JP2017188814A - ネットワーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラフィックの傾向を可視化することが可能なネットワーク装置を提供する。【解決手段】トラフィック量測定部（３１又は３３）は、各周期毎に当該周期内で受信したフレームのトラフィック量を測定し、当該測定したトラフィック量を各周期毎に出力する。複数の度数カウンタ（４８ａ［１］〜４８ａ［ｊ］又は４８ｂ［１］〜４８ｂ［ｊ］）は、複数のレンジにそれぞれ対応して設けられ、複数のレンジ毎の度数をそれぞれ保持する。度数カウンタ更新部（４７ａ又は４７ｂ）は、各周期毎に出力されるトラフィック量が複数のレンジのいずれに含まれるかを判別し、当該判別結果となるレンジに対応する度数カウンタの度数を更新する。【選択図】図４

Description

本発明は、ネットワーク装置に関し、例えば、フレームを監視する機能を備えたネットワーク装置に関する。

例えば、特許文献１には、ＬＴＥシステムにおいて、所定の情報が載ったパケットの受信数を所定の時間幅の周期毎にカウントし、１周期のカウント値が閾値以上となった場合にマイクロバーストと判定する方式が示される。

特開２０１５−２６９４５号公報

スイッチ装置を経由してフレームを中継するネットワークシステムでは、短い期間（例えばμｓ〜ｍｓオーダ）内で突発的にトラフィック量が増大するマイクロバーストと呼ばれる現象が生じる場合がある。例えば、あるスイッチ装置において、複数のカスタマが同一のリソース（同一のポート等）を共有する形で通信を行っている状況で、あるカスタマによってマイクロバーストが発生すると、他のカスタマに影響が生じる恐れがある。このため、スイッチ装置は、当該マイクロバーストの発生を検出することが望ましい。

マイクロバーストを検出するためには、例えば、特許文献１に示されるように、トラフィック量（例えば、周期毎のフレーム数）を監視し、閾値と比較することでマイクロバーストの発生有無を判別するような方式が考えられる。この場合、閾値を適正に定めることが重要となるが、実際上、この閾値の適正化を図ることは容易でない。具体的に説明すると、閾値を定める単純な方法として、例えば、ポートの物理帯域とカスタマの数とに基づいて、１個のカスタマ当たりの閾値を一律に定めるような方法等が挙げられる。しかし、このような単純な方法で定めた閾値は、現実の運用面で適正であるとは限らない。

すなわち、現実的には、例えば、ストリーミングデータの通信等を主とするカスタマとＷｅｂアクセス等を主とするカスタマとでは、トラフィックの傾向が異なるような事態が予想される。このような現実を考慮すると、一律に定めた閾値を用いるよりもカスタマ毎に適正化した閾値を用いる方が、より実態に即した運用を行える場合がある。ただし、そのためには、まず、トラフィックの傾向を可視化できる何らかの手法を見出すことが必要となる。

本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、トラフィックの傾向を可視化することが可能なネットワーク装置を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本実施の形態によるネットワーク装置は、フレームを受信するポートと、トラフィック量測定部と、複数の度数カウンタと、度数カウンタ更新部とを有する。トラフィック量測定部は、各周期毎に当該周期内で受信したフレームのトラフィック量を測定し、当該測定したトラフィック量を各周期毎に出力する。複数の度数カウンタは、複数のレンジにそれぞれ対応して設けられ、複数のレンジ毎の度数をそれぞれ保持する。度数カウンタ更新部は、各周期毎に出力されるトラフィック量が複数のレンジのいずれに含まれるかを判別し、当該判別結果となるレンジに対応する度数カウンタの度数を更新する。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、トラフィックの傾向を可視化することが可能になる。

本発明の実施の形態１によるネットワークシステムの構成例を示す概略図である。 図１のネットワークシステムにおけるスイッチ装置の概略動作例を示す説明図である。 図１のネットワークシステムにおけるスイッチ装置の構成例を示す概略図である。 図３のスイッチ装置におけるトラフィック量監視部の詳細な構成例を示すブロック図である。 図３のスイッチ装置における内部フレームのフォーマット構成例を示す概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態２によるネットワーク装置において、図３とは異なる実装形態の一例を示す概略図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
《ネットワークシステムの概略構成》
図１は、本発明の実施の形態１によるネットワークシステムの構成例を示す概略図である。図１に示すネットワークシステムは、例えば、複数のカスタマネットワーク１１ａ〜１１ｄと、複数のカスタマネットワーク１１ａ〜１１ｄ間の中継を担うコアネットワーク１０とを備える。カスタマネットワーク１１ａ〜１１ｄは、スイッチ装置や各スイッチ装置間を接続する通信回線等によって適宜構成される。また、カスタマネットワーク１１ａには、情報端末ＴＭ１ａ，ＴＭ２ａが接続され、カスタマネットワーク１１ｂには、情報端末ＴＭ３ａ，ＴＭ４ａが接続される。カスタマネットワーク１１ｃには、情報端末ＴＭ１ｂ，ＴＭ２ｂが接続され、カスタマネットワーク１１ｄには、情報端末ＴＭ３ｂ，ＴＭ４ｂが接続される。

