JP4457861B2 - 回線診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、回線診断方法に関し、特にサブネットを接続するルータを介して全体を構成するネットワークシステムにおいてルータや機器内での回線の廻り込みを検出することができる回線診断方法に関する。

一般的に規模の大きなネットワークシステムでは、ネットワーク管理や回線資源の分配を効率よく行うために、ネットワークをいくつかのサブネットと呼ばれる小規模なネットワークに分割することが行われている。そして、サブネット内での通信負荷（通信パケット量）を低減したりサブネットの長さを延長したりする目的で、２つの異なるサブネットを接続するのにルータが使用されている。

このような構成において、ルータのパケット伝搬可否判別の負荷を減らすために、ルータにて区切られるサブネットごとに識別番号（サブネットＩＤ）を設け、この識別番号と個々のサブネットにおける機器の番号（ノードＩＤ）とをペアとしたアドレスでネットワークシステム内での機器を一意に指定する方法がある。ここで、個々の通信パケットは、アドレスにて送信元および受信先を示し、以下の条件でルータが受信先アドレス内のサブネットＩＤによって反対側サブネットへの通信パケットの伝搬を制限している。

すなわち、パケット伝搬の第１条件として、ルータはその両側のサブネットに流れる全てのパケットを取り敢えず一旦受信する。第２条件として、当該受信パケットの受信先アドレス内のサブネットＩＤを調べる。第３条件として、当該サブネットＩＤに対応するサブネットが当該受信パケットの受信と反対側のサブネット側に存在すること。そして、第４条件として、第３条件が成立する場合に限り、受信側と反対側のサブネット側に当該受信パケットをそのままの内容で送信する。次に、ルータでのパケット伝搬の例を示す。

図３はネットワークシステムの構成例を示す図である。
ここでは、ネットワークシステムとして、４つのサブネット１，２，３，４があり、サブネット１とサブネット２との間にルータ１２が接続され、サブネット２とサブネット３との間にルータ２３が接続され、サブネット２とサブネット４との間にルータ２４が接続されていて、末端のサブネット１，３，４には、複数の機器（ノード）が接続されて構成されている場合を例に示している。サブネット１には、ノード１ａ，１ｂが接続され、サブネット３には、ノード３ａ，３ｂ，３ｃが接続され、サブネット４には、ノード４ａ，４ｂが接続されている。

ここで、各ルータ１２，２３，２４は、上記の第３条件を確認する手段としてその両側のサブネットに対応して個々にそのサブネット側にどのサブネットがあるかを示すサブネットＩＤテーブルを持つ。すなわち、ルータ１２では、サブネット１側に１側サブネットＩＤテーブル１２１があり、サブネット１側には他のサブネットがないことから、１側サブネットＩＤテーブル１２１の内容は、サブネット１のみのサブネットＩＤを示している。反対にサブネット２側には２側サブネットＩＤテーブル１２２があり、サブネット２側にはルータ２３およびルータ２４を介してサブネット３およびサブネット４が接続されていることから、２側サブネットＩＤテーブルの内容は、サブネット２，３および４のサブネットＩＤを示している。ルータ２３およびルータ２４も同様に自身の両側のサブネットに対応して、２側および３側サブネットＩＤテーブル２３１，２３２および２側および４側サブネットＩＤテーブル２４１，２４２をそれぞれ持っている。ルータ２３の２側サブネットＩＤテーブル２３１は、サブネット１，２，４のサブネットＩＤを示し、３側サブネットＩＤテーブル２３２は、サブネット３のサブネットＩＤを示している。そして、ルータ２４の２側サブネットＩＤテーブル２４１は、サブネット１，２，３のサブネットＩＤを示し、４側サブネットＩＤテーブル２４２は、サブネット４のサブネットＩＤを示している。

上記の構成のネットワークシステムにおいて、たとえばサブネット３のノード３ａからサブネット１のノード１ａへパケットを送信する場合は、サブネット１内のノード１ａ向けパケットは、ルート５を通る。また、サブネット１のノード１ｂからサブネット４のノード４ｂへパケットを送信する場合は、サブネット４内のノード４ｂ向けパケットは、ルート６を通る。このようにパケット伝搬時においては、ルータ１２，２３，２４を通るが、そのときのルータの受信処理は以下のようにして行われている。

