JP2014154946A - ルータ装置、通信システム、経路制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＷ同士を接続するルータ装置において、特定障害時の持続的な通信断を回避しつつ、経路集約を可能にする。
【解決手段】第１のネットワークにおける詳細経路を集約した集約経路情報を第２のネットワークに広告する経路広告手段を備えたルータ装置において、障害を検知した場合に、当該障害がブラックホール問題に該当するか否かを判定する障害判定手段と、前記ブラックホール問題に該当する場合において、障害により消失した経路情報を抽出し、抽出された経路情報に関する予め定めた条件に基づき、第１の動作と第２の動作のうちのいずれを行うかを判定する経路管理手段と、前記第１の動作を行う場合において、前記抽出された経路情報の広告を指示するメッセージを他のルータ装置に送信し、当該経路情報の広告を行わせるメッセージ制御手段と、を備え、前記第２の動作を行う場合において、前記経路広告手段に対し前記集約経路情報の広告を停止させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ネットワーク（NW）における新たな経路広告制御方式に関するものである。

大規模ＮＷは、管理ポリシーの異なるような（管理ドメインを分割した）複数のＮＷ同士を接続することで構成され、またＮＷ同士を接続する際には、障害等の発生を考慮して冗長構成を取ることが一般的である。図１に、大規模ＮＷにおけるＮＷ同士の接続例を示す。図１は、２つのネットワーク（ＮＷ−０、ＮＷ−１）が、ルータ０、２及びルータ１、３により接続された構成を示している。

図１のような構成においては、ルータ０、２を現用系、ルータ１、３を予備系と定義し、通常状態ではより優先度が高い経路情報を現用系から広告することで現用系にのみトラヒックを流通させる、いわゆる片寄せ運用か、現用系、予備系という定義をせず、両方のルータが同じ優先度の経路情報を広告することで両方のルータに分散してトラヒックを流通させる両系運用のいずれかの運用となるのが一般的であるが、後述する本発明の実施の形態では前者のケースを扱う。

図１に示すような接続されたＮＷ間での通信を可能とするためには、お互いのＮＷが保持する経路交換を実施する必要があるが、交換する経路数が多くなるとお互いのＮＷ内で流通する経路数が増加し、ＮＷを構成するルータ等の負荷を増大させてしまう（大量のリソースを消費する）ため、交換する経路を極小化するような経路交換制御技術を用いることが多い。具体的には、自ＮＷ内に流通する複数の経路情報を集約して、接続されるＮＷへ広告する経路集約処理が行われる。

経路集約処理の例を図２に示す。経路集約処理では、複数のＮＷプレフィックスを含む、より広範囲なプレフィックスを設定することで、複数のＮＷをまとめ、そのまとめたＮＷプレフィックスの情報のみを接続先ＮＷへ広告することで、接続先ＮＷで流通する経路数を抑制する。

一般的に、集約経路は、集約経路に含まれる詳細経路が一つでも存在すれば生成されることとなる。図２の例では、集約経路に含まれる詳細経路、ＮＷ−１０（１０．０．１．０／２４）、ＮＷ−２０（１０．０．２．０／２４）、ＮＷ−３（１０．０．３．０／２４）のいずれかの情報をルータ０が保有していれば集約経路（１０．０．０．０／２２）を生成する。

http://www.juniper.net/jp/jp/local/pdf/app-notes/3500005-jp.pdf（特に、図 9: Prevention of External Announcements with External Link Failures）、平成２５年１月２５日検索 http://www.nic.ad.jp/ja/translation/ripe/20061201.html#id000705（特に、7.5 代理の集約）、平成２５年１月２５日検索

しかしながら、経路集約を実施すると、特定の障害パターンにおいて代替経路が存在するにもかかわらず、代替経路に切り替わらずに持続的に通信断となる状態に陥ってしまう（以下、ブラックホール問題）場合がある。この問題を図３を参照して説明する。

図３においては、ルータ０とルータ１０間、及びルータ０とルータ１間で障害が発生している状態であるため、ルータ０はＮＷ−１０（１０．０．１．０／２４）の情報を保有することができない。しかし、ＮＷ−２０（１０．０．２．０／２４）、及びＮＷ−３０（１０．０．３．０／２４）の情報は保有しているため、ＮＷ−１０、ＮＷ−２０、ＮＷ−３０を含む集約経路（１０．０．０．０／２２）は生成され、障害発生前同様、ＮＷ−１に広告されることとなる（図３のステップ１）。

この状態において、ＮＷ−１からＮＷ−１０宛の通信が発生した場合、ルータ２はルータ０から広告された集約経路に従い、ルータ０へ転送するが（ステップ２）、ルータ０はＮＷ−１０の情報を保有していないため、転送先が不明の通信と判断され、ルータ０で通信データは破棄されることとなる（ステップ３）。このような状態になることがブラックホール問題である。

従来の技術では、このブラックホール問題を回避した形で経路集約を実現することは不可であったため、特定障害の発生確率等を踏まえて設計者が判断し、「（１）特定障害発生時の持続的な通信断は非許容とし、経路集約を実施しない。」を選択するか、「（２）特定障害時の持続的な通信断を許容し、経路集約を実施する。」（例えば、非特許文献１、２参照）を選択するかの２者択一であった。

ＮＷ同士を接続するルータにおいて、経路集約を実施しない場合、及び経路集約を実施する場合、それぞれにおける従来技術での課題を以下に示す。

（１）ルータで経路集約を実施しない場合
接続先ＮＷ内で大量の経路が流通することとなり、接続先ＮＷを構成するルータの保有経路数が肥大化してリソースを大量に消費する事になる。その結果、リンク障害等が発生した場合の経路切り替えに多くの時間を要し、結果として障害時の通信断時間が長くなり、ＮＷ品質の低下に繋がる。また同時に、各ルータの保有経路数の肥大化が障害発生時の切り分け等の複雑性を増大させ、ＮＷの運用性が低下することも懸念される。

