JP4104799B2 - ネットワークシステム及び通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）のような情報端末もしくは管理装置から通信ネットワークを介してプロセス制御機器のような通信対象機器の操作や監視を行うネットワークシステムと、そのようなネットワークシステムで用いられる通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットやイントラネットを用いたネットワーク環境の充実に伴い、プロセス制御やビル管理等のオートメーション分野でも、通信基盤を利用したシステムが構築されるようになってきた。これによれば、特殊なネットワーク環境を用意することなく、専用の配線設備も不要で、汎用のＯＳを用いて設備管理が可能であり、システム構築の費用も比較的安価である。
【０００３】
このような通信基盤において、インターネットのような外部ネットワークから、例えば企業が構築しているイントラネットのような内部ネットワークへの不正な侵入、あるいは内部ネットワークから外部ネットワークへの機密情報の漏洩等を防止するための手段として、一般に、内部ネットワークと外部ネットワークとの間にファイアウォールが設けられている。ファイアウォールは、必要とするアプリケーションあるいは必要とするプロトコル（例えばＴｅｌｎｅｔ、ＦＴＰなど）毎に中継用ソフトウェアを有し、この中継用ソフトウェアのないプロトコルを通過させないＩＰフィルタリング機能を有する。更に、中継用ソフトウェアを内部ネットワークからのアクセスのみに反応するようにしておくことにより、内部ネットワークの安全を確保するものである。
【０００４】
上述のように専用の配線設備も不要であること等の利点を備えたインターネットを利用して、イントラネットに接続した計測器等の機器にアクセスしたい場合、例えばその機器を製造したメーカーが自己のパソコン等の端末からインターネットを経由して、顧客のイントラネットに接続した計測器等のデータの収集或いはメンテナンスを行いたい場合が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インターネットに接続しているパソコン等の装置からイントラネットに接続した機器に接続しようとしても、ＩＰフィルタリング機能等を備えたファイアウォールに阻まれてしまうことが殆どである。すなわち、イントラネットに接続した機器からインターネットに接続したパソコン等へのアクションは行うことができるが、その逆方向のアクションは行うことができず、双方向の通信、例えばリアルタイムでデータのやりとりを行うことができない。
【０００６】
本発明の目的は、上記のような通信対象機器と管理装置との間で必要なデータ通信を可能とするネットワークシステム及び通信方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のネットワークシステムは、特定の通信プロトコルに従う信号のみを通すファイアウォールを介して外部ネットワークに接続する内部ネットワークに接続した通信対象機器と、外部ネットワークに接続して通信対象機器を操作し或いはその動作を監視する管理装置との間で、データ通信を行うためのネットワークシステムにおいて、通信対象機器は、管理装置に対して、特定の通信プロトコルに従うリクエストを定期的に送信する機能、及び前記リクエストにデータを添付して送信する機能を有し、管理装置は、当該リクエストに対して、通信対象機器へのデータ要求を示すレスポンス又はデータ要求がないことを示すレスポンスを通信対象機器へ送信し、通信対象機器は、データ要求を示すレスポンスを受信したとき、特定の通信プロトコルに従うリクエストに当該データ要求に係るデータを添付して送信することを特徴とする。
【０００９】