カスタマネットワーク１１ａ，１１ｃのそれぞれは、ＶＬＡＮ（Virtual LAN）識別子“ＶＬＡＮ１”のフレームと“ＶＬＡＮ２”のフレームを中継し、カスタマネットワーク１１ｂ，１１ｄのそれぞれは、ＶＬＡＮ識別子“ＶＬＡＮ３”のフレームと“ＶＬＡＮ４”のフレームを中継する。情報端末ＴＭ１ａ，ＴＭ１ｂは、“ＶＬＡＮ１”が割り当てられるカスタマの端末であり、情報端末ＴＭ２ａ，ＴＭ２ｂは、“ＶＬＡＮ２”が割り当てられるカスタマの端末である。同様に、情報端末ＴＭ３ａ，ＴＭ３ｂは、“ＶＬＡＮ３”が割り当てられるカスタマの端末であり、情報端末ＴＭ４ａ，ＴＭ４ｂは、“ＶＬＡＮ４”が割り当てられるカスタマの端末である。

コアネットワーク１０は、スイッチ装置ＳＷ１，ＳＷ２を備える。スイッチ装置ＳＷ１，ＳＷ２のそれぞれは、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ２（Ｌ２）の中継処理を行うＬ２スイッチや、加えてレイヤ３（Ｌ３）の中継処理を行うＬ３スイッチ等である。本明細書では、スイッチ装置はＬ２スイッチである場合を例とする。スイッチ装置ＳＷ１とスイッチ装置ＳＷ２は、コアネットワーク１０内で図示しない通信回線やスイッチ装置を適宜介して接続される。

スイッチ装置ＳＷ１，ＳＷ２のそれぞれは、複数のポートＰ１〜Ｐｎを備える。この例では、スイッチ装置ＳＷ１のポートＰ１，Ｐｎは、それぞれ、通信回線（例えばイーサネット（登録商標）回線）１２を介してカスタマネットワーク１１ａ，１１ｂに接続される。スイッチ装置ＳＷ２のポートＰ１，Ｐｎは、それぞれ、通信回線１２を介してカスタマネットワーク１１ｃ，１１ｄに接続される。

このような構成において、例えば、スイッチ装置ＳＷ１は、ポートＰ１で情報端末ＴＭ１ａからの“ＶＬＡＮ１”のフレームを受信し、それを情報端末ＴＭ１ｂに向けて中継し、加えて、同じポートＰ１で情報端末ＴＭ２ａからの“ＶＬＡＮ２”のフレームを受信し、それを情報端末ＴＭ２ｂに向けて中継する。この際に、例えば、情報端末ＴＭ１ａからのフレームにマイクロバーストが発生した場合、情報端末ＴＭ２ａからのフレームに影響が生じる恐れがある。このため、中継装置ＳＷ１は、当該マイクロバーストの発生を検出することが望まれる。

《スイッチ装置（ネットワーク装置）の概略動作［１］》
図２は、図１のネットワークシステムにおけるスイッチ装置の概略動作例を示す説明図である。図２の動作は、特に限定はされないが、図１におけるスイッチ装置（ネットワーク装置）ＳＷ１，ＳＷ２によって実行される。ここでは、スイッチ装置ＳＷ１を代表例として説明する。スイッチ装置ＳＷ１は、図２に示すように、トラフィック量Ａの時系列データ１５を取得する機能を備え、当該機能を用いてマイクロバーストの発生を検出する。

具体的には、スイッチ装置ＳＷ１は、各周期Ｔｓ毎に、当該周期Ｔｓ内で受信したフレームのトラフィック量Ａを測定する。この際に、スイッチ装置ＳＷ１は、例えば、測定対象とするフレームを“ＶＬＡＮ１”のフレーム等に定める。図２の例では、スイッチ装置ＳＷ１は、ある周期Ｔ［ｉ］内で測定対象となるフレームのトラフィック量Ａを測定し、測定結果としてトラフィック量Ａ［ｉ］を得る。同様に、スイッチ装置ＳＷ１は、周期Ｔ［ｉ］に続く周期Ｔ［ｉ＋１］内で測定対象となるフレームのトラフィック量Ａを測定し、測定結果としてトラフィック量Ａ［ｉ＋１］を得る。

周期Ｔｓの長さは、マイクロバーストの発生を検出するのに適した長さであり、必ずしも限定はされないが、数十〜数百μｓ（この例では１２５μｓ）である。トラフィック量Ａは、例えば、フレームの帯域、またはフレームの数、あるいはその両方である。また、スイッチ装置ＳＷ１は、ｑ（例えばｑ＝２５６等）個の周期Ｔｓ分の記憶領域を備え、各周期Ｔｓ毎に得られる測定結果（すなわちトラフィック量Ａ）を当該記憶領域に順次格納する。

