JP4019848B2

JP4019848B2 - Address translation device

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Publication number: JP4019848B2
Application number: JP2002226960A
Authority: JP
Inventors: 展由富田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-08-05
Also published as: JP2004072291A

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、広域ネットワークと構内ネットワークとを接続するアドレス変換装置ならびにこのアドレス変換装置におけるポート番号差替え方法およびポート番号割当て方法に関する。
【０００１】
【従来の技術】
インターネット接続などに使用されるＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）と呼ばれるプロトコルでは、ネットワーク層においてＩＰ（Internet Protocol）プロトコルが使用され、トランスポート層においてＴＣＰ（Transmission Control Protocol）プロトコルまたはＵＤＰ（User Datagram Protocol）プロトコルが使用される。ＩＰプロトコルにおいては、コンピュータ間でデータをやりとりする際にＩＰアドレスと呼ばれる３２ビット（IPv4の場合）のアドレスが使用される。また、ＴＣＰプロトコルおよびＵＤＰプロトコルでは、アプリケーションごとのデータを区別するためにポートと呼ばれるデータの出入り口が決められている。
【０００２】
広域ネットワーク（ＷＡＮ：ワイドエリアネットワーク、例えば、インターネット）と構内ネットワーク（ＬＡＮ：ローカルエリアネットワーク）とを接続するアドレス変換装置は、広域ネットワークにおけるアドレスと構内ネットワークにおけるアドレスとを相互に変換する。上述のように、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルではネットワーク上のコンピュータおよびアプリケーションを特定するためにＩＰアドレスおよびポート番号が使用されるため、アドレス変換装置の多くはこれらＩＰアドレスおよびポート番号を変換する機能を採用している。このＩＰアドレスおよびポート番号の変換機能は、ＮＡＰＴ（Network Address Port Translation）、ＥＮＡＴ（Enhanced Network Address Translation）またはＩＰマスカレードなどと呼ばれる。一方、ＩＰアドレスだけを変換する機能は、ＮＡＴ（Network Address Translation）などと呼ばれる。本出願におけるアドレス変換とは、これらＮＡＴおよびＮＡＰＴなどを含む広義のアドレス変換を意味するものとする。
【０００３】
アドレス変換装置を介して構内ネットワーク上のサーバを広域ネットワークに接続する場合、広域ネットワークからサーバにアクセスするための広域ＩＰアドレス（以下、グローバルＩＰアドレスという。）と広域ポート番号（以下、グローバルポート番号という。）とを知らせておく必要がある。アドレス変換装置は、広域ネットワーク上の端末（クライアント）からサーバへのパケットを受けて、送信先のグローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号をサーバの構内ＩＰアドレス（以下、ローカルＩＰアドレスという。）および構内ポート番号（以下、ローカルポート番号という。）にそれぞれ変換する。また、アドレス変換装置は、サーバから広域ネットワーク上の端末へのパケットについて、送信元のローカルＩＰアドレスおよびローカルポート番号をグローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号にそれぞれ変換する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術では、広域ネットワークからサーバにアクセスするためのグローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号が固定されていることを前提としている。しかしながら、動的にポート番号を生成して通信を行うプロトコルも存在する。例えば、インターネット放送に使用されるＲＴＳＰ（Real Time Streaming Protocol）プロトコルでは、一旦サーバにアクセスしてストリーミング用のポート番号を生成した後で、そのポート番号を使用してストリーミングを行うようになっている。この場合、構内で生成されたポート番号はアプリケーション層のＲＴＳＰプロトコルにおいて交換されるため、従来のアドレス変換装置の変換対象とならず、ローカルポート番号そのものが広域ネットワークに通知されることになる。通常はローカルポート番号とグローバルポート番号とは別個のものであるため、広域ネットワーク側からローカルポート番号を使用してもアクセスが許可されない。また、ポート番号を変換せずローカルポート番号とグローバルポート番号を同じものとした場合には、構内ネットワークに接続する複数のサーバ間でポート番号が重複するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、構内ネットワーク上のサーバへのポート割当て要求に対してグローバルポート番号を動的に取得して割り当てることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のアドレス変換装置は、第１のネットワーク（例えば、広域ネットワーク）と第２のネットワーク（例えば、構内ネットワーク）とを接続するアドレス変換装置であって、トランスポート層より高位のプロトコルにおいて交換される上記第２のネットワークの第２のポート番号（例えば、構内ポート番号）を上記第１のネットワークの第１のポート番号（例えば、広域ポート番号）に差し替える。これにより、第２のネットワーク上のサーバへのポート割当て要求に対して第１のポート番号を動的に割り当てるという作用をもたらす。
【０００７】
また、本発明の他のアドレス変換装置は、上記プロトコルにおけるポート割当て要求に応答して上記第１のポート番号を取得して割り当てる。これにより、アドレス変換装置において動的に生成した第１のポート番号を割り当てるという作用をもたらす。
【０００８】
また、本発明の他のアドレス変換装置は、第１のネットワークと第２のネットワークとを接続するアドレス変換装置であって、トランスポート層より高位のプロトコルにおいて交換される上記第２のネットワークの第２のポート番号を上記第２のネットワークのパケットから抽出するパケット解析手段と、上記第２のポート番号を上記第１のネットワークの第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへのパケットを生成する通信手段とを備える。これにより、トランスポート層より高位のプロトコルにおいて交換される第２のポート番号を第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへ通知するという作用をもたらす。
【０００９】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記プロトコルはＴＣＰプロトコルより高位のプロトコルである。すなわち、ＴＣＰプロトコルより高位のプロトコルにおいて交換される第２のポート番号を第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへ通知するという作用をもたらす。
【００１０】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記プロトコルはＵＤＰプロトコルより高位のプロトコルである。すなわち、ＵＤＰプロトコルより高位のプロトコルにおいて交換される第２のポート番号を第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへ通知するという作用をもたらす。
【００１１】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記プロトコルはアプリケーション層のプロトコルである。すなわち、アプリケーション層のプロトコルにおいて交換される第２のポート番号を第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへ通知するという作用をもたらす。
【００１２】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記プロトコルはＨＴＴＰプロトコルである。すなわち、ＨＴＴＰプロトコルにおいて交換される第２のポート番号を第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへ通知するという作用をもたらす。
【００１３】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記プロトコルはＲＴＳＰプロトコルである。すなわち、ＲＴＳＰプロトコルにおいて交換される第２のポート番号を第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへ通知するという作用をもたらす。
【００１４】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記プロトコルはＳＩＰプロトコルである。すなわち、ＳＩＰプロトコルにおいて交換される第２のポート番号を第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへ通知するという作用をもたらす。
【００１５】
また、本発明の他のアドレス変換装置は、上記第１のネットワークからのポート割当て要求を受けて上記第１のポート番号を取得して割り当てるポート割当て処理手段をさらに具備する。これにより、アドレス変換装置において動的に生成した第１のポート番号を割り当てるという作用をもたらす。
【００１６】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記ポート割当て処理手段は、アドレス変換テーブルにおいて既に設定されている第１のポート番号を検索する設定ポート検索手段と、この設定ポート検索手段により設定されていないことが確認された第１のポート番号の中から上記割当て要求におけるポート数に従って第１のポート番号を取得する制御手段とを具備する。これにより、設定済みの第１のポート番号を割り当てることを回避するという作用をもたらす。
【００１７】
また、本発明の他のアドレス変換装置は、上記ポート割当て処理手段は、アドレス変換テーブルにおいて既に設定されている第１のポート番号を検索する設定ポート検索手段と、ポート状態テーブルにおいて既に使用されている第１のポート番号を検索する使用中ポート検索手段と、上記設定ポート検索手段により設定されていないことが確認され且つ上記使用中ポート検索手段により使用されていないことが確認された第１のポート番号の中から上記割当て要求におけるポート数に従って第１のポート番号を取得する制御手段とを具備する。これにより、設定済みまたは使用中の第１のポート番号を割り当てることを回避するという作用をもたらす。
【００１８】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記割当て要求は、割り当てる第１のポート番号の開始番号の指定の有無を含み、上記制御手段は、上記開始番号の指定が無い場合にはポート初期値を乱数により発生して、このポート初期値を開始番号として第１のポート番号を取得する。これにより、ポート初期値から規則性を取り除き、セキュリティレベルを向上させるという作用をもたらす。
【００１９】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記割当て要求は、割り当てる第１のポート番号の開始番号の指定を含み、上記制御手段は、上記割当て要求に含まれる開始番号から第１のポート番号を取得する。これにより、アプリケーションの仕様に応じたポート番号を割り当てるという作用をもたらす。
【００２０】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記ポート割当て処理手段は、取得対象となる第１のポート番号の最小値と最大値とを保持するポート定義ファイルをさらに具備し、上記制御手段は、上記ポート定義ファイルにおける上記最小値から上記最大値の範囲において上記第１のポート番号の取得を行う。これにより、任意の範囲において第１のポート番号の割当てを実現するという作用をもたらす。
【００２１】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記割当て要求は、割り当てる第１のポート番号の開始番号の指定を含み、上記制御手段は、上記割当て要求に含まれる開始番号が上記最小値から上記最大値の範囲にあるか否かを判断して、上記最小値から上記最大値の範囲にあれば上記開始番号から第１のポート番号を取得し、上記最小値から上記最大値の範囲になければ開始番号指定エラーを通知する。これにより、指定された第１のポート番号の開始番号を適切なものに保つという作用をもたらす。
【００２２】
また、本発明の他のアドレス変換装置において、上記割当て要求は、割り当てる第１のポート番号を連続番号に限るか否かの指定を含み、上記制御手段は、上記割当て要求が上記連続番号に限る旨の指定を含む場合には第１のポート番号として連続番号を取得できなければ取得失敗とし、上記割当て要求が上記連続番号に限る旨の指定を含まない場合には連続番号を取得できなければ非連続番号の取得を行う。これにより、アプリケーションの仕様に応じた第１のポート番号を割り当てるという作用をもたらす。
【００２３】
