JP2009508444A - Ｉｐ通信及びコンピュータネットワークにおける柔軟性のあるオーバレイ及びモビリティをサポートするシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

種々のネットワークアプリケーションを可能にする、簡素だが柔軟性のあるオーバレイネットワークをＩＰネットワーク上に設けるシステム及び方法を提示する。これにより、ＩＰプロトコル群の硬直性の多くがアプリケーションを修正することなく除去される。特に、システムは、複数のｃノード、ＩＰネットワークに接続する一つ若しくはそれ以上の送信元ターミナルノード、及び、上記ＩＰネットワークに接続する一つ若しくはそれ以上の送信先ターミナルノードを含む。ここで、上記送信元ターミナルノードは、ＩＰパケットを複数のｃノードに渡って上記送信先ターミナルノードに送信し、上記送信先ターミナルノードの任意のグループに対する上記送信元ターミナルノードの任意のグループ間の、任意の通信をなす。また更に、当該システムを利用する方法は、ＩＰパケットのどこにでも挿入され得る接続ＩＤ及びヘッダのコンセプトを利用する。

Description

本出願は、２００５年９月１３日出願の米国特許仮出願第６０／７１６８１５号、２００６年２月１６日出願の米国特許仮出願第６０／７７４７２０号、２００６年４月６日出願の米国特許仮出願第６０／７９０２４０号、２００６年１月５日出願の米国特許仮出願第６０／７５６６５６号、２００６年２月１６日出願の米国特許仮出願第６０／７７４５０２号、及び、２００６年４月１２日出願の米国特許仮出願第６０／７９１６８９号の利益を主張するものである。

本発明は、概略、ＩＰ（インターネットプロトコル）ネットワークでの柔軟性のあるオーバレイ及びモビリティ管理のためのシステムと方法に関し、特に、アセンブルされた論理デバイスがＩＰネットワークの上部でオーバレイネットワークを形成し多数の様々な目的を果たすネットワークアーキテクチャに関する。本発明は、特に、モバイルホスト間での継続接続を維持してサポートし更にオーバレイ構造のコスト及び現存のネットワークインフラストラクチャの混乱を最小限にする目的も、果たす。

本発明は、２つの関連する背景分野、即ちＩＰネットワークのためのオーバレイネットワークとモビリティ管理とを基礎とする。これら２つの分野は、それら自体広汎なものであるだけでなく、ＩＰネットワークのホストモビリティのサポートの利用にあたりオーバラップネットワークが広く認められているという意味において、オーバラップするものである。

公衆インターネットの急速な出現以来、公衆ネットワークにおけるオーバレイを創作する探求は留まるところがない。この探求に対する主要な駆動力は、インターネット全体を制御できる単体のエンティティの欠如に関連する。全体的な制御無くインターネット全体でのアプリケーションを実効的にする実際の方法は、オーバレイネットワークを構築することである。Ｐ２Ｐ（ピアツーピア）ネットワークの導入以来、オーバレイの概念は格別に周知となった。今日、あらゆる種類のオーバレイネットワークが、数多くの形態で及び種々の目的に対して、開発されている。今日のインターネットトラフィックのおよそ半分が、オーバレイ／Ｐ２Ｐ関連である。一般的な意味で、数多くの会社や法人で利用される周知のエンドツーエンドインフラストラクチャは、オーバレイネットワークの形態である。

オーバレイネットワークを構築する理由は様々である。ＩＰアーキテクチャは元々今日の広範な目的とは異なる目的のために設計されたものであり、オリジナルのインターネットによりもたらされる基本サービスを普及させるために数多くの試みが為された、ということが、主たる理由かもしれない。これら試みの最も一般的な目的は、マルチキャスト、ストライピング、あらゆるキャスト、及びホストモビリティなどのサービスを提供することである。

オーバレイＩＰネットワークのための２つの主要なアプローチが存在する。ＩＰ層アプローチとアプリケーション層アプローチである。アプリケーション層アプローチは、アプリケーションの固有性及び操作における非効率性に悩まされる。これらのスキームの多くは、アプリケーションの特定クラス及び特定機能に結び付く（のであり、全てのアプリケーションにとって拡張可能ではない）。結果として、多くの類似の概略冗長なメカニズムが、一般的な目的の設定を達成するのに必要となる。ＩＰ層アプローチに係る問題は、大抵のものが広範囲の展開に対して拡張できないことがわかった、ということである。サイズ及びアプリケーションの両方で無限に拡張可能であるＩＰ層アプローチで構成されることで、本発明は区別されるものである。代表的なアプリケーション層アプローチは、ＳＩＰオーバレイのものである。代表的なＩＰ層アプローチは、ｉ３、即ち、カリフォルニア大学バークレー校で開発されたオーバレイスキームのものである。

本発明と比較すると、大抵のオーバレイスキームは同様の欠点を抱える。更に、全てのアプリケーションオーバレイスキームは適用範囲において限定的であるから、本発明をこれらスキームと詳細に比較する必要はない。ｉ３は代表的なＩＰ層オーバレイスキームとして本発明に対して比較される。

ｉ３は、本発明と共通しない複数の欠点を抱える。ｉ３のキーアイデアは、方向の欠如、即ち、ランデブと称されるプロセスを介するＩＰパケットのルート付けにおける送信及び受信操作を分離すること、である。このスキームは、（フローのコンセプトがデータのコンセプトに置き換えられる）データ中心のフレームワークに基づくものであり、本発明のフロー中心のフレームワークに対して対照を為す。データ中心のフレームワークでは、フローコントロールを実践するのは不可能ではないにしても非常に困難である。基本的に、フローコントロールはＩＰアーキテクチャ内のパケットスケジューリングと等価であり、ネットワーク内でパケット転送を適切にスケジュールするには、パケットが固定パス上を“フローする（流れる）”ことが避け得ないことである。そうでなければ、固定位置でのパケットの到着を正確に予測することは不可能である。それに対して、フロー中心フレームワークによると、ルート付け及びフローコントロールを実践することが本発明と同じくらい容易である。更に、ランデブルート付けの方向欠如の性質により、ｉ３オーバレイは非効率なルート付けを抱えるが、本発明は常時直接的なルート付けを実践するのであり、結局それはより効率的となる。

更に、ｉ３は、最大限の意味においても（以下で説明するが、基本的にはオーバレイネットワークインフラストラクチャにおける柔軟性を意味する）モルフィズムに到達できない。例えば、ｉ３はエンドツーエンドオーバレイネットワークをインプリメントできない。なぜなら、ｉ３は、ネットワーク内でトリガとなるランデブポイントを常時要求するからである。ランデブポイントはターミナルではインプリメントされ得ない。それは、できればグローバルＩＰアドレスを伴う（従ってどのターミナルも到達できる）サーバを媒介として、ネットワークのコアにインプリメントされねばならない。そしてそれ自身がモルフィズム（即ち柔軟性）の点での限界である。本発明のｃ−転送のコンセプトでは、何らコアインフラストラクチャ無く、エンドツーエンドオーバレイが可能であるが、ｉ３は不可能である。

マイクロソフトリサーチアジアの研究員グループによる、バーチャルコネクティビティ（ＶＣ）と称される別の密接に関連する商品がある。ＶＣは、フローＩＤがＩＰ内に挿入されるという類似のアイデアを共有するが、本発明のオーバレイネットワークインフラストラクチャにより実施されるルート付けファンクションを欠くものである。

本発明は、各々のオーバレイインフラストラクチャノード（本出願では後でｃ−ノードと称している）のＩＰアドレスを要求しない。このことは本発明の非常に顕著な特徴である。本発明はコントロール中心スキームであり、このことはｉ３及びＶＣと対照されるべきである。それらの各々はデータ中心スキームであり、データ平面とコントロール平面とが明確に分化されるものではない。

インターネット上のホストモビリティは本発明の第２の背景である。全てのホストは固定位置でネットワークに付属するべきものであるという前提に従って、インターネットは元来設計された。モバイルネットワークの出現により、ホストの機動性がこの基本前提を破ることとなった。従って、ホストがネットワークアタッチメントポイントを変更する際に、継続接続を利用するアプリケーションに対する変更を最小限にしつつ若しくはそのような変更無く、継続接続を如何に維持するかという重大な問題が出現する。接続内のホストの一つがＩＰアドレス及び／又はポート番号を変更するとＴＣＰ／ＵＤＰ接続が切れるので、この問題が発生する。

