JP4222565B2

JP4222565B2 - 輻輳制御方法、輻輳制御装置、タグ付け装置、および、廃棄装置

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Publication number: JP4222565B2
Application number: JP2005141179A
Authority: JP
Inventors: 理恵林; 崇宮村; 明三澤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2025-05-13
Also published as: JP2006319747A

Description

本発明は、輻輳制御方法、輻輳制御装置、タグ付け装置、および、廃棄装置に関する。

ネットワーク上の混雑状態である輻輳を抑制するための、従来の帯域制御などの通信制御方法に優先破棄方式がある（非特許文献１参照）。優先破棄方式は、破棄優先タグが付いたパケットを破棄することで通信制御を行う。なお、タグは、フローレートやバーストサイズが閾値を超えたフローのパケットに付される。

ＩＥＴＦ（The Internet Engineering Task Force）、"An Architecture for Differentiated Services"、[online]、［平成１７年４月１４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ietf.org/rfc/rfc2475.txt＞

しかしながら、従来のタグ付けを元にした通信制御方式では、輻輳の要因となる悪性フローだけでなく、全てのフローに対して同じ通信制御処理を行っていたため、輻輳の要因とならないフローにまでパケット廃棄が行われてしまい、正規に使用しているユーザの利便性を著しく損なっていた。

なお、悪性フローは、ユーザ間での網利用の公平性を損なうものである。悪性フローは、日常的に空いている分だけの帯域を利用して通信を行うアプリケーションにより発生することが多い。そして、事業者が設備増強を行っても再び一部のユーザに帯域を占有される。よって、悪性フローを発生させるユーザの利用帯域と、他のユーザの利用帯域との差が大きくなってしまう。

また、管理者が手作業で一時的に悪性フローを制御しても、悪性フローの発生源であるアプリケーションが継続的に悪性フローを発生し続けるので、管理者による一時的な監視ではなく、計算機による恒常的に悪性フローの監視が必要となる。

そこで、本発明は、前記した問題を解決し、正規に使用しているユーザの利便性を損なわず、輻輳の制御を恒常的に実現することを主な目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、中継するフローのパケットにタグ付けするタグ付け装置、前記タグを参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄する廃棄装置、および、フローを中継する通信装置を含んで構成されるネットワークにおいて発生した輻輳を、輻輳制御装置により制御する輻輳制御方法であって、前記輻輳制御装置が、パケット分析部、悪性フロー特定部、通信制御部を有し、前記パケット分析部が、前記オーバーフローキューのパケットから、フロー識別情報に従ってフローを抽出する手順と、前記悪性フロー特定部が、前記抽出されたフローの特徴情報と、記憶手段に格納された悪性フローの特徴情報とを照合して、前記抽出されたフローを悪性フローか否かを特定する手順と、前記通信制御部が、前記特定された悪性フローを通信制御する手順と、を実行することを特徴とする。

これにより、正常に使用しているユーザの利便性を損なわず、輻輳の制御を恒常的に実現することができる。

本発明は、前記輻輳制御装置が、制御順序特定部を有し、前記制御順序特定部が、前記通信制御部が制御する悪性フローの順序を規定する手順を実行することを特徴とする。

これにより、輻輳に与える影響が少ないフローを過剰に制御することを抑制できる。

本発明は、前記タグ付け装置が、フローの持続時間が長いフローを優先的に廃棄するようにタグ付けすることを特徴とする。

これにより、長時間にわたる品質劣化が起こる際に効果的に通信制御を行うことができる。

本発明は、前記タグ付け装置が、通信開始時間からのフローの通信量に応じて値を変えてタグ付けすることを特徴とする。

これにより、瞬間的にレートが高いフローと、所定時間常にレートが高いフローとを識別してタグ付けを行い、優先度をつけてパケットを破棄することができる。

本発明は、前記タグ付け装置が、特定の送信先、または、特定の送信元となるパケットごとに、前記フローの通信量を計測することを特徴とする。

これにより、自律分散的につなぎ先が変わるフローも識別できる。例えば、帯域が空いているとその分だけ帯域を利用して通信を行うＰ２Ｐなどのアプリケーションが発生させるフローは、常にレートが高い傾向にある。これらのフローは、所定時間の間につなぎ先を頻繁に変更して不特定多数の相手とセッションを確立するという自律分散性を持つ。

