JP2010213239A - Packet loss frequency estimation system, packet loss frequency estimation method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信ネットワークの品質として、パケットロスの頻度(パケットロスの生じた回数)を推定するパケットロス頻度推定システム、パケットロス頻度推定方法およびパケットロス頻度推定プログラムに関する。 The present invention relates to a packet loss frequency estimation system, a packet loss frequency estimation method, and a packet loss frequency estimation program for estimating the frequency of packet loss (number of times packet loss has occurred) as the quality of a communication network.
エンドツーエンド(End-to-End)の通信におけるパケットのロスを検出する方法が非特許文献1に記載されている。例えば、非特許文献1に記載の方法は、多数の端末同士を接続させる通信ネットワークにおいて、各端末間の通信の品質を計測する装置に適用される。非特許文献1に記載された方法では、端末と端末とのパスにパケットのキャプチャ部を設け、このキャプチャ部がパスを通過するパケットをフルキャプチャする。キャプチャ部は、通過したパケットの確認応答番号を保持しておき、同じ確認応答番号のパケットが複数生じたときに(すなわち重複ACK現象が生じたときに)、パケットロスを検出する。
Non-Patent
図17は、非特許文献1に記載されている方法によりパケットのロスを検出する計測器の例を示すブロック図である。非特許文献1に記載されている方法を適用したパケットロスの計測器211の構成として、図17に示すように、フロー識別手段2101と、データベース(以下、DBと記す)2105と、カウンタ/DB読込手段2102と、番号比較手段2103と、カウンタ/DB書込手段2104と、結果読込手段2106とを備える構成が考えられる。DB2105は、フロー毎に、同一フローの直前のパケットにおける確認応答番号と、確認応答番号が重なった回数を示すカウント値とを記憶する。フロー識別手段2101は、個々のパケット91を読み込むと、そのパケットのフローを識別する。パケットのフローは、送受信それぞれのIPアドレス、送受信それぞれのポート番号、プロトコルID等によって識別される。
FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of a measuring instrument that detects packet loss by the method described in Non-Patent
カウンタ/DB読込手段2102は、フロー識別手段2101が識別した新たなパケットと同じフローにおける直前のパケットの確認応答番号と、その確認応答番号が重なった数を示すカウント値をDB2105から読み込む。番号比較手段2103は、フロー識別手段2101が識別した新たなパケットの確認応答番号と、同一フローの直前のパケットの確認応答番号とを比較し、一致しているならば、読み出されたカウント値に1を加算し、一致していなければカウント値を変更しない。この処理の後、カウンタ/DB書込手段2104は、新たなパケットの確認応答番号と番号比較手段2103の処理後のカウント値を、DB2105に記憶させる。
The counter /
結果読込手段2106は、一定期間毎にDB2105に記憶されているカウント結果を読み込み、出力する。
The
パケットロスを推定する方法は、例えば、特許文献1,2にも記載されている。また、特許文献3には、過去の受信したパケットのポート番号を記憶する学習テーブルと、新たに受信したパケットのポート番号を記憶するフレーム格納メモリとを参照して、新たに受信したパケットと過去のパケットのポート番号を比較する通信装置が記載されている。また、特許文献4には、ポート番号によってパケットを分類し、パケット数をテーブルで計数するIPパケットカウント方法が記載されている。
Methods for estimating packet loss are also described in, for example,
非特許文献1等に記載された方法で確認応答番号の重複を検出するためには、パケット受信時に、そのパケットのフローで直前に受信したパケットを観測し、確認応答番号を確認する必要がある。受信したパケットと直前のパケットとで確認応答番号が一致していれば、確認応答番号の重複が生じたと認定し、確認応答番号が一致していなければ重複は生じていないと認定する。この動作はステート処理であるために、通信ネットワークの品質計測処理のコスト(処理時間や計算量)が増加してしまう。なお、ステート処理とは、観測対象の一パケットを参照しただけでは、何を実行すべきか判定できない処理を意味する。非特許文献1に記載された方法は、新たに受信したパケットだけでなく、直前に受信していたパケットも参照して処理を決定するので、処理時間等のコストが大きくなる。
In order to detect duplication of confirmation response numbers by the method described in
また、図17に例示する構成では、確認応答番号の重複を検出するために、カウンタ/DB書込手段2104が新たなパケットと同一フローにおける直前のパケットの確認応答番号をDB2105に書き込んだ後でなければ、新たなパケットが到着しても、カウンタ/DB読込手段2102が直前のパケットの確認応答番号の読込処理を開始できない。このため、パケットのロスを計測するための処理速度の上限は、カウンタ/DB読込手段2102、番号比較手段2103、カウンタ/DB書込手段2104の一連の動作速度に制限される。
Further, in the configuration illustrated in FIG. 17, after the counter /
確認応答番号の重複の頻度は、パケットロスの指標となるが、確認応答番号の重複は複数のパケットにより観察される。図17に示す構成では、新たにパケットが到着したときに直前のパケットとの比較を行うため、処理コストが大きくなっている。特許文献3に記載されたフレーム格納メモリおよび学習テーブルはポート番号を格納するが、ポート番号の代わりに確認応答番号を格納する構成としても、学習テーブルに直前のパケットの確認応答番号が格納されていなければ、新たなパケットとの比較を行えないので、図17に示す構成と同様に、処理コストが大きくなる。また、単に、フレーム格納メモリおよび学習テーブルを比較するだけでは、重複が生じている確認応答番号がどれくらい多くあるのかを判断することができない。 The frequency of overlap of acknowledgment numbers is an indicator of packet loss, but duplication of acknowledgment numbers is observed by a plurality of packets. In the configuration shown in FIG. 17, when a new packet arrives, a comparison with the immediately preceding packet is performed, which increases the processing cost. The frame storage memory and the learning table described in Patent Document 3 store the port number. However, even if the confirmation response number is stored instead of the port number, the confirmation response number of the immediately preceding packet is stored in the learning table. Otherwise, comparison with a new packet cannot be performed, so that the processing cost increases as in the configuration shown in FIG. Further, it is not possible to determine how many confirmation response numbers are duplicated simply by comparing the frame storage memory and the learning table.
そこで、本発明は、パケットロスの頻度を低い処理コストで推定するパケットロス頻度推定システム、パケットロス頻度推定方法およびプログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a packet loss frequency estimation system, a packet loss frequency estimation method, and a program for estimating the frequency of packet loss at a low processing cost.
本発明によるパケットロス頻度推定システムは、発生したパケットロス数のうち、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶するパケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果に反映されるパケットロス数の割合である観測確率を、パケット情報記憶領域に情報を記憶させる態様に応じて算出する観測確率算出手段と、パケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果と、観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する推定手段とを備えることを特徴とする。 The packet loss frequency estimation system according to the present invention is based on information stored in a packet information storage area that stores information corresponding to the value of a field including at least an acknowledgment number in a packet among the number of packet losses that have occurred. An observation probability calculation means for calculating an observation probability, which is a ratio of the number of packet losses reflected in a predetermined counting result to be counted, according to a mode of storing information in the packet information storage area, and stored in the packet information storage area It is characterized by comprising estimation means for estimating the number of packet loss actually generated from a predetermined counting result counted based on the obtained information and the observation probability.
また、本発明によるパケットロス頻度推定方法は、発生したパケットロス数のうち、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶するパケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果に反映されるパケットロス数の割合である観測確率を、パケット情報記憶領域に情報を記憶させる態様に応じて算出し、パケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果と、観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定することを特徴とする。 Further, the packet loss frequency estimation method according to the present invention includes the information stored in the packet information storage area for storing information corresponding to the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet among the number of generated packet losses. The observation probability, which is the ratio of the number of packet losses reflected in the predetermined counting result counted based on the information stored in the packet information storage area, is calculated according to the mode of storing information in the packet information storage area. The number of packet loss actually generated is estimated from a predetermined counting result counted based on the observation probability.
また、本発明によるパケットロス頻度推定プログラムは、コンピュータに、発生したパケットロス数のうち、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶するパケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果に反映されるパケットロス数の割合である観測確率を、パケット情報記憶領域に情報を記憶させる態様に応じて算出する観測確率算出処理、および、パケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果と、観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する推定処理を実行させることを特徴とする。 The packet loss frequency estimation program according to the present invention is stored in a packet information storage area for storing information corresponding to the value of a field including at least an acknowledgment number in a packet, out of the number of packet losses that have occurred. An observation probability calculation process for calculating an observation probability, which is a ratio of the number of packet losses reflected in a predetermined count result counted based on the received information, according to a mode of storing information in the packet information storage area, and a packet An estimation process for estimating the number of packet losses actually generated from a predetermined count result counted based on information stored in the information storage area and an observation probability is executed.
本発明によれば、パケットロスの頻度を低い処理コストで推定することができる。 According to the present invention, the frequency of packet loss can be estimated at a low processing cost.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施形態1.
図1は、パケットロス頻度推定システムの配置例を示す説明図である。図1に示す例では、各端末11〜15がそれぞれパケットを送受信することにより通信を行う。そして、通信ネットワーク内における各端末間の通信経路上に、パケットロス頻度推定システムが配置される。図1に示す例では、個々の装置21〜25がそれぞれパケットロス頻度推定システムに該当する。各装置21〜25は、それぞれパケットロスの頻度を推定する。パケットロスの頻度とは、パケットロスの発生頻度(発生回数)である。また、図1に示す例では、各装置21〜25は、推定したパケットロスの頻度をサーバ31に出力する。サーバ31は、各装置21〜25におけるパケットロスの頻度を管理する。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an arrangement example of the packet loss frequency estimation system. In the example illustrated in FIG. 1, the
また、各装置21〜25は、それぞれパケットのフロー毎にパケットロスの発生頻度を推定する。例えば、図1に示す装置25は、端末11,12の通信経路上に位置し、端末15,12の通信経路上にも位置し、端末13,14の通信経路上にも位置する。従って、端末25は、端末11から端末12へのフロー(以下、フローAと記す)のパケットも、端末15から端末12へのフロー(以下、フローBと記す)のパケットも、端末13から端末14へのフロー(以下、フローCと記す)のパケットも通過させる。そして、端末25は、フローA、B、C等の各パケットのフロー毎にパケットロスの頻度を計算する。
Each
また、本発明のパケットロス頻度推定システムは、データの受信側の端末がデータの送信側の端末に向けて、受信側の端末にどのデータまで届いているかを確認する情報(確認応答番号)を送るプロトコルを対象としている。このようなプロトコルの代表例としてTCP(Transmission Control Protocol )が挙げられるが、本発明を適用可能なプロトコルはTCPに限定されない。例えば、SCTP(Stream Control Transmission Protocol)に本発明が適用されてもよい。また、UDP(User Datagram Protocol)であっても、受信側の端末にどのデータまで届いているかを示すシーケンス番号をアプリケーション層でペイロードに追加する独自のプロトコルが定められていれば、本発明を適用することができる。 The packet loss frequency estimation system according to the present invention also provides information (acknowledgment response number) for confirming how much data has arrived at the receiving terminal toward the data transmitting terminal. Intended for sending protocol. A typical example of such a protocol is TCP (Transmission Control Protocol), but the protocol to which the present invention is applicable is not limited to TCP. For example, the present invention may be applied to SCTP (Stream Control Transmission Protocol). In addition, even for UDP (User Datagram Protocol), the present invention is applied if a unique protocol for adding a sequence number indicating how much data has reached the receiving terminal to the payload is defined in the application layer. can do.
図1に示す装置21〜25は、通信ネットワーク内に存在するルータやスイッチ等のノードであってもよいし、TAPや装置のミラーポート等から入力された情報をもとに解析を行う装置であってもよい。
The
図2は、本発明のパケットロス頻度推定システムの第1の実施形態を示すブロック図である。図2では、パケットロス頻度推定システムに該当する装置21のブロック図として図示しているが、図1における各装置21〜25は、同様の構成である。本発明のパケットロス頻度推定システム21は、情報登録手段71と、集計処理手段72とを備える。情報登録手段71は、フロー識別手段61と、メモリ書込手段62と、パケット情報保持手段63とを備える。集計処理手段72は、メモリ読込手段64と、共通数算出手段65と、プロトコル特性保持手段66と、観測確率算出手段67と、E2Eロス算出手段68とを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of the packet loss frequency estimation system of the present invention. Although FIG. 2 is illustrated as a block diagram of the
情報登録手段71は、受信したパケットをフロー毎に分類し、パケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶する。また、集計処理手段72は、その情報に基づいて、パケットロスの頻度を推定する。情報登録手段71は、パケットを受信する毎に処理を行い、集計処理手段72は、パケットの受信タイミングとは関連なくパケットロス頻度推定処理を行う。
The
フロー識別手段61は、パケットロス頻度推定システムを通過するパケット51を受信し、そのパケット51のフローを識別する。フロー識別手段61は、受信したパケットの特定のフィールドが同一であるパケット群が同一フローであるとみなして、フロー毎にパケットを分類する。例えば、送信IPアドレス、受信IPアドレス、送信ポート番号、受信ポート番号、送信MACアドレス、受信MACアドレス、プロトコルID(プロトコルの識別情報)のいずれかの一つ以上の項目の組を予め定めておき、その組の各項目が複数のパケットにおいて同一であれば、フロー識別手段61は、その複数のパケットが同一のフローであるとみなす。ここでは、送信IPアドレス、受信IPアドレス、送信ポート番号、受信ポート番号、送信MACアドレス、受信MACアドレス、プロトコルIDを例示したが、このほかに、パケットロス頻度推定システム/ルータの入力ポートの番号等を、パケットのフローを特定するための項目の一つとして用いてもよい。すなわち、フロー識別手段61は、パケット中の、送信アドレス、受信アドレス、送信ポート番号、受信ポート番号、プロトコルID、パケットロス頻度推定システムの入力ポートの番号、パケットロス頻度推定システムの出力ポート番号のうちの少なくとも一部の項目の組を定め、その組の項目が複数のパケットで同一ならば、その複数のパケットを一つのグループとして分類すればよい。
The
なお、図2では、実線で示した各パケットが同じフローであり、破線で示した各パケットが他のフローに属している。 In FIG. 2, each packet indicated by a solid line is the same flow, and each packet indicated by a broken line belongs to another flow.
パケット情報保持手段63は、パケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶するパケット情報記憶領域Mi(i=1,2,・・・,n)を、フロー毎に複数有する記憶装置である。すなわち、フロー毎に、M1〜Mnのn個のパケット情報記憶領域が設けられている。ここでは、パケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶するパケット情報記憶領域Mi(i=1,2,・・・,n)が、予め定められたビット長のビット列を記憶する記憶領域である場合を例にして説明する。また、パケット情報記憶領域Mi(i=1,2,・・・,n)をメモリと記す。ここでは、パケットロス頻度推定システムが受信したパケット内の確認応答番号に応じた値をメモリMi(i=1,2,・・・,n)に記憶させる場合を例にする。 The packet information holding means 63 has a plurality of packet information storage areas Mi (i = 1, 2,..., N) for storing information corresponding to the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet for each flow. A storage device. That is, n packet information storage areas M1 to Mn are provided for each flow. Here, a packet information storage area Mi (i = 1, 2,..., N) for storing information corresponding to a field value including at least an acknowledgment number in a packet is a bit string having a predetermined bit length. A case where the storage area is a storage area will be described as an example. The packet information storage area Mi (i = 1, 2,..., N) is referred to as a memory. Here, as an example, a value corresponding to an acknowledgment number in a packet received by the packet loss frequency estimation system is stored in the memory Mi (i = 1, 2,..., N).
また、ここでは、n=2として、一つのフローに対して二つのメモリM1,M2を用いる場合を例にして説明するが、一つのフローに対して用いられるメモリ(パケット情報記憶領域)の数は二つに限定されず複数であればよい。 Here, the case where n = 2 and two memories M1 and M2 are used for one flow will be described as an example, but the number of memories (packet information storage areas) used for one flow is described. Is not limited to two, and may be plural.
