JP2009231892A - 中継装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】既存のＬＡＮにおける経路設定の変更作業を要することなく、そのＬＡＮ内に増設されるＬＡＮの端末から送信されるパケットを回線へ確実に送り出せるようにする。
【手段】中継装置２０は、自らのＭＡＣアドレスがデフォルトゲートウェイのものであることを案内するＡＲＰ応答パケットを増設ＬＡＮ３の端末４０−１へ送信する。さらに、既存ＬＡＮ２の端末３０−１，３０−２の回線向けＩＰパケットの送信レートが閾値を上回っている場合、上記とは別の自らのＭＡＣアドレスがデフォルトゲートウェイのものであることを案内するＡＲＰ応答パケットを端末３０−１，３０−２へ送信する。以後、その端末３０−１，３０−２から送信される回線向けＩＰパケットが自らを経由する際、その送信レートを絞り込み、端末４０−１におけるＩＰパケットの送信レートを保証するのに十分な帯域を確保する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＱｏＳ（Quality of Service）を制御する機能を持った中継装置に関する。

周知のように、中継装置は、ＬＡＮ（Local Area Network）とＬＡＮとを接続する役割を果たすネットワーク機器である。
ここで、図７に示すように、回線に繋がった既存のＬＡＮの中に新たなＬＡＮを増設し、その増設されたＬＡＮの端末が回線に向けて発信するパケットを回線へ確実に送り出したい、という要請が発生することがある。この場合において、既存のＬＡＮから回線に向けて発信されるパケットのトラフィックがあまりに大きくなると、既存のＬＡＮと回線の間の中継装置のメモリにおける転送処理待ちキューがそのパケットによってほぼ埋まってしまい、回線の帯域が圧迫された状態になる。この状態を放置したまま、増設されたＬＡＮの側から回線に向けてパケットを送信すると、パケットロスを起こすリスクが大きくなる。

このような不都合を防ぐ対策として、既存のＬＡＮの中継装置と増設されたＬＡＮの中継装置のうち一方にＱｏＳ制御を行わせる手法が一般に採られている。ＱｏＳ制御は、ＬＡＮなどの広帯域幅の通信網から回線などの狭帯域幅の伝送路へパケットを伝送する場合における帯域割当技術の１つである。ＱｏＳ制御においては、ＬＡＮの端末の各々から送信されるパケットをその優先度に応じて分類し、各優先度ごとの送信キューにキューイングする。そして、それらのパケットを優先度の高い送信キューにキューイングされているものから順に読み出し、読み出したパケットを回線の帯域幅に合わせた送信レートで順に送信する。このＱｏＳの制御に関わる処理は、たとえば、特許文献１に開示されている。

既存のＬＡＮと回線の間の中継装置にＱｏＳ制御を行わせる場合、その中継装置は、既存のＬＡＮの端末から自らへ直接送信されるパケットを優先度の低い送信キューにキューイングし、増設したＬＡＮから新しい中継装置による転送を経て自らへ送信されるパケットを優先度の高い送信キューにキューイングする。また、増設したＬＡＮにおける新しい中継装置にＱｏＳ制御を行わせる場合、既存のＬＡＮの端末から回線に向けて発信されるパケットが当該中継装置を経由してから既存のＬＡＮの中継装置へ向かうようにその転送経路を変更した上で、同様のキューイングを行う。
特開２００７−１８１００２号公報

しかしながら、既存のＬＡＮに備え付けられている中継装置にはＱｏＳ制御に関わるプログラムを実装していないような古い型式のものも多く、実際には、ＱｏＳに関わるプログラムを実装した中継装置を購入し、その中継装置により新たなＬＡＮの増設を行う、という手法をとらざるを得ないことが多い。そして、増設したＬＡＮにおける新しい中継装置にＱｏＳ制御を行わせる場合、ユーザは、既存のＬＡＮの端末から回線に向けて送信されるパケットが新しい中継装置へ向かうようにそれらの端末の経路設定を個別に変更する、という煩わしい作業を余儀なくされるという問題があった。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、既存のＬＡＮにおける経路設定の変更作業を要することなく、そのＬＡＮ内に増設したＬＡＮの端末から回線へパケットを確実に送り出せるようにする仕組みを提供することを目的とする。

この発明は、当該中継装置のＭＡＣアドレス以外のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするフレームを受信したとき、送信元ＩＰアドレスを同じくするＩＰパケット毎に受信したフレームに含まれるＩＰパケットの送信レートを求め、送信レートが閾値を上回ったかを判断する判断手段と、あるＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットの送信レートが閾値を上回ったと前記判断手段が判断したとき、その送信元ＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとし、当該中継装置のＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰパケットを送信するＡＲＰパケット送信手段と、ＩＰパケットからフレームを組み立てて送信する手段であって、前記ＡＲＰパケットの宛先ＩＰアドレスであったＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットを含むフレームよりも、それ以外のＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットを含むフレームを優先的に送信する転送処理手段を備える中継装置を提供する。

