JP6763895B2 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム及び通信方法に関する。

近年、ネットワーク技術をソフトウェアで実装して、コモディティ化した汎用ハード上で機能を実現するＮＦＶ（Network Function Virtualization）が広がっている。このＮＦＶを用いて柔軟なネットワーク設計を低コストに実現できるように、専用ハードで提供されていた機能をソフトウェアで再実装したＶＮＦ（Virtual Network Function）製品が市場に送り出されている。ここで、ＮＦＶでは、既にＮＦＶＯ（Network Functions Virtualization Orchestrator）によるオートスケール技術が確立されている（非特許文献１，２参照）。

ニフクラのオートスケール、［online］、［平成３０年１月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://cloud.nifty.com/service/autoscale.htm＞ Microsoft Azure、［online］、［平成３０年１月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/cloud-services/cloud-services-how-to-scale-portal＞

このオートスケール技術では、上位装置であるＮＦＶＯが、オートスケール対象のＶＮＦへの入力トラフィック量の増減を計測し、その増減に基づきオートスケールを実施する。

図１４は、従来技術におけるＮＦＶＯによるＶＮＦのオートスケールの流れを説明する図である。図１４に示すように、従来の通信システムは、例えば、トランスポートネットワーク（Network：ＮＷ）上のトラフィック解析ＮＷの上位に、フローコレクタ３０Ｐ、ＮＦＶＯ５０Ｐ、ＶＩＭ（Virtual Infrastructure Management）６０Ｐ、フローコントローラ７０Ｐを有する。トラフィック解析ＮＷのＶＮＦ２２−０Ｐは、データセンター等のＣＬエッジである。ＶＮＦ２２−１Ｐは、攻撃トラフィック引込用のエッジであり、ＮＦＶＯ５０Ｐによるオートスケール対象のＶＮＦエッジである。

フローコレクタ３０Ｐが、ＣＰＥ（Customer-Premises Equipment）１１−１Ｐ〜１１−ＮＰをそれぞれ収容するＮＷエッジ１２−１Ｐ〜１２−ＮＰのトラフィックを収集する（図１４の（１）参照）。例えば、ＣＰＥ１１−１Ｐが攻撃端末であり、ＣＰＥ１１−１Ｐからのトラフィックが短時間で急増した場合について説明する。この場合、フローコレクタ３０Ｐは、トラフィック収集結果より、ＣＰＥ１１−１Ｐによる攻撃を検知し（図１４の（２）参照）、フローコントローラ７０Ｐに攻撃を通知する（図１４の（３）参照）。

フローコントローラ７０Ｐは、ＮＷエッジ１２−１Ｐ〜１２−ＮＰに対し、正常トラフィック用のＣＬエッジであるＶＮＦ２２−０Ｐと、攻撃トラフィックの引込用エッジであるＶＮＦ２２−１Ｐへのトラフィック引込を指示する（図１４の（４）参照）。これに応じて、正常トラフィックは、ＶＮＦ２２−０Ｐに引き込まれ、攻撃トラフィックは、ＶＮＦ２２−１Ｐに引き込まれる。

ＮＦＶＯ５０Ｐは、各ＶＮＦ２２−０Ｐ，２２−１Ｐのトラフィック量を監視する（図１４の（５）参照）。ＮＦＶＯ５０Ｐは、ＶＮＦ２２−１Ｐでリソース量の不足を検知すると（図１４の（６）参照）、ＶＩＭ６０Ｐにリソース増設を指示する（図１４の（７）参照）。ＶＩＭ６０Ｐは、これに応じてリソース増設を行い（図１４の（８）参照）、ＶＮＦ２２−２Ｐを増設する。

このように、従来の通信システムでは、ＮＦＶＯ５０Ｐによるトラフィック増の検知ポイントがオートスケール対象のＶＮＦ２２−１Ｐであった（図１４の（Ａ）参照）。言い換えると、ＮＦＶＯ５０Ｐは、オートスケール対象要素であるＶＮＦ２２−１Ｐへの入力トラフィック量で増減リソース量を決定している。したがって、従来の通信システムでは、短時間でＶＮＦ２２−１Ｐへの急激なトラフィック増加が起きても、最適なリソース量を割り当てた新たなＶＮＦ２２−２Ｐの増設までに時間を要し、トラフィックの急増に対応したＶＮＦを即時構築することが難しい。このため、新たなＶＮＦ２２−２Ｐが必要なとき、すなわち、大量のトラフィックを引き込む前に、適切なリソース量でＶＮＦを増設したいという要望があった（図１４の（Ｂ）参照）。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＮＷに流入するトラフィック量の変化に応じて、最適なＮＷリソース量を割り当てたＶＮＦを効率的に構築する通信システム及び通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、トラフィックを引き込んでトラフィックを識別するＶＮＦを有する通信システムであって、エッジ端末を収容するエッジ装置のトラフィックを収集するフローコレクタと、ＶＮＦのリソースの増設またはリソースの減設を指示するＮＦＶＯと、フローコレクタが収集したエッジ装置のトラフィックの増減を基にＮＦＶＯへ増減リソース量とＶＮＦの増減設指示とを通知し、ＮＦＶＯによるＶＮＦの増設またはＶＮＦの減設の実行に応じて、エッジ装置のトラフィックの引き込み先となるＶＮＦを決定するリソース管理装置と、ＮＦＶＯの指示にしたがってＶＮＦの増設または減設を実施するＶＩＭと、リソース管理装置が決定したＶＮＦを、トラフィックの引き込み先としてエッジ装置に指示するフローコントローラと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ＮＷに流入するトラフィック量の変化に応じて、最適なＮＷリソース量を割り当てたＶＮＦを効率的に構築する。

