JP3782286B2 - データネットワークノードで二重の処理を回避する方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、データネットワークに関し、特にデータネットワーク内での二重の処理を回避する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
データパケットがネットワーク内を通過する際に、様々な操作がこのデータパケットに加えられる。このような操作は、例えばルーティング、タギング、圧縮、アカウンティング、暗号化、シェーピング等が含まれる。ある種の操作、例えばルーティングは、各ノードで各データパケットに加えられる。他の操作、例えば暗号化はネットワークをデータパケットが通過する際、一度だけ各データパケットに加えられる。このような操作は、本明細書では1回限りの操作と称する。
【0003】
一般的に、操作がパケットに1回に限られるのは、2つの理由がある。即ち、正確さと効率性である。第1に複数回の操作をデータパケットに対し行うことは正確でなくなり、例えば課金のアプリケーションにおいては、データパケットから使用データを1回限り捕獲するのが適当である。使用データを2つの別々のネットワークノードで2回捕獲することは二重の課金に繋がりこれは正確ではなくなる。
【0004】
例えば同時継続出願の米国特許第09/315636(attorney docket no. Blott 7-10-7)においては、使用データが特定のユーザに対し集められる監視システムを開示している。このような監視システムが課金のアプリケーションと共に用いられる場合には、異なるネットワークノードで使用情報を複数回捕獲することになり不正確となる。
【0005】
パケットに対し1回しか操作をしてはいけない第2の理由は効率性である。操作はコストが係り、操作を複数回行うことは利点がないために、複数回の操作を行ったアプリケーションが例え不正確でないにしても、操作は1回限り行われるべきである。この種の操作の例は、暗号化プロセスと圧縮プロセスである。この種の操作においては、操作を行うに関して大幅なコストが係り、複数回の操作を行う利点は存在しない。さらにまた、脱暗号化と脱圧縮の逆方向の操作がいずれにしてもこのデータに対し加えられるために、これらの操作が1回限り行われることが必要である。
【0006】
大きなネットワークに対しては、1回しか操作をすることのできない多くのネットワークノードを含む。さらにまた、ネットワーク内をパケットが移動する間、パケットは複数個のこれらのノードにより処理される。これはデータパケットを受信したときに、あるネットワークノードはいかに決定すべきか、あるいは1回のみの操作が行われたか、あるいは1回のみの操作があるネットワークノードに対し適用されたか否かの問題が発生することになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数のネットワークノードにおいて、データパケットに対し1回のみの処理が行われるネットワークを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、ネットワークノードにおける複数回の処理は、データパケットのソースと宛先のいずれかに隣接するネットワークノードで1回のみの処理が適用される。
【0009】
本明細書において「オペレータ」とは、1回のみの操作を行うことのできるネットワークノードを意味し、「ホスト」とは、データパケットを生成および受領するエンドユーザマシーンを意味する。かくして本発明においては、オペレータが、データパケットのソースホストあるいは宛先ホストに隣接する場合にのみデータパケットに対し1回限りの処理を行う。オペレータとホストとの間で他のオペレータを含まないようなパスが存在する場合に、オペレータはホストに隣接しているとする。
【0010】
本発明の一実施例においては、データパケットを宛先に送信する前にホストは特別なデータパケットを同報する。オペレータが特別なデータパケットを受領した場合、オペレータがそのホストに隣接していると決定する。さらにまた、他のオペレータが特別なデータパケットを受領していないことを確認するために、受信側オペレータはデータパケットをドロップする。かくして、ホストに隣接しているオペレータのみがホストから同報された特別なデータパケットを受領する。
【0011】
本発明の第2実施例は、2つのフェーズからなる。第1フェーズにおいては、ネットワーク内のコントローラノードは、オペレータに対し関係のあるホストの識別子を送信する。ホストからのデータパケットが一回限りの処理を必要とする場合に、ホストはオペレータに対し関連があると称する。かくして、第1フェーズの終了時には、ネットワーク内のオペレータは、データパケットが1回限りの処理を必要とするホストを知ることができるが、オペレータは、自分がこれらのホストに隣接しているか否かは分からない。第2フェーズにおいては、オペレータは、特殊なピンパケットを第1フェーズで特定されたホストに送る。
