JP6084583B2 - Flow path change calculation device and flow path change calculation system - Google Patents

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ネットワークの最大リンク使用率を低下させるために、フローの経路変更を計算するフロー経路変更計算装置およびフロー経路変更計算システムに関する。 To reduce the maximum link utilization of the network, about the flow path change computing devices and flow path changing calculation system for calculating a route change of the flow.

通信ネットワークにおいて、ルータやスイッチなどのノードからパケット転送する際の経路選択は、個々のノードに予め設定されたメトリックにしがたい、自律分散的に行われている。近年、OpenFlowなど、コントローラを用いてネットワークリソースの負荷状況を一元管理することが可能なＳＤＮ（Software Defined Network）技術が提案され、この技術を採用することにより、柔軟な経路制御の実現や設備運用、保守コスト削減が期待されている。そこで、ＳＤＮ技術を用い、ＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）など始終点で定まる「パス」単位での経路最適化（負荷分散）を実現する経路制御技術が提案されている（非特許文献１参照）。   In a communication network, route selection when transferring a packet from a node such as a router or a switch is performed in an autonomous and distributed manner that is difficult to follow a metric set in advance for each node. In recent years, SDN (Software Defined Network) technology that can centrally manage the load status of network resources using a controller such as OpenFlow has been proposed. By adopting this technology, flexible routing control and facility operation can be realized. Maintenance cost reduction is expected. Therefore, a route control technology that realizes route optimization (load distribution) in units of “paths” determined by starting and ending points such as MPLS (Multi Protocol Label Switching) using SDN technology has been proposed (see Non-Patent Document 1). .

非特許文献１に記載の技術（経路最適化手法）では、ネットワークの一部への負荷集中（例えば、パケットロスやキュー遅延が頻繁に発生すること）を回避する手法として、フロー経路を変更しネットワーク内の最大リンク使用率を低下させる制御が行われる。なお、ここで、最大リンク使用率とは、ネットワーク内の各リンクのリンク使用率（リンクトラヒック量／リンクの最大帯域）が最も大きいリンクのリンク使用率のことをいう。   In the technique (route optimization method) described in Non-Patent Document 1, the flow route is changed as a method for avoiding load concentration on a part of the network (for example, frequent packet loss and queue delay). Control is performed to reduce the maximum link utilization in the network. Here, the maximum link usage rate means the link usage rate of the link having the largest link usage rate (link traffic amount / maximum link bandwidth) of each link in the network.

この最大リンク使用率を低下させるための、ネットワーク制御装置が実行する従来の経路最適化手法において、フローは、宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）と送信元アドレス（送信元ＩＰアドレス）とのペアで定義される。そして、対象となるネットワーク内の全てまたは一部のフローの経路（経路情報）とそのトラヒック量（フロートラヒック量）とを含むフロー情報や、リンクトラヒック量等のリンク情報を取得し、そのネットワークにおける最大リンク使用率を計算する。続いて、その最大リンク使用率となるリンクを通るフローから、下記のフロー選択条件（Ａ），（Ｂ）を満たす最短経路に経路変更した場合に、最大リンク使用率が最小となるフローを選択する。   In the conventional route optimization method executed by the network control device to reduce the maximum link usage rate, a flow is defined by a pair of a destination address (destination IP address) and a source address (source IP address). Is done. Then, the flow information including all or a part of the flow (route information) and the traffic volume (flow traffic volume) in the target network and link information such as the link traffic volume are acquired, and Calculate maximum link utilization. Subsequently, when the route passing through the link having the maximum link usage rate is changed to the shortest route satisfying the following flow selection conditions (A) and (B), the flow having the minimum maximum link usage rate is selected. To do.

フロー選択条件（Ａ）：最大リンク使用率となるリンクを通らない。
フロー選択条件（Ｂ）：経路変更することによりネットワーク全体の最大リンク使用率が低下する。 Flow selection condition (A): It does not pass through the link with the maximum link usage rate.
Flow selection condition (B): The maximum link usage rate of the entire network is reduced by changing the route.

なお、最大リンク使用率が最小となるフローが複数ある場合には、ランダムに選択し、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）を満たすフローが存在しなくなった時点で、処理を終了する。   If there are a plurality of flows with the minimum maximum link usage rate, the flow is selected at random, and the process is terminated when there is no flow satisfying the flow selection conditions (A) and (B).

この従来の最大リンク使用率を低下させるためのフロー経路変更の制御手法について、図１７を参照して詳細に説明する。   A flow path change control method for reducing the conventional maximum link usage rate will be described in detail with reference to FIG.

まず、ネットワーク制御装置は、フローの経路変更回数のパラメータ（以下、「フロー経路変更回数」とよぶ。）ｍを「０」に初期化（ｍ＝０）する（ステップＳ１）。   First, the network control device initializes a parameter (hereinafter referred to as “flow path change count”) m of a flow path change count to “0” (m = 0) (step S1).

次に、ネットワーク制御装置は、各ノード間の接続関係を示すトポロジ情報や、リンク情報、全てまたは一部のフローの経路（経路情報）とそのトラヒック量（フロートラヒック量）を含むフロー情報（全てまたは一部のフローのフロー情報）を取得する（ステップＳ２）。なお、リンク情報は、各リンクのコスト（距離）を示すリンクメトリック、各リンクの最大帯域、各リンクのリンクトラヒック量の情報を含む。なお、一部のフローのフロー情報とは、「リンク使用率が所定の閾値（割合）以上となるリンクを通るフロー」のみのフロー情報を意味し、一部のフローのフロー情報を用いることで、トラヒック量が少なく経路変更しても負荷分散の効果が少ないフローを予め経路変更の対象から排除し、処理時間を短縮することができる。また、ここで取得するフロー情報は、宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）と送信元アドレス（送信元ＩＰアドレス）とに基づいて定義されるフロー情報である。   Next, the network control device provides topology information indicating the connection relationship between the nodes, link information, flow information including all or part of a flow path (route information) and its traffic volume (flow traffic volume) (all Alternatively, the flow information of a part of the flow is acquired (step S2). The link information includes a link metric indicating the cost (distance) of each link, the maximum bandwidth of each link, and the link traffic amount of each link. The flow information of a part of the flow means the flow information of only “the flow through the link whose link usage rate is equal to or higher than a predetermined threshold (ratio)”, and the flow information of the part of the flow is used. In addition, a flow with a small traffic amount and a small load distribution effect even when the route is changed can be excluded from the route change target in advance, and the processing time can be shortened. The flow information acquired here is flow information defined based on a destination address (destination IP address) and a source address (source IP address).

続いて、ネットワーク制御装置は、取得したリンク情報（各リンクの最大帯域および各リンクのリンクトラヒック量）に基づき、ネットワーク内の各リンクのリンク使用率（リンクトラヒック量／リンクの最大帯域）を計算することにより、最大リンク使用率を計算する（ステップＳ３）。なお、この計算により、最大リンク使用率が計算されると共に、「最大リンク使用率となるリンク」が特定される。   Next, the network controller calculates the link usage rate (link traffic volume / maximum link bandwidth) of each link in the network based on the acquired link information (maximum bandwidth of each link and link traffic volume of each link). By doing so, the maximum link usage rate is calculated (step S3). By this calculation, the maximum link usage rate is calculated, and the “link having the maximum link usage rate” is specified.

そして、ネットワーク制御装置は、ステップＳ２において取得した全てまたは一部のフローのフロー情報の中で、最大リンク使用率となるリンクを通るフローに対し、前記したフロー選択条件（Ａ）「最大リンク使用率となるリンクを通らない。」、フロー選択条件（Ｂ）「経路変更することによりネットワーク全体の最大リンク使用率が低下する。」の両方を満たすように経路変更したときの経路の最短経路と、その経路に変更した場合の最大リンク使用率を計算する（ステップＳ４）。   Then, the network control device sets the above flow selection condition (A) “maximum link usage” for the flow passing through the link having the maximum link usage rate in the flow information of all or some of the flows acquired in step S2. The shortest route of the route when the route is changed so as to satisfy both the flow selection condition (B) “the maximum link usage rate of the entire network is reduced by changing the route”. Then, the maximum link usage rate when the route is changed is calculated (step S4).

次に、ネットワーク制御装置は、ステップＳ４の結果、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）の両方を満たすフローとその経路が存在するか否かを判定する（ステップＳ５）。ネットワーク制御装置は、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）の両方を満たすフローとその経路が１つ以上存在する場合には（ステップＳ５→Ｙｅｓ）、次のステップＳ６に進む。一方、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）の両方を満たすフローとその経路が存在しない場合には（ステップＳ５→Ｎｏ）、ステップＳ８に進む。   Next, as a result of Step S4, the network control device determines whether or not there is a flow that satisfies both the flow selection conditions (A) and (B) and its route (Step S5). The network control device proceeds to the next step S6 when there is at least one flow that satisfies both of the flow selection conditions (A) and (B) and one or more routes (step S5 → Yes). On the other hand, if there is no flow satisfying both the flow selection conditions (A) and (B) and its route (step S5 → No), the process proceeds to step S8.

ステップＳ６において、ネットワーク制御装置は、経路変更の対象となり得るフローが１つ以上存在することから、フロー経路変更回数ｍに「１」を追加する（ｍ＝ｍ＋１）。   In step S6, the network control apparatus adds “1” to the flow path change count m because there is one or more flows that can be the target of path change (m = m + 1).

続いて、ネットワーク制御装置は、ステップＳ４において計算した１つ以上のフローの中で、フローをその経路に変更した場合、つまり、計算したフローそれぞれを変更先経路に変更した場合における最大リンク使用率が最小値となるフローとその変更先経路を抽出する（ステップＳ７）。これにより、フロー経路変更回数ｍ（ｍ＝１，２，…）において経路変更の対象となるフローとその変更先経路、その経路に変更した場合の最大リンク使用率（および最大リンク使用率となるリンク）が計算される。
なお、ネットワーク制御装置は、抽出したフローとその変更先経路の組み合わせが１つの場合は、その抽出したフローと変更先経路の組み合わせを、その時点のフロー経路変更回数ｍ（ｍ回目の経路変更時）における変更対象となるフローとその変更先経路として決定する。また、ネットワーク制御装置は、抽出したフローとその変更先経路の組み合わせが複数ある場合には、その時点のフロー経路変更回数ｍ（ｍ回目の経路変更時）における変更対象となるフローとその変更先経路との組み合わせをその複数の中からランダムに１つ決定する。 Subsequently, the network control apparatus, when the flow is changed to the route among the one or more flows calculated in step S4, that is, the maximum link usage rate when each calculated flow is changed to the change destination route. The flow having the minimum value and the change destination route are extracted (step S7). As a result, in the flow path change count m (m = 1, 2,...), The flow to be changed, its change destination route, and the maximum link usage rate (and the maximum link usage rate when changing to that route) are obtained. Link) is calculated.
When there is only one combination of the extracted flow and its change destination route, the network control apparatus determines the combination of the extracted flow and the change destination route as the flow route change count m at that time (when the m-th route change). ) To be changed and the change destination route. In addition, when there are a plurality of combinations of the extracted flow and its change destination route, the network control device can change the flow to be changed and the change destination in the flow route change count m (at the m-th route change) at that time. A combination with a route is randomly determined from the plurality.

次に、ネットワーク制御装置は、ステップＳ３に戻り、ステップＳ７で決定したフローが、最大リンク使用率が最小値となる変更先経路に変更されたものとして、最大リンク使用率を（再）計算する。
そして、ネットワーク制御装置は、前記したステップＳ４の処理を再度行い、フロー選択条件（Ａ）、（Ｂ）の両方を満たすフローを計算し、経路変更の対象となるフローとその経路が存在するか否かの判定（ステップＳ５）を行う。 Next, the network control device returns to step S3, and (re) calculates the maximum link usage rate on the assumption that the flow determined in step S7 has been changed to the change destination route having the minimum maximum link usage rate. .
Then, the network control device performs the above-described processing in step S4 again, calculates a flow that satisfies both the flow selection conditions (A) and (B), and whether there is a flow to be changed and its route. It is determined whether or not (step S5).

ステップＳ５において、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）の両方を満たすフローとその経路が存在しない場合には（ステップＳ５→Ｎｏ）、ネットワーク制御装置は、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８において、ネットワーク制御装置は、フロー経路変更回数が各ｍ（ｍ＝１，２，…）回での経路変更の対象となるフローとその変更先経路、フロー経路変更回数ｍ（ｍ＝１，２，…）に相当する変更順番、最終的に経路変更を終えた経路での最大リンク使用率を出力する。 In step S5, when there is no flow satisfying both of the flow selection conditions (A) and (B) and its route (step S5 → No), the network control device proceeds to step S8.
In step S8, the network control apparatus determines the flow that is the target of the path change when the flow path change count is m (m = 1, 2,...), The change destination path, and the flow path change count m (m = 1). , 2,...), And the maximum link usage rate in the route that has finally been changed.

このように、従来の最大リンク使用率を低下させるためのフロー経路変更の制御手法においては、入力情報として、宛先アドレスと送信元アドレスとのペアで定義される全てまたは一部のフローの経路（経路情報）とそのトラヒック量（フロートラヒック量）とを含むフロー情報を取得した上で、フロー選択条件（Ａ）、（Ｂ）の両方を満たす、つまり、最大リンク使用率となるリンクを通らず、経路変更することによりネットワーク全体の最大リンク使用率が低下するフローとその変更先経路を抽出することにより、最大リンク使用率を低下させていた。   As described above, in the conventional flow path change control method for reducing the maximum link usage rate, all or a part of the flow paths defined by the pair of the destination address and the transmission source address ( Route information) and the flow information including the traffic volume (flow traffic volume), and after satisfying both of the flow selection conditions (A) and (B), that is, not passing through the link with the maximum link usage rate The maximum link usage rate is reduced by extracting the flow that changes the maximum link usage rate of the entire network by changing the route and the change destination route.

杉山隆太、他３名、「ＳＤＮによる集中制御に基づいた経路最適化の検討」、社団法人電子情報通信学会、2013年電子情報通信学会大会講演論文集、B-6-6、2013年9月3日Ryuta Sugiyama and three others, “Examination of route optimization based on centralized control by SDN”, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 2013 IEICE Conference Proceedings, B-6-6, September 2013 3 days

しかしながら、ＳＤＮ技術をＩＰ網に適用する場合の経路制御にあたっては、各ノードが宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）に基づいてパケット転送を行うため、従来のパス型、即ち、送信元アドレス（送信元ＩＰアドレス）と宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）とに基づく経路制御技術では、各ノードで作成する転送テーブルにおいて、１つの宛先アドレスに対し、複数の出力ＩＦ（InterFace：インタフェース）が抽出される場合があり、不整合が生じてしまうという問題があった。以下、具体的に説明する。   However, in the path control when the SDN technology is applied to the IP network, each node performs packet transfer based on the destination address (destination IP address). Therefore, the conventional path type, that is, the source address (source IP) In the routing control technology based on (address) and destination address (destination IP address), a plurality of output IFs (InterFace: interfaces) may be extracted for one destination address in the transfer table created at each node. There was a problem that inconsistency would occur. This will be specifically described below.

