを作成し、ネットワーク処理部６５４を通して、受信端末２００へ通知する。

処理８０２では、計測管理部６５１は、宛先アドレスをルータ３００のアドレスＣとし、送信元アドレスを受信端末２００のアドレスＢとしたＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴパケットを作成し送出する旨をパケット作成部６５２に指示を出す。

処理８０３では、パケット作成部６５２では、アドレス作成部６５３がパケットの宛先アドレスにルータ３００のアドレスＣを格納し、パケットの送信元アドレスに受信端末２００のアドレスＢを格納し、計測パケットを作成する。ネットワーク処理部６５４に計測パケットを渡す。

処理８０４では、ネットワーク処理部６５４が計測パケットをネットワークへと出力する。

処理８０５では、ネットワーク処理部６５４は受信端末２００からの計測結果を受信し、パケット判定部６５５へ渡す。パケット判定部６５５は計測結果通知パケットであることを確認し、計測結果を計測管理部６５１へ渡す。計測管理部６５１は、計測結果を画面に表示するなどの方法で出力する。

次に、受信端末２００の処理の概要を図９に示す。

受信端末２００の処理は、任意のパケットが到着することで開始される。

処理９０１では、ネットワーク処理部６５４がパケット判定部６５５へパケットを渡す。

処理９０２では、パケット判定部６５５は、パケットの内容を参照し、これが通知パケットであるかを判定する。通知パケットであった場合には、通知パケットを計測管理部６５１に渡し、処理９０３へと進む。

処理９０３では、計測管理部６５１がパケットの内容を参照し計測方法を取得する。ここで、通知パケットは、アドレスＣを送信元アドレスとするＩＣＭＰ ＥＣＨＯパケットであり、ＩＣＭＰの識別子が記されている。計測管理部６５１はパケット判定部６５５に送信元をアドレスＣとする指定の識別子を持つＩＣＭＰパケットを計測部６５６に渡すよう指示を出す。

処理９０４では、ネットワーク処理部６５４が受信したパケットがパケット判定部６５５に渡され、パケット判定部６５５は、前記指定された計測パケットであった場合には、計測部６５６に渡す。計測部６５６はパケットの到着時刻などからネットワークの品質を計測する。計測部６５６は計測結果を計測管理部６５１に渡す。

処理９０５では、計測管理部６５１は、計測結果を集計し、送信端末１００へこの集計結果を報告する。

以上の処理によって、任意の地点を経由するネットワークの品質計測が可能となる。

また、本例の計測パケットにタイムスタンプオプションを付けることで、任意の地点を経由するネットワークのうち任意の地点でタイムスタンプを取得することが可能となり、タイムスタンプを取得した地点を通過した時刻の変動を観察することができるようになる。

ここでは、上述したＴＴＬ ＥＸＣＥＥＤを利用する本実施の形態の動作手順について、具体的な実施例を参照して詳細に説明する。

この実施例２においても、図１に示した送信端末１００や受信端末２００を構成する計測装置の構成は、実施例１にて図５で示したものと同様であるので、ここでは図５を参照しながら説明する。

図５に示すように、送信端末１００や受信端末２００を構成するこの例の計測装置６５０は、計測における送信側となる場合には、計測方法を作成し計測の受信側となる計測装置に渡し、計測パケットの作成を指示し、また計測における受信側となる場合には、計測方法を受信してパケット判定部にパケットの抽出条件を指示し、受信した計測結果の画面表示などをおこなう計測管理部６５１と、計測管理部６５１からの指示により計測パケットを生成し、ネットワーク処理部６５４に送信するパケット作成部６５２と、パケット作成部６５２の中で、特にパケット内に宛先アドレスとして経由させたいネットワーク内の任意の地点を宛先アドレスとして格納し、受信側となる計測装置のアドレスを送信元アドレスとして格納するアドレス作成部６５３、パケット作成部６５２から受け取った計測パケットをネットワークへと出力し、またネットワークから受信した計測パケットをパケット判定部６５５へと渡すネットワーク処理部６５４と、ネットワーク処理部６５４から受け取った計測パケットを参照し、該計測パケットが計測管理部６５１から指示された条件に一致する場合には計測部６５６に渡すパケット判定部６５５と、パケット判定部６５５から受け取った計測パケットを参照し、到着時刻、パケットサイズなど、計測パケットの受信状況に関する情報と、計測パケットの受信状況に関する統計情報を計算して計測管理部６５１に通知する計測部６５６とから構成される。

