JP2006166053A - パケット転送装置および通信ネットワーク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】L2TPセッションを介して少なくとも2つのLACに接続され、ユーザ端末を収容するゲートウェイからの送信パケットをBridge over PPPでカプセル化されたL2TPパケット形式で受信するL2TPパケット転送装置であって、トンネルIDとセッションIDとの組合せと、ユーザ端末が所属する広域ネットワークの識別子との対応関係を記憶した検索テーブルを有し、受信パケットのトンネルIDとセッションIDに基づいて、上記検索テーブルからVPN−IDを特定し、上記検索テーブルで同一VPN−IDを持つ他のトンネルIDとセッションIDの存在が確認された場合に、上記他のトンネルIDとセッションIDの組合せで特定される他のL2TPセッションに対して、受信パケットをL2TPパケット形式で転送する。
【選択図】 図1
Description
近年になって、複数の拠点をイーサネットで接続し、これらの拠点間でイーサフレームをスイッチングする広域イーサネットサービスが注目されている。このネットワーク方式は、ユーザにとって、複数の拠点間があたかもスイッチング・ハブで直接繋がっているように見えるため、LANを構築するのと同様の容易さで拠点間を接続することができ、複数の専用線を契約する場合に比較して、通信コストを削減できるという利点がある。
第1の方式は、スイッチング・ハブと光インタフェースを用いて、ブリッジ接続された巨大なイーサネットワークを実際に構築するものである。この方式は、例えば、IEEE802.1Qに準拠したVLANタグを使用することによって、ネットワーク上に複数のコネクションを多重化することも可能となる。
第2の方式は、EoMPLS(Ethernet over Multi Protocol Label Switching)技術を適用して、MPLSルータ上で仮想的にブリッジ接続されたイーサネットワークを構築するものである。この方式によれば、例えば、SHIMヘッダとVLANタグを用いて、ネットワーク上に複数のコネクションを多重化することが可能となる。
第3の方式は、IPネットワーク上に仮想的なトンネルを設定しておき、このトンネルを仮想的なスイッチング・ハブとして機能するサーバと接続することによって、仮想的にブリッジ接続されたイーサネットワークを構築するものである。この方式は、多数のスイッチング・ハブ(ルータ)を設置することによって、ネットワーク上に多数のコネクションを多重化することができる。
図2において、網1、2は、それぞれ異なるインターネット・サービス・プロバイダ(ISP)が管理するISP網、網3はインターネット網、網4は、IP網で形成されるアクセス網を示す。アクセス網4とISP網1、2は、それぞれLNS(L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) Network Server)20−1、20−2で接続され、各ISP網1、2には、LNS管理サーバ21−1、21−2が接続されている。また、アクセス網4には、複数のLAC(L2TP Access Concentrator)10(10−1、10−2)と、LAC管理サーバ11が配置されている。尚、L2TPについては、RFC2661(非特許文献1)で規定されている。
例えば、スイッチング・ハブと光インターフェイスを用いる第1の方式は、光インタフェースの物理的制約により、通信エリアが広くなると、設置すべきスイッチング・ハブ数が増加し、コスト的に高くなる。
また、IPネットワーク上に設定された仮想的なトンネルを仮想スイッチング・ハブサーバに接続する第3の方式は、各ユーザにIPアドレスによるサーバへの接続サービスを提供する必要があるため、サーバがクラッキングされる可能性があり、セキュリティ上の問題がある。
第1方式を採用した場合、IP網で構成されるアクセス網とは別に、広域イーサネット網を構築する必要があり、新たなコストが発生する。特に、アクセス事業者が広い範囲でインターネット網への接続サービスを提供している場合、契約ユーザ間に新たな接続サービスを提供するために、非常に大きなコストが必要となる。
EoMPLSを使う第2方式を採用した場合、アクセス通信事業者が形成しているアクセス網(IP網)内のパケット転送装置の全てをラベルスイッチング機能付きの装置に置き換える必要があるため、第1方式と同様、大きなコストを必要とする。
本発明の他の目的は、アクセス網の安全を保証し、契約ユーザへの広域イーサネットサービスを可能とする通信ネットワークおよびパケット転送装置を提供することにある。
