JPWO2005062549A1 - ネットワークトポロジー生成方法及びノード - Google Patents

Abstract

本発明は、物理層のネットワーク状況を考慮することによって、新たにネットワークトポロジーを生成するにあたって、ネットワーク遅延を平均的にかつ最小限に抑制することが可能なネットワークトポロジー生成方法を提供する。本発明に係るネットワークトポロジー生成方法は、新規ノードＸが、複数のノードＡ乃至Ｄとの間でバーチャルコネクション＃１乃至＃４を確立する工程と、新規ノードＸが、各バーチャルコネクション＃１乃至＃４を介した複数のノード＃１乃至＃４までの経路＃Ａ１乃至＃Ａ４〜＃Ｄ１乃至＃Ｄ４の平均メトリック値を算出する工程と、新規ノードＸが、経路の平均メトリック値が最小となるバーチャルコネクション＃１が確立されたノードＤに対してコネクションを確立することによってネットワークに参加する工程とを有する。

Description

本発明は、複数のノードによって構成されるネットワークに新規ノードが参加するネットワークトポロジー生成方法に関する。また、本発明は、複数のノードによって構成されるネットワークに新規に参加するノードに関する。

図１乃至図５を参照して、従来のネットワークトポロジーの生成方法（Ｇｎｕｔｅｌｌａで使用されている方法）について説明する。具体的には、ノード１０５が、ノード１０１乃至１０４を含むネットワークに新規に参加する動作について説明する。

第１に、図１に示すように、ノード１０５は、ネットワークを構成する複数のノード１０１乃至１０４の中から、ＩＰアドレス又はＵＲＬを知っているノード１０１との間でコネクションを確立する。

第２に、図２に示すように、ノード１０５は、ノード１０１に対して、ノード１０５のＩＰアドレスを含むＰｉｎｇメッセージを送信する。

第３に、図３に示すように、ノード１０１は、ノード１０１のＩＰアドレスを含むＰｏｎｇメッセージをノード１０５に返信するとともに、ノード１０５のＩＰアドレスを含むＰｉｎｇメッセージをノード１０２乃至１０４に転送する。

第４に、図４に示すように、各ノード１０２乃至１０４は、それぞれのＩＰアドレスを含むＰｏｎｇメッセージをノード１０５に返信する。

以上の手順が繰り返されることによって、ノード１０５は、ＰｉｎｇメッセージのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）フィールドに指定された範囲内のノードのＩＰアドレスを取得することができる。

第５に、図５に示すように、ノード１０５は、受信したＰｏｎｇメッセージに含まれるＩＰアドレスを参照して、ネットワークを構成するノード１０１乃至１０４の各々とコネクションを確立する。

このようにして、ノード１０５は、ノード１０１乃至１０４によって構成されているネットワークに新規に参加することができる。

上述のように、従来のネットワークトポロジーの生成方法では、新規ノード１０５は、Ｐｉｎｇメッセージ及びＰｏｎｇメッセージを利用して、ランダム的にネットワークに参加するように構成されていた。

しかしながら、従来のネットワークトポロジーの生成方法では、新たにネットワークトポロジーを生成するにあたって、物理層のネットワーク状況を考慮していないため、論理層において隣接するノード間であっても、ネットワーク遅延が相当大きい可能性があり、新規に生成されたネットワークにおいてデータ転送効率が低下する可能性があるという問題点があった。

特開２００３−３０４２７７号公報
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、物理層のネットワーク状況を考慮することによって、新たにネットワークトポロジーを生成するにあたって、ネットワーク遅延を平均的にかつ最小限に抑制することが可能なネットワークトポロジー生成方法及びノードを提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、複数のノードによって構成されるネットワークに新規に参加するノードであって、前記複数のノードとの間でバーチャルコネクションを確立するバーチャルコネクション確立部と、各バーチャルコネクションを介した前記複数のノードまでの経路の平均メトリック値を算出する平均メトリック値算出部と、前記経路の平均メトリック値が最小となるバーチャルコネクションが確立されたノードに対してコネクションを確立することによって、前記ネットワークに参加するコネクション確立部とを具備することを要旨とする。

かかる発明によれば、コネクション確立部が、物理層のネットワーク状況を考慮して算出される平均メトリック値が最小となるように、バーチャルコネクションが確立されたノードに対してコネクションを確立するため、新たにネットワークトポロジーを生成するにあたって、ネットワーク遅延を平均的にかつ最小限に抑制することができる。

