JP4740683B2

JP4740683B2 - Ｉｐ通信装置及びそれを備えた構内ネットワークシステム並びにｉｐ通信装置の制御方法

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Publication number: JP4740683B2
Application number: JP2005223984A
Authority: JP
Inventors: 剛志田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2025-08-02
Also published as: JP2007043374A

Description

本発明は、ＮＡＴ(Network Address Translation)機能を有する１又は複数の中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ(Internet Protocol)通信装置及びそれを備えた構内ネットワークシステム並びにＩＰ通信装置の制御方法に関する。

従来、企業や家庭内のＬＡＮ(Local Area Network)に接続されたＩＰ通信装置（ＩＰ電話等）は、所定の中継機器（ルータ等）を介してＷＡＮ（インターネット等の広域ネットワーク）に接続されるのが一般的である。そのような中継機器として、ＬＡＮのみで通用するプライベートなＩＰアドレスと、外部のＷＡＮへのアクセスに利用できるグローバルなＩＰアドレスとを透過的に相互変換するためのＮＡＴ機能を搭載しているものが広く用いられており、これにより、ＬＡＮに接続される機器に対するＩＰアドレスの付与の自由度が高まり、またＬＡＮのセキュリティも高まるという利点がある。

しかし、例えば、上記ＮＡＴ機能を有する中継機器を介してＷＡＮに接続されたＩＰ通信装置によりＩＰ電話サービスを利用する場合、呼制御プロトコルとして用いるＳＩＰ(Session Initiation Protocol)等ではＩＰパケットのデータ部にプライベートアドレスやポート番号を付加して通信を行うため、ＩＰパケットのヘッダ部分のＩＰアドレスのみを変換するＮＡＴ機能では対応できず、結果として中継機器が壁となってＷＡＮ側からの通信パケットがＬＡＮ側に到達しないという、いわゆるＮＡＴ越え問題が生じ得る。

そこで、そのような問題を解決するための方法として、例えば、ＡＬＧ(Application Layer Gateway)機能を用いてＩＰパケットのデータ部のＩＰアドレスやポート番号を変換する技術が知られている（特許文献１参照）。

また、例えば、ＵＰｎＰ(Universal Plug and Play)機能を用いることで、ＵＰｎＰＩＧＤ(Internet Gateway Device)に対応している中継機器からグローバルアドレスを取得するとともにポートの割り当て（ポートマッピング）を行い、中継機器から取得したグローバルアドレスとポート番号を予めＩＰパケットのデータ部に設定しておくことによりＮＡＴトラバーサルを実行する技術が知られている。
特開２００４−２５４０１０号公報

ところで、ＮＡＴ機能を有する中継機器を介してＩＰ通信装置が広域ネットワークに接続される構成において上記のようにＵＰｎＰの機能を用いた場合、ＵＰｎＰＩＧＤ(Internet Gateway Device)に対応している中継機器に対してＮＡＴトラバーサルを実行することができる。

しかしながら、ＩＰ通信装置が複数台の中継機器を介して広域ネットワークに接続される構成では、それら全ての中継機器の所在を把握することは容易ではなく、全ての中継機器に対して上記のようなＮＡＴトラバーサルを確実に実行することは困難であった。即ち、そのような場合にはネットワーク上に専用の中継サーバを設けるか、或いは、人為的な操作によりＮＡＴトラバーサルのための各種設定を行う必要があった。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介してＩＰ通信装置を広域ネットワークに接続する場合、当該中継機器の各々についてＮＡＴ越え処理を容易かつ確実に実現することができるＩＰ通信装置及びそれを備えた構内ネットワークシステム並びにＩＰ通信装置の制御方法を提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＩＰ通信装置は、請求項１に示すとおり、ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ通信装置であって、中継機器のうち最も広域ネットワーク側に位置する末端の中継機器のＩＰアドレス情報を、広域ネットワークに接続されたサーバから取得する第１のアドレス取得手段と、末端の中継機器のＩＰアドレス情報と同一のＩＰアドレス情報を取得するまで、中継機器の各々のＩＰアドレス情報を自装置側から広域ネットワーク側へと順次取得する第２のアドレス取得手段と、第２のアドレス取得手段がＩＰアドレスを取得した中継機器に対し、ＮＡＴ越え処理を実行するＮＡＴ制御手段とを備えた構成とする。

