JP4100353B2 - 複数ルータ間調停方法、ルータ優先度計算装置及びルータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の物理ルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作する仮想ルータシステムにおいて、マスタルータとバックアップルータとを決定する複数ルータ間調停方法、ルータ優先度計算装置及びルータ装置に関する。

ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークにおいて、仮想ルータシステムを実現するものとして、非特許文献１に記載の仮想ルータ冗長プロトコル（以下、「ＶＲＲＰ」（Virtual Router Redundancy Protocol）という。）を用いたシステムが知られている。このシステムは、外部ネットワークと通信を行うための物理ルータ装置を同一のサブネットワーク内に複数所属させ、外部ネットワークとサブネットワーク間の通信を行うマスタルータと、そのマスタルータとして稼働状態のルータ装置に障害が発生した場合に代替となる、待機状態のルータ装置であるバックアップルータとで構成されている。

図１９は、従来のシステムの構成を示した図である。図１９において、マスタルータ１００１と、バックアップルータ１００２と、ホストノード１００３〜１００５とが同一のサブネットワークに接続されている。この仮想ルータシステムでは、ＶＲＲＰを実行するルータ群を仮想ル−タＩＤ（以下、「ＶＲＩＤ」という。）によりグループ指定する。

同一のサブネットワーク内で同一のＶＲＩＤを持つルータ群の中から１台をマスタルータとし、実際にパケットを配送する。バックアップルータ１００２は、マスタルータに障害が発生した場合に、自身がマスタルータに切替わりパケットを配送する。マスタルータと、バックアップルータとは各ノードに対し仮想的に同一のアドレス（仮想ルータアドレス）を示す。各ホストノードは、マスタルータと、バックアップルータを意識せず、仮想ルータアドレスをデフォルトルータとしてパケットを送信する。

マスタルータ１００１は定期的にバックアップルータ１００２に対して自身がマスタルータになるための優先度を含めたＶＲＲＰ広告パケットを送信する。バックアップルータ１００２は一定期間（マスタダウン・タイムアウト）内に自身の優先度よりも高い優先度を持つマスタルータからＶＲＲＰ広告パケットを受信すると、マスタダウン・タイムアウトタイマをリセットしてマスタルータ１００１が動作していることを確認する。一方、バックアップルータは自身の優先度よりも低い優先度を持つマスタルータ１００１からのＶＲＲＰ広告パケットを受信した場合は、マスタダウン・タイムアウトタイマをリセットせずにそのままＶＲＲＰ広告パケットを破棄する。バックアップルータ１００２では、マスタダウン・タイムアウトタイマが満了すると、マスタルータ１００１に障害が起きたと判断し、自身がマスタルータとなりＶＲＲＰ広告パケットを同一グループ内のルータに対して送信する。なお、マスタダウン・タイムアウト値は優先度が高いものが短く、優先度の低いものは長く設定されている。このため、優先度の最も高いルータ装置がマスタルータとなるので、優先度に応じてマスタルータ１００１を設定することができる。

また、マスタルータとバックアップルータ間で定期的に相互監視のメッセージ交換を行うことで障害を早期に検知して、切替処理を高速化する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２６４２３３号公報（第８頁〜第１０頁、第５図） "Virtual Router Redundancy Protocol for IPv6"、インターネット＜URL：http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-vrrp-ipv6-spec-03.txt＞

しかしながら、前記ＶＲＲＰにおいてはマスタルータおよびバックアップルータを決定するための優先度は、事前にシステム運用ポリシーに基づいてユーザが設定する必要があるという課題があった。

また、各ルータに一度設定された優先度を、システムの運用中に柔軟に変更することが出来ないという課題があった。

特に、同一のサブネットワークに属する複数の物理ルータ装置のうち、ある物理ルータ装置は外部ネットワークとの接続に携帯電話網を利用し、他方の物理ルータ装置は無線ローカルエリアネットワークを利用するような構成であって、サブネットワーク全体が移動しても通信を継続するような移動ネットワークへの利用を考えた場合には、移動に伴って外部ネットワークへの接続状態が動的に変化するため、接続状態の良好なルータ装置に随時切り替えることが必要になる。このため、システム運用中における柔軟な設定変更は必須となる。

本発明の目的は、マスタルータとバックアップルータとを決定するための各物理ルータ装置の優先度を求め、求めた優先度によりマスタルータを柔軟に切り替えることのできる複数ルータ間調停方法、ルータ優先度計算装置及びルータ装置を提供することである。

これらの課題を解決するために本発明は、物理ルータ装置の回線状態、処理負荷、バッテリー残量の少なくとも１つからなるルータ状態情報から、計算によってマスタルータおよびバックアップルータを構成する各物理ルータ装置の優先度を得ることができるようにしたものである。そして、得られた優先度をネットワークに送出することにより、各物理ルータ装置に通知することができるようにしたものである。

これにより、複数の物理ルータ装置によってマスタルータとバックアップルータを構成するシステムにおいて、各物理ルータ装置の優先度を自動的に設定することが出来、かつ、システム運用中に柔軟にマスタルータを変更することができる。

本発明に係る複数ルータ間調停方法は、同一のサブネットワーク内に所属する全てのルータ装置へ、ルータ状態情報を要求する情報要求ステップと、前記ルータ状態情報を取得し、当該ルータ状態情報から複数のルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作するために、稼働状態となるべきルータ装置を決定する優先度を算出するステップと、前記優先度に応じて稼働状態となるべき第１のルータ装置と待機状態であるべき第２のルータ装置とを決定するステップとを有する。

