JP7280998B2 - 通信経路制御システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の自律システム（Autonomous System：AS）が相互に接続されて構成される通信ネットワークシステムにおける通信経路制御システムに関する。

ネットワークは、一般的に、共通のポリシーや、同じ環境下で運用される通信機器の集合体であるＡＳを、相互に接続して構成されている。相互に接続されたＡＳには、それぞれ識別番号（ＡＳ番号）が付与されている。また、複数のＡＳ間で利用する経路制御プロトコルとして、ＢＧＰ（Border Gateway Protocol）が利用されている。

ＢＧＰによって通信する通信機器では、通信を始める際にＴＣＰを用いた１対１のコネクションを確立する。送信元の通信機器は、ＳＹＮパケットを送信し、送信先の通信機器からＳＹＮ／ＡＣＫパケットを受信した後、ＡＣＫパケットを送信することでＴＣＰコネクションが確立する。

ＴＣＰコネクションが確立すると、送信元の通信機器と送信先の通信機器は互いに、ＢＧＰの基本情報（ＯＰＥＮメッセージ）を交換する。この時点で、ＢＧＰのセッションが確立される。ＢＧＰセッションが確立された後は、送信元の通信機器と送信先の通信機器は互いに、ルーティングテーブルを交換する。その後、送信元の通信機器は、ＫＥＥＰＡＬＩＶＥメッセージを送信し、送信先の通信機器の生存確認を行う。

ネットワークにおける通信の障害の発生に対応する方式として、代替経路を形成して、トラフィックを伝送する方法が提案されている。特許文献１には、予備ルート専用の自律システムを、追加ネットワークとして付加して冗長化し、既存のネットワークのパケットを、追加ネットワークを使用して伝送する方法が開示されている。

特開2009-147735号公報

特許文献１に記載の通信障害の発生に対応する方法では、予備ルート専用の自律システムを追加ネットワークとして付加するため、通信装置の数が増加する。また、通信機器の通信機能が完全に停止していれば、上記のように予備ルートに切り替えることができる。しかしながら、通信機器の通信機能が完全に停止していない場合などの一時的な通信性能の劣化に対しての対処が何らなされていない。

通信機器の通信機能が完全に停止していない場合であっても、当該通信機器に対して、通常通りパケットが送信され続ける。その結果、当該通信機器が、パケットを破棄してしまったり、パケットを壊してしまうという問題が生じる。

そこで、本発明は、通信機器の通信性能の障害又は通信性能の劣化が検知された場合に、迂回経路へと切り替えることが可能な通信経路制御システムを提供することを目的の一つとする。

本発明の一実施形態に係る通信経路制御システムは、第１通信機器が第２通信機器に送信するＳＹＮパケットの個数に基づいてネットワークの通信性能を評価する通信性能評価部と、第２通信機器の通信性能の劣化を検知した場合に、第１通信機器の通信経路を、第２通信機器から第３通信機器に変更する経路制御部と、を有するものである。

上記通信経路制御システムにおいて、通信性能評価部は、ＳＹＮパケットの個数を計測する計測部をさらに有することを含んでいてもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、通信性能評価部は、ＳＹＮパケットの個数に基づいて変化の割合を算出する算出部をさらに有していてもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、通信性能評価部は、変化の割合が所定の閾値を超えたか否かを判定する判定部をさらに有していてもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、第３通信機器のパス属性を変更するパス属性変更部を有していてもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、パス属性は、WEIGHT属性であってもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、通信性能の劣化が永続的なものか一時的なものかを評価する性能劣化判定部をさらに有していてもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、第１通信機器の通信経路を、第２通信機器から第３通信機器に変更した後に、通信性能評価部において、通信性能の劣化が回復したと判定した場合に、第１通信機器の通信経路を、第３通信機器から第２通信機器に変更することを含んでいてもよい。

本発明の一実施形態に係る通信経路制御システムは、第１通信機器の第２通信機器に対するＳＹＮパケットの比率に基づいてネットワークの通信性能を評価する通信性能評価部と、ＳＹＮパケットの比率の変化を検知した場合に、第１通信機器の通信経路を、第２通信機器から第３通信機器に変更する経路制御部と、を有するものである。

上記通信経路制御システムにおいて、ＳＹＮパケットの比率とは、第１通信機器から第２通信機器に送信するＳＹＮパケットと、第２通信機器から第１通信機器に送信するＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率であってもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、経路制御部は、第３通信機器のパス属性を変更するパス属性変更部を有していてもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、パス属性は、WEIGHT属性であってもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、第１通信機器の通信経路を、第２通信機器から第３通信機器に変更した後も、第１通信機器の第２通信機器に対するＳＹＮパケットの比率を観測してもよい。

