JP5333793B2 - トポロジ特定方法、及びトポロジ特定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークトポロジ（ネットワークにおける端末とスイッチの接続関係）の決定方法、及び装置に関する。

近年、ネットワーク内の障害箇所等を特定するため、ネットワーク管理においてネットワーク内に存在している端末とスイッチなどの接続関係（ネットワークトポロジ：以下、トポロジと称す）を把握することがしばしば必要となる。インターネットで用いられるＩＰ（Ｉｎｔｅｒｅｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ルータでは、一般的にトポロジの決定に利用できるネットワーク管理機能が搭載されていることが多いため、トポロジの決定が容易にできる。一方、ＩＥＥＥ８０２．３（イーサネット（登録商標））などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、安価なスイッチが用いられることが多い。このようなスイッチには、トポロジを特定するための管理機能が搭載されていないため、トポロジの決定が困難な場合が多い。ＬＡＮにおいてトポロジを特定する従来技術として、以下の方法がある。

第１の従来技術として、スイッチから接続情報を収集し、この情報を基にトポロジを決定する方法が一般的に知られている。第１の従来技術は、例えば、特開平９−１８６７１６号公報に記載されている。特開平９−１８６７１６号公報に記載の技術では、ネットワーク内におけるスイッチのそれぞれが、自身のインタフェースに接続されている端末や他のスイッチのアドレスを集め、トポロジを決定する。

第２の従来技術として、端末間の経路において通過するルータ／スイッチを順に調査し、トポロジを決定する方法がある。従来、ＩＰレベルではＴｒａｃｅｒｏｕｔｅ等によって、端末間の経路において通過したルータを順に特定する機能を利用してトポロジを推定できることが一般的に知られている。一方、イーサネット（登録商標）においてもＴｒａｃｅｒｏｕｔｅと同様に、スイッチにおいてフレームの応答を得る機能がＩＥＥＥ８０２．１ａｇとして標準化されたため、Ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅと同様の方法によってトポロジを容易に類推することが可能である。

第３の従来技術として、ある端末から、他の複数端末宛にパケットを送出し、このパケットを受信する端末のそれぞれにおいて、パケットがネットワークで得た品質（スループット、遅延、パケットロスなど）の相関関係を調査することでトポロジを決定する方法がある。

しかし、第１及び第２の従来技術では、トポロジの特定に利用する管理機能などを利用できないネットワーク機器がネットワーク内にある場合、その部分のトポロジが特定されないという問題がある。特にＬＡＮでは管理機能を持たない安価なスイッチにより構成されていることが一般的である。このような安価なスイッチは、管理機能やＩＥＥＥ８０２．１ａｇを利用できないことが多く、一般的な（安価な）構成のＬＡＮではトポロジの特定が困難である。

又、第３の従来技術では、トポロジを決定するために、ネットワーク内の全ての端末にトポロジ特定機能を設ける必要があるため、トポロジの特定が可能なネットワークを構築する場合、コストが高くなるという問題がある。

特開平９−１８６７１６号公報

本発明の目的は、ネットワーク内の全てのスイッチがトポロジ特定用の特別な機能を有することなく、トポロジを特定するトポロジ特定方法、及びトポロジ特定装置を提供することにある。

本発明によるトポロジ特定方法は、ツリー型のネットワークトポロジを持つネットワークにおいて、第１端末と第２端末との間における第１経路、第３端末と第４端末との間における第２経路とを選択するステップと、第１経路と第２経路の重なりの有無に基づいてネットワークトポロジを決定するステップと、第１経路と第２経路との重なりの有無を判定するステップとを具備する。ここで、重なりの有無を判定するステップは、第２経路上のスイッチに対し、所定の端末宛のフレームを第３端末に転送するように学習させるステップと、この学習の後、第１経路上のスイッチに対し、所定の端末宛のフレームを第１端末に転送するように学習させるステップと、第４端末から所定の端末宛のフレームを送信するステップと、所定の端末宛のフレームの受信端末に応じて、第１経路と第２経路）との重なりの有無を判定するステップとを備える。

第１経路と第２経路を選択するステップは、第１端末、第３端末、第４端末を有する既知ネットワークトポロジを選択するステップと、既知ネットワークトポロジとの接続位置が不明な第２端末を未知端末として抽出するステップとを備える。ネットワークトポロジを決定するステップは、第１経路と第２経路の重なりの有無に応じて、既知ネットワークトポロジに対する未知端末の接続位置を特定するステップを備える。

又、既知ネットワークトポロジにおいて、第１端末、第３端末、第４端末は、それぞれ異なるネットワークを介して第１スイッチに接続される。このとき、ネットワークトポロジを決定するステップは、第１経路と第２経路の重なりの有無に応じて、第１スイッチと未知端末との間に設けられたネットワークを特定するステップを備える。

ネットワークトポロジを決定するステップは、第１経路と第２経路が重ならない場合、未知端末が、第１スイッチと第１端末との間に設けられたネットワークを介して第１スイッチに接続されていると判定するステップを備える。

一方、第１経路と第２経路が重なる場合、ネットワークトポロジを決定するステップは、未知端末が、第１スイッチと第１端末との間に設けられたネットワーク以外のネットワークを介して第１スイッチに接続されていると判定するステップを備える。

又、ネットワークトポロジを決定するステップは、既知ネットワークトポロジにおいて第１スイッチに接続されるすべてのネットワークに、未知端末が接続されていないと判定した場合、未知端末が、新たなネットワークを介して第１スイッチに接続されていると判定するステップを備える。

本発明によるトポロジ特定装置は、ツリー型のネットワークトポロジを持つネットワークにおいて、第１端末と第２端末との間における第１経路と、第３端末と第４端末との間における第２経路との重なりの有無を判定する経路重なり判定部と、第１経路と第２経路の重なりの有無に基づいてネットワークトポロジを決定するトポロジ特定部とを具備する。経路重なり判定部は、第１端末、第３端末、第４端末を有する既知ネットワークトポロジを選択する。又、経路重なり判定部は、既知ネットワークトポロジとの接続位置が不明な第２端末を未知端末として抽出する。トポロジ特定部は、第１経路と第２経路の重なりの有無に応じて、既知ネットワークトポロジに対する未知端末の接続位置を特定する。

第１の態様に係るトポロジ特定装置は、計測フレーム送受信部を更に具備する。経路重なり判定部は、第３端末に対し、所定の端末のアドレスを送信元アドレスとした第１フレームを第４端末に送信させるための送信要求を発行する。計測フレーム送受信部は、送信要求の発行後、第２端末に対し、所定の端末のアドレスを送信元アドレスとした第２フレームを送信する。経路重なり判定部は、計測フレーム送受信部が、第４端末から送出された所定の端末宛の第３フレームを受信した場合、第１経路と第２経路とが重なっていると判定する。

本発明によるトポロジ特定方法、及びトポロジ特定装置によれば、ネットワーク内の全てのスイッチがトポロジ特定用の特別な機能を有することなく、トポロジを特定することができる。

