JP2007189640A

JP2007189640A - パケット中継装置及び中継方法

Info

Publication number: JP2007189640A
Application number: JP2006007883A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Suzuki; 史章鈴木; Masaro Tamai; 昌朗玉井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】グローバルＩＰアドレスが１つしか付与されない環境で複数の端末を接続する場合に、ＮＡＴを使用せず、またパケット中継装置が端末に対しグローバルＩＰアドレスの付与を行わないパケット中継装置を提供する。
【解決手段】パケット中継装置１０は、ＷＡＮインタフェース１１と、ＬＡＮインタフェース１２と、ＩＰアドレス自動取得部１４と、レイヤ２アドレス書換え部１３と、ＩＰアドレス自動取得監視部１５と、からなる。レイヤ２アドレス書換え部は、ＬＡＮインタフェースとＷＡＮインタフェースの間でパケットを中継しつつ、パケットのレイヤ２アドレスの書換えを行う。またパケット中継装置は、ＬＡＮインタフェース側にグローバルＩＰアドレスを自動取得する端末が存在しない場合は、ＩＰアドレス自動取得部を用いてＩＰアドレスを取得する一方、存在する場合にはＩＰアドレス自動取得監視部を用いて端末のＩＰアドレス取得を監視する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワーク間のパケット中継装置及び中継方法に関し、より詳しくは、物理的または論理的に異なるネットワークの間にあって、自装置がＩＰアドレスを有しＩＰレイヤを終端しつつ、ネットワーク間のパケットを中継する装置及び中継する方法に関する。

現在のインターネットの接続で主に使用されるアドレス体系であるＩＰｖ４アドレスには、インターネット全体でアドレスの一意性が保証されるグローバルＩＰアドレスと、一意性が保証されず、閉じたネットワークでのみ使用可能なプライベートＩＰアドレスがある。ＩＰｖ４アドレスはアドレス空間が狭く、すなわち配布可能なアドレスの個数が少ないため、一般家庭向けインターネット接続サービスでは、通常個々の契約に対し１個のグローバルＩＰアドレスのみが付与される。

１個のグローバルＩＰアドレスのみが付与される環境において、複数の端末が同時にインターネットに接続しようとする場合、従来、ＮＡＴ（ＮｅｔｗｏｒｋＡｄｄｒｅｓｓＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）またはＮＡＰＴ（ＮｅｔｗｏｒｋＡｄｄｒｅｓｓＰｏｒｔＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）機能を備えたルータ装置が用いられていた（例えば、非特許文献１参照）。

しかしながら、ＮＡＴを用いずにインターネットに接続した場合には正しく通信できていた通信アプリケーションの一部において、ＮＡＴを用いてインターネットに接続した場合には正しく通信できなくなることがある、という問題があった。詳細は、非特許文献１、８章“ＮＡＴｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ”に記述されているが、以下簡単に説明する。

ＮＡＴを介して送受信されるＩＰパケットは、ヘッダ部分とデータ部分とにより構成されている。ＮＡＴを有したルータ装置は、このうちヘッダ部分に含まれるＩＰアドレスの情報を、インターネット側のインタフェース（ＷＡＮインタフェース）から、ローカルネットワーク側のインタフェース（ＬＡＮインタフェース）にＩＰパケットを転送する場合には、グローバルＩＰアドレスをプライベートＩＰアドレスに書き換え、逆にＬＡＮインタフェースからＷＡＮインタフェースにＩＰパケットを転送する場合には、プライベートＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスに書き換える動作を行う。

一部のアプリケーションで用いられるプロトコル、例えばＦＴＰ（ＦｉｌｅＴｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｔｏｃｏｌ）においては、ＩＰパケットのデータ部分の中にＩＰアドレス情報を入れて送信し、この情報を用いて通信を行うことがある。

ところが、ＮＡＴを用いると、ヘッダ部分のＩＰアドレスは書き換えられる一方、データ部分のＩＰアドレスは書き換えられない。このため、ヘッダ部分とデータ部分の間でＩＰアドレス情報に矛盾が発生し、この矛盾によって通信ができなくなることがある。ＮＡＰＴのように、ＩＰアドレス変換とポート番号変換を同時に行う処理の場合も同様に、ヘッダ部分のＩＰアドレスとポート番号は書換えられる一方、データ部分のＩＰアドレスやポート番号は書き換えられない。このため、ヘッダ部分とデータ部分の間でＩＰアドレス及びポート番号情報に矛盾が生じ、この矛盾によって通信ができなくなることがある。

従来、この問題を解決するために、パケット中継処理のＬＡＮインタフェースに接続された端末に対し、このパケット中継処理のＷＡＮインタフェースに付与されたグローバルＩＰアドレスと同一のグローバルＩＰアドレスを付与し、ＷＡＮインタフェースとＬＡＮインタフェースの間で、必要に応じてアドレス変換を行わないものがあった（特許文献１）。

図１１に、従来技術におけるパケット中継装置（ＮＡＴルータ）の構成を示す。パケット中継装置２１０は、ＷＡＮインタフェース２１１と、ＬＡＮインタフェース２１２と、ＩＰアドレス自動取得部２１４と、ＩＰアドレス付与部２１５と、を備えている。ＩＰアドレス自動取得部２１４は、ＤＨＣＰなどの手段を用い、ＷＡＮインタフェース２１１側ネットワーク（ＷＡＮ）上のＩＰアドレス付与サーバ（インターネット・プロバイダ、図示せず）からグローバルＩＰアドレスを取得し、ＷＡＮインタフェース２１１に設定する。一方、ＬＡＮインタフェース２１２側ネットワーク（ＬＡＮ）上で最初にグローバルＩＰアドレスの自動取得を要求した端末に対しては、ＩＰアドレス付与部２１５は、パケット中継装置２１０のＷＡＮインタフェース２１１に設定されたグローバルＩＰアドレスと同一のＩＰアドレスを付与する。またＬＡＮインタフェース２１２に接続された他の端末に対しては、プライベートＩＰアドレスを付与する。

パケット中継装置は、ＬＡＮインタフェース２１２から受信したパケットをＷＡＮインタフェース２１１へ転送し、ＷＡＮインタフェース２１１から受信したパケットをＬＡＮインタフェース２１２へ転送する。

ＬＡＮインタフェース２１２からＷＡＮインタフェース２１１への転送であれば、ＩＰ中継処理部２１３に備えられたＮＡＴ部（図示せず）によってＩＰアドレスが書き換えられる。このときＮＡＴ部は、送信者ＩＰアドレスをパケット中継装置のＷＡＮインタフェース２１１に設定されたＩＰアドレスに書き換える。またこのとき、送信元ＩＰアドレス情報と送信先ＩＰアドレスの情報の組を、ＮＡＴテーブル２１６に記憶する。パケット中継装置２１０と同一のグローバルＩＰアドレスが付与された端末からのＩＰパケットであれば、ＩＰパケットは書き換えられず、そのままＷＡＮインタフェース２１１へ中継されることになる。

一方、ＷＡＮインタフェース２１１からＬＡＮインタフェース２１２へパケットを転送する場合も、ＩＰ中継処理部２１３に備えられたＮＡＴ部によってＩＰアドレスが書き換えられる。このときＮＡＴ部は、ＮＡＴテーブル２１６を参照し、あて先ＩＰアドレスとされたグローバルＩＰアドレス（ＷＡＮインタフェース２１１に設定されたグローバルＩＰアドレス）を、ＬＡＮインタフェース２１２に接続された端末のＩＰアドレスに書き換える。パケット中継装置２１０と同一のグローバルＩＰアドレスが付与された端末に向けたＩＰパケットであれば、ＩＰパケットは変換されず、そのままＬＡＮインタフェース２１２へと中継されることになる。

