JP4422155B2 - 複数の中間ネットワークを備えるネットワーク内でパケットを転送する方法 - Google Patents

Description

複数の中間ネットワーク上をエンドツーエンドで情報を中継する方法であって、この中間ネットワークは異なる種類のネットワーク技術を使用してもよい。本発明は、この中継方法で使用されるネットワークノードにも関連付けられている。

従来技術の状況
通信ネットワークはこの数年間、機能が急激に向上している。通信ネットワークは計算ノード（ホスト）を相互接続している。

現代の通信ネットワークは高度に構造化された方法で設計されている。その設計上の複雑性を低減させるため、ネットワーク機能は一連の層（一般に、層の一重ねをスタックと呼ぶ）として体系化されている。層の数、各層の名称、各層の内容、各層の機能は、ネットワーク毎に異なることもある。あるネットワークノード内の通信スタックの第ｎ層は、別のネットワークノード上の第ｎ層と会話を行う。この会話で使用されるルールや仕様は、集合的に第ｎ層プロトコルと呼ばれている。実際には、あるネットワークノードの第ｎ層から別のネットワークノードの第ｎ層にデータが直接転送されているのではない。正しくは、各層がデータ及び制御情報をその直下の層に渡し、最下位の層である第１層に到達するまで渡していく。第１層の下には物理媒体があり、それを通じて実際の通信が行われる。

第１層は物理層であり、物理層は通信チャネル上でのビットの送信、物理的接続に使用される媒体、及び物理的接触に関与している。物理層の上にはデータリンク層があり、このデータリンク層は物理的接続が情報の送信にどう使用されるかについて関与している。ここでの課題はフレーミング（別個の情報要素の始点と終点を識別すること）である。

ネットワークは、いくつかのネットワークノードが共通の媒体を共有できるようにすることによって形成することができる。共通媒体を共有すべき通信ユニットの数が多い場合には、アドレス指定を処理して、対象となる情報の受信器に直接情報を方向付けるようにしなければならない。データリンク上に論理チャネルを導入することによって、送信器と受信器の間のいくつかの個別のデータフローを処理してもよい。共有媒体上でのコリジョンを避けるためには、何らかのメカニズムを導入して媒体へのアクセスを制御し、ある瞬間にその媒体を使用することができるネットワークノードが１つしかないようにしなければならない。この機能を提供するのが、いわゆる媒体アクセスプロトコル、例えば、ＭＡＣプロトコル８０２．１１である。リンク層アドレス指定に使用されるアドレスは物理アドレスであり、これらのアドレスは物理媒体を使用するネットワークでローカルに通用するものである。いくつかのそのような物理ネットワークがデータリンク層上で同一の技術を使用する場合、ネットワークはブリッジ、スイッチ等を使用して相互接続することが可能であり、その結果できるネットワークは広範囲に拡大して多数のネットワークノードを含むことができる。

略してＩＰプロトコルスイートと呼ばれるネットワークプロトコルスイートが使用された場合、データリンク層上で異なる技術を使用するいくつかのネットワークを相互接続することができる。このようにしてＩＰプロトコルがインターネットワーキングに利用される。リンク層の上にはネットワーク層があり、このネットワーク層はインターネットワーキングに使用されるネットワーク層アドレス指定を定義する論理層である。これに使用されるアドレスは、論理アドレスである。

今日、エンドツーエンド接続は、できれば、ＩＰベースのネットワーキングかあるいはＩＰ技術プラットフォームの最上部に定義されたオーバーレイネットワークによって構築される。

ＩＰプロトコルは、ＩＰレベル以下のプロトコルやハードウェアの改善を可能とするが、より高レベルの新規アプリケーションも可能とする。ＩＰ層以下の技術の改善はローカルな結果をもたらすにすぎない。しかし、ＩＰレベル以上のレベルのプロトコルやハードウェアの改善をいくつかのネットワーク上のエンドツーエンドパスに沿って実施する場合には、関連付けられているすべてのネットワークに互換性がある必要があり、課題となっている。実際には、これは改善には広範囲の調整作業が不可欠であるということを意味する。例えば、標準化されたＲＳＶＰプロトコル（帯域幅予約プロトコル）は、ネットワーク内のデータフローについて帯域幅の予約を可能とする。エンドツーエンドパスにとって帯域幅予約が望ましいのであれば、そのパスに沿った中間ネットワークすべてでＲＳＶＰプロトコルを実装しなければならない。

本発明は、エンドツーエンドパスにはＩＰプロトコルの必要がなく、各中間ネットワークが独自の技術を使用するという点で、すべての中間ネットワークに互換性を持つ必要があるプロトコルの改善に関する問題に対して解決案を提供する。これを実現するために個々のオペレータがどの技術を使用するのかは問題ではない。中間ネットワークのネットワーク設計の改善なら、どのような改善であっても、この中間ネットワークを通過するレグ（ｌｅｇ）の中に反映される。ネットワークオペレータはこのように、より競争力のあるネットワークソリューションやサービスを導入することによって、自身のネットワークを改善したり相互に差別化されたサービスを提供したりする動機を与えられる。

以下において、「ネットワーキング」という用語は、ネットワーク提供、その通信技術、その接続性、その転送メカニズム、その動作、そのソフトウェアやハードウェア、さらにはその管理及びそれを運営している組織のすべての側面を意味する。

ＩＰベースのネットワーキングの場合、デフォルト設定ではパケットのルーティングは、ネットワーク内部のルータ間の情報交換によってネットワークによって内部的に処理される事項である。ソースルーティングのように、通過されるべきルータの順序を指定することによってパケットが進むルートを送信ホストが定義するのを許可する方法もある。しかしながら、この場合、送信ホストが中間ネットワークの属性についての必要な知識を持つ必要がある。ホストはこの情報を持っていないため、これは課題となっている。

ＩＰベースの相互接続ネットワークでは、例えば、エラーが発生した場合、ＲＳＶＰプロトコルで予約された帯域幅はエンドツーエンドパスに沿って実現されるのかというようなエンドツーエンド接続にはどの組織も責任を持っていない。

ネットワークオペレータは、自身のネットワークにトラフィックを引き付けるためには、自身のネットワークの仕様を使用して競合できるようにしておく必要がある。今日のＩＰベースのインターネットワーキングでは、ネットワークオペレータはこれに対する動機をほとんど持っていない。なぜなら、受信ホストに至る中間ネットワークを送信ホストが選択できないからである。例えば、あるオペレータが自身のネットワークを他のオペレータの同様のネットワークより効率良く運営する場合、自分は他のオペレータよりも低コストで適切な属性による接続が提供できるのであるから、トラフィックを自身のネットワークに引き付けることを可能にしたい。

インターネットは異なる基盤技術を使用するＩＰベースのネットワークの集合であるが、インターネット上では、パケットは宛先ホストのＩＰアドレスを使用してソースホストＡから宛先ホストＢまで転送される。各ホストが国際的に固有のＩＰアドレスを持たなければならないため、これは欠点である。ＩＰｖ４プロトコルでは利用可能なＩＰアドレスは２³²通りしかない。インターネットの急激な普及により、ＩＰｖ４アドレスは不足気味になってきている。したがって、２¹²⁸通りの国際的に固有のアドレスを持つ新標準ＩＰｖ６が議論されている。エンドツーエンドパスに沿ってＩＰｖ４ネットワークをＩＰｖ６ネットワークと混合させる統一された方法存在していない。従って、ＩＰｖ６はインターネット上で局所的に実装されているにすぎない。すべてのネットワークが同時にＩＰｖ６を実装できるのではないため、ＩＰｖ４からＩＰｖ６への完全な移行は難しい。そうして、この問題は、以前に議論したのと同じ問題に帰着する。改善を機能させるためには、エンドツーエンドパスの中のすべてのネットワークの中に改善を実装しなければならない。

インターネット接続品質の管理は、複雑な問題である。特に、いくつかの独立ネットワークでできていて、良質の測定を行うためには整然と調整される必要のある環境においては、それがいえる。「ｐｉｎｇ」と「ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ」というＤＯＳコマンドがあって、それらを使えばユーザはインターネット接続の一部の品質の側面をチェックすることができる。他のコンピュータシステムも同様のコマンドを持つことがある。「ｐｉｎｇ」は、ある特定の瞬間におけるすべての中間ネットワークの全体的な遅延を反映する。「ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ」は、送信パケットが特定の宛先までどのルートをたどったかを発見するために使用することができる。実際、「ｐｉｎｇ」と「ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ」は特定のルートを時々能動的に調べる場合しか使えない。また、異なるネットワークの属性評価は、多くの異なるソースからのトラフィックフローの集計の測定ではなく、（プローブの）送信元からの探査に基づく場合にのみ可能である。現在、ユーザは、個々のネットワークオペレータがそれぞれ自身の要求するものを配達していると信じるしかない。

ＩＰインターネットワーキングの手法には以下のような欠点がある。（１）一旦ホストがインターネットに接続すると、誰でもホストに到達することができるため、ホストは自分が受信したい情報を選択できない。他のユーザが、例えば、広告やスパムのような不要な情報をホストに送信できる。あるいは大量の不要なトラフィック（サービス拒絶攻撃（denial of service attacks））がホストに殺到する。本発明では、受信側による着信制御を使用することによって、受信側ホストは受信したい情報を選択し、他のトラフィックはすべてブロックし続けることができる。（２）多くのホストがインターネットへの共通の接続を共有する場合、接続コストを個々のホストが使用する帯域幅に比例して配分する簡易な方法が存在していない。本発明では、個々のデータフロー及び差別かされたサービス属性に基づいてコストを追跡できる。（３）ＩＰベースのネットワークは、本質的に移動性をサポートしない。例えば、エンドツーエンドパスの受信側ホストが移動体であって、そのアクセスポイントを変更させる場合、宛先アドレスが変更される。送信された情報は、リダイレクトされない限り、受信側ホストに到達しないことになる。

ネットワーク間通信の問題へのもう１つの取り組みは、オーバレイネットワークを使用することである。オーバレイネットワークは、以下で中間ネットワークと呼ばれるいくつかの既存のネットワークを相互接続し、これらの接続性を使用して中間ネットワークを通過するエンドツーエンド接続を確立する。接続性とは、ネットワーク内の１点から別の点へと情報を転送するネットワークの能力を意味する。

オーバレイネットワークは、共通のプロトコルを使用して通信する多数のノードまたはコンピュータを備えている。中間ネットワークを通過する接続の到着側に１つと出発側に１つ、個々の中間ネットワークそれぞれに２つ以上のそのようなコンピュータ／ノードが接続している。オーバレイネットワークは通常、ある地域や世界にオフィスや工場が多数散在する組織によって構築され、維持され、運用されている。個々の中間ネットワークは、通常、オーバレイネットワーク組織には依存しない個別のオペレータによって維持され運用される。

オーバレイネットワークについては、本出願人のＰＣＴ出願であるＰＣＴ／ＥＰ０１／０５６４７とＰＣＴ／ＥＰ０１／０５６４８に記載されている。オーバレイネットワークは、ＩＰベースであって、すべてがＩＰベースである中間ネットワークに接続している複数のノードを備えている。データの搬送に使用されるパケットはすべて、ＩＰパケットである。オーバレイネットワークは中央ノードを持っており、この中央ノードはエンドツーエンド接続に使用される中間ネットワークを選択する。この中央ノードは中間ネットワークを管理し、その個別のＱｏＳ（サービス品質）を監視することができる。配信されたＱｏＳが、オペレータが約束したものではない場合、この中央ノードは別の中間ネットワークを選択することがある。

オーバレイネットワークを用いて中間ネットワーク間で情報を送信できるようにするために、オーバレイネットワークのノードは同一オペレータによって運用されなければならない。しかし、１つのオペレータが、自身のオーバレイネットワークが世界中のすべての中間ネットワークに接続できるほど多くのオーバレイネットワークノードを持っているということはありえない。

発明の要約
本発明は、エンドツーエンド接続に焦点を当てている。エンドツーエンド接続またはパスは、１つのネットワークのホストＡから別の（または同一の）ネットワークＢまで伸びている。通常、エンドツーエンドパスは、リンクで相互接続されているいくつかのネットワーク上に伸びている。個別の中間ネットワークを通過するエンドツーエンドパスの部分はレグ（ｌｅｇ）と呼ばれる。エンドツーエンドパスは、このように、リンクで相互接続されているいくつかのレグを備えている。

