JP5018654B2

JP5018654B2 - 通信システム

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Publication number: JP5018654B2
Application number: JP2008148821A
Authority: JP
Inventors: 恒生濱田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2028-06-06
Also published as: US8184659B2; US20090304026A1; CN101599999A; JP2009296405A

Description

本発明は、トランスレータ装置を多段構成したネットワークの技術に関する。このトランスレータ装置は、主に、IPv6(Internet Protocol Version 6)-IPv4(Internet Protocol Version 4)変換を行い、IPv6ネットワーク(NW)に接続された、IPv4端末およびIPv4サーバにおけるパケットの転送を中継する。なお、IPv6-IPv4変換とは、IPv6パケット（IPv6用のパケット）からIPv4パケット（IPv4用のパケット）への変換およびその逆変換をいう。

図９は、IPv4端末およびIPv4サーバがIPv6ネットワーク(NW)に接続されたときの通信システムの従来の構成を図示したものである。この通信システムは、いわば、IPv4inIPv6のトンネル接続（カプセリングともいえる。）によって、パケットの転送を実現している。トンネル接続は、ユーザ端末をISP(Internet Service Provider)網に接続するアクセス網で用いる一般的な技術である。

ＢＡＳ（Broadband Access Server）は、アクセス網が所持するIPv4サーバである。ＢＡＳは、IPv4 NW（ネットワーク）である「ISP-x」、「ISP-y」という２つのISP網と接続している。プロバイダは、各ISP網に応じた所定のサービスをユーザに提供している。また、ＢＡＳは、加入者管理ＤＢ(Data Base)を有している。加入者管理ＤＢは、ユーザを識別する加入者ＩＤ(Identification)およびユーザ端末（IPv4端末）に対応する、IPv4用のグローバルＩＰ(Internet Protocol)アドレス（以下、「Gr-v4」と表記する。）を記憶している。これにより、ＢＡＳは、前記サービスを利用するユーザ（加入者）を管理する。また、ＢＡＳは、アクセス網（IPv6 NW）に接続するための、IPv6用のグローバルＩＰアドレス（以下、「Gr-v6」と表記する。）を有している。

ユーザには、ISP-xを利用するISP-xユーザと、ISP-yを利用するISP-yユーザとがいる。ISP-xユーザもISP-yユーザもIPv4端末を使用する。各NTUには、それぞれGr-v4がISP網により割り当てられている。各IPv4端末は、IPv4用のプライベートＩＰアドレス（以下、「Pr-v4」と表記する。）を有しており、各ＮＴＵ(Network Termination Unit)と接続している。各ＮＴＵは、アクセス網（IPv6 NW）に接続するために、当該IPv4端末から取得したPr-v4をGr-v4に変換している。そして、各ＮＴＵとＢＡＳとの間で、IPv6 NWを介してトンネル接続を実現している。具体的には、IPv4端末が有するPr-v4を、ＮＴＵが有するGr-v4に変換し、変換したGr-v4をGr-v6でカプセリングした後、トンネリングさせる。

図１０は、IPv4端末およびIPv4サーバがIPv6ネットワーク(NW)に接続されたときの通信システムの従来の他の構成を図示したものである。図９と比べて、「ISP-x」、「ISP-y」という２つのISP網の上位にＮＡＴ(Network Application Translation)装置を配置している点、および各NTUに、それぞれPr-v4がISP網により割り当てられている点が異なる。IPv4端末が有するPr-v4を、ＮＴＵが有するPr-v4に変換し、変換したPr-v4をGr-v6でカプセリングした後、トンネリングさせることでトンネル接続を実現している。ＮＡＴ装置の機能により、ＮＡＴ装置の持つGr-v4が、Pr-v4しか割り当てられていないIPv4端末をサポートし、Gr-v4を節約するという効果を奏する。なお、加入者管理ＤＢは、ユーザを識別する加入者ＩＤおよびユーザのIPv4端末に対応するPr-v4を記憶している。

しかし、図９の通信システムでは、ユーザ端末をISP網に接続しているため、カプセリングによる実行転送帯域の減少が発生する。また、カプセリングにおける、パケットのヘッダ付与によって、ＭＴＵ(Maximum Transmission Unit)の超過が発生し、フラグメントが発生する。このため、ネットワークの転送効率が低下する。
また、図１０の通信システムでは、ＮＡＴ装置の機能により、パケットのペイロードに埋め込まれたアドレスを変換（IPv4用のアドレスからIPv6用のアドレスへの変換）するＡＬＧ(Application Level Gateway)処理が実行されることになる。このＡＬＧ処理の負荷により、ネットワークの転送効率が低下する。

