JP2008148017A - ノード検出装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ノード装置同士の自律的な動作により、ある任意の時点で通信路上に存在するノード装置の接続状況及びネットワークトポロジを迅速に把握し、ネットワーク障害に迅速に対応可能にする。
【解決手段】 通信路に接続された複数のノード装置から固有のノードＩＤを前記通信路への新規接続時に受信し、記憶手段に記憶した後、その記憶したノードＩＤのノード装置のそれぞれに対して、接続状態を検出するための監視要求を所定時間間隔で送信し、タイマで設定された時間内に応答が返信された場合には正常接続状態として前記記憶部の状態情報を更新し、タイマで設定された時間内に応答が返信されなかった場合には異常状態として前記記憶部の状態情報を更新し、更新された各ノード装置の状態情報とネットワーク構成図を表示手段に表示する検出手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信路を介して接続されたノード装置を検出する装置およびプログラムに関するものである。

インターネットに代表される通信網の発達に伴い、それを支える通信インフラは複雑化、高度化の一途を辿っている。通信インフラは情報の物理的な伝送路である通信路、通信路の間を接続するルータやスイッチ等に代表されるノード装置から構成されており、そのノード装置の数も爆発的に増加しているため、ノード装置同士の接続や稼働状況の把握、設定、管理に多大な労力および高度な技術が必要になってきた。
最近は、コンピュータの飛躍的な処理能力向上を背景に、ネットワーク管理サーバが集中的に、または一定規模の領域毎にネットワーク機器群を管理する形態が一般的になった。この形態では、ネットワーク管理サーバはＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）やＣＬＩ（Command Line Interface）を利用して、ノード装置の接続や稼働状況の把握、設定を行う。ＳＮＭＰやＣＬＩは比較的単純かつ原始的な管理インタフェースであるが、ネットワーク機器群に対し高度かつ複雑な管理を行えるようにするために、ＮＥＴＣＯＮＦ（Network Configuration）プロトコルに代表される新しいネットワーク機器管理インタフェースも開発、標準化されてきている。
なお、本発明に関連する公知技術文献としては下記の特許文献１がある。

特開平７−２２６７４０号

通信路を介して接続されるノード装置の接続状態は、ノード装置の増設または減設、故障、通信路の障害等が原因で、時々刻々変化する。また、通信路で接続されていることから、ノード装置は主にネットワーク管理センタ外の遠方に配置されていることも多くあり、ノード装置に故障が発生した場合、あるいはノード装置間に敷設された通信路に障害が発生した場合、即時にノード装置の接続状況や稼働状況を把握することが困難である。その後の復旧に対しても現地に行くなどの対策を講ずる必要があった。
また、現地で配線を変更したとしてもそのネットワーク構成（トポロジ）を確認するには図面等に頼らざるを得ない状況であり、事前に綿密なトポロジ変更計画を立てておく必要があった。
通信路に接続されるノード装置は、ノード装置が所属する複数の通信路間に配置され、それぞれが独立してネットワーク層の通信を行う。従って、例えば、物理層で通信回線障害が発生したとしても、ノード装置はその発生事象を把握することができるが、通信路全域でどのような影響があるかなどを把握することは困難である。
また、ネットワークトポロジの設計上の誤りや故障に陥っていたとしてもそのことにすら気づかないことも考えられる。更に、ネットワークトポロジ設計上での最適な接続状態であるかの判断もつかないのが現状である。
このため、通信路上に存在するノード装置の最新の接続状態または稼働状態を知るためには、通信路上のノード装置や通信路の状態を常時監視しておく必要がある。

