JP4037759B2 - 多元ホストエニーキャストルーティングのための方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は送信機(sender)と、送信機によって数が規定される複数の受信機(receivers)間でのデータ通信を確立するための方法及びシステムに関し、受信機は送信機から個別にアドレス指定されず、共通したアドレスによって送信機からアドレス指定される受信機グループから選択されるような方法及びシステムに関する。

エニーキャストネットワーク(anycast network)は、ある送信機が、共通のアドレスを有する受信機グループ中の最寄りの受信機へアクセスすることを可能にするサービスを提供する。共通アドレス、具体的には、受信機のグループに対して同一のアドレスが、送信機に、個々の受信機を個別にアドレス指定する代わりに、ただ１つのアドレスであるエニーキャストアドレスを与えることによって複数の受信機を特定することを実現させる。送信機と、１つの共通アドレス、すなわち同一のマルチキャストアドレスを共用する全受信機間でデータ通信を行うマルチキャストシステムとは対照的に、エニーキャストネットワークでのデータ通信は、送信機と、同一のエニーキャストアドレスを共用する複数の受信機のグループ中の特定の受信機との間で行われる。

ここで、データ通信とは、英数字、グラフィック、マルチメディア、オーディオ、ビデオ、音声データ、情報、信号等の、システム、装置、ネットワーク構成要素等（例えばコンピュータ、エンドユーザ装置、ホスト、サーバ、ルータ、ノード）の間で交換可能ないかなる種類のデータをも含む。

具体的には、エニーキャストネットワークにおけるデータ通信は１つの送信機と同一のエニーキャストアドレスを共用する受信機グループ中の最寄りの受信機との間で行われる。この点に関し、送信機に関して最寄りの受信機は、個々のネットワークにおけるデータ通信に用いられるルーティングプロトコル又はルーティングシステムによって用いられる距離の指標(measure of distance)に従って規定される。

ネットワークのルーティングプロトコル又はルーティングシステムが送信機によるアクセスに対する最寄りの受信機を特定するため、送信機は最寄りの相手先、すなわち最寄りの受信機をどのように選択するかについて考慮する必要がない。

通常、エニーキャストグループ中の受信機は、要求元送信機に対して同一のネットワークサービスをサポート可能な、所謂レプリカである。このようなレプリカの例として、ミラード(mirrored)ウェブサーバがある。各々が所望のネットワークサービスを提供する、同一のエニーキャストアドレスを共用する受信機、すなわちエニーキャスト受信機の中で、所望のネットワークサービスへアクセスするため、最寄りの受信機が決定され、個々のデータ通信がこの最寄りの受信機と要求元送信機(requesting sender)との間で行われる。このように、最寄りの受信機のアクセスは、要求元送信機で感知されるネットワークパフォーマンスを向上させ、ネットワーク帯域等のネットワーク容量を節約し、所望のネットワークサービスを提供する。

図１に、エニーキャストネットワークの基本原理を示す。メンバＭ１及びＭ２のいずれも、同一エニーキャストグループのメンバであり、同一のエニーキャストアドレスを共用する。ネットワーク中でデータをルーティングするのに用いられる距離の指標に従って、要求元送信機Ｓ１及びＳ２とエニーキャストグループの全メンバとの間の距離が計算される。送信機Ｓ１について計算された距離２が、エニーキャストグループメンバに関して最小距離であるため、送信機Ｓ１と、送信機Ｓ１に対する受信機として振る舞うメンバＭ１との間でデータ通信が行われる。このようにして、送信機Ｓ１からメンバＭ１へ例えばインターネットプロトコル（ＩＰ）データグラムを導くことが可能になる。あわせて、例えば送信機Ｓ２からメンバＭ２へＩＰデータグラムを導くための、送信機Ｓ２と、送信機Ｓ２に関して最寄りの受信機であるメンバＭ２との間のデータ通信も確立される。

（エニーキャストアドレス）
インターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）によれば、１つの受信機を個別にアドレス指定するためのユニキャストアドレスと、同一のマルチキャストアドレスを共用する全受信機をアドレス指定するためのマルチキャストアドレスに加えて、エニーキャストアドレスが規定されている。エニーキャストアドレスはユニキャストアドレスが用いるアドレス空間から割り当てられ、ユニキャストアドレス用に規定されたフォーマットのいずれかを用いる。結果として、エニーキャストアドレスはユニキャストアドレスと構文的には区別できない。エニーキャストアドレスは一般にネットワークの異なるノードに属するインタフェースのセットを特定する。送信機からエニーキャストアドレスへ通信されるデータ、例えばデータパケットは、個別のエニーキャストアドレスで特定されるインタフェースの１つ、具体的にはネットワークルーティングプロトコル又はシステム用に用いられる距離の指標に照らして最寄りのインタフェースへ配信される。

１つのユニキャストアドレスが複数のインタフェースに割り当てられている場合、従って、そのユニキャストアドレスを個々のエニーキャストアドレスに変換する場合、そのアドレスが割り当てられているネットワークの複数のノードが、そのアドレスをエニーキャストアドレスとして解釈するようにきちんと構成されていなければならない。ＩＰｖ６に従えば、エニーキャストアドレスはホストに割り当ててはならず、ＩＰｖ６ルータにのみ割り当てられるであろう。

通常、割り当てされたいかなるエニーキャストアドレスに対しても、エニーキャストアドレスに属する全インタフェースが存在するトポロジ領域を特定するアドレスプリフィックスＰが用いられる。アドレスプリフィックスＰで特定される領域において、個々のエニーキャストグループの各メンバは、ネットワークルーティングプロトコル又はシステムにおいて個別のエントリとして通知(advertise)される。アドレスプリフィックスＰで特定される領域外において、そのエニーキャストアドレスは、アドレスプリフィックスＰについてのルーティング通知へまとめられてもよい。

