JP2005109536A

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Publication number: JP2005109536A
Application number: JP2003335961A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hashimoto; 仁橋本; Takahiro Murooka; 孝宏室岡; Toshiaki Miyazaki; 敏明宮崎
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【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１PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the characteristics of an application flow at the time of quality deterioration with respect to required characteristics different for each application.
SOLUTION: The present invention monitors layer 4 level traffic and changes an output port to a port corresponding to another route by changing an entry of a transmission source node based on the monitoring result. Perform route control.
[Selection] Figure 1

Description

Translated fromJapanese

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。 The present invention relates to an application flow control method and system, and in particular, a network quality control technique of a network configuration technique for a user to browse via a network from a content server storing content in a server and a client (user). The present invention relates to an application flow control method and system. Further, the present invention relates to the technology of routers and switches that use nodes that perform header reference / change up to L4 (layer 4) or higher as IP processing and the like without terminating an application as processing in the network.

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)。
Randall Stewart, Chris Metz, SCTP New Transport Protocol for TCP/IP NOVEMBER・DICEMBER 2001 IEEE INTERNET COMPUTINGWhen contents are exchanged on the Internet or the like, if congestion or the like occurs in the network, it ultimately affects the end terminal in the form of application quality degradation. For this purpose, a plurality of interfaces are prepared for each terminal as shown in FIG. 21, and a TCP (Transmission Control Protocol) that performs communication by combining a plurality of IP addresses with a port number of an application is used. Thus, the path quality is monitored, and when the quality deteriorates, the interface is switched to another interface pair, that is, another path, and as a result, the quality is improved (see, for example, Non-Patent Document 1).
Randall Stewart, Chris Metz, SCTP New Transport Protocol for TCP / IP NOVEMBER ・ DICEMBER 2001 IEEE INTERNET COMPUTING

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。 However, as shown in FIG. 21, the conventional method requires that the end has a plurality of interfaces. For this reason, the problem of economy and the problem of the terminal load for controlling and driving the interface and the normal network card cannot be avoided.

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。 In addition, when quality degradation is detected, whether the result is a terminal problem such as an overload at the terminal or a network problem on the route, it is not clear whether the result is clear, so switching is not always effective, and interface control for that is necessary It becomes.

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。 In addition, as a protection, it is considered that a route is switched to a backup route by a router or the like when a failure occurs, but switching is performed in units of routes. Therefore, the operation according to the characteristics of the application is impossible, and all traffic is switched, which leads to excessive facilities such as switching the application flow sufficient to ensure reliability in TCP / IP or the like.

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。 The present invention has been made in view of the above points, and for the required characteristics that differ for each application, improves the characteristics of the application at the time of quality degradation, and at that time without affecting other flows, An object of the present invention is to provide an application flow control method and system capable of preventing additional omission of traffic of the flow itself at the time of switching and improving the network quality on the network side without depending on the terminal. .

図１は、本発明の原理を説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

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)。The present invention relates to a system for executing a content transfer application on an IP network between an end (terminal) A and an end (terminal) B, a node A to which the end A is directly or indirectly connected, and the end A node B, which is an IP node device to which B is directly or indirectly connected, and an IP routing protocol or a statically set standard route between the node A and the node B, and the node A, the node In an application flow path control method in a network having at least one path on an IP different from the standard path, which can be realized by using a port different from the port used by the standard path between B ,
Node A and Node B are
Control target flow identification information including a packet source IP address, a destination IP address, a protocol type, a port number of a source application, and a port number of a destination application is stored in a storage unit in advance.
A normal node operation including routing and switching is performed, and port information indicating to which port a packet is output and information for rewriting the packet header are stored in the storage unit based on the entry in which information is described. Packet processing means for controlling the output of the packet with reference to the control target flow identification information;
Entry maintenance software that can rewrite entries in software,
When the device has the monitoring means for integrating the flow rate within the specified time of the packet that matches the control target flow identification information of the storage means and referring to the numerical value,
A packet generation unit that outputs a packet that can use a header that conforms to all or part of the control target flow identification information by designating a temporal average flow rate and a packet size monitored by the monitoring unit. In the case of controlling the flow to B, if it is generated by software in the input port of node A or inside node A, it is connected to the packet processing means via an internal path,
In node A,
Of the header information of the output packet of the packet generation means, the IP address portion is rewritten to the IP address of the header information of the application flow to be monitored by changing the route quality of the application flow to the port of the route through which the application flow to be monitored passes. Output (step 1)
In Node B,
Extract the packet generated by the packet generation means of node A (step 2),
When the flow rate of the packet is calculated by the monitoring means (step 3), the flow rate is compared with a preset value indicating the quality degradation state (step 4), and as a result of the comparison, it is determined that the quality degradation state is present In the entry maintenance software, the entry information including the port number for designating the application flow of the entry of the node A is changed through a predetermined interface, and the output port is changed to a port corresponding to another route (step 5). .

