JP2017212487A - Ｉｐフラグメント装置、ｉｐデフラグメント装置、ｉｐフラグメントパケット通信システム、ｉｐフラグメントパケット送信方法、ｉｐフラグメントパケットのデフラグメント方法、ｉｐフラグメントパケットの通信方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】分割された一部のパケットに廃棄が発生した場合でも、廃棄されたパケットを再生し正常なＩＰパケットを通信する。【解決手段】送信側で転送するＩＰフラグメントパケットを複製し、ネットワーク上の別々のルートに転送する。受信側では各ルートから入力されるパケットの状態（廃棄発生有無等）を監視し、廃棄が発生しているルートのパケットは、別ルートで正常に転送されたパケットを選択することにより、正常なＩＰフラグメントパケットの通信を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＰフラグメント装置、ＩＰデフラグメント装置、ＩＰフラグメントパケット通信システム、ＩＰフラグメントパケット送信方法、ＩＰフラグメントパケットのデフラグメント方法、ＩＰフラグメントパケットの通信方法及びプログラムに関し、特にＩＰフラグメントパケットの損失を保護するＩＰフラグメント装置、ＩＰデフラグメント装置、ＩＰフラグメントパケット通信システム、ＩＰフラグメントパケット送信方法、ＩＰフラグメントパケットのデフラグメント方法、ＩＰフラグメントパケットの通信方法及びプログラムに関する。

ＩＰフラグメントパケット通信に関する従来技術としては、特許文献１〜３に記載された技術がある。特許文献１には、メモリコストを削減可能とし、性能の低下を低減可能なＩＰフラグメントパケット処理装置を提供するために、ＩＰフラグメントパケット処理部は、レイヤ４ヘッダ情報を含む先頭フラグメントパケットを受信するまで、非先頭フラグメントパケットをバッファリングし、先頭フラグメントパケットを先頭として、バッファリングしていたフラグメントパケットを送信する、パケット解析部は先頭フラグメントパケットの場合、連想記憶メモリへフラグメント識別情報を登録し、連想記憶メモリへの登録情報と対応したキャッシュメモリへレイヤ４ヘッダ情報を格納する、またパケット解析部は中間または最終フラグメントパケットの場合、パケット識別情報にて連想記憶メモリを検索し、その検索結果に対応するキャッシュメモリからレイヤ４ヘッダ情報を読出し、高速小容量メモリに上書きすることの記載がある。

特許文献２には、ＩＰフラグメントパケットに対して、フラグメントされる前のＩＰパケット全体についてＩＰより上位のプロトコルに従って処理を行う場合に必要とするバッファ容量を低減することが可能なパケット処理装置を提供するために、フラグメント先頭パケットから、上位ヘッダの情報を含む識別子の組み合わせであるパケット識別子と上位ヘッダの情報を含まない識別子の組み合わせである先頭フラグメント識別子とを抽出し、フラグメント後続パケットから、上位ヘッダの情報を含まない識別子の組み合わせである後続フラグメント識別子を抽出する識別子抽出部と、パケット識別子、および、先頭および後続フラグメント識別子を格納する記憶部と、記憶部に格納されたパケット識別子、および、先頭および後続フラグメント識別子に基づいて、フラグメントパケットに対して、上位のプロトコルに従うパケット処理を決定する検索管理部と、を備えることの記載がある。

特許文献３には、伝送路の障害検出時に伝送路を切り替えることなく、同期を取るための回路を必要としない伝送システムを提供するために、送信するデータを、順番を示す番号を付加した複数のパケットに分割し、分割したパケットを複製し、複製したパケットを複数の伝送路に応じた複数の所定のフレームにそれぞれ組み込んでそれぞれ送信し、受信したフレームからパケットをそれぞれ取り出し、この取り出したパケットに付加された順番を示す番号が初見の番号のパケットを、この順番を示す番号に基づいて組み立ててデータを復元することの記載がある。

特開２００８−２０５８６８号公報 特開２００９−２３９６８５号公報 特開２０１４−０３９１１１号公報

特許文献１及び２に記載されたＩＰフラグメントパケット処理装置では、ネットワーク上のトラフィックの過負荷状態で発生する輻輳や伝送路品質劣化により、ＩＰフラグメントパケットの一部が廃棄された場合、受信側で分割したパケット全てが廃棄されることになる。また、特許文献１及び２に記載されたＩＰフラグメントパケット処理装置では、再度正常パケットを転送するためには廃棄された一部のパケットだけではなく分割された全てのパケットを再送する必要があり、ネットワーク上のトラフィックが増加し、輻輳が発生する要因となる。