エニーキャストホストレジストレーション
あるエニーキャストグループに参加するため、ホストはその第１ホップルータ、すなわち、そのホストがネットワークを介したデータ通信を行う際、そのホストに関して最も近くにあるルータに、エニーキャストグループのエニーキャストアドレスを通知するように指示する。これは、インターネットグループ管理プロトコル（ＩＧＭＰ）又は、隣接ノード探索プロトコルのいずれかに新しいメッセージタイプを追加することで実現できる。そして、第１ホップルータは、そのホストを含むドメインに使用されているエニーキャストルーティングプロトコルに従って、エニーキャストアドレスを通知する。

エニーキャストルーティング
各エニーキャストグループは特定のトポロジ領域に拘束され、このトポロジ領域によって共通のアドレスプリフィックスを共用する。共用アドレスプリフィックスで特定されるトポロジ領域内で、そのエニーキャストグループの各メンバはユニキャストルーティングプロトコル又はシステムにおける個別のエントリとして通知される。エニーキャストグループによって共用されるアドレスプリフィックスで特定されるトポロジ領域内における、エニーキャストルーティングの原理を図２に示す。

図２のテーブルからわかるように、エニーキャストアドレスへは複数のパスが存在する。宛先アドレスプリフィックスへ複数のパスが存在する場合、ルータのルーティングテーブル参照は複数の次ホップを返す。データ通信、例えば特定のデータパケットに用いるべき次ホップルータの選択は、実装されるルーティングプロトコル又はシステムに依存する。さらに、データ通信用に選択されるパスもまた、実行されるデータ通信のタイプに影響されうる。例えばインターネットプロトコル標準の場合、データパケットのＩＰヘッダ中のサービスタイプ（ＴＯＳ）を、データ通信パスの規定に使用することができる。このように、ルータが所与のデータパケットに対して適切な通信パスを選択するために、データパケットのＴＯＳ表記が助けとなるであろう。

適切なパスの選択は、個々のルーティングプロトコル又はシステムの距離指標に従うアドレスプリフィックスによって規定される相手先への距離の決定に基づいて達成される。例えばインターネットプロトコル標準の場合、ＯＳＰＦは宛先へのデータパケットのＴＯＳフィールドに規定されるように、対応マトリックスに関する距離、即ちホップ数(hop count)を知っている。その結果、用いられるマトリックスに基づいて、エニーキャストルーティング用に最寄りの次ホップを選択することが可能である。この点に関し、所与のデータパケットのＩＰアドレス全体を解析する必要はない。図２において、これはプリフィックス”Ｍ”のみが解析される宛先アドレスＭｘによって示されている。共用アドレスプリフィックスで特定されるトポロジ領域外のエニーキャストルーティングのために、エニーキャストアドレスを共用アドレスプリフィックス用のルーティング通知へまとめておいても良い。この原理を図３に示す。

図３において、宛先アドレスＡｘは、データ通信が対応するドメインへルーティングされるべきであることを判定するために共用アドレスプリフィックスのみが用いられていることを示している。エニーキャストグループに対するエニーキャストアドレスはアドレスプリフィックスをネットワークドメインＡと共用しているため、ネットワークドメインＢはそのアドレスプリフィックス中のエニーキャストアドレスを集めることができない。そのため、ネットワークドメインＢは、エニーキャストメンバＡ４及びＡ５の両方をカバーする個別のエントリとしてエニーキャストアドレスを通知すべきである。これは図３において、宛先アドレスＡｘがドメインＡに対するアドレスプリフィックスに基づいているのに対し、宛先アドレスＡｘ’が完全なエニーキャストアドレスを含んでいることで表される。ネットワークドメインＡ及びＢ内部のデータ通信に対するルーティングは、図２を参照して上述したように行われる。

ストリクト及びルースルーティング
インターネットプロトコルバージョン４（ＩＰｖ４）及びインターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）によれば、送信元（例えば、送信機、要求元システム）から宛先（例えば受信機、アクセスされるシステム）へのデータ通信をルーティングするための以下のオプションが、ＩＰデータパケットヘッダの一部として定義されている。

− ストリクトルーティング
このオプションは送信元から宛先までの完全なデータ通信パスを、ＩＰアドレスのシーケンスによって規定する。送信元及び宛先間で通信されるデータは、規定されたパスに厳密に従う必要がある。

− ルースルーティング
このオプションはルータの数とその順番を指定する。送信元から宛先へ通信されるデータは、指定されたルータを指定された順番で通過することを要求されるが、送信元から宛先への経路上の他のルータを介して通信されても良い。

問題点
エニーキャストルーティングを実現する既存のネットワークソリューションは、アクセスする送信機とのデータ通信に、最寄りの１つの受信機を選択することに限定されている。送信機が２つ以上の受信機にアクセスしようとした場合、既存のエニーキャストネットワークはそのようなサービスを提供していない。２つ以上の受信機へのアクセスが必要となる状況としては、例えばネットワークユーザが最良のネットワークサービス状況を調べるために、複数の最寄りのネットワークサーバへのアクセスを希望する場合がある。

別の例は、ネットワークユーザが、例えば、食事、料金、空席等をチェックするため、複数の最寄りのレストランへ、そのネットワークサーバへアクセスしてコンタクトしたい場合や、少なくとも１つが救援可能であることを確認するため、複数の最寄りの救急サービス提供者にアクセスしたい場合がある（この２つの例において、アクセス元ユーザに対する十分な情報は、レストラン及び救急サービス提供者と、対応するサーバとの地理的関係が存在する場合のみ与えられる点に留意されたい）。

従前のネットワークにおいて、２つ以上のサーバへのアクセスは、複数の受信機をユニキャストルーティングに基づいて個別にアドレス指定するか、受信機のグループを共用マルチキャストアドレスに基づいてまとめてアドレス指定することによって実現することができる。このような複数のユニキャストルーティングを行うためには、アクセス元ユーザが所望の受信機それぞれのネットワークアドレスを知っている必要がある上、各受信機へのアクセスを個別に実行しなければならない。

