JP5029763B2 - ネットワーク障害時情報収集装置、方法、及びプログラム - Google Patents

Description

開示する技術は、ＩＰ（インターネットプロトコル）ネットワークの障害の早期発見、早期改修を実現するための障害情報の収集技術に関する。
開示する技術は、ＨＴＴＰ（ハイパーテキストトランスファープロトコル）（Ｗｅｂ）やVoＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）（ＩＰ電話）などのトラヒックに適用することができる。即ち、開示する技術は、これらのトラヒックが品質劣化を検知した際や、スケジュール動作／マニュアル動作によって、ネットワーク障害原因や障害箇所を探索したり、ネットワークの構成情報を取得したりする技術として実現することができる。

開示する技術は、ＩＰネットワーク監視装置（システム）、及びソフトウェア、更に、それらの装置やソフトウェアを使用した監視サービスに適用することができる。

これまで、ＩＰネットワークの障害の際には、障害診断ツールがネットワークに接続されて、そのツールからＩＰパケットが送出されるなどして、ネットワーク障害の原因や箇所の探索が実施されていた。また、予め設定した周期にて定期的にテストコマンドが発行され、ネットワークに接続された機器の稼働状況の監視やネットワーク構成の取得が行われていた。テストコマンドとしては、ＳＮＭＰ（シンプルネットワークマネジメントプロトコル）によるＭＩＢ（メッセージインフォメーションベース）情報の取得や、ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅコマンドなどがある。

しかし、上述したような障害診断ツールやテストコマンドを用いた従来の障害時情報収集技術では、障害原因や障害箇所探索のためだけに、ＷｅｂやＩＰ電話と言ったネットワークサービスにとっては本来不要なトラヒックの通信（一連のＩＰパケットの送受信）が必要となるといった問題点を有していた。そのため、ネットワークの管理ポリシーとして、ネットワークサービスの利用者にとって本来必要の無いトラヒックにより、ＷｅｂやＩＰ電話などのサービスが滞ってしまったり、障害の影響が大きくなることを懸念して、障害原因・箇所探索のためのトラヒックの送出を許可しない場合もある。その結果、障害が発生している状況の把握に手間取り、障害の改修までの時間がかかる結果を招く場合があるという問題点を有していた。

下記の特許文献１−３は、通信品質や通信状況に応じて通信モードを切り替える機能を有する従来技術である。しかしこれらの従来技術は、ＷｅｂやＩＰ電話といったネットワークサービスの運用に影響を与えずに障害時情報の収集を行う技術に関するものではない。
特開２００６−３１９５２０号公報 特開２００１−３６９３７号公報 特開２００５−２８６７７７号公報

開示する技術が解決しようとする課題は、ユーザが行うＷｅｂやＩＰ電話などの通常のネットワークサービスの利用中に障害の原因・箇所探索やネットワーク構成の把握を行うことを可能とすることにある。

以下に示す態様は、パケット網に接続されるネットワーク通信装置内にてネットワーク障害時の情報を収集するネットワーク障害時情報収集装置、方法、又はプログラムを前提とする。

通常モードパケット組立部は、アプリケーションより送信された送信データから、所定の通信プロトコルにて正常に送信処理が行われるときの手順である通常モードで送信パケットを組み立てパケット網に向けて送出する。

特別モードパケット組立部は、送信データから、所定の通信プロトコルにて正常に送信処理が行われるときの手順に障害時情報収集用の手順を埋め込んだ手順である特別モードで送信パケットを組み立てパケット網に向けて送出する。

切替え制御部は、通常モードパケット組立部又は特別モードパケット組立部を選択的に動作させる。
レスポンス解析部は、送信パケットに対応するレスポンスをパケット網より受信される受信パケットから解析し、特別モードパケット組立部にて送出された送信パケットに対応するレスポンスの挙動から障害時情報を収集する。
出力部は、その障害時情報を出力する。

第１の実施形態の構成図である。 第１の実施形態の動作フローチャートである。 第１の実施形態の動作説明図（その１）である。 第１の実施形態の動作説明図（その２）である。 第２の実施形態の構成図である。 第２の実施形態の動作フローチャートである。 第３の実施形態の構成図である。 第３の実施形態の動作フローチャートである。 第４の実施形態の構成図である。 第４の実施形態の動作フローチャートである。 第５の実施形態の構成図である。 第５の実施形態の動作フローチャートである。 ＴＣＰプロトコルでの障害解析処理のパケット送受信動作シーケンス例を示した図である。 ＴＣＰプロトコルでの経路情報把握処理のパケット送受信動作シーケンス例を示した図である。 ＵＤＰプロトコルでの経路情報把握処理のパケット送受信動作シーケンス例を示した図である。 経路情報把握処理の動作フローチャート例を示す図である。 サイズ依存性処理の動作シーケンス例を示す図である。 ビットエラーロスの判定処理の動作説明図である。 サイズ依存性処理の動作フローチャート例を示す図である。 ネットワーク中継装置であるルータに第２の実施形態を適用した場合のパケット送受信動作シーケンス例を示す図である。 実施形態を実現可能なハードウェアの構成図である。

以下、図面を参照しながら、最良の実施形態について詳細に説明する。
図１は、ネットワークサービスの利用中に障害時情報を収集することのできるネットワーク通信装置の第１の実施形態の構成図、図２は、その動作を示す動作フローチャートである。