本発明は、ＩＰネットワーキングあるいは従来型のオーバレイネットワークに制約されることなくエンドツーエンド接続を確立できるようにネットワークを結合するメカニズムを提案する。本発明は、パケットフローが中間ネットワーク内で進む内部パスを制御する手段を提供するのではなく、エンドツーエンドパスがどの中間ネットワークを通過するかを選択して制御する手段と方法を提供するものである。本発明に従えば、エンドツーエンド接続の最終的な宛先アドレスが、情報のエンドツーエンドルーティングに使用されるのではない。そうではなく、エンドツーエンド接続は、一連の中継レグで構成されており、中継レグの各々は、中間ネットワークを通過するためにローカルアドレスを使用する。エンドツーエンド接続を形成しているレグ同士は、エンドツーエンドサービスからの制御によって接続されている。以下においては、このサービスはエンドツーエンドサービスノードにおいて実行される。他の選択肢においては、エンドツーエンドサービスはいくつかのエンドツーエンドサービスノード上に分配される。

本発明は、送信ホストは中間ネットワークの属性についての必要な知識を持っていなければならないという問題に対する解決法を提供する。本発明に従えば、ホスト（またはホストを支援するエージェント）が接続リクエストをエンドツーエンドサービスノードに送信して、その中にビットレート、ジッタ、遅延、同期、管理等の属性を特定することによって、情報転送の具体的な要件を示す。リクエストに応じて、エンドツーエンドサービスノードは、要件を満足する中間ネットワーク、または、オペレータが少なくとも自身のネットワークがリクエストされた仕様を提供していると述べているネットワークを選択する。多数のホストのための中継サービスを処理することによって、同一のサービスノードが多様なネットワークのパフォーマンスを管理し、多様な要件を有するトラフィックのための最適ルートの選択を支援する情報をコンパイルすることができる。

本発明によって、エンドツーエンド接続に責任を持つ単一の組織がないという問題は、エンドツーエンドサービスノードがエンドツーエンドパスに責任を持つようにされることで解決される。この目的を達するため、エンドツーエンドサービスノードはエンドツーエンドパスに含まれる各ネットワークの動作を連続的に監視する。

ネットワークがオペレータの主張するとおりの品質を持っていない場合、エンドツーエンドサービスノードは、不正な動作をするネットワークから別の中間ネットワークにトラフィックをリダイレクトすることができる。

本発明は、ネットワークオペレータにトラフィックを自身のネットワークに引き付ける動機を与えるという課題に対する解決策を提案するものであり、かつこの解決策は、ＩＰであろうと、イーサネット(登録商標)やＡＴＭやそれ以外であろうと、ネットワーク内で使用されているネットワーク技術には依存しない。この解決策には、ネットワークがＩＰベースである必要はない。唯一の要件は、情報をパケットのペイロードの中で搬送するパケットをネットワークが転送できることである。例えば、本発明を使用して、ネットワークオペレータは自身の既存のネットワークの中でＩＰバージョン６プロトコル（ＩＰｖ６）を実装するかもしれないし、別のオペレータは自身のネットワークの中でＩＰバージョン４プロトコル（ＩＰｖ４）を使用することもできる。本発明を使用して、エンドツーエンドパスが、使用されている技術のバージョンの違いにかかわらず、その２つを通過することができる。本発明を使用して、いくつかのネットワークを持っているオペレータが、その一部が種類の異なるネットワーキング技術を使用していても、これらの間でトラフィックを転送することすら可能である。

本発明は、ＩＰアドレスの量が限られているという問題やエンドツーエンドパスに沿ってＩＰｖ４とＩＰｖ６ネットワークを混合するという問題に対する解決策を提供する。これは、エンドツーエンドパスが中間ネットワークを通過する場合に、通過する各ネットワークのローカルアドレスを使用する。これは、エンドツーエンドパスに沿うすべての中間ネットワークに当てはまる。本発明では、エンドツーエンドパスを通過するパケットには「最終の」エンドツーエンド宛先アドレスは存在しない。エンドツーエンドパスに沿って、ＩＰｖ４とＩＰｖ６を混合した中間ネットワークが使用可能である。さらに、ＩＰｖ４ベースの中間ネットワークは、ＩＰｖ４が提供する２³²通りのアドレスをすべて使用することができる。そして、これらは、中間ネットワーク内でローカルアドレスとして局所的に使用することもできる。

本発明は、配信されたサービスの品質を検証するために、エンドツーエンド接続、特にＩＰ接続の連続的管理という問題に対して単純な解決策を提供する。本発明に従えば、エンドツーエンドサービスノードは各中間ネットワークによって配信されるサービスを連続的に管理する。主張されたものと配信されたものとに差がある場合、エンドツーエンドサービスノードはトラフィックを別の中間ネットワークに移動してもよい。

本発明は、独立オペレータ、またはネットワークを管理していない別の関係者が既存の中間ネットワークに対して中継ノードを接続することができるという点で、上述されるオーバレイネットワークの問題に解決策を提供する。世界中に散らばっているさまざまな独立オペレータやその他の関係者は、各自の中継ノードを既存のネットワークに接続して、これらの既存のネットワークを中継ノード経由で相互作用させることができる。特に、独立オペレータは、自身の中継ノードの接続先のネットワークのオペレータである必要はない。

本発明の目的は、請求項に記載あれる方法及び装置を使用して、上述のＩＰベースのインターネットワーキングの欠点や問題を除去することである。これは請求項１、１７、２０に定義される本発明によって達成される。

本発明は、３種類のサービスノードを備えている。即ち、エンドツーエンドサービスノード、中継制御ノード、及び中継ノードである。エンドツーエンドサービスノードの主な仕事は、複数の中間ネットワーク上でエンドツーエンド接続を提供することであり、これは、中間ネットワークを通じてそれぞれのエンドツーエンド接続のレグを設定することによって行われる。中継制御ノードの主な仕事は、中間ネットワーク間のリンク中継サービスを管理することである。中継ノードの主な仕事は、中間ネットワーク間のリンクの片方でトラフィックを処理することである。

サービスノードは階層構造として体系化されており、中継ノードが最下位レベル、中継制御ノードが中継ノードの上のレベル、エンドツーエンドサービスノードが最上位のレベルにある。本発明の特徴は、各種のサービスノードに対して責任を割り振る方法にある。エンドツーエンドサービスノードは、個々のエンドツーエンド接続の知識を持つ唯一の種類のノードである。中間ネットワークを経由するレグの中継の際には、エンドツーエンドサービスノードは、中継制御ノードと中継ノードと協力する。中継制御ノードは個々のエンドツーエンド接続の知識は持っていない。エンドツーエンドサービスノードは中継制御ノードにリンク上のレグの中継についての情報を与える。中継ノードは個々のエンドツーエンド接続の知識は持っていない。中継ノードは接続を追跡してマークし、エンドツーエンドサービスからの制御情報を中継制御ノード経由で受信する。中間ネットワークに接続されている中継ノード間の協力によって、ネットワークを経由するレグ中継サービスがエンドツーエンドサービスノードの管理の下で提供される。

中継ノードのオペレータは顧客のトラフィックを自身のノードとネットワークに引き付けることができ、そのノードは他のオペレータが提供できるものより良い条件、例えば低料金のトラフィック料金を提供することによってノードに接続してもらい、他のオペレータと競合できる。中継ノードは、多くの中継制御ノードにサービスを提供するという意味で、マルチテナントであることができる。

実施形態
汎用システムの概要
図１を参照しながら、本発明で使用される用語について説明する。エンドツーエンドパスのレグが中継ノード２と３の間を中間ネットワーク１を経由して中継される。中間ネットワークへのトラフィックが、着信リンク４上に到着して発信リンク５上を出発する。従って、中継ノード２は着信中継ノードと呼ばれ、中継ノード３は発信中継ノードと呼ばれる。両方の中継ノードは中間ネットワークに接続されている。着信リンクは一束の着信接続を転送し、着信中継ノードに接続されている。発信リンクは、別の一束の発信接続を転送し、発信中継ノードに接続されている。各中継ノードは中間ネットワークにそれぞれ向かう内向き（inward）部分６及び７と、それぞれ着信及び発信リンクに向かう外向き（outward）部分８及び９を持っている。着信中継ノードは着信インタフェース１０を持ち、発信中継ノードは発信インタフェース１１を持っている。着信接続を処理するため、着信中継ノードの内向き部分６は出発機能１２を利用し、発信接続を処理するため、発信中継ノード、即ち、着信接続の受信者は、内向き部分に位置する到着機能１３を使用する。このため、着信中継ノードは出発ノードと呼ばれることもあり、発信中継ノードは到着ノードと呼ばれることもある。この用語は、接続を中間ネットワークの内側からの視点で見る場合に用いるのが望ましい。他方、中間ネットワークの外側から見る場合には、着信及び発信中継ノードという用語を用いるのが望ましい。図１で、中間ネットワーク１はリンク４で前の中間ネットワークに接続され、リンク５で後の中間ネットワークに接続されている。後述の中間ネットワーク１におけるエンドツーエンドパスのレグが１４で示され、着信中継ノード及び発信中継ノード間に延びている。

本発明の概要を図示している図２について説明する。各層のノードは階層構造で構成され、象徴的にリングで示されている。ネットワーク層１５には複数の中間ネットワークがあり、中継ノード層１６にはそれとは別の複数の着信及び発信中継ノードと、中継制御ノード層１７には複数の中継制御ノードがあり、最後に、エンドツーエンドサービスノード層１８には、少数のエンドツーエンドサービスノードがある。

図２に示す例では、３つの中間ネットワーク１’、１、１”と、２つの発信中継ノード３’、３、２つの着信中継ノード２、２”、２つの中継制御ノード１９、２０、１つのエンドツーエンドサービスノード２１及び１つのデータベース２２に存在している。図に示す実施形態においては、中間ネットワークが中継ノード層で相互接続されている。特に、着信中継ノード２及び発信中継ノード３’は、リンク２３と接続されており、着信中継ノード２”及び発信中継ノード３は、リンク２４と相互接続されている。中継ノード３’、２は中継ノード３、２”には直接接続していない。

一般に存在する中間ネットワーク、中継ノード、中継制御ノード、エンドツーエンドサービスノードは、そうであるかもしれないが、その各々の層で相互接続される必要はない。

ネットワーク層のノードは、通常、スイッチあるいはルータを備えている。スイッチ及びルータは中間ネットワークの内部のエンティティであり、それらは本発明の対象ではない。中間ネットワークは、通常は、ネットワークオペレータによって管理され、他方、中継ノード、中継制御ノード、エンドツーエンドサービスノードは、通常は、ネットワークオペレータとは無関係であって、相互にも無関係のオペレータによって管理される。

中継ノード３’、２、３及び２”は、それぞれ中間ネットワーク１’、１、１”の中のそれぞれのノードにそれぞれ２５及び２６で集合的に示されているリンクまたは直接接続（回線）を介して接続されている。また、中継ノード及びそのリンクまたは接続２３−２６を使用して、中間ネットワーク１’の中のホストＡを中間ネットワーク１”の中のホストＢと接続することができる。従って、適切な中間ネットワークを選択することによって、ＡＢ間のエンドツーエンド接続を設定することができる。エンドツーエンド接続は従って、中間ネットワーク１’の中のレグ１４’、ネットワーク１４の中のレグ１４、ネットワーク１”の中のレグ１４”を備えることになる。図２に示すもの以外にも、多くの中間ネットワーク、中継ノード、中継制御ノード、エンドツーエンドサービスノードがあることが理解されるべきである。一般に、Ａからの接続リクエストに応じてＡＢ間でとるべきエンドツーエンドパスを決めるのは、１個のエンドツーエンドサービスノードである。言い換えれば、エンドツーエンドパスが通過すべき中間ネットワークを選択するのは、エンドツーエンドサービスノードである。この選択は、図示されているかいないかを問わず、すべての中間ネットワークの中で行われる。選択された中間ネットワークの各々が、こうして、エンドツーエンドパスのそれぞれのレグを転送することになる。