ここで、図２の例では、スイッチ装置ＳＷ１は、周期Ｔ［ｋ］の測定結果としてトラフィック量Ａ［ｋ］を得る。スイッチ装置ＳＷ１は、当該トラフィック量Ａ［ｋ］と所定の閾値Ａｔｈとを比較し、トラフィック量Ａ［ｋ］が閾値Ａｔｈを超えているため、当該周期Ｔ［ｋ］でマイクロバーストが発生したと判断する。この場合、スイッチ装置ＳＷ１は、バースト検出信号を出力すると共に、当該周期Ｔ［ｋ］を中心としてその前後に位置する複数の周期からなるウインドウ１６のトラフィック量Ａを別の記憶領域に退避する。これにより、ネットワーク管理者等は、当該ウインドウ１６のデータを参照することで、例えば、どのような推移でどの程度の期間にマイクロバーストが発生したかといったように、マイクロバーストが発生した状況を詳細に把握することができる。

《スイッチ装置（ネットワーク装置）の問題点》
例えば、図２に示したような時系列データ１５を用いることで、マイクロバーストが発生した状況を把握することは可能になる。しかし、マイクロバーストとは、本来、トラフィック量Ａが急減に増加することを意味し、時系列データ１５によって検出した状況がそもそもマイクロバーストと呼べる状況であるか否かを判断することは容易でない。言い換えれば、閾値Ａｔｈが適正か否かを判断することは容易でない。

閾値Ａｔｈを定める方法の一例として、スイッチ装置ＳＷ１のポートＰ１の物理帯域が１Ｇｂｐｓであった場合、ネットワーク管理者等が、当該物理帯域やカスタマの数を考慮して、閾値Ａｔｈを一律に５００Ｍｂｐｓに設定する方法等が考えられる。ここで、例えば、“ＶＬＡＮ１”のカスタマは、ストリーミングデータの通信を主としており、定常的に数百Ｍｂｐｓの帯域を消費しており、“ＶＬＡＮ２”のカスタマは、Ｗｅｂアクセスを主としており、定常的に、数Ｍｂｐｓの帯域しか消費していないものとする。

このような実態を踏まえると、瞬間的に５００Ｍｂｐｓを超えるトラフィック量をマイクロバーストとみなすことは、“ＶＬＡＮ２”のカスタマに対しては妥当か、もしくはアンダースペックであり、“ＶＬＡＮ１”のカスタマに対しては、オーバースペックである可能性がある。ただし、現状、各カスタマにおける通信の実態（すなわち、トラフィックの傾向）は、ほぼブラックボックスとなっており、閾値Ａｔｈが妥当か否かを判断すること自体が困難となっている。その結果、実態とはかけ離れた状態で、ネットワークが運用されている可能性がある。

《スイッチ装置（ネットワーク装置）の概略動作［２］》
そこで、中継装置ＳＷ１は、図２に示すように、トラフィック量Ａのヒストグラムデータ１７を取得する機能を備える。具体的には、中継装置ＳＷ１は、複数のレンジにそれぞれ対応して設けられ、複数のレンジ毎の度数Ｎをそれぞれ保持する複数の度数カウンタを備える。そして、中継装置ＳＷ１は、各周期Ｔｓ毎に得られるトラフィック量Ａが複数のレンジのいずれに含まれるかを判別し、当該判別結果となるレンジに対応する度数カウンタの度数Ｎを更新する。

図２の例では、中継装置ＳＷ１は、ある周期Ｔ［ｉ］で得られるトラフィック量Ａ［ｉ］がレンジ“Ａ１〜Ａ２”に含まれることを判別し、当該レンジに対応する度数カウンタの度数Ｎを更新する（例えば、＋１を加算する）。同様に、中継装置ＳＷ１は、次の周期Ｔ［ｉ＋１］で得られるトラフィック量Ａ［ｉ＋１］がレンジ“Ａ２〜Ａ３”に含まれることを判別し、当該レンジに対応する度数カウンタの度数Ｎを更新する。以降同様にして、中継装置ＳＷ１は、周期Ｔ［ｋ］で得られるトラフィック量Ａ［ｋ］がレンジ“Ａｘ〜Ａｘ＋１”に含まれることを判別し、当該レンジに対応する度数カウンタの度数Ｎを更新する。

このように、ヒストグラムデータ１７を取得する機能を設けることで、各カスタマのトラフィックの傾向を可視化することが可能になる。言い換えれば、ネットワーク管理者等は、当該ヒストグラムデータ１７を参照することで、各カスタマにおける通信の実態（トラフィックの傾向）を把握することができる。例えば、ストリーミングデータの通信を主とするカスタマでは、相対的に大きいレンジに分布が偏り、Ｗｅｂアクセスを主とするカスタマでは、相対的に小さいレンジに分布が偏ることが予想される。

