JP5625937B2

JP5625937B2 - ルータ、キャッシュルータ及びコンテンツデータキャッシュシステム並びにコンテンツデータキャッシュ方法

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Publication number: JP5625937B2
Application number: JP2011008746A
Authority: JP
Inventors: 智彦柳生
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: JP2012151652A

Description

本発明は、コンテンツデータをネットワークにキャッシュすることを可能とするルータ、キャッシュルータ、それらを含んだコンテンツデータキャッシュシステム及びそのシステムにおけるコンテンツデータキャッシュ方法に関する。

近年、ネットワークを介したコンテンツ（ビデオや書籍など）の流通が進んでいる。現状では、コンテンツは、特定のサーバに保存されており、特定のコンテンツを欲するユーザは、コンテンツを保存しているサーバのＩＰ(Internet Protocol)アドレスをＤＮＳ(Domain Name System)等により取得して、コンテンツを保持しているサーバにコンテンツ要求メッセージを送信することで、所望のコンテンツを取得している。しかし、コンテンツ数やユーザ数の増大により、コンテンツサーバへの負荷やコンテンツ取得時間の増大が懸念される。特定の少数コンテンツ（Video On Demandや企業のＷｅｂページなど）に対しては、既存のＣＤＮ(Content Delivery Network)技術によって世界各地のサーバにキャッシュがおかれ、サーバの負荷分散や応答時間の短縮が図られている。しかし、ＣＤＮにそぐわない一過性のデータ（例えばセンサー測定データなど）やＣＤＮを使うほどコストをかけられないコンテンツ（たとえば商店街の割引クーポンデータなど）に対しては問題が解決されない。

将来ネットワークを介してやりとりされるあらゆるコンテンツデータに対してサーバ負荷削減と取得時間の短縮を図ることを目的として、ネットワーク内にコンテンツキャッシュを保持し、コンテンツＩＤを用いてコンテンツキャッシュへの誘導を行う技術 Breadcrumbs（以下、ＢＣ）が非特許文献１で開示されている。

ＢＣの動作を、図１を使って説明する。図１で示すネットワークには、コンテンツサーバ１０１、ルータ２０１、２０２、２０３、およびユーザ端末３０１、３０２が存在する。まずユーザ端末３０１が、あるコンテンツＡを取得しようとしたとする。ユーザ端末３０１は、ＤＮＳなどの既存方式を用いて、コンテンツＡを保持するサーバのＩＰアドレスを取得する。ここでは、コンテンツサーバ１０１のＩＰアドレスを取得したとする。ユーザ端末３０１はコンテンツサーバ１０１宛に、コンテンツ要求メッセージを送信する。コンテンツ要求メッセージには、要求するコンテンツのＩＤが含まれている。ユーザ端末３０１が送信したコンテンツ要求メッセージは、まずルータ２０２によって受信される。ルータ２０２は、ユーザ端末３０１から受信したコンテンツ要求メッセージをルータ２０１へ転送する。ルータ２０１は同様にコンテンツサーバ１０１へコンテンツ要求メッセージを転送する。コンテンツ要求メッセージを受信したコンテンツサーバ１０１は、コンテンツデータを含むコンテンツ応答メッセージをユーザ端末３０１宛に送信する。コンテンツ応答メッセージは、まずルータ２０１が受信する。ここで、ルータ２０１はメッセージの内容を解析し、コンテンツデータのキャッシュを自身の記憶装置に保存して、ルータ２０２へとメッセージ転送する。その後、自身のBreadcrumbテーブル（以下、ＢＣテーブル）に次の情報を記録する。
［ＢＣ情報２０１−１］
・コンテンツID = A
・上流ノード = null
・下流ノード = 202
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:00:00
・リクエスト通過時刻 = null
もし、ルータ２０１においてコンテンツデータのキャッシュを保持するために十分な空き記憶領域が無い場合、最も過去にアクセスされたコンテンツキャッシュから削除することにより空き記憶領域を増やし、増加した記憶領域に新しいコンテンツキャッシュを保存する。コンテンツキャッシュが削除されても、転送情報であるＢＣ情報の下流ノード方向にまだキャッシュを持つルータが存在する可能性があるため、ＢＣ情報はそのまま保持する。ＢＣ情報は、データ通過時刻が一定時間（Ｔｆ）更新されなかった場合、もしくはリクエスト通過時刻が一定時間（Ｔｑ）更新されなかった場合に削除される。基本的には、ルータが持つコンテンツキャッシュの容量は全流通コンテンツの容量に対して非常に小さいため、あまりダウンロードされないコンテンツのキャッシュは比較的早く削除される傾向となる。それに対してＢＣ情報はタイマーで削除され、タイマーも新しいダウンロードやリクエストの到着により延長されるため、キャッシュに比べて長く残る。

