JP2007214671A - クライアント装置およびプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】DNSリゾルバにおけるキャッシュに対し、最適な優先度情報を与えること。
【解決手段】本発明は、サーバ装置に名前解決要求を送信する要求送信手段と、名前解決要求の送信時刻を記憶する送信時刻記憶手段と、サーバ装置から名前解決応答を受信する応答受信手段と、名前解決応答の受信時刻を記憶する受信時刻記憶手段と、送信時刻と受信時刻から応答時間を算出する応答時間算出手段と、名前解決応答と応答時間とを記憶し、新たな名前解決応答を記憶しようとする際に容量に空きがない場合、最も短い応答時間に対応する名前解決応答を消去してから新たな名前解決応答を記憶する一時記憶手段と、名前解決要求に対応する名前解決応答が一時記憶手段に記憶されているか検索する検索手段と、検索手段により名前解決応答が検索された場合、検索された名前解決応答の少なくとも一部を出力する応答出力手段とを有するクライアント装置を提供する。
【選択図】図2

Description

本発明は、DNS(Domain Name Server)リゾルバにおいてキャッシュの優先度情報を提供する技術に関する。
インターネットにおいて、そこに接続されている全てのホスト(コンピュータ装置)には、IP(Internet Protocol)アドレスが割り当てられている。しかし、IPアドレスは単なる数字の羅列であるため、人間が取り扱うには不便である。そこで、各ホストには、「www.epson.co.jp」というように、人間が取り扱うのに便利なホスト名(ドメイン名)が割り当てられている。人間が入力したホスト名に従って所望のホストと通信を行うには、ホスト名をIPアドレスに変換する必要がある。DNS(ネームサーバあるいはDNSサーバと呼ばれることもある)は、ホスト名とIPアドレスの相互変換を行うためのデータベースを有する装置である。また、DNSに対しホスト名からIPアドレスへの変換、あるいはその逆を依頼するための、クライアントにおけるプログラムをDNSリゾルバあるいは単にリゾルバという。IPアドレスやホスト名を必要とする場合、アプリケーションソフトは、リゾルバを介してDNSに問い合わせを行う。このようにしてホスト名とIPアドレスの相互変換を行うことを、「名前解決」という。
ネットワークのトラフィックを抑制するため、あるいは、処理負荷を削減するため、リゾルバにキャッシュを設けることがある(非特許文献1参照)。キャッシュとは、使用頻度の高いデータを記憶装置に蓄えておくことにより、ネットワークを介してそのデータを再度読み出す無駄を省いて高速化すること、また、その際に使われる記憶装置をいう。キャッシュを用いることにより、リゾルバは、以前問い合わせた内容と同一の問い合わせが発生した場合には、ネットワークを介してDNSに問い合わせを行うことなく、名前解決をすることができる。
リゾルバにキャッシュを実装するには、その容量に見合うメモリなど物理的なリソースが必要である。汎用のPC(Personal Computer)に比べて物理的なリソースが少ない組み込み機器では、キャッシュの実装に必要なリソースを確保できない場合が多い。また、PCにおいても、キャッシュの容量を大きくし過ぎると、その分キャッシュ検索量も増えてしまう。すなわち、結果的に処理負荷が増大してしまうことになる。
「DNS導入に向けての予備知識」、[online]、[平成18年1月16日検索]、インターネット<URL:http://www.atmarkit.co.jp/fnetwork/rensai/dns03/dns02.html>
以上の理由から、キャッシュ容量には、制限が設けられることが多い。キャッシュ残量が無くなった場合、優先度の低い情報は削除される。この際に用いることができる優先度情報は、TTL(Time To Live、有効時間)しかない。TTLは、あるホストから送信されるパケットの有効時間を示す値である。TTLは、送信元のホストにより指定される値を有する。したがって、TTLは、リゾルバ(クライアント装置)にとって必ずしも最適な優先度情報ではないという問題があった。
本発明は、リゾルバにおけるキャッシュに対し、最適な優先度情報を与える技術を提供する。
