JP3669459B2 - 移動コンピュータ通信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は移動コンピュータ通信システムに関し、特に、複数の異なるネットワークをルータと呼ばれるゲートウェイを介して広域網と接続することにより形成されたインターネットにおいて、あるネットワークで使用されていたコンピュータを、他のネットワークに移動してネットワーク接続のためのパラメータを変更することなく使用することができるようにする移動コンピュータ通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
インターネットの普及に伴い、あるネットワークで使用していたコンピュータを、他のネットワークに持ち込んで使用することが望まれている。例えば、図9に示されているように、東京のあるネットワーク(LAN)aで使用していたコンピュータCを、遠隔地、例えば沖縄あるいは海外の諸国にあるネットワークmに持ち運んで使用することが望まれている。従来は、コンピュータの移動に対応するためのインターネットプロトコル(Mobile IP)が、IETFで検討されている。なお、図9のRはあるネットワークと他のネットワークとを接続するルータ(インターネットのプロトコルの第3層の処理をするゲートウェイ)である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このインターネットプロトコル(Mobile IP)の普及には長い時間が必要であり、ユーザが自分のホームのネットワーク(ホームサブネットワーク)で使用していたコンピュータを、自分のホーム以外の他のネットワーク(サブネットワーク)に自由に移動させて使用できるようになるまでには年月を要するという問題があった。
【0004】
この発明の目的は、前記した従来技術に鑑み、ホームのサブネットワークに接続されている通常のIPを使用するコンピュータを、ネットワーク環境のパラメータ等は全く変更せずに遠隔のネットワークに接続して、ホームのサブネットワークのコンピュータあるいは他のネットワークのコンピュータと通信させることのできる、簡単な通信手順を用いた移動コンピュータ通信システムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、複数の異なるサブネットワークをルータを介して接続することにより形成されたネットワークにおいて、あるサブネットワーク上に接続されたコンピュータを、該サブネットワークの環境のパラメータを変更せずに他のサブネットワークに移動して使用できるようにした移動コンピュータ通信システムであって、前記各サブネットワークに、前記コンピュータに代行して通信を行う仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段を設けた点に特徴がある。
【0006】
この発明によれば、前記仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段が移動コンピュータに代行して他のサブネットワークと通信を行うので、該コンピュータはネットワーク環境のパラメータ等を全く変更せずに遠隔のネットワークに接続して、ホームのサブネットワークのコンピュータあるいは他のネットワークのコンピュータと通信させることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。インターネットは、周知のように、世界のあちらこちらで敷設されたサブネットワークを、ルータおよびWANで接続して構成されているが、該サブネットワークは独自のIPアドレスを有している。このIPアドレスは、各サブネットワーク(LAN)の管理者が付けたものである。次に、一つのサブネットワークに接続されたコンピュータを互いに区別するために、各コンピュータにMAC(Media Access Control)アドレスが付されている。このMACアドレスは、コンピュータに固有のIDであり、メーカが付与したものである。
【0008】
前記IPアドレスは4バイト構成であり、一部のバイトはネットワークアドレスを示し、他のバイトはホストアドレスを示している。また、前記MACアドレスは6バイト構成である。また、MACフレームは、IPパケットと発MACアドレス(送信元MACアドレス)と宛先MACアドレス(送信先MACアドレス)とから構成されている。
【0009】
次に、あるサブネットワークに接続されていたコンピュータCを、他のサブネットワークに移動して使用することができるようにした本発明の一実施形態について説明する。図1に示されているように、あるホームサブネットワークaに接続されて使用されていたコンピュータCを、他のサブネットワークmに移動して使用できるようにする通信手順を、以下に説明する。図1において、ホームサブネットワークaには、複数個のコンピュータ(図示では、代表としてコンピュータSと移動予定のコンピュータCが記されている)と、仮想サブネットワーク・ゲートウェイ(Virtual Subnetwork Gateway )VSGと、ルータR1 が接続されている。一方、サブネットワークmには、図示されていない複数個のコンピュータと、仮想サブネットワーク・ゲートウェイVSGと、ルータR2 が接続されている。また、ルータR1 とR2 は、WANに接続されている。
【0010】
