JP2019047364A - パケット通信装置、パケット通信システム及びプログラム - Google Patents

パケット通信装置、パケット通信システム及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】パケットのヘッダを圧縮してからカプセル化する場合、圧縮されたヘッダを伸張するための情報を別途用意することなくパケット通信を行う。【解決手段】移動ノード１０は、転送ＩＰパケットのヘッダ内の復元可能なフィールドを削除し圧縮した後、カプセル化してモバイルＩＰパケットを形成する。更に、モバイルＩＰパケットのヘッダ内の復元可能なフィールドを削除し圧縮した後、暗号化、カプセル化してＶＰＮＩＰパケットを形成し送信する。ＶＰＮゲートウェイ３０は、受信したＶＰＮＩＰパケットを復号しデカプセル化して取り出したモバイルＩＰパケットのヘッダを計算及びＶＰＮＩＰパケットを参照して復元した後、ホームエージェント４０へ送信する。ホームエージェント４０は、受信したモバイルＩＰパケットをデカプセル化して取り出した転送ＩＰパケットのヘッダを計算及び内部に保持した情報を参照して復元した後、通信先ノード１へ送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、パケット通信装置、パケット通信システム及びプログラムに関する。
近年では、モバイルＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）とＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を組み合わせることで、移動性とセキュリティ性を兼ね備えたモバイルＶＰＮという技術が開発されている。拠点から移動したモバイル端末が、モバイルＶＰＮを利用して拠点のネットワークを介して通信先とパケット通信を行う場合、通信対象のＩＰパケットをモバイルＩＰによるパケットでカプセル化し、更にＶＰＮ構築時のＩＰｓｅｃ（ＩＰ ｓｅｃｕｒｉｔｈｉ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）によるトンネルモードでカプセル化する。このようにＩＰパケットを３重化してパケット通信が行われる。
３重化することによってＩＰパケットのヘッダが冗長化する状況において、パケットのヘッダ情報の一部をデータベースにて別途保持管理する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。この技術では、パケット送信時に、カプセル化されるヘッダ情報の一部を省略することでペイロードを確保する。そして、パケット受信時に、省略したヘッダ情報をデータベースから取り出し復元する。
特許第４５９２６１１号明細書
本発明は、パケットのヘッダを圧縮してからカプセル化する場合、圧縮されたヘッダを伸張するための情報を別途用意することなくパケット通信を行うことを目的とする。
本発明に係るパケット通信装置は、データに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して第２のパケットを形成する形成手段と、を有することを特徴とする。
また、第１のパケットのヘッダを圧縮した後、カプセル化して形成された第２のパケットをデカプセル化して前記第１のパケットを取り出す取出手段と、前記取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する伸張手段と、を有することを特徴とする。
また、第３のパケットのヘッダを圧縮した後、カプセル化して形成された第４のパケットをデカプセル化して前記第３のパケットを取り出す取出手段と、前記取出手段により取り出された前記第３のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第３のパケットのヘッダを伸張する伸張手段と、を有することを特徴とする。
本発明に係るパケット通信装置は、自装置の拠点のネットワークの外部から通信相手端末宛にデータを送信する場合において、前記通信相手端末宛のデータに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する第１の圧縮手段と、前記第１の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して、自装置の拠点とするネットワーク内のサーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを形成する第１の形成手段と、前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第２のパケットのヘッダを圧縮する第２の圧縮手段と、前記第２の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第２のパケットをカプセル化して、仮想的な専用回線で接続される中継装置とのパケット通信に用いる第３のパケットを形成する第２の形成手段と、前記第３のパケットを前記中継装置へ送信する送信手段と、を有することを特徴とする。
本発明に係るパケット通信装置は、自装置の拠点のネットワークの外部で通信相手端末からデータを受信する場合において、仮想的な専用回線で接続される中継装置から第３のパケットを受信する受信手段と、前記第３のパケットをデカプセル化することによって、前記第３のパケットのデータに相当する第２のパケットであって自装置の拠点とするネットワーク内のサーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを取り出す第１の取出手段と、前記第１の取出手段により取り出された前記第２のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第２のパケットのヘッダを伸張する第１の伸張手段と、前記第２のパケットをデカプセル化することによって、前記第２のパケットのデータに相当する第１のパケットであって前記通信相手端末とのパケット通信に用いる第１のパケットを取り出す第２の取出手段と、前記第２の取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する第２の伸張手段と、を有することを特徴とする。
また、前記一意に導き出せるデータは、自装置に関するデータであることを特徴とする。
また、前記自装置に関するデータは、自装置に割り当てられているアドレスデータであることを特徴とする。
また、前記パケットがインターネットプロトコルに準拠した構造を有している場合、前記計算によりデータが復元可能なフィールドは、データ長に関するデータであることを特徴とする。
また、前記パケットのヘッダがインターネットプロトコルに準拠したデータ構造を有している場合、前記計算によりデータが復元可能なフィールドは、ヘッダ長、全長、チェックサム又はペイロード長が設定されるフィールドの少なくとも１つであることを特徴とする。
本発明に係るパケット通信システムは、移動端末と、前記移動端末の拠点に設置されたサーバと、拠点から持ち出されて外部のネットワークに接続されている前記移動端末との間で仮想的な専用回線を確立して、前記サーバと前記移動端末との間で授受されるパケットを中継する中継装置と、前記移動端末のパケット通信先となる通信相手端末と、を有し、前記移動端末は、前記通信相手端末宛のデータに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する第１の圧縮手段と、前記第１の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して、前記サーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを形成する第１の形成手段と、前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第２のパケットのヘッダを圧縮する第２の圧縮手段と、前記第２の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第２のパケットをカプセル化して、仮想的な専用回線で接続される中継装置とのパケット通信に用いる第３のパケットを形成する第２の形成手段と、前記第３のパケットを前記中継装置へ送信する第１の送信手段と、を有し、前記中継装置は、前記移動端末から送信されてくる前記第３のパケットを受信する第１の受信手段と、前記第１の受信手段により受信された前記第３のパケットをデカプセル化することで前記第２のパケットを取り出す第１の取出手段と、前記第１の取出手段により取り出された前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、前記第２のパケットをカプセル化する前に削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第２のパケットのヘッダを伸張する第１の伸張手段と、前記第１の伸張手段により伸張された前記第２のパケットを前記サーバへ第２の送信手段と、を有し、前記サーバは、前記中継装置から送信されてくる前記第２のパケットを受信する第２の受信手段と、前記第２の受信手段により受信された前記第２のパケットをデカプセル化することで前記第１のパケットを取り出す第２の取出手段と、前記第２の取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、前記第１のパケットをカプセル化する前に削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する第２の伸張手段と、前記第２の伸張手段により伸張された前記第１のパケットを前記通信相手端末へ送信する第３の送信手段と、を有することを特徴とする。