本発明の第１の特徴において、前記ネットワーク内の任意のノードから、該任意のノードの隣接ノードに係るノード間接続情報を取得する取得部をさらに具備し、前記平均メトリック値算出部が、前記ノード間接続情報を用いて前記平均メトリック値を算出するように構成されていてもよい。

本発明の第１の特徴において、前記ノード間接続情報が、前記隣接ノードを識別するためのノードＩＤと、前記任意のノードと前記隣接ノードとの間の経路のメトリック値と、前記隣接ノードに隣接するノード数とを含むように構成されていてもよい。

本発明の第１の特徴において、前記メトリック値が、ホップ数、ネットワーク帯域幅、通信コスト、遅延、負荷、ＭＴＵ、信頼性の少なくとも一つを含むように構成されていてもよい。

本発明の第１の特徴において、前記取得部が、前記任意のノードに対して、前記ノード間接続情報に含まれるべきメトリック値又はメトリック値の組み合わせの種類を通知するように構成されていてもよい。

本発明の第２の特徴は、複数のノードによって構成されるネットワークに新規ノードが参加するネットワークトポロジー生成方法であって、前記新規ノードが、前記複数のノードとの間でバーチャルコネクションを確立する工程と、前記新規ノードが、各バーチャルコネクションを介した前記複数のノードまでの経路の平均メトリック値を算出する工程と、前記新規ノードが、前記経路の平均メトリック値が最小となるバーチャルコネクションが確立されたノードに対してコネクションを確立することによって、前記ネットワークに参加する工程とを有することを要旨とする。

図１は、従来技術において、ノード１０５がノード１０１との間でコネクションを確立する動作を示す図である。 図２は、従来技術において、ノード１０５がノード１０１に対してＰｉｎｇメッセージを送信する動作を示す図である。 図３は、従来技術において、ノード１０１がノード１０４に対してＰｏｎｇメッセージを送信するとともに、各ノード１０２乃至１０４に対してＰｉｎｇメッセージを送信する動作を示す図である。 図４は、従来技術において、ノード１０２乃至１０４がノード１０１に対してＰｏｎｇメッセージを送信する動作を示す図である。 図５は、従来技術において、ノード１０１がノード１０２乃至１０４との間でコネクションを確立する動作を示す図である。 図６Ａは、本発明の一実施形態に係るノードＸの機能ブロック図である。 図６Ｂは、本発明の一実施形態に係るノードＡの機能ブロック図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るノードＸがネットワークに新規に参加する動作を示すフローチャートである。 図８は、本発明の一実施形態に係るノードＸがノードＡからノード間接続情報を取得する動作を示す図である。 図９は、本発明の一実施形態に係るノードＸによって取得されるノード間接続情報の一例を示す図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係るノードＸがノードＡ乃至Ｄとの間にバーチャルコネクションを確立する動作を示す図である。 図１１は、本発明の一実施形態に係るノードＸがノードＤとの間に確立したバーチャルコネクションを介したノードＸからノードＡ乃至Ｄまでの経路情報を示す図である。 図１２は、本発明の一実施形態に係るノードＸがノードＡとの間に確立したバーチャルコネクションを介したノードＸからノードＡ乃至Ｄまでの経路情報を示す図である。 図１３は、本発明の一実施形態に係るノードＸがノードＢとの間に確立したバーチャルコネクションを介したノードＸからノードＡ乃至Ｄまでの経路情報を示す図である。 図１４は、本発明の一実施形態に係るノードＸがノードＣとの間に確立したバーチャルコネクションを介したノードＸからノードＡ乃至Ｄまでの経路情報を示す図である。 図１５は、本発明の一実施形態に係るノードＸが各バーチャルコネクションを介したノードＡ乃至Ｄまでの経路の平均メトリック値を算出する計算式を示す図である。 図１６は、本発明の一実施形態に係るノードＸが各バーチャルコネクションを介したノードＡ乃至Ｄまでの経路の平均メトリック値を算出する一例を示す図である。 図１７は、本発明の一実施形態に係るノードＸがノードＤとの間にコネクションを確立する動作を示す図である。

（本発明の第１の実施形態に係るネットワークトポロジー生成方法を実現するノードの構成）
以下、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態に係るネットワークトポロジー生成方法を実現するノードの構成について説明する。本実施形態において、ノードＸは、複数のノードＡ乃至Ｄを含むネットワークに新規に参加することができるように構成されている。

図６Ａに示すように、本実施形態に係るノードＸは、ノード間接続情報取得部１１と、バーチャルコネクション確立部１２と、平均メトリック値算出部１３と、コネクション確立部１４と、メトリック値指定部１５とを具備している。