中継制御ノード１９は中継ノード３’及び２を制御し、信号（シグナリング：signaling）リンク２７上でこれらに信号を送信することができる。中継制御ノード２０は、中継ノード３及び２”を制御し、信号リンク２８上でこれらに信号を送信することができる。

エンドツーエンドサービスノード２１は、中継制御ノード１９及び２０を制御して、信号リンク２９上でこれらに信号を送信することができる。中継ノード、中継制御ノード及びエンドツーエンドサービスノード間の信号リンクは、ユーザデータの接続の接続設定及び終了を制御するために使用される信号ネットワークを構築する。この信号ネットワークは、専用リンクや＃７電話信号ネットワークに類似した専用信号ネットワークなど多様な方法で実装することができる。この信号は、ユーザデータを搬送している同一ネットワークに属する専用リソースを介して搬送することができ、また、専用リソースの割当は管理システムによって、または自動的に自己設定によって行われてもよい。信号ネットワークの実装は本発明の範囲外である。信号ネットワークは、本発明の一部である中継ノードと中継制御ノード間の対話の前提条件であるにすぎない。

中継制御ノード１９、２０は発信及び着信中継ノード３’及び２によって実行されるアクティビティ、及び発信及び着信中継ノード３及び２”によって実行されるアクティビティの調整と制御を行う。エンドツーエンドパスはエンドツーエンドパスが通過すべき中間ネットワークを選択して管理するエンドツーエンドサービスノード２１によって制御される。エンドツーエンドサービスノードは、中間ネットワークやそれらの属性、例えば、ＱｏＳ、ジッタ、遅延、同期、利用可能な帯域幅、接続品質及び接続コストの仕様に関する個別のパフォーマンスに関する情報を含むデータベース２２を使用する。エンドツーエンドサービスノードは、中間ネットワーク１を介してレグ１４を中継するために、中継制御ノード１９、２０と対話する。

本発明は、パケット交換ネットワークに関するものである。本明細書においてエンドツーエンドパス及びエンドツーエンドパスの制御に言及するとき、これらのパスは２つの通信ホスト間の一続きのネットワークを備えていることが理解されるべきである。中間ネットワーク内では、パケットが着信ノードから発信ノードまで移動するルートを制御することは不可能である。なぜなら、ルートはネットワーク内でローカルに使用されるルーティングメカニズムによって判定されるからである。同様に、接続に言及するとき、接続はネットワーク内の着信ノードと発信ノード間のパケットのフローに関連付けられていることが理解されるべきである。当技術分野で周知のように、同一のパケットフローに属するパケットはネットワーク内で異なるルートを進むことがある。

また、２つの中間ネットワークを、図２に示すリンクや直接接続ではなく、図３のような接続ネットワーク３０で接続することもできる。この場合の接続ネットワークは中継制御ノードで制御されるのではなく、ネットワーク３０において着信する宛先アドレスから発信する宛先アドレスまでの接続を送信するスイッチとして機能する。

もう１つの可能性は、図４に示す２つの中間ネットワークを接続することである。発信中継ノード３’が着信中継ノード２に、２つの中継ノードを収容するいわゆる統合ノード３１内で接続される。通常、２つのノードはバックプレーン上のリンクで相互接続される。

中間ネットワークは、着信中継ノード及び発信中継ノードをいくつか持っていることがある。

中継ノードは、既存のネットワークに接続して中継制御ノードにサービスを提供し、かつ中継制御ノードと通信する。中継ノードの主な仕事は、それらが接続されているネットワークを介して中継トラフィックをできるだけ多く「売る（sell）」ことである。中継ノードは、それらが接続されているネットワークにローカルアドレスを持っている。中継ノードは、別個のパケットフローに属するパケットを識別する手段を提供し、かつ、それぞれの着信リンクから適切な発信リンクまでの個々のパケットフローの中継を処理する。エンドツーエンドサービスノードは、接続設定要求を中継制御ノード介して中継ノードへ送信する。接続設定要求に対応するため、中継ノードは中継タグプロセスと、実装に依存して、リンクタグプロセスを適用する。中継タグは、後述の多くの目的に使用されるリファレンスである。主に中継タグは、個々のエンドツーエンドパスのレグに関する個々のパケットフローの識別に使用される。重要なことは、中継タグまたはリンクタグはエンドツーエンド接続の最終的なソースや最終的な宛先を識別しないことである。即ち、ホストＡ及びホストＢは決して識別されない。中継タグ及びリンクタグは各種のセキュリティ目的にも使用され、トラフィックの許可制御やトラフィックのアカウンティング（accounting）に使用することも可能である。中継タグはローカルに定義されるものであり、数字、文字、サイン、マーク、あるいはその組み合わせであってもよい。中継タグは中継されたパケットに付加される。中継タグは接続（パケットフロー）に関連付けられている。各中継ノードはローカルに有効なタグのセットと、隣接する中継ノードが処理するタグとの関係を管理する。タグは、中継ノードが接続されている中間ネットワークを介して中継レグ上で個々のパケットフローを中継するために使用される。中継ノードは、従来のルーティングプロトコルも従来の転送テーブルも使用しないという点で、従来のルータとは異なる。中継ノードが実行する転送動作は、ネットワークアドレス上にない局所的に割り当てられたパケット識別子に基づいている。中継ノードは、それぞれの中間ネットワークに接続された項目のアドレスやそれぞれの中間ネットワークからアドレス指定される項目のアドレスを備えていない。中継ノードはそのような項目をアドレス指定できない。中継ノードは、いくつかの中継制御ノードに対して中継サービスを提供できるという意味で、マルチテナント（multi-tenant）であってもよい。中継ノードはプロトコル変換手段を持っていてもよい。

中継制御ノードは、リンク上でパケットフローを転送することに責任を持っている。中継制御ノードは、ネットワーク間のリンクに関連付けられている中継ノードと対話して、個々のパケットフローまたはパケットフローの集合のために帯域幅を予約する、あるいは「買う（buy）」中継制御ノードは、後述する方法で動作し、中間ネットワークに出入りできる接続点についての知識を持っている。中継制御ノードは、それが制御する個々のリンクにおける接続の知識を持っているが、それが制御しないリンクにおける接続の知識は持っていない。中継制御ノードはトラフィックをまったく搬送しない。

エンドツーエンドサービスノードは、可能性のあるすべての中間ネットワーク、中継制御ノード、中継ノード、リンク、及び中間ネットワーク間の取り得る接続の知識を持っている。エンドツーエンドサービスノードは、可能性のある中間ネットワークの任意のセットを介してエンドツーエンドパスを選択する機能性を持っている。エンドツーエンドサービスノードは、着信中継ノードの中間ネットワークまでの知識、及び発信中継ノードの同一中間ネットワークからの知識を持っており、該ノードを管理して中継の準備をさせ、該ネットワークを横断するレグの中継を実行する。エンドツーエンドサービスノードはさらに、１つの中間ネットワークからの発信中継ノードの知識と、次の中間ネットワークの着信中継ノードの知識、さらには、該ノード間のリンクの知識も持っており、該ノードを管理して、中間ネットワーク間のリンク上のレグの中継の準備をさせ、それを実行する。エンドツーエンドサービスノードは、それが管理するエンドツーエンド接続の知識をすべて持っている。特に、個々の中間ネットワークにおける個々のレグと、エンドツーエンド接続が通過するリンクの知識を持っている。

制御信号リンクを介して、エンドツーエンドサービスノードはホストからエンドツーエンド接続リクエストを受信し、要求の中で要請された属性に基づいて、要求された接続のための中間ネットワークを選択する。エンドツーエンドサービスノードは、選択された中間ネットワークに従って中継制御ノードを選択し、選択された中継制御ノードに命令して、選択された中間ネットワークを通るレグの準備をさせる。エンドツーエンド中継制御サービスノードは、中間ネットワークが提供したサービスについての詳細情報を収集して記憶しているデータベースを使用する。この知識には、どのネットワークか、それを管理している組織、それらの地理的広がり、それらの特性、例えば、それらが提供するサービス、もしあれば保証、提供サービスを何によって実行するか、使用される送信技術、往復にかかる遅延（ラウンドリップ遅延）、ビットエラーレート、提供されるＱｏＳ、トラフィック税等の情報を備えている。この知識は、エンドツーエンドサービスノードと共同で管理されているデータベースの中に含まれる。この情報を取得する方法は、本発明の一部をなすものではない。

接続の設定
図５を参照する。矢印３４はホストＡから送信される接続リクエストを示しており、このリクエストは、ホストＡからホストＢまでのエンドツーエンドパスの確立を要求して、エンドツーエンド接続が実現すべき通信パラメータを特定している。ネットワーク１’の中の点Ｉ及びネットワーク１”の中の点Ｅはそれぞれ、エンドツーエンドサービスの入口点と出口点を示している。このリクエストは、何らかの適切な手段、例えば、リンク、ネットワーク、回線を介して、または別個の信号ネットワークを介して、エンドツーエンドサービスノードに通信される。このリクエストは、いくつかのプロセスを備えるセッションを開始する。プロセスの１つは、このリクエストを解析して潜在的な中間ネットワークを選択する。これは、データベース２２に記録されており、リクエストされたエンドツーエンドパスを確立してそれらがリクエストの中で設定された要件を満たしているかどうかを解析するために使用される。他のプロセスで、中継制御サービス（中継制御ノード）の潜在的なプロバイダと交渉してそれぞれの中間ネットワークを通過するレグの条件を決定する。この条件には、例えば、接続に必要な安定性、接続に割り当てられる優先度、帯域幅、待ち時間（レイテンシー）、ＱｏＳ、プライズプライス等である。次に、最終的な中間ネットワークが選択される。他のプロセスで、エンドツーエンドパスの各レグの中継制御ノードを選択し、かつ、選択された中継制御ノードに命令してそれぞれの中間ネットワークの各々の中に接続を確立させる。中継制御ノードは順番が来るとプロセスを開始し、タグがどのように扱われるべきか、パケットはどのように中間ネットワーク上の中継に適合すべきか等についてのデータを設定することによって、関連付けられている中継ノードにその後の情報転送の準備をさせる。さらに他のプロセスで、選択された中継制御ノードに、それぞれの中継ノードに命令して、レグが転送される接続を確立させる。

次に、中間ネットワークの着信及び発信中継ノードの動作を同期させるパス設定メカニズムについて説明する。このメカニズムは、中継制御ノードによって制御される。この中継制御ノードは、特定の個々のデータフローについて協調する方法で動作できるように適切な情報をそれぞれの着信及び発信中継ノードに送信する。トラフィックが中間ネットワーク１を介してどのように中継されるかのメカニズムについて、２段階に分けて説明する。第１の段階は、どのようにパスが設定されるかについてである。第２の段階は、パスが設定された後でパケットがどのように転送されるかについてである。

パスの設定
１． エンドツーエンドサービスノード２１は、矢印３４で示すエンドツーエンド接続リクエストを受信する。接続は一定の品質要求を満たす必要がある。

２． エンドツーエンドサービスノードは、自身のデータベース２２を検証して、中間ネットワーク及びネットワークを相互接続するリンクを選択する。説明した例では、中間ネットワーク１‘、１、１”及びリンク４、５が選択される。

３．エンドツーエンドサービスノードは、選択されたネットワークを経由してレグを転送するために自分と協調する必要がある中継制御ノードを検出する。この場合、適切な容量を得るために、中継制御ノード１９及び２０と協調する必要があることを検出する。エンドツーエンドサービスノードは、エンドツーエンド接続、例えば、パケットフローに、「買い手（buying）」ホストＡを示すアイデンティティＸを割り当てる。エンドツーエンドサービスノードは以下の表１のような表に下記の情報を記憶する。

４． エンドツーエンドサービスノードは、矢印３５で中継制御ノード２０に、中間ネットワーク１を通過するために使用される中継タグをリクエストする。中継タグはローカル識別子（フロー識別子）として使用される。

