ネットワークシステム、ノード、ノード評価方法、プログラム及び記録媒体
【課題】 各ノードが互いに挙動及びトラヒックの状況などをより適切に評価可能なネットワークシステム等を提案する。
【解決手段】 評価ノード３は、評価対象ノード５に対して送信した計測用プローブパケットの２ホップ隣接ノード７1，…，７Jへの転送状況を計測して把握するのではなく、２ホップ隣接ノード７1，…，７Jのパケット計測部４３1，…，７Jにより計測されたパケットの受信状況を得て評価対象ノード５を監視し、その情報を近隣の２ホップ隣接ノード７1，…，７J同士で共有することにより、各ノードは、正常に動作しないノードを自律的に適切に検出することが可能となる。
【解決手段】 評価ノード３は、評価対象ノード５に対して送信した計測用プローブパケットの２ホップ隣接ノード７1，…，７Jへの転送状況を計測して把握するのではなく、２ホップ隣接ノード７1，…，７Jのパケット計測部４３1，…，７Jにより計測されたパケットの受信状況を得て評価対象ノード５を監視し、その情報を近隣の２ホップ隣接ノード７1，…，７J同士で共有することにより、各ノードは、正常に動作しないノードを自律的に適切に検出することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ネットワークシステム、ノード、ノード評価方法、プログラム及び記録媒体に関し、特に、例えばマルチホップ無線ネットワークなどの、２つのノードが、他のノードを中継せず、又は、他のノードを中継して通信を行うネットワークシステム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ（Local Area Network）では、端末局は、既存の基盤ネットワーク（インフラストラクチャ）に接続されたアクセスポイント（Access Point（ＡＰ））と無線通信することでＬＡＮを構築する。現在、各ＡＰ間において無線ＬＡＮ通信を利用し、各ＡＰが通信を中継するマルチホップ無線ネットワーク（Multihop Wireless Network（ＭＷＮ））が注目されている。
【０００３】
ＭＷＮでは、ネットワーク全体が無線ネットワークで構成される。多数のＡＰがネットワークを形成することで、広いサービスエリアの提供が期待できる。そのため、ネットワークの可用性を損なわないためには、ネットワークを構成するＡＰに高い信頼性が求められる。ＡＰが正常に動作できない状況になると、ネットワークを構成するＡＰの信頼性が低下する。このような場合に、ＭＷＮの再構成など、ネットワーク自身が自律的に適切な対処を行うためには、ネットワーク内の各ＡＰの稼働状況を評価する仕組みが必要となる。
【０００４】
ＭＷＮに悪影響を与えるノードは、２つに分類することができる。一つは、悪意を持って周辺のノードへ影響を与える悪意あるノードである。例えばＤｏＳ（Denial of Service）攻撃など、様々な攻撃が存在する。
【０００５】
もう一つの悪影響を与えるノードは、貪欲に自分の要求を満たすネットワークの作成を画策する身勝手なノードである。身勝手なノードは、ネットワークに対して非常に非協力的で、自らが送信するデータ又は自分の配下に存在するノードのスループットを最大限にすることを目的とする。例えば、自らが生成したパケットは正常に転送し，他のノードから送信されてくるパケットは転送処理を行わず、そしてＭＡＣ層プロトコルの弱点を利用し周囲にはネットワークへの参加意思を表示し、実際には自らの情報をのみを送信するといった活動を行う。
【０００６】
これらの悪影響を与えるノードは、現在、モバイルアドホックネットワーク（Mobile Ad Hoc Network（ＭＡＮＥＴ））において報告され、各攻撃に対する対抗手段について研究が進められている。例えば、身勝手なノードに対する対抗手段は、大きく３つに大別できる。通貨モデルに基づく手法、ゲーム理論に基づく手法、及び、評判に基づく手法である（例えば、評判に基づく手法について、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００７】
【非特許文献１】P．Michiardiら著,“CORE：Collaborative Reputation Mechanism to enforce node cooperation in Mobile Ad hoc Networks”，Proc．Of the 6th IFIP Communication and Multimedia Security，2002
【非特許文献２】S．Bucheggerら著，“Performance analysis of the CONFIDANT protocol”，Proc．Of ACM International Symposium on Mobile Ad hoc Networking and Computing，2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通貨モデルに基づく手法は、各ノードに流れるパケットに通貨価値を付加し、ノードの通貨流通量によりそのノードの信頼性を測る手法である。この手法は、ＭＡＮＥＴの場合はノードに移動性があり、全ノードに均一にパケットが流れるため、各ノードに対するパケット流通量の偏りが少ない。しかし、ＭＷＮの場合は、ネットワークを構築するＡＰに移動性が無いため、全ノードに均一にパケットが流れずに、各ノードにばらつきが生じる可能性がある。
【０００９】
ゲーム理論に基づく手法は、ゲーム理論を用いて各ノードの動作を解析することで、身勝手なノードを検出する手法である。この手法では、複雑な解析が可能である。しかし、検証するための前提とそのネットワークモデルが非現実的であるため、実際のネットワークにおける適応が難しい。
【００１０】
評判に基づく手法は、各ノードが隣接するノードを監視し、その監視結果より隣接ノードの評判を作成することで身勝手なノードを特定・対処する手法である。この手法は、隣接ノードの評判を監視結果に基づき生成するという単純な手法を用いているため、各ノードは、集中管理を行わず分散的に身勝手なノードを容易に特定することができる。
【００１１】
評判に基づく手法は、主にＭＡＮＥＴの分野において研究が進められている。代表的な手法として、非特許文献１記載のCORE、非特許文献２記載のCONFIDANTがある。これらの基本的な手法を、図４（ａ）を参照して、ノードＡＰkがＡＰk+1を経由してＡＰk+2へデータを転送する場合を例にして説明する。まず、ＡＰkは通信可能な範囲内にあるＡＰk+1へデータを転送する。ＡＰk+1は、ＡＰkから受信したデータをＡＰk+1の無線範囲内にあるＡＰk+2へ転送する。この時、ＡＰkはＡＰk+1の無線電波が到達可能な範囲内に存在しているため、インタフェースを無差別モードで動作させる等の方法によって、ＡＰk+1のデータ転送状況を知ることができる。そのため、ＡＰkは、自身が送出したデータパケットをＡＰk+1がＡＰk+2へ正しく転送しているかどうかを確認することが可能となる。
【００１２】
しかしながら、これらのＭＡＮＥＴにおける隣接ノード監視手法は、各ノードが、隣接ノードがさらに先のノードへ送信する内容を検出できることが前提である。しかし、現在、ＭＷＮでは同一の無線チャネルの干渉による通信品質の劣化を防ぐため、例えば各ノードに対し複数のインタフェースを保持する等の検討が進められている。そのため、ＭＡＮＥＴの手法をＭＷＮに適用する場合、各ＡＰが隣接ＡＰの動作を監視することが困難な場合が発生する。
【００１３】
ＭＷＮにおけるＡＰ監視の困難性を、図４（ｂ）を参照して、ＡＰkがＡＰk+1を経由してＡＰk+2へデータを転送する場合を例にして説明する。この時、各ＡＰは２つのインタフェースを保持し、受信インタフェースと送信インタフェースで異なるチャネルを利用すると仮定する。各ＡＰの受信インタフェースは、ＡＰkはチャネル１、ＡＰk+1はチャネル２、ＡＰk+2はチャネル３に設定されている。ＡＰkがＡＰk+1へデータをチャネル２で送信し、そのデータをＡＰk+1はＡＰk+2へチャネル３で転送する。この時、ＡＰkの受信インタフェースはチャネル１に設定されているため、ＡＰk+1がチャネル３で発信した情報をＡＰkは検出することができない。このようにＡＰが複数インタフェースを有し、複数の無線チャネルを使用する場合には、各ＡＰが隣接ＡＰのデータ転送を監視できない。
【００１４】
そこで、本願発明は、各ノードが互いに挙動及びトラヒックの状況などをより適切に評価可能なネットワークシステム等を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明は、３個以上のノードを含み、２つのノードが、他のノードを中継せず、又は、他のノードを中継して通信を行うネットワークシステムであって、評価ノードは、評価対象ノードに対して他のノードを中継せずに通信可能であり、前記評価対象ノードは、前記評価ノードとは異なる２個以上の転送ノードに対して、前記評価ノードを中継せずに通信可能であり、前記評価ノードは、前記評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段を備え、前記評価対象ノードは、受信した前記プローブを前記各転送ノードに転送し、前記各転送ノードは、転送されたプローブの受信状況を計測するパケット計測手段と、前記パケット計測手段の計測結果を前記評価ノードに送信する計測結果送信手段を備え、前記評価ノードは、前記各転送ノードから受信した前記計測結果を統合して総合評価値を生成する統合手段と、前記評価値を用いて前記評価対象ノードの通信状況を判定する判定手段を備えるものである。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のネットワークシステムであって、前記各転送ノードの前記パケット計測手段は、前記転送されたプローブに加えて、前記評価ノードから前記評価対象ノードを中継して前記転送ノードに転送されたパケットの受信状況を計測し、前記評価ノードの前記統合手段は、前記計測結果を統合して局所的な評価値を計算し、前記各転送ノードの前記計測結果送信手段は、前記転送されたプローブ及び前記転送されたパケットの受信状況を示す計測結果に加えて、当該転送ノードにおいて計算された前記評価対象ノードに対する局所的な評価値を送信し、前記評価ノードの前記統合手段は、前記計測結果を統合して計算された局所的な評価値及び前記転送ノードにおける局所的な評価値を統合して前記総合評価値を生成するものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のネットワークシステムであって、前記評価ノードにおいて、前記プローブ管理手段は、前記評価対象ノードを経由して前記各転送ノードに転送するプローブ転送経路情報を保持するプローブ送信専用経路表を管理し、前記プローブ転送経路情報における前記各転送ノードに対して前記プローブを送信し、前記プローブ管理手段及び前記プローブ送信専用経路表は、それぞれ、前記評価対象ノードに対応して同数存在するものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項３記載のネットワークシステムであって、前記評価ノードから前記評価対象ノードを中継して前記各転送ノードに至る通信経路における通信は無線通信であり、前記評価ノード、前記評価対象ノード及び前記各転送ノードは、複数のインタフェースを保持し、前記評価ノードは、前記プローブ送信専用経路表以外に、他のノードに対して前記プローブ以外のデータを送受信するための通信経路情報を保持するデフォルト経路表と、前記デフォルト経路表を管理する経路情報管理手段と、前記経路情報管理手段が前記デフォルト経路表を管理するために保持する情報を変更するパス管理手段を備えるものである。
