JP5135275B2 - 経路障害箇所推定装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の自律システム（Autonomous System：ＡＳ）が相互に接続されて構成される通信ネットワークシステムにおける通信経路の障害箇所を推定する経路障害箇所推定装置及びコンピュータプログラムに関する。

従来、インターネットは、各組織（インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）、企業等）が有する自律したＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク（自律システム（ＡＳ））を、相互に接続して構成されている。ＡＳは、一つの経路制御ポリシーで運用される通信機器（ノード）の集合体として構成される。ノードとしては、例えばルータやコンピュータなどがある。また、各ＡＳには識別番号（ＡＳ番号）が付与される。

ＡＳは、ＡＳ間で利用する経路制御プロトコルとして、境界ゲートウェイ・プロトコル（Border Gateway Protocol：ＢＧＰ）を利用する。各ＡＳは、ＢＧＰにより、経路情報を交換する。具体的には、ＡＳは、ＢＧＰ経路更新メッセージ（ＢＧＰアップデート（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージ）を用いて、経路情報を広報する。ＢＧＰアップデートメッセージには、経路情報の変更を広報するための「ＡＮＮＯＵＮＣＥ」と、経路情報の削除を広報するための「ＷＩＴＨＤＲＡＷ」と、の２種類がある。

インターネット上の通信経路の障害箇所を推定する技術として、例えば非特許文献１〜４に記載の従来技術が知られている。非特許文献１〜３に記載の従来技術では、複数の地点で計測されたＢＧＰアップデートメッセージから、同一の経路障害に起因して発生したメッセージ群を抽出し、各メッセージ群に含まれるＡＳパス属性の変化に基づいて障害箇所を推定している。ＡＳパス属性は、ＢＧＰアップデートメッセージが発信元のＡＳから順次経由してきたＡＳのＡＳ番号が、経由順で並べられたＡＳ番号列である。

非特許文献４に記載の従来技術では、一地点で計測されたＢＧＰアップデートメッセージから、ＡＳ間の接続の構成を表す情報であるネットワークトポロジー（網構成）を生成し、経路変更発生前後の各ネットワークトポロジーの差分に基づいて障害箇所の候補を求め、各計測地点間で重複する障害箇所候補に基づいて障害箇所を絞り込んでいる。

非特許文献５に記載の従来技術では、近接するＡＳの組であるＡＳ間リンクを通信経路として利用するプレフィックス数をＢＧＰアップデートメッセージから算出して、算出された値を移動平均により平滑化した期待値と比較し、算出値と期待値が大きく乖離するＡＳ間リンクを障害箇所として推定している。

Ｄ．Ｆ．Ｃｈａｎｇ，Ｒ．Ｇｏｖｉｎｄａｎ， ａｎｄ Ｊ．Ｈｅｉｄｅｍａｎｎ，"Ｔｈｅ ｔｅｍｐｏｒａｌ ａｎｄ ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＢＧＰ ｐａｔｈ ｃｈａｎｇｅｓ"，ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＩＣＮＰ，２００３． Ｍ．Ｃａｅｓａｒ，Ｌ．Ｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ， ａｎｄ Ｒ．Ｈ．Ｋａｔｚ，"Ｒｏｕｔｅ ｃａｕｓｅ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｒｏｕｔｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃｓ"，ｔｅｃｈ．ｒｅｐ．，ＵＣＢ／ＣＳＤ−０４０１３０２，２００３． Ａ．Ｆｅｌｄｍａｎｎ，Ｏ．Ｍａｅｎｎｅｌ，Ｚ．Ｍ．Ｍａｏ，Ａ．Ｂｅｒｇｅｒ，Ｂ．Ｍａｇｇｓ，"Ｌｏｃａｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ"，ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＡＣＭ ＳＩＧＣＯＭＭ ２００４，Ｓｅｐ．２００４． Ｍ．Ｌａｄ，Ａ．Ｎａｎａｖａｔｉ，Ｄ．Ｍａｓｓｅｙ， ａｎｄ Ｌ．Ｚｈａｎｇ，"Ａｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｌｉｎｋ ｆａｉｌｕｒｅｓ"，ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＰＲＤＣ，２００４． Ｍ．Ｌａｄ，Ｒ．Ｏｌｉｖｅｉｒａ，Ｄ．Ｍａｓｓｅｙ， ａｎｄ Ｌ．Ｚｈａｎｇ，"Ｉｎｆｅｒｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｏｒｉｇｉｎ ｏｆ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｃｈａｎｇｅｓ ｕｓｉｎｇ Ｌｉｎｋ Ｗｅｉｇｈｔｓ"，ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＩＣＮＰ，２００７．

しかし、上述した従来技術では、以下の問題がある。
非特許文献１〜３の従来技術では、同時に複数箇所で障害が発生した場合、確かに同一の経路障害に起因して発生したメッセージ群を抽出することが難しく、推定結果に誤りが生じやすい。
非特許文献４の従来技術では、計測されたＢＧＰアップデートメッセージを障害前のものと障害後のものとに正確に分類することが難しいために、経路障害発生前後の各ネットワークトポロジーの精度が低下し、推定結果に誤りが生じる恐れがある。また、ＡＳ個別のルーティングポリシーを考慮しないので、計測地点ごとに推定される障害箇所候補間で矛盾が発生し、推定精度が低下する。
また、非特許文献５の従来技術では、各ＡＳ間リンクを通信経路として利用するプレフィックス数をＢＧＰアップデートメッセージから算出した値と、算出された値の移動平均による期待値とを比較し大きく乖離する場合を抽出している。
このため、算出された値と算出された値の移動平均による期待値とを比較して大きな乖離とみなされないような小規模の障害が推定できず、大規模な経路障害しか推定できないという課題があった。