本発明に係るパケット通信システムは、移動端末と、前記移動端末の拠点に設置されたサーバと、拠点から持ち出されて外部のネットワークに接続されている前記移動端末との間で仮想的な専用回線を確立して、前記サーバと前記移動端末との間で授受されるパケットを中継する中継装置と、前記移動端末のパケット通信先となる通信相手端末と、を有し、前記サーバは、前記通信相手端末から前記移動端末宛のデータに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットを受信する第１の受信手段と、前記第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する第１の圧縮手段と、前記第１の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して、前記移動端末とのパケット通信に用いる第２のパケットを形成する第１の形成手段と、前記第２のパケットを前記中継装置へ送信する第１の送信手段と、を有し、前記中継装置は、前記サーバから送信されてくる前記第２のパケットを受信する第２の受信手段と、前記第２の受信手段により受信された前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第２のパケットのヘッダを圧縮する第２の圧縮手段と、前記第２の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第２のパケットをカプセル化して、前記移動端末とのパケット通信に用いる第３のパケットを形成する第２の形成手段と、前記第３のパケットを前記移動端末へ送信する第２の送信手段と、を有し、記移動端末は、前記中継装置から第３のパケットを受信する第３の受信手段と、前記第３のパケットをデカプセル化することで前記第２のパケットを取り出す第１の取出手段と、前記第１の取出手段により取り出された前記第２のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第２のパケットのヘッダを伸張する第１の伸張手段と、前記第１の伸張手段により伸張された前記第２のパケットをデカプセル化することによって前記第１のパケットを取り出す第２の取出手段と、前記第２の取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する第２の伸張手段と、を有することを特徴とする。
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、データに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する圧縮手段、前記圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して第２のパケットを形成する形成手段、として機能させる。
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、第１のパケットのヘッダを圧縮した後、カプセル化して形成された第２のパケットをデカプセル化して前記第１のパケットを取り出す取出手段、前記取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する伸張手段、として機能させる。
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、自装置の拠点のネットワークの外部から通信相手端末宛にデータを送信する場合において、前記通信相手端末宛のデータに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する第１の圧縮手段、前記第１の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して、自装置の拠点とするネットワーク内のサーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを形成する第１の形成手段、前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第２のパケットのヘッダを圧縮する第２の圧縮手段、前記第２の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第２のパケットをカプセル化して、仮想的な専用回線で接続される中継装置とのパケット通信に用いる第３のパケットを形成する第２の形成手段、前記第３のパケットを前記中継装置へ送信する送信手段、として機能させる。
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、自装置の拠点のネットワークの外部で通信相手端末からデータを受信する場合において、仮想的な専用回線で接続される中継装置から第３のパケットを受信する受信手段、前記第３のパケットをデカプセル化することによって、前記第３のパケットのデータに相当する第２のパケットであって自装置の拠点とするネットワーク内のサーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを取り出す第１の取出手段、前記第１の取出手段により取り出された前記第２のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第２のパケットのヘッダを伸張する第１の伸張手段、前記第２のパケットをデカプセル化することによって、前記第２のパケットのデータに相当する第１のパケットであって前記通信相手端末とのパケット通信に用いる第１のパケットを取り出す第２の取出手段、前記第２の取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する第２の伸張手段、として機能させる。
請求項１に記載の発明によれば、パケットのヘッダを圧縮してからカプセル化する場合、圧縮されたヘッダを伸張するための情報を別途用意することなくパケット通信を行うことができる。
請求項２に記載の発明によれば、ヘッダを圧縮してからカプセル化され形成されたパケットによってもパケット通信を行うことができる。
請求項３に記載の発明によれば、パケットのヘッダを圧縮した状態でパケットの送受信を行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、第１及び第２のパケットのヘッダを圧縮してカプセル化により形成した３層構造の第３のパケットによってもパケット通信を行うことができる。
請求項５に記載の発明によれば、第１及び第２のパケットのヘッダを圧縮してカプセル化により形成された３層構造の第３のパケットによってもパケット通信を行うことができる。
請求項６に記載の発明によれば、ヘッダに含まれているフィールドのデータうち自装置に関するデータを削除することでパケットのヘッダを圧縮することができる。
請求項７に記載の発明によれば、ヘッダに含まれているフィールドのデータうち自装置のアドレスデータを削除することでパケットのヘッダを圧縮することができる。
請求項８に記載の発明によれば、ヘッダに含まれているフィールドのデータうちデータ長に関するデータを削除することでパケットのヘッダを圧縮することができる。
請求項９に記載の発明によれば、データ長に関するデータとして、ヘッダ長、全長、チェックサム又はペイロード長のデータを削除することでパケットのヘッダを圧縮することができる。
請求項１０に記載の発明によれば、移動端末から通信相手端末宛のパケットのヘッダを圧縮した状態でパケットを送信することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、通信相手端末から移動端末宛のパケットのヘッダが圧縮された状態でもパケットを移動端末に受信させることができる。
請求項１２に記載の発明によれば、パケットのヘッダを圧縮してからカプセル化する場合、圧縮されたヘッダを伸張するための情報を別途用意することなくパケット通信を行うことができる。
