JP4286710B2 - 通信制御装置、通信制御システム、通信制御方法並びにコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
ところで、実際のAS間の経路制御は、他のASのルータと接続する自AS内部のボーダルータに用意されているAS間経路制御プロトコル(以下、BGP:Border Gateway Protocolと呼ぶ)やフォワード動作の制御のための基本コマンドを設定し、それを単一ルータ上で読み込ませ、動作させることにより実行する(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。
ワイ.レクター(Y.Rekhter)、ティー.リー(T.Li)、"RFC1771 ア ボーダゲートウェイプロトコル(A Border Gateway Protocol 4(BGP−4))",[online],1995年3月,インターネット エンジニアリング タスク フォース(Internet Engineering Task Forece), [平成16年4月26日検索]、インターネット<URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc1771.txt> ティー.ベイツ(T.Bates)、アール.チャンドラ(R.Chandra)、"RFC1966 ビージーピールートリフレクション(BGP Route Reflection",[online],1996年6月,インターネット エンジニアリング タスク フォース(Internet Engineering Task Forece), [平成16年4月26日検索]、インターネット<URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc1966.txt>
ベストパスの選択とは送信先IPアドレスごとに1つのフォワード先を決定することであり、ASネットワーク毎の管理ポリシに基づいてBGPの経路情報に設定されている属性情報の値に基づいて生成されるBGPの経路選択規則に従って行われる。
具体的には、 local_pref属性と呼ばれる値の大きな経路が選択されるため、その値を大きくするようにボーダルータの基本設定を記述することにより行う。local_pref属性が設定されていない場合は、ASパス長の短い方を優先するというプロトコルの基本規則により、フォワード先を決定する。
例として、同図のボーダルータ10の基本設定の例を示す。このボーダルータ10は、AS100及びAS200とBGP接続をしている。AS100は自ASネットワークとの間で大きなトラフィック交換のあるAS300及びAS400と接続している。また、 AS200は海外へ帯域の大きな回線を持つISPである。
このような場合、自ASネットワークのポリシとして、「AS300、AS400宛は、AS100経由、その他はAS200経由でトラフィックを送信する。」とした場合、以下のような設定ファイルをルータの基本設定として作成し、ボーダルータ10に入力する。以下は、ルータの設定ファイルの例であり、設定ファイルの例において「!」以下は、コメントを意味する。
!入ってくるBGP経路情報には、名前bgp-as100-inで示されるルールを適用
neighbor xx.xx.xx.y remote-as 100
neighbor xx.xx.xx.y route-map bgp-as100-in in
!AS200とは、IPアドレスxx.xx.xx.zで接続
!入ってくるBGP経路情報には、名前bgp-as200-inで示されるルールを適用
neighbor xx.xx.xx.z remote-as 200
neighbor xx.xx.xx.z route-map bgp-as200-in in
!アクセスリスト、番号で示す
!AS100のみを示すアクセスリスト10番
ip as-path access-list 10 permit ^100_.$
!AS 100を経由し、最終目的AS300を示すアクセスリスト11番
ip as-path access-list 11 permit ^100_.*_300$
!AS100を経由し、最終目的AS400を示すアクセスリスト12番
ip as-path access-list 12 permit ^100_.*_400$
!AS100を経由するその他のASアクセスリスト15番
ip as-path access-list 15 permit ^100_.*$
!AS200のみを示すアクセスリスト20番
ip as-path access-list 20 permit ^200$
!AS200を経由するその他のASアクセスリスト25番
ip as-path access-list 25 permit ^200_.*$
!以下、名前bgp-asl00-inで示されるルール
!AS100から入ってくるBGP経路情報に対して最初に適用される。
!直接接続しているAS100宛は、 local_pref 3000(優先順位1)
