(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのＤＨＣＰサーバを含むセグメントの複数が１つのアドレス空間で構成されたネットワークにおいて、前記セグメントのアドレス割当容量を制御するアドレス割当容量制御装置であって、
前記ＤＨＣＰサーバのアドレス割当残量を取得する割当残量監視部と、
前記ＤＨＣＰサーバのアドレス割当残量に基づき、前記セグメント毎に、前記ＤＨＣＰサーバによるアドレス割り当てのサービス停止危険率を算出する停止危険率算出部と、
前記サービス停止危険率に応じて、増減量に制限を設けて各セグメントのアドレス割当容量を算出する割当容量算出部と、
を備えることを特徴とするアドレス割当容量制御装置。
【請求項２】
前記割当容量算出部は、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の平均値を最小化するよう線形計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする請求項１に記載のアドレス割当容量制御装置。
【請求項３】
前記割当容量算出部は、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の分散値を最小化するよう二次計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする請求項１に記載のアドレス割当容量制御装置。
【請求項４】
少なくとも１つのＤＨＣＰサーバを含むセグメントの複数が１つのアドレス空間で構成されたネットワークにおいて、前記セグメントのアドレス割当容量を制御するコンピュータに、
前記ＤＨＣＰサーバのアドレス割当残量を取得するステップと、
前記ＤＨＣＰサーバのアドレス割当残量に基づき、前記セグメント毎に、前記ＤＨＣＰサーバにおけるアドレス割り当てのサービス停止危険率を算出するステップと、
前記サービス停止危険率に応じて、増減量に制限を設けて各セグメントのアドレス割当容量を算出する割当容量算出ステップと、
を実行させるためのプログラム。
【請求項５】
前記割当容量算出ステップは、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の平均値を最小化するよう線形計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする請求項４に記載のプログラム。
【請求項６】
前記割当容量算出ステップは、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の分散値を最小化するよう二次計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする請求項４に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アドレス割当容量制御装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｈｏｓｔ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバによるＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレス割り当てサービス(以下、ＤＨＣＰサービスとする)はホスト管理負荷削減に有効であり、企業ネットワークに必須となっている。ＤＨＣＰとは、ＩＰネットワークに一時的に接続するホスト（クライアント）に、ＩＰアドレス等の接続情報を自動的に割り当てるプロトコルである（例えば、非特許文献１参照）。
また、広域分散した複数のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ブロードキャストセグメント(以下、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）とする)を、仮想的な一つのＬＡＮ(以下、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ  ＬＡＮ）とする)へと結合するＶＬＡＮ技術の普及によって、ＶＬＡＮにおけるＤＨＣＰサービスの高信頼化が求められている。
【０００３】
そこで、高信頼化の一環として、ＤＨＣＰサーバを冗長化し、各ＤＨＣＰサーバに重複の無いＩＰアドレス範囲を担当させ、ＶＬＡＮ内に配置する技術がある。冗長とは、複数のＤＨＣＰサーバから１つのアドレス空間（サブネット）内のＩＰアドレスを常時重複なく割当て可能であることを意味する。例えば、非特許文献２に記載された技術では、各ＤＨＣＰサーバのＩＰアドレス割当可能残数(以下、割当残量とする)を均等化するように、各ＤＨＣＰサーバの担当ＩＰアドレス範囲(以下、割当範囲とする)の大きさ(以下、割当容量とする)を稼働中に再調整する。
しかしながら、ＶＬＡＮではＬＡＮ間をつなぐリンク切断により、ＤＨＣＰサービスのために必要なホストとＤＨＣＰサーバとの間の通信が妨げられる可能性がある。また、広域接続・ローカル接続によってリンク切断の発生頻度が異なり得る。このため割当残量を均等化するだけでは、必ずしも高信頼にＤＨＣＰサービスを提供できない。
【０００４】
この問題に対し、ＤＨＣＰサーバの構成情報管理を行うアドレス割当容量制御装置が、割当残量に加えＬＡＮ間のリンク切断確率の高低等を考慮して、ＬＡＮ毎に割当容量過大・過小の評価値であるサービス停止危険率（ＳＯＲ：Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｏｕｔａｇｅ  Ｒｉｓｋ）を求め、ＳＯＲの平均値や分散値を一定範囲に収めるよう割当容量を再調整する技術ある（例えば、非特許文献３参照）。
【非特許文献１】Ralph Droms, “Dynamic Host Configuration Protocol, ” IETF RFC2131, March 1997．
【非特許文献２】Ralph Droms, et al, “DHCP Failover Protocol, ” draft-ietf-dhc-failover-12.txt, March 2003.
