JP2007174668A - 実際のネットワークトラフィックを使用してネットワーク性能を測定するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実際のネットワークトラフィックを使用してネットワーク性能を測定する手法を提供する。
【解決手段】ネットワークにおける第１のエレメントは、データパケットを受信し、クローンパケットを作成し、データストリームに挿入するように動作する。このクローンパケットは、様々な情報を持つ。加えて、同様の方法も存在する。実際のデータの遅延を得るため、クローンパケットの遅延を計る。別の例では、クローンパケットは、ネットワークトラフィックを監視するためのパケットフィルタをセットアップするのに使用される。
【選択図】図１Ａ

Description

本出願は、ネットワーク性能を測定することに関する。

さらに具体的には、実際のネットワークトラフィックを使用してネットワーク性能を測定することに関する。

ネットワークの所有者が別のパーティにサービスを販売する場合、たとえば、ネットワークプロバイダがウェブサイトのホストにネットワークを使用する権利を販売する場合、販売者は、通常、購入者にサービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）を提供する。ＳＬＡは、購入者が予期できるネットワーク性能を提示した契約の一部である。性能基準は、通常は、特に、帯域幅可用性、パケット遅延、パケット遅延変動、及びパケットロスを含む。ＳＬＡを提供するために、ネットワークプロバイダは、好ましくは、ネットワーク性能測定値にアクセスする。

パケット遅延、遅延変動、及びパケットロスを測定するための従来の解決策は、通常、アクティブ試験を使用する。アクティブ試験は、試験プロセスの間に特別にパケットを生成することによってユーザの経験をシミュレーションするものである。測定を行うことができるように、パケットの各端部にはタイムスタンプが付けられる。この方法の１つの不利な点は、投入された合成データがユーザのデータトラックを表していない場合があるということである。たとえば、これらのシステムは、試験パケットを純粋にランダムに又はポアソン分布で送信する場合もあるし、規則正しい時間間隔で送信する場合もある。しかしながら、実際のネットワークトラフィックにおけるパケットは、ランダムでも等間隔でもない場合がある。

一例では、トレースルートユーティリティが、各中間ノードへ個別のパケットを送信して、ラウンドトリップ遅延に基づきパケット遅延を測定する。ネットワークでは、ラウンドトリップパケット遅延は、一方向のパケット遅延を正確に表していない場合がある。その理由は、順方向パスと逆方向パスとが異なる場合があるからである。加えて、パケットインターネット探査（ｐｉｎｇ）及びトレースルート等のユーティリティは、インターネット制御メッセージプロトコル（ＩＣＭＰ）パケットについてのみラウンドトリップパケット遅延及びパケットロスを提供する。一方、ルーティングノード／スイッチングノードは、多くの場合、ＴＣＰトラフィック又はＵＤＰトラフィックのような支配的なタイプのデータとは異なる方法でＩＣＭＰパケットを取り扱う。

さらに、従来のアクティブ試験は、各プローブが、特定の測定用及びロケーション又は宛先用に構成されているという点で限界があった。従来のシステムは、現在の使用法に基づいてプローブの動的な構成に備えて何ら準備をしていない。

受動的な測定値及びパケットサンプリングを使用するシステム（たとえば、ＣＩＳＣＯ ＳＹＳＴＥＭＳ社（商標）から入手できるＮＥＴＦＬＯＷ（商標）等）は、試験パケットを生成するのではなくトラフィックを観察することによって特定のポイントにおけるトラフィックフローの測定値（すなわち、フロー量及びフロー数）しか提供しない。これらのシステムは、パケット遅延の測定にも、遅延変動の測定にも、パケットロスの測定にも使用されない。その理由は、現在のインターネットプロトコルｖ４（ＩＰｖ４）トラフィックが、トラフィックのパケットを変更することなくこのような現象を測定する方法を提供しないからである。しかしながら、受動的なシステムは、いくつかの形態のネットワーク容量計画、トラブルシューティングにとって優れたツールとなる場合があり、また、サービス不能（ＤＯＳ）攻撃等のいくつかの形態の侵入検出にとっても優れたツールとなる場合がある。

したがって、実際のネットワークトラフィックを使用してネットワーク性能を測定する手法に対する必要性が存在する。

一実施の形態によれば、ネットワーク性能を測定するためのシステムは、ネットワークにおける第１のエレメントを含み、この第１のエレメントは、データパケットを受信し、且つ、このデータパケットに基づいてクローンパケットを作成するように動作することができる。クローンパケットは、データパケットの宛先と同じ宛先を有し、且つ、クローンパケットをクローンとして識別する情報を有する。第１のエレメントは、元のインターセプトされたデータパケットに続いて、クローンパケットをデータストリームに挿入するように動作することができる。加えて、別の実施の形態によれば、ネットワークの性能を測定するための方法は、ネットワークにおける第１のエレメントが送信元からのデータパケットを受信すること、このデータパケットに基づいてクローンパケットを生成することであって、このクローンパケットは、当該クローンパケットをクローンとして識別する情報を含む、クローンパケットを生成すること、及び、クローンパケットを、データパケットを有するデータストリームに挿入することを含む。一例では、システムは、実際のデータの遅延を反映した遅延を計算するために、クローンパケットの遅延を計る。別の例では、クローンパケットは、下流側のネットワークエレメントにパケットフィルタをセットアップするのに使用される。この場合、パケットフィルタは、ネットワークトラフィックを監視する。

上記は、以下に続く本発明の詳細な説明をより良く理解できるように、本発明の特徴及び技術的利点をかなり広く概説したものである。本発明の特許請求の範囲の主題を成す本発明の追加の特徴及び利点は、以下に説明される。開示された概念及び具体的な実施の形態は、本発明の同じ目的を実行するための他の構造を変更又は設計するための基礎として容易に利用できることが当業者には理解されるはずである。また、このような均等な構成物が、添付の特許請求の範囲に述べられた本発明の精神及び範囲から逸脱しないことも当業者には理解されるはずである。本発明の編成及びオペレーションの方法の双方について本発明に特有であると信じられている新規な特徴は、さらなる目的及び利点と共に、添付図面に関連して考察した時に以下の説明からより良く理解される。一方、図のそれぞれは、図示及び説明の目的でのみ提供されたものであり、本発明の境界を規定するものとして意図されたものではないことは明確に理解されたい。

