JP2011223199A

JP2011223199A - ゲートウェイ装置

Info

Publication number: JP2011223199A
Application number: JP2010088690A
Authority: JP
Inventors: Etsuko Kinoshita; 悦子木野下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】通信異常発生時に、問題発生箇所の切り分けと原因特定を容易にし、問題解決に要する時間の短縮と労力の低減を可能とするゲートウェイ装置を提供する。
【解決手段】プロトコル変換処理部２１の汎用ＬＡＮ５側にトレース処理部２２ａを、同時ネットワーク３側にトレース処理部２２ｂを設ける。トレース処理部２２ａ、２２ｂは、プロトコル変換処理部２１の前後においてプロトコル変換処理部２１を双方向に通過するデータのコピーを取得し、これをトレース共通処理部２３に転送する。トレース共通処理部２３は受けたデータに時刻を付して、トレース領域２４に時系列に記録する。
【選択図】図２

Description

この発明は、独自ネットワークに接続されている端末と汎用ＬＡＮに接続されている端末とを接続するためのゲートウェイ装置に関し、特に異常発生時のデバッグ性能を向上させたゲートウェイ装置に関するものである。

まず、従来のゲートウェイ装置について説明する。図１０は、従来のゲートウェイ装置２０を使用するネットワーク７０を示す図である。ゲートウェイ装置２０を介して独自ネットワーク３０に接続されている旧端末４０ａ、４０ｂと、汎用ＬＡＮ５０に接続されている新端末６０が接続され、これらが全ネットワーク７０を構成している。
ゲートウェイ装置２０は、規格の異なる２種類のネットワークに接続されている端末同士を接続するために、端末間を送受信されるデータのプロトコル変換をおこなう装置である。
まず、新端末６０から旧端末４０ａ、４０ｂへデータ送信を行う場合を例に説明する。新端末６０とゲートウェイ装置２０間及びゲートウェイ装置２０と旧端末４０ａ、４０ｂ間はそれぞれ別のプロトコルによる処理が行われるため、別々のシーケンス処理がなされて通信が行われる。新端末６０は汎用ＬＡＮのフォーマットに乗せてゲートウェイ装置２０へデータを送る。ゲートウェイ装置２０では、新端末６０からのデータを独自プロトコルのフォーマットに変換して旧端末４０ａ、４０ｂへと送信する。
新端末６０と旧端末４０ａ、４０ｂ間で通信中に何らかの異常により通信ができなくなった場合、通信データのトレースを採って解析を実施することになる。トレースは、ネットワーク上にトラップを設けて、個別にトレースすることになる。特許文献１では、同一ネットワーク上におけるこのようなトレース手段を開示している。

特開２００６−９２３５８号公報

しかしながら、本システムのように別々のプロトコルを変換して橋渡しするようなゲートウェイ装置の場合、何らかの異常により端末間の通信できない状態が発生した場合には、その原因が汎用ＬＡＮ側の異常であるのか、独自ネットワーク側の異常であるのかの判断ができない。さらに、詳細に問題箇所を特定するには、新端末、ゲートウェイ装置、旧端末のそれぞれにおいて、異常となっている現象をもとに、どのようなトレースを採るのかを検討し、トレースを残す仕掛けを入れ、それぞれのトレースを個別に採取し、トレース情報を突き合わせて解析する必要があった。そのため問題解決までに非常に多くの時間と労力を要していた。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、通信異常発生時の問題発生箇所の切り分けと最終的な原因特定を容易にし、問題解決に要する時間の短縮と労力の低減を可能とするゲートウェイ装置を提供することを目的とする。