【0012】
このピンパケットを受領すると、ホストは、ピンレスポンスで応答する。このピンレスポンスを受領すると、オペレータはピンレスポンスを送信したホストに隣接すると決定する。隣接するオペレータのみがピンレスポンスを受領していることを確認するために、オペレータは他のオペレータから受領した特別なピンパケットをドロップする。このようにして介在するオペレータは、隣接しないオペレータからの特別なピンパケットをインターセプトしてドロップし、その結果隣接しないオペレータからの特別なピンパケットは宛先ホストには到着せずかくしてピン応答は隣接しないホストが受領することはない。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1には、3種類のネットワークノード、即ちホスト(H)とオペレータ(O)とコントローラ(C)とを示す。ホストは、データネットワークに接続され、ネットワークトラフィックを生成するエンドユーザマシーンである。オペレータは、受信したデータパケットに対し1回限りの操作を適用するネットワークノードである。オペレータは1回限りの操作を適用する機能専用のネットワークノードである。オペレータは1回限りの操作を適用することに加えて他の目的も実行する。
【0014】
例えばオペレータはルータであり、さらにデータパケットをルーティングすることに加えて1回限りの操作を実行する。コントローラは、トラフィックが関連するホストに関するオペレータに対し情報を分配するネットワークノードである。かくして、コントローラは、ホストの識別およびホストのデータトラフィックを分配し、オペレータが受信したときには1回限りの操作の適用を要求する。
【0015】
かくして、オペレータは特定のホストに対する課金情報を収集するためのネットワーク監視を実行するものと見なすことができる。コントローラはオペレータがこのような課金情報を収集するための特定のホストの識別子を分配する。図1は、ホストH1102,H3106,H4116,オペレータO1104,O2114,O3110,コントローラC2108とを示す。ノード112は、ホストH2126とコントローラC1128がシングルノード112上に同時に存在するノードを表す。
【0016】
本発明によるネットワーク動作は、適宜に構成されたデジタルコンピュータにより実行される。図4は、ネットワークオペレータ400の一実施例の構成要素のブロック図である。オペレータ400はプロセッサ402を有し、オペレータ400の全体的機能を制御する。プロセッサ402は、メモリ404に記憶されたコンピュータプログラムコードに従って動作する。メモリ404は、コンピュータが読み込み可能な媒体で、例えばRAM、ROM、光学ディスク、磁気ディスクあるいはこれらの媒体の組合せである。
【0017】
プロセッサ402は、メモリ404内のコンピュータプログラムコードを実行してオペレータ400の機能を制御する。プロセッサ402は、ネットワークインタフェース406,408に接続され、これらがネットワークデータパケットを送受信する。本発明は、プログラムされたデジタルコンピュータを用いて容易に実現できる。本発明によるネットワークを実際に実現するためには他の構成要素も含む。例えば、このような他の構成要素は図4には示していない。
【0018】
一実施例として、ホストH1102は、ホストH3106にデータパケットを送信し、このデータパケットは、1回限りの操作が必要とされているものとする。オペレータO1104は、H1102とH3106との間のパスで唯一のオペレータであり、このオペレータO1104は、1回限りの操作を実行し、複数回の操作が行われない。
【0019】
しかし、ホストH1102がホストH4116にデータパケットを送っていると仮定すると、オペレータO1104とO3110の両方が、ホストH1102とH4116との間に有り、このオペレータO1104とO3110の両方により複数の操作が行われる可能性がある。同様にホストH1102がホストH2126にデータパケットを送信している場合には、1回限りの操作が、オペレータO1104,O3110,O2114により合わせて3回も行われる可能性がある。
【0020】
本発明は、データパケットが複数のオペレータを通過する場合でも、唯一のネットワークオペレータにより1回限りの操作が行われる技術を提供するものである。本発明によれば、1回限りの操作が数個のネットワークオペレータにより適用された場合には、パケットのソースまたはパケットの宛先のいずれか(オペレーションの種類に依存する)に最も近いオペレータによってのみ操作が実行される。本明細書においては、オペレータとホストの間のパスが操作を実行できる他の要素を含まないような場合に、操作を実行できるネットワークオペレータはホストに隣接していると定義する。
【0021】
