JP4541250B2 - 通信システム、ルータ位置算出装置、およびルータ位置算出プログラム - Google Patents
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Beau Williamson著,「IPマルチキャストネットワーク開発ガイドVo1.1」,ソフトバンクパブリッシング株式会社,2001年7月3日 D.Estrin,他9名,RFC2362-Protocol Independent Multicast-Sparse Mode(PIM-SM):Protocol Specification,[online],1998年,The Internet Society,[2005年7月6日検索],インターネット<URL: http://www.faqs.org/rfcs/rfc2362.html> J.Moy,RFC2328-OSPF Version 2,[online],1998年,The Internet Society,[2005年7月6日検索],インターネット<URL: http://www.faqs.org/rfcs/rfc2328.html> Load Splitting IP Multicast Traffic,[online],1998年,The Internet Society,[2005年7月6日検索],インターネット<URL: http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/product/software/ios124/124cg/himc_c/ch05/mcbsplit.htm>
上記を満たす環境において、各下流ルータでは、2つの上流ルータにそれぞれ複数の論理的接続を設定し、メインマルチキャストおよびバックアップマルチキャストを別々の上流ルータから取得できるようにする。以下、図2を参照しながら、設定方法の原理を説明する。本通信システムを構成するルータに対して、ネットワーク管理者によって、以下の手順で設定がなされるものとする。
2.下流ルータXと上流ルータBを接続する物理リンクに対して2つの(論理的な)サブネット(ネットワークアドレス:NB1とNB2)を設定する。
3.ユニキャスト経路計算対象となるサブネットを2つのグループに分類する。NA1とNB1はグループ1に、NA2とNB2はグループ2に所属させる。
4.メインマルチキャストソースが属するサブネットはグループ1に、バックアップマルチキャストソースが属するサブネットはグループ2に所属させる。
1.各ルータのハッシュ処理によって、メインマルチキャストソース(第1の配信サーバ)に向かうツリーが第1の上流ルータ(第1リンク)を選択するように(メインマルチキャストソースによって送信されるマルチキャストパケットが、各ルータの第1の上流ルータから各ルータに転送されるように)、メインマルチキャストソースのIPアドレスを決定する。
2.各ルータのハッシュ処理によって、バックアップマルチキャストソース(第2の配信サーバ)に向かうツリーが第2の上流ルータ(第2リンク)を選択するように(バックアップマルチキャストソースによって送信されるマルチキャストパケットが、各ルータの第2の上流ルータから各ルータに転送されるように)、バックアップマルチキャストソースのIPアドレスを決定する。
さらに、全ての下流ルータで上流ルータの選択方針を一致させる。その上で、追加する下流ルータの(ネットワークトポロジ上の論理的な)位置を、下記の方針に従い適切に決定することにより、冒頭で述べた前提条件を満たすネットワークトポロジで、メインマルチキャストツリーとバックアップマルチキャストツリーをdisjointに設定することができる。以下、図3を参照しながら、下流ルータの追加アルゴリズムを説明する。
2.初期状態として、マルチキャストソースに接続された最上流(l=0)のルータが2台存在するものとする。
3.追加する下流ルータに対して、図2を用いて説明した設定方法に従い、メインマルチキャストを右側の上流ルータ(第1上流ルータ)から、バックアップマルチキャストを左側の上流ルータ(第2上流ルータ)から取得する設定を行う。