この発明において、ＡＲＰパケット送信手段は、あるＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットの送信レートが閾値を上回った場合、その送信元ＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとし、当該中継装置のＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰパケットを送信する。すると、以後、その送信元は、当該中継装置のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするフレームを送信するようになる。当該中継装置は、そのフレームを、当該中継装置のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして別の送信元から送信されるフレームとともに取り込み、後者に含まれるＩＰパケットの転送処理を前者に含まれるＩＰパケットの転送処理よりも優先的に行う。これにより、本来であれば当該中継装置を経由しないで回線へ送り出されるはずのフレームに含まれるＩＰパケットの送信レートを抑えこみ、当該中継装置を経由する別のフレームに含まれるＩＰパケットを回線へ優先的に送り出すことができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態を説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態にかかる中継装置２０は、別の中継装置１０を介して回線１へと繋がるＬＡＮ（「既存ＬＡＮ」という）２に接続され、その既存ＬＡＮ２の中に新たなＬＡＮ（「増設ＬＡＮ」という）３を形成する。
既存ＬＡＮ２の端末３０−ｋ（ｋ＝１，２…：以下、「端末３０−ｋ」と総称する）は、ルーティングテーブル３１−ｋ（ｋ＝１，２…：以下、「ルーティングテーブル３１−ｋ」と総称する）を記憶している。ルーティングテーブルは、デフォルトゲートウェイとなる中継装置のＩＰアドレスや、自らが接続されたＬＡＮのネットワークアドレスとそのサブネットマスクを記憶しておくテーブルである。端末３０−ｋのルーティングテーブル３１−ｋには、中継装置１０のＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）をデフォルトゲートウェイのＩＰアドレスとする経路設定が定義されている。この経路設定は、ネットワーク管理者の手動設定によりルーティングテーブル３１−ｋに書き込まれたものである。
中継装置２０は、既存ＬＡＮ２の端末３０−ｋにおける経路設定の内容の変更を要することなく、増設ＬＡＮ３を形成する。そして、増設ＬＡＮ３に接続される端末４０−ｍ（ｍ＝１，２…：以下、「端末４０−ｍ」と総称する）のルーティングテーブル４１−ｍ（ｍ＝１，２…：以下、「ルーティングテーブル４１−ｍ」と総称する）には、中継装置２０のＩＰアドレス（１９２．１６８．２．ＺＺＺ）をデフォルトゲートウェイのＩＰアドレスとする経路設定が、ネットワーク管理者の手により書き込まれる。

中継装置１０は、回線１と既存ＬＡＮ２との間のゲートウェイとしての役割を果たす。この中継装置１０は、既存ＬＡＮ１を伝送されるイーサネット（登録商標）フレーム（以下、単に「フレーム」という）のうち自らのＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするものを取り込み、転送処理を行う。この転送処理において、中継装置１０は、取り込んだフレームに含まれるＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスと自らのルーティングテーブル（不図示）の内容を基にそのルーティング経路を割り出し、割り出した経路上の直近の中継装置（不図示）のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするイーサネット（登録商標）ヘッダをそのＩＰパケットに付加したフレームを組み立て、回線１へ送出する。

端末３０−ｋは、ＩＰパケットを自ら生成し、フレーム送出処理を行う。フレーム送出処理は、ＩＰパケットにヘッダを付加してフレームを組み立て、そのフレームをＬＡＮへ送出する処理である。端末３０−ｋは、ＩＰパケットを生成すると、ルーティングテーブル３１−ｋのネットワークアドレスとサブネットマスクとにより特定される既存ＬＡＮ１のアドレス範囲内にそのＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスが含まれるか否かを判断する。そして、端末３０−ｋは、既存ＬＡＮ２のアドレス範囲内のものを宛先ＩＰアドレスとするＩＰパケットについては、既存ＬＡＮ２外への転送を要しない内部向けＩＰパケットとしてフレーム送出処理を行い、既存ＬＡＮ２のアドレス範囲外のものを宛先ＩＰアドレスとするＩＰパケットについては、既存ＬＡＮ２外への転送を要する外部向けＩＰパケットとしてフレーム送出処理を行う。

