JP2014082739A - ゲートウェイ装置、通信装置、及び通信コネクション管理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パケットに含まれる情報の一部を識別情報として、通信コネクションの優先度の情報が記憶された優先度識別情報テーブルBと、端末及び通信網と当該ゲートウェイ装置との間で確立中の通信コネクション毎に、識別情報と、当該識別情報に対応する優先度の情報とが記憶される通信コネクション管理テーブルAと、優先度識別情報テーブルBの情報に基づき、送受信するパケットに対応する通信コネクションの優先度の情報を取得し、通信コネクション数が上限を超えないように、優先度の高低に応じて、通信コネクションを優先制御する通信コネクション優先制御部1と、を備えたものである。
【選択図】図1
Description
また、ファストパスコアは、カーネルを処理するコアより使用できるメモリが少ないことがあり、ファストパス通信コネクションの上限が通信コネクションの上限より小さくなる場合がある。この場合においても優先度に応じた優先制御を行うことができるゲートウェイ装置、通信装置、及び通信コネクション管理方法が望まれていた。
図1は、実施の形態1におけるホームゲートウェイ装置の構成図である。
図1に示すように、ホームゲートウェイ装置100は、WAN(Wide Area Network)ポート10、LANポート20、ユーザ空間のアプリケーション30、及びカーネル40を備える。
WANポート10には、例えば網側NW(Network)200が接続される。LANポート20には、PC端末300、及びIP電話端末400が接続される。
ユーザ空間のアプリケーション30として、VoIP(Voice over Internet Protocol)アプリケーション、HTTP(HyperText Transfer Protocol)アプリケーション、DNS(Domain Name Server)Proxyアプリケーション、UPnP(Universal Plug and Play)アプリケーションなどの通信制御に関わるアプリケーションを有する。
図1の構成における装置として扱える通信コネクション数の上限値とは、網側NW200、各PC端末300、及びIP電話端末400とホームゲートウェイ装置100との間で確立しえる通信コネクションの数である。例えば、カーネル40が、システムメモリのうち空き64MBを管理し、通信コネクションの管理に際し1通信コネクションあたり320Byteのメモリを消費する場合、カーネル40は、209715(67108864(64×1024×1024)(Byte)÷320(Byte)=209715.2)以下を通信コネクション数の上限値として適用できる。例えば、カーネル40は、通信コネクション数の上限値を4096と設定され、ホームゲートウェイ装置100全体としての通信コネクション数が上限値に達してしまっている状態で、網側NW200、各PC端末300、及びIP電話端末400とホームゲートウェイ装置100との間で新たな通信コネクションの確立をこころみても、それを破棄する。
図2に示すように、通信コネクション管理テーブルAで管理する情報としては、Layer3プロトコル、Layer4プロトコル、送信元アドレス、送信元ポート番号、宛先IPアドレス、宛先ポート番号等の情報を、通信コネクションの識別情報として保持し、通信コネクションを管理する。さらに、本実施の形態1においては、各通信コネクションの優先度を保持するために、優先度領域を設けて、通信コネクション毎に、通信コネクションの優先度の管理を可能とする。
一般的に、通信コネクションのエントリは、Layer4のプロトコル毎に維持しておくべきタイマが設定されており、そのタイマが満了した場合に、エントリが削除される動作となる。
このように、通信コネクション管理テーブルAは、網側NW200、各PC端末300、及びIP電話端末400とホームゲートウェイ装置100との間で確立中の通信コネクション毎に、識別情報と、当該識別情報に対応する優先度の情報とが記憶される。つまり、通信コネクション管理テーブルAによって、ホームゲートウェイ装置100全体としての通信コネクションが管理される。
