JP2022515990A - 通信ネットワークにおけるトラフィックフローをモニタリングするシステム及び方法 - Google Patents

通信ネットワークにおけるトラフィックフローをモニタリングするシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

ネットワーク要素及び方法が、通信ネットワーク内で伝送される複数のトラフィックフローをモニタリングするように構成され、前記ネットワーク要素が、ＡＣＬ機能をサポートするように構成された少なくとも１つのパケットプロセッサと、トラフィックフローのトラッキング及び統計データのエクスポートを実行するように構成された少なくとも１つのＣＰＵと、を含む。【選択図】 図１

Description

本開示は、包括的には、ネットワーキングの分野に関し、特に通信トラフィックのネットワークフローの測定に関する。
ＡＳＩＣ：特定用途向け集積回路(Application-Specific Integrated Circuit)
ＡＣＬ：アクセス制御リスト（Access Control List）
ＢＧＰ：ボーダー・ゲートウェイ・プロトコル（Border Gateway Protocol）
ＣＰＵ：中央処理装置（Central Processing Unit）
ＤＤｏＳ：分散型サービス妨害(Distributed Denial-of-Service)
Ｄｓｔ－ＩＰ：宛先ＩＰ（アドレス）(Destination IP (address))
ＤＳＣＰ：差別化サービスコードポイント(Differentiated Services Code Point)
ＦＩＢ：転送情報ベース（Forwarding Information Base）テーブル
ＦＰＧＡ：フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field-Programmable Gate Array)
Ｓｒｃ－ＩＰ：発信元ＩＰ（アドレス）(Source IP (address))
ＴＣＰ：伝送制御プロトコル(Transmission Control Protocol)
ＴＴＬ：有効時間(Time to Live)
７組パラメータ(7-tuple parameters)：ネットワークフローは、所与の発信元及び宛先エンドポイント間の一方向のパケット列として定義される。従来のＮｅｔＦｌｏｗは、発信元及び宛先ＩＰアドレス、トランスポート層ポート数、ＩＰプロトコル、タイプオブサービス（ＴｏＳ）、及び入力インタフェースポートの７組を使用して一意的にフローを識別し、エグレスＮｅｔＦｌｏｗは出力インタフェースを使用する。
フローモニタリングは、最新のネットワークにおいて実装する必要がある必須の機能となっている。ネットワークオペレータは、様々な目的及び用途で、そして高分解能で、ネットワーク内を伝送されるトラフィックに関連する情報を収集する必要がある。そのような用途のいくつかの例は、以下の通りである。
・ＤＤｏＳフロー検出
・トラフィックエンジニアリング
・ネットワーク可視性
・広告
種々のフローモニタリングプロトコルが、業界内で使用する為に定義されている。最も知られているプロトコルは、ＮｅｔＦｌｏｗ及びＩＰＦＩＸである。一般的に、フローモニタリングメカニズムの実装には、通常「フローキャッシュ」と呼ばれるテーブル内の既知のアクティブフローのリストを維持する必要があり、また、フローはしばしばパケットの７組セット、即ち同じ７つのパラメータ、即ちＩｎ－Ｐｏｒｔ、Ｓｒｃ－ＩＰ、Ｄｓｔ－ＩＰ、ＤＳＣＰ／ＴＣ、ＩＰプロトコル、Ｓｒｃ－Ｌ４－Ｐｏｒｔ及びＤｓｔ－Ｌ４－Ｐｏｒｔ、を共有するパケットのセットとして定義される。
フローモニタリングは通常、イングレスパケットを各々のフローに分類する為に使用され、受信したパケットの７組パラメータのそれぞれは、「フローキャッシュ」テーブル内の既知のアクティブフローのリストと比較される。受信したパケットが「フローキャッシュ」内の現在アクティブなフローのいずれかに属していると識別できない場合、「フローキャッシュ」テーブルに新たなフローが追加される。
フローモニタリングの機能は通常、アクティブフローのそれぞれに関連する統計値を収集することを含む。アクティブフローのそれぞれのトラフィック測定により統計値が記録されるパラメータの特定の例は、以下の通りである。
・イン－パケット(In-packets)
・イン－バイト(In-bytes)
・フロー開始時間
・フロー終了時間
・観測されたＴＣＰフラッグのリスト
・次ホップアドレス／インタフェース
・最大／最小の観測されたパケットサイズ
・最大／最小の観測されたＴＴＬ値
最後に、フローモニタリングの機能はさらに、経時変化の機能を含み、トラフィックフローは、インアクティブフローになるとフローキャッシュテーブルから除去される。通常、フローがインアクティブフローになる基準は、フローに関連する最後のパケットが受信された時間から経過した予め定義された期間であるか、又は、「フロー終了」の標識（例えば、ＴＣＰ終了フラッグ(TCP FIN flag)）と共に特定のフローに関連するパケットが受信された時であることができる。