上記発明の目的、効果、特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。

図１は、本発明によるトポロジ特定装置の第１の実施の形態における構成を示す構成図である。 図２Ａは、第１の実施の形態において、トポロジ特定に利用する既知トポロジを示す図である。 図２Ｂは、図２Ａに示すトポロジに基づくトポロジファイルを示す図である。 図３は、本発明によるトポロジ特定方法の概要を示すフロー図である。 図４は、第１の実施の形態においてトポロジの特定に利用する既知トポロジと接続位置が未知の端末を示す図である。 図５は、本発明に係るネットワークにおいて、経路の重なり状況を調査する動作の第１の実施の形態を示すシーケンス図である。 図６は、経路ＡＤと経路ＢＣが重なる場合を示す図である。 図７は、経路ＡＣと経路ＢＤが重なる場合を示す図である。 図８は、経路ＡＢと経路ＣＤが重なる場合を示す図である。 図９Ａは、経路ＡＤと経路ＢＣ、経路ＡＣと経路ＢＤ、経路ＡＢと経路ＣＤが全て重なる場合のトポロジを示す図である。 図９Ｂは、図９Ａに示すトポロジに基づくトポロジファイルを示す図である。 図１０は、経路ＡＣと経路ＢＤが重ならない場合を示す図である。 図１１Ａは、経路ＡＤと経路ＢＣ、経路ＡＢと経路ＣＤが重なり、経路ＡＣと経路ＢＤが重ならない場合のトポロジを示す図である。 図１１Ｂは、図１１Ａに示すトポロジに基づくトポロジファイルを示す図である。 図１２は、本発明によるトポロジ特定装置の第２の実施の形態における構成を示す構成図である。 図１３Ａは、第２の実施の形態において、トポロジ特定に利用する既知トポロジを示す図である。 図１３Ｂは、図１３Ａに示すトポロジに基づくトポロジファイルを示す図である。 図１４は、第２の実施の形態においてトポロジの特定に利用する既知トポロジと接続位置が未知の端末を示す図である。 図１５は、本発明に係るネットワークにおいて、経路の重なり状況を調査する動作の第２の実施の形態を示すシーケンス図である。 図１６は、経路ＴＤと経路ＢＣが重ならない場合を示す図である。 図１７Ａは、経路ＴＤと経路ＢＣが重ならない場合のトポロジを示す図である。 図１７Ｂは、図１７Ａに示すトポロジに基づくトポロジファイルを示す図である。 図１８は、経路ＴＬと経路ＫＤが重ならない場合を示す図である。 図１９Ａは、経路ＴＬと経路ＫＤが重ならない場合のトポロジを示す図である。 図１９Ｂは、経路ＴＬと経路ＫＤが重なる場合のトポロジを示す図である。 図２０Ａは、経路ＴＬと経路ＫＤが重ならない場合のトポロジを示す図である。 図２０Ｂは、図２０Ａに示すトポロジに基づくトポロジファイルを示す図である。 図２１Ａは、検証した全ての経路ＴＬと経路ＫＤが重なる場合のトポロジを示す図である。 図２１Ｂは、図２１Ａに示すトポロジに基づくトポロジファイルを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明によるトポロジ特定方法、及びトポロジ特定装置の実施の形態を説明する。実施の形態では、ＩＥＥＥ８０２．１対応スイッチを備えるＬＡＮにおいて、トポロジを特定する方法を一例に説明する。ＩＥＥＥ８０２．１ネットワークは、ネットワーク内にループが存在しないツリー型のトポロジを持つ（一般的に、物理的にループが存在する場合にも、論理的にツリー型のトポロジが構成される）。このようなネットワークでは、経路分岐に影響しないスイッチを省略すると、例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、３つの端末（端末１１、１２、１３）を含むネットワークは、１つのスイッチ（スイッチ３１）に接続されるトポロジで必ず表現できる。本発明によるトポロジ特定方法では、このような３つの端末を含む既知のトポロジと、未知の端末とから１組（２つ）の経路を抽出し、１組の経路が共通のスイッチを含むか否かを検証することで未知の端末と既知のトポロジとの接続位置を特定する。以下、１組の経路が共通のスイッチを含むことを「経路が重なる」と表現する。又、ＩＥＥＥ８０２．１対応スイッチは、ネットワーク内を転送するフレームに格納された送信元アドレスに従って、フレームの転送方向を学習し、かつ宛先アドレスに従ってフレームの転送方向が決定する。このため、本発明では、通常動作とは異なる転送方向をスイッチに学習させることで、１組の経路の重なりの有無を検証する。詳細は後述する。

１．第１の実施の形態
図１から図１１Ｂを参照して、本発明によるトポロジ特定方法、及びトポロジ特定装置の第１の実施の形態を説明する。第１の実施の形態では、ＬＡＮに含まれる４つの端末１１、１２、１３、９０で構成されるトポロジを決定する方法を一例に説明する。ここでは、図２Ａに示すような３つの端末１１、１２、１３を含むネットワークのトポロジを、既知のトポロジ（以下、既知トポロジ１００と称す）とし、既知トポロジ１００と接続関係が特定されていない端末を端末９０として説明する。図２Ａ及び図２Ｂを参照して、端末１１、端末１２、端末１３は、それぞれネットワーク２１、ネットワーク２２、ネットワーク２３を介してスイッチ３１に接続されている。尚、それぞれの端末が異なるインタフェースに接続されたスイッチ３１は該ツリーネットワーク内には１つしか存在しえない。又、スイッチ３１には、予め、各端末とＭＡＣアドレスが対応付けられており、各端末はそれぞれの間で通信可能となっているものとする。

ここで、第１の実施の形態におけるＬＡＮ内の端末（端末１１、１２、１３、９０）は、図１に示すトポロジ特定装置１０を備える。トポロジ特定装置１０は、入出力制御部１、計測フレーム送受信部２、計測制御部３、経路重なり判定部４、トポロジ決定部５を備える。又、トポロジ特定装置１０は、既知端末リスト６、未知端末リスト７、トポロジファイル８が格納される記憶装置（図示なし）を備える。入出力制御部１は、ネットワークとフレーム／パケットの入出力を制御する。計測フレーム送受信部２は、経路の重なりを調査するための計測用フレームの作成と送受信を行う。計測制御部３は、後述する計測手順を管理し他計測端末へフレームの送信と受信結果の報告を命令する。経路重なり判定部４は、計測用フレームの受信状況に基づき１組の経路の重なりを判定する。トポロジ決定部５は、経路の重なり情報からトポロジを決定し、トポロジファイル８に書き込まれた既知トポロジ１００を更新する。

既知端末リスト６には、既知トポロジ１００に含まれる既知の端末とスイッチのリストが記録される。ここでは、端末１１、１２、１３、及びスイッチ３１が既知端末リスト６に記録される。未知端末リスト７には、ネットワーク内で存在がわかっているものの接続位置が不明な端末のリストが記録される。ここでは、端末９０が未知端末リスト７に記録される。トポロジファイル８には、既知トポロジ１００が記録される。ここでは、トポロジファイル８として、図２Ａに示す既知トポロジ１００を表現する構成要素や各構成要素の接続関係が、図２Ｂのように記録される。トポロジファイル８には、例えばスイッチ毎に接続する端末名や、スイッチ間の接続状態（スイッチ間の接続の有無、及び接続されたスイッチ名）が記録される。

次に、本発明によるトポロジ特定方法を説明する。以下では、端末１１のアドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）を便宜上Ａとし、同様に端末１２及び１３のアドレスをそれぞれＢ、Ｃとする。又、本実施の形態では、端末１１が、経路重なりを判定するホスト端末として動作し、端末１２、１３に各種の命令を発行するものとする。更に、端末１１の既知端末リスト６には、端末１１、１２、１３がそれぞれ１１、１２、１３として登録されているものとする。