【非特許文献３】Kenji Hori, et al, “Extension of DHCP for Reliable IP Address Assignment Service in Wide-area VLANs，”In Proc. of the 10-th Asia-Pacific Network Operations and Management Symposium (APNOMS2007), IS.2-5, October 2007.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献３に記載された技術では、割当容量の一回の調整幅に規制がないため、一部ＬＡＮで局所的かつ一時的にアドレス割当要求が増加する場合においてアドレス枯渇を招く危険性がある、という問題がある。具体的には過剰最適化、すなわちアドレス割当要求の増加したＬＡＮに割当容量が偏り、他のＬＡＮの割当容量が過剰に削減される結果、リンク切断の発生時にアドレス枯渇の危険性が増加してしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、局所的かつ一時的なアドレス割当要求増加に対する割当容量の過剰増加・削減を抑制することにより、ＤＨＣＰサービスの高信頼化を図ることができるアドレス割当容量制御装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、少なくとも１つのＤＨＣＰサーバを含むセグメントの複数が１つのアドレス空間で構成されたネットワークにおいて、前記セグメントのアドレス割当容量を制御するアドレス割当容量制御装置であって、前記ＤＨＣＰサーバのアドレス割当残量を取得する割当残量監視部と、前記ＤＨＣＰサーバのアドレス割当残量に基づき、前記セグメント毎に、前記ＤＨＣＰサーバによるアドレス割り当てのサービス停止危険率を算出する停止危険率算出部と、前記サービス停止危険率に応じて、増減量に制限を設けて各セグメントのアドレス割当容量を算出する割当容量算出部と、を備えることを特徴とするアドレス割当容量制御装置である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記のアドレス割当容量制御装置において、前記割当容量算出部は、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の平均値を最小化するよう線形計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記のアドレス割当容量制御装置において、前記割当容量算出部は、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の分散値を最小化するよう二次計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、少なくとも１つのＤＨＣＰサーバを含むセグメントの複数が１つのアドレス空間で構成されたネットワークにおいて、前記セグメントのアドレス割当容量を制御するコンピュータに、前記ＤＨＣＰサーバのアドレス割当残量を取得するステップと、前記ＤＨＣＰサーバのアドレス割当残量に基づき、前記セグメント毎に、前記ＤＨＣＰサーバにおけるアドレス割り当てのサービス停止危険率を算出するステップと、前記サービス停止危険率に応じて、増減量に制限を設けて各セグメントのアドレス割当容量を算出する割当容量算出ステップと、を実行させるためのプログラムである。