JP2011188450A

JP2011188450A - ネットワーク監視装置

Info

Publication number: JP2011188450A
Application number: JP2010054690A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Tamate; 泰将玉手
Original assignee: Oki Networks Co Ltd
Current assignee: Oki Networks Co Ltd
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】高い処理能力を備えずとも通信ネットワークにおける通信異常を正確に検出しその原因を特定し得るネットワーク監視装置を提供する。
【解決手段】通信網を介して送受信されるパケットの複製パケットに基づいて呼数を計数し、当該複製パケットに基づいて呼接続応答時間を算出し、当該呼数と当該呼接続応答時間とに基づいて通信異常発生の判定をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）ネットワークシステムにおけるネットワーク監視に関する。

従来、ＶｏＩＰネットワークシステムにおいて例えばＳＩＰ（Session Initiation Protocol）メッセージの欠落などの再現性の低い異常が発生した場合には、その原因を特定するのが困難であった。通常、その異常を解析するためのネットワークアナライザをネットワークに接続して、異常が再現するまでパケットをキャプチャし続けなければならないからである。また、蓄積可能なパケット数に限度があるので、長時間に亘ってネットワークを監視できなかった。更に、その異常現象を再現できた場合でも、ネットワークアナライザで受信した膨大なパケットの解析を人が行うので、多くの解析時間がかかるという問題があった。

例えば特許文献１には、この問題を解決することを課題としたネットワーク監視装置が開示されている。当該ネットワーク監視装置は、各装置の伝送通信路への送出パケット内のデータを予め記憶しており、各装置が伝送通信路へ送出したパケットの全てを受信して、当該パケットが、予め記憶したパケット以外のパケットであると判別した場合に、これを異常パケットと判定するものである。また、タイミング監視対象の全てのパケット種別とその受信タイミングの許容範囲とを予め記憶し、対象パケットが許容範囲内に受信できない場合に異常と判断することにより、リアルタイムに異常判断をすることができ、パケットの蓄積及びパケット解析が不要になるとしている。

特開平１０−９８４８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているネットワーク監視装置においては、各装置が送出する全てのパケットについてのデータを予め記憶する必要があるので、他の通信システムとの連携が困難であり、また、汎用サーバなどの全てのパケットの動向を把握できない装置との接続も困難であった。

また、たとえ全てのパケットについてのデータを記憶したとしても、これら全てのパケットと全ての受信パケットとを比較処理するには、かなり処理能力の高い装置が必要であるので、かかる比較処理は実現困難であった。

また、ネットワーク監視装置が予め登録していないパケットを受信した場合に異常の判定がされるので、悪影響のないパケットを受信した場合にも異常の判定がされてしまう。

更に、パケットの受信タイミングを監視することにより異常検出した場合にあっては、タイミング異常が発生した装置を特定できるのみであり、タイミング異常の原因を解析できないという問題もあった。

本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、高い処理能力を備えずとも通信ネットワークにおける通信異常を正確に検出しその原因を特定し得るネットワーク監視装置を提供することを目的とする。

本発明によるネットワーク監視装置は、オペレータ端末、呼制御サーバ及びゲートウェイ装置相互間で通信ネットワークを介して送受信されるパケットの複製パケットを受信してこれを解析するネットワーク監視装置であって、前記複製パケットに基づいて呼数を計数する呼数計数部と、前記複製パケットに基づいて呼接続応答時間を計測する応答時間計測部と、前記呼数と前記呼接続応答時間とに基づいて通信異常発生の判定をする異常判定部と、を含むことを特徴とする。

