JP4221864B2 - ルータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インターネット等の各種ネットワークにおいて用いられるルータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、インターネットにおいては、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プロトコルに従って通信制御が行われる。ここで、ファイル（データ）の送信時、ＴＣＰプロトコルは送信側ファイルをパケットに分割し、各パケットを宛先のどのタイプのアプリケーションに渡すかを示す情報を付加し、また、受信側では、パケットの受信時に、各パケットに欠陥がないかをチェックし、再び組み合わせてファイルにする。図１７にＴＣＰヘッダの構成を示す。また、ＩＰプロトコルは、パケット送信時に、送信データの宛先を示すＩＰアドレスを付加し、また、パケット受信時には、そのＩＰアドレスを判別することによって自分宛のパケットか否かの判別を行う。図１８にＩＰヘッダの構成を示す。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルにおいては、送信データに上述したＴＣＰヘッダおよびＩＰヘッダが付加されてパケットが構成され、該パケットがネットワークを伝送される。なお、ＴＣＰプロトコルの他にＵＤＰプロトコルも用いられる。図１９にこのＵＤＰヘッダの構成を示す。
そして、上述した各ヘッダが付加されたパケットの、ネットワークにおける送信制御にルータが用いられる。このルータは、内部にルーティングテーブルを持ち、他のノードから送信されたパケットのＩＰアドレスをルーティングテーブルと照合することによって同パケットの次の送信先を検知し、その送信先へ向けてパケットを送り出す。
【０００３】
ところで、近年、３２ビットのＩＰアドレスが不足しつつあり、これを補うため、ルータにＮＡＴ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）機能や、ＩＰマスカレード機能を付加することが行われる。ＮＡＴ機能とは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）内で使用されるプラーベートＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスに変換してそのパケットをインターネットへ送信し、また、インターネットから到達するパケットのグローバルＩＰアドレスをプライベートＩＰアドレスに変換してＬＡＮ内のコンピュータへ送信する。このＮＡＴには、静的ＮＡＴと動的ＮＡＴがある。静的ＮＡＴとは、相互変換するプライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスが予め決まっている（設定されている）ものであり、また、動的ＮＡＴとは、通信開始時に通信を開始したノードのプライベートＩＰアドレスを変換アドレスとして自動設定するものである。
【０００４】
また、ＩＰマスカレードは、ＩＰアドレスの変換だけでなく、その上位プロトコルであるＴＣＰ／ＵＤＰのポート番号の変換も行い、これにより、１つのグローバルＩＰアドレスを用いてＬＡＮ内の複数のコンピュータを外部と接続可能にしたものである。このＩＰマスカレードにも静的ＩＰマスカレードと動的ＩＰマスカレード（通常、これを単にＩＰマスカレードという）がある。静的ＩＰマスカレードは、変換すべきプライベートＩＰアドレス、グローバルＩＰアドレス、プライベートおよびグローバルＩＰアドレスそれぞれのポート番号が予め決まっているものであり、一方、動的ＩＰマスカレードとは、通信開始時にプライベートＩＰアドレス、ポート番号が自動設定されるものである。
【０００５】
図１６はこの種のルータ１００の構成を示すブロック図である。この図に示すルータ１００は、ルーティング装置１０１と、このルーティング装置１０１とＩＳＤＮ回線との間のデータ伝送の物理的制御を行うＢＲＩ（ＩＳＤＮ基本ユーザインターフェイス）コントローラ１０２と、ルーティング装置１０１とＬＡＮとの間のデータ伝送の物理的制御を行うイーサネットコントローラ１０３とから構成されている。
ルーティング装置１０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＣＰＵのプログラムが記憶されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、データ一時記憶用のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成されており、図においてはプログラムに基づいて実行される各機能をブロックで示している。ここで、符号１０４は、伝送されるパケットのルーティングを行うＩＰルーティング処理である。１０５，１０６はインターフェイスであり、ＮＡＴまたはＩＰマスカレードによるアドレス変換処理および回線接続処理を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のルータには次のような問題があった。