また特許文献３に記載された伝送システムでは、シーケンス番号を付加するために、パケットサイズが長くなり、データ量が増加することになる。

本発明は、分割された一部のパケットに廃棄が発生した場合でも、別ルートで転送されるパケットを選択することにより廃棄されたパケットを再生し正常なＩＰフラグメントパケットの通信を行うことを、データ量を増大させることなく実現することを目的とする。

本発明に係るＩＰフラグメント装置は、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを出力するＩＰフラグメント格納部と、
分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加して出力するＩＰヘッダ生成部と、
前記ＩＰヘッダ生成部から出力されたＩＰフラグメントパケットが、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製されてそれぞれ入力され、入力された前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換える、複数のフラグ情報変更部と、
を備えたＩＰフラグメント装置である。

本発明に係るＩＰデフラグメント装置は、ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納するＩＰデフラグメント格納部と、
入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力するヘッダ識別部と、
前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力するメモリ監視部と、
を有するＩＰデフラグメント装置である。

本発明に係るＩＰフラグメントパケット通信システムは、上記本発明に係るＩＰフラグメント装置と、前記複数のフラグ情報変更部からそれぞれ出力されＩＰフラグメントパケットを、対応するルートに出力する第１のスイッチ部と、前記ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットを結合して出力する第２のスイッチ部と、前記第２のスイッチ部から出力される複数のＩＰフラグメントパケットが入力される、上記本発明に係るＩＰデフラグメント装置と、を備えたＩＰフラグメントパケット通信システムである。

本発明に係る、ＩＰフラグメント装置のＩＰフラグメントパケット送信方法は、ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読みだし、
分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加し、
前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製し、
複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力する、ＩＰフラグメント装置のＩＰフラグメントパケット送信方法である。

本発明に係る、ＩＰデフラグメント装置のデフラグメント方法は、ＩＰデフラグメント格納部に、ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納し、
入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力し、
前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する、ＩＰデフラグメント装置のデフラグメント方法である。

本発明に係る、ＩＰフラグメントパケットの通信方法は、ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読みだし、
分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加し、
前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製し、
複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力し、
ＩＰデフラグメント格納部に、前記ネットワークの複数のルートを介して入力される前記複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納し、
入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力し、
前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する、ＩＰフラグメントパケットの通信方法である。

本発明に係る、ＩＰフラグメントパケット送信用プログラムは、コンピュータに、
ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読み出す処理と、
分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加する処理と、
前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製する処理と、
複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力する処理と、
を実行させるＩＰフラグメントパケット送信用プログラムである。

本発明に係る、ＩＰフラグメントパケットのデフラグメント用プログラムは、コンピュータに、
ＩＰデフラグメント格納部に、ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納する処理と、
入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する処理と、
前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する処理と、
を実行させるＩＰフラグメントパケットのデフラグメント用プログラムである。

本発明によれば、分割された一部のパケットに廃棄が発生した場合でも、別ルートで転送されるパケットを選択することにより廃棄されたパケットを再生し正常なＩＰフラグメントパケットの通信を行うことを、データ量を増大させることなく実現することが可能となる。また、本発明によれば、ＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを用いることによりネットワークの転送されたルートを識別することができる。

本発明に係るＩＰフラグメントパケット通信システムの一実施形態の説明図である。 ネットワーク上のパケットフォーマットを示す図である。 図１のＩＰフラグメント部の一構成例を示すブロック図である。 図１のＩＰデフラグメント部の一構成例を示すブロック図である。 図４のＩＰフラグメント部の動作を示すフローチャートである。 図４のＩＰデフラグメント部の動作を示すフローチャートである。 図４のＩＰデフラグメント部の動作を示す説明図である。 本発明に係る第２の実施形態のパケット通信システムのＩＰデフラグメント部の一構成例を示すブロック図である。 図８のＩＰデフラグメント部の動作を示すフローチャートである。 図８のＩＰデフラグメント部の動作を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る第１の実施形態のＩＰパケット通信システムの説明図である。図２はネットワーク上のパケットフォーマットを示す図である。図３は図１のＩＰフラグメント部の一構成例を示すブロック図である。図４は図１のＩＰデフラグメント部の一構成例を示すブロック図である。図５は図４のＩＰフラグメント部の動作を示すフローチャートである。図６は図４のＩＰデフラグメント部の動作を示すフローチャートである。図７は図４のＩＰデフラグメント部の動作を示す説明図である。