上記したように従来技術では、実際に計測されたＢＧＰアップデートメッセージを基にして経路障害の発生前と発生後の切り分けを正確に行うことが難しいために、経路障害箇所の推定精度の向上に限界が生じている。このため、実際に計測されたＢＧＰアップデートメッセージを基にして経路障害の発生前と発生後の切り分けを行うのではなく、それとは全く異なったアプローチによって経路障害箇所の推定を行うことにより、経路障害箇所の推定精度の向上を試みることを課題とする。

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、ある経路障害が発生した場合のＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態をシミュレーションにより求め、そのシミュレーション結果と実測データとの比較により経路障害箇所を推定することのできる経路障害箇所推定装置及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、本発明に係る経路障害箇所推定装置は、複数のＡＳが相互に接続されて構成される通信ネットワークシステムにおける通信経路の障害箇所を推定する経路障害箇所推定装置において、あるネットワークトポロジーにおけるＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態を計算するネットワークシミュレータと、障害箇所推定時刻における前記通信ネットワークシステムのネットワークトポロジーにおいてある障害シナリオが適用された前記ネットワークシミュレータのシミュレーション結果と、前記通信ネットワークシステムで実測された前記障害箇所推定時刻におけるＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態との類似度を計算する計算部と、前記類似度に基づいて、経路障害箇所推定結果を表す推定データを生成する推定データ生成部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る経路障害箇所推定装置においては、障害箇所推定時刻における前記通信ネットワークシステムのネットワークトポロジーにおいて障害シナリオ非適用の前記ネットワークシミュレータのシミュレーション結果と、前記通信ネットワークシステムで実測された前記障害箇所推定時刻におけるＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態とを比較する比較部と、前記比較の結果に基づいて、前記ネットワークシミュレータのシミュレーション条件を校正する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る経路障害箇所推定装置においては、前記ネットワークシミュレータは、ネットワークトポロジーに含まれるＡＳからある地点に到達するまでにＢＧＰアップデートメッセージが経由するＡＳのＡＳ番号順序列を計算する手段を有することを特徴とする。

本発明に係る経路障害箇所推定装置においては、前記制御部は、前記比較の結果、不一致したＡＳ番号順序列に対応するプレフィックスの広報を停止させることを特徴とする。

本発明に係る経路障害箇所推定装置においては、前記ネットワークシミュレータは、前記ＡＳ番号順序列に基づいてＲＩＢを生成するＲＩＢ生成部を有することを特徴とする。

本発明に係る経路障害箇所推定装置においては、前記比較部は、前記ネットワークシミュレータによって、ネットワークトポロジーに含まれるＡＳからある地点に到達するまでにＢＧＰアップデートメッセージが経由するＡＳのＡＳ番号順序列に基づいて生成されたＲＩＢと、前記通信ネットワークシステムで実測されたＲＩＢとを比較することを特徴とする。

本発明に係る経路障害箇所推定装置においては、前記通信ネットワークシステムで実測されたＢＧＰアップデートメッセージ及びＲＩＢを入力する入力部と、前記入力されたＢＧＰアップデートメッセージ及びＲＩＢからＡＳトポロジー情報を取得するＡＳトポロジー情報抽出部と、前記ＡＳトポロジー情報に基づいて、前記ネットワークシミュレータで用いるネットワークトポロジーを生成するネットワークトポロジー生成部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る経路障害箇所推定装置においては、前記通信ネットワークシステムで実測されたＢＧＰアップデートメッセージ及びＲＩＢを入力する入力部と、前記入力されたＢＧＰアップデートメッセージ及びＲＩＢから、前記ＢＧＰアップデートメッセージが発信元のＡＳから順次経由してきたＡＳのＡＳ番号が経由順で並べられたＡＳ番号列を、隣接するＡＳ対に分解する隣接ＡＳ分解手段と、前記隣接ＡＳ分解手段で分解された各隣接するＡＳ対の経路をＢＧＰアップデートメッセージが通信経路として利用するプレフィックス数を集計するプレフィックス数集計手段と、前記プレフィックス数集計手段で集計されたプレフィックス数を前記ＢＧＰアップデートメッセージに基づき増減させるプレフィックス数増減手段と、前記プレフィックス数の減少を監視するプレフィックス数監視手段と、前記プレフィックス数監視手段に基づき、プレフィックス数が減少した隣接するＡＳの組を経路障害箇所候補として生成する経路障害箇所候補生成手段と、前記経路障害箇所の候補生成手段で生成された経路障害箇所候補の情報を用いて、前記ネットワークシミュレータのシミュレーション条件を校正する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、複数のＡＳが相互に接続されて構成される通信ネットワークシステムにおける通信経路の障害箇所を推定する経路障害箇所推定処理を行うためのコンピュータプログラムであって、障害箇所推定時刻における前記通信ネットワークシステムのネットワークトポロジーにおいてある障害シナリオが適用された場合のＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態を計算するシミュレーションステップと、該シミュレーション結果と、前記通信ネットワークシステムで実測された前記障害箇所推定時刻におけるＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態との類似度を計算する計算ステップと、前記類似度に基づいて、経路障害箇所推定結果を表す推定データを生成する推定データ生成ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
これにより、前述の経路障害箇所推定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、ある経路障害が発生した場合のＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態をシミュレーションにより求めることができ、そのシミュレーション結果と実測データとの比較により経路障害箇所を推定することが可能になるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る経路障害箇所推定装置１の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る経路障害箇所推定手順のフローチャートである。 同実施形態に係る経路障害箇所推定手順のフローチャートである。 実ＢＧＰアップデートメッセージの例である。 本発明の一実施形態に係るシミュレーション状態の例である。 本発明の一実施形態に係るシミュレーション状態の例である。 本発明の一実施形態に係るシミュレーション状態の例である。 本発明の第２の実施形態に係る経路障害箇所推定装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る経路障害箇所推定手順のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る経路障害箇所推定手順のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るＡＳ間リンクを通信経路とするプレフィックス数の集計方法の例を示す図である。 実ＢＧＰアップデートメッセージの例である。

