JP2004172730A - Application level gateway in application layer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アプリケーションレイヤにおいてもIPアドレス情報を設定するプロトコルを用いてアドレス体系の異なるネットワーク間において通信を行う際に、前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)および前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)を用いて実現されるアドレス変換技術に関し、特に前記アプリケーションレイヤのアドレス変換を行うアドレス変換装置(ALG)から最初に前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)に保持されるエントリ情報の要求を行った際に、エントリ情報を内部のデータベースに保持することによりその後の変換に関しては前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)にアクセスすることなく内部のデータベースに保持されるエントリ情報を参照することでアプリケーションレイヤのアドレス変換を実現するためのアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来インターネットの根幹技術であるDomain Name System(DNS)では、ドメインネームとIPアドレスの変換を行う際に、DNSサーバにキャッシュを保持することにより処理の高速化を行うという技術を採用している(非特許文献1を参照)。
【0003】
しかし、アプリケーションレイヤにIPアドレス情報を設定するプロトコルを用いてアドレス体系の異なるネットワーク間において通信を行う際に、最初に取得したエントリ情報を内部のデータベースに登録しそれらを参照してアドレス変換を行うことにより登録以降の処理の高速化を行った例はない。
【0004】
【非特許文献1】
P.Mockapetris、“RFC1035 DOMAIN NAMES − IMPLEMENTATION AND SPECIFICATION”、1987年11月、IETF、P47 7.4.章 using the cache
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにアドレス変換を行う度に前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)に対して変換の度にエントリ情報を要求すると、前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)および前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)間におけるエントリ情報の要求および応答のための通信が必要となるため、前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)および前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)それぞれにおいてそれらに関する処理が発生することとなる。このような状況において前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)および前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)に対して多大な負荷がかけられた場合、十分な処理速度を確保できないことが懸念される。
【0006】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされ、その目的は前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)から最初に前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)により設定されるエントリ情報の要求を行った際に、エントリ情報を内部のデータベースに保持することによりその後の変換に関しては前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)にアクセスすることなく内部のデータベースに保持されるエントリ情報を参照することでアプリケーションレイヤのアドレス変換を実現することにより、前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)から前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)へのアクセス回数を大幅に低減させることで前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)および前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)双方の処理性能を向上させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明に係る前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)は最初に前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)に保持されるエントリ情報の要求を行った際に、エントリ情報を保持するためのデータベースを有していることを特徴とする。
【0008】
(2)本発明に係る前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)はエントリ情報の要求を行う際に内部のデータベースの参照を行いエントリ情報を確認し、エントリ情報の登録がない場合、すなわちあるIPアドレスの変換を最初に行う場合は前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)へのアクセスを行うことによりエントリ情報を取得し内部のデータベースヘ登録を行い、またデータベースの参照を行った結果エントリ情報の登録がある場合、すなわち前記のあるIPアドレスの変換が2回目以降の場合については前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)にアクセスすることなく内部のデータベースに登録されたエントリ情報を参照することによりアドレス変換を行うという機能を実現するための情報処理部を有していることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態として、アプリケーションレイヤにIPアドレスを保持するプロトコルで近年Voice over IP(VoIP)への適用が進んでいるSession initiation Protocol(SIP)を用いてアドレス体系の異なる、ネットワーク間においてSIPを用いてVoIP通信を行う場合を例に図1〜図4を用いて詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明に係るアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)を用いてIPアドレス体系の異なるネットワーク間においてVoIP通信を行う際のシステムの全体構成の一例を説明するためのブロック図である。
【0011】
図2は、図1のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)を用いて内部に保持したエントリ情報を参照することによりIPアドレス体系の異なるネットワーク間においてVoIP通信を行う場合の一例を説明するためのフローチャートである。
【0012】
図3は、図1のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)を用いて内部に保持したエントリ情報を参照することによりIPアドレス体系の異なるネットワーク間においてVoIP通信を行う場合のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)内部の処理の一例を説明するためのブロック図である。
【0013】
図4は、図1のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)を用いて内部に保持したエントリ情報を参照することによりIPアドレス体系の異なるネットワーク間においてVoIP通信を行う際にSIPを用いた場合の一般的な信号シーケンスを説明するための図である。
【0014】
本発明に係るアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)が用いられるシステムの全体構成の一例を図1を用いて説明する。
【0015】
この図1のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)10は、ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20とアドレス体系の異なるネットワーク(A)30、ネットワーク(B)31と接続されて構成されている。アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)10は情報処理部100、データベース110、のそれぞれにより構成されている。
【0016】
情報処理部100はアプリケーションレイヤのアドレス変換を行うための処理を行い、エントリ情報の要求を行う際に、エントリ情報を記憶するデータベース110の参照を行い、エントリ情報の登録がない場合は前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20へのアクセスを行うことによりエントリ情報を取得しデータベース110にエントリ情報の登録を行い、またデータベースの参照を行った結果エントリ情報の登録がある場合は前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)にアクセスすることなくデータベース110に登録されたエントリ情報を参照することによりアドレス変換を行うという機能を実現することを特徴とする。
【0017】
ネットワーク(A)30、ネットワーク(B)31はそれぞれルータ301、311を介して複数のIP電話端末302−a〜302−c、312−a〜312−cと接続されることにより構成されている。
【0018】
次に、図2のフローチャートおよび図3のブロック図を用いてアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)10の動作の説明を行う。