これにより、ネットワーク管理者等は、図２の例のように、カスタマ毎に、分布の偏りから逸脱したか否かを明確に判別できる箇所に閾値候補１８を定めることができ、当該閾値候補１８をマイクロバーストの発生有無を判別する際の閾値Ａｔｈに反映することができる。その結果、例えば、カスタマ毎に閾値Ａｔｈを適正化することができ、より実態に即した形でネットワークを運用することが可能になる。また、ネットワーク管理者等は、ヒストグラムデータ１７を活用して、例えば、各ポートの帯域が均等化するようにネットワークの構成（例えば、ポートとカスタマの関係）を見直し、帯域の有効活用を図るようなことも可能になる。このような活用方法を代表に、ヒストグラムデータ１７を取得する機能を設けることで、ネットワーク管理者等に有益な情報を提供することができる。

《スイッチ装置（ネットワーク装置）の構成》
図３は、図１のネットワークシステムにおけるスイッチ装置の構成例を示す概略図である。図３に示すスイッチ装置ＳＷは、装置外部との間でフレームの通信（送信または受信）を行う複数（ここではｎ個）のポートＰ１，Ｐ２，…，Ｐｎと、インタフェース部２０と、フレーム処理部２１と、管理部２２とを備える。インタフェース部２０は、ポートＰ１〜Ｐｎからのフレームを受信し、またポートＰ１〜Ｐｎへフレームを送信する図示しない受信バッファおよび送信バッファと、受信ポート識別子付加部２５とを備える。

受信ポート識別子付加部２５は、ポートＰ１〜Ｐｎでフレームを受信した場合に、当該フレームに、受信したポートを表す識別子（受信ポート識別子と呼ぶ）を付加してフレーム処理部２１へ送信する。また、インタフェース部２０は、フレーム処理部２１から宛先ポート識別子が付加されたフレームを受信した場合に、当該宛先ポート識別子が表すポートへフレームを送信する。

管理部２２は、プロセッサ部ＣＰＵと記憶部２８とを備え、記憶部２８に格納されたプログラムをプロセッサ部ＣＰＵが実行することで、装置全体の管理や制御を行う。当該管理機能の一つとして、管理部２２は、インバンド管理またはアウトオブバンド管理に伴うネットワーク管理者等とスイッチ装置ＳＷとの間のインタフェースを担う。例えば、管理部２２は、ネットワーク管理者等から指示された各種設定情報をスイッチ装置ＳＷに反映し、また、スイッチ装置ＳＷが保持している各種情報をネットワーク管理者等へ通知する。

フレーム処理部２１は、ＦＤＢ（Forwarding DataBase）と、ＦＤＢ処理部２６と、トラフィック量監視部２７と、フレーム長測定部２９とを備える。ＦＤＢは、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとＶＬＡＮとポートとの対応関係を保持する。ＦＤＢ処理部２６は、ポートでフレームを受信した場合にＦＤＢの学習および検索を行う。具体的には、ＦＤＢ処理部２６は、ＦＤＢの学習に際し、受信したフレームの送信元ＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮ識別子を受信ポート識別子に関連付けてＦＤＢに学習する。また、ＦＤＢ処理部２６は、ＦＤＢの検索に際し、受信したフレームの宛先ＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮ識別子を検索キーとしてＦＤＢを検索し、検索結果となる宛先ポート識別子をフレームに付加してインタフェース部２０へ送信する。

フレーム長測定部２９は、所定の測定回路を用いて受信したフレームのフレーム長を測定し、当該測定したフレーム長ＬＮＧをフレームに付加する。トラフィック量監視部２７は、監視対象選定部３０と、帯域測定部３１と、帯域別ヒストグラム生成部３２と、フレーム数測定部３３と、フレーム数別ヒストグラム生成部３４とを備える。詳細は図４で述べるが、監視対象選定部３０は、帯域測定部３１およびフレーム数測定部３３の測定対象となるフレームを定め、測定対象となるフレームを検出した際に、帯域加算信号ＡＤＤ＿ＬＮＧを帯域測定部３１へ送信し、インクリメント信号ＩＮＣをフレーム数測定部３３へ送信する。

帯域測定部（トラフィック量測定部）３１は、監視対象選定部３０からの帯域加算信号ＡＤＤ＿ＬＮＧに基づいて、図２に示したような帯域の時系列データ１５を生成する。また、帯域測定部３１は、帯域の閾値Ａｔｈ＿Ａに基づき、マイクロバーストの発生を検出する。フレーム数測定部（トラフィック量測定部）３３は、監視対象選定部３０からのインクリメント信号ＩＮＣに基づいて、図２に示したようなフレーム数の時系列データ１５を生成する。また、フレーム数測定部３３は、フレーム数の閾値Ａｔｈ＿Ｂに基づき、マイクロバーストの発生を検出する。