請求項１３に記載の発明によれば、ヘッダを圧縮してからカプセル化され形成されたパケットによってもパケット通信を行うことができる。
請求項１４に記載の発明によれば、第１及び第２のパケットのヘッダを圧縮してカプセル化により形成した３層構造の第３のパケットによってもパケット通信を行うことができる。
請求項１５に記載の発明によれば、第１及び第２のパケットのヘッダを圧縮してカプセル化により形成された３層構造の第３のパケットによってもパケット通信を行うことができる。
本発明に係るパケット通信システムの一実施の形態を示すシステム全体構成図である。 本実施の形態における移動ノードのハードウェア構成図である。 ＩＰｖ４のＩＰパケットのフォーマットを示す図である。 本実施の形態における移動ノードのブロック構成図である。 本実施の形態におけるＶＰＮゲートウェイのブロック構成図である。 本実施の形態におけるホームエージェントのブロック構成図である。 本実施の形態における移動ノードのＩＰパケットの送信処理を示すフローチャートである。 本実施の形態におけるＶＰＮゲートウェイが移動ノードから送信されてきたＩＰパケットを中継する中継処理を示すフローチャートである。 本実施の形態におけるホームエージェントが受信したＩＰパケットを通信先ノードへ送信する際に実施するＩＰパケットの送信処理を示すフローチャートである。 本実施の形態における移動ノードのＩＰパケット送信時におけるＩＰパケットのデータ構成の遷移を示す図である。 本実施の形態におけるホームエージェントが通信先ノードからＩＰパケットを受信したときに実施するＩＰパケットの受信処理を示すフローチャートである。 本実施の形態におけるＶＰＮゲートウェイがホームエージェントから送信されてきたＩＰパケットを中継する中継処理を示すフローチャートである。 本実施の形態における移動ノードのＩＰパケットの受信処理を示すフローチャートである。 本実施の形態における移動ノードのＩＰパケット受信時におけるＩＰパケットのデータ構成の遷移を示す図である。
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係るパケット通信システムの一実施の形態を示すシステム全体構成図である。
図１には、移動ノード１０とＶＰＮゲートウェイ３０と通信先ノード１とがインターネット２に接続された構成が示されている。移動ノード１０は、通常、ホームネットワーク４が構築されている拠点内において使用されるが、図１では、拠点の外へ移動したときの状態が示されている。本実施の形態においてホームネットワーク４というのは、移動ノード１０の拠点に構築されたネットワークである。ホームネットワーク４は、前述したＶＰＮゲートウェイ３０に加えてホームエージェント４０をＬＡＮ５に接続して構築される。
通信先ノード１は、移動ノード１０の通信相手となるノードである。通信先ノード１は、固定型、移動型を問わずＰＣ等のコンピュータで実現される。
移動ノード１０、ＶＰＮゲートウェイ３０及びホームエージェント４０は、いずれもパケット通信装置として設けられているが、このうち ホームエージェント４０は、サーバコンピュータで実現され、ホームネットワーク４において移動ノード１０を管理するためのノードである。移動ノード１０は、ホームエージェント４０を介して外部の通信先ノード１との間でパケット通信を行う。ホームエージェント４０と移動ノード１０とは、モバイルＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従ってパケット通信を行う。
ＶＰＮゲートウェイ３０は、ホームネットワーク４内のコンピュータをインターネット２に接続する通信機器であり、ホームネットワーク４の内外に位置するノード（本実施の形態の場合、移動ノード１０とホームエージェント４０）の間で授受されるＩＰパケットを中継する中継装置である。特に、本実施の形態の場合、外部に所在する移動ノード１０との間でＶＰＮ３による接続を確立する。ＶＰＮは、インターネット２に接続されている利用者（移動ノード１０）との間に、仮想的な通信トンネルを構成したプライベートなネットワーク（仮想的な専用回線）である。
移動ノード１０は、ユーザに携帯される携帯型の情報処理装置（移動端末）であり、例えばモバイルＰＣやタブレット端末等で実現される。移動ノード１０は、ＩＰｓｅｃ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）機能を有している。ＩＰｓｅｃは、暗号技術を使ってＩＰパケットの完全性や機密性を実現する仕組みのことをいい、ＩＰｓｅｃ機能は、ＶＰＮ３において暗号化通信を行うための機能である。
ここで、図１にも示したが、後述する説明において用いる、各装置に割り当てられるＩＰアドレスについて説明する。
ＨＡ ：ホームエージェント４０のＩＰアドレス
ＶＧＷ ：ＶＰＮゲートウェイ３０のＩＰアドレス
ＣＮ ：通信先ノード１のＩＰアドレス
ＭＭ ：移動ノード１０固有のＩＰアドレス
ＨｏＡ ：ホームエージェント４０がモバイルＩＰに従って移動ノード１０に対して付与するホームネットワーク４におけるＩＰアドレス
図２は、本実施の形態における移動ノード１０を形成するコンピュータのハードウェア構成図である。本実施の形態において移動ノード１０を形成するコンピュータは、従前から存在する汎用的なハードウェア構成で実現できる。すなわち、移動ノード１０は、図２に示したようにＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）５４、入力手段として設けられたマウス５５とキーボード５６、及び表示手段として設けられたディスプレイ５７等のユーザインタフェースをそれぞれ接続する入出力コントローラ５８、通信手段として設けられたネットワークインタフェース（ＩＦ）５９を内部バス６０に接続して構成される。なお、ユーザインタフェースが搭載されていないかもしれないが、ＶＰＮゲートウェイ３０及びホームエージェント４０、更に通信先ノード１も同じコンピュータで形成され、又はコンピュータを搭載して形成されていることから図２に示したハードウェア構成を有している。
図３は、ＩＰｖ４のＩＰパケットのフォーマットを示す図である。本実施の形態では、所定のフォーマットの一例として、パケット通信に用いるＩＰパケットのＩＰｖ４のフォーマットを用いることにする。もちろん、インターネットプロトコルに準拠したデータ構造としてＩＰｖ４に限らず、ＩＰｖ６を用いてもよい。
移動ノード１０と通信先ノード１との間で授受されるＩＰパケット（以下、「転送ＩＰパケット」）、移動ノード１０とホームエージェント４０との間で授受されるＩＰパケット（以下、「モバイルＩＰパケット」）、そして移動ノード１０とＶＰＮゲートウェイ３０との間で授受されるＩＰパケット（以下、「ＶＰＮＩＰパケット」）のいずれも、このフォーマットに従って形成され、各装置間では、この所定のフォーマットに従ったＩＰパケットにてパケット通信を行う。
図３に示したフォーマットは、一般的であることから、各フィールドについての説明は省略するが、本実施の形態では、図３において星印を付けたフィールドを削除することでヘッダを圧縮し、これによりＩＰパケットにおけるペイロードの領域を増加させるようにしたことを特徴としている。なお、黒色の星印は送受信の双方向とも削除可能である。白色の星印のうち送信元ＩＰアドレスは移動ノード１０からのパケット送信時に、宛先ＩＰアドレスは移動ノード１０のパケット受信時に、それぞれ削除可能である。
ところで、通常、装置間で一度に送信できる最大のデータ量（ＭＴＵ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｕｎｉｔ）は決められており、送りたいデータの量がＭＴＵを超える場合はＭＴＵ毎に分割して複数回に分けて送信する、いわゆるパケットフラグメントを発生させてしまう。本実施の形態では、ペイロードの領域を増やしパケットフラグメントの発生を極力抑えられるようにＩＰパケットのヘッダを圧縮するようにした。
本実施の形態において、ヘッダを圧縮するためにデータを削除するフィールドは、バージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサムと、送信元ＩＰアドレス又は宛先ＩＰアドレスである。これらのフィールドは、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドであることから選出されている。
このうち、バージョンは、本実施の形態の場合、ＩＰｖ４を用いているので削除しても特定できる。仮にＩＰｖ６を採用したとしても、ＩＰｖ４とＩＰｖ６はヘッダ長が異なるため判別可能である。ヘッダ長は、バージョン等から推測可能である。つまり、バージョンに従ってフィールドを復元した後算出すれば導き出せる。全長も同様である。このように、ヘッダ長及び全長というデータ長に関するデータは、計算により復元することが可能である。なお、ＩＰｖ６の場合はペイロード長がデータ長に関するデータに含まれる。ヘッダチェックサムは、他のフィールドデータの復元後に再計算すればよい。
