JP2023152352A - 障害解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低頻度でサイクリックデータの不正書込みが行われる場合でも、異常発生の起因となる装置を特定できる障害解析装置を得る。【解決手段】制御ネットワーク２に接続された接続端末からサイクリック通信で送信された通信フレームを通信フレーム受信部１０で受信し、この受信した通信フレームの異常を、サイクリック送信エリア定義情報２０を参照して、サイクリックデータ異常検出部１２で検出して、送信元ＩＤごとに検出回数をカウントした統計情報２１とする一方、通信フレームの中継装置の数を表わすＴＴＬ値を用いて、制御ネットワーク２上の接続端末の接続構成を示すトポロジテーブルを、トポロジ情報認識部１１が作成し、次いで、異常装置抽出部１３が、統計情報２１とトポロジテーブルを用いて、異常の原因となる接続端末を抽出するようにした。【選択図】図１

Description

本願は、障害解析装置に関するものである。

ネットワーク上の異常が検出された場合に、異常に係わる送信装置および中継装置を特定する障害解析が行われる。
従来の障害解析に係わるシステムでは、制御ネットワーク上のある装置（端末）が異常になり、当該装置と正常な通信ができなくなると、監視装置から当該装置の異常を検出するということが一般的であった。
異常検出の手段としては、特許文献１に、リングネットワークにおいて、通信装置の並び順の情報をトポロジ情報（≒ＴＴＬ（ｔｉｍｅ ｔｏ ｌｉｖｅ）を使用した接続構成）に基づいて、障害発生した装置を特定する手法が開示されている。

特開２０１３－０４６０９０号公報（第４～７頁、第１図）

特許文献１の従来のシステムでは、異常な装置からの通信フレームが正常に受信できないことにより、受信装置側がトポロジ情報に基づき、異常装置を特定している。
しかしながら、一時的な通信フレームの異常を検出することができないため、低頻度で不正データに書き換わった場合、異常が発生した送信装置または中継装置を特定することができなかった。

このため、低頻度で、制御ネットワーク上に不正なサイクリックデータ（アドレスまたはサイズ）を有する通信フレームを送信して、他装置のサイクリックエリアを不正書込みした場合、および、中継装置が不正なサイクリックデータ（アドレスまたはサイズ）に書換えて他装置のサイクリックエリアを不正書込みした場合に、異常装置の特定が難しかった。
すなわち、通信異常の起因となっている送信装置または中継装置の異常特定までに長期間を必要としたり、異常装置を特定できないという問題があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、低頻度でサイクリックデータの不正書込みが行われる場合でも、異常発生の起因となる装置（端末）を特定できる障害解析装置を提供することを目的とする。

本願に開示される障害解析装置は、制御ネットワークに接続された端末からサイクリック通信で送信された通信フレームの異常を検出する異常検出部、通信フレームを分析して、制御ネットワーク上の端末の接続順序を示すトポロジテーブルを生成するトポロジ生成部、通信フレームの異常の原因となる端末を抽出する異常端末抽出部を備え、異常検出部は、異常が検出されるたびに、当該通信フレームの送信元ＩＤの異常検出回数をカウントし、異常端末抽出部は、送信元ＩＤごとの異常検出回数およびトポロジテーブルを用いて、異常の原因となる端末を抽出するものである。

本願に開示される障害解析装置によれば、低頻度でサイクリックデータの不正書込みが行われる場合でも、異常発生の起因となる装置（端末）を特定することができる。

実施の形態１による障害解析装置のシステム構成を示すブロック図である。 実施の形態１による障害解析装置の制御ネットワークに流れる通信フレームのイメージを示す図である。 実施の形態１による障害解析装置のサイクリック送信エリア定義情報の例を示す図である。 実施の形態１による障害解析装置の統計情報のイメージを示す図である。 実施の形態１による障害解析装置の通信フレームのＴＴＬ値からトポロジテーブルを生成するイメージを示す図である。 実施の形態１による障害解析装置の異常装置抽出テーブルのイメージを示す図である。 実施の形態１による障害解析装置のハードウェア構成を示す図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１による障害解析装置のシステム構成を示すブロック図である。
図１において、障害解析装置１は、制御ネットワーク２に接続され、制御ネットワーク２には、監視装置３および制御装置４ａ～４ｄを含む接続端末（端末）が接続されている。

