JP2010233126A - 経路選択方法及び経路選択システム並びにそれに用いるルータ - Google Patents

Abstract

【課題】 インタードメインを跨るオーバーレイネットワークの品質向上を可能とした経路選択方法を提供する。
【解決手段】 複数ドメインを跨って仮想ネットワークのオーバーレイネットワークを形成しあるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択方法において、複数のドメインの各々におけるルータにおいて、それぞれ形成された仮想ノードを用いてオーバーレイネットワークを形成し、オーバーレイネットワーク上において、あるドメインのエッジルータ（第一のルータ）から他のドメインのエッジルータ（第二のルータ）までトンネル接続をし、第二のルータにおいて、トンネルを経由して当該トンネルのトラフィック状態を計測して第一のルータへ通知し、第一のルータにおいて、この計測結果と複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて経路選択をなす。
【選択図】 図１

Description

本発明は経路選択方法及び経路選択システム並びにそれに用いるルータに関し、特に複数のドメインにより形成されているネットワーク上にオーバーレイネットワークを作成する場合に、最適な経路を選択する経路選択方式に関するものである。

インターネットのような大規模なネットワークは、複数の小規模なネットワークによって構成される。これら複数の小規模なネットワークの各々は独立したポリシーで運用され、ＡＳ（Autonomous System ）の単位でそれぞれに独立にドメインとして管理されている。

各ドメイン内（イントラドメイン）においては、その組織のネットワーク管理者がドメイン内のネットワークトポロジーを把握し、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）と称されるルーティングプロトコルを利用し、ドメイン内にあるネットワークを細かく運用することができる。

一方、異なるドメイン間（インタードメイン）の通信や相互接続では、ドメイン間のルーティングプロトコルはＢＧＰ（Broader Gateway Protocol）と称されるプロトコルが利用されている。このＢＧＰは、複数ドメインを跨る通信に対し、到達性がある経路選択の仕組みを提供するものであるが、これら複数の異なるポリシーで運用される他のドメインと通信した場合には、いわゆるＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄのサービス品質（ＱｏＳ：Quality of Service）を提供することは困難になる。

従って、（複数ドメイン間を跨る）インタードメイン上に、一つのオーバーレイネットワークを作成し、そのオーバーレイネットワーク上において、あるサービスを提供したい場合には、このオーバーレイネットワークの基盤であるアンダーレイネットワークが集合したインタードメインの通信によるサービス品質保証への影響を考慮しなければならない。このインタードメイン間の通信の品質を向上させる技術は、例えば、特許文献１や２に記載されている。

現在、インタードメイン用のルーティングプロトコルとして一般的に利用されているＢＧＰバージョン４は、ドメイン内にある送信端末からドメイン外にある受信端末へ到達性がある経路検索の仕組みを提供するものである。また、各ドメインの境界にあるルータ同士は、自ドメインがどのぐらいトラフィックを受け入れられるかという情報を互いに交換することにより、相手のドメインの空帯域を知ることができる。従って、あるドメイン内からドメイン外へトラフィックを送信したい場合、その相手のドメインから通知された空帯域の情報を利用し、候補のネクストホップを選択することができる。

特許文献１には、ドメイン間の通信を行う場合、送信端末から受信端末へ複数経路（複数パス）により、リアルタイム性が必要なサービスに対し、サービス品質を向上するようにした技術が開示されている。この技術では、複数パスで送信を行うため、一つの経路上にパケットロスが発生した場合では、残りの経路上を経由し、到達したパケットによりデータが訂正されることで、サービスの品質を向上することができるようになっている。

特開２００６−０６７０７５号公報 特開２００３−５０２９４１号公報

しかしながら、前述の計測技術およびインタードメインの通信方法は、以下に挙げる課題がある。第１の問題点は、ＢＧＰはインタードメインの通信において、相手のドメインへの空き帯域は情報交換により知ることが可能だが、相手のドメイン内の詳細な経路情報は提供されていないため、相手のドメイン内通信で発生するリンク帯域の輻輳などは確認できない。従って、相手のドメイン内の輻輳により、受け取った空帯域の通知より空帯域が少ない場合、トラフィックのサービス品質が低下し、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄのサービス品質を維持することができなくなる。

第２の問題点は、ドメインの境界にあるルータであるボーダルータ間では、異なるネットワーク運用ポリシーで情報交換を行うため、到着した情報内容の信頼性には問題がある。

第３の問題点は、特許文献１に示されるような、複数パスを利用してトラフィックを送信する場合、送信端末と受信端末との間には、常に無駄なトラフィックが生成され、ネットワーク全体のトラフィックが増加することになる。なお、特許文献２では、複数ドメイン間で仮想ネットワーク（オーバレイネットワーク）を形成して、その上で仮想リンク（トンネル）を接続して経路選択をなす技術が開示されてはいるものの、仮想ネットワークや仮想リンクの形成方法が具体的に開示されていない。