図１に示すパケット通信システムでは、送信側からネットワークを経由して受信側にＩＰフラグメントパケットを転送する形態を示している。図１に示すように、本実施形態のＩＰフラグメントパケット通信システムは、受信側において、IPデフラグメント部１とL2スイッチ(レイヤ２スイッチ)部２とを備えており、送信側において、L2スイッチ部３とIPフラグメント部４とを備えている。L2スイッチ部２とL2スイッチ部３との間は、ルートAとルートBとを備えたネットワークで接続されている。L2スイッチはネットワークを中継する機器のひとつで、パケットに宛先情報として含まれるＭＡＣ (Media Access Control) アドレスで中継先を判断し、中継動作を行うスイッチである。MACアドレスは、OSI参照モデルの第２層(物理層)で扱われるので、L2スイッチ(レイヤ２スイッチ)と呼ばれる。

図１に示すように、パケットサイズの長い信号（パケット信号）ｅは、送信側のＩＰフラグメント部４に入力される。ＩＰフラグメント部４では、信号ｅをパケットサイズの短い複数のパケットに分割後、分割された複数のパケットを複製して、２つの信号（２つのIPフラグメントパケット）ｃ、ｄを生成し、信号ｃ、ｄを送信側のＬ２スイッチ部３を経由し、それぞれネットワークのルートＡとルートＢの２つのルートに送出する。信号ｃ、ｄはそれぞれ分割したＩＰフラグメントパケット信号となる。送出された２つの信号（２つのＩＰフラグメントパケット）ｃ、ｄは、ネットワーク上を経由し、受信側のＬ２スイッチ部２に入力される。L２スイッチ部２は、ルートＡから入力したＩＰフラグメントパケットとルートＢから入力したＩＰフラグメントパケットのスイッチングを行い信号ｂとして出力する。ＩＰデフラグメント部１で、ルートＡから分割されて入力されるＩＰフラグメントパケットを結合する動作と、ルートＢから分割されて入力するＩＰフラグメントパケットを結合する動作とを行う。

図２に示すように、ネットワーク上のパケットフォーマットは、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、及びMACタイプからなるMACヘッダと、バージョン、ヘッダ長、サービスタイプ、データグラム長、ID (Identification)、フラグ、フラグメントオフセット、TTL (Time To Live)、プロトコル番号、ヘッダチェックサム、送信元IPアドレス、宛先IPアドレスからなるIPヘッダと、ユーザデータと、FCS (Frame Check Sequence)からなるMAC_FCSとを備えている。

図３に示す、送信側のＩＰフラグメント部では、信号ｅから入力されるデータをＩＰフラグメント格納部４１に格納する（図５のステップＳ１０１）。IPフラグメント格納部４１から、分割するパケットサイズに必要なデータを読み出し、ＩＰヘッダ生成部４２にて分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加して出力する（図５のステップＳ１０２）。ＩＰヘッダ生成部４２から出力したデータを信号ｄと信号ｃに分岐することによりパケットの複製を行い、フラグ情報変更部４３、４４は、信号ｄ，ｃにおける、ＩＰヘッダ内のフラグ情報の書き換えを行う（図５のステップＳ１０３）。フラグ情報は３ビットで構成されＩＰフラグメントで使用されるビットは２ビットで１ビットは予備ビットになっている。２ビットはフラグメントがさらに続くかどうかを表すＭＦ (More Fragment) ビットと、ＩＰパケットを分断してはいけないという指示を与えるために利用されるDF (Don’t Fragment) ビットとである。本実施形態では、予備ビットを使用し、ルートＡ側に出力するパケット（信号ｄ）には予備ビットに0、ルートＢに出力するパケット(信号ｃ)には予備ビットに1を付加する（書き換える）。そして、フラグ情報変更部４３、４４はルートＡ、ルートＢに向けてパケット（ＩＰフラグメントパケット）を出力する（図５のステップＳ１０４）。

