(57)【要約】【課題】サービス要求に対する応答遅れが観測されたときに、これが一時的な輻輳に起因したものであるのか、あるいは経路障害に起因したものであるのかを定量的に判断できるネットワークの障害検出方法を提供する【解決手段】ステップＳ１では、現在時刻t0で完了する今回のウィンドウ時間Wの間に検知された全てのサービス要求REQiについて、その応答時間Δtiが集計される。ステップＳ２では、各応答時間Δtiがペナルティ値piに変換される。ステップＳ３では、ペナルティ値piのウィンドウ内平均値が障害発生度Paveとして算出される。ステップＳ４では、障害発生度Paveと閾値Thとが比較され、Pave≧Thであれば、経路障害に起因した応答遅れと推定され、ステップＳ５において、経路に障害が発生した旨のメッセージが表示される。Pave＜Thであれば、経路障害が発生していないと推定される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
擬似端末から複数のリンクを経由してサーバ装置へ至る各経路に発生した障害を検出するネットワークの障害検出方法において、
経路ごとに時間軸上にスライディングウィンドウを設定する手順と、
擬似端末からサーバ装置へサービス要求を所定の周期で送信する手順と、
各スライディングウィンドウ内で各サービス要求に対する応答時間を計測する手段と、
各スライディングウィンドウにおいて応答時間の平均値に基づいて障害の有無を検出する手順とを含むことを特徴とするネットワークの障害検出方法。
【請求項２】
各サービス要求に対する応答時間をペナルティ値に換算する手順と、
スライディングウィンドウごとにペナルティ値のウィンドウ内平均値を算出する手順とを含み、
前記応答時間の平均値を前記ペナルティ値のウィンドウ内平均値で代表し、当該ウィンドウ内平均値が障害判定閾値を超えた経路を障害発生経路と推定することを特徴とする請求項１に記載のネットワークの障害検出方法。
【請求項３】
擬似端末から複数のリンクを経由してサーバ装置へ至る各経路に発生した障害をリンク単位で検出するネットワークの障害検出方法において、
リンクごとに時間軸上にスライディングウィンドウを設定する手順と、
擬似端末からサーバ装置へサービス要求を所定の周期で送信する手順と、
各スライディングウィンドウ内で各サービス要求に対する応答時間を計測する手段と、
各スライディングウィンドウにおいて応答時間の平均値に基づいて障害の有無を検出する手順とを含むことを特徴とするネットワークの障害検出方法。
【請求項４】
各サービス要求に対する応答時間をペナルティ値に換算する手順と、
スライディングウィンドウごとにペナルティ値のウィンドウ内平均値を算出する手順とを含み、
前記応答時間の平均値を前記ペナルティ値のウィンドウ内平均値で代表し、当該ウィンドウ内平均値が障害判定閾値を超えたリンクを障害発生リンクと推定することを特徴とする請求項３に記載のネットワークの障害検出方法。
【請求項５】
各リンクにおけるスライディングウィンドウの時間と障害判定閾値との積を正規化障害検出時間と定義したとき、ネットワーク上でサーバ装置により近い上流側リンクおよびサーバ装置からより遠い下流側リンクのリンクペアに関して、
下流リンクの正規化障害検出時間を、当該下流リンクを通過するサービス要求のうち上流リンクも通過するサービス要求の割合と当該上流リンクにおける正規化障害検出時間との積よりも大きく設定し、
上流リンクの正規化障害検出時間を、当該上流リンクを通過するサービス要求のうち下流リンクも通過するサービス要求の割合と当該下流リンクにおける正規化障害検出時間との積よりも大きく設定することを特徴とする請求項４に記載のネットワークの障害検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの障害検出方法に係り、特に、擬似端末からサーバ装置に向けてサービス要求を送信し、その応答時間に基づいて擬似端末とサーバ装置との間に発生した障害を検出するネットワークの障害検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワーク上でユーザ端末からサーバ装置へサービスを要求し、サーバ装置がサービス要求に応答してサービスを提供するネットワークサービスにおいて、サービス要求に対する応答時間などの性能値を閾値と比較し、この比較結果に基づいてネットワークの障害を検知する技術が特許文献１に開示されている。この特許文献１では、閾値に関する各種の情報が既知情報公開サーバにおいて公開されており、性能値と各閾値との比較結果に基づいてネットワークの障害が検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２００４−１７１４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術によれば、ネットワークの障害を、サービス要求に対する応答遅れの程度に基づいて検出できる。