本発明によるネットワーク監視装置によれば、高い処理能力を備えずとも通信ネットワークにおける通信異常を正確に検出しその原因を特定し得る。

本実施例のネットワーク監視装置を、ＶｏＩＰゲートウェイ装置、ＳＩＰサーバ、オペレータ端末、公衆網及びＬＡＮ網と共に表すブロック図である。呼接続処理におけるメッセージ信号の送受信を表すシーケンス図である。応答時間と呼数との関係の例を表すグラフである。応答時間閾値テーブルを表す図である。呼数閾値テーブルを表す図である。ネットワーク監視処理ルーチンを表すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本実施例のネットワーク監視装置１０を、ＳＩＰサーバ（呼制御サーバ）２０、ハブ３０、オペレータ端末４０−１〜４０−ｎ（ｎは２以上の整数）、ＬＡＮ網５０、ＶｏＩＰゲートウェイ装置６０及び公衆網７０と共に表すブロック図である。ネットワーク監視装置１０は、ＬＡＮ網５０や公衆網７０などの通信ネットワーク及びこれらに接続しているオペレータ端末４０−１〜４０−ｎなどの通信機器における通信異常を検出するための例えばサーバ等の装置である。

ＳＩＰサーバ２０は、ＳＩＰ通信プロトコルの呼制御手順に従ってＶｏＩＰゲートウェイ装置６０とオペレータ端末４０−１〜４０−ｎとの間の呼接続を制御するサーバである。ＳＩＰサーバ２０は、ＬＡＮ網５０を介してＳＩＰメッセージを送受信する。また、ＳＩＰサーバ２０は、ネットワーク監視装置１０からのログ取得指示信号に応じて、当該信号が示す呼接続（セッション）についての例えば接続要求、呼出中、応答、確認等のメッセージの中継に関する処理のログ情報を保持する。通信異常発生の原因解明に資するためである。また、ＳＩＰサーバ２０は、ネットワーク監視装置１０から輻輳解消指示信号を受信した場合には、新たな呼接続要求を受信しても呼接続処理を行わない。これによって輻輳状態の解消が図られる。

ハブ３０は、ＳＩＰサーバ２０、オペレータ端末４０−１〜４０−ｎ及びＶｏＩＰゲートウェイ装置６０がＬＡＮ網５０を介して相互に送受信する全てのパケットを複製して、得られた全ての複製パケットをネットワーク監視装置１０へ送信する例えばリピータハブやスイッチングハブなどのいわゆるパケット複製機能やミラーリング機能を備えた装置である。

オペレータ端末４０−１は、ＶｏＩＰ電話機能を有する例えば電話機やパーソナルコンピュータなどの端末である。オペレータ端末４０−１は、ＬＡＮ網５０を介してＳＩＰメッセージを送受信する。オペレータ端末４０−２〜４０−ｎの各々もオペレータ端末４０−１と同一の構成からなる。

ＬＡＮ（Local Area Network）網５０は、ネットワーク監視装置１０、ＳＩＰサーバ２０、ハブ３０及びオペレータ端末４０−１〜４０−ｎを相互に接続するＩＰ（Internet Protocol）網である。公衆網７０は、一般の電話網である。

ＶｏＩＰゲートウェイ装置６０は、ＬＡＮ網５０と公衆網７０との間で通信プロトコルの変換等の処理を行いつつデータを中継する装置である。また、ＶｏＩＰゲートウェイ装置６０は、ネットワーク監視装置１０からのログ取得指示信号に応じて、当該信号が示す呼接続（セッション）についての例えば呼接続要求メッセージの中継や呼出中、応答、確認等のメッセージの送受信に関する処理のログ情報を保持する。異常発生の原因解明に資するためである。また、ＶｏＩＰゲートウェイ装置６０は、ネットワーク監視装置１０から輻輳解消指示信号を受信した場合には、新たな呼接続要求を受信してもこれをＳＩＰサーバ２０には中継しない。これによって輻輳状態の解消が図られる。なお、ＶｏＩＰゲートウェイ装置の個数は２以上であっても良い。

ネットワーク監視装置１０は、パケット受信部１１と、呼数計数部１２と、応答時間計測部１３と、異常判定部１４と、パケット記憶部１５と、ログ取得指示部１６と、輻輳解消指示部１７と、を含む。

パケット受信部１１は、ＬＡＮ網５０を介して到来した、ハブ３０からの複製パケットを受信するものである。

呼数計数部１２は、パケット受信部１１によって受信された複製パケットに基づいて呼数を計数する。詳細には、呼数計数部１２は、複製パケットのうちの、例えば１時間などの単位時間内に生じた、ゲートウェイ装置６０からの呼接続要求を含む複製パケット（複製呼接続パケット）の個数を計数して、得られた計数値を呼数とする。つまり、呼数は、単位時間当たりの呼接続要求の数である。