【００１９】
請求項５に係る発明は、ネットワークシステムにおけるノードであって、評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段と、前記評価対象ノードは当該プローブを異なる２以上の転送ノードに転送し、前記各転送ノードにおけるプローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価する計測結果判定手段、を備えるものである。
【００２０】
請求項６に係る発明は、複数のノードを含むネットワークシステムにおけるノード評価方法であって、評価ノードのプローブ管理手段が、評価対象ノードに対してプローブを送信するステップと、前記評価対象ノードが前記プローブを異なる２以上の転送ノードに転送するステップと、前記評価ノードの計測結果判定手段が、前記転送ノードにおける前記プローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価するステップ、を含むものである。
【００２１】
請求項７に係る発明は、評価対象ノードと通信可能なコンピュータを、前記評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段と、前記評価対象ノードは当該プローブを異なる２以上の転送ノードに転送し、前記各転送ノードにおけるプローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価する計測結果判定手段、として機能させるためのプログラムである。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項７記載のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２３】
なお、評価ノードは、判定手段の判定結果に基づいてネットワークを制御するネットワーク制御手段を備えるものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明によれば、評価ノードは、評価対象ノードの送信状況を計測して把握するのではなく、評価対象ノードを中継して転送ノードに到達したパケットの受信状況を得て評価対象ノードを監視し、その情報を近隣のノード同士で共有することにより、各ノードは、正常に動作しないノードを自律的に適切に検出することが可能となる。さらに、例えばネットワークを再構成することもできる。
【００２５】
また、請求項３に係る発明において、プローブの転送は、評価対象ノードではなく評価ノードが管理する。これにより、評価対象ノードの管理する伝送経路ではなく、評価に特別な転送経路を設定することが可能となる。さらに、評価対象ノードに対応してプローブ送信手段及びプローブ送信専用管理表を設けることにより、評価対象ノードの発生・消滅等に柔軟に対応することができる。
【００２６】
さらに、請求項４に係る発明において、プローブ送信専用管理表は、通常の通信経路を管理するデフォルト管理表とは別個のものであり、さらに、パス管理手段は、デフォルト管理表を管理する経路情報管理手段の管理情報を変更する。これにより、従来の通信情報管理手段に基本的な変更はなく、付加する形で本願発明の評価手法を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下では、図面を参照して、本願発明の実施の形態の一例について説明する。
【実施例１】
【００２８】
まず、図１を参照して、本実施例の評価手法の概要を説明する。図１は、本願発明の実施例であるネットワークシステム１を示す概略ブロック図である。本実施例において、ネットワークシステム１は、複数のノード（例えば、アクセスポイントＡＰなど）が配置されているマルチホップ無線ネットワークシステム（ＭＷＮ）である。図１には、評価ノード（ＡＰs）３による評価処理に関連するノードのみを示しているが、ネットワークシステム１には他にもノードが存在する。本実施例では、各ノードは、4.9GHz−5.2GHz帯（IEEE11a又はj）又は2.4GHz帯（IEEE11b又はg）の無線LINKを利用した複数の無線インタフェース（以下、「マルチＩ／Ｆ」という。）を搭載する。このように、本実施例は、マルチＩ／Ｆ・マルチラジオを考慮したものである。
【００２９】
本実施例では、評価ノード３が隣接するノードである評価対象ノード（ＡＰt）５を評価する場合を例にして説明する。評価ノード３は、評価対象ノード５に隣接する他のノードである２ホップ隣接ノード（２ＨＮ−ＡＰ：2 Hop Neighbor Access Point）７1，…，７Jと連携することで、評価対象ノード５を評価する。これは、マルチＩ／Ｆ・マルチラジオにおける隣接ＡＰの監視問題に対処するためである。また、本実施例では、信頼性向上のために、評価対象ノード５からの直接的な報告には信頼をおかず、間接的なノードである２ホップ隣接ノード７1，…，７Jと連携することで評価対象ノードの振る舞いを評価する。なお、各ノード間に流れる情報は、盗聴・改ざんされないことを前提とする。
【００３０】
また、図２は、図１の評価ノード（ＡＰs）３が評価対象ノード５を評価する場合における２ホップ隣接ノード（２ＨＮ−ＡＰ）７1，…，７Jとの間の評価処理シーケンスを示す図である。以下、図１及び図２を参照して、本実施例の評価手法について、具体的に説明する。
【００３１】
図１のネットワークシステム１において、評価ノード３と評価対象ノード５は他のノードを経由せずに通信可能なノード（以下、「隣接ノード」という。）であり、評価対象ノード５と２ホップ隣接ノード７1，…，７Jも隣接ノードである。
【００３２】
評価ノード３は、一般的なパケット（少なくとも後述する計測用プローブパケットを除くパケット）の通信経路を管理する経路情報管理部１１と、一般的なパケットの通信経路を保持するデフォルト経路表１３と、評価対象ノード５の評価処理を行う付加評価部１５を備える。以下では、経路情報管理部１１は、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing protocol、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.olsr.org＞参照）により管理する場合を例に説明する。経路情報管理部１１は、olsrdというＯＬＳＲに従った経路計算を行う常駐プロセスにより実現される。
【００３３】
付加評価部１５は、付加評価部１５の処理を制御する制御部２１と、トポロジの検出処理を行うトポロジ検出部２３と、評価の対象となるノードにそれぞれ対応し、対応するノードに計測用プローブパケット（以下、「プローブ」という。）を送信するプローブ管理部２５1，…，２５Nと、それぞれプローブ管理部２５1，…，２５Nに対応してプローブの送信経路を保持するプローブ送信専用経路表２７1，…，２７Nと、他のノードが転送したプローブ（以下、「転送プローブ」という。）を含めてパケットの受信状況を計測するパケット計測部３１と、プローブの送信元に対してパケットの受信状況の計測結果を送信する計測結果送信部３３と、他のノードから計測結果を受信する計測結果受信部３５と、受信した計測結果を統合する計測結果統合部３７と、統合された計測結果を判定する計測結果判定部３９と、計測結果判定部３９の判定によりネットワークを制御するネットワーク制御部４０を備える。
【００３４】
本実施例では、付加評価部１５は、ＯＬＳＲプラグイン（図１のwiremプラグイン）として実現されるものとする。このように、付加評価部１５は、既存のシステムに付加する形で実現することが可能なものである。また、トポロジ検出部２３、プローブ管理部２５1，…，２５N、転送プローブ受信部３１、計測結果送信部３３、計測結果受信部３５、計測結果統合部３７、計測結果判定部３９及びネットワーク制御部４０は、それぞれ、別個のスレッドにより実現されており、各ノードにおいては、必要に応じて、スレッドの管理（例えば、メインスレッドから子スレッドの生成・開放や、各スレッドの優先順位設定など。）が行われている。
【００３５】
制御部２１は、経路情報管理部１１が起動時に読み込むConfigファイル（以下、「Config」という。）から、付加評価部１５用の設定パラメータ（例えば、プローブ送信用UDPポート番号及び送信間隔、プローブ受信結果及びＤＶ値通知用ＵＤＰポート番号及び通知間隔、ＤＶ値算出のための加重平均係数αなど）を取得する。
【００３６】
トポロジ検出部２３は、経路情報管理部１１のトポロジ情報を取得する。例えば、olsrdのスケジューリング機能を使って、一定周期でトポロジチェックを行っている。これは、トポロジ情報を最新化するための手段として、指定周期で定期的にノードが持つインタフェース情報を交換する。このようにして、経路情報管理部１１が保持するトポロジ情報が最新化される。
【００３７】
トポロジ検出部２３は、取得したトポロジ情報により、評価対象ノード５を発見し、さらに、評価ノード３以外の評価対象ノード５の隣接ノードである２ホップ隣接ノード７1，…，７Jを発見する（図２のステップＳＴ１）。隣接ノードアドレス及びその隣接ノードを経由する２ホップ隣接ノードアドレスの組が、２ホップ隣接ノード情報として管理される。なお、ノードの検出／消失を認識した場合、プローブ管理部２５1，…，２５Nへ通知する。このとき、評判データ（後に説明するＤＶ、ＧＶなど）は情報を保持しておく。
【００３８】
トポロジ検出部２３は、子スレッドとして、評価の対象となるノードにそれぞれ対応してプローブ管理部２５1，…，２５Nを起動する。各プローブ管理部２５1，…，２５Nは、対応する評価の対象となるノードを経由して２ホップ隣接ノードへ至る通信経路を保持するプローブ送信専用経路表２７1，…，２７Nを管理する。以下では、評価対象ノード５はプローブ管理部２５n（ｎはＮ以下の自然数）に対応するとする。
【００３９】
プローブ管理部２５nは、Configにおいて指定されたポートを用いて、ソケットオプション指定により、評価対象ノード５を経由して２ホップ隣接ノード７1，…，７JのＩＰアドレスへプローブを送信する。送信するプローブは専用メッセージとし、Configで指定されたＵＤＰポート番号を用いて送信する。
【００４０】
プローブは、必ず評価対象ノード５を経由させる。そのため、評価対象ノード５とのインタフェースデバイス名（eth0など）が必要となる。これについては、隣接ノードのＩＰアドレスを用いてolsrdが管理するＩ／Ｆ情報を検索し、インタフェースデバイス名を取得する。プローブ管理部２５iは、その後ＵＤＰソケットを作成し、ソケットオプション指定で取得したインタフェースデバイス名を指定後、Configにより指定されたプローブ送信間隔で送信する。また、プローブのＵＤＰデータ部にはプローブ送信元ＯＬＳＲ代表アドレス及び評価対象隣接ノードＯＬＳＲ代表アドレスを設定し、同一ノードからの検査用プローブの識別を行う。
【００４１】
