JP4502774B2

JP4502774B2 - 主信号負荷試験装置

Info

Publication number: JP4502774B2
Application number: JP2004298314A
Authority: JP
Inventors: 至宏岩崎
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-10-13
Also published as: JP2006115038A

Description

本発明は、主信号負荷試験装置に関し、特に、交換器、レイヤ２、３スイッチ、ルータ等の通信装置に用いられる主信号負荷試験装置に関する。

交換機、レイヤ２、３スイッチ（レイヤ２及びレイヤ３管理機能をサポートするスイッチ）、ルータ等の通信装置では、各インタフェースに測定器を接続し、測定器からパケットを送信して負荷試験を行っていた。

図５は、従来の負荷試験装置の構成例を示す。この試験装置では、ルータ１のポートに測定器２を接続し、測定器２からパケットを送信する。ルータ１内の回線終端部１３で受信されたパケットは、ルータ１内で処理可能な信号に変換され、コアスイッチ部１２に達する。そして、コアスイッチ部１２の検索テーブル１４で受信したパケットに対する転送ポートを設定しておくことで、コアスイッチ部１２で受信したパケットは、検索テーブル１４で指定されたポートの回線終端部１３に転送される。転送されたパケットは、再び回線終端部１３で回線への信号に変換され、回線を通して測定器２に受信される。そして、測定器２から送信されるパケットの転送速度を高め、ルータ１内の転送負荷を増大させることで負荷試験を行っていた。

しかし、上記の負荷試験装置に使用する測定器は、試験を行う通信装置のインタフェースごとに対応したものが必要となるという問題があった。そこで、特許文献１には、測定器を用いずに負荷試験を行うネットワーク間接続装置が開示されている。このネットワーク間接続装置では、図６に示すように、回線終端部１３を装置内に折り返すように設定し、コアスイッチ部１２の検索テーブル１４に送信するパケットに対する転送ポートを設定する。ＣＰＵ部１１から負荷試験用のＩＰｖ４パケットをコアスイッチ部１２に送信する。コアスイッチ部１２は、ＣＰＵ部１１から受信したパケットを検索テーブル１４を用いて指定された転送ポートに転送する。この際、ＩＰｖ４ヘッダフィールド内のＴＴＬ値を１減算する。

コアスイッチ部１２から転送されたパケットは、回線終端部１３に到達すると再びコアスイッチ部１２へと折り返される。コアスイッチ部１２に折り返されたパケットは、再びＴＴＬ値が１減算され、検索テーブル１４より、指定された転送ポート（先程と同一のポート）に転送される。これにより、パケットは、コアスイッチ部１２と回線終端部１３との間をループすることとなる。そして、パケットがコアスイッチ部１２を通過するごとにＴＴＬ値が１減算され、最終的に０となる。

図７に示すように、コアスイッチ部１２が、ＴＴＬ値が０となったパケットを受信すると、コアスイッチ部１２は、ＣＰＵ部１１にパケットを転送する。ＣＰＵ部１１は、パケットを受信すると、送信したパケットと受信したパケットとを比較し、転送されたパケットの正常性を確認する。このようにして、ＣＰＵ部１１から定期的にパケットを送信し、コアスイッチ部１２と回線終端部１３との間をループ転送するパケットを増加させることでルータ１内の負荷試験を行う。