本発明は、前記廃棄装置が、前記タグおよびパケットが属するフローの特徴情報を参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄することを特徴とする。

これにより、設計帯域と実際の利用状況に差がある場合に、通信制御する際に必要最低限だけのパケットを廃棄することで、ユーザのスループットを最大限大きく保つことができる。

本発明は、前記悪性フロー特定部が、前記オーバーフローキューに格納されたパケットのヘッダ情報をもとにパケット数をカウントして、抽出されたフローの特徴情報を取得することを特徴とする。

これにより、全てのパケットをカウントするため、正確に悪性フローを特定することができる。

本発明は、前記悪性フロー特定部が、前記オーバーフローキューに格納されたパケットのヘッダ情報およびタグ値をもとにパケット数をカウントして、抽出されたフローの特徴情報を取得することを特徴とする。

これにより、タグ値を参照して悪性フローである可能性が高いパケットのみを参照することで、カウントすべきパケット数を減らし、迅速に悪性フローを特定することができる。

本発明は、前記通信制御部が、輻輳が緩和されるまで、輻輳状況の確認および通信制御を繰り返すことを特徴とする。

これにより、フローを順番に通信制御する過程で最新の輻輳状態を参照することで、悪性フローを特定できると同時に、悪性フローではないフローの通信制御を避けることができる。

本発明は、前記通信制御部が、複数のフローを所定量通信制御した後、個々のフローを１つずつ順番に従って通信制御することを特徴とする。

これにより、複数のフローを所定量分絞ることで素早く輻輳を緩和することができる。

本発明は、前記通信制御部が、輻輳の状態に合わせて、制御する通信量を段階的にして通信制御することを特徴とする。

これにより、輻輳状態を確認しながらフローレート決めるため、必要以上に通信制御をすることを防ぎ、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。

本発明は、前記通信制御部が、輻輳の状態をモニタリングパケットにより取得することを特徴とする。

これにより、輻輳を緩和するのに適したフローレートが分かり、その結果、輻輳緩和に必要な最低限の通信制御だけを行い悪性フローの帯域を絞りすぎてしまうのを避け、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。

本発明は、前記通信制御部が、輻輳の状態を前記通信装置のパケット損失率により取得することを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。

本発明は、中継するフローのパケットにタグ付けするタグ付け装置、前記タグを参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄する廃棄装置、および、フローを中継する通信装置を含んで構成されるネットワークにおいて発生した輻輳を制御する輻輳制御装置であって、前記オーバーフローキューのパケットから、フロー識別情報に従ってフローを抽出するパケット分析部と、前記抽出されたフローの特徴情報と、記憶手段に格納された悪性フローの特徴情報とを照合して、前記抽出されたフローを悪性フローか否かを特定する悪性フロー特定部と、前記特定された悪性フローを通信制御する通信制御部と、を有することを特徴とする。

本発明は、パケットにタグを付けるタグ付け装置、前記タグを参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄する廃棄装置、フローを中継する通信装置、および、前記オーバーフローキューのパケットから、フロー識別情報に従ってフローを抽出し、前記抽出されたフローの特徴情報と、記憶手段に格納された悪性フローの特徴情報とを照合して、前記抽出されたフローを悪性フローか否かを特定し、前記特定された悪性フローを通信制御する輻輳制御装置を含んで構成される輻輳制御システムに用いられる前記タグ付け装置であって、中継するフローのパケットにタグ付けすることを特徴とする。