本発明の通信方法は、通信対象機器とこれを操作し或いはその動作を監視する管理装置との間に介在し、特定の通信プロトコルに従う信号のみを通すファイアウォールを設けた通信ネットワークを使用して、通信対象機器と管理装置との間でデータ通信を行うための通信方法であって、通信対象機器が、管理装置に対して特定の通信プロトコルに従うリクエストを定期的に送信する第１のステップと、管理装置が、前記リクエストに対して通信対象機器へのデータ要求を示すレスポンス又はデータ要求がないことを示すレスポンスを送信する第２のステップと、通信対象機器が、データ要求を示すレスポンスを受信したとき、特定の通信プロトコルに従うリクエストに当該データ要求に係るデータを添付して送信する第３のステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様は、特定の電子メールのみを通すファイアウォールを介して外部ネットワークに接続された内部ネットワークに接続した、電子メール通信機能を有する通信対象機器と、外部ネットワークに接続して通信対象機器を操作し或いはその動作を監視する管理装置との間で、データ通信を行うためのネットワークシステムにおいて、通信対象機器は、自己宛の電子メールがあるか否かを定期的に確認し、前記管理装置から送信されたデータ要求を含む自己宛の電子メールがあれば、前記特定の電子メールに当該データ要求に係るデータを添付して送信することを特徴とする。
【００１２】
更に他の態様は、通信対象機器とこれを操作し或いはその動作を監視する管理装置との間に介在し、特定の電子メールのみを通すファイアウォールを設けた通信ネットワークを使用して、通信対象機器と管理装置との間でデータ通信を行うための通信方法であって、管理装置が通信対象機器に対するデータ要求を含む特定の電子メールを送信する第１のステップと、通信対象機器が電子メールを取り込む第２のステップと、通信対象機器が前記データ要求に係るデータを添付した電子メールを送信する第３のステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
【作用及び効果】
本発明によれば、通信対象機器は、管理装置に対し、ファイアウォールを通ることができる特定の通信プロトコル（例えば、ＨＴＴＰプロトコル）に従うリクエストを定期的に送信する。管理装置は、このリクエストに対するレスポンスとして、通信対象機器に対するデータ要求の有無を通信対象機器へ送信する。そして、通信対象機器では、データ要求を示すレスポンスを受信したとき、特定の通信プロトコルに従うリクエストに当該データ要求に係るデータを添付して送信する。
従って、管理装置は、インターネットのような外部ネットワークからイントラネットのような内部ネットワークを介して、通信対象機器からの定期的なリクエストに対するレスポンスとしてデータ要求を出すように設定することにより、通信対象機器のデータを定期的に取得できる。これにより、管理装置は、通信対象機器の有するデータの収集を定期的に、例えば１日１回行い、通信対象機器の定期的な監視を実現することができる。例えば、プロセス制御機器のような通信対象機器の操作や監視のために、計測器等の機器を製造したメーカー企業がインターネットを経由して、顧客の内部ネットワークに接続した、その計測器等のデータの収集を行い、機器の状態をリアルタイムに把握し、メンテナンスサービスや保守の計画などに役立てることができる。
【００１５】
本発明の他の態様では、電子メール通信機能を有する通信対象機器が、ファイアウォールを通る特定の電子メールにデータを添付して送信する。この通信対象機器は、自己宛の電子メールがあるか否かを定期的に確認し、管理装置により送信されたデータ要求を含む自己宛の電子メールがあれば、当該データ要求に係るデータを前記特定の電子メールに添付して送信する。このため、通信対象機器は、例えば管理装置が送信した電子メールを読み出さないまま放置することがなくなる。一方、管理装置は、インターネットのような外部ネットワークからイントラネットのような内部ネットワークに要求やデータを添付した電子メールを送信して、通信対象機器のデータを定期的に取得できる。これにより、管理装置は、通信対象機器の定期的な監視を行うことができる。
【００１７】
