JP2006067132A - Ｔｃｐによる通信の輻輳制御システム、ルータ、輻輳制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ルータにＳＹＮパケットのみを格納するＳＹＮキューを設け、通信が混雑して混雑をＳＹＮパケット以外のパケットの蓄積量が一定値を超えてもＳＹＮパケットを廃棄せずに送信を停止したまま保留しておき、蓄積量が一定値以下となったらＳＹＮパケットの送信を再開して、ＳＹＮパケットの再送を不要とすること。
【解決手段】 ルータ１０とサーバ２０とこれらを接続するネットワーク４０とルータ１０と通信路で接続する端末３０とから構成され、ルータ１０はＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキュー１３と、ＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納するデータキュー１２とを有し、データキュー１２の蓄積データ量が閾値Λ１以上となるとＳＹＮパケットの送信を停止して保留し、
蓄積データ量が閾値Λ２以下となるとＳＹＮパケットの送信を再開する。
【選択図】 図１

Description

本発明はＴＣＰ（Transmission Control Protocol）による通信の輻輳制御システム、ルータ、輻輳制御方法、及びプログラムに関し、特に、パケットを一時的に蓄積するキューの蓄積量に基づいてルータがパケット転送の制御をする技術に関する。

従来の輻輳制御方法に関する技術として、非特許文献１の“Implicit admission controls”が知られている。この非特許文献１の技術では、輻輳が発生した場合にはＳＹＮパケットを単純に廃棄し、コネクションの確立した通信のデータ転送を優先する方法が採られている。

これと同様の技術として、特開２００３−２７３９１９号公報の請求項７の発明は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）プロトコルによる通信において、ネットワークリソースの使用状況に応じてＴＣＰヘッダのＳＹＮフラグが１であるフレームを破棄することが開示されている。

上記ネットワークの使用状況とは、特許文献の請求項３や４において、内部に滞留するデータ量と閾値とを比較することにより判断し、滞留するデータ量が第１の閾値以上となるとＳＹＮフラグが１のフレームを破棄し、第２の閾値以下となると元通り処理することが記載されている。

特開２００３−２７３９１９号公報 R. Mortier, I. Pratt, C. Clark, and S. Corosby, "Implicit Admission Control", IEEE JSAC, vol.18, No.12, pp2629-2639, December 2000

しかしながら、従来の“Implicit admission controls”の技術や特開２００３−２７３９１９号公報の発明は、データの滞留が大きくなった場合に、ＳＹＮパケットを単純に廃棄するため、ＳＹＮパケットを廃棄された端末がコネクションを確立するためには再送のタイミングまで待たなければならないという問題があった。再送のタイミングとは、例えば、ＳＹＮパケットを送信してから予め決めておいた時間制限以内にＳＹＮパケットに対する応答がなかったことを検出したタイミングである。さらに、再送したとしても再びＳＹＮパケットが廃棄されないとも限らず、コネクションの確立のために端末は時間と手間をかけなければならなかった。

本発明の目的は、ＴＣＰ通信におけるＳＹＮパケットによるコネクションの確立に着目し、ＳＹＮパケットを格納するＳＹＮキューとそれ以外のパケットを格納するデータキューとを設けて、データキューに蓄積されたデータ量が閾値Λ１以上となった場合にはＳＹＮパケットの転送を停止して保留し、データキューに蓄積されたデータ量が閾値Λ２（＜Λ１）以下となった場合にはＳＹＮパケットの転送を再開することにより、端末がコネクションの確立のためにＳＹＮパケットを再送することを不要にしたＴＣＰによる通信の輻輳制御システム、ルータ、輻輳制御方法、及びプログラムを提供することにある。

本発明の第１の輻輳制御システムは、ネットワークに接続してサービスを提供するサーバと、前記ネットワークとは別の通信手段を介して前記ネットワークに乗り入れ前記サーバにアクセスする端末と、前記ネットワークに接続するとともに前記端末と接続して通信を中継し輻輳を制御するルータとを有する輻輳制御システムであって、
前記ルータは、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、ＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納するデータキューとを有することを特徴とする。

本発明の第２の輻輳制御システムは、本発明の第１の輻輳制御システムにおいて、前記ルータが、前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする。

本発明の第３の輻輳制御システムは、本発明の第２の輻輳制御システムにおいて、前記ルータが、前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする。

本発明の第４の輻輳制御システムは、本発明の第３の輻輳制御システムにおいて、前記ルータが、前記端末から前記サーバの方向の通信において、前記蓄積モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ１以下になるように制御し、前記送信モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）以下になるように制御し、前記ＳＹＮキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ３（Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ１）以下になるように制御することを特徴とする。

