WO2021149182A1 - トラヒック印加量算出装置、トラヒック印加量算出方法、および、トラヒック印加量算出プログラム - Google Patents

トラヒック印加量算出装置、トラヒック印加量算出方法、および、トラヒック印加量算出プログラム Download PDF

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瑞人 中村
登志彦 関
直幸 丹治
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日本電信電話株式会社
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a traffic application amount calculation device, a traffic application amount calculation method, and a traffic application amount calculation program.
  • the configuration information is information on the current state of the NW configuration (connection relationship between the NW device and the NW device), and managing the latest configuration information is called configuration management. Since the current status of NW changes dynamically due to expansion, reduction, switching, etc., correct configuration management is important for maintaining and operating these.
  • LLDP Link Layer Discovery Protocol
  • LLDP is an L2 protocol used to acquire device adjacency information (see Non-Patent Document 1).
  • the device on the side of providing information periodically sends an LLDP packet to the multicast address, and the device on the side of collecting information collects information by receiving the LLDP packet.
  • LLDP is only implemented in some vendor products, and its use is restricted depending on the operation policy of the device.
  • CDP Cosmetic Discovery Protocol
  • Cisco NW devices are not available in other vendor products.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a topology estimation device that estimates an IF (interface) connection relationship between NW devices.
  • the topology estimation device compares the transmission / reception traffic amount of the time series data acquired from each IF of each NW apparatus by taking a difference for each acquisition time (for example, 10:00, 10:15, . , IFs with the smallest difference or matching are estimated as IF connection relationships.
  • the topology estimation device acquires the transmission traffic amount (in) and the reception traffic amount (out) of each IF of each NW device from the traffic collection device, and ⁇ IF i (t ) for two different IF i and IF j. ). in-IF j (t). out ⁇ and ⁇ IF j (t). in-IF i (t). out ⁇ is calculated, and the difference between the two difference values is calculated.
  • the topology estimation device performs the same calculation for all IFs between different NW devices, and estimates the IFs having the smallest difference as the IF connection relationship.
  • the topology estimation device estimates the IF connection relationship by comparing the difference in the amount of traffic, it is possible to estimate with high accuracy as long as the IFs have traffic with a characteristic time change.
  • the time zone for example, IF of a backup system device. Is difficult to make a correct estimate.
  • Non-Patent Document 3 the estimation accuracy of the topology estimation technique is improved by applying a test traffic to the IF of the traffic application target determined by the traffic application IF determination device by the traffic application device and giving a feature amount.
  • Methods to improve have been proposed. For example, in an NW device in which a constant value of traffic is flowing in each IF, different features are imparted by applying test traffic while shifting the timing.
  • Non-Patent Document 1 merely applies test traffic to give characteristics. Therefore, depending on the applied amount of the test traffic, there is a problem that the applied amount may be excessive or the applied amount may be insufficient to give characteristics.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of calculating an appropriate traffic application amount.
  • the traffic application amount calculation device of one aspect of the present invention uses the traffic data flowing through the IF of the NW device to calculate the average traffic amount in the transmission direction and the average traffic amount in the reception direction in the IF, and the calculation unit described above.
  • the first calculation unit that selects the direction with the smaller average traffic amount from the transmission direction and the reception direction and calculates the standard deviation of the traffic amount in the selected selection direction, and the selection direction of the traffic amount obtained by multiplying the standard deviation by a predetermined value.
  • a second calculation unit which is determined as a traffic application amount to be applied to the traffic of the above, is provided.
  • the traffic application amount calculation method of one aspect of the present invention includes a step of calculating the average traffic amount in the transmission direction and the average traffic amount in the reception direction in the IF using the traffic data flowing through the IF of the NW device, and the transmission.
  • the step of determining the traffic application amount to be performed is performed.
  • One aspect of the present invention is a traffic application amount calculation program that causes a computer to function as the traffic application amount calculation device.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire topology estimation system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a traffic application amount calculation device.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the traffic application amount calculation device.
  • FIG. 4 is a reference diagram at the time of explaining the operation of the traffic application amount calculation device.
  • FIG. 5 is a reference diagram at the time of explaining the operation of the traffic application amount calculation device.
  • FIG. 6 is a reference diagram at the time of explaining the storage function of traffic information.
  • FIG. 7 is a reference diagram at the time of explaining the effect of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a hardware configuration of the traffic application amount calculation device.
  • the present invention discloses a traffic application amount calculation device having a function of calculating an appropriate traffic application amount from the traffic amount actually flowing.
  • the traffic application amount calculation device uses the traffic data actually flowing in the IF for the IF of the traffic application target determined by the traffic application IF determination device, and of the traffic transmitted / received by the traffic application target IF. The average amount and dispersion value are analyzed, and the minimum traffic application amount that can be distinguished by comparison with other IFs is calculated. After that, the traffic application amount calculation device notifies the traffic application device of the calculated minimum traffic application amount. The traffic application device applies the test traffic of the notified minimum traffic application amount to the IF of the traffic application target.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire topology estimation system 1 according to the present embodiment.
  • the topology estimation system 1 includes a traffic collection device 11, a topology estimation device 12, a traffic application IF determination device 13, a traffic application amount calculation device 14, and a traffic application device 15.