従来のネットワーク管理やノード装置管理では、ＳＮＭＰマネージャや専用の管理システムによって監視で異常を検知するところまでを自動化している。
ＳＮＭＰマネージャが管理者に提供する監視機能は、（１）リンク切れや隣接装置との通信断等の障害が発生したことを通知するトラップを受信し、表示する。（２）回線毎の統計情報を収集し、表示するというものである。
しかし、ＳＮＭＰは障害が発生した状態を通知するだけであり、障害の原因までは特定できない。障害を解析するにはネットワークのトポロジや設定情報、スイッチ内で動作する制御機能の状態等の情報が必要であるが、情報の採取とその情報を利用して障害解析を行うのはエンジニアである。
また、設計段階での作業は、（１）ＬＡＮ（Local Area Network）内のアドレス割り当て、（２）主な業務やネットワークの利用目的からのトラフィック量設計等をエンジニアが考え、ネットワーク機器構成と、アドレス体系やＶＬＡＮ（Virtual LAN）等の論理ネットワーク設計を行う。
それに加え、以下の課題も存在する。
（１）ネットワークトポロジの設定手段とその設計データは人間向けであり、設計データをネットワーク装置が理解できる形式に変換するのは手作業で行う必要がある
（２）通信路およびノード装置の稼働監視はコンピュータで実現可能であり、障害発生時には障害箇所を通知できるが、障害箇所に関連する設定内容や障害発生の原因を提示することはできない。
（３）障害解析、対策の検討も手作業である。
その結果、ネットワークトポロジの形態およびノード装置の設定内容を遠隔から即座に把握することができず、迅速な障害対応等が困難になるという問題があった。

本発明の目的は、任意の時点で通信路上に存在するノード装置のネットワークトポロジと稼動状況を迅速に把握し、ネットワークの障害発生時に迅速に対応することができるノード検出装置及びプログラムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のノード検出装置は、通信路に接続された複数のノード装置の接続状態を検出するノード検出装置であって、
通信路に接続された複数のノード装置から固有のノードＩＤを前記通信路への新規接続時に受信し、記憶手段に記憶した後、その記憶したノードＩＤのノード装置のそれぞれに対して、接続状態を検出するための監視要求を所定時間間隔で送信し、タイマで設定された時間内に応答が返信された場合には正常接続状態として前記記憶部の状態情報を更新し、タイマで設定された時間内に応答が返信されなかった場合には異常状態として前記記憶部の状態情報を更新し、更新された各ノード装置の状態情報とネットワーク構成図を表示手段に表示する検出手段を備えることを特徴とする。
また、前記記憶手段に記憶されるノードＩＤは、通信路に新規接続されたノード装置から当該通信路に接続されている隣接ノード装置を順次に伝播することによって受信したものであることを特徴とする。

また、コンピュータを、通信路に接続された複数のノード装置の接続状態を検出するノード検出装置として機能させるノード検出プログラムであって、
通信路に接続された複数のノード装置から固有のノードＩＤを前記通信路への新規接続時に受信し、記憶手段に記憶した後、その記憶したノードＩＤのノード装置のそれぞれに対して、接続状態を検出するための監視要求を所定時間間隔で送信し、タイマで設定された時間内に応答が返信された場合には正常接続状態として前記記憶部の状態情報を更新し、タイマで設定された時間内に応答が返信されなかった場合には異常状態として前記記憶部の状態情報を更新し、更新された各ノード装置の状態情報とネットワーク構成図を表示手段に表示するステップを備えることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果がある。
ノード装置同士の自律的な動作により、
（１）ある任意の時点で通信路上に存在するノード装置の接続状況を、ネットワークトポロジとして可視化することができる。
（２）通信路やノード装置障害時等をリアルタイムに監視し、ノード装置の稼働状況として表示できる。

