JP3854221B2 - アドレス組の生存時間取得・計算を可能としたalg装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
インターネットプロトコルバージョン4(IPv4)ネットワークとインターネットプロトコルバージョン6(IPv6)ネットワークとの通信、また、IPv4プライベートネットワークとIPv4グローバルネットワークとの通信など、IPアドレス形式の異なる2つのネットワークの間の通信におけるアドレス変換機能に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のALG(アプリケーションレベルゲートウェイ)装置では、NAT(Network Address Translator)装置に対してアドレス組の登録・解放を行う場合、ALG装置からアドレス組を登録し、NAT装置において一律に管理されているタイマー値により解放する手段(手段1)か、ALG装置からアドレス組を登録し、ALG装置のアドレス変換処理の終了時など何らかの契機で、ALG装置からアドレス組の解放要求を送信することにより、アドレス組を解放する手段(手段2)の2つであった。先行技術文献としては非特許文献1がある。
なお、本発明者(他の発明者を含む)による関連出願として、関連出願1がある。
【0003】
【非特許文献1】
IETF、“RFC3303”、[online]、[平成14年11月8日検索]インターネット<http://www.ietf.org/rfc/rfc3303.txt?number=3303>
【関連出願1】
特願2002−132213号(同一番号移行サービスの提供方法およびメディアゲートウェイコントローラ)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ユーザがあるアプリケーションサーバにIPアドレスを登録し、登録後はそのIPアドレスを用いて当該ユーザヘのアクセスを行うといったサービスを行う場合、ユーザがIPアドレス形式の異なる2つのネットワークを跨いで、アプリケーションサーバにIPアドレスを登録すると、NAT及びALG装置を介するため、送信元ネットワークのIPアドレスの形式から、送信先ネットワークのIPアドレス形式に変換されたIPアドレスがアプリケーションサーバに登録される。
【0005】
また、アプリケーションサーバで管理しているアプリケーションによっては、当該アプリケーションプロトコル上に設定されたタイマー値に基づき、登録するIPアドレスの生存時間を設定するが、それはユーザ毎に異なり、しかも数時間であることが多い。
【0006】
しかし、ALG装置からNAT装置へのアドレス組の登録・解放が前記手段1の場合、NATで一律に設定されているタイマー値によりアドレス組が解放されてしまい、解放後はアプリケーションサーバから当該ユーザヘのアクセスができなくなるため、基本的に本ケースでは用いることはできない。
【0007】
一方、前記手段2を用いることは可能であるが、アプリケーションサーバでのユーザ登録情報の生存時間が満了した時点で、アドレス組が不要になるため、ALG装置からNAT装置に対してアドレス組の解放要求を行わなければならないが、アプリケーションプロトコルに設定されたタイマー値の時間中、ALG装置ではアドレス組の登録・解放機能に関するプロセスを保持しておかなければならない。
【0008】
従って、ALG装置では、アプリケーションプロトコルに依存したタイマー値に基づきアドレス組の生存時間を把握し、NAT装置に対してアドレス組の生存時間を指定し、アドレス組の登録・解放を要求できる機能が要望される。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、ALG装置ではアプリケーションプロトコル上に設定されているタイマー関連の情報を読み込みアドレス組の生存時間を取得し、ALG装置からNAT装置に対するアドレス組の登録要求に取得した生存時間を含めて指定する。NAT装置においては、ALG装置から設定された生存時間に基づきアドレス組毎にタイマーを設定し、タイマー満了になり次第解放する処理とする。
【0010】
また、NAT装置においてアドレス組が登録される時刻と、アプリケーションサーバにIPアドレスが登録される時刻にタイムラグがあることも考慮し、ALGでは、取得するアプリケーションレイヤのプロトコル情報に記述されたタイマー関連の情報に、タイムラグ分のラウンドトリップ時間等を加算して、アドレス組の生存時間の計算を行う。
