JP3896897B2 - ルータ設定方法およびルータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク間を接続するルータに関し、特に、複数のルータ間で負荷分散を行うルータおよび通信端末設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＣＰ／ＩＰに基づくインターネットは、ＩＰパケットを中継するルータでネットワークを接続することによって構成されている。インターネットにおいては、負荷分散および冗長構成によるバックアップを行うことを目的として、二つのネットワーク間を複数のルータで接続することがある。これらの複数のルータを用いた負荷分散および冗長構成によるバックアップに関する従来技術には、以下の技術がある。
【０００３】
（１）負荷分散
ＴＣＰ／ＩＰを用いるネットワークに属する通信端末は、ネットワーク間を接続するルータを介して他のネットワークと通信する。このとき、他のネットワークへの中継ルータとして用いるルータをデフォルトルータまたはデフォルトゲートウェイと呼ぶ。
【０００４】
複数の通信端末が接続されているネットワークが、他のネットワークと複数のルータで接続されている構成のネットワークにおいては、他のネットワークと通信する通信端末において、デフォルトルータと成り得るルータが複数あることになる。したがって、デフォルトルータとして選択するルータを、通信端末毎に分散させることによって負荷分散を行うことが出来る。例えば、ルータＡとルータＢがデフォルトルータと成り得る構成において、通信端末１のデフォルトルータをルータＡ、通信端末２のデフォルトルータをルータＢとすればよい。
【０００５】
従来は、デフォルトルータの選択を手動またはＤＨＣＰ（RFC2131，Dynamic Host Configuration Protocol）による自動設定によって行っていた。これらの場合、ルータの負荷とは独立にそれぞれの通信端末にデフォルトルータが割当てられることになり、効果的な負荷分散を行うとが困難であった。また、ＯＳＰＦ（RFC2328，OSPF Version 2）などのダイナミックルーティングプロトコルによって、通信端末においてデフォルトルータを選択することも可能であるが、全ての通信端末にルーティングプロトコルを実装することは現実的でない。
【０００６】
（２）冗長構成によるバックアップ
二つのネットワークを複数のルータで接続し、そのルータ間で冗長構成を取る方法に関しては、多くの提案が行われており、その結果は、ＩＥＴＦ（The Internet Engineering Task Force）で、ＶＲＲＰ（RFC2338，Virtual Router Redundancy Protocol）として標準化されている。ＶＲＲＰでは、実際にルータとして機能し、パケットの転送を行う役割を持つ一つのマスタールータと、マスタールータのバックアップとなる一つまたは複数のルータを、仮想的に一つのルータとみなし、それを仮想ルータと呼ぶ。マスタールータは仮想ルータに属する全てのバックアップルータにＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを定期的に送信することによって、バックアップルータに装置の状態を通知する。これによって、バックアップルータはマスタールータの状態を認識し、マスタールータの障害時のバックアップを行う。
【０００７】
複数の仮想ルータを構成し、それぞれの仮想ルータが、他の仮想ルータでバックアップルータとして用いられているルータをマスタールータとする構成を取ることによって、冗長構成によるバックアップと（１）の負荷分散を同時に行うことも出来る。例えば、二つのネットワークをルータＡとルータＢで接続する構成のネットワークにおいて、仮想ルータ１が、ルータＡをマスタールータ、ルータＢをバックアップルータとし、仮想ルータ２が、ルータＡをバックアップルータ、ルータＢをマスタールータとする。そして、通信端末において、デフォルトルータとするルータを、仮想ルータ１と仮想ルータ２に分散することによって負荷分散ができる。
【０００８】
ＶＲＲＰを用いた冗長構成によるバックアップと負荷分散の両立方法を用いたネットワーク構成においては、各ルータが常にマスタールータとして機能するため、アイドル状態となるルータが無く、さらに、障害時においてもバックアップ機能によって、通信端末間の可到達性を保証することができる。したがって、可到達性を保証するが、通信品質はベストエフォートとして通信コストを最小化するインターネットにおいて好まれるネットワーク構築方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
通信端末が使用するデフォルトルータを、複数の通信端末間で分散することによって実現する負荷分散を効果的に行うためには、ルータの負荷を反映して、通信端末にデフォルトルータを割当てなければならない。また、通信端末におけるデフォルトルータの設定は、自動設定であることが望ましい。特に、ＴＣＰ／ＩＰに関する知識を持たないエンドユーザが通信端末を所有するようなオフィス環境やインターネットアクセスサービスにおいては、自動設定が必須である。
【００１０】
通信端末に自アドレスおよびデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータを自動設定する標準プロトコルとしてＤＨＣＰが現在、広く用いられている。しかしながら、ＤＨＣＰは、ルータの負荷を反映したデフォルトルータの割当機能を持たない。ＤＨＣＰは、既に広く用いられているため、ルータの負荷を反映したデフォルトルータの割当を行う場合においても、通信端末のＤＨＣＰクライアントおよびＤＨＣＰサーバに変更を加えることは望ましくない。
【００１１】
また、本発明が適用される二つのネットワークを複数のルータで接続する構成のネットワークにおいては、ＶＲＲＰによって、ルータの冗長設置構成によるバックアップが用いられることが多い。したがって、本発明は、ＶＲＲＰを用いた環境においてもＶＲＲＰと同時に適用できるものでなくてはならない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通信端末を使用するエンドユーザの利便性を考慮し、既存のＤＨＣＰを変更することなく、通信端末において、ルータの負荷を反映したデフォルトルータの設定を可能とする。
【００１３】
本発明によるルータは、現在のパケット転送機能の負荷状態を複数のルータ間で交換する機能を持ち、二つのネットワークを接続する複数のルータ間で、最も負荷の低いルータを認識する手段を持つ。
【００１４】
通信端末が、自アドレスやデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータ獲得のために送信するＤＨＣＰメッセージは、通信端末が接続されているネットワークに対するブロードキャストであり、通常、ルータに位置するリレーエージェントによってＤＨＣＰサーバに転送される。また、ＤＨＣＰサーバからのＤＨＣＰメッセージもリレーエージェントを介して通信端末に送信される。
【００１５】
本発明のルータは、二つのネットワークを接続する複数のルータの中から一つのルータを選択し、そのルータに位置するリレーエージェントのみによって通信端末とＤＨＣＰサーバ間のメッセージ交換を中継することによって、ＤＨＣＰサーバでの複製メッセージ受信を防止する。
【００１６】
また、本発明のルータは、通信端末の送信するＤＨＣＰメッセージをＤＨＣＰサーバへ転送する際に、ＤＨＣＰサーバにおいて、最も負荷の低いルータを、ＤＨＣＰサーバにおいて認識するための付加情報を添付することによって、ＤＨＣＰサーバにおけるデフォルトルータ選択を可能とする。付加情報としては、ＲＦＣ３０４６（DHCP Relay Agent Information Option）で規定されているＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤなどを用いる。
【００１７】
Ａｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤは、本来、リレーエージェントの位置するルータにおいて、ＤＨＣＰメッセージを受信した回線を示す識別子であり、これによって、ＤＨＣＰサーバでの通信端末に割当てるパラメータ選択を補助する情報である。本発明では、このＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤを最も負荷の軽いルータの回線を示す識別子として拡張して用いる。この方法によって、通信端末のＤＨＣＰクライアントと、ＤＨＣＰサーバに特別な拡張を加える必要がなく、本発明の実施においては、既存のソフトウェアおよび装置を使うことができる。
【００１８】
本発明が適用される二つのネットワークを複数のルータで接続する構成のネットワークにおいては、ＶＲＲＰによる冗長構成によるバックアップが用いられることが多いが、本発明は、ＶＲＲＰと独立に用いることが可能である。さらに、ＶＲＲＰでマスタールータがバックアップルータに定期的に送信するＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを用いてパケット転送機能の負荷状態を複数のルータ間で交換することによって、ルータ間で交換するメッセージ数を削減することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下で、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態が適用されるネットワークの概略図である。本実施の形態では、ネットワークとしてIPネットワークを想定している。図１において、ネットワーク１とネットワーク２は、複数のルータ３１とルータ３２によって接続されている。ルータ３１は、回線１１によってネットワーク１と接続され、回線２１によってネットワーク２と接続されている。ルータ３２は、回線１２によってネットワーク１と接続され、回線２２によってネットワーク２に接続されている。図１では２つのルータを図示しているが、本実施形態において、ルータの台数に制限はない。
【００２１】
ネットワーク１に接続されている複数の通信端末４１〜４４は、ルータ３１またはルータ３２を介して、ネットワーク２に属する通信端末と通信する。ＤＨＣＰサーバ５は、ルータ３１およびルータ３２との通信が可能なネットワーク２に接続されており、ネットワーク１に接続されている通信端末４１〜４４に、それらの通信端末が使用する自アドレスおよびネットワーク１からネットワーク２への中継ルータとなるデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータを割当てる機能を持つ。ＤＨＣＰサーバ５は、アドレス割当データベース５１を持つ。図１では、ＤＨＣＰサーバ５をネットワーク２に接続する構成としているが、ＤＨＣＰサーバ５は、ルータ３１およびルータ３２との通信が可能であれば、どこに設置されても良い。
【００２２】
通信端末４１〜４４は、ＤＨＣＰクライアント機能を持っており、起動時にＤＨＣＰサーバから自アドレスおよびデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータを獲得することによって、ネットワーク１に参加する。通信端末４１〜４４は、ＤＨＣＰの規約にしたがって、起動時または再設定時に、端末のアドレスおよびデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータの割当要求メッセージをネットワーク１へ送信する。この割当要求メッセージは、ネットワーク１内の全通信端末およびルータが宛先となるブロードキャストのため、ルータ３１およびルータ３２が割当要求メッセージを受信することになる。ルータ３１およびルータ３２は、この割当要求メッセージを一旦受信し、必要に応じて付加情報を追加して、ＤＨＣＰサーバ５に転送する。この割当要求メッセージなどのＤＨＣＰメッセージを通信端末とＤＨＣＰサーバの間で中継する機能をＤＨＣＰリレーエージェント機能とよぶ。
【００２３】
図９は、ネットワーク１の具体的な構成例を示す図である。ここでは、ネットワーク１がＬＡＮスイッチ１１とＬＡＮスイッチ１２によって構成され、端末４１〜４２は、これらのＬＡＮスイッチによって、ルータ３１とルータ３２に接続されている。ＬＡＮスイッチは、ブロードキャストネットワークを構成するため、この構成によって、通信端末４１〜４４およびルータ３１、ルータ３２がブロードキャストネットワークに属することになる。
【００２４】