従来技術では、ＬＡＮインタフェース２１２に接続された１台の端末に対してパケット中継装置２１０と同一のグローバルＩＰアドレスを付与し、その端末に対してはＮＡＴ部においてＩＰアドレス変換を行わない。これにより、その端末とＷＡＮ間の通信についてＮＡＴに由来する上記問題の発生を回避している。

しかしながら従来技術では、ＩＰアドレス自動取得部２１４に加え、ＬＡＮインタフェース２１２に接続された端末に対してＩＰアドレスを付与するためにＩＰアドレス付与部２１５を別途備える必要があり、これによりパケット中継装置２１０に搭載するプログラムのサイズが大きくなってしまうという問題があった。
特開２００３−２７３８９１号公報ピー・スリスレッシュ、エム・ホルドレジ、"アイピー・ネットワーク・アドレス・トランスレータ（ナット）・ターミノロジー・アンド・コンシダレーションズ"、アールエフシー２６６３、インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース、オーガスト１９９９「P. Srisuresh, M. Holdrege, "IP Network Address Translator （NAT） Terminology and Considerations", RFC 2663, Internet Engineering Task Force, August 1999」

本発明は、上記の２つの問題、すなわちＮＡＴの使用により一部のアプリケーションで通信ができなくなること、及び、ＮＡＴを使用しないための構成としてパケット中継装置がＩＰアドレス付与部を備えることによりパケット中継装置に搭載するプログラムのサイズが大きくなってしまうこと、を解決するパケット中継装置及びパケット中継方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、第１のインタフェースと第２のインタフェースを備え、一方のインタフェースが受信したパケットを、他方のインタフェースへ中継するパケット中継装置において、上記第２のインタフェースに接続されＩＰアドレス自動取得用パケットを送信した端末のレイヤ２アドレスを保持するレイヤ２アドレス保持部と、上記端末が送信したＩＰアドレス取得用パケットを第１のインタフェース側のＩＰアドレス付与サーバへ中継する場合には上記パケットの送信元レイヤ２アドレスを上記第１のインタフェースのレイヤ２アドレスに書換える一方、上記パケットに応答して上記サーバが返信した応答パケットを中継する場合には宛先レイヤ２アドレスとされた上記第１のインタフェースのレイヤ２アドレスを上記レイヤ２アドレス保持部に保持された上記端末のレイヤ２アドレスに書換えるレイヤ２アドレス書換え部と、上記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在しない場合に、ＩＰアドレス自動取得用パケットを送信して上記サーバからＩＰアドレスを取得し上記第１のインタフェースに対し取得したＩＰアドレスを付与するＩＰアドレス自動取得部と、上記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在する場合に、上記端末がＩＰアドレス自動取得用パケットを送信して上記サーバからＩＰアドレスを自動取得する過程を監視し該端末と同一のＩＰアドレスを取得し上記第１のインタフェースに対し取得したＩＰアドレスを付与するＩＰアドレス自動取得監視部と、を備えたことを特徴とするパケット中継装置である。

本発明における「レイヤ２」とは、ＯＳＩ参照モデルの第２層すなわちデータリンク層のことを指す。「レイヤ２アドレス」とは、第２層で使用されるイーサネット（登録商標）等のアドレス、例えばＭＡＣアドレスを指す。本発明によれば、パケット中継装置の第１のインタフェースと、このパケット中継装置の第２のインタフェースに接続された端末に同一のＩＰアドレスが付与される。このため端末からパケット中継装置を介して第１のインタフェース側の端末やサーバと通信する際に、ＩＰアドレスの変換が不要となり、ＮＡＴが不要となる。従って、ＮＡＴの使用により一部のアプリケーションで通信ができなくなる問題を解決することができる。本発明における「第１のインタフェース」、「第２のインタフェース」は、共にコンピュータ・ネットワークにノードを接続するためのインタフェースを指すが、その種類は特に限定されるものではない。本発明においては、例えば、「第１のインタフェース」、「第２のインタフェース」をそれぞれ、ＷＡＮインタフェース、ＬＡＮインタフェースとすることができる。また、本発明における「ＩＰアドレス」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、グローバルＩＰアドレス、或いは、プライベートＩＰアドレスとすることができる。但し、第１のインタフェースに付与されるＩＰアドレスの種類と、第２のインタフェース側の端末に付与されるＩＰアドレスの種類とを統一すべく、「ＩＰアドレス」の種類は統一される必要がある。

同一のＩＰアドレス付与を行うために、二段階の動作が行われる。まず、端末が送信したＩＰアドレス取得用パケットの送信元レイヤ２アドレスを、パケット中継装置の第１のインタフェースに設定されたレイヤ２アドレスに書き換える第一の段階である。次に、書き換えられた送信元レイヤ２アドレスを利用して、パケット中継装置の第１のインタフェースと、パケット中継装置の第２のインタフェースに接続された端末に同一のＩＰアドレスを付与する第二の段階である。

第一の段階では、端末が送信したＩＰアドレスを取得するためのパケットを第１のインタフェースを介して第一のインタフェース側のＩＰアドレス付与サーバへ中継するとき、端末が送信したパケットの送信元レイヤ２アドレスは、全てパケット中継装置の第１のインタフェースに設定されたレイヤ２アドレスに書き換えられる。このため、第１のインタフェースから先のネットワーク、例えばインターネット上に存在するＩＰアドレス付与サーバ（例えばＤＨＣＰサーバ）からは、パケット中継装置の第２のインタフェースに接続された端末の存在は認識されない。このため、端末からＩＰアドレス取得用パケットを送信しても、サーバからはあたかもパケット中継装置がパケットを送信しているかのように見える。一方、ＩＰアドレス付与サーバが返信した応答パケットを中継するとき、応答パケットの宛先レイヤ２アドレスは当初パケット中継装置のレイヤ２アドレスに設定されているが、このパケット中継装置のレイヤ２アドレスが、レイヤ２アドレス保持部の記憶に従い、端末のレイヤ２アドレスに書き換えられる。このため、端末は正しくパケットを受信することができる。この段階で、パケット中継装置の第１のインタフェースと、パケット中継装置の第２のインタフェースに接続された端末に同一のＩＰアドレスを付与する準備が整う。

第二の段階では、第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在しない場合に、パケット中継装置がＩＰアドレスを自ら取得する。このため、パケット中継装置は、第２のインタフェースにＩＰアドレスを自動取得する端末が存在しない場合においても、ＩＰアドレスを自動取得することができる。この場合、パケット中継装置は、第１のインタフェースにＩＰアドレスを付与し、このＩＰアドレスによって自ら第１のインタフェース側の端末やサーバとＩＰ通信することができる。

また、第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在する場合に、パケット中継装置はＩＰアドレスの自動取得を行わない。このとき上記レイヤ２アドレスの書換えにより、端末から送信されたＩＰアドレス自動取得パケットの送信元レイヤ２アドレスと、パケット中継装置のレイヤ２アドレスが同一となる。これにより、端末のレイヤ２アドレスとパケット中継装置のレイヤ２アドレスが見かけ上同一となる。