ノード間接続情報取得部１１は、ネットワーク内の任意のノード（例えば、ノードＡ）から、当該任意のノードの隣接ノード（例えば、ノードＢ乃至Ｄ）に係るノード間接続情報を取得するものである。なお、ノード間情報には、隣接ノードを識別するための「ノード名（ノードＩＤ）」と、隣接ノードの「ノードアドレス（例えば、ＩＰアドレス）」と、任意のノードと隣接ノードとの間の経路の「メトリック値」と、隣接ノードに隣接する「ノード数」とを含む。また、「メトリック値」は、ホップ数、ネットワーク帯域幅、通信コスト、遅延、負荷、ＭＴＵ、信頼性の少なくとも一つを含む。

ここで、ホップ数は、物理層におけるホップ数、すなわち、当該ノードとの間で確立されているリンクにおけるルータ等のホップ数を示す。ネットワーク帯域幅は、当該ノードとの間で確立されているリンクにおいて使用可能な通信帯域（例えば、６４ｋｂｐｓ等）を示す。通信コストは、当該ノードとの間で確立されているリンクの通信料金を示す。遅延は、当該ノードとの間で確立されているリンクにおける伝播遅延時間を示す。負荷は、当該ノードとの間で確立されているリンクの使用状況（例えば、５０％等）を示す。ＭＴＵは、当該ノードとの間で確立されているリンクにおいて使用される最小転送ブロックサイズ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ）を示す。信頼性は、当該ノードとの間で確立されているリンクにおける障害発生率をしめす。

ノード間接続情報取得部１１は、ネットワーク内の任意のノードからノード間情報を取得する際に、メトリック値指定部１５によって指定されたメトリック値（又は、メトリック値の組み合わせ）の種類を通知するように構成されていてもよい。

バーチャルコネクション確立部１２は、ノード間接続情報取得部１１によって取得したノード間接続情報内のノードアドレスを参照して、複数のノードＡ乃至Ｄとの間でバーチャルコネクションを確立するものである。

平均メトリック値算出部１３は、ノード間接続情報取得部１１によって取得したノード間接続情報を利用して、各バーチャルコネクションを介した複数のノードまでの経路の平均メトリック値を算出するものである。なお、当該平均メトリック値の具体的な算出方法については後述する。

コネクション確立部１４は、経路の平均メトリック値が最小となるバーチャルコネクションが確立されたノードに対してコネクションを確立するものである。

メトリック値指定部１５は、ノードＸがネットワークに新規に参加する際に、任意のノードから取得するノード間接続情報に含まれるべきメトリック値（又は、メトリック値の組み合わせ）の種類を指定するものである。なお、メトリック値指定部１５によって所定のメトリック値が指定されない場合、任意のノードによって提供されるノード間接続情報には、デフォルトで設定されたメトリック値（又は、メトリック値の組み合わせ）が含まれる。

図６Ｂに示すように、本実施形態に係るノードＡは、ノード間接続情報取得部３１と、ノード間接続情報記憶部３２と、バーチャルコネクション確立部３３と、ノード間接続情報提供部３４と、コネクション確立部３５とを具備している。

ノード間接続情報取得部３１は、ネットワーク内において、当該ノードＸに隣接する隣接ノード（例えば、ノードＢ乃至Ｄ）から、当該隣接ノードに係るノード間接続情報を取得するものである。なお、各ノード間のリンクにおけるメトリック値は適宜更新されている。

例えば、ノード間接続情報取得部３１は、更新通知パケットを、ネットワーク内の全ノードにブロードキャストすることによって、定期的にノード間接続情報の更新結果を取得するように構成されていてもよい。

また、ノード間接続情報取得部３１は、ＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）を設定した範囲に更新通知パケットを送信することによって、定期的にノード間接続情報の更新結果を取得するように構成されていてもよい。

ノード間接続情報記憶部３２は、ノード間接続情報取得部３１によって取得されたノード間接続情報を記憶するものである。

バーチャルコネクション確立部３３は、ノードＸからのバーチャルコネクション確立要求に応じて、ノードＸとの間でバーチャルコネクションを確立するものである。

ノード間接続情報提供部３４は、ノード間接続情報記憶部３２からノードＡに隣接する隣接ノードに係るノード間接続情報を取得して、バーチャルコネクション確立部３３によって確立されたノードＸとの間のバーチャルコネクションを介して当該ノード間接続情報をノードＸに提供するものである。