  • the traffic collecting device 11 is a device that collects the traffic data (transmission / reception traffic amount) of each IF from each NW device whose topology is estimated.
  • the topology estimation device 12 takes a difference for each acquisition time (for example, 10:00, 10:15, ...) For the transmission / reception traffic amount of the time series data collected from each IF of each NW device. It is a device that compares and estimates the IFs having the smallest or matching differences as an IF connection relationship. For example, the topology estimation device 12 acquires the transmission traffic amount (in) and the reception traffic amount (out) of each IF of each NW device from the traffic collection device 11, and ⁇ IF i for two different IF i and IF j. (T). in-IF j (t). out ⁇ and ⁇ IF j (t). in-IF i (t). out ⁇ is calculated, and the difference between the two difference values is calculated. The topology estimation device 12 performs the same calculation for all IFs between different NW devices, and estimates the IFs having the smallest difference as the IF connection relationship.
  • the traffic application IF determination device 13 applies traffic using the traffic data acquired from the traffic collection device 11 based on the difference in the traffic amount between each IF calculated at the time of estimating the IF connection relationship in the topology estimation device 12. It is a device that determines the IF of the target and transmits the determined IF of the traffic application target and the traffic data to the traffic application amount calculation device 14.
  • the traffic application amount calculation device 14 uses the above traffic data to determine the average amount and dispersion value of the traffic transmitted and received by the traffic application target IF with respect to the traffic application target IF determined by the traffic application IF determination device 13. It is a device that analyzes and calculates the minimum traffic application amount that can be distinguished by comparison with other IFs.
  • the traffic application device 15 applies a test traffic of the minimum traffic application amount calculated by the traffic application amount calculation device 14 to the IF of the traffic application target determined by the traffic application IF determination device 13 to obtain a feature amount. It is a device to give.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the traffic application amount calculation device 14 according to the present embodiment.
  • the traffic application amount calculation device 14 includes a first storage unit 141, a second storage unit 142, a calculation unit 143, a comparison unit 144, a first calculation unit 145, a second calculation unit 146, and a transmission unit 147. , Equipped with.
  • the first storage unit 141 has a function of storing the IF information of the IF to be traffic-applied, which is transmitted from the traffic-applied IF determination device 13, and the traffic data flowing to each IF of the plurality of NW devices.
  • the traffic data may be acquired from the traffic collecting device 11 or the topology estimation device 12.
  • the second storage unit 142 has a function of storing traffic information and the like.
  • the traffic information includes, for example, the minimum traffic application amount calculated by the second calculation unit 146, the IF information of the IF to which the test traffic of the traffic application amount is applied, and the test traffic of the traffic application amount. This is information associating the IF application direction with the transmission time (test traffic application time) at which they were transmitted to the traffic application device 15.
  • the calculation unit 143 reads the traffic data from the first storage unit 141, and calculates the average traffic amount in the transmission direction and the average traffic amount in the reception direction in the IF by using the traffic amount at each time included in the traffic data. It has a function to do.
  • the comparison unit 144 has a function of comparing the average traffic amount in the transmission direction and the average traffic amount in the reception direction calculated by the calculation unit 143.
  • the first calculation unit 145 selects the direction in which the average traffic amount is smaller among the transmission direction and the reception direction, and determines the standard deviation of the traffic amount in the selected selection direction. It has a function to calculate.
  • the second calculation unit 146 has a function of determining a traffic amount obtained by multiplying the standard deviation calculated by the first calculation unit 145 by a predetermined value as a traffic application amount to be applied to the traffic in the selection direction. Further, when the determined traffic application amount exceeds the upper limit amount of the NW band of the IF, the second calculation unit 146 trafficks a value obtained by subtracting the maximum value of the traffic amount flowing in the selection direction from the upper limit amount. It has a function to determine the applied amount.
  • the transmission unit 147 has a function of transmitting the data of the traffic application amount determined by the second calculation unit 146 to the traffic application device 15 together with the IF information of the IF to which the traffic is applied and the selection direction (the application direction of the test traffic). Be prepared.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the traffic application amount calculation device 14.
  • Step S1 First, the first storage unit 141 includes IF information of the IF to be traffic-applied, which is acquired by the traffic application amount calculation device 14 from the traffic-applied IF determination device 13, and traffic data flowing to each IF of the plurality of NW devices.
  • the traffic application amount calculation device 14 may acquire the traffic data from the traffic collection device 11 or the topology estimation device 12.
  • traffic information the minimum traffic application amount calculated by the second calculation unit 146, the IF information of the IF to which the test traffic of the traffic application amount is applied, and the IF information of the traffic applied to the second storage unit 142. It is determined whether or not there is information relating the application direction of the IF to which the test traffic of the traffic applied amount is applied and the
  • the average traffic amount in the direction and the average traffic amount in the receiving direction are calculated (see FIG. 4A).
  • Step S4 the comparison unit 144 compares the average traffic amount in the transmission direction and the average traffic amount in the reception direction for each IF of the plurality of NW devices (see FIG. 4B).