上記通信経路制御システムにおいて、第１通信機器の通信経路を、第２通信機器から第３通信機器に変更した後に、通信性能評価部において、通信性能の劣化が回復したと判定した場合に、第１通信機器の通信経路を、第３通信機器から第２通信機器に変更してもよい。

本発明は、ネットワークにおいて、通信機器の通信性能の障害又は通信性能の劣化が検知された場合に、迂回経路へと切り替えることが可能な通信経路制御システムを提供することができる。

第１実施形態に係るネットワークの構成例を示す図である。 第１実施形態に係る通信経路制御システムを示す構成図である。 各時刻におけるＳＹＮパケットの数の変動を表すグラフである。 第１実施形態に係る通信経路制御システムの処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る通信経路制御システムを示す構成図である。 第３実施形態に係るネットワークの構成例を示す図である。 第３実施形態に係る通信経路制御システムの処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る通信経路制御システムのブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。その他、本発明の属する分野における通常に知識を有する者であれば認識できるものである場合、特段の説明を行わないものとする。

（第１実施形態）
本実施形態に係る通信経路制御システムについて、図１乃至図４を参照して説明する。

図１に、本実施形態に係るネットワーク１００の構成例を示すブロック図を示す。本実施形態に係るネットワーク１００は、自律システムＡＳ１～ＡＳ５によって構成される。ネットワークを構成する各自律システムＡＳ１～ＡＳ５は、出入口に相当する通信機器によって相互に接続されている。本実施形態では、自律システムＡＳ１の通信機器１１１ａが、自律システムＡＳ３の通信機器１１３ａ及び通信機器１１３ｂを経由して、自律システムＡＳ５の通信機器１１５ａと通信する経路を、第１通信経路とする。また、自律システムＡＳ１の通信機器１１１ａが、自律システムＡＳ４の通信機器１１４ａ及び通信機器１１４ｂを経由して、自律システムＡＳ５の通信機器１１５ａと通信する経路を、第２通信経路とする場合について説明する。

自律システムＡＳ１～ＡＳ５のそれぞれが有する通信機器１１１ａ、１１１ｂ、１１３ａ～１１３ｄ、１１５ａ、１１５ｂは、各々ＢＧＰ通信機能を持っている。ＢＧＰでは、異なる自律システムＡＳ間で用いるＢＧＰを、ｅＢＧＰ（external BGP）と呼び、自律
システムＡＳ内で用いるＢＧＰを、ｉＢＧＰ（internal BGP）と呼んで区別している。
例えば、自律システムＡＳ１の通信機器１１１ａと、自律システムＡＳ３の通信機器１１３ａとは、ｅＢＧＰが用いられており、自律システムＡＳ３の通信機器１１３ａと、通信機器１１３ｂとは、ｉＢＧＰが用いられている。

ＢＧＰでは、通信を始める際にＴＣＰを用いた１対１のセッションを確立する。例えば、送信元の通信機器１１１ａは、ＳＹＮパケットを送信し、送信先の通信機器１１３ａからＳＹＮ／ＡＣＫパケットを受信した後、ＡＣＫパケットを送信することでセッションが確立する。

ＴＣＰに用いられるＳＹＮパケットは、ネットワークの通常状態における一連のデータ通信で必ず存在する。例えば、通信機器１１１ａから送信された通信機器１１３ａとの通信性能に劣化が生じた場合、単位時間当たりのＳＹＮパケットの個数が一気に増加する傾向がある。なお、本明細書等において、通信性能の劣化とは、通信の障害だけでなく、通信の速度が低下することも含む。

そこで、本実施形態に係る通信経路制御システムでは、第１通信機器が第２通信機器に送信するＳＹＮパケットの個数に基づいてネットワークの通信性能を評価し、通信性能評価部において、第２通信機器の通信性能の劣化を検知した場合に、第１通信機器の通信経路を、第２通信機器から第３通信機器に変更する処理を行う。つまり、通信機器１１１ａにおいて、通信機器１１４ａを経由する第２通信経路の優先度を、通信機器１１３ａを経由する第１通信経路よりも高くする処理を行う。以下、第１通信機器、第２通信機器、及び第３通信機器を、図１に示す通信機器１１１ａ、通信機器１１３ａ、通信機器１１４ａとして説明する。

図２に、本実施形態に係る通信経路制御システム２００の構成図を示す。本実施形態に係る通信経路制御システム２００は、例えば、ｅＢＧＰを使用して通信する自律システムの境界エッジルータなどの通信機器に搭載することができる。また、本実施形態では、通信経路制御システム２００が、図１に示す通信機器１１１ａに搭載されている例について説明する。なお、本実施形態に係る通信経路制御システム２００は、他の通信機器と、ＢＧＰにより接続する通信機器であればよいため、図１に示す通信機器１１１ｂ、１１１ｂ、１１３ａ～１１３ｄ、１１５ａ、１１５ｂの各々に搭載することもできる。また、通信機器１１１ａは、通信経路制御システム２００の他、インターフェース２０３を有している。