ＩＰアドレスを自動取得する端末が存在しない上記状態時にパケット中継装置がＩＰアドレス取得用パケットを送信しＩＰアドレスを既に取得していた場合を想定する。端末がＩＰアドレスの自動取得要求パケットを送信したとき、第１のインタフェースから先のネットワーク上に存在するＩＰアドレス付与サーバには、パケット中継装置が再度ＩＰアドレスの自動取得要求を行ったかのように見え、サーバからパケット中継装置に再度ＩＰアドレスが付与される。ここで、レイヤ２アドレス保持部の記憶に従い、宛先レイヤ２アドレスが端末のレイヤ２アドレスに書き換えられるので、サーバからの応答パケットは端末へ転送される。これにより、パケット中継装置に付与されたＩＰアドレスと同一のＩＰアドレスが端末にも付与される。レイヤ２アドレスは一意に定められるものであるから、ＩＰアドレス付与サーバが、送信元レイヤ２アドレスが同じであるＩＰアドレス要求パケットを複数回受信した場合、同サーバが、それぞれの回において同じＩＰアドレスを付与する動作をすることが期待される。しかし、ＩＰアドレス付与サーバの実装によっては必ずしも同一のＩＰアドレスを付与するとは限らない。そこで、ＩＰアドレス自動取得監視部が有効な構成となる。すなわち、ＩＰアドレス自動取得監視部は端末とＩＰアドレス付与サーバとのやり取りを監視しているので、パケット中継装置が自ら取得したＩＰアドレスと、新しく端末が取得したＩＰアドレスが異なる場合には、監視により取得した端末のＩＰアドレス情報に基づき、パケット中継装置は新しく端末が取得したＩＰアドレスと同一のアドレスを確実に取得することができる。

これにより、パケット中継装置と、パケット中継装置の第２のインタフェースに接続された端末は、双方がＩＰアドレスを自動取得する限りにおいて、同一のＩＰアドレスを取得することが可能になる。同一のＩＰアドレスを取得することで、端末がパケット中継装置を経由して第１のインタフェース側の端末やサーバとパケットを送受信するときにＮＡＴが不要となり、ＮＡＴの使用により一部のアプリケーションで通信ができなくなる問題は起こらない。ここで通信可能となるパケットは、データ部にＩＰアドレス情報が入っていないパケット、及びデータ部にＩＰアドレス情報が入っているパケットであり、またＩＰアドレス取得用パケット、及びそれ以外の一般的な通信パケットである。

通常、一般家庭用のインターネット接続環境では、一つのインターネット接続に一つのグローバルＩＰアドレスのみが付与される。この場合、従来はＬＡＮ内の端末にプライベートＩＰアドレスを付与しており、端末がインターネット上のサーバや端末と通信するにはどうしてもＮＡＴやＮＡＰＴが必要であった。しかし、本発明では、インターネット接続に一つのグローバルＩＰアドレスしか付与されていなくても、パケット中継装置と端末のグローバルＩＰアドレスを同一にしてパケット中継装置と端末の双方がインターネット上の端末やサーバと通信することが可能となる。

また、第２のインタフェースに接続された端末に対するＩＰアドレスの付与は、端末が自ら第１のインタフェース側、例えばインターネット上のサーバと通信することで行われる。従って、パケット中継装置が端末のためにＩＰアドレス付与部（図１１参照）を備える必要がない。これにより、パケット中継装置に搭載するプログラムのサイズが大きくなってしまう問題を解決することができる。図１１に示される従来技術のＩＰアドレス付与部２１５は、端末にグローバルＩＰアドレスを付与するために、端末と自らとの間でＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージ、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージ、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージ、及びＤＨＣＰＡＣＫメッセージをやり取りし、常に端末との間でメッセージのやり取りがどの段階まで進んでいるかを監視していなければならない。また、端末等に原因があってメッセージのやり取りが途中の段階で止まり、一定時間以上経っても再開されないときは、ＩＰアドレスの付与を他の端末に行うための切り替え動作をする必要がある。これに対し、本発明では、ＩＰアドレス付与部に代わって配置されたＩＰアドレス自動取得監視部は、端末とＷＡＮ上のサーバとのやり取りを傍観的に見ているだけであり、例えばそのやり取りのうちＤＨＣＰＡＣＫメッセージのみを監視できれば、端末がＩＰアドレスの取得を完了したことが分かる。そのＤＨＣＰＡＣＫメッセージには端末に付与されたＩＰアドレスの情報が入っているので、ＩＰアドレス自動取得監視部はその情報をＩＰアドレス自動取得部に伝えれば事足りる。従って、本発明におけるＩＰアドレス自動取得監視部は、従来技術のＩＰアドレス付与部よりもかなり小さなプログラムで済むことになる。

本発明においては、レイヤ２アドレスとしてＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のＭＡＣアドレスを用いることが好ましい。

この場合、パケット中継装置を使用頻度の高いＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）プロトコルを用いたネットワークに対して適用することができる。

また本発明においては、ＩＰアドレス自動取得部で用いられるプロトコルは、ＩＥＴＦＲＦＣ１５３１、ＲＦＣ１５４１、又はＲＦＣ２１３１で規定されるＤＨＣＰであることが好ましい。

この場合、パケット中継装置と、第２のインタフェースに接続された端末のＩＰアドレス自動取得に、ＤＨＣＰを適用することができる。

また本発明においては、上記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在し、この端末がＩＰアドレスを自動取得する過程を監視し該端末と同一のＩＰアドレスを取得した状態の上記パケット中継装置において、上記端末が前回ＩＰアドレスを自動取得した時に上記サーバから指定されたリース時間に所定の係数を乗算して得られる時間又は上記サーバから指定された時間パラメータに基づき算出された時間をカウントするＩＰアドレス自動取得タイマ部を更に備え、上記端末が前回自動取得を完了した時刻から上記算出された時間が経過しても該端末から新たなＩＰアドレスを取得する要求又は現在使用しているＩＰアドレスの使用期間を延長する要求がない場合に、上記パケット中継装置が自ら上記サーバに対し新たなＩＰアドレスを取得する要求又は現在使用しているＩＰアドレスの使用期間を延長する要求を送信することが好ましい。

この場合、ＩＰアドレスの自動取得につき、取得したＩＰアドレスに有効期間が存在するようなプロトコルにおいて、第２のインタフェースに接続された端末の接続が切れたり、又は電源が切れたりしたこと等に起因して、有効期限が経過した後に第２のインタフェースに接続された端末から新しいＩＰアドレスの取得要求または前回使用していたＩＰアドレスの使用期限延長要求がない場合に、パケット中継装置が自ら新しいＩＰアドレスの取得要求または前回使用していたＩＰアドレスの使用期限延長要求をすることにより、パケット中継装置は継続して有効なＩＰアドレスを使用することができる。

また本発明においては、上記パケット中継装置がＩＰアドレスの自動取得を実行中に、上記第２のインタフェースに接続された端末からＩＰアドレス自動取得パケットを受信した場合に、受信した該パケットを破棄するＩＰアドレス自動取得パケット破棄部を更に備えたことが好ましい。

この場合、同一のレイヤ２アドレスを有するパケット中継装置と第２のインタフェースに接続された端末装置とが、同時に２つのＩＰアドレス自動取得のシーケンスを起動することがない。これにより、本来は起こり得ない状況が生じるのを防ぐことができる。ＩＰアドレスを付与するサーバからは、パケット中継装置と第２のインタフェースに接続された端末とは、ＭＡＣアドレスが同一の同じノードに見えている。この場合、パケット中継装置がＩＰアドレスの自動取得を行っている最中に、第２のインタフェースに接続された端末がＩＰアドレスの自動取得を行うと、ＩＰアドレスを付与するサーバからは、パケット中継装置が同時期に二回若しくはそれ以上の回数のＩＰアドレス自動取得要求をしている（本来は起こり得ない状況）ように見えるので、ＩＰアドレスを付与するサーバが誤動作をする可能性が生じる。本発明はこれを防ぐことができる。

破棄されたＩＰアドレス自動取得パケットは、ＩＰアドレス自動取得プロトコルによって端末が再送信することが期待できるので、この場合端末は再送信に伴うＩＰアドレス自動取得によって、ＩＰアドレスを取得することができる。

本発明においては、上記パケット中継装置がＩＰアドレスの自動取得を実行中に、上記第２のインタフェースに接続された端末からＩＰアドレス自動取得用パケットを受信した場合に、受信した該パケットを一時的に保持し、上記パケット中継装置がＩＰアドレスの取得を完了した後に上記ＩＰアドレス自動取得パケットを上記サーバへ送信するＩＰアドレス自動取得パケット保持部を更に備えたことが好ましい。

