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JP4222566B2 - Congestion control method, congestion control program, and congestion control system - Google Patents

Congestion control method, congestion control program, and congestion control system Download PDF

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JP4222566B2 JP2005141180A JP2005141180A JP4222566B2 JP 4222566 B2 JP4222566 B2 JP 4222566B2 JP 2005141180 A JP2005141180 A JP 2005141180A JP 2005141180 A JP2005141180 A JP 2005141180A JP 4222566 B2 JP4222566 B2 JP 4222566B2
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Description

本発明は、輻輳制御方法、輻輳制御プログラム、および、輻輳制御システムに関する。   The present invention relates to a congestion control method, a congestion control program, and a congestion control system.

ブロードバンド回線の普及により、ブロードバンド回線単価の下落は、今後も続くという予測がある。そこで、回線をユーザに使用させるプロバイダ事業者は、他のプロバイダ事業者の提供する通信サービスと差別化するために、提供する回線の品質を保証するSLA(Service Level Agreement)などによって、付加価値の高い回線をサービスとして提供している。もし、SLAを守った回線が提供されれば、ユーザが回線を使用する上での満足度は向上する。一方、回線の品質が悪く、SLAの基準よりも低下すれば、ユーザの満足度は低下してしまう。   Due to the widespread use of broadband lines, the decline in broadband line unit prices is expected to continue. Therefore, a provider that uses a line for a user can add value by means of SLA (Service Level Agreement) that guarantees the quality of the provided line in order to differentiate it from the communication service provided by another provider. A high line is provided as a service. If a line that complies with the SLA is provided, the user's satisfaction with using the line is improved. On the other hand, if the line quality is poor and falls below the SLA standard, the user's satisfaction level is lowered.

保証する通信品質には、帯域、通信遅延、および、利用不能時間が少ないことなどの様々な指標が存在する。そして、これらの通信品質は、ネットワークの混雑状態である輻輳に影響されるため、プロバイダ事業者にとって輻輳を抑制することが、重要である。   There are various indicators for guaranteed communication quality, such as bandwidth, communication delay, and low unavailable time. Since these communication qualities are affected by congestion, which is a network congestion state, it is important for provider providers to suppress congestion.

輻輳を抑制するために、まず、全ユーザに使用される通信帯域の総和を増やす方式が挙げられる、その簡易的な手段として、設備投資によって回線の通信帯域を増強することが挙げられる。しかし、通信量の増加に合わせた設備投資には、既に導入してしまった通信機器をより高機能な通信機器に置き換えることで多額のコストがかかるため、プロバイダ事業者にとっては、安易に採用することが困難である。さらに、使用できる帯域を目一杯使用するようなアプリケーションも存在するため、ここまで設備投資すれば輻輳は発生しないという目安はたてづらい。   In order to suppress congestion, a method of increasing the sum of communication bandwidths used by all users can be given. As a simple means, the communication bandwidth of a line can be increased by capital investment. However, it is costly to replace the already installed communication devices with higher-performance communication devices for capital investment in line with the increase in traffic, so it is easy for provider providers to adopt. Is difficult. Furthermore, since there are applications that use the available bandwidth as much as possible, it is difficult to establish a standard that congestion does not occur if capital investment is made up to this point.

また、回線の通信帯域を増強する代わりに、既にある回線などのネットワーク資源の利用効率を向上させる手段もある。しかし、ユーザに使用される通信帯域の総和を増やすことができるが、ユーザからのパケット量は変動し続けるので、通信量の変動に対する耐性が低下して輻輳が発生しやすくなる。   There is also a means for improving the utilization efficiency of network resources such as existing lines instead of increasing the communication band of the lines. However, although the total communication bandwidth used by the user can be increased, the amount of packets from the user continues to fluctuate, so the tolerance to fluctuations in the amount of communication decreases and congestion is likely to occur.

そこで、全ユーザに使用される通信帯域の総和を増やす代わりに、各ユーザによる通信回線の公平な使用を実現させる手法がある。例えば、100[Mbps]の空き帯域を100人が用いる場合には、1人が1[Mbps]ずつ公平に使うべきである。もし、特定のユーザが50[Mbps]を占有して、その他のユーザが約0.5[Mbps]しか使えないという事態があれば、帯域を占有している特定のユーザの通信を規制すべきである。一方、100[Mbps]の通信回線において、現在使用しているユーザが2人しかいないときには、その2人にそれぞれ50[Mbps]ずつ割り当てれば、公平な利用が実現できており規制の対象にはならない。   Therefore, there is a technique for realizing fair use of the communication line by each user, instead of increasing the sum of the communication bands used by all users. For example, when 100 people use a free bandwidth of 100 [Mbps], one person should use 1 [Mbps] fairly. If a specific user occupies 50 [Mbps] and other users can use only about 0.5 [Mbps], the communication of the specific user occupying the band should be restricted. It is. On the other hand, if there are only two users currently using 100 [Mbps] on the communication line, if 50 [Mbps] are allocated to each of the two users, fair use can be realized and it is subject to regulation. Must not.

特定のユーザが、通信帯域を不当に占有する原因は、特定のユーザが通信を介するフローが悪性フローになってしまうことによる。つまり、通信パケットが流れるフローは、そのフロー上を流れるパケット量が、そのフローの経路となる通信回線に対して過重になってしまうときに、通信回線に輻輳を発生させる要因となる悪性フローになる。一方、フロー上を流れるパケット量が、通信回線に輻輳を発生させるほどの負担を与えないのであれば、そのフローは良性フローである。悪性フローの全体に占めるフロー数は僅かにも関わらず、悪性フローの帯域占有率は大きいため、輻輳を起こして大多数のユーザの良性フローに影響を与える。   The reason why a specific user improperly occupies the communication band is that the flow through which the specific user communicates becomes a malignant flow. In other words, the flow of communication packets is a malignant flow that causes congestion on the communication line when the amount of packets flowing on the flow becomes excessive with respect to the communication line that is the path of the flow. Become. On the other hand, if the amount of packets flowing on the flow does not give a load that causes congestion on the communication line, the flow is a benign flow. Although the number of flows occupying the entire malignant flow is small, the band occupancy rate of the malignant flow is large, causing congestion and affecting the benign flows of the majority of users.

従来の輻輳制御方法には、網端で常時、高レートでパケットを送出するフローのみを選択的に帯域制御するシェーピング法がある(特許文献1など)。図7は、一定量のシェーピング処理を示す説明図である。   As a conventional congestion control method, there is a shaping method in which bandwidth control is selectively performed only on a flow that always sends packets at a high rate at the network end (for example, Patent Document 1). FIG. 7 is an explanatory diagram showing a certain amount of shaping processing.

また、シェーピング法の応用として、P2Pなどの特定アプリケーションのポート番号情報をもとに、常時ポート番号情報をもとにフィルタリング・シェーピングするポートフィルタリング法がある(特許文献2など)。図8は、ポート番号を指定した帯域制御処理を示す説明図である。
特開平8−79265号公報 特願2000−375741号公報
Further, as an application of the shaping method, there is a port filtering method that always performs filtering / shaping based on port number information of a specific application such as P2P (see Patent Document 2). FIG. 8 is an explanatory diagram showing a bandwidth control process in which a port number is designated.
JP-A-8-79265 Japanese Patent Application No. 2000-357441

しかしながら、従来の技術では、帯域制御するフローと、実際の悪性フローとが乖離してしまっていた。   However, in the conventional technology, the flow for bandwidth control and the actual malignant flow have been different.

例えば、従来の技術では、悪性フローではないフローを帯域制御することで、網に余剰リソースがあるにも関わらずユーザのフローが網入り口で破棄され、充分なスループットを得ることができなかった。1つのアプリケーションが幾つかの用途に利用される場合もあるため、あらかじめ特定のポート番号から、輻輳有無に関わらず該当フロー全ての帯域制御を行うと、そのアプリケーションを利用する用途の全フローが帯域制御を受け、ユーザの利便性が損なわれる。   For example, in the prior art, by performing bandwidth control on a flow that is not a malignant flow, the user's flow is discarded at the network entrance even though there are surplus resources in the network, and sufficient throughput cannot be obtained. Since one application may be used for several purposes, if you perform bandwidth control for all applicable flows from a specific port number in advance, regardless of the presence or absence of congestion, all flows for the purposes that use that application The user's convenience is lost due to the control.