図１は、実施の形態における通信システムの構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示すフローコレクタの構成の一例を示す図である。 図３は、フローコレクタデータベース（ＤＢ）が記憶するトラフィックデータのデータ構成の一例を示す図である。 図４は、図１に示すリソース管理装置の構成の一例を示す図である。 図５は、図１に示すＮＦＶＯの構成の一例を示す図である。 図６は、ＮＦＶＯ ＤＢが記憶するリソースデータのデータ構成の一例を示す図である。 図７は、図１に示す通信システムにおけるＶＮＦ増設の処理の流れを説明する図である。 図８は、図１に示す通信システムにおけるＶＮＦ増設の処理の流れを説明する図である。 図９は、図１に示すＮＦＶＯによるリソースデータの更新を説明する図である。 図１０は、図１に示す通信システムにおけるＶＮＦ増設の処理の流れを説明する図である。 図１１は、図１に示す通信システムにおける通信処理の処理手順を示すシーケンス図である。 図１２は、図１に示すＮＦＶＯが記憶するリソースデータのデータ構成の一例を示す図である。 図１３は、プログラムが実行されることにより、フローコレクタ、リソース管理装置、ＮＦＶＯ、ＶＩＭ、フローコントローラが実現されるコンピュータの一例を示す図である。 図１４は、従来技術におけるＮＦＶＯによるＶＮＦのオートスケールの流れを説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態における通信システムの構成の一例を示す図である。

図１に示すように、実施の形態に係る通信システム１は、トランスポートＮＷ上のトラフィック解析ＮＷの上位に、フローコレクタ３０、リソース管理装置４０、ＮＦＶＯ５０、ＶＩＭ６０、フローコントローラ７０を有する。各装置は、ネットワーク等を介してそれぞれ接続される。

トランスポートＮＷ１０は、ＣＰＥ１１−１〜１１−Ｎ（エッジ端末）をそれぞれ収容するＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎ（エッジ装置）を有する。なお、複数のＣＰＥのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にＣＰＥ１１と記載する。また、ＣＰＥ１１の台数は、図１に示す台数に限るものではない。複数のＮＷエッジのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にＮＷエッジ１２と記載する。また、ＮＷエッジ１２の台数は、図１に示す台数に限るものではない。

トラフィック解析ＮＷ２０は、解析装置２１、正常トラフィックを引き込むＶＮＦ２２−０（ＣＬエッジ）に加え、攻撃トラフィックを引き込むＶＮＦ２２−１，２２−２（引込用エッジ）を有する。ＶＮＦエッジ２２−１，２２−２が引き込んだトラフィックは、解析装置２１において解析される。ＶＮＦ２２−０，２２−１，２２−２は、攻撃トラフィック引込用のエッジであり、オートスケール対象のＶＮＦである。なお、複数のＶＮＦのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にＶＮＦ２２と記載する。また、ＶＮＦ２２の台数は、図１に示す台数に限るものではない。

本実施の形態では、トラフィック解析ＮＷ２０には、ＶＮＦ２２−０，２２−１が予め構築されており、リソース管理装置４０における管理下の基、ＶＩＭ６０によって、ＶＮＦ２２−２が新たに増設される例について説明する。

フローコレクタ３０は、ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックを収集する。フローコレクタ３０は、例えば、定期的にトラフィックの収集を行う。また、フローコレクタ３０は、所定のポリシーにしたがって、トラフィックの収集を行ってもよい。

リソース管理装置４０は、フローコレクタ３０が収集したＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックの増加を基に、ＮＦＶＯ５０へ、増加リソース量とＶＮＦの増設指示とを通知する。また、リソース管理装置４０は、ＮＦＶＯ５０によるＶＮＦ（例えば、ＶＮＦ２２−２）の増設の実行に応じて、ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックの引き込み先となるＶＮＦ（例えば、ＶＮＦ２２−０，２２−１，２２−２）を決定する。

ＮＦＶＯ５０は、リソース管理装置４０からの通知に応じて、ＶＮＦのリソース増設をＶＩＭ６０に指示する。ＮＦＶＯ５０は、オートスケール対象のＶＮＦごとに、最大リソース量と、空きリソース量とを記憶する。

ＶＩＭ６０は、ＮＦＶＯ５０の指示にしたがってＶＮＦ（例えば、ＶＮＦ２２−２）の増設を実施する。

フローコントローラ７０は、リソース管理装置４０が決定したＶＮＦ（例えば、ＶＮＦ２２−１，２２−２）を、トラフィックの引き込み先としてＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎに指示する。

このように、実施の形態に係る通信システム１では、フローコレクタ３０からトラフィックデータを収集し、ＮＦＶＯ５０へ、オートスケール量及びＶＮＦ増設指示を行うリソース管理装置４０を新たに有する。そして、通信システム１では、このリソース管理装置４０が、オートスケール対象のＶＮＦ２２−１にトラフィックが引き込まれる前の経路上で、入力トラフィック量を取得することによって、ＶＮＦ２２−１へのトラフィック引き込み前に、最適なリソース量を割り当てたＶＮＦを構築している。続いて、本通信システム１の要部装置の構成について説明する。

［フローコレクタ］
まず、フローコレクタ３０の構成について説明する。図２は、図１に示すフローコレクタ３０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、フローコレクタ３０は、通信部３１、記憶部３２及び制御部３３を有する。

