JP4333436B2 - 管理サーバ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク上のフローを識別する際の設定方法に関する。

ネットワーク上で品質制御を行う際は、一般的に以下の二つの処理が必要となる。
（１）制御対象となるデータフローに属するデータパケットを特定し、特定されたデータパケットにクラス識別子を付加する。
（２）ネットワークを構成する各ノード（ルータ、スイッチ等）はデータパケットのクラス識別子に基づいて優先制御、帯域保障等のフロー制御を行う。

（１）の処理は通常、データフローの発生源の近くで行われる。上記処理中、制御対象となるデータフローに属するデータパケットを特定する処理をフロー識別処理とよぶ。

また、（１）の処理を行うノードとは異なるノード上でフロー識別を行い、フロー毎のパケット数をカウントすることで、品質制御が適切に行われているかを検証することが可能である。

フロー識別処理では、ある一定の条件を満たすデータパケットを同一のデータフローに属するものとして特定するのであるが、その条件としてはＩＰアドレス、プロトコル種別、ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号等がある値やある範囲内の値であることを判定条件とすることが広く行われている。

一方、近年ではＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やモバイルＩＰ、あるいはＰＰＰｏＥ（ＰＰＰ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））等の、物理的なネットワーク形態とは異なるトポロジーの仮想的なネットワークを物理ネットワーク上に構築する技術が広く用いられるようになっている。こうした仮想ネットワークを構築する場合、データパケットは別のデータパケットの中にカプセル化して送られる。カプセル化の方法は一種類ではなく、ＩＰ−ＩＰ（ＲＦＣ２００３）、ＧＲＥ（ＲＦＣ２７８４）、ＭＰＬＳ（ＲＦＣ３０３２）、ＩＰＳｅｃ（ＲＦＣ２４０１）等多数の方法が標準化され、利用されている。

こうした仮想ネットワーク上で品質制御を行う場合、仮想ネットワーク上で上記（１）（２）の処理を実現する必要がある。フロー識別に関しては、パケットのカプセル化方法が既知であれば、非特許文献１に示すような、パケット上の任意のオフセット位置のデータを参照してフロー識別を行えるフロー識別手段を用い、カプセル化方法に従ってペイロードであるデータパケットを取り出し、取り出したデータパケットにフロー識別条件を適用するようにフロー識別条件式を変更して適用すればフローの識別は可能である。

また、（２）の処理に関しても、特許文献１や特許文献２に示すように、ＶＰＮ間でクラス識別子を変換してフロー制御を可能とする方法、あるいは特許文献３に示すように、要求される品質条件を満たす経路を明示的に設定する方法等が知られている。

特開２０００−３４１３２７号公報 特開２００２−１５２２７７号公報 特開２００２−３１４５８７号公報 V. Jacobson他２名、"tcpdump"、［online］、１９８９年６月、tcpdump.org、［平成１５年４月２４日検索］、インターネット<http://www.tcpdump.org/tcpdump_man.html>

このように、現在でもＶＰＮ等の論理ネットワーク上でネットワークの品質制御を行うことは可能であるが、実際に品質制御を行うようにネットワーク上の各ノードを設定する処理は非常に複雑であり、仮想ネットワークごとのデータのカプセル化方法と言った高度な知識を要するという問題があった。

すなわち、パケットがカプセル化されて送られるネットワーク上ではフローの識別を設定することが困難な点であった。

本発明は、フローを識別するための設定を容易にするため、ネットワーク上でのカプセル化方法を格納したデータベースを備え、ユーザが指示したフロー識別情報を前記データベースの情報を用いて、フロー識別箇所でのカプセル化方法に適合したフロー識別情報に変換し、フロー識別設定を行うことを最も主要な特徴とする。

本発明によるシステムは、ネットワークの各ノードの物理的、および仮想的接続情報を格納したネットワーク構成情報データベースと、ユーザからのフロー識別指示を入力し、各ノードにフロー識別設定コマンドを送る管理サーバを備え、管理サーバはネットワーク構成情報データベースの内容に従って、ユーザからのフロー識別指示を、各ノードごとのフロー識別設定コマンドに変換して各ノードに送る。

