JP2013074448A - 故障復旧システム、ノード、故障復旧方法およびプログラム - Google Patents
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【解決手段】故障復旧システムの各ノード1は、1番目の故障リンクをプロテクトするために選ばれた予備トポロジに基づき、2番目の故障リンク検出時に備え、2番目に検出した故障リンクをプロテクトしつつ、1番目の故障リンクもプロテクトできるような予備トポロジを、類似性判定法または故障箇所推定法により求め、FIB-ID探索テーブル300を作成しておく。そして、ノード1は、2番目の故障リンクを検出した場合に、FIB-ID探索テーブル300を参照して、2番目の故障リンクをプロテクトしつつ、1番目の故障リンクも回避する予備トポロジを抽出して、パケットを転送する。
【選択図】図6
Description
まず、本実施形態に係る故障復旧システムの概要について説明する。
図4は、本実施形態に係る故障復旧システムの概要を説明するための図である。
次に、本実施形態に係る故障復旧システムとしての通信ネットワーク1000の構成について説明する。
図5は、本実施形態に係る通信ネットワーク1000の構成例を示す図である。
また、この通信ネットワーク1000を構成する各ノード1それぞれには、後記するノード1の制御部により実現される故障回復機能が備わっている。
続いて、本実施形態に係るノード1について説明する。
図6は、本実施形態に係るノード1の構成例を示す機能ブロック図である。
この経路テーブル(FIB)200としての通常の経路テーブル(Primary FIB)210および予備経路テーブル(Backup FIB)220には、本故障復旧システムに固有な番号であるFIB-IDが付されている。そして、各経路テーブル(FIB)200には、パケットの宛先アドレスを示すdst-IDと、出力インタフェース32である出力ポートとの対応関係を示す情報が格納される。
また、この経路テーブル(FIB)作成部11が行う処理は、既存の予備トポロジ設計アルゴリズムにより行われる。
図7に示すように、FIB-ID探索テーブル300には、現時点でのパケットに付与されている経路テーブル(FIB)200のIDを示す「現FIB-ID」、送信元アドレスを示す「src-ID」、および、宛先アドレスを示す「dst-ID」が、次に選択すべき経路テーブル(FIB)200のIDを示す「次FIB-ID」に対応付けられて記憶される。
このFIB-ID探索テーブル作成部12による、FIB-ID探索テーブル300の作成法については、後記し詳細に説明する。
また、テーブル探索部13は、FIB-ID更新部15から、次FIB-IDが付されたパケットを受信すると、その次FIB-IDとdst-IDとを用いて、予備経路テーブル220を探索し、出力ポートを決定する。そして、テーブル探索部13は、決定した出力ポートの情報を出力ポート確認部14に引き渡す。
出力ポート確認部14は、出力ポートが起動している場合には、その出力ポートへパケットを引き渡し、出力インタフェース(I/F)32を介してパケットを送信する。一方、出力ポート確認部14は、出力ポートが起動していない場合には、そのパケットをFIB-ID更新部15に引き渡す。
そして、FIB-ID更新部15は、取得した次FIB-IDを付したパケットを、テーブル探索部13に引き渡す。
ここで、トポロジ情報100は、通信ネットワーク1000内の各ノード1間のリンクによる接続関係を示し、経路テーブル(FIB)作成部11が、OSPF等のルーチングプロトコルを用いて取得する。また、このトポロジ情報100には、経路テーブル(FIB)作成部11が、既存の予備トポロジ設計アルゴリズムにより生成した予備トポロジが記憶される。なお、経路テーブル(FIB)200およびFIB-ID探索テーブル300については、既に説明を行っているので、ここでは説明を省略する。
次に、本実施形態に係る故障復旧システムの各ノード1が、パケット転送の処理前に事前に行っておく、FIB-ID探索テーブル300の作成処理について説明する。
FIB-ID探索テーブル300は、前記したように、現時点でのパケットに付与されている経路テーブル(FIB)200のIDを示す「現FIB-ID」、送信元アドレスを示す「src-ID」、および、宛先アドレスを示す「dst-ID」が、次に選択すべき経路テーブル(FIB)200のIDを示す「次FIB-ID」に対応付けられて記憶される情報である。
