JP2013168832A - ネットワーク中継装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受信ポートにより受信されたフレームを、3つのグループに分類するために、受信量(受信帯域)に関する基準値として、第1基準値と第2基準値とを予め規定している。フレームの受信量が第1基準値を超えない場合は第1非特定のグループ(緑領域)に分類し、第2基準値を超えない場合は特定のグループ(黄領域)に分類し、第2基準値を超える場合は第2非特定のグループ(赤領域)に分類する。そして、受信ポートにより受信されたフレームが、特定のグループ(黄領域)に属するフレームであると判断された場合、受信ポートにより受信されたフレームの内容を複製して、ネットワーク中継装置を制御する制御部に送信する。
【選択図】図3
Description
そして、このようなマイクロバーストが、スイッチのどのポートで発生しているのかを特定し、マイクロバーストの発生元(悪質なユーザ)がどこ(誰)であるのかを特定し、さらにそれをリアルタイムで検知したいという要望がある。
(1)マイクロバーストを検知することができること。
マイクロバーストは、突発的に短時間に大量の通信が発生する状態であるため、いつどこで発生するか分からない。そのため、マイクロバーストを検知するためには、ネットワーク中継装置の各通信ポートのトラフィックを常時監視する必要がある。
(2)中継中のフレームの送信元を特定することができること。
中継中のフレームの送信元を特定するためには、ネットワーク中継装置の制御部で、中継中のフレームの内容をキャプチャ(捕獲)する必要がある。
また、本発明のネットワーク中継装置は、フレームの中継を制御する制御部と、前記フレームを受信する受信ポートと、前記受信ポートにより受信された前記フレームの受信量を測定する測定部と、前記測定部により測定された前記フレームの受信量が所定範囲に属する場合、該所定範囲に属している間における前記フレームの内容を前記制御部に送信する送信部とを備えるネットワーク中継装置である。
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態のネットワークシステム10を示す図である。
ネットワークシステム10は、互いに接続された複数のネットワーク中継装置20(20a〜20d)と、ネットワーク中継装置20に接続された複数の外部端末30(30a〜30d)等とを備えている。
外部端末30は、ユーザによって操作される情報処理装置であり、例えばデスクトップ型やノート型のパーソナルコンピュータを適用することができる。ネットワーク中継装置20と外部端末30とは、通信ケーブル24によって接続されている。なお、図示の例では、ネットワーク中継装置20と外部端末30とは、通信ケーブル24を介して直接接続されているが、ハブ等の中継装置を介して間接的に接続されていてもよい。
ネットワーク中継装置20は、ポート22、スイッチングLSI(Large Scale Integration、大規模集積回路)40、中継部50、メモリ60及び制御部70を備える。
ポート22は、ネットワーク中継装置20に設けられたポートの数に応じて複数設けられている。図示の例では、3つのポート22のみ図示している。
スイッチングLSI40は、符号化又は復号化等の処理を行って、ポート22から中継部50へ、又は中継部50からポート22へフレームを送信する。
また、スイッチングLSI40は、測定部42、基準値規定部44、判断部46及び送信部48を有する。
測定部42は、ポート22により受信されたフレームの受信量(受信帯域)を監視しており、ポート22により受信されたフレームの受信量を測定する。
基準値規定部44は、ポート22により受信されたフレームを、特定のグループを含む3つのグループ(特定のグループ、第1非特定のグループ、第2非特定のグループ)に分類するために、フレームの受信量に関する基準値を予め規定している。
判断部46は、測定部42により測定されたフレームの受信量が基準値規定部44に規定された基準値を超えているか否かを判断することにより、ポート22により受信されたフレームが、3つのグループのうちいずれのグループに属するかを判断する。
送信部48は、判断部46による判断結果が、特定のグループに属するとの判断結果である場合、ポート22により受信されたフレームの内容を、ネットワーク中継装置20を制御する制御部70に送信する。この場合、送信部48は、ポート22により受信されたフレームをそのまま複製(コピー)し、複製したフレームを制御部70に送信する。
