JP5723334B2 - Network topology estimation method and topology estimation apparatus - Google Patents
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本発明は、通信ネットワークを構成する装置間の接続関係であるネットワークトポロジを推定するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating a network topology, which is a connection relationship between devices constituting a communication network.
通信ネットワークを運用・管理する上では、通信ネットワークを構成する装置間の接続関係であるネットワークトポロジ(以降、トポロジ)を正確に把握することが重要となる。例えば、装置に故障が発生した場合にはトポロジに基づいて通信経路の切替えが行われるが、トポロジ情報が正確でないと誤った経路への切替えが実施されて通信が中断されてしまうこととなる。 In operating and managing a communication network, it is important to accurately grasp a network topology (hereinafter referred to as topology), which is a connection relationship between devices constituting the communication network. For example, when a failure occurs in the apparatus, the communication path is switched based on the topology. However, if the topology information is not accurate, switching to an incorrect path is performed and communication is interrupted.
そこで、トポロジを正確に推定するための従来技術として、各装置がデータを転送するときに参照するルーティングテーブルやMAC(Media Access Control)アドレステーブルなどの、宛先と通信IF(Interface)(以降、ポートとも言う)との対応情報を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1)。 Therefore, as a conventional technique for accurately estimating the topology, a destination and a communication IF (Interface) (hereinafter referred to as a port) such as a routing table and a MAC (Media Access Control) address table referred to when each device transfers data. (For example, Patent Document 1) has been proposed.
具体的には、MACアドレステーブルなどから、各装置が有するそれぞれの通信IFの先にどの装置が存在するかを読み取り、任意の2装置について、データがループせずに転送されるように、同一方路の先に同じ装置が存在するという条件に基づいて接続関係を推定する。 Specifically, from the MAC address table or the like, it is read which device is present ahead of each communication IF of each device, and the same so that data can be transferred without looping for any two devices The connection relationship is estimated based on the condition that the same device exists at the end of the route.
例えば、特許文献1に記載の方法では、L2スイッチが有する各ポートのMACアドレステーブルから各ポートの先にどの装置が接続されているかを読み取ることによって、L2スイッチ間の接続関係を推定する。今、推定対象となる2つのL2スイッチをX,Yとし、XのX1ポートとYのY1ポートとが互いに接続されているものと仮定すると、X→Yの方路の先に存在する装置は、スイッチXからはポートX1の先に存在する装置となり、スイッチYからはポートY1以外のポートの先に存在する装置となる。もし、XとYとが、データがループしないように接続されているものとすれば、同一方路の先に同じ装置が存在することとなるため、(スイッチXのポートX1の先に存在する装置)=(スイッチYのポートY1以外のポートの先に存在する装置)という条件を満たす。特許文献1に記載の方法では、この条件に着目し、任意の2つのL2スイッチについて、それぞれのポートのMACアドレステーブルから各ポートの先に存在する装置を読み取り、先に挙げた同一方路の先にある装置が一致するという条件を満たすかどうかを調べることによって、すべてのL2スイッチ間の接続関係を求める。 For example, in the method described in Patent Document 1, the connection relationship between the L2 switches is estimated by reading which device is connected to the end of each port from the MAC address table of each port included in the L2 switch. Assuming that the two L2 switches to be estimated are X and Y, and that the X1 port of X and the Y1 port of Y are connected to each other, the device existing ahead of the X → Y route is From the switch X, the device exists beyond the port X1, and from the switch Y, the device exists beyond the port Y1. If X and Y are connected so that the data does not loop, the same device exists in the same path, so (existing at the port X1 of the switch X) (Apparatus) = (apparatus existing ahead of a port other than port Y1 of switch Y). In the method described in Patent Document 1, paying attention to this condition, for any two L2 switches, a device existing ahead of each port is read from the MAC address table of each port, and the same route mentioned above is read. By examining whether or not the condition that the previous devices match is satisfied, the connection relationship between all the L2 switches is obtained.
しかし、例えばSDN(Software Defined Network)のように、パケット中の送信元MACアドレスから出力先ポートを決定するなど、宛先情報を参照せずにパケットを転送可能な装置が存在する。このような装置は宛先と通信IF(ポート)との対応情報を持たないため、特許文献1に記載の方法では、推定対象となる各装置が有するポートの先にどの装置が接続されているかを正しく把握できず、トポロジを正確に推定できなくなるという問題がある。 However, there is an apparatus that can transfer a packet without referring to destination information, such as determining an output destination port from a source MAC address in a packet, such as SDN (Software Defined Network). Since such a device does not have correspondence information between a destination and a communication IF (port), in the method described in Patent Document 1, which device is connected to a port of each device that is an estimation target is connected. There is a problem that the topology cannot be accurately estimated because it cannot be correctly grasped.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、宛先と通信IFとの対応情報を持たない装置を含んで構成される通信ネットワークであってもトポロジを推定可能なネットワークトポロジの推定方法及びトポロジ推定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a network topology estimation method and topology capable of estimating a topology even in a communication network including a device that does not have correspondence information between a destination and a communication IF An object is to provide an estimation device.
前記の目的を達成するために、本発明に係るネットワークトポロジの推定方法及びトポロジ推定システムは、通信ネットワークを構成する各装置が有する通信IF毎のパケット送受信量を用いてトポロジを推定するものとした。 In order to achieve the above object, a network topology estimation method and topology estimation system according to the present invention estimate a topology using a packet transmission / reception amount for each communication IF of each device constituting a communication network. .
具体的には、本発明に係るネットワークトポロジの推定方法は、トポロジを推定すべき通信ネットワークを構成する装置の一覧が登録されたノードリストと、前記装置のそれぞれが有する通信IF(Interface)毎のパケット送信量及びパケット受信量の一覧が登録されたIFリストとが記憶部に記憶されており、前記装置間の接続関係を推定して出力するトポロジ推定装置のネットワークトポロジの推定方法であって、前記トポロジ推定装置は、サブネットを構成する装置の数を表す変数Kの値を、2から前記装置の総数になるまで順次1つずつ増やしつつ、前記ノードリストを参照してK個の前記装置の全ての組合せを接続関係の判定候補として生成するステップと、前記判定候補のそれぞれについて、前記IFリストを参照して任意の通信IFの組から成る全ての接続形態の候補を生成するステップと、前記接続形態の候補のそれぞれについて、前記IFリストから各通信IFのパケット送信量及びパケット受信量を取得して、当該接続形態の候補に含まれる全ての通信IFのパケット送信量の合計とパケット受信量の合計とが等しい、という原則1、及び、当該接続形態の候補を形成する個々の装置からのパケット送信量は、当該接続形態の候補を形成する他の全ての装置のパケット受信量以下である、という原則2、の成立を判定するステップと、前記原則1及び原則2の双方が成立する場合に、当該接続形態の候補について接続関係ありと推定するステップと、を繰り返すものとした。 Specifically, the network topology estimation method according to the present invention includes a node list in which a list of devices constituting a communication network whose topology is to be estimated is registered, and a communication IF (Interface) included in each of the devices. An IF list in which a list of packet transmission amounts and packet reception amounts is registered is stored in a storage unit, and is a network topology estimation method of a topology estimation device that estimates and outputs a connection relationship between the devices, The topology estimation device increases the value of the variable K representing the number of devices constituting the subnet one by one from 2 to the total number of devices, and refers to the node list to determine the number of K devices. A step of generating all combinations as connection-related determination candidates, and any communication with reference to the IF list for each of the determination candidates A step of generating candidates for all connection forms composed of a set of F, and for each of the connection form candidates, obtain a packet transmission amount and a packet reception amount of each communication IF from the IF list, and The principle 1 that the sum of the packet transmission amounts of all communication IFs included in the candidate is equal to the sum of the packet reception amounts, and the packet transmission amount from each device forming the candidate of the connection form, A step of determining whether or not the principle 2 that the packet reception amount of all other devices forming the form candidate is less than or equal to the principle 1 and the principle 2 is established, and the candidate for the connection form And the step of estimating that there is a connection relationship.
こうすることにより、宛先と通信IFとの対応情報を持たない装置を含んで構成される通信ネットワークであっても、通信ネットワークを構成する各装置が有する通信IF毎のパケット送受信量を用いてトポロジを推定することができる。 In this way, even in a communication network configured to include devices that do not have correspondence information between the destination and the communication IF, the topology is determined using the packet transmission / reception amount for each communication IF included in each device constituting the communication network. Can be estimated.