  • Step S5 the first calculation unit 145 selects the direction in which the average traffic amount is smaller among the transmission direction and the reception direction for each IF of the plurality of NW devices, and sets the standard deviation ⁇ of the traffic amount in the selected selection direction.
  • the average traffic amount in the transmission direction and the average traffic amount in the reception direction are equal to each other (for example, all 0 bps), either one is selected. It may be decided in advance or it may be random.
  • Step S6 the first calculation unit 145 stores the standard deviation ⁇ of the traffic amount of each IF calculated in step S5 in the second storage unit 142.
  • Step S7 the second calculation unit 146 multiplies the standard deviation ⁇ calculated in step S5 by n times (n is an arbitrary constant) for each IF of the plurality of NW devices, and the traffic amount for the n ⁇ ⁇ . Is determined as the amount of traffic applied to the traffic in the selection direction (see FIG. 4D).
  • n is arbitrarily set by the NW to be managed.
  • the second calculation unit 146 acquires and uses the value of n set in the topology estimation device 12.
  • Step S9 When the traffic applied amount determined in step S7 exceeds the upper limit of the NW band, the original communication band (for example, 1000BASE-) is applied when the test traffic of n ⁇ ⁇ is applied in applying the test traffic. If it is a gigabit ether (GbitEther) such as T, an upper limit is given to the calculation result so as not to exceed 1 Gbps).
  • GbitEther gigabit ether
  • the second calculation unit 146 subtracts the maximum value of the traffic amount flowing in the selection direction from the upper limit amount of the NW band for the IF whose traffic application amount determined in step S7 exceeds the upper limit amount of the NW band of the IF.
  • the information registered at the time of designing the NW may be referred to, and if there is a naming rule such as GigabitEther or 10G in the naming rule of the registered name in the configuration information DB of each IF, it should be used. You may refer to it.
  • Step S10 Next, the transmission unit 147 transmits the data of the traffic application amount determined in steps S7 and S9 to the traffic application device 15 together with the IF information of the IF to which the traffic is applied and the selection direction (the application direction of the test traffic). do.
  • the traffic applying device 15 applies the test traffic of the traffic applied amount to the traffic in the selected direction. Further, the topology estimation device 12 estimates the IF connection relationship of each IF of each NW device by using the traffic data collected after the application of the test traffic.
  • Step S11 After that, the second storage unit 142 includes the traffic applied amount determined in steps S7 and S9, the IF number of the IF to which the test traffic of the traffic applied amount is applied, and the IF to which the test traffic of the traffic applied amount is applied.
  • the application direction (selection direction) of the above and the transmission time (the application time of the test traffic) at which they were transmitted to the traffic application device 15 are associated and stored as traffic information (see FIG. 6).
  • Step S12 When the second storage unit 142 has the traffic information in step S2, the calculation unit 143 transmits the traffic information to the traffic application device 15 and the topology estimation device 12.
  • the traffic applying device 15 prevents the test traffic from being applied again to the IF to which the test traffic has been applied, for example, if the specified time has not elapsed from the application time, based on the traffic information. This makes it possible to prevent excessive application of the test traffic (for example, application of a plurality of times).
  • the calculation unit 143 uses the traffic data flowing through the IF of the NW device to determine the average traffic amount in the transmission direction and the average traffic amount in the reception direction in the IF.
  • the first calculation unit 145 selects the direction in which the average traffic amount is smaller among the transmission direction and the reception direction, calculates the standard deviation of the traffic amount in the selected selection direction, and the second calculation unit 146 calculates. Since the traffic amount obtained by multiplying the standard deviation by a predetermined value is determined as the traffic application amount to be applied to the traffic in the selection direction, it is possible to provide a technique capable of calculating an appropriate traffic application amount. As shown in FIG. 7, conventionally, when the applied amount is excessive, the applied amount may be insufficient to give characteristics, and further, the test traffic is applied in both directions of transmission and reception. However, in this embodiment, an appropriate amount of test traffic can be applied.
  • the second calculation unit 146 sets the maximum value of the traffic amount flowing in the selection direction from the upper limit amount. Since the subtracted value is determined as the traffic application amount, it is possible to provide a technique capable of calculating a more appropriate traffic application amount.
  • the second storage unit 142 stores the IF information of the IF to which the traffic applied to the traffic is applied and the traffic information associated with the application time of the traffic, so that the traffic information can be stored. It can be used and excessive application of test traffic can be prevented.
  • the traffic application amount calculation device 14 includes, for example, a CPU 901, a memory 902, a storage 903 such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive), and a storage 903.
  • a general-purpose computer system including a communication device 904, an input device 905, and an output device 906 can be used.
  • the memory 902 and the storage 903 are storage devices.
  • each function of the traffic application amount calculation device 14 is realized by executing a predetermined program loaded on the memory 902 by the CPU 901.
  • the traffic application amount calculation device 14 may be mounted on one computer or may be mounted on a plurality of computers. Further, the traffic application amount calculation device 14 may be a virtual machine mounted on a computer.
  • the program for the traffic application amount calculation device 14 can be stored in a computer-readable recording medium such as an HDD, SSD, USB (Universal Serial Bus) memory, CD (Compact Disc), or DVD (Digital Versatile Disc), or can be stored in a network. It can also be delivered via.
