JP2009015660A - メッセージ代理応答システム - Google Patents

Abstract

【課題】トポロジ管理プロトコルに非対応の機器を含むネットワークにおいて、この非対応機器に代わって発見メッセージやトポロジ探索メッセージに代理応答するメッセージ代理応答システムを提供する。
【解決手段】代理応答モジュール生成部２２は、Discoverメッセージやトポロジ探索メッセージに対して、各LLTD非対応機器に代わって代理で応答する代理応答モジュールをLLTD非対応機器ごとに生成する。ネットワーク模擬モジュール生成部２３は、ホームネットワーク上でのメッセージ伝送を模擬するネットワーク模擬モジュールを生成する。代理応答機能部２４は、ホームネットワークと各代理応答モジュールとの間でのメッセージ伝送、および各代理応答モジュール間のメッセージ伝送を、前記ネットワーク模擬モジュールで模擬する。
【選択図】図２

Description

本発明は、メッセージ代理応答システムに係り、特に、トポロジ管理プロトコルに非対応の機器を含むネットワークにおいて、この非対応機器に代わって発見メッセージやトポロジ探索メッセージに代理応答するメッセージ代理応答システムに関する。

ホームネットワークの普及に伴い、宅内のあらゆる機器がネットワークに接続される環境が整いつつある。ネットワークを利用する際には、このネットワークに接続されている機器やその接続関係（トポロジ）を把握する必要があるが、専門知識のない利用者にとっては困難である。

これまで、利用者にホームネットワークのトポロジを提供する技術として、Microsoft社によるトポロジ管理技術LLTD(Link Layer Topology Discovery)が知られている。LLTDでは、トポロジ情報を収集してトポロジ描画を行う「mapper」と、ネットワークに接続されて「responder」と呼ばれるLLTD対応機器との間で各種のメッセージが交換される。

トポロジ描画を行う際、始めにmapperがネットワーク内にDiscoverメッセージをブロードキャストフレームで送信する。このDiscoverメッセージを受信したresponderは、Helloメッセージに自身のMACアドレスを登録してブロードキャストフレームで送信する。この結果、ネットワーク上のLLTD対応の各機器は全てのLLTD対応機器のMACアドレスを知ることができる。

次いで、各LLTD対応機器間で両者の接続関係を調査するトポロジ探索メッセージがユニキャストフレームで送受信され、各対応機器は、トポロジ探索メッセージの受信記録を保存する。その後、mapperは各responderから前記トポロジ探索メッセージの受信記録を収集してネットワークトポロジを認識し、これを可視化して表示出力する。

なお、ネットワークトポロジを表示する技術としては、例えば、特許文献１、２が知られている
特開２００６−２８５７５７号公報 特開平９−１８６７１６号公報

LLTDや既存のネットワークトポロジ管理技術を利用してトポロジを描画するためには、ネットワーク上の全ての機器が特定のトポロジ管理プロトコルに対応している必要がある。しかしながら、宅内に存在するネットワーク機器の全てを特定のトポロジ管理プロトコルに対応させることは、機器のリソースやコストの観点から難しい。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、トポロジ管理プロトコルに非対応の機器を含むネットワークにおいて、この非対応機器に代わって発見メッセージやトポロジ探索メッセージに代理応答するメッセージ代理応答システムを提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、ネットワークトポロジを管理する機器が所定のトポロジ管理プロトコルに基づいて送信するメッセージを監視し、前記トポロジ管理プロトコルに非対応の機器の代わりに、前記メッセージに代理で応答するメッセージ代理応答システムにおいて、以下のような手段を講じた点に特徴がある。

(1)ネットワーク上の機器を発見するための発見メッセージを受信する手段と、発見された機器宛に送信されるトポロジ探索メッセージを受信する手段と、トポロジ管理プロトコルに非対応の機器を識別する非対応機器識別手段と、非対応機器のMACアドレスを含むアドレス情報を管理する非対応機器管理手段と、ネットワークのトポロジ情報を管理するトポロジ情報管理手段と、受信メッセージに対して非対応機器の代わりに代理応答する代理応答モジュールを非対応機器ごとに生成する代理応答モジュール生成手段と、ネットワークトポロジに基づいて、ネットワーク上でのメッセージ伝送を模擬するネットワーク模擬モジュールを生成するネットワーク模擬モジュール生成手段と、ネットワークおよび各代理応答モジュール間のメッセージ伝送を前記ネットワーク模擬モジュールで模擬する代理応答手段とを含むことを特徴とする。

