JP4615495B2 - 経路解析装置およびコンピュータプログラム - 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およびコンピュータプログラムに関する。

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であるプレフィクス（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との間で経路情報を定期的に交換し、経路表を更新している。その経路情報は、ＢＧＰ経路更新メッセージ（ＵＰＤＡＴＥメッセージ、以下、「ＵＰＤＡＴＥ」と称する）と呼ばれている。

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。例えば非特許文献１記載の従来技術１では、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。また、非特許文献２記載の従来技術２では、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していた。

また、特許文献１記載の従来技術３では、同一プレフィクスでのＵＰＤＡＴＥのグループ化と、異なるプレフィクス間でのＵＰＤＡＴＥのグループ化を行い、同一グループに属するＵＰＤＡＴＥに含まれるＡＳパスの共通部分に基づいて、経路障害箇所を特定している。
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 特開２００６−１３５７５６号公報

しかし、上述した従来技術１では、複数地点にプローブ装置を設置するが、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、従来技術２では、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。

これに対して従来技術３では、異なるプレフィクス間でのＵＰＤＡＴＥのグループ化も行っている。しかしながら、従来技術３では、複数の経路障害を特定するためのＵＰＤＡＴＥのグループ分けにおいて、ＡＳパスの共通部分に着目し、且つ、時間的に近いＵＰＤＡＴＥ同士を優先的にグループ化しているが、複数の経路障害が短時間で発生した場合には、異なる経路障害により発生した複数のＵＰＤＡＴＥがほぼ同時に収集される可能性があり、必ずしも、時間的に近いＵＰＤＡＴＥ同士が同じ障害に関係しているとは限らない。このため、ＵＰＤＡＴＥの誤グループ化によって、正しい経路障害箇所の特定を行うことができない恐れがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、同時に複数の経路障害が発生した場合などの経路情報の解析精度の向上を図ることのできる経路解析装置およびコンピュータプログラムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る経路解析装置は、経路中のネットワーク構成要素を用いて表される前記経路の変化を示す経路情報を解析する経路解析装置において、経路中の共通のネットワーク構成要素に着目して前記経路情報をグループ分けする際に、経路中のホップ数が大きい方からホップ数の小さい方へと共通のネットワーク構成要素を検出してゆく経路情報分類手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る経路解析装置においては、前記経路情報分類手段は、同じホップ数で共通のネットワーク構成要素を有する経路に係る経路情報をグループ化することを特徴とする。

本発明に係る経路解析装置においては、経路中のネットワーク構成要素の共通部分を検出する範囲のホップ数を入力するホップ数入力手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る経路解析装置においては、前記経路情報分類手段は、前記経路情報の受信時刻に基づいて、同一宛先の経路に係る経路情報をグループ化することを特徴とする。

本発明に係る経路解析装置においては、前記経路情報分類手段は、前記同一宛先の経路に係る経路情報をグループ化の結果のグループを、さらに、該グループ中の代表の経路情報の受信時刻に基づいてグループ化することを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、経路中のネットワーク構成要素を用いて表される前記経路の変化を示す経路情報を解析するためのコンピュータプログラムであって、経路中の共通のネットワーク構成要素に着目して前記経路情報をグループ分けする際に、経路中のホップ数が大きい方からホップ数の小さい方へと共通のネットワーク構成要素を検出してゆく機能をコンピュータに実現させることを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムにおいては、同じホップ数で共通のネットワーク構成要素を有する経路に係る経路情報をグループ化することを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムにおいては、経路中のネットワーク構成要素の共通部分を検出する範囲のホップ数を入力する機能をさらにコンピュータに実現させることを特徴とする。
これにより、前述の経路解析装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。

本発明によれば、同時に複数の経路障害が発生した場合などの経路情報の解析精度の向上を図ることができる。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る経路解析装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、経路解析装置１００は、経路情報収集部１０１と経路解析部１０２と経路障害蓄積部１０３と経路障害表示部１０４を有する。経路解析部１０２は、経路障害解析アルゴリズム１０５を有する。

経路情報収集部１０１は、ルータ等のネットワーク機器からＢＧＰ経路更新メッセージ（ＵＰＤＡＴＥ）を受信する。例えば、経路情報収集部１０１は、ＩＳＰが備えるルータ（コアルータまたはボーダルータ）とＢＧＰによる接続（ピアリング）を行い、該ルータが受信したＵＰＤＡＴＥを収集する。経路情報収集部１０１は、収集したＵＰＤＡＴＥを記録する。このとき、ＵＰＤＡＴＥの受信時刻も一緒に記録する。

