(57)【要約】【課題】  アプリケーション毎に異なる所要特性に対して、品質劣化時に、アプリケーションフローの特性を改善する。【解決手段】  本発明は、レイヤ４レベルのトラヒックをモニタリングし、そのモニタ結果に基づいて、送信元のノードのエントリを変更することにより、出力ポートを別経路に対応するポートに変更することで経路制御を行う。【選択図】  図１
2005109536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンド(端末）Ａとエンド(端末)Ｂの間で、ＩＰネットワーク上のコンテンツ転送アプリケーションを実行するシステムで、該エンドＡが直接または間接的に接続されたノードＡと、該エンドＢが直接または間接的に接続されたＩＰノード装置であるノードＢと、該ノードＡと該ノードＢの間に、ＩＰルーティングプロトコルもしくは、スタティックに設定された標準経路と、該ノードＡ、該ノードＢ間の該標準経路が使用するポートと別のポートを使用することで、実現可能な、該標準経路と異なるＩＰ上の少なくとも１つ以上の経路と、を有するネットワークにおけるアプリケーションフロー経路制御方法において、
前記ノードＡ及び前記ノードＢが、
パケットの送り元ＩＰアドレス、送り先のＩＰアドレス、プロトコル種別、送り元アプリケーションのポート番号、送り先アプリケーションのポート番号を含む制御対象フロー識別情報を予め記憶手段に格納しておき、
ルーティングやスイッチングを含む通常のノード動作を行うと共に、パケットをどのポートに出力するかを示すポート情報と、パケットヘッダを書き換えるための情報が記述されたエントリに基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記制御対象フロー識別情報を参照して、パケットの出力を制御するパケット処理手段と、
前記エントリをソフトウェア的に書き換え可能なエントリメンテナンスソフトウェアと、
前記記憶手段の前記制御対象フロー識別情報に適合するパケットの指定した時間内の流量を積算及び数値を参照するモニタ手段と、を有する装置であるとき、
前記制御対象フロー識別情報の全てもしくは、一部に適合するヘッダを使用可能なパケットを、前記モニタ手段でモニタリングされた時間的平均流量とパケットサイズを指定して出力するパケット生成手段を、ノードＡからノードＢへのフローを制御する場合に、ノードＡの入力ポート、または、ノードＡ内部でソフトウェア的に生成する場合には、内部経路経由で前記パケット処理手段に接続し、
前記ノードＡにおいて、
前記パケット生成手段の出力パケットのヘッダ情報のうち、ＩＰアドレス部分を、アプリケーションフローの経路品質をモニタ対象のアプリケーションフローのヘッダ情報のＩＰアドレスに書き換え、該モニタ対象のアプリケーションフローが通過する経路のポートに出力し、
前記ノードＢにおいて、
前記ノードＡの前記パケット生成手段で生成されたパケットを抽出し、
前記モニタ手段にて前記パケットの流量を計算し、予め設定された品質劣化状態を示す値と該流量を比較し、比較した結果、品質劣化状態であると判断された場合に、前記エントリメンテナンスソフトウェアにおいて、所定のインタフェースを介して、前記ノードＡのエントリのアプリケーションフローを指定するポート番号を含むエントリ情報を変更させ、出力ポートを別経路に対応するポートに変更させる、ことを特徴とするアプリケーションフロー経路制御方法。
【請求項２】
前記ノードＡにおいて、
前記パケット生成手段のパケットを複製し、
前記パケットを前記別経路に対応するポートに対しても出力し、
前記ノードＢにおいて、
前記モニタ手段で、前記ノードＡにおいて複製された前記パケットを抽出し、品質劣化状態を計測し、当初の経路品質と計測された品質とを比較して、その結果により、前記エントリメンテナンスソフトウェアにおいて、該ノードＡにおける対象フローのエントリにおける出力ポート及び、接続される該ノードＢのポートからのアプリケーションフローを出力するポートを含むエントリを設定する、請求項１記載のアプリケーションフロー経路制御方法。
【請求項３】
前記ノードＡ及び前記ノードＢのエントリは、
特定アプリケーションフローのペイロードあるいは、Ｌ７（レイヤ７)ヘッダを参照して動作を決定する記述とし、全てのアプリケーションフローをどちらかに属する２つの参照時のパターンを指定し、入射パケットがその一方に適合した場合に、通常経路にフォワードされるエントリ、もう一方に適用した場合に、別経路にフォワードされる番号を含むエントリ設定とする請求項１記載のアプリケーションフロー経路制御方法。
【請求項４】
前記パケット生成手段を用いない場合に、
前記モニタ手段で測定・判定されるパケットの流量を、前記ノードＢのポートへの入力パケットの実時間の総流量とし、品質劣化状態の比較の結果に対応する動作決定条件を、該総流量の情報と経路帯域に対する余裕度、もしくは、その一方から定める請求項１記載のアプリケーションフロー制御方法。
【請求項５】
エンド(端末)Ａとエンド(端末)Ｂの間で、ＩＰネットワーク上のコンテンツ転送アプリケーションを行うシステムで、該エンドＡが直接または間接的に接続されたノードＡと、該エンドＢが直接または間接的に接続されたＩＰノード装置であるノードＢと、該ノードＡと該ノードＢの間に、ＩＰルーティングプロトコルもしくは、スタティックに設定された標準経路と、該ノードＡ、該ノードＢ間の該標準経路が使用するポートと別のポートを使用することで、実現可能な、該標準経路と異なるＩＰ上の少なくとも１つ以上の経路と、を有するネットワークにおけるアプリケーションフロー経路制御システムであって、
前記ノードＡ及び前記ノードＢは、
パケットの送り元ＩＰアドレス、送り先のＩＰアドレス、プロトコル種別、送り元アプリケーションのポート番号、送り先アプリケーションのポート番号を含む制御対象フロー識別情報を予め格納する記憶手段と、