通信部３１は、ネットワーク等を介して接続された他の装置との間で、各種情報を送受信する通信インタフェースである。通信部３１は、ＮＩＣ（Network Interface Card）等で実現され、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなどの電気通信回線を介した他の装置と制御部３３（後述）との間の通信を行う。例えば、通信部３１は、ネットワークを介して、ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックを収集する。そして、通信部３１は、ネットワークを介して、収集したトラフィックに関するデータをリソース管理装置４０に通知する。

記憶部３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、フローコレクタ３０を動作させる処理プログラムや、処理プログラムの実行中に使用されるデータなどが記憶される。記憶部３２は、フローコレクタデータベース（ＤＢ）３２１を有する。

フローコレクタＤＢ３２１は、ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎから収集したトラフィックに関するトラフィックデータを記憶する。図３は、フローコレクタＤＢ３２１が記憶するトラフィックデータのデータ構成の一例を示す図である。

図３に示すように、トラフィックデータＬ３は、トラフィックごとに、送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、宛先ＭＡＣアドレス、プロトコル番号、トラフィック量、トラフィックが何番目に多いかを示す数字、及び、引込ＶＮＦの識別情報を対応付けたデータである。トラフィックデータＬ３は、例えば、送信元ＩＰアドレス「Ｘ１」、宛先ＩＰアドレス「Ｙ１」、送信元ＭＡＣアドレス「Ｘ１ａ」、宛先ＭＡＣアドレス「Ｙ１ａ」、プロトコル番号「Ｚ１」、トラフィック量「８００」のトラフィックであり、トラフィックが１番に多いトラフィックについては、ＶＮＦ２２−１に引き込まれることを示す。

制御部３３は、フローコレクタ３０全体を制御する。制御部３３は、各種の処理手順などを規定したプログラム及び所要データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。例えば、制御部３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路である。また、制御部３３は、各種のプログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。制御部３３は、トラフィック収集部３３１、攻撃検知部３３２、更新部３３３及び通知部３３４を有する。

トラフィック収集部３３１は、通信部３１及びネットワークを介して、各ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックを収集する。トラフィック収集部３３１は、例えば、定期的にトラフィックの収集を行う。

攻撃検知部３３２は、トラフィック収集部３３１が収集したトラフィックを基に攻撃の有無を検知する。例えば、攻撃検知部３３２は、一つのＣＰＥ１１−１によるトラフィックが急増した場合には、このＣＰＥ１１−１からの攻撃があることを検知する。

更新部３３３は、トラフィック収集部３３１が収集したトラフィックを基に、フローコレクタＤＢ３２１のトラフィックデータを更新する。通知部３３４は、フローコレクタＤＢ３２１のトラフィックデータをリソース管理装置４０に通知する。

［リソース管理装置］
次に、リソース管理装置４０の構成について説明する。図４は、図１に示すリソース管理装置４０の構成の一例を示す図である。図４に示すように、リソース管理装置４０は、通信部４１、記憶部４２及び制御部４３を有する。

通信部４１は、通信部３１と同様に、ネットワーク等を介して接続された他の装置との間で、各種情報を送受信する通信インタフェースである。例えば、通信部４１は、ネットワークを介して、フローコレクタ３０、ＮＦＶＯ５０及びフローコントローラ７０と通信を行う。

記憶部４２は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、リソース管理装置４０を動作させる処理プログラムや、処理プログラムの実行中に使用されるデータなどが記憶される。

制御部４３は、リソース管理装置４０全体を制御する。制御部４３は、各種の処理手順などを規定したプログラム及び所要データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。例えば、制御部４３は、ＣＰＵなどの電子回路である。また、制御部４３は、各種のプログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。制御部４３は、データ取得部４３１、引込トラフィック量算出部４３２、判定部４３３、リソース量算出部４３４、指示部４３５及び決定部４３６を有する。

データ取得部４３１は、通信部４１及びネットワークを介して他の装置と通信を行うことによって、他の装置から各種情報を取得する。具体的には、データ取得部４３１は、フローコレクタ３０からフローコレクタＤＢ３２１の情報を取得する。この場合、データ取得部４３１は、図３に示すトラフィックデータを取得する。また、データ取得部４３１は、ＮＦＶＯ５０から各ＶＮＦの最大リソース量、空きリソース量を取得する。

引込トラフィック量算出部４３２は、データ取得部４３１が取得したトラフィックデータを基に、各ＶＮＦへ引き込まれる引込トラフィック量Ｎｉを算出する。ｉは、ＶＮＦを示すインデックスである。図３に示すトラフィックデータでは、ＶＮＦ２２−０とＶＮＦ２２−１が引込ＶＮＦとして示されている。引込トラフィック量算出部４３２は、図３に示すトラフィックデータのうち、引込ＶＮＦとしてＶＮＦ２２−０が示された２行目のトラフィック量「１００」を基に、ＶＮＦ２２−０の引込トラフィック量Ｎ０を１００と算出する。また、引込トラフィック量算出部４３２は、図３に示すトラフィックデータのうち、ＶＮＦ２２−１が示された１，３，４行目のトラフィック量「８００」，「４００」，「５００」の和を計算する。この結果、引込トラフィック量算出部４３２は、ＶＮＦ２２−１の引込トラフィック量Ｎ１を「１７００」と算出する。

判定部４３３は、ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎからのトラフィックの流入に対して、各ＶＮＦのリソースが足りるか否かを判定する。判定部４３３は、ＶＮＦごとに、引込トラフィック量算出部４３２の算出による各ＶＮＦの引込トラフィック量Ｎｉと、ＮＦＶＯ５０から取得した各ＶＮＦの最大リソース量Ｒｉとの大小を比較する。判定部４３３は、Ｎｉ≦Ｒｉであるかを判定する。

