JP6760895B2 - ネットワーク計測システム、および、ネットワーク計測方法 - Google Patents

ネットワーク計測システム、および、ネットワーク計測方法 Download PDF

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Description

本発明は、ネットワーク計測システム、および、ネットワーク計測方法の技術に関する。
ネットワークシステムの現状把握などの管理業務を目的として、ネットワーク装置を通過するパケットの利用帯域などの各種パラメータを計測するツールが存在する。各ネットワーク装置がそれぞれ計測した実測値をネットワーク管理サーバが収集する方法は、プル型(Pull:情報を引き出す)とプッシュ型(Push:情報を押し出す)とに分類できる。
図12は、プル型の情報収集方法を示す模式図である。プル型の収集ツールとしては、例えば、非特許文献1に記載のSNMP(Simple Network Management Protocol)が知られている。
ネットワーク管理サーバ1zは、問合せ(ポーリング)をネットワーク装置2zに送信し、その応答としてネットワーク装置2zから問合せで指定したパラメータの計測結果を受信する。つまり、1回の問合せと1回の応答(送信)とが対応する。
図13は、プッシュ型の情報収集方法を示す模式図である。プッシュ型の収集ツールとしては、例えば、非特許文献2に記載のNetFlow、非特許文献3に記載のTelemetry、sFlowが知られている。
ネットワーク管理サーバ1zは、「定期的に計測結果を送信する」旨のスケジュール設定を、最初に1回ネットワーク装置2zに設定しておく。その後は、この設定に従い、ネットワーク装置2zが定期的に、または、内部バッファ量が閾値を超えたときなどの設定した条件を満たした場合に計測結果を送信する。
このように、プル型またはプッシュ型で収集された計測値は、様々な用途に使用される。例えば、非特許文献4には、不正侵入を検知するためのIDS(Intrusion Detection System)が記載されている。
大鐘久夫、「TCP/IPとOSIネットワーク管理 : SNMPとCMIP」、ソフト・リサーチ・センター、pp. 125 - pp. 194、1993年 Michael Collins、「データ分析によるネットワークセキュリティ」、オライリー・ジャパン、pp. 35 - pp. 38、2016年 P. Lapukhov他、「Data-plane probe for in-band telemetry collection draft-lapukhov-dataplane-probe-01」、[online]、2016年6月10日、特許学会、[2017年7月3日検索]、インターネット〈URL:https://tools.ietf.org/html/draft-lapukhov-dataplane-probe-01〉 Michael Collins、「データ分析によるネットワークセキュリティ」、オライリー・ジャパン、pp. 137 - pp. 153、2016年
ここで、各ネットワーク装置は、同性能の装置が新品で一括に導入されることもある。しかし多くの場合は、必要に応じて既存システムを増強するように拡張されるので、各ネットワーク装置の導入時期や導入価格により、通信速度や内部処理速度などの装置性能にばらつきが発生してしまう。
よって、どのネットワーク装置に対しても、常時一律に同じ計測負荷をかけてしまうと、低性能なネットワーク装置がボトルネックとなってしまう。そのときには、ネットワーク装置の本来の目的であるパケット転送処理が計測負荷に阻害されてしまい、パケット転送処理の遅延やパケットロスの発生により、ネットワークのサービス品質が低下してしまう。
そこで、本発明は、各ネットワーク装置の性能にばらつきがあるようなネットワークシステムでも、ネットワークのサービス品質を保ちつつ、適切に計測値を収集することを、主な課題とする。
前記課題を解決するために、本発明のネットワーク計測システムは、以下の特徴を有する。
本発明は、ネットワーク管理サーバにそれぞれ計測した実測値を通知する複数のネットワーク装置から構成され、
前記ネットワーク管理サーバが、前記複数のネットワーク装置それぞれについての性能を元に、実測値の収集方法をプル型またはプッシュ型のいずれかとして、各ネットワーク装置に設定し、
プル型の収集方法が設定された第1のネットワーク装置が、前記ネットワーク管理サーバからの問合せを受け、前記問合せごとに指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
プッシュ型の収集方法が設定された第2のネットワーク装置が、前記ネットワーク管理サーバからの設定に従い、所定契機ごとに設定で指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
前記ネットワーク管理サーバが、ネットワーク装置から通知された実測値の大小関係を元に、通知元のネットワーク装置が高負荷状態か低負荷状態かを判定し、前記第1のネットワーク装置が前記高負荷状態の場合、収集方法をプル型からプッシュ型に変更することを特徴とする。