ノード間接続情報提供部３４は、ノードＸによってメトリック値（又は、メトリック値の組み合わせ）の種類が通知された場合、かかるメトリック値（又は、メトリック値の組み合わせ）を含むノード間接続情報を提供するように構成されていてもよい。

また、ノード間接続情報提供部３４は、ノードＸによってメトリック値（又は、メトリック値の組み合わせ）の種類が通知されなかった場合、デフォルトで設定されているメトリック値（又は、メトリック値の組み合わせ）を含むノード間接続情報を提供するように構成されていてもよい。

コネクション確立部３５は、ノードＸからのコネクション確立要求に応じて、ノードＸとの間でバーチャルコネクションを確立するものである。

（本実施形態に係るネットワークトポロジー生成方法の動作）
図７乃至図１７を参照して、本実施形態に係るネットワークトポロジー生成方法の動作について説明する。具体的には、ノードＸが、ノードＡ乃至Ｄを含むネットワークに新規に参加する際の動作について説明する。

図７及び図８に示すように、ステップＳ１において、ノードＸのノード間接続情報取得部１１が、ノードＡから、ノードＡが管理しているノード間接続情報を取得する。ここで、ノードＸのノード間接続情報取得部１１は、取得するノード間接続情報に含まれるべきメトリック値（又は、メトリック値の組み合わせ）の種類を通知するように構成されていてもよい。

図９に、本実施形態において、ノードＡが管理しているノード間接続情報を示す。図９に示すように、ノードＡの隣接ノードは、ノードＢ乃至Ｄである。なお、ノードＢのノードアドレスは「ＢＩＰ」であり、ノードＣのノードアドレスは「ＣＩＰ」であり、ノードＤのノードアドレスは「ＤＩＰ」である。また、ノードＡとノードＢとの間のメトリック値は「２」であり、ノードＡとノードＣとの間のメトリック値は「３」であり、ノードＡとノードＤとの間のメトリック値は「２」である。また、ノードＢに隣接するノード数は「２」であり、ノードＣに隣接するノード数は「２」であり、ノードＤに隣接するノード数は「３」である。

図７及び図１０に示すように、ステップＳ２において、ノードＸのバーチャルコネクション確立部１２が、取得したノード間接続情報に含まれる「ノードアドレス」に基づいて、ノードＡ乃至Ｄとの間でバーチャルコネクションを確立する。

ステップＳ３において、ノードＸの平均メトリック値算出部１３が、取得したノード間接続情報に含まれる「メトリック値」及び「ノード数」に基づいて、各バーチャルコネクションを経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路の平均メトリック値を算出する。

具体的には、以下のように、平均メトリック値を算出する。なお、ノードＸとノードＤとの間に確立されたバーチャルコネクション＃１のメトリック値は「１」であり、ノードＸとノードＡとの間に確立されたバーチャルコネクション＃２のメトリック値は「５」であり、ノードＸとノードＢとの間に確立されたバーチャルコネクション＃３のメトリック値は「３」であり、ノードＸとノードＣとの間に確立されたバーチャルコネクション＃４のメトリック値は「１」である者とする。

図１１は、バーチャルコネクション＃１を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路＃Ａ１乃至＃Ｄ１における「メトリック値」及び各ノードＡ乃至Ｄに隣接する「ノード数」を関連付ける経路情報を示す。

また、図１２は、バーチャルコネクション＃２を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路＃Ａ２乃至＃Ｄ２における「メトリック値」及び各ノードＡ乃至Ｄに隣接する「ノード数」を関連付ける経路情報を示す。

また、図１３は、バーチャルコネクション＃３を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路＃Ａ３乃至＃Ｄ３における「メトリック値」及び各ノードＡ乃至Ｄに隣接する「ノード数」を関連付ける経路情報を示す。

さらに、図１４は、バーチャルコネクション＃４を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路＃Ａ４乃至＃Ｄ４における「メトリック値」及び各ノードＡ乃至Ｄに隣接する「ノード数」を関連付ける経路情報を示す。

ノードＸの平均メトリック値算出部１３は、図１１乃至図１４に示す経路情報を用いて、図１５に示す計算式によって、各バーチャルコネクション＃１乃至＃４を経由してノードＸからノードｉに到達する経路の平均メトリック値Ｖｉを算出する。図１５に示す計算式において、ｎは、ネットワークに属する総ノード数を示し、ＶＭｉは、ノードＸからノードｉまで到達する経路のメトリック値を示し、Ｎｉは、ノードｉの隣接ノード数に１を加えた値を示す。ここで、ノードＡは、ノード１に該当し、ノードＢは、ノード２に該当し、ノードＣは、ノード３に該当し、ノードＤは、ノード４に該当するものとする。