以下、本発明を適用したノード検出装置の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態の一例を示すシステム構成図である。
図１に示すノード検出システムは、ネットワーク管理サーバＳの内部に実装されたノード検出装置１と、このノード検出装置１に対してノードＩＤを送受信する複数のノード装置７ａ、７ｂ、７ｎとから構成され、このノード装置７ａ、７ｂ、７ｎは通信路６によってノード検出装置１と接続されている。
また、ノード検出装置１は、ノードＩＤの一覧を格納する記憶部２、ノード装置７ａ〜７ｎからのノードＩＤを含む通知パケットを受信、更にノード装置７ａ〜７ｎに対して要求パケットを送信する送受信部３、ノード装置７ａ〜７ｎの接続状態を表示する表示部５、各ノード装置から通知されたノードＩＤが記憶部２の登録装置情報中に存在するかを確認、更にノード装置７ａ〜７ｎの接続状態を表示部５に対して表示する検出部４を備えている。
ノード装置７ａ〜７ｎは、各ノード装置の固有ＩＤを記憶部８ａ〜８ｎへ格納、更新することができるように構成されている。
このノード検出装置１は、ネットワーク管理サーバＳの内部で稼働するノード検出プログラムとして実装することができる。

図２は、ノード検出装置１の記憶部２へ登録する各ノード装置７ａ〜７ｎの登録装置情報２０６を示している。
登録装置情報２０６は、ノード装置７ａ〜７ｎが持つ固有ＩＤであるノードＩＤ２０１、ノード装置７ａ〜７ｎに付与された分かりやすい名前であるノード名２０２、ノード装置７ａ〜７ｎの設置場所である場所２０３、ノード装置７ａ〜７ｎの上位に接続されたノード装置を表す上位ノードＩＤ２０４、ノード装置７ａ〜７ｎの稼働状態を表す状態２０５から構成される。
登録装置情報２０６のノードＩＤ２０１、ノード名２０２、場所２０３、上位ノードＩＤ２０４はノード装置７ａ〜７ｎから送信される図４（ａ）の装置情報登録要求を元にして登録される。
状態２０５は、ノード検出装置１が図４（ｃ）の装置状態監視要求をノード装置７ａ〜７ｎに対して送信し、その要求に対してノード装置７ａ〜７ｎが図４（ｄ）の装置状態監視応答をノード検出装置１に対して送信する結果によって更新される。

図３は、ノード装置７ａ〜７ｎの記憶部８ａ〜８ｎへ登録する情報を示している。
記憶部８ａ〜８ｎへ登録する情報は大別して２つある。１つはノード装置７ａ〜７ｎの自装置情報３０５であり、ノードＩＤ３０１、ノード名３０２、場所３０３、上位ノードＩＤ３０４からなる。ノード装置７ａ〜７ｎはこの自装置情報３０５を使って、ノード検出装置１に対する装置情報登録要求を生成する。もう１つは登録装置情報３１１であり、ノードＩＤ３０６、ノード名３０７、場所３０８、上位ノードＩＤ３０９、状態３１０からなる。
登録装置情報３１１は、各ノード装置７ａ〜７ｎに隣接するノード装置から通知される図４（ａ）の装置情報登録要求、およびノード検出装置１からノード装置７ａ〜７ｎに対して送信される図４（ｂ）の装置情報登録応答を元にして登録される。

図４（ａ）〜（ｄ）は、ノード検出装置１とノード装置７ａ〜７ｎの間、ノード装置７ａ〜７ｎ同士の間で送受信される通知の内容を示している。通知には４種類存在し、それぞれ以下の情報が格納される。
図４（ａ）は装置情報登録要求であり、通信メッセージ種別＝装置情報登録要求４１、ノードＩＤ４２、ノード名４３、場所４４、上位ノードＩＤ４５を含む。
装置情報登録要求４１は、ノード装置７ａ〜７ｎが自ノード装置の情報を隣接ノード装置およびノード検出装置１に対して登録するために送信する通知である。
図４（ｂ）は装置情報登録応答であり、装置情報登録要求４１に対応してノード検出装置１がノード装置７ａ〜７ｎへ返信する応答である。通知の内容自体は図４（ａ）の装置情報登録要求４１と通知の種別が異なって装置情報登録応答４６となっているだけであり、その他の情報は同じである。
図４（ｃ）は装置状態検視要求であり、ノード検出装置１がノード装置７ａ〜７ｎの状態を問い合わせするために送信する。通知の内容は通知の種別が装置状態監視要求４７となっている以外は図４（ａ）装置情報登録要求と同じである。
図４（ｄ）は装置状態監視応答であり、図４（ｃ）の装置状態監視要求４７に対応してノード装置７ａ〜７ｎが隣接するノード装置およびノード検出装置１に対して送信する。通知の内容は通知の種別が装置状態監視応答４８となっている以外は図４（ａ）装置情報登録要求４１と同じである。