本発明の更に別の態様では、管理装置が通信対象機器に対するデータ要求を含む特定の電子メールを送信すると、通信対象機器が電子メールを取り込み、そのデータ要求に係るデータを添付した電子メールを送信する。従って、管理装置は、通信対象機器のデータを適宜取得することができ、通信対象機器の監視や点検を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施するネットワークシステムの構成を示す図である。このネットワークシステムにおいては、ＨＴＴＰプロトコルに従うリクエストにデータを添付して送信するためのＨＴＴＰクライアント機能１ａが搭載されたプロセス制御用のコントローラのような通信対象機器１と、これを操作し或いはその動作を監視する管理装置としてのパソコン２とは、パソコン２が接続したインターネット３と、ファイアウォール４を介在させたイントラネット５とを介して、相互間で通信可能に接続される。パソコン２には、ＨＴＴＰサーバ機能が搭載されている。
【００１９】
以下、ファイアウォール４を境に、インターネット３側を外側、ファイアウォール４で保護されるイントラネット５側を内側という。
【００２０】
ファイアウォール４は、一般にＵＮＩＸと称されるコンピュータから成り、インターネット３を経由した不正な侵入などからイントラネット５に接続した機器等を保護するため、適宜設定可能な特定のプロトコル（例えば、ＨＴＴＰプロトコル）に従う信号のみを通過させるＩＰフィルタリング機能を有する。
【００２１】
図２は、上記ファイアウォール４を通る信号のプロトコルとしてＨＴＴＰプロトコルを設定した場合のファイアウォール４の構成を示す。
【００２２】
図示のファイアウォール４は、これを接続したネットワーク（この場合、インターネット３及びイントラネット５）毎にネットワークインタフェース部４１及び４２を具備すると共に、ＨＴＴＰプロトコルを中継するために、２つのネットワークインタフェース４１，４２間に、通過しようとするリクエスト及びレスポンスを設定に応じてフィルタリングするＩＰフィルタリング部４３を備えている。
【００２３】
このＩＰフィルタリング部４３は、イントラネット５からインターネット３へはＨＴＴＰプロトコルのみを通し、インターネット３からイントラネット５へは、接続中のＨＴＴＰプロトコルのみを通すように設定することができる。
【００２４】
一般に、企業のイントラネット５とインターネット３との間に設置されたファイアウォール４は、内側（イントラネット５側）から外側（インターネット３側）に向けたＨＴＴＰリクエストのパケットと、このＨＴＴＰリクエストに対するＨＴＴＰレスポンスのパケットを通過させるように設定されている。つまり、内側のネットワーク上にあるＨＴＴＰクライアント機能１ａを備えた対象機器１の発行するＨＴＴＰリクエストは、外側にあるパソコン２に伝達することができる。そして、このＨＴＴＰリクエストに対するレスポンスのパケットは、外側のパソコン２から内側の対象機器１に伝達することが可能である。
【００２５】
なお、一般に、ファイアウォール４により保護されたネットワークにおいても、電子メールを使用する。このため、ファイアウォール４は、外側から送信された内側のユーザ宛の電子メール及び内側から送信された外側のユーザ宛の電子メールを転送させる電子メール転送機能４ａ（図８〜図１１）を備えていることが多い。このため、外側から内側へ送信された電子メールであっても、そのメールはフィルタリングされることなく、ファイアウォール４に搭載された電子メール転送機能４ａに渡され、この電子メール転送機能４ａの判断により、内側の電子メールサーバ６に受け渡される。
【００２６】
図３は、パソコン２とイントラネット５に接続した対象機器１とがファイアウォール４を介して通信を行う例を示している。前述のように、対象機器１は、ＨＴＴＰクライアント機能１ａを有しており、ＨＴＴＰリクエストとして、Ｇｅｔ又はＰｏｓｔメソッドに送信したいデータを添付してパソコン２へ送信する。このＨＴＴＰリクエストに対してパソコン２が返信するＨＴＴＰレスポンスは、前述のようにファイアウォール４を通過するので、対象機器１は、パソコン２からのレスポンスを受信することができる。
【００２７】
