JP4455285B2 - 経路解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク上の経路についての経路情報を解析する経路解析装置に関し、特に、経路変動の解析手法の改善を図った経路解析装置に関する。

ＢＧＰ（Ｂｏｒｄｅｒ Ｇａｔｅｗａｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）通信機能を持つルータは、ＲＩＢ（Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ）と呼ばれるＢＧＰ経路表（以下経路表と称する）を内部で管理しており、現在の経路表を確認するための監視用機能を具備している。経路表はＢＧＰ経路（以下、経路と称する）のリストによって構成される。経路には、宛先アドレスの集合を示すプレフィクス（ＩＰアドレスとサブネットマスクのビット数との組）と、そのプレフィクスに到達するための隣接ルータのアドレスや優先順位等を示すパラメータとが含まれる。ある宛先アドレスが経路表に含まれている場合、その経路表によって、該当ルータからその宛先アドレスへの経路が存在し、パケットが到達可能であることが示される。

ネットワークは、一般的に、共通のポリシーや同じ管理下で運用されているルータ等の集合であるＡＳ（Autonomous System）によって構成されている。各ＡＳは内部で経路表を管理し、ＢＧＰ通信を用いて他のＡＳとＢＧＰ経路更新メッセージ（ＵＰＤＡＴＥメッセージ、以下ＵＰＤＡＴＥと称する）を定期的に交換し、経路表を更新している。

従来、ネットワーク上に経路障害が発生した場合には、以下のようにしてその発生箇所の解析が行われていた。すなわち、複数のＡＳ上にプローブ装置を設置し、その装置によって経路情報を観測し、各プローブ装置が得た経路情報の差分を取ることにより、経路障害の発生箇所の解析が行われていた（例えば非特許文献１参照）。また、同一プレフィクスに対する連続的なＵＰＤＡＴＥを、時間差の閾値を用いてグループ化し、経路障害の発生箇所を解析する手法もある（例えば非特許文献２参照）。
明石修、他４名，「マルチエージェントを用いた自律組織間診断システム：ＥＮＣＯＲＥ」，情報処理学会論文誌，社団法人情報処理学会，Ｊｕｎｅ１９９９，Ｖｏｌ．４０，ｐ．２６５９−２６６８ D.Chang，R.Govindan，J.Heidemann，「The Temporal and Topological Characteristics of BGP Path Changes」，Proc.ICNP'03，２００３

非特許文献１に記載された障害箇所の解析手法においては、複数地点にプローブ装置を設置していた。他のＩＳＰ（Internet Service Provider）が管理するＡＳ上にプローブ装置を導入するには、そのＩＳＰの協力が必要となる。また、ネットワーク上の全てのＡＳ（約１７，０００存在）上にプローブ装置を設置するのは困難であり、経路障害の解析範囲が数箇所のＩＳＰ内およびＩＳＰ間に限られる。

また、非特許文献２に記載された障害箇所の解析手法においては、同一プレフィクスに対してのグループ化は行われているものの、異なるプレフィクス間での関連付けは行われていない。一般的に、ある箇所で経路障害が発生すると、多数のプレフィクスに対して同時に経路変動が発生する。また、外部のＡＳで発生した経路変動を自ＡＳで観測する場合には、１つのプレフィクスについて見ると、複数の経路情報の変化が異なる経路を通って伝わってくるため、連鎖的な経路情報の変化が観測される。したがって、このような連鎖的な変化が、多数のプレフィクスに対して発生することになる。

非特許文献２に記載された手法によれば、１つのプレフィクスについての連鎖的な経路情報の変化を解析することはできるが、異なるプレフィクス間での関連付けがなされていないことから、どのプレフィクスの経路変動が同一障害に関連しているのかが判断できないという問題がある。このため、複数の経路変動の中から、運用者が注目する経路変動のみを抽出して解析することができない。また、非特許文献２に記載された手法においても、非特許文献１に記載された手法と同様に、複数の観測点で経路情報を観測することができることを前提としているため、非特許文献１に記載された手法と同様の問題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、特定の経路変動のみを解析することができる経路解析装置を提供することを第１の目的とする。また、広範囲における経路障害の発生箇所を特定することができる経路解析装置を提供することを第２の目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、宛先の情報および該宛先に到達するまでの経路の変化の情報を示す経路情報に基づいて、ネットワーク上の経路状態を解析する経路解析装置において、同一宛先に対する前記経路情報を、該経路情報に関連付けられている時刻に基づいてグループ化することにより、第１のグループを生成すると共に、全宛先についての前記第１のグループを、該第１のグループに関連付けられている時刻に基づいてグループ化することにより、第２のグループを生成する第１の解析手段と、前記第１の解析手段によって生成された前記第２のグループごとに、該第２のグループに含まれる前記経路情報を用いて前記ネットワーク上の経路変動を解析する第２の解析手段とを具備することを特徴とする経路解析装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の経路解析装置において、前前記第２の解析手段は、前記第２のグループのうち、解析対象のグループ中の各前記第1のグループに含まれる時間的に最初の前記経路情報によって示される経路の第１の共通部分を抽出すると共に、前記解析対象のグループよりも時間的に１つ前の前記第２グループ中の各前記第１グループに含まれる時間的に最後の前記経路情報によって示される経路の第２の共通部分を抽出し、前記第１の共通部分が存在せず、かつ前記第２の共通部分が存在した場合に、前記第２の共通部分において経路障害が発生したと判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の経路解析装置において、前記第２の解析手段は、前記第２のグループのうち、解析対象のグループ中の各前記第1のグループに含まれる時間的に最初の前記経路情報によって示される経路の第１の共通部分を抽出すると共に、前記解析対象のグループよりも時間的に１つ前の前記第２グループ中の各前記第１グループに含まれる時間的に最後の前記経路情報によって示される経路の第２の共通部分を抽出し、前記第１の共通部分が存在し、かつ前記第２の共通部分が存在しない場合に、前記第２の共通部分において経路障害からの復旧が発生したと判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の経路解析装置において、前記経路情報は、ネットワーク上の複数のＡＳどうしの接続関係を示す情報を含み、前記第２の共通部分は、複数のＡＳの接続関係を示しており、前記第２の解析手段はさらに、前記第２の共通部分に含まれる隣り合う２つのＡＳ間の接続、および前記第２の共通部分に含まれる各ＡＳを障害箇所の候補として特定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の経路解析装置において、前記経路情報は、ネットワーク上の複数のＡＳどうしの接続関係を示す情報と、該接続関係に関連付けられた宛先の情報とを含んでおり、ネットワーク上の宛先と、該宛先までの経路上のＡＳどうしの接続関係とが関連付けられた経路表を予め記憶する記憶手段と、前記第２の共通部分に含まれる隣り合う２つのＡＳ（Ａ_ｋおよびＡ_ｋ＋１）間の接続Ａ_ｋ−Ａ_ｋ＋１（ｋは１以上であって、ｋ＋１の最大値は前記第２の共通部分に含まれるＡＳの数である）と同一の接続についての前記経路表に含まれる宛先の数Ｎ（Ｐ_ｋ）と、前記第２の共通部分の算出に用いられたグループの前記経路情報に含まれる宛先の数Ｎ（Ｍ）とを各ｋについて比較し、Ｎ（Ｐ_ｋ）＝Ｎ（Ｍ）となるｋが１つだけ存在する場合に、前記２つのＡＳ間の接続を経路障害箇所として特定する第３の解析手段とをさらに具備することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の経路解析装置において、前記経路情報は、ネットワーク上の複数のＡＳどうしの接続関係を示す情報と、該接続関係に関連付けられた宛先の情報とを含んでおり、ネットワーク上の宛先と、該宛先までの経路上のＡＳどうしの接続関係とが関連付けられた経路表を予め記憶する記憶手段と、前記第２の解析手段は、前記第２の共通部分に含まれる隣り合う２つのＡＳ（Ａ_ｋおよびＡ_ｋ＋１）間の接続Ａ_ｋ−Ａ_ｋ＋１（ｋは１以上であって、ｋ＋１の最大値は前記第２の共通部分に含まれるＡＳの数である）と同一の接続についての前記経路表に含まれる宛先の数Ｎ（Ｐ_ｋ）と、前記第２の共通部分の算出に用いられたグループの前記経路情報に含まれる宛先の数Ｎ（Ｍ）とを各ｋについて比較し、Ｎ（Ｐ_ｋ）＞Ｎ（Ｍ）＞Ｎ（Ｐ_ｋ＋１）である場合に、前記Ａ_ｋを経路障害箇所として特定する第３の解析手段とをさらに具備することを特徴とする。