なお、ＬＡＮスイッチによって構成されるネットワークでは、ＩＥＥＥ８０２．３Ｑによって規定されるＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ）機能によって、論理的にブロードキャストネットワークを分割することも可能である。この機能によって、各通信端末毎に論理的にブロードキャストネットワークを分割したネットワークを構成することがある。ここでは、通信端末４１が、ＶＬＡＮ１３によって、他の端末とは論理的に分離されてルータ３１とルータ３２に接続されている例を示している。
【００２５】
図２に通信端末とルータとＤＨＣＰサーバ間での設定パラメータ割当時のメッセージ交換シーケンスを示している。図４は、ＤＨＣＰメッセージのフォーマットを示している。ＤＨＣＰに関しては、ＩＥＴＦのＲＦＣ２１３１で詳細に記述されている。
【００２６】
以下、図２にしたがって、通信端末の設定パラメータ割当に関するＤＨＣＰメッセージの交換シーケンスを説明する。まず、通信端末がＤＨＣＰサーバを探すためのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージをネットワークにブロードキャストする。ルータは、そのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを受信し、ＤＨＣＰサーバへ転送する。ＤＨＣＰサーバのアドレスは、ルータに固定的に設定されている。ＤＨＣＰサーバは、通信端末に割当可能なアドレスとデフォルトルータアドレスなどの設定パラメータをＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージによってルータへ送信する。ルータは、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを送信した通信端末に送信する。ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを受信した通信端末は、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージで示されるアドレスおよびデフォルトルータアドレスなどの設定パラメータを使用するならば、それらを使用することをＤＨＣＰサーバへ通知するために、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージをネットワークにブロードキャストする。ルータは、そのＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを受信し、ＤＨＣＰサーバへ転送する。ＤＨＣＰサーバは、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを受信すると、それらの使用を許可するＤＨＣＰＡＣＫメッセージをルータへ送信し、ルータがそのＤＨＣＰＡＣＫメッセージを、ＤＨＣＰＲＥＱＥＳＴメッセージを送信した通信端末に転送する。
【００２７】
ＤＨＣＰサーバ５は、図３に示すアドレス割当データベース５１を持ち、端末に割当てるアドレス、ネットワークマスクおよびデフォルトルータのアドレスを決定する。なお、本例では示していないが、ＤＨＣＰにおいてはその他の設定パラメータの割当も可能である。
【００２８】
アドレス割当データベース５１は、ＤＨＣＰリレーエージェントのアドレス（リレーエージェントの位置するルータのアドレス）を含むエージェントアドレスフィールド５１１、ＤＨＣＰメッセージを受信したエージェントの回線識別子を含むエージェント回線ＩＤフィールド５１２、端末に通知するデフォルトルータのアドレスを含むデフォルトルータアドレスフィールド５１３、端末に割当てるアドレスのプールを含むアドレスプールフィールド５１４、ネットワークマスク長を含むネットワークマスク長フィールド５１５、および、端末に割当てたIPアドレスを含む割当済アドレスフィールド５１６から成る。ここでは、リレーエージェントのアドレスがｘ.ｘ.ｘ.ｘ、エージェント回線ＩＤが１の場合、通信端末に割当てるデフォルトルータのアドレスがｘ.ｘ.ｘ.ｘであり、通信端末に割当てるＩＰアドレスは、ｘ.ｘ.ｘ.２からｘ.ｘ.ｘ.２４４の中から選択され、ネットワークマスク長は２４であり、さらに、ｘ.ｘ.ｘ.２とｘ.ｘ.ｘ.３は既に割当済であることを示している。
【００２９】
通信端末が、ネットワーク１においてＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージをブロードキャストで送信するため、図１のようにネットワーク１に接続されているルータが複数存在する場合、これらのメッセージは、ルータ３１とルータ３２の両方で受信され、それらのルータの両方が通常のＤＨＣＰリレーエージェント機能を有する場合、ＤＨＣＰサーバ５に対して二つのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージが送信されることになる。つまり、通常のＤＨＣＰリレーエージェントを用いた場合、ＤＨＣＰサーバ５において、ＤＨＣＯＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージの送信者を識別し、同一の送信者からの複数のＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージに対しては、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを一つのみ送信するか、または、二つのＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを送信し、端末側でどちらかのＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージに対するＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを一つのみ送信する必要がある。
【００３０】
本実施形態では、通信端末がブロードキャストで送信するＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージおよびＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを中継するＤＨＣＰリレーエージェントをネットワーク内で一つ選択し、さらに、選択したＤＨＣＰリレーエージェントによって、ＤＨＣＰサーバにおいて適切なルータをデフォルトゲートウェイとする設定パラメータを選択可能とする付加情報をＤＨＣＰメッセージに追加する機能を提供する。適切なデフォルトゲートウェイとは、例えば、複数のルータの中で、最も負荷の軽い状態のルータであり、負荷とは、パケット転送負荷やそのルータをデフォルトゲートウェイとする端末数などによって規定することが考えられる。これによって、ネットワーク１とネットワーク２間の通信を複数のルータによって負荷分散できる。以下で本実施形態のＤＨＣＰリレーエージェントの動作を説明する。
【００３１】
図１において、ネットワーク１とネットワーク２を接続する全ルータで、ＤＨＣＰリレーエージェントが機能している。本実施形態のＤＨＣＰリレーエージェントは、通常のＤＨＣＰリレーエージェントの機能に加えて、ＤＨＣＰリレーエージェント間でルータの負荷情報を交換する機能を持つ。さらに、ＤＨＣＰリレーエージェントとしてＤＨＣＰメッセージを中継する状態であるマスター状態とＤＨＣＰメッセージを中継しない状態であるスレーブ状態を持つ。以下では、本実施形態のＤＨＣＰリレーエージェントをリレーエージェントと呼び、マスター状態のリレーエージェントをマスターリレーエージェント、スレーブ状態のリレーエージェントをスレーブリレーエージェントと呼ぶ。
【００３２】
図５は、ルータが、ルータ３１とルータ３２の二台の場合を用いて、リレーエージェントの動作を説明するシーケンス図である。本例では、ルータ３１のリレーエージェントがマスター状態となり、ルータ２のリレーエージェントがスレーブ状態となっている。初期化後の状態がどちらになるかは、例えば、初期設定によって決めればよい。ただし、マスター状態となるリレーエージェントは唯一であり、その他のリレーエージェントは全てスレーブ状態にならなければならない。そして、マスターリレーエージェントのみが、通信端末とＤＨＣＰサーバ間のＤＨＣＰメッセージを中継する。
【００３３】
マスターリレーエージェントは、図６に示すリレーエージェント状態管理テーブルを持つ。リレーエージェント状態管理テーブルは、ルータを識別するルータＩＤフィールド５２１、および、そのルータＩＤで識別されるルータに関して、デフォルトルータとなるインタフェースを示す回線識別子を含むエージェント回線ＩＤフィールド５２２、パケット転送に関する負荷状態を含むパケット転送負荷フィールド５２３、ＤＨＣＰによる新規登録要求に対して、デフォルトルータとなるかどうかの状態を示すデフォルトルータフラグフィールド５２４から成る。デフォルトルータフラグがセットされるルータは、常に一つである。図６では、ルータＩＤが１のルータがその時点の新規要求に対するデフォルトルータとなっている。
【００３４】
スレーブリレーエージェントは、図５のシーケンス図に示すように、マスターリレーエージェントに対して定期的にＩＮＦＯＲＭメッセージを送信する。デフォルトルータの初期設定値は、任意のルータで良いが、ここでは、マスターリレーエージェントの位置するルータをデフォルトルータとしている（５５３）。図７にＩＮＦＯＲＭメッセージを示す。ＩＮＦＯＲＭメッセージは、マスターエージェントの位置するルータを宛先とするアドレスを含み、メッセージをそのルータへ届けるためのメッセージヘッダ５３０と、送信したスレーブリレーエージェントの位置するルータを示すルータＩＤ５３１と、そのルータに関して、デフォルトルータとなるときに使用する回線を収容するインタフェースを示すエージェント回線ＩＤ５３２と、パケット転送に関する負荷状態を含むパケット転送負荷５３３を含む。マスターリレーエージェントは、このＩＮＦＯＲＭメッセージを受信することによって、図５に示すようにルータ間の負荷状態を比較し、デフォルトルータを決定する（５５４と５５５、および、５５６と５５７）。また、図６に示すリレーエージェント状態管理テーブルを作成する。この処理の詳細を、図８のフローチャートを用いて以下で説明する。
【００３５】
図８は、デフォルトルータ決定手順のフローチャートである。マスターリレーエージェントは、ＩＮＦＯＲＭメッセージを受信すると、ＩＮＦＯＲＭメッセージに含まれるルータＩＤ５３１とパケット転送負荷５３３によって、リレーエージェント状態管理テーブルのパケット転送負荷フィールド５２３を更新する。また、ＩＮＦＯＲＭメッセージに含まれるエージェント回線ＩＤフィールド５３２の値とリレーエージェント状態管理テーブルのエージェント回線ＩＤフィールド５２２の値が異なる場合、エージェント回線ＩＤフィールド５２２の値をエージェント回線ＩＤフィールド５３２の値で更新する（５４１）。
【００３６】
続いて、リレーエージェント状態管理テーブルを参照し、デフォルトルータフラグの立っているルータのパケット転送負荷値をその他のルータのパケット転送負荷値によって減算する（５４２）。減算結果の判定には、マージン値Ｘを使用する。マージン値Ｘの値は、任意の整数値であり、負荷のわずかな違いによるデフォルトルータの変更によって、デフォルトルータが過度に変更されることを防止するものである。例えば、パケット転送負荷値をそのルータのパケット転送能力に対する使用率で示す場合、マージン値Ｘは、１０％のように規定できる。ここで、減算結果が、全ルータに関してマージン値Ｘよりも小さい場合、つまり、現在のデフォルトルータの負荷に対して、マージン値Ｘを超えて負荷の低いルータが無い場合、そのまま終了する。一つでも演算結果がマージン値Ｘよりも大きいものがあれば、最も大きな値のルータ、つまり、最も負荷の低いルータをデフォルトルータとし、リレーエージェント状態管理テーブルのそのルータのデフォルトルータフラグをセットする（５４３）。
【００３７】
次に、本実施形態のマスターリレーエージェントによるＤＨＣＰメッセージの中継と、ＤＨＣＰサーバによる端末のアドレス、ネットマスク長、デフォルトルータのアドレスの割当方法を説明する。なお、マスターリレーエージェントの動作に関しては、通常のＤＨＣＰリレーエージェントの動作と異なる部分のみを説明する。通常のＤＨＣＰリレーエージェントの動作に関しては、ＩＥＴＦのＲＦＣ２１３１に詳しい記述がある。
【００３８】
図２は、通信端末、ルータ、ＤＨＣＰサーバ間のＤＨＣＰメッセージ交換シーケンスを示した図であった。ここで、ルータにおいてＤＨＣＰメッセージを中継する機能が本実施形態のマスターリレーエージェントである。図４は、ＤＨＣＰメッセージのフォーマットを示した図である。図中の数字はフィールドサイズ（バイト数）である。メッセージの種類は、ｏｐ値５６１によって識別される。
【００３９】