コンテンツ応答メッセージをルータ２０１から受信したルータ２０２は、ルータ２０１と同様に自身の記憶装置にコンテンツデータのキャッシュを保存し、ユーザ３０１へメッセージを転送する。その後、ルータ２０２は、以下の情報を自身のＢＣテーブルに記録する。
［ＢＣ情報２０２−１］
・コンテンツID = A
・上流ノード = 201
・下流ノード = null
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:00:10
・リクエスト通過時刻 = null
一定時間の後、記憶領域の不足などなんらかの理由によりルータ２０１の記憶装置からコンテンツＡのキャッシュデータが削除されたとする。

その後、ユーザ端末３０２が同じコンテンツＡを要求したとする。ユーザ端末３０２は、ユーザ端末３０１と同様に、ＤＮＳなどを使いコンテンツＡを保持しているコンテンツサーバ１０１のＩＰアドレスを取得して、コンテンツサーバ１０１にコンテンツ要求メッセージを送信する。コンテンツ要求メッセージはルータ２０３が受信し、ルータ２０１へと転送される。ここで、ルータ２０１はコンテンツ要求メッセージに含まれるコンテンツＩＤ（＝Ａ）のキャッシュが自身の記録装置に保持されているかを確認する。保存されていない場合、自身のＢＣテーブルに記録されているＢＣ情報（［ＢＣ情報２０１−１］）を参照する。コンテンツＩＤが同じで、かつデータ通過時刻が一定時間以内であるＢＣ情報が存在する場合、コンテンツ要求メッセージをコンテンツサーバ１０１方向でなく、ＢＣテーブルに記録された下流ノード方向へと転送する。そのため、ルータ２０１はコンテンツ要求メッセージをルータ２０２へと転送する。その後、ルータ２０１は、自身のＢＣテーブルのコンテンツＡに関する情報（［ＢＣ情報２０１−１］）のリクエスト通過時刻を、ユーザ端末３０２からコンテンツ要求メッセージを受信した時刻へと書き換える。
［ＢＣ情報２０１−２］
・コンテンツID = A
・上流ノード = null
・下流ノード = 202
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:00:00
・リクエスト通過時刻 = 2010/11/26 10:04:59
コンテンツ要求メッセージを受信したルータ２０２は、自身の記憶装置にコンテンツＡのキャッシュが保存されているかどうかを確認する。ルータ２０２にはユーザ３０１へと転送したコンテンツのキャッシュが保存されているため、ルータ２０２はコンテンツＡのデータを含めたコンテンツ応答メッセージを作成し、ユーザ端末３０２を宛先としてルータ２０１へと送信する。その後、ルータ２０２は自身のＢＣテーブルのコンテンツＡに関する情報（［ＢＣ情報２０２−１］）の下流ノード、データ通過時刻、リクエスト通過時刻を以下のように書き換える。
［ＢＣ情報２０２−２］
・コンテンツID = A
・上流ノード = 201
・下流ノード = 201
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:05:01
・リクエスト通過時刻 = 2010/11/26 10:05:00
コンテンツ応答メッセージをルータ２０２から受信したルータ２０１は、再度コンテンツＡのデータを自身の記録装置に保存し、コンテンツ応答メッセージをルータ２０３へ転送する。その後、自身のＢＣテーブルのコンテンツＡに関する情報（［ＢＣ情報２０１−２］）の上流ノード、下流ノード、データ通過時刻を以下のように書き換える。
［ＢＣ情報２０１−３］
・コンテンツID = A
・上流ノード = 202
・下流ノード = 203
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:05:10
・リクエスト通過時刻 = 2010/11/26 10:04:59
同様にルータ２０３もコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツＡのキャッシュを保存し、ユーザ端末３０２にメッセージを転送する。その後、ルータ２０３は自身のＢＣテーブルに以下の情報を記録する。
［ＢＣ情報２０３−１］
・コンテンツID = A
・上流ノード = 201
・下流ノード = null
・データ通過時刻 = 2010/11/26 10:05:20
・リクエスト通過時刻 = null