本実施形態の特徴の一つは、端末３０−ｋによる外部向けＩＰパケットのフレーム送出処理の処理内容が、中継装置２０による関与の下に切り換えられる点にある。この特徴を明らかにするため、まず、増設ＬＡＮ３が設けられる前の状態における、端末３０−ｋによる外部向けＩＰパケットのフレーム送出処理について、説明する。
端末３０−ｋは、当該端末３０−ｋが生成したＩＰパケットが外部向けＩＰパケットである場合、当該端末３０−ｋのルーティングテーブル３１−ｋにおいて定義されているデフォルトゲートウェイのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）と対応するＭＡＣアドレスを、ＡＲＰ処理を通じて特定する。
ＡＲＰ処理は、あるＩＰアドレスと対応するＭＡＣアドレスが不明である場合に、そのＩＰアドレスを記したＡＲＰ要求パケットを既存ＬＡＮ２へブロードキャストし、該当のＩＰアドレスの割り当てを受けている端末３０−ｋまたは中継装置１０からそのＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰ応答パケットの返信を受ける処理である。このＡＲＰ処理を通じて特定したＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの対は、その特定から所定時間（例えば、２分間）に渡って当該端末３０−ｋのＡＲＰテーブル（不図示）に記憶される。端末３０−ｋは、あるＩＰアドレスと対応するＭＡＣアドレスをこのＡＲＰテーブルから探索し得なかった場合に、そのＭＡＣアドレスが不明である判断して上述のＡＲＰ処理を実行し、該当のＭＡＣアドレスをＡＲＰテーブルから探索し得た場合は、ＡＲＰ処理を実行することなくそのＭＡＣアドレスを流用する。
端末３０−ｋは、デフォルトゲートウェイのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）と対応するＭＡＣアドレスを特定すると、そのＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするヘッダを外部向けＩＰパケットに付加したフレームを組み立て、既存ＬＡＮ２へ送信する。

ここで、増設ＬＡＮ３が設けられる前の状態において、端末３０−ｋが、デフォルトゲートウェイのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）を記したＡＲＰ要求パケットを送信した場合、それに対してＡＲＰ応答パケットを返信するのは、そのＩＰアドレスの割り当てを受けている中継装置１０だけである。このため、端末３０−ｋは、外部向けＩＰパケットを生成するたび、中継装置１０のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするヘッダをそのパケットに付加したフレームを組み立てて送出するように仕向けられる。そして、このフレームは、中継装置１０によって取り込まれ、その転送処理に供される。

以上を踏まえ、中継装置２０の動作の概要について、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）を参照して説明する。
中継装置２０は、増設ＬＡＮ３の端末４０−ｍから自らのＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして送出されるフレームについて、中継装置１０と同様の転送処理を行う。それと併せて、中継装置２０は、既存ＬＡＮ２の端末３０−ｋを送信元とする外部向けＩＰパケットであって増設ＬＡＮ３の端末４０−ｍのものを宛先ＩＰアドレスとしないもの、つまり、中継装置１０から回線１への転送を要する外部向けＩＰパケット（以下、この外部向けＩＰパケットを特に「回線向けＩＰパケット」という）の送信レートを計測する処理を行う（図２（Ａ））。そして、既存ＬＡＮ２の端末３０−ｋの最新の送信レートが閾値を超えると、その端末３０−ｋに対して自らのＭＡＣアドレスがデフォルトゲートウェイのものであることを案内するＡＲＰ応答パケット（図２（Ｂ）の端末３０−１に向かう矢印線）を送信する。以後、その端末３０−ｋは、外部向けＩＰパケットを生成するたび、中継装置２０のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするヘッダをそのパケットに付加したフレームを組み立て送出するように仕向けられる。
このようにして、中継装置２０は、端末３０−ｋから送信されるフレームであって回線向けＩＰパケットを含むものが自らによる転送処理を経てから中継装置１０の転送処理に供されるようなルーティング状態を作り出す。その上で、中継装置２０は、端末３０−ｋから送信されるフレームであって回線向けＩＰパケットを含むものの転送処理を行うにあたり、その送信レートを低く抑え込むようなＱｏＳ制御を行い、増設ＬＡＮ３の端末４０−ｍから送信されるフレームであって回線向けＩＰパケットを含むものの転送処理を優先して行う（図２（Ｃ））。ＱｏＳ制御の内容は、後述する。これにより、中継装置１０の転送処理において、増設ＬＡＮ３の端末４０−ｍを送信元とするＩＰパケットの送信レートを保証するに十分な帯域幅が確保される。そして、中継装置２０は、その端末３０−ｋにおける最新の送信レートが閾値を下回ると、中継装置１０のＭＡＣアドレスがデフォルトゲートウェイのものであること案内するＡＲＰパケット（図２（Ｄ）の端末３０−１に向かう矢印線）を送信し、元のルーティング状態を復元する。
以上が、中継装置２０の動作の概要である。

