JP2007194763A - ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
有線LANと無線LANの通信を行うシステムにおいて、中継器におけるルーティングが考慮されていないため、端末もしくは有線LAN上の装置から送信されるパケットは、全て無線LAN全体にブロードキャストされ、ネットワークに過大な負荷がかかる、という課題があった。
【解決手段】
有線ネットワークと無線ネットワークに接続される第一の中継器と、無線ネットワーク内のデータを中継する第二の中継器と、第一の中継器に無線で接続される第一の端末と、第二の中継器に無線で接続される第二の端末を備えるネットワークシステムにおいて、第一の中継器は、第二の端末のアドレス、第二の端末が属するグループの識別子、及び第二の中継器の識別子を対応付けた第一の情報と、有線ネットワークを仮想的に区分したグループの識別子、及び第二の端末が属するグループの識別子を対応付けた第二の情報を保持し、第一又は第二の情報に基づいて、パケットを送信する。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線通信を行う技術に関する。

有線LANにおいて、物理的に一つのLANを、複数の仮想的なLAN（Virtual LAN；以下、VLANと称する）に分ける技術に、IEEE802.1Qで規定されたVLANタグ（以下、タグと略す）をパケットに付加し、タグによりパケットの属するLANを判別する技術がある。

また、有線LANと無線LANとの間の通信を、中継器（アクセスポイントともいい、以下、APと称する）を用いて実現する技術がある（特許文献１参照）。特許文献１では、有線LANと無線LANを相互に接続するAP（以下、相互接続APと称する）と、無線LAN内のデータを中継するAP（以下、無線APと称する）が複数存在し、各APは、通信を行う端末の固有ID（MACアドレスやIPアドレス）とタグの組み合わせテーブルを保持する。これにより、相互接続APと直接通信できない端末であっても、無線APを経由して、相互接続APと通信でき、ひいては、有線LAN内のVLANとも通信できる。

特開2003-60656号公報

特許文献１では、APにおけるルーティングが考慮されていないため、端末もしくは有線ＬＡＮ上の装置から送信されるパケットは、全て無線LAN全体にブロードキャストされ、ネットワークに過大な負荷がかかる、という課題がある。

そこで、本発明の目的は、APにおいて適切にルーティングを行うことにより、ネットワークに過大な負荷をかけないシステムを提供することにある。

有線ネットワークと無線ネットワークに接続される第一の中継器と、無線ネットワーク内のデータを中継する第二の中継器と、第一の中継器に無線で接続される第一の端末と、第二の中継器に無線で接続される第二の端末を備えるネットワークシステムにおいて、第一の中継器は、第二の端末のアドレス、第二の端末が属するグループの識別子、及び第二の中継器の識別子を対応付けた第一の情報と、有線ネットワークを仮想的に区分したグループの識別子、及び第二の端末が属するグループの識別子を対応付けた第二の情報を保持し、第一又は第二の情報に基づいて、パケットを送信する。

本発明によれば、APにおいて適切にルーティングを行うことにより、ネットワークに過大な負荷をかけないシステムを提供することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。

図1は、ネットワークシステムを示す図である。

本システムは、無線LAN１、及び有線LAN２とから構成される。

無線LAN１は、AP３（３−１〜３−３）、及びAP３と無線で接続される端末４（４−１〜４−４）とから構成される。AP３−１は相互接続AP、AP３−２及び３−３は無線APである。

有線LAN２は、AP３−１と接続されるスイッチ５、VLAN６（６−１、６−２）、及びVLAN６内の端末７とから構成される。

AP３−１は、CPU１１、メモリ１２、有線LANインタフェース（インタフェースを以下、I/Fと略す）１３、及び無線LAN I/F１４（１４−１、１４−２）とから構成される。尚、AP３−２及び３−３も同様の構成であるが、無線LAN内のデータの送受信しか行わないため、有線LAN I/F１３はなくてもよい。

CPU１１は、メモリ１２内にあるプログラムを実行することにより、処理を行う。尚、プログラムを格納する記憶装置を別途設け、該記憶装置からメモリ１２にプログラムを読み込んで処理を行うようにしてもよい。

有線LAN I/F１３は、スイッチ５を介してVLAN６と通信を行う。

無線LAN I/F１４−１は、他のAPと通信を行い、１４−２は、該APに直接接続される端末４と通信を行う。尚、AP間の通信の確立には無線LANのアドホックモード、AP〜端末間の通信の確立には無線LANのインフラストラクチャモードもしくはアドホックモードを使用する。