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記のプログラムにおいて、前記割当容量算出ステップは、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の平均値を最小化するよう線形計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記のプログラムにおいて、前記割当容量算出ステップは、アドレス割当容量の増減量に制限を設けることを制約条件とし、前記サービス停止危険率の分散値を最小化するよう二次計画法を用いて各セグメントのアドレス割当容量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アドレス割当容量制御装置は、各セグメントのサービス停止危険率を算出し、算出したサービス停止危険率に応じて各ＤＨＣＰサーバの割当容量を決定する。この時、アドレス割当容量制御装置は、割当容量の調整幅を制限する。このため、過剰最適化を抑制しつつ、ＤＨＣＰサーバの割当容量を稼働中に動的に再調整することができる。これにより、局所的かつ一時的なアドレス割当要求増加に対する割当容量の過剰増加・削減が抑制され、多様な条件下でＤＨＣＰサービスの高信頼化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
なお、説明を容易にするために、本明細書全体について以下のように用語を定義する。
割当容量：各ＤＨＣＰサーバのＩＰアドレスの割当可能な数
割当数：クライアントへ既に割り当てたＩＰアドレス数
割当残量：割当容量−割当数
割当範囲：各ＤＨＣＰサーバが割当可能なＩＰアドレス範囲
【００１４】
［ネットワーク構成］
図１は、本発明の一実施形態によるＤＨＣＰサービスシステムのネットワーク構成を示す概略図である。
ＤＨＣＰサービスシステムでは、複数のＬＡＮ３（セグメント）が、ＶＬＡＮスイッチ５により仮想的な１つのＶＬＡＮへと論理的に統合されている。遠隔に位置する複数のＬＡＮ３は、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ、例えばインターネットなど）４を介して相互に接続されている。
この図に示す例では、セグメントＡとセグメントＢは、ＬＡＮ間接続用のＶＬＡＮスイッチ５を介して接続されている。また、セグメントＡ、セグメントＣ及びセグメントＤは、ＷＡＮ接続用のＶＬＡＮスイッチ５によりＷＡＮ４を介して相互に接続されている。
【００１５】
１つのＬＡＮ３は、少なくとも１つのＤＨＣＰサーバ２を備える。ＤＨＣＰサーバ２は、ネットワークに接続するクライアント６にアドレスを割り当てる。従って、異なるＤＨＣＰサーバ２が異なるクライアント６へ同じアドレスを割り当てることがないように、各ＤＨＣＰサーバ２には割当範囲が設定されている。ＬＡＮ３に接続する複数のクライアント６は、起動時に設定されたＤＨＣＰに従ってアドレス割当要求を行うことで、到達可能なＤＨＣＰサーバ２からＩＰアドレスを１つ割当てられる。
【００１６】
また、ＶＬＡＮ内には、アドレス割当容量制御装置１が備えられている。アドレス割当容量制御装置１は、ＶＬＡＮ内の全てのＤＨＣＰサーバ２と通信する。アドレス割当容量制御装置１は、各ＤＨＣＰサーバ２に対する割当容量を算出し、各ＤＨＣＰサーバ２の割当範囲を決定する。また、決定した割当範囲を各ＤＨＣＰサーバ２に通知する。なお、アドレス割当容量制御装置１の機能は、いずれか１つのＤＨＣＰサーバ２内に搭載されていてもよい。
【００１７】
このようなＤＨＣＰサービスシステムにおいて、あるＬＡＮ３でＤＨＣＰサービスが停止する要因として以下の３つが考えられる。
（停止要因１）当該ＬＡＮ３における全てのＤＨＣＰサーバ２が故障した場合
（停止要因２）当該ＬＡＮ３における全てのＤＨＣＰサーバ２の割当残量が０になった場合
（停止要因３）当該ＬＡＮ３と隣接するＷＡＮ４又はＬＡＮ３との間の全てのリンクが断となった場合
【００１８】
停止要因１から３に基づいて、ＶＬＡＮ上のＤＨＣＰサービスシステムに求められる要件を以下のように整理する。以下、あるＬＡＮ３におけるＤＨＣＰサービスが利用不可能となる確率をサービス停止危険率ＳＯＲ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｏｕｔａｇｅ  Ｒｉｓｋ）とする。
【００１９】