切替え制御部１０３は、通常動作時は通常モードパケット組立部１０１を動作させる。
ＷｅｂやＩＰ電話等のアプリケーション１１０から送信された送信データは、パケット送受信インタフェース部１０４から切替え制御部１０３を介して通常モードパケット組立部１０１へ引き渡される。通常モードパケット組立部１０１は、ＴＣＰ／ＩＰ（トランスファコントロールプロトコル／インターネットプロトコル）等の通常のパケット組立て方式に従って送信パケットを組み立てる。その送信パケットは、パケット送信部１０５からネットワークインタフェースカード１０８を介してＩＰネットワーク１１１に送出される。

一方、ＩＰネットワーク１１１から受信された受信パケットは、ネットワークインタフェースカード１０８を介してパケット受信部１０７にて受信される。レスポンス解析部１０６は、上記受信パケットに対して、受信状態の解析と、受信データの取出しを行う。取り出された受信データは、パケット送受信インタフェース部１０４を介してアプリケーション１１０に引き渡される。

切替え制御部１０３は、通信状態がモード変更条件に合致したか否かを判定している（図２のステップＳ２０２）。
そして、切替え制御部１０３は、その判定がＮＯならば、上述の通常モードパケット組立部１０１を使った通常モードでのパケット送受信動作を繰り返し実行させる（図２のステップＳ２０２→Ｓ２０１→Ｓ２０２の繰返し処理）。

切替え制御部１０３は、上記判定がＹＥＳとなると、通信モードを特別モードパケット組立部１０２を使った特別なパケット送出モードに切替える。そして、特別モードパケット組立部１０２が、アプリケーション１１０からパケット送受信インタフェース部１０４を介して受け取ったネットワークサービスの送信データから、ネットワークの障害などに応じた特別なパケット転送パターンで送信パケットを組み立て、それを送出する（以上、図２のステップＳ２０２→Ｓ２０３）。

受信パケットの受信時には、レスポンス解析部１０６が、障害原因、障害箇所、又はネットワーク構成などの障害時情報の収集を行う（図２のステップＳ２０４）。そして、レスポンス解析部１０６は、上記障害時情報が得られたら、その情報を出力部１０９にて出力又は表示させる（図２のステップＳ２０５→Ｓ２０６）。レスポンス解析部１０６にて障害時情報が受信されなければ、切替え制御部１０３がモード切替条件の判定処理を繰り返して（図２のステップＳ２０５→Ｓ２０２）、通常モードと特別モードとの間の移行を制御する。

上記第１の実施形態の動作について、図３及び図４の動作説明図に従って、以下に説明する。
従来は、ユーザトラヒックにて品質劣化の検知はできても、障害原因・箇所の特定までは困難であった。前述したように、障害診断ツールやテストコマンドを用いたアクティブプロービングにより障害原因・箇所の特定が行われた場合、不要なトラヒックが流されることになりネットワーク利用効率や契約などに影響がある。

そこで、第１の実施形態では、ユーザトラヒック自体にアクティブ・プロービングと同等な効果を持たせることで、ネットワークを利用するだけで、品質劣化の検知や障害原因の特定を実現する。

具体的には、図１に示される第１の実施形態では、特別モードパケット組立部１０２が、特別な障害解析パターンをユーザパケットに埋め込む処理を行う。例えば、特別モードパケット組立部１０２は、ユーザのトラヒックを使って送出パターンを変動させる。即ち、例えば図３に示されるように、特別モードパケット組立部１０２は、ＴＣＰ／ＩＰの送信パケットの送出において、応答パケットａｃｋに対するユーザデータパケットｄａｔａの送信タイミングをコントロールして、特定のルータ等で故意にパケットの衝突を発生させる。これに対して、レスポンス解析部１０６が、上記特別モードでのロス率の発生傾向を解析することにより、例えばサーバ装置とクライアントＰＣとの間で発生している障害の原因を推測する。

このほか特別モードパケット組立部１０２は、特別なパケット転送パターンとして、ＴＣＰ（トランスファコントロールプロトコル）やＵＤＰ（ユーザデータプロトコル）のシーケンスにおいていくつかのパケットを連続して送信するような動作を実行できる。また、特別モードパケット組立部１０２は、特別なパケット転送パターンとして、送信パケットのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ：パケット有効期間）を変更することができる。

また、第１の実施形態では、切替え制御部１０３が、図２のステップＳ２０２にて、特別なモード変更条件に合致した場合に、通常モードパケット組立部１０１の処理から特別モードパケット組立部１０２の処理への変更を行う。この場合の特別なモード変更条件としては例えば、定期的な時間間隔などでスケジュールされる場合を想定できる。これについては、第３の実施形態として後述する。また、特別なモード変更条件として例えば、外部から指示される場合を想定できる。これについては、第４の実施形態として後述する。更に特別なモード変更条件として例えば、特定のトラヒックの送受信状況が発生した場合を想定できる。ここでの特定のトラヒックの送受信状況とは例えば、パケットロスが（予め設定した値以上に）発生した場合、遅延が（予め設定した値以上に）発生した場合、又は遅延ゆらぎが（予め設定した値以上に）発生した場合などである。これについては、第５の実施形態として後述する。