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。In the present invention, the node A
Duplicate the packet of the packet generation means,
Output the packet to the port corresponding to another route,
In Node B,
The monitoring means extracts the duplicated packet at the node A, measures the quality degradation state, compares the original route quality with the measured quality, and according to the result, in the entry maintenance software, at the node A An entry including an output port in the target flow entry and a port for outputting an application flow from the connected node B port is set.

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。Further, the entries of the node A and the node B of the present invention are as follows:
It is a description that determines the operation by referring to the payload of the specific application flow or the L7 (Layer 7) header, specifies two reference patterns that belong to either application flow, and the incident packet conforms to one of them In this case, the entry is set to include an entry forwarded to the normal route and a number forwarded to another route when applied to the other route.

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。In the present invention, when packet generating means is not used,
The packet flow rate measured and determined by the monitoring means is the total real-time flow rate of the input packet to the port of the node B, and the operation determination condition corresponding to the result of the quality degradation state comparison is the information on the total flow rate. It is determined from the margin for the path bandwidth or one of them.

図２は、本発明の原理構成図である。 FIG. 2 is a principle configuration diagram of the present invention.

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。The present invention is a system for performing a content transfer application on an IP network between an end (terminal) A and an end (terminal) B, and a node A to which the end A is directly or indirectly connected, and the end B Node B, which is an IP node device directly connected or indirectly connected, and an IP routing protocol or a statically set standard route between the node A and the node B, and the node A and the node B An application flow routing control system in a network having at least one route on an IP different from the standard route, which can be realized by using a port different from the port used by the standard route between And
Node A and Node B are
A storage means 15 for preliminarily storing control target flow identification information including a packet source IP address, a destination IP address, a protocol type, a source application port number, and a destination application port number;
A normal node operation including routing and switching is performed, and port information indicating to which port a packet is output and information for rewriting the packet header are stored in the storage unit based on the entry in which information is described. Packet processing means 14 for controlling the output of the packet with reference to the control target flow identification information;
Entry maintenance software 12 for rewriting entries in software,
Monitoring means 13 for integrating the flow rate within a specified time of a packet that matches the control target flow identification information of the storage means and referring to a numerical value;
A packet that is connected to the input port of the node A and can use a header that matches all or part of the control target flow identification information is output by designating the time average flow rate and the packet size monitored by the monitoring means 13. Packet generating means 11;
Theentry maintenance software 12
A means for rewriting the IP address of the header information of the application flow to be monitored with respect to the path quality of the application flow in the header information of the output packet of the packet generation means 11 to the IP address of the node A;
The packet processing means 14
It has a means to output to the port of the route through which the application flow to be monitored passes,
The monitoring means 13 of the node B
A means for extracting a packet generated by the packet generation means 11 connected to the node A, calculating a flow rate of the packet, and comparing with a value indicating a preset quality degradation state;
Node Bentry maintenance software 12
When it is determined that the quality is in a degraded state as a result of the comparison by themonitoring unit 13, the entry information including the port number for designating the application flow is changed for the entry of the node A using a predetermined interface. And a means for changing the output port to a port corresponding to another route.

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。Further, the packet processing means of the node A of the present invention is:
Means for replicating the packet generated by the packet generation means;
Including means for outputting a packet to a port corresponding to another route;
Node B monitoring means:
Means for extracting a duplicated packet at node A, measuring a quality degradation state, and comparing the original path quality with the measured quality;
Entry maintenance software
According to the comparison result, a means for setting an entry including an output port in an entry of the target application flow in the node A and a port for outputting an application flow from the connected port of the node B is included.