図３に示すように、中継装置２０は、２つの通信インターフェース２１，２２、端末管理モジュール２３、ＡＲＰモジュール２４、およびＱｏＳモジュール２５を有する。
通信インターフェース２１，２２は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）である。これらの通信インターフェース２１，２２は、固有のＭＡＣアドレスをそれぞれ有している。通信インターフェース２１は、増設ＬＡＮ３を伝送されるフレームのうち、通信インターフェース２１のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするものを取り込み、取り込んだフレームに含まれるパケットを端末管理モジュール２３に引き渡す。通信インターフェース２２は、既存ＬＡＮ２を伝送されるすべてのフレームを取り込み、取り込んだフレームに含まれるパケットを端末管理モジュール２３に引き渡す。
端末管理モジュール２３、ＡＲＰモジュール２４、およびＱｏＳモジュール２５の各々は、中継装置２０のＣＰＵ（Central Processing Unit：不図示）により実行される制御プログラムにおけるルーティンである。
これらのモジュールのうち、端末管理モジュール２３は、「当該中継装置のＭＡＣアドレス以外のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするフレームを受信したとき、送信元ＩＰアドレスを同じくするＩＰパケット毎に受信したフレームに含まれるＩＰパケットの送信レートを求め、送信レートが閾値を上回ったかを判断する判断手段」を構成する。また、ＡＲＰモジュール２４は、「あるＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットの送信レートが閾値を上回ったとき、その送信元ＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとし、当該中継装置のＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰパケットを送信するＡＲＰパケット送信手段」を構成し、ＱｏＳモジュール２５は、「ＩＰパケットからフレームを組み立てて送信する手段であって、ＡＲＰパケットの宛先ＩＰアドレスであったＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットを含むフレームよりも、それ以外のＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットを含むフレームを優先的に送信する転送処理手段」を構成する。

次に、本実施形態の動作の詳細について説明する。
図４は、端末管理処理を示すフローチャートである。図５は、ＡＲＰ処理を示すフローチャートである。端末管理処理は端末管理モジュール２３が実行する処理である。ＡＲＰ処理はＡＲＰモジュール２４が実行する処理である。
ここで、端末管理モジュール２３およびＡＲＰモジュール２４が図４および図５に示す一連の処理をそれぞれ実行するにあたり、ＱｏＳモジュール２５は、２つのソフトウェアキューをＲＡＭ（不図示）に形成する。２つのソフトウェアキューには、「high」と「low」の優先順位がそれぞれ割り当てられる。これらのソフトウェアキューは、端末管理処理およびＡＲＰ処理と並行してＱｏＳモジュール２５が実行するＱｏＳ制御において利用される。ＱｏＳ制御の詳細は、後述する。

また、端末管理モジュール２３は、図４に示す一連の処理を実行するにあたり、図６に示す端末管理テーブルをＲＡＭに形成する。端末管理テーブルは、既存ＬＡＮ２における端末３０−ｋと対応するレコードの集合体である。１つの端末３０−ｋと対応する１つのレコードにおいて、「ＩＰアドレス」のフィールドは、その端末３０−ｋに割り当てられたＩＰアドレスを示し、「送信レート」のフィールドは、その端末３０−ｋを送信元とする回線向けＩＰパケットの最新の送信レート（kbps）を示す。また、「状態」のフィールドは、回線向けＩＰパケットの送信の抑制を要する状態である「要抑制状態」、およびそのような抑制を要しない状態である「抑制不要状態」のうち一方の状態データを示す。
端末管理モジュール２３は、端末３０−ｋごとに算出した送信レートにより各レコードにおける「送信レート」のフィールドを更新する。そして、あるレコードの「送信レート」のフィールドが閾値を上回っている間は、そのレコードの「状態」のフィールドを「抑制不要状態」から「要抑制状態」に変更する。詳しくは、後述する。

図４において、端末管理モジュール２３は、通信インターフェース２１，２２からパケットの引き渡しを受けると、そのパケットがＡＲＰパケットであるか否かを判断する（Ｓ１０１）。
そして、端末管理モジュール２３は、引き渡されたパケットがＡＲＰパケットであると判断した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、そのＡＲＰパケットをＡＲＰモジュール２４に引き渡した後（Ｓ１０２）、処理を終了し、次のパケットの引き渡しを待つ。

図５において、ＡＲＰモジュール２４は、端末管理モジュール２３からＡＲＰパケットの引き渡しを受けると、そのＡＲＰパケットがＡＲＰ要求パケットであるか否かを判断する（Ｓ２０１）。端末管理モジュール２３から引き渡されたＡＲＰパケットがＡＲＰ要求パケットであると判断した場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、ＡＲＰモジュール２４は、そのＡＲＰ要求パケットが、自身のＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＹＹＹ または １９２．１６８．２．ＺＺＺ）と対応するＭＡＣアドレスを問い合わせるものであるか否かを判断する（Ｓ２０２）。
ステップＳ２０２において、ＡＲＰ要求パケットが自身のＩＰアドレスと対応するＭＡＣアドレスを問い合わせるものであると判断した場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、ＡＲＰモジュール２４は、通信インターフェース２１または２２のＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰ応答パケットであってそのＡＲＰ要求パケットの送信元を宛先ＩＰアドレスとするものを通信インターフェース２１または２２に引き渡し、そのＡＲＰ応答パケットを含むフレームを通信インターフェース２１から増設ＬＡＮ３または既存ＬＡＮ２へ送信させた後（Ｓ２０３）、処理を終了し、次のＡＲＰパケットの引き渡しを待つ。ステップＳ２０２において、ＡＲＰ要求パケットが自身のＩＰアドレスと対応するＭＡＣアドレスを問い合わせるものでないと判断した場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、ＡＲＰモジュール２４は、ステップＳ２０３を実行することなく、処理を終了する。