通信経路制御システム２００は、少なくとも通信性能評価部２０１と、経路制御部２０２と、を有する。また、通信経路制御システム２００は、さらにパケット制御部２０４と、経路制御メッセージ制御部２０５と、経路表２０６と、を有する。

通信性能評価部２０１は、計測部２１１と、算出部２１２と、判定部２１３と、を含む。また、経路制御部２０２は、パス属性変更部２２１と、経路計算部２２２と、を含む。

インターフェース２０３は、隣接する通信機器との間の接続を確立し、隣接する通信機器とのパケットの送受信を行う。また、パケット制御部２０４は、インターフェース２０３を介して、隣接する通信機器にＳＹＮパケットの送信、ＳＹＮ／ＡＣＫパケットの受信、ＡＣＫパケットの送信、を行う。なお、ＳＹＮとは、ＴＣＰ接続の確立を要求する最初のパケットに付与されるフラグである。また、ＡＣＫとは、応答確認のためのフラグであり、接続要求以外の全てのパケットに付与されるフラグである。また、ＳＹＮ／ＡＣＫとは、ＳＹＮフラグとＡＣＫフラグをともに１にしたものである。正常な通信時には、ＳＹＮパケットを受け取ったときのみ、ＳＹＮ／ＡＣＫパケットを送信する。なお、通信性能に劣化又は障害が生じている場合には、隣接する通信機器からＳＹＮ／ＡＣＫパケットが送信されないことがある。

経路制御メッセージ制御部２０５は、インターフェース２０３を介して、隣接する通信機器と経路制御メッセージを送受信する。ＢＧＰ機能を有する通信機器は、異なる自律システムＡＳにある通信機器との間でピアを確立するために、メッセージと呼ばれる形式で機能情報を交換する。経路制御メッセージとしては、例えば、ＯＰＥＮメッセージ、ＫＥＥＰＡＬＩＶＥメッセージ、ＵＰＤＡＴＥメッセージなどがある。

ここで、ＯＰＥＮメッセージとは、ＢＧＰセッション開始時に交換されるメッセージである。ＫＥＥＰＡＬＩＶＥメッセージとは、ピアが確立されていることを確認するために定期的に交換するメッセージである。ＵＰＤＡＴＥメッセージとは、ＢＧＰの経路情報の交換に使用されるメッセージである。経路の追加や削除が発生した場合に送信される。

経路表２０６は、経路制御メッセージによって取得された経路又は更新された経路、経路制御部２０２によって変更された経路などの全経路情報を保持している。

通信性能評価部２０１において、計測部２１１は、通信機器１１１ａが通信機器１１３ａに送信するＳＹＮパケットの個数を計測している。図３に、各時刻におけるＳＹＮパケットの個数の変動を表すグラフを示す。図３では、ＳＹＮパケットの個数を計測する時間は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ５までとする。計測されたＳＹＮパケットの個数は、算出部２１２に送信される。

算出部２１２は、計測されたＳＹＮパケットの個数に基づいて、時刻ごとに、ＳＹＮパケットの変化の割合を算出する。例えば、図３では、時刻Ｔ１及び時刻Ｔ２のＳＹＮパケットの計測結果に基づいて、ＳＹＮパケットの個数の変化の割合を算出する。算出されたＳＹＮパケットの変化の割合は、判定部２１３に送信される。

判定部２１３は、ＳＹＮパケットの変化の割合が、予め設定された所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値を超えていないと判定された場合には、通信機器１１３ａにおいて、通信性能が劣化していないとして、そのまま通信が維持される。

ＳＹＮパケットの変化の割合が、予め設定された所定の閾値を超えたと判定された場合は、通信機器１１３ａの通信性能が劣化したとして、経路制御部２０２に通知される。

経路制御部２０２が、通信性能の劣化の検知した場合には、第１通信経路から第２通信経路（迂回経路）に変更する処理を行う。本実施形態では、通信機器１１１ａの通信経路を、通信機器１１３ａから通信機器１１４ａに変更する処理を行う。つまり、通信機器１１１ａにおいて、通信機器１１４ａを経由する第２通信経路の優先度を、通信機器１１３ａを経由する第１通信経路よりも高くする処理を行う。

通信機器１１１ａの通信経路を通信機器１１３ａから通信機器１１４ａに変更する処理は、ＢＧＰのパス属性を変更することによって行う。ＢＧＰにおいては、パス属性に基づいて、全ての通信経路が比較され、ルーティングに使用される最適経路を選択する。よって、同一の宛先に対して、複数の通信経路が存在する場合には、全ての通信経路のパス属性を比較して、トラフィックを転送するために最も適した経路を決定する。ＢＧＰでは、以下の優先順位に基づいて、順番に通信経路を比較していく。