各ノード1のFIB-ID探索テーブル作成部12は、FIB-ID探索テーブル300を、最短経路探索法、類似性判定法、故障箇所推定法を用いて作成する。
まず、1番目の故障リンクの検出時の予備トポロジを決定し、FIB-ID探索テーブル300を作成するために用いる、最短経路探索法について説明する。
そして、FIB-ID探索テーブル作成部12は、FIB-ID探索テーブル300の「現FIB-ID」に、通常の経路テーブル(Primary FIB)210のFIB-IDを格納し、「次FIB-ID」に、経路長が最短となる予備経路テーブル(Backup FIB)220のFIB-IDを格納して、src-ID、dst-IDを含めた、FIB-ID探索テーブル300を作成する。
類似性判定法(Similarity Method)は、2番目に検出した故障リンクをプロテクトしつつ、1番目に選択した予備トポロジとの類似性が最大となる予備トポロジを、2番目の故障検出時に備えた予備トポロジとして選択する。ここで、類似性とは、全プロテクトリンク数に対し、同一のリンクをプロテクトしている数の割合として定義される。この類似性判定法の基本的な考え方は、類似性の高い2つの予備トポロジは、提供する経路に関しても類似性が高いと考えられるため、1番目の故障リンクをプロテクトするために選ばれた予備トポロジに類似する予備トポロジは、同様に1番目の故障リンクをプロテクトしている確率が高いとの考えに基づく。
故障箇所推定法(Estimation Method)は、2番目に検出した故障リンクをプロテクトしつつ、1番目の故障リンク位置を推定することで、転送ループが最も発生しにくい予備トポロジを選択する方法である。
図10(a)に示す例では、最短経路「1」−「4」−「7」が計算され、そのリンク集合「E1」として、リンク1−4,4−7が抽出される。
図10(b)に示す例では、予備トポロジ#1のプロテクトリンクの集合「E2」として、リンク1−2,1−6,2−3,2−4,3−8,4−7,7−8が抽出される。
図10に示す例では、「E1」と「E2」の積集合はリンク4−7となり、故障箇所が推定される。なお、図10の例では、故障箇所が1つ推定されるが、複数推定される場合もある。
ここでは、FIB-ID探索テーブル作成部12は、抽出した第2の予備トポロジ毎に、転送ループが発生しない場合の評価値を「0」、転送ループが1箇所発生する場合の評価値を「1」、転送ループが2箇所発生する場合の評価値を「2」等のようにし、結果として、最も転送ループの発生に関する評価値の値が小さい第2の予備トポロジを選択する。なお、ステップS203において、推定故障リンクが複数抽出される場合があるため、転送ループが複数の箇所で発生するとの評価される場合がある。
次に、本実施形態に係る故障復旧システムにおける、故障復旧方法の全体の処理の流れを説明する(適宜図6参照)。
図11は、本実施形態に係る故障復旧方法の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
FIB-ID探索テーブル作成部12が、FIB-ID探索テーブル300の作成の際に、類似性判定法、故障箇所推定法のいずれを用いるかは、ネットワーク管理者等により任意に設定されるが、類似性判定法の方が、故障箇所推定法に比べ処理負荷が少ないが、故障箇所推定法の方が、類似性判定法に比べ、転送ループの発生する確率をより低下させることができるという特徴がある。
本実施形態に係る故障復旧システムとしての通信ネットワーク1000は、図5に示したように、通信ネットワーク1000内のノードそれぞれが、故障回復機能を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば、図12に示すように、故障復旧サーバ1100を、ネットワーク情報取得装置1200を介して通信ネットワーク1000に接続する構成にすることもできる。
11 経路テーブル(FIB)作成部
12 FIB-ID探索テーブル作成部
13 テーブル探索部
14 出力ポート確認部
15 FIB-ID更新部
31 入力インタフェース(I/F)
32 出力インタフェース(I/F)
100 トポロジ情報
200 経路テーブル(FIB)
210 通常の経路テーブル(Primary FIB)
220 予備経路テーブル(Backup FIB)
300 FIB-ID探索テーブル
1000 通信ネットワーク
1100 故障復旧サーバ