また、送信部48は、複製したフレームを制御部70に送信する際には、複製したフレームの内容に、複数のポート22の中から特定のグループに属すると判断されたフレームを受信したポート22を特定するための情報(受信ポート番号等)を付加して送信する。
中継部50は、メモリ60及び制御部70と協働して、MAC(Media Access Control)層の機能等を担当する。
中継部50は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit、特定用途向け集積回路)や、FPGA(Field Programmable Gate Array)等によって構成される。また、中継部50は、入力処理ユニット52及び出力処理ユニット54を有する。
メモリ60は、読み出し及び書き込みが可能な記憶装置であり、FDB(Forwarding Data Base、転送データベース)62を格納している。FDB62には、ポート22の番号及びMACアドレスが相互に関連付けられて登録される。
また、メモリ60には、フレーム内容記憶部64が格納されている。フレーム内容記憶部64には、送信部48から送信されてきたフレームの内容や、ポート22を特定するための情報(受信ポート番号)が記憶される。
入力処理ユニット52は、フレーム中の宛先MACアドレスに基づいて、FDB62等を参照しながら、出力先のポート22を設定し、フレームを出力処理ユニット54へ送信する処理を行う。また、入力処理ユニット52は、スイッチングLSI40から受け取ったフレーム中の送信元MACアドレスを、フレームを受信したポート22の番号と対応付けてFDB62に登録する処理を行う。
出力処理ユニット54は、入力処理ユニット52から受け取ったフレームを、スイッチングLSI40へ送信する。
制御部70は、CPU(Central Processing Unit、中央演算処理装置)によって構成され、ネットワーク中継装置20を制御する。また制御部70は、フレーム内容管理部76を有する。
フレーム内容管理部76は、スイッチングLSI40の送信部48から送信されてくる情報を管理する処理を実行する。具体的には、送信部48から送信されてきたフレームの内容と、ポート22を特定するための情報(受信ポート番号)とを組み合わせて、フレーム内容記憶部64に記憶する処理を実行する。
例えば、第1基準値は、ネットワーク中継装置20が受信することができる最大の受信帯域(受信量)である最大受信帯域(最大受信量)の「99.9%」の値とし、第2基準値は、後述する最小設定単位である「64kバイト/秒」程度、第1基準値よりも大きい値とするとよい。
緑領域:受信帯域の値が0以上の値であり、かつ、第1基準値未満の値である場合
黄領域:受信帯域の値が第1基準値以上であり、かつ、第2基準値未満の値である場合
赤領域:受信帯域の値が第2基準値以上の値である場合
また、判断部46は、フレームの受信量が第1基準値を超えており、かつ、第2基準値を超えていない場合、受信したフレームが特定のグループ(黄領域)に属するものと判断する。
さらに、判断部46は、フレームの受信量が第2基準値を超えている場合、第2非特定のグループ(赤領域)に属するものと判断する。
時刻t0〜t1において、ポート22にて受信帯域が比較的小さいフレームが受信されている。この場合、判断部46は、受信したフレームが第1非特定のグループ(緑領域)に属するフレームであると判断する。このため、送信部48は、何も動作を行わない。
時刻t1〜t2において、ポート22にて受信帯域が大きいフレームが受信されている。このため、図中の波形が急激に立ち上がっている。しかし、この波形は、特定のグループに対応する黄領域に達するほどの波形ではない。この場合、判断部46は、受信したフレームが第1非特定のグループ(緑領域)に属するフレームであると判断する。このため、送信部48は、何も動作を行わない。
時刻t2〜t3において、ポート22にて受信帯域が小さいフレームが受信されている。この場合、判断部46は、受信したフレームが第1非特定のグループ(緑領域)に属するフレームであると判断する。このため、送信部48は、何も動作を行わない。
