JP3809882B2

JP3809882B2 - Ｌａｎ間通信システム

Info

Publication number: JP3809882B2
Application number: JP07921097A
Authority: JP
Inventors: 尚弘吉田
Original assignee: Hitachi Communication Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Communication Technologies Ltd
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JPH10257105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに異なるＩＰ（インターネット・プロトコル）アドレス体系で装置管理されている複数のＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）間で、ＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）を介して通信を行うＬＡＮ間通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰアドレス体系で装置管理されて通信しているＬＡＮでは、一般に企業あるいは事業所毎にそれぞれユニークなＩＰアドレス形態によってＬＡＮや、ＬＡＮに接続するパーソナル・コンピュータおよびプリンタ等を管理している。
【０００３】
このため、企業間の接続やインターネットへ接続する場合、お互いにユニークなＩＰアドレス形態を持っているために、重複しないＩＰアドレス形態であれば相互の通信が可能であるが、重複するＩＰアドレス形態であれば相互の通信が不可能となる。
【０００４】
このため、いずれか一方のＩＰアドレス形態に合わせるか、あるいはＩＰアドレスを強制的に相手のＩＰアドレス形態に変換する必要がある。強制的に相手のＩＰアドレス形態に変換する方法としては、インターネット関連技術を記述する一連の技術文献であるＲＦＣ（Request For Comments）の１６３１番に記述されているＮＡＴ（The IP Network Address Translator ）と呼ばれる技術が提案されている。
【０００５】
従って、あるＩＰアドレス体系のＬＡＮを他のＩＰアドレス体系のＬＡＮに接続する場合は、強制的に相手のＩＰアドレス形態に変換する機能（以下、ＮＡＴ機能、という）を持つ装置を介して行えば、互いに異なるＩＰアドレス体系のＬＡＮ間での通信が可能となる。
【０００６】
この場合、一方のＩＰアドレス体系のＬＡＮに接続する装置が、他方のＩＰアドレス体系のＬＡＮに接続する装置に、ＮＡＴ機能を持つリモートルータと一般のリモートルータとの一つの回線を経由して接続することは可能である。
【０００７】
このとき、一方のＩＰアドレス体系のＬＡＮに接続する装置は、装置自身に割り付けられたＩＰアドレスと、他方のＩＰアドレス体系のＬＡＮに接続する装置へのＩＰアドレスとでそれらの通信を管理している。また、他方のＩＰアドレス体系のＬＡＮに接続する装置は、装置自身に割り付けられているＩＰアドレスとＮＡＴ機能を持ったリモートルータにより元のＩＰアドレス体系のＬＡＮに接続する装置に割り付けられたＩＰアドレスとでそれらの通信を管理している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このときＮＡＴ機能を持つリモートルータと一般のリモートルータとの接続呼が切れ、再び接続された場合、その時間がＬＡＮに接続する装置自身に割り付けられているＩＰアドレスと、強制的に付け替えられたＩＰアドレスとでそれらの通信を管理している装置の待ち時間内にあれば不都合はない。
【０００９】