モビリティの問題は、非常に多くの注目を集める。この問題は厳しいものであり新たなインターネットアークテクチャが要求されると主張する研究もある。現存のソリューションは大まかには４つのカテゴリに分類される。アプリケーション層、トランスポート層、ＩＰ層、及び新層である。アプリケーション層のアプローチは、特に、ＳＩＰ、ＤＤＮＳ及びＭＯＢＩＫＥを含む。トランスポート層のアプローチは、特に、ＴＣＰ拡張及び改良（Ｉ―ＴＣＰ、ＭＴＣＰ、ＬＭＣＲ、ＴＣＰオプション、ＴＣＰ―Ｒ，ＭＳＯＣＫＳなど）、Ｍ―ＵＤＰ、ｍ―ＳＣＴＰ、及びＤＣＣＰを含む。ＩＰ層のアプローチは、特に、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ４／ＩＰｖ６及び拡張版、並びにＬＩＮ６を含む。新層のアプローチは、特に、ＨＩＰ及びＭＡＳＴを含む。本発明は、“新層”がＩＰ層のどこにでも挿入され得る“新層”アプローチで構成される。本発明では“新層”ヘッダがパケット内のどこでも挿入され得るので、層は引用符間に配置される。本発明は、接続ＩＤの基本的アイデアを利用する。

現下のソリューションは、更に大まかに、モビリティ問題の４つのアスペクトを解決するものとして、分類され得る。ハンドオーバマネジメント、ロケーションマネジメント、マルチホーミング、及びアプリケーション透過である。これら４つのアスペクトは現下のソリューションを分類するのに十分であるが、それらは、以下に説明する、モビリティ問題に関連する８つの基本的な副次的問題を明確にしていない。

本発明は、モビリティ問題の８つの基本的な副次的問題を直接的に取り組むことにより、自身を際だたせるものである。
（Ａ）モルフィズム：特定のネットワーク状況に拠って、エンドツーエンド、ゲートウエイベース、又は混合形態などと特徴付けられる中から最もよいモビリティオーバレイネットワークが選択されることをソリューションとして要求される問題。
（Ｂ）片側ＮＡＴ及びファイアウオールトラバース：接続の片側がＮＡＴ（ネットワークアドレス変換）ボックス及びファイアウオールボックスの背後に位置するとき、モビリティソリューションによりＩＰパケットがそれらボックスをトラバースできる問題。
（Ｃ）両側ＮＡＴトラバース：接続の両側がＮＡＴボックスの背後に位置するとき、モビリティソリューションによりＩＰパケットがそれらボックスをトラバースできる問題。
（Ｄ）同時移動：接続の両側がモバイルであるとき、モビリティソリューションが連続接続を維持する問題。
（Ｅ）三者間ルート付けに対する最適化：接続の両側で固定式リレーボックスが利用されるとき、モビリティソリューションによりモバイルノード間の最適ルートが可能になる問題。
（Ｆ）トポロジとして正確なモビリティ：到来するパケットのＩＰアドレスが許容されたセットのＩＰアドレスに属するものでなければならないというルータルールのために、ＩＰパケットが落とされる問題。
（Ｇ）トータル収束：２つ又はそれ以上のネットワークリンクが同時利用可能であるとき、利用可能なネットワークリンクの全てはＩＰ層で利用可能な単体のリンクにマージされるということを、ソリューションが含む問題。
（Ｈ）トータル統合：モビリティソリューションによりアプリケーションの全てが変更されることなくシームレスで稼動できるという問題。

本発明以外の周知のモビリティソリューションで８つの基本的な副次的問題を全て解決するものは無いようである。例えば、ソリューションはアプリケーションに固有であるから、あらゆるアプリケーション層のモビリティソリューションは、トータル統合の問題を抱える。インダストリデフォルトソリューションのモバイルＩＰｖ４／ＩＰｖ６は、同時移動問題を抱える。現存の非ＩＰ層ソリューションの全ては、トータル収束の問題を抱える。既に見出されているソリューションに最も近いものは、ＷｉＢｏｏｓｔ Ｎｅｔｗｏｒｋにより実践されており、そこではバーチャル接続が形成され２以上のネットワークリンクが利用可能であるとき分散したネットワークリンクを制御して利用する。一方で、本発明は利用可能なネットワークリンク全てを利用する単体の接続を提供する。例えばトランスポート層アプローチもトータル統合問題を抱える。それらの全てはトランスポート層プロトコル（ＴＣＰ／ＵＤＰ）への変更を含むからであるが、このことは、アプリケーションが変更されたトランスポート層プロトコルで動作するように変更されなければならないことを意味する。一方で、本発明ではトランスポート層プロトコルへの変更は何ら要求されない。

更に、ＩＰネットワークのためのモビリティマネージメントのより良い手段の探求の結果、元来のＩＰアーキテクチャはあまりに“硬直”であることが明らかになった。驚異的な成功にも拘わらず、ＩＰプロトコル群は、アプリケーション要求の広範囲化及び迅速な発展に関してあまりにも柔軟性がないとして、ますます批判されている。例えば、当然ながら、ＴＣＰ接続（及び、ＨＴＴＰ、ＦＴＰ、ＴＥＬＮＥＴ、ＴＣＰベースビデオストリーミングなどの、ＴＣＰ接続の上で動作する全てのプロトコル）はユニキャストモードでのみ稼動でき、“送信先ＩＰアドレスに与えられる最良ルート”のルールにより強制される固定パスをたどらなければならない。“インターネットの硬直性”の別の周知の例は、ホストモビリティに関する。２つの通信のエンドポイント間の接続がアクティブである間それらエンドポイントのＩＰアドレスは変化しないという想定に従って、インターネットは設計された。この想定は、今日のモバイル環境では大きく破られている。更に、（今日、ミドルボックスと称されることが多い）ＮＡＴ及びファイアウオールボックスは、あらゆるＩＰアドレスはグローバルに一意であるという基本的想定を破る。ミドルボックスはＩＥＴＦで激しい反対を抱えていたが、ミドルボックスは今日、世界的規模で大きく展開されている。ＩＰｖ６は急速に展開されたが、ミドルボックスが普及していることは概ね同意の得られるところである。ミドルボックスの存在は、ＳＩＰ／ＶｏＩＰなどのプロトコルの増加する複雑さの主要因である。これらの発展は全てインターネットプロトコルの硬直性を露わにした。ＩＰアーキテクチャを柔軟にするという要求は、技術的世界のあらゆる局面で大きく聞かれるところであり、明確なものとなっている。

従って、アプリケーションに対する変更を加えずに多くのＩＰプロトコル群の硬直性が除去される、様々なネットワークアプリケーションを可能にする簡素だが柔軟性のあるオーバレイネットワークを他のどのＩＰネットワークの上にも設けるシステム及び方法を提供することが、本発明の目的である。

本発明の別の目的は、一般的なＩＰモビリティ問題を解決する簡素だが柔軟性のあるＩＰオーバレイネットワークを設けるシステム及び方法を提供することであり、詳細は後で記す。

２つのエンドポイント間のユニキャスト接続を可能にするために、明瞭なネットワークメディア及び技術から生じ得る多重パス及び多重ネットワークリンクを利用する、簡素だが柔軟性のあるＩＰオーバレイネットワークを設けるシステム及び方法を提供することも、本発明の目的である。

ｉ３オーバレイアーキテクチャ内で生じるようなルート付けにおける方向欠如を回避しつつ、現下のＩＰアーキテクチャの下で送信エンドポイントのグループと受信エンドポイントのグループとの間のマルチキャスト、あらゆるキャスト及び他の想定され得る接続を可能にする、簡素だが柔軟性のあるＩＰオーバレイネットワークを設けるシステム及び方法を提供することも、本発明の目的である。

オーバレイにおけるＩＰパケット転送の任意であるが実行可能なスケジューリングを可能にする、簡素だが柔軟性のあるＩＰオーバレイネットワークを設けるシステム及び方法を提供することも、本発明の目的である。

基礎をなすＩＰネットワークにおいてオーバレイネットワークの内部にオーバレイネットワークを形成するシステム及び方法を提供することも本発明の目的である。ここで、パスの内部のパス、及び接続の内部の接続がオーバレイネットワークの要素となる