本発明の第５の輻輳制御システムは、本発明の第１、第２、第３、又は第４の輻輳制御システムにおいて、前記ルータが、前記ＳＹＮキューと前記データキューとを、前記端末から前記サーバの方向の通信経路、及び前記サーバから前記端末の方向の通信経路に有することを特徴とする。

本発明の第６の輻輳制御システムは、本発明の第１、第２、第３、又は第４の輻輳制御システムにおいて、前記ルータが、前記ＳＹＮキューと前記データキューとを、前記端末から前記サーバの方向の通信経路、或いは前記サーバから前記端末の方向の通信経路のいずれか一方に有することを特徴とする。

本発明の第７の輻輳制御システムは、ネットワークに接続してサービスを提供するサーバと、前記ネットワークとは別の通信手段を介して前記ネットワークに乗り入れ前記サーバにアクセスする端末と、前記ネットワークに接続するとともに前記端末と接続して通信を中継し輻輳を制御するルータとを有する輻輳制御システムであって、
前記ルータは、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットのうちサーバ方向に送信されるＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、サーバ方向に送信されるＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納する第１のデータキューと、端末方向に送信される全パケットを一時的に格納する第１のデータキューとを有することを特徴とする。

本発明の第８の輻輳制御システムは、本発明の第７の輻輳制御システムにおいて、前記ルータが、前記前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となるか又は前記前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ３以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする。

本発明の第９の輻輳制御システムは、本発明の第８の輻輳制御システムにおいて、前記ルータが、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となり且つ前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ４（Λ４＜Λ３）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする。

本発明の第１のルータは、第１の通信路に接続する装置と第２の通信路に接続する装置との間のＴＣＰ通信を中継するルータであって、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、ＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納するデータキューとを有することを特徴とする。

本発明の第２のルータは、本発明の第１のルータにおいて、前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする。

本発明の第３のルータは、本発明の第２のルータにおいて、前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする。

本発明の第４のルータは、本発明の第３のルータにおいて、前記データキューと前記ＳＹＮキューに蓄積されたパケットの送信において、前記蓄積モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ１以下になるように制御し、前記送信モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）以下になるように制御し、前記ＳＹＮキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ３（Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ１）以下になるように制御することを特徴とする。

本発明の第５のルータは、本発明の第１、第２、第３、又は第４のルータにおいて、前記ＳＹＮキューと前記データキューとを、前記第１の通信路から前記第２の通信路の方向の通信経路、及び前記第２の通信路から前記第１の通信路の方向の通信経路に設けたことを特徴とする。

本発明の第６のルータは、本発明の第１、第２、第３、又は第４のルータにおいて、前記ＳＹＮキューと前記データキューとを、前記第１の通信路から前記第２の通信路の方向の通信経路、或いは前記第２の通信路から前記第１の通信路の方向の通信経路のいずれか一方に設けたことを特徴とする。

本発明の第７のルータは、第１の通信路に接続する装置と第２の通信路に接続する装置との間のＴＣＰ通信を中継するルータであって、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットのうち第１の通信路に送信するＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、第１の通信路に送信するＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納する第１のデータキューと、第２の通信路に送信する全パケットを一時的に格納する第２のデータキューを有することを特徴とする。

本発明の第８のルータは、本発明の第７のルータにおいて、前記ルータが、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となるか又は前記前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ３以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする。

本発明の第９のルータは、本発明の第８のルータにおいて、前記ルータが、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となり且つ前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ４（Λ４＜Λ３）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする。

本発明の第１の輻輳制御方法は、第１の通信路に接続する装置と第２の通信路に接続する装置との間のＴＣＰ通信を中継するルータにおける輻輳制御方法であって、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、ＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納するデータキューとを有し、
前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする。

本発明の第２の輻輳制御方法は、本発明の第１の輻輳制御方法において、前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする。

本発明の第３の輻輳制御方法は、本発明の第２の輻輳制御方法において、前記データキューと前記ＳＹＮキューに蓄積されたパケットの送信において、前記蓄積モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ１以下になるように制御し、前記送信モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）以下になるように制御し、前記ＳＹＮキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ３（Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ１）以下になるように制御することを特徴とする。

本発明の第４の輻輳制御方法は、第１の通信路に接続する装置と第２の通信路に接続する装置との間のＴＣＰ通信を中継するルータにおける輻輳制御方法であって、
ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットのうち第１の通信路に送信するＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、第１の通信路に送信するＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納する第１のデータキューと、第２の通信路に送信する全パケットを一時的に格納する第２のデータキューとを有し、
前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となるか又は前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ３以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする輻輳制御方法。

