JP5941887B2 - エッジルータ切替方法及びシステム及びエッジルータ及び冗長管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、エッジルータ切替方法及びシステム及びエッジルータ及び冗長管理装置に係り、特に、ユーザ端末が複数の現用エッジルータ及び予備エッジルータに接続されているネットワークにおいて、現用ルータの故障時に、予備エッジルータへの切替を行うためのエッジルータ切替方法及びシステム及びエッジルータ及び冗長管理装置に関する。

図１は、従来のシステムにおける動作を示す図である。

同図に示すシステムは、ユーザ端末１、複数の現用エッジルータ２、複数の予備エッジルータ３、ユーザ管理ＤＢを有する冗長管理装置４を有する。

同図に示すようなエッジルータが冗長化されたシステムでは、VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)が用いられており、ユーザ固有情報の登録は、パケットを送信してきたユーザの順番で冗長管理装置４に設定されている。従来のシステムでは、冗長管理装置４にユーザ固有情報の登録がされていない時点で、予備エッジルータ３がユーザからパケットが送信されてきた場合は、ユーザのパケットは破棄するか、冗長管理装置４に対して、ユーザ固有情報の設定要求を送信する。

具体的には、
(1) 現用エッジルータ２にエッジの切り替えが発生し、当該現用エッジルータ１のユーザ側ポート、コア側ポートが閉塞したとする。

(2) ユーザ端末１では、現用エッジルータ２のユーザ側ポートが閉塞されたため、予備エッジルータ３に経路を切り替える。

(3) 予備エッジルータ３は、冗長管理装置４へユーザ固有情報（例えば、フィルタリング情報）を要求する。

(4) 冗長管理装置４は、ユーザ固有情報をユーザ管理ＤＢから検索して予備エッジルータ３にダウンロードする。

(5) 予備エッジルータ３は内部にユーザ固有情報を登録してユーザ端末間の通信を開始する。

Virtual Router Redundancy Protocol, "RFC 3768", http://www.ietf.org/rfc/rfc3768.txt

上記のように、従来のシステムにおける現用エッジルータから予備エッジルータへの切替においては、切替先エッジルータ（予備エッジルータ）へユーザ固有情報を冗長管理装置からダウンロードすることによりユーザ端末との通信が回復する。

しかしながら、切替先の予備エッジルータにおいて、まだ冗長管理装置にユーザ固有情報が登録されていない時点で、ユーザ端末から送出されたパケットについては、ユーザ毎の固有設定情報がないため、当該予備エッジルータで破棄するか、当該パケットを送出したユーザの設定要求を冗長管理装置に送信し、ユーザ固有情報が切替先の予備エッジルータにダウンロードされるまで当該パケットを転送することができないため、サービス断となる時間が長くなるという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、冗長化したエッジルータの切替時において、優先するユーザのサービス断となる時間を短縮することが可能なエッジルータ切替方法及びシステム及びエッジルータ及び冗長管理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、冗長化したエッジルータの切替時に、ユーザパケットが切替先エッジルータに到達し、切替先エッジルータから冗長管理装置に対しユーザ固有情報の要求を行うエッジルータ切替方法であって、
前記切替先エッジルータが、
到達した前記ユーザパケットのユーザID及びサービス種別を識別し、
前記ユーザIDまたは前記サービス種別に基づいて、予め優先するユーザまたはサービス種別が格納されている記憶手段を参照し、該ユーザIDまたは該サービス種別が該記憶手段に存在する場合には、前記冗長管理装置に対して、該ユーザIDを含む前記ユーザ固有情報のダウンロード割り込み要求を行う割り込み要求ステップと、
前記冗長管理装置が、
前記ダウンロード割り込み要求に含まれる前記ユーザIDに対応するユーザ固有情報を前記切替先エッジルータに送信するユーザ固有情報優先送信ステップと、を行うエッジルータ切替方法が提供される。