通信端末は、起動時または再設定時に、ブロードキャストによってＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージをネットワークに送信する。マスターリレーエージェントは、そのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを受信し、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージのｇｉａｄｄｒフィールド５６２にリレーエージェントのアドレスを設定する。リレーエージェントのアドレスは、そのリレーエージェントが位置するルータの持つアドレスであり、ＤＨＣＰサーバによってリレーエージェントを識別するアドレスである。このｇｉａｄｄｒ値の設定は、通常のＤＨＣＰリレーエージェントにおいても行われる処理である。続いて、本実施形態のリレーエージェントでは、リレーエージェント状態管理テーブルを参照し、デフォルトルータフラグがセットされているルータのエージェント回線ＩＤフィールド値５２２を、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージのｏｐｔｉｏｎフィールド５６２にＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤ値として設定し、ＤＨＣＰサーバに転送する。
【００４０】
Ａｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤは、ＲＦＣ３０４６によって規定されているＤＨＣＰメッセージのオプション情報である。本来は、ＤＨＣＰリレーエージェントにおいて、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージなどを受信したインタフェースを示す情報であり、ＤＨＣＰサーバにおいて、通信端末に割当てるパラメータの細かい選択に用いるものである。例えば、図３に示したアドレス割当てデータベースでは、エージェント回線ＩＤフィールドを持つことによって、ＤＨＣＰリレーエージェントを示すエージェントアドレス５１１に加えて、ＡｇｅｎｔＣｉｒｃｕｉｔ ＩＤによる割当てパラメータの選択を可能にしている。本実施形態のリレーエージェントでは、このＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤをデフォルトルータの識別情報として用いることによって、Ａｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤに対応している標準的なＤＨＣＰサーバによるネットワーク構築を可能にしている。つまり、本実施の形態では、Ａｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤをマスターリレーエージェントの位置するルータの回線識別子のみでなく、その他のルータの回線識別子としても利用している。
【００４１】
なお、Ｏｐｔｉｏｎフィールド５６２に独自の情報を付加することによって、ＤＨＣＰサーバにおける通信端末の設定パラメータの選択を行うことも可能である。ただし、その場合には、ＤＨＣＰサーバにおいても、その独自情報への対応が必要である。
【００４２】
ＤＨＣＰサーバは、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを受信すると、アドレス割当データベース５１のリレーエージェント回線ＩＤフィールド５１２を参照し、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージのｏｐｔｉｏｎフィールド５６２のＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤ値に示された値と一致するエントリを選択する。そして、選択したエントリのアドレスプールフィールド５１４と割当済アドレスフィールド５１６により端末に割当て可能なアドレスを決定し、ネットマスク長フィールド５１５によりネットマスクを決定し、デフォルトルータアドレスフィールド５１３により、通信端末のデフォルトルータのアドレスを決定する。
【００４３】
ＤＨＣＰサーバは、決定した端末のＩＰアドレスをｙｉａｄｄｒフィールド５６３に設定し、ネットマスクとデフォルトルータのＩＰアドレスをｏｐｔｉｏｎｓフィールド５６４に設定したＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを作成し、マスターリレーエージェントへ送信する。マスターリレーエージェントは、そのＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを端末に転送し、さらに、端末から送信されるＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージをＤＨＣＰサーバに転送し、ＤＨＣＰサーバの送信するＤＨＣＰＡＣＫメッセージを端末に転送する。
【００４４】
以上、ＤＨＣＰによって割当てられる通信端末の設定パラメータを、ルータの負荷に応じて変更することによる負荷分散方法の一実施例を説明した。以下では、さらに、複数のルータがお互いにバックアップとなることで、ルータ間での負荷分散とルータ間でのバックアップを同時に行う実施例を説明する。
【００４５】
図１に示したネットワークのように、二つのネットワークを複数のルータで接続したネットワークにおいて、複数のルータ間での負荷分散とバックアップを行うことを目的としたプロトコルにＩＥＴＦで規定されたＶＲＲＰがある。ただし、ＶＲＲＰでは、通信端末によるデフォルトルータの選択方法は規定されておらず、一般的には、通信端末に手動で設定することとなり、効果的な負荷分散を行うことが困難である。また、多くの通信端末の手動設定は、設定負荷が大きく、また、不正設定の可能性があるなど管理上も好ましくない。
【００４６】
負荷に対応してデフォルトルータを切替える本実施形態をＶＲＲＰと同時に用いることにより、ＶＲＲＰを用いたネットワークにおける負荷分散を効率良く、かつ、自動的に行えるようになる。以下では、ＶＲＲＰを用いた環境における本実施形態の実施の形態を説明する。
【００４７】
まず、ＶＲＲＰの概要を説明する。図１０は、ＶＲＲＰを用いたネットワーク構成を説明する図である。ネットワーク１とネットワーク２は、ルータ３３とルータ３４によって接続されている。ＶＲＲＰでは、これら二つのルータを、仮想的に一つの仮想ルータＡ３５とみなす。ここで、ルータ３３は、仮想ルータＡ３５のマスタールータであり、仮想ルータＡ３５として実際に動作するルータである。ルータ３４は、仮想ルータＡ３５のバックアップルータであり、マスタールータの障害に対するバックアップとなる。同様に、ルータ３３とルータ３４を、仮想的に一つの仮想ルータＢ３６とみなし、ルータ３４を仮想ルータＢ３６のマスタールータ、ルータ３３を仮想ルータＢ３６のバックアップルータとしている。ここで、仮想ルータＢ３６として実際に動作するのはルータ３４である。したがって、このネットワークにおいては、仮想ルータＡ３５として実際にパケット転送を行うルータ３３と、仮想ルータＢ３６として実際にパケット転送を行うルータ３４によって負荷分散が行われている。さらに、ルータ３３とルータ３４が相互にバックアップルータとなっている。
【００４８】
図１１は、図１０に示した二台のルータによるネットワーク構成を例として、ＶＲＲＰのメッセージ交換シーケンスを示している。ＶＲＲＰでは、マスタールータが、マルチキャストによって、ＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを全てのバックアップルータへ定期的に送信する。これによって、バックアップルータがマスタールータの状態を監視し、マスタールータの障害発生時にバックアップルータがマスタールータとなり、仮想ルータの処理を引継ぐ。
【００４９】
図１１では、仮想ルータＡのマスタールータであるルータ３３と仮想ルータＢのマスタールータであるルータ３４が、それぞれのバックアップルータであるルータ３４とルータ３３にＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを送信している。そして、ルータ３３の障害発生（５７１）によって、仮想ルータＡのマスタールータからのＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージの送信が停止し、ルータ３４で動作している仮想ルータＡのバックアップルータのマスターダウンタイマがタイムアウトし、ルータ３４が仮想ルータＡのマスタールータとなる状況（５７２）を示している。さらに、ルータ３３が障害から復帰し（５７３）、仮想ルータＡのマスタールータとしての動作を再開し、ＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを送信することで、ルータ３４が、仮想ルータＡのバックアップルータとなる状況（５７４）を示している。
【００５０】
図１２は、ＶＲＲＰと本実施形態の負荷分散方法を組み合わせた場合のメッセージ交換シーケンスの一例を示している。本実施形態のリレーエージェントは、各仮想ルータのマスタールータで動作する。本例では、仮想ルータＡがマスターリレーエージェントとなり、仮想ルータＢがスレーブリレーエージェントとなっている。したがって、マスターリレーエージェントは、仮想ルータＡのマスタールータであるルータ３３で動作している。また、スレーブリレーエージェントは、仮想ルータＢのマスタールータであるルータ３４で動作し、仮想ルータＡのマスタールータであるルータ３３にＩＮＦＯＲＭメッセージを定期的に送信している。ＩＮＦＯＲＭメッセージは、図中の破線で示している（５７５）。なお、同図では、ＶＲＲＰのＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージの送信間隔とＩＮＦＯＲＭメッセージの送信間隔を同じとしているが、本実施形態とＶＲＲＰは独立であり、異なる送信間隔であってもよい。
【００５１】
本実施形態のリレーエージェントは、各仮想ルータのマスタールータで動作している。マスターリレーエージェントは唯一であるため、一つの仮想ルータのマスタールータで動作し、その他の仮想ルータのマスタールータで、スレーブリレーエージェントが動作することになる。したがって、全てのルータが、どれかの仮想ルータのマスタールータとなり、その他全てのルータをその仮想ルータのバックアップルータとするネットワーク構成においては、マスターリレーエージェントの位置するルータに対して、その他のルータには全てスレーブリレーエージェントが位置しており、それら全てのルータからＶＲＲＰのＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージが定期的に送信されることになる。
【００５２】
このＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージに本実施形態のＩＮＦＯＲＭメッセージで伝達する情報を含ませることによって、ルータ間で交換するメッセージ数を削減することができる。図１３は、ＶＲＲＰで規定されているＡＤＶＥＲＩＳＥメッセージに、図７に示した本実施形態で用いるＩＮＦＯＲＭメッセージで伝達する情報を加えたメッセージを示している。図中の数値はフィールドサイズ（バイト数）である。エージェント回線ＩＤ５３４とパケット転送負荷５３５がオリジナルのＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージに対して加えられたフィールドであり、その他のフィールドは、ＶＲＲＰで規定されているものである。なお、図７で示したＩＮＦＯＲＭメッセージのルータＩＤ５３１は、ルータを識別する情報であり、ここでは、仮想ルータを識別するＩＤであるＶＲ ＩＤ５３６が使用できる。
【００５３】
なお、ＶＲＲＰによるマスタールータとバックアップルータの切替時には、リレーエージェント状態管理テーブルの情報が失われる。しかしながら、新しいマスタールータにおいて、マスターリレーエージェントが初期化状態より起動することによって、マスターリレーエージェントの機能を再開することが出来る。ただし、一時的に最適でないデフォルトルータが選択される可能性がある。この一時的な、最適でないデフォルトルータの選択を防止するためには、マスターリレーエージェントの位置する仮想ルータのスレーブエージェントにおいても、ＩＮＦＯＲＭメッセージまたはＩＮＦＯＲＭメッセージに含まれる情報を持つＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを受信し、リレーエージェント管理テーブルを作成しておけばよい。
【００５４】