AP３は、以上のような構成を備えることにより、無線LAN上で自律的に通信経路を構築するアドホックネットワークの経路制御を行う。経路制御プロトコルとしては、IETF（Internet Engineering Task Force）において標準化の議論がされているプロトコルを使用できる。

スイッチ５は、VLAN６から受信したパケットをAP３−１に転送する際はタグを付加し、AP３−１から受信したパケットをVLAN６に転送する際はタグを除去する。

AP３のメモリ１２（あるいは記憶装置）には、タグテーブル、VLANテーブル、ルーティングテーブル、端末テーブルなど、種々の情報が格納される。

図２は、タグテーブルの例を示す図である。タグテーブルは、タグ２１、VLAN６が接続しているI/FであるI/F２２、ESSID２３とから構成される。AP３−１は、パケットを受信すると、パケットにタグなどの情報が付加されているか否かを判断する。以下、パケットに情報を付加することをカプセル化、パケットに付加されている情報を削除することをデカプセル化と称する。また、タグが付いているパケットをタグ付パケットと称する。

図３は、VLANテーブルの例を示す図である。VLANテーブルは、自身のAPとは別のAPに接続されている端末のIPアドレス３１、該端末のESSID３２、該端末が接続しているAPのIPアドレス３３とから構成される。VLANテーブルにはAPと無線リンクを確立している端末以外のIPアドレスは記載されない。

図４は、ルーティングテーブルの例を示す図である。ルーティングテーブルは、送信先端末（データを送り届ける目的地となる端末）の宛先IPアドレス４１、パケットの次の転送先であるNext４２、パケットを送信するI/F４３とから構成される。Next４２において、「＊」とあるのは、４１に記載のIPアドレスに直接通信できることを示す。尚、ルーティングテーブルは、アドホックネットワークの経路制御機能により構築される。

図５は、端末テーブルの例を示す図である。端末テーブルは、無線LANに存在する端末のIPアドレス５１、該端末のESSID５２、該端末と通信するI/F５３とから構成される。

図６は、パケットの例を示す図である。パケットは、APのIPアドレスを宛先とするIPヘッダー６１、実データであるIPパケット（送信先端末のIPアドレスも含む）６２、及び送信先端末のESSID６３とから構成される。以下、６１及び６３が付加されているパケットをカプセルパケットと、付加されていないパケットを非カプセルパケットと称する。

尚、VLAN６−１及びVLAN６−２は互いに独立であり、異なるVLANに属する端末同士は、同じIPアドレスを持つこともあり得る。本実施例では、端末４−１と４−２、及び端末４−３と端末４−４は同じIPアドレスを持っているものとする。AP３は、自身のIPアドレスを用い、アドホックネットワークを構築する。

本実施例では、端末４−１及び４−３はVLAN６−１に属し、端末４−２及び４−４はVLAN６−２に属するものとする。また、無線LAN１内において端末が属するグループのIDは、端末がAP３と接続する際に使用するESSID（Extended Service Set Identifier）と同一であるとする。更に、AP３−１は端末４−１及び４−２と、AP３−２は端末４−３と、AP３−３は端末４−４と、それぞれ接続している。端末４−１はAP３−１とessid1というESSIDで、端末４−２はAP３−１とessid2で、端末４−３はAP３−２とessid1で、端末４−４はAP３−３とessid2で、それぞれ無線リンクを確立しているものとする。

尚、本実施例では、グループのIDはESSIDと同一であるとするが、タグ等、その他のIDと同一にしてもよい。例えば、タグとESSIDを同一にした場合、タグの情報量は、ESSIDの情報量よりも小さいため、通信のオーバーヘッドが小さくなるというメリットがある。このように、ESSIDと異なるIDを使用する場合は、各APがESSIDとグループIDとの対応を示すテーブルを保持することでAPはパケットのグループを判別することができる。

図７は、AP３がパケット処理を行う際のフロー図である。以下、処理主体は、AP３であるとして説明するが、実際には、AP３内のCPU１１がメモリ１２内のプログラムを実行することにより処理を行うものであることはいうまでもない。

AP３は、外部からパケットを受信すると、該パケットが非カプセルパケットであるか否かを判断する（ステップ７０１）。非カプセルパケットである場合、VLANテーブルに該パケットの宛先と一致する端末があるか否かを判断する（ステップ７０２）。そして、一致する端末がある場合、該パケットをカプセル化し（ステップ７０３）、ルーティングテーブルに従い該パケットを送信し（ステップ７０４）、処理を終了する。尚、カプセル化では、該パケットの先頭に送信先端末が接続されるAP３のIPアドレスを付加し、末尾に送信先端末のグループIDとしてESSIDを付加する。