(2)各代理応答モジュールに、当該代理応答モジュールが代理応答する非対応機器のMACアドレスとは異なる偽装MACアドレスを割り当てるアドレス偽装手段を設け、前記各代理応答モジュールは、発見メッセージに対して前記偽装されたMACアドレスの応答メッセージを返信し、前記代理応答手段は、前記偽装されたMACアドレスを宛先とするトポロジ探索メッセージを、当該MACアドレスが割り当てられた代理応答モジュールに代理応答させることを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。

(1)LLTD等のトポロジ管理プロトコルに非対応の機器がネットワークに接続されている場合でも、mapperが表示するトポロジに非対応機器が描画されるようになる。

(2)各非対応機器を模擬する代理応答モジュールに、各非対応機器とは異なる偽装MACアドレスを割り当て、各代理応答モジュールが発見メッセージに対して偽装MACアドレスで応答するようにしたので、宛先アドレスとしてMACアドレスを用いるトポロジ探索メッセージは各非対応機器の代理応答モジュールへ送信され、トポロジ探索メッセージ以外の他のメッセージは各非対応機器へ送信されるようにできる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明が適用されるホームネットワークの構成を示した図であり、LLTD対応のネットワーク機器とLLTD非対応のネットワーク機器とがゲートウェイGWを介してインターネットに接続されている。

LLTD対応のコンピュータPC1は、本発明に固有の代理応答機能を備えたゲートウェイGWと直接接続されている。したがって、ゲートウェイGWはコンピュータPC1が送受信するメッセージの全てを受信できる。このゲートウェイGWにはさらに、スイッチSWを介してLLTD非対応のビデオカメラVCが接続されている。前記スイッチSWにはさらに、ハブHBを介してLLTD非対応のコンピュータPC2，PC3が接続されている。

本実施形態では、ゲートウェイGWと直接接続されているLLTD対応のコンピュータPC1がmapperとして動作し、ビデオカメラVCおよびコンピュータPC2，PC3の各機器がresponderとして動作し、コンピュータPC1がLLTD機能により各機器からトポロジ情報を収集してホームネットワークのトポロジを描画する。なお、LLTD対応のコンピュータやビデオカメラがresponderとして接続される場合はゲートウェイGWと直接接続される。

図２は、前記ゲートウェイGWの主要部の構成を示した機能ブロック図であり、ゲートウェイの基本構成であるLANインターフェース１１、WANインターフェース１２、ゲートウェイ処理制御部１３、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)機能部１４およびアドレスデータベース(DB)１５を備える他、本発明ではさらに、トポロジ情報管理部１６や、後に詳述する非対応機器管理部２１、代理応答モジュール生成部２２、ネットワーク模擬モジュール生成部２３および代理応答機能部２４を設けた点に特徴がある。

このような構成において、ホームネットワークに最初に接続されたコンピュータPCやビデオカメラVC等の各機器からは、自身のMACアドレスが登録されたIPアドレス割当要求がゲートウェイGWに送信される。ゲートウェイGWのDHCP機能部１４は、このIPアドレス割当要求に応答して未使用のIPアドレスを各機器へ割り当てると共に、割り当てたIPアドレスと各機器のMACアドレスとのペアをアドレスDB１５に登録して管理する。

トポロジ情報管理部１６は、SNMP(Simple Network Management Protocol)などを利用した既知のトポロジ管理プロトコルにしたがってネットワーク上のスイッチSWから接続機器の情報を収集し、これをトポロジ情報として管理する。

非対応機器管理部２１は、アドレスDB１５に登録されている各機器のアドレス情報を取得すると共に、LLTD対応機器（PC1）のアドレス情報は破棄し、LLTD非対応機器（PC2，PC3，VC）のアドレス情報を管理する。LLTD非対応機器の識別は、例えばホームネットワーク上に送出されたDiscoverメッセージに対する各機器からの応答（Helloメッセージ）の有無に基づいて行うことができる。このDiscoverメッセージは、ゲートウェイGWが自ら送信しても良いし、あるいはMapperとして機能するコンピュータPC1から送信されるものであっても良い。

代理応答モジュール生成部２２は、mapperから送信されるDiscoverメッセージやトポロジ探索メッセージに対して、各LLTD非対応機器に代わって、あたかもLLTD対応機器のように振る舞って応答する代理応答モジュールを、LLTD非対応機器ごとに生成する。この代理応答モジュール生成部２２はMACアドレス偽装部２２ａを含み、各代理応答モジュールには、当該代理応答モジュールが代理応答するLLTD非対応機器のMACアドレスとは異なる未使用の偽装MACアドレスが割り当てられる。