これによると、ＩＰ通信装置と広域ネットワークとの間に存在する全ての中継機器の段数及び所在を容易に把握することが可能であり、特別な装置（例えば、ＮＡＴ越え処理専用のサーバ）や人為的な操作を必要とすることなく当該中継機器の各々に対してＮＡＴ越え処理を確実に実現することができる。特に、ＩＰ通信装置が接続されるＬＡＮ等の構成（ＩＰ通信装置と広域ネットワークの間に配置される中継機器の数や配置等）が不明な場合や、ＩＰ通信装置が接続されるＬＡＮ等の構成が変更された場合であっても、適切にＮＡＴ越え処理を実行することができるという利点がある。

上記ＩＰ通信装置は、請求項２に示すとおり、上記第１のアドレス取得手段が、Ｖｉａヘッダに自装置のＩＰアドレス情報を付加したＳＩＰ要求メッセージをサーバに対して送出する構成とすることができる。

これによると、ＶｉａヘッダにＩＰ通信装置のＩＰアドレス情報が付加された（即ち、ＳＩＰ要求メッセージの送信元のアドレスとＶｉａヘッダのアドレスが異なる）ＳＩＰ要求メッセージを受け取ったサーバは、送信元（末端の中継機器）のグローバルＩＰアドレス情報を付加した応答メッセージをＩＰ通信装置に対して送出するので、末端の中継機器のグローバルＩＰアドレス情報を容易に取得することができる。

上記ＩＰ通信装置は、請求項３に示すとおり、上記第２のアドレス取得手段が、ＵＰｎＰ機能に基づきＩＰアドレス情報を取得する構成とすることができる。これにより、中継機器の各々のＩＰアドレス情報を容易に取得することができる。

上記ＩＰ通信装置は、請求項４に示すとおり、上記ＮＡＴ制御手段が、サーバとの通信に基づきＮＡＴ越え処理の成否を判定する構成とすることができる。これにより、ＮＡＴ越え処理の成否を簡易な構成にて判定することができ、広域ネットワークに接続された相手装置との通信を確実に行うことが可能となる。

上記ＩＰ通信装置は、請求項５に示すとおり、上記ＮＡＴ制御手段は、第１のアドレス取得手段によりＶｉａヘッダに末端の中継機器のＩＰアドレス情報及びポート番号を付加したＳＩＰ要求メッセージをサーバに対して送出し、当該ＳＩＰ要求メッセージに対する応答メッセージをサーバから取得した場合、ＮＡＴ越え処理が成功したと判定する構成とすることができる。これにより、ＮＡＴ越え処理の成否を判定するためのサーバとの通信を簡易な構成にて実現することができる。

また、本発明の構内ネットワークシステムは、請求項６に示すとおり、ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ通信装置を備えた構内ネットワークシステムであって、中継機器のうち最も広域ネットワーク側に位置する末端の中継機器のＩＰアドレス情報を、広域ネットワークに接続されたサーバから取得する第１のアドレス取得手段と、末端の中継機器のＩＰアドレス情報と同一のＩＰアドレス情報を取得するまで、中継機器の各々のＩＰアドレス情報をＩＰ通信装置側から広域ネットワーク側へと順次取得する第２のアドレス取得手段と、第２のアドレス取得手段がＩＰアドレスを取得した中継機器に対し、ＮＡＴ越え処理を実行するＮＡＴ制御手段とを備えた構成とする。

上記構内ネットワークシステムは、請求項７に示すとおり、上記第１のアドレス取得手段はＶｉａヘッダにＩＰ通信装置のＩＰアドレス情報を付加したＳＩＰ要求メッセージをサーバに対して送出し、上記ＮＡＴ制御手段は、第１のアドレス取得手段によりＶｉａヘッダに末端の中継機器のＩＰアドレス情報及びポート番号を付加したＳＩＰ要求メッセージをサーバに対して送出し、当該ＳＩＰ要求メッセージに対する応答メッセージをサーバから取得した場合、ＮＡＴ越え処理が成功したと判定する構成とすることができる。これによると、ＳＩＰサーバを利用することで、簡易な構成により中継機器のグローバルＩＰアドレス情報の取得及びＮＡＴ越え処理の成否の判定を行うことができる。