また、本プローブ管理機能で開始したプローブ送信処理は、トポロジ検出機能がトポロジ変更を認知するまで継続する。トポロジの検出／消失が認識された場合、個別にノード単位でプローブ送信開始・停止を制御する。２ホップ隣接ノードへのプローブ送信を一旦停止した時は、作成したプローブ送信専用経路表と送信用ルールをクリアする。そして、これらの変更後に、変更されたトポロジ情報に応じた２ホップ隣接ノードに対してプローブ送信処理を実施する。
【００４２】
評価対象ノード５は、プローブを２ホップ隣接ノード７1，…，７Jに転送する。転送プローブは、ＵＤＰ受信ソケットを使用し、２ホップ隣接ノード７1，…，７JのConfigにおいて指定されたポートに到着する。
【００４３】
２ホップ隣接ノード７j（ｊはＪ以下の自然数）のパケット計測部４３jは、実際に経路に流れるデータ、及び、転送プローブという２つのデータのパケット数（例えば、受信数、損失数、重複数など）を計測する。パケット計測部４３jは、パケット数を、評価ノード３（受信ノードから見た２ホップ隣接ノード）ごとに管理する（図２のステップＳＴ２、ＳＴ３及びＳＴ４）。同一ノードが異なる隣接ノードを評価する可能性があるため、転送プローブ内に保持されている隣接ノードの情報もあわせて管理する。
【００４４】
評価ノード３は、評価対象ノード５が各２ホップ隣接ノード７1，…，７Jに転送したすべてのパケットについて、２ホップ隣接ノード７1，…，７J毎に転送数を計測する。もし，２ホップ隣接ノード７jと評価対象ノード間の経路に一定時間データが流れていない場合、評価ノード３はプローブを２ホップ隣接ノード７jへ送信することで、その経路のパケット転送数を計測させる。
【００４５】
そして、２ホップ隣接ノード７jの計測結果送信部４５jは、Configで指定された一定周期間隔で、定期的に、評価ノード３に対して計測結果である受信パケット数を報告する。また、計測結果送信部４５Jは、評価対象ノード５の評価値ＤＶ（Direct Value）を評価ノード３に送信する。ＤＶは、各ノードが実際の転送率から求める評価値であり、後に具体的に説明する。計測結果送信部４５jは、パケット計測部４３jとは非同期に、Configで指定された通知間隔で動作し、管理しているプローブ受信情報すべてについて、それぞれ、シーケンシャルに通知処理を実施する。
【００４６】
評価ノード３の計測結果受信部３５は、２ホップ隣接ノード７1，…，７Jより送信された計測結果等を受信する。これは、プローブ送信処理とは非同期に行われる。
【００４７】
計測結果統合部３７は、評価ノード３において実際の転送率から求められる評価値ＤＶ及び２ホップ隣接ノード７1，…，７Jから得られる評価対象ノード５に対する評価値ＩＶ（Indirect Value）から、評価対象ノード５の評価値ＧＶ（Global Value）を求める。各評価値ＤＶ、ＩＶ及びＧＶについて、以下、具体的に説明する。
【００４８】
ＤＶは、評価ノード３が各２ホップ隣接ノード７jから収集したパケット転送率であるDirectRatioを元に作成する。計測結果受信部３５は、各２ホップ隣接ノード７1，…，７Jから報告された受信パケット数と自らが送信したデータパケット（実データとプローブ）の数を比較し、各２ホップ隣接ノード７jのパケット転送率Ｒjを求める。そして、各２ホップ隣接ノード７jの転送率Ｒjを用い、さらに、過去一回分の評価を用いた式(1)に示す加重移動平均より、各２ホップ隣接ノード７jの転送率からの評価値であるDirectRatioを求める。ここで、ＤＲst-j（ｔ）は時間ｔにおける評価ノード３から評価対象ノード５を中継して２ホップ隣接ノード７jへ到達する転送に関するDirectRatioを表し、Ｒj（ｔ）は時間ｔにおけるパケット転送率を表し、αは加重平均の重みを表す。
【００４９】
そして、各２ホップ隣接ノード７jに対するDirectRatioを求めた後、計測結果統合部３７は、式(2)に示すように、これらの最小値より評価対象ノード５のローカルな評価値である直接評価値ＤＶを求める。ここで、ＤＶst（ｔ）は、時間ｔにおける評価ノード３の評価対象ノード５に対する評価値ＤＶを表す。
【００５０】
ＩＶは、評価ノード３自身が求めた値ではなく、各２ホップ隣接ノード７jが求めた評価対象ノード５に対する評価値ＤＶjtのことを指す。すべてのノードは各隣接ノードに対してＤＶを作成している。各ノードは、隣接ノードに対するＤＶを、その隣接ノードにさらに隣接する２ホップ隣接ノードへ送信する。受信側である評価ノード３では、各２ホップ隣接ノード７jから送信されてくる評価対象ノード５の評価値ＤＶjtを間接評価値ＩＶst-jとして評価対象ノード５の評価に用いる。
【００５１】
各ノードは、隣接ノード毎にＤＶと２ホップ隣接ノードの数のＩＶを保持している。計測結果統合部３７は、式(3)に示されるように、評価対象ノード５の評価値ＧＶを、これらのＤＶとＩＶの最小値から求める。ここで、ＧＶｓｔ（ｔ）は評価ノード３の時間ｔにおける評価対象ノード５のＧＶ、ＩＶst-j（ｔ）は時間ｔにおける評価ノード３が２ホップ隣接ノード７jより得た評価対象ノード５に対するＩＶを表す。
【００５２】
計測結果判定部３９は、評価対象ノードのＧＶをその信頼性の指針として利用する。例えば、ネットワーク制御部４０が、評価値と経路制御機構と連携することで正常に動作しないＡＰをネットワークから除外するなどである。
【００５３】
なお、計測結果統合部３７は、上記のように、ＤＲ・ＤＶ・ＩＶから一つを選択して統合してＧＶを生成するだけでなく、例えば２つ以上の値を選択して演算を行って統合し、ＧＶを計算するものであってもよい。また、受信数だけでなく、例えば損失数や重複数を利用して得られる評価値の統合処理を行うものでもよい。
【００５４】
また、ＤＲ、ＤＶ又はＧＶの算出は、Configにより指定された周期間隔により、定期的に実施されるものでよい。
【００５５】
さらに、本実施例においては２ホップ隣接ノード間の評価手法を提案したが、一般にｋホップ隣接ノード間の評価（ｋは２以上の整数）としてもよい。ただし、計算量が増加することとなる。そのため、例えば、評価の精度と計算量との関係によりホップ数を変更するようにしてもよい。
【００５６】
さらに、ネットワークシステム１を含み、さらに、各ノード（ＡＰ）に収容されるエンドユーザや、有線ネットワークなどによりネットワークシステムが構成されてもよい。このとき、コア・ネットワークとなる無線ネットワークシステム１のノード間は、無線リンクを用いてＭＥＳＨ型ネットワークを構成するようにしてもよい。また、このようなネットワークシステム内に、各ノードのトポロジ情報と評価値を表示するＧＵＩサーバを配置することにより、視覚的にネットワークの状態を認知することができるようにしてもよい。このようなＧＵＩサーバは、olsrdが提供するトポロジ情報取得用プラグインを使用して実現することが可能である。
【００５７】
【数１】
【実施例２】
【００５８】
本実施例では、図３を参照して、本願発明の具体的な設計と実装の一例について説明する。
【００５９】
図３（ａ）は、本実施例の設計概要を示す図である。図３（ａ）のSource ＡＰが図１の評価ノード３に対応し、図３（ａ）の２ＨＮ−ＡＰが図１の２ホップ隣接ノード７1，…，７Jに対応する。以下、本実施例の隣接ＡＰを評価する機構をＷｉＲｅＭ（Wireless Reputation Mechanism）という。本実施例の実装には、経路制御手法としてＯＬＳＲを利用する。これは、ＯＬＳＲが現在ＭＷＮにおいて主要な経路制御手法であるとともに、実装の際に各モジュールがプラグインとして組み込むことが容易であるためである。
【００６０】
本実施例の各モジュールは、プローブの送受信を行うMonitor/Capture部（図１の評価ノード３のトポロジ検出部２３、プローブ管理部２５1，…，２５N及びパケット計測部３１に対応）、自ＡＰで生成したＤＶを周囲へ広報するNotification部（図１の評価ノード３の計測結果送信部３３及び計測結果受信部３５に対応）、ＤＶとＩＶからＧＶを生成し評価決定ポリシーに従い隣接ＡＰを評価するReputation部（図１の計測結果統合部３７及び計測結果判定部３９に対応）、そして、ＯＬＳＲのリンク管理機構と連携を行うPathMGR(Manager)部（図１のネットワーク制御部４０に対応）の４つから構成されている。以降、これらの各モジュールについて概説する。
【００６１】
まず、Monitor/Capture部の設計について説明する。Monitor/Capture部は、Monitor部とCapture部を備える。
【００６２】
Monitor部では、ＯＬＳＲが管理しているトポロジ情報からＷｉＲｅＭが評価すべき隣接ＡＰ及び協調して評価実施する２ＨＮ−ＡＰを検出する。Monitor部は、一定周期でＯＬＳＲが保持するＬＳＤＢ（Link State Data Base）を参照し、この評価対象隣接ＡＰと２ＨＮ−ＡＰ情報をペアで管理している。さらに、Monitor部では専用計測プローブパケットを作成し、上記ペア情報を元にして、あて先に２ＨＮ−ＡＰ情報を設定する。本プローブは、評価対象の隣接ＡＰを必ず経由しなければならない。しかし、ＯＬＳＲが管理するデフォルト経路表を利用してプローブ送信を実施すると、評価できない隣接ＡＰが出てきてしまう。これを解決するために、デフォルト経路表とは別に隣接ＡＰとその２ＨＮ−ＡＰ毎にプローブ専用経路表（図１のプローブ送信専用経路表２７1，…，２７Nに対応）を保持させるようにし、デフォルト経路表だけでは経由できない隣接ＡＰに対してもプローブを送信できるようにしている。
【００６３】
Capture部では、２ＨＮ−ＡＰから送信されてくるプローブパケットを受信し、その受信数、損失数、重複数をプローブ送信元ＡＰ毎に管理する。
【００６４】
次に、Notification部の設計について説明する。Notification部では、Capture部が管理しておいたプローブの受信数、損失数、重複数と隣接ＡＰの評価値ＤＶを定期的にプローブ送信ＡＰへ送信する。また、２ＨＮ−ＡＰのNotification部から情報を受信した場合、ＡＰはプローブの受信結果と２ＨＮ−ＡＰにおける評価対象ＡＰの間接的な評価値ＩＶを受信する。そして、各ＡＰは受信したプローブの情報を用いて式(1)より２ＨＮ−ＡＰ毎に隣接ＡＰの転送率ＤＲを算出する。
【００６５】
次に、Reputation部の設計について説明する。Reputation部では，まずNotification部が算出した２ＨＮ−ＡＰ毎に算出した隣接ＡＰにおけるＤＲを用いて式(2)よりＤＶを算出する。そして、ここで算出したＤＶと２ＨＮ−ＡＰより取得したＩＶを用いて式(3)より総合的な評価値ＧＶを算出する。
【００６６】
次に、PathMGR部の設計について説明する。PathMGR部は、Reputaion部の評価結果より、監視対象である隣接ＡＰをネットワーク的に除外/復帰させる機能を提供する。本機能は、リンクメトリック操作機能、通知機能、管理機能、そしてリンクメトリックを反映した経路計算機能によって構成される。
【００６７】
リンクメトリック操作機能とは、評価値が閾値より低くなった隣接ＡＰ向けのＯＬＳＲ Ｉ／Ｆのリンクメトリック値を意図的に高く設定する機能である。このリンクメトリック値操作により、間接的にＯＬＳＲが経路の再計算を実施し、対象隣接AP をネットワーク的に除外する。なお、評価値が閾値より回復した場合は、意図的に高く設定しておいたリンクメトリック値を元に戻すことで、対象ＡＰをネットワーク的に復帰させることが可能となる。
【００６８】