本発明によれば、特定の経路変動のみを解析することができるという効果が得られる。また、広範囲における経路障害の発生箇所を特定することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による経路障害箇所特定装置（経路解析装置）の構成を示すブロック図である。この経路障害箇所特定装置は、管理対象のＡＳ内に設置され、ネットワーク上の経路状態、特に、経路変動の一種である経路障害の発生および経路障害からの復旧（経路復旧）に係る経路状態を解析する。以下、図中の各構成について説明する。経路情報収集部２０は、ネットワークを介して図示せぬルータからＵＰＤＡＴＥを受信する。また、経路情報収集部２０は、記憶部２５に格納されている経路表を、入力部２２を介して取得し、受信したＵＰＤＡＴＥに基づいてその経路表を更新する。経路情報収集部２０は、受信したＵＰＤＡＴＥ、および更新した経路表を蓄積部２１へ出力する。経路表の更新は、ＵＰＤＡＴＥが受信されるごとに行われる。また、経路情報収集部２０は経路障害箇所の特定時にＵＰＤＡＴＥファイル１００等の情報を経路障害箇所解析部２１へ出力する。蓄積部２１は、ＵＰＤＡＴＥおよび経路表をそれぞれＵＰＤＡＴＥファイル１００および経路表１０１として記憶部２５に格納する。

ＵＰＤＡＴＥファイル１００は、経路情報収集部２０がＵＰＤＡＴＥを受信した時刻を示す受信時刻、ＩＰアドレスとサブネットマスクとの組で構成されるプレフィクス（Ａ．Ｂ．Ｃ．Ｄ／Ｘの形式）、メッセージの種別（後述する経路更新を示すａｎｎｏｕｎｃｅ、または経路取り消しを示すｗｉｔｈｄｒａｗ）、およびそのプレフィクスへの到達経路を表すＡＳ番号の列であるＡＳパス（メッセージ種別がｗｉｔｈｄｒａｗの場合は存在しない）のリストによって構成される。経路情報収集部２０によって受信されたＵＰＤＡＴＥには、上記の受信時刻、プレフィクス、およびＡＳパスが含まれている。したがって、ＵＰＤＡＴＥファイル１００は、経路情報収集部２０によって受信されたＵＰＤＡＴＥが受信時刻の順に並べられたＵＰＤＡＴＥの一覧を表す。経路表１０１は、プレフィクス、そのプレフィクスへの到達経路を表すＡＳパス、およびその経路が使用可能になった時刻を表す経路更新時刻のリストによって構成される。すなわち、経路表１０１は、その生成時刻における全プレフィクスへの到達経路を表す。

入力部２２は、記憶部２５から必要なＵＰＤＡＴＥファイル１００および経路表１０１を読み出して経路情報収集部２０へ出力する。経路障害箇所解析部２３は、ＵＰＤＡＴＥファイル１００に記録されたＵＰＤＡＴＥを解析し、経路障害または経路復旧が発生した箇所を特定する。この経路障害箇所解析部２３は、後述するＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ３の各処理に対応したＳｔｅｐ１処理部２３ａ、Ｓｔｅｐ２処理部２３ｂ、およびＳｔｅｐ３処理部２３ｃを備えている。

詳細は後述するが、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａは、ＵＰＤＡＴＥファイル１００に含まれるＵＰＤＡＴＥのうち、同一のプレフィクスに関連付けられた各ＵＰＤＡＴＥを、時間に関する第１の閾値を用いてグループ化し、このグループ化を各プレフィクスについて行う。また、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａは、全グループを、時間に関する第２の閾値を用いて再びグループ化する。

