JP4100145B2 - サーバ装置、ｉｐパケット通信方法 - Google Patents
サーバ装置、ｉｐパケット通信方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同じＩＰアドレスを有する可能性のある複数の仮想閉域網内からの要求に対して、処理結果を要求元に返送するサービスを提供するサーバ装置、ならびに複数の仮想閉域網、各仮想閉域網のそれぞれの通信装置および該各通信装置と通信を行うサーバ装置を含む通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数のプライベートネットワークからアクセスできるサーバ装置を構成する場合、ＩＰアドレスの重複を回避するために、個々のプライベートネットワークとサーバ装置との間にＮＡＴ(Network Address Translator)装置を設置して、プライベートアドレスをグローバルアドレスに変換する必要があった。
【０００３】
コンピュータ・ネットワークの柔軟性、拡張性をもたらす仮想テクノロジーとして、VPN(Virtual Private Network 仮想閉域網)とVLAN(Virtual Local Area Network 仮想LAN)があげられる。
【０００４】
VPNは主として社内のネットワークを構築するために、各地に散在する本社、営業所、支店、工場等を相互に接続するため、共有ネットワーク(インターネット等の広域網)上に設けられた仮想の閉域網であり、ユーザが共有のネットワークを意識することなく利用できるようにする技術である。VPNは主として企業の情報システムの回線、設備コストの削減ばかりでなく、エレクトロニック・コマース(電子商取引)の実現等、高度な目的に採用されている。
【０００５】
VLANは大学のキャンパス内や企業のビル内、工場内といった比較的ローカルな環境で利用されるLANの技術である。また、VLANは主として企業システムにおける自営ネットワーク（イントラネット）の配線の合理化や、ネットワーク構成変更時の作業量の軽減といったネットワークの管理、運用に伴うコストの削減に効果がある。さらには、セキュリティやネットワーク・トラヒックを分散するためのセグメント分割等の面でも多大な効果がある。
VPNとVLANはそれぞれ適用の場所が異なり、地域毎のアクセス系にVLANを適用し、地域間のWAN（Wide Area Network）上にMPLS(MultiProtocol Label Switching)によるVPNを適用して両者を融合させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１によればVLAN対応スイッチングハブでアクセス網を構築し、MPLS対応ルータでコアネットワークを構築するようにして安価な値段で且つスケール性(拡張性)の高いVPNを提供しようとするものである。
【０００６】
ここで、VLANは、ネットワークに接続された機器をその物理的な配線や構成に関係なくグループ化するもので、グループ化はレイヤ２にあたるメディアアクセス制御(MAC)フレームが到達する範囲内において行われる。フレームの送受は同一グループ内で行われ、フレームのブロードキャストも同一グループ内で行われる。異なるVLANグループ間の通信はレイヤ３における中継動作を行うルータを介さなければならない。
【０００７】
VLANを実現する方式には、(1)ポートベースVLAN、(2)MACアドレスベースVLAN、(3)ポリシーベースVLAN等がある。このうち、ポートベースVLANは、スイッチングハブ上の物理ポート単位で静的にVLANグループを形成する方式であり、また、MACアドレスベースは端末が持つMACアドレスをベースにしてVLANを形成するもので、受信パケット内の発信元MACアドレスに基づいて該当するVLANグループを認識する。
【０００８】
VLANでは各グループに固有の識別子であるVLAN ID（VID: Virtual LAN Identifier）を付与すると共にタグ方式を採用することにより複数の装置にまたがった複数のVLANを構成することができる。
【０００９】
タグ方式とは、IEEE802.1Qにより標準化された手法である。タグ方式では、VIDをMACフレームにタグという形で付与し、このタグをパケットと共にMACフレームで運ぶ。タグ付きMACフレームを受信したＬ２スイッチ（スイッチングハブ）はタグの内容を解析し、そのVLANが属する適切なポートに中継処理する。
【００１０】
図８はVLAN（IEEE802.1Q）のMACフレームフォーマットであり、M1はMAC宛先アドレス（MAC DA）、M2はMAC発信元アドレス（MAC SA）、M3はタグ、M4はタイプ、M5はIPパケット（IPヘッダ/TCPヘッダ/データ部）である。タグM3は４バイトで構成され、▲１▼TPID(Tag Protocol Identifier)、▲２▼ユーザプライオリティ、▲３▼CFI(Canonical Format Indicator)、▲４▼VID(Virtual LAN Identifier)、▲５▼length、▲６▼RIF(Routing Information Field)を表している。TPIDの値は16進数で81-00(IEEE802.1Qタグタイプ)に固定されている。ユーザプライオリティはフレームの優先順位を3ビットで表現したもの、CFIはタグヘッダにおけるRIF fieldの有無を示すもの、VIDは12ビット構成のバーチャルLAN識別子であり、212=4096個のVIDを識別することができる。
【００１１】
しかしながら、特許文献１のように、VPNにより閉域網を構築する場合にはVPN機能を持ったルータを設置しなければならず、より安価な値段で閉域網を構築するには経済性に難点があった。
【００１２】
一方、VLANは通常プライベートネットワーク（イントラネット）内で使用されるため、IPアドレスのアドレス体系はプライベートアドレスを使用している。プライベートIPアドレスは、IETF RFC1918に定められた方法により企業等のイントラネットの運用者が自由に設定できるためイントラネット間でアドレスが重複することが許されている。
【００１３】
これに対して、共有（公衆）のネットワーク（インターネット）で使用されるIPアドレスは、ユーザ毎に重複することが許されないためIANA(Internet Assigned Number Authority（日本ではJPNIC: Japan Network Information Center）)で世界的に管理されるグローバルアドレス体系が使用されている。
【００１４】
インターネットを提供する通信事業者や、インターネットのサービスを提供するインターネットサービスプロバイダー（ISP）は共有のネットワークを利用することからグローバルアドレス体系を使用しなければならない。
【００１５】
このため、イントラネットとインターネットを接続する場合は、プライベートアドレスとグローバルアドレスのアドレス変換を行うNAT（Network Address Translator、ネットワークアドレス変換）機能を持つことが一般的に行われている（例えば、非特許文献１参照。）。
【００１６】
図９はインターネット接続におけるNATを使ったネットワークの例であり、NWはインターネット網、RTはルータ、NATはNATサーバ、SHBはスイッチングハブ、PC1〜PCnはパソコン端末である。▲１▼パソコン端末PC2より外部のインターネット網にアクセス要求があると、▲２▼NATサーバNATがプライベートIPアドレスからグローバルIPアドレスに変換してルータRTを経由してインターネット網NWへ送信される。逆に▲３▼外部のインターネット網ＮＷからパソコン端末PC2へのアクセス要求があると、▲４▼NATサーバNATがグローバルIPアドレスからプライベートIPアドレスに変換してスイッチングハブSHBを経由してパソコン端末PC2にパケットが到着する。
【００１７】
【特許文献１】
特開2002-164937号公報（例えば、図１）
【００１８】
【非特許文献１】
是友春樹監修，マルチメディア通信研究会編，「ポイント図解式 VPN/VLAN教科書」，アスキー出版局，2000年２月，P.169
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、通信事業者やISPがインターネットデータセンタ（IDC）に代表されるようなアプリケーションによるサービスを提供するアプリケーションサーバ装置（例えば、WWWサーバ）を共有ネットワーク内に設置して、その共有ネットワーク（インターネット）に接続されている企業ユーザのようなプライベートネットワーク（イントラネット）内の端末に対して、種々のアプリケーションサービスが提供されるようになってきた。
【００２０】
ここでイントラネットとインターネットの接続を行うために、前述のようなプライベートアドレスとグローバルアドレスの変換を行うNAT機能が必要になる。
【００２１】
図１０は、共有のネットワークDNW内にアプリケーションサーバ装置ASVを設置して、その共有ネットワークに接続されているユーザのプライベートネットワークPNWに対して、アプリケーションサービスを提供する場合の実施例であり、共有ネットワーク内はグローバルIPアドレスを使用し、企業内のプライベートネットワーク内ではプライベートIPアドレスを使用するため、NATサーバ(NAT)によるアドレス変換機能を備える必要がある。
【００２２】