トンネルIDとセッションIDとの組合せと、ユーザ端末が所属する広域ネットワークの識別子(以下、VPN−IDと言う)との対応関係を記憶した検索テーブルと、
受信パケットのL2TPヘッダが示すトンネルIDとセッションIDに基づいて、上記検索テーブルから受信パケットのVPN−IDを特定し、上記検索テーブルで同一VPN−IDを持つ他のトンネルIDとセッションIDの存在が確認された場合に、上記他のトンネルIDとセッションIDの組合せで特定される他のL2TPセッションに対して、受信パケットをL2TPパケット形式で転送するパケット転送処理部とを有することを特徴とする。
図では、簡略化のためにL2TPトンネルTn2とTn3を省略してあるが、LAC10−1、10−2と、LNS20−1、20−2との間には、図2と同様に、L2TPトンネルTn1〜Tn4が設定されており、これらのトンネル上に、IP over PPP over L2TPセッションiL1〜iL4が形成される。L2TPパケット転送装置30とLAC10−1、10−2との間には、それぞれL2TPトンネルTn5、Tn6が設定され、これらのトンネル上には、Bridge over PPP over L2TPセッションeL1、eL2が設定される。
接続管理テーブル110は、ドメイン名111と接続先112との関係を示す複数のテーブルエントリ110−1、110−2、…からなる。本実施例の場合、接続管理テーブル110には、広域イーサネットサービス用のドメイン名「ether.net」をL2TPパケット転送装置30のホスト名「lns-s.access.net」と対応付けたテーブルエントリ110−3が新たに追加されている。尚、接続管理テーブル110への新たなエントリの追加は、LAC管理サーバ11が備える一般的な機能を利用して実現できるため、LAC10とLAC管理サーバ11には、本発明を実施するための特別な機能変更を必要としない。
ユーザ管理テーブル310は、ユーザ名311と、ユーザ認証のためのパスワード312と、ユーザに関するその他の属性情報313と、仮想ネットワーク識別子(VPN−ID)314との関係を示す複数のテーブルエントリからなる。同一の広域イーサネットワークに所属するユーザには、同一のVPN−ID:314が割り当てられる。図1では、広域イーサネットワーク5が1つしか示されていないが、L2TPパケット転送30には、VPN−IDの異なる複数の広域イーサネットワークを収容することができる。
L2TPパケット転送装置30は、LAC10(またはアクセス網4内の中継ノード)および転送装置管理サーバ31に接続するための複数の入力回線インタフェース301(301−1〜301−n)および出力回線インタフェース302(302−1〜302−n)と、これらのインタフェースに接続されたパケット転送処理部303と、パケット転送処理部303に接続された制御部304とからなる。
VPN−IDテーブル330は、受信されたL2TPパケットの発信元を特定するために必要なL2TPセッションIDとトンネルIDとの組合せ331から、その発信元が所属する広域イーサネットのグループ識別子を表すVPN−ID:332を検索するためのテーブルであり、L2TPセッションIDとトンネルIDとの組合せ331と対応した複数のテーブルエントリ3300−1、3300−2、…からなる。
転送先判定テーブル340は、VPN−IDテーブル330とは逆に、VPN−ID:341から、受信パケットの転送先を示すセッション情報(L2TPセッションIDとトンネルIDとの組合せ)342を検索するためのテーブルである。転送先判定テーブル340は、VPN−ID:3301と対応した1つまたは複数のテーブルエントリ3400−1、…からなり、各テーブルエントリのセッション情報欄342には、同一の広域イーサネットグループ(VPN−ID)に所属するL2TPセッションIDとトンネルIDとの組合せが、L2TPセッションの設定の都度、次々と登録される。
ゲートウェイRe−1は、ユーザ端末TE−2からのパケット送信に先立って、LAC10−1との間で、PPPoEの接続手順およびPPPのLCP接続手順を実行する(SQ1)。LAC10−1は、上記接続手順によってゲートウェイRe−1との間にセッションep1が設定されると、ゲートウェイRe−1にユーザ名の送信を要求し、ゲートウェイRe−1からユーザ名「user1@ether.net」を取得する(SQ2)。
ユーザ端末TE−3からのパケット送信に先立って、ゲートウェイRe−2は、LAC10−2との間で、PPPoEの接続手順およびPPPのLCP接続手順を実行する(SQ11)。LAC10−2は、ゲートウェイRe−2との間にセッションep2が設定されると、ゲートウェイRe−2にユーザ名の送信を要求し、ゲートウェイRe−2からユーザ名「user2@ether.net」を取得する(SQ12)。