（要件１）ＶＬＡＮ内にＤＨＣＰサーバ２を冗長化し分散配置できること。
これは、ＶＬＡＮ内のＤＨＣＰサーバ２数が多くなるほど、冗長性が高く、サーバ故障によるＳＯＲが小さくなるためである。また、同一ＬＡＮ３内に多くのＤＨＣＰサーバ２があるほど、ＬＡＮ孤立によるＳＯＲが小さくなるためである。ここで冗長とは、（１）複数のＤＨＣＰサーバ２から同一サブネット内のＩＰアドレスを常時重複なく割当可能であり、かつ（２）サーバ故障やＬＡＮ孤立から復旧した場合にもアドレス割当重複を生じさせないように、各ＤＨＣＰサーバ２はそれぞれ常時異なる割当範囲を持つことである。
【００２０】
（要件２）各ＤＨＣＰサーバ２の割当容量を再調整できること。
これは、孤立しやすいＬＡＮ３のＤＨＣＰサーバ２群が多くのアドレスを新規割当可能なようにするためである。同一ＬＡＮ内のＤＨＣＰサーバ２数が一定の場合、ＬＡＮ孤立時に、そのＬＡＮ３内のＤＨＣＰサーバ２群がなるべく多くのアドレスを新規割当できれば、それだけ長時間の孤立状態に耐えられることになり、ＬＡＮ孤立によるＳＯＲが小さくなるためである。
【００２１】
（要件３）クライアント６起動数の時間的およびＶＬＡＮ上空間的分布に関する多様な条件に対しても、安定してＳＯＲを抑制できること。
これは、こうした条件は運用開始前に特定できるとは限らないためである。
【００２２】
［機能構成］
図２は、本実施形態によるアドレス割当容量制御装置１及びＤＨＣＰサーバ２の構成を示したブロック図である。
アドレス割当容量制御装置１は、停止危険率算出部１０１と、割当容量算出部１０２と、割当範囲記憶部１０３と、割当範囲設定部１０４と、割当残量監視部１０５と、割当範囲決定部１０６と、を含んで構成される。
割当残量監視部１０５は、各ＤＨＣＰサーバ２から割当残量を取得する。停止危険率算出部１０１は、割当残量監視部１０５が取得した割当残量に応じて、各ＬＡＮ３のサービス停止危険率ＳＯＲを算出する。割当容量算出部１０２は、停止危険率算出部１０１が算出したサービス停止危険率ＳＯＲに基づいて各ＬＡＮ３への割当容量を算出する。割当範囲決定部１０６は、割当容量算出部１０２が算出した割当容量に基づいて各ＤＨＣＰサーバ２の割当範囲を決定し、割当範囲記憶部１０３に記憶する。割当範囲記憶部１０３は、各ＤＨＣＰサーバ２の割当範囲を記憶する。割当範囲設定部１０４は、割当範囲記憶部１０３の情報に基づいて各ＤＨＣＰサーバ２に割当範囲を通知する。
【００２３】
ＤＨＣＰサーバ２は、割当範囲要求部２０１と、割当範囲受信部２０２と、アドレス割当記憶部２０３と、アドレス割当部２０４と、割当残量通知部２０５と、を含んで構成される。
割当範囲要求部２０１は、アドレス割当容量制御装置１に当該ＤＨＣＰサーバ２における割当範囲を問い合わせる。割当範囲受信部２０２は、アドレス割当容量制御装置１から当該ＤＨＣＰサーバ２における割当範囲を受信し、受信した割当範囲をアドレス割当記憶部２０３に記憶する。アドレス割当記憶部２０３は、当該ＤＨＣＰサーバ２の割当範囲、各クライアント６へ割り当て済みのアドレス及び各クライアント６へ割当可能なアドレスを記憶する。アドレス割当部２０４は、クライアント６からアドレス割当要求を受信すると、割当可能なアドレスをそのクライアント６へ通知する。この時アドレス割当部２０４は、アドレス割当記憶部２０３を参照して割当可能なアドレスを取得する。割当残量通知部２０５は、当該ＤＨＣＰサーバ２の各クライアント６へアドレスを割り当てた際又は各クライアント６のアドレスを解放した際に割当残量をアドレス割当容量制御装置１へ送信する。なお、本実施形態では、各クライアント６へアドレスを割り当てた際及び各クライアント６のアドレスを解放した際に割当残量を送信しているが、所定時間毎に割当残量を送信してもよい。
なお、図２に示すＤＨＣＰサーバ２の各部の処理機能をアドレス割当容量制御装置１が備えていてもよい。
【００２４】
［サービス停止危険率算出方法］
以下、アドレス割当容量制御装置１の停止危険率算出部１０１の処理について詳細に説明する。