ステップ７０２において、一致する端末がない場合、自身がタグテーブルを有しているか否かを判断する（ステップ７０５）。有している場合、タグテーブルに該パケットの宛先に相当するタグとESSIDの一致する組があるか否かを判断する（ステップ７０６）。そして、タグがある場合、タグテーブルに従い該パケットの先頭にタグを付加し（ステップ７０７）、タグテーブルに記載のI/Fより該パケットを送信し（ステップ７０８）、処理を終了する。

ステップ７０５においてタブテーブルを有していない場合、及びステップ７０６においてタグがない場合には、ステップ７０４に進み、その後、処理を終了する。

ステップ７０１において、非カプセルパケットでない場合、該パケットがカプセルパケットであるか否かを判断する（ステップ７０９）。カプセルパケットである場合、該パケットの宛先が自分のものと一致するか否かを判断する（ステップ７１０）。一致する場合、該パケットのデカプセル化を行い（ステップ７１１）、端末テーブルに該パケットの宛先とESSIDの一致する組があるか否かを判断する（ステップ７１２）。一致する組がある場合、該パケットを端末テーブル記載のI/Fより送信し（ステップ７１３）、処理を終了する。一致する組がない場合、ステップ７０５に進む。その後のフローは、先述と同様である。尚、デカプセル化では、該パケットの先頭に付されているAPのIPアドレス及び末尾に付されている送信先端末のESSIDを削除する。

ステップ７１０において、該パケットの宛先が自分のものと一致しない場合、ステップ７０４に進み、その後、処理を終了する。

ステップ７０９において、カプセルパケットでない場合、該パケットがタグ付パケットであるか否かを判断する（ステップ７１４）。タグ付パケットである場合、該パケットからタグを除去し（ステップ７１５）、タグテーブルに該タグに対応するESSIDがあるか否かを判断する（ステップ７１６）。対応するESSIDがある場合、端末テーブルに該ESSIDに対応する端末があるか否かを判断する（ステップ７１７）。対応する端末がある場合、VLANテーブルに該パケットの宛先と該ESSIDの一致する組があるか否かを判断する（ステップ７１８）。一致する組がある場合、該パケットをカプセル化して（ステップ７１９）、ステップ７０４に進み、一致する組がない場合、直接ステップ７０４に進み、処理を終了する。

ステップ７１６において対応するESSIDがない場合、及びステップ７１８において一致する組がない場合には、ステップ７０４に進み、その後、処理を終了する。

ステップ７１７において、対応する端末がない場合、ステップ７１３に進み、その後、処理を終了する。

ステップ７１４において、タグ付パケットでない場合、処理を終了する。

以上の処理を、具体例を用いて説明する。AP３−１は図２、図３（A）及び図４（A）を、AP３−２は図３（B）を、AP３−３は図５（A）を保持しているものとする。

第一に、端末４−２から端末４−４にパケットを送信する場合を想定する。この場合、AP３−１は、端末４−２から非カプセルパケットを受信する（ステップ７０１）。パケット内の宛先は端末４−４となっているため、VLANテーブル内に、端末４−４と記載されている部分があるか否かを判断する（ステップ７０２）。図３（Ａ）には、端末４−４が存在し、そのESSIDはessid２、その接続するAPは３−３となっているため、パケットの先頭にAP３−３の宛先IPアドレスを、末尾にessid2を、付加（カプセル化）する（ステップ７０３）。そして、図４（A）には、宛先IPアドレス３−３に対応するNext４２が３−２となっているため、パケットをAP３−２に送信する（ステップ７０４）。

次に、AP３−２が、AP３−１が送信したパケットを受信する。これは、AP３−１によりカプセル化されたパケットであるため（ステップ７０９）、該パケットの先頭に、AP３−２の宛先が記載されているか否かを判断する（ステップ７１０）。しかし、AP３−３と記載されているため、図３（B）に従い、AP３−３に送信する（ステップ７０４）。

次に、AP３−３が、AP３−２が送信したパケットを受信する。該パケットの先頭には、自身の宛先が記載されているため、先頭に付されている宛先IPアドレスと末尾に付されているESSIDを削除（デカプセル化）する（ステップ７１１）。そして、自身の有する端末テーブル内に、宛先４−４とessid2の組があることを確認し（ステップ７１２）、I/F wlan1を介して、端末４−４にパケットを送信する（ステップ７１３）。