先ず、図３及び図４を参照してトポロジ特定方法の概要を説明する。端末１１は、図４に示すようなスイッチＳＷに接続する３つの端末Ａ、Ｂ、Ｃを含む既知トポロジ１００を決定し（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）、未知端末リスト７から未知の端末Ｄを抽出する（ステップＳ１０３）。端末１１は、既知トポロジ１００内の端末Ａ、Ｂ、Ｃと、未知の端末Ｄとの重なりの有無に基づいて、既知トポロジ１００に対する未知の端末Ｄの接続位置を特定し、新たなトポロジを決定する（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）。以下では、端末Ａ−端末Ｂ間の経路を経路ＡＢ、端末Ａ−端末Ｃ間の経路を経路ＡＣ、端末Ａ−端末Ｄ間の経路を経路ＡＤ、端末Ｂ−端末Ｃ間の経路を経路ＢＣ、端末Ｂ−端末Ｄ間の経路を経路ＢＤ、端末Ｃ−端末Ｄ間の経路を経路ＣＤとする。

次に図２Ａ〜図４を参照して、トポロジ特定方法の具体例を示す。端末１１の計測制御部３は、既知端末リスト６から、自端末である端末１１と、他の任意の２台の端末の３台の端末を選択する（ステップＳ１０１）。ここでは、端末Ａ、Ｂ、Ｃとして端末１１、端末１２、端末１３がそれぞれ選択される。次に、端末１１は、選択した端末を用いて既知トポロジ１００を決定する（ステップＳ１０２）。詳細には、端末１１の計測制御部３は、トポロジ特定部５に３つの端末リストを送りトポロジ作成を依頼する。トポロジ特定部５は、トポロジファイル８が空の場合、３つの端末１１、１２、１３に接続するスイッチＳＷとしてスイッチ３１を定義し、図２Ａに示す既知トポロジ１００を決定する。トポロジ特定部５は、決定した既知トポロジ１００を表現する情報をトポロジファイル８に記録する。ここで、トポロジファイル８に既知のトポロジがある場合、ステップＳ１０１、Ｓ１０２は省略される。

次に、端末１１の計測制御部３は、未知端末リスト７に端末情報が格納されているか判定し、格納されている場合は、未知端末を抽出して、経路選択処理（ステップＳ１０４）に移行する（ステップＳ１０３）。ここで、未知端末リスト６に端末情報が格納されていない場合は、処理を終了する。本実施の形態では、端末９０が未知端末リスト７にあるため、未知端末Ｄとして端末９０が選択され、ステップＳ１０４に移行する。

端末１１は、未知端末９０の位置を確定するために、端末１１、１２、１３、９０の間で取り得る経路を選択し、２経路の組のそれぞれの重なりを調査する（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）。端末１１の経路重なり判定部４は、複数の経路から計測対象の経路組を選択する（ステップＳ１０４）。ここで、経路重なり判定部４は、未知端末−既知端末間の経路と、他の既知端末間の経路との組を選択する。このような経路組は、次の３通りある。すなわち、１：経路ＡＤ（端末１１−端末９０）と経路ＢＣ（端末１２−端末１３）の組、２：経路ＡＣ（端末１１−端末１３）と経路ＢＤ（端末１２−端末９０）の組、３：経路ＡＢ（端末１１−端末１２）と経路ＣＤ（端末１３−端末９０）の経路組が選択される。経路の重なりの判定対象となる経路組が決定されると、端末１１の計測フレーム送受信部２は、他の端末１２、１３、９０との間で情報を送受信する。この際、端末１１の経路重なり判定部４は、他の端末からの情報の受信状況に基づいて、上述の各経路組の重なり判定を行う（ステップＳ１０５）。

端末１１のトポロジ特定部５は、各経路組の重なり判定結果に応じて未知の端末９０と既知トポロジ１００に対する接続位置を特定し、新たな既知トポロジ１００を生成する（ステップＳ１０６）。詳細には、トポロジ特定部５は、重ならなかった経路の組があった場合、未知の端末９０との間で経路を形成していた端末の方向に未知のスイッチが存在し、当該２つの端末はそのスイッチに接続されていると判定する。又は、すべての経路の組が重なった場合、未知の端末９０はスイッチ３１に未知のリンクを介して接続されていると判定する。トポロジ特定部５は、新たな既知トポロジ１００に基づきトポロジファイル８を更新する。又、トポロジ特定部５は、他の端末１２、１３、９０に対して更新したトポロジファイル８を転送しても良い。

次に、図５から図１１Ｂを参照して、ステップＳ１０５における経路組の重なり判定処理について詳細に説明する。ここでは、一例として、端末１１−端末９０間の経路ＡＤと端末１２−端末１３間の経路ＢＣとの重なりを判定する方法について説明する。図５は、第１の実施の形態における経路ＡＤと経路ＢＣの重なり判定処理の動作を示すシーケンス図である。

第１の実施の形態におけるトポロジ特定方法では、端末１１によって経路ＡＤ上のスイッチ及び経路ＢＣ上のスイッチに対し、計測用のＭＡＣアドレスを学習させる。この状態において、端末１１は、端末１３から端末１２に対して計測用のフレームを送信させ、そのフレームの受信先に応じて経路ＡＤと経路ＢＣとの重なりの有無を判定する。以下、詳細に説明する。

図５を参照して、端末１１の経路重なり判定部４は、端末１２に対し、経路ＢＣ上のスイッチに計測用アドレスＸを設定するためのフレームの送信要求を発行する（ステップＳ１）。端末１２の計測制御部３は、端末１１からの送信要求に応じて、フレーム１０１を端末１３に対し送信する（ステップＳ２）。ここで、フレーム１０１は、ユニキャストＡＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）リクエストを含むフレームであり、送信元アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として計測用アドレスＸが設定され、宛先アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として端末１３のアドレスＣが設定される。これにより、端末１２から端末１３への経路上のスイッチ３１は、計測用アドレスＸを宛先とするフレームを端末１３の方向に転送するよう学習する。尚、計測用アドレスＸは、トポロジの特定対象となるネットワーク内で使用されていないアドレスであることが好ましい。

次に端末１１の経路重なり判定部４は、計測フレーム送受信部２に依頼し、端末９０に対して、計測用のフレーム１０２を送信する（ステップＳ３）。ここで、フレーム１０２は、ユニキャストＡＲＰリクエストを含むフレームであり、送信元アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として計測用アドレスＸが設定され、宛先アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として端末９０のアドレスＤが設定される。これにより、端末１１から端末９０への経路ＡＤ上にスイッチがある場合、当該スイッチは、計測用アドレスＸを宛先とするフレームを端末１１の方向に転送するよう学習する。

端末１２は、フレーム１０１の送信完了通知を端末１１に発行する（ステップＳ４）。端末１１の経路重なり判定部４は送信完了通知を受け付けると端末１２に対し、フレーム監視要求を発行する（ステップＳ５）。端末１２は、フレーム監視要求に従い、フレーム１０３を受信した場合、その旨を端末１１に報告するように制御される。この際、経路重なり判定部４は、計測フレーム送受信部２に対し、同様にフレーム監視要求を発行する。端末１１の計測フレーム送受信部２は、フレーム監視要求に従い、フレーム１０３を受信した場合、その旨を端末１１に報告するように制御される。

続いて端末１１の経路重なり判定部４は、計測用アドレスＸ宛のフレーム１０３を送信するようにフレーム送信要求を端末１３に発行する（ステップＳ６）。端末１３の計測制御部３は、端末１１からのフレーム送信要求に応じてフレーム１０３を送出し、端末１１に対し送信完了を報告する（ステップＳ７、Ｓ８）。

端末１２は、フレーム１０３を受信した場合、端末１１に対しフレーム１０３を受信したことを報告する（ステップＳ９Ｙｅｓ）。又、端末１２は、端末１１から監視解除命令が発行されるまで、フレーム１０３の受信を監視する。