経路解析部１０２は、経路情報収集部１０１により収集されたＵＰＤＡＴＥをもとに、経路障害解析アルゴリズム１０５に従って、経路障害に関連する経路情報を分類する。そして、その分類結果から、経路障害の発生箇所又は復旧箇所を特定する。

経路障害蓄積部１０３は、経路解析部１０２の解析結果をデータベースに蓄積する。経路障害表示部１０４は、解析結果の表示を行う。その表示方法は、特に限定しない。例えば、液晶表示装置等のディスプレイに直接的に表示してもよく、或いは、通信回線を介してウェブ画面により端末上に表示するようにしてもよい。

ここで、本実施形態に係るネットワーク構成例と、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、本実施形態に係るネットワークの概略構成例を示している。図２においては、ＡＳ１〜ＡＳ１３が図示されている。ＡＳ１は、経路解析装置１００を具備するものであり、自ＡＳとする。ＡＳ１内において、経路解析装置１００はルータに接続している。ＡＳ１〜ＡＳ１３は、それぞれのＩＳＰによって管理されている。図２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中の宛先アドレ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。

図２において、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であるプレフィクスと、そのプレフィクス中の宛先アドレ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。

なお、ＡＳ１内では、「ｉｎｔｅｒｎａｌ ａｎｎｏｕｎｃｅメッセージ」によって、ＡＳ２からのメッセージを広報する。

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。図３において、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。この場合、ＡＳ３及びＡＳ４を共通部分として持つＡＳパスが、経路障害復旧後のＡＳパスとして広報されると考えられる。

ＡＳ１に具備される経路解析装置１００は、自己が接続するルータから、経路情報の変化を示す情報（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又は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。

しかしながら、複数の経路障害が短時間で発生した場合には、ＡＳパスの共通部分を正しく検出することが難しい事象が発生し得る。図４にその例を示す。図４においては、経路解析装置の設置場所ｏ１と、１０個のＡＳとしてａ１〜ａ１０が示されている。図４の例では、ａ３とａ４間のリンク障害と、ａ８内部の障害とが、それぞれ独立して同時に発生したものとする。この結果、ａ６が生成するプレフィクスｐ２と、ａ５が生成するプレフィクスｐ３とは、ａ３とａ４間のリンク障害によって経路変化を伴う。また、ａ９が生成するプレフィクスｐ１と、ａ１０が生成するプレフィクスｐ４とは、ａ８内部の障害によって経路変化を伴う。

ここで、プレフィクスｐ１〜ｐ４に係るＵＰＤＡＴＥは、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の順番で、経路解析装置の設置場所ｏ１に到達したとする。この場合、ＡＳパスの共通部分に着目し、且つ、時間的に近いＵＰＤＡＴＥ同士を優先的にグループ化すると、まず、プレフィクスｐ１及びｐ２が同じａ２を有することからグループ化される。そして、その他のプレフィクスｐ３及びｐ４はグループ化されない。これにより、３つの経路障害グループｅ１’（ｐ１，ｐ２），ｅ２’（ｐ３），ｅ３’（ｐ４）が検出されるが、この検出結果は誤りである。正しくは、プレフィクスｐ１及びｐ４の経路障害グループと、プレフィクスｐ２及びｐ３の経路障害グループである。このグループ化の誤りは、本来異なる経路障害により発生したプレフィクスｐ１及びｐ２の経路変化が、たまたま同じＡＳ（ａ２）を共通部分として含んでおり、且つ、短時間の間に発生したことに起因する。

そこで、本実施形態においては、ＡＳパスの共通部分に着目してプレフィクスをグループ化するときに、ＡＳパスの共通部分を検索する順序をホップ数の大きい方から小さい方とする。ホップ数は、ＡＳパス中において、自ＡＳから宛先アドレスのＡＳまでのＡＳ経由数に相当する。上記図４に対応する例が、図５に示されている。図５には、後述する障害プレフィクス間クラスタが示されている。図５に示す障害プレフィクス間クラスタ中の各プレフィクスｐ１〜ｐ４に係るＡＳパスにおいて、ホップ数の大きい方（図中、右の方がホップ数大）から順に、ホップ数の小さい方（図中、左の方）へと共通部分が存在するか否かを検出していく。図５においては、まず、プレフィクスｐ２及びｐ３が有するａ４が共通部分として検出されるので、この２つのプレフィクスｐ２及びｐ３を最初にグループ化する。次いで、プレフィクスｐ１及びｐ４が有するａ８が共通部分として検出されるので、この２つのプレフィクスｐ１及びｐ４を次にグループ化する。これにより、プレフィクスｐ１及びｐ４の経路障害グループと、プレフィクスｐ２及びｐ３の経路障害グループとを正しく検出することができる。その検出結果のグループは、イベントクラスタと称される。