もし、ルータ２０１からルータ２０２へユーザ３０２のコンテンツ要求メッセージが転送された時に、ルータ２０２もコンテンツＡのキャッシュを保存していなかった場合、ルータ２０２は同様に自身のＢＣテーブルからコンテンツＡに関する情報（［ＢＣ情報２０２−１］）を検索する。ルータ２０２が保持する情報では、下流ノードはｎｕｌｌであるため、これ以上ＢＣに沿った転送ができない。そのため、ルータ２０２はコンテンツ要求メッセージをＢＣテーブルの情報の上流ノードであるルータ２０１へと転送し、ＢＣテーブルからコンテンツＡに関する情報を削除する。ルータ２０２からコンテンツ要求メッセージを受信したルータ２０１は、自身のＢＣテーブルを参照し、メッセージの転送者と、ＢＣテーブル情報（［ＢＣ情報２０１−２］）の下流ノードが、ともにルータ２０２であるため、ＢＣテーブル情報は既に無効になったと判断し、コンテンツ要求メッセージをＢＣテーブル情報の上流ノードもしくはコンテンツサーバへの最短経路の次ホップへと転送する。この場合、ルータ２０１が保持するＢＣ情報（［ＢＣ情報２０１−２］）の上流ノードはｎｕｌｌであるため、ルータ２０１はコンテンツ要求メッセージをサーバ１０１への最短経路に沿ってサーバ１０１へ転送する。その後、ルータ２０１は、ＢＣテーブルのコンテンツＡに関する情報（［ＢＣ情報２０１−２］）を削除する。これにより、ＢＣ情報に沿った経路上にコンテンツデータが既に存在しない場合、無効となったＢＣ情報を削除しながらコンテンツ要求メッセージをサーバへと届けることができる。

上述のように、ルータがコンテンツデータのキャッシュを保持し、コンテンツ要求メッセージをコンテンツ応答メッセージが流れた方向へと誘導することにより、ネットワーク内に保持されたコンテンツデータを取得することで、コンテンツサーバ負荷の削減とコンテンツ取得時間の短縮を図ることができる。

特願２００７−２３３７００号公報

E. Rosensweig, J. Kurose, "Breadcrumbs: efficient, best-effort content location in cache networks", Proc. 2009 IEEE Infocom Mini-Conference

非特許文献１の技術では、基本的に全てのルータがコンテンツのキャッシュを行うことが前提とされている。しかし、ルータは、パケット転送以外の処理については、通常のサーバに比べて性能が低い。コンテンツをキャッシュする動作は重い処理であり、その動作はルータにとってみれば負荷が大きい。全てのルータが、応答メッセージに含まれるコンテンツデータをキャッシュすると、それ以外の動作、例えばパケットの転送に影響を及ぼす可能性がある。これは、ネットワーク全体のパフォーマンスを悪化させる要因となる。すなわち、遅延が増加したりパケットロス率が増加したりする。

また、特許文献１の技術では、負荷監視サーバやキャッシュ管理サーバなど集中的に判断を行うサーバが必要となるため、大規模ネットワークへの適用が困難である。

本発明は、ネットワークのパフォーマンスを劣化させずにコンテンツデータをネットワークにキャッシュすることを可能とするルータ、キャッシュルータ、それらを含んだコンテンツデータキャッシュシステム及びそのシステムにおけるコンテンツデータキャッシュ方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送する手段と、を備えることを特徴とするルータが提供される。