具体的には、本発明によるネットワークフロー設定装置は、複数のノードより構成されるネットワークシステムにおいて、ユーザからフロー検出条件及びフロー検出を行う位置を受け取る手段と、受け取ったフロー検出条件から検出を行う位置に応じたフロー検出コマンドを作成する手段と、作成したフロー検出コマンドを該当ノードに設定する手段を備えることを特徴とする。

さらに、本発明によるネットワークフロー設定装置は、上記フロー検出を行う位置の指定が、物理的なノードの指定と、検出すべきフローのカプセル化方法の指定の組合せであることを特徴とする。

さらに、本発明によるネットワークフロー設定装置は、上記フロー検出を行う位置の指定が、物理的なノードの指定と、検出すべきフローの仮想的な網構成の指定の組合せであることを特徴とする。

さらに、本発明によるネットワークフロー設定装置は、ネットワークシステムの仮想的な網構成及びそれら仮想網を構築する際に使用するカプセル化方法を格納する手段を合わせて持ち、上記フロー検出コマンド作成手段が上記格納手段の内容も参照してフロー検出コマンドを作成することを特徴とする。

本発明のフロー設定方法によれば、ユーザがＶＰＮ等といった仮想的なネットワーク構成を意識することなくフロー識別設定が行えるため、ユーザの使い勝手が向上するという利点がある。

本発明の１実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の１実施例のシステム構成図である。

物理ネットワーク１はルータやスイッチといったノードをつなぎ合わせて構成されている。物理ネットワーク内には仮想ネットワークを構成するためのエッジルータＡ１２、エッジルータＢ１３や、ネットワーク上のＱｏＳ（Ｑｕｏｒｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を制御するＱｏＳルータ１４が存在する。物理ネットワーク１にはサーバ１５およびユーザ端末１６が接続され、ユーザ端末１６はサーバ１５と通信を行ってサービスを受ける。サーバ１５とユーザ端末１６間で提供されるサービスには、Ｗｅｂアクセス、映像配信、音声通話等がある。

また、システム上には物理ネットワークおよび仮想ネットワークの管理を行う管理サーバ装置２（以下、管理サーバ２という）があり、物理ネットワーク１、あるいは別途用意された管理用ネットワークを用いて、物理および仮想ネットワークの構成情報を格納しているＤＢサーバ装置上のネットワーク構成情報ＤＢ（ＤａｔａＢａｓｅ）３と接続されている。また、管理サーバ２は物理ネットワーク１、あるいは別途用意された管理用ネットワークを用いて物理ネットワーク１内の各ノードと通信し、ノードの設定やノード情報の収集を行う。また、ネットワーク構成情報ＤＢ３の内容を設定するのは、たとえば、物理ネットワーク１の管理者であって、例えば、拠点にルータ１２〜１４を増設したり、ルータ間の空きポートを結線（新たな物理網を構築）したり、ルータに設定を行って新たな仮想網を設定したり、といった作業を行った場合に、ネットワーク構成情報ＤＢ３を更新する。

図１の中で、エッジルータＡ１２とエッジルータＢ１３の間に仮想ネットワークの一つの種類である仮想専用線が構築され、エッジルータＡ１２とエッジルータＢ１３はあたかも直接接続されているように動作する設定がなされている。仮想専用線を構築する方法は多数存在するが、本実施例ではＩＰ−ＩＰカプセル化方法を用いてエッジルータＡ１２とエッジルータＢ１３間が結ばれている。

このような仮想ネットワーク構成で、サーバ１５からユーザ端末１６に送られるパケットの内容を図１の下方に示す。サーバ１５からエッジルータＢ１３の間、及びエッジルータＡ１２からユーザ端末１６の間に送られるパケットの内容は、通常のＩＰパケット形式であり、宛先ＩＰアドレスがユーザ端末１６のアドレス、送り元ＩＰアドレスがサーバ１５のアドレスとなっている。

しかし、エッジルータＢ１３からエッジルータＡ１２の間に送られるパケットの内容は、宛先ＩＰアドレスがエッジルータＡ１２のアドレス、送り元ＩＰアドレスがエッジルータＢ１３のアドレスであり、ＩＰパケットのペイロード部分に元のＩＰパケットが格納されたものとなる。