該通信手順は、(1) 移動コンピュータの認証とホームサブネットワークへのコネクションの確立、(2) アドレス解決プロトコルを用いた移動コンピュータの収容とが行われ、次いで(3) ホームサブネットワークのコンピュータとの通信、あるいは(4) ホームサブネットワーク以外のコンピュータとの通信が行われるようになるので、これを順を追って説明することにする。
【0011】
(1) 移動コンピュータの認証とホームサブネットワークへのコネクションの確立、
(1-a) 図1に示されているように、まず、サブネットワークmに接続する移動コンピュータCのIPアドレスCipと、MACアドレスCm と、ホームネットワークアドレスと、ホームサブネットワークaの仮想サブネットワーク・ゲートウェイVSG(以下、ホームVSGと呼ぶ)のIPアドレスVHipとを、ネットワークmの仮想サブネットワーク・ゲートウェイVSG(以下、リモートVSGと呼ぶ)に登録する。この登録は、移動コンピュータCをサブネットワークmに接続する前に行う。
【0012】
(1-b) 次に、リモートVSGが、指定されたホームVSGに対して、フォワーディング用のTCPコネクションを確立する。具体的には、図示されているように、リモートVSGはIP(VRip, VHip, TCP(SYN))というIPパケットを送出する。なお、この表記は、リモートVSGであるVRipから、ホームVSGであるVHipへ、TCP(SYN)を送出することを示している。換言すれば、送信元がVRipで、送信先がVHipであり、送る内容はTCP(SYN)であることを意味している。以下の表記も、同様であるので、説明は省略する。 ホームVSGは前記IPパケットを受信すると、IP(VHip, VRip, TCP(SYN−ACK))を返送する。これに答えて、リモートVSGは、IP(VRip, VHip, TCP(ACK))を送信する。これにより、前記指定されたホームVSGに対して、フォワーディング用のTCPコネクションが確立する。
【0013】
(1-c) 次に、移動コンピュータの認証のために、リモートVSGがホームVSGに対して、移動コンピュータCのIPアドレスCipとMACアドレスCm とリモートVSGのIPアドレスVRipを送る。すなわち、リモートVSGは、IP(VRip, VHip, TCP(DATA(Cm,CIP, VRip)))を送る。
【0014】
(1-d) 次に、ホームVSGは、受け取ったIPアドレスCipとMACアドレスCm の組から、移動コンピュータCが以前にホームサブネットワークaに接続されていたものであったかどうかを判断する。この判断により、正当な端末であると判断した時には、ホームVSGは、移動コンピュータCのIPアドレスCipと、移動コンピュータCが接続されているサブネットワークのリモートVSGであるVRipを記録する。そして、IP(VRip, VHip, TCP(DATA(OK)))を返す。以上の手順により、ホームVSGには、移動コンピュータCのIPアドレスCipと、移動先のサブネットワークmのリモートVSGのIPアドレスVRipが登録されたことになる。
【0015】
(1-e) 次に、リモートVSGは、移動コンピュータCipに対応するVSG間のTCPのポートを記録する。以上の手順により、ホームVSGには、移動コンピュータCのIPアドレスCipと、移動先のサブネットワークmのリモートVSGのIPアドレスVRipが登録され、かつホームサブネットワークaとコンピュータCの移動先のサブネットワークmとのコネクションが確立したことになる。
【0016】
(2) アドレス解決プロトコルを用いた移動コンピュータの収容、
(2-a) 次に、遠隔のサブネットワークmに前記移動コンピュータCを接続する。本発明の実施形態では、該遠隔のサブネットワークmにおいては、移動コンピュータCが送信するIPパケットは、全てリモートVSGが受信して処理する。一方、ホームのサブネットワークaにおいては、移動コンピュータC宛ての全てのIPパケットは、ホームVSGが全て取り込んで処理するようにする。これらの処理は、アドレス解決プロトコル(Address Resolution Protocol) を使用して行う。以下に、図2を参照して説明する。
【0017】
(2-b) TCP/IPプロトコルを使用するコンピュータは、自分と同一のサブネットワークに接続されたコンピュータSipにIPパケットを転送するために、宛先のコンピュータのMACアドレスを調べるアドレス解決プロトコルを使用する。したがって、移動コンピュータは遠隔のネットワークに接続されると、元のサブネットワークのコンピュータまたはルータと通信する前に、相手のMACアドレスを調べるために、ARPrequest パケット(Cm,Cip, Sip)をブロードキャストする。
【0018】
(2-c) リモートVSGは、ARPrequest パケット中の発信IPアドレスCipが、先の(1-a) で登録された移動コンピュータのアドレスである場合には、そのIPアドレスに対応するMACアドレスとして、リモートVSGのMACアドレスVRm をARPreply パケット(Sip, VRm )で返す。すなわち、移動コンピュータCからのARPrequest に対しては、リモートVSGが宛先のコンピュータSipのふりをする。
【0019】
(2-d) その後は、移動コンピュータCが送信するIPパケット(Cip, Sip)は、全てリモートVSGが受信することになる。
【0020】