図１に示される第１の実施形態によるネットワーク通信装置は、より具体的には、Ｗｅｂサーバコンピュータ、Ｗｅｂクライアントコンピュータ（通常のＰＣなど）、ＩＰ電話端末装置、又はルータやスイッチなどのネットワーク機器に適用することができる。

これらの装置に第１の実施形態が適用されることにより、例えば図４（ａ）に示されるように、ネットワーク中の設定ミスを発見及び修正を指摘するような、「ネットワーク設定最適化提案及び設定ミス遠隔自動修正」サービスを提供することが可能となる。

また、例えば図４（ｂ）に示されるように、ネットワーク構成の変更を把握することによる、「ネットワークトポロジ作成支援」サービスを提供することが可能となる。
更には、例えば図４（ｃ）に示されるように、ネットワークのトラヒック変動を把握することによる、「ネットワーク更新提案」サービスを提供することが可能となる。

図５は、ネットワークサービスの利用中に障害時情報を収集することのできるネットワーク通信装置の第２の実施形態の構成図、図６は、その動作を示す動作フローチャートである。図５において、図１の第１の実施形態の場合と同じ処理を行う部分には同じ番号が付されている。また、図６において、図２の第１の実施形態の場合と同じ処理を行うステップには同じ番号が付されている。

図５の構成が図１の構成と異なる部分は、次の通りである。即ち、切替え制御部１０３は、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う場合に、セッション識別部５０１にて予め設定されたセッション識別条件との合致が検出されている場合にその切替えを行う。

即ち、切替え制御部１０３は、図６のステップＳ２０２にて特別なモード変更条件との合致を検出した後に、ステップＳ６０１において、セッション識別部５０１にて予め設定されたセッション識別条件との合致が検出されているか否かを判定する。切替え制御部１０３は、ステップＳ６０１の判定がＹＥＳの場合に、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う。

上述の第２の実施形態の構成及び動作により、ＷｅｂなどのＴＣＰ通信やＩＰ電話機やソフトフォンなどのＵＤＰ通信を行う特定のネットワークサービスに対してのみ、障害時情報の収集を行うことが可能となる。そして、第２の実施形態の構成及び動作は、上記のような特定のネットワークサービスを提供するサーバコンピュータ又はそのサービスを享受するクライアントコンピュータなどのＴＣＰ通信を行う装置に適用することができる。また、ＩＰ電話機やソフトフォンなどのＵＤＰ通信を行う装置、特にリアルタイム性を要求されないＲＴＣＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などのネットワーク通信装置に適用することもできる。

図７は、ネットワークサービスの利用中に障害時情報を収集することのできるネットワーク通信装置の第３の実施形態の構成図、図８は、その動作を示す動作フローチャートである。図７において、図１の第１の実施形態の場合と同じ処理を行う部分には同じ番号が付されている。また、図８において、図２の第１の実施形態の場合と同じ処理を行うステップには同じ番号が付されている。

図７の構成が図１の構成と異なる部分は、次の通りである。即ち、切替え制御部１０３は、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う場合に、スケジューラ部７０１がスケジュール記憶部７０２に記憶されているスケジュール条件の成立を検出した場合にその切替えを行う。

即ち、切替え制御部１０３は、図８のステップＳ８０１において、スケジューラ部７０１がスケジュール記憶部７０２に記憶されているスケジュール条件の成立を検出したか否かを判定する。切替え制御部１０３は、ステップＳ８０１の判定がＹＥＳの場合に、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う。

上述の第３の実施形態の構成及び動作により、ネットワーク運用管理者が予め定めたスケジュール条件に従って、障害時情報を収集することが可能となる。これにより、例えばネットワークサービスの利用が少ない深夜等に障害時情報を収集することが可能となり、ネットワークサービスへの影響を最小限に抑えることができる。

図９は、ネットワークサービスの利用中に障害時情報を収集することのできるネットワーク通信装置の第４の実施形態の構成図、図１０は、その動作を示す動作フローチャートである。図９において、図１の第１の実施形態の場合と同じ処理を行う部分には同じ番号が付されている。また、図１０において、図２の第１の実施形態の場合と同じ処理を行うステップには同じ番号が付されている。

図９の構成が図１の構成と異なる部分は、次の通りである。即ち、切替え制御部１０３は、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う場合に、入力部９０１において、ネットワーク管理者等によりモード切替えの指示がなされた場合にその切替えを行う。

即ち、切替え制御部１０３は、図１０のステップＳ１００１において、入力部９０１において、外部からのモード切替え指示がなされたか否かを判定する。切替え制御部１０３は、ステップＳ１００１の判定がＹＥＳの場合に、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う。

上述の第４の実施形態の構成及び動作により、ネットワーク運用管理者が任意のタイミングで、障害時情報を収集することが可能となる。
図１１は、ネットワークサービスの利用中に障害時情報を収集することのできるネットワーク通信装置の第５の実施形態の構成図、図１２は、その動作を示す動作フローチャートである。図１１において、図１の第１の実施形態の場合と同じ処理を行う部分には同じ番号が付されている。また、図１２において、図２の第１の実施形態の場合と同じ処理を行うステップには同じ番号が付されている。

図１１の構成が図１の構成と異なる部分は、次の通りである。即ち、切替え制御部１０３は、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う場合に、ネットワーク品質解析部１１０１による受信パケットに対するネットワーク品質の解析結果に基づいてその切替えを行う。