この場合、上述のパケットを破棄する装置と異なり、第２のインタフェースに接続された端末からのＩＰアドレス自動取得パケットを受信したときに、端末側からＩＰアドレス自動取得プロトコルが再送信されないことがあっても、端末はＩＰアドレスを自動取得することができる。また端末から受け取ったＩＰアドレス自動取得パケットを保持しておき、パケット中継装置がＩＰアドレス取得を完了した後に保持パケットを送信する方式は、単に端末からパケットを再送信する方式と比較して、第１のインタフェース側へのパケット送信が早期に実行されることが期待できる。このため、パケット中継装置と端末が同時期にＩＰアドレス自動取得プロトコルを送信した場合に、端末にとっては、自らがパケットを再送信する場合よりも早くＩＰアドレスを取得することが期待できる。

本発明においては、上記レイヤ２アドレス書換え部は、上記第２のインタフェースに接続された端末の個数が２台以上である場合に、その内の１台が送受信するパケットについてのみ上記レイヤ２アドレスを書換え、上記ＩＰアドレス自動取得監視部は、上記ＩＰアドレス自動取得の監視を、送信元レイヤ２アドレスが上記レイヤ２アドレス保持部に保持されているレイヤ２アドレスと一致するパケットについてのみ実施する、ことが好ましい。

この場合、端末が第２のインタフェースに接続された端末が複数存在する場合において、パケット中継装置はそのうちの一台とのみ同一のＩＰアドレスを持つことができる。また、一つのネットワークにＮ個のＩＰアドレスの付与が許されているネットワーク接続環境において、本発明を実装したパケット中継装置を含め、Ｎ＋１台のノードを接続することが可能となる。従来のネットワークでは、一般にパケット中継装置と端末とはＩＰアドレスが全て相違していた。従って、一つのネットワークにＮ個のＩＰアドレスが付与されているネットワーク接続環境において、パケット中継装置にＩＰアドレスを付与し、端末にもＩＰアドレスを付与すると、パケット中継装置を含めＮ台のノードしか接続することができなかった。本発明では、同様のネットワーク接続環境において、Ｎ＋１台のノードを接続できるので、ＩＰアドレスの有効利用が可能となる。

本発明においては、前回のＩＰアドレス自動取得完了の時刻から上記タイマ部により算出された時間が経過した場合に、上記レイヤ２アドレス保持部が保持する上記レイヤ２アドレスを削除するレイヤ２アドレス削除部を更に備えたことが好ましい。

ＩＰアドレスの自動取得において、取得したＩＰアドレスに有効期間が存在するようなプロトコルにおいて、第２のインタフェースに接続された端末の接続が切れ、又は電源が切れたこと等に起因して、有効期限が経過した後に第２のインタフェースに接続された端末から新たなＩＰアドレスの取得要求又は前回使用していたＩＰアドレスの使用期間延長要求がない場合を想定する。この場合において、他の端末が保持するＩＰアドレスと同一のＩＰアドレスをパケット中継装置が取得することができる。これにより、パケット中継装置が第２のインタフェースに接続された端末の有効なＩＰアドレスと同一でないＩＰアドレスを持ち続けてしまうことを防ぐことができる。

本発明においては、上記パケット中継装置が取得したＩＰアドレスと、上記第２のインタフェースに接続された端末が取得したＩＰアドレスが異なった場合において、上記端末が送信したＩＰアドレス取得以外を目的とするパケットを上記第２のインタフェースから上記第１のインタフェースへ中継する場合には送信元ＩＰアドレスを上記パケット中継装置の第１のインタフェースのＩＰアドレスに書換える一方、上記パケットに応答して第１のインタフェース側の端末或いはサーバから返信された応答パケットを上記第１のインタフェースから上記第２のインタフェースへ中継する場合には宛先ＩＰアドレスとされた上記第１のインタフェースのＩＰアドレスを上記ＩＰアドレス取得以外を目的とするパケットを送信した端末のＩＰアドレスに書換えるＩＰアドレス書換え部を更に備えたことが好ましい。

この場合、第２のインタフェースに接続された端末において、何らかの理由、例えば中継装置の再起動によりパケット中継装置において端末のレイヤ２アドレスの記憶が消滅した場合等にパケット中継装置が自ら新たなＩＰアドレスを取得した等の理由でパケット中継装置と端末に異なるＩＰアドレスが設定された場合に、端末から送信されたＩＰアドレス取得以外を目的とするパケットの送信元ＩＰアドレスをパケット中継装置のＩＰアドレスに書換えることにより、端末と第１のネットワーク側（例えばインターネット）の間の通信を可能にすることができる。

ここでは、パケット中継装置と端末が共に起動され、第１のインタフェースと端末に同一のＩＰアドレスを付与された後、パケット中継装置が何らかの理由で再起動され、パケット中継装置におけるＩＰアドレスの設定が消えてしまった場合が想定されている。この場合、これまでのようなＩＰアドレス監視部及びＩＰアドレス書換え部を有さない構成では、端末がＩＰアドレス取得用パケットを送信しない限りパケット中継装置は端末が取得したＩＰアドレスを知ることができず、第１のインタフェースに端末と同一のＩＰアドレスを付与することができない。一方、ＩＰアドレス監視部及びＩＰアドレス書換え部を設けておけば、端末がＩＰアドレス取得用パケット以外の一般のパケットを送信した場合でも、その一般のパケットから端末のＩＰアドレスを読み取って、第１のインタフェースに端末と同一のＩＰアドレスを付与することができる。

本発明によれば、パケット中継装置の第１のインタフェースと、パケット中継装置の第２のインタフェースに接続された端末に同一のＩＰアドレスが付与されるため、ＩＰアドレスの変換が不要となりＮＡＴを用いる必要がない。これにより、ＮＡＴの使用により一部のアプリケーションで通信ができなくなる問題を解決することができる。また、第２のインタフェースに接続された端末に対するＩＰアドレスの付与は、端末が自らインターネット等の第１のインタフェース側のサーバと通信をしてなされるため、パケット中継装置がＩＰアドレス付与部を備える必要がない。これにより、上述の如く、パケット中継装置に搭載するブログラムのサイズが大きくなってしまう問題を解決することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態におけるパケット中継装置１０のブロック図である。パケット中継装置１０は、インターネットに代表されるＷＡＮと接続するＷＡＮインタフェース１１と、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と接続するＬＡＮインタフェース１２と、ＲＦＣ２１３１で規定されるＤＨＣＰ（ＤｙｎａｍｉｃＨｏｓｔＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）を用いてＩＰアドレスの自動取得を行うＩＰアドレス自動取得部（ＤＨＣＰクライアント）１４と、ＬＡＮインタフェース１２とＷＡＮインタフェース１１の間でパケットの中継を行いつつ、端末から送信されたグローバルＩＰアドレス自動取得用パケットの送信元ＭＡＣアドレスを書換えるレイヤ２アドレス書換え部１３と、グローバルＩＰアドレス自動取得用パケットを送信した端末のレイヤ２アドレス、例えばイーサネット（登録商標）で用いられるＭＡＣアドレスを保持するレイヤ２アドレス保持部（図示せず）と、ＬＡＮインタフェース１２とＷＡＮインタフェース１１の間を通過するＤＨＣＰパケットを監視するＩＰアドレス自動取得監視部１５と、監視の結果得られるタイマ情報から経過時間を計測するＩＰアドレス自動取得タイマ部１６と、必要に応じてＬＡＮインタフェース１２から受信したＤＨＣＰパケットを廃棄するＩＰアドレス自動取得パケット廃棄部１７と、を備えている。