次に、本発明をより完全に理解するために、添付図面と共に取り入れられた以下の説明を参照する。

図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された、ネットワーク性能を測定するための例示のシステム１００を示している。図１Ａ〜図１Ｃは、ネットワーク１０１を通るパケットの時間順の進行を示している。

図１Ａでは、送信機１０２が、ネットワーク１０１を介してパケット１０３を受信機（宛先）１０８へ送信する。ネットワーク１０１は、ラベルの付けられたエレメントＡ１０６、エレメントＢ１０９、及びエレメントＣ１１０の３つのネットワークエレメントを含む。これらのエレメントは、それぞれ、パケット１０３を受信し、ネットワーク１０１を通じてパケット１０３を送信する。各ネットワークエレメント１０６、１０９、及び１１０は、たとえば、データプローブ及びルータを含むことができる。このような構成は、以下の図１Ｄにさらに詳細に記載されている。測定局１０７は、以下でより十分に説明するように、ネットワークの性能パラメータを計算する。ネットワーク１０１には、インターネット若しくはそれ以外のワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、上記のあらゆる組み合わせ、及び／又は、送信機１０２が受信機１０８へデータを通信することを可能にする、現在知られているか若しくは後に開発される他のあらゆる通信ネットワークが含まれ得る。ネットワーク１０１を通る他のパスも存在する場合があるが、簡単にするために図１には示されていない。パケット１０３は、タイプによる制限を受けず、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルのさまざまなレベルのあらゆる種類のパケットであってもよく、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケット、インターネットプロトコル上の音声（ＶＯＩＰ）パケット、非同期転送モード（ＡＴＭ）セル等であってもよい。さらに、パケット１０３は、図１には示されていない他の多くのパケットを含んだデータフローの一部としてもよい。この場合、このデータフローの他のパケットは、パケット１０３について後述する方法で処理することができる。

この例では、各エレメント１０６、１０９、１１０は、後述するように、時間同期を有するプローブ機能を含む。したがって、エレメント１０６は、この例では入口境界ノードとして動作するが、データストリームをルーティングするだけでなく、パケットをサンプリングし且つ他のネットワーク性能測定機能を実行する点でプローブとしても動作する。エレメント１０６は、自身のサンプリングアルゴリズムに従ってパケット１０３を選択することによりデータストリームをサンプリングする。Phaal他に付与された米国特許第５，３１５，５８０号に記載された方法等、さまざまなサンプリングアルゴリズムが当該技術分野に存在する。Phaal他は、或る時間にわたるサンプリング結果のサンプルがユーザトラフィックを反映するように、データストリームを統計的にサンプリングするためのさまざまな方法を説明している。いくつかの例は、ランダムサンプリングを統計的に近似するものである。Phaal他の方法は、本発明のいくつかの実施の形態での使用（たとえば、ノード１０６による使用）に適合させることができる。他の方法は、後述するように、すべてのパケットをサンプリングすること、又は、パケットの情報に基づいてパケットをサンプリングすることを含む。

エレメント１０６は、サンプリングされたデータパケット１０３のクローンを作成して、クローンパケット１０４を生成する。この例でのクローンパケット１０４は、データパケット１０３とほとんど同じヘッダ情報及びパケット長／フレーム長を有するが、そのペイロードは、クローンパケット１０４をクローンとして識別する情報を含んでいる。たとえば、クローンパケットのペイロードは、エレメント１０６によって供給された一意の識別子と、測定局１０７のネットワークアドレスとを含むことができる。たとえば、クローンパケット１０４は、クローンパケットとして識別されるために、測定（すなわち、クローン）パケットに一意の変更された宛先ポートを含むことができる。さらに、ユーザデータパケットが、インターネット上の音声（ＶｏＩＰ）パケットの場合等に、４つ以上のレイヤのヘッダを有することができるので、クローンパケット１０４は、他の高位レイヤ（トランスポートレイヤ／ネットワークレイヤよりも高位）のヘッダも含むことができる。インターネット上の音声（ＶｏＩＰ）パケットは、イーサネットヘッダ、その後に続くＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、及びリアルタイムトランスポートプロトコル（ＲＴＰ）ヘッダを含む。さらに、ペイロードは、なりすまし攻撃を防止するための認証情報も含むことができる。クローンパケット１０４のパケットペイロードは、さまざまな他の情報も含むことができ、たとえばデータパケット１０３の元の宛先ポートといった、データパケット１０３のパケットヘッダに最初に含まれていた情報等を含むことができる。

エレメント１０６は、次に、データパケット１０３がエレメント１０６を去った直後（又は去る前）に、クローンパケット１０４をデータストリームに挿入する。すなわち、クローンパケット１０４は、パケット１０３と同じパスに沿ってネットワーク１０１をルーティングされる。さらに、エレメント１０６は、クローンパケット１０４のコピーを、エレメント１０６からの一意の識別情報、及び、クローンパケット１０４がデータストリームに挿入された時を示すタイムスタンプと共にカプセル化することによって、サンプルパケット１０５を作成する。たとえば、このタイムスタンプは、クローンパケット１０４の最初のビットがエレメント１０６を去った時を示すことができる。これは、クローンパケット１０４がストリームに挿入された時を反映するための正確な方法である。正確さは、タイムスタンプが、クローンパケット１０４がエレメント１０６のノード部を去る時の時刻を確実に反映するようにし、且つ、エレメント１０６のプローブ部における予測不可能な待ち時間を確実に含まないようにすることによって、さらに改善することができる。一意の識別情報は、たとえば、ノード１０６を識別するためのタッピングデバイスのＭＡＣアドレスに、データパケット１０３及び／又はクローンパケット１０４を識別するためのシーケンス番号を加えたものとすることができる。サンプルパケット１０５は、クローンパケット１０４をカプセル化するのではなく、クローンパケットの識別情報にタイムスタンプを加えた程度の少量のものを含むこともできる。エレメント１０６は、サンプルパケット１０５を測定局１０７へ送信する。測定局１０７では、サンプルパケット１０５は、その後の相関及び解析のために利用可能である。たとえば、測定局１０７は、下流側プローブからの対応するサンプルパケットの存在を探すことによって、パケットロスの測定を行うことができる。