これにより、複数の物理ルータ装置のルータ状態情報から求めた優先度を利用して動的にマスタルータとバックアップルータとを構成することができるという作用を有する。

また、本発明に係る複数ルータ間調停方法は、同一のサブネットワーク内に所属する全てのルータ装置へ、ルータ状態情報を要求する情報要求ステップと、前記ルータ状態情報を取得し、当該ルータ状態情報から複数のルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作するために、稼働状態となるべきルータ装置を決定する優先度を算出するステップと、前記ルータ装置毎に算出された前記優先度を、前記ルータ装置へ送信するステップと、前記優先度を受信した第１のルータ装置が、自己の優先度と、稼働状態である第２のルータ装置から受信した第２のルータ装置の優先度とに基づいて、稼働状態となるべきかを判定するステップとを有する。

これにより、複数の物理ルータ装置は自己の優先度を知ることができるので、動的にマスタルータとバックアップルータとを切り替えることができる。

また、本発明に係る複数ルータ間調停方法は、前記ルータ装置間で前記優先度を、前記ルータ状態情報の重要度に基づいて調整するステップをさらに有する。

これにより、複数の物理ルータ装置のルータ状態情報から求めた物理ルータの優先度を、同一のサブネットワークに属する他の物理ルータの状態を考慮することによって柔軟に調整し、さらに調整した優先度を通知することにより、動的にマスタルータおよびバックアップルータを構成することができるという作用を有する。

また、本発明に係る複数ルータ間調停方法において、前記情報要求ステップによる前記ルータ状態情報の要求を一定間隔で行う。これにより、定期的に求めた優先度を利用して動的にマスタルータおよびバックアップルータを構成するので、動的に変化する物理ルータ状態に追従した効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係る複数ルータ間調停方法において、前記ルータ状態情報の要求は、同一のサブネットワークに接続されたルータ装置を含む通信装置からの要求に応じて行うものである。これにより、例えば他の装置からマスタルータまたはバックアップルータの障害の検知を受け、いち早くマスタルータおよびバックアップルータを再構成することで、効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係る複数ルータ間調停方法において、前記優先度の算出は、取得した前記ルータ状態情報が変化したときに行うものである。これにより、各物理ルータ装置のルータ状態情報の変化を把握することができるので、求めた優先度を利用して自動的にマスタルータおよびバックアップルータを再構成することで、効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係る複数ルータ間調停方法における前記ルータ状態情報は、ルータ装置自身の回線状態、処理負荷、およびバッテリー残量の少なくともいずれか１つである。

これにより該物理ルータ装置の優先度を得ることができるので、求めた優先度を利用して動的にマスタルータおよびバックアップルータを構成することができるという作用を有する。

本発明に係るルータ優先度計算装置は、同一のサブネットワーク内に所属するルータ装置のルータ状態情報を収集するルータ情報収集部と、前記ルータ状態情報から複数のルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作するために、稼働状態となるべきルータ装置を決定する優先度を算出する優先度算出部と、前記ルータ装置毎に算出した前記優先度を、前記ルータ装置に通知する優先度通知部とを具備する。

これにより、複数の物理ルータ装置のルータ状態情報から求めた優先度を通知することにより、動的にマスタルータおよびバックアップルータを構成することができるという作用を有する。

本発明に係るルータ優先度計算装置は、同一のサブネットワーク内に所属するルータ装置のルータ状態情報を収集するルータ情報収集部と、前記ルータ状態情報から複数のルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作するために、稼働状態となるべきルータ装置を決定する優先度を算出する優先度算出部と、前記優先度に応じて稼働状態となるべき第１のルータ装置と待機状態であるべき第２のルータ装置とを決定するマスタ決定部と、前記ルータ装置に前記決定したルータ装置を識別する情報を通知するマスタ通知部とを具備する。

これにより、マスタルータとなるべきルータ装置を一義的に決定し、そのルータ装置へ通知することができるので、ルータ装置間の衝突なしに、動的にマスタルータおよびバックアップルータを構成することができるという作用を有する。

また、本発明に係るルータ優先度計算装置の前記ルータ情報収集部は新たに取得した前記ルータ状態情報と、既存の前記ルータ状態情報とを比較する比較部を有し、前記比較部が前記ルータ状態情報に相違を検出した場合、前記優先度算出部に優先度の再計算を指示するものである。これによって、以前に受信したルータ状態情報から変化があった場合のみ優先度を計算し通知することで、効率の良いシステム運用が可能になりという作用を有する。

また、本発明に係るルータ優先度計算装置において、前記ルータ情報収集部は前記ルータ装置へ前記ルータ状態情報を要求する情報要求部を具備するものである。

これにより、ルータ優先度計算装置側からの要求により各物理ルータ装置の状態の把握ができるので、求めた優先度を通知することにより、動的にマスタルータおよびバックアップルータを構成することができるという作用を有する。

また、本発明に係るルータ優先度計算装置において、前記ルータ情報収集部はタイマーを有し、前記情報要求部が前記タイマーからのタイムアップ通知を受けると、前記ルータ状態情報の要求を行うものである。