この発明に係るゲートウェイ装置は、第１のネットワークと第２のネットワークとの間に設置して、プロトコル変換を行うプロトコル変換処理部を備えたゲートウェイ装置であって、
ゲートウェイ装置は、プロトコル変換処理部の第１のネットワーク側に接続され、第１のネットワークに接続された端末と第２のネットワークに接続された端末との間でプロトコル変換処理部を通過して送受信されるデータのコピーを取得する第１のトレース処理部と、
プロトコル変換処理部の第２のネットワーク側に接続され、第２のネットワークに接続された端末と第１のネットワークに接続された端末との間でプロトコル変換処理部を通過して送受信されるデータのコピーを取得する第２のトレース処理部と、
第１のトレース処理部及び第２のトレース処理部からデータの転送を受けて、データを時系列にトレース領域に記録するトレース共通処理部を備えたことを特徴とするものである。

この発明に係るゲートウェイ装置は、プロトコル変換処理部の第１のネットワーク側に接続され、第１のネットワークに接続された端末と第２のネットワークに接続された端末との間でプロトコル変換処理部を通過して送受信されるデータのコピーを取得する第１のトレース処理部と、
プロトコル変換処理部の第２のネットワーク側に接続され、第２のネットワークに接続された端末と第１のネットワークに接続された端末との間でプロトコル変換処理部を通過して送受信されるデータのコピーを取得する第２のトレース処理部と、
第１のトレース処理部及び第２のトレース処理部からデータの転送を受けて、データを時系列にトレース領域に記録するトレース共通処理部を備えたことを特徴とするものなので、異なるネットワーク間を往来するデータでも、時系列にプロトコル変換前後のデータをトレースすることで、障害発生後に個別にトレースした後でデータを突き合わせて調査する必要がなく、異常個所の切り分けおよび特定までの所要時間を短縮することができる。

本発明の実施の形態１におけるネットワークのシステム構成図である。本発明の実施の形態１におけるゲートウェイ装置の内部構成図である。本発明の実施の形態２におけるゲートウェイ装置の内部構成図である。本発明の実施の形態２における記録可否設定テーブルの構成を示す図である。本発明の実施の形態３におけるゲートウェイ装置の内部構成図である。本発明の実施の形態３におけるライブチェック機能の概略シーケンス図である。本発明の実施の形態４におけるゲートウェイ装置の内部構成図である。本発明の実施の形態４におけるライブチェック機能の概略シーケンス図である。本発明の本実施の形態５におけるゲートウェイ装置の内部構成図である。従来のゲートウェイ装置を用いたネットワーク構成を示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるシステム構成図である。図２は、本発明の実施の形態１におけるゲートウェイ装置２の内部構成図である。
全体としてのシステム構成は、「背景技術」において説明したシステム構成と同じである。ゲートウェイ装置２を介して、第１のネットワークとしての汎用ＬＡＮ５に接続されている新端末６と、第２のネットワークとしての独自ネットワーク３に接続されている旧端末４とが接続されている。
ゲートウェイ装置２の内部構造を説明する。プロトコル変換処理部２１は、ゲートウェイ装置２の中核機能を司り、ここを通過して汎用ＬＡＮ５側と独自ネットワーク３側の間を行き交うデータに対して通信プロトコルの変換処理を施すことにより、両者間のデータ通信の橋渡しをする。

プロトコル変換処理部２１の汎用ＬＡＮ５側にはトレース処理部２２ａが、プロトコル変換処理部２１の独自ネットワーク３側にはトレース処理部２２ｂが接続されている。
トレース処理部２２ａ、２２ｂは、プロトコル変換処理部２１を通過する前後の通信データのコピーを取得し、後述するトレース共通処理部２３へ転送する機能を有する。
つまり、トレース処理部２２ａにあっては、汎用ＬＡＮ５側からプロトコル変換処理部２１へ流れる直前のデータ及び、独自ネットワーク側からプロトコル変換処理部２１を通過してプロトコル変換を済ませた直後のデータのコピーを取得して、これらのデータをトレース共通処理部２３へ転送する。
また、トレース処理部２２ｂにあっては、独自ネットワーク３側からプロトコル変換処理部２１へ流れる直前のデータ及び、汎用ＬＡＮ５側からプロトコル変換処理部２１を通過してプロトコル変換を済ませた直後のデータのコピーを取得して、これらのデータをトレース共通処理部２３へ転送する。