特開２０００−１５１７０１号公報

しかし、上記特許文献１に記載のネットワーク間接続装置においては、ＩＰｖ４ヘッダのＴＴＬ値が８ｂｉｔであるため、負荷試験用のパケットがループ転送経路内を最大２５５回しかループせず、装置内のパケット転送処理能力とＣＰＵのパケット転送処理能力の差が２５５倍以上であると、ＣＰＵが次のパケットを送信する前に、送信されたパケットがループを終了させてしまうため、ループ内のパケットは１パケットにしかならず、負荷を増大させることができない。そのため、主信号として、装置内のパケット転送処理能力とＣＰＵのパケット送受信能力の差が２５５倍以下の負荷しかかけられないという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、装置内のパケット転送処理能力とＣＰＵのパケット送受信能力の差が２５５倍以上であっても、装置内での負荷試験を可能とする主信号負荷試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、主信号負荷試験装置であって、受信したパケットを処理可能な信号に変換する回線終端部と、主信号として流れるパケットの転送速度を測定する負荷監視部と、検索条件に一致するパケットを転送するポートを決定する検索テーブルを備え、前記回線終端部を介して受信したパケット情報から転送するポートを決定するコアスイッチ部と、該コアスイッチ部で決定したポートに前記パケットを送信するとともに、該コアスイッチ部で転送するポートを決定することができないパケットに対し、送信したパケットと受信したパケットとを照合するＣＰＵ部とを備え、前記回線終端部と前記コアスイッチ部との間でパケットがループ転送になるように、前記回線終端部に折り返し設定し、該設定後に、前記ＣＰＵ部は、前記コアスイッチ部に前記検索条件を満たすパケットを送信し、前記コアスイッチ部は、前記ＣＰＵ部からパケットを受信すると、転送ポートを決定するため、前記検索テーブルによって検索を行い、決定された転送ポートにパケットを転送し、該転送されたパケットが前記回線終端部に到達すると、該回線終端部で折り返され、再び前記コアスイッチ部に転送され、該コアスイッチ部は、前記パケットを受信すると、再び転送ポートを決定するため、前記検索テーブルによって検索を行い、決定された転送ポートにパケットを転送する動作を繰り返すことで、前記パケットは、前記コアスイッチ部と前記回線終端部との間をループし続け、別のパケットに対しても上記動作を繰り返し、前記負荷監視部に転送されるパケットが所定の速度に達すると、前記ＣＰＵ部からの新たなパケットの送信を停止し、前記コアスイッチ部において、正常性を確認するパケットに対する検索条件を前記検索テーブルから削除することで、該コアスイッチ部と前記回線終端部との間をループ転送している特定のパケットが前記コアスイッチ部に転送されたときに、前記検索テーブルで検索される際に条件を満たすものがないため、転送ポートが決定されず、該パケットは、前記ＣＰＵ部に転送され、該ＣＰＵ部によって、受信したパケットと送信したパケットとを照合することで、転送パケットの正常性を確認し、別のパケットに対しても同様の処理を繰り返すことで、すべての転送パケットの正常性を確認することを特徴とする。

そして、本発明によれば、所定の負荷がかかるまでパケットの送信を繰り返し、送信されたパケットは、回線終端部とコアスイッチ部との間でループ転送され、ＣＰＵ部が特定のパケットのみをＣＰＵに転送するように指示することで、受信したパケットを送信したパケットと照合して正常に転送されていたかを確認する。このため、ＣＰＵのパケット送受信能力に適したタイミングでパケット送信と受信を行うことで主信号負荷試験が可能となり、装置内ＣＰＵ部のパケット送受信能力にかかわらず、最大の負荷をかけて主信号の負荷試験を行うことができる。

以上のように、本発明によれば、装置内のパケット転送処理能力とＣＰＵのパケット送受信能力の差が２５５倍以上であっても、装置内での負荷試験が可能となる。

図１は、本発明にかかる主信号負荷試験装置の一実施の形態をルータに適用した場合を示し、この主信号負荷試験装置は、ＣＰＵ部１１と、検索テーブル１４を備えるコアスイッチ部１２と、回線終端部１３と、負荷監視部１５とで構成される。

ＣＰＵ部１１は、コアスイッチ部１２で転送するポートを決定できないパケットや、特定のパケット等に対する処理を行う。

コアスイッチ部１２は、受信したパケット情報から転送するポートを決定する。コアスイッチ部１２は、図２に示すような検索条件に一致するパケットをどのポートに転送するかを決定する検索テーブル１４を備える。コアスイッチ部１２が受信したパケットは、この検索テーブル１４内に条件を満たすものがあるか否かを検索され、条件を満足するポートに転送される。この検索テーブル１４内の条件をいずれも満たさない場合には、パケットはＣＰＵ部１１に転送され、ＣＰＵ部１１によってどのように処理されるかが決定される。