本手段により、ALG装置では、アプリケーションレイヤに設定されたタイマー値の時間中、プロセスを保持する必要がないため、効率よく処理を行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の対象となるネットワーク構成を図1に示す。図1において、具体例を示すため、アプリケーションレイヤのプロトコルがRFC3261、RFC2543のSession Initiation Protocol(SIP)の場合を例に挙げ説明する。
【0012】
IPv6ネットワーク(10)と、IPv4ネットワーク(20)が、NAT装置(30)を介して接続されている。NAT装置(30)はIPアドレスの変換、ルーティング制御を行うNAT機能(31)、またアドレス組を管理する管理テーブル(32)を配備している。
【0013】
また、NAT装置(30)は、SIPプロトコル解析機能(41)と、アドレス組登録・解放機能(42)が配備され、SIPに対応したALG装置(SIP−ALG装置(40))と接続されており、NAT装置(30)に対してSIPメッセージ内のIPアドレス変換用のアドレス組を登録・解放することができる。
【0014】
また、IPv6ネットワーク(10)には、SIPを実装したIP電話機(11)、IP電話機(12)が配備されており、それぞれIPv6アドレスが、3000::1、3000::2と設定されている。
【0015】
IPv4ネットワーク(20)には、ユーザの登録受付機能(22)、ユーザ情報管理機能(23)、ユーザ情報管理テーブル(24)、呼処理機能(25)を含んだ、SIPサーバ(21)、IP電話機(26)が配備されており、SIPサーバ(21)、IP電話機(26)はそれぞれIPv4アドレスが128.0.0.1、128.0.0.2と設定されている。
【0016】
なお、IPv6ネットワーク(10)から、IPv4ネットワーク(20)のSIPサーバ(21)にアクセスできるようNAT装置(30)はあらかじめSIPサーバ(21)のIPv4アドレス(128.0.0.1)に対して払い出したIPv6アドレス(3000::8000:1)を組として、管理テーブル(32)に静的に設定しており、また、NAT装置(30)はあらかじめSIP信号を受信したら、SIP−ALG装置(40)に転送するよう設定している。
【0017】
図2〜図6を用いて、IP電話機(11)からSIPサーバ(21)に、ユーザ情報登録メッセージ(REGISTERメッセージ)を送信して、SIPサーバ(21)にユーザ情報を登録する場合の処理例を示す。図においては、S1〜S27の番号順に動作が行われる。なお、図において記述しているREGISTERメッセージ、200 OKメッセージは、主に本発明に必要な部分を記述し簡略化している。
【0018】
IP電話機(11)を用いているユーザ(ユーザA)が、SIPサーバ(21)に対してユーザ情報を登録する場合、ユーザアドレス、使用している電話機のIPv6アドレスなどをSIPヘッダに設定し、REGISTERメッセージ1(50)のようなヘッダ構成のREGISTERメッセージを編集する(S1)。
【0019】
次に、IP電話機(11)からSIPサーバ(21)にREGISTERメッセージ1を送信するため、ネットワークレイヤの送信先IPv6アドレスに、SIPサーバ(21)のIPv6アドレス(3000::8000:1)、送信元アドレスにIP電話機(11)のIPv6アドレス(3000::1)を設定し、REGISTERメッセージ1を送信する(S2)。
【0020】
IP電話機(11)からREGISTERメッセージ1が送信されると、まずNAT装置(30)が受信し、NAT機能(31)が起動される。NAT機能(31)がSIP信号であることを判別すると、SIP−ALG装置(40)に向けてREGISTERメッセージ1を転送する(S3)。
【0021】
SIP−ALG装置(40)ではNAT装置(30)から転送されたREGISTERメッセージ1を受信すると、SIPプロトコル解析機能(41)がSIPヘッダの解析を行い、IPv6アドレス及び、IPv4アドレス形式で記述されているSIPヘッダを抽出する。ここでは、REGISTERメッセージ1(50)のようなヘッダ構成になっているため、IPv6アドレス形式で設定されているViaヘッダと、ContactヘッダのIPv6アドレス(3000::1)を抽出する。また、SIPサーバ(21)に保持されるユーザ情報の生存時間について、Expiresヘッダを参照することにより3600[秒]を取得し、それらの情報をアドレス組登録・解放機能(42)に渡す(S4)。
【0022】