本発明の一つの形態では、接続識別子（接続ＩＤ）を、エンドポイントの２つのグループ間の個々の接続と関連付ける方法であって、接続ＩＤはオーバレイネットワークの内部のどのポイントでも局所的に一意的である、方法が提示される。

本発明の一つの形態では、オーバレイネットワークの完全な機能性を完成する基本的種類の論理デバイスを設定する方法が提示される。

本発明の一つの形態では、同一の接続を伴うＩＰパケットがオーバレイネットワークインフラストラクチャにより設定されるパスをトラバースする方法が提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
複数のｃノード、
ＩＰネットワークに接続する一つ若しくはそれ以上の送信元ターミナルノード、及び、
上記ＩＰネットワークに接続する一つ若しくはそれ以上の送信先ターミナルノードを含み、
上記送信元ターミナルノードは、ＩＰパケットを複数のｃノードに渡って上記送信先ターミナルノードに送信し、上記送信先ターミナルノードの任意のグループに対する上記送信元ターミナルノードの任意のグループ間の、任意の通信をなす、
システムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
個々のＩＰパケットが普通のＩＰパケット、若しくはｃパケットであり、ｃパケットがＭＴＦＧヘッダを含むＩＰパケットであり、ＭＴＦＧヘッダがテトラッドフィールド及びＣＩＤフィールドを含み、テトラッドフィールドが順序付けされたフォーマットで少なくとも送信元ＩＰアドレス、送信元トランスポート層ポート番号、送信先ＩＰアドレス及び送信先トランスポート層ポート番号を含む
システムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
ｃパケットのＭＴＦＧヘッダがパケット内に存在するシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
普通のＩＰパケット若しくはｃパケットであるインプットパケットを受信する操作、
複数のアウトプットパケットを生成する操作であって、個々のアウトプットパケットが普通のＩＰパケット若しくはｃパケットである、操作、及び、
普通のＩＰパケットとしてアウトプットパケットを個々の送信先に転送する操作を
個々のｃノードが実行するシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
個々のｃノードがステータステーブルと結び付けられ、ステータステーブルの個々のエントリがテトラッドリスト及びＣＩＤを含み、テトラッドリストが順序付けされたフォーマットのテトラッドのリストであるシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
個々のｃノードがルート付け機能ユニットと結び付けられ、インプットパケットからアウトプットパケットを生成する操作では、ルート付け機能ユニットが、ｃノードと結び付けられたステータステーブルの内容と、インプットパケットのＭＴＥＧヘッダとを利用し、アウトプットパケットを生成するシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
インプットパケットが普通のインプットＩＰパケットであるときインプットパケットの中にＭＴＥＧヘッダを挿入しこれによりｃパケットをアウトプットパケットとして生成する操作を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行するシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
インプットパケットがｃパケットであるとき、ＭＴＥＧヘッダをインプットのｃパケットから除去しアウトプットパケットとして普通のＩＰパケットを生成する操作を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行するシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
インプットパケットがｃパケットであるとき、ルート付け機能ユニットにより新しいＭＴＥＧヘッダを決定する操作、及び、
インプットｃパケットのＭＴＥＧヘッダを新しいＭＴＥＧヘッダと交換しこれにより修正されたｃパケットをアウトプットパケットとして生成する操作
を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行するシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
インプットパケットがｃパケットであるとき、インプットｃパケットの複数のコピーを複製する操作であって、コピー数がルート付け機能ユニットにより決定される、操作、
インプットｃパケットの個々のコピーのための新しいテトラッドをルート付け機能ユニットにより決定する操作、及び、
インプットｃパケットの個々のコピーをＭＴＥＧヘッダ内の個々に決定された新しいテトラッドで修正し、これにより複数の修正されたｃパケットをアウトプットパケットとして生成する操作
を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行するシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
インプットパケットがｃパケットであるとき、インプットｃパケットのシーケンスを受信する操作であって、インプットｃパケットの数がルート付け機能ユニットにより決定される、操作、
個々のインプットｃパケットのための新しいテトラッドをルート付け機能ユニットにより決定する操作、及び、
インプットｃパケットの個々をＭＴＥＧヘッダ内の個々に決定された新しいテトラッドで修正し、これにより修正されたｃパケットをアウトプットパケットとして生成する操作
を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行するシステムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
ルート付け機能ユニットが、第１の送信元−送信先ターミナルの対に係るｃパケットがその送信元−送信先ターミナルの対に関連するＣＩＤを含むことを保証し、そのＣＩＤは、第１の送信元−送信先ターミナルの対のアクティブの通信寿命の間、個々のｃノードにおける他のアクティブで明確な送信元−送信先の対と関連するｃパケットのＣＩＤと異なるものである
システムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
第１の送信元−送信先ターミナルの対が、第１の送信元−送信先ターミナルの対のアクティブの通信寿命の間、変化しないままである
システムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
ステータステーブルが、送信元ターミナル、送信先ターミナル及びもう一つのｃノードのうちの少なくとも一つからの更新信号に応じて、更新される
システムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
ＣＩＤ及びテトラッドが再帰的に規定されベクトルフォーマットで格納される
システムが提示される。

本発明に係る一つの実施形態では、
システムを用いる方法であって、
複数のユニキャストＩＰ接続を形成するステップを含み、
同じユニキャストＩＰ接続に係るＩＰパケットが、マルチパス、マルチネットワークメカニズムに渡って配布される
方法が提示される。

アプリケーションに対する変更を加えずに多くのＩＰプロトコル群の硬直性が除去される、様々なネットワークアプリケーションを可能にする簡素だが柔軟性のあるオーバレイネットワークを他のどのＩＰネットワークの上にも設けるシステム及び方法を提供することができる。

一般的なＩＰモビリティ問題を解決する簡素だが柔軟性のあるＩＰオーバレイネットワークを設けるシステム及び方法を提供することができる。

２つのエンドポイント間のユニキャスト接続を可能にするために、明瞭なネットワークメディア及び技術から生じ得る多重パス及び多重ネットワークリンクを利用する、簡素だが柔軟性のあるＩＰオーバレイネットワークを設けるシステム及び方法を提供することができる。

本発明に係る上記の及び他の目的は、添付の図面と共に、好適な実施形態に関する以下の記載から明らかになるものである。

本発明の第１のキーアイデアは、相互接続されてＩＰ層でのオーバレイネットワークルート付けを可能にする５つの論理ＩＰプロセスデバイスを提供することである。基礎的なＩＰ転送機能を論理機能の中に拡張することによって、（後で記載する）Ｃモルフィズムのコンセプトが可能になるのであり、このことはＩＰの硬直性問題を解決する。

第２のキーアイデアは、オーバーレイネットワーキングＩＰルート付けを拡張してフローのコンセプトを含めることである。２つの利点が即座に得られる。（１）モバイル環境でのシームレスのハンドオフが可能になり、（２）パケットスケジューリングによるフローコントロールが可能になる。このことは、後で記載するテトラッド及びフローＩＤのコンセプトを利用することにより、達成される。

第３のキーアイデアは、一般化されたＩＰモビリティ問題を定式化して全ての基本的問題を明確に描写することにより、モビリティマネージメント問題を解決することである。これらの基本的問題は、８つの基本的な副次的問題の形態に要約される。

第４のキーアイデアは、オーバレイネットワークにより可能となるソリューションを介して、一般化されたＩＰモビリティ問題の個別の副次的問題を本発明の特定の形態により解決することである。

本発明の記載を構築するにあたり、次の構成を取るものとする。（１）基礎的定義、（２）一般化されたＩＰモビリティ問題、（３）オーバレイネットワークインフラストラクチャ、及び（４）特定の形態である。

［基礎的定義］
本発明では、次の定義を利用する。
ＩＰノード：ＩＰアドレスを伴い、更にＩＰパケットを処理する能力を伴う論理デバイス。
ターミナル：人により利用されＩＰネットワークとインターフェースするＩＰノード（例えば、ホストコンピュータ、ＧＰＲＳ接続を伴うモバイルホン、など）。
ＭＴ（モバイルターミナル）：一つ又はそれ以上の接続（例えば、ＴＣＰ又はＵＤＰ接続）がアクティブである間に一つのネットワーク位置から別のネットワーク位置に移動し得るターミナル。
ＣＴ（対応するターミナル）：接続の他のエンドポイントでＭＴと通信しているターミナル。
ＭＧ（モバイルゲートウエイ）：特定の操作を実施しモビリティマネージメントを拡張する非ターミナルのＩＰノード。