しかしながら、最近では、インターネット網等の共有ネットワークを提供する通信事業者（キャリア）とインターネットサービスを提供するISPとのビジネス上の役割分担から、キャリアはレイヤ2スイッチでネットワークを構成し、ISPはアプリケーションサーバ装置、例えばWWWサーバ等を持ち、キャリアのネットワークを利用して、ユーザであるプライベートネットワークを持つ企業に対し、アプリケーションサービスを提供するようになった。さらに、プライベートネットワークとアプリケーションサーバ装置を接続しようとする場合、セキュリティの観点からは高価なVPNを使用せずVLANにより接続したいという要求や、また、経済的にアプリケーションサービスを提供するために、複数のユーザでアプリケーションサーバを共有したいという要求が起こっている。
【００２３】
図１１はVLANを利用して、プライベートアドレス体系を持つプライベートネットワークユーザPNW1、PNW2をアプリケーションサーバ装置ASV1、ASV2に接続しようとする従来のネットワークの例であり、プライベートネットワークユーザの間でIPアドレスの重複が考えられる。このようなネットワークを複数接続してサービスを提供する場合、前述のようにNAT機能によりプライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスの変換が必要になる。また、アプリケーションサーバ装置ASV1、ASV2においては、それぞれのネットワーク対応に独立したルーチングテーブルRTB1、または、RTB2を用意することが必要になるが、現在広く利用されているOS（Solaris, Linux, BSD, Windows（登録商標）等）では、1つの宛先IPアドレスにつき、1つのゲートウェイとなるルータ（以降、ゲートウェイ・ルータと表記する）RT1、または、RT2しか指定できないため、IPアドレスが重複した場合、本来転送すべきゲートウェイ・ルータに対してIPパケットを転送する保証がないことから、サーバを共有することができず、ユーザのプライベートネットワーク対応にアプリケーションサーバ装置を設置しなければならなかった。
【００２４】
本発明では、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、複数の仮想閉域網からの受信パケットに対して、NAT装置を介することなく、１つのサーバ装置により受信パケットに対する応答パケットを要求元に返送することが可能となるサーバ装置および通信システムを提供することを目的とする。
【００２５】
本発明においては、レイヤ２スイッチを用いて通信が行われる網に設けられ、該網と複数のルータにより接続される複数の仮想閉域網のいずれかに属する端末とＩＰパケットを送受信するサーバ装置において、前記端末から送信されるＩＰパケットを、前記網と前記端末とを接続するルータのＭＡＣアドレスを送信元ＭＡＣアドレスとするＭＡＣフレームの受信により受信する受信手段と、受信した前記ＭＡＣフレームに含まれる前記送信元ＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして設定したＭＡＣフレームに、前記端末への応答ＩＰパケットを含めて、該端末に接続されている前記ルータに返送する送信手段と、を備えたことを特徴とするサーバ装置を用いる。
好ましくは、前記端末からのＩＰパケットが含まれる前記ＭＡＣフレームの前記送信元ＭＡＣアドレスを記憶する記憶手段を備え、前記設定は該記憶した送信元ＭＡＣアドレスを用いて行われる。
本発明においては、レイヤ２スイッチを用いて通信が行われる網に設けられたサーバ装置と、該網と複数のルータにより接続される複数の仮想閉域網のいずれかに属する端末との間で、ＩＰパケットを送受信するＩＰパケット通信方法において、前記端末から送信されるＩＰパケットを、前記網と前記端末とを接続するルータのＭＡＣアドレスを送信元ＭＡＣアドレスとするＭＡＣフレームの受信により受信し、受信した前記ＭＡＣフレームに含まれる前記送信元ＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして設定したＭＡＣフレームに、前記端末への応答ＩＰパケットを含めて送信する、ことを特徴とするＩＰパケット通信方法を用いる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
上記課題は第１案によれば、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網のそれぞれの網と通信可能なサーバ装置において、受信パケットのレイヤ２フレーム内にある送信元である通信装置の物理アドレスを記憶する手段と、該受信パケットに対する応答パケットを送信するときに、応答先のＩＰアドレスに関係なく、前記手段で記憶した該物理アドレスを該応答パケットの宛先レイヤ２アドレスとして設定する設定手段を備えることにより達成される。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網内には一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網の通信装置（例えばルータ装置、ホスト装置等）は確実に通信を行うことができる。
また、上記課題は第２案によれば、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網のそれぞれの網と通信可能なサーバ装置において、通信装置から送信されたパケットに対して応答パケットを返送する場合、応答先のＩＰアドレスに関係なく、該受信パケットのレイヤ２フレーム内にある送信元である前記通信装置の物理アドレスを宛先物理アドレスとしてメモリに設定し、該受信パケットのレイヤ２フレーム内の宛先物理アドレスを送信元物理アドレスとして該メモリに設定する受信手段を備え、該送信メモリにある宛先物理アドレス、および、送信元物理アドレスに基づいてフレームを送信する送信手段を備える。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網内には一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網の通信装置（例えばルータ装置、ホスト装置等）は確実に通信を行うことができる。
また、上記課題は第３案によれば、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網のそれぞれの網に接続可能なサーバ装置において、受信したパケットに対して応答パケットを返送する場合、応答先のＩＰアドレスに関係なく、該受信パケットのレイヤ２フレーム内にある送信元である通信装置の物理アドレスを宛先物理アドレスとしてメモリに設定し、該受信パケットのレイヤ２フレーム内の宛先物理アドレスを送信元物理アドレスとして該メモリに設定する設定手段を備え、該メモリにある宛先物理アドレス、および、送信元物理アドレスに基づいてフレームを送信する送信手段を備える。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網内には一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網は通信装置（例えばルータ装置、ホスト装置）を介して確実に通信を行うことができる。
また、上記課題は第４案によれば、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網のそれぞれの網と通信可能なサーバ装置において、受信パケットに対して応答パケットにより応答するときに、応答先のＩＰアドレスに関係なく、該受信パケットの送信元物理アドレスを該応答パケットの宛先物理アドレスとした該応答パケットを送出する手段を備える。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網内に一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網は確実に通信を行うことができる。
また、上記課題は第５案は、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網と、各仮想閉域網のそれぞれの通信装置と、各通信装置と通信を行うサーバ装置とを含む通信システムにおいて、該サーバ装置は、前記各通信装置が送出する送出パケットに対する応答パケットを返送するときに、応答先のＩＰアドレスに関係なく、送出パケットの送信元物理アドレスを該応答パケットの宛先物理アドレスとして設定する設定手段を有し、前記通信装置は、前記サーバが返送した応答パケットの宛先ＩＰアドレスに基づき該応答パケットを転送する手段とを備える通信システムである。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網 には一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網は確実に通信を行うことができる。
HYPERLINK "JavaScript:void(0)" 図１は本発明が適用されるネットワークの構成例である。ＤＮＷはデータセンタネットワーク、ＡＳＶはアプリケーションサーバ装置、Ｌ２ＳＷはレイヤ２スイッチ、ＲＴ１〜ＲＴ３はゲートウェイ・ルータ、ＰＮＷ１〜ＰＮＷ３はプライベートネットワーク、ＳＨＢ１〜ＳＨＢ３はスイッチングハブ、ＰＣ１１〜ＰＣ３２はパソコン端末、ＶＬＡＮ１〜ＶＬＡＮ３は仮想ＬＡＮである。各企業のプライベートネットワークＰＮＷ１〜３に収容されるパソコン端末ＰＣ１１〜ＰＣ３２はスイッチングハブＳＨＢ１〜３を経由してプライベートネットワークの出口となるゲートウェイ・ルータＲＴ１〜３に接続されている。