Ｓｔｅｐ２処理部２３ｂは、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａによって生成されたグループに含まれる情報に基づいて、経路障害の発生の有無または経路復旧の発生の有無を判定すると共に、経路障害または経路復旧が発生したと判定した場合に、経路障害または経路復旧が発生した箇所の候補を特定する。詳細は後述するが、Ｓｔｅｐ２処理部２３ｂは、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａによって生成されたグループのうち、解析対象のグループに含まれる複数のＵＰＤＡＴＥによって示されるＡＳパスの共通部分の有無を判定し、共通部分が存在した場合には、その共通部分を抽出する。また、Ｓｔｅｐ２処理部２３ｂは、解析対象のグループに関連付けられた時刻の順に全グループを並べた場合に、解析対象のグループよりも１つ前のグループに含まれるＵＰＤＡＴＥによって示されるＡＳパスの共通部分の有無を判定し、共通部分が存在した場合には、その共通部分を抽出する。Ｓｔｅｐ２処理部２３ｂは、２つの共通部分の存在の有無に応じて、ネットワーク上に経路障害が発生したのか、経路障害から復旧したのか、あるいはそれ以外なのかを判定すると共に、経路障害あるいは経路復旧が発生した箇所の候補を示す情報を生成する。

Ｓｔｅｐ３処理部２３ｃは、Ｓｔｅｐ２処理部２３ｂによって経路障害あるいは経路復旧が発生したと判定された場合に、経路障害あるいは経路復旧が発生した箇所の候補の中から、実際に経路障害あるいは経路復旧が発生した箇所を特定する。上記の各処理部は、経路障害箇所解析部２３が内部に備えるＲＡＭ等のメモリを作業領域として各処理を行う。各処理が終了した場合、経路障害箇所解析部２３は、解析結果を示す情報を経路障害解析結果出力部２４へ出力する。経路障害解析結果出力部２４は解析結果を経路障害解析結果ファイル１０２として記憶部２５に格納する。記憶部２５は、ＵＰＤＡＴＥファイル１００、経路表１０１および経路障害解析結果ファイル１０２の他、各種の情報を記憶する。

本実施形態による経路障害箇所特定装置は、例えば汎用的なパーソナルコンピュータ等によって実現可能である。この経路障害箇所特定装置は、図１に図示した構成以外にも、ＣＰＵ（中央処理装置）およびチップセット等からなる制御部や、マウスおよびキーボード等からなる操作部、情報を表示するディスプレイ等からなる表示部、ＴＣＰ／ＩＰ通信に対応したインターフェース部等の各構成を備えているものとする。

次に、本実施形態におけるネットワークの構成と、経路障害時における情報の伝搬について説明する。図２は、本実施形態におけるネットワークの概略構成を示している。図においては、ＡＳ１〜ＡＳ１３が図示されている。ＡＳ１は注目対象のＡＳであり、自ＡＳとする。ＡＳ１は上記の経路障害箇所特定装置およびルータを内部に備えているものとする。ＡＳ１〜ＡＳ１３は、それぞれのＩＳＰによって管理されている。本実施形態の例においては、ＡＳ３とＡＳ４との間で、接続リンクの切断が原因である経路障害が発生したものとする。

経路変更あるいは経路取り消しは、ＵＰＤＡＴＥの送受信に基づいて行われる。経路変更を他のＡＳに広報するためのＵＰＤＡＴＥ（以下、ａｎｎｏｕｎｃｅメッセージと称する）には、種別（ａｎｎｏｕｎｃｅ）を示す情報と、変更後のプレフィクスおよびそのプレフィクスに到達するためのＡＳパスの情報とが格納されている。また、経路取り消しをＡＳに通知するためのＵＰＤＡＴＥ（以下、ｗｉｔｈｄｒａｗメッセージと称する）には、種別（ｗｉｔｈｄｒａｗ）を示す情報と、取り消されたプレフィクスの情報とが格納されている。

経路障害の発生時には、ＡＳ４がＡＳ３に広報した経路（宛先アドレスの集合を示すプレフィクスと、そのプレフィクスに到達するためのＡＳパス）が削除される。経路障害を検出したＡＳ３は、経路取り消しを示すｗｉｔｈｄｒａｗメッセージ（プレフィクスｐ４〜ｐ６の取り消しを示す）を送出し、そのメッセージを受信したＡＳ２は、各プレフィクスの代替経路（ＡＳパスが異なる経路）を示すａｎｎｏｕｎｃｅメッセージをＡＳ１へ送出する。本代替経路の決定は、プレフィクス単位で行われ、そのプレフィクスの代替経路が存在しない場合には、ａｎｎｏｕｎｃｅメッセージの代わりにｗｉｔｈｄｒａｗメッセージが送出される。

したがって、ＡＳ１は、ＡＳ３−ＡＳ４間の１回の経路障害において、複数のプレフィクスにおける経路変更（ａｎｎｏｕｎｃｅ）あるいは経路取り消し（ｗｉｔｈｄｒａｗ）を受信する。本経路障害では、ＡＳ４がＡＳ３に広報したプレフィクスにのみ障害が発生するため、これらのプレフィクスにおける経路障害発生前のＡＳパスは、ＡＳ３−ＡＳ４を共通部分として含むと考えられる。一方、経路障害発生後のＡＳパスは、必ずしも共通部分を含むとは限らない。例えば、ＡＳ４およびＡＳ５が生成したプレフィクスについては、ＡＳ９およびＡＳ８を経由する経路が代替経路となり得るし、ＡＳ６が生成したプレフィクスについては、ＡＳ１３、ＡＳ１２、ＡＳ１１、およびＡＳ１０を経由する経路が代替経路となり得る。

図３は、図２と同一のネットワークにおいて、接続リンクの切断による経路障害から復旧した場合の例を示している。経路障害からの復旧後、ＡＳ３はＡＳ２へａｎｎｏｕｎｃｅメッセージを送出し、経路変更を広報する。このメッセージを受信したＡＳ２はＡＳ１へａｎｎｏｕｎｃｅメッセージを送出し、経路変更を広報する。