route-map bgp-as100-in permit 10
match as-path 10
set local_pref 3000
!AS100から入ってくるBGP経路情報に対して2番目に適用される。
!AS100経由のAS300、 AS400宛は、 local_pref 2000(優先順位2)
route-map bgp-as100-in permit 20
match as-path 11 12
set local_pref 2000
!AS100から入ってくるBGP経路情報に対して3番目に適用される。
!AS100経由のその他の宛先は、 local_pref 500 (優先順位4)
route-map bgp-as100-in permit 30
match as-path 15
set local_pref 500
!以下、名前bgp-as200-inで示されるルール
!AS200から入ってくるBGP経路情報に対して最初に適用される。
!直接接続しているAS200宛は、 local_pref 3000 (優先順位1)
route-map bgp-as200-in permit 10
match as-path 20
set weight 3000
!AS200から入ってくるBGP経路情報に2番目に適用される。
!AS200経由のその他の宛先は、 local_pref 1000 (優先順位3)
route-map bgp-as200-in permit 20
match as-path 25
set weight 1000
iBGPで受信した経路情報は、再度iBGPでは広報しないということがBGPの規則として定められているため、各ボーダルータは、通常他の全てのボーダルータとフルメッシュの形態でiBGPのセッションを張る。
iBGPではlocal_pref属性の値は、そのASネットワーク内部で保存されるため、その値の設定を行う複数のボーダルータの設定において統一した経路制御を行うために、local_prefの一貫性を保つ必要がある。一般的には、基本設定を記述するオペレータが手作業でそれらの一貫性を管理する。
例えば、単一のボーダルータの範囲内ではlocal_pref値は意図通りのポリシだとしても、他のボーダルータでは、より大きなlocal_pref値が設定されているとする。そのとき、大きなlocal_pref値が設定されているルータとiBGP接続をした場合に、そのルータが外部ASネットワークから受信したBGP経路情報が優先されるため、全ての外部宛パケットのフォワード先は、接続先ルータとなってしまい、意図通りの経路制御ができない。そのため、このような場合には、オペレータが両ルータで使うlocal_prefの値を調整して設定を行う必要がある。
上記のように、従来の技術では、ボーダルータの集合、すなわち複数のボーダルータを統一して扱う方式がなく、また同時にその設定である基本コマンド自体が、local_pref等の低レベルの基本的動作をオペレータの管理の下であらかじめ静的に記述しておくことしかできない。そのため、時間の経過を考慮したネットワークの状態の変化を観測してその結果をボーダルータの経路制御にフィードバックさせるような記述ができないという問題がある。
図1は、本実施形態によるルータ制御装置及びルータ制御システム及び他のAS番号が設定されたネットワークとの接続を示す概略ブロック図である。
同図において、実線の矢印はeBGP接続であることを示しており、破線の矢印はiBGP接続であることを示している。
ボーダルータ10aは外部のASネットワークであるAS3とeBGP接続する。ボーダルータ10bもまた外部のASネットワークであるAS1及びAS2とeBGP接続するボーダルータである。ボーダルータ10aとボーダルータ10bは、市販されているBGPを搭載したルータである。
ルータ制御装置20は、BGPの制御を行うBGP制御部21を備えており、外部のASネットワークとBGP接続を行っている自AS内の複数のボーダルータ10a及び10bとiBGP接続する。すなわち、各ボーダルータ10a及び10bは、AS内部でのBGPの経路情報の交換のためにiBGPフルメッシュによる接続を行う代わりに、ルータ制御システム20とiBGP接続を行う。ルータ制御装置20及びボーダルータ10a、10bには、AS番号として4が設定されており、同一のASネットワークに属するルータである。BGPエントリ候補データベース22は、BGP制御部21が経路制御において利用する経路制御情報等を記憶する。
ポリシ制御部23は、BGP制御部21と接続し、BGP制御部21から受信するBGPの経路情報とポリシ記述データベース24に設定されているポリシに従って、新たなベストパスを選択しBGP制御部21に通知して、BGP制御部21は、新たなベストパスの情報をBGPエントリ候補データベース22に反映する。