これにより、各ネットワーク装置の性能にばらつきがあるようなネットワークシステムでも、低性能なネットワーク装置には計測負荷を下げるようにすることで、ネットワークのサービス品質を保つことができる。さらに、高性能なネットワーク装置には計測負荷を上げるようにすることで、専用のパケットカウント装置をわざわざ導入しなくても、システム全体での計測処理を平準化して実現できる。
さらに、高負荷状態になったネットワーク装置についてはプッシュ型に切り換えて計測負荷を下げることで、高負荷状態のネットワーク装置によるパケット転送処理を安定させることができる。
本発明は、ネットワーク管理サーバにそれぞれ計測した実測値を通知する複数のネットワーク装置から構成され、
前記ネットワーク管理サーバが、前記複数のネットワーク装置それぞれについての性能を元に、実測値の収集方法をプル型またはプッシュ型のいずれかとして、各ネットワーク装置に設定し、
プル型の収集方法が設定された第1のネットワーク装置が、前記ネットワーク管理サーバからの問合せを受け、前記問合せごとに指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
プッシュ型の収集方法が設定された第2のネットワーク装置が、前記ネットワーク管理サーバからの設定に従い、所定契機ごとに設定で指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
前記第2のネットワーク装置が、測定した現在の実測値の大小関係を元に、自身のネットワーク装置が高負荷状態か低負荷状態かを判定し、前記高負荷状態と判定した場合には、前記ネットワーク管理サーバに応答するパラメータ集合のうちの第1パラメータは応答するものの第2パラメータの応答を省略し、
前記ネットワーク管理サーバが、前記第2のネットワーク装置から応答があった前記第1パラメータを元に、応答が省略された前記第2パラメータの推定値を計算することを特徴とする。
これにより、各ネットワーク装置の性能にばらつきがあるようなネットワークシステムでも、低性能なネットワーク装置には計測負荷を下げるようにすることで、ネットワークのサービス品質を保つことができる。さらに、高性能なネットワーク装置には計測負荷を上げるようにすることで、専用のパケットカウント装置をわざわざ導入しなくても、システム全体での計測処理を平準化して実現できる。
さらに、第2のネットワーク装置に発生した突発的なパケット処理の負荷上昇に対しても、第2パラメータの計測を省略してパケット処理を優先させることで、ネットワークのサービス品質を保つことができる。
本発明は、前記ネットワーク管理サーバが、前記第1パラメータとして前記第2のネットワーク装置のNPU(Network Processing Unit)使用率を用い、前記第2パラメータとして前記第2のネットワーク装置が処理するパケットの帯域についての推定値を計算することを特徴とする。
これにより、NPU使用率とパケットの帯域という相関が高い2つのパラメータ間で、高精度に帯域の推定値を求めることができる。
本発明は、前記第2のネットワーク装置が、前記第1パラメータの実測値が前記低負荷状態の水準に低下したときには、前記高負荷状態から前記低負荷状態に遷移し、前記ネットワーク管理サーバに応答するパラメータ集合として、前記第1パラメータに加えて前記第2パラメータの応答も再開することを特徴とする。
これにより、パケット処理の負荷に対して無理なく、パケットの帯域を計測することができる。
本発明は、前記ネットワーク管理サーバが、SNMP(Simple Network Management Protocol)を用いて前記第1のネットワーク装置から実測値を収集し、かつ、NetFlow、sFlow、および、Telemetryのうちのいずれかを用いて前記第2のネットワーク装置から実測値を収集することを特徴とする。
これにより、既存の標準ツールを活用することで、ネットワーク装置がマルチベンダで構成される場合でも、システム全体での計測処理を効率的に実現できる。
本発明によれば、各ネットワーク装置の性能にばらつきがあるようなネットワークシステムでも、ネットワークのサービス品質を保ちつつ、適切に計測値を収集することができる。
本実施形態に係わるネットワーク計測システムの構成図である。 本実施形態に係わる図1のネットワーク計測システムに対して、収集方法を個別に設定した構成図である。 本実施形態に係わるネットワーク計測システムの各装置の詳細を示す構成図である。 本実施形態に係わる汎用NPUの詳細を示す構成図である。 本実施形態に係わるパケット計測処理判定部の処理内容の詳細を示す時系列グラフである。 本実施形態に係わるパケット計測処理判定部が実行する高負荷状態/低負荷状態の計測切り替え処理のフローチャートである。 本実施形態に係わる計測情報合成部が実行するパケット計測の推定値b(t)の計算方法の第1例を示すグラフである。 本実施形態に係わる計測情報合成部が実行するパケット計測の推定値b(t)の計算方法の第2例を示すグラフである。 本実施形態に係わる今回の管理対象のネットワーク計測システムを示す構成図である。 本実施形態に係わる図9のネットワーク計測システムにおけるネットワーク情報DBのデータ内容を示すテーブルである。 本実施形態に係わるネットワーク情報管理部が図10のネットワーク情報DBを可視化した画面図である。 プル型の情報収集方法を示す模式図である。 プッシュ型の情報収集方法を示す模式図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、ネットワーク計測システムの構成図である。