一つのターミナル（ＴＲ１）から別のターミナル（ＴＲ２）に移動し全て同じＩＰティ例えば楽度を坦持するパケットのセットとして、ＩＰ接続（若しくは単に接続）は理解される。ＩＰテトラッド（若しくは単にテトラッド）は、
（１）ＴＲ１のＩＰアドレス（ｉｐａ＿ｔｒ１）、
（２）ＴＲ１のＴＣＰ若しくはＵＤＰポート番号（ｐｒｔ＿ｔｒ１）、
（３）ＴＲ２のＩＰアドレス（ｉｐａ＿ｔｒ２）、及び、
（４）ＴＲ２のＴＣＰ若しくはＵＤＰポート番号（ｐｒｔ＿ｔｒ２）
からなる。テトラッドは［ｉｐａ＿ｔｒ１、ｐｒｔ＿ｔｒ１、ｉｐａ＿ｔｒ２、ｐｒｔ＿ｔｒ２］内のように、順序付けられた構成に構築され、ここではＴ、Ｔ１若しくはＴ２などの符号はテトラッドの特定インスタンスを示す。例えば、Ｔ＝［ｉｐａ＿ｔｒ１、ｐｒｔ＿ｔｒ１、ｉｐａ＿ｔｒ２、ｐｒｔ＿ｔｒ２］のように、である。

ＩＰテトラッドは、順序付けされたベクトル値であるから、ＴＲ１からＴＲ２へ移動するパケットは、ＴＲ２からＴＲ１へ移動するパケットとは異なる接続に属する。ＩＰ接続の最も一般的な例は、ＴＣＰ若しくはＵＤＰ接続である。

［一般化されたＩＰモビリティ問題］
一般化されたＩＰモビリティ問題は、次のように理解される。ＭＴ１０２及びＣＴ１０４を、夫々、ネットワークＮａ１０６及びＮｂ１０８を介してＩＰネットワークに付属する２つのターミナルとする（図１）。ＭＴ１０２及びＣＴ１０４はＩＰ接続（例えば、ＴＣＰ若しくはＵＤＰ接続）１１０を介して（双方向で）データ交換していると想定する。記述の簡素化のため、接続１１０は、（ＭＴ１０２からＣＴ１０４への、及び、ＣＴ１０４からＭＴ１０２への）両方向を含むものと仮定する。ここで、ＭＴ１０２がネットワークＮａ１０６から他のＮａ１１２’へ移動するものとし、新しいネットワーク１１２ではＭＴ１０２は（夫々、ｉｐａ＿ｍｔ’及びｐｒｔ＿ｍｔ’の）新しい送信元ＩＰアドレス及び送信元ＴＣＰ若しくはＵＤＰポート番号を割り当てられるものとする。一般化されたＩＰモビリティ問題は、プロトコルの正確さに集中するのであり、以下に説明する。

一般化されたＩＰモビリティ問題。ＭＴ１０２が新しいネットワーク１１２に移動後、接続１１０は如何に維持され得るのか？この問題は更に２つの副次的問題にブレークダウンし得る。（１）ＭＴ１０２が新しいネットワーク１１２移動後、ＣＴ１０４からＭＴ１０２へ移動する接続１１０内のパケットは如何にして正確にルート付けされ得るのか？（２）ＭＴ１０２が新しいネットワーク１１２移動後、ＭＴ１０２からＣＴ１０４へ移動する接続１１０内のパケットは如何にして正確にルート付けされ得るのか？

（Ａ）モルフィズム
インターネットは元来モバイルターミナルのために設計されたのであるから、ＩＰモビリティの発展におけるチャレンジの一つは、遺産的なデバイスの相互運用性に関するものである。概略、混乱を最小限にしつつモビリティを可能にする解決策が、ネットワーク内の或るポイントに挿入されるべきである。特定のネットワークシナリオの要求に依存するが、技術の挿入のためには、或る配置が他のものよりも適切であろう。

多重のネットワーキングシナリオへモビリティソリューション自身を適合する、モビリティソリューションの能力は、本発明ではモルフィズムとして理解される。モルフィズムの通常の例は、夫々図２Ａと図２Ｂに示されるように、エンドツーエンドと対ゲートウエイベースのソリューションのケースに関する。エンドツーエンドのシナリオでは、モビリティ技術は、エンドターミナル２０２、２０４にのみ挿入される。このソリューションの利点は、ネットワークのコアにおけるインフラストラクチャの除去にあり、ソリューションは非常に拡張性があることになる。ゲートウエイベースソリューションでは、技術はターミナル２０６と２０８のうちの一つにのみ挿入され、或る量のゲートウエイがネットワークのコアに導入される。このソリューションの利点は、モバイルターミナル２０８が遺産的な非モバイルターミナル２０６と通信できることにある。

（Ｂ）片側ＮＡＴ及びファイアウオールトラバース
今日ＮＡＴボックスは、ＩＰネットワーク全体に渡って大規模に展開されており、これによりＮＡＴトラバースは多くのＴＣＰ−ＵＤＰ／ＩＰ接続を必要としている。図３を参照すると、そこではターミナルＭＴ３０２がネットワークＮａ３０４からネットワークＮａ’３０６に移動している。近い将来のシナリオでは、ネットワークＮａ’３０６がＮＡＴボックスを介してインターネットに接続されることが想定される。従って、新しいネットワークＮａ’３０６に移動する際、ＭＴ３０２は、パブリックではなくプライベートＩＰアドレスを取得する。ここで疑問が生じる。ＭＴ３０２がプライベートの（従って、グローバルにアドレスされ得ない）ＩＰアドレスを取得するならば、ＣＴ３０８は如何にしてＭＴ３０２にデータを送信できるのであろうか？

図３に示すように、ファイアウオールも、ＩＰモビリティの問題を悪化させる傾向にある。（図３にて符号３１０で示されるように、多くの入手可能なＮＡＴボックスにはファイアウオールが統合されている）。モビリティプロトコルは、ファイアウオールのトラバースを乗り切ることができない或るコントロールパケット（例えば、ＭＴ、ＣＴ及びＭＧ間で交換されるコントロールパケット）を生成する必要があるので、一般的に、通信パスにファイアウオールボックスが存在すると、ある種の“ブートストラップ問題”を含む、モビリティ問題の複雑さが間接的に増大する。この問題は、ファイアウオール−ブートストラップジレンマ、若しくはＦＢＤと称される。

ＦＢＤの例示は、ＩＥＴＦドキュメントＲＦＣ３５１９に示される。この標準は、主にＲＦＣ２００２の修正から成り、モバイルＩＰの他の未解決ＮＡＴトラバース問題に対するソリューションを示す。しかしながら、あるソリューションでは、通信パスに沿ってトラバースする全てのファイアウオール上にＵＤＰポート４３４を開口することが要求される。従って、ＦＢＤを解決するのに用いられる技術は破壊的であり、潜在的な安全性の問題を持ち込んでしまう。そのような潜在的に破壊的な副作用を誘発することなくＦＢＤを解決することは、本発明の別の利点である。

（Ｃ）両側ＮＡＴトラバース
両側ＮＡＴトラバース問題は、ＭＴ４０２とＣＴ４０４の両方がＮＡＴボックス４０６と４０８を介してグローバルインターネットに接続するシナリオ（図４）から生じる。問題の原因は片側ＮＡＴトラバースの場合と同じではあるが、本発明はこのシナリオを異なるクラスの問題と分類する。というのは、片側のケースと異なり両側ＮＡＴトラバース問題はデッドロック状況を含むため、そのソリューションが別のタイプの技術を要求するからである。

ネットワークＮａ４１０からネットワークＮａ’４１２に移動する際、ＣＴ４０４は、新たな接続テトラッド｛ｉｐａ＿ｍｔ’，ｐｒｔ＿ｍｔ’，ｉｐａ＿ｃｔ，ｐｒｔ＿ｃｔ｝のために穴開けがされていないＮＡＴ４０８の背後に位置されているので、ＭＴ４０２はＣＴ４０４と通信することができない。しかしながら、ＣＴ４０４がそれ自身のＮＡＴ４０８に穴をパンチしＭＴ４０２がＣＴ４０４と通信できるようにするためには、ＣＴ４０４は、デッドロック状況に続くこのアクション［ｉｐａ＿ｍｔ’，ｐｒｔ＿ｍｔ］に気付かねばならない。