本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたものであって、その目的とするところは、インタードメインを跨るオーバーレイネットワークの品質向上を可能とした経路選択方法及び経路選択システム並びにそれに用いるルータを提供することである。

本発明による経路選択方法は、複数のドメインを跨って仮想ネットワークであるオーバーレイネットワークを形成し、あるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択方法であって、前記複数のドメインの各々におけるエッジルータおよびボーダルータにおいて、それぞれ形成された仮想ノードを用いて前記オーバーレイネットワークを形成する第一のステップと、前記オーバーレイネットワーク上において、前記あるドメインのエッジルータから前記他のドメインのエッジルータまでトンネル接続をなす第二のステップと、前記他のドメインのエッジルータにおいて、前記トンネルを経由して、当該トンネルのトラフィック状態を計測して、前記あるドメインのエッジルータへ通知する第三のステップと、前記あるドメインのエッジルータにおいて、この計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて、前記経路選択をなす第四のステップとを含むことを特徴とする。

本発明による経路選択システムは、複数のドメインを跨って仮想ネットワークであるオーバーレイネットワークを形成し、あるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択システムであって、前記複数のドメインの各々におけるエッジルータおよびボーダルータにおいて、それぞれ形成された仮想ノードを用いて前記オーバーレイネットワークを形成する第一の手段と、前記オーバーレイネットワーク上において、前記あるドメインのエッジルータから前記他のドメインのエッジルータまでトンネル接続をなす第二の手段と、前記他のドメインのエッジルータにおいて、前記トンネルを経由して、当該トンネルのトラフィック状態を計測して、前記あるドメインのエッジルータへ通知する第三手段と、前記あるドメインのエッジルータにおいて、この計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて、前記経路選択をなす第四の手段とを含むことを特徴とする。

本発明によるルータは、複数のドメインを跨って仮想ネットワークであるオーバーレイネットワークを形成し、あるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択システムにおけるルータであって、自ルータ上に形成された仮想ノードと、他のルータ上にそれぞれ形成された仮想ノードとを用いて前記オーバーレイネットワークを形成する手段と、自ルータが、前記オーバレイネットワーク上において、送信端末側のルータの場合、自ルータから他のドメイン内の受信端末側のルータまでトンネル接続をなす手段と、前記他のドメイン内の前記ルータに対して、前記トンネルを経由した当該トンネルのトラフィック状態の計測要求を送信する手段と、前記他のドメイン内の前記ルータからの計測結果を受信して、この計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて、前記経路選択をなす手段とを含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、複数のドメインを跨って仮想ネットワークであるオーバーレイネットワークを形成し、あるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択システムにおけるルータの経路選択動作を制御するコンピュータ読取り可能なプログラムであって、自ルータ上に形成された仮想ノードと、他のルータ上にそれぞれ形成された仮想ノードとを用いて前記オーバーレイネットワークを形成する処理と、自ルータが、前記オーバレイネットワーク上において、送信端末側のルータの場合、自ルータから他のドメイン内の受信端末側のルータまでトンネル接続をなす処理と、前記他のドメイン内の前記ルータに対して、前記トンネルを経由した当該トンネルのトラフィック状態の計測要求を送信する処理と、前記他のドメイン内の前記ルータからの計測結果を受信して、この計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて、前記経路選択をなす処理とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、複数ドメイン間を跨って通信を行う場合、そのインタードメイン上にオーバーレイネットワークを構築することにより、そのオーバーレイネットワーク上にある仮想トポロジーと仮想リンクとを用いて、複数オーバーレイネットワークを作成するようにしたので、複数の仮想リンク（トンネル経由）でドメイン間のエンドツーエンドのトラフィック状態を計測することが可能になる。

また、ドメイン間のドメイン内の情報交換による経路を決定することだけではなく、実際に一定時間で計測用パケットを用いてトラフィック状態を計測することより、自ドメインのアクセスネットワーク側にある端末から他ドメインの端末への通信の最適な経路を選択することができる。

本発明の原理を説明するためのフローチャートである。 本発明が適用される複数ドメイン間の通信システムの例を示す図である。 図２のシステムに対応したアンダーレイネットワークの構成例を示す図である。 図３のアンダーレイネットワークの構成例を用いて得られるオーバレイネットワークの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態によるエッジルータ及びボーダルータの内部構造の例を示す図である。 図５の解析機能部３１０の具体例を示す図である。 エッジルータ、ボーダルータ間の計測態様を示す図である。 エッジルータ、ボーダルータ内のルーティングテーブルの例を示す図である。 （Ａ）はトンネル接続依頼メッセージの例を示し、（Ｂ）はトンネル接続応答メッセージの例を示す図である。 エッジルータのトンネル接続依頼メッセージの送信手順を示す図である。 エッジルータのトンネル接続応答メッセージの送信手順を示す図である。 インタードメイン間のエッジルータ間におけるトラフィック状態の計測手順を示す図である。 エッジルータの計測用パケットによるトラフィック状態の計測手順を示す図である。 エッジルータが計測した結果のトラフィック状態の受信時の手順を示す図である。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の動作の概要を説明するためのフローチャートである。図１を参照すると、複数のドメイン間（インタードメイン）のオーバーレイネットワーク（仮想ネットワーク）の形成が行われる（ステップＳ１）。

