JP2014230160A - Network quality measurement system, method and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the quality of a packet flowing over a large-scaled network while enlarging a measurement range, reducing cost of measurement and improving measurement accuracy.SOLUTION: A routing device routes only an SYN packet which is transmitted to a destination that is not present in a network, to a packet gathering device, and the packet gathering device captures only the SYN packet routed from the routing device and gathers header information included in the SYN packet. A delay calculation device calculates a differential in a time of arrival between packets from time stamp information extracted from the header information and calculates fluctuation in one-way delay of the packet from a retransmission time-out time corresponding to OS information of the header information.

Description

本発明は、ネットワーク品質測定システム及び方法及びプログラムに係り、特に、大規模ネットワーク上を流れるパケットのユーザ別の通信品質(片方向遅延ゆらぎ、往復遅延)を推定するためのネットワーク品質測定システム及び方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a network quality measurement system, method, and program, and more particularly, to a network quality measurement system and method for estimating communication quality (one-way delay fluctuation, round-trip delay) for each user of a packet flowing on a large-scale network. And the program.

ネットワーク品質測定技術は、パッシブ計測技術とアクティブ計測技術に大別される。   Network quality measurement technology is broadly divided into passive measurement technology and active measurement technology.

パッシブ計測技術は、ユーザの実トラヒックを計測対象トラヒックとする技術である(例えば、非特許文献1参照)
アクティブ計測技術は、測定用のユーザ端末に品質計測のためのプローブパケットを送信させ、その遅延時間を計測することでネットワーク品質を計測する技術である(例えば、特許文献1,2,3、非特許文献2参照)。
The passive measurement technique is a technique in which a user's actual traffic is measured traffic (for example, see Non-Patent Document 1).
The active measurement technique is a technique for measuring network quality by transmitting a probe packet for quality measurement to a user terminal for measurement and measuring the delay time (for example, Patent Documents 1, 2, and 3, Patent Document 2).

特開2012−182747号公報JP 2012-182747 A 特許第4815534号公報Japanese Patent No. 4815534 特許第4522164号公報Japanese Patent No. 4522164

電子情報通信学会論文誌 2006年1月 日本電信電話株式会社 ハッシュ関数を用いたIPネットワークのパッシブ遅延変動測定法における記憶領域削減と測定誤りの回避.IEICE Transactions January 2006 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Reduces storage space and avoids measurement errors in the IP network passive delay variation measurement method using hash functions. 情報処理学会ワークショップ 2002年6月 日本IBM株式会社 インターネットにおけるパケット到着間隔時間及び損失率の特性.Information Processing Society of Japan Workshop June 2002 IBM Japan Co., Ltd. Characteristics of packet arrival interval and loss rate on the Internet.

上記のパッシブ計測技術は、測定装置の設置位置及び設置数によって、計測対象トラヒック量、ユーザ量が大きく異なる。例えば、計測対象トラヒック量、ユーザ量を大きくした場合には、多くのユーザの通信品質を計測できるが、トラヒック収集コスト及びトラヒック分析コストが大きくなる。このように、通信品質をパッシブ計測で計測するにあたっては、多数のリンク・ユーザ・パスのトラヒックを分析するためには、トラヒック収集ポイントを増加させる必要があり、このような計測精度と計測コストのトレードオフ関係が存在する。また、測定装置を通過するユーザトラヒックしか計測できないため、測定できる範囲が狭いという問題がある。   In the passive measurement technique described above, the amount of traffic to be measured and the amount of users vary greatly depending on the installation position and the number of installations of the measurement apparatus. For example, when the measurement target traffic volume and user volume are increased, the communication quality of many users can be measured, but the traffic collection cost and traffic analysis cost increase. In this way, when measuring communication quality with passive measurement, it is necessary to increase the number of traffic collection points in order to analyze the traffic of many links, users, and paths. There is a trade-off relationship. In addition, since only user traffic passing through the measuring device can be measured, there is a problem that a measurable range is narrow.

上記のアクティブ計測技術は、プローブパケットの通過パスのネットワーク品質しか計測できない。一方で多くの通過パスの品質計測を行うためには、測定用端末のネットワーク内位置を変えて品質計測を実施する必要があるため測定コストが掛かる。また、試験トラヒックとユーザトラヒックとでは特性が異なるため、通信品質を正確に測定できない。さらに、計測精度を上げるためにプローブパケットを複数投げる必要があり、ネットワークへの計測負荷がかかるという問題がある。   The above active measurement technique can measure only the network quality of the probe packet passing path. On the other hand, in order to measure the quality of many passing paths, it is necessary to change the position of the measurement terminal in the network and implement the quality measurement, which requires measurement costs. In addition, since the test traffic and user traffic have different characteristics, the communication quality cannot be measured accurately. Furthermore, it is necessary to throw a plurality of probe packets in order to increase the measurement accuracy, and there is a problem that a measurement load is imposed on the network.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、計測範囲が大きく、計測コストが小さく、計測精度が高い、ネットワーク品質計測が可能なネットワーク品質測定システム及び方法及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a network quality measurement system, method, and program capable of performing network quality measurement with a large measurement range, low measurement cost, high measurement accuracy, and the like. To do.