両側ＮＡＴトラバース問題に対するソリューションでは、ネットワーク内のリレーとして第３の要素即ちボックスが要求されることが明らかにされている。本発明では、リレーボックスはデッドロック問題を容易に解決するために挿入され得る。

（Ｄ）同時移動
図５を参照し、ＭＴ５０２がＮａ５０４からＮａ’５０６に移動すると想定する。同様に、ＣＴ５０８がネットワークＮｂ５１０からＮｂ’５１２へのハンドオフを開始すると想定する。ＭＴ５０２がネットワークＮａ’５０６への移動を終了する前にＣＴ５０８がネットワークＮｂ５１０を離れるならば、ＭＴ５０２とＣＴ５０８は同時移動したと言える（ＭＴ５０２とＣＴ５０８との用語を入れ換えた場合にも、同じことが言える）。

同時移動問題の根本原因は、両側ＮＡＴトラバース問題の根本原因を抱えるのであり、両方の状況は同じ結果をこうむることに留意されたい。即ち、両方のターミナルは相互に接触を失い、ハンドオフを終了するのに十分なコントロール情報を交換することができないのである。両側ＮＡＴケースと同様に、リレーボックスの形態の第３の要素は、同時移動状況を解決するのに要求される。

（Ｅ）三者間ルート付けに対する最適化
三者間ルート付けは、固定式リレーボックスを利用するモビリティソリューションのために生じる状況である。例は図６に示される。ＣＴ６０２が静的ターミナルであれば、ＣＴ６０２からＭＴ６０４への通信は、常時、モビリティリレーボックス６０６を経由して有効となり、この場合ＭＴ６０４とＣＴ６０２間の通信は直接為され得ることになる。リレーボックス６０６を利用する利点は、ＣＴ６０２からモビリティ問題を分断できることにある。ＣＴ６０２の立場からすれば、ＭＴ６０４は、リレーボックス６０６のＩＰアドレスを伴う固定デバイスに過ぎない。このソリューションには重大な欠陥がある。即ち、ＣＴ６０２とＭＴ６０４間のルート付けが最適なものではないということである。三者間ルート付けは、業界標準Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ４により規定通りに生成される。

（Ｆ）トポロジとして正確なモビリティ
以下のトポロジルールに基づいて到来するパケットを落とすルータＲを考える。
ｉｐ＿ｓｒｃがセットＳに無いならば、到来パケットは落とされる。ここで、ｉｐ＿ｓｒｃは到来パケットの送信元ＩＰアドレスであり、Ｓは、Ｒが存するサブネットに属するＩＰアドレスのセットである。インターネットを介して転送されるＩＰパケットは、このトポロジルールによりルータで落とされるならば、トポロジとして不正確と言える。この種のパケットの落ちは、進入フィルタリングとも称される。

ここで、図７に示されるシナリオを例として考える。ＭＴ７０２がテトラッドＴ＝［ｉｐａ＿ｍｔ，ｐｒｔ＿ｍｔ，ｉｐａ＿ｃｔ，ｐｒｔ＿ｃｔ］を利用して通信をしており、ＭＴ７０２がネットワークＮａ７０６からネットワークＮａ’７０８に移動すると想定する。モビリティプロトコルは三者間ルート付けを利用するので、ＭＴ７０２から出て行くパケットはリレーボックスを通り抜けることなくＣＴ７０４に直接に進む。ＭＴ７０２がＮａ’７０８に移動した後、ＣＴ７０４がＭＴ７０２からパケットを受け取るのであれば、ＭＴ７０２は元のテトラッドＴを用いてパケットを生成しなければならない。さもなければ、ＣＴ７０４に到着するパケットは正確な通信エンドポイントに配布されないことになる（大抵のＩＰスタックでは、これは、テトラッドＴに関連するＣＴ７０４のネットワークスタックにおけるソケットに対応する）。しかし、テトラッドＴを利用するＩＰパケットはネットワークＮａ’７０８内ではトポロジとして不正確であり、従って同じネットワークの内部でルータ７１０により落とされやすい（図７）。この場合、モビリティプロトコルはトポロジとして不正確である。

（Ｇ）トータル収束
本発明では、トータル収束の用語は、（物理及びデータリンク層にかかわらず）異なるＩＰネットワークに渡ってシームレスの態様でモビリティを可能にするソリューションの能力として規定される。例えば、ＭＴ８０２がネットワークＮａ８０４とＮａ’８０６との共通部の点に移動している図８に示される状況を検討する。ネットワークＮａ８０４との接続８０８を落とすことなく、モビリティプロトコルによりＭＴ８０２はネットワークＮａ’８０６を介する通信パス８１０を開けることができる。ここで、ネットワークＮａ８０４とＮａ’８０６の両方への接続を維持する間に共通部ＭＴ８０２が共通領域内に留まるものと仮定する。そうすると、適切な設計により、多重ネットワークを介してサービスへの同時接続が可能である。特に、トータル収束プロトコルは、（データリンク層にて）多重ネットワークリンクをマージして単一リンクとしてＩＰ層に対して利用可能にするものである。このプロトコルの直接シーケンスは、ユニキャスト接続が多重パス配信を実効化し得るものである。

（Ｈ）トータル統合
本発明では、トータル統合は、上位のアプリケーション層プロトコルと下位の物理層プロトコルの両方に渡る最高レベルの共通操作可能性として、規定される。モビリティ問題に対するソリューションには特定のアプリケーションに対してのみ機能するものもあれば、特定の物理層プロトコル（例えば、ＵＭＡ）の上でのみ動作するものもあるのであるが、本発明は、全てのアプリケーション及び全ての物理層プロトコルに対してモビリティが可能であるという意味において、（トータル統合を可能にする）ユニバーサルなものである。このことは、本発明がＩＰ層のみにインプリメントされるので、可能となる。本発明の普遍性はインターネットの所謂砂時計原理からから得られるものであり、これに従って全てのアプリケーション層プロトコル９０２はＩＰ９０４上で稼動し、全ての物理層プロトコル９０６はＩＰ９０４の下で稼動する（図９）。

オーバレイネットワークインフラストラクチャ
本発明に係る一つの実施形態によれば、オーバレイネットワーキングは、少なくとも（ｃノードと称される）５種類のＩＰノードのサブセットを挿入することにより、完成される。個々のｃノードは、ステータステーブル（ＳＴ）と称されるオーバレイルート付けテーブルを付属され、これによりＩＰパケットはテトラッド及びフローＩＤに従ってルート付けされる。

第１の種類のｃノードはｃ転送を実施する。これは、第１の目的がインターネットをより柔軟にすることである簡素だが強力な操作である。この操作はＩＰネットワークを足場とするものであり、現存のＩＰ機能を損なわない。ｃ転送は、例えば、ＩＰ転送と完全に互換性がある。

パケットがＣＩＤ（接続識別子、若しくは収束識別子）を坦持するならば、そのパケットはｃラベル付きと言われるのであり、該ＣＩＤはフローＩＤを構成し得る。ＣＩＤシステムに対する２つの要求事項は、以下の通りである。
（１）同じ接続のパケット全ては、同じＣＩＤを共有する。
（２）共通のルータを通る２つの任意の接続のどの２つのパケットもＣＩＤは、相互に異なる。

ＩＰノード（例えば、ＩＰルータ）を考えると、これらの２つの要求事項により、ネットワークは、このＩＰノードを通過する２つの任意の接続からパケットを分化し得る。図１０Ａ及び図１０Ｂは、ｃラベル付きのパケットの可能なインプリメントを示す。図１０Ａは可能なテンプレートフォーマット１００２を表す。全てのパケットはＩＰヘッダ１００４を有し、ｃラベル付きパケットは更に、本発明でＭＴＥＧヘッダと称するヘッダ１００６でラベル付けされる。ＭＴＥＧヘッダはパケット内のどこでも位置できることに留意されたい。図１０Ｂは、一般的なテンプレート１００２の実際の例であり、パケットヘッダ内の全フィールドの内で、ＩＰテトラッド１００８及びＣＩＤ１０１０が関心対象の主たるオブジェクトを含むことを、示す。

