JP2005517354A - ダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコルのリース時間決定の方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
第1のダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル装置において、クライアントへのIPアドレスの割り当てを要求するメッセージを受信し、第2のダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル装置が要求されたIPアドレスリースを含んでない場合は、要求を出したクライアントへ比較的短いリース時間を割り当てる、ダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコルのリース時間決定を行う方法及び装置である。
Description
本発明はデータネットワークの分野に係り、特にデータネットワークにおけるダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)リースに関連する。
インターネットは、オーディオ、ビデオ、グラフィックス、及びテキストを含むマルチメディア・コンテンツを提供し、これらはダウンロード及び見るのにしばしば広い帯域幅を必要とする。多くのインターネット・サービス・プロバイダ(「ISP」)は、14400bps,28800bps,33600bps及び56000bpsを含む様々なデータレートで公衆交換電話網(PSTN)から電話回線を通じて顧客がインターネットに接続することを可能とする。
一方で、ケーブルテレビジョン網は、一般的には、約10メガ・ビット・毎秒(「Mbps」)乃至30+Mbpsのデータレートを有する同軸ケーブル又は光/同軸ハイブリッド(「HFC」)ケーブルシステムといったケーブルによって一般的に相互接続される。これらのデータレートは、PSTN上で利用可能なデータレートよりもはるかに高い。インターネットの爆発的な成長に伴い、提供される帯域幅がより大きいため、ケーブルモデムによって与えられるようなブロードバンド接続を、多くのユーザが使用し始めている。
インターネット、サブネット、又はイントラネットといった典型的なネットワークでは、ダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)がしばしば用いられる。ダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)は、決められた時間期間(リース時間として知られている)に亘って、要求を出したクライアントにサーバがインターネット・プロトコル(IP)アドレスを割り当てる方法を決めるプロトコルである。IPアドレスは、ネットワークに接続された他の装置と通信するためにクライアント構内機器(CPE:Client Premises Equipment)装置によって用いられる。IPアドレスを取得するためにDHCPを用いることの1つの利点は、ネットワーク装置にとって重要な他の設定情報が一回のメッセージ交換で取得されうることである。DHCPプロトコルは、インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース(IETF:Internet Engineering Task Force)によって標準化されたインターネット標準追跡プロトコルであるRequest for Comments(「RFC」)RFC−2131及びRFC−2132で定義される。
ケーブルモデム又はルータといったエッジ・ネットワーク・システムは、しばしば、PC又は他のCPE装置に広域網(WAN)から隔離されたサブネット上にあるIPアドレスを与えるために用いられる埋込DHCPサーバを含む。これらのCPE装置は、それでも、しばしば、エッジ・ネットワーク・装置のWAN側の他の装置と情報を交換するためにWANアクセスを有する必要がある。1つの例は、ウェブページのダウンロードであり、この場合、CPE装置はインターネット名をIPアドレスへと変換するためにドメイン・ネーム・サーバ(DNS)に接触する。このように、埋込DHCPサーバは、DNS及び他のWANタイプの情報をCPE装置へ与える。
これらの埋込DHCPサーバを有するエッジ・ネットワーク装置に加え、それらはWANサブネットに属するそれ自身のIPアドレスを取得するための埋込DHCPクライアントもしばしば有する。DHCPクライアントがWAN IPリースを取得するのに成功すると、クライアントはしばしば、DNS IPといった埋込DHCPサーバに関連のある情報を有する。