しかし、ＮＡＴ機能を持ったリモートルータと一般のリモートルータとのＷＡＮ接続呼が切れてＮＡＴ機能を持った別のリモートルータと接続された場合、その時間がＬＡＮに接続する装置自身に割り付けられているＩＰアドレスと、強制的に付け替えられたＩＰアドレスとでそれらの通信を管理している装置の待ち時間内にあれば、強制的に付け替えられたＩＰアドレスが突然別の付け替えられたＩＰアドレスに変わる場合が発生し、管理している装置がＩＰアドレスを理解できなくなり、通信が止ってしまうという不都合が生じる。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、ＮＡＴ機能を有するリモートルータの瞬断で通信経路が切り替わっても、異なるＩＰアドレス体系のＬＡＮ間での通信を継続することができるＬＡＮ間通信システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１記載の発明は、互いに異なるアドレス形態で装置管理している複数のＬＡＮ間を、ＷＡＮを介して通信するために、前記ＷＡＮと一つのＬＡＮとの間に、ネットワーク上でアドレス形態を強制的に変換する機能を有する複数のリモートルータを接続する通信システムにおいて、前記複数のリモートルータ間での所定の通信により、前記複数のリモートルータのうち一つをサーバルータ、残りをクライアントルータと決定し、前記サーバルータは、前記ＬＡＮを介して第１の時間の間隙で前記残りのクライアントルータに対して、アドレス形態を強制的に変換するために用いる変換後のアドレス情報と変換前のアドレス情報とを含む共有通知データフレームを送出し、前記クライアントルータは、前記第１の時間より長い第２の時間で前記共有通知データフレームの受信を監視し、前記第２の時間以内に前記サーバルータよりの前記共有通知データフレームを受信した場合は、前記共有通知データフレームに含まれる前記変換後のアドレス情報と前記変換前のアドレス情報を格納し、前記第２の時間以内に前記サーバルータよりの前記共有通知データフレームを受信しない場合は、前記サーバルータの障害と判断し、所定の通信により、前記複数のクライアントルータのうち一つをサーバルータ、残りをクライアントルータと決定し、当該サーバルータが前記共有通知データフレームによって受信した前記変換後のアドレス情報と前記変換前アドレス情報により、アドレス形態を強制的に変換してデータ通信を行うものである。
【００１３】
本発明による請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、ＷＡＮより前記複数のクライアントルータのいずれかに対して新たな通信が発生した場合は、サーバルータに対して変換前のアドレスを設定した変換後のアドレス割当要求を送出し、割当要求を受信したサーバルータは、変換後のアドレス割当てを行った後、複数のクライアントルータに対して、新たに割当てた変換後のアドレスを含む共有通知データフレームを送出するものである。
【００１４】
本発明によれば、変換装置（ＮＡＴ機能を有するリモートルータ）の瞬断で他の変換装置に通信経路が切り替わっても、変換装置間でアドレス形態の変換状況を確認し合っているので、アドレスの変換が通信経路が切り替わる前と同じアドレスに変換できるため、上位の通信プロトコルになんらの影響を与えることなく通信を継続することができる。
【００１５】
これは、代表番号（既存電話回線に一つの特定番号を割り当て、その番号に対して複数の着呼を可能としたサービス）を利用したＷＡＮ通信などで、どの電話回線番号につながるか分からないような接続形態の通信に有効である。また、強制的に変換するアドレスをお互いに通知し合うことで装置に必要以上の変換アドレスを準備する必要がない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるＬＡＮ間通信システムが適用される装置環境の一例を示すブロック図で、ＴＣＰ／ＩＰ（トランスミッション・コントロール・プロトコル／インターネット・プロトコル）やＵＤＰ／ＩＰ（ユーザー・データグラム・プロトコル／インターネット・プロトコル）などを基本とするインターネットを想定している。
