JP2006180002A - ネットワーク性能計測方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クライアント端末からサーバ端末に出された要求に対する応答の遅延要因を、サーバ端末の処理負荷およびネットワークのトラフィック負荷を無駄に増大させることなく測定する。
【解決手段】 計測装置４００は、クライアント端末２００からサーバ端末宛てにパケットが送信された時刻と前記パケットに対する応答パケットがクライアント端末２００で受信された時刻とから応答時間を測定する応答時間計測部４２２と、応答時間が急激に増加したかどうかを検知する応答時間変動検知部４２３と、応答時間が緩やかに増加したかどうかを検知する平均応答時間変動検知部４２４と、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知する広告ウィンドウサイズ監視部４２５と、これらの検知結果に基づいて応答遅延の要因がサーバ端末、ネットワーク１００の何れに起因するかを判定する判定部４３０とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるクライアント／サーバ型通信ネットワークシステムにおけるネットワーク性能の計測方法と装置に関し、特にクライアント端末からサーバ端末に出された要求に対する応答の遅延要因がサーバ端末、ネットワークの何れにあるかを判定するネットワーク性能計測方法および装置に関する。

従来のこの種のネットワーク性能計測方法として、特許文献１に記載される方法（第１の従来技術）と特許文献２に記載される方法（第２の従来技術）とが知られている。

第１の従来技術では、クライアント端末とサーバ端末との間に挿入された輻輳制御装置にてサーバ端末の応答時間を監視し、応答時間が長くなったことが検知された場合に、その遅延要因がサーバ端末にあると推定する。

第２の従来技術では、クライアント端末からサーバ端末に対して、ＷＷＷサービスを提供するｈｔｔｐやＩＣＭＰなど異なる複数のサービスに対する要求命令を同時に送出して応答時間を測定し、各サービスの応答時間を比較することによって、応答遅延の要因がサーバ端末、ネットワークの何れにあるかを判定する。
特開２００３−１６３６９８号公報 特開２０００−２２４１７１号公報

上述した従来技術によれば、特別な仕組みをサーバ端末に組み込まなくても、サーバ端末から外部に公開されているサービスを利用してクライアント端末側から応答遅延の原因を究明することができる。しかし、第１の従来技術では、応答時間が悪化した場合にサーバ端末に原因があると推定しているが、ネットワークの伝送遅延が悪化している場合にはサーバ端末の処理負荷に十分な余裕があっても応答時間が悪化するため、誤った判定をしてしまう可能性が高いという課題がある。

これに対して、第２の従来技術によれば、応答時間に占める、アクセス集中によって生じた処理の遅延時間の割合が大きいサービスの応答時間の変化と、そのような割合がごく小さなサービスの応答時間の変化との差の要因が、サーバ端末上のサービスを提供するプログラムが受理・処理しているデータ量（トランザクション量）に主に起因することを利用し、応答時間の内訳としてのネットワーク要因、サーバ要因を算出するため、理論上、第１の従来技術におけるような問題は生じない。しかし、応答時間に占めるアクセス集中によって生じた処理の遅延時間の割合が大きいサービスやそのような割合がごく小さなサービスの選定が難しいという問題がある上に、サーバ端末の処理負荷およびネットワークのトラフィック負荷が測定のために高まり、サーバ端末がクライアント端末に提供するサービス品質が低下するという課題がある。その理由は、次の通りである。

ネットワークの伝送遅延時間とサーバ端末の処理遅延時間はそれぞれ時々刻々と変動するため、複数のサービスの応答時間を時をずらして測定して比較しても意味がない。従って、複数のサービスについて同じ時点で要求命令をサーバ装置に送信してそれぞれの応答時間を測定する必要があるが、そのような要求命令の送信は測定を目的として作為的に行う必要がある。このため、一般のクライアント端末からサーバ装置に送信される本来の要求命令以外に測定のためだけの要求命令がサーバ端末に加わり、サーバ端末の処理負荷が高まる。また、そのような測定のためだけの要求処理およびその応答がネットワークを流れ、ネットワークのトラフィック負荷が増大する。また、応答時間に占めるアクセス集中によって生じた処理の遅延時間の割合が大きいサービスは、そもそも処理負荷の高いサービスであり、そのようなサービスに対して測定のために処理要求を送信すると、ますます処理負荷が高くなって、当該サービスの提供を受ける一般クライアントへのサービス品質が極端に低下する。

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、クライアント端末からサーバ端末に出された要求に対する応答の遅延要因を、サーバ端末の処理負荷およびネットワークのトラフィック負荷を無駄に増大させることなく測定することのできるネットワーク性能計測方法および装置を提供することにある。

本発明の第１のネットワーク性能計測方法は、ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるネットワークシステムにおいて、計測装置が、前記クライアント端末から前記サーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信し、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定し、応答時間が急激に増加したことを検知したときに、応答遅延の要因が前記サーバ端末に起因すると判定することを特徴とする。

本発明の第２のネットワーク性能計測方法は、第１のネットワーク性能計測方法において、前記計測装置は、前回測定された応答時間との差分値が予め定めた範囲を超えたときに、応答時間が急激に増加したと検知することを特徴とする。

本発明の第３のネットワーク性能計測方法は、第１のネットワーク性能計測方法において、前記計測装置は、一定の時間区間毎に、前回測定された応答時間との差分値の平均と分散を計算し、計算した平均と分散とで定まる値を超える差分値の数が所定個数以上であるときに、応答時間が急激に増加したと検知することを特徴とする。