受信されたパケットのそれぞれは、フローモニタリングの為にネットワークデバイスにより検査されるべきであるから、フローモニタリングの機能がハードウェアデバイス（例えば、ＡＳＣＩ又はＦＰＧＡチップ）内に実装されることが不可欠である。しかしながら、全てのネットワークデバイスが、フローモニタリングをサポートするパケットプロセッサに基づいてはおらず、又は、そのような機能を実装する為のインラインＦＰＧＡデバイスを備えてはいない。そのような場合、オペレータは、ネットワークデバイスのローカルＣＰＵ上で実行されているソフトウェアのロジックとして、フローモニタリングメカニズムを実装することを決定することができる。受信したパケットの複製が、ソフトウェアベースのフローモニタリング検査の為にローカルＣＰＵに送信される。ローカルＣＰＵは、パケットプロセッサにより受信された全てのパケットを処理することはできないので、この問題を解決する為にパケットのサンプリング方法が通常用いられ、即ち、受信したパケットの全てがローカルＣＰＵに転送されるわけではなく、その代わりに、オペレータにより構成されたサンプルレートにより、パケットの一部のみがローカルＣＰＵに転送される。パケットのサンプリング方法の欠点は、ほとんどのトラフィックは測定されないという事実であり、その結果、フローの統計値はトラフィックフローの断片のみを表している。
本開示は、トラフィックフローのモニタリングに関連する上記の障害を解決する解決策を提供するものである。
本開示は、添付の特許請求の範囲を参照することによって要約することができる。
本開示の目的は、既知のトラフィックフローのモニタリングを可能にする通信ネットワーク内で動作可能な新規のネットワーク要素及びソフトウェアを提供することである。
本開示の他の目的は、パケットプロセッサの転送レートで既存（既知）のフローのトラフィック測定を実行する新規のネットワーク要素及びソフトウェアを提供することである。
本開示の他の目的は、「フローサンプリング」アプローチを実装することにより、新規（未知）のフローの検出時間を短縮することを対象とする新規のネットワーク要素及びソフトウェアを提供することである。
本開示の他の目的は、以下の説明から明らかになる。
本発明の第１の実施形態によれば、通信ネットワーク内で伝送される複数のトラフィックフローをモニタリングするように構成されたネットワーク要素（即ち、物理的、非一時的ネットワーク要素）であって、前記ネットワーク要素が、
（ｉ）ＡＣＬ機能をサポートするように構成された少なくとも１つのパケットプロセッサと、
（ｉｉ）ａ．トラフィックフローのトラッキング、及び
ｂ．統計データのエクスポート、
を実行するように構成された少なくとも１つのＣＰＵと、
を含むことを特徴とするネットワーク要素が提供される。
他の実施形態では、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、パケットプロセッサ）がさらに、複数の入力パケットをそれぞれの既知のトラフィックフローに分類するように構成される。好ましくは、それぞれの既知のトラフィックフローへの複数の入力パケットの分類が、ＡＣＬ機能に関連するテーブルを使用することにより達成される。
本明細書及び特許請求の範囲で使用する「既知のトラフィックフロー」という用語は、そのトラフィックフローに属するパケットを受信するネットワーク要素により既に認識されているトラフィックフローを示す為に使用され、特定のトラフィックフローに属する全てのパケットは、これら全てのパケットに共通の配信関連パラメータに関連付けされている。
本明細書及び特許請求の範囲で使用する「未知のトラフィックフロー」という用語は、そのトラフィックフローに属するパケットを受信するネットワーク要素によりまだ認識されていないトラフィックフロー、又は、ネットワーク要素でパケットを受信した時にアクティブでないトラフィックフローを示す為に使用され、特定の未知のトラフィックフローに属する全てのパケットは、これら全てのパケットに共通の配信関連パラメータに関連付けされている。
他の実施形態では、ＡＣＬ機能は、各々が既知のトラフィックフローに関連する（を表す）複数のＡＣＬルール、及び、全ての未知のトラフィックフローに関連する（を表す）デフォルトＡＣＬルールを関連付けることにより得られる。
さらに他の実施形態では、デフォルトＡＣＬルールが、未知のトラフィックフローに属するパケットの複製の生成及び少なくとも１つのＣＰＵへの転送を開始するように構成され、それにより、少なくとも１つのＣＰＵに存在するフロートラッキングアプリケーションにより学習される。
他の実施形態によると、既知のトラフィックフローを表す複数のＡＣＬルールの１つに従うパケットは、複数のＡＣＬルールのその１つにより表される既知のトラフィックフローに属するパケットであると決定される。
さらに他の実施形態では、１つのＣＰＵは、周期的にトラフィックフローをトラッキングし、トラフィックフローのライフサイクルに関するＡＣＬ機能に関連するテーブルから情報を取り出し、そして、ａ）インアクティブトラフィックフローに関する情報を含むパケットの生成を開始することにより、また、ｂ）インアクティブトラフィックフローに関するデータを収集するように動作可能な遠隔デバイス（統計データの収集を可能にするように構成されたデバイス）に向けてパケットのエクスポートを開始することにより、統計データをエクスポートするように構成される。
他の実施形態によると、ネットワーク要素はさらに、ネットワーク要素により受信され、既知のトラフィックフローに属するパケットのレートと本質的に等しいレートで、既知のトラフィックフローのフローレートをモニタリングするように構成される。即ち、本開示のこの実施形態によると、ネットワーク要素には既知のフローの１つに関連し、ネットワーク要素により受信される各パケットは考慮に入れられる（例えば、トラフィックフローの統計値を計算する為のトラフィックフローのパケットの１つとして数えられる）。
他の実施形態によると、既知のトラフィックフローのフローレートのモニタリングは、予め定義されたトラフィックフローのサンプリングレートにより実行され、新規に検出されたトラフィックフロー（未知のトラフィックフロー）の一部にのみ関する情報は考慮に入れられ（考慮され）、そして、情報を考慮に入れた新規に検出されたトラフィックフローの数は、予め定義されたトラフィックフローのサンプリングレートに依存する。予め定義されたトラフィックフローのサンプリングレートは、任意で、ユーザにより構成されることができる。