【００１７】
同図において、ＷＡＮ１にはＮＡＴ機能を有する複数のＮＡＴ機能付リモートルータ２ａ，２ｂを介して物理ＬＡＮ３が接続され、リモートルータ４を介して物理ＬＡＮ５が接続されている。また、ＬＡＮ３には複数の通信装置６ａ，６ｂが接続されており、ＬＡＮ５には通信装置７が接続されている。ＮＡＴ機能付リモートルータ２ａ，２ｂはＬＡＮ３に流れる通信装置７宛ての通信データのＩＰアドレスを変換する装置である。
【００１８】
図２は、ＮＡＴ機能付リモートルータ２ａ（２ｂ）の一実施の形態を示す機能ブロック図であり、装置全体を制御してＩＰアドレス変換共有を促進するマイクロコンピュータ構成のＣＰＵ２１、論理変数記憶用メモリであるＲＡＭ２２、記憶用メモリであるＥＥＰＲＯＭ（電気的消去型プログラム可能ＲＯＭ）２３、この装置やＬＡＮ３およびＷＡＮ１の状態を示すＬＥＤ（発光ダイオード）２４およびＬＣＤ（液晶ディスプレイ）２５、時計２６を備えている。
【００１９】
また、ＷＡＮ１に送信するデータまたは受信したデータを制御するＷＡＮコントローラ２７、ＬＡＮ３に送信するデータまたは受信したデータを制御するＬＡＮコントローラ２８、ＷＡＮコントローラ２７またはＬＡＮコントローラ２８の送受信データを格納するメモリであるＲＡＭ２９を備えている。
【００２０】
さらに、ＷＡＮ１の物理的な制御をするコントローラ３０、ＬＡＮ３の物理的な制御をするコントローラ３１、ＲＳ−２３２Ｃの物理的な制御をするコントローラ３２を備えている。なお、「１０ＢＡＳＥ−Ｔ」はＬＡＮ方式の一つで、撚り対線を用いた伝送速度１０Ｍbps のＬＡＮであり、「ＲＳ−２３２Ｃ」はデータ端末装置（ＤＴＥ）と回線終端装置（ＤＣＥ）との間のインターフェイス規格である。
【００２１】
図３は、ＮＡＴ機能付リモートルータ２ａ，２ｂに格納されるＩＰアドレス等のデータフォーマット図で、データの内容を示す識別子Ｄ１、登録済み共有件数またはフレームのデータ件数を示す共有件数Ｄ２、フレーム送信元ＩＰアドレスＤ３、フレーム送信元ＮＡＴ機能変換用ＩＰアドレスＤ４、共有データの状態を示す識別子Ｄ５、共有データの有効時間を管理する共有有効時間データＤ６、共有ＮＡＴ機構変換用ＩＰアドレスＤ７、ＮＡＴ実行中の装置のＩＰアドレスである割当て装置ＩＰアドレスＤ８、ＮＡＴ機能前のオリジナルＩＰアドレスであるＮＡＴ切換前ＩＰアドレスＤ９、拡張用オプションエリアＤ１０，Ｄ１１の各エリアで構成されている。
【００２２】
共有データの状態を示す識別子Ｄ５からオプションエリアＤ１１までのエリアは共有データ１件分のエリアであり、装置が増えると共有データ件数が増加する構造となっている。このデータフォーマットはリモートルータ２ａ，２ｂでＩＰアドレス変換共有を認識し合うために用いられる。
【００２３】
データの内容を示す識別子Ｄ１としては、１：共有通知、４：割当て要求、６：割当て解放、８：状態確認、９：状態応答、などがある。また、共有データの状態を示す識別子Ｄ５としては、０：未使用、１：継続予約、２：使用中、４：継続使用要求、５：使用禁止、などがある。
【００２４】
次に、本発明によるＬＡＮ間通信システムの動作を、図４〜図１０に示すシーケンス図を参照して説明する。なお、図中の監視単位は、Ｔ１＝３００秒、Ｔ２＝３６０秒、Ｔ３＝１０秒、Ｔ４＝６００秒、Ｎ＝１回、Ｔ３≦Ｔ１≦Ｔ２、とする。
【００２５】
図４は、複数のリモートルータ２ａ，２ｂ（以下、装置Ａまたは装置Ｂ、という）の中からサーバを決めるシーケンス図である。まず、早く立ち上がった装置Ａが装置Ａのみのデータを共有通知フレームとしてＬＡＮ３に送信する（ステップＳ１１）。接続する装置Ｂがその内容を確認し、装置Ａと装置ＢのＩＰアドレスの関係が「装置ＡのＩＰアドレス＜装置ＢのＩＰアドレス」であれば、装置Ａをサーバと認識し、装置Ｂをクライアントと認識する。