そして、送信元ＩＰアドレス及び宛先ＩＰアドレスは、詳細は後述するが、他のＩＰパケットのヘッダ情報若しくは内部に保持しているデータ（ＩＰアドレス）から一意に導き出せるため削除しても復元可能である。
本実施の形態では、以上のフィールドを削除することで一ＩＰパケット当たり９バイト長が削減可能となる。もちろん、これらのフィールドの全てを常にセットで削除する必要はなく、少なくとも１つを削除するようにしてもよい。
なお、本実施の形態において、ＩＰパケットのヘッダに含まれるフィールドのうち削除しても復元可能なデータを格納するフィールドを「省略可フィールド」という。これに対し、削除したら復元できないデータを格納するフィールドを「省略不可フィールド」という。そして、省略可フィールドのうちヘッダの圧縮時に実際に削除したフィールドのデータを「省略ヘッダ情報」と総称し、ＩＰパケットのヘッダに含まれるフィールドのうち省略ヘッダ情報に含まれないフィールドのデータを「未省略ヘッダ情報」と総称する。なお、データの格納場所を示すフィールドが削除されるとそのフィールドに設定されているデータも当然削除されることから、フィールドとデータを厳密に使い分ける必要はない。
次に、本実施の形態における各装置１０，３０，４０の構成について説明するが、各装置１０，３０，４０には、一部共通する機能が搭載されているため、先に本実施の形態が提供する機能について説明する。なお、ここでは機能を説明し、実際に復元するフィールドデータ等の詳細については処理と合わせて説明する。
・転送ＩＰヘッダ圧縮機能
受け取った転送ＩＰパケットのヘッダ（以下、「転送ＩＰヘッダ」）から送信元ＩＰアドレス又は宛先ＩＰアドレスを含む省略（削除）対象のフィールドを削除する。
・転送ＩＰヘッダ伸張機能
省略ヘッダ情報が省略された転送ＩＰヘッダに対し、省略ヘッダ情報を復元して圧縮前の元の状態に戻す。
・モバイルＩＰヘッダ付与機能
転送ＩＰヘッダ圧縮機能から受け取った転送ＩＰパケット（圧縮済み転送ＩＰパケット）をモバイルＩＰパケットのヘッダ（以下、「モバイルＩＰヘッダ」）でカプセリングする。転送ＩＰパケットが大きすぎる場合（ＭＴＵを超える場合）はここで一度フラグメントされる。
・モバイルＩＰヘッダ削除機能
モバイルＩＰパケット内に含まれる転送ＩＰパケットを取り出す。モバイルＩＰのレイヤでフラグメントされたデータはここで一度結合される。
・モバイルＩＰヘッダ圧縮機能
モバイルＩＰヘッダから送信元ＩＰアドレスを含む省略（削除）対象のフィールドを削除する。
・モバイルＩＰヘッダ伸張機能
省略ヘッダ情報が省略されたモバイルＩＰパケットのヘッダに対し、省略ヘッダ情報を復元して圧縮前の元の状態に戻す。
・ＶＰＮＩＰパケット暗号機能
モバイルＩＰヘッダ圧縮機能から受け取ったモバイルＩＰパケット（圧縮済みモバイルＩＰパケット）を暗号化し、ＶＰＮＩＰパケットのヘッダ（以下、「ＶＰＮＩＰヘッダ」）でカプセリングする、この時点でパケットのサイズが大きすぎる場合（ＭＴＵを超える場合）はここでフラグメントされる。
・ＶＰＮＩＰパケット復号機能
受信したＶＰＮＩＰパケットの暗号データを復号し、中に含まれるモバイルＩＰパケットを取り出す。ＶＰＮＩＰパケットのレイヤでフラグメントされたデータはここで一度結合される。
ここで、「カプセル化」とは、パケットのヘッダとペイロード全体を、新たなレイヤのペイロード部分として、既設パケットとは別のヘッダを新たに付与することをいう。モバイルＩＰヘッダ付与機能は、カプセル化を行うことで圧縮済み転送ＩＰパケットにモバイルＩＰヘッダを付与してモバイルＩＰパケットを形成する。また、ＶＰＮＩＰパケット暗号機能は、カプセル化を行うことで圧縮済みモバイルＩＰパケットにＶＰＮＩＰヘッダを付与してＶＰＮＩＰパケットを形成する。
また、「デカプセル化」とは、カプセル化と逆の処理を行い、ＩＰパケットからヘッダを削除することでペイロードに含まれているＩＰパケットを取り出すことをいう。モバイルＩＰヘッダ削除機能は、デカプセル化を行うことでモバイルＩＰパケットのペイロード、すなわち圧縮済み転送ＩＰパケットを取り出す。また、ＶＰＮＩＰパケット復号機能は、デカプセル化を行うことでＶＰＮＩＰパケットのペイロード、すなわち圧縮済みモバイルＩＰパケットを取り出す。
図４は、本実施の形態における移動ノード１０のブロック構成図である。なお、本実施の形態の説明に用いない構成要素については図から省略している。本実施の形態における移動ノード１０は、アプリケーション実行部１１、転送ＩＰヘッダ圧縮部１２、モバイルＩＰヘッダ付与部１３、モバイルＩＰヘッダ圧縮部１４、ＶＰＮＩＰパケット暗号化部１５、通信処理部１６、ＶＰＮＩＰパケット復号部１７、モバイルＩＰヘッダ伸張部１８、モバイルＩＰヘッダ削除部１９及び転送ＩＰヘッダ伸張部２０を有している。
アプリケーション実行部１１は、パケット通信を行うアプリケーションを実行する。転送ＩＰヘッダ圧縮部１２は、転送ＩＰヘッダ圧縮機能を有し、アプリケーション実行部１１から受け取った転送ＩＰパケットのヘッダを構成するフィールドの一部を削除することで転送ＩＰヘッダを圧縮する。モバイルＩＰヘッダ付与部１３は、モバイルＩＰヘッダ付与機能を有し、転送ＩＰヘッダ圧縮部１２が形成した圧縮済み転送ＩＰパケットをカプセル化してモバイルＩＰパケットを形成する。モバイルＩＰヘッダ圧縮部１４は、モバイルＩＰヘッダ圧縮機能を有し、モバイルＩＰヘッダ付与部１３から受け取ったモバイルＩＰパケットのヘッダを構成するフィールドの一部を削除することでモバイルＩＰヘッダを圧縮する。ＶＰＮＩＰパケット暗号化部１５は、ＶＰＮＩＰパケット暗号機能を有し、モバイルＩＰヘッダ圧縮部１４から受け取った圧縮済みモバイルＩＰパケットを暗号化し、暗号化した圧縮済みモバイルＩＰパケットをカプセル化してＶＰＮＩＰパケットを形成する。通信処理部１６は、ＶＰＮゲートウェイ３０との間でＶＰＮ３を介してパケット通信を行う。ＶＰＮＩＰパケット復号部１７は、ＶＰＮＩＰパケット復号機能を有し、ＶＰＮゲートウェイ３０から受信したＶＰＮＩＰパケットの暗号データを復号し、ＶＰＮＩＰパケットに含まれている圧縮済みモバイルＩＰパケットを取り出す。モバイルＩＰヘッダ伸張部１８は、モバイルＩＰヘッダ伸張機能を有し、ＶＰＮＩＰパケット復号部１７により取り出された圧縮済みモバイルＩＰパケットの省略ヘッダ情報を復元して圧縮前の状態に戻すよう伸張する。モバイルＩＰヘッダ削除部１９は、モバイルＩＰヘッダ削除機能を有し、モバイルＩＰヘッダ伸張部１８により伸張されたモバイルＩＰヘッダを削除して圧縮済み転送ＩＰパケットを取り出す。転送ＩＰヘッダ伸張部２０は、転送ＩＰヘッダ伸張機能を有し、モバイルＩＰヘッダ削除部１９により取り出された圧縮済み転送ＩＰパケットの省略ヘッダ情報を復元して圧縮前の状態に戻すよう伸張する。
移動ノード１０における各構成要素１１〜２０は、移動ノード１０を形成するコンピュータと、コンピュータに搭載されたＣＰＵ５１で動作するプログラムとの協調動作により実現される。
図５は、本実施の形態におけるＶＰＮゲートウェイ３０のブロック構成図である。なお、本実施の形態の説明に用いない構成要素については図から省略している。本実施の形態におけるＶＰＮゲートウェイ３０は、ＷＡＮ側通信処理部３１、ＶＰＮＩＰパケット復号部３２、モバイルＩＰヘッダ伸張部３３、ＬＡＮ側通信処理部３４、モバイルＩＰヘッダ圧縮部３５及びＶＰＮＩＰパケット暗号化部３６を有している。ＷＡＮ側通信処理部３１は、移動ノード１０との間でＶＰＮ３を介してパケット通信を行う。ＶＰＮＩＰパケット復号部３２は、ＶＰＮＩＰパケット復号機能を有し、移動ノード１０から受信したＶＰＮＩＰパケットの暗号データを復号し、ＶＰＮＩＰパケットに含まれている圧縮済みモバイルＩＰパケットを取り出す。モバイルＩＰヘッダ伸張部３３は、モバイルＩＰヘッダ伸張機能を有し、ＶＰＮＩＰパケット復号部３２により取り出された圧縮済みモバイルＩＰパケットの省略ヘッダ情報を復元して圧縮前の状態に戻すよう伸張する。ＬＡＮ側通信処理部３４は、ホームエージェント４０との間でパケット通信を行う。モバイルＩＰヘッダ圧縮部３５は、モバイルＩＰヘッダ圧縮機能を有し、ホームエージェント４０から受信したモバイルＩＰパケットのヘッダを構成するフィールドの一部を削除することで圧縮する。ＶＰＮＩＰパケット暗号化部３６は、ＶＰＮＩＰパケット暗号機能を有し、モバイルＩＰヘッダ圧縮部３５から受け取った圧縮済みモバイルＩＰパケットを暗号化し、暗号化した圧縮済みモバイルＩＰパケットをカプセル化してＶＰＮＩＰパケットを形成する。
ＶＰＮゲートウェイ３０における各構成要素３１〜３６は、ＶＰＮゲートウェイ３０を形成するコンピュータと、コンピュータに搭載されたＣＰＵで動作するプログラムとの協調動作により実現される。