[第１実施形態]
以下、図面を参照し、本発明の第１の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障害箇所推定装置１の構成を示すブロック図である。図１において、経路障害箇所推定装置１は、実ＢＧＰデータファイル入力部２と実ＢＧＰデータ記憶部３とＡＳトポロジー情報抽出部４とｏｒｉｇｉｎＡＳ情報抽出部５とＲＩＢ比較部６と尤度計算部７と推定データ生成部８とネットワークシミュレータ１０とを備える。

ネットワークシミュレータ１０は、ネットワークトポロジー生成部１１とネットワークトポロジー記憶部１２とＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３とＢＧＰアップデートメッセージ記憶部１４とＲＩＢ生成部１５とＲＩＢ記憶部１６とＢＧＰ実行制御部１７とを有する。

なお、本実施形態に係る経路障害箇所推定装置１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に示される経路障害箇所推定装置１の各部の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。例えば、ネットワークシミュレータ１０の機能を実現するためのプログラムとして、「The Network Simulator ns-2」と呼ばれるフリーソフトウェア（http://www.isi.edu/nsnam/ns/）などが利用可能である。

また、その経路障害箇所推定装置１には、周辺機器として入力装置、出力装置等（いずれも図示せず）が接続されるものとする。ここで、入力装置とはキーボード、マウス等の入力デバイスや、記録媒体からデータを読み出す読み出し装置等のことをいう。出力装置としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置等の表示装置、記録媒体への記録装置、印字装置などが挙げられる。
また、上記周辺機器については、経路障害箇所推定装置１に直接接続するものであってもよく、あるいは通信回線を介して接続するようにしてもよい。また、通信装置によりサーバ装置等とデータ通信し、データを入出力するようにしてもよい。

図２、図３は、本実施形態に係る経路障害箇所推定手順のフローチャートである。以下、図２、図３のフローチャートを参照しながら、図１の経路障害箇所推定装置１を説明する。
まず、図２においてステップＳ１では、実ＢＧＰデータファイル入力部２が、実ＢＧＰデータファイルを入力する。実ＢＧＰデータファイルは、実際に複数の計測地点の各ノードで計測されたＢＧＰアップデートメッセージと、実際に該計測地点の各ノードにより生成されたＲＩＢ（Routing Information Base；ルーティング情報ベース）とが、５〜１０分単位で、ファイルに格納されたものである。
なお、説明の便宜上、実ＢＧＰデータファイルに含まれる、ＢＧＰアップデートメッセージのことを「実ＢＧＰアップデートメッセージ」と称し、ＲＩＢのことを「実ＲＩＢ」と称する。

図４に、実ＢＧＰアップデートメッセージの例が示されている。図４の実ＢＧＰアップデートメッセージは、「ＡＮＮＯＵＮＣＥ」メッセージの例である。図４において、実ＢＧＰアップデートメッセージは、受信者の受信時刻（ＴＩＭＥ）、メッセージタイプ（ＴＹＰＥ）、受信者の直前の送信者であるＡＳの情報（ＦＲＯＭ）、宛先（つまり受信者）のＡＳの情報（ＴＯ）、ＯＲＩＧＩＮ属性、ＡＳパス属性、ネクストホップのＩＰアドレス、メッセージ発信元のＡＳが有するプレフィックスなどを有する。

図４の例では、ＡＳパス属性の最初のＡＳ番号（ｏｒｉｇｉｎＡＳ情報）により、ＡＳ番号「３４４００」のＡＳが当該メッセージの発信元である。そして、当該メッセージにより、ＡＳ番号「３４４００」のＡＳは、プレフィックス「８４．２３．９６．０／１９」を広報している。プレフィックスは、ＡＳが有するネットワークのアドレス範囲を示す。従って、ＡＳ番号「３４４００」のＡＳは、プレフィックス「８４．２３．９６．０／１９」で示されるアドレス範囲のネットワークを有している。これにより、プレフィックス「８４．２３．９６．０／１９」で示されるアドレス範囲を宛先とするパケットは、ＡＳ番号「３４４００」のＡＳに到達するように、その経路が選択されればよい。その経路の一つが、ＡＳパス属性のＡＳ番号列で示される。