【００２６】
また、装置Ｂのデータの有無を確認し、装置Ｂのデータが無いことから装置Ａに対して装置Ｂの情報を追加してサーバである装置Ａに共有通知フレームを送信し（ステップＳ１２）、サーバに装置Ｂを認識させる。
【００２７】
装置Ａはサーバとして定期的に時間Ｔ１間隔で共有通知フレームを送信し（ステップＳ１３〜Ｓ１５）、共有状態を通知する。装置Ｂはサーバからの共有通知フレーム毎に時間Ｔ２で次の共有通知フレームを受信することを監視する。
【００２８】
図５は、サーバを決める他のシーケンス図である。まず、装置Ａと装置Ｂがほぼ同時に立ち上がった場合は、装置Ａが初めに装置Ａのみのデータを共有通知フレームとしてＬＡＮに送信する（ステップＳ２１）。次いで、接続する装置Ｂが内容を確認し、装置Ａと装置ＢのＩＰアドレスの関係が「装置ＡのＩＰアドレス＞装置ＢのＩＰアドレス」であれば、装置Ｂをサーバと認識する。
【００２９】
また、装置Ｂはデータの有無を確認し、装置Ｂのデータが無いことから装置Ａからの受信情報に装置Ｂの情報を追加し、クライアントである装置Ａに共有通知フレームを送信し（ステップＳ２２）、クライアントに装置Ｂを認識させる。
【００３０】
装置Ｂはサーバとして定期的に時間Ｔ１間隔で共有通知フレームを送信し（ステップＳ２３〜Ｓ２５）、共有状態を通知する。装置Ａは最初はサーバとして時間Ｔ１で共有通知フレームを送信するが、次に共有通知フレームを受信し（ステップＳ２２）、装置Ｂがサーバと認識すると、共有通知フレームの受信毎に時間Ｔ２で次の共有通知フレームを受信することを監視する。
【００３１】
図６は、サーバが障害により停止したときにサーバを切り換える際のサーバ切換えシーケンス図である。まず、装置Ｂはサーバとして定期的に時間Ｔ１間隔で共有通知フレームを送信し（ステップＳ３１〜Ｓ３３）、共有状態を通知する。装置Ａはクライアントとして共有通知フレームの受信毎に時間Ｔ２で次の共有通知フレームを受信することを監視する。
【００３２】
この状態で、クライアントである装置Ａが時間Ｔ２を経過してもサーバである装置Ｂから共有通知フレームを受信しないときは、装置Ｂに障害があったとして装置Ａをサーバに切り換え、先にサーバであった装置Ｂからの共有通知フレームを送信する（ステップＳ３４〜Ｓ３５）。このとき、複数のクライアントが存在するときは、前述した手順（図４および図５）によりサーバを選択する。
【００３３】
図７は、網（ＷＡＮ１）上に新たな通信が発生したときに、クライアント（装置Ａ）がサーバ（装置Ｂ）に対して共有ＮＡＴＩＰアドレスＤ７の割当てを要求し、そして解放するシーケンス図である。
【００３４】
装置Ｂはサーバとして共有通知フレームを送信し（ステップＳ４１）、共有状態を通知する。クライアントである装置Ａに網から新たな通信が発生すると（ステップＳ４２）、通信する相手が新規である場合は、装置Ａはデータフォーマットの共有件数Ｄ２を１件に、状態Ｄ５を未使用（０）に、共有ＮＡＴＩＰアドレスＤ７を０に設定し、割当て装置ＩＰアドレスＤ８にクライアントのＩＰアドレス、Ｄ９にＮＡＴ切換前ＩＰアドレスを設定し、サーバである装置Ｂに割当てを一任する（ステップＳ４３）。
【００３５】
サーバは共有データの状態Ｄ５を使用中（２）に、割当て装置ＩＰアドレスＤ８にクライアントＩＰアドレス、ＮＡＴ切換え前アドレスを設定する。このとき未使用データが無い場合は継続予約の有効時間の少ないものを割り当てる。
【００３６】
また、通信する相手が直前に通知された共有データに継続予約として登録されていた場合は、クライアントは共有件数Ｄ２を１件に、状態Ｄ５を継続使用要求（４）に、該当する共有ＮＡＴＩＰアドレスＤ７と割当て装置ＩＰアドレスＤ８にクライアントＩＰアドレス、ＮＡＴ切換え前アドレスを設定し、サーバに割当てを要求する（ステップＳ４３）。サーバは同一の共有データの状態が使用中でないことを確認し、割り当てを行う。