  • Topology estimation system 11 Topology estimation device 12: Topology estimation device 13: Traffic application IF determination device 14: Traffic application amount calculation device 15: Traffic application device 141: 1st storage unit 142: 2nd storage unit 143: Calculation unit 144: Comparison unit 145: First calculation unit 146: Second calculation unit 147: Transmission unit

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Abstract

トラヒック印加量算出装置１４は、ＮＷ装置のＩＦに流れるトラヒックデータを用いて、前記ＩＦでの送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を算出する算出部１４３と、前記送信方向と前記受信方向のうち平均トラヒック量が小さい方向を選択し、選択した選択方向のトラヒック量の標準偏差を算出する第１演算部１４５と、前記標準偏差を所定倍したトラヒック量を前記選択方向のトラヒックに印加するトラヒック印加量として決定する第２演算部１４６と、を備える。

Description

トラヒック印加量算出装置、トラヒック印加量算出方法、および、トラヒック印加量算出プログラム
　本発明は、トラヒック印加量算出装置、トラヒック印加量算出方法、および、トラヒック印加量算出プログラムに関する。
　キャリアにおけるＮＷ（ネットワーク）運用業務では、故障発生時の迅速な故障箇所特定や影響把握が求められる。これらは全て、構成情報をもとに実施されている。構成情報とは、ＮＷ構成の現況（ＮＷ装置とＮＷ装置間の接続関係）に関する情報であり、最新の構成情報を管理することを構成管理と呼ぶ。ＮＷの現況は増設・減設・切り替えなどでその構成が動的に変化するため、これらを維持運用していくためには正しい構成管理が重要となる。
　構成管理を行う場合、例えば、ＬＬＤＰ（Link Layer Discovery Protocol）が用いられる。ＬＬＤＰは、機器の隣接情報を取得することに用いるＬ２プロトコルである（非特許文献１参照）。情報を提供する側の機器は、ＬＬＤＰパケットをマルチキャストアドレス宛てに定期的に送信し、情報を収集する側の機器は、ＬＬＤＰパケットを受信することにより情報を収集する。しかし、ＬＬＤＰは、一部のベンダ製品への実装に留まり、機器の運用ポリシーによっては利用が制限されている。
　また、同様の目的でＣＤＰ（Cisco Discovery Protocol）が用いられる（非特許文献２参照）。しかし、ＣＤＰは、シスコ社製のＮＷ装置で実行可能なデバイス検出プロトコルであり、他のベンダ製品では利用できない。
　そこで、特許文献１及び特許文献２は、ＮＷ装置間のＩＦ（インタフェース）接続関係を推定するトポロジ推定装置を開示する。トポロジ推定装置は、各ＮＷ装置の各ＩＦからそれぞれ取得した時系列データの送受信トラヒック量を、各取得時刻（例えば、１０時００分、１０時１５分、…）ごとに差分をとって比較し、最も差分の小さい又は一致しているＩＦ同士をＩＦ接続関係と推定する。
　例えば、トポロジ推定装置は、トラヒック収集装置から各ＮＷ装置の各ＩＦの送信トラヒック量（ｉｎ）及び受信トラヒック量（ｏｕｔ）を取得し、異なる２つのＩＦｉ、ＩＦｊについて、｛ＩＦｉ（ｔ）．ｉｎ－ＩＦｊ（ｔ）．ｏｕｔ｝と｛ＩＦｊ（ｔ）．ｉｎ－ＩＦｉ（ｔ）．ｏｕｔ｝を計算し、２つの差分値の差分を計算する。トポロジ推定装置は、同様の計算を異なるＮＷ装置間の全てのＩＦについて行い、最も差分の小さいＩＦ同士をＩＦ接続関係と推定する。
　上記トポロジ推定装置は、トラヒック量の差分を比較してＩＦ接続関係を推定するため、特徴的な時間変化のあるトラヒックが流れているＩＦ間であれば、高い精度で推定可能である。一方で、似た特徴の時間変化のある少ないトラヒックが流れるＩＦが複数ある場合や、時間帯に関係なくほぼ一定値のトラヒックが流れているＩＦ（例えば、予備系装置のＩＦ）がある場合には、正しい推定が困難である。
　そこで、非特許文献３は、トラヒック印加装置により、トラヒック印加ＩＦ判定装置で判定されたトラヒック印加対象のＩＦに対して試験トラヒックを印加して特徴量を与えることで、トポロジ推定技術の推定精度を向上させる手法が提案されている。例えば、各ＩＦで一定値のトラヒックが流れているＮＷ装置において、タイミングをずらしながら試験トラヒックを印加していくことで、異なる特徴量を付与する。
特許第５６９５７６７号公報 特許第５７２３３３４号公報