また、本発明の他のアドレス変換装置は、上記第２のネットワークに接続されるサーバの記憶領域のコピーを保持するプロキシ記憶手段と、このプロキシ記憶手段を参照して、上記割当て要求におけるポート数に従い第２のポート番号を取得して上記第２のネットワークのパケットを生成するサーバ代理手段とをさらに具備する。これにより、アドレス変換装置自身で第２のポート番号を割り当てるという作用をもたらす。
【００２４】
また、本発明のポート番号差替え方法は、トランスポート層より高位のプロトコルにおいて交換される第２のネットワークの第２のポート番号を上記第２のネットワークのパケットから抽出する手順と、上記第２のポート番号を第１のネットワークの第１のポート番号に差し替えて上記第１のネットワークへのパケットを生成する手順とを具備する。これにより、トランスポート層より高位のプロトコルにおいて交換される第２のポート番号を第１のポート番号に差し替えて第１のネットワークへ通知するという作用をもたらす。
【００２５】
また、本発明の他のポート番号差替え方法は、トランスポート層より高位のプロトコルにおいて交換される第２のネットワークの第２のポート番号を上記第２のネットワークのパケットから抽出する手順と、第１のネットワークの第１のポート番号を取得して割り当てる手順と、上記第２のポート番号を上記第１のポート番号に差し替えて上記第１のネットワークへのパケットを生成する手順とを具備する。これにより、アドレス変換装置において動的に生成した第１のポート番号を通知するという作用をもたらす。
【００２６】
また、本発明のポート番号割当て方法は、第１のネットワークからポート割当て要求を受ける手順と、アドレス変換テーブルにおいて既に設定されている第１のポート番号を検索する手順と、上記アドレス変換テーブルにおいて既に設定されていない第１のポート番号の中から上記割当て要求におけるポート数に従って第１のポート番号を取得して割り当てる手順とを具備する。これにより、設定済みの第１のポート番号を割り当てることを回避するという作用をもたらす。
【００２７】
また、本発明の他のポート番号割当て方法は、第１のネットワークからポート割当て要求を受ける手順と、アドレス変換テーブルにおいて既に設定されている第１のポート番号を検索する手順と、ポート状態テーブルにおいて既に使用されている第１のポート番号を検索する手順と、上記アドレス変換テーブルにおいて既に設定されていなく且つ上記ポート状態テーブルにおいて既に使用されていない第１のポート番号の中から上記割当て要求におけるポート数に従って第１のポート番号を取得して割り当てる手順とを具備する。これにより、設定済みまたは使用中の第１のポート番号を割り当てることを回避するという作用をもたらす。
【００２８】
また、本発明の他のポート番号割当て方法は、第１のネットワークからポート割当て要求を受ける手順と、ポート初期値を乱数により発生する手順と、アドレス変換テーブルにおいて既に設定されている第１のポート番号を検索する手順と、ポート状態テーブルにおいて既に使用されている第１のポート番号を検索する手順と、上記アドレス変換テーブルにおいて既に設定されていなく且つ上記ポート状態テーブルにおいて既に使用されていない第１のポート番号の中から上記割当て要求におけるポート数に従って上記ポート初期値を開始番号として第１のポート番号を取得して割り当てる手順とを具備する。これにより、ポート初期値から規則性を取り除き、セキュリティレベルを向上させるという作用をもたらす。
【００２９】
また、本発明の他のポート番号割当て方法において、上記第１のポート番号を取得する手順は、ポート定義ファイルに保持された取得対象となる第１のポート番号の最小値から最大値の範囲において上記第１のポート番号の取得を行う。これにより、任意の範囲で第１のポート番号の割当てを実現するという作用をもたらす。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１を参照すると、本発明の実施の形態におけるアドレス変換装置１００は、信号線２０１を介して構内ネットワーク２００に接続し、信号線３０１を介して広域ネットワーク３００に接続する。構内ネットワーク２００には、サーバ２１０および端末２９０が接続される。また、広域ネットワーク３００には端末３９０が接続される。
【００３２】
例えば広域ネットワーク３００をインターネットとすると、広域ネットワーク３００上のコンピュータ（例えば、端末３９０）は、グローバルＩＰアドレスにより特定される。一方、構内ネットワーク上のコンピュータ（例えば、サーバ２１０および端末２９０）には、ローカルＩＰアドレス（プライベートＩＰアドレスともいう。）が与えられる。
【００３３】
インターネットで使用されるＴＣＰ／ＩＰプロトコルでは、ネットワーク層でＩＰプロトコルを用いてＩＰアドレスによるコンピュータの特定を行う他、トランスポート層ではＴＣＰプロトコルまたはＵＤＰプロトコルを用いてポート番号によるアプリケーションの特定を行う。このポートはＴＣＰプロトコルおよびＵＤＰプロトコルのそれぞれに１６ビット分割当てられており、それぞれ０から６５５３５の範囲でポート番号を割当てることができる。したがって、コンピュータ間の通信においては、送信元ＩＰアドレス、送信先ＩＰアドレス、送信元ポート番号、送信先ポート番号、および、プロトコル（ＴＣＰまたはＵＤＰ）、の５つにより送信元と送信先が特定されることになる。
【００３４】
例えば、サーバ２１０のローカルＩＰアドレスが１９２．１６８．０．３であってＷＷＷ（World-Wide-Web）サーバとしてのローカルポート番号がＴＣＰ８０８０の場合、ローカルＩＰアドレスが１９２．１６８．０．１５の端末２９０からローカルポート番号１２３４でアクセスするときには、「送信元ＩＰアドレス＝１９２．１６８．０．１５、送信先ＩＰアドレス＝１９２．１６８．０．３、送信元ポート番号＝１２３４、送信先ポート番号＝８０８０、プロトコル＝ＴＣＰ」を含むパケットが端末２９０からサーバ２１０に送られる。
【００３５】
一方、例えば、サーバ２１０のグローバルＩＰアドレスが２０２．２３８．９５．６５であってＷＷＷサーバとしてのグローバルポート番号がＴＣＰ８０の場合、グローバルＩＰアドレスが２１６．２３４．１８８．７５の端末３９０からローカルポート番号１９６３でアクセスするときには、「送信元ＩＰアドレス＝２１６．２３４．１８８．７５、送信先ＩＰアドレス＝２０２．２３８．９５．６５、送信元ポート番号＝１９６３、送信先ポート番号＝８０、プロトコル＝ＴＣＰ」を含むパケットが端末３９０からアドレス変換装置１００に送られる。そして、アドレス変換装置１００においてアドレス変換が行われ、「送信元ＩＰアドレス＝２１６．２３４．１８８．７５、送信先ＩＰアドレス＝１９２．１６８．０．３、送信元ポート番号＝１９６３、送信先ポート番号＝８０８０、プロトコル＝ＴＣＰ」を含むパケットがアドレス変換装置１００からサーバ２１０に送られる。
【００３６】
図２を参照すると、アドレス変換装置１００は、パケットの受け渡しを行う通信部１１０と、パケットの解析を行うパケット解析部１２０と、アドレス変換テーブル１３０と、ポート状態テーブル１４０とポート割当て処理部１５０とを備えている。通信部１１０は、信号線３０１を介して広域ネットワーク３００からパケットを受け取り、グローバルアドレス（グローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号）からローカルアドレス（ローカルＩＰアドレスおよびローカルポート番号）へのアドレス変換を行って構内ネットワーク２００へのパケットを信号線２０１に出力する。また、通信部１１０は、信号線２０１を介して構内ネットワーク２００からパケットを受け取り、ローカルアドレスからグローバルアドレスへのアドレス変換を行って広域ネットワーク３００へのパケットを信号線３０１に出力する。
【００３７】
パケット解析部１２０は、構内ネットワーク２００のパケットを信号線１１２を介して通信部１１０から受け取り、ＴＣＰプロトコルやＵＤＰプロトコルよりも高位のプロトコルにより交換されるデータ領域を主に解析する。すなわち、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおいて交換されるパケットは、ＩＰヘッダ、ＴＣＰまたはＵＤＰヘッダ、および、データ領域から構成されるが、パケット解析部１２０はこのデータ領域を主に解析する。より具体的には、データ領域において、サーバ２１０のローカルポート番号が示されている場合、その表示位置を特定して通信部１１０に知らせる。通信部１１０はこれを受けてローカルポート番号をグローバルポート番号に差し替える。
【００３８】
ポート割当て処理部１５０は、制御部１５１と、ポート定義ファイル１５２と、設定ポート検索部１５３と、使用中ポート検索部１５４とを備える。制御部１５１は、信号線１１５を介して通信部１１０からポート割当て要求を受け、グローバルポート番号の取得を行う。ポート定義ファイル１５２は、グローバルポート番号の割当てを行う際の割当て対象となるポート番号の最大値および最小値を保持する。設定ポート検索部１５３は、アドレス変換テーブル１３０を参照して、アドレス変換テーブル１３０に既に設定されているポート番号を検索する。使用中ポート検索部１５４は、ポート状態テーブル１４０を参照して、ポート状態テーブル１４０において既に使用されているポート番号を検索する。
【００３９】
図３を参照すると、アドレス変換テーブル１３０は、グローバルＩＰアドレス１３１と、グローバルポート番号１３２と、ローカルＩＰアドレス１３３と、ローカルポート番号１３４と、プロトコル１３５との対応関係を保持する。例えば、第１番目のエントリでは、グローバルＩＰアドレス「２０２．２３８．９５．６５」のＴＣＰポート番号「８０」が、ローカルＩＰアドレス「１９２．１６８．０．３」のＴＣＰポート番号「８０８０」に対応することがわかる。
【００４０】
通信部１１０は、このアドレス変換テーブル１３０に基づいて、グローバルアドレスからローカルアドレスへのアドレス変換およびローカルアドレスからグローバルアドレスへのアドレス変換を行う。また、設定ポート検索部１５３は、このアドレス変換テーブル１３０を参照することにより、既に設定済みのポート番号を検索する。
【００４１】
図４を参照すると、ポート状態テーブル１４０は、アドレス変換装置１００のグローバルポート番号１４１と、プロトコル１４２と、ポートの状態１４３と、接続先のグローバルアドレス１４４とを保持する。このポート状態テーブル１４０によって管理されるポートは全てアドレス変換装置１００のポートであるため、ＩＰアドレスは省略されている。
【００４２】
例えば、第１番目のエントリでは、アドレス変換装置１００のＴＣＰポート番号「２２」が広域ネットワーク３００に対して接続待ち状態（ＬＩＳＴＥＮ）となっていることがわかる。また、第２番目のエントリでは、アドレス変換装置１００のＴＣＰポート番号「８０」に対してグローバルＩＰアドレス「２１６．２３４．１８８．７５」のＴＣＰポート番号「１９６３」が接続中（ＥＳＴＡＢＬＩＳＨＥＤ）であることがわかる。
【００４３】
使用中ポート検索部１５４は、このポート状態テーブル１４０を参照することにより、接続待ちポートまたは接続中ポートとして既に使用されているポート番号を検索する。
【００４４】
次に本発明の実施の形態における一動作例について説明する。
【００４５】
図５を参照すると、まず、広域ネットワーク３００上の端末３９０はサーバ２１０に対するポート割当て要求３９０１を含むパケットを出力する。このポート割当て要求３９０１としては、例えば、ＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）からＣＧＩ(Common Gateway Interface)を用いて、ポート取得を行うプログラムを起動することが考えられる。また、インターネット放送などのストリーミングを行うＲＴＳＰでは、予めストリーミング用のポートを確保しておく必要があり、ストリーミングを開始する前にクライアントからサーバに対してポート割当て要求としてＳＥＴＵＰコマンドが発行される。また、インターネット電話などに使用されるＳＩＰでは、予め発呼側と着信側との間の呼設定をしておく必要があり、事前にクライアントからサーバに対して呼設定要求としてＩＮＶＩＴＥコマンドが発行される。なお、このポート割当て要求３９０１を受けるサーバのグローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号は、事前に利用者に知らされているものとする。
【００４６】
ポート割当て要求３９０１を受けたアドレス変換装置１００は、アドレス変換テーブル１４０を参照してパケットのアドレス変換１０１を行う。すなわち、ＩＰヘッダにおける送信先ＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスからローカルＩＰアドレスに変換するとともに、ＴＣＰヘッダにおける送信先ポート番号をグローバルポート番号からローカルポート番号に変換する。アドレス変換装置１００は、このようにしてアドレス変換されたパケットをポート割当て要求１００１としてサーバ２１０に出力する。
【００４７】
ポート割当て要求１００１を受けたサーバ２１０は、ローカルポート番号の取得処理２１１を行い、その結果をリプライ２１０１としてアドレス変換装置１００に出力する。ここでは、上述のように、例えばＨＴＴＰではＣＧＩによりポート取得のためのプログラムが実行され、ＲＴＳＰではＳＥＴＵＰコマンドが実行され、また、ＳＩＰではＩＮＶＩＴＥコマンドが実行される。
【００４８】
次にアドレス変換装置１００は、グローバルポート番号の取得処理１０２を行う。この処理内容については後述する。アドレス変換装置１００は、このグローバルポート番号の取得処理１０２により取得されたグローバルポート番号とローカルポート番号の取得処理２１１により取得されたローカルポート番号との対応関係をアドレス変換テーブル１４０に設定する（１０３）。この設定により、グローバルポート番号およびローカルポート番号が正式に割り当てられたことになる。