図４に示す、受信側のＩＰデフラグメント部では、信号ｂとなるＩＰフラグメントパケットを分岐して信号ｆとしてヘッダ識別回路１１に入力する。ヘッダ識別回路１１では、フラグメントされたパケットに付加されているＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットから入力したルートを識別し、ＩＤ情報から同一フラグメントグループの識別、予備ビット以外のフラグ及びフラグメントオフセット情報から分割した最後のパケットの受信状態及びパケットを結合する順番を信号fから識別する（図６のステップＳ２０１）。信号ｂはIPデフラグメント格納部１２、１３に格納される。

ヘッダ識別回路１１は、識別した結果より信号ｂにおいて、ルートＡから入力するパケットを、信号（IPデフラグメント格納部書き込み信号）ｇの制御によりＩＰデフラグメント格納部１２に格納し、ルートＢから入力するパケットを、信号ｈ（IPデフラグメント格納部書き込み信号）の制御により、ＩＰデフラグメント格納部１３に格納する（図６のステップＳ２０２）。IPデフラグメント格納部１２、１３から、パケットの格納状態をそれぞれ示す信号i、ｊ（ＩＰデフラグメント格納部の格納情報信号）がメモリ監視回路１４に出力され、メモリ監視回路１４は信号i、ｊによってIPデフラグメント格納部１２、１３の格納状態を監視し（図６のステップＳ２０３）、パケット廃棄が発生した場合、廃棄がなく正常にパケットが格納されたＩＰデフラグメント格納部１２、１３のデータ格納領域から信号（ＩＰデフラグメント格納部読み出し信号）ｍ、ｎにより選択的にパケットを読み出し、結合したパケットを信号ａ（結合したＩＰフラグメントパケット信号）として出力する（ステップＳ２０４）。信号ｍ、ｎはデフラグメントして出力することを指示する指示信号となる。

［動作の説明］
以下、図４及び図７を用いてＩＰデフラグメント部の動作を更に具体的に説明する。図４及び図７に示すように、信号ｂとして、ルートＡよりＰ１＿Ａ、Ｐ２＿Ａ、Ｐ４＿Ａの３つに分割されたＩＰフラグメントパケットが入力し、ルートＢより、Ｐ１_Ｂ、Ｐ３_Ｂ、Ｐ4_Ｂの３つに分割されたＩＰフラグメントパケットが入力される。信号ｂのＩＰフラグメントパケットはパケットＰ１＿Ａ、Ｐ１＿Ｂ、Ｐ２＿Ａ、Ｐ３＿Ｂ、Ｐ４＿Ａ、Ｐ４＿Ｂの順に入力される。ルートＡのＩＰフラグメントパケットは、ネットワーク上の転送中に３番目のパケットであるＰ３_Ａが廃棄され、ルートＢのＩＰフラグメントパケットは、ネットワーク上の転送中に２番目のＰ２_Ｂに廃棄された状態で信号ｂとして入力される。

ＩＰデフラグメント格納部１２は、ヘッダ識別回路１１からの信号ｇによって、３つのパケットＰ１＿Ａ、Ｐ２＿Ａ、Ｐ４＿Ａのデータがそれぞれのデータが格納される領域（アドレス１、２、４）に書き込まれるが、パケットＰ３_Ａのデータが格納される領域（アドレス３）にデータが書き込まれていない状態となる。ＩＰデフラグメント格納部１３は、ヘッダ識別回路１１からの信号ｈによって、３つのパケットＰ１＿Ｂ、Ｐ３＿Ｂ、Ｐ４＿Ｂのデータがそれぞれのデータが格納される領域（アドレス１、３、４）に書き込まれるが、パケットＰ２_Ｂのデータが格納される領域（アドレス２）にデータか書き込まれていない状態となる。