ＡＳ１に設置された経路障害箇所特定装置は、ＡＳ１内の経路情報を中継するルータから、経路情報の変化を示す情報（ＢＧＰ経路更新メッセージ、すなわちａｎｎｏｕｎｃｅメッセージおよびｗｉｔｈｄｒａｗメッセージ）を受信する。しかし、ＡＳ１においては、経路情報の表面的な変化からは経路障害および経路復旧のいずれかが発生したのか判断することができない。そこで、複数のプレフィクスに対して短時間で発生した経路情報の変化を検出し、その変化の発生前後におけるＡＳパスの共通部分を見つけることにより、経路障害・復旧のどちらが発生したのかを判断し、障害箇所の特定を行う。

しかし、経路障害は、ＡＳ間の接続リンクの切断だけではなく、ＡＳ内の接続リンクの切断や、ルータの機器故障、経路制御情報の設定誤り等、ＡＳ内での障害によっても発生し得る。さらに、上述したＡＳパスの共通部分が必ずしも２つのＡＳとは限らず、３つ以上のＡＳが共通部分となる可能性もある。一方、ＡＳ間で広報されるプレフィクス数は、一般に、自ＡＳからの距離が近いほど大きいという特徴を有する。そこで、共通部分を経路障害箇所の候補とし、２つのＡＳ間の接続（以下、ＡＳリンクと称する）ごとに、経路障害により変動したプレフィクス数と、ＡＳ間で広報され、自ＡＳにおいてベストパスとして選択されたプレフィクス数とを比較することにより、経路障害箇所の候補の中から、経路障害箇所を絞り込む。

１回の経路障害に関して、同一プレフィクスにおいて、複数の経路情報の変化が観測され得る。例えば、図４に示されるように、自ＡＳであるＡＳ１からプレフィクスＰに到達する経路が３種類（経路Ａ〜経路Ｃ）存在する場合を想定し、ＡＳ２にとって、それらの優先順位が経路Ａ＞経路Ｂ＞経路Ｃであるものとする。経路障害の発生前は、経路Ａが選択されている。経路障害時に、経路Ａの取り消しを示すメッセージが最初にＡＳ２に到達した場合、ＡＳ２は経路Ｂと経路Ｃのうち、優先順位が高い経路ＢをＡＳ１に広報する。

このように、自ＡＳと経路障害箇所との間のネットワーク構成に応じて、１つの経路障害により、自ＡＳにおいて複数の経路情報の変化が観測され得る。経路情報の広報を行うＢＧＰプロトコル手順では、同一プレフィクスに対する経路情報の変化の通知を一定時間（例えば３０秒）空けることが望まれるという規定が存在するため、ＡＳ２は経路ＢをＡＳ１に広報してから経路Ｃを広報するまで一定時間待機する。この手順により、１つの経路障害に関する情報の伝搬が終了するまでに数分かかる場合もある。

次に、経路障害箇所を特定する具体的手法について説明する。手順はＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ３の３段階で順番に行われる。経路障害の特定時には、例えば運用者によって操作部を介して解析の開始指示が入力され、操作部は、運用者による指示を示す信号を制御部へ出力する。制御部は、この信号に基づいて、経路障害箇所特定装置の各部を制御する。入力部２２は、記憶部２５からＵＰＤＡＴＥファイル１００を読み出して経路情報収集部２０へ出力する。経路情報収集部２０はＵＰＤＡＴＥファイル１００を経路障害箇所解析部２３へ出力する。経路障害箇所解析部２３のＳｔｅｐ１処理部２３ａは、以下のＳｔｅｐ１の処理を行う。

（Ｓｔｅｐ１）ＢＧＰ経路更新メッセージ（ＵＰＤＡＴＥ）のグループ化
Ｓｔｅｐ１は、同一プレフィクスのＵＰＤＡＴＥをグループ化するＳｔｅｐ１ａと、異なるプレフィクス間のＵＰＤＡＴＥを関連付けてグループ化するＳｔｅｐ１ｂとに分かれ、Ｓｔｅｐ１ａ、Ｓｔｅｐ１ｂの順序で行われる。以下、図５を用いてＳｔｅｐ１におけるＳｔｅｐ１処理部２３ａの動作について説明する。

Ｓｔｅｐ１ａにおいてＳｔｅｐ１処理部２３ａは、ＵＰＤＡＴＥファイル１００に含まれるＵＰＤＡＴＥのプレフィクスおよび受信時刻を参照し、同一プレフィクスについての時間的に連続した２つのＵＰＤＡＴＥの受信時刻の差と所定のＵＰＤＡＴＥ間閾値とを比較する。受信時刻の差がＵＰＤＡＴＥ間閾値よりも小さい場合には、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａはこれらのＵＰＤＡＴＥを同一グループに属するものとみなし、受信時刻の差がＵＰＤＡＴＥ間閾値よりも大きい場合には別グループに属するものとみなす。Ｓｔｅｐ１処理部２３ａは、同一グループに属するとみなした複数のＵＰＤＡＴＥに対して、グループを示す識別情報を付与し、メモリに保持する。ＵＰＤＡＴＥ間閾値は可変であるが、２分とするのが効果的である。

図５（ａ）は、上記の処理によるグループ化の様子を示している。プレフィクスｐおよびｐ’の各プレフィクスについて、連続するＵＰＤＡＴＥの受信時刻の差がＵＰＤＡＴＥ間閾値よりも小さいＵＰＤＡＴＥが同一のグループとなっている。Ｓｔｅｐ１ａにおいてグループ化されたＵＰＤＡＴＥを単一プレフィクスＵＰＤＡＴＥ列（ＳＰＵＢ：Single-Prefix Update Burst）と呼ぶ。