具体的には、判定部４３３は、Ｎｉ≦Ｒｉであると判定したＶＮＦについては、トラフィックの流入に対して、このＶＮＦのリソースが足りると判定する。一方、判定部４３３は、Ｎｉ≦Ｒｉでない、すなわち、Ｎｉ＞Ｒｉと判定したＶＮＦについては、トラフィックの流入に対して、このＶＮＦのリソースが足りないと判定する。例えば、引込トラフィック量算出部４３２がＶＮＦ２２−０の引込トラフィック量Ｎ０を１００と算出し、ＶＮＦ２２−０の最大リソース量Ｒ０が４００である場合、Ｎ０＜Ｒ０となる。このため、判定部４３３は、ＶＮＦ２２−０については、リソースが足りると判定する。一方、引込トラフィック量算出部４３２がＶＮＦ２２−１の引込トラフィック量Ｎ１を１７００と算出し、ＶＮＦ２２−１の最大リソース量Ｒ１が４００である場合、Ｎ１＞Ｒ１となる。このため、判定部４３３は、ＶＮＦ２２−１については、リソースが足りないと判定する。

リソース量算出部４３４は、判定部４３３によってリソースが足りないと判定されたＶＮＦがあった場合、増設するＶＮＦのリソース量を算出する。例えば、ＶＮＦ２２−１の引込トラフィック量Ｎ１が１７００であり、ＶＮＦ２２−１の最大リソース量Ｒ１が４００である場合には、増設するＶＮＦのリソース量を１３００と算出する。

指示部４３５は、リソース量算出部４３４の算出結果に基づいて、ＶＮＦ方法を決定し、ＮＦＶＯ５０にＶＮＦリソース増設指示を通知する。増設方法として、例えば、不足分に対応できるリソース量を割り当てた１台のＶＮＦを増設する方法がある。また、増設方法として、不足分に対応できるリソース量を割り当てた複数台のＶＮＦを増設する方法がある。また、増設方法として、不足分に対応できるリソース量を割り当てた複数台のＶＮＦを、複数のデータセンターに分散させて、増設する方法がある。

決定部４３５は、ＮＦＶＯ５０によるＶＮＦの増設の実行の通知に応じて、ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックの引き込み先となるＶＮＦを決定し、フローコントローラ７０に、決定したＶＮＦを通知する。例えば、ＶＮＦ２２−２が増設された場合には、ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックのうち、送信元ＩＰアドレス「Ｘ１」，「Ｘ３」，「Ｘ４」であるトラフィックの引き込み先を、ＶＮＦ２２−１とＶＮＦ２２−２に分散させることを決定する。

［ＮＦＶＯ］
次に、ＮＦＶＯ５０の構成について説明する。図５は、図１に示すＮＦＶＯ５０の構成の一例を示す図である。図５に示すように、ＮＦＶＯ５０は、通信部５１、記憶部５２及び制御部５３を有する。

通信部５１は、通信部３１，４１と同様に、ネットワーク等を介して接続された他の装置との間で、各種情報を送受信する通信インタフェースである。例えば、通信部５１は、ネットワークを介して、リソース管理装置４０及びＶＩＭ６０と通信を行う。

記憶部５２は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、ＮＦＶＯ５０を動作させる処理プログラムや、処理プログラムの実行中に使用されるデータなどが記憶される。記憶部５２は、ＮＦＶＯ ＤＢ５２１を有する。

ＮＦＶＯ ＤＢ５２１は、各ＶＮＦの最大リソース量、及び空きリソース量を示すリソースデータを記憶する。図６は、図５に示すＮＦＶＯ ＤＢ５２１が記憶するリソースデータのデータ構成の一例を示す図である。なお、図６に示すリソースデータＬ５は、ＶＮＦ２２−２増設前のものである。

図６に示すように、リソースデータＬ５は、ＶＮＦごとに、最大リソース量（Ｒｉ）、ある時点での入力トラフィック量及び空きリソース量を対応付けたデータである。リソースデータＬ５は、例えば、ＶＮＦ２２−０については、最大リソース量Ｒ０が４００であり、ある時点での入力トラフィック量が３００であり、空きリソース量が１００であることを示す。また、リソースデータＬ５は、例えば、ＶＮＦ２２−１については、最大リソース量Ｒ１が４００であり、ある時点での入力トラフィック量が２００であり、空きリソース量が２００であることを示す。リソースデータＬ５に示されるＶＮＦ数は、任意の数である。また、リソースデータＬ５は、急激なトラフィック増加が発生する前のデータである。

制御部５３は、ＮＦＶＯ５０全体を制御する。制御部５３は、各種の処理手順などを規定したプログラム及び所要データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。例えば、制御部５３は、ＣＰＵなどの電子回路である。また、制御部５３は、各種のプログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。制御部５３は、通知部５３１、設定部５３２及更新部５３３を有する。

通知部５３１は、各ＶＮＦの最大リソース量、入力トラフィック量及び空きリソース量をリソース管理装置４０に通知する。

設定部５３２は、リソース管理装置４０によるＶＮＦリソース増設指示の通知を受けて、対象ＶＮＦ２２−２のリソース増設を設定し、ＶＩＭ６０に、ＶＮＦ２２−２の増設を指示する。

更新部５３３は、ＶＩＭ６０からのＶＮＦ２２−２の増設の実行が完了すると、新たに増設したＶＮＦ２２−２に対応させてＮＦＶＯ ＤＢ５２１のデータを更新する。具体的には、更新部５３３は、ＶＮＦ２２−２の最大リソース量、入力トラフィック量及び空きリソース量のデータを、リソースデータに追加する。