図3に示すように、優先度識別情報テーブルBには、通信コネクションの識別情報とそれに対応する優先度の情報をひとつのエントリとして保持して、複数のエントリをテーブルとして保持する。通信コネクションの識別情報は、パケットに含まれる情報の一部により構成され、例えばパケットのIPヘッダ、TCP/UDP/ICMPヘッダ、及び宛先ポートの少なくとも1つの情報である。
この優先度識別情報テーブルBは、予め装置として、保持しておく情報でもよいし、ユーザ設定インタフェースを設け、ユーザにより個別に設定可能としてもよい。
(S1)
網側NW200、各PC端末300、及びIP電話端末400からのパケットを受信した場合、又は、当該ホームゲートウェイ装置からパケットを送信する場合(以下「送受信」という)、通信コネクション優先制御部1は、通信コネクション管理動作を開始する。
(S2)
通信コネクション優先制御部1は、通信コネクション管理テーブルAを参照し、送受信するパケットのIPヘッダやTCP/UDP/ICMPヘッダの情報が、既に通信コネクション管理テーブルAに登録されているかを確認し、登録されていない場合は、新規の通信コネクションであると判断する。
(S3)
送受信するパケットに対応する通信コネクションが、通信コネクション管理テーブルAに既に登録されている場合、通常のパケット処理を継続する。
一方、新規の通信コネクションのパケットの場合には、通信コネクション総数が管理可能な通信コネクション数の上限に達しているかどうかを確認する。
(S5)
上限に達していない状態であれば、送受信するパケットのIPヘッダやTCP/UDP/ICMPヘッダの情報が、優先度識別情報テーブルBの識別情報と一致するかを確認する。
優先度識別情報テーブルBの識別情報と、送受信するパケットの情報とが一致する場合は、ステップS11に進む。
(S6)
優先度識別情報テーブルBの識別情報と、送受信するパケットの情報とが一致しなかった場合には、通信コネクション管理テーブルAに、当該新規の通信コネクション情報を登録する。この際、通信コネクションの総数を更新(1つ追加)するとともに、通信コネクション管理テーブルAの優先度の情報として、「0」を設定する。その後ステップS12に進む。
なお、ここでは優先度の情報として「0」を設定したが、これに限るものではなく、優先度識別情報テーブルBの各エントリの優先度のうち最も低い優先度よりも更に低い優先度を設定すればよい。
ステップS4において、通信コネクション数が上限に達していると判断した場合、送受信するパケットのIPヘッダやTCP/UDP/ICMPヘッダの情報が、優先度識別情報テーブルBの識別情報と一致するかを確認する。
(S8)
優先度識別情報テーブルBの識別情報と、送受信するパケットの情報とが一致しない場合には、低優先のパケットであると判断し、当該パケットを破棄する。
一方、優先度識別情報テーブルBの識別情報と、送受信するパケットの情報とが一致する場合には、当該パケットに対応する新規の通信コネクションの優先度の情報を取得し、通信コネクション管理テーブルAに登録された通信コネクションの優先度のうち、新規の通信コネクションの優先度より低い通信コネクションがあるか否かを判断する。
新規の通信コネクションの優先度より低い通信コネクションがない場合には、ステップS8に進み、低優先のパケットであると判断し、当該パケットを破棄する。
一方、新規の通信コネクションの優先度より低い通信コネクションがある場合には、通信コネクション管理テーブルAに登録された通信コネクションの優先度のうち、最も低優先の通信コネクションエントリを削除し、通信コネクションの総数を更新(1つ削除)する。なお、優先度が最も低く設定された通信コネクションが複数存在する場合には、任意の1つを削除する。
通信コネクション管理テーブルAに、当該新規の通信コネクション情報を登録する。この際、通信コネクションの総数を更新(1つ追加)するとともに、通信コネクション管理テーブルAの優先度の情報として、ステップS7において一致した優先度識別情報テーブルBの識別情報に対応する優先度の情報を設定する。
上記処理の後、通常のパケット処理を継続する。
したがって、本実施の形態1においては、通信コネクション数が管理可能な通信コネクションの上限に達した場合においても、新規の通信コネクションのパケットの送受信時に、新規の通信コネクションの優先度を識別して、既存の通信コネクションの優先度を確認して、既存の通信コネクションのうち、新規の通信コネクションの優先度よりも低いコネクションがあった場合に、該当する既存のコネクションを削除することで、優先度の高い新規の通信コネクションを優先することができる。