リンクメトリック通知および管理機能とは、対象隣接ＡＰ向けのＯＬＳＲ Ｉ／Ｆのリンクメトリック値を変更させたことをＯＬＳＲネットワーク全体へ広告（ＭＰＲフラッディング）したり、広告されたリンクメトリック値変更メッセージを受信したりする機能である。こうすることで、全ＡＰのＯＬＳＲにおけるＬＳＤＢを同期させることが可能となり、経路表の整合性を保つことができる。なお、現ＯＬＳＲ実装では、リンクメトリック値を広告する仕組みが存在していないので、ＭＳＧタイプ２１０番（ＵＤＰ）として追加した。このリンクメトリック通知メッセージは、リンクメトリック変更時にＭＰＲフラッディングされるが、ＵＤＰメッセージの損失を考慮し、一定周期で広告する機能も併せて提供している。本メッセージを受信したＯＬＳＲは、通知メッセージ内に格納してあるリンクメトリック値を自身が保持するＬＳＤＢへ反映させ、変更があった場合に限り経路の再計算を実施させる。この経路計算に関して、ＯＬＳＲではダイクストラアルゴリズムによる最短パスを採用しており、ホップ数が最小のパスが選択されるようになっている。これを拡張し、リンク毎のメトリック値を反映させた経路計算を実施するようにさせた。これにより、評価劣化したＡＰを経由するパスが最短パスでも、リンクメトリック値を考慮した計算をすることで、最適経路として選択されないようにしている。
【００６９】
以上の操作を実施することで、各ＡＰは隣接ＡＰを評価し、隣接ＡＰを評価値に基づきネットワークから除外/回復することが可能となる。
【００７０】
また、ＧＵＩ機能として、ＷｉＲｅＭでは各ＡＰが隣接ＡＰを評価し、どのようなネットワークトポロジを構成しているかモニタリングするためのＧＵＩ機能を付加している。ＧＵＩではネットワークを構成するＡＰの数とトポロジの詳細、そして各AP の評価値をリアルタイムに表示することが可能である。このＧＵＩ表示には専用のサーバを必要とせず、各ＡＰ上にて表示することが可能である。
【００７１】
図３（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、具体的な動作の一例を示す図である。ＷｉＲｅＭの動作を検証するために、複数の無線Ｉ／Ｆを有するＰＣを利用してＷｉＲｅＭを実装したＡＰを作成し、ＭＷＮを構築した。ＡＰは４台であり、各ＡＰ間はIEEE802.11aで接続した。リンクごとに１インタフェースを利用し、無線チャネルはお互いが極力干渉しないよう設定した。また、各ＡＰ間の通信はアドホックモードにて接続されている。あるＡＰ（以下、「評価ＡＰ」という。）において表示されるよう設定した。
【００７２】
このネットワーク環境においてすべてのＡＰでＯＬＳＲ及びＷｉＲｅＭを実行させた。ネットワーク経路は、ＯＬＳＲの初期メトリックを任意に設定し、必ず評価ＡＰの隣接ノードであるＡＰ（以下、「評価対象ＡＰ」という。）を経由するよう設定した。このとき、評価対象ＡＰにおいてプローブのみを意図的に廃棄させ、ＷｉＲｅＭが評価対象ＡＰの異常を検出し、ネットワークから除外する過程を検証した。
【００７３】
図３（ｂ）は、評価対象ＡＰにおいてプローブの廃棄が実行されていない時点のスクリーンショットを示す図である。左側の表示がＷｉＲｅＭのＧＵＩ機能である。左上の１の領域は評価対象ＡＰの評価値のグラフ（横軸：経過時間、縦軸：評価値）、左下の２の領域がネットワークトポロジの状態、右の３の領域がＧＵＩを表示するＡＰの無線インタフェースに流れるスループットのグラフ（横軸：経過時間、縦軸：スループット）を示している。１の領域では当該特定のＡＰの評価値をリアルタイムで示している。このグラフにおいて、評価対象ＡＰを評価している隣接ＡＰ（評価ＡＰなど）のＧＶを示している。図３（ｂ）より、評価対象ＡＰにおいて異常が発生していない時は評価値が安定しており、３の領域における評価ＡＰのスループットはath0（評価対象ＡＰ経由）に対して安定して流れていることが確認できる。
【００７４】
次に、評価対象ＡＰにおいてiptablesを用いてプローブのみを意図的に廃棄するよう設定した。図３（ｃ）は、このときのスクリーンショットを示す図である。図３（ｃ）の１の領域より、評価対象ＡＰにおいてプローブが廃棄され評価ノードらの評価対象ノードに対する評価値が時間とともに低下していることが確認できる。また，この評価値が0.5という閾値（任意に設定可能）を下回った場合、２の領域より評価ＡＰの無線インタフェースに流れるスループットはath0（評価対象ＡＰ経由）からath1（他のＡＰ経由）にスイッチしていることが確認できる。この結果より、評価対象ノードの異常を評価ノードらが検出することで、評価対象ＡＰを避け、他のＡＰを通る経路を利用していることが確認できた。
【００７５】
さらに、評価対象ＡＰにおいてプローブパケットの廃棄設定を消去し、正常に動作するように設定した。図３（ｄ）は、このときのスクリーンショットを示す図である。１の領域より、評価対象ＡＰにおいてプローブ廃棄の消去とともに、評価ＡＰらの評価対象ＡＰに対する評価値は上昇していることが確認できた。そして、評価値が閾値を上回った場合、３の領域より評価ＡＰの無線インタフェースに流れるスループットはath1からath0へスイッチしたことが確認できる。これは評価ＡＰらが評価対象ＡＰの転送が正常であると確認したことで、他のＡＰを通る経路から評価対象ＡＰを通る経路へ回復したことを示す。
【００７６】
以上より、今回実装したＷｉＲｅＭによって各ＡＰが自律的に隣接ＡＰを監視・評価することで、異常が発生したＡＰを検出し適切に対処することができることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本願発明の実施の形態の一例である評価ノード３が２ホップ隣接ノード７1，…，７Jと連携することで評価対象ノード５を評価するネットワークシステム１の概略を示すブロック図である。
【図２】図１の評価ノード（ＡＰs）３と図１の２ホップ隣接ノード（２ＨＮ−ＡＰ）７1，…，７Jとの間の評価処理シーケンスを示す図である。
【図３】本願発明の設計及び実装を説明する図である。
【図４】背景技術である悪意あるノードを検出する手法を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ ネットワークシステム、３ 評価ノード、５ 評価対象ノード、７1，…，７J ２ホップ隣接ノード、１１ 経路情報管理部、１３ デフォルト経路表、１５ 付加評価部、２５1，…，２５N プローブ管理部、２７1，…，２７n プローブ送信専用経路表、３１ パケット計測部、３３ 計測結果送信部、３５ 計測結果受信部、３７ 計測結果統合部、３９ 計測結果判定部、４１1，…，４１J 経路情報管理部、４３1，…，４３J パケット計測部、４５1，…，４５J 計測結果送信部
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ネットワークシステム、ノード、ノード評価方法、プログラム及び記録媒体に関し、特に、例えばマルチホップ無線ネットワークなどの、２つのノードが、他のノードを中継せず、又は、他のノードを中継して通信を行うネットワークシステム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ（Local Area Network）では、端末局は、既存の基盤ネットワーク（インフラストラクチャ）に接続されたアクセスポイント（Access Point（ＡＰ））と無線通信することでＬＡＮを構築する。現在、各ＡＰ間において無線ＬＡＮ通信を利用し、各ＡＰが通信を中継するマルチホップ無線ネットワーク（Multihop Wireless Network（ＭＷＮ））が注目されている。
【０００３】
ＭＷＮでは、ネットワーク全体が無線ネットワークで構成される。多数のＡＰがネットワークを形成することで、広いサービスエリアの提供が期待できる。そのため、ネットワークの可用性を損なわないためには、ネットワークを構成するＡＰに高い信頼性が求められる。ＡＰが正常に動作できない状況になると、ネットワークを構成するＡＰの信頼性が低下する。このような場合に、ＭＷＮの再構成など、ネットワーク自身が自律的に適切な対処を行うためには、ネットワーク内の各ＡＰの稼働状況を評価する仕組みが必要となる。
【０００４】
ＭＷＮに悪影響を与えるノードは、２つに分類することができる。一つは、悪意を持って周辺のノードへ影響を与える悪意あるノードである。例えばＤｏＳ（Denial of Service）攻撃など、様々な攻撃が存在する。
【０００５】
もう一つの悪影響を与えるノードは、貪欲に自分の要求を満たすネットワークの作成を画策する身勝手なノードである。身勝手なノードは、ネットワークに対して非常に非協力的で、自らが送信するデータ又は自分の配下に存在するノードのスループットを最大限にすることを目的とする。例えば、自らが生成したパケットは正常に転送し，他のノードから送信されてくるパケットは転送処理を行わず、そしてＭＡＣ層プロトコルの弱点を利用し周囲にはネットワークへの参加意思を表示し、実際には自らの情報をのみを送信するといった活動を行う。
【０００６】
これらの悪影響を与えるノードは、現在、モバイルアドホックネットワーク（Mobile Ad Hoc Network（ＭＡＮＥＴ））において報告され、各攻撃に対する対抗手段について研究が進められている。例えば、身勝手なノードに対する対抗手段は、大きく３つに大別できる。通貨モデルに基づく手法、ゲーム理論に基づく手法、及び、評判に基づく手法である（例えば、評判に基づく手法について、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００７】
【非特許文献１】P．Michiardiら著,“CORE：Collaborative Reputation Mechanism to enforce node cooperation in Mobile Ad hoc Networks”，Proc．Of the 6th IFIP Communication and Multimedia Security，2002
【非特許文献２】S．Bucheggerら著，“Performance analysis of the CONFIDANT protocol”，Proc．Of ACM International Symposium on Mobile Ad hoc Networking and Computing，2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通貨モデルに基づく手法は、各ノードに流れるパケットに通貨価値を付加し、ノードの通貨流通量によりそのノードの信頼性を測る手法である。この手法は、ＭＡＮＥＴの場合はノードに移動性があり、全ノードに均一にパケットが流れるため、各ノードに対するパケット流通量の偏りが少ない。しかし、ＭＷＮの場合は、ネットワークを構築するＡＰに移動性が無いため、全ノードに均一にパケットが流れずに、各ノードにばらつきが生じる可能性がある。
【０００９】
ゲーム理論に基づく手法は、ゲーム理論を用いて各ノードの動作を解析することで、身勝手なノードを検出する手法である。この手法では、複雑な解析が可能である。しかし、検証するための前提とそのネットワークモデルが非現実的であるため、実際のネットワークにおける適応が難しい。
【００１０】
評判に基づく手法は、各ノードが隣接するノードを監視し、その監視結果より隣接ノードの評判を作成することで身勝手なノードを特定・対処する手法である。この手法は、隣接ノードの評判を監視結果に基づき生成するという単純な手法を用いているため、各ノードは、集中管理を行わず分散的に身勝手なノードを容易に特定することができる。