回線終端部１３は、回線から受信したパケットを装置内で処理可能な信号に変換する。また、装置内のパケットを回線への信号に変換する処理も行う。また、負荷監視部１５は、主信号として流れるパケットの転送速度を測定する。

次に、上記構成を有する主信号負荷試験装置の動作について説明する。まず、主信号への負荷のかけ方について、図１を参照しながら説明する。回線終端部１３とコアスイッチ部１２との間でパケットがループ転送になるように、回線終端部１３に折り返し設定する。すなわち、コアスイッチ部１２内の検索テーブル１４に、ＣＰＵ部１１が送信パケットの条件（例えば、宛先アドレス）に対して特定のポートに転送されるように設定する。

設定後に、ＣＰＵ部１１は、コアスイッチ部１２に検索条件を満たすパケットを送信する。コアスイッチ部１２は、ＣＰＵ部１１からパケットを受信すると、転送ポートを決定するため、検索テーブル１４によって検索を行う。ここで、先程設定した条件が満たされるため、転送するポートが決定され、そのポートにパケットが転送される。

コアスイッチ部１２から転送されたパケットは、回線終端部１３に到達する。回線終端部１３は、折り返し設定されているため、コアスイッチ部１２から転送されたパケットは、回線終端部１３で折り返され、再びコアスイッチ部１２に転送される。コアスイッチ部１２で再び転送ポートを決定するため、検索テーブル１４を検索し、同一のポートが転送ポートとなり、同じポートの回線終端部１３に転送される。この転送が繰り返されるため、パケットは、コアスイッチ部１２と回線終端部１３との間をループし続ける。

さらに、コアスイッチ部１２内の検索テーブル１４に先程とは別条件で同じポートに転送するように設定し、ＣＰＵ部１１からこの条件を満たすパケットをコアスイッチ部１２に送信する。送信されたパケットは、コアスイッチ部１２の検索テーブル１４によって最初に転送したパケットと同様のポートに転送される。これにより、２つのパケットがループすることとなる。これを繰り返すことにより、コアスイッチ１２と回線終端部１３との間でのループ転送しているパケットの数を増加させ、主信号の転送負荷を増大させる。負荷監視部１５内に転送されるパケットが所定の転送速度に達すると、ＣＰＵ部１１からのパケットの送信を停止することで、主信号の転送負荷を調整することができる。

次に、転送されているパケットの正常性の確認方法について、図１を参照しながら説明する。所定時間経過後に、ループ転送されているパケットの照合を行う。まず、コアスイッチ部１２において、正常性を確認するパケットに対する検索条件を検索テーブル１４から削除する。すると、コアスイッチ部１２と回線終端部１３との間をループ転送している特定のパケットがコアスイッチ部１２に転送されたときに、検索テーブル１４で検索される際に条件を満たすものがないため、転送ポートが決定されない。このため、パケットは、ＣＰＵ部１１に転送され、ＣＰＵ部１１によって、受信したパケットと送信したパケットとを照合することで、転送パケットの正常性を確認することができる。さらに、別のパケットに対しても同様の処理を繰り返すことで、すべての転送パケットの正常性を確認することができる。

次に、本発明にかかる主信号負荷試験装置の実施例について説明する。まず、主信号の転送負荷をかける実施例について、図１を参照しながら説明する。ＣＰＵ部１１は、主信号負荷試験を行うポートの回線終端部１３に折り返し設定を行う。本実施例では、ポート１に対して主信号負荷試験を行うこととする。次に、コアスイッチ部１２の検索テーブル１４に検索条件と転送ポートを設定する。本実施例での検索条件として宛先アドレスＡとし、転送ポート１を設定する。

設定後、ＣＰＵ部１１は、宛先アドレスがＡであるパケットをコアスイッチ部１２に転送する。コアスイッチ部１２は、ＣＰＵ部１１からのパケットを受信すると、受信したパケットの宛先アドレスＡが検索テーブル１４の検索条件にあるか否かを検索する。ここで、先程の宛先アドレスＡを検索条件として設定してあるため、コアスイッチ部１２は、一致した検索条件から転送ポート１を得て、パケットをポート１の回線終端部１３に転送する。回線終端部１３に到達したパケットは、折り返し設定となっているため、再びコアスイッチ部１２に転送される。