【００４９】
アドレス変換装置１００は、このようにして得られたグローバルポート番号とローカルポート番号との対応関係に基づいて、パケットのデータ領域におけるローカルポート番号をグローバルポート番号に差し替える（１０４）。アドレス変換装置１００は、さらにアドレス変換テーブル１４０を参照してパケットのアドレス変換１０５を行う。すなわち、ＩＰヘッダにおける送信元ＩＰアドレスをローカルＩＰアドレスからグローバルＩＰアドレスに変換するとともに、ＴＣＰヘッダにおける送信元ポート番号をローカルポート番号からグローバルポート番号に変換する。アドレス変換装置１００は、このようにしてアドレス変換されたパケットをリプライ１００２として端末３９０に出力する。
【００５０】
端末３９０はリプライ１００２に含まれるポート番号を用いてサーバ２１０に対するサービスの要求３９０２を含むパケットを出力する。このサービスの要求３９０２としては、例えば、ＲＴＳＰではストリーミングの開始のためにＰＬＡＹコマンドが発行される。また、ＳＩＰでは呼設定の確認応答のためにＡＣＫコマンドが発行される。
【００５１】
サービス要求３９０２を受けたアドレス変換装置１００は、アドレス変換テーブル１４０を参照してパケットのアドレス変換１０６を行う。すなわち、ＩＰヘッダにおける送信先ＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスからローカルＩＰアドレスに変換するとともに、ＴＣＰヘッダにおける送信先ポート番号をグローバルポート番号からローカルポート番号に変換する。アドレス変換装置１００は、このようにしてアドレス変換されたパケットをサービス要求１００３としてサーバ２１０に出力する。
【００５２】
サービス要求１００３を受けたサーバ２１０は、要求されたサービスに応じたデータ２１０２を送信する。例えば、ＲＴＳＰではストリーミングデータとして音声データや画像データなどが送信される。また、ＳＩＰでは通話データとして音声データなどが送信される。
【００５３】
データ２１０２を含むパケットを受け取ったアドレス変換装置１００は、アドレス変換テーブル１４０を参照してパケットのアドレス変換１０７を行う。すなわち、ＩＰヘッダにおける送信元ＩＰアドレスをローカルＩＰアドレスからグローバルＩＰアドレスに変換するとともに、ＴＣＰヘッダにおける送信元ポート番号をローカルポート番号からグローバルポート番号に変換する。アドレス変換装置１００は、このようにしてアドレス変換されたパケットをデータ１００４として端末３９０に出力する。
【００５４】
次に図５におけるグローバルポート番号の取得処理１０２の一動作例について説明する。
【００５５】
ポート割当て要求には、割り当てるポートの数（Ｎum）、開始ポート番号（Ｐstart）の指定、ならびに、連続番号に限る旨の指定を含めることができるものとする。すなわち、開始ポート番号の指定がされている場合には、指定された開始ポート番号から要求された数のポートを取得できなければポート取得に失敗したことになる。また、連続番号に限る旨の指定がされている場合には、要求された数のポートを連続番号により取得できなければポート取得に失敗したことになる。
【００５６】
なお、この取得処理１０２では、ポート番号を仮に「取得」するものであり、このようにして取得されたポート番号は、アドレス変換テーブル１３０への設定１０３が行われることにより正式に「割り当て」られる。
【００５７】
図６を参照すると、まずポート割当て要求において開始ポート番号の指定がされているか否かを判断する（ステップＳ９０１）。開始ポート番号の指定がされていなければポート初期値を発生する（ステップＳ９１１）。このポート初期値の発生にはセキュリティの都合上、乱数を用いることがより好ましい。
【００５８】
一方、開始ポート番号の指定がされていればその開始ポート番号からポート取得を試みるが、それに先立ってその開始ポート番号が取得対象の範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ９０２）。すなわち、ポート定義ファイル１５２（図２）に保持された最小値をＰmin、最大値をＰmaxとすると、
Ｐmin≦Ｐstart≦Ｐmax−Ｎum＋１
を満たしていれば取得対象の範囲内とする。もし、開始ポート番号が取得対象の範囲外である場合には、指定値に誤りがあるとしてその旨が返信される（ステップＳ９４０）。
【００５９】
指定された開始ポート番号が取得対象の範囲内であれば（ステップＳ９０２）、設定ポート検索部１５３および使用中ポート検索部１５４（図２）によりそれぞれアドレス変換テーブル１３０およびポート状態テーブル１４０を検索して取得可能なポート番号を調べる（ステップＳ９０３）。その結果、指定された開始ポート番号からポート数Ｎum個分のポート番号を連続して取得することが可能であれば（ステップＳ９０４）、ポート番号取得は成功する（ステップＳ９２０）。一方、連続して取得することが不可能であれば（ステップＳ９０４）、連続番号に限る旨の指定がされているか否かを調べ（ステップＳ９０５）、連続番号に限る旨の指定がされていなければ非連続番号によるポート番号取得の可能性を調べる（ステップＳ９０６）。その結果、非連続番号によるポート番号取得が可能であれば（ステップＳ９０６）、ポート番号取得は成功する（ステップＳ９２０）。これに対し、連続して取得することが不可能で且つ連続番号に限る旨の指定がされている場合（ステップＳ９０５）ならびに非連続番号によるポート番号取得が不可能な場合（ステップＳ９０６）には、ポート番号取得は失敗したものとしてその旨が返信される（ステップＳ９３０）。
【００６０】
一方、開始ポート番号の指定がされずにポート初期値を発生した場合（ステップＳ９１１）、そのポート初期値を開始ポート番号Ｐstartとして、設定ポート検索部１５３および使用中ポート検索部１５４（図２）によりそれぞれアドレス変換テーブル１３０およびポート状態テーブル１４０を検索して取得可能なポート番号を調べる（ステップＳ９１２）。その結果、発生したポート初期値から最大値Ｐmaxの間でポート数Ｎum個分のポート番号を連続して取得することが可能であれば（ステップＳ９１３）、ポート番号取得は成功する（ステップＳ９２０）。発生したポート初期値Ｐstartからのポート番号取得が不可能であれば、最小値Ｐminから「Ｐstart＋Ｎum−２」までの間でポート数Ｎum個分のポート番号を連続して取得することが可能であれば（ステップＳ９１３）、ポート番号取得は成功する（ステップＳ９２０）。一方、何れによっても連続してポート番号取得することが不可能であれば（ステップＳ９１３、Ｓ９１４）、連続番号に限る旨の指定がされているか否かを調べ（ステップＳ９１５）、連続番号に限る旨の指定がされていなければ非連続番号によるポート番号取得の可能性を調べる（ステップＳ９１６）。その結果、非連続番号によるポート番号取得が可能であれば（ステップＳ９１６）、ポート番号取得は成功する（ステップＳ９２０）。これに対し、連続して割当てることが不可能で且つ連続番号に限る旨の指定がされている場合（ステップＳ９１５）ならびに非連続番号によるポート番号取得が不可能な場合（ステップＳ９１６）には、ポート番号取得は失敗したものとしてその旨が返信される（ステップＳ９３０）。
【００６１】
次に本発明の実施の形態における処理の具体例について説明する。
【００６２】
図７を参照すると、ポート割当て要求３９０１（図５）のパケット３９００の一例は、ＩＰヘッダ３９１０と、ＴＣＰヘッダ３９２０と、データ領域３９３０とを備える。ＩＰヘッダ３９１０は、送信元ＩＰアドレス３９１１と、送信先ＩＰアドレス３９１２とを含む。また、ＩＰヘッダ３９１０は、（図示しない）プロトコル指定を含む。図７の例ではＴＣＰプロトコルが指定されたものとしているが、これはＵＤＰプロトコルであってもよい。ＵＤＰプロトコルが指定された場合にはＩＰヘッダ３９１０の次にはＵＤＰヘッダが存在することになる。ＴＣＰヘッダ３９２０は、送信元ポート番号３９２１と、送信先ポート番号３９２２とを含む。ＵＤＰヘッダの場合もＴＣＰヘッダと同様に送信元ポート番号および送信先ポート番号が含まれる。
【００６３】
これにより、端末３９０からサーバ２１０に対するパケットでは、端末３９０のグローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号がそれぞれ送信元ＩＰアドレス３９１１および送信元ポート番号３９２１に格納され、サーバ２１０のグローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号がそれぞれ送信先ＩＰアドレス３９１２および送信先ポート番号３９２２に格納される。そして、アドレス変換装置１００において、送信先ＩＰアドレス３９１２および送信先ポート番号３９２２の部分がサーバ２１０のローカルＩＰアドレスおよびローカルポート番号に置き換えられてサーバ２１０に送信される。
【００６４】
また、データ領域３９３０は、ポート要求割当てコマンド３９３１を含む。このポート要求割当てコマンド３９３１は、アプリケーション層において指示されるものであり、アプリケーション層のプロトコルに依存する。
【００６５】
図８を参照すると、リプライ２１０１（図５）のパケット２１００の一例は、ＩＰヘッダ２１１０と、ＴＣＰヘッダ２１２０と、データ領域２１３０とを備える。ＩＰヘッダ２１１０は、図７のパケット３９００と同様に、送信元ＩＰアドレス２１１１と、送信先ＩＰアドレス２１１２とを含み、さらに（図示しない）プロトコル指定を含む。また、ＴＣＰヘッダ２１２０は、図７のパケット３９００と同様に、送信元ポート番号２１２１と、送信先ポート番号２１２２とを含む。
【００６６】
これにより、サーバ２１０から端末３９０に対するパケットでは、サーバ２１０のローカルＩＰアドレスおよびローカルポート番号がそれぞれ送信元ＩＰアドレス２１１１および送信元ポート番号２１２１に格納され、端末３９０のグローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号がそれぞれ送信先ＩＰアドレス２１１２および送信先ポート番号２１２２に格納される。そして、アドレス変換装置１００において、送信元ＩＰアドレス２１１２および送信元ポート番号２１２２の部分がサーバ２１０のグローバルＩＰアドレスおよびグローバルポート番号に置き換えられて端末３９０に送信される。
【００６７】
また、データ領域２１３０は、サーバポート番号２１３２を含む。このサーバポート番号２１３２は、アプリケーション層において交換されるものであり、アプリケーション層のプロトコルに依存する。サーバ２１０から端末３９０に対するパケットでは、サーバポート番号２１３２にサーバ２１０のローカルポート番号が格納されているが、アドレス変換装置１００において、サーバ２１０のグローバルポート番号に差し替えられて端末３９０に送信される。
【００６８】
図９および図１０はＨＴＴＰによる一具体例である。ＨＴＴＰの場合、図７のポート割当て要求コマンド３９３１として、図９の第１行目のようにＧＥＴコマンドを用いることができる。この場合、ポート割当てを実現するプログラムがサーバ２１０に保持されており、ＣＧＩにより実行される。そのプログラムの実行ファイルを指定しているのが第２行目の「実行ファイル」である。また、このプログラムのパラメータが第３行目に示されている。ここでは、パラメータとして、割り当てるポートの個数、開始ポート番号、連続番号に限る旨の指定が可能となっており、図９の例ではそれぞれ、ポートの個数が「３」、開始ポート番号の指定は「なし」、連続番号に「限る」旨の指定がされている。これらパラメータで指定される項目は、そのポートを利用するアプリケーションに依存するものであり、この時点で適正なポートを割り当てておく必要がある。
【００６９】
このようにしてＨＴＴＰによるポート割当て要求コマンドを実行すると、図１０のデータ領域２１３４に示されるような応答が得られる。第１行目は処理が正常に終了したことを示すステータス行であり、第２行目は続くボディ部のデータがＨＴＭＬ（HyperText Mark-up Language）形式であることを表すものである。第３行目の空白行に続く第４行目以降がＨＴＭＬ形式で記述されたデータである。この例では、３０００から３００２の連続する３つのポート番号がローカルポート番号として割り当てられている。
【００７０】
アドレス変換装置１００は、データ領域２１３４を含むパケットを受けると、データ領域２１３４を解析して、ポート番号を表示している位置を明らかにする。そして、図６のフローによって割り当てられたグローバルポート番号を、パケット内のポート番号の表示位置に埋め込むことにより、図１０のデータ領域２１３５を得る。すなわち、ローカルポート番号３０００乃至３００２が、グローバルポート番号５０００乃至５００２に差し替えられる。
【００７１】
この様子を表したのが図１１である。図１１を参照すると、ローカルＩＰアドレス「１９２．１６８．０．３」のサーバ２１０はＨＴＴＰ用ポート番号として「８０８０」を用意しており、これらはアドレス変換装置１００によりグローバルＩＰアドレス「２０２．２３８．９５．６５」のポート番号「８０」に変換されて公開されているものとする。そして、このグローバルＩＰアドレス「２０２．２３８．９５．６５」のポート番号「８０」にポート割当て要求があると、サーバ２１０はローカルポート番号として３つのポート番号「３０００乃至３００２」を割り当てる。また、アドレス変換装置１００はグローバルポート番号として３つのポート番号「５０００乃至５００２」を割り当てる。これらの対応関係をアドレス変換装置１００がアドレス変換装置１３０（図２）に設定することにより、それ以降グローバルＩＰアドレス「２０２．２３８．９５．６５」のポート番号「５０００乃至５００２」がサービス提供に使用されるようになる。
【００７２】
