JP2011250030A - ルータ装置、コスト値管理方法およびコスト値管理プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】ネットワークの状況が不安定にならないようにすることを目的として、OSPF(Open Shortest Path First)におけるネイバー関係に対するコスト値をネットワークの状態に柔軟に対応して変更するルータ装置を提供する。
【解決手段】OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置1は、ネイバー関係にあるルータ装置2から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定するコスト値決定部3を備える。
【選択図】図6
【解決手段】OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置1は、ネイバー関係にあるルータ装置2から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定するコスト値決定部3を備える。
【選択図】図6
Description
本発明は、OSPF(Open Shortest Path First)におけるコスト値を管理するルータ装置、コスト値管理方法およびコスト値管理プログラムに関する。
ルーティングのために用いられるプロトコルであるOSPFでは、経路ごとの重みを示すコストに基づいて経路計算が行われる。初期のコスト値は、OSPFインタフェースによって通信経路の帯域幅に応じて自動的に決定されるか、コマンドを使用して手動で設定される。OSPFでは、経路上のコスト値の合計値が最小となる経路が、最適経路として選択される。初期のコスト値は、使用しているインタフェースを変更するか、コマンドを使用して変更しない限り、固定された値である。
しかし、OSPFでは、使用される帯域において障害が発生し、最適経路として選択された通信経路の通信速度が遅くなったときでも、DeadTimeとして規定された時間内(Helloパケットの送信間隔の4倍の時間内)に反応があれば、正常な状態として扱われてしまうので、通信品質が悪くても最適経路の変更が行われないという問題がある。このような通信品質が悪化した状態のまま運用を続けると、ネットワークが不安定な状態になってしまい、運用に支障が発生する可能性が高い。
特許文献1には、OSPFコストを用いたトラフィック分散方法が記載されている。特許文献1に記載されたトラフィック分散方法では、ルータ装置が、トラフィックが集中しているリンクのコスト値を現在値よりも高い値に設定し、OSPFによる経路計算を再度行うことによって、経路表を作成し直す。その結果、トラフィックが他のリンクを経由することになって、トラフィックの分散を図ることができる。
特許文献2には、隣接するノード間における送受信に基づいてコストを変更するマルチホップ通信ネットワークが記載されている。特許文献2に記載されたマルチホップ通信ネットワークでは、対向するノード間(OSPFにおいて、ネイバー関係にあるルータ装置間に相当)で定期的にHelloパケットを送信して通信品質の評価データを取得し、コスト値を算出する。特許文献2に記載されたマルチホップ通信ネットワークでは、データ通信に失敗したときには、当該経路のコスト値を高く修正することによって、データ通信に失敗した経路が、次回の経路選択時には選択されないようにすることができる。
しかし、特許文献1に記載されたトラフィック分散方法では、トラフィックの分散を図ることはできるが、ネットワーク内のトラフィック情報を1か所にまとめたうえで、各リンクにおけるトラフィック量を算出する必要があるので、ネットワークの規模が大きくなると、まとめられるトラフィック情報も増え、処理負担が大きくなってしまう。
また、特許文献2に記載されたマルチホップ通信ネットワークでは、対向するノードに送信したHelloパケットが届いたか否か、すなわち送信結果に基づいて通信品質を判定し、ノード単位でコスト値の修正を行うことができるが、選択されなくなった経路の通信品質が復旧した場合に、復旧したことを把握することができず、常に最適な経路を探索することが難しい。
そこで、本発明は、ネイバー関係に対するコスト値をネットワークの状態に柔軟に対応して変更することができるルータ装置、コスト値管理方法およびコスト値管理プログラムを提供することを目的とする。
本発明によるルータ装置は、OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置であって、ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定するコスト値決定部を備えたことを特徴とする。
本発明によるコスト値管理方法は、OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置においてOSPFのコストを管理するコスト値管理方法であって、ネットワーク上の各ルータ装置において、ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定することを特徴とする。