また、本発明は、前記ネットワークトポロジの推定方法において、接続関係ありと推定された前記接続形態の候補に含まれる前記通信IFは、その後の前記接続形態の候補を生成するときの前記通信IFの選択対象から除外されるものとした。 In the network topology estimation method according to the present invention, the communication IF included in the connection form candidate estimated to have a connection relationship is the communication IF when the subsequent connection form candidate is generated. Excluded from selection.
こうすることにより、接続形態の候補を生成するステップにおいて生成する接続形態の候補の数を適切に絞り込むことができる。 By doing so, the number of connection form candidates generated in the step of generating connection form candidates can be appropriately narrowed down.
また、本発明は、前記ネットワークトポロジの推定方法において、前記接続形態の候補についての前記原則1及び原則2の成立の判定は、当該接続形態の候補に含まれる前記通信IFの数が少ないものから順に行われるものとした。 Further, according to the present invention, in the network topology estimation method, the determination of the establishment of the principle 1 and the principle 2 for the connection form candidates is based on the fact that the number of the communication IFs included in the connection form candidates is small. It was supposed to be done in order.
こうすることにより、接続形態の候補について原則1及び原則2の成立を判定する処理の処理量を軽減できる。 By doing so, it is possible to reduce the amount of processing for determining whether the principle 1 and the principle 2 are established for the connection form candidates.
また、本発明は、前記ネットワークトポロジの推定方法において、前記原則1または前記原則2のいずれか先に行われた成立の判定結果が非成立であった場合は、もう一方の原則の判定処理が省略されるものとした。 Further, according to the present invention, in the network topology estimation method, when the determination result of establishment that is performed first of the principle 1 or the principle 2 is not established, the determination processing of the other principle is performed. It was supposed to be omitted.
こうすることにより、接続形態の候補について原則1及び原則2の成立を判定する処理の処理効率を高めることができる。 By doing so, it is possible to increase the processing efficiency of the process for determining whether the principle 1 and the principle 2 are established for the connection form candidates.
また、本発明に係るトポロジ推定装置は、通信ネットワークを構成する装置の一覧が登録されたノードリストと、前記装置のそれぞれが有する通信IF(Interface)毎のパケット送信量及びパケット受信量の一覧が登録されたIFリストとが格納される記憶部と、サブネットを構成する装置の数を表す変数Kの値を、2から前記装置の総数になるまで順次1つずつ増やしつつ、前記ノードリストを参照してK個の前記装置の全ての組合せを接続関係の判定候補として生成し、前記判定候補のそれぞれについて、前記IFリストを参照して任意の通信IFの組から成る全ての接続形態の候補を生成し、前記接続形態の候補のそれぞれについて、前記IFリストから各通信IFのパケット送信量及びパケット受信量を取得して、当該接続形態の候補に含まれる全ての通信IFのパケット送信量の合計とパケット受信量の合計とが等しい、という原則1、及び、当該接続形態の候補を形成する個々の装置からのパケット送信量は、当該接続形態の候補を形成する他の全ての装置のパケット受信量以下である、という原則2、の成立を判定し、前記原則1及び原則2の双方が成立する場合に、当該接続形態の候補について接続関係ありと推定する処理を繰り返し、前記推定された前記装置間の接続関係の情報を出力する処理部と、を備えるものとした。 The topology estimation apparatus according to the present invention includes a node list in which a list of devices constituting a communication network is registered, and a list of packet transmission amounts and packet reception amounts for each communication IF (Interface) included in each of the devices. Refer to the node list while sequentially increasing the storage unit storing the registered IF list and the value of the variable K representing the number of devices constituting the subnet from 2 to the total number of devices. Then, all combinations of the K devices are generated as connection-related determination candidates, and for each of the determination candidates, all connection form candidates including any set of communication IFs are referred to the IF list. Generating and acquiring the packet transmission amount and packet reception amount of each communication IF from the IF list for each of the connection type candidates, The principle 1 that the total packet transmission amount and the total packet reception amount of all included communication IFs are equal, and the packet transmission amount from each device forming the connection form candidate, If it is determined that Principle 2 is less than the amount of packets received by all other devices that form the candidate, and both Principle 1 and Principle 2 are satisfied, there is a connection relationship with the connection type candidate. And a processing unit that outputs information on the estimated connection relation between the devices.
こうすることにより、宛先と通信IFとの対応情報を持たない装置を含んで構成される通信ネットワークであっても、通信ネットワークを構成する各装置が有する通信IF毎のパケット送受信量を用いてトポロジを推定することができる。 In this way, even in a communication network configured to include devices that do not have correspondence information between the destination and the communication IF, the topology is determined using the packet transmission / reception amount for each communication IF included in each device constituting the communication network. Can be estimated.
また、本発明は、前記トポロジ推定装置において、接続関係ありと推定された前記接続形態の候補に含まれる前記通信IFは、その後の前記接続形態の候補を生成するときの前記通信IFの選択対象から除外されるものとした。 In the topology estimation apparatus, the communication IF included in the connection form candidate estimated to have a connection relationship is a selection target of the communication IF when the connection form candidate is generated thereafter. To be excluded.
こうすることにより、接続形態の候補を生成するステップにおいて生成する接続形態の候補の数を適切に絞り込むことができる。 By doing so, the number of connection form candidates generated in the step of generating connection form candidates can be appropriately narrowed down.
また、本発明は、前記トポロジ推定装置において、前記接続形態の候補についての前記原則1及び原則2の成立の判定は、当該接続形態の候補に含まれる前記通信IFの数が少ないものから順に行われるものとした。 Further, according to the present invention, in the topology estimation apparatus, the determination of the establishment of the principle 1 and the principle 2 for the connection form candidates is performed in order from the smallest number of the communication IFs included in the connection form candidates. It was supposed to be.
こうすることにより、接続形態の候補について原則1及び原則2の成立を判定する処理の処理量を軽減できる。 By doing so, it is possible to reduce the amount of processing for determining whether the principle 1 and the principle 2 are established for the connection form candidates.
また、本発明は、前記トポロジ推定装置において、前記原則1または前記原則2のいずれか先に行われた成立の判定結果が非成立であった場合は、もう一方の原則の判定処理が省略されるものとした。 Further, according to the present invention, in the topology estimation device, when the determination result of establishment that is performed first of the principle 1 or the principle 2 is not established, the determination processing of the other principle is omitted. It was supposed to be.
こうすることにより、接続形態の候補について原則1及び原則2の成立を判定する処理の処理効率を高めることができる。 By doing so, it is possible to increase the processing efficiency of the process for determining whether the principle 1 and the principle 2 are established for the connection form candidates.
本発明によれば、宛先と通信IFとの対応情報を持たない装置を含んで構成される通信ネットワークであってもトポロジを推定可能なネットワークトポロジの推定方法及びトポロジ推定システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a communication network comprised including the apparatus which does not have correspondence information of a destination and communication IF, the network topology estimation method and topology estimation system which can estimate a topology can be provided. .
始めに、本発明に係るネットワークトポロジの推定方法の基本となる考え方を説明する。本発明によって推定されるトポロジとは、通信ネットワークを構成している各装置が有する通信IF(ポート)間の接続関係である。一般に、トポロジは、通信ネットワークを構成する各装置をノードとし、装置間の接続関係をリンクとするグラフによって表される。相互に接続関係をもつ通信IFを有する装置群は、閉じたネットワークであるサブネットを形成するので、トポロジ推定とは、通信ネットワークを構成するノード群を複数のサブネットにグループ分けすることである、とも言うことができる。 First, the basic concept of the network topology estimation method according to the present invention will be described. The topology estimated by the present invention is a connection relationship between communication IFs (ports) included in each device constituting the communication network. In general, the topology is represented by a graph in which each device constituting the communication network is a node and a connection relation between the devices is a link. Since a group of devices having communication IFs that are connected to each other forms a subnet that is a closed network, topology estimation means grouping nodes that constitute a communication network into a plurality of subnets. I can say that.
推定対象の通信ネットワークにおいてパケットのループや消失がなく正常に通信が行われている場合には、それぞれのサブネットにおいて次の2つの原則が成立する。
[原則1]サブネットへの流入トラフィックと流出トラフィックとは等しい。
[原則2]あるノードからサブネットに流入したトラフィックは同一サブネットの異なるノードへ出て行く。
本発明では、前記2つの原則を利用して、同一のサブネットに属するノード群を通信ネットワークの中から全て求めることによってトポロジを推定する。
When communication is performed normally without packet loops or loss in the estimation target communication network, the following two principles are established in each subnet.
[Principle 1] Inflow traffic and outflow traffic to the subnet are equal.
[Principle 2] Traffic flowing into a subnet from a certain node goes out to a different node in the same subnet.