さらに他の実施形態では、複数のトラフィックフローのそれぞれは、以下のことを特徴とする。
ａ．複数のトラフィックフローのそれぞれは、同一の転送関連パラメータ（例えば、Ｉｎ－Ｐｏｒｔ、Ｓｒｃ－ＩＰ、Ｄｓｔ－ＩＰ、ＩＰ－プロトコル）を有する複数のパケットを含む。
ｂ．複数のトラフィックフローのそれぞれは、予め定義された期間経過後に終了し、予め定義された期間は、各トラフィックフローに関連する最後のパケットが受信された時間から始まる期間であり、及び／又は、各トラフィックフローに関連するパケットは、エンドオブフロー特性(end-of-flow characteristic)（例えば、ＴＣＰ終了フラッグ(TCP FIN flag)）を含む。
ｃ．複数のトラフィックフローのそれぞれは、各トラフィックフローに関連するパケットが最初に検出された時、及び／又は、各トラフィックフローが終了したトラフィックフローとして決定された後、各トラフィックフローに関連するパケットが最初に検出された時に開始される。
他の実施形態では、ネットワーク要素はさらに、パケットプロセッサ内に含まれるＡＣＬエンジンを使用して、既知のトラフィックフローのそれぞれを特徴付ける統計データを維持するように構成される。この実施形態は、各トラフィックフロー毎に統計値の維持を実装する為にソフトウェアメカニズムが不要であることを可能にする。
他の実施形態によると、ネットワーク要素のパケットプロセッサは、パケットスヌーピングメカニズムを作用し、ＡＣＬ機能を使用することにより、トラフィックフロー学習（例えば、新規のトラフィックフローの開始の検出）を実行するように構成され、そして、パケットが既知の現在アクティブなフローのいずれにも属していないことの決定は、パケットプロセッサにより決定される。好ましくは、新規のトラフィックフローの開始を検出すると、少なくとも１つのＣＰＵロジックが、ＣＰＵロジックに含まれるフローキャッシュテーブルに新規のアクティブトラフィックフローを追加するように構成される。
さらに他の実施形態では、ネットワーク要素はさらに、どのフローがインアクティブになったかを決定し、任意で、そのようなインアクティブフローを「フローキャッシュ」テーブルから除去するように構成される。好ましくは、上記決定は、プロセッサにＡＣＬルールとして記憶された、及び／又は、ローカルＣＰＵに記憶されたフローキャッシュテーブルに由来する更新された情報を考慮に入れて決定され、それにより、ローカルＣＰＵに記憶されたフローキャッシュテーブルから各ＡＣＬルールを除去することを可能にする。
本開示の他の側面によると、通信ネットワーク内で動作可能なネットワーク要素により伝達される複数のトラフィックフローをモニタリングする為の方法であって、前記ネットワーク要素が、
（ｉ）ＡＣＬ機能をサポートするように構成された少なくとも１つのパケットプロセッサと、
（ｉｉ）ａ．トラフィックフローのトラッキング、及び
ｂ．統計データのエクスポート、
を実行するように構成された少なくとも１つのＣＰＵと、
を含み、
前記方法が、
ネットワーク要素により複数のパケットを受信し、
複数のパケットのそれぞれについて、ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのトラフィックフローに属するか決定する、
ことを含み、
パケットが、ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローに属すると決定されると、アクティブトラフィックフローを特徴付ける少なくとも１つのパラメータが、少なくとも１つのパケットプロセッサに含まれるＡＣＬテーブル内に記憶されたルールに関連付けられ、前記方法が、
アクティブトラフィックフローに属するパケットであると決定されたパケットに関連する統計データを取り出し、
取り出された前記統計データをアクティブトラフィックフローのモニタリングに適用する、
ことを含み、
パケットが、ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローのいずれにも属さないと決定されると、前記方法が、
ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローのいずれにも属さない前記パケットの複製を生成し、前記複製を前記少なくとも１つのＣＰＵに転送し、
パケットが属する新規のトラフィックフローを表す少なくとも１つの新規のＡＣＬルールを生成し、前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールが前記新規のトラフィックフローを特徴付ける少なくとも１つのパラメータに関連付けられ、
前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールが前記少なくとも１つのパケットプロセッサに含まれるＡＣＬテーブルに記憶され、
前記ネットワーク要素に到着した複数の先行するパケットのどれが新規のトラフィックフローに属するか決定し、新規のトラフィックフローに属する前記パケットが、前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールに従うパケットであり、
前記新規のトラフィックフローに属するパケットであると決定されたパケットに関連する統計データを取り出し、取り出された前記統計データを前記新規のトラフィックフローのモニタリングに適用する、
ことを含むことを特徴とする方法が提供される。