第二に、端末４−３から端末７にパケットを送信する場合を想定する。この場合、AP３−２は、端末４−３から非カプセルパケットを受信する。宛先はVLAN６−１の端末７となっているため、VLANテーブル内に、６−１と記載されている部分があるか否かを検索する（ステップ７０２）。図３（B）には、６−１が存在し、そのESSIDはessid１、その接続するAPは３−１となっているため、パケットの先頭にAP３−１の宛先IPアドレスを、末尾にessid１を付加（カプセル化）する（ステップ７０３）。そして、ルーティングテーブルに従い、AP３−１に送信する（ステップ７０４）。

次に、AP３−１が、AP３−２が送信したパケットを受信する。該パケットの先頭には、宛先がAP３−１と記載されているため（ステップ７１０）、パケットのデカプセル化を行う（ステップ７１１）。

次に、端末テーブルを検索するが（ステップ７１２）、ここには、端末７の宛先が記載されていない。そこで、タグテーブルを保持しているか否かを判断する（ステップ７０５）。この場合、タグテーブルを保持しており、タグテーブルには、６−１（端末７が属するVLANを示す）とessid１（パケットに付加されていたESSID）の組が存在するため（ステップ７０６）、該パケットにタグを付加し（ステップ７０７）、それに対応するI/F eth0を介して、６−１に送信する（ステップ７０８）。

第三に、端末４−１から端末７にパケットを送信する場合を想定する。この場合、AP３−１は、端末４−１から非カプセルパケットを受信する。VLANテーブル内に、パケットの宛先に一致する端末がないため（ステップ７０２）、タグテーブルがあるか否かを判断する（ステップ７０５）。この場合、タグテーブルを保持しており、タグテーブルには、６−１が記載されているため、上記同様の処理（ステップ７０６→７０７→７０８）により、パケットを送信する。

第四に、端末７から端末４−３にパケットを送信する場合を想定する。この場合、AP３−１は、端末７からタグ付パケットを受信する。まず、パケットに付されているタグを削除する（ステップ７１５）。次に、タグテーブル内に該タグに対応するessid１が記載されており（ステップ７１６）、端末テーブルにessid１に対応する端末４−３が記載されており（ステップ７１７）、VLANテーブルに端末４−３とessid1の一致する組があるため（ステップ７１８）、該パケットの先頭にAP３−２の宛先IPアドレスを、末尾にessid１を付加する（ステップ７１９）。そして、ルーティングテーブルに従い、AP３−２に送信する（ステップ７０４）。

以上により、APにおいて適切にルーティングを行うため、ネットワークに過大な負荷をかけないシステムを構築できる。また、管理サーバを別途設ける必要がない。

本実施例では、VLANテーブルと端末テーブルを動的に構築することにより、端末が移動して接続するAPが変更した場合にも通信できる方法を説明する。

図８は、第二のネットワークシステムを示す図である。ここでは、図１の状態から端末４−３が移動し、端末４−３の接続するAPがAP３−３に変更されている。

AP３−３は、無線LANの規格に従い、移動してきた端末４−３を検知し、無線リンクを確立すると、端末４−３のMACアドレスを取得し、新規端末広告処理を行う。

図９は、新規端末広告処理のフロー図である。

AP３−３は、MACアドレスより、端末４−３のIPアドレスを取得する（ステップ９１）。取得方法は、APがMACアドレスとIPアドレスの対応表を保持し、該対応表に基づいて取得してもよいし、APが通信できる他のAPもしくは管理サーバに対応表を保持させておき、通信により取得してもよい。

次に、AP３−３は、端末テーブルに端末４−３のIPアドレスとESSID、無線リンクを確立しているインタフェースを登録する（ステップ９２）。ここでは、AP３−３は、端末４−３のIPアドレスを取得することにより、自身の有する端末テーブルを図５（A）から（B）のように更新する（４−３の行が追加される）。

次に、AP３−３は、端末４−３のIPアドレスとESSIDを他のAPに対して広告する（ステップ９３）。即ち、アドホックネットワークの経路制御機能ではブロードキャストされた経路制御用のコントロールパケットを受信したＡＰが再びブロードキャストすることで、全てのAPにコントロールパケットを到達させることができる。前記端末４−３のＩＰアドレスとESSIDを、アドホックネットワークの経路制御用のコントロールパケットの一つとして、全てのAPに到達させてもよい。