なお、図４の例では、ＡＳパス属性のＡＳ番号列中に、ＡＳ番号が重複しているが、これはＡＳ個別のルーティングポリシーによるものである。ＡＳパス属性は、当該メッセージを受信したＡＳが自ＡＳ番号を順次追加したものであるが、ルーティングポリシーによって自ＡＳ番号を複数個追加するＡＳがある。ルータにおける経路選択では、通常、最短経路（宛先までのホップ数（経由するＡＳの個数）が最小である経路）が選択される。ここで、ＡＳパス属性のＡＳ番号列中のＡＳ番号の重複は、そのままホップ数としてカウントされる。つまり、重複数の多いＡＳパス属性のＡＳ番号列は、広報対象のプレフィックスに到達する経路として、選ばれ難くなる。このような理由等によって、ＡＳパス属性に対して、自ＡＳ番号を複数個追加するＡＳが存在する。

実ＲＩＢは、経路表の一種であり、インターネット全体に存在する全経路の情報を有する。実ＲＩＢは、実ＢＧＰアップデートメッセージに基づいて生成される。実ＲＩＢは、生成された時刻の情報を有する。

実ＢＧＰデータファイルは、例えば、一般に公開されているＢＧＰデータベース３０から取得することができる。ＢＧＰデータベース３０としては、例えば「RouteViewsプロジェクト（http://www.routeviews.org/）」や「RISプロジェクト（http://www.ripe.net/ris/）」などが利用可能である。なお、実ＢＧＰデータファイル入力部２は、通信により実ＢＧＰデータファイルを受信してもよく、或いは、記録媒体から実ＢＧＰデータファイルを読み込んでもよい。

実ＢＧＰデータファイル入力部２は、入力した実ＢＧＰデータファイルを実ＢＧＰデータ記憶部３に格納する。実ＢＧＰデータ記憶部３は、実ＢＧＰデータファイルに含まれる実ＢＧＰアップデートメッセージ及び実ＲＩＢを、計測地点別、メッセージ受信時刻別及びＲＩＢ生成時刻別に、それぞれ検索することができるように記憶する。

ステップＳ２では、ＡＳトポロジー情報抽出部４が、実ＢＧＰデータ記憶部３内の実ＢＧＰアップデートメッセージ及び実ＲＩＢからＡＳトポロジー情報を取得する。利用者は、いつの時点の経路障害について障害箇所を推定するのかを指定するために、障害箇所推定時刻情報（日付、時刻）を入力する。ＡＳトポロジー情報抽出部４は、入力された障害箇所推定時刻情報に対応する実ＢＧＰアップデートメッセージ及び実ＲＩＢを実ＢＧＰデータ記憶部３から検索し、検索された実ＢＧＰアップデートメッセージ及び実ＲＩＢからＡＳトポロジー情報を取得する。ＡＳトポロジー情報は、ネットワークトポロジーを生成するための情報であり、ＡＳ間の接続関係（どのＡＳとどのＡＳが接続されているのか）を表す。ＡＳパス属性からＡＳトポロジー情報を取得することができる。ＡＳトポロジー情報抽出部４は、取得したＡＳトポロジー情報をネットワークシミュレータ１０内のネットワークトポロジー生成部１１に送る。

ステップＳ３では、ネットワークトポロジー生成部１１が、ＡＳトポロジー情報抽出部４から受け取ったＡＳトポロジー情報に基づいて、ＡＳ間の接続の構成を表す情報であるネットワークトポロジーを生成する。一ＡＳは、単独のノードから構成されてもよく、或いは、複数のノードから構成されてもよい。但し、一ＡＳを複数のノードから構成することによって、ＡＳ内部の障害発生を模擬する場合に、多様な事象を模擬することが可能となる。ネットワークトポロジー生成部１１は、生成したネットワークトポロジーをネットワークトポロジー記憶部１２に格納する。なお、ネットワーク運用情報などの正確なＡＳトポロジー情報を入力して、ネットワークトポロジーを生成するようにしてもよい。

ステップＳ４では、ｏｒｉｇｉｎＡＳ情報抽出部５が、実ＢＧＰデータ記憶部３内の実ＢＧＰアップデートメッセージ及び実ＲＩＢから、各プレフィックスに対応するｏｒｉｇｉｎＡＳ情報を取得する。ｏｒｉｇｉｎＡＳ情報は、あるプレフィックスのアドレス範囲のネットワークを有するＡＳのＡＳ番号である。ｏｒｉｇｉｎＡＳ情報抽出部５は、取得したｏｒｉｇｉｎＡＳ情報及び該対応するプレフィックスの組をネットワークシミュレータ１０内のＢＧＰ実行制御部１７に送る。

ステップＳ５では、ＢＧＰ実行制御部１７が、ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３に対し、ｏｒｉｇｉｎＡＳ情報抽出部５から受け取ったｏｒｉｇｉｎＡＳ情報及び該対応するプレフィックスの組に基づいてプレフィックスの広報を設定する。ＢＧＰ実行制御部１７は、ｏｒｉｇｉｎＡＳ情報のＡＳ番号のＡＳが広報するプレフィックスとして、該ｏｒｉｇｉｎＡＳ情報に対応するプレフィックスを設定する。また、ＢＧＰ実行制御部１７は、実ＢＧＰデータ記憶部３から計測地点のノードの情報を取得し、ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３に対して計測地点のノードを設定する。