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。Further, the entries of the node A and the node B of the present invention are as follows:
It is a description that determines the operation by referring to the payload of the specific application flow or the L7 (Layer 7) header, specifies two reference patterns that belong to either application flow, and the incident packet conforms to one of them In this case, the entry is set to include an entry forwarded to the normal route and a number forwarded to another route when applied to the other route.

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。In addition, when the present invention is a configuration that does not use packet generation means,
The monitoring means
The flow rate of the packet to be measured / determined is the total real-time flow rate of the input packet to the node B port, and the operation decision condition corresponding to the result of the quality degradation state comparison is determined for the total flow rate information and the path bandwidth. Means for determining the margin or one of them is included.

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。 The present invention makes it possible to observe quality degradation corresponding to an application with respect to required characteristics that differ for each application, and to improve the characteristics of the application at the time of quality degradation.

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。 In addition, other application flows are not affected at that time. Further, when switching, the traffic of the flow itself is not additionally lost, and does not depend on the terminal, so that the network quality on the network side can be improved.

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。 As a result, effective use of the network and good content distribution to the end via the network can be performed.

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

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。 As shown in FIG. 3, the present invention is a system that performs a content transfer application on an IP network between an end (terminal) A on the transmission side and an end (terminal) B on the reception side.

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。 The node A and node B are IP (Internet Protocol) node devices, and an IP routing protocol or a statically set standard route between the node A and the node B, and the node between the node A and the node B There is at least one route on an IP different from the route that can be realized by using a port different from the port used by the route. These node devices have a plurality of interface cards and a common part that collectively manages their control. Each card basically processes an input packet and outputs it to an output port.

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。 FIG. 4 shows the configuration (part 1) of the node device according to the embodiment of the present invention. The node device shown in the figure includes anentry maintenance software 12 configured by software, anentry control unit 18, apacket processing unit 14, amonitor interface 13 configured by software, aninput port 3, a plurality ofoutput ports 4, and astorage unit 15. Thepacket generator 11 and thedisplay device 17 are connected to the outside.

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。 Thepacket generator 11 is connected to theinput port 3 of thenode device 10, generates a packet used for monitoring, and outputs the packet to theinput port 3.

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。 Thestorage unit 15 is switched in advance with reference to control target flow identification information (L3, L4 header information, payload information), route information for specifying a route at the time of switching, and monitor information obtained from themonitor interface 13. The switching conditions for determining whether or not are stored are referred to by the nodedevice control application 121 of theentry maintenance software 12 during each operation.

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。 Theentry control unit 18 is physically configured by a memory device, and performs normal node operations including routing and switching, and port information indicating to which port a packet is output, and an entry for rewriting the packet header. And the entry processing instruction rewritten by theentry maintenance software 12 is passed to thepacket processing unit 14.

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。 Theentry maintenance software 12 has an interface (CLI, API) for rewriting entries with the nodedevice control application 121. Based on the input packet from thepacket generator 11, the contents of the entry in theentry control unit 18 are rewritten in software. Specifically, themonitor interface 16 compares the calculated flow rate with a preset value indicating the quality degradation state, and if it is determined that the quality degradation state is determined as a result of the comparison, the application of theentry control unit 18 The entry information including the port number designating the flow is changed using theentry rewriting interface 122, and control is performed using the nodedevice control application 121 so that the output port is changed to a port corresponding to another route. Here, the nodedevice control application 121 acquires data from the monitor interface, refers to the information stored in thestorage unit 15, determines whether control is necessary based on the acquired data, and rewrites the entry if necessary. Control is performed via theinterface 122.

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。 Thepacket processing unit 14 includes apacket duplicating unit 141 and a packet flowrate integrating unit 142, extracts the packet generated by thepacket generator 11, temporarily stores it in the buffer, and processes the instruction from theentry control unit 18. The packet is processed by the signal, and the packet is output to the route (output port 4). When thepacket processing unit 14 operates on the transmission side, the IP address portion of the header information of the output packet from thepacket generator 11 is the IP address of the header information of the flow to be monitored for the path quality of the application flow. And output to the output port of the route through which the monitored application flow passes. Further, thepacket processing unit 14 duplicates the packet output from thepacket generator 11 by thepacket duplicating unit 141 and outputs it to theoutput port 4 corresponding to another route. Further, when thepacket processing unit 14 operates on the receiving side, the packet generated by thepacket generator 11 of the transmitting side node device is extracted.

