(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラフィックの転送を行いストームコントロール機能の定義情報を持ちフラッディング制御を行うＬＡＮ制御部とパケットの種別単位に受信バイト数をカウントするバイトカウンタを備えたＦＬＡＳＨメモリとブロードキャスト占有可能帯域率の情報を備蓄する帯域情報ＤＢ  を備えたＳＤＲＡＭを含むＬＡＮスイッチは、
閾値を更新する際に、前記帯域情報ＤＢを用いて更新日時から日にち識別子、曜日識別子、時間識別子の対応からブロードキャスト占有可能帯域率を取得し、動的に閾値を調整するＬＡＮ制御部と、
前記ＬＡＮ制御部がトラフィックを転送する際に、パケット種別単位に受信バイト数を一定期間カウントするＦＬＡＳＨメモリ内のバイトカウンタとを有し、
前記バイトカウンタのバイト数から前記ＬＡＮ制御部が算出したブロードキャスト占有可能帯域率を一定期間間隔で前記ＳＤＲＡＭ内の前記帯域情報ＤＢに備蓄し、
前記備蓄したブロードキャスト占有可能帯域率を分析しストームコントロールのユニキャストに影響を与えない最も安全な値として閾値を決定し、
閾値を超える量のブロードキャストを破棄することを特徴とするＬＡＮスイッチ。
【請求項２】
前記バイトカウンタは、ＬＡＮスイッチ内で、各ポートごとに受信した総パケットのバイト数とブロードキャストのバイト数を別々にカウントすることを特徴とする請求項１記載のＬＡＮスイッチ。
【請求項３】
前記帯域情報ＤＢは、ブロードキャスト占有可能帯域率を、日にち識別子と時間識別子から管理する日にち時間テーブルと、曜日と時間識別子から管理する曜日時間テーブルを持つことを特徴とする請求項１記載のＬＡＮスイッチ。
【請求項４】
前記ＬＡＮ制御部は、前記バイトカウンタにカウントした総パケットのバイト数とブロードキャストのバイト数からブロードキャスト占有可能帯域率を算出し、前記帯域情報ＤＢに備蓄し、
前記帯域情報ＤＢを用いて閾値更新日時から日にち識別子、曜日識別子、時間識別子の対応からブロードキャスト占有可能帯域率を取得し過去の傾向から最適な閾値を算出し、
ストームコントロール機能の定義情報を更新することを特徴とする請求項１記載のＬＡＮスイッチ。
【請求項５】
トラフィックの転送を行いストームコントロール機能の定義情報を持ちフラッディング制御を行うＬＡＮ制御部とパケットの種別単位に受信バイト数をカウントするバイトカウンタを備えたＦＬＡＳＨメモリとブロードキャスト占有可能帯域率の情報を備蓄する帯域情報ＤＢ  を備えたＳＤＲＡＭを含むＬＡＮスイッチの動的なストームコントロール設定方法であって、
ＬＡＮスイッチは、
トラフィックを転送する際に、パケット種別単位に受信バイト数を一定期間カウントする前記ＦＬＡＳＨメモリ内のバイトカウンタのバイト数から算出したブロードキャスト占有可能帯域率を一定期間間隔で前記ＳＤＲＡＭ内の前記帯域情報ＤＢに備蓄し、
閾値を更新する際に、前記帯域情報ＤＢを用いて更新日時から日にち識別子、曜日識別子、時間識別子の対応からブロードキャスト占有可能帯域率を取得し、
前記取得したブロードキャスト占有可能帯域率を分析しストームコントロールのユニキャストに影響を与えない最も安全な値として閾値を動的に決定し、
閾値を超える量のブロードキャストを破棄することを特徴とするＬＡＮスイッチによる動的なストームコントロール設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロードキャストパケットのフラッディング制限閾値をＬＡＮスイッチ自体が動的に自動調整する仕組みである。ブロードキャストがユニキャスト通信に影響を与えない帯域占有率を算出し、ブロードキャストのフラッディング(flooding)制限閾値を自動設定する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードキャスト・ストームは，ケーブルのループ接続やウィルスによりＭＡＣフレームが爆発的に発生する現象のことであり、ネットワーク・トラブルを引き起こす原因の一つである。
【０００３】
このような問題を解決するために、近年では、ＬＡＮスイッチにストームコントロール機能を実装する装置が増加している。ストームコントロール機能は、ＬＡＮスイッチが受信するブロードキャストパケット数をカウントし、あらかじめ設定された閾値以上のブロードキャストパケットをフラッディングしないことで、ストームの影響範囲を局所化し、ユニキャストなどの通常通信への影響を抑制する機能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2005-86762号公報