また、従来の技術では、輻輳が発生した通信装置を通過する悪性フローを特定しておらず、輻輳に無関係なフローも帯域制御するため、効率的に輻輳を緩和できない。   In addition, the conventional technology does not specify a malicious flow that passes through a communication device in which congestion has occurred, and bandwidth control is also performed for flows that are not related to congestion.

そこで、本発明は、前記した問題を解決し、ユーザの利便性を過剰に損なわずに、輻輳を制御することを主な目的とする。   Therefore, the main object of the present invention is to solve the above-described problems and control congestion without excessively degrading user convenience.

前記課題を解決するために、本発明は、フローを中継する複数のルータを有する制御対象ネットワークにおいて、前記ルータのうち、フローの入側である入側ルータとフローの出側である出側ルータとを用いて、前記制御対象ネットワークに発生した輻輳の要因となる悪性フローを制御する輻輳制御方法であって、前記入側ルータが、輻輳検知部と、悪性フロー特定部と、通信制御部とを少なくとも有し、前記出側ルータが、通過フロー通知部を少なくとも有し、前記入側ルータの前記輻輳検知部が、前記出側ルータとの間で送受信されるモニタリングパケットをもとに、輻輳が発生したルータを検知する輻輳検知手順と、前記出側ルータの前記通過フロー通知部が、前記輻輳検知手順が検知した輻輳から、その輻輳を通過する通過フローを特定する通過フロー通知手順と、前記入側ルータの前記悪性フロー特定部が、前記通過フロー通知手順が特定した前記通過フローから、前記悪性フローを特定する悪性フロー特定手順と、前記入側ルータの前記通信制御部が、前記悪性フロー特定手順により特定された前記悪性フローの通信制御を前記ルータに対して実行する通信制御手順と、を実行することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a controlled network having a plurality of routers that relay flows, and among the routers, an ingress router that is an inflow side of a flow and an egress router that is an egress side of a flow And a congestion control method for controlling a malignant flow that is a factor of congestion occurring in the control target network, wherein the ingress router includes a congestion detection unit, a malignant flow identification unit, a communication control unit, The egress router has at least a passing flow notification unit, and the congestion detection unit of the ingress router is congested based on a monitoring packet transmitted to and received from the egress router. The congestion detection procedure for detecting the router in which the traffic has occurred, and the passing flow notification unit of the outgoing router detects the passing flow passing through the congestion from the congestion detected by the congestion detection procedure. A passing flow notification procedure to be determined; a malignant flow specifying procedure for the malignant flow specifying unit of the ingress router to specify the malignant flow from the passing flow specified by the passing flow notification procedure; The communication control unit executes a communication control procedure for executing communication control of the malignant flow specified by the malignant flow specifying procedure for the router.

これにより、輻輳の要因となる悪性フローを選択して制御することで、ユーザの利便性を過剰に損なわずに済む。   As a result, the user's convenience can be prevented from being excessively impaired by selecting and controlling the malignant flow that causes congestion.

本発明は、前記入側ルータおよび前記出側ルータが、前記制御対象ネットワークの外部と接続するエッジルータであり、前記輻輳が発生したルータが、前記制御対象ネットワークの外部と接続しないコアルータであることを特徴とする。   In the present invention, the ingress router and the egress router are edge routers connected to the outside of the controlled network, and the router in which the congestion has occurred is a core router that is not connected to the outside of the controlled network. It is characterized by.

これにより、別の事業者が運営するコアルータに対して負担をかけずに、輻輳を制御することができる。   As a result, congestion can be controlled without placing a burden on the core router operated by another operator.

本発明は、前記悪性フロー特定手順が複数の前記悪性フローを特定した場合、前記通信制御手順が制御する前記悪性フローの順序を特定する制御順序特定手順を、前記入側ルータがさらに実行することを特徴とする。   In the present invention, when the malignant flow specifying procedure specifies a plurality of malignant flows, the ingress router further executes a control order specifying procedure for specifying the order of the malignant flows controlled by the communication control procedure. It is characterized by.

これにより、輻輳に影響を与えている度合いの高い悪性フローを優先的に制御することで、輻輳を回復するまでの時間が短縮化する。   As a result, the malignant flow having a high degree of influence on the congestion is preferentially controlled, thereby shortening the time until the congestion is recovered.

本発明は、前記輻輳検知手順が、前記モニタリングパケットのパケット損失率が閾値を超えるときに、輻輳を検知することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the congestion detection procedure detects congestion when a packet loss rate of the monitoring packet exceeds a threshold value.

これにより、輻輳が発生したルータに機能追加することなく、輻輳を検知可能となる。   This makes it possible to detect congestion without adding a function to the router in which congestion has occurred.

本発明は、前記輻輳検知手順が、前記モニタリングパケットの応答遅延時間が閾値を超えるときに、輻輳を検知することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the congestion detection procedure detects congestion when a response delay time of the monitoring packet exceeds a threshold value.

これにより、輻輳が発生したルータに機能追加することなく、輻輳を検知可能となる。   This makes it possible to detect congestion without adding a function to the router in which congestion has occurred.

本発明は、前記輻輳検知手順が、前記モニタリングパケットに前記輻輳が発生したルータが記述した輻輳状態が閾値を超えるときに、輻輳を検知することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the congestion detection procedure detects congestion when a congestion state described by the router in which the congestion has occurred in the monitoring packet exceeds a threshold value.

これにより、ルータの混雑度を直接測定するので、正確な輻輳発生箇所の情報を知ることが可能となる。   Thereby, since the degree of congestion of the router is directly measured, it becomes possible to know the information on the exact congestion occurrence location.

本発明は、前記通過フロー通知手順が、パケットに付与された前記入側ルータを識別するタグから、前記輻輳検知手順が検知した輻輳の前記通過フローを特定することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the passing flow notification procedure specifies the passing flow of the congestion detected by the congestion detection procedure from a tag identifying the ingress router attached to the packet.

これにより、通過フローが通過した入側ルータを、ルーティングドメインに依存することなく、特定することができる。   Thereby, the ingress router through which the passing flow passes can be specified without depending on the routing domain.

本発明は、前記通過フロー通知手順が、パケットの送信元アドレス情報とルーティングプロトコルの保持する情報とから、前記輻輳検知手順が検知した輻輳の前記通過フローを特定することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the passing flow notification procedure specifies the passing flow of the congestion detected by the congestion detecting procedure from the packet source address information and the information held by the routing protocol.

これにより、既に稼働している転送処理に新たな処理を追加することなく、プロトコルが保持する情報からフローが通過した入側ルータを特定することができる。   This makes it possible to identify the ingress router through which the flow has passed from the information held by the protocol without adding a new process to the transfer process that is already in operation.

本発明は、前記制御順序特定手順が決定した順序に従って、輻輳が緩和されるまで、順番に前記悪性フローを通信制御する輻輳緩和検知手順を、前記ルータがさらに実行することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the router further executes a congestion mitigation detection procedure for performing communication control of the malicious flows in order until congestion is alleviated according to the order determined by the control order specifying procedure.

これにより、フローを順番に通信制御する過程で輻輳の発生した通信装置の輻輳状態を確認することで、輻輳の要因となるフローを特定できると同時に、無関係なフローの通信制御を避けることができる。   As a result, by confirming the congestion state of the communication device where congestion has occurred in the process of sequentially controlling the flow, it is possible to identify the flow that causes the congestion and at the same time avoid communication control of unrelated flows. .

本発明は、前記輻輳緩和検知手順を実行する前に、前記悪性フロー特定手順が特定した複数の前記悪性フローを一括して通信制御することを特徴とする。   The present invention is characterized in that communication control of a plurality of the malignant flows specified by the malignant flow specifying procedure is performed collectively before executing the congestion mitigation detection procedure.

これにより、N個のフロー全てを一定量絞ることで、素早く輻輳を緩和することができる。   Thereby, congestion can be alleviated quickly by narrowing all N flows by a certain amount.

本発明は、前記通信制御が、輻輳および悪性フローの情報をもとに算出したフローレートで通信制御を行うことを特徴とする。   The present invention is characterized in that the communication control performs communication control at a flow rate calculated based on congestion and malignant flow information.

これにより、輻輳状態を確認しながらフローレートを決めることが可能なため、必要以上に通信制御することを防ぎ、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。   As a result, it is possible to determine the flow rate while checking the congestion state, so that it is possible to prevent communication control more than necessary and keep the user's throughput as high as possible.