５．中継制御ノード２０は、矢印３６で、リクエストを発信中継ノード３に転送する。この場合、発信中継ノード３は中継タグ３を自己の中継タグリスト３７から選択し、選択されたタグを占有されたとしてそのリストに記録し、その中継タグと中間ネットワーク１における自身のローカルアドレス（＝発信中継ノードのアドレス）を中継制御ノード２０に返信する。発信中継ノードはまた、そのリストに接続の買い手のアイデンティティ（身元）についての情報を記録し、アカウンティング目的及び許可制御のために中継タグ及び「買い手」情報を使用する。これについては後述する。中継制御ノード２０は、選択された中継タグ及びローカルアドレスをエンドツーエンドサービスノード２１に返信する。このエンドツーエンドサービスノード２１は、今度はこの情報を着信中継ノード２にサービスを提供している中継制御ノード１９に転送する。この中継制御ノード１９は今度はこの情報を着信中継ノード２に転送する。発信中継ノード３から着信中継ノード２までのこの信号の連鎖を、曲線の矢印３８で示す。出発中継ノード２の出発機能は、中継タグの存在について、すべての着信パケットを解析する。中継タグを備えるパケットは後述の特別な方法で処理され、中継タグを備えていないものは従来どおり処理される。このようにして、エンドツーエンド接続に属するパケットフローは、他のパケットフローと区別される。出発機能はさらに、特別扱いのパケットフローを中間ネットワーク１に送信し、矢印３８に従って信号で伝えられていた到着中継ノード３のローカルアドレスをパケットの宛先に記録する。中間ネットワーク１の中で、パケットフローのパケットは、そのパケットが到着中継ノード３に到着するまで、従来のパケットとしてネットワーク１のローカルルーティングメカニズムを使用して転送される。到着機能は中継タグの存在について着信パケットを解析し、中継タグでマークされているパケットは後述の特別処理の対象となる。中継タグでマークされているパケットはさらに、次の中間ネットワーク１”へ送信される。ノード３’が図５で示す例のように、リンク及びレグの連鎖の中の第１のノードであれば、このノードはリンクタグ上のパケットフローのアイデンティティをマップする必要がある。これについては次のセクションで説明する。

６． 同様のスキームに従って、しかし今度はリンク上の接続中継の中継のために実装される。エンドツーエンドサービスノードは、中継制御ノード１９に命令してホストＡからのフローをリンク４を介して着信中継ノード２に転送させる。それに応じて、中継制御ノード１９は着信中継ノード２にリンクタグをリクエストする。このリンクタグはＡからのリンク４を介するパケットフローの識別に使用される。着信中継ノード２は、リンクタグテーブル３９からリンクタグを選択する。例では、リンクタグ７が選択され、小さい曲線の矢印４０で示すように、着信中継ノード３’に信号で送信される。中継制御ノード１９は下記の表を備えることになる。

７． 着信中継ノード２は、表に下記の情報を備えることになる。

これで、中間ネットワーク１を通過して中継されるべきレグの設定段階は完了である。同様の設定手順は、エンドツーエンド接続が通過すべき各ネットワークについて発生し、同様の表が各ノードに発生する。

ここで、中継制御ノードも中継ノードも、上述のエンドツーエンド接続のアイデンティティＸについての情報はまったく持っていないことに注意すべきである。接続アイデンティティＸに関連付けられているパケットは、Ｘでマークされているエンドツーエンド接続についての情報を含んでいない。この情報は、エンドツーエンドサービスノードについてのみである。その代わり、エンドツーエンド接続に関連付けられているパケットは、中継タグ及びリンクタグの形式のローカルリファレンスを持っている。

図５に示すように、中継ノードはいくつかのタグテーブル３７、３７Ａ及び３７Ｂを備えることがある。ここに示す例では、接続の見込みがあるサービスのクラス毎にリストが１つ存在する。別の方法では、ノードがタグのリストを備え、各タグが一組の属性と関連付けられ、異なるリンクタグ属性がこれらの属性で表現される。品質クラスは接続リクエストの中で与えられる、あるいはエンドツーエンドサービスノードで与えられる。上述の信号スキームはサービスのクラスがどのようにして中継ノードに信号送信されるのかを示していないが、同一の中継ノードが異なるサービスのクラスを提供できる場合、各リクエストは、どのサービスクラスが要求されているのかについての情報を含む必要がある。この情報は中継制御ノードから中継ノードに送信されるべきである。要求されるサービスのクラスを実現するために必要な会話を実装することは、中継ノードの責任である。信号情報には品質クラスについての情報が含まれていると予想される。

ネットワーク１’及び１”は例外的な位置を保っている。ホストＡがホストＢへのエンドツーエンド接続上で、エンドツーエンドサービスノード２１と交渉する。エンドツーエンドパス、中間ネットワーク及びリンクの選択後、エンドツーエンドサービスノードは発信中継ノード３’及び着信中継ノード２”に信号を送信する。発信中継ノード３’はＡからのパケットフローを識別して、それらを以下の方法で処理するよう命令される。Ａのアドレス及びおそらく特定のポート番号も有する着信パケットは、リンクタグ、この場合リンクタグ７にマップされるべきである。着信中継ノード２”は、逆の方法でパケットを処理するように命令される。特定のリンクタグでマークされている着信パケット、この場合はリンク５上を中継ノード３から中継ノード２”までのエンドツーエンド接続の転送のために着信中継ノード２”から取り出されるリンクタグであるが、この着信パケットは、Ｂのアドレス上に、及びおそらくＢのポート番号上にマップされるべきである。

パケットの中継
設定段階が完了すると、エンドツーエンドパスで送信する準備が整ったことをエンドツーエンドサービスノードが送信ホストＡに送信する。このメッセージに応じて、送信ホストはパケットの送信を開始し、出発及び到着中継ノード毎に、後述の動作が行われることになる。

中間ネットワーク１を経由しての中継についてのみ説明する。他の中間ネットワークを経由しての中継も同様に行われる。

着信中継ノード２は、以下のようになる。

１． すべての着信トラフィックの中のパケットを調査して、それらがリンクタグを持っているかどうかを判定する。リンクタグメカニズムに対応していないパケットはエンドツーエンド接続経由で転送されることはない。例えば、空き容量が利用可能である場合は、ベストエフォートベースで転送されてもよい。また、容量が不足している場合は、破棄されてもよい。

２． パケットがリンクタグを持っている場合、出発機能がリンクタグを読み取って、それを表３へのインデックスとして用いて、パケットがどのエンドツーエンド接続に関連付けられているかを検証する。「ＬＩＮＫ ＴＡＧ（リンクタグ）」というヘッダの下にリンクタグが存在している場合、それが関連付けられているエンドツーエンド接続の検証が可能である。この場合、リンクタグ７はパケットから読み出され、リンクタグ７はまた、「ＬＩＮＫ ＴＡＧ ＩＮ（リンクタグあり）」という列の中で検出される。

３． 出発機能は、リンクタグを中間ネットワーク１で使用される中継タグと置き換える。中継タグは、表３の「ＴＯ ＢＥ ＲＥＰＬＡＣＥＤ ＷＩＴＨ ＴＲＡＮＳＩＴ ＴＡＧ（中継タグと交換）」というヘッダの下で対応するインデックスで読み出される。この場合、リンクタグ７は中継タグ３と置換されることになる。

４． パケットには、新たな宛先アドレスが与えられる。この場合、到着中継ノード３のローカルアドレスであり、この場合、１２３．４５６である。着信中継ノードで受信されるパケットは、中間ネットワーク１で使用されるパケットフォーマットに組み込まれている。

５． パケットが発信ノード３の内向きの部分に到着する。

６． これで中間ネットワーク１を経由するレグの中継は完了する。説明されるリンクタグ及び中継タグの手順は、各レグについて最後のネットワークに到達するまで繰り返される。ここで、対応する中継ノードの内向きの部分が、パケットにホストＢのローカルアドレスのマークを付ける。

７． Ａ及びＢが通信セッションを終了すると、エンドツーエンド接続が停止（切断）され、各種のテーブルの中の対応するエントリが消去され、中継ノードで使用された中継タグにフリーというマークが付けられる。

中間ネットワーク間に直接リンクがある場合について説明してきたが、当業者であれば、中間ネットワークがネットワーク層１５上に直接の相互接続を持たず、中継ノード層１６で中継ノードを介して相互接続される図２の場合に対しても、中継及びリンクタグプロセスを簡単に応用できることがある。結果としてのエンドツーエンドパスを図６に太線で示している。

２つの隣接する中間ネットワークが一部のレベルまたはすべてのレベルで異なるプロトコルを使用すると場合、到着中継ノードはこれらのレベル上でプロトコル変換をしなければならないことになる。

図７では、ホストＡから送信されるパケット４３がヘッダ４４とペイロード４５を備えている様子を示している。これは、パケットが中間ネットワーク１’を通過するときに持っている一般的なフォーマットである。

図８を参照する。図７に示す一般フォーマットのパケット４３が中間ネットワーク１の中の着信中継ノード２に到着する場合、そのペイロードが抽出されて新規パケット４６に挿入される。新規パケットは純粋に言語的な理由から中継パケットと呼ばれるが、これもヘッダ４４及びペイロード４５を持っており、また、中間ネットワーク１で使用される送信技術によって指示されるフォーマットを持っている。着信中継ノードは、発信（到着）中継ノード（１２３．４５６）のアドレスを中継パケットのヘッダの中の宛先アドレスフィールドに挿入する手段を持っている。このヘッダが「将来利用のための」フィールド４７、即ち、規格によって指定されていないフィールドを持つ場合には、中継タグまたはリンクタグはそこに挿入されてもよい。そのようなフィールドや任意の同様のフィールドもヘッダの中で利用できない場合、点線のフィールド４８で示すように、中継タグはペイロードの中に挿入される。中継パケットは、このようにして、他のパケットが中間ネットワーク１の中を転送されるのと同様な方法で、中間ネットワークを経由して転送される。ソースアドレスフィールド４９には、パケットの送信者が挿入される。一般的な場合には、中間ネットワークの中での有効アドレスが送信者として挿入される。この有効アドレスには、エラーメッセージを他のノード、例えば、中継制御ノードやエンドツーエンドサービスノードに転送するためのエンティティがあってもよい。任意の中継ノードが送信者として示されても良い。別のネットワークアドレスを与えたり、そのアドレスに中継制御ノードへのポインタを与えたりすることもできる。従って、ネットワーク１’、１、１”のいずれか、またはリンク４、５のいずれかの中で生成されるエラーメッセージは、ノードに報告され、ノードは今度はエラーをまたエンドツーエンドサービスノードに報告し、そこで、例えば、フローＸのための他のリンク及び中間ネットワークの少なくとも一方を選択するための動作が行われてもよい。中継パケット４６の中のパケットのペイロードは、ホストＡから送信されるオリジナルの情報を備えている。さらに詳しく説明するが、中継パケットに組み込まれるパケットのペイロードに付加されるヘッダは、最終的な送受信ホストＡ及びＢのアドレスについてのアドレス情報を備えていない。

中継パケットフォーマットを実装する方法も考案でき、唯一の要件は、中間ネットワークを経由して中継する場合に、出発ノードと到着ノードの両方によってサポートされること、及び中間ネットワーク内部のルーティングを妨げないことである。

中間ネットワーク内では、パケットは到着中継ノード３のローカルアドレスを宛先アドレスとして使用する。中間ネットワーク内のルータは、このように、フォーマットされたパケットを通常のパケットとして転送する。従って、無許可のまたは不法なエンティティは、中間ネットワーク自体がそうである場合でさえ、中間ネットワークがエンドツーエンドパスに属するパケットを転送するという事実に気付かない。同じ理由で、エンドツーエンドパスのオリジナルのソースも最終的な宛先も、無許可のまたは不法なエンティティには、中間ネットワーク自体がそうである場合でさえ、知られることはない。中間ネットワークの観点から見ると、１つのローカルノードから別のローカルノードへのパケットの通常の送信は、中間ネットワークで発生する。

エンドツーエンドサービスノードだけが、エンドツーエンド接続における実際のソースと実際の宛先を知っている。

図９に示すように、異なるオペレータによってネットワーク間接続サービスが管理され、それぞれがそれぞれの中継制御ノードを所有しているという意味で、中継ノードはマルチテナントであっても良い。ここで示した例では、３つのオペレータが存在し、それぞれがそれぞれの中継制御ノード１９、１９Ａ、１９Ｂを持っている。各オペレータは、こうして、ネットワーク間接続の帯域幅のそれぞれの部分を取得している。例えば、リンク４は３つのオペレータで共有されている。