ステップＳ２０１において、端末管理モジュール２３から引き渡されたＡＲＰパケットがＡＲＰ要求パケットでないと判断した場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、すなわち、そのＡＲＰパケットがＡＲＰ応答パケットである場合、ＡＲＰモジュール２４は、そのＡＲＰ応答パケットの送信元が、中継装置１０であるか否かを判断する（Ｓ２０４）。
ステップＳ２０４において、ＡＲＰ応答パケットの送信元が中継装置１０であると判断した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、ＡＲＰモジュール２４は、通信インターフェース２２のＭＡＣアドレスがデフォルトゲートウェイのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）と対応するものであることを案内するＡＲＰ応答パケットであって要抑制状態にあるすべての端末３０−ｋのＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとするものを、通信インターフェース２２に引き渡し、そのＡＲＰ応答パケットを含むフレームを通信インターフェース２２から既存ＬＡＮ２へ送信させた後（Ｓ２０５）、処理を終了する。また、ＡＲＰ応答パケットの送信元が中継装置１０でないと判断した場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０５を実行することなく処理を終了する。

上述したように、中継装置１０は、既存ＬＡＮ２の端末３０−ｋから、そのルーティングテーブル３１−ｋにおけるデフォルトゲートウェイのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）を記したＡＲＰ要求パケットが送信されるたび、自らのＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰ応答パケットを返信している。これにより、端末３０−ｋのＡＲＰテーブルには、そのデフォルトゲートウェイのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）と対応するものとしてとして中継装置１０のＭＡＣアドレスが書き込まれる。これに対し、ステップＳ２０５においては、本来であればその中継装置１０だけが送信するはずのＡＲＰ応答パケットを、当該中継装置２０の通信インターフェース２２から既存ＬＡＮ２へ送信させる。その結果、端末３０−ｋは、中継装置１０を送信元とするＡＲＰ応答パケットを受信し、そのＡＲＰ応答パケットにより案内される中継装置１０のＭＡＣアドレスをＡＲＰテーブルに書き込んだ直後に、中継装置２０を送信元とするＡＲＰ応答パケットを受信する。そして、後から受信したほうのＡＲＰ応答パケットにより案内される通信インターフェース２２のＭＡＣアドレスを、ＡＲＰテーブルにさらに上書きする。よって、以後、端末３０−ｋは、所定時間（たとえば、２分間）の経過によりＡＲＰテーブルからそのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）と通信インターフェース２２のＭＡＣアドレスの対が消去されるまで、外部向けＩＰパケットにその通信インターフェース２２のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして付加したフレームを送信する。

図４において、通信インターフェース２１，２２から引き渡されたパケットがＡＲＰパケットでないと判断した場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、端末管理モジュール２３は、そのパケットが、ＩＰパケットであるか否かを判断する（Ｓ１０３）。
さらに、端末管理モジュール２３は、パケットがＩＰパケットであると判断した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、そのＩＰパケットの送信元ＩＰアドレスが当該中継装置２０のものであるか否かを判断する（Ｓ１０４）。
ステップＳ１０３において、通信インターフェース２１，２２から引き渡されたパケットがＩＰパケットでないと判断した場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、または、ステップＳ１０４において、ＩＰパケットの送信元ＩＰアドレスが当該中継装置２０のものでないと判断した場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、各々に後続するステップを実行することなく、処理を終了する。

端末管理モジュール２３は、ステップＳ１０４において、ＩＰパケットの送信元ＩＰアドレスが当該中継装置２０のものでないと判断した場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、そのＩＰパケットが回線向けＩＰパケットであるか否かを判断する（Ｓ１０５）。ＩＰパケットの送信先ＩＰアドレスが既存ＬＡＮ２または増設ＬＡＮ３のものである場合、このステップＳ１０５の判断結果は「Ｎｏ」となり、それらのいずれのものでもない場合、ステップＳ１０５の判断結果は「Ｙｅｓ」となる。
端末管理モジュール２３は、ステップＳ１０５において、ＩＰパケットが回線向けＩＰパケットであると判断した場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、端末管理テーブルにおける該当のレコードの「送信レート」のフィールドを、そのＩＰパケットのヘッダ部に記されたパケット長を基に算出した最新の値に更新する（Ｓ１０６）。より詳細には、回線向けＩＰパケットを送信するたびに、その時点を含む最新の所定時間（たとえば、６０秒）に送信した回線向けＩＰパケットのパケット長の総計を求め、求めた総計をその所定時間で除算した値を該当のフィールドの「送信レート」のフィールドに上書きする。