【特許文献２】特開2004-259146号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の背景となる、ストームコントロール機能には以下のような課題がある。
【０００６】
導入環境のトラフィック量を一定期間計測し、その結果に応じて異常（ストーム）を判断する設計が必要となるが、閾値の設計には明確な指標がなく、導入環境に応じた定性的な評価により閾値を決めざるを得ない。
【０００７】
さらに、実際の運用ではブロードキャスト量は短期的・長期的に変動するため、ストームコントロール機能の適切な閾値も変動する。そのため定期的に閾値を更新する必要がある。即ち、トラフィック量に占めるブロードキャストと通常のユニキャストの割合の変動に応じて、上記の異常（ストーム）の判断基準である閾値を動的に変更する必要がある。
【０００８】
これらの課題に対する従来技術として、アプリケーションに対するメモリ使用量の閾値を自動設定する仕組みが考えられてきている（例えば、特許文献２参照）。ただし、アプリケーションごとにメモリ使用量などを計測し、そのデータから閾値を算出するため、ブロードキャストによるネットワークへの影響を考慮するものではない。また、ブロードキャストストーム発生時にはメモリ使用量が増加するため誤作動を起こすことが懸念される。
【０００９】
本発明の目的は、ストームコントロール機能を実装するＬＡＮスイッチ自体が、フラッディング制限閾値を調整できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ＬＡＮスイッチ自体がブロードキャストパケットの通信量データを保持し、そのデータを元に自動的に閾値を算出・設定する仕組みにより課題を解決する。
【００１１】
具体的には、ＬＡＮスイッチは以下の動作を行う。
【００１２】
従来は外部装置（ＳＮＭＰサーバやパケットキャプチャ装置、など）で行っていたブロードキャストパケットの通信量計測をＬＡＮスイッチ自体が行い、内部のデータテーブルに保持する。
【００１３】
さらに、従来は設計者が計測したデータから閾値を何らかの定性的な評価により閾値を算出していたが、ＬＡＮスイッチ自体が過去の通信量計測データを元に定量的に傾向を分析し、自動的かつ定期的に適切な閾値に更新する。
【００１４】
閾値は、ユニキャストに影響がない量のブロードキャストを許容するという考え方に基づき、総帯域の内ブロードキャストが占有してもユニキャストに影響が出ない割合から算出する。
【発明の効果】
【００１５】
ＬＡＮスイッチが通信量計測データを保持し閾値調整するため、定性的な閾値設計が不要となる。
【００１６】
ＬＡＮスイッチ数百台などの大規模ネットワークにストームコントロール機能を導入する際、従来は、通信量計測や閾値更新に必要となる作業量やネットワークへの負荷が膨大になるため導入が困難であったが、本発明により、作業は不要となり、ネットワークに負荷を与えることなく閾値更新が可能となるため、大規模ネットワークにおいてもストームコントロール機能を効果的に導入することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の全体構成図である。
【図２】本発明においてＳＤＲＡＭで持つ帯域情報ＤＢ構成例である。
【図３】本発明における帯域情報更新処理のシーケンス図である。
【図４】本発明におけるストームコントロールの閾値更新処理のシーケンス図である。
【図５】ブロードキャスト占有可能帯域の平均値と標準偏差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に関する実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に関する全体構成の一例を示す図である。
【００２０】
同図の例では、ＬＡＮスイッチ１０１に端末Ａ１０２、端末Ｂ１０３、網１０４が接続している。ＬＡＮスイッチ１０１の内部は、ＬＡＮ制御部１０５、ＦＬＡＳＨメモリ１０６、ＳＤＲＡＭ１０７に分かれる。ＦＬＡＳＨメモリ１０６はバイトカウンタ１０８を持ち、ＳＤＲＡＭ１０７は帯域情報ＤＢ１０９を持つ。
【００２１】