本発明によるコスト値管理プログラムは、OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置に内蔵されるコンピュータに、ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定する処理を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、ルータ装置ごとに、ネイバー単位でコスト値を変更するので、ネイバー関係に対するコスト値をネットワークの状態に柔軟に対応して変更することができる。
図1は、本発明によるルータ装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図1を参照して、本発明によるルータ装置の一実施形態の構成を説明する。
ルータ装置10は、OSPFを用いてルーティングを行うOSPFルータであって、設定管理部11、コスト管理部12、OSPF部13、IPスタック部14、およびシステム管理部15を備える。設定管理部11、コスト管理部12、OSPF部13、IPスタック部14、およびシステム管理部15は、例えば、所定のプログラムに従って動作するCPUで実現可能である。
設定管理部11は、初期のコスト値を含む設定情報を管理する。初期のコスト値は、OSPFインタフェースによって通信経路の帯域幅に応じて自動的に決定されるか、コマンドを使用して手動で設定される。設定管理部11は、設定情報をコスト管理部12およびシステム管理部15に通知する。
コスト管理部12は、Helloパケットの受信結果に基づいて、新たなコスト値を決定する。コスト管理部12は、ネイバー単位にコスト値を記録するデータベースを持つ。なお、データベースは、コスト管理部12以外に設けられてもよい。
具体的には例えば、コスト管理部12は、ネイバー関係が確立されるルータ装置(以下、隣接ルータ装置と呼ぶ)からIPスタック部14が所定の統計時間内に受信したHelloパケットの受信結果(例えば、Helloパケットの受信タイミング)に基づいて、送信元ルータ装置におけるHelloパケットの送信間隔を取得する。なお、Helloパケットに送信間隔を示す情報が含まれている場合には、IPスタック部14が受信したHelloパケットから直接送信間隔を取得してもよい。また、コスト管理部12は、所定の統計時間内に受信したHelloパケットの受信回数をカウントする。
コスト管理部12は、Helloパケットの送信間隔と受信回数とに基づいて、統計時間内のHelloパケットのロス数またはロス率を算出する。そして、コスト管理部12は、Helloパケットのロス率またはロス数と、設定管理部11から通知される設定情報に含まれる初期のコスト値等に基づいて、新たなコスト値を算出する。コスト管理部12は、決定した新たなコスト値をOSPF部13に通知し、新たなコスト値を含むコスト情報をシステム管理部15に通知する。
OSPF部13は、コスト値に基づいて最適経路を決定する。OSPF部13は、経路情報を決定した最適経路に更新して、IPスタック部14に通知する。
IPスタック部14は、隣接ルータ装置との間でパケット配信(パケットの送受信)を実施する。IPスタック部14は、例えばプログラム群である。IPスタック部14は、隣接ルータ装置から受信したHelloパケットをコスト管理部12に通知する。また、IPスタック部14は、OSPF部13によって更新された経路情報が通知されると、更新された経路情報に従ってパケットの配信を行い、更新された経路情報をシステム管理部15に通知する。
システム管理部15は、ルータ装置10における各種情報として、設定情報、コスト情報および経路情報等を管理する。システム管理部15は、例えば、ユーザやプログラム等による要求に応じて、各種情報を表示する。
図2は、図1に示すルータ装置の動作の一例を示す遷移図である。図2を参照して、図1に示すルータ装置10がコスト値を変更する処理を説明する。
設定管理部11には、OSPFインタフェースによって通信経路の帯域幅に応じて自動的に初期のコスト値が設定される。なお、初期のコスト値は、コマンドを使用して手動で設定されてもよい。
まず、図1に示すルータ装置10がコスト値を変更する前、すなわち、初期のコスト値が設定されている場合のネットワークの状態について説明する。図3は、図1に示すルータ装置を含むネットワークの一例を示す説明図である。図3は、初期のコスト値が設定されている場合のネットワークの状態を示す。
図3に示すネットワークは、ネットワークP、中継ネットワーク、およびネットワークQの3つのネットワークエリアに分かれている。ルータ装置50は、ネットワークPと中継ネットワークとを中継するノードである。ルータ装置20,40は、中継ネットワークとネットワークQとを中継するノードである。
また、中継ネットワークのエリアに存在するルータ装置10,20,30,40は、それぞれ100,10,100,20のコスト値が設定されている。例えば、ルータ装置10のコスト値100は、ルータ装置10およびルータ装置50のネイバー関係に対するコストに相当する。ルータ装置10は、ルータ装置20,50のそれぞれとネイバー関係が確立されている。ルータ装置30は、ルータ装置40,50のそれぞれとネイバー関係が確立されている。
