JP2002152256A - アドレス変換装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ルータに負荷をかけることなくアドレスの変換
を実現でき、かつ高速なデータ伝送を実現できるアドレ
ス変換装置及びその変換方法を提供する。 【解決手段】 ＲＴＳＰプロキシ３１０またはＮＡＴ管
理モジュール３２０によってカーネル３３０に対してア
ドレス変換のための設定を行い、当該設定に従って、カ
ーネル３３０はネットワークインターフェース３４０か
ら転送されてきたデータに対してアドレス変換処理を行
い、アドレス変換されたデータをネットワークインター
フェース３４０を介して宛先に転送するので、アドレス
変換をユーザ空間に上げることなく、カーネル内で実現
でき、ルータの処理負荷の軽減及び高速なデータ転送を
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク上に
おいて、局地ネットワーク（ローカルネットワーク）と
広域ネットワーク（グローバルネットワーク）との間に
設けられ、アドレスの変換機能を持つアドレス変換装置
及びその変換方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、広域のデータ通信ネットワーク、
例えばインターネットの利用が急速に普及しており、イ
ンターネット経由で文字情報のほか、画像、音声など種
々の情報データを授受することが一般的に行われてい
る。このインターネットにおいて、ＩＰ（Internet Pro
tocol ）に従ってデータの伝送が行われいる。ネットワ
ークに接続されている各端末機器、例えば、各コンピュ
ータにそれぞれＩＰアドレスが割り当てられているの
で、ネットワーク経由で通信を行う場合、このＩＰアド
レスによって目的の端末機器をネットワーク上で一意的
に特定することができる。

【０００３】現在実際に使用されているＩＰアドレスは
３２ビット長のデータからなり、近年のネットワーク利
用者の急激な増加に伴って各コンピュータに割り当てる
ことができるアドレスが不足している。このため、ＩＰ
アドレスを示すデータのビット長を拡張して、例えば、
アドレス区間を現在の３２ビットから１２８ビットに拡
張する新しいＩＰｖ６（Internet Protocol version 6
）が提案されている。しかし、ＩＰｖ６の普及には時
間が必要であるため、現状では、インターネットで用い
られているＩＰアドレス（以下、区別のためグローバル
アドレスと表記する）とは別に、各ＬＡＮ（Local Area
Network）に接続されたコンピュータにはそれぞれのＬ
ＡＮ内部のみで使用できるアドレス（以下、これをロー
カルアドレスと表記する）が割り当てられている。

【０００４】ＬＡＮの内部において、それぞれの端末の
間に通信を行う場合、ローカルアドレスを用いて端末の
特定が行われる。このローカルアドレスは、グローバル
アドレスを意識することなく割り当てられているので、
グローバルアドレスと等しくなることがあり得る。この
ため、インターネットなどのグローバルネットワークに
接続しているホスト、例えば、ＷＷＷ（World Wide We
b）サーバなどを利用する場合には、ＮＡＴ（Network A
ddress Translator）と呼ばれるアドレス変換機能を持
つルータを介して通信を行う必要がある。

【０００５】このＮＡＴは、ホスト間のコネクションを
通信時の両ホストのネットワークアドレスとポート番号
の組で認識を行う。これにより、端末のローカルアドレ
スをルータに割り当てられたグローバルアドレスに変
換、またはルータに割り当てられたグローバルアドレス
を端末のローカルアドレスに変換することで、ローカル
アドレスを持つ端末がグローバルアドレスを持つホスト
を経由してグローバルネットワークに接続されている端
末あるいは他のローカルネットワークに接続されている
端末と自由に通信することができる。

【０００６】グローバルネットワーク、例えば、インタ
ーネットを用いてビデオ会議や、ＶｏＤ（Video on Dem
and ）など音声・動画像のデータで形成されたストリー
ムデータをリアルタイムに再生して見る場合、一般にパ
ケットの廃棄やデータエラー時に再送を行うＴＣＰ（Tr
ansmission Control Protocol ）のようなトランスポー
トプロトコルは、リアルタイム性を保つことができない
ために使えない。また、ＴＣＰは一対一通信用のプロト
コルであり、複数の相手に音声・動画像のデータを送信
することはできない。そこで、一般にこのような用途に
はＵＤＰ（UserDatagram Protocol）が用いられる。

【０００７】ＵＤＰは、アプリケーションのプロセスが
リモートマシン上の他のアプリケーションプロセスへデ
ータを転送することを、最小のオーバーヘッドで行える
ように設計されている。そのため、ＵＤＰのヘッダ部分
に入る情報は、送信元ポート番号、宛て先ポート番号、
データ長、チェックサムのみであり、ＴＣＰヘッダに存
在するようなパケットの順序を表す番号を入れるフィー
ルドなどがないため、ネットワークでパケットの順序が
狂ってしまった場合に、その順序を正しく入れ替えるな
どの処理ができない。また、送信時のタイムスタンプな
どの時間情報を入れるフィールドは、ＴＣＰにもＵＤＰ
にも存在しない。

【０００８】そこで、ＲＴＰ（Real-time Transport Pr
otocol）が考え出された。ＲＴＰは、インターネットな
どのグローバルネットワークにおいて、リアルタイムに
音声や動画を送受信するためのトランスポートプロトコ
ルである。

【０００９】一般に、ＲＴＰはＵＤＰ上で用いられる。
ＲＴＰはヘッダにシーケンス番号、タイムスタンプなど
を入れて送信するため、受信側でパケットの順序訂正が
できるし、ネットワークでの伝搬遅延の揺らぎを吸収す
ることができるなど、様々な利点がある。例えば、Ｖｏ
ＩＰ（Voice over IP ）の技術などで用いられている。