ステップＳ６では、ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３が、ＢＧＰ実行制御部１７からの設定に従って、ＢＧＰアップデートメッセージを生成する。ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３は、ネットワークトポロジー記憶部１２内のネットワークトポロジーに含まれる全てのＡＳに関し、各ＡＳが発信するＢＧＰアップデートメッセージを生成する。そのＢＧＰアップデートメッセージには、ＢＧＰ実行制御部１７から設定された当該ＡＳのプレフィックスを含める。さらに、ＢＧＰ実行制御部１７から設定された計測地点のノード毎に、全てのＢＧＰアップデートメッセージに関し、当該ノードに到達するまでのＡＳパス属性を生成して各ＢＧＰアップデートメッセージに含める。このＡＳパス属性は、最短経路とし、且つ、ＡＳ番号の重複なしとする。これにより、計測地点のノード毎に、全ＡＳからのＢＧＰアップデートメッセージが生成される。ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３は、計測地点のノード毎に生成したＢＧＰアップデートメッセージをＢＧＰアップデートメッセージ記憶部１４に格納する。

ステップＳ７では、ＲＩＢ生成部１５が、ＢＧＰアップデートメッセージ記憶部１４内のＢＧＰアップデートメッセージに基づいて、計測地点のノード毎に、ＲＩＢを生成する。ＲＩＢ生成部１５は、計測地点のノード毎に生成したＲＩＢをＲＩＢ記憶部１６に格納する。

図５に、上記ステップＳ７までのシミュレーション状態が示されている。図５において、各ＡＳが接続されたネットワークトポロジーと、広報対象のプレフィックスと、各計測地点のノード１０１に到達するＢＧＰアップデートメッセージと、各計測地点のノード１０１で生成されるＲＩＢとが示されている。図５の例では、ＡＳ１がプレフィックス「１９２．１６８．１／２４」と「１９２．１６８．２／２４」を広報し、ＡＳ２がプレフィックス「１９２．１６８．１１／２４」と「１９２．１６８．１２／２４」を広報し、ＡＳ３がプレフィックス「１９２．１６８．２１／２４」と「１９２．１６８．２２／２４」を広報する、ように設定されている。そして、各計測地点Ａ，Ｂ，Ｃのノード１０１に到達するＢＧＰアップデートメッセージが生成されている。そして、各計測地点Ａ，Ｂ，Ｃのノード１０１のＲＩＢが生成されている。

図３のステップＳ８では、ＲＩＢ比較部６が、ＲＩＢ記憶部１６内のＲＩＢ（シミュレーション結果のＲＩＢ）と実ＢＧＰデータ記憶部３内の実ＲＩＢとを、計測地点のノード毎に比較する。ＲＩＢ比較部６は、各プレフィックスに対応するＡＳパス属性（プレフィックスに到達するまでに経由するＡＳのＡＳ番号列）が、両者（シミュレーション結果のＲＩＢと実ＲＩＢ）で一致するか検査する。ＲＩＢ比較部６は、その検査結果をＢＧＰ実行制御部１７に通知する。

ステップＳ８の結果、シミュレーション結果のＲＩＢと実ＲＩＢの内容が一致した場合（ステップＳ９、ＹＥＳ）にはステップＳ１１に進み、不一致した場合（ステップＳ９、ＮＯ）にはステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、ＢＧＰ実行制御部１７が、ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３に対し、ステップＳ８の結果が不一致であるプレフィックスの広報を停止するように設定する。これは、ステップＳ８の結果が不一致であるプレフィックスの広報（実ＢＧＰアップデートメッセージ）は、ＡＳ個別のルーティングポリシーによる影響を受けている可能性があるので、その影響をシミュレーション結果から排除するためである。

図６に、上記ステップＳ１０までのシミュレーション状態が示されている。図６の例では、図５のシミュレーション状態から、ＡＳ１のプレフィックス「１９２．１６８．２／２４」とＡＳ２のプレフィックス「１９２．１６８．１１／２４」とが広報を停止されている。

次いで、ステップＳ１１では、ＢＧＰ実行制御部１７が、ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３に対し、障害シナリオ４０に従って、各計測地点のノードに到達するＢＧＰアップデートメッセージを生成するように指示する。利用者は障害シナリオ４０を入力する。障害シナリオ４０は障害箇所を指定する。障害箇所は、ＡＳ間の接続であってもよく、或いは、ＡＳ自身であってもよい。また、障害シナリオ４０が指定する障害箇所は、１つでも複数でもよい。

ＢＧＰ実行制御部１７は、障害シナリオ４０で指定された障害箇所をＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３に設定する。ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３におけるＢＧＰアップデートメッセージ生成方法は、ステップＳ６とほぼ同様であるが、ＢＧＰアップデートメッセージに含めるＡＳパス属性については、ＢＧＰ実行制御部１７から設定された障害箇所を経由しないように、且つ、最短経路、且つ、ＡＳ番号の重複なしで生成する。これにより、障害シナリオ４０で指定された障害箇所で障害発生後に、各計測地点のノードに到達する、全ＡＳからのＢＧＰアップデートメッセージが生成される。ＢＧＰアップデートメッセージ生成部１３は、計測地点のノード毎に生成した、障害発生後のＢＧＰアップデートメッセージをＢＧＰアップデートメッセージ記憶部１４に格納する。