ネットワーク計測システムは、ネットワーク管理サーバ1がネットワークを流れるパケット量の計測値を各ネットワーク装置2から収集し、その収集結果を画面表示することで、管理者にネットワーク全体の使用状況を把握させる。
ネットワーク管理サーバ1は、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、ハードディスクなどの記憶手段(記憶部)と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成される。
このコンピュータは、CPUが、メモリ上に読み込んだプログラム(アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる)を実行することにより、各処理部により構成される制御部(制御手段)を動作させる。
本実施形態では、性能が異なる複数のネットワーク装置2が混在するようなネットワーク計測システムにおいても、ネットワーク装置2の性能に応じた無理のない計測負荷を個別に与えることを主な特徴とする。計測負荷は、以下の2種類の観点で決定される。
(観点1)処理能力に応じた収集方法の設定:高性能なネットワーク装置2(第1のネットワーク装置)には高負荷のプル型を設定し、低性能なネットワーク装置2(第2のネットワーク装置)には低負荷のプッシュ型を設定する。これにより、ネットワーク装置2の処理能力に応じて計測負荷を最適化できる。
なお、プル型は、一般的には高負荷の情報収集方法である。ネットワーク装置2にとっては、ネットワーク管理サーバ1からの問合せに伴う割り込み処理が不定期に発生するからである。
一方、プッシュ型は、一般的には低負荷の情報収集方法である。事前に設定された定期的な間隔で(または、内部バッファ量が閾値を超えたときなどの設定した条件を満たした場合に)計測を行うだけでよく、その計測に要するリソースを事前に用意できる上、問合せに伴う割り込み処理は発生しないためである。さらに、「問合せ→応答」という往復処理を要するプル型に加え、片方向の計測値の送信だけで済むので、メッセージ数が少ないためである。
(観点2)高負荷状態時の計測パラメータの一部省略:ネットワーク装置2の低負荷状態時には、ネットワーク装置2の内部負荷(NPU使用率)と、ネットワーク装置2を流れるパケット量(帯域)との両方の実測値を計測対象とする。高負荷状態時には、NPU使用率の計測を続行するものの、帯域の計測は省略する。これにより、輻輳発生時など突発的な高負荷状態時にはパケット転送を優先させることで、ネットワークサービスの品質を維持できる。なお、高負荷状態/低負荷状態は、後記する図5で説明する。
なお、(観点1)だけを用いたり、(観点2)だけを用いたり、(観点1)と(観点2)とを併用したりしてもよい。
図2は、図1のネットワーク計測システムに対して、(観点1)の収集方法をネットワーク装置2ごとに個別に設定した構成図である。
左右2台に位置する太枠の専用装置2aは、高性能なネットワーク装置2であるので、プル型が設定される。中央に位置する細枠の汎用スイッチ2bは、低性能なネットワーク装置2であるので、プッシュ型が設定される。
なお、プル型/プッシュ型の具体的な割当方法は、例えば、以下の(a)〜(d)のように設定される。
(a)ネットワーク装置2の種別、および、ネットワーク装置2に使用されているCPU、NPUなどの各種部品の種別などのカタログスペックを参照して、例えば高性能な部品を備えるネットワーク装置2をプル型に設定する。
(b)ネットワーク計測システムのネットワークトポロジを参照し、ネットワーク装置2が収容するユーザ端末の数が多いネットワーク装置2を、プル型に設定する。
(c)過去に大量の(所定閾値以上の)パケットを転送した実績があるネットワーク装置2を、プル型に設定する。
(d)現在の状態として高負荷状態になっているネットワーク装置2を、プッシュ型に設定する。逆に低負荷状態になっているネットワーク装置2を、プル型に設定する。つまり、現在負荷に応じて動的にプル型/プッシュ型を切り換える方式である。ここでも、高負荷状態/低負荷状態は、後記する図5で説明する。
図3は、ネットワーク計測システムの各装置の詳細を示す構成図である。ここでは、計測対象のネットワーク装置2として、汎用スイッチ2bを例示する。
なお、計測対象のネットワーク装置2として、専用装置2aを用いてもよい。図中の汎用CPU52や汎用NPU54に代えて、専用装置2aには、装置メーカ等が独自に開発した専用CPUや専用NPUが使われる。
ネットワーク管理サーバ1は、計測情報入出力部11と、プル型計測制御部12と、プッシュ型計測制御部13と、装置毎計測情報DB14と、計測情報合成部15と、ネットワーク情報管理部16と、ネットワーク情報DB17とを有する。