メモリ監視回路１４で、IPデフラグメント格納部１２、１３から出力されるパケットの格納状態をそれぞれ示す信号i、ｊによって、ＩＰデフラグメント格納部１２、１３における、データの格納されていない領域を識別し、ＩＰデフラグメント格納部１２、１３からデータ読み出す時に、ルートＡ、Ｂとも正常データが書き込まれたパケットＰ１の場合、ＩＰデフラグメント格納部１２からデータを読み出し、ルートＡのみ正常データが書き込まれたパケットＰ２の場合、ＩＰデフラグメント格納部１２からデータを読み出す。ルートＢのみ正常データが書き込まれたパケットＰ３の場合、ＩＰデフラグメント格納部１３からデータを読み出す。ルートＡ、Ｂとも正常データが書き込まれたパケットＰ４の場合、ＩＰデフラグメント格納部１２からデータを読み出す。このような読み出し動作により、ルートＡ、Ｂにて同一順番のパケットが両方廃棄される場合を除き、送信側で分割されたＩＰフラグメントパケットは受信側で正常に結合でき信号ａとして出力される。

本実施形態では、送信側で転送するＩＰフラグメントパケットを複製し、ネットワーク上の別々のルートに転送する。受信側では各ルートから入力されるパケットの状態（廃棄発生有無）を監視し、廃棄が発生しているルートのパケットは、別ルートで正常に転送されたパケットを選択することにより、正常なＩＰフラグメントパケットの通信を行うことができる。

（第２の実施形態）
図８は本発明に係る第２の実施形態のパケット通信システムのＩＰデフラグメント部の一構成例を示すブロック図である。図９は図８のＩＰデフラグメント部の動作を示すフローチャートである。図１０は図８のＩＰデフラグメント部の動作を示す説明図である。

本実施形態のパケット通信システムはＩＰデフラグメント部の構成及び動作を除き、第１の実施形態のパケット通信システムと同じなので、ＩＰデフラグメント部の構成及び動作以外のＩＰフラグメントパケット転送、IPフラグメント部の構成、ネットワーク上のパケットファーマットの内容等の説明を省略する。以下の説明においては、ＩＰデフラグメント部の構成及び動作についてのみ説明する。

図８に示す、受信側のＩＰデフラグメント部では、信号ｂとなるＩＰフラグメントパケットを分岐して信号ｆとしてヘッダ識別回路１５に入力する。ヘッダ識別回路１５では、フラグメントされたパケットに付加されているＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットから入力したルートを識別し、ＩＤ情報から同一フラグメントグループの識別、予備ビット以外のフラグ及びフラグメントオフセット情報から分割した最後のパケットの受信状態及びパケットを結合する順番を信号fから識別する（図９のステップＳ３０１）。信号ｂはIPデフラグメント格納部１６に入力される。

ヘッダ識別回路１１は、識別した結果から信号ｂにおいて、ルートＡから入力するパケットとルートＢから入力するパケットとを、信号ｇの制御によりＩＰデフラグメント格納部１６に格納する（図９のステップＳ３０２〜ステップＳ３０４）。ステップＳ３０２〜ステップＳ３０４については動作の説明において詳述する。IPデフラグメント格納部１６から、パケットの格納状態を示す信号iがメモリ監視回路１７に出力され、メモリ監視回路１７は信号iによってIPデフラグメント格納部１６の格納状態を監視し、ルートＡとルートＢから入力されるＩＰフラグメントパケットの最後のパケットの書き込みが完了したことを信号iで認識し（図９のステップＳ３０５）、信号ｍにてＩＰデフラグメント格納部１６からパケットを読み出し、結合したパケットを信号ａとして出力する（図９のステップＳ３０６）。

［動作の説明］
図１０に示すように、信号ｂとして、ルートＡよりＰ１＿Ａ、Ｐ２＿Ａ、Ｐ４＿Ａの３つに分割されたパケットが入力し、ルートＢより、Ｐ１_Ｂ、Ｐ３_Ｂ、Ｐ４_Ｂの３つに分割されたパケットが入力される。Ｌ２スイッチ部２から出力されるパケットはＰ１＿Ａ、Ｐ１＿Ｂ、Ｐ２＿Ａ、Ｐ３＿Ｂ、Ｐ４＿Ａ、Ｐ４＿Ｂの順番にＩＰデフラグメント格納部１６に入力される。ＩＰデフラグメント格納部１６は、ＩＰフラグメントパケットで同一順番のパケットの場合、信号ｇの制御により、ルートＡとルートＢで先に到着したパケットの書き込みを実施し、後に到着したパケットは、先に書き込まれたメモリ内の同一領域に上書きを実施する。