１．ネクストホップへのIGPルートを持っていない経路は無視される。
２．WEIGHT属性を持つルータはWEIGHT属性が最大の経路を選択する。（WEIGHT属性は、Cisco社独自のパス属性）
３．LOCAL_PREF属性の値の最も高い経路を選択する。
４．AS_PATH属性のリストの長さが最も短い経路を選択する。
５．ORIGIN属性のタイプが最も低い経路を選択する。
６．ルートが同じASから取得し、複数存在する時にはMULTI_EXIT_DISC属性の低い経路を優先する。
７．iBGPよりもeBGPで取得した経路を優先する。
８．ネクストホップへIGPで最も近い経路を優先する。
９．ルータIDが最も低いピアから学習した経路を優先する。

したがって、WEIGHT属性、LOCAL_PREF属性、AS_PATH属性、ORIGIN属性などのパス属性を変更することで、通信機器１１１ａから通信機器１１５ａに向かう通信経路を変更することができる。ここでは、パス属性として、WEIGHT属性を変更する場合について説明する。

WEIGHT属性は、ベンダ定義（Cisco社独自）のパス属性であり、対象の通信機器（通信機器１１１ａ）でのみ使用される属性であって、他の通信機器に伝達されることはない。通信機器１１１ａが接続している通信経路には、デフォルトで“32768”の値が割り当て
られ、それ以外のルートの値は、“０”となる。WEIGHT属性は、大きい数字のパスが優先される。

ここでは、通信機器１１１ａにおいて、通信機器１１４ａに対するWEIGHT属性の値を、通信機器１１３ａに対するWEIGHT属性の値よりも大きくする設定を行う。なおWEIGHT値は、通信機器１１１ａ内だけで使用され、ＵＰＤＡＴＥメッセージには付与されず、また、隣接する自律システムＡＳにも通知されない。

パス属性変更部２２１によって、ＢＧＰのパス属性が変更されると、経路計算部２２２によって、最適経路が計算される。計算の結果として、通信機器１１１ａの通信経路を、通信機器１１３ａから通信機器１１４ａに変更することができる。つまり、通信機器１１１ａにおいて、通信機器１１４ａを経由する第２通信経路の優先度を、通信機器１１３ａを経由する第１通信経路よりも高くする処理を行う。このようにして、変更された通信経路は、経路表２０６に保存される。

次に、本実施形態に係る通信経路制御システム２００により実行される処理について、図２及び図４を参照して説明する。図４は、通信経路制御システムの処理についてのフローチャートである。

まず、図４に示すように、計測部２１１において、まず第１通信機器が、第２通信機器に送信するＳＹＮパケットの数を計測する（ステップＳ４０１）。次に、算出部２１２において、ＳＹＮパケットの計測の結果に基づいて、時刻に対応するＳＹＮパケットの変化の割合を算出する（ステップＳ４０２）。

次に、算出されたＳＹＮパケットの変化の割合を、判定部２１３に送信する（ステップＳ４０３）。次に、判定部２１３では、変化の割合が、予め設定された所定の閾値よりを超えたか否かを判定する（ステップＳ４０４）。変化の割合が、予め設定された所定の閾値を超えていない場合（ステップＳ４０４；Ｎｏ）は、ステップＳ４０１に戻る。変化の割合が、予め設定された所定の閾値を超えた場合（ステップＳ４０４；Ｙｅｓ）は、第１通信機器の第３通信機器に対するパス属性を変更する（ステップＳ４０５）。

パス属性を変更することで、経路計算部２２２によって、最適経路が計算される。計算の結果として、通信機器１１１ａにおいて、通信機器３１６ａを経由する第２通信経路の優先度が、通信機器３１２ａを経由する第１通信経路の優先度よりも高くなった場合に、第１通信機器の通信経路を、第２通信機器から第３通信機器に変更することができる。つまり、第１通信機器において、第２通信機器を経由する第１通信経路から、第３通信機器を経由する第２通信経路へと変更することができる。このようにして、変更された通信経路は、経路表２０６に保存される（ステップＳ４０７）。

本実施形態に係る通信経路制御システムによれば、ネットワークの通信性能の劣化を検知することができる。これにより、通信機器１１１ａから、通信機器１１３ａを経由して通信機器１１５ａに向かう第１通信経路において通信性能の劣化を検知した場合に、直ちに通信機器１１４ａを経由する第２通信経路（迂回経路）に切り替えることができる。これにより、ネットワークの通信性能の安定化を図ることができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、通信機器１１３ａの第１通信経路において通信性能の劣化を検知した場合に、直ちに迂回経路である第２通信経路に切り替える処理について説明した。本実施形態では、通信機器１１３ａの通信性能の劣化が一時的だった場合に、通信機器１１４ａを経由する迂回経路である第２通信経路に変更した後、元の通信経路である第１通信経路に戻す場合について、図１及び図５を参照して説明する。