本発明の第５の輻輳制御方法は、本発明の第４の輻輳制御方法において、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となり且つ前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ４（Λ４＜Λ３）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする。

本発明の第１のプログラムは、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケット以外のパケットを受信して一時的に格納するデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となると蓄積モードに移行する手順と、蓄積モードに移行すると前記ＳＹＮパケットを受信して一時的に格納するＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の第２のプログラムは、本発明の第１のプログラムにおいて、前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となると送信モードに移行する手順と、送信モードに移行すると前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の第３のプログラムは、本発明の第２のプログラムにおいて、前記データキューと前記ＳＹＮキューに蓄積されたパケットの送信において、前記蓄積モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ１以下になるように制御する手順と、前記送信モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）以下になるようにするとともに前記ＳＹＮキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ３（Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ１）以下になるように制御する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の第４のプログラムは、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケット以外のパケットで第１の方向に送信するパケットを一時的に格納する第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となるか、又は前記第１の方向とは逆方向に送信される全パケットを一時的に格納する第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ３以上となると蓄積モードに移行する手順と、蓄積モードに移行すると前記ＳＹＮパケットのうち第１の方向に送信するパケットを一時的に格納するＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の第５のプログラムは、本発明の第４のプログラムにおいて、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となり且つ前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ４（Λ４＜Λ３）以下となると送信モードに移行する手順と、送信モードに移行すると前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明はＳＹＮパケットの廃棄を行わず保留しているので、端末がコネクション確立のためにＳＹＮパケットの再送をしなくてもコネクションの確立が実行できるという効果がある。

本発明を実施するための第１の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の輻輳制御システムの構成を示した図である。本発明の第１の形態の輻輳制御システムは、ルータ１０と、サーバ２０と、端末３０とを含み、ルータ１０とサーバ２０とをネットワーク４０が接続する構成となる。

端末３０は、例えばパーソナルコンピュータや携帯情報機器等の情報処理装置であり図示しないがＣＰＵや記憶手段や通信手段を有し、ルータ１０とネットワーク４０を介してＴＣＰプロトコルによる手順にてサーバ２０へアクセス可能であり、例えばブラウザを搭載してサーバ２０がネットワーク４０上に開設するウェブページを閲覧する機能を有する。

また、図１では端末３０−１と端末３０−２と端末３０−Ｎの３つを示しているが、端末３０はルータ１０の下に複数接続され、ルータ１０との間は、交換機を介して電話回線で接続する構成でもよいし、ＬＡＮ（local area network）で接続する構成でもよい。

サーバ２０は、例えばサーバ機能を搭載した情報処理装置であり、ネットワーク４０を介してルータ１０の配下の端末３０とＴＣＰプロトコルによる手順で接続して端末３０からのアクセスを受け付け、例えばウェブページ閲覧サービスを提供する等の機能を有する。図１ではサーバ２０−１とサーバ２０−２の２つを示しているが、通常ネットワーク４０上には様々なサービスを提供するサーバ２０が接続され、ネットワーク４０がインターネットの場合は多数のサーバ２０が接続される。

ネットワーク４０は、メッシュ構造の通信網であり、例えばインターネットの局間網や企業内のイントラネット等である。

ルータ１０は、端末３０とサーバ２０との間の通信を中継し、ネットワーク４０で確保された通信容量に応じて、端末３０から上がってくるパケットの流量制御を行う装置である。例えばＩＳＰ（インターネット サービス プロバイダ）のように、網状のネットワーク４０と網状でない通信手段との中継点に設置されるエッジルータとも呼ばれるルータ等である。

ルータ１０は、通信の流れを制御する制御部１１と、ＴＣＰのコネクションの確立を開始するために最初に送信するパケット（ＳＹＮパケットという）以外のパケットを一時的に格納するデータキュー１２と、ＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキュー１３と、ネットワーク４０と接続しパケットの送信をする送信部１４と、端末３０との間の通信路と接続しパケットの受信をする受信部１５と、蓄積量比較部１６と、アドレス比較部１７を含む。

図１では説明の都合でルータ１０は、端末３０からサーバ２０へ向かう上り方向の経路の構成（符号１２〜１７）のみを示しているが、下り方向についても同様の構成となっている。ただし下り方向を違う構成（例えばキューをＳＹＮパケットとそれ以外に分けず１つのみとする構成）としてもかまわない。

また、ＳＹＮパケットは、コネクションを確立しようとする側が初めに送信するパケットのことであり、ＴＣＰプロトコルにおいてはＴＣＰセグメントに含まれ６ビットのフラグを含む制御ビット（コードビットともいう）のＳＹＮ（Synchronize flag）を“１”（制御ビットのＡＣＫ（Acknowledge）も同時に“１”のものは除く）としたパケットのことである。