続いて、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａは１つのＳＰＵＢごとに発生時刻、初期ＡＳパス、および新ＡＳパスを収集し、それらの情報とプレフィクスを識別する情報とを関連付けた情報を生成する。発生時刻は、ＳＰＵＢの時間的に最初のＵＰＤＡＴＥの受信時刻である。初期ＡＳパスは、時間的に１つ前のＳＰＵＢの最後のＵＰＤＡＴＥに含まれるＡＳパスである。新ＡＳパスは、ＳＰＵＢの最初のＵＰＤＡＴＥに含まれるＡＳパスである。このとき、同一ＡＳの連続したプリペンドや、６４５００以上の数値を持つプライベートＡＳはＡＳパスから取り除く。例えば、ＵＰＤＡＴＥ上のＡＳパス１０ ２０ ２０ ２０ ３０ ６５０００は、１０ ２０ ３０として扱われる。Ｓｔｅｐ１処理部２３ａは、生成した情報を内部のメモリに保持する。Ｓｔｅｐ１ａにおけるグループ化によって、プレフィクスごとに、同一の経路変動の要因によって発生したＵＰＤＡＴＥが同一のグループとなる。

Ｓｔｅｐ１ｂにおいてＳｔｅｐ１処理部２３ａは、発生時刻が時間的に連続した２つのＳＰＵＢどうしの発生時刻の差と所定のイベント間閾値とを比較する。発生時刻の差がイベント間閾値よりも小さい場合には、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａはこれらのＳＰＵＢを同一グループに属するものとみなし、発生時刻の差がイベント間閾値よりも大きい場合には別グループに属するものとみなす。Ｓｔｅｐ１処理部２３ａは、同一グループに属するとみなした複数のＳＰＵＢに対して、グループを示す識別情報を付与し、メモリに保持する。イベント間閾値は可変であるが、１秒とするのが効果的である。

図５（ｂ）は、上記の処理によるグループ化の様子を示している。プレフィクスｐ_１〜ｐ_５のそれぞれについてのＳＰＵＢが同一のグループとなり、プレフィクスｐ_３、ｐ_６、およびｐ_７のぞれぞれについてのＳＰＵＢが同一のグループとなっている。Ｓｔｅｐ１ｂにおいてグループ化されたＳＰＵＢを複数プレフィクスＵＰＤＡＴＥ列（ＭＰＵＢ：Multi-Prefix Update Burst）と呼ぶ。ＭＰＵＢには、複数のプレフィクスと、プレフィクスごとのＡＳパスとが含まれている。

続いて、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａは１つのＭＰＵＢごとに、発生時刻、初期ＡＳパスとプレフィクス数のペアのリスト、および新ＡＳパスとプレフィクス数のペアのリストを収集し、それらの情報とＭＰＵＢを識別する情報とを関連付けた情報を生成する。発生時刻は、ＭＰＵＢを構成する各ＳＰＵＢの発生時刻のうち最も古いものである。初期ＡＳパスとプレフィクス数のペアは、ＭＰＵＢを構成する各ＳＰＵＢの初期ＡＳパスを参照し、異なる初期ＡＳパスごとに、そのＡＳパスに関連付けられたプレフィクス数を算出し、そのプレフィクス数とＡＳパスとを関連付けたものである。

新ＡＳパスとプレフィクス数のペアは、ＭＰＵＢを構成する各ＳＰＵＢの新ＡＳパスを参照し、異なる新ＡＳパスごとに、そのＡＳパスに関連付けられたプレフィクス数を算出し、そのプレフィクス数とＡＳパスとを関連付けたものである。Ｓｔｅｐ１処理部２３ａは、上述した処理によって生成した情報を内部のメモリに保持する。Ｓｔｅｐ１ｂにおけるグループ化によって、同一の経路変動の要因によって発生したプレフィクスの変動が、異なるプレフィクス間で関連付けられ、同一の変動要因に基づくＳＰＵＢが同一のグループとなる。なお、上記のグループ化の対象としてはａｎｎｏｕｎｃｅメッセージおよびｗｉｔｈｄｒａｗメッセージの両方が対象となり得るが、ｗｉｔｈｄｒａｗメッセージにはＡＳパスの情報がないので、ＡＳパスに関しては空の情報であるとして取り扱う。

（Ｓｔｅｐ２）経路障害箇所の候補の導出
Ｓｔｅｐ２においてＳｔｅｐ２処理部２３ｂは、Ｓｔｅｐ１処理部２３ａによって処理された結果に基づいて、ＭＰＵＢごとに経路障害または経路復旧の有無の判定ならびに経路障害箇所または経路復旧箇所の候補の導出を行う。１つのＭＰＵＢの初期ＡＳパスがａ_０（ｍ）（ただし、１≦ｍ≦ｎ_ｍ）、新ＡＳパスがａ_ｎ（ｌ）（ただし、１≦ｌ≦ｎ_ｌ）、初期ＡＳパスおよび新ＡＳパスの共通部分がそれぞれＣ｛ａ_０（ｍ）｝およびＣ｛ａ_ｎ（ｌ）｝で与えられる場合、経路障害ありと判定される条件は（１）式で与えられる。また、経路復旧と判定される条件は（２）式で与えられる。
ａ_ｃ＝Ｃ｛ａ_０（ｍ）｝ ａｎｄ Ｃ｛ａ_ｎ（ｌ）｝＝φ ・・・（１）
ａ_ｃ＝Ｃ｛ａ_ｎ（ｌ）｝ ａｎｄ Ｃ｛ａ_０（ｍ）｝＝φ ・・・（２）

ただし、ａ_ｃは経路障害候補となるＡＳパスの共通部分を表す。（１）式は、初期ＡＳパスが共通部分ａ_ｃを持ち、かつ新ＡＳパスが共通部分を持たないことを表している。初期ＡＳパスにおいて存在していた共通部分が、新ＡＳパスにおいて存在しなくなったことから、この共通部分を経路障害候補とすることができる。（１）式を満たした場合、Ｓｔｅｐ２処理部２３ｂは、共通部分ａ_ｃにおいて経路障害が発生したと判定する。また、（２）式は、新ＡＳパスが共通部分ａ_ｃを持ち、かつ初期ＡＳパスが共通部分を持たないことを表している。（２）式を満たした場合、Ｓｔｅｐ２処理部２３ｂは、共通部分ａ_ｃにおいて経路復旧が発生した判定する。これらの共通部分は（３）式に従う。
ａ_ｃ＝Ａ_ｉ−Ａ_ｉ＋１−・・・−Ａ_ｉ＋ｋ−・・・−Ａ_ｊ ・・・（３）
ただし、Ａ_ｉは共通部分の先頭のＡＳを表し、Ａ_ｊは共通部分の最後のＡＳを表し、Ａ_ｉ＋ｋは共通部分の先頭からｋ＋１番目のＡＳを表している。（３）式において各ＡＳに付与されている番号は、本説明のために便宜的に付与されたものである。この番号が連続する２つのＡＳ、すなわちＡ_ｉ＋ｋとＡ_{ｉ＋ｋ＋１}は、隣接するＡＳを表している。したがって、（３）式は、共通部分を構成するＡＳの接続関係を示している。