ヘッダ識別回路１１は、ステップＳ３０１の後に、ＩＰデフラグメント格納部１６に同一順番のパケットが格納されているかどうかを判断する（ステップＳ３０２）。ルートＡとルートＢで先に到着し、ＩＰデフラグメント格納部１６に同一順番のパケットが格納されていない場合には（ステップＳ３０２のＮＯ）、その先に到着したパケットを格納する（ステップＳ３０３）。そして、後に到着したパケットは、ＩＰデフラグメント格納部１６に同一順番のパケットが格納されているので（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、ＩＰデフラグメント格納部１６のすでにパケットが書き込まれている同一領域に後に到着したパケットを上書きする（ステップＳ３０４）。図１０の動作図では、Ｐ１＿ＡのデータをＩＰデフラグメント格納部１６のアドレス１に書き込みを実施し、後到着のＰ１＿Ｂのデータは同じアドレス１に上書きを実施する。次にＰ２＿ＡのパケットをＩＰデフラグメント格納部１６のアドレス２に書き込みを実施する。ただしルートＢから入力されるはずのＰ２＿Ｂはネットワークの転送中に廃棄が発生したため、アドレス２には上書きされずアドレス２にはＰ２＿Ａが格納される。次にＰ３＿ＢのパケットをＩＰデフラグメント格納部１６のアドレス３に書き込みを実施する。ただしルートＡから入力されるはずのＰ３＿Ａはネットワークの転送中に廃棄が発生したため、アドレス３には上書きされずアドレス３にはＰ３＿Ｂが格納される。Ｐ４＿ＡのデータをＩＰデフラグメント格納部１６のアドレス４に書き込みを実施し、後到着のＰ４＿Ｂのデータは同じアドレス４に上書きを実施する。メモリ監視回路１７で最後データ（Ｐ４_Ｂ）の格納が完了したら、ＩＰデフラグメント格納部１６からデータ読み出しを実施することによりルートＡ、Ｂにて同一順番のパケットが両方廃棄される場合を除き、送信側で分割されたＩＰフラグメントパケットは受信側で正常に結合でき信号ａとして出力される。

本実施形態では、ＩＰでフラグメント格納部が１つで構成されるために、第１の実施形態のＩＰデフラグメント部よりもメモリを減らすことができ、コストを削減することができる。

以上説明した第１及び第２の実施形態のパケット通信システムによれば、以下の効果を得ることができる。
第１の効果は、ネットワーク上のトラフィック過負荷で発生する輻輳や伝送路の品質劣化により、ＩＰフラグメントパケットの一部が廃棄された場合でも、受信側で分割したパケット全てが廃棄されることはなく、別ルートで入力される同じＩＰフラグメントパケットを使用し、受信側で正常受信したパケットを選択し、パケットの結合を行うことができることである。

第２の効果は、再度正常パケットを転送する場合に廃棄された一部のパケットだけではなく分割された全てのパケットを再送すると、ネットワーク上のトラフィックが増加し、輻輳が発生する要因が増加することになるが、本実施形態では新たにＩＰフラグメントパケットを再送するのを抑制するが可能となることである。

第３の効果は、同一ＩＰフラグメントパケットを別ルートに転送することにより、片方のルートにトラフィックの過負荷状態となり輻輳による廃棄が発生しても別ルートで輻輳等が発生していなければ、受信側では正常なＩＰフラグメントパケットを受信することが可能となることである。

第４の効果は、送信側ではIPヘッダ内のフラグ情報の未使用ビットにてルート情報を付加し、受信側のデフラグメント用メモリは従来の構成を利用し、ルート情報によりデフラグメント用メモリへの書き込み制御を変更することにより容易に本機能の追加が可能となることである。

なお、上記のＩＰフラグメント部又は／及びＩＰデフラグメント部は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合わせにより実現することができる。また、上記のＩＰフラグメント部により行なわれるＩＰフラグメントパケット送信方法、ＩＰデフラグメント部により行われるＩＰフラグメントパケットのデフラグメント方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらに組合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。