これは時間がかかる手順であり、例えば彼又は彼女に個々のネットワークアドレス及び／又はアクセスするサーバへの距離に関する情報が与えられていない場合、ユーザは所望の情報を得ることができない。上に挙げた、複数の最寄りのサーバへアクセスにアクセスして、最良のネットワークサービス状況を調べるような例に関し、複数のユニキャストルーティングは、受信機への距離を示す情報が何も与えられないため、その点においても好ましくない。

マルチキャストルーティングに基づくアクセスは、要求元送信機／ユーザの要求及び所望する情報という観点から見ると、アクセスされる受信機の数が多すぎる。さらに、マルチキャストルーティングでは、各マルチキャストグループのメンバである全受信機がまとめてアドレス指定されるため、所望数のサーバ、特に所望数の最寄りのサーバへアクセスすることができない。

その上、受信機にアクセス／コンタクトするため、例えば複数のユニキャストルーティングによって、受信機の数を前回の１度目の試行で指定したよりも多くして２度目の試行をした場合、１度目の試行の結果を不必要に再度応答するであろう。この、１度目の試行の結果に関するデータ通信の繰り返しは、１度目の試行結果が繰り返し与えられることにユーザが興味を持たない場合、ネットワーク資源を不必要に利用することになる。

■発明の目的
本発明の目的は、送信機が指定数の最寄りの受信機にアクセスすること及び／又は送信機と指定数の最寄りの受信機との間でのデータ通信を行うことを可能にする方法及びシステムを提供することにある。

■発明の簡単な説明
上述の目的を達成するための本発明の基本的なアプローチは、既存のエニーキャストネットワークに用いられている、１つの最寄りのクライアントをアクセスするための原理を、指定数の最寄りの受信機への多元エニーキャストルーティングを許すように拡張することである。基本的に、これは送信機からエニーキャストルーティングによってネットワークへ向かうデータ通信を、最寄りの受信機の数を示すデータに関連付けることによって達成される。具体的には、そのようなデータ（以下において第１のインジケータと呼ぶ）は、送信機（残り）によって与えられたエニーキャストアドレスで特定されるエニーキャストグループのエニーキャストメンバのうち、データ通信（要求、アクセス、データ伝送等）のために、送信機によってコンタクトされるべき、及び／又は、送信機に割り当てられるべき、最寄りの受信機の数を指定する。

本発明によれば、送信機データが送信機から、エニーキャストメンバを含むエニーキャストグループへ通信される、ネットワーク内の多元ホストエニーキャストルーティングのための方法が提供される。送信機データをエニーキャストグループに通信するため、送信機データはエニーキャストグループをアドレス指定するためのエニーキャストアドレスを含む。送信機と通信するエニーキャストメンバの数を指定するため、送信機データは、所望された、エニーキャストメンバの第１の数を示す第１のインジケータを更に含む。送信機データに基づいて、複数の最寄りのエニーキャストメンバがその送信機に対するデータ通信に関するホストとして決定される。具体的には、決定される最寄りのエニーキャストメンバの数は、第１のインジケータによって規定される。

この方法は、個別に受信機をアドレス指定せず、可能性のある受信機の複数を全受信機に共通な単一のアドレスによってアドレス指定し、その中から上述の単一共通アドレスに単純に修正(amend)されたデータによって所望数を選択する、送信機及び複数の受信機との間のデータ通信を提供する。この方法の更なる利点は、既知のエニーキャストルーティングサービスを提供していないネットワークを含め、いかなるネットワークにおいても適用可能であることである。

上述の方法を実施した後、決定されるエニーキャストメンバの数を、以前指定したエニーキャストメンバ数とは変えて、さらなる多元ホストエニーキャストルーティングを行うようにすることもできる。以前の多元ホストエニーキャストルーティングにおいて既に決定されたエニーキャストメンバへ再度アクセスすることの無いよう、第２のインジケータを使用することができる。第２のインジケータは、先の多元ホストエニーキャストルーティングにおいて既に決定されているエニーキャストメンバの数を指定する。そして、第１及び第２のインジケータに基づいて、最寄りのエニーキャストメンバの数を決定することができる。

第１のインジケータが複数のエニーキャストメンバを指定し、その後第２のインジケータが同様な指定を行った場合、第２のインジケータによって示される最寄りのエニーキャストメンバの数（以下、エニーキャストメンバの第２の数）はスキップされ、アクセスされない。そして、送信機とデータ通信する複数のエニーキャストメンバは、第１のインジケータによって指定されるエニーキャストメンバの数（以下、第１の数）と、第２の数との比較によって得られた数を上限に決定される。

具体的には、最寄りのエニーキャストメンバの数は、第１及び第２の数の差に相当する数に決定される。第１の数と第２の数が合致する場合には、それ以上エニーキャストメンバを決定する必要はない。第１の数が第２の数よりも少ない場合も同様である。

既知のエニーキャストルーティングを提供するネットワークに用いる多元ホストエニーキャストルーティングのための本発明による方法を提供するため、データ通信のためにアクセス／割り当てされるべき第１の数のエニーキャストメンバを指定する第１のインジケータが、エニーキャストアドレスに関連づけされる。エニーキャストアドレスによって、エニーキャストメンバを有する１つのエニーキャストグループがネットワーク内で特定される。所望のデータ通信を確立するため、少なくともエニーキャストアドレス及び第１のインジケータがネットワーク内でそのエニーキャストグループへ通信される。

エニーキャストグループはエニーキャストアドレスによって特定され、データ通信のためにアクセス／割り当てされるエニーキャストメンバの数は、第１のインジケータに従って選択される。具体的には、第１のインジケータは最寄りのエニーキャストメンバの数を規定し、第１のインジケータに従って、指定された数の最寄りのエニーキャストメンバがネットワーク内におけるデータ通信用ホストとして決定される。