ここで、ボーダルータやエッジルータなどの各ネットワークノード内には、仮想ノードによるオーバーレイネットワークの作成機能が搭載されており、このオーバーレイネットワーク作成機能によりオーバーレイネットワークが作成される。

このオーバーレイネットワークの作成方法につき説明すると、各ドメインのボーダルータとエッジルータの各々に、オーバーレイネットワークに参加する仮想ノードを搭載し、これら各仮想ノード間はトンネル技術を利用して、仮想リンクが作成されることよりオーバーレイネットワーク用の仮想トポロジーが生成される。

これら各ネットワークノード内の仮想ノードがオーバーレイネットワークに参加することによって複数オーバーレイネットワークが作成されると、ネットワークノード間の経路として、仮想ノードと仮想リンクとを利用することにより、複数の仮想経路を用いることができる。

そして、このオーバーレイネットワーク上において、あるドメインの端末から他のドメインの端末までの経路選択に際して、あるドメインのエッジルータから他のドメインのエッジルータまでトンネル接続を行い（ステップＳ２）、このトンネル経由で、トラフィック状態の計測が行われる（ステップＳ３）。この計測結果は、各相手のドメインのボーダルータに対して、計測結果が通知される（ステップＳ４）。

ここで、このボーダルータの解析機能により、通知された計測結果の解析が行われる。すなわち、当該解析結果であるパラメータが管理テーブルであるルーティングテーブルで管理される。すなわち、宛先に対するアンダーレイネットワークによる計測結果である、ＢＧＰで決定された経路のトラフィック状態（パラメータである利用帯域、遅延、パケットロス率）と、複数オーバーレイネットワーク上のトンネル（仮想リンク）経由で制御された経路のトラフィック状態とを、管理テーブルで管理する。

なお、このアンダーレイネットワークによる計測結果であるＢＧＰで決定された経路のトラフィック状態は、オーバーレイネットワーク上のトンネル経由でのトラフィック状態の計測と同時に平行して計測される。

そして、各経路のトラフィック状態の管理テーブルによって、アンダーレイネットワークのＢＧＰで選択されている経路が最適な経路かどうかを判断する（ステップＳ５）。最適な経路ではない場合、そのプレフィックスへのトラフィック状態管理テーブルの中から、最適な経路を選択する。

ここで、プレフィックスについて簡単に説明する。ネットワークのコアにあるルータが全てのルーティング情報を記録するためには、膨大なメモリ容量が必要であり、経路検索の時間が長くなる。しかし、ルーティングテーブルを集約することにより、ルーティング情報の量が減少する。そのための一手法として、ＩＰ（Internet Protocol ）アドレスの先頭ビット（Prefix）（アドレスを左から右にみたとき、左が上位ビット）を見て、複数のＩＰアドレスについて、共有（同じ）ビットとみなしてアドレスの集約をなすことが行われている。

更に、送信したいＩＰアドレスに対して、そのアドレスとルーティングテーブルに記録されているプレフィックスアドレスとマッチング（Longest Prefix Match：ＬＰＭ）をとることにより、宛先のネクストホップと出力ポートとが判断可能となる。このように使用されるアドレスの先頭ビットがアドレスのプレフィックスと称される。

図２は、本発明が適用されるシステム概略図であり、複数のドメイン間を跨って通信を行うインターネットのような大規模ネットワークの例を示している。図２において、ネットワークは、複数のドメインであるＡＳ１〜４からなっており、ＡＳ１には、ＥＲ（エッジルータ）１２，１４及びＢＲ（ボーダルータ）１３，１５がある。ＡＳ２には、ＥＲ２１，２４とＢＲ２２，２３とがあり、ＡＳ３には、ＥＲ３１，３４とＢＲ３２，３３とがあり、ＡＳ４には、ＥＲ４３，４４とＢＲ４１，４２とがあるものとする。

ここで、ＡＳ１内にあるサブネットワークのプレフィックス11.0.0.0/8（１１）に存在する送信端末が、ＡＳ１外のＡＳ４内に存在するサブネットワークのプレフィックス42.0.0.0/8（４５）にある受信端末にトラフィックを送信したい場合を考える。全体のネットワークの初期設定では、ドメイン間通信のＢＧＰプロトコルにより、ドメイン間は互いの通信経路と経路帯域を通知し合って記録することで、ＡＳ１からのトラフィックは、そのＢＧＰプロトコルから計算できた経路を利用し、ＥＲ１２→ＢＲ１３→ＢＲ３２→ＢＲ３３→ＢＲ４１→ＥＲ４４（太線で示す）のように、ドメインからドメインへ送信される。