図１２および図１３はＲＴＳＰによる一具体例である。ＲＴＳＰの場合、図７のポート割当て要求コマンド３９３１として、図１２の第１行目のようにＳＥＴＵＰコマンドを用いることができる。このＳＥＴＵＰコマンドはセッションの初期化を行うコマンドであり、第２行目に示されるストリームサーバに対して伝送方法の設定を指示する。このとき、第３行目のようにクライアント側の接続先ポート番号が指定される。この例では、クライアント側のポート番号として４０００乃至４００１の連続する２つのポート番号が指定されている。したがって、サーバ側のポート番号としても連続する２つのポート番号を割り当てなければならない。
【００７３】
このようにしてＲＴＳＰによるポート割当て要求コマンドを実行すると、図１３のデータ領域２１３６に示されるような応答が得られる。第１行目は処理が正常に終了したことを示すステータス行であり、第２および３行目はそれぞれＲＴＳＰによるメッセージの連続番号および一連の通信に与えられるセッション番号である。第４行目以降のトランスポートパラメータにおいてポートの属性が定義されており、この例では、クライアント側のポート番号４０００乃至４００１に対して、サーバ側のローカルポート番号としてポート番号３０００乃至３００１が割り当てられている。
【００７４】
アドレス変換装置１００は、データ領域２１３６を含むパケットを受けると、データ領域２１３６を解析して、ポート番号を表示している位置を明らかにする。そして、図６のフローによって割り当てられたグローバルポート番号を、パケット内のポート番号の表示位置に埋め込むことにより、図１３のデータ領域２１３７を得る。すなわち、サーバ側のローカルポート番号３０００乃至３００１が、グローバルポート番号６０００乃至６００１に差し替えられる。
【００７５】
図１４および図１５はＳＩＰによる一具体例である。ＳＩＰの場合、図７のポート割当て要求コマンド３９３１として、図１４の第１行目のようにＩＮＶＩＴＥコマンドを用いることができる。このＩＮＶＩＴＥコマンドは呼設定を行うコマンドであり、第２行目に示される着信側（例えば、端末２９０）に対して、第３行目に示されるサーバを経由して通話するよう設定を指示する。このとき、第４行目のようにメディア属性として発呼側の送信者情報が記述される。このような記述はＳＤＰ（Session Description Protocol）として知られている。この例では、音声用のポート番号として２０００が指定されている。したがって、着信側としても音声用のポート番号を１つ割り当てる必要がある。
【００７６】
このようにしてＳＩＰによるポート割当て要求コマンドを実行すると、図１５のデータ領域２１３８に示されるような応答が得られる。第１行目は処理が正常に終了したことを示すステータス行であり、第２行目から４行目にかけてはサーバおよび発呼側と着信側の情報が記述されている。最終行が着信側の情報を表すメディア属性である。この例では、着信側のローカルポート番号としてポート番号３０００が割り当てられている。
【００７７】
アドレス変換装置１００は、データ領域２１３８を含むパケットを受けると、データ領域２１３８を解析して、ポート番号を表示している位置を明らかにする。そして、図６のフローによって割り当てられたグローバルポート番号を、パケット内のポート番号の表示位置に埋め込むことにより、図１５のデータ領域２１３９を得る。すなわち、着信側のローカルポート番号３０００が、グローバルポート番号７０００に差し替えられる。
【００７８】
このように、本発明の実施の形態によれば、アプリケーション層で交換されるパケット２１００のデータ領域２１３０におけるローカルポート番号２１３２をアドレス変換装置１００がグローバルポート番号に差し替えることにより、アプリケーション層におけるポート番号の変換を行うことができる。
【００７９】
また、この実施の形態によれば、ポート割当てのパラメータとして、割り当てるポートの個数、開始ポート番号、連続番号に限る旨の指定ができ、アプリケーションの仕様に合わせたポート割当てを実現できる。
【００８０】
次に本発明の実施の形態の第１の変形例について説明する。
【００８１】
図１６を参照すると、この第１の変形例では、アドレス変換装置１００におけるグローバルポート番号の取得処理１０２は、サーバ２１０におけるローカルポート番号の取得処理２１１の結果を待たずに実行される。図２のパケット解析部１２０は、端末３９０からのポート割当て要求３９０１を含むパケットを解析し、割り当てるべきポート番号の条件を抽出する。そして、その条件に合致するグローバルポート番号を取得する。サーバ２１０におけるローカルポート番号の取得処理２１１は、アドレス変換装置１００におけるグローバルポート番号の取得処理１０２と並行して行われる。したがって、図１６の第１の変形例によれば、図５の例のようにサーバ２１０におけるローカルポート番号の取得処理２１１とアドレス変換装置１００におけるグローバルポート番号の取得処理１０２とを逐次的に行うよりも高速に処理することができる。
【００８２】
次に本発明の実施の形態の第２の変形例について説明する。
【００８３】
図１７を参照すると、本発明の実施の形態の第２の変形例におけるアドレス変換装置１００は、図２の構成例に加えて、サーバ代理部１６０と、プロキシ記憶部１７０とをさらに備えている。サーバ代理部１６０は、サーバ２１０の代理サーバ（プロキシサーバ）として機能するものであり、サーバ２１０に代わってサービスを提供する。プロキシ記憶部１７０は、サーバ２１０の記憶領域（例えば、ディスク領域）のコピーを保持するものである。サーバ２１０に対するサービス要求が通信部１１０から信号線１１６を介してされると、サーバ代理部１６０は、修正時刻が古くないことを条件としてプロキシ記憶部１７０の内容を用いてサービスの提供を行う。
【００８４】
図１８を参照すると、この第２の変形例におけるアドレス変換装置１００は、プロキシ記憶部１７０を参照し、サーバ２１０に代わってローカルポート番号の取得処理１０９を行う。この取得結果はアドレス変換装置１００からサーバ２１０に報告される（１００９）。この報告はグローバルポート番号の取得処理１０２と並行して実行できるため、この第２の変形例によれば、アドレス変換装置１００とサーバ２１０の間の通信時間を隠蔽することが可能となる。
【００８５】
なお、本発明の実施の形態では、ＨＴＴＰプロトコル、ＲＴＳＰプロトコルおよびＳＩＰプロトコルを例として説明したが、これらはトランスポート層より高位のプロトコルの一例であり、本発明はこれらに限られず、トランスポート層より高位のプロトコルについて広く適用される。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によると、構内ネットワーク上のサーバへのポート割当て要求に対してグローバルポート番号を動的に取得して割り当てるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアドレス変換装置を用いたシステム構成を示す図である。
【図２】本発明によるアドレス変換装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明におけるアドレス変換テーブルの構成例を示す図である。
【図４】本発明におけるポート状態テーブルの構成例を示す図である。
【図５】本発明によるアドレス変換装置の実施の形態の動作例を示すシーケンス図である。
【図６】本発明におけるグローバルポート番号割当て処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明におけるポート割当て要求コマンドを含むパケットの構成例を示す図である。
【図８】本発明における割当てポート番号を含むパケットの構成例を示す図である。
【図９】本発明におけるＨＴＴＰによるポート割当て要求コマンドの構成例を示す図である。
【図１０】本発明におけるＨＴＴＰによるポート番号割当て結果報告の構成例を示す図である。
【図１１】本発明におけるＨＴＴＰによるポート番号割当て結果の対応例を示す図である。
【図１２】本発明におけるＲＴＳＰによるポート割当て要求コマンドの構成例を示す図である。
【図１３】本発明におけるＲＴＳＰによるポート番号割当て結果報告の構成例を示す図である。
【図１４】本発明におけるＳＩＰによるポート割当て要求コマンドの構成例を示す図である。
【図１５】本発明におけるＳＩＰによるポート番号割当て結果報告の構成例を示す図である。
【図１６】本発明によるアドレス変換装置の実施の形態の第１の変形例における動作例を示すシーケンス図である。
【図１７】本発明によるアドレス変換装置の実施の形態の第２の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明によるアドレス変換装置の実施の形態の第２の変形例における動作例を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
１００アドレス変換装置
１１０通信部
１２０パケット解析部
１３０アドレス変換テーブル
１３１グローバルＩＰアドレス
１３２グローバルポート番号
１３３ローカルＩＰアドレス
１３４ローカルポート番号
１３５プロトコル
１４０ポート状態テーブル
１４１ポート番号
１４２プロトコル
１４３ポート状態
１４４接続先
１５０ポート割当て処理部
１５１制御部
１５２ポート定義ファイル
１５３設定ポート検索部
１５４使用中ポート検索部
１６０サーバ代理部
１７０プロキシ記憶部
２００構内ネットワーク
２１０サーバ
２９０端末
３００広域ネットワーク
３９０端末
２１００、３９００パケット
２１１０、３９１０ＩＰヘッダ
２１２０、３９２０ＴＣＰヘッダ
２１３０、３９３０データ領域
２１１１、３９１１送信元ＩＰアドレス
２１１２、３９１２送信先ＩＰアドレス
２１２１、３９２１送信元ポート番号
２１２２、３９２２送信先ポート番号
２１３２ポート番号
３９３１ポート割当て要求コマンドBACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an address translation apparatus for connecting a wide area network and a private network, a port number replacement method and a port number assignment method in the address translation apparatus.
[0001]
[Prior art]
In a protocol called TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) used for Internet connection or the like, an IP (Internet Protocol) protocol is used in a network layer, and a TCP (Transmission Control Protocol) protocol or UDP (UDP) is used in a transport layer. User Datagram Protocol) is used. In the IP protocol, a 32-bit address (in the case of IPv4) called an IP address is used when data is exchanged between computers. Further, in the TCP protocol and the UDP protocol, data entry / exit called a port is determined in order to distinguish data for each application.
[0002]
An address conversion device that connects a wide area network (WAN: wide area network, for example, the Internet) and a local area network (LAN: local area network) mutually converts an address in the wide area network and an address in the local area network. As described above, in the TCP / IP protocol, an IP address and a port number are used to identify a computer and an application on a network. Therefore, many address conversion apparatuses adopt a function for converting these IP addresses and port numbers. is doing. This IP address and port number conversion function is called NAPT (Network Address Port Translation), ENAT (Enhanced Network Address Translation), or IP masquerade. On the other hand, the function of converting only an IP address is called NAT (Network Address Translation) or the like. The address translation in the present application means broad address translation including NAT and NAPT.
[0003]