（２）ルータで経路集約を実施する場合
図３に示したとおり、障害のパターンによっては迂回ルートがあるにも関わらず迂回できないブラックホール問題が発生し、持続的な通信断となるため、ＮＷ品質の低下に繋がる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ＮＷ同士を接続するルータにおいて、特定障害時の持続的な通信断を回避しつつ、経路集約を可能とする新たな技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、第１のネットワークと第２のネットワークを接続し、前記第１のネットワークにおける詳細経路を集約した集約経路情報を前記第２のネットワークに広告する経路広告手段を備えたルータ装置であって、
前記ルータ装置のインターフェイスにおいて障害を検知した場合に、当該障害がブラックホール問題に該当するか否かを判定する障害判定手段と、
前記障害がブラックホール問題に該当する場合において、障害発生前のルーティングテーブルと障害発生中のルーティングテーブルとを比較することで、障害により消失した経路情報を抽出し、抽出された経路情報に関する予め定めた条件に基づき、第１の動作と第２の動作のうちのいずれを行うかを判定する経路管理手段と、
前記第１の動作を行う場合において、前記抽出された経路情報の広告を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを他のルータ装置に送信し、当該他のルータ装置に当該経路情報の広告を行わせるメッセージ制御手段と、を備え、
前記第２の動作を行う場合において、前記経路管理手段が前記経路広告手段に対し前記集約経路情報の広告を停止させる、ことを特徴とするルータ装置として構成される。

前記ブラックホール問題に該当する障害から回復した場合において、
前記経路管理手段は、障害発生中のルーティングテーブルと障害復旧後のルーティングテーブルを比較することで、障害復旧により復活した経路情報を抽出し、
障害時に前記第１の動作を行っていた場合、前記メッセージ制御手段は、当該抽出された経路情報の広告停止を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを前記他のルータ装置に送信し、当該他のルータ装置に当該経路情報の広告を停止させ、
障害時に前記第２の動作を行っていた場合、前記経路管理手段が前記経路広告手段に対し停止している集約経路情報の広告を再開させる。

また、本発明は、現用系ルータ装置と予備系ルータ装置を備える通信システムであって、
前記現用系ルータ装置と予備系ルータ装置はそれぞれ、第１のネットワークと第２のネットワークを接続し、前記第１のネットワークにおける詳細経路を集約した集約経路情報を前記第２のネットワークに広告する経路広告手段を備え、
前記現用系ルータ装置は、
前記現用系ルータ装置のインターフェイスにおいて障害を検知した場合に、当該障害がブラックホール問題に該当するか否かを判定する障害判定手段と、
前記障害がブラックホール問題に該当する場合において、障害発生前のルーティングテーブルと障害発生中のルーティングテーブルとを比較することで、障害により消失した経路情報を抽出し、抽出された経路情報に関する予め定めた条件に基づき、第１の動作と第２の動作のうちのいずれを行うかを判定する経路管理手段と、
前記第１の動作を行う場合において、前記抽出された経路情報の広告を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを前記予備系ルータ装置に送信するメッセージ制御手段と、を備え、
前記第２の動作を行う場合において、前記経路管理手段が前記経路広告手段に対し前記集約経路情報の広告を停止させ、
前記予備系ルータ装置は、
前記現用系ルータ装置から前記メッセージを受け取った場合に、前記抽出された経路情報の広告を経路広告手段に指示することにより、当該経路情報の広告を開始することを特徴とする通信システムとして構成してもよい。

前記通信システムにおいて、前記ブラックホール問題に該当する障害から回復した場合において、
前記現用系ルータ装置の経路管理手段は、障害発生中のルーティングテーブルと障害復旧後のルーティングテーブルを比較することで、障害復旧により復活した経路情報を抽出し、
障害時に前記第１の動作を行っていた場合、前記現用系ルータ装置の前記メッセージ制御手段は、当該抽出された経路情報の広告停止を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを前記予備系ルータ装置に送信し、
障害時に前記第２の動作を行っていた場合、前記現用系ルータ装置の前記経路管理手段が経路広告手段に対し停止している集約経路情報の広告を再開させ、
前記予備系ルータ装置は、前記広告停止を指示するメッセージを受信した場合に、前記経路情報の広告を停止する。

また、本発明は、前記通信システムにおいて実行される経路制御方法、コンピュータを、前記ルータ装置の各手段として機能させるためのプログラムとして構成することもできる。

本発明によれば、ＮＷ同士を接続するルータにおいて、特定障害時の持続的な通信断を回避しつつ、経路集約を可能とする新たな技術を提供することが可能となる。

大規模ＮＷにおけるＮＷ同士の接続例を示す図である。 経路集約処理の例を示す図である。 ブラックホール問題を説明するための図である。 第１の実施の形態の概要を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るルータ１００の機能構成図である。 第１の実施の形態における障害発生時のルータの動作を説明するための図である。 インターフェイスのステータス情報の例である。 第１の方法と第２の方法のどちらを行うか判断するための処理を示すフローチャートである。 経路管理部１０３が比較する情報の例を示す図である。 第１の実施の形態における障害復旧時のルータの動作を説明するための図である。 インターフェイスのステータス情報の例である。 経路管理部１０３が比較する情報の例を示す図である。 第２の実施の形態の概要を説明するための図である。 第２の実施の形態における障害発生時のルータの動作を説明するための図である。 インターフェイスのステータス情報の例である。 経路管理部１０３が比較する情報の例を示す図である。 第２の実施の形態における障害復旧時のルータの動作を説明するための図である。 インターフェイスのステータス情報の例である。 経路管理部１０３が比較する情報の例を示す図である。 具体例のＮＷを示す図である。 第１の具体例における障害発生を示す図である。 第１の具体例におけるブラックホール問題回避のための動作を示す図である。 第２の具体例における障害発生を示す図である。 第２の具体例におけるブラックホール問題回避のための動作を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

