JAIST Repository: 深い知識に基づくネットワーク故障診断ESのモデル化と実装 : プロトタイプ第1版

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Title

深い知識に基づくネットワーク故障診断ESのモデル化

と実装 : プロトタイプ第1版

Author(s)

長田, ともみ; 篠田, 陽一; 山口, 高平; 落水, 浩一

郎

Citation

Research report (School of Information Science,

Japan Advanced Institute of Science and

Technology), IS-RR-93-0016I: 1-37

Issue Date

1993-11-27

Type

Technical Report

Text version

publisher

URL

http://hdl.handle.net/10119/8420

Rights

Description

リサーチレポート（北陸先端科学技術大学院大学情報

深 い知識 に基 づ くネ ッ トワ ー ク故 障 診 断ESの

モデ ル化 と実装(プ

ロ トタ イプ 第1版)

長 田 と も み 篠 田 陽 一 山 口 高 平 落 水 浩 一 郎 1993年11月27日 IS-RR-93-00161 北 陸 先 端 科 学 技 術 大 学 院 大 学 情 報 科 学 研 究 科 〒923-12石 川 県 能 美 郡 辰 口 町 旭 台15 [email protected],[email protected] [email protected],[email protected] OTomomiNagata,1993 1SSNO918-7553

一

概要

本 論 文 で は 、 ヘ テ ロ な ネ ッ トワ ー ク シ ス テ ム を対 象 と した 故 障 診 断 エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の 開 発 に 関 す る 中 間 成 果 を報 告 す る 。 わ れ わ れ は 、 ネ ッ ト ワ ー ク故 障 診 断 エ キ ス パ ー トの 診 断事 例 の 分 析 結 果 に 基 づ き 、 エ キ ス パ ー トシ ス テ ム の 開発 が 困 難 で あ る ソ フ ト ウ ェ ア 分 野 に お け る 、 エ キ ス パ ー トの 有 す る推 論 方 式 、利 用 す る 知 識 の 構 造 を明 ら か に しつ つ あ る 。 本 論 文 は 、 こ の 結 果 に 基 づ き 、 プ ロ トコ ル ス タ ッ ク に 関 す る ド メ イ ン モ デ ル を 入 力 し て 、故 障 診 断 木 を 出 力 す る よ う な 、 知 識 コ ンパ イ ル の 手 法 と中 間成 果 を ま とめ た も の で あ る 。 本 論 文 で は 、 以 上 の 方 式 を詳 細 に 説 明 しつ つ 、故 障 診 断 木 を評 価 す る こ と に よ り中 間 成 果 を ま と め る と と も に 、 今 後 の 研 究 方 向 を 明 らか にす る 。 6

も く じ 1は じ め に3 2ネ ッ ト ワ ー ク 故 障 診 断 事 例 の 分 析 とESの 概 念4 2.1具 体 的 な 故 障 診 断 事 例 の 分 析 と 、 そ の 解 釈....4 2.1.1事 例1:NFSレ ス ポ ン ス が 悪 い...,...4 2.1.2事 例2:送 信 待 ち メ ー ル が た ま る...7 2.1.3専 門 家 に よ る 故 障 診 断 の 特 徴(推 論 パ タ ー ン と 知 識 世 界.10 2.2ネ ッ ト ワ ー ク 診 断ESの 基 本 的 考 察 と 概 念...11 2.2.1モ デ ル の 記 述...,...,...12 2,2.2モ デ ル 探 索 知 識 と 汎 用 戦 略..13 2.3深 い 知 識 に 基 づ く 故 障 診 断ESの 枠 組....15 2.3.1モ デ ル を 利 用 し た 故 障 診 断ES.16 2.3.2深 い 知 識 に 基 づ くES(KC2)の 概 要..17 3深 い 知 識 に 基 づ く ネ ッ ト ワ ー ク 故 障 診 断ESの 実 装19 3,1プ ロ ト タ イ プ の 適 用 領 域 の 限 定 と ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル 概 要...19 3.1.1プ ロ ト タ イ プ の 適 用 領 域...19 3.1.2ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル の 概 要...21 3.25種 類 の 深 い 知 識 の 定 義 と 記 述:ネ ッ ト ワ ー ク に お け る 位 置 付 け22 3.2.1DW(DeviceWorld)22 3.2.2PW(PhysicalWorld)24 3.2.3CW(ControlWorld)26 3.2.41W(InterpretationWorld)27 3.2.5FMW(FailureMechanismWorld)27 4プ ロ ト タ イ プ と 、 そ の 出 力 結 果(故 障 木)に 関 す る 考 察 と 評 価28 4.1故 障 木 の 書 式...28 4.2故 障 木 の 妥 当 性(有 効 性)...29 4.3ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル の 改 良 ポ イ ン ト...33 5今 後 の 課 題(展 望)36 5.1今 後 の 作 業...'...36 5.2プ ロ ト コ ル の 世 界 と ハ ー ド の 世 界 の 切 り わ け.36 6お わ り に 添 付 資 料A:故 障 木(今 回 の 実 装 で 出 力 さ れ るす べ て の ノ ー ド を含 む) 添 付 資 料B:プ ロ グ ラ ム ソ ー ス リ ス ト 37 2

一 1は じ め に ヘ テ ロ な ネ ッ トワ ー ク とは 、 異 な っ た べ ンyか ら供 給 さ れ る ネ ッ トワ ー ク機 器 上 に お い て 、 さ ま ざ ま な プ ロ トコ ル モ ジ ュ ー ル 群 の 組 合 せ に よ っ て 実 現 さ れ て い る シ ス テ ム の こ と を い う。 ネ ッ トワ ー クの 必 要 性 が 増 大 す る現 代 、 特 に 、 こ の ヘ テ ロ な ネ ッ ト ワ ー ク の構 築 が 進 め られ て い る 。 ヘ テ ロ な ネ ッ トワ ー ク は 、 そ の シ ス テ ム の構 造 上 の 特 質 か ら、 故 障 が 発 生 した 場 合 に 故 障 箇 所 や 原 因 を特 定 す る こ とが 非 常 に難 しい 。 そ の た め 、 実 際 に ネ ッ ト ワ ー クの 構 築 に 携 わ っ た ご く少 数 の 専 門 家 で な け れ ば 、 ネ ッ トワ ー クの 維 持 ・管 理 を行 な い 、 故 障 に 対 応 す る こ とが で き な い とい う問 題 が 生 じて い る 。 そ こ で 、 適 当 な エ キ ス パ ー トシ ス テ ム(以 降"ES"と す る)を 用 い て 故 障 診 断 を 自 動 化 し、 ネ ッ トワ ー ク シ ス テ ム の 円 滑 な 運 用 を行 な うた め に 、 専 門 家 の 知 識 を他 者 が利 用 可 能 な形 に 形 式 化 す る こ と が 必 要 で あ る 。 本 研 究 で は 、 まず 、研 究 対 象 を故 障 診 断 に 限 定 し、 以 下 の2点 に つ い て 具 体 的 な事 例 の 分 析 を行 な っ た 。 1.故 障診 断 を行 な う過程 で使 用 して い る推 論 方式 2.推 論 過程 の 中 で利 用 さ れて い る様 々な種 類 の知識 とそ の相 互 関係 次 に、 この事例 分 析 の結 果 を もとに 、深 い知 識 に基 づ く故 障診 断 と して のネ ッ トワー ク故 障診 断ES(プ ロ トタイプ第1版)の 実装 を行 な った。本 論 文 で は、事例 分 析 と実 装 を通 して得 られ たネ ッ トワー ク故 障診 断ESに 関 す る考 察 と課題 につ い て述べ る。 深 い知 識 に基 づ く故 障診 断 は 、RBD(ル ー ルベ ース)やCBD(事 例 ベ ー ス)と 比 較 して、特 に これ までESの ボ トル ネ ック といわ れた知 識 獲得 の 困難 さ を軽 減す る とい う点 で、 ネ ッ トワー クの故 障診 断 に適 してい る。 ま た、対 象 であ る ネ ッ トワー ク は論 理 的 世界 で あ り、かつ そ の構 造 が複 雑 で あ るため に 、同 じ くモデ ル を利用 したMBD(知 識 の コ ンパ イルプ ロ セス を重 視)よ りも深 い知 識 に基 づ く故障 診 断(深 い知識 の 記述 を 重視)の 方 が適 して い る と考 える。 プ ロ トタイプ の実装 に際 しては 、既存 の 、深 い知 識 に基 づ く故 障 診 断 シス テム"KC 2,,を 推 論 エ ンジ ン と して利 用 し、 その システ ム に与 え るネ ッ トワー クモデ ル 、知 識 の 記 述 方法 に関 して検 討 し、 シス テム の有効 性 を評 価 した 。 以 降 、第2節 で は 、2つ の代表 的 な故 障診 断事例 を取 り上 げ て 、専 門家 が使用 して い る推 論方式 と推 論 に利 用 してい る知識 構 造 に関す る特 徴 を洗 い 出 し、ネ ッ トワー ク診 断 の基 本的考 察 と概 念 を示 す。 第3節 で は、診 断事 例 の分 析 結果 か ら導 か れ る特 質 を持 っ た(あ るいは 、そ の よ うな要件 を満 たすべ き)ネ ッ トワー ク故 障 診 断 とい う対 象領 域 に は 、深 い知 識 に基 づ く故 障診 断 が哨 効 で あ る こ とを示 す 。そ して、プ ロ トタ イプ の作成 と して、実装 す る領 域(問 題 ・障害)を 限定 し、KC2に 与 える深 い知 識 の定 義 と実際 の 記述例 を示 す 。第4節 で は 、実 際 に 出力 され た故 障木 につ いて考 察 を行 な い、そ こか らネ ッ トワー クモデ ル の概 観 を示 す。最後 に 、事例 分析 とプ ロ トタ イプの実 装 を通 して 明確 にな って きた 、 ネ ッ トワー クESに 関 す る今 後 の課 題 につ いて述 べ る。 3