本発明の第２の観点によれば、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、を備えることを特徴とするキャッシュルータが提供される。

本発明の第３の観点によれば、少なくとも１つのコンテンツサーバと、少なくとも１つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも１つのルータと少なくとも１つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムであって、各ルータは、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送する手段と、を備え、各キャッシュルータは、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、コンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、を備え、コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュシステムが提供される。

本発明の第４の観点によれば、少なくとも１つのコンテンツサーバと、少なくとも１つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも１つのルータと少なくとも１つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムにおけるコンテンツキャッシュ方法であって、ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送するステップと、キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュするステップと、キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送するステップと、ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録するステップと、ルータが、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送するステップと、を有し、コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュ方法が提供される。

本発明によれば、ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送する手段と、を備えるので、ネットワークのパフォーマンスを劣化させずにコンテンツデータをネットワークにキャッシュすることが可能となる。

通常の技術における、ネットワーク構成の例を示す図である。本発明の実施形態におけるルータの機能構成を示す図である。本発明の実施形態におけるキャッシュルータの機能構成を示す図である。本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図（その１）である。本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図（その２）である。本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図（その３）である。本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図（その４）である。本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図（その５）である。本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図（その６）である。本発明の実施形態の動作シーケンスを説明する図（その７）である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

本実施形態によるルータは、図２に示すとおり、メッセージ送受信処理部４０１、メッセージ転送先決定部４０２、ＢＣ処理部４０３、キャッシュ転送処理部４０４、ＢＣテーブル４０５、キャッシュ管理テーブル４０６およびＩＰルーティングテーブル４０７を含む。

さらにキャッシュルータは、図３に示すとおり、メッセージ送受信処理部４０１、メッセージ転送先決定部４０２、コンテンツキャッシュ記憶部４０３、ＢＣ処理部４０４、ＢＣテーブル４０５およびＩＰルーティングテーブル４０６を含む。

図２に示すルータの各機能部は、以下のように動作する。

メッセージ送受信処理部４０１は、隣接ルータ、コンテンツサーバ、キャッシュルータおよびコンテンツ要求ノードであるユーザ端末とメッセージの交換を行う。メッセージ送受信処理部４０１は、コンテンツ応答メッセージを受信すると、そのコンテンツ応答メッセージの受信をキャッシュ転送処理部４０４へ通知する。また、メッセージ送受信処理部４０１は、ＢＣ管理部４０３にコンテンツ要求メッセージ、コンテンツ応答メッセージの送受信情報（コンテンツＩＤ、受信元、送信先、受信時刻、送信時刻など）を通知する。メッセージの送信に関しては、メッセージ転送先決定部４０２から入力する転送先情報に従って、メッセージを転送する。

ＢＣ処理部４０３は、受信したコンテンツ要求メッセージを解析し、該当するコンテンツのＢＣ情報がＢＣテーブル４０５に存在するかを検索する。ＢＣ処理部４０３は、該当するＢＣ情報がＢＣテーブル４０５に存在する場合は、該当するＢＣ情報をメッセージ転送先決定部４０２へ通知する。

また、ＢＣ処理部４０３は、受信したコンテンツ応答メッセージを解析し、コンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグであるＢＣ作成フラグがＯｎであれば、ＢＣ情報を作成しＢＣテーブル４０５へ登録する。

キャッシュ転送処理部４０４は、受信したコンテンツ応答メッセージを解析する。コンテンツ応答メッセージの受信頻度はキャッシュ管理テーブル４０６に記録される。キャッシュ転送処理部４０４は、或るコンテンツのダウンロード頻度が閾値を超えた場合、最寄りのキャッシュルータを検索し、メッセージ転送先決定部４０２に検索されたキャッシュルータへの経路を通知する。通知後、キャッシュ転送処理部４０４は、ダウンロード頻度が閾値を超えた前記コンテンツのキャッシュ先情報をキャッシュ管理テーブル４０６へ登録する。

