JP4944861B2 - 通信処理装置および通信処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、通信処理装置および通信処理方法に関する。

ゲームソフトウエアのようなアプリケーションの開発者は、ネットワークエミュレータのようなネットワークの輻輳状況をエミュレートする専用装置をコンピュータやローカルネットワークに接続して、ネットワーク環境をエミュレートしている。このようなネットワークエミュレーション機器は、パケットロスや遅延などを伴うインターネットなどの広域ネットワーク環境をハードウエアとソフトウエアの組み合わせによって実現するものであり、回線品質が良好なローカルエリアネットワークにおいても、ワイドエリアネットワークのネットワーク品質をエミュレートできる。

ネットワークエミュレータを用いれば、実際にワイドエリアネットワークに接続しなくても、任意の回線品質のネットワーク環境をシミュレーションできる。ネットワークゲームのように海外の広域ネットワークに接続して使用される可能性のあるアプリケーションを実際のネットワーク環境を想定して開発し、デバッグするためには、ネットワークエミュレーション機能は開発ツールとして欠かすことができないものである。

しかしながら、ネットワークエミュレータのハードウエアは高価である。また、ある通信にだけエミュレーション機能を適用する場合、ネットワークエミュレータは、パケットフィルタリング機能により、パケットのプロトコル、送信先アドレス、送信元アドレス、ポート番号、ペイロードなどを参照し、パケット単位で振り分ける必要がある。すなわち、通信されるパケットを監視し、パケットの中身を参照して、パケットを区別する必要があり、処理コストが大きくなる。また、パケットフィルタリングのパラメータをアプリケーションの開発者がネットワークエミュレータに対して設定する必要があり、煩雑である。これはソフトウエアでエミュレータを実現する場合でも同様である。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、データ通信に対して容易にポリシーを適用することのできる通信処理技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の通信処理装置は、ソケット通信で用いられるソケットの識別番号と、当該ソケット通信に適用するポリシーの識別番号を対応づけたポリシーテーブルを記憶するポリシーテーブル記憶部と、ソケット通信のプロトコル処理の際、前記ポリシーテーブルを参照して、使用されるソケットの識別番号に対応づけられたポリシーの識別番号を取得するポリシー番号取得部と、同一のポリシーの識別番号に対応づけられたソケット通信をグループ化して、グループ化されたソケット通信に対しては、同一のポリシーを適用するポリシー適用部とを含む。

本発明の別の態様は、プログラムである。このプログラムは、ソケット通信で用いられるソケットの識別番号と、当該ソケット通信に適用するポリシーの識別番号を対応づけたポリシーテーブルを参照して、ソケット通信のプロトコル処理の際、使用されるソケットの識別番号に対応づけられたポリシーの識別番号を取得する機能と、同一のポリシーの識別番号に対応づけられたソケット通信をグループ化して、グループ化されたソケット通信に対しては、同一のポリシーを適用する機能とをコンピュータに実現させる。

このプログラムは、オペレーティングシステムに組み込まれる基本ソフトウエアもしくはライブラリの一部として提供されてもよい。このようなファームウエア、基本ソフトウエアまたはライブラリを提供するため、あるいはこれらの一部をアップデートするために、これらのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供されてもよく、また、これらのプログラムが通信回線で伝送されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、データ通信に対して容易にポリシーを適用することができる。

図１は、実施の形態に係る通信処理装置１００の構成図である。通信処理装置１００は、実際にインターネットなどの実ネットワークに接続しなくても、ローカルネットワーク上でネットワークの状態をエミュレートすることができるエミュレータとして機能する。通信処理装置１００は、たとえば、ゲームアプリケーションの開発者がネットワーク環境を想定してゲームプログラムの振る舞いや各種パラメータを調整するために用いられる。

ソケット生成部１０は、アプリケーションからのソケット生成コマンドを受けて、ソケット通信のためのソケットを生成する。このときソケットをユニークに識別するためのソケットＩＤが設定される。