図１０に示すように、発信中継ノード３はいくつかのパケットフローを受信する。各パケットフローはそれぞれのレグに属し、各レグはこのようにそれぞれのエンドツーエンド接続１４、１４Ａ及び１４Ｂに属することになる。上述のように、共通の中間ネットワークに接続されるいくつかの着信中継ノードが存在しても良く、これらのノードの各々は共通の出発中継ノードで中間ネットワークを抜け出るエンドツーエンドトラフィックを備えてもよい。３つの着信中継ノード２、２Ａ及び２Ｂが示されており、各ノードはそれぞれのレグ１４、１４Ａ、１４Ｂを持っていて、それらは中間ネットワーク１からの同一の発信中継ノード３を使用する。発信中継ノードが異なるソースからいくつかのレグを受信する場合、発信中継ノードは上述のリンクタグプロセスを利用して、各レグにそれぞれのリンクタグを割り当てる。着信中継ノード２、２Ａ、２Ｂが異なるオペレータによって所有されて管理されている場合には、発信中継ノード３はマルチテナントであると言える。

図１１に示すように、いくつかのネットワークに接続されることができ、いくつかのネットワークに中継制御ノードトラフィックを提供するという点で、中継ノードもマルチテナントであっても良い。ここに示した例では、着信中継ノード２の外向きの部分は３つの独立した中間ネットワーク１、１’、１”’及び１””に接続されていて、これらは異なるオペレータによって管理されている。中継ノードはその中継制御ノード１９に、それが接続されている任意のネットワーク間のトラフィックでも提供できる。例えば、トラフィック１”’と１の間のトラフィック等がそうである。中継ノードの内向きの部分がいくつかのネットワークに接続されているのと同様、その外向きの部分も点線で示すようにいくつかのネットワークに接続することができ、内向きの部分の任意のネットワーク間であっても外向きの部分に接続される任意のネットワークに対してもトラフィックを渡すことができる。

旅行代理店の比喩
エンドツーエンド接続をリクエストするホストは、旅行代理店（エンドツーエンドサービス）に訪れて特定の行き先（ＡからＢまで）へのフライト予約を依頼する顧客に似ている。旅行代理店は、可能な航空会社（中間ネットワーク）とその現在のサービスを提供（ＱｏＳ）についての知識を持っている。旅行代理店は、行き先までの経路に沿って、空港（出発中継ノード）から空港（到着中継ノード）まで乗客を運ぶ航空会社を選択する。次に、旅行代理店はチケット（中継タグ）を処理する各種の予約サービス（中継制御ノード）で各種のフライトを予約する。これが旅行の設定段階である。

実際の物理的輸送は個々の運送業者（航空会社）が行う。中間の空港で、旅行の次のレグで使用するために、古いチケットを新しいチケットと交換する。これが旅行の中継段階である。

いくつかの予約サービス（中継制御ノード）が同一航空会社にサービスを提供することがある。中継ノードが、いくつかの予約サービスに対して自身のサービスを提供することがある。これは特定の行き先間の乗客の輸送について競合することになる。旅行代理店は専門化していてさまざまな能力を持っている可能性がある。

タグのキャッシングと事前予約
タグは、個々のパケットの特定の処理を可能にする許可であるとみなすことができ、かつ、タグは特定ユーザ（ソース／宛先のペア）についての情報を搬送しないため、タグが通過するネットワークやリンクに関しては匿名である。これは、キャッシングが中継制御ノード及びエンドツーエンドサービスノードによって適用できることを意味する。特に、中継制御ノード及びエンドツーエンドサービスノードは、それらが中継ノードで予約する中継タグのプールを処理することができる。これらのプールから、それらが制御するトラフィックのためにタグを割り当てる。使用されたタグ、即ち、エンドツーエンド接続が解除されるときに解除されるタグは、プールに戻され、その後他のユーザに割り当てることができる。タグの数は、キャッシングが可能なように、また、後で起動される接続レグの準備ができるように決定することができる。トラフィック関連のアカウンティングは、アクティブな接続にのみ、かつ、搬送されるトラフィックについてのみ関連して適用される。

タグプールは、タグユーザが中継サービスプロバイダとの契約によって中継できる接続数よりも多いタグを備えることがある。タグユーザは、契約よりも多いタグ、即ち、トラフィックを割り当てないという責任がある。中継サービスプロバイダは、契約したトラフィックボリュームを超えていないことを検証するために、トラフィックを監視する。

例えば、仮に中継制御ノードのオペレータが中継ノードのオペレータと交渉して中間ネットワーク経由で１００件の接続を予約し、接続への割当のためにプール内に１５０個の中継タグを持つことを認められたとする。エンドツーエンドサービスが中継制御ノードで接続を予約し、中継ノードへのトラフィックを計画する。中継制御ノードは、接続が１００件以上起動されないように管理し、制御する。言い換えれば、中継制御ノードは１００件以上の接続が同時に使用されないようにチェックする。このようにして中継制御ノードは、予約した１００件の接続を効率よく使用する。１００件を超える接続が同時に使用される場合、中継ノードは戻ってこれをエンドツーエンドサービスノードに報告する。オーバーフロートラフィックを遮断することもある。中継ノードは、すべての着信トラフィックのパケットに添付されるタグを検査し、それを予約したエンティティを知ることができる。従って、中継ノードは、特定のエンティティが使用している接続の数を計数することもできる。中継ノードはこのようにしてエンドツーエンドサービスノードを管理してもよい。

中継タグは「オーバーブッキング」システムを使用する航空会社が仲介するフライトチケットと同じと考えることができる。

コネクティビティ（接続性：connectivity）及び品質管理
従来のＩＰベースのネットワークでは、エンドツーエンドパスのパケットには、発信ホストであるホストＡのアドレスにソースアドレスとしてマークが付加されている。コネクティビティエラーを発信ソースまで戻って報告できる手段も存在する。その後、コネクティビティエラーについての知識は個々のノードやネットワークで終わってしまって、集約的な利益につながる利用はできない。ソースホストは、自身で必要な手段をとる必要がある。本発明に従えば、着信（＝出発）中継ノードがソースアドレスフィールド４９に、自分自身のアドレスではなくて、中継制御ノード１９に関連付けられているローカルアドレスを挿入する。これは、中継制御ノードが、対応する中間ネットワークにおけるコネクティビティ品質エラーについての情報を含むエラーメッセージを受信できることを保証する。このように中継制御ノードは、例えば、エラーをエンドツーエンドサービスノードまで戻って報告し、コネクティビティ及び品質属性に関してエンドツーエンドサービスノードがデータベースの自身のデータを更新できるようにする等、適切な行動をとれる立場にある。そして、エンドツーエンドサービスノードは、例えば、エンドツーエンドパスをリダイレクトして、衰えつつあるネットワーク等のオペレータと交渉するなど、適切な行動をとることができる。このプロセスを使用して、エンドツーエンドパスの可用性や品質を連続的に監視することができる。エンドツーエンドサービスの競争力は、データベース２２内のデータの品質及びデータがどれだけエンドツーエンドルートの決定に使用されているかに依存することになる。

中継制御ノード１９に関連付けられているローカルアドレスは、関連情報を中継制御ノードに転送する責任を持っている転送ノードに物理的に至るかもしれないことに注意すべきである。この転送機能は中継ノードに存在しても良いし、その代わりに中間ネットワークに接続されている別個の物理ノードに実装されても良い。この関連性は、捕捉した情報はアドレスに基づいて中継制御ノードに転送されなければならないことを暗示している。

パケット損失及びパケット損失の頻度は、出発中継ノードでパケットにシーケンス番号をマークしておくことによって検出することができる。到着パケットのシーケンス番号は到着中継ノードでチェックされる。シーケンス番号が欠けていたら、エラーが発生したことになるので、障害の通知が中継制御ノードに送信され、中継制御ノードは今度はエンドツーエンドサービスノードに対して障害の報告を行ってもよい。

出発中継ノードにおいてパケットにタイムスタンプを押すことによって、ネットワークを経由する送信遅延またはジッタを測定して、中間ネットワークが契約に従って配信するように管理することができる。到着中継ノードにおいて、到着時間が読み取られ、タイムスタンプと比較される。ネットワークを経由する中継時間が所与の閾値を超える場合、エラーが発生していることになり、通知が中継制御ノードに送信される。

通知を送信する頻度は、アプリケーションに依存して構成できる。

エンドツーエンドサービスノードは、どのような種類の管理を行うべきか、どのような閾値を適用すべきか、そして、どのパケットまたはパケットフローに適用すべきかを、出発中継ノード及び到着中継ノードに指示する。情報は、対応する中継制御ノードを介して中継ノードに転送される。発信中継ノードは、エラーなしで中間ネットワークを通過したパケットの数を中継制御ノードにも通知してもよい。タイムスタンプ、シーケンス番号、及びその他管理に必要な情報は、出発中継ノードと到着中継ノードの双方に有効であるので、中間ネットワークに影響を及ぼさない方法で中継ペイロードに追加される。

中間ネットワーク内で限界値または閾値を超える場合、それは必ずしもエンドツーエンドパフォーマンスが限界外であることを意味しない。中間ネットワークの管理は、主に他に利用可能なネットワークのパフォーマンスについての情報を構築することである。中間ネットワークからのエラー通知の頻度は、情報を広める前に通知の集約やフィルタリングで削減されてもよい。

到着中継ノードは通過するビットやパケットの数を追跡し、閾値に対して運転試験を行い、閾値が破られたときに限って行動を起こすことができる。

サービスの差別化及びアカウンティング
図５に示されるように、到着中継ノード３は、異なる属性を持つ中継サービスを差別化するために使用されるいくつかのクラスの中継タグを持っている。この概念をさらに展開して、図１２で説明する。中継サービスコストが中間ネットワークの中で差別化されると仮定する。本発明に従えば、各トラフィッククラスにはそれぞれの課金属性が割り当てられる。図１２は中継タグリスト３７、３７Ａ、３７Ｂを図示しており、各々はそれぞれのサービスクラスに関連付けられている。各タグリストの中の列５０には中継タグが示されており、列５１には各サービスクラスの課金属性が示されている。例えば、課金属性Ａは最も安いサービス、課金属性Ｃは最も高いサービス、課金属性ＢはコストがＡとＣの間のサービスクラスのことを示している。次に、図１２のタグリストを、対応して示される図５のタグリストと交換すると仮定する。また、発信中継ノード３が接続設定リクエスト及びサービスクラスリクエストをエンドツーエンドサービスノードから受信していると仮定する。この命令に応じて、かつ、本発明に従って、発信中継ノード３は中継タグ及び課金属性を選択する。選択されたタグ及び課金属性は、発信中継ノード３から矢印３８に沿ってエンドツーエンドサービスノード２１へと送信される。設定段階が完了して、選択された中継タグでマークされたパケットが中継ノード３に到着し始めた後、中継ノードはそのようにマークされたパケットの計数を続け、計数したパケット数をそれぞれの中継制御ノードを介してエンドツーエンドサービスノードに報告する。エンドツーエンドサービスノードはここで、接続アイデンティティ、中間ネットワーク１のアイデンティティ、接続の課金属性、及び中継されたパケットの量についての情報を持つことになる。この情報を使用して、エンドツーエンドサービスノードは、ホストＡについて中間ネットワーク１を経由する接続に関連付けられているアカウンティングデータを生成する立場にいる。このアカウンティングデータは記憶される。エンドツーエンド接続に関係する各中間ネットワークについて同一の手順を使用すると、エンドツーエンドサービスノードはホストＡのアカウンティングデータを累積する。後で、エンドツーエンドサービスはホストＡに中継サービスに対する課金を行うために、記憶され累積されたアカウンティングデータに課金表（charging tariff）を適用する。

発信中継ノード３はリンク５上の異なる種類のトラフィックのコストについての知識を持っている。着信中継ノード２は、中間ネットワーク１を経由する異なる種類のトラフィックのコストについての知識を持っている。この情報は表３７、３７Ａ、３７Ｂ及び対応する表３９それぞれに記憶されている。中継ノード３及び２はこの情報を新規パケットフローが中継される度にエンドツーエンドサービスノードに送信する必要はなく、その代わり、この情報をデータベース、例えばデータベース２２に転送し、そこで情報が記憶される。このようにして、エンドツーエンドサービスノードはリンク上及び中間ネットワーク経由の接続を中継するコストに関する最新情報を持ち、エンドツーエンドパスが選択される場合には、この情報を使用することができる。