When connecting a server on a local network to a wide area network via an address translator, a wide area IP address (hereinafter referred to as a global IP address) and a wide area port number (hereinafter referred to as a global port number) for accessing the server from the wide area network. It is necessary to inform them. The address translation device receives a packet from a terminal (client) on the wide area network to the server, and uses the global IP address and global port number of the destination as the local IP address (hereinafter referred to as local IP address) and local port of the server. Each is converted into a number (hereinafter referred to as a local port number). Also, the address translation device translates the local IP address and local port number of the transmission source into the global IP address and global port number for the packet from the server to the terminal on the wide area network.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional technology, it is assumed that a global IP address and a global port number for accessing a server from a wide area network are fixed. However, there are also protocols that dynamically generate port numbers for communication. For example, in the RTSP (Real Time Streaming Protocol) protocol used for Internet broadcasting, a port number for streaming is once generated by accessing a server, and then streaming is performed using the port number. . In this case, since the port number generated on the premises is exchanged in the RTSP protocol of the application layer, the local port number itself is notified to the wide area network without being converted by the conventional address translation device. Normally, since the local port number and the global port number are different, access is not permitted even if the local port number is used from the wide area network side. If the local port number and the global port number are the same without converting the port number, the port number may be duplicated among a plurality of servers connected to the local network.
[0005]
An object of the present invention is to dynamically acquire and assign a global port number in response to a port assignment request to a server on a local network.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an address translation apparatus according to the present invention is an address translation apparatus that connects a first network (for example, a wide area network) and a second network (for example, a private network), and includes a transport layer. The second port number (eg, local port number) of the second network exchanged in a higher protocol is replaced with the first port number (eg, wide area port number) of the first network. As a result, the first port number is dynamically assigned in response to the port assignment request to the server on the second network.
[0007]
In addition, another address translation apparatus of the present invention acquires and assigns the first port number in response to a port assignment request in the protocol. As a result, the first port number dynamically generated in the address translation device is assigned.
[0008]
Another address translation device of the present invention is an address translation device for connecting a first network and a second network, and is a second one of the second network exchanged in a protocol higher than the transport layer. Packet analysis means for extracting the port number of 2 from the packet of the second network, and generating the packet to the first network by replacing the second port number with the first port number of the first network Communication means. As a result, the second port number exchanged in the protocol higher than the transport layer is replaced with the first port number and notified to the first network.
[0009]
In another address translation apparatus of the present invention, the protocol is a higher-order protocol than the TCP protocol. In other words, the second port number exchanged in the protocol higher than the TCP protocol is replaced with the first port number and notified to the first network.
[0010]
In another address translation apparatus of the present invention, the protocol is a higher-order protocol than the UDP protocol. In other words, the second port number exchanged in the protocol higher than the UDP protocol is replaced with the first port number and notified to the first network.
[0011]
In another address translation apparatus of the present invention, the protocol is an application layer protocol. In other words, the second port number exchanged in the application layer protocol is replaced with the first port number and notified to the first network.
[0012]
In another address translation apparatus of the present invention, the protocol is an HTTP protocol. In other words, the second port number exchanged in the HTTP protocol is replaced with the first port number and notified to the first network.
[0013]
In another address translation device of the present invention, the protocol is an RTSP protocol. In other words, the second port number exchanged in the RTSP protocol is replaced with the first port number and notified to the first network.
[0014]
In another address translation device of the present invention, the protocol is a SIP protocol. In other words, the second port number exchanged in the SIP protocol is replaced with the first port number and notified to the first network.
[0015]
In addition, another address translation apparatus of the present invention further comprises a port assignment processing means for obtaining and assigning the first port number in response to a port assignment request from the first network. As a result, the first port number dynamically generated in the address translation device is assigned.
[0016]
In another address translation apparatus of the present invention, the port assignment processing means is set by a set port search means for searching for a first port number already set in the address conversion table, and the set port search means. Control means for obtaining a first port number according to the number of ports in the allocation request from among the first port numbers confirmed not to be present. As a result, it is possible to avoid assigning the set first port number.