【００１１】
評判に基づく手法は、主にＭＡＮＥＴの分野において研究が進められている。代表的な手法として、非特許文献１記載のCORE、非特許文献２記載のCONFIDANTがある。これらの基本的な手法を、図４（ａ）を参照して、ノードＡＰkがＡＰk+1を経由してＡＰk+2へデータを転送する場合を例にして説明する。まず、ＡＰkは通信可能な範囲内にあるＡＰk+1へデータを転送する。ＡＰk+1は、ＡＰkから受信したデータをＡＰk+1の無線範囲内にあるＡＰk+2へ転送する。この時、ＡＰkはＡＰk+1の無線電波が到達可能な範囲内に存在しているため、インタフェースを無差別モードで動作させる等の方法によって、ＡＰk+1のデータ転送状況を知ることができる。そのため、ＡＰkは、自身が送出したデータパケットをＡＰk+1がＡＰk+2へ正しく転送しているかどうかを確認することが可能となる。
【００１２】
しかしながら、これらのＭＡＮＥＴにおける隣接ノード監視手法は、各ノードが、隣接ノードがさらに先のノードへ送信する内容を検出できることが前提である。しかし、現在、ＭＷＮでは同一の無線チャネルの干渉による通信品質の劣化を防ぐため、例えば各ノードに対し複数のインタフェースを保持する等の検討が進められている。そのため、ＭＡＮＥＴの手法をＭＷＮに適用する場合、各ＡＰが隣接ＡＰの動作を監視することが困難な場合が発生する。
【００１３】
ＭＷＮにおけるＡＰ監視の困難性を、図４（ｂ）を参照して、ＡＰkがＡＰk+1を経由してＡＰk+2へデータを転送する場合を例にして説明する。この時、各ＡＰは２つのインタフェースを保持し、受信インタフェースと送信インタフェースで異なるチャネルを利用すると仮定する。各ＡＰの受信インタフェースは、ＡＰkはチャネル１、ＡＰk+1はチャネル２、ＡＰk+2はチャネル３に設定されている。ＡＰkがＡＰk+1へデータをチャネル２で送信し、そのデータをＡＰk+1はＡＰk+2へチャネル３で転送する。この時、ＡＰkの受信インタフェースはチャネル１に設定されているため、ＡＰk+1がチャネル３で発信した情報をＡＰkは検出することができない。このようにＡＰが複数インタフェースを有し、複数の無線チャネルを使用する場合には、各ＡＰが隣接ＡＰのデータ転送を監視できない。
【００１４】
そこで、本願発明は、各ノードが互いに挙動及びトラヒックの状況などをより適切に評価可能なネットワークシステム等を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明は、３個以上のノードを含み、２つのノードが、他のノードを中継せず、又は、他のノードを中継して通信を行うネットワークシステムであって、評価ノードは、評価対象ノードに対して他のノードを中継せずに通信可能であり、前記評価対象ノードは、前記評価ノードとは異なる２個以上の転送ノードに対して、前記評価ノードを中継せずに通信可能であり、前記評価ノードは、前記評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段を備え、前記評価対象ノードは、受信した前記プローブを前記各転送ノードに転送し、前記各転送ノードは、転送されたプローブの受信状況を計測するパケット計測手段と、前記パケット計測手段の計測結果を前記評価ノードに送信する計測結果送信手段を備え、前記評価ノードは、前記各転送ノードから受信した前記計測結果を統合して総合評価値を生成する統合手段と、前記評価値を用いて前記評価対象ノードの通信状況を判定する判定手段を備えるものである。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のネットワークシステムであって、前記各転送ノードの前記パケット計測手段は、前記転送されたプローブに加えて、前記評価ノードから前記評価対象ノードを中継して前記転送ノードに転送されたパケットの受信状況を計測し、前記評価ノードの前記統合手段は、前記計測結果を統合して局所的な評価値を計算し、前記各転送ノードの前記計測結果送信手段は、前記転送されたプローブ及び前記転送されたパケットの受信状況を示す計測結果に加えて、当該転送ノードにおいて計算された前記評価対象ノードに対する局所的な評価値を送信し、前記評価ノードの前記統合手段は、前記計測結果を統合して計算された局所的な評価値及び前記転送ノードにおける局所的な評価値を統合して前記総合評価値を生成するものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のネットワークシステムであって、前記評価ノードにおいて、前記プローブ管理手段は、前記評価対象ノードを経由して前記各転送ノードに転送するプローブ転送経路情報を保持するプローブ送信専用経路表を管理し、前記プローブ転送経路情報における前記各転送ノードに対して前記プローブを送信し、前記プローブ管理手段及び前記プローブ送信専用経路表は、それぞれ、前記評価対象ノードに対応して同数存在するものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項３記載のネットワークシステムであって、前記評価ノードから前記評価対象ノードを中継して前記各転送ノードに至る通信経路における通信は無線通信であり、前記評価ノード、前記評価対象ノード及び前記各転送ノードは、複数のインタフェースを保持し、前記評価ノードは、前記プローブ送信専用経路表以外に、他のノードに対して前記プローブ以外のデータを送受信するための通信経路情報を保持するデフォルト経路表と、前記デフォルト経路表を管理する経路情報管理手段と、前記経路情報管理手段が前記デフォルト経路表を管理するために保持する情報を変更するパス管理手段を備えるものである。
【００１９】
請求項５に係る発明は、ネットワークシステムにおけるノードであって、評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段と、前記評価対象ノードは当該プローブを異なる２以上の転送ノードに転送し、前記各転送ノードにおけるプローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価する計測結果判定手段、を備えるものである。
【００２０】
請求項６に係る発明は、複数のノードを含むネットワークシステムにおけるノード評価方法であって、評価ノードのプローブ管理手段が、評価対象ノードに対してプローブを送信するステップと、前記評価対象ノードが前記プローブを異なる２以上の転送ノードに転送するステップと、前記評価ノードの計測結果判定手段が、前記転送ノードにおける前記プローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価するステップ、を含むものである。
【００２１】
請求項７に係る発明は、評価対象ノードと通信可能なコンピュータを、前記評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段と、前記評価対象ノードは当該プローブを異なる２以上の転送ノードに転送し、前記各転送ノードにおけるプローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価する計測結果判定手段、として機能させるためのプログラムである。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項７記載のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２３】
なお、評価ノードは、判定手段の判定結果に基づいてネットワークを制御するネットワーク制御手段を備えるものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明によれば、評価ノードは、評価対象ノードの送信状況を計測して把握するのではなく、評価対象ノードを中継して転送ノードに到達したパケットの受信状況を得て評価対象ノードを監視し、その情報を近隣のノード同士で共有することにより、各ノードは、正常に動作しないノードを自律的に適切に検出することが可能となる。さらに、例えばネットワークを再構成することもできる。
【００２５】
また、請求項３に係る発明において、プローブの転送は、評価対象ノードではなく評価ノードが管理する。これにより、評価対象ノードの管理する伝送経路ではなく、評価に特別な転送経路を設定することが可能となる。さらに、評価対象ノードに対応してプローブ送信手段及びプローブ送信専用管理表を設けることにより、評価対象ノードの発生・消滅等に柔軟に対応することができる。
【００２６】
さらに、請求項４に係る発明において、プローブ送信専用管理表は、通常の通信経路を管理するデフォルト管理表とは別個のものであり、さらに、パス管理手段は、デフォルト管理表を管理する経路情報管理手段の管理情報を変更する。これにより、従来の通信情報管理手段に基本的な変更はなく、付加する形で本願発明の評価手法を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下では、図面を参照して、本願発明の実施の形態の一例について説明する。
【実施例１】
【００２８】
まず、図１を参照して、本実施例の評価手法の概要を説明する。図１は、本願発明の実施例であるネットワークシステム１を示す概略ブロック図である。本実施例において、ネットワークシステム１は、複数のノード（例えば、アクセスポイントＡＰなど）が配置されているマルチホップ無線ネットワークシステム（ＭＷＮ）である。図１には、評価ノード（ＡＰs）３による評価処理に関連するノードのみを示しているが、ネットワークシステム１には他にもノードが存在する。本実施例では、各ノードは、4.9GHz−5.2GHz帯（IEEE11a又はj）又は2.4GHz帯（IEEE11b又はg）の無線LINKを利用した複数の無線インタフェース（以下、「マルチＩ／Ｆ」という。）を搭載する。このように、本実施例は、マルチＩ／Ｆ・マルチラジオを考慮したものである。
【００２９】
本実施例では、評価ノード３が隣接するノードである評価対象ノード（ＡＰt）５を評価する場合を例にして説明する。評価ノード３は、評価対象ノード５に隣接する他のノードである２ホップ隣接ノード（２ＨＮ−ＡＰ：2 Hop Neighbor Access Point）７1，…，７Jと連携することで、評価対象ノード５を評価する。これは、マルチＩ／Ｆ・マルチラジオにおける隣接ＡＰの監視問題に対処するためである。また、本実施例では、信頼性向上のために、評価対象ノード５からの直接的な報告には信頼をおかず、間接的なノードである２ホップ隣接ノード７1，…，７Jと連携することで評価対象ノードの振る舞いを評価する。なお、各ノード間に流れる情報は、盗聴・改ざんされないことを前提とする。
【００３０】
また、図２は、図１の評価ノード（ＡＰs）３が評価対象ノード５を評価する場合における２ホップ隣接ノード（２ＨＮ−ＡＰ）７1，…，７Jとの間の評価処理シーケンスを示す図である。以下、図１及び図２を参照して、本実施例の評価手法について、具体的に説明する。
【００３１】
図１のネットワークシステム１において、評価ノード３と評価対象ノード５は他のノードを経由せずに通信可能なノード（以下、「隣接ノード」という。）であり、評価対象ノード５と２ホップ隣接ノード７1，…，７Jも隣接ノードである。
【００３２】