メモリ書込手段62は、フロー識別手段61がパケットを受信して、そのパケットをフロー毎に分類した後に、そのパケットが分類されたグループに対応する複数のメモリ(本例では二つのメモリM1,M2)のうちの一つのメモリを選択し、選択したメモリに、受信したパケットの確認応答番号に応じた情報を記憶させる。本実施形態では、M1およびM2は、予め定められたビット長のビット列を記憶する記憶領域である。そして、メモリ書込手段62が、受信したパケットの確認応答番号に応じた情報として、予め定められたビット長のビット列における確認応答番号に応じたビット位置に1を記憶させる場合を例にして説明する。
The
メモリ書込手段62が複数のメモリMiのうちの一つを選択する方式は、例えば、ランダムにメモリを選択する方式であってもよい。ランダムにメモリを選択する場合、乱数を利用してもよい。例えば、各メモリM1,M2に均等に乱数の値を割り当てておき、メモリ選択時に乱数を発生させ、その乱数の値に対応するメモリを選択してもよい。また、メモリ書込手段62は、各メモリを順番に選択していくラウンドロビン方式でメモリを選択してもよい。例えば、一つのフローにおいて、受信したパケット毎に、M1,M2,M1,M2,・・・という順番にメモリを選択してもよい。また、各メモリに対して、選択される確率の重みづけを予め行っておき、その確率に従ってメモリを選択してもよい。例えば、M1が選択される選択確率をP,M2が選択される選択確率を1−Pとして、予め定め、その選択確率に従って、いずれかのメモリを選択してもよい。
The method in which the
メモリ書込手段62は、選択したメモリに対して、予め定められたビット長のビット列における確認応答番号に応じたビット位置に1を記憶させる。
The memory writing means 62
確認応答番号と、ビット列内のビット位置との対応関係を定める方法は、例えば、単純に、各確認応答番号と、ビット列内のビット位置とを直接対応づける方法であってもよい。すなわち、ビット列内の各ビット位置に確認応答番号を直接割り当てておき、パケット受信時に、メモリ書込手段62は、そのパケットの確認応答番号が割り当てられているビット位置に「1」を記憶させてもよい。また、予めハッシュ関数を定めておき、そのハッシュ関数を用いて得られるハッシュ値と、ビット列内のビット位置とを対応づける方法であってもよい。この場合、ハッシュ関数を用いて得られる各ハッシュ値と、ビット列内の各ビット位置とを対応づけておき、メモリ書込手段62は、受信したパケットの確認応答番号のハッシュ値をそのハッシュ関数を用いて計算し、計算によって得られたハッシュ値に対応するビット位置に「1」を記憶させてもよい。ハッシュ関数を用いて計算した確認応答番号のハッシュ値に対応する位置に「1」を記憶させるアルゴリズムとして、例えば、ブルームフィルタ(Bloom Filter)や、その応用であるスペースコードブルームフィルタ(Space-Code Bloom Filter)やマルチレゾリューションスペースコードブルームフィルタ(Multi-Resolution Space-Code Bloom Filter)がある。メモリ書込手段62は、ビット列における確認応答番号に応じたビット位置に1を記憶させる処理をブルームフィルタまたはスペースコードブルームフィルタまたはマルチレゾリューションスペースコードブルームフィルタに従って行ってもよい。なお、ハッシュ値は、ハッシュ関数による確認応答番号の変換結果であるということができる。 The method for determining the correspondence between the acknowledgment number and the bit position in the bit string may be, for example, a method of simply associating each acknowledgment number directly with the bit position in the bit string. That is, an acknowledgment number is directly assigned to each bit position in the bit string, and at the time of packet reception, the memory writing means 62 stores “1” in the bit position to which the acknowledgment number of the packet is assigned. Also good. Alternatively, a hash function may be determined in advance, and a hash value obtained using the hash function may be associated with a bit position in the bit string. In this case, each hash value obtained using the hash function is associated with each bit position in the bit string, and the memory writing means 62 converts the hash value of the acknowledgment number of the received packet into the hash function. It is also possible to calculate “1” and store “1” in the bit position corresponding to the hash value obtained by the calculation. As an algorithm for storing “1” in the position corresponding to the hash value of the confirmation response number calculated using the hash function, for example, a Bloom filter or a space code bloom filter (Space-Code Bloom) that is an application thereof. Filter) and Multi-Resolution Space-Code Bloom Filter. The memory writing means 62 may perform the process of storing 1 in the bit position corresponding to the acknowledgment number in the bit string in accordance with the Bloom filter, the space code bloom filter, or the multi-resolution space code bloom filter. It can be said that the hash value is a conversion result of the confirmation response number by the hash function.
図3は、各メモリM1,M2に記憶される予め定められたビット長のビット列の例を示す。メモリ書込手段62は、受信したパケットの確認応答番号のハッシュ値を、例えば、ブルームフィルタに従って計算する。また、メモリ書込手段62が、M1を選択していれば、M1のビット列における、そのハッシュ値に対応するビット位置に「1」を格納する。また、M2を選択していれば、M2のビット列における、そのハッシュ値に対応するビット位置に「1」を格納する。
FIG. 3 shows an example of a bit string having a predetermined bit length stored in each of the memories M1 and M2. The memory writing means 62 calculates a hash value of the acknowledgment number of the received packet according to, for example, a Bloom filter. If the
また、予め定めておいた固定値で確認応答番号を除算したときの余りと、ビット列内のビット位置とを対応づける方法であってもよい。この場合、固定値による確認応答番号の除算で得られる余りと、ビット列内の各ビット位置とを対応づけておき、パケット受信時に、メモリ書込手段62は、そのパケットの確認応答番号を固定値で除算して余りを求め、その余りに対応するビット位置に「1」を記憶させてもよい。 Further, a method of associating the remainder when the acknowledgment number is divided by a predetermined fixed value and the bit position in the bit string may be used. In this case, the remainder obtained by dividing the acknowledgment number by the fixed value is associated with each bit position in the bit string, and at the time of packet reception, the memory writing means 62 sets the acknowledgment number of the packet to the fixed value. The remainder may be obtained by dividing by 1, and “1” may be stored in the bit position corresponding to the remainder.
フロー識別手段61およびメモリ書込手段62は、個々のパケットを受信する毎に上記の処理を行う。すなわち、フロー識別手段61は、受信したパケット毎に、パケットのフローを識別する。また、メモリ書込手段62は、受信したパケット毎に、パケットのフローに対応する複数のメモリから一つのメモリを選択して、パケットの確認応答番号に応じた情報をそのメモリに記憶させる処理を行う。
The
一方、以下に示す集計処理手段72のメモリ読込手段64、共通数算出手段65、観測確率算出手段67、およびE2Eロス算出手段68は、パケットを受信する毎に処理を実行する必要はない。メモリ読込手段64は、パケットの受信とは関連なく、各メモリからビット列を読み込む処理を実行し、メモリ読込手段64のビット列読込処理に続いて、共通数算出手段65,観測確率算出手段67およびE2Eロス算出手段68が処理を行う。
On the other hand, the
メモリ読込手段64は、個々のフローに対応する複数のメモリに記憶されたビット列を読み込み、共通数算出手段65に渡す。上記のようにメモリ読込手段64は、パケットの到着とは関連なくこの処理を行ってよい。例えば、メモリ読込手段64は、定期的にメモリのビット列の読み込みを行ってもよい。あるいは、外部のシステムからの命令や、外部のシステムにおけるイベントをトリガにして、不定期にビット列の読み込みを行ってもよい。
The
共通数算出手段65は、一つのフローに対応する複数のメモリMiのうち、予め定められた数以上のメモリに共通に記憶されている情報の数を計数する。以下、この「予め定められた数」をメモリ数閾値と記す。また、メモリ数閾値は、一つのフローに対応する複数のメモリの数をnとしたときに、2以上n以下となる値から定められる。図3に示す例では、一つのフローに対応するメモリは2個であり、メモリ数閾値は2とする。従って、本例では、共通数算出手段65は、2個のメモリに共通に記憶されている情報の数を計数する。また、本例では、確認応答情報に応じた情報は、その確認応答情報に応じたビット位置に「1」として格納される。よって、各メモリに共通に記憶される情報とは、同じビット位置に格納された「1」である。よって、共通数算出手段65は、M1とM2のビット列のAND(論理積)計算を行って、その結果得られるビット列中の「1」の数を計数すればよい。一つのフローに対応するメモリ数が2であり、メモリ数閾値も2であるならば、共通数算出手段65は、その二つのメモリのビット列のAND(論理積)計算を行って、その結果得られるビット列中の「1」の数を計数すればよい。 The common number calculation means 65 counts the number of pieces of information stored in common in a predetermined number or more of the plurality of memories Mi corresponding to one flow. Hereinafter, this “predetermined number” is referred to as a memory number threshold. Also, the memory number threshold is determined from a value that is 2 or more and n or less, where n is the number of memories corresponding to one flow. In the example shown in FIG. 3, there are two memories corresponding to one flow, and the memory number threshold is 2. Therefore, in this example, the common number calculation means 65 counts the number of information stored in common in the two memories. In this example, the information corresponding to the confirmation response information is stored as “1” in the bit position corresponding to the confirmation response information. Therefore, the information stored in common in each memory is “1” stored in the same bit position. Therefore, the common number calculation means 65 may perform AND (logical product) calculation of the bit string of M1 and M2, and count the number of “1” in the bit string obtained as a result. If the number of memories corresponding to one flow is 2 and the memory number threshold is also 2, the common number calculation means 65 performs AND (logical product) calculation of the bit strings of the two memories, and obtains the result. What is necessary is just to count the number of “1” in the bit string to be obtained.
図4は、共通数算出手段65の処理の例を示す説明図である。例えば、メモリM1がビット列55(図4参照)を記憶し、メモリM2がビット列56を記憶していて、メモリ読込手段64がこのビット列55,56を読み込んだとする。共通数算出手段65は、このビット列55,56のAND計算を行い、図4に示すビット列57を得る。そして、共通数算出手段65は、AND計算によって得たビット列57中の「1」の数を計数する。図4に示す例において、計数結果は3となる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of processing of the common number calculation means 65. For example, it is assumed that the memory M1 stores the bit string 55 (see FIG. 4), the memory M2 stores the
予め定められた数(メモリ数閾値)以上のメモリに共通に記憶されている情報の数の計数結果を、以下、共通数と記す。また、共通数を記号Cで表す。図4に示す例では、共通数は3となる。 The counting result of the number of pieces of information stored in common in memories equal to or larger than a predetermined number (memory number threshold value) is hereinafter referred to as a common number. The common number is represented by the symbol C. In the example shown in FIG. 4, the common number is 3.
パケットロスが生じなければ、同一フローにおいて確認応答番号が重複するパケットは送信されないため、パケットロスの頻度を推定する一つの地点に着目すると、ある確認応答番号のパケットはその地点を一度しか通過しない。その結果、その確認応答番号に応じたビット位置の「1」は、二つのメモリM1、M2のうちの一つにしか記憶されず、M1とM2のビット列のAND計算の結果、そのビット位置の値は0となる。一方、パケットロスが生じた場合、確認応答番号が同一の複数のパケットが送信され、その各パケットがパケットロス頻度推定システムを通過すると、各メモリM1,M2の同一のビット位置に「1」が格納されていく。従って、各メモリM1、M2のビット列のAND計算によって得たビット列中の「1」の数は、パケットロスの頻度に大きく影響を受ける値であり、「1」の数が多い程、パケットロスの回数が多いことになる。なお、AND計算によって得たビット列中の「1」の数(共通数)は、メモリ数閾値以上のメモリに共通に記憶された情報の個数ということができる。 If packet loss does not occur, packets with the same acknowledgment number in the same flow will not be sent, so if you focus on one point where you estimate the frequency of packet loss, a packet with a certain acknowledgment number will only pass through that point once . As a result, the bit position “1” corresponding to the acknowledgment number is stored only in one of the two memories M1 and M2, and as a result of AND calculation of the bit string of M1 and M2, the bit position The value is 0. On the other hand, when a packet loss occurs, a plurality of packets having the same acknowledgment number are transmitted, and when each packet passes through the packet loss frequency estimation system, “1” is set at the same bit position in each of the memories M1 and M2. It will be stored. Therefore, the number of “1” s in the bit string obtained by AND calculation of the bit strings of the memories M1 and M2 is a value greatly influenced by the frequency of packet loss. There will be many times. Note that the number (common number) of “1” in the bit string obtained by the AND calculation can be said to be the number of pieces of information stored in common in memories equal to or larger than the memory number threshold.
なお、ここでは、一つのフロー当たりのメモリが2個であり、メモリ数閾値を2とした場合を例に説明したが、既に説明したように、一つのフロー当たりのメモリの数は、複数であれば2個でなくてもよい。例えば、一つのフロー当たりのメモリ数が、3個、4個等であってもよい。また、メモリ数閾値も2に限定されない。一つのフロー当たりのメモリ数が多いほど、パラレル処理できるパケット数が多くなり、パケットロスの頻度を求める処理を高速化しやすくなる。 Here, the case where there are two memories per flow and the memory number threshold value is 2 has been described as an example. However, as already described, the number of memories per flow is plural. If there are two, it is not necessary. For example, the number of memories per flow may be 3, 4, or the like. Also, the memory number threshold is not limited to two. As the number of memories per flow increases, the number of packets that can be processed in parallel increases, and the processing for obtaining the frequency of packet loss can be easily accelerated.
E2Eロス算出手段68は、共通数Cを観測確率で除算することにより、パケットロスの頻度(パケットロスの発生回数)を推定する。観測確率とは、実際のパケットロスの発生回数のうち、パケットロスに起因してメモリ数閾値以上のメモリに共通に記憶された情報が共通数として計数されることになるパケットロス数の割合である。例えば、図4に示すように、一つのフローに対して2つのメモリM1,M2が用いられ、メモリ数閾値が2である場合、実際のパケットロスの発生回数のうち、パケットロスに起因して、図4に例示するAND演算の結果(ビット列57)において「1」として格納されることになるパケットロス数の割合が観測確率である。換言すれば、観測確率は、パケットロスが生じたときに、そのパケットロスに起因してメモリ数閾値以上のメモリに共通の情報が記憶される確率である。観測確率は、観測確率算出手段67が算出する。また、推定されるパケットロスの頻度(回数)をE2Eロス数と記す場合がある。 The E2E loss calculation means 68 estimates the frequency of packet loss (number of occurrences of packet loss) by dividing the common number C by the observation probability. The observation probability is the ratio of the number of packet loss that the information stored in the memory that is equal to or greater than the memory number threshold due to the packet loss is counted as the common number out of the actual number of packet loss occurrences. is there. For example, as shown in FIG. 4, when two memories M1 and M2 are used for one flow and the memory number threshold is 2, due to the packet loss out of the actual number of occurrences of packet loss. The ratio of the number of packet losses that are stored as “1” in the AND operation result (bit string 57) illustrated in FIG. 4 is the observation probability. In other words, the observation probability is a probability that, when a packet loss occurs, common information is stored in a memory having a memory number threshold value or more due to the packet loss. The observation probability is calculated by the observation probability calculation means 67. Further, the estimated frequency (number of times) of packet loss may be referred to as the number of E2E losses.
本発明では、E2Eロス算出手段68によるE2Eロス数の算出と、観測確率算出手段67による観測確率の算出とを、E2Eロス数が収束したと判定されるまで繰り返す。順次算出されるE2Eロス数をXi(i=1,2,・・・,h)とする。Xiにおけるiは、何回目に算出されたE2Eロス数であるかを示す。また、Xi算出時に用いられる観測確率をQiと記す。E2Eロス算出手段68は、共通数Cを観測確率Qiで除算することで、E2Eロス数Xi(i=1,2,・・・,h)を推定する。すなわち、以下に示す式(1)を計算することによりE2Eロス数を計算する。
In the present invention, the calculation of the E2E loss number by the E2E
Xi=C/Qi 式(1) Xi = C / Qi Formula (1)
また、観測確率を一度も計算していない段階からはi=1として処理を開始し、E2Eロス算出手段68は、仮置きの観測確率Q1(観測確率Qiの初期値)を用いて、以下に示す式(2)を計算することにより最初のE2Eロス数X1を求める。なお、Q1は、0<Q1≦1を満足する任意の値して定めておけばよい。 Further, the process is started with i = 1 from the stage where the observation probability has never been calculated, and the E2E loss calculation means 68 uses the temporary observation probability Q1 (initial value of the observation probability Qi) to The first E2E loss number X1 is obtained by calculating the equation (2) shown. Note that Q1 may be determined as an arbitrary value satisfying 0 <Q1 ≦ 1.