また、キャッシュ転送処理部４０４は、コンテンツ応答メッセージに含まれるキャッシュ作成フラグがＯｎであった場合も同様に、最寄りのキャッシュルータを検索する。キャッシュ転送処理部４０４は、コンテンツ応答メッセージに含まれるキャッシュルータと最寄りのキャッシュルータが異なる場合は、最寄りのキャッシュルータへの経路をメッセージ転送先決定部４０２に通知する。

メッセージ転送先決定部４０２は、コンテンツ要求メッセージの転送先決定において、ＢＣ処理部４０３からＢＣ情報が通知されていればそのＢＣ情報に従って転送先情報をメッセージ送受信処理部４０１に通知する。メッセージ転送先決定部４０２は、ＢＣ情報を通知されていない場合は、ＩＰルーティングテーブル４０７からコンテンツサーバ方向への経路情報を取得し、取得した経路情報をメッセージ送受信処理部４０１へ通知する。

また、メッセージ転送先決定部４０２は、コンテンツ応答メッセージの転送先決定において、キャッシュ転送処理部４０４からキャッシュルータへの経路を通知されている場合は、その経路をメッセージ送受信処理部４０１へ通知する。キャッシュルータへの経路を通知されていない場合は、メッセージ転送先決定部４０２は、コンテンツ要求ノードへの経路情報をＩＰルーティングテーブル４０７より取得し、取得した経路情報をメッセージ送受信処理部４０１へ通知する。

図３に示すキャッシュルータの各機能部は、以下のように作用する。

メッセージ送受信処理部４０１は、コンテンツ要求メッセージ又はコンテンツ応答メッセージを受信すると、受信したメッセージをコンテンツキャッシュ記憶部４０３へ通知する。また、メッセージ送受信処理部４０１は、コンテンツ応答メッセージを送信した場合、送信したことをＢＣ処理部４０４へ通知する。メッセージの送信に関しては、メッセージ送受信処理部４０１は、メッセージ転送先決定部４０２からの転送先情報に従って、メッセージを転送する。

コンテンツキャッシュ記憶部４０３は、コンテンツ要求メッセージを通知され、且つ、要求されたコンテンツのキャッシュを保持する場合は、ＢＣ作成フラグをＯｎにした応答メッセージを作成する。コンテンツキャッシュ記憶部４０３は、要求された前記コンテンツへのアクセス頻度が閾値を超えた場合は、応答メッセージのキャッシュ作成フラグもＯｎにし、自キャッシュルータ情報も応答メッセージに含める。

コンテンツキャッシュ記憶部４０３は、コンテンツ要求メッセージを通知され、且つ、要求されたコンテンツのキャッシュを保持していない場合は、ＢＣ処理部４０４へキャッシュミス情報を通知する。コンテンツキャッシュ記憶部４０３は、コンテンツ応答メッセージを通知された場合、メッセージに含まれるデータをキャッシュする。空き記憶領域が不足する場合は、アクセス履歴が最も古いキャッシュから削除してゆく。受信したコンテンツ応答メッセージのＢＣ作成フラグをＯｎにする。その際、当該コンテンツへのアクセス頻度が閾値を超えた場合は、コンテンツ応答メッセージのキャッシュ作成フラグもＯｎにし、自キャッシュルータ情報もコンテンツ応答メッセージに含める。

ＢＣ処理部４０４は、メッセージ送受信処理部４０１から、ＢＣ作成フラグがＯｎにセットされたコンテンツ応答メッセージを送信したことを通知されると、該当するコンテンツのＢＣ情報を作成し、ＢＣテーブル４０５に記録する。コンテンツキャッシュ記憶部４０３から、コンテンツのキャッシュミス情報を通知されると、キャッシュミスの原因となったコンテンツ要求メッセージの転送先となるＢＣ情報をＢＣテーブル４０５から検索し、メッセージ転送先決定部４０２へ通知する。

