JP2008017417A - パケット通信装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワーク内に不要なトラフィックを発生させない簡単な構成のパケット通信装置を提供。
【解決手段】ARPパケットの送信周期を第１の周期（生存確認の周期）に設定して、ARP送信タイミングを待つ（ステップS2）。送信タイミングではARPパケットを送信する（ステップS3）。以後、ARP応答があった場合はステップＳ７に移り、ARP応答がない場合はステップS5に進む（ステップS4）。ステップS5ではデータの送受信を停止し、送信周期を第２の周期（回復検出の周期）に設定して（ステップS6）、ステップS2に戻る。ステップS7においてデータの送受信停止中でないときは制御の流れをステップS2に戻し、データの送受信停止中であればステップS8に進む。ステップS8ではデータの送受信停止処置を解除して送信周期を第１の周期に戻し、ステップS2に戻る（ステップS9）。
【選択図】図３

Description

本発明は、パケット通信装置、とくに、IP（Internet Protocol）プロトコルの上位レベルとして設定されるプロトコルを使用して、双方向で大量のデータを送受信するパケット通信装置および方法に関するものである。

従来、LAN（Local Area Network）を含む通信網に接続されたノード間で、大量のデータを送受信するパケット通信装置では、インターネット網に対応したIPプロトコルとともに、その上位レベルのプロトコルであるUDP（User Datagram Protocol）が使用されている。

IPプロトコルは、TCP（Transmission Control Protocol）/IPのネットワーク層における制御を担っているが、一般的なLANに接続されたノードをアドレス指定する機能は有していない。そこで従来、一般的なLAN、例えば、IEEE（米国電気電子技術者協会）802.3委員会によって標準化されたイーサネット（Ethenet）に接続される通信装置には、IPプロトコルの上位レベルのプロトコルとしてUDPが使用されている。

UDPは一般に、IPプロトコルに送信先のアプリケーションに関する情報、より具体的にはUDPポート番号等を付与した構成である。このため、信頼性が低く、プロトコルレベルでの応答が返されることはない。また、送信先にエラーが発生した時には、送信されたUDPパケットは単に破棄されることになる。そこでエラー制御は、アプリケーションまたはさらに上位のプロトコルで行なっている。

この問題に対処するため、例えば、特開平9-8846号公報（特許文献１）には、交換機群を介して通信する通信装置において、通信装置からのテストパケットが送信された時に、所定時間内にその応答が返されたか否かを交換機群において監視する技術が提案されている。

ところで、現在のLANは、特殊な用途を除いて、ほとんどがイーサネット対応となっている。そこで、パケットの宛て先を、TCP/IPのネットワーク層からイーサネットで通用するアドレス、すなわちMACアドレス（Media Access Control Address）に変換する機能を有するプロトコルとして、IPプロトコルの上位に置かれるARP（Address Resolution Protocol）が開発されている。このARPパケットに対しては、送信元は、その応答、すなわちARP応答を受信することができる。
特開平9-8846号公報

しかし、従来のパケット通信装置が使用する前述のUDPの構成は、前述のとおり、一般に、IPプロトコルに送信先のアプリケーションに関する情報、より具体的には、UDPポート番号等を付与しただけの構成であるため、通信の信頼性が低いという問題点がある。例えば、UDPではプロトコルレベルでの応答が返されないため、送信先がUDPパケットを受信したか否かを確認することができない。また、エラーが発生したときは、このUDPパケットは単に破棄されるので、エラー制御は、アプリケーションまたはさらに上位のプロトコルで行なわなければならない。

このため、従来のUDPの使用だけでは、追加的なアプリケーションや、さらに上位のプロトコルを設置しない限り、送信先でエラーが生じてパケットの受信が不可能となった場合に、送信元はパケットを送信し続ける結果となる。このような状態は、送信元の処理能力に負担を強いるばかりではなく、ネットワーク内に過剰なトラフィックを発生させ、通信能力に対しても負担となる。

また、追加的なアプリケーションを搭載したり、上位のプロトコルを設けたりすることは、コストへも負担をかけ、またオーバーヘッド増加の一因となる。

本発明はこのような状況に鑑み、エラー発生時にパケットを送信し続けることを回避して、ネットワーク内に過剰なトラフィックを発生させないようにした簡単な構成のパケット通信装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、インターネットプロトコル（IP）に依拠する通信網を介してデータを送受信するパケット通信装置は、通信網に対してパケットの形でデータを送受信する送受信手段と、送受信手段を制御して、データの送受信を行なうとともに、IPプロトコルの上位に置かれるARP（Address Resolution Protocol）パケットを送信し、ARPパケットに対応したARP応答を検出する制御手段とを含み、制御手段は、通信網上の通信相手の正常性を確認するための第１の確認周期でARPパケットを送信し、この送信したARPパケットに対応したARP応答を監視して、ARP応答が返されないと、データの送受信を停止するとともに、以後のARPパケットの送信周期として通信相手の異常状態からの回復を確認するための第２の確認周期を設定し、ARPパケットに対応したARP応答が返されると、データの送受信が停止中であれば、データの送受信停止を解除するとともに、以後のARPパケットの送信周期として第１の確認周期を設定する。

