JP2014534692A - ルータを通じた仮想化された可視性の提供 - Google Patents

Abstract

ネットワークエレメントにより実装される、ホームネットワーク内のデバイスのＩＰｖ６アドレスを追跡するための方法であって、前記ネットワークエレメントは、ＤＨＣＰｖ６サービスを前記ホームネットワークへ提供し、前記ホームネットワーク上のホームネットワークルータが、前記ＤＨＣＰｖ６サービスにより提供されるプレフィックスを用いて前記デバイスにＩＰｖ６アドレスを割り当て、ホームネットワークルータから、プレフィックス委任についてのＤＨＣＰｖ６リクエストを受信することと、前記ホームネットワークルータへ、割り当てられたプレフィックスを含み、設定されたＩＰｖ６アドレスの通知についてのリクエストを含むＤＨＣＰｖ６メッセージを送信することと、前記ホームネットワークルータから、設定されたデバイスについてのＭＡＣアドレス及び対応するＩＰｖ６アドレスを含む第１のＩＣＭＰメッセージを受信することと、前記ホームネットワークルータへ、前記設定されたデバイスについての前記ＩＰｖ６アドレスの記録を確認応答するための第２のＩＣＭＰメッセージを送信して、前記ネットワークエレメントが前記設定されたデバイスへサービスを提供し直接的にトラフィックを転送することを可能とすることと、を含む方法。【選択図】図４

Description

［関連出願への相互参照］
本出願と同日に提出され共通に所有されているWassim Haddadらによる“ARCHITECTURE FOR VIRTUALIZED HOME IP SERVICE DELIVERY”についての同時係属中の特許出願への相互参照がなされる。相互参照される当該出願は、参照によりここに取り入れられる。

［発明の分野］
本発明の実施形態は、インターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）アドレスの割り当てに関する。具体的には、本発明の実施形態は、割り当てられるＩＰｖ６アドレスの可視性を上流ルータにおいてインターネットサービスプロバイダが有するような、ルータによるホームネットワーク内のデバイスへのＩＰｖ６アドレスの割り当てに関する。

ホームネットワークは、ホーム内のデバイスを互いに及びインターネットへ接続するために利用される。それらホームネットワークは、レジデンシャルゲートウェイ（ＲＧＷ）として知られるデバイスを介して、住宅用のインターネットサービスプロバイダへ接続される。このデバイスは、ホームネットワークとアクセスネットワーク（即ち、ブロードバンドリモートアクセスサーバ（ＢＲＡＳ）ルータ又はブロードバンドネットワークゲートウェイ（ＢＮＧ）といった、インターネットサービスプロバイダのアクセス制御デバイスを含む、インターネットサービスプロバイダのコアネットワーク）との間の物理的な及びプロトコルの接続性を提供する。

ＲＧＷは、ホームネットワークについてのブリッジング又はルーティングのサポートを提供することができる。ＲＧＷは、典型的には、ファイアウォール保護及びネットワークアドレス変換といった追加的なサービスをも提供する。ＲＧＷは、有線及び無線の双方のプロトコル及び接続を用いて、ホーム内のデバイスと接続することができる。ＲＧＷは、イーサネット接続のセットと共に、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ／ｂ／ｇ／ｎ）を用いた無線ローカルエリアネットワークを提供することができる。ＲＧＷは、ＶＯＩＰ（Voice Over Internet Protocol）といったサービスのためのサービスデリバリ、又は共有テレビジョンデリバリのようなサービスのための逆多重化のポイントであることもできる。

いくつかの状況において、ホームネットワークは、１つより多くのアタッチされたルータを有し得る。それら追加的なルータは、ベース又はルートを形成するＲＧＷと共に、階層又はツリーを形成する。好適なアーキテクチャはそうしたルータを回避することになる一方で、そうしたホームネットワークのトポロジー内のデバイスについての可視性をインターネットサービスプロバイダが有することは、それらが使用される場合には有益である。しかしながら、それらトポロジー内のルータに接続されたデバイスのアドレスは、当該デバイスに最も近いルータがＲＧＷの代わりに当該デバイスのためのＩＰアドレスを設定することに起因して、隠蔽される。

インターネットサービスプロバイダのネットワークエレメントにより実装される、ホームネットワーク内のデバイスのインターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）アドレスを追跡するための方法であって、前記ネットワークエレメントは、ＤＨＣＰ（dynamic host configuration protocol）バージョン６（ＤＨＣＰｖ６）サービスを前記ホームネットワークへ提供し、前記ホームネットワーク上のホームネットワークルータが、前記ＤＨＣＰｖ６サービスにより提供されるプレフィックスを用いて前記デバイスにＩＰｖ６アドレスを割り当て、前記ネットワークエレメントにより、ホームネットワークルータから、ＩＰｖ６アドレス割り当て通告リクエストについてのサポートの標識を含む、プレフィックス委任についてのＤＨＣＰｖ６リクエストを受信するステップと、前記ネットワークエレメントにより、前記ホームネットワークルータへ、割り当てられたプレフィックスを含み、前記ホームネットワーク内の前記デバイスについて設定されたＩＰｖ６アドレスの通知についてのリクエストを含むＤＨＣＰメッセージを送信するステップと、前記ネットワークエレメントにより、前記ホームネットワークルータから、設定されたデバイスについてのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレス及び対応するＩＰｖ６アドレスを含む第１のＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）メッセージを受信するステップと、前記ネットワークエレメントにより、前記ホームネットワークルータへ、前記設定されたデバイスについての前記ＩＰｖ６アドレスの記録を確認応答するための第２のＩＣＭＰメッセージを送信して、前記ネットワークエレメントが前記設定されたデバイスへサービスを提供し直接的にトラフィックを転送することを可能とするステップと、を含む方法。