ネットワーク内の多元ホストエニーキャストルーティングのための方法の上述した実施形態と比較して、エニーキャスト機能を有するネットワークにおける多元ホストエニーキャストルーティングのためのこの方法は、ネットワークにおいて既にデータ通信用に決定されたエニーキャストメンバの数（以下、第２の数）を、例えば（エニーキャスト機能を有する）ネットワークで以前実施された多元ホストエニーキャストルーティングに基づいて指定する第２のインジケータを用いることができる。

第１及び／又は第２のインジケータを提供するため、インジケータをエニーキャストアドレス内に含ませたり、エニーキャストアドレスを第１及び／又は第２のインジケータによって拡張することができる。

好ましくは、エニーキャストアドレスにはネットワーク内のトポロジ領域を特定するアドレスプリフィックスが含ませられ、トポロジ領域はエニーキャストグループを限定する。

エニーキャストアドレスプリフィックスが第１及び／又は第２のインジケータを含んだり、第１及び／又は第２のインジケータによって拡張されてもよい。

ネットワークがインターネットプロトコル標準（例えば、ＩＰｖ４又はＩＰｖ６）に従って運用されている場合、エニーキャストアドレス及びインジケータは、少なくともエニーキャストアドレスを含むインターネットプロトコルデータパケットヘッダの送信によって通信されうる。

第１及び／又は第２のインジケータを通信するため、インターネットプロトコルデータパケットヘッダは第１及び／又は第２のインジケータをエニーキャストアドレスの一部又は拡張として含ませられうる。インターネットプロトコルに規定されるオプション機構に関し、第１及び／又は第２のインジケータは、インターネットプロトコルデータパケットヘッダをオプションフィールドによって、具体的には第１及び／又は第２のインジケータを含む所謂多元エニーキャストオプションフィールドによって拡張することによって提供されうる。

エニーキャストメンバの”最寄り”という属性は、ネットワークで用いられる個々のルーティングプロトコルの距離指標に従って決定されることが好ましい。具体的には、”最寄り”と言うことは、送信機と複数のエニーキャストメンバとの最短距離として理解されうる。さらに、又はオプションとして、”最寄り”であることは送信機が要求する距離測定基準(distance metric)に従って指定されうる。通常、距離測定基準は例えばＩＰヘッダのＴＯＳフィールド内で送信機から要請され、より小さな距離測定基準又は最短距離を個々に示す。

ネットワークが複数のドメインから構成され、かつドメインの少なくとも一部が少なくともエニーキャストメンバを含む場合、エニーキャストアドレス及び第１及び／又は第２のインジケータは、ネットワークルータを介し、エニーキャストメンバを有するドメインへ、及び／又はドメイン間で通信されうる。

最寄りのネットワークドメインは、より遠くのドメインのエニーキャストメンバに比べて近いエニーキャストメンバを含むであろうから、エニーキャストアドレス及び第１及び／又は第２のインジケータが最寄りのネットワークドメインへ通信されるようにネットワークドメイン通信用ルータの順序を設定する。最寄りのネットワークドメインはそのネットワークのためのルーティングプロトコルの距離指標に従って、及び／又は例えばＴＯＳフィールド内で送信機から要請された距離基準（例えば最短）に従って指定することが可能である。

高速な多重エニーキャストを提供するため、エニーキャストメンバは順番に、具体的には第１及び／又は第２のインジケータによって指定される少数に対して順番にアクセスされうる。

ネットワークドメイン内部で、多元キャストルーティング及び、特にエニーキャストアドレス及び第１及び／又は第２のインジケータの通信が、エニーキャストメンバの各々を特定するデータに基づいて達成される。このような特定データは、例えば、用いられているルーティングプロトコルに従ったルーティングテーブル中のエニーキャストメンバに対する個別のエントリを用いて与えられ得る。

ネットワークドメインに対して実施されるエニーキャストルーティングに関し、第１のインジケータは、エニーキャストアドレスによって指定されるネットワークドメインに含まれるエニーキャストメンバの数に従って第１のインジケータを減少させ、第１のインジケータを受信することによって更新することができる。

さらに、エニーキャストアドレス及び第１及び／又は第２のインジケータの数を増やし、増加されたエニーキャストアドレス及びインジケータをネットワークドメイン及び／又はエニーキャストメンバへ通信することによって、エニーキャストルーティングを増強することができる。なお、増加されたデータを同時に他のネットワークドメイン及び／又はエニーキャストメンバへ通信することが好ましい。

エニーキャストメンバの数を決定しながら、指定された数のエニーキャストメンバを正確に選択するため、インジケータは既に決定／アクセス／割り当てされた最寄りのエニーキャストメンバの数に基づいて、ネットワーク内で通信される変更後のインジケータが受信機として依然として決定されるべきエニーキャストメンバの数を示すように変更される。

この実施形態では、いくつの受信機が既に得られているか、及びあといくつ選択すべきかの情報を与えるために、インジケータ以外のデータを用いる必要がない。
インターネットプロトコル標準によれば、ネットワーク内の通信はストリクトルーティング機構又はルースルーティング機構を用いて実施することができる。

好ましくは、第１及び第２のインジケータはまとめて、かつ有利に同じ方法で通信される。例えば、両インジケータはエニーキャストアドレスに含ませられるか、エニーキャストアドレスを拡張する。
さらに、本発明は、多元ホストエニーキャストルーティング用システム及び、上述したような本発明による方法に従って動作させるのに好ましいエニーキャストルーティング可能なネットワークを提供する。

加えて、本発明は上述した本発明による方法の工程及び本発明の実施形態を実行するように適合されたコンピュータプログラム製品を提供する。
以下の本発明の好ましい実施形態の説明においては、添付図面を参照する。

本発明の理解を促進するため、インターネットプロトコル標準に従ったネットワークに関する好ましい実施形態を説明する。そのようなネットワークにおいて、データ通信はＩＰパケットヘッダ及びショートヘッダを含むＩＰパケット及びショートパケットを、ホスト（すなわち、ネットワーク内の送受信システム）間で送信することによって実行される。各ホストはトポロジ的なネットワーク領域を規定するネットワークドメインに関連づけされる。ネットワークドメイン内のデータ通信が内部ゲートウェイルータを介して行われるのに対し、ネットワークドメイン間のデータ通信は、外部ゲートウェイルータを介して行われる。