この共通部分から経路障害箇所の候補は、
｛Ａ_ｉ，Ａ_ｉ−Ａ_ｉ＋１，Ａ_ｉ＋１，・・・，Ａ_ｊ−Ａ_ｊ−１，Ａ_ｊ｝ ・・・（４）
という集合で表される。ただし、Ａ_ｉ−Ａ_ｉ＋１はＡＳリンク、Ａ_ｉはＡＳ内の候補である。なお、共通部分の最初のＡＳであるＡ_ｉが自ＡＳの隣接ＡＳである場合には、ａ_ｃの頭に、自ＡＳを表すＡＳを追加する。つまり、この場合には、自ＡＳならびに自ＡＳとＡ_ｉとの間の接続が候補として追加されたことになる。これにより、自ＡＳとＡ_ｉとの間のＡＳリンクに障害が発生した場合でも、障害箇所の特定が可能となる。

以下の場合は、障害箇所の特定に失敗する。
・ｎ_ｍ＝ｎ_ｌ＝１の場合
・Ｃ｛ａ_ｎ（ｌ）｝≠φ ａｎｄ Ｃ｛ａ_０（ｍ）｝≠φの場合
・Ｃ｛ａ_ｎ（ｌ）｝＝Ｃ｛ａ_０（ｍ）｝＝φの場合

（Ｓｔｅｐ３）プレフィクス数の比較による経路障害箇所の特定
Ｓｔｅｐ３処理部２３ｃは、Ｓｔｅｐ１処理部２３ｂによって導出された経路障害箇所の候補の中から、以下の手法によって、経路障害箇所を特定する。経路障害箇所の候補が１つのＡＳである場合、つまり経路障害箇所の候補の集合が、ある数ｉに対して｛Ａ_ｉ｝である場合、経路障害箇所はＡ_ｉ内であると特定される。また、経路障害箇所の候補が２ＡＳ以上である場合、その候補を含むＭＰＵＢに関連付けられているプレフィクスの数Ｎ（Ｍ）と、（４）式で示される候補に含まれるＡＳリンクＡ_ｋ−Ａ_ｋ＋１をＡＳパスに含む経路表上のプレフィクスＰ_ｋの総数Ｎ（Ｐ_ｋ）とを全てのｋ（ｋは１以上であって、ｋ＋１の最大値は共通部分に含まれるＡＳの数である）、すなわち全てのＡＳリンクについて比較する。この場合の経路表とは、記憶部２５に格納されたＵＰＤＡＴＥファイル１００および最新の経路表１０１に基づいて得られる、解析対象のＭＰＵＢの発生時刻における経路表である。

以下の（５）式が満たされるとき、Ｓｔｅｐ３処理部２３ｃはＡＳリンクＡ_ｋ−Ａ_ｋ＋１を障害箇所として特定する。また、（６）式が満たされるとき、ＡＳＡ_ｋを障害箇所として特定する。
∃ｋ，Ｎ（Ｐ_ｋ）＝Ｎ（Ｍ） ａｎｄ ∀ｈ（ｈ≠ｋ），Ｎ（Ｐ_ｈ）≠Ｎ（Ｍ） ・・・（５）
∃ｋ，Ｎ（Ｐ_ｋ）＞Ｎ（Ｍ）＞Ｎ（Ｐ_ｋ＋１） ・・・（６）
（５）式および（６）式において、∃ｋは、条件を満たすｋが存在することを表す。なお、（５）式は、Ｎ（Ｐ_ｋ）＝Ｎ（Ｍ）となるｋが１つだけ存在することを示す。

なお、共通部分の端のＡＳであるＡ_ｉおよびＡ_ｊについてはそれぞれ以下の式がみたされるときに、Ｓｔｅｐ３処理部２３ｃは各ＡＳを障害箇所として特定する。すなわち、Ａ_ｉについては以下の（７）式、Ａ_ｊについては以下の（８）式が満たされるときに、障害箇所として特定する。
Ｎ（Ｍ）＞Ｎ（Ｐ_ｉ） ・・・（７）
Ｎ（Ｍ）＜Ｎ（Ｐ_ｊ） ・・・（８）

ただし、以下の（９）式が満たされるとき、障害箇所の特定に失敗する。
∃ｈ，ｋ（ｈ≠ｋ），Ｐ_ｋ＝Ｐ_ｈ＝Ｎ（Ｍ） ・・・（９）
経路障害箇所解析部２３は、上述したＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ３までの手順により、経路障害の発生時刻（解析対象のＭＰＵＢの発生時刻とする）、および特定された障害箇所（ＡＳリンク、ＡＳ、あるいは特定失敗）を示す情報を生成し、経路障害解析結果出力部２４へ出力する。経路障害解析結果出力部２４はこの情報を経路障害解析結果情報１０２として記憶部２５に格納する。なお、上記の方法と同様の方法により、経路障害から復旧した箇所を特定することもできる。

なお、Ｓｔｅｐ３において必要となる経路表の作成は以下のようにして行われる。経路障害箇所解析部２３は、解析対象のＭＰＵＢの発生時刻を経路情報収集部２０に通知する。通知を受けた経路情報収集部２０は、入力部２２を介して最新の経路表１０１を取得すると共に、ＵＰＤＡＴＥファイル１００に記録されたＵＰＤＡＴＥの中から、解析対象のＭＰＵＢの発生時刻から現在までに受信されたＵＰＤＡＴＥの情報を取得する。経路情報収集部２０は、取得したＵＰＤＡＴＥの情報に基づいて、現在の経路表１０１から、所望の時刻における経路表を生成する。