即ち、切替え制御部１０３は、図１２のステップＳ１２０１において、ネットワーク品質解析部１１０１が、受信パケットの例えばロス率の発生状態等がモード切替の条件に合致したか否かを判定する。切替え制御部１０３は、ステップＳ１２０１の判定がＹＥＳの場合に、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う。

その他、ネットワーク品質解析部１１０１は、遅延が予め設定した値以上に発生したか否か、又は遅延ゆらぎが予め設定した値以上に発生したか否か等を解析し、その解析結果に基づいて切替え制御部１０３がモード切替えを行ってもよい。

上述の第５の実施形態の構成及び動作により、ネットワーク品質が劣化した場合に自動的に障害時情報を収集することが可能となる。
図１３は、上述の第１、第３、第４、及び第５の実施形態の構成を併せ持つ実施形態により実現される障害解析処理におけるパケット送受信動作シーケンス例を示した図である。以下、この動作シーケンス図に従って、障害解析処理の実施例について説明する。

まず、実現されるネットワーク通信装置が、ネットワークサービスを提供するサーバコンピュータ、又はネットワークサービスを享受するクライアントコンピュータなどのＴＣＰ通信を行う装置であるとする。

そして、上記ネットワーク通信装置において、特別モードパケット組立部１０２（図１）が、ｄａｔａパケットの送出タイミングの変更機能を有する。また、上記ネットワーク通信装置において、レスポンス解析部１０６が、全二重／半二重設定の不整合時のロスパターンの検出機能を有する。

また、上記ネットワーク通信装置は、スケジューラ部７０１及びスケジュール記憶部７０２（図７）として、１時間のうち５分間又は１日に１回など、一定の時間スケジュールを検出する機能を有する。切替え制御部１０３は、このスケジュール条件の合致により、モード切替えを行う。

また、上記ネットワーク通信装置は、外部からのモード切替え指示を受け付ける入力部９０１（図９）を有する。切替え制御部１０３は、この指示により、モード切替えを行う。

更に、上記ネットワーク通信装置は、ネットワーク品質解析部１１０１（図１１）として、パケットロスの解析機能、遅延／遅延揺らぎの解析機能を有する。切替え制御部１０３は、ネットワーク品質解析部１１０１による解析結果を受け、品質劣化時に、モード切替えを行う。品質劣化判定の設定値としては、（１）パケットロスが観測され場合、（２）ロス率が１％以上となった場合、（３）遅延が１００ｍｓを越えた場合又は正常時の３倍となった場合、（４）遅延のゆらぎ（標準偏差）が正常時の２倍となった場合、などである。

ここで、パケット網を介して第１のネットワーク機器例えばサーバコンピュータと、別のネットワーク機器例えばクライアントコンピュータが、一連のパケットを送受信するとする。そして、例えばサーバ内の特別モードパケット組立部１０２が、送信パケットの送信パターンとして、次の２つのパターンを交互に適用する。以下の説明は、図１３の動作シーケンスに基づいている。

＜パターン１＞：クライアントは例えば、サーバへのリクエスト（Ｒｅｑｕｅｓｔ）（例えば、Ｗｅｂページのダウンロード）に対して、サーバからｄａｔａパケットを２パケット受信した場合に、１つのａｃｋをクライアントがサーバに返信する。この場合、３パケット目となるｄａｔａ３パケットが、ａｃｋパケットの送信タイミングに合わせて微調整して送信される。具体的には例えば、ｄａｔａ２パケットとｄａｔａ３パケットが連続して送信される場合、ｄａｔａ２パケットから１ｍｓ（ミリ秒）遅れてｄａｔａ３パケットが送信される。これにより、全二重／半二重の設定ミスがあるとパケットロスが発生しやすい環境を故意に作った場合のロス率が計測され、保存される（これを結果１とする）。

＜パターン２＞：次に、パターン１と同様の条件にて、クライアントからのリクエストに対して、サーバは３パケット目のｐｄａｔａ６パケットを、必ずクライアントからのａｃｋ２パケットを受信してから送信する。これにより、全二重／半二重の設定ミスがあってもパケットロスが発生しにくい環境が故意に作られた場合のロス率が計測され、保存される（これを結果２とする）。

レスポンス解析部１０６は、上記結果１と結果２に有意な差があるか否かを統計的に検証し、有意な差がある場合に全二重／半二重の設定ミスがあるとして、出力部１０９にその結果を出力する。

全二重／半二重の設定ミスの判定処理の具体例を以下に示す。
まず、判定方式は、以下の通りとする。
・コリジョンが起きにくい計測パターンのロス率＝X %、サンプル数＝N
・コリジョンが起きやすい計測パターンのロス率＝Y %
次に、コリジョンが起きにくい計測パターンから推測されるロスの９５％の範囲Rは、

X - 1.96 sqrt( X(1-X) / N) < R < X + 1.96 sqrt( X(1-X) / N)

となる。コリジョンが起きやすい計測パターンのロス率Yがこの範囲Rの上限値を超える場合、即ち、

Y > X + 1.96 sqrt( X(1-X) / N)

の場合に、コリジョンによるロスがあったと判定される。

図１４は、前述の第１、第３、第４、及び第５の実施形態の構成を併せ持つ実施形態により実現される経路情報把握処理におけるパケット送受信動作シーケンス例を示した図である。以下、この動作シーケンス図に従って、経路情報把握処理の実施例について説明する。