本発明の第４のネットワーク性能計測方法は、第１のネットワーク性能計測方法において、前記計測装置が、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズを監視し、広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したことを検知したときに、応答遅延の要因が前記サーバ端末に起因すると判定することを特徴とする。

本発明の第５のネットワーク性能計測方法は、第４のネットワーク性能計測方法において、前記予め定められた値が０ないし数パケット分のサイズであることを特徴とする。

本発明の第６のネットワーク性能計測方法は、第１のネットワーク性能計測方法において、前記計測装置は、応答時間が緩やかに増加したことを検知したときに、応答遅延の要因が前記ネットワークにあると判定することを特徴とする。

本発明の第７のネットワーク性能計測方法は、第６のネットワーク性能計測方法において、前記計測装置は、一定の時間区間毎に算出した応答時間の平均値が前区間に算出した応答時間の平均値よりも予め定められた割合以上増加したときに応答時間が緩やかに増加したと検知することを特徴とする。

本発明の第８のネットワーク性能計測方法は、ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるネットワークシステムにおいて、計測装置が、前記クライアント端末から前記サーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信し、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定すると共に応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズを監視し、かつ、一定の時間区間毎に、応答時間が急激に増加したかどうか、応答時間が緩やかに増加したかどうか、広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知し、これらの検知結果に基づいて応答遅延の要因が前記サーバ端末にあるか、前記ネットワークにあるかを判定することを特徴とする。

本発明の第１のネットワーク性能計測装置は、ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるネットワークシステムにおける前記クライアント端末から前記サーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信するネットワーク処理部と、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定する応答時間計測部と、応答時間が急激に増加したかどうかを検知する応答時間変動検知部と、応答時間が急激に増加したことが検知されたときに、応答遅延の要因が前記サーバ端末に起因すると判定する判定部とを備えることを特徴とする。

本発明の第２のネットワーク性能計測装置は、第１のネットワーク性能計測装置において、前記応答時間変動検知部は、前回測定された応答時間との差分値が予め定めた範囲を超えたときに、応答時間が急激に増加したと検知するものであることを特徴とする。

本発明の第３のネットワーク性能計測装置は、第１のネットワーク性能計測装置において、前記応答時間変動検知部は、一定の時間区間毎に、前回測定された応答時間との差分値の平均と分散を計算し、計算した平均と分散とで定まる値を超える差分値の数が所定個数以上であるときに、応答時間が急激に増加したと検知するものであることを特徴とする。

本発明の第４のネットワーク性能計測装置は、第１のネットワーク性能計測装置において、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知する広告ウィンドウサイズ監視部を備え、前記判定部は、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したことが検知されたときに、応答遅延の要因がサーバ端末に起因すると判定するものであることを特徴とする。

本発明の第５のネットワーク性能計測装置は、第４のネットワーク性能計測装置において、前記予め定められた値が０ないし数パケット分のサイズであることを特徴とする。

本発明の第６のネットワーク性能計測装置は、第１のネットワーク性能計測装置において、応答時間が緩やかに増加したかどうかを検知する平均応答時間変動検知部を備え、前記判定部は、応答時間が緩やかに増加したことが検知されたときに、応答遅延の要因がネットワークにあると判定するものであることを特徴とする。

本発明の第７のネットワーク性能計測装置は、第６のネットワーク性能計測装置において、前記平均応答時間変動検知部は、一定の時間区間毎に算出した応答時間の平均値が前区間に算出した応答時間の平均値よりも予め定められた割合以上増加したときに応答時間が緩やかに増加したと検知するものであることを特徴とする。

本発明の第８のネットワーク性能計測装置は、ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるネットワークシステムにおける前記クライアント端末から前記サーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信するネットワーク処理部と、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定する応答時間計測部と、応答時間が急激に増加したかどうかを検知する応答時間変動検知部と、応答時間が緩やかに増加したかどうかを検知する平均応答時間変動検知部と、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知する広告ウィンドウサイズ監視部と、前記応答時間変動検知部、前記平均応答時間変動検知部および前記広告ウィンドウサイズ監視部の検知結果に基づいて、応答遅延の要因がサーバ端末にあるか、ネットワークにあるかを判定する判定部とを備えることを特徴とする。

『作用』
本発明は、サーバ端末の処理負荷が高い場合、クライアント端末がサーバ端末にパケットを送信しその応答パケットが返ってくるまでの応答時間が急激に増加する現象が観察される点に着目し、計測装置が、クライアント端末からサーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答としてサーバ端末からクライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信し、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定し、応答時間が急激に増加したことを検知したときに、応答遅延の要因がサーバ端末に起因すると判定する。また、サーバ端末の処理負荷が高まった場合には応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下することや、ネットワークが輻輳したときには応答時間が緩やかに増加する現象が見られることも判定材料として、応答遅延の要因がサーバ端末、ネットワークの何れに起因するかを判定する。

本発明によれば、クライアント端末からサーバ端末に出された要求に対する応答の遅延要因を、サーバ端末の処理負荷およびネットワークのトラフィック負荷を無駄に増大させることなく測定することができる。その理由は、クライアント端末がサーバ端末宛てにパケットを送信し、サーバ端末がその応答パケットをクライアント端末に送信するといった動作が継続して実施されていればネットワーク性能の計測が可能であり、そのようなパケット送受信はサーバ端末が公開している何らかのサービスをクライアント端末が利用する際に通常実施されるものであり、それを利用してネットワーク性能の計測が行え、計測のためだけのパケット送受信が不要になるからである。