2ネ ッ ト ワ ー ク 故 障 診 断 事 例 の 分 析 とESの 概 念 本節 で は、実際 の故 障診 断事 例 を分 析 し、そ の結果 か ら導 か れる ネ ッ トワー ク故 障診 断ESの 概 念 を示 す。 今 回分析 の対 象 と した2つ の事 例 は 、障害 状況 等 を見 る と、全 く性 質 の異 な る障害 で あ る とい え る。 しか し、そ の2つ の 障害対 応 の ため に専 門家 が た ど った過程 は 、非常 に 良 く似 たパ ター ン を示 して い るこ とが わか る。 2.1具 体的 な故 障診 断 事例 の 分析 と、 その解 釈 こ こで は 、分 析 の対 象 と した2つ の代 表 的 な故 障診 断事 例 を紹 介 し、専 門家 が利 用 し て い る知 識 構造 モ デ ルや推 論 方式 を分 析 す る。 2.1.1事 例1:NFSレ ス ポ ン ス が 悪 い 事 例1と して 、新 し く イ ン ス トー ル さ れ た ネ ッ トワ ー ク シ ス テ ム に お け るNFSレ ス ポ ンス の 悪 さ の原 因 追 求 過 程 に お い て 、初 期 の 徴 候 か ら原 因 の 特 定 ま で の 間 に 、 エ キ ス パ ー トが 行 な っ た 活 動 の 経 過 を示 す 。 さ ら に 、 事 例1の 活 動 の 過 程 の 各 項 目 毎 に 、活 動 の 目 的 を整 理 す る 。 1.徴 候"NFSレ ス ポ ン ス が 悪 い,'か ら原 因 を 推 論 す る過 程 1.ま ず 、何 が こ の 現 象 に 関 係 して い る の か を想 定 す る 。(故 障対 象 の 想 起) ク ラ イ ア ン ト ル ー タ

ハ ブ

ル ー タ _{サ ー バ}

図1故 障対象の想起

同時 に 、過去 の経 験事 例 の 中 に良 く似 た もの が存在 す る こ と を思 い出 す。 (過去 の事例 と運用 上 の実 績 デ ー タ よ り仮 説 を生成)

故障対象

仮説

判断材料

ク ラ イ ア ン ト 異 常 新OS、Binary サ ー バ 正 常 安 定 稼 働 ネ ッ ト ワ ー ク 正 常 工 場 テ ス トOK 表1故 障仮 説の 生成 4

一 2.両 仮 説 に 基 づ い て 、 有 罪 と思 わ れ る ク ラ イ ア ン トの異 常 を確 認 す る テ ス トを行 な う。 3.ク ラ イ ア ン ト もサ ー バ も応 答 す る 、 異 常 が な い 。(実 は 異 常 が 存 在 した が 気 づ か な か っ た) 4.ク ラ イ ア ン トの ネ ッ ト ワ ー ク レス ポ ンス を テ ス トす る 。 遅 くな い 時 も あ る 。 5.ネ ッ トワ ー ク を通 さず に 、 直 接 ク ラ イ ア ン ト とサ ー バ を 繋 い で レス ポ ンス を テ ス トす る 。 す る と レス ポ ンス が 良 い 。 行 き 詰 ま り こ こ まで の テ ス ト ・観 測 を通 して 、通 る フ ァイ ル と通 らな い フ ァイ ル が府 在 す る こ とが わ か った 。 ま た フ ァ イ ル サ イ ズ が 大 き くて も通 る こ と もあ り(Xsun:1M byte)、 小 さ くて も通 ら な い こ とが あ る(.twmrc:1kbyte)と い う事 実 も確 認 して い る 。 6.サ イズ に 無 関 係 で あ る こ と を確 認 す る た め 、 パ ケ ッ トを 観 察 す る 。 7.新 徴 候 発 見:サ ー バ か らの フ ラ グ メ ン ト化 され た 応 答 の 最 終 パ ケ ッ トが 欠 落 し て い る 。 → 仮 説 の 翻 意

故障対象

新仮説 判断材料

クラ イア ン ト

正常

送信 要求OK

サ ーバ

異常

パ ケ ッ ト欠 落

ネ ッ トワ0ク

異常

パ ケ ッ ト欠 落

表2故 障 仮説 の 翻意(修 正) 8.サ ー バ に 異 常 が あ る か 否 か を確 認 す る 。 欠 落 パ ケ ッ トが サ ー バ か らは 送 信 さ れ て い る 。 9.そ の 結 果 、 ネ ッ トワ ー ク に原 因 が あ る とい う仮 説 を生 成 す る 。 同 時 に 、SUN の パ ケ ッ トモ ニ タ を利 用 し た観 察 の 結 果 、 欠 落 はUDPプ ロ トコ ル で 発 生 し て い る こ とが確 認 さ れ て い る 。 そ こ で 、 異 常 はNFSで は な く、 そ の 基 盤 で あ るUDP全 般 に発 生 す る の で は な い か とい う仮 説 を生 成 した 。 10.UDPの サ ー ビ ス を使 い 、 デ ー タ の サ イ ズ とパ ケ ッ ト欠 落 の 関 係 を調 査 した 。 11.障 害 原 因 の 特 定UDPの フ ラ グ メ ン テ ー シ ョ ンが 起 き た場 合 に 、最 終 パ ケ ッ トの サ イズ が 、60∼182biteの 範 囲 に あ る 時 に 、 そ の 最 終 パ ケ ッ トの み が 欠 落 す る 。

2.事 例1に お け る 、 各 故 障 診 断 過 程 の 活 動 の 目 的 1.ま ず 、 障 害 に 関 す る何 らか の 異 常 兆 候 が 得 ら れ 、 故 障 対 象 を 想 起 し 、 さ ら に 、 故 障対 象 と障 害 の 関 係 に つ い て 仮 説 を た て る 。 2.仮 説 を裏 付 け る た め の テ ス トを行 な う。 3.観 察 を行 な っ た 結 果 、新 しい 兆 候 群 を得 る 。 4.5.6.新 しい 兆 候 群 を 元 に 、仮 説 の 検 証 を進 め る。 7.仮 説 の 翻 意 が 起 こ る 。 8.新 しい 仮 説 を 裏 付 け る た め に テ ス トを行 な う。 9.仮 説 が 裏 付 け ら れ る 。 10.犯 人 候 補 の 内 部 構 造 を分 解 し、 ど の 部 分 に 原 因 が あ る の か を調 査 しつ つ 、 原 因 を特 定 す る 。 上 記 過 程 に お い て 利 用 さ れ て い る推 論 と知 識 の 相 互 関 係 を ま とめ る と 、 図2の よ う に な る 。

仮説の翻意へ

＼

仮 説の否定 仮 説の否定

灘

関_仮

説の

窯ゑ和糞 検言NL仮 説の裏付け 動作蜘,lI 関する運用上 犯人に

1

犯 人 に 対 の実績 データ 対 する す る 仮 説 プロ トコル 仮説生成

i撮 灘

_、1徴

_{候一 サ;繍}

_一

ロ サービス・繍 ㌘ ント 全 わ る動 駐 体 _{ネ ・ トワ ー ク プ 。 ト} 。ル ス タ.ク に 関 す る知 識 _、 故 障 対 象(NFSレ の 想 起 冬 ポ ンス) 、 口 故 障対 象

撫 藤

只 鍵 タ

ーン

,、々 の 関 連 の把 幌1 原 因 特 定 蠕

図2NFSレ

スポ ンスが悪 い

6 一冨『一 ■■圏■■■贋

一 2.1.2事 例2:送 信 待 ち メ ー ル が た ま る 事 例2(付 録2)で は 、 電 子 メ ー ル サ ー バ に お い て 送 信 待 ち の メ ー ル が 徐 々 に 蓄 積 し て い く と い う現 象 の 解 消 を取 り挙 げ る 。 1.徴 候"送 信 待 ち メ ー ル が た ま る"か ら原 因 を推 論 す る 過 程 1.ま ず 、 何 が こ の 現 象 に 関 係 して い る の か を想 定 す る 。(故 障 対 象 の 想 起) デ ー タ送 信 元 ル ー タA

OPAa

②PA

③PA

1ル ー タ α_{ノし そ}  ノノ  ロサぼ ノ    ゐげナ … : ' ・b ル ー タB ㍉ りC デ ー タ送 信 先 図3故 障 対 象の 想起 {送 信 元 ホ ス ト、 ル ー タA、 ネ ッ トワ ー ク、 ル ー タB、 送 信 先 ホ ス ト} 送 信 先 ホ ス トが ダ ウ ン して い る に して は メ ー ル の た ま り方 が 少 な い と 判 断 す る 。 2.送 信 先 ホ ス トが ダ ウ ン して い な い こ と を確 認 。 3.telnetが 呵 能 な 時 も あ る 。 ネ ッ ト ワー クが 不 安 定 。→TCP層 以 下 の 層 で 異 常 が 発 生 して い る こ とが 多 い 。 4.経 路 制 御 が お か し くな い か 確 認 。 ル ー タAに ル ー タBへ の 経 路 が 存 在 す る(正 常 で あ る と判 断 す る)。

5.経 路 制 御 よ り下 が お か しい?。 ル ー タAか らのIPレ ベ ル で の 出 力 は正 しい(a

点 で の 観 測 に よ る)。

6.ル ー タBへ もIPパ ケ ッ ト は流 れ て い る(実 は 常 に 届 い て い る わ け で は な い 、

b点 で の 観 測 に よ る)。

7.ル ー タBか ら送 信 先 へ の パ ケ ッ トが で る か?→ 出 て い な い(c点 で の観 測 に よ る)。

8.ARPに 異 常 が あ る の で は な い か 。

9.ル ー タAか ら送 信 さ れ るパ ケ ッ トのethernetヘ ッダ を見 直 す 。 全 て のIPパ

ケ ッ トが 同 じ宛 先 のethernetア ド レス を持 っ て い る(そ の よ う な機 器 は 存 在

して い な い は ず)。

全 て のARPに 答 え て い る 。 2.事 例2に お け る 、 各 故 障 診 断 過 程 の 活 動 の 目 的 1.ま ず 、 障 害 に 関 す る何 らか の 異 常 兆 候 が 得 ら れ 、 故 障 対 象 を 想 起 し 、 さ ら に 、 散 障 対 象 と 障 害 の 関 係 に つ い て仮 説 を た て る 。 ・ 2.仮 説 を裏 付 け る た め の テ ス ト を行 な う。 3.テ ス トを 通 し て得 られ た新 兆 候 か ら 、仮 説 を修 正 す る 。 4.5.6.7.プ ロ トコ ル ス タ ッ ク を上 位 か ら下 へ 向 か っ て た ど りな が ら 、仮 説 を裏 付 け る テ ス ト を行 な う。 そ して 、 そ の 結 果 得 ら れ た新 兆 候 か ら仮 説 を詳 細 化 し て い く。 8.得 ら れ た新 兆 候 か ら仮 説 を修 正 す る 。 9.仮 説 を裏 付 け る た め に観 測 を行 な う。 10.仮 説 が 裏 付 け ら れ る 。 11.こ の 障 害 の 直 接 的 な原 因 が 特 定 さ れ る 。 そ こ か ら さ ら に 、 そ の 原 因 を 生 じた 源 を調 査 し、特 定 す る 。 上 記 過 程 に お い て利 用 さ れ て い る 推 論 と知 識 の 相 互 関 係 を ま と め る と 、 図4の よ う に な る 。 6 8

仮 説 の修 正 1 新 徴候 道具 に関す る 知識 プ ロ トコル ス タ ッ ク ,.に関す る知 識.