ルーティングやスイッチングを含む通常のノード動作を行うと共に、パケットをどのポートに出力するかを示すポート情報と、パケットヘッダを書き換えるための情報が記述されたエントリに基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記制御対象フロー識別情報を参照して、パケットの出力を制御するパケット処理手段と、
前記エントリをソフトウェア的に書き換えるエントリメンテナンスソフトウェアと、
前記記憶手段の前記制御対象フロー識別情報に適合するパケットの指定した時間内の流量を積算及び数値を参照するモニタ手段と、
前記ノードＡの入力ポートに接続され、前記制御対象フロー識別情報の全てもしくは、一部に適合するヘッダを使用可能なパケットを、前記モニタ手段でモニタリングされた時間平均流量とパケットサイズを指定して出力するパケット生成手段と、を有し、
前記エントリメンテナンスソフトウェアは、
前記パケット生成手段の出力パケットのヘッダ情報のうち、アプリケーションフローの経路品質をモニタ対象のアプリケーションフローのヘッダ情報のＩＰアドレスを、前記ノードＡのＩＰアドレスに書き換える手段を有し、
前記パケット処理手段は、
前記モニタ対象のアプリケーションフローが通過する経路のポートに出力する手段を有し、
前記ノードＢの前記モニタ手段は、
前記ノードＡに接続されたパケット生成手段で生成されたパケットを抽出し、パケットの流量を計算し、予め設定された品質劣化状態を示す値と比較する手段を有し、
前記ノードＢのエントリメンテナンスソフトウェアは、
前記モニタ手段で比較された結果、品質劣化状態であると判定された場合に、前記ノードＡのエントリに対して、所定のインタフェースを用いて、アプリケーションフローを指定するポート番号を含むエントリ情報を変更させ、出力ポートを別経路に対応するポートに変更させる手段を有する、ことを特徴とするアプリケーションフロー経路制御システム。
【請求項６】
前記ノードＡの前記パケット処理手段は、
前記パケット生成手段で生成されたパケット複製する手段と、
前記パケットを前記別経路に対応するポートに対しても出力する手段を含み、
前記ノードＢの前記モニタ手段は、
前記ノードＡにおいて複製されたパケットを抽出し、品質劣化状態を計測し、当初の経路品質と計測された品質とを比較する手段を有し、
前記エントリメンテナンスソフトウェアは、
比較された結果により、該ノードＡにおける対象のアプリケーションフローのエントリにおける出力ポート及び、接続される該ノードＢのポートからのアプリケーションフローを出力するポートを含むエントリを設定する手段を含む請求項５記載のアプリケーションフロー経路制御システム。
【請求項７】
前記ノードＡおよび前記ノードＢのエントリは、
特定アプリケーションフローのペイロードあるいは、Ｌ７（レイヤ７）ヘッダを参照して動作を決定する記述とし、全てのアプリケーションフローをどちらかに属する２つの参照時のパターンを指定し、入射パケットがその一方に適合した場合に、通常経路にフォワードされるエントリ、もう一方に適用した場合に、別経路にフォワードされる番号を含むエントリ設定とする請求項５記載のアプリケーションフロー制御システム。
【請求項８】
前記パケット生成手段を用いない構成であるとき、
前記モニタ手段は、
測定・判定されるパケットの流量を、前記ノードＢのポートへの入力パケットの実時間の総流量とし、品質劣化状態の比較の結果に対応する動作決定条件を、該総流量の情報と経路帯域に対する余裕度、もしくは、その一方から定める手段を含む請求項５記載のアプリケーションフロー制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アプリケーションフロー制御方法及びシステムに係り、特に、サーバとクライアント(ユーザ)において、コンテンツを格納したコンテンツサーバから、ユーザがネットワークを介して閲覧するための、ネットワーク構成技術のネットワーク品質制御技術におけるアプリケーションフロー制御方法及びシステムに関する。また、ネットワーク内の処理として、アプリケーションを終端することなく、ＩＰアドレス他、Ｌ４（レイヤ４）以上までのヘッダ参照・変更を行うノードを使用するルータ、スイッチの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットなどで、コンテンツのやり取りが行われる場合、ネットワーク内に輻輳などが生じると、最終的にエンドの端末にアプリケーションの品質劣化という形で影響する。このために通信を行う端末に、図２１のように、端末毎にインタフェースを複数用意し、この複数のＩＰアドレスをアプリケーションのポート番号の組み合わせで、通信を行うＴＣＰ(Transmission control Protocol)を使用して、経路品質をモニタし、品質劣化時に、別インタフェースの対、つまり、別経路に切り替え、結果として、品質の向上を図る(例えば、非特許文献１参照)。
【非特許文献１】Randall Stewart, Chris Metz, SCTP New Transport Protocol for TCP/IP NOVEMBER・DICEMBER 2001 IEEE INTERNET COMPUTING
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記図２１のように、従来の方法は、ここのエンドが複数のインタフェースを持つ必要がある。このため、経済性の問題、また、そのインタフェース、通常ネットワークカードを制御・ドライブするための端末負荷の問題が避けられない。
【０００４】
また、品質劣化検出に際して、その結果が端末での過負荷など端末の問題か、経路上のネットワークの問題か、切り分けがはっきりしないため、必ずしも有効でない切り替えとなり、そして、そのためのインタフェースの制御が必要となる。