なお、第一の実施形態におけるパケット中継装置１０において、ＷＡＮインタフェース１１とＬＡＮインタフェース１２は、それぞれ異なる物理インタフェースによって構成されているが、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで規定されるＶＬＡＮなどを用いることによって、同一の物理インタフェース上にあって、且つそれぞれ異なる論理インタフェースによって構成されていてもよい。

図２は、本発明の第一の実施形態におけるネットワークの構成を示す図である。パケット中継装置１０のＷＡＮインタフェース１１側のネットワーク（ＷＡＮ）２４にはＲＦＣ２１３１で規定されるＤＨＣＰを用いてグローバルＩＰアドレスの付与を行うＤＨＣＰサーバを搭載したサーバ２３が接続され、またＬＡＮインタフェース１２側のネットワーク（ＬＡＮ）にはグローバルＩＰアドレスの自動取得を行うＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２が接続されている。

ＬＡＮインタフェース１２、ＷＡＮインタフェース１１いずれの側のネットワークにおいても、レイヤ２ネットワークプロトコルとしてイーサネット（登録商標）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））が用いられている。

ＩＰアドレス自動取得のプロトコルとしては、ＲＦＣ２１３１で規定される、ＤＨＣＰが用いられている。

パケット中継装置１０のレイヤ２アドレス書換え部１３は、ＬＡＮインタフェース１２からＷＡＮインタフェース１１にイーサネット（登録商標）フレームを中継する場合において、イーサネット（登録商標）フレームのヘッダ部分に設定された、送信元ＭＡＣアドレス（ＳｏｕｒｃｅＭＡＣＡｄｄｒｅｓｓ）を、パケット中継装置１０のＷＡＮインタフェース１１が有するＭＡＣアドレスへと書き換える。またこのとき同時に、書換え前の送信元ＭＡＣアドレスをレイヤ２アドレス保持部に保持する。このイーサネット（登録商標）フレームは、端末２２がグローバルＩＰアドレスの取得を要求するパケットである。

同様に、パケット中継装置１０のレイヤ２アドレス書換え部１３は、ＷＡＮインタフェース１１からＬＡＮインタフェース１２にイーサネット（登録商標）フレームを中継する場合において、イーサネット（登録商標）フレームのヘッダ部分に設定された、宛先ＭＡＣアドレス（ＭＡＣＡｄｄｒｅｓｓ）がパケット中継装置１０のＷＡＮインタフェース１１に設定されたＭＡＣアドレスと同一であった場合、レイヤ２アドレス保持部が保持する端末のＭＡＣアドレスへ書き換える。このイーサネット（登録商標）フレームは、端末２２から送信されたグローバルＩＰアドレス取得用パケットに応答してサーバ２３が返信するパケットである。このパケットには、端末２２に付与するグローバルＩＰアドレスの情報が含まれている。

パケット中継装置１０のＩＰアドレス自動取得監視部１５において、ＬＡＮインタフェース１２に接続された端末２２からのＤＨＣＰパケットを受信しておらず、ＬＡＮインタフェース１２側にＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２の存在が確認されていない状態においては、パケット中継装置１０は通常のＤＨＣＰクライアントを搭載した端末と同一の動作を行う。

図３は、パケット中継装置１０がＷＡＮインタフェース１１側に接続されたＤＨＣＰサーバ２３からグローバルＩＰアドレスを取得する過程を示したものである。パケット中継装置１０は、まず、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを送信し、ＤＨＣＰサーバ２３の発見を試みる。グローバルＩＰアドレスを付与可能なＤＨＣＰサーバ２３からＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージが送信される。パケット中継装置１０はＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを送信したサーバのうちから１台を選択し、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを送信する。ＤＨＣＰサーバ２３からは、付与されたグローバルＩＰアドレスと、グローバルＩＰアドレスの有効期限などの付随する情報を含むＤＨＣＰＡＣＫが送信される。パケット中継装置１０は、取得したグローバルＩＰアドレスをＷＡＮインタフェース１１のグローバルＩＰアドレスとして設定する。

図４は、ＤＨＣＰサーバ２３から取得したグローバルＩＰアドレスの有効期限が近づいたことに伴い、パケット中継装置１０がＤＨＣＰサーバ２３から新たなグローバルＩＰアドレスを付与してもらう過程を示したものである。パケット中継装置１０は、過去にＩＰアドレスを付与したＤＨＣＰサーバ２３に対して、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを送信する。ＤＨＣＰサーバ２３からは、新たなグローバルＩＰアドレスを付与することが可能であれば、新たなグローバルＩＰアドレスと、グローバルＩＰアドレスの有効期限などの付随情報を含むＤＨＣＰＡＣＫが送信される。

一方、パケット中継装置１０は、ＩＰアドレス自動取得監視部１５により常に、ＬＡＮインタフェース１２に接続され、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２が送受信するＤＨＣＰメッセージを監視している。

ＬＡＮインタフェース１２に接続され、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２がＤＨＣＰによりグローバルＩＰアドレスを取得したことにより、ＩＰアドレス自動取得監視部１５がＬＡＮインタフェース１２側にＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２の存在を確認した場合には、パケット中継装置１０は搭載したＤＨＣＰクライアントの動作を停止し、ＬＡＮインタフェースに接続され、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２が取得したグローバルＩＰアドレスをパケット中継装置１０のＷＡＮインタフェース１１に設定する。

図５は、ＬＡＮインタフェース１２に接続され、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２が、パケット中継装置１０のＷＡＮインタフェース１１側に接続されたＤＨＣＰサーバ２３からグローバルＩＰアドレスを取得する過程を示したものである。

端末２２は、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを送信し、ＤＨＣＰサーバ２３の発見を試みる。このときパケット中継装置１０は、ＩＰアドレス自動取得監視部１５により端末２２によるＩＰアドレス取得の開始を知ると、ＩＰアドレス取得動作の競合を避けるため、開始後一定時間は搭載したＤＨＣＰクライアントの動作を停止する。

グローバルＩＰアドレスを付与可能なＤＨＣＰサーバ２３からＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージが送信される。端末はＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを送信したサーバのうちから１台を選択し、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを送信する。ＤＨＣＰサーバ２３からは、貸し出されるグローバルＩＰアドレスと、グローバルＩＰアドレスの有効期限などの付随情報を含むＤＨＣＰＡＣＫが送信される。

このときパケット中継装置１０は、ＩＰアドレス自動取得監視部１５により、付与されたグローバルＩＰアドレスの情報を取得し、もしそのグローバルＩＰアドレスが現在パケット中継装置１０に設定されているグローバルＩＰアドレスと異なる場合には、取得したグローバルＩＰアドレスを新たにＷＡＮインタフェース１１のグローバルＩＰアドレスとして設定する。

また同時にパケット中継装置１０は、搭載したＤＨＣＰクライアントの動作を停止させる。また同時にパケット中継装置１０は、ＩＰアドレス自動取得監視部１５により、付与されたグローバルＩＰアドレスの有効期限に関する情報を取得し、この情報に基づいた時間情報を、ＩＰアドレス自動取得タイマ部１６に設定する。

端末２２は、取得したグローバルＩＰアドレスを自らのグローバルＩＰアドレスとして設定する。

図６は、ＤＨＣＰサーバ２３から取得したグローバルＩＰアドレスの有効期限が近づいたことに伴い、ＬＡＮインタフェース１２に接続され、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２が、ＤＨＣＰサーバ２３から新たなグローバルＩＰアドレスを付与してもらう過程を示したものである。端末２２は、過去にグローバルＩＰアドレスを付与したＤＨＣＰサーバ２３に対して、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを送信する。

ＤＨＣＰサーバ２３からは、新たなグローバルＩＰアドレスを付与することが可能であれば、付与されたグローバルＩＰアドレスと、グローバルＩＰアドレスの有効期限などの付随情報を含むＤＨＣＰＡＣＫが送信される。