上述の課題を解決するため、本発明は、ネットワークを介して接続されたサーバ装置に、名前解決要求を送信する要求送信手段と、前記要求送信手段により名前解決要求が送信された時刻である送信時刻を記憶する送信時刻記憶手段と、前記サーバ装置から、前記名前解決要求に対する名前解決応答を受信する応答受信手段と、前記応答受信手段により名前解決応答が受信された時刻である受信時刻を記憶する受信時刻記憶手段と、前記送信時刻記憶手段に記憶された送信時刻と、前記受信時刻記憶手段に記憶された受信時刻とに基づいて、前記名前解決要求に対する名前解決応答を取得するのに要した応答時間を算出する応答時間算出手段と、ある容量を有し、前記応答受信手段により受信された名前解決応答の少なくとも一部と、その名前解決応答を取得するのに要した応答時間とを記憶する一時記憶手段であって、新たな名前解決応答を記憶しようとする際に前記容量に空きがない場合、最も短い応答時間に対応する名前解決応答を消去してから前記新たな名前解決応答の少なくとも一部を記憶する一時記憶手段と、前記要求送信手段により名前解決要求が送信される前に、その名前解決要求に対応する名前解決応答の少なくとも一部が前記一時記憶手段に記憶されているか検索する検索手段と、前記検索手段により前記名前解決要求に対応する名前解決応答の少なくとも一部が検索された場合、検索された名前解決応答の少なくとも一部を出力する応答出力手段とを有するクライアント装置を提供する。
このクライアント装置によれば、一時記憶手段に記憶された情報は、容量に空きがないときは、応答時間の短いものから順に消去される。したがって、取得に長時間を要する情報を優先的に一時記憶手段に残しておくことができる。
また、本発明は、クライアント装置に上述の機能を実現するプログラムを提供する。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る名前解決システム1の構成を示す図である。ルータ100は、PC(Personal Computer)200を含むローカルネットワークと、インターネット300とを相互接続するクライアント装置である。なお、図1においては図面が煩雑となるのを避けるため、ローカルネットワークを構成する装置としてPC200のみを図示したが、ローカルネットワークはこれ以外の装置を含んでもよい。PC200は、汎用のルータ100を介してインターネット300に接続する機能を有するコンピュータ装置である。PC200は、インターネット300に接続された装置との間でデータを送受信することができる。
DNSサーバ400は、名前解決を行うためのサーバ装置である。DNSサーバ400は、IPアドレスとホスト名とを相互変換するためのデータベースを記憶している。DNSサーバ400は、インターネット300に接続されている。名前解決処理において、ルータ100はクライアント装置として機能する。インターネット300を介してルータ100から名前解決要求を受信すると、DNSサーバ400は、データベースを参照して名前解決応答を生成する。DNSサーバ400は、生成した名前解決応答を、名前解決要求の送信元であるルータ100に送信する。以下の説明において、「サーバ装置」とは、ネットワークを介して他の装置と接続された装置であって、他の装置から送信された要求に対して応答を返信する装置をいう。また、「クライアント装置」とは、ネットワークを介してサーバ装置に接続された装置であって、サーバ装置に対して要求を送信する装置をいう。さらに、以下ではネットワークの例としてインターネット300を用いるが、ネットワークは、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等、インターネット以外のネットワークであってもよい。
図2は、ルータ100の機能構成を示すブロック図である。計時部Tは、時刻を計測する機能を有する内部時計である。要求入力部108は、PC200から名前解決要求を受信する。検索部105は、一時記憶部106に、その名前解決要求に対応する名前解決応答(の少なくとも一部)が記憶されているか検索する。一時記憶部106は、ある容量を有するキャッシュメモリである。一時記憶部106は、過去の名前解決要求、それに対応する名前解決応答、その優先度情報を記憶している。その名前解決要求に対応する名前解決応答が記憶されていた場合、一時記憶部106は、その記憶内容に基づいて名前解決応答を出力する。
その名前解決要求に対応する名前解決応答が記憶されていない場合、要求送信部102は、名前解決要求をDNSサーバ400に送信する。送信時刻記憶部101は、計時部Tから、名前解決要求の送信時刻を取得する。送信時刻記憶部101は、取得した送信時刻を記憶する。