帯域別ヒストグラム生成部３２は、帯域測定部３１の測定結果と帯域のレンジ設定値ＲＳａとに基づいて、図２に示したような帯域のヒストグラムデータ１７を生成する。フレーム数別ヒストグラム生成部３４は、フレーム数測定部３３の測定結果とフレーム数のレンジ設定値ＲＳｂとに基づいて、図２に示したようなフレーム数のヒストグラムデータ１７を生成する。

なお、インタフェース部２０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で構成される。フレーム処理部２１は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣに、ＣＡＭ（Content Addressable Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を適宜組み合わせることで構成される。例えば、ＦＤＢは、ＣＡＭに実装される。管理部２２は、プロセッサ部ＣＰＵを用いたプログラム処理によって実装される。ただし、各部の具体的な実装形態は、勿論、これに限定されるものではなく、ハードウェアまたはソフトウェアあるいはその組合せを用いて適宜実装されればよい。

《トラフィック量監視部の詳細》
図４は、図３のスイッチ装置におけるトラフィック量監視部の詳細な構成例を示すブロック図である。図５は、図３のスイッチ装置における内部フレームのフォーマット構成例を示す概略図である。図４に示すトラフィック量監視部２７は、図３に示した各部に加えてタイマ４０およびシーケンサ４１を備える。タイマ４０は、図２に示した周期Ｔｓ（例えば１２５μｓ等）をカウントする。シーケンサ４１は、タイマ４０がタイムアップする毎にトリガ信号ＴＲＧとリセット信号ＲＳＴを順に出力する。

監視対象選定部３０は、例えば、図５に示すようなインタフェース部２０からの内部フレームＦＲＩを受けて動作する。図５の内部フレームＦＲＩは、例えば、受信したフレームに装置内ヘッダ５２が付加されたような構成となっている。受信したフレームには、ペイロード、ＩＰヘッダ５０およびイーサネットヘッダ５１等が含まれる。ＩＰヘッダ５０には、宛先ＩＰアドレスＤＩＰ、送信元ＩＰアドレスＳＩＰおよびパケット長（オクテット単位）ＰＬＮＧが含まれる。イーサネットヘッダ５１には、送信元ＭＡＣアドレスＳＭＡＣ、宛先ＭＡＣアドレスＤＭＡＣ、タグ領域ＴＡＧおよびタイプＴＹＰが含まれる。タグ領域ＴＡＧには、ＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ ＩＤ）が含まれる。装置内ヘッダ５２には、受信ポート識別子ＲＰＩＤと、フレーム長測定部２９によって測定されたフレーム長ＬＮＧとが含まれる。

監視対象選定部３０は、内部フレームＦＲＩを受け、予め設定された選定条件ＣＤに一致するフレームを検出し、当該検出したフレームをトラフィック量測定部（帯域測定部３１およびフレーム数測定部３３）の測定対象に定める。当該選定条件ＣＤは、例えば、ネットワーク管理者等から管理部２２を介して指示される。具体的な選定条件ＣＤは、必ずしも限定はされないが、受信ポート識別子ＲＰＩＤや、ＶＬＡＮ識別子や、それらの組み合わせ等である。

例えば、監視対象選定部３０は、選定条件ＣＤがＶＬＡＮ識別子の場合、当該ＶＬＡＮ識別子の値を含むフレーム（内部フレームＦＲＩ）を測定対象に定める。また、監視対象選定部３０は、選定条件ＣＤが受信ポート識別子ＲＰＩＤおよびＶＬＡＮ識別子の場合、当該受信ポート識別子ＲＰＩＤの値とＶＬＡＮ識別子の値の両方を含む内部フレームＦＲＩを測定対象に定める。

監視対象選定部３０は、測定対象となるフレームを検出する毎に、フレーム数測定部３３へインクリメント信号ＩＮＣを出力する。また、監視対象選定部３０は、帯域抽出部４２を備える。帯域抽出部４２は、測定対象となる内部フレームＦＲＩから、図５の装置内ヘッダ５２内のフレーム長ＬＮＧや、または、ＩＰヘッダ５０内のパケット長ＰＬＮＧを抽出し、当該抽出した値（すなわち帯域）を含んだ帯域加算信号ＡＤＤ＿ＬＮＧを帯域測定部３１へ送信する。

帯域測定部（トラフィック量測定部）３１は、帯域カウンタ４３ａと、帯域バッファ４４ａと、帯域判定部４５ａと、帯域エラーログバッファ４６ａとを備える。帯域カウンタ４３ａは、帯域加算信号ＡＤＤ＿ＬＮＧに含まれる帯域を順次加算する。また、帯域カウンタ４３ａは、シーケンサ４１からのトリガ信号ＴＲＧに応じてカウント値（加算結果）を出力し、シーケンサ４１からリセット信号ＲＳＴに応じてカウンタ値をリセットする。これにより、帯域カウンタ４３ａは、各周期Ｔｓ毎に、当該周期内で受信したフレームの帯域（トラフィック量）を測定し、当該測定した帯域を各周期毎に出力する。