続いて、端末管理モジュール２３は、端末管理テーブルから、「状態」のフィールドが「抑制不要状態」であるすべてのレコードを探索し、該当のレコードにおける「送信レート」が示す送信レートをＱｏＳモジュール２５へ通知する（Ｓ１０７）。ＱｏＳモジュール２５は、この送信レートに従い、以後のＱｏＳ制御を実行する。
後に詳述するように、端末管理モジュール２３は、外部向けＩＰパケットであって当該中継装置２０の転送処理に供するものをＱｏＳモジュール２５に引き渡す（図４のステップＳ１１４）。ＱｏＳ制御において、ＱｏＳモジュール２５は、端末管理モジュール２３から引き渡される外部向けＩＰパケットを、端末４０−ｍのＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするものと端末３０−ｋのＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするものとに分類し、前者を「high」の優先順位が割り当てられたソフトウェアキューへ、後者を「low」の優先順位が割り当てられたソフトウェアキューへ順に書き込む。そして、両ソフトウェアキューにおけるパケットを、以下に示すａ．〜ｃ．のスケジューリングルールに従って１つずつ転送処理に供する。
ａ．端末管理モジュール２３から通知される送信レートの総計Ｔ１を回線１の利用可能帯域幅Ｔ０から減算した値を、自らのＱｏＳ制御に割り当てられた帯域幅Ｔ２とする。
ｂ．Ｔ２に十分に高い割合（例えば、９／１０）を乗算した送信レートを、「high」の優先順位を割り当てたソフトウェアキューにおけるパケットの目標送信レートＴ３とし、その残りの送信レートを、「low」の優先順位を割り当てたソフトウェアキューにおけるパケットの目標送信レートＴ４とする。
ｃ． 目標送信レートＴ３を「high」の優先順位を割り当てたソフトウェアキューにおけるパケットの読み出し時間間隔に換算するとともに、目標送信レートＴ４を「low」の優先順位を割り当てたソフトウェアキューにおけるパケットの読み出し時間間隔に換算し、各々について換算した時間間隔をあけてそれらのソフトウェアキューから１つずつパケットを読み出し、読み出したパケットを転送処理に供する。
ここで、「high」および「low」の優先順位が割り当てられたソフトウェアキューの各々へ書き込み可能なパケットの数には限りがある。よって、既にパケットで一杯になっているソフトウェアキューへの書き込みを要するパケットが、端末管理モジュール２３からＱｏＳモジュール２５へ引き渡された場合、そのパケットは、ａ．〜ｃ．のスケジューリングルールに従った転送処理に供されることなく、破棄される可能性がある。

端末管理モジュール２３は、それまで抑制不要状態であった端末３０−ｋのうち、送信レートが閾値を上回ったものがあるか否かを判断する（Ｓ１０８）。具体的には、端末管理テーブル（図６）において、「状態」のフィールドが「抑制不要状態」で且つ「送信レート」のフィールドが閾値を上回っているレコードがあるか否かを判断する。
ステップＳ１０８において、送信レートが閾値を上回った端末３０−ｋがないと判断した場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、端末管理モジュール２３は、それまで要抑制状態であった端末３０−ｋのうち、送信レートが閾値を下回ったものがあるか否かを判断する（Ｓ１０９）。具体的には、端末管理テーブルにおいて、「状態」のフィールドが「要抑制状態」で且つ「送信レート」のフィールドが閾値を下回っているレコードがあるか否かを判断する。

ステップＳ１０８において、送信レートが閾値を上回った端末３０−ｋがあると判断した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、または、ステップＳ１０９において、送信レートが閾値を下回った端末３０−ｋがあると判断した場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、端末管理モジュール２３は、ＡＲＰモジュール２４に対してＡＲＰ応答パケットの送信の指示を下す（Ｓ１１０）。この指示の具体的な内容は、以下の通りである。
ａ．ある端末３０−ｋの送信レートが閾値を上回った場合（ステップＳ１０８の判断結果がＹｅｓであった場合）
この場合、その端末３０−ｋのＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとし、通信インターフェース２２のＭＡＣアドレスが、デフォルトゲートウェイのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）と対応するものであること案内するＡＲＰ応答パケットの送信の指示を下す。端末３０−ｋは、この指示に従って通信インターフェース２２から既存ＬＡＮ２へ送信されたＡＲＰ応答パケットを受信すると、以後、外部向けＩＰパケットを生成するたび、中継装置２０の通信インターフェース２２のＭＡＣアドレスをそのパケットに宛先ＭＡＣアドレスとして付加したフレームを送信する。
ｂ．ある端末３０−ｋの送信レートが閾値を下回った場合（ステップＳ１０９の判断結果がＹｅｓであった場合）
この場合、その端末３０−ｋのＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとし、中継装置１０のＭＡＣアドレスが、デフォルトゲートウェイのＩＰアドレス（１９２．１６８．１．ＸＸＸ）と対応するものであること案内するＡＲＰ応答パケットの送信の指示を下す。端末３０−ｋは、この指示に従って通信インターフェース２２から既存ＬＡＮ２へ送信されたＡＲＰ応答パケットを受信すると、以後、外部向けＩＰパケットを生成するたび、中継装置１０のＭＡＣアドレスをそのパケットに宛先ＭＡＣアドレスとして付加したフレームを送信する。