仮説の修正＼

＼

勝/

仮説の否定 一→〉 仮 説 の 検 証 、 仮 説の裏付 け il動作 主体 に ii関す る運 用 上_ ・1の実 績 デ ー タ∫ 犯 人に 対 する 仮 説生成 ▲ 犯 人 に対 す る仮 説 徴候

1

原 因 とな って い るサ ー ビス の 利 用 者 を調査 サ ー ビス に 関 わる動 作 主体 徴 候 (メー ルの 一ｺ キ ューが た まる)〆 相 手 ホ ス ト ネ ッ トワ ー ク 原 因 ■レ 特 定 故障対象 の想起

▲

不 ッ トワ ー ク サ ー ビ ス9 を構 成 す る 実 体 と 、 各 々 の 関 連 の 把 握 ` ifネ ッ ト ワ ー ク }サ ー ビ ス を構 成 、iする 実 体 と 、 各 ∼々 の 関 連 の 把 握 口 故障対象 0推 論パターン 知識

図4送 信

待 ち メール が た まる

9

2.1.3専 門 家 に よ る 故 障 診 断 の 特 徴(推 論 パ タ ー ン と知 識 世 界 以 上 み て き た よ う に 、今 回 収 集 した2つ の 事 例 は 、故 障 状 況 と して は か な り性 質 の 異 な る事 例 で あ る 。 しか し、 診 断 過 程 を分 析 し、 概 念 化 した 図(図2、 及 び 図3)を 見 る と、徴 候 を得 て か らそ の 故 障 原 因 を特 定 す る ま で の 過程 に は 、共 通 した 手順(図 の 中 の 、 ロ 実 線 の枠 で 囲 わ れ た 推 論 パ ター ンや 検 証)と 、 そ の た め に利 用 さ れ る 知 識(図 の 中 の 破 線 で 囲 ま れ た ネ ッ トワ ー ク に 関 す る 知 識)が 存 在 す る こ とが 明 らか に な っ た 。 以 下 で は そ の 故 障 診 断 の 手 順 を追 い な が ら 、 同 時 に そ の 際 に どの よ う な 知 識 を利 用 し て い る か を示 す 。 1,異 常 徴 候 が 発 生 した 場 合 、 まず 最 初 に 「故 障 対 象 を想 起 」 す る 。 ・ ネ ッ ト ワー クサ ー ビス を構 成 す る 実 体 と、 各 々 の 関 連 に 関 す る 知 識 2.想 起 した 故 障 対 象 に 関 して 、 犯 人 に対 す る 「仮 説 を生 成 」 す る 。 ・ サ ー ビス の 動 作 主 体 に関 す る 知 識 ● 運 用 上 の 実 績 デ ー タ 3.そ の 仮 説 を裏 付 け る た め に 「仮 説 の 検 証 」 を行 な う。 ・ テ ス ト手 段 に 関 す る知 識 4.検 証 結 果 に よ っ て 「仮 説 の 修 正 」 を行 な い 、 再 度 仮 説 をた て 直 す 。 ・ プ ロ トコ ル ス タ ッ ク に 関 す る 知 識 ・ ネ ッ トワ ー ク サ ー ビ ス を構 成 す る 実 体 と、 各 々 の 関 連 に 関 す る知 識 ・ 運 用 上 の 実 績 デ ー タ 5.直 接 故 障 箇 所 を示 す 仮 説 が 裏 付 け ら れ る と 、 そ の 障 害 が 発 生 す る根 本 的 な 原 因 を 特 定 しよ う とす る 。 ・ ネ ッ トワ ー ク サ ー ビ ス を構 成 す る 実 体 と、 各 々 の 関 連 に 関 す る知 識 ・ プ ロ トコ ル ス タ ッ ク に 関 す る知 識 この よ うに 、2つ の 事 例 に見 られ る 推 論 パ タ ー ン は5つ に大 別 で き る 。 さ ら に 、 そ の 推 論 に 利 用 さ れ る 知 識 を ま とめ る と 、 以 下 の3つ の 知 識 に整 理 さ れ る 。 推 論 の 際 に 利 用 して い る 知 識 1,物 理 ネ ッ トワ ー ク(ハ ー ド ウ ェ ア)の 構 成 に つ い て の 知 識:Structureの 世 界 2.仮 想 ネ ッ トワ ー ク(プ ロ トコル ス タ ッ ク)の 構 成 に つ い て の 知 識:Functionの 世 界 3.故 障 原 因 と観 測 され る 徴 候 の 結 び付 け に つ い て の 知 識:Behaviorの 世 界 10 `

2.2ネ ッ トワ ー ク 診 断ESの 基 本 的 考 察 と概 念 現 在 実 用 化 さ れ て い る故 障 診 断ESの 大 半 はRBDと して 実 装 さ れ て い る 。 こ のRB Dの 推 論 方 式 は 、異 常 徴 候(条 件 部)と 故 障 仮 説(結 論 部)を 表 層 的 に 関 係 づ け た ル ー ル ベ ー ス を用 い て 故 障 診 断 を試 み る 。 そ の た め に 、 ル ー ル ベ ー ス に 記 述 さ れ て い な い (未 知 の)状 況 に対 して は対 処 で きな い とい う 「脆 弱 性 」 問 題 を持 つ 。 一 方_{、 前 節 の2つ の 事 例 分 析 か ら わ か る よ う に 、 専 門 家 は 、場 当 り的 に 収 集 さ れ た 知} 識(ル ー ル)を 限 定 さ れ た 観 測 事 象 に 適 用 して 、 ネ ッ トワ ー ク診 断 を試 み て い る の で は な く、す べ て の観 測 事 象 に対 して対 処 で き る よ う に 、 あ る原 理原 則(モ デ ル/深 い知 識) に則 っ て故 障 診 断 を試 み て い る。事 例 分 析 か ら判 断 す る限 りにお い て 、プ ロ トコ ル ス タ ッ ク が そ の モ デ ル で あ る と認 識 で き る 。 そ こ で 、 知 識 工 学 に お け る モ デ ル に基 づ く診 断(ModelBasedDiagnosis、 以 下MB D)の 枠 組 み に よ り、 前 節 の 事 例 問 題 を捉 え る こ とが で き る 。 MBDは 、観 察 事 象 に よ りを仮 説 を生 成 した 後 に 、仮 説 を テ ス トす る(そ の後 、 仮 説 を分 類 す る こ と もあ る)た め の 枠 組 み と して 、従 来GeneralDiagnosticEngine(GD E)【1】 やReiterの 診 断 理 論[2]な ど 、形 式 的 記 述 空 間 に お け る探 索 問 題 の 観 点 を重 視 し て 考 察 され て き た 。 そ の 中 で 題 材 と な っ て き た の は 、 論 理 回 路 診 断 等 小 規 模 な もの が 多 く、診 断 シ ス テ ム が 実 用 化 時 に 遭 遇 す る 問 題 点 等 は 、 ほ と ん ど議 論 さ れ て い な い の が 現 状 で あ る 。 しか し、 前 節 の 事 例 分 析 は 、 そ の 問 題 点 を顕 在 化 さ せ て い る 。 以 下 、 そ の 観 点 か ら 、 ネ ッ ト ワー ク診 断 に お け るMBDシ ス テ ム の構 成 法 に つ い て考 察 す る 。 塾

2.2.1モ デ ル の 記 述 従 来 のMBDで は 、論 理 回路 等 、物 理 世 界(ハ ー ド ウエ ア)が モ デ ル化 の対 象 と な り、 モ デ リン グ(モ デ ル 記 述 構 成 要 素)問 題 につ い て は 触 れ な い 。 しか しな が ら 、 プ ロ トコ ル ス タ ッ ク は 、 図5の よ うに 、最 下 位 層 で ハ ー ド ウエ ア と リ ン ク した論 理 世 界(ソ フ ト ウ ェ ア)で あ り、 モ デ リ ン グ の 良 否 が 故 障 診 断ESの 性 能 に大 き く影 響 す る 。 SMTP rloginTelnetFTPNFS

TCP

UDP

IP(ICMP,ARP,RARP)

HardwareLinkLevel

図5プ

ロ トコル ス タ ックの概 要

プ ロ トコ ル 名

上 位 プ ロ トコル 名

下 位 プ ロ トコ ル 名

機能

信 頼性

振 舞 い

機 能 テス ト手段

テス ト容易 性

物理世界構成 要素

プロ トコル識 別子

プ ロ トコルス タ ック探 索 時 に使 用

プ ロ トコルス タ ック探 索 時 に使 用

プ リミテ ィブ を定義 す る必 要 あ り

→故 障 シ ミュ レ0シ ョンに使 用

プ ロ トコルス タ ック探 索 時 に使 用

観 測 され る異 常 兆候 との照合

新 兆候 が獲 得 され る

プ ロ トコルス タ ック探 索 時 に使 用

故 障箇 所 をプ ロ トコルか ら物 理 世

界 に移行 す る時 に使 用

表3プ

ロ トコル スタ ックの記 述要 素

現 在 、プ ロ トコ ル ス タ ック を表3の よ う に考 え て お り、例 え ば 、Prolog風 にSMTP を記 述 す る と以 下 の よ うに な る 。

記述例

protocol(smtpl, [ping, AP,TCP,simple-mail-transfer, telnet,...],2,hostl). 2,[mail-queue,...], 物 理世界構 成 要素 間 の接続 関係 の記 述 は 、物 理 世界 におけ る故 障箇所 の探 索 に利 用す るため の もの であ る。 12