本発明は、前記輻輳および悪性フローの情報が、前記ルータから送信する前記モニタリングパケットをもとに収集することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the congestion and malicious flow information is collected based on the monitoring packet transmitted from the router.

これにより、輻輳を緩和するのに適したフローレートが分かり、輻輳の緩和に必要な最低限の通信制御だけを行い悪性フローの帯域を絞りすぎてしまうのを避け、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。   As a result, the flow rate suitable for mitigating congestion is known, and only the minimum communication control necessary for mitigating congestion is performed, avoiding excessively narrowing the bandwidth of malicious flows, and maximizing user throughput. Can be retained.

本発明は、前記輻輳および悪性フローの情報が、前記輻輳が発生したルータのパケット損失率とすることを特徴とする。   The present invention is characterized in that the congestion and malicious flow information is a packet loss rate of a router in which the congestion has occurred.

これにより、輻輳を緩和するのに適したフローレートが分かり、輻輳の緩和に必要な最低限の通信制御だけを行い悪性フローの帯域を絞りすぎてしまうのを避け、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。   As a result, the flow rate suitable for mitigating congestion is known, and only the minimum communication control necessary for mitigating congestion is performed, avoiding excessively narrowing the bandwidth of malicious flows, and maximizing user throughput. Can be retained.

本発明は、前記輻輳制御方法を前記ルータに実行させるための輻輳制御プログラムである。   The present invention is a congestion control program for causing the router to execute the congestion control method.

これにより、輻輳の要因となる悪性フローを選択して制御することで、ユーザの利便性を過剰に損なわずに済む。   As a result, the user's convenience can be prevented from being excessively impaired by selecting and controlling the malignant flow that causes congestion.

本発明は、フローを中継する複数のルータを有する制御対象ネットワークにおいて、前記ルータのうち、フローの入側である入側ルータとフローの出側である出側ルータとを用いて、前記制御対象ネットワークに発生した輻輳の要因となる悪性フローを制御する輻輳制御システムであって、前記入側ルータが、輻輳検知部と、悪性フロー特定部と、通信制御部とを少なくとも有し、前記出側ルータが、通過フロー通知部を少なくとも有し、前記入側ルータの前記輻輳検知部が、前記出側ルータとの間で送受信されるモニタリングパケットをもとに、輻輳が発生したルータを検知し、前記出側ルータの前記通過フロー通知部が、前記輻輳検知部が検知した輻輳から、その輻輳を通過する通過フローを特定し、前記入側ルータの前記悪性フロー特定部が、前記通過フロー通知部が特定した前記通過フローから、前記悪性フローを特定し、前記入側ルータの前記通信制御部が、前記悪性フロー特定部により特定された前記悪性フローの通信制御を前記ルータに対して実行するように構成されることを特徴とする。   The present invention provides a control target network having a plurality of routers that relay a flow, and among the routers, using an ingress router that is an inflow side of a flow and an egress side router that is an exit side of a flow, A congestion control system that controls a malignant flow that causes congestion in a network, wherein the ingress router includes at least a congestion detection unit, a malignant flow identification unit, and a communication control unit, and the outgoing side A router has at least a passing flow notification unit, and the congestion detection unit of the ingress router detects a router in which congestion has occurred based on a monitoring packet transmitted / received to / from the egress router, The passing flow notification unit of the outgoing router identifies the passing flow passing through the congestion from the congestion detected by the congestion detecting unit, and the malicious flow characteristic of the incoming router. The communication flow control unit of the ingress router specifies communication control of the malignant flow specified by the malignant flow specification unit from the passage flow specified by the passage flow notification unit. The router is configured to execute.

これにより、輻輳の要因となる悪性フローを選択して制御することで、ユーザの利便性を過剰に損なわずに済む。   As a result, the user's convenience can be prevented from being excessively impaired by selecting and controlling the malignant flow that causes congestion.

本発明は、前記入側ルータおよび前記出側ルータが、前記制御対象ネットワークの外部と接続するエッジルータであり、前記輻輳が発生したルータが、前記制御対象ネットワークの外部と接続しないコアルータであることを特徴とする。   In the present invention, the ingress router and the egress router are edge routers connected to the outside of the controlled network, and the router in which the congestion has occurred is a core router that is not connected to the outside of the controlled network. It is characterized by.

これにより、別の事業者が運営するコアルータに対して負担をかけずに、輻輳を制御することができる。   As a result, congestion can be controlled without placing a burden on the core router operated by another operator.

本発明は、前記入側ルータが、前記悪性フロー特定部が複数の前記悪性フローを特定した場合、前記通信制御部が制御する前記悪性フローの順序を特定する制御順序特定部を、さらに有することを特徴とする。   The present invention further includes a control order specifying unit that specifies the order of the malignant flows controlled by the communication control unit when the malignant flow specifying unit specifies a plurality of the malignant flows. It is characterized by.

これにより、輻輳に影響を与えている度合いの高い悪性フローを優先的に制御することで、輻輳を回復するまでの時間が短縮化する。   As a result, the malignant flow having a high degree of influence on the congestion is preferentially controlled, thereby shortening the time until the congestion is recovered.

本発明によれば、エッジルータにおいて、輻輳発生後、輻輳発生地点を通るフローを識別し、前記フローの中で相対的にレートの高いフローのみを選択的に帯域制御し、輻輳に無関係なフローを制御しないため、ネットワークのスループットの最大化を図りつつ、一般ユーザのサービス品質低下の要因となる輻輳を適切に緩和することができる。さらに本発明は、他事業者の管理下にあるコアルータヘ負担をかけずに実施可能なため、運用中のネットワークヘの導入も容易であるという利点もある。   According to the present invention, an edge router identifies a flow that passes through a congestion occurrence point after occurrence of congestion, selectively controls only a relatively high rate flow among the flows, and a flow unrelated to congestion. Therefore, it is possible to appropriately alleviate the congestion that causes a decrease in the service quality of general users while maximizing the network throughput. Furthermore, since the present invention can be implemented without placing a burden on the core router under the control of another operator, there is also an advantage that it can be easily introduced into an operating network.

以下に、本発明が適用される輻輳制御システムの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、本実施形態の輻輳制御システムの構成について、図1から図2を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a congestion control system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of the congestion control system of this embodiment will be described with reference to FIGS.

図1(a)は、制御対象ネットワーク10を示す構成図である。制御対象ネットワーク10は、輻輳を制御する通信網であり、フローを中継する通信装置12(コアルータ14、エッジルータ16)を有する。そして、ユーザ端末18は、通信装置12を介して通信を行う端末であり、悪性フローか良性フローを発生させる。   FIG. 1A is a configuration diagram showing the control target network 10. The control target network 10 is a communication network that controls congestion, and includes a communication device 12 (core router 14 and edge router 16) that relays a flow. And the user terminal 18 is a terminal which communicates via the communication apparatus 12, and generates a malignant flow or a benign flow.

図1(b)に示すように、通信装置12は、コアルータ14とエッジルータ16が該当する。通信装置12は、演算処理を行う際に用いられる記憶手段としてのメモリと、前記演算処理を行う演算処理装置とを少なくとも備えるコンピュータとして構成される。なお、メモリは、RAM(Random Access Memory)などにより構成される。演算処理は、CPU(Central Processing Unit)によって構成される演算処理装置が、メモリ上のプログラムを実行することで、実現される。   As shown in FIG. 1B, the communication device 12 corresponds to a core router 14 and an edge router 16. The communication device 12 is configured as a computer including at least a memory serving as storage means used when performing arithmetic processing and an arithmetic processing device that performs the arithmetic processing. The memory is constituted by a RAM (Random Access Memory) or the like. Arithmetic processing is realized by an arithmetic processing unit configured by a CPU (Central Processing Unit) executing a program on a memory.

コアルータ14は、制御対象ネットワーク内の通信装置12であり、制御対象ネットワーク10の外部とは接続しない。なお、コアルータ14は、通過したパケットに自装置の輻輳状態を付加してもよい。輻輳状態は、コアルータ14のキュー内パケット量や出力リンクの利用率などである。この輻輳状態の付加処理は、コアルータ14が既に実施しているネットワーク管理処理によって取得した情報を、単にパケットに付加するだけなので、コアルータ14への負担は少ない。   The core router 14 is the communication device 12 in the control target network, and is not connected to the outside of the control target network 10. The core router 14 may add the congestion state of the own device to the passed packet. The congestion state includes the amount of packets in the queue of the core router 14 and the utilization rate of the output link. This congestion state addition processing simply adds the information acquired by the network management processing already performed by the core router 14 to the packet, and therefore the burden on the core router 14 is small.