▲１▼ インターネットとの接続のみを対象としており、このため、インターフェイス１０５，１０６がＩＳＤＮ回線側にしか設けられていなかった。このため、例えば同一職場内に２つのＬＡＮが形成されている場合のようなＬＡＮ間におけるデータ伝送には使用できなかった。
▲２▼ １つのインターフェイスに対して１つの機能しか設定できず、このため、動的ＮＡＴとＩＰマスカレードが適用できない、静的ＮＡＴによるプライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスの組み合わせに制限がある、複合的なＮＡＴ変換ができない等の欠点があった。
この発明はこのような問題を考慮してなされたもので、その目的は、１つのインターフェイスに対して複数の機能を設定することができると共に、ＬＡＮ間のデータ伝送にも適用できるフレキシビリティに富むルータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、プライベートアドレスとグローバルアドレスとの相互変換を行うアドレス変換機能を有するルータにおいて、ユーザによって設定される変換用データが記憶される第１の記憶手段と、ユーザによって設定されるインターフェイス対応の適用情報が記憶される第２の記憶手段と、第１、第２の記憶手段内のデータに基づいてインターフェイス毎の変換管理情報を生成する制御手段と、変換管理情報に基づいてパケットのアドレスを変換する変換手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１の記憶手段に、グローバルアドレスの範囲を示すリストと、プライベートアドレスの範囲を示すリストと、グローバルアドレスとプライベートアドレスの対応関係を示すリストとを設けたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、第２の記憶手段に各インターフェイスに対応して複数の適用情報を記憶するようにしたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、第１の記憶手段に、さらにポート番号とグローバルアドレスの対応関係を示すリストを設け、また、変換手段がパケットのアドレスおよびポート番号を共に変換することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態によるルータ１の構成を示すブロック図である。この図に示すルータ１は、ルーティング装置２と、このルーティング装置２とＩＳＤＮ回線との間のデータ伝送の物理的制御を行うＢＲＩコントローラ３，４と、ルーティング装置２とＬＡＮとの間のデータ伝送の物理的制御を行うイーサネットコントローラ５，６とから構成されている。
【００１０】
ルーティング装置２は、ＣＰＵ、ＣＰＵのプログラムが記憶されたＲＯＭ、データ一時記憶用のＲＡＭ等から構成されており、図においてはプログラム基づいて実行される各機能をブロックで示している。以下、各ブロックの機能について説明する。
まず、符号１１は、伝送されるパケットのルーティングを行うＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ルーティング処理である。なお、この処理は従来から周知の処理であり、詳細な説明は省略する。ＰＰ１〜ＰＰ３およびＬＡＮ１、ＬＡＮ２はインターフェイスであり詳細は以下に述べる。２６はＢＲＩドライバ、３１，３２はイーサネットドライバである。
【００１１】
次に、インターフェイスＰＰ１〜ＰＰ３およびＬＡＮ１、ＬＡＮ２について詳述する。これらのインターフェイスは、ＮＡＴまたはＩＰマスカレードによるアドレス変換処理および回線接続処理を行うブロックである。ルーティング装置２のメモリ（図示略）内には、後述するＮＡＴディスクリプタ定義情報（本願の変換用データに相当する）およびＮＡＴディスクリプタ適用設定情報（本願の適用情報に相当する）、並びに各インターフェイスの各々に対応して予めＮＡＴディスクリプタ管理情報（本願の変換管理情報に相当する）がそれぞれの領域（本願の第１の記憶部、第２の記憶部に相当する）に設定されており、各インターフェイスはこのＮＡＴディスクリプタ管理情報に基づいてアドレス変換処理およびＩＰマスカレードの場合はポート番号変換も行う。図２はメモリ内の上述した管理情報の設定状態を示す図であり、この図に示すように、各インターフェイスＰＰ１〜ＰＰ３およびＬＡＮ１、ＬＡＮ２に各々対応して４個の管理情報が設定可能である。図３は各管理情報の構成を示す図であり、この図に示すように、各管理情報はＮＡＴディスクリプタ番号ＮＤ１、適用インターフェイス情報ＮＤ２、ＮＡＴ管理テーブルＮＤ３、マスカレード管理テーブルＮＤ４から構成されている。なお、インターフェイスＬＡＮ１，ＬＡＮ２には所定のグローバルアドレスが割り当てられている。