まず、実現されるネットワーク通信装置が、ネットワークサービスを提供するサーバコンピュータ、又はネットワークサービスを享受するクライアントコンピュータなどのＴＣＰ通信を行う装置（図１４ではサーバコンピュータ）であるとする。

そして、上記ネットワーク通信装置において、特別モードパケット組立部１０２（図１）が、ａｃｋパケットのＴＴＬの変更機能を有する。また、上記ネットワーク通信装置において、レスポンス解析部１０６が、ネットワーク構成の検出機能を有する。

また、上記ネットワーク通信装置は、ネットワーク品質解析部１１０１（図１１）として、パケットロスの解析機能、遅延／遅延揺らぎの解析機能を有する。切替え制御部１０３は、ネットワーク品質解析部１１０１による解析結果を受け、品質劣化時に、モード切替えを行う。

切替え制御部１０３によるモード切替えの方式については、図１３の実施例の場合と同じである。
ここで、パケット網を介して第１のネットワーク機器例えばサーバコンピュータと、別のネットワーク機器例えばクライアントコンピュータが、一連のパケットを送受信するとする。そして、例えばサーバ内の特別モードパケット組立部１０２が、送信パケットの送信パターンとして、次のパターンを適用する。以下の説明は、図１４の動作シーケンス例に基づいている。

まず、サーバは、クライアントからのデータの送信（例えば、イメージデータのアップロード）において、ｄａｔａパケット（図１４ではｄａｔａ３）を１パケット受信した際に、ＴＴＬ＝１のａｃｋパケット（図１４ではａｃｋ２）を、クライアントに返信する。

次に、サーバは、２パケット目（図１４ではｄａｔａ４）を受信した際には、ＴＴＬ＝２５５などの通常のａｃｋパケット（図１４ではａｃｋ３）を、クライアントに返信する。

続いて、サーバは、３パケット目（図１４ではｄａｔａ５）を受信した時には、ＴＴＬ＝２のａｃｋパケット（図１４ではａｃｋ４）を、サーバからクライアントに返信する。
更に、サーバは、４パケット目（図１４ではｄａｔａ６）を受信した時には、ＴＴＬ＝２５５のａｃｋパケット（図１４ではａｃｋ５）を、クライアントに返信する。

ａｃｋパケット中のＴＴＬは、ルータ（図１４ではＲ₁ 、Ｒ₂ ）を通過する毎に、１つずつ減算される。そして、ＴＴＬ値が０となった時点で、ルータは、ルータのＩＰアドレスを含むＩＣＭＰ Ｅｒｒｏｒ Ｔｉｍｅ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットを送信元に返信する。このため、サーバ内のレスポンス解析部１０６（図１）は、順次受信される上記ＩＣＭＰ Ｅｒｒｏｒ Ｔｉｍｅ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットを順番に並べることで、自装置からパケットの送受信相手までの間にあるルータのＩＰアドレスを把握することが可能となる。通常、ａｃｋパケットはｄａｔａを２パケット受信毎に送信されるなどしているため、このように制御しても、転送性能の劣化やプロトコル違反は起こさない。

以上説明した図１３及び図１４の２つの実施例は、ＴＣＰプロトコルをベースとして記述してあるが、ＵＤＰプロトコルを使っても実現可能である。
図１５は、前述の第１、第３、第４、及び第５の実施形態の構成を併せ持つ実施形態により実現される経路情報把握処理におけるパケット送受信動作シーケンス例であって、実現されるネットワーク通信装置が、ＩＰ電話機やソフトフォンなどのＵＤＰ通信を行う装置（図１５ではＩＰ電話機）である場合のものを示した図である。

そして、上記ネットワーク通信装置において、特別モードパケット組立部１０２（図１）が、ａｃｋパケットのＴＴＬの変更機能を有する。
また、上記ネットワーク通信装置は、ネットワーク品質解析部１１０１（図１１）として、パケットロスの解析機能、遅延／遅延揺らぎの解析機能を有し、切替え制御部１０３がその解析結果を受けてモード切替えを行う点は、図１４の場合と同じである。

切替え制御部１０３によるモード切替えの方式については、図１３又は図１４の実施例の場合と同じである。
ここで、パケット網を介して第１のネットワーク機器（図１５ではＩＰ電話１）と、別のネットワーク機器（図１５ではＩＰ電話２）が、一連のパケットを送受信するとする。そして、例えばＩＰ電話内の特別モードパケット組立部１０２が、送信パケットの送信パターンとして、次のパターンを適用する。以下の説明は、図１５の動作シーケンス例に基づいている。

まず、ＩＰ電話１からのＲＴＣＰの送信時に、ＴＴＬ＝１のａｃｋパケットを使用する。
次に、ＩＰ電話１は、ＴＴＬ＝２のＲＴＣＰパケットを送信する。

ＲＴＣＰパケット中のＴＴＬは、ルータ（図１５ではＲ₁ 、Ｒ₂ ）を通過する毎に、１つずつ減算される。そして、ＴＴＬ値が０となった時点で、ルータは、ルータのＩＰアドレスを含むＩＣＭＰ Ｅｒｒｏｒ Ｔｉｍｅ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットを送信元に返信する。このため、ＩＰ電話内のレスポンス解析部１０６（図１）は、順次受信される上記ＩＣＭＰ Ｅｒｒｏｒ Ｔｉｍｅ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットを順番に並べることで、自装置からパケットの送受信相手までの間にあるルータのＩＰアドレスを把握することが可能となる。通常、ＲＴＣＰパケットは頻繁には送信されないため、このように制御しても、転送性能の劣化やプロトコル違反は起こさない。