ここで、エッジルータＡ１２とエッジルータＢ１３の間に位置するＱｏＳルータ１４に置いて、サーバ１５からユーザ端末１６に送られるパケットの品質制御を行おうとする場合、ＱｏＳルータ１４では宛先ＩＰアドレスがユーザ端末１６のアドレスのパケットではなく、ＩＰパケットのペイロード部分に格納されている、カプセル化されているＩＰヘッダの宛先ＩＰアドレスがユーザ端末１６のアドレスであるパケットを検出して制御する必要がある。

そこで、本実施例では、管理サーバ２がＱｏＳルータ１４にフロー検出コマンドの設定を行う際、ユーザは、カプセル化されていない状態でのフロー識別条件と、そのフロー検出を行うネットワーク情報を入力することとし、管理サーバ２がネットワーク構成情報ＤＢ３の内容を参照して、実際にフロー検出を行う位置でのパケット形式にあわせたフロー検出コマンドを作成して、ＱｏＳルータ１４にフロー検出コマンドの設定を行うことで、ユーザのフロー識別情報の指定を大幅に簡素化している。

以下に詳細に説明する。

管理サーバ２は図２に示すように各ノードとの通信装置２５と、ユーザの操作を受け付ける操作部２４と、操作結果などが表示される表示部２３と、所定の情報やプログラムが記憶される記憶装置２２と、全体を制御する制御装置２１とを含んで構成される処理装置である。記憶装置２２にはフロー識別設定プログラム２６が格納され、制御装置２１がフロー識別設定プログラム２６を実行することにより以下に説明する処理が、処理装置上で実現される。

図３にネットワーク構成情報ＤＢ３の内容を示す。ネットワーク構成情報ＤＢ３はノード情報３１と仮想網情報３２より成る。ノード情報３１は各ノード毎の情報をノード数分格納しており、ノード名称３１１、ノード属性リスト３１２、インターフェースリスト３１３のフィールドを持つ。ノード名称３１１はそのノードの名称を格納し、ノード属性リスト３１２はそのノードの種別、メーカー名、型式といったノード固有の属性を格納する。またインターフェースリスト３１３はそのノードが有するインターフェースの種別、接続先、ネットワークアドレス等のインターフェース毎の情報を、インターフェースの数だけ格納する。ここで、ノードのインターフェースには物理的なインターフェースだけでなく、仮想網を構築するための仮想インターフェースも含む。

仮想網情報３２は物理ネットワーク１内に構築されている仮想ネットワークの情報を格納する。仮想網情報３２は仮想網名称３２１、エッジノードリスト３２２、カプセル化方法３２３の各フィールドを持つ。仮想網名称３２１はその仮想網の名称、エッジノードリスト３２２はその仮想網を構築しているエッジノードのリスト、カプセル化方法３２３にはその仮想網が採用しているカプセル化方法が格納される。

図４はフロー識別設定プログラム２６のフローチャートである。フロー識別設定プログラム２６はまずステップＳ１０１でフロー識別を行うノード及び（仮想）ネットワーク名を入力する。次にステップＳ１０２でフロー識別条件を入力する。フロー識別条件としては、宛先ＩＰアドレス、送り元ＩＰアドレス、プロトコル種別、ＴＣＰ／ＵＤＰ宛先ポート番号、ＴＣＰ／ＵＤＰ送り元ポート番号等があるが、これらに限定されるものではない。

次にステップＳ１０３でネットワーク構成情報ＤＢ３を参照し、指定されたネットワークの情報を取得する。そしてステップＳ１０４で、ネットワークが仮想ネットワークか物理ネットワークかを判定し、仮想ネットワークであればステップＳ１０５、物理ネットワークであればステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では指定されたノードの種別に合わせたフロー識別コマンド、ステップＳ１０５では、指定されたノードの種別とカプセル化形式に合わせたフロー識別コマンドを生成し、いずれの場合もステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では生成したフロー識別コマンドを指定されたノードに設定し、処理を終了する。

図５にステップＳ１０６で生成されるフロー識別コマンドの例、図６にステップＳ１０５で生成されるフロー識別コマンドの例を示す。

図５では、まずステップＳ２０１でパケット種別がＩＰパケットであるかを判定し、ＮＯの場合はステップＳ２０５に進んで判定失敗とする。ＹＥＳの場合はＳ２０２に進み、ＩＰヘッダの先頭位置を求める。

