JP5488591B2 - 通信システム - Google Patents
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Description
IPアドレスのみを用いて相互に到達可能なグローバル網と、該グローバル網以外の網とに接続し、該網間のパケット転送を、アドレスおよびポート番号を用いて行うアクセスルータと、
前記IPアドレス単位にポート番号を管理し、前記パケット転送をする際、前記アクセスルータにあらかじめ付与されたIPアドレスで管理されているポート番号を割り当てるポート資源割り当て装置とを有し、
前記アクセスルータは、当該アクセスルータにあらかじめ付与されたIPアドレスと、前記ポート資源割り当て装置が割り当てたポート番号とを用いて、前記パケット転送を行う。
IPアドレスのみを用いて相互に到達可能なグローバル網と、該グローバル網以外の網とに接続し、該網間のパケット転送を、アドレスおよびポート番号を用いて行うアクセスルータであって、
当該アクセスルータにあらかじめ付与されたIPアドレスと、該IPアドレスに応じて割り当てられたポート番号とを用いて、前記パケット転送を行う。
IPアドレス単位にポート番号を管理し、前記IPアドレスのみを用いて相互に到達可能なグローバル網と該グローバル網以外の網との間でパケット転送をする際、該パケット転送を行うアクセスルータにあらかじめ付与されたIPアドレスで管理されているポート番号を、該パケット転送のために割り当てる。
IPアドレスのみを用いて相互に到達可能なグローバル網と、該グローバル網以外の網とに接続し、該網間のパケット転送を、アドレスおよびポート番号を用いて行う接続装置であって、
NAPT機能を有する場合、前記パケットのヘッダに含まれる前記グローバル網で使用するポート番号を前記グローバル網以外の網で使用できるプライベートポート番号へ書き換える制御を行い、前記NAPT機能を有しない場合、当該接続装置が用いるポート番号を制御する。
パケット転送を行うアクセスルータと、前記パケット転送に用いるポート番号を割り当てるポート資源割り当て装置とから構成されるアドレス共有システムにおけるアドレス共有方法であって、
前記ポート資源割り当て装置が、IPアドレス単位にポート番号を管理する処理と、
前記ポート資源割り当て装置が、前記IPアドレスのみを用いて相互に到達可能なグローバル網と、該グローバル網以外の網との間で前記パケット転送をする際、前記アクセスルータにあらかじめ付与されたIPアドレスで管理されているポート番号を割り当てる処理と、
前記アクセスルータが、当該アクセスルータにあらかじめ付与されたIPアドレスと、前記ポート資源割り当て装置が割り当てたポート番号とを用いて、前記パケット転送を行う処理とを有する。
IPアドレスのみを用いて相互に到達可能なグローバル網と、該グローバル網以外の網とに接続し、該網間のパケット転送を、アドレスおよびポート番号を用いて行うアクセスルータに実行させるためのプログラムであって、
当該アクセスルータにあらかじめ付与されたIPアドレスと、該IPアドレスに応じて割り当てられたポート番号とを用いて、前記パケット転送を行う手順を実行させる。
コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
IPアドレス単位にポート番号を管理する手順と、
前記IPアドレスのみを用いて相互に到達可能なグローバル網と該グローバル網以外の網との間でパケット転送をする際、該パケット転送を行うアクセスルータにあらかじめ付与されたIPアドレスで管理されているポート番号を、該パケット転送のために割り当てる手順とをコンピュータに実行させる。
IPアドレスのみを用いて相互に到達可能なグローバル網と、該グローバル網以外の網とに接続し、該網間のパケット転送を、アドレスおよびポート番号を用いて行う接続装置に実行させるためのプログラムであって、
NAPT機能を有する場合、前記パケットのヘッダに含まれる前記グローバル網で使用するポート番号を前記グローバル網以外の網で使用できるプライベートポート番号へ書き換える制御を行う手順と、
前記NAPT機能を有しない場合、当該接続装置が用いるポート番号を制御する手順とを実行させる。
(第1の実施の形態)
図5は、図4に示したアクセスルータ100−1、CPE200−1およびCPE300−1の第1の実施の形態における内部構成の一例を示すブロック図である。なお、図4に示したアクセスルータ100−1とアクセスルータ100−2、CPE200−1とCPE200−2、CPE300−1とCPE300−2は互いにそれぞれ同じ構成および機能を有する。
1.1 CPEの動作
1.1.1 CPEがホストノードの場合の動作
1.1.2 CPEがNAPTの場合の動作
1.2 ポート資源割り当て装置とアクセスルータの動作
2. パケット転送時の動作
2.1 アクセスルータの動作
3. セッション終了時の動作
3.1 CPEの動作
3.1.1 CPEがホストノードの場合の動作
3.1.2 CPEがNAPTの場合の動作
3.2 ポート資源割り当て装置とアクセスルータの動作
4. CPEがNAPT機能を搭載しないルータの場合の動作