X1=C/Q1 式(2) X1 = C / Q1 Formula (2)
また、E2Eロス算出手段68は、Xiを計算後、XiをX(i−1)と比較し、その差が一定値(閾値)以下であれば、E2Eロス数が収束したと判定し、そのXiをパケットロス頻度の最終確定値とする。X(i−1)は、前回計算したE2Eロス数である。XiとX(i−1)との差が一定値より大きければ、E2Eロス算出手段68は、そのXiを観測確率算出手段67に渡し、観測確率算出手段67に観測確率Q(i+1)を計算させる。E2Eロス算出手段68は、その観測確率Q(i+1)について式(2)の計算を行い、X(i+1)を求める。この処理を、E2Eロス数が収束したと判定するまで繰り返す。 The E2E loss calculating means 68 calculates Xi, compares Xi with X (i-1), and determines that the number of E2E losses has converged if the difference is equal to or smaller than a certain value (threshold). Let Xi be the final definite value of the packet loss frequency. X (i-1) is the E2E loss number calculated last time. If the difference between Xi and X (i-1) is greater than a certain value, the E2E loss calculation means 68 passes the Xi to the observation probability calculation means 67 and calculates the observation probability Q (i + 1) to the observation probability calculation means 67. Let The E2E loss calculating means 68 calculates the equation (2) for the observation probability Q (i + 1) to obtain X (i + 1). This process is repeated until it is determined that the E2E loss number has converged.
ここでは、XiとX(i−1)との差が一定値以下となったときに、E2Eロス数が収束したと判定する場合を示したが、収束したか否かを他の方法で判定してもよい。例えば、Xiを計算したときに、XiとXi(i−1)との変化率(X(i−1)/Xi)を算出し、その変化率が所定の範囲内になったときに、E2Eロス数が収束したと判定してもよい。 Here, the case where it is determined that the number of E2E losses has converged when the difference between Xi and X (i-1) is equal to or smaller than a certain value is shown. May be. For example, when Xi is calculated, the rate of change (X (i-1) / Xi) between Xi and Xi (i-1) is calculated, and when the rate of change falls within a predetermined range, E2E It may be determined that the number of losses has converged.
観測確率算出手段67は、メモリに共通に記憶される情報の観測環境を元に、観測確率Qiを算出する。観測環境は、以下に示す4つの要素のうち、一つ以上の組み合わせによって決まる。 The observation probability calculation means 67 calculates the observation probability Qi based on the observation environment of information stored in common in the memory. The observation environment is determined by a combination of one or more of the following four elements.
第一要素は、パケット情報保持手段63の中に存在するフロー毎のメモリ数Mi(i=1,2,・・・,n)である。すなわち、個々のフロー毎に用いられるメモリ数である。
The first element is the number of memories Mi (i = 1, 2,..., N) for each flow existing in the packet
第二要素は、メモリ書込手段62が複数のメモリ(一つのフローに対応する複数のメモリ)の中からどのメモリに書き込みを行うかを選択するアルゴリズムである。 The second element is an algorithm by which the memory writing means 62 selects which memory is to be written from among a plurality of memories (a plurality of memories corresponding to one flow).
第三要素は、メモリ数閾値である。メモリ数閾値は、パケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じてメモリ書込手段62がメモリに記憶させた個々の情報が何個以上のメモリに共通に記録された場合に共通数算出手段65が計数対象とするかという計数条件である。 The third element is a memory number threshold value. The memory number threshold is a common number when each piece of information stored in the memory by the memory writing means 62 is recorded in the memory in accordance with the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet. The counting condition is whether the calculation means 65 is to be counted.
第四要素は、重複度分布である。重複度分布はパケットロスが発生した際に、どのくらいの確率/頻度で何個同じ確認応答番号が連続するかを示す分布である。また、同じ確認応答番号が発生した数を重複度と定義する。第四の要素(重複度分布)は、確認応答番号の送信仕様を規定する通信プロトコルの種類に依存する。例えば、TCP-Reno/NewReno のパケットロス率1%の場合の重複度分布は図5のようになる。図5に例示する重複度分布では、例えば、一度パケットロスが発生した際に同じACK番号(確認応答番号)が8個連続する確率、すなわち、重複度8の確率は約10%である。 The fourth element is a multiplicity distribution. The redundancy distribution is a distribution indicating how many probability / frequency the same acknowledgment numbers continue when packet loss occurs. The number of occurrences of the same confirmation response number is defined as the degree of duplication. The fourth element (redundancy distribution) depends on the type of communication protocol that defines the transmission specification of the acknowledgment number. For example, FIG. 5 shows the redundancy distribution when the TCP-Reno / NewReno packet loss rate is 1%. In the redundancy distribution illustrated in FIG. 5, for example, when a packet loss occurs once, the probability that eight identical ACK numbers (acknowledgment response numbers) continue, that is, the probability of redundancy 8 is about 10%.
上記の四要素の中で、第一要素から第三要素までは、重複度がjの現象が発生した際に、どの程度の確率で共通数としてカウントされるかを決定する要素である。第四要素は、重複度jがどのくらいの確率で発生するかを決定する要素である。ここで、重複度jの現象が発生した際に共通数としてカウントされる確率をAjと記す。また、重複度jが発生する確率をBjと記す。このとき観測確率Qiは、以下に示す式(3)で表され、観測確率算出手段67は式(3)の計算を行って観測確率Qiを算出する。 Among the above four elements, the first element to the third element are elements that determine the probability of being counted as a common number when a phenomenon with a redundancy of j occurs. The fourth element is an element that determines the probability of occurrence of the multiplicity j. Here, the probability of being counted as a common number when the phenomenon of the multiplicity j occurs is denoted as Aj. Also, the probability that the degree of overlap j will occur is denoted as Bj. At this time, the observation probability Qi is expressed by the following equation (3), and the observation probability calculation means 67 calculates the observation probability Qi by calculating equation (3).
重複度jの現象が発生した際に共通数としてカウントされる確率Ajの例を以下に3例示す。以下に示すjは、重複度である。 Three examples of the probability Aj counted as the common number when the phenomenon of the redundancy j occurs are shown below. J shown below is a duplication degree.
例えば、第一要素となる値をYとし、第二要素がラウンドロビンであり、第一要素となる値もYとする。この場合、j<YではAj=0であり、j≧YではAj=1である。 For example, assume that the value serving as the first element is Y, the second element is round robin, and the value serving as the first element is also Y. In this case, Aj = 0 when j <Y, and Aj = 1 when j ≧ Y.
また、例えば、第一要素および第三要素がいずれも2であり、第二要素が、メモリを均等な確率でランダムに選択する方式であるとする。この場合、j<2ではAj=0であり、j≧2ではAjは、式(4)のように計算される。 Further, for example, it is assumed that the first element and the third element are both 2, and the second element is a method of randomly selecting a memory with an equal probability. In this case, Aj = 0 when j <2, and Aj is calculated as shown in Expression (4) when j ≧ 2.
また、例えば、第一要素および第三要素がいずれも2であるとする。第二要素は、M1を選択する確率が1/3であり、M2を選択する確率が2/3である方式であるとする。この場合、j<2ではAj=0であり、j≧2ではAjは、式(5)のように計算される。 For example, it is assumed that the first element and the third element are both 2. Assume that the second element is a scheme in which the probability of selecting M1 is 1/3 and the probability of selecting M2 is 2/3. In this case, Aj = 0 when j <2, and Aj is calculated as shown in Equation (5) when j ≧ 2.
また、第一要素の数値と第三要素の数値とが一致しており、第二要素が均等な確率でランダムにメモリを選択する方式である場合には、クーポンコレクタ問題と呼ばれる数学問題と考えることができる。その場合の確率Ajは図6に示される値となる。図6に示すグラフにおいて、Nは第一要素および第三要素の数値であり、N=2〜6の場合を示している。さらに、図6では、第一要素の数値と第三要素の数値とが一致しており、第二要素が均等な確率でランダムにメモリを選択する方式である場合のみを示したが、クーポンコレクタ問題の変形問題として捉えれば、第2要素においてメモリの選択確率に偏りがある場合や、第一要素の数値と第三要素の数値とが一致していない場合のAjも求めることが可能である。 In addition, when the numerical value of the first element and the numerical value of the third element match and the second element is a method of selecting a memory at random with an equal probability, it is considered as a mathematical problem called a coupon collector problem. be able to. The probability Aj in that case is a value shown in FIG. In the graph shown in FIG. 6, N is a numerical value of the first element and the third element, and shows a case where N = 2 to 6. Furthermore, FIG. 6 shows only the case where the numerical value of the first element and the numerical value of the third element match, and the second element is a method of randomly selecting a memory with an equal probability. If viewed as a problem modification problem, it is also possible to obtain Aj when there is a bias in the memory selection probability in the second element, or when the numerical value of the first element and the numerical value of the third element do not match. .
重複度jが発生する確率Bjは、確認応答番号の送信仕様を規定する通信プロトコルの種類によって異なる。UDP(User Datagram Protocol)で、受信側の端末にどのデータまで届いているかを示すシーケンス番号をアプリケーション層でペイロードに追加する独自のプロトコルが定められている場合では、様々な定義が可能である。例えば、一度パケットロスが発生すれば10個同じ確認応答信号を返答するプロトコルであれば、Bj=10=1,Bj≠10=0である。すなわち、j=10ならばBj=1であり、j≠10ならばBj=0である。また、Bjを、正規分布やポアソン分布、指数分布などの一般的な分布に従って発生させることも可能である。 The probability Bj of occurrence of the redundancy j varies depending on the type of communication protocol that defines the transmission specification of the acknowledgment number. In UDP (User Datagram Protocol), when a unique protocol for adding a sequence number indicating how much data has reached a receiving terminal to the payload is defined in the application layer, various definitions are possible. For example, B j = 10 = 1 and B j ≠ 10 = 0 in the case of a protocol that replies the same 10 acknowledgment signals once packet loss occurs. That is, if j = 10, Bj = 1, and if j ≠ 10, Bj = 0. Further, Bj can be generated according to a general distribution such as a normal distribution, a Poisson distribution, or an exponential distribution.
TCPの場合には、Bjは、ネットワーク状況(パケットロス率)とTCPプロトコルの種類(TahoやReno/NewReno等)によって異なる。ここで、パケットロス率をpとし、通信量をTHとするとp=X/THである。THを、パケットロス頻度推定期間中のACK番号の差分により求める等と定めれば、容易にネットワーク状況(パケットロス率)を得ることができる。Reno/NewRenoの場合、確率Bjは、以下の式(6)で近似することができる。 In the case of TCP, Bj differs depending on the network status (packet loss rate) and the type of TCP protocol (Taho, Reno / NewReno, etc.). Here, when the packet loss rate is p and the traffic is TH, p = X / TH. If it is determined that TH is obtained from the difference of ACK numbers during the packet loss frequency estimation period, the network status (packet loss rate) can be easily obtained. In the case of Reno / NewReno, the probability Bj can be approximated by the following equation (6).
式(6)において、bは、TCPのdelayed ACK のパラメータであり、一般的に2である。 In Expression (6), b is a parameter of TCP delayed ACK and is generally 2.
TCPのように、パケットロス率pを求めるためにネットワーク状況(パケットロス率p)が必要となる場合には、観測確率算出手段67が仮のパケットロス率を設定してBjを計算して、さらにQiを計算し、E2Eロス算出手段68がそのQiと共通数からXiを計算する。この結果得られるXiを用いて、観測確率算出手段67がp=X/HTの計算によりpを求めて再度B(j+1)を計算する。この反復計算を行えば、パケットロス率の適当な初期値を用いてもXiは収束する場合があり(Reno/NewRenoであれば収束する)、実際のパケットロス率p あるいはパケットロス回数X(=TH×p)を得ることができる。 When the network status (packet loss rate p) is required to obtain the packet loss rate p as in TCP, the observation probability calculation means 67 sets a temporary packet loss rate and calculates Bj, Further, Qi is calculated, and the E2E loss calculating means 68 calculates Xi from the Qi and the common number. Using the Xi obtained as a result, the observation probability calculation means 67 calculates p by calculating p = X / HT and calculates B (j + 1) again. If this iterative calculation is performed, Xi may converge even if an appropriate initial value of the packet loss rate is used (it will converge if Reno / NewReno), and the actual packet loss rate p or the number of packet losses X (= TH × p) can be obtained.
本実施形態では、第四要素の重複度分布は、プロトコル特性保持手段66に記憶されているものとする。例えば、プロトコル特性保持手段66は、前述の例では条件pに対応付けてBj(p)を記憶する記憶装置であり、条件pに応じたBj(p)を得られる構成であってもよい。また、通信ネットワーク等の観測条件により、予め実験等で重複度の分布を求めておき、要素の組と重複度分布を対応付けた情報をプロトコル特性保持手段66に記憶させておいてもよい。また、プロトコル特性保持手段66は、式(6)のような関数の演算を行い、与えられた条件に応じた関数の計算結果を返す構成であってもよい。
In the present embodiment, it is assumed that the fourth element overlap distribution is stored in the protocol
観測確率Qiは、jが無限大となるまでAjとBjを求めて式(1)を計算することで求められるが、観測確率算出手段67は、jの上限をある程度大きな値に定め、有限個のAj,Bjを用いてQiを求めても、現実的に問題はない。 The observation probability Qi is obtained by calculating Aj and Bj until j becomes infinite and calculating equation (1). However, the observation probability calculation means 67 sets the upper limit of j to a certain large value, Even if Qi is obtained using Aj and Bj, there is no practical problem.
また、第一要素から第三要素までの選択方法にも依存するが、一般的にはjが大きくなればAjは1に近づくので、観測確率算出手段67は、以下に示す式(7)のような近似計算によりQiを算出してもよい。 Although it depends on the selection method from the first element to the third element, generally, Aj approaches 1 as j increases, so that the observation probability calculation means 67 uses the following equation (7). Qi may be calculated by such approximate calculation.
E2Eロス算出手段68と観測確率算出手段67がE2Eロス数と観測確率の算出を反復することで、エンドツーエンドのパケットロス頻度を計算することがで可能となる。 The E2E loss calculation means 68 and the observation probability calculation means 67 repeat the calculation of the number of E2E losses and the observation probability, thereby making it possible to calculate the end-to-end packet loss frequency.
本実施形態において、フロー識別手段61、メモリ書込手段62、メモリ読込手段64、共通数算出手段65、観測確率算出手段67、プロトコル特性保持手段66、およびE2Eロス算出手段68は、例えば、プログラム(パケットロス頻度推定プログラム)に従って動作するCPUによって実現される。パケットロス頻度推定システムが備える記憶装置にプログラムが記憶され、パケットロス頻度推定システムのCPUがそのプログラムを読み込み、フロー識別手段61、メモリ書込手段62、メモリ読込手段64、共通数算出手段65、観測確率算出手段67、プロトコル特性保持手段66、およびE2Eロス算出手段68として動作すればよい。プロトコル特性保持手段66は、Bjの値をデータベースとして記憶する記憶装置であってもよい。また、各手段がそれぞれ専用の回路として実現されていてもよい。
In this embodiment, the
次に、動作について説明する。
図7は、情報登録手段71の処理経過の例を示すフローチャートである。パケットロス頻度推定システムは端末間で送受信されるパケットを受信すると、そのパケットを次のノードに転送する。また、受信したパケットに関して、以下の処理を実行する。
Next, the operation will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing progress of the information registration means 71. When receiving a packet transmitted / received between terminals, the packet loss frequency estimation system transfers the packet to the next node. Further, the following processing is executed for the received packet.
まず、フロー識別手段61は、受信したパケットのフローを識別する(ステップA1)。例えば、フロー識別手段61は、パケットのヘッダにおける送信アドレス、受信アドレス、送信ポート番号、受信ポート番号、プロトコルIDから、フローを識別するフローIDを特定すればよい。フロー識別手段61は、パケットロス頻度推定システムのポートの番号(パケットを受信した自装置のポートおよび、次のノードに向けてパケットを送信したポートの番号)も参照してパケットのフローを識別してもよい。
First, the
次に、メモリ書込手段62は、受信したパケットのフローに対応する複数のメモリの中から一つのメモリを選択する(ステップA2)。ここでは、図3に示すように、フロー毎に2つのメモリM1,M2が用いられる場合を例にする。メモリ書込手段62がメモリを選択する態様は限定されず、例えば、ランダムにメモリを選択しても、ラウンドロビン方式でメモリを選択しても、メモリ毎に個別に定められた選択確率に従ってメモリを選択してもよい。 Next, the memory writing means 62 selects one memory from a plurality of memories corresponding to the received packet flow (step A2). Here, as shown in FIG. 3, a case where two memories M1 and M2 are used for each flow is taken as an example. The mode in which the memory writing means 62 selects the memory is not limited. For example, even if the memory is selected at random or the memory is selected by the round robin method, the memory is selected according to the selection probability determined for each memory. May be selected.