本開示のこの側面の他の実施形態によると、ネットワーク要素に到着する新規のトラフィックフローの総数の中からＡＣＬルールが生成される新規のトラフィックフローの割合は、前記ネットワーク要素に到着する新規のトラフィックフローの数が増加すると、減少する。
本開示のさらに他の側面により、１以上のコンピュータプロセッサにより実行される命令セットを実行する為のコンピュータプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムは、通信ネットワーク内で動作可能なネットワーク要素により伝達される複数のトラフィックフローをモニタリングする為の方法を実行するのに適しており、前記ネットワーク要素が、
（ｉ）ＡＣＬ機能をサポートするように構成された少なくとも１つのパケットプロセッサと、
（ｉｉ）ａ．トラフィックフローのトラッキング、及び
ｂ．統計データのエクスポート、
を実行するように構成された少なくとも１つのＣＰＵと、
を含み、
前記方法が、
前記ネットワーク要素が複数のパケットを受信すると、ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのトラフィックフローに属するか決定する、
ことを含み、
パケットが、ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローに属すると決定されると、アクティブトラフィックフローを特徴付ける少なくとも１つのパラメータが、少なくとも１つのパケットプロセッサに含まれるＡＣＬテーブル内に記憶されたルールに関連付けられ、前記方法が、
アクティブトラフィックフローに属するパケットであると決定されたパケットに関連する統計データを取り出し、
取り出された前記統計データをアクティブトラフィックフローのモニタリングに適用する、
ことを含み、
パケットが、ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローのいずれにも属さないと決定されると、前記方法が、
ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローのいずれにも属さない前記パケットの複製を生成し、前記複製を前記少なくとも１つのＣＰＵに転送し、
パケットが属する新規のトラフィックフローを表す少なくとも１つの新規のＡＣＬルールを生成し、前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールが前記新規のトラフィックフローを特徴付ける少なくとも１つのパラメータに関連付けられ、
前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールが前記少なくとも１つのパケットプロセッサに含まれるＡＣＬテーブルに記憶され、
前記ネットワーク要素に到着した複数の先行するパケットのどれが新規のトラフィックフローに属するか決定し、前記新規のトラフィックフローに属する前記パケットが、前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールに従うパケットであり、
前記新規のトラフィックフローに属するパケットであると決定されたパケットに関連する統計データを取り出し、取り出された前記統計データを前記新規のトラフィックフローのモニタリングに適用する、
ことを含むことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本開示のいくつかの実施形態を示し、以下の説明と共に、本明細書に開示されるこれらの実施形態の原理を説明するために使用される。
本発明の実施形態に従って解釈される、トラフィックフローのモニタリングを可能にするように構成されたネットワーク要素の概略図である。 本発明の他の実施形態に従って解釈される、パケットプロセッサによりまだ認識されていないトラフィックフローを処理する為のネットワーク要素の概略図である。 本発明の実施形態に従って解釈される、パケットプロセッサにより既に認識されているアクティブトラフィックフローをモニタリングする為のネットワーク要素の概略図である。 本発明の他の実施形態に従って解釈される、アクティブフローをモニタリングし、アクティブでないトラフィックフローの統計情報をエクスポートするように構成されたネットワーク要素の概略図である。
以下の詳細な説明における特定の詳細及び値の一部は、本開示の特定の例を示している。但し、この説明は、例示的なものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。特許請求される方法及び装置は、当該技術分野で公知の他の手法によって実現できることは、当業者にとって明らかである。更に、ここに記述した実施形態は、異なるステップを含むが、その全てが本発明の全ての実施形態において必要とされるわけではない。
高性能ネットワークデバイスデータプレーンは、通常、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡの形式で実装することができるパケットプロセッサに基づいている。パケットプロセッサは、複数のネットワークインタフェースを有し、パケットプロセッサがインストールされているネットワーク要素で受信されたパケットをどのように転送するか決定するように構成されている。上記決定は、転送情報ベース（ＦＩＢ）テーブルに従って、パケットプロセッサにより決定される。ＦＩＢテーブルに加えて、パケットプロセッサは他のツールも維持する。そのような他のツールの１つは、特定の基準にマッチするパケットに対して実行することが必要な動作を定義する複数のルールを含むテーブルであるアクセス制御リスト（ＡＣＬ）である。