ここで、図３及び図４を参照すると、図２に示した複数ドメインＡＳ１〜ＡＳ４による大規模ネットワークに関して、オーバレイネットワークを形成した例を示している。図３及び図４において、図２と同等部分は同一符号により示している。先ず、図３を参照すると、図３はアンダーレイネットワークの例を示しており、各ドメインのＥＲやＢＲなどのルータには、仮想ノード２００がそれぞれ搭載されているものとする。仮想ノード２００の例として、丸印、矩形印、三角印で示す少なくとも３個があるものとし、各ルータ毎に、１〜３個を搭載した様子を示している。

図４では、これら各ノードの１個ずつの仮想ノード同士（丸印同士、矩形印同士、三角印同士）を選択して３つの仮想ネットワークであるオーバレイネットワーク２０１〜２０３を形成した例を示している。すなわち、各ドメインのボーダルータＢＲとエッジルータＥＲとの各々は、少なくとも１つの仮想ノード２００を搭載しており、これら各仮想ノードは仮想ネットワークに所属している。そして、仮想ネットワーク上では、各ボーダルータは互いにトンネルで接続され、仮想ネットワークのトポロジーが形成されることになる（２０１〜２０３）。

これら仮想ネットワーク上には、ドメイン間の概念がなくなり、各ボーダルータとエッジルータとは、お互いに同じ仮想ネットワークに所属し、あるアドレス空間で管理され、仮想トポロジーが構築される。このような構成を利用して、エッジルータ間のトラフィックを計測し、その計測した結果を他のオーバーレイネットワーク上で共有することにより、自ドメインのエッジルータから他ドメインのエッジルータまでのトラフィックを計測することが可能となる。

図５は、エッジルータ（３０１で示す）の内部の基本構成の一例を示す図であるが、ボーダルータについても同様である。先ず、アンダーレイフォワーディング機能部３０５と、アンダーレイルーティング機能部３０９とは、ＯＳＰＦまたはＢＧＰのようなアンダーレイルーティングプロトコルを処理し、アンダーレイのパケットを転送する。

仮想ノード部（Ａ）３０２と仮想ノード部（Ｂ）３０３の各々は、仮想ネットワークへ参加するために、その仮想ネットワークのオーバーレイルーティング機能部３０８と、オーバーレイフォワーディング機能部３０７とを有する。オーバーレイルーティング機能部３０８は、仮想ネットワークのルーティングプロトコルを処理し、オーバーレイフォワーディング機能部３０７は、仮想ネットワークのフォワーディングプロトコルを処理する。

カプセル化機能部３０６はトンネル技術のためのカプセル化機能を有する。なぜならば、仮想ネットワーク間では、トンネル技術を利用して仮想リンクが作成されるからである。計測機能部３０４は、そのトンネル状態を監視して、トンネル状態のパラメータである利用帯域、遅延、パケットロスなどの情報を得て、解析機能部３１０へ供給する。解析機能部３１０の詳細を、図６を参照して説明する。

図６は解析機能部３１０の構成の一例である。この解析機能部は、自ルータがトンネルの接続を確立したい場合に、トンネル接続依頼をなすトンネル接続依頼部４０６と、相手からトンネルの接続が依頼された場合に応答するトンネル接続応答部４０９とを有する。この二つの機能部は、エッジルータ間の計測対象の相手を決定する時に使用される。

また、この解析機能部は、計測用パケット受信処理部４０８と、トンネル接続依頼メッセージ送信処理部４０７とにより、エッジルータ間の計測対象の相手を判断する仕組みを有する。

更に、この解析機能部は、計測用パケット受信処理部４０８から計測結果を受信する計測結果受信部４０２と、相手に対して計測結果を送信する計測結果送信部４０３と、オーバーレイネットワークの経路選択をなすオーバーレイネットワーク経路選択部４０４と、トンネル状態の計算を行うトンネル状態計算部４０５とを有している。

図７は、図２に示した送受信エッジルータ１２，４４間の計測依頼及び計測結果通知の仕組みを示す図である。エッジルータ間の計測用パケットが生成され、相手のエッジルータ宛に送信される（５０３）。また、相手からのトンネル経由で自分宛の場合は、トンネル状態計算部４０５によって、相手のエッジから自分までのトラフィック状態を計算し、計測結果送信部４０３によって相手のエッジルータへ送信される（５０４）。

ここで、図１０を参照すると、図１０はインタードメインにおけるエッジルータ間のトンネル接続依頼時の手順を示すフローチャートである。先ず、自ドメインの端末から他ドメインの端末へトラフィックを送信する場合、自ドメインのエッジルータはトラフィックをその相手の他ドメインの端末アドレスへトラフィックを送信した後、その相手のプレフィックスアドレスを担当する他ドメインのエッジルータを検索する。