In the present invention, the topology is estimated by obtaining all nodes belonging to the same subnet from the communication network using the above two principles.
一般に、ノードの流出/流入トラフィックとは、そのノードが有する通信IFのパケット送信量/受信量を計測したものを指す。そのため、各ノードが有する通信IFのパケット送信量/受信量を用いた場合の原則1及び原則2の適用について以下で説明する。 In general, the outflow / inflow traffic of a node refers to measurement of the packet transmission amount / reception amount of the communication IF of the node. Therefore, the application of Principle 1 and Principle 2 when the packet transmission amount / reception amount of the communication IF of each node is used will be described below.
ここでは、あるサブネットにN1〜NKのK個のノードが接続されている例を考える。このサブネットには、各ノードが有する通信IFが最低1つ以上接続され、合計m個(m≧K)の通信IFが接続されているものとする。今、このサブネットに接続されているノードN1の通信IFの集合をφ1とし、同様にノードN2〜NKについてもφ2〜φKを定めたものとする。この場合、このサブネットへの流入/流出トラフィックは、それぞれ、φ1〜φKのパケット送信量/受信量の合計となる。そこで、原則1は、φ1〜φKを用いて
(φ1〜φKのパケット送信量合計)=(φ1〜φKのパケット受信量合計) (式1)
と表すことができる。
Here, consider an example where the K nodes N 1 to N K to a subnet are connected. It is assumed that at least one communication IF of each node is connected to this subnet, and a total of m (m ≧ K) communication IFs are connected. Now, the set of communication IF of the node N 1 which is connected to this subnet and phi 1, Similarly, the node N 2 to N K and define those phi 2 to [phi] K. In this case, the inflow / outflow traffic to this subnet is the sum of the packet transmission / reception amounts of φ 1 to φ K , respectively. Therefore, in principle 1, phi 1 using to [phi] K (phi 1 to [phi] K packet transmission amount total) = (phi 1 to [phi] K packet reception amount Total) (Equation 1)
It can be expressed as.
また、ノードN1からこのサブネットへの流入トラフィックは、φ1のパケット送信量合計であり、原則2に従えば、このトラフィックはN1以外の残りK−1個のノードが有する通信IFのうち、このサブネットに接続された通信IF、つまりφ2〜φKの中の1つ以上の通信IFが受信することになる。そこで、φ1について、
(φ1のパケット送信量合計)≦(φ2〜φKのパケット受信量合計)
が成立する。ノードN2〜NKについても同様であり、原則2を満たすためには、
(φiのパケット送信量合計)≦(φiを除くφ1〜φKのパケット受信量合計) [i=1,2,‥,K] (式2)
が成立することが必要となる。なお、これと類似のパケット受信量合計は他のパケット送信量合計以下であるという条件は、前記の式1及び式2から導出される。
Further, the inflow traffic from the node N 1 to this subnet is the total packet transmission amount of φ 1 , and according to the principle 2, this traffic is included in the communication IFs of the remaining K−1 nodes other than N 1. The communication IF connected to this subnet, that is, one or more communication IFs in φ 2 to φ K is received. Therefore, for φ 1,
(Phi 1 packet transmission amount total) ≦ (φ 2 ~φ K packet reception amount Total)
Is established. The same applies to the node N 2 to N K, in order to satisfy the principle 2,
(Phi i packet transmission amount total) ≦ (φ i φ 1 ~φ K packet reception amount Total excluding) [i = 1,2, ‥, K] ( Equation 2)
Must be established. Note that the condition that the total packet reception amount similar to this is equal to or less than the other packet transmission amount is derived from Equations 1 and 2 above.
そこで、本発明のトポロジ推定方法では、K個のノードが前記の式1及び式2の双方を満たす場合に、それらのノード群は相互に接続関係を有し、サブネットを形成するものと推定する。すなわち、推定対象となる各ノードが有する通信IFのパケット送信量/受信量の値を用いて、前記の式1及び式2の双方を満たす全てのノードの組を求めることによって、通信ネットワークを構成するノード間の接続関係つまりトポロジを推定する。 Therefore, in the topology estimation method according to the present invention, when K nodes satisfy both the above-described Expressions 1 and 2, it is estimated that these node groups have a mutual connection relationship and form a subnet. . That is, a communication network is configured by obtaining a set of all nodes satisfying both of the above-described Expression 1 and Expression 2 using the value of the packet transmission / reception amount of the communication IF of each node to be estimated. Estimate the connection relation, that is, the topology between the nodes.
次に、本発明のトポロジ推定の手順について説明する。ここでは、推定対象となる装置(ノード)の一覧が登録されたノードリストと、それら各装置が有する通信IFの一覧と、各通信IF毎のパケット送信量/受信量が登録されたIFリストとが入力として与えられ、推定結果のトポロジを、接続関係を有するものと判定された全ての通信IFの組を記述した接続リストとしてファイルに出力するものと仮定する。 Next, the topology estimation procedure of the present invention will be described. Here, a node list in which a list of devices (nodes) to be estimated is registered, a list of communication IFs that each device has, an IF list in which packet transmission amounts / reception amounts for each communication IF are registered, Is given as an input, and the topology of the estimation result is output to a file as a connection list describing all communication IF pairs determined to have a connection relationship.
以下、ノードリストに登録されている装置(ノード)の数をnとし、サブネットを形成する装置(ノード)の数を表す変数をKとして、トポロジ推定の手順を説明する。 The topology estimation procedure will be described below, where n is the number of devices (nodes) registered in the node list and K is a variable representing the number of devices (nodes) forming a subnet.
[手順0]
Kの初期値を2に設定する。
[Procedure 0]
Set the initial value of K to 2.
[手順1]
ノードリストの中からK個のノードを抽出した全ての組合せを生成し、それらを判定候補リストに登録する。
[Procedure 1]
All combinations obtained by extracting K nodes from the node list are generated and registered in the determination candidate list.
[手順2]
判定候補リストの先頭に登録されているノードの組合せを1つ選択する。この組合せに含まれるK個のノードをN1,N2,‥,NKと表すと、ノードN1が有する通信IFの中から1つ以上の通信IFの集合φ1を選択し、同様にノードN2以降の通信IFの中からφ2,‥,φKを選択した全ての組合せを接続形態として生成し、それらを接続形態リストに登録する。このとき、2つ以上の通信IFを有するノードについては、選択する通信IFの数を最初は1とし、順番に1ずつ増やすようにする。これにより、接続形態リストの先頭にはK個の通信IFの組から成る接続形態が登録され、最後にはN1〜NKの全ての通信IFの組から成る接続形態が登録されることになる。
[Procedure 2]
One combination of nodes registered at the top of the judgment candidate list is selected. When K nodes included in this combination are expressed as N 1 , N 2 ,..., N K , one or more sets of communication IFs φ 1 are selected from the communication IFs that the node N 1 has, and similarly All combinations in which φ 2 ,..., Φ K are selected from the communication IFs after the node N 2 are generated as connection forms and registered in the connection form list. At this time, for a node having two or more communication IFs, the number of communication IFs to be selected is initially set to 1 and is increased by 1 in order. Thus, the head of the topology list is registered topology of K communication IF set, the last is the topology consisting of all the communication IF set of N 1 to N K is registered Become.
[手順3]
接続形態リストの先頭に登録されている接続形態を1つ選択する。この接続形態に含まれる各ノードの通信IFの集合をφ1,φ2,‥,φKと表すと、以下の手順により、φ1〜φKが互いに接続関係にあるか否かを判定する。
[Procedure 3]
One connection form registered at the top of the connection form list is selected. When a set of communication IFs of each node included in this connection form is represented as φ 1 , φ 2 ,..., Φ K , it is determined whether or not φ 1 to φ K are connected to each other by the following procedure. .
[手順3−1]
φ1のパケット送信量合計T1、パケット受信量合計R1を計算する。同様にφ2〜φKについて、パケット送信量合計T2〜TK並びにパケット受信量合計R2〜RKを計算する。
[Procedure 3-1]
The total packet transmission amount T 1 of φ 1 and the total packet reception amount R 1 are calculated. Similarly, for φ 2 to φ K , a total packet transmission amount T 2 to T K and a total packet reception amount R 2 to R K are calculated.
[手順3−2]
T1〜TK並びにR1〜RKを使って原則1に係る下記判定式1の成立判定を行う。
[Procedure 3-2]
Using T 1 to T K and R 1 to R K , a determination is made as to whether the following determination formula 1 according to principle 1 is satisfied.