トレース共通処理部２３は、トレース処理部２２ａ、２２ｂからの転送データを受けて、これらのデータを記録領域であるトレース領域２４に時系列に記録する機能を有する。
受信処理部２５ａは汎用ＬＡＮ５側からゲートウェイ装置２に、プロトコル変換のために入るデータを受信し，受信処理部２５ｂは独自ネットワーク３側からゲートウェイ装置２にプロトコル変換のために入るデータを受信する。
また、送信処理部２６ａは、ゲートウェイ装置２から汎用ＬＡＮ５側へプロトコル変換後のデータを送出し，送信処理部２６ｂは、ゲートウェイ装置２から独自ネットワーク３側へプロトコル変換後のデータを送出する。

次に、新端末６から旧端末４へデータを送る場合の一連の動作について説明する。
ある新端末６が、ある旧端末４宛てに送信したデータは、ゲートウェイ装置２の汎用ＬＡＮ側の受信処理部２５ａで受信され、トレース処理部２２ａへ渡される。トレース処理部２２ａは、このデータをプロトコル変換処理部２１へ更に受け渡すと同時に、このデータのコピーをトレース共通処理部２３へ転送する。トレース共通処理部２３は、現在時刻と受け取ったデータ内容をトレース領域２４に書き込む。
一方、プロトコル変換処理部２１は、受け取ったデータを独自ネットワーク３側へ流すデータ形式に変換し、変換後のデータを独自ネットワーク３側のトレース処理部２２ｂへ渡す。

データを受け取ったトレース処理部２２ｂは、このデータを送信処理部２６ｂに渡すと同時に、先に述べたトレース処理部２２ａの場合と同様に、このデータのコピーをトレース共通処理部２３へ転送する。トレース共通処理部２３は、現在時刻と受け取ったデータ内容をトレース領域２４に書き込む。
送信処理部２６ｂへ渡されたデータは独自ネットワーク３側へ送出される。

次に、旧端末４から新端末６へデータを送る場合の一連の動作について説明する。
ある旧端末４が、ある新端末６宛てに送信したデータは、ゲートウェイ装置２の独自ネットワーク３側の受信処理部２５ｂで受信され、トレース処理部２２ｂへ渡される。トレース処理部２２ｂは、このデータをプロトコル変換処理部２１へ更に受け渡すと同時に、このデータのコピーをトレース共通処理部２３へ転送する。トレース共通処理部２３は、現在時刻と受け取ったデータ内容をトレース領域２４に書き込む。
一方、プロトコル変換処理部２１は、受け取ったデータを汎用ＬＡＮ５側へ流すデータ形式に変換し、変換後のデータを汎用ＬＡＮ５側のトレース処理部２２ａへ渡す。

データを受け取ったトレース処理部２２ａは、このデータを送信処理部２６ａに渡すと同時に、先に述べたトレース処理部２２ｂの場合と同様に、このデータのコピーをトレース共通処理部２３へ転送する。トレース共通処理部２３は、現在時刻と受け取ったデータ内容をトレース領域２４に書き込む。
送信処理部２６ａへ渡されたデータは汎用ＬＡＮ５側へ送出される。

ゲートウェイ装置２は、先述のデータ記録用に現在時刻を保持している。さらに、トレース領域２４は有限であるので、あらかじめ登録できる件数は決定しておく。例えば１０００件登録できるものとしておくと、登録する件数が１０００件を超えた場合には、古いトレース情報から上書きされるものとする。
新端末６から旧端末４、旧端末４から新端末６のデータ送受信はランダムに行われるため、トレース共通処理部２３では、トレース領域２４の書き込み処理は時系列に記録されることとなる。トレース情報を参照する場合には、デバッグ用ＰＣ７を接続し、トレース表示機能８によりトレースを参照する。