［実施の形態の概要］
ブラックホール問題を回避しつつ経路集約を実現させるための方法として、本実施の形態では、現用系ルータと予備系ルータが連携し、接続先ＮＷへ広告する経路を制御することで実現する第１の方法（第１の実施の形態）と、現用系ルータだけで接続ＮＷへ広告する経路を制御し実現する第２の方法（第２の実施の形態）の２つの方法について説明する。

第１の方法は、障害発生時のブラックホール問題回避のために予備系ルータが新たに広告する経路がそれほど増えない場合に適しており、新たな経路広告が多くなってしまう場合には第２の方法が適している。その経路広告数の閾値については設計者が自由に設定できるようにする。

なお、以下で説明する本発明の実施の形態に係るルータは、第１の方法を実行するための機能と第２の方法を実行するための機能の両方を備え、障害発生時のブラックホール問題回避のために予備系ルータが新たに広告する経路広告数と閾値とを比較することで、第１の方法と第２の方法のいずれかを選択する機能を有する。ただし、本発明に係るルータはこれに限られるわけではない。本発明に係るルータは、第１の方法を実行する機能を備え、第２の方法を実行する機能を備えないルータであってもよい。このようなルータは、例えば、どのような場合でも、予備系ルータが新たに広告する経路広告数があまり大きくならない環境で使用することが考えられる。また、本発明に係るルータは、第２の方法を実行する機能を備え、第１の方法を実行する機能を備えないルータであってもよい。このようなルータは、例えば、予備系ルータが新たに広告できる経路広告数が小さい場合や、予備系ルータが新たに広告することになる経路広告数が大きくなる場合が頻繁に発生する環境で使用することが考えられる。

［第１の実施の形態］
以下、現用系ルータと予備系ルータが連携して実現する形態（上述した第１の方法）を第１の実施の形態として説明する。

（概要）
まず、図４を参照して第１の実施の形態の概要を説明する。

本実施の形態では、ルータ０（現用系ルータ）とルータ１（予備系ルータ）が連携して動作するために事前にペアとなるルータの情報（ＩＰアドレス等）を設定しておく。設定が完了している状態において図４に示すような障害が発生した際には（ステップ１１）、ルータ０が障害の状況を分析し、通信を継続するために必要な経路をＮＷ−１に対して広告することをルータ１に指示する（ステップ１２）。ルータ１はルータ０からの指示を受け、必要な経路（ＮＷ−１０のＮＷ情報）をＮＷ−１へ広告する（ステップ１３）。この後のＮＷ−１からＮＷ−１０への通信は、ロンゲストマッチにより、ルータ１から広告された情報に従いルータ１へ転送される。ルータ１はＮＷ−１０の情報を保持しているため、ＮＷ−１０への通信が可能となる（ステップ１４）。このようにしてブラックホール問題を回避する。

本実施の形態では、新たな機能として、障害の状態を分析する障害判定機能、障害の状況に応じて接続先ＮＷへ新たに広告する経路を決定する経路管理機能、現用系ルータと予備系ルータ間でメッセージをやり取りするメッセージ制御機能等を実装し、ブラックホール問題を回避しつつ経路集約を実現する。

（装置構成）
図５に、本発明の第１及び第２の実施の形態に係るルータ１００の機能構成図を示す。当該ルータ１００は、現用系ルータ（ルータ０）と予備系ルータ（ルータ１）のいずれのルータとしても使用できるルータである。また、図５は、ルータにおいて本発明の実施の形態に特に関連する機能部のみを示すものであり、通信インターフェイス（ＩＦ）等、ルータとして機能するための図示しない既存の機能部も含むものである。

図５に示すように、ルータ１００は、障害検知部１０１、障害判定部１０２、経路管理部１０３、メッセージ制御部１０４、経路計算部１０５、経路送受信部１０６、ルーティングテーブル１０７を備える。ここで、ルーティングテーブルは、メモリ等の記憶手段に格納される。各機能部の動作については、後述する動作説明のところで説明される。なお、図５に示す機能部のうち、障害検知部１０１、経路計算部１０５、経路送受信部１０６は既存のルータにも備えられている機能である。

本実施の形態に係るルータ１００は、ＣＰＵやメモリ等を含むコンピュータの機能を有するルータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。すなわち、ルータ１００の各部が有する機能は、上記コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ、ハードディスクなどのハードウェア資源を用いて、ルータ１００の各部で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。また、上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。

（ルータの動作１−１：障害発生時）
以下、現用系ルータと予備系ルータが連携して実現する場合における障害発生時のルータの内部動作について図６を参照して説明する。図６は、図４に示したルータ０（現用系ルータ）とルータ１（予備系ルータ）を示すものであり、各ルータは、図５に示したルータ１００と同様の構成を備える。ただし、説明の便宜上、ルータ１（予備系ルータ）の内部構成における各機能部の符号として２００番台の符号を付けている。障害検知部２０１、障害判定部２０２、経路管理部２０３、メッセージ制御部２０４、経路計算部２０５、経路送受信部２０６、ルーティングテーブル２０７は、それぞれ、障害検知部１０１、障害判定部１０２、経路管理部１０３、メッセージ制御部１０４、経路計算部１０５、経路送受信部１０６、ルーティングテーブル１０７に対応する。