時刻t3〜t4において、ポート22にて受信帯域が大きいフレームが受信されている。このため、図中の波形が急激に立ち上がっている。そして、この波形は、特定のグループに対応する黄領域を超えて、第2非特定のグループに対応する赤領域に達するほどの波形である。この場合、判断部46は、受信したフレームが特定のグループ(黄領域)に属するフレームであると判断した後に、第2非特定のグループ(赤領域)に属するフレームであると判断する。
時刻t4以降において、ポート22にて受信帯域が比較的小さいフレームが受信されている。この場合、判断部46は、受信したフレームが第1非特定のグループ(緑領域)に属するフレームであると判断する。このため、送信部48は、何も動作を行わない。
その結果、スイッチングLSI40の判断部46により、フレームの受信量が第1基準値未満であると判断された場合(Yes)、制御処理は終了となる。
一方、スイッチングLSI40の判断部46により、フレームの受信量が第1基準値以上であると判断された場合(No)、制御処理はステップS14に進む。
その結果、スイッチングLSI40の判断部46により、フレームの受信量が第2基準値未満であると判断された場合(Yes)、制御処理はステップS16に進む。
一方、スイッチングLSI40の判断部46により、フレームの受信量が第2基準値以上であると判断された場合(No)、制御処理は終了となる。
以上の手順を終えると制御処理は終了となるが、これら一連の流れは、スイッチングLSI40が動作している間はループ状態で実行される処理となる。
(1)受信したフレームを受信量に応じてグループ分けし、特定のグループ(黄領域)に属する場合に限ってフレームの内容を制御部70に送信するため、的を絞ってフレームの内容を制御部70に送信することができる。したがって、中継中のフレームの内容を常時制御部で監視する手法と比較して、制御部70における処理負担をできるだけ少なくしつつ、マイクロバーストの発生元を特定することができる。
(2)マイクロバーストは、いつどこで発生するか分からないものであるが、スイッチングLSI40側でフレームの受信量を監視しているため、正確にマイクロバーストを検知することができるとともに、制御部70の処理負担も軽減させることができる。
(4)受信量が特定のグループに対応する黄領域を抜けて、第2非特定のグループに対応する赤領域に移行した場合は、制御部70にはフレームの内容が送信されないため、制御部70にフレームの内容が送信され続けるということがない。
図5は、第2実施形態のネットワーク中継装置20−2の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と共通する事項については、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
緑領域:受信帯域の値が0以上の値、かつ、共通基準値未満の値である場合
赤領域:受信帯域の値が共通基準値以上の値である場合
このため、第2実施形態では、第1実施形態のように幅のある黄領域が存在しないことになるが、黄領域は、共通基準値上に存在している。
また、判断部46−2は、フレームの受信量が共通基準値を超えている場合、受信したフレームが第2非特定のグループ(赤領域)に属するものと判断する。
さらに、判断部46−2は、フレームの受信量が共通基準値を超えた場合であっても、超過量が一定の値の範囲内(例えば3kバイト程度以内)であれば特定のグループ(黄領域)に属するものと判断する。
例えば、最大バケツサイズを「0」に設定すると、領域の境界を超えたその時点で次の領域に移行したものとなる。
一方、最大バケツサイズを例えば「3kバイト」に設定すると、領域の境界を超えたとしても、3kバイト分までは領域の境界を超えていないものとみなされ、3kバイト分までは、境界を超える前の領域に滞在しているものとして、境界を超える前の領域に関する動作を行うことができる。
なお、最大バケツサイズを3kバイトに設定すれば、3kバイト分はフレームの内容を制御部70に送信することができる。また、最大バケツサイズを3kバイトに設定している理由は、3kバイト程度のデータ量があればフレームの内容を充分に解析することができるからである。なお、本実施形態では、最大バケツサイズを3kバイトに設定しているが、最大バケツサイズは、フレームの内容を解析するのに必要なデータ量に合わせて変更することで、チューニングすることも可能である。
時刻t0〜t1において、ポート22にて受信帯域が比較的小さいフレームが受信されている。この場合、判断部46−2は、受信したフレームが第1非特定のグループ(緑領域)に属するフレームであると判断する。このため、送信部48は、何も動作を行わない。