ポリシー番号設定部１２は、当該ソケット通信に対して適用すべきポリシーをユニークに識別するためのポリシー番号を設定し、当該ソケット通信のソケットＩＤとポリシー番号とを対応づけたソケット−ポリシー対応テーブルをポリシーテーブル記憶部１４に記憶する。

図２（ａ）、（ｂ）は、ポリシーテーブル記憶部１４に記憶されるテーブルを説明する図である。

図２（ａ）は、ソケット−ポリシー対応テーブルを示す。ソケット−ポリシー対応テーブルには、ソケット生成部１０によって生成されたソケットのＩＤと、ポリシー番号設定部１２によって設定された、当該ソケットに適用されるポリシーの番号とが対応づけられて格納される。この例では、ソケットＩＤ“３”、ソケットＩＤ“８”、およびソケットＩＤ“１５”にはポリシー番号“０”、ソケットＩＤ“１０”にはポリシー番号“２”、ソケットＩＤ“１１”にはポリシー番号“３”がそれぞれ設定されている。ソケットＩＤ“３”の通信はＵＤＰであり、それ以外のソケットＩＤの通信はＴＣＰである。

ソケットＩＤはｍ個存在し、ポリシー番号は０〜ｎまでの値を取る。一般に生成可能なソケットの最大数よりも、設定可能なポリシーの最大数の方が小さいため、ソケットＩＤとポリシー番号の対応は多対１になる。このようにソケットＩＤとポリシー番号を対応づけることにより、適用されるポリシーによってソケット通信をグループ化することができる。

図２（ａ）の例では、ソケットＩＤ“３”、“８”、“１５”の３つが同一のポリシー番号０に対応づけられており、これらのソケットＩＤで特定される３つのソケット通信は、一つのポリシーグループに属することになる。

たとえば、ポリシー番号０はシステムの通信、ポリシー番号２はゲームの通信のように区別すると、ポリシー番号０に属するソケット通信と、ポリシー番号２に属するソケット通信とを区別して、別個のポリシーのもとで通信をエミュレートすることができる。

図２（ｂ）は、ポリシー定義テーブルを示す。ポリシー定義テーブルには、ポリシー番号に対応づけて、ポリシーパターン、ポリシーフラグなどのポリシーのパラメータが格納される。

ポリシーパターンは、当該ポリシーをアクティブ（ＯＮ）とするか、非アクティブ（ＯＦＦ）とするかを指定するパラメータである。ポリシーがアクティブの場合、当該ポリシーが適用されるソケット通信のグループに対して、後述のエミュレーション機能が適用される。ポリシーが非アクティブの場合、当該ポリシーが適用されるソケット通信のグループに対して、後述のエミュレーション機能は適用されない。

ポリシーフラグは、当該ポリシーが適用されるソケットのタイプを指定するパラメータである。たとえば、ポリシーフラグがＴＣＰを示す値の場合、ＴＣＰで生成されたソケットに対して当該ポリシーが適用される。ポリシーフラグがＵＤＰを示す値の場合、ＵＤＰで生成されたソケットに対して当該ポリシーが適用される。これ以外に、ポリシーフラグとして、ＩＰを示す値や帯域制限の有無を示す値が設定可能である。

図２（ｂ）の例では、ポリシー番号“０”、“２”に対してはポリシーパターンはアクティブ（ＯＮ）であり、ポリシー番号“１”、“３”に対してはポリシーパターンは非アクティブ（ＯＦＦ）である。

ポリシー番号“０”のポリシーフラグはＵＤＰを示す値であり、ポリシー番号“０”に属するソケット通信の内、ソケットのタイプがＵＤＰであるソケット通信に当該ポリシーが適用される。ポリシー番号“２”のポリシーフラグはＴＣＰ｜ＵＤＰを示す値であり、ポリシー番号“２”に属するソケット通信の内、ソケットのタイプがＴＣＰまたはＵＤＰであるソケット通信に当該ポリシーが適用される。