また、データセンタネットワークＤＮＷはゲートウェイ・ルータＲＴ１〜３からレイヤ２スイッチＬ２ＳＷを経由してアプリケーションサーバ装置ＡＳＶにＶＬＡＮ１〜３で接続されている。ここでプライベートネットワークＰＮＷ１〜３はプライベートＩＰアドレス体系のため、ＰＣ１１〜ＰＣ３２はプライベートＩＰアドレスが割り振られていることから、各プライベートネットワークＰＮＷ間でパソコン端末に割り振られているＩＰアドレスは重複が許されている。 HYPERLINK "JavaScript:void(0)" 図１に示すネットワーク構成により、各プライベートネットワークＰＮＷ１〜３内に収容されたパソコン端末ＰＣ１１〜ＰＣ３２はデータセンタネットワーク内にあるアプリケーションサーバ装置ＡＳＶにアクセスすることにより、アプリケーションサービスを受けることができる。また、 HYPERLINK "JavaScript:void(0)" 図１に示すネットワーク構成では、各プライベートネットワークＰＮＷ１〜３がＶＬＡＮ１〜３を使用してアプリケーションサーバ装置ＡＳＶに接続されることで、データセンタネットワークＤＮＷにおけるネットワーク構成の変更等のネットワーク管理、運用に伴うコストの削減や、高いセキュリティ機能の実現やネットワーク・トラヒックを分散するためのセグメント分割等の機能を実現しながら、各プライベートネットワークＰＮＷ１〜３がアプリケーションサーバ装置ＡＳＶを共用することができるという効果がある。
【００３１】
図２は本発明のアドレス解決方式の概念を示す図である。図２において、プライベートネットワークPNW1、PNW2がゲートウェイ・ルータRT1、RT2を介してデータセンタネットワークDNWに接続されており、さらにデータセンタネットワークDNW内にアプリケーションサーバ装置ASVが設置されており、ルータRT1およびRT2とアプリケーションサーバ装置ASVとはレイヤ２スイッチL2SWを介して接続されている。ここで、プライベートネットワークPNW1のルータRT1にはAというMACアドレスが割り振られており、また、プライベートネットワークPNW2のルータRT2にはBというMACアドレスが割り振られている。さらにアプリケーションサーバ装置ASV内のネットワーク・インタフェース・カードNICにはSというMACアドレスが割り振られている。プライベートネットワークPNW2内のパソコン端末PC21またはPC22からアプリケーションサーバ装置ASVにパケットを送信し、アプリケーションサーバ装置ASVで処理した結果の応答パケットを受信しようとする場合、ルータRT2から送信するMACフレームは▲１▼に示す通り宛先MACアドレス（MAC DA）にはアプリケーションサーバ装置ASVのネットワーク・インタフェース・カードNICのMACアドレスSを設定し、送信元MACアドレス(MAC SA)にはルータRT2自身のMACアドレスBを設定する。▲２▼はネットワーク・インタフェース・カードNICが受信したMACフレームであり、MAC DA=S、MAC SA=Bとなっている。ネットワーク・インタフェース・カードNICは受信したMACフレームをアプリケーションAPLに渡し、アプリケーションAPLは要求されたサービス処理を行った後に、応答パケットを返送するために▲３▼に示すように、受信したMACフレーム内の発信元MACアドレス(MAC SA)のBを宛先MACアドレス(MAC DA)に設定し、更に、宛先MACアドレス(MAC DA)のSを発信元MACアドレス(MAC SA)に設定してネットワーク・インタフェース・カードNICに対して送信要求を行う。▲４▼はルータRT2が受信したMACフレームであり、MAC DA=B、MAC SA=Sとなっている。このようにしてルータRT2が送信したMACフレームに対する応答をルータRT2に返送することが可能となる。
【００３２】
図３でアプリケーションサーバ装置におけるフレームの送受信処理例(1)を説明する。デバイス部P10は、例えばネットワーク・インタフェース・カードNICを用いてもよい。さらに、受信した信号を記憶する受信バッファP11と、送信する信号を記憶する送信バッファP12を持っている。受信処理部P21および送信処理部P23はアプリケーションサーバ装置のオペレーションシステム(OS) P20が持つIPプロトコルスタックを処理する機能であり、さらに、受信処理部P21は受信したデータを格納しておく受信データ格納領域P22を持っている。アプリケーション処理部P40はアプリケーションサーバ装置のＯＳ上で動作するアプリケーションプログラムであり、フレーム受信処理部P41、受信したパケットを記憶する受信パケット記憶部P42、フレーム送信処理部P43、送信するパケットを記憶しておく送信パケット記憶部P44、受信したフレームのMACアドレスの入れ替えを行うMACアドレス設定処理部P45から構成される。デバイス部P10は回線P1より受信した信号を受信バッファP11に記憶しておき、受信が完了するとOSの受信処理部P21を起動する。受信処理部P21はデバイス部P10の受信バッファP11より受信データ格納領域P22にフレームデータを渡し、予め定められたポート番号に対応するアプリケーション処理部P40のフレーム受信処理部P41を起動する。フレーム受信処理部P41は受信処理部P21の受信データ格納領域P21より受信フレームを取り込み、受信パケット記憶部P42に記憶する。その後フレーム受信処理部P41は、MACアドレス設定処理部P45を起動する。MACアドレス設定処理部P45は受信パケット記憶部P42に記憶された受信フレームの宛先MACアドレス(受信MAC DA)を送信フレームの送信元MACアドレス(送信MAC SA)に設定し、さらに、前述の受信パケット記憶部P42に記憶された受信フレームの送信元MACアドレス(受信MAC SA)を送信フレームの宛先MACアドレス(送信MAC DA)に設定して送信パケット記憶部P44に書き込む。また、必要であれば受信フレーム内のVLAN Tag値を送信フレームのVLAN Tagに複写する。また、MACアドレス設定処理部P45はアプリケーションサービスの要求に応じて処理したIPパケットを前述の送信フレームに乗せてフレーム送信処理部P43を起動する。フレーム送信処理部P43はOSP 20の送信処理部P23を介さず送信パケット記憶部P44に編集した送信フレームを、直接デバイス部P10の送信バッファP12に書き込んで送信要求を行う。なお、本処理例ではＯＳ P20の送信処理部P23がアプリケーション処理部P40に対して、送信データ書き込み処理のインタフェースを持たない場合を説明したが、ＯＳ P20の送信処理部P23が、例えばデータリンクソケットインタフェース等により、アプリケーション処理部P40に対して、送信データ書き込みのインタフェースを持つ場合には、ＯＳ P20の前記送信データ書き込み処理のインタフェースを用いて送信要求を行うことも可能である。
【００３３】
図４は図３のアプリケーション処理部P40の受信パケット記憶部P42、および、送信パケット記憶部P44の構成例を示す図である。図４において受信パケット記憶部P42は受信したMACフレームの内容を記憶しておく、受信MACアドレス記憶部RMCAMEMと受信MACデータ記憶部RMCDMEMと受信IPアドレス記憶部RIPMEM、および、受信ペイロード記憶部PAYMEMから構成される。受信MACアドレス記憶部は宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、および、MACフレーム内の後続のデータを記憶しておく受信MACデータ記憶部RMCDMEMのメモリアドレスと、送信フレームの内容を記憶しておく送信パケット記憶部P44内の送信MACアドレス記憶部SMCAMEMのメモリアドレスを有している。また、受信MACデータ記憶部RMCDMEMはTagやType、および受信IPアドレス記憶部RIPMEMのメモリアドレスを有している。また、受信IPアドレス記憶部RIPMEMは宛先IPアドレス、宛先ポート番号、および発信元IPアドレス、発信元ポート番号と後続データである受信ペイロード記憶部RPAYMEMのメモリアドレスを有している。
【００３４】
一方、送信パケット記憶部P44は受信MACアドレス記憶部RMCAMEMよりリンクされており、送信MACアドレス記憶部SMCAMEMと送信MACデータ記憶部SMCDMEMと送信IPアドレス記憶部SIPMEMと送信ペイロード記憶部SPAYMEMから構成される。ここで送信MACアドレス部SMCAMEMは前述したように図３のアプリケーション処理部P40にあるMACアドレス設定処理部P45により受信フレーム内の宛先MACアドレスと送信元MACアドレスが入れ替えられて記憶される。送信MACデータ記憶部SMCDMEMは必要により受信メモリ領域P42の受信MACデータ記憶部RMCDMEMのTagやTypeが複写される。また、送信IPアドレス記憶部SIPMEMの宛先IPアドレス、宛先ポート番号、発信元IPアドレス、発信元ポート番号は図３のMACアドレス設定処理部P45においてアプリケーションサービスの要求に応じて処理したIPアドレスやポート番号が設定される。受信ペイロード記憶部SPAYMEMは必要であれば送信メモリ領域P42にある受信ペイロード記憶部RPAYMEMから複写されるか、またはアプリケーションサービスの要求に応じたデータが設定される。
【００３５】