【０００５】
また、いわゆるプロテクション的に、障害発生時に、ルータ等で経路を予備経路に切り替えるということも考えられているが、経路単位での切り替えとなる。従って、アプリケーションの特性に応じた動作が不可であり、全てのトラヒックを切り替えることになり、ＴＣＰ／ＩＰ等での信頼性確保で十分なアプリケーションのフローも切り替えるなど、過剰設備等につながっている。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、アプリケーション毎に異なる所要特性に対して、品質劣化時にそのアプリケーションの特性を改善し、また、その時に他のフローに何ら影響を与えずに、切り替え時にそのフロー自体のトラヒックも付加的な欠落を防ぎ、端末に依存せず、ネットワークサイドでのネットワークの品質を改善することを可能にするアプリケーションフロー制御方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図１は、本発明の原理を説明するための図である。
【０００８】
本発明は、エンド(端末）Ａとエンド(端末)Ｂの間で、ＩＰネットワーク上のコンテンツ転送アプリケーションを実行するシステムで、該エンドＡが直接または間接的に接続されたノードＡと、該エンドＢが直接または間接的に接続されたＩＰノード装置であるノードＢと、該ノードＡと該ノードＢの間に、ＩＰルーティングプロトコルもしくは、スタティックに設定された標準経路と、該ノードＡ、該ノードＢ間の該標準経路が使用するポートと別のポートを使用することで、実現可能な、該標準経路と異なるＩＰ上の少なくとも１つ以上の経路と、を有するネットワークにおけるアプリケーションフロー経路制御方法において、
ノードＡ及びノードＢが、
パケットの送り元ＩＰアドレス、送り先のＩＰアドレス、プロトコル種別、送り元アプリケーションのポート番号、送り先アプリケーションのポート番号を含む制御対象フロー識別情報を予め記憶手段に格納しておき、
ルーティングやスイッチングを含む通常のノード動作を行うと共に、パケットをどのポートに出力するかを示すポート情報と、パケットヘッダを書き換えるための情報が記述されたエントリに基づいて、記憶手段に記憶されている制御対象フロー識別情報を参照して、パケットの出力を制御するパケット処理手段と、
エントリをソフトウェア的に書き換え可能なエントリメンテナンスソフトウェアと、
記憶手段の制御対象フロー識別情報に適合するパケットの指定した時間内の流量を積算及び数値を参照するモニタ手段と、を有する装置であるとき、
制御対象フロー識別情報の全てもしくは、一部に適合するヘッダを使用可能なパケットを、モニタ手段でモニタリングされた時間的平均流量とパケットサイズを指定して出力するパケット生成手段を、ノードＡからノードＢへのフローを制御する場合に、ノードＡの入力ポートまたは、ノードＡ内部でソフトウェア的に生成する場合は、内部経路経由で前記パケット処理手段に接続し、
ノードＡにおいて、
パケット生成手段の出力パケットのヘッダ情報のうち、ＩＰアドレス部分を、アプリケーションフローの経路品質をモニタ対象のアプリケーションフローのヘッダ情報のＩＰアドレスに書き換え、該モニタ対象のアプリケーションフローが通過する経路のポートに出力し(ステップ１)、
ノードＢにおいて、
ノードＡのパケット生成手段で生成されたパケットを抽出し(ステップ２)、
モニタ手段にてパケットの流量を計算し(ステップ３)、予め設定された品質劣化状態を示す値と該流量を比較し(ステップ４)、比較した結果、品質劣化状態であると判断された場合に、エントリメンテナンスソフトウェアにおいて、所定のインタフェースを介して、ノードＡのエントリのアプリケーションフローを指定するポート番号を含むエントリ情報を変更させ、出力ポートを別経路に対応するポートに変更させる(ステップ５)。
【０００９】
また、本発明は、ノードＡにおいて、
パケット生成手段のパケットを複製し、
パケットを別経路に対応するポートに対しても出力し、
ノードＢにおいて、
モニタ手段で、ノードＡにおいて複製されたパケットを抽出し、品質劣化状態を計測し、当初の経路品質と計測された品質とを比較して、その結果により、エントリメンテナンスソフトウェアにおいて、該ノードＡにおける対象フローのエントリにおける出力ポート及び、接続される該ノードＢのポートからのアプリケーションフローを出力するポートを含むエントリを設定する。
【００１０】
また、本発明のノードＡ及びノードＢのエントリは、
特定アプリケーションフローのペイロードあるいは、Ｌ７（レイヤ７)ヘッダを参照して動作を決定する記述とし、全てのアプリケーションフローをどちらかに属する２つの参照時のパターンを指定し、入射パケットがその一方に適合した場合に、通常経路にフォワードされるエントリ、もう一方に適用した場合に、別経路にフォワードされる番号を含むエントリ設定とする。
【００１１】
また、本発明は、パケット生成手段を用いない場合に、
モニタ手段で測定・判定されるパケットの流量を、ノードＢのポートへの入力パケットの実時間の総流量とし、品質劣化状態の比較の結果に対応する動作決定条件を、該総流量の情報と経路帯域に対する余裕度、もしくは、その一方から定める。
【００１２】
図２は、本発明の原理構成図である。
【００１３】
本発明は、エンド(端末)Ａとエンド(端末)Ｂの間で、ＩＰネットワーク上のコンテンツ転送アプリケーションを行うシステムで、該エンドＡが直接または間接的に接続されたノードＡと、該エンドＢが直接または間接的に接続されたＩＰノード装置であるノードＢと、該ノードＡと該ノードＢの間に、ＩＰルーティングプロトコルもしくは、スタティックに設定された標準経路と、該ノードＡ、該ノードＢ間の該標準経路が使用するポートと別のポートを使用することで、実現可能な、該標準経路と異なるＩＰ上の少なくとも１つ以上の経路と、を有するネットワークにおけるアプリケーションフロー経路制御システムであって、