コアスイッチ部１２では、再び宛先アドレスＡを検索テーブル１４の検索条件にあるか否かを検索し、一致した検索条件から転送ポート１を得て、再びポート１の回線終端部１３に転送する。この動作が繰り返されるため、ＣＰＵ部１１から転送された宛先アドレスＡのパケットは、コアスイッチ部１２とポート１の回線終端部１３の間を転送されることとなる。

ＣＰＵ部１１は、さらに、コアスイッチ部１２の検索テーブル１４に宛先アドレスＢを検索条件とし、転送ポート１を設定する。ＣＰＵ部１１から宛先アドレスＢのパケットをコアスイッチ部１２に転送する。コアスイッチ部１２は、ＣＰＵ部１１からの宛先アドレスＢのパケットを受信して検索テーブル１４から一致する検索条件を検索する。ここで、宛先アドレスＢを検索条件として設定しているため、その転送ポート１にパケットが転送される。宛先アドレスＢのパケットも、宛先アドレスＡのパケットと同様に、ポート１の回線終端部１３から折り返され、再びコアスイッチ部１２に転送される。これにより、コアスイッチ部１２とポート１の回線終端部１３との間を、宛先アドレスＡとＢの２つのパケットが転送されることとなる。

同様に、宛先アドレスＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順に、検索テーブル１４に検索条件として転送ポート１を設定し、ＣＰＵ部１１からパケット送信することで、コアスイッチ部１２とポート１の回線終端部１３との間で宛先アドレスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆが転送され、この間の主信号の転送負荷が増大する。パケット転送速度が負荷試験の転送速度に達すると、負荷監視部１５よりＣＰＵ部１１からのパケット送信を停止する。パケットＡ〜Ｆまで送信された際の検索テーブル１４の設定状況を図２に示す。

次に、上記状態から、転送しているパケットを照合する際の実施例について説明する。コアスイッチ部１２とポート１の回線終端部１３との間で、宛先アドレスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのパケットが転送されている。検索テーブル１４は、図２に示すように設定されている。ＣＰＵ部１１が宛先アドレスＡのパケットを照合するため、コアスイッチ部１２の検索テーブル１４から検索条件が宛先アドレスＡであるものを削除する。

すると、コアスイッチ部２に到達した宛先アドレスＡのパケットが、検索テーブル１４で検索されるが、既に宛先アドレスＡは検索条件から削除されているため、一致することなく、コアスイッチ部１２は、転送ポートを決定することができなくなる。そこで、コアスイッチ部１２は、図３に示すように、ＣＰＵ部１１に宛先アドレスＡのパケットを転送する。ＣＰＵ部１１は、宛先アドレスＡのパケット受信し、送信したときのパケットと照合を行う。

次に、宛先アドレスＢのパケットを照合するため、コアスイッチ部１２の検索テーブル１４から検索条件が宛先アドレスＢのものを削除する。同様に、宛先アドレスＢのパケットがコアスイッチ部１２に到達すると、検索テーブル１４に一致する検索条件がないため、コアスイッチ部１２は転送ポートを決定することができなくなり、パケットは、ＣＰＵ部１１に転送される。ＣＰＵ部１１は、受信した宛先アドレスＢのパケットと送信したものを照合する。Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆについても同様に照合することで、送信したすべてのパケットに対して照合を行うことができる。

次に、本発明にかかる主信号負荷試験装置のもう一つの実施例について、図４を参照しながら説明する。本実施例では、負荷試験を行う対象が装置内のみではなく、接続するルータ間が対象となっている。

ルータ１のＣＰＵ部１１がコアスイッチ部１２にパケットを送信する。コアスイッチ部１２は、検索テーブル１４から転送ポートを決定し、回線終端部１３に転送する。回線終端部１３は、回線への信号に変換してパケットを回線に送信し、ルータ３によって受信される。ルータ３で受信したパケットが、再びルータ３からルータ１へのパケットであれば、ルータ１の回線終端部１３でパケットを受信してコアスイッチ部１２に転送する。