図1(c)のエッジルータ16は、制御対象ネットワーク内の通信装置12であり、制御対象ネットワーク10の外部との接続回線を有する。エッジルータ16は、自装置を識別するタグを通過するフローに付けることとしてもよい。なお、エッジルータ16は、特定のフローに着目すると、フローの送信元(上流)である入側エッジルータ16A(請求項では入側ルータ)、または、フローの送信先(下流)である出側エッジルータ16B(請求項では出側ルータ)、に分類される。なお、制御対象ネットワーク10には複数のフローが存在することが一般的であり、所定のエッジルータ16について、フローAにおいては入側エッジルータ16A、フローBにおいては出側エッジルータ16Bというように、フローによって役割が変わってくる。   The edge router 16 in FIG. 1C is the communication device 12 in the control target network, and has a connection line with the outside of the control target network 10. The edge router 16 may be attached to a flow that passes a tag that identifies its own device. Note that the edge router 16 pays attention to a specific flow. The ingress edge router 16A (the ingress router in the claims) that is the flow source (upstream) or the egress side that is the flow destination (downstream). The edge router 16B (the outgoing router in the claims) is classified. In general, the control target network 10 includes a plurality of flows. For a predetermined edge router 16, an ingress edge router 16A in the flow A, an egress edge router 16B in the flow B, and the like. The role changes depending on the flow.

エッジルータ16は、輻輳検知部20、通過フロー通知部30、悪性フロー特定部40、制御順序特定部60、および、通信制御部70を有する。図2は、エッジルータ16の構成要素を説明する図である。所定のフローに着目すると、入側エッジルータ16Aは、輻輳検知部20、悪性フロー特定部40、制御順序特定部60、および、通信制御部70を動作させる。そして、出側エッジルータ16Bは、通過フロー通知部30を動作させる。   The edge router 16 includes a congestion detection unit 20, a passage flow notification unit 30, a malignant flow specification unit 40, a control order specification unit 60, and a communication control unit 70. FIG. 2 is a diagram for explaining the components of the edge router 16. Focusing on the predetermined flow, the ingress edge router 16A operates the congestion detection unit 20, the malignant flow specification unit 40, the control order specification unit 60, and the communication control unit 70. Then, the outgoing edge router 16B operates the passage flow notification unit 30.

まず、入側エッジルータ16Aの輻輳検知部20は、出側エッジルータ16Bにモニタリングパケットを飛ばして輻輳を検知するものである。出側エッジルータ16Bの通過フロー通知部30は、検知した輻輳を通過するフローを特定して、入側エッジルータ16Aの悪性フロー特定部40に通知するものである。   First, the congestion detector 20 of the ingress edge router 16A detects congestion by sending a monitoring packet to the egress edge router 16B. The passing flow notifying unit 30 of the outgoing edge router 16B specifies a flow that passes the detected congestion and notifies the malicious flow specifying unit 40 of the incoming edge router 16A.

そして、入側エッジルータ16Aの悪性フロー特定部40は、通知されたフローから悪性フローを選別するものである。入側エッジルータ16Aの制御順序特定部60は、悪性フローを制御する順序を決定する。入側エッジルータ16Aの通信制御部70は、悪性フローを通信制御するものである。   Then, the malicious flow specifying unit 40 of the ingress edge router 16A selects the malicious flow from the notified flow. The control order specifying unit 60 of the ingress edge router 16A determines the order in which the malignant flow is controlled. The communication control unit 70 of the ingress edge router 16A controls communication of the malicious flow.

なお、輻輳検知部20は、経路計算手段に輻輳発生を通知してもよい。経路計算手段は、ルーティングプロトコルなどを動作させて、通信装置12がフローを中継する経路を示す経路表(ルーティングテーブル)を作成するものである。経路計算手段は、輻輳発生の通知を受けることにより、輻輳の発生した装置やネットワークを通過しないように、経路を計算する。経路計算手段は、輻輳が発生した網内にあってもよいし、別の事業者網にあってもよい。   Note that the congestion detection unit 20 may notify the route calculation unit of the occurrence of congestion. The route calculation means operates a routing protocol or the like to create a route table (routing table) indicating a route through which the communication device 12 relays a flow. The route calculation means receives the notification of the occurrence of congestion, and calculates the route so as not to pass through the device or network where the congestion has occurred. The route calculation means may be in a network where congestion has occurred, or may be in another provider network.

また、悪性フロー特定部40の構成例は、例えば次の通りである。出側エッジルータ16Bからフロー情報を受信した入側エッジルータ16Aの悪性フロー特定部40では、所定時間のタイマを起動させるものである。悪性フロー特定部40は、所定時間のタイマが切れるまでに受信した出側エッジルータ16Bの情報をデータベースに保持する。所定時間が経過すると、悪性フロー特定部40は該当データベースに保持されたフローの中からあらかじめ設定された閾値を超えたフローを抽出する。抽出されたフローが悪性フローとなる。   Moreover, the example of a structure of the malignant flow specific | specification part 40 is as follows, for example. The malignant flow specifying unit 40 of the ingress edge router 16A that has received the flow information from the egress edge router 16B starts a timer for a predetermined time. The malignant flow specifying unit 40 holds the information of the outgoing edge router 16B received until the timer for a predetermined time expires in the database. When the predetermined time elapses, the malignant flow identification unit 40 extracts a flow exceeding a preset threshold value from the flows held in the corresponding database. The extracted flow becomes a malignant flow.

以上説明したエッジルータ16により行われる輻輳制御処理を、図3のフローチャートおよび図4の構成図に示す。   The congestion control processing performed by the edge router 16 described above is shown in the flowchart of FIG. 3 and the configuration diagram of FIG.

まず、入側エッジルータ16Aおよび出側エッジルータ16Bは、モニタリング用のパケットを定期的に送受信することで、往復遅延時間の変化から網の輻輳状態を推定し、網の輻輳の発生(S10)を検知する(S11)。   First, the ingress edge router 16A and the egress edge router 16B periodically send and receive monitoring packets to estimate the congestion state of the network from the change in round trip delay time, and the occurrence of network congestion (S10). Is detected (S11).

次に、出側エッジルータ16Bは、S11で検知した輻輳の発生したコアルータ14を通過する通過フローを特定し(S12)、その通過フローの情報(ソースアドレス、宛先アドレスなど)を入側エッジルータ16Aに通知する。なお、出側エッジルータ16Bは、通過フローの各候補について、常時受信レートを測定し、相対的に受信レートの高いフローの情報を入側エッジルータ16Aに送信してもよい。これにより、後記S13で悪性フローを選択するときに、候補数を絞り込むことができる。   Next, the egress edge router 16B specifies a flow that passes through the core router 14 in which the congestion detected in S11 occurs (S12), and the information of the flow (source address, destination address, etc.) is input to the ingress edge router. 16A is notified. Note that the egress edge router 16B may always measure the reception rate for each candidate of the passing flow, and may transmit information on a flow having a relatively high reception rate to the ingress edge router 16A. Thereby, when selecting a malignant flow by S13 mentioned later, the number of candidates can be narrowed down.

そして、入側エッジルータ16Aは、出側エッジルータ16Bから通知されるS12の特定フロー情報をもとに、各フローの利用帯域を測定して、制御対象とする悪性フローを選択する。(S13)。   Then, the ingress edge router 16A measures the bandwidth used for each flow based on the specific flow information in S12 notified from the egress edge router 16B, and selects a malignant flow to be controlled. (S13).

さらに、入側エッジルータ16Aは、S13で選択された悪性フローの送信レートを規制するなどして通信制御を行う(S14)。レートの値は、例えば、モニタリング用のパケットの往復遅延時間の変化をもとに決定することで、最小限のレートの規制で輻輳の緩和を実現する。   Furthermore, the ingress edge router 16A performs communication control by regulating the transmission rate of the malicious flow selected in S13 (S14). The rate value is determined based on, for example, a change in the round-trip delay time of the monitoring packet, thereby reducing congestion with a minimum rate restriction.