本発明の一態様によれば、冗長化したエッジルータの切替時に、ユーザパケットが切替先エッジルータに到達し、切替先エッジルータから冗長管理装置に対しユーザ固有情報の要求を行う処理において、優先サービスを利用するユーザについては、ユーザ固有情報の要求待ちが発生している場合でも、要求順序をプライオリティに基づいて早めることで、優先サービスを利用していないユーザよりも早く要求を送出することで、切替時に優先サービスを利用するユーザが感じるサービス回復時間を短縮することができる。

従来のシステムにおける動作を示す図である。 本発明の一実施の形態における処理概要を示す図である。 本発明の一実施の形態における装置構成図である。 本発明の一実施の形態におけるユーザDBの例である。 本発明の一実施の形態におけるユーザ判別DBの例である。 本発明の一実施の形態におけるユーザ状態DBの例である。 本発明の一実施の形態における優先サービスDBの例である。 本発明の一実施の形態における優先ユーザDBの例である。 本発明の一実施の形態におけるユーザ管理DBの例である。 本発明の一実施の形態における処理のシーケンスチャートである。 本発明の第１の実施例の処理の概要を示す図である。 本発明の第２の実施例の処理の概要を示す図である。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

図２は、本発明の一実施の形態における処理概要を示す図である。

同図に示すシステムは、一般のインターネットプロトコル（IP）ネットワークにおいて、ユーザ宅内ルータやパーソナルコンピュータ等の複数のユーザ端末１０が、複数台のエッジルータと接続されている。インターネットや通信事業者のサーバや相手のユーザ端末とデータをパケットで送受信するシステムである。

現用エッジルータ２０、現用エッジルータ２０で故障が発生したときに当該現用エッジルータ２０に代わりユーザの通信を中継する予備エッジルータ３０、現用エッジルータ２０と予備エッジルータ３０の切替を行う冗長管理装置４０からなる。

上記のシステムにおける動作概要を以下に示す。

(1) 現用エッジルータ２０にエッジ切替が発生する。

(2) ユーザ端末１０は、パケットを予備エッジルータ３０に送出する。

(3) 予備エッジルータ３０は、受信したパケットを解析し、優先すべきユーザ、優先すべきサービスであるかを判定する。

(4) 予備エッジルータ３０は、優先すべきユーザ、優先すべきサービスを内部に有するデータベースに動的に設定する。

(5) 予備エッジルータ３０は、冗長管理装置４０に対して、優先すべきユーザ、優先すべきサービスについて設定要求を送出する。これにより、冗長管理装置４０は、優先すべきユーザ、優先すべきサービスに対して、パケット入力ポート番号とユーザIDを予備エッジルータ３０に送信する。

以下に具体的に説明する。

図３は、本発明の一実施の形態における装置構成図である。

現用エッジルータ２０、予備エッジルータ３０は同じ構成を有するものとするが、以下では、予備エッジルータ３０をサービスエッジルータ３０として説明する。

サービスエッジルータ３０は、ユーザ判定部３１、サービス回復優先ユーザ判定部３２、ユーザ回復割り込み信号送信部３３、ユーザＤＢ３４、ユーザ判別ＤＢ３５，ユーザ状態ＤＢ３６、優先サービスＤＢ３７、優先ユーザＤＢ３８、送信間隔設定メモリ３９を有する。

ユーザＤＢ３４は、図４に示すように、冗長管理装置４０から取得したユーザＩＤとユーザ固有情報を格納する。

ユーザ判別ＤＢ３５は、図５に示すように、パケットの入力ポート番号とユーザＩＤを格納する。

ユーザ状態ＤＢ３６は、図６に示すように、ユーザＩＤと処理リクエスト状態（例えば、割り込み処理中／割り込み処理待ち）を格納する。処理リクエスト状態が「割り込み処理待ち」の場合は、プライオリティ情報（例えば、１：最優先、２：中優先）も格納する。