また本発明によれば、サーバ端末は少なくとも１種類のサービスを公開していれば良いため、種々のサーバ端末を含むネットワークシステムへの適用が可能である。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１を参照すると、本発明の一実施の形態は、ネットワーク１００を介してクライアント端末２００とサーバ端末３００とが接続されるクライアント／サーバ型ネットワークシステムにおいて、クライアント端末２００とネットワーク１００との間に計測装置４００が接続されている。図１では、クライアント端末２００と計測装置４００とが直結されているように描かれているが、任意のネットワークが介在していてもよい。また、図１では、クライアント端末２００からサーバ端末３００に至る経路上に計測装置４００が接続されているが、クライアント端末２００と一体に構成された計測装置４００が、クライアント端末２００の送受信するパケットを監視する構成としてもよい。

ネットワーク１００は、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット等で構成される。サーバ端末３００は、Ｗｅｂサービスなど各種のサービスを提供する情報処理装置であり、クライアント端末２００は、サーバ端末３００の提供するサービスを利用する情報処理装置である。本実施の形態の場合、クライアント端末２００とサーバ端末３００とは、ネットワーク１００を通じ、通信プロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰを使用して通信する。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルでは、通信する場合に通信相手との間でセッションを確立し、そのセッションを通じて通信相手とパケットの送受信を行う。セッションは、通信相手のＩＰアドレスとポート番号の組により一意に識別される。セッションを通じてパケットを受信した受信側は、必ず送信元に対してＡＣＫパケットを返す。ＡＣＫパケットのヘッダには、どのパケットに対するＡＣＫであるかを識別するためのシーケンス番号、受信側がどれだけのデータをさらに受け入れる用意をしているかを示す広告ウィンドウサイズなどが含まれる。

計測装置４００は、クライアント端末２００とサーバ端末３００との間に設立されたセッションを通じて送受信されるパケットを監視することにより、クライアント端末２００からサーバ端末３００宛てにパケットが送信された時刻とそのパケットに対する応答パケットがクライアント端末２００で受信された時刻とを検知して応答時間を測定する処理、および応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズを監視する処理を継続して行い、応答時間の変化の状態と広告ウィンドウサイズの値とに基づいて、応答遅延の要因がサーバ端末３００、ネットワーク１００の何れに起因するかを判定する。判定は基本的に以下のａ）〜ｃ）の方針に従う。

ａ）応答時間が急激に増加したときは、応答遅延の要因がサーバ端末３００に起因する確率が高いと判定する。その理由は次の通りである。Ｗｅｂサーバ装置などを実現する一般的なサーバ装置では、処理負荷が増加した場合にはパケット処理以外の処理負荷のためにパケット処理が中断される。また、パケットの処理時間よりも十分大きな時間間隔を単位としてそれぞれの処理項目に処理資源を割り当てるため、或る個数のパケットに対し連続して処理が実施された後、パケット処理が中断され、その後にパケット処理が再開される。このためサーバ端末３００から応答パケットが送出されるパターンは、パケット処理が中断された場合に急激に遅延が生じ、パケット処理に資源が割り当てられた後は、遅延が少なくなる。このとき計測装置４００からみると、応答パケットによる応答時間が急激に増大し、その後、急激に減少したように観察される。従って、応答時間が急激に増加した場合、その応答遅延の原因がサーバ装置３００にある確率が十分に高いと言える。

ｂ）応答時間が緩やかに増加したときは、応答遅延の要因がネットワーク１００に起因する確率が高いと判定する。その理由は、ネットワークの輻輳によって応答時間が増大する場合、競合するトラフィックがＴＣＰなどレート制御機構を有するトラフィックであることを想定すると、応答時間は緩やかに増加していくことになり、かつ、ネットワークが輻輳状態になるような状況では、応答時間の平均値が増加することになるからである。

ｃ）応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したときは、応答遅延の要因がサーバ端末３００に起因する確率が高いと判定する。その理由は、サーバ端末３００において、ＴＣＰの通信処理までは実施されるが、その上位レイヤに属するアプリケーション層での処理負荷が高くその処理が中断されるような場合には、ＴＣＰレイヤにデータが溜まり、結果としてＴＣＰプロトコルは広告ウィンドウサイズを低下させるからである。

上記ａ）〜ｃ）の方針の適用優先度は基本的に任意であるが、判定精度を高めるためには、より信頼性の高い順に適用するのが望ましい。この場合、方針ｃ）の広告ウィンドウサイズによる判定は、サーバ端末３００がパケット内に格納した広告ウィンドウサイズを計測して行うものであり、信頼性は３つの中で最も高いと言える。残り２つのうち、方針ａ）の応答時間の急激な増加による判定は、ネットワークを流れる他トラフィックにより精度が低下する可能性があり、方針ｂ）の応答時間の緩やかな増加による判定は、サーバ端末３００の処理負荷によっても影響を受ける可能性があるが、ネットワーク１００の伝播時間が短時間で急激には増加しないのが一般的であることを考慮すると、方針ａ）の方が方針ｂ）よりも信頼性が高いと言える。従って、方針ｃ）、方針ａ）、方針ｂ）の順に適用するのが好ましい。

