JP5283192B2 - 経路制御プロトコルに基づいて障害リンクをリアルタイムに検出する方法、ノード装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、経路制御プロトコルに基づいて障害リンクをリアルタイムに検出する方法、ノード装置及びプログラムに関する。

インターネットでは、経路制御プロトコルを用いて、ノード装置（例えばルータ）がパケットを適切に中継転送する。代表的な経路制御プロトコルとして、インターネット上で組織ネットワーク間の経路情報を交換する「ＢＧＰ(Border Gateway Protocol)」がある。ＢＧＰ対応のノード装置には、インターネットにおける唯一の「ＡＳ(Autonomous System)番号」（固有識別番号）が付与される。ＡＳ番号は、共通ポリシ及び同一管理運用下にあるノード装置の集合毎に付与される。ＡＳ番号は、原則として２バイト（現在は４バイト化）であって、ＩＡＮＡ(Internet Assigned Numbers Authority)によって管理されている。

図１は、ＢＧＰにおけるネットワーク構成図及びテーブルである。

図１によれば、ＢＧＰを用いて、ＡＳ番号を有するノード装置１が相互に接続されている。各ノード装置は、送信元プレフィックス（送信元ネットワークアドレス）及びＡＳ番号を含む経路更新メッセージ(UPDATE)を、定期的にブロードキャストで送信する。UPDATEメッセージには、以下のパラメータが含まれる。
（１）メッセージ種別
（２）プレフィックス
（３）AS_PATH属性
「メッセージ種別」は、経路更新メッセージのタイプ（通知Announce／削除Withdraw）を表す。
「プレフィックス」は、ＩＰアドレス及びサブネットマスクの組(xxx.xxx.xxx.xxx/xx)であって、送信元ネットワークアドレス（送信元アドレスの範囲）を表す。
「AS_PATH属性」は、プレフィックスからの到達経路のパス（ＡＳ番号の列）を表す。

UPDATEメッセージを受信した各ノード装置は、そのUPDATEメッセージのパスに当該ノード装置のＡＳ番号を含めて、そのUPDATEメッセージを中継転送する。

観測ノード装置は、ＲＩＢ(Routing Information Base)と称されるパス（経路）テーブルを有する。ここで、「パス」とは、管理元ノード装置（送信元）と観測ノード装置との間の経路であって、中継ノード装置を介した接続を意味する。また、「リンク」とは、直接的に接続される隣接ノード装置間の接続を意味する。

パステーブルは、送信元ノード装置の「プレフィックス」と、そのプレフィックスに対応する「ＡＳ番号のパス」とを含む。パステーブルは、UPDATEメッセージを定期的に受信することによって更新される。

このような経路制御プロトコルに基づくネットワークについて、障害リンクを検出するために、従来、大量の経路更新メッセージをデータベースに収集した上で、観測時刻が近い経路更新メッセージをクラスタリング（例えばデンドログラム）する技術がある（例えば非特許文献１参照）。この技術によれば、障害発生前及び発生後の複数の経路更新メッセージについて、プレフィックス毎のＡＳパスの変化状態から、障害箇所を推定することができる。

また、経路更新メッセージに含まれるプレフィックス毎のＡＳパスから、各ノード装置間のリンクを抽出し、リンク毎に使用プレフィックス数を時系列に計算する技術もある（例えば非特許文献２又は３参照）。この技術によれば、リンク毎に、評価時間Ｔに受信したプレフィックスの数（UPDATEメッセージの数）を記録する。プレフィックス数が減少又は０になったリンクは、障害箇所として推定される。

尚、リンクの障害を検出する技術ではないが、所望のパスを導出することができる技術もある（例えば非特許文献４参照）。

A FeldMann, O. Maennel, Z.Mao, A. Berger andB. Maggs, "Locating Internet routing instabililties," SIGCOMM 2004. M. Lad, R. Oliveira, D. Massey, L. Zhang,"Inferring the Origin of Routing Changes using Link Weights," IEEEICNP 2007. A. Campisano, L. Cittadini, G. Di Battista,T. Refice, C. Sasso, "Tracking back the root cause of a path change ininterdomain routing," IEEE Network Operations and Management Symposium,2008. R. Oliveira, B. Zhang, D. Pei, L. Zhang,"Quantifying Path Exploration in the Internet", IEEE/ACM Transactionon Networking, 2008.

非特許文献１に記載された技術によれば、障害発生前及び発生後について、ネットワークの状態を表すテーブルを用いて障害箇所を推定している。しかしながら、実際のインターネットでは、秒毎に経路変動が発生しているため、障害前の状態を定義することが困難となる。また、この技術によれば、複雑なアルゴリズムを必要とするため、ネットワークの規模に応じて膨大な計算量を必要とし、リアルタイムに障害リンクを検出することはできない。更に、複数のリンクにほぼ同時に障害が発生した場合、クラスタリングによって特定の障害リンクを検出できないという問題もあり、短い時間帯毎に、クラスタリングを実行しなければならない。