計測情報入出力部11は、汎用スイッチ2bの内部負荷(汎用NPU54のNPU使用率)と、汎用スイッチ2bの汎用NPU54が転送するパケット量(帯域)との実測値を計測情報として、汎用スイッチ2bから受信する。
プル型計測制御部12は、プル型に設定されたネットワーク装置2(専用装置2a)に対して、図12に示したように問合せ(ポーリング)を送信することで、その都度計測情報を送信させる。そのため、プル型計測制御部12は、例えば、SNMPなどのプル型のプロトコルを動作させる。
プッシュ型計測制御部13は、プッシュ型に設定されたネットワーク装置2(汎用スイッチ2b)に対して、図13に示したように初回設定を送信することで、計測情報を所定間隔で送信させるスケジュールを設定する。そのため、プッシュ型計測制御部13は、例えば、NetFlow、Telemetry、sFlowなどのプッシュ型のプロトコルを動作させる。なお、NetFlow、sFlowの場合、計測対象のパケットの割合を決めるサンプリング率を処理能力に応じて変化させることができる。また、Telemetryの場合、SNMPによる計測結果に近い情報が取得できる。
装置毎計測情報DB14は、ネットワーク装置2ごとの計測設定として、(観点1)の収集方法をプル型/プッシュ型のどちらにするか、および、(観点2)の高負荷状態時の帯域計測の省略を許可するか否かの情報を格納する。
計測情報合成部15は、プル型計測制御部12からのプル型の計測情報と、プッシュ型計測制御部13からのプッシュ型の計測情報とを同じフォーマットに合成するとともに、高負荷状態時に計測が省略された帯域値の推測値を補完して整合化した計測情報を生成する。
ネットワーク情報管理部16は、装置毎計測情報DB14に登録された収集方法に従って、プル型計測制御部12およびプッシュ型計測制御部13を介して、ネットワーク装置2に計測を指示する。そして、ネットワーク情報管理部16は、計測情報合成部15が生成した計測情報をネットワーク情報DB17に格納するとともに、その計測情報を画面表示することで可視化する。
ネットワーク装置2は、電源ファン部51と、汎用CPU52と、メモリ53と、汎用NPU54と、複数のネットワークインタフェース(IF)とを有する。
ネットワーク装置2は、汎用CPU52が、メモリ53上に読み込んだプログラムを実行することにより、各処理部により構成される制御部(制御手段)を動作させるコンピュータである。電源ファン部51はネットワーク装置2の各部品に電力を供給する。
汎用NPU54は、パケット処理に特化したプロセッサであり、ルータなどの通信機器に使用されている。汎用NPU54は、パケット処理として、パケット転送処理だけでなく、処理したパケットを計測するパケット計測処理も実行する。
図4は、汎用NPU54の詳細を示す構成図である。
汎用NPU54は、パケット計測部21と、パケット処理部22と、情報入出力部23と、装置情報計測部24とを有する。なお、専用装置2aの専用NPUにも、パケット計測部21と、パケット処理部22と、情報入出力部23と、装置情報計測部24とを備えることとしてもよい。
パケット処理部22は、各パケット(図示では「P」)の転送先を決定し、その転送先へと向かうIFにパケットを転送する。この転送処理は、具体的には、通過するパケット毎にヘッダを参照して、ヘッダ情報を元に予め指定された処理(キューイング、優先処理、廃棄処理などのQoS(Quality of Service)制御、パケットフィルタ、ヘッダ情報書き換えなどのパケットフォワーディング処理や経路制御処理)である。
装置情報計測部24は、汎用NPU54のNPU使用率などのネットワーク装置2の情報を計測する。
情報入出力部23は、パケット計測部21の計測結果と、装置情報計測部24の計測結果とをネットワーク管理サーバ1に送信する。
パケット計測部21は、パケット計測処理部21aと、パケット計測処理判定部21bと、閾値情報管理部21cとを有する。
パケット計測処理部21aは、パケット処理部22が転送するパケットを計測した結果をパケット計測情報とする。
パケット計測処理判定部21bは、パケット計測処理部21aのパケット計測情報と、閾値情報管理部21cが管理する閾値情報とを比較することで、現在の汎用NPU54の負荷状態が高負荷状態(計測値>閾値)か低負荷状態(計測値≦閾値)かを決定する。パケット計測処理判定部21bは、(観点2)に従って、高負荷状態時には計測を一部省略する。
図5は、パケット計測処理判定部21bの処理内容の詳細を示す時系列グラフである。上下2つのグラフは同時刻に揃えて記載した。上のグラフの縦軸は汎用NPU54が処理するパケットの帯域(第2パラメータ)であり、下のグラフの縦軸は汎用NPU54のNPU使用率(第1パラメータ)を示す。
パケット計測処理判定部21bは、以下に示すように、パケット計測の実測値B(t)の大小関係を元に、各時間帯で「高負荷状態」、「低負荷状態」を判断する。これにより、汎用NPU54のパケット転送処理と、汎用NPU54のパケット計測処理とをバランス良く切り換えることができる。