図５はアプリケーションサーバ装置におけるフレーム送受信処理例(2)である。デバイス部P10の構成とＯＳ P20の受信処理部P21は、図３と同じであり説明は省略する。アプリケーション処理部P50はサーバのＯＳ上で動作するアプリケーションプログラムであり、フレーム受信処理部P51は受信したフレームの宛先MACアドレスと送信元MACアドレスとの入れ替えを行うMACアドレス設定処理部P52を内蔵しており、フレーム送信処理部P53、送信するフレームを記憶しておく送信パケット記憶部P54から構成される。デバイス部P10は回線(図３と同じため図示せず)より受信した信号を受信バッファP11に記憶しておき、受信が完了するとOS P20の受信処理部P21を起動する。受信処理部P21はデバイス部の受信バッファP11より受信データ格納領域P22にフレームデータを渡し、予め定められたポート番号に対応するアプリケーション処理部P50のフレーム受信処理部P51を起動するのは図３で説明したのと同じ動作である。フレーム受信処理部P51はＯＳ P20の受信処理部P21の受信データ格納領域P21より受信フレームを取り込む。その後、フレーム受信処理部P51は、内蔵するMACアドレス設定処理部P52により受信フレームの宛先MACアドレス(受信MAC DA)を送信フレームの発信元MACアドレス(送信MAC SA)に設定し、さらに、受信フレームの発信元MACアドレス(受信MAC SA)を送信フレームの宛先MACアドレス(送信MAC DA)に設定して送信パケット記憶部P54に書き込む。さらに、フレーム受信処理部P51は必要であれば受信フレーム内のVLAN Tag、およびTypeを送信フレームのVLAN Tag、およびTypeに複写する。また、フレーム受信処理部P53はアプリケーションサービスの要求に応じて処理したIPパケットを前述の送信フレームに乗せて送信パケット記憶部P54に書き込み、フレーム送信処理部P53を起動する。以降、フレーム送信処理部P53は送信パケット記憶部P54に編集された送信フレームを、直接デバイス部P10の送信バッファP12に書き込んで送信要求を行う。先述した様に、ＯＳ P20がアプリケーション処理部P50に対して、送信データ書き込み処理インタフェースを持つ場合には、そのインタフェースを用いて送信要求を行うことも可能である。
【００３６】
図６はアプリケーションサーバ装置におけるフレームの送受信処理例(3)の説明図である。デバイス部P10の構成とＯＳ P20の受信処理部P21は、図３と同じであり説明は省略する。アプリケーション処理部P60はサーバのＯＳ上で動作するアプリケーションプログラムであり、フレーム受信処理部P61、受信フレームから送信フレームへの宛先MACアドレスと送信元MACアドレスとの入れ替えを行うMACアドレス設定処理部P62を内蔵しているフレーム送信処理部P63、および、送信するフレームを記憶しておく送信パケット記憶部P64から構成される。デバイス部P10は回線(図３と同じため図示せず)より受信した信号を受信バッファP11に記憶しておき、受信が完了するとＯＳ P20の受信処理部P21を起動する。受信処理部P21はデバイス部P10の受信バッファP11より受信データ格納領域P22にフレームデータを渡し、予め定められたポート番号に対応するアプリケーション処理部P60のフレーム受信処理部P61を起動するのは図３で説明したのと同じ動作である。フレーム受信処理部P61はＯＳ P20の受信処理部P21の受信データ格納領域P22より受信フレームを取り込む。その後、フレーム受信処理部P61はフレーム送信処理部P63を起動する。フレーム送信処理部P63は内蔵するMACアドレス設定処理部P62により受信フレームの宛先MACアドレス(受信MAC DA)を送信フレームの発信元MACアドレス(送信MAC SA)に設定し、さらに、受信フレームの発信元MACアドレス(受信MAC SA)を送信フレームの宛先MACアドレス(送信MAC DA)に設定して送信パケット記憶部P64に書き込む。さらに、フレーム送信処理部P63は必要であれば受信フレーム内のVLAN Tag、およびTypeを送信フレームのVLAN Tag、およびTypeに複写する。また、フレーム送信処理部P63はアプリケーションサービスの要求に応じて処理したIPパケットを前記の送信フレームに乗せて送信パケット記憶部P64に書き込んだ後、送信パケット記憶部P64に編集された送信フレームを、直接デバイス部P10の送信バッファP12に書き込んで送信要求を行う。先述した様に、ＯＳ P20がアプリケーション処理部P60に対して、送信データ書き込み処理インタフェースを持つ場合には、そのインタフェースを用いて送信要求を行うことも可能である。
【００３７】
図７は本発明を適用したキャリアのデータセンタにおけるコンテンツ複製配信サービスの実施例である。データセンタはデータセンタネットワークDNW内のアプリケーションサーバ装置である複製サーバCSVにてコンテンツを複製して、要求のあったプライベートネットワークPNW1内のクライアントパソコン端末PC1〜PCnに対してコンテンツを配信する配信代行サービスを提供する。
【００３８】
また、各プライベートネットワークPNW1、PNW2はゲートウェイ・ルータRT1、RT2を介してデータセンタネットワークDNWに接続されており、ゲートウェイ・ルータRT1、RT2と複製サーバCSVは、各プライベートネットワークPNW1、PNW2が独立したプライベートアドレス体系を使用しているためVLANにより分離され、複製サーバはVLANインタフェース毎にネットワークアドレスを管理できるようにしている。
【００３９】
プライベートネットワークPNW1内の配信サーバDSVより同じネットワーク内のクライアントパソコン端末PC1〜PCnに対してコンテンツを配信する場合、複製サーバCSVに配信先端末PC1〜PCnのネットワークアドレスや、必要に応じてポート番号等の登録を行い、複製サーバCSVは配信先アドレスリストとして、配送先アドレスを記憶しておく。その後、配信サーバDSVは複製サーバCSVのネットワークアドレス宛にパケットを送出する。この時、ゲートウェイ・ルータRT1から複製サーバCSVに転送されるMACフレームの宛先MACアドレス(MAC DA)はRT1のMACアドレス Aが設定され、発信元MACアドレス(MAC SA)は複製サーバCSVのネットワーク・インタフェース・カードNICのMACアドレス Sが設定される。複製サーバCSVはIPプロトコル処理を行わず、受信したフレームの送信元MACアドレス=Aと宛先MACアドレス=Sを入れ替えた後、配信宛先数分MACフレームのVLAN IDを含むTagとType、および、後続のデータ部を複製し、宛先IPアドレスをアプリケーションから指示された配信先アドレスに置換し、フレームを送出する。
【００４０】
これにより、当該フレームは全てゲートウェイ・ルータRT1にのみ転送され、他のゲートウェイ・ルータRT2には転送されないため、仮に他のプライベートネットワークPNW2内にPNW1のクライアントパソコン端末PC1〜PCnと重複するIPアドレスを持つ端末が存在してもパケットが誤って転送されることは無い。
【００４１】
ゲートウェイ・ルータRT1はクライアントパソコン端末PC1〜PCnのIPアドレスが設定されたパケットを抽出し、通常のIPアドレスによるルーチングを行うことにより目的の配信先に配信を行うことが可能となる。
【００４２】
本実施例では、複製サーバCSV本体のCPUによりMACアドレスの入れ替えや、フレームの複製、宛先IPアドレスの置換を行っているが、CSVに内蔵されるネットワーク・インタフェース・カードNICに送受信処理部およびアプリケーションを置くことで複製専用のNICとすれば、本体CPUに負荷をかけないで実現することも可能である。
【００４３】
また、本実施例ではコンテンツ配信先の端末のネットワークアドレスを予め複製サーバCSVに登録することにしたが、配信サーバDSVから配信データを送出する時にIPパケット部(ペイロード部)に配信先アドレスを設定することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、複数の仮想閉域網において、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある仮想閉域網内の要求元から送信されたパケットに対して、１つのサーバ装置を用いて前記パケットに対する応答パケットを前記要求元へ確実に返送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用ネットワーク例である。
【図２】 MACフレームのアドレス解決方式の概念説明図である。
【図３】アプリケーションサーバ装置のフレーム送受信処理(1)の説明図である。
【図４】アプリケーション処理部の受信パケット記憶部と送信パケット記憶部の構成例である。
【図５】アプリケーションサーバ装置のフレーム送受信処理(2)の説明図である。
【図６】アプリケーションサーバ装置のフレーム送受信処理(3)の説明図である。
【図７】本発明を適用したコンテンツ複製サービスの実施例である。
【図８】 VLANのＭＡＣフレーム構成の説明図である。
【図９】インターネット網と接続する時のNATを使ったネットワークの例である。
【図１０】データセンタネットワークのアプリケーションサーバ装置に接続する時のNATを使ったネットワークの例である。
【図１１】アプリケーションサーバ装置を利用したアプリケーションサービスを提供する従来のネットワーク構成例である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、同じＩＰアドレスを有する可能性のある複数の仮想閉域網内からの要求に対して、処理結果を要求元に返送するサービスを提供するサーバ装置、ならびに複数の仮想閉域網、各仮想閉域網のそれぞれの通信装置および該各通信装置と通信を行うサーバ装置を含む通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数のプライベートネットワークからアクセスできるサーバ装置を構成する場合、ＩＰアドレスの重複を回避するために、個々のプライベートネットワークとサーバ装置との間にＮＡＴ(Network Address Translator)装置を設置して、プライベートアドレスをグローバルアドレスに変換する必要があった。
【０００３】