続いて、端末管理モジュール２３は、端末管理テーブルにおける該当のレコードの「状態」のフィールドを更新する（Ｓ１１１）。より詳細に説明すると、端末管理テーブルにおいて、「状態」のフィールドが「要抑制状態」で且つ「送信レート」のフィールドが閾値を下回っているレコードがある場合、その「状態」のフィールドを「抑制不要状態」に変更する一方、「状態」のフィールドが「抑制不要状態」で且つ「送信レート」のフィールドが閾値を上回っているレコードがある場合、その「状態」のフィールドを「要抑制状態」に変更する。
ステップＳ１０９において、送信レートが閾値を下回った端末３０−ｋがないと判断した場合（Ｓ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１１０およびステップＳ１１１を実行することなく、次のステップへ進む。また、ステップＳ１０５において、ＩＰパケットが回線向けＩＰパケットでないと判断した場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０６〜ステップＳ１１１を実行することなく、以降のステップに進む。

端末管理モジュール２３は、ＩＰパケットが、当該中継装置２０の通信インターフェース２１，２２のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするフレームに含まれていたものであるか否か判断する（Ｓ１１２）。このステップＳ１１２の判断結果が「Ｎｏ」である場合、そのＩＰパケットを含むフレームは、本来であれば他の端末３０−ｋまたは中継装置１０によってのみ取り込まれるものである。よって、この場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、処理を終了する。
一方、ＩＰパケットが当該中継装置２０の通信インターフェース２１，２２のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするフレームに含まれていたものである場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、端末管理モジュール２３は、そのＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスが増設ＬＡＮ３における端末３０−ｋのものであるか否かを判断する（Ｓ１１３）。このステップＳ１１３の判断結果が「Ｎｏ」である場合、そのＩＰパケットは、当該中継装置２０による転送処理を要する外部向けＩＰパケットである。よって、この場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、端末管理モジュール２３は、そのＩＰパケットをＱｏＳモジュール２５に引き渡した後（Ｓ１１４）、処理を終了する。このＱｏＳモジュール２５が、ＩＰパケットを、「high」または「low」のソフトウェアキューへキューイングし、スケジューリングルールａ．〜ｃ．に従って順に転送処理に供することは、上述した通りである。
ステップＳ１１３において、ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスが増設ＬＡＮ３における端末４０−ｍのものであると判断した場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、端末管理モジュール２３は、そのＩＰパケットを通信インターフェース２１に引き渡し、そのＩＰパケットを含むフレームを通信インターフェース２１から増設ＬＡＮ３へ送信させた後（Ｓ１１５）、処理を終了する。

このように、本実施形態にかかる中継装置２０、既存ＬＡＮ２の端末３０−ｋによって送信され、本来であれば中継装置２０を経由せずに中継装置１０に受信されるはずの回線向けＩＰパケットを、当該中継装置２０を経由して中継装置１０に受信されるように仕向ける。その上で、その回線向けＩＰパケットが当該中継装置２０を経由する際、ＱｏＳモジュール２５によるＱｏＳ制御に供することにより、その送信レートを抑えこむ。これにより、中継装置１０による転送処理において、端末４０−ｍが送信するＩＰパケットの送信レートを保証するのに十分な帯域を確保することができる。
また、既存ＬＡＮ２における端末３０−ｋから送信される回線向けＩＰパケットのすべてではなく、その送信レートが高いものだけが当該中継装置２０を経由して中継装置１０に受信されるように仕向けられるため、中継装置２０自体の処理負担をそれほど大きくすることなく、上述した帯域の確保を実現できる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、以下の通りである。
（１）上記実施形態において、端末管理モジュール２３は、ＩＰパケットが回線向けＩＰパケットであると判断するたびに、端末管理テーブルにおける該当のレコードの「送信レート」のフィールドを更新した。しかし、送信レートが閾値を跨いで刹那的に変化する事態を防ぐべく、タイマにより計測した所定時間ごとにこの更新を行ってもよい。
（２）上記実施形態において、中継装置２０は、ある端末３０−ｋの最新の送信レートが閾値を上回った場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、または、ある端末３０−ｋの最新の送信レートが閾値を下回った場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）に、その端末３０−ｋへのＡＲＰ応答パケットの送信を行ってから（Ｓ１１０）、端末管理テーブルにおける該当のレコードの「状態」のフィールドを更新した（Ｓ１１１）。しかし、テーブル更新を先に行ってからＡＲＰ応答パケットの送信を行ってもよい。
（３）上記実施形態において、中継装置２０は、ある端末３０−ｋの送信レートが閾値を上回った場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、中継装置２０の通信インターフェース２２のＭＡＣアドレスがデフォルトゲートウェイのものであることを案内するＡＲＰ応答パケットを既存ＬＡＮ２のすべての端末３０−ｋへ送信し、以後、それらの端末３０−ｋから送信されるＩＰパケットをＱｏＳモジュール２５による制御の下におくようにしてもよい。
（４）上記実施形態において、中継装置２０は、ある端末３０−ｋの最新の送信レートが閾値を下回った場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ＡＲＰ応答パケットを送信することなく、以後、中継装置１０からＡＲＰ応答パケットが改めて送信され、元のルーティング状態が復元されるのを待つようにしてもよい。
（５）上記実施形態にかかる中継装置の制御プログラムを実装していないコンピュータにその制御プログラムをインストールし、端末管理モジュール２３、ＡＲＰモジュール２４、およびＱｏＳモジュール２５をそのコンピュータに実現させてもよい。