【００１２】
図４はＮＡＴ管理テーブルＮＤ３の一例を示す図であり、このＮＡＴ管理テーブルＮＤ３はグローバルアドレス、プライベートアドレスおよび寿命の３項目からなる。このテーブルＮＤ３において、第１、第２行目は静的ＮＡＴの設定であり、プライベートアドレスが予め設定されている。一方、第３行目以降は動的ＮＡＴのための欄であり、通信開始時点でプライベートアドレスが書き込まれる。また、「寿命」とは、動的ＮＡＴの場合に使用されるタイマであり、プライベートアドレスが書き込まれてから、この寿命欄に設定されている時間が経過すると、プライベートアドレスが自動的に消去される。
【００１３】
図５はマスカレード管理テーブルＮＤ４の一例を示す図であり、このマスカレード管理テーブルＮＤ４は、使用プロトコル、プライベートアドレス、プライベートポート番号、宛先アドレス、宛先ポート番号、グローバルアドレス、グローバルポート番号、寿命の８項目からなる。このテーブルＮＤ４において、第１、第２行目は静的ＩＰマスカレードの設定であり、＊印の位置には、予めユーザの設定に基づくデータが設定される。第３行目以降は、ＩＰマスカレードのための欄であり、通信開始時点で各項目にデータが書き込まれる。「寿命」は、ＩＰマスカレードの場合に使用されるタイマであり、各データが書き込まれてから、この寿命欄に設定されている時間が経過すると、データが自動的に消去される。
【００１４】
次に、上述したＮＡＴディスクリプタ管理情報の作成過程を説明する。図６はＮＡＴディスクリプタ定義情報の構成を示す。このＮＡＴディスクリプタ定義情報の各データはユーザによって設定される。ここで、符号ＴＧ１はＮＡＴディスクリプタ番号、ＴＧ２は処理タイプである。この処理タイプには、「ＮＡＴ」、「ＩＰマスカレード」のいずれかが設定される。ＴＧ３はグローバルアドレスリストであり、図７にその構成を示す。この図に示すように、グローバルアドレスリストは始点アドレスと終点アドレスを指定することにより設定され、また、複数組設定可能となっている。ＴＧ４はプライベートアドレスリストであり、図８にその構成を示す。プライベートアドレスリストも始点アドレスと終点アドレスを指定することにより設定され、また、複数組設定可能となっている。
ＴＧ５は静的ＮＡＴのリストであり、図９に示すように、グローバルアドレスとプライベートアドレスの組が複数組設定される。ＴＧ６は静的マスカレードのリストであり、図１０に示すように、プライベートアドレスとプロトコルとポート番号が設定される。
そして、上述したＮＡＴディスクリプタ定義情報がユーザによって複数組設定される。
なお、図７のグローバルアドレスリストおよび図９の静的ＮＡＴリスト中のグローバルアドレスには、インターネットアクセスプロバイダへのダイヤルアップ接続時のために、後述のＩＰＣＰアドレスを使用するようにＮＡＴディスクリプタ設定情報を設定可能となっている。
【００１５】
次に、図１１はＮＡＴディスクリプタ適用設定情報であり、各データはユーザによって入力される。このＮＡＴディスクリプタ適用設定情報は各インターフェイスＰＰ１、ＰＰ２・・・およびＬＡＮ１、ＬＡＮ２に対応して設定されるもので、１インターフェイスにつき４個のＮＡＴディスクリプタ番号が設定可能である。このＮＡＴディスクリプタ番号によって図６のＮＡＴディスクリプタ定義情報が指定される。
そして、上述したＮＡＴディスクリプタ定義情報およびＮＡＴディスクリプタ適用設定情報が設定され、あるいは変更されると、入力された設定がルータの処理し易い形状のデータに変換される。そして、ルータの電源投入時、あるいは定義情報等の変更が行われた時に、上述した定義情報および適用設定情報に基づいて図２〜図６に示すＮＡＴディスクリプタ管理情報が生成される。この場合、ＮＡＴディスクリプタ適用設定情報を順番に見て、該当するディスクリプタ番号の定義情報から１つずつ管理情報が作成される。ただし、適用設定情報が記載されていない場合、あるいは定義情報や適用設定情報が不適切な場合は作成されない。
【００１６】
次に、図１のインターフェイスＰＰ１において、符号ＰＰ１ａは上述したＮＡＴディスクリプタ管理情報（図２）に基づいて、通過するパケットのアドレス変換を行うブロックであり、その処理過程を図１２に示す。この図において、ステップＳ１ではカウントｎに「１」が設定される。次いで、ステップＳ２へ進むと、カウントｎが最大適用可能数４より小か否かが判断される。そして、判断結果が「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、ｎ個目のＮＡＴディスクリプタ管理情報が作られているか否かが判断される。すなわち、この場合、図２の符号Ｋ１の管理情報が作られているか否かが判断される。そして、作られている場合（「ＹＥＳ」の場合）はステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、パケットから得られる情報とＮＡＴディスクリプタ管理情報を基に同パケットのアドレス変換（およびＩＰマスカレードの場合ポート番号変換）を行う。なお、この変換処理は従来と同じである。そして、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、終了条件が判断される。もし、この答えが「ＹＥＳ」の場合は処理を終了する。