クローンパケット１０４は、データパケット１０３の宛先１０８に向かってネットワーク１０１をフローする。ルーティングに関して、クローンパケット１０４は、ネットワーク１０１により通常のユーザトラフィックとして取り扱われる。換言すれば、エレメント１０６、１０９、及び１１０は、データパケット１０３と同じパスを通ってクローンパケット１０４をルーティングする。一方、クローンパケット１０４がネットワーク１０１をフローする時、エレメント１０９及び１１０は、それぞれ、クローンパケット１０４をクローンパケットとして認識し、パケット１０５のような、タイムスタンプが付けられたサンプルパケットにクローンパケット１０４の一意のＩＤをコピーする。各エレメント１０６、１０９、及び１１０は、パスを通ってクローンパケット１０４をルーティングする時に、サンプルパケット１０５のようなサンプルパケットを測定局１０７へ送信することができる。別の例の実施の形態では、各プローブ１０６、１０９、及び１１０は、複数の受信クローンパケットのタイムスタンプ及び一意のＩＤを収集し、各クローンパケット１０４のカプセル化されたコピーを含めることなく、その情報を束として測定ユニット１０７へ定期的に送信する。さらに、各プローブ１０６、１０９、及び１１０は、その情報を測定局１０７へ送信する前にその情報に対してデータ削減を行うこともできる。

図１Ｂは、パケット１０３及び１０４がエレメント１０６を過ぎてネットワーク１０１を進んでいる間のパケット１０３及び１０４を示している。エレメント１０９は、パケット１０３を受信すると、他のあらゆるデータパケットと同様にパケット１０３をルーティングし、この場合、パケット１０３をエレメント１１０へ転送することによってパケット１０３をルーティングする。エレメント１０９は、クローンパケット１０４をクローンとして認識し、それに応じて、（タイムスタンプを有する）サンプルパケット１２０を生成する。エレメント１０９は、サンプルパケット１２０を測定ユニット１０７へ送信する。測定ユニット１０７は、その後、サンプルパケット１０５（図１Ａ）及び１２０の情報を使用して、それらのサンプルパケットがそれぞれクローンパケット１０４に対応すると判断することができる。したがって、たとえば、測定局１０７は、ノード１０６からノード１０９へのパケット１０４の通信時間等、ノード１０６からノード１０９へのクローンパケット１０４の通信パラメータを測定することができる。さらに、ノード１０９は、データパケット１０３と同じパスに沿ってクローンパケット１０４をルーティングする。

図１Ｃは、出口境界ノードとして動作するノード１１０がパケット１０３及び１０４をどのようにハンドリングするかを示している。エレメント１１０は、パケット１０３を受信すると、そのパケット１０３を他のあらゆるデータパケットと同様にルーティングする。この場合、エレメント１１０は、ヘッダの宛先情報に従って、パケット１０３を受信機１０８へ転送する。エレメント１１０は、クローンパケット１０４（図１Ａ及び図１Ｂ）を受信すると、そのクローンパケット１０４をクローンとして認識し、上述したのと同様の方法でサンプルパケット１３０を作成する。エレメント１１０は、その後、サンプルパケット１３０を測定ユニット１０７へ送信する。一方、クローンパケット１０４は、ネットワーク１０１の外部では何の意味も持たない場合があるので、エレメント１１０は、出口境界ノードとして、クローンパケット１０４をデータストリームから取り除くことができる。或いは、エレメント１１０は、クローンパケット１０４を受信機１０８へ単に送信することもできる。この場合、クローンパケット１０４のポート割り当ては、受信機アプリケーション１０８によって使用されるどのポートとも異なるので、クローンパケット１０４は無視されるか、又は、受信機１０８は、何らかの方法でクローンパケット１０４を別に使用するように動作可能なものとすることもできる。

上述した実施の形態は、クローンパケットを作成して下流に送信すると同時に、サンプルパケットのみにタイムスタンプを含める。しかしながら、本発明はそのように限定されるものではない。一例の実施の形態では、クローンパケットが、１つ又は２つ以上のタイムスタンプを含む。その場合、各クローンパケットが出口境界ノードに到達すると、それらクローンパケット（又はタイムスタンプを含むサンプルパケット）は、測定局１０７へ送信される。

図１Ａ〜図１Ｃのデータストリームにおいて、エレメント１０６、１０９、及び１１０は、クローンパケット及びオリジナルデータパケットを同じパスに沿ってルーティングしてもよいし、しなくてもよいことに留意すべきである。たとえば、クローンパケットが一旦作成されて受信されると、エレメントは、クローンパケットをオリジナルデータパケットと同じパスに沿ってルーティングすることもできるし、異なるパスに沿ってルーティングすることもできる。オリジナルパケットのルーティングとクローンパケットのルーティングとの間に何か特定の時間的関係の要件は存在しないことに留意すべきである。オリジナルデータパケットとクローンパケットとの間のさまざまなタイミング関係は、本発明のさまざまな実施の形態の範囲内に含まれる。

上述したように、ネットワークエレメント１０６、１０９、及び１１０は、ノード機能及びプローブ機能を含むことができる。図１Ｄは、少なくとも１つの実施の形態によるエレメント１０６の可能な構成を示している。図示するように、ネットワークエレメント１０６は、プローブ１５０及びノード１６０（たとえば、ルータ）を含む。プローブ１５０は、ラインカードとすることもできるし、ＧＢＩＣ（ギガビットインターフェースコンバータ）プラグ接続可能インターフェースコンバータ又はＳＦＦ（スモールフォームファクタ）プラグ接続可能インターフェースコンバータ等、ラインカード内へのプラグ接続可能インターフェースコンバートとすることもできる。このように、プローブ１５０は、ルーティングノード／スイッチングノード１６０の不可分の部分とすることができる。ノード１６０のようなノードは、少なくとも多少の遅延をネットワーク１０１に持ち込み、この例では、ノードが、対象となる遅延源である。