また、非特許文献２及び３に記載された技術によれば、障害前の状態を定義することなく、定期的にプレフィックス数を確認することによって、障害箇所を推定する。経路更新メッセージを受信し、その経路更新メッセージのプレフィックスに対応するＡＳパスから、そのリンク毎にプレフィックス数を増分する。プレフィックス数が０又は減分されたリンクについて、障害が発生したと判断することができる。

これら非特許文献１、２及び３に記載された技術によれば、実際の障害発生後から障害を検出するまで、経路更新メッセージの経路変動を検出するために一定時間を要する。一定時間とは、実際には、ＢＧＰネットワークにおける経路変動が収束する時間である。この時間は、インターネットを対象とした場合、２〜３分程度を要する。特に、経路変動の完全な収束を待って障害箇所を推定するために、リアルタイムに検出できない。また、障害推定の精度は、経路変動の収束のための待ち時間によって大きく異なる。

そこで、本発明は、経路制御プロトコルに基づく経路更新メッセージを通常シーケンスで監視し、実際に発生した障害リンクをリアルタイムに特定することができる方法、ノード装置及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、固有識別番号を有する複数のノード装置が相互に接続され、経路制御プロトコルの経路更新メッセージを送受信するネットワークであって、
各ノード装置が、送信元のプレフィックス及び固有識別番号を含む経路更新メッセージを定期的にブロードキャストで送信し、
各ノード装置が、受信した経路更新メッセージに含まれる、中継ノード装置の固有識別番号の連続からなるパスに、更に当該ノード装置の固有識別番号を含めて、当該経路更新メッセージを中継転送する
ノード装置の障害リンク検出方法において、
観測ノード装置が、
経路更新メッセージに含まれるパスを用いて、各ノード装置のプレフィックス毎に、正常状態時における１つの正常状態パスを決定する第１のステップと、
管理元ノード装置のプレフィックスに対する正常状態パス上のノード装置間のリンク毎に、当該リンクの上流側ノード装置から広報されるプレフィックスを監視プレフィックスとして決定する第２のステップと、
監視プレフィックスを含む経路更新メッセージのみを計測する第３のステップと、
受信した当該経路更新メッセージの受信パスと、当該経路更新メッセージの監視プレフィックスに対応する正常状態パスとが相違するか否かを判定する第４のステップと、
正常状態パス上のリンク毎に、受信パスと正常状態パスとが相違する監視プレフィックスの数（相違プレフィックス数）を計数する第５のステップと、
当該リンクの相違プレフィックス数が、当該リンクの上流側ノード装置が広報すべき監視プレフィックスの数（全監視プレフィックス数）に達したリンクを抽出する第６のステップと、
抽出されたリンクについて、正常状態パス上で、観測ノード装置に最も近いリンクを障害箇所として決定する第７のステップと
を有することを特徴とする。

本発明の障害リンク検出方法における他の実施形態によれば、第６のステップは、当該リンクについて、
相違割合＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
に基づく相違割合が、所定閾値割合以上となったリンクを抽出することも好ましい。

本発明の障害リンク検出方法における他の実施形態によれば、第７のステップは、障害箇所と決定されたリンクが、
障害発生確率＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
に基づく障害発生確率を有することも好ましい。

本発明の障害リンク検出方法における他の実施形態によれば、第１のステップについて、観測ノード装置が、各ノード装置のプレフィックス毎に、受信した経路更新メッセージに含まれるパス毎の累積利用時間を収集し、所定時間範囲で、当該累積利用時間が最も長いパスを正常状態パスとして決定することも好ましい。

本発明の障害リンク検出方法における他の実施形態によれば、
経路制御プロトコルは、ＢＧＰ(Border Gateway Protocol)であり、
固有識別番号は、ＡＳ(Autonomous System)番号であり、
経路更新メッセージは、ＢＧＰのUPDATE(Announce)であり、
プレフィックスとは、ＩＰアドレスとサブネットマスクのビット数との組からなる送信元アドレス又はその範囲であり、
経路更新メッセージのパスは、AS_PATH属性に含まれることも好ましい。

本発明によれば、経路制御プロトコルの経路更新メッセージを送受信するネットワークに接続された、固有識別番号を有するノード装置であって、
送信元のプレフィックス及び固有識別番号を含む経路更新メッセージを定期的にブロードキャストで送信する経路更新メッセージ送信手段と、
受信した経路更新メッセージに含まれる、中継ノード装置の固有識別番号の連続からなるパスに、更に当該ノード装置の固有識別番号を含めて、当該経路更新メッセージを中継転送する中継転送手段と
を有するノード装置において、
経路更新メッセージに含まれるパスを用いて、各ノード装置のプレフィックス毎に、正常状態時における１つの正常状態パスを決定する正常状態パス決定手段と、
管理元ノード装置のプレフィックスに対する正常状態パスにおけるノード装置間のリンク毎に、当該リンクの上流側ノード装置から広報されるプレフィックスを監視プレフィックスとして決定する監視プレフィックス決定手段と、
監視プレフィックスを含む経路更新メッセージのみを計測する監視対象抽出手段と、
受信した当該経路更新メッセージの受信パスと、当該経路更新メッセージの監視プレフィックスに対応する正常状態パスとが相違するか否かを判定するパス判定手段と、
正常状態パス上のリンク毎に、受信パスと正常状態パスとが相違する監視プレフィックスの数（相違プレフィックス数）を計数する相違プレフィックス計数手段と、
当該リンクの相違プレフィックス数が、当該リンクの上流側ノード装置が広報すべき監視プレフィックスの数（全監視プレフィックス数）に達したリンクを抽出する相違リンク抽出手段と、
抽出されたリンクについて、正常状態パス上で、観測ノード装置に最も近いリンクを障害箇所として決定する障害リンク決定手段と
を有することを特徴とする。