端末１１の経路重なり判定部４は、ステップＳ８において送信完了報告を受けてから所定の時間、フレーム１０３の受信報告を受け付ける（ステップＳ１０Ｎｏ、Ｓ１１）。この間に受信報告が入力されると（ステップＳ１０Ｎｏ、Ｓ１１Ｙｅｓ）、端末１１の経路重なり判定部４は、受信の報告元に基づいて、フレーム１０３を受信した端末を特定し、経路の重なりを判定する（ステップＳ１２）。一方、所定の時間内に受信報告を受信しない場合、端末１１は、重なり判定処理を終了し、端末１２及び計測フレーム送受信部２に対しフレーム監視解除命令を発行する（ステップＳ１０Ｙｅｓ、ステップＳ１３）。

ステップＳ１において経路ＢＣ上のスイッチに学習させた内容が、ステップＳ３において送信されたフレーム１０２によって変更された場合、端末１３から送信された計測用アドレスＸ宛てのフレーム１０３は、端末１１で受信される。これは、経路ＢＣ上のスイッチと経路ＡＤ上のスイッチが同一であることを示す。このため、ステップＳ１１において、端末１１の経路重なり判定部４が、自身の計測フレーム送受信部２からフレーム１０３の受信報告を受け取った場合、端末１１−端末９０間の経路ＡＤと、端末１２−端末１３間の経路ＢＣは重なっていると判定する。

一方、ステップＳ１において経路ＢＣ上のスイッチに学習させた内容が、ステップＳ３において送信されたフレーム１０２によって変更されない場合、端末１３から送信された計測用アドレスＸ宛てのフレーム１０３は、端末１２で受信される。このため、ステップＳ１１において、端末１１の経路重なり判定部４は、端末１２からフレーム１０３の受信報告を受け取った場合、経路ＡＤと経路ＢＣは重なっていないと判定する。

経路重なり判定部４は、重なり判定の結果をトポロジ特定部５に送った後、端末１３と計測フレーム判定部３に対しフレーム監視解除命令を発行する（ステップＳ１３）。端末１３と端末１１の計測フレーム判定部３は、フレーム監視解除指令に応じてフレーム１０３の監視を停止する。尚、端末１３と端末１１の計測フレーム判定部３におけるフレーム監視処理は、所定の時間で解除されるように設定されても構わない。

以上のように、経路ＡＤと経路ＢＣの重なりの有無を判定することができる。同様にして他の経路組の重なりの有無を判定することができる。本発明によれば、スイッチにおいて一般的に用いられているＭＡＣアドレス学習機能を利用することで、未知の端末９０と既知の端末１１、１２、１３との経路の重なりを知ることができる。尚、ここでは、端末１１をホスト端末として各端末からのデータの転送を制御したが、他の端末から制御させても同様である。又、重なりを調査する経路に応じてホスト端末を他の端末に替えて行っても良い。

次に、図６から図１１Ｂを参照して、トポロジ特定部５のトポロジ特定処理について詳細に説明する。トポロジ特定部５は、図４に示すような端末Ａ、Ｂ、Ｃを含む既知のトポロジ１００と未知の端末Ｄとを用いて、端末間の経路の重なりから未知の端末Ｄと既知トポロジとの接続位置を特定する。ここでは、端末１１、１２、１３、９０、ネットワーク２１、２２、２３を、それぞれ端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ネットワークａ、ｂ、ｃとし、スイッチ３１をスイッチＳＷとしてトポロジの特定を行う。

既知トポロジ１００について、端末Ｄが接続される可能性がある箇所は、ネットワークａ、ｂ、ｃ、及びスイッチＳＷのいずれかとなる。端末Ａ〜Ｃの３つのうち２つを結ぶ経路は、ネットワークａ、ｂ、ｃ、及びスイッチＳＷの４箇所のうち、必ず３箇所を通過する。このとき、端末Ａ〜Ｃの３つのうち、着目した２つの端末間の経路と、残された端末と端末Ｄの間の経路とに重なりが無い場合、端末Ｄが接続される箇所は、１つに限定される。一方、２つの経路に重なりがあった場合、少なくとも２つの経路が既知のスイッチＳＷを通過することがわかる。例えば、図６を参照して、端末Ｂと端末Ｃとの間の経路ＢＣは、ネットワークｂ、ｃ及びスイッチＳＷの３箇所を通過し、ネットワークａを通過しない。このとき、端末Ｂから端末Ｃへの経路ＢＣと、残された端末Ａと端末Ｄの経路ＡＤとに重なりが無い場合、端末Ｄが接続される箇所は、ネットワークａに限定される。一方、経路ＢＣと経路ＡＤに重なりがある場合、端末Ａと端末Ｄの経路ＡＤは少なくともスイッチＳＷを通過し、端末Ｄはネットワークａに接続されていないことがわかる。同様に端末Ａ−端末Ｂの経路ＡＢと、端末Ｃ−端末Ｄの経路ＣＤとの重なり、又は端末Ａ−Ｃの経路ＡＣと、端末Ｂ−端末Ｄの経路ＢＤとの重なりを調査すると、端末Ｄがどこに接続されているかがわかる。このように、端末Ｄがネットワークａ、ｂ、ｃのいずれかに接続されている場合、重ならない経路組が存在するため、重ならない経路組を特定することで端末Ｄの接続位置を特定することができる。又、３通りの経路組の全てが重なった場合、端末Ｄが接続される位置は、スイッチＳＷに限定される。

以上のように、トポロジ特定部５は、経路重なり判定部４から出力された経路の重なり判定結果に基づいて、既知トポロジ１００に対する未知の端末Ｄの接続位置を特定し、新たなトポロジを決定する。

例えば、経路ＡＤと経路ＢＣが重なり（図６参照）、経路ＡＣと経路ＢＤが重なり（図７参照）、経路ＡＢと経路ＣＤが重なる（図８参照）と判定された場合、トポロジ特定部５は、未知の端子９０の接続位置がスイッチ３１であることを特定し、ネットワーク９１を介してスイッチ３１に接続した端末９０を加えたトポロジを新たな既知トポロジ１００としてトポロジファイル８を更新する（図９Ａ、図９Ｂ参照）。

一方、経路が重ならない経路組がある場合、例えば、図１０のように経路ＡＣと経路ＢＤが重ならない場合、トポロジ特定部５は、経路ＢＤ上に既知のスイッチＳＷが存在しないと判定し、未知の端末Ｄが、スイッチＳＷからみて端末Ｂの方向に接続されていることを特定する。又、経路ＢＤが、ネットワークｂ内のスイッチを通過していることを特定する。このため、トポロジ特定部５は、ネットワーク２２が、ネットワーク２４、２５と、スイッチ３１に接続するスイッチ３２とを含むことを特定する。又、端末１２、９０が、ネットワーク２４、２５のそれぞれを介してスイッチ３２に接続するトポロジを既知トポロジ１００としてトポロジファイル８を更新する（図１１Ａ、図１１Ｂ参照）。

例に示した経路組の他の経路組が重ならない場合でも、同様にして、未知の端末９０の接続位置を特定することができる。

以上のように本発明によれば、スイッチにおいて一般的に用いられているＭＡＣアドレス学習機能を利用することで、未知の端末９０と既知トポロジ１００との接続位置を特定することができる。このため、従来から利用されているスイッチ、特に安価で多機能を有しないスイッチを含むネットワークにおいても、トポロジの特定を行うことができる。ネットワーク内の端末は、トポロジ特定装置１０を備えることで、どの端末からでもトポロジの特定を行うことができる。