アドレスＡを持つ送信端末１００が、任意のアドレスＣを持つルータ３００を経由しアドレスＢを持つ受信端末２００に至る計測を実施する場合の、計測の概要を図１０に示す。

本発明による計測は、送信端末１００（アドレスＡ）にネットワークの任意の地点であるルータ３００（アドレスＣ）を経由し、受信端末２００（アドレスＢ）へ至る経路の品質を計測する旨計測の指示が出されることで開始される。

処理７０１では、送信端末１００が受信端末２００に処理方法を通知する。ここで、受信端末２００においては、ルータ３００からのＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットが到着すると想定されるため、送信端末１００は、受信端末２００に計測パケットの判別方法として、宛先アドレスＢ、送信元アドレスＣ、ＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄ、ＩＣＭＰ識別子番号を通知する。また、送信端末１００は受信端末２００に計測結果の返信先として、送信端末のアドレスＡも受信端末２００へ通知する。

処理１７０２では、送信端末１００が計測パケットを作成し送信する。計測パケットは、処理１７０１で指定した識別子を持つＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴ パケットであり、送信端末１００は、この計測パケットの宛先アドレスにルータ３００のアドレスＣ、送信元アドレスに受信端末２００のアドレスＢを使用する。

処理１７０３では、送信端末１００が送出した計測パケットがルータ３００に到着する。計測パケットに格納されたＴＴＬは、ルータを経由するたびに減算されていき、ルータ３００において計測パケットはＴＴＬが０となり、ルータ３００は送信元アドレスに格納されている受信端末２００のアドレスＢへとＩＣＭＰ ＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄｅｄ パケットを送信する。ＲＦＣ７９２の規定によりＩＣＭＰ ＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットでは、ＩＰパケットのペイロード（データ）の先頭８Ｂｙｔｅが格納され、つまり送信端末１００が送出する際に付加したＩＣＭＰヘッダの半分までが格納される。

処理１７０４では、受信端末２００がルータ３００からのＩＣＭＰ ＴＴＬ ＥＸＣＥＥＤＥＤパケットを受信する。受信端末２００は、パケットのペイロード部分に格納されたＩＣＭＰヘッダ内の識別子とパケットの送信元アドレス、宛先アドレスを参照し、このパケットが送信端末から通知されたパケット判定条件に一致する計測パケットであることを確認し、受信時刻、パケットロス率、などネットワークの品質を計算する。

処理１７０５では、受信端末２００は、計測結果を集計し、この集計結果を送信端末１００へ通知する。

以上の手順により、本実施例による計測は実施される。

次に、送信端末１００の処理の概要を図１１に示す。

送信端末１００としての本発明による計測装置６５０は、送信端末１００（アドレスＡ）にネットワークの任意の地点であるルータ３００（アドレスＣ）を経由し、受信端末２００（アドレスＢ）へ至る経路の品質をＴＴＬを指定したパケットを利用して計測する旨計測の指示がキーボード入力などによって与えられることで開始される。

処理１８０１では、計測管理部６５１は、コマンドラインなどから入力されたコマンドオプションを解析し、計測において、宛先アドレスをルータ３００のアドレスＣとし、送信元アドレスを受信端末２００のアドレスＢとしたＴＴＬ＝８を指定したＩＣＭＰ ＥＣＨＯ パケットを使用すると判定する。

また、計測管理部６５１は、受信端末２００にてルータ３００からのＩＣＭＰ ＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットが受信されると判定し、計測における受信端末となる受信端末２００へと計測方法を通知するパケットを作成し、ネットワーク処理部６５４を通して、受信端末２００へ通知する。

処理１８０２では、計測管理部６５１は、宛先アドレスをルータ３００のアドレスＣとし、送信元アドレスを受信端末２００のアドレスＢとし、ＴＴＬを８としたＩＣＭＰ ＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットを作成し送出する旨をパケット作成部６５２に指示を出す。

処理１８０３では、パケット作成部６５２では、アドレス作成部６５３がパケットの宛先アドレスにルータ３００のアドレスＣを格納し、パケットの送信元アドレスに受信端末２００のアドレスＢを格納し、ＴＴＬを８とした計測パケットを作成し、ネットワーク処理部６５４に計測パケットを渡す。

処理１８０４では、ネットワーク処理部６５４が計測パケットをネットワークへと出力する。

処理１８０５では、ネットワーク処理部６５４は受信端末２００からの計測結果を受信し、パケット判定部６５５へ渡す。パケット判定部６５５は計測結果通知パケットであることを確認し、計測結果を計測管理部６５１へ渡す。計測管理部６５１は、計測結果を画面に表示するなどの方法で出力する。