図７に、ステップＳ１１までのシミュレーション状態が示されている。図７の例は、２つの障害箇所（シナリオ１，２）を含む障害シナリオ４０を適用した場合である。シナリオ１は、ＡＳ４とＡＳ５間の接続を障害箇所に指定している。シナリオ２は、ＡＳ６とＡＳ７間の接続を障害箇所に指定している。図７のシミュレーション状態では、図６のシミュレーション状態から、シナリオ１，２に従って２つの障害箇所が設定され、各シナリオ１，２に対応する障害発生後のＢＧＰアップデートメッセージが生成されている。

ステップＳ１２では、尤度計算部７が、ＢＧＰアップデートメッセージ記憶部１４内の障害発生後のＢＧＰアップデートメッセージと、実ＢＧＰアップデートメッセージ内の実ＢＧＰアップデートメッセージとを用いて、（１）式により尤度を計算する。

但し、Ｎは計測地点の個数である。Ｓｉは計測地点ｉに係るシミュレーション結果のＢＧＰアップデートメッセージの集合である。Ｒｉは計測地点ｉに係る障害箇所推定時刻情報に対応する実ＢＧＰアップデートメッセージの集合である。｜Ｓｉ∩Ｒｉ｜は集合Ｓｉと集合Ｒｉで一致した要素（ＢＧＰアップデートメッセージ）の個数である。｜Ｓｉ｜は集合Ｓｉに含まれる総要素数（ＢＧＰアップデートメッセージの総数）である。

なお、「ＡＮＮＯＵＮＣＥ」メッセージの場合は、プレフィックスとＡＳパス属性を比較対象とし、プレフィックスとＡＳパス属性の両方が一致することを同定条件とする。「ＷＩＴＨＤＲＡＷ」メッセージの場合は、プレフィックスのみを比較対象とし、プレフィックスが一致することを同定条件とする。

上記（１）式により算出される尤度は、ある障害シナリオ４０に関し、シミュレーション結果のＢＧＰアップデートメッセージと実ＢＧＰアップデートメッセージとの類似度を表し、当該障害シナリオの発生確率として利用可能である。尤度計算部７は、計算結果の尤度を推定データ生成部８に送る。

ステップＳ１３では、推定データ生成部８が、尤度計算部７から受け取った尤度に基づいて、経路障害箇所推定結果を表す推定データを生成する。推定データ生成部８は、障害シナリオ４０毎に算出された尤度に基づいて、確からしい障害シナリオ４０を判定する。
例えば、尤度が最大である障害シナリオ４０を確かなものとする。或いは、尤度が所定値以上である障害シナリオ４０を確かなものとしてもよい。そして、推定データ生成部８は、確からしいと判定した障害シナリオ４０で指定される障害箇所の情報を推定データに含める。複数の障害シナリオ４０が確からしい場合は、尤度の大きい順に、発生の高い障害箇所として推定データ内で明示する。また、各障害箇所に対応する尤度を推定データに含めてもよい。

推定データ生成部８は、生成した推定データを出力する。この出力方法としては、画面表示、印字、記録媒体への書き込み、通信によるデータ送信などが挙げられる。

[第２実施形態]
以下、図４、８〜１２を参照し、本発明の第２の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る経路障害箇所推定装置１の構成を示すブロック図である。図８において、経路障害箇所推定装置１は、実ＢＧＰデータファイル入力部２と実ＢＧＰデータ記憶部３とＡＳトポロジー情報抽出部４とｏｒｉｇｉｎＡＳ情報抽出部５とＲＩＢ比較部６と尤度計算部７と推定データ生成部８とネットワークシミュレータ１０と経路障害箇所候補の抽出部５０を備える。

図９、図１０は、第２の実施形態に係る経路障害箇所推定手順のフローチャートである。図１１は、ＡＳ間リンクを通信経路として利用するプレフィックス数の集計例を示す図である。
まず、図９においてステップＳ１では、実ＢＧＰデータファイル入力部２が、実ＢＧＰデータファイルを入力する。

ステップＳ１０１では、経路障害箇所候補の抽出部５０が、実ＢＧＰデータ記憶部３内の実ＢＧＰアップデートメッセージの開始時刻におけるＲＩＢのＡＳパス属性を複数の近接するＡＳの組（以下、ＡＳ間リンク）に分解し、各ＡＳ間リンクを通信経路として利用するプレフィックス数（以下、プレフィックス数）を集計する。

図１１を用いて、ＡＳ間リンクのプレフィックス数の集計方法を説明する。図１１において、実ＢＧＰアップデートメッセージが、計測点ＡＳ１に集計されるまでの最短ルートは複数あり、各ＡＳ間リンクを通信経路に利用するプレフィックスも複数存在する。例えば、ＡＳ４とＡＳ５間リンクを利用するプレフィックスは２系統であるので、集計されるプレフィックス数は２となる。
同様に、他のＡＳ間リンクのプレフィックス数を集計する。

ステップＳ１０２では、経路障害箇所候補の抽出部５０は、実ＢＧＰデータ記憶部３内の各実ＢＧＰアップデートメッセージの種類が、ＡＮＮＯＵＮＣＥかＷＩＴＨＤＲＡＷかを判別する。