なお、パケット送受信量は時間と共に変化しており、送受信量データの収集タイミングのズレによって若干の誤差が生じる可能性がある。そのため、判定式1の成立判定を行うにあたっては所定の誤差を許容して判定を実施するものとする。 Note that the packet transmission / reception amount changes with time, and there is a possibility that a slight error may occur due to a shift in the collection timing of transmission / reception amount data. For this reason, in determining whether the determination formula 1 is satisfied, the determination is performed while allowing a predetermined error.
[手順3−3]
判定式1が成立している場合には、さらにT1〜TK並びにR1〜RKを使って原則2に係る下記判定式2の成立判定を行う。
Ti≦(Riを除くR1〜RKの合計)[i=1,2,‥,K] …(判定式2)
なお、前記と同様に、判定式2の成立判定を行うにあたっても所定の誤差を許容して判定を実施するものとする。なお、i=1〜Kのいずれかにおいて判定式2が成立しなければ、それ以降の判定は実施を省略してもよい。
[Procedure 3-3]
If the judgment formula 1 is satisfied, it performs establishment determining the following judgment formula 2 according to the principle 2 with an additional T 1 through T K and R 1 to R K.
T i ≦ (the sum of R 1 to R K except R i) [i = 1,2, ‥, K] ... ( judgment formula 2)
In the same way as described above, it is assumed that the determination is performed while allowing a predetermined error in determining whether the determination formula 2 is satisfied. If determination formula 2 is not satisfied at any of i = 1 to K, the subsequent determinations may be omitted.
[手順3−4]
判定式1及び判定式2の双方が成立している場合には、当該接続形態に含まれる通信IFの集合φ1,φ2,‥,φKの組合せを接続リストに登録する。また、IFリストの中からφ1〜φKに該当する通信IFのデータを削除する。
[Procedure 3-4]
When both the judgment formula 1 and the judgment formula 2 are established, the combination of the communication IF sets φ 1 , φ 2 ,..., Φ K included in the connection form is registered in the connection list. In addition, communication IF data corresponding to φ 1 to φ K is deleted from the IF list.
[手順4]
接続形態リストの先頭から判定が終了した当該接続形態を削除し、全ての接続形態についての判定が終了するまで手順3−1〜手順3−4を繰り返す。
[Procedure 4]
The connection form for which the determination has been completed from the top of the connection form list is deleted, and steps 3-1 to 3-4 are repeated until the determination for all connection forms is completed.
[手順5]
判定候補リストの先頭から判定が終了した当該判定候補を削除し、全ての判定候補についての判定が終了するまで手順2〜手順4を繰り返す。
[Procedure 5]
The determination candidate for which the determination is completed from the top of the determination candidate list is deleted, and steps 2 to 4 are repeated until the determination for all the determination candidates is completed.
[手順6]
Kの値を1だけ増やし、K>nになるまで手順1〜手順5を繰り返す。
[Procedure 6]
Increase the value of K by 1 and repeat steps 1 to 5 until K> n.
以下、本発明を実施するための形態を、適宜図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るトポロジ推定装置の機能ブロック図である。図1に示すように、トポロジ推定装置1は、記憶部10、処理部20、入出力部30を備えて構成される。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a functional block diagram of a topology estimation apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the topology estimation device 1 includes a storage unit 10, a
図1に示すように、入出力部30は、入力部31、出力部32を備える。キーボード等の入力装置41から入力されるノードリスト及びIFリストの入力データは、入力部31を介して入力処理部21によって受け付けられ、ノードリスト及びIFリストに登録されてそれぞれ記憶部10のノードリスト保存部11及びIFリスト保存部12に格納される。推定されたトポロジは、記憶部10の接続リスト保存部15に接続リストとして格納され、その内容は、出力処理部29によって出力部32を介してファイル等42に出力される。
As shown in FIG. 1, the input /
図1に示すように、不図示のRAM(Random Access Memory)などで構成される記憶部10には、ノードリスト保存部11、IFリスト保存部12、判定候補リスト保存部13、接続形態リスト保存部14、接続リスト保存部15が備えられる。
As shown in FIG. 1, a storage unit 10 composed of a RAM (Random Access Memory) (not shown) has a node
ノードリスト保存部11には、トポロジ推定の対象となるノードの一覧が登録されたノードリストが格納される。図2は、ノードリストのデータ例であり、この例では、ノードA、ノードB、ノードC、ノードDの4つのノードがトポロジ推定の対象として登録されている。
The node
IFリスト保存部12には、ノードリストに登録された各ノードが有する通信IF及び各通信IF毎のパケット送信量及びパケット受信量が登録されたIFリストが格納される。なお、IFリストは各ノード毎に1つずつ存在する。図3は、IFリストのデータ例であり、この例では、ノードAがA1とA2との2つの通信IFを備え、ノードBがB1とB2との2つの通信IFを備え、ノードCがC1とC2との2つの通信IFを備え、ノードDがD1の1つの通信IFを備える場合の登録状態を示している。 The IF list storage unit 12 stores a communication IF of each node registered in the node list, and an IF list in which the packet transmission amount and the packet reception amount for each communication IF are registered. One IF list exists for each node. FIG. 3 shows an example of IF list data. In this example, node A has two communication IFs of A1 and A2, node B has two communication IFs of B1 and B2, and node C has C1. The registration state is shown in a case where two communication IFs of C1 and C2 are provided and the node D has one communication IF of D1.
判定候補リスト保存部13には、接続判定の候補となるノードの組が判定候補として登録された判定候補リストが格納される。図4は、判定候補リストのデータ例であり、この例は、ノードA〜Dの4つのノードの中から任意の2つのノードの組を判定候補として抽出して登録した状態を示している。 The determination candidate list storage unit 13 stores a determination candidate list in which a set of nodes that are candidates for connection determination are registered as determination candidates. FIG. 4 is a data example of the determination candidate list, and this example shows a state in which an arbitrary set of two nodes is extracted and registered as a determination candidate from the four nodes A to D.
接続形態リスト保存部14には、判定候補リストに登録された判定候補のノードの組毎に、取りうる全ての通信IFの組から成る接続形態が登録された接続形態リストが格納される。ここで、取りうる全ての通信IFの組とは、判定候補を構成している各ノードからそれぞれ1つ以上の通信IFを選択した全ての組合せのことである。図5は、接続形態リストのデータ例であり、この例では、図3のIFリストと同様な通信IFの構成の中から、判定候補:(A,B)に対応する全ての通信IFの組を接続形態として抽出して登録した状態を示している。図5の例のように、判定候補リストには、接続形態を構成する通信IFの数が少ない順にデータが登録される。
The connection form
接続リスト保存部15には、トポロジの推定結果として得られた接続形態が登録された接続リストが格納される。接続リストには、トポロジの推定結果として得られた接続形態、つまり、相互に接続されているものと判定された通信IFの組が1行毎に登録される。図6は、接続リストのデータ例であり、この例では、(A1,B2)と(A2,C1,C2,D1)との2つの接続形態が登録されている。
The connection
図1に示すように、図示しないCPU(Central Processing Unit)が所定のプログラムを実行することで各機能が具現化される処理部20には、入力処理部21、判定候補生成部22、接続形態生成部23、トラフィック量計算部24、判定計算部25、接続判定部26、第一推定終了判定部27、第二推定終了判定部28、出力処理部29が備えられる。
As shown in FIG. 1, an
入力処理部21は、キーボード等の入力装置41から入力部31を介して入力されるノードリスト及びIFリストの入力データを受け付け、ノードリスト及びIFリストに登録してそれぞれを記憶部10のノードリスト保存部11及びIFリスト保存部12に格納する。また、リストの格納が完了したら、変数Kの初期値を2に設定して判定候補生成部22を起動する。
The
判定候補生成部22は、ノードリスト保存部11からノードリストを取得し、判定候補のノード数(Kの値)を2から順に1つずつ増やしながら、判定候補となる全てのノードの組を抽出して、判定候補リストに登録し、判定候補リスト保存部13に格納する。また、判定候補リストに登録されている先頭の判定候補を1つ選択して接続形態生成部23に引き渡す。なお、判定候補のノード数の更新は、第二推定終了判定部28によって行われる。ここで、判定候補となる全てのノードの組とは、ノードリストに登録されたノード群の中から指定されたノード数を選択する全ての組合せである。例えば、A,B,C,Dの4つのノードが登録されている場合、ノード数が2のときには、図4のデータ例のように、(A,B),(A,C),(A,D),(B,C),(B,D),(C,D)の6つのノードの組が判定候補として登録される。