制御部304は、LAC10からL2TP接続要求を受信すると、プロトコル処理ルーチン309によってL2TP処理(SQ5またはSQ15)を実行し、ゲートウェイ(Re−1またはRe−2)に対応するトンネルIDとセッションIDを確定し(ステップ371)、確定したIDに基づいて、L2TP転送テーブル320を更新する(372)。次に、制御部304は、LNSを介してゲートウェイと交信し、転送装置管理サーバ31と交信して、ゲートウェイのPPP認証処理(SQ6またはSQ16)を実行し、転送装置管理サーバ31から、VPN−IDを含むセッション属性を取得する(373)。ゲートウェイの認証に成功すると、制御部304は、プロトコル処理ルーチン309によって、RFC3518(非特許文献3)に規定されたPPPのBCP接続手順(SQ9またはSQ19)を実行し(374)、ゲートウェイがbridge over PPP送信可能な状態にする。
パケット転送処理部303は、LACを介してL2TP形式でゲートウェイからのPPPパケットを受信すると、受信パケットのL2TPヘッダからトンネルIDとセッションIDを抽出し(381)、抽出されたトンネルIDとセッションIDとの組合せを検索キーとして、VPN−IDテーブル330からVPN−IDを検索する(382)。次に、上記VPN−IDを検索キーとして、転送先判定テーブル340から、受信パケットの転送先セッション情報342となるトンネルIDとセッションIDとの組合せを検索する(383)。転送先セッション情報342には、受信パケットの送信元のセッション情報も含まれているため、パケット転送処理部303は、検索された転送先セッション情報から、ステップ381で抽出されたトンネルIDとセッションIDとの組合せを除外し(384)、残ったセッション(トンネルIDとセッションIDとの組合せ)の数を判定する(385)。
図1に示した第1実施例のネットワークと比較すると、本実施例は、図1におけるゲートウェイはRi−1とRe−1に代えて、IP over PPP over PPPoE機能とBridge over PPP over PPPoE機能の両方を備えたゲートウェイRie−1が使用され、図1における2つのLAN:L1とL2が、一つのLAN:L12に統合された形になっている。ゲートウェイRie−1とLAC10−1との間には、IP over PPP over PPPoEのトンネルip1と、Bridge over PPP over PPPoEのトンネルep1が設定されている。
ゲートウェイRie−1は、LANおよびLAC10と接続するための複数の入力回線インタフェース501(501−1〜501−m)および出力回線インタフェース502(502−1〜502−m)と、これらのインタフェースに接続されたパケット転送処理部503と、パケット転送処理部503に接続された制御部504とからなる。
ゲートウェイRie−1がLAN:L12から受信するパケットは、ペイロード600とIPヘッダ601とからなるIPパケットに、L2レイヤのイーサヘッダ602が付加されたフォーマットとなっている。ゲートウェイRie−1は、LANから受信したパケットのヘッダ条件によって、図(A)に示すように、イーサヘッダ602を残したまま、カプセル化ヘッダ603を付加してLAC10に送出する場合と、図(B)に示すように、イーサヘッダ602を除去し、IPパケットにカプセル化ヘッダ603を付加してLAC10に送出する場合とがある。
Bridge over PPPテーブル520には、Bridge over PPP処理してLACに転送されるパケットが備えるべきヘッダ条件を定義した複数のテーブルエントリからなる。
パケット転送処理部503は、入力回線インタフェース501(501−1〜501−m)からの受信パケットが、LANからの受信パケットか否かを判定し(ステップ701)、それがLACに転送すべきLANからの受信パケットの場合、イーサヘッダ601が付加されたままの状態で、ヘッダ走査を行い、Bridge over PPPテーブル520が示すヘッダ条件と照合する(702)。照合の結果(703)、受信パケットがBridge over PPPテーブル520の何れかのヘッダ条件を満たしていた場合、イーサヘッダ602を残したまま、受信パケットをBridge over PPPでカプセル化し(704)、PPPoEセッション(LACに向かうトンネルep1)と対応する出力回線インタフェース502に、図13(A)のパケットフォーマットで送信する(706)。受信パケットがBridge over PPPテーブル520のヘッダ条件に該当しない場合は、イーサヘッダ602を除去した後、受信パケットをIP over PPPでカプセル化し(705)、PPPoEセッション(LACに向かうトンネルip1)と対応する出力回線インタフェース502に、図13(B)のパケットフォーマットで送信する。