コンピュータ・ネットワークの柔軟性、拡張性をもたらす仮想テクノロジーとして、VPN(Virtual Private Network 仮想閉域網)とVLAN(Virtual Local Area Network 仮想LAN)があげられる。
【０００４】
VPNは主として社内のネットワークを構築するために、各地に散在する本社、営業所、支店、工場等を相互に接続するため、共有ネットワーク(インターネット等の広域網)上に設けられた仮想の閉域網であり、ユーザが共有のネットワークを意識することなく利用できるようにする技術である。VPNは主として企業の情報システムの回線、設備コストの削減ばかりでなく、エレクトロニック・コマース(電子商取引)の実現等、高度な目的に採用されている。
【０００５】
VLANは大学のキャンパス内や企業のビル内、工場内といった比較的ローカルな環境で利用されるLANの技術である。また、VLANは主として企業システムにおける自営ネットワーク（イントラネット）の配線の合理化や、ネットワーク構成変更時の作業量の軽減といったネットワークの管理、運用に伴うコストの削減に効果がある。さらには、セキュリティやネットワーク・トラヒックを分散するためのセグメント分割等の面でも多大な効果がある。
VPNとVLANはそれぞれ適用の場所が異なり、地域毎のアクセス系にVLANを適用し、地域間のWAN（Wide Area Network）上にMPLS(MultiProtocol Label Switching)によるVPNを適用して両者を融合させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１によればVLAN対応スイッチングハブでアクセス網を構築し、MPLS対応ルータでコアネットワークを構築するようにして安価な値段で且つスケール性(拡張性)の高いVPNを提供しようとするものである。
【０００６】
ここで、VLANは、ネットワークに接続された機器をその物理的な配線や構成に関係なくグループ化するもので、グループ化はレイヤ２にあたるメディアアクセス制御(MAC)フレームが到達する範囲内において行われる。フレームの送受は同一グループ内で行われ、フレームのブロードキャストも同一グループ内で行われる。異なるVLANグループ間の通信はレイヤ３における中継動作を行うルータを介さなければならない。
【０００７】
VLANを実現する方式には、(1)ポートベースVLAN、(2)MACアドレスベースVLAN、(3)ポリシーベースVLAN等がある。このうち、ポートベースVLANは、スイッチングハブ上の物理ポート単位で静的にVLANグループを形成する方式であり、また、MACアドレスベースは端末が持つMACアドレスをベースにしてVLANを形成するもので、受信パケット内の発信元MACアドレスに基づいて該当するVLANグループを認識する。
【０００８】
VLANでは各グループに固有の識別子であるVLAN ID（VID: Virtual LAN Identifier）を付与すると共にタグ方式を採用することにより複数の装置にまたがった複数のVLANを構成することができる。
【０００９】
タグ方式とは、IEEE802.1Qにより標準化された手法である。タグ方式では、VIDをMACフレームにタグという形で付与し、このタグをパケットと共にMACフレームで運ぶ。タグ付きMACフレームを受信したＬ２スイッチ（スイッチングハブ）はタグの内容を解析し、そのVLANが属する適切なポートに中継処理する。
【００１０】
図８はVLAN（IEEE802.1Q）のMACフレームフォーマットであり、M1はMAC宛先アドレス（MAC DA）、M2はMAC発信元アドレス（MAC SA）、M3はタグ、M4はタイプ、M5はIPパケット（IPヘッダ/TCPヘッダ/データ部）である。タグM3は４バイトで構成され、▲１▼TPID(Tag Protocol Identifier)、▲２▼ユーザプライオリティ、▲３▼CFI(Canonical Format Indicator)、▲４▼VID(Virtual LAN Identifier)、▲５▼length、▲６▼RIF(Routing Information Field)を表している。TPIDの値は16進数で81-00(IEEE802.1Qタグタイプ)に固定されている。ユーザプライオリティはフレームの優先順位を3ビットで表現したもの、CFIはタグヘッダにおけるRIF fieldの有無を示すもの、VIDは12ビット構成のバーチャルLAN識別子であり、212=4096個のVIDを識別することができる。
【００１１】
しかしながら、特許文献１のように、VPNにより閉域網を構築する場合にはVPN機能を持ったルータを設置しなければならず、より安価な値段で閉域網を構築するには経済性に難点があった。
【００１２】
一方、VLANは通常プライベートネットワーク（イントラネット）内で使用されるため、IPアドレスのアドレス体系はプライベートアドレスを使用している。プライベートIPアドレスは、IETF RFC1918に定められた方法により企業等のイントラネットの運用者が自由に設定できるためイントラネット間でアドレスが重複することが許されている。
【００１３】
これに対して、共有（公衆）のネットワーク（インターネット）で使用されるIPアドレスは、ユーザ毎に重複することが許されないためIANA(Internet Assigned Number Authority（日本ではJPNIC: Japan Network Information Center）)で世界的に管理されるグローバルアドレス体系が使用されている。
【００１４】
インターネットを提供する通信事業者や、インターネットのサービスを提供するインターネットサービスプロバイダー（ISP）は共有のネットワークを利用することからグローバルアドレス体系を使用しなければならない。
【００１５】
このため、イントラネットとインターネットを接続する場合は、プライベートアドレスとグローバルアドレスのアドレス変換を行うNAT（Network Address Translator、ネットワークアドレス変換）機能を持つことが一般的に行われている（例えば、非特許文献１参照。）。
【００１６】
図９はインターネット接続におけるNATを使ったネットワークの例であり、NWはインターネット網、RTはルータ、NATはNATサーバ、SHBはスイッチングハブ、PC1〜PCnはパソコン端末である。▲１▼パソコン端末PC2より外部のインターネット網にアクセス要求があると、▲２▼NATサーバNATがプライベートIPアドレスからグローバルIPアドレスに変換してルータRTを経由してインターネット網NWへ送信される。逆に▲３▼外部のインターネット網ＮＷからパソコン端末PC2へのアクセス要求があると、▲４▼NATサーバNATがグローバルIPアドレスからプライベートIPアドレスに変換してスイッチングハブSHBを経由してパソコン端末PC2にパケットが到着する。
【００１７】
【特許文献１】
特開2002-164937号公報（例えば、図１）
【００１８】
【非特許文献１】
是友春樹監修，マルチメディア通信研究会編，「ポイント図解式 VPN/VLAN教科書」，アスキー出版局，2000年２月，P.169
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、通信事業者やISPがインターネットデータセンタ（IDC）に代表されるようなアプリケーションによるサービスを提供するアプリケーションサーバ装置（例えば、WWWサーバ）を共有ネットワーク内に設置して、その共有ネットワーク（インターネット）に接続されている企業ユーザのようなプライベートネットワーク（イントラネット）内の端末に対して、種々のアプリケーションサービスが提供されるようになってきた。
【００２０】
ここでイントラネットとインターネットの接続を行うために、前述のようなプライベートアドレスとグローバルアドレスの変換を行うNAT機能が必要になる。
【００２１】
図１０は、共有のネットワークDNW内にアプリケーションサーバ装置ASVを設置して、その共有ネットワークに接続されているユーザのプライベートネットワークPNWに対して、アプリケーションサービスを提供する場合の実施例であり、共有ネットワーク内はグローバルIPアドレスを使用し、企業内のプライベートネットワーク内ではプライベートIPアドレスを使用するため、NATサーバ(NAT)によるアドレス変換機能を備える必要がある。
【００２２】
しかしながら、最近では、インターネット網等の共有ネットワークを提供する通信事業者（キャリア）とインターネットサービスを提供するISPとのビジネス上の役割分担から、キャリアはレイヤ2スイッチでネットワークを構成し、ISPはアプリケーションサーバ装置、例えばWWWサーバ等を持ち、キャリアのネットワークを利用して、ユーザであるプライベートネットワークを持つ企業に対し、アプリケーションサービスを提供するようになった。さらに、プライベートネットワークとアプリケーションサーバ装置を接続しようとする場合、セキュリティの観点からは高価なVPNを使用せずVLANにより接続したいという要求や、また、経済的にアプリケーションサービスを提供するために、複数のユーザでアプリケーションサーバを共有したいという要求が起こっている。
【００２３】