なお、本実施の形態1において、カーネル40が、ネットワークアドレス変換手段を有する場合、通信コネクション優先制御部1が通常のパケット処理を継続する(S3またはS12)と、ネットワークアドレス変換手段によってネットワークアドレス変換を行いつつパケットの中継が行われるようにしてもよい。
図5において、No.1のエントリは、ホームゲートウェイ装置100(HGW)がIP電話サービスで利用するWAN側のIPアドレスが、送信元アドレスとなるパケットを、優先度「10」とする優先度識別情報である。
No.2のエントリは、ホームゲートウェイ装置100(HGW)がIP電話サービスで利用するWAN側のIPアドレスが、宛先アドレスとなるパケットを、優先度「10」とする優先度識別情報である。
No.3のエントリは、ホームゲートウェイ装置100(HGW)に収容されるLAN側配下のIP電話端末400のIPアドレスが、送信元アドレスとなるパケットを、優先度「10」とする優先度識別情報である。
No.4のエントリは、ホームゲートウェイ装置100(HGW)に収容されるLAN側配下のIP電話端末400のIPアドレスが、宛先アドレスとなるパケットを、優先度「10」とする優先度識別情報である。
なお、PC端末300のパケットに対応する通信コネクションのエントリは設定していない。このため、通信コネクション管理テーブルAには、PC端末300の通信コネクションの優先度として「0」が登録される。
ホームゲートウェイ装置100(HGW)を介して、網側NW200とPC端末300(PC(1)〜(3))との間での通信により、ホームゲートウェイ装置100で管理可能な通信コネクションの上限(例えば4096)に達した状態で、IP電話端末400からセッション接続要求のSIP INVITEパケットを受信した場合の通信コネクションの優先制御の動作を示す。
この場合、PC(1)〜PC(3)を利用した通信コネクションの優先度が「0」であるため、PC(1)〜PC(3)と網側NW200との通信コネクションのうちのいずれかの通信コネクションエントリを、通信コネクション管理テーブルAから削除し、SIP INVITEパケットの通信コネクションの識別情報を通信コネクション管理テーブルAに登録する。登録する際には、優先度の情報として「10」を設定する。
VoIPアプリケーションは、SIP INVITEパケットを処理して、WAN側にSIP INVITEパケット(SRC:100.100.1.1 DST:10.10.1.1)を送信しようとする。なお、ホームゲートウェイ装置100からの自発パケット送信時にも、通信コネクション優先制御部1では、同様に優先制御が行われる。
この場合、PC(1)〜PC(3)を利用した通信コネクションの優先度が「0」であるため、PC(1)〜PC(3)と網側NW200との通信コネクションのうちのいずれかの通信コネクションエントリを、通信コネクション管理テーブルAから削除し、SIP INVITEパケットの通信コネクションの識別情報を通信コネクション管理テーブルAに登録する。登録する際には、優先度の情報として「10」を設定する。
以降同様に、網側NW200からのSIP 200OKパケット及びIP電話端末400からのSIP ACKパケットの通信コネクションは、PC(1)〜PC(3)を利用した通信コネクションの優先度が高いと判断され、PC(1)〜PC(3)と網側NW200との通信コネクションのエントリが、通信コネクション管理テーブルAから削除される。
網側NW200とIP電話端末400との間でセッション接続が確立されると、例えばRTP(Real-time Transport Protocol)を用いた通信が実施される。
図7は、実施の形態2におけるホームゲートウェイ装置の構成図である。
図7に示すように、実施の形態2におけるホームゲートウェイ装置100は、上記実施の形態1の構成に加え、ファストパス処理用の専用OS50を備える。
なお、その他の構成は上記実施の形態1と同様の構成であり、同一部分には同一の符号を付する。
専用OS50には、高速転送の対象となる通信コネクション数の上限値(ファストパス通信上限数)が設定されており、高速転送の対象となる通信コネクション数が上限を超えると受信したパケットを破棄する。つまり、ファストパス通信上限数は、専用OS50が管理するメモリ空間(物理メモリ(主記憶装置)または仮想メモリ(主記憶装置+補助記憶装置の一部))内の空き領域で管理できる通信コネクション数の上限値である。