本発明のノード装置における他の実施形態によれば、相違リンク抽出手段は、当該リンクについて、
相違割合＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
に基づく相違割合が、所定閾値割合以上となったリンクを抽出することも好ましい。

本発明のノード装置における他の実施形態によれば、障害リンク決定手段は、障害箇所と決定されたリンクが、
障害発生確率＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
に基づく障害発生確率を有することも好ましい。

本発明のノード装置における他の実施形態によれば、正常状態パス決定手段は、各ノード装置のプレフィックス毎に、受信した経路更新メッセージに含まれるパス毎の累積利用時間を収集し、所定時間範囲で、当該累積利用時間が最も長いパスを正常状態パスとして決定することも好ましい。

本発明のノード装置における他の実施形態によれば、
経路制御プロトコルは、ＢＧＰであり、
固有識別番号は、ＡＳ番号であり、
経路更新メッセージは、ＢＧＰのUPDATE(Announce)であり、
プレフィックスとは、ＩＰアドレスとサブネットマスクのビット数との組からなる送信元アドレス又はその範囲であり、
経路更新メッセージのパスは、AS_PATH属性に含まれることも好ましい。

本発明によれば、経路制御プロトコルの経路更新メッセージを送受信するネットワークに接続された、固有識別番号を有するノード装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムあって、
送信元のプレフィックス及び固有識別番号を含む経路更新メッセージを定期的にブロードキャストで送信する経路更新メッセージ送信手段と、
受信した経路更新メッセージに含まれる、中継ノード装置の固有識別番号の連続からなるパスに、更に当該ノード装置の固有識別番号を含めて、当該経路更新メッセージを中継転送する中継転送手段と
してノード装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
経路更新メッセージに含まれるパスを用いて、各ノード装置のプレフィックス毎に、正常状態時における１つの正常状態パスを決定する正常状態パス決定手段と、
管理元ノード装置のプレフィックスに対する正常状態パスにおけるノード装置間のリンク毎に、当該リンクの上流側ノード装置から広報されるプレフィックスを監視プレフィックスとして決定する監視プレフィックス決定手段と、
監視プレフィックスを含む経路更新メッセージのみを計測する監視対象抽出手段と、
受信した当該経路更新メッセージの受信パスと、当該経路更新メッセージの監視プレフィックスに対応する正常状態パスとが相違するか否かを判定するパス判定手段と、
正常状態パス上のリンク毎に、受信パスと正常状態パスとが相違する監視プレフィックスの数（相違プレフィックス数）を計数する相違プレフィックス計数手段と、
当該リンクの相違プレフィックス数が、当該リンクの上流側ノード装置が広報すべき監視プレフィックスの数（全監視プレフィックス数）に達したリンクを抽出する相違リンク抽出手段と、
抽出されたリンクについて、正常状態パス上で、観測ノード装置に最も近いリンクを障害箇所として決定する障害リンク決定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明の障害リンク検出方法、ノード装置及びプログラムによれば、経路制御プロトコルに基づく経路更新メッセージを通常シーケンスで監視し、実際に発生した障害リンクをリアルタイムに特定することができる。また、障害発生時に、完全な経路収束の状態を待つことなく、正常状態パスに対する相違プレフィックスの数から障害箇所を推定することができる。

ＢＧＰにおけるネットワーク構成図及びテーブルである。 本発明における観測ノード装置の第１のフローチャート及びテーブルである。 本発明における観測ノード装置の第２のフローチャート及びテーブルである。 図３のＳ３４〜Ｓ３７の処理を表す説明図である。 本発明における第１のシーケンス図である。 本発明における第２のシーケンス図である。 本発明における第３のシーケンス図である。 本発明における第４のシーケンス図である。 本発明におけるノード装置の機能構成図である。

以下では、本発明を実施するための形態によれば、図面を用いて詳細に説明する。

図２は、本発明における観測ノード装置の第１のフローチャート及びテーブルである。図２によれば、図１と同一のネットワーク構成について説明している。

ＢＧＰを用いて、ＡＳ番号を有する７台のノード装置１(AS10〜AS70)が相互に接続されている。ここで、管理元ノード装置AS70から送信されたUPDATEメッセージが、観測ノード装置AS10へ到達するまでの流れを簡単に説明する。