【００１０】また、ＲＴＳＰ（Real-time Streaming Pr
otocol）はリアルタイムデータの伝送を制御するアプリ
ケーションレベルのプロトコルであり、これを用いるこ
とで、オーディオ／ビデオ（音声／動画）などの情報を
オンデマンドで伝送・制御することが可能となる。対象
となるデータは、リアルタイムに生成されるものと、予
め蓄積されたものの両方を含む。

【００１１】ＲＴＳＰは一つまたは複数の時間同期され
たオーディオ／ビデオなどのような連続メディアのスト
リームを確立して制御する。ＲＴＳＰ自体はストリーム
データを運ぶものではなく、ストリームデータの送出を
遠隔から制御するものである。言い換えると、ＲＴＳＰ
はマルチメディアデータ送出において、リモートコント
ロールの機能を持つプロトコルである。

【００１２】ＲＴＳＰによって制御されるストリームデ
ータの伝送には、ＲＴＰなどのトランスポートプロトコ
ルを使用することができるがＲＴＳＰの操作はメディア
データを運ぶためのトランスポート機構には依存しな
い。即ち、実際のストリームデータがＵＤＰで伝送され
るときに、ＴＣＰコネクション上で制御データを交換す
るなどといったことが可能である。こうすることで、例
えばＲＴＳＰリクエストがメディアサーバに届かない場
合などにも、ストリームデータが伝送されることにな
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アドレス変
換機能を持つルータを経由してＬＡＮとインターネット
とでＲＴＳＰをやりとりする場合には、ＲＴＳＰのメッ
セージ中にクライアント端末がストリームデータを受信
するためのポート番号などを記述されているため、デー
タを単純にＮＡＴを通して転送されるわけには行かず、
ＲＴＳＰプロキシをルータ上に実装してそれがメッセー
ジの書き換えを行う必要がある。

【００１４】この場合、このルータ自身がストリームデ
ータをインターネット側から受信するポート番号をＲＴ
ＳＰメッセージに入れてサーバ側に送ることにより、ス
トリームデータはＲＴＳＰプロキシが中継することで転
送できる。しかし、ストリームデータをＲＴＳＰプロキ
シが受け取り、また、クライアント側に送信するので、
ルータに負荷がかかり、データを高速に伝送できないと
いう不利益がある。

【００１５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、アドレス変換のために負荷をか
けることなくアドレスの変換を実現でき、高速なデータ
伝送を実現できるアドレス変換装置及びその変換方法を
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアドレス変換装置は、局地ネットワークと
広域ネットワークとの間に設けられ、上記局地ネットワ
ーク内に用いられる局地アドレスと上記広域ネットワー
ク内に用いられる広域アドレスとの変換を行うアドレス
変換装置であって、上記アドレス変換のための設定を行
う設定手段と、上記設定手段によって行われた設定に従
ってカーネル内においてアドレスの変換を行う変換手段
と、ネットワークから受信したデータを上記変換手段に
送信し、また、上記変換手段によってアドレス変換が行
われたデータをネットワークに送信する送受信手段とを
有する。

【００１７】また、本発明では、好適には、上記設定手
段は、上記カーネルの階層より上位の階層にあるプロキ
シ内に設けられている。

【００１８】また、本発明では、好適には、上記設定手
段は、上記カーネルの階層より上位の階層に設けられた
アドレス変換管理モジュールである。

【００１９】また、本発明のアドレス変換方法は、局地
ネットワークと広域ネットワークとの間に設けられ、上
記局地ネットワーク内に用いられる局地アドレスと上記
広域ネットワーク内に用いられる広域アドレスとの変換
を行うアドレス変換方法であって、上記アドレス変換の
ための設定処理を行うステップと、上記ネットワークか
ら受信したデータを変換を行う変換部に転送するステッ
プと、上記変換部において、上記設定に従ってカーネル
内においてアドレスの変換を行うステップと、上記アド
レス変換が行われたデータをネットワークに送信するス
テップとを有する。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るアドレス変換
装置を用いて構成されたネットワークシステムの一実施
形態を示す構成図である。図示のように、このネットワ
ークシステムには、グローバルネットワーク（ＷＡＮ：
Wide Area Network ）、例えば、インターネット１０
と、ローカルネットワーク（ＬＡＮ）２０と、インター
ネット１０とローカルネットワーク２０との間に接続さ
れているルータ３０が含まれている。

【００２１】インターネット１０に、ホストサーバ、例
えば、Ｗｅｂサーバ１２が接続され、ローカルネットワ
ーク２０には、クライアント２２と２４が接続されてい
る。インターネット１０に接続されている端末、例え
ば、図１に示すホストサーバ１２にグローバルなＩＰア
ドレス、即ち、グローバルアドレスが割り当てられ、ロ
ーカルネットワーク２０に接続されている各クライアン
トには、それぞれローカルアドレスが割り当てられてい
る。グローバルアドレスは、インターネット１０におい
て一意的に決められており、このグローバルアドレスに
よって、インターネット１０に接続されているすべての
ホストサーバを一意的に識別することができる。一方、
ローカルアドレスは、ローカルネットワーク２０の内部
において一意的に決められ、ローカルネットワーク２０
において、このローカルネットワークアドレスによって
それぞれのクライアントが一意的に識別できる。

【００２２】ルータ３０には、グローバルアドレスとロ
ーカルアドレスの両方が割り当てられている。また、ロ
ーカルネットワーク２０には、例えば、一つまたは複数
のグローバルアドレスが割り当てられている。ルータ３
０は、インターネット１０のホストサーバとローカルネ
ットワークのクライアントとの間にパケット通信を行う
場合、アドレスの変換を行うＮＡＴ機能、即ちアドレス
変換機能を持つ。