受信部１５は、予め決められた通信手順にて端末３０からパケットを受信し、受信したパケットの制御ビットを調べてＳＹＮパケットか判定して制御部１１へ通知し、制御部１１の指示に従ってデータキュー１２かＳＹＮキュー１３へ受信したパケットを格納する。送信部１４は制御部１１の指示に従ってデータキュー１２或いはＳＹＮキュー１３に格納されたパケットをそれぞれ所定の流量にてネットワーク４０を介してサーバ２０へ送信する。

蓄積量比較部１６は、データキュー１２に蓄積されたデータ量である蓄積データ量と予め決められた閾値であるΛ１、Λ２との大小関係を比較する手段であり比較結果は制御部１１に参照される。蓄積量比較部１６は、通常ハードウェア回路で実現されるが、プログラムでキューの書き込みポインタ値と読み出しポインタ値との差分を計算して求めるようにしてもよい。

アドレス比較部１７は、ＳＹＮパケットを端末３０から受信した際に、宛先のＩＰアドレスと送信元のＩＰアドレスについて、ＳＹＮキュー１３に格納済みの各ＳＹＮパケットと受信したパケットとが一致するかを比較する手段である。アドレス比較部１７で一致が検出された場合、制御部１１は受信したＳＹＮパケットがタイムアウト等の要因により再送されたＳＹＮパケットであると判断して受信したＳＹＮパケットをＳＹＮキュー１３に格納するのを抑止する。

次に、本発明の第１の形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。本発明の特徴的な動作を説明する前に、まず端末３０からサーバ２０へアクセスする場合のＴＣＰの手順について図２を参照して説明する。図２はＴＣＰにおける手順を示した図であり、サーバ２０と端末３０との間のコネクションの確立手順、データの転送手順、コネクションの解放手順を示している。なお、図２において“ＳＹＮ、ＡＣＫ、ＦＩＮ”はＴＣＰセグメントの制御ビットを示し、“ｓｅｑ”はＴＣＰセグメントのシーケンス番号を示し、“ａｃｋ”はＡＣＫ（確認応答）番号を示している。

ＴＣＰを用いた通信においては、通信する装置間で、ハンドシェークを行うことにより、ＴＣＰのコネクションをｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄで確立し、データ通信を行う。図２を参照すると、ＴＣＰのコネクションの確立の開始時に端末３０−１がＳＹＮ＝１としたパケットＰ６１をサーバ２０に送る。サーバ２０はこれを受けて通信を許可する場合はＳＹＮ＝１且つＡＣＫ＝１のパケットＰ６２を端末３０−１に返す。

この時のパケットＰ６１の送信からパケットＰ６２を受信するまでの端末３０−１のタイムアウト時間は、ＯＳ（operating system）によって規定され、デフォルト値は３０秒であるが最小値は１秒のシステムも存在する。端末３０−１はタイムアウト時間を過ぎてもパケットＰ６２が帰らない場合は、コネクション確立のためにＳＹＮパケットであるパケットＰ６１を再送する手順を実行する。

端末３０−１がパケットＰ６２を受信して、ＡＣＫ＝１のパケットＰ６３を送信することによりコネクションが確立し、データの転送が開始される。端末３０−１はパケットＰ６４にてデータをサーバ２０へ送信し、サーバ２０からＡＣＫ＝１とした応答のパケットＰ６５を受信する。送信するデータ量が大きい場合は送信データをパケットに分割してパケットＰ６４とパケットＰ６５を繰り返す。

必要なデータの送信が終わりコネクションを終了する場合、端末３０−１はＦＩＮ＝１且つＡＣＫ＝１のパケットＰ６６をサーバ２０へ送る。サーバ２０はパケットＰ６６を受けるとＡＣＫ＝１のパケットＰ６７を返すとともに、サーバ２０自身の終了を通知するためにＦＩＮ＝１且つＡＣＫ＝１のパケットＰ６８を端末３０−１へ送信する。端末３０−１はパケットＰ６７とパケットＰ６８を受信し、パケットＰ６８の応答となるＡＣＫ＝１のパケットＰ６９をサーバ２０に返してサーバ２０との間のコネクションが解放され、一連の通信が終了する。

次に本発明の第１の形態の特徴となるルータ１０の動作について説明する。図２の動作における上り方向の（サーバ２０へ向かう）パケットの処理について、ルータ１０の動作を説明する。