同じ論法を辿り、ＩＰ接続（ＴＣＰ若しくはＵＤＰ接続）を考えると、そのｃパスは、その接続からｃラベルパケットによりトラバースされるＩＰノードのセットとして、規定される。

ここで、（１）ＳＴＥ即ちステータステーブルエントリと称される個々の要素１１０４がＣＩＤをＩＰテトラッドと対応付けするステータステーブル１１０２を、ＩＰノードが有し、（２）ＩＰノードがｃ転送操作を実施するのであれば、ＩＰノードはｃ転送を行うことができると言われる。

ステータステーブルＳＴ１１０２を考えると、ＳＴＥ（ＣＩＤ）は、ＳＴ１１０２内でＣＩＤと関連するＩＰテトラッドＴを表すのに用いられる。同様に、ＳＴＥＩ（Ｔ）は、ＳＴ１１０２内で関連するＩＰテトラッドとしてＴを有するＣＩＤを表す（ここで、ＳＴＥＩはＳＴＥの逆対応を表している）。

ｃラベル付きパケットがｃ転送を行えるＩＰノードに到着すると、想定する。このＩＰノードでのｃ転送操作は以下のタスクを実施する。（１）パケット内のＣＩＤに適合するＳＴＥをステータステーブル１１０２内で見出すこと。（２）パケットのＩＰテトラッドを見出されたＳＴＥ１１０４、例えば、ＳＴＥ（ＣＩＤ）のものに変更すること。（３）新たなＩＰテトラッドに基づいて、ＩＰノードの通常の転送手順を利用してパケットを転送すること（例えば、ＩＰルータの場合、ＩＰ転送は、パケットに割り当てられた新しいＩＰテトラッドＳＴＥ（ＣＩＤ）を基にする）。

もし、ＳＴＥ１１０４で見出されたテトラッドがパケットにより坦持されているＩＰテトラッドと同じであるならば、ｃ転送はＮＵＬＬ操作となる（即ち、効果がない）ことに留意されたい。実際、ｃ転送は、現在のＩＰ転送スキームを一般化し、よって、全てのＩＰネットワークと共存し相互運用する技術として理解され得る。

ｃ転送は最も自然なアトミック操作を規定するが、規定が可能であり、完全なフレームワークを設けるのに必要な論理ノードのセットが存在する。これらのノードはｃノードと称される。

図１２Ａから図１２Ｅは、可能なｃノードの図表示を示す。
ＩＣＮ（進入ｃノード；図１２Ａ）：ＩＣＮはｃラベル付けパケットのタスクを実施し、これによりｃパスの開始を規定する。
ＥＣＮ（退出ｃノード；図１２Ｂ）：ＥＣＮはパケットからｃラベルを除去するタスクを実施し、これによりｃパスの終わりを規定する。
ＦＣＮ−Ｆ（転送ｃノード；図１２Ｃ）、転送操作：ＦＣＮ−Ｆは、前に規定した基本ｃ転送操作を実施する転送ｃノードである。
ＦＣＮ−Ｍ（転送ｃノード；図１２Ｄ）、マルチキャスト操作：ＦＣＮ−Ｍは、マルチキャストを実施する転送ｃノードである。このケースでは、ステータステーブル内の見出されたＳＴＥはｎ個のＩＰテトラッド（ｎ＞１）を有し、この場合、個々の到来パケットはｎ回重複しており、基礎を為す転送スキームにより転送される前にこれらテトラッドの各々で更新される。
ＦＣＮ−Ｓ（転送ｃノード；図１２Ｅ）、分割操作：ＦＣＮ―Ｓは、分割を実施する転送ｃノードである。ステータステーブル内の見出されたＳＴＥはｎ個のＩＰテトラッド（ｎ＞１）を有し、この場合、個々の到来パケットはテトラッドのうちの一つでありただ一つを利用する（例えば、テトラッドは総当たりを基礎として利用され得る）。

ｃノードはＩＰプロトコルの能力を一般化するメカニズムを規定するので、ｃノードは非常に様々に利用され得る。本発明の中心を構成するｃノードに関する一つの強力な例は、ＩＰモビリティに関する。

上述の説明から、本発明のオーバレイネットワーク構成によりマルチキャスト及び分割が可能であることが、当業者には明白である。更に、上述の説明から、本発明のオーバレイネットワーク構成により、適当な手段でステータステーブルを変更すれば何らかのキャストを行うことが可能であることが、当業者には明白である。

更に、上述の説明から、本発明のオーバレイネットワーク構成によりパケットスケジューリングが可能であり、これによりオーバレイネットワーク内でフローコントロール機能が可能であることが、当業者には明白である。加えて、上述の説明から、本発明のオーバレイネットワーク構成により、接続ＩＤ及びステータステーブルのベクトル形態を利用すれば、（仮想パスが仮想接続のグループと等価であるＡＴＭネットワーク内のように）パス内部のパス及び接続内部の接続が可能であることが、当業者には明白である。

実施形態
本発明に係る一つの実施形態に従って、ＩＰモビリティのためのｃノードを伴う一般的設定が図１３Ａ及び図１３Ｂに示される。モビリティ問題は２つのケースにブレークダウンされる。データがＭＴ１３０２からＣＴ１３０４へ流れるアウトバウンドケース（図１３Ａ）と、データがＣＴ１３０４からＭＴ１３０２へ流れるインバウンドケース（図１３Ｂ）とである。Ｃ転送により、現行のＩＰ転送スキームは一般化され、Ｃ転送はＩＰネットワークと完全に相互運用可能となる。ｃノードのコンセプトを介して、戦略的配置にて機能性が付加可能でありこれによりモビリティやトータル収束などの問題が解決され、一方で特定のネットワーク設定の制約事項（例えば、エンドツーエンド、若しくはゲートウエイベースの要求事項）に対処する。

アウトバウンドモビリティのケースを考える。ＭＴ１３０２から出て行くパケットは、一つのＩＣＮ１ １３０６にインターセプトされ、該ＩＣＮ１ １３０６はパケット上にｃラベルを付加する。このことはｃパスＣＰ１の開始を規定するのであり、該ｃパスＣＰ１は図ではＭＧ１３０８、１３１０及びＥＣＮ１３１２で終端となる。この設定は非常に様々に一般化され得ることに留意されたい。例えば、ＦＣＮ１３０８、１３１０の代わりに、ｃパスは、ＩＰノード上でオーバレイネットワークを規定するＦＣＮをいくつ規定してもよい。ネットワークＮａ１３１４から新しいネットワークＮａ’１３１６まで移動する際、ＭＴ１３０２は、異なるタプル、Ｔ２で、パケットを生成することを開始する。パケットは、新しいｃパス、ＣＰ２の開始を規定するＩＣＮ２ １３１８により、インターセプトされる。ｃパスＣＰ２は、元のｃパス、ＣＰ１と同じＥＣＮにより終端となることに留意されたい。ＣＰ２も一般化されて任意の番号ＦＣＮを有するようにすることが可能である。近い将来のシナリオでは、ＣＰ２は３つのＦＣＮ１３２０、１３２２、及び１３１０を有し、最後のもの（ＦＣＮ２ １３１０）はＣＰ１の一部であり、これによりパケットはＣＴ１３０４に正確にルート付けされ得る。

同様の構成でインバウンドモビリティケースが解決される。ＣＴ１３０４から出て行くパケットはＩＣＮ３ １３２４によりインターセプトされる。該ＩＣＮ３ １３２４はｃパスＣＰ３の開始を規定する。このｃパスは、２つのＦＣＮ、１３２６及び１３２８と、一つのターミナルＥＣＮ、１３３０から、形成される。ＭＴ１３０２がＮａ’１３１６へ移動した後に、新たなｃパス、ＣＰ４が構成される。ＦＣＮ６ １３２８は、新たなＩＰテトラッドＴ３”に対するＣＩＤ、即ち、ＳＴＥ（ＣＩＤ）＝Ｔ３”に従って、そのＳＴＥエントリを配置するように変更され、このことにより、インバウンドパケットはＦＣＮ７ １３３２に転送されることが可能になり、新たな配置に対するそれらの正確なルート付けが保証される。

図１３の構成を、特定のネットワークシナリオの要求事項を解決できる新しいシナリオに変換することにより、上記に示すソリューションの普遍性が明示される。これらの変換の各々は、ｃモルフィズムと称される。