上記の課題を解決するため、一態様によれば、大規模ネットワーク上を流れるパケットのユーザ別の通信品質を推定するための品質測定システムであって、
複数のルーティング装置、1台のパケット収集装置、1台の遅延計算装置を含むネットワークにユーザ端末が接続されており、
前記ルーティング装置は、
ネットワーク内に存在しない宛先に送信されるSYNパケットのみを前記パケット収集装置にルーティングする手段を有し、
前記パケット収集装置は、
前記ルーティング装置からルーティングされた前記SYNパケットのみをキャプチャし、該SYNパケットに含まれるヘッダ情報を収集する手段を有し、
前記遅延計算装置は、
前記ヘッダ情報から抽出したタイムスタンプ情報から求めたパケット間の到着間隔時間Xi、該ヘッダ情報のOS情報に対応する再送タイムアウト時間RTO及びユーザ端末からの片方向遅延OWDからパケットの片方向遅延の揺らぎ△OWDを求める手段を有する品質測定システムが提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect, a quality measurement system for estimating communication quality for each user of a packet flowing on a large-scale network,
A user terminal is connected to a network including a plurality of routing devices, one packet collection device, and one delay calculation device,
The routing device
Means for routing only SYN packets sent to destinations not present in the network to the packet collection device;
The packet collection device includes:
Means for capturing only the SYN packet routed from the routing device and collecting header information included in the SYN packet;
The delay calculation device includes:
Inter-packet arrival time Xi obtained from the time stamp information extracted from the header information, retransmission timeout time RTO corresponding to the OS information of the header information, and one-way delay fluctuations from the one-way delay OWD from the user terminal A quality measurement system having means for determining ΔOWD is provided.

さらに、他の態様によれば、大規模ネットワーク上を流れるパケットのユーザ別の通信品質を推定するための品質測定システムであって、
複数のルーティング装置、1台の到達不能通知返信装置、1台のパケット収集装置、1台の遅延計算装置を含むネットワークにユーザ端末が接続されており、
前記ルーティング装置は、
ネットワーク内に存在しない宛先に送信されるSYNパケットのみを前記到達不能通知返信装置にルーティングする手段を有し、
前記到達不能通知返信装置は、
前記ルーティング装置からルーティングされた前記SYNパケットに対するRSTパケットを該SYNパケットの送信元に送信する手段を有し、
前記パケット収集装置は、
前記到達不能通知返信装置を介して前記SYNパケットのみをキャプチャし、該SYNパケットに含まれるヘッダ情報を収集する手段を有し、
前記遅延計算装置は、
前記ヘッダ情報から抽出したタイムスタンプ情報からパケット間の到着時間の差分Xiを求め、前記到達不能通知返信装置から前記SYNパケットを受信してから前記RSTパケットを送信するまでの時間RDiを求め、該ヘッダ情報のOS情報に基づいて該RSTパケットを受信してからSYNパケットを送信するまでのユーザ端末の時間TDiを求め、上りの片方向遅延と下りの片方向遅延時間を加算して往復遅延を求める手段を有する品質測定システムが提供される。
Furthermore, according to another aspect, there is provided a quality measurement system for estimating communication quality for each user of a packet flowing on a large-scale network,
A user terminal is connected to a network including a plurality of routing devices, one unreachable notification reply device, one packet collection device, and one delay calculation device,
The routing device
Means for routing only SYN packets sent to destinations not existing in the network to the unreachable notification reply device;
The unreachable notification reply device
Means for transmitting an RST packet for the SYN packet routed from the routing device to a source of the SYN packet;
The packet collection device includes:
Means for capturing only the SYN packet via the unreachable notification reply device, and collecting header information included in the SYN packet;
The delay calculation device includes:
A difference Xi of arrival times between packets is determined from the time stamp information extracted from the header information, and a time RDi from when the SYN packet is received from the unreachable notification reply device to when the RST packet is transmitted is determined. Based on the OS information of the header information, obtain the user terminal time TDi from when the RST packet is received until the SYN packet is transmitted, and add the upstream unidirectional delay and downstream unidirectional delay time to reduce the round trip delay. A quality measurement system having means for determining is provided.

上記のように一態様によれば、ネットワーク内に実ユーザの存在しない宛先へのSYN(Synchronize)パケットだけを1箇所にルーティングさせることで、ネットワークから多数のユーザ端末名でのユーザ端末別の詳細な通信品質(片方向遅延ゆらぎ、双方向遅延、双方向遅延ゆらぎ等)を省コストで(ネットワーク内の1箇所でパケット収集するだけで)計測できる。   As described above, according to one aspect, only the SYN (Synchronize) packet to a destination where no real user exists in the network is routed to one place, so that the details for each user terminal with a large number of user terminal names from the network. Communication quality (one-way delay fluctuation, bidirectional delay, bidirectional delay fluctuation, etc.) can be measured at low cost (just by collecting packets at one location in the network).