図１２は、ＷＩＴＨＤＲＡＷの実ＢＧＰアップデートメッセージ例である。図１２において、実ＢＧＰアップデートメッセージは、受信者の受信時刻（ＴＩＭＥ）、メッセージタイプ（ＴＹＰＥ）、受信者の直前の送信者であるＡＳの情報（ＦＲＯＭ）、宛先（つまり受信者）のＡＳの情報（ＴＯ）、メッセージ発信元のＡＳが有するプレフィックスなどを有する。

ステップＳ１０３では、実ＢＧＰアップデートメッセージがＡＮＮＯＵＮＣＥの場合、経路障害箇所候補の抽出部５０は、該当するプレフィックスへの経路が実ＢＧＰアップデートメッセージの受信前に経由していたＡＳ間リンクのプレフィックス数から１減算した結果と、この履歴を図示しない記憶部に記憶する。

次に、ステップＳ１０４では、経路障害箇所候補の抽出部５０は、該当するプレフィックスへの経路が実ＢＧＰアップデートメッセージの受信後に経由するＡＳ間リンクのプレフィックス数に１加算した結果と、この履歴を図示しない記憶部に記憶する。

ＡＳ５とＡＳ４とＡＳ３を経由してきた実ＢＧＰアップデートメッセージがＡＮＮＯＵＮＣＥであり、実ＢＧＰアップデートメッセージがＡＳ３で発行された場合を例として、図１１を用いて説明する。
経路障害箇所候補の抽出部５０は、実ＢＧＰアップデートメッセージの受信前に経由していたＡＳ間リンクであるＡＳ４とＡＳ３間リンクのプレフィックス数＝２から１減算した結果の１と、この履歴を図示しない記憶部に記憶する。
また、経路障害箇所候補の抽出部５０は、実ＢＧＰアップデートメッセージの受信後に経由するＡＳ間リンクであるＡＳ３とＡＳ１間リンクのプレフィックス数＝２に１加算した結果の３と、この履歴を図示しない記憶部に記憶する。

ステップＳ１０５では、実ＢＧＰアップデートメッセージがＷＩＴＨＤＲＡＷの場合、経路障害箇所候補の抽出部５０は、実ＢＧＰアップデートメッセージの受信前に経由していたＡＳ間リンクのプレフィックス数から１減算した結果と、この履歴を図示しない記憶部に記憶する。

ＡＳ５とＡＳ４とＡＳ３を経由してきた実ＢＧＰアップデートメッセージがＷＩＴＨＤＲＡＷであり、実ＢＧＰアップデートメッセージがＡＳ３で発行された場合を例として、図１１を用いて説明する。
経路障害箇所候補の抽出部５０は、実ＢＧＰアップデートメッセージの受信前に経由していたＡＳ間リンクであるＡＳ４とＡＳ３間リンクのプレフィックス数＝２から１減算した結果の１と、この履歴を図示しない記憶部に記憶する。

ステップＳ１０２〜ステップＳ１０５を、経路障害箇所候補の抽出部５０が、予め設定された一定時間繰り返し行う。

ステップＳ１０６では、予め設定された一定時間にステップＳ１０２〜ステップＳ１０５が行われた結果、経路障害箇所候補の抽出部５０が、図示しない記憶部の履歴から少なくとも１回以上プレフィックス数の減算が行われたＡＳ間リンクを抽出し、抽出されたＡＳ間リンクを経路障害箇所の候補Ｒｃとして抽出する。

以下、図９のステップ２〜ステップ７、図１０のステップ８〜ステップ１０まで、第１の実施形態と同様に行われるため、説明は省略する。

図１０のステップＳ１０７では、経路障害箇所候補の抽出部５０は、ステップＳ１０６で抽出された経路障害箇所の候補Ｒｃから中継点であるＡＳノートとＡＳ間リンクを抽出し、ネットワークトポロジー生成部１１に送る。
次に、ネットワークトポロジー生成部１１が、経路障害箇所候補の抽出部５０から受け取ったＡＳトポロジー情報に基づいて、抽出されたＡＳノートとＡＳ間リンクをダウンさせたＡＳ間の接続の構成を表す情報であるネットワークトポロジーを生成する。

以下、ステップ１１〜ステップ１３まで、第１の実施形態と同様に行われるため、説明は省略する。

上述したように第１の実施形態によれば、ある経路障害が発生した場合のＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態をシミュレーションにより求めることができ、そのシミュレーション結果と実測データとの比較により経路障害箇所を推定することが可能である。これにより、実際に計測されたＢＧＰアップデートメッセージを基にして経路障害の発生前と発生後の切り分けを行う必要がないので、経路障害の発生前と発生後の切り分けの誤りによって経路障害箇所の推定精度が低下することはなく、経路障害箇所の推定精度を向上させることが可能となる。

また、シミュレーション結果のＲＩＢと実ＲＩＢでＡＳパス属性が不一致した場合に、該当プレフィックスの広報をシミュレーション上で停止させることにより、ＡＳ個別のルーティングポリシーによる影響をシミュレーション結果から排除することができる。これにより、経路障害箇所の推定精度の向上が期待できる。

上述したように第２の実施形態によれば、ある経路障害が発生した場合のＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態をシミュレーションする場合、経路障害箇所の候補を予め抽出することで、経路障害シミュレーション計算量が削減でき、障害箇所の推定に要する時間の短縮が可能になる。

なお、図２、図３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、経路障害箇所推定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、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）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、本発明の実施形態について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。