また、本発明のＩＰ通信装置の制御方法は、請求項８に示すとおり、ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ通信装置の制御方法であって、中継機器のうち最も広域ネットワーク側に位置する末端の中継機器のＩＰアドレス情報を、広域ネットワークに接続されたサーバから取得する第１のアドレス取得ステップと、末端の中継機器のＩＰアドレス情報と同一のＩＰアドレス情報を取得するまで、中継機器の各々のＩＰアドレス情報を自装置側から広域ネットワーク側へと順次取得する第２のアドレス取得ステップと、第２のアドレス取得ステップにおいてＩＰアドレスを取得した中継機器に対し、ＮＡＴ越え処理を実行するＮＡＴ制御ステップとを有する構成とする。

本発明によれば、ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介してＩＰ通信装置を広域ネットワークに接続する場合、当該中継機器の各々についてＮＡＴ越え処理を容易かつ確実に実現することができる。特に、ＩＰ通信装置が接続されるＬＡＮにおいてルータ等の中継機器を多段構成した場合であっても特別な装置や人為的な操作を必要とせずにＮＡＴ越え処理を容易に実現できるという利点がある。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る構内ネットワークシステムの概略構成を示す構成図である。この構内ネットワークシステム１は、企業や家庭内に設けられたＬＡＮ(Local Area Network)により構築されるネットワークシステムであり、各階（１階及び２階）にそれぞれネットワークを構築すべく多段に配置された第１及び第２のルータ（中継機器）２，３と、第１のルータ２にハブ４を介して接続されたＩＰ通信装置５及びＰＣ(Personal Computer)６と、第２のルータ３にハブ７を介して接続されたＰＣ８及びプリンタ９とを主として備える。この構内ネットワークシステム１は、広域ネットワークを構成するＩＰ(Internet Protocol)網１１に接続されており、また、そのＩＰ網１１にはＳＩＰサーバ１２が備えられている。

第１及び第２のルータ２，３は、ブロードバンドルータであり、構内のみで使用するプライベートなＩＰアドレス（以下、「プライベートＩＰ」とし、各図中では「ＩＰ」で示す）と、外部のＩＰ網１１へのアクセスに利用するグローバルなＩＰアドレス（以下、「グローバルＩＰ」とし、各図中では「ＷＡＮ＿ＩＰ」で示す）とを透過的に相互変換するためのＮＡＴ(Network Address Translation)機能と、ＵＰｎＰＩＧＤ(Internet Gateway Device)に対応するＵＰｎＰ機能とを搭載する。ここで、「ＮＡＴ機能」とは、必ずしもＩＰアドレスの変換機能のみに限定されるものではなく、例えば、ＮＡＰＴ(Network Address Port Translation)のようなＮＡＴに準ずる機能を含む概念である。第１及び第２のルータ２，３は、上記のＩＰアドレスの変換に加えてポート番号を変換することが可能であり、これにより、第１及び第２のルータ２，３に接続される複数の機器の通信をそれぞれ１つのグローバルＩＰを用いて実現する。

ＩＰ通信装置５は、ＩＰ網１１を利用して音声や画像等のデータの通信を行うためのＩＰ通信機能を有する。本実施の形態において、ＩＰ通信装置５は、ＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)機能により音声通話を実現するための装置であり、呼制御プロトコルとして用いるＳＩＰ(Session Initiation Protocol)のＵＡ(User Agent)として機能する。ここでは図示しないが、ＩＰ網１１にはＩＰ通信装置５の通信相手となり得る各種ネットワーク装置（以下、「相手装置」）が接続される。

ＳＩＰサーバ１２は、ＳＩＰのＵＡとして機能するＩＰ通信装置５に対して、呼接続のための位置情報の中継や、発呼要求及び応答の中継等の各種サービスを提供する。

上記構成の構内ネットワークシステム１において、２階ネットワークに接続されたＩＰ通信装置５を用いてＩＰ網１１側の相手装置と音声通話を実現しようとする場合、ＩＰ通信装置５とＩＰ網１１との間には通信を中継するためのルータ（ここでは、第１及び第２のルータ２，３）が多段に配置されているので、それらの全てのルータに対してＮＡＴトラバーサル（ＮＡＴ越え処理）を実行する必要がある。

図２は、図１に示したＩＰ通信装置の概略構成を示すブロック図である。このＩＰ通信装置５は、ＲＴＰ制御部２１と、音声コーデック部２２と、ＶｏＩＰ制御部２３と、ＮＡＴ制御部２４と、通信制御部２５とを主として備える。

ＲＴＰ制御部２１は、音声や映像等のリアルタイムデータを伝送するためのＲＴＰ(Real-time Transport Protocol)の手順にしたがってパケットの処理を行う。