1200 ネットワーク情報取得装置
Claims (6)
- 複数のノードをリンクにより接続することで構成されるパケット交換網において、故障発生時に、予備経路に切り替えることで故障復旧を行う故障復旧システムであって、
前記故障復旧システムの各ノードは、
パケットを送受信する通信部と、
前記各ノード間の接続関係を示すトポロジ情報が記憶される記憶部と、
前記トポロジ情報に基づき、前記パケットの宛先アドレスを示すdst-IDと、出力ポートとを対応付けた経路テーブル(FIB)を、リンク故障が発生していない通常のトポロジと、前記リンク故障が発生した故障リンクをプロテクトする複数の予備トポロジとについて、前記故障復旧システムに固有な前記経路テーブル(FIB)の識別子であるFIB-IDに対応付けて作成する経路テーブル(FIB)作成部と、
1番目の前記故障リンクをプロテクトする前記予備トポロジを示す第1の予備トポロジの現FIB−IDと、前記パケットの送信元アドレスを示すsrc-IDと、前記dst-IDとを、2番目の前記故障リンクをプロテクトする前記予備トポロジを示す第2の予備トポロジの前記FIB-IDであり、前記第1の予備トポロジに基づき選択された次FIB-IDに対応付けたFIB-ID探索テーブルを作成するFIB-ID探索テーブル作成部と、
前記FIB-ID、前記src-IDおよび前記dst-IDが付された前記パケットを、前記通信部を介して受信し、前記FIB-IDをキーとして、前記経路テーブル(FIB)を探索し、前記出力ポートを取得するテーブル探索部と、
前記出力ポートが起動しているか否かを判定し、前記起動していると判定した場合には、当該出力ポートから前記パケットを送信し、前記起動してないと判定した場合には、前記パケットをFIB-ID更新部に引き渡す出力ポート確認部と、
前記パケットに付された前記FIB-ID、前記src-IDおよび前記dst-IDに基づき、前記パケットに付された前記FIB-IDを前記現FIB-IDとして、前記FIB-ID探索テーブルを探索し、前記次FIB-IDを取得し、当該次FIB-IDを付した前記パケットを、前記テーブル探索部に引き渡す前記FIB-ID更新部と、を備え、
前記テーブル探索部は、
前記次FIB-IDが付されたパケットを受信すると、前記次FIB-IDをキーとして前記経路テーブル(FIB)を探索し、前記出力ポートを取得して、前記出力ポート確認部に引き渡すこと
を特徴とする故障復旧システム。 - 前記FIB-ID探索テーブル作成部は、前記FIB-ID探索テーブルの作成の際に行う、前記第1の予備トポロジに基づく前記次FIB-IDの選択において、
前記2番目の故障リンクをプロテクトする前記予備トポロジとして抽出される1つ以上の前記第2の予備トポロジについて、全プロテクトリンク数に対し、前記第1の予備トポロジがプロテクトしているリンクと同一のリンクをプロテクトしている数の割合を示す類似性を計算し、前記第2の予備トポロジのうち、前記類似性の最も高い前記第2の予備トポロジを抽出し、そのFIB-IDを次FIB-IDとして選択すること
を特徴とする請求項1に記載の故障復旧システム。 - 前記FIB-ID探索テーブル作成部は、前記FIB-ID探索テーブルの作成の際に行う、前記第1の予備トポロジに基づく前記次FIB-IDの選択において、
前記パケットに付された前記src-IDおよび前記dst-IDに基づき、故障発生前の最短経路を計算し、その最短経路上のリンクを抽出し、
前記1番目の前記故障リンクをプロテクトする前記第1の予備トポロジのプロテクトリンクを抽出し、
前記最短経路上のリンクと前記第1の予備トポロジのプロテクトリンクとに重複するリンクを、推定故障リンクとして抽出し、
前記抽出した推定故障リンクと、前記2番目の故障リンクをプロテクトする前記予備トポロジとして抽出される1つ以上の前記第2の予備トポロジについて、転送ループが発生するか否かを判定し、前記第2の予備トポロジのうち、前記転送ループの発生が最も少ない前記第2の予備トポロジを抽出し、そのFIB-IDを次FIB-IDとして選択すること
を特徴とする請求項1に記載の故障復旧システム。 - 複数のノードをリンクにより接続することで構成されるパケット交換網において、故障発生時に、予備経路に切り替えることで故障復旧を行う故障復旧システムの前記ノードであって、
パケットを送受信する通信部と、
前記各ノード間の接続関係を示すトポロジ情報が記憶される記憶部と、