応答時間計測部１３は、パケット受信部１１によって受信された複製パケットに基づいて呼接続応答時間（以下、単に応答時間と称する）を計数する。詳細には、応答時間計測部１３は、複製パケットのうちの、オペレータ端末４０−１〜４０−ｎの１つからの呼接続応答メッセージを含む複製パケット（以下、複製応答パケットと称する）を受信した時から、当該呼接続応答メッセージに対応する呼接続確認メッセージを含む複製パケット（以下、複製確認パケットと称する）を受信した時までの時間を計測して、これを応答時間とする。応答時間計測部１３は、オペレータ端末毎に応答時間を計測する。つまり、応答時間は、オペレータ端末４０−１〜４０−ｎの１つが、呼接続要求に対する応答メッセージを発した時から、これに対応する確認メッセージを受信するまでの時間である。

異常判定部１４は、呼数計数部１２によって計数された呼数と、応答時間計測部１３によって計測された応答時間とに基づいて異常発生の判定をする。詳細には、以下のように判定がなされる。

異常判定部１４は、応答時間が所定の応答時間閾値未満であると判別した場合には、通信異常が発生していないと判定する。この場合、異常判定部１４は、特に処理を行わない。

異常判定部１４は、応答時間が応答時間閾値以上であり且つ呼数が所定の呼数閾値未満であると判別した場合に通信異常が発生したと判定する（以下、当該判定を通信異常発生判定と称する）。この場合、異常判定部１４は、通信異常発生判定時の前後の所定時間内にパケット受信部１１が受信した複製パケットをパケット記憶部１５に記憶させる。また、異常判定部１４は、通信異常発生判定をした場合、異常発生検出信号をログ取得指示部１６へ与える。

また、異常判定部１４は、応答時間が応答時間閾値以上であり且つ呼数が所定の呼数閾値以上であると判別した場合に輻輳状態が発生したと判定する（以下、輻輳状態発生判定と称する）。異常判定部１４は、輻輳状態発生判定をした場合、輻輳発生検出信号を輻輳解消指示部１７へ与える。

パケット記憶部１５は、異常判定部１４による通信異常発生判定時の前後の所定時間内にパケット受信部１１が受信した複製パケットを記憶する例えばハードディスクなどの記憶媒体である。

ログ取得指示部１６は、異常判定部１４からの異常発生検出信号に応じて、ＳＩＰサーバ２０及びゲートウェイ装置６０の少なくともいずれかへ、ログ情報の取得を指示するログ取得指示信号を送信する。

輻輳解消指示部１７は、異常判定部１４からの輻輳発生検出信号に応じて、ＳＩＰサーバ２０及びゲートウェイ装置６０の少なくともいずれかへ、輻輳状態の解消を指示する輻輳解消指示信号を送信する。

ネットワーク監視装置１０は、例えばマイクロプロセッサなどの演算処理装置や例えばハードディスクなどの記憶媒体等のハードウェア資源によって構成することができる。

図２は、呼接続処理におけるメッセージ信号の送受信を表すシーケンス図である。以下、オペレータ端末４０−１が呼接続する場合における当該送受信の動作を説明する。

先ず、図示せぬ電話端末からの呼接続要求（以下、接続要求メッセージと称する）を公衆網７０（図１）を介して受信したゲートウェイ装置６０は、その接続要求メッセージをＳＩＰサーバ２０へ中継し、更にＳＩＰサーバ２０はこれをオペレータ端末４０−１へ送信する（ステップＳ２１）。

接続要求メッセージを受信したオペレータ端末４０−１は、呼出中メッセージをＳＩＰサーバ２０へ送信し、更にＳＩＰサーバ２０はこれをゲートウェイ装置６０へ中継する（ステップＳ２２）。また、オペレータ端末４０−１は、呼接続応答メッセージ（以下、単に応答メッセージと称する）をＳＩＰサーバ２０へ送信し、更にＳＩＰサーバ２０はこれをゲートウェイ装置６０へ中継する（ステップＳ２３）。