例えば、端末Ａ１０２から送出されたパケットはＬＡＮ制御部１０５により端末Ｂ１０３または網１０４に転送される。このパケットがブロードキャストの場合は端末Ｂおよび網１０４両方にフラッディングされる。フラッディング(flooding)とは、多数のパケットやフレームをほぼ同時に送出したり、受信したりすることである。
【００２２】
この際、ＬＡＮ制御部１０５は受信したパケットの種別（ユニキャスト、ブロードキャストなど）を識別し、種別ごとにその受信パケットサイズ（バイト）をＦＬＡＳＨメモリ１０６に通知する。通知されたデータはＦＬＡＳＨメモリ内のバイトカウンタ１０８に短期的に備蓄される。バイトカウンタ１０８は各ポートごとにそれぞれデータを保持する。
【００２３】
ＬＡＮ制御部１０５は定期的にバイトカウンタ１０８に備蓄されたデータを帯域情報としてＳＤＲＡＭ１０７に送り、帯域情報ＤＢ１０９に長期的に保持する。帯域情報ＤＢ１０９は各ポートごとにそれぞれ作成される。
【００２４】
同時に、帯域情報ＤＢ１０９のデータを元に過去のトラフィックの傾向からストームコントロール機能の閾値を適切な値に更新する。
【００２５】
図２は、ＳＤＲＡＭ１０７が持つ帯域情報ＤＢ１０９の構成例を示す図である。帯域情報ＤＢ１０９は、日にち時間テーブル２０１と曜日時間テーブル２０２から成る。
【００２６】
日にち時間テーブル２０１は、データを取得した日にち識別子２０３、時間識別子２０４、ブロードキャスト占有可能帯域率２０５を持つ。
【００２７】
曜日時間テーブル２０２は、データを取得した曜日識別子２０６、時間識別子２０７、ブロードキャスト占有可能帯域率２０８を持つ。
【００２８】
ＬＡＮ制御部１０５から送られる帯域情報は、日にち時間テーブル２０１の日にち・時間が同じカラムに入力される。同時に曜日時間テーブル２０２の曜日・時間が同じカラムに入力される。
【００２９】
図２では、１日、月曜日、１１時のカラムを例として示す。月に関係なく、同じ日および時間、同じ曜日および時間のカラムにデータが追加される。
【００３０】
図３は、帯域情報の更新シーケンスを示す図である。
【００３１】
ＬＡＮ制御部１０５は各ポートにおける受信総パケットのバイト数と受信ブロードキャストのバイト数をパケット受信のたびに順次ＦＬＡＳＨメモリ１０６に備蓄する（３０１、３０２）。一定時間間隔の後、ＬＡＮ制御部１０５はＦＬＡＳＨメモリ１０６のバイトカウント情報を参照し、以下の演算によりブロードキャスト占有可能帯域率を算出する（３０３、３０４）。  
まず、「総パケット(bps)」−「ブロードキャスト(bps)」により、「ユニキャスト(bps)」を算出する。次に、「帯域幅(bps)」−「ユニキャスト(bps)」により「ブロードキャスト占有可能帯域(bps)」を算出する。この値が帯域の何％かというのが「ブロードキャスト占有可能帯域率(%)」であるので、「ブロードキャスト占有可能帯域(bps)」÷「帯域幅(bps)」を計算して算出する。即ち、ブロードキャスト占有可能帯域率は次式で与えられる。
【００３２】
【数１】
0005492052.tif 000002
【００３３】
ここで、「総パケット(bps)」及び「ブロードキャスト(bps)」は、上記の一定時間間隔の間に受信したパケットのバイト数の総和及びブロードキャストのバイト数の総和をそれぞれ上記の一定時間間隔で割った値である。
【００３４】
ＬＡＮ制御部１０５は処理３０４により算出したブロードキャスト占有可能帯域率をＳＤＲＡＭ１０７の帯域情報ＤＢ１０９に入力する（３０５）。入力された情報と同じ日にち・時間、の日にち時間テーブル２０１にデータ（ブロードキャスト占有可能帯域率）を追加する。また、入力されたデータと同じ曜日・時間、の曜日時間テーブル２０２にデータを追加する。
【００３５】
このブロードキャスト占有可能帯域率を元に閾値を算出する。これは、ユニキャストなどの通常の通信を圧迫しない量のブロードキャストが流れることを許容するという考えに基づく。この方式により、通常の通信へのブロードキャストの影響を抑制しストームコントロール機能を有効に活用することが可能となる。
【００３６】
図４は、ストームコントロールの閾値更新シーケンスを示す図である。
【００３７】
閾値更新は、図３に示した帯域情報ＤＢ更新（３０６）後直ちに行われる。ＬＡＮ制御部１０５はＳＤＲＡＭ１０７の帯域情報ＤＢを参照する（４０１）。参照したデータから以下に示す演算により標本分析を行い、閾値を更新する（４０２、４０３）。