本実施形態に係る通信経路制御システムは、通信性能評価部２０１に、計測部２１１、算出部２１２、判定部２１３に加えて、性能劣化判定部２１４を有する。

性能劣化判定部２１４は、判定部２１３で判定された通信機器１１３ａの通信性能の劣化が一時的なものであるか、永続的なものであるかを判定する。性能劣化判定部２１４は、判定した通信性能の劣化について、経路制御部２０２に送信する。

ここで、性能劣化判定部２１４における通信機器１１３ａの通信性能の劣化の判定は、例えば、算出部２１２において、ＳＹＮパケットの変化の割合が、所定の閾値を超えた回数が所定の回数連続したのち、所定の閾値を下回った場合、一時的な通信性能の劣化と判定する。または、算出部２１２において、ＳＹＮパケットの変化の割合が、所定の閾値を超えた回数が所定の回数を超えて連続した場合、永続的な通信性能の劣化として判定する。または、算出部２１２において、ＳＹＮパケットの変化の割合が、爆発的に増加した場合、一時的な通信の劣化でなく、例えば、Ｄｏｓ攻撃によるものとして、永続的な通信性能の劣化として判定する。

経路制御部２０２は、通信機器１１３ａの通信性能の劣化の判定の結果によって、通信経路の変更の方法を変える。ＳＹＮパケットの変化の割合が、所定の閾値を超えた場合、通信機器１１１ａにおいて、通信機器１１３ａに対するパス属性、及び通信機器１１４ａに対するパス属性を変更する。例えば、第１実施形態で説明したWEIGHT値を、通信機器１１３ａよりも通信機器１１４ａの方を高くする。その後、経路計算部２２２によって、最適経路を計算する。計算の結果として、通信機器１１１ａの通信経路を、通信機器１１３ａから通信機器１１４ａに変更することができる。つまり、通信機器１１１ａにおいて、通信機器１１３ａを経由する第１通信経路から、通信機器１１４ａを経由する第２通信経路へと変更することができる。このようにして、変更された通信経路を、経路表２０６に保存する。

その後、ＳＹＮパケットの変化の割合が、所定の閾値を超えた回数が所定の回数連続したのち、所定の閾値を下回った場合、性能劣化判定部２１４は、一時的な通信性能の劣化として判定し、判定結果を経路制御部２０２に送信する。経路制御部２０２において、通信機器１１３ａに対するパス属性、及び通信機器１１４ａに対するパス属性を再度変更する。例えば、通信機器１１１ａの通信機器１１３ａに対するWEIGHT属性と、通信機器１１４ａに対するWEIGHT属性の値を、迂回経路変更前の値に戻す。これにより、通信機器１１４ａを経由する迂回経路から、通信機器１１３ａを経由する通信経路に戻すことができる。また、通信経路を元に戻した場合にも、経路表２０６に保存される。なお、変更するパス属性は、WEIGHT属性に限定されず、他のパス属性を変更してもよい。

本実施形態に示す通信経路制御システムにおいては、通信性能の劣化が一時的なものであるか、永続的なものであるかを判定する。通信性能の劣化が一時的なものであれば、迂回経路を使用し、通信性能の劣化が回復した後、元の通信経路に戻すことができる。これにより、ネットワークの通信性能の安定化を図ることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、先の実施形態とは異なる通信経路制御システムについて、図６乃至図８を参照して説明する。本実施形態では、第１通信経路上において通信性能の劣化又は障害が生じたが、障害発生箇所が特定できない場合に、直ちに迂回経路である第２通信経路に変更する方法について説明する。また、第１通信経路における通信性能の劣化が解消した場合に、第２通信経路から元の第１通信経路へ戻す方法について説明する。

図６は、本実施形態に係るネットワーク３００の構成例を示す図である。図７は、本実施形態に係る通信経路制御システムのフローチャートである。図８は、本実施形態に係る通信経路制御システムのブロック図である。

図６に示すように、本実施形態に係るネットワーク３００は、自律システムＡＳ１１～自律システムＡＳ１８によって構成される。図６において、自律システムＡＳ１１の通信機器３１１に、本発明に係る通信経路制御システム２００が搭載されている。

本実施形態において、自律システムＡＳ１１から目的の自律システムＡＳ１５までの通信経路は、２通りあるとする。また、２通りの通信経路のうち、自律システムＡＳ１１から、自律システムＡＳ１２、自律システムＡＳ１３、及び自律システムＡＳ１４を経由して、目的の自律システムＡＳ１５に向かう経路を、第１通信経路とする。また、自律システムＡＳ１１から、自律システムＡＳ１６、自律システムＡＳ１３、及び自律システムＡＳ１４を経由して、目的の自律システムＡＳ１５に向かう経路を、第２通信経路とする。