【００１７】
また、ステップＳ３の判断結果が「ＮＯ」の場合はステップＳ６へ進み、カウントｎに「１」が加算され、ステップＳ２，Ｓ３の判断が繰り返される。そして、カウントｎが「５」になると、ステップＳ２の判断結果が「ＮＯ」となり、処理を終了する。以上がブロックＰＰ１ａにおけるアドレス変換処理であり、ブロックＰＰ２ａ、ＰＰ３ａにおける処理も同様である。また、インターフェイスＬＡＮ１、ＬＡＮ２におけるブロックＬＡＮ１ａ、ＬＡＮ２ａの処理も同様である。
【００１８】
次に、インターフェイスＰＰ１（図１）において、符号ＰＰ１ｂは回線処理を行うブロックであり、予め設定してある電話番号のダイヤリング処理等を行う。ブロックＰＰ２ｂ、ＰＰ３ｂの処理も同様である。
次に、上述したルータの動作を説明する。いま、図１に示すネットワーク１のコンピュータ（コンピュータＡとする）がＩＳＤＮ回線を介して別の事業所へデータを送る場合を例にとる。この場合、インターフェイスＬＡＮ１のブロックＬＡＮ１ａを不動作に設定する。この状態において、コンピュータＡから送信されたパケットには、そのコンピュータＡに予め定められているプライベートアドレスが送信元アドレスとして付されている。そして、このパケットがイーサネットコントローラ５、イーサネットドライバ３１を介してＩＰルーティング処理１１へ進み、ここでルーティング処理が行われる。このルーティング処理が終了後、パケットは例えばブロックＰＰ１ａのアドレス変換処理へ進み、ここで、ＮＡＴディスクリプタ管理情報（図２）に基づいて送信元のプライベートアドレスがグローバルアドレスに変換される。
【００１９】
またこの時、ブロックＰＰ１ｂによる回線接続処理が行われる。この処理では、ダイヤリング処理が行われ、次いで、図１３に示す処理が行われる。この処理において、ステップＳａ１では、インターフェイスの回線接続状態を「接続中」とする。図１４に回線接続状態を設定するテーブルを示す。次に、ステップＳａ２では、ｉｐｃｐアドレスが通知されたか否かが判断される。ここで、ｉｐｃｐアドレスとは、インターネットアクセスプロバイダがＩＰＣＰ（インターネットプロトコル、エントワールプロトコル）により送信してくるグローバルアドレスである。そして、この判断結果が「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳａ３へ進み、管理情報に同アドレスを記録する（図１４参照）。また、「ＮＯ」の場合はステップＳａ３の処理は行われない。上述した回線接続処理が終了すると、パケットがＩＳＤＮ回線へ送り出される。また、回線接続終了時には、図１５に示すように、図１４のテーブルのリセットが行われる。
【００２０】
次に、例えば図１に示すネットワーク２のコンピュータ（コンピュータＢとする）がネットワーク１のコンピュータＡへデータを送る場合について説明する。この場合、コンピュータＢから送信されるパケットには、送信先アドレスとしてネットワーク１のグローバルアドレスが付けられ、また、送信元アドレスとして、コンピュータＢのプライベートアドレスが付けられる。このパケットがイーサネットコントローラ６，イーサネットドライバ３２を介してインターフェイスＬＡＮ２のブロックＬＡＮ２ａの処理へ送られる。このブロックＬＡＮ２ａの処理では、ＮＡＴディスクリプタ管理情報に基づいて送信元アドレスがグローバルアドレスに変換される。次いで、ＩＰルーティング処理１１へ進み、ここでルーティング処理が行われる。このルーティング処理の結果、パケットがネットワーク１へ向けたものであることが検知され、同パケットがインターフェイスＬＡＮ１のブロックＬＡＮ１ａのアドレス変換処理へ進む。そして、このＬＡＮ１ａの処理において、ＮＡＴディスクリプタ管理情報（図２）に基づいて送信先のグローバルアドレスがコンピュータＡのプライベートアドレスに変換され、同コンピュータＡに向けて送り出される。
【００２１】
このように、上述したルータにおいては、アドレス変換処理と回線接続処理を分離し、かつ、アドレス変換処理をＮＡＴディスクリプタによって汎用化し、ＮＡＴディスクリプタをユーザが自由に設定できるようにしている。