また、ネットワーク品質測定で利用されるアクティブ測定と比べると以下の利点がある。   In addition, there are the following advantages compared with the active measurement used in the network quality measurement.

・計測用端末ではなく、一般のユーザ端末の通信品質を測定できる(実環境に即した測定ができる)。   ・ Communication quality of general user terminals, not measurement terminals, can be measured (measurement can be performed according to the actual environment).

・観測端末数が多い。   ・ There are many observation terminals.

・観測対象端末及びネットワークに計測負荷をかけない。   -Do not put a measurement load on the observation target terminal and network.

本発明の第1の実施の形態におけるシステム構成図である。It is a system configuration figure in a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態における処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるS120の処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process of S120 in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における存在しない宛先に送信されたパケットをキャプチャする例である。It is an example which captures the packet transmitted to the destination which does not exist in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるシステム構成図である。It is a system block diagram in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における存在しない宛先に送信されたパケットにRSTパケットが送信される例である。It is an example in which an RST packet is transmitted to a packet transmitted to a nonexistent destination in the second exemplary embodiment of the present invention.

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明は、存在しない宛先へのパケットを1ヵ所で収集することで、ユーザからネットワークへの上りの片方向遅延のジッダを計測する方法(第1の実施の形態)と、存在しない宛先へのパケットへの到達不能通知返信機構が存在する環境下でパケット収集を実施し、往復遅延時間と、往復遅延のジッタを計測する方法(第2の実施の形態)を行う。   The present invention collects packets destined for non-existing destinations at a single location, thereby measuring a one-way delay jitter from the user to the network (first embodiment) and a method for measuring non-existing destinations. A packet collection is performed in an environment where there is a mechanism for notifying a packet unreachable notification, and a method (second embodiment) for measuring round trip delay time and round trip delay jitter is performed.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるシステム構成を示す。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a system configuration according to the first embodiment of the present invention.

同図に示すシステムは、ネットワーク1に複数のユーザ端末2が接続されており、ネットワーク1内には、複数のルーティング装置10、1台のパケット収集装置20、1台の遅延計算装置30が具備されている。   The system shown in FIG. 1 includes a plurality of user terminals 2 connected to a network 1, and the network 1 includes a plurality of routing devices 10, a single packet collection device 20, and a single delay calculation device 30. Has been.

各ルーティング装置10は、ネットワーク1内に存在しない宛先に送信されるパケットをネットワーク1内のパケット収集装置20にルーティングする。   Each routing device 10 routes a packet transmitted to a destination that does not exist in the network 1 to the packet collection device 20 in the network 1.

パケット収集装置20は、同図の例では、ルーティング装置10に接続されており、当該ルーティング装置10から送信されたネットワーク内に存在しない宛先に送信される全てのパケット(SYNパケット)をキャプチャし、収集パケット情報をメモリ(図示せず)に記録する。 Packet collection unit 20, in the example of the figure, is connected to the routing device 10 1, captures all packets sent to a destination that does not exist in the network transmitted from the routing device 10 1 (SYN packet) The collected packet information is recorded in a memory (not shown).

遅延計算装置30は、パケット収集装置20に記録された収集パケット情報を読み出して識別し、片方向遅延ジッダの計算を行う。   The delay calculation device 30 reads and identifies the collected packet information recorded in the packet collection device 20, and calculates a one-way delay jitter.

以下に、上記の構成における処理について説明する。   Below, the process in said structure is demonstrated.

図2は、本発明の第1の実施の形態における処理のフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart of processing in the first embodiment of the present invention.

ステップ100) ルーティング装置10での存在しない宛先へのパケットのルーティング:
各ルーティング装置10〜10は、ネットワーク1内に存在しない宛先に送信されるパケットをルーティングし、ルーティング装置10は、パケット収集装置20にルーティングする。トラヒックの大半を占めるTCP通信の場合、通信のはじめに送信されるSYNパケットだけがパケット収集装置20にルーティングされるため、パケット収集装置20に必要となるディスク容量は通常のパッシブ計測の場合と比べると小さくて済む。
Step 100) Routing a packet to a non-existent destination in the routing device 10:
Each of the routing devices 10 1 to 10 3 routes a packet transmitted to a destination that does not exist in the network 1, and the routing device 10 1 routes to the packet collection device 20. In the case of TCP communication that occupies most of the traffic, only the SYN packet transmitted at the beginning of communication is routed to the packet collection device 20, so that the disk capacity required for the packet collection device 20 is smaller than that in the case of normal passive measurement. It's small.