ＩＰフラグメント部（ＩＰヘッダ生成部４２、フラグ情報変更部４３、４４等）の一部又は全部の機能又は／及びＩＰデフラグメント部（ヘッダ識別回路１１，１５、メモリ監視回路１４，１７等）の一部又は全部の機能をソフトウェアで実現する場合には、図５、図６、及び図９に示す、ＩＰフラグメント部又は／及びＩＰデフラグメント部のフローを記述したプログラムを記憶した、ハードディスク、ＲＯＭ等の記憶部、演算に必要なデータを記憶するＤＲＡＭ等のデータ記憶部、ＣＰＵ、各部を接続するバスで構成されたコンピュータにおいて、演算に必要な情報をＤＲＡＭに記憶し、ＣＰＵで当該プログラムを動作させることで実現することができる。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM)、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(random access memory)）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを出力するＩＰフラグメント格納部と、
分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加して出力するＩＰヘッダ生成部と、
前記ＩＰヘッダ生成部から出力されたＩＰフラグメントパケットが、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製されてそれぞれ入力され、入力された前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換える、複数のフラグ情報変更部と、
を備えたＩＰフラグメント装置。

（付記２）
ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納するＩＰデフラグメント格納部と、
入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力するヘッダ識別部と、
前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力するメモリ監視部と、
を有するＩＰデフラグメント装置。

（付記３）
前記ＩＰデフラグメント格納部を前記複数のルートに対応して複数備え、
複数の前記ＩＰデフラグメント格納部の各々は前記ヘッダ識別部からの前記識別信号に基づいて、対応するルートから入力されるＩＰフラグメントパケットを格納する付記２に記載のＩＰデフラグメント装置。

（付記４）
前記メモリ監視部は、複数の前記ＩＰデフラグメント格納部の一つにのみに正常な格納されている場合に、正常に格納されている前記ＩＰデフラグメント格納部に前記指示信号を出力する付記３に記載のＩＰデフラグメント装置。

（付記５）
付記１に記載のＩＰフラグメント装置と、
前記複数のフラグ情報変更部からそれぞれ出力されＩＰフラグメントパケットを、対応するルートに出力する第１のスイッチ部と、
前記ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットを結合して出力する第２のスイッチ部と、
前記第２のスイッチ部から出力される複数のＩＰフラグメントパケットが入力される付記２から４のいずれかに記載のＩＰデフラグメント装置と、
を備えたＩＰフラグメントパケット通信システム。

（付記６）
ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読みだし、
分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加し、
前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製し、
複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力する、ＩＰフラグメント装置のＩＰフラグメントパケット送信方法。

（付記７）
ＩＰデフラグメント格納部に、ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納し、
入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力し、
前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する、ＩＰデフラグメント装置のデフラグメント方法。

（付記８）
前記ＩＰデフラグメント格納部を前記複数のルートに対応して複数備え、
複数の前記ＩＰデフラグメント格納部の各々は前記ヘッダ識別部からの前記識別信号に基づいて、対応するルートから入力されるＩＰフラグメントパケットを格納する付記７に記載のデフラグメント方法。

（付記９）
複数の前記ＩＰデフラグメント格納部の一つにのみに正常な格納されている場合に、正常に格納されている前記ＩＰデフラグメント格納部に前記指示信号を出力する付記８に記載のデフラグメント方法。

（付記１０）
ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読みだし、
分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加し、
前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製し、
複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力し、
ＩＰデフラグメント格納部に、前記ネットワークの複数のルートを介して入力される前記複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納し、
入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力し、
前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する、ＩＰフラグメントパケットの通信方法。

（付記１１）
コンピュータに、
ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読み出す処理と、
分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加する処理と、
前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製する処理と、
複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力する処理と、
を実行させるＩＰフラグメントパケット送信用プログラム。

（付記１２）
コンピュータに、
ＩＰデフラグメント格納部に、ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納する処理と、
入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する処理と、
前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する処理と、
を実行させるＩＰフラグメントパケットのデフラグメント用プログラム。

（付記１３）
前記ＩＰデフラグメント格納部を前記複数のルートに対応して複数備え、
複数の前記ＩＰデフラグメント格納部の各々は前記ヘッダ識別部からの前記識別信号に基づいて、対応するルートから入力されるＩＰフラグメントパケットを格納する付記１２に記載のデフラグメント用プログラム。

（付記１４）
複数の前記ＩＰデフラグメント格納部の一つにのみに正常な格納されている場合に、正常に格納されている前記ＩＰデフラグメント格納部に前記指示信号を出力する付記１３に記載のデフラグメント用プログラム。

本発明は、ＩＰフラグメントパケットの損失を保護するＩＰフラグメントパケット通信システム、及びそれに用いるＩＰフラグメント装置、ＩＰデフラグメント装置に利用できる。