応答メッセージを受信したゲートウェイ装置６０は、呼接続確認メッセージ（以下、単に確認メッセージと称する）をＳＩＰサーバ２０へ中継し、更にＳＩＰサーバ２０はこれをオペレータ端末４０−１へ送信する（ステップＳ２４）。

応答時間計測部１３は、オペレータ端末４０−１によって送信された応答メッセージを含むパケットの複製パケット（複製応答パケット）をパケット受信部１１が受信した時から応答時間の計測を開始する。そして、応答時間計測部１３は、呼制御サーバ２０からの確認メッセージを含む複製パケット（複製確認パケット）をパケット受信部１１が受信した時に応答時間の計測を終了する。応答時間計測部１３は、複製応答パケットの受信時から複製確認パケットの受信時までの時間を応答時間とする。

図３は、システム構成毎の応答時間と呼数との関係の例を表すグラフである。横軸は呼数をＢＨＣＣ（Busy Hour Call Completion）単位で表している。縦軸は応答時間をミリセカンド（ｍｓ）単位で表している。図３に示される「構成」は、図１に示されるシステムの構成のことであり、構成Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、当該システムを構成する装置の例えば機種が互いに違なる。例えば構成Ａと構成ＢとはＳＩＰサーバ２０の機種が互いに異なる。図３のグラフは、このようなシステム構成毎に、呼数を増加させていったときの応答時間を実際に計測したものである。呼数を増加させると応答時間も増加する。

呼数を増加させていったときに、ＳＩＰサーバ２０及びＶｏＩＰゲートウェイ装置６０で輻輳が発生しない限界の応答時間を応答時間閾値として設定する。図３の場合における応答時間閾値は３７０ｍｓである。応答時間閾値未満を「安全領域」、応答時間閾値以上を「危険領域」と定義する。応答時間閾値（３７０ｍｓ）と各構成についての曲線との交点における呼数を、各構成についての呼数の閾値（以下、呼数閾値と称する）として設定する。構成Ａの呼数閾値は９８００、構成Ｂの呼数閾値は８９００、構成Ｃ及びＤの呼数閾値は１１５００である。

図４は、異常判定部１４が保持する応答時間閾値テーブルを表す図である。応答時間閾値は３７０ｍｓであり、３７０ｍｓ未満を「安全領域」、３７０ｍｓ以上を「危険領域」として設定している。

図５は、異常判定部１４が保持する呼数閾値テーブルを表す図である。構成Ａの呼数閾値を９８００、構成Ｂの呼数閾値を８９００、構成Ｃ及びＤの呼数閾値を１１５００として設定している。

図６は、ネットワーク監視処理ルーチンを表すフローチャートである。以下、図６を参照しつつ、ネットワーク監視装置１０におけるネットワーク監視処理について説明する。

パケット受信部１１は、ＬＡＮ網５０上で送受信されている全てのパケットについての複製パケットを常時、受信している（ステップＳ２１）。

また、呼数計数部１２は、パケット受信部１１が複製パケットを受信する毎に、その複製パケットが複製呼接続パケットであるか否かを例えば当該パケットのヘッダ情報から判別し、複製呼接続パケットの個数をカウントしている（ステップＳ２２）。

応答時間計測部１３は、パケット受信部１１がオペレータ端末４０−１〜４０−ｎのうちの１つについての複製応答パケットを受信した時から応答時間の計測を開始し、パケット受信部１１が当該１つのオペレータ端末についての複製確認パケットを受信した時に応答時間の計測を終了する（ステップＳ２３）。応答時間計測部１３は、オペレータ端末４０−１〜４０−ｎの各々について応答時間を計測する。以下、当該計測によって得られた応答時間を計測応答時間と称する。

異常判定部１４は、応答時間計測部１３によるオペレータ端末４０−１〜４０−ｎのうちの１つについての応答時間の計測が完了したときに、その計測応答時間が応答時間閾値を上回っているか否かを判別する（ステップＳ２４）。

異常判定部１４は、計測応答時間が応答時間閾値未満であると判別した場合には、特に処理を行わない。この場合、ネットワーク監視処理はステップＳ２１に戻り、パケット受信部１１が複製パケットの受信を継続する。