図１２に示すように、同一の課金属性を一連の中継タグに割り当てる代わりに、課金属性のセットの中から選択される課金属性が個別の中継タグに割り当てられる。

課金属性の代わりに、または課金属性を補完して、中継タグに他の属性を割り当てることもできる。例えば、許可やキャッシング属性が使用されてもよい。

通常の関与と比べてその容量の一部を別に取っておくことによって、着信中継ノード２はローカルトラフィック負荷が高い場合に、動的な料金設定を使用することができ、選択されたトラフィッククラスに修正コスト属性を適用することによって、接続に対してより多く課金することができる。ノード２は、トラフィック容量は別にして、このセットを使用するパケットフローに対して使用される中継タグについての情報と共に、対応する修正課金属性をエンドツーエンドサービスノードに送信する。動的な料金設定は、契約限度を超えるトラフィック、例えば、上述のオーバブッキングの例では、エンドツーエンドサービスノードが予約した１００件の接続を超え始める場合に、中継ノードによって適用されてもよい。

パケットのエンドツーエンド匿名性保護
悪意のある当事者がエンドツーエンドパスのオリジナルソース及び最終宛先、即ち、ホストＡとホストＢのそれぞれのアドレスにアクセスしたり、エンドツーエンド接続を改ざんしたりするのを防ぐため、下記の手順を立案する。

発信ソース、即ち、ホストＡがエンドツーエンドサービスノードからエンドツーエンドパスを取得する場合、ホストＡはそのパスに沿ってパケットの送信を開始してもよい。パスに沿う転送はローカルアドレスとローカル中継タグを使用して実行されるため、パケットのヘッダの中にある発信ソースのアドレス、即ち、ホストＡのローカルアドレスを送信する必要もなければ、パケットのヘッダの中にあるホストＢの最終着信先アドレスを送信する必要もない。本発明に従えば、エンドツーエンドサービスノードはパケットヘッダのこれらの部分をエンドツーエンドパスの終点まで、即ち、エンドツーエンド接続の最後のネットワークの中の着信中継ノードに送信する。図５に示す例では、このノードは中継ノード２”となる。図５では、ネットワーク１’と１”の間にはより多くの中間ネットワークが存在してもよいことを考えておく必要があるとはいえ、ソースと着信先の距離は短い。これらの項目を受信した後、着信中継ノード２”は、最終着信先アドレス（ホストＢのアドレス）をヘッダの受信者アドレスフィールドに入れ、ホストＡのアドレスをヘッダの発信アドレスフィールドに入れて、パケットをネットワーク１”で使用する正しいフォーマットに復元する。

ＡとＢが接続されているネットワークは同一の送信技術やアドレス指定スキームを使用する必要はないことに注意すべきである。例えば、ＡのネットワークはＩＰベースのネットワークで、他方、Ｂのネットワークはイーサネット(登録商標)技術に基づいていてもよい。その場合、Ｂはイーサネット(登録商標)アドレスによってアドレス指定される。

分割エンドツーエンド接続
分割エンドツーエンド接続を用いて、本出願人は、エンドツーエンド接続をセクションに分割し、連結点を用いてそこでセクションを結合するメカニズムまたはプロセスについて言及する。

中間ネットワークを通過するエンドツーエンドパスに属するパケットは、ネットワークのローカルアドレスを用いてネットワークの中を転送されることになる。中間ネットワークの着信中継ノードのローカルアドレスは、転送されたパケットの発信者として使用され、一方、発信中継ノードのローカルアドレスは着信先として使用される。

「コネクティビティ及び品質管理」というヘッダの下で上述したとおり、発信者のアドレスをエラー報告が送信されるノードと関連付けることもできる。

図１３を参照すると、ここには２つのエンドツーエンドサービスノード５２及び５３、多数の中継制御ノード、その一部を５４及び５５で示し、複数の中継ノード５６、５７、６５、６６、及び複数のネットワーク５８から６１までが示されている。

中継ノード６５はリンク６７上で中継ノード６６と相互接続されている。

ホストＡは、エンドツーエンドリクエストをエンドツーエンドサービスノード５２に送信することによって、ホストＢに対してエンドツーエンドパスをリクエストしている。エンドツーエンドサービスノード５２は、このリクエストを検討して、不図示の表から、エンドツーエンドサービスノード５３がホストＢにサービスを提供していることが分かる。可能性のある連結点が２つ存在し、これは、中継ノード６５あるいは中継ノード６６のどちらかである。エンドツーエンドサービスノードは交渉して、中継ノード６６が連結点として使用されることに同意する。こうして、エンドツーエンドパスは２つのセクション、つまり、矢印６３で示される第１のセクションと矢印６４で示される第２のセクションに分割されることになる。

上述の設定スキームに続いて、次に起こるべき３つの動作が存在する。（１）エンドツーエンドサービスが協同し、中継ノード６５から中継ノード６６までの接続を転送する。（２）エンドツーエンドサービス５３は中間ネットワーク６０、６１上での接続の中継に責任があるが、ネットワーク６０を経由する接続を中継しなければならず、特に、中継ノード６６から中継ノード５７まで中継されなければならない。（３）エンドツーエンドサービス５２は、中継ノード６５からリンク６７を介して中継ノード６６まで接続が転送されるように調整しなければならない。これらの動作は下記のように調整される。

エンドツーエンドサービス５３は中継ノード６５から中継ノード５７までの接続の設定を命令し、それに応じて中継制御ノード５５は中継ノード５７にある中継タグを取り出す。この中継タグは、点線の矢印６８で示すされるように、中継ノード６６に送信される。中継制御ノード５４はリンク６７にサービスを提供し、リンク６７上の接続を転送するという命令をエンドツーエンドサービス５２から受信する。この接続は特定されたリンクタグでマークされなければならない。それに応じて、中継制御ノード５４はリンクタグを中継ノード６６で取り出し、それを中継ノード６５に送信する。中継ノード６５では、図５に関連して説明したように、着信パケットはリンクタグでマークされる。これは、破線の矢印６９で示されている。取り出されたリンクタグは特定されたリンクタグとなる。エンドツーエンドサービス５２は、中継制御ノード５４経由で中継ノード６６に命令して、着信パケットを調査して、特定されたリンクタグでマークされたものの中で、リンクタグを中継タグと交換させる。

中継ノード６５が連結点として選択されている場合、同一の信号送受信（シグナリング）原理が適用されるが、信号パスは異なるであろう。エンドツーエンドサービスノード５３は、この場合、中継制御ノード５４を制御してもよく、信号は逆方向に送信されるであろう。

送信ホストの真のローカルアドレスはホストネットワーク５８でしか見ることができず、受信ホストの真のローカルアドレスはホストネットワーク６１でしか見ることができない。中間ネットワークによって中継されるトラフィックはホストと関連付けることはできず、サービスを提供する中継ノードと関連付けることしかできない。

各エンドツーエンドサービスノードは、従って、分割接続の各セクションについて責任があり、接続セクションを結合させるため、自然な方法で協同する。

エンドベースのルーティング
エンドベースのルーティングを用いて、本出願人は、ユーザＡとＢが分割接続の各セクションを制御できるようにする、分割されたエンドツーエンド接続メカニズムの実行を使用するメカニズムあるいはプロセスについて言及する。

本来、ソースから着信先までの情報の送信は、宛先に宛てたパケットを送信するソースによって達成される。相互接続されたネットワークは、パケットをソースから宛先までネットワーク制御下で転送する。これには短所がある。なぜなら、宛先はパケットが宛先の終点に到着する場合のトラフィックを拒否できないからである。従って、ネットワークは、宛先が受け入れないような不利な方法で投入されたトラフィックを特定できない。よく知られている問題は、スパミング、サービス拒絶攻撃等である。さらに、宛先はパケットがエンドツーエンドパスの最後のセクションに転送される方法を制御することができない。本発明に従うエンドベースのルーティングによれば、エンドツーエンド接続は、そこから出発するパケットが通るべきルートをソースエンティティに制御させ、パケットの配信に使用されるべき接続のセクションを宛先エンティティに制御させるような方法で分割される。これを実現するためには、連結中継ノードとそのノードのローカルタグを使用してエンドツーエンド接続のセクションを結合することに、ソースと宛先が合意する。交渉は、ユーザデータの接続が確立される前に、別個の制御信号段階で行われる。その後、ソース側当事者と宛先当事者がそれぞれの接続セクションの確立を制御する。連結点を１つだけ使用するのではなく、追加の連結点を導入することによって、２つ以上のセクションまたはセグメントからエンドツーエンド接続を構築することも可能である。発信ホスト及び宛先ホストが、セクションを制御して連結点を分割してもよく、これら２つの連結点間の接続セクションは、発信ホスト、宛先ホスト、またはどちらかのホストによって開始されるサービスによって別々に制御されてもよい。この手順が再帰的に反復されて、複数のセクションで形成される接続が構築されてもよい。連結点は、通信中のホスト間の接続に対して異なる種類のリソースを接続する、または切断するために使用されてもよい。リソースの例としては、記憶装置、コンバータ、レコーダ、その他の装置がある。

図１３は上述の内容を図示しており、これを参照されたい。ホストＡ及びＢは通信することで合意している。これがどのように達成されているかについては本発明の部分ではない。ＡとＢは、分割エンドツーエンドパスの第１及び第２のセクションをノード６６が連結すべきであることを決定する。Ａからの接続を受信するために、ホストＢは（１）連結点を決定し、（２）エンドツーエンドサービスノード５３に命令して連結点からＢまでの接続を設定させ、そして、（３）連結点をホストＡに連絡する。上述の分割エンドツーエンドメカニズムを受けて、ＡからＢへの接続が最終的に設定される。

エンドベースのルーティングメカニズムの背景にある基本的な考え方は、Ｂによって連結点を与えられていない当事者はＢに情報を送信することができないということである。Ｂに対する無認可トラフィックは拒否されることになる。これは、ホストＢの近くにあるネットワークは無認可トラフィックによる負担を負わずに済むことを意味する。

当事者間の相互接続の処理
インターネットではソースアドレスはパケットの送信者を示しており、これを使用して受信者は、発信ホストへの応答を送信すべきアドレスを検出する。本発明に従えば、あるソースから宛先への情報及び逆方向に返信される関連情報は、別個に確立された接続によって搬送される。一方向における当事者間のエンドツーエンドパスは、逆方向のエンドツーエンドパスに比べて全く異なる属性を持っていてもよく、各方向のエンドツーエンドパスは異なる連結中継ノードを介して１つ以上の部分に分割されてもよい。また、ある方向の通信は、逆方向では、異なる属性を持つ複数の独立した情報フローになってもよい。使用されるエンドツーエンドパスはホストＡＢ間の交渉によって制御信号機能を介して合意されるのであって、エンドツーエンドパスは関与するホストのアドレスに基づくのではなく、使用される連結点に基づいている。

匿名性
インターネット経由で当事者双方が対話する通常の方法は、発信側当事者Ａが情報を着信側当事者Ｂにパケットで送信し、そのパケットには発信側当事者のアドレスと着信側当事者のアドレスがマークされている、という方法である。従って、各パケットはＡからＢまでのパケットストリームをＢからＡまでのパケットストリームと関連付けることを可能にする情報を含んでいる。インターネット上の悪意のある侵入者は、この事実を使用して情報を捕捉して、それを改ざんすることができる。本発明及び上述の返信接続を処理する方法に従えば、個々の情報フロー間の関係は、接続を確立する方法を相互に交渉する当事者同士にしか分らない。中継制御ノードだけが２つのレグ間の関連についての知識を持っており、エンドツーエンド中継制御サービスノードだけが一方の当事者と連結点間の関連についての知識を持っている。通信ホストのための連結点が別々であるため、連結点間の接続を提供しているサービスは連結点について知っているだけであり、どのホストが関与しているかについては知らない。上述の方法は、発信ホストＡのローカルアドレス、最終の受信ホストＢのローカルアドレス、及び関連付けられている中継タグを、エンドツーエンド接続の最後のネットワークの出発中継ノードに対して送信する。このノードにおいて、この情報はペイロードを着信先ネットワーク内で有効なパケットフォーマットに再パッケージするために使用される。パケットはＢからＡへの過程でタグを搬送するが、それはＡからＢに使用されるタグには依存していないことから、ＢからＡへの応答パケットはＡからＢへの関連パケットに関連付けることはできない。ＡからＢへのパケットとＢからＡへのパケット間の関係を、Ａ及びＢのそれぞれのアクセスネットワークにおいてのみ確立することができる。