音声コーデック部２２は、所定の音声符号化方式（例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７１１等）に従って送信データの符号化処理及び受信データの復号化処理を行う。

ＶｏＩＰ制御部（第１のアドレス取得手段）２３は、ＩＰ通信装置５のＶｏＩＰ通信に関するＡ／ＤまたはＤ／Ａ変換動作、符号化または復号化動作、及びＩＰパケット処理動作等を統括的に制御する。また、ＶｏＩＰ制御部２３は、ＳＩＰ要求メッセージの生成や送出等のＩＰ通信装置５がＳＩＰのＵＡとして機能するための各種動作を制御する。

後述するように、ＶｏＩＰ制御部２３は、Ｖｉａヘッダを制御したＳＩＰ要求メッセージをＳＩＰサーバ１２に対して送出することで、その応答メッセージにより最もＩＰ網１１側に位置する末端のルータ（第２のルータ３）のグローバルＩＰを取得する。また、ＶｏＩＰ制御部２３は、ＮＡＴ制御部２４によるＮＡＴトラバーサルの実行後に、当該ＮＡＴトラバーサルが正常に実行されたか否かを判定するために、Ｖｉａヘッダを制御したＳＩＰ要求メッセージをＳＩＰサーバ１２に対して送出する。それらの動作は、ＮＡＴ制御部２４の指示に基づき適宜実行される。

ＮＡＴ制御部（第２のアドレス取得手段、ＮＡＴ制御手段）２４は、ＩＰ通信装置５とＩＰ網１１との間の通信を中継する第１及び第２のルータ２，３に対して実行されるＮＡＴトラバーサル及びそれに関連する処理を制御する。

より詳細には、ＮＡＴ制御部２４は、ＶｏＩＰ制御部２３に対して末端のルータのグローバルＩＰの取得を指示する一方、ＩＰ通信装置５とＩＰ網１１との間の通信を中継する各ルータのグローバルＩＰをＵＰｎＰＩＧＤに基づき自装置側からＩＰ網１１側へと順次取得する。そこで、ＮＡＴ制御部２４は、各ルータのグローバルＩＰを取得する毎に、その取得したグローバルＩＰをＶｏＩＰ制御部２３が取得した末端のルータのグローバルＩＰと比較し、両者が一致すると全てのルータのグローバルＩＰを取得したと判断して取得動作を終了する。これにより、ＩＰ通信装置５とＩＰ網１１との間に設けられたルータの段数及び所在を認識することができる。

さらに、ＮＡＴ制御部２４は、グローバルＩＰを取得した全てのルータ（ここでは、第１及び第２のルータ２，３）に対して、ＵＰｎＰＩＧＤのAddPortMappingアクションによるポートマッピングを行う。これにより、ＩＰ通信装置５とＩＰ網１１との間の通信を中継する全てのルータに対して確実にＮＡＴトラバーサルを実行することができる。

通信制御部２５は、ＩＰ通信装置５をイーサネット（登録商標）等のＬＡＮ規格に従って構内ネットワーク１に対して接続するとともに、図示しない送受信部により音声通話等に関するＩＰパケットの送受信を行う。

図３は、図２に示したＩＰ通信装置のＮＡＴトラバーサルに関する処理動作を示すフロー図である。これらの一連の動作は、ＩＰ通信装置５の通信開始前（例えば、起動時）の処理として実行されるものであり、ここでは、ＮＡＴトラバーサル完了後に、その成否を確認して所定の処理（成功処理または失敗処理）を実行するまでの動作が含まれている。

処理が開始されると、まず、ＶｏＩＰ制御部２３は、最もＩＰ網１１側に位置する末端のルータ（第２のルータ３）のグローバルＩＰを取得するために、Ｖｉａヘッダを制御したＳＩＰ要求メッセージを生成し（ＳＴ１０１）、ＳＩＰサーバ１２に対して送出する（ＳＴ１０２）。詳細は後述するが、ここではＳＩＰ要求メッセージとして「ＯＰＴＩＯＮＳ（ＲＦＣ３２６１）」を用いており、その要求メッセージでは、Ｖｉａヘッダにおける発信元のＩＰアドレス情報として、本来付加されるべき第２のルータ３のグローバルＩＰに代えてＩＰ通信装置５のプライベートＩＰが付加される。