図１４は、本実施形態のリレーエージェント機能を持ったルータの一構成例の概略図である。例として、図１に示したルータ３１を用いている。ルータ３１は、インターフェース３１１で回線１１を介してネットワーク１と接続し、インタフェース３１２で回線２１を介してネットワーク２に接続している。パケット転送部３１３は、インタフェース部と接続されており、インタフェース間でのパケット転送を行う。パケット転送部は、受信したパケットが、ＤＨＣＰメッセージまたは本実施形態のＩＮＦＲＯＭメッセージの場合、それをリレーエージェント３１５へ転送する。またＶＲＲＰメッセージも一旦リレーエージェント３１５へ転送し、本実施形態の付加情報であるエージェント回線ＩＤとパケット転送負荷情報を用いた処理を行い、これらの情報を削除して、ＶＲＲＰ機能部３１７へ転送する。
【００５５】
リレーエージェント３１５は、リレーエージェント状態管理テーブル３１６を持ち、上記のように、ＩＮＦＯＲＭメッセージやＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを用いてリレーエージェント状態管理テーブル３１６を作成する。そして、リレーエージェント状態管理テーブル３１６にしたがって、通信端末から受信するＤＨＣＰ ＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージに情報を付加し、ＤＨＣＰサーバへ転送する。また、その他のＤＨＣＰメッセージを通信端末のＤＨＣＰクライアントとＤＨＣＰサーバで中継する。これらのリレーエージェント機能３１５およびＶＲＲＰ機能３１７は、例えば、ＣＰＵ３１４において処理されるソフトウェアによって実現する。
【００５６】
以上の例では、リレーエージェントが常に特定のルータまたは仮想ルータで動作している。そして、リレーエージェント状態管理テーブルでデフォルトルータフラグとエージェント回線ＩＤを管理することによって、他のルータまたは仮想ルータをデフォルトルータとして選択する設定パラメータをＤＨＣＰサーバにおいて選択するための情報をＤＨＣＰ ＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージへ付加している。以下では、マスターリレーエージェントの位置するルータまたは仮想ルータが、常にその時点での新規加入者に対するデフォルトルータとなる実施の形態を示す。
【００５７】
図１５は、本実施の形態におけるルータ間でのメッセージ交換シーケンス図である。ネットワーク構成は、図１で示した構成を例としている。ここでは、初期状態において、ルータ３１がマスターリレーエージェント。ルータ３２がスレーブリレーエージェントとなっている。どのルータがマスターリレーエージェントとなるかの選択は、例えば、初期設定値決定してよい。ただし、マスターリレーエージェントは唯一でなければならず、その他のリレーエージェントは全てスレーブ状態にならなければならない。そして、マスターリレーエージェントのみが、通信端末とＤＨＣＰサーバ間のＤＨＣＰメッセージを中継する。
【００５８】
図１５に示すように、スレーブリレーエージェントとなったルータ３２は、マスターリレーエージェントとなったルータ３１に定期的にＩＮＦＯＲＭメッセージを送信する。ＩＮＦＯＲＭメッセージのフォーマットは、図７と同様であるが、エージェント回線ＩＤ５８２は含まなくとも良い。なぜなら、マスターリレーエージェントが常にその時点での新規設定に関するデフォルトルータとなるため、常に自己の位置するルータの回線ＩＤをエージェント回線ＩＤとして用いるからである。
【００５９】
マスターリレーエージェントは、このＩＮＦＯＲＭメッセージを受信することによって、図１５に示すようにルータ間の負荷状態を比較し（５８１、５８４）、自ルータの負荷とＩＮＦＯＲＭメッセージを送信したルータの負荷の差分がマージン値Ｘを超えた場合、状態をマスターからスレーブに変更し、ＩＮＦＯＲＭメッセージを送信したルータにＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージを送信する（５８２、５８５）。ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージを受け取ったスレーブリレーエージェントは、状態をマスターに変更し、マスターリレーエージェントとなる。ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージのフォーマットは、マスターエージェントの位置するルータを宛先とするアドレスを含み、メッセージをそのルータへ届けるためのメッセージヘッダと負荷情報の比較に用いるマージン値を含む。マージン値は、全リレーエージェントに対する初期設定値とすることも出来るが、マスターリレーエージェントにおいて、動的に変更される可能性を考慮して、ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージによって、新規のマスターリレーエージェントへの通知を可能とする。
【００６０】
本実施の形態におけるデフォルトルータの選択とリレーエージェントの状態変更処理手順を図１６のフローチャートを用いて以下で説明する。マスターリレーエージェントは、ＩＮＦＯＲＭメッセージを受信すると、自ルータの現在の負荷とＩＮＦＯＲＭメッセージに含まれるＩＮＦＯＲＭメッセージを送信したルータの負荷を比較する（５９１）。自ルータの負荷から情報通知ルータの負荷を減算した値が、マージン値Ｘよりも大きい場合、自己の状態をスレーブとしてスレーブリレーエージェントとなり（５９２）、ＩＮＦＯＲＭメッセージを送信したルータへＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージを送信する（５９３）。減算結果がマージンＸよりも小さい場合、そのまま終了する（５９４）。ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージを受信するスレーブリレーエージェントは、自己の状態をマスター状態として、マスターリレーエージェントになる。また、負荷値の比較には、ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージで通知されたマージン値を用いることができる。
【００６１】
本実施の形態も、前出の実施の形態と同様に、ＶＲＲＰと共に用いることができる。これによって、ＶＲＲＰを用いたネットワークにおける負荷分散を効率良く、かつ、自動的に実現できる。前出の実施の形態と異なる点は、前出の実施の形態におけるマスターリレーエージェントの位置する仮想ルータが、一つの仮想ルータに固定されていたことに対して、本実施の形態においては、起動または再設定を行う通信端末の設定要求に対して、デフォルトルータとなる仮想ルータになることである。また、マスターリレーエージェントの位置するルータが、常に現在のデフォルトルータであるため、リレーエージェント状態管理テーブルによって、デフォルトルータの選択状態を示すデフォルトルータフラグ、現在のデフォルトルータを初めとする各ルータの負荷状態を管理する必要がないことも異なる点である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、既存の通信端末とＤＨＣＰサーバに変更を加えることなく、ルータの負荷を考慮したデフォルトルータの分散による負荷分散が可能になる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態におけるネットワークの一構成例である。
【図２】ＤＨＣＰによるメッセージ交換を示したシーケンス図である。
【図３】ＤＨＣＰサーバのアドレス割当データベースの登録内容を説明する図である。
【図４】ＤＨＣＰメッセージのフォーマットを示した図である。
【図５】実施形態におけるリレーエージェントのメッセージ交換を示すシーケンス図である。
【図６】リレーエージェント状態管理テーブルの登録内容を説明する図である。
【図７】実施形態におけるリレーエージェントが用いるＩＮＦＯＲＭメッセージのフォーマットを示した図である。
【図８】実施形態におけるリレーエージェントにおけるデフォルトルータ選択手順を説明するフローチャートである。
【図９】実施形態が適用されるネットワークの一構成例である。
【図１０】ＶＲＲＰが適用されるネットワークの一構成例である。
【図１１】ＶＲＲＰによるルータ間のメッセージ交換とマスター／バックアップ切替を示すシーケンス図である。
【図１２】ＶＲＲＰで交換するＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージと一実施形態におけるリレーエージェントが用いるＩＮＦＯＲＭメッセージの関係を説明するシーケンス図である。
【図１３】一実施形態において拡張を加えたＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージのフォーマットを示した図である。
【図１４】一実施形態におけるルータの一構成例を示す図である。
【図１５】一実施形態におけるリレーエージェントのメッセージ交換を示すシーケンス図である。
【図１６】一実施形態におけるリレーエージェントにおけるデフォルトルータ選択手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…通信端末を収容するネットワーク、３１〜３４…ルータ、４１〜４４…通信端末、５…ＤＨＣＰサーバ、５１…アドレス割当データベース、３５〜３６…仮想ルータ、３１１〜３１２…インタフェース、３１３…パケット転送部、３１４…ＣＰＵ、３１５…リレーエージェント、３１６…リレーエージェント状態管理テーブル、３１７…ＶＲＲＰ機能
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク間を接続するルータに関し、特に、複数のルータ間で負荷分散を行うルータおよび通信端末設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＣＰ／ＩＰに基づくインターネットは、ＩＰパケットを中継するルータでネットワークを接続することによって構成されている。インターネットにおいては、負荷分散および冗長構成によるバックアップを行うことを目的として、二つのネットワーク間を複数のルータで接続することがある。これらの複数のルータを用いた負荷分散および冗長構成によるバックアップに関する従来技術には、以下の技術がある。
【０００３】
（１）負荷分散
ＴＣＰ／ＩＰを用いるネットワークに属する通信端末は、ネットワーク間を接続するルータを介して他のネットワークと通信する。このとき、他のネットワークへの中継ルータとして用いるルータをデフォルトルータまたはデフォルトゲートウェイと呼ぶ。
【０００４】
複数の通信端末が接続されているネットワークが、他のネットワークと複数のルータで接続されている構成のネットワークにおいては、他のネットワークと通信する通信端末において、デフォルトルータと成り得るルータが複数あることになる。したがって、デフォルトルータとして選択するルータを、通信端末毎に分散させることによって負荷分散を行うことが出来る。例えば、ルータＡとルータＢがデフォルトルータと成り得る構成において、通信端末１のデフォルトルータをルータＡ、通信端末２のデフォルトルータをルータＢとすればよい。
【０００５】
従来は、デフォルトルータの選択を手動またはＤＨＣＰ（RFC2131，Dynamic Host Configuration Protocol）による自動設定によって行っていた。これらの場合、ルータの負荷とは独立にそれぞれの通信端末にデフォルトルータが割当てられることになり、効果的な負荷分散を行うとが困難であった。また、ＯＳＰＦ（RFC2328，OSPF Version 2）などのダイナミックルーティングプロトコルによって、通信端末においてデフォルトルータを選択することも可能であるが、全ての通信端末にルーティングプロトコルを実装することは現実的でない。
【０００６】
（２）冗長構成によるバックアップ
二つのネットワークを複数のルータで接続し、そのルータ間で冗長構成を取る方法に関しては、多くの提案が行われており、その結果は、ＩＥＴＦ（The Internet Engineering Task Force）で、ＶＲＲＰ（RFC2338，Virtual Router Redundancy Protocol）として標準化されている。ＶＲＲＰでは、実際にルータとして機能し、パケットの転送を行う役割を持つ一つのマスタールータと、マスタールータのバックアップとなる一つまたは複数のルータを、仮想的に一つのルータとみなし、それを仮想ルータと呼ぶ。マスタールータは仮想ルータに属する全てのバックアップルータにＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを定期的に送信することによって、バックアップルータに装置の状態を通知する。これによって、バックアップルータはマスタールータの状態を認識し、マスタールータの障害時のバックアップを行う。