本発明は、中継するフローのパケットにタグ付けするタグ付け装置、オーバーフローキューを有する廃棄装置、フローを中継する通信装置、および、前記オーバーフローキューのパケットから、フロー識別情報に従ってフローを抽出し、前記抽出されたフローの特徴情報と、記憶手段に格納された悪性フローの特徴情報とを照合して、前記抽出されたフローを悪性フローか否かを特定し、前記特定された悪性フローを通信制御する輻輳制御装置を含んで構成される輻輳制御システムに用いられる廃棄装置であって、パケットのタグを参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄することを特徴とする。

以下に、本発明が適用される輻輳制御システムの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、本実施形態の輻輳制御システムの構成について、図１から図５を参照して説明する。

図１は、輻輳制御システムを示す構成図である。制御対象ネットワーク１０は、フローを中継する通信装置１２、フローのパケットにタグを付けるタグ付け装置１４、タグをもとにパケットをオーバーフローキューに廃棄する優先廃棄装置１６（請求項における廃棄装置）、および、フローを発生させるユーザ端末１８を接続する。

なお、タグ付け装置１４、および、優先廃棄装置１６は、それぞれ図１に示すフローを実現する転送機能を有するような、ルータ（通信装置１２）としても動作する装置であることが望ましい。また、タグ付け装置１４は、パケット廃棄を行う優先廃棄装置１６よりも上流側に設置する。このため、タグ付け装置１４は、他のネットワークとの境界に位置するエッジルータが望ましい。

なお、制御対象ネットワーク１０に発生した輻輳を制御する輻輳制御装置１は、演算処理を行う際に用いられる記憶手段としてのメモリと、前記演算処理を行う演算処理装置とを少なくとも備えるコンピュータとして構成される。なお、メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成される。演算処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成される演算処理装置が、メモリ上のプログラムを実行することで、実現される。

図２は、タグ付け装置１４によるタグ付け処理を示す説明図である。タグ付け装置１４は、通過するフローにタグ付けを行う。ここで、タグ付け装置１４は、フロー計測の結果に基づき、タグ付けルールに適合するように、タグを付ける。例えば、「１フロー当たり１０Ｍｂｐｓからの超過分にタグを付ける」というルールに適合するタグ付けは、５０Ｍｂｐｓのフローについて、超過分の４０Ｍｂｐｓのパケットにタグを付ける。

図３は、タグ付けされたパケットを示す構成図である。なお、パケットに付されるタグは、１つでもよいし、順序が規定された複数のタグ集合としてもよい。ここでタグの順序とは、パケットを廃棄するか否かを判断する際に、参照される優先度を決定する。例えば、第１タグ（優先廃棄タグ）は、第２タグ（追加情報タグ）よりも優先的に参照される。タグ集合を構成するタグの数は、２つに限定せず、任意の個数としてもよい。

図４は、優先廃棄装置１６を示す説明図である。優先廃棄装置１６は、輻輳の発生を監視し、発生したときにタグ付きパケットを破棄する。例えば、輻輳時（帯域利用率が高いなど）には、第１タグ付きのパケットを全て廃棄する。一方、平常時（帯域利用率が低い場合など）には、第１タグだけでなく、第２タグも参照して、パケットを廃棄する。

図１に示す輻輳制御装置１は、パケット分析部２０、悪性フロー特定部２２、制御順序特定部２４、通信制御部２６を有する。

パケット分析部２０は、オーバーフローキューにあるパケットを参照し、フロー識別情報が一致するパケットを束ねることにより、フローを抽出する。これにより、パケット単位ではなく、フロー単位で通信制御することで、恒常的な規制をとる際に効率的な通信制御を行うことができる。

そして、悪性フロー特定部２２は、抽出されたフローと、事前に入力された悪性フローの統計情報とを照合し、悪性フローか否かを判断する。なお、統計情報は、フローの持続時間など悪性フローの特徴的なパラメータを計測したものである。これにより、悪性フローの統計情報を活用することで、悪性フローの特徴を完全に捉えたタグ付けを実施でき、帯域設計と実際の帯域利用状況との間のずれを調整することができる。