ホームネットワーク内のデバイスのインターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）アドレスを追跡するためのインターネットサービスプロバイダのネットワークエレメントであって、前記ネットワークエレメントは、ＤＨＣＰ（dynamic host configuration protocol）バージョン６（ＤＨＣＰｖ６）サービスを前記ホームネットワークへ提供し、前記ホームネットワーク上のホームネットワークルータが、前記ＤＨＣＰｖ６サービスにより提供されるプレフィックスを用いて前記デバイスにＩＰｖ６アドレスを割り当て、前記ネットワークエレメントは、ホストＩＰｖ６アドレステーブルを格納する記憶装置と、前記記憶装置に連結され、インターネットサービス加入者のためにデータプレーンサービスを提供するためのインターネットプロトコル（ＩＰ）サービスルータを実行するネットワークプロセッサと、を含み、前記ＩＰサービスルータは、前記ホームネットワーク内のホームネットワークルータに前記ＤＨＣＰｖ６サービスを提供するための仮想ゲートウェイコントローラを含み、前記ＤＨＣＰｖ６サービスは、ＩＰｖ６アドレス割り当て通告リクエストについてのサポートの標識を含む第１のホームネットワークルータからのプレフィックス委任についてのＤＨＣＰｖ６リクエストを受信することに応答して、前記第１のホームネットワークルータにプレフィックスを割り当て、前記ＤＨＣＰｖ６サービスは、前記割り当てられたプレフィックスと、前記ホームネットワーク内の前記デバイスについて設定されるＩＰｖ６アドレスの通知についてのリクエストとを含むＤＨＣＰｖ６メッセージを送信し、前記仮想ゲートウェイの前記ＤＨＣＰｖ６サービスは、前記第１のホームネットワークルータから、設定されたデバイスについてのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレス及び対応するＩＰｖ６アドレスを含む第１のＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）メッセージを受信し、前記仮想ゲートウェイは、前記ホストＩＰｖ６アドレステーブルに前記ＩＰｖ６の設定を記録し、第２のＩＣＭＰメッセージを前記第１のホームネットワークルータに送信し、前記第２のＩＣＭＰメッセージは、前記設定されたデバイスについての前記ＩＰｖ６アドレスの記録を確認応答するためのものであり、前記ＩＰサービスルータが前記設定されたデバイスに前記データプレーンサービスを提供することを可能とする、ネットワークエレメント。

本発明は、添付図面の図において、限定としてではなく例として図示され、同種の参照符号は同様の要素を示す。本開示中の「１つの」（“an”又は“one”）実施形態に対する異なる参照符号は、必ずしも同一の実施形態ではなく、そのような参照符号は、少なくとも１つを意味することに留意すべきである。さらに、特定の特徴、構造または特性が、ある実施形態と関連付けて説明されているとき、明示的に説明されているか否かにかかわらず、他の実施形態と関連においてそのような特徴、構造または特性を作用させることは、当業者の知識の範囲内であると考えられる。

ルータを通じた仮想化された可視性を実装するネットワークの一実施形態の図である。 ホームネットワークルータと仮想ゲートウェイコントローラとの間のメッセージングの一実施形態の図である。 レジデンシャルルータを通じた仮想化された可視性を可能にするための処理の一実施形態のフローチャートである。 仮想ゲートウェイコントローラにインタフェース接続するマシンツーマシンシステムのためのアーキテクチャの一実施形態の図である。

以下の説明において、多くの具体的詳細が記載されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的詳細なしに実施されうることと理解されたい。他の例において、周知の回路、構造及び技術は、この説明の理解を曖昧にしないために詳細には示されない。しかしながら、本発明は、このような具体的詳細なしに実施できることが当業者によって理解されるであろう。当業者は、含まれる説明を用いて、過度の実験なしに適切な機能を実装することができるであろう。

図１及び２の例となる実施形態を参照して、フロー図の動作が説明されるであろう。しかしながら、図３におけるフロー図の動作は、図１及び２を参照して議論されるもの以外の本発明の実施形態により実行されることができ、図１及び２を参照して議論される実施形態は、図３のフロー図を参照して議論されるものとは異なる動作を実行することができる。

図に示された技術は、１以上の電子デバイス（例えば、エンドステーション、ネットワークエレメント、サーバ、または類似の電子デバイス）上に格納及び実行されるコード及びデータを用いて実装されることができる。そのような電子デバイスは、機械読み取り可能な、又はコンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体（例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ装置及び相変化メモリ）などの、機械読み取り可能な、またはコンピュータ読み取り可能な非一時的媒体を使用して、コード及びデータを格納し、（内部で、及び／又はネットワーク上で他の電子デバイスと）通信する。さらに、そのような電子デバイスは、典型的には１以上の記憶装置、ユーザ入力／出力装置（例えば、キーボード、タッチスクリーン、及び／又はディスプレイ）及びネットワーク接続などの、１以上の他の構成要素と連結された１以上のプロセッサ一式を含む。プロセッサ一式と他の構成要素との連結は、典型的には、１以上のバス及びブリッジ（バスコントローラとも呼ばれる）を通じて行われる。記憶装置は、１以上の機械読み取り可能な、またはコンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体、及び機械読み取り可能な、又はコンピュータ読み取り可能な非一時的通信媒体を表す。したがって、所与の電子デバイスの記憶装置は、典型的には、当該電子デバイスの１以上のプロセッサ一式上で実行するためのコード及び／又はデータを格納する。当然ながら、本発明の実施形態の１以上の部分は、異なる組み合わせのソフトウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェアを用いて実装されてもよい。

ここで使用されるものとして、ネットワークエレメント（例えば、ルータ、スイッチ、ブリッジ、又は類似のネットワーク装置）は、ネットワーク上の他の機器（例えば、他のネットワークエレメント、エンドステーション、または類似のネットワーク装置）を通信可能に相互接続するハードウェア及びソフトウェアを含むネットワーク機器の１つである。ネットワークエレメントの中には、複数のネットワーク機能（例えば、ルーティング、ブリッジング、スイッチング、レイヤ２アグリゲーション、セッションボーダーコントロール、マルチキャスティング、及び／又は加入者管理）のサポートを提供し、及び／又は複数のアプリケーションサービス（例えば、データ収集）のサポートを提供する、“マルチサービスネットワークエレメント”もある。