"LLDPの機能説明"、ApresiaNPシリーズ ユーザーズガイド、［2020年1月10日検索］、インターネット＜URL : https://www.apresia.jp/products/ent/np/usersguide/management/top.html?p=NP_lldp_c_fc.html＞ "CDPの概要"、Cisco Aironetアクセスポイント Cisco IOSソフトウェア コンフィギュレーションガイド、［2020年1月10日検索］、インターネット＜URL : https://www.cisco.com/c/ja_jp/td/docs/wl/accesspoint/aironet1260/cg/001/12-4-25d/scg12-4-25d-ja-chap17-cdp.html＞ 中村、外４名、"トラフィック情報を用いたトポロジ推定における推定精度向上手法の検討"、一般社団法人電子情報通信学会、信学技報、2019年総合大会、B-14-11, 2019年3月、p.59-p.64
　しかしながら、非特許文献１に開示されたトラヒック印加装置は、試験トラヒックを印加して特徴を与えるにすぎない。それ故、試験トラヒックの印加量によっては、過剰な印加量となる場合や、特徴を与えるには不十分な印加量となる場合がある、という課題があった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、適正なトラヒック印加量を算出可能な技術を提供することである。
　本発明の一態様のトラヒック印加量算出装置は、ＮＷ装置のＩＦに流れるトラヒックデータを用いて、前記ＩＦでの送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を算出する算出部と、前記送信方向と前記受信方向のうち平均トラヒック量が小さい方向を選択し、選択した選択方向のトラヒック量の標準偏差を算出する第１演算部と、前記標準偏差を所定倍したトラヒック量を前記選択方向のトラヒックに印加するトラヒック印加量として決定する第２演算部と、を備える。
　本発明の一態様のトラヒック印加量算出方法は、ＮＷ装置のＩＦに流れるトラヒックデータを用いて、前記ＩＦでの送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を算出するステップと、前記送信方向と前記受信方向のうち平均トラヒック量が小さい方向を選択し、選択した選択方向のトラヒック量の標準偏差を算出するステップと、前記標準偏差を所定倍したトラヒック量を前記選択方向のトラヒックに印加するトラヒック印加量として決定するステップと、を行う。
　本発明の一態様は、上記トラヒック印加量算出装置としてコンピュータを機能させるトラヒック印加量算出プログラムである。
　本発明によれば、適正なトラヒック印加量を算出可能な技術を提供できる。
図１は、本実施形態に係るトポロジ推定システムの全体を示す構成図である。 図２は、トラヒック印加量算出装置の機能構成を示すブロック図である。 図３は、トラヒック印加量算出装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図４は、トラヒック印加量算出装置の動作説明時の参照図である。 図５は、トラヒック印加量算出装置の動作説明時の参照図である。 図６は、トラヒック情報の保存機能説明時の参照図である。 図７は、本実施形態の効果説明時の参照図である。 図８は、トラヒック印加量算出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付し説明を省略する。
　［発明の概要］
　上記課題を解決するには、ＮＷへの負荷やＮＷ装置への負荷を考慮し、実際に流れているトラヒック量に合わせた適正なトラヒック印加量の決定方法が必要となる。そこで、本発明は、実際に流れているトラヒック量から、適正なトラヒック印加量を算出する機能を持つトラヒック印加量算出装置を開示する。
　ＩＦに流れているトラヒック量が一定値である場合は、各ＩＦ間でトラヒック流量の差分が小さく、かつ、おおよそ等しい値になると想定できる。よって、トラヒック流量の差分が、識別可能になるだけの最少のトラヒック量のトラヒックを印加すればよい。そこで、トラヒック印加量算出装置は、トラヒック印加ＩＦ判定装置で判定されたトラヒック印加対象のＩＦについて、実際にＩＦに流れているトラヒックデータを用いて、当該トラヒック印加対象のＩＦで送受信されたトラヒックの平均量や分散値を解析し、他のＩＦ間と比較して区別可能となる最小限のトラヒック印加量を算出する。その後、トラヒック印加量算出装置は、算出した最小限のトラヒック印加量をトラヒック印加装置へ通知する。トラヒック印加装置は、通知を受けた最小限のトラヒック印加量の試験トラヒックをトラヒック印加対象のＩＦに印加する。
　［トポロジ推定システム］
　図１は、本実施形態に係るトポロジ推定システム１の全体を示す構成図である。トポロジ推定システム１は、トラヒック収集装置１１と、トポロジ推定装置１２と、トラヒック印加ＩＦ判定装置１３と、トラヒック印加量算出装置１４と、トラヒック印加装置１５と、を備える。
　トラヒック収集装置１１は、トポロジ推定対象の各ＮＷ装置から各ＩＦのトラヒックデータ（送受信トラヒック量）を収集する装置である。