１ ＩＰデフラグメント部
２、３ Ｌ２スイッチ部
４ ＩＰフラグメント部
１１、１５ ヘッダ識別回路
１２、１３、１６ ＩＰデフラグメント格納部
１４、１７ メモリ監視回路
４１ ＩＰフラグメント格納部
４２ ＩＰヘッダ生成部
４３、４４ フラグ情報変更部

Claims (10)

1. 入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを出力するＩＰフラグメント格納部と、
   分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加して出力するＩＰヘッダ生成部と、
   前記ＩＰヘッダ生成部から出力されたＩＰフラグメントパケットが、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製されてそれぞれ入力され、入力された前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換える、複数のフラグ情報変更部と、
   を備えたＩＰフラグメント装置。
2. ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納するＩＰデフラグメント格納部と、
   入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力するヘッダ識別部と、
   前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力するメモリ監視部と、
   を有するＩＰデフラグメント装置。
3. 前記ＩＰデフラグメント格納部を前記複数のルートに対応して複数備え、
   複数の前記ＩＰデフラグメント格納部の各々は前記ヘッダ識別部からの前記識別信号に基づいて、対応するルートから入力されるＩＰフラグメントパケットを格納する請求項２に記載のＩＰデフラグメント装置。
4. 前記メモリ監視部は、複数の前記ＩＰデフラグメント格納部の一つにのみに正常な格納されている場合に、正常に格納されている前記ＩＰデフラグメント格納部に前記指示信号を出力する請求項３に記載のＩＰデフラグメント装置。
5. 請求項１に記載のＩＰフラグメント装置と、
   前記複数のフラグ情報変更部からそれぞれ出力されＩＰフラグメントパケットを、対応するルートに出力する第１のスイッチ部と、
   前記ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットを結合して出力する第２のスイッチ部と、
   前記第２のスイッチ部から出力される複数のＩＰフラグメントパケットが入力される請求項２から４のいずれか１項に記載のＩＰデフラグメント装置と、
   を備えたＩＰフラグメントパケット通信システム。
6. ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読みだし、
   分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加し、
   前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製し、
   複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力する、ＩＰフラグメント装置のＩＰフラグメントパケット送信方法。
7. ＩＰデフラグメント格納部に、ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納し、
   入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力し、
   前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する、ＩＰデフラグメント装置のデフラグメント方法。
8. ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読みだし、
   分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加し、
   前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製し、
   複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力し、
   ＩＰデフラグメント格納部に、前記ネットワークの複数のルートを介して入力される前記複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納し、
   入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力し、
   前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する、ＩＰフラグメントパケットの通信方法。
9. コンピュータに、
   ＩＰフラグメント格納部に、入力されたデータを格納し、分割するパケットサイズに対応して分割されたデータを前記ＩＰフラグメント格納部から読み出す処理と、
   分割されたデータ毎にＩＰヘッダを付加する処理と、
   前記ＩＰヘッダが付加されたＩＰフラグメントパケットを、分岐されるネットワークの複数のルートのルート分複製する処理と、
   複製されて生成された複数の前記ＩＰフラグメントパケットの夫々のＩＰヘッダ内のフラグ情報の予備ビットを、出力される前記ルートに対応して書き換えて、対応するルートに出力する処理と、
   を実行させるＩＰフラグメントパケット送信用プログラム。
10. コンピュータに、
    ＩＰデフラグメント格納部に、ネットワークの複数のルートを介して入力される複数のＩＰフラグメントパケットをＩＰフラグメントパケット毎に格納する処理と、
    入力される前記ＩＰフラグメントパケットのＩＰヘッダ内の、前記複数のルートの各ルートに対応して書き換えられたフラグ情報の予備ビットから、入力される前記ＩＰフラグメントパケットのルートを識別して、識別信号を前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する処理と、
    前記ＩＰデフラグメント格納部から格納状態を示す信号を受け、前記ＩＰデフラグメント格納部から順次ＩＰフラグメントパケットを読みだしてデフラグメントして出力することを指示する指示信号を前記格納状態を示す信号に基づいて前記ＩＰデフラグメント格納部に出力する処理と、
    を実行させるＩＰフラグメントパケットのデフラグメント用プログラム。

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