本発明の実施形態は、従来技術の欠点を回避するための方法及びシステムを提供する。ホームネットワーキングの必要性が発展するにつれて、レジデンシャルゲートウェイに課される要求は増大している。したがって、レジデンシャルゲートウェイは、より複雑で、エラーを起こしやすく、高価になっている。また、インターネットサービスプロバイダの顧客又はレジデンシャルゲートウェイの購入者に対し新たな特長を提供するために、レジデンシャルゲートウェイのためのソフトウェアアップグレードが実行される必要があり、多くのホームユーザーはそれがチャレンジであると気づくものである。このことは、多くのホームユーザーがこれらの新たなサービスを活用することを阻止する可能性がある。

レジデンシャルゲートウェイ及び他の家庭内のネットワーク化されたデバイスを適切に設定することの複雑さは、多くのユーザが、彼らのホームネットワーク及びアタッチされたデバイスを設定するのに重大な困難性を有する点にまで増大している。このことは、インターネットサービスプロバイダ及びレジデンシャルゲートウェイの製造業者にとってサポートコストの増大をもたらす。

レジデンシャルゲートウェイが単にブリッジとして機能するときのように、レジデンシャルゲートウェイが限定された機能を有するときであっても、レジデンシャルゲートウェイにアタッチされたホームネットワーク内に追加的なルータがある場合、２つの重大な困難性が生じる。第１の困難性は、これらの追加的なルータは、インターネットプロトコルバージョン６のアドレスプレフィックスを、それらがサポートするサブネット（即ち、それら自体のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ））に使用する必要があることである。第２の困難性は、そのようなルータが、上流のルータ及びサービスプロバイダから、それらがサポートするＬＡＮ上のいかなるデバイスも完全に隠蔽することである。このことが、サービスプロバイダがこれらの隠蔽されたデバイスに対し特定のサービスを提供又は監視することを困難にしている。

本発明の実施形態は、従来技術のこれらの欠点を克服する。ホームユーザーにより設定された多くのソフトウェアを有する複雑なレジデンシャルゲートウェイを使用する代わりに、本発明の実施形態は、単純なレジデンシャルゲートウェイデバイスを使用する。それは、ブロードバンドリモートアクセスサーバ（ＢＲＡＳ）若しくはブロードバンドネットワークゲートウェイ（ＢＮＧ）のような上流のデバイス、又は他の上流のサービス配信プラットフォームにおいて、インターネットサービスプロバイダに全ての複雑な処理を任せる。本発明の実施形態は、このサービスを配信するためのアーキテクチャ及びコンポーネントを包含する。上流のサービス配信プラットフォームは、仮想レジデンシャルゲートウェイとして機能する制御ロジックのセットを実行する。それは、加入者が求めるサービスをインターネットサービスプロバイダのネットワークから提供し、インターネットの残りをサービスのために活用することを含む。制御ロジックは、上流のサービス配信プラットフォーム及びレジデンシャルゲートウェイの両方を制御する。

家庭内のデバイスによってサービスが配信されているかのように、インターネットサービスプロバイダが透過的にサービスを提供することができる、ホームネットワークへの十分な可視性をネットワークアーキテクチャは可能にする。ホームユーザーは、個々のデバイスを設定する代わりに、自然で簡単に使用できる方法で彼のネットワーク環境上で完全な制御を提供するウェブインタフェースを有する。それは、各デバイスをどのように設定するかについて悩む必要よりもむしろ、ホームユーザーの全ての機器を統合し、共通のよく構成されたサービスビューへのアクセスを提供するからである。その結果、サービスアップグレードは、ウェブページ上のリクエストの問題となり、インターネットサービスプロバイダは、その後そのホームネットワークに適用される設定を変更することができる。さらに、仮想化されたレジデンシャルゲートウェイを有することにより、サービスの同一のセットが、他の場所でユーザに提供され得る。そして、ホームネットワークへの適正に認証されたリモートアクセスは、ネットワークアーキテクチャ全体の自然な一部となる。

家庭内のルータがプレフィックス委任を有するＤＨＣＰｖ６（dynamic host configuration protocol version 6）の使用に依存しているとき、仮想ゲートウェイコントローラを有するネットワーク内のデバイスへのサービス提供は、アドレス割り当てにより影響を受ける。プレフィックス委任を有するＤＨＣＰｖ６は、設定情報と、それらがサポートするＬＡＮ上のデバイスに使用すべきプレフィックスのセットとを家庭内のルータに提供する。プレフィックス委任は、共有されるプレフィックスを有する、ある範囲のＩＰｖ６アドレス（即ち、主要な数字のセット）の割り当てである。例えば、
2001：0db8：85a3：0000：0000：8a2e：0370：xxxxでは、xxxxは割り当て可能なアドレス範囲を示している。

ホームネットワーク上のエンドデバイスにインターネットサービスプロバイダの可視性を与えるために、追加的なフラグとＤＨＣＰｖ６に組み込まれた追加的な振る舞いがある。追加的な振る舞いとは、新たなデバイスがルータのローカルＬＡＮ上に存在することをホームネットワーク内のルータが検知すると、そのルータはＢＮＧ又はＢＲＡＳにおける仮想レジデンシャルコントローラに通知を送信することである。そのような通知をトリガするために、これらの通知が必要であることを示す、ＤＨＣＰｖ６アドレス委任メッセージ内に含まれるフラグがある。整合性のため、ルータはこの振る舞いが可能であるということを示す、ＤＨＣＰｖ６プレフィックスリクエストメッセージ内のフラグもある。