図１Ｄでは、プローブ１５０は、ノード１６０の入口ポイント／インターフェースにある。プローブ１５０は、クローンパケット１０４及びサンプルパケット１０５を生成する。プローブ１５０の出力はノード１６０に供給される。ノード１６０は、データパケット１０３及びクローンパケット１０４をネットワークエレメント１０９へ転送する。ネットワークエレメント１０９もノード部（図示せず）を含む。ノード１６０は、サンプルパケット１０５を測定局１０７へ転送する。

別の例では、プローブ１５０は、図１Ｅに示すように、ノード１６０の出口ポイント／インターフェースにある。図１Ｅは、少なくとも１つの実施の形態によるエレメント１０６の可能な構成を示している。プローブ１５０がノード１６０の出口にある実施の形態では、（あらゆる前の上流側遅延と共に）ノード１６０の遅延をサンプルパケット１０５に含めることができる。

ノード１６０の出口のプローブ１５０は、タイムスタンプを含めることによって、クローン１０４に基づきサンプルパケット１０５を作成し、サンプルパケット１０５を測定局１０７へ転送するためにノード１６０に返信する。一方、ネットワーク構成に応じて、ノード１６０の出口ポイントのプローブ１５０は、クローン１０４及びデータパケット１０３に続いてサンプルパケット１０５をネットワークエレメント１０９及び１１０へ送信することができる。ネットワークエレメント１０９及び１１０のいずれか一方は、その後、サンプルパケット１０５を測定局１０７へ転送することができる。一態様では、各ノードからサンプルパケットを送信することは、冗長に見える場合がある。しかしながら、これは、タイムスタンプが出口ノードで収集されて一団で測定局１０７へ送信されるシステムよりも高い信頼性を提供することができる。

いくつかの実施の形態を通じてさまざまな利点に気付くことができる。たとえば、実際のトラフィックについてほぼランダムなサンプリング技法を或る時間にわたって使用すると、システム１００は、ＮＥＴＦＬＯＷ（商標）等の現在のシステムによって提供される性能測定の正確さを超えることができるネットワーク性能を高い信頼度で示す。

図１Ａ〜図１Ｃの例では、パケットサンプリングは、ネットワーク１０１を通るデータストリーム全体を処理する。一方、データストリームにおける特定のタイプのトラフィックに焦点を絞ることができる。たとえば、パケットフィルタを使用して、一定の種類のトラフィック（たとえば、ＶＯＩＰトラフィック）のみをサンプリングすることもできるし、一定の送信機からのトラフィック又は一定の宛先へのトラフィックのみをサンプリングすることもできる。

図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された、ネットワーク性能を測定するための例示のシステム２００を示している。具体的には、図２Ａは、パケットフィルタを使用して性能管理の範囲又は「焦点」を制限するように動作できる例示のシステム２００を示している。送信機アプリケーション１０２は、ネットワーク１０１を通る図示したパスを介してデータパケット１０３を送信する。ネットワークエレメント２０１は、データパケット１０３を受信して、一定の特性についてデータパケット１０３を検査する。この例では、エレメント２０１は入口境界ノードであり、この入口境界ノードは、一定のトラフィックを認識して、そのトラフィックをサンプリングし、且つ、クローンパケット２０４を生成するようにプログラミングされている。特に、エレメント２０１の機能は、たとえばユーザ又はコンピュータアルゴリズムによって定義された基準による特定の認識及びサンプリングを実行するようにプログラミングされたパケットフィルタリングオペレーション２１０を含む。エレメント２０１は、データストリームを点検している間、データパケット１０３が基準に準拠していることを認識し、それに応じてデータパケット１０３をサンプリングする。図１Ａ〜図１Ｃに関して上述したのと同様の方法で、エレメント２０１はクローンパケット２０４を作成する。一方、この実施の形態では、クローンパケット２０４は、下流側エレメント２０２及び２０３がパケットフィルタを構成するのに使用する情報を自身のヘッダ及び／又はペイロードに含む。この情報は、サンプリングの基準だけでなく、フィルタの生存時間（ＴＴＬ）等、フィルタを記述するさまざまな情報も含む。或いは、フィルタを記述するさまざまな情報は、エレメント２０２及び２０３に直接プログラミングすることもできる。ただし、このような手法によると、システム２００はより多くの手動ステップを必要とする場合があり、それによって、自動構成の利点がユーザから奪われる場合がある。

図２Ｂは、中間エレメント２０２がクローンパケット２０４を通過させる時の中間エレメント２０２のオペレーションを示している。エレメント２０２は、通常の進行ではデータパケット１０３を単に通過させるだけであるので、データパケット１０３に対して特別な動作は行われない。エレメント２０２は、クローンパケット２０４を認識すると、パケット２１０のヘッダ及び／又はペイロードの情報を読み出し、それに応じてフィルタ２２０を作成する。

図２Ｃは、出口境界ノードとして動作するネットワークエレメント２０３がクローンパケット２０４を処理する時のネットワークエレメント２０３のオペレーションを示している。エレメント２０３は、通常の進行ではデータパケット１０３を通過させ、データストリームからクローンパケット２０４を取り除く。或いは、エレメント２０３は、クローンパケット２０４を受信機１０８へ単に送信することもでき、この場合、クローンパケット２０４のポート割り当ては、受信機アプリケーション１０８によって使用されるどのポートとも異なるので、クローンパケット２０４は無視される。さらに、エレメント２０２によって実行されるオペレーションと同様に、エレメント２０３は、クローンパケット２０４のペイロードの情報を読み出し、それに応じてフィルタ２３０を作成する。図示するように、クローンパケット２０４のようなクローンパケットは、パケットフィルタを自動構成するためにシステム２００で使用することができる。