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。 Themonitor interface 16 passes the control target flow identification information in thestorage unit 15 to thedisplay device 17 and reads and displays the monitor result.

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。 Thenode device 10 has a plurality of card slots, and a plurality ofnode devices 10 are mounted in the form of a network interface card (or module).

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。 A configuration as shown in FIG. 5 is also possible as a configuration of another node device. In the configuration shown in FIG. 5, themonitor unit 16 is connected to themonitor interface 13, and thestorage unit 15 is connected to themonitor unit 16. In the configuration shown in FIG. 5, themonitor interface 13 and themonitor unit 16 are connected via a network, and themonitor unit 16 performs monitoring and switching determination. The result is passed to thenode device 10. In the case of the configuration shown in the figure, the nodedevice control application 121 is not mainly used, and themonitor unit 16 issues an instruction related to processing through theinterface 122 such as CLI.

ここで、上記の図４における動作を説明する。 Here, the operation in FIG. 4 will be described.

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。 In thepacket processing unit 14 of the sending node A, the IP flow portion of the header information of the output packet of thepacket generator 11 acquired via theinput port 3 is used to obtain the path quality of the application flow acquired from themonitor interface 13. It is rewritten with the IP address of the header information of the flow to be monitored, and is output to theoutput port 4 of the route through which the flow to be monitored passes.

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。 In thepacket processing unit 14 of the node B on the receiving side, the packet generated by thepacket generator 11 of the node A is extracted, the flow rate is calculated by the packet flowrate integration unit 142 of thepacket processing unit 14, and a preset quality degradation state Theentry maintenance software 12 changes the entry information including the port number for designating the application flow of the entry of the node A when it is determined that the quality is deteriorated as a result of comparing the flow rate with the flow rate. The output port is changed to a port corresponding to another route. In the node B, when the entry of the node A is changed, theentry rewriting interface 122 of the node B and the node A is used. In another device that manages the nodes A and B, the monitoring result in the node B may be transmitted to the device, and the device may instruct the node A or the node B to rewrite the entry.

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。 When a packet is duplicated and output by thepacket duplicating unit 141 of the node A, thepacket processing unit 14 of the node B extracts the duplicated packet and monitors it with themonitor interface 16.

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。 In FIG. 3 described above, (a) shows the network configuration, and (b) in FIG.

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。 A node device such as a router having a function of designating a position where a plurality of routes can be switched by designating the input / output port in a multicast home environment where a plurality of IP reachable routes exist in an end-to-end network Place. It is assumed that the network path that is normally used is in a quality degradation state rather than a failure. That is, the situation is as shown in FIG. Here, the quality is assumed to be for a specific application.

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。In FIG. 4 described above, thenode device 10 performs normal node operations such as routing and switching, as well as a packet source IP address, a destination (reception) IP address, and a protocol type of TCP or UDP (User Datagram Protocol). Thepacket processing unit 14 refers to the port number of the transmission source application and the port number of the transmission destination (reception) application, and when it matches the specified one, thepacket processing unit 14 describes and outputs the specified header in the specified port. In other words, the entry describing this operation includes
-Information about the port to which the packet (interface accommodated in the node device) is output;
The contents of rewriting the packet header, the source IP address, the destination (reception) IP address, the protocol type of TCP or UDP, the port number of the source application, the port number of the destination (reception) application;
And describe.

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。 This entry is configured to be rewritable from theentry maintenance software 12 composed of software realized on the node device. By rewriting this entry with two node devices, switching at the IP layer of the multicast home becomes possible.

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。 On the node device or another hardware connected to the node device, a packet flow rate integration means (device) for integrating the input frame or packet payload size is provided. Thereby, the flow rate of the packet designated up to the application, that is, the port number can be observed according to the switching condition. The readout mechanism for this calculation is implemented as software as themonitor interface 13.

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。 FIG. 6 shows the monitoring operation of the application traffic measurement according to the embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 4, the frame or packet payload size is accumulated by the packet flowrate accumulation unit 142 of thepacket processing unit 14, and reading is performed by themonitor interface 16. Reading may be performed by hardware connected to theapparatus 10 and reading may be performed by software (monitor interface 16), and real-time resolution of about 1 msec can be measured from current hardware, CPU capability, and the like. In FIG. 6, in the node A, a hardware monitor device connected to thenode device 10 designates a transmission / destination address and a transmission / destination port number, integrates the flow rates of the matched application flows, and monitors the software An example in which this is read out by theinterface 16 and displayed on the display device is shown.