The determination
接続形態生成部23は、判定候補生成部22から引き渡された判定候補すなわちノードの組を受け取り、当該ノードの組に含まれる各ノードのIFリストをIFリスト保存部12から取得して、取りうる全ての通信IFの組から成る接続形態を抽出して接続形態リストに登録し、接続形態リスト保存部14に格納する。このとき、接続形態リストには、抽出する通信IFの数が少ない接続形態から順にリストに並ぶように登録する。また、接続形態リストに登録されている先頭の接続形態を1つ選択してトラフィック量計算部24に引き渡す。ここで、取りうる全ての通信IFの組の例を挙げると、判定候補が(A,B)で、ノードAの通信IFがA1とA2との2つ、ノードBの通信IFがB1とB2との2つである場合は、 (A1,B1),(A1,B2),(A2,B1),(A2,B2),(A1,A2,B1),(A1,A2,B2),(A1,B1,B2),(A2,B1,B2),(A1,A2,B1,B2)の9つとなり、これら9個の接続形態が接続形態リストに登録されることになる(図5参照)。なお、すでに接続関係の判定が終わった通信IFはIFリストから削除されているので、ここでは接続関係が未判定となっている通信IFのみが接続形態の抽出対象となる。
The connection
トラフィック量計算部24は、接続形態生成部23から引き渡された接続形態に含まれる各通信IFを有するノード毎に、当該接続形態におけるパケット送信量合計及びパケット受信量合計を計算し、当該接続形態の情報と共に判定計算部25に引き渡す。
The traffic amount calculation unit 24 calculates the total packet transmission amount and the total packet reception amount in the connection form for each node having each communication IF included in the connection form delivered from the connection
判定計算部25は、トラフィック量計算部24から引き渡された接続形態の情報及びノード毎のパケット送受信量に基づいて、手順3−2に示した判定式1の成立判定、並びに、手順3−3に示した判定式2の成立判定を行う。判定後、判定式1及び判定式2の判定結果を、当該接続形態の情報と共に接続判定部26に引き渡す。
The
接続判定部26は、判定計算部25から引き渡された接続形態の情報と、判定式1及び判定式2の判定結果とに基づき、双方の判定式が共に成立した場合は、当該接続形態の情報を接続リスト保存部15に格納されている接続リストに追加登録する。また追加登録した当該接続形態に含まれる通信IFのデータを、IFリスト保存部12に格納されているIFリストから削除する。さらに、追加登録を行ったか否かに関わらず、当該接続形態の情報を第一推定終了判定部27に引き渡す。
The
第一推定終了判定部27は、接続判定部26から引き渡された判定済みの接続形態の情報を接続形態リスト保存部14に格納されている接続形態リストから削除し、当該接続形態リストに他の接続形態の情報が残っていれば、接続形態生成部23に次の接続形態の処理を依頼する。接続形態リストに接続形態の情報が残っていない場合は、第二推定終了判定部28を起動する。
The first estimation
第二推定終了判定部28は、変数Kの値を1だけ増やし、Kの値が推定対象となるノードの総数n以下である場合は、判定候補生成部22に、ノード数がKである次の判定候補の生成を依頼する。Kの値が推定対象となるノードの総数nよりも大きい場合は、出力処理部29に推定したトポロジの出力を依頼する。
The second estimation end determination unit 28 increments the value of the variable K by 1, and if the value of K is equal to or less than the total number n of nodes to be estimated, the second estimation end determination unit 28 causes the determination
出力処理部29は、第二推定終了判定部28によって起動され、 記憶部10の接続リスト保存部15から推定されたトポロジを表す接続リストを取得し、その内容を出力部32を介してファイル等42に出力する。
The
以下、本実施形態におけるトポロジ推定の動作をフローチャートを参照して詳細に説明する。図7は、本実施形態に係るトポロジ推定装置1によって実行されるトポロジ推定処理のフローチャートである。 Hereinafter, the topology estimation operation in the present embodiment will be described in detail with reference to flowcharts. FIG. 7 is a flowchart of the topology estimation process executed by the topology estimation apparatus 1 according to this embodiment.
[ステップS1]
入力処理部21は、入力部31を介して入力装置41からノードリストとIFリストのデータの入力を受け付け、受け付けたデータを登録したノードリストとIFリストとを生成して、それぞれをノードリスト保存部11とIFリスト保存部12とに格納する。
[Step S1]
The
[ステップS2]
入力処理部21は、生成する判定候補のノード数Kを2に設定し、判定候補生成部22を起動する。以降、第二推定終了判定部28は、Kの値が対象ノード数(ノードリストに登録されているノードの数)を超えるまでKの値を1ずつ増やしてステップS3〜ステップS4の処理を繰り返し実行させる。
[Step S2]
The
[ステップS3]
判定候補生成部22は、ノードリスト保存部11からノードリストを取得し、K個のノードから成る全てのノードの組を判定候補として生成して判定候補リストに登録し、判定候補リスト保存部13に格納する。
[Step S3]
The determination
[ステップS4]
判定候補生成部22は、生成したK個のノードについての判定候補リストについて、図8を用いて後記する判定候補リストの処理を実行する。
[Step S4]
The determination
[ステップS5]
第二推定終了判定部28は、ステップS2に処理を戻してKの値を1だけ増やし、Kの値が対象ノード数以下であればステップS3〜ステップS4を実行させ、Kの値が対象ノード数を超えた場合は、ステップS6に処理を進めて出力処理部29を起動する。
[Step S5]
The second estimation end determination unit 28 returns the process to step S2 to increase the value of K by 1. If the value of K is equal to or less than the number of target nodes, the second estimation end determination unit 28 executes steps S3 to S4. If the number is exceeded, the process proceeds to step S6 to activate the
[ステップS6]
出力処理部29は、接続リスト保存部15に格納されている接続リストを取得し、当該接続リストをファイル等42に出力して処理を終了する。
[Step S6]
The
図8は、図7のステップS4にて実行する判定候補リストの処理の詳細フローチャートである。この判定候補リストの処理では、判定候補生成部22によって生成されたK個のノードについての判定候補リストに登録されている各判定候補の接続判定を行う。
FIG. 8 is a detailed flowchart of the determination candidate list process executed in step S4 of FIG. In the determination candidate list processing, connection determination of each determination candidate registered in the determination candidate list for the K nodes generated by the determination
[ステップS11]
判定候補生成部22もしくは第一推定終了判定部27は、判定候補リスト保存部13に格納されている判定候補リストを取得し、当該判定候補リストが空になるまでステップS12〜ステップS15の処理を繰り返し実行させる。当該判定候補リストが空になったら判定候補リストの処理を終了して図7のステップS5に処理を進める。
[Step S11]
The determination
[ステップS12]
判定候補生成部22は、取得した判定候補リストの先頭に登録されている判定候補を1つ選択し、接続形態生成部23に引き渡す。処理が完了した当該判定候補は判定候補リストから削除されるので、以降は上から順に1つずつ判定候補が引き渡されていく。
[Step S12]
The determination
[ステップS13]
接続形態生成部23は、引き渡された(選択した)当該判定候補に含まれる各ノードのIFリストをIFリスト保存部12から取得し、当該IFリストに登録されている通信IFの組から成る全ての接続形態を生成して接続形態リストに登録し、接続形態リスト保存部14に格納する。このとき、すでに接続形態が判定されて接続リストに登録済みの通信IFのデータはIFリストから削除されているので、まだ接続形態が判定されていない通信IFの組合せだけが接続形態リストに登録されることとなる。
[Step S13]
The connection
[ステップS14]
接続形態生成部23は、生成した接続形態リストについて、図9を用いて後記する接続形態リストの処理を実行する。
[Step S14]
The connection
[ステップS15]
判定候補生成部22は、ステップS12で選択した当該判定候補を判定候補リストから削除する。
[Step S15]
The determination
[ステップS16]
第一推定終了判定部27は、ステップS11に処理を戻して判定候補リストが空になるまで以降の判定候補についての処理を実行させる。
[Step S16]
The first estimation
図9は、図8のステップS14にて実行する接続形態リストの処理の詳細フローチャートである。この接続形態リストの処理では、接続形態生成部23によって生成された接続形態リストに登録されている各接続形態についての接続判定を行う。
FIG. 9 is a detailed flowchart of the connection form list process executed in step S14 of FIG. In the connection form list processing, connection determination is performed for each connection form registered in the connection form list generated by the connection
[ステップS21]
接続形態生成部23もしくは第一推定終了判定部27は、接続形態リスト保存部14から接続形態リストを取得し、当該接続形態リストが空になるまでステップS22〜ステップS28の処理を繰り返し実行させる。当該接続形態リストが空になったら接続形態リストの処理を終了して図8のステップS15に処理を進める。
[Step S21]
The connection
[ステップS22]
接続形態生成部23は、取得した接続形態リストの先頭に登録されている通信IFの数が最も少ない接続形態を1つ選択し、トラフィック量計算部24に引き渡す。処理が完了した当該接続形態は接続形態リストから削除されるので、以降は上から順に1つずつ接続形態が引き渡されていく。
[Step S22]
The connection
[ステップS23]
トラフィック量計算部24は、引き渡された接続形態に含まれる各通信IFの送受信トラフィックをノード毎に集計する。
[Step S23]
The traffic amount calculation unit 24 aggregates transmission / reception traffic of each communication IF included in the delivered connection form for each node.