計測装置４００による計測処理の概略動作を図２のフローチャートに示す。計測装置４００は、起動されると、クライアント端末２００からサーバ端末３００宛てにパケットが送信された時刻とそのパケットに対する応答パケットがクライアント端末２００で受信された時刻とを検知して応答時間を測定する処理と、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズを監視する処理とを継続して実行する（ステップＳ１）。そして、広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したことを検知すると（ステップＳ２でＹＥＳ）、応答遅延の要因がサーバ端末３００にあると判定する（ステップＳ５）。また、広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下していなくても、応答時間が急激に増加したことを検知すると（ステップＳ３でＹＥＳ）、応答遅延の要因がサーバ端末３００にあると判定する（ステップＳ５）。さらに、広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下しておらず、また応答時間の急激な増加も検知されていない状況で（ステップＳ３でＮＯ）、応答時間の緩やかな増加を検知すると（ステップＳ４でＹＥＳ）、応答遅延の要因がネットワーク１００にあると判定する（ステップＳ６）。

次に本実施の形態の効果を説明する。

本実施の形態によれば、クライアント端末２００からサーバ端末３００に出された要求に対する応答の遅延要因を、サーバ端末３００の処理負荷およびネットワーク１００のトラフィック負荷を無駄に増大させることなく測定することができる。その理由は、本実施の形態では、クライアント端末２００がサーバ端末３００宛てにパケットを送信し、サーバ端末３００がその応答パケットをクライアント端末２００に送信するといった動作が継続して実施されていればネットワーク性能の計測が可能であり、そのようなパケット送受信はサーバ端末３００が公開している何らかのサービスをクライアント端末２００が利用する際に通常実施されるものであり、それを利用してネットワーク性能の計測が行えるからである。

また本実施の形態によれば、サーバ端末３００は少なくとも１種類のサービスを公開していれば良く、特許文献２で示される第２の従来技術のような特性の異なる複数のサービスを公開するサーバ端末のみに適用が制限されない。

次に本実施の形態における計測装置４００の実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図３を参照すると、計測装置４００の一例は、ネットワーク処理部４１０と、計測部４２０と、判定部４３０と、時計機構４４０とから構成される。

時計機構４４０は、最新の現在時刻データをネットワーク処理部４１０、計測部４２０および判定部４３０に提供する。時計機構４４０によって提供される現在時刻データは、ネットワーク処理部４１０においては受信パケットに受信時刻を付与するために使用され、計測部４２０および判定部４３０においては一定時間毎の処理区間を規定するために使用される。

ネットワーク処理部４１０は、クライアント端末２００とネットワーク１００との間で授受されるパケットを中継する機能を有すると共に、判定部４３０から指定されたセッション上のパケットを検知し、その受信時刻を付加して計測部４２０に出力する機能を有する。

計測部４２０は、読み書き可能な記憶部４２１と、応答時間計測部４２２と、応答時間変動検知部４２３と、平均応答時間変動検知部４２４と、広告ウィンドウサイズ監視部４２５とを備える。応答時間計測部４２２は、ネットワーク処理部４１０から応答パケットを受け取る毎に、応答時間を計算してその応答時間を付加した応答パケットを記憶部４２１に記憶する。応答時間変動検知部４２３、平均応答時間変動検知部４２４および広告ウィンドウサイズ監視部４２５は、予め定められた一定の時間区間Ｔ毎に、その区間Ｔにおいて応答時間が急激に増加したかどうか、その区間Ｔにおいて平均応答時間が緩やかに増加したかどうか、その区間Ｔにおいて広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかをそれぞれ検知し、その検知結果を記憶部４２１に記憶する。

判定部４３０は、前記一定の時間区間Ｔ毎に、応答時間変動検知部４２３、平均応答時間変動検知部４２４および広告ウィンドウサイズ監視部４２５の検知結果を記憶部４２１から参照し、応答遅延のボトルネックが有るか無いかを判断し、有る場合にはネットワーク１００、サーバ端末３００の何れがボトルネックであるかを示す判定結果を出力する。

このような計測装置４００は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータとプログラムとで実現することができる。プログラムはＣＤ−ＲＯＭや磁気ディスクなどのコンピュータ可読記録媒体に記録されて提供され、コンピュータの立ち上げ時などにコンピュータに読み取られ、そのコンピュータの動作を制御することにより、そのコンピュータ上に計測装置４００を構成するネットワーク処理部４１０、計測部４２０の応答時間計測部４２２、応答時間変動検知部４２３、平均応答時間変動検知部４２４および広告ウィンドウサイズ監視部４２５、判定部４３０を実現する。

以下、計測装置４００の各部の詳細を説明する。

図４は記憶部４２１の記憶内容の一例を示す。クライアント端末２００からサーバ端末３００宛てに送信されたパケットのコピーを保存するパケット保存領域４２１１と、そのパケットに対する応答パケットのコピーを保存する応答パケット保存領域４２１２と、検知結果保存領域４２１３との３つの領域が設けられている。なお、必ずしもパケット全体のコピーを保存する必要はなく、ヘッダ等、一部分のコピーを保存してもよい。

パケット保存領域４２１１には、クライアント端末２００からサーバ端末３００宛てに送信されたパケットのコピー４２１１２が、そのパケットのネットワーク処理部４１０での受信時刻（入力時刻）４２１１１を付加して保存される。