そのようなＶｉａヘッダを制御したＳＩＰ要求メッセージを受信したＳＩＰサーバ１２では、Ｖｉａヘッダに付加されたＩＰアドレスと送信元（第２のルータ３）のアドレスが異なるため、ＳＩＰ応答メッセージのＶｉａヘッダに送信元のアドレスを付加して返信する。このとき、応答メッセージのＶｉａヘッダには送信元のポート番号も付加される。そこで、ＶｏＩＰ制御部２３は、ＳＩＰサーバ１２からのＳＩＰ応答メッセージを受信し（ＳＴ１０３）、そのメッセージに付加された送信元のアドレスから末端のルータ（第２のルータ３）のグローバルＩＰを取得する（ＳＴ１０４）。

次に、ＮＡＴ制御部２４は、ＩＰ通信装置５とＩＰ網１１との間の通信を中継する各ルータ（第１及び第２のルータ２，３）のグローバルＩＰをＵＰｎＰＩＧＤに基づき自装置側からＩＰ網１１側へと順次取得する（ＳＴ１０５）。このとき、ＮＡＴ制御部２４は、各ルータのグローバルＩＰを取得する毎に、当該グローバルＩＰと先にＶｏＩＰ制御部２３が取得した末端のルータ（第２のルータ３）のグローバルＩＰとを比較し（ＳＴ１０６）、両者が一致するまでステップＳＴ１０５及びＳＴ１０６の動作を繰り返す。

最終的に、グローバルＩＰの取得動作が終了すると（ＳＴ１０６：ＹＥＳ）、ＮＡＴ制御部２４は、当該取得したグローバルＩＰに基づきＩＰ通信装置５とＩＰ網１１との間に設けられたルータの段数及び所在を認識し（ＳＴ１０７）、そこで認識した全てのルータに対してＮＡＴトラバーサルを開始する（ＳＴ１０８）。

最終的に、全てのルータに対するＮＡＴトラバーサルが完了すると（ＳＴ１０９）、ＶｏＩＰ制御部２３は、それらＮＡＴトラバーサルが正常に実行されたか否かを判定するために、Ｖｉａヘッダを制御したＳＩＰ要求メッセージを生成し（ＳＴ１１０）、ＳＩＰサーバ１２に対して送出する（ＳＴ１１１）。詳細は後述するが、ここではステップＳＴ１０１と同様にＳＩＰ要求メッセージとして「ＯＰＴＩＯＮＳ（ＲＦＣ３２６１）」を用い、その要求メッセージでは、Ｖｉａヘッダにおける発信元のＩＰアドレス情報として、先にＶｏＩＰ制御部２３が取得した末端のルータ（第２のルータ３）のグローバルＩＰ及びポート番号が付加される。

そのようなＶｉａヘッダを制御したＳＩＰ要求メッセージを受信したＳＩＰサーバ１２は、要求メッセージのＶｉａヘッダに付加された末端のルータ（第２のルータ３）のグローバルＩＰ及びポート番号を応答先に設定してＳＩＰ応答メッセージを送出する。ＩＰ通信装置５は、上記各ルータに対するＮＡＴトラバーサルが正常に実行されていた場合にのみ、そのＳＩＰサーバ１２からの応答メッセージを受信できる。

そこで、ＮＡＴ制御部２４は、ＳＩＰサーバ１２から応答メッセージを受信したか否かを判定し（ＳＴ１１２）、応答メッセージを受信した場合にはＮＡＴトラバーサルが正常に実行されたと判断して成功処理を実行し（ＳＴ１１３）、一連の動作が終了する。この成功処理には、例えば、ＶｏＩＰ通信のための各種パラメータの設定等が含まれており、成功処理の実行後にＩＰ通信装置５が通信可能な状態となる。一方、応答メッセージを受信しない場合には、ＮＡＴトラバーサルが正常に実行されなかったと判断して失敗処理を実行し（ＳＴ１１４）、一連の動作が終了する。この失敗処理には、例えば、ユーザに対するエラー情報の報知や、ＵＰｎＰＩＧＤのDeletePortMappingアクションによるポートマッピングの削除等が含まれる。このポートマッピングの削除により全てのルータに対するセキュリティが維持される。

図４は、図１に示したネットワークシステムにおけるＮＡＴトラバーサルに関する通信処理の手順を示すシーケンス図である。

図４に示すように、構内ネットワークシステム１におけるＮＡＴトラバーサルに関する通信処理は、主として「末端ルータのグローバルＩＰ取得」、「中継ルータの認識」、及び「中継ルータに対するＮＡＴトラバーサル」、及び「ＮＡＴトラバーサルの成否確認」からなる。以下にそれら各通信処理の詳細について説明する。