【００２３】本発明にかかるアドレス変換装置は、ルー
タにおいてこの変換機能を実現するための構成部分を抽
象化したものである。なお、ルータには上述したアドレ
ス変換機能のほか、パケット通信を行う場合データ伝送
の経路を決定する経路制御機能などをも有する。本発明
では、ルータのアドレス変換機能のみに注目し、経路制
御機能などについては特に言及しないので、以下の説明
では、ルータは即ち本発明のアドレス変換装置そのもの
と考えてよい。

【００２４】図２は、ルータ３０におけるアドレス変換
の概念を示す図である。図示のように、ここで、例え
ば、ローカルネットワーク２０に接続されているクライ
アント２２に割り当てられているアドレス（ローカルア
ドレス）をＬＡとし、ルータ３０に割り当てられている
グローバルアドレスをＧＡとし、グローバルネットワー
ク１０に接続されているホストサーバ１２に割り当てら
れたグローバルアドレスをＧＢとする。

【００２５】ネットワークを介して行われたデータ通信
が、例えば、一定のサイズに形成されたパケットを単位
に行われるとする。パケットの形成は、所定の通信プロ
トコルに従って行われる。各パケットの中に、パケット
情報の特性を示すヘッダ部分が含まれている。異なるプ
ロトコルに従って形成されたヘッダの内容も異なる。例
えば、ＴＣＰプロトコルに従ってデータ通信が行われる
場合、各パケットに図３に示すヘッダ部分が付加され
る。図３に示すように、ＴＣＰヘッダに、送信元のポー
ト番号と宛先のポート番号の他に、パケットの形成順番
を示すシーケンス番号、応答確認番号、送信データの誤
りを検出するチェックサムなどの情報が含まれる。

【００２６】また、ＵＤＰプロトコルに従って形成され
たパケットのヘッダ情報が図４に示されている。図示の
ように、ＵＤＰヘッダには、送信元ポート、宛先ポート
の他に、セグメント長及びチェックサムが含まれてい
る。パケット通信が行われる場合、ヘッダ部分に続き、
情報データが伝送される。

【００２７】上述したように、何れかのプロトコルによ
って生成されたパケットのヘッダ部分には、送信元と宛
先、即ち、受信側を識別する通信ポートの番号がかなら
ず含まれている。これらの情報に基づき、ネットワーク
システムにおいて、送信側と受信側をそれぞれ認識する
ことが可能である。各パケットのヘッダ部分にある送信
元ＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレスは、それぞれ送信側
と受信側のマシンを特定し、送信元ポート番号と宛先ポ
ート番号はそれぞれ送信側と受信側のアプリケーション
を特定するための識別情報である。

【００２８】図２において、一般性を失わせないため、
送信側を認識する認識情報、即ち、送信側アドレスをＳ
ＲＣ ＡＤＲとし、受信側を認識する認識情報、即ち受
信側アドレスをＤＳＴ ＡＤＲとしてそれぞれを表記し
ている。ローカルネットワーク２０のクライアント２２
（以下、便宜上これをローカルクライアントという）か
らグローバルネットワーク１０のホストサーバ１２（以
下、便宜上これをグローバルサーバという）にデータが
送信される場合、送信情報に、送信側を識別するアドレ
ス、例えば図２に示すＳＲＣ ＡＤＲと受信側を識別す
るアドレス、例えば、図２に示すＤＳＴ ＡＤＲが含ま
れる。ここで、ＳＲＣ ＡＤＲ＝ＬＡ、また、ＤＳＴ
ＡＤＲ＝ＧＢとなっている。

【００２９】このデータがルータ３０によって一旦受信
され、アドレスの変換が行われた後、宛先のグローバル
サーバ１２に送信される。この場合のアドレス変換処理
として、図２に示すように、宛先を示すアドレスＤＳＴ
ＡＤＲの内容が変換されず、送信元のアドレスＳＲＣ
ＡＤＲがローカルクライアント２２のアドレスＬＡか
らルータ３０に割り当てられたグローバルアドレスＧＡ
に変換される。

【００３０】一方、グローバルサーバ１２からローカル
クライアント２２にデータが送信された場合、図２に示
すように、ＳＲＣ ＡＤＲ＝ＧＢ，ＤＳＴ ＡＤＲ＝Ｇ
Ａとなっている。グローバルサーバ１２によって送信さ
れたデータがルータ３０に送られ、ルータ３０はこのデ
ータを受信した後、アドレス変換を行う。ここで、送信
元を示すアドレスＳＲＣ ＡＤＲの内容が変換されず、
宛先を示すアドレスＤＳＴ ＡＤＲがローカルクライア
ント２２のアドレスＬＡに変換される。そして、ルータ
３０によって、アドレス変換後のデータがローカルネッ
トワーク２０を介して、ローカルクライアント２２に送
信される。

【００３１】インターネットなどのＩＰネットワークに
おいては、リアルタイムに音声や動画などのデータを伝
送するために、高速なデータ通信が要求されている。こ
のために考案されたのは、ＲＴＰである。ＲＴＰは、通
常ＵＤＰの上で用いられている。図５は、ＲＴＰのパケ
ットのデータ構成を示している。一般にはＲＴＰはＵＤ
Ｐ上に用いることができ、図５に示すように、ＲＴＰの
パケットの前にＩＰヘッダに続いてＵＤＰヘッダが配置
されている。