異常判定部１４は、計測応答時間が応答時間閾値以上であると判別した場合、呼数計数部１２によって計数された呼数（以下、カウント呼数と称する）が呼数閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ２５）。

異常判定部１４は、カウント呼数が呼数閾値未満であると判別した場合、通信異常が発生したと判定する。この場合、異常判定部１４は、通信異常発生判定時の前後の所定時間内にパケット受信部１１が受信した複製パケットをパケット記憶部１５に記憶させる（ステップＳ２６）。当該所定時間に制限は無いが、例えば通信異常発生判定時の前後の５秒などである。

また、異常判定部１４は、通信異常発生判定をした場合、異常発生検出信号をログ取得指示部１６へ与える。ログ取得指示部１６は、当該信号に応じてＳＩＰサーバ２０及びゲートウェイ装置６０の少なくともいずれかへ、ログ情報の取得を指示するログ取得指示信号を送信する（ステップＳ２６）。当該信号を受信したＳＩＰサーバ２０、ゲートウェイ装置６０は、当該信号が示す呼接続（セッション）についての例えば接続要求メッセージの中継等に関する処理のログ情報を保持する。

異常判定部１４は、ステップＳ２５において計測応答時間が応答時間閾値以上であり且つカウント呼数が呼数閾値以上であると判別した場合に輻輳状態が発生したと判定する（以下、輻輳状態発生判定と称する）。異常判定部１４は、輻輳状態発生判定をした場合、輻輳発生検出信号を輻輳解消指示部１７へ与える。輻輳解消指示部１７は、異常判定部１４からの輻輳発生検出信号に応じて、ＳＩＰサーバ２０及びゲートウェイ装置６０の少なくともいずれかへ、輻輳状態の解消を指示する輻輳解消指示信号を送信する（ステップＳ２７）。当該信号を受信したＳＩＰサーバ２０は新たな呼接続要求を受信しても呼接続処理を行わない。また、当該信号を受信したゲートウェイ装置６０は、新たな呼接続要求を受信してもこれをＳＩＰサーバ２０には中継しない。

かかる処理を終えたら、ネットワーク監視処理はステップＳ２１に戻り、パケット受信部１１が複製パケットの受信を継続する。以降、例えばネットワーク監視者からの当該監視処理の終了指示を受けるまで、ネットワーク監視装置１０は、上記と同様の処理を反復する。

上記したように、本実施例のネットワーク監視装置１０は、ＬＡＮ網５０を介して送受信されるパケットの複製パケットを受信しこれに基づいて呼数の計数及び応答時間の計測を行う。ネットワーク監視装置１０は、計測応答時間が応答時間閾値未満であれば、通信異常無しと判断して特段の対処をせず監視を継続する。これに対して計測応答時間が応答時間閾値以上であれば、ネットワーク監視装置１０は対処を行う。この際、ネットワーク監視装置１０は、カウント呼数が呼数閾値未満であるか否かに応じて対処内容を異ならせる。

ネットワーク監視装置１０は、カウント呼数が呼数閾値未満であれば、例えばＬＡＮ網上でのＳＩＰメッセージの喪失などの通信異常が発生したと判定して、当該判定時前後の所定時間内の受信複製パケットを記憶する。また、ネットワーク監視装置１０は、ＳＩＰサーバ２０等にログ情報の取得を指示して例えば接続要求メッセージの中継等に関する処理のログ情報を保持させる。

ネットワーク監視装置１０は、カウント呼数が呼数閾値以上であれば、輻輳状態が生じていると判定して、輻輳状態の解消指示をＳＩＰサーバ等へ与え、新たな呼接続の確立処理を停止させるなどして輻輳状態を解消する。

このように、本発明のネットワーク監視装置によれば、呼数及び応答時間を監視することにより異常発生を判断し、異常発生時の前後のパケット及びログ情報を保持するので、たとえ再現性の低い通信異常が発生しても、その原因を特定することができる。

また、従来技術においては非登録のパケットを受信した場合に異常判定されてしまうという問題点があった。これに対して、本発明によれば、応答メッセージの受信を契機として異常判定を行うので、かかる従来の問題は生じない。また、本発明によれば、応答／確認メッセージを確認すれば足りるので、高い処理能力を要しない。