ネットワークドメインからのパケットを直接受信する外部ゲートウェイルータは第１の外部ゲートウェイルータと呼ばれ、外部ゲートウェイルータからのパケットを直接受信する内部ゲートウェイルータはボーダルータ(border routers)と呼ばれる。ホップは、それを介してパケットが通信されるネットワーク構成要素(components)を指定する。具体的には、ホップはホスト及びルータを含む。ネットワーク内のデータ通信において、すなわち送信元から宛先へのパケットルーティングにおいて、ドメイン内（イントラドメインルーティング）及びドメイン間（インタードメインルーティング）の伝送で異なるルーティングプロトコルが用いられる。

例えば、イントラドメインルーティングはＯＳＰＦといった内部ゲートウェイルーティングプロトコルに基づくことが可能であるし、インタードメインルーティングはＢＧＰといった外部ゲートウェイルーティングプロトコルを用いることが可能である。
ルーティングプロトコルに従ってルーティングテーブルが定義される。ルーティングテーブルは送信元から宛先へのパケットに対する通信パス、特にはパケットがそれを介して送信されるべきホップを指定する。多元ホストエニーキャストにおいてはおそらくルースルーティングが適用されるであろうが、上述したように、ルースルーティング及びストリクトルーティングの両方が可能である。

ＩＰパケットヘッダはパケットが宛先アドレスによって送信元から通信されるべきネットワーク内の宛先を指定する情報を含む。ユニキャストルーティングの場合、宛先は受信ホスト、ショートレシーバ(short receiver)に対応するが、マルチキャストルーティング、従来のエニーキャストルーティング及び特に多元ホストエニーキャストルーティングの場合、宛先は、グループ内の各ホスト、ただ一つのホスト及び、指定された数のホストが、送信元ホスト、ショートセンダー(short sender)に関して受信機として振る舞うホストのグループを含む。

多元ホストエニーキャストルーティング、ショート多元エニーキャスティングの場合、コンタクトされるべきホスト、即ちエニーキャストグループのメンバの数は、パケットを拡張することによって、特にはパケットヘッダをインジケータによって拡張することで指定される。インジケータは、最初に送信機によって指定されるように、コンタクト／割り当てされるべきホストの数と、受信機が示す（依然として）報知されねばならないホストの数を示すように、依然としてコンタクト／割り当てされねばならないホストの数の情報を、以下の実施形態を用いる対応するブランチによって与える。

ＩＰヘッダ中のＩＰ宛先アドレスフィールドの一部としてのインジケータ
エニーキャストルーティングが上述したアドレスプリフィックスの解決に大部分依存しているため、送信機が指定した、アドレスプリフィックスによって示されるエニーキャストグループのエニーキャストメンバである最寄りのホストの数を示すために、ＩＰ宛先アドレスのデータ（例えばいくつかのビット）及び、特にアドレスプリフィックスが用いられる。

図４に例示的に示すように、ＩＰパケットヘッダはエニーキャストアドレスプリフィックス及び、コンタクト／割り当てされるべき（残りの）最寄りのエニーキャストメンバの数を指定するインジケータを含む。インジケータは送信機が望んだように、最寄りのエニーキャストメンバの数を規定し、ネットワーク内でパケットを通信する間に、既に選択された受信機（既に割り当てられたエニーキャストメンバ）の数に対応させてインジケータを減少させる。

２つ以上のホストが受信機としてコンタクトされる上の例については、送信機が指定する最寄りのエニーキャストメンバの所望数が比較的少ない、例えば１０未満であるものと仮定している。そのような多元エニーキャスティングにおいては、最大２⁴（１６）の最寄りのエニーキャストメンバがコンタクトされることが可能となるように、例えばＩＰパケットヘッダの４ビットをインジケータに使用すれば十分であろう。より多数の最寄りのエニーキャストメンバの指定を提供すべきアプリケーションにおいて、ＩＰパケットヘッダのデータ量（例えばビット数）は、同様に設定される。

ＩＰヘッダのＩＰエクステンションに対する新しいオプションエクステンションとしてのインジケータ
（例えば、ストリクト及びルースルーティングに関して上述したような）既存のＩＰオプション機構に基づいて、ＩＰパケットヘッダは、上で規定したようなインジケータを含む所謂”多元エニーキャスティング”オプションフィールドによって拡張される。

パケットがエニーキャストアドレス宛の場合、各ヘッダはエニーキャストアドレス情報を含んでおり、エニーキャスト可能なルータは拡張部分のみ、すなわち”多元エニーキャスティング”オプションフィールドのみを解析する。拡張部分の変更は、例えば”多元エニーキャスティング”オプションフィールドを、既にコンタクト／割り当てされたエニーキャストメンバを考慮して、依然としてコンタクト／割り当てされるべきエニーキャストメンバの数と一致するように更新することによって実行することができる。

上で述べたように、データ通信はイントラドメイン通信とインタードメイン通信とで異って実行される。その結果、多元エニーキャスティングは、ＯＳＰＦといった内部ゲートウェイルーティングプロトコルを用いるイントラドメインの場合と、ＢＧＰといった外部ゲートウェイルーティングプロトコルを用いるインタードメインルーティングの場合とでは、ことなるように作用する。以下、インタードメイン多元ホストエニーキャスティング及びイントラドメイン多元ホストエニーキャスティングを、図５を参照して説明する。図５は、ドメインＣ内のホストＨが、ドメインＡ，Ｂ及びＣ、及び外部ゲートウェイルータＲ１，Ｒ２，Ｒ３及びＲ４からなるネットワーク内でエニーキャストパケットを通信する、典型的なトポロジ及びルーティングシナリオを示している。この例においては、ホストＨによってアドレス指定されるエニーキャストグループが、ドメインＡ内のエニーキャストメンバＡ１，Ａ２及びＡ３と、ドメインＢ内のエニーキャストメンバＡ４及びＡ５からなるものとする。特に、ホストＨは３つのエニーキャストメンバが受信機として、すなわち最寄りのエニーキャストメンバとしてコンタクトされるように指定するインジケータを含むエニーキャストパケットを通信する。