そこで、本発明は、前記事情を鑑みて、IPv6-IPv4変換におけるネットワークの転送効率を向上させることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の通信システムは、
IPv4端末と、
IPv4ネットワークに配置されたIPv4サーバと、
前記IPv4端末および前記IPv4サーバを通信可能に接続するIPv6ネットワークと、
を有する通信システムにおいて、
前記IPv4端末を前記IPv6ネットワークに接続する第１のトランスレータ装置と、
前記IPv4サーバを前記IPv6ネットワークに接続する第２のトランスレータ装置と、
前記IPv6ネットワークに配置され、前記IPv4端末における、少なくとも、当該IPv4端末が接続する前記第１のトランスレータ装置に付与されるIPv6アドレスの第１のプレフィックス、および当該IPv4端末が通信可能なIPv4サーバが配置された前記IPv4ネットワークに接続する前記第２のトランスレータ装置に付与される、前記IPv4ネットワークに対応する、IPv6アドレスの第２のプレフィックスを対応付けて記憶して管理するプレフィックス管理サーバと、を有し、
前記第１のトランスレータ装置は、
前記IPv4端末から受信したIPv4パケットに含まれる、送信元となる当該IPv4端末のIPv4アドレスに、前記プレフィックス管理サーバから取得した前記第１のプレフィックスを付与するとともに、送信先となる当該IPv4サーバのIPv4アドレスに、前記プレフィックス管理サーバから取得した前記第２のプレフィックスを付与することにより、IPv4パケットをIPv6パケットに変換する第１のV4-V6変換部と、
前記第２のトランスレータ装置から受信したIPv6パケットに含まれる、送信元となる当該IPv4サーバのIPv4アドレスに付与した前記第２のプレフィックスを削除するとともに、送信先となる当該IPv4端末のIPv4アドレスに付与した前記第１のプレフィックスを削除することにより、IPv6パケットをIPv4パケットに変換する第１のV6-V4変換部と、を有し、
前記第２のトランスレータ装置は、
前記第１のトランスレータ装置から受信したIPv6パケットを解析し、前記IPv6パケットに含まれた前記第２のプレフィックスから前記IPv4ネットワークに対応するIPv4アドレスを特定し、前記特定した前記IPv4ネットワークに対応するIPv4アドレスを、前記IPv4サーバに送信されるIPv4パケットに含まれる送信元のアドレスとすることにより、IPv6パケットをIPv4パケットに変換する第２のV6-V4変換部と、
前記IPv4サーバから受信したIPv4パケットを解析し、前記IPv4パケットに含まれた前記IPv4ネットワークに対応するIPv4アドレスから前記第２のプレフィックスを特定し、前記特定した前記第２のプレフィックスを当該IPv4サーバのIPv4アドレスに付与したものを、前記第１のトランスレータ装置に送信されるIPv6パケットに含まれる送信元のアドレスとすることにより、IPv4パケットをIPv6パケットに変換する第２のV4-V6変換部と、を有する
ことを特徴とする。詳細は、後記する。

本発明により、IPv6-IPv4変換におけるネットワークの転送効率を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しつつ説明する。

≪構成≫
図１は、本実施形態における、IPv6-IPv4変換によるV4-V6-V4変換アクセス網のネットワークを有する通信システムの構成を図示したものである。TRAN-A（１）は、ISP網（３）とアクセス網（５）とを接続するトランスレータ装置である。ここで、ISP網（３）は、IPv4ネットワーク(NW)であり、２つの、ISP-x（３ａ）およびISP-y（３ｂ）の総称である。アクセス網（５）は、V4-V6-V4変換に用いられるIPv6ネットワーク(NW)である。V4-V6-V4変換とは、後記する、V4-V6変換とV6-V4変換とを組み合わせた変換をいう。

TRAN-A（１）には、接続されているISP網（３）毎にIPv4グローバルアドレス（IPv4用のグローバルＩＰアドレスのことをいう。）G4x、G4yが付与されている。G4xは、ISP-x（３ａ）に対応するIPv4グローバルアドレスである。G4yは、ISP-y（３ｂ）に対応するIPv4グローバルアドレスである。

TRAN-B1〜TRAN-B3（６ａ〜６ｃ）は、ユーザ（ISP-xユーザおよびISP-yユーザの総称）のIPv4端末（７ａ〜７ｃ）を収容するトランスレータ装置である。なお、TRAN-B1〜TRAN-B3（６ａ〜６ｃ）をまとめて、単に、TRAN-B（６）と表記する場合がある。また、IPv4端末（７ａ〜７ｃ）をまとめて、単に、IPv4端末（７）と表記する場合がある。

V6R（８）は、アクセス網（５）内に配置されたIPv6ルータである。また、V4R（４ａ、４ｂ）は、それぞれ、ISP-x（３ａ）、ISP-y（３ｂ）内に配置されたIPv4ルータである。V4R（４ａ、４ｂ）は、それぞれ、ISP-x（３ａ）、ISP-y（３ｂ）内に配置され、プロバイダの所持するIPv4サーバ（２ａ、２ｂ）と接続している。IPv4サーバ（２ａ、２ｂ）には、それぞれIPv4グローバルアドレスG4a、G4bが付与されている。なお、２つのV4R（４ａ、４ｂ）をまとめて、V4R（４）と表記する場合がある。また、２つのIPv4サーバ（２ａ、２ｂ）をまとめて、IPv4サーバ（２）と表記する場合がある。

プレフィックス管理サーバ（９）は、アクセス網（５）内に配置され、ユーザのIPv4端末（７ａ〜７ｃ）が所属するISP網に応じたプレフィックスを管理するサーバである。このプレフィックス管理サーバ（９）は、プレフィックス管理ＤＢ（９１）を有している。プレフィックス管理ＤＢ（９１）は、ユーザ毎に、そのユーザがパケットの転送をするのに必要となるプレフィックス等を記憶している。