図１は、仮想レジデンシャルゲートウェイを使用し、レジデンシャルルータのための仮想化された可視性をサポートするネットワークアーキテクチャの一実施形態の図である。仮想化された可視性の実装は、３つの主要なコンポーネントといくつかの関連するアイテムとに分けられる。３つの主要なコンポーネントは、レジデンシャルゲートウェイ（ＲＧＷ）１１５、上流（即ち、ＢＮＧ１０１、ＢＲＡＳ又は等価物内の）ＩＰサービスルータ１０５、及び仮想ゲートウェイコントローラ１０７である。

ＢＮＧ１０１は、帯域幅及びＱｏＳポリシーの適用が行われるＩＰエッジルータである。ＢＲＡＳにより実行される機能は、ＢＮＧにより実行される機能の上位集合である。ＢＲＡＳは、ＢＮＧ１０１であり、かつ加入者トラフィックのためのアグリゲーションポイント（aggregation point）である。それは、アクセスネットワークとインターネットサービスプロバイダ１３１のコアネットワーク１１１との間にアグリゲーションケイパビリティ（例えば、ＩＰ、ＰＰＰ、イーサネット）を提供する。そのアグリゲーション機能以上に、ＢＲＡＳはまた、アクセスネットワーク内のポリシー管理及びＩＰ ＱｏＳのためのインジェクションポイント（injection point）でもある。明確化のために、ＩＰサービスルータ１０５の実装にＢＮＧ１０１を使用するネットワークの例が提供される。しかしながら、当業者であれば、ＢＲＡＳ又は類似のデバイスもまた使用することができることが理解できるであろう。単一のＢＮＧ１０１及びＲＧＷ１１５を有するインターネットサービスプロバイダネットワーク１３１もまた、明確化のために図示されている。当業者であれば、ＢＮＧ１０１は、任意数のホームネットワーク１２１及びＲＧＷ１１５を、汎用的なインターネット１１３にだけでなくコアネットワーク１１１にも接続することができることが理解できるであろう。また、インターネットサービスプロバイダ１３１は、ホームネットワーク１２１及びＲＧＷ１１５のセットに接続するための任意数のＢＮＧ１０１及びＢＲＡＳ又は類似のデバイスを含むことができる。

仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、複数のやり方で実装され得る。仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、ＢＮＧのネットワークプロセッサ１０３又は類似のデバイスにより実行される、ＩＰサービスルータ１０３の制御プレーンの一部であり得る。仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、ＩＰサービスルータ１０５の筐体内のブレード（blade）上（例えば、ＢＮＧ１０１内）で配信されることができ、又は、ネットワークプロトコル（ＩＰ）を介してＩＰサービスルータ１０７に接続される別個のデバイス１０９でもあり得る。このデバイスは、加入者の仮想的な動作の状態のメンテナンスを担当する。これは、全てのデータプレーン機能の動作状態を判定することを含む。これは、状態をモデリングすることと、必要な振る舞いを配信するようにＲＧＷ１０及びＢＮＧ１０１のような適切なデバイスを設定することと、の両方を意味する。

したがって、仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、ＢＮＧ１０１上のファイアウォール機能の設定１４１を担当する。それは、ＳＳＩＤの設定１５１、及びＲＧＷ１１５上の無線アクセスに対するそれらのポリシーの設定を担当する。それは、不必要なトラフィックを減少させると同時に必要とされる接続性を提供するために、両方のデバイス上のマルチキャストフィルタの管理１５３を担当する。仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、ＵＰｎＰコントローラ１５７のようなハウス制御機能を提供することもできる。それは、ＤＮＳエントリの生成１５５のようなサービスのサポートを提供し得る。仮想ゲートウェイコントローラの動作は、インターネットサービスプロバイダにより使用される既存の認証インフラストラクチャ１１７（例えば、RADIUS及び／又はDiameter）と結びついている。これが、フィックスド−モバイル・コンバージェンス（Fixed-Mobile Convergence）、又はＳＩＭベースのレジデンシャルゲートウェイのサポートに必要とされるような、追加的な認証動作を可能にする。

ＩＰサービスルータ１０５は、加入者のためのデータプレーンサービスを配信するルータである。それは、全ての加入者データプレーンパケットを取り扱う。それは、ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）及びファイアウォール機能のような、ＲＧＷ１１５により従来配信されている多くの機能を実行する。これらの機能の動作は、仮想ゲートウェイコントローラ１０７により制御される。このデバイスはまた、トラフィックポリシングやＱｏＳ配信のような、そのようなプラットフォーム上で現在配信されているデータプレーン機能も実行する。しかしながら、本実施形態では、加入者毎ベースの動作はＩＰサービスルータ１０５に委任され得るが、そのような機能の動作は仮想ゲートウェイコントローラの制御下にある。ＩＰサービスルータ１０５又はこのデバイスに適したコントローラは、オペレータのＩＰネットワークのＩＰルーティングに関与し、加入者の代わりにトラフィックを送信及び受信することができる。

レジデンシャルゲートウェイ１１５は、家庭内の様々な媒体（イーサネット、８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ Wifi、Zigbee、及び類似の媒体）間の物理的な接続性、及びサービスプロバイダ（DSL、Cable、Passive Optical、LTE、及び類似の技術）への接続性を提供する。レジデンシャルゲートウェイ１１５は、家庭内のデバイスとＩＰサービスプロバイダネットワークとの間のパケット通信を提供し得る十分な論理的動作を提供する。このデバイスは、加入者又はオペレータのいずれかにより所有されることができる。しかしながら、それは、オペレータにより管理される仮想ゲートウェイコントローラ１０７により制御される。