評価ノード３は、一般的なパケット（少なくとも後述する計測用プローブパケットを除くパケット）の通信経路を管理する経路情報管理部１１と、一般的なパケットの通信経路を保持するデフォルト経路表１３と、評価対象ノード５の評価処理を行う付加評価部１５を備える。以下では、経路情報管理部１１は、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing protocol、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.olsr.org＞参照）により管理する場合を例に説明する。経路情報管理部１１は、olsrdというＯＬＳＲに従った経路計算を行う常駐プロセスにより実現される。
【００３３】
付加評価部１５は、付加評価部１５の処理を制御する制御部２１と、トポロジの検出処理を行うトポロジ検出部２３と、評価の対象となるノードにそれぞれ対応し、対応するノードに計測用プローブパケット（以下、「プローブ」という。）を送信するプローブ管理部２５1，…，２５Nと、それぞれプローブ管理部２５1，…，２５Nに対応してプローブの送信経路を保持するプローブ送信専用経路表２７1，…，２７Nと、他のノードが転送したプローブ（以下、「転送プローブ」という。）を含めてパケットの受信状況を計測するパケット計測部３１と、プローブの送信元に対してパケットの受信状況の計測結果を送信する計測結果送信部３３と、他のノードから計測結果を受信する計測結果受信部３５と、受信した計測結果を統合する計測結果統合部３７と、統合された計測結果を判定する計測結果判定部３９と、計測結果判定部３９の判定によりネットワークを制御するネットワーク制御部４０を備える。
【００３４】
本実施例では、付加評価部１５は、ＯＬＳＲプラグイン（図１のwiremプラグイン）として実現されるものとする。このように、付加評価部１５は、既存のシステムに付加する形で実現することが可能なものである。また、トポロジ検出部２３、プローブ管理部２５1，…，２５N、転送プローブ受信部３１、計測結果送信部３３、計測結果受信部３５、計測結果統合部３７、計測結果判定部３９及びネットワーク制御部４０は、それぞれ、別個のスレッドにより実現されており、各ノードにおいては、必要に応じて、スレッドの管理（例えば、メインスレッドから子スレッドの生成・開放や、各スレッドの優先順位設定など。）が行われている。
【００３５】
制御部２１は、経路情報管理部１１が起動時に読み込むConfigファイル（以下、「Config」という。）から、付加評価部１５用の設定パラメータ（例えば、プローブ送信用UDPポート番号及び送信間隔、プローブ受信結果及びＤＶ値通知用ＵＤＰポート番号及び通知間隔、ＤＶ値算出のための加重平均係数αなど）を取得する。
【００３６】
トポロジ検出部２３は、経路情報管理部１１のトポロジ情報を取得する。例えば、olsrdのスケジューリング機能を使って、一定周期でトポロジチェックを行っている。これは、トポロジ情報を最新化するための手段として、指定周期で定期的にノードが持つインタフェース情報を交換する。このようにして、経路情報管理部１１が保持するトポロジ情報が最新化される。
【００３７】
トポロジ検出部２３は、取得したトポロジ情報により、評価対象ノード５を発見し、さらに、評価ノード３以外の評価対象ノード５の隣接ノードである２ホップ隣接ノード７1，…，７Jを発見する（図２のステップＳＴ１）。隣接ノードアドレス及びその隣接ノードを経由する２ホップ隣接ノードアドレスの組が、２ホップ隣接ノード情報として管理される。なお、ノードの検出／消失を認識した場合、プローブ管理部２５1，…，２５Nへ通知する。このとき、評判データ（後に説明するＤＶ、ＧＶなど）は情報を保持しておく。
【００３８】
トポロジ検出部２３は、子スレッドとして、評価の対象となるノードにそれぞれ対応してプローブ管理部２５1，…，２５Nを起動する。各プローブ管理部２５1，…，２５Nは、対応する評価の対象となるノードを経由して２ホップ隣接ノードへ至る通信経路を保持するプローブ送信専用経路表２７1，…，２７Nを管理する。以下では、評価対象ノード５はプローブ管理部２５n（ｎはＮ以下の自然数）に対応するとする。
【００３９】
プローブ管理部２５nは、Configにおいて指定されたポートを用いて、ソケットオプション指定により、評価対象ノード５を経由して２ホップ隣接ノード７1，…，７JのＩＰアドレスへプローブを送信する。送信するプローブは専用メッセージとし、Configで指定されたＵＤＰポート番号を用いて送信する。
【００４０】
プローブは、必ず評価対象ノード５を経由させる。そのため、評価対象ノード５とのインタフェースデバイス名（eth0など）が必要となる。これについては、隣接ノードのＩＰアドレスを用いてolsrdが管理するＩ／Ｆ情報を検索し、インタフェースデバイス名を取得する。プローブ管理部２５iは、その後ＵＤＰソケットを作成し、ソケットオプション指定で取得したインタフェースデバイス名を指定後、Configにより指定されたプローブ送信間隔で送信する。また、プローブのＵＤＰデータ部にはプローブ送信元ＯＬＳＲ代表アドレス及び評価対象隣接ノードＯＬＳＲ代表アドレスを設定し、同一ノードからの検査用プローブの識別を行う。
【００４１】
また、本プローブ管理機能で開始したプローブ送信処理は、トポロジ検出機能がトポロジ変更を認知するまで継続する。トポロジの検出／消失が認識された場合、個別にノード単位でプローブ送信開始・停止を制御する。２ホップ隣接ノードへのプローブ送信を一旦停止した時は、作成したプローブ送信専用経路表と送信用ルールをクリアする。そして、これらの変更後に、変更されたトポロジ情報に応じた２ホップ隣接ノードに対してプローブ送信処理を実施する。
【００４２】
評価対象ノード５は、プローブを２ホップ隣接ノード７1，…，７Jに転送する。転送プローブは、ＵＤＰ受信ソケットを使用し、２ホップ隣接ノード７1，…，７JのConfigにおいて指定されたポートに到着する。
【００４３】
２ホップ隣接ノード７j（ｊはＪ以下の自然数）のパケット計測部４３jは、実際に経路に流れるデータ、及び、転送プローブという２つのデータのパケット数（例えば、受信数、損失数、重複数など）を計測する。パケット計測部４３jは、パケット数を、評価ノード３（受信ノードから見た２ホップ隣接ノード）ごとに管理する（図２のステップＳＴ２、ＳＴ３及びＳＴ４）。同一ノードが異なる隣接ノードを評価する可能性があるため、転送プローブ内に保持されている隣接ノードの情報もあわせて管理する。
【００４４】
評価ノード３は、評価対象ノード５が各２ホップ隣接ノード７1，…，７Jに転送したすべてのパケットについて、２ホップ隣接ノード７1，…，７J毎に転送数を計測する。もし，２ホップ隣接ノード７jと評価対象ノード間の経路に一定時間データが流れていない場合、評価ノード３はプローブを２ホップ隣接ノード７jへ送信することで、その経路のパケット転送数を計測させる。
【００４５】
そして、２ホップ隣接ノード７jの計測結果送信部４５jは、Configで指定された一定周期間隔で、定期的に、評価ノード３に対して計測結果である受信パケット数を報告する。また、計測結果送信部４５Jは、評価対象ノード５の評価値ＤＶ（Direct Value）を評価ノード３に送信する。ＤＶは、各ノードが実際の転送率から求める評価値であり、後に具体的に説明する。計測結果送信部４５jは、パケット計測部４３jとは非同期に、Configで指定された通知間隔で動作し、管理しているプローブ受信情報すべてについて、それぞれ、シーケンシャルに通知処理を実施する。
【００４６】
評価ノード３の計測結果受信部３５は、２ホップ隣接ノード７1，…，７Jより送信された計測結果等を受信する。これは、プローブ送信処理とは非同期に行われる。
【００４７】
計測結果統合部３７は、評価ノード３において実際の転送率から求められる評価値ＤＶ及び２ホップ隣接ノード７1，…，７Jから得られる評価対象ノード５に対する評価値ＩＶ（Indirect Value）から、評価対象ノード５の評価値ＧＶ（Global Value）を求める。各評価値ＤＶ、ＩＶ及びＧＶについて、以下、具体的に説明する。
【００４８】
ＤＶは、評価ノード３が各２ホップ隣接ノード７jから収集したパケット転送率であるDirectRatioを元に作成する。計測結果受信部３５は、各２ホップ隣接ノード７1，…，７Jから報告された受信パケット数と自らが送信したデータパケット（実データとプローブ）の数を比較し、各２ホップ隣接ノード７jのパケット転送率Ｒjを求める。そして、各２ホップ隣接ノード７jの転送率Ｒjを用い、さらに、過去一回分の評価を用いた式(1)に示す加重移動平均より、各２ホップ隣接ノード７jの転送率からの評価値であるDirectRatioを求める。ここで、ＤＲst-j（ｔ）は時間ｔにおける評価ノード３から評価対象ノード５を中継して２ホップ隣接ノード７jへ到達する転送に関するDirectRatioを表し、Ｒj（ｔ）は時間ｔにおけるパケット転送率を表し、αは加重平均の重みを表す。
【００４９】
そして、各２ホップ隣接ノード７jに対するDirectRatioを求めた後、計測結果統合部３７は、式(2)に示すように、これらの最小値より評価対象ノード５のローカルな評価値である直接評価値ＤＶを求める。ここで、ＤＶst（ｔ）は、時間ｔにおける評価ノード３の評価対象ノード５に対する評価値ＤＶを表す。
【００５０】
ＩＶは、評価ノード３自身が求めた値ではなく、各２ホップ隣接ノード７jが求めた評価対象ノード５に対する評価値ＤＶjtのことを指す。すべてのノードは各隣接ノードに対してＤＶを作成している。各ノードは、隣接ノードに対するＤＶを、その隣接ノードにさらに隣接する２ホップ隣接ノードへ送信する。受信側である評価ノード３では、各２ホップ隣接ノード７jから送信されてくる評価対象ノード５の評価値ＤＶjtを間接評価値ＩＶst-jとして評価対象ノード５の評価に用いる。
【００５１】
各ノードは、隣接ノード毎にＤＶと２ホップ隣接ノードの数のＩＶを保持している。計測結果統合部３７は、式(3)に示されるように、評価対象ノード５の評価値ＧＶを、これらのＤＶとＩＶの最小値から求める。ここで、ＧＶｓｔ（ｔ）は評価ノード３の時間ｔにおける評価対象ノード５のＧＶ、ＩＶst-j（ｔ）は時間ｔにおける評価ノード３が２ホップ隣接ノード７jより得た評価対象ノード５に対するＩＶを表す。
【００５２】
計測結果判定部３９は、評価対象ノードのＧＶをその信頼性の指針として利用する。例えば、ネットワーク制御部４０が、評価値と経路制御機構と連携することで正常に動作しないＡＰをネットワークから除外するなどである。
【００５３】
なお、計測結果統合部３７は、上記のように、ＤＲ・ＤＶ・ＩＶから一つを選択して統合してＧＶを生成するだけでなく、例えば２つ以上の値を選択して演算を行って統合し、ＧＶを計算するものであってもよい。また、受信数だけでなく、例えば損失数や重複数を利用して得られる評価値の統合処理を行うものでもよい。
【００５４】
また、ＤＲ、ＤＶ又はＧＶの算出は、Configにより指定された周期間隔により、定期的に実施されるものでよい。
【００５５】
さらに、本実施例においては２ホップ隣接ノード間の評価手法を提案したが、一般にｋホップ隣接ノード間の評価（ｋは２以上の整数）としてもよい。ただし、計算量が増加することとなる。そのため、例えば、評価の精度と計算量との関係によりホップ数を変更するようにしてもよい。
【００５６】