TRAN-B（６）は、ユーザの所属するISP網（３）のプレフィックスを取得するためにプレフィックス管理サーバ（９）と通信を行う。このとき、TRAN-B（６）内には、予めID（ユーザを識別する情報）およびPW(Password)が設定されている。プレフィックス管理サーバ（９）は、IDおよびPWにより、当該ユーザが所属するISP網（３）を判別し、該当するプレフィックスを該当するTRAN-B（６）に送信して配布する。

例として、ISP-yユーザが使用するIPv4端末（７ｃ）について説明する。TRAN-B3（６ｃ）内には、予め、IDとして機能するメールアドレス（user-c＠isp-y.com）およびPWとして文字列（abcdef）が設定されている。プレフィックス管理サーバ（９）は、メールアドレス（user-c＠isp-y.com）および文字列（abcdef）により、ISP-yユーザが所属するISP-y（３ｂ）を判別し、該当するプレフィックスとして、P4PFc（TRAN-B3（６ｃ）に付与されるIPv4プライベートアドレス（IPv4用のプライベートＩＰアドレスのことをいう。）のプレフィックス）、V6PFc（TRAN-B3（６ｃ）に付与されるIPv6アドレスのプレフィックス）、V6PFy（TRAN-A（１）に付与される、ISP-y （２ｂ）に対応するIPv6アドレスのプレフィックス）の３つをTRAN-B3（６ｃ）に送信して配布する。

図１に示されている、各プレフィックスについて説明する。V6PFx およびV6PFyは、TRAN-A（１）に付与されるIPv6アドレスのプレフィックス（第２のプレフィックス）であり、それぞれISP-x（３ａ）、ISP-y（３ｂ）に対応するものである。本実施形態では、この２つのプレフィックスのビット長は、96ビットとする。

V6PFa、V6PFb、およびV6PFcは、それぞれ、TRAN-B1（６ａ）、TRAN-B2（６ｂ）、およびTRAN-B3（６ｃ）に付与されるIPv6アドレスのプレフィックス（第１のプレフィックス）であり、それぞれ、IPv4端末（７ａ）、IPv4端末（７ｂ）、IPv4端末（７ｃ）に対応する。本実施形態では、この３つのプレフィックスのビット長は、96ビットとする。

P4PFa、P4PFb、およびP4PFcは、それぞれ、TRAN-B1（６ａ）、TRAN-B2（６ｂ）、およびTRAN-B3（６ｃ）に付与されるIPv4プライベートアドレスのプレフィックス（第１のプレフィックス）であり、それぞれ、IPv4端末（７ａ）、IPv4端末（７ｂ）、IPv4端末（７ｃ）に対応する。

〔TRAN-B〕
図２は、TRAN-Bの機能構成およびその周辺構成と関係を図示したものである。TRAN-B （６）として、特に、TRAN-B1（６ａ）を例に採り上げて説明する。なお、TRAN-B2（６ｂ）、TRAN-B3（６ｃ）についても、基本的な構成は、TRAN-B1（６ａ）と同じである。

IPv6ルータであるV6R（８）側に接続される送受信部（６１）には、V6R（８）から配布されたプレフィックスを元に生成されたIPv6アドレス(V6a1)が付与される。このアドレスV6a1を用いて、送受信部（６１）は、プレフィックス管理サーバ（９）と通信を行う。

管理部（６３）は、IDデータ（６３１）、V4データ（６３２）およびV6データ（６３３）を体系的に記憶して、管理する。IDデータ（６３１）には、ISP網（３）に応じて、予め設定されたID（IPv4端末（７ａ）のユーザを識別する情報）およびPWが格納されている。

V4データ（６３２）には、プレフィックス管理サーバ（９）から配布された、TRAN-B1（６ａ）に応じた、IPv4プライベートアドレスのプレフィックス(P4PFa)が格納されている。IPv4端末（７ａ）側に接続される送受信部（６２）には、このプレフィックス(P4PFa)を元に生成されたIPv4プライベートアドレス(P4aB1)が付与される。このP4aB1は、TRAN-B1（６ａ）に割り当てられたアドレスである。なお、図２に記載されているP4a1は、IPv4端末（７ａ）に割り当てられるIPv4プライベートアドレスである。ちなみに、TRAN-B2（６ｂ）のV4データには、IPv4プライベートアドレスのプレフィックス(P4PFb)が格納されている。また、TRAN-B3（６ｃ）のV4データには、IPv4プライベートアドレスのプレフィックス(P4PFc)が格納されている。

V6データ（６３３）には、プレフィックス管理サーバ（９）から配布された、TRAN-B1（６ａ）に応じた、IPv6アドレスのプレフィックス(V6PFxかつV6PFa)が格納されている。V6データ（６３３）に格納されたIPv6アドレスのプレフィックス(V6PFxかつV6PFa)は、V4-V6変換部（６４）で使用される。ちなみに、TRAN-B2（６ｂ）のV6データには、IPv6アドレスのプレフィックス（V6PFxかつV6PFb）が格納されている。また、TRAN-B3（６ｃ）のV6データには、IPv6アドレスのプレフィックス（V6PFyかつV6PFc）が格納されている。

V4-V6変換部（６４）は、IPv4端末（７ａ）から受信するIPv4パケットに対し、V4-V6変換を行い、IPv6パケットを生成する。V4-V6変換とは、IPv4パケットに対し、IPv6アドレスのプレフィックスを付与し、IPv4パケットからIPv6パケットに変換することをいう。