ここで、アドレス割当容量制御装置１には予めＬＡＮ３間の接続トポロジ、各リンク断の確率、各ＬＡＮ３内のＤＨＣＰサーバ２数、割当容量の初期値が設定されている。
【００２５】
停止危険率算出部１０１は、ＶＬＡＮにおけるｋ番目のＬＡＮ（ｋ）のサービス停止危険率ＳＯＲ（ｋ）を以下のパラメータによって算出する。
（１）ＤＨＣＰサーバ２の故障率ｆｓｅｒｖｅｒ
（２）ＬＡＮ（ｋ）のＤＨＣＰサーバ２の割当残量が全て０となる枯渇確率ｆｐｏｏｌ
（３）ＬＡＮ（ｋ）におけるリンク（ｊ）の故障確率ｆｌｉｎｋ（ｋ，ｊ）
【００２６】
これにより、ＬＡＮ（ｋ）におけるＤＨＣＰサービスのサービス停止危険率ＳＯＲ（ｋ）は以下の式（１）により定義される。式（１）は、停止要因１から３を考慮したものとなっている。
【００２７】
【数１】
0005049869.tif 000002
【００２８】
ｓ（ｋ）：ＬＡＮ（ｋ）のＤＨＣＰサーバ数
ｆｓｅｒｖｅｒ：ＤＨＣＰサーバの故障率（全てのＤＨＣＰサーバについて一定）
ｆｐｏｏｌ（ｋ）：ＬＡＮ（ｋ）のＤＨＣＰサーバの割当残量が全て０となる枯渇確率
ｆｌｉｎｋ（ｋ，ｊ）：ＬＡＮ（ｋ）のリンク（ｊ）の故障確率（時不変）
ｌ（ｋ）：ＬＡＮ（ｋ）の持つリンク本数（隣接するＬＡＮの数）
【００２９】
なお、枯渇確率ｆｐｏｏｌ（ｋ）は以下の式（２）により定義される。式（２）によれば、割当残量（ｃ（ｋ）−ａ（ｋ））からその後一定の割当率（ｇ（ｋ））で割当数が増加していくという仮定の下で、枯渇確率ｆｐｏｏｌ（ｋ）は、時間に反比例することを意味する。
【００３０】
【数２】
0005049869.tif 000003
【００３１】
ｃ（ｋ）：ＬＡＮ（ｋ）の全てのＤＨＣＰサーバの合計割当容量
ａ（ｋ）：ＬＡＮ（ｋ）の全てのＤＨＣＰサーバの合計割当数
ｇ（ｋ）：ＬＡＮ（ｋ）の全てのＤＨＣＰサーバの割当率
ｂ：係数
ｕｐｔｉｍｅ（ｋ）：ＬＡＮ（ｋ）の全てのＤＨＣＰサーバの平均稼動時間
【００３２】
［割当容量算出方法］
次に、アドレス割当容量制御装置１の割当容量算出部１０２の処理について詳細に説明する。
割当容量算出部１０２は、停止危険率算出部１０１が算出したＳＯＲ（ｋ）に応じて、各ＬＡＮにおけるアドレス割当容量ｃ（ｋ）を算出する。具体的には、ＳＯＲ（ｋ）のＶＬＡＮ全体に渡る平均値が所定の範囲を逸脱した場合、割当容量算出部１０２は、線形計画法（ＬＰ）によって、ＶＬＡＮ全体に渡るＳＯＲ（ｋ）の平均値を最小化するような割当容量ｃ（ｋ）を算出する。また、割当容量算出部１０２は、ＳＯＲ（ｋ）のＶＬＡＮ全体に渡る分散値が所定の範囲を逸脱した場合、二次計画法（ＱＰ）によって、ＶＬＡＮ全体に渡るＳＯＲ（ｋ）の分散値を最小化するように割当容量ｃ（ｋ）を再計算する。
しかしながら、割当容量の一回の調整幅に規制がないと、一部ＬＡＮ３で局所的かつ一時的にサービス停止危険率ＳＯＲ（ｋ）が増加する条件において、アドレス枯渇を招く場合が想定される。具体的にはサービス停止危険率ＳＯＲ（ｋ）の増加したＬＡＮ３に割当容量が偏り、他ＬＡＮ３の割当容量が過剰に削減される(以下、この現象を過剰最適化と呼ぶ)。この結果、割当容量の削減されたＬＡＮ３において、以後のリンク切断発生時にアドレス枯渇が発生しやすくなる。従って、上述した（要件３）を満足できない。
そこで、本発明では、割当容量の最大増減率ＭａｘＤｅｌｔａＣを制約条件として追加する。以下の式（３）、式（４）、式（５）が割当容量の制約条件である。式（３）は、ＶＬＡＮ内の合計割当容量がＶＬＡＮ内での利用可能な総ＩＰアドレス数Ｎになることを表わしている。式（４）は、各ＬＡＮ３の割当容量が割当数以上であることを表わしている。式（５）は、割当容量の１回の調整幅が最大増減率を超えないことを表わしている。
【００３３】
【数３】
0005049869.tif 000004
【００３４】
【数４】
0005049869.tif 000005
【００３５】
【数５】
0005049869.tif 000006