ノードＡ及びノードＢは、
パケットの送り元ＩＰアドレス、送り先のＩＰアドレス、プロトコル種別、送り元アプリケーションのポート番号、送り先アプリケーションのポート番号を含む制御対象フロー識別情報を予め格納する記憶手段１５と、
ルーティングやスイッチングを含む通常のノード動作を行うと共に、パケットをどのポートに出力するかを示すポート情報と、パケットヘッダを書き換えるための情報が記述されたエントリに基づいて、記憶手段に記憶されている制御対象フロー識別情報を参照して、パケットの出力を制御するパケット処理手段１４と、
エントリをソフトウェア的に書き換えるエントリメンテナンスソフトウェア１２と、
記憶手段の制御対象フロー識別情報に適合するパケットの指定した時間内の流量を積算及び数値を参照するモニタ手段１３と、
ノードＡの入力ポートに接続され、制御対象フロー識別情報の全てもしくは、一部に適合するヘッダを使用可能なパケットを、モニタ手段１３でモニタリングされた時間平均流量とパケットサイズを指定して出力するパケット生成手段１１と、を有し、
エントリメンテナンスソフトウェア１２は、
パケット生成手段１１の出力パケットのヘッダ情報のうち、アプリケーションフローの経路品質をモニタ対象のアプリケーションフローのヘッダ情報のＩＰアドレスを、ノードＡのＩＰアドレスに書き換える手段を有し、
パケット処理手段１４は、
モニタ対象のアプリケーションフローが通過する経路のポートに出力する手段を有し、
ノードＢのモニタ手段１３は、
ノードＡに接続されたパケット生成手段１１で生成されたパケットを抽出し、パケットの流量を計算し、予め設定された品質劣化状態を示す値と比較する手段を有し、
ノードＢのエントリメンテナンスソフトウェア１２は、
モニタ手段１３で比較された結果、品質劣化状態であると判定された場合に、ノードＡのエントリに対して、所定のインタフェースを用いて、アプリケーションフローを指定するポート番号を含むエントリ情報を変更させ、出力ポートを別経路に対応するポートに変更させる手段を有する。
【００１４】
また、本発明のノードＡのパケット処理手段は、
パケット生成手段で生成されたパケット複製する手段と、
パケットを別経路に対応するポートに対しても出力する手段を含み、
ノードＢのモニタ手段は、
ノードＡにおいて複製されたパケットを抽出し、品質劣化状態を計測し、当初の経路品質と計測された品質とを比較する手段を有し、
エントリメンテナンスソフトウェアは、
比較された結果により、該ノードＡにおける対象のアプリケーションフローのエントリにおける出力ポート及び、接続される該ノードＢのポートからのアプリケーションフローを出力するポートを含むエントリを設定する手段を含む。
【００１５】
また、本発明のノードＡおよびノードＢのエントリは、
特定アプリケーションフローのペイロードあるいは、Ｌ７（レイヤ７）ヘッダを参照して動作を決定する記述とし、全てのアプリケーションフローをどちらかに属する２つの参照時のパターンを指定し、入射パケットがその一方に適合した場合に、通常経路にフォワードされるエントリ、もう一方に適用した場合に、別経路にフォワードされる番号を含むエントリ設定とする。
【００１６】
また、本発明は、パケット生成手段を用いない構成であるとき、
モニタ手段は、
測定・判定されるパケットの流量を、ノードＢのポートへの入力パケットの実時間の総流量とし、品質劣化状態の比較の結果に対応する動作決定条件を、該総流量の情報と経路帯域に対する余裕度、もしくは、その一方から定める手段を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、アプリケーション毎に異なる所要特性に対して、品質劣化を、アプリケーションに対応して観測し、品質劣化時にそのアプリケーションの特性改善が可能になる。
【００１８】
また、そのときに他のアプリケーションフローに何ら影響を与えない。さらに、切替時に、そのフロー自体のトラヒックも付加的な欠落をせずに、端末に依存せず、ネットワークサイドでのネットワークの品質を改善できる。
【００１９】
結果として、ネットワークの有効利用、ネットワークを介したエンドへの良好なコンテンツ配信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
本発明は、図３に示すように、送信側のエンド(端末)Ａと受信側のエンド(端末)Ｂの間で、ＩＰネットワーク上のコンテンツ転送アプリケーションを行うシステムである。
【００２２】
ノードＡ，ノードＢは、ＩＰ(Internet Protocol)ノード装置であり、ノードＡとノードＢの間に、ＩＰルーティングプロトコルもしくは、スタティックに設定された標準経路と、該ノードＡ，該ノードＢ間の該経路が使用するポートと別のポートを使用することで実現可能な、該経路と異なるＩＰ上の少なくとも１つ以上の経路が存在する。これらのノード装置は、複数のインタフェースカードと、それらの制御を一括して管理する共通の部分を有する。各カードは、基本的に入力パケットを処理して出力ポートに出力する。
【００２３】
図４は、本発明の一実施の形態におけるノード装置の構成(その１)を示す。同図に示すノード装置は、ソフトウェアで構成されるエントリメンテナンスソフトウェア１２、エントリ制御部１８、パケット処理部１４、ソフトウェアで構成されるモニタインタフェース１３、入力ポート３、複数の出力ポート４、記憶部１５から構成され、その外部にパケット生成器１１、表示装置１７が接続されている。
【００２４】
パケット生成器１１は、ノード装置１０の入力ポート３に接続され、モニタのために使用するパケットを生成し、入力ポート３に出力する。
【００２５】