図3に示すネットワークでは、ネットワークPからネットワークQに通信を行う場合の通信経路は、ルータ装置50〜ルータ装置10〜ルータ装置20のコスト値110(100+10)の経路(ルートA)と、ルータ装置50〜ルータ装置30〜ルータ装置40のコスト値120(100+20)の経路(ルートB)とが考えられる。OSPFでは、経路上のコスト値の合計値が最小となる経路が、最適経路として選択されるので、図3に示すネットワークでは、ルートAが最適経路として優先して選択される。
次に、ルータ装置10においてコスト値が変更される処理を説明する。
ルータ装置10のIPスタック部14は、隣接ルータ装置から定期的に送信されるHelloパケットを受信する。例えば、図3に示すネットワークでは、ルータ装置10のIPスタック部14は、ルータ装置50およびルータ装置20からHelloパケットを受信する。ここでは、簡略のために、ルータ装置50からルータ装置10に送信されるHelloパケットに対する処理について説明する。
IPスタック部14は、ルータ装置50からHelloパケットを受信すると、受信したパケット情報をコスト管理部12に通知する。コスト管理部12は、所定の統計時間内にルータ装置50から受信したHelloパケットの受信タイミングに基づいて、送信元ルータ装置におけるHelloパケットの送信間隔を取得する(ステップS11)。コスト管理部12は、ネイバー単位でHelloパケットの送信間隔を取得する。
次に、コスト管理部12は、所定の統計時間内にルータ装置50から受信したHelloパケットの受信回数をカウントする(ステップS12)。コスト管理部12は、ネイバー単位でHelloパケットの受信回数をカウントする。
コスト管理部12は、所定の統計時間(観測時間)が経過したことを確認すると(ステップS13)、Helloパケットの送信間隔と受信回数とに基づいて、統計時間内のHelloパケットのロス数またはロス率を算出する。そして、コスト管理部12は、Helloパケットのロス数またはロス率と、設定管理部11から通知された設定情報に含まれる初期のコスト値とを用いて新たなコスト値を算出する(ステップS14)。
次に、コスト管理部12は、シグナルを発信して、新たなコスト値をOSPF部13に通知する(ステップS15)。OSPF部13は、通知された新たなコスト値に基づいて、最適経路を決定する。OSPF部13は、経路情報を決定した最適経路に更新して、IPスタック部14に通知する。
ステップS15においてOSPF部13が新たなコスト値に基づいた最適経路を決定すると、コスト管理部12は、新たなコスト値をデータベースの当該ネイバーのテーブルに記録する。また、コスト管理部12は、Helloパケットの受信カウンタのカウンタ数をリセットし、再度Helloパケットの受信に対する計測を開始する(ステップS16)。
図4は、図1に示すルータ装置で行われるデータ処理を示すシーケンス図である。図4を参照して、Helloパケットを受信したルータ装置10で行われるデータ処理を説明する。
まず、IPスタック部14は、隣接ルータ装置からHelloパケットを受信すると、受信したHelloパケットをコスト管理部12に通知する(ステップS21)。IPスタック部14は、隣接ルータ装置から受信した各種のOSPFパケットをOSPF部13に通知する(ステップS22)。
各種のOSPFパケットと通知されたOSPF部13では、OSPFパケットの送信元のルータ装置との間で、リンクステート情報(LSA:LinkState Acknowledgment)を交換しあうアジャセンシーが完全に確立(FULLステート確立)される(ステップS23)。FULLステートが確立されると、コスト管理部12とOSPF部13との間で、OSPFステートの確認(ステップS24)、およびステータスの返答(ステップS25)が行われる。
次に、コスト管理部12は、IPスタック部14が受信するHelloパケットの受信回数のカウントを開始する(ステップS26)。IPスタック部14は、隣接ルータ装置から受信したHelloパケットをコスト管理部12に通知し(ステップS27)、コスト管理部12ではHelloパケットの受信回数がカウントされる。
所定の統計時間(例えば、1時間)が経過すると、コスト管理部12は、統計時間内のHelloパケットのロス数またはロス率等に基づいて、新たなコスト値を算出する(ステップS28)。
コスト管理部12は、決定した新たなコスト値をOSPF部13に通知する(ステップS29)。OSPF部13は、新たなコスト値に基づいて最適経路を決定し、経路情報の変更が終了したことをコスト管理部12に通知する(ステップS30)。その後、コスト管理部12は、カウンタをリセットして、再度Helloパケットの受信回数のカウントを開始する。
ここで、コスト管理部12が新たなコスト値を算出する処理(図2に示すステップS14、または図3に示すステップS28に相当)を、具体例を挙げて詳細に説明する。
コスト管理部12は、例えば、初期のコスト値に、(1+(Helloパケットのロス率))で求められる係数を掛けて新たなコスト値を算出する。Helloパケットのロス率は、統計時間を1時間(3600秒)とするときに、Helloパケットのロス数と送信間隔(秒)とを用いて、(ロス数÷(3600÷送信間隔))で示される。すなわち、(新たなコスト値)=(初期のコスト値)×(1+(ロス数÷(3600÷送信間隔)))という関係を満たす。