ノード装置AS70は、自らが管理するプレフィックスp2及びＡＳ番号[70]を含むUPDATE(Announce)メッセージ[A|p7|70]を、定期的にブロードキャストで送信する。
ノード装置AS60は、AS70から受信したそのUPDATEメッセージのＡＳパスに、自らのＡＳ番号[60]を追加する。そして、ノード装置AS60は、そのUPDATE(Announce)メッセージ[A|p7|60 70]を、ノード装置AS40及びAS50へ送信する。
ノード装置AS40は、AS60から受信したそのUPDATEメッセージのＡＳパスに、自らのＡＳ番号[40]を追加する。そして、ノード装置AS40は、そのUPDATE(Announce)メッセージ[A|p7|40,60 70]を、ノード装置AS30及びAS20へ送信する。
ノード装置AS50は、AS60から受信したそのUPDATEメッセージのＡＳパスに、自らのＡＳ番号[50]を追加する。そして、ノード装置AS50は、そのUPDATE(Announce)メッセージ[A|p7|50 60 70]を、ノード装置AS20へ送信する。
ノード装置AS30は、AS40から受信したそのUPDATEメッセージのＡＳパスに、自らのＡＳ番号[30]を追加する。そして、ノード装置AS30は、そのUPDATE(Announce)メッセージ[A|p7|30 40 60 70]を、ノード装置AS20へ送信する。
ノード装置AS20は、AS30,AS40又はAS50から受信したそのUPDATEメッセージのＡＳパスに、自らのＡＳ番号[20]を追加する。そして、ノード装置AS20は、そのUPDATE(Announce)メッセージ[A|p7|20 30 40 60 70]、[A|p7|20 40 60 70]又は[A|p7|20 50 60 70]を、ノード装置AS10へ送信する。
ノード装置AS10は、AS20から受信したそのUPDATEメッセージのＡＳパスに、自らのＡＳ番号[10]を追加し、それをパステーブルに記録する。

前述したシーケンスと同様に、各ノード装置AS60,AS50,AS40,AS30,AS20から定期的にブロードキャストで送信されたUPDATEメッセージが、他のノード装置を中継して、観測ノード装置AS10によって受信される。

（Ｓ２１）最初に、観測ノード装置AS10は、所定時間、以下のＳ２２及びＳ２３を繰り返すことによって、障害発生前の正常状態パスを決定する。

（Ｓ２２）観測ノード装置AS10は、ＢＧＰのUPDATE(Announce)メッセージを受信する。UPDATEメッセージから、プレフィックス及びＡＳパスを取得する。プレフィックスは、ＩＰアドレスとサブネットマスクのビット数との組からなる送信元ネットワークアドレスである。

（Ｓ２３）観測ノード装置AS10は、送信元ノード装置のプレフィックス毎に、受信したUPDATEメッセージに含まれるＡＳパス毎の累積利用時間を収集する。図２によれば、管理元ノード装置として、ノード装置AS70が指定されており、管理元ノード装置AS70が広報するプレフィックスp7の累積利用時間が記録されている。

（Ｓ２４）観測ノード装置AS10は、UPDATEメッセージに含まれるパス(AS_PATH属性)を用いて、各ノード装置のプレフィックス毎に、正常状態時における１つの正常状態パスを決定する。ここでは、当該累積利用時間が最も長いパスを正常状態パスとして決定する。図２によれば、管理元ノード装置AS70について、累積利用時間「２４０時間」で最も長いＡＳパス[10 20 40 60 70]を、正常状態パスとして決定する。

（Ｓ２５）観測ノード装置AS10は、管理元ノード装置のプレフィックスに対する正常状態パスについて、ノード装置間のリンクを導出する。図２によれば、管理元ノード装置AS70のプレフィックスp7に対する正常状態パス[10 20 40 60 70]におけるノード装置間のリンクを導出する。ここでは、正常状態パス[10 20 40 60 70]について、リンク[10-20][20-40][40-60][60-70]が導出される。

次に、リンク毎に、当該リンクの上流側ノード装置から広報されるプレフィックスを監視プレフィックスとして決定する。
図２によれば、リンク[60-70]については、そのリンクの上流側ノード装置AS70から広報されるプレフィックスp7を監視プレフィックスとして決定する。
リンク[40-60]については、そのリンクの上流側ノード装置AS60から広報されるプレフィックスp6,p61,p62,p63,p64を監視プレフィックスとして決定する。
リンク[20-40]については、そのリンクの上流側ノード装置AS40から広報されるプレフィックスp4を監視プレフィックスとして決定する。
リンク[10-20]については、そのリンクの上流側ノード装置AS20から広報されるプレフィックスp2を監視プレフィックスとして決定する。

図３は、本発明における観測ノード装置の第２のフローチャート及びテーブルである。

（Ｓ３１）観測ノード装置AS10は、UPDATE(Announce)メッセージを受信する毎に、以下のＳ３２〜Ｓ３７を繰り返すことによって、障害リンクを検出する。

（Ｓ３２）観測ノード装置AS10は、ＢＧＰのUPDATE(Announce)メッセージを受信する。そのUPDATEメッセージから、プレフィックス及びＡＳパスが取得される。

（Ｓ３３）観測ノード装置AS10は、受信したプレフィックスが監視プレフィックスであるか否かを判定する。ここで、監視プレフィックスでない場合、処理を終了し、再び次のUPDATE(Announce)メッセージの受信を待つ。これによって、観測ノード装置AS10は、監視プレフィックスについてのみ、以下のＳ３４〜Ｓ３７の処理を実行する。