隣接ネットワーク間の保護
中間ネットワークに接続されている中継ノードは、敵対的当事者が不正なトラフィックをエンドツーエンド接続内に注入するのを防ぐ責任がある。到着中継ノードは、同一の中間ネットワークの中の既知の出発中継ノードから発生するパケット上のタグのみを受け付け、交換する。これは、中継タグを割り当てるエンティティである到着ノードに、情報が到着する元である出発ノードに関する情報を記憶させることによって実装できる。侵入者が出発中継ノードによって使用されるローカルアドレスを知っていてそれをパケットのソースとして挿入していたならば、正規のパケットフローに既に属している中継タグを「盗む」ことによって、侵入者も現在のネットワークからトラフィックを作成できることになる。既存の接続に注入された不正パケットは最終の宛先までその接続に従うことになるが、侵入者はそれがどこに配達されるのか分らないし、いかなる応答にもアクセスできない。しかしながら、盗まれたタグは繰り返し使用されるので、不正なトラフィックを注入する恐れがある。これを避けるために、エンドツーエンドサービスはトークンを提供し、そのトークンは中間ネットワークの出発ノードでパケットフローのパケットに付加され、到着ノードによって有効性がチェックされる。固有のトークン、例えば、以下に示すような一対のランダム番号（乱数：random number）が存在し、これは各パケットフローに割り当てられている。有効なトークンのないパケットは廃棄され、他のネットワークには伝播されない。これは以下の方法で実現することができる。エンドツーエンドサービスノードが中間ネットワークを経由して接続を設定する場合、エンドツーエンドサービスノードはランダム番号を生成して、そのランダム番号を接続に関連付ける。個々のフローのランダム番号は、出発ノード及び到着ノードに配信される。

上述の内容を示すスキームの詳細を以下に示す。

１． ネットワークを経由する中継パスが準備される場合、ランダムな初期シーケンス番号とランダムな変形番号が出発ノード及び到着ノードに記憶される。この番号の対は、各接続について（個々のタグに関連して）個別に生成され、エンドツーエンド中継制御を用いて中継ノードに配信される。

２． 出発中継ノードでは、初期シーケンス番号は変形番号を使用して変形される。変形されたシーケンス番号は、その後、第１の中継パケットで送信される。（後続パケット用にシーケンス番号が増やされ、その後各追加パケットが変形され送信される。）
３． 到着ノードでは、出発ノードによって適用されたシーケンス番号を再生するために、逆変形が実行される。再生された番号が到着ノードに記憶されたシーケンス番号と比較される。後続パケット用に参照シーケンス番号が増やされ、その後、各追加到着パケットがチェックされる。

４． チェックによって有効な結果が生じる限り、パケットはパスに沿って転送される。チェックによって無効な結果が生じる場合、パケットは削除され、警告動作が開始されることがある。

変形は可逆操作、例えば、単純に両方の端部でＸＯＲ演算の使用に基づいて行うことができる。この方法は、盗まれた同一タグが繰り返し使用されることを避ける。長い持続性の接続については、新規のランダム対を異なる間隔で生成させることができる。アクティブなランダム番号対の交換を円滑に行うために、到着ノードは、新規の対を有する第一のパケットを出発ノードから受信するまでは、前回の対と新規の対の両方をチェックすることができる。

ソース接続管理
接続のソース部分の制御に関するアプリケーションは、別のまたは複数の関連データフローを確立して管理してもよい。例えば、中継ノードにおいて特定の着信タグを複数の発信タグにマッピングすることによって、マルチキャストを確立することができる。逆動作、即ち、１つ以上の着信タグを同一の発信タグ上にマッピングすることによって、ソース部分制御は、情報を接続に注入することができる様々なソースに切り替えてもよい。接続は、情報転送が開始される前に対応するタグを設定することによって準備でき、準備された着信接続を無効にして別の接続を起動することによって、様々なソースの切替を実行することができる。潜在的な将来のニーズに備えて接続を構築するためのタグの使用を支援するために、中継ノードで利用可能なタグの数は、処理できる実際の接続数より多くしておくべきである。

着信先接続管理
接続の着信先部分の制御に関するアプリケーションは、別のまたは複数の関連データフローを確立して管理してもよい。例えば、中継ノードにおいて特定の着信タグを複数の発信タグにマッピングすることによって、マルチキャストが確立できる、即ち、同一の情報フローが受信側の制御の下で複数の装置またはロケーションで利用できるようになる。逆動作、即ち、１つ以上の着信タグを同一の発信タグ上にマッピングすることによって、着信先接続部分制御は、情報を同一の接続に注入することができる様々なソースに切り替えてもよい。ソース接続と同様、管理接続も、情報転送が開始される前に対応するタグを設定することによって準備できる。潜在的な将来のニーズに備えて接続を構築するためのタグの使用を支援するために、中継ノードで利用可能なタグの数は、処理できる実際の接続数より多くしておくべきである。

トランク（Trunk）接続
多重化解除（逆多重化：de-multiplexing）点に到達するまで完全に同じように処理されるべきフローの多重化は、同一集合のメンバであるすべてのフローに対して共通の固有の集合タグを多重化点で使用することによって実現できる。同一集合に属するすべての個別フローは、その後、多重化解除点まで共通パスを使用して（タグの同一シーケンスを使用して）中継される。多重化解除点で個別フローを分離できるようにするために、個別の集合メンバタグが各個別フローに割当られる。これらのタグは、多重化解除ノードによって生成され、その後、中継タグが処理されるのと同様にエンドツーエンドサービスによって多重化ノードに対して配信される。到着ノードでは、着信パケットを異なる方向（タグ）上にマップするために使用される。

多重化されたパスは複数の中継レグに及ぶ可能性があり、集合のメンバは個別にまたはグループとなって進む。（グループとなって、とは、１つの集合中継部分と個別の集合メンバタグを有する複数のメンバ部分とを含む集合パケットが使用されることを意味する。）
スタンバイ接続
アクティブではない接続に中継タグを割り当てる可能性を使用することで、高レベルの可用性を必要とする接続に対してスタンバイ接続を用意することができる。スタンバイ接続は必要な場合に起動することができる
モビリティ（移動性）サポート
通信中にモバイルホストが自身のアドレスを変更しなければならない場合に生じるインターネットの問題は、エンドツーエンド接続の各エンドにその接続部分を制御させ、アドレスではなくローカルに定義されているタグを使用して接続を構築することによって避けられる。上述のエンドベースのルーティングプロセスを用いることで、既存の中継ノードとタグを使用して、代わりの出発または到着パスを用意することによって、各ホストは新規の出発または到着パスを既存の連結中継ノードに連結することができる。この解決法を使用して、各当事者は異なるネットワーク間及び異なるアドレス間を移動する場合、接続の自分自身の部分を他の当事者が影響を受けない方法で調整する責任がある。前もって既存の連結中継ノードへの代替パスを生成しておくことにより、各当事者は代替出発パスまたは代替到着パスに交換する準備を整えておくことができる。この解決法は、ソースが情報を同一の連結中継ノードで連結している独立して移動している複数のホストにマルチキャストする場合、または連結中継ノードで提供される情報が異なる通信期間中に異なる位置から注入される場合の状況にも適用できる。

移動ネットワーク
複数のホストが共通のネットワークに接続されていて、そのネットワークが移動中である場合、他のネットワークへの共有リンクはその時々に変化する必要がある。移動ネットワークにおけるローカルな連結点を使用して、別個のサービスが他のネットワークへの新規リンク及び新規リンクと関連付けられている他のネットワークの中の連結点へのハンドオーバを準備してもよい。他のネットワークの中の新規の連結点は、既存の接続のための既存の連結点への接続の準備をしておくべきである。

異なるクラスのサービスは、ハンドオーバの準備に関して別個に処理されてもよい。新規リンクが確立される場合、アプリケーションによっては円滑なハンドオーバが必要なものがあってもよく、他方、接続の緩みを許容でき、その後、新規接続を生成するものもあってもよい。さらに他のアプリケーションは、接続の緩みを許容でき、その後、別のネットワークを介して通信を確立してもよい。

サービスの差別化と差別化された中継サービスの課金
サービスの差別化と差別化された中継サービスの課金は、サービスの約定と関連させて、即ち、サービスレベルの合意と合意された中継タグ付きのトラフィック量によって実現されてもよい。（中継サービスの課金はサービスプロバイダ間の決済を意図しているのであって、必ずしも自動的にエンドユーザへの課金に結びつくものではないことに注意すること。中継サービスの課金は多くの場合、一括単位で発生し、中継サービスのプロバイダはそれを使用するエンドユーザについて知る必要はなく、サービスを仲介する中継制御サービスについてだけ知る必要がある。）到着中継ノードは中継サービスを多くの異なる中継制御ノードに提供してもよく、中継制御ノードは今度は、複数のエンドツーエンド（エンドツー連結）制御ノードにサービスを提供しても良い。中継タグは、それぞれ合意されたサービス契約に基づいて中継制御ノードに割り振られる。個別のタグのセットが異なる中継ノードに割り当てられ、各タグは関連付けられているサービスのクラスについて有効である。アカウンティングは、個々のタグに関連付けられているトラフィックの管理またはタグ属性に従うタグの個別のセットに基づいている。

中間ネットワーク、隣接する中間ネットワークに対するその接続、及びそのような接続を提供するための手段と機能性を示す概略図である。 本発明に従うシステムの概略図である。 図１の中間ネットワークを隣接ネットワークと接続する各種の方法及び手段を示す概略図である。 図１の中間ネットワークを隣接ネットワークと接続する各種の方法及び手段を示す概略図である。 中間ネットワークにおいて接続を設定するための基本的な信号プロセスと相互ネットワーク接続上で接続をトランスポートするための一般的プロセスを示す概略図である。 図２に示すシステム内の２つのホスト間のエンドツーエンドパスを示す図である。 パケットの図である。 ローカルな中間ネットワークの具体的要件に従ってフォーマットされ、かつその中に異なるフォーマットのパケットを組み込んでいるパケットを示す図である。 各々がそれぞれの中継ノードで接続を予約している多くの中継制御ノードにサービスを提供する、２個のマルチテナント中継ノードの概略図である。 多くの出発中継ノードにサービスを提供しているマルチテナント到着中継ノードの概略図である。 多くの中間ネットワークに接続していて、かつこれらの間の接続を提供しているマルチテナント出発中継ノードの概略図である。 各種のサービスクラスが関連付けられている中継タグリストを示す図である。 あるシステムから別のシステムへの接続の中継を可能にする本発明による２つのシステムを示す図である。

Claims (30)