障害解析装置１は、次のように構成されている。
通信フレーム受信部１０は、制御ネットワーク２を介して、定周期でのサイクリック通信における通信フレームを受信する。
トポロジ情報認識部１１（トポロジ生成部）は、通信フレーム受信部１０により受信された通信フレームに基づき、制御ネットワーク２の接続構成を表わすトポロジテーブルを作成する。
サイクリック送信エリア定義情報２０は、制御ネットワーク２の接続端末毎のサイクリック送信マップ（アドレス、サイズ）情報を有する。

サイクリックデータ異常検出部１２（異常検出部）は、サイクリック送信エリア定義情報２０を用いて、制御ネットワーク２を介して受信された通信フレームの異常検出を行う。
統計情報２１は、サイクリックデータ異常検出部１２により検出された異常の情報を含む。異常装置抽出部１３（異常端末抽出部）は、トポロジテーブルおよび統計情報２１を用いて、サイクリックデータ不正書込みを行う起因となった送信端末または中継装置を絞り込み、ユーザ３０が確認できるようにする。
なお、サイクリック通信とは、各装置が周期的にデータを送信し、全装置で同じメモリイメージを共有する通信方式をいう。

図２は、実施の形態１による障害解析装置の制御ネットワークに流れる通信フレームのイメージを示す図である。
図２において、通信フレームは、ＴＴＬ、送信元ＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、サイクリックアドレス、サイクリックサイズ、サイクリックデータを有する。
ここで、ＴＴＬは、通信フレームが装置を中継するごとに、２５５からデクリメントされる値である。

図３は、実施の形態１による障害解析装置のサイクリック送信エリア定義情報の例を示す図である。
図３において、サイクリック送信エリア定義情報２０は、接続端末の送信元ＩＤごとに、サイクリックアドレスおよびサイクリックサイズを有する。

図４は、実施の形態１による障害解析装置の統計情報のイメージを示す図である。
図４において、統計情報２１には、異常が検出された送信元ＩＤごとに、反時計回りと時計回りにおける異常発生回数を保存する。異常の検出は、サイクリック送信エリア定義情報２０のアドレスまたはサイズの領域に、一致しない送信元ＩＤからの通信フレームを受信した場合に行われるようになっている。

図５は、実施の形態１による障害解析装置の通信フレームのＴＴＬ値からトポロジテーブルを生成するイメージを示す図である。
図５（ａ）は、ＴＴＬ値に対する送信元ＩＤを、反時計回りと時計回りについて保持した図、図５（ｂ）は、図５（ａ）から作成されたトポロジテーブルを示す図である。
図５（ｂ）のトポロジテーブルは、制御ネットワーク２の各接続端末が、どの順番で接続されているかを認識するため、通信フレームに含まれるＴＴＬ値および送信元ＩＤに基づき、障害解析装置１からの距離（端末数）と送信元ＩＤの関係性を、反時計回りと時計回りについて、整理したものである。

図６は、実施の形態１による障害解析装置の異常装置抽出テーブルのイメージを示す図である。
図６（ａ）は、反時計回りの通信フレームの受信による異常装置抽出の判定を示す図、図６（ｂ）は、時計回りの通信フレームの受信による異常装置抽出の判定を示す図である。
図６の異常装置抽出テーブルは、送信元ＩＤごとに、障害解析装置１からの距離（端末数）、通信フレームの異常有無、送信装置異常の可能性、中継装置異常の可能性を示している。
なお、図６における距離は、図５（ｂ）のトポロジテーブルに従って、図６（ａ）では反時計回り、図６（ｂ）では時計回りで、障害解析装置１からの距離（端末数）に基づいて並び替えている。

次に、動作について説明する。
実施の形態１は、制御ネットワーク２に監視装置３、制御装置４ａ～４ｄが接続されて、サイクリック通信が行われているシステムにおいて、通信異常が発生した場合に、異常発生の起因となっている装置の特定を容易化するものである。

図１に示されるように、監視装置３および制御装置４ａ～４ｄの接続端末が接続された制御ネットワーク２に、障害解析装置１を接続する。
以下、障害解析装置１の動作について、説明する。

まず、障害解析装置１は、通信フレーム受信部１０により、制御ネットワーク２上を流れる通信フレームを受信する。
この通信フレームには、図２に示されるように、サイクリックデータを書き込むためのサイクリックアドレスおよびサイクリックサイズの情報が含まれている。
各送信元ＩＤが、データ書込みにより送信するサイクリックデータのアドレスおよびサイズ情報は、図３のサイクリック送信エリア定義情報２０のように、システムで静的に定められている。