すなわち、経路情報収集部２０は、最新の受信時刻のＵＰＤＡＴＥから受信時刻の古い方へ向かってＵＰＤＡＴＥを１つずつ参照していき、その内容に基づいて（例えば、ＵＰＤＡＴＥがｗｉｔｈｄｒａｗメッセージであれば、逆に、ＡＳパスを経路表に追加し、ａｎｎｏｕｎｃｅメッセージであれば、ＡＳパスを経路表から削除する等によって）経路表を生成する。経路情報収集部２０は、生成した経路表を経路障害箇所解析部２３へ出力する。

なお、上記においては、ＵＰＤＡＴＥファイル１００を用いて経路障害の解析を行うようにしているが、ルータから受信したＵＰＤＡＴＥをメモリ上に格納し、ＵＰＤＡＴＥファイル１００を作成せずに、メモリ上のＵＰＤＡＴＥを用いて経路障害の解析を行ってもよい。

次に、本実施形態による障害箇所の特定手法を実データへ適用した例について説明する。図６は、ＵＰＤＡＴＥの内容例を示している。なお、図示の関係上、受信時刻０：０１：００（０時１分０秒）以前に受信されたＵＰＤＡＴＥ、および受信時刻０：１１：５６以前に受信されたＵＰＤＡＴＥは省略されている。ここで、ＵＰＤＡＴＥ間閾値は２分であるとし、イベント間閾値は１秒であるとする。まず、Ｓｔｅｐ１ａにおけるグループ化が行われる。例えば、０：０５：００に受信された、プレフィクス１１．０．２．０／８に対するＵＰＤＡＴＥの受信時刻と、その１つ前に受信された同じプレフィクスについてのＵＰＤＡＴＥの受信時刻（受信時刻０：０１：０２）との差は２分を超えているため、これらのＵＰＤＡＴＥは異なるＳＰＵＢとなる。各プレフィクスについてＵＰＤＡＴＥがグループ化され、同一グループ内のＵＰＤＡＴＥは同一のＳＰＵＢとなる。

続いて、Ｓｔｅｐ１ｂにおけるグループ化が行われる。Ｓｔｅｐ１ａにおいてグループ化されたＳＰＵＢのうち、発生時刻（前述したように、ＳＰＵＢに含まれるＵＰＤＡＴＥのうち最初のＵＰＤＡＴＥの受信時刻である）の差がイベント間閾値以下となるＳＰＵＢは同一のＭＰＵＢとなる。図６においては、ＭＰＵＢ２０１および２０２がＭＰＵＢとして示されている。ここで、解析対象のＭＰＵＢがＭＰＵＢ２０１であるとする。このＭＰＵＢ２０１の発生時刻は０：０５：００である。また、図示せぬＵＰＤＡＴＥに基づいて得られる初期ＡＳパスは図７（ａ）の通りであるとする。新ＡＳパスは図７（ｂ）の通りである。図においては、ＡＳパスに対応したプレフィクスも示されている。これらより、ＭＰＵＢ２０１に関連付けられている初期ＡＳパスとプレフィクス数のペアのリスト、および新ＡＳパスとプレイフィクス数のペアのリストは図７（ｃ）のようになる。

続いて、Ｓｔｅｐ２において、経路障害箇所の候補が導出される。図７（ｃ）における初期ＡＳパスには、符号３０１として示される共通部分が存在するが、新ＡＳパスには共通部分が存在しないため、共通部分３０１が、経路障害箇所の候補を示す共通部分である。自ＡＳをＡＳ「１」とすると、ＡＳ「２」は自ＡＳに隣接しているため、共通部分にＡＳ「１」が加えられて、共通部分は「１ ２ ３ ４」となる。この共通部分から、経路障害箇所の候補は｛１，１−２，２，２−３，３，３−４，４｝となる。

続いて、Ｓｔｅｐ３において、経路障害箇所が特定される。図８は、ＭＰＵＢ２０１の発生時刻における経路表の内容を示している。ＭＰＵＢ２０１のプレフィクス数は６であり、また、図８に示される経理表より、ＡＳリンク「２−３」のプレフィクス数は８、ＡＳリンク「３−４」のプレフィクス数は６である。ＡＳリンク「３−４」のプレフィクス数がＭＰＵＢ２０１のプレフィクス数に一致しているため、ＡＳリンク「３−４」が経路障害箇所として特定される。

上述した手法は、ネットワーク上を流れる経路情報をリアルタイムに解析すること、ならびに経路情報を一旦ファイルに蓄積し、オフラインで解析することの双方に適用可能である。

なお、上述した経路障害の特定に関する他の機能を経路障害箇所特定装置に設けてもよい。例えば、経路障害解析の結果を、メール等により、定期的に運用者に通知する機能を設けてもよい。また、各ＡＳに付与されたＡＳ番号やプレフィクス数等を条件として、指定条件に合致する経路障害を検出した場合にのみ、障害情報として運用者に通知する機能を設けてもよい。さらに、一定時間（例えば１日や１ヶ月）ごとに、ＡＳ単位で経路障害の発生頻度を集計する機能を設けてもよい。

上述した本実施形態によれば、同一プレフィクスに関して、同一の経路変動要因によって発生したＵＰＤＡＴＥをグループ化することによりＳＰＵＢを生成し、さらに、異なるプレフィクス間に関しても、同一の経路変動要因によって発生したＳＰＵＢをグループ化することによりＭＰＵＢを生成するようにしたので、特定のＭＰＵＢを用いて特定の経路変動のみを解析することができる。すなわち、運用者が注目する経路変動と、その経路変動とは異なる原因で発生した経路変動とを分けて解析することができる。

また、上述したＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ２の処理により、広範なネットワーク上のＡＳリンクおよびＡＳの中から、経路障害箇所の候補となる部分を抽出することができる。さらに、Ｓｔｅｐ３の処理により、ネットワーク上の広範囲における経路障害箇所を、１対のＡＳ間あるいは１つのＡＳ内という範囲で特定することができる。このように、ネットワーク上の複数の地点にプローブ装置を設置することなく、ＡＳ自身が管理する自ＡＳ内にのみ本実施形態の経路障害箇所特定装置を設置するだけで、経路変動を解析することができるので、コストおよび手間を削減することができる。