ステップ110) パケット収集装置20でのパケット収集:
パケット収集装置20には、存在しない宛先に送信される全てのパケットが到着するが、ここでは、特にTCP(Transmission Control Protocol)通信で利用されるSYNパケットを収集対象とし、SYNパケットのみをキャプチャする。収集する情報は、タイムスタンプ情報、送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、送信元ポート番号、プロトコル番号などを含めたTCP SYNパケットに含まれる全てのヘッダ情報である。これらの情報をパケット収集装置20内のメモリ(図示せず)に記録する
ステップ120) 遅延計算装置30での事前処理:
図3は、本発明の第1の実施の形態におけるステップ120の処理のフローチャートである。
Step 110) Packet collection in the packet collection device 20:
All packets transmitted to a non-existent destination arrive at the packet collection device 20, but here, SYN packets used in TCP (Transmission Control Protocol) communication are collected, and only SYN packets are captured. . The information to be collected is all header information included in the TCP SYN packet including time stamp information, source IP address, destination IP address, source port number, protocol number, and the like. These pieces of information are recorded in a memory (not shown) in the packet collection device 20 (step 120). Pre-processing in the delay calculation device 30:
FIG. 3 is a flowchart of the process of step 120 in the first embodiment of the present invention.

ステップ121) 遅延計算装置30は、パケット収集装置20のメモリ(図示せず)から収集パケット情報を読み込み、以下の処理を行う。   Step 121) The delay calculation device 30 reads the collected packet information from the memory (not shown) of the packet collection device 20, and performs the following processing.

ステップ122) 送信元IPアドレス別分解処理:収集したパケット情報を送信元IPアドレス別パケットに分解する。   Step 122) Disassembly processing for each source IP address: Disassemble the collected packet information into packets for each source IP address.

ステップ123) TCPセッションIP別分解処理:送信元IPアドレス別にパケットをTCPセッションID別パケットに分解する。   Step 123) Decomposition processing by TCP session IP: Decomposes packets into packets by TCP session ID by source IP address.

ステップ124) OS識別処理:TCPセッションID別パケットに対してOS識別を実施する。   Step 124) OS identification processing: OS identification is performed on a packet by TCP session ID.

ステップ130) 遅延計算装置30での片方向遅延ジッタ計算処理:
遅延計算装置30は、ステップ103の処理で得られた情報から以下の処理を行う。
Step 130) One-way delay jitter calculation processing in the delay calculation device 30:
The delay calculation apparatus 30 performs the following process from the information obtained in the process of step 103.

(1)上記のステップ124の処理で抽出されたTCPセッションID別パケット情報のタイムスタンプ情報からパケット到着時間TiとTi+1の差分である到着間隔時間Xi=Ti+1−Tiを求め、メモリ(図示せず)に記録する。 (1) Arrival interval time X i = T i + 1 −T, which is the difference between packet arrival times T i and T i + 1 from the time stamp information of the packet information for each TCP session ID extracted in the process of step 124 above. i is obtained and recorded in a memory (not shown).

(2)ステップ124で識別したOS情報からTCP再送タイムアウト時間RTOiを調べる。 (2) The TCP retransmission timeout time RTO i is checked from the OS information identified in step 124.

(3)ユーザ端末2からの片方向遅延(One-Way-Delay)をOWDiを表すと、OWDiとXiとRTOの関係は式(1)のように表すことができる(図4参照)。 (3) When the one-way delay from the user terminal 2 (One-Way-Delay) representing the OWD i, relation between the OWD i and X i and RTO can be expressed as equation (1) (see FIG. 4 ).

X=RTOi−OWDi+OWDi+1 式(1)
(4)上記の式(1)からジッタを求める。
X = RTO i −OWD i + OWD i + 1 formula (1)
(4) Jitter is obtained from the above equation (1).

△OWDi+1−OWDi+1−OWDiとすると、式(1)は式(2)のように変形でき、△OWDiを求めることができる。 Assuming ΔOWD i + 1 −OWD i + 1 −OWD i , equation (1) can be transformed into equation (2), and ΔOWDi can be obtained.

△OWDi=Xi−RTOi (片方向遅延ゆらぎ) 式(2)
ここで、△OWDiはパケットの片方向遅延の揺らぎ(ジッタ)である。
△ OWD i = X i −RTO i (One-way delay fluctuation) Equation (2)
Here, ΔOWD i is a one-way delay fluctuation (jitter) of the packet.

(5)△OWDiを複数求めることで、平均ジッダ値、最大ジッタ値といったネットワーク品質の指標を送信元IP別に計測することができる。 (5) By obtaining a plurality of ΔOWD i , it is possible to measure network quality indicators such as average jedder value and maximum jitter value for each source IP.

上記のようにして求められたジッタを品質測定結果をとして出力する。   The jitter obtained as described above is output as a quality measurement result.