　トポロジ推定装置１２は、各ＮＷ装置の各ＩＦからそれぞれ収集された時系列データの送受信トラヒック量を、各取得時刻（例えば、１０時００分、１０時１５分、…）ごとに差分をとって比較し、最も差分の小さい又は一致しているＩＦ同士をＩＦ接続関係と推定する装置である。例えば、トポロジ推定装置１２は、トラヒック収集装置１１から各ＮＷ装置の各ＩＦの送信トラヒック量（ｉｎ）及び受信トラヒック量（ｏｕｔ）を取得し、異なる２つのＩＦｉ、ＩＦｊについて、｛ＩＦｉ（ｔ）．ｉｎ－ＩＦｊ（ｔ）．ｏｕｔ｝と｛ＩＦｊ（ｔ）．ｉｎ－ＩＦｉ（ｔ）．ｏｕｔ｝を計算し、２つの差分値の差分を計算する。トポロジ推定装置１２は、同様の計算を異なるＮＷ装置間の全てのＩＦについて行い、最も差分の小さいＩＦ同士をＩＦ接続関係と推定する。
　トラヒック印加ＩＦ判定装置１３は、トポロジ推定装置１２においてＩＦ接続関係の推定時に計算された各ＩＦ間のトラヒック量の差分をもとに、トラヒック収集装置１１から取得したトラヒックデータを用いて、トラヒック印加対象のＩＦを判定し、判定したトラヒック印加対象のＩＦ及びトラヒックデータをトラヒック印加量算出装置１４へ送信する装置である。
　トラヒック印加量算出装置１４は、トラヒック印加ＩＦ判定装置１３で判定されたトラヒック印加対象のＩＦについて、上記トラヒックデータを用いて、当該トラヒック印加対象のＩＦで送受信されたトラヒックの平均量や分散値を解析し、他のＩＦ間と比較して区別可能となる最小限のトラヒック印加量を算出する装置である。
　トラヒック印加装置１５は、トラヒック印加ＩＦ判定装置１３で判定されたトラヒック印加対象のＩＦに対し、トラヒック印加量算出装置１４で算出された最小限のトラヒック印加量の試験トラヒックを印加して特徴量を与える装置である。
　［トラヒック印加量算出装置の構成］
　図２は、本実施形態に係るトラヒック印加量算出装置１４の機能構成を示すブロック図である。トラヒック印加量算出装置１４は、第１記憶部１４１と、第２記憶部１４２と、算出部１４３と、比較部１４４と、第１演算部１４５と、第２演算部１４６と、送信部１４７と、を備える。
　第１記憶部１４１は、トラヒック印加ＩＦ判定装置１３から送信された、トラヒック印加対象のＩＦのＩＦ情報と、複数のＮＷ装置の各ＩＦにそれぞれ流れるトラヒックデータと、を記憶する機能を備える。尚、トラヒックデータについては、トラヒック収集装置１１又はトポロジ推定装置１２から取得してもよい。
　第２記憶部１４２は、トラヒック情報等を記憶する機能を備える。トラヒック情報とは、例えば、第２演算部１４６で算出された最小限のトラヒック印加量と、当該トラヒック印加量の試験トラヒックを印加したＩＦのＩＦ情報と、当該トラヒック印加量の試験トラヒックを印加したＩＦの印加方向と、それらをトラヒック印加装置１５へ送信した送信時刻（試験トラヒックの印加時刻）と、を関連付けた情報である。
　算出部１４３は、第１記憶部１４１からトラヒックデータを読み出して、当該トラヒックデータに含まれる各時刻のトラヒック量を用いて、ＩＦでの送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を算出する機能を備える。
　比較部１４４は、算出部１４３で算出された送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を比較する機能を備える。
　第１演算部１４５は、比較部１４４で行われた平均トラヒック量の比較の結果、送信方向と受信方向のうち平均トラヒック量が小さい方向を選択し、選択した選択方向のトラヒック量の標準偏差を算出する機能を備える。
　第２演算部１４６は、第１演算部１４５で算出された標準偏差を所定倍したトラヒック量を上記選択方向のトラヒックに印加するトラヒック印加量として決定する機能を備える。また、第２演算部１４６は、当該決定したトラヒック印加量が上記ＩＦのＮＷ帯域の上限量を超えている場合、当該上限量から上記選択方向に流れるトラヒック量の最大値を引いた値をトラヒック印加量として決定する機能を備える。
　送信部１４７は、第２演算部１４６で決定されたトラヒック印加量のデータを、トラヒック印加対象のＩＦのＩＦ情報及び選択方向（試験トラヒックの印加方向）とともに、トラヒック印加装置１５へ送信する機能を備える。
　［トラヒック印加量算出装置の動作］
　図３は、トラヒック印加量算出装置１４の動作の一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ１；
　まず、第１記憶部１４１は、トラヒック印加量算出装置１４がトラヒック印加ＩＦ判定装置１３から取得した、トラヒック印加対象のＩＦのＩＦ情報と、複数のＮＷ装置の各ＩＦにそれぞれ流れるトラヒックデータと、を記憶する。トラヒック印加量算出装置１４は、トラヒックデータをトラヒック収集装置１１又はトポロジ推定装置１２から取得してもよい。
　ステップＳ２；
　次に、算出部１４３は、第２記憶部１４２にトラヒック情報（第２演算部１４６で算出された最小限のトラヒック印加量と、当該トラヒック印加量の試験トラヒックを印加したＩＦのＩＦ情報と、当該トラヒック印加量の試験トラヒックを印加したＩＦの印加方向と、それらをトラヒック印加装置１５へ送信した送信時刻（試験トラヒックの印加時刻）と、を関連付けた情報）があるか否かを判定する。第２記憶部１４２にトラヒック情報がない場合、ステップＳ３～ステップＳ１１の処理を行う。第２記憶部１４２にトラヒック情報がある場合、ステップＳ１２の処理を行う。
　ステップＳ３；