図8に示すように、ファストパス通信コネクション管理テーブルCで管理する情報は、上記実施の形態1の通信コネクション管理テーブルAの情報と、同等の情報を保持している。
即ち、ファストパス通信コネクション管理テーブルCは、Layer3プロトコル、Layer4プロトコル、送信元アドレス、送信元ポート番号、宛先IPアドレス、宛先ポート番号等の情報を、通信コネクションの識別情報として保持し、通信コネクション毎に、通信コネクションの優先度の管理を可能とする。
以下、図9の各ステップに基づき、上記実施の形態1(図4)との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態1と同一のステップには同一のステップ番号を付し、説明を省略する。
ファストパス通信コネクション優先制御部2は、ファストパス通信コネクション管理テーブルCを参照し、送受信するパケットのIPヘッダやTCP/UDP/ICMPヘッダの情報が、既にファストパス通信コネクション管理テーブルCに登録されているかを確認する。登録されていない場合には、ステップS2へ進む。
一方、送受信するパケットに対応するファストパス通信コネクションが、ファストパス通信コネクション管理テーブルCに既に登録されている場合、専用OS50にてパケットの高速転送を行い、通常のファストパスパケット処理を継続する。
ステップS10の後、ファストパス通信コネクション優先制御部2は、ファストパス通信コネクション管理テーブルCに登録された通信コネクションエントリのうち、ステップS10にて削除した通信コネクションに対応するファストパス通信コネクションを削除する。
ステップS6又はステップS11の後、ファストパス通信コネクション優先制御部2は、ファストパス通信コネクション処理を実施する。詳細を図10により説明する。
(S241)
ファストパス通信コネクション優先制御部2は、当該新規の通信コネクションがファストパスで転送できる通信コネクションであるか否かを判断する。ここで、ファストパスで転送できるコネクションは基本的に「転送パケット」であり、「自発パケット」「自宛パケット」「自装置で終端するパケット」は含まれない。
ファストパスで転送できる通信コネクションで無い場合、ファストパス通信コネクション処理を終了し、ステップS12(図9)へ進む。
ファストパスで転送できる通信コネクションである場合には、ファストパス通信コネクション総数が、管理可能なファストパス通信コネクション数の上限(ファストパス通信上限数)に達しているかどうかを確認する。上限に達していない状態であれば、ステップS245へ進む。
ファストパス通信コネクション数が上限に達していると判断した場合、優先度識別情報テーブルBを参照し、当該パケットに対応する新規のファストパス通信コネクションの優先度の情報を取得し、ファストパス通信コネクション管理テーブルCに登録されたファストパス通信コネクションの優先度のうち、新規のファストパス通信コネクションの優先度より低いファストパス通信コネクションがあるか否かを判断する。
新規のファストパス通信コネクションの優先度より低い通信コネクションがない場合には、ファストパス通信コネクション処理を終了し、ステップS12(図9)へ進む。
一方、新規のファストパス通信コネクションの優先度より低いファストパス通信コネクションがある場合には、ファストパス通信コネクション管理テーブルCに登録された通信コネクションの優先度のうち、最も低優先のファストパス通信コネクションエントリを削除し、ファストパス通信コネクションの総数を更新(1つ削除)する。なお、優先度が最も低く設定されたファストパス通信コネクションが複数存在する場合には、任意の1つを削除する。
ファストパス通信コネクション管理テーブルCに、当該新規のファストパス通信コネクション情報を登録する。この際、ファストパス通信コネクションの総数を更新(1つ追加)するとともに、ファストパス通信コネクション管理テーブルCの優先度の情報として、ステップS243において取得した、優先度識別情報テーブルBの識別情報に対応する優先度の情報を設定する。