ネットワーク模擬モジュール生成部２３は、トポロジ情報管理部１６で管理されているトポロジ情報に基づいて、ホームネットワーク上でのメッセージ伝送を模擬するネットワーク模擬モジュールを生成する。代理応答機能部２４は、ホームネットワークと各代理応答モジュールとの間でのメッセージ伝送、および各代理応答モジュール間のメッセージ伝送を、前記ネットワーク模擬モジュールで模擬する。

図３は、mapperからネットワーク上での機器発見を目的として送信されるDiscoverメッセージに対して、ゲートウェイGWが各LLTD非対応機器に代わって代理応答する手順を示したフローチャートである。

ステップＳ１１においてDiscoverメッセージが検知されると、ステップＳ１２では、前記代理応答モジュール生成部２２によって非対応機器管理部２１から各非対応機器のアドレス情報が読み出され、非対応機器ごとに代理応答モジュールが生成される。ステップＳ１３では、前記代理応答モジュール生成部２２のMACアドレス偽装部２２ａにより、各代理応答モジュールに対して、当該代理応答モジュールが代理応答するLLTD非対応機器のMACアドレスとは異なる未使用の偽装MACアドレスが割り当てられる。

ステップＳ１４では、各代理応答モジュールが前記偽装MACアドレスを自身のMACアドレスとするHelloメッセージを返信する。ステップＳ１５では、前記ネットワーク模擬モジュール生成部２３によってトポロジ情報管理部１６から各非対応機器のトポロジ情報が読み出され、ネットワーク模擬モジュールが生成される。このネットワーク模擬モジュールでは、ネットワークを構成するスイッチやハブの接続状態が模擬されている。

その後、前記Helloメッセージを各機器から受信したmapper（PC1）からは、トポロジ探索メッセージが各機器を宛先としてユニキャストフレームで送信される。このトポロジ探索メッセージの宛先アドレスは、各代理応答モジュールから受信した各Helloメッセージに登録されていた偽装MACアドレスなので、非対応機器宛のメッセージは、全て各非対応機器を偽装する代理応答モジュールで受信されることになる。

このように、本発明では各代理応答モジュールがDiscoverメッセージに対して偽装MACアドレスのHelloメッセージで応答するようにしたので、宛先アドレスとしてMACアドレスを用いるトポロジ探索メッセージは各非対応機器の代理応答モジュールへ送信される一方、トポロジ探索メッセージ以外の他のメッセージは各非対応機器へ送信されるようにできる。

図４は、ゲートウェイGWの代理応答機能部２４が非対応機器の代わりに前記探索メッセージに代理応答する手順を示したフローチャートである。

ステップＳ２１において、ネットワークまたは代理応答モジュールからトポロジ探索メッセージの入力が検知されると、ステップＳ２２では、この探索メッセージの送信元アドレスおよび宛先アドレスが識別される。ステップＳ２３では、送信元以外の非対応機器の一つが今回の注目機器として選択される。

ステップＳ２４では、前記探索メッセージの送信元アドレスおよび宛先アドレス、ならびに前記注目機器のMACアドレスをパラメータとして、前記ネットワーク模擬モジュールが、当該探索メッセージの各代理応答モジュール間でのメッセージ伝送またはホームネットワークと各代理応答モジュールとの間でのメッセージ伝送を模擬する。

ここで、図１のネットワーク構成を例にしてネットワーク模擬モジュールの動作を説明すれば、探索メッセージの送信元が対応機器のPC1、宛先が非対応機器のPC3を模擬する代理応答モジュールであり、今回の注目機器がPC2であれば、ネットワーク模擬モジュールでは、PC1から送信された探索メッセージはスイッチSWを経由してハブHBまで到達し、ハブHBは当該探索メッセージをPC2、PC3のいずれにも伝送するので、この探索メッセージは宛先のPC3のみならず注目機器PC2にも送信される。したがって、非対応の注目機器PC2および非対応機器PC3を模擬する各代理応答モジュールに前記探索メッセージが入力され、その受信記録が保存される。