以下、以上のように構成されたノード検出システムの動作を説明する。
図５は、ノード装置７ａ〜７ｎにおける装置情報登録要求の送信処理の概要を示すフローチャートである。
まず、ノード装置７ａ〜７ｎは、送受信部９ａ〜９ｎが隣接ノード装置と新たに物理的に接続されたかを確認する（ステップ５０１）。隣接ノード装置と物理的に新たに接続されたか否かは、例えば当該ノード装置に取付けた新規接続スイッチが操作されたことによって確認する。例えばノード装置７ｎがノード装置７ｂに新たに接続され、ノード装置７ｎの新規接続スイッチが操作された場合、ノード装置７ｎは自装置が物理的に隣接する何らかのノード装置７ｂに接続されたことを確認する。確認したならば、自ノード装置の記憶部８ｎから自装置情報３０５を取得する（ステップ５０２）。そして、自装置情報３０５から装置情報登録要求４１を生成し、新たに物理的な接続を行ったノード装置７ｂに対し、生成した装置情報登録要求４１を送受信部９ｎから送信する（ステップ５０３）。
この装置情報登録要求４１は、後述する図６の処理によってノード装置７ｂからノード装置７ａに転送される。
このようにして新たに通信路に接続されたノード装置の装置情報３０５が全てのノード装置に伝播され、各ノード装置に登録される。

図６は、ノード装置７ａ〜７ｎにおけるメッセージ受信時処理の概要を示すフローチャートである。
まず、ノード装置７ａ〜７ｎは送受信部９ａ〜９ｎから隣接するノード装置またはノード検出装置１が送信したメッセージを受信する（ステップ６０１）。メッセージを受信していなければ受信待ち状態で待機する。メッセージを受信した場合、そのメッセージの宛先が自ノード装置宛か判定する（ステップ６０２）。自ノード装置宛でない場合、記録部８ａ〜８ｎに登録されている隣接ノード装置へメッセージを転送する（ステップ６０７）。その後、ステップ６０１へ戻り、次のメッセージ受信に備える。
メッセージが自ノード装置宛であった場合、そのメッセージが装置状態監視要求４７かどうかを確認する（ステップ６０３）。装置状態監視要求４７であった場合、自ノード装置の状態を報告するために装置状態監視応答を生成し、送受信部９ａ〜９ｎから要求元へ送信する（ステップ６０８）。その後、ステップ６０１へ戻り、次のメッセージ受信に備える。

メッセージが装置状態監視要求４７でなかった場合、装置情報登録要求４１かどうか確認する（ステップ６０４）。装置情報登録要求４１であった場合、装置情報登録要求４１に含まれるノードＩＤ４２、ノード名４３、場所４４、上位ノードＩＤ４５の情報を記憶部８ａ〜８ｎに登録する（ステップ６０９）。また、記憶部８ａ〜８ｎに登録されている１〜複数の隣接ノード装置に対し、受信した装置情報登録要求４１を転送する（ステップ６１０）。その後、ステップ６０１へ戻り、次のメッセージ受信に備える。
メッセージが装置情報登録要求でなかった場合、装置情報登録応答４６かどうか確認する（ステップ６０５）。装置情報登録応答４６でなかった場合、不正なメッセージを受信したことになるのでそのメッセージは処理せず、ステップ６０１へ戻り、次のメッセージ受信に備える。
メッセージが装置情報登録応答４６であった場合、装置情報登録応答４６に含まれるノードＩＤ４２を検索キーにして記憶部８ａ〜８ｎに登録されているノード装置情報を検索し、見つかった登録装置情報３１１の状態３１０を“登録完了”に更新する（ステップ６０６）。