RFC−2131及びRFC−2132で定義されるようなDHCPに関連する1つの欠点は、DHCPサーバによっていったんリースが与えられると、サーバはクライアントが後にリースを再延長(renew)しようとするまでリースを取り戻し又は変更する機会がないことである。この後の時間は、DHCPサーバのリース要求の肯定応答によって与えられるリース時間によって上限が決められており、遅延又は無活動状態を生じさせうる。例えば、DHCPクライアントに対してWANサーバによってDHCPリースが付与されていなければ、DHCPクライアントはCPEによって要求される情報を有さず、DHCPサーバによるCPEへのリース付与は、要求されたデータがDHCPクライアント中に存在せず、転送されえないため、無効となる。
本発明は、無活動が最小限とされ、利用可能となると直ぐにWANタイプの情報がCPE装置に示されるよう、ダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)リース時間の決定を行う方法及び装置に関する。
本発明の1つの実施例によるDHCPリース時間決定方法は、第1のダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)装置において、クライアントへのIPアドレスの割り当て要求するメッセージを受信し、第2のDCHP装置が要求されたIPアドレスリースを含まない場合は、要求を出したクライアントに比較的短いリース時間を割り当てる。
本発明の1つの実施例によるDHCPリース時間決定装置は、クライアントシステムからメッセージを受信し、メッセージに応じてクライアントシステムへリース時間を発行し、メッセージはIPアドレスの割り当てを要求する、第1のDHCP装置と、要求されたIPアドレスに関連する広域網からIPアドレスリースを受信する第2のDHCP装置と、通信パラメータ及び命令を格納するメモリと、プロセッサとを含む。プロセッサは、命令を実行するときに、第1のDHCP装置において、クライアントへのIPアドレスの割り当てを要求するメッセージを受信し、第2のDHCP装置が要求されたIPアドレスリース含んでいない場合は、比較的短いリース時間を要求を出したクライアントに割り当てるよう構成される。
本発明が教示することについては、添付の図面とともに以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解されうる。理解を容易とするため、複数の図に共通の同一の要素を示すために、可能であれば、同一の参照番号が用いられている。
本発明について、コンピュータネットワーク及びインターネットに接続された関連する装置に関して説明する。しかしながら、当業者は、本発明は有利にはダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)を用いた任意の通信システムで有利に使用されうる。従って、本願発明者は、本発明が本願に記載されたネットワークシステムを越えた広い適用可能性を有することを考えている。
図1は、本発明の典型的な実施例を含むネットワーク100のハイレベル・ブロック図を示す。図1のネットワーク100は、複数のコンピュータ構内機器(CPE)装置(例示的には2つのパーソナルコンピュータ(PC))1101及び1102(集合的にはPC110)、複数のエッジ・ネットワーク装置(例示的には複数のケーブルモデム(CM))1201乃至120N、ケーブルモデム終端システム(CMTS)130、並びに、インターネット140を含む。2つのPC110はローカル・エリア・ネットワーク(LAN)を構成し、インターネット140は広域網(WAN)を構成する。WANは更にWAN DHCPサーバ150を有する。更に、図1のCM1201−120Nは、夫々のネットワーク・アドレス・変換器(NAT)装置1251−125Nを有する。NAT装置1251−125Nは、LANとWANの間の通信のためのIPアドレス及び設定パラメータを与える。図1中、NAT装置1251−125NはCM1201−120Nに組み込まれているとして示されているが、当業者によれば、NAT装置1251−125Nはルータといった他のエッジ・ネットワーク装置に組み込まれうることが認められるであろう。あるいは、NAT装置1251−125NはCM1201−120Nと協働する別個のユニットを含みうる。
上流への(アップストリーム)伝送中、LANの中で(即ちPC110により)DHCPリース要求(IPリース要求)が生成される。DHCPリース要求は、夫々のCM120へ通信される。CM120は、ケーブル転送(CT)網を通じてアップストリーム通信のためにPC110からの信号を変調する。CM120はまた、特定のLAN装置(PC110)との通信のためにインターネット140によって関連付けられる識別子又は中継エージェントとして動作する。CM120のNAT装置125は、インターネット140へのアップストリーム通信用のインターネット・プロトコル(IP)アドレスを与える。NAT装置125によって与えられるIPアドレスは、インターネット140との通信に必要な全ての関連のあるフィールド/パラメータを含む。パラメータのリストは、一般的には、ドメイン・ネーム・サーバ(DNS)IPアドレス及びドメイン名を含む。NAT125の動作については、以下に詳述する。
