複数ホストへの疎通性監視の可視化と監視における負荷軽減アルゴリズム

複数ホストへの疎通性監視の可視化と
監視における負荷軽減アルゴリズム
login name:nami / KG:haccar / advisor:kei さん
1. 背景
昨今ではインターネット上での電子取引な
どが活発になり,ネットワークインフラの耐障
害性はますます重要となっている.そのため,ネ
ットワークオペレーターはネットワークの状態
を常時監視し,障害発生時には瞬時に対応する
ことを求められている.
2.問題
ネットワークを監視する際には,多数のホス
トとの疎通性を監視し続けなければならない場
合がある. traceroute を行うことでどのルータ
で通信が止まっているのか,どこで遅延が発生
しているのかを知ることが出来る.しかし,ター
ミナル上で逐一読むのでは手間がかかる.多数
のホストとの接続を経路図によって可視化し,
遅延や異常が発生した際にはどのルータに問題
があるのか瞬時に分かる必要がある.
また,非常に多くのホストに対する疎通性を
監視する場合,途中までは同じ経路を通る確率
が高く,クライアントから近いルータには負荷
がかかってしまう.疎通性の確認だけであれば,
クライアント近くのルータに対してホスト数
と同じ数のパケットを送って確認する必要はな
いため,これをアルゴリズムによって解消する.
2.関連研究
Whatsup Visual Traceroute
Windows 向けのソフトであり,複数の接続先
を指定し,接続経路を可視化することが出来る.
また,別画面で遅延の状態を折れ線グラフで表
示できる.
このソフトの問題点としては,接続している
様子を見ることを目的としているため, 継続的
な監視に必要な経路図の自動更新といった機能
がないことである.また,Linux への対応も必要
であると考える.これらの機能が全て整ったも
のを作成することで,アルゴリズムによる監視
をより効果的に使用できる.
3.提案手法
本研究では負荷軽減アルゴリズムと通
信疎通性監視のための可視化ツールを提案する.
本手法により, パケット送信時の負荷の軽減と
異常発生の早期発見,効率的なネットワーク監
視が可能となる.
3.1 負荷軽減アルゴリズムの手法
本研究ではまず負荷軽減アルゴリズムによ
る監視方法の提案と実装を行う.クライアント
近くのルータから各ホストへ分岐する地点を推
定し,分岐点以降にパケットを送るように TTL
値を設定する.これにより同じルータに余分な
traceroute を行うことがなくなる.
従来の traceroute の仕組みでは,まずパケッ
トのヘッダの TTL 値を 1 に指定し,ホストへ向
けて送信する.TTL 値はルータを通る度に 1 減
少するため,このパケットの TTL 値は最初に通
るルータで 0 になる.ルータは TTL 値が 0 にな
ると「ICMP Time Exceeded」というメッセー
ジをクライアントに送信する.クライアントは
このメッセージを受け取ることで送信元ルータ
の名前と IP アドレスを取得する.次のパケット
では TTL 値を 2 に指定し,1 つ先のルータの名
前と IP アドレスを取得する.TTL 値を 1 ずつ増
やしていくことで,ホストまでの経路にある各
ルータが判明するようになっている.
この仕組みを元に,まず複数ホストの指定を
行うプログラムを実装する.次に,負荷軽減アル
ゴリズムを加える.幾つかのホストに同時に接
続する中で,共通する経路とホストごとに分か
れる経路を判別し,分岐点を割り出す.残り全て
の接続において 1 つ目のパケットの TTL 値を
分岐点に合わせて設定し,分岐点の IP アドレス
が返ってきた場合にはそのまま TTL 値を分岐
点の値から 1 ずつ増やしていく.分岐点とは違
う IP アドレスが返ってきた場合には違う経路
を通っているとし,TTL 値を 1 から順に設定し
てパケットを送り直す.
経路を特定した後は,継続監視のため各ホス
1
トの destination に向けて ping を打ち続ける.
分岐点を通る経路において全体的な遅延が発生
した場合,分岐点からクライアント側のルータ
に問題があると推測し,検証用の経路で
traceroute を行う.
分岐点を通らない経路で遅延が発生した場合
には,その経路について traceroute を行う.
3.2 監視ツールの作成
また,このアルゴリズムを効果的に使用する
ため,疎通性監視ツールを作成する.複数のホス
トを一括して指定出来,経路の可視化と自動更
新により迅速で正確な異常の検出を行える.
(図 1)のように,監視ツールでは入力した複数
の接続の経路を同時に表示し,選択した経路の
ルータ名と IP アドレスを表示する.遅延を発見
すると自動更新し,ルータのアイコンの色とア
ラートで通知する.これにより,自身が管理する
ネットワークのどこに問題があるのかを瞬時に
判別することが可能となる.
(図 1)可視化ツールの表示例
降は分岐点に向けた TTL 値を設定したパケッ
トを送信するアルゴリズムを提案した.これに
よってルータの負荷を軽減するだけでなく,行
き先が同じであれば従来より効率の良いネット
ワーク監視が可能となる.
4.評価方法
本研究ではパケット送信時の負荷の軽減と
異常発生の早期発見,効率的なネットワーク監
視を実現するために,負荷軽減アルゴリズムと
監視ツールを提案した.
また,本研究が提案する手法を評価するため,
従来の traceroute との比較を行う.
アルゴリズムの評価は,従来の traceroute と
今回のアルゴリズムで多数のホストに接続し,
「クライアントから近いルータにかかる負荷」
と「分岐点を設定してからの traceroute にかか
る時間」を計測し,比較する.
監視ツールの評価は,可視化による遅延等の
異常発生地点の発見を「迅速性」
「正確性」とい
う観点から検証する.
本研究によりパケット送信時の負荷を軽減
すること,異常発生を早期に発見すること,効率
的なネットワーク監視を行うことが可能とな
る.
5.まとめ
複数のホストとの通信疎通性を監視するた
め,traceroute の複数の接続を一括して経路図
に表示し,自動更新を用いた継続監視の可視化
を行うツールを設計した.
また,多数のパケット送信時にクライアント
から近いルータの負荷を軽減するため,幾つか
のホストとの接続を元に分岐箇所を設定し,以
2

Download Report