JP4228817B2

JP4228817B2 - ネットワークシステム

Info

Publication number: JP4228817B2
Application number: JP2003274519A
Authority: JP
Inventors: 征世秋定; 宏宮田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2023-07-15
Also published as: JP2005039523A

Description

本発明は、ネットワークシステムに関し、詳しくは、通信プロトコルとしてIPv6（Internet Protocol version6）を使用するIPv6端末と通信プロトコルとしてIPv4（Internet Protocol version4）を使用するIPv4端末との間でアドレス変換を行うIPv4/IPv6トランスレータを用いたネットワークシステムの改善に関するものである。

特許文献１には、複数のバージョンのＩＰプロトコルを用いたＩＰネットワークが混在する環境において、モバイルＩＰ通信を可能にするための技術が開示されている。

しかし、特許文献１は、IPv6ネットワークに属するIPv6ノードがIPv4ネットワークに移動した場合において、IPv6ノードが現在地をホームエージェントに通知するための仕組みに関するものである。

これに対し、本発明は、IPv6ノードがホームリンクからIPv6ネットワーク内の外部リンクに移動した場合の気付けアドレスをIPv4/IPv6トランスレータに通知するための仕組みに関するものであって、IPv6ノードがIPv4ネットワークに移動しない点において特許文献１とは異なる。

特開２００２−３２８８６９

図10は従来のIPv4/IPv6トランスレータを用いたネットワークシステムの一例を示す構成ブロック図である。

図10において、IPv4/IPv6トランスレータ30は、IPv6ネットワーク10に属するIPv6ノード11とIPv4ネットワーク20に属するIPv4ノード21との通信においてパケットをIPv6とIPv4とで相互変換し、異なったプロトコル間の通信を可能にしている。

ところで、移動ノード用に機能強化されたIPv6プロトコルとして、MobileIPv6(以下MIPv6という)が提案されている。このMIPv6によれば、移動ノードは進行中の通信を維持したまま、永続的なIPアドレス(ホームアドレス)を使ってIPv6ネットワーク間を移動することができる。移動ノードが外部リンクから経路最適化機能を用いて通信対象とするコレスポンデントノードと通信を行うのにあたり、移動ノードは、HoTI(Home Test Init;ホームテストの初期化)およびCoTI(Care-of Test Init;気付けテストの初期化)をコレスポンデントノードに送信する。

図11はコレスポンデントノード50が経路最適化機能を有していない場合の動作説明図である。コレスポンデントノード50は、移動ノード42から送信されるCoTI(1)またはHoTI(2)に対してICMP(Internet Control Management Protocol)エラー(3)(4)を返信する。このICMPエラー(3)を受信した移動ノード42はただちにHoTI(2)およびCoTI(1)の再送を止め、経路最適化手続を行わない。このとき、移動ノード42は、図12に示すようにホームエージェント41経由で双方向トンネルを用いてコレスポンデントノード50と通信を行う。

図13はコレスポンデントノード50が経路最適化機能を有する場合の動作説明図である。コレスポンデントノード50が経路最適化機能を有している場合、コレスポンデントノード50は、移動ノード42から送信されるHoTI(2)に対してHoT(Home Test;ホームテスト)(4)を返信し、CoTI(1)に対してCoT(Care-of Test;気付けテスト)(3)を返信する。これを受信した移動ノードは、ただちにHoTI(2)およびCoTI(1)の再送を止め、図14に示す位置登録手続に移行して経路最適化手続を行う。位置登録手続は、図14に示すように移動ノード42がBinding Update(BU)をコレスポンデントノード50に送信し、コレスポンデントノードが必要に応じてBinding Acknowledgement(BA)を返信することで完了する。以降、移動ノード42は、図15に示すように、ホームエージェント41を介さずにコレスポンデントノード50と直接通信を行うことができる。

図16に示すように移動ノード42がIPv4/IPv6トランスレータ30を介してIPv4ノード21と通信で経路最適化手続を行う場合には、IPv4/IPv6トランスレータ30は、図17のようなフォーマットのHoTIおよび図18のようなフォーマットのCoTIを移動ノード42から受信する。

図17のHoTIパケットは、IPv6ヘッダとMobilityヘッダとで構成されている。IPv6ヘッダの始点アドレスはホームアドレスを示し、終点アドレスはIPv4アドレスに対応する仮想IPv6アドレスを示している。MobilityヘッダのタイプはHoTIになっている。