この発明の実施の形態１に係るゲートウェイ装置によれば、異なるネットワーク間を往来するデータでも、時系列にプロトコル変換前後のデータをトレースすることで、障害発生後に個別にトレースした後でデータを突き合わせて調査する必要がなく、異常個所の切り分けおよび特定までの所要時間を短縮することができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図３に基づいて、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態１では、すべてのデータをトレース領域２４に順次記録しているが、問題となっていない端末のトレースは不要な場合もある。
また、トレースを採るということは、ゲートウェイ装置２０２内部の処理にとっては、負荷となるため、通常稼働時は不必要なトレースは採らない処理とし、デバッグ時にのみ必要なトレースを選択して採るという使い方も可能としたい。本実施の形態２では、通過するデータの送信元端末及びそのデータの送信先端末をチェックし、当該データをトレース共通処理部２２３に転送して記録するか否かを判断するトレース制御機能をトレース処理部２２２ａ、２２２ｂに設けている。そして、トレース処理部２２２ａ、２２２ｂの各トレース制御機能は、後述する記録可否設定テーブル９ａ、９ｂを元に、通過するすべてのデータについて、これらをトレース共通処理部２２３へ転送するか、しないかの判断をする。

記録可否設定テーブル９ａ、９ｂの内容はゲートウェイ装置２０２に接続したデバッグ用ＰＣ７で編集することができる。

図４（ａ）は、記録可否設定テーブル９ａの構成を示す図である。図４（ｂ）は、記録可否設定テーブル９ｂの構造を示す図である。
各図の端末番号は、汎用ＬＡＮ５側および独自ネットワーク３側のすべての端末を特定できる一意の番号である。トレース処理部２２２ａ、２２２ｂは、トレース処理部２２２ａ、２２２ｂを通過するデータを取得すると、それぞれのデータに記録された当該データの送信元端末と送信先端末の端末番号を調べる。そして、それぞれの端末番号に相当する記録可否設定テーブル９ａ、９ｂの送信元フラグ欄の値と送信先フラグ欄の値を取得する。送信元フラグ欄の値と送信先フラグ欄の値が共にＯＮの場合は、当該データをトレース共通処理部２２３に転送する。

例えば、図４（ａ）の場合、端末番号が３の送信元欄および送信先欄のフラグは共にＯＮであり、端末番号が２５４の送信元欄および送信先欄のフラグも共にＯＮである。
この場合、トレース処理部２２２ａを通過して、汎用ＬＡＮ５に接続された端末番号が３である新端末６００３と、独自ネットワーク３に接続された、端末番号が２５４である旧端末４２５４との間で双方向に通信されるデータがトレース共通処理部２２３に転送される。

また、例えば図４（ｂ）の場合、トレース処理部２２２ｂがトレース共通処理部２２３に転送するデータは、汎用ＬＡＮ５に接続された端末番号が３である新端末６００３から、独自ネットワーク３に接続された端末番号が２５４である旧端末４２５４へ送信されるデータだけである。

ここで、記録可否設定テーブル９ａ、９ｂには、同一の端末が、送信元であり、かつ送信先でもある組合せも存在することになるが、そのようなデータは受信処理部２５ａ、２５ｂでフィルタリングされるので無視して良い。

２種類の記録可否設定テーブル９ａ、９ｂを利用することによって、プロトコル変換処理部２１を通過する前後において、全てデータについてそれらの記録の可否を設定することができる。