[時間帯t0〜t1]パケット計測の実測値B(t)<閾値BTなので、低負荷状態である。実測値B(t)は、例えば、インタフェースを通過するパケット数や、通過するパケットの長さなどから計算される利用帯域である。よって、NPU使用率の実測値N(t)と、パケット計測の実測値B(t)とをネットワーク管理サーバ1に通知する。
[時間帯t1〜t2]パケット計測の実測値B(t)>閾値BTなので、高負荷状態である。よって、NPU使用率の実測値N(t)をネットワーク管理サーバ1に通知することで、パケット計測の推定値b(t)をネットワーク管理サーバ1に計算させる。つまり、高負荷状態の汎用NPU54はパケット計測の実測値B(t)を計測する必要がなくなり、パケット転送処理に多くの計算資源を利用できる。ここで、実測値B(t)が閾値BTを超過した時刻t1における実測値N(t1)を、新たに閾値NTとして記憶しておく。
ここで、実測値N(t)の高負荷状態における送信間隔を、低負荷状態における送信間隔よりも長くすることで、実測値N(t)の値がばたつく(乱高下する)場合でも、高負荷状態/低負荷状態の切り替えを過剰に行うことを防止できる。
[時間帯t2〜t3]NPU使用率の実測値N(t)<閾値NTなので、汎用NPU54のパケット処理負荷が減少したことで、低負荷状態に戻る。[時間帯t0〜t1]と同様に、NPU使用率の実測値N(t)と、パケット計測の実測値B(t)とをネットワーク管理サーバ1に通知する。
なお、高負荷状態/低負荷状態の判断をネットワーク装置2で行う代わりに、ネットワーク管理サーバ1が行ってもよい。その場合、ネットワーク管理サーバ1は、ネットワーク装置2の収集方法をプル型に変更した後、SNMPのsyslog、MIB(Management Information Base)による定期取得、コマンドによる取得(show processes cpu)などの機能を利用して、NPU使用率の実測値N(t)を取得する。
以下、パケット計測の実測値B(t)と推定値b(t)について、計算精度と計算量との両面において評価する。
まず、推定値b(t)の計算精度は、実測値B(t)と同等である。図5に示したように、パケット計測の実測値B(t)と、NPU使用率の実測値N(t)とは類似傾向(相関関係)があるためである。
次に、推定値b(t)の計算量は、実測値B(t)の計算量より少なくて済む。ネットワーク装置2の側では、もちろん、高負荷状態では、低負荷状態で計測していた実測値B(t)を計測する必要がなくなるために、計測負荷が削減される。ネットワーク管理サーバ1の側では、実測値N(t)から推定値b(t)を新たに計算するための負荷が増えてしまうが、推定値b(t)の計算ロジックが平易なため(詳細は図7,図8で後記)、計算量の増加量は少なくて済む。
さらに、ネットワーク管理サーバ1自身はパケット転送処理をしなくて済むため、ネットワーク管理サーバ1として汎用の計算機を用いることができる。よって、ネットワーク管理サーバ1の計算能力の拡張は、低コストで容易に実現できる。
図6は、パケット計測処理判定部21bが実行する高負荷状態/低負荷状態の計測切り替え処理のフローチャートである。このフローチャートの開始時は、低負荷状態とする。
S11として、汎用NPU54は、自身が処理する帯域とNPU使用率とを計測する。
S12として、パケット計測処理判定部21bは、S11の帯域と、閾値情報管理部21cの閾値BTとを比較し、「帯域>閾値BT」か否かを判定する。S12でYesなら高負荷状態に遷移するためにS21に進み、Noなら低負荷状態のままS13に進む。
S13として、情報入出力部23は、S11の計測結果として、帯域の実測値と、NPU使用率の実測値とをネットワーク管理サーバ1に通知する。
S21として、装置情報計測部24は、高負荷状態に遷移したときのNPU使用率を、閾値NTとして閾値情報管理部21cに記憶する。
S22として、パケット計測部21は、S11のうちの帯域の計測処理を停止する。
S23として、装置情報計測部24は、S11のうちのNPU使用率の計測処理について、その計測間隔を延長する。
S24として、情報入出力部23は、装置情報計測部24がS23の計測間隔で計測したNPU使用率の実測値をネットワーク管理サーバ1に通知する。一方、S22で帯域の計測処理は停止中なので、帯域の実測値は送信対象外である。このとき、計測情報合成部15は、送信されなかった帯域の実測値の代わりに、送信されたNPU使用率の実測値から帯域の推測値を計算する(詳細は図7,図8)。
S25として、パケット計測処理判定部21bは、S24で通知したNPU使用率と、S21で記憶した閾値NTとを比較し、「NPU使用率>閾値NT」か否かを判定する。S25でYesならS24に戻って高負荷状態を継続し、Noなら低負荷状態に遷移するためにS26に進む。
S26として、装置情報計測部24は、S23で延長されていたNPU使用率の計測間隔を元の計測間隔に戻す。そして、S22で停止していた帯域の計測処理を再開するため、S11に戻る。
図7は、計測情報合成部15が実行するパケット計測の推定値b(t)の計算方法の第1例を示す。この第1例は、実測値N(t)と実測値B(t)との相関関係から近似線を外挿する方法である。