図４はルータ内部の受信処理を示すフローチャートである。
ルート５，６の途中にあるルータ２３，１２は、パケットを受信することにより起動して受信処理を開始する。ここで、受信したパケットの内、受信パケット内の受信先アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側と反対側のサブネットＩＤテーブルに含まれているかどうかが判断される（ステップＳ１）。たとえばルート５のルータ２３，１２では、パケット受信側と反対側にある２側サブネットＩＤテーブル２３１および１側サブネットＩＤテーブル１２１に受信先のノード１ａが接続されているサブネット１のサブネットＩＤが含まれているかどうかが判断され、ルート６のルータ１２，２４では、パケット受信側と反対側にある２側サブネットＩＤテーブル１２２および４側サブネットＩＤテーブル２４２に受信先のノード４ｂが接続されているサブネット４のサブネットＩＤが含まれているかどうかが判断される。ここで、受信先アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側と反対側のサブネットＩＤテーブルに含まれていなければ、この受信処理はそのまま終了する。受信先アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側と反対側のサブネットＩＤテーブルに含まれていれば、その受信パケットを受信側と反対側へ送信してこのルータにおける受信処理を終了する（ステップＳ２）。たとえばルート５のルータ２３，１２では、受信パケットをそれぞれ受信側と反対側へ送信し、ルート６のルータ１２，２４では、受信パケットをそれぞれ受信側と反対側へ送信することになる。

このようにして、各ルータは、パケットの受信側と反対側のサブネットＩＤテーブル内にあるサブネットＩＤを受信先アドレスに持つパケットのみを受信側と反対側に送信するようにしている。

図５は機器内部の受信処理を示すフローチャートである。
受信先のノード１ａ，４ｂは、パケットを受信することにより起動して受信処理を開始する。ここで、受信したパケットの内、受信パケット内の受信先アドレス内のサブネットＩＤとノードＩＤとが自身のものと一致するかどうかが判断される（ステップＳ１１）。ここで、受信パケット内の受信先アドレス内のサブネットＩＤおよびノードＩＤがノード１ａ，４ｂの接続されているサブネット１，４のサブネットＩＤおよび自身のノードＩＤと一致しない場合には、何も処理をすることなくこの受信処理を終了する。受信パケット内の受信先アドレス内のサブネットＩＤおよびノードＩＤがノード１ａ，４ｂの接続されているサブネット１，４のサブネットＩＤおよび自身のノードＩＤと一致した場合には、ノード１ａ，４ｂは、受信パケットをそれぞれ処理して受信処理を終了することになる（ステップＳ１２）。

このようにして、各ノードは、受信したパケットの内、その受信先アドレスが自身を示すパケットみを処理するようにしている。
ルータおよびノードが以上のような処理を行うネットワークシステムにおいては、物理回線を増設したり、ルータを増設して物理回線を分断したりすることがよくあり、その都度またはその後において、サブネットにおける個々の機器の動作状況や障害を診断する必要がある。その診断を効率的に行う方法として、たとえばシステム的にサーバ側から個々の機器へ動作確認信号を送り、その応答により機器の動作状況を判別するようにした診断方法が知られている（たとえば特許文献１参照。）。
特開２００２−２１７９７６号公報（段落番号〔００３５〕〜〔００３６〕，図３）

しかしながら、ネットワークシステムでの障害としては、機器自体の動作以外にルータや機器が接続されたサブネットワーク内で回線の廻り込みが発生することがあり、このような場合には、同一パケットの２重送信が発生したり、ネットワークの負荷を極度に増大させたりするという問題点があった。

すなわち、上記のようなルータを含むネットワークシステムの場合、初期の物理回線敷設や物理回線の増設、もしくはルータ増設による物理回線の分断時に、図３におけるサブネット１，３，４のように、ルータを複数台含まない物理回線同士が工事ミス等の何らかの原因で物理回線が接触して混食を起こす（渡りができる）ことがある。

図６はネットワークシステムにおける不具合発生の事例を示す図である。
この不具合発生の事例では、ルータを１台しか含まないサブネット３，４の物理回線間に渡りルート７ができてしまった場合を示している。このような場合、以下のような不具合を発生する。

まず、混食が起こったサブネット３，４内のノード３ａからそのサブネット外の（サブネット１内の）ノード１ａへのパケットは、全て本来のルート５以外に混食を起こしたサブネット３，４側からもルータ２４を介して送信されるルート５１が確立されるため、同一パケットの２重送信となる。