　次に、算出部１４３は、第１記憶部１４１からトラヒックデータを読み出して、当該トラヒックデータに含まれる各時刻のトラヒック量を用いて、複数のＮＷ装置の各ＩＦのそれぞれについて、ＩＦでの送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を算出する（図４（ａ）参照）。
　ステップＳ４；
　次に、比較部１４４は、複数のＮＷ装置の各ＩＦのそれぞれについて、送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を比較する（図４（ｂ）参照）。
　ステップＳ５；
　次に、第１演算部１４５は、複数のＮＷ装置の各ＩＦのそれぞれについて、送信方向と受信方向のうち平均トラヒック量が小さい方向を選択し、選択した選択方向のトラヒック量の標準偏差σを算出する（図４（ｃ）参照）。例えば、選択方向における時刻ｔのトラヒック量をｘｔ、トラヒック量の個数をｎとしたとき、（１／ｎ）Σｔ＝１ ｎｘｔを計算することで平均μを求める。そして、（１／ｎ）Σｔ＝１ ｎ（ｘｔ－μ）２を計算することで分散σ２を求め、当該分散σ２の平方根を計算することで標準偏差σを求める。尚、送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量が互いに等しい場合（例えば、全て０ｂｐｓなど）は、どちらか一方を選択する。事前に決めてもよいし、ランダムにしてもよい。
　ステップＳ６；
　次に、第１演算部１４５は、ステップＳ５で算出された各ＩＦのトラヒック量の標準偏差σを第２記憶部１４２に格納する。
　ステップＳ７；
　次に、第２演算部１４６は、複数のＮＷ装置の各ＩＦのそれぞれについて、ステップＳ５で算出された標準偏差σをｎ倍（ｎは任意の定数）し、当該ｎ×σ分のトラヒック量を上記選択方向のトラヒックに印加するトラヒック印加量として決定する（図４（ｄ）参照）。このとき、ステップＳ５で算出された標準偏差σが０の場合には、トラヒック印加対象のＩＦであるにも関わらずトラヒック印加量が０になることを避けるため、予め設定された定数量のトラヒック量をトラヒック印加量として決定する。尚、ｎの値は、管理するＮＷによって任意に設定する。例えば、第２演算部１４６は、トポロジ推定装置１２に設定されているｎの値を取得して用いる。
　これにより、平均トラヒック量とトラヒック量のばらつきに対する指標分の試験トラヒックを印加可能になるため、過剰なトラヒック量のトラヒック印加を防止できる。
　ステップＳ８；
　次に、第２演算部１４６は、複数のＮＷ装置の各ＩＦのそれぞれについて、ステップＳ７で決定されたトラヒック印加量（＝ｎ×σ）がＩＦのＮＷ帯域の上限量を超えているか否かを判定する。当該トラヒック印加量がＮＷ帯域の上限量を超えている場合、ステップＳ９を行った後にステップＳ１０へ進む。当該トラヒック印加量がＮＷ帯域の上限量を超えてない場合、ステップＳ９をスキップしてステップＳ１０へ進む。
　ステップＳ９；
　ステップＳ７で決定されたトラヒック印加量がＮＷ帯域の上限量を超えている場合、試験トラヒックを印加するうえで、ｎ×σ分の試験トラヒックを印加した際に元の通信帯域（例えば、１０００ＢＡＳＥ－Ｔなどのギガビットイーサ（GbitEther）ならば１Ｇｂｐｓ）を超過しないよう、算出結果に上限を持たせる。例えば、第２演算部１４６は、ステップＳ７で決定されたトラヒック印加量がＩＦのＮＷ帯域の上限量を超えているＩＦについて、ＮＷ帯域の上限量から選択方向に流れるトラヒック量の最大値を引いた値（＝ＩＦの帯域上限－元データの最大値）をトラヒック印加量として決定する（図５参照）。尚、各ＩＦの帯域上限は、ＮＷの設計時に登録した情報を参照してもよいし、各ＩＦの構成情報ＤＢへの登録名の命名規則にGigabitEther、１０Ｇなどの命名規則があればそれを参照してもよい。
　ステップＳ１０；
　次に、送信部１４７は、ステップＳ７、ステップＳ９で決定されたトラヒック印加量のデータを、トラヒック印加対象のＩＦのＩＦ情報及び選択方向（試験トラヒックの印加方向）とともに、トラヒック印加装置１５へ送信する。
　この後、トラヒック印加装置１５は、当該選択方向のトラヒックに対して当該トラヒック印加量の試験トラヒックを印加する。また、トポロジ推定装置１２は、当該試験トラヒックの印加後に収集されたトラヒックデータを用いて、各ＮＷ装置の各ＩＦのＩＦ接続関係を推定する。
　ステップＳ１１；
　その後、第２記憶部１４２は、ステップＳ７、ステップＳ９で決定されたトラヒック印加量と、当該トラヒック印加量の試験トラヒックを印加したＩＦのＩＦ番号と、当該トラヒック印加量の試験トラヒックを印加したＩＦの印加方向（選択方向）と、それらをトラヒック印加装置１５へ送信した送信時刻（試験トラヒックの印加時刻）と、を関連付けてトラヒック情報として格納する（図６参照）。
　ステップＳ１２；
　ステップＳ２において、第２記憶部１４２にトラヒック情報があった場合、算出部１４３は、当該トラヒック情報をトラヒック印加装置１５やトポロジ推定装置１２へ送信する。これにより、トラヒック印加装置１５は、トラヒック情報をもとに、試験トラヒックを印加済みのＩＦについては、例えば、その印加時刻から規定時間経過していない場合、試験トラヒックを再度印加しないようにする。これにより、試験トラヒックの過剰な印加（例えば、複数回の印加など）を防止できる。
　［効果］