応答受信部103は、DNSサーバ400から名前解決応答を受信する。応答出力部109は、受信した名前解決応答をPC200に出力する。受信時刻記憶部104は、計時部Tから、名前解決応答の受信時刻を取得する。受信時刻記憶部104は、取得した受信時刻を記憶する。
応答時間算出部107は、送信時刻および受信時刻に基づいて、名前解決要求に対する名前解決応答を受信するのに要した応答時間を算出する。一時記憶部106は、受信した名前解決応答を記憶する。一時記憶部106は、その名前解決応答を受信するのに要した応答時間を、その名前解決応答の優先度情報として記憶する。
図3は、ルータ100のハードウェア構成を示すブロック図である。CPU110は、ルータ100の各構成要素を制御する制御装置である。ROM(Read Only Memory)120は、ルータ100の起動に必要な起動プログラムや、名前解決処理を行う名前解決プログラム(リゾルバ)を記憶する記憶装置である。CPU110が名前解決プログラムを実行することにより、ルータ100は、図2に示される機能構成を具備する。RAM(Random Access Memory)130は、CPU110の作業領域として機能する記憶装置である。NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory)140は、ルータ100の動作を規定する設定ファイルなど記憶する不揮発性の記憶装置である。また、NVRAM140は、名前解決応答を一時記憶するキャッシュメモリとして機能する。ネットワークIF150は、ローカルネットワークとの間でデータの送受信を行うインターフェースである。ネットワークIF160は、インターネット300との間でデータの送受信を行うインターフェースである。計時部Tは、時刻を計測する。計時部Tは、CPU110の制御下で、時刻を出力する。以上で説明した各構成要素は、バス190により相互に接続されている。
図4は、ルータ100の動作を示すフローチャートである。ステップS100において、ルータ100は、PC200から名前解決要求を、ネットワークIF150を介して受信する。名前解決要求は、名前解決の対象となる情報を含んでいる。例えば、名前解決要求は、その名前解決要求がホスト名をIPアドレスに変換する要求であることを示す識別子と、「www.aaa.com」というホスト名と、名前解決に用いるサーバ装置(ここではDNSサーバ400)を特定するIPアドレスとを含んでいる。
次に、ステップS101において、ルータ100のCPU110は、キャッシュメモリ(NVRAM140)に、処理対象の名前解決要求に対応する名前解決応答が記憶されているか判断する。本実施形態において、キャッシュメモリにはまだ何のデータも記憶されていない。したがってCPU110は、キャッシュメモリに、処理対象の名前解決要求に対応する名前解決応答が記憶されていないと判断する(ステップS101:NO)。処理対象の名前解決要求に対応する名前解決応答が記憶されていないと判断した場合、CPU110は、処理をステップS102に移行する。ステップS102において、CPU110は、ネットワークIF160およびインターネット300を介して、名前解決要求をDNSサーバ400に送信する。DNSサーバ400に送信される名前解決要求は、送信元であるルータ100を特定する情報を含んでいる。また、CPU110は、名前解決要求を送信した時刻である送信時刻を、計時部Tから取得する。CPU110は、送信時刻を、対応する名前解決要求と共にRAM130に記憶する。
DNSサーバ400は、ホスト名と、IPアドレスとを対応付けて記憶したデータベースを記憶している。名前解決要求を受信すると、DNSサーバ400は、データベースから、名前解決要求により要求されている情報を検索する。ここでは、名前解決要求は「ホスト名をIPアドレスに変換する要求」であり、処理対象のホスト名として「www.aaa.com」を含んでいる。DNSサーバ400は、データベースから、ホスト名「www.aaa.com」に対応するIPアドレスを検索する。DNSサーバ400は、ホスト名「www.aaa.com」に対応するIPアドレスとして、データベースから、IPアドレス「111.222.33.44」を検出する。DNSサーバ400は、検出したIPアドレスを含む名前解決応答を生成する。DNSサーバ400は、生成した名前解決応答を、名前解決要求の送信元であるルータ100に送信する。DNSサーバ400から送信される名前解決応答は、送信先であるルータ100を特定する情報を含んでいる。ルータ100は、名前解決要求の元々の要求元であるPC200と、名前解決応答を対応させる情報を記憶している。