なお、上述の例では、アドレス変換のみを行うＮＡＴによる処理を説明したが、ＩＰマスカレードの場合は、アドレス変換のみならず、ポート番号の変換も行われる。すなわち、本実施形態においては、送信時は、送信元ＩＰアドレスとしての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とともに、送信元ポート番号としてのプライベートポート番号を、利用可能なグローバルポート番号に変換して送信する。一方、返信パケットの受信時は、送られてきたパケットに付加されている送信先のグローバルアドレス（送信時に変換した送信元グローバルアドレスと同一）とそのポート番号（前記宛先ポート番号と同一の番号）を、対応するプライベートアドレスとそのプライベートポート番号に変換する。つまり、ＩＰマスカレードにおけるポート番号の変換は、図５のマスカレード管理テーブルに記入されるプライベートポート番号と、宛先ポート番号の対応関係に基づいて管理される。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、１つのインターフェイスに対して複数の機能を設定することができると共に、ＬＡＮ側にもアドレス変換処理を設定することができ、この結果、ＬＡＮ間のデータ伝送にも適用できるフレキシビリティに富むルータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施形態におけるインターフェイスＰＰ１，ＰＰ２・・・およびＬＡＮ１，ＬＡＮ２において用いられるＮＡＴディスクリプタ管理情報の設定状態を示す図である。
【図３】 各ＮＡＴディスクリプタ管理情報の構成を示す図である。
【図４】 図３のＮＡＴディスクリプタ管理情報におけるＮＡＴ管理テーブルの構成例を示す図である。
【図５】 図３のＮＡＴディスクリプタ管理情報におけるマスカレード管理テーブルの構成を示す図である。
【図６】 ＮＡＴディスクリプタ定義情報の構成を示す図である。
【図７】 図６に示すＮＡＴディスクリプタ定義情報におけるグローバルアドレスリストの構成を示す図である。
【図８】 図６に示すＮＡＴディスクリプタ定義情報におけるプライベートアドレスリストの構成を示す図である。
【図９】 図６に示すＮＡＴディスクリプタ定義情報における静的ＮＡＴリストの構成を示す図である。
【図１０】 図６に示すＮＡＴディスクリプタ定義情報における静的マスカレードリストの構成を示す図である。
【図１１】 ＮＡＴディスクリプタ適用設定情報の構成を示す図である。
【図１２】 図１におけるインターフェイスＰＰ１のＮＡＴ処理を示すフローチャートである。
【図１３】 図１におけるインターフェイスＰＰ１の回線接続開始時の処理を示すフローチャートである。
【図１４】 回線接続状態が書き込まれるテーブルを示す図である。
【図１５】 図１におけるインターフェイスＰＰ１の回線接続終了時の処理を示すフローチャートである。
【図１６】 従来のルータの構成を示すブロック図である。
【図１７】 ＴＣＰヘッダの構成を示す図である。
【図１８】 ＩＰヘッダの構成を示す図である。
【図１９】 ＵＤＰヘッダの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ルータ、２…ルーティング装置、１１…ＩＰルーティング処理、ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３…インターフェイス、ＬＡＮ１、ＬＡＮ２…インターフェイス、ＰＰ１ａ、ＰＰ２ａ、ＰＰ３ａ、ＬＡＮ１ａ、ＬＡＮ２ａ…アドレス変換処理（ＮＡＴ）、ＰＰ１ｂ、ＰＰ２ｂ、ＰＰ３ｂ…回線処理。

Claims (4)

1. プライベートアドレスとグローバルアドレスとの相互変換を行うアドレス変換機能を有するルータにおいて、
   アドレス変換時に参照される変換管理情報の基礎となるデータであって、ユーザによって設定される変換用データを記憶する第１の記憶部と、
   ユーザによって設定される情報であって、各インターフェイスに適用すべき上記変換用データを指定する適用情報を記憶する第２の記憶部と、
   前記変換用データおよび前記適用情報に基づいてインターフェイス毎の前記変換管理情報を生成する制御手段と、
   前記変換管理情報に基づいてパケット内のアドレスを変換する変換手段と、
   を具備してなるルータ。
2. 前記第１の記憶部は、前記変換用データとして、
   前記グローバルアドレスの範囲を示すリストと、
   前記プライベートアドレスの範囲を示すリストと、
   前記グローバルアドレスとプライベートアドレスの対応関係を示すリストと
   を記憶することを特徴とする請求項１に記載のルータ。
3. 前記第２の記憶部は、
   各インターフェイスに対応して複数の前記適用情報を記憶することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のルータ。
4. 前記第１の記憶部は、前記変換用データとして、
   さらにポート番号とグローバルアドレスの対応関係を示すリストを記憶し、
   前記変換手段はパケットのアドレスおよびポート番号を変換することを特徴とする請求項２に記載のルータ。

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