図１Ａ〜図１Ｃのシステム１００は、試験パケット（すなわち、クローンパケット）をデータストリームに生成するので、「能動システム」と呼ばれる。図２Ａ〜図２Ｃのシステム２００は、少なくともフィルタ２２０及び２３０のオペレーションに関しては、フィルタ２２０及び２３０がデータストリームに試験パケットを生成せず、データストリームを単に監視するだけであるので、受動的である。これまでの受動システムは、トラフィックボリュームを測定することしかできなかった。一方、システム２００は、パケット遅延、遅延変動、及びパケットロスを測定するのに使用することができる。この場合、上述したように、最初のパケットが、クローンを作成され、ネットワーク１０１を通じて送信される。さらに、パケットフィルタ２１０、２２０、及び２３０のフィルタ基準は、特定のトラフィックフローについて設定され、たとえば、完全なＩＰアドレス（full IP address）の送信元及び宛先、ポート（宛先及び送信元）、プロトコルタイプ等について設定される。データストリームが続く間、基準に合致したデータパケットは、フィルタ２１０、２２０、及び２３０のそれぞれを通過する時にサンプリングされる。これに応じて、エレメント２０１〜２０３は、図１Ａ〜図１Ｃのサンプルパケット１０５、１２０、及び１３０と同様の各サンプルパケットを作成し、それらのサンプルパケットを解析のために測定ユニット１０７へ転送する。したがって、例示のシステム２００は、サンプリングされた各データパケットにつき１つのクローンパケットではなく各組の基準につき１つのクローンパケットを生成する。その結果、システム２００が作成するクローンパケットは、図１Ａ〜図１Ｃのシステム１００が作成するものよりも少なくなり、それによって、測定トラフィックは低減され、システム２００は、実際のトラフィックを測定するので、結果は、実際のトラフィックの挙動を正確に反映する。

図１Ａ〜図１Ｃのシステム１００において、この例で使用される統計的にランダムなサンプリングに加えて又はそれに代えて、一定のタイプのパケットがサンプリングされるように、解説したサンプリングアルゴリズムはパケットフィルタリング機能を含むことができることに留意すべきである。システム１００及び２００のいくつかの実施の形態は、ネットワーク性能を測定する同じ能力を提供することができ、要するに、システム１００及び２００は、いくつかのアプリケーションでは交換可能な場合がある。利用可能なパケットフィルタの個数及びタイプは、通常、ネットワークノードにおいて利用可能な資源によって決まる。実際には、資源が限られていることから、いくつかのノードは、パケットフィルタを常にセットアップできるとは限らない。いくつかのシステムでは、パケットフィルタは、セットアップ優先度を含み、資源の限られているノードが、優先度の低い方のフィルタを排除して、優先度の高い方のフィルタを最初にセットアップするようにしている。さらに、ノード２１０、２２０、及び２３０は、パケットフィルタキャッシュを管理するためのさまざまな方法を配備することができる。ただし、それらの方法は、任意の１つの測定システム内で一貫して使用されることが望ましい場合がある。

一例では、システム２００は、データストリームのＶＯＩＰパケットの遅延変動を測定する。フィルタ２１０、２２０、及び２３０は、データストリームを観察し、ＶＯＩＰパケットをサンプリングして、各ＶＯＩＰパケットについて各ノードでサンプルパケットを作成する。各パケットの遅延は、測定ユニット１０７においてサンプルパケットから計算される。その場合、測定ユニット１０７は、ＶＯＩＰパケットの遅延の変動測定値を作成する。（注記：この一例のシステムは、ネットワークの入口と出口との間のロス及び遅延を測定するだけでなく、ネットワークを通じてホップごとにこれと同じメトリクスを提供してもよく、これは性能問題を分離する助けとなる。）

現在のシステムを上回るシステム１００及び２００のいくつかの実施の形態の利点は、結果が実際のトラフィックに基づいており、データがネットワークをフローしている時に結果を提供できるということである。現在のシステムを上回るシステム２００のいくつかの実施の形態のさらなる利点は、下流側ノードを手動で構成することなく性能測定値を計算できるということである。さらに、パケットフィルタを使用して、トラフィックタイプ又は宛先に関してネットワーク性能を試験することにより、技術者が、最も多くの性能問題を有するパケットタイプ及びパスを分離することが可能となり、トラブルシューティングを容易にする。

図３は、システム１００（図１Ａ〜図１Ｃ）又はシステム２００（図２Ａ〜図２Ｃ）が実行できる一例の方法３００のフローチャートである。ステップ３０１において、ネットワークの第１のエレメントが、送信元からデータパケットを受信する。この例では、データパケットは、ライブデータである。すなわち、実際のユーザトラフィックである。このエレメントは、ネットワークに関連付けられた任意のコンピュータデバイスとすることができ、多くの実施の形態では、データプローブである。さらに、第１のエレメントは、通常、ネットワークの入口境界ノードに関連付けられている（ただし、そうである必要はない）。

ステップ３０２において、エレメントは、データパケットに基づいてクローンパケットを生成し、このクローンパケットは、当該クローンパケットをクローンとして識別する情報を含む。クローンパケットは、データパケットの正確なレプリカである必要はないが、自身を、データパケットと同じパケットタイプ（たとえば、ＩＰ、ＦＴＰ等）として識別し、且つ、データパケットと同じネットワークアドレスを宛先としたものであると識別するのに十分な情報を含む。加えて、いくつかの実施の形態では、上述したように、クローンパケットは、タイムスタンプを含んでもよく、含まなくてもよい。クローンパケットは、データパケットとは異なる宛先ポートを含む場合があり、それぞれにおけるペイロード情報は、実質的に異なる場合がある。さらに、クローンパケットは、自身をクローンとして識別する情報も含む。このような情報は、ペイロード又はヘッダの特定のデータ部分とすることができ、いくつかの実施の形態では、クローンを示すために、ネットワークプローブによって認識される一意のポート宛先とすることができる。