第1、第2実施例では、アクセス網4とISP網1、2とが独立して存在するネットワーク構成について説明したが、第3実施例は、アクセス網4とISP網1、2とを統合したネットワーク構成に本発明を適用した場合を示す。
アクセス網とISP網を統合した場合、図16に示すように、アクセス網とISP網を接続するLNS20が省略され、アクセス網4は、インターネット3と同じアドレス空間を持つIP網となる。L2TPパケット転送装置30による広域イーサネットサービスは、第1実施例と同様に実現される。
5:広域イーサネットワーク、10:LAC、11:LAC管理サーバ、
20:LNS装置、21:LNS管理サーバ、30:L2TPパケット転送装置、
31:転送装置管理サーバ、22:LAC・BAS管理サーバ、L1〜L4:LAN、
Ri:IP over PPP over PPPoE用のゲートウェイ、
Re:Bridge over PPP over PPPoE用のゲートウェイ、
ip:IP over PPP over PPPoEセッション、
ep:Bridge over PPP over PPPoEセッション、
Tn:L2TPトンネル、iL:IP over PPP over L2TPセッション、
eL:bridge over PPP over L2TPセッション、100:LAC・BAS、
301、501:入力回線インタフェース、302、502:出力回線インタフェース、303、503:パケット転送処理部、304、504:制御部、
320:L2TP転送テーブル、330:VPN−IDテーブル、
340:転送先判定テーブル、510:PPP/IP転送テーブル、
520:Bridge over PPPテーブル。
Claims (10)
- L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol)セッションを介して少なくとも2つのLAC(L2TP Access Concentrator)に接続され、ユーザ端末を収容するゲートウェイからの送信パケットをL2TPパケット形式で受信するL2TPパケット転送装置であって、
トンネルIDとセッションIDとの組合せと、ユーザ端末が所属する広域ネットワークの識別子(以下、VPN−IDと言う)との対応関係を記憶した検索テーブルと、
受信パケットのL2TPヘッダが示すトンネルIDとセッションIDに基づいて、上記検索テーブルから受信パケットのVPN−IDを特定し、上記検索テーブルで同一VPN−IDを持つ他のトンネルIDとセッションIDの存在が確認された場合に、上記他のトンネルIDとセッションIDの組合せで特定される他のL2TPセッションに対して、受信パケットをL2TPパケット形式で転送するパケット転送処理部とを有することを特徴とするL2TPパケット転送装置。 - 前記LACとの間に新たなL2TPセッションを設定する時、ユーザ認証情報を保持する管理サーバからユーザ識別情報と対応したVPN−IDを取得し、前記検索テーブルに、該VPN−IDと上記L2TPセッションのトンネルIDとセッションIDとの対応関係を記憶する制御部を有することを特徴とする請求項1に記載のL2TPパケット転送装置。
- 前記検索テーブルが、トンネルIDとセッションIDとの組合せを検索キーとして、VPN−IDを検索するためのVPN−IDテーブルと、VPN−IDを検索キーとして、同一の広域ネットワークに所属するL2TPセッションのトンネルIDとセッションIDとの組合せを検索するための転送先判定テーブルとからなり、
前記パケット転送処理部が、受信パケットのL2TPヘッダが示すトンネルIDとセッションIDに基づいて、上記VPN−IDテーブルからVPN−IDを特定し、上記転送先判定テーブルから上記特定VPN−IDをもつ前記他のL2TPセッションを特定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のL2TPパケット転送装置。 - 前記各LACから、Bridge over PPP(Point to Point Protocol)でカプセル化されたL2TPパケットを受信することを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載のL2TPパケット転送装置。