図3に示すルートAおよびルートBにおいて、それぞれのインタフェースはそれぞれ100Mbpsの帯域幅を持つ。ここで、ルータ装置50とルータ装置10との間で、1時間あたり60回のHelloパケットのロスが観測されたとする。また、ルータ装置50から送信されたHelloパケットの送信間隔は10秒であったとする。このとき、新たなコスト値は、およそ117と算出される(100×(1+(60÷(3600÷10))))。
図5は、コスト値が変更されたルータ装置を含むネットワークの一例を示す説明図である。図5に示すネットワークでは、図3に示すネットワークのルータ装置10のコスト値が100から117に変更されている。ルートBの各ネイバーではHelloパケットのロスが観測されず、コスト値は変更されていない。このとき、ルートAのコスト値の合計は127(117+10)となり、ルートBのコスト値の合計は120(100+20)となる。OSPFでは、経路上のコスト値の合計値が最小となる経路が、最適経路として選択されるので、図4に示すネットワークでは、ルートBが最適経路として選択される。すなわち、コスト値が変更されることによって、通信経路はルートAからルートBに変更される。
このようなルータ装置は、パケットのロスが発生して通信品質が悪化した経路に対するコスト値を増加させるので、相対的に通信品質の良い経路が最適経路として選択されやすくすることができる。通信品質に考慮した最適経路の選択が行われることによって、データの欠落や再送等の負担が軽減され、安定したネットワーク環境の実現が期待できる。
また、このようなルータ装置では、所定の統計時間ごとにコスト値を算出することによって、ネットワークの状態に柔軟に対応してコスト値を変更することができる。
また、このようなルータ装置は、隣接ルータ装置から受信したHelloパケットの受信結果に基づいて、ルータ装置ごとにネイバー単位でコスト値を決定するので、ネットワーク上の全トラフィック情報を1か所に集めるような大規模な処理を行わなくて済む。
また、このようなルータ装置では、OSPFプロトコルにおけるパケットフィールドを設計変更することなしに、ネットワークの状態に柔軟に対応してコスト値を変更することができるので、設計上の負担を増加させずに済む。
図6は、本発明によるルータ装置の主要部を示すブロック図である。図6に示すように、ルータ装置1(例えば、図1に示すルータ装置10に相当)は、OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置であって、ネイバー関係にあるルータ装置2(例えば、隣接ルータ装置)から定期的に送信される所定のパケット(例えば、Helloパケット)の受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定するコスト値決定部3(例えば、図1に示すコスト管理部12に相当)を備えるように構成されている。
また、上記の実施形態では、以下の(1)〜(4)に示すようなルータ装置も開示されている。
(1)コスト値決定部は、ネットワークの帯域幅によって自動的に定められた初期のコスト値に、ネイバー関係にあるルータ装置から送信された所定のパケットのロス数またはロス率に応じた係数を掛けてOSPFのコスト値を算出するルータ装置。
(2)ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットに対して、所定の統計時間内に受信した前記パケットの受信回数をカウントするカウンタ部(例えば、図1に示すコスト管理部12に相当)と、受信した前記パケットの受信タイミングに基づいて、送信元ルータ装置における前記パケットの送信間隔を取得する送信間隔取得部(例えば、図1に示すコスト管理部12に相当)とを備えたルータ装置。
(3)コスト値決定部は、カウンタ部によってカウントされたパケットの受信回数と、送信間隔取得部によって取得されたパケットの送信間隔とに基づいて、統計時間に対するパケットのロス数またはロス率を算出するルータ装置。
(4)コスト値決定部は、ネイバー関係にあるルータ装置から送信されたHelloパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値を決定するルータ装置。
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置であって、ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定するコスト値決定部を備えたことを特徴とするルータ装置。
(付記2)コスト値決定部は、ネットワークの帯域幅によって自動的に定められた初期のコスト値に、ネイバー関係にあるルータ装置から送信された所定のパケットのロス数またはロス率に応じた係数を掛けてOSPFのコスト値を算出する付記1記載のルータ装置。
(付記3)ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットに対して、所定の統計時間内に受信した前記パケットの受信回数をカウントするカウンタ部と、受信した前記パケットの受信タイミングに基づいて、送信元ルータ装置における前記パケットの送信間隔を取得する送信間隔取得部とを備えた付記1または付記2に記載のルータ装置。