これにより、定期的に各物理ルータ装置の状態から求めた優先度を通知することにより、定期的に求めた優先度を利用して動的にマスタルータおよびバックアップルータを構成することで、動的に変化する物理ルータ上体に追従した効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係るルータ優先度計算装置の前記ルータ情報収集部は、同一のサブネットワークに接続するルータ装置を含む通信装置からの前記優先度の更新要求を受信する更新要求受信部をさらに有し、前記更新要求受信部が前記更新要求を受信したとき、前記情報要求部に通知し、前記情報要求部は前記ルータ状態情報を前記ルータ装置へ要求する。

これにより、例えば他の装置から仮想ルータ装置の障害の検知を受け、各ルータ装置にルータ状態情報の要求を行い、最新の優先度を通知することにより、いち早くマスタルータおよびバックアップルータを再構成することで、効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係るルータ優先度計算装置において、同一のサブネットワーク内に所属するルータ装置のルータ状態情報を収集するルータ情報収集部と、前記ルータ状態情報から複数のルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作するために、稼働状態となるべきルータ装置を決定する優先度を算出する優先度算出部と、前記優先度算出部からの優先度に基づいて稼働状態となるべきルータ装置を決定するマスタ決定部と、前記ルータ装置に前記決定したルータ装置を識別する情報を通知するマスタ通知部とを具備するものである。

これにより、各物理ルータ装置のルータ状態情報の変化を基に優先度を求め通知することにより、通知された優先度を利用して動的にマスタルータおよびバックアップルータを再構成することで、効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係るルータ装置は、回線状態、処理負荷、およびバッテリー残量の少なくともいずれか１つからなるルータ状態情報を送出する状態通知部と、同一のサブネットワーク内に所属する複数のルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作するために、稼働状態となるべきルータ装置を決定する優先度を受ける優先度受信部と、受信した前記優先度と、稼働状態の第１のルータ装置から通知される第１のルータ装置の優先度とに応じて稼働状態となるか待機状態となるかを判定するマスタ判定部とを具備する。

これにより、同一のサブネットワークに接続された物理ルータ装置から求めた優先度に応じて、ルータの動作を切り替えることにより、動的にマスタルータまたはバックアップルータを構成することができ、効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係るルータ装置において、前記状態通知部は、前記ルータ状態情報を一定間隔で前記サブネットワークに送出するものである。

これにより、定期的に各物理ルータ装置の状態を把握することにより、定期的に求めた優先度を利用して動的にマスタルータまたはバックアップルータを構成することで、効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係るルータ装置において、前記ルータ状態情報の要求を受信する情報要求受信部をさらに有し、前記状態通知部が受信した前記要求に応じて、前記ルータ状態情報を、前記サブネットワークに送出するものである。

これにより、ルータ状態情報通知要求を受けて、自装置のルータ状態情報を通知することで、各物理ルータ装置の状態を把握することにより、求めた優先度を利用して動的にマスタルータまたはバックアップルータを構成することで、効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係るルータ装置において、前記ルータ状態情報の変化を監視する状態監視部をさらに具備し、前記状態監視部がルータ状態情報に変化を検出したときに前記情報通知部に通知し、前記情報通知部が最新のルータ状態情報を前記サブネットワークに送出するものである。

これにより、各物理ルータ装置のルータ状態情報の変化を把握することにより、求めた優先度を利用して動的にマスタルータまたはバックアップルータを構成することで、効率の良いシステム運用が可能になるという作用を有する。

また、本発明に係るローカルネットワークシステムは、本発明に係るルータ装置と、本発明に係るルータ優先度計算装置とを有する。

これにより、ルータ優先度計算装置が通知する優先度に応じて、マスタルータとバックアップルータを構成する各物理ルータ装置の優先度を自動的に設定することができ、また、システム運用中に各物理ルータ装置の優先度を柔軟に変更することができ、移動ネットワークのような、移動に伴って動的に各物理ルータ装置の状態が変化する場合においても効率よく通信を継続することができる。

本発明の複数ルータ間調停方法、ルータ優先度計算装置及びルータ装置によれば、複数の物理ルータ装置からマスタルータとバックアップルータを構成するネットワークにおいて、物理ルータ装置の優先度設定を自動的、かつ物理ルータ装置の状態の変化に応じて柔軟に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるネットワークシステムの構成の一例である。

図１において、ルータ優先度計算装置２０は物理ルータ装置のルータ状態情報から優先度を計算するものであり、物理ルータ装置２１、２２は、この２つの物理ルータ装置の優先度によりマスタルータおよびバックアップルータを構成する。ホスト２３、２４、２５はローカルネットワーク１１に接続している。物理ルータ装置２１および物理ルータ装置２２はローカルネットワーク１１と外部ネットワーク１２および１３をそれぞれ相互に接続している。なお、図１においては、ルータ優先度計算装置１台、物理ルータ装置２台、ホスト３台の場合を示しているが、それぞれが１台以上であればかまわない。

上記のように構成されたネットワークシステムの動作について、図７のシーケンスに基づいて説明する。

図１に示すネットワークシステムでは、ルータ優先度計算装置２０は物理ルータ装置２１，２２にルータ状態情報の要求を行う（ステップＳ７１）。

次に、物理ルータ装置２１および２２がローカルネットワーク１１を介して各物理ルータ装置２１，２２の状態情報をルータ優先度計算装置２０へ送出する（ステップＳ７２）。

次に、ルータ状態情報を受信した優先度計算装置２０は、それに基づいて各物理ルータ装置の優先度を計算し（ステップＳ７３）する。そして、ルータ優先度計算装置２０は得られた優先度をローカルネットワーク１１を通じて各物理ルータ装置２１，２２に通知する（ステップＳ７４）。