このように構成することにより、エラー発生時にパケットを送信し続けることを回避することが可能となり、ネットワーク内に不要なトラフィックを発生させることのない簡単な構成のパケット通信装置が実現される。

好ましくは、制御手段は、送信されたARPパケットに対応したARP応答が返されないときに、ARPパケットの送信を再試行し、制御手段は、再試行の回数を計数する計数手段を含み、データの送受信の停止および第２の確認周期の設定は、計数手段の計数値が所定の値を超えてもARP応答が返されないときに行なう。

このように構成することにより、瞬間的な高トラフィック状態によりARPパケットロスが発生したとしても、ARPパケット送信の再試行がなされるので、通信の継続に安定性を持たせることができるパケット通信装置を実現することができる。

本発明によればまた、インターネットプロトコル（IP）に依拠する通信網を介してデータを送受信するパケット通信方法は、通信網に対してパケットの形でデータを送受信する工程と、IPプロトコルの上位に置かれるARPパケットを、通信網上の通信相手の正常性を確認するための第１の確認周期で送信する工程と、ARPパケットに対応したARP応答を検出する工程と、この送信したARPパケットに対応したARP応答が返されないと、データの送受信を停止する工程と、以後のARPパケットの送信周期として通信相手の異常状態からの回復を確認するための第２の確認周期を設定する工程と、ARPパケットに対応したARP応答が返されると、データの送受信が停止中であれば、データの送受信停止を解除する工程と、以後のARPパケットの送信周期として第１の確認周期を設定する工程とを含む。

本発明によれば、エラー発生時にパケットを送信し続けることが回避されるので、ネットワーク内に、通信能力の負担となる過剰なトラフィックを発生させることのない簡単な構成のパケット通信装置および方法を提供することができる。

また、瞬間的な高トラフィック状態によりARPパケットロスが発生したとしても、ARPパケット送信の再試行を行なうことが可能であるので、通信の継続性が安定して維持されるパケット通信装置が提供される。

本発明は、双方向で大量のデータを送受信するパケット通信装置に、とくに有利に適用することができる。

次に添付図面を参照して本発明によるパケット通信装置の実施例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施例に係るパケット通信装置を含む通信システム全体の構成を示す構成図である。同図から分かるように、実施例に係る通信システムは、通信網10と、これに通信可能に接続された１以上の通信装置１および２を含む。通信装置１は、本実施例ではパケット通信装置であり、通信装置２は、説明の都合上、通信装置１の通信先として機能するが、通信装置１と同じ構成であってもよいし、異なっていてもよい。通信網10には、このような通信装置が多数、収容されているが、図の複雑化を避けるため、通信装置１および２のみが図示されている。

通信網10は、インターネット網およびイーサネット等のLANを含む。また、公衆通信網や私設網を含む電話回線を含んでいてもよい。勿論、交換装置や回線制御装置が介在していてもよい。

図２は、本実施例に係るパケット通信装置１の構成を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す通信装置１は、例えばパケット通信装置であり、装置全体を制御するとともにデータ処理を行なう制御部11を有している。制御部11には、そのような制御およびデータ処理の実行に必要なプログラムやデータを記憶させるためのランダムアクセスメモリ（RAM）12が接続されている。制御部11はデータ処理部111を有し、後者は、特定のアプリケーションを備え、それに応じたデータ処理を行なう機能部である。

通信装置11はまた、制御部11に接続された通信部13を有し、これは、通信網10のプロトコルに対応したプロトコルを備えている。通信部13は、この実施例では、送信部131と受信部132とに分かれた構成であるが、両者が一体となった構成であってもよい。

通信装置11はさらに、１以上のデータベース15を有し、これは、図示のようにデータベース管理部14を介して制御部11と接続されている。データベース15は、データベース管理部14によって制御され、通信装置１が、例えば通信装置２と通信する際、送受信するデータを格納する蓄積装置である。データベース15は、磁気ディスク装置、または半導体メモリで構成してよい。これらの他に、イーサネットカードの読取／書込装置を備えることができる。