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。 In addition, as shown in FIG. 7, when monitoring quality in a certain direction, such as for specific stream delivery, packets can be sent to at least one node device with the time distribution, packet size, and flow rate specified in that direction. Thepacket generator 11 is connected.

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。 As a result, the current quality of the application flow of interest can be monitored by using thenode device 10 and the monitoring device.

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。 Further, as shown in FIG. 8, the monitor device may be built in thenode device 10 as themonitor unit 13. In this case, the above-describedmonitor interface 13 shown in FIG. 4 is unnecessary, and the quality such as the flow rate monitored by themonitor unit 13 can be directly displayed on thedisplay device 17 from themonitor unit 13. Thepacket generator 11 built in thenode device 10 generates, for example, uniform traffic at regular intervals in time, and enters thepacket processing unit 14. At this time, the packet frame size used by the application of interest is used. Thenode device 10 outputs the generated packet to the same port as the application flow of interest. At this time, the node A separately designates the port number, and rewrites the other source IP address, reception IP address, etc. to the same packet. In this way, measurement packets that differ only in port number are forwarded in the same route / environment as the application flow of interest. Also, by making the packet and frame size the same, the influence of routers and the like whose operations may differ depending on the frame size and the like can be made the same. In the node B, the port number specified separately is specified, the traffic amount of the flow is integrated by the packet flowrate integrating unit 142 of thepacket processing unit 14, and themonitor unit 13 displays the integrated amount on thedisplay device 17 for monitoring. ing. By giving a condition such as when the value falls below a certain value according to the traffic information data of the flow, the monitor unit can judge the quality deterioration in the case of external application. .

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。 In addition, when it is expected to depend on the route quality river port number, the header reference condition can be referred to the payload (part of) or L7 (layer 7) which is header information used by the application. Use. Regarding the packet size, if the packet size is not always expected, use the intermediate or typical one, the method using the one that has been measured the most, or mix the packets of multiple packet frame sizes It is conceivable to obtain a value averaged by. As for the packet interval, it is possible to set the quality standard for the jedder by observing the extent of the spread between the monitors in addition to the equal interval and the burst time distribution.

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。 FIG. 9 is a flowchart (No. 1) of the control operation of the embodiment of the present invention, and shows a case where only the quality of the normal route is monitored and the quality deterioration is switched to the route 2 itself. Here, the normal route is monitored, and the quality deterioration itself is switched to another route. At this time, the quality of other routes is not monitored in advance. In the example of the figure, only the flow from the node A to the node B is targeted. Therefore, the node is set first by completing the node B (setting the forwarding entry of the application flow when passing through the route 2 of the node B) (step 101). When this setting is completed (step 102, Yes), when the switching is actually performed, the operation can be switched only by the node A, and the communication disconnection state does not occur.

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。 The operation at this time is to monitor whether or not the quality of the normal route is below the specified value (step 103), and if it is below (with deterioration) (step 104, Yes), rewrite the entry of node A (steps 105 and 106). ). This switching is deleted from the entry after the application ends.

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)。 FIG. 10 is a flowchart (part 2) of the control operation of the embodiment of the present invention, and shows a case where both the normal route and the different route are monitored and switched to the better one when quality deteriorates. Quality is monitored for each of the normal route (route 1) and route 2 by the method shown in FIG. When monitoring a plurality of paths, the quality monitor measurement probe packet needs to be output from a plurality of ports of the node device A. In this case, an entry for duplicating the input packet from thepacket generator 11 is described by the node A, duplicated (step 201), and output to the ports corresponding to thepath 1 and path 2 (step 202). In the node device B, the entry of the measurement packet is described in the input ports corresponding to theroute 1 and the route 2 (step 203), and monitoring is performed simultaneously on both routes (step 205). As a result, when the normal route falls below a certain quality level and the route 2 is above the normal route level or above the predetermined quality level (step 206, Yes), switching is performed (step 207). When it deteriorates (step 208), it switches to the route 1 (step 209).

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。 11 and 12 show an example of entry description in one embodiment of the present invention. 11 corresponds to the operation of FIG. 9 and shows an example in which only the normal route is monitored and the switching operation is performed. FIG. 12 corresponds to the operation of FIG. An example in the case of monitoring is shown.