[ステップS24]
判定計算部25は、集計したノード毎の送受信トラフィックを用いて、前記した原則1(判定式1)及び原則2(判定式2)の成立を判定する。このとき、先に原則1の成立を判定し、原則1が成立している場合にだけ原則2の成立を判定するようにすることで、原則1が成立していない場合には原則2の成立の判定を省略するようにしてもよい。
[Step S24]
The
[ステップS25]
接続判定部26は、原則1及び原則2の両原則が成立しているか否かを判定し、両原則が成立している場合にはステップS26(ステップS25のYes側)に処理を進める。一方、少なくとも一方の原則が成立していない場合にはステップS28(ステップS25のNo側)に処理を進める。
[Step S25]
The
[ステップS26]
接続形態生成部23は、ステップS22で選択した当該接続形態を接続リストに登録する。
[Step S26]
The connection
[ステップS27]
接続形態生成部23は、接続リストに登録した当該接続形態に含まれる各通信IFのデータを、IFリスト保存部12に格納されているIFリストから削除する。
[Step S27]
The connection
[ステップS28]
接続形態生成部23は、ステップS22で選択した当該接続形態を接続形態リストから削除する。
[Step S28]
The connection
[ステップS29]
第一推定終了判定部27は、ステップS21に処理を戻して接続形態リストが空になるまで以降の接続形態についての処理を実行させる。
[Step S29]
The first estimation
引き続き、以下では、具体的なデータ例を用いて本実施形態におけるトポロジ推定の動作例を説明する。まず始めに、図7のステップS1にて、図2に例示しているA,B,C,Dの4つのノードから成るノードリストと、図3に例示している各ノードのIFリストとが生成され、それぞれノードリスト保存部11とIFリスト保存部12とに格納されたものとする。
In the following, an example of topology estimation operation in the present embodiment will be described using specific data examples. First, in step S1 of FIG. 7, a node list composed of four nodes A, B, C, and D illustrated in FIG. 2 and an IF list of each node illustrated in FIG. It is assumed that they are generated and stored in the node
次に、ステップS2にて、判定候補のノード数Kが2に設定され、ステップS3にて、、図4に例示したような6つの判定候補が判定候補リストに登録される。次に、ステップS4では判定候補リストの処理が起動され、図8のステップS11に続くステップS12にて、判定候補リストの先頭に登録されている判定候補(A,B)が選択される。 Next, in step S2, the number K of candidate nodes for determination is set to 2, and in step S3, six determination candidates as illustrated in FIG. 4 are registered in the determination candidate list. Next, in step S4, the determination candidate list process is activated, and in step S12 following step S11 in FIG. 8, the determination candidate (A, B) registered at the top of the determination candidate list is selected.
次に、ステップS13にて、図3のノードAとノードBとのIFリストに登録されている通信IFであるA1,A2,B1,B2の組から成る全ての接続形態が通信IFの数が少ない順に生成され、図5に例示したような9つの接続形態が接続形態リストに登録される。 Next, in step S13, all the connection forms composed of the pairs of communication IFs A1, A2, B1, and B2 registered in the IF list of the node A and the node B in FIG. Nine connection forms as illustrated in FIG. 5 are registered in the connection form list.
次に、ステップS14にて接続形態リストの処理が起動され、図9のステップS21に続くステップS22にて、接続形態リストの先頭に登録されている通信IFの数が最も少ない接続形態(A1,B1)が選択される。 Next, the connection type list process is started in step S14, and in step S22 following step S21 in FIG. 9, the connection type (A1, A1) having the smallest number of communication IFs registered at the top of the connection type list is displayed. B1) is selected.
次に、ステップS23にて、図3に例示したIFリストのデータを参照して当該接続形態に係るノードAとノードBとの送受信トラフィック(パケット送信量合計及びパケット受信量合計)がそれぞれ集計される。ここで、ノードAのパケット送信量合計をTA、パケット受信量合計をRA、ノードBのパケット送信量合計をTB、パケット受信量合計をRBとすると、以下のようになる。
TA=80 RA=60
TB=70 RB=70
Next, in step S23, the transmission / reception traffic (total packet transmission amount and total packet reception amount) between the node A and the node B related to the connection form is totaled with reference to the data of the IF list illustrated in FIG. The Here, assuming that the total packet transmission amount of node A is T A , the total packet reception amount is R A , the total packet transmission amount of node B is T B , and the total packet reception amount is R B , the following is obtained.
T A = 80 R A = 60
T B = 70 R B = 70
次に、ステップS24にて、原則1及び原則2の成立が判定される。原則1に係る判定式1において、左辺のパケット送信量合計がTA+TB=80+70=150であるのに対して、右辺のパケット受信量合計はRA+RB=60+70=130であるので、原則1は成立しないと判定される。また、原則2に係る判定式2については、TA(=80)>RB(=70)、TB(=70)>RA(=60)であるので、原則2も成立しないと判定される。 Next, in step S24, it is determined whether Principle 1 and Principle 2 are established. In judgment formula 1 according to principle 1, the total packet transmission amount on the left side is T A + T B = 80 + 70 = 150, whereas the total packet reception amount on the right side is R A + R B = 60 + 70 = 130. It is determined that Principle 1 is not satisfied. Also, with respect to the determination formula 2 related to the principle 2, since T A (= 80)> R B (= 70) and T B (= 70)> R A (= 60), it is determined that the principle 2 is not satisfied. Is done.
次に、ステップS25にて、両原則とも成立していないので「No」側に分岐して、ステップS28にて、当該接続形態(A1,B1)が図5の接続形態リストから削除され、続くステップS29からステップS21に戻って次の接続形態(A1,B2)に対して前記と同様な処理が実行される。 Next, in step S25, since neither principle is established, the process branches to the “No” side, and in step S28, the connection form (A1, B1) is deleted from the connection form list of FIG. Returning from step S29 to step S21, processing similar to the above is executed for the next connection form (A1, B2).
今度は、ステップS23にて集計される送受信トラフィックは以下のようになる。
TA=80 RA=60
TB=60 RB=80
したがって、ステップS24の判定では、判定式1の左辺のパケット送信量合計がTA+TB=80+60=140であり、右辺のパケット受信量合計がRA+RB=60+80=140であるので、原則1は成立すると判定される。また、判定式2についても、TA(=80)≦RB(=80)、TB(=60)≦RA(=60)であるので、原則2も成立すると判定される。
This time, the transmission / reception traffic aggregated in step S23 is as follows.
T A = 80 R A = 60
T B = 60 R B = 80
Therefore, in the determination of step S24, the total packet transmission amount on the left side of the determination formula 1 is T A + T B = 80 + 60 = 140, and the total packet reception amount on the right side is R A + R B = 60 + 80 = 140. 1 is determined to be established. Also, with respect to the determination formula 2, since T A (= 80) ≦ R B (= 80) and T B (= 60) ≦ R A (= 60), it is determined that Principle 2 is also established.
そこで、ステップS25にて、今度は両原則が成立しているので当該接続形態は接続関係ありと判定され、「Yes」側に分岐して、ステップS26にて、当該接続形態(A1,B2)が接続リストに登録される。その結果、接続リストは図10に示した状態となる。さらに、続くステップS27にて、当該接続形態に含まれる通信IFであるA1とB2とが図3のIFリストから削除され、IFリストは図11に示した状態となる。 Therefore, in step S25, since both principles are established this time, it is determined that the connection form has a connection relationship, branch to “Yes” side, and in step S26, the connection form (A1, B2). Is registered in the connection list. As a result, the connection list is in the state shown in FIG. Further, in the subsequent step S27, the communication IFs A1 and B2 included in the connection form are deleted from the IF list of FIG. 3, and the IF list becomes the state shown in FIG.