なお、本実施の形態では、ＶＮＦ２２−０〜２２−２のトラフィックの監視は、フローコレクタ３０を介してリソース管理装置４０が行うが、ＮＦＶＯ５０は、従来と同様にＶＮＦ２２−０〜２２−２のトラフィック監視の機能を有していてもよい。

また、フローコレクタ３０、リソース管理装置４０、ＮＦＶＯ５０、ＶＩＭ６０及びフローコントローラ７０は、物理サーバ装置として説明したが、これに限らない。フローコレクタ３０、リソース管理装置４０、ＮＦＶＯ５０、ＶＩＭ６０及びフローコントローラ７０は、物理サーバ装置が展開する仮想マシンであってもよい。また、これらの装置は、同一拠点に構築されてもよく、また、ネットワーク上に分散して構築されてもよい。

［ＶＮＦ増設の流れ］
次に、図１に示す通信システム１におけるＶＮＦ増設の処理の流れについて説明する。図７，８，１０は、図１に示す通信システム１におけるＶＮＦ増設の処理の流れを説明する図である。図９は、図１に示すＮＦＶＯ５０によるリソースデータの更新を説明する図である。

図７に示すように、まず、フローコレクタ３０がＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックを収集する（図７の（１）参照）。フローコレクタ３０が、攻撃端末であるＣＰＥ１１−１からのトラフィックの急増を基に、ＣＰＥ１１−１による攻撃を検知すると（図７の（２）参照）、リソース管理装置４０に、収集したトラフィックデータを通知する（図７の（３）参照）。

リソース管理装置４０は、トラフィックデータからトラフィックの増加を検知すると（図７の（４）参照）、ＮＦＶＯ５０へ、増加リソース量とＶＮＦの増設を指示するＶＮＦリソース増設指示を通知する（図７の（５）参照）。この場合、リソース管理装置４０は、ＶＮＦ２２−２を新たに増設することを指示する。

ＮＦＶＯ５０は、リソース管理装置４０からの通知を受けて、リソース増設指示をＶＩＭ６０に行う（図８の（６）参照）。ＶＩＭ６０は、ＮＦＶＯ５０の指示にしたがってＶＮＦ２２−２の増設（リソース増設）を実施する（図８の（７）参照）。この結果、攻撃端末であるＣＰＥ１１−１による攻撃トラフィックが対象ＶＮＦに引き込まれる前に、トラフィック引き込みのためのリソース量が確保されることとなる（図８の（Ａ）参照）。また、ＮＦＶＯ５０は、保持するリソースデータを、リソースデータＬ５（図９参照）から、リソースデータＬ５１（図９参照）に更新する。リソースデータＬ５１には、新たに増設されたＶＮＦ２２−２の識別情報に対応させて、最大リソース「４００」、入力トラフィック量「０」及び空きリソース量「４００」が追加される。

続いて、ＮＦＶＯ５０は、ＶＮＦ２２−２の増設完了及び対象ＶＮＦの最大リソース量を示すＶＮＦリソース増設通知を、リソース管理装置４０に通知する（図８の（８）参照）。これを受けて、リソース管理装置４０は、ＣＰＥ１１−１を収容するＮＷエッジ１２−１のトラフィックの引き込み先のＶＮＦを決定し、フローコントローラ７０に通知する（図８の（９）参照）。例えば、リソース管理装置４０は、ＮＷエッジ１２−１のトラフィックの引き込み先としてＶＮＦ２２−１，２２−２を決定する。

そして、フローコントローラ７０は、ＮＷエッジ１２−１に、ＶＮＦ２２−１，２２−２へ攻撃トラフィックの引込を指示する（図１０の（１０）参照）。これによって、ＮＷエッジ１２−１から流入するトラフィックのうち、ＶＮＦ２２−０は、正常トラフィックを引き込み（図１０の矢印Ｙ１参照）、ＶＮＦ２２−１，２２−２は、攻撃トラフィックを引き込み（図１０の矢印Ｙ２，Ｙ３参照）、トラフィックの識別処理を行う。

［通信処理の処理手順］
図１１は、図１に示す通信システム１における通信処理の処理手順を示すシーケンス図である。図１１に示すように、まず、フローコレクタ３０がＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックを収集し（ステップＳ１）、収集したトラフィックに基づいて、フローコレクタＤＢ３２１のトラフィックデータを更新する（ステップＳ２）。フローコレクタ３０は、攻撃端末による攻撃を検知すると（ステップＳ３）、リソース管理装置４０に、フローコレクタＤＢ３２１のトラフィックデータを通知する（ステップＳ４）。

リソース管理装置４０は、フローコレクタＤＢ３２１のトラフィックデータを取得するとともに（ステップＳ５）、ＮＦＶＯ５０から、各ＶＮＦの最大リソース量、空きリソース量の通知を受け（ステップＳ６）、各ＶＮＦの最大リソース量と空きリソース量を取得する（ステップＳ７）。

続いて、リソース管理装置４０は、取得したトラフィックデータを基に、各ＶＮＦへ引き込まれる引込トラフィック量Ｎｉをそれぞれ算出する（ステップＳ８）。リソース管理装置４０は、各ＶＮＦについて、リソースが足りているか否かを判定する（ステップＳ９）。具体的には、リソース管理装置４０は、ＶＮＦごとに、Ｎｉ≦Ｒｉであるか否かを判定する。

リソース管理装置４０が、各ＶＮＦについて、いずれも、Ｎｉ≦Ｒｉであると判定した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、ＶＮＦは増設せず、通信システム１では、ステップＳ１に戻り、各ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィック収集を改めて実行する。トラフィックの流入に対して、いずれのＶＮＦのリソースが足りると考えられるためである。