本発明の一実施形態にかかる中継装置２０が接続されるＬＡＮのネットワークトポロジを示す図である。 図１に示す中継装置２０の動作の概要を示す図である。 図１に示す中継装置２０の構成を示すブロック図である。 図１に示す中継装置２０の端末管理モジュールが実行する処理を示すフローチャートである。 図１に示す中継装置２０のＡＲＰモジュールが実行する処理を示すフローチャートである。 図１に示す中継装置２０のＲＡＭに形成される端末管理テーブルのデータ構造図である。 背景技術を説明するための図である。

符号の説明

１…回線、２…既存ＬＡＮ、３…増設ＬＡＮ、１０，２０…中継装置、３０，４０…端末、２１，２２…通信インターフェース、２３…端末管理モジュール、２４…ＡＲＰモジュール、２５…ＱｏＳモジュール。

Claims (4)

1. 当該中継装置のＭＡＣアドレス以外のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするフレームを受信したとき、送信元ＩＰアドレスを同じくするＩＰパケット毎に受信したフレームに含まれるＩＰパケットの送信レートを求め、送信レートが閾値を上回ったかを判断する判断手段と、
   あるＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットの送信レートが閾値を上回ったと前記判断手段が判断したとき、その送信元ＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとし、当該中継装置のＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰパケットを送信するＡＲＰパケット送信手段と、
   ＩＰパケットからフレームを組み立てて送信する手段であって、前記ＡＲＰパケットの宛先ＩＰアドレスであったＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットを含むフレームよりも、それ以外のＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットを含むフレームを優先的に送信する転送処理手段と
   を具備することを特徴とする中継装置。
2. キューと、
   当該中継装置のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするフレームを受信したとき、そのフレームに含まれるＩＰパケットを前記キューに書き込むキューイング手段と
   をさらに具備し、
   前記転送処理手段は、
   前記キューに書き込まれたＩＰパケットを前記フレームの組み立ての対象とし、前記ＡＲＰパケットの宛先ＩＰアドレスであったＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットからのフレームの組み立てよりも、それ以外のＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットからのフレームの組み立てを優先的に行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. 前記判断手段は、
   前記送信レートが前記閾値を上回ったと判断した後、その送信レートが前記閾値を下回ったかをさらに判断し、
   前記ＡＲＰパケット送信手段は、
   あるＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットの送信レートが閾値を下回ったと前記判断手段が判断したとき、その送信元ＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとし、当該中継装置のものとは異なるＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰパケットを送信する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の中継装置。
4. コンピュータに、
   当該コンピュータのＭＡＣアドレス以外のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとするフレームを受信したとき、送信元ＩＰアドレスを同じくするＩＰパケット毎に受信したフレームに含まれるＩＰパケットの送信レートを求め、送信レートが閾値を上回ったかを判断する判断手段と、
   あるＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットの送信レートが閾値を上回ったと前記判断手段が判断したとき、その送信元ＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとし、当該コンピュータのＭＡＣアドレスを案内するＡＲＰパケットを送信するＡＲＰパケット送信手段と、
   ＩＰパケットからフレームを組み立てて送信する手段であって、前記ＡＲＰパケットの宛先ＩＰアドレスであったＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットを含むフレームよりも、それ以外のＩＰアドレスを送信元ＩＰアドレスとするＩＰパケットを含むフレームを優先的に送信する転送処理手段と
   を実現させるためのプログラム。

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