【００３２】ＲＴＰパケットは、ＲＴＰヘッダ部分とデ
ータ部分によって構成されている。ＲＴＰヘッダ部分に
は、バージョン情報Ｖ、パディング情報Ｐ、拡張ヘッダ
の有無を示す情報Ｘ、マーカービットＭ、シーケンス番
号、ＲＴＰタイムスタンプなどが含まれている。このた
め、受信側では、シーケンス番号、ＲＴＰタイムスタン
プに基づき、パケットの順序訂正ができるほか、ネット
ワークでの遅延の揺らぎを吸収することができる。ＲＴ
Ｐパケットのデータ部分は、例えば、ＭＰＥＧ２規格に
従って動画情報を符号化、さらに圧縮して生成したデー
タが含まれる。

【００３３】受信側において、受信したＲＴＰパケット
をそのヘッダ部分に含まれたシーケンス番号及びタイム
スタンプに従って順序を正しく再生し、例えば、ＭＰＥ
Ｇ２の動画データの場合、受信データを復号、伸長処理
することによって、もとの動画情報を再生することがで
きる。このように、ＲＴＰに従って動画のほか、リアル
タイム性が要求される音声情報などのデータをも伝送で
きる。

【００３４】また、ＩＰネットワーク上でリアルタイム
のデータ伝送を制御するアプリケーションレベルのプロ
トコルＲＴＳＰがあり、これを用いることでオーディ
オ、ビデオなどの情報をオンデマンドで伝送・制御する
ことできる。図６は、ＲＴＳＰを用いたメディアデータ
の伝送と制御システム及びその制御内容を示している。

【００３５】図６（ａ）は、メディアデータの伝送と制
御を行うシステムの構成を示している。図示のように、
このシステムは、ネットワーク（図示せず、例えば、イ
ンターネットなどのＩＰネットワーク）を介して接続さ
れている再生端末とメディアサーバによって構成されて
いる。メディアサーバは、再生端末の指示に従って、音
声、動画などのメディア情報に基づいて生成されたメデ
ィアデータを提供し、再生端末はメディアサーバによっ
て提供されたメディアデータを音声または画像情報に変
換して、再生する。

【００３６】図６（ｂ）はメディアデータの伝送制御メ
ソッドを示している。なお、伝送制御メソッドは、例え
ば再生端末側によってメディアサーバに送信され、再生
動作を指示する制御命令に相当するものである。図示の
ように、メディアデータの伝送制御のメソッドには、デ
ータ伝送のリソースを確保する“ＳＥＴＵＰ”メソッ
ド、確保されたリソースを用いてメディアデータ送出の
開始を指示する“ＰＬＡＹ”メソッド、データの送出を
一時停止する“ＰＡＵＳＥ”メソッド、リソースの開放
を指示する“ＴＥＡＲＤＯＷＮ”メソッド、及び様々な
オプション機能提供する“ＯＰＴＩＯＮ”メソッドなど
がある。

【００３７】ＲＴＳＰ自体はメディアデータからなるス
トリームデータを伝送するものではなく、ストリームデ
ータの送出を遠隔から制御するものである。即ち、ＲＴ
ＳＰは、メディアデータの伝送において、リモートコン
トロールの機能を持つプロトコルである。

【００３８】ＲＴＳＰによって制御されるストリームデ
ータの伝送には、ＲＴＰなどのトランスポートプロトコ
ルを使用することができる。ＲＴＳＰの操作はメディア
データを運ぶためのトランスポート機構には依存しな
い。即ち、実際のストリームデータがＵＤＰで伝送され
るときに、ＴＣＰコネクション上で制御データを交換す
ることができる。しかし、アドレス変換機能を持つルー
タを経由してローカルネットワークとインターネットな
どのグローバルネットワークとの間でデータ伝送を行う
場合に、ＲＴＳＰのメッセージ中にクライアント端末が
ストリームデータを受信するためのポート番号などが記
述されている。このため、データが単純にＮＡＴを通過
することができず、例えばＲＴＳＰプロキシをルータ上
に実装してそれがメッセージの書き換えを行う必要があ
る。

【００３９】図７はＲＴＳＰプロキシがない場合のＲＴ
ＳＰ伝送におけるデータの流れ及び送受信されるＲＴＳ
Ｐメッセージを示している。図７（ａ）は、ＲＴＳＰプ
ロキシがない場合において、ＲＴＳＰ伝送を行う場合の
データの流れを示している。図示のように、ＲＴＳＰサ
ーバ１００（Ｓ）とＲＴＳＰクライアント２００（Ｃ）
との間に、ＲＴＳＰメッセージ、例えば図６（ｂ）に示
すＲＴＳＰメソッドが送受信される。そして、ＲＴＳＰ
サーバ１００からＲＴＳＰクライアント２００にストリ
ームデータが送信される。

【００４０】図７（ｂ）に、データ伝送開始時にＲＴＳ
Ｐクライアント２００とＲＴＳＰサーバ１００との間に
授受されたセットアップメッセージを示している。図示
のように、まず、クライアント２００からサーバ１００
に“ＳＥＴＵＰ”メソッドが送信され、それに伴ってデ
ータ送信を要求するファイル名、伝送に用いられるＲＴ
ＳＰのバージョンなども送信される。そして、シーケン
ス番号（ＣＳｅｑ）とデータ伝送情報（Ｔｒａｎｓｐｏ
ｒｔ）が送信される。データ伝送情報には、伝送用プロ
トコル、データ伝送方式（ｕｎｉｃａｓｔ：一対一通
信）のほか、ＲＴＳＰクライアント２００が使用する通
信ポートの番号が含まれる。

【００４１】図７（ｂ）に示すように、通信ポート番号
９０００−９００１がＲＴＳＰサーバ１００に通知され
る。ここで、通信ポート番号９０００は、ＲＴＰに基づ
き、映像、音声などのメディアデータからなるストリー
ムデータを受信するために使用される通信ポートの番号
を示し、通信ポート番号９００１は、ＲＴＣＰ（RTPcon
trol protocol）に基づきＲＴＰデータの状態などを通
知するためのポート番号を示している。