V6-V4変換部（６５）は、IPv6ルータであるV6R（８）から受信するIPv6パケットに対し、V6-V4変換を行い、IPv4パケットを生成する。V6-V4変換とは、IPv6パケットに付与されているIPv6アドレスのプレフィックスを削除し、IPv6パケットからIPv4パケットに変換することをいう。

図３は、IPv4パケットのデータ構造およびIPv6パケットのデータ構造を図示したものである。IPv4パケットは、データの本体となるペイロードと、ＴＣＰ(Transmission Control Protocol)／ＵＤＰ(User Datagram Protocol)ヘッダを構成する送信元ポート番号(Sp)および宛先ポート番号(Dp)と、IPv4ヘッダを構成する送信元アドレス(SA)および宛先（送信先）アドレス(DA)とから構成される。また、IPv6パケットも、データの本体となるペイロードと、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダを構成する送信元ポート番号(Sp)および宛先ポート番号(Dp)と、IPv6ヘッダを構成する送信元アドレス(SA)および宛先アドレス(DA)とから構成される。

V4-V6変換部（６４）は、IPv4パケットにおいて、送信元アドレス(SA)である、IPv4プライベートアドレス(P4a1)（ビット長は32ビット）に対して、96ビットのプレフィックスであるV6PFaを付与して128ビットのIPv6アドレス(V6PFa+P4a1)を生成する。さらに、V4-V6変換部（６４）は、IPv4パケットにおいて、宛先アドレス(DA)である、IPv4グローバルアドレス(G4a) （ビット長は32ビット）に対して、96ビットのプレフィックスであるV6PFxを付与して128ビットのIPv6アドレス(V6PFx+G4a)を生成する。生成した(V6PFa+P4a1)と(V6PFx+G4a)の２つのIPv6アドレスを用いてIPv6パケットが生成される。このとき、IPv4ヘッダは、IPv6ヘッダに変換される。

V6-V4変換部（６５）は、IPv6パケットにおいて、送信元アドレス(SA)である、128ビットのIPv6アドレス(V6PFa+P4a1)から96ビットのプレフィックスであるV6PFaを削除し、32ビットのIPv4プライベートアドレス(P4a1)を生成する。さらに、V6-V4変換部（６５）は、IPv6パケットにおいて、宛先アドレス(DA)である、128ビットのIPv6アドレス(V6PFx+G4a)から96ビットのプレフィックスであるV6PFxを削除して、32ビットのグローバルアドレス(G4a)を生成する。生成した(P4a1)と(G4a)の２つのIPv4アドレスを用いてIPv4パケットが生成される。このとき、IPv6ヘッダは、IPv4ヘッダに変換される。

〔TRAN-A〕
図４は、TRAN-Aの機能構成およびその周辺構成と関係を図示したものである。IPv4ルータであるV4R（４）側に接続される送受信部（１１）には、IPv4グローバルアドレスG4x、G4yが、予め、付与されている。送受信部（１２）は、IPv6ルータであるV6R（８）側に接続され、IPv6パケットを受信する。

管理部（１３）は、V6データ（１３１）、G4xポート（１３２）およびG4yポート（１３３）を体系的に記憶して、管理する。V6データ（１３１）には、ISP-x（３ａ）およびISP-y（３ｂ）それぞれに対応したIPv6アドレスのプレフィックス（V6PFx およびV6PFy）が設定されている。このプレフィックスは、プレフィックス管理サーバ（９）から取得する。

G4xポート（１３２）およびG4yポート（１３３）は、後記するV6-V4変換部（１４）およびV4-V6変換部（１５）においてＮＡＰＴ（Network Address Port Translation）変換を実行するためのポート番号を格納するポートプールである。

V6-V4変換部（１４）は、V6R（８）から受信するIPv6パケットに対し、V6-V4変換を行い、IPv4パケットを生成する。V4-V6変換部（１５）は、V4R（４）から受信するIPv4パケットに対し、V4-V6変換を行い、IPv6パケットを生成する。V6-V4変換部（１４）およびV4-V6変換部（１５）は変換表（１６）を共有して保持している。V6-V4変換およびV4-V6変換は、変換表（１６）の内容にしたがって実行される。

図５は、変換表のデータ構造の詳細を図示したものである。変換表（１６）は、変換表１（１６１）および変換表２（１６２）とから構成されている。変換表１（１６１）および変換表２（１６２）は、当該パケットの送信元アドレス(SA)、宛先アドレス(DA)、送信元ポート番号(Sp)および宛先ポート番号(Dp)をフィールドとして構成された表である。任意の一のアドレスにおいて、V6-V4変換（「V6→V4」と表記。）のときに、送信元アドレス(SA)として登録されていれば、V4-V6変換（「V4→V6」と表記。）のときに宛先アドレス(DA)して登録されることになる。また、任意の一のポート番号において、V6-V4変換のときに、送信元ポート番号(Sp)として登録されていれば、V4-V6変換のときに宛先ポート番号(Dp)して登録されることになる。アドレスおよびポート番号において、このような双対の関係がある。