（Ｓ３４）観測ノード装置AS10は、受信したUPDATEメッセージに含まれる受信パスと、当該UPDATEメッセージの監視プレフィックスに対応する正常状態パスとが相違するか否かを判定する。

（Ｓ３５）観測ノード装置AS10は、正常状態パス上のリンク毎に、受信パスと正常状態パスとが相違する監視プレフィックスの数（相違プレフィックス数）を計数する。

（Ｓ３６）観測ノード装置AS10は、当該リンクの相違プレフィックス数が、当該リンクの上流側ノード装置が広報すべき監視プレフィックスの数（全監視プレフィックス数）に達したリンクを抽出する。

（Ｓ３７）そして、観測ノード装置AS10は、抽出されたリンクについて、正常状態パス上で、観測ノード装置に最も近いリンクを障害箇所として決定する。

図４は、図３のＳ３４〜Ｓ３７の処理を表す説明図である。

ノード装置AS60は、５個のプレフィックスp6,p61,p62,p63,p64を広報している。従って、リンク[40-60]の全監視プレフィックス数は「５」となる。図４（ａ）によれば、リンク[40-60]の相違プレフィックス数が５個に達した場合を表している。このとき、リンク[40-60]における相違プレフィックス数と全監視プレフィックス数とが一致するために、リンク[40-60]が、障害発生候補として抽出される。

同様に、ノード装置AS70は、１つのプレフィックスp70を広報している。従って、リンク[40-60]の全監視プレフィックス数は「１」となる。図４（ａ）によれば、リンク[60-70]の相違プレフィックス数が１個に達した場合を表している。このとき、リンク[60-70]における相違プレフィックス数と全監視プレフィックス数とが一致するために、リンク[60-70]も、障害発生候補として抽出される。

そして、観測ノード装置AS10は、リンク[40-60][60-70]について、正常状態パス上で、観測ノード装置に最も近いリンク[40-60]を、障害箇所として決定する。

他の実施形態として、当該リンクについて、相違割合が、所定閾値割合以上となったリンクを抽出するものであってもよい。
相違割合＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数

図４（ｂ）によれば、ノード装置AS60から広報される３個のプレフィックスp61, p63,p64を、相違プレフィックスとして計数したとする。この場合、相違割合は、以下のようになる。
相違割合＝相違プレフィックス数３／全監視プレフィックス数５
＝６０％
ここで、所定閾値割合５０％と設定した場合、３個の相違プレフィックスが計数された時点で（相違割合６０％）、リンク[40-60]は、障害発生候補として抽出される。尚、所定閾値割合５０％であれば、リンク[AS60-AS70]についても、相違プレフィックス数が１個に達した場合に、障害発生候補として抽出される。

そして、観測ノード装置AS10は、リンク[40-60][60-70]について、正常状態パス上で、観測ノード装置に最も近いリンク[40-60]が、障害箇所として決定される。

また、相違割合は、障害発生確率として導出される。
障害発生確率＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
例えば、リンク[40-60][60-70]が障害発生候補として抽出された場合、観測ノード装置AS10に最も近いリンクである[40-60]が障害発生箇所として決定され、その障害発生確率は、６０％とされる。

図５は、本発明における第１のシーケンス図である。

図５によれば、ノード装置AS60とノード装置AS40との間のリンク[AS40-AS60]に障害が発生したとする。このとき、リンク障害を検出したノード装置AS40は、UPDATE(Withdraw)メッセージをノード装置AS20及びAS40へ送信する。
UPDATE(Withdraw):[W| p6,p61,p62,p63,p64,p7]
Withdrawは、経路が削除されたことを意味する。UPDATE(Withdraw)メッセージには、ノード装置AS40が過去に中継した経路更新(UPDATE)メッセージについて、リンク[AS40-AS60]を介したプレフィックスが含まれる。従って、図５のUPDATE(Withdraw)メッセージには、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]が含まれる。

図６は、本発明における第２のシーケンス図である。

図６によれば、ノード装置AS20は、ノード装置AS40からUPDATE(Withdraw)メッセージ[w|p6,p61,p62,p63,p64,p7]を受信する。これに対し、ノード装置AS20は、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]について、他の経路を検索する。ここで、ノード装置AS20は、ノード装置AS30を経由して、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]に対応するノード装置へ到達できることを検索したとする。ノード装置AS20は、リンク[AS40-AS60]に障害が発生したことまで特定できていないからである。このとき、ノード装置AS20は、ノード装置AS10へ、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]に対する新たなUPDATE(Announce)メッセージを送信する。
UPDATE(Announce):[A|p6 |20 30 40 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p61|20 30 40 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p62|20 30 40 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p63|20 30 40 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p64|20 30 40 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p7 |20 30 40 60 70]
これによって、ノード装置AS10は、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]に対応するノード装置に対して、ノード装置AS30の経路を確保できたと判断する。

しかしながら、現実には、ノード装置AS30を経由する経路であっても、管理元ノード装置AS70と観測ノード装置AS10との間で、ノード装置間のリンク[AS40−AS60]の障害を回避することはできない。