ステップ１０１）まず、障害検知部１０１が、ルータ０におけるインターフェイスの障害を検知し、経路計算部１０５、及び障害判定部１０２へ障害情報通知を行う。

なお、図６に示すとおり、障害検知部１０１により障害が検知された場合、障害情報が経路計算部１０５に通知され、経路計算部１０５は通知された障害情報に基づき、障害が発生した後のルーティングテーブルを生成し、障害が発生した後のルーティングテーブルを経路管理部１０３に通知する。

ステップ１０２）次に、障害判定部１０２が障害検知部１０１から通知された障害情報を元に、ステップ１０１で発生した障害がブラックホール問題に該当する障害か否かを判定する。具体的には、障害判定部１０２は、図７に示すようなインターフェイスのステータス情報をメモリ等の記憶手段内に保持し、ステータス情報が特定の条件を満たした場合に、経路管理部１０３に消失した経路の抽出を指示する。本例では、消失経路指示を出す場合を示している。

具体的には、例えば、特定の組み合わせの２つのＩＦを条件判定対象とし、条件判定対象のステータスが○となった場合（つまり、○となる条件を満たした場合）に経路管理部１０３に消失経路抽出指示を行う。○とする条件は、例えば上記特定の組み合わせの２つのＩＦが同時にＤｏｗｎ状態となった場合とし、それ以外の場合（少なくともどちらか一方のＩＦがＵｐ状態の場合）は●とする。図７の例では、特定の組み合わせに係るＩＦ−０とＩＦ−１が同時にＤｏｗｎ状態となったので、該当欄が○となっている。つまり、図７の場合は、経路管理部１０３に消失経路抽出指示を行う。条件判定対象外の組み合わせについてはＩＦがどのような状態であっても経路管理部１０３に指示を出すことはしない。

ステップ１０３）経路管理部１０３は、障害判定部１０２から消失経路抽出指示を受けた場合、事前に取得済みの障害前のルーティングテーブルと障害発生後、経路計算部１０５から通知される新たなルーティングテーブルとを比較処理して消失している経路情報を抽出し、ルータ１（予備系ルータ）に対して詳細経路の広告を指示すべきかどうかを判断する。本実施の形態では、予備系ルータに対して詳細経路の広告を指示すべきと判断し、メッセージ制御部１０４に対して抽出経路通知を行う。

上記の判断は、障害発生時のブラックホール問題回避のために予備系ルータに新たに広告を指示する経路の数が、予め設定している閾値を超えるかどうかにより行い、予め設定している閾値を超えない場合に予備系ルータに対して詳細経路の広告を指示すべきと判断する。予め設定している閾値を超える場合は、後述する第２の実施の形態の動作（前述した第２の方法）を行うが、予め設定している閾値を超える場合の動作は、第２の方法に限られるわけではない。

例えば、閾値を１０００とすると、図８に示すように、障害発生時のブラックホール問題回避のために予備系ルータに新たに広告を指示する経路の数が１０００以上であれば（ステップ５０１のＹｅｓ）、現用系ルータだけで実現する第２の方法を行い（ステップ５０２）、１０００以上でなければ（ステップ５０１のＮｏ）、現用系ルータと予備系ルータが連携して実現する第１の方法を行う（ステップ５０３）。本実施の形態は、ステップ５０１でＮｏとなるケースに相当する。

図９に、経路管理部１０３がメモリ等の記憶手段内に保有し、比較する情報を示す。図９に示す例では、障害発生前のルーティングテーブルの最初の行の経路情報が抽出され、メッセージ制御部１０４に対して通知される。

ステップ１０４）メッセージ制御部１０４は、経路管理部１０３から抽出経路を受け取ると、その抽出経路のＮＷ Ｐｒｅｆｉｘを埋め込んだ広告追加メッセージを生成し、ルータ１（予備系ルータ）に対して広告追加メッセージ送信を行う。

例えば、広告追加メッセージには以下の情報を記載する。

１．動作アクション ：経路広告の追加
２．経路広告を追加するＮＷ Ｐｒｅｆｉｘ情報（例：１０．０．１０．０／２４）
ステップ１０５）ルータ０（現用系ルータ）から広告追加メッセージを受け取ったルータ１（予備系ルータ）のメッセージ制御部２０４は、経路管理部２０３に渡すべき情報（経路広告を追加するＮＷ Ｐｒｅｆｉｘ情報）を取り出し、経路管理部２０３に対して広告追加経路通知を行う。

ステップ１０６）広告追加経路通知を受け取った経路管理部２０３は、経路送受信部２０６に対して経路広告指示を行い、経路送受信部２０６は接続されている各ルータへ新たな経路情報を広告する。
（ルータの動作１−２：障害復旧時）
次に、現用系ルータと予備系ルータが連携して実現する場合における障害復旧時のルータの内部動作について図１０を参照して説明する。図１０も図６と同様に図４に示したルータ０（現用系ルータ）とルータ１（予備系ルータ）を示すものであり、各ルータは、図５に示したルータ１００と同様の構成である。ただし、説明の便宜上、ルータ１（予備系ルータ）の内部構成における各機能部の符号として２００番台の符号を付けている。

ステップ２０１）まず、障害検知部１０１が、ルータ０におけるインターフェイスの障害復旧を検知し、経路計算部１０５、及び障害判定部１０２へ障害復旧情報通知を行う。

なお、図１０に示すとおり、障害検知部１０１により障害復旧が検知された場合、障害復旧情報が経路計算部１０５に通知され、経路計算部１０５は通知された障害復旧情報に基づき、障害復旧後のルーティングテーブルを生成し、障害復旧後のルーティングテーブルを経路管理部１０３に通知する。