また、特定した障害発生時刻および障害発生箇所を履歴として記録すれば、顧客からその申告があった際に、履歴と申告との対応付けが可能となり、顧客やプロバイダに対して障害内容の付加情報を提供することができる。さらに、障害内容を明確化すれば、プロバイダが迅速に障害から復旧することが可能となり、障害からの復旧を迅速化し、高度なネットワーク技術を使用すれば、顧客からの高い信頼を得ることができる。

また、障害発生箇所の統計情報を収集すれば、障害が頻発するＡＳを特定することができる。この情報から、障害が頻発するＡＳを回避するような経路制御を行うことができるようになり、外部ＡＳ・サーバへの接続性を向上させることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態による経路解析装置の構成を示すブロック図である。 経路障害とその伝播を示す参考図である。 経路障害からの復旧とその伝播を示す参考図である。 同一プレフィクスに対する経路情報の変化を説明するための参考図である。 ＵＰＤＡＴＥのグループ化を説明するための参考図である。 ＵＰＤＡＴＥの内容例を示す参考図である。 経路障害箇所の候補の導出手法を説明するための参考図である。 経路表の内容を示す参考図である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３・・・ＡＳ、２０・・・経路情報収集部、２１・・・蓄積部、２２・・・入力部、２３・・・経路障害箇所解析部、２３ａ・・・Ｓｔｅｐ１処理部、２３ｂ・・・Ｓｔｅｐ２処理部、２３ｃ・・・Ｓｔｅｐ３処理部、２４・・・経路障害解析結果出力部、２５・・・記憶部。

Claims (6)

1. 宛先の情報および該宛先に到達するまでの経路の変化の情報を示す経路情報に基づいて、ネットワーク上の経路状態を解析する経路解析装置において、
   同一宛先に対する前記経路情報を、該経路情報に関連付けられている時刻に基づいてグループ化することにより、第１のグループを生成すると共に、全宛先についての前記第１のグループを、該第１のグループに関連付けられている時刻に基づいてグループ化することにより、第２のグループを生成する第１の解析手段と、
   前記第１の解析手段によって生成された前記第２のグループごとに、該第２のグループに含まれる前記経路情報を用いて前記ネットワーク上の経路変動を解析する第２の解析手段と、
   を具備することを特徴とする経路解析装置。
2. 前記第２の解析手段は、前記第２のグループのうち、解析対象のグループ中の各前記第1のグループに含まれる時間的に最初の前記経路情報によって示される経路の第１の共通部分を抽出すると共に、前記解析対象のグループよりも時間的に１つ前の前記第２グループ中の各前記第１グループに含まれる時間的に最後の前記経路情報によって示される経路の第２の共通部分を抽出し、前記第１の共通部分が存在せず、かつ前記第２の共通部分が存在した場合に、前記第２の共通部分において経路障害が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の経路解析装置。
3. 前記第２の解析手段は、前記第２のグループのうち、解析対象のグループ中の各前記第1のグループに含まれる時間的に最初の前記経路情報によって示される経路の第１の共通部分を抽出すると共に、前記解析対象のグループよりも時間的に１つ前の前記第２グループ中の各前記第１グループに含まれる時間的に最後の前記経路情報によって示される経路の第２の共通部分を抽出し、前記第１の共通部分が存在し、かつ前記第２の共通部分が存在しない場合に、前記第１の共通部分において経路障害からの復旧が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の経路解析装置。
4. 前記経路情報は、ネットワーク上の複数のＡＳどうしの接続関係を示す情報を含み、
   前記第２の共通部分は、複数のＡＳの接続関係を示しており、
   前記第２の解析手段はさらに、前記第２の共通部分に含まれる隣り合う２つのＡＳ間の接続、および前記第２の共通部分に含まれる各ＡＳを障害箇所の候補として特定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の経路解析装置。
5. 前記経路情報は、ネットワーク上の複数のＡＳどうしの接続関係を示す情報と、該接続関係に関連付けられた宛先の情報とを含んでおり、
   ネットワーク上の宛先と、該宛先までの経路上のＡＳどうしの接続関係とが関連付けられた経路表を予め記憶する記憶手段と、
   前記第２の共通部分に含まれる隣り合う２つのＡＳ（Ａ_ｋおよびＡ_ｋ＋１）間の接続Ａ_ｋ−Ａ_ｋ＋１（ｋは１以上であって、ｋ＋１の最大値は前記第２の共通部分に含まれるＡＳの数である）と同一の接続についての前記経路表に含まれる宛先の数Ｎ（Ｐ_ｋ）と、前記第２の共通部分の算出に用いられたグループの前記経路情報に含まれる宛先の数Ｎ（Ｍ）とを各ｋについて比較し、Ｎ（Ｐ_ｋ）＝Ｎ（Ｍ）となるｋが１つだけ存在する場合に、前記２つのＡＳ間の接続を経路障害箇所として特定する第３の解析手段と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項４に記載の経路解析装置。
6. 前記経路情報は、ネットワーク上の複数のＡＳどうしの接続関係を示す情報と、該接続関係に関連付けられた宛先の情報とを含んでおり、
   ネットワーク上の宛先と、該宛先までの経路上のＡＳどうしの接続関係とが関連付けられた経路表を予め記憶する記憶手段と、
   前記第２の解析手段は、前記第２の共通部分に含まれる隣り合う２つのＡＳ（Ａ_ｋおよびＡ_ｋ＋１）間の接続Ａ_ｋ−Ａ_ｋ＋１（ｋは１以上であって、ｋ＋１の最大値は前記第２の共通部分に含まれるＡＳの数である）と同一の接続についての前記経路表に含まれる宛先の数Ｎ（Ｐ_ｋ）と、前記第２の共通部分の算出に用いられたグループの前記経路情報に含まれる宛先の数Ｎ（Ｍ）とを各ｋについて比較し、Ｎ（Ｐ_ｋ）＞Ｎ（Ｍ）＞Ｎ（Ｐ_ｋ＋１）である場合に、前記Ａ_ｋを経路障害箇所として特定する第３の解析手段と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項４に記載の経路解析装置。

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