「末端ルータのグローバルＩＰ取得」では、ＩＰ通信装置５がＶｉａヘッダを制御したＳＩＰ要求メッセージとして「ＯＰＴＩＯＮＳ」をＳＩＰサーバ１２に対して送出し、それを受信したＳＩＰサーバ１２がＳＩＰ応答メッセージとしてＩＰ通信装置５に対して「２００ＯＫ」を送出する。

より詳細には、図５に示すように、ＩＰ通信装置５がＳＩＰ要求メッセージとして送出する「ＯＰＴＩＯＮＳ」のＶｉａヘッダにおける発信元のＩＰアドレス情報には、本来付加されるべき第２のルータ３のグローバルＩＰ「212.48.32.15」ではなくＩＰ通信装置５のプライベートＩＰ「192.168.0.10」を付加する。

そこで、その「ＯＰＴＩＯＮＳ」を受信したＳＩＰサーバ１２は、Ｖｉａヘッダに付加されたＩＰアドレス「192.168.0.10」と送信元（第２のルータ３）のＩＰアドレス「212.48.32.15」が異なるため、ＳＩＰ応答メッセージとして送出する「２００ＯＫ」のＶｉａヘッダにおけるreceivedパラメータとして送信元のＩＰアドレス「212.48.32.15」を付加して返信する。このとき、Ｖｉａヘッダにおけるrportパラメータとして送信元のポート番号「32767」が付加される。

ＩＰ通信装置５は、ＳＩＰサーバ１２から「２００ＯＫ」を受信すると、そのＶｉａヘッダにおけるreceivedパラメータ及びrportパラメータの情報を参照することにより、末端に位置する第２のルータ３のグローバルＩＰを取得する。

なお、ＳＩＰサーバ１２がＳＩＰ応答メッセージとして送出する「２００ＯＫ」は、ＩＰ通信装置５が「ＯＰＴＩＯＮＳ」をＳＩＰサーバ１２に対して送出したときに開いたＮＡＴの穴（第１及び第２のルータ２，３のＮＡＴテーブルに登録されたエントリ）３１を通して送信される。

次に、「中継ルータの認識」では、まず、ＩＰ通信装置５は、自装置とＩＰ網１１とを結ぶ通信経路において最も自装置の近くに位置するルータ（第１のルータ２）に対してＵＰｎＰのGetExternalIPAddressアクションを送出し、その応答メッセージの「２００ＯＫ」によりグローバルＩＰ「10.68.173.10」を取得する。そこで、ＩＰ通信装置５は、取得したグローバルＩＰ「10.68.173.10」と末端のルータ（第２のルータ３）のグローバルＩＰ「212.48.32.15」と比較する。この場合、両者のグローバルＩＰが一致しないので、ＩＰ通信装置５は、自装置とＩＰ網１１との間の通信を中継する別のルータが更に存在すると判断する。そこで、ＩＰ通信装置５は、ＵＰｎＰＩＧＤに基づき次に自装置の近くに位置するルータ（第２のルータ３）を検索して上記と同様にグローバルＩＰ「212.48.32.15」を取得し、当該取得したグローバルＩＰを末端のルータのグローバルＩＰ「212.48.32.15」と比較する。この場合、両者のグローバルＩＰが一致するので、ＩＰ通信装置５は、自装置とＩＰ網１１との間の通信を中継する全てのルータの段数及び所在の認識が完了したと判断する。

次に、「中継ルータに対するＮＡＴトラバーサル」では、ＩＰ通信装置５が、グローバルＩＰを取得した（所在を認識した）全てのルータに対してＵＰｎＰＩＧＤのAddPortMappingアクションによるポートマッピングを実行する。

まず、ＩＰ通信装置５は、第１のルータ２に対してＵＰｎＰＩＧＤのAddPortMappingアクションの要求を送出して外部（ＩＰ網１１側）からＩＰ通信装置５へマッピングを行うポートの割り当てを要求する。その要求を受けた第１のルータ２は、応答メッセージとして「２００ＯＫ」をＩＰ通信装置５に対して送出する。ここでは、第１のルータ２におけるポート番号「8144」がＩＰ通信装置５のプライベートＩＰ「192.168.0.10」と対応づけられ、第１のルータ２が有する所定のテーブルに記憶される。これにより、第１のルータ２は、ＩＰ網１１側から送信先のポート番号が「8144」に設定されたＩＰパケットを受信した場合、そのパケットをＩＰ通信装置５に転送する。続いて、第２のルータ３に対しても上記と同様のポートマッピングが実行される。