記憶部１５には、予め、制御対象フロー識別情報（Ｌ３，Ｌ４ヘッダ情報、ペイロード情報）と、切り替え時に経路を指定するための経路情報及び、モニタインタフェース１３から得られたモニタ情報を参考に切り替えるかを決定するための切り替え条件を格納しておき、エントリメンテナンスソフトウェア１２のノード装置制御アプリケーション１２１がそれぞれの動作の際に参照する。
【００２６】
エントリ制御部１８は、物理的にはメモリデバイスで構成され、ルーティングやスイッチングを含む通常のノード動作を行うと共に、パケットをどのポートに出力するかを示すポート情報と、パケットヘッダを書き換えるためのエントリを有し、エントリメンテナンスソフトウェア１２で書き換えられたエントリの処理命令をパケット処理部１４に渡す。
【００２７】
エントリメンテナンスソフトウェア１２は、ノード装置制御アプリケーション１２１とエントリ書き換えようインタフェース(ＣＬＩ，ＡＰＩ)を有する。パケット生成器１１からの入力パケットに基づいて、エントリ制御部１８内のエントリの内容をソフトウェア的に書き換える。詳しくは、モニタインタフェース１６において、計算された流量と予め設定された品質劣化状態を示す値とを比較し、比較した結果、品質劣化状態であると判定された場合に、エントリ制御部１８のアプリケーションフローを指定するポート番号を含むエントリ情報を、エントリ書き換え用インタフェース１２２を用いて変更し、出力ポートを別経路に対応するポートに変更するようにノード装置制御アプリケーション１２１を用いて制御する。ここで、ノード装置制御アプリケーション１２１は、モニタインタフェースからデータを取得し、記憶部１５に記憶されている情報を参照して、取得データにより制御の要否を判断して必要であれば、エントリ書き換えようインタフェース１２２を経由して制御する。
【００２８】
パケット処理部１４は、パケット複製部１４１とパケット流量積算部１４２を有し、パケット生成器１１で生成されたパケットを抽出し、バッファに一時的に格納すると共に、エントリ制御部１８からの処理命令信号によりパケットを処理し、パケットを経路(出力ポート４)に出力する。当該パケット処理部１４が送信側で動作する場合には、パケット生成器１１からの出力パケットのヘッダ情報のうち、ＩＰアドレス部分を、アプリケーションフローの経路品質をモニタ対象のフローのヘッダ情報のＩＰアドレスに書き換え、モニタ対象のアプリケーションフローが通過する経路の出力ポートに出力する。また、パケット処理部１４は、パケット生成器１１から出力されたパケットをパケット複製部１４１で複製し、別経路に対応する出力ポート４に対しても出力する。また、当該パケット処理部１４が受信側で動作する場合には、送信側ノード装置のパケット生成器１１で生成されたパケット抽出する。
【００２９】
モニタインタフェース１６は、表示装置１７に対して、記憶部１５の制御対象フロー識別情報を渡すと共に、モニタ結果を読出し、表示する。
【００３０】
なお、上記のノード装置１０は、複数のカードスロットを有し、ネットワークインタフェースカード（もしくはモジュール）という形態で複数枚実装されるものとする。
【００３１】
なお、別のノード装置の構成として図５に示すような構成も可能である。図５に示す構成は、モニタ部１６がモニタインタフェース１３に接続され、当該モニタ部１６に記憶部１５が接続されている。図５に示す構成では、ネットワークを介してもモニタインタフェース１３とモニタ部１６を接続し、モニタ部１６において、モニタリングと切替判断を行う。その結果をノード装置１０に渡す。同図の構成の場合は、ノード装置制御アプリケーション１２１は主として使用せず、ＣＬＩなどのインタフェース１２２により、モニタ部１６が処理にかかわる指示を行う。
【００３２】
ここで、上記の図４における動作を説明する。
【００３３】
送信側のノードＡのパケット処理部１４において、入力ポート３を介して取得したパケット生成器１１の出力パケットのヘッダ情報のうち、ＩＰアドレス部分を、モニタインタフェース１３から取得したアプリケーションフローの経路品質をモニタ対象のフローのヘッダ情報のＩＰアドレスに書き換え、モニタ対象のフローが通過する経路の出力ポート４に出力する。
【００３４】
受信側のノードＢのパケット処理部１４において、ノードＡのパケット生成器１１で生成されたパケットを抽出し、パケット処理部１４のパケット流量積算部１４２で流量を計算し、予め設定した品質劣化状態を示す値と当該流量を比較し、比較した結果、品質劣化状態であると判定された場合に、エントリメンテナンスソフトウェア１２において、ノードＡのエントリのアプリケーションフローを指定するポート番号を含むエントリ情報を変更させ、出力ポートを別経路に対応するポートに変更させる。なお、ノードＢにおいて、ノードＡのエントリを変更する場合、ノードＢ及びノードＡのエントリ書き換え用インタフェース１２２を用いて行う。なお、ノードＡ，Ｂを管理する別の装置において、ノードＢにおけるモニタ結果を当該装置に送信し、当該装置からノードＡまたはノードＢに対してエントリの書き換えを指示することも考えられる。
【００３５】
また、ノードＡのパケット複製部１４１でパケットが複製されて出力されている場合は、ノードＢのパケット処理部１４は、その複製されたパケットを抽出し、モニタインタフェース１６でモニタリングする。
【実施例】
【００３６】
前述の図３において、(ａ)は、ネットワーク構成を示し、同図（ｂ）は、品質劣化発生場所を示す。
【００３７】
エンドツーエンド間のネットワークに、ＩＰリーチャブルな複数経路が存在するマルチキャストホーム環境において、その入出力ポートを指定することで、複数の経路が切り替え可能な位置に指定する機能を有するルータ等のノード装置を配置する。そして、通常使用しているネットワーク経路が、障害というよりも品質劣化状態になる、という状況を想定している。即ち、図３(ｂ)のような状況である。ここで、品質としては特定のアプリケーションに対するものを想定している。
【００３８】