次に、本実施形態に係る経路解析装置１００の経路解析部１０２による経路解析動作を説明する。

図６は、本実施形態に係る経路障害解析アルゴリズム１０５の全体の処理手順を示すフロー図である。経路障害解析アルゴリズム１０５は、３つのステップ（Ｓｔｅｐ１，Ｓｔｅｐ２，Ｓｔｅｐ３）から構成される。Ｓｔｅｐ１，Ｓｔｅｐ２，Ｓｔｅｐ３はその順番で実行される。

［Ｓｔｅｐ１］：ＢＧＰ経路更新メッセージ（ＵＰＤＡＴＥ）のグループ化過程
Ｓｔｅｐ１では、経路解析部１０２は、経路情報収集部１０１により収集されたＵＰＤＡＴＥを対象にして、同一プレフィクスのＵＰＤＡＴＥをグループ化する。具体的には、経路情報収集部１０１で記録されている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間閾値以下の場合には、その２つのＵＰＤＡＴＥを同一グループに分類する。一方、受信時刻の差がＵＰＤＡＴＥ間閾値よりも大きい場合には、その２つのＵＰＤＡＴＥは別グループとなる。

図７は、Ｓｔｅｐ１の処理によるグループ化の様子を示す説明図である。図７には、プレフィクスｐおよびｐ’に係るＵＰＤＡＴＥが示されている。図７に示されるように、プレフィクスｐ，ｐ’毎に、連続するＵＰＤＡＴＥの受信時刻の差がＵＰＤＡＴＥ間閾値ｔｕよりも小さいＵＰＤＡＴＥ同士が同一のグループに分類される。

ＵＰＤＡＴＥ間閾値は、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）発行の技術標準「ＲＦＣ１７７１」の「MRAI: Minimum Route Advertisement Interval」に規定されるＵＰＤＡＴＥ送出間隔とその標準的なルータへの実装、経路変動が発生してからインターネット全体でその経路が安定するまでの時間（convergence time）などをもとにして予め決定しておけばよい。なお、「convergence time」は、BGP beacon(http://psg.com/~zmao/BGPBeacon.html参照)などを使用して計測可能である。

Ｓｔｅｐ１においてグループ化されたＵＰＤＡＴＥをプレフィクス別クラスタと称する。経路解析部１０２は、個々のプレフィクス別クラスタに対して識別情報を付与し、各プレフィクス別クラスタを記録する。また、経路解析部１０２は、プレフィクス別クラスタ毎に、発生時刻、初期ＡＳパスおよび新ＡＳパスを収集し記録する。発生時刻は、プレフィクス別クラスタ中の時間的に最初のＵＰＤＡＴＥの受信時刻である。初期ＡＳパスは、時間的に１つ前のプレフィクス別クラスタの最後のＵＰＤＡＴＥに含まれるＡＳパスである。新ＡＳパスは、プレフィクス別クラスタの最初のＵＰＤＡＴＥに含まれるＡＳパスである。

なお、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パス中から削除する。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。

［Ｓｔｅｐ２］：時刻情報を用いたプレフィクス別クラスタのグループ化過程
Ｓｔｅｐ２では、経路解析部１０２は、発生時刻に基づいて、プレフィクス別クラスタをグループ化する。具体的には、各プレフィクス別クラスタの発生時刻を参照し、発生時刻が時間的に連続した２つのプレフィクス別クラスタ同士の発生時刻の差と所定のプレフィクス間閾値とを比較する。発生時刻の差がプレフィクス間閾値以下の場合には、その２つのプレフィクス別クラスタを同一グループに分類する。一方、発生時刻の差がプレフィクス間閾値よりも大きい場合には、その２つのプレフィクス別クラスタは別グループとなる。Ｓｔｅｐ２においてグループ化されたプレフィクス別クラスタをプレフィクス間クラスタと称する。