図５は、制御順序特定部２４を示す説明図である。制御順序特定部２４は、悪性フローが複数のときには、悪性フローを制御する順序を特定する。制御順序特定部２４が悪性フローを制御する順番を決定する手法には、例えば、サイズが大きいフロー順、辞書列順（アドレスの番号の若い順、情報が到着した時間順など）、ラウンドロビンのアルゴリズムによって算出された順、制御順序特定部２４が収集した網に関する情報から決める順、が挙げられる。

通信制御部２６は、特定された悪性フローを通信制御する。なお、通信制御とは、例えばフローの帯域を所定値まで制限することである。これにより、悪性フローに照準を定めて通信制御を行うので、大多数のユーザのスループットが低下せずに済む。

以上説明した輻輳制御システムにより、正規に使用しているユーザの利便性を損なわず、輻輳の制御を恒常的に実現することができる。

なお、タグ付け装置１４によるタグ付け処理は、例えば次の表に示されるいずれかの手法により実現される。

方式１−Ａは、フローの持続時間が長いフローを優先的に廃棄するようにタグ付けする手法である。これにより、長時間にわたる品質劣化が起こる際に効果的に通信制御を行うことができる。長時間に渡り帯域を占有する特徴を持つフローも網に悪影響を与えることがある。そのようなフローを確実に捉えてタグ付けできる。なお、従来の技術では、フローレートやバーストサイズといった少ないパラメータだけでタグ付けを行うため、持続時間が分からず、悪性フローを捉えきれなかった。

方式１−Ｂは、通信開始時間からのフローの通信量に応じて値を変えてタグ付けする手法である。これにより、瞬間的にレートが高いフローと、所定時間常にレートが高いフローとを識別してタグ付けを行い、優先度をつけてパケットを破棄することができる。よって、悪性フローを正確にレベル分けし、輻輳が起こる際に帯域を多く使用しているフローに絞って効果的に通信制御を行うことができる。

なお、方式１−Ｂにおいて、通信開始時間からのフローの通信量を｛ｓｒｃ，＊｝（特定の送信元となるパケットの集合）または｛＊，ｄｓｔ｝（特定の送信先となるパケットの集合）で計測してタグ付けしてもよい。なお、ｓｒｃとは送信元（source）の略であり、ｄｓｔは送信先（destination）の略である。

また、タグに含まれるパケットのタグ値の取りうる値（値域）は、２段階でもよいし（図６（ａ）参照）、２よりも大きい段階としてもよい（図６（ｂ）参照）。例えば、第１タグとして２段階の値を付し、第２タグとしてＮ段階の値を付したパケットについて、優先廃棄装置１６は、輻輳時には第１タグだけを参照してパケットを廃棄し、平常時には第１タグと第２タグとの両方を参照してパケットを廃棄してもよい（図６（ｃ）参照）。例えば、パケットＰ１１は、輻輳時には第１タグの値「１」を参照されることによって廃棄され、平常時には第１タグの値「１」および第２タグの値「０」を参照されることによって通過する。この平常時には、第２タグの値が２以上となるパケットＰ１３が廃棄される。これにより、設計帯域と実際の利用状況に差がある場合に、通信制御する際に必要最低限だけのパケットを廃棄することで、ユーザのスループットを最大限大きく保つことができる。

さらに、タグ値の計算は、使用率や輻輳の度合いなどの網に関する情報をもとに、１回だけでなく何度も繰り返し計算し直すこととしてもよい。これにより、動的に変動し続ける網の状態に合わせた通信制御を実現できる。なお、網に関する情報は、計測装置などの独立した装置が計測して集めてもよい。