コアスイッチ部１２では、検索テーブルから同一のポートに転送するため、ルータ１とルータ３との間でループ経路転送が行われる。ＣＰＵ部１１から同様のパケットを送信すると、ルータ１とルータ３との間で転送パケットが増加するため、主信号の転送負荷が増大することとなる。負荷監視部１５では、ルータ１とルータ３との間での転送速度が監視され、所定の転送速度まで達すると、ＣＰＵ部１１はパケットの送信を停止する。

転送されているパケットの正常性の確認方法については、第１の実施の形態と同様に、コアスイッチ部１２の検索テーブル１４から照合するパケットの検索条件を削除することによって、コアスイッチ部１２に到達したパケットがＣＰＵ部１１に転送される。ＣＰＵ部１１が受信したパケットと、送信したパケットとを照合することで正常性を確認することができる。

尚、図４に示した例では、２つのルータ１、３間での負荷試験であったが、ルータ１のＣＰＵ部１１が送信したパケットが、再びルータ１のコアスイッチ部１２に戻ってくるような構成であれば、いくつのルータを接続していても負荷試験を実施することが可能である。

本発明にかかる主信号負荷試験装置の一実施の形態における試験パケット送信時のパケットの流れを示す図である。図１の主信号負荷試験装置における検索パケットの設定例を示す図である。図１の主信号負荷試験装置における試験パケット照合時のパケットの流れを示す図である。本発明にかかる主信号負荷試験装置の２つのルータ間での負荷試験構成図とパケットの流れを示す図である。従来の主信号負荷試験装置の一例の構成及びパケットの流れを示す図である。図５の主信号負荷試験装置における試験パケット送信時のパケットの流れを示す図である。図５の主信号負荷試験装置における試験パケット照合時のパケットの流れを示す図である。

符号の説明

１ルータ
２測定器
３ルータ
１１ＣＰＵ部
１２コアスイッチ部
１３回線終端部
１４検索テーブル
１５負荷監視部

Claims

受信したパケットを処理可能な信号に変換する回線終端部と、
主信号として流れるパケットの転送速度を測定する負荷監視部と、
検索条件に一致するパケットを転送するポートを決定する検索テーブルを備え、前記回線終端部を介して受信したパケット情報から転送するポートを決定するコアスイッチ部と、
該コアスイッチ部で決定したポートに前記パケットを送信するとともに、該コアスイッチ部で転送するポートを決定することができないパケットに対し、送信したパケットと受信したパケットとを照合するＣＰＵ部とを備え、
前記回線終端部と前記コアスイッチ部との間でパケットがループ転送になるように、前記回線終端部に折り返し設定し、
該設定後に、前記ＣＰＵ部は、前記コアスイッチ部に前記検索条件を満たすパケットを送信し、前記コアスイッチ部は、前記ＣＰＵ部からパケットを受信すると、転送ポートを決定するため、前記検索テーブルによって検索を行い、決定された転送ポートにパケットを転送し、
該転送されたパケットが前記回線終端部に到達すると、該回線終端部で折り返され、再び前記コアスイッチ部に転送され、該コアスイッチ部は、前記パケットを受信すると、再び転送ポートを決定するため、前記検索テーブルによって検索を行い、決定された転送ポートにパケットを転送する動作を繰り返すことで、前記パケットは、前記コアスイッチ部と前記回線終端部との間をループし続け、
別のパケットに対しても上記動作を繰り返し、前記負荷監視部に転送されるパケットが所定の速度に達すると、前記ＣＰＵ部からの新たなパケットの送信を停止し、
前記コアスイッチ部において、正常性を確認するパケットに対する検索条件を前記検索テーブルから削除することで、該コアスイッチ部と前記回線終端部との間をループ転送している特定のパケットが前記コアスイッチ部に転送されたときに、前記検索テーブルで検索される際に条件を満たすものがないため、転送ポートが決定されず、該パケットは、前記ＣＰＵ部に転送され、該ＣＰＵ部によって、受信したパケットと送信したパケットとを照合することで、転送パケットの正常性を確認し、別のパケットに対しても同様の処理を繰り返すことで、すべての転送パケットの正常性を確認することを特徴とする主信号負荷試験装置。