したがって、本実施の形態2においては、ファストパス通信コネクション数が管理可能なファストパス通信コネクションの上限数に達した場合においても、新規のファストパス通信コネクションのパケットの高速転送時に、新規のファストパス通信コネクションの優先度を識別して、既存のファストパス通信コネクションの優先度を確認して、既存のファストパス通信コネクションのうち、新規のファストパス通信コネクションの優先度よりも低いコネクションがあった場合に、該当する既存のコネクションを削除することで、優先度の高い新規のファストパス通信コネクションを優先することができる。
図11において、No.1のエントリは、ホームゲートウェイ装置100(HGW)がIP電話サービスで利用するWAN側のIPアドレスが、送信元アドレスとなるパケットを、優先度「10」とする優先度識別情報である。
No.2のエントリは、ホームゲートウェイ装置100(HGW)がIP電話サービスで利用するWAN側のIPアドレスが、宛先アドレスとなるパケットを、優先度「10」とする優先度識別情報である。
No.3のエントリは、ホームゲートウェイ装置100(HGW)に収容されるLAN側配下のIP電話端末400のIPアドレスが、送信元アドレスとなるパケットを、優先度「10」とする優先度識別情報である。
No.4のエントリは、ホームゲートウェイ装置100(HGW)に収容されるLAN側配下のIP電話端末400のIPアドレスが、宛先アドレスとなるパケットを、優先度「10」とする優先度識別情報である。
なお、PC端末300のパケットに対応する通信コネクションのエントリは設定していない。このため、ファストパス通信コネクション管理テーブルCには、PC端末300の通信コネクションの優先度として「0」が登録される。
ホームゲートウェイ装置100(HGW)を介して、網側NW200とPC端末300(PC(1)〜(3))との間での通信により、ホームゲートウェイ装置100で管理可能なファストパス通信コネクションの上限(例えば2000)に達した状態で、IP電話端末400からセッション接続要求のSIP INVITEパケットを受信した場合の通信コネクションの優先制御の動作を示す。
以降同様に、網側NW200からのSIP 200OKパケット及びIP電話端末400からのSIP ACKパケットの通信コネクションが通信コネクション管理テーブルAに登録される。また、これらのパケットはファストパスで転送できないため、ファストパス通信コネクション管理テーブルCには登録されない。
網側NW200とIP電話端末400との間でRTPパケットを転送する際、同じように優先度「10」の通信コネクションを通信コネクション管理テーブルAに登録する。
さらに、RTPパケットは「転送パケット」なので、ファストパス通信コネクション優先制御部2は、ファストパスで転送できる通信コネクションであると判断し、ファストパス通信コネクション総数が管理可能なファストパス通信コネクション数の上限(例えば2000)に達しているか否かを確認する。
ここでは既にファストパス通信コネクション総数が管理可能なファストパス通信コネクション数の上限(例えば2000)に達しているため、ファストパス通信コネクション管理テーブルCに登録済みの通信コネクションの中から、優先度が「10」より低優先のファストパス通信コネクションがあるかを確認する。
この場合、PC(1)〜PC(3)を利用した通信コネクションの優先度が「0」であるため、PC(1)〜PC(3)と網側NW200とのファストパス通信コネクションのうちのいずれかのファストパス通信コネクションエントリを、ファストパス通信コネクション管理テーブルCから削除し、RTPパケットのファストパス通信コネクションの識別情報を、ファストパス通信コネクション管理テーブルCに登録する。登録する際には、優先度の情報として「10」を設定する。
Claims (8)
- 複数の端末を収容し、前記端末と通信網との間でパケットを中継するとともに、前記端末及び前記通信網との間の通信コネクション数が上限を超えると受信したパケットを破棄するゲートウェイ装置であって、
前記パケットに含まれる情報の一部を識別情報として、通信コネクションの優先度の情報が記憶された優先度識別情報テーブルと、
前記端末及び前記通信網と当該ゲートウェイ装置との間で確立中の通信コネクション毎に、前記識別情報と、当該識別情報に対応する前記優先度の情報とが記憶される通信コネクション管理テーブルと、
前記優先度識別情報テーブルの情報に基づき、送受信するパケットに対応する通信コネクションの優先度の情報を取得し、通信コネクション数が上限を超えないように、前記優先度の高低に応じて、通信コネクションを優先制御する通信コネクション優先制御部と、を備えた