しかしながら、サービス要求に対する応答遅れは、経路障害に起因して生じるのみならず、一時的な輻輳に起因しても生じるにもかかわらず、短時間に観測される応答遅れだけ見ると両者に差異が無いために区別することができない。このため、応答遅れを指標とする従来のネットワーク診断では、その判定が運用者に一任されており、判定の精度が運用者の能力や経験に依存し、信頼性の高い判定が難しかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、サービス要求に対する応答遅れが観測されたときに、これが一時的な輻輳に起因したものであるのか、あるいは経路障害に起因したものであるのかを定量的に判断できるネットワークの障害検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
擬似端末から複数のリンクを経由してサーバ装置へ至る各経路に発生した障害を検出するネットワークの障害検出方法において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【０００７】
(1)経路ごとに時間軸上にスライディングウィンドウを設定する手順と、擬似端末からサーバ装置へサービス要求を所定の周期で送信する手順と、各スライディングウィンドウ内で各サービス要求に対する応答時間を計測する手段と、各スライディングウィンドウにおいて応答時間の平均値に基づいて障害の有無を検出する手順とを含むことを特徴とする。
【０００８】
(2)リンクごとに時間軸上にスライディングウィンドウを設定する手順と、擬似端末からサーバ装置へサービス要求を所定の周期で送信する手順と、各スライディングウィンドウ内で各サービス要求に対する応答時間を計測する手段と、各サービス要求に対する応答時間をペナルティ値に換算する手順と、スライディングウィンドウごとにペナルティ値のウィンドウ内平均値を算出する手順とを含み、当該ウィンドウ内平均値が障害判定閾値を超えたリンクを障害発生リンクと推定し、各リンクにおけるスライディングウィンドウの時間と障害判定閾値との積を正規化障害検出時間と定義したとき、ネットワーク上でサーバ装置により近い上流側リンクおよびサーバ装置からより遠い下流側リンクのリンクペアに関して、
【０００９】
(a)下流リンクの正規化障害検出時間を、当該下流リンクを通過するサービス要求のうち上流リンクも通過するサービス要求の割合と当該上流リンクにおける正規化障害検出時間との積よりも大きく設定し、
【００１０】
(b)上流リンクの正規化障害検出時間を、当該上流リンクを通過するサービス要求のうち下流リンクも通過するサービス要求の割合と当該下流リンクにおける正規化障害検出時間との積よりも大きく設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)サービス要求に対する応答時間を観測するだけで、応答遅れの原因に応じて定量的に変化する指標を得られるので、サービス要求に対する応答遅れが検知されたときに、これが一時的な輻輳に起因したものであるのか、あるいはネットワークの障害に起因したものであるのかを、主観ではなく定量的に判別できるようになる。
(2)いずれかのリンクに障害が発生した際、この障害を最初に検知したリンクを当該障害の発生リンクと特定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用されるネットワークの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明におけるサービス要求の送信方法を示した図である。
【図３】スライディングウィンドウの一例を示した図である。
【図４】サービス応答時間とペナルティ値との対応関係の一例を示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態が適用されるネットワークの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明が適用されるネットワークの構成を示したブロック図であり、多数の端末１が１台の接続装置２に接続され、各接続装置２は幾つかのネットワーク装置３を経由してサーバ装置４に接続されている。各ネットワーク装置３およびサーバ装置４は、下流側に接続された複数のネットワーク装置３および接続装置２を収容している。
【００１４】
本実施形態では、図２に示したように、端末１の一部が擬似端末５として各接続装置２に接続され、各擬似端末５は、サーバ装置４に向けてサービス要求を送信し、その応答時間を観測する。このとき、予め決められた時間間隔内に、接続装置２からサーバ装置４までの全ての経路に沿ってサービス要求が送信されるようにすることが望ましい。
【実施例１】
【００１５】