第１通信経路において、機能が完全に停止してしまった通信機器が存在する場合には、ＵＰＤＡＴＥメッセージにより、新しい経路について更新される。そのため、通信性能に劣化や障害が生じることはない。しかしながら、第１通信経路において、半分壊れた状態の通信機器が存在する場合、ＫＥＥＰＡＬＩＶＥメッセージやＵＰＤＡＴＥメッセージを交換できているが、通信性能に劣化や障害が生じてしまう。半分壊れた状態の通信機器に、パケットを送信しても、破棄されてしまったり、壊されてしまうため、正常に通信できなくなるからである。

そして、半分壊れた状態の通信機器は、ＫＥＥＰＡＬＩＶＥメッセージやＵＰＤＡＴＥメッセージ等の通信制御メッセージのやり取りは行われるため、障害の発生箇所が特定しにくい。また、障害の発生箇所を特定する際に、通信機器に対して、ｐｉｎｇコマンドを打つことにより、障害発生箇所を特定することができるが、通信機器によっては、ｐｉｎｇに応答しない設定になっている場合もある。このような場合においては、障害の発生箇所が特定できないため、障害の解消までに時間がかかる場合がある。そのため、安定した通信を提供することができなくなる。

そこで、本実施形態では、通信経路における障害の発生箇所が特定できない場合であっても、迅速に迂回経路に変更する処理を行う方法について説明する。また、通信経路における障害が解消された場合に、元の通信経路に戻す処理について説明する。

本実施形態に係る通信経路制御システム２００により実行される処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。以下の説明において、通常の通信経路は、第１通信経路を使用するものとする。

本実施形態に係る通信経路制御システム２００では、第１通信経路におけるＳＹＮパケットの比率を観測している（ステップＳ４０１）。ここで、ＳＹＮパケットの比率とは、第１通信機器から第２通信機器に送信するＳＹＮパケットと、第２通信機器から第１通信機器に送信するＳＹＮ／ＡＣＫパケットの比率である。ＳＹＮパケットの個数及びＳＹＮ／ＡＣＫパケットの個数を計測して、ＳＹＮパケットの比率を算出することを、ＳＹＮパケットの比率の観測と呼ぶ。第１通信経路において、通信性能の劣化や障害なく、通常の場合においては、ＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率は、１となる。

第１通信経路において、半分壊れた状態の通信機器が存在すると、第１通信経路において、ＳＹＮパケットの比率が変化する（ステップＳ４０２）。ＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットのとの比率が、１を超えた場合、例えば、第１通信経路において半分壊れた状態の通信機器が存在することになる。

次に、ＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率の変化を検知した場合、第１通信経路から迂回経路である第２通信経路へと変更する処理を行う（ステップＳ４０３）。通信経路の変更は、自律システムＡＳ１１から目的の自律システムＡＳ１５に到達するまでの経由する自律システムを指定するのではなく、通信機器３１１の通信機器３１６ａに対するパス属性を変更することによって行う。パス属性の変更は、例えば、通信機器３１１において、通信機器３１６ａに対するWEIGHT属性を高める処理を行う。WEIGHT属性を高める処理を行うことで、通信機器３１６ａを経由する第２通信経路の優先度が、通信機器３１２ａを経由する第１通信経路の優先度よりも高くなった場合に、第１通信経路から第２通信経路へと変更される。

次に、第１通信経路における障害発生箇所を特定する（ステップＳ４０４）。第１通経経路における自律システムＡＳ１２、自律システムＡＳ１３及び自律システムＡＳ１４において、どの通信機器に異常が生じているかを特定する。通信性能に障害が発生した第１通信経路上の各々の通信機器に対して、ｐｉｎｇコマンドを打つことにより、障害発生箇所を特定することができる。第１通信経路上の各々の通信機器に対して、エコー要求を送信し、エコー応答を受信できれば、ｐｉｎｇコマンドが成功したことになる。これに対し、エコー応答が受信できなかった場合は、当該通信機器に異常があることがわかるため、障害発生箇所を特定することができる。

これに対し、第１通信経路上に、ｐｉｎｇに応答しない通信機器がある場合や、半分壊れた状態の通信機器がある場合には、障害発生箇所を特定できない。このような場合（ステップＳ４０４；ＮＯ）には、ステップＳ４０５に進む。

なお、本実施形態では、通信性能の障害又は通信性能の劣化の発生を検知し、第１通信経路から第２通信経路へ変更を行う際に、通信機器３１１の通信機器３１６ａに対するWEIGHT属性の変更を行っている。WEIGHT属性は、通信経路決定のプロセスで重視される値であるが、経路選択の優先度を上げる値であって、経由する自律システムを指定して通信するための値ではない。よって、経由する自律システムを指定して通信することはできない。