このときパケット中継装置１０は、ＩＰアドレス自動取得監視部１５により、付与されたグローバルＩＰアドレスの有効期限に関する情報を取得し、この情報に基づいた時間情報を、ＩＰアドレス自動取得タイマ部１６に設定する。

パケット中継装置１０は、ＩＰアドレス自動取得タイマ部１６に設定した時間情報に基づく時間が経過するまでに、ＬＡＮインタフェース１２に接続され、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２が、ＤＨＣＰサーバ２３から新たなグローバルＩＰアドレスを取得し、又は現在使用しているグローバルＩＰアドレスの使用期限の延長許可を取得することがなかった場合、パケット中継装置１０に搭載され、停止状態となっているＤＨＣＰクライアントの動作を再開させる。

またパケット中継装置１０は、搭載したＤＨＣＰクライアントがＤＨＣＰサーバ２３からのＩＰアドレス取得動作を実施中に、ＩＰアドレス自動取得監視部１５により、ＬＡＮインタフェース１２に接続され、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２によるＩＰアドレス取得の開始を知った場合、ＩＰアドレス自動取得パケット破棄部１７により、端末２２が送信するＤＨＣＰパケットを破棄する。

図７は、ＤＨＣＰクライアントの状態遷移図である。ＤＨＣＰクライアントが動作中、すなわちＢＯＵＮＤ以外の状態にある場合において、ＩＰアドレス自動取得監視部１５により、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２によるＩＰアドレス取得の開始を知った場合、ＩＰアドレス自動取得パケット破棄部１７により、端末２２が送信するＤＨＣＰパケットを破棄する。

これにより、パケット中継装置１０によるＩＰアドレス取得動作と、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２によるＩＰアドレス取得動作が競合するのを防ぐことができる。またＤＨＣＰでは、輻輳等によりパケットが破棄されることが想定されており、一定時間経過後に、再度端末２２からＩＰアドレス取得動作が開始される。このとき既にパケット中継装置１０によるＩＰアドレス取得動作が完了していることが期待できるので、再度のＩＰアドレス取得動作により、端末２２はＩＰアドレスを取得することができる。

（第二の実施形態）
図８は、本発明の第二の実施形態におけるパケット中継装置９０のブロック図である。第二の実施形態におけるパケット中継装置９０は、第一の実施形態におけるパケット中継装置１０において、ＩＰアドレス自動取得パケット廃棄部１７を、ＩＰアドレス自動取得パケット保持部９１に置き換えたものである。

パケット中継装置９０は、搭載したＤＨＣＰクライアントによるＤＨＣＰサーバ２３（図２参照）へのアドレス取得動作に伴い以下の動作を行う。パケット中継装置９０は、図７のＤＨＣＰクライアントの状態遷移図においてＢＯＵＮＤ以外の状態にある場合において、ＩＰアドレス自動取得監視部１５により、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２（図２参照）によるＩＰアドレス取得の開始を知った場合、ＩＰアドレス自動取得パケット保持部９１により、端末２２が送信したＤＨＣＰパケットを保持する。

その後、ＤＨＣＰクライアントの状態がＢＯＵＮＤに遷移した場合、パケット中継装置１０は、端末２２が送信しＩＰアドレス自動取得パケット保持部９１が保持した、ＤＨＣＰパケットをＷＡＮインタフェース１１からＤＨＣＰサーバ２３へ送信する。

これにより、パケット中継装置１０によるＩＰアドレス取得動作と、ＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２によるＩＰアドレス取得動作とが競合するのを防ぐことができる。また端末２２が送信したＤＨＣＰパケットは、パケット中継装置１０によるＩＰアドレス取得動作完了後に、ＷＡＮインタフェース１１から送信され、ＤＨＣＰサーバ２３に到達する。以降、端末２２とＤＨＣＰサーバ２３との間で通常のＤＨＣＰによるＩＰアドレス取得動作が再開される。このＩＰアドレス取得動作により、端末２２はグローバルＩＰアドレスを取得することができる。

一般に端末２２からＤＨＣＰパケットが再送信されるよりも、ＩＰアドレス自動取得パケット保持部９１が保持したＤＨＣＰパケットを送信する方が早期に行われることが期待できる。このため端末２２へのグローバルＩＰアドレスの付与は、第一の実施形態に比べ、第二の実施形態の方がより早く完了することが期待できる。

（第三の実施形態）
図９は、本発明の第三の実施形態におけるパケット中継装置１００のブロック図である。第三の実施形態におけるパケット中継装置１００は、第一の実施形態におけるパケット中継装置１０と比較して、更にレイヤ２アドレス削除部１０１を備えている。

パケット中継装置１００のレイヤ２アドレス書換え部１３は、ＬＡＮインタフェース１２からＷＡＮインタフェース１１にイーサネット（登録商標）フレームを中継する場合において、レイヤ２アドレス保持部（図示せず）にＭＡＣアドレスが格納されていない場合に、最初にＬＡＮインタフェース１２から受信したイーサネット（登録商標）フレームの送信元ＭＡＣアドレスをレイヤ２アドレス保持部に保持する。更に、以後に受信するイーサネット（登録商標）フレームについては、イーサネット（登録商標）フレームのヘッダ部分に設定された送信元ＭＡＣアドレス（ＳｏｕｒｃｅＭＡＣＡｄｄｒｅｓｓ）がレイヤ２アドレス保持部に保持されたＭＡＣアドレスと一致する場合にのみ、送信元ＭＡＣアドレスをパケット中継装置１００のＷＡＮインタフェース１１が持つＭＡＣアドレスへ書き換える。

なお、パケット中継装置１０がＷＡＮインタフェース１１からＬＡＮインタフェース１２にイーサネット（登録商標）フレームを中継する場合において、イーサネット（登録商標）フレームのヘッダ部分に設定された宛先ＭＡＣアドレス（ＳｏｕｒｃｅＭＡＣＡｄｄｒｅｓｓ）がパケット中継装置１０のＷＡＮインタフェース１１に設定されたＭＡＣアドレスと同一であった場合、レイヤ２アドレス保持部が保持するＭＡＣアドレスへ書き換える動作は、第一の実施形態におけるレイヤ２アドレス書換え部１３の動作と同一である。

更に、ＩＰアドレス自動取得監視部１５におけるＤＨＣＰパケットの監視は、ＬＡＮインタフェース１２からＷＡＮインタフェース１１に中継されるイーサネット（登録商標）フレームについては、送信元ＭＡＣアドレスが、レイヤ２アドレス保持部が保持するＭＡＣアドレスと一致するもののみを監視対象とする。ＷＡＮインタフェース１１からＬＡＮインタフェース１２に中継されるイーサネット（登録商標）フレームについては、宛先ＭＡＣアドレスが、レイヤ２アドレス保持部が保持するＭＡＣアドレスと一致するもののみを監視対象とする。

更にパケット中継装置１００において、ＩＰアドレス自動取得タイマ部１６に設定した時間情報に基づく時間が経過した場合、レイヤ２アドレス削除部１０１は、レイヤ２アドレス保持部に保持されたＭＡＣアドレスを消去する。

（第四の実施形態）
図１０は、本発明の第四の実施形態におけるパケット中継装置１１０のブロック図である。第四の実施形態におけるパケット中継装置１１０は、第一の実施形態におけるパケット中継装置１０と比較して、さらにＩＰアドレス監視部１１１と、ＩＰアドレス書換え部１１２とを備えている。

ＩＰアドレス監視部１１１は、ＬＡＮインタフェース側の端末２２（図２参照）から送信される、ＤＨＣＰメッセージを除くすべてのＩＰパケットを監視し、そのグローバルＩＰアドレスがパケット中継装置１１０に設定されたグローバルＩＰアドレスと異なる場合、そのグローバルＩＰアドレスをＩＰアドレス書換え部１１２のＩＰアドレス保持部（図示せず）に保持する。