優先度を通知された物理ルータ装置２１，２２は、通知された優先度に応じて、優先度の最も高い物理ルータ装置がマスタルータ（ステップＳ７５）、それ以外の物理ルータ装置がバックアップルータ（ステップＳ７６）として動作することになる。

なお、本実施の形態では、ステップＳ７１で、ルータ優先度計算装置２０が物理ルータ装置２１，２２に対してルータ状態情報の要求を行うようにしているが、物理ルータ装置２１，２２が自発的にルータ状態情報を送出するようにしても良い。

以上のように構成されたネットワークシステムについて、以下にその動作を各構成装置毎に説明する。

最初に、本実施の形態１における物理ルータ装置２１または２２の詳細構成図の一例を図２に示し、以下に説明する。なお、物理ルータ装置２１について説明するが、物理ルータ装置２２も同様である。

図２において、優先度設定部１１０は優先度を管理機能テーブル１１８に設定するものであり、ルーティング制御部１１１は受信パケットの種別を判定し、優先度設定部１１０からの優先度に応じてマスタルータかバックアップルータかを切り替えてパケット転送処理の動作を行うものであり、情報収集部１１２は物理ルータ装置自身の状態情報を収集するものであり、パケット生成部１１３は収集した状態情報を送信するためのパケットを生成するものであり、ローカルネットワークインタフェース１１４はローカルネットワーク１１と接続するものであり、外部ネットワークインタフェース１１５は外部ネットワーク１２または１３と接続するものであり、物理リンク１１６、および物理リンク１１７は外部ネットワークインタフェース１１５、およびローカルネットワークインタフェース１１４に接続する。なお、優先度設定部１１０と管理機能テーブル１１８とルーティング制御部１１１とが、マスタ判定部に相当する。また、図２においては、本発明の特徴を示す構成部以外の一般的なルータ装置の構成部はすべて省略してある。

上記のように構成された物理ルータ装置２１の動作について、図１１（ａ）を用いて以下に説明する。

物理ルータ装置２１において、情報収集部１１２が物理ルータ装置の情報の収集を行う（ステップＳ１１０１）。収集する情報としては、物理リンク１１７の回線状態、回線情報等や、物理ルータ装置２１がポータブル機器であれば物理ルータ装置２１のバッテリー残量状態、さらには物理ルータ装置２１の現在の処理負荷などが考えられる。回線状態とは、外部ネットワークとの接続状態、通信速度、エラー状態、混雑度などであり、回線情報とは、１バイト転送にかかる費用等の課金情報やセキュリティなどをいう。なお、前記情報は一例であり、前記以外の情報を収集し、優先度の計算に利用することも可能である。

次に、パケット生成部１１３が、情報収集部１１２の収集した各種の情報を優先度計算装置２０に通知するためのパケット化を行う（ステップＳ１１０２）。なお、ここで使用するパケットはＯＳＩ参照モデルの第２層または第３層のパケットが考えられる。

次に、ネットワークインタフェース１１４がパケット生成部１１３の生成したパケットをローカルネットワーク１１に送出する（ステップＳ１１０３）。この送信に使用されるメッセージのフォーマットを図８に示す。このメッセージはルータ広告メッセージを拡張したものであり、状態情報８１０、８１１、８１２が付加されている。

図８において、オプションタイプ８０１は状態情報の種別を示し、オプションタイプ８０１が”１０１”のときは外部ネットワークの接続状態を示し、”１０３”のときはエラー状態を示し、”１０６”のときはバッテリー残量の情報であることを示している。なお、接続状態はリンク接続の状態を”１”とし、リンク切断状態を”０”と定義している。エラー状態は正常パケット数を全パケット数で除算した商で正規化し定義している。バッテリー残量は使用可能時間が１時間以下を”０”、１０時間以上を”１”となるように正規化し、”０．２”はバッテリー残量が２時間以下であることを示している。

この他、混雑度は単位時間平均で実際に通信が行われている時間で示し、処理負荷は単位時間当たりの転送パケット数を転送可能最大パケット数で除算した商として正規化している。なお、状態情報の正規化処理はこれらに限らず、ルータ装置間に錯誤が生じないように定義されていればよい。なお、ルータは自己の状態のうち通知可能なものを選択して送信する。

以上の物理ルータ装置２１、２２の状態に関する情報収集から情報の送信までの処理は、定時毎あるいは一定の時間間隔でのルータ状態情報を送出したり、ローカルネットワーク１１に接続された優先度計算装置２０あるいは他の装置からの状態情報の送信要求を受信した場合に、ルータ状態情報を送出する。また、図２には示していないが、物理ルータ装置２１または２２のルータ状態が変化（例えば、物理リンク１１６の切断、物理ルータ装置２１または２２のバッテリー残量の低下）を監視する手段を具備し、ルータ状態が変化した場合にルータ状態情報を送出することも可能である。

次に、物理ルータ装置２１、２２がルータ優先度計算装置２０から優先度情報を受信するときの動作について、図１１（ｂ）を用いて以下に説明する。

ネットワークインタフェース１１４がローカルネットワーク１１よりパケットを受信した場合、まずルーティング制御部１１１においてパケットの種別を判定する（ステップＳ１１０４）。

次に、ルーティング制御部１１１は、受信したパケットが物理ルータ装置２１または２２の優先度を通知するパケットであると判定された場合、優先度設定部１１０に通知する。優先度設定部１１０は、パケット種別判定部１１１より物理ルータ装置２１または２２の優先度を受信したパケットによって通知された優先度を管理機能テーブル１１８に設定・更新する（ステップＳ１１０５）。