5.階層0(l=0)におけるルータについては、メインマルチキャストソースを収容するルータをR[0,1]、バックアップマルチキャストソースを収容するルータをR[0,0]と規定する。
6.ある階層l(l≧1)に下流ルータR[l,j]を新たに追加する場合を考える。まず新たな下流ルータR[l,j]と同一階層に属する他のルータをR[l,i]と記述する。ここで、i(i≧0)は、該階層l上で左側から数えたルータの順序(R[l,j]の追加前の順序)を表す。ただしi=0を最も左側とする。
(i’<j’)または(i’=j’かつi”≦j”) ⇒ i<j
(i’>j’)または(i’=j’かつi”>j”) ⇒ i>j
(別上流ルータ選択手法の実現例)
1.下流ルータXと上流ルータAを接続する物理リンクに対して、2つの802.1q tagged VLAN(VLAN A1とVLAN A2)を設定する。VLAN A1にネットワークアドレスNA1を、VLAN A2にネットワークアドレスNA2を割り当てる。
2.下流ルータXと上流ルータBを接続する物理リンクに対して、2つの802.1q tagged VLAN (VLAN B1とVLAN B2) を設定する。VLAN B1にネットワークアドレスNB1を、VLAN B2にネットワークアドレスNB2を割り当てる。
4.対象となるサブネットを2つのグループに分類し、それぞれOSPFプロセス1とOSPFプロセス2に所属させる。NA1とNB1はOSPFプロセス1に、NA2とNB2はOSPFプロセス2に所属させる。このように、NA1およびNB1は、メインマルチキャストパケットの転送用として割り当てられ、NA2およびNB2は、バックアップマルチキャストパケットの転送用として割り当てられることになる。
6.NA1とNB1ならびにNA2とNB2について、アドレスの大小関係を逆にする(e.g. NA1>NB1,NA2<NB2)。これにより、メインとバックアップでjoin(マルチキャストパケット受信への参加)対象の上流ルータが別(e.g. メインは上流ルータA(NA1),バックアップは上流ルータB(NB2))になる。
1.図4に示されるようなデータ構造を作成する。特徴を以下に示す。
(a)各ルータ(図4において丸印で示されている)には、互いを識別するために、(少なくとも)階層内で一意であるID値が付与されている。以降、階層lのルータR[l,i]のID値をID[l,i]のように記述する。任意のi,j(i<j)についてID[l,i]<ID[l,j]とする(左側のルータが小さなID値を有する)。なお、ID値の保持方法については、明示的にルータID等として各ルータに割り当ててもよいし、暗黙の値としてネットワーク運用者が一元管理してもよい。
(c)各ルータは、1つ上流の階層について、第1上流ルータ(1個)を指し示すポインタ情報(あるいはID値)を有する(図4の*ru)。
(d)各ルータは、1つ上流の階層について、第2上流ルータ(1個)を指し示すポインタ情報(あるいはID値)を有する(図4の*bu)。
(f)各ルータは、1つ下流の階層について、第2下流ルータ(バックアップマルチキャスト配信経路の下流ルータ)(0〜複数個)を指し示すポインタ情報を有する(図4の**bdh,**bdt,*bd0〜*bdm)。
(g)各階層のルータ群を管理するための管理情報(e.g. 各階層の先頭ルータを指し示すポインタ)を保持する(図4の*L_0〜)。
(B)第2上流ルータR[l-1,j’]の第2下流ルータR[l,b(k)](k=0〜mの自然数であり、b(k)はbdk=bd0〜bdmに対応する。該第2下流ルータ(i.e. R[l,b(k)]) の階層lにおける左からの順序を関数b(k)により表す)の存在有無をチェックし、存在する場合には(C)へ進む。R[l-1,j’]に対してR[l,b(k)]が1つも存在しない場合は(F)へ進む。
(D)R[l,b(k)]の第1上流ルータR[l-1,{b(k)}”]のID値(ID[l-1,{b(k)}”])を取得し、ID[l-1,j”]と比較する。比較の結果、ID[l-1,{b(k)}”]≦ID[l-1,j”]であれば(C)に戻る。また、ID[l-1,{b(k)}”]>ID[l-1,j”]であれば(E)へ進む。