応答パケット保存領域４２１２には、サーバ端末３００からクライアント端末２００宛てに送信された応答パケットのコピー４２１２２が、そのパケットのネットワーク処理部４１０での受信時刻（入力時刻）４２１２１を付加し、また、応答時間計測部４２２により計算される応答時間ＲＴ４２１２３や応答時間変動検知部４２３により計算される差分ＤＲＴ４２１２４を保持するための領域を付加して保存される。

検知結果保存領域４２１３には、広告ウィンドウサイズ監視結果フラグ４２１３１、応答時間変動検知結果フラグ４２１３２および平均応答時間変動検知結果フラグ４２１３３が記憶される。各フラグ４２１３１〜４２１３３のそれぞれには処理済フラグ４２１３４が付加されている。

図５を参照すると、ネットワーク処理部４１０の一例は、送受信部４１０１、４１０２と、設定メモリ４１０３と、パケット検知部４１０４とから構成される。送受信部４１０１は、クライアント端末２００とパケットの授受を行い、送受信部４１０２はネットワーク１００とパケットの授受を行う。クライアント端末２００からサーバ端末３００宛てのパケットを送受信部４１０１が受信すると、そのパケットを送受信部４１０２を通じてネットワーク１００へ転送すると同時に、そのパケットのコピーをパケット検知部４１０４へ送出する。反対に、サーバ端末３００からクライアント端末２００宛てのパケットを送受信部４１０２が受信すると、そのパケットを送受信部４１０１を通じてクライアント端末２００へ転送すると同時に、そのパケットのコピーをパケット検知部４１０４へ送出する。

設定メモリ４１０３は、計測対象となるセッションを特定する情報を判定部４３０より受信して保持する。ＴＣＰ／ＩＰの場合、セッションはＩＰアドレスとポート番号の組み合わせによって一意に識別される。パケット検知部４１０４は、送受信部４１０１、４１０２から受信したパケットが設定メモリ４１０３に設定されたセッション上のものかどうかを判定し、そのセッション上のパケットのみを入力時刻を付加して計測部４２０へ送出する。パケット検知部４１０４の処理例を図６に示す。

図６を参照すると、パケット検知部４１０４は、送受信部４１０１または送受信部４１０２からパケットを受信すると、まず、その時の現在時刻を時計機構４４０から取得する（ステップＳ１１）。次に、受信したパケットのＩＰヘッダに含まれるＩＰアドレスとＴＣＰヘッダに含まれるポート番号を取得してセッションを識別し（ステップＳ１２）、設定メモリ４１０３に保持されたＩＰアドレスとポート番号の組により識別されるセッションと照合する（ステップＳ１３）。そして、セッションが一致しない場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、パケットを破棄して図６の処理を終えるが、セッションが一致した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、受信したパケットが送受信部４１０２からの応答パケットであれば（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１１で取得した時刻を付加した応答パケットを応答時間計測部４２２へ出力する（ステップＳ１６）。反対に、送受信部４１０１から受信したパケットであれば（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１１で取得した時刻を付加したパケットを記憶部４２１のパケット保存領域４２１１における空きエリアの先頭部分に書き込む（ステップＳ１７）。

図７を参照すると、応答時間計測部４２２は、ネットワーク処理部４１０から応答パケットを受信すると、その応答パケットのＴＣＰヘッダに含まれているＡＣＫ番号を取得し（ステップＳ２１）、そのＡＣＫ番号と同じ値のシーケンス番号を含むパケット４２１１２を記憶部４２１のパケット保存領域４２１１から検索してそのパケット４２１１２に付加された入力時刻４２１１１を取得する（ステップＳ２２）。次に、応答パケットに付加されていた入力時刻から前記検索したパケットに付加されていた入力時刻を減算することにより、計測装置４００からサーバ装置３００に向けてパケットが送出されてからサーバ端末３００から該パケットに対応するＡＣＫパケットが返信されてくるまでの遅延時間を計測し、この計測された遅延時間を応答時間ＲＴとする（ステップＳ２３）。そして、入力時間が付加された応答パケットにさらに前記応答時間ＲＴを付加して、記憶部４２１の応答パケット保存領域４２１２における空きエリアの先頭部分に書き込む（ステップＳ２４）。この時点では差分ＤＲＴの値は未だ計算されていないので、ＮＵＬＬである。

応答時間変動検知部４２３、平均応答時間変動検知部４２４、広告ウィンドウサイズ監視部４２５および判定部４３０は、予め定められた一定の時間間隔Ｔ毎に、それぞれ図８、図９、図１０および図１１に示される処理を実行する。

図８を参照すると、応答時間変動検知部４２３は、記憶部４２１の応答パケット保存領域４２１２に保存された区間Ｔに属する応答パケット毎に、その応答パケットの応答時間とその１つ前の応答パケットの応答時間との差分ＤＲＴを計算し、応答パケット保存領域４２１２の当該応答パケットの差分ＤＲＴの位置に書き込む（ステップＳ３１）。ここで、区間Ｔに属する応答パケットとは、例えば当該区間が00時00分00.000秒から00時00分00.003秒までの時間範囲のものである場合、入力時刻４２１２１が00時00分00.000秒から00時00分00.003秒までの範囲に含まれる応答パケットを意味する。また、或る応答パケットの１つ前の応答パケットとは、入力時刻４２１２１が最も近い直前の応答パケットを意味する。例えば、注目中の或る応答パケットの応答時間をＲＴ_i、その１つ前の応答パケットの応答時間をＲＴ_i-1とすると、注目中の応答パケットと１つ前の応答パケットの応答時間との差分ＤＲＴ_iは、｜ＲＴ_i−ＲＴ_i-1｜として計算される。