図１に戻る。送信バッファ２０ａ、ポリシー番号取得部２２ａ、ポリシー適用部２４ａ、エミュレーション適用部２６ａ、およびパケット送信部２８ａは、アプリケーションがソケットを用いてデータを送信するときに用いられる構成である。一方、受信バッファ２０ｂ、ポリシー番号取得部２２ｂ、ポリシー適用部２４ｂ、エミュレーション適用部２６ｂは、アプリケーションがソケットを用いてデータを受信するときに用いられる構成である。これらの構成は、ソケット通信のためのプロトコルスタックに実装される。

まず、ソケットでデータを送信する場合の構成を説明する。送信バッファ２０ａにはアプリケーションがソケット通信で送信するデータがバッファされる。ポリシー番号取得部２２ａは、ポリシーテーブル記憶部１４に記憶されたソケット−ポリシー対応テーブルを参照し、アプリケーションが使用するソケットのＩＤに対応づけられたポリシー番号を取得する。ポリシー番号取得部２２ａは、取得したポリシー番号をポリシー適用部２４ａに与える。

ポリシー適用部２４ａは、ポリシーテーブル記憶部１４に記憶されたポリシー定義テーブルを参照して、ポリシー番号に属するソケット通信のグループに対してポリシーを適用するかどうかを決める。ポリシー定義テーブルにおいて、ポリシーパターンが非アクティブ（ＯＦＦ）であれば、当該ポリシーはソケット通信に適用されない。ポリシーパターンがアクティブ（ＯＮ）であっても、ポリシー番号に属するソケット通信の内、ポリシーフラグが指定するソケットのタイプを使っていないソケット通信にはポリシーは適用されない。ポリシー適用部２４ａは、ソケット通信に対するポリシーの適用の有無をエミュレーション適用部２６ａに通知する。

エミュレーション適用部２６ａは、ソケット通信にポリシーが適用される場合に、エミュレーションパラメータ記憶部１６から、ポリシー番号に対応するエミュレーションパラメータを読み出して、ソケット通信にネットワークエミュレーションを適用する。ネットワークエミュレーションにより、パケットは遅延したり、破棄されたりする。

図３は、エミュレーションパラメータ記憶部１６に記憶されるエミュレーションパラメータテーブルを説明する図である。エミュレーションパラメータテーブルには、ポリシー番号に対応づけて、遅延、パケットロス、帯域制限などのネットワークの輻輳状態を特徴づけるエミュレーションパラメータが格納される。

遅延パラメータには、遅延、ジッターなどの値が含まれる。パケットロスのパラメータには、パケットの破棄が発生する確率、パケットの破棄が発生したときに、連続してパケットが破棄される時間（パケットロス継続時間）、パケットロス継続時間の経過後、パケットロスが起こらない一定の時間（パケット通過継続時間）などが含まれる。

帯域制限パラメータには、使用可能な帯域の最大値などが指定される。

エミュレーションパラメータには、これ以外に、パケットの順序の入れ替えが起こる確率、パケットが重複する確率など、ネットワークエミュレーションに必要な任意のパラメータが含まれてもよい。

図１に戻る。エミュレーション適用部２６ａは、ポリシーが適用されるソケット通信に対してネットワークエミュレーションを適用した結果のパケットをパケット送信部２８ａに供給する。パケット送信部２８ａはパケットをデバイスドライバ３０に与える。

次に、ソケットでデータを受信する場合の構成を説明する。パケット受信部２８ｂは、デバイスドライバ３０からパケットを受信する。この際、パケットがどのソケット宛であるかを、パケットの送信先アドレスやポート番号から判定する。

ポリシー番号取得部２２ｂは、ポリシーテーブル記憶部１４に記憶されたソケット−ポリシー対応テーブルを参照し、当該通信で使用されているソケットのＩＤに対応づけられたポリシー番号を取し、ポリシー適用部２４ａに通知する。