(F)第2上流ルータR[l-1,j’]の左側の上流ルータR[l-1,j’-1]を選択し、(G)へ進む。R[l-1,j’-1]が無い場合(j’=0:R[l-1,j’]は階層l-1の先頭ルータ)は、R[l,j]を階層lの先頭ルータ(j=0)として挿入する(追加ルータの論理位置の決定)。この場合、適切なID[l,0]を付与して処理を終了する(e.g. ID[l,0]=0,ID[l,1]=ID[l,2]/2)。
(H)R[l,b(m)]とR[l,b(m)+1]の間にR[l,j]を挿入する(追加ルータの論理位置の決定)。ID[l,b(m)]<ID[l,j]<ID[l,b(m)+1]を満たすID[l,j]を付与して処理を終了する(e.g. ID[l,j]=(ID[l,b(m)]+ID[l,b(m)+1])/2)。
Claims (7)
- 配信サーバによって送信されるマルチキャストパケットを転送する、階層構造を有する複数のルータを備えた通信システムであって、
前記配信サーバに最も近いルータを除く任意のルータにおいて、前記配信サーバ側に設けられた第1の上流ルータと接続する物理リンクに対して第1および第2のサブネットが設定されていると共に、前記配信サーバ側に設けられた第2の上流ルータと接続する物理リンクに対して第3および第4のサブネットが設定されており、
前記第1および前記第3のサブネットは、第1のマルチキャストパケットの転送用として割り当てられ、前記第2および前記第4のサブネットは、第2のマルチキャストパケットの転送用として割り当てられ、前記第1のサブネットのネットワークアドレスをNA1、前記第2のサブネットのネットワークアドレスをNA2、前記第3のネットワークアドレスをNB1、前記第4のネットワークアドレスをNB2として、NA1>NB1かつNA2<NB2もしくはNA1<NB1かつNA2>NB2であり、
前記配信サーバに最も近いルータを除く任意のルータが追加された際の論理的な追加位置は、
階層構造を有する前記複数のルータの論理的な位置関係を示すネットワークトポロジ情報と、
新たに追加される追加ルータと接続される、前記配信サーバ側に設けられた上流ルータと前記追加ルータの論理的な位置関係を示す追加ルータ接続情報と、
前記複数のルータの各々に対して、各ルータの論理的な位置に対応して付与された識別値であって、同一階層内でルータの配置方向に沿って値が増加するように付与された識別値と、
に基づいて算出されたことを特徴とする通信システム。 - 配信サーバによって送信されるマルチキャストパケットを転送する、階層構造を有する複数のルータを備えた通信システムであって、前記配信サーバに最も近いルータを除く任意のルータにおいて、前記配信サーバ側に設けられた第1の上流ルータと接続する物理リンクに対して第1および第2のサブネットが設定されていると共に、前記配信サーバ側に設けられた第2の上流ルータと接続する物理リンクに対して第3および第4のサブネットが設定されており、前記第1および前記第3のサブネットは、第1のマルチキャストパケットの転送用として割り当てられ、前記第2および前記第4のサブネットは、第2のマルチキャストパケットの転送用として割り当てられ、前記第1のサブネットのネットワークアドレスをNA1、前記第2のサブネットのネットワークアドレスをNA2、前記第3のネットワークアドレスをNB1、前記第4のネットワークアドレスをNB2として、NA1>NB1かつNA2<NB2もしくはNA1<NB1かつNA2>NB2である通信システムに対して新たに追加ルータを追加する際の論理的な位置を算出するルータ位置算出装置であって、
前記配信サーバによって送信されるマルチキャストパケットを転送する、階層構造を有する複数のルータの論理的な位置関係を示すネットワークトポロジ情報と、
新たに追加される追加ルータと接続される、前記配信サーバ側に設けられた上流ルータと前記追加ルータの論理的な位置関係を示す追加ルータ接続情報と、
前記複数のルータの各々に対して、各ルータの論理的な位置に対応して付与された識別値であって、同一階層内でルータの配置方向に沿って値が増加するように付与された識別値と、
を記憶する記憶部と、
前記ネットワークトポロジ情報、前記追加ルータ接続情報、および前記識別値に基づいて前記追加ルータの論理的な位置を算出する位置算出部と、