この発明の実施の形態２に係るゲートウェイ装置２０２によれば、必要なトレースを個別に指定できるため、記録すべきデータ量を大幅に減少できる。
また、特定の端末間の送受信データを、送受信方向を指定し、プロトコル変換の前後において選択して記録できるので、データ解析が容易になり、異常個所の切り分けおよび特定までの所要時間を大幅に短縮することができる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図５、図６に基づいて実施の形態１と異なる点を中心に説明する。図５は本実施の形態３におけるゲートウェイ装置３０２の内部構成図である。
実施の形態１では、例えばノイズなどによる一過性の通信異常が発生した場合は、各端末側の問題か、ゲートウェイ装置２側の問題か、その他のネットワーク上の問題であるのかを切り分けできない。そこで、本実施の形態３ではライブチェック機能３２２をプロトコル変換処理部３２１に設けている。
ライブチェック機能３２２は全ネットワークを構成する端末群の健全性をチェックする機能である。その他は実施の形態１と同じである。

図６は、ライブチェック機能３２２の概略シーケンス図である。
ライブチェック機能３２２の動作について説明する。
図６に示すとおり、ゲートウェイ装置３０２は電源ＯＮの後、汎用ＬＡＮ５側及び独自ネットワーク３側の各端末からの最初の通常データパケット待ちの状態となる。

例えば、独自ネットワーク３側の旧端末４からの最初の通常データパケットを受信すると、ライブチェック機能３２２が有効となり、受信したデータパケットの中身を解析して送信元端末を割り出し、以降、当該送信元端末に対して定期的にライブチェック送信を行う。
ライブチェックパケットは、ゲートウェイ装置３０２のプロトコル変換処理部に備えたライブチェック機能３２２が、通常データとは全く別のライブチェック専用のパケットを生成して送信元端末へ送信する。

このライブチェックパケットを受信した旧端末４は、自身が正常であることを示す応答パケットを返信する。これを定期的に繰り返す。汎用ＬＡＮ５側も同様である。
このライブチェック機能３２２の動作の結果発生する送受信データも、トレース処理部２２ａ、２２ｂを介してトレース共通処理部２３に転送され、トレース領域２４に記録される。

この発明の実施の形態３に係るゲートウェイ装置３０２によれば、プロトコル変換処理部３２１にライブチェック機能３２２を持たせて、プロトコル変換処理部３２１と各端末の間で送受信されるライブチェック専用のパケットデータについても同時にトレースできるので、問題箇所の切り分けが可能となり、デバッグ作業時間を大幅に短縮することができる。なお、この実施の形態では、実施の形態１との差異を述べたが、実施の形態２と組み合わせても良い。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図７に基づいて実施の形態３と異なる点を中心に説明する。
図７は本実施の形態４におけるゲートウェイ装置４０２の内部構成図である。
図８は実施の形態４のライブチェック機能４２２の概略シーケンス図を示す。
実施の形態３のゲートウェイ装置３０２と、この実施の形態４のゲートウェイ装置４０２との違いはライブチェック機能の動作だけである。

トレース領域２４は有限であり、独自ネットワーク３側に接続される旧端末４は１台とは限らない。ある１台の旧端末からのライブチェックパケットにエラーが検出され続けるような場合は、調査が必要である。しかし、エラーが繰り返し検出されても、正常な旧端末との間のトレースデータが同じように記録され続ける、トレース領域２４に記録されたエラーデータが上書きされてしまう恐れがある。
そこで、この実施の形態４のライブチェック機能４２２には、実施の形態３のライブチェック機能に加えてライブチェック機能を開始後、連続して一定回数ライブチェックパケットの応答が帰ってこない、或いは同一エラーが発生したと判断する場合には、異常発生とみなしてすべてのトレースを停止させる機能を持たせた。
例えば、図８に示すようにエラーを３回連続で検出した場合には、異常とみなして全てのトレース処理を停止させる。

この発明の実施の形態４に係るゲートウェイ装置４０２によれば、正常な端末のトレースデータによりトレース領域に記録されたエラー情報が上書きされ、有益な情報までもが消されることを防ぐことができる。