(2-e) ホームのサブネットワークaにおいても、同様な手順で、移動コンピュータCipへのIPパケットをホームVSGが取り込んで処理することを可能としている。ホームサブネットワークaのコンピュータ、例えばコンピュータSが移動コンピュータCへ通信を行うとすると、コンピュータSは移動コンピュータCのMACアドレスを要求するARPrequest パケット(Cm,Cip, Sip)をブロードキャストする。
【0021】
(2-f) ホームVSGは、要求されたIPアドレスが移動したコンピュータCのものであると登録されている場合には(前記(1-d) 参照)、対応するMACアドレスとして、自分自身のMACアドレスVHm を返す。そして、その後は、ホームVSGが移動コンピュータのふりをすることになる。
【0022】
以上の処理により、移動コンピュータCはリモートのサブネットワークmおよびインターネットに収容されたことになる。
【0023】
(3) ホームサブネットワークのコンピュータとの通信、
(3-a) 移動コンピュータCとホームのサブネットワークaに接続されたコンピュータとの間で交換されるIPパケットは、全てリモートVSGとホームVSGとの間のフォワーディング用TCP/IPコネクションを用いて、カプセル化されて転送される。移動コンピュータがホームサブネットワークのコンピュータと通信するための手順を、図3を参照して説明する。
【0024】
(3-b) リモートVSGはIPパケット(IP(Cip, Sip))を受け取ると、その宛先アドレスを調べる。図示では、該IPパケットの宛先アドレス(送信先と送信元)の記載が省略されているが、これらが存在することは当然である。以下においても同様である。その宛先アドレスが登録されたホームサブネットワーク宛ての場合は、前記(1-a) で登録されたホームVSGに対してIPパケットを送る。この際、該IPパケットは先に確立したフォワーディング用のTCPコネクションを用いて運ばれる。
【0025】
(3-c) ホームVSGでは、受信したIPパケットにカプセル化された元のIPパケット(すなわち、TCP(DATA(IP(Cip, Sip))))から、送信元の移動コンピュータCが既登録のコンピュータであるか否かの判断をする。そして、既登録のコンピュータであると判断された時には、IPパケットを、ホームサブネットワークのコンピュータにフォワードする。この時、ホームVSGが送信先のコンピュータSipのMACアドレスを知らない時には、ARPrequest パケット(VHm,VHip, Sip)をブロードキャストする。一方、ホームVSGが送信先のコンピュータSipのMACアドレスを知っている時には、該ARPrequest パケット(VHm,VHip, Sip)を省略し、コンピュータSipに受信したIP(Cip, Sip)を送信する。
【0026】
(3-d) 移動コンピュータCからのIPパケットを処理したコンピュータSは、同じサブネットワーク内のアドレスをもつ、そのコンピュータCに応答を返そうとする。その応答のIPパケット(すなわちIP(Sip, Cip))は、ホームVSGにより取り込まれ、リモートVSGへ転送される。
【0027】
(3-e) リモートVSGは、転送されてきたIPパケットを受け取る。そして、カプセル化されたIPパケットを取り出し、該IPパケットの宛先のIPアドレスが登録されているか否かをチェックする。登録されている場合には、フォワーディングされたIPパケットを、さらに宛先の移動コンピュータCへ転送する。
【0028】
以上のようにして、移動コンピュータCがホームサブネットワークに接続されているコンピュータSに、あたかも自分がホームサブネットワークに接続されているのと同じ感覚でIPパケットを送ることにより、ホームサブネットワークのコンピュータSと通信することができるようになる。換言すれば、移動コンピュータCは、ネットワーク環境のパラメータ等は全く変更せずに遠隔のネットワークmに接続して、ホームのサブネットワークのコンピュータと通信することができるようになる。
【0029】
(4) ホームサブネットワーク以外のコンピュータとの通信、
(4-a) 移動コンピュータがホームサブネットワーク以外のコンピュータと通信する場合は、ホームサブネットワークを経由せずに、リモートVSGから直接通信相手のコンピュータとの間で、IPパケットをやり取りする。移動コンピュータがホームサブネットワーク以外のコンピュータと通信するための手順を、図4を参照して説明する。
【0030】
(4-b) 移動コンピュータCが、ホームサブネットワーク以外のコンピュータと通信しようとした時には、該移動コンピュータCは、IP( Cip, Hip, TCP/UDP( Cport, Hport))を送出する。
【0031】
(4-c) リモートVSGは、該IPパケットにより、送信相手先のコンピュータが属するサブネットワークのリモートVSGのポート番号VRportを生成し、該VRport、Cip、およびCportを記録する。
【0032】
(4-d) 次に、リモートVSGは、移動コンピュータのホームサブネットワーク以外のサブネットワークに接続されたコンピュータ(図示の例では、Hip)へ直接IPパケットを送ろうとする。そのため、まず、移動コンピュータCのIPアドレスCip、そのポート番号Cportに対応するリモートVSGのポート番号VRportを選択する。
【0033】
