JP2017099010A - 検査制御装置、検査制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パケットを転送するネットワークを構成するパケット転送装置に対する検査制御を行う検査制御装置10は、入力されたパケットに対する処理規則のリストに基づきパケット転送処理を行うパケット転送処理手段を備えるパケット転送装置に対し、検査用パケットの処理規則を含む情報を送信することにより、パケット転送装置に検査用パケット処理手段を追加させる手段14と、パケット転送装置に検査用パケットを注入する手段13と、検査用パケットを受信した検査用パケット処理手段により出力される情報を取得する手段15と、取得した情報に基づいて、ネットワークの正常性を判定する判定手段16とを備える。
【選択図】図9
Description
前記パケット転送装置は、入力されたパケットに対する処理規則のリストに基づきパケット転送処理を行うパケット転送処理手段を備え、
前記パケット転送装置に対し、検査用パケットの処理規則を含む情報を送信することにより、前記パケット転送装置に検査用パケット処理手段を追加させる手段と、
前記パケット転送装置に検査用パケットを注入する手段と、
前記検査用パケットを受信した前記検査用パケット処理手段により出力される情報を取得する手段と、
前記取得した情報に基づいて、前記ネットワークの正常性を判定する判定手段とを備えることを特徴とする検査制御装置として構成される。
本発明の実施の形態を説明するにあたり、まず、OpenFlowにおける課題についてより詳細に説明しておく。
図1に、本実施の形態に係る通信システムの全体構成図を示す。図1に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、複数のパケット転送装置から構成される中継ネットワーク、検査制御装置10、及び運用制御装置20を含む。本例では、図示の便宜上、中継ネットワークに含まれるパケット転送装置として、3つのパケット転送装置1、2、3が示されている。Ingressのパケット転送装置1には、送信元ユーザ装置30がUNIを介して接続され、Egressのパケット転送装置3には宛先ユーザ装置40がUNIを介して接続されている。検査制御装置10、運用制御装置20はそれぞれ管理用ネットワーク等を介して各パケット転送装置と通信可能であるが、図1では、検査制御装置10と各パケット転送装置が接続された(通信可能である)状態が示されている。
本例では、VLAN−VID100を検査用フラグとし、各パケット転送装置に対しVLAN−VID100のパケットを受信したら検査制御装置10に通知する命令を書き込む。後述するように、本実施の形態において、この命令は、テーブル内のエントリとして実現される。また、検査制御装置10は、検査対象のパスを流れるパケットであって、VLAN−VID100を含むパケットを生成する。
検査制御装置10は、生成した検査用パケットをパケット転送装置1に注入する。当該パケットに対し、検査対象パスに対応して各パケット転送装置に設定されている規則に従い転送処理が行われるが、本実施の形態においては、各パケット中継装置は、ステップ1で設定された命令に従って、VLAN−VID100のパケットが到着したら、到着したことを検査制御装置10に通知して、次のパケット転送装置への転送処理を行う。
検査制御装置10は、各パケット転送装置から受信する通知に基づいて、所望の結果が得られたかどうかを示す情報を出力する。例えば、運用制御装置20から取得する情報に基づいて、検査対象パスがパケット転送装置1〜3を通るパスであることを把握しており、もしも、ある特定のパケット転送装置及びそれ以降のパケット中継装置から通知を受けなかった場合に、当該特定のパケット転送装置に何かしらの不具合があることを示す情報を出力する。この場合、例えば、後述する方法で、当該パケット転送装置内で障害の切り分けを行うことが可能である。その後、検査制御装置10は、各パケット転送装置において検査に使用した命令を削除する。
<パケット転送装置について>
本実施の形態における中継ネットワークを構成する各パケット転送装置は、OpenFlowスイッチの技術を用いて構成している。まず、図4を参照して、中継ネットワークを構成する各パケット転送装置として使用されるパケット転送装置100の基本的な機能構成を説明する。