又、ネットワークの端末数が４台以上の場合でも４つの端末のトポロジが上述のように得られるため、同様な動作を繰り返すことで、全ての端末を含むトポロジを特定することができる。以下では、既知の端末が４つある既知トポロジ１００（例えば図１１Ａに示す既知トポロジ１００）に対する未知の端末Ｄ（図示なし）の接続位置を決定する方法を説明する。ここで、トポロジが既知の端末集合をＵ、既知のスイッチ集合をＳとすると、既知の端末集合Ｕには端末１１、１２、１３、９０が含まれ、既知のスイッチ集合ＳにはスイッチＳＷ３１、ＳＷ３２が含まれる。

以下、トポロジを特定する端末の動作を示す。先ず、既知の接続の全てに潜在的スイッチを仮定したトポロジを作成する。次に、未知端末Ｄを含む任意の２つの端末間経路の組を選択し、これらの経路の重なりを調査する。上述の方法の場合、４つの端末１１、１２、１３、９０から３つの端末Ａ、Ｂ、Ｃを抽出し、経路ＡＢと経路ＣＤ、経路ＡＣと経路ＢＤ、経路ＢＣと経路ＡＤのそれぞれの重なりを調査する。これを全てのパターンに対して調査する。例えば、先ず端末１１、１２、１３をそれぞれ端末Ａ、Ｂ、Ｃとして上述のように経路ＡＢと経路ＣＤ、経路ＡＣと経路ＢＤ、経路ＢＣと経路ＡＤの重なりを調査する。続いて、端末１２、１３、９０をそれぞれ端末Ａ、Ｂ、Ｃとした場合、端末１３、９０、１１をそれぞれ端末Ａ、Ｂ、Ｃとした場合、及び端末９０、１１、１２をそれぞれ端末Ａ、Ｂ、Ｃとした場合についても同様に、経路ＡＢと経路ＣＤ、経路ＡＣと経路ＢＤ、経路ＢＣと経路ＡＤの重なりを調査する。これにより既知端末間の経路と、既知端末と未知端末間との重なりのすべてのパターンを調査することができる。

経路ＡＢと経路ＣＤが重ならなかった場合、経路ＡＢに未知の端末Ｄが接続するスイッチは含まれないと判定される。ただし、端末Ｄが接続されるスイッチ自体が未知である可能性もあるため、既知のすべての接続には潜在的なスイッチを仮定して調査が行われる。経路ＡＣと経路ＢＤ、経路ＢＣと経路ＡＤに対しても同様な判定が行われる。

ここで、既知のスイッチ集合Ｓと潜在的スイッチの集合を候補集合ＣＳＷＤとする。調査した経路同士で重なりが無かった場合、当該調査対象となった未知の端末Ｄへの経路に含まれる既知のスイッチと潜在的スイッチを候補集合ＣＳＷＤから除く。これを全ての経路組のパターンについて行い候補集合ＣＳＷＤに残されたスイッチを端末Ｄに接続されるスイッチとして決定する。この際、端末Ｄに接続されるスイッチが潜在的スイッチであった場合には、既知トポロジ１００に新たなスイッチとして追加する。

以上のように、既知トポロジ１００内の端末が４台以上の場合でも、未知の端末の接続箇所を特定し、新たなトポロジを決定することができる。

２．第２の実施の形態
次に、図１２から図２１Ｂを参照して、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、端末間経路が同一のスイッチを経由するかを調査する回数を第１の実施の形態よりも少なくできる方法を示す。ここでは、図１４に示す既知トポロジ１００と未知の端末Ｄとにおいて、１台の計測端末Ｔが計測用パケットの送出基点となり、着目したネットワーク内のスイッチＳＷｉからみて、未知の端末Ｄがいずれの方向に接続されているかを判定する。

第２の実施の形態では、ＬＡＮに含まれるｎ台の端末５１〜５ｎと計測端末５０、及び端末９０で構成されるトポロジを決定する方法を一例に説明する。ここでは、図１３Ａに示すような計測端末５０と端末５１〜５ｎを含むネットワークのトポロジを、既知トポロジ１００とし、既知トポロジ１００と接続関係が特定されていない未知端末を端末９０として説明する。図１３Ａを参照して、計測端末５０、及び端末５１〜５ｎは、それぞれネットワーク２０、及びネットワーク２１〜２ｎを介してスイッチ３１に接続されている。又、既知トポロジ１００は、計測端末５０を親とするツリー型トポロジであり、端末５１〜５ｎは、ネットワーク２１〜２ｎの先にそれぞれ接続されている子孫端末のうち、それぞれ任意の端末である。尚、それぞれの端末が異なるインタフェースに接続されたスイッチ３１は該ツリーネットワーク内には１つしか存在しえない。又、スイッチ３１は、予め、各端末とＭＡＣアドレスが対応付けられており、各端末はそれぞれの間で通信可能となっているものとする。

本発明による計測端末５０は、図１２に示すトポロジ特定装置１０’を備える。トポロジ特定装置１０’は、入出力制御部１’、計測フレーム送受信部２、計測制御部３’、経路重なり判定部４’、トポロジ決定部５、未知端末発見部９を備える。又、トポロジ特定装置１０は、既知端末リスト６、未知端末リスト７、トポロジファイル８が格納される記憶装置（図示なし）を備える。入出力制御部１’は、ネットワークとフレーム／パケットの入出力を制御する。又、第２の実施の形態における入出力制御部１’は、未知端末発見部９に対し、外部端末から入力されたフレームのコピーを渡す。未知端末発見部９は、入出力制御部１’から渡されたパケットの送信元アドレスを参照し、既知端末リスト６に存在しない端末であった場合、未知端末リスト７に該端末を登録する。計測フレーム送受信部２は、経路の重なりを調査するための計測用フレームの作成と送受信を行う。計測制御部３’は、後述する計測手順を管理し他計測端末へフレームの送信と受信結果の報告を命令する。経路重なり判定部４’は、計測用フレームの受信状況に基づき１組の経路の重なりを判定する。トポロジ決定部５は、経路の重なり情報からトポロジを決定し、トポロジファイル８に書き込まれた既知トポロジ１００を更新する。

既知端末リスト６には、既知トポロジ１００に含まれる既知の端末とスイッチのリストが記録される。ここでは、端末１１、１２、１３、及びスイッチ３１が既知端末リスト６に記録される。未知端末リスト７には、ネットワーク内で存在がわかっているものの接続位置が不明な端末のリストが記録される。第２の実施の形態における入出力制御部１’は、受信したフレームを未知端末発見部９に転送する。未知端末発見部９は、既知端末リスト６を参照し、これに登録されていない端末からのフレームを受信した場合、該端末のアドレスを未知端末リスト７に加える。本例では、未知端末リスト７に未知端末として端末９０が登録されたものとする。トポロジファイル８には、既知トポロジ１００が記録される。ここでは、トポロジファイル８として、図１３Ａに示す既知トポロジ１００を表現する構成要素や各構成要素の接続関係が、図１３Ｂのように記録される。トポロジファイル８には、例えばスイッチ毎に接続する端末名や、スイッチ間の接続状態（スイッチ間の接続の有無、及び接続されたスイッチ名）が記録される。

又、本実施の形態における計測端末５０以外の端末５１〜５ｎは、あるフレームに対して、破棄する処理、もしくは、送信元に応答を返すＰＩＮＧサーバ処理を実現するものとする。

次に、本発明によるトポロジ特定方法を説明する。以下では、端末５１、５２、５３のアドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）を便宜上Ａ、Ｂ、Ｃとし、端末５ｎのアドレスをＮとする。又、端末５０の既知端末リスト６には、端末５１、５２、５３、・・・、５ｎがそれぞれ５１、５２、５３、・・・、５ｎとして登録されているものとする。