図１８に示すように、従来の経路制御では、ノード「Ｂ」−「Ｄ」間のリンクが複数のフローにより混雑（リンク使用率が高い状態）している場合、例えば、送信元ＩＰアドレス「ｐ２」および宛先ＩＰアドレス「ｐ４」で定義されるフローの経路「Ｂ」→「Ｄ」を、経路「Ｂ」→「Ａ」→「Ｄ」に変更することができる。この場合、ノード「Ａ」の転送テーブル（フローテーブル）７００（７００ａ）には、送信元アドレス「ｐ２」および宛先アドレス「ｐ４」に対応付けて、出力ＩＦ「２」が設定され、不整合となることなく転送制御することができる。   As shown in FIG. 18, in the conventional route control, when the link between the nodes “B” and “D” is congested by a plurality of flows (in a state where the link usage rate is high), for example, the source IP address “ The route “B” → “D” of the flow defined by “p2” and the destination IP address “p4” can be changed to the route “B” → “A” → “D”. In this case, in the forwarding table (flow table) 700 (700a) of the node “A”, the output IF “2” is set in association with the transmission source address “p2” and the destination address “p4”. The transfer can be controlled without becoming.

これに対し、図１９に示すように、宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）に基づいてパケット転送する場合、図１８を参照した説明と同様に、経路「Ｂ」→「Ｄ」を経由するフローの経路を、経路「Ｂ」→「Ａ」→「Ｄ」に変更した場合、ノードＡの転送テーブル（フローテーブル）７００（７００ｂ）には、１つの宛先ＩＰアドレス「ｐ４」に対して、２つの出力ＩＦ「１」，「２」が設定されることになり、宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）だけでは、経路を判断することができない、つまり、不整合が発生してしまう。   On the other hand, as shown in FIG. 19, when packet transfer is performed based on the destination address (destination IP address), the route of the flow via the route “B” → “D” is the same as the description with reference to FIG. Is changed from the route “B” to “A” to “D”, the node A forwarding table (flow table) 700 (700b) outputs two outputs for one destination IP address “p4”. IF “1” and “2” are set, and the route cannot be determined only by the destination address (destination IP address), that is, inconsistency occurs.

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、ＳＤＮ技術をＩＰ網に適用した場合において、フローの経路変更による負荷分散を可能とする、つまり、宛先アドレス定義フローに対して、フローの経路変更による負荷分散を可能とする、フロー経路変更計算装置およびフロー経路変更計算システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a background, and when the SDN technology is applied to an IP network, the present invention enables load distribution by changing the flow path, that is, for a destination address definition flow. Te, to enable load balancing rerouting of the flow, and to provide a flow path change computing devices and flow path changing computing system.

前記した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数のノードと前記複数のノード間を接続する複数のリンクとを備えるネットワーク内を流れるフローのうち、変更対象のフローに対する変更先経路を計算するフロー経路変更計算装置であって、前記フロー経路変更計算装置は、記憶部と、入力情報処理部と、最大リンク使用率計算部と、出力情報処理部と、を備え、前記入力情報処理部が、（１）前記ノード間の接続関係を示すトポロジ情報、（２）前記リンクを経由する際のコストを示すリンクメトリック、各リンクの最大帯域および各リンクのリンクトラヒック量を含むリンク情報、並びに、（３）宛先アドレスに基づき定義される前記フローの経路情報とそのフロートラヒック量を含むフロー情報、を取得して前記記憶部に記憶し、前記最大リンク使用率計算部が、前記各リンクの最大帯域および前記各リンクのリンクトラヒック量に基づき、前記ネットワーク内の各リンクのリンク使用率を計算して、最大リンク使用率および当該最大リンク使用率となるリンクを取得し、当該取得した最大リンク使用率となるリンクを通るフローの中で、（条件Ａ）当該最大リンク使用率となるリンクを通らない、（条件Ｂ）経路変更により最大リンク使用率となるリンクを変更しない、（条件Ｃ）前記複数のノードそれぞれが備えるフローの転送テーブルにおいて、前記宛先アドレス毎に出力ＩＦ（InterFace）が一意に定まる、の全てを満たすフローの最短経路と、当該最短経路に変更した場合の最大リンク使用率とを計算し、当該最大リンク使用率が最小値となるフローを変更対象のフローとし、当該変更対象のフローとその変更先経路とを決定し、前記出力情報処理部が、前記決定された変更対象のフローとその変更先経路、および、前記計算した最大リンク使用率を出力することを特徴とするフロー経路変更計算装置とした。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is a change destination for a change target flow among flows flowing in a network including a plurality of nodes and a plurality of links connecting the plurality of nodes. A flow path change calculation device that calculates a route, the flow route change calculation device comprising a storage unit, an input information processing unit, a maximum link usage rate calculation unit, and an output information processing unit, wherein the input The information processing unit includes (1) topology information indicating a connection relationship between the nodes, (2) a link metric indicating a cost for passing through the link, a maximum bandwidth of each link, and a link traffic amount of each link. Information, and (3) flow information including the route information of the flow defined on the basis of the destination address and the flow traffic amount thereof, and acquiring the information in the storage unit The maximum link usage rate calculation unit calculates the link usage rate of each link in the network based on the maximum bandwidth of each link and the link traffic volume of each link, and Acquire the link with the maximum link usage rate, and in the flow passing through the acquired link with the maximum link usage rate, (Condition A) Do not pass the link with the maximum link usage rate, (Condition B) Route change (Condition C) In a flow forwarding table provided in each of the plurality of nodes, a flow satisfying all of the conditions that the output IF (InterFace) is uniquely determined for each destination address is not changed. Calculate the shortest path and the maximum link utilization when changing to the shortest path, and change the flow where the maximum link utilization is the minimum value. As the target flow, the change target flow and its change destination route are determined, and the output information processing unit determines the change target flow and the change destination route thus determined, and the calculated maximum link usage rate. In the flow path change calculation device.

このようにすることで、フロー経路変更計算装置は、宛先アドレスに基づき定義されたフローの経路情報とフロートラヒック量とを取得し、複数のノードそれぞれが備えるフローの転送テーブルにおいて、宛先アドレス毎に出力ＩＦが一意に定まるように、つまり、各ノードにおいて転送テーブルの不整合が発生しないようにした上で、変更対象のフローとその変更先経路とを計算することができる。よって、宛先アドレス定義フローに対して、フローの経路変更による負荷分散を可能とする。   By doing so, the flow path change calculation device acquires the flow path information and the flow traffic amount defined based on the destination address, and for each destination address in the flow forwarding table provided in each of the plurality of nodes. The flow to be changed and its change destination route can be calculated so that the output IF is uniquely determined, that is, the transfer table is not inconsistent in each node. Therefore, it is possible to distribute the load by changing the route of the flow for the destination address definition flow.

請求項２に記載の発明は、前記最大リンク使用率となるリンクを通るフローの中で、前記（条件Ａ）および前記（条件Ｂ）を満たす経路変更の対象となるフローが、経路変更されたものとした場合に、前記複数のノードそれぞれの前記転送テーブルにおいて、同じ前記宛先アドレスに対し、１を超える前記出力ＩＦ数が設定されるか否かを確認する整合性確認部をさらに備え、前記最大リンク使用率計算部が、前記複数のノードのうち、１を超える前記出力ＩＦ数が少なくとも１つ設定される場合には、前記出力ＩＦが一意に定まらない場合があるとして、当該フローを前記経路変更の対象となるフローから除外し、前記複数のノードの全てにおいて、１以下の前記出力ＩＦ数が設定される場合に、前記（条件Ｃ）を満たすと判定することを特徴とする請求項１に記載のフロー経路変更計算装置とした。   According to the second aspect of the present invention, in the flow that passes through the link having the maximum link usage rate, the flow that is the target of the route change that satisfies the (condition A) and the (condition B) is changed. And a consistency check unit that checks whether or not the number of output IFs exceeding 1 is set for the same destination address in the forwarding table of each of the plurality of nodes. When at least one output IF number exceeding 1 is set among the plurality of nodes, the maximum link usage rate calculation unit determines that the output IF may not be uniquely determined, Excluding from the flow subject to path change and determining that the (condition C) is satisfied when the number of output IFs of 1 or less is set in all of the plurality of nodes. It was flow path change computing device of claim 1, symptoms.

このようにすることで、フロー経路変更計算装置は、同じ宛先アドレスに対し、１を超える、つまり、２以上の出力ＩＦが転送テーブルに設定されるノードがある場合には、出力ＩＦが一意に定まらない場合があるため、当該フローを経路変更の対象となるフローから除外することができる。よって、フロー経路変更計算装置は、（条件Ｃ）を満たした上で、変更対象のフローとその変更先経路とを計算することができる。   In this way, the flow path change calculating device uniquely outputs an output IF when there is a node that exceeds 1 for the same destination address, that is, when two or more output IFs are set in the transfer table. Since it may not be determined, the flow can be excluded from the flow whose path is changed. Therefore, the flow route change calculation device can calculate the flow to be changed and its change destination route after satisfying (Condition C).

請求項３に記載の発明は、前記最大リンク使用率となるリンクを通るフロー毎の宛先アドレスを取得し、当該フローの経路情報を参照し、前記取得した宛先アドレスへのフローが経由するか否かをノード毎に判定し、前記取得した宛先アドレスへのフローが経由するノードにおいて、前記取得した宛先アドレスのフローの転送先となるノードへ向かうリンクのみを残し、他のノードに向かうリンクを変更先経路となるリンクから除外するように、前記トポロジ情報を変更する整合性確認部をさらに備え、前記最大リンク使用率計算部が、当該変更したトポロジ情報を参照して、前記（条件Ａ）および前記（条件Ｂ）を満たすフローの最短経路と、当該最短経路に変更した場合の最大リンク使用率を計算すること、を特徴とする請求項１に記載のフロー経路変更計算装置とした。   The invention according to claim 3 acquires a destination address for each flow that passes through the link having the maximum link usage rate, refers to route information of the flow, and determines whether a flow to the acquired destination address passes. For each node, and in the node through which the flow to the acquired destination address passes, only the link to the node that is the transfer destination of the flow of the acquired destination address is left, and the link to the other node is changed A consistency check unit that changes the topology information so as to be excluded from a link that becomes a destination route is further included, and the maximum link usage rate calculation unit refers to the changed topology information, and the (condition A) and The shortest path of a flow that satisfies the (Condition B) and a maximum link usage rate when the flow is changed to the shortest path are calculated. It was flow path change computing device.

このようにすることで、フロー経路変更計算装置は、フロー毎に各ノードから出力すると不整合が発生することとなるＩＦ（リンク）を変更先経路から予め除外することができる。よって、フロー経路変更計算装置は、各ノードにおいて、各フローの宛先アドレス毎に出力ＩＦが一意に定まるようにした上で、（条件Ａ）および（条件Ｂ）を満たす、変更対象のフローとその変更先経路とを計算することができる。   By doing in this way, the flow path change calculation apparatus can exclude in advance from the change destination path an IF (link) that will cause inconsistency if output from each node for each flow. Therefore, the flow path change calculation device, in each node, sets the output IF uniquely for each destination address of each flow, and then satisfies the (condition A) and (condition B) and the flow to be changed The change destination route can be calculated.

請求項４に記載の発明は、ネットワークを構成する複数のノードと接続されるコントローラと、前記コントローラに接続される請求項１に記載のフロー経路変更計算装置と、前記コントローラおよび前記フロー経路変更計算装置に接続されるフロートラヒック量計算装置とを備えるフロー経路変更計算システムであって、前記コントローラは、前記複数のノードのうちの前記ネットワークの境界に位置するエッジノードから、宛先アドレスに基づき定義されるフロー毎のフロートラヒック量と当該フローの経路情報とを取得して、前記フロートラヒック量計算装置に送信し、前記フロートラヒック量計算装置が、前記宛先アドレスに基づき定義される各フローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報と各フローの経路情報とを用いて、前記エッジノードそれぞれに入力されるフロー毎のフロートラヒック量を計算し、前記フロー経路変更計算装置に送信し、前記フロー経路変更計算装置が、前記エッジノードそれぞれに入力されるフロー毎のフロートラヒック量を用いて、変更対象のフローとその変更先経路とを計算することを特徴するフロー経路変更計算システムとした。   The invention according to claim 4 is a controller connected to a plurality of nodes constituting a network, the flow path change calculation device according to claim 1 connected to the controller, the controller, and the flow path change calculation. A flow path change calculation system including a flow traffic amount calculation device connected to a device, wherein the controller is defined based on a destination address from an edge node located at a boundary of the network among the plurality of nodes. The flow traffic amount for each flow and the route information of the flow are acquired and transmitted to the flow traffic amount calculation device, and the flow traffic amount calculation device determines each edge of each flow defined based on the destination address. Uses information on the amount of flow traffic in the node and route information of each flow The flow traffic amount for each flow input to each edge node is calculated and transmitted to the flow path change calculation device, and the flow path change calculation device inputs the flow for each flow input to each edge node. The flow path change calculation system is characterized in that the flow to be changed and its change destination path are calculated using the traffic volume.

このようにすることで、フロー経路変更計算システムは、フロートラヒック量計算装置が、コントローラを介して、宛先アドレスに基づき定義された各フローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報と各フローの経路情報とを取得し、エッジノードそれぞれに入力されるフロー毎のフロートラヒック量を計算することができる。そして、フロー経路変更計算装置は、エッジノードそれぞれに入力されるフロー毎のフロートラヒック量を入力情報として取得し、変更対象のフローとその変更先経路とを計算することができる。よって、フロー経路変更計算システムは、ＳＤＮ等の技術を基づき、ネットワーク情報を一元的に管理した上で、宛先アドレスに基づき定義されたフローにおいて、経路変更制御を行うことが可能となる。   In this way, the flow route change calculation system allows the flow traffic amount calculation device to send information on the flow traffic amount at each edge node of each flow defined based on the destination address and the route of each flow via the controller. Information can be obtained, and the amount of flow traffic for each flow input to each edge node can be calculated. Then, the flow path change calculation device can acquire the flow traffic amount for each flow input to each edge node as input information, and can calculate the flow to be changed and its change destination path. Therefore, the flow route change calculation system can perform route change control in the flow defined based on the destination address after centrally managing network information based on a technique such as SDN.