図18のCoTIパケットも、IPv6ヘッダとMobilityヘッダとで構成されている。IPv6ヘッダの始点アドレスは移動ノードの移動先で生成された気付けアドレスを示し、終点アドレスはIPv4アドレスに対応する仮想IPv6アドレスを示している。MobilityヘッダのタイプはCoTIになっている。

MIPv6では、MobilityヘッダはIPv6拡張ヘッダとして定義されており、また、既存のNAT-PTを利用したIPv4/IPv6トランスレータでは、NAT-PTの仕様により、IPv6拡張ヘッダを無視する。このため、従来のIPv4/IPv6トランスレータ30では、移動ノード42からのHoTI、CoTIの再送を抑制することができない（図16参照）。また、移動ノード42とIPv4/IPv6トランスレータ30間の通信経路は最適化された経路を使用できず、図19に示すように常にホームエージェント41経由で双方向トンネルを用いて行われることになる。

すなわち、従来の構成によれば、移動ノード42が外部リンクから通信を行うのにあたって通常経路最適化手続を行うが、このとき移動ノード42が送信するHoTIおよびCoTIの再送を抑制できないことから、移動ノード42の負荷が増大するという問題がある。
また、移動ノード42はIPv4/IPv6トランスレータ30までの最適化された経路を利用できないので、移動ノード42からIPv4/IPv6トランスレータ30までのトラフィックが増大するという問題もある。
さらに、移動ノード42の通信は常にホームエージェント41経由で双方向トンネルを用いて行われるため、IPv4/IPv6トランスレータ30は移動ノード42が実際はどこのネットワークに移動しているのかを知ることができないという問題もある。

本発明が解決しようとする課題は、移動ノードの負荷および移動ノードからIPv4/IPv6トランスレータまでのトラフィックを軽減でき、IPv4/IPv6トランスレータは移動ノードが移動している現在のIPv6ネットワーク内の位置を把握できるネットワークシステムを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
パケットをIPv6とIPv4とで相互変換するためのIPv4/IPv6トランスレータを用いるネットワークシステムにおいて、
前記IPv4/IPv6トランスレータは、各MIPv6移動ノード毎に、ホームアドレスと気付けアドレスとを対にして格納するアドレステーブルを有し、これらMIPv6移動ノードがホームリンクから移動した後はこれらMIPv6移動ノードのコレスポンデントノードとして機能するとともに、これらMIPv6移動ノードとの間の通信で最適化された経路を使用する動作モードと最適化された経路を使用しない動作モードを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のネットワークシステムにおいて、
前記IPv4/IPv6トランスレータには各MIPv6移動ノードから受信したパケットを処理するパケット処理部を設け、
IPv4/IPv6トランスレータはパケット処理結果に応じて最適化された経路でMIPv6移動ノードとの通信を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のネットワークシステムにおいて、
前記IPv4/IPv6トランスレータのパケット処理部は、MIPv6移動ノードから受信したパケットが拡張ヘッダを含む場合には拡張ヘッダ処理を行うことを特徴とする。

本発明によれば次のような効果がある。
MIPv6の移動ノードがホームリンクからIPv6ネットワーク上の外部リンクに移動し、外部リンクからIPv4ネットワーク上のノードとIPv4/IPv6トランスレータを介して通信を行うのにあたって、IPv4/IPv6トランスレータは、IPv4ノードの代理として、MIPv6の移動ノードの通信相手であるコレスポンデントノードとして振舞うことができる。
これにより、移動ノードからIPv4/IPv6トランスレータへのトラフィックを軽減することができる。
また、MIPv6の経路最適化機能を利用した場合、移動ノードからIPv4／IPv6トランスレータまで最適化された経路で通信を行うことができる。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であり、図16および図19と共通する部分には同一の符号を付けている。

本発明は、
1）IPv6ネットワーク10に属するIPv6ノード11とIPv4ネットワーク20に属するIPv4ノード21との通信にあたり、パケットをIPv6とIPv4とで相互変換するためにIPv4/IPv6トランスレータ30を用いる。
2）IPv6ネットワーク10に属するIPv6ノード11が移動後も同一アドレスを用いて通信を行うことができるようにするためにMIPv6を用いる。
の2点を前提に、IPv6ネットワーク10に属するIPv6ノード11が、通信相手のIPv4ネットワーク20に属するIPv4ノード21がMIPv6機能を持っていないことを意識せずに、IPv4ノード21と通信できる仕組みを提供する。

移動ノード42は、IPv6ネットワーク10内のホームリンク40にいるときつまり移動する前は、図1に示すように、MIPv6機能を利用することなくIPv4/IPv6トランスレータ30を介してIPv4ネットワーク20に属するIPv4ノード21と通信することができる。