【００３６】
Ｎ：ＶＬＡＮ内で利用可能な総ＩＰアドレス数
ｃｐｒｅｖ（ｋ）：ＬＡＮ（ｋ）の全てのＤＨＣＰサーバの現在の合計割当容量
ＭａｘＤｅｌｔａＣ：割当容量の最大増減率
【００３７】
［線形計画法による割当容量算出方法］
次に、制約条件式（３）から（５）下でのＳＯＲ（ｋ）の平均値を最小化する割当容量ｃ（ｋ）の算出方法について説明する。
まず、ＬＰによるＳＯＲ（ｋ）の平均値最小化について説明する。以下に制約条件を伴う場合にＳＯＲ（ｋ）の平均値Ａｖｇ（ＳＯＲ（ｋ））を最小化するようなｃ（ｋ）を求める方法を示す。Ａｖｇ（ＳＯＲ（ｋ））は次の式（６）のように定義される。割当容量算出部１０２は、式（６）が最小となるようなｃ（ｋ）を、制約条件式（３）、（４）、（５）の下、ＬＰを用いて算出する。
【００３８】
【数６】
0005049869.tif 000007
【００３９】
以下、アドレス割当容量制御装置１のＤＨＣＰサーバ２としての処理に支障を来たさないようにするため、ＬＰの代表的な高速解法であるシンプレックス法を適用可能とする方法を示す。なお、シンプレックス法は周知の技術である。シンプレックス法を適用可能とするために、まず式（１）を次の式（７）のように書き換える。
【００４０】
【数７】
0005049869.tif 000008
【００４１】
ｄ（ｋ）の定義は以下の式（８）である。また、ｅ（ｋ）の定義は以下の式（９）である。ｄ（ｋ）及びｅ（ｋ）は各ＬＡＮ３により決定する定数である。
【００４２】
【数８】
0005049869.tif 000009
【００４３】
【数９】
0005049869.tif 000010
【００４４】
式（６）に式（７）を代入すると以下の式（１０）のようになる。
【００４５】
【数１０】
0005049869.tif 000011
【００４６】
次に、シンプレックス法を適用可能とするために、式（２）を以下の式（１１）に書き換える。
【００４７】
【数１１】
0005049869.tif 000012
【００４８】
式（１１）はｃ（ｋ）の一次式ではないため、式（１０）がｃ（ｋ）の一次式とならず、式（１０）を目的関数とした最小化問題をシンプレックス法で解くことができない。そこで、ｆｐｏｏｌ（ｋ）を式（５）の範囲内で線形近似することで、ｃ（ｋ）の一次式として表現可能とし、シンプレックス法を適用可能とする。
【００４９】
図３は、本実施形態における枯渇確率ｆｐｏｏｌ（ｋ）の線形近似の概要を示した概略図である。この図に示すグラフの縦軸は枯渇確率ｆｐｏｏｌ（ｋ）、横軸は割当容量ｃ（ｋ）である。
まず、ｃ（ｋ）を式（５）の範囲内で、図３のグラフに示す双曲線上のｃ（ｋ）=ｃｐｒｅｖ（ｋ）となる点の近傍で、以下の式（１２）のように線形近似する。
【００５０】
【数１２】
0005049869.tif 000013
【００５１】
次に、式（１２）を式（１０）に代入して以下の式（１３）を算出する。
【００５２】
【数１３】
0005049869.tif 000014
【００５３】
この式（１３）を目的関数として最小化問題を解くことは、定数項を除いた以下の式（１４）の目的関数を用いて最小化問題をとくことと同値になる。よって、目的関数を以下の式（１４）ように定義する。
【００５４】
【数１４】
0005049869.tif 000015
【００５５】
図４は、本実施形態におけるＡ（ｋ）の線形補間方法の概要について示した概略図である。
式（１２）、（１４）においてＡ（ｋ）は、この図におけるｃ（ｋ）＝ｃｐｒｅｖ（ｋ）（１−ＣａｌｃＤｅｌｔａＣ）およびｃ（ｋ）＝ｃｐｒｅｖ（ｋ）（１＋ＣａｌｃＤｅｌｔａＣ）の２点を通るように線形補間によって求める。すなわち、Ａ（ｋ）は以下の式（１５）の定義となる。ここでＣａｌｃＤｅｌｔａＣは計算上のパラメータであり、ＭａｘＤｅｌｔａＣ未満となる任意の正の実数である。例えば、ＭａｘＤｅｌｔａＣを０．１、ＣａｌｃＤｅｌｔａＣを０．０５などに設定することが可能である。
【００５６】
【数１５】