次に、優先度設定部１１０は設定・更新された管理機能テーブル１１８から優先度に応じて、自優先度と他の優先度を比較して自優先度が高ければマスタルータに（ステップＳ１１０６）、または自優先度が低ければバックアップルータとして切り替える指示をルーティング制御部１１１へ出力し、ルーティング制御部１１１は切替の動作を行う（ステップＳ１１０７）。

マスタルータとして動作する場合は、次に示す通常のルータ機能であるパケット転送処理をおこない、バックアップルータなら転送処理は行わない。

マスタルータとして動作する場合のパケット転送処理について説明する。ルーティング制御部１１１は、ネットワークインタフェース１１４がローカルネットワーク１１より受信したパケットが、外部ネットワーク１２へ転送すべきパケットであると判定した場合は、該パケットをネットワークインタフェース１１５から外部ネットワーク１２へ送出する。

また、ルーティング制御部１１１は、ネットワークインタフェース１１５が外部ネットワーク１２より受信したパケットが、ローカルネットワーク１１へ転送すべきパケットであると判定した場合は、該パケットをネットワークインタフェース１１４からローカルネットワーク１１へ送出する。

次に、ルータ優先度計算装置２０について説明する。

図３は本実施の形態１におけるルータ優先度計算装置２０の詳細構成図の一例である。図３において、ネットワークインタフェース１２１はローカルネットワーク１１と接続するものであり、パケット種別判定部１２２は受信したパケットがルータ状態情報であるか否かなどの種別を判定するものであり、優先度計算部１２３は受信した物理ルータ装置の各種情報から物理ルータ装置の優先度を計算するものであり、パケット生成部１２４は得られた優先度を通知するためのパケットを生成するものである。

上記のように構成されたルータ優先度計算装置２０の動作について、図１２を用いて以下に説明する。

まず、ルータ優先度計算装置２０は、ネットワークインタフェース１２１からパケットを受信した場合（ステップＳ１２０１）、パケット種別判定部１２２においてパケットの種別を判定する（ステップＳ１２０２）。

次に、パケット種別判定部１２２が受信したパケットを物理ルータ装置２１または２２の状態に関するルータ状態情報であると判定した場合、優先度計算部１２３が前記情報に基づいて情報の送信元である物理ルータ装置２１または２２の優先度を計算する（ステップＳ１２０３）。具体的な優先度の計算方法については後述する。

次に、パケット生成部１２４が、計算された優先度を物理ルータ装置２１または２２に通知するためのパケット化を行う。なお、ここで使用するパケットはＯＳＩ参照モデルの第２層または第３層のパケットである。

そして、ネットワークインタフェース１２１がパケット生成部１２４の生成したパケットをローカルネットワーク１１に送出する（ステップＳ１２０４）。

ここで、優先度計算部１２３における、優先度の計算方法について一例を示す。

物理ルータ装置２１または２２において、物理リンク１１６の状態（０：リンク切断、１：リンク接続）、物理リンクのエラー率（０：エラー率高〜１：エラー率低）およびバッテリー残量（０：残量少〜１：残量多）を優先度計算に利用する情報とすると、優先度Ｐｒは次の（式１）によって計算される。

Ｐｒ＝Ａ×（状態）＋Ｂ（エラー率）＋Ｃ×（バッテリー残量） （１）
なお、Ａ、Ｂ、Ｃは、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２５５となる定数とし、優先度計算における前記情報の重み付けとする。すなわちＡ＝１２８、Ｂ＝８２、Ｃ＝４５であるとすると優先度Ｐｒの計算においては物理リンクの状態を最も重視し、バッテリー残量が最も重視されないということになる。なお、（式１）においては３つの情報から優先度を計算しているが、優先度に使用する情報は３つに限らず、物理ルータ装置の処理負荷や接続されている回線の帯域、混雑度等、いくつ使用してもかまわない。

また、（式１）ではルータの優先度は０〜２５５の範囲で計算されるが、この優先度の範囲も任意に設定することができる。

このルータ優先度情報の通知の送信に使用されるメッセージのフォーマットを図１０に示す。このメッセージでは、ＩＣＭＰタイプに”１３８”をこのメッセージを示すために新たに定義している。また、優先度フィールド１００２に計算された優先度を記載している。

なお、本実施の形態においては、ルータ優先度計算装置２０はローカルネットワーク１１に接続された独立した装置として説明したが、物理ルータ装置２１、２２、さらにはホスト２３〜２５に内蔵することも可能である。

以上により本実施の形態によれば、少なくとも１つのホスト、少なくとも１つの物理ルータ装置、及び少なくとも１つのルータ優先度計算装置が伝送媒体によって接続されたローカルネットワークにおいて、ルータ優先度計算装置は物理ルータ装置のルータ状態情報から、物理ルータ装置の優先度を自動的に計算し、各物理ルータ装置へ通知するので、物理ルータ装置は通知された優先度を利用して稼働状態（マスタルータ状態）と待機状態（バックアップルータ状態）の切替を自動かつ柔軟に行うことができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるルータ優先度計算装置２０の構成の一例である。

本発明の実施の形態２は、実施の形態１のルータ優先度計算装置の構成に物理ルータ装置に対してルータ状態情報の通知を要求する情報要求部１４１が追加されたものであり、他は実施の形態１と同一である。