これに対し、移動ノード42がIPv6ネットワーク10内のホームリンク40外に移動して外部ネットワークからIPv4ネットワーク20上のIPv4ノード21と通信を行うのにあたって、通常、経路最適化手続が行われる。このとき、移動ノード42は通信相手のIPv4ノード21のIPv4アドレスに対応付けられた仮想IPv6アドレスに対してHoTIおよびCoTIを送信する。

この移動ノード42の経路最適化手続に対して、IPv4/IPv6トランスレータ30は、管理者の運用ポリシーに基づき以下の2つの動作モードを選択できる。
（ａ）移動ノード42とIPv4/IPv6トランスレータ30の間の通信で最適化された経路を使用しない場合
（ｂ）移動ノード42とIPv4/IPv6トランスレータ30の間の通信で最適化された経路を使用する場合

＜動作モード（ａ）＞
IPv4/IPv6トランスレータ30は、移動ノード42が送信したHoTIおよびCoTIに対してそれぞれICMPエラーを返信することで最適化された経路の使用を拒否し、これにより移動ノード42のHoTIおよびCoTIの再送を抑制する。移動ノード42は、これらのパケットを受信した以降は経路最適化手続の実施を試みず、図19と同様にホームエージェント41経由で双方向トンネルを利用して通信を行う。

図2はHoTIに対するICMPエラーパケットフォーマットを示している。このICMPエラーパケットは、IPv6ヘッダとICMPv6とで構成されている。IPv6ヘッダの始点アドレスはIPv4アドレスに対応する仮想IPv6アドレスを示し、終点アドレスはホームアドレスを示している。ICMPv6のタイプはパラメータ問題であり、コードは不明な次ヘッダタイプになっている。

図3はCoTIに対するICMPエラーパケットフォーマットを示している。このICMPエラーパケットも、IPv6ヘッダとICMPv6とで構成されている。IPv6ヘッダの始点アドレスはIPv4アドレスに対応する仮想IPv6アドレスを示し、終点アドレスは気付けアドレスを示している。ICMPv6のタイプはパラメータ問題であり、コードは不明な次ヘッダタイプになっている。

＜動作モード（ｂ）＞
IPv4/IPv6トランスレータ30は、移動ノード42が送信したHoTIおよびCoTIに対して、それぞれHoTおよびCoTを返信することにより、最適化された経路を使用することができる。

図4はHoTパケットフォーマットを示している。HoTパケットは、IPv6ヘッダとMobilityヘッダとで構成されている。IPv6ヘッダの始点アドレスはIPv4アドレスに対応する仮想IPv6アドレスを示し、終点アドレスはホームアドレスを示している。MobilityヘッダのタイプはHoTになっている。

図5はCoTパケットフォーマットを示している。CoTパケットも、IPv6ヘッダとMobilityヘッダとで構成されている。IPv6ヘッダの始点アドレスはIPv4アドレスに対応する仮想IPv6アドレスを示し、終点アドレスは気付けアドレスを示している。MobilityヘッダのタイプはCoTになっている。

移動ノード42は、これらのパケットを受信することによってHoTIおよびCoTIの再送を止め、次いでIPv4/IPv6トランスレータ30に対してBUを送信することにより位置登録手続を行う。IPv4/IPv6トランスレータ30は必要に応じてBAを返信する。

図6はBUパケットフォーマットを示している。BUパケットは、IPv6ヘッダと終点オプションヘッダとMobilityヘッダとで構成されている。IPv6ヘッダの始点アドレスは気付けアドレスを示し、終点アドレスはIPv4アドレスに対応する仮想IPv6アドレスを示している。終点オプションヘッダのホームアドレスオプション中のアドレスはホームアドレスを示している。MobilityヘッダのタイプはBUになっている。

図7はBAパケットフォーマットを示している。BAパケットは、IPv6ヘッダと経路制御ヘッダとMobilityヘッダとで構成されている。IPv6ヘッダの始点アドレスはIPv4アドレスに対応する仮想IPv6アドレスを示し、終点アドレスは気付けアドレスを示している。経路制御ヘッダのタイプは2を示し、中継点残数は1を示し、アドレスはホームアドレスを示している。MobilityヘッダのタイプはBAになっている。

このような移動ノード42の位置登録手続が完了した以降は、IPv4/IPv6トランスレータ30は移動ノード42のホームアドレスと気付けアドレスの対応テーブルを持つことになり、移動ノード42とIPv4/IPv6トランスレータ30の間の通信は、図8に示すように最適化された経路を介して行われることになる。