これらの動作の例は、マッチしたパケットの破棄、パケットのロギング又は特定のインタフェースへのパケットのリダイレクト（ＡＣＬベースの転送）である。ルールのマッチング基準は、イングレスインタフェース（パケットを受信したインタフェース）及びパケットのヘッダパラメータのセットとしてよく実装される。そのようなルールのマッチング基準のいくつかの例は、特定の宛先ＩＰアドレスを有するパケット、特定の発信元Ｌ４ポートを有するパケット等である。特定のルールにマッチするパケットであるとパケットが決定されると、通常その回数が数えられ、それにより、入力トラフィックに特定のルールが適用された回数に関する情報をオペレータが得ることを可能にする。
上述の少なくとも１つのパケットプロセッサに加えて、本開示のネットワーク要素はさらに、フォワーディングエンジンアプリケーションを実行するように構成された少なくとも１つのＣＰＵを含む。フォワーディングエンジンアプリケーションは、ＦＩＢ、ＡＣＬ、及びルーティングエンジン指令に従う任意の他の適用可能なパケットプロセッサ資源を維持する責任がある。ルーティングエンジンデバイスは、フォワーディングエンジンアプリケーションと同じＣＰＵにより（又は他のＣＰＵにより）実行されることができ、同じＣＰＵが両方に使用されるか否かの決定は、主にシステムアーキテクチャに依存する。例えば、分散型システムにおいて、ルーティングエンジンは、ルーティングプロトコルの実行専用の分離したハードウェア上で実行されることができる。
本開示は、パケットプロセッサのＡＣＬブロックを使用している間に、フローモニタリング機能を得ることができる解決策を提供する。
図１は、フローモニタリングメカニズムを実装する為の、パケットプロセッサ１１０及びローカルＣＰＵ１２０を含むネットワーク要素１００の概略図である。パケットプロセッサ１１０は、ルールのリストを含むＡＣＬテーブル１３０を含み、これらのルールのそれぞれは、既知の７組フロー（イングレスインタフェース、Ｓｒｃ－ＩＰ、Ｄｓｔ－ＩＰ、ＩＰプロトコル、ＤＳＣＰ、Ｓｒｃ－Ｌ４－Ｐｏｒｔ、Ｄｓｔ－Ｌ４－Ｐｏｒｔ）を表す。ＡＣＬテーブル１３０も、ルールマッチングカウンタ、好ましくは、各ＡＣＬルール毎のカウンタを維持する。例えば、ＡＣＬテーブル１３０は、パケット／オクテットが特定の７組フローにマッチした回数を表すカウンタを含むことができる。ローカルＣＰＵ１２０は、２つのソフトウェアエンティティ、「フロートラッカ」１４０及び「エクスポータ」１５０を実行するように構成される。「フロートラッカ」エンティティ１４０は、ＡＣＬテーブル１３０に新規のＡＣＬルール（即ち、新規のフロー）を追加し、既存のＡＣＬルールに関連する統計データの収集を可能にし、インアクティブフローを表すＡＣＬルールを削除するように構成される。また、「フロートラッカ」１４０は、「フローキャッシュ」テーブル１６０を維持することができ、フローパラメータは、既知のフローのそれぞれ毎に記憶される。そのようなフローパラメータの例は、特定のトラフィックフローに関連するモニタリングされたパケット／オクテット、トラフィックフロー開始時間、トラフィックフロー終了時間、フロー終了の理由、イングレスインタフェース、エグレスインタフェース、発信元ＢＧＰ－ＡＳ、宛先ＢＧＰ－ＡＳ等である。
「エクスポータ」エンティティ１５０は、「フロートラッカ」１４０からトラフィックフローの統計値を取り出し、エクスポートするパケット内にカプセル化し（パケットフォーマットは、適切なトラフィックフローモニタリングプロトコルに従って定義される）、エクスポートしたパケットを（図１には図示しない）統計値コレクタに転送するように構成される。
図２は、パケットプロセッサによりまだ認識されていないトラフィックフローに属するパケットの実施形態に関する。即ち、ＡＣＬテーブル内にまだ関連するルールが含まれていない。したがって、図２は、未知のフローに関連するパケットを処理するフローモニタリングメカニズムを実装する為の、パケットプロセッサ２１０及びローカルＣＰＵ２２０を含むネットワーク要素２００の概略図である。ＡＣＬテーブル２３０は、既知のトラフィックフローに関連するルールのいずれにもマッチしないパケット、即ち未知のトラフィックフローに属するパケットの複製の生成を開始するように構成されたデフォルトルールを含み、前記パケットはローカルＣＰＵ２２０（例えば、ＣＰＵ２２０内に含まれるフロートラッカ２４０）に転送される。未知のトラフィックフローに属するパケットが到着すると、ＡＣＬブロック２７０は、ＡＣＬテーブル２３０においてパケットの探索を実行する。パケットが属する特定のトラフィックフロー（即ち、未知のトラフィックフロー）にはまだルールが設定されていないので、パケットにマッチする唯一のルールは、予め定義されたデフォルトルールである。ＦＩＢリストから取り出した情報を考慮したパケットプロセッサ２１０による決定に従ってパケットは転送され、そのパケットの複製が（デフォルトルールに従って）ローカルＣＰＵ２２０に転送される。フロートラッカアプリケーション２４０は、パケットの複製を受信し、（パケットの７組パラメータに従って）新規のトラフィックフローを表す新規のＡＣＬルールを生成し、新規のＡＣＬルールを記憶する為にＡＣＬテーブル２３０に伝送する。また、フロートラッカ２４０は、フローキャッシュテーブル２６０内に新規のエントリを作成し、新規のトラフィックフローを特徴付ける全ての既知のパラメータ（例えば、フロー開始時間、ＦＩＢによるエグレスインタフェース、発信元／宛先ＢＧＰ－ＡＳ等）を更新する。その後、同じトラフィックフローに関連する全ての連続するパケットは、ＡＣＬブロックにより、既知のトラフィックフローに属するパケットとみなされる。