変換の方向、つまり、V6-V4変換であるかV4-V6変換であるかによって、変換表１（１６１）および変換表２（１６２）は、識別表およびアクション表の両方の機能を有する。識別表とは、受信したパケットを特定する役割を果たす変換表である。アクション表とは、送信することになるパケットを特定する役割を果たす変換表である。なお、パケットを「特定する」とは、そのパケットの、送信元アドレス(SA)、宛先アドレス(DA)、送信元ポート番号(Sp)および宛先ポート番号(Dp)を特定することを意味する。

当該変換表（１６）を構成するレコードは、V6R（８）から受信したIPv6パケットであって、例えば、ＴＣＰのSYNパケットのような、コネクションを生成するときにトリガとなるパケットを受信したときに動的に登録される。この場合、変換表１（１６１）は識別表となり、変換表２（１６２）はアクション表となる。そして、受信したパケット、つまり、IPv6パケットが、V6PFxまたはV6PFyのどちらのプレフィックスを保持しているかによって、変換表２（１６２）の「V6→V4」の送信元アドレス(SA)のフィールドに登録されるG4xまたはG4yを選択（特定）する。さらに、選択したG4xまたはG4yに対応するポートプール（G4xポート（１３２）またはG4yポート（１３３））から送信元ポート番号を取得し、変換表２（１６２）の「V6→V4」の送信元ポート番号(Sp)のフィールドに登録する。

受信したIPv6パケットに対し、V4R（４）から応答があって、IPv4パケットを受信したとき、V4-V6変換部（１５）は、変換表２（１６２）を識別表として検索し、変換表１（１６１）をアクション表として、IPv4パケットをIPv6パケットに変換する。この変換を行う際には、V6データ（１３１）からプレフィックスを選択（特定）し、選択したプレフィックスをIPv4パケットのIPv4ヘッダに付与する。

このように機能する変換表（１６）に登録される情報は、後記のシーケンス１〜シーケンス３の処理を実行することによって登録される。

≪処理≫
次に、本実施形態のV4-V6-V4変換における処理について詳細に説明する。特に、IPv4端末とIPv4サーバとの間で転送されるパケットに含まれるIPアドレスとポート番号の変化に着目して説明する。

〔シーケンス１〕
図６は、IPv4端末（７ａ）に着目したときの、V4-V6-V4変換のシーケンスをシーケンス１として図示したものである。

まず、ステップＳ６０１において、IPv4パケットが、IPv4プライベートアドレス(P4a1)が付与されたIPv4端末（７ａ）からTRAN-B1（６ａ）に送信される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4aと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をP4a1と特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を3000と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ６０２に進む。

次に、ステップＳ６０２において、IPv6パケットが、TRAN-B1（６ａ）からTRAN-A（１）に送信される。TRAN-B1（６ａ）が受信したIPv4パケットは、V4-V6変換部（６４）により、IPv6パケットに変換される。このIPv6パケットは、IPv6ヘッダにおいて、TRAN-A（１）のプレフィックス(V6PFx)を用いて、宛先アドレス(DA)をV6PFx+G4aと特定するとともに、TRAN-B1（６ａ）のプレフィックス(V6PFa)を用いて、送信元アドレス(SA)をV6PFa+P4a1と特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を3000と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ６０３に進む。

次に、ステップＳ６０３において、IPv4パケットが、TRAN-A（１）から、IPv4グローバルアドレス(G4a)が付与されたIPv4サーバ（２ａ）に送信される。TRAN-A（１）が受信したIPv6パケットは、IPv4パケットに変換される。変換を行うときは、V6-V4変換部（１４）により、まず、受信したIPv6パケットを識別して、変換表１（１６１）に、識別したときのそのレコードを登録する（図５の変換表１（１６１）の「１」と採番されたレコードを参照。）。そして、管理部（１３）からポート番号（この場合は、G4xポート（１３２）に格納されたポート番号）を取得し、変換表２（１６２）に、取得したポート番号を用いたレコードを登録する（図５の変換表２（１６２）の「１」と採番されたレコードを参照。）。このようにして生成したIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4aと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をG4xと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を6000と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ６０４に進む。

次に、ステップＳ６０４において、応答としてのIPv4パケットが、IPv4サーバ（２ａ）からTRAN-A（１）に送信される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4xと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をG4aと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を6000と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ６０５に進む。

次に、ステップＳ６０５において、IPv6パケットが、TRAN-A（１）からTRAN-B1（６ａ）に送信される。TRAN-A（１）が受信したIPv4パケットは、IPv6パケットに変換される。変換を行うときは、V4-V6変換部（１５）により、まず、変換表２（１６２）を用いて、受信したIPv4パケットを識別（この場合は、図５の変換表２（１６２）の「１」と採番されたレコードとして識別）する。そして、識別したIPv4パケットに対応するIPv6パケットを変換表１（１６１）から読み出し（この場合は、図５の変換表１（１６１）の「１」と採番されたレコードを読み出し）、読み出したIPv6パケットとして生成する。このようにして生成したIPv6パケットは、IPv6ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をV6PFa+P4a1と特定するとともに、送信元アドレス(SA)をV6PFx+G4aと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を3000と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ６０６に進む。