図６の観測時間T2によれば、以下のUPDATE(Announce)メッセージを受信したとする。
UPDATE(Announce):[A|p6 |20 30 40 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p61|20 30 40 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p7 |20 30 40 60 70]
ここで、ノード装置AS60から広報される２個のプレフィックスp6,p61を、相違プレフィックスとして計数したとする。この場合、相違割合は、以下のようになる。
相違割合＝相違プレフィックス数２／全監視プレフィックス数５
＝４０％
ここで、所定閾値割合５０％と設定した場合、２個の相違プレフィックスが計数された時点で（相違割合４０％）、リンク[40-60]は、障害発生候補として抽出されない。尚、所定閾値割合５０％であれば、リンク[AS60-AS70]は、相違プレフィックス数が１個に達した場合に、障害発生候補として抽出される。

図７は、本発明における第３のシーケンス図である。

図７によれば、図５に続いて、ノード装置AS30が、UPDATE(Withdraw)メッセージをノード装置AS20へ送信する。図５では、ノード装置AS30は、ノード装置AS40からUPDATE(Withdraw)メッセージを受信している。このとき、ノード装置AS30は、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]について、他の経路を検索できない。そこで、ノード装置AS30は、UPDATE(Withdraw)メッセージを、ノード装置AS20へ転送する。
UPDATE(Withdraw):[W| p6,p61,p62,p63,p64,p7]

図８は、本発明における第４のシーケンス図である。

図８によれば、ノード装置AS20は、ノード装置AS30からUPDATE(Withdraw)メッセージ[w|p6,p61,p62,p63,p64,p7]を受信する。これに対し、ノード装置AS20は、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]について、ノード装置AS30を経由する経路でもリンク障害を回避できないことを知る。ここで、ノード装置AS20は、再度、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]に対応するノード装置へ到達できる経路を検索し、ノード装置AS50を経由する経路を検索したとする。このとき、ノード装置AS20は、ノード装置AS10へ、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]に対する新たなUPDATE(Announce)メッセージを送信する。
UPDATE(Announce):[A|p6 |20 50 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p61|20 50 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p62|20 50 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p63|20 50 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p64|20 50 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p7 |20 50 60 70]
これによって、ノード装置AS10は、プレフィックス[p6,p61,p62,p63,p64,p7]に対応するノード装置に対して、ノード装置AS50の経路を確保できたと判断する。

図８の観測時間T3によれば、以下のUPDATE(Announce)メッセージを受信したとする。
UPDATE(Announce):[A|p62|20 50 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p63|20 50 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p64|20 50 60 70]
UPDATE(Announce):[A|p7 |20 30 40 60 70]
ここで、ノード装置AS60から広報される３個のプレフィックスp62,p63,p64を、相違プレフィックスとして計数したとする。この場合、相違割合は、以下のようになる。
相違割合＝相違プレフィックス数３／全監視プレフィックス数５
＝６０％
ここで、所定閾値割合５０％と設定した場合、３個の相違プレフィックスが計数された時点で（相違割合６０％）、リンク[40-60]は、障害発生候補として抽出される。尚、所定閾値割合５０％であれば、リンク[AS60-AS70]も、相違プレフィックス数が１個に達した場合に、障害発生候補として抽出される。

本発明によれば、観測ノード装置が、相違プレフィックスと全監視プレフィックスとが一致したリンクを、障害発生候補として選択することができる。また、少なくとも１つの相違プレフィックスがあったとしても、少なくとも低い確率で、そのリンクを障害発生候補として選択することもできる。

図９は、本発明におけるノード装置の機能構成図である。

図９によれば、ノード装置１は、中継転送部１０と、経路更新メッセージ送信部１１と、経路更新メッセージ受信監視部１２と、正常状態パス決定部１３と、監視プレフィックス決定部１４と、監視対象抽出部１５と、パス判定部１６と、障害リンク決定部１９とを有する。これら機能構成部は、ノード装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。尚、中継転送部１０を除くこれらの機能は、経路更新メッセージの転送経過情報を予め蓄積した障害リンク検出装置２に搭載することもできる。

中継転送部１０は、UPDATE(Announce)メッセージを受信した際に、そのUPDATE(Announce)メッセージに含まれる、中継ノード装置のＡＳ番号の連続からなるパスに、更に当該ノード装置のＡＳ番号を含めて、当該UPDATEメッセージを中継転送する。

経路更新メッセージ送信部１１は、ＢＧＰに基づいて、プレフィックス及びＡＳ番号を含むUPDATEメッセージを、定期的にブロードキャストで送信する。

経路更新メッセージ受信監視部１２は、中継転送部１０から抽出したＢＧＰのUPDATEメッセージを、正常状態パス決定部１３及び監視対象抽出部１５へ出力する。

正常状態パス決定部１３は、UPDATE(Announce)メッセージに含まれるパスを用いて、各ノード装置のプレフィックス毎に、正常状態時における１つの正常状態パスを決定する。具体的には、各ノード装置のプレフィックス毎に、受信したUPDATE(Announce)メッセージに含まれるパス毎の累積利用時間を収集し、所定時間範囲で、当該累積利用時間が最も長いパスを正常状態パスとして決定する。決定された正常状態パスは、監視プレフィックス決定部１４へ出力される。図２のＳ２４と同様の処理が実行される。