本発明によれば、ＳＤＮ技術をＩＰ網に適用した場合において、フローの経路変更による負荷分散を可能とする、つまり、宛先アドレス定義フローに対して、フローの経路変更による負荷分散を可能とする、フロー経路変更計算装置およびフロー経路変更計算システムを提供することができる。 According to the present invention, when the SDN technology is applied to an IP network, load distribution by changing the flow path is possible, that is, load distribution by changing the flow path is possible for the destination address definition flow. , it is possible to provide a flow path change computing devices and flow path changing computing system.

本発明の第１の実施形態に係る経路最適化による経路変更例（不整合回避）を示す図である。It is a figure which shows the example of a route change (mismatch avoidance) by the route optimization which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置を含むネットワークシステムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the network system containing the flow path | route change calculation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置の構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the flow path | route change calculation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る不整合回避方式１を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the inconsistency avoidance system 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る不整合回避方式２を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the inconsistency avoidance system 2 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置の全体の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the whole process of the flow path | route change calculation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る不整合回避方式１の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the inconsistency avoidance method 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る不整合回避方式１の処理の具体例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specific example of the process of the inconsistency avoidance method 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る不整合回避方式２の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the inconsistency avoidance method 2 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 従来技術の送信元アドレスおよび宛先アドレスに基づくフロートラヒック量の取得を説明するための図である。It is a figure for demonstrating acquisition of the amount of flow traffic based on the transmission source address and destination address of a prior art. 従来技術のフロートラヒック量取得の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of the flow traffic amount acquisition of a prior art. 本発明の第２の実施形態に係るフロー経路変更計算システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the flow path | route change calculation system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るフロートラヒック量計算装置の構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the flow traffic amount calculation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るフロートラヒック量計算装置が計算するフローの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the flow which the flow traffic amount calculation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention calculates. 本発明の第２の実施形態に係るフロートラヒック量計算装置のフロートラヒック量計算部が計算する（式２）を説明するための図である。It is a figure for demonstrating (Formula 2) which the flow traffic amount calculation part of the flow traffic amount calculation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention calculates. 本発明の第２の実施形態に係るフロートラヒック量計算装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the flow traffic amount calculation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の最大リンク使用率を低下させるためのフロー経路変更の制御手法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the flow path change for reducing the conventional maximum link usage rate. 従来の送信元アドレスおよび宛先アドレスに基づく経路最適化による経路変更例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a path | route change by the path | route optimization based on the conventional transmission source address and destination address. 従来の送信元アドレスおよび宛先アドレスに基づく経路最適化による経路変更の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of the route change by the route optimization based on the conventional transmission source address and destination address.

次に、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。   Next, modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

≪第１の実施形態≫
本発明の第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置１（図２参照）について説明する。フロー経路変更計算装置１は、入力情報として、宛先アドレスに基づき定義されたフロー情報を含む入力情報を取得し、最大リンク使用率を低下させるフローとその変更先経路を決定する。本発明の第１の実施形態においては、宛先アドレスに基づき定義されたフロー情報は、NetFlow（登録商標）や他の従来技術を用いた何らかの手法により取得するものとする。 << First Embodiment >>
The flow path change calculation device 1 (see FIG. 2) according to the first embodiment of the present invention will be described. The flow path change calculation device 1 acquires input information including flow information defined based on a destination address as input information, and determines a flow that reduces the maximum link usage rate and its change destination path. In the first embodiment of the present invention, it is assumed that the flow information defined based on the destination address is acquired by some method using NetFlow (registered trademark) or other conventional technology.

＜概要＞
まず、本発明の第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置１が実行する処理の概要について、従来技術を適用した場合と比較して説明する。 <Overview>
First, an outline of processing executed by the flow path change calculation device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described in comparison with a case where a conventional technique is applied.

本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１は、ネットワークにおける最大リンク使用率を低下させるため、経路変更の対象となるフローとその変更先経路、フローを経路変更する変更順番、および、経路変更を行った場合の最大リンク使用率を計算する装置である。
従来のフロー経路変更の制御手法を用いた、最大リンク使用率を低下させるためのネットワーク制御装置では、前記したように、入力情報として、宛先アドレスと送信元アドレスとにより定義されるフロー情報を用いて、経路変更の対象となるフローとその変更先経路とを決定していた。これに対し、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１は、入力情報として、宛先アドレスのみにより定義されるフロー情報を用いて、経路変更の対象となるフローとその変更先経路とを決定する。 In order to reduce the maximum link usage rate in the network, the flow route change calculation apparatus 1 according to the present embodiment performs the flow to be changed, the change destination route, the change order for changing the flow, and the route change. It is a device that calculates the maximum link utilization when it is done.
In the network control apparatus for reducing the maximum link usage rate using the conventional flow path change control technique, as described above, the flow information defined by the destination address and the source address is used as the input information. Thus, the flow to be changed and the change destination route have been determined. On the other hand, the flow route change calculation apparatus 1 according to the present embodiment uses the flow information defined only by the destination address as input information, and determines the flow to be changed and its change destination route. .

このため、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１は、ネットワーク内の各リンクのリンク使用率を計算して、最大リンク使用率および当該最大リンク使用率となるリンクを計算し、計算した最大リンク使用率となるリンクを通るフローの中で、前記したフロー選択条件（Ａ），（Ｂ）に加え、以下に示すフロー選択条件（Ｃ）を満たすフローを選択した場合に最大リンク使用率が最小となるフローを選択する。   For this reason, the flow path change calculation device 1 according to the present embodiment calculates the link usage rate of each link in the network, calculates the maximum link usage rate and the link that is the maximum link usage rate, and calculates the maximum The maximum link usage rate is obtained when a flow that satisfies the flow selection condition (C) shown below is selected in addition to the flow selection conditions (A) and (B) described above, among the flows that pass through the link that becomes the link usage rate. Select the flow that minimizes.

フロー選択条件（Ｃ）：各ノードにおいて転送テーブルの不整合が発生しない。
このフロー選択条件（Ｃ）は、すなわち、「各ノードの転送テーブルにおいて、宛先アドレス毎に出力ＩＦが一意に定まる」ことを意味する。 Flow selection condition (C): Transfer table inconsistency does not occur in each node.
This flow selection condition (C) means that “the output IF is uniquely determined for each destination address in the forwarding table of each node”.

そして、フロー経路変更計算装置１は、変更対象の候補となるフローが、このフロー選択条件（Ｃ）を満たすために、次の［不整合回避方式１］、［不整合回避方式２］のいずれかの処理を実行する。   Then, the flow path change calculation device 1 determines which of the following [Inconsistency avoidance method 1] and [Inconsistency avoidance method 2] in order for the flow to be changed to satisfy the flow selection condition (C). This process is executed.

［不整合回避方式１］は、非特許文献１に記載の従来技術と同様の手法で、経路変更の対象となるフローとその変更先経路とを計算した結果、不整合が発生すると判定されたフローについて、経路変更フローの対象から除外する方式である。
また、［不整合回避方式２］は、フロー毎に、各ノードから出力すると不整合が発生することになるＩＦ（リンク）を変更先経路から予め除外して、変更先経路の計算する方式である。
なお、［不整合回避方式１］、［不整合回避方式２］の詳細は後記する。 [Inconsistency avoidance method 1] is a method similar to that of the prior art described in Non-Patent Document 1, and it is determined that inconsistency occurs as a result of calculating the flow subject to path change and its change destination path. This is a method for excluding the flow from the target of the route change flow.
[Inconsistency avoidance method 2] is a method for calculating the change destination route by excluding IF (link) that would cause inconsistency if output from each node for each flow from the change destination route in advance. is there.
Details of [Inconsistency avoidance method 1] and [Inconsistency avoidance method 2] will be described later.

このように、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１によれば、宛先アドレスにより定義されたフローの場合であっても、図１に示すように、各ノードの転送テーブル７００において、宛先アドレスにより出力ＩＦを判断した場合に、不整合となるフローをなくすことができる。つまり、経路変更後に不整合となるフローを回避することができるため、処理負荷を低減した上で、最大リンク使用率を低下させることが可能となる。
なお、図１においては、経路「Ｂ」→「Ｄ」を経由するフロー（β）の経路を、経路「Ｂ」→「Ｃ」→「Ｄ」に変更した場合を示し、ノード「Ｃ」のフローテーブル７００ｃにおいて、宛先ＩＰアドレス「ｐ４」に対応する出力ＩＦは「３」のみであり、不整合は発生しないことを示している。 As described above, according to the flow path change calculation device 1 according to the present embodiment, even in the case of a flow defined by a destination address, as shown in FIG. When the output IF is determined by the above, it is possible to eliminate the inconsistent flow. In other words, it is possible to avoid inconsistent flows after the path change, and thus it is possible to reduce the maximum link usage rate while reducing the processing load.
FIG. 1 shows a case where the route of the flow (β) passing through the route “B” → “D” is changed from the route “B” → “C” → “D” to the node “C”. In the flow table 700c, the output IF corresponding to the destination IP address “p4” is only “3”, indicating that no inconsistency occurs.

＜ネットワークシステムの構成＞
次に、図２を参照して、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１を含むネットワークシステムの構成について説明する。
図２に示すように、ネットワークシステムは、複数のノード、および、各ノード間を接続することにより通信経路を提供するリンクにより構成される通信ネットワーク４（以下、単に「ネットワーク」という場合がある。）と、各ノードとの間で通信可能に接続されるフロー経路変更計算装置１とを含んで構成される。このフロー経路変更計算装置１は、各ノードやネットワーク管理装置（不図示）等から、従来技術に基づく所定の方法で、トポロジ情報や、リンク情報、フロー情報（宛先アドレスで定義されたフロー情報）等を取得する。そして、フロー経路変更計算装置１は、現時点のネットワーク（通信ネットワーク４）における最大リンク使用率を低下させるため、経路変更の対象となるフローとその変更先経路、フローを経路変更する変更順番、および、最大リンク使用率を計算する。 <Network system configuration>
Next, a configuration of a network system including the flow path change calculation device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the network system may be referred to as a communication network 4 (hereinafter simply referred to as “network”) including a plurality of nodes and links that provide communication paths by connecting the nodes. ) And a flow path change calculation device 1 that is communicably connected to each node. The flow path change calculation device 1 is configured by topology information, link information, and flow information (flow information defined by a destination address) from each node, a network management device (not shown), and the like by a predetermined method based on the prior art. Etc. Then, the flow path change calculation device 1 reduces the maximum link usage rate in the current network (communication network 4), so that the flow to be changed, its change destination path, the change order for changing the flow, and Calculate the maximum link utilization.

＜フロー経路変更計算装置＞
続いて、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１について説明する。フロー経路変更計算装置１は、入力情報として、宛先アドレスで定義された、全てまたは一部のフローのフロー情報（フローの経路情報とフロートラヒック量）を取得した上で、ネットワークの最大リンク使用率をより低下させるように、変更対象となるフローとその変更先経路を計算する。このとき、フロー経路変更計算装置１は、前記したフロー選択条件（Ａ），（Ｂ）に加え、フロー選択条件（Ｃ）「各ノードにおいて転送テーブルの不整合が発生しない。（各ノードの転送テーブルにおいて、宛先アドレス毎に出力ＩＦが一意に定まる）」を満たすフローを選択した場合に最大リンク使用率が最小となるフローを選択する。これにより、フロー経路変更計算装置１は、宛先アドレスのみで定義されたフローに対しても、フローの経路変更による負荷分散を可能とすることができる。 <Flow path change calculation device>
Next, the flow path change calculation device 1 according to this embodiment will be described. The flow path change calculation device 1 acquires, as input information, flow information (flow path information and flow traffic amount) of all or part of flows defined by a destination address, and then uses the maximum link usage rate of the network. The flow to be changed and its change destination route are calculated so as to further decrease. At this time, in addition to the above-described flow selection conditions (A) and (B), the flow path change calculation device 1 adds the flow selection condition (C) “no inconsistency in the transfer table at each node (transfer at each node). In the table, when the flow satisfying “the output IF is uniquely determined for each destination address” is selected, the flow having the minimum maximum link usage rate is selected. Thereby, the flow route change calculation device 1 can enable load distribution by changing the flow route even for a flow defined only by the destination address.

図３は、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１の構成例を示す機能ブロック図である。
フロー経路変更計算装置１は、図３に示すように、入力部１０と、制御部２０と、メモリ部３０と、記憶部４０と、出力部５０とを備えて構成される。 FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the flow path change calculation device 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the flow path change calculation device 1 includes an input unit 10, a control unit 20, a memory unit 30, a storage unit 40, and an output unit 50.

入力部１０は、通信ネットワーク４（図２参照）内のノードや、ネットワーク管理装置（不図示）等から、トポロジ情報１００、リンク情報２００およびフロー情報３００を取得し、制御部２０（入力情報処理部２１）に引き渡す。
ここで、トポロジ情報１００は、各ノード間の接続関係を示す情報である。
リンク情報２００は、各リンクのリンクメトリック、各リンクの最大帯域および各リンクのリンクトラヒック量を含む情報である。リンクメトリックは、各リンクのコスト（距離）を示す情報であり、最短経路を探索する際に参照される。リンクの最大帯域は、各リンクが収容可能な最大の帯域を示す情報である。リンクトラヒック量は、測定時点においてそのリンクを通るトラヒック量である。
フロー情報３００には、宛先アドレスにより定義された、全部または一部のフローの経路情報とそのフローのトラヒック量（フロートラヒック量）を含む情報が格納される。
なお、この入力部１０は、通信回線を介して情報の送受信を行う通信インタフェースと、図示を省略したキーボード等の入力手段から情報の入力を行う入力インタフェースとから構成される。 The input unit 10 acquires the topology information 100, the link information 200, and the flow information 300 from a node in the communication network 4 (see FIG. 2), a network management device (not shown), and the like, and the control unit 20 (input information processing) Part 21).
Here, the topology information 100 is information indicating a connection relationship between the nodes.
The link information 200 is information including the link metric of each link, the maximum bandwidth of each link, and the amount of link traffic of each link. The link metric is information indicating the cost (distance) of each link, and is referred to when searching for the shortest path. The maximum bandwidth of the link is information indicating the maximum bandwidth that can be accommodated by each link. The amount of link traffic is the amount of traffic passing through the link at the time of measurement.
The flow information 300 stores information including the route information of all or part of the flow defined by the destination address and the traffic volume (flow traffic volume) of the flow.
The input unit 10 includes a communication interface that transmits and receives information via a communication line, and an input interface that inputs information from an input unit such as a keyboard (not shown).

制御部２０は、フロー経路変更計算装置１全体の制御を司り、入力情報処理部２１、最大リンク使用率計算部２２および出力情報処理部２３を含んで構成される。   The control unit 20 controls the entire flow path change calculation apparatus 1 and includes an input information processing unit 21, a maximum link usage rate calculation unit 22, and an output information processing unit 23.