ルータ１０は、初めにパケットＰ６１を端末３０−１から受信すると制御ビットを調べ、制御部１１はＳＹＮパケットであると判断してパケットＰ６１をＳＹＮキュー１３へ格納する。次にパケットＰ６３を受信するとＳＹパケットではないのでパケットＰ６３はデータキュー１２に格納される。続くパケットＰ６４、Ｐ６６、Ｐ６９もデータキュー１２に格納される。そして、データキュー１２とＳＹＮキュー１３に格納されたパケットはそれぞれのキューの出力の和が一定になるように流量制御されネットワーク４０に送出される。

通常の動作状態においては、端末３０−１とサーバ２０との間の通信以外にも多数の通信が並行して行われるので、多数のパケットが集中したりデータ量の大きなパケットが集中したりするとデータキュー１２とＳＹＮキュー１３には複数のパケットが蓄積された状態となる。

この状態における動作について図３を参照して説明する。図３はデータキュー１２に蓄積されたデータ量の総和である蓄積データ量と動作との関係を示した図である。蓄積量比較部１６は、データキュー１２の蓄積データ量予め決められた閾値Λ１以上になったか、又はデータキュー１２の蓄積データ量予め決められた閾値Λ２以下になったかを比較し結果を制御部１１に出力する。

制御部１１は蓄積量比較部１６の出力を参照してデータキュー１２の蓄積データ量≧Λ１かを判断し（Ｓ８１）、蓄積データ量≧Λ１となると蓄積モードに移行する（Ｓ８２）。蓄積モードへの移行は、例えば、制御部１１の制御下に設けた蓄積モードフラグを１にセットすることにより行う。

制御部１１は、蓄積モードの場合（例えば蓄積モードフラグが１の場合）、データキュー１２に蓄積されたパケットを予め決められた流量Ｆ１（byte/s）以下の流量となるように送信し、ＳＹＮキュー１３に蓄積されたＳＹＮパケットの送信は抑止してＳＹＮキュー１３の内容を保留する（Ｓ８３）。

蓄積モードになると、ＳＹＮパケットはＳＹＮキュー１３に保留され、その間にデータキュー１２のパケットが送信される。従って、蓄積モードに移行した時点でコネクションが確立しているデータ転送だけが継続され、新たなコネクション確立を必要とするデータ転送は生じないために、コネクション確立中のデータ転送が徐々に終了することによりデータキュー１２に蓄積されるデータ量は減少していくことになる。

また、蓄積モードにおいてはＳＹＮキュー１３にＳＹＮパケットが保留されるが、図２で説明したように、ＳＹＮパケットに対する応答がタイムアウトとなると端末３０はＳＹＮパケットを再送する。このとき、アドレス比較部１７はＳＹＮパケットを受信した場合に宛先と送信元のアドレスについて受信したＳＹＮパケットと一致するＳＹＮパケットがＳＹＮキュー１３に存在していないかを比較し制御部１１に通知する。

もし再送されたＳＹＮパケットならばＳＹＮキュー１３に一致するＳＹＮパケットが有るためアドレス比較部１７で一致が報告される。この場合制御部１１は受信したＳＹＮパケットをＳＹＮキュー１３へ格納済みのＳＹＮパケットと置換する。これにより、システムにおいて端末３０が廃棄されたと判断した古いＳＹＮパケットが誤って処理されことが防止できる。また、初めにＳＹＮキュー１３に格納された順にＳＹＮパケットを処理することもできる。

制御部１１は、蓄積データ量が減少してΛ１以下となっても蓄積モードを継続し、蓄積量比較部１６の出力を参照して蓄積データ量≦閾値Λ２であるか判断する（Ｓ８４）。蓄積データ量≦Λ２となると制御部１１は送信モードへ移行する（Ｓ８５）。送信モードへの移行は例えば蓄積モード用のフラグを０とすることで実現する。

制御部１１は送信モードになると、データキュー１２に蓄積されたパケットを予め決められた流量Ｆ２（byte/s）以下の流量となるようにして送信し、ＳＹＮキュー１３に蓄積されたＳＹＮパケットを予め決められた流量Ｆ３（byte/s）以下の流量となるように送信を再開する（Ｓ８６）。このとき、Ｆ１＝Ｆ２＋Ｆ３という関係になり、ルータ１０からネットワーク４０への流量は蓄積モードの時と同じＦ１以下となるように調整される。

送信モードになると、ＳＹＮパケットの送信が開始されるため、新たなコネクションの確立が開始され、コネクションの確立を待たされていた端末３０はサーバ２０或いはネットワーク４０上の他のサーバ２０にアクセスを開始することができるようになる。このとき、端末３０はタイムアウト等が発生しなければＳＹＮパケットを送信することなくコネクションの確立手順を続けられることになる。