前述の図４において、ノード装置１０は、ルーティングやスイッチなど通常のノード動作をすると共に、パケットの送り元ＩＰアドレス、送り先(受信)のＩＰアドレス、ＴＣＰかＵＤＰ(User Datagram Protocol)かのプロトコル種別、送り元アプリケーションのポート番号、送り先(受信)アプリケーションのポート番号を参照し、指定したものと一致した場合、指定するポートに、指定するヘッダを記載して出力するパケット処理部１４を有する。即ち、この動作を記述するエントリには、
・パケットをどのポート(ノード装置に収容されているインタフェース)に出力するかのポートに関する情報；
・パケットヘッダを書き換える内容である、送り元ＩＰアドレス、送り先(受信)のＩＰアドレス、ＴＣＰかＵＤＰかのプロトコル種別、送り元アプリケーションのポート番号、送り先(受信)アプリケーションのポート番号；
と、を記述する。
【００３９】
このエントリは、ノード装置上に実現されたソフトウェアで構成されるエントリメンテナンスソフトウェア１２から書き換え可能な構成とする。このエントリを、２つのノード装置で書き換えることにより、マルチキャストホームのＩＰレイヤでの切り替えが可能になる。
【００４０】
当該ノード装置上、もしくは、ノード装置に接続された別のハードウェア上には、入力されたフレームもしくは、パケットペイロードサイズを積算するパケット流量積算手段(装置)を設ける。これにより、切り替え条件により、アプリケーション、つまりポート番号まで指定されたパケットの流量が観測可能となる。この計算のための読出し機構は、モニタインタフェース１３としてソフトウェア的に実装する。
【００４１】
図６は、本発明の一実施例のアプリケーショントラヒックの測定のモニタ動作を示す。図４の構成では、フレームまたは、パケットペイロードサイズの積算は、パケット処理部１４のパケット流量積算部１４２で行うものとし、読出しは、モニタインタフェース１６行う例を示しているが、パケット流量積算をノード装置１０に接続されるハードウェアで行い、読出しはソフトウェア(モニタインタフェース１６)で行うようにしてもよく、現時点のハードウェア、ＣＰＵ能力等から、１msec程度の分解能実時間測定可能である。図６では、ノードＡにおいて、ノード装置１０に接続されるハードウェアのモニタ装置において、送信・宛先アドレス、送信・宛先ポート番号を指定し、一致したアプリケーションフローの流量を積算し、ソフトウェアであるモニタインタフェース１６によりこれを読出し、表示装置に表示した例を示している。
【００４２】
また、図７に示すように、特定のストリーム配信など、ある方向に関して品質を監視する場合など、少なくとも片方のノード装置には、当該方向に指定する時間分布、パケットサイズ、流量でパケットを送出可能なパケット生成器１１を接続する。
【００４３】
これにより、上記のノード装置１０、モニタ装置と共に用いることにより、注目するアプリケーションフローの現在の品質がモニタ可能となる。
【００４４】
また、図８に示すように、モニタ装置をモニタ部１３としてノード装置１０に内蔵するように構成してもよい。その場合、前述の図４に示すモニタインタフェース１３は、不要となり、モニタ部１３でモニタリングされた流量等の品質を当該モニタ部１３から表示装置１７に直接表示することが可能である。ノード装置１０に内蔵されるパケット生成器１１は、例えば、時間的に一定間隔の均一トラヒックを生成し、パケット処理部１４に入射する。このとき、注目するアプリケーションが使用しているパケット・フレームサイズを用いる。ノード装置１０は、生成されたパケットを、注目するアプリケーションフローと同一ポートに出力する。この際、ノードＡでは、ポート番号は別途指定し、他の送信元ＩＰアドレス、受信ＩＰアドレス等は、同一のパケットに書き換えする。こうすると、ポート番号だけが異なる測定用パケットが、注目しているアプリケーションフローと同一の経路・環境でフォワーディングされる。また、パケット・フレームサイズを同一にすることで、フレームサイズ等によって動作が異なる場合のあるルータ等の影響を同一にできる。ノードＢでは、別途指定したポート番号まで指定し、そのフローのトラヒック量をパケット処理部１４のパケット流量積算部１４２で積算し、モニタ部１３で積算量を表示装置１７に表示することにより監視している。フローのトラヒック情報のデータに応じて、ある値以下になった場合、というように条件を与えることにより、制御アプリケーションもしくは、外付けの場合ではモニタ部が、品質劣化を判断することが可能となる。
【００４５】
また、経路品質河ポート番号まで依存することが予想される場合は、ヘッダ参照条件としてペイロード（の一部）もしくは、アプリケーションが使用するヘッダ的情報であるＬ７（レイヤ７）まで参照可能なものを用いる。パケットサイズに関しては、必ずしもパケットサイズが予想されない場合は、中間的なもの、あるいは典型的なもの、測定して最も多かったものを用いる方法、あるいは、複数種のパケット・フレームサイズのパケットを混ぜることで平均化した値を得る方法が考えられる。パケット間隔に関しては、等間隔の他、バースト的な時間分布とし、モニタ間でその広がりの程度を観測することで、ジッダに対する品質基準とすることが可能である。
【００４６】
図９は、本発明の一実施例の制御動作のフローチャート(その１)であり、通常経路の品質のみをモニタリングし、品質劣化自に経路２に切り替える場合を示している。ここでは、通常経路をモニタリングし、品質劣化自に、他の経路に切り替える。この際、他の経路の品質を予めモニタリングすることはしていない。同図の例では、ノードＡからノードＢへの流れのみを対象とする。そのため、ノードの設定は、先にノードＢを完了させる(ノードＢの経路２経由時のアプリケーションフローのフォワーディングエントリを設定する)(ステップ１０１)。この設定が完了していることで(ステップ１０２、Yes)、実際に切り替えになったとき、ノードＡのみで動作切り替えが可能であり、通信断の状態が発生しない。