入力情報処理部２１は、入力部１０を介して、トポロジ情報１００、リンク情報２００およびフロー情報３００を取得し、記憶部４０に記憶する。   The input information processing unit 21 acquires the topology information 100, the link information 200, and the flow information 300 via the input unit 10 and stores them in the storage unit 40.

最大リンク使用率計算部２２は、記憶部４０に記憶されている、トポロジ情報１００、リンク情報２００およびフロー情報３００に基づき、現時点のネットワーク（通信ネットワーク４）における最大リンク使用率を低下させるために、経路変更の対象となるフローとその変更先経路、フローを経路変更する変更順番、および、処理結果としての最大リンク使用率、を計算する。   The maximum link usage rate calculation unit 22 reduces the maximum link usage rate in the current network (communication network 4) based on the topology information 100, the link information 200, and the flow information 300 stored in the storage unit 40. Then, the flow to be changed, the change destination route, the change order for changing the flow, and the maximum link usage rate as the processing result are calculated.

この最大リンク使用率計算部２２は、宛先アドレスにより定義されたフローのフロー情報３００を取得した上で、ネットワークの最大リンク使用率をより低下させるように、変更対象となるフローとその変更先経路を計算する。このとき、フロー経路変更計算装置１は、従来のフロー選択条件である、フロー選択条件（Ａ）「最大リンク使用率となるリンクを通らない。」、フロー選択条件（Ｂ）「経路変更することによりネットワーク全体の最大リンク使用率が低下する。」に加え、フロー選択条件（Ｃ）「各ノードにおいて転送テーブルの不整合が発生しない。（各ノードの転送テーブルにおいて、宛先アドレス毎に出力ＩＦが一意に定まる）」を満たすフローと、その変更先経路とを計算する。   The maximum link usage rate calculation unit 22 acquires the flow information 300 of the flow defined by the destination address, and then the flow to be changed and its change destination route so as to further reduce the maximum link usage rate of the network. Calculate At this time, the flow path change calculation apparatus 1 is a conventional flow selection condition, which is a flow selection condition (A) “does not pass through a link having the maximum link usage rate”, a flow selection condition (B) “changes the path. In addition to the above, the maximum link usage rate of the entire network is reduced. ”In addition to the flow selection condition (C), there is no inconsistency in the forwarding table at each node. The flow satisfying “uniquely determined” and the change destination route are calculated.

最大リンク使用率計算部２２は、このフロー選択条件（Ｃ）を満たすか否かを判定するための機能として、整合性確認部２２１を備える。   The maximum link usage rate calculation unit 22 includes a consistency check unit 221 as a function for determining whether or not the flow selection condition (C) is satisfied.

この整合性確認部２２１は、経路変更の候補となるフローが、このフロー選択条件（Ｃ）を満たすために、［不整合回避方式１］、［不整合回避方式２］のいずれかの処理を実行する。なお、ネットワーク管理装置（不図示）等により、［不整合回避方式１］、［不整合回避方式２］のいずれかが、整合性確認部２２１に予め設定される。   The consistency checking unit 221 performs either of the processing of [Inconsistency avoidance method 1] or [Inconsistency avoidance method 2] so that a flow that is a candidate for route change satisfies the flow selection condition (C). Run. Note that one of [Inconsistency Avoidance Method 1] and [Inconsistency Avoidance Method 2] is preset in the consistency confirmation unit 221 by a network management device (not shown) or the like.

［不整合回避方式１］は、非特許文献１に記載の従来技術と同様の手法で、経路変更の対象となるフローとその変更先経路とを計算した結果、不整合が発生すると判定されたフローについて、経路変更フローの対象から除外する方式である。
例えば、図４に示すように、ノード「Ｂ」−「Ｄ」間のリンクが複数のフローにより混雑（リンク使用率が高い状態）している場合、例えば、宛先ＩＰアドレス「ｐ４」で定義されるフロー（α）の経路「Ｂ」→「Ｄ」を、経路「Ｂ」→「Ａ」→「Ｄ」に変更しようとすると、ノードＡの転送テーブルには、すでに宛先ＩＰアドレス「ｐ４」に対して、ノード「Ｃ」へ向かう経路の出力ＩＦ「１」が設定されているため、新たにノード「Ｄ」へ向かう経路の出力ＩＦ「２」を宛先ＩＰアドレス「ｐ４」に対して設定すると不整合が生じる。よって、整合性確認部２２１は、このような不整合が発生するフロー（α）を経路変更の対象から除外する。そして、不整合が発生しないフローであるフロー（β）の経路を、経路「Ｂ」→「Ｄ」→「Ｃ」から経路「Ｂ」→「Ｃ」に変更する。 [Inconsistency avoidance method 1] is a method similar to that of the prior art described in Non-Patent Document 1, and it is determined that inconsistency occurs as a result of calculating the flow subject to path change and its change destination path. This is a method for excluding the flow from the target of the route change flow.
For example, as shown in FIG. 4, when the link between the nodes “B” and “D” is congested by a plurality of flows (in a state where the link usage rate is high), for example, the destination IP address “p4” is defined. When the route “B” → “D” of the flow (α) to be changed from the route “B” → “A” → “D” is changed to the destination IP address “p4” in the forwarding table of the node A On the other hand, since the output IF “1” of the route to the node “C” is set, when the output IF “2” of the route to the node “D” is newly set for the destination IP address “p4” Inconsistency occurs. Therefore, the consistency confirmation unit 221 excludes the flow (α) in which such inconsistency occurs from the target of path change. Then, the route of the flow (β) that is a flow in which inconsistency does not occur is changed from the route “B” → “D” → “C” to the route “B” → “C”.

これにより、最大リンク使用率計算部２２は、不整合が発生しないフロー、つまり、フロー選択条件（Ｃ）を満たし、かつ、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）を満たすフローを、経路変更するフローとして決定することができる。
なお、［不整合回避方式１］の詳細な処理内容については、図７、図８を参照して後記する。 As a result, the maximum link usage rate calculation unit 22 changes the route of a flow in which inconsistency does not occur, that is, a flow that satisfies the flow selection condition (C) and satisfies the flow selection conditions (A) and (B). It can be determined as a flow.
The detailed processing contents of [Inconsistency avoidance method 1] will be described later with reference to FIGS.

［不整合回避方式２］は、フロー毎に、各ノードから出力すると不整合が発生することになるＩＦ（リンク）を変更先経路から予め除外して、変更先経路の計算する方式である。
例えば、図５に示すように、ノード「Ａ」には、宛先ＩＰアドレス「ｐ４」のフローに対して、すでに、ノード「Ｃ」へ向かう経路である出力ＩＦ「１」が設定されている。よって、ノード「Ａ」に、同じ宛先ＩＰアドレス「ｐ４」に対して、ノード「Ｃ」へ向かう以外の経路（例えば、ノード「Ｄ」へ向かう経路であるＩＦ「２」）が設定されれば、必ず、不整合が発生することとなる。整合性確認部２２１は、宛先ＩＰアドレス「ｐ４」のフローに対して、ノード「Ａ」については、すでに設定されているノード「Ｃ」へ向かうリンク（ＩＦ「１」）のみを計算対象とし、その他のノードへ向かうリンク（例えば、ノード「Ｄ」へ向かうリンク）を変更先経路から除外する。 [Inconsistency avoidance method 2] is a method of calculating the change destination route by excluding IF (link) that would cause inconsistency when output from each node for each flow from the change destination route in advance.
For example, as illustrated in FIG. 5, an output IF “1” that is a path toward the node “C” is already set in the node “A” for the flow of the destination IP address “p4”. Therefore, if a route other than going to the node “C” (for example, IF “2” that goes to the node “D”) is set for the same destination IP address “p4” in the node “A”. An inconsistency will inevitably occur. Consistency checking unit 221 calculates only the link (IF “1”) to node “C” that has already been set for node “A” for the flow of destination IP address “p4”. A link to another node (for example, a link to node “D”) is excluded from the change destination route.

これにより、整合性確認部２２１は、フロー毎に、各ノードから出力すると不整合が発生することになるＩＦ（リンク）を予め除外するため、最大リンク使用率計算部２２は、不整合が発生しないフロー、つまり、フロー選択条件（Ｃ）を満たし、かつ、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）を満たすフローを、経路変更するフローとして決定することができる。
なお、［不整合回避方式２］の詳細な処理内容については、図９を参照して後記する。 As a result, the consistency check unit 221 excludes in advance IF (link) that would cause inconsistency when output from each node for each flow, so the maximum link usage rate calculation unit 22 generates inconsistency. A flow that does not, that is, a flow that satisfies the flow selection condition (C) and satisfies the flow selection conditions (A) and (B) can be determined as a flow whose route is to be changed.
The detailed processing content of [Inconsistency avoidance method 2] will be described later with reference to FIG.

図３に戻り、出力情報処理部２３は、最大リンク使用率計算部２２が計算した、経路変更の対象となるフローとその変更先経路、フローを経路変更する変更順番、および、処理結果としての最大リンク使用率の情報を、出力部５０を介して出力する。   Returning to FIG. 3, the output information processing unit 23 calculates the flow to be changed, the change destination route, the change order for changing the flow, and the processing result calculated by the maximum link usage rate calculation unit 22. Information on the maximum link usage rate is output via the output unit 50.

メモリ部３０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一次記憶手段からなり、制御部２０によるデータ処理に必要な情報を一時的に記憶する。   The memory unit 30 includes primary storage means such as a RAM (Random Access Memory), and temporarily stores information necessary for data processing by the control unit 20.

記憶部４０は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶手段からなり、トポロジ情報１００や、リンク情報２００、フロー情報３００等が記憶される。なお、トポロジ情報１００、リンク情報２００およびフロー情報３００については、前記して説明したため、ここでの説明は省略する。   The storage unit 40 includes storage means such as a hard disk and a flash memory, and stores topology information 100, link information 200, flow information 300, and the like. Note that the topology information 100, the link information 200, and the flow information 300 have been described above, and a description thereof will be omitted here.

出力部５０は、制御部２０の出力情報処理部２３から取得した処理結果の情報である、フロー経路変更後のリンク情報４００および経路変更後のフロー情報５００を、モニタ等の出力手段（不図示）やネットワーク管理装置（不図示）等に出力する。ここで、フロー経路変更後のリンク情報４００には、最終的な処理結果である最大リンク使用率（およびその最大リンク使用率となるリンク）の情報が含まれる。また、経路変更後のフロー情報５００には、経路変更の対象となるフローとその変更先経路、および、フローを経路変更する変更順番の情報が含まれる。
なお、この出力部５０は、通信回線を介して情報の送受信を行う通信インタフェースと、図示を省略したモニタ等の出力手段への情報の出力を行う出力インタフェースとから構成される。 The output unit 50 outputs the link information 400 after the flow path change and the flow information 500 after the path change, which are information of the processing result acquired from the output information processing unit 23 of the control unit 20, to output means (not shown) such as a monitor. ) Or a network management device (not shown). Here, the link information 400 after the flow path change includes information on the maximum link usage rate (and the link that becomes the maximum link usage rate) that is the final processing result. Further, the flow information 500 after the route change includes a flow that is a target of route change, a change destination route thereof, and information on a change order in which the route is changed.
The output unit 50 includes a communication interface that transmits and receives information via a communication line, and an output interface that outputs information to an output unit such as a monitor (not shown).

また、このフロー経路変更計算装置１をプログラム実行処理により実現する場合、記憶部４０には、フロー経路変更計算装置１の制御部２０の機能を実現するためのプログラムが格納される。そして、制御部２０は、記憶部４０に記憶されたプログラムを、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）が、メモリ部３０であるＲＡＭ等に展開し実行することにより実現される。   When the flow path change calculation device 1 is realized by a program execution process, the storage unit 40 stores a program for realizing the function of the control unit 20 of the flow path change calculation device 1. The control unit 20 is realized by a CPU (Central Processing Unit) (not shown) expanding and executing the program stored in the storage unit 40 on a RAM or the like as the memory unit 30.

＜処理の流れ＞
次に、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１の最大リンク使用率計算部２２等が実行する全体の処理の流れについて図６を参照して説明する（適宜図３参照）。
図６は、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
なお、フロー経路変更計算装置１の記憶部４０（図３参照）には、入力部１０を介して、通信ネットワーク４（図２参照）内のノードや、ネットワーク管理装置（不図示）等から、トポロジ情報１００、リンク情報２００、および、宛先アドレスで定義された、全てまたは一部のフローのフロー情報３００が入力情報として入力され、入力情報処理部２１の処理により、記憶部４０内に記憶されているものとする。また、図１７に示した従来技術による処理と同一の処理には同一の符号を付し、その説明を省略する。 <Process flow>
Next, an overall processing flow executed by the maximum link usage rate calculation unit 22 and the like of the flow path change calculation device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 6 (see FIG. 3 as appropriate).
FIG. 6 is a flowchart showing an overall processing flow of the flow path change calculation apparatus 1 according to the present embodiment.
Note that the storage unit 40 (see FIG. 3) of the flow path change calculation device 1 is connected to a node in the communication network 4 (see FIG. 2), a network management device (not shown), or the like via the input unit 10. The flow information 300 of all or some of the flows defined by the topology information 100, the link information 200, and the destination address is input as input information, and is stored in the storage unit 40 by the processing of the input information processing unit 21. It shall be. Also, the same processes as those in the prior art shown in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

ステップＳ２０において、最大リンク使用率計算部２２は、記憶部４０に記憶されている、各ノード間の接続関係を示すトポロジ情報１００、リンク情報２００、および、全てまたは一部のフローの経路とそのフロートラヒック量とを含むフロー情報３００（全てまたは一部のフローのフロー情報）を取得する。なお、ここで取得するフロー情報３００は、宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）に基づいて定義されるフローのフロー情報である。   In step S20, the maximum link usage rate calculation unit 22 stores the topology information 100, the link information 200, and all or part of the flow paths stored in the storage unit 40 and indicating the connection relationship between the nodes. The flow information 300 including the flow traffic amount (flow information of all or part of flows) is acquired. Note that the flow information 300 acquired here is flow information of a flow defined based on a destination address (destination IP address).