1. 入口ノードと出口ノード間のエンドツーエンド接続を提供するための複数の中間ネットワークを備えるネットワークのシステムであって、
   前記複数の中間ネットワークそれぞれは、着信中継ノードと発信中継ノードとに接続されていて、それらの間で、前記中間ネットワークを通過するエンドツーエンド接続の部分であるレグが構成され、
   前記複数の中間ネットワークそれぞれの前記着信中継ノードは、隣接する中間ネットワークとの間を着信リンクで接続されていて、
   前記複数の中間ネットワークそれぞれの前記発信中継ノードは、隣接する中間ネットワークとの間を発信リンクで接続されていて、
   前記エンドツーエンド接続が通過すべき中間ネットワーク及びリンクを前記複数の中間ネットワーク及び前記着信リンク及び前記発信リンクから選択し、かつその選択された中間ネットワーク及びリンクを介して前記レグの接続を設定するように構成されているエンドツーエンドサービスノードと、
   中間ネットワーク間の前記選択されたリンクを介して前記エンドツーエンド接続を設定し、制御し、かつ管理するように構成されている中継制御ノードとを備え、
   前記入口ノードと前記出口ノードは、前記着信中継ノードあるいは前記発信中継ノードとして機能する中継ノードを備えている
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記着信中継ノードは、前記中間ネットワークに向かう内向き部分と、前記着信リンクに向かう外向き部分とを備え、
   前記発信中継ノードは、前記中間ネットワークに向かう内向き部分と前記発信リンクに向かう外向き部分とを備え、
   前記着信中継ノード及び前記発信中継ノードそれぞれの前記内向き部分は、前記中間ネットワーク内で局所的に使用されるネットワーキング技術に従ってパケットを処理する機能を備え、
   前記着信中継ノード及び前記発信中継ノードそれぞれの前記外向き部分は、リンク技術を処理する機能を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記着信中継ノードは、自身の前記外向き部分でのパッケージフォーマットを、前記内向き部分でのローカルパケットフォーマットに変換する手段を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記複数の中間ネットワークそれぞれにおいて、前記着信中継ノードはリンクタグテーブルを有し、前記発信中継ノードは中継タグテーブルを有し、これによって、前記着信中継ノードへの着信リンク上のエンドツーエンド接続の部分は、局所的に定義されているリンクタグと関連付けられ、前記レグは、局所的に定義されている中継タグに関連付けられ、
   個々のエンドツーエンド接続に対して、前記着信中継ノードでのパケットの前記リンクタグは、前記複数の中間ネットワークそれぞれを通過する前記エンドツーエンド接続を中継するために使用される中継タグに置換される
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のシステム。
5. 前記中継タグは、前記発信中継ノードから前記エンドツーエンドサービスノードによってリクエストされ、かつ前記中継タグテーブルに記憶するために前記着信中継ノードに転送される
   ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 前記中間ネットワークのリンクが、前記中継制御ノードによって確立される
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. ソースホストが、前記入口ノードにアクセスするための少なくとも１つのアクセスネットワークを有し、
   宛先ノードが、前記出口ノードアクセスするための少なくとも１つのアクセスネットワークを有し、
   前記エンドツーエンドノードは、個々のエンドツーエンド接続に、固有のアイデンティティを割り当てる
   ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
8. 前記着信中継ノードは、着信パッケージの送信者アドレスを、前記中間ネットワークで有効なアドレスに置換し、
   あるいは、前記着信中継ノードがリンクタグを有する前記入口ノードである場合、前記着信中継ノードは、前記着信パッケージの受信者アドレスを、前記中間ネットワークの前記発信中継ノードのローカルアドレスに置換し、
   あるいは、前記着信中継ノードが出口ノードである場合、前記着信中継ノードは、前記着信パッケージの受信者アドレスを、自身のアクセスネットワークで前記宛先ホストが持っているアドレスに置換し、
   前記置換は、エンドツーエンド接続に関連付けられている個別のパケットフローに対して別々に実行される
   ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記送信者アドレスの置換は、前記入口ノードで実行される
   ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
10. 複数の中間ネットワークを備えるパケット交換ネットワークを介してパケットの中継を準備し、実行する方法であって、
    前記パケットは、中間ネットワークに接続されている、発信中継ノードから着信中継ノードへ中継され、
    前記発信中継ノードは、
    個別の各パケットフローに、固有の中継タグと信号を割り当て、これにより、各パケットフローにおける、前記中継タグとそれ自身のローカルアドレスの前記着信中継ノードへの中継の準備を完了し、
    前記着信中継ノードは、
    着信パケットを受信し、それが属する前記パケットフローを識別するステップと、
    識別されたパケットフローに属する各着信パケットのペイロードを、前記中間ネットワーク内で使用される技術に従ってフォーマットされている新規のパケットのペイロードに移動するステップと、
    各着信パケットに中継タグを適用するステップと、
    自身の宛先アドレスとして、前記発信中継ノードのローカルアドレスを前記新規のパケットにマークするステップと、
    ルーティング用の前記中間ネットワークの自身の内部ネットワーク技術を使用して、前記発信中継ノードへ前記新規のパケットを転送するステップとを備え、
    前記発信中継ノードは、
    到来パケットに適用されている前記中継タグを使用して、その到来パケットが属するパケットフローを判定し、これにより、前記中間ネットワークを介するパケットの中継を完了する
    ことを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法を使用して、複数のパケット交換ネットワークに渡って伸びるエンドツーエンド接続に沿ってパケットの中継を準備し、実行する方法であって、
    前記準備の段階では、
    コネクティビティ情報に基づいて、各エンドツーエンド接続に対して、その各エンドツーエンド接続が通過すべき中間ネットワークを選択するステップと、
    前記各エンドツーエンド接続を識別することなく、個別のエンドツーエンド接続の中継を準備するためのリクエストを、選択された中間ネットワーク内の前記発信中継ノードへ信号送信するステップとを備え、
    前記選択された中間ネットワーク内の前記発信中継ノードが、リクエストされたエンドツーエンド接続に応答して、前記準備の段階における前記ステップ群を実行することで、前記選択された中間ネットワーク内の前記着信中継ノードと前記発信中継ノードが、前各中間ネットワークを介するパケットの中継を完了する
    ことを特徴とする方法。
12. 前記準備の段階では、
    前記選択された中間ネットワーク間で前記エンドツーエンド接続が通過すべきリンクが選択され、これによって、１つの選択された中間ネットワークから別の選択された中間ネットワークへの前記エンドツーエンド接続の転送に関与すべき中継ノードを前記着信中継ノードあるいは前記発信中継ノードから選択し、
    前記着信中継ノードである、選択された中間ネットワークに進入するリンクの終点に存在する中継ノードが、前記リンクを介する個別のパケットフローに固有のリンクタグと信号を割り当て、各パケットフローにおける、同一のリンクの前記発信中継ノードへの前記リンクタグの中継の準備を完了し、
    各パケットフロー及び各選択されたリンクに対応する前記発信中継ノードは、
    着信パケットを受信し、それが属する前記パケットフローを識別するステップと、
    各着信パケットにリンクタグを適用するステップと、
    前記リンクの終点の前記着信中継ノードへ、適用されたリンクタグを有する前記着信パケットを転送するステップとを備え、
    前記着信中継ノードは、
    到来パケットに適用されている前記リンクタグを使用して、その到来パケットが属するパケットフローを判定し、これにより、前記リンクを介するパケットの中継を完了する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. エンドツーエンドサービスノードが、
    （ｉ）前記エンドツーエンド接続が通過すべき、かつ前記中継ノードが関与する前記中間ネットワークを選択し、
    （ｉｉ）前記選択された中間ネットワーク間で使用される前記リンクを選択し、
    （ｉｉｉ）前記選択された中間ネットワークで使用される中継タグの割当及び配信を制御し、
    （ｉｖ）エンドツーエンド接続で使用されるリンクタグと中継タグとの間のマッピングを調整する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 中間ネットワーク間のリンクは、１つの中間ネットワーク内の前記着信中継ノードとそれより前の中間ネットワーク内の前記発信中継ノードとの間で使用されるリンクタグの割当及び配信を制御する中継制御ノードによって管理され、かつ設定される
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
15. 個別に局所的に定義される中継タグのセットが、異なる前記中継ノードで使用される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
16. 前記中継タグは、サービスのクラスに関連付けられている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 前記中継タグは、課金属性に関連付けられている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
18. 前記中継タグは、許可属性に関連付けられている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
19. 前記中継タグはキャッシュされ、異なるデータフローに対して再使用される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
20. ネットワークを介して中継されるエンドツーエンド接続の品質は、前記中継ノードによって管理され、
    この管理は、各中間ネットワークの前記着信中継ノードで、タイムスタンプ及びシーケンス番号を付加し、前記中間ネットワークの前記発信中継ノードで限界値とそれらを比較して有効であるかを確認することによって実現される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
21. 障害を報告するために割り当てられるアドレスが、前記パケットのソースアドレスフィールドに挿入され、
    前記アドレスは、前記中継ノード、中継制御ノード、エンドツーエンドサービスノードあるいは障害が報告される他のノードを示している
    ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. ソースホストのアイデンティティと宛先ホストのアイデンティティは、接続設定で前記エンドツーエンド接続の方向が示されるように、最終ネットワークの着信中継ノードへ信号送信され、
    前記ソースアドレスと前記宛先アドレスが、中継されるパケットから削除されることで、前記エンドツーエンド接続のエンドツーエンド保護を提供する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
23. 前記発信中継ノードは、各パケットフローのパケットが到着すべき前記着信中継ノードについての情報を記憶することで、隣接ネットワーク間の保護を提供する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
24. 前記エンドツーエンドサービスノードと前記発信中継ノードの少なくとも一方は、前記着信中継ノードと前記発信中継ノードに配信されるトークンを生成し、
    前記着信中継ノードは、前記トークンをスクランブルして、前記パケットへ挿入し、
    前記発信中継ノードは、前記パケットを受信し、前記トークンを逆スクランブルして、オリジナルのトークンと比較し、それらが一致する場合、前記パケットを受け付け、それらが一致しない場合、前記パケットを拒否することで、隣接ネットワーク間の保護を可能にする
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
25. 前記エンドツーエンド接続は、ソースホストから共通の連結中継ノードへ伸びる出発パスと、前記宛先ホストから前記連結中継ノードへ伸びる到着パスに分割され、
    前記ソースホストと前記宛先ホストは、前記中継ノードが前記連結中継ノードとして使用されるべきであるかについて、また、前記出発パスと前記到着パスとを連結するための中継タグについて合意することによって、前記宛先ホストに自身の着信トラフィックを進めるべきルートを制御させ、かつ前記ソースホストに自身の発信トラフィックを進めるべきルートを制御させることを可能にする
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
26. 前記宛先ホストと前記ソースホストのどちらかは、前記連結中継ノードへ設定される代替パスをリクエストし、かつ、前記合意された前記中継タグが前記代替パスの設定に使用されることによって、ホストへモビリティを提供する
    ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 複数のパケット交換を行なうネットワークに渡って伸びるエンドツーエンド接続における、前記パケット交換ネットワークの１つを通過する前記エンドツーエンド接続の部分であるレグの中継用の中継ノードであって、
    前記ネットワークに向かう内向き部分と
    着信リンクあるいは発信リンクに向かう外向き部分を備え、
    前記内向き部分と前記外向き部分は、
    当該中継ノードが着信中継ノードである場合で当該中継ノードが自身に接続されているネットワークへパケットを注入しているか、あるいは当該中継ノードが発信中継ノードである場合で当該中継ノードが自身に接続されているネットワークからパケットを受信しているかに依存して、自身の前記外向き部分から自身の前記内向き部分へ、あるいは自身の前記内向き部分から自身の前記外向き部分へのパケットの転送のための機能を有し、
    前記発信中継ノードは、自身が接続されているネットワークを介して前記レグを中継するために使用する中継タグのリストを備えている
    ことを特徴とする中継ノード。
28. 前記着信中継ノードは、あるネットワークから次のネットワークへ前記レグの中継のために使用する着信識別子のリストと、パケットに含まれる着信識別子を前記次のネットワークを介する前記レグに関連付けられている中継タグへ変更する機能を備える
    ことを特徴とする請求項２７に記載の中継ノード。
29. 任意のルーティングプロトコルも、ルーティングプロトコルによって生成される転送テーブルも備えていない
    ことを特徴とする請求項２７に記載の中継ノード。
30. 複数のパケット交換を行なうネットワークに渡って伸びるエンドツーエンド接続を中継し、かつ第１ネットワークの発信中継ノードと第２ネットワークの着信中継ノード間のリンクを制御するための中継制御ノードであって、
    前記第１ネットワークと前記第２ネットワーク間のリンクを設定するためのリクエストであって、前記第２ネットワークを通過するエンドツーエンド接続の部分であるレグを確立するための中継タグを含む前記リクエストを受信する手段と、
    前記中継タグを、前記第２ネットワークの前記着信中継ノードに提供する手段と、
    前記第２ネットワークの前記着信中継ノードで、リンクタグをリクエストする手段と、
    前記リンクタグを、前記第１ネットワークの前記発信中継ノードへ提供する手段と
    を備えることを特徴とする中継制御ノード。

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