図８は、Ｓｔｅｐ２の処理によるグループ化の様子を示す説明図である。図８には、プレフィクスｐ１〜ｐ７に係る各プレフィクス別クラスタ中の時間的に最初のＵＰＤＡＴＥ（発生時刻に対応）が示されている。図８に示されるように、プレフィクスｐ１〜ｐ５に係る各プレフィクス別クラスタが同一のグループ（プレフィクス間クラスタ（ｐ１〜ｐ５））となり、また、プレフィクスｐ３，ｐ６，Ｐ７に係る各プレフィクス別クラスタが同一のグループ（プレフィクス間クラスタ（ｐ１，ｐ３，ｐ７））となっている。その２つのグループ間の発生時刻の差（プレフィクスｐ５に係るプレフィクス別クラスタの発生時刻とプレフィクスｐ３に係るプレフィクス別クラスタの発生時刻の差）は、プレフィクス間閾値ｔｉよりも大きい。

プレフィクス間閾値は、上述のＵＰＤＡＴＥ間閾値と同様にして予め決定しておけばよい。

経路解析部１０２は、個々のプレフィクス間クラスタに対して識別情報を付与し、各プレフィクス間クラスタを記録する。プレフィクス間クラスタには、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。

経路解析部１０２は、プレフィクス間クラスタ毎に、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記録する。発生時刻は、プレフィクス間クラスタを構成する各プレフィクス別クラスタのうち、最も古いプレフィクス別クラスタの発生時刻である。初期ＡＳパスとプレフィクス数のペアは、プレフィクス間クラスタを構成する各プレフィクス別クラスタの初期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、プレフィクス間クラスタを構成する各プレフィクス別クラスタの新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。

なお、上述のＳｔｅｐ１およびＳｔｅｐ２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。

［Ｓｔｅｐ３］：ＡＳ情報を用いたプレフィクス間クラスタのグループ化過程
Ｓｔｅｐ３では、経路解析部１０２は、ＡＳ情報に基づいて、プレフィクス間クラスタに係るグループ分けを行う。Ｓｔｅｐ３は、２つのステップ（Ｓｔｅｐ３ａ，Ｓｔｅｐ３ｂ）から構成される。Ｓｔｅｐ３ａ，Ｓｔｅｐ３ｂはその順番で実行される。

［Ｓｔｅｐ３ａ］
Ｓｔｅｐ３ａでは、経路解析部１０２は、プレフィクス間クラスタの各々に関して、プレフィクス別クラスタ毎に、初期ＡＳパスのＡＳパス長と新ＡＳパスのＡＳパス長を比較する。その比較の結果、初期ＡＳパス又は新ＡＳパスのうち、ＡＳパス長が短い方を当該プレフィクス別クラスタのベストパスと判定する。これは、図２、図３に例示されるように、障害又は復旧のいずれが発生したのかを判定するためである。

初期ＡＳパス長と新ＡＳパス長の比較結果としては、（ａ）初期ＡＳパス長が新ＡＳパス長よりも短い場合、（ｂ）初期ＡＳパス長が新ＡＳパス長よりも長い場合、（ｃ）初期ＡＳパス長と新ＡＳパス長が同じ場合、の３通りがある。経路解析部１０２は、その初期ＡＳパス長と新ＡＳパス長の比較結果に基づいて、同じプレフィクス間クラスタ中のプレフィクス別クラスタをグループ分けする。具体的には、（ａ）又は（ｃ）に属するプレフィクス間クラスタを一つのグループ（障害プレフィクス間クラスタと称する）に分類する。他方、（ｂ）又は（ｃ）に属するプレフィクス間クラスタを一つのグループ（復旧プレフィクス間クラスタと称する）に分類する。

［Ｓｔｅｐ３ｂ］
Ｓｔｅｐ３ｂでは、経路解析部１０２は、一つの障害プレフィクス間クラスタまたは一つの復旧プレフィクス間クラスタに対して、上記図５の例で説明したように、ＡＳパスの共通部分に着目したグループ化を行う。このとき、障害プレフィクス間クラスタについては、初期ＡＳパスを対象として共通部分を検出する。一方、復旧プレフィクス間クラスタについては、新ＡＳパスを対象として共通部分を検出する。また、ＡＳパス中のホップ数の大きい方からホップ数の小さい方へと順番に、共通部分が存在するか否かを検出していく。