ステップ２０２）次に、障害判定部１０２が障害検知部１０１から通知された障害復旧情報を元にステータス情報を変更する。変更後のステータス情報を図１１に示す。その結果、ブラックホール問題の発生条件を満たさないステータスに状態が変化していることを確認した後、経路管理部１０３に再出経路抽出指示を行う。

ステップ２０３）経路管理部１０３は、障害判定部１０２から指示があった場合、事前に取得済みの障害発生中のルーティングテーブルと障害復旧後、経路計算部１０６から通知される新たなルーティングテーブルを比較処理して、再出（復活）している経路情報を抽出し、メッセージ制御部１０４に対して抽出経路通知を行う。

図１２に、経路管理部１０３がメモリ等の記憶手段内に保有し、比較する情報を示す。図１２に示す例では、障害復旧後のルーティングテーブルの最初の行の経路情報が抽出され、メッセージ制御部１０４に対して通知される。

ステップ２０４）メッセージ制御部１０４は、経路管理部１０３からの抽出経路を受け取り、その抽出経路のＮＷ Ｐｒｅｆｉｘを埋め込んだメッセージを生成し、ルータ１（予備系ルータ）に対して広告停止メッセージ送信を行う。

例えば、広告停止メッセージには以下の情報を記載する。

１．動作アクション ：経路広告の停止
２．経路広告を停止するＮＷ Ｐｒｅｆｉｘ情報 例：１０．０．１０．０／２４
ステップ２０５）ルータ０（現用系ルータ）から広告停止メッセージを受け取ったルータ１（予備系ルータ）のメッセージ制御部２０４は、経路管理部２０３に渡すべき情報（経路広告を停止するＮＷ Ｐｒｅｆｉｘ情報）を取り出し、経路管理部２０３に対して広告停止経路通知を行う。

ステップ２０６）広告停止経路通知を受け取った経路管理部２０３は経路送受信部２０６に対して、経路広告停止指示を行い、経路送受信部２０６は接続されている各ルータに対して当該経路情報の広告を停止する。

［第２の実施の形態］
以下、現用系ルータのみで実現する方法（前述した第２の方法）を第２の実施の形態として説明する。

（概要）
まず、図１３を参照して第２の実施の形態の概要を説明する。

本実施の形態では、図１３に示すような障害が発生した際に、ルータ０（現用系ルータ）が障害の状態を分析し、通信を継続するために自分自身が広告している集約経路の広告を停止し、ブラックホール問題を回避する。本実施の形態では、ルータ１（予備系ルータ）に対する指示は行わない。つまり、図１３に示すように、障害発生により、ルータ０（現用系ルータ）は、ＮＷ−１０、２０の情報が消失したことを検知し、ＮＷ−１に対して集約経路の広告を停止する（ステップ２１）。このとき、ＮＷ−１からＮＷ−１０への通信は、ルータ１（予備系ルータ）から広告された集約経路に従い、ルータ１へ転送される。ルータ１はＮＷ−１０の情報を保持しているため、通信可能となる（ステップ２２）。

本実施の形態では、新たな機能として、障害の状態を分析する障害判定機能、障害の状況に応じて、広告する経路を制御する経路管理機能等を実装し、ブラックホール問題を回避しつつ経路集約を実現する。

（装置構成）
本実施の形態におけるルータの構成は、図５に示したルータ１００の構成と同じである。ただし、第２の方法のみを行う場合、メッセージ制御部１０４を備えないこととしてもよい。本実施の形態における各機能部の動作については、後述する動作説明のところで説明する。

（ルータの動作２−１：障害発生時）
以下、現用系ルータのみで実現する場合において障害発生時のルータの内部動作について図１４を参照して説明する。図１４は、図１３に示したルータ０（現用系ルータ）を示すものであり、当該ルータは、図５に示したルータ１００と同様の構成を備える。

ステップ３０１）まず、障害検知部１０１が、ルータ０におけるインターフェイスの障害を検知し、経路計算部１０５、及び障害判定部１０２へ障害情報通知を行う。

なお、図１３に示すとおり、障害検知部１０１により障害が検知された場合、障害情報が経路計算部１０５に通知され、経路計算部１０５は通知された障害情報に基づき、障害が発生した後のルーティングテーブルを生成し、障害が発生した後のルーティングテーブルを経路管理部１０３に通知する。

ステップ３０２）次に、障害判定部１０２が障害検知部１０１から通知された障害情報を元に、ステップ３０１で発生した障害がブラックホール問題に該当する障害か否かを判定する。判定方法は第１の実施の形態においてステップ１０２で説明した方法と同じである。

本実施の形態で保持するインターフェイスのステータス情報を図１５に示す。ステップ１０２で説明したとおり、ステータス情報が特定の条件を満たした場合に、経路管理部１０３に消失した経路の抽出を指示する。本例では、消失経路指示を出す場合を示している。

ステップ１０２で説明したとおりであるが、具体的な動作の例としては、条件判定対象のステータスが○となった場合に経路管理部１０３に消失経路抽出指示を行う。○となる条件は特定の組み合わせの２つのＩＦが同時にＤｏｗｎ状態（下記の例だとＩＦ−０とＩＦ−１が同時にＤｏｗｎした場合）となった場合とし、それ以外の場合（少なくともどちらか一方のＩＦがＵｐ状態の場合）は●とする。条件判定対象外の組み合わせについてはＩＦがどのような状態であっても経路管理部１０３に指示を出すことはしない。