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。 The method of FIG. 9 is effective when a route with relatively stable quality can be used without monitoring or the like, such as a shared backup route, and the method of FIG. 10 can be used regardless of the number of routes. is there.

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。 FIG. 13 is a diagram for explaining L7 reference operation and monitoring according to an embodiment of the present invention. Here, the node apparatus A refers to L7 (layer 7) information, such as an application header. Here, L7 is used for simple description, but it means payload (part) or information of L7, and is reference information that can classify application flows into a plurality of flows. Hereinafter, L7 is used for the purpose. Logically, the node device A further refers to the L7 information for the specific application flow. In the entry, an entry to be output to theroute 1 if the L7 information has a certain value and to the route 2 if the other value is described. By selecting the condition, for example, the distribution is performed in half, or the quarter is distributed to theroute 1 and the remaining three-fourths are distributed to the route 2. At this time, the switching condition is described so that all of the application flows are distributed to either theroute 1 or the route 2.

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。 For example, it is possible to make [logical sum = true]. Thereby, for example, when the application flow itself is a high-speed and wideband, traffic can be partially bypassed to another route. In the operation up to L4 in the above-described embodiment, the entire designated application flow using a large bandwidth has to be diverted to the path 2, but this point can be solved and one path It is possible to effectively utilize such as sharing with multiple applications.

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。 FIG. 14 shows a flowchart of the operation at that time. In the figure, only the quality of the L7 normal route is monitored, and the operation is performed when the quality is deteriorated and assigned to the route 2. The flowchart in FIG. 9 is substantially the same as the flow in FIG. 9 described above, but differs in that the L7 reference condition is used. Further, an operation as shown in FIG. 10 is also possible.

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。 FIG. 15 shows a description example of an entry according to an embodiment of the present invention, which is an example when an L7 operation is performed.

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。 FIG. 16 is a flowchart of a control operation according to an embodiment of the present invention, and shows an operation in the case of monitoring the traffic amount of the normal route and allocating to the route 2 when there is no more bandwidth. At this time, the traffic-like margin of the normal route is used as the operation condition, and it is determined whether or not the route switching in the L7 operation is performed according to the margin of the normal route.

次に、ノード装置の構成について説明する。 Next, the configuration of the node device will be described.

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。 FIG. 17 shows a detailed configuration of a node device according to an embodiment of the present invention.

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。 In the node apparatus shown in FIG. 3, (a) is an operation engine, and as shown in (b), a plurality of nodes are mounted to constitute a node apparatus. In FIG. 9A, theprocessing content decoder 22 is an entry of theentry control unit 18 described above, and the operation when the reference condition is met is described. This is connected to thehost MPU 42 through the compact PCI path 41 as shown in FIG. 5B, and is variable in software, and the description can be changed. (A) The packet information extraction circuit extracts the header of the input packet and further extracts the L7 information, and theprocessing content decoder 22 refers to the condition and processes the processing command signal (output port, header rewriting presence / absence, duplication ) And the data related thereto are passed to thepacket processing engine 23. Since the packet is input to thepacket processing engine 23 via thebuffer 24, this data is processed and a predetermined packet is obtained. When theprocessing content decoder 22 is rewritten, it is performed during the processing after the current packet is input, and is completed before the arrival of the next packet. Therefore, there is no blank time on the entry (processing content decoder 22), and no packet loss occurs due to the switching operation.

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。 Moreover, although the example which used GbE42, the compact PCI path 41, etc. as an interface is shown in the same figure, these are examples and can also use another interface.

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。 FIG. 18 is a diagram for explaining the operation of quality monitoring according to an embodiment of the present invention, and is an example when the node device shown in FIG. 17 is used. In FIG. 18, a indicates an application flow extracted from all traffic, and it can be seen that the quality deteriorates by referring to the scale on the right side of the vertical axis. In addition, b indicates all traffic, and includes a small-capacity application flow in which quality degradation due to packet loss, jedder, or the like occurs by referring to the scale on the left side of the vertical axis.

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。 When a specific application flow (corresponding to a monitoring probe flow or the like) is extracted from the high-speed band (up to 1 Gb), the traffic amount is observed in real time, and the quality can be confirmed. In FIG. 18, the line b is the monitoring result of all traffic, and real-time monitoring is possible. However, since there is a part in which quality is degraded, no significant change is observed. For a specific application flow, quality is degraded on the route. In FIG. 18, the line b shows the state, and a change in the flow rate due to quality degradation is observed. By monitoring in this way, the quality of the application flow may differ in high-speed background traffic, but the quality is measured.