上記のように、本実施の形態では、TCP通信における存在しない宛先へのパケット送信時のOS別再送挙動が予め分かっていることを利用して、パケットの到着間隔情報のみから通信品質を計測している。   As described above, in this embodiment, the communication quality is measured only from the packet arrival interval information by using the fact that the retransmission behavior by OS when transmitting a packet to a non-existing destination in TCP communication is known in advance. ing.

[第2の実施の形態]
本実施の形態は、特許文献4(特許4472651号公報)に記載のIPv6/IPv4フォールバック問題を解決するTCPリセッタを前提としている。当該技術は、IPv4及びIPv6による通信可能なノードがIPv4アドレス及びIPv6アドレスの両方を登録しているサーバとの通信を確立する際の無駄な待ち時間を短縮するものである。
[Second Embodiment]
This embodiment is based on a TCP resetter that solves the IPv6 / IPv4 fallback problem described in Patent Document 4 (Japanese Patent No. 4447651). This technology reduces a wasteful waiting time when a node capable of communicating by IPv4 and IPv6 establishes communication with a server in which both an IPv4 address and an IPv6 address are registered.

図5は、本発明の第2の実施の形態におけるシステム構成を示す。   FIG. 5 shows a system configuration in the second embodiment of the present invention.

同図において、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。   In the figure, the same components as those in FIG.

同図に示すシステムは、図1に示すシステムに、到達不能通知返信機構であるパケット応答装置40が付加され、当該パケット応答装置40がルーティング装置10及びパケット収集装置20に接続されている点において図1のシステム構成と異なる。   In the system shown in FIG. 1, a packet response device 40 that is an unreachable notification return mechanism is added to the system shown in FIG. 1, and the packet response device 40 is connected to the routing device 10 and the packet collection device 20. Different from the system configuration of FIG.

第1の実施形態では、ルーティング装置10からルーティングされたパケットをパケット収集装置20でキャプチャしていたが、本実施の形態では、パケット応答装置40がルーティング装置10からのSYNパケットを受信する。パケット応答装置40は、SYNパケットを受け取ると、RSTパケットをユーザ端末2に返信する。このとき、遅延計算装置30が、パケット応答装置40内のSYNパケットを受信してRSTパケットを返信し、次のSYNパケットを受信するまでの間の時間Xを計測する。具体的には、IP網が複数あり、それらがIPv4網、IPv6網からなり、IPv4及びIPv6による通信可能なノードが、IPv4に基づくIPv4アドレス及びIPv6に基づくIPv6アドレスの両方を登録しているサーバとの通信を確立しようとした場合、ノードが、例えば、まず、IPv6による通信確立を試みると、当該ノードから送信されたIPvc6によるTCPセッション確立要求パケットは、IPv6網に設置されたパケット応答装置40で受信される。そしてパケット応答装置40において、受信したTCPセッション確立要求パケットの宛先アドレスを参照し、IPv6網から宛先アドレスで指定されたサーバへの接続経路の有無を判定し、接続経路がない場合に、RSTパケットを返信する。遅延計算装置30は、この時間を計測する。 In the first embodiment, it had captured the routed packets from the routing device 10 1 in the packet collection unit 20, in the present embodiment, packet response unit 40 receives the SYN packet from the routing device 10 1 . When receiving the SYN packet, the packet response device 40 returns an RST packet to the user terminal 2. At this time, the delay calculation device 30 receives the SYN packet in the packet response device 40, returns the RST packet, and measures the time X from when the next SYN packet is received. Specifically, there are multiple IP networks, which are composed of IPv4 and IPv6 networks, and nodes that can communicate with IPv4 and IPv6 register both IPv4 addresses based on IPv4 and IPv6 addresses based on IPv6. For example, when a node first attempts to establish communication using IPv6, a TCP session establishment request packet using IPvc6 transmitted from the node is transmitted to the packet response device 40 installed in the IPv6 network. Received at. Then, the packet response device 40 refers to the destination address of the received TCP session establishment request packet, determines whether there is a connection route from the IPv6 network to the server specified by the destination address, and if there is no connection route, the RST packet Reply. The delay calculation device 30 measures this time.

上記のシステムの動作を以下に示す。   The operation of the above system is shown below.

図6は、本発明の第2の実施の形態における処理のフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart of processing in the second embodiment of the present invention.

ステップ200) ルーティング装置10〜10において、ネットワーク1内に存在しない宛先に送信されるパケットのみをルーティングし、ルーティング装置10はパケット応答装置40にSYNパケットをルーティングする。 Step 200) In the routing devices 10 1 to 10 3 , only the packet transmitted to the destination that does not exist in the network 1 is routed, and the routing device 10 1 routes the SYN packet to the packet response device 40.

ステップ210) パケット応答装置40は、SYNパケットを受信すると、当該パケットをパケット収集装置20に送出し、当該SYNパケットの送信元に対してRSTパケットを送出する。このとき、受信したSYNパケット及び当該SYNパケットの送信元に返却したRSTパケットにタイムスタンプを付与する。   Step 210) Upon receiving the SYN packet, the packet response device 40 sends the packet to the packet collection device 20, and sends the RST packet to the transmission source of the SYN packet. At this time, a time stamp is given to the received SYN packet and the RST packet returned to the transmission source of the SYN packet.