図１１はVLANを利用して、プライベートアドレス体系を持つプライベートネットワークユーザPNW1、PNW2をアプリケーションサーバ装置ASV1、ASV2に接続しようとする従来のネットワークの例であり、プライベートネットワークユーザの間でIPアドレスの重複が考えられる。このようなネットワークを複数接続してサービスを提供する場合、前述のようにNAT機能によりプライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスの変換が必要になる。また、アプリケーションサーバ装置ASV1、ASV2においては、それぞれのネットワーク対応に独立したルーチングテーブルRTB1、または、RTB2を用意することが必要になるが、現在広く利用されているOS（Solaris, Linux, BSD, Windows（登録商標）等）では、1つの宛先IPアドレスにつき、1つのゲートウェイとなるルータ（以降、ゲートウェイ・ルータと表記する）RT1、または、RT2しか指定できないため、IPアドレスが重複した場合、本来転送すべきゲートウェイ・ルータに対してIPパケットを転送する保証がないことから、サーバを共有することができず、ユーザのプライベートネットワーク対応にアプリケーションサーバ装置を設置しなければならなかった。
【００２４】
本発明では、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、複数の仮想閉域網からの受信パケットに対して、NAT装置を介することなく、１つのサーバ装置により受信パケットに対する応答パケットを要求元に返送することが可能となるサーバ装置および通信システムを提供することを目的とする。
【００２５】
本発明においては、レイヤ２スイッチを用いて通信が行われる網に設けられ、該網と複数のルータにより接続される複数の仮想閉域網のいずれかに属する端末とＩＰパケットを送受信するサーバ装置において、前記端末から送信されるＩＰパケットを、前記網と前記端末とを接続するルータのＭＡＣアドレスを送信元ＭＡＣアドレスとするＭＡＣフレームの受信により受信する受信手段と、受信した前記ＭＡＣフレームに含まれる前記送信元ＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして設定したＭＡＣフレームに、前記端末への応答ＩＰパケットを含めて、該端末に接続されている前記ルータに返送する送信手段と、を備えたことを特徴とするサーバ装置を用いる。
好ましくは、前記端末からのＩＰパケットが含まれる前記ＭＡＣフレームの前記送信元ＭＡＣアドレスを記憶する記憶手段を備え、前記設定は該記憶した送信元ＭＡＣアドレスを用いて行われる。
本発明においては、レイヤ２スイッチを用いて通信が行われる網に設けられたサーバ装置と、該網と複数のルータにより接続される複数の仮想閉域網のいずれかに属する端末との間で、ＩＰパケットを送受信するＩＰパケット通信方法において、前記端末から送信されるＩＰパケットを、前記網と前記端末とを接続するルータのＭＡＣアドレスを送信元ＭＡＣアドレスとするＭＡＣフレームの受信により受信し、受信した前記ＭＡＣフレームに含まれる前記送信元ＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして設定したＭＡＣフレームに、前記端末への応答ＩＰパケットを含めて送信する、ことを特徴とするＩＰパケット通信方法を用いる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
上記課題は第１案によれば、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網のそれぞれの網と通信可能なサーバ装置において、受信パケットのレイヤ２フレーム内にある送信元である通信装置の物理アドレスを記憶する手段と、該受信パケットに対する応答パケットを送信するときに、応答先のＩＰアドレスに関係なく、前記手段で記憶した該物理アドレスを該応答パケットの宛先レイヤ２アドレスとして設定する設定手段を備えることにより達成される。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網内には一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網の通信装置（例えばルータ装置、ホスト装置等）は確実に通信を行うことができる。
また、上記課題は第２案によれば、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網のそれぞれの網と通信可能なサーバ装置において、通信装置から送信されたパケットに対して応答パケットを返送する場合、応答先のＩＰアドレスに関係なく、該受信パケットのレイヤ２フレーム内にある送信元である前記通信装置の物理アドレスを宛先物理アドレスとしてメモリに設定し、該受信パケットのレイヤ２フレーム内の宛先物理アドレスを送信元物理アドレスとして該メモリに設定する受信手段を備え、該送信メモリにある宛先物理アドレス、および、送信元物理アドレスに基づいてフレームを送信する送信手段を備える。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網内には一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網の通信装置（例えばルータ装置、ホスト装置等）は確実に通信を行うことができる。
また、上記課題は第３案によれば、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網のそれぞれの網に接続可能なサーバ装置において、受信したパケットに対して応答パケットを返送する場合、応答先のＩＰアドレスに関係なく、該受信パケットのレイヤ２フレーム内にある送信元である通信装置の物理アドレスを宛先物理アドレスとしてメモリに設定し、該受信パケットのレイヤ２フレーム内の宛先物理アドレスを送信元物理アドレスとして該メモリに設定する設定手段を備え、該メモリにある宛先物理アドレス、および、送信元物理アドレスに基づいてフレームを送信する送信手段を備える。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網内には一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網は通信装置（例えばルータ装置、ホスト装置）を介して確実に通信を行うことができる。
また、上記課題は第４案によれば、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網のそれぞれの網と通信可能なサーバ装置において、受信パケットに対して応答パケットにより応答するときに、応答先のＩＰアドレスに関係なく、該受信パケットの送信元物理アドレスを該応答パケットの宛先物理アドレスとした該応答パケットを送出する手段を備える。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網内に一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網は確実に通信を行うことができる。
また、上記課題は第５案は、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある複数の仮想閉域網と、各仮想閉域網のそれぞれの通信装置と、各通信装置と通信を行うサーバ装置とを含む通信システムにおいて、該サーバ装置は、前記各通信装置が送出する送出パケットに対する応答パケットを返送するときに、応答先のＩＰアドレスに関係なく、送出パケットの送信元物理アドレスを該応答パケットの宛先物理アドレスとして設定する設定手段を有し、前記通信装置は、前記サーバが返送した応答パケットの宛先ＩＰアドレスに基づき該応答パケットを転送する手段とを備える通信システムである。この構成により、物理アドレス（例えばＭＡＣアドレス）は全世界を通して一意に割り当てられているので、各仮想閉域網 には一意のＩＰアドレスが割り当てられ、各仮想閉域網に同じＩＰアドレスが割り当てられたとしてもサーバ装置と各仮想閉域網は確実に通信を行うことができる。
HYPERLINK "JavaScript:void(0)" 図１は本発明が適用されるネットワークの構成例である。ＤＮＷはデータセンタネットワーク、ＡＳＶはアプリケーションサーバ装置、Ｌ２ＳＷはレイヤ２スイッチ、ＲＴ１〜ＲＴ３はゲートウェイ・ルータ、ＰＮＷ１〜ＰＮＷ３はプライベートネットワーク、ＳＨＢ１〜ＳＨＢ３はスイッチングハブ、ＰＣ１１〜ＰＣ３２はパソコン端末、ＶＬＡＮ１〜ＶＬＡＮ３は仮想ＬＡＮである。各企業のプライベートネットワークＰＮＷ１〜３に収容されるパソコン端末ＰＣ１１〜ＰＣ３２はスイッチングハブＳＨＢ１〜３を経由してプライベートネットワークの出口となるゲートウェイ・ルータＲＴ１〜３に接続されている。
また、データセンタネットワークＤＮＷはゲートウェイ・ルータＲＴ１〜３からレイヤ２スイッチＬ２ＳＷを経由してアプリケーションサーバ装置ＡＳＶにＶＬＡＮ１〜３で接続されている。ここでプライベートネットワークＰＮＷ１〜３はプライベートＩＰアドレス体系のため、ＰＣ１１〜ＰＣ３２はプライベートＩＰアドレスが割り振られていることから、各プライベートネットワークＰＮＷ間でパソコン端末に割り振られているＩＰアドレスは重複が許されている。 HYPERLINK "JavaScript:void(0)" 図１に示すネットワーク構成により、各プライベートネットワークＰＮＷ１〜３内に収容されたパソコン端末ＰＣ１１〜ＰＣ３２はデータセンタネットワーク内にあるアプリケーションサーバ装置ＡＳＶにアクセスすることにより、アプリケーションサービスを受けることができる。また、 HYPERLINK "JavaScript:void(0)" 図１に示すネットワーク構成では、各プライベートネットワークＰＮＷ１〜３がＶＬＡＮ１〜３を使用してアプリケーションサーバ装置ＡＳＶに接続されることで、データセンタネットワークＤＮＷにおけるネットワーク構成の変更等のネットワーク管理、運用に伴うコストの削減や、高いセキュリティ機能の実現やネットワーク・トラヒックを分散するためのセグメント分割等の機能を実現しながら、各プライベートネットワークＰＮＷ１〜３がアプリケーションサーバ装置ＡＳＶを共用することができるという効果がある。