【０００７】
複数の仮想ルータを構成し、それぞれの仮想ルータが、他の仮想ルータでバックアップルータとして用いられているルータをマスタールータとする構成を取ることによって、冗長構成によるバックアップと（１）の負荷分散を同時に行うことも出来る。例えば、二つのネットワークをルータＡとルータＢで接続する構成のネットワークにおいて、仮想ルータ１が、ルータＡをマスタールータ、ルータＢをバックアップルータとし、仮想ルータ２が、ルータＡをバックアップルータ、ルータＢをマスタールータとする。そして、通信端末において、デフォルトルータとするルータを、仮想ルータ１と仮想ルータ２に分散することによって負荷分散ができる。
【０００８】
ＶＲＲＰを用いた冗長構成によるバックアップと負荷分散の両立方法を用いたネットワーク構成においては、各ルータが常にマスタールータとして機能するため、アイドル状態となるルータが無く、さらに、障害時においてもバックアップ機能によって、通信端末間の可到達性を保証することができる。したがって、可到達性を保証するが、通信品質はベストエフォートとして通信コストを最小化するインターネットにおいて好まれるネットワーク構築方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
通信端末が使用するデフォルトルータを、複数の通信端末間で分散することによって実現する負荷分散を効果的に行うためには、ルータの負荷を反映して、通信端末にデフォルトルータを割当てなければならない。また、通信端末におけるデフォルトルータの設定は、自動設定であることが望ましい。特に、ＴＣＰ／ＩＰに関する知識を持たないエンドユーザが通信端末を所有するようなオフィス環境やインターネットアクセスサービスにおいては、自動設定が必須である。
【００１０】
通信端末に自アドレスおよびデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータを自動設定する標準プロトコルとしてＤＨＣＰが現在、広く用いられている。しかしながら、ＤＨＣＰは、ルータの負荷を反映したデフォルトルータの割当機能を持たない。ＤＨＣＰは、既に広く用いられているため、ルータの負荷を反映したデフォルトルータの割当を行う場合においても、通信端末のＤＨＣＰクライアントおよびＤＨＣＰサーバに変更を加えることは望ましくない。
【００１１】
また、本発明が適用される二つのネットワークを複数のルータで接続する構成のネットワークにおいては、ＶＲＲＰによって、ルータの冗長設置構成によるバックアップが用いられることが多い。したがって、本発明は、ＶＲＲＰを用いた環境においてもＶＲＲＰと同時に適用できるものでなくてはならない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通信端末を使用するエンドユーザの利便性を考慮し、既存のＤＨＣＰを変更することなく、通信端末において、ルータの負荷を反映したデフォルトルータの設定を可能とする。
【００１３】
本発明によるルータは、現在のパケット転送機能の負荷状態を複数のルータ間で交換する機能を持ち、二つのネットワークを接続する複数のルータ間で、最も負荷の低いルータを認識する手段を持つ。
【００１４】
通信端末が、自アドレスやデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータ獲得のために送信するＤＨＣＰメッセージは、通信端末が接続されているネットワークに対するブロードキャストであり、通常、ルータに位置するリレーエージェントによってＤＨＣＰサーバに転送される。また、ＤＨＣＰサーバからのＤＨＣＰメッセージもリレーエージェントを介して通信端末に送信される。
【００１５】
本発明のルータは、二つのネットワークを接続する複数のルータの中から一つのルータを選択し、そのルータに位置するリレーエージェントのみによって通信端末とＤＨＣＰサーバ間のメッセージ交換を中継することによって、ＤＨＣＰサーバでの複製メッセージ受信を防止する。
【００１６】
また、本発明のルータは、通信端末の送信するＤＨＣＰメッセージをＤＨＣＰサーバへ転送する際に、ＤＨＣＰサーバにおいて、最も負荷の低いルータを、ＤＨＣＰサーバにおいて認識するための付加情報を添付することによって、ＤＨＣＰサーバにおけるデフォルトルータ選択を可能とする。付加情報としては、ＲＦＣ３０４６（DHCP Relay Agent Information Option）で規定されているＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤなどを用いる。
【００１７】
Ａｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤは、本来、リレーエージェントの位置するルータにおいて、ＤＨＣＰメッセージを受信した回線を示す識別子であり、これによって、ＤＨＣＰサーバでの通信端末に割当てるパラメータ選択を補助する情報である。本発明では、このＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤを最も負荷の軽いルータの回線を示す識別子として拡張して用いる。この方法によって、通信端末のＤＨＣＰクライアントと、ＤＨＣＰサーバに特別な拡張を加える必要がなく、本発明の実施においては、既存のソフトウェアおよび装置を使うことができる。
【００１８】
本発明が適用される二つのネットワークを複数のルータで接続する構成のネットワークにおいては、ＶＲＲＰによる冗長構成によるバックアップが用いられることが多いが、本発明は、ＶＲＲＰと独立に用いることが可能である。さらに、ＶＲＲＰでマスタールータがバックアップルータに定期的に送信するＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを用いてパケット転送機能の負荷状態を複数のルータ間で交換することによって、ルータ間で交換するメッセージ数を削減することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下で、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態が適用されるネットワークの概略図である。本実施の形態では、ネットワークとしてIPネットワークを想定している。図１において、ネットワーク１とネットワーク２は、複数のルータ３１とルータ３２によって接続されている。ルータ３１は、回線１１によってネットワーク１と接続され、回線２１によってネットワーク２と接続されている。ルータ３２は、回線１２によってネットワーク１と接続され、回線２２によってネットワーク２に接続されている。図１では２つのルータを図示しているが、本実施形態において、ルータの台数に制限はない。
【００２１】
ネットワーク１に接続されている複数の通信端末４１〜４４は、ルータ３１またはルータ３２を介して、ネットワーク２に属する通信端末と通信する。ＤＨＣＰサーバ５は、ルータ３１およびルータ３２との通信が可能なネットワーク２に接続されており、ネットワーク１に接続されている通信端末４１〜４４に、それらの通信端末が使用する自アドレスおよびネットワーク１からネットワーク２への中継ルータとなるデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータを割当てる機能を持つ。ＤＨＣＰサーバ５は、アドレス割当データベース５１を持つ。図１では、ＤＨＣＰサーバ５をネットワーク２に接続する構成としているが、ＤＨＣＰサーバ５は、ルータ３１およびルータ３２との通信が可能であれば、どこに設置されても良い。
【００２２】
通信端末４１〜４４は、ＤＨＣＰクライアント機能を持っており、起動時にＤＨＣＰサーバから自アドレスおよびデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータを獲得することによって、ネットワーク１に参加する。通信端末４１〜４４は、ＤＨＣＰの規約にしたがって、起動時または再設定時に、端末のアドレスおよびデフォルトルータのアドレスなどの設定パラメータの割当要求メッセージをネットワーク１へ送信する。この割当要求メッセージは、ネットワーク１内の全通信端末およびルータが宛先となるブロードキャストのため、ルータ３１およびルータ３２が割当要求メッセージを受信することになる。ルータ３１およびルータ３２は、この割当要求メッセージを一旦受信し、必要に応じて付加情報を追加して、ＤＨＣＰサーバ５に転送する。この割当要求メッセージなどのＤＨＣＰメッセージを通信端末とＤＨＣＰサーバの間で中継する機能をＤＨＣＰリレーエージェント機能とよぶ。
【００２３】
図９は、ネットワーク１の具体的な構成例を示す図である。ここでは、ネットワーク１がＬＡＮスイッチ１１とＬＡＮスイッチ１２によって構成され、端末４１〜４２は、これらのＬＡＮスイッチによって、ルータ３１とルータ３２に接続されている。ＬＡＮスイッチは、ブロードキャストネットワークを構成するため、この構成によって、通信端末４１〜４４およびルータ３１、ルータ３２がブロードキャストネットワークに属することになる。
【００２４】
なお、ＬＡＮスイッチによって構成されるネットワークでは、ＩＥＥＥ８０２．３Ｑによって規定されるＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ）機能によって、論理的にブロードキャストネットワークを分割することも可能である。この機能によって、各通信端末毎に論理的にブロードキャストネットワークを分割したネットワークを構成することがある。ここでは、通信端末４１が、ＶＬＡＮ１３によって、他の端末とは論理的に分離されてルータ３１とルータ３２に接続されている例を示している。
【００２５】
図２に通信端末とルータとＤＨＣＰサーバ間での設定パラメータ割当時のメッセージ交換シーケンスを示している。図４は、ＤＨＣＰメッセージのフォーマットを示している。ＤＨＣＰに関しては、ＩＥＴＦのＲＦＣ２１３１で詳細に記述されている。
【００２６】
以下、図２にしたがって、通信端末の設定パラメータ割当に関するＤＨＣＰメッセージの交換シーケンスを説明する。まず、通信端末がＤＨＣＰサーバを探すためのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージをネットワークにブロードキャストする。ルータは、そのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを受信し、ＤＨＣＰサーバへ転送する。ＤＨＣＰサーバのアドレスは、ルータに固定的に設定されている。ＤＨＣＰサーバは、通信端末に割当可能なアドレスとデフォルトルータアドレスなどの設定パラメータをＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージによってルータへ送信する。ルータは、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを送信した通信端末に送信する。ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを受信した通信端末は、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージで示されるアドレスおよびデフォルトルータアドレスなどの設定パラメータを使用するならば、それらを使用することをＤＨＣＰサーバへ通知するために、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージをネットワークにブロードキャストする。ルータは、そのＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを受信し、ＤＨＣＰサーバへ転送する。ＤＨＣＰサーバは、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを受信すると、それらの使用を許可するＤＨＣＰＡＣＫメッセージをルータへ送信し、ルータがそのＤＨＣＰＡＣＫメッセージを、ＤＨＣＰＲＥＱＥＳＴメッセージを送信した通信端末に転送する。
【００２７】
ＤＨＣＰサーバ５は、図３に示すアドレス割当データベース５１を持ち、端末に割当てるアドレス、ネットワークマスクおよびデフォルトルータのアドレスを決定する。なお、本例では示していないが、ＤＨＣＰにおいてはその他の設定パラメータの割当も可能である。
【００２８】