ステップ３０３において、エレメントは、クローンパケットを、データパケットを有するデータストリームに挿入する。したがって、クローンパケットは、通常、データパケットと同じパスに沿ってネットワークを進む。

図４は、システム１００（図１Ａ〜図１Ｃ）が方法３００（図３）を実行した後に実行できる一例の方法４００のフローチャートである。ステップ４０１において、エレメントは、第１のサンプルパケットを生成する。この第１のサンプルパケットは、第１のプローブにおけるクローンパケットのタイミングを示すタイムスタンプを含む。また、このサンプルパケットは、エレメント並びに対応するクローンパケット及び／又はデータパケットを識別する一意の識別子も含むことができる。タイムスタンプによって、測定ユニットが遅延を計算することが可能になる一方、一意の識別子によって、測定ユニットは、クローンパケット、データパケット、及び／又はエレメントに基づいてサンプルパケットを相関させることが可能になる。ステップ４０２において、エレメントは、第１のサンプルパケットを測定ユニットへ送信する。この例では、第１のサンプルパケットは、データパケットの宛先に向けてではなく測定ユニットへ送信されるので、第１のサンプルパケットは、データパケット及びクローンパケットを含む同じデータストリームの一部ではないことに留意すべきである。

ステップ４０３において、第２のネットワークエレメントが、クローンパケットを受信する。この第２のエレメントは、ネットワークの出口の前にある下流側エレメントであってもよく、出口境界ノードとして動作するエレメントであってもよい。第２のエレメントは、宛先アプリケーションへの途中にあるデータパケット及びクローンパケットの双方のパスの一部である。

ステップ４０４において、第２のエレメントは、クローンパケットをクローンとして識別する情報に基づいてクローンパケットを認識する。換言すれば、第２のエレメントは、データストリームのパケットのヘッダを点検し、ヘッダに基づいてクローンパケットを認識するように動作することができる。

ステップ４０５において、第２のエレメントは、第２のサンプルパケットを生成する。この第２のサンプルパケットは、第２のエレメントにおけるクローンパケットのタイミングを示すタイムスタンプを含む。第２のサンプルパケットは、ステップ４０１における第１のサンプルパケットと同様のものである。しかし、第２のサンプルパケットは、たとえば、クローンパケットが第２のエレメントのノードを去った時を示す情報を含む。第２のサンプルパケットは、第２のエレメント、クローンパケット、及び／又はデータパケットを識別する情報も含むことができる。

ステップ４０６において、第２のエレメントは、第２のサンプルパケットを測定ユニットへ送信する。ステップ４０７において、測定ユニットは、第１のサンプルパケット及び第２のサンプルパケットを比較して、ネットワークのパケット遅延を求める。これらのサンプルパケットのタイムスタンプは、それらサンプルパケットがネットワークを横断する間の各エレメントにおけるパケットのタイミングを示し、測定ユニットは、これらのタイムスタンプを使用してパケット遅延を計算する。このように、測定システムは、合成トラフィックではなく実際のトラフィックに基づいてパケット遅延を計算するように動作することができる。

ステップ４０８において、測定ユニットは、ネットワークのパケット遅延を複数の記憶されたパケット遅延値と比較して、ネットワークのパケット遅延変動を計算する。パケット遅延変動に加えて、測定ユニットは、パケットロスも計算することができる。

図５は、方法３００（図３）を実行した後にシステム２００（図２Ａ〜図２Ｃ）が実行できる一例の方法５００のフローチャートである。ステップ５０１において、次のエレメントがクローンパケットを受信し、このクローンパケットは、パケットフィルタを指定する情報を含む。一例では、クローンパケットのヘッダ及び／又はペイロードは、プローブをトリガしてパケットフィルタを生成する命令を含む。情報は命令を含むことができるが、命令は、クローンパケットに存在する必要はない。たとえば、クローンパケットは、単にパケットフィルタの記述を含むことができる一方、下流側プローブは、記述を見つけた場合にパケットフィルタを生成するようにプログラミングされている。本発明は、パケットフィルタを指定するどの特定の方法にも限定されるものではない。ステップ５０２において、次のエレメントは、クローンパケットの指定情報に従ってパケットフィルタを生成する。換言すれば、次のエレメントは、指定情報に従ってパケットフィルタを構成する。この指定情報は、生存時間（ＴＴＬ）、パケット基準等を含めて、フィルタのさまざまなパラメータを含むことができる。

ステップ５０３において、パケットフィルタは、一旦構成されると、そのＴＴＬが満了するまでデータパケットを点検する。一例では、パケットフィルタは、データストリームを観察して、データストリームのパケットを点検し、パケットがフィルタの所定の基準と一致するかどうかを判断する。したがって、パケットフィルタは、基準に基づいて選択的なサンプリングを実行する。基準のいくつかの例には、パケットタイプ、宛先アドレス等が含まれる。パケットが基準に一致すると、動作が行われる。

ステップ５０４において、次のエレメントは、パケットフィルタに一致する次のデータパケットを点検することに応じてサンプルパケットを生成し、このサンプルパケットは、当該次のエレメントにおける第２のデータパケットのタイミングを示すタイムスタンプを含む。この例では、エレメントは、パケットフィルタがデータパケットを点検することに応じてサンプルパケットを生成する。これは、システム１００（図１Ａ〜図１Ｃ）とは大きく異なる。システム１００では、エレメントは、クローンパケットを検出することに応じてサンプルパケットを生成する。ステップ５０４のサンプルパケットは、上記ステップ４０１及び４０５のサンプルパケットと同様のものとすることができる。ステップ５０５において、エレメントは、そのサンプルパケットを測定ユニットへ送信する。