【0019】
まず異なるアドレス体系のIP電話端末とVoIPによる通信を行うため、アドレス変換を必要とするメッセージを受信する(図2のステップ201、図3(a)の▲1▼)。次に、情報処理部100はデータベース110ヘアクセスしエントリ情報を確認する(図2のステップ202、図3(a)の▲2▼)。ここで、データベース110に変換に必要なエントリ情報が登録されているか否かを判断する(図2のステップ203)。エントリ情報の登録がない場合、すなわちあるIPアドレスの変換を最初に行う場合は前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20ヘエントリ情報の要求を行い(図2のステップ210、図3(a)の▲3▼)、要求に対するエントリ情報を取得する(図2のステップ211、図3の▲4▼)。次に取得したエントリ情報をデータベース110に登録した後(図2のステップ212、図3の▲5▼)、アプリケーションレイヤのアドレス変換を実行し(図2のステップ213)、異なるアドレス体系のIP電話端末ヘメッセージを送信する(図2のステップ205、図3(a)の▲6▼)。
【0020】
アドレス変換を必要とするメッセージを受信した後、情報処理部100がデータベース110ヘアクセスし登録されたエントリ情報を確認した結果(図2のステップ202、図3(b)の▲2▼)、エントリ情報の登録がある場合、すなわち該当するIPアドレス変換が2回目以降であり、すでにデータベース110へ登録済みである場合、前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20ヘアクセスしエントリ情報の要求を行うことなく、登録されているエントリ情報を用いてアプリケーションレイヤのアドレス変換を実行し、(図2のステップ204、図3(b)の▲3▼)、異なるアドレス体系のIP電話端末へメッセージを送信する(図2のステップ205、図3(b)の▲4▼)。
【0021】
また、通常前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)10はIP電話端末から最終の信号を受信した後、前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20ヘエントリ削除要求を送信し、前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20ではそれを契機にエントリの解放を行う。これらを考慮し情報処理部100では、前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)からエントリの削除応答を受信した後、データベース110へ登録されたエントリ情報の削除を行う。
【0022】
最後に上記の一連の処理を図4の一般的な信号シーケンスの一例を用いて説明する。
【0023】
まず、通信を確立するにあたり最初にINVITEメッセージを受信する、この時点でデータベースにはエントリ情報は存在しないため、前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)ヘエントリ情報の要求を行いデータベース110へ登録する。以降、100Trying、180Ringing、200OK、ACK、BYE、200OKについてはINVITEにおいて登録したエントリ情報を参照することによりアプリケーションレイヤのアドレス変換を実現する。最終信号である、BYEに対する200OKを受信した後、前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)10は前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20ヘエントリ削除要求を送信することにより前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20に設定されたエントリを解放するが、その削除応答を受信した後、データベース110へ登録しているエントリ情報の削除を行う。このような処理を実現することで、100Trying以降の6回のアドレス変換をネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)20ヘアクセスすることなく行うことが可能となる。
【0024】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0025】
【発明の効果】
本発明に係るアプリケーションレイヤにおけるアドレス変換装置を用いることで、内部のデータベースヘ登録したIPアドレスについては、その後の変換は前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)にアクセスすることなくデータベースヘ登録したエントリ情報を参照するのみで実現することができる。その結果として前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)から前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)へのアクセス回数を大幅に低減させることが可能となり、前記アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)および前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)双方の処理性能の大幅な向上が実現できると期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)を用いてVoIP通信を行う際のシステムの全体構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図2】図1のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)において内部のデータベースヘ登録されたエントリ情報を用いてVoIP通信を行う場合の一例を説明するためのフローチャートである。
【図3】図3は、図1のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)において内部のデータベースヘ登録されたエントリ情報を用いてVoIP通信を行う場合のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)内部の処理の一例を説明するためのブロック図であり、(a)はデータベースに該当するエントリ情報を保持していないため、前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)ヘアクセスすることによりエントリ情報を取得し内部のデータベースに登録を行い、また(b)はデータベースの参照を行った結果エントリ情報の登録があるため前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)ヘアクセスすることなく内部データベースヘ保持されたエントリ情報を用いてアドレス変換を実現する場合を示している。
【図4】図1のアプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)を用いて内部に保持したエントリ情報を参照することによりIPアドレス体系の異なるネットワーク間においてVoIP通信を行う際にSIPを用いた場合の一般的な信号シーケンスを説明するための図である。
【符号の説明】
10…アプリケーションレイヤのアドレス変換装置(ALG)、100…情報処理部、110…データベース、20…ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)、30,31…ネットワーク(A),(B)、301,311…ルータ、302−a〜302−c,312−a〜312−c…IP電話端末[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a network layer address translator (NAT) and an application layer address translator (NAT) when performing communication between networks having different address systems using a protocol for setting IP address information also in an application layer. In particular, the present invention relates to an address translation technology realized using ALG), and in particular, a request for entry information initially held in the network layer address translation device (NAT) from the address translation device (ALG) for performing the application layer address translation. When the entry is performed, the entry information is stored in the internal database, so that for the subsequent conversion, the entry information stored in the internal database is not accessed without accessing the network layer address translator (NAT). About address translator application layer for realizing the address translation application layer by irradiation (ALG).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the Domain Name System (DNS), which is a fundamental technology of the Internet, employs a technology of accelerating processing by holding a cache in a DNS server when performing conversion between a domain name and an IP address ( Non-Patent Document 1).