図３及び図１４を参照して、第２の実施の形態におけるトポロジ特定方法の概要を説明する。先ず、計測端末５０は、図１４に示すように、計測端末Ｔを親、計測端末Ｔの子であるスイッチＳＷｉに接続される端末Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｎを含むツリー型トポロジを既知トポロジ１００として決定する（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。次に、既知トポロジ１００と接続位置が未知の端末Ｄを抽出し、既知トポロジ１００内の任意の端末間の経路と、計測端末Ｔと未知の端末Ｄと間の経路ＴＤとの重なりの有無に基づいて、未知の端末Ｄと既知トポロジとの接続位置を特定する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０６）。

ステップＳ１０１及びＳ１０２における既知トポロジの決定処理の動作を説明する。計測制御部３’は、計測端末Ｔを親とするツリートポロジにおいて、計測端末Ｔの子となるスイッチＳＷｉに着目する。計測制御部３’はスイッチＳＷｉの親として計測端末Ｔを記憶する。例えば、計測制御部３’は、スイッチ３１に着目し、スイッチ３１の親として計測端末５０を記憶する。次に、計測制御部３’はトポロジファイル８を参照し、スイッチ３１に親以外で（子として）直接接続されている端末とスイッチを列挙し、集合として記憶する。ここで、集合の中にスイッチが含まれている場合、計測制御部３’は、該スイッチの子孫となる端末をトポロジファイル８中から検索し、集合内の該スイッチを該子孫となる端末に置き換える。ここでは、集合（端末Ａ〜Ｎ）として、図１３Ａに示す端末５１〜５ｎが登録される。以上のように、計測端末５０は、計測端末５０を端末Ｔ、端末５１、５２、５３、・・・、５ｎ、９０を端末Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｎ、ネットワーク２０をネットワークｔ、ネットワーク２１、２２、２３、・・・、２ｎをネットワークａ、ｂ、ｃ、・・・、ｎ、スイッチ３１をスイッチＳＷｉとした既知トポロジ１００を決定する。

次に、計測端末５０は、接続位置が未知の端末Ｄを抽出する（ステップＳ１０３）。詳細には、計測制御部３’は、未知端末リスト７に端末情報が格納されているか判定し、格納されている場合は、未知端末を抽出する（ステップＳ１０３）。ここで、未知端末リスト７に端末情報が格納されていない場合は、処理を終了する。本実施の形態では、端末９０が未知端末リスト７にあるため、未知端末Ｄとして端末９０が選択される。トポロジ特定部５’は、既知トポロジ１００における端末の集合を参照し、集合が１つの端末であった場合、未知端末９０はスイッチ３１に接続された子であると決定し、トポロジファイルのスイッチ３１に接続された端末リストに端末９０を加え、処理を終了する。集合に端末が２以上ある場合は、ステップＳ１０４に移行する。

計測端末５０は、既知トポロジ１００内の端末と未知の端末Ｄと間の経路の重なりの有無に基づいて、未知の端末Ｄと既知トポロジとの接続位置を特定する（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）。ステップＳ１０４において、計測制御部３’は、計測端末Ｔと端末Ｄとの間の経路ＴＤと、集合（端末Ａ〜Ｎ）における任意の２つの端末間の経路を選択し、この２つの経路の重なりを調査するよう経路重なり判定部４’に命令する。ここでは、計測端末５０と端末９０との間の経路ＴＤと、端末５１〜５ｎの任意の２つの端末間の経路との経路重なりが調査される。

図１４から図２１Ｂを参照して、第２の実施の形態における経路組の重なり判定処理について詳細に説明する。ここでは、端末５０−端末９０間の経路ＴＤと端末５２−端末５３間の経路ＢＣとの重なりを判定する場合について説明する。図１５は、第２の実施の形態における経路ＴＤと経路ＢＣの重なり判定処理の動作を示すシーケンス図である。

第２の実施の形態におけるトポロジ特定方法は、１台の計測端末５０からの制御によって、経路ＴＤ上のスイッチに対し、計測用のＭＡＣアドレスを学習させる。この状態において、計測端末５０は、集合内の端末５３に対し、他の端末５２にＰＩＮＧを返信させるようなＰＩＮＧ要求を発行する。そして計測端末５０におけるＰＩＮＧの受信状況に応じて経路ＴＤと経路ＢＣとの重なりの有無を判定する。以下、詳細に説明する。

図１５を参照して、端末５０の経路重なり判定部４’は、計測フレーム送受信部２に依頼し、端末９０に対して、計測用のフレーム２０１を送信する（ステップＳ２１）。ここで、フレーム２０１は、ユニキャストＡＲＰリクエストを含むフレームであり、送信元アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として端末５２のアドレスＢが設定され、宛先アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として端末９０のアドレスＤが設定される。これにより、端末５０から端末９０への経路ＴＤ上にスイッチがある場合、当該スイッチは、端末５２（アドレスＢ）を宛先とするフレームを端末５０の方向に転送するよう学習する。端末９０は、フレーム２０１を受信した後、端末５２を宛先とするフレーム２０２を返信する（ステップＳ２２）。尚、端末９０は、フレーム２０１を受信した後、このフレームを破棄する。

次に、端末５０の経路重なり判定部４’は、端末５３に対してＰＩＮＧリクエストとしてフレーム２０３を送出する（ステップＳ２３）。フレーム２０３は、ＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ） Ｅｃｈｏリクエストを含むフレームであり、送信元ＩＰアドレスとして端末５２のアドレスＢ、送信元ＭＡＣアドレスとして計測端末５０のアドレスＴ、宛先アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として端末５３のアドレスＣが設定される。端末５３は、フレーム２０３によるＰＩＮＧリクエストに応答して、ＰＩＮＧリプライを返す（ステップＳ２４）。この際、端末５３は、受け取ったＰＩＮＧリクエストが端末５２から送信されたものと認識し、ＰＩＮＧリプライとしてのフレーム２０４を端末５２宛に送出する。すなわち、フレーム２０４は、ＩＣＭＰ Ｅｃｈｏリプライを含み、送信元アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として端末５３のアドレスＣが設定され、宛先アドレス（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス）として端末５２のアドレスＢが設定される。

計測端末５０は、ステップＳ２３の後、所定の時間、フレーム２０４の受信を受け付ける（ステップＳ２５Ｎｏ、Ｓ２６）。この間にフレーム２０４を受信したか否かで経路重なり判定部４’は、経路ＴＤと経路ＢＣが重なっているかどうかを判定する（ステップＳ２７）。所定時間内にフレーム２０４を受信した場合（ステップＳ２５Ｎｏ、Ｓ２６Ｙｅｓ）、端末５２宛のフレーム２０４が、経路ＴＤ上のＭＡＣアドレスが変更されたスイッチを通過したことを示す。この場合、経路重なり判定部４’は、経路ＴＤと経路ＢＣが重なっていると判定する。所定の時間内にフレーム２０４を受信しない場合（ステップＳ２５Ｙｅｓ）、経路重なり判定部４’は、経路ＴＤと経路ＢＣは重なっていないと判定する。尚、ネットワーク内でフレームが消失する可能性を考慮すると、複数個のフレーム２０３を端末５０が送出する実施例も可能である。又、ＭＡＣアドレスの学習状況が計測用のフレーム以外のフレームにより変更される可能性もあることから、上記重なり判定を複数回繰り返し、等しい結果が得られた場合のみ計測結果を採用する方法も可能である。