次に、メモリ書込手段62は、ステップA2で選択したメモリに、受信したパケットの確認応答番号に応じた情報を記憶させる(ステップA3)。例えば、ステップA2でM1メモリを選択した場合、メモリ書込手段62はM1メモリに、受信したパケットの確認応答番号に応じた情報を記憶させる。また、ステップA2でM2メモリを選択した場合、メモリ書込手段62は、M2メモリに、受信したパケットの確認応答番号に応じた情報を記憶させる。本例では、ステップA3で、選択したメモリのビット列における確認応答番号に応じたビット位置に1を記憶させるものとする。既に説明したように、確認応答番号とビット位置とを対応づけておいてもよい。また、確認応答番号のハッシュ値とビット位置とを対応づけておいてもよい。ビット列における確認応答番号に応じたビット位置に1を記憶させる処理をブルームフィルタまたはスペースコードブルームフィルタまたはマルチレゾリューションスペースコードブルームフィルタに従って行ってもよい。
Next, the memory writing means 62 stores information corresponding to the acknowledgment number of the received packet in the memory selected in step A2 (step A3). For example, when the M1 memory is selected in step A2, the
図8は、集計処理手段72の処理経過の例を示すフローチャートである。ここでは、定期的に図8に示す処理を実行する場合を例にして説明する。また、メモリ読込手段64、共通数算出手段65、E2Eロス算出手段68、観測確率算出手段67は、以下の処理をフロー毎に行う。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of processing progress of the aggregation processing means 72. Here, a case where the processing shown in FIG. 8 is periodically executed will be described as an example. Further, the
メモリ読込手段64は、個々のフロー毎に、フローに対応する複数のメモリに記憶された情報(本例ではビット列)を読み込む。このメモリ読込処理は、対応するメモリの情報を全て読込むまで実行を繰り返す(ステップB1)。フローに対応するメモリ数をn個とすると、M1からMnまで情報の読込を行い、最後のメモリから情報を読み込んだ後、ステップB2に移行する。 The memory reading means 64 reads information (bit strings in this example) stored in a plurality of memories corresponding to the flows for each flow. This memory read process is repeated until all the corresponding memory information is read (step B1). If the number of memories corresponding to the flow is n, information is read from M1 to Mn, information is read from the last memory, and the process proceeds to step B2.
ステップB1の後、共通数算出手段65は、メモリ数閾値(本例では2)のメモリに共通に記憶されている情報の数を計数する(ステップB2)。この計数結果が共通数である。ここでは、2つのメモリM1,M2のどちらにおいても「1」が格納されたビット位置の数を計数すればよい。本例では、共通数算出手段65は、メモリ読込手段64が読み込んだ2つのビット列のAND計算を行い、AND計算の結果として得たビット列中の「1」の数を計数すればよい。
After step B1, the common number calculation means 65 counts the number of pieces of information stored in common in the memory with the memory number threshold value (2 in this example) (step B2). This count result is a common number. Here, it is only necessary to count the number of bit positions where “1” is stored in either of the two memories M1 and M2. In this example, the common
ステップB2の計数結果(共通数)は、各フローのパケットロス頻度と相関が高い。すなわち、ステップB2で得た共通数Cの値が大きいほど、パケットロス発生回数が多い可能性が高い。しかしながら、パケットロスの値そのものではない可能性があるため、以降の処理により数値の補正を行うことで、パケットロスの回数を推定する。 The counting result (common number) in step B2 is highly correlated with the packet loss frequency of each flow. That is, the larger the value of the common number C obtained in step B2, the higher the possibility that the number of packet loss occurrences will be greater. However, since there is a possibility that the packet loss value itself does not exist, the number of packet losses is estimated by correcting numerical values by the subsequent processing.
ステップB2の後、観測確率算出手段67は、観測環境を元に観測確率Qiを算出する(ステップB3)。既に説明したように、観測環境を規定する第一要素は、パケット情報保持手段63の中に存在するフロー毎のメモリMi(i=1,2,・・・,n)の数である。また、第二要素は、メモリ書込手段26が一つのフローに対応する複数のメモリの中からどのメモリに書き込みを行うかを選択するアルゴリズムである。第三要素は、メモリ数閾値である。第四要素は重複度分布である。観測確率算出手段67は、第一から第四までの各要素に応じて、観測確率Qiを算出する。観測確率算出手段67は、第一要素ないし第三要素によりAj(重複度jの現象が発生した際に共通数としてカウントされる確率)を求め、第四要素によりBj(重複度jが発生する確率)を求める。そして、観測確率算出手段67は、式(3)の計算を行って観測確率Qiを算出する。このステップB3の動作については、図9を用いて後述する。また、第四要素により反復計算が必要であれば、最初にステップB3に移行したときに、Q1=1等のようにQ1を設定すればよい。このQ1の値は、0<Q1≦1であれば任意である。
After step B2, the observation probability calculation means 67 calculates the observation probability Qi based on the observation environment (step B3). As already described, the first element that defines the observation environment is the number of memories Mi (i = 1, 2,..., N) for each flow existing in the packet
次に、E2Eロス算出手段68は、観測確率算出手段67が算出した観測確率Qiで共通数Cを除算することで、パケットロス頻度Xiを推定する(ステップB4)。続いて、E2Eロス算出手段68は、Xiが収束したか否かを判定する(ステップB5)。例えば、直前のステップB4で計算したE2Eロス数Xiと、前回のステップB4で計算したE2Eロス数X(i−1)の結果を比較して、その差が閾値以下であれば収束したと判定し、差が閾値より大きければ収束していないと判定する。Xiが収束していなければ(ステップB5のNo)、ステップB3以降の処理を繰り返す。また、Xiが収束していれば(ステップB5のYes)、処理を終了する。 Next, the E2E loss calculation means 68 estimates the packet loss frequency Xi by dividing the common number C by the observation probability Qi calculated by the observation probability calculation means 67 (step B4). Subsequently, the E2E loss calculation means 68 determines whether or not Xi has converged (step B5). For example, the E2E loss number Xi calculated in the previous step B4 and the E2E loss number X (i-1) calculated in the previous step B4 are compared. If the difference is larger than the threshold value, it is determined that convergence has not occurred. If Xi has not converged (No in Step B5), the processes after Step B3 are repeated. If Xi has converged (Yes in step B5), the process is terminated.
パケットロス頻度推定システムは、パケットロス頻度がステップB5で確定したならば、そのパケットロス頻度(収束時のXi)を、例えば、図1に示すサーバ31に送信してもよい。そして、サーバ31が各パケットロス頻度推定システムから受信したパケットロス頻度を記憶しておいてもよい。
If the packet loss frequency is determined in step B5, the packet loss frequency estimation system may transmit the packet loss frequency (Xi at the time of convergence) to, for example, the
図9は、観測確率算出手段67によるステップB3の処理経過の例を示すフローチャートである。まず、観測確率算出手段67は、観測環境の第一要素であるメモリの数を読み込む(ステップC1)。例えば、パケット情報保持手段63を参照して第一要素であるメモリの数を特定してもよい。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of the processing progress of step B3 by the observation probability calculation means 67. First, the observation probability calculation means 67 reads the number of memories that are the first element of the observation environment (step C1). For example, the number of memories as the first element may be specified with reference to the packet
また、観測確率算出手段67は、第二要素であるメモリの選択アルゴリズムを読み込む(ステップC2)。例えば、メモリ書込手段62がメモリ選択アルゴリズムの種類を記憶しておき、観測確率算出手段67がメモリ書込手段62からメモリ選択アルゴリズムの種類を読み込んでもよい。 The observation probability calculation means 67 reads a memory selection algorithm as the second element (step C2). For example, the memory writing means 62 may store the memory selection algorithm type, and the observation probability calculating means 67 may read the memory selection algorithm type from the memory writing means 62.
また、観測確率算出手段67は、第三要素であるメモリ数閾値を読み込む(ステップC3)。例えば、共通数算出手段65がメモリ数閾値を記憶しておき、観測確率算出手段67が共通数算出手段65からメモリ数閾値を読み込んでもよい。
Further, the observation probability calculation means 67 reads the memory number threshold value which is the third element (step C3). For example, the common
次に、観測確率算出手段67は、第一要素から第三要素に基づいて、重複度jの現象が発生した際に共通数としてカウントされる確率Ajを算出する(ステップC4)。例えば、観測確率算出手段67は、メモリ選択アルゴリズムに応じたAjの算出式を複数保持しておき、その中から第二要素に応じた算出式を選択し、その式に第一要素および第三要素の値を代入してAjを算出してよい。あるいは、他の方法でAjを求めてもよい。 Next, the observation probability calculation means 67 calculates the probability Aj counted as a common number when the phenomenon of the multiplicity j occurs based on the first element to the third element (step C4). For example, the observation probability calculation means 67 holds a plurality of calculation formulas for Aj according to the memory selection algorithm, selects a calculation formula according to the second element from among them, and includes the first element and the third Aj may be calculated by substituting element values. Alternatively, Aj may be obtained by other methods.
次に、観測確率算出手段67は、プロトコル特性保持手段66からフローのプロトコルに一致する重複度分布を取得し、重複度jが発生する確率Bjを特定する(ステップC5)。続いて、観測確率算出手段67は、算出したAj,Bjを用いて、例えば式(3)の計算を行い観測確率Qiを計算する(ステップC6)。このとき、式(7)等の近似式を用いてQiを計算してもよい。 Next, the observation probability calculation means 67 acquires the redundancy distribution that matches the flow protocol from the protocol characteristic holding means 66, and specifies the probability Bj that the redundancy j occurs (step C5). Subsequently, the observation probability calculation means 67 calculates the observation probability Qi by calculating, for example, the equation (3) using the calculated Aj and Bj (step C6). At this time, Qi may be calculated using an approximate expression such as Expression (7).
本発明によれば、メモリ書込手段62が、複数のメモリMi(パケット情報記憶領域)の中から一つを選択し、そのメモリMiに、パケットの確認応答番号に応じた情報を記憶させる。そして、各メモリに記憶された情報を読み込んで、メモリ数閾値以上のメモリに共通に記憶されている情報の数を計数する。このような構成では、パケットを受信したときに、メモリ書込手段62は、メモリの選択と、そのメモリに対する書込を行えばよく、過去に受信したパケットと、新たに受信したパケットとの比較をする必要がない。よって、パケット受信時の処理は、ステートレス処理となり、処理時間や計算量などの処理コストを低減することができる。また、パケットの受信タイミングとは無関係に各メモリMiの値を参照して計数を行うことができる。従って、共通数算出手段65が計数を行うときには、メモリ書込手段62の処理完了を待つ必要がなく、共通数算出手段65の処理速度がメモリ書込手段62に制限されることがない。さらに、メモリMiが複数存在しているので、一つのパケットを受信して、選択したメモリに対する書き込み(ステップA3)を実行しているときに、同一フローに属する他のパケットを受信したとしても、そのパケットに対する処理を実行することができる。よって、処理を高速化することができる。さらに観測確率をもとに共通数算出手段65で得られた共通数に対して確率補正を行っているので、共通数とパケットロス頻度との相関が1に一致していない場合でも、パケットロス頻度の推定精度を向上させることができる。
According to the present invention, the memory writing means 62 selects one from a plurality of memories Mi (packet information storage area), and stores information corresponding to the packet acknowledgment number in the memory Mi. And the information memorize | stored in each memory is read, and the number of the information memorize | stored in the memory more than a memory number threshold value is counted. In such a configuration, when a packet is received, the memory writing means 62 only has to select the memory and write to the memory, and compare the previously received packet with the newly received packet. There is no need to do. Therefore, the processing at the time of packet reception is stateless processing, and processing costs such as processing time and calculation amount can be reduced. In addition, counting can be performed with reference to the value of each memory Mi regardless of the packet reception timing. Therefore, when the common
以下、本実施形態の種々の変形例を示す。 Hereinafter, various modifications of the present embodiment will be shown.
上記の実施形態では、パケット情報記憶領域(各メモリMi)が、予め定められたビット長のビット列を記憶する記憶領域であり、受信したパケットの確認応答番号に応じた位置に「1」を記憶させる場合を例にして説明した。受信したパケットの確認応答番号に応じた情報を、他の態様でパケット情報記憶領域Miに記憶させてもよい。メモリ書込手段62は、複数のパケット情報記憶領域のうちの一つを選択した後、選択したパケット情報記憶領域に、確認応答番号に応じた情報自体(例えば確認応答番号そのもの)を配列の要素として記憶させてもよい。ただし、記憶させようとする情報が、選択したパケット情報記憶領域に既に記憶されているならば、その情報は記憶させなくてよい。この場合、メモリ読込手段64は、フロー毎に、各パケット情報記憶領域に記憶された配列を読み込めばよい。また、共通数算出手段65は、フロー毎に、メモリ数閾値以上のパケット情報記憶領域に共通に記憶された情報の数を計数すればよい。
In the above embodiment, the packet information storage area (each memory Mi) is a storage area for storing a bit string having a predetermined bit length, and stores “1” at a position corresponding to the acknowledgment number of the received packet. The case where it is made has been described as an example. Information according to the acknowledgment number of the received packet may be stored in the packet information storage area Mi in another manner. The memory writing means 62 selects one of the plurality of packet information storage areas, and then puts the information itself (for example, the confirmation response number itself) corresponding to the confirmation response number in the selected packet information storage area. May be stored. However, if the information to be stored is already stored in the selected packet information storage area, the information need not be stored. In this case, the
また、上記の実施形態では、受信したパケットの確認応答番号に応じた情報をパケット情報記憶領域に記憶させる場合を例にして説明したが、確認応答番号と他の情報との組み合わせに応じた情報をパケット情報記憶領域に記憶させてもよい。例えば、TCPのパケットのパケットロス頻度の推定を行う場合、パケットのヘッダに含まれる確認応答番号と、広告ウィンドウサイズと、ACKフラグの組み合わせに応じた情報をパケット情報記憶領域に記憶させてもよい。例えば、確認応答番号、広告ウィンドウサイズおよびACKフラグの組と、ビット列中のビット位置との対応関係を予め定めておき、受信したパケットの確認応答番号の値がS、広告ウィンドウサイズの値がT、ACKフラグの値がUであれば、S、T、Uの組み合わせに応じたビット位置に「1」を格納してもよい。また、S、T、Uの組み合わせのハッシュ値をハッシュ関数を用いて求め、そのハッシュ値に応じたビット位置に「1」を格納してもよい。このとき、ブルームフィルタ、スペースコードブルームフィルタ、またはマルチレゾリューションスペースコードブルームフィルタを適用してもよい。あるいは、受信したパケット毎の確認応答番号、広告ウィンドウサイズおよびACKフラグの組を、配列として記憶させてもよい。 In the above embodiment, the case where information corresponding to the acknowledgment number of the received packet is stored in the packet information storage area has been described as an example. However, information corresponding to a combination of the acknowledgment number and other information is described. May be stored in the packet information storage area. For example, when estimating the packet loss frequency of a TCP packet, information corresponding to a combination of an acknowledgment number, an advertisement window size, and an ACK flag included in the packet header may be stored in the packet information storage area . For example, a correspondence relationship between a set of an acknowledgment number, an advertisement window size and an ACK flag and a bit position in a bit string is determined in advance, and the value of the acknowledgment number of the received packet is S and the value of the advertisement window size is T If the value of the ACK flag is U, “1” may be stored in the bit position corresponding to the combination of S, T, and U. Alternatively, a hash value of a combination of S, T, and U may be obtained using a hash function, and “1” may be stored in a bit position corresponding to the hash value. At this time, a Bloom filter, a space code bloom filter, or a multi-resolution space code bloom filter may be applied. Alternatively, a set of an acknowledgment number, an advertisement window size, and an ACK flag for each received packet may be stored as an array.
この場合、パケット同士で、確認応答番号が一致していたとしても、他の情報(上記の例では広告ウィンドウサイズ、ACKフラグ)が一致していなければ、複数のパケット情報記憶領域に共通に記憶されることにならない。 In this case, even if the acknowledgment numbers match between packets, if other information (advertisement window size, ACK flag in the above example) does not match, it is stored in a plurality of packet information storage areas in common. Will not be.