を有することを特徴とするルータ位置算出装置。 - 前記位置算出部は、前記追加ルータ接続情報に基づいて、前記追加ルータと接続される前記第1の上流ルータおよび前記第2の上流ルータを選択し、前記ネットワークトポロジ情報に基づいて、当該選択した第2の上流ルータの下流ルータを選択すると共に当該選択した下流ルータの前記第1の上流ルータを選択し、当該選択した下流ルータの前記第1の上流ルータの識別値と、前記追加ルータと接続される前記第1の上流ルータの識別値とを比較した結果に基づいて前記追加ルータの論理的な位置を算出することを特徴とする請求項2に記載のルータ位置算出装置。
- 前記位置算出部は、前記追加ルータ接続情報に基づいて、前記追加ルータと接続される前記第2の上流ルータを選択し、前記ネットワークトポロジ情報に基づいて、当該選択した第2の上流ルータと同一階層であって隣りのルータを選択すると共に当該選択した隣りのルータの下流ルータを選択し、当該選択した下流ルータの識別値に基づいて前記追加ルータの論理的な位置を算出することを特徴とする請求項2に記載のルータ位置算出装置。
- 前記位置算出部は、階層lにおける前記配置方向の位置がj番目であって、当該位置に対応する前記識別値R[l,j]を有する前記追加ルータと接続される前記第1の上流ルータ、前記第2の上流ルータの前記識別値をそれぞれR[l-1,j”]、R[l-1,j’]とし、前記追加ルータと同一階層のi番目のルータの前記第1の上流ルータ、前記第2の上流ルータの前記識別値をそれぞれR[l-1,i”]、R[l-1,i’]とした場合に、(i’<j’)または(i’=j’かつi”≦j”)であればi<jが成り立つように、かつ、(i’>j’)または(i’=j’かつi”>j”)であればi>jが成り立つようにjを決定することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載のルータ位置算出装置。
- 前記位置算出部によって算出された前記追加ルータの論理的な位置に基づいて前記追加ルータの前記識別値を算出する識別値算出部をさらに有することを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれか一項に記載のルータ位置算出装置。
- 配信サーバによって送信されるマルチキャストパケットを転送する、階層構造を有する複数のルータを備えた通信システムであって、前記配信サーバに最も近いルータを除く任意のルータにおいて、前記配信サーバ側に設けられた第1の上流ルータと接続する物理リンクに対して第1および第2のサブネットが設定されていると共に、前記配信サーバ側に設けられた第2の上流ルータと接続する物理リンクに対して第3および第4のサブネットが設定されており、前記第1および前記第3のサブネットは、第1のマルチキャストパケットの転送用として割り当てられ、前記第2および前記第4のサブネットは、第2のマルチキャストパケットの転送用として割り当てられ、前記第1のサブネットのネットワークアドレスをNA1、前記第2のサブネットのネットワークアドレスをNA2、前記第3のネットワークアドレスをNB1、前記第4のネットワークアドレスをNB2として、NA1>NB1かつNA2<NB2もしくはNA1<NB1かつNA2>NB2である通信システムに対して新たに追加ルータを追加する際の論理的な位置を算出する処理をコンピュータに実行させるためのルータ位置算出プログラムであって、
前記配信サーバによって送信されるマルチキャストパケットを転送する、階層構造を有する複数のルータの論理的な位置関係を示すネットワークトポロジ情報と、
新たに追加される追加ルータと接続される、前記配信サーバ側に設けられた上流ルータと前記追加ルータの論理的な位置関係を示す追加ルータ接続情報と、
前記複数のルータの各々に対して、各ルータの論理的な位置に対応して付与された識別値であって、同一階層内でルータの配置方向に沿って値が増加するように付与された識別値と、
を記憶する記憶部と、
前記ネットワークトポロジ情報、前記追加ルータ接続情報、および前記識別値に基づいて前記追加ルータの論理的な位置を算出する位置算出部と、
としてコンピュータを機能させるためのルータ位置算出プログラム。
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