帯域バッファ４４ａは、例えば、ＦＩＦＯ（First In First Out）メモリ等によって構成され、帯域カウンタ４３ａから出力されたカウント値を順次記憶する。帯域バッファ４４ａは、例えば、“帯域カウンタ４３ａのビット幅×ｑ”のバッファ領域ＢＦ［１］〜ＢＦ［ｑ］を備える。ｑの値は、特に限定はされないが、２５６等である。この場合、帯域バッファ４４ａは、図２の時系列データ１５における２５６周期分のカウント値（帯域）を保持することができる。

帯域判定部（トラフィック量判定部）４５ａは、帯域カウンタ４３ａから各周期毎に出力される帯域（トラフィック量）と所定の帯域の閾値Ａｔｈ＿Ａとを比較し、帯域が閾値Ａｔｈ＿Ａを超えた場合にバースト検出信号ＢＴａを出力する。当該閾値Ａｔｈ＿Ａは、例えば、ネットワーク管理者等から管理部２２を介して指示される。また、帯域判定部４５ａは、マイクロバーストを検出したのち、予め定めた複数の周期Ｔｓを経過後にバックアップ信号ＢＵＰを出力する。帯域エラーログバッファ４６ａは、当該バックアップ信号ＢＵＰに応じて、帯域バッファ４４ａ内の予め定めた複数のバッファ領域の値を取り込む。この取り込んだ値は、図２のウインドウ１６に該当する。

なお、管理部２２は、バースト検出信号ＢＴａを受信した場合、記憶部２８にエラーログを記録する。この際に、管理部２２は、併せて、帯域エラーログバッファ４６ａの情報を読み出し、当該情報をエラーログに関連付けて記憶部２８に記録する。

帯域ヒストグラム生成部３２は、度数カウンタ更新部４７ａと、複数（ここではｊ個）の帯域別度数カウンタ４８ａ［１］〜４８ａ［ｊ］とを備える。複数の帯域別度数カウンタ４８ａ［１］〜４８ａ［ｊ］は、複数のレンジにそれぞれ対応して設けられ、複数のレンジ毎の度数をそれぞれ保持する。度数カウンタ更新部４７ａは、帯域カウンタ４３ａから各周期Ｔｓ毎に出力される帯域（トラフィック量）が複数のレンジのいずれに含まれるかを判別し、当該判別結果となるレンジに対応する度数カウンタの度数を更新する。

具体的には、度数カウンタ更新部４７ａには、複数のレンジを表すレンジ設定値ＲＳａが設定される。当該レンジ設定値ＲＳａは、装置外部から可変設定可能になっており、例えば、ネットワーク管理者等が管理部２２を介して定めることが可能になっている。ここで、帯域別度数カウンタの数‘ｊ’は、例えば、１２８等である。また、特に限定はされないが、帯域別度数カウンタ４８ａ［１］は、帯域がゼロの場合の度数を保持し、帯域別度数カウンタ４８ａ［２］は、帯域が“Ｘ１”未満の場合の度数を保持し、帯域別度数カウンタ４８ａ［ｊ］は、帯域が“Ｘ２”以上の場合の度数を保持する。

例えば、レンジをリニアに設定する場合、レンジ設定値ＲＳａとして当該“Ｘ１”および“Ｘ２”の値を定めることで、残りの帯域別度数カウンタの数（例えば１２５個）に基づき帯域の刻み幅が自動的に定まり、残りの帯域別度数カウンタのそれぞれのレンジも自動的に定まる。ただし、勿論、ｘｘＭＢ〜ｙｙＭＢまでの範囲をｚｚＭＢステップで定めるといったようにレンジを明示的に指定する方法や、場合によっては、１ＭＢ〜２ＭＢ、２ＭＢ〜４ＭＢ、４ＭＢ〜８ＭＢ、…といったように、レンジを指数関数的に定める方法を用いてもよい。

度数カウンタ更新部４７ａは、このようなレンジ設定値ＲＳａに基づき、例えば、帯域カウンタ４３ａから出力された帯域がゼロの場合には、帯域別度数カウンタ４８ａ［１］へインクリメント信号ＩＮＣ［１］を出力する。これに応じて、帯域別度数カウンタ４８ａ［１］は、自身のカウンタ値をインクリメント（＋１加算）する。同様に、度数カウンタ更新部４７ａは、例えば、帯域カウンタ４３ａから出力された帯域が“Ｘ１”未満の場合には、帯域別度数カウンタ４８ａ［２］へインクリメント信号ＩＮＣ［２］を出力する。これに応じて、帯域別度数カウンタ４８ａ［２］は、自身のカウンタ値をインクリメントする。