図１６は、本実施形態において、ノードＸの平均メトリック値算出部１３が、図１１乃至図１４に示す経路情報を参照して、各バーチャルコネクション＃１乃至＃４を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路の平均メトリック値を算出する様子の一例を示す。

図１６に示すように、ノードＸがノードＡとの間に確立したバーチャルコネクション＃２を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路の平均メトリック値は「７８／１１」であり、ノードＸがノードＢとの間に確立したバーチャルコネクション＃３を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路の平均メトリック値は「５９／１１」であり、ノードＸがノードＣとの間に確立したバーチャルコネクション＃４を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路の平均メトリック値は「５０／１１」であり、ノードＸがノードＤとの間に確立したバーチャルコネクション＃１を経由してノードＸからノードＡ乃至Ｄの各々に到達する経路の平均メトリック値は「４０／１１」である。

この結果に基づいて、ステップＳ４において、図１７に示すように、ノードＸのコネクション確立部１４は、上述の経路の平均メトリック値が最小（「４０／１１」）であるバーチャルコネクション＃１が確立されたノードＤに対して、コネクションを確立することによって、ネットワークに新規に参加する。この結果、ネットワークトポロジーが変更される。すなわち、ノードＸは、バーチャルコネクション＃１を経由してノードＡ乃至Ｄ等を含むネットワーク内の全てのノードとの間で通信を行うことができる。

（本実施形態に係るネットワークトポロジー生成方法の作用・効果）
本実施形態に係るネットワークトポロジー生成方法によれば、ノードＸのコネクション確立部１４が、物理層のネットワーク状況を考慮して算出される平均メトリック値が最小となるように、バーチャルコネクション＃１が確立されたノードＤに対してコネクションを確立するため、新たにネットワークトポロジーを生成するにあたって、ネットワーク遅延を平均的にかつ最小限に抑制することができる。

以上、本発明を実施例により詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本願中に説明した実施例に限定されるものではないということは明らかである。本発明の装置は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本願の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

以上説明したように、本発明によれば、物理層のネットワーク状況を考慮することによって、新たにネットワークトポロジーを生成するにあたって、ネットワーク遅延を平均的にかつ最小限に抑制することが可能なネットワークトポロジーの生成方法及びノードを提供することができる。

Claims (6)

1. 複数のノードによって構成されるネットワークに新規に参加するノードであって、
   前記複数のノードとの間でバーチャルコネクションを確立するバーチャルコネクション確立部と、
   各バーチャルコネクションを介した前記複数のノードまでの経路の平均メトリック値を算出する平均メトリック値算出部と、
   前記経路の平均メトリック値が最小となるバーチャルコネクションが確立されたノードに対してコネクションを確立することによって、前記ネットワークに参加するコネクション確立部とを具備することを特徴とするノード。
2. 前記ネットワーク内の任意のノードから、該任意のノードの隣接ノードに係るノード間接続情報を取得する取得部を具備し、
   前記平均メトリック値算出部は、前記ノード間接続情報を用いて前記平均メトリック値を算出することを特徴とする請求項１に記載のノード。
3. 前記ノード間接続情報は、前記隣接ノードを識別するためのノードＩＤと、前記任意のノードと前記隣接ノードとの間の経路のメトリック値と、前記隣接ノードに隣接するノード数とを含むことを特徴とする請求項２に記載のノード。
4. 前記メトリック値は、ホップ数、ネットワーク帯域幅、通信コスト、遅延、負荷、ＭＴＵ、信頼性の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載のノード。
5. 前記取得部は、前記任意のノードに対して、前記ノード間接続情報に含まれるべきメトリック値又はメトリック値の組み合わせの種類を通知することを特徴とする請求項３に記載のノード。
6. 複数のノードによって構成されるネットワークに新規ノードが参加するネットワークトポロジー生成方法であって、
   前記新規ノードが、前記複数のノードとの間でバーチャルコネクションを確立する工程と、
   前記新規ノードが、各バーチャルコネクションを介した前記複数のノードまでの経路の平均メトリック値を算出する工程と、
   前記新規ノードが、前記経路の平均メトリック値が最小となるバーチャルコネクションが確立されたノードに対してコネクションを確立することによって、前記ネットワークに参加する工程とを有することを特徴とするネットワークトポロジー生成方法。

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