ホームネットワーク１２１内の他のデバイスは、仮想ゲートウェイコントローラとやり取りするプロトコルを使用することができる。一般に、このやり取りはホームネットワークデバイス内で不変であるが、ＲＧＷから仮想ゲートウェイコントローラへの機能性のシフトは、動作の管理性と有効性を向上させる。例えば、ホームネットワーク１２１上のデバイスは、ユニバーサルプラグアンドプレイプロトコル（ＵＰｎＰ）１５７を使用して、仮想ゲートウェイコントローラに到達し、又は以前にホームネットワーク１２１内で完全に実装された、ホームネットワーク１２１上のストレージサービスを発見することができる。仮想ゲートウェイコントローラを使用して、ＵＰｎＰ１５７並びにドメインネームサービス１５５、ＤＨＣＰ１５９、ＳＳＩＤ設定１５１、マルチキャスト設定１５３及び類似のサービスを含むその他のサービスは、ホームネットワーク１２１内又はＲＧＷにおいて実装されるように見えるが、実際には、仮想ゲートウェイコントローラ１０７又はインターネットサービスプロバイダネットワーク１３１内の類似のデバイスを通じてＢＮＧ１０１からインターネットサービスオペレータにより配信可能である。仮想ゲートウェイコントローラの制御プレーンがＲＧＷのデータプレーンから分離される分離アーキテクチャの使用は、インターネットサービスプロバイダネットワーク１３１のサービスが簡単に発見でき、透過的にユーザにアクセスできるように見えるようにする。このようなサービスは、ボイスオーバーＩＰ（ＶＯＩＰ）有効化サービス、ストレージサービス、又はアプリケーションサービスを含むことができる。同様に、インターネットサービスプロバイダにより提供される認証サーバ１１７のように、それらが認証及び関連付けのための追加ソフトウェアを使用して他のネットワークからホームネットワークにアクセスするとき、ホームネットワーク１２１及びホームネットワークベースのサービスへのアクセスは、より容易にユーザに提供され得る。

仮想ゲートウェイコントローラ１０７の制御動作に関わる２つの主要なコンセプトがある。第１は、仮想ゲートウェイコントローラ１０７がそれによってＢＮＧ１０１及びＲＧＷ１１５の機能を制御する、制御プロトコルである。この第１の制御プロトコルは、ＩＥＴＦ（the International Engineering Task Force）により標準化されたＦｏｒＣＥＳプロトコルの変更版のようなプロトコルであり得る。ＦｏｒＣＥＳプロトコルは、必要とされる機能を表すように拡張され得る。ＳＮＭＰ（simple network management protocol）又はＮＥＴＣｏｎｆのような従来のネットワーク管理プロトコルを含む他のプロトコル、又はウェブベースインタラクションのコンピュータ使用でさえも、この制御に使用されることができる。

仮想ゲートウェイコントローラ１０７の制御動作に関わる第２の主要なコンセプトは、仮想ゲートウェイコントローラが、それによってＤＨＣＰ、ＩＰｖ６近隣探索（IPv6 Neighbor Discovery）及びＵＰｎＰ探索メカニズムのようなネットワークオペレーションプロトコルのための制御エレメントとなり得る制御プロトコルである。

あるホームネットワーク１２１では、ホームネットワーク１２１内のレジデンシャルゲートウェイから分離されたルータ１８１があるであろう。これらのルータ１８１は、ＤＨＣＰｖ６を使用して、それらがサポートしているホスト（即ち、エンドデバイス１８３）について使用するＩＰｖ６プレフィックスを受信するように設定されることができる。仮想化された可視性をサポートする追加的なホームネットワークルータ１８１は、ＲＧＷ１１５に送信されその後ＢＮＧ１０１上の仮想ゲートウェイコントローラ１０７に転送されるそれらのＤＨＣＰｖ６リクエストメッセージ内にフラグを含むことにより、このサポートを示すであろう。仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、ＤＨＣＰｖ６サービス１５９を提供する。仮想化された可視性をサポートしていることを示したルータに応答するとき、仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、あるフラグをセットするであろう。当該フラグは、新たなホスト１８３が発見された際にそれらに割り当てられるアドレスを仮想ゲートウェイコントローラ１０７に報告するべきであること、を示す。

仮想化された可視性をサポートしているホームネットワークルータ１８１は、それらのＬＡＮ上でホームネットワークルータ１８１にアタッチされたホスト１８３についての状態を監視及びメンテナンスするであろう。これらのホームネットワークルータ１８１により提供されるＬＡＮは、有線及び無線ＬＡＮの任意の組み合わせであり得る。各ルータ１８１は、それらが中継するＩＰｖ６近隣探索リクエスト及びＩＰｖ６ ＤＨＣＰｖ６リクエストを監視することにより、仮想化された可視性をサポートするであろう。新たなホスト１８３が発見されたとき、通知メッセージがルータ１８１により仮想ゲートウェイコントローラ１０７に送信される。ホスト１８３がもはや存在しないと判断されるとき、通知が再び仮想ゲートウェイコントローラ１０７に送信される。仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、確認応答メッセージでこれらの通知に応答する。一実施形態では、通知は、確認応答が受信されるまで再送信される。これらのメッセージは、ＩＣＭＰ又はその他の制御プロトコルを使用して送信され得る。他の実施形態においては、ＵＤＰ又は仮想ゲートウェイコントローラへのＴＣＰ接続上のプロトコルが使用され得るであろう。そのようなメッセージが送信されたときはいつでも、全ての確認応答されていない情報が効率化のためメッセージ内に含まれることができる。

ホームネットワークルータがそのホストについて格納するエントリ上の再バリデーションタイム及びライフタイムを有することによりＳＬＡＡＣ（stateless address auto-configuration）が使用されるとき、ホストの除去が検知され得る。この情報はホストＩＰｖ６テーブル１８５又は類似のデータ構造に格納され得る。再バリデーションタイムに到達したとき、ホームネットワークルータ１８１は、ＬＡＮ上のホスト１８３の存在の継続を証明するためにＩＰｖ６近隣要請メッセージ（IPv6 neighbor solicitation messages）を送信し、その後新たなタイムリミットをセットするであろう。ホスト１８３が応答できないイベントにおいては、ホームネットワークルータ１８１がメッセージを再送信するであろう。数回のメッセージの再送信後、ルータ１８１はホスト１８３が除去されたことを宣言し、仮想ゲートウェイコントローラ１０７に通知するであろう。仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、ホストＩＰｖ６テーブル１０９内でホームネットワーク内のホスト１８３を追跡することができる。テーブルの別個のインスタンスは、各々接続されたホームネットワークについてメンテナンスされ、プレフィックスを割り当てられることができる。