IPv6ネットワーク10に属するIPv6ノード11がIPv4/IPv6トランスレータ30を介して既存のIPv4ネットワーク20上のサービスを利用しているとする。移動ノード42が移動前にIPv4ノード21と通信を始めた場合、移動後にIPv4/IPv6トランスレータ30に対して経路最適化手続が行われるが、IPv4/IPv6トランスレータ30が経路最適化機能を利用する場合は、移動ノード42は移動後もIPv4ノード21と最適化された経路で通信を続けることができる。

これに対し、IPv4/IPv6トランスレータ30が経路最適化機能を利用しない場合には、移動ノード42の経路最適化手続を速やかに抑制することができ、移動ノード42の負荷を軽減することができる。

図9は本発明に基づくIPv4/IPv6トランスレータ30の主要部の具体例を示すブロック図である。パケット判定部31、パケット処理部32、アドレステーブル格納部33などで構成されている。

パケット判定部31は、MIPv6移動ノードから受信したパケットの構成を判断するものであり、拡張ヘッダだけか、通信データだけか、拡張ヘッダと通信データを含むか、拡張ヘッダも通信データも含まないものかを判断する。

パケット処理部32は、IPv6ヘッダ解析部32a、終点オプションヘッダ解析部32b、経路制御ヘッダ解析部32c、Mobilityヘッダ解析部32dなどで構成されている。
パケット処理部32は、MIPv6移動ノードから受信したパケットが拡張ヘッダを含む場合には拡張ヘッダ処理を行う。Mobilityヘッダ処理にあたっては、各MIPv6移動ノード毎にホームアドレスと気付けアドレスとを対にしたアドレステーブルを生成してアドレステーブル格納部33に格納する。

これにより、IPv4/IPv6トランスレータ30は、MIPv6移動ノードのコレスポンデントノードとして振舞うことができ、さらに各MIPv6移動ノードの移動先・現在位置を的確に把握できる。

移動ノードが移動する前の通信経路説明図である。 HoTIに対するICMPエラーパケットフォーマットの説明図である。 CoTIに対するICMPエラーパケットフォーマットの説明図である。 HoTパケットフォーマットの説明図である。 CoTパケットフォーマットの説明図である。 BUパケットフォーマットの説明図である。 BAパケットフォーマットの説明図である。移動ノードの位置登録手続完了後の通信経路説明図である。本発明に基づくIPv4/IPv6トランスレータ30の主要部の具体例を示すブロック図である。従来のIPv4/IPv6トランスレータを用いたネットワークシステムの一例を示す構成ブロック図である。コレスポンデントノード50が経路最適化機能を有していない場合の動作説明図である。双方向トンネルを用いた通信の動作説明図である。コレスポンデントノード50が経路最適化機能を有する場合の動作説明図である。位置登録手続の説明図である。直接通信の説明図である。経路最適化手続の説明図である。 HoTIパケットフォーマットの説明図である。 CoTIパケットフォーマットの説明図である。ホームエージェント経由で双方向トンネルを用いた通信の動作説明図である。

符号の説明

１０ IPv6ネットワーク
１１ IPv6ノード
２０ IPv4ネットワーク
２１ IPv4ノード
３０ IPv4/IPv6トランスレータ
３１パケット判定部
３２パケット処理部
３３アドレステーブル格納部
４０ホームリンク
４１ホームエージェント
４２移動ノード
５０コレスポンデントノード

Claims

パケットをIPv6とIPv4とで相互変換するためのIPv4/IPv6トランスレータを用いるネットワークシステムにおいて、
前記IPv4/IPv6トランスレータは、各MIPv6移動ノード毎に、ホームアドレスと気付けアドレスとを対にして格納するアドレステーブルを有し、これらMIPv6移動ノードがホームリンクから移動した後はこれらMIPv6移動ノードのコレスポンデントノードとして機能するとともに、これらMIPv6移動ノードとの間の通信で最適化された経路を使用する動作モードと最適化された経路を使用しない動作モードを有することを特徴とするネットワークシステム。
前記IPv4/IPv6トランスレータには各MIPv6移動ノードから受信したパケットを処理するパケット処理部を設け、
IPv4/IPv6トランスレータはパケット処理結果に応じて最適化された経路でMIPv6移動ノードとの通信を行うことを特徴とする請求項１記載のネットワークシステム。
前記IPv4/IPv6トランスレータのパケット処理部は、MIPv6移動ノードから受信したパケットが拡張ヘッダを含む場合には拡張ヘッダ処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のネットワークシステム。