続いて、最大リンク使用率計算部２２は、ステップＳ３において、最大リンク使用率（および「最大リンク使用率となるリンク」）を計算する。
そして、最大リンク使用率計算部２２は、ステップＳ４０において、ステップＳ２０で取得した全てまたは一部のフローのフロー情報３００の中で、最大リンク使用率となるリンクを通るフローに対し、前記したフロー選択条件（Ａ）「最大リンク使用率となるリンクを通らない。」、フロー選択条件（Ｂ）「経路変更することによりネットワーク全体の最大リンク使用率が低下する。」、フロー選択条件（Ｃ）「各ノードにおいて転送テーブルの不整合が発生しない。（各ノードの転送テーブルにおいて、宛先アドレス毎に出力ＩＦが一意に定まる）」の全てを満たすように経路変更したときの経路の最短経路と、その経路に変更した場合の最大リンク使用率を計算する。なお、このフロー選択条件（Ｃ）を満たすための処理を、整合性確認部２２１は、［不整合回避方式１］、［不整合回避方式２］のいずれかを実行することにより行う。なお、［不整合回避方式１］、［不整合回避方式２］それぞれの具体的な処理の流れについては、図７および図９を参照して後記する。 Subsequently, in step S3, the maximum link usage rate calculation unit 22 calculates the maximum link usage rate (and “link that becomes the maximum link usage rate”).
Then, in step S40, the maximum link usage rate calculation unit 22 determines the flow described above for the flow passing through the link having the maximum link usage rate in the flow information 300 of all or some of the flows acquired in step S20. Selection condition (A) “Does not pass through link with maximum link usage rate”, Flow selection condition (B) “By changing route, maximum link usage rate of the entire network is reduced”, Flow selection condition (C) The shortest path of the path when the path is changed to satisfy all of “the inconsistency of the forwarding table in each node (the output IF is uniquely determined for each destination address in the forwarding table of each node)”; Calculate the maximum link utilization when changing to that route. The consistency confirmation unit 221 performs the process for satisfying the flow selection condition (C) by executing one of [Inconsistency avoidance method 1] and [Inconsistency avoidance method 2]. The specific processing flow of each of [Inconsistency avoidance method 1] and [Inconsistency avoidance method 2] will be described later with reference to FIGS.

次に、ステップＳ５０において、最大リンク使用率計算部２２は、ステップＳ４０の結果、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の全てを満たすフローとその経路が存在するか否かを判定する。そして、最大リンク使用率計算部２２は、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の全てを満たすフローとその経路が１つ以上存在する場合には（ステップＳ５０→Ｙｅｓ）、次のステップＳ６に進む。一方、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の全てを満たすフローとその経路が存在しない場合には（ステップＳ５０→Ｎｏ）、ステップＳ８に進む。   Next, in step S50, the maximum link usage rate calculation unit 22 determines whether or not a flow satisfying all the flow selection conditions (A), (B), and (C) and its route exist as a result of step S40. judge. Then, the maximum link usage rate calculation unit 22 determines whether the flow satisfying all the flow selection conditions (A), (B), and (C) and one or more paths exist (step S50 → Yes). The process proceeds to step S6. On the other hand, if there is no flow that satisfies all of the flow selection conditions (A), (B), and (C) and its route (step S50 → No), the process proceeds to step S8.

次に、整合性確認部２２１が実行する、［不整合回避方式１］、［不整合回避方式２］の具体的な処理の流れについて説明する。   Next, a specific processing flow of [Inconsistency Avoidance Method 1] and [Inconsistency Avoidance Method 2] executed by the consistency check unit 221 will be described.

［不整合回避方式１］では、図６のステップＳ４０において、最大リンク使用率計算部２２が、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）に基づき計算した結果である、経路変更の対象となるフローとその変更先経路について、整合性確認部２２１が、不整合が発生するか否かを判定する。この判定結果に基づき、最大リンク使用率計算部２２は、不整合が発生すると判定されたフローについて、経路変更フローの対象から除外し、経路変更の対象となるフローとその変更先経路を再計算する。この［不整合回避方式１］について、図７および図８を参照して説明する。   In [Inconsistency avoidance method 1], the flow subject to path change, which is the result calculated by the maximum link usage rate calculation unit 22 based on the flow selection conditions (A) and (B) in step S40 of FIG. The consistency checking unit 221 determines whether or not inconsistency occurs for the change destination path. Based on the determination result, the maximum link usage rate calculation unit 22 excludes the flow determined to be inconsistent from the target of the route change flow, and recalculates the flow to be changed and the change destination route. To do. This [Inconsistency avoidance method 1] will be described with reference to FIG. 7 and FIG.

図７は、本実施形態に係る整合性確認部２２１が実行する［不整合回避方式１］の処理の流れを示すフローチャートである。図８は、［不整合回避方式１］の処理の具体例を説明するための図である。   FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the [Inconsistency Avoidance Method 1] process executed by the consistency confirmation unit 221 according to the present embodiment. FIG. 8 is a diagram for explaining a specific example of the process of [Inconsistency avoidance method 1].

まず、整合性確認部２２１は、記憶部４０に記憶された、トポロジ情報１００、フロー情報３００（フローの経路情報）、および、図６のステップＳ４０において、最大リンク使用率計算部２２が、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）に基づき計算した結果である、経路変更の対象となるフローの経路情報を取得する（ステップＳ４１０）。   First, the consistency check unit 221 includes the topology information 100, the flow information 300 (flow path information) stored in the storage unit 40, and the maximum link usage rate calculation unit 22 in step S40 in FIG. Route information of a flow that is a target of route change, which is a result calculated based on the selection conditions (A) and (B), is acquired (step S410).

ここでは、図８（ａ）に示すように、トポロジ情報１００（ノードとリンクの接続関係）として、ノード「１」〜「６」が各リンク（リンク「１」〜「１４」）で接続された構成のネットワーク（中継網）のトポロジが取得されたものとする。そして、宛先ＩＰアドレス「１０」宛ての３本のフロー（各ノード「１」，「２」，「３」から入力されるフロー）が、経路変更の対象となるフローを含む宛先ＩＰアドレス「１０」宛てのフローの経路情報として取得されたものとする。つまり、この３本のフローのうちのいずれか１つは、経路変更の対象となるフローであり、その変更先経路が図８（ａ）に示すフローの経路に含まれる。   Here, as shown in FIG. 8A, nodes “1” to “6” are connected by links (links “1” to “14”) as topology information 100 (connection relation between nodes and links). It is assumed that the topology of the network (relay network) having the above configuration has been acquired. The three flows destined for the destination IP address “10” (flows input from the nodes “1”, “2”, and “3”) include the destination IP address “10” including the flow whose path is to be changed. ”Is acquired as route information of the flow addressed to“. That is, any one of the three flows is a flow that is a target of route change, and the change destination route is included in the route of the flow illustrated in FIG.

この整合性確認部２２１が取得するトポロジ情報１００は、図８（ｂ）に示すように、接続（結合）行列Ｉ＝｛ｉｎ，ｌ｝として表される。ここで、ノードｎがリンクｌの出力点であればｉｎ，ｌ＝１、入力点であればｉｎ，ｌ＝−１、接続していなければｉｎ，ｌ＝０として表す。例えば、ノード「１」に着目すると、図８（ｂ）の第１行目に示すように、リンク「１」，「３」が出力点「１」であり、リンク「８」，「１０」の入力点「−１」である。 The topology information 100 acquired by the consistency checking unit 221 is represented as a connection (coupling) matrix I = {i n, l } as shown in FIG. 8B. Here, if the node n is an output point of the link l, it is expressed as i n, l = 1, if it is an input point, it is expressed as i n, l = −1, and if it is not connected, it is expressed as i n, l = 0. For example, when attention is paid to the node “1”, as shown in the first line of FIG. 8B, the links “1” and “3” are the output points “1”, and the links “8” and “10”. The input point is “−1”.

また、フローの経路情報は、図８（ｃ）に示すように、経路行列Ｒ＝｛ｒｌ、ｊ｝として表される。ここで、各入力エッジノードｊからの経路がリンクｌを通っていればｒｌ、ｊ＝１、通っていなければｒｌ、ｊ＝０を表している。例えば、入力エッジノードとしてノード「１」に着目すると、図８（ｃ）の第１列目に示すように、リンク３，６においてリンクが通っていることを示す「１」となっている。 Further, the flow route information is represented as a route matrix R = { rl, j } as shown in FIG. Here, if the path from each input edge node j passes through the link l, r l, j = 1, and if not, r l, j = 0. For example, when attention is paid to the node “1” as the input edge node, as shown in the first column in FIG.

図７に戻り、整合性確認部２２１は、次に、ネットワーク（中継網）内のノードを１つ選択する。つまり、初期値としてｋ番目のノード（ｋ＝１，…，Ｎ）のうち１番目（ｋ＝１）のノードを選択する（ステップＳ４１１）。   Returning to FIG. 7, the consistency checking unit 221 next selects one node in the network (relay network). That is, the first (k = 1) node is selected from the kth nodes (k = 1,..., N) as the initial value (step S411).

続いて、整合性確認部２２１は、該当フローのノードｋ＝ｎでの出力ＩＦ（リンク）数Ｍｎを、以下に示す（式１）に基づき計算する。そして、整合性確認部２２１は、出力ＩＦ数Ｍｎの値が１以下であるか否かを判定する（ステップＳ４１２）。ここで、出力ＩＦ数Ｍｎの値が１を超えていれば（ステップＳ４１２→Ｎｏ）、ステップＳ４１３に進む。一方、出力ＩＦ数Ｍｎの値が１以下であれば（ステップＳ４１２→Ｙｅｓ）、次のステップＳ４１４に進む。 Subsequently, the consistency checking unit 221 calculates the number of output IF (link) M n at the node k = n of the corresponding flow based on (Expression 1) shown below. Then, the consistency checking unit 221 determines whether or not the value of the output IF number M n is 1 or less (step S412). If the value of the output IF number Mn exceeds 1 (step S412 → No), the process proceeds to step S413. On the other hand, if the value of the output IF number Mn is 1 or less (step S412 → Yes), the process proceeds to the next step S414.

Figure 0006084583
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この（式１）において、Σｊmax（ｉｎ，ｌｒｌ，ｊ，０）は、ある入力エッジノードからのフローが、ノードｎのあるリンクｌを通っている否か（通っている場合「１」となる。）を、全ての入力エッジノードに関して総計することを意味する。そして、（式１）では、ノードｎから同じリンクに出力されるフローが複数あっても「１」として、ノードｎの各リンクｌを総計した場合に、「１」以下であるかを判定する。ここで、ノードｎの出力ＩＦ（リンク）数Ｍｎが「０」であれば、ノードｎにフローが通っていないことを示し、出力ＩＦ数Ｍｎの値が「１」であれば、その宛先アドレスへ向けて１つのリンクに通っていることを示す。つまり、その宛先アドレスのフローは１つのリンクから出力されており、不整合は生じていないことを示す。そして、出力ＩＦ数Ｍｎの値が「２」以上であれば、その宛先アドレスへ向けて２以上のリンクに通っていることを示す。つまり、不整合が発生していることを示す。 In this (Equation 1), Σ j max (i n, l r l, j , 0) indicates whether or not the flow from a certain input edge node passes through a certain link l of the node n (when it passes) "1") is to be summed over all input edge nodes. In (Expression 1), even if there are a plurality of flows output from the node n to the same link, it is determined as “1”, and when each link l of the node n is totaled, it is determined whether it is “1” or less. . Here, if the output M (link) number M n of the node n is “0”, it indicates that no flow passes through the node n. If the value of the output IF number M n is “1”, Indicates that one link is going to the destination address. That is, the flow of the destination address is output from one link, indicating that no inconsistency has occurred. If the value of the output IF number M n is “2” or more, it indicates that two or more links are directed toward the destination address. That is, it indicates that inconsistency has occurred.

図８（ａ）に示す例において、ノード「２」は、ノード「１」へ向かうリンク「８」と、ノード「５」へ向かうリンク「４」とが存在し、出力ＩＦ数Ｍ２＝２となる（図８（ｄ）参照）。よって、ノード「２」の転送テーブルにおいて、同じ宛先ＩＰアドレス「１０」へ向けての出力ＩＦが２つ設定されることになり、不整合が発生する。一方、ノード「１」，「３」，「５」，「６」においては、出力ＩＦ数Ｍ１＝Ｍ３＝Ｍ５＝Ｍ６＝１となり、出力ＩＦが１つであるため、不整合は発生しない（図８（ｄ）参照）。 In the example shown in FIG. 8A, the node “2” has a link “8” going to the node “1” and a link “4” going to the node “5”, and the number of output IFs M 2 = 2 (See FIG. 8D). Therefore, in the forwarding table of the node “2”, two output IFs for the same destination IP address “10” are set, and inconsistency occurs. On the other hand, in the nodes “1”, “3”, “5”, and “6”, the number of output IFs M 1 = M 3 = M 5 = M 6 = 1 and there is one output IF. Does not occur (see FIG. 8D).

図７に戻り、ステップＳ４１２において、整合性確認部２２１は、出力ＩＦ数Ｍｎの値が１を超えていれば（ステップＳ４１２→Ｎｏ）、ステップＳ４１３において、該当フロー（経路変更の対象となるフロー）に不整合が発生するとして、その判定結果を最大リンク使用率計算部２２に出力し、処理を終了する。 Returning to FIG. 7, in step S412, if the value of the output IF number Mn exceeds 1 (step S412 → No), the consistency check unit 221 determines that the flow (target for path change) in step S413. Assuming that inconsistency occurs in (flow), the determination result is output to the maximum link usage rate calculation unit 22, and the process is terminated.

一方、整合性確認部２２１は、出力ＩＦ数Ｍｎの値が１以下であれば（ステップＳ４１２→Ｙｅｓ）、ステップＳ４１４において、ネットワーク（中継網）内の全てのノードＮを処理したか否かを判定する。そして、まだ処理していないノードがある場合には（ステップＳ４１４→Ｎｏ）、整合性確認部２２１は、ｋに１を加えて（ｋ＝ｋ＋１）（ステップＳ４１５）、ステップＳ４１２に戻り、処理を続ける。一方、整合性確認部２２１は、全てのノードＮの処理を終えている場合には（ステップＳ４１４→Ｙｅｓ）、ステップＳ４１６において、該当フローに不整合は発生しないとして、その判定結果を最大リンク使用率計算部２２に出力し、処理を終了する。 On the other hand, if the value of the output IF number Mn is 1 or less (step S412 → Yes), the consistency check unit 221 determines whether or not all nodes N in the network (relay network) have been processed in step S414. Determine. If there is a node that has not yet been processed (step S414 → No), the consistency checking unit 221 adds 1 to k (k = k + 1) (step S415), and returns to step S412 to perform the processing. to continue. On the other hand, when the processing of all the nodes N has been completed (step S414 → Yes), the consistency checking unit 221 assumes that no inconsistency occurs in the corresponding flow in step S416, and uses the determination result as the maximum link. It outputs to the rate calculation part 22, and a process is complete | finished.