ホームネットワークルータが、６ＬｏｗＰａｎのように他のホスト通知プロトコルを用いて他の通信媒体をサポートするのであれば、それらの媒体からのプロシージャが、ホスト１８３の存在を検知し仮想ゲートウェイコントローラ１０７への登録に必要とされる情報を決定するために使用され得る。ホスト１８３は、例えばパーソナルコンピュータ、テレビ、タブレットコンピュータや携帯電話などの携帯用デバイス、ネットワーク記憶装置、電化製品、及び類似のデバイスなどの、任意の種類のネットワーク化されたデバイスでもあり得る。一実施形態では、ホームネットワーク１２１は、マシンツーマシン（machine to machine）の通信をサポートすることもできる。マシンツーマシンの通信は、ホームネットワークルータに接続されたセンサーのセットからデータを収集するために使用されることができる。マシンツーマシンの通信を使用してセンサー及びデバイスと通信するミドルウェア１６１は、典型的には、レジデンシャルゲートウェイにより実行されるが、仮想ゲートウェイコントローラに移動されることもできる。

このネットワークアーキテクチャは、仮想化されたレジデンシャルゲートウェイ及び仮想化されたホームサービス配信のための一貫したシステムを提供する。設定、拡張、並びに家庭の情報及びリソースへの整合的なリモートサービス及びリモートアクセスは全て、一貫したアーキテクチャの自然な一部となる。このアーキテクチャの重要な利点は、ホームネットワーク１２１内のレジデンシャルゲートウェイに接続された全てのデバイスに対する十分な可視性をオペレータに提供することである。このことは、インターネットサービスプロバイダがホーム、即ちネットワーク管理、サービス配信に対する異なる（シームレスな）サービス及び類似のサービスを提供することを可能にする。他の利点は、インターネットサービスプロバイダが、ホームネットワーク１２１を通じた正しいデバイスへのアクセスにおいて、サードパーティ、即ちユーティリティプロバイダ又は家電メーカーを支援することを可能にすることである。例えば、電力会社が、サーモスタットを設定したり、家庭の電気システム内の特定のデバイスのオン／オフを切り替えたりするために、ホームネットワーク１２１にアクセスする必要があるかもしれない。一実施形態では、これはマシンツーマシンミドルウェア１６１又はそのインスタンスを通じて行われ得る。

図２は、ホームネットワークルータと仮想ゲートウェイコントローラとの間のメッセージングの一実施形態の図である。例としての実施形態では、ホームネットワーク１２１は、仮想ゲートウェイコントローラ（ＶＧＣ）１０７を提供するＢＮＧ１０１に接続されている。他の実施形態では、仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、インターネットサービスプロバイダネットワーク１３１内の、ＢＮＧ１０１の外部に位置させることができる。ホームネットワーク１２１は、レジデンシャルゲートウェイ（ＲＧＷ）１１５及びホームネットワークルータのセット１８１Ａ−Ｃを含む。ホームネットワークルータ１８１Ａ及び１８１Ｃは、入れ子になった、又は直列の構成である。これは、ホームネットワーク１２１のためのＤＨＣＰサービスを提供するＶＧＳ１０７と、ホスト１８３Ａなどのホスト（即ち、エンドデバイス）との間の複数レベルのインダイレクションを生成する。図は、ホームネットワークルータ１８１Ｃにより発見されたホスト１８３Ａの例を提供する。

この例では、ホームネットワークルータ１８１Ｃは、ＶＧＣ１０７のＤＨＣＰサービスにより既に、中間のホームネットワークルータ１８１Ａに送信されたＤＨＣＰｖ６プレフィックスリクエストを通じて間接的にプレフィックスを提供されている。ＤＨＣＰｖ６プレフィックスリクエストは、仮想化された可視性のためのサポートのフラグ又は類似の標識を含んでいた。このＤＨＣＰｖ６プレフィックスリクエストは中間ルータ１８１Ａによって転送され、中間ルータ１８１Ａはその後、上述したようにこのアーキテクチャではブリッジとして機能するＲＧＷを超えて、ＶＧＣにそれを転送した。ＶＧＣはその後、ＤＨＣＰｖ６メッセージを使用して、中間のホームネットワークルータ１８１Ａに割り当てられた割り当て済みのプレフィックス又は当該プレフィックスのサブセットで応答した。ＤＨＣＰｖ６メッセージは、発見されるホストについて通知が必要とされることを示すものであった。中間ホームネットワークルータ１８１Ａはその後、このアドレス範囲又はプレフィックスを記録し、要求元のホームネットワークルータ１８１Ｃにメッセージを転送した。

ホスト１８３Ａは、任意の種類の近隣探索プロトコルを用いて発見されることができる。発見されるとすぐに、ホームネットワークルータ１８１Ｃは、ＶＧＣ１０７のＤＨＣＰｖ６サービスによってルータ１８１Ｃに割り当てられたプレフィックスに基づいて、ＩＰｖ６アドレスをホスト１８３Ａに提供する。しかしながら、この新たに割り当てられたＩＰｖ６アドレスは、ＶＧＣ１０７が新たなホストの発見の通知を要求したときを除いては、ＶＧＣ１０７にはおそらく知られていない。通知は、ＩＣＭＰメッセージ又は類似の種類の制御プロトコルメッセージの形式であることができる。一実施形態では、ホームネットワークルータは、ＩＣＭＰ＿ＮＴＹメッセージ２０１Ａと呼ばれる通知メッセージを生成する。ＩＣＭＰ＿ＮＴＹメッセージ２０１Ａは、ホスト１８３Ａに割り当てられたＩＰｖ６アドレス、ホスト１８３ＡについてのＭＡＣアドレス、ライフタイム又はライセンス有効期限データ、及びＶＧＣ１０７がホスト１８３Ａを追跡することを可能にするための類似の情報を含むことができる。中間ホームネットワークルータ１８１Ａ及びＶＧＣ１０７は、この情報をホストＩＰｖ６テーブルに記録する。