相手のエッジルータを検索するためには、図９（Ａ）に示すトンネル接続依頼メッセージ７１１と、図９（Ｂ）に示すトンネル接続応答メッセージ７１２とを利用し、エッジルータ間で互いのＩＰアドレス情報を交換する。

先ず、自ドメインのエッジルータは、送信するトラフィックのエッジルータのアドレスを既に有しているかどうかをルーティングテーブル上で確認する（ステップ８０１，８０２）。そうでなければ、トンネル接続依頼のメッセージを作成し（ステップ８０３）、このメッセージを、相手のプレフィックスアドレスを担当する他ドメインのエッジルータへ送信する（ステップ８０４）。

このトンネル接続依頼メッセージ７１１は、図９（Ａ）に示したように、ＩＰヘッダ７０１、このメッセージの識別のための識別ヘッダ７０２、送信したエッジルータのＩＰアドレス７０３、担当するプレフィックスアドレス７０４、エッジルータが所属するＡＳ番号７０５を含む。

図１１は、他ドメインのエッジルータがトンネル接続依頼メッセージ７１１を処理する手順のフローチャートを示す。エッジルータは、トンネル接続依頼メッセージを受信した場合、識別ヘッダ７０２により、トンネル接続依頼メッセージであることを判断し（ステップ８１１，８１２）、そのメッセージに含まれる相手のドメインのエッジルータのＩＰアドレスを抽出し（ステップ８１３，８１４）、メッセージを送信したエッジルータのＩＰアドレスへトンネル接続応答メッセージ７１２を返信する（ステップ８１５）。

なお、図９（Ｂ）には、トンネル接続応答メッセージ７１２の例を示す図であｌ、ＩＰヘッダ７０６と、識別ヘッダ７０７と、受信エッジルータＩＰアドレス７０８と、担当プレフィックスアドレス７０９と、受信エッジルータのＡＳアドレス７１０とを有する。

更に、トンネル接続応答メッセージを受信したエッジルータは、相手の他ドメインにあるエッジルータとトンネルで接続を行い、ドメインを跨って、送信エッジルータと受信エッジルータ間のトラフィック状態を継続する。

なお、ステップ８１２において、トンネル接続依頼でなければ、受信パケットをアクセスネットワークへ転送する（ステップ８１６）。また、ステップ８１３において、自分が担当しているプレフィックス宛でなければ、受信メッセージのネクストホップ転送となる（ステップ８１７）。

図１２はインタードメインのエッジルータ間のトラフィック状態を計測する手順のフローチャートである。また、図８はエッジルータ内のルーティングテーブルの例を示す。ルーティングテーブルは２つに分けられ、１つは既存インタードメイン（ＢＧＰ等）用のルーティング情報領域６０１であり、他の１つはオーバーレイネットワークトポロジーにより生成される仮想ネットワーク上のルーティング情報領域である（６０２）。

ここで、本発明の特徴は、既存のＢＧＰのインタードメイン間のルーティングプロトコルで計算されたネクストホップアドレス６０５と、そのエッジルータ内にある仮想ノードが所属している仮想ネットワークトポロジー上にあるネクストホップアドレス６０６とを分けることである。

自ドメインから他ドメインにあるプレフィックスへは、既存の、インタードメインのルーティングプロトコルであるＢＧＰを用いる場合は、ネクストホップはＢＧＰのプロトコルで決定される一つの経路に対し（６０５）、計測用パケットを送信することにより、トラフィック状態の計測が行われる。

オーバーレイネットワークトポロジーにより生成される仮想ネットワークを用いる場合には、仮想ノードが仮想ネットワークに所属することより、ネットワークノード上に複数仮想ノードを搭載することで、一つネットワークノードでも複数のネットワークトポロジーを持つことができ、同じ宛先のプレフィックス（６０４）でも、ネクストホップや経由する経路が複数存在することで（６０６）、その経路を用いて、計測用パケットを送信することにより、自ドメインから他ドメイン内にある宛先のプレフィックスへの複数の経路のトラフィック状態を計測することができる。

先ず、相手のエッジルータのアドレスを利用して、エッジルータ間の計測を開始し（ステップ８２１）、一般のトラフィックのヘッダを相手の宛先アドレスによりカプセリングする（ステップ８２２）。ここで、既存の、インタードメインのルーティングプロトコルであるＢＧＰを用いる場合は、ＢＧＰで計算されたネクストホップを選択し（ステップ８２３）、ＢＧＰで決定されたネクストホップへ計測用パケットを転送する（ステップ８２４）。