次に応答時間変動検知部４２３は、応答パケット毎に求めた差分ＤＲＴの当該区間における平均ＤＲＴ_aveと分散ＤＲＴ_devを計算し（ステップＳ３２）、区間Ｔに属する応答パケットの差分ＤＲＴのうち、ＤＲＴ_ave＋α×ＤＲＴ_devを超えるＤＲＴを持つ応答パケットの数ｘを計数する（ステップＳ３３）。ここで、αは予め定められた定数である。そして、ｘが予め設定された閾値θ以上かどうかを判定し、ｘ≧θであれば（ステップＳ３４でＹＥＳ）、応答時間の急激な増加があったものと判断し、記憶部４２１の検知結果保存領域４２１３における応答時間変動検知結果フラグ４２１３２をＯＮに設定する（ステップＳ３５）。反対に、ｘ＜θであれば（ステップＳ３４でＮＯ）、応答時間の急激な増加がなかったものと判断し、記憶部４２１の検知結果保存領域４２１３における応答時間変動検知結果フラグ４２１３２をＯＦＦに設定する（ステップＳ３６）。最後に応答時間変動検知部４２３は、応答時間変動検知結果フラグ４２１３２に対応する処理済フラグ４２１３４をＯＮに設定する（ステップＳ３７）。

なお、より簡易な検知方法として、応答時間変動検知部４２３は、前回測定された応答時間との差分値が予め定めた範囲を超えたときに、応答時間が急激に増加したと検知するものであってもよい。

図９を参照すると、平均応答時間変動検知部４２４は、記憶部４２１の応答パケット保存領域４２１２に保存された区間Ｔに属する応答パケットの応答時間ＲＴの平均ＲＴ_aveを計算し（ステップＳ４１）、前区間Ｔ−１における応答時間の平均ＲＴ_aveoldよりも或る割合以上（例えば１．２倍以上）増加したかどうかを判定する（ステップＳ４２）。そして、前区間における応答時間の平均ＲＴ_aveoldよりも或る割合以上増加していれば（ステップＳ４２でＹＥＳ）、応答時間の緩やかな増加があったものと判断し、記憶部４２１の検知結果保存領域４２１３における平均応答時間変動検知結果フラグ４２１３３をＯＮに設定する（ステップＳ４３）。反対に、前区間における応答時間の平均ＲＴ_aveoldよりも或る割合以上増加していなければ（ステップＳ４２でＮＯ）、応答時間の緩やかな増加はなかったものと判断し、記憶部４２１の検知結果保存領域４２１３における平均応答時間変動検知結果フラグ４２１３３をＯＦＦに設定する（ステップＳ４４）。そして、次の区間における処理に備えて、今回の応答時間の平均ＲＴ_aveを、ＲＴ_aveoldに代入して保存する（ステップＳ４５）。最後に平均応答時間変動検知部４２４は、平均応答時間変動検知結果フラグ４２１３３に対応する処理済フラグ４２１３４をＯＮに設定する（ステップＳ４６）。

図１０を参照すると、広告ウィンドウサイズ監視部４２５は、記憶部４２１の応答パケット保存領域４２１２に保存された区間Ｔに属する応答パケット毎にＴＣＰヘッダに含まれる広告ウィンドウサイズを順次読み取っていき（ステップＳ５１）、当該区間Ｔにおいて広告ウィンドウサイズが予め定められた閾値（例えば０または数パケット分のサイズ）まで低下しているかどうかを調べる（ステップＳ５２）。ここで、閾値まで低下している広告ウィンドウサイズが１つでも発見されれば当該区間Ｔにおいて広告ウィンドウサイズが閾値まで低下していると判定してもよいし、区間Ｔの前半においては広告ウィンドウサイズが閾値まで低下していたが、区間Ｔの後半においては広告ウィンドウサイズが閾値より大きくなっていた場合には、当該区間Ｔにおいて広告ウィンドウサイズが閾値まで低下していないと判断するなど、区間内における広告ウィンドウサイズの推移を考慮して判定を行うようにしてもよい。

広告ウィンドウサイズ監視部４２５は、若し、当該区間Ｔにおいて広告ウィンドウサイズが閾値まで低下していれば（ステップＳ５２でＹＥＳ）、記憶部４２１の検知結果保存領域４２１３における広告ウィンドウサイズ監視結果フラグ４２１３１をＯＮに設定し（ステップＳ５３）、そうでなければ（ステップＳ５２でＮＯ）、広告ウィンドウサイズ監視結果フラグ４２１３１をＯＦＦに設定する（ステップＳ５４）。最後に広告ウィンドウサイズ監視部４２５は、広告ウィンドウサイズ監視結果フラグ４２１３１に対応する処理済フラグ４２１３４をＯＮに設定する（ステップＳ５５）。