一 2.2.2モ デ ル 探 索 知 識 と汎 用 戦 略 従 来 のMBDは 、 診 断 プ ロ セ ス を木 構 造 に お け る ラ ベ ル 計 算 に 還 元 す る[2]等 、 形 式 的 に扱 い す ぎた 感 が あ る 。 前 節 の 事 例 分 析 か ら わ か る よ う に 、 ネ ッ トワ ー ク診 断 は プ ロ ト コ ル ス タ ッ ク探 索 問 題 に 帰 着 で き る 。 そ して 、 そ の 診 断 プ ロ セ ス は 、効 率 的 探 索 計 算 手 法 の考 察 だ け で は な く、以 下 に 示 す モ デ ル探 索 サ ブ タ ス ク に 関 わ る知 識 の 同定/整 理 を行 な う こ と に よ っ て 、 さ ら に効 率 的 な ネ ッ ト ワ ー ク診 断 を可 能 に す る とい え る 。 A.探 索 開 始 点 の 決 定 事 例2の 「SMTPが 故 障 」 とい う仮 説 に つ い て考 え て み る。 こ の 仮 説 は 、 「送 信 待 ち メ ー ル が 溜 る 」 とい う異 常 兆 候 とプ ロ トコ ル ス タ ッ ク(振 舞 い)の 記 述 と 照 合 す る こ と に よ り容 易 に 生 成 で き る 。 一 方_{、事 例1の 場 合 に は 、「NFSの レス ポ ン ス が 遅 い 」 と い う異 常 兆 候 とプ ロ} ト コ ル ス タ ッ ク を 照 合 す れ ば 、 「NFS(あ る い は そ の 下 位 プ ロ ト コ ル)の 故 障 」 とい う仮 説 が 生 成 さ れ 、 ネ ッ トワ ー ク 診 断 は 非 効 率 と な る 。 従 っ て 、探 索 開 始 点 の 決 定 タ ス ク に お い て は 、 経 験 則 ifOS=新 しいandバ イナ リ thenマ シ ン故 障 確 率 が 高 い とい う ような経験 則(事 例)の 整 理 が必 要 で ある. , B.探 索 移 行 点 の 決 定 ネ ッ トワ ー ク の 故 障 診 断 は プ ロ ト コ ル ス タ ッ ク の探 索 と考 え る こ と が'p」能 で あ る こ と を示 した 。 そ の プ ロ ト コ ル ス タ ッ ク の 探 索 は 、必 ず 上 位 か ら 下 位 へ 、 一 階 層 つ つ 移 行 して い る と い う こ とで は な い 。 例 え1訟 事 例2に お い で は 、SMTP故 障 仮 説 か ら、TCPを 飛 ば して 、 も う 一 層 下 のIP(ル ー テ ィン グ)の 故 障 と い う仮 説 を立 て て い る 。 こ の プ ロ ト コル ス タ ッ クの 移 行 点 の 決 定 方 法 に つ い て 、 事 例 で は 、壊 れ る可 能 性 の 低 い も の(信 頼 性 の 高 い もの)は 診 断 の 対 象 か ら外 した り、 ま た 、 仮 説 検 証 の た め の テ ス ト を実 施 しや す い もの を優 先 し 、診 断 を 進 め て い る 。 つ ま り、探 索 移 行 点 を 決 定 す る ひ とつ の 目安 は 、 主 観 的 で は あ る が 、 あ る 指 標 の よ う な も の を 利 用 して い る と い え る 。 嶽 プ ロ トコ ル ス タ ッ ク の探 索 下 降 点 の 決 定 タス ク は 、 プ ロ ト コ ル ス タ ッ クの 信 頼 性 値 を利 用 す れ ば比 較 的 容 易 に 実 現 で き る が 、探 索 上 昇 点 の 決 定 タス ク で は 、 複 数 候 補 が 存 在 す る こ とが 多 い た め 、Aと 同 様 に経 験 則(事 例)の 整 理 が 必 要 と な る可 能 性 が 高 い 。 し

C.新 規 テ ス ト手 段 の 生 成 こ の タス ク を実 現 で き る 事 が 、専 門家 と して の 一 つ の 特 徴 で あ る 。 具 体 的 に は 、事 例1でUDP故 障 とい う仮 説 を立 て た 後 、 次 に 、MTU値 の 設 定 ミス(IPレ ベ ル で の 障 害)と い う仮 説 を立 て た 。 そ の 仮 説 を検 証 す る た め に 、 デ ー タサ イズ を順 次 小 さ く しな が らpingす る テ ス トプ ロ グ ラ ム をUDP上 位 プ ロ ト コ ル と して 位 置 づ け て 実 行 した 。 そ の 結 果 、 デ ー タサ イ ズ が60-182biteの 時 、 最 終 パ ケ ッ トが 落 ち る 事 を発 見 し、MTU値 の 設 定 ミス とい う故 障 原 因 を 同 定 し て い る 。 こ こ で 、 専 門 家 は 、MTU設 定 ミス の 現 象 を経 験 して い た た め に 、IPレ ベ ル の 仮 説 を検 証 す る た め にUDPレ ベ ル の テ ス ト手 段 を利 用 す る よ うな テ ス トを 実 施 す る こ とが で きた 。 も し、 類 似 経 験 が な け れ ば 、 通 常 の プ ロ ト コ ル テ ス ト手 段 を使 用 して 、 上 記 の よ う な発 見 は で きな か っ た で あ ろ う。従 っ て 、 や は り本 タ ス ク に お い て も 、 関 連 す る経 験 則(事 例)の 整 理 が 必 要 と な る 。 D.プ ロ トコ ル ス タ ッ ク探 索 戦 略 B.で も述 べ た よ う に 、 実 際 の 故 障 診 断 は プ ロ トコ ル ス タ ッ ク を単 純 に 上 位 か ら下位 に 下 降 して い る わ け で は な い 。事 例2で は 、SMTPか らプ ロ ト コル ス タ ッ ク をハ ー ド ウ エ ア レベ ル ま で 下 降 し 、 そ の 後 、ARPま で 上 昇 し、 ま た 、 ハ ー ド ウエ ア ま で 下 降 して 、 故 障 箇 所 を発 見 した 。 事 例1で は 、 ハ ー ド ウ エ ア レベ ル か らプ ロ ト コル ス タ ッ ク を 上 昇 し、 故 障箇 所 を発 見 した 。 つ ま り、 あ る 場 所 で の 仮 説 検 証 を終 え た 時 、 次 に ど こ に 移 行 す る の が も っ と も 効 果 的 な故 障 診 断 で あ る か の 判 断 を と りい れ よ う とす る な ら ば 、 そ れ を行 な え る の は モ デ ル で も深 い 知 識 で も な く、 人 の 経 験 則 で あ る の で 、 そ の 整 理 が 必 要 で あ る と い え る。 , し 14

以 上 の よ う に 、 ネ ッ トワ ー ク に お け る故 障 診 断 は 、 ハ ー ド ウエ ア レベ ル で リ ン ク さ れ た プ ロ ト コル ス タ ッ クの 上 昇 下 降 に よ る探 索 を基 本 戦 略 と して 、 さ ら に 、A∼Dに 関 す る 経 験 則 を付 随 実 行 させ る こ と に よ り、効 率 的 な 探 索 がspl'能に な る とい え る 。 以 上 の 結 果 よ り、 図6の よ う な ネ ッ トワ ー ク 診 断 エ キ ス パ ー ト シ ス テ ム の概 念 図 を得 る こ とが で き る。

Symptom

経 験貝i

十

故 障事 例

探索開始点の決定

一ｺ

探索移行点の決定

+基 本戦略

テ ス ト手段 の生成

/

プ ロ ト コ ル ス タ ッ ク

十

ネ ッ ト ワ ー ク ハ ー ド ウ エ ア モ デ ル

噸

FaultHypothesis

図6ネ

ッ トワー ク診断 エ キスパ ー トシステ ムの概 念 図

ネ ッ トワ ー ク故 障 診 断 を行 な うESは 、 ま ず 、ネ ッ トワ ー ク に 関 す る 基 礎 的 な 知 識(プ ロ トコ ル ス タ ッ ク を顧 慮 した ソ フ ト ウ ェ ア 、 ハ ー ド ウ ェ ア の モ デ ル)を 客 観 的 に 記 述 し た知 識 ベ ー ス を用 意 す る 。 そ して 、 異 常 徴 候 が 得 られ た 時 、 知 識 ベ ー ス を基 に して 、 ど こ か ら探 索 す る か 、次 は ど こ を探 索 す る か を決 定 しな が ら 、 故 障 仮 説 を導 き出 し、提 示 す る 。 さ ら に 、 前 項 で 示 した よ うに 、 整 理 さ れ た 経 験 則 や 事 例 を利 用 す る こ と に よ り、 効 率 的 な 故 障 仮 説 の 提 示 が 可 能 と な る と考 え る 。 2.3深 い 知 識 に 基 づ く故 障 診 断ESの 枠 組 こ こで は 、事 例 分 析 の 結 果 を 踏 ま え 、 こ れ ま で に示 して き た ネ ッ トワ ー ク 故 障 診 断 に 有 効 なESを 実 装 す る た め に は 、 どの よ うな枠 組 で 捉 え る こ とが 必 要 で あ る か を検 討 し、 実 装 に つ い て の 方 向 を定 め る 。 こ のESの 最 も基 本 的 な 機 能 は 、 異 常 徴 候 を 入 力 す る と 、 知 識 ベ ー ス(モ デ ル)を 利 用 して探 索 を行 な い 、故 障 仮 説(障 害 原 因 の 候 補)を 出 力 す る こ とで あ る と い え る 。 そ こで 、 まず こ の よ う な基 本 的 な故 障 診 断 を行 な うた め に 、 モ デ ル を どの よ う に 記 述 す る か 、 そ して 、 ど の よ う に探 索 させ る の か と い っ た 基 本 的 な 戦 略 に 関 す る枠 組 に つ い て検 討 す る 必 要 が あ る 。

2.3.1モ デ ル を利 用 した故 障 診 断ES 従 来 のES研 究 を見 た 場 合 、ESで 必 ず 顧 慮 しな け れ ば な ら な い 問 題 と して 挙 げ られ る の が 知 識 獲 得 問 題 で あ る 。 す な わ ち エ キ ス パ ー トの 経 験 をそ の ま ま の 形(ル ー ル)で 獲 得 す る こ と は 、 客 観 性 、 汎 用 性 とい う点 に欠 け 、 ま た 、 知 識 の 抜 け 落 ち が 発 生 す る危 険 性 をは らん で い る とい う問 題 で あ る 。 そ れ に対 して モ デ ル ・深 い 知 識 とい っ た 、 実 際 に存 在 す る もの の 接 続 関 係 や 、 そ の 世 界 を拘 束 して い る 原 理 原 則(物 理 法 則 等)を 記 述 す る場 合 に は 、対 象 世 界 か ら比 較 的 容 易 に構 築 す る こ と が町 能 で あ り、 客 観 性 、 汎 用 性 が 高 い 。 しか し、 こ の 性 質 は必 ず し もす べ て の対 象 領 域 に あ て は ま る とは い え な い 。 深 い 知 識 や モ デ ル が 存 在 し、 そ れ が 明 確 に理 解 で き る領 域 もあ れ ば 、 人 の 身 体 と病 気 の 関 係 の よ う に 、原 理 原 則 とい っ た もの が 解 明 さ れ て い な い 領 域 もあ る 。 前 者 の 場 合 に は モ デ ル や 深 い 知 識 を用 い る の が 有 効 で あ る し、後 者 の 場 合 に は 、経 験 則 を整 理 し、 ル ー ル ベ ー ス の シ ス テ ム を構 築 す る の が 適 して い る 。 今 回 の ネ ッ トワ ー ク の 場 合 に は モ デ ル が 存 在 す る こ とか ら、 ル ー ル ベ ー ス や 事 例 ベ ー ス で は な く、 専 門家 が 故 障 診 断 の 際 に利 用 す る原 理 原 則(モ デ ル や 深 い 知 識)を う ま く 採 り入 れ る 必 要 が あ る とい え る 。 こ の よ う な原 理 原 則(モ デ ル や 深 い 知 識)を 利 用 した 故 障 診 断 と して 研 究 さ れ て きた シ ス テ ム に は 、MBD(ModelBasedDiagnosis:モ デ ル に基 づ く故 障 診 断)と 深 い 知 識 に基 づ く故 障 診 断 の2つ の シ ス テ ム が 存 在 す る 。 現 在 で は こ の2つ の シ ス テ ム は ほ ぼ 同 義 と して 捉 え る こ と が 可 能 で あ ろ う。 しか し、 そ れ らの 違 い は 、 各 々 の 研 究 の 発 展 の 始 点(何 に着 目 して きた か)を 考 え る 時 に 顕 著 に 現 れ る 。 以 下 に そ の 両 者 の 特 徴 と概 要 を示 す 。 1.MBD ・ 比較 的小 規模 な物理 世界(電 器 回路等)を 研 究対 象 と して きた 。その ため に、 対象 とす る世界 の モデ ル は比較 的単 純 で あ り、記 述 が容 易 な世界 で ある。 ・ そ の よ うな対 象領 域 の性 質 か ら、対 象 世界 の モデ ルや 深 い知識 は既 に与 え ら れた もの と位 置付 け る。 ・MBDが 重 点 を置 くの は 、既存 の モデ ルや 深 い知識 か ら"浅 い知 識 をコ ンパ イルす るプ ロセス"の 研 究 で あ る。 ・ コ ンパ イル され た浅 い知 識 を どの よ うに利 用 す るか は考 え ない 。 亀 16 一一一一 劇一幽 醐噛圃圏■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■勝