[0003]
However, when communication is performed between networks having different address systems using a protocol for setting IP address information in an application layer, firstly acquired entry information is registered in an internal database, and address conversion is performed with reference to the entry information. There is no example in which the processing after registration has been speeded up.
[0004]
[Non-patent document 1]
P. Mockapetris, "RFC1035 DOMAIN NAMES-IMPLEMENTATION AND SPECIFICATION", November 1987, IETF, P47 7.4. Chapter using the cache
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when requesting entry information to the network layer address translation device (NAT) every time the address translation is performed as described above, the application layer address translation device (ALG) and the network layer Since communication for requesting and responding to entry information between the address translators (NATs) is required, processes relating to the application layer address translator (ALG) and the network layer address translator (NAT) are respectively performed. Will occur. In such a situation, when a heavy load is applied to the application layer address translation device (ALG) and the network layer address translation device (NAT), there is a concern that a sufficient processing speed cannot be secured. .
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to request the entry information initially set by the network layer address translator (NAT) from the application layer address translator (ALG). In this case, the entry information is stored in an internal database, and subsequent conversion is performed by referring to the entry information stored in the internal database without accessing the network layer address translator (NAT). By realizing layer address translation, the number of accesses from the application layer address translator (ALG) to the network layer address translator (NAT) is greatly reduced, thereby enabling the application layer address translator. (ALG) and in said address translation unit of the network layer (NAT) to improve both the performance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the application layer address translation device (ALG) according to the present invention first requests entry information held in the network layer address translation device (NAT). And a database for holding entry information.
[0008]
(2) The application layer address translation device (ALG) according to the present invention refers to an internal database when making a request for entry information, confirms the entry information, and when no entry information is registered, that is, a certain IP When the address conversion is performed first, entry information is obtained by accessing the address translation device (NAT) of the network layer, registered in an internal database, and as a result of referring to the database, the entry information is obtained. If there is a registration, that is, if the above-mentioned translation of a certain IP address is performed for the second time or later, by referring to the entry information registered in the internal database without accessing the network layer address translator (NAT). To realize the function of performing address translation Characterized in that it includes an information processing unit.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a protocol for holding an IP address in an application layer, which has been applied to Voice over IP (VoIP) in recent years, is based on Session Initiation Protocol (SIP), and has an address system different between networks. The case where VoIP communication is performed using SIP will be described in detail with reference to FIGS.
[0010]
FIG. 1 is a block diagram for explaining an example of the overall configuration of a system when performing VoIP communication between networks having different IP address systems using an application layer address translator (ALG) according to the present invention.
[0011]
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a case in which VoIP communication is performed between networks having different IP address systems by referring to entry information held therein using the application layer address translation device (ALG) of FIG. It is a flowchart.
[0012]
FIG. 3 shows an application layer address translator in the case of performing VoIP communication between networks having different IP address systems by referring to internally stored entry information using the application layer address translator (ALG) of FIG. It is a block diagram for explaining an example of processing inside (ALG).