0005049869.tif 000016
【００５７】
以上により、書き換え後の最適化問題は、目的関数が式（１４）及び（１５）となり、判定条件が式（３）、（４）及び（５）となる。従って、割当容量算出部１０２は、判定条件式（３）、（４）及び（５）の下で、式（１４）のｍｉｎ以降を最小化することを目的としてシンプレックス法を用いて割当容量ｃ（ｋ）を算出する。
【００５８】
［二次計画法による割当容量算出方法］
次に、ＱＰによるＳＯＲ（ｋ）の分散値最小化について説明する。
ここでは、制約条件式（３）、（４）及び（５）の下でＳＯＲ（ｋ）の分散値Ｖａｒ（ＳＯＲ（ｋ））を最小化するようなｃ（ｋ）を求める方法を示す。Ｖａｒ（ＳＯＲ（ｋ））は以下の式（１６）のように定義される。
【００５９】
【数１６】
0005049869.tif 000017
【００６０】
割当容量算出部１０２は、式（１６）が最小となるようなｃ（ｋ）を、制約条件式（３）、（４）及び（５）の下、ＱＰを用いて算出する。平均最小化の場合と同様な理由により、ここではＱＰの代表的な高速解法の一つ、逐次二次最適化(ＳＱＰ)法を適用する。ＳＱＰ法は二次最適化であるため、特に式（１６）および制約条件式（３）、（４）及び（５）の変形は必要なく、直接適用可能である。
【００６１】
［処理の流れ］
図５は、本実施形態における割当容量算出処理の流れの一例を表すフローチャートである。アドレス割当容量制御装置１は、例えば、以下のタイミングで割当容量算出処理を開始する。
（１）所定時間の経過毎
（２）ＤＨＣＰサーバ２から割当残量が通知された場合
【００６２】
処理を開始すると、まず、停止危険率算出部１０１が、各ＤＨＣＰサーバ２のサービス停止危険率ＳＯＲ（ｋ）を算出する（ステップＳ１）。次に、割当容量算出部１０２が、算出したサービス停止危険率ＳＯＲ（ｋ）の平均値Ａｖｇ（ＳＯＲ（ｋ））を算出する（ステップＳ２）。次に、割当容量算出部１０２が、算出した平均値Ａｖｇ（ＳＯＲ（ｋ））が所定の範囲内か否かを判定する（ステップＳ３）。所定の範囲内でない場合には、次のステップＳ４へ進む。所定の範囲内である場合には、処理を終了する。次に、割当容量算出部１０２が、線形計画法を用いてＡｖｇ（ＳＯＲ（ｋ））を最小化するよう各ＤＨＣＰサーバ２の割当容量ｃ（ｋ）を算出する（ステップＳ４）。次に、割当範囲決定部１０６が、算出した割当容量に基づいて各ＤＨＣＰサーバ２の割当範囲を決定する（ステップＳ５）。最後に、割当範囲設定部１０４が、決定した割当範囲を各ＤＨＣＰサーバ２へ通知して、処理を終了する（ステップＳ６）。
なお、本例では、サービス停止危険率ＳＯＲ（ｋ）の平均値Ａｖｇ（ＳＯＲ（ｋ））に基づいて割当容量ｃ（ｋ）を算出したが、サービス停止危険率ＳＯＲ（ｋ）の分散値Ｖａｒ（ＳＯＲ（ｋ））が所定の範囲外である場合に、Ｖａｒ（ＳＯＲ（ｋ））を最小化するように二次計画法を用いて各ＤＨＣＰサーバ２の割当容量ｃ（ｋ）を算出してもよい。
【００６３】
図６は、本実施形態におけるＤＨＣＰサービスシステムにおける処理の一例を表わすシーケンス図である。この図ではＤＨＣＰサーバ２が２台となっているが、３台以上の場合も同様なシーケンスとなる。すなわち、３台目以降のＤＨＣＰサーバ２もこの図に示すシーケンスでアドレス割当容量制御装置１やクライアント６と通信を行う。
【００６４】
ＤＨＣＰサーバ２は、起動すると、自身の割当範囲を取得すべく、アドレス割当容量制御装置１へ割当範囲要求を送信する（ステップＳ１０１）。これに対し、アドレス割当容量制御装置１は、対応する割当範囲を含む割当範囲応答をＤＨＣＰサーバ２へ送信する（ステップＳ１０２）。ＤＨＣＰサーバ２は、割当範囲を受信すると、クライアント６へのアドレス割当サービスを開始する（ステップＳ１０３）。
【００６５】