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 前記通信コネクション優先制御部は、
通信コネクション数が上限に達している際に、前記通信コネクション管理テーブルに未登録である新規の通信コネクションのパケットを送受信する場合、
前記優先度識別情報テーブルの情報に基づき、当該新規の通信コネクションの優先度の情報を取得し、
前記通信コネクション管理テーブルに登録された通信コネクションの優先度のうち、前記新規の通信コネクションの優先度より低い通信コネクションを削除する
ことを特徴とする請求項1記載のゲートウェイ装置。 - 前記端末及び前記通信網と当該ゲートウェイ装置との間で確立中の通信コネクションのうち、高速転送の対象となる通信コネクション毎に、前記識別情報と、当該識別情報に対応する前記優先度の情報とが記憶されるファストパス通信コネクション管理テーブルと、
前記優先度識別情報テーブルの情報に基づき、高速転送するパケットに対応する通信コネクションの優先度の情報を取得し、高速転送の対象となる通信コネクション数がファストパス通信上限数を超えないように、前記優先度の高低に応じて、高速転送の対象となる通信コネクションを優先制御するファストパス通信コネクション優先制御部と、
を更に備えた
ことを特徴とする請求項1又は2記載のゲートウェイ装置。 - 前記ファストパス通信コネクション優先制御部は、
高速転送の対象となる通信コネクション数がファストパス通信上限数に達している際に、前記ファストパス通信コネクション管理テーブルに未登録である新規の通信コネクションのパケットを高速転送する場合、
前記優先度識別情報テーブルの情報に基づき、高速転送の対象となる当該新規の通信コネクションの優先度の情報を取得し、
前記ファストパス通信コネクション管理テーブルに登録された高速転送の対象となる通信コネクションの優先度のうち、前記新規の通信コネクションの優先度より低い通信コネクションを削除する
ことを特徴とする請求項3記載のゲートウェイ装置。 - 前記複数の端末のうち少なくとも1つは、IP電話端末であり、
前記IP電話端末が送受信するパケットに対応する通信コネクションの優先度が、前記IP電話端末以外の端末が送受信するパケットに対応する通信コネクションの優先度より高く設定された
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のゲートウェイ装置。 - 前記識別情報は、前記パケットのIPヘッダ、TCP/UDP/ICMPヘッダ、及び宛先ポートの少なくとも1つの情報である
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のゲートウェイ装置。 - 複数の端末との間でパケットを送受信するとともに、前記端末との間の通信コネクション数が上限を超えると受信したパケットを破棄する通信装置であって、
前記パケットに含まれる情報の一部を識別情報として、通信コネクションの優先度の情報が記憶された優先度識別情報テーブルと、
前記端末と当該通信装置との間で確立中の通信コネクション毎に、前記識別情報と、当該識別情報に対応する前記優先度の情報とが記憶される通信コネクション管理テーブルと、
前記優先度識別情報テーブルの情報に基づき、送受信するパケットに対応する通信コネクションの優先度の情報を取得し、通信コネクション数が上限を超えないように、前記優先度の高低に応じて、通信コネクションを優先制御する通信コネクション優先制御部と、を備えた
ことを特徴とする通信装置。 - 複数の端末との間でパケットを送受信するとともに、前記端末との間の通信コネクション数が上限を超えると受信したパケットを破棄する通信装置の通信コネクション管理方法であって、
前記パケットに含まれる情報の一部を識別情報として、通信コネクションの優先度の情報が設定されるステップと、
前記端末と前記通信装置との間で確立中の通信コネクション毎に、前記識別情報と、当該識別情報に対応する優先度の情報とを作成するステップと、
送受信するパケットに対応する通信コネクションの優先度の情報を取得するステップと、
通信コネクション数が上限を超えないように、前記優先度の高低に応じて、通信コネクションを優先制御するステップと、を有する
ことを特徴とする通信コネクション管理方法。
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