次に、ステップS103において、ルータ100は、名前解決応答を受信する。ルータ100のCPU110は、受信した名前解決応答をRAM130に記憶する。また、CPU110は、名前解決応答を受信した時刻である受信時刻を、計時部Tから取得する。CPU110は、名前解決応答と共に、受信時刻をRAM130に記憶する。
次に、ステップS104において、CPU110は、名前解決応答を受信するのに要した時間である応答時間を算出する。すなわち、CPU110は、受信時刻から送信時刻を減算し、応答時間を算出する。CPU110は、算出した応答時間をRAM130に記憶する。
次に、ステップS105において、CPU110は、キャッシュの容量に空きがあるか判断する。本実施形態において、キャッシュにはまだ何のデータも記憶されていない。したがって、CPU110は、キャッシュに空きがあると判断する(ステップS105:YES)。キャッシュに空きがあると判断すると、CPU110は、処理をステップS107に移行する。
ステップS107において、CPU110は、データをキャッシュに追加する。詳細には以下のとおりである。CPU110は、名前解決応答から、処理対象のホスト名およびIPアドレスを抽出する。CPU110は、抽出したホスト名およびIPアドレスと、ステップS104において算出された応答時間とを含むデータセットをキャッシュに記憶する。なお、CPU110は、名前解決要求からホスト名を抽出し、名前解決応答からIPアドレスを抽出してもよい。IPアドレスをホスト名に変換する名前解決処理の場合はこの逆である。
次に、ステップS108において、CPU110は、DNSサーバ400から受信した名前解決応答を、PC200に出力する。PC200は、こうして処理対象のホスト名に対するIPアドレスを取得することができる。異なる処理対象ホスト名に対し以上で説明した処理を行うことにより、キャッシュには、ホスト名、IPアドレス、および応答時間を含むデータセットが複数記憶される。キャッシュの容量が満たされるまでは、受信した全ての名前解決応答に関する情報がキャッシュに記憶される。
図5は、キャッシュの記憶内容を例示する図である。キャッシュは、複数のデータセットを含むテーブルを記憶している。各データセットは、ホスト名、IPアドレス、および応答時間を含む。
再び図4を参照して説明する。キャッシュには、図5に示されるデータセットが複数記憶されている。キャッシュの容量は満たされている。以下、この状態で、新たな名前解決要求が送られてきた場合にについて説明する。ステップS100において、ルータ100は、PC200から名前解決要求を、ネットワークIF150を介して受信する。例えば、名前解決要求は、処理対象のホスト名「www.aaa.com」を含んでいる。
ステップS101において、CPU110は、キャッシュに、処理対象の名前解決要求に対応する名前解決応答が記憶されているか判断する。すなわち、CPU110は、図5に示されるテーブルに、処理対象のホスト名「www.aaa.com」が含まれているか判断する。図5に示されるように、キャッシュには処理対象のホスト名に関するデータが記憶されている(ステップS101:YES)。CPU110は、キャッシュから、処理対象のホスト名に対応するIPアドレスを抽出する。CPU110は、抽出したIPアドレスを含む名前解決応答を生成する。ステップS109において、CPU110は、生成した名前解決応答をPC200に出力する。PC200は、こうして処理対象のホスト名に対するIPアドレスを取得することができる。この際、ルータ100は、DNSサーバ400との間でデータの送受信を行うことなく、処理対象のホスト名に対するIPアドレスを取得することができる。したがって、ネットワークの負荷を低減することができる。また、名前解決応答を高速に取得することができる。
次に、この状態で、ステップS100において、対応するデータがキャッシュに記憶されていない名前解決要求が入力された場合の動作について説明する。対応するデータが記憶されていないので、ルータ100のCPU110は、ステップS102〜S104の処理を実行する。ステップS105において、CPU110は、キャッシュには空きがないと判断する(ステップS105:NO)。キャッシュに空きがないと判断すると、CPU110は、処理をステップS106に移行する。