図４は、データキュー１２に蓄積されたデータ量と閾値Λ１、Λ２との関係とモードの対応を説明する図である。図４の（ａ）は蓄積データ量がΛ１を超えている状態であり、この状態では蓄積モードとなる。また、図４の（ｂ）は蓄積データ量がΛ２を下回る状態であり、この状態では送信モードとなる。また、図示しないがΛ２＜蓄積データ量＜Λ１の場合は、その前の状態によっていずれのモードもあることになる。

以上のように、ルータ１０は送信モードとなった後再び蓄積データ量≧Λ１となれば蓄積モードに移行し、その後蓄積データ量≦Λ２となれば送信モードに戻るという動作を繰り返す。これにより、一旦確立されたＴＣＰコネクションに対してはデータ転送の完全性が保証されとともに、ＳＹＮパケットが破棄されずにルータ１０内に保留されるため、端末３０はタイムアウト等の再送要因がなければＳＹＮパケットを再送しなくて済むことになる。

以上の説明では、上り方向（端末３０からサーバ２０への方向）の動作について説明したが、図示しないが下り方向も上り方向と同様にデータキュー１２やＳＹＮキュー１３や送信部１４や受信部１５や蓄積量比較部１６やアドレス比較部１７に相当する構成を逆方向に組み込むことにより、同様にサーバ２０は端末３０へのコネクションの確立手順においてＳＹＮパケットの再送を不要とすることが容易に理解できる。

次に、本発明の第２の形態について説明する。図５は本発明の第２の形態の輻輳制御システムの構成を示した図である。第２の形態の構成は第１の形態の構成と比較して、データキューが両方向に設けてあるのに対して、ＳＹＮキューを上り方向（一方向）のみに設けている点が異なる。従って、両方向のデータの蓄積状況によって上り方向（一方向）のみのＳＹＮパケットを保留するようにしている点に特徴がある。

図５では図１と同じ機能を持った構成要素には同じ符号を付けてあり、以降の説明では図１の構成と異なる部分及び異なる動作について説明をする。図５を参照すると、第２の形態のルータ５０は、上り方向のＳＹＮパケットを格納するＳＹＮキュー１３と、上り方向のＳＹＮパケット以外のパケットを格納するデータキュー１２と、上り方向の受信部１５と、上り方向の送信部１４と、アドレス比較部１７に加えて、下り方向の全パケットを格納するデータキュー５２と、下り方向の受信部５５と、下り方向の送信部５４とを有し、蓄積量比較部１６の代わりに蓄積量比較部５６を有する。

送信部５４は送信部１４と同様の機能である。受信部５５は受信したパケットがＳＹＮパケットか判定する機能はなく受信したパケットは全て制御部５１の指示によりデータキュー５２へ格納する。

蓄積量比較部５６は、データキュー１２とデータキュー５２の蓄積データ量を予め決められた閾値と比較する手段であり、結果は制御部５１に参照され、蓄積量比較部１６と同様にハードウェア回路でもプログラムでも実現できる。データキュー１２に設定された閾値Λ１、Λ２に対してデータキュー５２に設定された閾値はΛ３、Λ４とする。Λ１とΛ３は異なる値でもよく、またΛ２とΛ４も異なる値でもよい。例えば、それぞれの送信方向の通信路の通信容量やデータキューの大きさ等に基づいて決めてもよい。

次に本発明の第２の形態の動作について図面を参照して説明する。第２の形態の動作は蓄積モードへの移行と送信モードへの移行の条件を除くとその他の動作は第１の形態の動作と同じであるので、モードの移行条件について図６を参照して説明する。従って、制御部５１もモード移行の制御が制御部１１との差分となる。

図６は第２の形態の動作を説明したフローチャートであり、モード移行の条件を示している。図６を参照すると、制御部５１は蓄積量比較部５６の出力を参照してデータキュー１２に蓄積された上り方向の蓄積データ量（図６では上りデータ量と記載）≧Λ１かを判断し（Ｓ９１）、上りデータ量≧Λ１となると蓄積モードに移行する（Ｓ９３）。

さらに制御部５１は蓄積量比較部５６の出力を参照して、データキュー５２に蓄積された下り方向の蓄積データ量（図６では下りデータ量と記載）≧Λ３かを判断し（Ｓ９２）、下りデータ量≧Λ３となると蓄積モードに移行する（Ｓ９３）。蓄積モードに移行した後の動作は上り方向は第１の形態と同様であり、それぞれの送信方向の通信路に対して予め決められたそれぞれの流量以下になるように制御部５１によって制御される。