　本実施形態によれば、トラヒック印加量算出装置１４において、算出部１４３が、ＮＷ装置のＩＦに流れるトラヒックデータを用いて、前記ＩＦでの送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を算出し、第１演算部１４５が、前記送信方向と前記受信方向のうち平均トラヒック量が小さい方向を選択し、選択した選択方向のトラヒック量の標準偏差を算出し、第２演算部１４６が、前記標準偏差を所定倍したトラヒック量を前記選択方向のトラヒックに印加するトラヒック印加量として決定するので、適正なトラヒック印加量を算出可能な技術を提供できる。図７に示すように、従来では、過剰な印加量となる場合、特徴を与えるには不十分な印加量となる場合があり、更には送信及び受信の双方向へ試験トラヒックを印加していたが、本実施形態では、適切な量の試験トラヒックを印加可能となる。
　また、本実施形態によれば、第２演算部１４６が、前記トラヒック印加量が前記ＩＦのＮＷ帯域の上限量を超えている場合、前記上限量から前記選択方向に流れるトラヒック量の最大値を引いた値をトラヒック印加量として決定するので、より適正なトラヒック印加量を算出可能な技術を提供できる。
　また、本実施形態によれば、第２記憶部１４２が、前記トラヒック印加量のトラヒックを印加したＩＦのＩＦ情報と当該トラヒックの印加時刻とを関連付けたトラヒック情報を記憶するので、当該トラヒック情報を活用可能となり、試験トラヒックの過剰な印加を防止できる。
　［その他］
　尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
　また、本実施形態に係るトラヒック印加量算出装置１４は、図８に示すように、例えば、ＣＰＵ９０１と、メモリ９０２と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などのストレージ９０３と、通信装置９０４と、入力装置９０５と、出力装置９０６と、を備える汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。メモリ９０２及びストレージ９０３は、記憶装置である。当該コンピュータシステムにおいて、ＣＰＵ９０１がメモリ９０２上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、トラヒック印加量算出装置１４の各機能が実現される。
　尚、トラヒック印加量算出装置１４は、１つのコンピュータで実装されてもよく、複数のコンピュータで実装されてもよい。また、トラヒック印加量算出装置１４は、コンピュータに実装される仮想マシンであってもよい。トラヒック印加量算出装置１４用のプログラムは、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。
　１：トポロジ推定システム
　１１：トラヒック収集装置
　１２：トポロジ推定装置
　１３：トラヒック印加ＩＦ判定装置
　１４：トラヒック印加量算出装置
　１５：トラヒック印加装置
　１４１：第１記憶部
　１４２：第２記憶部
　１４３：算出部
　１４４：比較部
　１４５：第１演算部
　１４６：第２演算部
　１４７：送信部

Claims (5)

  1. 　ＮＷ装置のＩＦに流れるトラヒックデータを用いて、前記ＩＦでの送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を算出する算出部と、
    　前記送信方向と前記受信方向のうち平均トラヒック量が小さい方向を選択し、選択した選択方向のトラヒック量の標準偏差を算出する第１演算部と、
    　前記標準偏差を所定倍したトラヒック量を前記選択方向のトラヒックに印加するトラヒック印加量として決定する第２演算部と、
    　を備えるトラヒック印加量算出装置。
  2. 　前記第２演算部は、
    　前記トラヒック印加量が前記ＩＦのＮＷ帯域の上限量を超えている場合、前記上限量から前記選択方向に流れるトラヒック量の最大値を引いた値をトラヒック印加量として決定する請求項１に記載のトラヒック印加量算出装置。
  3. 　前記トラヒック印加量のトラヒックを印加したＩＦのＩＦ情報と当該トラヒックの印加時刻とを関連付けたトラヒック情報を記憶する第２記憶部を更に備える請求項１又は２に記載のトラヒック印加量算出装置。
  4. 　トラヒック印加量算出装置で行うトラヒック印加量算出方法において、
    　前記トラヒック印加量算出装置は、
    　ＮＷ装置のＩＦに流れるトラヒックデータを用いて、前記ＩＦでの送信方向の平均トラヒック量と受信方向の平均トラヒック量を算出するステップと、
    　前記送信方向と前記受信方向のうち平均トラヒック量が小さい方向を選択し、選択した選択方向のトラヒック量の標準偏差を算出するステップと、
    　前記標準偏差を所定倍したトラヒック量を前記選択方向のトラヒックに印加するトラヒック印加量として決定するステップと、
    　を行うトラヒック印加量算出方法。
  5. 　請求項１乃至３のいずれかに記載のトラヒック印加量算出装置としてコンピュータを機能させるトラヒック印加量算出プログラム。
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