ポリシー適用部２４ｂは、ポリシーテーブル記憶部１４に記憶されたポリシー定義テーブルを参照して、ポリシー番号に属するソケット通信のグループに対してポリシーを適用するかどうかを決める。送信の場合と同様である。

エミュレーション適用部２６ｂは、エミュレーションパラメータ記憶部１６から、ポリシー番号に対応するエミュレーションパラメータを読み出し、ポリシーの適用を受けるソケット通信にネットワークエミュレーションを適用する。この結果、パケットは遅延したり、破棄されたりする。

エミュレーション適用部２６ｂによってネットワークエミュレーションの適用を受けたパケットは受信バッファ２０ｂにバッファされる。アプリケーションは受信バッファ２０ｂからデータを読み出す。

図４および図５は、ソケット通信がポリシーによってグループ化される様子を具体例を用いて説明する図である。

図４に示すように、図２（ａ）のソケット−ポリシー対応テーブルの例にしたがって、ソケットＩＤがポリシー番号に対応づけられる。図２（ｂ）のポリシー定義テーブルによれば、ポリシー番号“０”と“２”がアクティブ（ＯＮ）である。したがって、ポリシー番号０に属するソケットＩＤ“３”、“８”、“１５”のソケット通信からなるグループと、ポリシー番号２に属するソケットＩＤ“１０”のソケット通信とが、ポリシーの適用を受ける。

図４では、図２（ｂ）のポリシー定義テーブルのポリシーフラグを考慮に入れないでポリシーの適用の有無を決定した。図５は、ポリシーフラグを考慮に入れた場合である。ポリシー番号０のポリシーフラグはＵＤＰであるため、ポリシー番号０に属するソケットＩＤ“３”、“８”、“１５”のソケット通信の内、ソケットのタイプがＴＣＰであるソケットＩＤ“８”および“１５”はポリシーの適用を除外される。

また、ポリシー番号２のポリシーフラグはＴＣＰ｜ＵＤＰであり、ポリシー番号２に属するのはソケットＩＤ“１０”のソケット通信で、ソケットのタイプはＴＣＰであるため、このソケット通信はポリシー番号２のポリシーの適用を受ける。

図６および図７は、通信処理装置１００によるソケット通信処理を説明するフローチャートである。

図６は、ソケットに対するデータ送信の処理を示すフローチャートである。アプリケーションがデータ送信に用いるソケットが属するポリシー番号を取得する（Ｓ１０）。ポリシー番号はソケットのデータ構造の一部に設定されており、getsockopt()のようなソケットのパラメータを取得する関数によってポリシー番号を取得することができる。

次に、ポリシー番号で識別されるポリシーがアクティブであるかどうかを調べる（Ｓ１２）。ポリシー定義テーブルのポリシーパターンを調べることで、そのポリシーがアクティブか否かを知ることができる。ポリシーがアクティブでなければ（Ｓ１２のＮ）、パケットはネットワークエミュレーションの適用を受けずに、そのままデバイスドライバ３０に送信される（Ｓ１８）。すなわち、ネットワークエミュレーションされることなく、パケットが送信される。もっとも、プロトコル処理やデータのメモリ間コピーなどによるレーテンシーは発生する。

ポリシーがアクティブであれば（Ｓ１２のＹ）、次にポリシー定義テーブルのポリシーフラグを参照し、ポリシー番号に属するソケットのタイプにはポリシーが適用されるかどうかを調べる（Ｓ１４）。ポリシーが適用されるソケットでなければ（Ｓ１４のＮ）、パケットは、ネットワークエミュレーションの適用を受けずに、そのままデバイスドライバ３０に送信される（Ｓ１８）。

ポリシーフラグによれば、ポリシーが適用されるソケットである場合（Ｓ１４のＹ）、パケットはネットワークエミュレーションの適用を受け、エミュレーションパラメータにしたがってパケットが遅延したり、廃棄される（Ｓ１６）。ネットワークエミュレーションの適用を受けたパケットはデバイスドライバ３０に送信される（Ｓ１８）。