制御部５１は、蓄積データ量が減少してΛ１又はΛ３以下となっても蓄積モードを継続し、蓄積量比較部５６の出力を参照して上りデータ量≦Λ２であるか判断する（Ｓ９５）。上りデータ量≦Λ２であると制御部５１はさらに下りデータ量≦Λ４であるか判断する（Ｓ９６）。

上りデータ量≦Λ２且つ下りデータ量≦Λ４であると制御部５１は送信モードに移行する（Ｓ９７）。上りデータ量≧Λ２又は下りデータ量≧Λ４であると制御部５１はモードを維持する。送信モードに移行すると上り方向の流量はデータキュー１２が流量Ｆ２以下に、ＳＹＮキュー１３が流量Ｆ２以下に制御されるが、下り方向の流量制御は変わらない（Ｓ９８）。

以上のように、本発明の第２の形態では、ＳＹＮキュー１３と同方向のデータの流れだけでなく両方向のデータの流れ具合を参照して一方向のみのＳＹＮパケットの保留を制御しているため、どちらか一方の通信路が混雑した場合にＳＹＮパケットの送信を停止して保留することができる。特に図５の構成のように、コネクションを確立してアクセスする側の多くが端末３０になるようなシステムにおいては、下り方向のＳＹＮパケットが上り方向に比べて少ないので、上り方向にのみＳＹＮキュー１３を設けるだけで十分な効果を得ることができる。

また、第１の形態で両方向にＳＹＮキューを設ける構成でも、第２の形態と同様に両方向のデータキューの蓄積データ量に基づいてＳＹＮパケットの制御を実行するようにしてもかまわない。

本発明の第１の形態の構成を示した図である。 ＴＣＰの一般的な手順を示した図である。 本発明の第１の形態の蓄積モードと送信モードへの移行の動作を示した図である。 本発明の第１の形態のデータキュー１２の蓄積データ量と蓄積モード／送信モードの関係の一例を示した図である。 本発明の第２の形態の構成を示した図である。 本発明の第２の形態の蓄積モードと送信モードへの移行の動作を示した図である。

符号の説明

１０ ルータ
１１ 制御部
１２ データキュー
１３ ＳＹＮキュー
１４ 送信部
１５ 受信部
１６ 蓄積量比較部
１７ アドレス比較部
２０ サーバ
３０ 端末
４０ ネットワーク
５０ ルータ
５２ データキュー
５４ 送信部
５５ 受信部
５６ 蓄積量比較部

Claims (28)