新規のトラフィックフローに属する到着するパケットの速度は、フロートラッキングソフトウェアエンティティ２４０によりパケットをトラッキングするには速すぎることがある。高速パケットを処理する為に、デフォルトＡＣＬルールを決定することができ、それにより、未知のトラフィックフローに属するパケットの一部のみが処理される。そのようなアプローチは、ここでは、トラフィックフローのサンプリングレートメカニズムと呼ばれる。即ち、未知のトラフィックフローに属するパケットの一部のみがトラフィックフロートラッカ２４０により処理（学習）され、それにより、新規のＡＣＬルールに含まれる新規のトラフィックフローに関連するパラメータは、ユーザにより構成されることができ、予め決定されたトラフィックフローのサンプリングレートに対応する新規のトラフィックフローの数のみに基づいて決定される。しかしながら、そのような場合、新規のトラフィックフローが学習され（即ち、パケットが属するトラフィックフローに関連するパラメータが定められ）、対応するＡＣＬルールが定められると、このトラフィックフローに属する全ての進行するパケットが、既知のトラフィックフローに属するパケットとみなされ、数が数えられる。
図３は、ＡＣＬテーブルに記憶されている特定のルールに関連し、パケットプロセッサにより既に認識されているトラフィックフローに属するパケットに関する実施形態に関する。図３は、既知のフローに関連するパケットを処理するフローモニタリングメカニズムを実装する為の、パケットプロセッサ３１０及びローカルＣＰＵ３２０を含むネットワーク要素３００の概略図である。
この場合、受信されたパケットは、パケットプロセッサ３１０のＦＩＢに含まれるフォワーディングルックアップ(forwarding lookup)により、同時に、ＡＣＬブロック３７０によりＡＣＬ探索される。パケットが属するトラフィックフローを表すルールであるＡＣＬルールに探索のマッチが見つかると、ＡＣＬブロック３７０は、パケットのパラメータにマッチする特定のＡＣＬルールに関連するパケット／オクテットの数を更新する。その後、パケットは、ＦＩＢによる決定に従って関連するエグレスインタフェースに転送される。
図４は、本開示の他の実施形態に従って解釈される、パケットプロセッサ４１０及びローカルＣＰＵ４２０を含むネットワーク要素４００の概略図である。この実施形態を実装することにより実行される処理は、トラフィックフロートラッカ４４０によりＡＣＬテーブル４３０からトラフィックフローの統計値を取り出し、トラフィックフロートラッカ４４０により取り出された統計値をエクスポータ４５０により遠隔統計値コレクタ（例えば、遠隔サーバ）にエクスポートすることを含む。
全ての予め決定された期間、又は予め定義された期間において、トラフィックフロートラッカ４４０は、ＡＣＬテーブル４３０から各ＡＣＬルールに対応する統計データを取り出し、フローキャッシュテーブル４６０を「フロー毎のパケット／オクテットの数」等の予め定義されたパラメータにより更新する。トラフィックフロートラッキングエンティティ４４０は、関連するＡＣＬルールの統計値を使用して、既知のトラフィックフローがもはやアクティブでないか導き出す。例えば、構成により、フローが６０分以上使用されない状態であることができず、特定のトラフィックフローの最後のパケットが６０分以上前に受信されたことが知られている場合、フロートラッカ４４０は、フローキャッシュテーブル４６０において、その特定のトラフィックフローの状態を「インアクティブ」に変更する。また、フロートラッカ４４０は、各インアクティブフローに関する情報（例えば、統計データ）をエクスポータ４５０に転送し、それにより、この情報は遠隔収集システムにエクスポートされることができる。
要約すると、本開示により提供される解決策は、トラフィックフローモニタリング機能をサポートするように設計されていないパケットプロセッサによりトラフィックフローモニタリングを実装することを可能にする。ここで提供されている方法は、アクティブトラフィックフロー（即ち、既知のトラフィックフロー）の統計値を収集するアクセス制御リスト（ＡＣＬ）エンジンを有するパケットプロセッサの使用に基づいている。未知のトラフィックフローに関連するパケットは、ローカルＣＰＵに転送され、それにより、新規のトラフィックフローをフローキャッシュテーブルに追加することができる。これらの新規のトラフィックフローのフローキャッシュテーブルへの追加を実行するロジックは、フローサンプリングメカニズムを適用することにより、より大きな数のトラフィックフローを処理することを可能にするようにさらに変更されることができ、ここで、未知のトラフィックフローに関連するパケットの全てがローカルＣＰＵに転送される訳ではない。このメカニズムを使用することにより、新規の未知のトラフィックフローの最初のパケットを受信した時に、フローキャッシュテーブルに新規の未知のトラフィックフローを追加する必要は無い。しかしながら、既知のアクティブトラフィックフローの統計記録は正確である。なぜなら、これらの既知のトラフィックフローに属する全てのパケットは、パケットプロセッサにより調べられて記録されるからである。
即ち、本開示により開示されている解決策は、標準的ＡＣＬエンジンの動作を変更することにより、トラフィックフローをモニタリングする能力を有するネットワークデバイス（例えば、スイッチ及びルータ）を提供し、それにより、入力パケットを特定の７組フローに分類し、各識別されたトラフィックフロー毎に統計値を維持することができる。
明細書の検討及びここに開示した本発明の実施から、当業者は、本発明の他の実施形態を想到することができる。明細書及び実施の形態は例示的なものにすぎず、本発明の真の範囲は、以下の特許請求の範囲によって画定される。

Claims (14)