【００４２】ＲＴＳＰクライアント２００からメッセー
ジを受け取ったあと、ＲＴＳＰサーバ１００からＲＴＳ
Ｐクライアント２００に応答メッセージが送信される。
図７（ｂ）に示すように、この応答メッセージには、ま
ず、ＲＴＳＰバージョンと確認情報（２００ ＯＫ）が
含まれ、そして、シーケンス番号、セッション番号のほ
かに、伝送情報が含まれる。

【００４３】伝送情報には、伝送用プロトコル、データ
伝送方式（ｕｎｉｃａｓｔ：一対一通信）のほか、ＲＴ
ＳＰクライアント２００の通信ポート番号及びＲＴＳＰ
サーバ１００が使用する通信ポートの番号が含まれる。
ＲＴＳＰクライアント２００の通信ポート番号９０００
−９００１は、ＲＴＳＰクライアント２００から受け取
った通信ポート番号である。ＲＴＳＰサーバ１００が使
用する通信ポート番号５０００−５００１がＲＴＳＰク
ライアント２００に通知される。通信ポート番号５００
０は、ＲＴＰプロトコルに基づき伝送制御を行うメッセ
ージを送受信するために使用される通信ポートの番号を
示し、通信ポート番号５００１は、ＲＴＳＰプロトコル
に基づきメディアデータからなるストリームデータを送
信するためのポート番号を示している。

【００４４】図７（ｂ）に示すメッセージの送受信によ
って、ＲＴＳＰクライアント２００とＲＴＳＰサーバ１
００間にメディアデータを伝送するために必要リソース
が確立される。ＲＴＳＰクライアント２００から送信さ
れた指示に従って、ＲＴＳＰサーバ１００から要求され
たメディアデータが設定された通信ポートを介してＲＴ
ＳＰクライアント２００に送信される。

【００４５】図７に示すメディアデータの伝送制御例で
は、ＲＴＳＰクライアント２００とＲＴＳＰサーバ１０
０が同じネットワークに接続されている。このため、Ｒ
ＴＳＰクライアント２００とＲＴＳＰサーバ１００との
間に、アドレスの変換を行う必要がない。しかし、ＲＴ
ＳＰクライアント２００とＲＴＳＰサーバ１００とが異
なるネットワークに接続されている場合、例えば、ＲＴ
ＳＰサーバ１００がインターネットなどのグローバルネ
ットワークに接続され、ＲＳＴＰクライアント２００が
ローカルネットワークに接続されている場合には、ＲＴ
ＳＰクライアント２００にローカルネットワーク内のみ
に一意的に識別可能なローカルアドレスが割り当てら
れ、ＲＴＳＰサーバ１００にはグローバルネットワーク
に一意的に識別可能なグローバルアドレスが割り当てら
れている。このため、ＲＴＳＰクライアント２００とＲ
ＴＳＰサーバ１００との間にデータ伝送を行う場合、ア
ドレスの変換を行う必要がある。

【００４６】図８は、ＲＴＳＰクライアント２００とＲ
ＴＳＰサーバ１００との間にルータ３００（Ｒ）を介在
してデータの伝送を行うシステムの一例を示している。
ＲＴＳＰサーバ１００はインターネットなどのグローバ
ルネットワークを介してルータ３００に接続され、ＲＴ
ＳＰクライアント２００は、ローカルネットワークを介
してルータ３００に接続されている。ＲＴＳＰサーバ１
００にグローバルアドレスが割り当てられ、ＲＴＳＰク
ライアント２００にローカルアドレスが割り当てられて
いる。そして、ルータ３００にはグローバルアドレスと
ローカルアドレス両方が割り当てられている。

【００４７】ルータ３００は、ローカルアドレスからグ
ローバルアドレス、あるいはグローバルアドレスからロ
ーカルアドレスといったアドレス変換を行う。図８
（ｂ）は、データ伝送開始前にＲＴＳＰクライアント２
００とルータ３００、及びルータ３００とＲＴＳＰサー
バ１００との間のセットアップメッセージの授受を示し
ている。以下、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照しつ
つ、データ伝送開始前のセットアップ処理を説明し、ル
ータ３００のアドレス変換機能について説明する。

【００４８】セットアップ開始時に、まず、ＲＴＳＰク
ライアント２００からルータ３００にセットアップメッ
セージが送信される。図８（ｂ）に示すように、ＲＴＳ
Ｐクライアント２００からルータ３００に、まず、“Ｓ
ＥＴＵＰ”メソッドが送信され、それに伴って要求され
るメディアデータのファイル名及びＲＴＳＰバージョン
情報が送信される。そして、シーケンス番号に続き、デ
ータ伝送情報が送信される。このデータ伝送情報には、
伝送用プロトコル、データ伝送方式（ｕｎｉｃａｓｔ：
一対一通信）のほか、ＲＴＳＰクライアント２００が使
用する通信ポートの番号が含まれる。

【００４９】図８（ｂ）に示すように、通信ポート番号
９０００−９００１がルータ３００に通知される。ここ
で、通信ポート番号９０００は、ＲＴＰに基づき映像、
音声などのメディアデータからなるストリームデータを
受信するために使用される通信ポートの番号を示し、通
信ポート番号９００１は、ＲＴＣＰに基づきＲＴＰデー
タの状態などを通知するためのポート番号を示してい
る。