次に、受信端末２００の処理の概要を図１２に示す。

受信端末２００の処理は、任意のパケットが到着することで開始される。

処理１９０１では、ネットワーク処理部６５４がパケット判定部６５５へパケットを渡す。

処理１９０２では、パケット判定部６５５は、パケットの内容を参照し、これが通知パケットであるかを判定する。通知パケットであった場合には、通知パケットを計測管理部６５１に渡し、処理１９０３へと進む。

処理１９０３では、計測管理部６５１がパケットの内容を参照し計測方法を取得する。ここで、通知パケットは、アドレスＣを送信元アドレスとするＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットであり、ＩＣＭＰの識別子が記されている。計測管理部６５１はパケット判定部６５５に送信元をアドレスＣとする指定の識別子を持つＩＣＭＰパケットを計測部６５６に渡すよう指示を出す。

処理１９０４では、ネットワーク処理部６５４が受信したパケットがパケット判定部６５５に渡され、パケット判定部６５５は、前記指定された計測パケットであった場合には、計測部６５６に渡す。計測部６５６はパケットの到着時刻などからネットワークの品質を計測する。計測部６５６は計測結果を計測管理部６５１に渡す。

処理１９０５では、計測管理部６５１は、計測結果を集計し、送信端末１００へこの集計結果を報告する。

以上の処理によって、任意の地点を経由するネットワークの品質計測が可能となる。

また、パケットの経路を受信端末２００へと向けるためにＴＴＬがＥｘｃｅｅｄｅｄする現象を利用することで、より汎用的に利用できる。これはネットワークで利用されているほぼ全てのルータがＴＴＬ Ｅｘｃｅｅｄの動作をサポートしているためである。

ここでは、実施例１による計測方法と、ＰＩＮＧによる計測を組み合わせ、ネットワーク内において品質低下がおこっている箇所をより詳細に特定するための実施例を詳細に説明する。この実施例３では、ネットワークの遅延が増加した箇所を特定する例を示すが、同様にパケットロスや、スループット、遅延の変動を計測する例も可能である。

たとえば、図３に示すように、図１に示したネットワーク６００の中をより詳細したモデルを考える。

ネットワーク６００の中にはネットワーク６０１とネットワーク６０２が存在し、パケットがネットワークを通過する向きに対して独立なキュー１〜４があるものとする。

従来のＰＩＮＧによる計測では、図３中の経路３、経路４に示すように往復の遅延のみしか計測することができなかったため、受信端末がＰＩＮＧによる計測を実施した場合、ネットワーク６０１かネットワーク６０２のいずれにおいて遅延が発生したかを知ることができたが、キュー１〜４のいずれに遅延が発生したかを特定することはできなかった。

ここで、本発明の実施例１による計測方法を用い、送信端末１００からルータ３００を介して受信端末２００へ至る経路１の遅延を計測し、かつ送信端末１００と受信端末２００を逆にして受信端末２００からルータ３００を介して送信端末１００へ至る経路２の遅延を計測する。

経路１のパケットは、キュー３とキュー４を通過するため、経路１の遅延が増加した場合には、キュー３もしくはキュー４のいずれかで遅延が増加したことになる。

同様に、経路２の遅延が増加した場合は、キュー１とキュー２のいずれかで遅延が増加したことになる。

同様に、受信端末２００からのＰＩＮＧパケットは、経路３ではキュー１とキュー４を通過し、経路４ではキュー１〜４を通過することになり、それぞれのＰＩＮＧの計測結果で遅延が増加した場合には、いずれかのキューで遅延が増加したことになる。

上記の計測を組み合わせ、キュー１〜キュー４のいずれか１つで遅延が増加した場合には、図４に示す組み合わせで、特定することができる。

たとえば、キュー１で遅延が増加した場合には、これを通過する経路１と経路３と経路４において遅延が増加したことが観察されるはずである。

ただし、送信端末１００から、ルータ３００へ至る経路がキュー１とキュー２のいずれかを通過していないことを確認するため、それぞれの経路について、通過するルータのアドレスを確認し、送信端末１００からルータ３００との経路と、ルータ３００から受信端末２００との経路で重複がないこと（キューを共有していないこと）を確認することが望ましい。通過するルータはＩＰのレコードルートオプションをそれぞれの経路の計測とあわせて利用することで得ることができる。また、トレースルートプログラムを用いて得ることもできる。