2.深 い 知 識 に基 づ くES ・MBDと 同 様 に 、 モ デ ル に基 づ い た 推 論 を行 な う。 ・ 故 障 診 断 の 対 象 世 界 の モ デ ル や物 理 法 則 等 の 記 述 そ の もの を研 究 対 象 とす る 。 つ ま り、 深 い 知 識 を ど う表 現 す る と効 果 的 に コ ン パ イ ル す る こ とが で き る の か を研 究 対 象 とす る 。 ・ ま た 、 コ ンパ イ ル さ れ た 知 識(浅 い 知 識)を 推 論 に ど う利 用 す る か 、 とい う 浅 い 知 識 に 関 して の 考 察 を含 む 。 これ ら2つ の システ ムの特 徴 と、前 節 で分析 した ネ ッ トワー ク故 障診 断 の特徴 や要件 か ら、ネ ッ トワー ク故 障診 断ESシ ス テム の枠 組 としては 、対 象 世界 の知 識 の記 述 、及 び生 成 され た浅 い知識 の利 用方 法 の考察 を含 む、深 い知識 に基 づ くESと して位 置 付 け るのが有 効 で ある と結論 付 け られ る。 2.3.2深 い 知 識 に基 づ くES(KC2)の 概 要 深 い 知 識 に基 づ くESで 現 在 実 装 さ れ て い る シ ス テ ム と して は 、 空 調 器 の 故 障 診 断 を 題 材 と した"KC"と"KC2"が 存 在 す る 。 こ れ ら の シ ス テ ム で は 、 空 調 器 の 主 要 な 部 品 を と り だ し、 そ れ ら部 品 間 の 接 続 関 係 と 物 理 パ ラ メ タの や り と り を詳 細 に記 述 して い る 。 こ の シ ス テ ム の モ デ ル は 、研 究 対 象 と な っ て い るハ ー ド ウ ェ ア の 接 続 関 係 で あ り、DeviceWorld(DW)と して 記 述 して い る 。 そ の ハ ー ドや 、 そ れ らの 間 で や り と り さ れ る 物 理 パ ラ メ タ の 動 き 、変 化 を拘 束 す る原 理 原 則 をPhysicalWorld(PW)と して 記 述 し、 制 御 や 解 釈 の た め の 知 識 をCW、IWと して 記 述 す る 。 こ の4つ の 知 識 に よ っ て対 象 と して い る 空 調 器 の 世 界 を表 現 して い る の で あ る 。 探 索 戦 略 と して は 、 与 え ら れ た 異 常 徴 候 か ら 、 接 続 関 係 と原 理 原則 に 基 づ い て 物 理 パ ラ メ タ の 値 を伝 播 させ て い き 、 故 障 原 因 を 探 索 して い く。 ま た"KC2"の 特 徴 の ひ とつ と して 挙 げ ら れ る点 は 、 深 い 知 識 か ら直 接 的 な 故 障 仮 説 を導 くだ け で な く、 遠 因 を探 索 す る機 能 を備 え て い る と い う と こ ろ で あ る 。 探 索 の 結 果 シ ス テ ム に よ っ て 提 示 さ れ る故 障 原 因 の候 補(KC2で は"故 障 木"と 呼 ぶ)は 、 モ デ ル か ら考 え ら れ るす べ て の 可 能 性 を含 ん で い る 。 そ して 、 あ る 原 因 の 候 補 か ら与 え られ た 異 常 徴 候 が 発 現 す る理 由 を 、 モ デ ル を利 用 して客 観 的 に 説 明 す る こ とが 可 能 で あ る とい う特 徴 を もつ 。 図 セ に 、深 い 知 識 に 基 づ くES"KC2"の 概 念 図 を示 す 。 し

DQPW

IWCW

故障 メ カニ ズム汎化 知識

⑭

構 舗

故障仮説

故 障 メ カ ニ ズ ム 解 析 推 論 (マ ッ チ ン グ)

異常物理状態

故障木

b

図7深

い知 識 に基 づ くESの

概念 図

今 回 の 研 究 対 象 で あ る ネ ッ ト ワー ク は 、 ハ ー ド ウ ェ ア と ソ フ ト ウ ェ ア の2つ の 世 界 が 存 在 す る 。 そ して特 に 、 専 門 家 の 診 断 に は ソ フ トウ ェ ア の 世 界 で あ る 論 理 的 な プ ロ ト コ ル ス タ ッ ク が 有 効 に 活 用 さ れ て い る こ とが わ か っ て い る 。 こ の プ ロ トコ ル ス タ ッ ク を 、仮 想 リ ン ク を含 ん だ プ ロ トコ ル の 接 続 関 係 とそ れ ら の 間 で や り と り され る デ ー タ や メ ッセ ー ジ と して 記 述 す る こ と は 、 表 現 方 法 と して は妥 当 な 方 法 の 一 つ で あ る とい え る 。 な ぜ な ら、 実 際 に プ ロ ト コル 間 で は デ ー タ や メ ッ セ ー ジ を や り と り し、 そ れ に従 っ て プ ロ ト コル が 機 能 して い る か ら で あ る 。 ま た 、 そ の デ ー タや メ ッ セ ー ジ の 流 れ を 追 う探 索 戦 略 も非 常 に現 実 的 で あ り、論 理 的 な ネ ッ トワ ー ク を対 象 と した 場 合 に も有 効 で あ る とい え る 。 以 上 の よ う に 、 図6に お け るプ ロ トコ ル ス タ ッ ク とハ ー ド ウ ェ ア モ デ ル を 、 図7に お け る ド メ イ ン モ デ ル と して 表 現 して 、 異 常 徴 候 を 入 力 し、知 識 コ ン パ イル す る こ と に よ り、 図6のFaultHypothesisの 集 合 を 図7に お け る 故 障 木 と して得 る よ うな 実 装 は 、 図 6の 要 求 を満 た しつ つ 、 同 時 に知 識 獲 得 ボ トル ネ ッ ク を解 消 す る 手 段 と して有 効 で あ る 。 そ こ で 、 今 回 の プ ロ トタ イブ の 作 成 に あ た っ て は 、 こ のKC2を 推 論 エ ン ジ ン と して 利 用 し、 そ こ に ネ ッ トワ ー ク に 関 す る深 い 知 識 を与 え て 、 故 障 診 断(故 障 木 の 出 力)を 行 な い 、 以 下 の 点 に つ い て検 討 す る こ と を 目的 と し た 。 1.深 い 知 識 に 基 づ くES(KC2)の 有 効 性 2.効 果 的 な故 障 診 断 の た め の ネ ッ ト ワ ー ク の 記 述 ・表 現 方 法 b 18

3深 い 知 識 に 基 づ く ネ ッ ト ワ ー ク 故 障 診 断ESの 実 装 3.1プ ロ ト タ イプ の 適 用 領 域 の 限 定 とネ ッ トワ ー ク モ デ ル 概 要 プ ロ トタ イプ を作 成 す る に あ た っ て 、 種 々 の検 証 を確 実 に行 な う こ と を可 能 とす る た め に 、 故 障 診 断 の 対 象 とす る ネ ッ ト ワー クの 構 成 要 素 や プ ロ トコ ル 、 そ して 障 害 状 況 を 以 下 の よ う に 限 定 した 。 3.1.1プ ロ ト タ イプ の 適 用 領 域 1.ネ ッ ト ワ ー ク 構 成(ゲ ー トウ ェ イ を介 した デ ー タ送 信 を想 定) 送 信 ホ ス ト(送 信 元)、 ゲ ー トウ ェ イ、 受 信 ホ ス ト(送 信 先) 2.障 害 状 況 送 信 ホ ス トか ら受 信 ホ ス トに 送 信 した デ ー タが 届 か な い 3.プ ロ トコ ル

ア プ リケ ー シ ョン レベ ル(APL)、TCPレ ベ ル(TCP)、IPレ ベ ル(IP)、

物 理 レベ ル(ARP、ethernet) 4.そ の 他 す べ て の プ ロ ト コ ル ・ハ ー ドの 故 障 可 能 性 は 同 じで あ る とす る (故 障 しや す さ等 の 判 断 基 準 を現 段 階 で は 導 入 しな い) 図8に 想 定 した モ デ ル の 概 念 図 を示 す 。 1 19

CD co T

3

dl `11

vo

n

T

U

3

3

4

C

Figure

of

Full_Logical_Layer

of

Protocol

user®

request®

out_reply_packetuser

o(20)®

out_request_packet

0

in_reply_packetin(221k

out_data30

in_request_packet

®

replyin

in(20)0(22)

transmit

_apl

=(21)...---t--a---(21

o(30)in(32f

out

streamin_stream

•

y

in(30)o(32)

t amsport

_packetin(31)

transmit

_tcp

_(31)---~

o(0)in(2)~

out

_t_packetin

yin(0)o(2)

transmit

_ipgate_way_ipreceive_ip IP---

o(1)packet

in(1)o(1)

packet

in(1) ---

1111=1^011•411101111•411111MMINIMPAII)01111IIMIMIMIMUIIIIIIIINIMIIHMUM110•011111

ip_address A

o(3)in(5)o(3)in(7)

t _arpg_arpr_arp

physicalatabletablearp

_tablein

rp—in_packet

arp_table_p

out

_packet

(6)