また、混食が起こったサブネット外（サブネット１）のノード１ｂからそのサブネット３，４内のノード４ｂへのパケットは、全て本来のルート６以外に混食を起こしたサブネット３側にも渡りルート７を介して廻り込む（ルート６１）。さらに、混食が起こったサブネット３に廻り込んだパケットは、ルータ２３を介してその反対側へ送信されることでパケットがサブネット２，３，４を永久に巡回し、ネットワークの負荷を極度に増大させる（ルート６２）。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、混食が発生した場合でもパケットの永久巡回を阻止し、同時に混食の発生を検出する回線診断方法を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、２つの異なる物理回線を接続するルータにて区切られた複数のサブネットにて構成するネットワークシステム内で、前記物理回線を流れる通信パケットは、前記サブネットの前記物理回線ごとの識別番号であるサブネットＩＤと前記サブネット内の機器ごとの識別番号であるノードＩＤとで構成される送信元アドレスおよび受信先アドレスを含み、前記ルータが、受信側のサブネットから前記ルータを介して反対側のサブネットへの前記通信パケットの伝搬を前記受信先アドレス内のサブネットＩＤによって制限するネットワークシステムにおける回線診断方法において、１つの前記サブネットに接続された任意の機器が、受信した前記通信パケットの送信元アドレスおよび前記受信先アドレス内のサブネットＩＤのいずれもが自身の接続されている前記サブネットのサブネットＩＤと異なる前記通信パケットを検出した場合に、別のサブネットからの前記通信パケットの廻り込みと判断することを特徴とする回線診断方法が提供される。

このような回線診断方法によれば、サブネット内のいずれかの機器において、回線上を流れるパケットの送信元アドレスおよび受信先アドレス内のサブネットＩＤを監視し、そのいずれもが自身のサブネットＩＤと異なるパケットを検出することで、そのサブネット内には本来流れないパケットを検出することができ、これにより、回線の混食の存在の検出を可能にしている。

本発明は、また、２つの異なる物理回線を接続するルータにて区切られた複数のサブネットにて構成するネットワークシステム内で、前記物理回線を流れる通信パケットは、前記サブネットの前記物理回線ごとの識別番号であるサブネットＩＤと前記サブネット内の機器ごとの識別番号であるノードＩＤとで構成される送信元アドレスおよび受信先アドレスを含み、前記ルータが、受信側のサブネットから前記ルータを介して反対側のサブネットへの前記通信パケットの伝搬を前記受信先アドレス内のサブネットＩＤによって制限するネットワークシステムにおける回線診断方法において、前記ルータは、２つの前記物理回線ごとに、別のルータを介して接続されているすべてのサブネットのサブネットＩＤを登録したサブネットＩＤテーブルを有し、受信した通信パケットの送信元アドレス内のサブネットＩＤが受信側の前記サブネットＩＤテーブルに含まれておらず、前記受信した通信パケットの前記受信先アドレス内のサブネットＩＤが受信側と反対側の前記サブネットＩＤテーブルに含まれていない通信パケットを受信した場合には別のサブネットからのパケットの廻り込みと判断することを特徴とする回線診断方法が提供される。

このような回線診断方法によれば、ルータにおいて、受信パケットのアドレス内のサブネットＩＤがその受信側のサブネットＩＤと一致しないものを検出するようにしたことで、そのサブネット内からは送信し得ないパケットを検出することができ、これにより、回線の混食の存在の検出を可能にしている。

本発明の回線診断方法は、ルータにおいては受信パケットのアドレス内のサブネットＩＤがその受信側のサブネットＩＤと一致しないものを検出し、そのパケットは反対側への送信を行わないようにしたことで、ルータにてサブネット内からは送信し得ないパケットを検出することができるので、回線の混食を検出できるという利点がある。また、ルータがそのようなパケットを反対側に送信しないことで、パケットの永久巡回を阻止することができるという利点もある。

また、サブネット内の機器においても、そのサブネット内には本来流れないパケットを検出するようにしたことで、回線の混食を検出できるという利点がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。ここで説明するネットワークシステムは、図３に例示した構成のものを参照する。
図１はルータ内部の受信処理を示すフローチャートである。