(手順1)ネットワーク情報DB17から過去の実測値B(t)を実測点として読み出す(P11,P12,P13)。
(手順2)3つの実測点(P11,P12,P13)の近傍を通過するような近似線L11を、例えば最小二乗法で計算する。
(手順3)近似線L11をそのまま直線上に延長した推定線L12を求める。
(手順4)入力されたNPU使用率の実測値N1の推定線L12上の交点P14に対応する縦軸値b1が、パケット計測の推定値b(t)である。同様に、実測値N2の推定線L12上の交点P15に対応するパケット計測の推定値b2も、求めることができる。
図8は、計測情報合成部15が実行するパケット計測の推定値b(t)の計算方法の第2例を示す。この第2例は、過去の実測値B(t)を元にした統計的情報を用いる方法である。
3つの実測点(P21,P22,P23)から近似線L21を求める方法は、図7の(手順1,2)と同じである。
(手順3b)ネットワーク情報DB17から過去の実測値B(t)を実測点として読み出す(P24,P25)。実測点P24,P25は、例えば先週の同時間帯の計測データである。
(手順4b)2つの実測点(P24,P25)を通過する直線を推定線L22として計算する。
(手順5b)入力されたNPU使用率の実測値N3の推定線L22上の交点P26に対応する縦軸値b3が、パケット計測の推定値b(t)である。
なお、図7,図8で示したパケット計測の推定値b(t)は、1台のネットワーク装置2が処理する(装置単位の)パケット帯域を示す。また、1台のネットワーク装置2にはN個のネットワークインタフェース(IF)が備えられており、1つのIFは、M個のフローを扱うとする。
IF単位のパケット帯域は、装置単位のパケット帯域を配分することで求められる。例えば、装置単位で90[Gbps]を扱い、3つのIFを備えるネットワーク装置2の場合、IF単位のパケット帯域は、90[Gbps]÷3=30[Gbps]となる。
フロー単位のパケット帯域は、IF単位のパケット帯域を比例配分することで求められる。例えば、IF単位で30[Gbps]を扱い、10個のフロー流れるIFの場合、フロー単位のパケット帯域は、30[Gbps]÷10=3[Gbps]となる。
以上は、複数のIF,フローに流れるパケット帯域を等配分した一例を示したが、過去の実測値を元に、比例配分してもよい。例えば、3つのIF(IF1,IF2,IF3)を備えるネットワーク装置2の場合、過去の実測値として「IF1:IF2:IF3=1:3:5」の比率でパケットが計測されたときには、IF1=10[Gbps],IF2=30[Gbps],IF3=50[Gbps]のように、過去の比率に沿って今回のパケット帯域が比例配分される。
以下、図9〜図11を参照して、ネットワーク情報管理部16がネットワーク情報DB17に格納されたパケット計測値を、表示画面に表示するまでの一例を説明する。
図9は、今回の管理対象のネットワーク計測システムを示す。このネットワーク計測システムは、5台のネットワーク装置2(NA,NB,NC,ND,NE)がノードNCを中心としたスター型に接続される。ノードNCは、さらに、外部網との接続インタフェースを有する。なお、各ノード間のリンク容量(通信可能なパケット帯域の上限値)も、図9に併せて記載している。例えば、NC,ND間は「30G[bps]」なので、往復で30+30=60[Gbps]のパケットを一度に送信できる。
図10は、図9のネットワーク計測システムにおけるネットワーク情報DB17のデータ内容を示すテーブルである。このテーブルは、ネットワーク装置2のノードごとに、ノードのIPアドレス(図示省略)と、その接続情報(行先情報)と、自ノードから出力される出側帯域値と、自ノードに入力される入側帯域値と、汎用NPU54のNPU使用率と、計測値の収集方法とを対応付けている。
3台のノード(NA,NB,NC)は、高性能なネットワーク装置2なので、事前にプル型が設定されている。ノードNCの出側帯域値と、入側帯域値とは、外部網との通信の成分だけをテーブルに記載しているが、実際は周辺のノードNA,NB,ND,NEの成分も加算される。
つまり、ノードNAはノードNCとだけ40Gのリンクで接続されているので、ノードNAの出側帯域値=ノードNCの40Gのリンクの入側帯域値とみなせる。このように、ノードNCが高負荷状態であるときには、周辺に位置するノードNAの計測結果を流用できるので、ノードNCの計測負荷を削減することができる。
図11は、ネットワーク情報管理部16が図10のネットワーク情報DB17を可視化した画面図である。
ネットワーク情報管理部16は、図9のネットワークトポロジに対して、各ノード間のリンク情報を示す双方向の矢印を、各ノード間のリンクを流れる帯域値(出側帯域値+入側帯域値)に応じた太さのアイコン(円柱)に置き換えて表示する。例えば、ノードNB,NC間の帯域値=70+80=150[Gbps]は、ノードNC,外部網間の帯域値=20+50=70[Gbps]の約2倍なので、ノードNB,NC間のアイコンを、ノードNC,外部網間のアイコンの約2倍の太さで表示する。