(7)

(12

(13)(9

2(7)(9)(10)

o2sO30O30®

in(3)Y

(6)

(7

(1)

K13)i(4)o(5)

(9)7)

y

in(3)

(9)

D(4)frameo(4)frame

i(4)

transmitethernet---~gate_way_ethernet

---~

receive

(8)

request_frame

>C11)(8)

reeuest_frame)

ethernet

~1)

(11)reply_frame (11)(11) reply_frame (11)

騨 3.1.2ネ ッ トワ ー ク モ デ ル の 概 要 こ こ で は 、 表3を 基 に 設 計 し図8に 示 した 、 プ ロ トコ ル ス タ ッ ク の 接 続 モ デ ル の 概 要 を示 す 。 表3で 示 さ れ た プ ロ ト コ ル ス タ ッ ク の 記 述 要 素 の 中 で今 回 実 装 の 対 象 と した の は 、プ ロ ト コル を一 意 に定 め る た め の プ ロ トコ ル 名 、 上 位 、 下位 プ ロ ト コル との 接 続 関 係 、 ま た そ の プ ロ トコ ル の機 能 や 信 頼 性 な どの 、 プ ロ ト コル ス タ ッ ク の 基 本 的 な 探 索 の た め に 不 可 欠 な 要 素 で あ る 。 特 に接 続 関 係 は 、上 位 、 下 位 プ ロ ト コ ル と の 実 際 の 接 続 関係 に 加 え 、 レ イ ア 間 で 提 供 して い るサ ー ビス を仮 想 リ ン ク と して 実 装 し、 さ ら に や り と り され て い る情 報 に つ い て も考 慮 して い る 。 ま た 、機 能 と して は 主 と して 矢 印 で 示 す 情 報 の 送 信 と、 情 報 の 保 持 を 実 装 して い る 。 1.こ の 図 は 、 上 に述 べ た 条 件 に お い て 想 定 さ れ る 、 プ ロ ト コ ル 問 で の デ ー タ の や り と り、 つ ま りプ ロ ト コ ル の 接 続 関 係 を示 して い る 。 2.実 線 の 枠 で 囲 ま れ て い る の が 、 プ ロ ト コ ル で あ り部 品(Device)と して 捉 え て い る 。 プ ロ トコ ル 名 は 一 意 に 定 ま る 。 3.横 の プ ロ ト コル 問 に 走 る 、太 い横 の 破 線 矢 印 は 、 仮 想 リ ン ク(レ イ ア が 提 供 す る サ ー ビス)を 示 す 。 4.縦 の プ ロ ト コル 間 に 走 る 、 上 下 の 実 線 の 矢 印 は 、 上 位 プ ロ ト コル か ら下 位 プ ロ ト コル へ 、 ま た は そ の 逆 の 、 デ ー タの 流 れ を表 す 。 5.そ れ らの 矢 印 に併 記 さ れ て い る値(名 前:例 え ば 、stream、out-t-packet)は 、 そ の 矢 印 で 示 さ れ る接 続 で や り と り さ れ る デ ー タ に つ け ら れ た 名 前 で あ る 。 こ れ を 物 理 パ ラ メ タ と呼 ぶ 。 6.プ ロ ト コル と矢 印 が 接 す る箇 所 に 記 さ れ て い る 数 字 は 、 接 続 関 係 の ポ ー ト を示 す 番 号 で あ る 。o(30)は プ ロ トコ ル か ら 出力(out)さ れ る ポ ー ト番 号30番 の 接 続 で あ る こ と を示 し、in(7)は プ ロ ト コ ル に 入 力 さ れ る ポ ー ト番 号7番 の 接 続 で あ る こ と を示 す 。 た だ し、 こ れ は シ ス テ ム 実 装 の た め の値 で あ り、 モ デ ル と して は 直 接 関 係 は な い 。 , し 21

3.25種 類 の 深 い知 識 の 定 義 と記 述:ネ ッ トワ ー ク に お け る位 置 付 け 3.2.1DW(DeviceWorld) DWは 、診 断 対 象 に 関 す る 情 報 が 記 述 さ れ て い る知 識 で あ る 。 今 回 の ネ ッ トワー ク の 実 装 で はハ ー ド ウ ェ ア構成 とプ ロ ト コル 構 成 に対 応 す る 知 識(世 界)と 考 え 、 一 つ の ホ ス ト上 に存 在 す る プ ロ トコ ル そ れ ぞ れ を 、 ひ とつ の"部 品"と し て 記 述 した 。 以 下 に 、DWに 記 述 さ れ るべ き3つ の 主 要 な 内 容 を示 し、 各 々 に つ い て 、 ネ ッ ト ワ ー クで は何 に対 応 す る と考 え る か 、 ま た そ の 記 述 が 出力 さ れ る故 障 木 に ど う影 響 す る か を 、 IPレ ベ ル の 記 述 を例 に して 示 す 。 1.部 品 の 機 能 部 品 が 主 体 的 に 働 き か け る 処 理 と考 え る ・ 送 信IP:パ ケ ッ トをゲ ー ト ウ ェ イIPに 送 信 す る 。 ● 送 信IP:パ ケ ッ トを送 信ethernetに 渡 す 。 ・ 受 信IP:デ ー タ を受 信TCPに 渡 す 。 こ れ をDWに 記 述 す る こ と に よ っ て 、 こ の よ う な異 常 が 発 生 した 場 合 に は 、 シ ス テ ム は"IPそ の もの の 機 能 に 異 常 が あ る"と 結 論 付 け る 。 そ れ以 外 は 物 理 状 態 と してIWに 処 理 を ま か せ る 。 2,部 品 間 の 接 続 情 報 ・送 信IPは ゲ ー ト ウ ェ イIPと _{ポ ー ト1で 接 続 して お り、そ こで や りと りされ} る の は パ ケ ッ トで あ る 。 3.物 理 パ ラ メ タ の 集 合 送 信IPに 関係 す る パ ラ メ タ を す べ て 列 挙 す る 。 物 理 パ ラ メ タ を伝 播 させ る と き に も 、 こ こ に 記 述 さ れ て い るパ ラ メ タ に 関 す る もの だ け が 対 象 と な る 。 例 え ば 、 物 理 パ ラ メ タ で あ る"パ ケ ッ ト"と"入 力 パ ケ ッ ト"の2つ に 関 す る あ る 異 常 が 考 え られ る時 、送 信IPの 物 理 パ ラ メ タの 集 合 の 中 にパ ケ ッ トは あ る が 、入 力 パ ケ ッ トは 記 述 さ れ て い な い の で 、 こ の 異 常 に 関 し て は 、 送 信IPは 故 障 対 象 と して は み な さ れ な い とす る 。 、 22

一 実 際 の 記 述 例 1〃*一 一一一一一 一一一一一一 一一一一一 一DWの 書 式 一一一一一一一一一一一一一 一 一一一一一一 2%dw(部 品 名,部 品 の 分 類,部 品 の 耐 久 度(CW2), 3%部 品 の 役 割(IW1)の リ ス ト, ユ 4e/0ポ ー ト の 接 続 関 係 の リ ス ト, 5e/e外 部 構 造 の リ ス ト,内 部 構 造 の リ ス ト, 6e/0関 連 パ ラ メ ー タ の リ ス ト, 7e/a部 品 依 存 型 パ ラ メ ー タ の 変 動 容 易 性 の リ ス ト).

80/0・ 部 品 の 分 類:流 体(stuff),導 管(conduit),部 品(c。mp・nent)

90/0・ 部 品 の 耐 久 度:0な ら 壊 れ や す い 、1な ら 壊 れ に く い 。

100/0・ 部 品 の 役 割 の リ ス ト:[[目 標 部 品,パ ラ メ ー タ 名,与 え る/奪 うJ,...]

11a/0・ ポ ー ト の 接 続 関 係:[[in(一)。r-,パ ラ メ ー タ 名,。u七( 一)。r-,

12%generateorconsumeorcommunicate],... 13%・ 外 部 構 造:[[こ の 部 品 の ポ ー ト,目 標 部 品,目 標 部 品 の ポ ー ト,パ ラ メ タ],.＼ ..] 14%・ 内 部 構 造:[[inポ ー ト と パ ラ メ ー タ の リ ス ト, 150/Ooutポ ー ト とパ ラ メ ー タ の リ ス ト],...] 160/0・ 部 品 依 存 型 パ ラ メ ー タ:[[パ ラ メ ー タ 名,変n動 容 易 性(CWを 参 照)],... 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 %_一 一一 一一一一 一 一一一 一一一一 一 一一一 一一一 一一一一 一一一一 一一一一一 一一一 一 一一一 一一一一 一一 一*/ 〃*一一一一 一一一一 一一一一一一 一一=受一一 一一一一 一一一一一一 一一 信IP==罷 踏 諾====*/ dw(receive_ip,component,0, C ], L a, C [receive_tcp, [in(1),packet, [in(5),in_packet, C_,in_t_packet, in_t_packet, ■9, _, out(2) [in(1),gate_way_ip, [in(5),receive_ethernet, [out(2),receive_tcp, +] ] ] consume], consume], generate] out(1),packet], out(5},in_packet], in(2),in_t_packet] 7, C], [in_t_packet,packet,in_packet,host_up,lower_level], C]〉. ` 23