  1. 通信ネットワーク内で伝送される複数のトラフィックフローをモニタリングするように構成されたネットワーク要素であって、前記ネットワーク要素が、
    （ｉ）ＡＣＬ機能をサポートするように構成された少なくとも１つのパケットプロセッサと、
    （ｉｉ）ａ．トラフィックフローのトラッキング、及び
    ｂ．統計データのエクスポート、
    を実行するように構成された少なくとも１つのＣＰＵと、
    を含むことを特徴とするネットワーク要素。
  2. 前記少なくとも１つのパケットプロセッサがさらに、複数の入力パケットをそれぞれの既知のトラフィックフローに分類するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク要素。
  3. 前記それぞれの既知のトラフィックフローへの前記複数の入力パケットの分類が、ＡＣＬ機能に関連するテーブルを使用することにより達成されることを特徴とする請求項２に記載のネットワーク要素。
  4. 前記ＡＣＬ機能は、各々が前記既知のトラフィックフローを表す複数のＡＣＬルール、及び、全ての未知のトラフィックフローを表すデフォルトＡＣＬルールを関連付けることにより得られることを特徴とする請求項３に記載のネットワーク要素。
  5. 前記デフォルトＡＣＬルールが、前記未知のトラフィックフローに属するパケットの複製の生成及び前記少なくとも１つのＣＰＵへの転送を開始するように構成されることを特徴とする請求項４に記載のネットワーク要素。
  6. 前記既知のトラフィックフローを表す前記複数のＡＣＬルールの１つに従うパケットは、前記複数のＡＣＬルールの前記１つにより表される前記既知のトラフィックフローに属するパケットであると決定されることを特徴とする請求項４に記載のネットワーク要素。
  7. 前記少なくとも１つのＣＰＵは、周期的にトラフィックフローをトラッキングし、前記トラフィックフローのライフサイクルに関する前記ＡＣＬ機能に関連する前記テーブルから情報を取り出し、そして、ａ）インアクティブトラフィックフローに関する情報を含むパケットの生成を開始することにより、また、ｂ）前記インアクティブトラフィックフローに関するデータを収集するように動作可能な遠隔デバイスに向けて前記パケットのエクスポートを開始することにより、統計データをエクスポートするように構成されることを特徴とする請求項３に記載のネットワーク要素。
  8. さらに、前記ネットワーク要素により受信され、既知のトラフィックフローに属するパケットのレートと本質的に等しいレートで、前記既知のトラフィックフローのフローレートをモニタリングするように構成されることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク要素。
  9. 既知のトラフィックフローのフローレートのモニタリングは、予め定義されたトラフィックフローのサンプリングレートにより実行され、新規に検出されたトラフィックフローの一部にのみ関する情報は考慮に入れられ、そして、情報を考慮に入れた新規に検出されたトラフィックフローの数は、前記予め定義されたトラフィックフローのサンプリングレートに依存することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク要素。
  10. 前記複数のトラフィックフローのそれぞれは、
    ａ．前記複数のトラフィックフローのそれぞれは、同一の転送関連パラメータを有する複数のパケットを含み、
    ｂ．前記複数のトラフィックフローのそれぞれは、予め定義された期間経過後に終了し、前記予め定義された期間は、各トラフィックフローに関連する最後のパケットが受信された時間から始まる期間であり、及び／又は、各トラフィックフローに関連するパケットは、エンドオブフロー特性を含み、
    ｃ．前記複数のトラフィックフローのそれぞれは、各トラフィックフローに関連するパケットが最初に検出された時、及び／又は、各トラフィックフローが終了したトラフィックフローとして決定された後、各トラフィックフローに関連するパケットが最初に検出された時に開始される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク要素。
  11. 前記ネットワーク要素はさらに、前記パケットプロセッサ内に含まれるＡＣＬエンジンを使用して、既知のトラフィックフローのそれぞれを特徴付ける統計データを維持するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク要素。
  12. 通信ネットワーク内で動作可能なネットワーク要素により伝達される複数のトラフィックフローをモニタリングする為の方法であって、前記ネットワーク要素が、
    （ｉ）ＡＣＬ機能をサポートするように構成された少なくとも１つのパケットプロセッサと、
    （ｉｉ）ａ．トラフィックフローのトラッキング、及び
    ｂ．統計データのエクスポート、
    を実行するように構成された少なくとも１つのＣＰＵと、
    を含み、
    前記方法が、
    前記ネットワーク要素により複数のパケットを受信し、
    複数のパケットのそれぞれについて、前記ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのトラフィックフローに属するか決定する、
    ことを含み、
    パケットが、前記ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローに属すると決定されると、前記アクティブトラフィックフローを特徴付ける少なくとも１つのパラメータが、前記少なくとも１つのパケットプロセッサに含まれるＡＣＬテーブル内に記憶されたルールに関連付けられ、前記方法が、