本実施の形態に係る運用制御装置20はデータベースを有し、当該データベースには、中継ネットワークにおけるパケット転送装置の接続構成(物理トポロジ)、各パス(フロー)の始点、終点、経路等を含む構成情報(どのパケット転送装置のどのポートを通るかを示す情報)、帯域等の情報、各パケット転送装置におけるテーブル及びテーブル内のエントリの内容等が格納されている。検査制御装置10は、運用制御装置20にアクセスすることにより、当該データベースから所望の情報を取得できるものとする。また、運用制御装置20は、各パケット転送装置の通常テーブルにおけるエントリの追加・削除・管理を行う機能を備える。
以下、図10に示す手順に沿って、これまでに説明したパケット転送装置、及び検査制御装置10により行われる検査用パケットの作成から障害判定までの基本動作を説明する。説明において図11〜図16を適宜参照する。以下の各ステップ番号は図10に示すステップ番号に対応する。
まず、検査制御装置10において、オペレータが、操作用IFを用いて、どのパス(ユーザ回線やフロー)を検査するかを入力する(図11の(1))。入力される情報は、例えば、当該パスを識別できる名前、番号等である(これらをパスIDと呼ぶ)。パスIDは検査用パケット作成処理部12と障害判定部16に通知される。検査用パケット作成処理部12は、指定された検査対象パスに対応する検査用パケットを生成する。具体的には以下のとおりである。
次に、検査制御装置10における検査用パケット作成処理部12が、検査対象パスのユーザデータをサンプリングキャプチャし(図12の(1)、(2))、検査用パケットのペイロード部分を作成する。なお、サンプリングキャプチャせずに、オペレータ(キャリア)がペイロード部分を作成してもよい。なお、キャプチャ方法として、例えばsFlow等の技術を用いることができる。
検査制御装置10における検査用パケット作成処理部12は、ステップ101で確認したヘッダ情報とステップ102で作成したペイロードとから検査用パケットを作成する。なお、検査用パケット作成処理部12自体がパケット生成機能を持ってもよいし、検査制御装置10の外部にパケットジェネレータモジュールを備え、当該パケットジェネレータモジュールに対してパケット作成要求を行い、作成されたパケットを検査制御装置10が受け取ることとしてもよい。
続いて、検査制御装置10の検査用命令設定部14は、操作IF部11から受信するオペレータからの指示内容に基づいて、入力用予約テーブルと出力用予約テーブルを作成し、パケット転送装置1〜3のそれぞれに、入力用予約テーブルと出力用予約テーブルを設定する(図13)。各予約テーブルには、検査用パケットであることを判定するマッチ条件と、マッチした場合におけるインストラクション(アクションを実行する命令等)が記述されている。当該インストラクションには、検査用パケット及び/又はその他の情報を検査制御装置10に送信することが含まれている。
検査制御装置10の検査用パケット注入部13は、検査用パケット作成処理部12により作成された検査用パケットをパケット転送装置1に注入する(図14)。なお、本例では、中継ネットワークにおける入力から出力までを検査することを想定しているために、Ingressのパケット転送装置1に検査用パケットを注入しているが、検査用パケットは、検査の目的に応じて、任意のパケット転送装置から注入してよい。
パケット転送装置1において、通常用途のテーブル(つまり検査対象)が正常に機能していれば、検査用パケットはパケット転送装置2に転送され、検査制御装置10側へ検査用パケットが出力されるはずである。パケット転送装置2からパケット転送装置3への転送についても同様である。検査制御装置10は、例えば、OpenFlowのPacket−Inメッセージを利用して、検査用パケットを受け取ることができる。
本実施の形態では、検査制御装置10の障害判定部16が、検査用情報取得部15から渡される検査用パケット等の情報に基づいて、検査対象パスが正常か否かを判定する。例えば、事前に与えられた期待する経路に沿わないパケット転送装置/ポートから検査用パケットが上がってきたり、検査用パケット自体が一定時間内で上がってこなかった個所をエラーと判断する、などの判定を行う。