アドレス割当データベース５１は、ＤＨＣＰリレーエージェントのアドレス（リレーエージェントの位置するルータのアドレス）を含むエージェントアドレスフィールド５１１、ＤＨＣＰメッセージを受信したエージェントの回線識別子を含むエージェント回線ＩＤフィールド５１２、端末に通知するデフォルトルータのアドレスを含むデフォルトルータアドレスフィールド５１３、端末に割当てるアドレスのプールを含むアドレスプールフィールド５１４、ネットワークマスク長を含むネットワークマスク長フィールド５１５、および、端末に割当てたIPアドレスを含む割当済アドレスフィールド５１６から成る。ここでは、リレーエージェントのアドレスがｘ.ｘ.ｘ.ｘ、エージェント回線ＩＤが１の場合、通信端末に割当てるデフォルトルータのアドレスがｘ.ｘ.ｘ.ｘであり、通信端末に割当てるＩＰアドレスは、ｘ.ｘ.ｘ.２からｘ.ｘ.ｘ.２４４の中から選択され、ネットワークマスク長は２４であり、さらに、ｘ.ｘ.ｘ.２とｘ.ｘ.ｘ.３は既に割当済であることを示している。
【００２９】
通信端末が、ネットワーク１においてＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージをブロードキャストで送信するため、図１のようにネットワーク１に接続されているルータが複数存在する場合、これらのメッセージは、ルータ３１とルータ３２の両方で受信され、それらのルータの両方が通常のＤＨＣＰリレーエージェント機能を有する場合、ＤＨＣＰサーバ５に対して二つのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージが送信されることになる。つまり、通常のＤＨＣＰリレーエージェントを用いた場合、ＤＨＣＰサーバ５において、ＤＨＣＯＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージの送信者を識別し、同一の送信者からの複数のＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージに対しては、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを一つのみ送信するか、または、二つのＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを送信し、端末側でどちらかのＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージに対するＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを一つのみ送信する必要がある。
【００３０】
本実施形態では、通信端末がブロードキャストで送信するＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージおよびＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージを中継するＤＨＣＰリレーエージェントをネットワーク内で一つ選択し、さらに、選択したＤＨＣＰリレーエージェントによって、ＤＨＣＰサーバにおいて適切なルータをデフォルトゲートウェイとする設定パラメータを選択可能とする付加情報をＤＨＣＰメッセージに追加する機能を提供する。適切なデフォルトゲートウェイとは、例えば、複数のルータの中で、最も負荷の軽い状態のルータであり、負荷とは、パケット転送負荷やそのルータをデフォルトゲートウェイとする端末数などによって規定することが考えられる。これによって、ネットワーク１とネットワーク２間の通信を複数のルータによって負荷分散できる。以下で本実施形態のＤＨＣＰリレーエージェントの動作を説明する。
【００３１】
図１において、ネットワーク１とネットワーク２を接続する全ルータで、ＤＨＣＰリレーエージェントが機能している。本実施形態のＤＨＣＰリレーエージェントは、通常のＤＨＣＰリレーエージェントの機能に加えて、ＤＨＣＰリレーエージェント間でルータの負荷情報を交換する機能を持つ。さらに、ＤＨＣＰリレーエージェントとしてＤＨＣＰメッセージを中継する状態であるマスター状態とＤＨＣＰメッセージを中継しない状態であるスレーブ状態を持つ。以下では、本実施形態のＤＨＣＰリレーエージェントをリレーエージェントと呼び、マスター状態のリレーエージェントをマスターリレーエージェント、スレーブ状態のリレーエージェントをスレーブリレーエージェントと呼ぶ。
【００３２】
図５は、ルータが、ルータ３１とルータ３２の二台の場合を用いて、リレーエージェントの動作を説明するシーケンス図である。本例では、ルータ３１のリレーエージェントがマスター状態となり、ルータ２のリレーエージェントがスレーブ状態となっている。初期化後の状態がどちらになるかは、例えば、初期設定によって決めればよい。ただし、マスター状態となるリレーエージェントは唯一であり、その他のリレーエージェントは全てスレーブ状態にならなければならない。そして、マスターリレーエージェントのみが、通信端末とＤＨＣＰサーバ間のＤＨＣＰメッセージを中継する。
【００３３】
マスターリレーエージェントは、図６に示すリレーエージェント状態管理テーブルを持つ。リレーエージェント状態管理テーブルは、ルータを識別するルータＩＤフィールド５２１、および、そのルータＩＤで識別されるルータに関して、デフォルトルータとなるインタフェースを示す回線識別子を含むエージェント回線ＩＤフィールド５２２、パケット転送に関する負荷状態を含むパケット転送負荷フィールド５２３、ＤＨＣＰによる新規登録要求に対して、デフォルトルータとなるかどうかの状態を示すデフォルトルータフラグフィールド５２４から成る。デフォルトルータフラグがセットされるルータは、常に一つである。図６では、ルータＩＤが１のルータがその時点の新規要求に対するデフォルトルータとなっている。
【００３４】
スレーブリレーエージェントは、図５のシーケンス図に示すように、マスターリレーエージェントに対して定期的にＩＮＦＯＲＭメッセージを送信する。デフォルトルータの初期設定値は、任意のルータで良いが、ここでは、マスターリレーエージェントの位置するルータをデフォルトルータとしている（５５３）。図７にＩＮＦＯＲＭメッセージを示す。ＩＮＦＯＲＭメッセージは、マスターエージェントの位置するルータを宛先とするアドレスを含み、メッセージをそのルータへ届けるためのメッセージヘッダ５３０と、送信したスレーブリレーエージェントの位置するルータを示すルータＩＤ５３１と、そのルータに関して、デフォルトルータとなるときに使用する回線を収容するインタフェースを示すエージェント回線ＩＤ５３２と、パケット転送に関する負荷状態を含むパケット転送負荷５３３を含む。マスターリレーエージェントは、このＩＮＦＯＲＭメッセージを受信することによって、図５に示すようにルータ間の負荷状態を比較し、デフォルトルータを決定する（５５４と５５５、および、５５６と５５７）。また、図６に示すリレーエージェント状態管理テーブルを作成する。この処理の詳細を、図８のフローチャートを用いて以下で説明する。
【００３５】
図８は、デフォルトルータ決定手順のフローチャートである。マスターリレーエージェントは、ＩＮＦＯＲＭメッセージを受信すると、ＩＮＦＯＲＭメッセージに含まれるルータＩＤ５３１とパケット転送負荷５３３によって、リレーエージェント状態管理テーブルのパケット転送負荷フィールド５２３を更新する。また、ＩＮＦＯＲＭメッセージに含まれるエージェント回線ＩＤフィールド５３２の値とリレーエージェント状態管理テーブルのエージェント回線ＩＤフィールド５２２の値が異なる場合、エージェント回線ＩＤフィールド５２２の値をエージェント回線ＩＤフィールド５３２の値で更新する（５４１）。
【００３６】
続いて、リレーエージェント状態管理テーブルを参照し、デフォルトルータフラグの立っているルータのパケット転送負荷値をその他のルータのパケット転送負荷値によって減算する（５４２）。減算結果の判定には、マージン値Ｘを使用する。マージン値Ｘの値は、任意の整数値であり、負荷のわずかな違いによるデフォルトルータの変更によって、デフォルトルータが過度に変更されることを防止するものである。例えば、パケット転送負荷値をそのルータのパケット転送能力に対する使用率で示す場合、マージン値Ｘは、１０％のように規定できる。ここで、減算結果が、全ルータに関してマージン値Ｘよりも小さい場合、つまり、現在のデフォルトルータの負荷に対して、マージン値Ｘを超えて負荷の低いルータが無い場合、そのまま終了する。一つでも演算結果がマージン値Ｘよりも大きいものがあれば、最も大きな値のルータ、つまり、最も負荷の低いルータをデフォルトルータとし、リレーエージェント状態管理テーブルのそのルータのデフォルトルータフラグをセットする（５４３）。
【００３７】
次に、本実施形態のマスターリレーエージェントによるＤＨＣＰメッセージの中継と、ＤＨＣＰサーバによる端末のアドレス、ネットマスク長、デフォルトルータのアドレスの割当方法を説明する。なお、マスターリレーエージェントの動作に関しては、通常のＤＨＣＰリレーエージェントの動作と異なる部分のみを説明する。通常のＤＨＣＰリレーエージェントの動作に関しては、ＩＥＴＦのＲＦＣ２１３１に詳しい記述がある。
【００３８】
図２は、通信端末、ルータ、ＤＨＣＰサーバ間のＤＨＣＰメッセージ交換シーケンスを示した図であった。ここで、ルータにおいてＤＨＣＰメッセージを中継する機能が本実施形態のマスターリレーエージェントである。図４は、ＤＨＣＰメッセージのフォーマットを示した図である。図中の数字はフィールドサイズ（バイト数）である。メッセージの種類は、ｏｐ値５６１によって識別される。
【００３９】
通信端末は、起動時または再設定時に、ブロードキャストによってＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージをネットワークに送信する。マスターリレーエージェントは、そのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを受信し、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージのｇｉａｄｄｒフィールド５６２にリレーエージェントのアドレスを設定する。リレーエージェントのアドレスは、そのリレーエージェントが位置するルータの持つアドレスであり、ＤＨＣＰサーバによってリレーエージェントを識別するアドレスである。このｇｉａｄｄｒ値の設定は、通常のＤＨＣＰリレーエージェントにおいても行われる処理である。続いて、本実施形態のリレーエージェントでは、リレーエージェント状態管理テーブルを参照し、デフォルトルータフラグがセットされているルータのエージェント回線ＩＤフィールド値５２２を、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージのｏｐｔｉｏｎフィールド５６２にＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤ値として設定し、ＤＨＣＰサーバに転送する。
【００４０】
Ａｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤは、ＲＦＣ３０４６によって規定されているＤＨＣＰメッセージのオプション情報である。本来は、ＤＨＣＰリレーエージェントにおいて、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージなどを受信したインタフェースを示す情報であり、ＤＨＣＰサーバにおいて、通信端末に割当てるパラメータの細かい選択に用いるものである。例えば、図３に示したアドレス割当てデータベースでは、エージェント回線ＩＤフィールドを持つことによって、ＤＨＣＰリレーエージェントを示すエージェントアドレス５１１に加えて、ＡｇｅｎｔＣｉｒｃｕｉｔ ＩＤによる割当てパラメータの選択を可能にしている。本実施形態のリレーエージェントでは、このＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤをデフォルトルータの識別情報として用いることによって、Ａｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤに対応している標準的なＤＨＣＰサーバによるネットワーク構築を可能にしている。つまり、本実施の形態では、Ａｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤをマスターリレーエージェントの位置するルータの回線識別子のみでなく、その他のルータの回線識別子としても利用している。
【００４１】
なお、Ｏｐｔｉｏｎフィールド５６２に独自の情報を付加することによって、ＤＨＣＰサーバにおける通信端末の設定パラメータの選択を行うことも可能である。ただし、その場合には、ＤＨＣＰサーバにおいても、その独自情報への対応が必要である。
【００４２】