しかし、本実施形態におけるルータ制御装置20は、ルートリフレクタとしての役割よりむしろ、全てのボーダルータを1つのルータ制御装置20で管理することを目的としている。ルータ制御装置20は、ボーダルータから受信した経路候補に関する情報を取りまとめ、その情報とポリシ記述データベース24に記述された情報に基づきベストパスを決定する。そして、ベストパスを含んだ新たなBGP経路情報を作成し、その情報を他のボーダルータに通知することにより、結果的に他のボーダルータの経路情報の内容を操作し、パケットのフォワード先を変える。
BGPエントリ候補データは、BGP制御部21がボーダルータから受信したBGP経路情報を基に作成されたエントリ情報を記憶している。エントリ情報は、エントリID、宛先IPアドレス、次の転送先であるnext_hop属性、経路の優先度を示すlocal_pref属性の値、ルータに付与されているID及び経路制御のために既存のエントリ情報をコピーして新たにエントリを生成した際の作成元のIDを格納するコピー元エントリIDから構成されている。
(1)最初に、BGP制御部21が各ボーダルータ10a、10bとiBGP接続を行い、ボーダルータ10a、10bから受信した全てのBGPの経路情報に基づいて、BGPエントリ候補データベース22に経路情報のエントリ情報を作成する。
(2)作成されたエントリ情報において、ある1つの宛先IPアドレスに対する経路が複数存在する場合、ポリシ制御部23は、BGP制御部21から受信したエントリ情報とポリシ記述データベース24に設定されたポリシに従い、条件を満たす1つのエントリをベストパスとして選択する。そして、選択したエントリをBGP制御部21に通知する。BGP制御部21は、そのエントリのコピーを生成し、BGPエントリ候補データベース22に設定する。この時、フォワード先であるnext_hopにもコピー元のnext_hop属性をそのまま適用する。ただし、コピー元のルータIDは、ルータ制御装置20のルータIDに変換し、ベストパスであることを示すために最も高い値を持つlocal_pref値を設定する。例えば、図3のエントリID:3の情報がエントリID:1を基に生成された新たなエントリ情報であり、next_hopはエントリIDと同じものが設置絵されているが、local_pref値には500ではなく2000の値を設定している。
(3)新たに生成したエントリを、コピー元情報を送付したボーダルータ10a以外の全てのボーダルータ10bに対して、BGPの経路通知メッセージであるadvertiseメッセージにより広報する。全てのボーダルータ10bは、通常のBGPの経路選択の処理の下で、広報によって受信したエントリをベストパスとして採用する。当該エントリに関する宛先IPアドレスのフォワード先は上記のコピー元と同じnext_hop属性の示すIPアドレスとなる。
例えば、ルータ制御装置20が新たに生成したエントリ情報の元となったエントリ情報がBGPのwithdrawメッセージによって削除された場合、すなわち、通常のBGPの経路広報の動作範囲内でそのエントリ情報が削除された場合を想定する。エントリ情報が削除されるということは、宛先IPアドレスへの経路が存在しなくなったことを意味しており、ルータ制御装置20は、コピー元を送付してきたボーダルータ10aを除く他の全てのボーダルータ10bに対して、経路削除を通知するためにwithdrawメッセージを送信する。
(1)ルータ制御装置20が経路削除を通知するために送信したwithdrawメッセージを受信したボーダルータが、その経路に対する代替パスを有していれば、そのボーダルータはBGPの規則に従って、ルータ制御システム20に対してadvertiseメッセージで代替パスを通知する。
(2)ルータ制御装置20が経路削除を通知するために送信したwithdrawメッセージを受信したボーダルータが、その経路に対する代替パスを有していなければ、そのボーダルータはBGPの規則に従って、ルータ制御装置20に対してwithdrawメッセージを送信する。
(3)ルータ制御装置20が経路削除を通知するために送信したwithdrawメッセージに対して上記のadvertiseもしくはwithdrawメッセージが応答されない場合には、ルータ制御装置20は、当該ボーダルータのBGPのプロセスがダウンしていると判断し、そのボーダルータからの経路は存在しないものとして候補の検出を行う。
このような通常のBGP処理の範囲内で、 エントリ情報の作成及び挿入を動的に行うことで、複数のボーダルータの経路情報の宛先別にIPパケットのフォワード先を動的に操作することが可能となる。また、既存のエントリ情報のnext_hop属性をコピーして生成するため、その経路がフォワード先として存在することを保証することができる。
なお、各ボーダルータでは、経路制御はlocal_pref値のみで行い、特定のルータベンダが用いている規格以外の重み等の属性値を用いた制御は行っていないことが条件となる。これは、 ベンダ独自の重み等の属性値は、local_pref値に優先する場合があるためである。