監視プレフィックス決定部１４は、管理元ノード装置のプレフィックスに対する正常状態パスにおけるノード装置間のリンク毎に、当該リンクの上流側ノード装置から広報されるプレフィックスを監視プレフィックスとして決定する。図２のＳ２５と同様の処理が実行される。

監視対象抽出部１５は、監視プレフィックスを含むUPDATEメッセージのみを、パス判定部１６へ出力する。図３のＳ３３と同様の処理が実行される。

パス判定部１６は、受信したUPDATEメッセージに含まれる受信パスと、当該UPDATEメッセージの監視プレフィックスに対応する正常状態パスとが相違するか否かを判定する。図３のＳ３４と同様の処理が実行される。

相違プレフィックス計数部１７は、正常状態パス上のリンク毎に、受信パスと正常状態パスとが相違する監視プレフィックスの数（相違プレフィックス数）を計数する。図３のＳ３５と同様の処理が実行される。

相違リンク抽出部１８は、当該リンクの相違プレフィックス数が、当該リンクの上流側ノード装置が広報すべき監視プレフィックスの数（全監視プレフィックス数）に達したリンクを抽出する。図３のＳ３６と同様の処理が実行される。

障害リンク決定部１９は、抽出されたリンクについて、正常状態パス上で、観測ノード装置に最も近いリンクを障害箇所として決定する。図３のＳ３７と同様の処理が実行される。

以上、詳細に説明したように、本発明の障害リンク検出方法、ノード装置及びプログラムによれば、経路制御プロトコルに基づく経路更新メッセージを通常シーケンスで監視し、実際に発生した障害リンクをリアルタイムに特定することができる。また、障害発生時に、完全な経路収束の状態を待つことなく、正常状態パスに対する相違プレフィックスの数から障害箇所を推定することができる。

前述した本発明の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

１ ノード装置
１０ 中継転送部
１１ 経路更新メッセージ送信部
１２ 経路更新メッセージ受信監視部
１３ 正常状態パス決定部
１４ 監視プレフィックス決定部
１５ 監視対象抽出部
１６ パス判定部
１７ 相違プレフィックス計数部
１８ 相違リンク抽出部
１９ 障害リンク決定部
２ 障害リンク検出装置

Claims (11)