この図11の表示画面により、ネットワーク管理サーバ1(管理者)は、管理対象のネットワーク計測システムの各箇所の負荷状態を直観的に把握できる。よって、管理者は、経路制御の変更や、ネットワークインタフェースの追加などのネットワーク計測システムの負荷分散を行うための適切な管理を実行できる。
以上説明した本実施形態では、性能が異なる複数のネットワーク装置2が混在するようなネットワーク計測システムにおいても、ネットワーク装置2の性能に応じた計測負荷を個別に与える。これにより、ネットワーク装置2のパケット転送処理を阻害しない範囲で、適切に管理に役立つ計測データをネットワーク管理サーバ1に集めることができる。
計測負荷を大まかに調整する方法としては、高性能なネットワーク装置2には高負荷のプル型を設定し、低性能なネットワーク装置2には低負荷のプッシュ型を設定することとする。これにより、高性能なネットワーク装置2が主要な計測処理を行い、その計測処理の補完処理として低性能なネットワーク装置2に計測処理を実行させることができ、システム全体での計測負荷の平準化が可能になる。
さらに、ネットワークを流れるパケット量は変動することが多いので、ネットワーク装置2の負荷も大きく変動する。そのときに、高負荷状態のネットワーク装置2の計測負荷をきめ細かく調整する方法としては、低負荷状態では計測対象としていた帯域の実測値を、高負荷状態では計測の対象外とする。その代わりに、別の計測対象である汎用NPU54のNPU使用率を元に、ネットワーク管理サーバ1が帯域の推定値を計算する。これにより、輻輳が発生して汎用NPU54が高負荷状態になっても、パケット転送処理を計測処理で中断させずに済む。
以上説明した本実施形態では、(観点1)で高性能なネットワーク装置2には高負荷のプル型を設定し、低性能なネットワーク装置2には低負荷のプッシュ型を設定することとする。これにより、高性能なネットワーク装置2が主要な計測処理を行い、その計測処理の補完処理として低性能なネットワーク装置2に計測処理を実行させることができ、システム全体での計測負荷の平準化が可能になる。
また、(観点2)で低負荷状態では計測対象としていた帯域の実測値を、高負荷状態では計測の対象外とする。その代わりに、別の計測対象である汎用NPU54のNPU使用率を元に、ネットワーク管理サーバ1が帯域の推定値を計算する。これにより、輻輳が発生して汎用NPU54が高負荷状態になっても、パケット転送処理を計測処理で中断させずに済む。
なお、本実施形態においては、本発明に係るネットワーク計測システムを、図2に示すように1台のネットワーク管理サーバ1と、3台のネットワーク装置2として説明したが、これに限定されない。例えば、本発明では、一般的なコンピュータのハードウェア資源を、ネットワーク計測システムの各手段として動作させるプログラムによって実現することができる。また、このプログラムは、通信回線を介して配布したり、CD−ROM等の記録媒体に記録して配布したりすることも可能である。
1 ネットワーク管理サーバ
2 ネットワーク装置
2a 専用装置
2b 汎用スイッチ
11 計測情報入出力部
12 プル型計測制御部
13 プッシュ型計測制御部
14 装置毎計測情報DB
15 計測情報合成部
16 ネットワーク情報管理部
17 ネットワーク情報DB
21 パケット計測部
21a パケット計測処理部
21b パケット計測処理判定部
21c 閾値情報管理部
22 パケット処理部
23 情報入出力部
24 装置情報計測部
51 電源ファン部
52 汎用CPU
53 メモリ
54 汎用NPU

Claims (7)

  1. ネットワーク管理サーバにそれぞれ計測した実測値を通知する複数のネットワーク装置から構成され、
    前記ネットワーク管理サーバは、前記複数のネットワーク装置それぞれについての性能を元に、実測値の収集方法をプル型またはプッシュ型のいずれかとして、各ネットワーク装置に設定し、
    プル型の収集方法が設定された第1のネットワーク装置は、前記ネットワーク管理サーバからの問合せを受け、前記問合せごとに指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
    プッシュ型の収集方法が設定された第2のネットワーク装置は、前記ネットワーク管理サーバからの設定に従い、所定契機ごとに設定で指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
    前記ネットワーク管理サーバは、ネットワーク装置から通知された実測値の大小関係を元に、通知元のネットワーク装置が高負荷状態か低負荷状態かを判定し、前記第1のネットワーク装置が前記高負荷状態の場合、収集方法をプル型からプッシュ型に変更することを特徴とする
    ネットワーク計測システム。
  2. ネットワーク管理サーバにそれぞれ計測した実測値を通知する複数のネットワーク装置から構成され、
    前記ネットワーク管理サーバは、前記複数のネットワーク装置それぞれについての性能を元に、実測値の収集方法をプル型またはプッシュ型のいずれかとして、各ネットワーク装置に設定し、
    プル型の収集方法が設定された第1のネットワーク装置は、前記ネットワーク管理サーバからの問合せを受け、前記問合せごとに指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