そして、最大リンク使用率計算部２２は、不整合が発生すると判定されたフローについて、経路変更フローの対象から除外し、経路変更の対象となるフローとその変更先経路について再計算する。   Then, the maximum link usage rate calculation unit 22 excludes the flow determined to be inconsistent from the target of the route change flow, and recalculates the flow that is the target of the route change and the change destination route.

次に、［不整合回避方式２］について説明する。
［不整合回避方式２］では、図６のステップＳ４０において、整合性確認部２２１が、フロー毎に、各ノードから出力すると不整合が発生することになるＩＦ（リンク）を変更先経路から予め除外する。その上で、最大リンク使用率計算部２２が、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）を満たすフローとその変更先経路を計算する。この［不整合回避方式２］について、図９を参照して説明する。 Next, [Inconsistency avoidance method 2] will be described.
In [Inconsistency avoidance method 2], in step S40 of FIG. 6, the consistency confirmation unit 221 outputs, in advance, an IF (link) that will cause inconsistency when output from each node for each flow from the change destination path. exclude. After that, the maximum link usage rate calculation unit 22 calculates a flow satisfying the flow selection conditions (A) and (B) and its change destination route. This [Inconsistency avoidance method 2] will be described with reference to FIG.

図９は、本実施形態に係る整合性確認部２２１が実行する［不整合回避方式２］の処理の流れを示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing the flow of [Inconsistency avoidance method 2] executed by the consistency check unit 221 according to this embodiment.

まず、整合性確認部２２１は、記憶部４０に記憶されたトポロジ情報１００と、フロー情報３００（フローの経路情報）を取得する（ステップＳ４２０）。   First, the consistency confirmation unit 221 acquires the topology information 100 and the flow information 300 (flow path information) stored in the storage unit 40 (step S420).

続いて、整合性確認部２２１は、図６のステップＳ３において、最大リンク使用率計算部２２が計算した最大リンク使用率となるリンクを通るフロー（経路変更の対象となるフロー）のうちの１つを抽出し、その宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）を取得する（ステップＳ４２１）。   Subsequently, in step S3 of FIG. 6, the consistency checking unit 221 selects one of the flows (flows subject to path change) passing through the link having the maximum link usage rate calculated by the maximum link usage rate calculation unit 22. And the destination address (destination IP address) is acquired (step S421).

次に、整合性確認部２２１は、フロー情報３００（フローの経路情報）を参照することにより、該当フロー（経路変更の対象となるフロー）と同じ宛先アドレス（宛先ＩＰアドレス）のフローが経由するか否かをノード毎に判定する（ステップＳ４２２）。   Next, by referring to the flow information 300 (flow path information), the consistency check unit 221 passes a flow having the same destination address (destination IP address) as the corresponding flow (flow to be changed). Is determined for each node (step S422).

そして、整合性確認部２２１は、同じ宛先アドレスのフローが経由しない場合は（ステップＳ４２２→Ｎｏ）、ステップＳ４２４に進む。一方、同じ宛先アドレスのフローが経由する場合は（ステップＳ４２２→Ｙｅｓ）、そのノードにおいて、既に存在する該当フローと同じ宛先アドレスのフローの転送先となるノードへ向かうリンクのみを残し、他のノードへ向かうリンクを変更先経路となるリンクから除外するように、トポロジ情報を変更する（ステップＳ４２３）。   Then, when the flow of the same destination address does not pass (step S422 → No), the consistency checking unit 221 proceeds to step S424. On the other hand, when a flow with the same destination address passes (step S422 → Yes), only a link to the node that becomes the transfer destination of the flow with the same destination address as the existing flow remains in the node, and other nodes The topology information is changed so as to exclude the link going to the link as the change destination route (step S423).

次に、整合性確認部２２１は、ステップＳ４２４において、経路変更の対象となるフローの全てを処理したか否かを判定する。そして、整合性確認部２２１は、まだ処理していない、経路変更の対象となるフローがある場合には（ステップＳ４２４→Ｎｏ）、ステップＳ４２１に戻り処理を続ける。一方、整合性確認部２２１は、経路変更の対象となる全てのフローを処理した場合には（ステップＳ４２４→Ｙｅｓ）、処理を終える。   Next, in step S424, the consistency checking unit 221 determines whether or not all the flows that are the targets of path change have been processed. If there is a flow that has not yet been processed and is subject to path change (step S424 → No), the consistency checking unit 221 returns to step S421 and continues the processing. On the other hand, the consistency confirmation part 221 complete | finishes a process, when all the flow used as the object of a path | route change is processed (step S424-> Yes).

最大リンク使用率計算部２２は、図６のステップＳ４０において、整合性確認部２２１が、図９のステップＳ４２３で経路変更対象となるフロー毎に変更したトポロジ情報、つまり、フロー選択条件（Ｃ）「各ノードにおいて転送テーブルの不整合が発生しない。」を満たすトポロジ情報を用いて、フロー選択条件（Ａ），（Ｂ）を満たす変更先経路を計算する。   The maximum link usage rate calculation unit 22 is the topology information changed by the consistency check unit 221 for each flow whose path is changed in step S423 of FIG. 9, that is, the flow selection condition (C) in step S40 of FIG. Using the topology information that satisfies “no inconsistency of the forwarding table at each node”, a change destination route that satisfies the flow selection conditions (A) and (B) is calculated.

このようにすることにより、本発明の第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置１は、入力情報として、宛先アドレスで定義された、全てまたは一部のフローのフロー情報（フローの経路情報とフロートラヒック量）を取得した上で、ネットワークの最大リンク使用率をより低下させるように、変更対象となるフローとその変更先経路を計算する。つまり、本実施形態に係るフロー経路変更計算装置１は、ＳＤＮ技術をＩＰ網に適用した場合においても、フローの経路変更による負荷分散を可能とする。
また、本発明の第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置１によれば、宛先アドレス数＝送信元アドレス数＝ｎとした場合、宛先アドレスで定義されたフローの数は、送信元アドレスおよび宛先アドレスで定義されたフロー数の１／ｎ倍となるため、経路変更するフロー数が削減され、その結果、経路変更計算の処理時間を短縮することができる。 By doing in this way, the flow route change calculation device 1 according to the first embodiment of the present invention uses, as input information, flow information (flow route information of all or part of flows) defined by destination addresses. And the flow traffic amount), the flow to be changed and its change destination route are calculated so as to further reduce the maximum link usage rate of the network. That is, the flow route change calculation apparatus 1 according to the present embodiment enables load distribution by changing the flow route even when the SDN technology is applied to the IP network.
Further, according to the flow path change calculation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, when the number of destination addresses = the number of source addresses = n, the number of flows defined by the destination address is the source address. Since the number of flows defined by the destination address is 1 / n times, the number of flows to be changed is reduced, and as a result, the processing time of the route change calculation can be shortened.

≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態に係る、フロー経路変更計算装置１Ａおよびフロートラヒック量計算装置５を含むフロー経路変更計算システム１０００（図１２参照）について説明する。 << Second Embodiment >>
Next, a flow path change calculation system 1000 (see FIG. 12) including the flow path change calculation apparatus 1A and the flow traffic amount calculation apparatus 5 according to the second embodiment of the present invention will be described.

第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置１では、従来技術に基づく入力情報として、宛先アドレス定義のフローの経路情報とフロートラヒック量が入力されることを前提として説明した。本発明の第２の実施形態においては、OpenFlowなど、コントローラを用いてネットワーク情報を一元的に収集することが可能なＳＤＮの技術を適用し、フロー情報等を取得する場合について説明する。   The flow route change calculation apparatus 1 according to the first embodiment has been described on the premise that the route information of the destination address definition flow and the amount of flow traffic are input as the input information based on the conventional technology. In the second embodiment of the present invention, a case will be described in which flow information and the like are acquired by applying an SDN technology that can collect network information using a controller such as OpenFlow.

＜第２の実施形態の課題＞
コントローラを介して、各ノードからトポロジ情報１００、リンク情報２００およびフロー情報３００を取得する場合、従来技術のように、送信元アドレスと宛先アドレスとにより定義されたフローに基づけば、問題なくフロー毎のトラヒック量（フロートラヒック量）が取得できる。しかしながら、宛先アドレスのみにより定義されたフローでは、以下に示すように、エッジノードに入力するフロートラヒック量をフロー毎に直接取得できないという課題が生じる。 <Problem of the second embodiment>
When acquiring the topology information 100, the link information 200, and the flow information 300 from each node via the controller, if the flow is defined for each flow without any problem based on the flow defined by the transmission source address and the destination address as in the prior art, Traffic volume (flow traffic volume) can be acquired. However, in the flow defined only by the destination address, there is a problem that the flow traffic amount input to the edge node cannot be directly acquired for each flow, as shown below.

この課題について具体的に説明する。図１０に示すように、コントローラ６がネットワーク内の各ノードからネットワーク情報（ここでは、各フローのフロートラヒック量）を取得するものとする。コントローラ６は、フロー単位でトラヒック量（フロートラヒック量）を取得することが可能である。したがって、従来の一般的な定義である、送信元アドレスと宛先アドレスとに基づき定義されたフローに対しては、送信元アドレス・宛先アドレス単位のトラヒック量の取得により、各ノード間を通るフロートラヒック量を簡単に算出することが可能である。   This problem will be specifically described. As shown in FIG. 10, it is assumed that the controller 6 acquires network information (here, the amount of flow traffic of each flow) from each node in the network. The controller 6 can acquire the traffic volume (flow traffic volume) in units of flows. Therefore, for flows defined based on the source address and destination address, which is a conventional general definition, the flow traffic passing between each node is obtained by acquiring the traffic volume in units of source address and destination address. The quantity can be calculated easily.

例えば、図１０に示す例では、入力エッジノードＡには、フロートラヒック量が「ａ」（Ｍｂｐｓ）のＩＰアドレス「ｐ１」→「ｐ４」のフローが通っていることがわかる。また、入力エッジノードＢには、フロートラヒック量が「ａ」（Ｍｂｐｓ）のＩＰアドレス「ｐ１」→「ｐ４」のフロー、フロートラヒック量が「ｂ」（Ｍｂｐｓ）のＩＰアドレス「ｐ２」→「ｐ４」のフロー、フロートラヒック量が「ｃ」（Ｍｂｐｓ）のＩＰアドレス「ｐ３」→「ｐ４」のフロー、の計３本のフローが流れていることがわかる。これらの情報が各ノードからコントローラ６に送信される。   For example, in the example shown in FIG. 10, it can be seen that the input edge node A passes the flow of the IP address “p1” → “p4” having the flow traffic amount “a” (Mbps). The input edge node B has an IP address “p1” → “p4” with a flow traffic amount “a” (Mbps) and an IP address “p2” → “p2” with a flow traffic amount “b” (Mbps). It can be seen that there are a total of three flows, the flow of “p4” and the flow of the IP address “p3” → “p4” with the flow traffic amount “c” (Mbps). These pieces of information are transmitted from each node to the controller 6.

これに対し、宛先アドレスのみにより定義されたフローに基づくと、宛先アドレスが同じトラヒックは、同一フローとみなすため、コントローラ６により取得可能なフロートラヒック量は、複数の送信元アドレスからのフローのトラヒック量の合計値となる。したがって、エッジノードに入力するフロー単位でのトラヒック量（フロートラヒック量）を直接取得することができない。   On the other hand, based on the flow defined only by the destination address, the traffic having the same destination address is regarded as the same flow. Therefore, the amount of flow traffic that can be acquired by the controller 6 is the traffic of flows from a plurality of source addresses. This is the total amount. Therefore, it is not possible to directly acquire the traffic amount (flow traffic amount) for each flow input to the edge node.

例えば、図１１に示す例では、入力エッジノードＡには、フロートラヒック量が「ａ」（Ｍｂｐｓ）の宛先ＩＰアドレス「ｐ４」の１本のフローが通っている。これに対し、入力エッジノードＢでは、フロートラヒック量が「ａ＋ｂ＋ｃ」（Ｍｂｐｓ）の合計値で示される宛先ＩＰアドレス「ｐ４」のフローが通っていることがわかるが、ノードＢにおいて入力されるフローのフロートラヒック量「ｂ＋ｃ」を直接取得できない。つまり、エッジノードから入力するフローのフロートラヒック量を直接取得することができない。
なお、図１１に示す入力エッジノードＢにおける宛先ＩＰアドレス「ｐ４」についてのフロートラヒック量「ａ＋ｂ＋ｃ」（Ｍｂｐｓ）の合計値を示す情報が、後記する、「宛先アドレスに基づき定義される各フローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報」の一例を示すものである。 For example, in the example illustrated in FIG. 11, the input edge node A passes through one flow having the destination IP address “p4” having the flow traffic amount “a” (Mbps). In contrast, in the input edge node B, it can be seen that the flow of the destination IP address “p4” indicated by the total value of the flow traffic amount “a + b + c” (Mbps) passes, but the flow input in the node B The flow traffic amount “b + c” cannot be obtained directly. That is, it is not possible to directly acquire the flow traffic amount of the flow input from the edge node.
Note that information indicating the total value of the flow traffic amount “a + b + c” (Mbps) for the destination IP address “p4” in the input edge node B shown in FIG. 11 is described later, “each flow defined based on the destination address”. It shows an example of “information on the amount of flow traffic at each edge node”.

本発明の第２の実施形態では、上記した課題を解決するため、宛先アドレス定義のフローに対して、各エッジノードに入力するフローのフロートラヒック量を算出する機能を備えたフロートラヒック量計算装置５を備えるものとした。このフロートラヒック量計算装置５が計算した、各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量の情報を用いて、第２の実施形態に係るフロー経路変更計算装置１Ａが、経路変更後に不整合となるフローを回避し、最大リンク使用率を低下させる経路制御を行うことが可能となる。   In the second embodiment of the present invention, in order to solve the above-described problem, a flow traffic amount calculation device having a function of calculating a flow traffic amount of a flow input to each edge node for a flow of destination address definition 5 was provided. Using the flow traffic volume information input for each input edge node of each flow calculated by the flow traffic volume calculation apparatus 5, the flow path change calculation apparatus 1A according to the second embodiment may It is possible to perform path control that avoids matching flows and reduces the maximum link usage rate.

＜システム構成＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る、フロー経路変更計算装置１Ａおよびフロートラヒック量計算装置５を含むフロー経路変更計算システム１０００について説明する。
図１２は、本実施形態に係るフロー経路変更計算システム１０００の全体構成を示す図である。
図１２に示すように、フロー経路変更計算システム１０００は、ネットワーク（中継網）内の各ノードに接続されるコントローラ６と、コントローラ６およびフロー経路変更計算装置１Ａに接続されるフロートラヒック量計算装置５と、コントローラ６およびフロートラヒック量計算装置５に接続されるフロー経路変更計算装置１Ａと、を備えて構成される。 <System configuration>
Next, a flow path change calculation system 1000 including the flow path change calculation apparatus 1A and the flow traffic amount calculation apparatus 5 according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 12 is a diagram showing an overall configuration of a flow path change calculation system 1000 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 12, a flow path change calculation system 1000 includes a controller 6 connected to each node in a network (relay network), and a flow traffic amount calculation apparatus connected to the controller 6 and the flow path change calculation apparatus 1A. 5 and a flow path change calculation device 1A connected to the controller 6 and the flow traffic amount calculation device 5.