図７は、デバイスドライバ３０からデータを受信する処理を示すフローチャートである。デバイスドライバ３０からパケットを受信すると、パケットのヘッダを参照し、宛先アドレスやポート番号によって、宛先ソケットのＩＤを特定する（Ｓ３０）。このときのプロトコルスタックの処理において、パケットの処理に時間がかかり、後続の受信パケットが破棄されることもある。

特定されたソケットが属するポリシー番号を取得する（Ｓ３２）。次に、ポリシー番号で識別されるポリシーがアクティブかどうかを調べる（Ｓ３４）。ポリシーがアクティブでなければ（Ｓ３４のＮ）、パケットは、ネットワークエミュレーションの適用を受けずに、そのまま受信バッファ２０ｂにバッファされる（Ｓ４０）。

ポリシーがアクティブであれば（Ｓ３４のＹ）、ポリシーフラグを参照し、ソケットのタイプを調べてソケットにポリシーが適用されるかどうかを判定する（Ｓ３６）。ポリシーが適用されないソケットの場合（Ｓ３６のＮ）、パケットは、ネットワークエミュレーションの適用を受けずに、そのまま受信バッファ２０ｂにバッファされる（Ｓ４０）。

ポリシーフラグによれば、ポリシーが適用されるソケットである場合（Ｓ３６のＹ）、パケットはネットワークエミュレーションの適用を受ける（Ｓ３８）。ネットワークエミュレーションの適用を受けたパケットは受信バッファ２０ｂにバッファされる（Ｓ４０）。

以上述べたように、本実施の形態によれば、ソケット通信を適用されるポリシーによってグループ化して、ソケット通信のグループ毎に異なるポリシーを適用することができる。たとえば、特定のソケット通信のグループに対して、ネットワークエミュレーションによって、特定のパケットロスや遅延を発生させる一方、他のソケット通信はネットワークの輻輳の影響を受けないようにすることができる。これにより、たとえば、システム通信で用いられるソケットに対しては、パケット遅延を短くし、ゲーム通信で用いられるソケットに対しては、多人数でネットワーク型の対戦ゲームをしている状況などを想定して、パケット廃棄率を高くするなど、ソケット通信の種類に応じて、異なるネットワークの輻輳状態をシミュレーションすることができる。

本実施の形態によれば、アプリケーション側でソケットを生成する際に、ポリシー番号を設定して、そのソケット通信に適用するポリシーを決めることができる。ソケットＩＤはアプリケーションの起動の度にオペレーティングシステムが任意に割り当てるが、アプリケーションソフトウエアにおいてsetsockopt()関数などを用いて、ソケットのポリシー番号を設定するようにしておけば、システムで任意のソケットＩＤが割り当てられたとしても、そのソケット通信に対しては同じポリシー番号のポリシーを適用することができる。なお、ポリシー番号で識別されるポリシーの内容は、後から、アプリケーションとは独立して別途、設定すればよい。つまり、アプリケーションの開発者は自身が決めたり、知りうるポリシー番号に対して通信をエミュレートするといった扱い方ができるようになる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上記の実施の形態では、ネットワークエミュレーションを例に取って説明したが、適用されるポリシーの違いでグループ化されたソケットに対して、ネットワークエミュレーション以外の処理や制御を適用してもよい。たとえば、ソケット通信のポリシーグループに対して、アクセス制御やサービス品質の制御を行ってもよい。あるポリシーグループのソケット通信に対しては、インターネットや外部サーバに対するアクセスを制限し、ローカルエリアネットワーク内の通信だけを許可するようにアクセス制御してもよい。