【００５０】ルータ３００は、ＲＴＳＰクライアント２
００からセットアップメッセージを受け取ったあと、ま
ず、ＲＴＳＰサーバ１００に“ＳＥＴＵＰ”メソッドを
送信する。そして、ＲＴＳＰクライアント２００によっ
て要求されたデーターファイル名、及び通信に用いられ
るプロトコルのバージョン情報を送信する。続いて、シ
ーケンス番号とデータ伝送情報が送信される。データ伝
送情報には、伝送用プロトコル、データ伝送方式（ｕｎ
ｉｃａｓｔ：一対一通信）のほか、ルータ３００が使用
する通信ポートの番号が含まれる。

【００５１】図８（ｂ）に示すように、通信ポート番号
１２０００−１２００１がＲＴＳＰサーバ１００に通知
される。ここで、通信ポート番号１２０００は、ＲＴＰ
に基づき映像、音声などのメディアデータからなるスト
リームデータを受信するために使用される通信ポートの
番号を示し、通信ポート番号１２００１は、ＲＴＣＰに
基づきＲＴＰデータの状態などを通知するためのポート
番号を示している。

【００５２】ＲＴＳＰサーバ１００がルータ３００から
のセットアップメッセージを受信したあと、ルータ３０
０に応答メッセージを送信する。図示のように、まず、
ＲＴＳＰサーバ１００からルータ３００に、ＲＴＳＰバ
ージョン情報と確認情報（２００ ＯＫ）が送信され
る。続いて、シーケンス番号、セッション番号のほか
に、伝送情報が送信される。

【００５３】伝送情報には、伝送用プロトコル、データ
伝送方式（ｕｎｉｃａｓｔ：一対一通信）のほか、ＲＴ
ＳＰクライアントのポート番号とＲＴＳＰサーバ１００
が使用する通信ポートの番号が含まれる。ＲＴＳＰクラ
イアントの通信ポート番号として、ルータ３００から受
信した通信ポート番号１２０００−１２００１が送信さ
れる。そして、ＲＴＳＰサーバ１００の通信ポート番号
５０００−５００１がルータ３００に通知される。ここ
で、通信ポート番号５０００は、ＲＴＰに基づき、メデ
ィアデータからなるストリームデータを送信するための
ポート番号を示し、通信ポート番号５００１は、ＲＴＣ
Ｐに基づきＲＴＰデータの状態などを通知するためのポ
ート番号を示している。

【００５４】ルータ３００は、ＲＴＳＰサーバ１００か
ら応答メッセージを受信したあと、ＲＴＳＰクライアン
ト２００にこの応答メッセージを転送する。図示のよう
に、まず、ルータ３００からＲＴＳＰクライアント２０
０に、ＲＴＳＰバージョン情報と確認情報（２００ Ｏ
Ｋ）が送信される。続いて、シーケンス番号、セッショ
ン番号のほかに、伝送情報が送信される。

【００５５】伝送情報には、伝送用プロトコル、データ
伝送方式（ｕｎｉｃａｓｔ：一対一通信）のほか、ＲＴ
ＳＰクライアントのポート番号とＲＴＳＰサーバ１００
が使用する通信ポートの番号が含まれる。ＲＴＳＰクラ
イアントの通信ポート番号として、ＲＴＳＰクライアン
ト２００から受信した通信ポート番号９０００−９００
１が送信される。そして、ルータ３００がＲＴＳＰクラ
イアント２００との通信に割り当てられた通信ポート番
号１００００−１０００１がＲＴＳＰクライアント２０
０に通知される。通信ポート番号１００００は、ＲＴＰ
に基づきメディアデータからなるストリームデータを送
信するために使用される通信ポートの番号を示し、通信
ポート番号１０００１は、ＲＴＣＳＰに基づきＲＴＰデ
ータ野状態などを通知するためのポート番号を示してい
る。

【００５６】上述したように、ＲＴＳＰクライアント２
００とルータ３００、そして、ルータ３００とＲＴＳＰ
サーバ１００との間にメッセージの送受信を行うことに
よって、セットアップの処理が実現され、ＲＴＳＰサー
バ１００からＲＴＳＰクライアント２００にメディアデ
ータの送信に必要なリソースを確保できる。

【００５７】そして、セットアップ処理のあと、ＲＴＳ
Ｐサーバ１００は、ＲＴＳＰクライアント２００からの
指示に従ってメディアデータをルータ３００を介してＲ
ＴＳＰクライアント２００に送信する。これによって、
図６に示すように、再生端末の利用者はネットワークを
介して遠隔地にあるＲＴＳＰサーバに保持されているメ
ディアデータをネットワークを介してリアルタイムで取
得でき、手元の再生端末でメディアデータを復号、伸長
などの処理をして、音声または動画情報を再生すること
ができる。なお、ＲＴＳＰサーバ１００から送信される
メディアデータは、データ蓄積装置によって蓄積媒体、
例えば、ハードディスク、または光ディスクなどの媒体
から読み出した蓄積データでもよいし、実際に撮像装置
などより取得した実時間情報、いわゆるライブ情報から
生成されたデータでもよい。

【００５８】次に、ルータ３００におけるアドレス変換
についてさらに詳しく説明する。図９は、一般にルータ
３００におけるアドレス変換処理時のデータの経路を示
している。図示のように、メディアデータからなるスト
リームデータがネットワークインターフェースによって
受信され、カーネルを介してユーザ空間にあるＲＴＳＰ
プロキシに転送される。そして、ＲＴＳＰプロキシにお
いてアドレス情報が書き換えられたあと、カーネルを介
してネットワークインターフェースに転送される。そし
て、ネットワークインターフェースによって次のルータ
または目的のサーバあるいは端末に転送される。