インタードメイン多元ホストエニーキャスティング
インタードメイン多元ホストエニーキャスティングは、図５のステップ１及び３によって示されている。用いられる外部ゲートウェイルーティングプロトコルに基づいて、ドメインＣ内のホストＨに関する第１の外部ゲートウェイルータ、すなわちルータＲ４は、ホストＨのエニーキャストパケットによって指定されるようにエニーキャストグループのエニーキャストメンバ及び、特に各エニーキャストメンバを含む全ドメインを決定するため、そのルーティングテーブルをチェックする。決定されたドメインに対応するルータ、すなわちドメインＡ及びＢに対応するルータＲ１及びＲ３は、ストリクト又はルースルーティングオプションを用いて、ホストＨからのエニーキャストパケットのＩＰパケットヘッダに追加される。

採用される外部ゲートウェイルーティングプロトコルで用いられる測定基準及び／又は送信機、すなわちホストＨから要請された最小距離測定基準（例えばＴＯＳフィールドに規定される）に応じて、ルータの順番はエニーキャストメンバを含むドメイン及びエニーキャストメンバのそれぞれと、ホストＨとの距離に基づくようになる。図５によれば、ホストＨのエニーキャストパケットはまずルータＲ３に通信される。ルータＲ３からエニーキャストパケットを受信する１つのドメイン内においてコンタクト／割り当てされるエニーキャストメンバの数が、ホストＨによって規定される、コンタクトされるべき最寄りのエニーキャストメンバの数よりも小さい場合、そのエニーキャストパケットはルータＲ１に通信される。ルータＲ１に送信されるそのエニーキャストパケット及び、特にそのヘッダは、依然としてコンタクト／割り当てされるべきエニーキャストメンバの数を指定するインジケータを含んでいる。図５に関して、ルータＲ１に通信されるインジケータは、ドメインＢのエニーキャストメンバＲ４及びＲ５が最寄りのエニーキャストメンバとして選択されるものとすれば、１つのエニーキャストメンバがコンタクト／割り当てされるべき旨を示す。

ＩＰパケットヘッダのストリクト又はルースルーティングオプションによって指定されるように、指定された数のエニーキャストメンバが順にコンタクトされるであろう。指定される数が比較的小さい、例えば２〜５エニーキャストメンバであるとすれば、この手順は要求元ホスト、ここではホストＨが受けるネットワークサービス性能に影響を与えないであろう。送信機／要求元ホストによって、多数のエニーキャストメンバの指定を可能にする場合には、エニーキャストメンバをコンタクトするために、ネットワーク内のデータ伝送を増強するための様々な既知のデータ通信方法を用いることが可能である。

イントラドメイン多元ホストエニーキャスティング
図５のステップ２及び４を参照して、イントラドメイン多元ホストエニーキャスティングを説明する。あるドメインに対するボーダルータでエニーキャストパケットを受信すると、ボーダルータはそのエニーキャストパケットを次の全ホップに、特には各ドメインの次のエニーキャストメンバに転送する。このようなことが達成できるのは、上述したように、内部ゲートウェイルーティングプロトコルが各エニーキャストメンバに対し、ルーティングテーブル内で個別のエントリを与えているからである。エニーキャストパケットを転送するため、ボーダルータはエニーキャストパケットを増加(multiply)させ、同時に増加されたエニーキャストパケットを複数の宛先、すなわち次のホップ／エニーキャストメンバへ通信してもよい。

エニーキャストメンバの数、特に、対応するドメイン内でコンタクト／割り当てされたエニーキャストメンバの数に従って、エニーキャストパケットのヘッダ内のインジケータで指定される数が減じられる。イントラドメイン多元ホストエニーキャスティングの後、インジケータが０となった場合には、要求元ホストが所望した通りの数の最寄りのエニーキャストメンバが与えられているため、それ以上の（例えば異なるドメインの）エニーキャストメンバをコンタクト／割り当てするためのデータ通信は不要である。そうでない場合、上述したように、ボーダルータは減じられたインジケータを含むエニーキャストパケットを、インタードメイン多元ホストエニーキャスティングのため次の外部ゲートウェイルータに転送するであろう。

図５によれば、ドメインＢのボーダルータが外部ゲートウェイルータＲ３からエニーキャストパケットを受信し、そのエニーキャストパケットをエニーキャストメンバＡ４及びＡ５に転送するであろう。例えば、ルータＲ３は外部及び内部ゲートウェイ機能をまとめてドメインＢに対するボーダルータとして機能しうる。ステップ２において、ドメインＢのボーダルータは、ドメインＢ内の全エニーキャストメンバがホストＨとのデータ通信についての最寄りのエニーキャストメンバに指定されるよう、全エニーキャストメンバにコンタクトする。その結果、依然としてあと１つのエニーキャストメンバをコンタクト／割り当てする必要があり、そのため、ドメインＢのボーダルータから、外部ゲートウェイルータＲ３を介して外部ゲートウェイルータＲ１へ通信されるエニーキャストパケットは、それに応じて減じられたインジケータ、すなわち値１のインジケータを含む。ドメインＡのボーダルータは受信したエニーキャストパケットを、１つのエニーキャストメンバをコンタクト／割り当てするために、上述のようにドメインＡ内部へ転送する。ルータＲ３と同様に、ルータＲ１は外部及び内部ゲートウェイ機能をまとめてドメインＡに対するボーダルータとして機能しうる。

ドメイン内のルーティングは、各ドメインに対してヒエラルキーが用いられる場合には、上で説明したインタードメインルーティングのように行うことができる。そして、ドメイン内の同一ヒエラルキーの全レベルをインタードメインの場合と同様に検討することが可能であり、また下位ヒエラルキーのレベルはイントラドメインの場合のように見ることができる。