また、従来技術においてはタイミング監視により異常検出をした場合に異常が発生した装置を特定できるのみで異常原因については解析できないという問題があった。これに対して、本発明によれば、タイミング監視（応答時間の監視）に加えて呼数を監視することにより、異常の原因の切り分けをすることができる。すなわち、カウント呼数が大きい場合（閾値以上の場合）には、通信異常の原因が輻輳によるものであると判断し、輻輳状態を解消する対処を実行する。また、カウント呼数が小さい場合（閾値未満の場合）には、通信異常の原因が輻輳以外の例えばＳＩＰメッセージの喪失等の原因によるものであると判断し、異常判定前後のパケットやログ情報を保持する。ネットワーク監視者は、これらの情報に基づいて異常原因を特定することができる。

また、従来技術においては全てのパケットを蓄積するので記憶容量の制限により長時間のネットワーク監視ができないという問題があった。これに対して、本発明によれば、異常判定前後のパケットやログ情報のみを保持するので、かかる従来の問題は生じない。また、従来技術においては膨大なパケットの解析に長時間を要していたが、本発明によれば、異常判定前後のパケットやログ情報を解析すれば良いので、解析時間を短縮できる。

なお、上記した例はＳＩＰ通信プロトコルの場合の例であるが、別の通信プロトコルについても適用可能である。

１０ネットワーク監視装置
１１パケット受信部
１２呼数計数部
１３応答時間計測部
１４異常判定部
１５パケット記憶部
１６ログ取得指示部
１７輻輳解消指示部
２０ＳＩＰサーバ（呼制御サーバ）
３０ハブ
４０−１〜４０−ｎオペレータ端末
５０ＬＡＮ網
６０ＶｏＩＰゲートウェイ装置
７０公衆網

Claims

オペレータ端末、呼制御サーバ及びゲートウェイ装置相互間で通信ネットワークを介して送受信されるパケットの複製パケットを受信してこれを解析するネットワーク監視装置であって、
前記複製パケットに基づいて呼数を計数する呼数計数部と、
前記複製パケットに基づいて呼接続応答時間を計測する応答時間計測部と、
前記呼数と前記呼接続応答時間とに基づいて通信異常発生の判定をする異常判定部と、を含むことを特徴とするネットワーク監視装置。
前記呼数計数部は、前記複製パケットのうちの前記ゲートウェイ装置からの単位時間内に生じた呼接続要求を含む複製パケットの数を計数して得られた計数値を前記呼数とし、
前記応答時間計測部は、前記複製パケットのうちの前記オペレータ端末からの呼接続応答メッセージを含む複製パケットを受信した時から前記複製パケットのうちの前記呼接続応答メッセージに対応する呼接続確認メッセージを含む複製パケットを受信した時までの時間を計測してこれを前記呼接続応答時間とし、
前記異常判定部は、前記呼接続応答時間が応答時間閾値を上回り且つ前記呼数が呼数閾値を下回っていると判別した場合に通信異常が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク監視装置。
前記複製パケットのうちの、前記異常判定部による通信異常発生判定時の前後の所定時間内に受信した複製パケットを記憶するパケット記憶部を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のネットワーク監視装置。
前記異常判定部によって通信異常発生判定がなされた場合に前記呼制御サーバ及び前記ゲートウェイ装置の少なくともいずれかへログ情報の取得を指示するログ取得指示信号を送信するログ取得指示部を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のネットワーク監視装置。
前記異常判定部は、前記呼接続応答時間が応答時間閾値を上回り且つ前記呼数が呼数閾値を上回っていると判別した場合に輻輳状態が発生したと判定することを特徴とする請求項１乃至４に記載のいずれか１つに記載のネットワーク監視装置。
前記異常判定部によって輻輳状態発生判定がなされた場合に前記呼制御サーバ及び前記ゲートウェイ装置の少なくともいずれかへ輻輳状態の解消を指示する輻輳解消指示信号を送信する輻輳解消指示部を更に含むことを特徴とする請求項５に記載のネットワーク監視装置。