かくして、本発明によれば、オペレータがパケットのソースまたは宛先に隣接している場合に、オペレータは1回限りの操作をデータパケットに加えることができる。パケットのソースまたは宛先(または両方)に隣接するオペレータノードである操作が行われるか否かは操作そのものに依存する。例えば、圧縮操作および暗号化操作はパケットのソースに隣接するオペレータノードで通常実行されるが、脱圧縮操作と脱暗号化操作はパケットの宛先ノードに隣接するオペレータノードで実行される。パケットのソースと宛先の両方に隣接するオペレータノードでアカウンティング操作を行うのが好ましい。
【0022】
図1のネットワークトポロジーにおいて、オペレータO1104はホストH1102とH3106に隣接し、オペレータO2114はホストH2126とH4116に隣接し、オペレータO3110はホストH3106とH4116に隣接している。
【0023】
オペレータが特定のホストに隣接しているか否かを決定するには2つの方法がある。第1の方法は、コントローラとホストがネットワークノード上に共存する場合に、例えばホストH2126とコントローラC1128がネットワークノード112上に共存する場合に用いられる。第2の方法は、コントローラとホストが共存しない場合に用いられる。
【0024】
第1の方法を図2を用いて説明する。コントローラC1212と共存しているホストH1210がネットワークノード202の上にあると仮定する。ホストH1210はデータパケットをホストH2208に送ろうとする。H1210からH2208に送られたデータパケットは、オペレータO1204とO2206とを通過する。この第1の方法に従って、ホストがデータパケットを新たな宛先ホストに送信する前に共存したコントローラは、特別なデータパケット(S−パケット)を宛先ホストに送信する。
【0025】
このS−パケットは、共存ホストの識別子とパケットをS−パケットと識別した他の識別子を含む。例えば、S−パケットはインターネットコントロールメッセージプロトコル(Internet Comtrol Message Protocol=ICMP)に基づき、パケットのペイロードはS−パケットが通常のICMPパケットから容易に区別されるような方法で符号化されている。S−パケットを受領したオペレータは、自分が特定されたホストに隣接していると結論づけ、その後その宛先方向にそのパケットを転送することなしS−パケットをドロップする。
【0026】
これによりS−パケットを受領する下流側のオペレータが存在しないことになる。図2において、ホストH1210がデータパケットを最初にホストH2208に送信しようとすると、コントローラC1212はまずホストH2208にアドレスされたS−パケット214を送信する。このS−パケット214をオペレータO1204が受領する。
【0027】
S−パケット214を受領するとオペレータO1204は自分がホストH1210に隣接していると結論づけ、そしてS−パケット214をドロップする。かくして、オペレータO1204は自分がホストH1210に隣接していることを知り、ホストH1210に関連したデータパケットに対し1回限りの操作を適用する(即ち、ホストH1210はデータパケットのソースホストまたは宛先ホストのいずれかである)。
【0028】
さらにまた、オペレータO1204はS−パケット214をドロップしたので、オペレータO2206はこのS−パケットを受領せず、オペレータO2206は、ホストH1210に関連したデータパケットに対し1回限りの操作を適用しない。かくして、ホストH1210からのデータパケットをホストH2208への途上でオペレータO2206が受領すると、オペレータO2206はこのデータパケットに対し1回限りの操作を実行せず、その代わり単にこのデータパケットをH2208に転送するだけである。
【0029】
オペレータが特定のホストに隣接しているか否かを決定する第2の方法を次に説明する。この第2の方法は、コントローラとホストが共存しない場合に用いられる。この方法は2つのフェーズで発生する。第1フェーズの間コントローラは、全てのオペレータに対しデータパケットが1回限りの操作を必要とするようなホストの識別子を同報する。かくして、第1フェーズの終了時において、全てのオペレータはホストの存在を認識するが、オペレータは自分がホストに隣接しているか否かは分からない。
【0030】
第2フェースにおいては、各オペレータはピン技術を用いて自分がホストに隣接しているか否かを決定する。ピン技術は、第1ネットワークノードがピンパケットを第2ネットワークノードに送信するような公知のインターネットプロトコル(IP)技術である。ピンパケットを受領すると、ノードはピンレスポンスで応答する。ピンは、データネットワークで公知のもので、ノードが活性状態であるか否かを決定するため、あるいはネットワークの接続性をテストするために用いられる。
【0031】