優先廃棄装置１６によるパケット廃棄処理は、例えば次の表に示されるいずれかの手法により実現される。

方式２−Ａは、タグを見て廃棄するフローのパケットを決定する手法である（図７（ａ）参照）。タグ値が１となるパケット（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６）が廃棄される。これにより、網の帯域に余裕がある場合には悪性フローだけに対象を絞り込んでパケットを廃棄することで、ユーザのスループットを最大限大きく保つことができる。

方式２−Ｂは、タグとフローとを見て廃棄するフローの全部または一部のパケットを廃棄する手法である。タグ値が１、かつ、大きいサイズのフロー（Ｆ２）の全パケット（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ６）が廃棄される（図７（ｂ）参照）。または、タグ値が１、かつ、大きいサイズのフロー（Ｆ２）の一部のパケット（Ｐ２、Ｐ６）が廃棄される（図７（ｃ）参照）。これにより、設計帯域と実際の利用状況に差がある場合に、通信制御する際に必要最低限だけのパケットを廃棄することで、ユーザのスループットを最大限大きく保つことができる。

悪性フロー特定部２２による悪性フロー特定処理は、例えば次の表に示されるいずれかの手法により実現される。

方式３−Ａは、オーバーフローキューに格納されたパケットのヘッダ情報でパケット数をカウントして悪性フローとそのｓｒｃアドレスを特定する手法である。これにより、全てのパケットをカウントするため、正確に悪性フローを特定することができる。

方式３−Ｂは、オーバーフローキューに格納されたパケットのうち、所定値以上のタグ値がついたタグがついたパケットを対象として、方式３−Ａを実施する手法である。これにより、タグ値を参照して悪性フローである可能性が高いパケットのみを参照することで、カウントすべきパケット数を減らし、迅速に悪性フローを特定することができる。

なお、方式３−Ａまたは方式３−Ｂにおいて、ヘッダ情報には、｛ｓｒｃ，ｄｓｔ｝、｛ｓｒｃ，＊｝、｛＊，ｄｓｔ｝などの組がある。ｓｒｃアドレスはＩＰアドレス、ＭＰＬＳラベル、ＩＰｏｖｅｒｌＰなどカプセル化されたアドレス、などがある。参照した全ｓｒｃアドレスを対象としてもよいし、パケット破棄された量が多い上位Ｘ個のｓｒｃアドレスのみを対象としてもいい。

通信制御部２６による通信制御処理は、例えば次の表に示されるいずれかの手法により実現される。

方式４−Ａは、通信制御を行う間に、輻輳の発生した優先廃棄装置１６のオーバーフローキューからフロー情報を収集して輻輳状況を確認し、輻輳が緩和されるまで順番に通信制御を指示する。輻輳が緩和されなければ再度指示を出す。これにより、フローを順番に通信制御する過程で最新の輻輳状態を参照することで、悪性フローを特定できると同時に、悪性フローではないフローの通信制御を避けることができる。

方式４−Ｂは、始めに複数のフローを所定量通信制御して、その後に制御順序特定部２４による順番に従って指示を出して通信制御を行う。輻輳制御装置１はその間に輻輳の発生した優先廃棄装置１６からフロー情報を収集して輻輳状況を確認しながら順番に指示を出す。これにより、複数のフローを所定量分絞ることで素早く輻輳を緩和することができる。

方式４−Ｃは、輻輳の状態に合わせて、制御する通信量を段階的にして通信制御を行う。通信制御は同時に行ってもよいし、制御順序特定部２４が決めた順番で行ってもよい。これにより、輻輳状態を確認しながらフローレート決めるため、必要以上に通信制御をすることを防ぎ、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。

方式４−Ｄは、特定した複数の悪性フローを通信制御する場合に、ｐｉｎｇなどのモニタリングパケットを飛ばして網の輻輳状態を監視しながら段階的に通信制御を行う。これにより、輻輳を緩和するのに適したフローレートが分かり、その結果、輻輳緩和に必要な最低限の通信制御だけを行い悪性フローの帯域を絞りすぎてしまうのを避け、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。