CMTS130は、CM120から信号を受信し、これらの信号を(まだIPパケットへ変換されていないのであれば)IPパケットへ変換し、これらはインターネット140を通じた伝送のためにIPルータ(図示せず)へ送信される。
下流への(ダウンストリーム)伝送中、インターネット140からの情報はCMTS130によって受信される。CMTS130は、CT網を通じた伝送のためのダウンストリーム信号を変調する。CM120は、ダウンストリーム信号を復調する。CM120内のNAT装置125は、要求を出したPC110との通信用のIPアドレスを与える。NAT装置125の動作について以下詳述する。
図2は、図1のインターネット網での使用に適したNAT装置の実施例を示すハイレベル・ブロック図である。図2のNAT装置125は、プロセッサ210と、アルゴリズム及び制御プログラムを記憶するメモリ220とを有する。プロセッサ210は、電源、クロック回路、キャッシュメモリ等の従来のサポート回路230、並びに、メモリ220中に記憶されたソフトウエアルーチンの実行を支援する回路と協働する。従って、本願でソフトウエア処理として説明される処理段階のうちのいくつかは、例えば様々な段階を実行するためにプロセッサ210と協働する回路として、ハードウエア内で実施されうることが考えられる。NAT装置125はまた、NAT装置125と通信する様々な要素間のインタフェースをなす入力−出力回路240を含む。例えば、図1の実施例では、NAT装置125は、信号路S1を介してPC110と通信し、信号路O1を介してインターネット140と通信する。
図2のNAT装置125は、本発明の原理に従って様々な制御機能を実行するようプログラムされた汎用コンピュータとして示されているが、本発明は、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)としてハードウエア内に実施されうる。従って、本願に記載の処理段階は、ソフトウエア、ハードウエア、又はそれらの組み合わせによって等しく実行されるものであるとして広く解釈されることが意図される。
更に、図2のNAT装置125は、本発明による様々な制御機能を実行するようプログラムされた汎用コンピュータとして示されているが、NAT装置125は、ソフトウエアとして、NAT機能でアップグレードされるよう、ルータ又はケーブルモデムといった装置の既存のコンピュータへ組み込まれうる。
図3は、本発明の原理によるNAT装置125の典型的なネットワーク・アドレス変換処理を示すブロック図である。図3のNAT装置125は、LAN側にDHCPサーバ310を、WAN側にDHCPクライアント320を有する。DHCPサーバ310及びDHCPクライアント320は、本質的には、ここに参照として組み込まれるインターネットRFC−2131及びRFC−2132で定義されるダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)を実施するコンピュータプログラム又は他のファームウエア又はソフトウエアでありうる。
機能的には、DHCPサーバ310は、WAN側から隔離されたLAN側で利用可能なIPアドレスをPC110に与える。同様に、DHCPクライアント320は、インターネット140との通信用に、WAN装置のIPアドレスを提供する。CPE装置(即ちPC110)、DHCPサーバ(即ち、DHCPサーバ310)、DHCPクライアント(即ち、DHCPクライアント320)は、DHCPプロトコルを用いて通信する。DHCPプロトコルは、所与のIPアドレスが割り当てられる時間の量のリース(即ち、クライアントPC110がインターネット140から情報を受信するのに用いる時間の量)の概念を用いる。PC110からのDHCPリース要求がDHCPサーバ310へ通信されると、DHCPサーバ310は、通信用のIPアドレスをPC110に割り当て、PC110からDHCPリース要求を処理するためのリース時間を定める。更に、DHCPクライアント320は、PC110によって要求される情報に対応するインターネット140からのIPアドレスについてのDHCPリース要求を発行する。WAN側のWAN DHCPサーバ150は、DHCPクライアント320へ適当なIPアドレスを戻し、PC110からDHCP要求を処理するのに適した設定パラメータ(即ち、DNS及びドメイン名パラメータ)が何であるかを学習するためにDHCPクライアント320へリース時間を発行する。図3のNAT125では、DHCPサーバ310及びDHCPクライアント320は2つの別個の構成要素として示されているが、DHCPサーバ310及びDHCPクライアント320は、DHCPを実施するが2つの別個の構成要素として機能する単一のコンピュータ又は他のシステムを有しうる。