次に、ステップＳ６０６において、IPv4パケットが、TRAN-B1（６ａ）からIPv4端末（７ａ）に送信される。TRAN-B1（６ａ）が受信したIPv6パケットは、V6-V4変換部（６５）により、IPv4パケットに変換される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、TRAN-B1（６ａ）のプレフィックス(V6PFa)を削除して、宛先アドレス(DA)をP4a1と特定するとともに、TRAN-A（１）のプレフィックス(V6PFx)を削除して、送信元アドレス(SA)をG4aと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を3000と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。
以上の説明により、シーケンス１に関する処理の説明を終了する。

〔シーケンス２〕
図７は、IPv4端末（７ｂ）に着目したときの、V4-V6-V4変換のシーケンスをシーケンス２として図示したものである。

まず、ステップＳ７０１において、IPv4パケットが、IPv4プライベートアドレス(P4b1)が付与されたIPv4端末（７ｂ）からTRAN-B2（６ｂ）に送信される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4aと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をP4b1と特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を3000と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ７０２に進む。

次に、ステップＳ７０２において、IPv6パケットが、TRAN-B1（６ａ）からTRAN-A（１）に送信される。TRAN-B1（６ａ）が受信したIPv4パケットは、V4-V6変換部（６４）により、IPv6パケットに変換される。このIPv6パケットは、IPv6ヘッダにおいて、TRAN-A（１）のプレフィックス(V6PFx)を用いて、宛先アドレス(DA)をV6PFx+G4aと特定するとともに、TRAN-B2（６ｂ）のプレフィックス(V6PFb)を用いて、送信元アドレス(SA)をV6PFb+P4b1と特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を3000と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ７０３に進む。

次に、ステップＳ７０３において、IPv4パケットが、TRAN-A（１）から、IPv4グローバルアドレス(G4a)が付与されたIPv4サーバ（２ａ）に送信される。TRAN-A（１）が受信したIPv6パケットは、IPv4パケットに変換される。変換を行うときは、V6-V4変換部（１４）により、まず、受信したIPv6パケットを識別して、変換表１（１６１）に、識別したときのそのレコードを登録する（図５の変換表１（１６１）の「３」と採番されたレコードを参照。）。そして、管理部（１３）からポート番号（この場合は、G4xポート（１３２）に格納されたポート番号）を取得し、変換表２（１６２）に、取得したポート番号を用いたレコードを登録する（図５の変換表２（１６２）の「３」と採番されたレコードを参照。）。このようにして生成したIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4aと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をG4xと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を6002と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ７０４に進む。

次に、ステップＳ７０４において、応答としてのIPv4パケットが、IPv4サーバ（２ａ）からTRAN-A（１）に送信される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4xと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をG4aと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を6002と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ７０５に進む。

次に、ステップＳ７０５において、IPv6パケットが、TRAN-A（１）からTRAN-B2（６ｂ）に送信される。TRAN-A（１）が受信したIPv4パケットは、IPv6パケットに変換される。変換を行うときは、V4-V6変換部（１５）により、まず、変換表２（１６２）を用いて、受信したIPv4パケットを識別（この場合は、図５の変換表２（１６２）の「３」と採番されたレコードとして識別）する。そして、識別したIPv4パケットに対応するIPv6パケットを変換表１（１６１）から読み出し（この場合は、図５の変換表１（１６１）の「３」と採番されたレコードを読み出し）、読み出したIPv6パケットとして生成する。このようにして生成したIPv6パケットは、IPv6ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をV6PFb+P4b1と特定するとともに、送信元アドレス(SA)をV6PFx+G4aと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を3000と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ７０６に進む。

次に、ステップＳ７０６において、IPv4パケットが、TRAN-B2（６ｂ）からIPv4端末（７ｂ）に送信される。TRAN-B2（６ｂ）が受信したIPv6パケットは、V6-V4変換部（６５）により、IPv4パケットに変換される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、TRAN-B2（６ｂ）のプレフィックス(V6PFb)を削除して、宛先アドレス(DA)をP4b1と特定するとともに、TRAN-A（１）のプレフィックス(V6PFx)を削除して、送信元アドレス(SA)をG4bと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を3000と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。
以上の説明により、シーケンス２に関する処理の説明を終了する。

〔シーケンス３〕
図８は、IPv4端末（７ｃ）に着目したときの、V4-V6-V4変換のシーケンスをシーケンス３として図示したものである。

まず、ステップＳ８０１において、IPv4パケットが、IPv4プライベートアドレス(P4c1)が付与されたIPv4端末（７ｃ）からTRAN-B3（６ｃ）に送信される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4bと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をP4c1と特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を3000と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ８０２に進む。

次に、ステップＳ８０２において、IPv6パケットが、TRAN-B3（６ｃ）からTRAN-A（１）に送信される。TRAN-B3（６ｃ）が受信したIPv4パケットは、V4-V6変換部（６４）により、IPv6パケットに変換される。このIPv6パケットは、IPv6ヘッダにおいて、TRAN-A（１）のプレフィックス(V6PFy)を用いて、宛先アドレス(DA)をV6PFy+G4bと特定するとともに、TRAN-B3（６ｃ）のプレフィックス(V6PFc)を用いて、送信元アドレス(SA)をV6PFc+P4c1と特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を3000と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ８０３に進む。