また、メモリ書込手段62は、同様に、広告ウィンドウサイズ、ACKフラグ、送信アドレス、受信アドレス、送信ポート番号、受信ポート番号、プロトコルIDのいずれか一つ以上と、確認応答番号との組み合わせに応じた情報を、選択したパケット情報記憶領域に記憶させてもよい。 Similarly, the memory writing means 62 uses a combination of one or more of an advertisement window size, an ACK flag, a transmission address, a reception address, a transmission port number, a reception port number, and a protocol ID and an acknowledgment number. The corresponding information may be stored in the selected packet information storage area.
上記の実施形態では、フロー毎に、複数のパケット情報記憶領域を用いる場合を説明したが、ポート毎や、端末毎に複数のパケット情報記憶領域を用いてもよい。この場合には、そのポートを通過したフロー群全体や、端末で送受信されるパケットのフロー群全体でのパケットロスに頻度が得られる。ただし、この場合、フローが異なっていても、パケットの確認応答番号が一致する場合があり、パケットの確認応答番号と、フローを示す情報との組み合わせに応じた情報を、選択したパケット情報記憶領域に記憶させる。 In the above embodiment, the case where a plurality of packet information storage areas are used for each flow has been described. However, a plurality of packet information storage areas may be used for each port or each terminal. In this case, the frequency is obtained in the packet loss in the entire flow group that has passed through the port or in the entire flow group of packets transmitted and received by the terminal. However, in this case, even if the flows are different, the packet acknowledgment numbers may match, and information corresponding to the combination of the packet acknowledgment number and the information indicating the flow is stored in the selected packet information storage area. Remember me.
例えば、送信端末および受信端末の組み合わせ毎に通信品質を計測する場合、送信端末となる端末のアドレスおよび受信端末となる端末のアドレスの組み合わせ毎に、複数のパケット情報記憶領域を用意しておく。そして、メモリ書込手段62は、例えば、パケット中の確認応答番号、広告ウィンドウサイズ、フラグ情報、送信ポート番号、受信ポート番号、プロトコルIDの組に応じた情報をパケット情報記憶領域に記憶させる。また、例えば、送信端末毎に通信品質を計測する場合、送信端末となる端末のアドレス毎に複数のパケット情報記憶領域を用意しておく。そして、メモリ書込手段62は、例えば、パケット中の確認応答番号、広告ウィンドウサイズ、フラグ情報、送信ポート番号、受信ポート番号、プロトコルID、受信アドレスの組に応じた情報をパケット情報記憶領域に記憶させる。また、例えば、ポート毎に通信品質を計測する場合、送信ポート番号および受信ポート番号の組み合わせ毎に、複数のパケット情報記憶領域を用意しておく。そして、メモリ書込手段62は、例えば、パケット中の確認応答番号、広告ウィンドウサイズ、フラグ情報、送信ポート番号、受信ポート番号、送信アドレス、受信アドレスの組に応じた情報をパケット情報記憶領域に記憶させる。
For example, when the communication quality is measured for each combination of the transmission terminal and the reception terminal, a plurality of packet information storage areas are prepared for each combination of the address of the terminal serving as the transmission terminal and the address of the terminal serving as the reception terminal. Then, for example, the
また、上記の実施形態では、フロー識別手段61と、メモリ書込手段62と、パケット情報保持手段63と、メモリ読込手段64と、共通数算出手段65と、E2Eロス算出手段68と、観測確率算出手段67と、プロトコル特性保持手段66とが、一つの装置に備えられている場合を示したが、各手段が同一の装置に備えられていなくてもよい。例えば、パケット受信毎に処理を実行する部分と、複数のパケット情報記憶領域に記憶された情報を読み込んで計数処理を実行する部分とが別々の装置で実現されていてもよい。
In the above embodiment, the
また、図1に示す各装置21〜25にフロー識別手段61が備えられ、図1に示すサーバ31にメモリ書込手段62と、パケット情報保持手段63と、メモリ読込手段64と、共通数算出手段65と、E2Eロス算出手段68と、観測確率算出手段67と、プロトコル特性保持手段66とが備えられる構成であってもよい。この場合、各装置21〜25のフロー識別手段61は、受信したパケットのフローを識別した後、そのパケットをサーバ31に送信する。
1 is provided with a flow identification means 61. The
パケット情報保持手段63が通信ネットワーク内において分散データベースとして構成されていてもよい。通信ネットワーク内の個々のコンピュータが、一つのフローに対応する個々のメモリMiとしての役割をはたしてもよい。
The packet
また、観測確率Qは、重複度jの現象が発生した際に共通数としてカウントされる確率Ajか、重複度jが発生する確率Bjのいずれかを用いて算出されていればよい。また、第一要素(メモリMiの数)、第二要素(メモリ選択アルゴリズム)、第三要素(メモリ数閾値)、第四要素(重複度分布)以外の要素によって、確率Ajや確率Bjを算出してもよい。例えば、重複度jが発生する確率Bjとして、TCPの輻輳ウィンドウの大きさ分布や、下記の参考文献に記載された逆転度の分布を代用してもよい。 The observation probability Q may be calculated using either the probability Aj that is counted as a common number when the phenomenon of the multiplicity j occurs or the probability Bj that the multiplicity j occurs. Also, the probability Aj and the probability Bj are calculated by elements other than the first element (the number of memories Mi), the second element (memory selection algorithm), the third element (memory number threshold), and the fourth element (redundancy distribution). May be. For example, the size distribution of the TCP congestion window or the inversion degree distribution described in the following reference may be used as the probability Bj of occurrence of the overlapping degree j.
[参考文献]
山崎康広、下西英之、村瀬勉、“片方向サンプリングパケットからの双方向パケットロス率推定手法”、電子情報通信学会技術報告(CQ2006-47)、2006年9月
[References]
Yasuhiro Yamazaki, Hideyuki Shimonishi, Tsutomu Murase, “A Bidirectional Packet Loss Rate Estimation Method from Unidirectional Sampling Packets”, IEICE Technical Report (CQ2006-47), September 2006
また、上記の実施形態では、メモリ書込手段62がデータをパケット情報保持手段63に登録する際には、パケット情報保持手段63のメモリのいずれか一つを選択するとしたが、メモリ選択時に複数のメモリを選択し、選択したメモリに同じ情報を記憶させることとしてもよい。その場合には、Ajを定める際に、何個のメモリを選択して同じデータを記憶させるかという要素や、複数のメモリを選択するアルゴリズムの種類という要素等を考慮すればよい。
In the above embodiment, when the
各要素のバリエーションについて説明する。第一要素(フロー毎のメモリMi(i=1,2,・・・,n)の数)は、2以上の数であれば任意である。 Variations of each element will be described. The first element (the number of memories Mi (i = 1, 2,..., N) for each flow) is arbitrary as long as it is a number of 2 or more.
第二要素(メモリを選択するアルゴリズム)は、メモリ毎に割り当てられた確率に応じてランダムに選択する方式であってもよい。また、メモリ参照番号をフロー単位や装置単位等の何らかの単位を元にラウンドロビンで選択する方式であってもよい。また、LRU(Least Recently Used )方式、FIFO(First In First Out)方式、LIFO(Last In First Out )方式等の一般的なアルゴリズムを選択アルゴリズムに適用してもよい。 The second element (algorithm for selecting a memory) may be a method of selecting at random according to the probability assigned to each memory. Alternatively, the memory reference number may be selected by round robin based on some unit such as a flow unit or a device unit. In addition, a general algorithm such as a LRU (Least Recently Used) method, a FIFO (First In First Out) method, or a LIFO (Last In First Out) method may be applied to the selection algorithm.
第三要素(メモリ数閾値)は、2以上で第一要素の値以下の数であれば任意である。 The third element (memory number threshold value) is arbitrary as long as it is a number of 2 or more and the value of the first element or less.
第四要素は重複度であり、確認応答信号の重複度分布が既知であれば、どのような種類のTCPにも本発明を適用できる。また、本発明が適用される通信プロトコルは、SCTPであっても、UDP上に実装される新規プロトコルや、「TCP over TCP」であってもよい。また、重複度分布は、式(6)のように式で与えられる必要はなく、実験で経験的に得た分布であってもよい。 The fourth element is the redundancy, and the present invention can be applied to any kind of TCP as long as the overlap distribution of the acknowledgment signal is known. The communication protocol to which the present invention is applied may be SCTP, a new protocol implemented on UDP, or “TCP over TCP”. Further, the overlap distribution need not be given by an expression like Expression (6), and may be a distribution obtained experimentally by experiment.
また、上記の説明では、観測確率Qや確率Aj、Bjが、数式で明示的に示される場合を挙げて説明したが、Q,Aj,Bjは必ずしも数式で求めなくてもよい。例えば、第一要素から第三要素までの組み合わせに応じたAjを実験的に求めておき、第一要素から第三要素までの組み合わせとAjとの対応関係をデータベースとして記憶手段に記憶しておいてもよい。そして、観測確率算出手段67は、第一要素から第三要素までを指定してAjを検索してもよい。同様に、重複度分布を実験的に求めておき、Bjをデータベースとして記憶しておいてもよい。そして、第四要素を入力値としてデータベースを検索し、その返り値をBjとして利用してもよい。 In the above description, the case where the observation probability Q and the probabilities Aj and Bj are explicitly shown by mathematical expressions has been described. However, Q, Aj, and Bj do not necessarily have to be obtained by mathematical expressions. For example, Aj corresponding to the combination from the first element to the third element is experimentally obtained, and the correspondence between the combination from the first element to the third element and Aj is stored in the storage means as a database. May be. Then, the observation probability calculation means 67 may search for Aj by designating the first element to the third element. Similarly, the redundancy distribution may be obtained experimentally and Bj may be stored as a database. Then, the database may be searched using the fourth element as an input value, and the return value may be used as Bj.
さらに観測確率Qについても同様にデータベース化しておいてもよい。例えば、第一要素から第四要素までの要素の組み合わせに応じた観測確率Qを予め求め、データベースとして記憶手段に記憶させておき、観測確率算出手段67は、第一要素から第四要素までの各要素を指定して観測確率Qを検索してもよい。また、Aj,Bjの組み合わせに応じた観測確率Qを予め求め、データベースとして記憶手段に記憶させておき、観測確率算出手段67は、Aj,Bjを指定して観測確率Qを検索してもよい。例示したデータベースを検索する際のパラメータには、観測確率Qが依存するパラメータを用いればよく、第一要素から第四要素までの要素以外の値がパラメータに含まれていてもよい。また、検索パラメータに第一から第四までの全ての要素が入っていなくてもよい。 Further, the observation probability Q may be similarly made into a database. For example, the observation probability Q corresponding to the combination of the elements from the first element to the fourth element is obtained in advance and stored in the storage means as a database, and the observation probability calculation means 67 The observation probability Q may be searched by designating each element. Further, the observation probability Q corresponding to the combination of Aj and Bj is obtained in advance and stored in the storage means as a database, and the observation probability calculation means 67 may search for the observation probability Q by specifying Aj and Bj. . As a parameter for searching the exemplified database, a parameter on which the observation probability Q depends may be used, and values other than elements from the first element to the fourth element may be included in the parameter. Further, not all elements from the first to the fourth may be included in the search parameter.
実施形態2.
図10は、本発明のパケットロス頻度推定システムの第2の実施形態を示すブロック図である。図10では、図1に示す装置21のブロック図として図示しているが、図1における各装置21〜25は、同様の構成である。第1の実施形態と同様の構成要素については、図2と同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 10 is a block diagram showing a second embodiment of the packet loss frequency estimation system of the present invention. 10 is illustrated as a block diagram of the
本実施形態のパケットロス頻度推定システムは、情報登録手段71aと、集計処理手段72aとを備える。情報登録手段71aは、フロー識別手段61と、メモリ書込手段62と、パケット情報保持手段63と、パケットサンプリング手段81とを備える。集計処理手段72aは、メモリ読込手段64と、共通数算出手段65と、プロトコル特性保持手段66と、観測確率算出手段67aと、E2Eロス算出手段68とを備える。フロー識別手段61、メモリ書込手段62、パケット情報保持手段63、メモリ読込手段64、共通数算出手段65、プロトコル特性保持手段66、E2Eロス算出手段68は、第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。
The packet loss frequency estimation system of this embodiment includes information registration means 71a and totalization processing means 72a. The
パケットサンプリング手段81は、パケット情報保持手段63に情報を記憶させるための処理対象となるパケット数(観測対象とするパケットの数)を、サンプリングによって減少させる。すなわち、パケットサンプリング手段81は、パケットロス頻度推定システムが受信したパケット群から一部のパケットを抽出する。サンプリング処理によって抽出されたパケットに対して、本発明の処理を行う。
The
パケットサンプリング手段81は、例えば、パケットの入力毎に乱数を生成し、予め定められたサンプリング確率と比較して、サンプリング確率≧乱数であればそのパケットを観測することとし、サンプリング確率<乱数であればそのパケットを観測しないこととすればよい。このサンプリング方式を、ランダムサンプリングと記す。サンプリング確率は0より大きく1以下であり、乱数もこの範囲で発生させればよい。また、N個にM個の割合でパケットを観測対象として取得するサンプリング方式、N個毎にパケットを観測対象として取得するシステマティックサンプリング方式等の一般的なサンプリング方式が適用されていてもよい。
For example, the
パケットサンプリング手段81は、例えば、他の装置から受信したパケット群からパケットをサンプリングして、そのパケットをフロー識別手段61に渡してフロー判定以後の処理を実行させる。ただし、パケットサンプリングを他のタイミングで実行してもよい。例えば、フロー識別手段61による処理の後や、メモリ書込手段62がパケット情報保持手段63に記録する直前に、パケットサンプリング手段81がパケットサンプリングを実行してもよい。いずれのタイミングであっても、観測対象とするパケットを大幅に削減して、処理コストを低減する効果が得られる。
For example, the
また、集計処理手段72では、共通数算出手段65が共通数Cを得る。そして、E2Eロス算出手段68は、観測確率算出手段67aが算出した観測確率Qiで共通数Cを除算することで、E2Eロス数Xi(i=1,2,・・・,h)を推定する。この動作は、第1の実施形態と同様である。 In the total processing means 72, the common number calculation means 65 obtains the common number C. Then, the E2E loss calculation means 68 estimates the E2E loss number Xi (i = 1, 2,..., H) by dividing the common number C by the observation probability Qi calculated by the observation probability calculation means 67a. . This operation is the same as in the first embodiment.
観測確率算出手段67aは、観測環境を元に、観測確率Qiを算出する。ただし、第2の実施形態ではパケットサンプリングを行うので、観測環境は、第一から第六までの各要素によって決まる。 The observation probability calculation means 67a calculates the observation probability Qi based on the observation environment. However, since packet sampling is performed in the second embodiment, the observation environment is determined by each element from the first to the sixth.
第2の実施形態における第一要素、第二要素および第三要素は、第1の実施形態と同じであり、説明を省略する。 The first element, the second element, and the third element in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
第四要素は、重複度分布である。重複度分布はパケットロスが発生した際に、どのくらいの確率/頻度で何個同じ確認応答番号が連続するかを示す分布である。また、同じ確認応答番号が発生した数を重複度と定義する。この重複度分布は、サンプリングを行わない場合の重複分布であり、第1の実施形態と同様である。 The fourth element is a multiplicity distribution. The redundancy distribution is a distribution indicating how many probability / frequency the same acknowledgment numbers continue when packet loss occurs. The number of occurrences of the same confirmation response number is defined as the degree of duplication. This overlap distribution is an overlap distribution when sampling is not performed, and is the same as in the first embodiment.
第五要素は、パケットサンプリング手段81でのパケットのサンプリングパタン(サンプリング方式)である。例えば、第五要素(サンプリングパタン)として、ランダムサンプリングやシステマティックサンプリング等、一般的なサンプリング計測技術で用いられているサンプリング規則を適用可能である。 The fifth element is a packet sampling pattern (sampling method) in the packet sampling means 81. For example, as the fifth element (sampling pattern), a sampling rule used in a general sampling measurement technique such as random sampling or systematic sampling can be applied.
第六要素は、パケットサンプリング手段81でのサンプリング確率である。サンプリング確率をsとすると、0<s≦1の範囲の値を許容する。 The sixth element is the sampling probability in the packet sampling means 81. If the sampling probability is s, values in the range of 0 <s ≦ 1 are allowed.