方式４−Ｅは、特定した複数の悪性フローを通信制御する場合に、輻輳制御装置１が優先廃棄装置１６のパケット損失率を定期的に測定し、そこから制御すべきフローレートを算出することで、適切なフローレートで悪性フローを通信制御する。これにより、輻輳を緩和するのに適したフローレートが分かり、その結果、輻輳緩和に必要な最低限の通信制御だけを行い悪性フローの帯域を絞りすぎてしまうのを避け、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。

以上説明した本発明は、以下のようにその趣旨を逸脱しない範囲で広く変形実施することができる。

例えば、通信制御部２６は、送信元から送信先までの悪性フローの経路において、どの地点で通信制御をするかを決定する必要がある。これについては、悪性フローによる輻輳への悪影響を最小限にするという観点から、悪性フローの発生源（送信元）になるべく近い地点であることが望ましい。そのため、通信制御部２６は、ルーティングプロトコルなどが管理するネットワークトポロジ情報にアクセスし、悪性フローの発生源を特定する。

ここで、悪性フローの発生源までさかのぼる場合に、網を管理する事業者が異なって網間のアドレス体系が異なる為に、悪性フローのアドレスを見ても何処へさかのぼればいいか分からない場合には、事業者網間のアドレス変換手段を有するエージェントを配置し、アドレス体系を変換することが望ましい。

また、悪性フローを制御するための順序決定処理（Ｓ２６）は、省略してもよい。省略することが必要な一例として、悪性フローが１つしか見つからない場合、悪性フローを１つずつ順に制御するだけの復旧時間もとれないほどの緊急の復旧を要する場合が挙げられる。そして、順序決定を省略したときには、複数の悪性フローに対して一斉に通信制御する（Ｓ３０）。これにより、輻輳制御によるネットワークの復旧にかかる時間を短縮できる。

さらに、輻輳制御装置１は、各構成要素（パケット分析部２０、悪性フロー特定部２２、制御順序特定部２４、通信制御部２６）を１台の筐体に収容することとしたが、この構成はあくまで一例にすぎず、輻輳制御装置１を構成する筐体の台数を複数として構成し、各構成要素を分散して配置してもよい。そして、輻輳制御装置１の各構成要素は、同じネットワーク内にあっても、異なるネットワークにあってもいい。ネットワークが異なる場合、それらのネットワークは同一の事業者でも異なる事業者でもいい。異なる事業者のネットワークに各機能がある場合、その間にアドレス変換機能を持つエージェントがある。これにより、複数の輻輳制御装置１のＣＰＵがそれぞれ演算を行うので、負荷分散を実現することができる。

また、輻輳制御装置１の各構成要素と、別の機能を有する装置とを同じ筐体に収容してもよい。例えば、通信制御部２６を通信装置１２に内蔵し、通信制御処理のメッセージパッシングを、筐体外のネットワーク回線ではなく筐体内の内部バス上で実現してもよい。これにより、内部バスの高速通信およびネットワーク回線の負荷回避を実現できる。

なお、本明細書では、輻輳制御装置１が、通信装置１２、タグ付け装置１４、および、優先廃棄装置１６でもない、独立した装置として、ネットワーク上に存在する図１のような構成を集中型と呼び、輻輳制御装置の少なくとも１つの構成要素が、通信装置１２に内蔵されている構成を分散型と呼ぶことにする。

さらに、図１の輻輳制御装置１は、各構成要素を１台の筐体に収容することとしたが、この構成はあくまで一例にすぎず、輻輳制御装置１を構成する筐体の台数を複数として構成し、各構成要素を分散して配置してもよい。そして、輻輳制御装置１の各構成要素は、同じネットワーク内にあっても、異なるネットワークにあってもいい。ネットワークが異なる場合、それらのネットワークは同一の事業者でも異なる事業者でもいい。異なる事業者のネットワークに各機能がある場合、その間にアドレス変換機能を持つエージェントがある。これにより、複数の輻輳制御装置１のＣＰＵがそれぞれ演算を行うので、負荷分散を実現することができる。