1. 固有識別番号を有する複数のノード装置が相互に接続され、経路制御プロトコルの経路更新メッセージを送受信するネットワークであって、
   各ノード装置が、送信元のプレフィックス及び固有識別番号を含む経路更新メッセージを定期的にブロードキャストで送信し、
   各ノード装置が、受信した前記経路更新メッセージに含まれる、中継ノード装置の固有識別番号の連続からなるパスに、更に当該ノード装置の固有識別番号を含めて、当該経路更新メッセージを中継転送する
   前記ノード装置の障害リンク検出方法において、
   観測ノード装置が、
   前記経路更新メッセージに含まれる前記パスを用いて、各ノード装置のプレフィックス毎に、正常状態時における１つの正常状態パスを決定する第１のステップと、
   管理元ノード装置のプレフィックスに対する前記正常状態パス上のノード装置間のリンク毎に、当該リンクの上流側ノード装置から広報されるプレフィックスを監視プレフィックスとして決定する第２のステップと、
   前記監視プレフィックスを含む経路更新メッセージのみを計測する第３のステップと、
   受信した当該経路更新メッセージの受信パスと、当該経路更新メッセージの監視プレフィックスに対応する前記正常状態パスとが相違するか否かを判定する第４のステップと、
   前記正常状態パス上のリンク毎に、前記受信パスと前記正常状態パスとが相違する監視プレフィックスの数（相違プレフィックス数）を計数する第５のステップと、
   当該リンクの前記相違プレフィックス数が、当該リンクの上流側ノード装置が広報すべき監視プレフィックスの数（全監視プレフィックス数）に達したリンクを抽出する第６のステップと、
   抽出された前記リンクについて、前記正常状態パス上で、前記観測ノード装置に最も近いリンクを障害箇所として決定する第７のステップと
   を有することを特徴とする障害リンク検出方法。
2. 第６のステップは、当該リンクについて、
   相違割合＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
   に基づく相違割合が、所定閾値割合以上となったリンクを抽出することを特徴とする請求項１に記載の障害リンク検出方法。
3. 第７のステップは、障害箇所と決定されたリンクが、
   障害発生確率＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
   に基づく障害発生確率を有することを特徴とする請求項２に記載の障害リンク検出方法。
4. 第１のステップについて、前記観測ノード装置が、各ノード装置のプレフィックス毎に、受信した前記経路更新メッセージに含まれるパス毎の累積利用時間を収集し、所定時間範囲で、当該累積利用時間が最も長いパスを前記正常状態パスとして決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の障害リンク検出方法。
5. 前記経路制御プロトコルは、ＢＧＰ(Border Gateway Protocol)であり、
   前記固有識別番号は、ＡＳ(Autonomous System)番号であり、
   前記経路更新メッセージは、ＢＧＰのUPDATE(Announce)であり、
   前記プレフィックスとは、ＩＰアドレスとサブネットマスクのビット数との組からなる送信元アドレス又はその範囲であり、
   前記経路更新メッセージの前記パスは、AS_PATH属性に含まれる
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のノード装置の障害リンク検出方法。
6. 経路制御プロトコルの経路更新メッセージを送受信するネットワークに接続された、固有識別番号を有するノード装置であって、
   送信元のプレフィックス及び固有識別番号を含む経路更新メッセージを定期的にブロードキャストで送信する経路更新メッセージ送信手段と、
   受信した前記経路更新メッセージに含まれる、中継ノード装置の固有識別番号の連続からなるパスに、更に当該ノード装置の固有識別番号を含めて、当該経路更新メッセージを中継転送する中継転送手段と
   を有するノード装置において、
   前記経路更新メッセージに含まれる前記パスを用いて、各ノード装置のプレフィックス毎に、正常状態時における１つの正常状態パスを決定する正常状態パス決定手段と、
   管理元ノード装置のプレフィックスに対する前記正常状態パスにおけるノード装置間のリンク毎に、当該リンクの上流側ノード装置から広報されるプレフィックスを監視プレフィックスとして決定する監視プレフィックス決定手段と、
   前記監視プレフィックスを含む経路更新メッセージのみを計測する監視対象抽出手段と、
   受信した当該経路更新メッセージの受信パスと、当該経路更新メッセージの監視プレフィックスに対応する前記正常状態パスとが相違するか否かを判定するパス判定手段と、
   前記正常状態パス上のリンク毎に、前記受信パスと前記正常状態パスとが相違する監視プレフィックスの数（相違プレフィックス数）を計数する相違プレフィックス計数手段と、
   当該リンクの前記相違プレフィックス数が、当該リンクの上流側ノード装置が広報すべき監視プレフィックスの数（全監視プレフィックス数）に達したリンクを抽出する相違リンク抽出手段と、
   抽出された前記リンクについて、前記正常状態パス上で、前記観測ノード装置に最も近いリンクを障害箇所として決定する障害リンク決定手段と
   を有することを特徴とするノード装置。
7. 前記相違リンク抽出手段は、当該リンクについて、
   相違割合＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
   に基づく相違割合が、所定閾値割合以上となったリンクを抽出することを特徴とする請求項６に記載のノード装置。
8. 前記障害リンク決定手段は、障害箇所と決定されたリンクが、
   障害発生確率＝相違プレフィックス数／全監視プレフィックス数
   に基づく障害発生確率を有することを特徴とする請求項７に記載のノード装置。
9. 前記正常状態パス決定手段は、各ノード装置のプレフィックス毎に、受信した前記経路更新メッセージに含まれるパス毎の累積利用時間を収集し、所定時間範囲で、当該累積利用時間が最も長いパスを前記正常状態パスとして決定することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のノード装置。
10. 前記経路制御プロトコルは、ＢＧＰであり、
    前記固有識別番号は、ＡＳ番号であり、
    前記経路更新メッセージは、ＢＧＰのUPDATE(Announce)であり、
    前記プレフィックスとは、ＩＰアドレスとサブネットマスクのビット数との組からなる送信元アドレス又はその範囲であり、
    前記経路更新メッセージの前記パスは、AS_PATH属性に含まれる
    ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のノード装置。
11. 経路制御プロトコルの経路更新メッセージを送受信するネットワークに接続された、固有識別番号を有するノード装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムあって、
    送信元のプレフィックス及び固有識別番号を含む経路更新メッセージを定期的にブロードキャストで送信する経路更新メッセージ送信手段と、
    受信した前記経路更新メッセージに含まれる、中継ノード装置の固有識別番号の連続からなるパスに、更に当該ノード装置の固有識別番号を含めて、当該経路更新メッセージを中継転送する中継転送手段と
    してノード装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    前記経路更新メッセージに含まれる前記パスを用いて、各ノード装置のプレフィックス毎に、正常状態時における１つの正常状態パスを決定する正常状態パス決定手段と、
    管理元ノード装置のプレフィックスに対する前記正常状態パスにおけるノード装置間のリンク毎に、当該リンクの上流側ノード装置から広報されるプレフィックスを監視プレフィックスとして決定する監視プレフィックス決定手段と、
    前記監視プレフィックスを含む経路更新メッセージのみを計測する監視対象抽出手段と、
    受信した当該経路更新メッセージの受信パスと、当該経路更新メッセージの監視プレフィックスに対応する前記正常状態パスとが相違するか否かを判定するパス判定手段と、
    前記正常状態パス上のリンク毎に、前記受信パスと前記正常状態パスとが相違する監視プレフィックスの数（相違プレフィックス数）を計数する相違プレフィックス計数手段と、
    当該リンクの前記相違プレフィックス数が、当該リンクの上流側ノード装置が広報すべき監視プレフィックスの数（全監視プレフィックス数）に達したリンクを抽出する相違リンク抽出手段と、
    抽出された前記リンクについて、前記正常状態パス上で、前記観測ノード装置に最も近いリンクを障害箇所として決定する障害リンク決定手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするノード装置用のプログラム。

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