以下、輻輳検知処理(S11)の方式を具体的に説明する。エッジルータ16は、以下の方式のいずれかの方式により、輻輳を検知する。なお、以下の方式はあくまで例示列挙であり、本実施形態が列挙した方式に限定されることはない。

Figure 0004222566
Hereinafter, the method of the congestion detection process (S11) will be specifically described. The edge router 16 detects congestion by any one of the following methods. Note that the following schemes are merely examples and are not limited to the schemes listed in the present embodiment.
Figure 0004222566

方式1−Aは、輻輳検知部20がモニタリング用パケットを生成し、あらかじめ決められた装置間で定期的にモニタリング用パケットを送受信する方式である。このときに、モニタリング用パケットにシーケンス番号と送信側装置を識別可能な情報を付与しておくことで、受信側において、2ルータ間のルートのパケット損失率を推定することができる。このパケット損失率が閾値C1を超えるかどうかを判定することで、輻輳を検知する(図5参照)。これにより、コアルータ14に機能追加することなく、輻輳を検知可能となる。   Method 1-A is a method in which the congestion detection unit 20 generates a monitoring packet, and periodically transmits and receives the monitoring packet between predetermined devices. At this time, the packet loss rate of the route between the two routers can be estimated on the receiving side by adding the sequence number and information capable of identifying the transmitting side device to the monitoring packet. By determining whether or not the packet loss rate exceeds the threshold C1, congestion is detected (see FIG. 5). Thereby, congestion can be detected without adding a function to the core router 14.

方式1−Bは、輻輳検知部20がモニタリング用パケットを生成し、あらかじめ決められた装置間で定期的にモニタリング用パケットを送受信する方式である。このときに、モニタリング用パケットにパケット送信時刻と送信側装置を識別可能な情報を付与しておくことで、受信側において、2ルータ間のルートのパケットの遅延時間を推定することができる。この遅延時間(RTT:Round Trip Time)が閾値C1を超えるかどうかを判定することで、輻輳を検知する。これにより、コアルータ14に機能追加することなく、輻輳を検知可能となる。   Method 1-B is a method in which the congestion detection unit 20 generates a monitoring packet, and periodically transmits and receives the monitoring packet between predetermined devices. At this time, by adding information that can identify the packet transmission time and the transmission side device to the monitoring packet, the delay time of the packet of the route between the two routers can be estimated on the reception side. Congestion is detected by determining whether or not this delay time (RTT: Round Trip Time) exceeds a threshold C1. Thereby, congestion can be detected without adding a function to the core router 14.

方式1−Cは、輻輳検知部20がモニタリング用パケットを装置間で常時送受信して、そのパケットを転送した各コアルータ14が自装置の輻輳状態を記述する。該当パケットの受信側装置において、輻輳状態が閾値C1を超えるかどうかを判定する。閾値を超えた場合、該当コアルータ14において輻輳発生と判定する。これにより、コアルータ14の混雑度を直接測定して、輻輳検知部20に通知するため、コアルータ14に負担をかけずに、正確な輻輳発生箇所の情報を知ることが可能となる。   In Method 1-C, the congestion detection unit 20 constantly transmits and receives monitoring packets between devices, and each core router 14 to which the packets are transferred describes the congestion state of the device itself. In the receiving device of the packet, it is determined whether the congestion state exceeds the threshold C1. When the threshold value is exceeded, it is determined that congestion has occurred in the corresponding core router 14. As a result, the degree of congestion of the core router 14 is directly measured and notified to the congestion detection unit 20, so that it is possible to know accurate information on the location where the congestion has occurred without imposing a burden on the core router 14.

前記の識別可能な情報は、例えば、IP(Internet Protocol)ヘッダのToS(Type of Service)フィールドでもいいし、IPv6ヘッダのフローラベル、またはMPLS(Multi-Protocol Label Switching)ラベルなどがある。   The identifiable information may be, for example, a ToS (Type of Service) field of an IP (Internet Protocol) header, a flow label of an IPv6 header, or an MPLS (Multi-Protocol Label Switching) label.

なお、方式1−A〜方式1−Cにおいて、モニタリング用パケットの宛先アドレスとして、例えば、モニタリング用パケット受信装置のアドレスを用いる。これにより、モニタリング用パケットの作成の処理量が少なくて済むので、低性能のCPUでも計算ができる。   In methods 1-A to 1-C, for example, the address of the monitoring packet receiving device is used as the destination address of the monitoring packet. As a result, the amount of processing for creating the monitoring packet can be reduced, so that even a low-performance CPU can perform the calculation.

一方、方式1−A〜方式1−Cにおいて、モニタリング用パケットの宛先アドレスとして、モニタリング用パケットを生成する装置を通過するフローの中から複数のフローを抽出して、そのフローの宛先アドレスをモニタリング用パケットの宛先アドレスとして用いてもよい。これにより、コアルータ間のでロードバランス等により特定エッジ間に複数のルートが存在する場合でも、輻輳を検知することができる。   On the other hand, in method 1-A to method 1-C, a plurality of flows are extracted from flows passing through a device that generates a monitoring packet as a monitoring packet destination address, and the destination address of the flow is monitored. May be used as the destination address of the packet. As a result, congestion can be detected even when a plurality of routes exist between specific edges due to load balance between core routers.

以下、通過フローの特定処理(S12)の方式を具体的に説明する。エッジルータ16は、以下の方式のいずれかの方式により、通過フローを特定する。なお、以下の方式はあくまで例示列挙であり、本実施形態が列挙した方式に限定されることはない。

Figure 0004222566
Hereinafter, the method of specifying the passage flow (S12) will be described in detail. The edge router 16 specifies the passing flow by any one of the following methods. Note that the following schemes are merely examples and are not limited to the schemes listed in the present embodiment.
Figure 0004222566

方式2−Aでは、入側エッジルータ16Aにおいて通過パケットにタギング(タグ付け)を行う(図6参照)。このタグには入側エッジを識別可能な情報を付与しておく。通過フロー通知部30を具備した装置は、ネットワーク側からの受信レートを測定しレートが相対的に高いフローの中で、輻輳と判定されたルートを通るフローを付与されたタグから判別し、輻輳の発生したコアルータ14を通るフローの情報を入側エッジルータ16Aに伝達する。これにより、パケットにタグを付与する機能がエッジルータ16に必要となるが、通過フローが通過した入側エッジルータ16Aを、ルーティングドメインに依存することなく、特定することができる。   In method 2-A, the ingress edge router 16A performs tagging (tagging) on the passing packet (see FIG. 6). Information that can identify the incoming edge is given to this tag. The apparatus provided with the passing flow notification unit 30 measures the reception rate from the network side and discriminates the flow passing through the route determined to be congested from the given tag among the flows having a relatively high rate. Is transmitted to the ingress edge router 16A. As a result, the edge router 16 needs a function of adding a tag to the packet, but the ingress edge router 16A through which the passing flow has passed can be identified without depending on the routing domain.

方式2−Bでは、ネットワーク側からの受信レートを測定し、レートが相対的に高いフローの送信元アドレスを取得して、そのアドレス情報とルーティングプロトコルの保持する情報から、輻輳と判定されたルートを通るフローを判別し、輻輳の発生したコアルータ14を通るフローの情報を入側エッジルータ16Aに伝達する。これにより、既に稼働している転送処理に新たな処理を追加することなく、プロトコルが保持する情報からフローが通過した入側エッジルータ16Aを特定することができる   In Method 2-B, a reception rate from the network side is measured, a source address of a flow having a relatively high rate is acquired, and a route determined to be congested from the address information and information held by the routing protocol The flow passing through the core router 14 in which congestion occurs is transmitted to the ingress edge router 16A. As a result, the ingress edge router 16A through which the flow has passed can be identified from the information held by the protocol without adding a new process to the transfer process that is already in operation.

以下、悪性フローの特定処理(S13)の方式を具体的に説明する。エッジルータ16は、以下のいずれかのフローを、悪性フローと特定する。なお、以下の方式はあくまで例示列挙であり、本実施形態が列挙した方式に限定されることはない。   Hereinafter, the method of specifying the malignant flow (S13) will be specifically described. The edge router 16 identifies one of the following flows as a malignant flow. Note that the following schemes are merely examples and are not limited to the schemes listed in the present embodiment.