ここでメソッドとは、フォーム（定型書式）からＷｅｂサーバ上で動作するプログラム（ゲートウェイスクリプト又はＣＧＩスクリプトという）へ情報を送る方法のことであり、“ＰＯＳＴメソッド”と“ＧＥＴメソッド”の２種類がある。ＰＯＳＴメソッドは、コード化されたフォームの情報をサーバ側のゲートウェイ（又はＣＧＩ）スクリプトに直接入力として渡す方法である。ＧＥＴメソッドは、コード化されたフォームの情報をサーバ側のゲートウェイ（又はＣＧＩ）スクリプトに変数として入力する方法で、ゲートウェイ（又はＣＧＩ）スクリプトでは、この変数の値に基づいてフォームからの名前とデータを取り出す。
【００２８】
上述のように、対象機器１がパソコン２へＨＴＴＰリクエストを送信することにより、パソコン２は、対象機器１に対するデータ要求を示すＨＴＴＰレスポンスをファイアウォール４を介して対象機器１へ送ることができる。
【００２９】
図４は、対象機器１がパソコン２へ送信するデータを添付した“ＨＴＴＰ ＰＯＳＴ”メソッドの電文７の例を示している。この例では、対象機器１は、データとしてDATA1=1234, DATA2=4567, DATA3=9632, DATA4=1234を本文に添付している。
【００３０】
ＨＴＴＰ ＰＯＳＴメソッド電文７は、ＨＴＴＰプロトコルのヘッダ部（１〜５）、空白行（６）及びパソコン２へ送信するデータを記載した本文（７）で構成される。
【００３１】
ヘッダ行（１）において、ＰＯＳＴはメソッドを示し、host.yamatake.co.jpは、送り先（ＩＰアドレス）を示し、1.1はバージョンを示している。
【００３２】
（２）は、ファイアウォール（プロキシサーバ）４が接続を保持していることを示している。
【００３３】
（３）は、送信先のＩＰアドレスを示している。
【００３４】
（５）は、本文の長さをバイト数で示している。
【００３５】
図５は、対象機器１がパソコン２へ送信するデータを添付した“ＨＴＴＰ ＧＥＴ”メソッドの電文の例を示している。この例では、対象機器１がファイアウォール４の内側からファイアウォール４を経由して、インターネット３に接続したパソコン等のホスト（host.yamatake.co.jp）からコマンド（command.txtというファイル）を取得するときのＨＴＴＰ ＧＥＴメソッドの電文８を示している。例えば、パソコン２であるホスト（host.yamatake.co.jp）は、command.txtというファイルに対象機器１への要求を示す情報を格納しておくことにより、その要求に応じたデータを対象機器１から取得することができる。なお、一度に大量のデータを扱うフォームでＧＥＴメソッドを使用すると、そのデータの一部が欠落することが考えられるので、ＧＥＴメソッドは、定期的なリクエストを行うのに適している。
【００３６】
図６は、対象機器１のＨＴＴＰリクエストに対するパソコン２のレスポンスの電文の例を示している。
【００３７】
図６（Ａ）は、パソコン２が対象機器１に対してデータ要求を行わない場合のレスポンスの電文９の例を示している。
【００３８】
図６（Ｂ）は、パソコン２が対象機器１に対して記憶領域のアドレスの1000番地から４つのデータの取得を要求している場合のレスポンスの電文１０の例を示している。
【００３９】
図７は、インターネット３上のパソコン２が、ファイアウォール４で保護されたイントラネット５に接続した対象機器１のデータを定期的に取得し、或いはそのデータに基づいて対象機器１の設定の変更等を行う場合の例を示している。
【００４０】
対象機器１は、パソコン２に対して定期的にＨＴＴＰリクエストを送信する。パソコン２は、このリクエストを受け取り、例えば対象機器１のデータを取得したい場合、その要求を示すＨＴＴＰレスポンスを対象機器１に送信する。対象機器１は、要求に応じたデータをＨＴＴＰリクエストに添付してパソコン２へ送信する。
【００４１】
このように、管理される側の対象機器１が、管理側のパソコン２へ定期的にＨＴＴＰリクエストを送信することにより、パソコン２は、対象機器１のデータの読出し、対象機器１の設定の変更等の任意の要求を行うことができる。また、パソコン２は、例えば１日１回、対象機器１のデータを収集し、対象機器１の動作の状態を把握することができる。
【００４２】