最初の多元ホストエニーキャスティングで指定されたエニーキャストメンバを、２度目の多元ホストエニーキャスティングにおいてスキップ
最初の多元ホストエニーキャスティングの後、各ホストは、１度目の多元ホストエニーキャスティングにおいて指定された数のエニーキャストメンバが（再度）コンタクト／割り当てされないようにして、２度目の多元ホストエニーキャスティングを実行することが可能である。そのために、上述した多元ホストエニーキャストルーティングへのアドオンとして考えられるが（従来技術において知られる既存のショート多元エニーキャスティング仕様へのアドオンとしても考えられる）、送信元／要求元ホストは２度目の（多元ホスト）エニーキャスティングにおいて第１のエニーキャストメンバ（すなわち、最初のエニーキャスティングでコンタクト／割り当てされたエニーキャストメンバ）が（再び）コンタクト／割り当てされないよう、第１のエニーキャストメンバの数を指定することが可能である。

以前の試行により、エニーキャストメンバ探索の成功裏な結果が得られていない場合、次の試行においてエニーキャストメンバの数が増やされるものとすると、同じエニーキャストメンバが再度コンタクト／割り当てされる必要はないであろう。この場合、送信元／要求元ホストは新規なＩＰヘッダ拡張オプションにおいて、引き続く試行においてコンタクト／割り当てされるべきでない第１のエニーキャストメンバの数を指定することができる。このような指定は、例えばルータによって、２度目の（多元ホスト）エニーキャストルーティングの実行中に追加チェックされる第２のインジケータ（カウンタ）によって提供されうる。

ネットワークドメインがエニーキャストメンバを含む場合、この追加インジケータ（カウンタ）が先ずチェックされる。第２のインジケータが０よりも大きい数を示す場合、第２のインジケータはそれが０になるまで減じられる。第２のインジケータの各減算に対し、上述した第１の多元ホストインジケータ（カウンタ）もまた同様に減じられるが、エニーキャストメンバへのコンタクト／割り当ては行わない。このようにして、最初の、先立つ（多元ホスト）エニーキャスティングにおいてコンタクト／割り当てされた数のエニーキャストメンバが、２度目の試行において再びコンタクトされないことが確実になる。上述したように、この任意の追加は、従来技術において知られるようにシングルホストエニーキャスティングにおいて既に実装されている。

従来技術によるエニーキャストルーティングの基本原理を示す図である。 従来の、共通アドレスプリフィックスで特定されるトポロジ領域内におけるエニーキャストルーティングの原理を示す図である。 従来の、共通アドレスプリフィックスで特定されるトポロジ領域の外におけるエニーキャストルーティングの原理を示す図である。 本発明によるエニーキャストルーティングのためのデータ構造を示す図である。 本発明による多元エニーキャストルーティングを示す図である。

Claims (28)