優先サービスＤＢ３７は、図７に示すように、予めサービス（例えば、IP電話）とそのプライオリティ（同図の例では、１を最優先、２を中優先とする）が格納されている。

優先ユーザＤＢ３８は、図８に示すように、予めユーザＩＤとそのプライオリティ（同図の例では、１：最優先、２：中優先とする）が格納されている。

サービス回復優先ユーザ判定部３２は、ユーザパケットからサービスを特定するためのパケット解析部３２１を有する。

ユーザ回復割り込み信号送信部３３は、送信キュー３３１を有する。

冗長管理装置４０は、現用エッジルータ２０に故障が発生した場合に、切替先のエッジルータを選択し、ユーザの経路を現用エッジルータ２０から予備エッジルータ３０に変更し、故障した現用エッジルータ２０に登録されていた固有情報（例えば、フィルタリングポリシ、PPP(Point-to-Point Protocol)の接続可能セッション数など）を切替先ルータに登録することで、予備エッジルータ３０に切り替える装置であり、ユーザ回復割り込み信号受信部４１、ユーザ管理ＤＢ４２、ユーザ固有状態送信部４３を有する。

ユーザ管理ＤＢ４２は、図９に示すようにユーザＩＤ、順序、設定状態（同図の例では「処理済み／設定中／未処理」）を格納する。これらの項目以外に、VLAN-IDを格納してもよい。

図１０は、本発明の一実施の形態における処理のシーケンスチャートである。

ステップ１０１） ユーザ端末１０が現用エッジルータ２０にパケットを送信していたが、現用エッジルータ２０において故障が発生したとする。

ステップ１０２） 現用エッジルータ２０の故障発生を契機に、新しく現用エッジルータとして機能する切替先のサービスエッジルータ３０において、ユーザ端末１０から入力されたパケットを受信したとき、ユーザ判定部３１が冗長管理装置４０へユーザ固有情報の要求を行うために、ユーザ判定部３１は、受信したパケットからユーザＩＤ（VLAN-ID、MACアドレス、IPアドレス等）を取得する。

ステップ１０３） ユーザ判定部３１は、取得したユーザIDに基づいてユーザDB３４を検索し、ユーザDB３４に当該ユーザIDが登録されている場合は、既にサービス回復が行われていると判断する。当該ユーザIDが登録されていない場合は、まだ、当該サービスエッジルータ３０にユーザ固有情報が登録されていないと判定し、サービス回復優先ユーザ判定部３２にユーザIDとパケットを転送する。

ステップ１０４） サービス回復優先ユーザ判定部３２は、ユーザIDに基づいてユーザ状態DB３６を検索する。

ステップ１０５） 割り込み処理中の場合には、既にユーザ回復割り込み要求が行われていると判断して、パケットを廃棄する。

ステップ１０６） 割り込み処理中以外の場合は、ユーザIDに基づいて優先ユーザDB３８を検索して、エントリがある場合は、当該ユーザIDに対するプライオリティを取得し、ユーザ回復割り込み信号送信部３３に、ユーザIDとプライオリティを渡す。

ステップ１０７） サービス回復優先ユーザ判定部３２は、優先ユーザDB３８にユーザIDが存在しない場合は、受信したパケットをパケット解析部３２１で解析し、サービスを特定する。

ステップ１０８） サービス回復優先ユーザ判定部３２は、特定されたサービスに基づいて優先サービスDB３７を検索し、エントリが存在する場合は、プライオリティを取得してユーザIDを付与し、ステップ１１０に移行する。

ステップ１０９） エントリが存在しない場合は、プライオリティを「最低（例えば、"３"）」として、ユーザIDを付与してユーザ回復割り込み信号送信部３３に渡す。

ステップ１１０） ユーザ回復割り込み信号送信部３３は、サービス回復優先ユーザ判定部３２から受け取ったユーザIDに基づいてユーザ状態DB３６を検索し、エントリが存在し、処理リクエスト状態が既に"割り込み処理待ち"となっている場合、ユーザ状態DB３６に示されているプライオリティ（ａ）とサービス回復優先ユーザ判定部３２から取得したプライオリティ（ｂ）とを比較し、ａ＜ｂである場合、ユーザ回復割り込み信号を送信する送信キュー３３１内の旧エントリを削除して、プライオリティ（ｂ）に基づく処理順位に送信キュー３３１を更新する。さらに、ユーザ状態DB３６内の当該ユーザIDの処理リクエスト状態を、プライオリティ（ｂ）で"割り込み処理待ち状態"で上書きする。