図６は、本実施の形態におけるホームエージェント４０のブロック構成図である。なお、本実施の形態の説明に用いない構成要素については図から省略している。本実施の形態におけるホームエージェント４０は、通信処理部４１、モバイルＩＰヘッダ削除部４２、転送ＩＰヘッダ伸張部４３、転送ＩＰヘッダ圧縮部４４及びモバイルＩＰヘッダ付与部４５を有している。通信処理部４１は、ＶＰＮゲートウェイ３０及び通信先ノード１との間でパケット通信を行う。モバイルＩＰヘッダ削除部４２は、モバイルＩＰヘッダ削除機能を有し、ＶＰＮゲートウェイ３０から受信したモバイルＩＰヘッダを削除して圧縮済み転送ＩＰパケットを取り出す。転送ＩＰヘッダ伸張部４３は、転送ＩＰヘッダ伸張機能を有し、モバイルＩＰヘッダ削除部４２により取り出された圧縮済み転送ＩＰパケットの省略ヘッダ情報を復元して圧縮前の状態に戻すよう伸張する。転送ＩＰヘッダ圧縮部４４は、転送ＩＰヘッダ圧縮機能を有し、通信先ノード１から受信した転送ＩＰパケットのヘッダを構成するフィールドの一部を削除することで圧縮する。モバイルＩＰヘッダ付与部４５は、モバイルＩＰヘッダ付与機能を有し、転送ＩＰヘッダ圧縮部４４が形成した圧縮済み転送ＩＰパケットをカプセル化してモバイルＩＰパケットを形成する。
ホームエージェント４０における各構成要素４１〜４５は、ホームエージェント４０を形成するコンピュータと、コンピュータに搭載されたＣＰＵで動作するプログラムとの協調動作により実現される。
また、本実施の形態で用いるプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。通信手段や記録媒体から提供されたプログラムはコンピュータにインストールされ、コンピュータのＣＰＵがプログラムを順次実行することで各種処理が実現される。
次に、本実施の形態における動作を説明する。ここでは、移動ノード１０が通信先ノード１へデータを送り、そして通信先ノード１からデータが返信されてくる場合を想定して説明する。まず、移動ノード１０から通信先ノード１に対して転送ＩＰパケットを送信する場合の送信処理について、図７〜図９に示すフローチャート及びＩＰパケットのデータ構成の遷移を示す図１０を用いて説明する。
まず、移動ノード１０は、ＶＰＮゲートウェイ３０とのＶＰＮ３を介してパケット通信を行うのに先立ち、ＶＰＮゲートウェイ３０にコネクション要求を送信し、ＶＰＮ接続を確立する（ステップ１１１）。ＶＰＮ接続を確立するまでの処理手順は従前と同じでよいため詳細な説明は省略する。ＶＰＮ接続が確立されると、移動ノード１０は、ホームエージェント４０から、移動ノード１０に対して付与するホームアドレス（ＨｏＡ）を取得する（ステップ１１２）。
転送ＩＰヘッダ圧縮部１２は、アプリケーション実行部１１により実行されるアプリケーションから通信先ノード１へ送信する転送ＩＰパケットを受け付ける（ステップ１１３）。この受け付けた転送ＩＰパケットのデータ構造は図１０（ａ）に示されている。転送ＩＰヘッダ圧縮部１２は、この転送ＩＰパケットのヘッダを圧縮する（ステップ１１４）。具体的には、図３を用いて説明したように、バージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサム及び送信元ＩＰアドレス（ＳＲＣ）の各フィールドを削除する。これにより、ヘッダ長を９バイト分削減できる。換言すると、ペイロード長を９バイト分増やすことができる。
ここで、圧縮後の転送ＩＰパケット（圧縮済み転送ＩＰパケット）の全長がモバイルＩＰパケットの最大ペイロード長より大きいためＭＴＵを超えてしまう場合（ステップ１１５でＮ）、圧縮済み転送ＩＰパケットを分割する必要が生じてくる（ステップ１２２）。そして、分割により形成された転送ＩＰパケット毎に後述する処理を行うことになる。なお、分割の有無に関係なく圧縮済み転送ＩＰパケットに対して施す処理は同じなので、ここでは説明の便宜上、圧縮済み転送ＩＰパケットは分割されないものとして説明を続ける。
圧縮済み転送ＩＰパケットの全長がモバイルＩＰパケットの最大ペイロード長以下であることからＭＴＵ以下の場合（ステップ１１５でＹ）、モバイルＩＰヘッダ付与部１３は、圧縮済み転送ＩＰパケットをカプセル化する（ステップ１１６）。すなわち、モバイルＩＰヘッダ付与部１３は、圧縮済み転送ＩＰパケットをモバイルＩＰパケットのペイロードとし、モバイルＩＰヘッダを付加することでモバイルＩＰパケットを形成する。このときのモバイルＩＰパケットを図１０（ｂ）に示す。
続いて、モバイルＩＰヘッダ圧縮部１４は、モバイルＩＰヘッダ付与部１３が形成したモバイルＩＰパケットのヘッダを圧縮する（ステップ１１７）。具体的には、図３を用いて説明したように、バージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサム及び送信元ＩＰアドレスの各フィールドを削除する。これにより、ヘッダ長を９バイト分削減できる。換言すると、ペイロード長を９バイト分増やすことができる。
ここで、圧縮後のモバイルＩＰパケット（圧縮済みモバイルＩＰパケット）の全長がＶＰＮＩＰパケットの最大ペイロード長より大きいためＭＴＵを超えてしまう場合（ステップ１１８でＮ）、圧縮済みモバイルＩＰパケットを分割する必要が生じてくる（ステップ１２３）。そして、分割により形成されたモバイルＩＰパケット毎に後述する処理を行うことになる。なお、分割の有無に関係なく圧縮済みモバイルＩＰパケットに対して施す処理は同じなので、ここでは説明の便宜上、圧縮済みモバイルＩＰパケットは分割されないものとして説明を続ける。
圧縮済みモバイルＩＰパケットの全長がＶＰＮＩＰパケットの最大ペイロード長以下であることからＭＴＵ以下の場合（ステップ１１８でＹ）、ＶＰＮＩＰパケット暗号化部１５は、圧縮済みモバイルＩＰパケットを暗号化し（ステップ１１９）、暗号化した圧縮済みモバイルＩＰパケットの全体を、例えば、ＥＳＰ（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｐａｙｌｏａｄ）ヘッダでカプセル化し、更にＶＰＮＩＰヘッダを付加することでカプセル化する（ステップ１２０）。つまり、ＶＰＮＩＰパケット暗号化部１５は、圧縮済みモバイルＩＰパケット及びＥＳＰヘッダをＶＰＮＩＰパケットのペイロードとし、ＶＰＮＩＰヘッダを付加することでＶＰＮＩＰパケットを形成する。このときのＶＰＮＩＰパケットを図１０（ｃ）に示す。
通信処理部１６は、以上のようにして形成されたＶＰＮＩＰパケットを、ＶＰＮ３を介してＶＰＮゲートウェイ３０へ送信する（ステップ１２１）。
以上のようにして３重化されて送信されるＩＰパケットのうち、ＶＰＮＩＰパケットのペイロード部分に含まれる転送ＩＰヘッダ及びモバイルＩＰヘッダを圧縮することで、ＶＰＮ３を介して送信される３層構造のＶＰＮＩＰパケットのパケット長を削減することが可能となる。このため、ＶＰＮＩＰパケットのペイロード長を相対的に大きくできるので、パケットフラグメントの発生を抑えることができ、これにより、パケットロストの発生も抑えることができるため、転送効率の悪化を抑止できるようになる。
ＶＰＮゲートウェイ３０において、ＷＡＮ側通信処理部３１が移動ノード１０からＶＰＮ３を介して送信されてきたＶＰＮＩＰパケットを受信する（ステップ３１１）。ＶＰＮＩＰパケットがフラグメントされたデータを含んでいる場合（ステップ３１２でＹ）、ＶＰＮＩＰパケット復号部３２は、フラグメントされたデータを含む他のＶＰＮＩＰパケットも受信した後、結合する（ステップ３１６）。
ＶＰＮＩＰパケット復号部３２は、受信したＶＰＮＩＰパケットの暗号データを復号し（ステップ３１３）、続いて、モバイルＩＰヘッダ伸張部３３は、ＶＰＮＩＰパケットのペイロードに含まれているモバイルＩＰパケットを取り出し、モバイルＩＰヘッダを伸張する（ステップ３１４）。すなわち、図３を用いて説明したように、削除されたバージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサム及び送信元ＩＰアドレスの各フィールドを復元する。具体的には、バージョンはヘッダのフォーマットから特定可能である。ＶＰＮＩＰヘッダに設定されているバージョンをコピーしてもよい。ヘッダ長及び全長は、バージョンが決まると算出可能となる。ヘッダチェックサムは、省略されたフィールドデータが復元されると算出可能となる。送信元ＩＰアドレスには、ＶＰＮＩＰヘッダの送信元ＩＰアドレスをコピーすればよい。このようにして復元されたときのモバイルＩＰパケットを図１０（ｄ）に示す。
以上のようにして、モバイルＩＰヘッダが伸張されることで、移動ノード１０とホームエージェント４０との間でのパケット通信に用いられるモバイルＩＰパケットが元の状態に復元される。そして、ＬＡＮ側通信処理部３４は、復元されたモバイルＩＰパケットを、ＬＡＮ５を介してホームエージェント４０へ送信する（ステップ３１５）。
ホームエージェント４０において、通信処理部４１がＶＰＮゲートウェイ３０から送信されてきたモバイルＩＰパケットを受信する（ステップ４１１）。モバイルＩＰパケットがフラグメントされたデータを含んでいる場合（ステップ４１２でＹ）、モバイルＩＰヘッダ削除部４２は、フラグメントされたデータを含む他のモバイルＩＰパケットも受信した後、結合する（ステップ４１６）。