次に、実施の形態２におけるルータ優先度計算装置２０の動作について図１３を用いて以下に説明する。

なお、ルータ優先度計算装置２０が、ネットワークインタフェース１４１においてパケットを受信した場合の動作は図１２に示したものと同一である。

実施の形態１と動作が異なる点は、情報要求部１４１が物理ルータ装置のルータ状態情報を必要であると判断した場合（ステップＳ１３０１）、パケット生成部１２４において物理ルータ装置に対する情報通知要求を通知するためのパケットが生成され、ローカルネットワーク上へマルチキャスト送信される（ステップＳ１３０２）ことである。この情報通知要求の送信に使用されるメッセージのフォーマットを図９に示す。このメッセージはルータ請求メッセージ（Ｒｏｕｔｅｒ Ｓｏｌｉｃｉｔａｔｉｏｎ Ｍｅｓｓａｇｅ）を拡張したものであり、ＩＣＭＰタイプ９０１は”１３３”である。このルータ請求メッセージのオプションタイプ９０２に新たに”１００”を定義し、このメッセージを受信したルータ装置は自己の状態情報を送信元であるルータ優先度計算装置２０へ通知することを示している。なお、ここで例示したパケットはＯＳＩ参照モデルの第３層のパケットであるが、第２層のパケットを使用することも可能である。

また、情報要求部１４１は、定時、一定の時間間隔または、ネットワークインタフェース１４１が受信したパケットをパケット種別判定部１２２で判定した結果、ローカルネットワーク１１に接続された機器からの情報更新を要求する通知パケットであると判断された場合に、情報通知要求を行う。

なお、本実施の形態においては、ルータ優先度計算装置２０はローカルネットワーク１１に接続された独立した装置として説明したが、物理ルータ装置２１または２２、さらにはホスト２３〜２５に内蔵することも可能である。

以上により本実施の形態によれば、ルータ優先度計算装置が優先度の更新が必要としたとき、あるいはローカルネットワーク上のルータ装置の回線状態が変化したようなときに優先度の更新が行われるので、ローカルネットワークのトラフィックを不必要に増加させることなく、マスタルータとバックアップルータとの切替を行うことが可能になる。

（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３におけるルータ優先度計算装置２０の構成の一例である。実施の形態２のルータ優先度計算装置の構成とは、優先度データベース１５１が追加された点が異なる。この優先度データベース１５１は優先度計算部１２３において得られた優先度および物理ルータ装置の識別子の組み合わせを記録するものである。

次に、本実施の形態のルータ優先度計算装置２０の動作について図１４を用いて以下に説明する。

ルータ優先度計算装置２０では、ネットワークインタフェース１３１においてパケットを受信した場合（ステップＳ１４０１）、パケット種別判定部１２２においてパケットの種別を判定する（ステップＳ１４０２）。パケット種別判定部１２２において受信したパケットが物理ルータ装置２１または２２の状態に関する情報を通知するパケットであると判定された場合、優先度計算部１２３は前記情報に基づいて情報の送信元である物理ルータ装置２１または２２の優先度を計算する（ステップＳ１４０３）。なお、優先度の計算方法は実施の形態１と同様である。

次に、優先度計算部１２３が得られた優先度を優先度データベース１５１に登録する（ステップＳ１４０４）。優先度データベースの登録データの一例を図６に示す。この例では２つの物理ルータ装置が存在し、識別子６０１としてＩＰｖ４（Internet Protocol Version4）アドレスが使用されているが、物理ルータ装置の数は特に限定されず、また、識別子としてはＩＰｖ４アドレスのほかにＩＰｖ６アドレスや物理ルータ装置のネットワークインタフェース１１４のＭＡＣアドレス等を使用してもかまわない。また、識別子６０１の他に、優先度６０２、リンク状態６０３、混雑度６０４及びバッテリー残量６０５が物理ルータ装置毎に登録されている。

また、優先度計算部１２３は計算された優先度６０２を優先度データベース１５１に登録する際に、すでに登録されているエントリを検査し、同じ識別子のデータが存在する場合は優先度６０２を更新し、存在しない場合は新たなエントリを作成し登録する。さらに、優先度データベース１５１には優先度６０２の計算に使用した物理ルータ装置のルータ状態情報も登録する（ステップＳ１４０４）。

次に、優先度計算部１２３は得られた優先度６０２を、優先度データベース１５１に格納済みの物理ルータ装置の優先度６０２と比較し、優先度６０２が同じ物理ルータ装置を発見した場合は、優先度の調整を行う。すなわち、図６の例の場合、識別子１９２．１６８．１．１の物理ルータ装置から更新された状態情報が通知され、その情報ではリンク状態６０３が１、混雑度６０４が０．６０、バッテリー残量６０５が０．３１であった場合、（式１）より新しい優先度は１９０となり、識別子１９２．１６８．１．２の物理ルータ装置と同じ優先度となる。

この場合、（式１）の定数Ａ、Ｂ、Ｃに従い重視する情報に関する状態が良い物理ルータ装置の優先度が高くなるように調整を行う。すなわち、この場合は最も重視するリンク状態は同一であるから、次に重視する混雑度の状態が良い識別子１９２．１６８．１．１の物理ルータ装置の優先度の方が、識別子１９２．１６８．１．２の物理ルータ装置より高くなるように調整する。

また、優先度が同じ複数の物理ルータ装置のすべての状態が同一の場合は、例えば乱数、識別子の降順、昇順等の適当な方法で優先度を調整すべき物理ルータ装置を選択し、優先度の調整を行う。