尚、全ての情報を広告するのではなく、MACアドレスを端末のIDとしてテーブルに追加し、MACアドレス及び更新に必要な情報のみ、広告を行うようにしてもよい。

広告を受信したAPは、テーブル更新処理を行う。図１０は、テーブル更新処理のフロー図である。

広告を受信したAP３−１は、自身の有するVLANテーブルに該広告に含まれる端末のIPアドレスとESSIDの組があるか否かを判断する（ステップ１００１）。組がある場合、該端末が接続するAPのIPアドレスを更新し（ステップ１００２）、組がない場合、VLANテーブルに追加する（ステップ１００３）。

次に、AP３−１の端末テーブルに該広告に記載されていた端末のIPアドレスとESSIDが一致する組が記載されているか否かを判断する（ステップ１００４）。一致する組が存在する場合、該データは端末テーブルから削除し（ステップ１００５）、存在しない場合、端末テーブルには変更を加えず、処理を終了する。ここでは、VLANテーブルには、端末４−３のIPアドレスをESSIDが一致する組があるため、接続するAPを３−２から３−３へ更新する。端末テーブルには、端末４−３の記載がないので、処理を終了する。

一方、AP３−２も、該広告を受信する。AP３−２の端末テーブルには、端末４−３の記載があるため、４−３に関するデータを削除する（ステップ１００５）。

尚、端末が移動する場合だけでなく、端末が新規に追加された場合においても、上記のようにテーブルを更新することで、実施例1に示す方法で通信を行うことができる。

ネットワークシステムを示す図。 タグテーブルの例を示す図。 ルーティングテーブルの例を示す図。 ＶＬＡＮテーブルの例を示す図。 端末テーブルの例を示す図。 パケットの例を示す図。 APによるパケット処理のフロー図。 第二のネットワークシステムを示す図。 新規端末広告処理のフロー図。 テーブル更新処理のフロー図。

符号の説明

１…無線LAN、２…有線LAN、３…AP、４…端末、５…スイッチ、６…VLAN、１１…CPU、１２…メモリ、１３…有線LAN I/F、１４…無線LAN I/F

Claims (7)

1. 有線ネットワークと無線ネットワークに接続される第一の中継器と、無線ネットワーク内のデータを中継する第二の中継器と、前記第一の中継器に無線で接続される第一の端末と、前記第二の中継器に無線で接続される第二の端末を備える、ネットワークシステムにおいて、
   前記第一の中継器は、前記第二の端末のアドレス、前記第二の端末が属するグループの識別子、及び前記第二の中継器の識別子を対応付けた第一の情報と、前記有線ネットワークを仮想的に区分したグループの識別子、及び前記第二の端末が属するグループの識別子を対応付けた第二の情報を保持し、
   前記第一又は第二の情報に基づいて、前記パケットを送信する、ネットワークシステム。
2. 前記第一の中継器は、前記第一の情報に基づいて、前記第二の中継器に前記パケットを送信し、前記第一及び第二の情報に基づいて、前記有線ネットワークに前記パケットを送信する、請求項１記載のネットワークシステム。
3. 前記第二の中継器は、前記第一の端末のアドレス、前記第一の端末が属するグループの識別子、及び前記第一の中継器の識別子を対応付けた第三の情報を保持し、
   前記第三の情報に基づいて、前記パケットを前記第一の中継器に送信する、請求項１記載のネットワークシステム。
4. 前記第一の中継器は、前記第一の情報に基づいて、前記パケットを前記第二の中継器に送信するか否かを判断し、送信しないと判断した場合、前記第二の情報に基づいて、前記有線ネットワークに送信するか否かを判断する、請求項２記載のネットワークシステム。
5. 前記第一の中継器は、前記第一の情報に含まれる前記第二の端末が属するグループの識別子と、前記第二の情報に含まれる前記第二の端末が属するグループの識別子との間に対応関係がある場合、前記有線ネットワークに送信する、請求項４記載のネットワークシステム。
6. 前記第一の端末が、前記第二の中継器に接続される第二の端末に変更された場合、前記第二の中継器は、前記変更された第二の端末に関する情報を、前記無線ネットワーク内に広告する、請求項３記載のネットワークシステム。
7. 前記第一の中継器は、前記広告を受信すると、前記広告の内容に基づいて、前記第一の情報を更新する、請求項６記載のネットワークシステム。
   

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