ステップ220) パケット収集装置20は、第1の実施の形態のステップ110と同様に、パケット応答装置40からパケットをキャプチャする。   Step 220) The packet collection device 20 captures a packet from the packet response device 40 as in step 110 of the first embodiment.

ステップ230) 遅延計算装置30は、第1の実施の形態と同様の事前処理を行う。   Step 230) The delay calculation apparatus 30 performs pre-processing similar to that in the first embodiment.

ステップ240) 遅延計算装置30は、ステップ230により得られた情報に基づいて以下の処理を行う。   Step 240) The delay calculation apparatus 30 performs the following processing based on the information obtained in Step 230.

(1)TCP SYNパケットに含まれる全てのヘッダ情報から得られたTCPセッションID別パケット情報のタイムスタンプ情報から、パケット到着時間TiとTi+1の差分である到着間隔時間X i =T i+1 −T iを記録する。 (1) The arrival interval time X i = T, which is the difference between the packet arrival times T i and T i + 1 , from the time stamp information of the packet information by TCP session ID obtained from all header information included in the TCP SYN packet i + 1 −T i is recorded.

(2)遅延計算装置30は、パケット収集装置20のパケット収集のデータを読み取り、パケット応答装置40におけるSYNパケットを受信してからRSTパケットを送信するまでの遅延RDiを計測する。   (2) The delay calculation device 30 reads the packet collection data of the packet collection device 20, and measures the delay RDi from the reception of the SYN packet in the packet response device 40 to the transmission of the RST packet.

(3)ステップ230の事前処理により識別したOS情報からRSTパケット受信してからSYNパケットを送信するまでのユーザ端末2における端末内遅延時間TDiを調べる。なお、TDiはOS固有で設定されているものとする。 (3) The intra-terminal delay time TD i in the user terminal 2 from the reception of the RST packet to the transmission of the SYN packet from the OS information identified by the pre-processing in step 230 is examined. It should be noted that TDi is set by the OS.

(4)上りの片方向遅延をOWDi_up、下りの片方向遅延をOWDi_downとすると、Xi、RDi、TDiの関係は式(3)のように表すことができる。 (4) If the upstream unidirectional delay is OWD i _up and the downstream unidirectional delay is OWD i _down, the relationship between X i , RD i , and TD i can be expressed as in equation (3).

X i =RD i + TD i + OWD i _down + OWD i+1 _up 式(3)
(5)ここで、往復遅延
RTT i =OWD i _up + OWD i+1 _down
とすると、往復遅延RTT iは式(4)で求められる。
X i = RD i + TD i + OWD i _down + OWD i + 1 _up Equation (3)
(5) Here, round trip delay
RTT i = OWD i _up + OWD i + 1 _down
Then, the round-trip delay RTT i is obtained by the equation (4).

RTT i=Xi −RD i − TD i (往復遅延) 式(4)
上記のようにして求められた往復遅延ジッタを品質測定結果として出力する。
RTT i = X i -RD i - TD i ( round trip delay) (4)
The round trip delay jitter obtained as described above is output as a quality measurement result.

上記のように、本実施の形態では、ネットワーク内の存在しない宛先へのパケットをパケット応答装置40の1箇所に集めて計測しているため、パケット収集装置20、遅延計算装置30を1箇所に置けばよく、省コストでの品質測定が可能である。また、SYNパケットのみの収集であるため、収集コスト、分析コスト共に低い。   As described above, in the present embodiment, since packets to destinations that do not exist in the network are collected and measured at one location of the packet response device 40, the packet collection device 20 and the delay calculation device 30 are collected at one location. It is only necessary to place it, and quality measurement can be performed at low cost. In addition, since only SYN packets are collected, both collection cost and analysis cost are low.

なお、上記の図1及び図5に示す遅延計算装置30の各処理をプログラムとして構築し、遅延計算装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。   Each process of the delay calculation device 30 shown in FIG. 1 and FIG. 5 can be constructed as a program and installed in a computer used as the delay calculation device to be executed or distributed via a network. It is.

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。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible within the scope of the claims.