リソース管理装置４０は、Ｎｉ≦ＲｉでないＶＮＦが有ると判定した場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、増設するＶＮＦのリソース量を算出する（ステップＳ１０）。そして、リソース管理装置４０は、計算されるリソース量の不足分に対し、ＶＮＦ増設方法を決定する（ステップＳ１１）。そして、リソース管理装置４０は、ＮＦＶＯ５０へ、増加リソース量とＶＮＦの増設を指示するＶＮＦリソース増設指示を通知する（ステップＳ１２）。

ＮＦＶＯ５０は、リソース管理装置４０からの通知を受けて、リソース増設指示をＶＩＭ６０に行う（ステップＳ１３）。ＶＩＭ６０は、ＮＦＶＯ５０の指示にしたがって対象ＶＮＦの増設を実施する（ステップＳ１４）。例えば、ＶＩＭ６０は、ＶＮＦ２２−２を増設する。

ＮＦＶＯ５０は、ＶＩＭ６０から、対象ＶＮＦの増設完了通知を受けると（ステップＳ１５）、リソース管理装置４０に、ＶＮＦ増設完了と対象ＶＮＦリソースの最大リソース量を通知する（ステップＳ１６）。例えば、ＮＦＶＯ５０は、ＶＮＦ２２−２の増設完了と、ＶＮＦ２２−２の最大リソース量Ｒ２とを、リソース管理装置４０に通知する。そして、ＮＦＶＯ５０は、ＶＮＦ２２−２に対応させて、ＮＦＶＯ ＤＢ５２１のリソースデータを更新する（ステップＳ１７）。

リソース管理装置４０は、ＮＦＶＯ５０によるＶＮＦの増設の実行の通知に応じて、ＮＷエッジ１２−１〜１２−Ｎのトラフィックの引き込み先となるＶＮＦ２２を決定し、フローコントローラ７０に、引き込み先のＶＮＦ２２を通知する（ステップＳ１８）。フローコントローラ７０は、各ＮＷエッジ１２に引き込み先を指示する（ステップＳ１９）。

［実施の形態の効果］
このように、本実施の形態に係る通信システム１では、フローコレクタ３０からトラフィックデータを収集し、ＮＦＶＯ５０へ、オートスケール量及びＶＮＦ増設指示を行うリソース管理装置４０を新たに設けた。

そして、通信システム１では、このリソース管理装置４０が、オートスケール対象のＶＮＦ２２−１にトラフィックが引き込まれる前の経路上で、入力トラフィック量を取得することによって、ＶＮＦ２２−１へのトラフィック引き込み前に、最適なリソース量を割り当てたＶＮＦ２２−２を構築している。言い換えると、通信システム１では、攻撃端末であるＣＰＥ１１−１による攻撃トラフィックが対象ＶＮＦ２２に引き込まれる前に、トラフィック引き込みのためのリソース量が確保される。

このため、本実施の形態に係る通信システム１では、短時間で急激なトラフィック増加が起きても、オートスケール対象のＶＮＦ２２にトラフィックが引き込まれる前に、最適なリソース量を割り当てた新たなＶＮＦ２２を増設することができる。したがって、本実施の形態によれば、ＮＷに流入するトラフィック量の増加に応じて、最適なＮＷリソース量を割り当てたＶＮＦ２２を効率的に構築することが可能になる。

［変形例１］
なお、リソース管理装置４０は、新たなＶＮＦ２２（例えば、ＶＮＦ２２−２）が増設されたタイミングで、このＶＮＦ２２にテストトラフィックを流し、このＶＮＦ２２のトラフィック疎通を予め確認し、増設されたＶＮＦ２２の信頼性を検証してもよい。

［変形例２］
また、リソース管理装置４０は、ＶＮＦ２２の増設のほか、ＶＮＦ２２の減設をＮＦＶＯ５０に指示してもよい。この場合、リソース管理装置４０は、フローコレクタ３０が収集したＮＷエッジ１２のトラフィック量が、それぞれＶＮＦ２２の最大リソース量の所定割合を下回った場合に、ＮＦＶＯ５０へＶＮＦリソース減設指示を通知する。

例えば、リソース管理装置４０は、フローコレクタ３０が収集したＮＷエッジ１２のトラフィック量が、それぞれＶＮＦ２２の最大リソース量の１割を下回った場合に、ＮＦＶＯ５０に、ＶＮＦ２２−２の減設を指示する。ＮＦＶＯ５０は、この指示を受けて、ＶＩＭ６０に、ＶＮＦ２２−２の減設を実施させる。そして、リソース管理装置４０は、ＶＮＦ２２の減設の実施に応じて、ＮＷエッジ１２のトラフィックの引き込み先となるＶＮＦ２２を変更し、フローコントローラ７０に変更内容を通知する。

このように、リソース管理装置４０は、フローコレクタ３０が収集したエッジ装置のトラフィックの増減を基にＮＦＶＯ５０へ増減リソース量とＶＮＦ２２の増減設指示とを通知し、ＮＦＶＯ５０によるＶＮＦ２２の増設またはＶＮＦ２２の減設の実行に応じて、ＮＷエッジ１２のトラフィックの引き込み先となるＶＮＦ２２を決定する。これによって、変形例２によれば、ＮＷに流入するトラフィック量の変化に応じて、最適なＮＷリソース量を割り当てたＶＮＦ２２を効率的に構築することができる。したがって、変形例２によれば、トラフィック引き込み制御とＶＮＦ２２の増減設とを連動した動的なオートスケールを効率的に実施することができる。