ステップ５０６において、測定ユニットは、そのサンプルパケットを後続のサンプルパケットと比較して、ネットワークのパケット遅延を求める。この例では、後続のサンプルパケットは、同じデータパケットに対応するものであり、その結果、１つのパケット遅延が計算される。測定ユニットは、ネットワーク遅延のより代表的な観察結果を得るために、データストリームの他のパケットについて他のパケット遅延測定を行うことができる。実際には、いくつかの実施の形態では、パケットフィルタは、一定の宛先アドレスに向けられたあらゆるパケット又は特定のパケットタイプを有するあらゆるパケットについてサンプルパケットを送信することができる。ステップ４０８に関して上述したように、測定ユニットは、遅延変動、パケットロス等も計算することができる。

本発明の実施の形態のさまざまなエレメントは、コンピュータ実行可能命令を介して実施される場合、基本的には、このようなさまざまなエレメントのオペレーションを定義するソフトウェアコードとなる。実行可能命令又はソフトウェアコードは、可読媒体（たとえば、ハードドライブ媒体、光媒体、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、テープ媒体、カートリッジ媒体、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、メモリスティック等）から得ることもできるし、データ信号を介して通信媒体（たとえば、インターネット）から通信により得ることもできる。要するに、可読媒体には、情報の記憶又は転送を行うことができるあらゆる媒体が含まれ得る。

図６は、本発明の実施の形態に従って適合された一例のコンピュータシステム６００を示している。すなわち、コンピュータシステム６００は、本発明の実施の形態を実施できる一例示のシステム（図１Ａ〜図１Ｃの一例の実施態様のエレメント１０６、１０９、及び１１０、又は図１Ａ〜図１Ｃ及び図２Ａ〜図２Ｃの一例の実施態様の測定局１０７等）を含む。中央処理装置（ＣＰＵ）６０１は、システムバス６０２に接続されている。ＣＰＵ６０１は、任意の汎用ＣＰＵとすることができ、本発明は、ＣＰＵ６０１が本明細書で説明したような本発明のオペレーションをサポートする限り、ＣＰＵ６０１のアーキテクチャによる制限を受けない。ＣＰＵ６０１は、本発明の実施の形態に従ってさまざまな論理命令を実行することができる。たとえば、ＣＰＵ６０１は、図３〜図５と共に上述した例示のオペレーションフローに従ってマシンレベルの命令を実行することができる。

また、コンピュータシステム６００は、好ましくは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６０３も含む。ＲＡＭ６０３は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等とすることができる。コンピュータシステム６００は、好ましくは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）６０４を含む。ＲＯＭ６０４は、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等とすることができる。ＲＡＭ６０３及びＲＯＭ６０４は、当該技術分野において既知のように、ユーザデータ及びユーザプログラム並びにシステムデータ及びシステムプログラムを保持する。

また、コンピュータシステム６００は、好ましくは、入出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ６０５、通信アダプタ６１１、ユーザインターフェースアダプタ６０８、及び表示アダプタ６０９も含む。或る実施の形態では、Ｉ／Ｏアダプタ６０５、ユーザインターフェースアダプタ６０８、及び／又は通信アダプタ６１１は、ユーザが、遅延、遅延変動、及びパケットロス等の特定の性能基準を監視するためのコマンド等の情報を入力するために、コンピュータシステム６００と対話することを可能にすることができる。

Ｉ／Ｏアダプタ６０５は、好ましくは、ストレージデバイス（複数可）６０６をコンピュータシステム６００に接続する。このストレージデバイスは、ハードドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ等の１つ又は２つ以上のもの等である。通信アダプタ６１１は、好ましくは、コンピュータシステム６００をネットワーク６１２（たとえば、図１Ａ〜図１Ｃで説明した通信ネットワーク１０１）に接続するように適合されている。ユーザインターフェースアダプタ６０８は、ユーザ入力デバイス及び／又は出力デバイスをコンピュータシステム６００に接続する。このユーザ入力デバイスは、キーボード６１３、ポインティングデバイス６０７、マイク６１４等であり、この出力デバイスは、スピーカ（複数可）６１５等である。表示アダプタ６０９は、ＣＰＵ６０１により駆動されて、表示デバイス６１０上の表示を制御し、たとえば、本発明の実施の形態用のユーザインターフェースを表示する。

本発明は、システム６００のアーキテクチャに限定されるものではないことが理解されよう。たとえば、あらゆる適切なプロセッサベースのデバイスを利用することができる。このプロセッサベースのデバイスには、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、及びマルチプロセッササーバが含まれるが、これらに限定されるものではない。その上、本発明の実施の形態は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は大規模集積（ＶＬＳＩ）回路で実施することもできる。要するに、当業者は、本発明の実施の形態に従って論理オペレーションを実行できる任意の個数の適切な構造を利用することができる。

本発明及びその利点を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変更、代用、及び改変を本明細書で行うことができることが理解されるはずである。その上、本出願の範囲は、本明細書で説明したプロセス、マシン、製造物、合成物、手段、方法、及びステップの特定の実施の形態に限定されるようには意図されていない。当業者ならば本発明の開示から容易に理解するように、本明細書で説明した対応する実施の形態と実質的に同じ機能を実行するか又は実質的に同じ結果を達成する、現在存在するか又は今後開発されるプロセス、マシン、製造物、合成物、手段、方法、及びステップを本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、このようなプロセス、マシン、製造物、合成物、手段、方法、及びステップをその範囲内に含むように意図されている。

本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された、ネットワーク性能を測定するための一例示のシステムを示す図である。 本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された、ネットワーク性能を測定するための一例示のシステムを示す図である。 本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された、ネットワーク性能を測定するための一例示のシステムを示す図である。 本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された一例示のネットワークエレメントのさらに詳細な図である。 本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された一例示のネットワークエレメントのさらに詳細な図である。 本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された、ネットワーク性能を測定するための一例示のシステムを示す図である。 本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された、ネットワーク性能を測定するための一例示のシステムを示す図である。 本発明の少なくとも１つの実施の形態に従って適合された、ネットワーク性能を測定するための一例示のシステムを示す図である。 図１Ａ〜図１Ｃのシステム又は図２Ａ〜図２Ｃのシステムが実行できる一例示の方法のフローチャートである。 図１Ａ〜図１Ｃのシステムが図３の方法を実行した後に実行できる一例示の方法のフローチャートである。 図２Ａ〜図２Ｃのシステムが図３の方法を実行した後に実行できる一例示の方法のフローチャートである。 本発明の実施の形態に従って適合された一例示のコンピュータシステムの図である。