図７は、ノード検出装置１の検出部４におけるノード検出処理の概要を示すフローチャートである。
まず、ノード検出装置１はノード装置７ａ〜７ｎから装置情報登録要求４１を受信する（ステップ７０１）。装置情報登録要求４１を受信していなければ受信待ち状態で待機する。
送受信部３によって装置情報登録要求４１を受信した場合、ノード検出装置１は、装置情報登録要求４１中に格納されたノードＩＤ４２が記憶部２に既に登録されているかどうか確認する（ステップ７０２）。ノードＩＤ４２が記憶部２に登録されていなかった場合、検出部４は受信した装置情報登録要求４１のノード装置情報、つまりノードＩＤ４２、ノード名４３、場所４４、上位ノードＩＤ４５を記憶部２へ登録する（ステップ７０３）。
次に、受信した装置情報登録要求４１に含まれるノード装置情報が記憶部２の登録装置情報と合致するかどうか確認する（ステップ７０４）。装置情報登録要求４１に含まれるノード装置情報と記憶部２に登録されているノード装置情報と合致していない場合、記憶部２の登録装置情報を受信した装置情報登録要求４１に含まれるノード装置情報で更新する（ステップ７０５）。
その後、装置情報登録要求４１に含まれるノード装置情報を検出済み装置の情報として表示部５へ送信する（ステップ７０６）。その際、ノードＩＤ４２、上位ノードＩＤ４５の情報を使用して、ノードＩＤ装置間の関係であるネットワークトポロジも更新して表示する。また、装置情報登録要求４１に含まれるノードＩＤ４２のノード装置に対し、装置情報登録応答を生成して送信し、ノード検出装置１にて装置が検出された旨を通知する（ステップ７０７）。

図８は、ノード検出装置１におけるノード装置の異常監視処理の概要を示すフローチャートである。
まず、ノード検出装置１は記憶部２から先頭の登録装置情報２０６を抽出する（ステップ８０１）。
次に、以下の処理を記憶部２に登録されている全ての登録装置情報２０６に対応するノード装置７ａ〜７ｎに対して実行するために、現在取得した登録装置情報２０６が最後のノード装置のものかどうかを確認する（ステップ８０２）。最後の登録装置の登録装置情報であった場合、次回のノード装置異常監視処理実施まで待機するため、タイマを設定し、タイムアウトするまで待機する（ステップ８０３）。その後、次回のノード装置異常監視処理を開始するため、ステップ８０１と同様にノード検出装置１は記憶部２から先頭の登録装置情報２０６を抽出し（ステップ８０４）、ステップ８０２へ戻る。
最後の登録装置情報２０６ではない場合、登録装置情報２０６で示されるノード装置に対し、装置状態監視要求４７を作成し（ステップ８０５）、送信する（ステップ８０６）。

装置状態監視要求４７の送信後、装置状態監視応答受信用のタイマを設定する（ステップ８０７）。何らかのメッセージを受信またはタイムアウトまで待機し、受信タイムアウトが発生したかどうかを確認する（ステップ８０８）。タイムアウトが発生する前に何らかのメッセージを受信した場合、その応答が装置状態監視応答かどうかを確認する（ステップ８０９）。受信したメッセージが装置状態監視応答４８である場合、記憶部２上で装置状態監視応答４８を送信したノード装置に対応する登録装置情報２０６の状態２０５を“正常”に設定する（ステップ８１０）。
受信した通知が装置状態監視応答４７ではない場合、何もせずステップ８０８へ戻って通知を待つ。