前記トポロジ情報に基づき、前記パケットの宛先アドレスを示すdst-IDと、出力ポートとを対応付けた経路テーブル(FIB)を、リンク故障が発生していない通常のトポロジと、前記リンク故障が発生した故障リンクをプロテクトする複数の予備トポロジとについて、前記故障復旧システムに固有な前記経路テーブル(FIB)の識別子であるFIB-IDに対応付けて作成する経路テーブル(FIB)作成部と、
1番目の前記故障リンクをプロテクトする前記予備トポロジを示す第1の予備トポロジの現FIB−IDと、前記パケットの送信元アドレスを示すsrc-IDと、前記dst-IDとを、2番目の前記故障リンクをプロテクトする前記予備トポロジを示す第2の予備トポロジの前記FIB-IDであり、前記第1の予備トポロジに基づき選択された次FIB-IDに対応付けたFIB-ID探索テーブルを作成するFIB-ID探索テーブル作成部と、
前記FIB-ID、前記src-IDおよび前記dst-IDが付された前記パケットを、前記通信部を介して受信し、前記FIB-IDをキーとして、前記経路テーブル(FIB)を探索し、前記出力ポートを取得するテーブル探索部と、
前記出力ポートが起動しているか否かを判定し、前記起動していると判定した場合には、当該出力ポートから前記パケットを送信し、前記起動してないと判定した場合には、前記パケットをFIB-ID更新部に引き渡す出力ポート確認部と、
前記パケットに付された前記FIB-ID、前記src-IDおよび前記dst-IDに基づき、前記パケットに付された前記FIB-IDを前記現FIB-IDとして、前記FIB-ID探索テーブルを探索し、前記次FIB-IDを取得し、当該次FIB-IDを付した前記パケットを、前記テーブル探索部に引き渡す前記FIB-ID更新部と、を備え、
前記テーブル探索部は、
前記次FIB-IDが付されたパケットを受信すると、前記次FIB-IDをキーとして前記経路テーブル(FIB)を探索し、前記出力ポートを取得して、前記出力ポート確認部に引き渡すこと
を特徴とするノード。 - 複数のノードをリンクにより接続することで構成されるパケット交換網において、故障発生時に、予備経路に切り替えることで故障復旧を行う故障復旧システムの故障復旧方法であって、
前記故障復旧システムのノードは、
前記各ノード間の接続関係を示すトポロジ情報が記憶される記憶部を備えており、
前記トポロジ情報に基づき、前記パケットの宛先アドレスを示すdst-IDと、出力ポートとを対応付けた経路テーブル(FIB)を、リンク故障が発生していない通常のトポロジと、前記リンク故障が発生した故障リンクをプロテクトする複数の予備トポロジとについて、前記故障復旧システムに固有な前記経路テーブル(FIB)の識別子であるFIB-IDに対応付けて作成するステップと、
1番目の前記故障リンクをプロテクトする前記予備トポロジを示す第1の予備トポロジの現FIB−IDと、前記パケットの送信元アドレスを示すsrc-IDと、前記dst-IDとを、2番目の前記故障リンクをプロテクトする前記予備トポロジを示す第2の予備トポロジの前記FIB-IDであり、前記第1の予備トポロジに基づき選択された次FIB-IDに対応付けたFIB-ID探索テーブルを作成するステップと、
前記FIB-ID、前記src-IDおよび前記dst-IDが付された前記パケットを受信し、前記FIB-IDをキーとして、前記経路テーブル(FIB)を探索し、前記出力ポートを取得するステップと、
前記出力ポートが起動しているか否かを判定し、前記出力ポートが起動していると判定した場合に、当該出力ポートから前記パケットを送信するステップと、
前記出力ポートが起動してないと判定した場合に、前記パケットに付された前記FIB-ID、前記src-IDおよび前記dst-IDに基づき、前記パケットに付された前記FIB-IDを前記現FIB-IDとして、前記FIB-ID探索テーブルを探索し、前記次FIB-IDを取得するステップと、
前記次FIB-IDを付した前記パケットを受信し、当該次FIB-IDをキーとして前記経路テーブル(FIB)を探索し、前記出力ポートを取得して、当該取得した出力ポートが起動しているか否かを判定して、前記パケットの送信するステップ、または、前記次FIB-IDを取得するステップを実行すること
を特徴とする故障復旧方法。 - 請求項5に記載の故障復旧方法を、コンピュータである前記ノードに実行させるためのプログラム。
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