次に、ステップＳ８０３において、IPv4パケットが、TRAN-A（１）から、IPv4グローバルアドレス(G4b)が付与されたIPv4サーバ（２ｂ）に送信される。TRAN-A（１）が受信したIPv6パケットは、IPv4パケットに変換される。変換を行うときは、V6-V4変換部（１４）により、まず、受信したIPv6パケットを識別して、変換表１（１６１）に、識別したときのそのレコードを登録する（図５の変換表１（１６１）の「４」と採番されたレコードを参照。）。そして、管理部（１３）からポート番号（この場合は、G4yポート（１３３）に格納されたポート番号）を取得し、変換表２（１６２）に、取得したポート番号を用いたレコードを登録する（図５の変換表２（１６２）の「４」と採番されたレコードを参照。）。このようにして生成したIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4bと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をG4yと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を80と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を6000と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ８０４に進む。

次に、ステップＳ８０４において、応答としてのIPv4パケットが、IPv4サーバ（２ｂ）からTRAN-A（１）に送信される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をG4yと特定するとともに、送信元アドレス(SA)をG4bと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を6000と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ８０５に進む。

次に、ステップＳ８０５において、IPv6パケットが、TRAN-A（１）からTRAN-B3（６ｃ）に送信される。TRAN-A（１）が受信したIPv4パケットは、IPv6パケットに変換される。変換を行うときは、V4-V6変換部（１５）により、まず、変換表２（１６２）を用いて、受信したIPv4パケットを識別（この場合は、図５の変換表２（１６２）の「４」と採番されたレコードとして識別）する。そして、識別したIPv4パケットに対応するIPv6パケットを変換表１（１６１）から読み出し（この場合は、図５の変換表１（１６１）の「４」と採番されたレコードを読み出し）、読み出したIPv6パケットとして生成する。このようにして生成したIPv6パケットは、IPv6ヘッダにおいて、宛先アドレス(DA)をV6PFc+P4c1と特定するとともに、送信元アドレス(SA)をV6PFy+G4bと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を3000と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。この送信が行われた後、ステップＳ８０６に進む。

次に、ステップＳ８０６において、IPv4パケットが、TRAN-B3（６ｃ）からIPv4端末（７ｃ）に送信される。TRAN-B1（６ｃ）が受信したIPv6パケットは、V6-V4変換部（６５）により、IPv4パケットに変換される。このIPv4パケットは、IPv4ヘッダにおいて、TRAN-B3（６ｃ）のプレフィックス(V6PFc)を削除して、宛先アドレス(DA)をP4c1と特定するとともに、TRAN-A（１）のプレフィックス(V6PFy)を削除して、送信元アドレス(SA)をG4bと特定する。また、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにおいて、宛先ポート番号(Dp)を3000と特定するとともに、送信元ポート番号(Sp)を80と特定する。
以上の説明により、シーケンス３に関する処理の説明を終了する。

≪まとめ≫
本実施形態により以下の効果を奏する。すなわち、従来のように、カプセリングのために別のプロトコルを使用する等の代わりに、トランスレータ装置を２段構成し、パケットに含まれるアドレスにプレフィックスを付与または削除するという処理を行うため、従来と比べて実行転送帯域の減少を抑えられる。その結果、IPv6-IPv4変換におけるネットワークの転送効率を向上させることができる。

また、従来のカプセリングによるヘッダ付与に比べ、アドレスへのプレフィックスの付与は、ＭＴＵの超過を抑え、フラグメントの発生を抑えられる。その結果、IPv6-IPv4変換におけるネットワークの転送効率を向上させることができる。

また、従来のように、ＡＬＧ処理を実行するわけではないので、それに伴う負荷もない。その結果、IPv6-IPv4変換におけるネットワークの転送効率を向上させることができる。

≪その他≫
なお、前記形態は、本発明を実施するための最良のものであるが、その実施形式はこれに限定するものではない。したがって、本発明の要旨を変更しない範囲内においてその実施形式を種々変形することが可能である。

例えば、本実施形態では、IPv4端末とIPv4サーバとの間に配置されたIPv6ネットワークは１つであった（アクセス網（５））。しかし、IPv6ネットワークが複数あって、その複数のIPv6ネットワークの間に、IPv4ネットワークが存在する通信システムである場合には、IPv4ネットワークとIPv6ネットワークとの間に、２つのトランスレータ装置（TRAN-AおよびTRAN-Bに相当するもの）を追加して配置し、その２つのトランスレータ装置間でV4-V6-V4変換を実行すれば良い。

また、本実施形態では、IPv4端末に割り当てられたアドレスは、IPv4プライベートアドレスであった。しかし、IPv4端末に割り当てられるアドレスは、IPv4グローバルアドレスであっても良い。

また、本実施形態では、TRAN-A（１）において、ＮＡＰＴ変換を実施するようにしたが、ＮＡＴ（Network Address Translation）変換するようにしても良い。

その他、ハードウェア、ソフトウェア、各シーケンスなどの具体的な構成等について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