(4-e) リモートVSGは、そのIPパケットの発信のIPアドレスCipとポート番号Cportを、それぞれリモートVSGのIPアドレスVRipと、(4-d) で選択したポート番号VRportに変換して、そのIPパケットIP(VRip, Hip, TCP/UDP(VRport, Hport)を送出する。
【0034】
(4-f) そのIPパケットは、リモートVSGが出力したパケットとして、通信相手のコンピュータに受信される。通信相手のコンピュータは、その返答のIPパケットIP(Hip, VRip, TCP/UDP(Hport, VRport)をリモートVSG宛てに出力する。
【0035】
(4-g) リモートVSGは返答のIPパケットを受信すると、自分のポート番号VRportから、移動コンピュータのIPアドレスCipとポート番号CportとMACアドレスを求め、対応するMACアドレスに、IPパケット、IP( Hip, Cip, TCP/UDP( Hport, Cport))を再送出する。
【0036】
以上の動作により、移動コンピュータは、ホームサブネットワークを経由せずにリモートVSGから直接、通信相手のホームサブネットワーク以外のコンピュータと、IPパケットをやり取りすることができる。換言すれば、移動コンピュータCは、ネットワーク環境のパラメータ等は全く変更せずに遠隔のネットワークmに接続して、ホームのサブネットワーク以外のコンピュータと通信することができるようになる。
【0037】
次に、前記したリモートVSGの機能を、図5〜図7のフローチャートを参照して説明する。図5のフローチャートは、前記(1-a) 〜(1-e) の処理を表したものである。これらの処理は前述の説明から明らかであるので、説明を省略する。なお、以下のフローチャートにおいて、VSGh はホームVSGを示し、VSGr はリモートVSGを示す。
【0038】
図6は、リモートVSGr がパケット受信をした時の動作を示すものである。受信したパケットがARPreq である場合には、該パケットがリモートVSGr 宛てであるかまたは既登録のIPアドレスのコンピュータCipからであるか否かが判断される(ステップS1)。そして、この判断が肯定の時には、ステップS2に進んで、リモートVSGr のMACアドレスをARPreply で返送する。この動作は、前記(2-c) に相当する。
【0039】
一方、受信したパケットがIPパケットである場合には、ステップS3に進んで、宛先のIPアドレスが自分自身であるか否かが判断される(ステップS3)。この判断が肯定の場合には、ステップS4に進み、宛先ポート番号がホームサブネットワーク宛てのTCPコネクションであるか、ホームサブネットワーク以外のコンピュータへの通信用ポートであるか、あるいはその他であるかの判断がなされる。
【0040】
宛先ポート番号がホームサブネットワーク宛てのTCPコネクションである場合には、ステップS5〜S9の処理が行われる。すなわち、前記(3-e) の処理が行われる。宛先ポート番号がホームサブネットワーク以外のコンピュータへの通信用ポートである場合には、ステップS10、S11に進む。この動作は、前記の(4-g) に相当する。宛先ポート番号がその他である場合には、リモートVSGr へのIPパケットであるとして、通常の処理をする。
【0041】
次に、前記ステップS3の判断が否定の時には、図7のステップS13に進み、送信元IPアドレスが登録済みであるか否かが判断される。登録済みの場合には、ステップS14に進んで、宛先IPアドレスがホームサブネットワークであるか否かの判断がなされる。この判断が肯定の時には、ステップS15に進んで、ホームVSGh 宛てのTCPコネクションを用いてIPパケットが転送される。この処理は、前記(3-b) に相当する。前記ステップS14の判断が否定の時には、ステップS15、S16に進む。この処理は、前記(4-c) 〜(4-e) に相当する。一方、前記ステップS13の判断が否定の時には、ステップS17に進み、リモートVSGr 内でIPルーチングの処理、すなわち通常のIP処理が行われる。
【0042】
次に、前記したホームVSGの機能を、図8のフローチャートを参照して説明する。ホームVSGはパケットを受信すると、このパケットが、ARPreq であったか、リモートVSGとTCPコネクション上のIPパケットであったか、あるいはそれ以外のパケットであったかの判断をする。
【0043】
パケットがARPreq であった場合には、ステップS21に進み、このARPreq が自分宛てまたは登録されたCipを要求するものであるか否かが判断される。この判断が肯定の場合にはステップS22に進んで、ホームVSGのMACアドレスをARPreply で返す。この処理は、前記(2-e) 、(2-f) に相当する。受信したパケットが、リモートVSGとTCPコネクション上のIPパケットであった場合には、ステップS23に進み、TCPの処理を実行し、データセグメントの場合には、ユーザデータを取り出す。ステップS24では、該ユーザデータの種別を判断する。認証用情報である場合には、ステップS25〜S28の処理が行われる。この処理は、前記(1-c) 、(1-d) に相当する。一方、IPパケットである場合には、ステップS29〜S31の処理が行われる。この処理は、前記(3-c) の処理に相当する。さらに、上記以外のIPパケットであると判断された時には、ステップS32〜S34に進み、通常のIP処理を行う。