フレーム数測定部（トラフィック量測定部）３３およびフレーム数別ヒストグラム生成部３４の構成および動作は、帯域測定部３１および帯域別ヒストグラム生成部３２の構成および動作とほぼ同様である。相違点に着目して簡単に説明すると、フレーム数測定部３３は、フレーム数カウンタ４３ｂと、フレーム数バッファ４４ｂと、フレーム数判定部４５ｂと、フレーム数エラーログバッファ４６ｂとを備える。フレーム数カウンタ４３ｂは、帯域カウンタ４３ａと異なり、監視対象選定部３０からのインクリメント信号ＩＮＣに応じて、自身のカウンタ値をインクリメント（＋１加算）する。フレーム数判定部４５ｂは、帯域判定部４５ａとは異なるフレーム数の閾値Ａｔｈ＿Ｂを用いてマイクロバーストの発生を検出し、検出時にはバースト検出信号ＢＴｂを出力する。

フレーム数別ヒストグラム生成部３４は、度数カウンタ更新部４７ｂと、複数（ここではｊ個）のフレーム数別度数カウンタ４８ｂ［１］〜４８ｂ［ｊ］を備える。複数のフレーム数別度数カウンタ４８ｂ［１］〜４８ｂ［ｊ］は、複数のレンジにそれぞれ対応して設けられ、複数のレンジ毎の度数をそれぞれ保持する。度数カウンタ更新部４７ｂは、フレーム数カウンタ４３ｂから各周期Ｔｓ毎に出力されるフレーム数（トラフィック量）が複数のレンジのいずれに含まれるかを判別し、当該判別結果となるレンジに対応する度数カウンタの度数を更新する。度数カウンタ更新部４７ｂには、レンジ設定値ＲＳａと同様のレンジ設定値ＲＳｂが入力される。

なお、ここでは、周期Ｔｓ毎の度数カウンタの更新を確実に実行するため、帯域別ヒストグラム生成部３２およびフレーム数別ヒストグラム生成部３４をＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェアで実装した。ただし、場合によっては、例えば、管理部２２のプロセッサ部ＣＰＵによるプログラム処理で実装することも可能である。すなわち、管理部２２のプロセッサ部ＣＰＵは、装置の管理に加えて、フレーム処理部２１と連携して複雑な通信プロトコルの処理を行うといったように様々な処理を担う場合があり、定常的に処理負荷が重くなる事態が生じ得る。このような場合には、本実施の形態１のようにハードウェアを用いることが望ましいが、仮に、プロセッサ部ＣＰＵの処理能力が高く、処理負荷に十分な余力があるような場合には、ソフトウェアを用いることも可能である。

また、帯域別度数カウンタ４８ａ［１］〜４８ａ［ｊ］やフレーム数別度数カウンタ４８ｂ［１］〜４８ｂ［ｊ］は、ヒストグラムを取得する上で、カウント動作を比較的長期間実行する必要がある。このため、ハードウェアで実装した場合、各度数カウンタにおけるオーバーフローの発生が懸念される。そこで、このような場合に管理部２２のプロセッサ部ＣＰＵを利用することが有益となる。

具体的には、プロセッサ部ＣＰＵは、定期的に、あるいはネットワーク管理者等からの要求に応じて所定のプログラムを実行する。プロセッサ部ＣＰＵは、当該所定のプログラムに基づき、帯域別度数カウンタ４８ａ［１］〜４８ａ［ｊ］やフレーム数別度数カウンタ４８ｂ［１］〜４８ｂ［ｊ］を読み出して記憶部２８にバックアップし、帯域別度数カウンタをリセット信号ＲＳＴａでリセットし、フレーム数別度数カウンタをリセット信号ＲＳＴｂでリセットする。そして、プロセッサ部ＣＰＵは、バックアップが行われる毎に度数カウンタ毎の度数を記憶部２８上で累積することで、度数カウンタ毎の長期的な度数を管理する。

以上、本実施の形態１のネットワーク装置（スイッチ装置）を用いることで、代表的には、トラフィックの傾向を可視化することが可能になる。

（実施の形態２）
《ネットワーク装置の構成（変形例）》
図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明の実施の形態２によるネットワーク装置において、図３とは異なる実装形態の一例を示す概略図である。図４に示したトラフィック量監視部２７は、図３の場合のように、スイッチ装置ＳＷ内に設けられる形態に限らず、単体の形態であってもよい。例えば、図６（ａ）のネットワーク監視装置（ネットワーク装置）ＮＭ１は、ポートＰＰ１，ＰＰ２と、図４と同様のトラフィック量監視部２７とを備え、例えば、図１のコアネットワーク１０内の通信回線１２に挿入する形で設置される。当該ネットワーク監視装置ＮＭ１は、ポートＰＰ１，ＰＰ２の一方で受信したフレームをそのまま他方に中継すると共に、図４の場合と同様にして当該フレームのトラフィック量を監視する。