以上のように、対象機器１にＨＴＴＰクライアント機能１ａを実装することにより、ファイアウォール４により保護されている（例えば企業内の）イントラネット５に接続している対象機器１と、ファイアウォール４の外側にあるパソコン２とのデータのやり取りが可能となる。
【００４３】
図８は、第２の実施例のネットワークシステムの構成を示す図である。このネットワークシステムにおいては、電子メール通信機能であるＳＭＴＰクライアント機能１ｂ及びＰＯＰクライアント機能１ｃが搭載されたプロセス制御用のコントローラのような対象機器１と、これを操作し或いはその動作を監視する管理装置としてのパソコン２とは、パソコン２が接続したインターネット３及びファイアウォール４を介在させたイントラネット５により、電子メールサーバ６を介して相互間で通信可能に接続される。なお、ＳＭＴＰ（Simple Mail Transfer Protocol）とは、ＲＦＣ８２１で標準化された簡易電子メール転送プロトコルである。ＰＯＰ（Post Office Protocol）とは、ＲＦＣ１９３９で標準化された、電子メールサーバ６から電子メールを取得するためのプロトコルである。
【００４４】
ファイアウォール４は、イントラネット５を保護し、前述のように電子メール転送機能４ａを備えている。また、電子メールサーバ６は、例えば、企業の部署内のサーバである。
【００４５】
前述のように、パソコン２は、例えば対象機器１の製造及び販売をした企業の端末であり、ファイアウォール４により保護されたイントラネット５は、上記の企業から対象機器１を購入した顧客のネットワークである。
【００４６】
図９は、イントラネット５に接続した対象機器１が、ファイアウォール４を介してデータをパソコン２へ送信する例を示す図である。
【００４７】
対象機器１は、ＳＭＴＰプロトコルを使用して、電子メールサーバ６に対し、パソコン２のユーザ宛の電子メールを送信する。この電子メールには、対象機器１のデータが添付されている。電子メールサーバ６は、予め設定された電子メールの転送ルールに従って、電子メールをパソコン２の電子メールサーバ（図示せず）に転送する。パソコン２は、この電子メールを読み出すことにより、対象機器１が電子メールに添付したデータを取得することができる。パソコン２は、電子メールを取得したことの確認のため、対象機器１に対してその旨のレスポンスを送信する。対象機器１は、ＰＯＰクライアント機能１ｃにより、この確認のレスポンスを読み出す。なお、対象機器１は、所定のデータを添付した電子メールを定期的に送信するようにしてもよい。
【００４８】
図１０は、外側のパソコン２がイントラネット５に接続した対象機器１のデータを取得或いは対象機器１の設定の変更を行うときのシステム構成を示す図である。
【００４９】
初めに、パソコン２は、対象機器１のユーザー宛の電子メールをＳＭＴＰプロトコルを使用して送信する。この電子メールは、ファイアウォール４の電子メール転送機能４ａにより、内側の電子メールサーバ６に転送される。対象機器１は、定期的に自分宛の電子メールが送信されているか否かを確認し、自分宛の電子メールがある場合、その電子メールを読出し、パソコン２からの要求を識別する。続いて、対象機器１は、パソコン２からの要求に従うデータを電子メールに添付し、ＳＭＴＰクライアント機能１ｂによりパソコン２へ送信する。パソコン２は、この電子メールを読み出すことにより、要求したデータを取得することができる。
【００５０】
図１１は、対象機器１にＳＭＴＰサーバ機能１ｄを組み込んだ場合のネットワークシステムの構成を示す図である。
【００５１】
対象機器１は、電子メール通信機能であるＳＭＴＰサーバ機能１ｄにより、受信した電子メールのアドレスをチェックし、自分宛の電子メールを読出して、パソコン２の要求を識別する。続いて、対象機器１は、パソコン２からの要求に従うデータを電子メールに添付し、ＳＭＴＰサーバ機能１ｄによりパソコン２へ送信する。パソコン２は、この電子メールを読み出すことにより、要求したデータを取得することができる。
【００５２】
上述のように、対象機器１が電子メール通信機能としてＳＭＴＰクライアント機能１ｂ及びＰＯＰクライアント機能１ｃ或いはＳＭＴＰサーバ機能１ｄを備えることにより、パソコン２は、対象機器１の有するデータの収集が可能となるため、対象機器を設置した場所から離れた管理装置側からのリモートメンテナンス等を行うことが可能となる。