一方、ユーザ回復割り込み信号送信部３３は、受け取ったユーザIDに基づいてユーザ状態DB３６を参照した結果、当該ユーザIDに対するエントリがない場合は、送信キュー３３１内に今回の処理プライオリティ（ｂ）に基づく処理順序に当該ユーザIDを設定し、ユーザ状態DB３６に当該ユーザIDの処理リクエスト状態を今回の処理のプライオリティ（ｂ）で"割り込み処理待ち"状態として追加書き込みする。

ステップ１１１） ユーザ回復割り込み信号送信部３３は、送信間隔設定メモリ３９に格納されている送信間隔に基づいて、送信キュー３３１内からプライオリティの高い順に送信キューを取得し、冗長管理装置４０に送信する。

ステップ１１２） ユーザ回復割り込み信号送信部３３は、ユーザ状態DB３６の当該ユーザIDの処理リクエスト状態を"割り込み処理中"に変更する。

ステップ１１３） 冗長管理装置４０のユーザ回復割り込み信号受信部４１は、受け取ったユーザ回復割り込み信号に示されているユーザIDに基づいてユーザ管理DB４２を検索し、処理状態が"未処理"である場合、ユーザ管理DB４２の処理状態を"処理済み"に変更して、ユーザ固有情報送信部４３に対して、ユーザ固有情報送信指示を行う。

ステップ１１４） ユーザ固有情報送信部４３は、ユーザ回復割り込み信号受信部４１からの指示に基づいて、サービスエッジルータ３０に固有設定情報を送信する。なお、図示しないが、固有設定情報は、冗長管理装置４０に登録されているものを読み込んで送信するものとする。

ステップ１１５） サービスエッジルータ３０は、パケットを転送する。

以下に、具体的な例を用いて説明する。

［第１の実施例］
図１１は、本発明の第１の実施例の処理の概要を示すである。なお、本実施例では、ユーザ管理DB４２にVLAN-IDが格納されているものとして説明する。

本実施例では、未登録ユーザからの緊急呼（１１０、１１９）を優先的に接続する方法について説明する。

(1) 切替先の予備エッジルータ（サービスエッジルータ）３０が、ユーザ端末１０から未登録のVLAN-IDを持つユーザパケットを受信する。

(2) 予備エッジルータ３０は、受信したユーザパケットのIPヘッダ中の宛先IPアドレスがSIP（Session Initiation Protocol）サーバ宛であり、SIPパケットのリクエストラインが"INVITE"かつ、TOヘッダが、

でもしくは、

であった場合に、当該ユーザパケットが緊急呼と判定し、送信キュー３３１に格納する。

(3) 当該ユーザパケットのVLAN-IDを抽出し、冗長管理装置４０に送信する。

(4) 冗長管理装置４０において、受信したVLAN-IDをもつユーザをユーザ管理DB４２から検索し、当該ユーザを設定待ちキューに格納し、優先してユーザ固有情報の設定を行う。

(5) ユーザ固有情報を登録した切替先の予備エッジルータ３０において、格納していたユーザパケットを、登録したVLANインタフェースから転送する。

［第２の実施例］
図１２は、本発明の第２の実施例の処理の概要を示す図である。

本実施例では、特定ユーザを優先して接続する方法を示す。

(1) 切替先の予備エッジルータ（サービスエッジルータ）３０が、ユーザ端末１０から未登録のVLAN-IDを持つユーザパケットを受信する。

(2) 予備エッジルータ３０は、受信したユーザパケットのIPヘッダ中の送信元IPアドレス、もしくは、VLAN-IDを抽出し、優先すべきユーザのアドレス、もしくはVLAN-IDであった場合に、優先ユーザのパケットと判断し、送信キュー３３１に格納する。

(3) 当該ユーザパケットのVLAN-IDを抽出し、冗長管理装置４０に送信する。

(4) 冗長管理装置４０において、受信したVLAN-IDを持つユーザを検索し、当該ユーザを設定待ちキューに格納し、優先的にユーザ情報設定を行う。

(5) ユーザ情報を登録した切替先の予備エッジルータ３０において、格納していたユーザパケットを、登録したVLANインタフェースから転送する。

上記のように、優先サービスを利用するユーザのユーザ情報登録を前倒しすることで、切替時のユーザ情報登録に掛かる時間を短縮し、サービス断時間を短縮できる。

具体的には、遅延の要因となるパケットの解析時間をT1、従来技術における冗長管理装置への設定要求送出から固有情報ダウンロードまでの応答時間をT2、本発明における冗長管理装置への設定要求送出から固有情報ダウンロードまでにかかる応答時間をT3としたとき、（T2−T3）>T1が見込める。

上記の予備エッジルータの処理をプログラムとして構築し、当該エッジルータとして利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。

なお、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１０ユーザ端末
２０ 現用エッジルータ
３０ 予備エッジルータ、サービスエッジルータ
３１ ユーザ判定部
３２ サービス回復優先ユーザ判定部
３３ ユーザ回復割り込み信号送信部
３４ ユーザDB
３５ ユーザ判別DB
３６ ユーザ状態DB
３７ 優先サービスDB
３８ 優先ユーザDB
３９ 送信間隔設定メモリ
４０ 冗長管理装置
４１ ユーザ回復割り込み信号受信部
４２ ユーザ管理DB
４３ ユーザ固有情報送信部
３２１ パケット解析部
３３１ 送信キュー

Claims (7)