なお、優先度の調整は、優先度計算部１２３において現在優先度を計算した物理ルータ装置が優先度を高くすべき物理ルータ装置である場合は、この物理ルータ装置の優先度を上げる処理を行う。また、優先度計算部１２３において現在優先度を計算した物理ルータ装置より優先度データベース１５１に優先度が格納されている物理ルータ装置の方が優先度を高くすべきである場合は、優先度計算部１２３において計算された物理ルータ装置の優先度を下げる処理を行う。このように、優先度データベース１５１に記憶してあるルータ装置の優先度を調整することはしない。

次にパケット生成部１２４は、計算された優先度を物理ルータ装置２１または２２に通知するためのパケット化を行い、ネットワークインタフェース１２１を介して該当するルータ装置へ送信する（ステップＳ１４０６）。なお、情報要求部１４１の動作は実施の形態３と同一である。

また、本実施の形態においては、ルータ優先度計算装置２０はローカルネットワーク１１に接続された独立した装置として説明したが、物理ルータ装置２１または２２、さらにはホスト２３〜２５に内蔵することも可能である。

以上に本実施の形態によれば、ローカルネットワーク上のルータ装置の優先度をその時々で最適な重み付けを用いて調整できるので、マスタルータとバックアップルータとの切替を柔軟に行うことができる。

（実施の形態４）
図１５は本発明の実施の形態４における物理ルータ装置の構成図であり、マスタ・バックアップ判定部１５０１を有している点が実施の形態１乃至３と異なる。このマスタ・バックアップ判定部１５０１は物理ルータ装置の状態をマスタルータとするかバックアップルータとするかを判定するものである。

図１６は本発明の実施の形態４におけるルータ優先度計算装置の構成図であり、マスタ決定部１６０１を有している点が実施の形態３と異なる。このマスタ決定部１６０１は優先度データベース１５１の全物理ルータ装置の優先度に基づいて、マスタルータとして動作すべき物理ルータ装置を決定するものである。

次に、本実施の形態に係る物理ルータ装置とルータ優先度計算装置の動作について図１７と図１８を用いて以下に説明する。なお、物理ルータ装置２１がルータ状態情報を送信する処理と、ルータ優先度計算装置２０が情報更新要求を送信する処理とは実施の形態３と同一である。

ルータ優先度計算装置２０において、パケット受信すると（ステップＳ１８０１）、パケット判定部１２２がルータ状態情報であるか否かを判定し（ステップＳ１８０２）、ルータ状態情報でなければそのまま終了する。

一方、ルータ状態情報であった場合、優先度計算部１２３が実施の形態３と同様に優先度の算出（ステップＳ１８０３）、優先度データベース１５１への登録・更新（ステップＳ１８０４）、および優先度の調整を行う（ステップＳ１８０５）。

次に、マスタ決定部１６０１が優先度データベース１５１を参照し、マスタルータとなるべき物理ルータ装置を決定し（ステップＳ１８０６）、マスタルータとなるべき物理ルータ装置の識別子６０１を、ネットワークインタフェース１３１を介して全物理ルータ装置へマルチキャスト送信する（ステップＳ１８０７）。

物理ルータ装置２１においては、このマルチキャストを受信したとき（ステップＳ１７０１）、パケット種別判定部１２２はマスタルータ情報であるか否かを判定し（ステップＳ１７０２）、マスタルータ情報でない場合はそのまま終了する。

一方、マスタルータ情報である場合、マスタ・バックアップ判定部１５０１が通知された識別子が自己を指すか否かを判定する（ステップＳ１７０３）。マスタ・バックアップ判定部１５０１は自己を指す場合、ルーティング制御部１１１へマスタルータへの移行を指示し、ルーティング制御部１１１が切替処理を行う（ステップＳ１７０４）。

一方、自己を指していないで、かつ現在マスタルータの場合は（ステップＳ１７０５）、マスタルータへの切替処理をルーティング制御部１１１へバックアップルータへの移行を指示し、ルーティング制御部１１１が切替処理を行う（ステップＳ１７０６）。現在、マスタルータでない場合はそのままなにもせず終了する。

以上のように、本実施の形態によればルータ優先度計算装置がマスタルータとなるべき物理ルータ装置を一義的に決定するので、各物理ルータ装置間での衝突等を回避して、かつマスタルータとバックアップルータとの切替を柔軟に行うことができる。

以上のように本発明は複数の物理ルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作する仮想ルータシステムに有用であり、マスタルータとバックアップルータとを決定するための各物理ルータ装置の優先度を、システム運用中に柔軟に変更することのできる複数ルータ間調停方法、ルータ優先度計算装置及びルータ装置に適している。

本発明の実施の形態によるネットワーク構成図 本発明の実施の形態１による物理ルータ装置のブロック図 本発明の実施の形態１によるルータ優先度計算装置のブロック図 本発明の実施の形態２によるルータ優先度計算装置のブロック図 本発明の実施の形態３によるルータ優先度計算装置のブロック図 本発明の実施の形態３によるルータ優先度データベースの一例を示す図 本発明の実施の形態で構成されたネットワークシステムの動作を説明するシーケンス図 本発明の実施の形態１に係るルータ状態情報通知メッセージのフォーマットを示す図 本発明の実施の形態２に係るルータ状態情報通知要求メッセージのフォーマットを示す図 本発明の実施の形態１に係る優先度通知メッセージのフォーマットを示す図 （ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るルータ装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係るルータ優先度計算装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態２に係るルータ優先度計算装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態３に係るルータ優先度計算装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態４による物理ルータ装置のブロック図 本発明の実施の形態によるルータ優先度計算装置のブロック図 本発明の実施の形態４に係るルータ装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態４に係るルータ優先度計算装置の動作を示すフロー図 従来の仮想ルータ装置を使用するネットワーク構成図