ステップS106において、CPU110は、キャッシュに記憶されているデータセットのうち、最も優先度の低いデータセットを消去する。ここで、優先度情報として、応答時間が用いられる。応答時間が長いほど優先度が高く、応答時間が短いほど優先度が低い。図5に示される例では、最短の応答時間「0.5msec」を含むデータセット(「111.222.33.44」、「www.aaa.com」、および「0.5msec」を含むデータセット)が消去される。優先度が低いデータセットが消去されることにより、キャッシュの容量に空きが生じる。ステップS107において、CPU110は、キャッシュの空き領域に処理対象の名前解決応答に関するデータを記憶する。
従来、キャッシュに記憶されたデータを消去する際の優先度情報としては、TTLが用いられてきた。TTLは、データの有効時間を示す情報である。TTLは、データの送信元であるホスト(本実施形態においてはDNSサーバ400)により指定される値を有する。したがって、クライアント装置(本実施形態においてはルータ100)の環境などは考慮されない。キャッシュのデータのうち、TTLが最も短いデータを消去すると、応答時間の長いデータが消去されてしまうおそれがある。すなわち、消去されたデータを、インターネット300を介して再取得するには長時間を要する。これにより名前解決システム1全体のパフォーマンスが低下してしまうという問題が生じる。
しかし、本実施形態によれば、キャッシュのデータは、応答時間に基づいて消去される。短い応答時間に対応するデータは、再取得に要する時間が短いことが期待されるため、名前解決システム1全体のパフォーマンスが低下するおそれが少ない。このように、本実施形態によれば、クライアント装置にとって最適なデータを記憶したキャッシュが提供される。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
ルータ100(クライアント装置)のハードウェア構成は、図3に示されるものに限定されない。図2に示される機能構成を実現できるものであれば、どのようなハードウェア構成であってもよい。例えば、クライアント装置は、図2に示される各機能構成要素に相当する電子回路を有してもよい。なお、クライアント装置は、計時部Tを有さなくてもよい。この場合、クライアント装置は、PC200等の内部時計を有する他の装置から、時刻を取得してもよい。
また、クライアント装置の動作フローは、図4に示されるものに限定されない。例えば、ステップS104における応答時間の算出は、データをキャッシュに追加する処理(ステップS107)の直前に行ってもよい。
また、上述の実施形態においては、ホスト名をIPアドレスに変換する処理を例にとり説明したが、本発明は、IPアドレスをホスト名に変換する処理に対しても適用が可能である。
上述の実施形態においては、クライアント装置の例としてルータを用いて説明を行った。しかし本発明は、ルータ以外のいかなる種類のクライアント装置にも適用が可能である。なお、本発明は、リソースに物理的な制限がある、いわゆる組み込み機器に対して特に好適である。また、本発明の対象となるクライアント装置は、上述の実施形態で説明したルータ100とPC200の双方の機能を有してもよい。例えば、インターネットなどのネットワークに接続する機能を有する携帯電話機やネットワーク端末など、名前解決を要求する装置に対して本発明を適用してもよい。
図6は、他の実施形態に係る携帯電話機500の構成を示すブロック図である。図6において、図3のルータ100と共通する構成要素には、共通の参照番号を付与している。携帯電話機500は、図1におけるルータ100とPC200の機能を兼ね備えたクライアント装置である。無線通信部560は、基地局(図示略)との間で無線通信を行う機能を有する。携帯電話機500は、無線通信部560の機能により、基地局(図示略)を介してネットワーク300との間で通信を行う。キーパッド570およびディスプレイ580は、携帯電話機500のユーザが、携帯電話機500に対して指示入力を行うためのユーザインターフェースである。
ROM120は、名前解決プログラム(リゾルバ)を記憶している。RAM130は、名前解決要求を生成するアプリケーションプログラム(例えば、ウェブブラウザ)を記憶している。アプリケーションプログラムを実行するCPU110は、ユーザの操作入力に応じて、名前解決要求を生成する。名前解決要求が生成されると、CPU110は、リゾルバを実行する。リゾルバを実行すると、CPU110は、この名前解決要求に対して図4に示されるフローを実行する。この場合、ステップS108あるいはS109において、リゾルバを実行するCPU110は、名前解決応答をアプリケーションプログラムに引き渡す。アプリケーションプログラムを実行するCPU110は、こうして、名前解決の結果を取得することができる。