前記と同様に、次のステップS28にて、当該接続形態(A1,B2)が接続形態リストの先頭から削除され、続くステップS29からステップS21に戻って、以後残る7つの接続形態についても前記と同様な処理が実行される。 In the same manner as described above, in the next step S28, the connection form (A1, B2) is deleted from the top of the connection form list, and the process returns from step S29 to step S21. Similar processing is executed.
図12には、前記した2つの接続形態を含め、図5の接続形態リストに登録されている9つの接続形態の判定結果の一覧を示している。図12に示すように、(A1,B2)以外の接続形態はいずれも接続関係なしと判定されることとなる。なお、図12の接続形態欄にて下線を施した通信IFは、図8のステップS13にて接続形態リストを生成する時点ですでにIFリストから削除されているため、当該通信IFを含む接続形態は実際には接続形態リストには登録されず原則1及び原則2についての判定の実施対象外となる(備考欄を参照)が、参考までに図12には全ての接続形態についての判定結果を示している。 FIG. 12 shows a list of the determination results of nine connection forms registered in the connection form list of FIG. 5 including the two connection forms described above. As shown in FIG. 12, it is determined that any connection form other than (A1, B2) has no connection relationship. Note that the communication IF underlined in the connection form column of FIG. 12 has already been deleted from the IF list when the connection form list is generated in step S13 of FIG. The form is not actually registered in the connection form list and is not subject to the judgment for Principle 1 and Principle 2 (see the remarks column). For reference, the judgment results for all connection forms are shown in FIG. Is shown.
図9のステップS21〜ステップS29を繰り返すことで接続形態リストが空になると、判定候補(A,B)の接続形態リストの処理を終了して、図8のステップS15に戻って、当該判定候補(A,B)が図4の判定候補リストの先頭から削除され、続くステップS16からステップS11に戻って、以後残る5つの判定候補についても前記と同様な処理が実行される。 When the connection form list becomes empty by repeating steps S21 to S29 in FIG. 9, the processing of the connection form list of the determination candidates (A, B) is terminated, and the process returns to step S15 in FIG. (A, B) is deleted from the top of the determination candidate list of FIG. 4, and the process returns from the subsequent step S16 to step S11, and the same processing as described above is performed for the remaining five determination candidates.
図13には、前記した判定候補(A,B)を含め、図4の判定候補リストに登録されている2ノード(K=2)の組から成る6つの判定候補についての判定結果の一覧を示している。図13に示すように、判定候補(A,B)における接続形態(A1,B2)のみが接続関係ありと判定されることとなる。なお、図13においては、実際には接続形態リストには登録されず原則1及び原則2についての判定の実施対象外となる接続形態(備考欄を参照)については、判定結果の記載を省略し「―」としている。 FIG. 13 shows a list of determination results for six determination candidates including a set of two nodes (K = 2) registered in the determination candidate list of FIG. 4 including the above-described determination candidates (A, B). Show. As shown in FIG. 13, only the connection forms (A1, B2) in the determination candidates (A, B) are determined to have a connection relationship. In FIG. 13, description of determination results is omitted for connection forms (see remarks column) that are not actually registered in the connection form list and are not subject to the judgment on Principle 1 and Principle 2. “—”.
図8のステップS11〜ステップS16を繰り返すことで判定候補リストが空になると、2ノード(K=2)の判定候補リストの処理を終了して、図7のステップS5からステップS2に戻って、Kの値が1だけ増やされて3に更新され、以後Kの値が5に更新されるまで前記と同様な処理が実行される。 When the determination candidate list becomes empty by repeating step S11 to step S16 in FIG. 8, the processing of the determination candidate list of two nodes (K = 2) is terminated, and the process returns from step S5 to step S2 in FIG. The value of K is incremented by 1 and updated to 3, and thereafter the same processing as described above is executed until the value of K is updated to 5.
図14には、IFリストが図11のように更新されたのちに生成される3ノード(K=3)の判定候補とそれらに対して生成される全ての接続形態についての判定結果の一覧を示している。図14に示すように、判定候補(A,C,D)における接続形態(A2,C1,C2,D1)のみが接続関係ありと判定されることとなる。 FIG. 14 shows a list of determination results for three node (K = 3) determination candidates generated after the IF list is updated as shown in FIG. 11 and all connection forms generated for them. Show. As shown in FIG. 14, only the connection forms (A2, C1, C2, D1) in the determination candidates (A, C, D) are determined to have a connection relationship.
この接続形態(A2,C1,C2,D1)については、図9のステップS23にて集計される送受信トラフィックは以下のようになる。
TA=70 RA=50
TC=40+30=70 RC=30+50=80
TD=20 RD=30
したがって、ステップS24の判定では、判定式1の左辺のパケット送信量合計がTA+TC+TD=70+70+20=160であり、右辺のパケット受信量合計がRA+RC+RD=50+80+30=160であるので、原則1は成立すると判定される。また、判定式2についても、TA(=70)≦RC(=80)+RD(=30)、TC(=70)≦RA(=50)+RD(=30)、TD(=20)≦RA(=50)+RC(=80)であるので、原則2も成立すると判定される。
For this connection form (A2, C1, C2, D1), the transmission / reception traffic aggregated in step S23 of FIG. 9 is as follows.
T A = 70 R A = 50
T C = 40 + 30 = 70 R C = 30 + 50 = 80
T D = 20 R D = 30
Therefore, the determination in step S24, the left side packet transmission amount total judgment formula 1 is T A + T C + T D = 70 + 70 + 20 = 160, the right side packet reception total amount of at R A + R C + R D = 50 + 80 + 30 = 160 Therefore, it is determined that Principle 1 is established. Moreover, also about the judgment formula 2, T A (= 70) ≦ R C (= 80) + R D (= 30), T C (= 70) ≦ R A (= 50) + R D (= 30), T D Since (= 20) ≦ R A (= 50) + R C (= 80), it is determined that Principle 2 also holds.
図9のステップS25では、両原則が成立しているので当該接続形態は接続関係ありと判定され、「Yes」側に分岐して、ステップS26にて、当該接続形態(A2,C1,C2,D1)が接続リストに追加登録される。その結果、接続リストは図6に示した状態となる。また、ステップS27にて、当該接続形態に含まれる通信IFであるA2,C1,C2,D1が図11のIFリストから削除され、IFリストは図15に示したようにB1だけが通信IFとして登録されている状態となる。したがって、以降図8のステップS13における3ノード以上の接続形態は生成できなくなるので、さらに新たな接続関係が発見されることはなく、最終的に図7のステップS2にてKの値が5に更新された時点でKの値が対象ノード数(=4)を超えることになり、ステップS6にて、図6に示した接続リストの内容がファイル等42に出力されて処理が終了する。 In step S25 of FIG. 9, since both principles are established, it is determined that the connection form has a connection relationship, branch to “Yes” side, and in step S26, the connection form (A2, C1, C2, D1) is additionally registered in the connection list. As a result, the connection list is in the state shown in FIG. In step S27, the communication IFs A2, C1, C2, and D1 included in the connection form are deleted from the IF list of FIG. 11, and only the B1 is set as the communication IF as shown in FIG. It will be registered. Accordingly, since it is not possible to generate a connection form of three or more nodes in step S13 in FIG. 8, a new connection relationship is not found, and the value of K is finally set to 5 in step S2 in FIG. At the time of the update, the value of K exceeds the number of target nodes (= 4), and in step S6, the contents of the connection list shown in FIG. 6 are output to the file etc. 42, and the process ends.
この出力を参照することで、ノードA〜Dについての接続関係は2つあり、その1つ目は、ノードAとノードBとがA1とB2との通信IFを介して接続されている、2つ目は、ノードAとノードCとノードDとが、それぞれ、A2,C1,C2,D1の4つの通信IFを介して相互に接続されている、ということが分かり、この通信ネットワークは、ノードAとノードBから成るサブネットと、ノードA、ノードC、ノードDから成るサブネットから構成されているものと推定されることとなる。 By referring to this output, there are two connection relations for the nodes A to D, and the first is that the node A and the node B are connected via the communication IF of A1 and B2. First, it can be seen that the node A, the node C, and the node D are connected to each other through four communication IFs A2, C1, C2, and D1, respectively. It is estimated that the network is composed of a subnet composed of A and Node B and a subnet composed of Node A, Node C, and Node D.
なお、前記実施形態では、判定が終了した判定候補及び接続形態はそれぞれ判定候補リスト及び接続形態リストから削除するものとしたが、それぞれのリストに判定が終了したか否かを表すフラグ欄を追加し、当該フラグ欄を参照して未判定のデータを選択するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the determination candidates and connection forms that have been determined to be deleted are deleted from the determination candidate list and the connection form list, respectively, but a flag column that indicates whether the determination has ended is added to each list. Then, undecided data may be selected with reference to the flag field.