本発明に係る一つの実施形態に従って、エンドツーエンドＣモルフィズムが以下のように完成される。このエンドツーエンド構成は、以下の変換を図１３に適用することによって達成される。
（１）ＩＣＮ１ １３０６とＩＮＣ２ １３１８がＭＴ１３０２の中に統合され、ＩＣＮ１ １４０２となる。
（２）ＥＣＮ１ １３１２がＣＴ１３０４の中に統合される。
（３）ＩＣＮ３ １３２４がＣＴ１３０４の中に統合され、ＩＣＮ２ １４０４となる。
（４）ＥＣＮ２ １３３０とＥＣＮ３ １３３８がＭＴ１３０２の中に統合され、ＥＣＮ２ １４０６となる。
（５）ＦＣＮ１ １３０８、ＦＣＮ２ １３１０、ＦＣＮ３ １３２０、及びＦＣＮ４ １３２２がＣＴ １３０４の中に統合され、ＦＣＮ１ １４０８となる。
（６）ＦＣＮ５ １３２６とＦＣＮ６ １３２８がＣＴ１３０４の中に統合され、ＦＣＮ２ １４１０となる。
（７）ＦＣＮ７ １３３２及びＦＣＮ８がＭＴ１３０２の中に統合され、ＦＣＮ３ １４１２となる。

図１４はこの変換を示す。モルフィズムは全てのモビリティ能力を維持し、一方で、コアのネットワークに触れないまま、ターミナルに対する全てのｃノードの機能を再配置することに留意されたい。

本発明に係る一つの実施形態に従って、ゲートウエイベースのｃモルフィズムは以下のように完成される。このケースでは、ＣＴ１３０４は変更され得ない、即ち、ｃノードがＣＴ１３０４の内部にはインプリメントされ得ない、と想定される。このことは、図１３に対して以下の変換を適用することにより、達成される。
（１）ＩＣＮ１ １３０６とＩＮＣ２ １３１８がＭＴ１３０２の中に統合され、ＩＣＮ１ １５０２となる。
（２）ＥＣＮ１ １３１２がＭＧ１ １５０４の中に統合される。
（３）ＩＣＮ３ １３２４がＭＧ１ １５０４の中に統合され、ＩＣＮ２ １５０６となる。
（４）ＥＣＮ２ １３３０とＥＣＮ３ １３３８がＭＴ１３０２の中に統合され、ＥＣＮ２ １５０８となる。
（５）ＦＣＮ１ １３０８及びＦＣＮ２ １３１０がＭＧ１ １５０４の中に統合され、ＦＣＮ１ １５１０となる。
（６）ＦＣＮ３ １３２０とＦＣＮ４ １３２２がＭＧ２ １５１２の中に統合され、ＦＣＮ２ １５１４となる。
（７）ＦＣＮ５ １３２６及びＦＣＮ６ １３２８がＭＧ１ １５０４の中に統合され、ＦＣＮ３ １５１６となる。
（８）ＦＣＮ７ １３３２がＭＧ２ １５１２の中に統合され、ＦＣＮ４ １５１８となる。
（９）ＦＣＮ８がＭＴ １３０２の中に統合され、ＦＣＮ５ １５２０となる。

図１５は、この変換の結果を示す。このゲートウエイベースｃモルフィズムは、ＣＴ１３０４内部にモビリティ技術の挿入を回避しつつ、全てのモビリティ技術を維持することに留意されたい。

本発明に係る一つの実施形態に従って、リレーボックスのｃモルフィズムは以下のように完成される。
（１）ＩＣＮ１ １３０６とＩＮＣ２ １３１８がＭＴ１３０２の中に統合され、ＩＣＮ１ １６０２となる。
（２）ＥＣＮ１ １３１２がＣＴ１３０４の中に統合される。
（３）ＩＣＮ３ １３２４がＣＴ１３０４の中に統合され、ＩＣＮ２ １６０４となる。
（４）ＥＣＮ２ １３３０とＥＣＮ３ １３３８がＭＴ１３０２の中に統合され、ＥＣＮ２ １６０６となる。
（５）ＦＣＮ１ １３０８、ＦＣＮ３ １３２０及びＦＣＮ４ １３２２がＭＴ１３０２の中に統合され、ＦＣＮ１ １６０８となる。
（６）ＦＣＮ２ １３１０がＭＧ １６１０の中に統合される。
（７）ＦＣＮ５ １３２６がＣＴ １３０４の中に統合され、ＦＣＮ３ １３２０ １６１２となる。
（８）ＦＣＮ６ １３２８がＭＧ １６１０の中に統合され、ＦＣＮ４ １６１４となる。
（９）ＦＣＮ７ １３３２及びＦＣＮ８がＭＴ １３０２の中に統合され、ＦＣＮ５ １６１６となる。

図１６は、このモルフィズムの結果を示す。

本発明に係る一つの実施形態に従って、トータル収束のｃモルフィズムは以下のように完成される。分割モードで転送ｃノードを利用して、（図８に示される）トータル収束を可能にする変換が開始される。それに続くモルフィズムにおいて、実施形態では、標準としてＩＰプロトコルがユニキャストである（例えば、ＴＣＰ若しくはＵＤＰ接続などの）接続でのマルチパス通信が可能になる。しかしながら、ユニキャストＩＰ接続が変換されてマルチパス接続を可能にするとしても、（ＩＰ転送などの）ＩＰの語義はｃモルフィズムにより混乱するものではないことに留意されたい。更に、トータル収束モルフィズムによりマルチプルネットワークの論理集合体を一つにすることが可能になる（それ故、トータル収束という用語が用いられる）というのが、トータル収束モルフィズムの重要な結果である。例えば、このモルフィズムにより、単一のＴＣＰ接続が同時にマルチプルパスを利用して確立される。個々のパスは、ＷＩＦＴ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ ＥＶＤＯ、ＷＩＢＲＯ、ＷＩＭＡＸなどの様々なネットワーク上でルート付けされる。

例を挙げて、ネットワークＮａ １７０２がネットワークＮａ’１７０４を含み、ＭＴ １７０６がＮａ’１７０４に移動するときにＭＴ １７０６が依然Ｎａ１７０２との接続を維持するという、シナリオを想定する。この例では、エンドツーエンド構成がトータル収束のコンセプトを例証するのに利用されることに留意されたい。ゲートウエイベース若しくはリレーソリューションなどの他のネットワーク構成に対しても、同様のシナリオを示し得る。更に、図１７から、ＭＴ１７０６がＮａ’１７０４に移動すると、ＦＣＮ１ １７０８及びＦＣＮ３ １７１０はＭＩＤに係るＳＴＥの操作のモードを転送モードから分割モードへ変更することに留意されたい。変換は以下のようになる。
（１）ＩＣＮ１ １３０６とＩＮＣ２ １３１８がＭＴ１７０６の中に統合され、ＩＣＮ１ １７１２となる。
（２）ＥＣＮ１ １３１２がＣＴ１３０４の中に統合される。
（３）ＩＣＮ３ １３２４がＣＴ１３０４の中に統合され、ＩＣＮ２ １７１４となる。
（４）ＥＣＮ２ １３３０とＥＣＮ３ １３３８がＭＴ１７０６の中に統合され、ＥＣＮ２ １７１６となる。
（５）ＦＣＮ１ １３０８、ＦＣＮ３ １３２０及びＦＣＮ４ １３２２がＭＴ１７０６の中に統合され、ＦＣＮ１ １７０８となる。
（６）ＦＣＮ２ １３１０がＣＴ １３０４の中に統合され、ＦＣＮ２ １７１８となる。
（７）ＦＣＮ５ １３２６及びＦＣＮ６ １３２８がＣＴ １３０４の中に統合され、ＦＣＮ３ １７１０となる。
（８）ＦＣＮ７ １３３２及びＦＣＮ８がＭＴ １７０６の中に統合され、ＦＣＮ４ １７２０となる。