実施の形態に係る通信処理装置の構成図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、図１のポリシーテーブル記憶部に記憶されるテーブルを説明する図である。 図１のエミュレーションパラメータ記憶部に記憶されるエミュレーションパラメータテーブルを説明する図である。 ソケット通信がポリシーによってグループ化される様子を具体例を用いて説明する図である。 ソケット通信がポリシーによってグループ化される様子を具体例を用いて説明する図である。 図１の通信処理装置による送信処理を説明するフローチャートである。 図１の通信処理装置による受信処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ ソケット生成部、 １２ ポリシー番号設定部、 １４ ポリシーテーブル記憶部、 １６ エミュレーションパラメータ記憶部、 ２０ａ 送信バッファ、 ２０ｂ 受信バッファ、 ２２ａ、２２ｂ ポリシー番号取得部、 ２４ａ、２４ｂ ポリシー適用部、 ２６ａ、２６ｂ エミュレーション適用部、 ２８ａ パケット送信部、 ２８ｂ パケット受信部、 ３０ デバイスドライバ、 １００ 通信処理装置。

Claims (6)

1. ソケット通信で用いられる、ソケット生成時に任意に割り当てられるソケットの識別番号と、当該ソケット通信に適用するポリシーの識別番号を対応づけたポリシーテーブルを記憶するポリシーテーブル記憶部と、
   ソケット通信のプロトコル処理の際、前記ポリシーテーブルを参照して、使用されるソケットの識別番号に対応づけられたポリシーの識別番号を取得するポリシー番号取得部と、
   同一のポリシーの識別番号に対応づけられたソケット通信をグループ化して、グループ化されたソケット通信に対しては、同一のポリシーを適用するポリシー適用部と
   を含むことを特徴とする通信処理装置。
2. ネットワークの輻輳状態をエミュレートするためのパラメータをポリシーの識別番号に対応づけたパラメータテーブルを記憶するパラメータテーブル記憶部と、
   前記パラメータテーブルを参照して、グループ化されたソケット通信に対して、そのグループのポリシーの識別番号に対応づけられたパラメータを適用して、ネットワークの輻輳状態をエミュレートするエミュレーション適用部と
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の通信処理装置。
3. 前記ポリシーテーブルには、各ポリシーがアクティブか否かを示す値がポリシーの識別番号にさらに対応づけられており、
   前記ポリシー適用部は、アクティブであるポリシーの識別番号に対応づけられたソケット通信のグループに対して当該ポリシーを適用し、非アクティブであるポリシーの識別番号に対応づけられたソケット通信のグループに対しては当該ポリシーを適用しないことを特徴とする請求項１または２に記載の通信処理装置。
4. 前記ポリシーテーブルには、ポリシーの適用を許可するソケットのタイプを示す値がポリシーの識別番号にさらに対応づけられており、
   前記ポリシー適用部は、ポリシーの識別番号に対応づけられたソケット通信のグループの内、当該ポリシーの適用が許可されるソケットのタイプをもつソケット通信に当該ポリシーを適用し、当該ポリシーの適用が許可されるソケットのタイプをもたないソケット通信のグループに対しては当該ポリシーを適用しないことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の通信処理装置。
5. ソケット通信で用いられる、ソケット生成時に任意に割り当てられるソケットの識別番号と、当該ソケット通信に適用するポリシーの識別番号を対応づけたポリシーテーブルを参照して、ソケット通信のプロトコル処理の際、使用されるソケットの識別番号に対応づけられたポリシーの識別番号を取得する機能と、
   同一のポリシーの識別番号に対応づけられたソケット通信をグループ化して、グループ化されたソケット通信に対しては、同一のポリシーを適用する機能と
   をコンピュータに実現させることを特徴とするプログラム。
6. ソケット通信で用いられる、ソケット生成時に任意に割り当てられるソケットの識別番号と、当該ソケット通信に適用するポリシーの識別番号を対応づけたポリシーテーブルを参照して、ソケット通信のプロトコル処理の際、使用されるソケットの識別番号に対応づけられたポリシーの識別番号を取得するステップと、
   同一のポリシーの識別番号に対応づけられたソケット通信をグループ化して、グループ化されたソケット通信に対しては、同一のポリシーを適用するステップと
   を含むことを特徴とする通信処理方法。

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