このような構成のパケット通信装置１は、全体として次のような機能を実現している。制御部11は、送信部131を介してARP（Address Resolution Protocol）パケットを送信する機能を有する。より詳細には、制御部11は、先行するARPパケットにより送信先が確定している場合、以後の、ARPパケットの送信周期として生存確認の周期（第１の周期）を指定し、これにより設定された周期で送信部131によりARPパケットを通信網10へ送信して、送信先が生存するか否かを確認する。

この確認動作により制御部11は、通信網10からARP応答がない場合は、送信先に異常が生じているものと判断し、データの送受信を停止する。この停止処置の後、制御部11は、ARPパケットの送信周期として回復検出の周期（第２の周期）を指定し、これにより設定された周期で送信部131によりARPパケットの送信を行なって、送信先が回復することによるARP応答を監視する。こうして送信先が生存するか否かを確認したとき、ARP応答があると、制御部11は、データの送受信を行ないながら、第１の周期で送信先を繰り返し監視する。

ARP応答があったときにデータの送受信が停止中であると、換言すれば、データの送受信停止中にARP応答があると、制御部11は、データの送受信を再開するとともに、ARPパケットの送信周期として第１の周期を指定する。これにより、再び送信先の生存確認動作に移行する。

図３は、本実施例に係るパケット通信装置１の動作手順を例示するフローチャートである。以下、図１、図２に加えて図３を参照しながら、パケット通信装置１の動作手順を説明する。まず、制御部11は、ARPパケットの送信周期として第１の周期（生存確認の周期）を指定する（ステップS1）。次に、制御部11は、この指定された周期での送信タイミングとなるまで待機し、この間、ARPパケットの送信を差し控える（ステップS2）。

指定された周期での送信タイミングが到来すると、制御部11は、確定している送信先に対して送信部131からARPパケットを送信する（ステップS3）。次に、制御部11は、ARP応答が返されたか否かを検証し（ステップS4）、ARP応答が返されなかった場合は、ステップS5に進む。

ステップS5では、制御部11はデータの送受信を停止する。その後、制御部11は、ARPパケットの送信周期として第２の周期（回復検出の周期）を指定し（ステップS6）、制御の流れをステップS2に戻す。

ところで、ステップS4にてARP応答が返された場合は、ステップS7に移る。ステップS7では、データの送受信が停止中であるか否かを検証する。データの送受信が停止されていない場合、制御の流れをステップS2に戻す。ステップS7においてデータの送受信が停止されている場合は、ステップS8に進む。ステップS8では、それまで継続中のデータの送受信停止処置を解除する。その後、制御部11は、ARPパケットの送信周期として再び第１の周期を指定し、制御の流れをステップＳ２に戻す（ステップS9）。

さて、図４を参照すると、本発明の他の実施例に係るパケット通信装置1Aの機能ブロック構成が示されている。本実施例に係るパケット通信装置1Aは、同図から解るように、リトライカウンタ112を含む点以外は図２に示す実施例のパケット通信装置１と同じでよい。このパケット通信装置1Aは、パケット通信装置１と同様に、図１に示す通信システムに適用される。よって、以下には、このリトライカウンタ112の役割を中心に説明し、冗長な説明を避ける。なお、同様の要素は同じ参照符号で指定する。

図２に示す実施例に係るパケット通信装置１では、ARPパケットを定期的に送信し、その応答の有無、すなわちARP解決状況を解析することにより、送信先との通信状態を判断し、これにより、ARP応答がある場合はデータ送受信を継続させるが、ARP応答がない場合はデータ送受信を直ちに停止させるように構成されていた。

これに対し、図４に示す実施例に係るパケット通信装置1Aはリトライカウンタ112を有し、これは、１周期毎に、ARP応答なしとなった回数を計数する計数機能部である。本実施例の制御部11は、このカウンタ112の計数値が所定の設定値、すなわち再試行回数を超過した時にデータ送受信を停止するように構成されている。

図５は、この実施例に係るパケット通信装置1Aの動作手順の例を示すフローチャートである。以下、図１および図４に加えて図５を参照して、本実施例に係るパケット通信装置1Aの動作手順を説明する。

まず制御部11は、ARPパケットの送信周期として第１の周期（生存確認の周期）を指定する（ステップS1）。次に、制御部11は、この指定された周期での送信タイミングとなるまで待機し、この間、ARPパケットの送信は行なわない（ステップS2）。指定された周期での送信タイミングが到来すると、制御部11は送信部131から、確定している送信先に対してARPパケットを送信する（ステップS3）。