[0017]
According to another address translation apparatus of the present invention, the port assignment processing means is already used in the port status table and the set port search means for searching for the first port number already set in the address translation table. In-use port search means for searching for a first port number that is in use and a first port that has been confirmed not to be set by the set port search means and not used by the in-use port search means Control means for acquiring a first port number from the port numbers according to the number of ports in the allocation request. As a result, it is possible to avoid assigning the first port number that is already set or in use.
[0018]
In another address translation device of the present invention, the allocation request includes whether or not a start number of the first port number to be allocated is specified, and the control means initializes a port initial value when the start number is not specified. A value is generated by a random number, and the first port number is acquired using this port initial value as a start number. Thereby, the regularity is removed from the port initial value, and the security level is improved.
[0019]
Also, in another address translation device of the present invention, the allocation request includes designation of a start number of a first port number to be allocated, and the control means performs the first port number from the start number included in the allocation request. To get. As a result, the port number according to the application specification is assigned.
[0020]
Further, in another address translation device of the present invention, the port assignment processing means further comprises a port definition file that holds a minimum value and a maximum value of the first port number to be acquired, and the control means The first port number is acquired in the range from the minimum value to the maximum value in the port definition file. This brings about the effect | action of implement | achieving allocation of a 1st port number in arbitrary ranges.
[0021]
Further, in another address translation device of the present invention, the allocation request includes designation of a start number of the first port number to be allocated, and the control means determines that the start number included in the allocation request is from the minimum value to the minimum value. It is determined whether it is within the range of the maximum value, and if it is within the range of the maximum value from the minimum value, the first port number is acquired from the start number, and the range from the minimum value to the maximum value must be obtained. If this is the case, a start number specification error is notified. As a result, the start number of the designated first port number is kept appropriate.
[0022]
In another address translation device of the present invention, the allocation request includes designation of whether or not the first port number to be allocated is limited to a serial number, and the control means limits the allocation request to the serial number. If the serial number cannot be acquired as the first port number, the acquisition fails. If the allocation request does not include the specification indicating that the serial number is limited, the serial number cannot be acquired. Get non-sequential numbers. This brings about the effect | action that the 1st port number according to the specification of an application is allocated.
[0023]
Further, another address translation apparatus of the present invention includes a proxy storage unit that holds a copy of a storage area of a server connected to the second network, and the number of ports in the allocation request with reference to the proxy storage unit And a server proxy means for acquiring a second port number and generating a packet of the second network. As a result, the address translation device itself assigns the second port number.
[0024]
Further, the port number replacement method of the present invention includes a procedure for extracting the second port number of the second network exchanged in a protocol higher than the transport layer from the packet of the second network; Generating a packet to the first network by replacing the port number with the first port number of the first network. As a result, the second port number exchanged in the protocol higher than the transport layer is replaced with the first port number and notified to the first network.
[0025]
According to another port number replacement method of the present invention, a procedure for extracting a second port number of a second network exchanged in a protocol higher than a transport layer from a packet of the second network, A procedure for acquiring and assigning a first port number of the first network, and a procedure for generating a packet to the first network by replacing the second port number with the first port number. As a result, the first port number dynamically generated in the address translation device is notified.
[0026]
Further, the port number assignment method of the present invention includes a procedure for receiving a port assignment request from the first network, a procedure for searching for the first port number already set in the address conversion table, and already in the address conversion table. A procedure for acquiring and assigning a first port number according to the number of ports in the assignment request from among the unset first port numbers. As a result, it is possible to avoid assigning the set first port number.
[0027]
Further, another port number assignment method of the present invention includes a procedure for receiving a port assignment request from the first network, a procedure for searching for a first port number already set in the address translation table, and a port status table. A procedure for searching for a first port number that is already used, and a port in the allocation request from among the first port numbers that are not already set in the address conversion table and are not already used in the port status table Obtaining and assigning a first port number according to the number. As a result, it is possible to avoid assigning the first port number that is already set or in use.
[0028]
In addition, another port number assignment method of the present invention includes a procedure for receiving a port assignment request from the first network, a procedure for generating a port initial value by a random number, and a first port already set in the address translation table. A procedure for retrieving a number, a procedure for retrieving a first port number that is already used in the port status table, and a first that is not already set in the address translation table and is not already used in the port status table And acquiring and assigning a first port number using the initial port value as a start number in accordance with the number of ports in the assignment request. Thereby, the regularity is removed from the port initial value, and the security level is improved.
[0029]
In another port number allocation method of the present invention, the procedure for acquiring the first port number is performed within a range from the minimum value to the maximum value of the first port number to be acquired held in the port definition file. The first port number is acquired. This brings about the effect | action of implement | achieving allocation of a 1st port number in arbitrary ranges.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
Referring to FIG. 1, the address translation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is connected to a local network 200 via a signal line 201 and connected to a wide area network 300 via a signal line 301. A server 210 and a terminal 290 are connected to the local area network 200. A terminal 390 is connected to the wide area network 300.
[0032]
For example, when the wide area network 300 is the Internet, a computer (for example, the terminal 390) on the wide area network 300 is specified by a global IP address. On the other hand, local IP addresses (also referred to as private IP addresses) are given to computers (for example, the server 210 and the terminal 290) on the local area network.
[0033]
In the TCP / IP protocol used on the Internet, a computer is specified by an IP address using the IP protocol in the network layer, and an application is specified by a port number using the TCP protocol or the UDP protocol in the transport layer. This port is assigned 16 bits to each of the TCP protocol and the UDP protocol, and a port number can be assigned in the range of 0 to 65535, respectively. Therefore, in communication between computers, a transmission source and a transmission destination are specified by five of a transmission source IP address, a transmission destination IP address, a transmission source port number, a transmission destination port number, and a protocol (TCP or UDP). Will be.
[0034]
For example, when the local IP address of the server 210 is 192.168.0.3 and the local port number as a WWW (World-Wide-Web) server is TCP8080, the local IP address is 192.168.0.15 When accessing from the terminal 290 with the local port number 1234, “transmission source IP address = 192.168.0.15, transmission destination IP address = 192.168.0.3, transmission source port number = 1234, transmission destination port number” = 8080, Protocol = TCP ”is sent from the terminal 290 to the server 210.
[0035]
On the other hand, for example, when the global IP address of the server 210 is 202.238.95.65 and the global port number as the WWW server is TCP80, the local port is connected from the terminal 390 having the global IP address of 216.2234.188.75. When accessing with the number 1963, “source IP address = 216.234.188.75, destination IP address = 202.238.95.65, source port number = 1963, destination port number = 80, protocol = A packet including “TCP” is transmitted from the terminal 390 to the address translation apparatus 100. Then, the address translation is performed in the address translation device 100, and “transmission source IP address = 216.234.188.75, transmission destination IP address = 192.168.0.3, transmission source port number = 1963, transmission destination port. A packet including “number = 8080, protocol = TCP” is sent from the address translation device 100 to the server 210.
[0036]
Referring to FIG. 2, the address translation device 100 includes a communication unit 110 that transfers a packet, a packet analysis unit 120 that analyzes a packet, an address translation table 130, a port status table 140, and a port allocation processing unit 150. It has. The communication unit 110 receives a packet from the wide area network 300 via the signal line 301 and performs address conversion from a global address (global IP address and global port number) to a local address (local IP address and local port number). A packet for the network 200 is output to the signal line 201. The communication unit 110 receives a packet from the local network 200 via the signal line 201, performs address conversion from a local address to a global address, and outputs a packet to the wide area network 300 to the signal line 301.
[0037]
The packet analysis unit 120 receives a packet of the local area network 200 from the communication unit 110 via the signal line 112, and mainly analyzes a data area exchanged by a protocol higher than the TCP protocol or the UDP protocol. That is, a packet exchanged in the TCP / IP protocol includes an IP header, a TCP or UDP header, and a data area. The packet analysis unit 120 mainly analyzes the data area. More specifically, when the local port number of the server 210 is indicated in the data area, the display position is specified and notified to the communication unit 110. In response to this, the communication unit 110 replaces the local port number with the global port number.
[0038]
The port allocation processing unit 150 includes a control unit 151, a port definition file 152, a set port search unit 153, and an in-use port search unit 154. The control unit 151 receives a port assignment request from the communication unit 110 via the signal line 115 and acquires a global port number. The port definition file 152 holds the maximum value and the minimum value of the port numbers to be assigned when the global port number is assigned. The setting port search unit 153 searches the port number already set in the address conversion table 130 with reference to the address conversion table 130. The in-use port search unit 154 searches the port state table 140 for a port number that has already been used with reference to the port state table 140.
[0039]
Referring to FIG. 3, the address conversion table 130 holds a correspondence relationship between the global IP address 131, the global port number 132, the local IP address 133, the local port number 134, and the protocol 135. For example, in the first entry, the TCP port number “80” of the global IP address “202.238.95.65” is changed to the TCP port number “8080” of the local IP address “192.168.0.3”. You can see that it corresponds.
[0040]
Based on the address conversion table 130, the communication unit 110 performs address conversion from a global address to a local address and address conversion from a local address to a global address. In addition, the set port search unit 153 searches for the already set port number by referring to the address conversion table 130.
[0041]
Referring to FIG. 4, the port state table 140 holds a global port number 141, a protocol 142, a port state 143, and a connection destination global address 144 of the address translation device 100. Since all the ports managed by the port state table 140 are ports of the address translation device 100, the IP address is omitted.
[0042]
For example, in the first entry, it can be seen that the TCP port number “22” of the address translation device 100 is in a connection waiting state (LISTEN) for the wide area network 300. In the second entry, the TCP port number “1963” of the global IP address “216.234.188.75” is being connected to the TCP port number “80” of the address translation device 100 (ESTABLISHED). I understand that.
[0043]
The in-use port search unit 154 searches the port state table 140 to search for a port number that is already used as a connection waiting port or a connected port.
[0044]
Next, an operation example in the embodiment of the present invention will be described.
[0045]
Referring to FIG. 5, first, the terminal 390 on the wide area network 300 outputs a packet including a port assignment request 3901 for the server 210. As this port allocation request 3901, for example, it is conceivable to start a program for acquiring a port from HTTP (HyperText Transfer Protocol) using CGI (Common Gateway Interface). In RTSP that performs streaming such as Internet broadcasting, it is necessary to secure a port for streaming in advance, and a SETUP command is issued as a port assignment request from the client to the server before the streaming is started. Also, in SIP used for Internet telephones and the like, it is necessary to set up a call between the calling side and the called side in advance, and an INVITE command is issued as a call setting request from the client to the server in advance. The The global IP address and global port number of the server that receives this port assignment request 3901 are assumed to be known to the user in advance.