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。 FIG. 19 is a diagram showing a state when the switching operation of the embodiment of the present invention is performed. In the figure, “a” indicates the quality degradation occurrence timing in thepath 1, “b” indicates the switching timing of the application flow, “g” indicates the time period without packet discard, and “h” occurs in thepath 1 for 15% packet discard. A time interval indicates a time interval, and f indicates a time period until the interval indicated by the bidirectional arrow is switched to the route 2 after quality degradation occurs in theroute 1. c is the operation of all traffic when the switching operation is performed, and it can be seen that the switching has no effect other than the target application flow in which the quality of the entire traffic is deteriorated. d is the operation of the specific application, and it can be seen that the traffic recovered in theroute 1 before the quality deterioration is recovered by switching the application flow to the route 2. As a result of this operation, it can be seen that the quality remains degraded as a whole, but the quality has been recovered for the specific application.

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。 FIG. 20 is a characteristic example during L7 operation of one embodiment of the present invention. The application is forwarded to a route having a bandwidth of about 550 Mbps as a standard. In forwarding with reference only to L4 (or L3), the throughput is limited to the bandwidth of this path. On the other hand, another route is prepared, L7 is referred to, and half of the traffic is distributed. As a result, it is understood that the bandwidth that could not be secured by L4 can be secured. As a result, for example, when the bandwidth of 550 Mbps is filled, it is understood that the use of this route distribution can improve the quality or avoid the occurrence of the quality deterioration.

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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications and applications are possible within the scope of the claims.

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。 The present invention can be applied to application flow control in a network quality control technique of a network configuration technique that allows a user to browse through a network from a content server that stores content.

本発明の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of this invention.本発明の原理構成図である。It is a principle block diagram of this invention.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。It is a figure which shows the network structure made into the object of this invention, and a quality degradation occurrence place.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。It is a block diagram (the 1) of the node apparatus in one embodiment of this invention.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。It is a block diagram (the 2) of the node apparatus in one embodiment of this invention.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。It is a figure which shows the monitoring operation | movement of the application traffic measurement in one Example of this invention.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。It is an example of the system which connected the packet generator of one Example of this invention.本発明の一実施例のノード装置の構成図である。It is a block diagram of the node apparatus of one Example of this invention.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。It is a flowchart (the 1) of control operation of one Example of this invention.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。It is a flowchart (the 2) of the control action of one Example of this invention.本発明の一実施例のエントリの記述例(その１)である。It is a description example (the 1) of the entry of one Example of this invention.本発明の一実施例のエントリの記述例(その２)である。It is a description example (the 2) of the entry of one Example of this invention.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。It is a figure for demonstrating L7 reference operation | movement and monitoring of one Example of this invention.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。It is a flowchart (the 3) of the control action of one Example of this invention.本発明の一実施例のエントリの記述例である。It is a description example of the entry of one Example of this invention.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。It is a flowchart (the 4) of the control action of one Example of this invention.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。2 is a detailed configuration example of a node device having a monitoring function according to an embodiment of the present invention.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。It is a figure for demonstrating the operation | movement of quality monitoring of one Example of this invention.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。It is a figure which shows the state which performed the switching operation of one Example of this invention.本発明の一実施例のＬ７動作時の特性例である。It is an example of the characteristic at the time of L7 operation | movement of one Example of this invention.従来の技術における通信の例である。It is an example of the communication in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

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
４４ＧｂＥ
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3Input Port 4Output Port 10Node Device 11 Packet Generation Unit,Packet Generator 12Entry Maintenance Software 13 Monitor Unit, Monitor Device,Monitor Unit 14 Packet Processing Unit,Packet Processing Unit 15 Storage Unit,Storage Unit 16Monitor Interface 17Display Device 18 entries,entry control unit 20 processing mechanism (hardware)
21 packetinformation extraction circuit 22processing content decoder 23packet processing engine 24buffer 30 management mechanism (software)
41Compact PCI bus 42 Host MPU
43Full mesh backplane 44 GbE
121Node device application 122Entry rewriting interface 141Packet replication unit 142 Packet flow rate integration unit

Claims

Translated fromJapanese

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。In node A,
Duplicating the packet of the packet generation means,
Output the packet to the port corresponding to the different route,
In the Node B,
In the monitoring means, the packet duplicated in the node A is extracted, the quality degradation state is measured, the initial path quality is compared with the measured quality, and the result is used in the entry maintenance software. The application flow path control method according to claim 1, wherein an entry including an output port in an entry of a target flow in the node A and a port for outputting an application flow from the connected port of the node B is set.