Ｓｔｅｐ３ｂの分類結果のグループをイベントクラスタと称する。障害プレフィクス間クラスタに係るイベントクラスタ（障害イベントクラスタ）は、経路障害発生に係る経路情報の集合である。復旧プレフィクス間クラスタに係るイベントクラスタ（復旧イベントクラスタ）は、経路障害復旧に係る経路情報の集合である。

経路解析部１０２は、障害イベントクラスタ毎に、障害イベントクラスタに基づいて経路障害の発生箇所を特定する処理を行う。また、経路解析部１０２は、復旧イベントクラスタ毎に、復旧イベントクラスタに基づいて経路障害の復旧箇所を特定する処理を行う。

次に、図９を参照して、上記Ｓｔｅｐ３ｂの処理について詳細に説明する。図９は、Ｓｔｅｐ３ｂのグループ化処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、ある一つの障害プレフィクス間クラスタをグループ化対象として説明するが、復旧プレフィクス間クラスタについても同様である。

図９において、ステップＳ１１では、障害プレフィクス間クラスタに含まれるプレフィクス別クラスタに関して、ベストパスのＡＳパス長が長い順に、プレフィクス別クラスタをソートする。

ステップＳ１２では、条件１〜３を全て満足するプレフィクス別クラスタの一つを比較元プレフィクス別クラスタに選定する。そして、比較元プレフィクス別クラスタのベストパス中の最大ホップ数のＡＳを比較対象に選定する。この選定されたＡＳを対象ＡＳと称する。
条件１；まだグループ化されていないこと。
条件２；まだ対象ＡＳに選定されていないＡＳであって、最もホップ数が大きいＡＳをベストパス中に含んでいること。なお、ＡＳパス中の自ＡＳからｎ番目のＡＳを、ホップ数がｎのＡＳとする。
条件３；比較元プレフィクス別クラスタとの発生時刻の差がプレフィクス間閾値以内であること。

ステップＳ１３では、その選定された対象ＡＳを含むベストパスを有するプレフィクス別クラスタであって、まだグループ化されていないプレフィクス別クラスタを、グループ化対象として、障害プレフィクス間クラスタから抽出する。そして、少なくとも一つプレフィクス別クラスタが抽出された場合には、比較元プレフィクス別クラスタおよびグループ化対象のプレフィクス別クラスタをグループ化する。このグループをイベントクラスタ対象グループと称する。また、イベントクラスタ対象グループに含めたプレフィクス別クラスタには、グループ化済みであることを示すフラグをつける。

ステップＳ１４では、グループ化対象のプレフィクス別クラスタが発見されたか否かを判断する。この結果、グループ化対象のプレフィクス別クラスタが発見された場合は（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、ステップＳ１５に進む。一方、グループ化対象のプレフィクス別クラスタが発見されなかった場合は（ステップＳ１４、ＮＯ）、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１５では、イベントクラスタ対象グループ中のプレフィクス別クラスタに関し、ベストパス中の対象ＡＳよりも１ホップ手前のＡＳ同士が同一であるプレフィクス別クラスタがあるか否かを調べる。その結果、該当するプレフィクス別クラスタがある場合はステップＳ１６に進み、該当するプレフィクス別クラスタがない場合はステップＳ１７に進む。

ステップＳ１６では、現対象ＡＳよりも１ホップ手前のＡＳを新対象ＡＳに選定する。そして、新対象ＡＳをベストパス中に含むプレフィクス別クラスタであって、上記条件１〜３を全て満足するプレフィクス別クラスタをグループ化対象として障害プレフィクス間クラスタから抽出する。そして、その抽出されたプレフィクス別クラスタをイベントクラスタ対象グループに含める。イベントクラスタ対象グループに含めたプレフィクス別クラスタには、グループ化済みであることを示すフラグをつける。その後、ステップＳ１５に戻る。

上記ステップＳ１５，Ｓ１６の操作を、ベストパス中の対象ＡＳよりも１ホップ手前のＡＳ同士が同一であるプレフィクス別クラスタがなくなるまで、繰り返す。

ステップＳ１７では、イベントクラスタ対象グループを一つのイベントクラスタとして記録する。

他方、ステップＳ１３でグループ化対象のプレフィクス別クラスタが発見されなかった場合には、ステップＳ１８で、対象ＡＳに対し、比較済みであることを示すフラグをつける。

ステップＳ１９では、比較元プレフィクス別クラスタのベストパス中のＡＳに関し、全てのＡＳが比較済みとなっていたら、比較元プレフィクス別クラスタを単独で一つのイベントクラスタとして記録する。