本実施の形態では、図16に示すような場合に、被疑となったパケット転送装置内部において、以下で説明するように、走査テーブルを任意の場所に差し込むことで異常のあるテーブルを切り分ける(範囲を絞り込む)ことが可能である。
これまでに図5〜図8等で説明したように、本実施の形態におけるパケット転送装置100の基本的な構成は図20に示すとおりであり、1つ又は複数のパケット転送処理部の前後(どちらか1つでもよい、以下同様)に検査用パケット処理部を備えた構成である。これまでに説明した例では、各パケット転送処理部及び検査用パケット処理部はテーブルにより構成されているが、各パケット転送処理部はテーブルに限られず、何らかの処理規則に基づいて構成されればよい。すなわち、図20に示す1つ又は複数のパケット転送処理部を処理規則のリストから構成することができる(図21)。
変形例1のパケット転送装置100は、図22に示すように、テーブル内の1つのエントリに着目して、各パケット転送処理部をエントリ内のアクションとし、1つ又は複数のアクション(処理規則のリスト)の前後に検査用パケット処理部としての検査用アクションを備える構成とする。つまり、処理規則のリストが、マッチ条件と1つ又は複数のアクションを含むエントリにおける当該1つ又は複数のアクションとして構成され、検査用パケット処理部が、当該1つ又は複数のアクションの先頭部分又は最後部分に、検査用パケットに対するアクションを追加することにより追加されるものである。
(例)Entry X
priority=100,match=inport:1,eth_dst:A,vlan_vid:M,
apply_actions=pop_vlan,eth_src:B,output:2
上記例では、あるパケットがポート1から入り(inport:1)、Etherヘッダの宛先アドレスがA(eth_dst:A)、VLANタグのIDがM(vlan_vid:M)である場合(match部)、VLANタグを除去(pop_vlan)、Etherヘッダの送信元アドレスをBに変更(eth_src:B)、ポート2へ出力(output:2)というアクションを順に実行する(apply_actions部)。
priority=100,match=inport:1,eth_dst:A,vlan_vid:M,
apply_actions=output:Controller,pop_vlan,eth_src:B,output:2,output:Controller
上記の例では、検査用アクションの前側により「元のapply_actionsが実行される前のパケットの姿」がわかり、後側により「元のapply_actionが実行された後のパケットの姿」がわかる。前側が実行され後側が実行されない場合、元のapply_actionsの中のいずれかのactionに不具合が生じたと判断することが可能である。
変形例2のパケット転送装置100は、図23に示すように、1つのテーブルに着目して、各パケット転送処理部をテーブル内のエントリとし、1つ又は複数のエントリ(処理規則のリスト)の前後に検査用パケット処理部としての検査用エントリを備える構成とする。つまり、処理規則のリストが、それぞれがマッチ条件とアクションを含む1つ又は複数のエントリとして構成され、検査用パケット処理部が、当該1つ又は複数のエントリの先頭部分又は最後部分に、検査用パケットに対するアクションを含むエントリを追加することにより追加されるものである。
変形例3のパケット転送装置100(複数装置からなるシステム)は、図25に示すように、各パケット転送処理部をパケット処理装置とし、1つ又は複数のパケット処理装置の前後に検査用パケット処理部としての検査用パケット処理装置を備える構成とする。
図27に、パケット転送装置1、2に相当するテーブルの構成の具体例を示し、図28に、パケット転送装置3に相当するテーブルの具体例を示す。基本的には、これまでに説明した入力用予約テーブル及び出力用予約テーブルと同様の入力用予約テーブル及び出力用予約テーブルが示されているが、図27、図28ではより具体的に記載されている。
本実施の形態では、パケット転送装置としてOpenFlowスイッチを使用することを想定しているが、本発明は通信方式に拠らずに適用可能である。