図１１を参照すると、判定部４３０は、記憶部４２１の検知結果保存領域４２１３に設定された全ての処理済フラグ４２１３４がＯＮになるまで待ち合わせ（ステップＳ６１）、全ての処理済フラグ４２１３４がＯＮになると（ステップＳ６１でＹＥＳ）、広告ウィンドウサイズ監視結果フラグ４２１３１、応答時間変動検知結果フラグ４２１３２および平均応答時間変動検知結果フラグ４２１３３を参照して、ボトルネックの有無と要因を判定し結果を出力する（ステップＳ６２〜Ｓ６７）。具体的には、広告ウィンドウサイズ監視結果フラグ４２１３１がＯＮであれば（ステップＳ６２でＹＥＳ）、サーバ端末３００の処理負荷がボトルネックと判定する。また、広告ウィンドウサイズ監視結果フラグ４２１３１がＯＦＦの場合でも（ステップＳ６２でＹＥＳ）、応答時間変動検知結果フラグ４２１３２がＯＮであれば（ステップＳ６３でＹＥＳ）、サーバ端末３００の処理負荷がボトルネックと判定する。さらに、広告ウィンドウサイズ監視結果フラグ４２１３１および応答時間変動検知結果フラグ４２１３２が共にＯＦＦの場合（ステップＳ６３でＮＯ）、平均応答時間変動検知結果フラグ４２１３３がＯＮであれば（ステップＳ６４でＹＥＳ）、ネットワーク１００の輻輳がボトルネックであると判定し（ステップＳ６６）、平均応答時間変動検知結果フラグ４２１３３がＯＦＦであれば（ステップＳ６４でＮＯ）、ボトルネックなしと判定する（ステップＳ６７）。最後に次区間での判定処理に備えて、全ての処理済フラグ４２１３４をＯＦＦに設定する（ステップＳ６８）。

以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、本発明は以上の例に限定されず、その他各種の付加変更が可能である。例えば、以上の実施の形態および実施例においては、方針ａ）、ｂ）およびｃ）の全てを使ったが、方針ａ）のみ使用する実施の形態、方針ａ）と方針ｂ）の２つを使用する実施の形態、方針ａ）と方針ｃ）の２つを使用する実施の形態なども考えられる。また、通信プロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰを使用したが、パケットの受信毎にＡＣＫパケットを応答するプロトコルであれば他の種類の通信プロトコルを使用するネットワークシステムにも適用可能である。さらに、方針ｃ）を使用する場合でも、広告ウィンドウサイズによるフロー制御もしくはこれに相当するフロー制御を実現するＳＣＴＰ、ＤＣＣＰなどの他の通信プロトコルを使用するネットワークシステムにも適用可能である。

本発明の実施の形態にかかるネットワーク性能計測装置のブロック図である。 本発明の実施の形態にかかるネットワーク性能計測方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例にかかる計測装置の実施例を示すブロック図である。 本発明の実施例にかかる計測装置の計測部に設けられる記憶部の記憶内容の一例を示す図である。 本発明の実施例にかかる計測装置のネットワーク処理部のブロック図である。 本発明の実施例にかかる計測装置のネットワーク処理部の処理例を示すフローチャートである。 本発明の実施例にかかる計測装置の計測部に設けられる応答時間計測部の処理例を示すフローチャートである。 本発明の実施例にかかる計測装置の計測部に設けられる応答時間変動検知部の処理例を示すフローチャートである。 本発明の実施例にかかる計測装置の計測部に設けられる平均応答時間変動検知部の処理例を示すフローチャートである。 本発明の実施例にかかる計測装置の計測部に設けられる広告ウィンドウサイズ監視部の処理例を示すフローチャートである。 本発明の実施例にかかる計測装置の判定部の処理例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００…ネットワーク
２００…クライアント端末
３００…サーバ端末
４００…計測装置
４１０…ネットワーク処理部
４２０…計測部
４２１…記憶部
４２２…応答時間計測部
４２３…応答時間変動検知部
４２４…平均応答時間変動検知部
４２５…広告ウィンドウサイズ監視部
４３０…判定部
４４０…時計機構

Claims (24)

1. ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるネットワークシステムにおいて、計測装置が、前記クライアント端末から前記サーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信し、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定し、応答時間が急激に増加したことを検知したときに、応答遅延の要因が前記サーバ端末に起因すると判定することを特徴とするネットワーク性能計測方法。
2. 前記計測装置は、前回測定された応答時間との差分値が予め定めた範囲を超えたときに、応答時間が急激に増加したと検知することを特徴とする請求項１記載のネットワーク性能計測方法。
3. 前記計測装置は、一定の時間区間毎に、前回測定された応答時間との差分値の平均と分散を計算し、計算した平均と分散とで定まる値を超える差分値の数が所定個数以上であるときに、応答時間が急激に増加したと検知することを特徴とする請求項１記載のネットワーク性能計測方法。
4. 前記計測装置が、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズを監視し、広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したことを検知したときに、応答遅延の要因が前記サーバ端末に起因すると判定することを特徴とする請求項１記載のネットワーク性能計測方法。
5. 前記予め定められた値が０ないし数パケット分のサイズであることを特徴とする請求項４記載のネットワーク性能計測方法。
6. 前記計測装置は、応答時間が緩やかに増加したことを検知したときに、応答遅延の要因が前記ネットワークにあると判定することを特徴とする請求項１記載のネットワーク性能計測方法。
7. 前記計測装置は、一定の時間区間毎に算出した応答時間の平均値が前区間に算出した応答時間の平均値よりも予め定められた割合以上増加したときに応答時間が緩やかに増加したと検知することを特徴とする請求項６記載のネットワーク性能計測方法。
8. ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるネットワークシステムにおいて、計測装置が、前記クライアント端末から前記サーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信し、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定すると共に応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズを監視し、かつ、一定の時間区間毎に、応答時間が急激に増加したかどうか、応答時間が緩やかに増加したかどうか、広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知し、これらの検知結果に基づいて応答遅延の要因が前記サーバ端末にあるか、前記ネットワークにあるかを判定することを特徴とするネットワーク性能計測方法。
9. ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるネットワークシステムにおける前記クライアント端末から前記サーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信するネットワーク処理部と、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定する応答時間計測部と、応答時間が急激に増加したかどうかを検知する応答時間変動検知部と、応答時間が急激に増加したことが検知されたときに、応答遅延の要因が前記サーバ端末に起因すると判定する判定部とを備えることを特徴とするネットワーク性能計測装置。
10. 前記応答時間変動検知部は、前回測定された応答時間との差分値が予め定めた範囲を超えたときに、応答時間が急激に増加したと検知するものであることを特徴とする請求項９記載のネットワーク性能計測装置。
11. 前記応答時間変動検知部は、一定の時間区間毎に、前回測定された応答時間との差分値の平均と分散を計算し、計算した平均と分散とで定まる値を超える差分値の数が所定個数以上であるときに、応答時間が急激に増加したと検知するものであることを特徴とする請求項９記載のネットワーク性能計測装置。
12. 応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知する広告ウィンドウサイズ監視部を備え、前記判定部は、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したことが検知されたときに、応答遅延の要因がサーバ端末に起因すると判定するものであることを特徴とする請求項９記載のネットワーク性能計測装置。
13. 前記予め定められた値が０ないし数パケット分のサイズであることを特徴とする請求項１２記載のネットワーク性能計測装置。
14. 応答時間が緩やかに増加したかどうかを検知する平均応答時間変動検知部を備え、前記判定部は、応答時間が緩やかに増加したことが検知されたときに、応答遅延の要因がネットワークにあると判定するものであることを特徴とする請求項９記載のネットワーク性能計測装置。
15. 前記平均応答時間変動検知部は、一定の時間区間毎に算出した応答時間の平均値が前区間に算出した応答時間の平均値よりも予め定められた割合以上増加したときに応答時間が緩やかに増加したと検知するものであることを特徴とする請求項１４記載のネットワーク性能計測装置。
16. ネットワークを介してクライアント端末とサーバ端末とが接続されるネットワークシステムにおける前記クライアント端末から前記サーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信するネットワーク処理部と、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定する応答時間計測部と、応答時間が急激に増加したかどうかを検知する応答時間変動検知部と、応答時間が緩やかに増加したかどうかを検知する平均応答時間変動検知部と、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知する広告ウィンドウサイズ監視部と、前記応答時間変動検知部、前記平均応答時間変動検知部および前記広告ウィンドウサイズ監視部の検知結果に基づいて、応答遅延の要因がサーバ端末にあるか、ネットワークにあるかを判定する判定部とを備えることを特徴とするネットワーク性能計測装置。
17. 計測装置を構成するコンピュータを、クライアント端末からサーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信するネットワーク処理部、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定する応答時間計測部、応答時間が急激に増加したかどうかを検知する応答時間変動検知部、応答時間が急激に増加したことが検知されたときに、応答遅延の要因が前記サーバ端末に起因すると判定する判定部、として機能させるためのプログラム。
18. 前記応答時間変動検知部は、前回測定された応答時間との差分値が予め定めた範囲を超えたときに、応答時間が急激に増加したと検知するものであることを特徴とする請求項１７記載のプログラム。
19. 前記応答時間変動検知部は、一定の時間区間毎に、前回測定された応答時間との差分値の平均と分散を計算し、計算した平均と分散とで定まる値を超える差分値の数が所定個数以上であるときに、応答時間が急激に増加したと検知するものであることを特徴とする請求項１７記載のプログラム。
20. 前記コンピュータをさらに、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知する広告ウィンドウサイズ監視部として機能させ、かつ、前記判定部は、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したことが検知されたときに、応答遅延の要因がサーバ端末に起因すると判定するものであることを特徴とする請求項１７記載のプログラム。
21. 前記予め定められた値が０ないし数パケット分のサイズであることを特徴とする請求項２０記載のプログラム。
22. 前記コンピュータをさらに、応答時間が緩やかに増加したかどうかを検知する平均応答時間変動検知部として機能させ、かつ、前記判定部は、応答時間が緩やかに増加したことが検知されたときに、応答遅延の要因がネットワークにあると判定するものであることを特徴とする請求項１７記載のプログラム。
23. 前記平均応答時間変動検知部は、一定の時間区間毎に算出した応答時間の平均値が前区間に算出した応答時間の平均値よりも予め定められた割合以上増加したときに応答時間が緩やかに増加したと検知するものであることを特徴とする請求項２２記載のプログラム。
24. 計測装置を構成するコンピュータを、クライアント端末からサーバ端末宛てに送信されたパケットおよび該パケットの受信に対する応答として前記サーバ端末から前記クライアント端末宛てに送信された応答パケットを受信するネットワーク処理部、それぞれのパケットの受信時刻から応答時間を測定する応答時間計測部、応答時間が急激に増加したかどうかを検知する応答時間変動検知部、応答時間が緩やかに増加したかどうかを検知する平均応答時間変動検知部、応答パケットに含まれる広告ウィンドウサイズが予め定められた値以下に低下したかどうかを検知する広告ウィンドウサイズ監視部、前記応答時間変動検知部、前記平均応答時間変動検知部および前記広告ウィンドウサイズ監視部の検知結果に基づいて、応答遅延の要因がサーバ端末にあるか、ネットワークにあるかを判定する判定部、として機能させるためのプログラム。

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