アドレス組登録・解放機能(42)では、NAT装置(30)にアドレス組が登録されてから、SIPサーバ(21)でユーザ情報を登録するまでにタイムラグがあることを想定し、3600[秒]に対してある程度のラウンドトリップタイムとして想定される時間を加算する。本例では仮に2[秒]とし、生存時間を3602[秒]と計算する。その後、アドレス組登録・解放機能(42)はIPv6アドレス(3000::1)と、生存時間(3602[秒])を設定し、NAT装置(30)に対してIPv6アドレスに対するIPv4アドレスの払い出し要求、及びIPv6アドレスと払い出されたIPv4アドレスの登録要求(アドレス組登録要求)を送信する(S5)。
【0023】
アドレス組登録要求を受信した、NAT装置(30)では、NAT機能(31)が起動され、要求されたIPv6アドレス(3000::1)に対するIPv4アドレスとして129.0.0.1を払い出し(S6)、その後IPv6アドレス(3000::1)と払い出されたIPv4(129.0.0.1)のアドレス組、及びそのアドレス組の生存時間(3602[秒])を管理テーブル(32)に登録する(S7)。
【0024】
また、NAT機能(31)は、IPv6アドレス(3000::1)に対して払い出したIPv4アドレス(129.0.0.1)を設定し、アドレス組登録要求に対する応答をSIP−ALG装置(40)のアドレス組登録・解放機能(42)に対して返送する(S8)。
【0025】
アドレス組登録要求に対する応答を受信したアドレス組登録・解放機能(42)は返送されたIPv4アドレス(129.0.0.1)をSIPプロトコル解析機能(41)に渡す(S9)。
【0026】
SIPプロトコル解析機能(41)はSIPヘッダの解析を行い、Viaヘッダ、Contactヘッダに記述されているIPv6アドレス(3000::1)をIPv4アドレス(129.0.0.1)に変換し(S10)、REGISTERメッセージ2をNAT装置(30)に向けて送信する(S11)。
【0027】
REGISTERメッセージ2を受信したNAT装置(30)では、NAT機能(31)が起動され、ネットワークレイヤに設定されたIPv6アドレス(3000::8000:1)に対して管理テーブル(32)を参照し、IPv4アドレス(128.0.0.1)に変換する。また、送信元のIPv6アドレス(3000::1)についてもそのままの形式では、IPv4ネットワークに送信できないため、管理テーブル(32)を参照することで、SIP−ALG装置からのアドレス組要求の際に払い出したIPv4アドレス(129.0.0.1)に変換し(S12)、SIPサーバ(21)に対してREGISTERメッセージ2を送信する(S13)。
【0028】
SIPサーバ(21)では、REGISTERメッセージ2を受信すると、ユーザ情報受付機能(22)が、REGISTERメッセージを解析し、Toヘッダに書かれているユーザアドレス(user-a@ipv6.net)と、ContactヘッダのIPv4アドレス(129.0.0.1)、またExpiresヘッダから生存時間(3600秒)を抽出し、ユーザ情報管理機能(23)に対しそれらの情報を受け渡す(S14)。
【0029】
ユーザ情報管理機能(23)は、ユーザアドレスとIPv4アドレスの対応関係及び、それらの対応関係の生存時間をユーザ情報管理テーブル(24)に管理する(S15)。
【0030】
ユーザ情報管理機能(23)でユーザ情報の管理が完了すると、ユーザ情報受付機能(22)に対し完了通知が送信され、先に受信したREGISTERメッセージ2を基に200 OKメッセージを編集する(S16)。
【0031】
その後、ネットワークレイヤの送信先IPアドレスにREGISTERメッセージ2のViaヘッダに設定されているIPアドレス、送信元IPアドレスにSIPサーバ(21)のアドレスを設定し、200 OKメッセージ1を送信する(S17)。
【0032】
200 OKメッセージ1は、まずNAT装置(30)で受信され、NAT機能(31)が起動される。NAT機能(31)はSIP信号と認識するため、SIP−ALG装置(40)に転送する(S18)。
【0033】
SIP−ALG装置(40)では、NAT装置(30)から転送された200OKメッセージ1を受信すると、SIPプロトコル解析機能(41)がSIPヘッダの解析を行い、REGISTERメッセージの応答信号であることを把握し、また、Viaヘッダ、ContactヘッダのIPv4アドレス(129.0.0.1)を抽出し、アドレス組登録・解放機能(42)に渡す。なお、応答信号であるため、Expiresヘッダ部分の抽出は行わない(S19)。
【0034】
アドレス組登録・解放機能(42)ではIPv4アドレス(129.0.0.1)を設定し、NAT装置(30)に対して送信し、アドレス組登録要求を送信する(S20)。
【0035】