さらに、ネットワークシステム１を含み、さらに、各ノード（ＡＰ）に収容されるエンドユーザや、有線ネットワークなどによりネットワークシステムが構成されてもよい。このとき、コア・ネットワークとなる無線ネットワークシステム１のノード間は、無線リンクを用いてＭＥＳＨ型ネットワークを構成するようにしてもよい。また、このようなネットワークシステム内に、各ノードのトポロジ情報と評価値を表示するＧＵＩサーバを配置することにより、視覚的にネットワークの状態を認知することができるようにしてもよい。このようなＧＵＩサーバは、olsrdが提供するトポロジ情報取得用プラグインを使用して実現することが可能である。
【００５７】
【数１】
【実施例２】
【００５８】
本実施例では、図３を参照して、本願発明の具体的な設計と実装の一例について説明する。
【００５９】
図３（ａ）は、本実施例の設計概要を示す図である。図３（ａ）のSource ＡＰが図１の評価ノード３に対応し、図３（ａ）の２ＨＮ−ＡＰが図１の２ホップ隣接ノード７1，…，７Jに対応する。以下、本実施例の隣接ＡＰを評価する機構をＷｉＲｅＭ（Wireless Reputation Mechanism）という。本実施例の実装には、経路制御手法としてＯＬＳＲを利用する。これは、ＯＬＳＲが現在ＭＷＮにおいて主要な経路制御手法であるとともに、実装の際に各モジュールがプラグインとして組み込むことが容易であるためである。
【００６０】
本実施例の各モジュールは、プローブの送受信を行うMonitor/Capture部（図１の評価ノード３のトポロジ検出部２３、プローブ管理部２５1，…，２５N及びパケット計測部３１に対応）、自ＡＰで生成したＤＶを周囲へ広報するNotification部（図１の評価ノード３の計測結果送信部３３及び計測結果受信部３５に対応）、ＤＶとＩＶからＧＶを生成し評価決定ポリシーに従い隣接ＡＰを評価するReputation部（図１の計測結果統合部３７及び計測結果判定部３９に対応）、そして、ＯＬＳＲのリンク管理機構と連携を行うPathMGR(Manager)部（図１のネットワーク制御部４０に対応）の４つから構成されている。以降、これらの各モジュールについて概説する。
【００６１】
まず、Monitor/Capture部の設計について説明する。Monitor/Capture部は、Monitor部とCapture部を備える。
【００６２】
Monitor部では、ＯＬＳＲが管理しているトポロジ情報からＷｉＲｅＭが評価すべき隣接ＡＰ及び協調して評価実施する２ＨＮ−ＡＰを検出する。Monitor部は、一定周期でＯＬＳＲが保持するＬＳＤＢ（Link State Data Base）を参照し、この評価対象隣接ＡＰと２ＨＮ−ＡＰ情報をペアで管理している。さらに、Monitor部では専用計測プローブパケットを作成し、上記ペア情報を元にして、あて先に２ＨＮ−ＡＰ情報を設定する。本プローブは、評価対象の隣接ＡＰを必ず経由しなければならない。しかし、ＯＬＳＲが管理するデフォルト経路表を利用してプローブ送信を実施すると、評価できない隣接ＡＰが出てきてしまう。これを解決するために、デフォルト経路表とは別に隣接ＡＰとその２ＨＮ−ＡＰ毎にプローブ専用経路表（図１のプローブ送信専用経路表２７1，…，２７Nに対応）を保持させるようにし、デフォルト経路表だけでは経由できない隣接ＡＰに対してもプローブを送信できるようにしている。
【００６３】
Capture部では、２ＨＮ−ＡＰから送信されてくるプローブパケットを受信し、その受信数、損失数、重複数をプローブ送信元ＡＰ毎に管理する。
【００６４】
次に、Notification部の設計について説明する。Notification部では、Capture部が管理しておいたプローブの受信数、損失数、重複数と隣接ＡＰの評価値ＤＶを定期的にプローブ送信ＡＰへ送信する。また、２ＨＮ−ＡＰのNotification部から情報を受信した場合、ＡＰはプローブの受信結果と２ＨＮ−ＡＰにおける評価対象ＡＰの間接的な評価値ＩＶを受信する。そして、各ＡＰは受信したプローブの情報を用いて式(1)より２ＨＮ−ＡＰ毎に隣接ＡＰの転送率ＤＲを算出する。
【００６５】
次に、Reputation部の設計について説明する。Reputation部では，まずNotification部が算出した２ＨＮ−ＡＰ毎に算出した隣接ＡＰにおけるＤＲを用いて式(2)よりＤＶを算出する。そして、ここで算出したＤＶと２ＨＮ−ＡＰより取得したＩＶを用いて式(3)より総合的な評価値ＧＶを算出する。
【００６６】
次に、PathMGR部の設計について説明する。PathMGR部は、Reputaion部の評価結果より、監視対象である隣接ＡＰをネットワーク的に除外/復帰させる機能を提供する。本機能は、リンクメトリック操作機能、通知機能、管理機能、そしてリンクメトリックを反映した経路計算機能によって構成される。
【００６７】
リンクメトリック操作機能とは、評価値が閾値より低くなった隣接ＡＰ向けのＯＬＳＲ Ｉ／Ｆのリンクメトリック値を意図的に高く設定する機能である。このリンクメトリック値操作により、間接的にＯＬＳＲが経路の再計算を実施し、対象隣接AP をネットワーク的に除外する。なお、評価値が閾値より回復した場合は、意図的に高く設定しておいたリンクメトリック値を元に戻すことで、対象ＡＰをネットワーク的に復帰させることが可能となる。
【００６８】
リンクメトリック通知および管理機能とは、対象隣接ＡＰ向けのＯＬＳＲ Ｉ／Ｆのリンクメトリック値を変更させたことをＯＬＳＲネットワーク全体へ広告（ＭＰＲフラッディング）したり、広告されたリンクメトリック値変更メッセージを受信したりする機能である。こうすることで、全ＡＰのＯＬＳＲにおけるＬＳＤＢを同期させることが可能となり、経路表の整合性を保つことができる。なお、現ＯＬＳＲ実装では、リンクメトリック値を広告する仕組みが存在していないので、ＭＳＧタイプ２１０番（ＵＤＰ）として追加した。このリンクメトリック通知メッセージは、リンクメトリック変更時にＭＰＲフラッディングされるが、ＵＤＰメッセージの損失を考慮し、一定周期で広告する機能も併せて提供している。本メッセージを受信したＯＬＳＲは、通知メッセージ内に格納してあるリンクメトリック値を自身が保持するＬＳＤＢへ反映させ、変更があった場合に限り経路の再計算を実施させる。この経路計算に関して、ＯＬＳＲではダイクストラアルゴリズムによる最短パスを採用しており、ホップ数が最小のパスが選択されるようになっている。これを拡張し、リンク毎のメトリック値を反映させた経路計算を実施するようにさせた。これにより、評価劣化したＡＰを経由するパスが最短パスでも、リンクメトリック値を考慮した計算をすることで、最適経路として選択されないようにしている。
【００６９】
以上の操作を実施することで、各ＡＰは隣接ＡＰを評価し、隣接ＡＰを評価値に基づきネットワークから除外/回復することが可能となる。
【００７０】
また、ＧＵＩ機能として、ＷｉＲｅＭでは各ＡＰが隣接ＡＰを評価し、どのようなネットワークトポロジを構成しているかモニタリングするためのＧＵＩ機能を付加している。ＧＵＩではネットワークを構成するＡＰの数とトポロジの詳細、そして各AP の評価値をリアルタイムに表示することが可能である。このＧＵＩ表示には専用のサーバを必要とせず、各ＡＰ上にて表示することが可能である。
【００７１】
図３（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、具体的な動作の一例を示す図である。ＷｉＲｅＭの動作を検証するために、複数の無線Ｉ／Ｆを有するＰＣを利用してＷｉＲｅＭを実装したＡＰを作成し、ＭＷＮを構築した。ＡＰは４台であり、各ＡＰ間はIEEE802.11aで接続した。リンクごとに１インタフェースを利用し、無線チャネルはお互いが極力干渉しないよう設定した。また、各ＡＰ間の通信はアドホックモードにて接続されている。あるＡＰ（以下、「評価ＡＰ」という。）において表示されるよう設定した。
【００７２】
このネットワーク環境においてすべてのＡＰでＯＬＳＲ及びＷｉＲｅＭを実行させた。ネットワーク経路は、ＯＬＳＲの初期メトリックを任意に設定し、必ず評価ＡＰの隣接ノードであるＡＰ（以下、「評価対象ＡＰ」という。）を経由するよう設定した。このとき、評価対象ＡＰにおいてプローブのみを意図的に廃棄させ、ＷｉＲｅＭが評価対象ＡＰの異常を検出し、ネットワークから除外する過程を検証した。
【００７３】
図３（ｂ）は、評価対象ＡＰにおいてプローブの廃棄が実行されていない時点のスクリーンショットを示す図である。左側の表示がＷｉＲｅＭのＧＵＩ機能である。左上の１の領域は評価対象ＡＰの評価値のグラフ（横軸：経過時間、縦軸：評価値）、左下の２の領域がネットワークトポロジの状態、右の３の領域がＧＵＩを表示するＡＰの無線インタフェースに流れるスループットのグラフ（横軸：経過時間、縦軸：スループット）を示している。１の領域では当該特定のＡＰの評価値をリアルタイムで示している。このグラフにおいて、評価対象ＡＰを評価している隣接ＡＰ（評価ＡＰなど）のＧＶを示している。図３（ｂ）より、評価対象ＡＰにおいて異常が発生していない時は評価値が安定しており、３の領域における評価ＡＰのスループットはath0（評価対象ＡＰ経由）に対して安定して流れていることが確認できる。
【００７４】
次に、評価対象ＡＰにおいてiptablesを用いてプローブのみを意図的に廃棄するよう設定した。図３（ｃ）は、このときのスクリーンショットを示す図である。図３（ｃ）の１の領域より、評価対象ＡＰにおいてプローブが廃棄され評価ノードらの評価対象ノードに対する評価値が時間とともに低下していることが確認できる。また，この評価値が0.5という閾値（任意に設定可能）を下回った場合、２の領域より評価ＡＰの無線インタフェースに流れるスループットはath0（評価対象ＡＰ経由）からath1（他のＡＰ経由）にスイッチしていることが確認できる。この結果より、評価対象ノードの異常を評価ノードらが検出することで、評価対象ＡＰを避け、他のＡＰを通る経路を利用していることが確認できた。
【００７５】
さらに、評価対象ＡＰにおいてプローブパケットの廃棄設定を消去し、正常に動作するように設定した。図３（ｄ）は、このときのスクリーンショットを示す図である。１の領域より、評価対象ＡＰにおいてプローブ廃棄の消去とともに、評価ＡＰらの評価対象ＡＰに対する評価値は上昇していることが確認できた。そして、評価値が閾値を上回った場合、３の領域より評価ＡＰの無線インタフェースに流れるスループットはath1からath0へスイッチしたことが確認できる。これは評価ＡＰらが評価対象ＡＰの転送が正常であると確認したことで、他のＡＰを通る経路から評価対象ＡＰを通る経路へ回復したことを示す。
【００７６】
以上より、今回実装したＷｉＲｅＭによって各ＡＰが自律的に隣接ＡＰを監視・評価することで、異常が発生したＡＰを検出し適切に対処することができることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本願発明の実施の形態の一例である評価ノード３が２ホップ隣接ノード７1，…，７Jと連携することで評価対象ノード５を評価するネットワークシステム１の概略を示すブロック図である。
【図２】図１の評価ノード（ＡＰs）３と図１の２ホップ隣接ノード（２ＨＮ−ＡＰ）７1，…，７Jとの間の評価処理シーケンスを示す図である。
【図３】本願発明の設計及び実装を説明する図である。