本発明の一実施形態に係る名前解決システム1の構成を示す図である。 ルータ100の機能構成を示すブロック図である。 ルータ100のハードウェア構成を示すブロック図である。 ルータ100の動作を示すフローチャートである。 キャッシュの記憶内容を例示する図である。 他の実施形態に係る携帯電話機500の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1…名前解決システム、100…ルータ、101…送信時刻記憶部、102…要求送信部、103…応答受信部、104…受信時刻記憶部、105…検索部、106…一時記憶部、107…応答時間算出部、108…要求入力部、109…応答出力部、110…CPU、120…ROM、130…RAM、140…NVRAM、150…ネットワークIF、160…ネットワークIF、190…バス、200…PC、300…インターネット、400…DNSサーバ、500…携帯電話機、560…無線通信部、570…キーパッド、580…ディスプレイ、T…計時部

Claims (2)

  1. ネットワークを介して接続されたサーバ装置に、名前解決要求を送信する要求送信手段と、
    前記要求送信手段により名前解決要求が送信された時刻である送信時刻を記憶する送信時刻記憶手段と、
    前記サーバ装置から、前記名前解決要求に対する名前解決応答を受信する応答受信手段と、
    前記応答受信手段により名前解決応答が受信された時刻である受信時刻を記憶する受信時刻記憶手段と、
    前記送信時刻記憶手段に記憶された送信時刻と、前記受信時刻記憶手段に記憶された受信時刻とに基づいて、前記名前解決要求に対する名前解決応答を取得するのに要した応答時間を算出する応答時間算出手段と、
    ある容量を有し、前記応答受信手段により受信された名前解決応答の少なくとも一部と、その名前解決応答を取得するのに要した応答時間とを記憶する一時記憶手段であって、新たな名前解決応答を記憶しようとする際に前記容量に空きがない場合、最も短い応答時間に対応する名前解決応答を消去してから前記新たな名前解決応答の少なくとも一部を記憶する一時記憶手段と、
    前記要求送信手段により名前解決要求が送信される前に、その名前解決要求に対応する名前解決応答の少なくとも一部が前記一時記憶手段に記憶されているか検索する検索手段と、
    前記検索手段により前記名前解決要求に対応する名前解決応答の少なくとも一部が検索された場合、検索された名前解決応答の少なくとも一部を出力する応答出力手段と
    を有するクライアント装置。
  2. クライアント装置を、
    ネットワークを介して接続されたサーバ装置に、名前解決要求を送信する要求送信手段と、
    前記要求送信手段により名前解決要求が送信された時刻である送信時刻を記憶する送信時刻記憶手段と、
    前記サーバ装置から、前記名前解決要求に対する名前解決応答を受信する応答受信手段と、
    前記応答受信手段により名前解決応答が受信された時刻である受信時刻を記憶する受信時刻記憶手段と、
    前記送信時刻記憶手段に記憶された送信時刻と、前記受信時刻記憶手段に記憶された受信時刻とに基づいて、前記名前解決要求に対する名前解決応答を取得するのに要した応答時間を算出する応答時間算出手段と、
    ある容量を有し、前記応答受信手段により受信された名前解決応答の少なくとも一部と、その名前解決応答を取得するのに要した応答時間とを記憶する一時記憶手段であって、新たな名前解決応答を記憶しようとする際に前記容量に空きがない場合、最も短い応答時間に対応する名前解決応答を消去してから前記新たな名前解決応答の少なくとも一部を記憶する一時記憶手段と、
    前記要求送信手段により名前解決要求が送信される前に、その名前解決要求に対応する名前解決応答の少なくとも一部が前記一時記憶手段に記憶されているか検索する検索手段と、
    前記検索手段により前記名前解決要求に対応する名前解決応答の少なくとも一部が検索された場合、検索された名前解決応答の少なくとも一部を出力する応答出力手段と
    して機能させるプログラム。
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