なお、ここで第１及び第２のルータ２，３からそれぞれ送出される「２００ＯＫ」は、必ずしもポートマッピングが正常に実行されたことを意味するものではない。そこで、以下に示すような成否確認の処理が必要となる。

「ＮＡＴトラバーサルの成否確認」では、ＩＰ通信装置５がＶｉａヘッダを制御したＳＩＰ要求メッセージとして「ＯＰＴＩＯＮＳ」をＳＩＰサーバ１２に対して送出し、それを受信したＳＩＰサーバ１２がＳＩＰ応答メッセージとしてＩＰ通信装置５に対して「２００ＯＫ」を送出する。

より詳細には、図６に示すように、ＩＰ通信装置５がＳＩＰ要求メッセージとして送出する「ＯＰＴＩＯＮＳ」では、Ｖｉａヘッダにおける発信元のＩＰアドレス情報に第２のルータ３のグローバルＩＰ「212.48.32.15」が付加され、また、発信元のポート番号に先のAddPortMappingアクションの要求により割り当てられたポート番号「8144」が付加される。

そこで、その「ＯＰＴＩＯＮＳ」を受信したＳＩＰサーバ１２は、Ｖｉａヘッダに付加された第２のルータ３のグローバルＩＰ「212.48.32.15」及びポート番号「8144」を応答先に設定してＳＩＰ応答メッセージとして「２００ＯＫ」を送出する。ＩＰ通信装置５は、その「２００ＯＫ」を受信することにより、ＮＡＴトラバーサルが正常に実行されたと判断することができる。

その後、ＩＰ通信装置５は、ＮＡＴトラバーサルが正常に実行されたと判断すると、ＩＰ網１１側の相手装置との通信を開始する。最終的に、相手装置との通信が完了すると、ＩＰ通信装置５は、前述の「中継ルータに対するＮＡＴトラバーサル」とは逆に、ポートマッピングを実行した全ての中継ルータに対してＵＰｎＰＩＧＤのDeletePortMappingアクションによるポートマッピングの削除を実行する。

なお、ＳＩＰサーバ１２がＳＩＰ応答メッセージとして送出する「２００ＯＫ」は、ＩＰ通信装置５が各ルータ２，３に対して実行したＮＡＴトラバーサルにより開いたＮＡＴの穴（各ルータ２，３のＮＡＴテーブルに登録されたエントリ）４１を通して送信される。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。本発明を適用する構内ネットワークシステムとして、例えば、集合住宅に見られるような、基幹ルータを介して各戸のルータを接続することによりルータを多段に構成したネットワークシステムとすることもできる。また、中継機器は、必ずしもルータに限らず通信を中継するための同様の機能を有するファイアウォール等でもよく、その段数及び配置等も種々の変更が可能である。さらに、「末端ルータのグローバルＩＰ取得」や「ＮＡＴトラバーサルの成否確認」に用いたＳＩＰ要求メッセージは、「ＯＰＴＩＯＮＳ（ＲＦＣ３２６１）」に限らず、例えば、「ＵＰＤＡＴＥ（ＲＦＣ３３１１）」や「ＭＥＳＳＡＧＥ（ＲＦＣ３４２８）」を用いることもできる

本発明のＩＰ通信装置及びそれを備えた構内ネットワークシステム並びにＩＰ通信装置の制御方法は、ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介してＩＰ通信装置を広域ネットワークに接続する場合、当該中継機器の各々についてＮＡＴ越え処理を容易かつ確実に実現することができ、広域ネットワークに接続されるＩＰ通信装置及びそれを備えた構内ネットワークシステム並びにＩＰ通信装置の制御方法として有用である。
上記