以上説明したように、本実施の形態におけるパケット転送装置では、通常用テーブル等のパケット転送処理部に加えて、検査用パケットの識別と検査制御装置10へのパケット情報送信を行う機能を持つ入力用予約テーブル及び/又は出力用予約テーブル等の検査用パケット処理部を設けることとした。更に、パケット転送装置内で、任意のテーブル等の範囲を絞り込んでの調査を行うことを可能とする走査用テーブル等の走査用パケット処理部を設けることを可能とした。
パケットの転送を行うネットワークを構成するパケット転送装置であって、
前記パケットの転送処理を行うパケット転送処理手段を備え、
検査制御装置から受信する情報に基づき、前記パケット転送処理手段の前又は後に、検査用パケット処理手段を追加し、
前記検査用パケット処理手段は、検査用パケットに対し、当該検査用パケット処理手段に設定された処理を行い、当該処理に応じて前記検査制御装置に通知を行う、
ことを特徴とするパケット転送装置。
(第2項)
前記パケット転送処理手段は、入力されたパケットに対する処理規則のリストを備え、前記検査用パケット処理手段は、当該リストの先頭部分又は最後部分に検査用パケットに対する処理規則を追加することにより追加される
ことを特徴とする第1項に記載のパケット転送装置。
(第3項)
前記処理規則のリストは、多段構成のテーブルとして構成され、前記検査用パケット処理手段は、当該多段構成のテーブルの先頭部分又は最後部分に、検査用パケットに対する処理規則を含むテーブルを追加することにより追加される
ことを特徴とする第2項に記載のパケット転送装置。
(第4項)
前記処理規則のリストは、それぞれがマッチ条件とアクションを含む1つ又は複数のエントリとして構成され、前記検査用パケット処理手段は、当該1つ又は複数のエントリの先頭部分又は最後部分に、検査用パケットに対するアクションを含むエントリを追加することにより追加される
ことを特徴とする第2項に記載のパケット転送装置。
(第5項)
前記処理規則のリストは、マッチ条件と1つ又は複数のアクションを含むエントリにおける当該1つ又は複数のアクションとして構成され、前記検査用パケット処理手段は、当該1つ又は複数のアクションの先頭部分又は最後部分に、検査用パケットに対するアクションを追加することにより追加される
ことを特徴とする第2項に記載のパケット転送装置。
(第6項)
前記検査制御装置から受信する情報に基づき、前記処理規則のリストの中に検査用パケットに対する処理規則を追加することにより、前記パケット転送装置内の検査を行うための走査用パケット処理手段が追加される
ことを特徴とする第2項ないし第5項のうちいずれか1項に記載のパケット転送装置。
(第7項)
前記検査用パケット処理手段が前記パケット転送処理手段の前に追加される場合において、当該検査用パケット処理手段に設定される処理は、検査用パケットを前記パケット転送処理手段に転送することであり、前記検査用パケット処理手段が前記パケット転送処理手段の後に追加される場合において、当該検査用パケット処理手段に設定される処理は、検査用パケットを所定のポートから出力することである
ことを特徴とする第1項ないし第6項のうちいずれか1項に記載のパケット転送装置。
(第8項)
前記パケット転送装置が前記所定のポートによりパケットの宛先となるユーザ装置に接続される場合には、前記検査用パケット処理手段に設定される処理は、検査用パケットを前記所定のポートから出力することを含まない
ことを特徴とする第7項に記載のパケット転送装置。
(第9項)
パケットの転送を行うネットワークを構成するパケット転送装置における検査方法であって、
前記パケット転送装置は、前記パケットの転送処理を行うパケット転送処理手段を備え、
検査制御装置から受信する情報に基づき、前記パケット転送処理手段の前又は後に、検査用パケット処理手段を追加するステップと、
前記検査用パケット処理手段が、検査用パケットに対し、当該検査用パケット処理手段に設定された処理を行い、当該処理に応じて前記検査制御装置に通知を行うステップと
を備えることを特徴とする検査方法。
(第10項)
コンピュータを、第1項ないし第8項のうちいずれか1項に記載のパケット転送装置における各手段として機能させるためのプログラム。
(第11項)
パケットを転送するネットワークを構成するパケット転送装置に対する検査制御を行う検査制御装置であって、
前記パケット転送装置は、入力されたパケットに対する処理規則のリストに基づきパケット転送処理を行うパケット転送処理手段を備え、