ステップ３０３）経路管理部１０３は、障害判定部１０２から消失経路抽出指示を受けた場合、事前に取得済みの障害前のルーティングテーブルと障害発生後、経路計算部１０５から通知される新たなルーティングテーブルとを比較処理して消失している経路情報を抽出し、自身が広告している集約経路の停止をすべきかどうかを判断する。本実施の形態では、自身が広告している集約経路の停止をすべきと判断し、経路送受信部１０６に集約経路広告停止指示を行い、それを受け経路送受信部１０６が各ルータに対して集約経路の広告を停止する。

上記の判断手法は、第１の実施の形態におけるステップ１０３で説明したとおりである。つまり、障害発生時のブラックホール問題回避のために予備系ルータに新たに広告を指示する経路の数が、予め設定している閾値を超える場合に、第２の方法を行う（経路送受信部１０６に集約経路広告停止指示）。新たに広告を指示する経路の数が、予め設定している閾値を超えない場合、第１の方法を行う。ただし、予め設定している閾値を超えない場合における動作は、第１の方法に限られるわけではない。

図１６に、経路管理部１０３がメモリ等の記憶手段内に保有し、比較する情報を示す。図１６に示す例では、障害発生前のルーティングテーブルの最初の行以外の経路情報が抽出される。

（ルータの動作２−２：障害復旧時）
次に、現用系ルータのみで実現する場合における障害復旧時のルータの内部動作について図１７を参照して説明する。図１７も図１４と同様に図１３に示したルータ０（現用系ルータ）を示すものであり、当該ルータは、図５に示したルータ１００と同様の構成である。

ステッ４０１）まず、障害検知部１０１が、ルータ０におけるインターフェイスの障害復旧を検知し、経路計算部１０５、及び障害判定部１０２へ障害復旧情報通知を行う。

なお、図１７に示すとおり、障害検知部１０１により障害復旧が検知された場合、障害復旧情報が経路計算部１０５に通知され、経路計算部１０５は通知された障害復旧情報に基づき、障害復旧後のルーティングテーブルを生成し、障害復旧後のルーティングテーブルを経路管理部１０３に通知する。

ステップ４０２）次に、障害判定部１０２が障害検知部１０１から通知された障害復旧情報を元にステータス情報を変更する。変更後のステータス情報を図１８に示す。その結果、ブラックホール問題の発生条件を満たさないステータスに状態が変化していることを確認した後、経路管理部１０３に再出経路抽出指示を行う。

ステップ４０３）経路管理部１０３は、障害判定部１０２から指示があった場合、事前に取得済みの障害発生中のルーティングテーブルと障害復旧後、経路計算部１０５から通知される新たなルーティングテーブルを比較処理して、再出（復活）している経路情報を抽出し、経路送受信部１０６に対して集約経路広告指示を行う。その指示を受け、経路送信部１０６は各ルータに対して集約経路広告を再開する。図１９に、経路管理部１０３がメモリ等の記憶手段内に保有し、比較する情報を示す。図１９に示す例では、障害発生中に消失していた経路情報が復活したことが示されている。

［具体例］
以下、具体例を説明する。この具体例は、上述した実施の形態におけるＮＷ−１、ＮＷ−０をコアＮＷ、アクセスＮＷとし、ルータ０、１をコアエッジルータ０、１とし、ルータ１０、２０、３０をユーザエッジルータ１０、２０、３０とした場合における例に相当する。すなわち、この具体例では、図２０に示すようにコアＮＷ（ＣＮ）とアクセスＮＷ（ＡＮ）が接続され、ユーザエッジルータの先にあるＮＷ−１０、ＮＷ−２０、ＮＷ−３０の経路をコアエッジルータ０，１が集約し、コアＮＷ（ＣＮ）へ広告するＮＷにおける適用事例を示す。

（第１の具体例）
図２０に示すＮＷにおいて、図２１のような障害が発生した場合、コアエッジルータ０は障害発生前同様にコアＮＷ（ＣＮ）に対して集約経路（１０．０．０．０／２２）を広告し続ける（ステップ３１）。このため、コアＮＷ（ＣＮ）からユーザエッジルータ１０の先にあるＮＷ−１０（１０．０．１．０／２４）への通信トラヒックは障害発生前と変わらず、コアエッジルータ０から広告される集約経路（１０．０．０．０／２２）に従い、コアエッジルータ０に着信する（ステップ３２）。しかしながら、コアエッジルータ０からユーザエッジルータ１０への通信経路は障害により存在しないため、コアエッジルータ０がブラックホールとなり、ＮＷ−１０への通信は不可となり、コアエッジルータ０で破棄される（ステップ３３）。

このような障害が発生した場合、コアエッジルータ０が障害を検知し、ブラックホール問題が発生する障害か否かを判定する。判定の結果、ブラックホール問題が発生する障害に該当すれば、コアエッジルータ１に対してブラックホール問題を回避するために必要な詳細経路の広告を指示するか、自分自身がコアＮＷ（ＣＮ）に対しての集約経路配信を停止するかを判断する。

判定条件により前者が選択される場合を図２２に示す。図２２に示すとおり、コアエッジルータ０は、障害によりＷ−１０の情報（１０．０．１．０／２４）が消失したことを検知し、コアエッジルータ１に対して、ＮＷ−１０の情報（１０．０．１．０／２４）をコアＮＷ（ＣＮ）へ広告するよう指示するメッセージを送る（ステップ４１）。コアエッジルータ１は、コアエッジルータ０からＮＷ−１０の情報（１０．０．１．０／２４）を広告するメッセージを受け、コアＮＷ（ＣＮ）に対して該当経路の広告を開始する（ステップ４２）。