ネットワークシステムにて、パケットが伝搬するルート５，６の途中に設けられたルータ２３，１２は、パケットを受信することにより起動して受信処理を開始する。ここで、受信したパケットの内、受信パケット内の受信先アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側と反対側のサブネットＩＤテーブルに含まれているかどうかが判断される（ステップＳ２１）。たとえばルート５の途中にあるルータ２３，１２では、パケット受信側と反対側にある２側サブネットＩＤテーブル２３１および１側サブネットＩＤテーブル１２１に受信先のノード１ａが接続されているサブネット１のサブネットＩＤが含まれているかどうかが判断され、ルート６の途中にあるルータ１２，２４では、パケット受信側と反対側にある２側サブネットＩＤテーブル１２２および４側サブネットＩＤテーブル２４２に受信先のノード４ｂが接続されているサブネット４のサブネットＩＤが含まれているかどうかが判断される。ここで、受信先アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側と反対側のサブネットＩＤテーブルに含まれていなければ、この受信処理はそのまま終了する。

受信先アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側と反対側のサブネットＩＤテーブルに含まれていれば、受信パケット内の送信元アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側のサブネットＩＤテーブルに含まれているかどうかが判断される（ステップＳ２２）。たとえばルート５の途中にあるルータ２３，１２では、パケット受信側にある３側サブネットＩＤテーブル２３２および２側サブネットＩＤテーブル１２２に送信元のノード３ａが接続されているサブネット３のサブネットＩＤが含まれているかどうかが判断され、ルート６の途中にあるルータ１２，２４では、パケット受信側にある１側サブネットＩＤテーブル１２１および２側サブネットＩＤテーブル２４１に送信元のノード１ｂが接続されているサブネット１のサブネットＩＤが含まれているかどうかが判断される。ここで、送信元アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側のサブネットＩＤテーブルに含まれていなければ、別のサブネットからのパケットの廻り込みと判断して、この受信処理はそのまま終了する。

送信元アドレス内のサブネットＩＤがパケット受信側のサブネットＩＤテーブルに含まれていれば、その受信パケットを受信側と反対側へ送信してこのルータにおける受信処理を終了する（ステップＳ２３）。たとえばルート５のルータ２３，１２では、受信パケットをそれぞれ受信側と反対側へ送信し、ルート６のルータ１２，２４では、受信パケットをそれぞれ受信側と反対側へ送信することになる。

このようにして、各ルータは、パケットの受信側と反対側のサブネットＩＤテーブル内にあるサブネットＩＤを受信先アドレスに持ち、かつ、パケットの受信側のサブネットＩＤテーブル内にあるサブネットＩＤを送信元アドレスに持つパケットのみを受信側と反対側に送信するようにしている。サブネット側からそのサブネットのサブネットＩＤと異なるサブネットＩＤを送信元アドレスに持つパケットを受信した場合には、ルータは、その受信パケットをサブネット内からは送信し得ないパケットとして検出することができ、別のサブネットから廻り込んだパケットであると判断することができる。このような場合、受信パケットを受信側と反対側に送信するステップＳ２３をスキップさせて、ルータがそのようなパケットを反対側に送信しないようにしたことで、パケットの永久巡回を阻止することができる。

図２は機器内部の受信処理を示すフローチャートである。
受信先のノード１ａ，４ｂは、サブネット１，４の回線上を流れるパケットを受信することにより起動して受信処理を開始する。ここで、回線上を流れるパケットの送信元アドレスおよび受信先アドレス内のサブネットＩＤを監視し、いずれのサブネットＩＤも自身のものと一致しないかどうかが判断される（ステップＳ３１）。送信元アドレスおよび受信先アドレス内のいずれのサブネットＩＤも、ノード１ａ，４ｂが接続されているサブネット１，４のサブネットＩＤと一致しない場合には、その受信パケットは、そのサブネット１，４内には本来流れるはずのないパケットとであると判断することができ、その場合、ノード１ａ，４ｂは、廻り込み検出処理をして終了する（ステップＳ３２）。送信元アドレスまたは受信先アドレス内のサブネットＩＤとノード１ａ，４ｂが接続されているサブネット１，４のサブネットＩＤとが一致した場合には、受信パケット内の受信先アドレス内のサブネットＩＤとノードＩＤとが自身のものと一致するかどうかが判断される（ステップＳ３３）。ここで、受信パケット内の受信先アドレス内のサブネットＩＤおよびノードＩＤがノード１ａ，４ｂの接続されているサブネット１，４のサブネットＩＤおよび自身のノードＩＤと一致しない場合には、何も処理をすることなくこの受信処理を終了する。受信パケット内の受信先アドレス内のサブネットＩＤおよびノードＩＤがノード１ａ，４ｂの接続されているサブネット１，４のサブネットＩＤおよび自身のノードＩＤと一致した場合には、ノード１ａ，４ｂは、受信パケットをそれぞれ処理して受信処理を終了することになる（ステップＳ３４）。