よって、通信機器３１６ａを経由する第２通信経路の優先度を高める処理を行った場合であっても、第１通信経路と同じ自律システムを経由する場合がある。例えば、図６に示すように、第１通信経路では、自律システムＡＳ１１から自律システムＡＳ１２、自律システムＡＳ１３、及び自律システムＡＳ１４を経由して、目的のＡＳ１５に到達する。また、第２通信経路では、自律システムＡＳ１１から自律システムＡＳ１６、自律システムＡＳ１３、及び自律システムＡＳ１４を経由して、目的のＡＳに到達する。よって、第１通信経路と第２通信経路とでは、同じ自律システムＡＳ１３及び自律システムＡＳ１４を経由して、目的のＡＳ１５に到達する。

そこで、第１通信経路から第２通信経路へと経路の変更を行った後においても、第１通信経路におけるＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率を観測し続ける（ステップＳ４０５）。

第１通信経路におけるＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率を観測し続け、一定期間、正常なＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの観測が行えた場合には、ステップＳ４０７に進む。正常なＳＹＮパケットの観測とは、ＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率が、１となる状態である。なお、第１通信経路から第２通信経路に変更した直後では、第１通信経路におけるＳＹＮパケットの個数が大幅に減少する。そのため、第１通信経路に障害が発生しているかを判定する正確性が低下する。また、第２通信経路から第１通信経路に戻しても、すぐに第１通信経路に異常が検知された場合、再び第２通信経路に変更しなければならなくなる。よって、第１通信経路において、一定期間、ＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率が１であることを確認する必要がある。ここで、一定の時間とは、１時間から２時間程度である。

次に、第１通信経路において、ピアダウンの発生や、通信機器の障害の特定、外部からインターネット障害について報告がないことを確認する（ステップＳ４０７）。ピアダウンの発生、通信機器の障害の特定、外部からインターネットの障害については、経路制御メッセージ（ＵＰＤＡＴＥメッセージ）によって確認する。

最後に、第１通信経路において、ピアダウンの発生等について報告がないことを確認したら、第２通信経路から第１通信経路へ戻す処理を行う（ステップＳ４０８）。第２通信経路から第１通信経路へと戻す処理とは、変更したパス属性を元に戻す処理である。例えば、WEIGHT属性の値を変更した場合には、WEGHT属性の値を元に戻す。

その後も、第１通信経路における、ＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率の観測を続ける（ステップＳ４０１）。

再度、第１通信経路において、ＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率の変化を検知した場合（ステップＳ４０２）は、ステップＳ４０３からステップＳ４０８の処理を行う。

なお、ステップＳ４０４において、第１通信経路において、障害発生箇所の特定ができた場合（ステップＳ４０４；ＹＥＳ）は、その後、障害発生箇所の復旧を確認する（ステップＳ４０９）。障害発生箇所の復旧は、ＵＰＤＡＴＥメッセージにより確認することができる。その後、第１通信経路から第２通信経路へと、戻す処理を行う（ステップＳ４０８）。

また、ステップＳ４０５において、ＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率が観測できない場合は、そのまま、一定期間待機する（ステップＳ４１０）。一定期間とは、例えば、１時間から２時間程度である。一定期間経過後、ステップＳ４０７に進む。その後、ピアダウンの発生等について報告がなければ、一時的な不具合であったと判定し、第２通信経路から第１通信経路へ戻す処理を行う（ステップＳ４０８）。

その後、再びＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットとの比率を一定期間観測（ステップＳ４０１）し、ＳＹＮパケットの比率が、１に収まっていれば、第１通信経路における通信を続ける。

以上の処理によれば、通信機器３１１が第１通信経路における通信性能の劣化を検知した場合に、直ちに迂回経路である第２通信経路に変更することができる。また、第１通信経路において、通信性能の劣化が解消した場合に、迂回経路である第２通信経路から元の第１通信経路に戻すことができる。以上の処理を行うことによって、安定した通信を提供することができる。

次に、本実施形態に係る通信経路制御システム２００のブロック図について、図８を参照して説明する。なお、本実施形態に係る通信経路制御システム２００は、通信機器３１１に搭載されている場合について説明する。

通信性能評価部２０１は、計測部２１１と、算出部２１２と、判定部２１３と、を含む。

本実施形態において、通信性能評価部２０１において、計測部２１１は、通信機器３１１から通信機器３１２ａに送信するＳＹＮパケットの個数を計測している。また、通信機器３１２ａから通信機器３１１に送信するＳＹＮ／ＡＣＫパケットの個数を計測している。