モバイルＩＰヘッダ削除部４２は、モバイルＩＰパケットのモバイルＩＰヘッダを削除して圧縮済み転送ＩＰパケットを取り出す（ステップ４１３）。続いて、転送ＩＰヘッダ伸張部４３は、転送ＩＰヘッダを伸張する（ステップ４１４）。すなわち、図３を用いて説明したように、削除されたバージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサム及び送信元ＩＰアドレスの各フィールドを復元する。具体的な方法は、前述したモバイルＩＰヘッダの伸張方法と同じでよい。但し、送信元ＩＰアドレスに関しては、ホームエージェント４０が保持管理している移動ノード１０のホームアドレス（ＨｏＡ）を設定する。このようにして復元されたときのモバイルＩＰパケットを図１０（ｅ）に示す。
以上のようにして、転送ＩＰヘッダが伸張されることで、移動ノード１０と通信先ノード１との間でのパケット通信に用いられる転送ＩＰパケットが元の状態に復元される。そして、通信処理部４１は、復元された転送ＩＰパケットを、転送ＩＰヘッダの宛先ＩＰアドレス（ＤＳＴ）から特定される通信先ノード１へ送信する（ステップ４１５）。なお、転送ＩＰヘッダから明らかなように、転送ＩＰヘッダの送信元は移動ノード１０である。
本実施の形態によれば、以上のようにして移動ノード１０から通信先ノード１へＩＰパケットを送信することができる。
続いて、通信先ノード１から送信された転送ＩＰパケットを移動ノード１０が受信するまでに実施される受信処理について、図１１〜図１３に示すフローチャート及びＩＰパケットのデータ構成の遷移を示す図１４を用いて説明する。なお、ＶＰＮ３は、パケット送信時から接続されたままであるものとする。
ホームエージェント４０において、通信処理部４１は、通信先ノード１から送信された転送ＩＰパケットを受信する（ステップ４３１）。この受信した転送ＩＰパケットを図１４（ａ）に示す。転送ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレス（ＤＳＴ）には、移動ノード１０のホームアドレス（ＨｏＡ）が設定されている。
続いて、転送ＩＰヘッダ圧縮部４４は、転送ＩＰパケットのヘッダを圧縮する（ステップ４３２）。具体的には、図３を用いて説明したように、バージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサム及び宛先ＩＰアドレスの各フィールドを削除する。これにより、ヘッダ長を９バイト分削減できる。換言すると、ペイロード長を９バイト分増やすことができる。
ここで、圧縮後の転送ＩＰパケット（圧縮済み転送ＩＰパケット）の全長がモバイルＩＰパケットの最大ペイロード長より大きいためＭＴＵを超えてしまう場合（ステップ４３３でＮ）、圧縮済み転送ＩＰパケットを分割する必要が生じてくる（ステップ４３６）。そして、分割により形成された転送ＩＰパケット毎に後述する処理を行うことになる。なお、分割の有無に関係なく圧縮済み転送ＩＰパケットに対して施す処理は同じなので、ここでは説明の便宜上、圧縮済み転送ＩＰパケットは分割されないものとして説明を続ける。
圧縮済み転送ＩＰパケットの全長がモバイルＩＰパケットの最大ペイロード長以下であることからＭＴＵ以下の場合（ステップ４３３でＹ）、モバイルＩＰヘッダ付与部４５は、圧縮済み転送ＩＰパケットをカプセル化する（ステップ４３４）。つまり、モバイルＩＰヘッダ付与部４５は、圧縮済み転送ＩＰパケットをモバイルＩＰパケットのペイロードとし、モバイルＩＰヘッダを付加することでモバイルＩＰパケットを形成する。このときのモバイルＩＰパケットを図１４（ｂ）に示す。
通信処理部４１は、以上のようにして形成されたモバイルＩＰパケットをＶＰＮゲートウェイ３０へ送信する（ステップ４３５）。厳密には、図１４（ｂ）の宛先ＩＰアドレスに設定されているように、モバイルＩＰパケットは、移動ノード１０宛に送信される。ＶＰＮゲートウェイ３０は、中継するためにモバイルＩＰパケットを受信することになる。
ＶＰＮゲートウェイ３０において、ＬＡＮ側通信処理部３４がホームエージェント４０から送信されてきたモバイルＩＰパケットを受信すると（ステップ３１１）、モバイルＩＰヘッダ圧縮部３５は、モバイルＩＰパケットのヘッダを圧縮する（ステップ３３２）。具体的には、図３を用いて説明したように、バージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサム及び宛先ＩＰアドレスの各フィールドを削除する。これにより、ヘッダ長を９バイト分削減できる。換言すると、ペイロード長を９バイト分増やすことができる。
ここで、圧縮後のモバイルＩＰパケット（圧縮済みモバイルＩＰパケット）の全長がＶＰＮＩＰパケットの最大ペイロード長より大きいためＭＴＵを超えてしまう場合（ステップ３３３でＮ）、圧縮済みモバイルＩＰパケットを分割する必要が生じてくる（ステップ３３７）。そして、分割により形成されたモバイルＩＰパケット毎に後述する処理を行うことになる。なお、分割の有無に関係なく圧縮済みモバイルＩＰパケットに対して施す処理は同じなので、ここでは説明の便宜上、圧縮済みモバイルＩＰパケットは分割されないものとして説明を続ける。
圧縮済みモバイルＩＰパケットの全長がＶＰＮＩＰパケットの最大ペイロード長以下であることからＭＴＵ以下の場合（ステップ３３３でＹ）、ＶＰＮＩＰパケット暗号化部３６は、圧縮済みモバイルＩＰパケットを暗号化し（ステップ３３４）、暗号化した圧縮済みモバイルＩＰパケットの全体を、上記と同様にＥＳＰヘッダでカプセル化し、更にＶＰＮＩＰヘッダを付加することでカプセル化する（ステップ３３５）。つまり、ＶＰＮＩＰパケット暗号化部３６は、圧縮済みモバイルＩＰパケット及びＥＳＰヘッダをＶＰＮＩＰパケットのペイロードとし、ＶＰＮＩＰヘッダを付加することでＶＰＮＩＰパケットを形成する。このときのＶＰＮＩＰパケットを図１４（ｃ）に示す。
ＷＡＮ側通信処理部３１は、以上のようにして形成されたＶＰＮＩＰパケットを、ＶＰＮ３を介して移動ノード１０へ送信する（ステップ３３６）。
前述した移動ノード１０がＶＰＮＩＰパケットを送信する場合と同様に、移動ノード１０が受信するＶＰＮＩＰパケットは３重化され、３層構造のＶＰＮＩＰパケットとして送信されてくるが、ＶＰＮＩＰパケットのペイロード部分に含まれる転送ＩＰヘッダ及びモバイルＩＰヘッダを圧縮することで、ＶＰＮ３を介して送信されるＶＰＮＩＰパケットのパケット長を削減することが可能となる。
移動ノード１０において、通信処理部１６がＶＰＮゲートウェイ３０からＶＰＮ３を介して送信されてきたＶＰＮＩＰパケットを受信する（ステップ１３１）。ＶＰＮＩＰパケットがフラグメントされたデータを含んでいる場合（ステップ１３２でＹ）、ＶＰＮＩＰパケット復号部１７は、フラグメントされたデータを含む他のＶＰＮＩＰパケットも受信した後、結合する（ステップ１３９）。
ＶＰＮＩＰパケット復号部１７は、受信したＶＰＮＩＰパケットの暗号データを復号し（ステップ１３３）、続いて、モバイルＩＰヘッダ伸張部１８は、ＶＰＮＩＰパケットのペイロードに含まれているモバイルＩＰパケットを取り出し、モバイルＩＰヘッダを伸張する（ステップ１３４）。すなわち、図３を用いて説明したように、削除されたバージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサム及び宛先ＩＰアドレスの各フィールドを復元する。具体的には、バージョンはヘッダのフォーマットから特定可能である。ＶＰＮＩＰヘッダに設定されているバージョンをコピーしてもよい。ヘッダ長及び全長は、バージョンが決まると算出可能となる。ヘッダチェックサムは、省略されたフィールドデータが復元されると算出可能となる。宛先ＩＰアドレスは、ＶＰＮＩＰヘッダの宛先ＩＰアドレスをコピーすればよい。このようにして復元されたときのモバイルＩＰパケットを図１４（ｄ）に示す。
モバイルＩＰパケットがフラグメントされたデータを含んでいる場合（ステップ１３５でＹ）、モバイルＩＰヘッダ削除部１９は、フラグメントされたデータを含む他のモバイルＩＰパケットも同様に処理して結合する（ステップ１４０）。
続いて、モバイルＩＰヘッダ削除部１９は、モバイルＩＰパケットのモバイルＩＰヘッダを削除して圧縮済み転送ＩＰパケットを取り出す（ステップ１３６）。続いて、転送ＩＰヘッダ伸張部２０は、転送ＩＰヘッダを伸張する（ステップ１３７）。すなわち、図３を用いて説明したように、削除されたバージョン、ヘッダ長、全長、ヘッダチェックサム及び宛先ＩＰアドレスの各フィールドを復元する。具体的な方法は、前述したモバイルＩＰヘッダの伸張方法と同じでよい。但し、宛先ＩＰアドレスに関しては、ステップ１１２においてホームエージェント４０から取得した移動ノード１０のホームアドレス（ＨｏＡ）を設定する。このようにして復元されたときのモバイルＩＰパケットを図１４（ｅ）に示す。