    前記アクティブトラフィックフローに属するパケットであると決定されたパケットに関連する統計データを取り出し、
    取り出された前記統計データを前記アクティブトラフィックフローのモニタリングに適用する、
    ことを含み、
    パケットが、前記ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローのいずれにも属さないと決定されると、前記方法が、
    前記ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローのいずれにも属さない前記パケットの複製を生成し、前記複製を前記少なくとも１つのＣＰＵに転送し、
    前記パケットが属する新規のトラフィックフローを表す少なくとも１つの新規のＡＣＬルールを生成し、前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールが前記新規のトラフィックフローを特徴付ける少なくとも１つのパラメータに関連付けられ、
    前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールが前記少なくとも１つのパケットプロセッサに含まれるＡＣＬテーブルに記憶され、
    前記ネットワーク要素に到着した複数の先行するパケットのどれが前記新規のトラフィックフローに属するか決定し、前記新規のトラフィックフローに属する前記パケットが、前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールに従うパケットであり、
    前記新規のトラフィックフローに属するパケットであると決定されたパケットに関連する統計データを取り出し、取り出された前記統計データを前記新規のトラフィックフローのモニタリングに適用する、
    ことを含むことを特徴とする方法。
  13. 前記ネットワーク要素に到着する新規のトラフィックフローの総数の中から前記ＡＣＬルールが生成される新規のトラフィックフローの割合は、前記ネットワーク要素に到着する新規のトラフィックフローの数が増加すると、減少することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  14. １以上のコンピュータプロセッサにより実行される命令セットを実行する為のコンピュータプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムは、通信ネットワーク内で動作可能なネットワーク要素により伝達される複数のトラフィックフローをモニタリングする為の方法を実行するのに適しており、前記ネットワーク要素が、
    （ｉ）ＡＣＬ機能をサポートするように構成された少なくとも１つのパケットプロセッサと、
    （ｉｉ）ａ．トラフィックフローのトラッキング、及び
    ｂ．統計データのエクスポート、
    を実行するように構成された少なくとも１つのＣＰＵと、
    を含み、
    前記方法が、
    前記ネットワーク要素が複数のパケットを受信すると、前記ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのトラフィックフローに属するか決定する、
    ことを含み、
    パケットが、前記ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローに属すると決定されると、前記アクティブトラフィックフローを特徴付ける少なくとも１つのパラメータが、前記少なくとも１つのパケットプロセッサに含まれるＡＣＬテーブル内に記憶されたルールに関連付けられ、前記方法が、
    前記アクティブトラフィックフローに属するパケットであると決定されたパケットに関連する統計データを取り出し、
    取り出された前記統計データを前記アクティブトラフィックフローのモニタリングに適用する、
    ことを含み、
    パケットが、前記ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローのいずれにも属さないと決定されると、前記方法が、
    前記ネットワーク要素が既に受信した先行するパケットのアクティブトラフィックフローのいずれにも属さない前記パケットの複製を生成し、前記複製を前記少なくとも１つのＣＰＵに転送し、
    前記パケットが属する新規のトラフィックフローを表す少なくとも１つの新規のＡＣＬルールを生成し、前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールが前記新規のトラフィックフローを特徴付ける少なくとも１つのパラメータに関連付けられ、
    前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールが前記少なくとも１つのパケットプロセッサに含まれるＡＣＬテーブルに記憶され、
    前記ネットワーク要素に到着した複数の先行するパケットのどれが前記新規のトラフィックフローに属するか決定し、前記新規のトラフィックフローに属する前記パケットが、前記少なくとも１つの新規のＡＣＬルールに従うパケットであり、
    前記新規のトラフィックフローに属するパケットであると決定されたパケットに関連する統計データを取り出し、取り出された前記統計データを前記新規のトラフィックフローのモニタリングに適用する、
    ことを含むことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
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