次いで、障害解析装置１のサイクリックデータ異常検出部１２が、通信フレームに異常があるかどうかを検出する。サイクリック送信エリア定義情報２０のアドレス・サイズの領域に、一致しない送信元ＩＤからの通信フレームがあるかどうかで検出する。
サイクリック送信エリア定義情報２０のアドレス・サイズの領域に、一致しない送信元ＩＤからの通信フレームを受信した場合に、異常を検出する。
異常が検出された場合、サイクリックデータ異常検出部１２が、図４に示す統計情報２１に異常発生回数を書込み、保存する。

次いで、トポロジ情報認識部１１が、制御ネットワーク２に各接続端末がどの順番で接続されているかを認識するため、通信フレームに含まれるＴＴＬ値および送信元ＩＤに基づき、障害解析装置１からの距離（端末数）と送信元ＩＤの関係性を整理したトポロジテーブルを生成する。（図５参照）

次に、異常装置抽出部１３は、統計情報２１と、トポロジテーブルを用いて、図６のような異常装置抽出テーブルを作成する。
ユーザ３０は、この異常装置抽出テーブルを確認して、異常装置の判断に用いる。

従来では、通信フレームの異常が継続的に発生している接続端末が、送信装置異常の可能性があると判断することができたが、一時的にサイクリックデータを不正アドレスに書き込むようなケースでは、異常装置を特定することができなかった。
これに比べて、実施の形態１では、一時的なサイクリックデータの不正アドレス書込みを検出することができるため、異常装置抽出テーブルに従って、送信装置異常の可能性および中継装置異常の可能性がある装置を絞り込むことができるようになる。

図６で、送信装置異常の可能性がある装置は、通信フレームの異常が「有り」の装置である。
また、中継装置異常の可能性がある装置は、通信フレームの異常が１回以上発生している場合に、障害解析装置１からの距離（端末数）が最も近い接続端末から順に確認していき、通信フレームの異常が有りとなった端末になる直前までに含まれる端末とする。

例えば、図６を例にすると、図６（ａ）の反時計回りの受信による判定では、通信フレームに異常が発生したことがあるため、中継装置異常が発生した可能性がある。この装置を特定するために、距離の値が１の送信元ＩＤ１１を確認し、通信フレームの異常が無いため、中継装置異常の可能性が「有り」と判断する。
次に、距離の値が２の送信元ＩＤ２２を確認し、通信フレームの異常が無いため、中継装置異常の可能性が「有り」と判断する。
次に、距離の値が３の送信元ＩＤ３３を確認したときに、通信フレームの異常が有るため、送信元ＩＤ３３よりも距離が遠い端末は、中継装置異常の可能性が「無い」と判断する。

実施の形態１によれば、一時的なサイクリックデータの不正アドレス書込みを検出することができる。
また、異常装置抽出テーブルに従って、送信装置異常の可能性および中継装置異常の可能性がある装置を絞り込むことができる。

なお、障害解析装置１は、ハードウェアの一例を図７に示すように、プロセッサ１００と記憶装置１０１から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１００は、記憶装置１０１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１００は、演算結果等のデータを記憶装置１０１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

本開示は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１ 障害解析装置、２ 制御ネットワーク、３ 監視装置、４ａ～４ｄ 制御装置、
１０ 通信フレーム受信部、１１ トポロジ情報認識部、
１２ サイクリックデータ異常検出部、１３ 異常装置抽出部、
２０ サイクリック送信エリア定義情報、２１ 統計情報、３０ ユーザ、
１００ プロセッサ、１０１ 記憶装置

Claims (3)

1. 制御ネットワークに接続された端末からサイクリック通信で送信された通信フレームの異常を検出する異常検出部、
   上記通信フレームを分析して、上記制御ネットワーク上の端末の接続順序を示すトポロジテーブルを生成するトポロジ生成部、
   上記通信フレームの異常の原因となる端末を抽出する異常端末抽出部を備え、
   上記異常検出部は、異常が検出されるたびに、当該通信フレームの送信元ＩＤの異常検出回数をカウントし、
   上記異常端末抽出部は、送信元ＩＤごとの異常検出回数および上記トポロジテーブルを用いて、上記異常の原因となる端末を抽出することを特徴とする障害解析装置。
2. 上記通信フレームは、上記送信元ＩＤに対応するアドレスおよびサイズの情報を含み、
   上記異常検出部は、上記送信元ＩＤに対応するアドレスおよびサイズの情報を用いて、上記通信フレームの異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の障害解析装置。
3. 上記通信フレームは、当該通信フレームを中継した端末の数をカウントするＴＴＬ値を含み、
   上記トポロジ生成部は、上記ＴＴＬ値を用いて、上記トポロジテーブルを生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の障害解析装置。

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