【００３８】
日にち時間テーブル２０１を参照し、閾値を更新する日にち・時間と同じデータ（ブロードキャスト占有可能帯域率）を抽出し平均および標準偏差を計算する。また、曜日時間テーブル２０２を参照し、閾値を更新する曜日・時間が同じデータを抽出し平均および標準偏差を計算する。ブロードキャスト占有可能帯域率の平均値及び標準偏差の計算結果の一例を図５に示す。日にち時間及び曜日時間のそれぞれの平均及び標準偏差の計算結果は、それぞれ日にち時間テーブル２０１及び曜日時間テーブル２０２に格納される。日にち時間及び曜日時間のそれぞれの平均、標準偏差から、「平均値−標準偏差の２倍」を計算し、小さい一方を閾値として更新する。
【００３９】
本実施例では、トラフィックに大きな変動の少ない安定したネットワークを想定しており、トラフィック分布は正規分布に近づくことを前提としている。正規分布では、９５.４％の確率「平均値±標準偏差の２倍」の範囲内にトラフィック分布が収まる。この範囲の最小値「平均値−標準偏差の２倍」を閾値として採用することで、ユニキャストに影響を与えない最も安全な値として導入環境に適した閾値としている。
【００４０】
上記の閾値決定方式により、ユニキャストに必要な通信帯域の傾向を元にブロードキャストの流量制限をするため、ブロードキャストストームが発生した際も、ユニキャストへの影響を効果的に抑止することが可能となる。
【００４１】
即ち、決定された閾値を用いた制御自体の動作はストームコントロールの動作となり、例えば、1秒間の受信ブロードキャストのうち、閾値までの量のブロードキャストはフラッディングされるが、閾値を超える量のブロードキャストは破棄される。これにより、ユニキャストで使用する帯域への圧迫が防止される。
【００４２】
なお、帯域情報ＤＢ１０９の該当カラムが空の場合は、導入直後であり過去のデータが取得できていない状態のためストームコントロール機能が動作しない値として１００(％)を閾値として更新する。
【００４３】
平均と標準偏差を用いた閾値の算出は、正規分布における「平均値±標準偏差の２倍」の範囲内に全データの９５.４５％が分布するという考えに基づく。トラフィック量に突発的な変動がないネットワーク環境においては、９５.４５％の確率でブロードキャスト占有可能帯域率は「平均値−標準偏差の２倍」以上となるため、通常の通信（ユニキャスト）を圧迫しない最小の値として「平均値−標準偏差の２倍」を閾値とする。また、トラフィックの傾向は、平日にトラフィック量が多く休日は少ないなど一般的に曜日ごとに傾向がある。ただし、業種によっては月末などにトラフィック量が多いなど日にちごとに傾向がある場合もある。そのため、本発明では日にち、および曜日ごとに傾向を分析し閾値を算出する。
【００４４】
ＬＡＮスイッチ数百台などの大規模ネットワークにストームコントロールを導入する際、従来は、通信量計測や閾値更新に必要となる作業負荷やネットワークへの負荷が膨大になるため導入が困難であったが、上記実施形態によれば、ＬＡＮスイッチ自体がストームコントロール機能の閾値を自動更新するため、作業負荷およびネットワークへの負荷をゼロにすることが可能となり、大規模ネットワークにおいてもストームコントロールを導入し効果的な運用を期待することができる。
【００４５】
平均値が小さい、あるいは標準偏差が大きい場合、「平均値−標準偏差の２倍」で定義される上記の閾値がほとんど０（非常に小さい正の値）または負の値になり、逆に、ブロードキャストが行われなくなる可能性がある。その場合は、例えば、「平均値−標準偏差のｋ倍」（０＜ｋ＜２）を閾値とする。
【符号の説明】
【００４６】
１０１：ＬＡＮスイッチ
１０２：端末Ａ
１０３：端末Ｂ
１０４：網
１０５：ＬＡＮ制御部
１０６：ＦＬＡＳＨメモリ
１０７：ＳＤＲＡＭ
１０８：バイトカウンタ
１０９：帯域情報ＤＢ
２０１：日にち時間テーブル 
２０２：曜日時間テーブル
２０３：日にち識別子
２０４：時間識別子
２０５：ブロードキャスト占有可能帯域率
２０６：曜日識別子
２０７：時間識別子
２０８：ブロードキャスト占有可能帯域率。
【図１】
0005492052.tif 000003
【図２】
0005492052.tif 000004
【図３】
0005492052.tif 000005
【図４】
0005492052.tif 000006
【図５】
0005492052.tif 000007