1 ネットワーク
2 ユーザ端末
10 ルーティング装置
20 パケット収集装置
30 遅延計算装置
40パケット応答装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Network 2 User terminal 10 Routing apparatus 20 Packet collection apparatus 30 Delay calculation apparatus 40 Packet response apparatus

Claims (7)

大規模ネットワーク上を流れるパケットのユーザ別の通信品質を推定するための品質測定システムであって、
複数のルーティング装置、1台のパケット収集装置、1台の遅延計算装置を含むネットワークにユーザ端末が接続されており、
前記ルーティング装置は、
ネットワーク内に存在しない宛先に送信されるSYNパケットのみを前記パケット収集装置にルーティングする手段を有し、
前記パケット収集装置は、
前記ルーティング装置からルーティングされた前記SYNパケットのみをキャプチャし、該SYNパケットに含まれるヘッダ情報を収集する手段を有し、
前記遅延計算装置は、
前記ヘッダ情報から抽出したタイムスタンプ情報から求めたパケット間の到着間隔時間Xi、該ヘッダ情報のOS情報に対応する再送タイムアウト時間RTO及びユーザ端末からの片方向遅延OWDからパケットの片方向遅延の揺らぎ△OWDを求める手段を有する
ことを特徴とする品質測定システム。
A quality measurement system for estimating communication quality for each user of packets flowing on a large-scale network,
A user terminal is connected to a network including a plurality of routing devices, one packet collection device, and one delay calculation device,
The routing device
Means for routing only SYN packets sent to destinations not present in the network to the packet collection device;
The packet collection device includes:
Means for capturing only the SYN packet routed from the routing device and collecting header information included in the SYN packet;
The delay calculation device includes:
Inter-packet arrival time Xi obtained from the time stamp information extracted from the header information, retransmission timeout time RTO corresponding to the OS information of the header information, and one-way delay fluctuations from the one-way delay OWD from the user terminal A quality measurement system characterized by having means for obtaining OWD.
大規模ネットワーク上を流れるパケットのユーザ別の通信品質を推定するための品質測定システムであって、
複数のルーティング装置、1台の到達不能通知返信装置、1台のパケット収集装置、1台の遅延計算装置を含むネットワークにユーザ端末が接続されており、
前記ルーティング装置は、
ネットワーク内に存在しない宛先に送信されるSYNパケットのみを前記到達不能通知返信装置にルーティングする手段を有し、
前記到達不能通知返信装置は、
前記ルーティング装置からルーティングされた前記SYNパケットに対するRSTパケットを該SYNパケットの送信元に送信する手段を有し、
前記パケット収集装置は、
前記到達不能通知返信装置を介して前記SYNパケットのみをキャプチャし、該SYNパケットに含まれるヘッダ情報を収集する手段を有し、
前記遅延計算装置は、
前記ヘッダ情報から抽出したタイムスタンプ情報からパケット間の到着時間の差分Xiを求め、前記到達不能通知返信装置から前記SYNパケットを受信してから前記RSTパケットを送信するまでの時間RDiを求め、該ヘッダ情報のOS情報に基づいて該RSTパケットを受信してからSYNパケットを送信するまでのユーザ端末の時間TDiを求め、上りの片方向遅延と下りの片方向遅延時間を加算して往復遅延を求める手段を有する
ことを特徴とする品質測定システム。
A quality measurement system for estimating communication quality for each user of packets flowing on a large-scale network,
A user terminal is connected to a network including a plurality of routing devices, one unreachable notification reply device, one packet collection device, and one delay calculation device,
The routing device
Means for routing only SYN packets sent to destinations not existing in the network to the unreachable notification reply device;
The unreachable notification reply device
Means for transmitting an RST packet for the SYN packet routed from the routing device to a source of the SYN packet;
The packet collection device includes:
Means for capturing only the SYN packet via the unreachable notification reply device, and collecting header information included in the SYN packet;
The delay calculation device includes:
A difference Xi of arrival times between packets is determined from the time stamp information extracted from the header information, and a time RDi from when the SYN packet is received from the unreachable notification reply device to when the RST packet is transmitted is determined. Based on the OS information of the header information, obtain the user terminal time TDi from when the RST packet is received until the SYN packet is transmitted, and add the upstream unidirectional delay and downstream unidirectional delay time to reduce the round trip delay. A quality measurement system comprising means for obtaining.
前記遅延計算装置は、
パケット間の到着時間の差分をXi=Ti+1−Ti、前記再送タイムアウト時間RTOi、ユーザ端末からの片方向遅延OWDiとし、
Xi=RTOi−OWDi+OWDi+1
△OWDi+1−OWDi+1−OWDiとし、片方向遅延の揺らぎ△OWDiを、
△OWDi=Xi−RTOi
により求める手段を含む
請求項1記載の品質測定システム。
The delay calculation device includes:
The difference in arrival time between packets is X i = T i + 1 −Ti, the retransmission timeout time RTOi, and the one-way delay OWDi from the user terminal,
X i = RTO i −OWD i + OWD i + 1
△ OWD i + 1 −OWD i + 1 −OWD i and one-way delay fluctuation △ OWDi,
△ OWD i = X i −RTO i
The quality measurement system according to claim 1, further comprising means for obtaining by:
前記品質推定装置は、