ＩＰアドレス保持部にグローバルＩＰアドレスが保持された状態では、パケット中継装置１１０のＬＡＮインタフェース１２が端末２２から受信するパケットのうち、ＤＨＣＰメッセージを除くすべてのパケットは、レイヤ２アドレス書換え部１３ではなく、ＩＰアドレス書換え部１１２へ送信される。同様に、パケット中継装置１１０がＷＡＮインタフェース１１で受信するパケットのうちＤＨＣＰメッセージを除くすべてのパケットは、レイヤ２アドレス書換え部１３ではなく、ＩＰアドレス書換え部１１２へ送信される。

ＩＰアドレス書換え部１１２の動作は、通常のＮＡＴルータの動作と同一である。すなわち、ＩＰアドレス書換え部１１２は、ＬＡＮインタフェース１２からＷＡＮインタフェース１１にＩＰパケットを中継する場合において、ＩＰパケットの送信元グローバルＩＰアドレス（端末２２のグローバルＩＰアドレス）を、パケット中継装置１１０のＷＡＮインタフェース１１に設定されたグローバルＩＰアドレスへ書き換える。

同様に、ＩＰアドレス書換え部１１２は、ＷＡＮインタフェース１１からＬＡＮインタフェース１２にＩＰパケットを中継する場合において、ＩＰパケットの宛先グローバルＩＰアドレス（パケット中継装置１１０のグローバルＩＰアドレス）を、ＩＰアドレス保持部が保持しているグローバルＩＰアドレス（端末２２のグローバルＩＰアドレス）へ書き換える。

尚、端末２２からＷＡＮ上のサーバへ送信されるＤＨＣＰメッセージ、及びＷＡＮ上のサーバから端末２２へ送信されるＤＨＣＰメッセージは、レイヤ２アドレス書換え部１３を経由し、同時にＩＰアドレス自動取得監視部１５によって監視されている。ＬＡＮインタフェース１２に接続された端末２２がＤＨＣＰによってグローバルＩＰアドレスの取得を行った場合には、グローバルＩＰアドレスを取得するためのパケットがＩＰアドレス書換え部１１２ではなく、レイヤ２アドレス書換え部１３を経由するように動作を変更する。そしてパケット中継装置１１０は搭載したＤＨＣＰクライアントの動作を停止する。後は、第一実施形態と同様の順序を経て、ＬＡＮインタフェース１２に接続されＤＨＣＰクライアントを搭載した端末２２が取得したグローバルＩＰアドレスをパケット中継装置１１０のグローバルＩＰアドレスとして設定する。さらに、ＤＨＣＰメッセージ中に含まれる時間情報を、ＩＰアドレス自動取得タイマ部に設定する。

尚、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内で、様々な変形、付加及び削除が可能であることは当業者にとって自明である。

本発明のパケット中継装置は、ＩＰアドレスを端末と共用することで、ＮＡＴに伴う問題を回避しつつ、プロバイダから付与されたグローバルＩＰアドレスの個数より１つ多いノード（端末、パケット中継装置）がインターネット上の端末やサーバと通信することを可能にする。本発明は、特に一般家庭向けサービスのようにインターネット・プロバイダとの契約において１つしかグローバルＩＰアドレスが付与されず、又はグローバルＩＰアドレスが付与される個数に上限がある場合において、ＮＡＴやＮＡＰＴ変換を利用できないアプリケーションを用いた通信を、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）上の端末とインターネット上の端末やサーバとの間で行う場合等に有用である。

本発明の第一の実施形態におけるパケット中継装置を示すブロック図本発明の第一の実施形態におけるパケット中継装置を適用したネットワークを示す構成図パケット中継装置、ＤＨＣＰサーバ間におけるグローバルＩＰアドレス取得の過程を示す図パケット中継装置、ＤＨＣＰサーバ間におけるグローバルＩＰアドレス使用期限接近時の新たなグローバルＩＰアドレス取得の過程を示す図端末、ＤＨＣＰサーバ間におけるグローバルＩＰアドレス取得の過程を示す図端末、ＤＨＣＰサーバ間におけるグローバルＩＰアドレス使用期限接近時の新たなグローバルＩＰアドレス取得の過程を示す図ＤＨＣＰクライアントの状態遷移図本発明の第二の実施形態におけるパケット中継装置を示すブロック図本発明の第三の実施形態におけるパケット中継装置を示すブロック図本発明の第四の実施形態におけるパケット中継装置をを示すブロック図従来例（特許文献１）のパケット中継装置を示すブロック図

符号の説明

１０、２１、１００、１１０パケット中継装置
１１ＷＡＮインタフェース
１２ＬＡＮインタフェース
１３レイヤ２アドレス書換え部
１４ＩＰアドレス自動取得部
１５ＩＰアドレス自動取得監視部
１６ＩＰアドレス自動取得タイマ部
１７ＩＰアドレス自動取得パケット廃棄部
２２端末
２３ＤＨＣＰサーバ
２４ＷＡＮ
９１ＩＰアドレス自動取得パケット保持部
１０１レイヤ２アドレス削除部
１１１ＩＰアドレス監視部
１１２ＩＰアドレス書換え部