ただし、経路１と経路２では、送信端末１００からルータ３００に至る経路で遅延が増加する可能性がある。この場合を除外するためには、経路５に示すように送信端末１００からルータ３００に対してＰＩＮＧによる計測を行い、経路５の遅延を監視し、経路５に遅延の増加が見られないことを確認することが望ましい。もしも、経路５で遅延が増加する場合には、ネットワーク内で計測パケットが折り返される場所を変更することが望ましい。

たとえば、図１３に示すようにルータ３００の代わりにルータ３０１を経由する経路６、経路７、経路８に対して計測を実施するとよい。

本発明によるネットワーク品質計測方法の一実施の形態を適用するネットワークの構成を示す概略ブロック図である。 タイムスタンプが記録されるネットワークの構成の一例を示す概略ブロック図である。 図１に示したネットワーク６００の中をより詳細したモデルを示すブロック図である。 各キューにおいて遅延が発生した場合の影響を受ける経路を示した表図である。 図１に示した送信端末１００や受信端末２００を構成する計測装置の一例の内部構成を示すブロック図である。 実施例１の計測の流れを示すフローチャートである。 パケットのヘッダの例を示す図である。 実施例１の送信端末１００の処理のフローチャートである。 実施例１の受信端末２００の処理のフローチャートである。 実施例２の計測の流れを示すフローチャートである。 実施例２の送信端末１００の処理のフローチャートである。 実施例２の受信端末２００の処理のフローチャートである。 送信端末１００からルータ３００までの間の遅延を求めるための構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００ 送信端末
２００ 受信端末
３００ ルータ
４００、５００、６００ ネットワーク
６５０ 計測装置
６５１ 計測管理部
６５２ パケット作成部
６５３ アドレス作成部
６５４ ネットワーク処理部
６５５ パケット判定部
６５６ 計測部

Claims (22)