- それぞれ宅内LANに接続された複数のゲートウェイを収容し、各ゲートウェイとの間で、IP over PPP(Point to Point Protocol)またはBridge over PPPでカプセル化されたパケットを送受信する複数のLAC(L2TP Access Concentrator)と、
上記LACにL2TP(Layer 2 Tunneling Protocol)セッションを介して接続され、LACから受信したIP over PPP形式のL2TPパケットからIPパケットを抽出し、該IPパケットをインターネット・サービス・プロバイダ(ISP)網に転送する少なくとも1つのLNS(L2TP Network Server)と、
上記複数のLACにL2TPセッションを介して接続されたL2TPパケット転送装置とからなる通信ネットワークにおいて、
上記各LACが、ゲートウェイから受信したIP over PPPでカプセル化されたパケットは、上記LNSに転送し、Bridge over PPPでカプセル化されたパケットは、上記L2TPパケット転送装置に転送し、
上記L2TPパケット転送装置が、
トンネルIDとセッションIDとの組合せと、ユーザ端末が所属する広域ネットワークの識別子(以下、VPN−IDと言う)との対応関係を記憶した検索テーブルと、
上記LACから受信したパケットのL2TPヘッダが示すトンネルIDとセッションIDに基づいて、上記検索テーブルから受信パケットのVPN−IDを特定し、上記検索テーブルで同一VPN−IDを持つ他のトンネルIDとセッションIDの存在が確認された場合に、上記他のトンネルIDとセッションIDの組合せで特定される他のL2TPセッションに対して、受信パケットをBridge over PPP形式で転送するパケット転送処理部とを有することを特徴とする通信ネットワーク。 - 前記L2TPパケット転送装置と対応づけられたユーザ認証用の転送装置管理サーバを含み、
前記L2TPパケット転送装置が、
前記LACとの間に新たなL2TPセッションを設定する時、上記転送装置管理サーバからユーザ情報と対応したVPN−IDを取得し、前記検索テーブルに、該VPN−IDと上記L2TPセッションのトンネルIDとセッションIDとの対応関係を記憶する制御部を備えることを特徴とする請求項5に記載の通信ネットワーク。 - 前記検索テーブルが、トンネルIDとセッションIDとの組合せを検索キーとして、VPN−IDを検索するためのVPN−IDテーブルと、VPN−IDを検索キーとして、同一の広域ネットワークに所属するトンネルIDとセッションIDとの組合せを検索するための転送先判定テーブルとからなり、
前記L2TPパケット転送装置のパケット転送処理部が、受信パケットのL2TPヘッダが示すトンネルIDとセッションIDに基づいて、上記VPN−IDテーブルからVPN−IDを特定し、上記転送先判定テーブルから上記特定VPN−IDをもつ前記他のL2TPセッションを特定することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の通信ネットワーク。 - ユーザ識別情報から抽出されるドメイン名と、接続先識別子との関係を記憶したLAC管理サーバと、
前記LNSに対応づけられたユーザ認証用のLNS管理サーバとを含み、
前記各LACが、前記何れかのゲートウェイから新たなセッション接続要求を受けた時、上記LAC管理サーバから、セッション接続要求元のユーザ識別情報と対応する接続先情報を取得し、該接続先情報に従って前記LNSまたはL2TPパケット転送装置との間にL2TPセッションを設定し、セッション接続先となったLNSまたはL2TPパケット転送装置が、上記LNS管理サーバまたは転送装置にユーザ認証を要求することを特徴とする請求項6に記載の通信ネットワーク。 - 前記ゲートウェイのうちの少なくとも1つが、前記L2TPパケット転送装置に転送すべきパケットのヘッダ条件を示すテーブルを備え、前記宅内LANから受信した上記ヘッダ条件に適合するパケットは、L2ヘッダを残したままBridge over PPPでカプセル化して前記LACに送信し、上記ヘッダ条件に適合しないパケットは、L2ヘッダを除去し、IP over PPPでカプセル化して前記LACに送信することを特徴とする請求項5〜請求項8の何れかに記載の通信ネットワーク。
- 前記各ゲートウェイが、前記L2TPパケット転送装置を経由すべきパケットをBridge over PPP over PPPoE (PPP over Ethernet)形式で送信することを特徴とする請求項5〜請求項9の何れかに記載の通信ネットワーク。
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