本発明の第１実施形態では、図３に模式的に示したように、接続装置２からサーバ装置４までの各経路について、時間軸上にスライディングウィンドウを設け、そのウィンドウ時間W内で当該経路を利用した各サービス要求に対する応答時間（サービス応答時間）Δtから、当該経路の障害発生度Paveが計測される。
【００１６】
障害発生度Paveは、当該経路において障害が発生したと推定される度合いを表す定量的な指標であり、スライディングウィンドウ内の各サービス要求に対する応答時間Δtから求めたペナルティ値pを、スライディングウィンドウ内で平均化した値で表される。すなわち、障害発生度Paveはペナルティ値pのウィンドウ内平均値である。
【００１７】
図４は、サービス要求に対する応答時間Δtとペナルティ値pとの対応関係の一例を示した図であり、例えば、応答時間Δtが正常な範囲であればペナルティ値pを0.0とし、応答が無い場合も含めて応答時間Δtが大きい場合はペナルティ値pを1.0とする。この場合、障害発生度Paveも0.0以上1.0以下の値になる。そして、本実施形態では障害発生度Paveが予め決められた閾値Th以上になった時点で、当該経路上に障害が発生したと判定される。
【００１８】
すなわち、ネットワークの輻輳に起因して一時的に応答時間Δtの極端な遅れが発生しても障害発生度Paveは小さいままである。これに対して、経路障害によって継続的に応答時間Δtの遅れが生じると障害発生度Paveが大きくなる。従って、障害発生度Paveを定量的な指標として用いることにより、障害に起因する応答時間の遅れと、一時的な輻輳に起因する応答時間の遅れとを識別できる。
【００１９】
なお、本実施形態では、スライディングウィンドウのウィンドウ時間Wを大きく設定すれば、より精度良く障害発生度Paveを計測できるので、障害発生を正しく検出することができる。しかしながら、ウィンドウ時間Wを大きく設定すると障害発生から障害検出までの遅れが大きくなるので、ウィンドウ時間Wは障害検出の正確性と障害検出時間とのトレードオフを考慮して設定することが望ましい。
【００２０】
図５は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、スライディングウィンドウの設定周期ごとに繰り返し実行される。
【００２１】
ステップＳ１では、現在時刻t0で完了する今回のスライディングウィンドウ内、すなわち[現在時刻t0−ウィンドウ時間W]から[現在時刻t0]までのウィンドウ時間Wの間にスライディングウィンドウ内で検知された全てのサービス要求REQiについて、その応答時間Δtiが集計される。ステップＳ２では、各応答時間Δtiが、前記図４の対応関係に基づいてペナルティ値piに変換される。
【００２２】
ステップＳ３では、前記ペナルティ値piのウィンドウ時間W内での平均値すなわちウィンドウ内平均値が障害発生度Paveとして算出される。ステップＳ４では、前記障害発生度Paveと閾値Thとが比較され、Pave≧Thであれば、経路障害に起因した応答遅れと推定されてステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、経路に障害が発生した旨のメッセージが表示される。これに対して、Pave＜Thであれば、経路障害が発生していないと推定されて今回の処理を終了する。
【００２３】
本実施形態によれば、各サービス要求に対する応答時間Δtiを観測するだけで、応答遅れの原因に応じて定量的に変化する指標（Pave）を得られるので、応答遅れが検知されたときに、これがネットワークの一時的な輻輳に起因したものであるのか、あるいは経路障害に起因したものであるのかを、主観ではなく定量的に判別できるようになる。
【実施例２】
【００２４】
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。図１に示したネットワーク構成において、本実施形態では、 ネットワーク上の２つのリンクL1，L2間で、サーバ装置４により近い上流側リンクL1およびサーバ装置４からより遠い下流側リンクL2の上流・下流関係が成立すると想定する。すなわち、任意の２つのリンクL1，L2を通過する全ての経路が、よりサーバ装置４に近い所で上流リンクL1を通過し、より接続装置２に近い所で下流リンクL2を通過するものとする。
【００２５】
そして、本実施形態も上記の第１実施形態と同様に、図２に示したように、擬似端末５を各接続装置２に接続し、サーバ装置４に向けてサービス要求を送信して応答時間Δtiを観測する。この時、予め決められた時間間隔内に、ネットワークを構成する全てのリンクをサービス要求が通過するようにすることが望ましい。
【００２６】
また、本実施形態では前記図３に関して説明したスライディングウィンドウが、ネットワークを構成するリンクごとに設けられ、スライディングウィンドウ内で当該リンクを通過した各サービス要求に対する応答時間Δtiから、第１実施形態と同様に、当該リンクの障害発生度Paveが計測される。そして、障害発生度Paveが予め決められた閾値Th以上になった時点で、当該リンクに障害が発生したと判定される。