以下、上記の順にしたがって説明する。なお、このあとの説明では、簡略化のため、構成の説明で示したトランスポートプロトコルの種類の情報は省略して説明する。
[1. セッション開設時の動作]
セッション開設時の動作は複雑なため、まず動作の概要を説明する。ここでは、2wayでセッション開設が終了するプロトコルの場合を例として説明する。
[1.1 CPEの動作]
[1.1.1 CPEがホストノードの場合の動作]
図12は、第1の実施の形態において、CPEであるホストノードのセッション開設時の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図12に示した動作のうち、破線で囲んだ動作がポート資源要求部240の動作であり、それ以外はトランスポート層終端部210の動作である。
[1.1.2 CPEがNAPTノードの場合の動作]
図13は、第1の実施の形態において、CPEであるNAPTノードのセッション開設時の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図13に示した動作のうち、破線で囲んだ動作がポート資源要求部340の動作であり、それ以外はアドレス変換部330の動作である。
[1.2 ポート資源割り当て装置とアクセスルータの動作]
図14は、第1の実施の形態において、図5に示したアクセスルータ100−1とポート資源割り当て装置400とにおけるセッション開設時の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図14に示した動作のうち、破線で囲んだ動作がアクセスルータ100−1のポートベースルーティング部120の動作であり、それ以外はポート資源割り当て装置400の動作である。
[2. パケット転送時の動作]
[2.1 アクセスルータの動作]
図15は、図5に示しアクセスルータ100−1のポートベースルーティング部120におけるパケット転送時の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
[3. セッション終了時の動作]
セッション終了時の動作を、装置毎に説明する。
[3.1 CPEの動作]
[3.1.1 CPEがホストノードの場合の動作]
図16は、第1の実施の形態において、CPEであるホストノードのセッション終了時の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図16に示した動作のうち、破線で囲んだ動作がポート資源要求部240の動作であり、それ以外はトランスポート層終端部210の動作である。
[3.1.2 CPEがNAPTの場合の動作]
図17は、第1の実施の形態において、CPEであるNAPTノードのセッション終了時の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図17に示した動作のうち、破線で囲んだ動作がポート資源要求部340の動作であり、それ以外はアドレス変換部330の動作である。
[3.2 ポート資源割り当て装置とアクセスルータの動作]
図18は、第1の実施の形態において、図5に示したアクセスルータ100−1とポート資源割り当て装置400とにおけるセッション終了時の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図18に示した動作のうち、破線で囲んだ動作がアクセスルータ100−1のポートベースルーティング部120の動作であり、それ以外はポート資源割り当て装置400の動作である。
[4. CPEがNAPT機能を搭載しないルータの場合の動作]
次に、CPEがルータであってNAPT機能を持たない場合を説明する。この場合、CPE配下には、グローバルアドレスを持った複数のホストノードが接続されている可能性がある。さらに、それらのホストノードはCPEではないため、発信元のポート番号を、ポート資源割り当て装置400から制御できない。
(1)IPアドレスを共有するCPEに比べて、高い接続料金を設定する。
(2)CGNATの配下に収容する。ただしこの場合、該当するCPEの数が多いと本発明の効果が低下するため、(1)と併用することになると考えられる。
[その他の付加機能]
利便性を高めるために、以下のような付加機能を設けても良い。
[ポート番号割当数の制限]
ポート資源割り当て装置400は、個々のユーザー、または、個々のCPEに割り当てるポート番号の数に上限を設けても良い。このようにすることで、単一ユーザーによる多数のポート番号の占有を防止できる。
[構成上の選択肢]
ポート資源要求部240,340を搭載できないCPEがあれば、上述したようなNAPT機能を搭載しないルータの場合のように、そのCPEについては、一般的なIPアドレス接続サービスと同様に、IPアドレス単位の接続サービスを提供しても良い。このようにすることで、ファームウエアの更新が不可能なCPE等を継続して利用できる。
(第2の実施の形態)
[CPEが割り当てポートを複数セッションで用いる場合]
第1の実施の形態では、CPEは1セッションあたり1ポートを用いている。しかし、通信相手が異なれば、単一のローカル側の端点を異なる接続先に用いても良い。そのようにすることで、より効率的にポート番号を利用できる。