【００４７】
このときの動作は、通常経路の品質が指定値以下かどうかをモニタリングし（ステップ１０３）、以下（劣化あり）の場合に(ステップ１０４、Yes)、ノードＡのエントリを書き換える(ステップ１０５，１０６)。この切り替えは、当該アプリケーションが終了した後、エントリから削除する。
【００４８】
図１０は、本発明の一実施例の制御動作のフローチャート(その２）であり、通常経路、別経路の両方をモニタリングし、品質劣化時に、良好な方に切り替える場合を示している。通常経路(経路１)、経路２のそれぞれに対して、図６に示した方法により、品質をモニタリングしておく。複数の経路に対してモニタリングする場合は、品質モニタ測定用プローブパケットは、ノード装置Ａの複数ポートから出力する必要がある。この場合は、ノードＡによって、パケット生成器１１からの入力パケットを複製するエントリを記述し、複製し(ステップ２０１)、経路１、経路２に対応するポートに出力する(ステップ２０２)。ノード装置Ｂでは、経路１、経路２に対応する入力ポートに、測定用パケットのエントリを記述し（ステップ２０３）、モニタリングすることで、両経路の同時モニタリングを行う(ステップ２０５)。これにより、通常経路がある品質レベル以下になり、かつ、経路２が通常経路のレベル以上あるいは、所定品質レベル以上の場合に(ステップ２０６,Yes)切り替え(ステップ２０７)、さらに、経路２が品質劣化した場合に(ステップ２０８)、経路１に切り替える(ステップ２０９)。
【００４９】
図１１、図１２は、本発明の一実施例におけるエントリの記述例を示す。図１１は、図９の動作に対応するものであり、通常経路のみモニタリングし、切替動作を行う場合の例を示しており、図１２は、図１０の動作に対応するものであり、両経路をモニタリングする場合の例を示している。
【００５０】
図９の方法は、共用の予備経路など、モニタリング等せずとも比較的品質が安定している経路が使用可能なときに有効であり、図１０の方法は、経路数によらず使用可能である。
【００５１】
図１３は、本発明の一実施例のＬ７参照動作とモニタリングを説明するための図である。ここでは、ノード装置Ａは、Ｌ７(レイヤ７)の情報、例えば、アプリケーションヘッダなどを参照する。ここで簡便な記述のためにＬ７としているが、ペイロード（の一部）、もしくはＬ７の情報という意味であり、アプリケーションフローを複数のフローに分類できる参照情報である。以下、Ｌ７は、その主旨で使用している。論理的には、ノード装置Ａは、特定アプリケーションフローに対して、さらに、Ｌ７情報を参照する。そのエントリには、Ｌ７情報がある値であれば経路１に、別の値であれば経路２に出力するエントリを記述する。その条件を選択することで、例えば、半分ずつ振り分けることや、４分の１を経路１、残りの４分の３を経路２に振り分ける。この際、切替条件として、当該アプリケーションフローの全てが経路１か経路２のどちらかに振り分けられるように記述する。
【００５２】
例えば、[論理和＝真]になるようにすれば可能である。これにより、例えば、アプリケーションフロー自体が高速広帯域の場合で、他の経路にトラヒックを部分的に迂回することができる。前述の実施の形態における、Ｌ４までの動作では、大きな帯域を使用している指定したアプリケーションフロー全体を経路２に迂回させざるを得なかったが、この点を解決することができ、１つの経路を複数のアプリケーションで共用するといった有効活用が可能となる。
【００５３】
図１４にその際の動作のフローチャートを示す。同図では、Ｌ７の通常経路の品質のみをモニタリングし、品質劣化時に、経路２に振り分ける場合の動作を示す。同図のフローチャートは、前述の図９のフローとほぼ同様であるが、Ｌ７参照条件を使用する点で異なる。また、図１０に対するような動作も可能である。
【００５４】
図１５は、本発明の一実施例のエントリの記述例を示しており、Ｌ７動作をする場合の例である。
【００５５】
図１６は、本発明の一実施例の制御動作のフローチャートであり、通常経路のトラヒック量をモニタリングし、帯域の余裕がなくなったとき、経路２に振り分ける場合の動作を示す。このとき、動作条件として、通常経路のトラヒック的な余裕度を用い、通常経路の余裕度に応じて、Ｌ７動作での経路切り替えを行うか判断する。
【００５６】
次に、ノード装置の構成について説明する。
【００５７】
図１７は、本発明の一実施例のノード装置の詳細な構成を示す。
【００５８】
同図に示すノード装置は、(ａ)が動作エンジンであり、それを（ｂ）に示すように、複数枚搭載してノード装置を構成している。同図（ａ）では、処理内容デコーダ２２が前述のエントリ制御部１８のエントリであり、参照条件と適合した場合の動作が記述してある。これは、同図（ｂ）に示すように、コンパクトＰＣＩパス４１を通じてホストＭＰＵ４２と接続され、ソフトウェア的に可変であり、記述を変更できる。同図(ａ)パケット情報抽出回路で、入力パケットのヘッダ抽出、さらには、Ｌ７情報の抽出を行い、処理内容デコーダ２２で条件を参照し、処理命令信号(出力ポートや、ヘッダ書き換え有無、複製の要否)とそれに関わるデータを、パケット処理エンジン２３に渡す。パケットは、バッファ２４を介して、パケット処理エンジン２３に入力されるので、このデータに対して処理を行い、所定のパケットが得られることになる。処理内容デコーダ２２の書き換えが行われる場合には、現在パケット入力後、その処理中に行われ、次パケット到着前に完了する。従って、エントリ(処理内容デコーダ２２)上の空白時間はなく、切替動作によるパケット損失は発生しない。
【００５９】
また、同図では、インタフェースとして、ＧｂＥ４２，コンパクトＰＣＩパス４１等を使用した例を示しているが、これらは一例であり、他のインタフェースを使用することも可能である。
【００６０】