【００２７】
図１に示したネットワーク構成において、ある一のリンクに着目し、そのスライディングウィンドウ時間をW、障害発生後に当該リンクを通過するサービス要求に対するペナルティ値の平均値（障害後平均ペナルティ値）をP、障害発生度Paveに基づいて障害発生を検知する閾値をTh、障害発生後に障害発生度Paveが閾値Th以上になるまでの時間をTとすれば、スライディングウィンドウ時間Wのうち時間Tの占める割合（T/W）に障害後平均ペナルティ値Pを乗じれば閾値Thが求まる。したがって、当該リンクにおいて障害発生度Paveが閾値Th以上になるまでの時間Tは次式(1)で与えられる。以下、右辺分子のウィンドウ時間Wと閾値Thとの積 [W・Th] を正規化障害検出時間と定義する。
【００２８】
【数１】
2010212865.tif 000003
【００２９】
図６に示したように、任意の上流・下流リンクペアL1，L2に着目し、単位時間当たりに上流リンクL1を通過するサービス要求数をN1、単位時間当たりに下流リンクL2を通過するサービス要求数をN2、単位時間当たりに上流リンクL1および下流リンクL2の両方を通過するサービス要求数をnとする。ここで、上流リンクL1に障害が発生した時、上流リンクL1における障害後平均ペナルティ値をP1とする。
【００３０】
下流リンクL2では、単位時間当たりN2個通過するサービス要求の内、n個のサービス要求の障害後平均ペナルティ値はP1となるが、上流リンクL1を通過しない残りのサービス要求の障害後平均ペナルティ値は0.0である。従って、下流リンクL2における障害後平均ペナルティ値P2は次式(2)で与えられる。
【００３１】
【数２】
2010212865.tif 000004
【００３２】
上式(1)，(2)から、下流リンクL2において障害発生度Paveが閾値Th1以上になるまでの時間T2に関して次式(3)が成立する。
【００３３】
【数３】
2010212865.tif 000005
【００３４】
したがって、上流リンクL1および下流リンクL2の各正規化障害検出時間[W1・Th1]，[W2・Th2]の間に次式(4)の関係式が成り立てば、T1＜ T2 となる。すなわち、上流リンクL1および下流リンクL2の各正規化障害検出時間の間に次式(4)の関係が成り立てば、上流リンクL1で障害が発生した時、上流リンクL1における障害検知タイミングを下流リンクL2におけるそれよりも短くできる。
【００３５】
【数４】
2010212865.tif 000006
【００３６】
上記とは逆に、図６において、下流リンクL2に障害が発生した時、下流リンクL2における障害後平均ペナルティ値をP2とする。上流リンクL1では、単位時間当たりN1個通過するサービス要求のうち、n個のサービス要求の障害後平均ペナルティ値はP2となるが、下流リンクL2を通過しない残りのサービス要求の障害後ペナルティ値は0.0である。従って、上流リンクL1における障害後平均ペナルティ値P1は次式(5)で与えられる。
【００３７】
【数５】
2010212865.tif 000007
【００３８】
上式(1)，(5)から、上流リンクL2において障害発生度Paveが閾値Th2以上になるまでの時間T2に関して次式(6)が成立する。
【００３９】
【数６】
2010212865.tif 000008
【００４０】
したがって、上流リンクL1および下流リンクL2の各正規化障害検出時間[W1・Th1]，[W2・Th2]の間に次式(7)の関係式が成り立てば、T2＜ T1 となる。すなわち、上流リンクL1および下流リンクL2の各正規化障害検出時間の間に次式(7)の関係が成り立てば、下流リンクL2で障害が発生した時、下流リンクL2における障害検知タイミングを上流リンクL1におけるそれよりも短くできる。
【００４１】
【数７】
2010212865.tif 000009
【００４２】
このように、本発明の第２実施形態によれば、ネットワーク上の任意の上流・下流リンクペアL1，L2に対して、上式(4)，(7)の関係が成り立つように各リンクの正規化障害検出時間W・Thを設定することにより、障害が発生したリンクにおいて最初に障害発生を検出できるようになる。したがって、ネットワーク上で上流・下流関係が成立する全てのリンクペアについて上式(4)，(7)が成立するように各正規化障害検出時間[W1・Th1]，[W2・Th2]を設定すれば、リンクに障害が発生した際、その発生場所を、当該障害を最初に検知したリンクであると特定できるようになる。
【符号の説明】
【００４３】
１…端末，２…接続装置，３…ネットワーク装置，４…サーバ装置，５…擬似端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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