時刻t1〜t2において、ポート22にて受信帯域が大きいフレームが受信されている。このため、図中の波形が急激に立ち上がっている。しかし、この波形は、共通基準値に達するほどの波形ではない。この場合、判断部46−2は、受信したフレームが第1非特定のグループ(緑領域)に属するフレームであると判断する。このため、送信部48は、何も動作を行わない。
時刻t2〜t3において、ポート22にて受信帯域が小さいフレームが受信されている。この場合、判断部46−2は、受信したフレームが第1非特定のグループ(緑領域)に属するものと判断する。このため、送信部48は、何も動作を行わない。
時刻t3〜t4において、ポート22にて受信帯域が大きいフレームが受信されている。このため、図中の波形が急激に立ち上がっている。そして、この波形は、共通基準値を超えて、第2非特定のグループに対応する赤領域に達するほどの波形である。この場合、判断部46−2は、一定の超過分(3kバイト分)に限って、受信したフレームが特定のグループ(黄領域)に属するフレームであると判断した後に、一定の超過分をさらに超えたフレームに関しては第2非特定のグループ(赤領域)に属するフレームであると判断する。
時刻t4以降において、ポート22にて受信帯域が比較的小さいフレームが受信されている。この場合、判断部46−2は、受信したフレームが第1非特定のグループ(緑領域)に属するフレームであると判断する。このため、送信部48は、何も動作を行わない。
その結果、スイッチングLSI40の判断部46−2により、フレームの受信量が共通基準値未満であると判断された場合(Yes)、制御処理は終了となる。
一方、スイッチングLSI40の判断部46−2により、フレームの受信量が共通基準値以上であると判断された場合(No)、制御処理はステップS24に進む。
その結果、スイッチングLSI40の判断部46−2により、超過量が一定の値未満であると判断された場合(Yes)、制御処理はステップS26に進む。
一方、スイッチングLSI40の判断部46−2により、超過量が一定の値以上であると判断された場合(No)、制御処理は終了となる。
以上の手順を終えると制御処理は終了となるが、これら一連の流れは、スイッチングLSI40が動作している間はループ状態で実行される処理となる。
(1)第1実施形態では2つの基準値を規定していたが、第2実施形態では1つの基準値である共通基準値を規定している。このため、特定のグループに対応する黄領域の幅が実質的になくなり、第1非特定のグループに対応する緑領域と、第2非特定のグループに対応する赤領域とが連続する領域となる。したがって、共通基準値を超える瞬間にだけ制御部70にフレームの内容を送信することができるという効果がある。
(2)また、第2実施形態では、超過量に関する一定の値を極端に小さい値(例えば、第1実施形態で規定している最小設定単位よりも小さい値)に設定することで、特定のグループに対応する黄領域の幅を実質的になくすことができる。これにより、受信量が特定のグループに対応する黄領域に滞在し続けるということを回避することができ、その結果として、フレームの内容が制御部70に送信され続けてしまうということを抑止することができる。すなわち、上述した第1実施形態の制御方式を採用すると、受信帯域の値によっては受信帯域が継続的に黄領域の中に入り続ける場合があり、その場合は制御部70にフレームの内容がコピーされ続けてしまうおそれがある。これに対して、第2実施形態の制御方式を採用すれば、第一基準値と第二基準値とが同じ値である共通基準値を採用しているため、受信帯域が継続的に黄領域の中に入り続けることがなく、制御部70にフレームの内容がコピーされ続けてしまうというおそれを回避することができる。
例えば、ネットワークシステムを構成するネットワーク中継装置の数、ポートの数、各種設定値等は、一例として示したものであり、これに限定されるものではない。
20(20a〜20d),20−2 ネットワーク中継装置
22 ポート
24 通信ケーブル
30(30a〜30d) 外部端末
40 スイッチングLSI
42 測定部
44,44−2 基準値規定部
46,46−2 判断部
48 送信部
50 中継部
52 入力処理ユニット
54 出力処理ユニット
60 メモリ
62 FDB
64 フレーム内容記憶部
70 制御部
76 フレーム内容管理部
Claims (11)
- フレームを受信する受信ポートと、
前記フレームの内容を管理する処理を実行する制御部と、