エッジルータ16は、持続時間が基準値以上かつ平均レートが上位のフロー、平均レートが基準値以上かつピークレートが上位のフロー、平均レートおよびピークレートが基準値以上のフロー、または、一定期間内に到着したパケット数が基準値以上のフローを、悪性フローと特定する。   The edge router 16 is a flow whose duration is higher than the reference value and the average rate is higher, a flow whose average rate is higher than the reference value and whose peak rate is higher, a flow whose average rate and peak rate are higher than the reference value, or within a certain period of time A flow in which the number of packets arriving at is greater than the reference value is identified as a malignant flow.

以下、悪性フローの制御処理(S14)の方式を具体的に説明する。エッジルータ16は、以下の方式のいずれかの方式により、悪性フローを制御する。なお、以下の方式はあくまで例示列挙であり、本実施形態が列挙した方式に限定されることはない。

Figure 0004222566
Hereinafter, the method of the malignant flow control process (S14) will be described in detail. The edge router 16 controls the malicious flow by any one of the following methods. Note that the following schemes are merely examples and are not limited to the schemes listed in the present embodiment.
Figure 0004222566

方式3−Aは、通信制御部70がN個の悪性フローを順番に制御する手法である。つまり、特定したN個の悪性フローを通信制御する場合に、制御順序特定部60が、N個の悪性フローの情報を悪性フロー特定部40から受け取り、通信制御する順番を決めて、その順番に従って悪性フロー特定部40に通信制御の指示を出し、悪性フロー特定部40が対象の通信制御部70に通信制御の指示を出し、通信制御部70が通信制御を行う。制御順序特定部60はその間に輻輳検知部20から輻輳状況に関する情報を受け取り、輻輳が緩和されるまで順番に通信制御を指示する。輻輳が緩和されなければ次の順番の通信制御部70に対応する悪性フロー特定部40に指示を出す。   Method 3-A is a method in which the communication control unit 70 sequentially controls N malignant flows. That is, when communication control is performed on the specified N malignant flows, the control order specifying unit 60 receives information on the N malignant flows from the malignant flow specifying unit 40, determines the order of communication control, and follows the order. The malignant flow identification unit 40 issues a communication control instruction, the malignant flow identification unit 40 issues a communication control instruction to the target communication control unit 70, and the communication control unit 70 performs communication control. In the meantime, the control order specifying unit 60 receives information on the congestion state from the congestion detection unit 20 and instructs communication control in order until the congestion is alleviated. If the congestion is not alleviated, an instruction is issued to the malignant flow identification unit 40 corresponding to the communication control unit 70 in the next order.

悪性フローを制御する順番は、例えば、悪性フロー特定部40から受け取ったフロー情報でサイズが大きいフロー順、辞書列順、ラウンドロビンのアルゴリズムによって算出された順、制御順序特定部60が収集した網情報から決める順、が挙げられる。   The order in which the malignant flow is controlled is, for example, the flow information received from the malignant flow specifying unit 40 in the order of large flow, dictionary sequence, the order calculated by the round robin algorithm, or the network collected by the control order specifying unit 60 The order determined from information.

これにより、フローを順番に通信制御する過程で輻輳の発生した通信装置12の輻輳状態を確認することで、輻輳原因のフローを特定できると同時に、無関係なフローの通信制御を避けることができる。   Accordingly, by confirming the congestion state of the communication device 12 in which congestion has occurred in the process of sequentially controlling the flows, the flow causing the congestion can be identified, and at the same time, communication control of unrelated flows can be avoided.

方式3−Bは、通信制御部70がN個の悪性フローを一括して制御した後、順番に制御する手法である。つまり、特定したN個の悪性フローを通信制御する場合に、制御順序特定部60が、N個の悪性フローを通信制御する順番を決めて、始めにN個のフロー全てを一定量通信制御して、その後に方式3−Aによって悪性フロー特定部40に通信制御の指示を出す。   Method 3-B is a method in which the communication control unit 70 controls N malignant flows in a batch and then sequentially controls them. That is, when communication control is performed on the specified N number of malignant flows, the control order specifying unit 60 determines the order of communication control of the N number of malignant flows, and first performs communication control of a certain amount of all the N flows. Then, a communication control instruction is issued to the malignant flow identification unit 40 by method 3-A.

これにより、N個のフロー全てを一定量絞ることで、素早く輻輳を緩和することができる。   Thereby, congestion can be alleviated quickly by narrowing all N flows by a certain amount.

方式3−Cは、通信制御部70が輻輳の緩和されるまで、フローレートの算出とそのフローレートでの制御を繰り返す手法である。つまり、特定したN個の悪性フローを通信制御する場合に、制御順序特定部60は、輻輳検知部20が確認する輻輳状態の情報を制御順序特定部60が参照して、その情報と、悪性フロー特定部40から受け取る悪性フロー情報とをパラメータとして、フローレート計算アルゴリズムを用いて各悪性フローの制御後のフローレートを決定し、そのフローレートで通信制御するように悪性フロー特定部40に通信制御の指示を出し、そこからさらに悪性フロー特定部40は通信制御部70に通信制御の指示を出す。   Method 3-C is a method in which calculation of the flow rate and control at the flow rate are repeated until the communication control unit 70 relieves congestion. That is, when communication control is performed on the identified N malignant flows, the control order specifying unit 60 refers to the information on the congestion state confirmed by the congestion detection unit 20 by the control order specifying unit 60, and the information Using the malignant flow information received from the flow specifying unit 40 as a parameter, a flow rate after determining the control of each malignant flow is determined using a flow rate calculation algorithm, and communication is performed with the malignant flow specifying unit 40 so as to control communication at that flow rate. A control instruction is issued, and then the malignant flow identification unit 40 issues a communication control instruction to the communication control unit 70.

具体的には、通信制御部70が通信制御を行う間に、最新の輻輳状態を確認しながら、輻輳状態が解消するまで、順番に通信制御の指示を通信制御部70に出す。悪性フローを制御する順番は、例えば、悪性フロー特定部40から受け取ったフロー情報でサイズが大きいフロー順、辞書列順、ラウンドロビンのアルゴリズムによって算出された順、制御順序特定部60が収集した網情報から決める順、が挙げられる。   Specifically, while the communication control unit 70 performs communication control, while confirming the latest congestion state, instructions for communication control are sequentially issued to the communication control unit 70 until the congestion state is resolved. The order in which the malignant flow is controlled is, for example, the flow information received from the malignant flow specifying unit 40 in the order of large flow, dictionary sequence, the order calculated by the round robin algorithm, or the network collected by the control order specifying unit 60 The order determined from information.

なお、フローレート計算アルゴリズムは、例えば、次の通りである。まず、選択されたフローの測定レートをRiとすると、各フローをα・Riのレートで帯域制御を行う。ここでαは0以上1未満の実数とする。帯域制御を実施してからT2時間後にモニタリング用パケットを観測し、パケット損失率(遅延時間、キュー内パケット量)の閾値がC1を下回っているかどうか判定する。下回っている場合は、輻輳の緩和と見なされる。また、閾値C1を上回っている場合、各フローに対して、さらに帯域制御するレートをα倍して(つまりα×Ri×α)帯域制御を実施して、T2時間待ち同様の処理を実施する。   The flow rate calculation algorithm is as follows, for example. First, when the measurement rate of the selected flow is Ri, each flow is band-controlled at a rate of α · Ri. Here, α is a real number not less than 0 and less than 1. The monitoring packet is observed T2 hours after the bandwidth control is performed, and it is determined whether the threshold of the packet loss rate (delay time, in-queue packet amount) is below C1. If it is below, it is considered congestion relief. When the threshold value C1 is exceeded, the bandwidth control rate is further multiplied by α (that is, α × Ri × α) for each flow to perform bandwidth control, and the same processing as waiting for T2 time is performed. .

これにより、輻輳状態を確認しながらフローレートを決めることが可能なため、必要以上に通信制御することを防ぎ、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。   As a result, it is possible to determine the flow rate while checking the congestion state, so that it is possible to prevent communication control more than necessary and keep the user's throughput as high as possible.