この六要素の中で、第一要素から第三要素までは、重複度がjの現象が発生した際に、どの程度の確率で共通数としてカウントされるかを決定する要素である。第四要素から第六要素は、重複度jがどのくらいの確率で発生するかを決定する要素である。第1の実施形態と同様に、重複度jの現象が発生した際に共通数としてカウントされる確率をAjと記し、重複度jが発生する確率をBjとする。観測確率Qiは、第1の実施形態で示した式(3)で計算される。 Among these six elements, the first element to the third element are elements that determine how much probability is counted as a common number when a phenomenon having a multiplicity of j occurs. The fourth to sixth elements are elements that determine the probability of occurrence of the redundancy j. As in the first embodiment, the probability of counting as a common number when the phenomenon of the multiplicity j occurs is denoted as Aj, and the probability of occurrence of the multiplicity j is denoted as Bj. The observation probability Qi is calculated by the equation (3) shown in the first embodiment.
確率Ajについては、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。確率Bjは、第四要素、第五要素および第六要素により決定される。観測確率算出手段67aは、第四要素をプロトコル特性保持手段66から取得すればよい。また、パケットサンプリング手段81が第五要素(サンプリングパタンの種類)および第六要素(サンプリング確率)を保持しておき、観測確率算出手段67aは、パケットサンプリング手段81から第五要素および第六要素を取得すればよい。
Since the probability Aj is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted. The probability Bj is determined by the fourth element, the fifth element, and the sixth element. The observation
パケットサンプリングを行わない場合、あるいはサンプリング確率が1の場合には、第四要素により得た重複度分布を適用可能であるが、パケットサンプリングを行うことにより、重複度の分布が変化する。観測確率算出手段67aは、第五要素と第六要素を用いて、サンプリングによって変化した重複度分布を予測して、確率Bjを求める。Bj導出の例を示す。 When packet sampling is not performed, or when the sampling probability is 1, the redundancy distribution obtained by the fourth element can be applied. However, when packet sampling is performed, the redundancy distribution changes. The observation probability calculating means 67a uses the fifth element and the sixth element to predict the redundancy distribution that has changed due to the sampling, and obtains the probability Bj. An example of Bj derivation is shown.
例えば、第四要素として、UDPにおいて一度パケットロスが発生すれば10個同じ確認応答信号を返答することとしたプロトコルが定められているとする。また、第五要素がランダムサンプリング方式であり、第六要素がサンプリング確率sであるとする。この場合、重複度jが発生する確率は、式(8)のように表される。 For example, as a fourth element, it is assumed that a protocol is defined in which ten identical acknowledgment signals are returned once a packet loss occurs in UDP. Further, it is assumed that the fifth element is a random sampling method and the sixth element is a sampling probability s. In this case, the probability that the degree of overlap j occurs is expressed as in Expression (8).
Bj=10Cj×sj×(1−s)(10−j) 式(8) Bj = 10 C j × s j × (1-s) (10-j) (8)
ただし、式(8)は、j≦10で成立し、j>11ではBj=0である。 However, Expression (8) is satisfied when j ≦ 10, and when j> 11, Bj = 0.
また、例えば、第四要素として、UDPにおいて一度パケットロスが発生すれば10個同じ確認応答信号を返答することとしたプロトコルが定められているとする。第五要素として、フロー毎のシステマティックサンプリング(各フローにおいて所定個毎にパケットを抽出する方式)が定められ、第六要素としてサンプリング確率「1/8」が定められているとする。この場合、Bj=1=1,Bj≠1=0である。すなわち、j=1ならばBj=1であり、j≠1ならばBj=0である。 Further, for example, as a fourth element, it is assumed that a protocol is defined in which 10 identical acknowledgment signals are returned once a packet loss occurs in UDP. It is assumed that systematic sampling for each flow (method of extracting packets for each predetermined flow in each flow) is defined as the fifth element, and sampling probability “1/8” is defined as the sixth element. In this case, B j = 1 = 1 and B j ≠ 1 = 0. That is, if j = 1, Bj = 1, and if j ≠ 1, Bj = 0.
また、第四要素として、第三例として、第四要素として、TCP Reno/NewReno が定められ、第五要素がランダムサンプリング方式であり、第六要素がサンプリング確率sであるとする。この場合、確率Bjは、以下の式(9)で近似することができる。 As a fourth example, TCP Reno / NewReno is defined as the fourth element as the fourth example, the fifth element is a random sampling method, and the sixth element is the sampling probability s. In this case, the probability Bj can be approximated by the following equation (9).
式(9)において、bは、TCPのdelayed ACK のパラメータであり、一般的に2である。この場合のサンプリング前後の重複度分布の変化の例を図11に示す。図11ではパケットロス率1%の際のサンプリング確率1の重複度分布とサンプリング確率0.25の重複度分布を示したものである。 In Expression (9), b is a parameter of TCP delayed ACK and is generally 2. FIG. 11 shows an example of change in the degree of overlap distribution before and after sampling in this case. FIG. 11 shows a redundancy distribution with a sampling probability of 1 and a redundancy distribution with a sampling probability of 0.25 when the packet loss rate is 1%.
この式(9)では、パケットロス率pを求めるために、ネットワーク状況(パケットロス率p)が必要となっているが、途中の計算過程は第一の実施例と同様に行えばよい。すなわち、観測確率算出手段67aが仮のパケットロス率を設定してBjを計算して、さらにQiを計算し、E2Eロス算出手段68がそのQiと共通数からXiを計算する。この結果得られるXiを用いて、観測確率算出手段67がp=X/HTの計算によりpを求めて再度B(j+1)を計算する。この反復計算を行えばよい。 In this equation (9), the network status (packet loss rate p) is required to obtain the packet loss rate p, but the intermediate calculation process may be performed in the same manner as in the first embodiment. That is, the observation probability calculation means 67a sets a temporary packet loss rate, calculates Bj, further calculates Qi, and the E2E loss calculation means 68 calculates Xi from the Qi and the common number. Using the Xi obtained as a result, the observation probability calculation means 67 calculates p by calculating p = X / HT and calculates B (j + 1) again. This iterative calculation may be performed.
このように計算すれば、第四要素が正規分布、ポアソン分布、指数分布等の一般的な分布に従って発生したとしても、第五要素と第六要素を考慮することにより、サンプリング後の重複ACK分布を得ることができる。 By calculating in this way, even if the fourth element occurs according to the general distribution such as normal distribution, Poisson distribution, exponential distribution, etc., the duplicate ACK distribution after sampling is taken into account by taking the fifth element and the sixth element into consideration. Can be obtained.
ここでは、プロトコル特性保持手段66にはパケットサンプリングを行わない場合の重複度分布(第四要素)のデータが格納されているとして説明を行ったが、パケットサンプリングによって変化した重複度分布そのものが入っていてもよい。この場合は、パケットサンプリング手段81からプロトコル特性保持手段66にサンプリングパタンとサンプリング確率の情報が伝達されて、プロトコル特性保持手段66がその情報に応じて、観測確率算出手段67aに返す重複度分布を変更する構成であってもよい。また、観測確率算出手段67aが第四要素をプロトコル特性保持手段66に問い合わせに行く際に、サンプリングパタンとサンプリング確率も入力情報に含め、プロトコル特性保持手段66はその条件に一致する重複度分布を回答する構成であってもよい。
Here, the description has been made assuming that the protocol
Aj,Bjを求めた後、観測確率算出手段67aは、そのAj,Bjを用いて第1の実施形態と同様に観測確率Qiを計算すればよい。 After obtaining Aj and Bj, the observation probability calculating means 67a may calculate the observation probability Qi using the Aj and Bj as in the first embodiment.
E2Eロス算出手段68と観測確率算出手段67aがE2Eロス数と観測確率の算出を反復することで、エンドツーエンドのパケットロス頻度を計算することがで可能となる。 The E2E loss calculation means 68 and the observation probability calculation means 67a repeat the calculation of the number of E2E losses and the observation probability, thereby making it possible to calculate the end-to-end packet loss frequency.
本実施形態において、パケットサンプリング手段81、フロー識別手段61、メモリ書込手段62、メモリ読込手段64、共通数算出手段65、観測確率算出手段67a、プロトコル特性保持手段66、およびE2Eロス算出手段68は、例えば、プログラム(パケットロス頻度推定プログラム)に従って動作するCPUによって実現される。パケットロス頻度推定システムが備える記憶装置にプログラムが記憶され、パケットロス頻度推定システムのCPUがそのプログラムを読み込み、パケットサンプリング手段81、フロー識別手段61、メモリ書込手段62、メモリ読込手段64、共通数算出手段65、観測確率算出手段67a、プロトコル特性保持手段66、およびE2Eロス算出手段68として動作すればよい。プロトコル特性保持手段66は、Bjの値をデータベースとして記憶する記憶装置であってもよい。また、各手段がそれぞれ専用の回路として実現されていてもよい。
In this embodiment, packet sampling means 81, flow identification means 61, memory writing means 62, memory reading means 64, common number calculating means 65, observation probability calculating means 67a, protocol characteristic holding means 66, and E2E loss calculating means 68 Is realized by a CPU that operates according to a program (packet loss frequency estimation program), for example. A program is stored in a storage device included in the packet loss frequency estimation system, and the CPU of the packet loss frequency estimation system reads the program, and packet sampling means 81, flow identification means 61, memory writing means 62, memory reading means 64, common The
次に、動作について説明する。
図12は、情報登録手段71aの処理経過の例を示すフローチャートである。パケットロス頻度推定システムは端末間で送受信されるパケットを受信すると、そのパケットを次のノードに転送する。また、受信したパケットに関して、以下の処理を実行する。
Next, the operation will be described.
FIG. 12 is a flowchart showing an example of processing progress of the
パケットサンプリング手段81は、外部の装置(他のノード)から受信したパケットの間引きを行う。すなわち、パケットサンプリングを行い、観測対象とするパケットを抽出する(ステップA0)。一般的なサンプリング方式を適用可能である。続いて、サンプリングされたパケットについて、フロー識別手段61がフローを識別する(ステップA1)。そして、メモリ書込手段62は、受信したパケットのフローに対応する複数のメモリの中から一つのメモリを選択し(ステップA2)、そのメモリに、パケットの確認応答番号に応じた情報を記憶させる(ステップA3)。ステップA1〜A3の処理は、第1の実施形態と同様である。
The
図12では、フロー識別の前にパケットサンプリング(ステップA0)を行う場合を示したが、パケットサンプリングは、ステップA3の実行前であれば、他のタイミングで実行してもよい。 Although FIG. 12 shows the case where packet sampling (step A0) is performed before flow identification, packet sampling may be performed at other timings as long as it is before execution of step A3.
図13は、集計処理手段72aの処理経過の例を示すフローチャートである。ここでは、定期的に図13に示す処理を実行する場合を例にして説明する。メモリ読込手段64および共通数算出手段65、E2Eロス算出手段68、観測確率算出手段67aは、以下の処理をフロー毎に行う。
FIG. 13 is a flowchart showing an example of processing progress of the totalization processing means 72a. Here, a case where the processing shown in FIG. 13 is periodically executed will be described as an example. The
共通数算出までの処理(ステップB1,B2)は第1の実施形態と同様である。ステップB2の後、観測確率算出手段67aは、観測環境を元に観測確率Qiを算出する(ステップB3’)。第2の実施形態では第一から第六までの要素により観測環境が決まる。第一要素は、パケット情報保持手段63の中に存在するフロー毎のメモリMi(i=1,2,・・・,n)の数である。第二要素は、メモリ書込手段26が一つのフローに対応する複数のメモリの中からどのメモリに書き込みを行うかを選択するアルゴリズムである。第三要素は、メモリ数閾値である。第四要素は重複度分布である。第五要素は、サンプリングパタンである。第六要素はサンプリング確率である。観測確率算出手段67aは、第一要素から第三要素により確率Ajを求め、第四要素から第六要素により確率Bjを求める。そして、式(3)の計算を行って観測確率Qiを算出する。このステップB3’の動作については、図14を用いて後述する。第四要素から第六要素により反復計算が必要になる場合には、最初にステップB3’に移行したときに、Q1=1等のようにQ1を設定すればよい。このQ1の値は、0<Q1≦1であれば任意である。
Processing up to the calculation of the common number (steps B1 and B2) is the same as that in the first embodiment. After step B2, the observation probability calculation means 67a calculates the observation probability Qi based on the observation environment (step B3 '). In the second embodiment, the observation environment is determined by the first to sixth elements. The first element is the number of memories Mi (i = 1, 2,..., N) for each flow existing in the packet
ステップB3’後のステップB4,B5は第1の実施形態と同様である。パケットロス頻度推定システムは、パケットロス頻度がステップB5で確定したならば、そのパケットロス頻度(収束時のXi)を、例えば、図1に示すサーバ31に送信してもよい。そして、サーバ31が各パケットロス頻度推定システムから受信したパケットロス頻度を記憶しておいてもよい。
Steps B4 and B5 after step B3 'are the same as in the first embodiment. If the packet loss frequency is determined in step B5, the packet loss frequency estimation system may transmit the packet loss frequency (Xi at the time of convergence) to, for example, the
図14は、観測確率算出手段67aによるステップB3’の処理経過の例を示すフローチャートである。観測確率算出手段67aは、第一要素から第三要素までを読み込み、確率Ajを計算する(ステップC1〜C4)。このステップC1〜C4は、第1の実施形態と同様である。 FIG. 14 is a flowchart showing an example of the processing progress of step B3 'by the observation probability calculating means 67a. The observation probability calculation means 67a reads the first element to the third element and calculates the probability Aj (steps C1 to C4). Steps C1 to C4 are the same as those in the first embodiment.
次に、観測確率算出手段67aは、プロトコル特性保持手段66からフローのプロトコルに一致する重複度分布を取得する(ステップC11)。さらに、パケットサンプリング手段81から、パケットサンプリングパタン(第五要素)と、サンプリング確率(第六要素)を取得する(ステップC12,C13)。そして、観測確率算出手段67aは、第四から第六までの各要素に応じたBj(重複度jが発生する確率)を算出する(ステップC14)。続いて、観測確率算出手段67aは、算出したAj,Bjを用いて、例えば式(3)の計算を行い観測確率Qiを計算する(ステップC6)。このとき、式(7)等の近似式を用いてQiを計算してもよい。ステップC6は、第1の実施形態と同様である。
Next, the observation
本発明によれば、観測確率をもとに共通数算出手段65で得られた共通数に対して観測確率算出手段67aで確率補正を行っているので、共通数とパケットロス頻度との相関が1に一致していない場合でも、パケットロス頻度の推定精度を向上させることができる。また、観測確率をもとに共通数算出手段65で得られた共通数に対して観測確率算出手段67aで確率補正を行っているので、パケットサンプリング手段81により観測パケットを間引いた場合でも、パケットロス頻度の推定精度を維持することが可能である。また、パケットサンプリング手段81により観測パケットを間引くことができるので、情報登録手段71aにおけるパケットサンプリング処理以降の処理コストを低くすることができる。また、メモリを増やすことと同様の効果を得られる。例えば、1フロー当たりのメモリ数を倍にする効果と、サンプリング確率0.5としてパケットサンプリングを行う場合の効果は同じである。
According to the present invention, since the probability correction is performed by the observation
第1の実施形態で示した種々の変形例を第2の実施形態に適用してもよい。 Various modifications shown in the first embodiment may be applied to the second embodiment.
第1の実施形態および第2の実施形態において、パケットロス頻度推定システムは、推定したパケットロスの回数からパケットのロス率を計算してもよい。例えば、パケットロス頻度推定システムは、スループットを算出して、スループットをパケットロス数で除算して、パケットロス率を計算する手段を備えていてもよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the packet loss frequency estimation system may calculate the packet loss rate from the estimated number of packet losses. For example, the packet loss frequency estimation system may include means for calculating a packet loss rate by calculating a throughput and dividing the throughput by the number of packet losses.
第2の実施形態において、300秒間におけるTCPの送信パケットを計測した場合のシミュレーション結果を実施例として説明する。通信端末間において1%のパケットロスを発生させた。また、通信の終端の端末で計測した結果、112679個のパケットが送受信され、1154回のパケットロスが発生した。 In the second embodiment, a simulation result when a TCP transmission packet for 300 seconds is measured will be described as an example. 1% packet loss occurred between communication terminals. Further, as a result of measurement at the terminal at the end of communication, 112679 packets were transmitted and received, and 1154 packet losses occurred.