ＤＨＣＰサーバは、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージを受信すると、アドレス割当データベース５１のリレーエージェント回線ＩＤフィールド５１２を参照し、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージのｏｐｔｉｏｎフィールド５６２のＡｇｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＩＤ値に示された値と一致するエントリを選択する。そして、選択したエントリのアドレスプールフィールド５１４と割当済アドレスフィールド５１６により端末に割当て可能なアドレスを決定し、ネットマスク長フィールド５１５によりネットマスクを決定し、デフォルトルータアドレスフィールド５１３により、通信端末のデフォルトルータのアドレスを決定する。
【００４３】
ＤＨＣＰサーバは、決定した端末のＩＰアドレスをｙｉａｄｄｒフィールド５６３に設定し、ネットマスクとデフォルトルータのＩＰアドレスをｏｐｔｉｏｎｓフィールド５６４に設定したＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを作成し、マスターリレーエージェントへ送信する。マスターリレーエージェントは、そのＤＨＣＰＯＦＦＥＲメッセージを端末に転送し、さらに、端末から送信されるＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴメッセージをＤＨＣＰサーバに転送し、ＤＨＣＰサーバの送信するＤＨＣＰＡＣＫメッセージを端末に転送する。
【００４４】
以上、ＤＨＣＰによって割当てられる通信端末の設定パラメータを、ルータの負荷に応じて変更することによる負荷分散方法の一実施例を説明した。以下では、さらに、複数のルータがお互いにバックアップとなることで、ルータ間での負荷分散とルータ間でのバックアップを同時に行う実施例を説明する。
【００４５】
図１に示したネットワークのように、二つのネットワークを複数のルータで接続したネットワークにおいて、複数のルータ間での負荷分散とバックアップを行うことを目的としたプロトコルにＩＥＴＦで規定されたＶＲＲＰがある。ただし、ＶＲＲＰでは、通信端末によるデフォルトルータの選択方法は規定されておらず、一般的には、通信端末に手動で設定することとなり、効果的な負荷分散を行うことが困難である。また、多くの通信端末の手動設定は、設定負荷が大きく、また、不正設定の可能性があるなど管理上も好ましくない。
【００４６】
負荷に対応してデフォルトルータを切替える本実施形態をＶＲＲＰと同時に用いることにより、ＶＲＲＰを用いたネットワークにおける負荷分散を効率良く、かつ、自動的に行えるようになる。以下では、ＶＲＲＰを用いた環境における本実施形態の実施の形態を説明する。
【００４７】
まず、ＶＲＲＰの概要を説明する。図１０は、ＶＲＲＰを用いたネットワーク構成を説明する図である。ネットワーク１とネットワーク２は、ルータ３３とルータ３４によって接続されている。ＶＲＲＰでは、これら二つのルータを、仮想的に一つの仮想ルータＡ３５とみなす。ここで、ルータ３３は、仮想ルータＡ３５のマスタールータであり、仮想ルータＡ３５として実際に動作するルータである。ルータ３４は、仮想ルータＡ３５のバックアップルータであり、マスタールータの障害に対するバックアップとなる。同様に、ルータ３３とルータ３４を、仮想的に一つの仮想ルータＢ３６とみなし、ルータ３４を仮想ルータＢ３６のマスタールータ、ルータ３３を仮想ルータＢ３６のバックアップルータとしている。ここで、仮想ルータＢ３６として実際に動作するのはルータ３４である。したがって、このネットワークにおいては、仮想ルータＡ３５として実際にパケット転送を行うルータ３３と、仮想ルータＢ３６として実際にパケット転送を行うルータ３４によって負荷分散が行われている。さらに、ルータ３３とルータ３４が相互にバックアップルータとなっている。
【００４８】
図１１は、図１０に示した二台のルータによるネットワーク構成を例として、ＶＲＲＰのメッセージ交換シーケンスを示している。ＶＲＲＰでは、マスタールータが、マルチキャストによって、ＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを全てのバックアップルータへ定期的に送信する。これによって、バックアップルータがマスタールータの状態を監視し、マスタールータの障害発生時にバックアップルータがマスタールータとなり、仮想ルータの処理を引継ぐ。
【００４９】
図１１では、仮想ルータＡのマスタールータであるルータ３３と仮想ルータＢのマスタールータであるルータ３４が、それぞれのバックアップルータであるルータ３４とルータ３３にＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを送信している。そして、ルータ３３の障害発生（５７１）によって、仮想ルータＡのマスタールータからのＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージの送信が停止し、ルータ３４で動作している仮想ルータＡのバックアップルータのマスターダウンタイマがタイムアウトし、ルータ３４が仮想ルータＡのマスタールータとなる状況（５７２）を示している。さらに、ルータ３３が障害から復帰し（５７３）、仮想ルータＡのマスタールータとしての動作を再開し、ＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを送信することで、ルータ３４が、仮想ルータＡのバックアップルータとなる状況（５７４）を示している。
【００５０】
図１２は、ＶＲＲＰと本実施形態の負荷分散方法を組み合わせた場合のメッセージ交換シーケンスの一例を示している。本実施形態のリレーエージェントは、各仮想ルータのマスタールータで動作する。本例では、仮想ルータＡがマスターリレーエージェントとなり、仮想ルータＢがスレーブリレーエージェントとなっている。したがって、マスターリレーエージェントは、仮想ルータＡのマスタールータであるルータ３３で動作している。また、スレーブリレーエージェントは、仮想ルータＢのマスタールータであるルータ３４で動作し、仮想ルータＡのマスタールータであるルータ３３にＩＮＦＯＲＭメッセージを定期的に送信している。ＩＮＦＯＲＭメッセージは、図中の破線で示している（５７５）。なお、同図では、ＶＲＲＰのＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージの送信間隔とＩＮＦＯＲＭメッセージの送信間隔を同じとしているが、本実施形態とＶＲＲＰは独立であり、異なる送信間隔であってもよい。
【００５１】
本実施形態のリレーエージェントは、各仮想ルータのマスタールータで動作している。マスターリレーエージェントは唯一であるため、一つの仮想ルータのマスタールータで動作し、その他の仮想ルータのマスタールータで、スレーブリレーエージェントが動作することになる。したがって、全てのルータが、どれかの仮想ルータのマスタールータとなり、その他全てのルータをその仮想ルータのバックアップルータとするネットワーク構成においては、マスターリレーエージェントの位置するルータに対して、その他のルータには全てスレーブリレーエージェントが位置しており、それら全てのルータからＶＲＲＰのＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージが定期的に送信されることになる。
【００５２】
このＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージに本実施形態のＩＮＦＯＲＭメッセージで伝達する情報を含ませることによって、ルータ間で交換するメッセージ数を削減することができる。図１３は、ＶＲＲＰで規定されているＡＤＶＥＲＩＳＥメッセージに、図７に示した本実施形態で用いるＩＮＦＯＲＭメッセージで伝達する情報を加えたメッセージを示している。図中の数値はフィールドサイズ（バイト数）である。エージェント回線ＩＤ５３４とパケット転送負荷５３５がオリジナルのＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージに対して加えられたフィールドであり、その他のフィールドは、ＶＲＲＰで規定されているものである。なお、図７で示したＩＮＦＯＲＭメッセージのルータＩＤ５３１は、ルータを識別する情報であり、ここでは、仮想ルータを識別するＩＤであるＶＲ ＩＤ５３６が使用できる。
【００５３】
なお、ＶＲＲＰによるマスタールータとバックアップルータの切替時には、リレーエージェント状態管理テーブルの情報が失われる。しかしながら、新しいマスタールータにおいて、マスターリレーエージェントが初期化状態より起動することによって、マスターリレーエージェントの機能を再開することが出来る。ただし、一時的に最適でないデフォルトルータが選択される可能性がある。この一時的な、最適でないデフォルトルータの選択を防止するためには、マスターリレーエージェントの位置する仮想ルータのスレーブエージェントにおいても、ＩＮＦＯＲＭメッセージまたはＩＮＦＯＲＭメッセージに含まれる情報を持つＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを受信し、リレーエージェント管理テーブルを作成しておけばよい。
【００５４】
図１４は、本実施形態のリレーエージェント機能を持ったルータの一構成例の概略図である。例として、図１に示したルータ３１を用いている。ルータ３１は、インターフェース３１１で回線１１を介してネットワーク１と接続し、インタフェース３１２で回線２１を介してネットワーク２に接続している。パケット転送部３１３は、インタフェース部と接続されており、インタフェース間でのパケット転送を行う。パケット転送部は、受信したパケットが、ＤＨＣＰメッセージまたは本実施形態のＩＮＦＲＯＭメッセージの場合、それをリレーエージェント３１５へ転送する。またＶＲＲＰメッセージも一旦リレーエージェント３１５へ転送し、本実施形態の付加情報であるエージェント回線ＩＤとパケット転送負荷情報を用いた処理を行い、これらの情報を削除して、ＶＲＲＰ機能部３１７へ転送する。
【００５５】
リレーエージェント３１５は、リレーエージェント状態管理テーブル３１６を持ち、上記のように、ＩＮＦＯＲＭメッセージやＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを用いてリレーエージェント状態管理テーブル３１６を作成する。そして、リレーエージェント状態管理テーブル３１６にしたがって、通信端末から受信するＤＨＣＰ ＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージに情報を付加し、ＤＨＣＰサーバへ転送する。また、その他のＤＨＣＰメッセージを通信端末のＤＨＣＰクライアントとＤＨＣＰサーバで中継する。これらのリレーエージェント機能３１５およびＶＲＲＰ機能３１７は、例えば、ＣＰＵ３１４において処理されるソフトウェアによって実現する。
【００５６】
以上の例では、リレーエージェントが常に特定のルータまたは仮想ルータで動作している。そして、リレーエージェント状態管理テーブルでデフォルトルータフラグとエージェント回線ＩＤを管理することによって、他のルータまたは仮想ルータをデフォルトルータとして選択する設定パラメータをＤＨＣＰサーバにおいて選択するための情報をＤＨＣＰ ＤＩＳＣＯＶＥＲメッセージへ付加している。以下では、マスターリレーエージェントの位置するルータまたは仮想ルータが、常にその時点での新規加入者に対するデフォルトルータとなる実施の形態を示す。
【００５７】
図１５は、本実施の形態におけるルータ間でのメッセージ交換シーケンス図である。ネットワーク構成は、図１で示した構成を例としている。ここでは、初期状態において、ルータ３１がマスターリレーエージェント。ルータ３２がスレーブリレーエージェントとなっている。どのルータがマスターリレーエージェントとなるかの選択は、例えば、初期設定値決定してよい。ただし、マスターリレーエージェントは唯一でなければならず、その他のリレーエージェントは全てスレーブ状態にならなければならない。そして、マスターリレーエージェントのみが、通信端末とＤＨＣＰサーバ間のＤＨＣＰメッセージを中継する。
【００５８】
図１５に示すように、スレーブリレーエージェントとなったルータ３２は、マスターリレーエージェントとなったルータ３１に定期的にＩＮＦＯＲＭメッセージを送信する。ＩＮＦＯＲＭメッセージのフォーマットは、図７と同様であるが、エージェント回線ＩＤ５８２は含まなくとも良い。なぜなら、マスターリレーエージェントが常にその時点での新規設定に関するデフォルトルータとなるため、常に自己の位置するルータの回線ＩＤをエージェント回線ＩＤとして用いるからである。
【００５９】