【００５９】上述したアドレス変換処理では、ストリー
ムデータがカーネル空間からユーザ空間まで上げられ
る。ユーザ空間において、所定のアプリケーション、図
９の場合ＲＴＳＰプロキシによってＩＰアドレスとポー
ト番号の付け替えが行われる。このため、アドレス変換
を行うルータ３００の負荷が大きくなり、データを高速
に転送することが困難であった。

【００６０】本発明では、ルータにおけるアドレス変換
処理は、ＲＴＳＰプロキシによって実現するのではな
く、ルータ上のプロキシなどのモジュールが直接、また
はＮＡＴ管理モジュールを経由して、ＲＴＰなど高速に
伝送したいデータに関するＮＡＴ設定をすることで、伝
送データをＲＴＳＰプロキシなどのユーザ空間に上げる
ことなく、カーネル内でアドレス変換を行い、転送する
ことによって、アドレス変換によるルータの処理負荷の
軽減をはかり、高速なデータ伝送を実現する。

【００６１】図１０は、本発明におけるルータのアドレ
ス変換処理時のデータの流れを示している。図示のよう
に、ルータ３００ａにおいて、ユーザ空間にあるＲＴＳ
Ｐプロキシ３１０が直接カーネル３３０に対してアドレ
ス変換処理の設定（ＮＡＴ設定）を行い、またはＲＴＳ
Ｐプロキシ３１０がＮＡＴ管理モジュール３２０を介し
てカーネル３３０に対してＮＡＴ設定を行う。この設定
に基づき、カーネル３３０によって、ネットワークイン
ターフェース３４０から受け取ったデータストリームデ
ータに対して、アドレス変換が行われる。そして、アド
レス変換されたストリームデータがカーネル３３０内で
転送され、ネットワークインターフェース３４０を介し
て宛先となるクライアント、サーバ、あるいは次の中継
ルータに出力される。

【００６２】図１１は、図１０に示すルータ３００ａに
おけるアドレス変換処理のフローチャートである。以
下、図１０及び図１１を参照しつつ、本発明のアドレス
変換装置（ルータ）におけるアドレス変換処理について
説明する。

【００６３】まず、ＲＴＳＰクライアント２００からル
ータ３００ａに“ＳＥＴＵＰ”メソッドで始まるセット
アップメッセージが送られる。これを受けて、ルータ３
００ａでは、受信したメッセージからＲＴＳＰクライア
ント２００のストリームデータ受信ポートの番号が取得
される（ステップＳ１）。

【００６４】次に、ルータ３００ａにおいて、ＲＴＳＰ
サーバからストリームデータを受信するための受信ポー
トが作成され、当該受信ポートの番号が確定される（ス
テップＳ２）。そして、当該受信ポート番号を用いて、
ＲＴＳＰクライアント２００から受信したセットアップ
メッセージに対して、ポート番号の書き換えなどのアド
レス変換処理を行って、ＲＴＳＰサーバ１００に対し
て、“ＳＥＴＵＰ”で始まるセットアップメッセージを
送信する（ステップＳ３）。

【００６５】ＲＴＳＰサーバ１００において、ルータ３
００ａからのセットアップメッセージを受信したとき、
応答メッセージ“ＳＥＴＵＰ ＲＥＰＬＹ”がルータ３
００ａに送信される。ルータ３００ａにおいて、ＲＴＳ
Ｐサーバ１００からのメッセージを受信すると、このメ
ッセージからＲＴＳＰサーバ１００に割り当てられたス
トリームデータ送信ポートの番号が取得される（ステッ
プＳ４）。

【００６６】次いで、ルータ３００ａでは、ＲＴＳＰク
ライアント２００にストリームデータを送信するための
送信ポートが作成される（ステップＳ５）。

【００６７】次に、ルータ３００ａにおいて、カーネル
に対してアドレス変換のための設定（ＮＡＴの設定）が
行われる。このアドレス変換は、ＲＴＳＰプロキシによ
ってカーネルに対して直接行うこともできるし、また、
ＮＡＴ管理モジュールを介して間接的に行うこともでき
る（ステップＳ６）。

【００６８】そして、ルータ３００ａでは、ＲＴＳＰサ
ーバ１００から受信したメッセージに対して、書き換え
処理が行われる（ステップＳ７）。この書き換えによっ
て、ＲＴＳＰサーバ１００のストリームデータ送信ポー
ト番号が、ルータ３００ａに作成されたストリームデー
タ送信ポートの番号に書き換えられる。この書き換えら
れたメッセージがルータ３００ａによって、ＲＴＳＰク
ライアント２００に送信される。

【００６９】次に、ＲＴＳＰクライアント２００から、
指定したファイルの内容を再生するメッセージ、例えば
“ＰＬＡＹ”メソッドを含むメッセージが送信される。
ルータ３００ａでは、このメッセージを受信すると、そ
のままＲＴＳＰサーバ１００に転送される（ステップＳ
８）。

【００７０】ＲＴＳＰサーバ１００において、再生メッ
セージを受信すると、ルータ３００ａに対して応答メッ
セージ（“ＰＬＡＹ ＲＥＰＬＹ”）が送信される。ル
ータ３００ａでは、このメッセージを受信してそのまま
ＲＴＳＰクライアント２００に転送される（ステップＳ
９）。

【００７１】そして、ＲＴＳＰサーバ１００は、ストリ
ームデータをセットアップのときに作成された送信ポー
トから出力する。このストリームデータはルータ３００
ａに送信され、ルータ３００ａにおいて、カーネル内に
おいてアドレスの変換、例えばポート番号の書き換えが
行われ、変換したストリームデータがＲＴＳＰクライア
ント２００に送信される（ステップＳ１０）。