重なり判定処理を終了すると、計測端末５０は、端末５２に対し解析終了通知を発行する（ステップＳ２８）。端末５２は、ＡＲＰリクエストを含むフレームを端末５１〜５ｎ、９０にブロードキャストし、それぞれとの間におけるスイッチのＭＡＣアドレステーブルを、通常の転送モードに戻す（ステップＳ２９）。尚、解析終了通知の宛先端末は、端末５３以外の端末であれば端末５２に限らない。

以上のように、第２の実施の形態における経路重なり判定部４’は、未知の端末との間の経路ＴＤと、既知トポロジ１００の任意の２つの端末間の経路との重なりの有無を判定することができる。ここで、経路ＢＣと経路ＴＤが重ならないと判定された場合、トポロジ特定部５’は、図１６に示すように端末Ｄが、スイッチＳＷｉの子ではなく、親（計測端末Ｔ）とスイッチＳＷｉの間に新たに追加するスイッチＳＷ（ｉ−１）の子であると判定する。詳細には、図１４を参照して集合（端末Ａ〜Ｎ）はスイッチＳＷｉの子孫であり、かつ、スイッチＳＷｉに別々のネットワークを介して接続されている。このため、端末Ａ〜Ｎにおける２端末間の経路は必ずスイッチＳＷｉを経由し、かつ、スイッチＳＷｉからみて親方向のネットワークｔを通過しない。このため、端末Ａ〜Ｎにおける２端末間の経路と経路ＴＤとが重ならない場合、トポロジ特定部５’は、端末Ｄが、スイッチＳＷｉの子ではなく、親（計測端末５０）とスイッチＳＷｉの間に新たに追加するスイッチＳＷ（ｉ−１）の子であると判定する。この場合、トポロジ特定部５’は、図１７Ａに示すようにネットワーク２０とスイッチ３１との間に新たなスイッチ３０を設け、端末９０がスイッチ３０にネットワーク４０を介して接続するトポロジを新たな既知トポロジ１００として登録する。このときのトポロジファイル８は図１７Ｂのように更新される。

一方、経路ＴＤと経路ＢＣが重なると判定された場合、ステップＳ１０４に戻り、重なりを判定する経路を再度選択する。このとき経路重なり判定部４’は、端末５１〜５ｎの中から任意の２つの端末Ｋ及び端末Ｌを選択し、端末Ｋと未知の端末Ｄとの間の経路ＫＤと、計測端末Ｔと端末Ｌとの間の経路ＴＬとの重なりの有無を判定する。例えば、端末Ｋとして端末５２、端末Ｌとして端末５３を選択する。

計測端末５０は、ステップＳ２１〜２９と同様に、経路ＫＤと経路ＴＬとの重なりを調査する。この際、フレーム２０１は、端末５３宛に送出され、経路ＴＬ上にスイッチがある場合、当該スイッチに、端末５２宛のフレームを計測端末５０宛に転送するように学習させる。又、計測端末５０は、未知の端末９０宛に、ＰＩＮＧ要求（宛先アドレスがアドレスＤのフレーム２０３）を送信し、端末９０からのＰＩＮＧリプライの受信の有無によって、経路ＫＤと経路ＴＬとの重なりを調査する。

ここで、経路ＫＤと経路ＴＬが重ならないと判定された場合、トポロジ特定部５’は、図１８に示すように端末Ｄ（５０）が、端末Ｋ（５２）と同じ方向のネットワークｋを介してスイッチＳＷｉ（３１）に接続されていると判定する。又、端末Ｋ（５２）が、ネットワークｋ内のスイッチに直接接続されている子であった場合、図１９Ａに示すようにネットワークｋ内にスイッチＳＷ（ｉ＋１）を追加し、端末Ｋ（５２）と端末Ｄ（９０）をスイッチＳＷ（ｉ＋１）の子として接続して、既知トポロジ１００を更新する。この場合、ネットワークｋには、スイッチＳＷ（ｉ＋１）の他、スイッチＳＷ（ｉ＋１）と端末Ｋ（５２）とを接続するネットワークｋ１、スイッチＳＷ（ｉ＋１）と端末Ｄ（９０）とを接続するネットワークｋ２が追加される。図２０Ａ、図２０Ｂを参照して、このような場合、本例では、スイッチ３１に接続するスイッチ３２が既知トポロジ１００に追加される。すなわち、端末５２、９０がそれぞれネットワークｋ１、ｋ２に相当するネットワーク２２１、２２２を介して、スイッチＳＷ（ｉ＋１）に相当するスイッチ３２に接続するように既知トポロジ１００及びトポロジファイル８が更新される。

一方、端末Ｋ（５２）が、ネットワークｋ内のスイッチに直接接続されている子でない場合、計測制御部３’は、スイッチＳＷｉを親として記憶し、スイッチＳＷｉからみて端末Ｋ（５２）と同じ方向に、子として接続されているスイッチＳＷ（ｉ＋１）を、新たに着目するスイッチとして記憶する。又、計測制御部３’は、スイッチＳＷ（ｉ＋１）に対し、子として接続する既知の端末を集合（端末Ａ〜Ｎ）として記憶する。以下、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６と同様にして未知の端末Ｄの接続位置を特定する。

又、経路ＫＤと経路ＴＬが重なると判定された場合、図１９Ｂに示すように、端末Ｄ（９０）は端末Ｋ（５２）と同じ方向には存在しない（同じネットワークｋに接続していない）と判定できる。この際、計測制御部３’は、端末Ｋとして着目した端末５２を着目済み端末リスト（図示なし）に追加し、集合（端末５１〜５ｎ）から新たな端末Ｋを選ぶ。新たな端末Ｋは端末Ｌ以外の端末であり、かつ、着目済みリストに無い端末である。ここで、新たな端末Ｋが選べない場合、端末Ｌ以外の端末から任意の端末を新たな端末Ｌとして選択し、上述と同様に経路ＫＤと経路ＴＬとの重なりの有無を検証し、トポロジを特定する。又、新たな端末Ｋが選べない場合、かつ新たな端末Ｌが既に選ばれていた場合、検証した全ての経路ＫＤと経路ＴＬとが重なっていることがわかる。このため、図２１Ａに示すように、端末９０は未知の新たなネットワーク４０を介してスイッチ３１の子として接続されていることが特定される。トポロジ特定部５’は、図２１Ａ、図２１Ｂに示すように既知トポロジ１００及びトポロジファイル８を更新して処理を終了する。

以上のように、第２の実施の形態によるトポロジ特定方法によれば、ＰＩＮＧの応答を利用して経路の重なりを判定しているため、１台の測定端末５０によって、トポロジを特定できる。又、第１の実施の形態と同様に、スイッチにおけるＭＡＣアドレス学習機能を利用してトポロジの特定を行っているため、高度な機能を有しないスイッチを含むネットワークでも、トポロジの特定が可能となる。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。第１及び第２の実施の形態では、ユニキャストＡＲＰを用いて経路の重なりを調査したが、これに限定しない。例えば、ユニキャストＡＲＰに替えて任意のパケットを利用して、経路上のスイッチの転送先を変更しても良い。ただし、ＡＲＰキャッシュのタイムアウトによってＡＰＲリクエストが送信される可能性や、このリセットパケット等の応答がなされる可能性を考慮すると、第１及び第２の実施の形態のように、ユニキャストＡＲＰを利用してＭＡＣアドレス学習を行うことが好ましい。又、第２の実施の形態では、ＩＣＭＰ Ｅｃｈｏを利用したＰＩＮＧの応答に基づいて経路の重なりを判定しているがこれに限らず、計測端末５０からの信号に対する応答が送出されれば、他のプロトコルを利用しても構わない。例えば、ステップＳ２３において、計測端末５０は、フレーム２０３の替わりにＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）におけるコネクション開設要求（ＳＹＮ）を発行し、端末５３からの応答（ＳＹＮ ＡＣＫ）の受信状況に基づいて経路の重なりを判定しても良い。あるいは、ステップＳ２３において、計測端末５０は、任意のフレームを送信し、端末５３に設定されたＥＣＨＯサーバによる応答フレームの受信状況に基づいて経路の重なりの有無を判定しても良い。

本出願は、日本出願番号２００８−２９１８１２に基づく優先権を主張するものであり、日本出願番号２００８−２９１８１２における開示内容は引用により本出願に組み込まれる。

Claims (15)

1. ツリー型のネットワークトポロジを持つネットワークにおいて、
   第１端末と第２端末との間における第１経路と、第３端末と第４端末との間における第２経路とを選択するステップと、
   前記第１経路と前記第２経路との重なりの有無を判定するステップと、
   前記第１経路と前記第２経路の重なりの有無に基づいてネットワークトポロジを決定するステップと、
   を具備し、
   前記重なりの有無を判定するステップは、
   前記第２経路上のスイッチに対し、所定の端末宛のフレームを前記第３端末に転送するように学習させるステップと、
   前記学習後、前記第１経路上のスイッチに対し、前記所定の端末宛のフレームを前記第１端末に転送するように学習させるステップと、
   前記第４端末から前記所定の端末宛のフレームを送信するステップと、
   前記所定の端末宛のフレームの受信端末に応じて、前記第１経路と前記第２経路との重なりの有無を判定するステップと、
   を備えるトポロジ特定方法。
2. 請求項１に記載のトポロジ特定方法において、
   前記重なりの有無を判定するステップは、
   前記第３端末が前記第４端末に対し、前記所定の端末のアドレスを送信元アドレスとした第１フレームを送信するステップと、
   前記第１フレームの送信後、前記第１端末が前記第２端末に対し、所定の端末のアドレスを送信元アドレスとした第２フレームを送信するステップと、
   前記第４端末が、前記所定の端末宛の第３フレームを送出するステップと、
   前記第３フレームの受信端末が第１端末である場合、前記第１経路と第２経路とは重なっていると判定するステップと、
   を備えるトポロジ特定方法。
3. 請求項１又は２に記載のトポロジ特定方法において、
   前記第１経路と前記第２経路を選択するステップは、
   前記第１端末、前記第３端末、前記第４端末を有する既知ネットワークトポロジを選択するステップと、
   既知ネットワークトポロジとの接続位置が不明な前記第２端末を未知端末として抽出するステップと、
   を備え、
   前記ネットワークトポロジを決定するステップは、前記第１経路と前記第２経路の重なりの有無に応じて、前記既知ネットワークトポロジに対する前記未知端末の接続位置を特定するステップを備える
   トポロジ特定方法。
4. 請求項３に記載のトポロジ特定方法において、
   前記既知ネットワークトポロジにおいて、前記第１端末、前記第３端末、前記第４端末は、それぞれ異なるネットワークを介して第１スイッチに接続され、
   前記ネットワークトポロジを決定するステップは、前記第１経路と前記第２経路の重なりの有無に応じて、前記第１スイッチと前記未知端末との間に設けられたネットワークを特定するステップを備える
   トポロジ特定方法。
5. 請求項４に記載のトポロジ特定方法において、
   前記ネットワークトポロジを決定するステップは、前記第１経路と前記第２経路が重ならない場合、前記未知端末が、前記第１スイッチと前記第１端末との間に設けられたネットワークを介して前記第１スイッチに接続されていると判定するステップを備える
   トポロジ特定方法。
6. 請求項５に記載のトポロジ特定方法において、
   前記ネットワークトポロジを決定するステップは、前記第１経路と前記第２経路が重なる場合、前記未知端末が、前記第１スイッチと前記第１端末との間に設けられたネットワーク以外のネットワークを介して前記第１スイッチに接続されていると判定するステップを備える
   トポロジ特定方法。
7. 請求項６に記載のトポロジ特定方法において、
   前記ネットワークトポロジを決定するステップは、前記既知ネットワークトポロジにおいて前記第１スイッチに接続されるすべてのネットワークに、前記未知端末が接続されていないと判定した場合、前記未知端末が、新たなネットワークを介して前記第１スイッチに接続されていると判定するステップを備える
   トポロジ特定方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のトポロジ特定方法において、
   前記所定の端末のアドレスは、前記ネットワークで使用されていないアドレスである
   トポロジ特定方法。
9. 第１端末、第２端末、第３端末、及び第４端末を有するツリー型のネットワークトポロジを持つネットワークにおいて、前記第１端末に設けられたトポロジ特定装置であって、
   前記第１端末と前記第２端末との間における第１経路と、前記第３端末と前記第４端末との間における第２経路との重なりの有無を判定する経路重なり判定部と、
   前記第１経路と前記第２経路の重なりの有無に基づいてネットワークトポロジを決定するトポロジ特定部と、
   計測フレーム送受信部と、
   を具備し、
   前記経路重なり判定部は、前記第３端末に対し、所定の端末のアドレスを送信元アドレスとした第１フレームを前記第４端末に送信させるための送信要求を発行し、
   前記計測フレーム送受信部は、前記送信要求の発行後、前記第２端末に対し、所定の端末のアドレスを送信元アドレスとした第２フレームを送信し、
   前記経路重なり判定部は、前記計測フレーム送受信部が、前記第４端末から送出された前記所定の端末宛の第３フレームを受信した場合、前記第１経路と前記第２経路とが重なっていると判定する
   トポロジ特定装置。
10. 請求項９に記載のトポロジ特定装置において、
    前記経路重なり判定部は、前記第１端末、前記第３端末、前記第４端末を有する既知ネットワークトポロジを選択し、前記既知ネットワークトポロジとの接続位置が不明な前記第２端末を未知端末として抽出し、
    前記トポロジ特定部は、前記第１経路と前記第２経路の重なりの有無に応じて、前記既知ネットワークトポロジに対する前記未知端末の接続位置を特定する
    トポロジ特定装置。
11. 請求項１０に記載のトポロジ特定装置において、
    前記既知ネットワークトポロジにおいて、前記第１端末、前記第３、前記第４端末は、
    それぞれ異なるネットワークを介して第１スイッチに接続され、
    前記トポロジ特定部は、前記第１経路と前記第２経路の重なりの有無に応じて、前記第１スイッチと前記未知端末との間に設けられたネットワークを特定する
    トポロジ特定装置。
12. 請求項１１に記載のトポロジ特定装置において、
    前記トポロジ特定部は、前記第１経路と前記第２経路が重ならない場合、前記未知端末が、前記第１スイッチと前記第１端末との間に設けられたネットワークを介して前記第１スイッチに接続されていると判定する
    トポロジ特定装置。
13. 請求項１１に記載のトポロジ特定装置において、
    前記トポロジ特定部は、前記第１経路と前記第２経路が重なる場合、前記未知端末が、前記第１スイッチと前記第１端末との間に設けられたネットワーク以外のネットワークを介して前記第１スイッチに接続されていると判定する
    トポロジ特定装置。
14. 請求項１１に記載のトポロジ特定装置において、
    前記トポロジ特定部は、前記既知ネットワークトポロジにおいて前記第１スイッチに接続されるすべてのネットワークに、前記未知端末が接続されていないと判定した場合、前記未知端末が、新たなネットワークを介して前記第１スイッチに接続されていると判定する
    トポロジ特定装置。
15. 請求項９から１４のいずれか１項に記載のトポロジ特定装置において、
    前記所定の端末のアドレスは、前記ネットワークで使用されていないアドレスである
    トポロジ特定装置。

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