以上のようにして伸張された転送ＩＰヘッダは、アプリケーションに渡される（ステップ１３８）。
本実施の形態によれば、パケット通信時にカプセル化によりペイロードに含まれることになるＩＰパケットのヘッダを圧縮することにより、圧縮しない場合に比してペイロード長をより大きくすることが可能となる。
本実施の形態では、ＩＰパケットが３重化されてＶＰＮ３を介してパケット通信される場合を例にして説明したが、必ずしも３重化の場合にのみ適用可能というわけでなく多重化（２重化以上）される場合のいずれにも適用可能である。本実施の形態は、端的に言うとカプセル化によりペイロードに含まれることになるＩＰヘッダ部分を圧縮して、カプセル化（新たなＩＰパケットのヘッダの付与）により新たなＩＰパケットを形成することになる。この圧縮されるヘッダを持つＩＰパケットと、新たに形成されるＩＰパケットの関係は、上記説明においては転送ＩＰパケットとモバイルＩＰパケット、またモバイルＩＰパケットとＶＰＮＩＰパケット、がこれに該当する。また、圧縮されたヘッダを伸張する場合、デカプセル化によりＩＰパケットのヘッダを削除しペイロードに含まれている圧縮されたＩＰパケットを取り出し、そして圧縮されたＩＰパケットのヘッダを伸張することになる。このヘッダが削除されるＩＰパケットと、伸張されるヘッダを持つＩＰパケットとの関係は、上記説明においてはＶＰＮＩＰパケットとモバイルＩＰパケット、またモバイルＩＰパケットと転送ＩＰパケット、がこれに該当する。
また、本実施の形態では、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除対象としている。本実施の形態では、ＩＰｖ４ヘッダを例にしているが、他のプロトコルにおいても同様である。
なお、前述したように、移動ノード１０は、転送ＩＰヘッダ伸張時には、宛先ＩＰアドレスを一意に導き出せるデータとして、ホームエージェント４０から取得し、内部に保持しているホームアドレス（ＨｏＡ）を用いている。このホームアドレスは、自装置（移動ノード１０）に割り当てられているＩＰアドレスで、モバイルＩＰ通信のために取得し保持している情報（自装置に関するデータ）である。換言すると、ヘッダを伸張することを目的としてデータを別途用意し、保持管理していない。すなわち、本実施の形態では、ＩＰパケットの圧縮／伸張のための情報を別途用意することなくＩＰパケットのヘッダの伸張を行うことが可能である。
また、上記実施の形態では、モバイルＶＰＮに適用した場合を例にして説明したので、転送ＩＰパケットやモバイルＩＰパケットが圧縮や伸張の対象となったが、他のプロトコルに従ってパケット通信を行うのであれば、上記実施の形態において説明した処理を、そのプロトコルに従ったパケットにも適用することは可能である。
１ 通信先ノード、２ インターネット、３ ＶＰＮ、４ ホームネットワーク、１０ 移動ノード、１１ アプリケーション実行部、１２，４４ 転送ＩＰヘッダ圧縮部、１３，４５ モバイルＩＰヘッダ付与部、１４，３５ モバイルＩＰヘッダ圧縮部、１５，３６ ＶＰＮＩＰパケット暗号化部、１６，４１ 通信処理部、１７，３２ ＶＰＮＩＰパケット復号部、１８，３３ モバイルＩＰヘッダ伸張部、１９，４２ モバイルＩＰヘッダ削除部、２０，４３ 転送ＩＰヘッダ伸張部、３０ ＶＰＮゲートウェイ、３１ ＷＡＮ側通信処理部、３４ ＬＡＮ側通信処理部、４０ ホームエージェント、５１ ＣＰＵ、５２ ＲＯＭ、５３ ＲＡＭ、５４ ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、５５ マウス、５６ キーボード、５７ ディスプレイ、５８ 入出力コントローラ、５９ ネットワークインタフェース（ＩＦ）、６０ 内部バス。

Claims (15)

  1. データに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する圧縮手段と、
    前記圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して第２のパケットを形成する形成手段と、
    を有することを特徴とするパケット通信装置。
  2. 第１のパケットのヘッダを圧縮した後、カプセル化して形成された第２のパケットをデカプセル化して前記第１のパケットを取り出す取出手段と、
    前記取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する伸張手段と、
    を有することを特徴とするパケット通信装置。
  3. 第３のパケットのヘッダを圧縮した後、カプセル化して形成された第４のパケットをデカプセル化して前記第３のパケットを取り出す取出手段と、
    前記取出手段により取り出された前記第３のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第３のパケットのヘッダを伸張する伸張手段と、
    を有することを特徴とする請求項１に記載のパケット通信装置。
  4. 自装置の拠点のネットワークの外部から通信相手端末宛にデータを送信する場合において、
    前記通信相手端末宛のデータに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する第１の圧縮手段と、
    前記第１の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して、自装置の拠点とするネットワーク内のサーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを形成する第１の形成手段と、
    前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第２のパケットのヘッダを圧縮する第２の圧縮手段と、
    前記第２の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第２のパケットをカプセル化して、仮想的な専用回線で接続される中継装置とのパケット通信に用いる第３のパケットを形成する第２の形成手段と、
    前記第３のパケットを前記中継装置へ送信する送信手段と、
    を有することを特徴とするパケット通信装置。
  5. 自装置の拠点のネットワークの外部で通信相手端末からデータを受信する場合において、
    仮想的な専用回線で接続される中継装置から第３のパケットを受信する受信手段と、
    前記第３のパケットをデカプセル化することによって、前記第３のパケットのデータに相当する第２のパケットであって自装置の拠点とするネットワーク内のサーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを取り出す第１の取出手段と、
    前記第１の取出手段により取り出された前記第２のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第２のパケットのヘッダを伸張する第１の伸張手段と、
    前記第２のパケットをデカプセル化することによって、前記第２のパケットのデータに相当する第１のパケットであって前記通信相手端末とのパケット通信に用いる第１のパケットを取り出す第２の取出手段と、
    前記第２の取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する第２の伸張手段と、
    を有することを特徴とするパケット通信装置。
  6. 前記一意に導き出せるデータは、自装置に関するデータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載のパケット通信装置。
  7. 前記自装置に関するデータは、自装置に割り当てられているアドレスデータであることを特徴とする請求項６に記載のパケット通信装置。
  8. 前記パケットがインターネットプロトコルに準拠した構造を有している場合、前記計算によりデータが復元可能なフィールドは、データ長に関するデータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載のパケット通信装置。
  9. 前記パケットのヘッダがインターネットプロトコルに準拠したデータ構造を有している場合、前記計算によりデータが復元可能なフィールドは、ヘッダ長、全長、チェックサム又はペイロード長が設定されるフィールドの少なくとも１つであることを特徴とする請求項８に記載のパケット通信装置。
  10. 移動端末と、
    前記移動端末の拠点に設置されたサーバと、
    拠点から持ち出されて外部のネットワークに接続されている前記移動端末との間で仮想的な専用回線を確立して、前記サーバと前記移動端末との間で授受されるパケットを中継する中継装置と、
    前記移動端末のパケット通信先となる通信相手端末と、
    を有し、
    前記移動端末は、