[0046]
In response to the port assignment request 3901, the address translation device 100 refers to the address translation table 140 and performs address translation 101 of the packet. That is, the destination IP address in the IP header is converted from the global IP address to the local IP address, and the destination port number in the TCP header is converted from the global port number to the local port number. The address translation device 100 outputs the packet whose address has been translated in this way to the server 210 as a port assignment request 1001.
[0047]
Upon receiving the port assignment request 1001, the server 210 performs local port number acquisition processing 211 and outputs the result as a reply 2101 to the address translation device 100. Here, as described above, for example, a program for acquiring a port is executed by CGI in HTTP, a SETUP command is executed in RTSP, and an INVITE command is executed in SIP.
[0048]
Next, the address translation device 100 performs a global port number acquisition process 102. Details of this processing will be described later. The address translation device 100 sets the correspondence relationship between the global port number acquired by the global port number acquisition process 102 and the local port number acquired by the local port number acquisition process 211 in the address conversion table 140 (103). ). With this setting, the global port number and the local port number are officially assigned.
[0049]
The address translator 100 replaces the local port number in the data area of the packet with the global port number based on the correspondence between the global port number and the local port number obtained in this way (104). The address translation device 100 further refers to the address translation table 140 to perform address translation 105 of the packet. That is, the source IP address in the IP header is converted from the local IP address to the global IP address, and the source port number in the TCP header is converted from the local port number to the global port number. The address translation device 100 outputs the packet whose address is translated in this way to the terminal 390 as a reply 1002.
[0050]
The terminal 390 outputs a packet including a service request 3902 to the server 210 using the port number included in the reply 1002. As this service request 3902, for example, in RTSP, a PLAY command is issued to start streaming. In SIP, an ACK command is issued for a call setup confirmation response.
[0051]
The address translation device 100 that has received the service request 3902 refers to the address translation table 140 and performs address translation 106 of the packet. That is, the destination IP address in the IP header is converted from the global IP address to the local IP address, and the destination port number in the TCP header is converted from the global port number to the local port number. The address translation device 100 outputs the packet whose address is translated in this way to the server 210 as a service request 1003.
[0052]
Upon receiving the service request 1003, the server 210 transmits data 2102 corresponding to the requested service. For example, in RTSP, audio data or image data is transmitted as streaming data. In SIP, voice data or the like is transmitted as call data.
[0053]
The address translation device 100 that has received the packet including the data 2102 performs address translation 107 of the packet with reference to the address translation table 140. That is, the source IP address in the IP header is converted from the local IP address to the global IP address, and the source port number in the TCP header is converted from the local port number to the global port number. The address translation device 100 outputs the packet whose address is translated in this way to the terminal 390 as data 1004.
[0054]
Next, an operation example of the global port number acquisition process 102 in FIG. 5 will be described.
[0055]
It is assumed that the port assignment request can include designation of the number of ports to be assigned (Num), designation of a start port number (Pstart), and designation of limiting to a continuous number. That is, when the start port number is specified, the port acquisition fails if the requested number of ports cannot be acquired from the specified start port number. If it is specified that the number is limited to the serial number, the port acquisition has failed if the requested number of ports cannot be acquired by the serial number.
[0056]
In this acquisition process 102, the port number is temporarily “acquired”, and the port number acquired in this way is formally “assigned” by setting 103 in the address conversion table 130. .
[0057]
Referring to FIG. 6, it is first determined whether or not a start port number is specified in the port assignment request (step S901). If the start port number is not specified, a port initial value is generated (step S911). For the generation of the initial port value, it is more preferable to use a random number for security reasons.
[0058]
On the other hand, if the start port number is designated, port acquisition is attempted from the start port number. Prior to that, it is determined whether or not the start port number is within the acquisition target range (step S902). That is, if the minimum value held in the port definition file 152 (FIG. 2) is Pmin and the maximum value is Pmax,
Pmin ≦ Pstart ≦ Pmax−Num + 1
If it satisfies, it is within the scope of acquisition. If the start port number is out of the acquisition target range, the fact that the specified value is incorrect is returned (step S940).
[0059]
If the designated start port number is within the range to be acquired (step S902), the set port search unit 153 and the in-use port search unit 154 (FIG. 2) search the address conversion table 130 and the port state table 140, respectively. The port number that can be acquired is checked (step S903). As a result, if it is possible to continuously acquire port numbers corresponding to the number of ports Num from the designated start port number (step S904), the port number acquisition is successful (step S920). On the other hand, if it is impossible to obtain continuously (step S904), it is checked whether or not the designation is limited to the serial number (step S905), and the designation to limit the serial number is not made. For example, the possibility of acquiring the port number by the non-sequential number is checked (step S906). As a result, if the port number can be acquired by the non-consecutive number (step S906), the port number acquisition is successful (step S920). On the other hand, when it is impossible to acquire continuously and it is specified that only the continuous number is specified (step S905), and when it is impossible to acquire the port number by the non-consecutive number (step S906). The port number acquisition is returned as failure (step S930).
[0060]
On the other hand, when the port initial value is generated without specifying the start port number (step S911), the set port search unit 153 and the used port search unit 154 (FIG. 2) with the port initial value as the start port number Pstart. Thus, the address conversion table 130 and the port state table 140 are searched to check the port numbers that can be acquired (step S912). As a result, if it is possible to continuously acquire port numbers for the number of ports Num between the generated port initial value and the maximum value Pmax (step S913), the port number acquisition is successful (step S920). . If it is impossible to obtain the port number from the generated port initial value Pstart, it is possible to continuously obtain the port number corresponding to the number of ports Num from the minimum value Pmin to “Pstart + Num-2”. If (step S913), the port number acquisition is successful (step S920). On the other hand, if it is impossible to acquire the port number continuously by any of them (steps S913 and S914), it is checked whether or not the designation is limited to the continuous number (step S915). If no designation is made, the possibility of acquiring the port number by the non-consecutive number is checked (step S916). As a result, if the port number can be acquired by the non-consecutive number (step S916), the port number acquisition is successful (step S920). On the other hand, when it is impossible to assign continuously and it is specified that the number is limited to the continuous number (step S915), and when it is impossible to acquire the port number by the non-consecutive number (step S916), The fact that the port number acquisition has failed is returned (step S930).
[0061]
Next, a specific example of processing in the embodiment of the present invention will be described.
[0062]
Referring to FIG. 7, an example of a packet 3900 of a port assignment request 3901 (FIG. 5) includes an IP header 3910, a TCP header 3920, and a data area 3930. The IP header 3910 includes a transmission source IP address 3911 and a transmission destination IP address 3912. The IP header 3910 includes a protocol designation (not shown). In the example of FIG. 7, it is assumed that the TCP protocol is designated, but this may be the UDP protocol. When the UDP protocol is designated, a UDP header exists after the IP header 3910. The TCP header 3920 includes a transmission source port number 3921 and a transmission destination port number 3922. In the case of the UDP header, the source port number and the destination port number are included as in the TCP header.
[0063]
Thus, in the packet from terminal 390 to server 210, the global IP address and global port number of terminal 390 are stored in transmission source IP address 3911 and transmission source port number 3921, respectively, and the global IP address and global port number of server 210 are stored. They are stored in transmission destination IP address 3912 and transmission destination port number 3922, respectively. In the address translation device 100, the transmission destination IP address 3912 and the transmission destination port number 3922 are replaced with the local IP address and local port number of the server 210 and transmitted to the server 210.
[0064]
The data area 3930 includes a port request assignment command 3931. This port request allocation command 3931 is instructed in the application layer and depends on the protocol of the application layer.
[0065]
Referring to FIG. 8, an example of the packet 2100 of the reply 2101 (FIG. 5) includes an IP header 2110, a TCP header 2120, and a data area 2130. The IP header 2110 includes a source IP address 2111 and a destination IP address 2112 as well as the packet 3900 of FIG. 7, and further includes a protocol designation (not shown). Further, the TCP header 2120 includes a transmission source port number 2121 and a transmission destination port number 2122 as in the packet 3900 of FIG.
[0066]
Thus, in the packet from the server 210 to the terminal 390, the local IP address and local port number of the server 210 are stored in the transmission source IP address 2111 and transmission source port number 2121 respectively, and the global IP address and global port number of the terminal 390 are changed. They are stored in transmission destination IP address 2112 and transmission destination port number 2122, respectively. In the address translation device 100, the source IP address 2112 and source port number 2122 are replaced with the global IP address and global port number of the server 210 and transmitted to the terminal 390.
[0067]
The data area 2130 includes a server port number 2132. This server port number 2132 is exchanged in the application layer and depends on the protocol of the application layer. In the packet from the server 210 to the terminal 390, the local port number of the server 210 is stored in the server port number 2132. However, in the address translation device 100, the global port number of the server 210 is replaced and transmitted to the terminal 390.
[0068]
FIG. 9 and FIG. 10 are specific examples of HTTP. In the case of HTTP, a GET command can be used as the first line in FIG. 9 as the port assignment request command 3931 in FIG. In this case, a program for realizing port assignment is held in the server 210 and executed by CGI. The “execution file” on the second line designates the execution file of the program. The program parameters are shown in the third line. Here, it is possible to specify that the number of allocated ports, the start port number, and the serial number are limited as parameters. In the example of FIG. 9, the number of ports is “3”, and the start port number is specified. “None” is specified, and “limited” is specified for consecutive numbers. The items specified by these parameters depend on the application that uses the port, and it is necessary to assign an appropriate port at this point.
[0069]
When the port assignment request command by HTTP is executed in this way, a response as shown in the data area 2134 of FIG. 10 is obtained. The first line is a status line indicating that the process has been normally completed, and the second line represents that the data of the subsequent body part is in the HTML (HyperText Mark-up Language) format. The fourth and subsequent lines following the third blank line are data described in the HTML format. In this example, three consecutive port numbers from 3000 to 3002 are assigned as local port numbers.
[0070]
When receiving the packet including the data area 2134, the address translation apparatus 100 analyzes the data area 2134 to clarify the position where the port number is displayed. Then, the global port number assigned by the flow of FIG. 6 is embedded in the display position of the port number in the packet to obtain the data area 2135 of FIG. That is, the local port numbers 3000 to 3002 are replaced with the global port numbers 5000 to 5002.