図１６は、図１４及び図１５に示される実施例において、例えば図７の第３の実施形態が適用された場合における切替え制御部１０３の動作フローチャート例を示す図である。図１６において、図２の第１の実施形態及び図８の第３の実施形態の場合と同じ処理を行うステップには同じ番号が付されている。

切替え制御部１０３は、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う場合に、スケジューラ部７０１がスケジュール記憶部７０２に記憶されているスケジュール条件の成立を検出した場合にその切替えを行う。

特別モードパケット組立部１０２は、まず、ステップＳ１６０１にて、ＴＴＬ変更モードを起動する。
次に、特別モードパケット組立部１０２は、ステップＳ１６０２にて、図１４又は図１５に示されるように、パケット送出時にＴＴＬを意図的に変更したパケットを送出する。

続いて、レスポンス解析部１０６が、ステップＳ１６０３にて、ＩＣＭＰ Ｅｒｒｏｒ Ｔｉｍｅ Ｅｘｃｅｅｄｅｄパケットが帰ってきたか否かを判定する。
ステップＳ１６０３の判定がＮＯならば、切替え制御部１０３によるステップＳ８０１の制御に戻る。

ステップＳ１６０３の判定がＹＥＳならば、レスポンス解析部１０６は、ステップＳ１６０４にて、経路情報として、ＴＴＬの設定値とエラーを返したネットワーク機器のＩＰＯアドレスを、出力部１０９に表示又はログ出力する。

図１７は、前述の第１、第３、第４、及び第５の実施形態の構成を併せ持つ実施形態により実現されるサイズ依存性処理におけるパケット送受信動作シーケンス例である。この動作シーケンス例は、実現されるネットワーク通信装置が、ネットワークサービスを提供するサーバコンピュータ、又はネットワークサービスを享受するクライアントコンピュータなどのＴＣＰ通信を行う装置（図１７ではサーバコンピュータ）である。

そして、上記ネットワーク通信装置において、特別モードパケット組立部１０２（図１）が、ＭＴＵ（Ｍａｘ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ）サイズの変更機能を有する。また、上記ネットワーク通信装置において、レスポンス解析部１０６が、ビットエラーロスの検出機能を有する。

切替え制御部１０３によるモード切替えの方式については、図１３乃至図１５の実施例の場合と同じである。
ここで、パケット網を介して第１のネットワーク機器（図１７ではサーバ）と、別のネットワーク機器（図１７ではクライアント）が、一連のパケットを送受信するとする。そして、例えばサーバ内の特別モードパケット組立部１０２が、送信パケットの送信パターンとして、次のパターンを適用する。以下の説明は、図１７の動作シーケンス例に基づいている。

サーバは、クライアントからのリクエスト（例えば、Webページのダウンロード）に対して、サーバから送信するデータが十分に大きい場合に、そのデータを通常はＭＴＵサイズ（例えば、イーサネット（登録商標）では１５００バイト）で分割して送信する。これに対して、特別モードパケット組立部１０２は、そのＭＴＵサイズを意図的に小さいサイズから大きいサイズまで変化させて送信する。図１７では、ｄａｔａ１パケット、ｄａｔａ２パケット、ｄａｔａ３パケットの各ＭＴＵサイズが、例えば、１００バイト、８００バイト、１５００バイトの３種類などと変化させられる。

これに対して、レスポンス解析部１０６は、故意にサイズ依存性のあるパケットロスの発生傾向を計測する。即ち、レスポンス解析部１０６は、上述のパケット送出サイズの大小に応じて、パケットロスの発生傾向に相関関係があるかを統計的に検証する。そして、レスポンス解析部１０６は、相関関係がある場合に、ネットワークの経路にビットエラーの発生している可能性があるとして、その旨を出力部１０９に表示又はログ出力する。

レスポンス解析部１０６によるビットエラーロス判定処理の詳細は、下記の通りである。
まず、レスポンス解析部１０６は、複数のパケットサイズ（ＭＴＵサイズ）のパケットに関して、パケットサイズとロス率の相関係数（−１〜１）を求めて、下記のように判定する。

０．７以上：サイズとロス率に強い相関あり⇒ビットエラーの可能性が強い
０．４〜０．７：サイズとロスに弱い相関あり⇒ビットエラーの可能性あり
０．４未満：相関なし⇒ビットエラーではない

ここで、レスポンス解析部１０６は、上記相関係数を、パケットサイズＳi のときのロス率をＬi （ｉ=１，２，・・・，ｎ）として、下記数１式により算出する（図１８参照）。

図１９は、図１７に示される実施例において、例えば図７の第３の実施形態が適用された場合における切替え制御部１０３の動作フローチャート例を示す図である。図１９において、図２の第１の実施形態及び図８の第３の実施形態の場合と同じ処理を行うステップには同じ番号が付されている。

切替え制御部１０３は、通常モードパケット組立部１０１から特別モードパケット組立部１０２への切替えを行う場合に、スケジューラ部７０１がスケジュール記憶部７０２に記憶されているスケジュール条件の成立を検出した場合にその切替えを行う。