以上説明したように、本実施形態によれば、宛先と通信IFとの対応情報を持たない装置を含んで構成されるSDNなどの通信ネットワークであっても、当該通信ネットワークを構成する装置間の接続関係を推定することが可能となり、トポロジを正確に推定することができる。よって、装置に故障が発生した場合に正しく通信経路を切り替えることができるなど、通信ネットワークの運用管理の品質を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, even in a communication network such as an SDN that includes a device that does not have correspondence information between a destination and a communication IF, between the devices constituting the communication network. The connection relationship can be estimated, and the topology can be estimated accurately. Therefore, it is possible to improve the quality of operation management of the communication network, such as being able to switch the communication path correctly when a failure occurs in the apparatus.
以上にて、本発明を実施する形態の説明を終えるが、本発明の実施の態様はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の変形が可能である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1 トポロジ推定装置
10 記憶部
11 ノードリスト保存部
12 IFリスト保存部
13 判定候補リスト保存部
14 接続形態リスト保存部
15 接続リスト保存部
20 処理部
21 入力処理部
22 判定候補生成部
23 接続形態生成部
24 トラフィック量計算部
25 判定計算部
26 接続判定部
27 第一推定終了判定部
28 第二推定終了判定部
29 出力処理部
30 入出力部
31 入力部
32 出力部
41 入力装置
42 ファイル等
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Topology estimation apparatus 10 Memory |
Claims (8)
前記トポロジ推定装置は、
サブネットを構成する装置の数を表す変数Kの値を、2から前記装置の総数になるまで順次1つずつ増やしつつ、
前記ノードリストを参照してK個の前記装置の全ての組合せを接続関係の判定候補として生成するステップと、
前記判定候補のそれぞれについて、前記IFリストを参照して任意の通信IFの組から成る全ての接続形態の候補を生成するステップと、
前記接続形態の候補のそれぞれについて、前記IFリストから各通信IFのパケット送信量及びパケット受信量を取得して、当該接続形態の候補に含まれる全ての通信IFのパケット送信量の合計とパケット受信量の合計とが等しい、という原則1、及び、当該接続形態の候補を形成する個々の装置からのパケット送信量は、当該接続形態の候補を形成する他の全ての装置のパケット受信量以下である、という原則2、の成立を判定するステップと、
前記原則1及び原則2の双方が成立する場合に、当該接続形態の候補について接続関係ありと推定するステップと、
を繰り返すことを特徴とするネットワークトポロジの推定方法。 A node list in which a list of devices constituting a communication network whose topology is to be estimated is registered; an IF list in which a list of packet transmission amounts and packet reception amounts for each communication IF (Interface) of each of the devices is registered; Is stored in the storage unit, and the network topology estimation method of the topology estimation device that estimates and outputs the connection relation between the devices,
The topology estimation device includes:
While increasing the value of the variable K representing the number of devices constituting the subnet one by one from 2 to the total number of devices,
Generating all combinations of K devices as reference candidates for connection relations with reference to the node list;
For each of the determination candidates, referring to the IF list, generating candidates for all connection forms composed of a set of arbitrary communication IFs;
For each of the connection mode candidates, the packet transmission amount and the packet reception amount of each communication IF are obtained from the IF list, and the packet transmission amount and the packet reception amount of all the communication IFs included in the connection type candidate are obtained. The principle 1 that the total amount is equal, and the packet transmission amount from each device forming the connection form candidate is less than the packet reception amount of all other devices forming the connection form candidate. A step of determining whether or not there is a principle 2 of being,
When both of the principle 1 and the principle 2 are established, estimating a connection relationship for the candidate connection form;
A network topology estimation method characterized by repeating the above.
接続関係ありと推定された前記接続形態の候補に含まれる前記通信IFは、その後の前記接続形態の候補を生成するときの前記通信IFの選択対象から除外される
ことを特徴とするネットワークトポロジの推定方法。 The network topology estimation method according to claim 1,
The communication IF included in the connection form candidate estimated to have a connection relationship is excluded from the selection targets of the communication IF when generating the connection form candidate thereafter. Estimation method.
前記接続形態の候補についての前記原則1及び原則2の成立の判定は、当該接続形態の候補に含まれる前記通信IFの数が少ないものから順に行われる
ことを特徴とするネットワークトポロジの推定方法。 The network topology estimation method according to claim 1,
The determination of establishment of the principle 1 and the principle 2 for the connection form candidates is performed in order from the smallest number of the communication IFs included in the connection form candidates.
前記原則1または前記原則2のいずれか先に行われた成立の判定結果が非成立であった場合は、もう一方の原則の判定処理が省略される
ことを特徴とするネットワークトポロジの推定方法。 The network topology estimation method according to claim 1,
The network topology estimation method according to claim 1, wherein the determination process of the other principle is omitted when the determination result of the establishment made before either of the principle 1 or the principle 2 is not established.
前記通信ネットワークを構成する装置の一覧が登録されたノードリストと、前記装置のそれぞれが有する通信IF(Interface)毎のパケット送信量及びパケット受信量の一覧が登録されたIFリストとが格納される記憶部と、
サブネットを構成する装置の数を表す変数Kの値を、2から前記装置の総数になるまで順次1つずつ増やしつつ、
前記ノードリストを参照してK個の前記装置の全ての組合せを接続関係の判定候補として生成し、
前記判定候補のそれぞれについて、前記IFリストを参照して任意の通信IFの組から成る全ての接続形態の候補を生成し、
前記接続形態の候補のそれぞれについて、前記IFリストから各通信IFのパケット送信量及びパケット受信量を取得して、当該接続形態の候補に含まれる全ての通信IFのパケット送信量の合計とパケット受信量の合計とが等しい、という原則1、及び、当該接続形態の候補を形成する個々の装置からのパケット送信量は、当該接続形態の候補を形成する他の全ての装置のパケット受信量以下である、という原則2、の成立を判定し、
前記原則1及び原則2の双方が成立する場合に、当該接続形態の候補について接続関係ありと推定する処理を繰り返し、
前記推定された前記装置間の接続関係の情報を出力する処理部と、
を備えることを特徴とするトポロジ推定装置。 A topology estimation device for estimating a connection relationship between devices constituting a communication network,
A node list in which a list of devices constituting the communication network is registered, and an IF list in which a list of packet transmission amounts and packet reception amounts for each communication IF (Interface) included in each of the devices are stored. A storage unit;
While increasing the value of the variable K representing the number of devices constituting the subnet one by one from 2 to the total number of devices,
Generating all combinations of K devices as reference candidates for connection relations with reference to the node list;
For each of the determination candidates, refer to the IF list, and generate all connection mode candidates including any set of communication IFs,
For each of the connection mode candidates, the packet transmission amount and the packet reception amount of each communication IF are obtained from the IF list, and the packet transmission amount and the packet reception amount of all the communication IFs included in the connection type candidate are obtained. The principle 1 that the total amount is equal, and the packet transmission amount from each device forming the connection form candidate is less than the packet reception amount of all other devices forming the connection form candidate. Judging the establishment of Principle 2,
When both the principle 1 and the principle 2 are established, the process of estimating that there is a connection relationship for the connection form candidate is repeated,
A processing unit that outputs information on the estimated connection relation between the devices;
A topology estimation apparatus comprising:
接続関係ありと推定された前記接続形態の候補に含まれる前記通信IFは、その後の前記接続形態の候補を生成するときの前記通信IFの選択対象から除外される
ことを特徴とするトポロジ推定装置。 The topology estimation device according to claim 5,
The topology estimation apparatus characterized in that the communication IF included in the connection form candidate estimated to have a connection relationship is excluded from the selection targets of the communication IF when generating the connection form candidate thereafter. .
前記接続形態の候補についての前記原則1及び原則2の成立の判定は、当該接続形態の候補に含まれる前記通信IFの数が少ないものから順に行われる
ことを特徴とするトポロジ推定装置。 The topology estimation device according to claim 5,
The topology estimation apparatus according to claim 1, wherein the determination of the establishment of the principle 1 and the principle 2 for the connection form candidates is performed in order from the smallest number of the communication IFs included in the connection form candidates.
前記原則1または前記原則2のいずれか先に行われた成立の判定結果が非成立であった場合は、もう一方の原則の判定処理が省略される
ことを特徴とするトポロジ推定装置。 The topology estimation device according to claim 5,
A topology estimation apparatus characterized in that, when a determination result of establishment that is performed first of either principle 1 or principle 2 is not established, the determination process of the other principle is omitted.
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