[1. セッション開設時の動作]
[1.1 CPEの動作]
[1.1.1 CPEがホストノードの場合の動作]
第1の実施の形態では、CPEがホストノードの場合のセッション開設処理を図12を用いて説明している。同図を参照しながら、第1の実施の形態と異なる部分のみ説明する。
[1.1.2 CPEがNAPTノードの場合の動作]
第1の実施の形態では、CPEがNAPTノードの場合のセッション開設処理を、図13を用いて説明している。図13を参照しながら、第1の実施の形態と異なる部分のみ説明する。
[2. パケット転送時の動作]
[2.1 アクセスルータの動作]
アクセスルータ100−1は、第1の実施の形態と同一の動作をする。アクセスルータ100−1は、CPE側の端点に基づきパケットの転送を行う。よって、CPEが、単一のポート番号で複数の通信相手とセッションを確立しても、アクセスルータ100−1には影響はないためである。
[3. セッション終了時の動作]
[3.1 CPEの動作]
[3.1.1 CPEがホストノードの場合の動作]
第1の実施の形態では、CPEがホストノードの場合のセッション終了処理を図16を用いて説明している。図16を参照しながら、第1の実施の形態と異なる部分のみ説明する。
[3.1.2 CPEがNAPTの場合の動作]
第1の実施の形態では、CPEがホストノードの場合のセッション開設処理を、図17を用いて説明している。図17を参照しながら、第1の実施の形態と異なる部分のみ説明する。
(実施例)
本発明の実施の形態は、具体的には以下のような装置により実現できる。
また、アクセスルータ100−1,100−2は、単一の計算機としてだけではなく、通信インタフェースを搭載するラインカードと、装置全体の制御や経路計算などを行うCPUカードと、カード間のパケット交換を高速に行うスイッチファブリックと、その他の付加機能を搭載するサービスカードとから構成される、いわゆるシャーシ型の装置として実現できる。この場合、ルーティング部、ポートベースルーティング部等は、上記装置のラインカードやサービスカードとしても実現できる。
また、本発明のアクセスルータ100−1,100−2およびポート資源割り当て装置400は、例えば文献「Nick McKeown et al, “OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks,” ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Vol 38 , No 2 , April 2008.」に記載されているような通信方式、通信装置により、好適に実現できる。
Claims (20)
- グローバルアドレスを用いて到達可能なグローバル網内に設置されたルータと、
前記ルータにあらかじめ付与されたIPアドレス単位でポート番号を管理し、該ポート番号を割り当てるポート資源割り当て装置と、
プライベートアドレスを用いて到達可能なプライベート網と、前記グローバル網との境界に位置し、前記ルータに接続された接続装置とを有し、
前記ルータは、当該ルータにあらかじめ付与されたIPアドレスと、前記ポート資源割り当て装置が前記接続装置に割り当てたポート番号とに基づいて、パケット転送を行い得る通信システム。 - 請求項1に記載の通信システムにおいて、
前記接続装置は、NAPT機能を有する場合、前記パケットのヘッダに含まれる前記ポート番号を前記プライベート網で使用できるプライベートポート番号へ書き換える制御を行い、前記NAPT機能を有しない場合、当該接続装置と接続された通信装置が利用するポート番号を用いて前記パケットを転送することを特徴とする通信システム。 - 請求項1または請求項2に記載の通信システムにおいて、
前記接続装置は、前記パケット転送を行う通信のセッション開始時に、前記ポート番号の割り当てを前記ポート資源割り当て装置へ要求し、
前記ポート資源割り当て装置は、前記ルータ内に備えられた、前記ルータから前記接続装置へのパケット転送経路の情報であるフローテーブルエントリに、前記割り当てたポート番号と前記IPアドレスとを設定することを特徴とする通信システム。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の通信システムにおいて、
前記ポート資源割り当て装置は、ユーザーごとに割り当てるポート番号の数を制御することを特徴とする通信システム。 - 請求項3に記載の通信システムにおいて、
前記ポート資源割り当て装置は、前記接続装置から前記ポート番号の割り当てを要求された際、複数のポート番号を割り当てることを特徴とする通信システム。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の通信システムにおいて、
前記接続装置は、当該接続装置に割り当てられたポート番号を、異なる通信セッションに対して、使用することを特徴とする通信システム。 - グローバルアドレスを用いて到達可能なグローバル網内に設置されたルータであって、