コントローラ６は、各ノードからネットワーク情報を取得したり、各ノードに対し制御情報を送信したりする装置である。このコントローラ６は、例えば、一般的なOpenflowコントローラ等により実現される。よって、詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態におけるコントローラ６は、宛先アドレスに基づき定義されたフローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量およびフローの経路情報を含むフロー情報３００ａ（図１３参照）、各リンクのリンクトラヒック量を含むリンク情報２００、トポロジ情報１００等を取得する。そして、コントローラ６は、フロー情報３００ａをフロートラヒック量計算装置５に送信し、その他のリンク情報２００やトポロジ情報１００をフロー経路変更計算装置１Ａに送信する。なお、コントローラ６は、フローの経路情報については、フロートラヒック量計算装置５、フロー経路変更計算装置１Ａそれぞれの処理において必要なため両方に送るようにしてもよい。 The controller 6 is a device that acquires network information from each node and transmits control information to each node. The controller 6 is realized by, for example, a general Openflow controller. Therefore, detailed description is omitted.
The controller 6 in this embodiment includes flow information 300a (see FIG. 13) including the flow traffic amount and flow path information at each edge node of the flow defined based on the destination address, and the link traffic amount of each link. Link information 200, topology information 100, and the like are acquired. Then, the controller 6 transmits the flow information 300a to the flow traffic amount calculation device 5, and transmits other link information 200 and topology information 100 to the flow path change calculation device 1A. The controller 6 may send the flow route information to both the flow traffic amount calculation device 5 and the flow route change calculation device 1A because it is necessary for each process.

フロートラヒック量計算装置５は、コントローラ６からフロー情報３００ａを取得し、宛先アドレスに基づき定義される各フローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報および各フローの経路情報に基づき、宛先アドレスに基づき定義される各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量を計算する。そして、フロートラヒック量計算装置５は、この算出した各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量を、フロー経路変更計算装置１Ａに出力する。なお、フロートラヒック量計算装置５の詳細な構成と処理内容については後記する。   The flow traffic amount calculation device 5 acquires the flow information 300a from the controller 6, and based on the destination address based on the information on the flow traffic amount at each edge node of each flow defined based on the destination address and the path information on each flow. The amount of flow traffic input for each input edge node of each defined flow is calculated. Then, the flow traffic amount calculation device 5 outputs the calculated flow traffic amount for each input edge node of each flow to the flow path change calculation device 1A. The detailed configuration and processing contents of the flow traffic amount calculation device 5 will be described later.

フロー経路変更計算装置１Ａは、本発明の第１の実施形態に係るフロー経路変更計算装置１と同一の機能・構成を備えるものである。したがって、詳細な説明は省略する。このフロー経路変更計算装置１Ａは、宛先アドレスに基づき定義される各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量の情報をフロートラヒック量計算装置５から取得することを特徴とする。フロー経路変更計算装置１Ａは、フロートラヒック量計算装置５から取得した、宛先アドレスに基づき定義される各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量に基づき、経路変更の対象となるフローとその変更先経路とを計算する。   The flow path change calculation apparatus 1A has the same functions and configurations as the flow path change calculation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. Therefore, detailed description is omitted. The flow path change calculation device 1A is characterized in that the flow traffic amount information input for each input edge node of each flow defined based on the destination address is acquired from the flow traffic amount calculation device 5. The flow path change calculation device 1A has a flow to be changed based on the flow traffic amount acquired from the flow traffic amount calculation device 5 and input for each input edge node of each flow defined based on the destination address. The change destination route is calculated.

＜フロートラヒック量計算装置＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るフロートラヒック量計算装置５について説明する。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係るフロートラヒック量計算装置５の構成例を示す機能ブロック図である。
フロートラヒック量計算装置５は、図１３に示すように、入力部５１と、制御部５２と、メモリ部５３と、記憶部５４と、出力部５５とを備えて構成される。 <Flow traffic volume calculation device>
Next, the flow traffic amount calculation apparatus 5 according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 13 is a functional block diagram showing a configuration example of the flow traffic amount calculation apparatus 5 according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 13, the flow traffic amount calculation device 5 includes an input unit 51, a control unit 52, a memory unit 53, a storage unit 54, and an output unit 55.

入力部５１は、コントローラ６から、フロー情報３００ａを取得し、制御部５２に引き渡す。
ここで、フロー情報３００ａは、前記したように、宛先アドレスに基づき定義される各フローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報および各フローの経路情報である。
なお、この入力部５１は、通信回線を介して情報の送受信を行う通信インタフェースと、図示を省略したキーボード等の入力手段から情報の入力を行う入力インタフェースとから構成される。 The input unit 51 acquires the flow information 300 a from the controller 6 and passes it to the control unit 52.
Here, as described above, the flow information 300a is flow traffic amount information and route information of each flow at each edge node of each flow defined based on the destination address.
The input unit 51 includes a communication interface that transmits and receives information via a communication line, and an input interface that inputs information from an input unit such as a keyboard (not shown).

制御部５２は、フロートラヒック量計算装置５全体の制御を司り、入力情報処理部５２１、フロートラヒック量計算部５２２および出力情報処理部５２３を含んで構成される。   The control unit 52 controls the entire flow traffic amount calculation device 5 and includes an input information processing unit 521, a flow traffic amount calculation unit 522, and an output information processing unit 523.

入力情報処理部５２１は、入力部５１を介して、フロー情報３００ａを取得し、フロートラヒック量計算部５２２に引き渡す。   The input information processing unit 521 acquires the flow information 300 a via the input unit 51 and passes it to the flow traffic amount calculation unit 522.

フロートラヒック量計算部５２２は、フロー情報３００ａに含まれる、宛先アドレスに基づき定義される各フローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報および各フローの経路情報を用いて、以下の（式２）に示す連立方程式を解くことにより、各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量を計算する。   The flow traffic amount calculation unit 522 uses the information on the flow traffic amount at each edge node of each flow defined based on the destination address and the path information of each flow included in the flow information 300a as follows (Formula 2) By solving the simultaneous equations shown below, the amount of flow traffic input for each input edge node of each flow is calculated.

Figure 0006084583
Figure 0006084583

ここで、「ｆ」はフローを表し、「ｊ」は入力エッジノードを表し、「ｉ」はフローが経由する入力エッジノードを表す。
「fｔj」（j=1,…，ｎ）は、変数（出力値）であり、フローｆの入力エッジノードｊから入力されるトラヒック量（フロートラヒック量）を表す。
fＲ＝「fｒij」（i,j=1,…，ｎ）は、定数（入力値）であり、フローｆの経路を表す。ここで、フローｆのエッジノードｊから入力するトラヒックがエッジノードｉを通る場合に「１」、通らない場合に「０」で表す（図１５（ｂ）参照）。
また、「fＬi」（i=1,…，ｎ）は、定数（入力値）であり、フローｆの入力エッジノードｉを通るトラヒック量（フロートラヒック量）を表す。 Here, “f” represents a flow, “j” represents an input edge node, and “i” represents an input edge node through which the flow passes.
"F t j" (j = 1, ..., n) is a variable (output value), representing the amount of traffic that is input from the input edge node j of flow f (Flow traffic volume).
f R = “ f r ij ” (i, j = 1,..., n) is a constant (input value) and represents the path of the flow f. Here, when the traffic input from the edge node j of the flow f passes through the edge node i, it is represented by “1”, and when it does not pass, it is represented by “0” (see FIG. 15B).
Further, “ f L i ” (i = 1,..., N) is a constant (input value) and represents the traffic amount (flow traffic amount) passing through the input edge node i of the flow f.

具体例として図１４に示すネットワークを例に、図１５を参照して説明する。図１４に示すように、宛先アドレスとしてＩＰアドレス「１０」が設定されている複数のフロー（以下、複数のフローとまとめて「フロー（１０）」と称する。）の入力エッジノードは、ノード「１」「２」「３」「４」「５」「６」である（図１５（ａ）参照）。ここでは、例えば、入力エッジノード「１」に関して、フロー（１０）の入力エッジノード「１」を通るトラヒック量（フロートラヒック量）を「10Ｌ１」と表し、フロー（１０）の入力エッジノード「１」から入力されるトラヒック量（フロートラヒック量）を「10ｔ1」と表している。また、ノード「７」「８」から入力するフローはないものとする。よって、（式２）においては、入力するフローが存在しないエッジノード「７」「８」は除外して計算する。 A specific example will be described with reference to FIG. 15, taking the network shown in FIG. 14 as an example. As shown in FIG. 14, an input edge node of a plurality of flows (hereinafter, collectively referred to as “flow (10)”) having an IP address “10” as a destination address is a node “ 1 ”,“ 2 ”,“ 3 ”,“ 4 ”,“ 5 ”, and“ 6 ”(see FIG. 15A). Here, for example, with respect to the input edge node “1”, the traffic amount (flow traffic amount) passing through the input edge node “1” of the flow (10) is represented as “ 10 L 1 ”, and the input edge node of the flow (10) The traffic volume (flow traffic volume) input from “ 1 ” is represented as “ 10 t 1 ”. Also, it is assumed that there is no flow input from the nodes “7” and “8”. Therefore, in (Equation 2), calculation is performed by excluding edge nodes “7” and “8” in which there is no input flow.

ここで、（式２）における、変数（出力値）と定数（入力値）は、図１５（ｂ）に示すものとなる。
変数（出力値）は、フロー（１０）の各入力エッジノードｊ（j=1,2,…,6）から入力されるトラヒック量「10ｔj」である。
定数（入力値）は、フロー（１０）の各入力エッジノードｉ（i=1,2,…,6）におけるトラヒック量「10Ｌi」である。また、フロー（１０）の経路情報10Ｒ＝｛10ｒij｝は、図１５（ｂ）に示す経路行列を示すものとなる。例えば、入力エッジノード「２」（経路行列の２列目）は、入力エッジノードである「２」とそのフローが通る入力エッジノード「３」の値が「１」となっている。 Here, variables (output values) and constants (input values) in (Equation 2) are as shown in FIG.
The variable (output value) is a traffic amount “ 10 t j ” input from each input edge node j (j = 1, 2,..., 6) of the flow (10).
The constant (input value) is the traffic amount “ 10 Li ” at each input edge node i (i = 1, 2,..., 6) of the flow (10). Further, the route information 10 R = { 10 r ij } of the flow (10) indicates the route matrix shown in FIG. For example, in the input edge node “2” (second column of the path matrix), the value of the input edge node “2” and the input edge node “3” through which the flow passes is “1”.

以上の情報を用いて、（式２）を連立方程式として示したものが図１５（ｃ）である。フロートラヒック量計算部５２２は、この連立方程式を解くことにより、出力値である各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量を求めることができる。なお、このフロートラヒック量計算部５２２の詳細な処理の流れについては後記する。   FIG. 15C shows (Equation 2) as simultaneous equations using the above information. The flow traffic amount calculation unit 522 can obtain the flow traffic amount input for each input edge node of each flow as an output value by solving the simultaneous equations. The detailed processing flow of the flow traffic amount calculation unit 522 will be described later.

図１３に戻り、出力情報処理部５２３は、フロートラヒック量計算部５２２が計算した、各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量の情報を、出力部５５を介して、フロー経路変更計算装置１Ａ（図１２参照）に出力する。   Returning to FIG. 13, the output information processing unit 523 uses the output unit 55 to change the flow path information, which is input by each input edge node of each flow, calculated by the flow traffic amount calculation unit 522. The data is output to the calculation device 1A (see FIG. 12).

メモリ部５３は、ＲＡＭ等の一次記憶手段からなり、制御部５２によるデータ処理に必要な情報を一時的に記憶する。
また、記憶部５４は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶手段により構成される。 The memory unit 53 includes primary storage means such as a RAM, and temporarily stores information necessary for data processing by the control unit 52.
The storage unit 54 is configured by storage means such as a hard disk or a flash memory.

出力部５５は、制御部５２の出力情報処理部５２３から取得した処理結果の情報である、各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量の情報を、フロー経路変更計算装置１Ａに出力する。
なお、この出力部５５は、通信回線を介して情報の送受信を行う通信インタフェースと、図示を省略したモニタ等の出力手段への情報の出力を行う出力インタフェースとから構成される。 The output unit 55 outputs, to the flow path change calculation device 1A, information on the flow traffic amount input for each input edge node of each flow, which is information on the processing result acquired from the output information processing unit 523 of the control unit 52. To do.
The output unit 55 includes a communication interface that transmits and receives information via a communication line, and an output interface that outputs information to an output unit such as a monitor (not shown).

また、このフロートラヒック量計算装置５をプログラム実行処理により実現する場合、記憶部５４には、フロートラヒック量計算装置５の制御部５２の機能を実現するためのプログラムが格納される。そして、制御部５２は、記憶部５４に記憶されたプログラムを、不図示のＣＰＵが、メモリ部５３であるＲＡＭ等に展開し実行することにより実現される。   Further, when the flow traffic amount calculation device 5 is realized by a program execution process, the storage unit 54 stores a program for realizing the function of the control unit 52 of the flow traffic amount calculation device 5. The control unit 52 is realized by a CPU (not shown) expanding and executing the program stored in the storage unit 54 on the RAM or the like that is the memory unit 53.

＜処理の流れ＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るフロートラヒック量計算装置５のフロートラヒック量計算部５２２等が実行する処理の流れについて図１６を参照して説明する（適宜図１３参照）。
図１６は、本発明の第２の実施形態に係るフロートラヒック量計算装置５の処理の流れを示すフローチャートである。 <Process flow>
Next, the flow of processing executed by the flow traffic amount calculation unit 522 of the flow traffic amount calculation apparatus 5 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 16 (see FIG. 13 as appropriate).
FIG. 16 is a flowchart showing a process flow of the flow traffic amount calculation apparatus 5 according to the second embodiment of the present invention.

まず、フロートラヒック量計算装置５のフロートラヒック量計算部５２２が、入力情報処理部５２１を介して、コントローラ６から、宛先アドレスに基づき定義される各フローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報および各フローの経路情報であるフロー情報３００ａを取得する（ステップＳ５０１）。   First, the flow traffic amount calculation unit 522 of the flow traffic amount calculation device 5 receives information on the flow traffic amount at each edge node of each flow defined based on the destination address from the controller 6 via the input information processing unit 521 and Flow information 300a that is route information of each flow is acquired (step S501).