一方、クライアント６は、起動すると、ネットワークに接続するために、アドレス割当要求をＤＨＣＰサーバ２へ送信する（ステップＳ１０４）。これに対し、ＤＨＣＰサーバ２は、割当可能なアドレスを含むアドレス割当応答をクライアント６へ送信する（ステップＳ１０５）。クライアント６は、受信したアドレスを用いてネットワークに接続することができる。このとき、ＤＨＣＰサーバ２は、アドレス割当容量制御装置１に割当残量を通知する（ステップＳ１０６）。これにより、アドレス割当容量制御装置１は、各ＤＨＣＰサーバ２の割当残量を把握することができる。また、クライアント６は、ネットワークへの接続を終了する際に、アドレス解放要求をＤＨＣＰサーバ２へ送信する（ステップＳ１０７）。これに対して、ＤＨＣＰサーバ２は、受信したアドレスを割当可能なアドレスに更新して、アドレス解放応答をクライアント６へ送信する（ステップＳ１０８）。このとき、ＤＨＣＰサーバ２は、アドレス割当容量制御装置１に割当残量を通知する（ステップＳ１０９）。
【００６６】
アドレス割当容量制御装置１は、割当残量が通知されると、図５に示す割当容量算出処理を開始する（ステップＳ１１０）。そして、アドレス割当容量制御装置１は、各ＤＨＣＰサーバ２へ決定した割当範囲を通知する（ステップＳ１１１）。各ＤＨＣＰサーバ２は、通知された割当範囲にアドレス割当記憶部２０３の割当範囲を置き換える（ステップＳ１１２）。このようにして、アドレス割当容量制御装置１は、各ＤＨＣＰサーバ２の割当範囲を再調整する。
【００６７】
このように、本実施形態によれば、アドレス割当容量制御装置１は、複数のＬＡＮ３を含むＶＬＡＮについて、サービス停止危険率ＳＯＲを算出し、算出したサービス停止危険率ＳＯＲに応じて各ＤＨＣＰサーバ２の割当容量を決定する。この時、アドレス割当容量制御装置１は、割当容量の調整幅を制限する。このため、過剰最適化を抑制しつつ、ＤＨＣＰサーバ２の割当容量を稼働中に動的に再調整することができる。これにより、局所的かつ一時的なアドレス要求増加に対する割当容量の過剰増加・削減が抑制され、多様な条件下でＤＨＣＰサービスの高信頼化を図ることができる。
【００６８】
また、図５に示す各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、割当容量算出処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００６９】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００７０】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態によるＤＨＣＰサービスシステムのネットワーク構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態によるアドレス割当容量制御装置及びＤＨＣＰサーバの構成を示したブロック図である。
【図３】本実施形態における枯渇確率ｆｐｏｏｌ（ｋ）の線形近似の概要を示した概略図である。
【図４】本実施形態におけるＡ（ｋ）の線形補間方法の概要について示した概略図である。
【図５】本実施形態における割当容量算出処理の流れの一例を表すフローチャートである。
【図６】本実施形態におけるＤＨＣＰサービスシステムにおける処理の一例を表わすシーケンス図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…アドレス割当容量制御装置  ２…ＤＨＣＰサーバ  ３…ＬＡＮ  ４…ＷＡＮ  ５…ＶＬＡＮスイッチ  ６…クライアント  １０１…停止危険率算出部  １０２…割当容量算出部  １０３…割当範囲決定部  １０４…割当範囲設定部  １０５…割当残量監視部  １０６…割当範囲決定部  ２０１…割当範囲要求部  ２０２…割当範囲受信部  ２０３…アドレス記憶部  ２０４…アドレス割当部  ２０５…割当残量通知部
【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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