本発明の一実施例においては第2フェースの間第1フェーズの間にホスト識別子を受領した全てのオペレータはS−ピンと称する特殊ピンを識別されたホストに送信する。さらにオペレータが別のオペレータからホストに向けられたS−ピンを受領した場合には、このオペレータはこのS−ピンをドロップする。ホストがS−ピンを受領すると、ホストはS−ピンレスポンスでもって応答する。第2フェーズによれば、ホストは隣接するオペレータからS−ピンを1回限り受領するが、その理由は隣接しないオペレータは介在オペレータによりドロップされたS−ピンを受領するからである。
【0032】
かくして、オペレータがホストからS−ピンレスポンスを受領すると、オペレータは自分がそのホストに隣接すると決定し、ホストに関連するデータパケットに対し1回限りの操作を適用する。オペレータが所定の時間内にS−ピンレスポンスを受領しない場合には、オペレータは自分がホストに隣接していないと決定し、そのホストに関連するデータパケットに対し、1回限りの操作を適用しない。この適宜の時間内とは、例えば1−2秒以下のオーダーである。
【0033】
この第2の方法を図3を例に説明する。同図において、コントローラC1302はホストと共存していない。コントローラC1302は、ホストについておよびホストのデータパケットがネットワーク内のオペレータからの1回限りの操作を必要としていることを知り得る立場にあるとする。例えば、コントローラC1302はネットワーク上でホストを認証するネットワーク認証ノードである。ホストがネットワーク上で認証すると、コントローラC1302はそのホストの識別子をネットワーク内のオペレータに送信してオペレータはそのノードから発せられたデータネットワークあるいはそのノードに向けられた(即ち、関連づけられた)のデータネットワークに対し課金操作を実行する。
【0034】
かくして、図3においてホストH1304に関連するデータパケットはネットワーク内のオペレータにより1回限りの処理を必要とすると仮定する。第1フェーズの間コントローラC1302はオペレータO1306とO2308にホストH1304の識別子を同報する。かくして、第1フェーズの終了時にオペレータO1306とO2308はホストH1304に関連したデータパケットが1回限りの処理を必要としていることを認知しているが、オペレータO1306とO2308はそれらがホストH1304に隣接しているか否かは知らない。
【0035】
第2フェーズの間、オペレータO1306とO2308はS−ピン314,312をそれぞれホストH1304に送信する。オペレータO2308により生成されたS−ピン312をオペレータO1306が受領し、このオペレータO1306はS−ピン312をドロップする。かくして、オペレータO1306により送信されたS−ピン314のみがホストH1304に到着する。S−ピン314を受領すると、ホストH1304はS−ピン応答316でもって応答する。
【0036】
S−ピン応答316を受領すると、オペレータO1306は自分がホストH1304に隣接していると決定し、ホストH1304に関連したデータパケットに対し1回限りの操作を実行する。オペレータO2308はS−ピン応答を受領しない。その理由はS−ピン312はオペレータO1306によりドロップされているからである。かくして、オペレータO2308は所定の時間内にS−ピン応答を受領せず、そして自分がホストH1304に隣接していないと決定する。かくして、オペレータO2308はホストH1304に関連したデータパケットに対し1回限りの操作を実行しない。
【0037】
本発明の一実施例においては、コントローラはホストに関連する情報の分配を周期的に繰り返す。これによりあるデータパケットが失われる可能性に対処する。さらにまた、ネットワークトポロージー内の周期的変化に対応する。
【0038】
本発明は、1回限りの操作を必要とするようなネットワークアプリケーションに適用できる。例えば、本発明の範囲を限定することなくある種のネットワークアプリケーションは、アカウンティング、課金、圧縮、トンネリング、符号化、クオリティオブサービス(QOS)のパケットタギング、クオリティオブサービスの端末間の測定(例えば、遅延あるいはバンド幅)を含む。
【発明の効果】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるデータネットワークの一部のネットワーク図
【図2】オペレータが特定のホストに隣接しているか否かを決定する第1の方法を表す図
【図3】オペレータが特定のホストに隣接しているか否かを決定する第2の方法を表す図
【図4】オペレータの一実施例の構成部品を表すブロック図
【符号の説明】
102 ホストH1
104 オペレータO1
106 ホストH3
108 コントローラC2
110 オペレータO3
112 ノード
114 オペレータO2
116 ホストH4
126 ホストH2
128 コントローラC1
202 ネットワークノード
204,306 オペレータO1
206,308 オペレータO2
208,310 ホストH2210,304 ホストH1212,302 コントローラC1
214 S−パケット
302 同報ホスト識別
312,314 S−ピン
316 S−ピン応答
400 ネットワークオペレータ