【0044】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、この発明によれば、簡単な通信手順により、ホームのサブネットワークに接続されている通常のIPを使用するコンピュータを、ネットワーク環境のパラメータ等は全く変更せずに遠隔のネットワークに接続して、ホームのサブネットワークのコンピュータあるいは他のネットワークのコンピュータと通信させることができるようになる。また、本発明によれば、各サブネットワークに、仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段を設けるだけで実現できるので、移動コンピュータ通信システムを容易かつ短時間に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 移動コンピュータの認証とホームサブネットワークへのコネクションの確立の手順を説明するシーケンス図である。
【図2】 アドレス解決プロトコルを用いて移動コンピュータを収容する手順を説明するシーケンス図である。
【図3】 移動コンピュータがホームサブネットワークのコンピュータと通信を行う場合のシーケンス図である。
【図4】 移動コンピュータがホームサブネットワークのコンピュータ以外のコンピュータと通信を行う場合のシーケンス図である。
【図5】 リモートVSGの一つの機能を説明するフローチャートである。
【図6】 リモートVSGの他の機能を説明するフローチャートである。
【図7】 図6の続きを示すフローチャートである。
【図8】 ホームVSGの一つの機能を説明するフローチャートである。
【図9】 移動コンピュータの概念図である。
【符号の説明】
a…ホームサブネットワーク、m…リモートサブネットワーク、C…移動コンピュータ、VSG…仮想サブネットワーク・ゲートウェイ、R…ルータ、WAN…広域網。
Claims (4)
- 複数の異なるサブネットワークをルータを介して接続することにより形成されたネットワークにおいて、あるサブネットワーク(以下、ホームサブネットワーク)上に接続されたコンピュータを、該ホームサブネットワークの環境のパラメータを変更せずに他のサブネットワークに移動して使用できるようにした移動コンピュータ通信システムであって、
前記各サブネットワークに、前記コンピュータに代行して通信を行う仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段を設け、
前記移動されたコンピュータは、該仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段を介して、前記ホームサブネットワークまたは他のサブネッワークに接続されているコンピュータと、IPパケットを授受するようにし、
前記コンピュータの移動先のサブネットワーク(以下、移動サブネットワーク)における仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段は、移動コンピュータのIPアドレスおよびMACアドレスと、該移動コンピュータのホームサブネットワークの仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段のIPアドレスを登録し、両サブネットワークの仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段の間でコネクションを確立し、該移動コンピュータのIPアドレスとMACアドレスを転送してホームサブネットワークの仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段により該移動コンピュータを認証するようにしたことを特徴とする移動コンピュータ通信システム。 - 請求項1記載の移動コンピュータ通信システムにおいて、
前記移動サブネットワークにおける仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段は、該移動サブネットワークに接続された移動コンピュータが送信するフレームを全て取り込むようにし、ホームサブネットワークにおける仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段は、ホームサブネットワークに接続されたコンピュータが移動コンピュータ宛てに送信するフレームを全て取り込むようにしたことを特徴とする移動コンピュータ通信システム。 - 請求項1記載の移動コンピュータ通信システムにおいて、
前記移動コンピュータがホームサブネットワークのコンピュータと通信をする場合には、該移動コンピュータが接続された移動サブネットワークの仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段とホームサブネットワークの仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段との間で、IPパケットをカプセル化して転送して行うようにしたことを特徴とする移動コンピュータ通信システム。 - 請求項1記載の移動コンピュータ通信システムにおいて、
前記移動コンピュータがホームサブネットワークのコンピュータ以外のコンピュータと通信をする場合には、該移動コンピュータが接続された移動サブネットワークの仮想サブネットワーク・ゲートウェイ手段が前記コンピュータと直接通信を行うようにしたことを特徴とする移動コンピュータ通信システム。
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