1. ネットワーク内に配置された送信側端末から受信側端末へ計測パケットを送信し、送信側端末から受信側端末の間の計測パケットが経由したネットワーク経路の品質を測定する品質計測方法において、
   前記送信側端末と前記受信側端末とが、計測に先立ち計測方法もしくは計測用パケットの判別方法を通知し、
   前記送信側端末は、計測パケットとして、前記ネットワークに参加するノードや端末が、該計測パケットを受信した際に、該計測パケットがあらかじめ決められた条件を満たす場合に、該計測パケットの送信元アドレスへ返信パケットを送出するパケットを用い、
   前記送信側端末は、前記計測パケットの送信元アドレスとして、前記受信側端末のアドレスを指定したパケットを送出し、
   前記ネットワーク内のある地点で前記あらかじめ決められた条件が成立した場合に、該返答パケットの宛先アドレスとして前記受信端末のアドレスを持つ返答パケットが送出され、
   前記受信側端末は、前記返答パケットを受信することにより、前記計測パケットおよび前記返答パケットが経由したネットワーク経路の品質を測定する
   ことを特徴とするネットワーク品質計測方法。
2. 前記計測に先立ち通知した計測方法もしくは計測用パケットの判別方法に基づき、前記受信端末が受け取ったパケット群のなかから前記計測用パケットを識別する
   ことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク品質計測方法。
3. 前記返答パケットは、前記計測パケットに対するエラーパケットである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のネットワーク品質計測方法。
4. 前記あらかじめ決められた条件として、前記計測パケットの通過ホップ数が閾値を超過したことという条件を用いる
   ことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のネットワーク品質計測方法。
5. 前記計測パケットとして前記送信側端末がＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴパケットを使用する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載のネットワーク品質計測方法。
6. タイムスタンプオプションを使用する
   ことを特徴とする請求項５に記載のネットワーク品質計測方法。
7. 前記計測用パケットに格納されたタイムスタンプから、前記ネットワークにおける遅延の変動を計測する
   ことを特徴とする請求項６に記載のネットワーク品質計測方法。
8. 前記送信側端末もしくは前記受信端末から前記ネットワークのある地点への往復経路についての品質計測を同時に実施し、該品質計測結果から、前記ネットワーク内の品質低下箇所を推定する
   ことを特徴とする請求項１ないし７のうちのいずれか１項に記載のネットワーク品質計測方法。
9. ネットワーク内に配置された該送信側端末から受信側端末へ計測パケットを送信し、該送信側端末から受信側端末の間の計測パケットが経由したネットワーク経路の品質を測定するための送信側端末において、
   該送信側端末と前記受信側端末とが、計測に先立ち計測方法もしくは計測用パケットの判別方法を通知しあう通知手段と、
   計測パケットとして、前記ネットワークに参加するノードや端末が、該計測パケットを受信した際に、該計測パケットがあらかじめ決められた条件を満たす場合に、該計測パケットの送信元アドレスへ返信パケットを送出するパケットを用いて、前記計測パケットの送信元アドレスとして、前記受信側端末のアドレスを指定したパケットを送出する計測パケット送出手段と
   を備えたことを特徴とする送信側端末。
10. 前記計測パケットとしてＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴパケットを使用する
    ことを特徴とする請求項９に記載の送信側端末。
11. ネットワーク内に配置された送信側端末から該受信側端末へ計測パケットを送信し、送信側端末から該受信側端末の間の計測パケットが経由したネットワーク経路の品質を測定するための受信側端末において、
    前記送信側端末と該受信側端末とが、計測に先立ち計測方法もしくは計測用パケットの判別方法を通知しあう通知手段と、
    該受信側端末宛てに送信されてきた返答パケットを受信することにより、前記送信側端末からの計測パケットおよび前記返答パケットが経由したネットワーク経路の品質を測定する品質測定手段と
    を備えたことを特徴とする受信側端末。
12. 前記計測に先立ち通知しあった計測方法もしくは計測用パケットの判別方法に基づき、受け取ったパケット群のなかから前記計測用パケットを識別する計測用パケット識別手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の受信側端末。
13. 前記返答パケットは、前記計測パケットに対するエラーパケットである
    ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の受信側端末。
14. 前記計測用パケットに格納されたタイムスタンプから、前記ネットワークにおける遅延の変動を計測する変動計測手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の受信側端末。
15. ネットワーク内に配置された送信側端末から受信側端末へ計測パケットを送信し、送信側端末から受信側端末の間の計測パケットが経由したネットワーク経路の品質を測定するようコンピュータにて動作するネットワーク品質計測プログラムにおいて、
    前記送信側端末と前記受信側端末とが、計測に先立ち計測方法もしくは計測用パケットの判別方法を通知しあうステップと、
    前記送信側端末が、計測パケットとして、前記ネットワークに参加するノードや端末が、該計測パケットを受信した際に、該計測パケットがあらかじめ決められた条件を満たす場合に、該計測パケットの送信元アドレスへ返信パケットを送出するパケットを用い、
    前記送信側端末は、前記計測パケットの送信元アドレスとして、前記受信側端末のアドレスを指定したパケットを送出するステップと、
    前記ネットワーク内のある地点で前記あらかじめ決められた条件が成立した場合に、該返答パケットの宛先アドレスとして前記受信端末のアドレスを持つ返答パケットが送出され、
    前記受信側端末が、前記返答パケットを受信することにより、前記計測パケットおよび前記返答パケットが経由したネットワーク経路の品質を測定するステップと
    を備えたことを特徴とするネットワーク品質計測プログラム。
16. 前記計測に先立ち通知した計測方法もしくは計測用パケットの判別方法に基づき、前記受信端末が受け取ったパケット群のなかから前記計測用パケットを識別するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載のネットワーク品質計測プログラム。
17. 前記返答パケットは、前記計測パケットに対するエラーパケットである
    ことを特徴とする請求項１５または１６に記載のネットワーク品質計測プログラム。
18. 前記あらかじめ決められた条件として、前記計測パケットの通過ホップ数が閾値を超過したことという条件を用いる
    ことを特徴とする請求項１５ないし１７のうちのいずれか１項に記載のネットワーク品質計測プログラム。
19. 前記計測パケットとして前記送信側端末がＩＣＭＰ ＥＣＨＯ ＲＥＱＵＥＳＴパケットを使用する
    ことを特徴とする請求項１５ないし１８のうちのいずれか１項に記載のネットワーク品質計測プログラム。
20. タイムスタンプオプションを使用する
    ことを特徴とする請求項１９に記載のネットワーク品質計測プログラム。
21. 前記計測用パケットに格納されたタイムスタンプから、前記ネットワークにおける遅延の変動を計測するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項２０に記載のネットワーク品質計測プログラム。
22. 前記送信側端末もしくは前記受信端末から前記ネットワークのある地点への往復経路についての品質計測を同時に実施し、該品質計測結果から、前記ネットワーク内の品質低下箇所を推定するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１５ないし２１のうちのいずれか１項に記載のネットワーク品質計測プログラム。

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