一方、図６（ｂ）のネットワーク監視装置（ネットワーク装置）ＮＭ２は、ポートＰＰ１と、図４と同様のトラフィック量監視部２７とを備え、例えば図１のスイッチ装置ＳＷ１等に接続される形で設置される。スイッチ装置ＳＷ１は、所定のポート（ここでは、複数のポートＰ１，Ｐ２，…）で受信したフレームをコピーし、当該コピーされたフレームを所定のポート（ここではポートＰｍ）へ送信するポートミラーリング部５５を備える場合がある。ネットワーク監視装置ＮＭ２は、ポートＰＰ１で当該スイッチ装置ＳＷ１のポートＰｍから送信されたフレームを受信し、図４の場合と同様にして当該フレームのトラフィック量を監視する。

以上、本実施の形態２のネットワーク装置を用いることでも、実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。ただし、この場合、ネットワークに新たな装置を別途追加する必要があるため、この観点からは実施の形態１のネットワーク装置を用いる方が望ましい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、図３のトラフィック量監視部２７は、２組の測定系（すなわち、帯域の測定系（帯域測定部３１および帯域別ヒストグラム生成部３２）とフレーム数の測定系（フレーム数測定部３３およびフレーム数別ヒストグラム生成部３４）を備えたが、いずれか一方のみを備えることも可能である。ただし、例えば、フレーム数と帯域の関係等といったように、トラフィックの傾向をより詳細に把握するためには、２組の測定系を設ける方が望ましい。

１０ コアネットワーク
１１ａ〜１１ｄ カスタマネットワーク
１５ 時系列データ
１６ ウインドウ
１７ ヒストグラムデータ
２０ インタフェース部
２１ フレーム処理部
２２ 管理部
２５ 受信ポート識別子付加部
２６ ＦＤＢ処理部
２７ トラフィック量監視部
２８ 記憶部
２９ フレーム長測定部
３０ 監視対象選定部
３１ 帯域測定部
３２ 帯域別ヒストグラム生成部
３３ フレーム数測定部
３４ フレーム数別ヒストグラム生成部
４０ タイマ
４１ シーケンサ
４２ 帯域抽出部
４３ａ 帯域カウンタ
４３ｂ フレーム数カウンタ
４４ａ 帯域バッファ
４４ｂ フレーム数バッファ
４５ａ 帯域判定部
４５ｂ フレーム数判定部
４６ａ 帯域エラーログバッファ
４６ｂ フレーム数エラーログバッファ
４７ａ，４７ｂ 度数カウンタ更新部
４８ａ［１］〜４８ａ［ｊ］ 帯域別度数カウンタ
４８ｂ［１］〜４８ｂ［ｊ］ フレーム数別度数カウンタ
Ａｔｈ 閾値
ＣＰＵ プロセッサ部
ＮＭ１，ＮＭ２ ネットワーク監視装置
Ｐ１〜Ｐｎ，ＰＰ１，ＰＰ２ ポート
ＲＳ レンジ設定値
ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ装置
ＴＭ１ａ〜ＴＭ４ａ，ＴＭ１ｂ〜ＴＭ４ｂ 情報端末

Claims (7)

1. フレームを受信するポートと、
   各周期毎に前記周期内で受信した前記フレームのトラフィック量を測定し、当該測定した前記トラフィック量を前記各周期毎に出力するトラフィック量測定部と、
   複数のレンジにそれぞれ対応して設けられ、前記複数のレンジ毎の度数をそれぞれ保持する複数の度数カウンタと、
   前記各周期毎に出力される前記トラフィック量が前記複数のレンジのいずれに含まれるかを判別し、当該判別結果となるレンジに対応する前記度数カウンタの前記度数を更新する度数カウンタ更新部と、
   を有する、
   ネットワーク装置。
2. 請求項１記載のネットワーク装置において、
   さらに、予め設定された選定条件に一致する前記フレームを検出し、当該検出したフレームを前記トラフィック量測定部の測定対象に定める測定対象選定部を有する、
   ネットワーク装置。
3. 請求項１記載のネットワーク装置において、
   前記複数のレンジは、装置外部から可変設定可能になっている、
   ネットワーク装置。
4. 請求項２記載のネットワーク装置において、
   前記トラフィック量は、前記フレームの帯域または前記フレームの数である、
   ネットワーク装置。
5. 請求項２記載のネットワーク装置において、
   前記トラフィック量は、前記フレームの帯域および前記フレームの数であり、
   前記ネットワーク装置は、前記トラフィック量測定部、前記複数の度数カウンタおよび前記度数カウンタ更新部を２組有する、
   ネットワーク装置。
6. 請求項２記載のネットワーク装置において、
   さらに、前記各周期毎に出力される前記トラフィック量と所定の閾値とを比較し、前記トラフィック量が前記所定の閾値を超えた場合にバースト検出信号を出力するトラフィック量判定部を有する、
   ネットワーク装置。
7. 請求項２記載のネットワーク装置において、さらに、
   記憶部と、
   所定のプログラムに基づき、前記複数の度数カウンタを読み出して前記記憶部にバックアップし、前記複数の度数カウンタをリセットするプロセッサと、
   を有する、
   ネットワーク装置。

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