これに対して、探索メッセージの送信元がPC1、宛先が非対応機器のビデオカメラVCを模擬する代理応答モジュールであり、今回の注目機器がPC2であれば、PC1から送信された探索メッセージはスイッチSWでビデオカメラVC側のみへ中継され、ハブHB側へは中継されないので、この探索メッセージは注目機器PC2には送信されない。すなわち、探索メッセージは注目機器PC2を模擬する代理応答モジュールに入力されることなく破棄されるので、注目機器PC2を模擬する代理応答モジュールには当該メッセージの受信記録が残らない。

さらに、mapper(PC1)がVCを模擬する代理応答モジュールに対して、PC3を模擬する代理応答モジュールへの探索メッセージの送信を指示した場合のように、探索メッセージの送信元が非対応機器のVC、宛先が非対応機器のPC3であり、注目機器がPC2であれば、VCから送信された探索メッセージはスイッチSWを経由してハブHBまで到達し、ハブHBは当該探索メッセージをPC2、PC3のいずれにも伝送するので、この探索メッセージは宛先のPC3のみならず注目機器PC2にも送信される。したがって、PC2，PC3を模擬する各代理応答モジュールに前記探索メッセージが入力され、その受信記録が保存される。

ステップＳ２５では、全てのネットワーク機器に関して上記した各処理が実行されたか否かが判定され、完了していなければステップＳ２３へ戻り、注目機器を切り替えながら上記した各処理が繰り返される。

その後、mapper(PC1)が適宜のタイミングで受信記録の要求メッセージを各機器へ送信すると、LLTD対応機器では、当該メッセージに応答して自身の受信記録を返信する。LLTD非対応機器に関しては、ゲートウェイGWにおいて代理応答機能部２４の各代理応答モジュールが、当該メッセージに応答して自身の受信記録をmapperへ返信する。mapperは、各LLTD対応機器および各LLTD非対応機器としての各代理応答モジュールから返信された受信記録に基づいてネットワークトポロジを完成させ、これを表示出力する。

本発明が適用されるホームネットワークの構成を示した図である。 ゲートウェイGWの主要部の構成を示した機能ブロック図である。 mapperから送信されるDiscoverメッセージに対する代理応答の手順を示したフローチャートである。 mapperから送信されるトポロジ探索メッセージに対する代理応答の手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１１…LANインターフェース，１２…WANインターフェース，１３…ゲートウェイ処理制御部，１４…DHCP機能部，１５…アドレスデータベース，１６…トポロジ情報管理部，２１…非対応機器管理部，２２…代理応答モジュール生成部，２３…ネットワーク模擬モジュール生成部，２４…代理応答機能部

Claims (3)

1. ネットワークトポロジを管理する機器が所定のトポロジ管理プロトコルに基づいて送信するメッセージを監視し、前記トポロジ管理プロトコルに非対応の機器の代わりに、前記メッセージに代理で応答するメッセージ代理応答システムにおいて、
   ネットワーク上の機器を発見するための発見メッセージを受信する手段と、
   発見された機器宛に送信されるトポロジ探索メッセージを受信する手段と、
   トポロジ管理プロトコルに非対応の機器を識別する非対応機器識別手段と、
   非対応機器のMACアドレスを含むアドレス情報を管理する非対応機器管理手段と、
   ネットワークのトポロジ情報を管理するトポロジ情報管理手段と、
   受信メッセージに対して非対応機器の代わりに代理応答する代理応答モジュールを非対応機器ごとに生成する代理応答モジュール生成手段と、
   ネットワークトポロジに基づいて、ネットワーク上でのメッセージ伝送を模擬するネットワーク模擬モジュールを生成するネットワーク模擬モジュール生成手段と、
   ネットワークおよび各代理応答モジュール間のメッセージ伝送を前記ネットワーク模擬モジュールで模擬する代理応答手段とを含むことを特徴とするメッセージ代理応答システム。
2. 前記各代理応答モジュールに、当該代理応答モジュールが代理応答する非対応機器のMACアドレスとは異なる偽装MACアドレスを割り当てるアドレス偽装手段を具備し、
   前記各代理応答モジュールは、発見メッセージに対して前記偽装されたMACアドレスの応答メッセージを返信し、
   前記代理応答手段は、前記偽装されたMACアドレスを宛先とするトポロジ探索メッセージを、当該MACアドレスが割り当てられた代理応答モジュールに代理応答させることを特徴とする請求項１に記載のメッセージ代理応答システム。
3. ゲートウェイの機能を更に備え、ネットワークトポロジを管理する機器およびトポロジ管理プロトコル対応機器と直接接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のメッセージ代理応答システム。

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