【００３１】
図２は本発明のアドレス解決方式の概念を示す図である。図２において、プライベートネットワークPNW1、PNW2がゲートウェイ・ルータRT1、RT2を介してデータセンタネットワークDNWに接続されており、さらにデータセンタネットワークDNW内にアプリケーションサーバ装置ASVが設置されており、ルータRT1およびRT2とアプリケーションサーバ装置ASVとはレイヤ２スイッチL2SWを介して接続されている。ここで、プライベートネットワークPNW1のルータRT1にはAというMACアドレスが割り振られており、また、プライベートネットワークPNW2のルータRT2にはBというMACアドレスが割り振られている。さらにアプリケーションサーバ装置ASV内のネットワーク・インタフェース・カードNICにはSというMACアドレスが割り振られている。プライベートネットワークPNW2内のパソコン端末PC21またはPC22からアプリケーションサーバ装置ASVにパケットを送信し、アプリケーションサーバ装置ASVで処理した結果の応答パケットを受信しようとする場合、ルータRT2から送信するMACフレームは▲１▼に示す通り宛先MACアドレス（MAC DA）にはアプリケーションサーバ装置ASVのネットワーク・インタフェース・カードNICのMACアドレスSを設定し、送信元MACアドレス(MAC SA)にはルータRT2自身のMACアドレスBを設定する。▲２▼はネットワーク・インタフェース・カードNICが受信したMACフレームであり、MAC DA=S、MAC SA=Bとなっている。ネットワーク・インタフェース・カードNICは受信したMACフレームをアプリケーションAPLに渡し、アプリケーションAPLは要求されたサービス処理を行った後に、応答パケットを返送するために▲３▼に示すように、受信したMACフレーム内の発信元MACアドレス(MAC SA)のBを宛先MACアドレス(MAC DA)に設定し、更に、宛先MACアドレス(MAC DA)のSを発信元MACアドレス(MAC SA)に設定してネットワーク・インタフェース・カードNICに対して送信要求を行う。▲４▼はルータRT2が受信したMACフレームであり、MAC DA=B、MAC SA=Sとなっている。このようにしてルータRT2が送信したMACフレームに対する応答をルータRT2に返送することが可能となる。
【００３２】
図３でアプリケーションサーバ装置におけるフレームの送受信処理例(1)を説明する。デバイス部P10は、例えばネットワーク・インタフェース・カードNICを用いてもよい。さらに、受信した信号を記憶する受信バッファP11と、送信する信号を記憶する送信バッファP12を持っている。受信処理部P21および送信処理部P23はアプリケーションサーバ装置のオペレーションシステム(OS) P20が持つIPプロトコルスタックを処理する機能であり、さらに、受信処理部P21は受信したデータを格納しておく受信データ格納領域P22を持っている。アプリケーション処理部P40はアプリケーションサーバ装置のＯＳ上で動作するアプリケーションプログラムであり、フレーム受信処理部P41、受信したパケットを記憶する受信パケット記憶部P42、フレーム送信処理部P43、送信するパケットを記憶しておく送信パケット記憶部P44、受信したフレームのMACアドレスの入れ替えを行うMACアドレス設定処理部P45から構成される。デバイス部P10は回線P1より受信した信号を受信バッファP11に記憶しておき、受信が完了するとOSの受信処理部P21を起動する。受信処理部P21はデバイス部P10の受信バッファP11より受信データ格納領域P22にフレームデータを渡し、予め定められたポート番号に対応するアプリケーション処理部P40のフレーム受信処理部P41を起動する。フレーム受信処理部P41は受信処理部P21の受信データ格納領域P21より受信フレームを取り込み、受信パケット記憶部P42に記憶する。その後フレーム受信処理部P41は、MACアドレス設定処理部P45を起動する。MACアドレス設定処理部P45は受信パケット記憶部P42に記憶された受信フレームの宛先MACアドレス(受信MAC DA)を送信フレームの送信元MACアドレス(送信MAC SA)に設定し、さらに、前述の受信パケット記憶部P42に記憶された受信フレームの送信元MACアドレス(受信MAC SA)を送信フレームの宛先MACアドレス(送信MAC DA)に設定して送信パケット記憶部P44に書き込む。また、必要であれば受信フレーム内のVLAN Tag値を送信フレームのVLAN Tagに複写する。また、MACアドレス設定処理部P45はアプリケーションサービスの要求に応じて処理したIPパケットを前述の送信フレームに乗せてフレーム送信処理部P43を起動する。フレーム送信処理部P43はOSP 20の送信処理部P23を介さず送信パケット記憶部P44に編集した送信フレームを、直接デバイス部P10の送信バッファP12に書き込んで送信要求を行う。なお、本処理例ではＯＳ P20の送信処理部P23がアプリケーション処理部P40に対して、送信データ書き込み処理のインタフェースを持たない場合を説明したが、ＯＳ P20の送信処理部P23が、例えばデータリンクソケットインタフェース等により、アプリケーション処理部P40に対して、送信データ書き込みのインタフェースを持つ場合には、ＯＳ P20の前記送信データ書き込み処理のインタフェースを用いて送信要求を行うことも可能である。
【００３３】
図４は図３のアプリケーション処理部P40の受信パケット記憶部P42、および、送信パケット記憶部P44の構成例を示す図である。図４において受信パケット記憶部P42は受信したMACフレームの内容を記憶しておく、受信MACアドレス記憶部RMCAMEMと受信MACデータ記憶部RMCDMEMと受信IPアドレス記憶部RIPMEM、および、受信ペイロード記憶部PAYMEMから構成される。受信MACアドレス記憶部は宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、および、MACフレーム内の後続のデータを記憶しておく受信MACデータ記憶部RMCDMEMのメモリアドレスと、送信フレームの内容を記憶しておく送信パケット記憶部P44内の送信MACアドレス記憶部SMCAMEMのメモリアドレスを有している。また、受信MACデータ記憶部RMCDMEMはTagやType、および受信IPアドレス記憶部RIPMEMのメモリアドレスを有している。また、受信IPアドレス記憶部RIPMEMは宛先IPアドレス、宛先ポート番号、および発信元IPアドレス、発信元ポート番号と後続データである受信ペイロード記憶部RPAYMEMのメモリアドレスを有している。
【００３４】
一方、送信パケット記憶部P44は受信MACアドレス記憶部RMCAMEMよりリンクされており、送信MACアドレス記憶部SMCAMEMと送信MACデータ記憶部SMCDMEMと送信IPアドレス記憶部SIPMEMと送信ペイロード記憶部SPAYMEMから構成される。ここで送信MACアドレス部SMCAMEMは前述したように図３のアプリケーション処理部P40にあるMACアドレス設定処理部P45により受信フレーム内の宛先MACアドレスと送信元MACアドレスが入れ替えられて記憶される。送信MACデータ記憶部SMCDMEMは必要により受信メモリ領域P42の受信MACデータ記憶部RMCDMEMのTagやTypeが複写される。また、送信IPアドレス記憶部SIPMEMの宛先IPアドレス、宛先ポート番号、発信元IPアドレス、発信元ポート番号は図３のMACアドレス設定処理部P45においてアプリケーションサービスの要求に応じて処理したIPアドレスやポート番号が設定される。受信ペイロード記憶部SPAYMEMは必要であれば送信メモリ領域P42にある受信ペイロード記憶部RPAYMEMから複写されるか、またはアプリケーションサービスの要求に応じたデータが設定される。
【００３５】
図５はアプリケーションサーバ装置におけるフレーム送受信処理例(2)である。デバイス部P10の構成とＯＳ P20の受信処理部P21は、図３と同じであり説明は省略する。アプリケーション処理部P50はサーバのＯＳ上で動作するアプリケーションプログラムであり、フレーム受信処理部P51は受信したフレームの宛先MACアドレスと送信元MACアドレスとの入れ替えを行うMACアドレス設定処理部P52を内蔵しており、フレーム送信処理部P53、送信するフレームを記憶しておく送信パケット記憶部P54から構成される。デバイス部P10は回線(図３と同じため図示せず)より受信した信号を受信バッファP11に記憶しておき、受信が完了するとOS P20の受信処理部P21を起動する。受信処理部P21はデバイス部の受信バッファP11より受信データ格納領域P22にフレームデータを渡し、予め定められたポート番号に対応するアプリケーション処理部P50のフレーム受信処理部P51を起動するのは図３で説明したのと同じ動作である。フレーム受信処理部P51はＯＳ P20の受信処理部P21の受信データ格納領域P21より受信フレームを取り込む。その後、フレーム受信処理部P51は、内蔵するMACアドレス設定処理部P52により受信フレームの宛先MACアドレス(受信MAC DA)を送信フレームの発信元MACアドレス(送信MAC SA)に設定し、さらに、受信フレームの発信元MACアドレス(受信MAC SA)を送信フレームの宛先MACアドレス(送信MAC DA)に設定して送信パケット記憶部P54に書き込む。さらに、フレーム受信処理部P51は必要であれば受信フレーム内のVLAN Tag、およびTypeを送信フレームのVLAN Tag、およびTypeに複写する。また、フレーム受信処理部P53はアプリケーションサービスの要求に応じて処理したIPパケットを前述の送信フレームに乗せて送信パケット記憶部P54に書き込み、フレーム送信処理部P53を起動する。以降、フレーム送信処理部P53は送信パケット記憶部P54に編集された送信フレームを、直接デバイス部P10の送信バッファP12に書き込んで送信要求を行う。先述した様に、ＯＳ P20がアプリケーション処理部P50に対して、送信データ書き込み処理インタフェースを持つ場合には、そのインタフェースを用いて送信要求を行うことも可能である。