プライベートアドレスを用いて到達可能なプライベート網と前記グローバル網との境界に位置し、当該ルータに接続された接続装置に対して、当該ルータにあらかじめ付与されたIPアドレスと、該IPアドレスに応じて割り当てられたポート番号とに基づいてパケット転送を行うポートベースルーティング部を有するルータ。 - 請求項7に記載のルータにおいて、
前記パケット転送は、前記ポートベースルーティング部内に作成された、前記IPアドレスと前記ポート番号との組みを含むフローテーブルエントリに基づいて行われるルータ。 - グローバルアドレスを用いて到達可能なグローバル網内に設置されたルータに接続されたポート資源割り当て装置であって、
プライベートアドレスを用いて到達可能なプライベート網と前記グローバル網との境界に位置し、前記ルータに接続された接続装置に対して、前記ルータにあらかじめ付与されたIPアドレスに応じてポート番号を前記接続装置ごとに割り当て、該割り当てたポート番号を、前記IPアドレス単位で管理するポート資源割り当て装置。 - 請求項9に記載のポート資源割り当て装置において、
前記ルータ内に備えらえた、前記ルータから前記接続装置へのパケット転送経路の情報であるフローテーブルエントリに、前記割り当てたポート番号と前記IPアドレスとを設定するポート資源割り当て装置。 - グローバルアドレスを用いて到達可能なグローバル網内に設置され、パケット転送を行うルータと、プライベートアドレスを用いて到達可能なプライベート網と前記グローバル網との境界に位置し、前記ルータに接続された接続装置とを含む通信システムにおける制御方法であって、
前記ルータは、あらかじめ付与されたIPアドレスと、該IPアドレスに応じて前記接続装置に割り当てられたポート番号とに基づいて前記パケット転送を行う制御方法。 - 請求項11に記載の通信システムの制御方法において、
前記接続装置が、NAPT機能を有する場合、前記パケットのヘッダに含まれる前記ポート番号を前記プライベート網で使用できるプライベートポート番号へ書き換える制御を行い、
前記接続装置が、前記NAPT機能を有しない場合、当該接続装置と接続された通信装置が利用するポート番号を用いて前記パケットを転送することを特徴とする制御方法。 - 請求項11または請求項12に記載の通信システムの制御方法において、
前記接続装置が、前記パケット転送を行う通信のセッション開始時に、前記ポート番号の割り当てを、前記ポート番号を管理するポート資源割り当て装置へ要求し、
前記ポート資源割り当て装置が、前記ルータ内に備えらえた、前記ルータから前記接続装置へのパケット転送経路の情報であるフローテーブルエントリに、前記要求に応じて割り当てたポート番号と前記IPアドレスとを設定することを特徴とする制御方法。 - 請求項11から13のいずれか1項に記載の通信システムの制御方法において、
前記接続装置が、当該接続装置に割り当てられたポート番号を、異なる通信セッションに対して、使用することを特徴とする制御方法。 - グローバルアドレスを用いて到達可能なグローバル網内に設置されたルータの制御方法であって、
プライベートアドレスを用いて到達可能なプライベート網と前記グローバル網との境界に位置し、当該ルータに接続された接続装置に対して、当該ルータにあらかじめ付与されたIPアドレスと、該IPアドレスに応じて割り当てられたポート番号とに基づいてパケット転送を行う制御方法。 - 請求項15に記載のルータの制御方法において、
前記パケット転送は、当該ルータ内に作成された、前記IPアドレスと前記ポート番号との組みを含むフローテーブルエントリに基づいて行われる制御方法。 - グローバルアドレスを用いて到達可能なグローバル網内に設置されたルータに接続されたポート資源割り当て装置の制御方法であって、
プライベートアドレスを用いて到達可能なプライベート網と前記グローバル網との境界に位置し、前記ルータに接続された接続装置に対して、前記ルータにあらかじめ付与されたIPアドレスに応じてポート番号を前記接続装置ごとに割り当て、該割り当てたポート番号を、前記IPアドレス単位で管理する制御方法。 - 請求項17に記載のポート資源割り当て装置の制御方法において、
前記ルータ内に備えらえた、前記ルータから前記接続装置へのパケット転送経路の情報であるフローテーブルエントリに、前記割り当てたポート番号と前記IPアドレスとを設定する制御方法。 - グローバルアドレスを用いて到達可能なグローバル網内に設置されたルータに、
プライベートアドレスを用いて到達可能なプライベート網と前記グローバル網との境界に位置し、当該ルータに接続された接続装置に対して、当該ルータにあらかじめ付与されたIPアドレスと、該IPアドレスに応じて割り当てられたポート番号とに基づいてパケット転送を行う手順を実行させるためのプログラム。 - グローバルアドレスを用いて到達可能なグローバル網内に設置されたルータに接続されたポート資源割り当て装置に、
プライベートアドレスを用いて到達可能なプライベート網と前記グローバル網との境界に位置し、前記ルータに接続された接続装置に対して、前記ルータにあらかじめ付与されたIPアドレスに応じてポート番号を前記接続装置ごとに割り当てる手順と、
前記割り当てたポート番号を、前記IPアドレス単位で管理する手順とを実行させるためのプログラム。
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