【００５３】
なお、電子メールの読出しは、ＰＯＰクライアントの読出しだけでなく、ＩＭＡＰ（Internet Message Access Protocol）などの他のプロトコルを使用することができる。
【００５４】
以上のように、ファイアウォールに保護されたイントラネットに接続する機器に対してインターネットに接続したパソコン等がデータの取得、メンテナンス等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通信方法を実施するためのネットワークシステムの構成を示す図。
【図２】ファイアウォールの内部構成を示す図。
【図３】パソコンと通信対象機器とが通信を行う例を示す図。
【図４】通信対象機器がパソコンへ送信するデータを添付したＨＴＴＰ ＰＯＳＴメソッドの電文の例を示す図。
【図５】通信対象機器がパソコンへ送信するデータを添付したＨＴＴＰ ＧＥＴメソッドの電文の例を示す図。
【図６】ＨＴＴＰリクエストに対するパソコンのレスポンスの電文の例を示す図。
【図７】パソコンが通信対象機器のデータを定期的に取得したり、そのデータに基づいて通信対象機器の設定の変更等を行う場合の例を示す図。
【図８】第２の実施例の通信方法を実施するネットワークシステムの構成を示す図。
【図９】通信対象機器がデータをパソコンへ送信する例を示す図。
【図１０】パソコンが通信対象機器のデータを取得或いは対象機器１の設定の変更を行う例を示す図。
【図１１】通信対象機器にＳＭＴＰサーバ機能を組み込んだ場合のネットワークシステムの構成を示す図。
【符号の説明】
１…通信対象機器、１ａ…ＨＴＴＰクライアント機能、１ｂ…ＳＭＴＰクライアント機能、１ｃ…ＰＯＰクライアント機能、１ｄ…ＳＭＴＰサーバ機能、２…パソコン、３…インターネット、４…ファイアウォール、４ａ…電子メール転送機能、５…イントラネット、６…電子メールサーバ、７…ＨＴＴＰ ＰＯＳＴメソッド電文、８…ＨＴＴＰ ＧＥＴメソッド電文、９…データ要求がないレスポンスの電文、１０…データ要求があるレスポンスの電文、４３…ＩＰフィルタリング部。

Claims (2)

1. 特定の通信プロトコルに従う信号のみを通すファイアウォールを介して外部ネットワークに接続する内部ネットワークに接続した通信対象機器と、前記外部ネットワークに接続して前記通信対象機器を操作し或いはその動作を監視する管理装置との間で、データ通信を行うためのネットワークシステムにおいて、
   前記通信対象機器は、前記管理装置に対して、前記特定の通信プロトコルに従うリクエストを定期的に送信する機能、及び前記リクエストにデータを添付して送信する機能を有し、
   前記管理装置は、前記リクエストに対して、前記通信対象機器へのデータ要求を示すレスポンス又はデータ要求がないことを示すレスポンスを送信し、
   前記通信対象機器は、前記データ要求を示すレスポンスを受信したとき、前記特定の通信プロトコルに従うリクエストに当該データ要求に係るデータを添付して前記管理装置へ送信することを特徴とするネットワークシステム。
2. 通信対象機器とこれを操作し或いはその動作を監視する管理装置との間に介在し、特定の通信プロトコルに従う信号のみを通すファイアウォールを設けた通信ネットワークを使用して、前記通信対象機器と前記管理装置との間でデータ通信を行うための通信方法であって、
   前記通信対象機器が、前記管理装置に対して前記特定のプロトコルに従うリクエストを定期的に送信する第１のステップと、
   前記管理装置が、前記リクエストに対して、前記通信対象機器へのデータ要求を示すレスポンス又はデータ要求がないことを示すレスポンスを送信する第２のステップと、
   前記通信対象機器が、前記データ要求を示すレスポンスを受信したとき、前記特定の通信プロトコルに従うリクエストに前記データ要求に係るデータを添付して送信する第３のステップと
   を含むことを特徴とする通信方法。

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