また、輻輳制御装置１の各構成要素と、別の機能を有する装置とを同じ筐体に収容してもよい。例えば、通信制御部２６を通信装置１２に内蔵し、通信制御処理のメッセージパッシングを、筐体外のネットワーク回線ではなく筐体内の内部バス上で実現するようにしてもよい。これにより、内部バスの高速通信およびネットワーク回線の負荷回避を実現できる。

さらに、輻輳制御装置１の各構成要素は、ＣＰＵが各構成要素の専用装置に記憶されたプログラムを実行することで実現されるようになっていてもよいし、通信装置１２の機能ブロックに記憶されたプログラムを実行することで実現されるようになっていてもよい。

また、輻輳制御装置１の各構成要素は、プロセスを複数起動するなどして、複数存在することとしてもよい。複数の構成要素それぞれに、担当する通信装置１２を割り当てる。これにより、通信装置１２が多いときでも、複数の構成要素間でのデータ並列処理が実現でき、輻輳を抑制するのに要する時間を短縮化できるとともに、処理相手として通信を行う通信装置数が減るため、装置数に対するスケーラビリティが上がり、管理がしやすい、という利点がある。

ここで、輻輳制御装置１の各構成要素と、担当する通信装置１２との対応情報は、動的に作成してもよいし、静的に作成することとしてもよい。動的に作成する一例としては、同一機能を有する複数の構成要素のうち、他の構成要素よりも現在の計算負荷が小さい構成要素に、優先的に通信装置１２を割り当てる方式が挙げられる。一方、静的に作成する一例としては、管理者があらかじめ作成しておいた構成要素と通信装置１２との対応情報を格納するデータベースを参照する方式が挙げられる。

さらに、制御対象ネットワーク１０の形式（回線種別や通信プロトコルなど）は、特定のものに限定されることはない。例えば、制御対象ネットワーク１０は、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）やＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）などの回線交換ネットワーク、またはＩＰ（Internet Protocol）やイーサネット（登録商標）、ＩＰのパケットにラベルをつけて転送するＭＰＬＳのネットワークとしてもよい。各通信装置同士はそのノードが存在するネットワークレイヤよりも相対的に下位に位置する下位レイヤのパスを設定することで提供される論理パスで接続される。この通信装置１２は、例えば、ＭＰＬＳ網のＭＰＬＳルータでも、パケット網のルータでもよい。

本発明の一実施形態に関する輻輳制御システムを示す構成図である。本発明の一実施形態に関するタグ付け装置によるタグ付け処理を示す説明図である。本発明の一実施形態に関するタグ付けされたパケットを示す構成図である。本発明の一実施形態に関する優先廃棄装置を示す説明図である。本発明の一実施形態に関する制御順序特定部を示す説明図である。本発明の一実施形態に関するパケットのタグ値を示す説明図である。本発明の一実施形態に関するパケットの廃棄処理を示す説明図である。