また、オーバーレイネットワークトポロジーにより生成される仮想ネットワークを用いる場合には、ステップ８２２に続いて、オーバーレイネットワークを選択して（ステップ８２５）、選択したオーバーレイネットワーク上にカプセル化した計測用のパケットを送信する（ステップ８２６）。このとき、複数面（複数のオーバーレイネットワーク）が存在する場合には、ステップ８２５，８２６が繰り返される。

図１３は、エッジルータの計測用パケットによるトラフィック状態の計測を示すフローチャートである。エッジルータが計測用のパケットを受信した場合（ステップ８３１）、その計測用パケットに対し、計測パケットが経由した経路のトラフィック状態の空帯域、利用帯域、遅延、パケットロスの情報（ステップ８３２）を計算する。計算した結果は計測用パケットを送信したエッジルータへ返信する（ステップ８３３）ことにより、お互いに経路のトラフィック状態の情報を共有することができる。

図１４は、エッジルータが計測した結果のトラフィック状態の受信時のフローチャートである。計測用パケットを送信したエッジルータが計測結果を受信した場合（ステップ８４１）、ルーティングテーブルに、その計測結果である経路のトラフィック状態とを、ネクストホップ単位で記録し（ステップ８４２）、相手のエッジルータへの最適な経路を評価する。

従って、複数経路で計測されたトラフィック状態の情報は、そのエッジルータ内のルーティングテーブルのネクストホップ単位で記録され、その各経路のトラフィック状態の空帯域、利用帯域、遅延、パケットロスの情報（ステップ８３２参照）から、自ドメインのエッジルータは他ドメインにある宛先のプレフィックスに対し、最適な経路を選択することが可能になる。

上述したように、ルータ内部には、１以上の仮想ノードを作成することができる機能を有し、各仮想ノードはインタードメインを跨るオーバーレイネットワークに所属する。また、各仮想ノード内には、独自のルーティングプロトコルとフォワーディングプロトコルとが搭載されることより、各オーバーレイネットワークを提供するサービスをサポートするものである。各ボーダルータはグローバルなＩＰアドレスを有し、お互いにトンネル接続できる機能が搭載されている。

自ドメインからトラフィックがドメイン外へ送信される場合、先ず、トラフィック送信のボーダルータは、ＢＧＰで決定されたネクストホップによりトラフィックを送信する。

ここで、仮想ネットワークに参加するトラフィック送信のボーダルータは、仮想ネットワークのトンネルで接続した仮想リンクを利用し、トラフィック受信のプレフィックスへトラフィックを送信する。他のドメインにあるトラフィックを受信するエッジルータは、そのトラフィックの状態の計測を行い、その区間におけるトラフィックの状態をトラフィック送信エッジルータ及びボーダルータへ通知する。

従って、一つの宛先のプレフィックスアドレスに対し、オーバーレイネットワーク上の複数経路を用いることで、その宛先へのトラフィック状態を計測でき、ルータ内のルーティングテーブルと組み合わせることより、最適な経路を選択することができるのである。

上述した本発明について、更により良く理解するために、図２及び図３，４を参照して更に説明する。図２に示したインターネットのような大規模ネットワークにおいて、先述した様に、ドメインＡＳ１内のサブネットワークのプレフィックス11.0.0.0/8（１１）に存在する送信端末が、ＡＳ１外のＡＳ４内に存在するサブネットワークのプレフィックス42.0.0.0/8（４５）にある受信端末にトラフィックを送信したい場合を考える。

既存のネットワークでは、前述した如く、ＢＧＰを利用することにより、ドメインとドメインとの間において、お互いの通信経路と経路の帯域とを通知し合って、これら情報が経路情報としてルーティングテーブルに記録される。具体的には、ドメインＡＳ４は、隣接するドメインＡＳ３に対して自分のＡＳ４のＡＳ番号と担当するサブネットワークのプレフィックスとをアナウンス（通知）する。更に、ドメインＡＳ３は、ＡＳ４から通知されたＢＧＰメッセージに自分のＡＳ番号を追加し、隣接するＡＳ１へ通知する。

したがって、ＡＳ１は、ＡＳ３から伝搬されたＢＧＰのメッセージにより、ＡＳ１からＡＳ４への経路情報を把握することができる。特に、ＡＳ１内にあるボータルータＢＲ１３は、ＢＧＰプロトコルのメッセージ情報交換により、端末４５への経路のネクストホップがＡＳ３内にあるボーダルータであることを判断することができ、よって、送信端末１１からのトラフッィクは、図２の太線で示した経路で、ＡＳ１からＡＳ４の受信端末４５へ送信される。

しかしながら、図２のＢＧＰによるインタードメインの通信では、上述した様な太線で示した経路が計算されても、例えば、ＡＳ３内のネットワークにおいて輻輳状態が発生すると、ボーダルータＢＲ３２〜３３の経路において、この輻輳による通信品質の低下が発生することになり、結果として、送信端末１１から受信端末４５への通信品質が低下するのである。このＡＳ３内の輻輳状態は、ＡＳ３からの通知がない限り、ＡＳ１はそれを知ることができない。