BGP制御部21によって操作が行われる前(図3の(a:操作前))は、あるIPアドレスa.b.c.0宛のパケットは、#1ベストパスとなっているため、x.x.x.1(ルータID:x)経由で送信される設定となっている。
ここで、BGP制御部21が、a.b.c.0宛の代替経路としてエントリ情報が存在するy.y.y.1(ルータID:y)経由で送信する指示をポリシ制御部22から受信したとする。このとき、代替経路である#2のエントリ情報をコピーし、local_pref値を#1、#2の経路の値より大きな値、例えば2000に設定する。そして、next_hop属性がy.y.y.1(ルータID:y)経由のエントリをルータ制御装置20のルータIDである「z」で自経路情報に挿入する(図3の(b)図)。そして、ルータ制御装置20が、ルータIDが「x」のボーダルータに広報することにより#3がベストパスとなり、パケットのフォワード先をルータIDが「y」のボーダルータ経由に変更することが可能となる。
ピアとはボーダルータが異なるAS番号と直接接続している場合の、異なるAS番号を持つ相手方のネットワークを示しており、ピア毎のベストパス数とは、自ASネットワークから見た異なるASネットワークに向かうベストパスの数である。
同図においてASxはAS番号がxのASネットワークのボーダルータの群を示しており、異なるASネットワークであるyとzにeBGPで接続している。ASxのボーダルータはルータ制御装置20にiBGPで接続している。
同図に示すように、ルータ制御装置20のBGP制御部21は、ボーダルータにおけるBGPピアの情報、ピア毎のベストパス数及び代替経路の情報を内部のBGPエントリ候補データベース22から知ることが可能である。ポリシ制御部23は、ポリシ記述データベース24に記述されている「ピア毎のベストパス数が等しくなるように、現在のベストパスの少ない方のピアを新たにベストパスにして割り振る。」というポリシに従って、ルータ制御装置20のルータIDを持つ新たなベストパスを作成し、BGP制御部21経由でBGPエントリ候補データベース22に設定する。BGP制御部21は、設定された情報に従って、現在ベストパスが多い方のボーダルータに広報する。広報されたエントリ情報は新たなベストパスとなる。そして、ピア毎にベストパス数を平均化することが可能となる。
同図においてASx、ASy、ASz及びルータ制御装置20の関係は、図4と同じなので説明は省略する。
同図に示すように、 BGP制御部21は、BGPピアの情報、ピア毎のベストパス数及び代替経路の情報をBGPエントリ候補データベース22から知ることが可能である。またピア毎のリンクのトラフィック情報は、既存のSNMP(Simple Network Management Protocol)などの規格化されたプロトコルを使えば、情報を容易に得ることができる。ポリシ制御部23は、ポリシ記述データベース24に設定されている「ピアごとにトラフィックが等しくなるようにベストパスを割振る。」というポリシに従って、ピア毎のトラフィック数が一致するように、現在トラフィックの少ない方のピア経由のベストパスをルータ制御装置のルータIDを有する新たなベストパスとして生成する。そして、その時点でトラフィックが多い方のルータに新たなベストパスを含むエントリ情報を広報する。ボーダルータは、広報されたエントリ情報を新たなベストパスとして設定する。そして、ピア毎にトラフィック平均化する。この、トラフィック観測、経路の変更の動作を繰り返すことにより、トラフィックの変動にも追随することが可能となる。
10b ボーダルータ
20 ルータ制御装置
Claims (7)
- 第1の通信装置が接続される複数の第2の通信装置と接続する通信制御装置であって、
複数の宛先IPアドレスの情報と前記宛先IPアドレスに到達するための第1の通信装置のIPアドレスである次段IPアドレスの情報と前記宛先IPアドレスごとに設定された優先度の情報と前記宛先IPアドレスごとに割り当てられたインターネット上で一意に特定できるAS番号とから構成される経路情報群を前記第2の通信装置から受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信した前記経路情報群に含まれる複数の経路情報のうち前記宛先IPアドレスが同一の前記経路情報の中から予め設定されている所定の経路決定規則に基づいて1つの前記経路情報を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記経路情報の前記優先度が前記宛先IPアドレスが同一の前記経路情報の中で最大になるように設定した新たな経路情報群を生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成した前記新たな経路情報群を前記第2の通信装置へ送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする通信制御装置。 - 前記所定の経路決定規則は、
特定の前記第2の通信装置に経路を設定するため前記第1の通信装置が接続している前記次段IPアドレスを指定して決定する規則である