ＶＧＣ１０７は、その後確認応答メッセージを生成する。確認応答メッセージは、ＩＣＭＰメッセージであり得る。ＩＣＭＰメッセージは、ここでＩＣＭＰ＿ＮＴＡメッセージ２０３Ａと呼ばれる通知確認応答メッセージであり得る。ＩＣＭＰ＿ＮＴＡメッセージ２０３Ａは、中間ホームネットワークルータ１８１Ａに送信され、中間ホームネットワークルータ１８１Ａでは、それがホームネットワークルータ１８１Ｃに転送される。ホームネットワークルータ１８１Ｃは、ＩＣＭＰ＿ＮＴＡメッセージ２０３Ａが引き換えに受信されるまで、ＩＣＭＰ＿ＮＴＹメッセージ２０１Ａを再送信し続けるであろう。

同様に、第３のホームネットワークルータ１８１Ｂがホスト１８３Ｂを発見する、より単純なシナリオが提供される。この場合、同じ種類のＩＣＭＰ＿ＮＴＹ２０１Ｂ及びＩＣＭＰ＿ＮＴＡ２０３Ｂメッセージが、他の中間ルータの関与なしに、ホームネットワークルータ１８１Ｂ及びＶＧＣ１０７によって交換される。したがって、通知の処理には、任意の階層的深さの直列ルータを含む任意の配置における任意数のホームネットワークルータも関係し得る。

図３は、レジデンシャルルータを通じて仮想化された可視性を可能にするための処理の一実施形態のフローチャートである。図示された処理は、仮想化された可視性システムを実装するために、仮想ゲートウェイコントローラによってとられるアクションを示す。一実施形態では、処理は、ホームネットワークルータからプレフィックス委任についてのＤＨＣＰｖ６リクエストを受信することに応答して開始される（ブロック３０１）。当該リクエストは、仮想化された可視性システムについてのサポートを示すフラグ又はセットフィールドなどの標識を含むことができる。

ＶＧＣは、割り当てられたプレフィックスを含むＤＨＣＰｖ６メッセージをホームネットワークルータに送信することによって、受信したリクエストに応答する（ブロック３０３）。ホスト発見又はＩＰｖ６アドレス設定の通知がＶＧＣに報告される必要があることを示すフラグ又はセットフィールドの形式の標識を、応答メッセージは含むことができる。このメッセージは、レジデンシャルゲートウェイ及び任意数の中間ホームネットワークルータを通じて、要求するホームネットワークルータに送信されることができる。

処理は、さらに、ホームネットワークルータがホストを発見しホストに対しＩＰｖ６アドレスを設定することに応じて、任意の時点で、ホームネットワークルータからＩＣＭＰ＿ＮＴＹ通知メッセージを受信することができる（ブロック３０５）。ＩＣＭＰ＿ＮＴＹメッセージは、ホストのＩＰｖ６アドレス、ホストのＭＡＣアドレス、ライフタイム又はライセンス有効期限、及びホストのＩＰｖ６設定についての類似の情報を含むことができる。この情報は、ホストへのデータプレーン転送及びサービス提供を容易にするために、ホストＩＰｖ６テーブルに記録されることができる。ＶＧＣはその後、ＩＣＭＰ＿ＮＴＡメッセージを生成し、ホームネットワークルータに送信する（ブロック３０７）。ＩＣＭＰ＿ＮＴＡメッセージは、ホストについてのＩＰｖ６アドレス及びＭＡＣアドレスを含むＩＣＭＰ＿ＮＴＡメッセージからのデータの受信と記録とを確認応答する。

図４は、仮想ゲートウェイコントローラにインタフェース接続するマシンツーマシンシステムのためのアーキテクチャの一実施形態の図である。一実施形態では、仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、通信を可能にするか、又はマシンツーマシン通信又はマシンツーマシン通信ネットワークを使用して家庭内のセンサー４０１からデータを収集するミドルウェア４０３を含み、又はサポートする。レジデンシャルゲートウェイ４０５によって従来実行されていたミドルウェア４０３は、仮想ゲートウェイコントローラ１０７に移動されている。上述のように、可視化及びネットワークの汎用的な機能のための処理はまた、これらのシステムにおけるＲＧＷの機能に代わる仮想ゲートウェイコントローラで、これらのマシンツーマシンネットワークをサポートするために適用されることができる

ミドルウェア４０５は、サードパーティエンティティ４１３との通信を継続することができる。この機能は、セキュリティ及び仮想ゲートウェイコントローラ１０７についての柔軟性の観点から拡張される。仮想ゲートウェイコントローラ１０７は、ミドルウェア４０５に対するアクセスを提供することができ、それによりホームネットワーク又はＲＧＷに対する実際のアクセスをサードパーティエンティティに与えることなく家庭内のセンサネットワークに対するアクセスを提供することができる。ミドルウェア４０５の別個のインスタンスは、別個のサードパーティのために提供され得る。

上記の説明は例示であって限定的なものではないことを意図していることを理解すべきである。多くの他の実施形態は、上記の説明を読み、理解することにより当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、したがって、そのような請求項に付与される均等物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。

Claims (10)