観測環境を定める各要素は以下の通りであるとする。第一要素(メモリ数)は2であり、第二要素は、各メモリを均等な確率でランダムに選択する選択アルゴリズムであり、第三要素(メモリ数閾値)は2であるとする。第四要素はTCP Reno/NewReno であり、第5要素はランダムサンプリングであり、第六要素(サンプリング確率)は0.25であるとする。この場合、Ajは、式(4)により計算でき、Bjは、式(9)により計算できる。また、パケットロス頻度Xの収束判定条件として以下の式(10)を用いる。 Each element that determines the observation environment is as follows. The first element (number of memories) is 2, the second element is a selection algorithm that randomly selects each memory with equal probability, and the third element (memory number threshold) is 2. The fourth element is TCP Reno / NewReno, the fifth element is random sampling, and the sixth element (sampling probability) is 0.25. In this case, Aj can be calculated by equation (4), and Bj can be calculated by equation (9). Further, the following expression (10) is used as a condition for determining the convergence of the packet loss frequency X.
Y=Xi−X(i−1)<1 式(10) Y = Xi-X (i-1) <1 Formula (10)
すなわち、ステップB4(図13参照)で新たに計算したXiと、前回のステップB4で計算したX(i−1)との差が1未満となったときに、Xiが収束したと判定し、その差が1以上であればステップB3’〜B5の処理を繰り返すものとする。 That is, when the difference between Xi newly calculated in step B4 (see FIG. 13) and X (i−1) calculated in the previous step B4 is less than 1, it is determined that Xi has converged, If the difference is 1 or more, the processes in steps B3 ′ to B5 are repeated.
この環境において、ネットワークの途中の装置25(図1参照)で対象フローのパケットロスを推定する計算過程を示す。パケットロス頻度推定システムでは、スループットとして112677個のパケットが通信され、共通数算出手段65では共通数Cとしては625個を計測することができる。 In this environment, the calculation process of estimating the packet loss of the target flow by the device 25 (see FIG. 1) in the middle of the network is shown. In the packet loss frequency estimation system, 11,677 packets are communicated as throughput, and the common number calculation means 65 can measure 625 as the common number C.
観測確率算出手段67aで推定を行わず、共通数Cそのものをパケットロス頻度とした場合には、推定精度としては約0.5(=625/1154)程度しか達成することができず、正確な値を知ることができない。 When the observation probability calculation means 67a does not perform the estimation and the common number C itself is the packet loss frequency, the estimation accuracy can be achieved only about 0.5 (= 625/1154), and accurate. I can't know the value.
観測確率算出手段67aが処理を行う場合、重複度jの現象が発生した際に共通数としてカウントされる確率Ajとして、図6に示すN=2のときの確率をAjとして用いる。また、観測確率算出手段67aは、重複度jが発生する確率Bjを、式(9)の計算により求める。
When the observation probability calculation means 67a performs processing, the probability when N = 2 shown in FIG. 6 is used as Aj as the probability Aj counted as a common number when the phenomenon of the multiplicity j occurs. Further, the observation
Q1=1とした場合、最初にステップB4に移行した時に、E2Eロス算出手段68は、X1=625/1=625を計算し、観測確率算出手段67がこの値からパケットロス率pに変換する。この場合には、p=625/112677=0.0055468を得る。観測確率算出手段67aは、このパケットロス率pを用いて、以下の式(11)のようにQ2を計算する。
When Q1 = 1, the E2E
次に、ステップB4に移行したとき、E2Eロス算出手段68は、X2=625/0.733=852.954を計算する。このとき、Y=227.954であり、計算を続行する。観測確率算出手段67は、X2をパケットロス率pに変換する。この場合には、p=852.954/112677=0.0075698を得る。観測確率算出手段67aは、このパケットロス率pを用いて、以下の式(12)のようにQ3を計算する。
Next, when the process proceeds to step B4, the E2E loss calculating means 68 calculates X2 = 625 / 0.733 = 0852.954. At this time, Y = 227.954, and the calculation is continued. The observation probability calculation means 67 converts X2 into a packet loss rate p. In this case, p = 852.954 / 112677 = 0.0075698 is obtained. The observation
次に、ステップB4に移行したとき、E2Eロス算出手段68は、X3=625/0.656=952.743を計算する。このとき、Y=99.789であり、計算を続行する。観測確率算出手段67は、X3をパケットロス率pに変換する。この場合には、p=952.743/112677=0.0084555を得る。観測確率算出手段67aは、このパケットロス率pを用いて、以下の式(13)のようにQ4を計算する。 Next, when the process proceeds to step B4, the E2E loss calculating means 68 calculates X3 = 625 / 0.656 = 952.743. At this time, Y = 99.789, and the calculation is continued. The observation probability calculation means 67 converts X3 into a packet loss rate p. In this case, p = 952.743 / 112677 = 0.0084555 is obtained. The observation probability calculation means 67a calculates Q4 using the packet loss rate p as shown in the following formula (13).
次に、ステップB4に移行したとき、E2Eロス算出手段68は、X4=625/0.627=996.810を計算する。このとき、Y=44.067であり、計算を続行する。観測確率算出手段67は、X4をパケットロス率pに変換する。この場合には、p=996.810/112677=0.0088466を得る。観測確率算出手段67aは、このパケットロス率pを用いて、以下の式(14)のようにQ5を計算する。 Next, when the process proceeds to step B4, the E2E loss calculation means 68 calculates X4 = 625 / 0.627 = 996.810. At this time, Y = 44.067, and the calculation is continued. The observation probability calculation means 67 converts X4 into a packet loss rate p. In this case, p = 996.810 / 112777 = 0.0088466 is obtained. The observation probability calculation means 67a calculates Q5 as shown in the following formula (14) using the packet loss rate p.
次に、ステップB4に移行したとき、E2Eロス算出手段68は、X5=625/0.615=1016.260を計算する。このとき、Y=19.45であり、計算を続行する。観測確率算出手段67は、X5をパケットロス率pに変換する。この場合には、p=1016.260/112677=0.0090192を得る。観測確率算出手段67aは、このパケットロス率pを用いて、以下の式(15)のようにQ6を計算する。
Next, when the process proceeds to step B4, the E2E
次に、ステップB4に移行したとき、E2Eロス算出手段68は、X6=625/0.610=1024.590を計算する。このとき、Y=8.33であり、計算を続行する。観測確率算出手段67は、X6をパケットロス率pに変換する。この場合には、p=1024.590/112677=0.0090931を得る。観測確率算出手段67aは、このパケットロス率pを用いて、以下の式(16)のようにQ7を計算する。 Next, when the process proceeds to step B4, the E2E loss calculating means 68 calculates X6 = 625 / 0.610 = 1024.590. At this time, Y = 8.33 and the calculation is continued. The observation probability calculation means 67 converts X6 into a packet loss rate p. In this case, p = 1024.590 / 112677 = 0.0090931 is obtained. The observation probability calculation means 67a calculates Q7 using the packet loss rate p as shown in the following equation (16).
次に、ステップB4に移行したとき、E2Eロス算出手段68は、X7=625/0.608=1027.960を計算する。このとき、Y=3.37であり、計算を続行する。観測確率算出手段67は、X7をパケットロス率pに変換する。この場合には、p=1027.960/112677=0.009123を得る。観測確率算出手段67aは、このパケットロス率pを用いて、以下の式(17)のようにQ8を計算する。 Next, when the process proceeds to step B4, the E2E loss calculating means 68 calculates X7 = 625 / 0.608 = 10272760. At this time, Y = 3.37, and the calculation is continued. The observation probability calculation means 67 converts X7 into a packet loss rate p. In this case, p = 1027.960 / 112777 = 0.009123 is obtained. The observation probability calculation means 67a calculates Q8 using the packet loss rate p as shown in the following equation (17).
次に、ステップB4に移行したとき、E2Eロス算出手段68は、X8=625/0.607=1029.654を計算する。このとき、Y=1.694であり、計算を続行する。観測確率算出手段67は、X8をパケットロス率pに変換する。この場合には、p=1029.654/112677=0.009138を得る。観測確率算出手段67aは、このパケットロス率pを用いて、以下の式(18)のようにQ9を計算する。 Next, when the process proceeds to step B4, the E2E loss calculation means 68 calculates X8 = 625 / 0.607 = 1029.654. At this time, Y = 1.694, and the calculation is continued. The observation probability calculation means 67 converts X8 into a packet loss rate p. In this case, p = 1029.654 / 112677 = 0.009138 is obtained. The observation probability calculation means 67a calculates Q9 as shown in the following equation (18) using the packet loss rate p.
次に、ステップB4に移行したとき、E2Eロス算出手段68は、X9=625/0.607=1029.654を計算する。このとき、Y=0となり、Xの値が収束していると判定し、X9をXの確定値とする。このときのパケットロス頻度の推定精度は、1029/1154=0.9となっている。よって、観測確率算出手段67aを用いない場合の推定精度(0.5)から向上していることがわかる Next, when the process proceeds to step B4, the E2E loss calculating means 68 calculates X9 = 625 / 0.607 = 1029.654. At this time, Y = 0, it is determined that the value of X has converged, and X9 is set as a definite value of X. The estimation accuracy of the packet loss frequency at this time is 1029/1154 = 0.9. Therefore, it is understood that the estimation accuracy (0.5) is improved when the observation probability calculation means 67a is not used.
通信環境として上記以外を設定した場合に、本観測環境で得られる推定精度について調査した結果を図15に示す。図15に示す二段フィルタは、共通数算出手段65で得た共通数Cをそのままパケットロス頻度として仮定した場合であり、二段フィルタ+補正は、共通数算出手段65で得た共通数Cをもとに、観測確率算出手段67aで確率補正を行った場合である。通信環境が変化しても、正しい値を推定できることが分かる。 FIG. 15 shows the result of investigating the estimation accuracy obtained in this observation environment when a communication environment other than the above is set. The two-stage filter shown in FIG. 15 is a case where the common number C obtained by the common number calculating means 65 is assumed as the packet loss frequency as it is, and the two-stage filter + correction is the common number C obtained by the common number calculating means 65. This is a case where probability correction is performed by the observation probability calculation means 67a. It can be seen that the correct value can be estimated even if the communication environment changes.
次に、本発明の最小構成を説明する。図16は、本発明の最小構成を示すブロック図である。本発明のパケットロス頻度推定システムは、観測確率算出手段95と、推定手段96とを備える。 Next, the minimum configuration of the present invention will be described. FIG. 16 is a block diagram showing the minimum configuration of the present invention. The packet loss frequency estimation system of the present invention includes observation probability calculation means 95 and estimation means 96.
観測確率算出手段95(例えば観測確率算出手段67,67a)は、発生したパケットロス数のうち、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶するパケット情報記憶領域(例えばメモリMi)に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果(例えば共通数C)に反映されるパケットロス数の割合である観測確率を、パケット情報記憶領域に情報を記憶させる態様(例えば、第一要素、第二要素、第三要素、第四要素等)に応じて算出する。 The observation probability calculation means 95 (for example, the observation probability calculation means 67, 67a) is a packet information storage area for storing information corresponding to the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet among the number of packet losses that have occurred ( For example, information is stored in the packet information storage area as an observation probability, which is a ratio of the number of packet losses reflected in a predetermined counting result (for example, the common number C) counted based on information stored in the memory Mi) (For example, the first element, the second element, the third element, the fourth element, etc.)
推定手段96(例えばE2Eロス算出手段68)は、パケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果と、観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する。 The estimation unit 96 (for example, the E2E loss calculation unit 68) estimates the number of packet loss actually generated from a predetermined count result counted based on information stored in the packet information storage area and the observation probability.
そのような構成により、パケットロスの頻度を低い処理コストで推定することができる。 With such a configuration, the frequency of packet loss can be estimated at a low processing cost.
また、上記の実施形態には、観測確率算出手段95が、発生したパケットロス数のうち、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に重複が生じた回数の計数結果(例えば共通数)に反映されるパケットロス数の割合である観測確率を算出する構成が開示されている。 In the above-described embodiment, the observation probability calculation means 95 counts the number of times of occurrence of duplication in the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet among the number of generated packet losses (for example, the common number ) Discloses a configuration for calculating an observation probability which is a ratio of the number of packet losses reflected.
また、上記の実施形態には、観測確率算出手段95が、パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布に基づいて観測確率を算出する構成が開示されている。 Further, in the above embodiment, the observation probability calculation means 95 calculates the observation probability based on the probability distribution of the probability that the duplicate phenomenon of the field value including at least the acknowledgment number in the packet occurs when the packet loss occurs. The structure to perform is disclosed.
また、上記の実施形態には、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶するパケット情報記憶領域を複数有するパケット情報記憶手段(例えばパケット情報保持手段63)と、パケット受信時に、複数のパケット情報記憶領域のうちの一つ以上を選択し、選択したパケット情報記憶領域に、受信したパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させるパケット情報登録手段(例えばメモリ書込手段62)と、予め定められた数以上のパケット情報記憶領域に共通に記憶されている情報の数を計数する計数手段(例えば共通数算出手段65)とを備え、推定手段96が、所定の計数結果として計数手段による計数結果を用い、計数手段による計数結果と、観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する構成が開示されている。 In the above embodiment, the packet information storage means (for example, the packet information holding means 63) having a plurality of packet information storage areas for storing information corresponding to the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet; A packet that, when receiving a packet, selects one or more of a plurality of packet information storage areas and stores in the selected packet information storage area information corresponding to a field value including at least an acknowledgment number in the received packet. Information registration means (for example, memory writing means 62) and counting means (for example, common number calculation means 65) for counting the number of pieces of information stored in common in a predetermined number or more of packet information storage areas are provided. The estimation means 96 uses the count result by the count means as the predetermined count result, and the actual count is obtained from the count result by the count means and the observation probability. Configured to estimate discloses a number of packet losses that have occurred.
また、上記の実施形態には、観測確率算出手段95が、パケット情報記憶領域の数と、パケット情報登録手段がパケット情報記憶領域を選択する選択アルゴリズムと、何個以上のパケット情報記憶領域に記憶された情報が計数手段による計数対象となるかを表すパケット情報記憶領域閾値(例えばメモリ数閾値)と、パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布とに基づいて、観測確率を算出する構成が開示されている。 In the above embodiment, the observation probability calculation means 95 stores the number of packet information storage areas, the selection algorithm for the packet information registration means to select the packet information storage areas, and the number of packet information storage areas. A packet information storage area threshold value (for example, a memory number threshold value) that indicates whether the received information is to be counted by the counting means, and a duplicated value of a field value including at least an acknowledgment number in the packet occurs when a packet loss occurs A configuration for calculating the observation probability based on the probability distribution of the probability is disclosed.
また、上記の実施形態には、受信したパケットのうち一部のパケットを抽出するサンプリング手段(例えばパケットサンプリング手段81)を備え、パケット情報登録手段が、選択したパケット情報記憶領域に、抽出されたパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させる構成が開示されている。 Further, the above embodiment includes sampling means (for example, packet sampling means 81) for extracting a part of the received packets, and the packet information registration means is extracted in the selected packet information storage area. A configuration for storing information corresponding to the value of a field including at least an acknowledgment number in a packet is disclosed.
また、上記の実施形態には、観測確率算出手段95が、パケット情報記憶領域の数と、パケット情報登録手段がパケット情報記憶領域を選択する選択アルゴリズムと、何個以上のパケット情報記憶領域に記憶された情報が計数手段による計数対象となるかを表すパケット情報記憶領域閾値と、パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布と、サンプリング手段がパケットを抽出するサンプリングアルゴリズムと、パケットがサンプリング手段に抽出される確率とに基づいて、観測確率を算出する構成が開示されている。 In the above embodiment, the observation probability calculation means 95 stores the number of packet information storage areas, the selection algorithm for the packet information registration means to select the packet information storage areas, and the number of packet information storage areas. A packet information storage area threshold value indicating whether or not the received information is to be counted by the counting means, and a probability distribution of a probability that a duplicate phenomenon of a field value including at least an acknowledgment number in the packet occurs when a packet loss occurs, A configuration is disclosed in which an observation probability is calculated based on a sampling algorithm in which a sampling unit extracts a packet and a probability that the packet is extracted in the sampling unit.
また、上記の実施形態には、観測確率算出手段95が、パケット情報登録手段によるパケット情報記憶領域の選択数に基づいて観測確率を算出する構成が開示されている。
Further, the above embodiment discloses a configuration in which the observation
また、上記の実施形態には、パケット内の送信アドレス、受信アドレス、送信ポート番号、受信ポート番号、プロトコルID、パケットロス頻度推定システムのポートの番号のうちの少なくとも一部の項目の組み合わせからパケットをグループに分類する分類手段(例えばフロー識別手段61)を備え、パケット情報登録手段が、選択したパケット情報記憶領域にパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させる処理をグループ単位で行う構成が開示されている。 In the above-described embodiment, the packet includes a combination of at least some of the transmission address, reception address, transmission port number, reception port number, protocol ID, and port number of the packet loss frequency estimation system in the packet. A classifying means (eg, flow identifying means 61) for classifying packets into groups, and the packet information registering means stores information corresponding to the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet in the selected packet information storage area The structure which performs this by a group unit is disclosed.