プ ロ グ ラ ム 概 要 説 明 例 示 した プ ロ グ ラ ム は 、実 際 に受 信IPを 記 述 した もの で あ る。以 下 に 、プ ログ ラ ム が ど うい う意 味 を持 つ の か を各 々 の 先 頭 行 に つ い て 例 示 し、 そ れ に対 応 す る行 番 号 を示 す 。 20:機 能 受 信TCPにin-t-packetを 渡 す の が 受 信IPの 機 能 で あ る 。 22-241接 続 関 係 in(1)にpacketが 渡 さ れ(届 け ら れ)そ れ は 内 部 で 消 費 す る。 26・28:外 部 構 造 、 内 部 構 造 in(1)はgate-way-ipのout(1)と 接 続 しpacketを や り と り して い る 。 31=物 理 パ ラ メ タ リ ス ト 受 信IPに 関 係 す るパ ラ メ タ を 、 す べ て 列 挙 す る 。 3.2.2PW(PhysicalWorld) タス ク の種 類 に依 存 し な い 、 ド メ イ ン に 固有 の 原 理 的 知 識 で あ り、DWを 拘 束 す る原 理 原則 と して位 置 付 け る 。 物 理 法 則 が 例 と して 挙 げ られ る こ とが 多 い が 、 ネ ッ トワ ー ク の 場 合 に は 、 ネ ッ トワ ー ク の情 報 の 変 化 や 、 前 提 条 件 を表 す 知 識 が 対 応 す る と考 え る 。 そ の た め 、 ド メ イ ン 全 体 で 共 有 で き る よ うな 原 則 は ほ と ん ど存 在 せ ず 、 レ イ ア毎 、 プ ロ ト コル 体 系 毎 に ま と ま る 可 能 性 が 大 きい 。 ・パ ケ ッ ト:(上 位 層 か ら の)デ ー タ とIPア ド レ ス か ら構 成 さ れ る ・ARPテ ー ブ ル:IPア ド レス と物 理 ア ド レス か ら構 成 さ れ る 記 述 例 o/ 0/*PWの 書 式 1%nW/名 称,物 理 式 の 一 般 表 現, 20/0[全 パ ラ メ ー タ の リ ス ト], 3e/0[左 辺 の パ ラ メ ー タ の リ ス ト], 40/0[右 辺 の パ ラ メ ー タ の リ ス ト], 5Z[パ ラ メ ー タ 間 の 関 係 を 表 す リ ス ト*]). 60/0註)パ ラ メ ー タ 間 の 関 係 は 以 下 の よ う に 表 す 。 70/Oaが 増 加 でbが 増 加 の 時:[a,+,b] 80/Oaが 増 加 でbが 減 少 の 時:[a,一,b]と 表 す 。 o/ 0 IP機 能 の記 述 9a/0*パ ケ ッ ト=ア ウ ト ・Tパ ケ ッ ト 十IP・ ア ド レ ス 24

一 10 ii 12 13 14 pw(pw101,'packet=out_t_packet+ip_address', [packet,out_t_packet,ip_address], [packet], [out_t_packet,ip_address], [[packet,+,out_t_packet],[packet,+,ip_address]]). o/ 0*パ ケ ッ ト =ホ ス トが正 常稼 働 +下 位 レ ベ ル の サ ー ビス が 保 証 さ れ て い る 15 16 17 18 19 PW(pw102,'packe七=hos七_up+=Lower_=Level,, [packet,h。st.up,1。werユeve1], [packet], [lower_level,host_up], [[packet,+,host_up],[packet,+,lower_level]]). プ ロ グ ラ ム概 要 説 明 プ ログ ラ ム例 か ら もわ か る よ う に 、PWで は あ る物 理 パ ラ メ タ に 関 す る記 述 を複 数 個 並 べ て記 述 す る こ とが 可 能 で あ る 。 上 に提 示 した もの は 、10-14行 が パ ケ ッ トの 生 成 に 関 す る 原 則 で あ り、15-19行 が パ ケ ッ トが 正 常 に 送 信 さ れ る た め の 前 提 条 件 で あ る 。 こ のPWを 適 用 す る か しな い か は 、 こ の パ ラ『メ タ リス ト(11、16行)がDWの パ ラ メ タ リ ス トに含 ま れ て い る と きで あ る 。 実 際 、受 信IPで パ ケ ッ トに 関 す る探 索 が 行 な わ れ た 場 合 に は 、pw101の パ ラ メ タ がDWに 記 述 さ れ て い な い た め にpw102の み が 適 用 され 、 ノ ー ド を展 開 す る こ とに な る 。 14、19行 に記 述 さ れ て い る の が 、パ ラ メ タ の 定 性 値 を伝 播す る た め の 増 減 関 係 を記 述 した もの で あ る 。 P 1

導 か れ る も の で あ り、 浅 い知 識(徴 候 と故 障 仮 説 の 関 係 を 記 述 して い る)と は 異 な る 。 こ の 知 識 を1:変 動 しに くい 、 と設 定 す る と 、故 障 診 断 の 際 に 、 そ の パ ラ メ タ以 前 に は 故 障 可 能 性 が な い と判 断 しそ こ で 診 断 を 中 断 す る 。故 障 原 因 の 刈 り込 み を行 な うた め に利 用 す る 。 ・USERか らAPLへ 渡 さ れ るデ ー タ は変 動 しに くい 記 述 例 〃*CWの 書 式 %CW1:パ ラ メ ー タ の 変 動 容 易 性 io/Ocw1(パ ラ メ ー タ名,変 動 容 易 性). 20/0註)変 動 容 易 性=(0:変 動 し易 い 、1:変 動 しに くい e/ edependent:こ の 場 合 パ ラ メ ー タ の 変 動 容 易 性 は e/ 0部 品 情 報 に 依 存 す る の で 、 e/ ODWに 記 述 さ れ て い る 。) 3%CW2:部 品 の 耐 久 性 o/ 0 e/ 0 註)CW2は 部 品情 報 と してDWに 記 述 さ れ て い ま す 。 4CW1(ou七_data, 5cwi(in_data, 6cwi(stream, 1) o> o> APL o/ 0送 信 デ ー タ o/ 0受 信 デ ー タ o/ 0ス ト リ ー ム P 今 回 の 実 装 で は 、す べ て の プ ロ トコ ル 、パ ラ メ タ の 故 障 可 能 性 を同 じ と想 定 して い る 。 そ の た めCWの 記 述 は す べ て0(変 動 し易 い)と して 設 定 し て い る 。 ひ とつ だ け 異 常 が 発 生 しに くい と設 定 した の が 、4行 め のUSERか ら渡 され る デ ー タ で あ る 。 塾 26

3.2.41W(InterpretationWorld) 定 性 値 や パ ラ メ タ の 値 で 表 さ れ た 内 部 表 現 を 解 釈 し 、 人 間 が 持 つ 概 念 と 対 応 づ け る た め の 知 識 。 浅 い 知 識 と は こ と な る 。 値 の 解 釈 で あ っ て 、 値 の 原 因 を 表 現 し て い る わ け で は な い 。 ・ARPテ ー ブ ル が 減 少:ARPテ ー ブ ル が 破 壊 記 述 例 o/ 0/*IWの 書 式 i%IW1:部 品 の 役 割 に よ る 故 障 仮 説 の 生 成 e/ e註)こ れ は 部 品 依 存 型 の 知 識 な の でDWに 記 述 さ れ て い ま す 。 2%IW2:部 品 の 分 類 に よ る 故 障 仮 説 の 生 成 3%iw2(分 類 名,パ ラ メ ー タ 名,定 性 値(増 減),故 障 仮 説 名). 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一ARP _{_TABLE} 4iw2(component,arp_table,一,injury). 0部 品,arp-table,減 少 一>arp_table破 損 こ の プ ロ グ ラ ム が 表 す 意 味 は 、"componentに 関 係 す るarp-tableが 一 と な っ た 時 は ARPテ ー ブ ル が 破 損 して い る"と い う こ と を 示 し て い る 。 3.2.5FMW(FailureMechanismWorld) 他 の4つ の 知 識 を用 い て 、直 接 的 な故 障 箇 所 を 同定 し、 そ の さ らに 原 因 をた ど る た め の 故 障 メ カ ニ ズ ム 汎 化 知 識 。 実 装 され た シ ス テ ム で は 、 レ イ ア 間 の 移 動(レ イ ア の 下 降)を 行 な う 際 に利 用 す る 。 ・下 位 レベ ル に異 常 が あ る=〉 物 理 レ イ ア か らIPレ ベ ル ヘ デ ー タ が 出 な い 記 述 例 %/* 1e/0書 式)fmwl([KC2の 状 態],[KC1の ノー ドの 内 容 の リス ト]). a/ 0*/ P 2〃*下 位 レ ベ ル の 異 常 く=受 信 物 理 レ ベ ル か ら イ ン ・パ ケ ッ トが 出 力 さ れ な い*/ 3fmwl([break,generate,OnTheComponent], 4[[OnTheComponent,in_packet,一]]). こ れ は 、IWに よ っ て 生 成 さ れ た 故 障 仮 説 を 、 再 度KC2の 物 理 状 態 と し て マ ッ ピ ン グ さ せ る た め に 記 述 さ れ て い る 。 こ こ で は 受 信IPで 適 用 さ れ る 知 識 を 示 し て い る 。 そ の 意 味 は"breakと い う 異 常 状 態 が こ の 部 品 に 発 生 し た 場 合 は 、 こ の 部 品 にin-packetが 渡 さ れ な い と い う異 常 が 発 生 して い る"こ と を 表 し て い る 。

本節 では 、 まず 出力 結果 で あ る故 障木 の書 式 を説 明す る。その後 、今 回作 成 したプ ロ トタ イプ の ネ ッ トワー クモデ ル と故 障診 断の有 効性 につ いて検 討す る。 4.1故 障 木 の 書 式 _., 実 装 に よ っ て シ ス テ ム か ら 出力 さ れ た"故 障 木"は 、 直 接 故 障 診 断 に利 用 さ れ る"浅 い 知 識'そ の もの で あ る 。 こ こで 得 られ た 故 障 仮 説 の す べ て が 与 え られ た 異 常 徴 候 を引 き起 こす 原 因 と な り得 る こ と を示 して い る 。 こ れ をル ー ル ベ ー ス で 表 現 して い た とす る と 、原 因 ど う しの 関 係 を掴 む こ とは 不 可 能 で あ る し、 原 因 と徴 候 の 関 係 を説 明 す る こ と も で き な い 。 深 い知 識 を用 い た故 障 診 断 の 利 点 の ひ とつ と して 、故 障 原 因 の 説 明 が 原 理 原 則 に基 づ い て正 確 に 行 な え る と い う点 が 挙 げ ら れ て い た 。 そ の 特 徴 を生 か す た め に 、 故 障 の 原 因 を的 確 に表 現 す る必 要 が あ る 。 そ れ と 同 時 に 、 故 障 木 の 表 す 状 態 を正 確 に 読 み と り、 検 討 して い く必 要 が あ る と い え る 。 図9に 、 出 力 さ れ た 故 障 木(1ノ ー ド)の 書 式 を示 す 。 ノ ー ドの レ ベ ル ノ ー ド:id ノ ー ド生成 時 に 適 用 した知 識 名 部 品 名 物 理 パ ラメ タ パ ラ メ タの 定 性 値 lev.13* ノ ー ドの 状 態

o

id:30 dwext 送 信IP パ ケ ッ ト (一)