(付記4)コスト値決定部は、カウンタ部によってカウントされたパケットの受信回数と、送信間隔取得部によって取得されたパケットの送信間隔とに基づいて、統計時間に対するパケットのロス数またはロス率を算出する付記3記載のルータ装置。
(付記5)コスト値決定部は、ネイバー関係にあるルータ装置から送信されたHelloパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値を決定する付記1から付記4のうちのいずれか1つに記載のルータ装置。
(付記6)OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置においてOSPFのコストを管理するコスト値管理方法であって、ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定することを特徴とするコスト値管理方法。
(付記7)ネットワークの帯域幅によって自動的に定められた初期のコスト値に、ネイバー関係にあるルータ装置から送信された所定のパケットのロス数またはロス率に応じた係数を掛けてOSPFのコスト値を算出する付記6記載のコスト値管理方法。
(付記8)OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置に内蔵されるコンピュータに、ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定する処理を実行させるためのコスト値管理プログラム。
(付記9)コンピュータに、ネットワークの帯域幅によって自動的に定められた初期のコスト値に、ネイバー関係にあるルータ装置から送信された所定のパケットのロス数またはロス率に応じた係数を掛けてOSPFのコスト値を算出する処理を実行させる付記8記載のコスト値管理プログラム。
1,2 ルータ装置
3 コスト値決定部
10,20,30,40,50 ルータ装置
11 設定管理部
12 コスト管理部
13 OSPF部
14 IPスタック部
15 システム管理部
3 コスト値決定部
10,20,30,40,50 ルータ装置
11 設定管理部
12 コスト管理部
13 OSPF部
14 IPスタック部
15 システム管理部
Claims (9)
- OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置であって、
ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定するコスト値決定部を備えた
ことを特徴とするルータ装置。 - コスト値決定部は、ネットワークの帯域幅によって自動的に定められた初期のコスト値に、ネイバー関係にあるルータ装置から送信された所定のパケットのロス数またはロス率に応じた係数を掛けてOSPFのコスト値を算出する
請求項1記載のルータ装置。 - ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットに対して、
所定の統計時間内に受信した前記パケットの受信回数をカウントするカウンタ部と、
受信した前記パケットの受信タイミングに基づいて、送信元ルータ装置における前記パケットの送信間隔を取得する送信間隔取得部とを備えた
請求項1または請求項2に記載のルータ装置。 - コスト値決定部は、カウンタ部によってカウントされたパケットの受信回数と、送信間隔取得部によって取得されたパケットの送信間隔とに基づいて、統計時間に対するパケットのロス数またはロス率を算出する
請求項3記載のルータ装置。 - コスト値決定部は、ネイバー関係にあるルータ装置から送信されたHelloパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値を決定する
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載のルータ装置。 - OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置においてOSPFのコストを管理するコスト値管理方法であって、
ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定する
ことを特徴とするコスト値管理方法。 - ネットワークの帯域幅によって自動的に定められた初期のコスト値に、ネイバー関係にあるルータ装置から送信された所定のパケットのロス数またはロス率に応じた係数を掛けてOSPFのコスト値を算出する
請求項6記載のコスト値管理方法。 - OSPFを用いてルーティングを行うルータ装置に内蔵されるコンピュータに、
ネイバー関係にあるルータ装置から定期的に送信される所定のパケットの受信結果に基づいて、OSPFのコスト値をネイバー単位で決定する処理を実行させるための
コスト値管理プログラム。 - コンピュータに、
ネットワークの帯域幅によって自動的に定められた初期のコスト値に、ネイバー関係にあるルータ装置から送信された所定のパケットのロス数またはロス率に応じた係数を掛けてOSPFのコスト値を算出する処理を実行させる
請求項8記載のコスト値管理プログラム。
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