前記パケット転送装置に対し、検査用パケットの処理規則を含む情報を送信することにより、前記パケット転送装置に検査用パケット処理手段を追加させる手段と、
前記パケット転送装置に検査用パケットを注入する手段と、
前記検査用パケットを受信した前記検査用パケット処理手段により出力される情報を取得する手段と、
前記取得した情報に基づいて、前記ネットワークの正常性を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする検査制御装置。
(第12項)
前記判定手段は、前記ネットワークの構成情報を格納する運用制御装置から当該構成情報を取得し、当該構成情報と、前記取得した情報に基づく構成情報とを比較することにより、前記ネットワークの正常性を判定する
ことを特徴とする第11項に記載の検査制御装置。
(第13項)
パケットを転送するネットワークを構成するパケット転送装置に対する検査制御を行う検査制御装置が実行する検査制御方法であって、
前記パケット転送装置は、入力されたパケットに対する処理規則のリストに基づきパケット転送処理を行うパケット転送処理手段を備え、
前記パケット転送装置に対し、検査用パケットの処理規則を含む情報を送信することにより、前記パケット転送装置に検査用パケット処理手段を追加させるステップと、
前記パケット転送装置に検査用パケットを注入するステップと、
前記検査用パケットを受信した前記検査用パケット処理手段により出力される情報を取得するステップと、
前記取得した情報に基づいて、前記ネットワークの正常性を判定する判定ステップと
を備えることを特徴とする検査制御方法。
(第14項)
コンピュータを、第11項又は第12項に記載の検査制御装置における各手段として機能させるためのプログラム。
11 操作IF部
12 検査用パケット作成処理部
13 検査用パケット注入部
14 検査用命令設定部
15 検査用情報取得部
16 障害判定部
20 運用制御装置
1〜3、100 パケット転送装置
30 送信元ユーザ装置
40 宛先ユーザ装置
Claims (4)
- パケットを転送するネットワークを構成するパケット転送装置に対する検査制御を行う検査制御装置であって、
前記パケット転送装置は、入力されたパケットに対する処理規則のリストに基づきパケット転送処理を行うパケット転送処理手段を備え、
前記パケット転送装置に対し、検査用パケットの処理規則を含む情報を送信することにより、前記パケット転送装置に検査用パケット処理手段を追加させる手段と、
前記パケット転送装置に検査用パケットを注入する手段と、
前記検査用パケットを受信した前記検査用パケット処理手段により出力される情報を取得する手段と、
前記取得した情報に基づいて、前記ネットワークの正常性を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする検査制御装置。 - 前記判定手段は、前記ネットワークの構成情報を格納する運用制御装置から当該構成情報を取得し、当該構成情報と、前記取得した情報に基づく構成情報とを比較することにより、前記ネットワークの正常性を判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の検査制御装置。 - パケットを転送するネットワークを構成するパケット転送装置に対する検査制御を行う検査制御装置が実行する検査制御方法であって、
前記パケット転送装置は、入力されたパケットに対する処理規則のリストに基づきパケット転送処理を行うパケット転送処理手段を備え、
前記パケット転送装置に対し、検査用パケットの処理規則を含む情報を送信することにより、前記パケット転送装置に検査用パケット処理手段を追加させるステップと、
前記パケット転送装置に検査用パケットを注入するステップと、
前記検査用パケットを受信した前記検査用パケット処理手段により出力される情報を取得するステップと、
前記取得した情報に基づいて、前記ネットワークの正常性を判定する判定ステップと
を備えることを特徴とする検査制御方法。 - コンピュータを、請求項1又は2に記載の検査制御装置における各手段として機能させるためのプログラム。
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