[0013]
FIG. 4 shows a case where SIP is used when performing VoIP communication between networks having different IP address systems by referring to entry information held internally using the application layer address translation device (ALG) of FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a general signal sequence.
[0014]
An example of the overall configuration of a system using an application layer address translation device (ALG) according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0015]
The application layer address translator (ALG) 10 in FIG. 1 is connected to a network (A) 30 and a network (B) 31 having different address systems from the network layer address translator (NAT) 20. . The application layer address translator (ALG) 10 includes an
[0016]
The
[0017]
The network (A) 30 and the network (B) 31 are configured by being connected to a plurality of IP telephone terminals 302-a to 302-c and 312-a to 312-c via
[0018]
Next, the operation of the application layer address translator (ALG) 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the block diagram of FIG.
[0019]
First, in order to perform communication by VoIP with an IP telephone terminal having a different address system, a message requiring address conversion is received (step 201 in FIG. 2, (1) in FIG. 3A). Next, the
[0020]
After receiving the message requiring the address translation, the
[0021]
Normally, the application layer address translator (ALG) 10 transmits an entry deletion request to the network layer address translator (NAT) 20 after receiving the final signal from the IP telephone terminal, and transmits the network layer address. The translation device (NAT) 20 releases the entry in response to this. In consideration of these, the
[0022]
Finally, the above-described series of processing will be described using an example of a general signal sequence in FIG.
[0023]
First, upon establishing communication, an INVITE message is first received. At this time, since there is no entry information in the database, a request for entry information is made to the address translation device (NAT) of the network layer and registered in the
[0024]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say,
[0025]
【The invention's effect】
By using the address translation device in the application layer according to the present invention, for the IP address registered in the internal database, the subsequent translation is performed by the entry registered in the database without accessing the address translation device (NAT) in the network layer. It can be realized only by referring to information. As a result, the number of accesses from the application layer address translator (ALG) to the network layer address translator (NAT) can be greatly reduced, and the application layer address translator (ALG) and the It is expected that the processing performance of both network layer address translators (NAT) can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an overall configuration of a system when performing VoIP communication using an application layer address translation device (ALG) according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of a case where VoIP communication is performed by using an entry information registered in an internal database in an application layer address translator (ALG) of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing the internal configuration of the application layer address translator (ALG) when performing VoIP communication using the entry information registered in the internal database in the application layer address translator (ALG) of FIG. 1; It is a block diagram for explaining an example of processing. Since (a) does not hold the corresponding entry information in the database, the entry information is acquired by accessing the network layer address translation device (NAT). The entry information is registered in the internal database, and (b) is the entry information stored in the internal database without accessing the network layer address translator (NAT) because the entry information is registered as a result of referencing the database. Shows the case where address translation is realized using There.
FIG. 4 is a diagram showing a case where SIP is used when performing VoIP communication between networks having different IP address systems by referring to entry information held therein using an address translation device (ALG) of an application layer of FIG. 1; FIG. 3 is a diagram for explaining a general signal sequence.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10: Application layer address translation device (ALG), 100: Information processing unit, 110: Database, 20: Network layer address translation device (NAT), 30, 31: Network (A), (B), 301, 311 ... Routers, 302-a to 302-c, 312-a to 312-c ... IP telephone terminals
Claims (1)
エントリ情報を保持するためのデータベース、および、
ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)より取得したエントリ情報をデータベースヘ登録、データベースから参照するという機能を実現する情報処理部を有し、
前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)に対して最初にエントリ情報の要求を行った際にエントリ情報を内部のデータベースに保持することによりその後の変換に関しては、前記ネットワークレイヤのアドレス変換装置(NAT)にアクセスすることなく内部のデータベースを参照することでアプリケーションレイヤのアドレス変換を実現することを特徴とするアプリケーションレイヤのアドレス変換装置。When communication is performed between networks having different address systems using a protocol for setting Internet Protocol (IP) address information in an application layer, an address translation set by a network address translation device (NAT: Network Address Translation) is performed. An address translation device (ALG: Application Level Gateway) for performing address translation of an application layer using a combination of IP addresses (entry information) used,
A database for holding entry information, and
An information processing unit for realizing a function of registering entry information acquired from a network layer address translation device (NAT) in a database and referring to the entry from the database;
When a request for entry information is first made to the network layer address translation device (NAT), the entry information is held in an internal database, and for subsequent translation, the network layer address translation device (NAT) is used. ), The application layer address translator is realized by referring to an internal database without accessing the application layer.
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