Claims

第１のインタフェースと第２のインタフェースを備え、一方のインタフェースが受信したパケットを、他方のインタフェースへ中継するパケット中継装置において、
前記第２のインタフェースに接続されＩＰアドレス自動取得用パケットを送信した端末のレイヤ２アドレスを保持するレイヤ２アドレス保持部と、
前記端末が送信したＩＰアドレス取得用パケットを第１のインタフェース側のＩＰアドレス付与サーバへ中継する場合には前記パケットの送信元レイヤ２アドレスを前記第１のインタフェースのレイヤ２アドレスに書換える一方、前記パケットに応答して前記サーバが返信した応答パケットを中継する場合には宛先レイヤ２アドレスとされた前記第１のインタフェースのレイヤ２アドレスを前記レイヤ２アドレス保持部に保持された前記端末のレイヤ２アドレスに書換えるレイヤ２アドレス書換え部と、
前記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在しない場合に、ＩＰアドレス自動取得用パケットを送信して前記サーバからＩＰアドレスを取得し前記第１のインタフェースに対し取得したＩＰアドレスを付与するＩＰアドレス自動取得部と、
前記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在する場合に、前記端末がＩＰアドレス自動取得用パケットを送信して前記サーバからＩＰアドレスを自動取得する過程を監視し該端末と同一のＩＰアドレスを取得し前記第１のインタフェースに対し取得したＩＰアドレスを付与するＩＰアドレス自動取得監視部と、
を備えたことを特徴とするパケット中継装置。
前記レイヤ２アドレスとしてＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のＭＡＣアドレスを用いることを特徴とする請求項１記載のパケット中継装置。
前記ＩＰアドレス自動取得部で用いられるプロトコルは、ＩＥＴＦＲＦＣ１５３１、ＲＦＣ１５４１、又はＲＦＣ２１３１で規定されるＤＨＣＰであることを特徴とする請求項１に記載のパケット中継装置。
前記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在し、この端末がＩＰアドレスを自動取得する過程を監視し該端末と同一のＩＰアドレスを取得した状態の前記パケット中継装置において、
前記端末が前回ＩＰアドレスを自動取得した時に前記サーバから指定されたリース時間に所定の係数を乗算して得られる時間又は前記サーバから指定された時間パラメータに基づき算出された時間をカウントするＩＰアドレス自動取得タイマ部を更に備え、
前記端末が前回自動取得を完了した時刻から前記算出された時間が経過しても該端末から新たなＩＰアドレスを取得する要求又は現在使用しているＩＰアドレスの使用期間を延長する要求がない場合に、前記パケット中継装置が自ら前記サーバに対し新たなＩＰアドレスを取得する要求又は現在使用しているＩＰアドレスの使用期間を延長する要求を送信することを特徴とする請求項１に記載のパケット中継装置。
前記パケット中継装置がＩＰアドレスの自動取得を実行中に、前記第２のインタフェースに接続された端末からＩＰアドレス自動取得パケットを受信した場合に、受信した該パケットを破棄するＩＰアドレス自動取得パケット破棄部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のパケット中継装置。
前記パケット中継装置がＩＰアドレスの自動取得を実行中に、前記第２のインタフェースに接続された端末からＩＰアドレス自動取得用パケットを受信した場合に、受信した該パケットを一時的に保持し、前記パケット中継装置がＩＰアドレスの取得を完了した後に前記ＩＰアドレス自動取得パケットを前記サーバへ送信するＩＰアドレス自動取得パケット保持部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のパケット中継装置。
前記レイヤ２アドレス書換え部は、前記第２のインタフェースに接続された端末の個数が２台以上である場合に、その内の１台が送受信するパケットについてのみ前記レイヤ２アドレスを書換え、
前記ＩＰアドレス自動取得監視部は、前記ＩＰアドレス自動取得の監視を、送信元レイヤ２アドレスが前記レイヤ２アドレス保持部に保持されているレイヤ２アドレスと一致するパケットについてのみ実施する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパケット中継装置。
前回のＩＰアドレス自動取得完了の時刻から前記タイマ部により算出された時間が経過した場合に、前記レイヤ２アドレス保持部が保持する前記レイヤ２アドレスを削除するレイヤ２アドレス削除部を更に備えたことを特徴とする請求項４記載のパケット中継装置。
前記パケット中継装置が取得したＩＰアドレスと、前記第２のインタフェースに接続された端末が取得したＩＰアドレスが異なった場合において、前記端末が送信したＩＰアドレス取得以外を目的とするパケットを前記第２のインタフェースから前記第１のインタフェースへ中継する場合には送信元ＩＰアドレスを前記パケット中継装置の第１のインタフェースのＩＰアドレスに書換える一方、前記パケットに応答して第１のインタフェース側の端末或いはサーバから返信された応答パケットを前記第１のインタフェースから前記第２のインタフェースへ中継する場合には宛先ＩＰアドレスとされた前記第１のインタフェースのＩＰアドレスを前記ＩＰアドレス取得以外を目的とするパケットを送信した端末のＩＰアドレスに書換えるＩＰアドレス書換え部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のパケット中継装置。
第１のインタフェース又は第２のインタフェースの一方のインタフェースが受信したパケットを、他方のインタフェースへ中継するパケット中継方法において、
前記第１のインタフェースに接続されＩＰアドレス自動取得用パケットを送信した端末のレイヤ２アドレスを保持するレイヤ２アドレス保持過程と、
前記端末が送信したＩＰアドレス取得用パケットを第１の上のＩＰアドレス付与サーバへ中継する場合には前記パケットの送信元レイヤ２アドレスを前記第１のインタフェースのレイヤ２アドレスに書換える一方、前記パケットに応答して前記サーバが返信した応答パケットを中継する場合には宛先レイヤ２アドレスとされた前記第１のインタフェースのレイヤ２アドレスを前記レイヤ２アドレス保持過程で保持された前記端末のレイヤ２アドレスに書換えるレイヤ２アドレス書換え過程と、
前記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在しない場合に、ＩＰアドレス取得用パケットを送信して前記サーバからＩＰアドレスを取得し前記第１のインタフェースに対し取得したＩＰアドレスを付与するＩＰアドレス自動取得過程と、
前記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在する場合に、前記端末がＩＰアドレス取得用パケットを送信して前記サーバからＩＰアドレスを自動取得する過程を監視し該端末と同一のＩＰアドレスを取得し前記第１のインタフェースに対し取得したＩＰアドレスを付与するＩＰアドレス自動取得監視過程と、
を備えたことを特徴とするパケット中継方法。
前記ネットワークアドレスとしてＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のＭＡＣアドレスを用いることを特徴とする請求項１０に記載のパケット中継方法。
前記ＩＰアドレス自動取得部で用いられるプロトコルは、ＩＥＴＦＲＦＣ１５３１、ＲＦＣ１５４１、又はＲＦＣ２１３１で規定されるＤＨＣＰであることを特徴とする請求項１０に記載のパケット中継方法。
前記第２のインタフェースに接続された端末にＩＰアドレスを自動取得する端末が存在し、この端末がＩＰアドレスを自動取得する過程を監視し該端末と同一のＩＰアドレスを取得した状態において、
前記端末が前回ＩＰアドレスを自動取得した時に前記サーバから指定されたリース時間に所定の係数を乗算して得られる時間又は前記サーバから指定された時間パラメータに基づき算出された時間をカウントする時間カウント過程を更に備え、
前記端末が前回自動取得を完了した時刻から前記算出された時間が経過しても該端末から新たなＩＰアドレスを取得する要求又は現在使用しているＩＰアドレスの使用期間を延長する要求がない場合に、前記パケット中継装置が自ら前記サーバに対し新たなＩＰアドレスを取得する要求又は現在使用しているＩＰアドレスの使用期間を延長する要求を送信することを特徴とする請求項１０に記載のパケット中継方法。
前記各過程を実行可能なパケット中継装置がＩＰアドレスの自動取得を実行中に、前記第２のインタフェースに接続された端末からＩＰアドレス自動取得パケットを受信した場合に、受信した該パケットを破棄するＩＰアドレス自動取得パケット破棄過程を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載のパケット中継方法。
前記各過程を実行可能なパケット中継装置がＩＰアドレスの自動取得を実行中に、前記第２のインタフェースに接続された端末からＩＰアドレス自動取得パケットを受信した場合に、受信した該パケットを一時的に保持する保持過程と、
前記パケット中継装置がＩＰアドレスの取得を完了した後に前記ＩＰアドレス自動取得用パケットを前記サーバへ送信する送信過程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載のパケット中継方法。
前記レイヤ２アドレス書換え過程は、前記第２のインタフェースに接続された端末の個数が２台以上である場合に、その内の１台が送受信するパケットについてのみ前記レイヤ２アドレスを書換える過程であり、
前記ＩＰアドレス自動取得監視過程は、前記ＩＰアドレス自動取得の監視を、送信元レイヤ２アドレスが前記レイヤ２アドレス保持部に保持されているレイヤ２アドレスと一致するパケットについてのみ実施する過程である、
ことを特徴とする請求項１０に記載のパケット中継方法。
前回のＩＰアドレス自動取得完了の時刻から前記タイマ部により算出された時間が経過した場合に、前記レイヤ２アドレス保持過程で保持した前記レイヤ２アドレスを削除するレイヤ２アドレス削除過程を更に備えたことを特徴とする請求項１３に記載のパケット中継方法。
前記各過程を実行可能なパケット中継装置が取得したＩＰアドレスと、前記第２のインタフェースに接続された端末が取得したＩＰアドレスが異なった場合において、
前記端末が送信したＩＰアドレス取得以外を目的とするパケットを前記第２のインタフェースから前記第１のインタフェースへ中継する場合には送信元ＩＰアドレスを前記パケット中継装置の第１のインタフェースのＩＰアドレスに書換える一方、前記パケットに応答して第１の上の端末或いはサーバから返信された応答パケットを前記第１のインタフェースから前記第２のインタフェースへ中継する場合には宛先ＩＰアドレスとされた前記第１のインタフェースのＩＰアドレスを前記ＩＰアドレス取得以外を目的とするパケットを送信した端末のＩＰアドレスに書き換えるＩＰアドレス書換え過程を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載のパケット中継方法。