特別モードパケット組立部１０２は、まず、ステップＳ１９０１にて、サイズ変更モードを起動する。
次に、特別モードパケット組立部１０２は、ステップＳ１９０２にて、図１７に示されるように、パケット送出時にＭＴＵサイズを意図的に変更したパケットを送出する。

続いて、レスポンス解析部１０６が、ステップＳ１９０３にて、パケットロスにサイズ依存性があるか否かを判定する。
ステップＳ１９０３の判定がＮＯならば、切替え制御部１０３によるステップＳ８０１の制御に戻る。

ステップＳ１９０３の判定がＹＥＳならば、レスポンス解析部１０６は、ステップＳ１９０４にて、ロス傾向にサイズ依存性があるとして、ビットエラーの発生の可能性があることを、出力部１０９に表示又はログ出力する。

図２０は、ネットワーク中継装置であるルータに前述の第２の実施形態を適用した場合のパケット送受信動作シーケンス例を示す図である。
この実施例では、ネットワーク通信装置が、ルータやレイヤ３スイッチなどのパケット転送機器である。

そして、上記ネットワーク通信装置において、特別モードパケット組立部１０２（図１）が、ｄａｔａパケットの送出タイミングの変更機能を有する。また、上記ネットワーク通信装置において、レスポンス解析部１０６が、全二重／半二重設定の不整合時のロスパターンの検出機能を有する。

また、上記ネットワーク通信装置は、ネットワーク品質解析部１１０１（図１１）として、パケットロスの解析機能、遅延／遅延揺らぎの解析機能を有する。切替え制御部１０３は、ネットワーク品質解析部１１０１による解析結果を受け、品質劣化時に、モード切替えを行う。

切替え制御部１０３によるモード切替えの方式については、図１３等の実施例の場合と同じである。
更に、上記ネットワーク通信装置は、セッション識別部５０１として、受信パケットについて、パケット送信元のＩＰアドレスとポート番号及びパケット送信先のＩＰアドレスとポート番号のペアにより、セッションを識別する機能を有する。

サーバ内の切替え制御部１０３は、セッション識別部５０１でのセッション識別結果に基づいて、特定のセッションを例えば以下のように選択する。

・品質劣化（ロスや遅延など）が発生したセッション
・セッションの管理テーブル（特には図示しない）に従った順番
・外部から指定したセッション

そして、切替え制御部１０３は、第２の実施形態において説明したように、選択されたセッションに対してのみ、モード切り替え制御を行う。

ここで、パケット網を介して第１のネットワーク機器例えばサーバコンピュータと、別のネットワーク機器例えばクライアントコンピュータが、一連のパケットを送受信するとする。そして、例えばサーバ内の特別モードパケット組立部１０２が、送信パケットの送信パターンとして、図１３の実施例の場合と同様に、２つのパターンを交互に適用する。図２０の動作シーケンス例では、クライアント1とサーバ間の通信に対してのみモード切替えが行われ、クライアント2とサーバ間の通信に対してはモード切替えは実施されないような制御を行うことができる。

レスポンス解析部１０６は、上記結果１と結果２に有意な差があるか否かを統計的に検証し、有意な差がある場合に全二重／半二重の設定ミスがあるとして、出力部１０９にその結果を出力する。

以上に開示した技術によれば、通常のネットワークサービスを継続しながら、その通常ネットワークサービスが使用するトラヒックを利用して、ネットワーク障害原因・箇所の探索やネットワーク構成情報の収集を行うことが可能となる。

図２１は、上記ネットワーク通信装置を実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
図２１に示されるコンピュータは、ＣＰＵ２１０１、メモリ２１０２、入力装置２１０３、出力装置２１０４、外部記憶装置２１０５、可搬記録媒体２１０９が挿入される可搬記録媒体駆動装置２１０６、及びネットワーク接続装置２１０７を有し、これらがバス２１０８によって相互に接続された構成を有する。同図に示される構成は上記システムを実現できるコンピュータの一例であり、そのようなコンピュータはこの構成に限定されるものではない。このコンピュータは、サーバコンピュータ又はクライアントコンピュータとして実現され、或いは、ルータ装置やＬ３スイッチ等として実現される。

ＣＰＵ２１０１は、当該コンピュータ全体の制御を行う。メモリ２１０２は、プログラムの実行、データ更新等の際に、外部記憶装置２１０５（或いは可搬記録媒体２１０９）に記憶されているプログラム又はデータを一時的に格納するＲＡＭ等のメモリである。ＣＵＰ２１０１は、プログラムをメモリ２１０２に読み出して実行することにより、全体の制御を行う。

入力装置２１０３は、例えば、キーボード、マウス等及びそれらのインタフェース制御装置とからなる。入力装置２１０３は、ユーザによるキーボードやマウス等による入力操作を検出し、その検出結果をＣＰＵ２１０１に通知する。

出力装置２１０４は、表示装置、印刷装置等及びそれらのインタフェース制御装置とからなる。出力装置２１０４は、ＣＰＵ２１０１の制御によって送られてくるデータを表示装置や印刷装置に出力する。

外部記憶装置２１０５は、例えばハードディスク記憶装置である。主に各種データやプログラムの保存に用いられる。
可搬記録媒体駆動装置２１０６は、光ディスクやＳＤＲＡＭ、コンパクトフラッシュ（登録商標）等の可搬記録媒体２１０９を収容するもので、外部記憶装置２１０５の補助の役割を有する。