【００３７】
次に、共有データが変ったことから、共有通知をクライアントに対して行う（ステップＳ４４）。クラインアントは新たな情報にクライアントの割当てを見つけ、割り当てられたデータでＮＡＴの処理を行う。装置Ｂはサーバとして時間Ｔ１間隔で共有通知フレームを送信する（ステップＳ４５）。
【００３８】
次に、クライアントが網上の通信を終了した場合は（ステップＳ４６）、サーバに対して割り当てられた共有データの解放を要求する（ステップＳ４７）。サーバは該当する装置ＩＰアドレスに割り当てた状態Ｄ５を継続予約（１）にし、有効時間Ｔ１を設定する。サーバは共有データが変ったことから共有通知をクライアントに対して行う（ステップＳ４８）。
【００３９】
図８は、網（ＷＡＮ１）上に新たな通信が発生したときに、クライアント（装置Ａ）がサーバ（装置Ｂ）に対して共有ＮＡＴＩＰアドレスＤ７の割り当てを要求するが、障害により動作できない場合のクライアントの処理を示すシーケンス図である。
【００４０】
クライアントである装置Ａに網から新たな通信が発生した場合（ステップＳ５１）、通信する相手が新規である場合は、装置Ａはサーバである装置Ｂに割当てを要求する（ステップＳ５２）。正常であれば、図７で説明したように、サーバは割り当てを行い、共有データが変ったことから共有通知をクライアントに対して行う。
【００４１】
しかし、割当て要求から時間Ｔ３経過後もサーバから共有通知がない場合は、サーバに障害があるとして、クライアントは直前に受信した共有通知データの未使用あるいは継続予約データにクライアントのデータを記述し、他のクライアントに対して共有通知を行う（ステップＳ５３）。複数のクライアントが存在するときは、前述した手順（図４および図５）によりサーバを選択する。
【００４２】
図９は、網（ＷＡＮ１）上に新たな通信が発生したときに、サーバ（装置Ａ）がＮＡＴ処理を開始し、終了するシーケンス図である。装置Ａはサーバとして共有通知フレームを送信し（ステップＳ６１）、共有状態を通知する。サーバである装置Ａに網から新たな通信が発生すると（ステップ６２）、サーバはデータフォーマットを変更し、クライアントに対して共有データの変化を通知する（ステップＳ６３）。
【００４３】
装置Ａはサーバとして定期的に時間Ｔ１間隔で共有通知フレームを送信する（ステップＳ６４）。サーバが網上の通信を終了した場合は（ステップＳ６５）、サーバはデータフォーマットを変更し、共有データが変ったことから共有通知をクライアントに対して行う（ステップＳ６６）。こうして、サーバはクライアントに対して共有データの変化を通知するだけである。
【００４４】
図１０は、サーバがクライアントに対して設定内容や装置状態を確認するシーケンス図である。サーバである装置Ａからクライアントである装置Ｂに状態確認を行い（ステップＳ７１）、クライアントから状態通知があれば（ステップＳ７２）、サーバはその内容を確認する。この状態確認は時間Ｔ４で行われる。
【００４５】
また、状態通知がＮ回無い場合は、通知の無くなったＩＰアドレスの使用していた共有データの状態Ｄ５を未使用（０）にし、共有ＮＡＴＩＰアドレスＤ７の登録されている共有データが現在使用中であれば、状態Ｄ５を使用禁止（５）にし、未使用であれば該当するデータを削除する。次に、使用禁止した共有データを使用していたクライアントから割り当て解放を受信すると、該当するデータを削除する。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のリモートルータで結ばれたＬＡＮ間において、ＮＡＴ機能を持ったリモートルータの瞬断で他のリモートルータに通信経路が切り替わっても、ＩＰアドレスの変換が通信経路が切り替わる前と同じＩＰアドレスに変換することができるために、ＴＣＰ／ＩＰやＵＤＰ／ＩＰなどの上位プロトコルになんら影響を与えることなく通信を継続することができる。