1. エニーキャストアドレスを指定することにより、送信機から、エニーキャストグループ内の複数のエニーキャストメンバのうち最寄りのエニーキャストメンバへ送信機データを送信することを可能にするエニーキャストが可能なネットワークにおける多元ホストエニーキャストルーティングの方法であって、
   送信機から、エニーキャストメンバを含むエニーキャストグループへ、前記エニーキャストグループをアドレス指定するためのエニーキャストアドレスと、前記送信機とデータ通信を行うための前記エニーキャストグループ内の前記エニーキャストメンバの第１の数を指定する第１のインジケータとを含む送信機データを通信し、
   前記エニーキャストグループ内から、前記第１のインジケータによって指定された数の最寄りのエニーキャストメンバを、前記送信機とのデータ通信用ホストとして決定し、
   前記送信機からの、前記エニーキャストアドレスを含んだ前記送信機データを、前記決定されたデータ通信用ホストへルーティングする
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   前記送信機から、前記エニーキャストグループ内の既に決定された最寄りの前記エニーキャストメンバの数を示す第２の数を指定する第２のインジケータを含む追加送信機データを、前記エニーキャストメンバを含む前記エニーキャストグループへ通信し、
   前記第１及び第２のインジケータによって規定される数の前記最寄りのエニーキャストメンバの前記数を、前記エニーキャストグループ内から決定することを特徴とする方法。
3. エニーキャストアドレスを指定することにより、送信機から、エニーキャストグループ内の複数のエニーキャストメンバのうち最寄りのエニーキャストメンバへ送信機データを送信することを可能にするエニーキャストが可能ななネットワークにおける多元ホストエニーキャストルーティングの方法であって、
   ネットワーク中でエニーキャストメンバを有するエニーキャストグループを特定するエニーキャストアドレスに、前記エニーキャストグループ内のエニーキャストメンバの第１の数を指定する第１のインジケータを関連づけし、
   少なくとも前記エニーキャストアドレスと前記第１のインジケータを、前記ネットワーク内で前記エニーキャストグループへ通信し、
   前記エニーキャストグループ内から、前記第１のインジケータによって指定された数の最寄りのエニーキャストメンバを、前記送信機とのデータ通信用ホストとして決定し、
   前記送信機からの、前記エニーキャストアドレスを含んだ前記送信機データを、前記決定されたデータ通信用ホストへルーティングする
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項３記載の方法であって、
   前記エニーキャストアドレスに、前記エニーキャストグループ内の既に決定された最寄りの前記エニーキャストメンバの数を示す第２の数を指定する第２のインジケータを関連づけし、
   少なくとも前記エニーキャストアドレス、前記第１のインジケータ及び前記第２のインジケータを前記ネットワーク内で前記エニーキャストグループへ通信し、
   前記エニーキャストグループ内から、前記第１及び前記第２のインジケータによって規定される数の最寄りのエニーキャストメンバを決定する
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項２又は請求項４記載の方法であって、
   決定されるべき前記最寄りのエニーキャストメンバの数が、前記第１及び前記第２の数の差によって規定されることを特徴とする方法。
6. 前記第１のインジケータ及び前記第２のインジケータの少なくとも一方が、前記エニーキャストアドレスに含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記エニーキャストアドレスが、前記第１のインジケータ及び前記第２のインジケータの少なくとも一方によって拡張されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記エニーキャストアドレスにエニーキャストアドレスプリフィックスが含まれ、前記アドレスプリフィックスが、前記エニーキャストグループを含む前記ネットワーク内のトポロジ領域を特定するとともに、前記第１のインジケータ及び前記第２のインジケータの少なくとも一方を含むか、前記第１のインジケータ及び前記第２のインジケータの少なくとも一方によって拡張されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記エニーキャストアドレス及び前記第１のインジケータ及び前記第２のインジケータの少なくとも一方が、前記エニーキャストアドレスを含むインターネットプロトコルデータパケットヘッダを通信することによって通信されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 請求項９記載の方法であって、
    前記第１及び前記第２のインジケータの少なくとも一方が、前記インターネットプロトコルデータパケットヘッダにおいて、前記エニーキャストアドレスの一部又は拡張として含まれるか、前記インターネットプロトコルデータパケットヘッダが、インターネットプロトコルデータパケットヘッダ用のオプションフィールドを用いて、前記第１及び前記第２のインジケータの少なくとも一方によって拡張されることを特徴とする方法。
11. 前記数の最寄りのエニーキャストメンバが、前記ネットワークに対するルーティングプロトコルの距離指標及び前記送信機によって指定された距離指標の少なくとも一方を用いて決定されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記エニーキャストアドレス及び、前記第１のインジケータ及び前記第２のインジケータの少なくとも一方が、前記ネットワーク内において、少なくとも１つの前記エニーキャストメンバを含むネットワークドメインへのルータを介して、前記ネットワークのドメイン間で通信されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 請求項１２記載の方法であって、
    前記ルータの順番は、前記エニーキャストアドレス及び、前記第１及び前記第２のインジケータの少なくとも一方が、最寄りのネットワークドメインへ通信されるように決定され、前記最寄りのネットワークドメインは、前記ネットワークに対するルーティングプロトコルの距離指標及び前記送信機によって指定された距離指標の少なくとも一方に従って指定されることを特徴とする方法。
14. 前記数のエニーキャストメンバが、順番にコンタクトされることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記エニーキャストアドレス及び、前記第１及び前記第２のインジケータの少なくとも一方が、前記エニーキャストメンバの少なくとも１つを含むネットワークドメイン内で、前記エニーキャストメンバの各々を特定するデータに基づいて通信されることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記第１のインジケータが、既に決定された最寄りのエニーキャストメンバの数に従って、変更後のインジケータが受信機として依然として決定されるべき前記エニーキャストメンバの数を示すように変更されることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 請求項１６記載の方法であって、
    前記第１のインジケータが前記第２のインジケータの値によって減じられることを特徴とする方法。
18. 前記第２のインジケータが、０に対応する値まで減じられるとともに、前記第１のインジケータが前記第２のインジケータの減少に対応して減じられ、
    前記第２のインジケータが０に対応する値まで減じられたならば、前記減じられた第１のインジケータに基づいて、前記エニーキャストグループ内の最寄りの前記エニーキャストメンバの前記数の前記決定が実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記エニーキャストアドレス及び、前記第１及び前記第２のインジケータの少なくとも一方が、前記エニーキャストアドレスと前記第１のインジケータの数を増加させ、前記増加されたエニーキャストアドレス及び、前記第１及び前記第２のインジケータの少なくとも一方をエニーキャストメンバへ通信することによって、前記エニーキャストメンバの少なくとも１つを含む２つのネットワークドメイン間で通信されることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記第１のインジケータによって指定される前記第１の数が、前記エニーキャストアドレス及び前記第１のインジケータが通信されるネットワークドメイン内の前記エニーキャストメンバの数に対応して減じられることを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記通信が、インターネットプロトコルに対して規定されているストリクトルーティング機構又はルースルーティング機構に従って実施されることを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記第１及び前記第２のインジケータがまとめて通信されることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 多元ホストエニーキャストルーティングのためのシステムであって、
    エニーキャストアドレスを指定することにより、送信機から、エニーキャストグループ内の複数のエニーキャストメンバのうち最寄りのエニーキャストメンバへ送信機データを送信することを可能にするエニーキャストが可能なネットワークと、
    エニーキャストメンバを含むエニーキャストグループへ、前記エニーキャストグループをアドレス指定するためのエニーキャストアドレスと、前記送信機とデータ通信を行うための前記エニーキャストグループ内の前記エニーキャストメンバの第１の数を指定する第１のインジケータとを含む送信機データを通信する送信機と、
    前記エニーキャストグループ内から、前記第１のインジケータによって指定された数の最寄りのエニーキャストメンバを、前記送信機とのデータ通信用ホストとして決定する決定手段と、
    前記送信機からの、前記エニーキャストアドレスを含んだ前記送信機データを、前記決定されたデータ通信用ホストへルーティングするルータと
    を有することを特徴とするシステム。
24. 前記送信機が、前記エニーキャストグループ内の既に決定された最寄りの前記エニーキャストメンバの数を示す第２の数を指定する第２のインジケータを含む追加送信機データを、前記エニーキャストメンバを含む前記エニーキャストグループへ通信するとともに、
    前記決定手段が、前記第１及び第２のインジケータによって規定される数の前記最寄りのエニーキャストメンバの前記数を、前記エニーキャストグループ内から決定することを特徴とする請求項２３記載のシステム。
25. 請求項１乃至請求項２２のいずれかに記載の方法を実行するように適合されていることを特徴とする請求項２３又は請求項２４記載のシステム。
26. 請求項１乃至請求項２２のいずれかに記載の方法を実行するように適合されていることを特徴とするエニーキャストルーティング可能なネットワーク。
27. 請求項１乃至請求項２２のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
28. 請求項２７記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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