続いて、フロートラヒック量計算部５２２は、取得したフロー情報３００ａのうち、宛先アドレスに基づき定義される１つのフローを選択する（ステップＳ５０２）。   Subsequently, the flow traffic amount calculation unit 522 selects one flow defined based on the destination address from the acquired flow information 300a (step S502).

次に、フロートラヒック量計算部５２２は、選択したフローについての、各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報（「fＬi」）およびフローの経路情報（fＲ＝「fｒij」）を入力値として、前記した（式２）に基づき、入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量（「fｔj」）を計算する（ステップＳ５０３）。 Next, the flow traffic amount calculation unit 522 inputs the flow traffic amount information (“ f L i ”) and the flow path information ( f R = “ f r ij ”) at each edge node for the selected flow. As a value, the flow traffic amount (“ f t j ”) input for each input edge node is calculated based on the above-described (Formula 2) (step S503).

そして、フロートラヒック量計算部５２２は、宛先アドレスに基づき定義される全てのフローについて処理したか否かを判定する（ステップＳ５０４）。ここで、まだ処理していないフローがある場合には（ステップＳ５０４→Ｎｏ）、フロートラヒック量計算部５２２は、ステップＳ５０２へ戻り処理を続ける。一方、全てのフローについての処理を終えた場合には（ステップＳ５０４→Ｙｅｓ）、次のステップＳ５０５に進む。   Then, the flow traffic amount calculation unit 522 determines whether or not all the flows defined based on the destination address have been processed (step S504). If there is a flow that has not yet been processed (step S504 → No), the flow traffic amount calculation unit 522 returns to step S502 and continues the processing. On the other hand, when the processes for all the flows are completed (step S504 → Yes), the process proceeds to the next step S505.

ステップＳ５０５において、フロートラヒック量計算装置５の出力情報処理部５２３は、フロートラヒック量計算部５２２の計算結果である、各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量（「fｔj」）を、出力部５５を介して、フロー経路変更計算装置１Ａに送信する。そして、フロートラヒック量計算装置５の処理を終える。 In step S505, the output information processing unit 523 of the flow traffic amount calculation apparatus 5 calculates the flow traffic amount (“ f t j ”) input for each input edge node of each flow, which is the calculation result of the flow traffic amount calculation unit 522. ) Is transmitted to the flow path change calculation device 1A via the output unit 55. Then, the processing of the flow traffic amount calculation device 5 is finished.

以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係るフロー経路変更計算システム１０００によれば、コントローラ６から取得した宛先アドレスに基づいて定義されるフローの情報から、フロートラヒック量計算装置５が、各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量を求めることができる。そして、その情報を入力情報として、フロー経路変更計算装置１Ａは、経路変更の対象となるフローとその変更先経路とを計算し、コントローラ６を介して、ＳＤＮに基づく集中制御（一元管理）による経路最適化処理を実行する。よって、経路変更後に不整合となるフローを回避し、最大リンク使用率を低下させる経路制御を行うことが可能となる。   As described above, according to the flow path change calculation system 1000 according to the second embodiment of the present invention, the flow traffic amount calculation device 5 is obtained from the flow information defined based on the destination address acquired from the controller 6. However, it is possible to obtain the amount of flow traffic input for each input edge node of each flow. Then, using the information as input information, the flow route change calculation device 1A calculates a flow to be changed and its change destination route, and performs centralized control (centralized management) based on SDN via the controller 6. Perform route optimization processing. Therefore, it is possible to perform path control that avoids inconsistent flows after path change and reduces the maximum link usage rate.

また、フロートラヒック量計算装置５（フロートラヒック量計算部５２２）は、各フローの入力エッジノード毎に入力されるフロートラヒック量を計算する際に、（式２）に示すように、１次連立方程式を用いるため、単純な演算処理となり、高速かつ、低スペックの装置において、このフロートラヒック量計算装置５を実現することが可能となる。また、フロートラヒック量計算装置５は、（式２）を計算する際に、｛連立方程式の式の数｝＝｛変数の数｝＝｛入力エッジノードの数｝であるため、常に解を１つに定めることができる。   Further, when calculating the flow traffic amount input for each input edge node of each flow, the flow traffic amount calculation device 5 (flow traffic amount calculation unit 522), as shown in (Expression 2), the primary simultaneous system Since the equations are used, the calculation processing is simple, and the flow traffic amount calculation device 5 can be realized in a high-speed and low-spec device. In addition, when calculating (Equation 2), the flow traffic amount calculation device 5 always satisfies 1 as the number of simultaneous equation equations == the number of variables} = {the number of input edge nodes}. Can be determined.

なお、本発明の第２の実施形態においては、フロートラヒック量計算装置５を単独の装置として説明したが、フロートラヒック量計算装置５が備えるフロートラヒック量計算部５２２の機能を、他の装置、例えば、フロー経路変更計算装置１Ａや、ネットワーク管理装置（不図示）等に組み込んで構成するようにしてもよい。   In the second embodiment of the present invention, the flow traffic amount calculation device 5 has been described as a single device. However, the function of the flow traffic amount calculation unit 522 provided in the flow traffic amount calculation device 5 is different from the other devices, For example, it may be configured to be incorporated in the flow path change calculation device 1A, a network management device (not shown), or the like.

１，１Ａ フロー経路変更計算装置
４ 通信ネットワーク
５ フロートラヒック量計算装置
６ コントローラ
１０，５１ 入力部
２０，５２ 制御部
２１，５２１ 入力情報処理部
２２ 最大リンク使用率計算部
２３，５２３ 出力情報処理部
３０，５３ メモリ部
４０，５４ 記憶部
５０，５５ 出力部
１００ トポロジ情報
２００ リンク情報
２２１ 整合性確認部
３００，３００ａ フロー情報
４００ フローの経路変更後のリンク情報
５００ 経路変更後のフロー情報
５２２ フロートラヒック量計算部
７００ 転送テーブル（フローテーブル）
１０００ フロー経路変更計算システム 1, 1A Flow path change calculation device 4 Communication network 5 Flow traffic amount calculation device 6 Controller 10, 51 Input unit 20, 52 Control unit 21, 521 Input information processing unit 22 Maximum link usage rate calculation unit 23, 523 Output information processing unit 30, 53 Memory unit 40, 54 Storage unit 50, 55 Output unit 100 Topology information 200 Link information 221 Consistency confirmation unit 300, 300a Flow information 400 Link information after flow path change 500 Flow information after path change 522 Flow traffic Quantity calculation part 700 Transfer table (flow table)
1000 Flow path change calculation system

Claims (4)

複数のノードと前記複数のノード間を接続する複数のリンクとを備えるネットワーク内を流れるフローのうち、変更対象のフローに対する変更先経路を計算するフロー経路変更計算装置であって、
前記フロー経路変更計算装置は、記憶部と、入力情報処理部と、最大リンク使用率計算部と、出力情報処理部と、を備え、
前記入力情報処理部は、（１）前記ノード間の接続関係を示すトポロジ情報、（２）前記リンクを経由する際のコストを示すリンクメトリック、各リンクの最大帯域および各リンクのリンクトラヒック量を含むリンク情報、並びに、（３）宛先アドレスに基づき定義される前記フローの経路情報とそのフロートラヒック量を含むフロー情報、を取得して前記記憶部に記憶し、
前記最大リンク使用率計算部は、
前記各リンクの最大帯域および前記各リンクのリンクトラヒック量に基づき、前記ネットワーク内の各リンクのリンク使用率を計算して、最大リンク使用率および当該最大リンク使用率となるリンクを取得し、
当該取得した最大リンク使用率となるリンクを通るフローの中で、
（条件Ａ）当該最大リンク使用率となるリンクを通らない、
（条件Ｂ）経路変更により最大リンク使用率となるリンクを変更しない、
（条件Ｃ）前記複数のノードそれぞれが備えるフローの転送テーブルにおいて、前記宛先アドレス毎に出力ＩＦ（InterFace）が一意に定まる、
の全てを満たすフローの最短経路と、当該最短経路に変更した場合の最大リンク使用率とを計算し、当該最大リンク使用率が最小値となるフローを変更対象のフローとし、当該変更対象のフローとその変更先経路とを決定し、
前記出力情報処理部は、前記決定された変更対象のフローとその変更先経路、および、前記計算した最大リンク使用率を出力すること
を特徴とするフロー経路変更計算装置。 Among the flows that flow in a network that includes a plurality of nodes and a plurality of links that connect the plurality of nodes, a flow path change calculation device that calculates a change destination path for a change target flow,
The flow path change calculation device includes a storage unit, an input information processing unit, a maximum link usage rate calculation unit, and an output information processing unit,
The input information processing unit includes (1) topology information indicating a connection relationship between the nodes, (2) a link metric indicating a cost when passing through the link, a maximum bandwidth of each link, and a link traffic amount of each link. Link information including, and (3) the flow information including the flow path information and the flow traffic amount defined based on the destination address, and storing the acquired flow information in the storage unit,
The maximum link usage rate calculation unit is:
Based on the maximum bandwidth of each link and the amount of link traffic of each link, the link usage rate of each link in the network is calculated, and the link having the maximum link usage rate and the maximum link usage rate is obtained.
In the flow that passes through the link that will be the maximum link usage rate obtained,
(Condition A) Do not pass through the link with the maximum link usage rate.
(Condition B) Do not change the link with the maximum link usage rate due to the route change.
(Condition C) In the forwarding table of the flow provided in each of the plurality of nodes, an output IF (InterFace) is uniquely determined for each destination address.
Calculate the shortest path of the flow that satisfies all of the above and the maximum link usage rate when changing to the shortest path, and the flow that has the minimum value for the maximum link usage rate is the change target flow. And the change destination route,
The output information processing unit outputs the determined flow to be changed, its change destination route, and the calculated maximum link usage rate. 前記最大リンク使用率となるリンクを通るフローの中で、前記（条件Ａ）および前記（条件Ｂ）を満たす経路変更の対象となるフローが、経路変更されたものとした場合に、前記複数のノードそれぞれの前記転送テーブルにおいて、同じ前記宛先アドレスに対し、１を超える前記出力ＩＦ数が設定されるか否かを確認する整合性確認部をさらに備え、
前記最大リンク使用率計算部は、
前記複数のノードのうち、１を超える前記出力ＩＦ数が少なくとも１つ設定される場合には、前記出力ＩＦが一意に定まらない場合があるとして、当該フローを前記経路変更の対象となるフローから除外し、
前記複数のノードの全てにおいて、１以下の前記出力ＩＦ数が設定される場合に、前記（条件Ｃ）を満たすと判定すること
を特徴とする請求項１に記載のフロー経路変更計算装置。 Among the flows that pass through the link having the maximum link usage rate, when a flow that is subject to a path change that satisfies the above (Condition A) and (Condition B) is assumed to have been changed, the plurality of In the forwarding table of each node, further comprising a consistency confirmation unit for confirming whether or not the number of output IFs exceeding 1 is set for the same destination address,
The maximum link usage rate calculation unit is:
If at least one output IF number exceeding 1 is set among the plurality of nodes, the output IF may not be uniquely determined, and the flow is changed from the flow subject to the path change. Exclude
2. The flow path change calculation device according to claim 1, wherein when the number of output IFs equal to or less than 1 is set in all of the plurality of nodes, it is determined that the (condition C) is satisfied. 前記最大リンク使用率となるリンクを通るフロー毎の宛先アドレスを取得し、当該フローの経路情報を参照し、前記取得した宛先アドレスへのフローが経由するか否かをノード毎に判定し、前記取得した宛先アドレスへのフローが経由するノードにおいて、前記取得した宛先アドレスのフローの転送先となるノードへ向かうリンクのみを残し、他のノードに向かうリンクを変更先経路となるリンクから除外するように、前記トポロジ情報を変更する整合性確認部をさらに備え、
前記最大リンク使用率計算部は、
当該変更したトポロジ情報を参照して、前記（条件Ａ）および前記（条件Ｂ）を満たすフローの最短経路と、当該最短経路に変更した場合の最大リンク使用率を計算すること、
を特徴とする請求項１に記載のフロー経路変更計算装置。 Obtain a destination address for each flow that passes through the link that becomes the maximum link usage rate, refer to the route information of the flow, determine whether a flow to the acquired destination address passes for each node, and In the node through which the flow to the acquired destination address passes, leave only the link to the node that is the transfer destination of the flow of the acquired destination address, and exclude the link to the other node from the link that is the change destination route Further comprising a consistency checking unit for changing the topology information,
The maximum link usage rate calculation unit is:
Referring to the changed topology information, calculating the shortest path of the flow that satisfies the above (Condition A) and (Condition B) and the maximum link usage rate when changing to the shortest path,
The flow path change calculation apparatus according to claim 1, wherein: ネットワークを構成する複数のノードと接続されるコントローラと、前記コントローラに接続される請求項１に記載のフロー経路変更計算装置と、前記コントローラおよび前記フロー経路変更計算装置に接続されるフロートラヒック量計算装置とを備えるフロー経路変更計算システムであって、
前記コントローラは、前記複数のノードのうちの前記ネットワークの境界に位置するエッジノードから、宛先アドレスに基づき定義されるフロー毎のフロートラヒック量と当該フローの経路情報とを取得して、前記フロートラヒック量計算装置に送信し、
前記フロートラヒック量計算装置は、
前記宛先アドレスに基づき定義される各フローの各エッジノードにおけるフロートラヒック量の情報と各フローの経路情報とを用いて、前記エッジノードそれぞれに入力されるフロー毎のフロートラヒック量を計算し、前記フロー経路変更計算装置に送信し、
前記フロー経路変更計算装置は、
前記エッジノードそれぞれに入力されるフロー毎のフロートラヒック量を用いて、変更対象のフローとその変更先経路とを計算すること
を特徴するフロー経路変更計算システム。 A controller connected to a plurality of nodes constituting a network, the flow path change calculation device according to claim 1 connected to the controller, and a flow traffic amount calculation connected to the controller and the flow path change calculation device A flow path change calculation system comprising a device,
The controller acquires a flow traffic amount for each flow defined based on a destination address and route information of the flow from an edge node located at a boundary of the network among the plurality of nodes, and the flow traffic is acquired. Send it to the quantity calculator,
The flow traffic amount calculation device includes:
Using the flow traffic information at each edge node of each flow defined based on the destination address and the path information of each flow, the flow traffic for each flow input to each of the edge nodes is calculated, Sent to the flow path change calculation device,
The flow path change calculation device includes:
A flow path change calculation system, wherein a flow to be changed and a change destination path thereof are calculated using a flow traffic amount for each flow input to each of the edge nodes.
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