本実施形態における、IPv6-IPv4変換によるV4-V6-V4変換アクセス網のネットワークを有する通信システムの構成を図示したものである。 TRAN-Bの機能構成およびその周辺構成と関係を図示したものである。 IPv4パケットのデータ構造およびIPv6パケットのデータ構造を図示したものである。 TRAN-Aの機能構成およびその周辺構成と関係を図示したものである。変換表のデータ構造の詳細を図示したものである。 IPv4端末（７ａ）に着目したときの、V4-V6-V4変換のシーケンスをシーケンス１として図示したものである。 IPv4端末（７ｂ）に着目したときの、V4-V6-V4変換のシーケンスをシーケンス２として図示したものである。 IPv4端末（７ｃ）に着目したときの、V4-V6-V4変換のシーケンスをシーケンス３として図示したものである。 IPv4端末およびIPv4サーバがIPv6ネットワーク(NW)に接続されたときの通信システムの従来の構成を図示したものである。 IPv4端末およびIPv4サーバがIPv6ネットワーク(NW)に接続されたときの通信システムの従来の他の構成を図示したものである。

符号の説明

１ TRAN-A（第２のトランスレータ装置）
１１送受信部
１２送受信部
１３管理部
１４ V6-V4変換部（第２のV6-V4変換部）
１５ V4-V6変換部（第２のV4-V6変換部）
１６変換表
１６１変換表１
１６２変換表２
２（２ａ、２ｂ） IPv4サーバ
３（３ａ、３ｂ） ISP網（ISP-x、ISP-y）
４（４ａ、４ｂ） V4R（IPv4ルータ）
５アクセス網（IPv6ネットワーク(NW)）
６（６ａ〜６ｃ） TRAN-B（TRAN-B1〜TRAN-B3）（第１のトランスレータ装置）
６１送受信部
６２送受信部
６３管理部
６４ V4-V6変換部（第１のV4-V6変換部）
６５ V6-V4変換部（第１のV6-V4変換部）
７（７ａ〜７ｃ） IPv4端末
８ V6R（IPv6ルータ）
９プレフィックス管理サーバ
９１プレフィックス管理ＤＢ

Claims

IPv4端末と、
IPv4ネットワークに配置されたIPv4サーバと、
前記IPv4端末および前記IPv4サーバを通信可能に接続するIPv6ネットワークと、
を有する通信システムにおいて、
前記IPv4端末を前記IPv6ネットワークに接続する第１のトランスレータ装置と、
前記IPv4サーバを前記IPv6ネットワークに接続する第２のトランスレータ装置と、
前記IPv6ネットワークに配置され、前記IPv4端末における、少なくとも、当該IPv4端末が接続する前記第１のトランスレータ装置に付与されるIPv6アドレスの第１のプレフィックス、および当該IPv4端末が通信可能なIPv4サーバが配置された前記IPv4ネットワークに接続する前記第２のトランスレータ装置に付与される、前記IPv4ネットワークに対応する、IPv6アドレスの第２のプレフィックスを対応付けて記憶して管理するプレフィックス管理サーバと、を有し、
前記第１のトランスレータ装置は、
前記IPv4端末から受信したIPv4パケットに含まれる、送信元となる当該IPv4端末のIPv4アドレスに、前記プレフィックス管理サーバから取得した前記第１のプレフィックスを付与するとともに、送信先となる当該IPv4サーバのIPv4アドレスに、前記プレフィックス管理サーバから取得した前記第２のプレフィックスを付与することにより、IPv4パケットをIPv6パケットに変換する第１のV4-V6変換部と、
前記第２のトランスレータ装置から受信したIPv6パケットに含まれる、送信元となる当該IPv4サーバのIPv4アドレスに付与した前記第２のプレフィックスを削除するとともに、送信先となる当該IPv4端末のIPv4アドレスに付与した前記第１のプレフィックスを削除することにより、IPv6パケットをIPv4パケットに変換する第１のV6-V4変換部と、を有し、
前記第２のトランスレータ装置は、
前記第１のトランスレータ装置から受信したIPv6パケットを解析し、前記IPv6パケットに含まれた前記第２のプレフィックスから前記IPv4ネットワークに対応するIPv4アドレスを特定し、前記特定した前記IPv4ネットワークに対応するIPv4アドレスを、前記IPv4サーバに送信されるIPv4パケットに含まれる送信元のアドレスとすることにより、IPv6パケットをIPv4パケットに変換する第２のV6-V4変換部と、
前記IPv4サーバから受信したIPv4パケットを解析し、前記IPv4パケットに含まれた前記IPv4ネットワークに対応するIPv4アドレスから前記第２のプレフィックスを特定し、前記特定した前記第２のプレフィックスを当該IPv4サーバのIPv4アドレスに付与したものを、前記第１のトランスレータ装置に送信されるIPv6パケットに含まれる送信元のアドレスとすることにより、IPv4パケットをIPv6パケットに変換する第２のV4-V6変換部と、を有する
ことを特徴とする通信システム。
前記第２のトランスレータ装置は、
前記第２のV6-V4変換部がIPv6パケットをIPv4パケットに変換するとき、および前記第２のV4-V6変換部がIPv4パケットをIPv6パケットに変換するときに用いる変換表を、前記第２のV6-V4変換部と前記第２のV4-V6変換部とで共有するように記憶し、
前記変換表は、
前記第２のV6-V4変換部が変換する前のIPv6パケットおよび前記第２のV4-V6変換部が変換した後のIPv6パケットに含まれる、送信元のアドレスと、送信先のアドレスとを対応付けており、
前記第２のV6-V4変換部が変換した後のIPv4パケットおよび前記第２のV4-V6変換部が変換する前のIPv4パケットに含まれる、送信元のアドレスと、送信先のアドレスとを対応付けている
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。