１…経路障害箇所推定装置、２…実ＢＧＰデータファイル入力部、３…実ＢＧＰデータ記憶部、４…ＡＳトポロジー情報抽出部、５…ｏｒｉｇｉｎＡＳ情報抽出部、６…ＲＩＢ比較部、７…尤度計算部、８…推定データ生成部、１０…ネットワークシミュレータ、１１…ネットワークトポロジー生成部、１２…ネットワークトポロジー記憶部、１３…ＢＧＰアップデートメッセージ生成部、１４…ＢＧＰアップデートメッセージ記憶部、１５…ＲＩＢ生成部、１６…ＲＩＢ記憶部、１７…ＢＧＰ実行制御部、５０・・・経路障害箇所候補の抽出部

Claims (9)

1. 複数のＡＳが相互に接続されて構成される通信ネットワークシステムにおける通信経路の障害箇所を推定する経路障害箇所推定装置において、
   あるネットワークトポロジーにおけるＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態を計算するネットワークシミュレータと、
   障害箇所推定時刻における前記通信ネットワークシステムのネットワークトポロジーにおいてある障害シナリオが適用された前記ネットワークシミュレータのシミュレーション結果と、前記通信ネットワークシステムで実測された前記障害箇所推定時刻におけるＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態との類似度を計算する計算部と、
   前記類似度に基づいて、経路障害箇所推定結果を表す推定データを生成する推定データ生成部と、
   を備えたことを特徴とする経路障害箇所推定装置。
2. 障害箇所推定時刻における前記通信ネットワークシステムのネットワークトポロジーにおいて障害シナリオ非適用の前記ネットワークシミュレータのシミュレーション結果と、前記通信ネットワークシステムで実測された前記障害箇所推定時刻におけるＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態とを比較する比較部と、
   前記比較の結果に基づいて、前記ネットワークシミュレータのシミュレーション条件を校正する制御部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の経路障害箇所推定装置。
3. 前記ネットワークシミュレータは、ネットワークトポロジーに含まれるＡＳからある地点に到達するまでにＢＧＰアップデートメッセージが経由するＡＳのＡＳ番号順序列を計算する手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の経路障害箇所推定装置。
4. 前記制御部は、前記比較の結果、不一致したＡＳ番号順序列に対応するプレフィックスの広報を停止させることを特徴とする請求項２に記載の経路障害箇所推定装置。
5. 前記ネットワークシミュレータは、前記ＡＳ番号順序列に基づいてＲＩＢを生成するＲＩＢ生成部を有することを特徴とする請求項３に記載の経路障害箇所推定装置。
6. 前記比較部は、前記ネットワークシミュレータによって、ネットワークトポロジーに含まれるＡＳからある地点に到達するまでにＢＧＰアップデートメッセージが経由するＡＳのＡＳ番号順序列に基づいて生成されたＲＩＢと、前記通信ネットワークシステムで実測されたＲＩＢとを比較することを特徴とする請求項２に記載の経路障害箇所推定装置。
7. 前記通信ネットワークシステムで実測されたＢＧＰアップデートメッセージ及びＲＩＢを入力する入力部と、
   前記入力されたＢＧＰアップデートメッセージ及びＲＩＢからＡＳトポロジー情報を取得するＡＳトポロジー情報抽出部と、
   前記ＡＳトポロジー情報に基づいて、前記ネットワークシミュレータで用いるネットワークトポロジーを生成するネットワークトポロジー生成部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の経路障害箇所推定装置。
8. 前記通信ネットワークシステムで実測されたＢＧＰアップデートメッセージ及びＲＩＢを入力する入力部と、
   前記入力されたＢＧＰアップデートメッセージ及びＲＩＢから、前記ＢＧＰアップデートメッセージが発信元のＡＳから順次経由してきたＡＳのＡＳ番号が経由順で並べられたＡＳ番号列を、隣接するＡＳ対に分解する隣接ＡＳ分解手段と、
   前記隣接ＡＳ分解手段で分解された各隣接するＡＳ対の経路をＢＧＰアップデートメッセージが通信経路として利用するプレフィックス数を集計するプレフィックス数集計手段と、
   前記プレフィックス数集計手段で集計されたプレフィックス数を前記ＢＧＰアップデートメッセージに基づき増減させるプレフィックス数増減手段と、
   前記プレフィックス数の減少を監視するプレフィックス数監視手段と、
   前記プレフィックス数監視手段に基づき、プレフィックス数が減少した隣接するＡＳの組を経路障害箇所候補として生成する経路障害箇所候補生成手段と、
   前記経路障害箇所の候補生成手段で生成された経路障害箇所候補の情報を用いて、前記ネットワークシミュレータのシミュレーション条件を校正する制御部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の経路障害箇所推定装置。
9. 複数のＡＳが相互に接続されて構成される通信ネットワークシステムにおける通信経路の障害箇所を推定する経路障害箇所推定処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
   障害箇所推定時刻における前記通信ネットワークシステムのネットワークトポロジーにおいてある障害シナリオが適用された場合のＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態を計算するシミュレーションステップと、
   該シミュレーション結果と、前記通信ネットワークシステムで実測された前記障害箇所推定時刻におけるＢＧＰアップデートメッセージの伝播状態との類似度を計算する計算ステップと、
   前記類似度に基づいて、経路障害箇所推定結果を表す推定データを生成する推定データ生成ステップと、
   をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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