【００７２】以上説明したように、ルータ３００ａのア
ドレス変換及びデータ転送処理において、ストリームデ
ータをユーザ空間に上げずに、カーネル内で処理され、
また転送されることによって、高速なデータ転送を実現
でき、また、ルータに負荷をかけずにストリームデータ
の転送を実現できる。

【００７３】なお、上述した例は、ＲＴＳＰプロキシに
ついて説明したが、本発明のアドレス変換装置は、ＲＴ
ＳＰプロキシの他に、例えば、ＦＴＰ（File Transfer
Protocol）において、グローバルネットワーク、例え
ば、インターネット側からローカルネットワーク内のＦ
ＴＰサーバにアクセスしたい場合などにも応用すること
ができる。

【００７４】図１２は、ＦＴＰの動作モデルを示してい
る。図示のように、ＦＴＰでは、標準のＦＴＰコマンド
及び応答メッセージを転送する制御コネクションと、実
際にファイルデータを転送するデータコネクションの２
本のコネクションを用いてファイルの転送が行われる。

【００７５】図１３は、グローバルネットワークに接続
されているＦＴＰサーバ１１０と、ローカルネットワー
クに接続されているＦＴＰクライアント２１０と、ルー
タ３１０によって構成されているファイル転送システム
を示している。上述したＲＴＳＰの場合と同様、端末の
ポート番号を通知する場合には、ルータ３１０にあるＦ
ＴＰプロキシなどが必要となる。このとき、ルータ３１
０上にＦＴＰプロキシを置き、制御コネクションのデー
タがＦＴＰプロキシ経由で転送される。

【００７６】データコネクションにおいてファイル転送
を開始する前に、予めＦＴＰプロキシによって直接また
は間接的にＮＡＴの設定を行うことによって、データコ
ネクションのデータ転送は、ＦＴＰプロキシを通過させ
ることなく、カーネル内においてアドレス変換され、転
送されるので、ルータ３１０においてアドレス変換によ
る負荷の増加を回避でき、高速のデータ転送を実現でき
る。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアドレス
変換装置及びその変換方法によれば、ネットワークを経
由してデータ伝送を行う場合において、ＲＴＰなどのデ
ータをルータのユーザ空間に上げることなく、カーネル
内でアドレスの変換が行われ、転送される。これによっ
て、アドレス変換によるルータの処理負荷を低減でき、
高速なデータ転送を実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアドレス変換を装置を含むネット
ワークシステムの一構成例を示す構成図である。

【図２】ルータにおけるアドレス変換処理の概念を示す
図である。

【図３】ＴＣＰパケットの構成を示す図である。

【図４】ＵＤＰパケットの構成を示す図である。

【図５】ＲＴＰパケットの構成を示す図である。

【図６】ＲＴＳＰを用いたメディアデータの伝送及びそ
の制御を示す図である。

【図７】ＲＴＳＰプロキシがない場合のＲＴＳＰ伝送に
おけるデータの流れ及びセットアップメッセージを示す
図である。

【図８】ＲＴＳＰプロキシによるＲＴＳＰ伝送における
データの流れ及びセットアップメッセージを示す図であ
る。

【図９】ルータにおける一般的なデータ転送を示す図で
ある。

【図１０】本発明においてルータのカーネル内における
アドレス変換及びデータ転送を示す図である。

【図１１】ルータにおけるアドレス変換及びデータ転送
処理のフローチャートである。

【図１２】ＦＴＰの動作モデルを示す図である。

【図１３】本発明を応用したＦＴＰファイル転送システ
ムにおけるアドレス変換及びデータ転送処理を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０…インターネット、１２…サーバ、２０…ローカル
ネットワーク、２２，２４…クライアント、３０…ルー
タ、１００…ＲＴＳＰサーバ、１１０…ＦＴＰサーバ、
２００…ＲＴＳＰクライアント、２１０…ＦＴＰクライ
アント、３００，３００ａ，３１０…ルータ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】局地ネットワークと広域ネットワークとの
   間に設けられ、上記局地ネットワーク内に用いられる局
   地アドレスと上記広域ネットワーク内に用いられる広域
   アドレスとの変換を行うアドレス変換装置であって、 上記アドレス変換のための設定を行う設定手段と、 上記設定手段によって行われた設定に従ってカーネル内
   においてアドレスの変換を行う変換手段と、 ネットワークから受信したデータを上記変換手段に送信
   し、また、上記変換手段によってアドレス変換が行われ
   たデータをネットワークに送信する送受信手段とを有す
   るアドレス変換装置。
2. 【請求項２】上記設定手段は、上記カーネルの階層より
   上位の階層にあるプロキシ内に設けられている請求項１
   記載のアドレス変換装置。
3. 【請求項３】上記設定手段は、上記カーネルの階層より
   上位の階層に設けられたアドレス変換管理モジュールで
   ある請求項１記載のアドレス変換装置。
4. 【請求項４】局地ネットワークと広域ネットワークとの
   間に設けられ、上記局地ネットワーク内に用いられる局
   地アドレスと上記広域ネットワーク内に用いられる広域
   アドレスとの変換を行うアドレス変換方法であって、 上記アドレス変換のための設定処理を行うステップと、 上記ネットワークから受信したデータを変換を行う変換
   部に転送するステップと、 上記変換部において、上記設定に従ってカーネル内にお
   いてアドレスの変換を行うステップと、 上記アドレス変換が行われたデータをネットワークに送
   信するステップとを有するアドレス変換方法。
5. 【請求項５】上記設定処理は、上記カーネルの階層より
   上位の階層にあるプロキシによって行われる請求項４記
   載のアドレス変換方法。
6. 【請求項６】上記設定処理は、上記カーネルの階層より
   上位の階層に設けられたアドレス変換管理モジュールに
   よって行われる請求項４記載のアドレス変換方法。