次にステップS4において、制御部11は、ARP応答が返されたか否かを検証し、ARP応答が返されなかった場合はステップS25に進む。ステップS25では、制御部11は、リトライカウンタ112の計数値が所定の閾値、すなわち再試行回数を超過したか否かを検証する。リトライカウンタ112の計数値が所定の再試行回数を超過した場合は、ステップS5に進む。ステップS5では、制御部11は、データの送受信を停止し、ステップS6に進む。ステップS25において、リトライカウンタ112の計数値が所定の再試行回数を超過していない場合は、ステップS6に移る。ステップS6では、制御部11は、ARPパケットの送信周期として第２の周期（回復検出の周期）を指定し、制御の流れをステップS2に戻す。

ところで、ステップS24においてARP応答が返された場合は、ステップS7に移る。以降の動作は、前述したステップS7からS9までの動作と同じでよい。

前述の各実施例では、送信元から送信されるARPパケットを、IPプロトコルの上位のプロトコルとして位置付けた。しかし、通信網10がインターネット網を含まないLANだけの場合であっても、ARPパケットを同様に使用することが可能であり、この場合でも、同様の送受信制御を実施することが可能である。

本発明の実施例に係るパケット通信装置を含む通信システム全体の構成を概略的に示す構成図である。 図１に示す実施例に係るパケット通信装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 同実施例に係るパケット通信装置の動作手順例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施例に係るパケット通信装置の概略構成を示す、図２と同様の機能ブロック図である。 図４に示す実施例に係るパケット通信装置の動作手順を例示するフローチャートである。

符号の説明

1、1A パケット通信装置
2 通信装置
10 通信網
11 制御部
13 通信部
111 データ処理部
112 リトライカウンタ
131 送信部
132 受信部

Claims (4)

1. インターネットプロトコル（IP）に依拠する通信網を介してデータを送受信するパケット通信装置において、該装置は、
   前記通信網に対してパケットの形でデータを送受信する送受信手段と、
   該送受信手段を制御して、前記データの送受信を行なうとともに、IPプロトコルの上位に置かれるARP（Address Resolution Protocol）パケットを送信し、該ARPパケットに対応したARP応答を検出する制御手段とを含み、
   該制御手段は、
   前記通信網上の通信相手の正常性を確認するための第１の確認周期で前記ARPパケットを送信し、
   該送信したARPパケットに対応したARP応答を監視して、該ARP応答が返されないと、前記データの送受信を停止するとともに、以後のARPパケットの送信周期として該通信相手の異常状態からの回復を確認するための第２の確認周期を設定し、
   前記ARPパケットに対応したARP応答が返されると、前記データの送受信が停止中であれば、該データの送受信停止を解除するとともに、以後のARPパケットの送信周期として第１の確認周期を設定することを特徴とするパケット通信装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記制御手段は、前記送信されたARPパケットに対応したARP応答が返されないときに、該ARPパケットの送信を再試行し、
   該制御手段は、該再試行の回数を計数する計数手段を含み、前記データの送受信の停止および第２の確認周期の設定は、該計数手段の計数値が所定の値を超えても前記ARP応答が返されないときに行なうことを特徴とするパケット通信装置。
3. インターネットプロトコル（IP）に依拠する通信網を介してデータを送受信するパケット通信方法において、該方法は、
   前記通信網に対してパケットの形でデータを送受信する工程と、
   IPプロトコルの上位に置かれるARP（Address Resolution Protocol）パケットを、前記通信網上の通信相手の正常性を確認するための第１の確認周期で送信する工程と、
   該ARPパケットに対応したARP応答を検出する工程と、
   該送信したARPパケットに対応したARP応答が返されないと、前記データの送受信を停止する工程と、
   以後のARPパケットの送信周期として前記通信相手の異常状態からの回復を確認するための第２の確認周期を設定する工程と、
   前記ARPパケットに対応したARP応答が返されると、前記データの送受信が停止中であれば、該データの送受信停止を解除する工程と、
   以後のARPパケットの送信周期として第１の確認周期を設定する工程とを含むことを特徴とするパケット通信方法。
4. 請求項３に記載の方法において、該方法は、
   前記送信されたARPパケットに対応したARP応答が返されないときに、該ARPパケットの送信を再試行する工程と、
   該再試行の回数を計数する工程とを含み、
   前記データの送受信を停止する工程および第２の確認周期を設定する工程は、前記計数する工程における計数値が所定の値を超えても前記ARP応答が返されないときに行なうことを特徴とするパケット通信方法。
   

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