NAT装置(30)でアドレス組登録要求を受信すると、NAT機能(31)は既に登録してあることを認識し、管理テーブル(32)を参照し、IPv4アドレス(129.0.0.1)に対するIPv6アドレス(3000::1)を抽出する(S21)。
【0036】
その結果、NAT機能(31)は、SIP−ALG装置(40)のアドレス組登録・解放機能(42)に対してアドレス組の登録応答にIPv6アドレス(3000::1)を設定して返送する(S22)。
【0037】
アドレス組登録・解放機能(42)でアドレス組の登録応答を受信すると、受信したIPv6アドレス(3000::1)をSIPプロトコル解析機能41に渡す(S23)。
【0038】
SIPプロトコル解析機能(41)はViaヘッダ、ContactヘッダのIPv4アドレス(129.0.0.1)をIPv6アドレス(3000::1)に変換し(S24)、IPv6アドレスに変換した200 OKメッセージ2を転送元のNAT装置(30)に対して返送する(S25)。
【0039】
NAT装置(30)では、200 OKメッセージ2を受信し、NAT機能(31)がネットワークレイヤの送信先IPv4アドレス(129.0.0.1)、送信先IPv4アドレス(128.0.0.1)について、管理テーブルを参照することにより、それぞれIPv6アドレス(3000::1)、IPv6アドレス(3000::8000:1)に変換し、IP電話機(11)に対して返送する(S26)。
IP電話機(11)では、200 OKメッセージ2を受信し、一連のREGISTER手順は完了する(S27)。
【0040】
以下、REGISTER手順以降にIPv4ネットワーク(20)に存在するIP電話機(26)から、先にREGISTERメッセージによりユーザ情報を登録したIPv6ネットワークのIP電話機(11)に対して、SIP信号を用いて通信を行う場合について、図10〜図11を用いて簡単に説明する。なお、図10〜11においては、S28〜S35の番号順で動作が行われる。また、図において記述しているINVITEメッセージは、主に本発明に必要な部分を記述し簡略化している。
【0041】
IP電話機(26)のユーザ(ユーザB)が、IP電話機(11)を用いているユーザAに対して通信を行う場合、IP電話機(26)はINVITEメッセージを編集し、SIPサーバ(21)に対して送信する(S28)。
【0042】
SIPサーバ(21)の呼処理機能(25)は、Toヘッダに記述されたユーザアドレス(user-a@ipv6.net)を、ユーザ情報管理テーブル(24)を用いて検索し、使用しているIP電話機のIPアドレスが129.0.0.1であることを取得する。また、ViaヘッダにSIPサーバ(21)のIPv4アドレス(128.0.0.1)を追加する(S29)。
【0043】
その後、呼処理機能(25)は、ネットワークレイヤの送信先IPv4アドレスに129.0.0.1、送信元IPv4アドレスに128.0.0.1を設定し、INVITEメッセージ2を送信する(S30)。
【0044】
SIPサーバ(21)から送信されたINVITEメッセージ2は、NAT装置(30)が受信し、SIP−ALG装置(40)に転送する。また、SIP−ALG装置(40)とNAT装置(30)の間では、前述のユーザ情報登録時における200 OKメッセージ1受信時と同様手順により、アドレス組の登録要求及び応答を行い、SIPヘッダに設定されているIPv6アドレスをIPv4アドレスに変換し、NAT装置(30)に対してINVITEメッセージ3を送信する(S31)。
【0045】
NAT装置(30)では、INVITEメッセージ3を受信し、NAT機能(31)がネットワークレイヤの送信先IPv4アドレス(129.0.0.1)、送信元IPv4アドレス(128.0.0.1)にIPv6アドレスに変換を行うが、既にそれらのアドレス組は管理テーブル(32)に登録してあるため、管理テーブル(32)を参照することにより、それぞれIPv6アドレス(3000::1)、IPv6アドレス(3000::8000:1)に変換し、IP電話機(11)に対して送信する(S32)。
【0046】
IP電話機(11)では、INVITEメッセージ3を受信する(S33)。その後IP電話機(11)は、SIPサーバ(21)を経由してIP電話機(26)に対してINVITEの応答信号を送信する等、後続の処理を行うこととなるが、NAT装置(30)の管理テーブル(32)でアドレス組が登録されているため、INVITEメッセージ時と同様の手順でSIP信号送受信が可能となり、SIPサーバ(21)でのユーザ情報の生存時間、NAT装置(30)でのアドレス組の生存時間が満了するまで、SIP信号を用いた通信を行うことができる。
【0047】