【図４】背景技術である悪意あるノードを検出する手法を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ ネットワークシステム、３ 評価ノード、５ 評価対象ノード、７1，…，７J ２ホップ隣接ノード、１１ 経路情報管理部、１３ デフォルト経路表、１５ 付加評価部、２５1，…，２５N プローブ管理部、２７1，…，２７n プローブ送信専用経路表、３１ パケット計測部、３３ 計測結果送信部、３５ 計測結果受信部、３７ 計測結果統合部、３９ 計測結果判定部、４１1，…，４１J 経路情報管理部、４３1，…，４３J パケット計測部、４５1，…，４５J 計測結果送信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３個以上のノードを含み、２つのノードが、他のノードを中継せず、又は、他のノードを中継して通信を行うネットワークシステムであって、
評価ノードは、評価対象ノードに対して他のノードを中継せずに通信可能であり、
前記評価対象ノードは、前記評価ノードとは異なる２個以上の転送ノードに対して、前記評価ノードを中継せずに通信可能であり、
前記評価ノードは、前記評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段を備え、
前記評価対象ノードは、受信した前記プローブを前記各転送ノードに転送し、
前記各転送ノードは、
転送されたプローブの受信状況を計測するパケット計測手段と、
前記パケット計測手段の計測結果を前記評価ノードに送信する計測結果送信手段を備え、
前記評価ノードは、
前記各転送ノードから受信した前記計測結果を統合して総合評価値を生成する統合手段と、
前記評価値を用いて前記評価対象ノードの通信状況を判定する判定手段を備える
ネットワークシステム。
【請求項２】
前記各転送ノードの前記パケット計測手段は、前記転送されたプローブに加えて、前記評価ノードから前記評価対象ノードを中継して前記転送ノードに転送されたパケットの受信状況を計測し、
前記評価ノードの前記統合手段は、前記計測結果を統合して局所的な評価値を計算し、
前記各転送ノードの前記計測結果送信手段は、前記転送されたプローブ及び前記転送されたパケットの受信状況を示す計測結果に加えて、当該転送ノードにおいて計算された前記評価対象ノードに対する局所的な評価値を送信し、
前記評価ノードの前記統合手段は、前記計測結果を統合して計算された局所的な評価値及び前記転送ノードにおける局所的な評価値を統合して前記総合評価値を生成する、
請求項１記載のネットワークシステム。
【請求項３】
前記評価ノードにおいて、
前記プローブ管理手段は、前記評価対象ノードを経由して前記各転送ノードに転送するプローブ転送経路情報を保持するプローブ送信専用経路表を管理し、前記プローブ転送経路情報における前記各転送ノードに対して前記プローブを送信し、
前記プローブ管理手段及び前記プローブ送信専用経路表は、それぞれ、前記評価対象ノードに対応して同数存在する
請求項１又は２に記載のネットワークシステム。
【請求項４】
前記評価ノードから前記評価対象ノードを中継して前記各転送ノードに至る通信経路における通信は無線通信であり、前記評価ノード、前記評価対象ノード及び前記各転送ノードは、複数のインタフェースを保持し、
前記評価ノードは、
前記プローブ送信専用経路表以外に、他のノードに対して前記プローブ以外のデータを送受信するための通信経路情報を保持するデフォルト経路表と、
前記デフォルト経路表を管理する経路情報管理手段と、
前記経路情報管理手段が前記デフォルト経路表を管理するために保持する情報を変更するパス管理手段
を備える請求項３記載のネットワークシステム。
【請求項５】
ネットワークシステムにおけるノードであって、
評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段と、
前記評価対象ノードは当該プローブを異なる２以上の転送ノードに転送し、前記各転送ノードにおけるプローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価する計測結果判定手段、
を備えるノード。
【請求項６】
複数のノードを含むネットワークシステムにおけるノード評価方法であって、
評価ノードのプローブ管理手段が、評価対象ノードに対してプローブを送信するステップと、
前記評価対象ノードが前記プローブを異なる２以上の転送ノードに転送するステップと、
前記評価ノードの計測結果判定手段が、前記転送ノードにおける前記プローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価するステップ、
を含むノード評価方法。
【請求項７】
評価対象ノードと通信可能なコンピュータを、
前記評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段と、
前記評価対象ノードは当該プローブを異なる２以上の転送ノードに転送し、前記各転送ノードにおけるプローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価する計測結果判定手段、
として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７記載のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
３個以上のノードを含み、２つのノードが、他のノードを中継せず、又は、他のノードを中継して通信を行うネットワークシステムであって、
評価ノードは、評価対象ノードに対して他のノードを中継せずに通信可能であり、
前記評価対象ノードは、前記評価ノードとは異なる２個以上の転送ノードに対して、前記評価ノードを中継せずに通信可能であり、
前記評価ノードは、前記評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段を備え、
前記評価対象ノードは、受信した前記プローブを前記各転送ノードに転送し、
前記各転送ノードは、
転送されたプローブの受信状況を計測するパケット計測手段と、
前記パケット計測手段の計測結果を前記評価ノードに送信する計測結果送信手段を備え、
前記評価ノードは、
前記各転送ノードから受信した前記計測結果を統合して総合評価値を生成する統合手段と、
前記評価値を用いて前記評価対象ノードの通信状況を判定する判定手段を備える
ネットワークシステム。
【請求項２】
前記各転送ノードの前記パケット計測手段は、前記転送されたプローブに加えて、前記評価ノードから前記評価対象ノードを中継して前記転送ノードに転送されたパケットの受信状況を計測し、
前記評価ノードの前記統合手段は、前記計測結果を統合して局所的な評価値を計算し、
前記各転送ノードの前記計測結果送信手段は、前記転送されたプローブ及び前記転送されたパケットの受信状況を示す計測結果に加えて、当該転送ノードにおいて計算された前記評価対象ノードに対する局所的な評価値を送信し、
前記評価ノードの前記統合手段は、前記計測結果を統合して計算された局所的な評価値及び前記転送ノードにおける局所的な評価値を統合して前記総合評価値を生成する、
請求項１記載のネットワークシステム。
【請求項３】
前記評価ノードにおいて、
前記プローブ管理手段は、前記評価対象ノードを経由して前記各転送ノードに転送するプローブ転送経路情報を保持するプローブ送信専用経路表を管理し、前記プローブ転送経路情報における前記各転送ノードに対して前記プローブを送信し、
前記プローブ管理手段及び前記プローブ送信専用経路表は、それぞれ、前記評価対象ノードに対応して同数存在する
請求項１又は２に記載のネットワークシステム。
【請求項４】
前記評価ノードから前記評価対象ノードを中継して前記各転送ノードに至る通信経路における通信は無線通信であり、前記評価ノード、前記評価対象ノード及び前記各転送ノードは、複数のインタフェースを保持し、
前記評価ノードは、
前記プローブ送信専用経路表以外に、他のノードに対して前記プローブ以外のデータを送受信するための通信経路情報を保持するデフォルト経路表と、
前記デフォルト経路表を管理する経路情報管理手段と、
前記経路情報管理手段が前記デフォルト経路表を管理するために保持する情報を変更するパス管理手段
を備える請求項３記載のネットワークシステム。
【請求項５】
ネットワークシステムにおけるノードであって、
評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段と、
前記評価対象ノードは当該プローブを異なる２以上の転送ノードに転送し、前記各転送ノードにおけるプローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価する計測結果判定手段、
を備えるノード。
【請求項６】
複数のノードを含むネットワークシステムにおけるノード評価方法であって、
評価ノードのプローブ管理手段が、評価対象ノードに対してプローブを送信するステップと、
前記評価対象ノードが前記プローブを異なる２以上の転送ノードに転送するステップと、
前記評価ノードの計測結果判定手段が、前記転送ノードにおける前記プローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価するステップ、
を含むノード評価方法。
【請求項７】
評価対象ノードと通信可能なコンピュータを、
前記評価対象ノードに対してプローブを送信するプローブ管理手段と、
前記評価対象ノードは当該プローブを異なる２以上の転送ノードに転送し、前記各転送ノードにおけるプローブの受信計測結果を統合して得られた評価値から前記評価対象ノードの通信状況を評価する計測結果判定手段、
として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項７記載のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図４】
【図３】
【図２】
【図４】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１４１３８４（Ｐ２０１０−１４１３８４Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２９６１（Ｐ２００８−３１２９６１）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２０年度、九州総合通信局、高信頼型マルチホップ無線通信基盤技術の研究開発に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（５０５１６４６４５）株式会社ネットワーク応用技術研究所 (9)
【出願人】（５０４１７４１３５）国立大学法人九州工業大学 (489)
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２０年度、九州総合通信局、高信頼型マルチホップ無線通信基盤技術の研究開発に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（５０５１６４６４５）株式会社ネットワーク応用技術研究所 (9)
【出願人】（５０４１７４１３５）国立大学法人九州工業大学 (489)
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【Ｆターム（参考）】
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