[0071]
This situation is shown in FIG. Referring to FIG. 11, the server 210 having the local IP address “192.168.0.3” prepares “8080” as the HTTP port number, and the address translation apparatus 100 uses the global IP address “202.238”. .95.65 ”is converted into a port number“ 80 ”and published. When there is a port assignment request for the port number “80” of the global IP address “202.238.95.65”, the server 210 assigns three port numbers “3000 to 3002” as local port numbers. The address translation device 100 assigns three port numbers “5000 to 5002” as global port numbers. When the address translation device 100 sets these correspondences in the address translation device 130 (FIG. 2), the port number “5000 to 5002” of the global IP address “202.238.95.65” is provided for the service thereafter. Will be used.
[0072]
12 and 13 show a specific example by RTSP. In the case of RTSP, a SETUP command can be used as the port assignment request command 3931 in FIG. 7 as in the first line in FIG. This SETUP command is a command for initializing a session, and instructs the stream server shown in the second line to set a transmission method. At this time, the connection destination port number on the client side is designated as in the third line. In this example, two consecutive port numbers of 4000 to 4001 are designated as the client side port numbers. Therefore, two consecutive port numbers must be assigned as port numbers on the server side.
[0073]
When the port assignment request command by RTSP is executed in this way, a response as shown in the data area 2136 of FIG. 13 is obtained. The first line is a status line indicating that the processing has been normally completed, and the second and third lines are a message serial number by RTSP and a session number given to a series of communications, respectively. Port attributes are defined in the transport parameters in the fourth and subsequent lines. In this example, port numbers 3000 to 3001 are assigned as local port numbers on the server side to port numbers 4000 to 4001 on the client side. ing.
[0074]
When receiving the packet including the data area 2136, the address translation device 100 analyzes the data area 2136 to clarify the position where the port number is displayed. Then, the global port number assigned by the flow of FIG. 6 is embedded in the display position of the port number in the packet to obtain the data area 2137 of FIG. That is, the local port numbers 3000 to 3001 on the server side are replaced with the global port numbers 6000 to 6001.
[0075]
FIG. 14 and FIG. 15 are specific examples of SIP. In the case of SIP, an INVITE command can be used as the port allocation request command 3931 in FIG. This INVITE command is a command for setting a call, and instructs the receiving side (for example, the terminal 290) shown in the second line to make a call via the server shown in the third line. . At this time, sender information on the calling side is described as a media attribute as in the fourth line. Such a description is known as SDP (Session Description Protocol). In this example, 2000 is designated as the port number for voice. Therefore, it is necessary to assign one voice port number to the receiving side.
[0076]
When the SIP port assignment request command is executed in this way, a response as shown in the data area 2138 of FIG. 15 is obtained. The first line is a status line indicating that the processing has been normally completed, and information on the server and the calling side and the called side is described from the second line to the fourth line. The last line is a media attribute representing information on the called side. In this example, port number 3000 is assigned as the local port number on the receiving side.
[0077]
When receiving the packet including the data area 2138, the address translation device 100 analyzes the data area 2138 to clarify the position where the port number is displayed. Then, the global port number assigned by the flow of FIG. 6 is embedded in the display position of the port number in the packet to obtain the data area 2139 of FIG. That is, the local port number 3000 on the receiving side is replaced with the global port number 7000.
[0078]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the address translation device 100 replaces the local port number 2132 in the data area 2130 of the packet 2100 exchanged in the application layer with the global port number. Can be converted.
[0079]
Further, according to this embodiment, it is possible to specify that the number of ports to be allocated, the start port number, and the serial number are limited as port allocation parameters, and port allocation in accordance with application specifications can be realized.
[0080]
Next, a first modification of the embodiment of the present invention will be described.
[0081]
Referring to FIG. 16, in the first modification, the global port number acquisition process 102 in the address translation device 100 is executed without waiting for the result of the local port number acquisition process 211 in the server 210. The packet analysis unit 120 in FIG. 2 analyzes a packet including the port assignment request 3901 from the terminal 390, and extracts the port number condition to be assigned. Then, a global port number that matches the condition is acquired. The local port number acquisition process 211 in the server 210 is performed in parallel with the global port number acquisition process 102 in the address translation device 100. Therefore, according to the first modification of FIG. 16, the local port number acquisition processing 211 in the server 210 and the global port number acquisition processing 102 in the address translation device 100 are sequentially performed as in the example of FIG. Can be processed at a higher speed.
[0082]
Next, a second modification of the embodiment of the present invention will be described.
[0083]
Referring to FIG. 17, the address translation device 100 in the second modification of the embodiment of the present invention further includes a server proxy unit 160 and a proxy storage unit 170 in addition to the configuration example of FIG. . The server proxy unit 160 functions as a proxy server (proxy server) of the server 210 and provides a service in place of the server 210. The proxy storage unit 170 holds a copy of a storage area (for example, a disk area) of the server 210. When a service request for the server 210 is made from the communication unit 110 via the signal line 116, the server proxy unit 160 provides a service using the contents of the proxy storage unit 170 on condition that the modification time is not old.
[0084]
Referring to FIG. 18, the address translation device 100 in the second modification refers to the proxy storage unit 170 and performs local port number acquisition processing 109 on behalf of the server 210. This acquisition result is reported from the address translation device 100 to the server 210 (1009). Since this report can be executed in parallel with the global port number acquisition process 102, according to the second modification, it is possible to hide the communication time between the address translation device 100 and the server 210.
[0085]
In the embodiment of the present invention, the HTTP protocol, the RTSP protocol, and the SIP protocol have been described as examples. However, these are examples of protocols higher than the transport layer, and the present invention is not limited to these, and the transport layer Widely applied for higher level protocols.
[0086]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, an effect of dynamically acquiring and assigning a global port number in response to a port assignment request to a server on a local network can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration using an address translation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an address translation device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an address conversion table in the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a port state table in the present invention.
FIG. 5 is a sequence diagram showing an operation example of the embodiment of the address translation device according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a global port number assignment processing procedure in the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a packet including a port assignment request command according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a packet including an assigned port number in the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a port assignment request command by HTTP in the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a port number assignment result report by HTTP in the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a correspondence example of a port number assignment result by HTTP in the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a port assignment request command by RTSP in the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a port number assignment result report by RTSP in the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a port assignment request command by SIP in the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of a port number assignment result report by SIP in the present invention.
FIG. 16 is a sequence diagram showing an operation example in the first modification of the embodiment of the address translation device according to the present invention;
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a second modification of the embodiment of the address translation device according to the present invention;
FIG. 18 is a sequence diagram showing an operation example in the second modification of the embodiment of the address translation device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
100 address converter
110 Communication Department
120 Packet analyzer
130 Address conversion table
131 Global IP address
132 Global port number
133 Local IP address
134 Local port number
135 Protocol
140 Port status table
141 Port number
142 protocol
143 Port status
144 Connection destination
150 Port assignment processing part
151 Control unit
152 Port definition file
153 Setting port search part
154 Port search section in use
160 Server proxy
170 Proxy storage
200 campus network
210 server
290 terminal
300 Wide area network
390 terminal
2100,3900 packets
2110, 3910 IP header
2120, 3920 TCP header
2130, 3930 Data area
2111, 3911 Source IP address
2112, 3912 Destination IP address
2121, 3921 Source port number
2122, 3922 Destination port number
2132 Port number
3931 Port allocation request command

Claims

An address translation device for connecting a first network and a second network,
Packet analysis means for extracting a second port number of the second network exchanged in a protocol higher than a transport layer from a packet of the second network;
Communication means for generating a packet to the first network by replacing the second port number with the first port number of the first network ;
Port allocation processing means for acquiring and allocating the first port number in response to a port allocation request from the first network;
Comprising
The port assignment processing means includes:
Setting port search means for searching for the first port number already set in the address conversion table;
In-use port search means for searching for the first port number already used in the port status table;
Number of ports and port number conditions in the allocation request from among the first port numbers confirmed not to be set by the set port search means and confirmed not to be used by the in-use port search means Control means for obtaining a first port number according to
Address conversion device according to claim <br/> comprise a.

The allocation request includes, as the port number condition , whether or not a start number of the first port number to be allocated is specified,
Wherein, wherein when the specified start number is not generated by a random number port initial value, according to claim 1, wherein the acquiring the first port number that port initial value as the starting number Address translation device.

The allocation request includes designation of a start number of a first port number to be allocated as a condition of the port number;
The control means, the address translator of claim 1, wherein the acquiring the first port number from the start number included in the allocation request.

The port assignment processing means includes:
A port definition file that holds a minimum value and a maximum value of the first port number to be acquired;
The control means, the address translator of claim 1, wherein the performing acquisition of the first port number in a range of the maximum value from the minimum value in the port definition file.

The allocation request includes designation of a start number of a first port number to be allocated as a condition of the port number;
The control means determines whether or not a start number included in the allocation request is within a range from the minimum value to the maximum value. If the start number is within the range from the minimum value to the maximum value, 5. The address translation apparatus according to claim 4 , wherein a port number of 1 is acquired and a start number designation error is notified if the port number is not within the range from the minimum value to the maximum value.

The allocation request includes designation as to whether the first port number to be allocated is limited to a serial number as a condition of the port number;
The control means, if the assignment request includes a designation that the serial number is limited to the serial number, if the serial number cannot be acquired as the first port number, the acquisition is failed, and the allocation request is limited to the serial number. address converter according to claim 1, wherein the performing acquisition of non-contiguous numbers to be able to retrieve the sequence number in the case of not including specification.

An address translation device for connecting a first network and a second network,
Packet analysis means for extracting a second port number of the second network exchanged in a protocol higher than a transport layer from a packet of the second network;
Communication means for generating a packet to the first network by replacing the second port number with the first port number of the first network ;
Port allocation processing means for acquiring and allocating the first port number in response to a port allocation request from the first network;
Proxy storage means for holding a copy of a storage area of a server connected to the second network;
Server proxy means for referring to the proxy storage means and obtaining a second port number in accordance with the port number and port number conditions in the assignment request and generating a packet of the second network; An address translation device characterized by: