JP6374837B2 - 被疑箇所推定装置及び被疑箇所推定方法 - Google Patents

被疑箇所推定装置及び被疑箇所推定方法 Download PDF

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Description

本発明は、被疑箇所推定装置及び被疑箇所推定方法に関する。
スマートフォンやタブレット端末の普及に伴い、様々なモバイルサービスが利用されるようになってきた。その中でも、特にWebアプリケーションサービスは多くのユーザが利用しており、需要が高いサービスである。
一方で、モバイル環境においては、常時安定した品質でサービスを受けることが難しい。ユーザの利用中に品質劣化、例えば、要求したページの表示時間が遅いなどが発生した場合、劣化被疑箇所を特定するのは困難である。現在のサービスは、サービス提供事業者、プラットフォーム事業者、通信事業者、端末メーカと、各種事業者に跨って構成されるためである。
定常的にWebの性能監視を行う技術は現在までに複数提案されている。例えば、非特許文献1では、Webにおける端末処理の比重の高まりが課題として認識され、ブラウザの端末処理(レンダリング、スクリプティング)及びネットワーク処理のログを出力し、分析サーバにおける独自のアルゴリズムにより、表示待ち時間及び表示待ち時間内に占める端末処理時間の比率の算出が実現されている。更に、当該比率に基づいて、品質劣化時の被疑箇所の推定が実現されている。非特許文献2では、所定時間間隔の端末の上り下り方向の通信量を入力として、Web閲覧時の表示待ち時間推定を実現した。また、非特許文献3では、ユークリッド空間内に特定される点の領域で被疑箇所を選定する技術が実現されている。
山本、中村、本多、池上、高橋:「ブラウザベースアプリケーションの品質要因考察」、信学技報、CQ2012-20, vol.112, no.119, pp.17--22, 2012 本多他、「通信量時系列に基づくWeb表示待ち時間推定」、電子情報通信学会ソサエティ大会2014 本多他、「Navigation Timing APIを用いたWeb品質劣化切り分け」、コミュニケーションクオリティ研究会2014.
しかしながら、非特許文献2では、被疑箇所の推定までは行うことができず、非特許文献1では、被疑箇所の推定に関して、端末側及び網側の2分類でしか切り分けができないことに加え、双方に被疑がある場合について判定することが困難である。また、非特許文献3では、端末・網内・サーバの3分類で切り分けができるが、ユークリッド空間内に特定される点の領域で被疑箇所を選定する技術であるため、一連のフローでの切り分けはできない。また、切り分けに使用するログについて、単一ユーザが同一Webサイトを閲覧した際のログや、同一基地局配下のログに限定されるなど制約がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、不特定のログ情報に基づいてWebページの表示時間に関する品質劣化の要因の被疑箇所の推定を可能とすることを目的とする。
そこで上記課題を解決するため、被疑箇所推定装置は、複数の端末におけるWebページの表示過程において生成される、前記表示過程における複数の段階のそれぞれの所要時間を含むログ情報を受信する受信部と、いずれかの前記段階に関わる被疑箇所のうち前記端末、基地局、Webサーバの順に、当該被疑箇所が関与した表示過程に係る前記ログ情報が含む、当該被疑箇所に関係する前記段階の所要時間の平均値又は最大値と、当該段階に対する閾値とを比較して、前記Webページの表示に関する品質劣化の要因の被疑箇所を推定する推定部と、を有する。
不特定のログ情報に基づいてWebページの表示時間に関する品質劣化の要因の被疑箇所の推定を可能とすることができる。
本発明の実施の形態におけるWebシステムの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における被疑箇所推定装置のハードウェア構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるユーザ端末及び被疑箇所推定装置の機能構成例を示す図である。 ユーザ端末が実行する処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。 ユーザ端末から被疑箇所推定装置へ送信されるブラウザログの構成例を示す図である。 Webページの表示処理の処理手順の一例を示す図である。 ブラウザログに含まれる指標値群の一例を示す図である。 被疑箇所推定装置が実行する処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の実施の形態におけるWebシステムの構成例を示す図である。図1において、1以上のユーザ端末20は、1以上の基地局30のうちのいずれかを介して通信事業者網N2に接続可能である。また、各ユーザ端末20は、通信事業者網N2、POI(Point Of Interface)、及びインターネットN1等を介して、1以上のWebサーバ40と通信可能である。更に、各ユーザ端末20は、例えば、通信事業者網N2を介して、被疑箇所推定装置10と通信可能である。
ユーザ端末20は、Webページを表示可能なWebブラウザ(以下、単に「ブラウザ」という。)を備えた通信端末である。例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、車載機、又はPC(Personal Computer)等が、ユーザ端末20として利用されてもよい。なお、Webページは、例えば、HTML(HyperText Markup Language)、CSS(Cascading Style Sheets)、及びスクリプト等を含むデータである。
被疑箇所推定装置10は、ユーザ端末20に表示されるWebページに関する表示時間(表示待ち時間)等の品質の劣化に関して、当該劣化の要因となった被疑箇所を推定するコンピュータである。本発明の実施の形態において、被疑箇所は、ユーザ端末20、基地局30(又は通信事業者網N2)、POI(又はインターネットN1)、及びWebサーバ40の4つの通信箇所のうちのいずれかの通信箇所に切り分けられる。なお、被疑箇所推定装置10は、例えば、通信事業者に設置されてもよい。
Webサーバ40は、Webページを記憶又は生成するWebサイトを実現する1以上のコンピュータである。
図2は、本発明の実施の形態における被疑箇所推定装置のハードウェア構成例を示す図である。図2の被疑箇所推定装置10は、それぞれバスBで相互に接続されているドライブ装置100、補助記憶装置102、メモリ装置103、CPU104、及びインタフェース装置105等を有する。
被疑箇所推定装置10での処理を実現するプログラムは、CD−ROM等の記録媒体101によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体101がドライブ装置100にセットされると、プログラムが記録媒体101からドライブ装置100を介して補助記憶装置102にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体101より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置102は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
メモリ装置103は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置102からプログラムを読み出して格納する。CPU104は、メモリ装置103に格納されたプログラムに従って被疑箇所推定装置10に係る機能を実行する。インタフェース装置105は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。
図3は、本発明の実施の形態におけるユーザ端末及び被疑箇所推定装置の機能構成例を示す図である。図3において、ユーザ端末20は、Web表示制御部21、ログ生成部22、及びログ送信部23等を有する。これら各部は、ユーザ端末20にインストールされた1以上のプログラムが、ユーザ端末20のCPUに実行させる処理により実現される。ユーザ端末20は、また、ログ保存部24を有する。ログ保存部24は、例えば、ユーザ端末20が有する補助記憶装置等を用いて実現可能である。
Web表示制御部21は、ユーザによるWebページの表示指示の入力に応じ、Webページのダウンロード及びWebページの表示等を行う。Webページの表示指示とは、例えば、URL(Uniform Resource Locator)の入力や、既に表示されているWebページ内のリンクの選択等である。なお、Web表示制御部21は、例えば、Webブラウザプログラムが、ユーザ端末20のCPUに実行させる処理により実現されてもよい。
ログ生成部22は、Webページの表示指示の入力を契機として、Navigation Timing APIや、ユーザ端末20のOS(Operating System)が備える標準のAPI等を呼び出すことにより、Webページが表示されるまでの過程における、複数の段階(複数の区間)の所要時間を計測し、その計測結果を含むログ(以下、「ブラウザログ」という。)を生成する。
近年では、Navigation Timing APIが標準化され、主なWebブラウザに実装されたことにより、非特許文献1の様な仕組みを構築するまでもなく、標準技術を用いてより詳細なログを取得することができる。すなわち、Webページ表示時のネットワーク通信及び端末処理に関するより詳細なイベントと、その生起時刻とを標準のNavigation Timing APIを通じて取得することが可能である。
ログ保存部24は、ログ生成部22によって生成されるブラウザログを保存(記憶)する。
ログ送信部23は、ログ保存部24に保存されたブラウザログを、被疑箇所推定装置10に送信する。
なお、ユーザ端末20を、ログ生成部22及びログ送信部23として機能させるプログラムは、例えば、Webブラウザに対するプラグインとして実装されてもよい。例えば、ユーザ端末20のユーザから通信事業者に対して、Webページの表示時間の品質劣化の報告が有った場合に、当該通信事業者から当該ユーザ端末20に対して当該プラグインが転送されてもよい。
被疑箇所推定装置10は、ログ受信部11及び推定部12等を有する。これら各部は、被疑箇所推定装置10にインストールされた1以上のプログラムが、CPU104に実行させる処理により実現される。被疑箇所推定装置10は、また、ログ記憶部13を利用する。ログ記憶部13は、補助記憶装置102、又は被疑箇所推定装置10にネットワークを介して接続可能な記憶装置等を用いて実現可能である。
ログ受信部11は、ユーザ端末20から送信されるブラウザログを受信する。ログ受信部11は、受信したブラウザログをログ記憶部13に記憶する。したがって、ログ記憶部13には、ブラウザログが蓄積される。なお、ブラウザログには、ユーザ端末20におけるWebページの表示過程を構成する複数の段階の所要時間等が含まれる。
推定部12は、ログ記憶部13に記憶されたブラウザログに含まれる、Webページの表示過程を構成する複数の段階の所要時間を、それぞれに関する閾値と比較して、Webページの表示の品質劣化の要因の被疑箇所を推定する。すなわち、本実施の形態では、Navigation Timingの出力情報等に基づいて、より高い粒度(又は精度)で品質劣化の被疑箇所の切り分けが実現される。
なお、第一の実施の形態では、以下の(1)〜(3)が前提とされる。
(1)1つのブラウザログは、単一のユーザ端末20による同一サイト(Webサーバ40)へのアクセスに関する情報である。すなわち、ブラウザログは、ユーザ端末20によるWebサーバ40へのアクセス単位で生成される。
(2)ユーザ端末20が、名前解決に利用するリゾルバ(DNS(Domain Name System)サーバ)は、通信事業者網N2内に設置されている。当該リゾルバがキャッシュを持たないクエリについては、通常のDNSの動作に従い、インターネットN1上の権限サーバに対して、リゾルバから名前解決が要求される。
(3)ユーザ端末20がWebページをダウンロードする際のTCP(Transmission Control Protocol)の3ウェイハンドシェイク(3−way handshake)は、インターネットN1上のWebサーバ40との間で実行される。
以下、ユーザ端末20及び被疑箇所推定装置10のそれぞれが実行する処理手順について説明する。図4は、ユーザ端末が実行する処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
ログ生成部22は、Webブラウザに対するWebページの表示指示の入力を待機している(S101)。ログ生成部22は、当該表示指示の入力を検知すると(S101でYes)、Navigation Timing APIやOSのAPI等を呼び出し(S102)、当該APIによって得られる情報を含むブラウザログを生成する(S103)。ログ生成部22は、生成したブラウザログをログ保存部24に保存する。続いて、ログ送信部23は、ログ保存部24に保存されたブラウザログを、被疑箇所推定装置10に送信する(S104)。ログ送信部23は、送信したブラウザログをログ保存部24から削除する。なお、被疑箇所推定装置10へのブラウザログの送信は、定期的に実行されてもよいし、ユーザによる指示の入力に応じて実行されてもよい。これらの場合、送信時期までに生成されたブラウザログがまとめて送信されてもよい。
図5は、ユーザ端末から被疑箇所推定装置へ送信されるブラウザログの構成例を示す図である。図5に示されるように、各ブラウザログは、例えば、日時、端末アドレス、基地局ID、サーバアドレス、及び指標値群等を含む。
日時は、Webページの表示指示が入力された日時、又はWebページの表示が完了した日時等である。端末アドレスは、例えば、ユーザ端末20のIPアドレスである。基地局IDは、Webページの表示時にユーザ端末20がアクセスしていた基地局30の識別情報である。サーバアドレスは、Webページの提供元のWebサーバ40のアドレス情報(例えば、IPアドレス又はURL等)である。指標値群は、Webページの表示過程を構成する複数の段階のそれぞれの所要時間である。指標値群の詳細については後述される。
なお、ステップS102及びS103に並行して、Web表示制御部21は、図6に示されるようなWebページの表示処理を実行する。
図6は、Webページの表示処理の処理手順の一例を示す図である。なお、図6において、ユーザ端末20とDNSサーバとの間のネットワークは、通信事業者網N2であり、ユーザ端末20とWebサーバ40との間のネットワークは、通信事業者網N2及びインターネットN1である。
ステップS201において、Web表示制御部21は、ユーザによって入力されたURLに関して、DNSサーバにDNSクエリを送信する。当該DNSクエリに応じ、DNSサーバは、名前解決結果を含むDNS応答を返信する(S202)。続いて、Web表示制御部21が、SYNパケットをWebサーバ40に送信すると(S203)、Webサーバ40は、SYN ACKパケットを返信する(S204)。続いて、Web表示制御部21が、ACKパケットをWebサーバ40に送信して(S205)、TCP 3ウェイハンドシェイクが完了する。
続いて、Web表示制御部21は、HTTPのGETメッセージをWebサーバ40に送信すると(S206)、Webページを構成するコンテンツデータのダウンロードが開始される(S207)。
上記のような表示処理に関して、図4のステップS103では、図7に示される指標値群を含むブラウザログが出力される。
図7は、ブラウザログに含まれる指標値群の一例を示す図である。図7に示されるように、1つのブラウザログには、指標値1〜5が含まれる。
指標値1は、DNS応答の受信からTCPのSYNパケットの送出までの所要時間である。指標値2は、TCPの3ウェイハンドシェイク完了からHTTPのGETメッセージの送出までの所要時間である。指標値3は、Webページの表示待ち時間(URLの入力からWebページの表示が完了するまでの所要時間)である。指標値4は、TCPの3ウェイハンドシェイクの所要時間である。指標値5は、HTTPのGETメッセージの送出から最初の応答パケットの受信までの所要時間である。
なお、図6には、各指標値が示す所要時間に対応する区間に対して、各指標値の識別子((1)〜(5))が付されている。
続いて、被疑箇所推定装置10が実行する処理手順について説明する。図8は、被疑箇所推定装置が実行する処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。図8の処理は、例えば、ユーザ端末20のユーザからの品質劣化の申告や、通信事業者側での品質劣化の検知等に応じて実行されてもよいし、定期的に実行されてもよいし、任意のタイミングで実行されてもよい。
ステップS301において、推定部12は、ログ記憶部13から処理対象とするブラウザログの集合を抽出する。例えば、日時の値が、現在時刻から遡って所定時間内であるブラウザログが処理対象とされてもよい。また、ユーザからの品質劣化の申告や、通信事業者側での品質劣化の検知等において、品質が劣化した日時が或る程度特定されている場合、品質が劣化した日時の前後所定時間内の日時を含むブラウザログが処理対象とされてもよい。
続いて、推定部12は、抽出されたブラウザログの集合(以下、「集合L」という。)を、ユーザ端末20別に分類する(S302)。ユーザ端末20別への分類は、各ブラウザログの端末アドレスの値に基づいて行われてもよい。分類後の各集合を、以下「集合Lt」という。
続いて、推定部12は、集合Ltごとに、指標値1が閾値1を超えているという条件(以下、「条件1」という。)、及び指標値2が閾値2を超えているという条件(以下、「条件2」という。)を判定する(S303)。閾値1又は閾値2と比較される指標値1又は指標値2は、集合Ltごとの平均値であってもよいし、集合Ltごとの最大値であってもよい。
いずれかの集合Ltに関して(すなわち、いずれかのユーザ端末20に関して)条件1及び条件2の少なくともいずれか一方が満たされる場合(S303でYes)、推定部12は、条件1及び条件2の少なくともいずれか一方が満たされたユーザ端末20が被疑箇所であると判定する(S304)。この場合、図8の処理は終了する。
一方、全ての集合Ltについて、条件1及び条件2の双方が満たされない場合(S303でNo)、推定部12は、集合Lを、基地局30別に分類する(S305)。すなわち、ユーザ端末20別の分類は解除された状態で、基地局30別への分類が行われる。基地局30別への分類は、各ブラウザログの基地局IDに基づいて行われてもよい。分類後の各集合を、以下「集合Lb」という。
続いて、推定部12は、集合Lbごとに、指標値3が閾値3を超えているという条件(以下、「条件3」という。)を判定する(S306)閾値3と比較される指標値3は、集合Lbごとの平均値であってもよいし、集合Lbごとの最大値であってもよい。
いずれかの集合Lbに関して(すなわち、いずれかの基地局30に関して)条件3が満たされる場合(S306でYes)、推定部12は、条件3が満たされた基地局30が被疑箇所であると判定する(S307)。この場合、図8の処理は終了する。
一方、全ての集合Lbについて、条件3が満たされない場合(S306でNo)、推定部12は、集合Lを、Webサーバ40別に分類する(S302)。すなわち、基地局30別の分類は解除された状態で、Webサーバ40別への分類が行われる。Webサーバ40別への分類は、各ブラウザログのサーバアドレスの値に基づいて行われてもよい。分類後の各集合を、以下「集合Ls」という。
続いて、推定部12は、集合Lsごとに、指標値4が閾値4を超えているという条件(以下、「条件4」という。)、及び指標値5が閾値5を超えているという条件(以下、「条件5」という。)を判定する(S309)。閾値4又は閾値5と比較される指標値4又は指標値5は、集合Lsごとの平均値であってもよいし、集合Lsごとの最大値であってもよい。
いずれかの集合Lsに関して(すなわち、いずれかのWebサーバ40に関して)条件4及び条件5の少なくともいずれか一方が満たされる場合(S309でYes)、推定部12は、条件4及び条件5の少なくともいずれか一方が満たされたWebサーバ40が被疑箇所であると判定する(S310)。この場合、図8の処理は終了する。
一方、全ての集合Lsについて、条件4及び条件5の双方が満たされない場合(S309でNo)、推定部12は、POIが被疑箇所であると判定する(S311)。
なお、図8の処理が、品質の劣化とは無関係なタイミングで実行される場合、ステップS311においては、被疑箇所は無いと判定されてもよい。
上述したように、本実施の形態によれば、不特定のログ情報に基づいてWebページの表示時間に関する品質劣化の要因の被疑箇所の推定を可能とすることができる。その結果、サービス事業者、プラットフォーム事業者、通信事業者の各事業者の責任範囲を明確化することができる。また、品質劣化発生時の状況把握と実態把握の迅速化や、監視技術の効率化等を期待することができる。
なお、閾値1〜閾値5は、例えば、経験値に基づいて設定されてもよい。例えば、ユーザ端末20、基地局30、POI、Webサーバ40のそれぞれが被疑箇所である状況において収集されたそれぞれのブラウザログの集合に基づいて閾値1〜閾値5が設定されてもよい。又は、指標値1〜指標値5について、理論的に求まる正常な値と異常な値との境界が、閾値1〜閾値5として設定されてもよい。
なお、本実施の形態において、ユーザ端末20は、端末の一例である。ブラウザログは、ログ情報の一例である。ログ受信部11は、受信部の一例である。集合Ltは、第1の集合の一例である。集合Lbは、第2の集合の一例である。集合Lsは、第3の集合の一例である。閾値1、閾値2、閾値3、閾値4、閾値5は、第1の閾値、第2の閾値、第3の閾値、第4の閾値、第5の閾値の一例である。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 被疑箇所推定装置
11 ログ受信部
12 推定部
13 ログ記憶部
20 ユーザ端末
21 Web表示制御部
22 ログ生成部
23 ログ送信部
24 ログ保存部
30 基地局
40 Webサーバ
100 ドライブ装置
101 記録媒体
102 補助記憶装置
103 メモリ装置
104 CPU
105 インタフェース装置
B バス
N1 インターネット
N2 通信事業者網

Claims (6)

  1. 複数の端末におけるWebページの表示過程において生成される、前記表示過程における複数の段階のそれぞれの所要時間を含むログ情報を受信する受信部と、
    いずれかの前記段階に関わる被疑箇所のうち前記端末、基地局、Webサーバの順に、当該被疑箇所が関与した表示過程に係る前記ログ情報が含む、当該被疑箇所に関係する前記段階の所要時間の平均値又は最大値と、当該段階に対する閾値とを比較して、前記Webページの表示に関する品質劣化の要因の被疑箇所を推定する推定部と、
    を有することを特徴とする被疑箇所推定装置。
  2. 前記推定部は、前記複数のログ情報を、前記ログ情報に含まれている前記端末の識別情報ごとの第1の集合に分類し、前記第1の集合ごとに、前記ログ情報に含まれている、DNS応答の受信からSYNパケットの送出までの所要時間について、当該第1の集合の平均値又は当該第1の集合の最大値が、第1の閾値を超えているという第1の条件と、前記ログ情報に含まれている、3ウェイハンドシェイクの完了からHTTPのGETメッセージの送出までの第2の所要時間について、当該第1の集合の平均値又は当該第1の集合の最大値が、第2の閾値を超えているという第2の条件と、を判定し、いずれかの前記第1の集合において、前記第1の条件及び前記第2の条件の少なくともいずれか一方が満たされる場合には、前記端末が前記被疑箇所であると推定する、
    ことを特徴とする請求項1記載の被疑箇所推定装置。
  3. 前記推定部は、全ての前記第1の集合について、前記第1の条件及び前記第2の条件の双方が満たされない場合には、前記複数のログ情報を、前記ログ情報に含まれている基地局の識別情報ごとの第2の集合に分類し、前記第2の集合ごとに、前記ログ情報に含まれている、Webページの表示待ち時間について、当該第2の集合の平均値又は当該第2の集合の最大値が、第3の閾値を超えているという第3の条件を判定し、いずれかの前記第2の集合において、前記第3の条件が満たされる場合には、前記基地局が前記被疑箇所であると推定する、
    ことを特徴とする請求項2記載の被疑箇所推定装置。
  4. 前記推定部は、全ての前記第2の集合について、前記第3の条件が満たされない場合には、前記複数のログ情報に含まれる、Webサーバの識別情報ごとの第3の集合に分類し、前記第3の集合ごとに、前記ログ情報に含まれている、TCPの3ウェイハンドシェイクの所要時間について、当該第3の集合の平均値又は当該第3の集合の最大値が、第4の閾値を超えているという第4の条件と、前記ログ情報に含まれている、HTTPのGETメッセージの送出から最初の応答パケットの受信までの所要時間について、当該第3の集合の平均値又は当該第3の集合の最大値が、第5の閾値を超えているという第5の条件と、を判定し、いずれかの前記第3の集合において、前記第4の条件及び前記第5の条件の少なくともいずれか一方が満たされる場合には、前記Webサーバが前記被疑箇所であると推定する、
    ことを特徴とする請求項3記載の被疑箇所推定装置。
  5. 前記推定部は、全ての前記第3の集合について、前記第4の条件及び前記第5の条件の双方が満たされない場合には、POI又はインターネットが前記被疑箇所であると推定する、
    ことを特徴とする請求項4記載の被疑箇所推定装置。
  6. コンピュータが、
    複数の端末におけるWebページの表示過程において生成される、前記表示過程における複数の段階のそれぞれの所要時間を含むログ情報を受信する受信手順と、
    いずれかの前記段階に関わる被疑箇所のうち前記端末、基地局、Webサーバの順に、当該被疑箇所が関与した表示過程に係る前記ログ情報が含む、当該被疑箇所に関係する前記段階の所要時間の平均値又は最大値と、当該段階に対する閾値とを比較して、前記Webページの表示に関する品質劣化の要因の被疑箇所を推定する推定手順と、
    を実行することを特徴とする被疑箇所推定方法。
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