ステップ４２で経路の広告を行うことにより、コアＮＷ（ＣＮ）からＮＷ−１０宛の通信は、ロンゲストマッチにより、コアエッジルータ１から広告されたＮＷ−１０の情報（１０．０．１．０／２４）に従いコアエッジルータ１へ転送される。コアエッジルータ１はＮＷ−１０の情報を保持しているため、通信可能となる（ステップ４３）。

障害から普及すると、コアエッジルータ１は、コアエッジルータ０からの指示によりＮＷ−１０の情報（１０．０．１．０／２４）の経路広告を停止する（ステップ４４）。

（第２の具体例）
第２の具体例では、図２３に示す障害が発生したものとする。第１の具体例同様、コアエッジルータ０は障害発生前同様にコアＮＷ（ＣＮ）に対して集約経路（１０．０．０．０／２２）を広告し続ける（ステップ５１）。このため、コアＮＷ（ＣＮ）からユーザエッジルータ１０の先にあるＮＷ−１０（１０．０．１．０／２４）への通信トラヒックは障害発生前と変わらず、コアエッジルータ０に着信し（ステップ５２）、ブラックホール問題が発生する（ステップ５３）。

第２の具体例はコアエッジルータ０が障害を検知し、障害状況からの条件判定により、自身がコアＮＷ（ＣＮ）へ広告する集約経路を停止する場合の例である。すなわち、図２４に示すとおり、コアエッジルータ０は、ＮＷ−１０（１０．０．１．０／２４）、及びＮＷ−２０（１０．０．２．０／２４）の情報が消失したことを検知し、障害状況から判定条件を経た後、自身が生成する集約経路の広告を停止する（ステップ６１）。コアＮＷ（ＣＮ）からＮＷ−１０宛の通信は、コアエッジルータ１から広告される集約経路（１０．０．０．０／２２）に従い、コアエッジルータ１へ転送される。コアエッジルータ１はＮＷ−１０の情報（１０．０．１．０／２４）を保持しているため、通信可能となる（ステップ６２）。

そして、障害から復旧するとコアエッジルータ０は集約経路（１０．０．０．０／２２）の広告を再開する（ステップ６３）。

上記のとおり、コアエッジルータ０が集約経路の広告を停止することにより、コアＮＷ（ＣＮ）からＮＷ−１０宛の通信は、コアエッジルータ１からの集約経路に従い、コアエッジルータ１に着信する。コアエッジルータ１はＮＷ−１０宛の経路を保有しているため、ブラックホール問題を回避し、通信が可能となる。

［まとめ、効果］
これまでに説明したように、本実施の形態に係るルータは、障害発生時及び障害復旧時において以下の機能を有する。

（障害発生時）
（１）インターフェイスのステータス情報を保持し、障害情報を元にブラックホール問題に該当する障害か否かを判定する機能；
（２）障害発生前のルーティングテーブルと障害発生中のルーティングテーブルのように、２世代分のルーティングテーブルを保持し、それを比較することで、ブラックホール問題を回避するために新規広告が必要な経路情報を抽出する機能；
（３）ブラックホール問題を回避するための経路情報を元に、予備系のルータと連携して動作するか、自分自身のみで動作するかを判定する機能；
（４）予備系ルータと連携して動作する場合、予備系ルータへ詳細経路の広告を指示するメッセージを作成し、送信する機能；
（５）予備系ルータが現用系ルータから詳細経路の広告追加指示を受け取った場合、新たな詳細経路広告を経路送受信部に指示し、各ルータへの経路広告を開始する機能；及び
（６）自分自身のみで動作する場合、広告している集約経路の停止を行う機能。

（障害回復時）
（１）インターフェイスのテータス情報を保持し、障害復旧情報を元にブラックホール問題に該当する障害状態から回復したか否かを判定する機能；
（２）障害発生中のルーティングテーブルと障害復旧後のルーティングテーブルのように、２世代分のルーティングテーブルを保持し、それを比較することで、ブラックホール問題を回避するために広告していた経路情報を抽出する機能；
（３）予備系ルータと連携して動作していた場合、予備系ルータへ詳細経路の広告を停止するメッセージを作成し、送信する機能；
（４）予備系ルータが現用系ルータから詳細経路の広告停止指示を受け取った場合に、詳細経路の広告停止を経路送受信部に指示し、各ルータへの経路広告を停止する機能；及び
（５）自分自身のみで動作していた場合、停止している集約経路の広告を再開する機能。

（効果）
これまでに説明した本発明に係る技術によれば、集約経路の広告と集約経路に含まれる詳細経路の経路広告を状況に応じてダイナミックに制御することにより、今までの技術では実現できなかった、特定の障害パターンによって発生するブラックホール問題を回避しつつ、経路集約を行うことが可能となる。

その結果、経路数の増大を抑制することで、経路数の増大が招くＮＷ品質の低下（経路数が多いことによる障害時の切り替え時間の長期化等）や運用性の低下（経路数が多いことにより、切り分けが複雑化し、迅速な対応が困難となる等）を回避し、大規模ＮＷにおける最適な運用が可能となる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１００ ルータ
１０１ 障害検知部
１０２ 障害判定部
１０３ 経路管理部
１０４ メッセージ制御部
１０５ 経路計算部
１０６ 経路送受信部
１０７ ルーティングテーブル

Claims (7)