ステップＳ２０では、障害プレフィクス間クラスタに含まれる全てのプレフィクス別クラスタがグループ化済みとなったか判断し、全てグループ化済みの場合には処理を終了する。一方、まだグループ化されていないプレフィクス別クラスタが有る場合にはステップＳ１２に戻る。

図１０は、Ｓｔｅｐ３ｂのグループ化処理を説明するための具体例である。図１０には、一つの障害プレフィクス間クラスタが示されている。この障害プレフィクス間クラスタは、プレフィクスｐ１〜ｐ７に係る各プレフィクス別クラスタを有する。プレフィクスｐ２，ｐ３に係る各プレフィクス別クラスタは、ベストパスのホップ数が１〜５である。プレフィクスｐ１，ｐ４，ｐ５，ｐ６，ｐ７に係る各プレフィクス別クラスタは、ベストパスのホップ数が１〜４である。

図１０において、まず、ホップ数が５であるＡＳ５０が対象ＡＳとなり、プレフィクスｐ２，ｐ３に係る各プレフィクス別クラスタがグループ化される。次いで、プレフィクスｐ２，ｐ３に係る各プレフィクス別クラスタにおいて、対象ＡＳの１ホップ手前のＡＳ（ホップ数が４）が全てＡＳ４０であって同一であるので、ＡＳ４０を新対象ＡＳとし、他にグループ化可能なプレフィクス別クラスタを探索する。その探索の結果、プレフィクスｐ１，ｐ５に係る各プレフィクス別クラスタが、新たに検出される。次いで、それらプレフィクスｐ１，ｐ５に係る各プレフィクス別クラスタを、既にグループ化済みのプレフィクスｐ２，ｐ３に係るプレフィクス別クラスタと同じグループに含める。次いで、グループ化済みのプレフィクスｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ５に係る各プレフィクス別クラスタにおいて、１ホップ手前（ホップ数が３）のＡＳを検査するが、全て同一ではないので、同じグループへのグループ化を終了する。これにより、プレフィクスｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ５に係る各プレフィクス別クラスタが、一つのイベントクラスタとなる。

なお、経路中のＡＳの共通部分を検出する範囲のホップ数１〜ｍを入力するホップ数入力手段を設け、ステップＳ１３において、ベストパス中のＡＳを対象ＡＳと照合する際に、ホップ数が１〜ｍのＡＳを除外してもよい。また、ステップＳ１６において、現対象ＡＳよりも１ホップ手前のＡＳ（新対象ＡＳ）のホップ数が１〜ｍである場合には、ステップＳ１６の操作を中止してもよい。ｍは、ユーザが決定するホップ数であり、最上流ＡＳ（Tier-1(ティア１）とも呼ばれる）等、多数の経路の取りまとめ的な位置にあるＡＳに対応するホップ数であることが好ましい。

このように、ホップ数が１〜ｍであるＡＳを処理対象から除外し、ホップ数がｍよりも大きなＡＳのみを共通部分の検出対象にすることは、以下の理由に基づいている。ホップ数がｍであるＡＳが、例えば最上流ＡＳである場合、観測点（経路解析装置１００を具備するＡＳ）は、多くの経路障害に関連したＵＰＤＡＴＥをその最上流ＡＳを経由して受信する。このため、最上流ＡＳを経由して受信した複数の経路障害に関連するＵＰＤＡＴＥを、最上流ＡＳ内で発生した単独の経路障害に関連するＵＰＤＡＴＥであると誤判定する可能性がある。一方、最上流ＡＳは、一般的に信頼性の高い運用を行っているため、経路障害の発生頻度が少ない。このような理由から、最上流ＡＳを経由して受信したＵＰＤＡＴＥに関して、ＡＳパス上で自ＡＳから最上流ＡＳよりも遠い位置にあるＡＳでの経路障害発生に起因したものであると判定するために、ホップ数が１〜ｍであるＡＳに関連づけたグループ化を行わないようにするためである。

一般的に、自ＡＳが受信するＵＰＤＡＴＥに関し、経路中のホップ数が小さい方のＡＳ（例えば隣接ＡＳ）は、様々なプレフィクスに含まれる可能性が高いと考えられる。従って、同時に複数の障害が発生したときには、異なる障害に起因するＵＰＤＡＴＥのプレフィクスは、ホップ数の小さい同じＡＳを含む可能性が高くなる。つまり、ホップ数の大きいＡＳの方が、ホップ数の小さいＡＳよりも、異なる障害に起因するＵＰＤＡＴＥのプレフィクスに同じものが含まれる可能性が低い。