［変形例３］
また、ＮＦＶＯ５０は、各ＶＮＦ２２の最大リソース量とともに、時系列に取得された入力トラフィック量及び空きリソース量とを記憶してもよい。言い換えると、ＮＦＶＯ５０は、過去のトラフィック量を時系列で示したリソースデータを記憶してもよい。ＮＦＶＯ５０は、過去の複数時点において、フローコレクタ３０が収集したトラフィックデータを取得する。そして、ＮＦＶＯ５０は、収集時間に対応させて、最大リソース量（Ｒｉ）、ある時点での入力トラフィック量及び空きリソース量を、ＶＮＦごとに、対応付けて記憶する。

図１２は、図１に示すＮＦＶＯ５０が記憶するリソースデータのデータ構成の一例を示す図である。図１２に示すリソースデータＬ５−１は、トラフィック収集が行われた時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ごとに、ＶＮＦ２２−０，２２−１，２２−２のそれぞれにおける最大リソース量（Ｒｉ）、ある時点での入力トラフィック量及び空きリソース量を、対応付ける。

そして、リソース管理装置４０は、所定期間における入力トラフィック量がそれぞれ対応ＶＮＦ２２の最大リソース量の所定割合を超えた場合に、ＮＦＶＯ５０へＶＮＦリソース増設指示を通知する。例えば、リソース管理装置４０は、時間Ｔ１〜Ｔ３における入力トラフィック量がそれぞれ対応ＶＮＦの最大リソース量の８割を超えた場合に、ＮＦＶＯ５０へＶＮＦ２２の増設を指示する。

また、リソース管理装置４０は、所定期間における入力トラフィック量がそれぞれ最大リソース量の所定割合を下回った場合に、ＮＦＶＯ５０へＶＮＦリソース減設指示を通知する。例えば、リソース管理装置４０は、時間Ｔ１〜Ｔ３における入力トラフィック量がそれぞれ対応ＶＮＦ２２の最大リソース量の１割を下回った場合に、ＮＦＶＯ５０へＶＮＦ２２の減設を指示する。

この変形例３のように、リソース管理装置４０は、複数時点のトラフィック量を基に、ＶＮＦ２２の増減設を判定して、増減設の実施回数を削減し、ＮＦＶＯ５０及びＶＩＭ６０の負担を軽減してもよい。

［変形例４］
また、リソース管理装置４０は、ＶＮＦ２２が市販品の場合、ＶＮＦ２２の増設に必要なライセンス数を認識する機能を有してもよい。この場合、リソース管理装置４０は、保有ライセンスだけではライセンス数が不足する場合、必要に応じて適用ライセンスを追加購入する。すなわち、リソース管理装置４０は、ＶＮＦ２２の販売元と連携しライセンスの不足数分だけ発注する機能を持つ。これによって、リソース管理装置４０は、円滑にＶＮＦ２２を増設することができる。また、リソース管理装置４０では、さらに購入上限額を定めておき、発注数の上限も判定してもよい。

［変形例５］
また、本実施の形態は、ＶＮＦが多段構成である場合にも適用が可能である。例えば、前段のＶＮＦが、仮想ルータであり、後段のＶＮＦがサービス提供用の仮想サーバである多段構成を有する場合である。この場合、リソース管理装置４０は、ＮＦＶＯ５０へ、仮想ルータとサービス提供用の仮想サーバとのそれぞれについて、増減リソース量とＶＮＦの増減設指示とを通知する。

具体的には、ＶＮＦが仮想ルータ製品であり、その奥にサービス提供用ＶＮＦが存在する場合について説明する。例えば、図１に示す、データセンタゲートウェイ（ＤＣＧＷ）であるＶＮＦ２２−０（ＣＬエッジ）が、仮想ルータであり、ＤＣ内にもサービス提供用の仮想サーバが存在する。このような場合、リソース管理装置４０は、仮想ルータと同様に、サービス提供用の仮想サーバの増減設も管理する。このため、変形例５によれば、ＤＣＧＷ機能とアプリケーションとの双方を、一度で適切にオートスケール可能になる。

［システム構成等］
図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、本実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、あるいは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

［プログラム］
図１３は、プログラムが実行されることにより、フローコレクタ３０、リソース管理装置４０、ＮＦＶＯ５０、ＶＩＭ６０、フローコントローラ７０が実現されるコンピュータの一例を示す図である。コンピュータ１０００は、例えば、メモリ１０１０、ＣＰＵ１０２０を有する。また、コンピュータ１０００は、ハードディスクドライブインタフェース１０３０、ディスクドライブインタフェース１０４０、シリアルポートインタフェース１０５０、ビデオアダプタ１０６０、ネットワークインタフェース１０７０を有する。これらの各部は、バス１０８０によって接続される。

メモリ１０１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１１及びＲＡＭ１０１２を含む。ＲＯＭ１０１１は、例えば、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース１０３０は、ハードディスクドライブ１０９０に接続される。ディスクドライブインタフェース１０４０は、ディスクドライブ１１００に接続される。例えば磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が、ディスクドライブ１１００に挿入される。シリアルポートインタフェース１０５０は、例えばマウス１１１０、キーボード１１２０に接続される。ビデオアダプタ１０６０は、例えばディスプレイ１１３０に接続される。

ハードディスクドライブ１０９０は、例えば、ＯＳ（Operating System）１０９１、アプリケーションプログラム１０９２、プログラムモジュール１０９３、プログラムデータ１０９４を記憶する。すなわち、フローコレクタ３０、リソース管理装置４０、ＮＦＶＯ５０、ＶＩＭ６０、フローコントローラ７０の各処理を規定するプログラムは、コンピュータにより実行可能なコードが記述されたプログラムモジュール１０９３として実装される。プログラムモジュール１０９３は、例えばハードディスクドライブ１０９０に記憶される。例えば、フローコレクタ３０、リソース管理装置４０、ＮＦＶＯ５０、ＶＩＭ６０、フローコントローラ７０における機能構成と同様の処理を実行するためのプログラムモジュール１０９３が、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される。なお、ハードディスクドライブ１０９０は、ＳＳＤ（Solid State Drive）により代替されてもよい。