本発明に係る構内ネットワークシステムの概略構成を示す構成図

ＩＰ通信装置の概略構成を示すブロック図

ＩＰ通信装置のＮＡＴトラバーサルに関する処理動作を示すフロー図

図１の構内ネットワークシステムにおけるＮＡＴトラバーサルに関する通信処理の手順を示すシーケンス図

図４の末端ルータのグローバルＩＰを取得する処理の詳細を示す模式図

図４のＮＡＴトラバーサルの成否を確認する処理の詳細を示す模式図

符号の説明

１構内ネットワークシステム
２，３ルータ（中継機器）
５ＩＰ通信装置
１１ＩＰ網（広域ネットワーク）
１２ＳＩＰサーバ
２３ＶｏＩＰ制御部（第１のアドレス取得手段）
２４ＮＡＴ制御部（第２のアドレス取得手段、ＮＡＴ制御手段）

Claims

ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ通信装置であって、
前記中継機器のうち最も前記広域ネットワーク側に位置する末端の中継機器のＩＰアドレス情報を、前記広域ネットワークに接続されたサーバから取得する第１のアドレス取得手段と、
前記末端の中継機器のＩＰアドレス情報と同一のＩＰアドレス情報を取得するまで、前記中継機器の各々のＩＰアドレス情報を自装置側から前記広域ネットワーク側へと順次取得する第２のアドレス取得手段と、
前記第２のアドレス取得手段がＩＰアドレスを取得した中継機器に対し、ＮＡＴ越え処理を実行するＮＡＴ制御手段とを備えたことを特徴とするＩＰ通信装置。
前記第１のアドレス取得手段は、Ｖｉａヘッダに自装置のＩＰアドレス情報を付加したＳＩＰ要求メッセージを前記サーバに対して送出することを特徴とする請求項１に記載のＩＰ通信装置。
前記第２のアドレス取得手段は、ＵＰｎＰ機能に基づき前記ＩＰアドレス情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のＩＰ通信装置。
前記ＮＡＴ制御手段は、前記サーバとの通信に基づき前記ＮＡＴ越え処理の成否を判定することを特徴とする請求項１に記載のＩＰ通信装置。
前記ＮＡＴ制御手段は、前記第１のアドレス取得手段によりＶｉａヘッダに前記末端の中継機器のＩＰアドレス情報及びポート番号を付加したＳＩＰ要求メッセージを前記サーバに対して送出し、当該ＳＩＰ要求メッセージに対する応答メッセージを前記サーバから取得した場合、前記ＮＡＴ越え処理が成功したと判定することを特徴とする請求項４に記載のＩＰ通信装置。
ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ通信装置を備えた構内ネットワークシステムであって、
前記中継機器のうち最も前記広域ネットワーク側に位置する末端の中継機器のＩＰアドレス情報を、前記広域ネットワークに接続されたサーバから取得する第１のアドレス取得手段と、
前記末端の中継機器のＩＰアドレス情報と同一のＩＰアドレス情報を取得するまで、前記中継機器の各々のＩＰアドレス情報を前記ＩＰ通信装置側から前記広域ネットワーク側へと順次取得する第２のアドレス取得手段と、
前記第２のアドレス取得手段がＩＰアドレスを取得した中継機器に対し、ＮＡＴ越え処理を実行するＮＡＴ制御手段とを備えたことを特徴とする構内ネットワークシステム。
前記第１のアドレス取得手段はＶｉａヘッダに前記ＩＰ通信装置のＩＰアドレス情報を付加したＳＩＰ要求メッセージを前記サーバに対して送出し、前記ＮＡＴ制御手段は、前記第１のアドレス取得手段によりＶｉａヘッダに前記末端の中継機器のＩＰアドレス情報及びポート番号を付加したＳＩＰ要求メッセージを前記サーバに対して送出し、当該ＳＩＰ要求メッセージに対する応答メッセージを前記サーバから取得した場合、前記ＮＡＴ越え処理が成功したと判定することを特徴とする請求項６に記載の構内ネットワークシステム。
ＮＡＴ機能を有する１又は複数の中継機器を介して広域ネットワークに接続されるＩＰ通信装置の制御方法であって、
前記中継機器のうち最も前記広域ネットワーク側に位置する末端の中継機器のＩＰアドレス情報を、前記広域ネットワークに接続されたサーバから取得する第１のアドレス取得ステップと、
前記末端の中継機器のＩＰアドレス情報と同一のＩＰアドレス情報を取得するまで、前記中継機器の各々のＩＰアドレス情報を自装置側から前記広域ネットワーク側へと順次取得する第２のアドレス取得ステップと、
前記第２のアドレス取得ステップにおいてＩＰアドレスを取得した中継機器に対し、ＮＡＴ越え処理を実行するＮＡＴ制御ステップとを有することを特徴とするＩＰ通信装置の制御方法。