本発明は、パケットロスの頻度を計測するパケットロス頻度計測システムに好適に適用される。 The present invention is suitably applied to a packet loss frequency measurement system that measures the frequency of packet loss.
61 フロー識別手段
62 メモリ書込手段
63 パケット情報保持手段
64 メモリ読込手段
65 共通数算出手段
66 プロトコル特性保持手段
67,67a 観測確率算出手段
68 E2Eロス算出手段
81 パケットサンプリング手段
61 Flow identification means 62 Memory writing means 63 Packet information holding means 64 Memory reading means 65 Common number calculating means 66 Protocol characteristic holding means 67, 67a Observation probability calculating means 68 E2E loss calculating means 81 Packet sampling means
Claims (27)
パケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される前記所定の計数結果と、前記観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する推定手段とを備える
ことを特徴とするパケットロス頻度推定システム。 Of the number of packet losses that occurred, it is reflected in a predetermined counting result that is counted based on the information stored in the packet information storage area that stores information according to the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet. An observation probability calculating means for calculating an observation probability that is a ratio of the number of packet losses according to a mode of storing information in the packet information storage area;
Packet loss frequency, comprising: an estimation means for estimating the number of packet losses actually generated from the predetermined counting result counted based on information stored in a packet information storage area and the observation probability Estimation system.
発生したパケットロス数のうち、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に重複が生じた回数の計数結果に反映されるパケットロス数の割合である観測確率を算出する
請求項1に記載のパケットロス頻度推定システム。 The observation probability calculation means
2. An observation probability that is a ratio of the number of packet losses reflected in a counting result of the number of times that duplication has occurred in a field value including at least an acknowledgment number in a packet among the number of generated packet losses is calculated. The packet loss frequency estimation system described.
パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布に基づいて観測確率を算出する
請求項1または請求項2に記載のパケットロス頻度推定システム。 The observation probability calculation means
The packet loss frequency estimation system according to claim 1 or 2, wherein an observation probability is calculated based on a probability distribution of a probability that a duplicate phenomenon of a field value including at least an acknowledgment number in a packet occurs when a packet loss occurs. .
パケット受信時に、複数のパケット情報記憶領域のうちの一つ以上を選択し、選択したパケット情報記憶領域に、受信したパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させるパケット情報登録手段と、
予め定められた数以上のパケット情報記憶領域に共通に記憶されている情報の数を計数する計数手段とを備え、
推定手段は、所定の計数結果として計数手段による計数結果を用い、計数手段による計数結果と、観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する
請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載のパケットロス頻度推定システム。 Packet information storage means having a plurality of packet information storage areas for storing information according to the value of a field including at least an acknowledgment number in the packet;
A packet that, when receiving a packet, selects one or more of a plurality of packet information storage areas and stores in the selected packet information storage area information corresponding to a field value including at least an acknowledgment number in the received packet. Information registration means;
Counting means for counting the number of pieces of information stored in common in a predetermined number or more packet information storage areas,
The estimation means uses the count result of the count means as the predetermined count result, and estimates the number of packet losses actually generated from the count result of the count means and the observation probability. The packet loss frequency estimation system according to item 1.
パケット情報記憶領域の数と、パケット情報登録手段がパケット情報記憶領域を選択する選択アルゴリズムと、何個以上のパケット情報記憶領域に記憶された情報が計数手段による計数対象となるかを表すパケット情報記憶領域閾値と、パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布とに基づいて、観測確率を算出する
請求項4に記載のパケットロス頻度推定システム。 The observation probability calculation means
Packet information indicating the number of packet information storage areas, a selection algorithm for selecting packet information storage areas by the packet information registration means, and how many pieces of information stored in the packet information storage areas are counted by the counting means The packet loss according to claim 4, wherein the observation probability is calculated based on a storage area threshold and a probability distribution of a probability that a duplicate phenomenon of a field value including at least an acknowledgment number in the packet occurs when the packet loss occurs. Frequency estimation system.
パケット情報登録手段は、選択したパケット情報記憶領域に、抽出されたパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させる
請求項4または請求項5に記載のパケットロス頻度推定システム。 A sampling means for extracting a part of the received packets;
6. Packet loss frequency estimation according to claim 4, wherein the packet information registration means stores information corresponding to a field value including at least an acknowledgment number in the extracted packet in the selected packet information storage area. system.
パケット情報記憶領域の数と、パケット情報登録手段がパケット情報記憶領域を選択する選択アルゴリズムと、何個以上のパケット情報記憶領域に記憶された情報が計数手段による計数対象となるかを表すパケット情報記憶領域閾値と、パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布と、サンプリング手段がパケットを抽出するサンプリングアルゴリズムと、パケットがサンプリング手段に抽出される確率とに基づいて、観測確率を算出する
請求項6に記載のパケットロス頻度推定システム。 The observation probability calculation means
Packet information indicating the number of packet information storage areas, a selection algorithm for selecting packet information storage areas by the packet information registration means, and how many pieces of information stored in the packet information storage areas are counted by the counting means A storage area threshold, a probability distribution of the probability of occurrence of a duplication phenomenon of a field value including at least an acknowledgment number in the packet when a packet loss occurs, a sampling algorithm in which the sampling means extracts the packet, and the packet to the sampling means The packet loss frequency estimation system according to claim 6, wherein an observation probability is calculated based on the extracted probability.
パケット情報登録手段によるパケット情報記憶領域の選択数に基づいて観測確率を算出する
請求項5または請求項7に記載のパケットロス頻度推定システム。 The observation probability calculation means
The packet loss frequency estimation system according to claim 5 or 7, wherein the observation probability is calculated based on the number of packet information storage areas selected by the packet information registration means.
パケット情報登録手段は、選択したパケット情報記憶領域にパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させる処理をグループ単位で行う
請求項4から請求項8のうちのいずれか1項に記載のパケットロス頻度推定システム。 Classifying means for classifying packets into groups based on a combination of at least some of the transmission address, reception address, transmission port number, reception port number, protocol ID, and port number of the packet loss frequency estimation system in the packet. Prepared,
The packet information registration means performs processing for storing information corresponding to a field value including at least an acknowledgment number in the packet in the selected packet information storage area in units of groups. The packet loss frequency estimation system according to item 1.
パケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される前記所定の計数結果と、前記観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する
ことを特徴とするパケットロス頻度推定方法。 Of the number of packet losses that occurred, it is reflected in a predetermined counting result that is counted based on the information stored in the packet information storage area that stores information according to the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet. The observation probability, which is the ratio of the number of packet losses, is calculated according to the mode of storing information in the packet information storage area,
A packet loss frequency estimation method, wherein the number of packet losses actually generated is estimated from the predetermined counting result counted based on information stored in a packet information storage area and the observation probability.
請求項10に記載のパケットロス頻度推定方法。 11. An observation probability that is a ratio of the number of packet losses reflected in a count result of the number of times that duplication has occurred in a field value including at least an acknowledgment number in a packet among the number of generated packet losses is calculated. The packet loss frequency estimation method described.
請求項10または請求項11に記載のパケットロス頻度推定方法。 The packet loss frequency estimation method according to claim 10 or 11, wherein an observation probability is calculated based on a probability distribution of a probability that a duplicate phenomenon of a field value including at least an acknowledgment number in a packet occurs when a packet loss occurs. .
予め定められた数以上のパケット情報記憶領域に共通に記憶されている情報の数を計数し、
当該計数結果と、観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する
請求項10から請求項12のうちのいずれか1項に記載のパケットロス頻度推定方法。 At the time of packet reception, select one or more of the plurality of packet information storage area, in the selected packet information storage area, to store information according to the value of the field including at least the acknowledgment number in the received packet,
Count the number of information stored in common in the packet information storage area more than a predetermined number,
The packet loss frequency estimation method according to any one of claims 10 to 12, wherein the number of actually generated packet losses is estimated from the counting result and the observation probability.
請求項13に記載のパケットロス頻度推定方法。 Number of packet information storage areas, selection algorithm for selecting packet information storage areas, packet information storage area threshold indicating how many pieces of information stored in packet information storage areas are counted, and packet loss occurrence The packet loss frequency estimation method according to claim 13, wherein the observation probability is calculated based on a probability distribution of a probability that a duplication phenomenon of a field value including at least an acknowledgment number in a packet sometimes occurs.
選択したパケット情報記憶領域に、抽出したパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させる
請求項13または請求項14に記載のパケットロス頻度推定方法。 Extract some of the received packets,
The packet loss frequency estimation method according to claim 13 or 14, wherein information corresponding to a value of a field including at least an acknowledgment number in the extracted packet is stored in the selected packet information storage area.
請求項15に記載のパケットロス頻度推定方法。 Number of packet information storage areas, selection algorithm for selecting packet information storage areas, packet information storage area threshold indicating how many pieces of information stored in packet information storage areas are counted, and packet loss occurrence Calculate the probability of observation based on the probability distribution of the probability of occurrence of duplicated field values, sometimes including at least the acknowledgment number in the packet, the sampling algorithm that extracts the packet, and the probability that the packet is extracted The packet loss frequency estimation method according to claim 15.
請求項14または請求項16に記載のパケットロス頻度推定方法。 The packet loss frequency estimation method according to claim 14 or 16, wherein an observation probability is calculated based on a selection number when a packet information storage area is selected.
選択したパケット情報記憶領域にパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させる処理をグループ単位で行う
請求項13から請求項17のうちのいずれか1項に記載のパケットロス頻度推定方法。 The packet is classified into a group from a combination of at least some items of a transmission address, a reception address, a transmission port number, a reception port number, a protocol ID, and a port number of a device that transmits and receives the packet in the packet,
The packet according to any one of claims 13 to 17, wherein processing for storing information corresponding to a field value including at least an acknowledgment number in the packet is performed in a selected packet information storage area in units of groups. Loss frequency estimation method.
発生したパケットロス数のうち、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶するパケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される所定の計数結果に反映されるパケットロス数の割合である観測確率を、パケット情報記憶領域に情報を記憶させる態様に応じて算出する観測確率算出処理、および、
パケット情報記憶領域に記憶された情報に基づいて計数される前記所定の計数結果と、前記観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定する推定処理
を実行させるためのパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
Of the number of packet losses that occurred, it is reflected in a predetermined counting result that is counted based on the information stored in the packet information storage area that stores information according to the value of the field including at least the acknowledgment number in the packet. An observation probability calculation process for calculating an observation probability that is a ratio of the number of packet losses according to a mode of storing information in the packet information storage area; and
A packet loss frequency estimation program for executing an estimation process for estimating the number of actually generated packet losses from the predetermined counting result counted based on information stored in a packet information storage area and the observation probability.
観測確率算出処理で、
発生したパケットロス数のうち、パケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値に重複が生じた回数の計数結果に反映されるパケットロス数の割合である観測確率を算出させる
請求項19に記載のパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
In the observation probability calculation process,
The observation probability which is a ratio of the number of packet losses reflected in the counting result of the number of times that duplication has occurred in the field value including at least the acknowledgment number in the packet among the number of generated packet losses. The packet loss frequency estimation program described.
観測確率算出処理で、
パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布に基づいて観測確率を算出させる
請求項19または請求項20に記載のパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
In the observation probability calculation process,
The packet loss frequency estimation program according to claim 19 or 20, wherein an observation probability is calculated based on a probability distribution of a probability that a duplicate phenomenon of a field value including at least an acknowledgment number in a packet occurs when a packet loss occurs. .
パケット受信時に、複数のパケット情報記憶領域のうちの一つ以上を選択し、選択したパケット情報記憶領域に、受信したパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させるパケット情報登録処理、および、
予め定められた数以上のパケット情報記憶領域に共通に記憶されている情報の数を計数する計数処理を実行させ、
推定処理で、所定の計数結果として計数処理での計数結果を用い、計数処理での計数結果と、観測確率とから実際に発生したパケットロス数を推定させる
請求項19から請求項21のうちのいずれか1項に記載のパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
A packet that, when receiving a packet, selects one or more of a plurality of packet information storage areas and stores in the selected packet information storage area information corresponding to a field value including at least an acknowledgment number in the received packet. Information registration processing, and
Causing a counting process to count the number of pieces of information stored in common in a predetermined number or more of packet information storage areas;
The estimation process uses the count result of the count process as the predetermined count result, and estimates the number of packet losses actually generated from the count result of the count process and the observation probability. The packet loss frequency estimation program according to any one of claims.
観測確率算出処理で、
パケット情報記憶領域の数と、パケット情報登録処理でパケット情報記憶領域を選択する選択アルゴリズムと、何個以上のパケット情報記憶領域に記憶された情報が計数処理での計数対象となるかを表すパケット情報記憶領域閾値と、パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布とに基づいて、観測確率を算出させる
請求項22に記載のパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
In the observation probability calculation process,
Packets indicating the number of packet information storage areas, a selection algorithm for selecting packet information storage areas in the packet information registration process, and how many pieces of information stored in the packet information storage areas are to be counted in the counting process The packet according to claim 22, wherein the observation probability is calculated based on an information storage area threshold and a probability distribution of a probability that a duplicate phenomenon of a field value including at least an acknowledgment number in the packet occurs when a packet loss occurs. Loss frequency estimation program.
受信したパケットのうち一部のパケットを抽出するサンプリング処理を実行させ、
パケット情報登録処理で、選択したパケット情報記憶領域に、抽出されたパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させる
請求項22または請求項23に記載のパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
Perform sampling processing to extract some of the received packets,
The packet loss frequency estimation according to claim 22 or 23, wherein in the packet information registration process, information corresponding to a value of a field including at least an acknowledgment number in the extracted packet is stored in the selected packet information storage area. program.
観測確率算出処理で、
パケット情報記憶領域の数と、パケット情報登録処理でパケット情報記憶領域を選択する選択アルゴリズムと、何個以上のパケット情報記憶領域に記憶された情報が計数処理での計数対象となるかを表すパケット情報記憶領域閾値と、パケットロス発生時にパケット内の少なくも確認応答番号を含むフィールドの値の重複現象が発生する確率の確率分布と、サンプリング処理でパケットを抽出するサンプリングアルゴリズムと、パケットがサンプリング処理で抽出される確率とに基づいて、観測確率を算出させる
請求項24に記載のパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
In the observation probability calculation process,
Packets indicating the number of packet information storage areas, a selection algorithm for selecting packet information storage areas in the packet information registration process, and how many pieces of information stored in the packet information storage areas are to be counted in the counting process Information storage area threshold, probability distribution of probability of occurrence of duplicate phenomenon of field value including at least acknowledgment number in packet when packet loss occurs, sampling algorithm to extract packet by sampling process, and packet sampling process The packet loss frequency estimation program according to claim 24, wherein an observation probability is calculated based on the probability extracted in step (a).
観測確率算出処理で、
パケット情報登録処理でのパケット情報記憶領域の選択数に基づいて観測確率を算出させる
請求項23または請求項25に記載のパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
In the observation probability calculation process,
The packet loss frequency estimation program according to claim 23 or 25, wherein an observation probability is calculated based on the number of packet information storage areas selected in the packet information registration process.
パケット内の送信アドレス、受信アドレス、送信ポート番号、受信ポート番号、プロトコルID、パケットを送受信した当該コンピュータのポートの番号のうちの少なくとも一部の項目の組み合わせからパケットをグループに分類する分類処理を実行させ、
パケット情報登録処理で、選択したパケット情報記憶領域にパケット内の少なくとも確認応答番号を含むフィールドの値に応じた情報を記憶させる処理をグループ単位で実行させる
請求項22から請求項26のうちのいずれか1項に記載のパケットロス頻度推定プログラム。 On the computer,
A classification process for classifying packets into groups based on combinations of at least some of the transmission address, reception address, transmission port number, reception port number, protocol ID, and port number of the computer that sent and received the packet. Let it run
27. The process of storing information corresponding to the value of a field including at least an acknowledgment number in the packet in the selected packet information storage area in the packet information registration process is executed in units of groups. The packet loss frequency estimation program according to claim 1.
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2009
- 2009-03-12 JP JP2009060134A patent/JP2010213239A/en active Pending
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