マスターリレーエージェントは、このＩＮＦＯＲＭメッセージを受信することによって、図１５に示すようにルータ間の負荷状態を比較し（５８１、５８４）、自ルータの負荷とＩＮＦＯＲＭメッセージを送信したルータの負荷の差分がマージン値Ｘを超えた場合、状態をマスターからスレーブに変更し、ＩＮＦＯＲＭメッセージを送信したルータにＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージを送信する（５８２、５８５）。ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージを受け取ったスレーブリレーエージェントは、状態をマスターに変更し、マスターリレーエージェントとなる。ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージのフォーマットは、マスターエージェントの位置するルータを宛先とするアドレスを含み、メッセージをそのルータへ届けるためのメッセージヘッダと負荷情報の比較に用いるマージン値を含む。マージン値は、全リレーエージェントに対する初期設定値とすることも出来るが、マスターリレーエージェントにおいて、動的に変更される可能性を考慮して、ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージによって、新規のマスターリレーエージェントへの通知を可能とする。
【００６０】
本実施の形態におけるデフォルトルータの選択とリレーエージェントの状態変更処理手順を図１６のフローチャートを用いて以下で説明する。マスターリレーエージェントは、ＩＮＦＯＲＭメッセージを受信すると、自ルータの現在の負荷とＩＮＦＯＲＭメッセージに含まれるＩＮＦＯＲＭメッセージを送信したルータの負荷を比較する（５９１）。自ルータの負荷から情報通知ルータの負荷を減算した値が、マージン値Ｘよりも大きい場合、自己の状態をスレーブとしてスレーブリレーエージェントとなり（５９２）、ＩＮＦＯＲＭメッセージを送信したルータへＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージを送信する（５９３）。減算結果がマージンＸよりも小さい場合、そのまま終了する（５９４）。ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージを受信するスレーブリレーエージェントは、自己の状態をマスター状態として、マスターリレーエージェントになる。また、負荷値の比較には、ＩＮＤＩＣＡＴＥメッセージで通知されたマージン値を用いることができる。
【００６１】
本実施の形態も、前出の実施の形態と同様に、ＶＲＲＰと共に用いることができる。これによって、ＶＲＲＰを用いたネットワークにおける負荷分散を効率良く、かつ、自動的に実現できる。前出の実施の形態と異なる点は、前出の実施の形態におけるマスターリレーエージェントの位置する仮想ルータが、一つの仮想ルータに固定されていたことに対して、本実施の形態においては、起動または再設定を行う通信端末の設定要求に対して、デフォルトルータとなる仮想ルータになることである。また、マスターリレーエージェントの位置するルータが、常に現在のデフォルトルータであるため、リレーエージェント状態管理テーブルによって、デフォルトルータの選択状態を示すデフォルトルータフラグ、現在のデフォルトルータを初めとする各ルータの負荷状態を管理する必要がないことも異なる点である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、既存の通信端末とＤＨＣＰサーバに変更を加えることなく、ルータの負荷を考慮したデフォルトルータの分散による負荷分散が可能になる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態におけるネットワークの一構成例である。
【図２】ＤＨＣＰによるメッセージ交換を示したシーケンス図である。
【図３】ＤＨＣＰサーバのアドレス割当データベースの登録内容を説明する図である。
【図４】ＤＨＣＰメッセージのフォーマットを示した図である。
【図５】実施形態におけるリレーエージェントのメッセージ交換を示すシーケンス図である。
【図６】リレーエージェント状態管理テーブルの登録内容を説明する図である。
【図７】実施形態におけるリレーエージェントが用いるＩＮＦＯＲＭメッセージのフォーマットを示した図である。
【図８】実施形態におけるリレーエージェントにおけるデフォルトルータ選択手順を説明するフローチャートである。
【図９】実施形態が適用されるネットワークの一構成例である。
【図１０】ＶＲＲＰが適用されるネットワークの一構成例である。
【図１１】ＶＲＲＰによるルータ間のメッセージ交換とマスター／バックアップ切替を示すシーケンス図である。
【図１２】ＶＲＲＰで交換するＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージと一実施形態におけるリレーエージェントが用いるＩＮＦＯＲＭメッセージの関係を説明するシーケンス図である。
【図１３】一実施形態において拡張を加えたＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージのフォーマットを示した図である。
【図１４】一実施形態におけるルータの一構成例を示す図である。
【図１５】一実施形態におけるリレーエージェントのメッセージ交換を示すシーケンス図である。
【図１６】一実施形態におけるリレーエージェントにおけるデフォルトルータ選択手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…通信端末を収容するネットワーク、３１〜３４…ルータ、４１〜４４…通信端末、５…ＤＨＣＰサーバ、５１…アドレス割当データベース、３５〜３６…仮想ルータ、３１１〜３１２…インタフェース、３１３…パケット転送部、３１４…ＣＰＵ、３１５…リレーエージェント、３１６…リレーエージェント状態管理テーブル、３１７…ＶＲＲＰ機能
Claims (8)
- 通信端末が接続されたネットワークとその他のネットワークを、複数のルータによって接続する構成のネットワークで用いられるルータ設定方法であって、
前記複数のルータは互いに負荷情報を交換することによって前記複数のルータから最も負荷の低いルータを検出し、
前記通信端末が、起動時または再設定時に、自アドレス及びデフォルトルータのアドレスを含む設定パラメータを獲得するためのＤＨＣＰメッセージを、当該通信端末が接続されたネットワークへブロードキャストし、
前記複数のルータのうちの所定のルータが、前記ＤＨＣＰメッセージに、前記負荷情報の交換によって検出された最も負荷の低い前記ルータを識別する情報を付加してＤＨＣＰサーバへ転送し、
前記ＤＨＣＰサーバは、前記ＤＨＣＰメッセージに付加された前記最も負荷の低いルータを識別する情報に基づいて、該最も負荷の低いルータをデフォルトルータとする設定パラメータを、前記ＤＨＣＰメッセージを送信した通信端末に割当てることを特徴とするルータ設定方法。 - 請求項１記載のルータ設定方法において、
前記ルータは、前記通信端末と前記ＤＨＣＰサーバ間で前記ＤＨＣＰメッセージを中継するリレーエージェント手段において、ＤＨＣＰメッセージを中継する状態であるマスター状態、または、ＤＨＣＰメッセージを中継しない状態であるスレーブ状態のどちらかの状態を持ち、
前記複数のルータの一つはマスター状態にあり、その他の前記ルータはスレーブ状態にあり、
スレーブ状態にある前記ルータは、そのリレーエージェント機能が位置するルータの識別子、当該ルータをデフォルトルータとする場合に用いるインタフェース識別子、および、当該ルータの負荷状態を、マスター状態のリレーエージェント機能に定期的に通知し、
マスター状態にある前記ルータは、前記ルータの識別子、インタフェース識別子、および、負荷状態を記録することによって、最も負荷の低いルータを認識し、
前記マスター状態にある前記ルータは、前記通信端末の送信した前記ＤＨＣＰメッセージを前記ＤＨＣＰサーバに転送する際に、前記ＤＨＣＰメッセージに、最も負荷の低いルータをデフォルトルータとして用いる場合のインタフェース識別子を付加し、
前記ＤＨＣＰサーバは、前記インタフェース識別子に基づいて、前記通信端末に対して割り当てるべき、最も負荷の低いルータをデフォルトルータとして使用する設定パラメータを選択することを特徴とするルータ設定方法。 - 請求項１記載のルータ設定方法において、
前記ルータが備える前記通信端末と前記ＤＨＣＰサーバ間で前記ＤＨＣＰメッセージを中継するリレーエージェント手段においてＤＨＣＰメッセージを中継する状態であるマスター状態、または、ＤＨＣＰメッセージを中継しない状態であるスレーブ状態のどちらかの状態を持ち、
前記複数のルータの一つはマスター状態にあり、その他の前記ルータはスレーブ状態にあり、
スレーブ状態にある前記ルータは、そのリレーエージェント機能が位置するルータの識別子、および、当該ルータの負荷状態を、マスター状態のリレーエージェント機能に定期的に通知し、
マスター状態にある前記ルータは、そのリレーエージェント機能の位置するルータの負荷と前記スレーブ状態のリレーエージェント機能が通知する負荷情報を比較し、自ルータよりも負荷の低いルータを認識すると、自らはスレーブ状態となり、負荷の低いルータに対して、マスター状態となる指示を送り、
前記マスター状態となる指示を受信したスレーブ状態にある前記ルータはマスター状態となり、
前記マスター状態にある前記ルータは、前記通信端末の送信した前記ＤＨＣＰメッセージを前記ＤＨＣＰサーバに転送する際に、当該リレーエージェント機能が位置するルータをデフォルトルータとして用いる場合のインタフェース識別子を付加し、
前記ＤＨＣＰサーバは、前記インタフェース識別子に基づいて、前記通信端末に対して割り当てるべき、最も負荷の低いルータをデフォルトルータとして使用する設定パラメータを選択することを特徴とするルータ設定方法。 - 請求項２記載のルータ設定方法において、
前記ルータのそれぞれが、ＶＲＲＰによって一つのマスタールータと一つまたは複数のバックアップルータで構成される仮想ルータであることを特徴とするルータ設定方法。 - 請求項３記載のルータ設定方法において、
前記ルータのそれぞれを、ＶＲＲＰによって一つのマスタールータと一つまたは複数のバックアップルータで構成される仮想ルータであることを特徴とするルータ設定方法。 - 請求項４記載のルータ設定方法において、
前記複数のルータは、全てのルータの数と仮想ルータの数が同一であり、すべてのルータがいずれかの仮想ルータのマスタールータとなり、その他のルータをその仮想ルータのバックアップルータとする構成であり、
仮想ルータのマスタールータは、ＶＲＲＰで規定するＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを、当該仮想ルータの他のバックアップルータに定期的に送信し、
スレーブ状態にある仮想ルータのマスタールータが、そのリレーエージェント機能が位置する仮想ルータの識別子、当該仮想ルータをデフォルトルータとして用いる場合のインタフェースの識別子、および、当該仮想ルータの負荷状態を、前記ＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージに含ませることによって、マスター状態のリレーエージェントが位置する仮想ルータのマスタールータに通知することを特徴とするルータ設定方法。 - 請求項５記載のルータ設定方法において、
前記複数のルータは、全てのルータの数と仮想ルータの数が同一であり、すべてのルータがいずれかの仮想ルータのマスタールータとなり、その他のルータをその仮想ルータのバックアップルータとする構成であり、
仮想ルータのマスタールータは、ＶＲＲＰで規定するＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージを、当該仮想ルータの他のバックアップルータに定期的に送信し、
スレーブ状態にある仮想ルータのマスタールータが、そのリレーエージェント機能が位置する仮想ルータの識別子、当該仮想ルータをデフォルトルータとして用いる場合のインタフェースの識別子、および、当該仮想ルータの負荷状態を、前記ＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージに含ませることによって、マスター状態のリレーエージェントが位置する仮想ルータのマスタールータに通知することを特徴とするルータ設定方法。 - 請求項１記載のルータ設定方法において前記複数のルータのうち前記所定のルータの機能を備えたルータ。
Priority Applications (1)
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