前記受信ポートにより受信された前記フレームの受信量を測定する測定部と、
前記受信ポートにより受信された前記フレームを、特定のグループを含む複数のグループに分類するために、前記受信量に関する基準値を予め規定する基準値規定部と、
前記測定部により測定された前記フレームの受信量が前記基準値規定部に規定された基準値を超えているか否かを判断することにより、前記受信ポートにより受信された前記フレームが、前記複数のグループのうちいずれのグループに属するかを判断する判断部と、
前記判断部による判断結果が、前記特定のグループに属するとの判断結果である場合、前記受信ポートにより受信された前記フレームの内容を、前記制御部に送信する送信部と
を備えるネットワーク中継装置。 - 請求項1に記載のネットワーク中継装置において、
前記基準値規定部は、
前記基準値として、第1基準値、及び前記第1基準値よりも値が大きい第2基準値を規定しており、
前記判断部は、
前記受信量が前記第1基準値を超えており、かつ、前記受信量が前記第2基準値を超えていない場合、前記特定のグループに属するものと判断する
ネットワーク中継装置。 - 請求項2に記載のネットワーク中継装置において、
前記複数のグループは、
前記特定のグループの他に、第1非特定のグループ及び第2非特定のグループを含み、
前記判断部は、
前記受信量が前記第1基準値を超えていない場合は前記第1非特定のグループに属するものと判断し、
前記受信量が前記第2基準値を超えている場合は前記第2非特定のグループに属するものと判断する
ネットワーク中継装置。 - 請求項2又は3に記載のネットワーク中継装置において、
前記第2基準値から前記第1基準値を減算した値は、
ネットワーク中継装置にて設定可能な最小の値である
ネットワーク中継装置。 - 請求項1に記載のネットワーク中継装置において、
前記基準値規定部は、
前記基準値として、第1基準値、及び前記第1基準値と同じ値の第2基準値を規定しており、
前記判断部は、
前記受信量が前記第1基準値及び前記第2基準値を超えた場合であっても、超過量が一定の値の範囲内であれば前記特定のグループに属するものと判断する
ネットワーク中継装置。 - 請求項5に記載のネットワーク中継装置において、
前記複数のグループは、
前記特定のグループの他に、第1非特定のグループ及び第2非特定のグループを含み、
前記判断部は、
前記受信量が前記第1基準値及び前記第2基準値を超えていない場合は前記第1非特定のグループに属するものと判断し、
前記受信量が前記第1基準値及び前記第2基準値を超えている場合であって、前記超過量が前記一定の値の範囲内にない場合、前記第2非特定のグループに属するものと判断する
ネットワーク中継装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載のネットワーク中継装置において、
前記制御部は、
前記送信部により送信された前記フレームの内容を記憶する
ネットワーク中継装置。 - 請求項3,4,6,7のいずれかに記載のネットワーク中継装置において、
前記送信部は、
前記判断部による判断結果が、前記第1非特定のグループ又は前記第2非特定のグループのいずれかに属するとの判断結果である場合、前記受信ポートにより受信された前記フレームの内容を前記制御部に送信しない
ネットワーク中継装置。 - 請求項1から8のいずれかに記載のネットワーク中継装置において、
前記測定部、前記基準値規定部、前記判断部及び前記送信部は、
同一の集積回路に設けられている
ネットワーク中継装置。 - 請求項1から9のいずれかに記載のネットワーク中継装置において、
前記受信ポートは、
複数設けられており、
前記送信部は、
前記フレームの内容に、複数の前記受信ポートの中から前記特定のグループに属すると判断されたフレームを受信した受信ポートを特定するための情報を付加して送信する
ネットワーク中継装置。 - フレームの中継を制御する制御部と、
前記フレームを受信する受信ポートと、
前記受信ポートにより受信された前記フレームの受信量を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記フレームの受信量が所定範囲に属する場合、該所定範囲に属している間における前記フレームの内容を前記制御部に送信する送信部と
を備えるネットワーク中継装置。
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