402 プロセッサ
404 メモリ
406,408 ネットワークインタフェース
Claims (9)
- データネットワークノードで二重の処理を回避する方法であって、
(A)ネットワークノードがホストに隣接するか否かを判定するステップ、
(B)前記ホストに関連するデータパケットを受領するステップ、及び
(C)前記ネットワークノードが前記ホストに隣接している場合のみ、前記データパケットに対し1回限りの操作を実行するステップ
からなり、前記判定するステップ(A)が、
(A1)同報データパケットを受領し、前記同報データパケットの受領に応答して、前記ネットワークノードが前記ホストに隣接していると決定するステップであって、前記ネットワークノードと前記ホストとの間に、前記データパケットに対して前記1回限りの操作を適用できるデータネットワークノードを前記ネットワークノード以外に含まない経路が存在する場合のみ、前記ネットワークノードと前記ホストとが隣接しているとみなされる、ステップ、及び
(A2)前記同報データパケットをドロップするステップ
からなる方法。 - 前記同報データパケットは、前記ホストと共存するコントローラから送信されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- データネットワークノードで二重の処理を回避する方法であって、
(A)ネットワークノードがホストに隣接するか否かを判定するステップ、
(B)前記ホストに関連するデータパケットを受領するステップ、及び
(C)前記ネットワークノードが前記ホストに隣接している場合のみ、前記データパケットに対し1回限りの操作を実行するステップ
からなり、前記判定するステップ(A)が、
(A3)ピンパケットを前記ホストに送信するステップ、
(A4)ピン応答を受領し、前記ピン応答の受領に応答して、前記ネットワークノードは前記ホストに隣接すると決定するステップであって、前記ネットワークノードと前記ホストとの間に、前記データパケットに対して前記1回限りの操作を適用できるデータネットワークノードを前記ネットワークノード以外に含まない経路が存在する場合のみ、前記ネットワークノードと前記ホストとが隣接しているとみなされる、ステップ、及び
(A5)他のネットワークノードから受信したピンパケットをドロップするステップ
からなる方法。 - 前記ピンパケットはネットワークコントローラから受信したホスト情報に応答して送信されることを特徴とする請求項3記載の方法。
- 前記ホストが前記データパケットのソースまたはあて先である場合に、前記データパケットは前記ホストに関連づけられることを特徴とする請求項1記載の方法。
- ネットワークノードであって、
(A)ネットワークノードがホストに隣接するか否かを判定する手段、
(B)前記ホストに関連するデータパケットを受領する手段、及び
(C)前記ネットワークノードが前記ホストに隣接している場合のみ、前記データパケットに対し1回限りの操作を実行する手段
からなり、前記判定する(A)の手段が、
(A1)同報データパケットを受領し、前記同報データパケットの受領に応答して、前記ネットワークノードが前記ホストに隣接していると決定する手段であって、前記ネットワークノードと前記ホストとの間に、前記データパケットに対して前記1回限りの操作を適用できるデータネットワークノードを前記ネットワークノード以外に含まない経路が存在する場合のみ、前記ネットワークノードと前記ホストとが隣接しているとみなされる、手段、及び
(A2)前記同報データパケットをドロップする手段
からなるネットワークノード。 - 前記放送データパケットは、前記ホストと共存するコントローラから受領することを特徴とする請求項6記載のネットワークノード。
- ネットワークノードであって、
(A)ネットワークノードがホストに隣接するか否かを判定する手段、
(B)前記ホストに関連するデータパケットを受領する手段、及び
(C)前記ネットワークノードが前記ホストに隣接している場合のみ、前記データパケットに対し1回限りの操作を実行する手段
からなり、前記判定する(A)の手段が、
(A3)ピンパケットを前記ホストに送信する手段、
(A4)ピン応答を受領し、前記ピン応答の受領に応答して、前記ネットワークノードは前記ホストに隣接すると決定する手段であって、前記ネットワークノードと前記ホストとの間に、前記データパケットに対して前記1回限りの操作を適用できるデータネットワークノードを前記ネットワークノード以外に含まない経路が存在する場合のみ、前記ネットワークノードと前記ホストとが隣接しているとみなされる、手段、及び
(A5)他のネットワークノードから受信したピンパケットをドロップする手段
からなるネットワークノード。 - 前記ピンパケットはネットワークコントローラから受信したホスト情報に応答して送信されることを特徴とする請求項8記載のネットワークノード。
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