符号の説明

１１ ローカルネットワーク
１２，１３ 外部ネットワーク
２０ ルータ優先度計算装置
２１，２２ 物理ルータ装置
２３，２４，２５ ホスト
１１１ ルーティング制御部
１１２ 状態情報収集部
１１３，１２４ パケット生成部
１１４，１１５，１２１，１３１，１４１ ネットワークインタフェース
１１６ 外部ネットワーク
１１７ ローカルネットワーク
１１８ 管理機能テーブル
１２２ パケット種別判定部
１２３ 優先度計算部
１４１ 情報要求部
１５１ ルータ優先度データベース
１５０１ マスタ・バックアップ判定部
１６０１ マスタ決定部

Claims (14)

1. 同一のサブネットワーク内に所属するルータ装置のルータ状態情報を収集するルータ情報収集部と、
   前記ルータ状態情報から複数のルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作するために、稼働状態となるべきルータ装置を決定する優先度を算出する優先度算出部と、
   前記優先度に応じて稼働状態となるべき第１のルータ装置と待機状態であるべき第２のルータ装置とを決定するマスタ決定部と、
   前記ルータ装置に前記決定したルータ装置を識別する情報を通知するマスタ通知部と
   を具備するルータ優先度計算装置。
2. 前記ルータ情報収集部は、新たに取得した前記ルータ状態情報と、既存の前記ルータ状態情報とを比較する比較部を有し、前記比較部が前記ルータ状態情報に相違を検出した場合、前記優先度算出部に優先度の再計算を指示する請求項１に記載のルータ優先度計算装置。
3. 前記ルータ情報収集部は、前記ルータ装置へ前記ルータ状態情報を要求する情報要求部を具備する請求項１に記載のルータ優先度計算装置。
4. 前記ルータ情報収集部は、タイマーを有し、前記情報要求部が前記タイマーからのタイムアップ通知を受けると、前記ルータ状態情報の要求を行う請求項３に記載のルータ優先度計算装置。
5. 前記ルータ情報収集部は、同一のサブネットワークに接続するルータ装置を含む通信装置からの前記優先度の更新要求を受信する更新要求受信部をさらに有し、
   前記更新要求受信部が前記更新要求を受信したとき、前記情報要求部に通知し、前記情報要求部は前記ルータ状態情報を前記ルータ装置へ要求する請求項３に記載のルータ優先度計算装置。
6. 前記ルータ状態情報は、ルータ装置自身の回線状態、処理負荷、およびバッテリー残量の少なくともいずれか１つである請求項１に記載のルータ優先度計算装置。
   
7. 前記第１のルータ装置と前記第２のルータ装置はそれぞれ異なる外部ネットワークに接続されている、請求項１から請求項６いずれかに記載のルータ優先度計算装置。
8. 同一のサブネットワーク内に所属するルータ装置のルータ状態情報を収集するルータ情報収集ステップと、
   前記ルータ状態情報から複数のルータ装置が仮想的に１台のルータ装置として動作するために、稼働状態となるべきルータ装置を決定する優先度を算出する優先度算出部と、
   前記優先度に応じて稼働状態となるべき第１のルータ装置と待機状態であるべき第２のルータ装置とを決定するマスタ決定ステップと、
   前記ルータ装置に前記決定したルータ装置を識別する情報を通知するマスタ通知ステップと、
   を具備するルータ優先度計算方法。
9. 前記ルータ情報収集ステップは、新たに取得した前記ルータ状態情報と、既存の前記ルータ状態情報とを比較する比較ステップを有し、前記比較ステップが前記ルータ状態情報に相違を検出した場合、前記優先度算出ステップは優先度の再計算を行う請求項８に記載のルータ優先度計算方法。
10. 前記ルータ情報収集ステップは、前記ルータ装置へ前記ルータ状態情報を要求する情報要求ステップを具備する請求項８に記載のルータ優先度計算方法。
11. 前記ルータ情報収集ステップは、同一のサブネットワークに接続するルータ装置を含む通信装置からの前記優先度の更新要求を受信する更新要求受信ステップをさらに有し、
    前記更新要求を受信したとき、前記情報要求ステップに通知し、前記情報要求ステップは前記ルータ状態情報を前記ルータ装置へ要求する請求項１０に記載のルータ優先度計算方法。
12. 前記ルータ情報収集ステップは、同一のサブネットワークに接続するルータ装置を含む通信装置からの前記優先度の更新要求を受信する更新要求受信ステップをさらに有し、
    前記更新要求受信ステップが前記更新要求を受信したとき、前記情報要求ステップは前記ルータ状態情報を前記ルータ装置へ要求する請求項１０に記載のルータ優先度計算方法。
13. 前記ルータ状態情報は、ルータ装置自身の回線状態、処理負荷、およびバッテリー残量の少なくともいずれか１つである請求項８に記載のルータ優先度計算方法。
14. 前記第１のルータ装置と前記第２のルータ装置はそれぞれ異なる外部ネットワークに接続されている、請求項８から請求項１３いずれかに記載のルータ優先度計算方法。
    
    

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