    プッシュ型の収集方法が設定された第2のネットワーク装置は、前記ネットワーク管理サーバからの設定に従い、所定契機ごとに設定で指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
    前記第2のネットワーク装置は、測定した現在の実測値の大小関係を元に、自身のネットワーク装置が高負荷状態か低負荷状態かを判定し、前記高負荷状態と判定した場合には、前記ネットワーク管理サーバに応答するパラメータ集合のうちの第1パラメータは応答するものの第2パラメータの応答を省略し、
    前記ネットワーク管理サーバは、前記第2のネットワーク装置から応答があった前記第1パラメータを元に、応答が省略された前記第2パラメータの推定値を計算することを特徴とする
    ネットワーク計測システム。
  3. 前記ネットワーク管理サーバは、前記第1パラメータとして前記第2のネットワーク装置のNPU(Network Processing Unit)使用率を用い、前記第2パラメータとして前記第2のネットワーク装置が処理するパケットの帯域についての推定値を計算することを特徴とする
    請求項2に記載のネットワーク計測システム。
  4. 前記第2のネットワーク装置は、前記第1パラメータの実測値が前記低負荷状態の水準に低下したときには、前記高負荷状態から前記低負荷状態に遷移し、前記ネットワーク管理サーバに応答するパラメータ集合として、前記第1パラメータに加えて前記第2パラメータの応答も再開することを特徴とする
    請求項2または請求項3に記載のネットワーク計測システム。
  5. 前記ネットワーク管理サーバは、SNMP(Simple Network Management Protocol)を用いて前記第1のネットワーク装置から実測値を収集し、かつ、NetFlow、sFlow、および、Telemetryのうちのいずれかを用いて前記第2のネットワーク装置から実測値を収集することを特徴とする
    請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のネットワーク計測システム。
  6. ネットワーク管理サーバにそれぞれ計測した実測値を通知する複数のネットワーク装置から構成されるネットワーク計測システムにより実行されるネットワーク計測方法であって、
    前記ネットワーク管理サーバは、前記複数のネットワーク装置それぞれについての性能を元に、実測値の収集方法をプル型またはプッシュ型のいずれかとして、各ネットワーク装置に設定し、
    プル型の収集方法が設定された第1のネットワーク装置は、前記ネットワーク管理サーバからの問合せを受け、前記問合せごとに指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
    プッシュ型の収集方法が設定された第2のネットワーク装置は、前記ネットワーク管理サーバからの設定に従い、所定契機ごとに設定で指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
    前記ネットワーク管理サーバは、ネットワーク装置から通知された実測値の大小関係を元に、通知元のネットワーク装置が高負荷状態か低負荷状態かを判定し、前記第1のネットワーク装置が前記高負荷状態の場合、収集方法をプル型からプッシュ型に変更することを特徴とする
    ネットワーク計測方法。
  7. ネットワーク管理サーバにそれぞれ計測した実測値を通知する複数のネットワーク装置から構成されるネットワーク計測システムにより実行されるネットワーク計測方法であって、
    前記ネットワーク管理サーバは、前記複数のネットワーク装置それぞれについての性能を元に、実測値の収集方法をプル型またはプッシュ型のいずれかとして、各ネットワーク装置に設定し、
    プル型の収集方法が設定された第1のネットワーク装置は、前記ネットワーク管理サーバからの問合せを受け、前記問合せごとに指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
    プッシュ型の収集方法が設定された第2のネットワーク装置は、前記ネットワーク管理サーバからの設定に従い、所定契機ごとに設定で指定されたパラメータを計測した結果を前記ネットワーク管理サーバに応答し、
    前記第2のネットワーク装置は、測定した現在の実測値の大小関係を元に、自身のネットワーク装置が高負荷状態か低負荷状態かを判定し、前記高負荷状態と判定した場合には、前記ネットワーク管理サーバに応答するパラメータ集合のうちの第1パラメータは応答するものの第2パラメータの応答を省略し、
    前記ネットワーク管理サーバは、前記第2のネットワーク装置から応答があった前記第1パラメータを元に、応答が省略された前記第2パラメータの推定値を計算することを特徴とする
    ネットワーク計測方法。
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