このような知見に基づき、本実施形態では、経路中の共通のＡＳ（ネットワーク構成要素）に着目して、プレフィクス間クラスタ中のプレフィクス別クラスタをイベントクラスタにグループ分けする際に、経路中のホップ数の大きい方からホップ数の小さい方へと共通のＡＳを検出する。

これにより、本実施形態によれば、一つの障害イベントクラスタに含まれる経路情報は、同じ経路障害に起因している確度が高い。同様に、一つの復旧イベントクラスタに含まれる経路情報は、同じ経路障害の復旧に起因している確度が高い。このことから、障害イベントクラスタ毎に、障害イベントクラスタに基づいて経路障害の発生箇所を特定する処理を行うことで、同時に複数の経路障害が発生した場合の経路障害発生箇所の特定精度が向上する。同様に、復旧イベントクラスタ毎に、復旧イベントクラスタに基づいて経路障害の復旧箇所を特定する処理を行うことで、同時に複数の経路障害が復旧した場合の経路障害発生箇所の特定精度が向上する。つまり、本実施形態によれば、同時に複数の経路障害が発生した場合の経路情報の解析精度が向上する。これにより、ネットワークの運用管理およびその支援に対して大きく貢献することが可能になる

また、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）管理対象のＡＳ内にのみ経路解析装置を設ければ、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して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。
（２）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。
（３）一つの障害に関連した経路情報の変化を確度よくグループ化することができるので、運用者が着目する障害に起因した経路情報の変化と、その他の障害に起因した経路情報の変化とを切り分けることに役立つ。
（４）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。

なお、本実施形態に係る経路解析装置１００は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、あるいはパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムにより構成され、図１に示される経路解析装置１００の各機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

また、図６に示す各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、経路情報の解析処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態では、プレフィクス間クラスタ中のプレフィクス別クラスタをイベントクラスタにグループ分けする場合を例に挙げて説明したが、単に、経路中の共通のネットワーク構成要素に着目して経路情報をグループ分けする際に、経路中のホップ数の大きいネットワーク構成要素を共通に有する経路情報を優先的にグループ化するようにしてもよい。このようにしても、経路情報の解析精度を向上させることができる。また、プレフィクス別クラスタのグループ化のみを行い、そのグループ化の結果に対して、経路中の共通のネットワーク構成要素に着目して経路情報をグループ分けする際に、経路中のホップ数の大きいネットワーク構成要素を共通に有する経路情報を優先的にグループ化するようにしてもよい。このようにしても、経路情報の解析精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る経路解析装置１００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説明図である。 経路障害からの復旧とその伝播を示す説明図である。 従来の経路解析方法を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る経路解析方法を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る経路障害解析アルゴリズム１０５の全体の処理手順を示すフロー図である。 図６に示すＳｔｅｐ１の処理によるグループ化の様子を示す説明図である。 図６に示すＳｔｅｐ２の処理によるグループ化の様子を示す説明図である。 図６に示すＳｔｅｐ３ｂのグループ化処理手順を示すフローチャートである。 図６に示すＳｔｅｐ３ｂのグループ化処理を説明するための具体例である。

符号の説明

１００…経路解析装置、１０１…経路情報収集部、１０２…経路解析部、１０３…経路障害蓄積部、１０４…経路障害表示部、１０５…経路障害解析アルゴリズム

Claims (12)