LAN CPE装置(PC110)がDHCPサーバ310からリースを要求したのが、PC110へ転送されるべき関連のあるDNS IP及びドメイン名パラメータがどれであるかを知るためにWAN側DHCPクライアント320が自身のリースの取得に成功する前であるとき、DHCPサーバ310から要求を出したPC110へ付与される長いリース時間により、要求を出したPC110にとって長い不活動期間が生ずる。即ち、WAN側DHCPクライアント320は要求を出したLAN CPE装置によって要求される適当な情報を取得していないため、要求を出したLAN CPE装置によって要求されるWANタイプの情報はDHCPサーバ310によって付与されるリース時間中はDHCP320によって与えられることはできず、従って、付与されるリース時間は有効でなく、従って、無駄である。
本発明の1つの実施例では、DHCPクライアント320がWAN DHCPサーバ150からリース付与を受け取る前に、DHCPサーバ310が受信側PC110に長いリース時間を付与するという欠点を克服する方法は、WAN側DHCPクライアント320がそのWANリース時間を取得し、関連するIP及び設定パラメータを含むまでは、DHCPサーバ310が要求を出したPC110へ比較的短いリース時間を付与することを含む。「短い」とは、長さが数十秒のオーダであるということであり、これに対して、従来のリース時間には通常は数万秒の長さがかかる。例えば、従来の長いリース時間は、一般的には1万秒よりも長く(即ち、15000秒)、本発明による比較的短いリース時間は100秒よりも短い(即ち、100秒)。しかしながら、この概念は広く適用可能であるため、比較的的短いリース時間は、任意の時間期間Tよりも短い任意のリース時間であると言い替えることができる。同様に、比較的長いリース時間は、任意の時間期間Tよりも長い任意のリース時間であると考えることができる。
CM120では、DHCPサーバ310は、DHCPクライアント320が有効なIPリースの取得に成功すると、DHCPクライアント320はそれが取得するであろう一組のネットワーク情報と同じくらい完全なものを有している。従って、CPE装置(PC110)からのリース要求時に、DHCPサーバ310は、DHCPクライアント320がそれ自体の有効なIPリースを有するかどうかを判定するために、DHCPクライアント320に問合せを行う。DHCPサーバ310が、DHCPクライアント320が有効なリースを有していることを見つけると、要求を出したPC110へより長いリース(数万秒又はそれ以上)を付与する。長いリース時間中、DHCPサーバ310は、DNS IP及びドメイン名といった関連のある情報を、DHCPクライアントがそのような情報をもっているのであれば、要求を出したPC110へ転送する。DHCPクライアントが有効なリースを取得するが、DNS IP又はドメイン名といったネットワーク情報がわかっていないとき、DHCPサーバ310は、DHCPクライアント320がそのようなパラメータを取得することがないと想定して、より長いリース時間で続ける。DHCPクライアント320がPC110からのDHCPリース要求のときに有効なIPリースを有していないとき、DHCPサーバ310は短いリース時間で応答する。CPE装置(PC110)は、それでも、それらのリースをしばしば再延長し、従って、DHCPクライアント320がWAN DHCPサーバ150からそのリースを取得すると、当該のWANパラメータ及び情報は、すぐにLAN DHCPサーバ310へ転送される。
DHCPサーバ310から要求を出したPC110へ付与される比較的短いリース時間の結果として、PC110の不活動の期間は最小限とされる。更に、DHCPサーバ310によって要求を出したPC110に割り当てられる特定のIPアドレスの時間期間は利用不可能であり、やはり最小限とされる。即ち、IPアドレスは、クライアント(PC110)によるリース肯定応答とリース再延長の間にクライアントによって所有されるため、短いリース時間の結果として、割り当てられたIPに対する利用不可能な期間は短くなる。
図4は、本発明の方法の実施例を示すフロー図である。方法400は、CPE装置からのDHCPリース要求がDHCPサーバによって受信されたときにステップ402から始まる。ステップ404において、DHCPサーバは、対応するDHCPクライアントがそれ自身のWAN IPリースを受信したか否かを判定する。DHCPクライアントがそれ自身のWAN IPリースを受信していれば、方法400はステップ406へ進み、DHCPクライアントがそれ自身のWAN IPリースを受信していなければ、方法400はステップ408へ進む。
ステップ406において、DHCPサーバは、要求を出したCPE装置に比較的長いリース時間を与え、要求を出したCPE装置にDNS IPといった要求されたWANパラメータを渡す。即ち、DHCPサーバは、DHCPクライアントが有効なIPリースを取得したとき、DHCPクライアントが取得するであろう一組のネットワーク情報と同じだけ完全なものを有するであろうと想定する。従って、DHCPサーバは、要求を出したCPE装置に比較的長いリース時間を与え、要求を出したCPE装置へDNS IPといった要求されたWANパラメータを渡す。次に、方法400を終了し、DHCPサーバは、CPE装置からの他のDHCPリース要求を待つ。