また、算出部２１２は、計測されたＳＹＮパケットとＳＹＮ／ＡＣＫパケットの比率を算出している。算出されたＳＹＮパケットの比率は、判定部２１３に送信される。

判定部２１３において、ＳＹＮパケットの比率の変化を検知する。ＳＹＮパケットの比率が１の場合には、通信性能に劣化がないと判定する。これに対し、ＳＹＮパケットの比率が１を超えた場合には、通信性能に劣化があると判定する。

ＳＹＮパケットの比率に変化があると判定された場合は、通信機器３１１の通信性能が劣化したとして、経路制御部２０２及び通信部２０７に通知される。

経路制御部２０２が、通信性能の劣化を検知した場合には、第１通信経路から迂回経路である第２通信経路に変更する処理を行う。本実施形態では、通信機器３１１の通信経路を、通信機器３１２ａから通信機器３１６ａに変更する処理を行う。

また、通信部２０７は、通信性能の劣化を検知した場合には、通信経路における障害発生箇所を特定する。障害発生箇所を特定する方法としては、通信性能に障害が発生した通信経路上の全ての通信機器に対して、ｐｉｎｇコマンドを実行し、通信機器の生存確認を行う。ｐｉｎｇコマンドとは、ＩＣＭＰプロトコルを使用し、ネットワークを介して繋がっている機器への応答要求と、その要求に対する応答の確認を行うコマンドである。通信経路上の通信機器に対して、エコー要求を送信し、エコー応答を受信できれば、通信機器に異常がないことがわかる。しかしながら、エコー応答が受信できなかった場合は、通信機器に異常があるとして、障害発生箇所を特定することができる。ここで、障害発生箇所が特定できなかった場合は、通信性能評価部２０１にて、第１通信経路におけるＳＹＮパケットの比率の観測を行う。

経路制御メッセージ制御部２０５は、ピアダウンの発生や、第１通信経路上における障害が発生した通信機器の特定、インターネット障害などの、ネットワークにおいて、ＢＧＰの経路情報に関する経路制御メッセージを受信する。ネットワークにおいて、ＢＧＰの経路情報に変更があった場合、経路表２０６に送信される。

経路表２０６には、経路制御部２０２によって変更された通信経路や、経路制御メッセージ（ＵＰＤＡＴＥメッセージ）によって受信した経路情報が保存される。

本実施形態に係る通信経路制御システムによれば、第１通信経路において、障害の発生箇所が特定しにくい通信機器が存在したとしても、通信性能の劣化又は障害として検知し、直ちに迂回経路である第２通信経路に変更することができる。また、第２通信経路に変更した後、第１通信経路における通信性能の劣化又は障害が解消された場合は、第２通信経路から、元の第１通信経路に戻すことができる。これにより、安定した通信を提供することができる。

上述した実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素やプロセスの追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

１００：ネットワーク、１１１ａ：通信機器、１１３ａ：通信機器、１１３ｂ：通信機器、１１４ａ：通信機器、１１５ａ：通信機器、２００：通信経路制御システム、２０１：通信性能評価部、２０２：経路制御部、２０３：インターフェース、２０４：パケット制御部、２０５：経路制御メッセージ制御部、２０６：経路表、２１１：計測部、２１２：算出部、２１３：判定部、２１４：性能劣化判定部、２２１：パス属性変更部、２２２：経路計算部

Claims (4)

1. 第１通信機器が第２通信機器に送信するＳＹＮパケットの個数の変化の割合を所定の時間ごとに計測し、前記第１通信機器が前記第２通信機器に送信する所定の時間におけるＳＹＮパケットの個数の変化の割合が第１閾値を超えた場合に前記第２通信機器の通信性能の劣化として検知する通信性能評価部と、
   前記通信性能評価部が前記第２通信機器の前記通信性能の劣化として検知した場合に、前記第１通信機器の通信経路を、前記第２通信機器から第３通信機器に変更する経路制御部と、を有し、
   前記通信性能評価部は、前記変化の割合が第１閾値を超えた回数が所定の回数連続した後、前記第１閾値を下回った場合、一時的な通信性能の劣化であると判定して、前記経路制御部は前記第１通信機器の通信経路を、前記第３通信機器から前記第２通信機器に変更し、
   前記通信性能評価部は、前記変化の割合が前記第１閾値を超えた回数が所定の回数を超えて連続したこと、または前記変化の割合が前記第１閾値よりも大きい第２閾値を超えたことのいずれかを満たす場合に、永続的な通信性能の劣化であると判定する、通信経路制御システム。
2. 前記通信性能評価部は、前記永続的な通信性能の劣化であると判定する場合、前記経路制御部は、前記第１通信機器の通信経路を、前記第３通信機器のまま継続する、請求項１に記載の通信経路制御システム。
3. 前記経路制御部は、前記第３通信機器のパス属性を変更するパス属性変更部を有する、請求項１に記載の通信経路制御システム。
4. 前記パス属性は、WEIGHT属性である、請求項３に記載の通信経路制御システム。

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