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。The entries for node A and node B are:
It is a description that determines the operation by referring to the payload of a specific application flow or the L7 (Layer 7) header, specifies two reference patterns that belong to either application flow, and the incident packet matches one of them. The application flow path control method according to claim 1, wherein the entry setting includes an entry forwarded to a normal path in the case of an entry and a number forwarded to another path when applied to the other path.

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。When not using the packet generation means,
The flow rate of the packet measured / determined by the monitoring means is the total real-time flow rate of the input packet to the port of the Node B, and the operation determining condition corresponding to the result of the quality degradation state comparison is The application flow control method according to claim 1, wherein the application flow control method is determined from a margin for information and a path bandwidth, or one of them.

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。In a system for performing a content transfer application on an IP network between an end (terminal) A and an end (terminal) B, the node A to which the end A is directly or indirectly connected and the end B is directly or indirectly Node B, which is an IP node device connected to each other, and an IP routing protocol or a statically set standard route between the node A and the node B, and the standard between the node A and the node B An application flow routing control system in a network having at least one route on an IP different from the standard route, which can be realized by using a port different from a port used by the route,
The node A and the node B are
Storage means for preliminarily storing control target flow identification information including a packet source IP address, a destination IP address, a protocol type, a source application port number, and a destination application port number;
A normal node operation including routing and switching is performed, and port information indicating which port the packet is output to and information for rewriting the packet header are stored in the storage unit based on an entry in which information is described. Packet processing means for controlling output of the packet with reference to the control target flow identification information,
Entry maintenance software for rewriting the entry in software;
Monitoring means for integrating the flow rate within a specified time of a packet that matches the control target flow identification information of the storage means and referring to a numerical value;
A packet that is connected to the input port of the node A and that can use a header that conforms to all or part of the control target flow identification information is specified by specifying a time average flow rate and a packet size monitored by the monitoring means. Output packet generating means,
The entry maintenance software is
A means for rewriting the IP address of the header information of the application flow to be monitored for the path quality of the application flow among the header information of the output packet of the packet generating means, to the IP address of the node A;
The packet processing means includes
Means for outputting to a port of a path through which the application flow to be monitored passes;
The monitoring means of the node B is
A means for extracting a packet generated by the packet generation means connected to the node A, calculating a flow rate of the packet, and comparing with a value indicating a preset quality degradation state;
The Node B entry maintenance software is:
As a result of the comparison by the monitoring means, when it is determined that the quality is deteriorated, the entry information including the port number for designating the application flow is changed for the entry of the node A by using a predetermined interface. And a means for changing an output port to a port corresponding to another route.

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。The packet processing means of the node A is
Means for replicating the packet generated by the packet generation means;
Means for outputting the packet to a port corresponding to the different route;
The monitoring means of the node B is
A means for extracting a duplicated packet at the node A, measuring a quality degradation state, and comparing the original path quality with the measured quality;
The entry maintenance software is
6. The means for setting an entry including an output port in an entry of a target application flow in the node A and a port for outputting an application flow from the connected port of the node B based on the comparison result. Application flow routing system.

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。The entries for node A and node B are:
It is a description that determines the operation by referring to the payload of a specific application flow or the L7 (Layer 7) header, specifies two reference patterns that belong to either application flow, and the incident packet matches one of them. 6. The application flow control system according to claim 5, wherein the entry setting includes an entry forwarded to a normal route in the case of an entry and a number forwarded to another route when applied to the other route.

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。
When the configuration does not use the packet generation means,
The monitoring means includes
The flow rate of the packet to be measured / determined is the total real-time flow rate of the input packet to the port of the node B, and the operation determination condition corresponding to the result of the quality degradation state comparison is the information on the total flow rate and the path bandwidth. 6. The application flow control system according to claim 5, further comprising means for determining a margin with respect to or one of them.