そこで、本発明では、図３及び図４に示したネットワーク構成を用いる様にしたものである。各ドメイにおけるボーダルータＢＧとエッジルータＥＲの各々には、仮想ノード２００が搭載されており、当該仮想ノードは仮想ネットワークに所属している。更に、仮想ネットワーク上では、各ボーダルータは互いにトンネル（仮想リンク）で接続され、仮想ネットワークの仮想トポロジーを形成する（２０１〜２０３）。

この仮想ネットワーク上には、各仮想ノード間に接続される仮想リンクにより、仮想トポロジーが構築されることにより、上述したＢＧＰで計算されたネクストホップ経路の他に、仮想ネットワーク上に見える仮想トポロジーを利用することが可能となる。このような利点を用いて、エッジルータ間のＢＧＰにより決定された経路の他に、各仮想ネットワークであるオーバレイネットワーク２０１〜２０３の各仮想リンクに対して、トラフッィク計測をなすのである。

したがって、複数のオーバレイネットワーク面の特徴を活かして、あるプレフッィクスへ複数経路を生成することができ、更に、各仮想経路に対してトラフィック状態の計測を行うことができ、よって、この計測結果により決定される経路と、ＢＧＰにより決定された経路とを比較して、最適な経路を選択することができる様にしているのである。

上記各ルータにおける経路選択のための制御動作は、予めその動作手順をプログラムとして記録媒体に格納しておき、これをコンピュータにより読み取らせて実行させる様に構成できることは明らかである。

１〜４ ドメイン
１２，１４，２１，２４，３１，３４，４３，４４ エッジルータ（ＥＲ）
１３，１５，２２，２３，３２，３３，４１，４２ ボーダルータ（ＢＲ）
２００，３０２，３０３ 仮想ノード（仮想ルータ）
２０１〜２０３ オーバーレイネットワーク（仮想ネットワーク）
３０４ 計測機能部
３０５ アンダーレイフォワーディング部
３０６ カプセル化機能部
３０７ オーバーレイフォワーディング部
３０８ オーバーレイルーティング部
３０９ アンダーレイルーティング部
３１０ 解析機能部
４０２ 計測結果受信部
４０３ 計測結果送信部
４０４ オーバーレイネットワーク経路選択部
４０５ トンネル状態計算部
４０６ トンネル接続依頼部
４０７ トンネル接続依頼メッセージ送信処理部
４０８ 計測用パケット受信部
４０９ トンネル接続応答部

Claims (18)