実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図９に基づいて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図９は本実施の形態５におけるゲートウェイ装置５０２の内部構成図である。キューイング機能１０はトレースパケットを時系列にモニタ出力する機能である。モニタリング機能１１はトレースをモニタリングする機能である。その他は実施の形態２と同じである。
実施の形態１では、トレース領域２４にトレース情報を記録し、それをトレース表示機能８で表示させているが、本実施の形態５では、トレースパケットをそのままトレースモニタ用のキューイング機能１０に備えたキューに入れ、モニタリング機能１１がそのキューからデータを順次引き抜き、常時トレースパケットをデバッグ用ＰＣ７へ出力するようにする。

これにより、デバッグ用ＰＣ７では、市販のキャプチャーソフトを使用してパケットをモニタリングすることができ、解析性を向上させることができる。
なお、実施の形態１と異なる部分について説明したが、その他の実施の形態に係るゲートウェイ装置と組み合わせても良い。

２，２０，２０２，３０２，４０２，５０２ゲートウェイ装置、
２１プロトコル変換処理部、２２ａ，２２ｂ，２２２ａ，２２２ｂトレース処理部、２３トレース共通処理部、２４トレース領域、２５ａ，２５ｂ受信処理部、
２６ａ，２６ｂ送信処理部、３，３０独自ネットワーク、
３２１プロトコル変換処理部、３２２，４２２ライブチェック機能、
４，４ａ，４ｂ，４０ａ，４０ｂ，４２５２，４２５３，４２５４旧端末、
５，５０汎用ＬＡＮ、６，６０，６００３新端末、７デバッグ用ＰＣ、
８トレース表示機能、９ａ，９ｂ記録可否設定テーブル、１０キューイング機能、１１モニタリング機能、７０全ネットワーク。

Claims

第１のネットワークと第２のネットワークとの間に設置して、プロトコル変換を行うプロトコル変換処理部を備えたゲートウェイ装置であって、
前記ゲートウェイ装置は、前記プロトコル変換処理部の前記第１のネットワーク側に接続され、前記第１のネットワークに接続された端末と前記第２のネットワークに接続された端末との間で前記プロトコル変換処理部を通過して送受信されるデータのコピーを取得する第１のトレース処理部と、
前記プロトコル変換処理部の前記第２のネットワーク側に接続され、前記第２のネットワークに接続された端末と前記第１のネットワークに接続された端末との間で前記プロトコル変換処理部を通過して送受信されるデータのコピーを取得する第２のトレース処理部と、
前記第１のトレース処理部及び前記第２のトレース処理部から前記データの転送を受けて、前記データを時系列にトレース領域に記録するトレース共通処理部を備えたことを特徴とするゲートウェイ装置。
前記第１のトレース処理部及び前記第２のトレース処理部は、前記第１のネットワークと前記第２のネットワークに接続されている全ての端末について、
それぞれの端末が、プロトコル変換処理部を通過するデータの送信元である場合における前記データの記録の要否を示す送信元フラグと、
それぞれの端末が前記データの送信先である場合における前記データの記録の要否を示す送信先フラグとを記載する記録可否設定テーブルを備え、
前記データの送信元端末に対応する送信元フラグの設定と、前記データの送信先端末に対応する送信先フラグの設定が、共にＯＮの時のみ前記データを前記トレース共通処理部に転送するトレース制御機能を有することを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
前記ゲートウェイ装置は、この装置を通過するデータの送信元端末に対して、以後定期的に、稼働確認用のライブチェック信号を送信し、前記ライブチェック信号に対する前記送信元端末からの応答を監視するライブチェック機能を備え、
前記トレース共通処理部は、前記ライブチェック信号の送受信データも他の送受信データと合わせて時系列に記録することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のゲートウェイ装置。
所定の回数連続して前記送信元端末からの前記応答が無いことを前記ライブチェック機能が検出したときは、
前記トレース共通処理部は、送受信データの前記トレース領域への書き込みを以後停止することを特徴とする請求項３に記載のゲートウェイ装置。
前記トレース領域への記録に代えて、前記トレース共通処理部を通過するデータを順次画面表示するパケットモニタリング機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。