ステップ408において、DHCPサーバは、要求を出したCPE装置へ比較的短いリース時間を与える。即ち、DHCPクライアントがCPEからのDHCPリース要求のときに有効なIPリースを有していない場合、DHCPサーバは、要求を出したCPEへ短いリース時間を付与して応答する。CPE装置(PC)は、それでも、自分のリースをしばしば再延長し、従って、DHCPクライアントがそのリースをWAN DHCPサーバから取得したとき、当該のWANパラメータ及び情報は、すぐにDHCPサーバへ転送され、続いて要求を出したCPEへ転送される。次に、方法400を終了し、DHCPサーバはCPE装置からの他のDHCPリース要求を待つ。
上述のことは本発明の幾つかの実施例に関するものであるが、本発明の他の及び更なる実施例は、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく考えられうる。従って、本発明の適当な範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。
[関連出願への相互参照]
本発明は、ここに全体として組み入れられる2002年2月6日出願の米国仮特許出願第60/355,665号に基づいて優先権を主張する。
本発明は、ここに全体として組み入れられる2002年2月6日出願の米国仮特許出願第60/355,665号に基づいて優先権を主張する。
Claims (16)
- 第1のダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)装置において、クライアントへのIPアドレスの割り当てを要求するメッセージを受信する段階と、
第2のDHCP装置が前記要求されたIPアドレスの割り当てを得ていない場合は、前記要求を出したクライアントに時間期間Tよりも短いリース時間を割り当てる段階とを有する、方法。 - 前記第2のDHCP装置が前記要求されたIPアドレスの割り当てを得ている場合は、前記要求を出したクライアントに時間期間Tよりも長いリース時間を割り当てる段階を更に有する、請求項1記載の方法。
- 前記時間期間Tは、1万秒よりも長い、請求項2記載の方法。
- 前記時間期間Tは、1万秒よりも短い、請求項1記載の方法。
- 前記第1のDHCP装置はDHCPサーバを含む、請求項1記載の方法。
- 前記第2のDHCP装置はDHCPクライアントを含む、請求項1記載の方法。
- 前記メッセージはDHCPリース要求である、請求項1記載の方法。
- 前記IPアドレスリースは、前記要求されたIPアドレスに関連するドメイン・ネーム・サーバ(DNS)IPアドレス及びドメイン名を更に有する、請求項7記載の方法。
- クライアントからメッセージを受信し、前記メッセージに応じて前記クライアントへリース時間を発行し、前記メッセージはクライアントへのIPアドレスの割り当てを要求する、第1のDHCP装置と、
前記要求されたIPアドレスに関連する広域網からIPアドレスリースを受信する第2のDHCP装置と、
通信パラメータ及び命令を格納するメモリと、
前記命令を実行するときに、
前記第1のDHCP装置において、クライアントへのIPアドレスの割り当てを要求するメッセージを受信し、
前記第2のDHCP装置が前記要求されたIPアドレスリースの割り当てを得ていない場合は、時間期間Tよりも少ないリース時間を前記クライアントに割り当てるよう構成されるプロセッサとを有する、装置。 - 前記第1のDHCP装置はDHCPサーバを含む、請求項9記載の装置。
- 前記第2のDHCP装置はDHCPクライアントを含む、請求項9記載の装置。
- 前記装置は、エッジ・ネットワーキング装置に組み込まれる、請求項9記載の装置。
- 前記エッジ・ネットワーキング装置はケーブルモデムである、請求項12記載の装置。
- 前記エッジ・ネットワーキング装置はルータである、請求項12記載の装置。
- 一組の命令を格納するコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
前記一組の命令がプロセッサによって実行されると、
第1のダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)装置において、クライアントへのIPアドレスの割り当てを要求するメッセージを受信する段階と、
第2のDCHP装置が前記要求されたIPアドレスの割り当てを得ていない場合は、前記要求を出したクライアントに時間期間Tよりも短いリース時間を割り当てる段階とを有する方法を実行する、コンピュータ読み取り可能な媒体。 - 第1のダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル(DHCP)装置において、クライアントへのIPアドレスの割り当てを要求するメッセージを受信する手段と、
第2のDCHP装置が前記要求されたIPアドレスの割り当てを得ていない場合は、前記要求を出したクライアントに時間期間Tよりも短いリース時間を割り当てる手段とを有する装置。
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