送信IP

機能せず

故 障 仮 説:右 図 Loop:LOOP:280n12 Same:SANE:180n3 Suspend:SUSPENDED 物 理 状 態:無 表 示 篭

図9故 障木 の書式

28

一 4.2故 障 木 の 妥 当 性(有 効 性) 出 力 され た 故 障 木 の 評 価 は 、2つ の 視 点 か ら行 な わ な け れ ば な ら な い と考 え る 。 一 つ は_{、 現 段 階 で の 言平価 で あ り、 そ れ は 今 後 の 課 題 で もあ る 。 も う一 つ はESの 可 能} 性 と して 有 効 か 否 か の 判 断 で あ る 。 ま ず 、現 段 階 で 出 力 され て い る 故 障 木 に は 以 下 の よ うな 傾 向 が み られ る 。 そ の 各 々 に つ い て 出 力 さ れ た 故 障 木 の 該 当 部 を示 しな が ら詳 細 を説 明 す る 。 出 力 され た 診 断 結 果(故 障 木)の 検 証 1.異 常 徴 候 を 引 き起 こ して い る故 障 原 因(の 候 補)を 提 示 して い る 。 出 力 さ れ た 故 障 木 は 、 徴 候 か ら 導 か れ る 異 常 状 態 の 集 合(74ノ ー ド)か ら構 成 さ れ て い る 。 こ の 故 障 木 に よ っ て 提 示 さ れ た故 障 仮 説 は 、す べ て が 異 常 徴 候 の 原 因 とな り得 る 。 つ ま り、 徴 候 と仮 説 の 関 係 を 浅 い 知 識 と して 見 た 場 合 に は 、 非 常 に 妥 当 な 故 障 仮 説 を生 成 して い る と い え る 。 下 の故 障 木 の 中 で は 、id:15、id:17、id:18、id:19で 示 され る故 障 が 、id:0(symptom) の徴 候 を引 き起 こ して い る 可 能 性 が あ る こ と を示 唆 して い る 。 Lev.O id:OI ゆ を IsymptomI う う r受 信APLl l受 信 デ ー タI i(一)i 十 L Lev.10 id:15 十 十 Idwexし[ ヰ か 1受 信IPl linこpackeしl l}て 一)1 う か 齢 受 信IP醐 鍵 機 能 せ ずkp 削播salsak###kkｺN Lev.11 id:16 ヰ ギ Ipw21 や を 1受 信IPI Iパ ケ ッ ド! i(一)i う う ; 「 Lev.12 id:17 や ゆ }aWexし1 う を 1ゲ ー トIPl lパ ケット1 i(一)i ヰ ぐ 櫛 ゲ ー トIPpp 樽 機 能 せ ずNN ggqkkkkkkkqqkqkqk II id:181id:191 か か わ キ 「pwlO21rpw1021 や や を を 1受 信IPll受 信IPI lホ ス トlI下 位 レベ ル1 1(一)nl(一)1 を ぐ キ を 融 受 イ言IP儲 艇 受 イ言IP醐 aホ ス ト ダ ウ ンpMa異 常 翻 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

2.非 常 に 詳 細 な 故 障 可 能 性 を提 示 して い る 。 故 障 木 全 体 を眺 め る と、 ネ ッ トワ ー ク の 知 識 と して 与 え た ド メ イ ン モ デ ル か ら、 当 然 出 力 さ れ るべ き故 障 仮 説 が す べ て網 羅 さ れ て い る 。 プ ロ トコ ル の 接 続 関 係 や 、 デ ー タ の 生 成 方 法 と い っ た ネ ッ トワ ー ク に 関 す る詳 細 な 知 識 か ら得 ら れ る す べ て の 可 能 性 が 提 示 さ れ る の で あ る 。 3.故 障 木 の展 開 は 、ド メ イ ンモ デ ル で 論 理 的 に 説 明 可 能 で あ る(故 障 木 の 一 部 を除 く)。 故 障 木 の 農 開(構 成)は 主 と し てDWとPWに よ っ て行 な わ れ て い る 。 モ デ ル を用 い たESの 利 点 と して 、 原 因 か ら 障 害 を論 理 的 に 説 明 す る こ とが呵 能 で あ る とい う点 が 挙 げ られ る が 、 こ れ が呵 能 と な る の はDWやPWと い っ た 客 観 的 で 論 理 的 な 知 識 を適 切 に 用 い て 故 障 木 を展 開 す る か ら で あ る 。 Lev.12 1a17 一一一 iaw ↑ 1 暮 " ゲ ー ト1 パ ケ ッ (一) Lev.13 id:201 ゲ ー トIP 機 能 せ ず #############kk## 支 。.し1 Pi トl NN 楠 1dw。xし1 i ia:zii pwl。21 ゲ_トIpl 鹿 ろ)トl pq qq i ia:zzi 送信IP パ ケ ッ ト (一) 送 信IP 機 能 せ ず 讐響儲醤腎奮鈷醤盤aaaaa I ゲ ー トIP ホ ス ト ダ ウ ン qq###q#ggqqqqq##q I 1 1 ↓ N q y_______________ Ipw1021 を }ゲ ー トIP l下 位 レ ベ ル i(一) b a 舞 尊 ゲ ー トIP 絆 異 常 赫瀦盤樽繕礎絆梅話蕗鍾樽唇鈷鮭抽鈷 1 l i hq qt

図11故

障木(出

力例:故

障木 の展 開)

, 例 え ば 、id:17か ら展 開 さ れ て い るid:20はDWに 記 述 さ れ た 接 続 関 係 か ら導 か れ て お り、"ゲ ー トIPに パ ケ ッ トが 届 か な い とい う こ とは 、送 信IPか らパ ケ ッ ト が 送 信 さ れ て い な い"可 能 性 を示 す 。 ま た 、id=21、id:22はPWか ら導 か れ て お り、 パ ケ ッ トが届 く た め の 前 提 条 件 を示 して い る 。 こ の よ う に 、 故 障 仮 説 か ら徴 候 へ 至 る 道 筋 は 、 客 観 的 なDWやPWに よ り順 序 立 て て説 明 す る こ とが呵 能 と な る 。 本 プ ロ トタ イプ で も 、 図8に 示 した プ ロ ト コル の 接 続 関 係 を 、 ほ ぼ 正 確 に ト レ ー ス す る故 障 木 が 得 られ て い る 。 、 30 一一一一一 韻幽 爾■一 ■■■■剛 ■幽闘■■■ 嗣圏圏■■■ ■■腰

一 4.パ ラ メ タ の 書 式 の 制 約 に よ り、 パ ラ メ タ を詳 細 化 して お り、 理 解 しず らい 。 KC2で は 、 物 理 パ ラ メ タ は そ の パ ラ メ タ が 持 つ 意 味 や 役 割 で 、 一 意 に 識 別 で き る よ う に名 前 づ け を行 な わ な け れ ば な ら な い 。 故 障 対 象 を 空 調 器 とい う物 理 的 な 機 械 と した場 合 に は 、 物 理 パ ラ メ タ、(例 え ば 冷 却 水 や トル ク 等)は 、 そ れ 以 上 の 意 味 を持 つ こ とが 少 な い た め に 、 実 際 の もの の 名 前 か ら物 理 パ ラ メ タ の 名 前 が 一 意 に 定 ま る 。 しか し 、 ネ ッ ト ワー ク は 論 理 的 な 世 界 で も あ り、実 際 の ネ ッ トワ ー クで は 区 別 す る 必 要 の な い も の(物 理 パ ラ メ タ や 接 続 関 係)で も 、役 割 に 応 じ て よ り細 分 化 し た名 前 を つ け る こ と が 求 め ら れ る場 合 が 生 じ る。 例 え ば 、物 理 レイ ア が 提 供 す る サ ー ビス は フ レ ー ム を配 送 す る こ とで あ る が 、 こ の フ レ ー ム の 内 容 に は い くつ か の 種 類 が あ る 。 あ る場 合 に は ブ ロ ー ドキ ャ ス トの た め の フ レ ー ム で あ り、 あ る 場 合 に は 普 通 の デ ー タ を 送 信 す る と き の フ レー ム で あ る とい う よ う に 。 こ の フ レー ム の 種 類 に よ っ て 扱 い 方 が 異 な る た め 、す べ て を フ レ ー ム と い う名 前 で 記 述 す る こ と は不 可 能 で あ っ た 。 そ の た め に 、 図8で は 、 物 理 レ イ ア に3つ の 仮 想 リ ン ク が 張 られ て い る か の よ う な 表 現 とな り、 そ の 結 果 出 力 さ れ る 故 障 木 で も 、 ミ ク ロ 的 な 出 力 とな り、 モ デ ル 上 で の"フ レ ー ム"と 実 際 の ネ ッ ト ワー クで の"フ レー ム"に 違 い が 出 る こ と と な る 。 こ れ は 、 ネ ッ トワ ー クの 理 解 を 阻 害 す る 要 因 とな る 可 能 性 が あ る 。 F 1

5.パ ラ メ タの 書 式 の 制 約 に よ り、 つ な が り方 が 正 常 で は な い 部 分 が あ る 。

現 在 出 力 さ れ て い る 故 障 木 で は 、2箇 所 で 不 自然 な展 開 が み られ る 。

id:54は 、 モ デ ル か ら見 た 場 合 に は 、id:51の 下 で は な くid:55の 下 、 つ ま りid:57

と して展 開 さ れ るべ き で あ る 。 id書51} lpw17、l l受 信 物 理層l l。uし一「1巴1刊 十 十

1

Lev.25 id:531 Idw_ext T l w 讐 受 信ARP .uし一「eplY ‐/-P 受 信ARP 機 能 せ ず 蕗嚇讐響勧赫響 鈷僻結脅欝鷺儲鮭# Lev.26 id:55 十 wiz マ τ l ua 鼎 1 i 1 ← I id:591 ← pw12 十 受 信 物 理 層 i_request」P( 一) a a 」 id:56 ↑ a l 十 τ ↑ 1 十 pwll 受 信ARP i_request_p (一) Lev.27 id:57 y______ Idw T l exしl l ↓ 5 受 信 物 理 層 request _framel( 一 〉 τ τ ↓ エarse 受 信 物 理 層 i_requesc_p (一) SAME:540n25 +一一一 一 一 一 Idw τ 1 十 u ゲ ー ト物 理 層 reques[_framel (一) 5 幹 ゲ ー ト物 理 層 機 能 せ ず xaaaaaaaaaaaaaaaa よT id:591 exしll酬 、621

!陣 勤

qksSAME:370n17$

図12故

障木(出

力例:不

自然 な展 開)

こ の 不 自然 な 展 開 は 、id51でout-reply-pを 展 開 した 時 、id=53を 探 索 す る と 同 時 に 、PWに も適 用 で きる 知 識 が あ った た め に 、機 械 的 にid:54が 展 開 され て しま っ た た め に発 生 して い る 。 こ れ は 、PWの 適 用 をDWの パ ラ メ タ リス トで は 制 御 し き れ な い 場 合 が あ る と い う問 題 を示 して い る 。 7 塾 32 ・一 ■■■■■■■■■■■勝