方式3−Dは、通信制御部70がモニタリングパケットで輻輳状態を監視し、輻輳状態に適したフローレートで制御する手法である。つまり、特定したN個の悪性フローを通信制御する場合に、エッジルータ16からpingなどのモニタリングパケットを飛ばして、悪性フロー特定部40が網の輻輳状態を監視しながら輻輳の緩和に適したフローレートを前記フローレート計算アルゴリズムを用いて計算して、悪性フローを通信制御する。   Method 3-D is a method in which the communication control unit 70 monitors a congestion state with a monitoring packet and performs control at a flow rate suitable for the congestion state. That is, when controlling the specified N number of malicious flows, a monitoring packet such as ping is skipped from the edge router 16, and the malicious flow specifying unit 40 monitors a network congestion state and is suitable for reducing congestion. The rate is calculated using the flow rate calculation algorithm to control communication of the malignant flow.

これにより、輻輳を緩和するのに適したフローレートX[bps]が分かり、その結果、輻輳の緩和に必要な最低限の通信制御だけを行い悪性フローの帯域を絞りすぎてしまうのを避け、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。   As a result, the flow rate X [bps] suitable for alleviating the congestion is known, and as a result, only the minimum communication control necessary for alleviating the congestion is performed to avoid narrowing the bandwidth of the malignant flow, User throughput can be kept as high as possible.

方式3−Eは、通信制御部70がパケット損失率から算出したフローレートで制御する手法である。つまり、特定したN個の悪性フローを通信制御する場合に、輻輳検知部20が定期的に測定する、輻輳の発生したコアルータ14のパケット損失率の情報を制御順序特定部60が参照し、そこから前記フローレート計算アルゴリズムを用いて制御すべきフローレートX[bps]を算出することで、適切なフローレートで悪性フローを通信制御する。   Method 3-E is a method in which the communication control unit 70 controls the flow rate calculated from the packet loss rate. In other words, when communication control is performed on the identified N malicious flows, the control order specifying unit 60 refers to the packet loss rate information of the core router 14 in which congestion occurs, which is periodically measured by the congestion detection unit 20. By calculating the flow rate X [bps] to be controlled using the flow rate calculation algorithm, the malignant flow is subjected to communication control at an appropriate flow rate.

これにより、輻輳を緩和するのに適したフローレートが分かり、その結果、輻輳の緩和に必要な最低限の通信制御だけを行い悪性フローの帯域を絞りすぎてしまうのを避け、ユーザのスループットを最大限高く保持しておくことができる。   As a result, the flow rate suitable for mitigating congestion can be found, and as a result, only the minimum communication control necessary for mitigating congestion can be performed, avoiding excessively narrowing the bandwidth of malignant flows, and reducing user throughput. It can be kept as high as possible.

なお、方式3−A〜方式3−Eにおいて、複数の通信制御が並列に行われてもよいし、制御順序特定部60が決めた順番に従って行われてもよい。悪性フローを制御する順番は、例えば、悪性フロー特定部40から受け取ったフロー情報でサイズが大きいフロー順、辞書列順、ラウンドロビンのアルゴリズムによって算出された順、制御順序特定部60が収集した網情報から決める順、が挙げられる。   In the method 3-A to the method 3-E, a plurality of communication controls may be performed in parallel, or may be performed according to the order determined by the control order specifying unit 60. The order in which the malignant flow is controlled is, for example, the flow information received from the malignant flow specifying unit 40 in the order of large flow, dictionary sequence, the order calculated by the round robin algorithm, or the network collected by the control order specifying unit 60 The order determined from information.

以上説明した本発明は、以下のようにその趣旨を逸脱しない範囲で広く変形実施することができる。   The present invention described above can be widely modified without departing from the spirit thereof as follows.

例えば、悪性フローを制御するための順序決定処理は、省略してもよい。省略することが必要な一例として、悪性フローが1つしか見つからない場合、悪性フローを1つずつ順に制御するだけの復旧時間もとれないほどの緊急の復旧を要する場合が挙げられる。そして、順序決定を省略したときには、複数の悪性フローに対して一斉に通信制御する(S14)。これにより、輻輳制御によるネットワークの復旧にかかる時間を短縮できる。   For example, the order determination process for controlling the malignant flow may be omitted. As an example that needs to be omitted, when only one malignant flow is found, there is a case where an urgent recovery is required so that a recovery time for controlling the malignant flows one by one cannot be obtained. When the order determination is omitted, communication control is performed simultaneously for a plurality of malignant flows (S14). As a result, it is possible to shorten the time required for network recovery by congestion control.

また、エッジルータ16の各構成要素は、プロセスを複数起動するなどして、複数存在することとしてもよい。これにより、大規模な輻輳が発生したときでもでも、複数の構成要素間でのデータ並列処理が実現でき、輻輳を抑制するのに要する時間を短縮化できる。   Further, a plurality of components of the edge router 16 may exist by starting a plurality of processes. Thereby, even when large-scale congestion occurs, data parallel processing between a plurality of components can be realized, and the time required to suppress the congestion can be shortened.

さらに、制御対象ネットワーク10の形式(回線種別や通信プロトコルなど)は、特定のものに限定されることはない。例えば、制御対象ネットワーク10は、TDM(Time Division Multiplexing)やWDM(Wavelength Division Multiplexing)などの回線交換ネットワーク、またはIPやイーサネット(登録商標)、IPのパケットにラベルを付けて転送するMPLSのネットワークとしてもよい。各通信装置同士はそのノードが存在するネットワークレイヤよりも相対的に下位に位置する下位レイヤのパスを設定することで提供される論理パスで接続される。この通信装置12は、例えば、MPLS網のMPLSルータでも、パケット網のルータでもよい。   Furthermore, the format of the control target network 10 (line type, communication protocol, etc.) is not limited to a specific one. For example, the control target network 10 is a circuit switching network such as TDM (Time Division Multiplexing) or WDM (Wavelength Division Multiplexing), or an MPLS network that labels and transfers IP, Ethernet (registered trademark), and IP packets. Also good. Each communication apparatus is connected by a logical path provided by setting a lower layer path positioned relatively lower than the network layer in which the node exists. For example, the communication device 12 may be an MPLS router of an MPLS network or a router of a packet network.

本発明の一実施形態に関する制御対象ネットワークを示す構成図である。It is a block diagram which shows the control object network regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関するエッジルータを示す構成図である。It is a block diagram which shows the edge router regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する輻輳制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the congestion control process regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する制御対象ネットワークを示す構成図である。It is a block diagram which shows the control object network regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関するパケット損失率による輻輳の検知処理の説明図である。It is explanatory drawing of the detection process of the congestion by the packet loss rate regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関するパケットのタグ付けの説明図である。It is explanatory drawing of tagging of the packet regarding one Embodiment of this invention. 一定量のシェーピング処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a fixed amount of shaping processing. ポート番号を指定した帯域制御処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the bandwidth control process which designated the port number.

符号の説明Explanation of symbols

10 制御対象ネットワーク
12 通信装置
14 コアルータ
16 エッジルータ
16A 入側エッジルータ
16B 出側エッジルータ
20 輻輳検知部
30 通過フロー通知部
40 悪性フロー特定部
60 制御順序特定部
70 通信制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control object network 12 Communication apparatus 14 Core router 16 Edge router 16A Incoming edge router 16B Outgoing edge router 20 Congestion detection part 30 Passing flow notification part 40 Malignant flow specific part 60 Control order specific part 70 Communication control part

Claims (17)