1. 経路中のネットワーク構成要素を用いて表される前記経路の変化を示す経路情報を解析する経路解析装置において、
   経路中の共通のネットワーク構成要素に着目して前記経路情報をグループ分けする際に、経路中のホップ数が大きい方からホップ数の小さい方へと共通のネットワーク構成要素を検出してゆく経路情報分類手段を備えたことを特徴とする経路解析装置。
2. 前記経路情報分類手段は、同じホップ数で共通のネットワーク構成要素を有する経路に係る経路情報をグループ化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. 経路中のネットワーク構成要素の共通部分を検出する範囲のホップ数を入力するホップ数入力手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の経路解析装置。
4. 前記経路情報分類手段は、前記経路情報の受信時刻に基づいて、同一宛先の経路に係る経路情報をグループ化することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの項に記載の経路解析装置。
5. 前記経路情報分類手段は、前記同一宛先の経路に係る経路情報をグループ化の結果のグループを、さらに、該グループ中の代表の経路情報の受信時刻に基づいてグループ化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. 経路中のネットワーク構成要素を用いて表される前記経路の変化を示す経路情報を解析するためのコンピュータプログラムであって、
   経路中の共通のネットワーク構成要素に着目して前記経路情報をグループ分けする際に、経路中のホップ数が大きい方からホップ数の小さい方へと共通のネットワーク構成要素を検出してゆく機能をコンピュータに実現させることを特徴とするコンピュータプログラム。
7. 同じホップ数で共通のネットワーク構成要素を有する経路に係る経路情報をグループ化することを特徴とする請求項６に記載のコンピュータプログラム。
8. 経路中のネットワーク構成要素の共通部分を検出する範囲のホップ数を入力する機能をさらにコンピュータに実現させることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のコンピュータプログラム。
9. 経路中のネットワーク構成要素を用いて表される前記経路の変化を示す経路情報を解析する経路解析装置において、
   同一プレフィクスに係る経路情報であって時間的に連続した経路情報間の受信時刻差が所定時間内である経路情報をグループ化したプレフィクス別クラスタを作成する手段と、
   プレフィクス別クラスタ内の代表の経路情報が時間的に連続したプレフィクス別クラスタ間において該代表の経路情報の受信時刻差が所定時間内であるプレフィクス別クラスタをグループ化したプレフィクス間クラスタを作成する手段と、
   プレフィクス間クラスタ内のプレフィクス別クラスタであって初期経路長が新経路長以下であるプレフィクス別クラスタをグループ化した障害プレフィクス間クラスタ、又は、プレフィクス間クラスタ内のプレフィクス別クラスタであって初期経路長が新経路長以上であるプレフィクス別クラスタをグループ化した復旧プレフィクス間クラスタ、を作成する手段と、
   障害プレフィクス間クラスタ内のプレフィクス別クラスタを障害イベントクラスタにグループ分けする、又は、復旧プレフィクス間クラスタ内のプレフィクス別クラスタを復旧イベントクラスタにグループ分けする、イベントクラスタ作成手段と、を備え、
   前記イベントクラスタ作成手段は、
   共通のネットワーク構成要素を有する経路に係るプレフィクス別クラスタをグループ化する際に、経路中のホップ数が大きい方からホップ数の小さい方へと共通のネットワーク構成要素を検出してゆく、
   ことを特徴とする経路解析装置。
10. 前記イベントクラスタ作成手段は、同じホップ数で共通のネットワーク構成要素を有する経路に係るプレフィクス別クラスタをグループ化することを特徴とする請求項９に記載の経路解析装置。
11. 経路中のネットワーク構成要素を用いて表される前記経路の変化を示す経路情報を解析するためのコンピュータプログラムであって、
    同一プレフィクスに係る経路情報であって時間的に連続した経路情報間の受信時刻差が所定時間内である経路情報をグループ化したプレフィクス別クラスタを作成する機能と、
    プレフィクス別クラスタ内の代表の経路情報が時間的に連続したプレフィクス別クラスタ間において該代表の経路情報の受信時刻差が所定時間内であるプレフィクス別クラスタをグループ化したプレフィクス間クラスタを作成する機能と、
    プレフィクス間クラスタ内のプレフィクス別クラスタであって初期経路長が新経路長以下であるプレフィクス別クラスタをグループ化した障害プレフィクス間クラスタ、又は、プレフィクス間クラスタ内のプレフィクス別クラスタであって初期経路長が新経路長以上であるプレフィクス別クラスタをグループ化した復旧プレフィクス間クラスタ、を作成する機能と、
    障害プレフィクス間クラスタ内のプレフィクス別クラスタを障害イベントクラスタにグループ分けする、又は、復旧プレフィクス間クラスタ内のプレフィクス別クラスタを復旧イベントクラスタにグループ分けする、イベントクラスタ作成機能と、をコンピュータに実現させるコンピュータプログラムであり、
    前記イベントクラスタ作成機能は、
    共通のネットワーク構成要素を有する経路に係るプレフィクス別クラスタをグループ化する際に、経路中のホップ数が大きい方からホップ数の小さい方へと共通のネットワーク構成要素を検出してゆく、
    ことを特徴とするコンピュータプログラム。
12. 前記イベントクラスタ作成機能は、同じホップ数で共通のネットワーク構成要素を有する経路に係るプレフィクス別クラスタをグループ化することを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム。

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