    前記通信相手端末宛のデータに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する第１の圧縮手段と、
    前記第１の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して、前記サーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを形成する第１の形成手段と、
    前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第２のパケットのヘッダを圧縮する第２の圧縮手段と、
    前記第２の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第２のパケットをカプセル化して、仮想的な専用回線で接続される中継装置とのパケット通信に用いる第３のパケットを形成する第２の形成手段と、
    前記第３のパケットを前記中継装置へ送信する第１の送信手段と、
    を有し、
    前記中継装置は、
    前記移動端末から送信されてくる前記第３のパケットを受信する第１の受信手段と、
    前記第１の受信手段により受信された前記第３のパケットをデカプセル化することで前記第２のパケットを取り出す第１の取出手段と、
    前記第１の取出手段により取り出された前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、前記第２のパケットをカプセル化する前に削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第２のパケットのヘッダを伸張する第１の伸張手段と、
    前記第１の伸張手段により伸張された前記第２のパケットを前記サーバへ第２の送信手段と、
    を有し、
    前記サーバは、
    前記中継装置から送信されてくる前記第２のパケットを受信する第２の受信手段と、
    前記第２の受信手段により受信された前記第２のパケットをデカプセル化することで前記第１のパケットを取り出す第２の取出手段と、
    前記第２の取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、前記第１のパケットをカプセル化する前に削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する第２の伸張手段と、
    前記第２の伸張手段により伸張された前記第１のパケットを前記通信相手端末へ送信する第３の送信手段と、
    を有することを特徴とするパケット通信システム。
  11. 移動端末と、
    前記移動端末の拠点に設置されたサーバと、
    拠点から持ち出されて外部のネットワークに接続されている前記移動端末との間で仮想的な専用回線を確立して、前記サーバと前記移動端末との間で授受されるパケットを中継する中継装置と、
    前記移動端末のパケット通信先となる通信相手端末と、
    を有し、
    前記サーバは、
    前記通信相手端末から前記移動端末宛のデータに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットを受信する第１の受信手段と、
    前記第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する第１の圧縮手段と、
    前記第１の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して、前記移動端末とのパケット通信に用いる第２のパケットを形成する第１の形成手段と、
    前記第２のパケットを前記中継装置へ送信する第１の送信手段と、
    を有し、
    前記中継装置は、
    前記サーバから送信されてくる前記第２のパケットを受信する第２の受信手段と、
    前記第２の受信手段により受信された前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第２のパケットのヘッダを圧縮する第２の圧縮手段と、
    前記第２の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第２のパケットをカプセル化して、前記移動端末とのパケット通信に用いる第３のパケットを形成する第２の形成手段と、
    前記第３のパケットを前記移動端末へ送信する第２の送信手段と、
    を有し、
    前記移動端末は、
    前記中継装置から第３のパケットを受信する第３の受信手段と、
    前記第３のパケットをデカプセル化することで前記第２のパケットを取り出す第１の取出手段と、
    前記第１の取出手段により取り出された前記第２のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第２のパケットのヘッダを伸張する第１の伸張手段と、
    前記第１の伸張手段により伸張された前記第２のパケットをデカプセル化することによって前記第１のパケットを取り出す第２の取出手段と、
    前記第２の取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する第２の伸張手段と、
    を有することを特徴とするパケット通信システム。
  12. コンピュータを、
    データに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する圧縮手段、
    前記圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して第２のパケットを形成する形成手段、
    として機能させるためのプログラム。
  13. コンピュータを、
    第１のパケットのヘッダを圧縮した後、カプセル化して形成された第２のパケットをデカプセル化して前記第１のパケットを取り出す取出手段、
    前記取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する伸張手段、
    として機能させるためのプログラム。
  14. コンピュータを、
    自装置の拠点のネットワークの外部から通信相手端末宛にデータを送信する場合において、
    前記通信相手端末宛のデータに所定のフォーマットのヘッダを付加して形成される第１のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第１のパケットのヘッダを圧縮する第１の圧縮手段、
    前記第１の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第１のパケットをカプセル化して、自装置の拠点とするネットワーク内のサーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを形成する第１の形成手段、
    前記第２のパケットのヘッダを構成するフィールドのうち、計算により又は設定されるデータが一意に導き出せることによりデータが復元可能なフィールドを削除することで前記第２のパケットのヘッダを圧縮する第２の圧縮手段、
    前記第２の圧縮手段によりヘッダが圧縮された前記第２のパケットをカプセル化して、仮想的な専用回線で接続される中継装置とのパケット通信に用いる第３のパケットを形成する第２の形成手段、
    前記第３のパケットを前記中継装置へ送信する送信手段、
    として機能させるためのプログラム。
  15. コンピュータを、
    自装置の拠点のネットワークの外部で通信相手端末からデータを受信する場合において、
    仮想的な専用回線で接続される中継装置から第３のパケットを受信する受信手段、
    前記第３のパケットをデカプセル化することによって、前記第３のパケットのデータに相当する第２のパケットであって自装置の拠点とするネットワーク内のサーバとのパケット通信に用いる第２のパケットを取り出す第１の取出手段、
    前記第１の取出手段により取り出された前記第２のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第２のパケットのヘッダを伸張する第１の伸張手段、
    前記第２のパケットをデカプセル化することによって、前記第２のパケットのデータに相当する第１のパケットであって前記通信相手端末とのパケット通信に用いる第１のパケットを取り出す第２の取出手段、
    前記第２の取出手段により取り出された前記第１のパケットのヘッダを構成すべきフィールドのうち、圧縮により削除されているフィールドのデータを、計算により又は一意に導き出せるデータにより復元することで前記第１のパケットのヘッダを伸張する第２の伸張手段、
    として機能させるためのプログラム。
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