また、SIPサーバ(21)でのユーザ情報の生存時間、及びNAT装置(30)でのアドレス組の生存時間が満了すると、それぞれSIPサーバ(21)のユーザ情報(S34)、NAT装置(30)のアドレス組が解放される(S35)。
【0048】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0049】
【発明の効果】
ユーザがIPアドレス形式の異なる2つのネットワークを跨いで、あるアプリケーションサーバにIPアドレスを登録し、登録後はそのIPアドレスを用いて当該ユーザヘのアクセスを行うといったサービスを行う場合において、本発明を施したALG装置のアプリケーションプロトコル解析機能、及びアドレス組登録・解放機能を用いることで、サービスが可能となる。
また、ALG装置もアプリケーションプロトコルに依存したタイマー値の時間中、アドレス組登録・解放要求機能関連のプロセスを保持する必要がないため、効率よく処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のネットワーク構成を示す図である。
【図2】REGISTER時のシーケンス例の1ページ目である。
【図3】REGISTER時のシーケンス例の2ページ目である。
【図4】REGISTER時のシーケンス例の3ページ目である。
【図5】REGISTER時のシーケンス例の4ページ目である。
【図6】REGISTER時のシーケンス例の5ページ目である。
【図7】REGISTER時のシーケンス例の6ページ目である。
【図8】REGISTER時のシーケンス例の7ページ目である。
【図9】REGISTER時のシーケンス例の8ページ目である。
【図10】登録後のSIP信号送受信の1ページ目である。
【図11】登録後のSIP信号送受信の2ページ目である。
【符号の説明】
(10)…IPv6ネットワーク、(11)…IP電話機、(12)…IP電話機、(20)…IPv4ネットワーク、(21)…SIPサーバ、(22)…ユーザ情報受付機能、(23)…ユーザ情報管理機能、(24)…ユーザ情報管理テーブル、(25)…呼処理機能、(26)…IP電話機、(30)…NAT装置、(31)…NAT機能、(32)…管理テーブル、(40)…SIP−ALG装置、(41)…SIPプロトコル解析機能、(42)…アドレス組登録・解放機能、(50)…REGISTERメッセージ1の内容、(51)…REGISTERメッセージ2の内容、(52)…200 OKメッセージ1の内容、(53)…200 OKメッセージ2の内容、(54)…INVITEメッセージ1の内容、(55)…INVITEメッセージ2の内容、(56)…INVITEメッセージ3の内容
Claims (2)
- IPアドレス形式の異なる2つのネットワークの間の通信において、送信元ネットワークのIPアドレス形式のIPアドレスに対し、送信先ネットワークのIPアドレス形式のIPアドレスを払い出し、双方のアドレスを組として管理し、ネットワークレイヤのIPアドレス変換を行うNAT(Network Address Translator)装置と接続され、
アプリケーションレイヤに記述されたIPアドレスの変換を行うため、前記NAT装置に対して、送信元形式のIPアドレスに対する送信先形式のIPアドレスの払い出しと、それらのアドレス組の登録要求、及びアドレス組が不要になった場合に、アドレス組の解放要求を行うアプリケーションレベルゲートウェイ(ALG)装置であって、
前記NAT装置から転送されたメッセージが端末からアプリケーションサーバへの登録メッセージの場合は、前記登録メッセージのアプリケーションレイヤのプロトコル情報に記述されたタイマー関連の情報を読み込み、アドレス組の生存時間を取得し、前記取得した生存時間より長い生存時間を計算し、前記NAT装置に対して前記計算した生存時間と共にアドレス組の登録要求を送信し、
前記NAT装置から転送されたメッセージがアプリケーションサーバから端末へのメッセージの場合は、前記メッセージのアプリケーションレイヤのプロトコル情報に記述されたタイマー関連の情報を読み込まず、前記NAT装置に対してアドレス組の登録要求を送信することで、
前記NAT装置に対しアドレス組の登録時に同時にアドレス組の生存時間を指定することを特徴とするALG装置。 - 請求項1に記載のALG装置であって、
前記NAT装置から転送されたメッセージが端末からアプリケーションサーバへの登録メッセージの場合に行う前記計算において、前記取得した生存時間に、前記NAT装置においてアドレス組が登録される時刻と前記アプリケーションサーバに変換を施された端末のIPアドレスが登録される時刻とのタイムラグ分のラウンドトリップ時間を加算するALG装置。
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