フローを中継する複数のルータを有する制御対象ネットワークにおいて、前記ルータのうち、フローの入側である入側ルータとフローの出側である出側ルータとを用いて、前記制御対象ネットワークに発生した輻輳の要因となる悪性フローを制御する輻輳制御方法であって、
前記入側ルータは、輻輳検知部と、悪性フロー特定部と、通信制御部とを少なくとも有し、前記出側ルータは、通過フロー通知部を少なくとも有し、
前記入側ルータの前記輻輳検知部が、前記出側ルータとの間で送受信されるモニタリングパケットをもとに、輻輳が発生したルータを検知する輻輳検知手順と、
前記出側ルータの前記通過フロー通知部が、前記輻輳検知手順が検知した輻輳から、その輻輳を通過する通過フローを特定する通過フロー通知手順と、
前記入側ルータの前記悪性フロー特定部が、前記通過フロー通知手順が特定した前記通過フローから、前記悪性フローを特定する悪性フロー特定手順と、
前記入側ルータの前記通信制御部が、前記悪性フロー特定手順により特定された前記悪性フローの通信制御を前記ルータに対して実行する通信制御手順と、
を実行することを特徴とする輻輳制御方法。
In a controlled network having a plurality of routers that relay a flow, an outbreak occurred in the controlled network using an ingress router that is an inflow side of the flow and an egress router that is an exit side of the flow among the routers A congestion control method for controlling malignant flows that cause congestion,
The ingress router has at least a congestion detection unit, a malicious flow identification unit, and a communication control unit, and the egress router has at least a passing flow notification unit,
A congestion detection procedure in which the congestion detection unit of the ingress router detects a router in which congestion has occurred based on a monitoring packet transmitted / received to / from the egress router;
The passing flow notifying unit of the outgoing router specifies a passing flow passing through the congestion from the congestion detected by the congestion detecting procedure, and
The malignant flow identifying unit of the ingress router identifies the malignant flow from the passing flow identified by the passing flow notification procedure;
A communication control procedure in which the communication control unit of the ingress router executes communication control of the malignant flow specified by the malignant flow specifying procedure for the router;
The congestion control method characterized by performing.
前記入側ルータおよび前記出側ルータは、前記制御対象ネットワークの外部と接続するエッジルータであり、
前記輻輳が発生したルータは、前記制御対象ネットワークの外部と接続しないコアルータであること
を特徴とする請求項1に記載の輻輳制御方法。
The ingress router and the egress router are edge routers connected to the outside of the controlled network,
The congestion control method according to claim 1, wherein the router in which the congestion has occurred is a core router that is not connected to the outside of the controlled network.
前記悪性フロー特定手順が複数の前記悪性フローを特定した場合、前記通信制御手順が制御する前記悪性フローの順序を特定する制御順序特定手順を、前記入側ルータがさらに実行することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の輻輳制御方法。   When the malignant flow specifying procedure specifies a plurality of malignant flows, the ingress router further executes a control order specifying procedure for specifying the order of the malignant flows controlled by the communication control procedure. The congestion control method according to claim 1 or 2. 前記輻輳検知手順は、前記モニタリングパケットのパケット損失率が閾値を超えるときに、輻輳を検知することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の輻輳制御方法。   The congestion control method according to any one of claims 1 to 3, wherein the congestion detection procedure detects congestion when a packet loss rate of the monitoring packet exceeds a threshold value. 前記輻輳検知手順は、前記モニタリングパケットの応答遅延時間が閾値を超えるときに、輻輳を検知することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の輻輳制御方法。   The congestion control method according to any one of claims 1 to 3, wherein the congestion detection procedure detects congestion when a response delay time of the monitoring packet exceeds a threshold value. 前記輻輳検知手順は、前記モニタリングパケットに前記輻輳が発生したルータが記述した輻輳状態が閾値を超えるときに、輻輳を検知することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の輻輳制御方法。   4. The congestion detection procedure according to claim 1, wherein the congestion detection procedure detects congestion when a congestion state described by a router in which the congestion has occurred in the monitoring packet exceeds a threshold value. The congestion control method described. 前記通過フロー通知手順は、パケットに付与された前記入側ルータを識別するタグから、前記輻輳検知手順が検知した輻輳の前記通過フローを特定することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の輻輳制御方法。   The said passing flow notification procedure specifies the said passing flow of the congestion detected by the said congestion detection procedure from the tag which identifies the said ingress | route side router provided to the packet, The Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The congestion control method according to any one of the above items. 前記通過フロー通知手順は、パケットの送信元アドレス情報とルーティングプロトコルの保持する情報とから、前記輻輳検知手順が検知した輻輳の前記通過フローを特定することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の輻輳制御方法。   The said passing flow notification procedure specifies the said passing flow of the congestion detected by the said congestion detection procedure from the transmission source address information of a packet and the information which a routing protocol hold | maintains, The Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The congestion control method according to any one of the above. 前記制御順序特定手順が決定した順序に従って、輻輳が緩和されるまで、順番に前記悪性フローを通信制御する輻輳緩和検知手順を、前記ルータがさらに実行することを特徴とする請求項3に記載の輻輳制御方法。   The said router further performs the congestion mitigation detection procedure which carries out communication control of the said malignant flow in order until congestion is relieved according to the order which the said control order specific procedure determined. Congestion control method. 前記輻輳緩和検知手順を実行する前に、前記悪性フロー特定手順が特定した複数の前記悪性フローを一括して通信制御することを特徴とする請求項9に記載の輻輳制御方法。   The congestion control method according to claim 9, wherein communication control is performed for a plurality of the malignant flows identified by the malignant flow identification procedure before executing the congestion mitigation detection procedure. 前記通信制御は、輻輳および悪性フローの情報をもとに算出したフローレートで通信制御を行うことを特徴とする請求項10に記載の輻輳制御方法。   The congestion control method according to claim 10, wherein the communication control is performed at a flow rate calculated based on congestion and malignant flow information. 前記輻輳および悪性フローの情報は、前記ルータから送信する前記モニタリングパケットをもとに収集することを特徴とする請求項11に記載の輻輳制御方法。   The congestion control method according to claim 11, wherein the congestion and malicious flow information is collected based on the monitoring packet transmitted from the router. 前記輻輳および悪性フローの情報は、前記輻輳が発生したルータのパケット損失率とすることを特徴とする請求項11に記載の輻輳制御方法。   The congestion control method according to claim 11, wherein the congestion and malicious flow information is a packet loss rate of a router in which the congestion has occurred. 請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載された輻輳制御方法を前記ルータに実行させるための輻輳制御プログラム。   A congestion control program for causing the router to execute the congestion control method according to any one of claims 1 to 13. フローを中継する複数のルータを有する制御対象ネットワークにおいて、前記ルータのうち、フローの入側である入側ルータとフローの出側である出側ルータとを用いて、前記制御対象ネットワークに発生した輻輳の要因となる悪性フローを制御する輻輳制御システムであって、
前記入側ルータは、輻輳検知部と、悪性フロー特定部と、通信制御部とを少なくとも有し、前記出側ルータは、通過フロー通知部を少なくとも有し、
前記入側ルータの前記輻輳検知部が、前記出側ルータとの間で送受信されるモニタリングパケットをもとに、輻輳が発生したルータを検知し、
前記出側ルータの前記通過フロー通知部が、前記輻輳検知部が検知した輻輳から、その輻輳を通過する通過フローを特定し、
前記入側ルータの前記悪性フロー特定部が、前記通過フロー通知部が特定した前記通過フローから、前記悪性フローを特定し、
前記入側ルータの前記通信制御部が、前記悪性フロー特定部により特定された前記悪性フローの通信制御を前記ルータに対して実行する
ように構成されることを特徴とする輻輳制御システム。
In a controlled network having a plurality of routers that relay a flow, an outbreak occurred in the controlled network using an ingress router that is an inflow side of the flow and an egress router that is an exit side of the flow among the routers A congestion control system that controls malignant flows that cause congestion,
The ingress router has at least a congestion detection unit, a malicious flow identification unit, and a communication control unit, and the egress router has at least a passing flow notification unit,
The congestion detection unit of the ingress router detects a router in which congestion has occurred based on a monitoring packet transmitted / received to / from the egress router,
The passing flow notifying unit of the outgoing router identifies the passing flow passing through the congestion from the congestion detected by the congestion detecting unit,
The malignant flow identification unit of the ingress router identifies the malignant flow from the passage flow identified by the passage flow notification unit,
The congestion control system, wherein the communication control unit of the ingress router is configured to execute communication control of the malicious flow specified by the malicious flow specifying unit for the router.
前記入側ルータおよび前記出側ルータは、前記制御対象ネットワークの外部と接続するエッジルータであり、
前記輻輳が発生したルータは、前記制御対象ネットワークの外部と接続しないコアルータであること
を特徴とする請求項15に記載の輻輳制御システム。
The ingress router and the egress router are edge routers connected to the outside of the controlled network,
The congestion control system according to claim 15, wherein the router in which the congestion has occurred is a core router that is not connected to the outside of the control target network.
前記入側ルータは、前記悪性フロー特定部が複数の前記悪性フローを特定した場合、前記通信制御部が制御する前記悪性フローの順序を特定する制御順序特定部を、さらに有することを特徴とする請求項15または請求項16に記載の輻輳制御システム。   The ingress router further includes a control order specifying unit that specifies the order of the malignant flows controlled by the communication control unit when the malignant flow specifying unit specifies a plurality of the malignant flows. The congestion control system according to claim 15 or claim 16.
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