受信タイムアウトが発生した場合、装置状態監視要求４７に対する応答がないことになるので、装置状態監視要求４７で指定したノード装置に対応する登録装置情報２０６の状態２０５を“異常”に設定する（ステップ８１１）。
次に、記憶部２上で登録装置情報２０６によって示されるノード装置に関連するネットワークトポロジを変更する（ステップ８１２）。
ステップ８１０またはステップ８１２の後、記憶部２への変更部分を表示部５へ通知してノード装置の最新の状態を表示する（ステップ８１３）。
ここまでで１登録装置情報分の処理が終了する。
その後、記憶部２上における次の登録装置情報を抽出し、ステップ８０２へ戻る。

以上のように、ノード装置同士の自律的な動作により、全てのノード装置７ａ〜７ｎの稼働状況、ネットワークトポロジを更新し、表示することが可能になる。
表示部５の出力結果として表示されるノード装置のネットワークトポロジおよび稼働状況の表示例を図９に示す。

図９では、ノード検出装置１およびノード装置７ａ〜７ｎは通信路６を表す接続線で接続し、ノード装置間の接続形態としてネットワークトポロジを表示する。
ネットワークトポロジ表示では、ノード検出装置１およびノード装置７ａ〜７ｎは表示上で各装置を識別するためにノード名２０２を表示する。
また、状態２０５の情報を元にノード装置の稼働状況を背景の矩形の色で示す。例えば背景色が緑の場合は正常、赤の場合は障害を表すようにする。

本発明の一実施の形態例を示すシステム構成図である。 ノード検出装置１の記憶部２に格納されているデータの構成図である。 ノード装置７ａ〜７ｎの記憶部８ａ〜８ｎに格納されているデータの構成図である。 ノード検出装置１とノード装置７ａ〜７ｎとの間で送受信される通知の構成図である。 ノード装置７ａ〜７ｎの通知送信処理の概要を示すフローチャートである。 ノード装置７ａ〜７ｎの通知受信処理の概要を示すフローチャートである。 ノード検出装置１における検出処理の概要を示すフローチャートである。 ノード検出装置１における異常監視処理の概要を示すフローチャートである。 ノード検出装置１の表示部５による、ノード装置のネットワークトポロジおよび稼働状態の表示例である。

符号の説明

１…ノード検出装置、２…記憶部、３…送受信部、４…検出部、５…表示部、６…通信路、７ａ，７ｂ，７ｎ…ノード装置、８ａ，８ｂ，８ｎ…記憶部、９ａ，９ｂ，９ｎ…送受信部。

Claims (3)

1. 通信路に接続された複数のノード装置の接続状態を検出するノード検出装置であって、
   通信路に接続された複数のノード装置から固有のノードＩＤを前記通信路への新規接続時に受信し、記憶手段に記憶した後、その記憶したノードＩＤのノード装置のそれぞれに対して、接続状態を検出するための監視要求を所定時間間隔で送信し、タイマで設定された時間内に応答が返信された場合には正常接続状態として前記記憶部の状態情報を更新し、タイマで設定された時間内に応答が返信されなかった場合には異常状態として前記記憶部の状態情報を更新し、更新された各ノード装置の状態情報とネットワーク構成図を表示手段に表示する検出手段を備えることを特徴とするノード検出装置。
2. 前記記憶手段に記憶されるノードＩＤは、通信路に新規接続されたノード装置から当該通信路に接続されている隣接ノード装置を順次に伝播することによって受信したものであることを特徴とする請求項１に記載のノード検出装置。
3. コンピュータを、通信路に接続された複数のノード装置の接続状態を検出するノード検出装置として機能させるノード検出プログラムであって、
   通信路に接続された複数のノード装置から固有のノードＩＤを前記通信路への新規接続時に受信し、記憶手段に記憶した後、その記憶したノードＩＤのノード装置のそれぞれに対して、接続状態を検出するための監視要求を所定時間間隔で送信し、タイマで設定された時間内に応答が返信された場合には正常接続状態として前記記憶部の状態情報を更新し、タイマで設定された時間内に応答が返信されなかった場合には異常状態として前記記憶部の状態情報を更新し、更新された各ノード装置の状態情報とネットワーク構成図を表示手段に表示するステップを備えることを特徴とするノード検出プログラム。

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