1. ネットワークに接続してサービスを提供するサーバと、前記ネットワークとは別の通信手段を介して前記ネットワークに乗り入れ前記サーバにアクセスする端末と、前記ネットワークに接続するとともに前記端末と接続して通信を中継し輻輳を制御するルータとを有する輻輳制御システムであって、
   前記ルータは、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol)通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、ＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納するデータキューとを有することを特徴とする輻輳制御システム。
2. 前記ルータは、前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする請求項１の輻輳制御システム。
3. 前記ルータは、前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする請求項２の輻輳制御システム。
4. 前記ルータは、前記端末から前記サーバの方向の通信において、前記蓄積モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ１以下になるように制御し、前記送信モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）以下になるように制御し、前記ＳＹＮキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ３（Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ１）以下になるように制御することを特徴とする請求項３の輻輳制御システム。
5. 前記ルータは、前記ＳＹＮキューと前記データキューとを、前記端末から前記サーバの方向の通信経路、及び前記サーバから前記端末の方向の通信経路に有することを特徴とする請求項１、２、３、又は４の輻輳制御システム。
6. 前記ルータは、前記ＳＹＮキューと前記データキューとを、前記端末から前記サーバの方向の通信経路、或いは前記サーバから前記端末の方向の通信経路のいずれか一方に有することを特徴とする請求項１、２、３、又は４の輻輳制御システム。
7. ネットワークに接続してサービスを提供するサーバと、前記ネットワークとは別の通信手段を介して前記ネットワークに乗り入れ前記サーバにアクセスする端末と、前記ネットワークに接続するとともに前記端末と接続して通信を中継し輻輳を制御するルータとを有する輻輳制御システムであって、
   前記ルータは、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットのうちサーバ方向に送信されるＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、サーバ方向に送信されるＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納する第１のデータキューと、端末方向に送信される全パケットを一時的に格納する第１のデータキューとを有することを特徴とする輻輳制御システム。
8. 前記ルータは、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となるか又は前記前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ３以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする請求項７の輻輳制御システム。
9. 前記ルータは、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となり且つ前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ４（Λ４＜Λ３）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする請求項８の輻輳制御システム。
10. 第１の通信路に接続する装置と第２の通信路に接続する装置との間のＴＣＰ通信を中継するルータであって、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、ＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納するデータキューとを有することを特徴とするルータ。
11. 前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする請求項１０のルータ。
12. 前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする請求項１１のルータ。
13. 前記データキューと前記ＳＹＮキューに蓄積されたパケットの送信において、前記蓄積モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ１以下になるように制御し、前記送信モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）以下になるように制御し、前記ＳＹＮキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ３（Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ１）以下になるように制御することを特徴とする請求項１２のルータ。
14. 前記ＳＹＮキューと前記データキューとを、前記第１の通信路から前記第２の通信路の方向の通信経路、及び前記第２の通信路から前記第１の通信路の方向の通信経路に設けたことを特徴とする請求項１０、１１、１２、又は１３のルータ。
15. 前記ＳＹＮキューと前記データキューとを、前記第１の通信路から前記第２の通信路の方向の通信経路、或いは前記第２の通信路から前記第１の通信路の方向の通信経路のいずれか一方に設けたことを特徴とする請求項１０、１１、１２、又は１３のルータ。
16. 第１の通信路に接続する装置と第２の通信路に接続する装置との間のＴＣＰ通信を中継するルータであって、ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットのうち第１の通信路に送信するＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、第１の通信路に送信するＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納する第１のデータキューと、第２の通信路に送信する全パケットを一時的に格納する第２のデータキューを有することを特徴とするルータ。
17. 前記ルータは、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となるか又は前記前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ３以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする請求項１６のルータ。
18. 前記ルータは、前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となり且つ前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ４（Λ４＜Λ３）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする請求項１７のルータ。
19. 第１の通信路に接続する装置と第２の通信路に接続する装置との間のＴＣＰ通信を中継するルータにおける輻輳制御方法であって、
    ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、ＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納するデータキューとを有し、
    前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする輻輳制御方法。
20. 前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする請求項１９の輻輳制御方法。
21. 前記データキューと前記ＳＹＮキューに蓄積されたパケットの送信において、前記蓄積モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ１以下になるように制御し、前記送信モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）以下になるように制御し、前記ＳＹＮキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ３（Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ１）以下になるように制御することを特徴とする請求項２０の輻輳制御方法。
22. 第１の通信路に接続する装置と第２の通信路に接続する装置との間のＴＣＰ通信を中継するルータにおける輻輳制御方法であって、
    ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケットのうち第１の通信路に送信するＳＹＮパケットを一時的に格納するＳＹＮキューと、第１の通信路に送信するＳＹＮパケット以外のパケットを一時的に格納する第１のデータキューと、第２の通信路に送信する全パケットを一時的に格納する第２のデータキューとを有し、
    前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となるか又は前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ３以上となると蓄積モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留することを特徴とする輻輳制御方法。
23. 前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となり且つ前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ４（Λ４＜Λ３）以下となると送信モードに移行して前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始することを特徴とする請求項２２の輻輳制御方法。
24. ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケット以外のパケットを受信して一時的に格納するデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となると蓄積モードに移行する手順と、蓄積モードに移行すると前記ＳＹＮパケットを受信して一時的に格納するＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
25. 前記データキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となると送信モードに移行する手順と、送信モードに移行すると前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする請求項２４のプログラム。
26. 前記データキューと前記ＳＹＮキューに蓄積されたパケットの送信において、前記蓄積モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ１以下になるように制御する手順と、前記送信モードの場合は前記データキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ２（Ｆ２＜Ｆ１）以下になるようにするとともに前記ＳＹＮキューから送信する流量を予め決められた値Ｆ３（Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ１）以下になるように制御する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする請求項２５のプログラム。
27. ＴＣＰ通信におけるコネクション確立の最初に送信するパケットであるＳＹＮパケット以外のパケットで第１の方向に送信するパケットを一時的に格納する第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ１以上となるか、又は前記第１の方向とは逆方向に送信される全パケットを一時的に格納する第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ３以上となると蓄積モードに移行する手順と、蓄積モードに移行すると前記ＳＹＮパケットのうち第１の方向に送信するパケットを一時的に格納するＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を停止して保留する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
28. 前記第１のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ２（Λ２＜Λ１）以下となり且つ前記第２のデータキューに蓄積されたデータ量が予め決められた閾値Λ４（Λ４＜Λ３）以下となると送信モードに移行する手順と、送信モードに移行すると前記ＳＹＮキューに蓄積されているＳＹＮパケットの送信を開始する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする請求項２７のプログラム。
    

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