【００３６】
図６はアプリケーションサーバ装置におけるフレームの送受信処理例(3)の説明図である。デバイス部P10の構成とＯＳ P20の受信処理部P21は、図３と同じであり説明は省略する。アプリケーション処理部P60はサーバのＯＳ上で動作するアプリケーションプログラムであり、フレーム受信処理部P61、受信フレームから送信フレームへの宛先MACアドレスと送信元MACアドレスとの入れ替えを行うMACアドレス設定処理部P62を内蔵しているフレーム送信処理部P63、および、送信するフレームを記憶しておく送信パケット記憶部P64から構成される。デバイス部P10は回線(図３と同じため図示せず)より受信した信号を受信バッファP11に記憶しておき、受信が完了するとＯＳ P20の受信処理部P21を起動する。受信処理部P21はデバイス部P10の受信バッファP11より受信データ格納領域P22にフレームデータを渡し、予め定められたポート番号に対応するアプリケーション処理部P60のフレーム受信処理部P61を起動するのは図３で説明したのと同じ動作である。フレーム受信処理部P61はＯＳ P20の受信処理部P21の受信データ格納領域P22より受信フレームを取り込む。その後、フレーム受信処理部P61はフレーム送信処理部P63を起動する。フレーム送信処理部P63は内蔵するMACアドレス設定処理部P62により受信フレームの宛先MACアドレス(受信MAC DA)を送信フレームの発信元MACアドレス(送信MAC SA)に設定し、さらに、受信フレームの発信元MACアドレス(受信MAC SA)を送信フレームの宛先MACアドレス(送信MAC DA)に設定して送信パケット記憶部P64に書き込む。さらに、フレーム送信処理部P63は必要であれば受信フレーム内のVLAN Tag、およびTypeを送信フレームのVLAN Tag、およびTypeに複写する。また、フレーム送信処理部P63はアプリケーションサービスの要求に応じて処理したIPパケットを前記の送信フレームに乗せて送信パケット記憶部P64に書き込んだ後、送信パケット記憶部P64に編集された送信フレームを、直接デバイス部P10の送信バッファP12に書き込んで送信要求を行う。先述した様に、ＯＳ P20がアプリケーション処理部P60に対して、送信データ書き込み処理インタフェースを持つ場合には、そのインタフェースを用いて送信要求を行うことも可能である。
【００３７】
図７は本発明を適用したキャリアのデータセンタにおけるコンテンツ複製配信サービスの実施例である。データセンタはデータセンタネットワークDNW内のアプリケーションサーバ装置である複製サーバCSVにてコンテンツを複製して、要求のあったプライベートネットワークPNW1内のクライアントパソコン端末PC1〜PCnに対してコンテンツを配信する配信代行サービスを提供する。
【００３８】
また、各プライベートネットワークPNW1、PNW2はゲートウェイ・ルータRT1、RT2を介してデータセンタネットワークDNWに接続されており、ゲートウェイ・ルータRT1、RT2と複製サーバCSVは、各プライベートネットワークPNW1、PNW2が独立したプライベートアドレス体系を使用しているためVLANにより分離され、複製サーバはVLANインタフェース毎にネットワークアドレスを管理できるようにしている。
【００３９】
プライベートネットワークPNW1内の配信サーバDSVより同じネットワーク内のクライアントパソコン端末PC1〜PCnに対してコンテンツを配信する場合、複製サーバCSVに配信先端末PC1〜PCnのネットワークアドレスや、必要に応じてポート番号等の登録を行い、複製サーバCSVは配信先アドレスリストとして、配送先アドレスを記憶しておく。その後、配信サーバDSVは複製サーバCSVのネットワークアドレス宛にパケットを送出する。この時、ゲートウェイ・ルータRT1から複製サーバCSVに転送されるMACフレームの宛先MACアドレス(MAC DA)はRT1のMACアドレス Aが設定され、発信元MACアドレス(MAC SA)は複製サーバCSVのネットワーク・インタフェース・カードNICのMACアドレス Sが設定される。複製サーバCSVはIPプロトコル処理を行わず、受信したフレームの送信元MACアドレス=Aと宛先MACアドレス=Sを入れ替えた後、配信宛先数分MACフレームのVLAN IDを含むTagとType、および、後続のデータ部を複製し、宛先IPアドレスをアプリケーションから指示された配信先アドレスに置換し、フレームを送出する。
【００４０】
これにより、当該フレームは全てゲートウェイ・ルータRT1にのみ転送され、他のゲートウェイ・ルータRT2には転送されないため、仮に他のプライベートネットワークPNW2内にPNW1のクライアントパソコン端末PC1〜PCnと重複するIPアドレスを持つ端末が存在してもパケットが誤って転送されることは無い。
【００４１】
ゲートウェイ・ルータRT1はクライアントパソコン端末PC1〜PCnのIPアドレスが設定されたパケットを抽出し、通常のIPアドレスによるルーチングを行うことにより目的の配信先に配信を行うことが可能となる。
【００４２】
本実施例では、複製サーバCSV本体のCPUによりMACアドレスの入れ替えや、フレームの複製、宛先IPアドレスの置換を行っているが、CSVに内蔵されるネットワーク・インタフェース・カードNICに送受信処理部およびアプリケーションを置くことで複製専用のNICとすれば、本体CPUに負荷をかけないで実現することも可能である。
【００４３】
また、本実施例ではコンテンツ配信先の端末のネットワークアドレスを予め複製サーバCSVに登録することにしたが、配信サーバDSVから配信データを送出する時にIPパケット部(ペイロード部)に配信先アドレスを設定することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、複数の仮想閉域網において、同じＩＰアドレスを持つ可能性のある仮想閉域網内の要求元から送信されたパケットに対して、１つのサーバ装置を用いて前記パケットに対する応答パケットを前記要求元へ確実に返送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用ネットワーク例である。
【図２】 MACフレームのアドレス解決方式の概念説明図である。
【図３】アプリケーションサーバ装置のフレーム送受信処理(1)の説明図である。
【図４】アプリケーション処理部の受信パケット記憶部と送信パケット記憶部の構成例である。
【図５】アプリケーションサーバ装置のフレーム送受信処理(2)の説明図である。
【図６】アプリケーションサーバ装置のフレーム送受信処理(3)の説明図である。
【図７】本発明を適用したコンテンツ複製サービスの実施例である。
【図８】 VLANのＭＡＣフレーム構成の説明図である。
【図９】インターネット網と接続する時のNATを使ったネットワークの例である。
【図１０】データセンタネットワークのアプリケーションサーバ装置に接続する時のNATを使ったネットワークの例である。
【図１１】アプリケーションサーバ装置を利用したアプリケーションサービスを提供する従来のネットワーク構成例である。
Claims (3)
- レイヤ２スイッチを用いて通信が行われる網に設けられ、該網と複数のルータにより接続される複数の仮想閉域網のいずれかに属する端末とＩＰパケットを送受信するサーバ装置において、
前記端末から送信されるＩＰパケットを、前記網と前記端末とを接続するルータのＭＡＣアドレスを送信元ＭＡＣアドレスとするＭＡＣフレームの受信により受信する受信手段と、
受信した前記ＭＡＣフレームに含まれる前記送信元ＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして設定したＭＡＣフレームに、前記端末への前記ＩＰパケットに対する応答ＩＰパケットを含めて、前記網と該端末とを接続する前記ルータに返送する送信手段と、
を備えたことを特徴とするサーバ装置。 - 請求項１において、
前記端末からのＩＰパケットが含まれる前記ＭＡＣフレームの前記送信元ＭＡＣアドレスを記憶する記憶手段を備え、前記設定は該記憶した送信元ＭＡＣアドレスを用いて行われることを特徴とするサーバ装置。 - レイヤ２スイッチを用いて通信が行われる網に設けられたサーバ装置と、該網と複数のルータにより接続される複数の仮想閉域網のいずれかに属する端末との間で、ＩＰパケットを送受信するＩＰパケット通信方法において、
前記サーバ装置は、前記端末から送信されるＩＰパケットを、前記網と前記端末とを接続するルータのＭＡＣアドレスを送信元ＭＡＣアドレスとするＭＡＣフレームの受信により受信し、
受信した前記ＭＡＣフレームに含まれる前記送信元ＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとして設定したＭＡＣフレームに、前記端末への前記ＩＰパケットに対する応答ＩＰパケットを含めて前記網と該端末とを接続する前記ルータに返送する、
ことを特徴とするＩＰパケット通信方法。
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