また、上述した実施形態の処理で用いられる設定データは、プログラムデータ１０９４として、例えばメモリ１０１０やハードディスクドライブ１０９０に記憶される。そして、ＣＰＵ１０２０が、メモリ１０１０やハードディスクドライブ１０９０に記憶されたプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４を必要に応じてＲＡＭ１０１２に読み出して実行する。

なお、プログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される場合に限らず、例えば着脱可能な記憶媒体に記憶され、ディスクドライブ１１００等を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。あるいは、プログラムモジュール１０９３及びプログラムデータ１０９４は、ネットワーク（ＬＡＮ、ＷＡＮ（Wide Area Network）等）を介して接続された他のコンピュータに記憶されてもよい。そして、プログラムモジュール１０９３及びプログラムデータ１０９４は、他のコンピュータから、ネットワークインタフェース１０７０を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 通信システム
１０ トランスポートＮＷ
１１−１〜１１−Ｎ ＣＰＥ
１２−１〜１２−Ｎ ＮＷエッジ
２０ トラフィック解析ＮＷ
２１ 解析装置
２２−０〜２２−２ ＶＮＦ
３０ フローコレクタ
３１，４１，５１ 通信部
３２，４２，５２ 記憶部
３３，４３，５３ 制御部
４０ リソース管理装置
５０ ＮＦＶＯ
６０ ＶＩＭ
７０ フローコントローラ
３２１ フローコレクタＤＢ
３３１ トラフィック収集部
３３２ 攻撃検知部
３３３，５３３ 更新部
３３４，５３１ 通知部
４３１ データ取得部
４３２ 引込トラフィック量算出部
４３３ 判定部
４３４ リソース量算出部
４３５ 指示部
４３６ 決定部
５２１ ＮＦＶＯ ＤＢ
５３２ 設定部

Claims (5)

1. トラフィックを引き込んでトラフィックを識別するＶＮＦ（Virtual Network Function）を有する通信システムであって、
   エッジ端末を収容するエッジ装置のトラフィックを収集するフローコレクタと、
   前記ＶＮＦのリソースの増設またはリソースの減設を指示するＮＦＶＯ（Network Functions Virtualization Orchestrator）と、
   前記フローコレクタが収集した前記エッジ装置のトラフィックの増減を基に前記ＮＦＶＯへ増減リソース量と前記ＶＮＦの増減設指示とを通知し、前記ＮＦＶＯによるＶＮＦの増設またはＶＮＦの減設の実行に応じて、前記エッジ装置のトラフィックの引き込み先となるＶＮＦを決定するリソース管理装置と、
   前記ＮＦＶＯの指示にしたがって前記ＶＮＦの増設または減設を実施するＶＩＭ（Virtual Infrastructure Management）と、
   前記リソース管理装置が決定したＶＮＦを、トラフィックの引き込み先として前記エッジ装置に指示するフローコントローラと、
   を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記ＮＦＶＯは、各ＶＮＦの最大リソース量とともに、時系列に取得された入力トラフィック量及び空きリソース量とを記憶し、
   前記リソース管理装置は、所定期間における入力トラフィック量がそれぞれ最大リソース量の所定割合を超えた場合に前記ＮＦＶＯへＶＮＦリソース増設指示を通知し、所定期間における入力トラフィック量がそれぞれ最大リソース量の所定割合を下回った場合に前記ＮＦＶＯへＶＮＦリソース減設指示を通知することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記リソース管理装置は、前記ＶＮＦが増設されたタイミングで、該ＶＮＦにテストトラフィックを流し、該ＶＮＦのトラフィック疎通を予め確認することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記ＶＮＦは、前段のＶＮＦが、仮想ルータであり、後段のＶＮＦがサービス提供用の仮想サーバである多段構成を有し、
   前記リソース管理装置は、前記ＮＦＶＯへ、前記仮想ルータと前記サービス提供用の仮想サーバとのそれぞれについて、増減リソース量とＶＮＦの増減設指示とを通知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信システム。
5. トラフィックを引き込んでトラフィックを識別するＶＮＦを有する通信システムが実行する通信方法であって、
   フローコレクタが、エッジ端末を収容するエッジ装置のトラフィックを収集する工程と、
   リソース管理装置が、収集する工程において収集された前記エッジ装置のトラフィックの増減を基にＮＦＶＯへ増減リソース量と前記ＶＮＦの増減設指示とを通知する工程と、
   前記ＮＦＶＯが、通知する工程において通知された前記ＮＦＶＯへ増減リソース量と前記ＶＮＦの増減設指示とを基に、前記ＶＮＦのリソースの増設またはリソースの減設を指示する工程と、
   ＶＩＭが、前記ＮＦＶＯの指示にしたがって前記ＶＮＦの増設または減設を実施する工程と、
   前記リソース管理装置が、前記ＮＦＶＯによるＶＮＦの増設またはＶＮＦの減設の実行に応じて、前記エッジ装置のトラフィックの引き込み先となるＶＮＦを決定する工程と、
   フローコントローラが、決定する工程において決定されたＶＮＦを、トラフィックの引き込み先として前記エッジ装置に指示する工程と、
   を含んだことを特徴とする通信方法。

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