このようにして、各ノードは、受信パケット内の送信元アドレスおよび受信先アドレスに含まれる物理回線ごとの識別番号であるサブネットＩＤの正当性をチェックし、そのようなパケットが検出されない場合にのみ、受信パケットの受信先アドレスが自身を示すパケットみを受信処理するようにしている。もし、いずれのサブネットＩＤも自身のものと一致しない場合には、サブネットの物理回線が混食を起こしていると判断することができ、そのような場合には、廻り込み検出処理により、たとえばサブネットＩＤなどを基にして廻り込みのルートを検出することができる。

ルータ内部の受信処理を示すフローチャートである。 機器内部の受信処理を示すフローチャートである。 ネットワークシステムの構成例を示す図である。 ルータ内部の受信処理を示すフローチャートである。 機器内部の受信処理を示すフローチャートである。 ネットワークシステムにおける不具合発生の事例を示す図である。

符号の説明

１，２，３，４ サブネット
１ａ，１ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ，４ｂ ノード
１２，２３，２４ ルータ
１２１ １側サブネットＩＤテーブル
１２２ ２側サブネットＩＤテーブル
２３１ ２側サブネットＩＤテーブル
２３２ ３側サブネットＩＤテーブル
２４１ ２側サブネットＩＤテーブル
２４２ ４側サブネットＩＤテーブル

Claims (4)

1. ２つの異なる物理回線を接続するルータにて区切られた複数のサブネットにて構成するネットワークシステム内で、前記物理回線を流れる通信パケットは、前記サブネットの前記物理回線ごとの識別番号であるサブネットＩＤと前記サブネット内の機器ごとの識別番号であるノードＩＤとで構成される送信元アドレスおよび受信先アドレスを含み、前記ルータが、受信側のサブネットから前記ルータを介して反対側のサブネットへの前記通信パケットの伝搬を前記受信先アドレス内のサブネットＩＤによって制限するネットワークシステムにおける回線診断方法において、
   １つの前記サブネットに接続された任意の機器が、受信した前記通信パケットの送信元アドレスおよび前記受信先アドレス内のサブネットＩＤのいずれもが自身の接続されている前記サブネットのサブネットＩＤと異なる前記通信パケットを検出した場合に、別のサブネットからの前記通信パケットの廻り込みと判断することを特徴とする回線診断方法。
2. 前記別のサブネットからのパケットの廻り込みと判断された場合に、前記機器は、廻り込みの原因となるルートを検出する廻り込み検出処理をし、受信した前記通信パケットを何ら処理しないことを特徴とする請求項１記載の回線診断方法。
3. ２つの異なる物理回線を接続するルータにて区切られた複数のサブネットにて構成するネットワークシステム内で、前記物理回線を流れる通信パケットは、前記サブネットの前記物理回線ごとの識別番号であるサブネットＩＤと前記サブネット内の機器ごとの識別番号であるノードＩＤとで構成される送信元アドレスおよび受信先アドレスを含み、前記ルータが、受信側のサブネットから前記ルータを介して反対側のサブネットへの前記通信パケットの伝搬を前記受信先アドレス内のサブネットＩＤによって制限するネットワークシステムにおける回線診断方法において、
   前記ルータは、２つの前記物理回線ごとに、別のルータを介して接続されているすべてのサブネットのサブネットＩＤを登録したサブネットＩＤテーブルを有し、受信した通信パケットの送信元アドレス内のサブネットＩＤが受信側の前記サブネットＩＤテーブルに含まれておらず、前記受信した通信パケットの前記受信先アドレス内のサブネットＩＤが受信側と反対側の前記サブネットＩＤテーブルに含まれていない通信パケットを受信した場合には別のサブネットからのパケットの廻り込みと判断することを特徴とする回線診断方法。
4. 前記別のサブネットからのパケットの廻り込みと判断された場合に、前記ルータは受信側のサブネットから前記ルータを介して反対側のサブネットへ、前記受信した通信パケットを送出しないことを特徴とする請求項３記載の回線診断方法。

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