1. 複数のドメインを跨って仮想ネットワークであるオーバーレイネットワークを形成し、あるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択方法であって、
   前記複数のドメインの各々におけるエッジルータおよびボーダルータにおいて、それぞれ形成された仮想ノードを用いて前記オーバーレイネットワークを形成する第一のステップと、
   前記オーバーレイネットワーク上において、前記あるドメインのエッジルータ（第一のルータ）から前記他のドメインのエッジルータ（第二のルータ）までトンネル接続をなす第二のステップと、
   前記第二のルータにおいて、前記トンネルを経由して、当該トンネルのトラフィック状態を計測して、前記第一のルータへ通知する第三のステップと、
   前記第一のルータにおいて、この計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて、前記経路選択をなす第四のステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記仮想ノードの各々は、前記複数のドメイン上の仮想ネットワークに所属して仮想ネットワークトポロジーを構築することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記仮想ノード間は、トンネル接続されて前記仮想ネットワークトポロジーである仮想リンクが生成されることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記第二のステップにおいて、前記第一のルータは、前記第二のルータにトンネル接続依頼メッセージを送信し、このメッセージの受信に応答して、前記第二のルータは、前記第一のルータに対してトンネル接続応答メッセージを送信して、前記トンネル接続をなすことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の方法。
5. 前記第三のステップにおいて、前記第一のルータは、前記トンネル接続応答メッセージの受信に応答して、前記第二のルータに前記トンネル経由で前記トラフィック状態の計測依頼を行い、前記第二のルータは、この計測結果を前記第一のルータに対して通知することを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記第四のステップにおいて、前記第二のルータからの計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにおいて決定されるトラフィック状態とを比較して、この比較結果に応じて前記経路選択をなすことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記第三のステップにおいて、前記第一のルータからある宛先アドレスのプレフィックスに対して前記トラフィック状態を計測するための計測用パケットを送信するに際して、既存の、前記複数のドメインからなるアンダーレイネットワークのルーティングプロトコルにより計算されたネクストホップアドレスに対して、前記計測用パケットを送信して、前記第二のルータまでのトラフィック状態の計測をなすことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の方法。
8. 前記第三のステップにおいて、前記第一のルータからある宛先アドレスのプレフィックスに対して前記トラフィック状態を計測するための計測用パケットを送信するに際して、前記仮想ネットワーク上の仮想トポロジー及び仮想リンクを用いて、ネクストホップアドレスに対して、前記計測用パケットを送信して、前記第二のルータまでのトラフィック状態の計測をなすことを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の方法。
9. 複数のドメインを跨って仮想ネットワークであるオーバーレイネットワークを形成し、あるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択システムであって、
   前記複数のドメインの各々におけるエッジルータおよびボーダルータにおいて、それぞれ形成された仮想ノードを用いて前記オーバーレイネットワークを形成する第一の手段と、
   前記オーバーレイネットワーク上において、前記あるドメインのエッジルータ（第一のルータ）から前記他のドメインのエッジルータ（第二のルータ）までトンネル接続をなす第二の手段と、
   前記第二のルータにおいて、前記トンネルを経由して、当該トンネルのトラフィック状態を計測して、前記第一のルータへ通知する第三手段と、
   前記第一のルータにおいて、この計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて、前記経路選択をなす第四の手段とを含むことを特徴とするシステム。
10. 前記仮想ノードの各々は、前記複数のドメイン上の仮想ネットワークに所属して仮想ネットワークトポロジーを構築することを特徴とする請求項９記載のシステム。
11. 前記仮想ノード間は、トンネル接続されて前記仮想ネットワークトポロジーである仮想リンクが生成されることを特徴とする請求項１０記載のシステム。
12. 前記第二の手段は、前記第一のルータが前記第二のルータにトンネル接続依頼メッセージを送信し、このメッセージの受信に応答して、前記第二のルータが前記第一のルータに対してトンネル接続応答メッセージを送信して、前記トンネル接続をなす様構成されていることを特徴とする請求項９〜１１いずれか記載のシステム。
13. 前記第三の手段は、前記第一のルータが、前記トンネル接続応答メッセージの受信に応答して、前記第二のルータに前記トンネル経由で前記トラフィック状態の計測依頼を行い、前記第二のルータが、この計測結果を前記第二のルータに対して通知するよう構成されていることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
14. 前記第四の手段は、前記第二のルータからの計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにおいて決定されるトラフィック状態とを比較して、この比較結果に応じて前記経路選択をなすよう構成されていることを特徴とする請求項１３記載のシステム。
15. 前記第三の手段は、前記第一のルータからある宛先アドレスのプレフィックスに対して前記トラフィック状態を計測するための計測用パケットを送信するに際して、既存の、前記複数のドメインからなるアンダーレイネットワークのルーティングプロトコルにより計算されたネクストホップアドレスに対して、前記計測用パケットを送信して、前記第二のルータまでのトラフィック状態の計測をなすことを特徴とする請求項９〜１４いずれか記載のシステム。
16. 前記第三の手段は、前記第一のルータからある宛先アドレスのプレフィックスに対して前記トラフィック状態を計測するための計測用パケットを送信するに際して、前記仮想ネットワーク上の仮想トポロジー及び仮想リンクを用いて、ネクストホップアドレスに対して、前記計測用パケットを送信して、前記第二のルータまでのトラフィック状態の計測をなすことを特徴とする請求項９〜１５いずれか記載のシステム。
17. 複数のドメインを跨って仮想ネットワークであるオーバーレイネットワークを形成し、あるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択システムにおけるルータであって、
    自ルータ上に形成された仮想ノードと、他のルータ上にそれぞれ形成された仮想ノードとを用いて前記オーバーレイネットワークを形成する手段と、
    自ルータが、前記オーバレイネットワーク上において、送信端末側のルータの場合、自ルータから他のドメイン内の受信端末側のルータ（第二のルータ）までトンネル接続をなす手段と、
    前記第二のルータに対して、前記トンネルを経由した当該トンネルのトラフィック状態の計測要求を送信する手段と、
    前記第二のルータからの計測結果を受信して、この計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて、前記経路選択をなす手段とを含むことを特徴とするルータ。
18. 複数のドメインを跨って仮想ネットワークであるオーバーレイネットワークを形成し、あるドメインの端末から他のドメインの端末への経路選択をなす経路選択システムにおけるルータの経路選択動作を制御するコンピュータ読取り可能なプログラムであって、
    自ルータ上に形成された仮想ノードと、他のルータ上にそれぞれ形成された仮想ノードとを用いて前記オーバーレイネットワークを形成する処理と、
    自ルータが、前記オーバレイネットワーク上において、送信端末側のルータの場合、自ルータから他のドメイン内の受信端末側のルータ（第二のルータ）までトンネル接続をなす処理と、
    前記第二のルータに対して、前記トンネルを経由した当該トンネルのトラフィック状態の計測要求を送信する処理と、
    前記第二のルータからの計測結果を受信して、この計測結果であるトラフィック状態と、前記複数ドメインからなるアンダーレイネットワークにより計測されるトラフィック状態とを用いて、前記経路選択をなす処理とを含むことを特徴とするプログラム。

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