ことを特徴とする請求項1に記載の通信制御装置。 - 前記所定の経路決定規則は、
前記優先度が最大の前記次段IPアドレスによって示される前記第1の通信装置に向かう前記第2の通信装置を経由する経路数が前記第1の通信装置ごとに等しくなるように決定する規則である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の通信制御装置。 - 前記所定の経路決定規則は、
前記第2の通信装置が交換するトラフィック量が前記第1の通信装置ごとに等しくなるように決定する規則である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の通信制御装置。 - インターネット上で一意に特定できるAS番号が設定された複数の第1の通信装置と接続し前記第1の通信装置の前記AS番号と異なる同一のAS番号が設定されている複数の第2の通信装置と、複数の宛先IPアドレスの情報と前記宛先IPアドレスに到達するための次段IPアドレスの情報と前記宛先IPアドレスごとに設定された優先度の情報と前記宛先IPアドレスごとに割り当てられた前記AS番号とから構成される経路情報群を前記第2の通信装置との間で送受信する通信制御装置と、を備えた通信制御システムにおいて、
前記第2の通信装置は、
前記第1の通信装置から受信した前記経路情報群に基づいて内部に記憶している情報を更新して前記通信制御装置に送信し、前記通信制御装置から受信した経路情報群に基づいて内部に記憶している情報を更新して前記経路情報群を前記第1の通信装置に送信し、
前記通信制御装置は、
前記第2の通信装置から前記経路情報群を受信し、受信した前記経路情報群に含まれる複数の経路情報のうち前記宛先IPアドレスが同一の前記経路情報の中から予め設定されている所定の経路決定規則に基づいて1つの前記経路情報を検出し、検出した前記経路情報の前記優先度が前記宛先IPアドレスが同一の前記経路情報の中で最大になるように設定した新たな経路情報群を生成し、前記通信制御部を介して接続している前記第2の通信装置へ前記新たな経路情報群を送信すること
を特徴とする通信制御システム。 - インターネット上で一意に特定できるAS番号が設定された複数の第1の通信装置と接続し前記第1の通信装置の前記AS番号と異なる同一のAS番号が設定されている複数の第2の通信装置と、複数の宛先IPアドレスの情報と前記宛先IPアドレスに到達するための次段IPアドレスの情報と前記宛先IPアドレスごとに設定された優先度の情報と前記宛先IPアドレスごとに割り当てられた前記AS番号とから構成される経路情報群を前記第2の通信装置との間で送受信する通信制御装置と、を備えた通信制御システムの通信制御方法において、
前記第2の通信装置が、前記第1の通信装置から受信した前記経路情報群に基づいて内部に記憶している情報を更新して前記通信制御装置に送信する過程と、
前記通信制御装置が、前記第2の通信装置から前記経路情報群を受信する過程と、
前記通信制御装置が、受信した前記経路情報群に含まれる複数の経路情報のうち前記宛先IPアドレスが同一の前記経路情報の中から予め設定されている所定の経路決定規則に基づいて1つの前記経路情報を検出する過程と、
前記通信制御装置が、検出した前記経路情報の前記優先度が前記宛先IPアドレスが同一の前記経路情報の中で最大になるように設定した新たな経路情報群を生成する過程と、
前記通信制御装置が、前記通信制御部を介して接続している前記第2の通信装置へ前記新たな経路情報群を送信する過程と、
前記第2の通信装置が、前記通信制御装置から受信した経路情報群に基づいて内部に記憶している情報を更新して前記経路情報群を前記第1の通信装置に送信する過程と、
からなることを特徴とする通信制御方法。 - 第1の通信装置が接続される複数の第2の通信装置と接続する通信制御装置のコンピュータを、
複数の宛先IPアドレスの情報と前記宛先IPアドレスに到達するための第1の通信装置のIPアドレスである次段IPアドレスの情報と前記宛先IPアドレスごとに設定された優先度の情報と前記宛先IPアドレスごとに割り当てられたインターネット上で一意に特定できるAS番号とから構成される経路情報群を前記第2の通信装置から受信する受信手段、
前記受信手段によって受信した前記経路情報群に含まれる複数の経路情報のうち前記宛先IPアドレスが同一の前記経路情報の中から予め設定されている所定の経路決定規則に基づいて1つの前記経路情報を検出する検出手段、
前記検出手段によって検出された前記経路情報の前記優先度が前記宛先IPアドレスが同一の前記経路情報の中で最大になるように設定した新たな経路情報を生成する生成手段、
前記生成手段によって生成した前記新たな経路情報を接続している前記第2の通信装置へ送信する送信手段、
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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