続いてステップＳ２０３でＩＰヘッダ中の宛先アドレスが指定されたアドレスと一致しているかを判定し、一致していればステップＳ２０４へ進んで判定成功とし、一致していない場合はステップＳ２０５に進んで判定失敗として処理を終了する。

図６はカプセル化されている場合のフロー識別コマンドの例である。ここではカプセル化方法としてＩＰ−ＩＰ方法を用いた場合の例を示す。ステップＳ３０３〜Ｓ３０５が新たに加わった処理であり、その他の処理内容は図５の例と同一である。

まずステップＳ３０１でパケット種別がＩＰパケットであるかを判定し、ＮＯの場合はステップＳ３０８に進んで判定失敗とする。ＹＥＳの場合はＳ３０２に進み、ＩＰヘッダの先頭位置を求める。

次にステップＳ３０３でＩＰヘッダ中のプロトコル種別の値がＩＰ−ＩＰプロトコルであるかを判定し、ＮＯの場合はステップＳ３０８へと進んで判定失敗とする。

ＹＥＳの場合はステップＳ３０４へ進んでＩＰヘッダの長さを求め、次にステップＳ３０５で、ＩＰヘッダの先頭位置をＩＰヘッダの長さ分だけ進め、ＩＰペイロードの先頭位置を新たにＩＰヘッダの先頭位置とする。

続いてステップＳ３０６でＩＰヘッダ中の宛先アドレスが指定されたアドレスと一致しているかを判定し、一致していればステップＳ３０７へ進んで判定成功とし、一致していない場合はステップＳ３０８に進んで判定失敗として処理を終了する。

このように各装置が動作することでユーザは仮想ネットワークの詳細を意識せずにフロー識別設定が行えるようになり、ユーザの使い勝手が向上する。

本発明の一実施例のシステム構成図である。 管理サーバの構成を示すブロック図である。 ネットワーク構成情報ＤＢの内容を示す図である。 フロー識別設定プログラムのフローチャートである。 フロー識別コマンドの一例のフローチャートである。 フロー識別コマンドの別の一例のフローチャートである。

符号の説明

１：物理ネットワーク、２：管理サーバ、３：ネットワーク構成情報ＤＢ、１２：エッジルータＡ、１３：エッジルータＢ、１４：ＱｏＳルータ、１５：サーバ、１６：ユーザ端末、２６：フロー識別設定プログラム。

Claims (2)

1. フロー制御手段を備えるノードを含む物理ネットワークにより構成されるネットワークシステムであって，前記物理ネットワークには，サーバと，前記物理ネットワーク上に構築される仮想ネットワークを介して，前記サーバからサービスを受けるユーザ端末と，が接続される前記ネットワークシステムの管理を行う管理サーバ装置において，
   前記管理サーバ装置は，
   前記物理ネットワークおよび前記仮想ネットワークの構成情報を格納するネットワーク構成情報ＤＢと，
   フロー制御対象となる仮想ネットワークと，前記仮想ネットワークにおいてフロー制御を行うフロー制御手段を備えるノードと，を特定する情報を入力として受け取る手段と，
   制御対象となる仮想ネットワーク上のフローの，カプセル化されていない状態でのフロー識別条件を入力として受け取る手段と，
   前記ネットワーク構成情報ＤＢと，前記受け取ったフロー識別条件と，に基づき，前記仮想ネットワークにおいて送られるパケットのペイロードにカプセル化により格納された，前記制御対象となるフローのパケットのＩＰヘッダの特定と，特定したＩＰヘッダの情報に基づくフロー識別と，を行うフロー識別コマンドを作成する手段と，
   前記受け取った情報により特定される，前記フロー制御手段を備えるノードに，作成した前記フロー検出コマンドを設定する手段と，を備える
   ことを特徴とする管理サーバ装置。
   
   
2. 請求項１に記載の管理サーバ装置において，
   前記ネットワーク構成情報ＤＢは，前記仮想ネットワークの構成情報として，前記制御対象となるフローのカプセル化方法を含み，
   前記フロー識別コマンドを作成する手段は，前記制御対象となるフローのカプセル化方法を参照し，前記制御対象となるフローのパケットのＩＰヘッダを特定する
   ことを特徴とする管理サーバ装置。

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