1. インターネットサービスプロバイダのネットワークエレメントにより実装される、ホームネットワーク内のデバイスのインターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）アドレスを追跡するための方法であって、前記ネットワークエレメントは、ＤＨＣＰ（dynamic host configuration protocol）バージョン６（ＤＨＣＰｖ６）サービスを前記ホームネットワークへ提供し、前記ホームネットワーク上のホームネットワークルータが、前記ＤＨＣＰｖ６サービスにより提供されるプレフィックスを用いて前記デバイスにＩＰｖ６アドレスを割り当て、
   前記ネットワークエレメントにより、ホームネットワークルータから、ＩＰｖ６アドレス割り当て通告リクエストについてのサポートの標識を含む、プレフィックス委任についてのＤＨＣＰｖ６リクエストを受信するステップと、
   前記ネットワークエレメントにより、前記ホームネットワークルータへ、割り当てられたプレフィックスを含み、前記ホームネットワーク内の前記デバイスについて設定されたＩＰｖ６アドレスの通知についてのリクエストを含むＤＨＣＰｖ６メッセージを送信するステップと、
   前記ネットワークエレメントにより、前記ホームネットワークルータから、設定されたデバイスについてのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレス及び対応するＩＰｖ６アドレスを含む第１のＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）メッセージを受信するステップと、
   前記ネットワークエレメントにより、前記ホームネットワークルータへ、前記設定されたデバイスについての前記ＩＰｖ６アドレスの記録を確認応答するための第２のＩＣＭＰメッセージを送信して、前記ネットワークエレメントが前記設定されたデバイスへサービスを提供し直接的にトラフィックを転送することを可能とするステップと、
   を含む方法。
2. 前記第１のＩＣＭＰメッセージは、前記ネットワークエレメントにより、前記インターネットサービスプロバイダのネットワークと前記ホームネットワークとの間のブリッジとして機能するレジデンシャルゲートウェイから受信される、請求項１の方法。
3. 前記第１のＩＣＭＰメッセージは、前記ネットワークエレメントにより、前記ホームネットワークルータと前記ネットワークエレメントとの間で、他のホームネットワークルータにより転送された後で受信される、請求項１の方法。
4. 前記ホームネットワークルータから受信される前記ＭＡＣアドレスは、前記ホームネットワークルータにより重複アドレス検出処理を使用して決定される、請求項１の方法。
5. 前記第１のＩＣＭＰメッセージは、前記ネットワークエレメントにより前記設定されたデバイスの前記ホームネットワークからの切断を検知することを可能にするために、前記設定されたデバイスについてのライフタイム又は再バリデーションタイムを含む、請求項１の方法。
6. ホームネットワーク内のデバイスのインターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）アドレスを追跡するためのインターネットサービスプロバイダのネットワークエレメントであって、前記ネットワークエレメントは、ＤＨＣＰ（dynamic host configuration protocol）バージョン６（ＤＨＣＰｖ６）サービスを前記ホームネットワークへ提供し、前記ホームネットワーク上のホームネットワークルータが、前記ＤＨＣＰｖ６サービスにより提供されるプレフィックスを用いて前記デバイスにＩＰｖ６アドレスを割り当て、前記ネットワークエレメントは、
   ホストＩＰｖ６アドレステーブルを格納する記憶装置と、
   前記記憶装置に連結され、インターネットサービス加入者のためにデータプレーンサービスを提供するためのインターネットプロトコル（ＩＰ）サービスルータを実行するネットワークプロセッサと、を含み、
   前記ＩＰサービスルータは、前記ホームネットワーク内のホームネットワークルータに前記ＤＨＣＰｖ６サービスを提供するための仮想ゲートウェイコントローラを含み、
   前記ＤＨＣＰｖ６サービスは、ＩＰｖ６アドレス割り当て通告リクエストについてのサポートの標識を含む第１のホームネットワークルータからのプレフィックス委任についてのＤＨＣＰｖ６リクエストを受信することに応答して、前記第１のホームネットワークルータにプレフィックスを割り当て、
   前記ＤＨＣＰｖ６サービスは、前記割り当てられたプレフィックスと、前記ホームネットワーク内の前記デバイスについて設定されるＩＰｖ６アドレスの通知についてのリクエストとを含むＤＨＣＰｖ６メッセージを送信し、
   前記仮想ゲートウェイの前記ＤＨＣＰｖ６サービスは、前記第１のホームネットワークルータから、設定されたデバイスについてのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレス及び対応するＩＰｖ６アドレスを含む第１のＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）メッセージを受信し、
   前記仮想ゲートウェイは、前記ホストＩＰｖ６アドレステーブルに前記ＩＰｖ６の設定を記録し、第２のＩＣＭＰメッセージを前記第１のホームネットワークルータに送信し、
   前記第２のＩＣＭＰメッセージは、前記設定されたデバイスについての前記ＩＰｖ６アドレスの記録を確認応答するためのものであり、前記ＩＰサービスルータが前記設定されたデバイスに前記データプレーンサービスを提供することを可能とする、
   ネットワークエレメント。
7. 前記第１のＩＣＭＰメッセージは、前記仮想ゲートウェイにより、前記インターネットサービスプロバイダのネットワークと前記ホームネットワークとの間のブリッジとして機能するレジデンシャルゲートウェイから受信される、請求項６のネットワークエレメント。
8. 前記第１のＩＣＭＰメッセージは、前記仮想ゲートウェイにより、前記ホームネットワークルータと前記ネットワークエレメントとの間で、他のホームネットワークルータにより転送された後で受信される、請求項６のネットワークエレメント。
9. 前記ホームネットワークルータから受信される前記ＭＡＣアドレスは、前記ホームネットワークルータにより重複アドレス検出処理を使用して決定される、請求項６のネットワークエレメント。
10. 前記第１のＩＣＭＰメッセージは、前記ネットワークエレメントにより前記設定されたデバイスの前記ホームネットワークからの切断を検知することを可能にするために、前記設定されたデバイスについてのライフタイム又は再バリデーションタイムを含む、請求項６のネットワークエレメント。
    

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