符号の説明

１輻輳制御装置
１０制御対象ネットワーク
１４タグ付け装置
１６優先廃棄装置
２０パケット分析部
２２悪性フロー特定部
２４制御順序特定部
２６通信制御部

Claims

中継するフローのパケットにタグ付けするタグ付け装置、前記タグを参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄する廃棄装置、および、フローを中継する通信装置を含んで構成されるネットワークにおいて発生した輻輳を、輻輳制御装置により制御する輻輳制御方法であって、
前記輻輳制御装置は、パケット分析部、悪性フロー特定部、通信制御部を有し、
前記パケット分析部が、前記オーバーフローキューのパケットから、フロー識別情報に従ってフローを抽出する手順と、
前記悪性フロー特定部が、前記抽出されたフローの特徴情報と、記憶手段に格納された悪性フローの特徴情報とを照合して、前記抽出されたフローを悪性フローか否かを特定する手順と、
前記通信制御部が、前記特定された悪性フローを通信制御する手順と、
を実行することを特徴とする輻輳制御方法。
前記輻輳制御装置は、制御順序特定部を有し、
前記制御順序特定部は、前記通信制御部が制御する悪性フローの順序を規定する手順を実行することを特徴とする請求項１に記載の輻輳制御方法。
前記タグ付け装置は、フローの持続時間が長いフローを優先的に廃棄するようにタグ付けすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の輻輳制御方法。
前記タグ付け装置は、通信開始時間からのフローの通信量に応じて値を変えてタグ付けすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の輻輳制御方法。
前記タグ付け装置は、特定の送信先、または、特定の送信元となるパケットごとに、前記フローの通信量を計測することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の輻輳制御方法。
前記廃棄装置は、前記タグおよびパケットが属するフローの特徴情報を参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。
前記悪性フロー特定部は、前記オーバーフローキューに格納されたパケットのヘッダ情報をもとにパケット数をカウントして、抽出されたフローの特徴情報を取得することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。
前記悪性フロー特定部は、前記オーバーフローキューに格納されたパケットのヘッダ情報およびタグ値をもとにパケット数をカウントして、抽出されたフローの特徴情報を取得することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。
前記通信制御部は、輻輳が緩和されるまで、輻輳状況の確認および通信制御を繰り返すことを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。
前記通信制御部は、複数のフローを所定量通信制御した後、個々のフローを１つずつ順番に従って通信制御することを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。
前記通信制御部は、輻輳の状態に合わせて、制御する通信量を段階的にして通信制御することを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。
前記通信制御部は、輻輳の状態をモニタリングパケットにより取得することを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。
前記通信制御部は、輻輳の状態を前記通信装置のパケット損失率により取得することを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の輻輳制御方法。
中継するフローのパケットにタグ付けするタグ付け装置、前記タグを参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄する廃棄装置、および、フローを中継する通信装置を含んで構成されるネットワークにおいて発生した輻輳を制御する輻輳制御装置であって、
前記オーバーフローキューのパケットから、フロー識別情報に従ってフローを抽出するパケット分析部と、
前記抽出されたフローの特徴情報と、記憶手段に格納された悪性フローの特徴情報とを照合して、前記抽出されたフローを悪性フローか否かを特定する悪性フロー特定部と、
前記特定された悪性フローを通信制御する通信制御部と、
を有することを特徴とする輻輳制御装置。
パケットにタグを付けるタグ付け装置、前記タグを参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄する廃棄装置、フローを中継する通信装置、および、前記オーバーフローキューのパケットから、フロー識別情報に従ってフローを抽出し、前記抽出されたフローの特徴情報と、記憶手段に格納された悪性フローの特徴情報とを照合して、前記抽出されたフローを悪性フローか否かを特定し、前記特定された悪性フローを通信制御する輻輳制御装置を含んで構成される輻輳制御システムに用いられる前記タグ付け装置であって、
中継するフローのパケットにタグ付けすることを特徴とするタグ付け装置。
中継するフローのパケットにタグ付けするタグ付け装置、オーバーフローキューを有する廃棄装置、フローを中継する通信装置、および、前記オーバーフローキューのパケットから、フロー識別情報に従ってフローを抽出し、前記抽出されたフローの特徴情報と、記憶手段に格納された悪性フローの特徴情報とを照合して、前記抽出されたフローを悪性フローか否かを特定し、前記特定された悪性フローを通信制御する輻輳制御装置を含んで構成される輻輳制御システムに用いられる廃棄装置であって、
パケットのタグを参照してパケットをオーバーフローキューに廃棄することを特徴とする廃棄装置。