図１８は、本発明の一実施例の品質モニタリングの動作を説明するための図であり、図１７に示すノード装置を用いた場合の例である。図１８において、ａは、全トラヒックから抽出されたアプリケーションフローを示しており、縦軸の右側の目盛を参照することにより品質劣化していることがわかる。また、ｂは、全トラヒックを示しており、縦軸の左側の目盛を参照することにより、パケットロスやジッダ等による品質劣化が生じた小容量のアプリケーションフローが含まれている。
【００６１】
高速帯域（〜１Ｇｂ）の中、特定のアプリケーションフロー(モニタリング用のプローブフローなどに対応)が抽出され、トラヒック量が実時間観測され、品質劣化した場合、その状態を確認できる。図１８中、ｂの線が全トラヒックのモニタ結果であり、実時間モニタリングが可能であるが、品質劣化しているのが一部に対してあるため、大きな変化は見られない。特定のアプリケーションフローに対しては、経路上で品質劣化している。図１８中、ｂの線がその様子であり、品質劣化による流量の変化が観測されている。このようにモニタリングすることで、高速な背景トラヒックの中で、アプリケーションフローの品質が異なる場合があるが、その品質が測定される。
【００６２】
図１９は、本発明の一実施例の切替動作を行った場合の状態を示す図である。同図中ａは経路１での品質劣化発生タイミングを示し、ｂはアプリケーションフローの切替タイミングを示し、ｇは、パケット廃棄なし時間区間を示し、ｈは経路１で１５％のパケット廃棄の発生する時間区間を示し、ｆは、双方向の矢印で示される区間が経路１で品質劣化が生じた後、経路２への切替がなされるまでの時間を示している。ｃは、切替動作を行った場合の全トラヒックの動作であり、トラヒック全体が品質劣化している対象アプリケーションフロー以外には切り替えは影響を及ぼしていないことがわかる。ｄは、特定アプリケーションの動作であり、アプリケーションフローを経路２に切り替えることで、品質劣化前の経路１で得られていたトラヒックに回復していることがわかる。この動作により、全体は、品質劣化のままであるが、特定アプリケーションに対しては、品質回復していることがわかる。
【００６３】
図２０は、本発明の一実施例のＬ７動作時の特性例である。当該アプリケーションを標準で５５０Ｍｂｐｓ程度の帯域の経路にフォワードしている。Ｌ４（もしくはＬ３）参照のみのフォワーディングでは、スループットは、この経路の帯域に制限されている。一方、別経路を用意し、Ｌ７を参照し、半分ずつのトラヒックを分散した。これにより、Ｌ４では確保できなかった帯域を確保することができていることがわかる。これにより、例えば、５５０Ｍｂｐｓの帯域が埋まってきたとき、この経路振り分けを利用することで、品質改善、もしくは品質劣化の発生の回避ができることがわかる。
【００６４】
なお、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、コンテンツを格納したコンテンツサーバから、ユーザがネットワークを介して閲覧するための、ネットワーク構成技術のネットワーク品質制御技術におけるアプリケーションフロー制御に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の原理構成図である。
【図３】本発明の対象とするネットワーク構成と品質劣化発生場所を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態におけるノード装置の構成図(その１)である。
【図５】本発明の一実施の形態におけるノード装置の構成図(その２)である。
【図６】本発明の一実施例におけるアプリケーショントラヒック測定のモニタ動作を示す図である。
【図７】本発明の一実施例のパケット生成器を接続したシステムの例である。
【図８】本発明の一実施例のノード装置の構成図である。
【図９】本発明の一実施例の制御動作のフローチャート(その１)である。
【図１０】本発明の一実施例の制御動作のフローチャート(その２)である。
【図１１】本発明の一実施例のエントリの記述例(その１)である。
【図１２】本発明の一実施例のエントリの記述例(その２)である。
【図１３】本発明の一実施例のＬ７参照動作とモニタリングを説明するための図である。
【図１４】本発明の一実施例の制御動作のフローチャート(その３)である。
【図１５】本発明の一実施例のエントリの記述例である。
【図１６】本発明の一実施例の制御動作のフローチャート(その４)である。
【図１７】本発明の一実施例のモニタ機能を有するノード装置の詳細な構成例である。
【図１８】本発明の一実施例の品質モニタリングの動作を説明するための図である。
【図１９】本発明の一実施例の切替動作を行った状態を示す図である。
【図２０】本発明の一実施例のＬ７動作時の特性例である。
【図２１】従来の技術における通信の例である。
【符号の説明】
【００６７】
３  入力ポート
４  出力ポート
１０  ノード装置
１１  パケット生成手段、パケット生成器
１２  エントリメンテナンスソフトウェア
１３  モニタ手段、モニタ装置、モニタ部
１４  パケット処理手段、パケット処理部
１５  記憶手段、記憶部
１６  モニタインタフェース
１７  表示装置
１８  エントリ、エントリ制御部
２０  処理機構(ハードウェア)
２１  パケット情報抽出回路
２２  処理内容デコーダ
２３  パケット処理エンジン
２４  バッファ
３０  管理機構（ソフトウェア）
４１  コンパクトＰＣＩバス
４２  ホストＭＰＵ
４３  フルメッシュバックプレーン
４４  ＧｂＥ
１２１  ノード装置アプリケーション
１２２  エントリ書き換え用インタフェース
１４１  パケット複製部
１４２  パケット流量積算部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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