パケットの到着間隔時間Xi、前記遅延RD i、前記遅延TD i、前記上りの片方向遅延OWD i_up、前記下りの片方向遅延OWD i_downから
X i =Rd i + TD i + OWD i _down + OWD i+1 _up
を求め、往復遅延を
RTT i =OWD i _up + OWD i+1 _down
RTT i=X i -RD i − TD i
により求める手段を含む
請求項2記載の品質測定システム。
The quality estimation device includes:
Packet arrival interval time Xi, delay RD i , delay TD i , uplink one-way delay OWD i _up, and downlink one-way delay OWD i _down
X i = Rd i + TD i + OWD i _down + OWD i + 1 _up
Round trip delay
RTT i = OWD i _up + OWD i + 1 _down
RTT i = X i -RD i - TD i
The quality measurement system according to claim 2, further comprising means for obtaining by:
大規模ネットワーク上を流れるパケットのユーザ別の通信品質を推定するための品質推定方法であって、
複数のルーティング装置、1台のパケット収集装置、1台の遅延計算装置を含むネットワークにユーザ端末が接続されているシステムにおいて、
前記ルーティング装置が、
ネットワーク内に存在しない宛先に送信されるSYNパケットのみを前記パケット収集装置にルーティングし、
前記パケット収集装置が、
前記ルーティング装置からルーティングされた前記SYNパケットのみをキャプチャし、該SYNパケットに含まれるヘッダ情報を収集し、
前記遅延計算装置が、
前記ヘッダ情報から抽出したタイムスタンプ情報から求めたパケット間の到着間隔時間Xi、該ヘッダ情報のOS情報に対応する再送タイムアウト時間RTO及びユーザ端末からの片方向遅延OWDからパケットの片方向遅延の揺らぎ△OWDを求める
ことを特徴とする品質推定方法。
A quality estimation method for estimating communication quality for each user of a packet flowing on a large-scale network,
In a system in which a user terminal is connected to a network including a plurality of routing devices, one packet collection device, and one delay calculation device,
The routing device is
Route only SYN packets sent to destinations not present in the network to the packet collector;
The packet collection device comprises:
Capture only the SYN packet routed from the routing device, collect header information contained in the SYN packet,
The delay calculation device comprises:
Inter-packet arrival time Xi obtained from the time stamp information extracted from the header information, retransmission timeout time RTO corresponding to the OS information of the header information, and one-way delay fluctuations from the one-way delay OWD from the user terminal △ Quality estimation method characterized by obtaining OWD.
大規模ネットワーク上を流れるパケットのユーザ別の通信品質を推定するための品質推定方法あって、
複数のルーティング装置、1台の到達不能通知返信装置、1台のパケット収集装置、1台の遅延計算装置を含むネットワークにユーザ端末が接続されているシステムにおいて、
前記ルーティング装置が、
ネットワーク内に存在しない宛先に送信されるSYNパケットのみを前記到達不能通知返信装置にルーティングし、
前記到達不能通知返信装置が、
前記ルーティング装置からルーティングされた前記SYNパケットに対するRSTパケットを該SYNパケットの送信元に送信し、
前記パケット収集装置が、
前記到達不能通知返信装置を介して前記SYNパケットのみをキャプチャし、該SYNパケットに含まれるヘッダ情報を収集し、
前記遅延計算装置が、
前記ヘッダ情報から抽出したタイムスタンプ情報からパケット間の到着時間の差分Xiを求め、前記到達不能通知返信装置から前記SYNパケットを受信してから前記RSTパケットを送信するまでの時間RDiを求め、該ヘッダ情報のOS情報に基づいて該RSTパケットを受信してからSYNパケットを送信するまでのユーザ端末の時間TDiを求め、上りの片方向遅延と下りの片方向遅延時間を加算して往復遅延を求める
ことを特徴とする品質推定方法。
There is a quality estimation method for estimating communication quality for each user of packets flowing on a large-scale network,
In a system in which a user terminal is connected to a network including a plurality of routing devices, one unreachable notification reply device, one packet collection device, and one delay calculation device,
The routing device is
Route only SYN packets sent to destinations that do not exist in the network to the unreachable notification reply device,
The unreachable notification reply device
Sending an RST packet for the SYN packet routed from the routing device to the source of the SYN packet;
The packet collection device comprises:
Capture only the SYN packet through the unreachable notification reply device, collect header information included in the SYN packet,
The delay calculation device comprises:
A difference Xi of arrival times between packets is determined from the time stamp information extracted from the header information, and a time RDi from when the SYN packet is received from the unreachable notification reply device to when the RST packet is transmitted is determined. Based on the OS information of the header information, obtain the user terminal time TDi from when the RST packet is received until the SYN packet is transmitted, and add the upstream unidirectional delay and downstream unidirectional delay time to reduce the round trip delay. A quality estimation method characterized by obtaining.
コンピュータを、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の品質測定システムの遅延計算装置の手段として機能させるための品質推定プログラム。
Computer
The quality estimation program for functioning as a means of the delay calculation apparatus of the quality measurement system of any one of Claims 1 thru | or 4.
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