1. 第１のネットワークと第２のネットワークを接続し、前記第１のネットワークにおける詳細経路を集約した集約経路情報を前記第２のネットワークに広告する経路広告手段を備えたルータ装置であって、
   前記ルータ装置のインターフェイスにおいて障害を検知した場合に、当該障害がブラックホール問題に該当するか否かを判定する障害判定手段と、
   前記障害がブラックホール問題に該当する場合において、障害発生前のルーティングテーブルと障害発生中のルーティングテーブルとを比較することで、障害により消失した経路情報を抽出し、抽出された経路情報に関する予め定めた条件に基づき、第１の動作と第２の動作のうちのいずれを行うかを判定する経路管理手段と、
   前記第１の動作を行う場合において、前記抽出された経路情報の広告を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを他のルータ装置に送信し、当該他のルータ装置に当該経路情報の広告を行わせるメッセージ制御手段と、を備え、
   前記第２の動作を行う場合において、前記経路管理手段が前記経路広告手段に対し前記集約経路情報の広告を停止させる、
   ことを特徴とするルータ装置。
2. 前記ブラックホール問題に該当する障害から回復した場合において、
   前記経路管理手段は、障害発生中のルーティングテーブルと障害復旧後のルーティングテーブルを比較することで、障害復旧により復活した経路情報を抽出し、
   障害時に前記第１の動作を行っていた場合、前記メッセージ制御手段は、当該抽出された経路情報の広告停止を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを前記他のルータ装置に送信し、当該他のルータ装置に当該経路情報の広告を停止させ、
   障害時に前記第２の動作を行っていた場合、前記経路管理手段が前記経路広告手段に対し停止している集約経路情報の広告を再開させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のルータ装置。
3. 現用系ルータ装置と予備系ルータ装置を備える通信システムであって、
   前記現用系ルータ装置と予備系ルータ装置はそれぞれ、第１のネットワークと第２のネットワークを接続し、前記第１のネットワークにおける詳細経路を集約した集約経路情報を前記第２のネットワークに広告する経路広告手段を備え、
   前記現用系ルータ装置は、
   前記現用系ルータ装置のインターフェイスにおいて障害を検知した場合に、当該障害がブラックホール問題に該当するか否かを判定する障害判定手段と、
   前記障害がブラックホール問題に該当する場合において、障害発生前のルーティングテーブルと障害発生中のルーティングテーブルとを比較することで、障害により消失した経路情報を抽出し、抽出された経路情報に関する予め定めた条件に基づき、第１の動作と第２の動作のうちのいずれを行うかを判定する経路管理手段と、
   前記第１の動作を行う場合において、前記抽出された経路情報の広告を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを前記予備系ルータ装置に送信するメッセージ制御手段と、を備え、
   前記第２の動作を行う場合において、前記経路管理手段が前記経路広告手段に対し前記集約経路情報の広告を停止させ、
   前記予備系ルータ装置は、
   前記現用系ルータ装置から前記メッセージを受け取った場合に、前記抽出された経路情報の広告を経路広告手段に指示することにより、当該経路情報の広告を開始する
   ことを特徴とする通信システム。
4. 前記ブラックホール問題に該当する障害から回復した場合において、
   前記現用系ルータ装置の経路管理手段は、障害発生中のルーティングテーブルと障害復旧後のルーティングテーブルを比較することで、障害復旧により復活した経路情報を抽出し、
   障害時に前記第１の動作を行っていた場合、前記現用系ルータ装置の前記メッセージ制御手段は、当該抽出された経路情報の広告停止を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを前記予備系ルータ装置に送信し、
   障害時に前記第２の動作を行っていた場合、前記現用系ルータ装置の前記経路管理手段が経路広告手段に対し停止している集約経路情報の広告を再開させ、
   前記予備系ルータ装置は、前記広告停止を指示するメッセージを受信した場合に、前記経路情報の広告を停止する
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 現用系ルータ装置と予備系ルータ装置を備える通信システムにおいて実行される経路制御方法であって、
   前記現用系ルータ装置と予備系ルータ装置はそれぞれ、第１のネットワークと第２のネットワークを接続し、前記第１のネットワークにおける詳細経路を集約した集約経路情報を前記第２のネットワークに広告する経路広告手段を備え、
   前記現用系ルータ装置が、当該現用系ルータ装置のインターフェイスにおいて障害を検知した場合に、当該障害がブラックホール問題に該当するか否かを判定するステップと、
   前記現用系ルータ装置が、前記障害がブラックホール問題に該当する場合において、障害発生前のルーティングテーブルと障害発生中のルーティングテーブルとを比較することで、障害により消失した経路情報を抽出し、抽出された経路情報に関する予め定めた条件に基づき、第１の動作と第２の動作のうちのいずれを行うかを判定するステップと、
   前記現用系ルータ装置が、前記第１の動作を行う場合において、前記抽出された経路情報の広告を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを前記予備系ルータ装置に送信し、前記第２の動作を行う場合において、前記集約経路情報の広告を停止するステップと、
   前記予備系ルータ装置が、前記現用系ルータ装置から前記メッセージを受け取った場合に、前記抽出された経路情報の広告を開始するステップと、
   を備えることを特徴とする経路制御方法。
6. 前記ブラックホール問題に該当する障害から回復した場合において、
   前記現用系ルータ装置が、障害発生中のルーティングテーブルと障害復旧後のルーティングテーブルを比較することで、障害復旧により復活した経路情報を抽出するステップと、
   前記現用系ルータ装置が、障害時に前記第１の動作を行っていた場合、当該抽出された経路情報の広告停止を指示するメッセージを作成し、当該メッセージを前記予備系ルータ装置に送信するステップと、
   前記現用系ルータ装置が、障害時に前記第２の動作を行っていた場合、停止している集約経路情報の広告を再開するステップと、
   前記予備系ルータ装置が、前記広告停止を指示するメッセージを受信した場合に、前記経路情報の広告を停止するステップと
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の経路制御方法。
7. コンピュータを、請求項１又は２に記載のルータ装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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