Claims (9)

1. ネットワーク性能を測定するためのシステム（１００）であって、
   ネットワーク（１０１）における第１のプローブ（１０６）を備え、該第１のプローブは、データパケット（１０３）を受信し、且つ、該データパケットに基づいてクローンパケット（１０４）を作成するように動作することができ、該クローンパケットは、前記データパケットの宛先と同じ宛先（１０８）を有し、且つ、前記クローンパケットをクローンとして識別する情報を有し、前記第１のプローブは、前記データパケットを有するデータストリームに前記クローンパケットを挿入するように動作することができる、
   ネットワーク性能を測定するためのシステム。
2. 前記第１のプローブは、第１のサンプルパケット（１０５）を作成し、且つ、該第１のサンプルパケットを測定ユニット（１０７）へ送信するようにさらに動作することができ、前記第１のサンプルパケットは、前記第１のプローブにおける前記のクローンパケットに関するタイミング情報を含む、請求項１に記載の、ネットワーク性能を測定するためのシステム。
3. 前記クローンパケットを受信するように動作することができる、前記ネットワークにおける第２のプローブ（１０９）をさらに備え、該第２のプローブは、第２のサンプルパケット（１２０）を作成するように動作することができ、該第２のサンプルパケットは、前記第２のプローブにおける前記クローンパケットに関するタイミング情報を含み、該第２のプローブは、前記第２のサンプルパケットを前記測定ユニットへ送信するようにさらに動作することができる、請求項２に記載の、ネットワーク性能を測定するためのシステム。
4. 前記クローンパケット（２０４）を受信するように動作することができる、前記ネットワークにおける第２のプローブ（２０２）をさらに備え、該第２のプローブは、前記クローンパケットのペイロードを点検し、且つ、その点検に応じてパケットフィルタ（２２０）を生成するように動作することができ、該パケットフィルタは、パケットタイプについて１つ又は２つ以上の後続のデータパケットを点検し、且つ、その点検に応じて１つ又は２つ以上のサンプルパケット（１２０）を選択的に作成するように動作することができ、該１つ又は２つ以上のサンプルパケットは、前記第２のプローブにおける前記１つ又は２つ以上の後続のデータパケットに関するタイミング情報を含む、請求項１に記載の、ネットワーク性能を測定するためのシステム。
5. ネットワークの性能を測定するための方法であって、
   前記ネットワーク（１０１）における第１のプローブ（１０６）が送信元（１０２）からのデータパケット（１０３）を受信すること（３０１）、
   前記データパケットに基づいてクローンパケット（１０４）を生成すること（３０２）、該クローンパケットは、該クローンパケットをクローンとして識別する情報を含む、及び
   前記クローンパケットを、前記データパケットを有するデータストリームに挿入すること（３０３）
   を含む、ネットワークの性能を測定するための方法。
6. 第１のサンプルパケット（１０５）を生成すること（４０１）、該第１のサンプルパケットは、前記第１のプローブにおける前記クローンパケットのタイミングを示すタイムスタンプを含む、
   前記第１のサンプルパケットを測定ユニット（１０７）へ送信すること（４０２）、
   前記クローンパケットを第２のプローブ（１０９）で受信すること（４０３）、
   前記クローンパケットをクローンとして識別する前記情報に基づいて、該クローンパケットを認識すること（４０４）、
   第２のサンプルパケット（１２０）を生成すること（４０５）、該第２のサンプルパケットは、前記第２のプローブにおける前記クローンパケットのタイミングを示すタイムスタンプを含む、
   前記第２のサンプルパケットを前記測定ユニットへ送信すること（４０６）、及び
   前記測定ユニットが、前記ネットワークのパケット遅延を求めるため、前記第１のサンプルパケットと前記第２のサンプルパケットとを比較すること（４０７）、
   をさらに含む、請求項５に記載の、ネットワークの性能を測定するための方法。
7. 前記ネットワークにおける第２のプローブが前記クローンパケットを受信すること（５０１）、該クローンパケットは、パケットフィルタ（２２０）を指定する情報を含む、
   前記指定する情報に従って前記パケットフィルタ（２２０）を生成すること（５０２）、
   前記パケットフィルタが第２のデータパケットを点検すること（５０３）、
   前記第２のデータパケットを点検することに応じてサンプルパケットを生成すること（５０４）。該サンプルパケットは、前記第２のプローブにおける前記第２のデータパケットのタイミングを示すタイムスタンプを含む、及び
   前記サンプルパケットを下流側の測定ユニットへ送信すること（５０５）、
   をさらに含む、請求項５に記載の、ネットワークの性能を測定するための方法。
8. 前記測定ユニットが、前記ネットワークのパケット遅延を求めるため、前記サンプルパケットを後続のサンプルパケットと比較すること（５０６）、
   をさらに含む、請求項７に記載の、ネットワークの性能を測定するための方法。
9. ネットワーク（１０１）の１つ又は２つ以上の性能パラメータを測定するためのシステム（１００）であって、
   データストリームからの第１のデータパケット（１０３）をサンプリングするための手段と、
   前記第１のデータパケットに基づいてクローンパケット（１０４）を生成するための手段であって、該クローンパケットのヘッダは、前記第１のデータパケットの宛先と同じである前記クローンパケットの宛先（１０８）を含み、該パケットのヘッダは、前記クローンパケットが通常のトラフィックと異なることを示すデータをさらに含む、生成するための手段と、
   前記第１のデータパケット及び前記クローンパケットを同じ経路に沿ってノード（１０９）へ送信するための手段と
   を備える、ネットワークの１つ又は２つ以上の性能パラメータを測定するためのシステム。

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