1. 冗長化したエッジルータの切替時に、ユーザパケットが切替先エッジルータに到達し、切替先エッジルータから冗長管理装置に対しユーザ固有情報の要求を行うエッジルータ切替方法であって、
   前記切替先エッジルータが、
   到達した前記ユーザパケットのユーザID及びサービス種別を識別し、
   前記ユーザIDまたは前記サービス種別に基づいて、予め優先するユーザまたはサービス種別が格納されている記憶手段を参照し、該ユーザIDまたは該サービス種別が該記憶手段に存在する場合には、前記冗長管理装置に対して、該ユーザIDを含む前記ユーザ固有情報のダウンロード割り込み要求を行う割り込み要求ステップと、
   前記冗長管理装置が、
   前記ダウンロード割り込み要求に含まれる前記ユーザIDに対応するユーザ固有情報を前記切替先エッジルータに送信するユーザ固有情報優先送信ステップと、
   を行うことを特徴とするエッジルータ切替方法。
2. 前記記憶手段は、前記ユーザID及び前記サービス種別に対応づけたプライオリティを有し、
   前記割り込み要求ステップにおいて、
   前記ユーザIDまたは前記サービス種別に対応するプライオリティに基づいて、優先すべきユーザまたは優先すべきサービスについて前記ダウンロード割り込み要求を行う
   請求項１記載のエッジルータ切替方法。
3. 冗長化したエッジルータの切替時に、ユーザパケットが切替先エッジルータに到達し、切替先エッジルータから冗長管理装置に対しユーザ固有情報の要求を行うエッジルータ切替システムであって、
   現用エッジルータに故障が発生し、エッジルータの切替が発生すると、切替先の予備ルータにユーザパケット送出するユーザ端末と、
   前記ユーザ端末から到達した前記ユーザパケットのユーザID及びサービス種別を識別し、該ユーザIDまたは該サービス種別に基づいて、予め優先するユーザまたはサービス種別が格納されている記憶手段を参照し、該ユーザIDまたは該サービス種別が該記憶手段に存在する場合には、前記冗長管理装置に対して、該ユーザIDを含む前記ユーザ固有情報のダウンロード割り込み要求を行う割り込み要求手段を有する予備ルータと、
   前記予備ルータからの前記ダウンロード割り込み要求に含まれる前記ユーザIDに対応するユーザ固有情報を前記切替先エッジルータに送信するユーザ固有情報優先送信手段を有する冗長管理装置と、
   を有することを特徴とするエッジルータ切替システム。
4. 前記予備ルータの前記記憶手段は、前記ユーザID及び前記サービス種別に対応づけたプライオリティを有し、
   前記割り込み要求手段は、
   前記ユーザIDまたは前記サービス種別に対応するプライオリティに基づいて、優先すべきユーザまたは優先すべきサービスについて前記ダウンロード割り込み要求を行う
   請求項３記載のエッジルータ切替システム。
5. 冗長化したエッジルータの切替時に、ユーザパケットが切替先エッジルータに到達し、切替先エッジルータから冗長管理装置に対しユーザ固有情報の要求を行うエッジルータであって、
   ユーザ端末から到達した前記ユーザパケットのユーザID及びサービス種別を識別し、該ユーザIDまたは該サービス種別に基づいて、予め優先するユーザまたはサービス種別が格納されている記憶手段を参照し、該ユーザIDまたは該サービス種別が該記憶手段に存在する場合には、前記冗長管理装置に対して、該ユーザIDを含む前記ユーザ固有情報のダウンロード割り込み要求を行う割り込み要求手段を有する
   ことを特徴とするエッジルータ。
6. 前記記憶手段は、
   ユーザIDに対するユーザ固有設定情報を格納したユーザDBと、
   パケットの入力ポート番号とユーザIDを対応付けて格納したユーザ判別DBと、
   ユーザIDに対応する端末が割り込み処理中か否かを格納したユーザ状態DBと、
   ユーザIDに対するプライオリティを格納した優先ユーザDBと、
   サービスに対するプライオリティを格納した優先サービスDBと、
   を含み、
   前記割り込み要求手段は、
   前記ユーザパケットから前記ユーザIDを抽出し、該ユーザIDが前記ユーザDBに存在するかを判定するユーザ判定手段と、
   前記ユーザ判定手段において存在しないと判定された場合は、前記ユーザIDに基づいて前記ユーザ状態DBを参照し、割り込み処理中であるかを判定し、割り込み処理中である場合は前記ユーザパケットを破棄し、割り込み処理中でない場合は、該ユーザIDが前記優先ユーザDBに存在するかを判定し、存在する場合にはプライオリティを取得し、存在しない場合は、該ユーザパケットのサービスに基づいて前記優先サービスDBを参照し、存在する場合には、該サービスに対するプライオリティを取得し、該ユーザIDを付与するサービス回復優先ユーザ判定手段と、
   前記サービス回復優先ユーザ判定手段で得られた前記ユーザIDと前記プライオリティの組をプライオリティ順に送信キューに入れ、該プライオリティに従って前記冗長管理装置に前記割り込み要求を送信するユーザ回復割り込み信号送信手段と、
   前記冗長管理装置からユーザ固有設定情報を取得すると、前記ユーザDBに前記ユーザIDとユーザ固有設定情報を格納するユーザDB更新手段と、
   を含む請求項５記載のエッジルータ。
7. 冗長化したエッジルータの切替時に、ユーザパケットが切替先エッジルータに到達し、切替先エッジルータからユーザ固有情報の要求を取得し、該切替先エッジルータにユーザ固有情報を行う冗長管理装置であって、
   ユーザID、プライオリティ、ユーザ固有情報が設定済みであるか否かの処理状態を管理するユーザ管理DBと、
   前記切替先エッジルータからユーザIDと前記ユーザ固有情報送信のプライオリティが含まれる割り込み要求を受信し、該ユーザIDに基づいて前記ユーザ管理DBを参照し、処理状態が未処理である場合は、該切替先エッジルータに前記ユーザ固有情報を送信するユーザ固有情報送信手段と、
   を有することを特徴とする冗長管理装置。

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