本発明及びその様々な機能要素を特定の実施形態で記載したが、本発明は。ハードウエア、ソフトウエア、ミドルウエア若しくはそれらの組合せでインプリメント可能であり、システム、サブシステム、コンポーネント若しくはそれらのサブコンポーネントで利用可能であることが、理解されるべきである。ソフトウエアでインプリメントされると、本発明の重要要素は、必要なタスクを実行するために用いられる命令／コードセグメントで構成される。プログラム若しくはコードセグメントは、プロセッサ読み取り可能媒体などのマシン読み取り可能媒体若しくはコンピュータプログラムプロダクト内で、格納可能であり、又は、搬送波内に具現化されるコンピュータデータ信号、若しくは転送媒体や通信リンクを介して搬送波により変調される信号によって、伝達可能である。マシン読み取り可能媒体若しくはプロセッサ読み取り可能媒体は、マシン（例えば、プロセッサ、コンピュータなど）により読み取り可能且つ実行可能の形態で情報を格納し転送できるどの媒体を含んでもよい。

更に、本発明は好適な実施形態に従って例示し記載したが、添付の請求項で規定される発明の範囲から乖離することなく種々の変更及び修正が可能であることは、当業者には認識されるところである。

ＩＰホストモビリティ問題を示す。 モルフィズムの例（エンドツーエンド）を説明する。 モルフィズムの例（対ゲートウエイベース）を説明する。 片側ＮＡＴトラバース問題を説明する。 両側ＮＡＴトラバース問題を説明する。 同時移動問題を説明する。 三者間ルート付け問題を説明する。 トポロジとして不正確なモビリティの問題を説明する。 トータル収束の問題を説明する。 トータル統合を可能にするＩＰ層ソリューションを説明する。 ｃラベルパケットを説明する。ＭＴＥＧヘッダ（ラベル）を伴う通常のＩＰパケットのテンプレートである。 ｃラベルパケットを説明する。ＩＰテトラッドがＩＰヘッダ内に属しＣＩＤがＭＴＥＧヘッダ内に属するｃラベルパケットの特定例である。 一つのＳＴＥを伴うステータステーブルを説明する。 ｃノードのリストを説明する。 ｃノードのリストを説明する。 ｃノードのリストを説明する。 ｃノードのリストを説明する。 ｃノードのリストを説明する。 アウトバウンドモビリティのための包括的な設定を説明する。 インバウンドモビリティのための包括的な設定を説明する。 Ｃモルフィズムを説明する。エンドツーエンドソリューションである。 Ｃモルフィズムを説明する。エンドツーエンドソリューションである。 Ｃモルフィズムを説明する。ゲートウエイベースソリューションである。 Ｃモルフィズムを説明する。ゲートウエイベースソリューションである。 Ｃモルフィズムを説明する。リレーソリューションである。 Ｃモルフィズムを説明する。リレーソリューションである。 Ｃモルフィズムを説明する。トータル収束である。 Ｃモルフィズムを説明する。トータル収束である。

符号の説明

１３０２・・・ＭＴ、１３０４・・・ＣＴ、１３０６・・・ＩＣＮ１、１３０８・・・ＦＣＮ１、１３１０・・・ＦＣＮ２、１３１２・・・ＥＣＮ１、１３１４・・・Ｎａ、１３１６・・・Ｎａ’、１３１８・・・ＩＣＮ２、１３２０・・・ＦＣＮ３、１３２２・・・ＦＣＮ４。

Claims (16)

1. 複数のｃノード、
   ＩＰネットワークに接続する一つ若しくはそれ以上の送信元ターミナルノード、及び、
   上記ＩＰネットワークに接続する一つ若しくはそれ以上の送信先ターミナルノードを含み、
   上記送信元ターミナルノードは、ＩＰパケットを複数のｃノードに渡って上記送信先ターミナルノードに送信し、上記送信先ターミナルノードの任意のグループに対する上記送信元ターミナルノードの任意のグループ間の、任意の通信をなす、
   システム。
2. 個々のＩＰパケットが普通のＩＰパケット、若しくはｃパケットであり、ｃパケットがＭＴＦＧヘッダを含むＩＰパケットであり、ＭＴＦＧヘッダがテトラッドフィールド及びＣＩＤフィールドを含み、テトラッドフィールドが順序付けされたフォーマットで少なくとも送信元ＩＰアドレス、送信元トランスポート層ポート番号、送信先ＩＰアドレス及び送信先トランスポート層ポート番号を含む
   請求項１に記載のシステム。
3. ｃパケットのＭＴＦＧヘッダがパケット内に存在する請求項２に記載のシステム。
4. 普通のＩＰパケット若しくはｃパケットであるインプットパケットを受信する操作、
   複数のアウトプットパケットを生成する操作であって、個々のアウトプットパケットが普通のＩＰパケット若しくはｃパケットである、操作、及び、
   普通のＩＰパケットとしてアウトプットパケットを個々の送信先に転送する操作を
   個々のｃノードが実行する
   請求項３に記載のシステム。
5. 個々のｃノードがステータステーブルと結び付けられ、ステータステーブルの個々のエントリがテトラッドリスト及びＣＩＤを含み、テトラッドリストが順序付けされたフォーマットのテトラッドのリストである
   請求項４に記載のシステム。
6. 個々のｃノードがルート付け機能ユニットと結び付けられ、インプットパケットからアウトプットパケットを生成する操作では、ルート付け機能ユニットが、ｃノードと結び付けられたステータステーブルの内容と、インプットパケットのＭＴＥＧヘッダとを利用し、アウトプットパケットを生成する
   請求項５に記載のシステム。
7. インプットパケットが普通のインプットＩＰパケットであるときインプットパケットの中にＭＴＥＧヘッダを挿入しこれによりｃパケットをアウトプットパケットとして生成する操作を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行する
   請求項６に記載のシステム。
8. インプットパケットがｃパケットであるとき、ＭＴＥＧヘッダをインプットのｃパケットから除去しアウトプットパケットとして普通のＩＰパケットを生成する操作を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行する
   請求項７に記載のシステム。
9. インプットパケットがｃパケットであるとき、ルート付け機能ユニットにより新しいＭＴＥＧヘッダを決定する操作、及び、
   インプットｃパケットのＭＴＥＧヘッダを新しいＭＴＥＧヘッダと交換しこれにより修正されたｃパケットをアウトプットパケットとして生成する操作
   を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行する
   請求項８に記載のシステム。
10. インプットパケットがｃパケットであるとき、インプットｃパケットの複数のコピーを複製する操作であって、コピー数がルート付け機能ユニットにより決定される、操作、
    インプットｃパケットの個々のコピーのための新しいテトラッドをルート付け機能ユニットにより決定する操作、及び、
    インプットｃパケットの個々のコピーをＭＴＥＧヘッダ内の個々に決定された新しいテトラッドで修正し、これにより複数の修正されたｃパケットをアウトプットパケットとして生成する操作
    を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行する
    請求項９に記載のシステム。
11. インプットパケットがｃパケットであるとき、インプットｃパケットのシーケンスを受信する操作であって、インプットｃパケットの数がルート付け機能ユニットにより決定される、操作、
    個々のインプットｃパケットのための新しいテトラッドをルート付け機能ユニットにより決定する操作、及び、
    インプットｃパケットの個々をＭＴＥＧヘッダ内の個々に決定された新しいテトラッドで修正し、これにより修正されたｃパケットをアウトプットパケットとして生成する操作
    を、ｃノードのうちの少なくとも一つが実行する
    請求項１０に記載のシステム。
12. ルート付け機能ユニットが、第１の送信元−送信先ターミナルの対に係るｃパケットがその送信元−送信先ターミナルの対に関連するＣＩＤを含むことを保証し、そのＣＩＤは、第１の送信元−送信先ターミナルの対のアクティブの通信寿命の間、個々のｃノードにおける他のアクティブで明確な送信元−送信先の対と関連するｃパケットのＣＩＤと異なるものである
    請求項１１に記載のシステム。
13. 第１の送信元−送信先ターミナルの対が、第１の送信元−送信先ターミナルの対のアクティブの通信寿命の間、変化しないままである
    請求項１２に記載のシステム。
14. ステータステーブルが、送信元ターミナル、送信先ターミナル及びもう一つのｃノードのうちの少なくとも一つからの更新信号に応じて、更新される
    請求項１２に記載のシステム。
15. ＣＩＤ及びテトラッドが再帰的に規定されベクトルフォーマットで格納される
    請求項１２に記載のシステム。
16. 請求項１２に記載のシステムを用いる方法であって、
    複数のユニキャストＩＰ接続を形成するステップを含み、
    同じユニキャストＩＰ接続に係るＩＰパケットが、マルチパス、マルチネットワークメカニズムに渡って配布される
    方法。

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