【００４７】
また、強制的に変換するＩＰアドレスを、複数のリモートルータ間でお互いに通知し合うことで、装置に必要以上の付け替えＩＰアドレスを準備する必要がない。また、サーバとクライアントの装置状態を自動的に判定することから、装置を使用するユーザがサーバとクライアントを意識することなく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される装置環境の一例を示すブロック図である。
【図２】ＮＡＴ機能を有するリモートルータのブロック図である。
【図３】データフォーマット図である。
【図４】早く立ち上がった装置をサーバとするシーケンス図である。
【図５】途中から立ち上がった装置がサーバとなるときのシーケンス図である。
【図６】サーバが障害により停止したときのサーバ切換えシーケンス図である。
【図７】クライアントが共有するＮＡＴＩＰアドレスを割り当てる際のシーケンス図である。
【図８】サーバ障害時のクライアントが共有するＮＡＴＩＰアドレスを割り当てるシーケンス図である。
【図９】サーバが共有するＮＡＴＩＰアドレスを割り当てるシーケンス図である。
【図１０】サーバがクライアントの状態を確認するシーケンス図である。
【符号の説明】
１ＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）
２ａ，２ｂＮＡＴ機能付リモートルータ
３，５ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）
４リモートルータ
６ａ，６ｂ，７通信装置
Ｄ１データの内容を示す識別子
Ｄ２登録済み共有件数
Ｄ３フレーム送信元ＩＰアドレス
Ｄ４フレーム送信元ＮＡＴ機能変換用ＩＰアドレス
Ｄ５共有データの状態を示す識別子
Ｄ６共有有効時間データ
Ｄ７共有ＮＡＴ機構変換用ＩＰアドレス
Ｄ８割当て装置ＩＰアドレス
Ｄ９ＮＡＴ切換前ＩＰアドレス

Claims

互いに異なるアドレス形態で装置管理している複数のＬＡＮ間を、ＷＡＮを介して通信するために、前記ＷＡＮと一つのＬＡＮとの間に、ネットワーク上でアドレス形態を強制的に変換する機能を有する複数のリモートルータを接続する通信システムにおいて、
前記複数のリモートルータ間での所定の通信により、前記複数のリモートルータのうち一つをサーバルータ、残りをクライアントルータと決定し、
前記サーバルータは、前記ＬＡＮを介して第１の時間の間隙で前記残りのクライアントルータに対して、アドレス形態を強制的に変換するために用いる変換後のアドレス情報と変換前のアドレス情報とを含む共有通知データフレームを送出し、
前記クライアントルータは、前記第１の時間より長い第２の時間で前記共有通知データフレームの受信を監視し、
前記第２の時間以内に前記サーバルータよりの前記共有通知データフレームを受信した場合は、前記共有通知データフレームに含まれる前記変換後のアドレス情報と前記変換前のアドレス情報を格納し、
前記第２の時間以内に前記サーバルータよりの前記共有通知データフレームを受信しない場合は、前記サーバルータの障害と判断し、所定の通信により、前記複数のクライアントルータのうち一つをサーバルータ、残りをクライアントルータと決定し、当該サーバルータが前記共有通知データフレームによって受信した前記変換後のアドレス情報と前記変換前アドレス情報により、アドレス形態を強制的に変換してデータ通信を行うことを特徴とするＬＡＮ間通信システム。
前記ＷＡＮより前記複数のクライアントルータのいずれかに対して新たな通信が発生した場合は、前記サーバルータに対して変換前のアドレスを設定した変換後のアドレス割当要求を送出し、
前記割当要求を受信したサーバルータは、変換後のアドレス割当てを行った後、前記複数のクライアントルータに対して、新たに割当てた変換後のアドレスを含む共有通知データフレームを送出することを特徴とする請求項１記載のＬＡＮ間通信システム。