ネットワーク接続装置２１０７は、例えばＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）又はＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）の通信回線を接続するための装置である。
前述した各実施形態によるシステムは、それに必要な機能を搭載したプログラムをＣＰＵ２１０１が実行することで実現される。そのプログラムは、例えば外部記憶装置２１０５や可搬記録媒体２１０９に記録して配布してもよく、或いはネットワーク接続装置２１０７によりネットワークから取得できるようにしてもよい。

Claims (7)

1. パケット網に接続されるネットワーク通信装置内にてネットワーク障害時の情報を収集するネットワーク障害時情報収集装置であって、
   アプリケーションより送信された送信データから、所定の通信プロトコルにて正常に送信処理が行われるときの手順である通常モードで送信パケットを組み立て前記パケット網に向けて送出する通常モードパケット組立部と、
   前記送信データから、前記所定の通信プロトコルにて正常に送信処理が行われるときの手順に障害時情報収集用の手順を埋め込んだ手順である特別モードで前記送信パケットを組み立て前記パケット網に向けて送出する特別モードパケット組立部と、
   前記通常モードパケット組立部又は前記特別モードパケット組立部を選択的に動作させる切替え制御部と、
   前記送信パケットに対応するレスポンスを前記パケット網より受信される受信パケットから解析し、前記特別モードパケット組立部にて送出された送信パケットに対応するレスポンスの挙動から障害時情報を収集するレスポンス解析部と、
   該障害時情報を出力する出力部と、
   を含むことを特徴とするネットワーク障害時情報収集装置。
2. 前記パケットのセッションを識別するセッション識別部を更に含み、
   前記切替え制御部は、前記セッション識別部にて予め設定されたセッション識別条件との合致が検出された場合に、前記通常モードパケット組立部と前記特別モードパケット組立部との間で動作を切り替える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク障害時情報収集装置。
3. 前記通常モードと前記特別モードを切り替えるためのスケジュール情報を記憶するスケジュール記憶部と、
   該スケジュール記憶部に記憶されているスケジュール条件の成否を判定するスケジューラ部と、
   を更に含み、
   前記切替え制御部は、前記スケジューラ部が前記スケジュール記憶部に記憶されているスケジュール条件の成否に基づいて、前記通常モードパケット組立部と前記特別モードパケット組立部との間で動作を切り替える、
   ことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載のネットワーク障害時情報収集装置。
4. 前記通常モードと前記特別モードの切替えを指示する入力部を更に含み、
   前記切替え制御部は、前記入力部での切替え指示に基づいて、前記通常モードパケット組立部と前記特別モードパケット組立部との間で動作を切り替える、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のネットワーク障害時情報収集装置。
5. 前記パケット網のネットワーク品質を解析するネットワーク品質解析部を更に含み、
   前記切替え制御部は、前記ネットワーク品質解析部での前記ネットワーク品質の解析結果に基づいて、前記通常モードパケット組立部と前記特別モードパケット組立部との間で動作を切り替える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のネットワーク障害時情報収集装置。
6. パケット網に接続されるネットワーク通信装置内にて実施されネットワーク障害時の情報を収集するネットワーク障害時情報収集方法であって、
   アプリケーションより送信された送信データから、所定の通信プロトコルにて正常に送信処理が行われるときの手順である通常モードで送信パケットを組み立て前記パケット網に向けて送出する通常モードパケット組立ステップと、
   前記送信データから、前記所定の通信プロトコルにて正常に送信処理が行われるときの手順に障害時情報収集用の手順を埋め込んだ手順である特別モードで前記送信パケットを組み立て前記パケット網に向けて送出する特別モードパケット組立ステップと、
   前記通常モードパケット組立ステップ又は前記特別モードパケット組立ステップを選択的に動作させる切替え制御ステップと、
   前記送信パケットに対応するレスポンスを前記パケット網より受信される受信パケットから解析し、前記特別モードパケット組立ステップにて送出された送信パケットに対応するレスポンスの挙動から障害時情報を収集するレスポンス解析ステップと、
   該障害時情報を出力する出力ステップと、
   を含むことを特徴とするネットワーク障害時情報収集方法。
7. コンピュータに、パケット網に接続されるネットワーク通信装置内にて実施されネットワーク障害時の情報を収集させるプログラムであって、
   アプリケーションより送信された送信データから、所定の通信プロトコルにて正常に送信処理が行われるときの手順である通常モードで送信パケットを組み立て前記パケット網に向けて送出する通常モードパケット組立ステップと、
   前記送信データから、前記所定の通信プロトコルにて正常に送信処理が行われるときの手順に障害時情報収集用の手順を埋め込んだ手順である特別モードで前記送信パケットを組み立て前記パケット網に向けて送出する特別モードパケット組立ステップと、
   前記通常モードパケット組立ステップ又は前記特別モードパケット組立ステップを選択的に動作させる切替え制御ステップと、
   前記送信パケットに対応するレスポンスを前記パケット網より受信される受信パケットから解析し、前記特別モードパケット組立ステップにて送出された送信パケットに対応するレスポンスの挙動から障害時情報を収集するレスポンス解析ステップと、
   該障害時情報を出力する出力ステップと、
   をコンピュータに実行させるプログラム。

Images