メッセージ転送先決定部４０２は、ＢＣ処理部４０４からＢＣ情報を通知されていれば、そのＢＣ情報に従って、コンテンツ要求メッセージの転送先をメッセージ送受信処理部４０１へ通知する。また、メッセージ転送先決定部４０２は、ＢＣ情報を通知されていなければ、ＩＰルーティングテーブル４０６からコンテンツ応答メッセージの転送先であるコンテンツ要求ノードへの経路を検索し、メッセージ送受信処理部４０１へ通知する。

次に、図４乃至１０を参照して、本実施形態の動作を説明する。

図４に示すとおり、ネットワークは、コンテンツサーバ１１１、ルータ２１１〜２１４、コンテンツ要求ノード３１１、３１２、キャッシュルータ４１１、４１２を含む。

図４において、コンテンツ要求ノード３１１は、コンテンツサーバ１１１宛にコンテンツＢをダウンロードするためのコンテンツ要求メッセージを送信する。コンテンツ要求メッセージは図４の点線矢印のように、ルータ２１２、２１３を介してコンテンツサーバ１１１へ到達する。

図５において、コンテンツサーバ１１１は、コンテンツＢのデータを含むコンテンツ応答メッセージを作成し、コンテンツ要求ノード３１１へと送信する。コンテンツ応答メッセージは、まずルータ２１２が受信する。ルータ２１２は、受信したパケットがコンテンツ応答メッセージであることを判別すると、最寄りのキャッシュルータ４１１へとコンテンツ応答メッセージを転送する。最寄りのキャッシュルータの情報は、事前設定しておいたり、ネットワーク管理サーバなどから取得したりする。コンテンツ応答メッセージは、図５の点線矢印のように流れる。

ここで、コンテンツサーバ１１１およびルータ２１２が送信するコンテンツ応答メッセージを受信した場合、従来方式とは異なり、ＢＣ情報を作成しない。本実施形態では、コンテンツ応答メッセージにＢＣ作成フラグを追加し、そのフラグがＯｎである場合のみルータはＢＣ情報を作成する。コンテンツサーバ１１１およびルータ２１２が送信するコンテンツ応答メッセージのＢＣ作成フラグはＯｆｆに設定されている。

図６において、ルータ２１２が転送したコンテンツ応答メッセージの転送先であるキャッシュルータ４１１は、コンテンツ応答メッセージに含まれるＢＣ作成フラグをＯｎに設定し、コンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード３１１へと送信する。その後、キャッシュ用ルータ４１１は、コンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツＢのデータをキャッシュする。キャッシュルータ４１１が送信したコンテンツ応答メッセージは図６の点線矢印のように、ルータ２１１、２１２、２１３を経てコンテンツ要求ノード３１１へと到達する。ここでルータ２１１、２１２、２１３は、コンテンツ応答メッセージ転送時に下記のＢＣ情報をそれぞれ記録する。ルータ２１１、２１２、２１３のＢＣ情報の上流・下流ノードは、図６の実線矢印のように設定される。
［ＢＣ情報２１１−１］
・コンテンツID = B
・上流ノード = 212
・下流ノード = 411
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:00:00
・リクエスト通過時刻 = null
［ＢＣ情報２１２−１］
・コンテンツID = B
・上流ノード = 213
・下流ノード = 211
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:00:01
・リクエスト通過時刻 = null
［ＢＣ情報２１３−１］
・コンテンツID = B
・上流ノード = null
・下流ノード = 212
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:00:02
・リクエスト通過時刻 = null
図７において、コンテンツ要求ノード３１２は同じコンテンツＢを取得するため、コンテンツサーバ１１１に対してコンテンツ要求メッセージを送信する。送信されたコンテンツ要求メッセージは、ルータ２１２へ届くと、ルータ２１２が持つＢＣ情報に従い、図７の点線矢印のようにキャッシュルータ４１１の方向へ転送される。

図８において、キャッシュルータ４１１は、コンテンツ要求ノード３１２からのコンテンツ要求メッセージを受信する。キャッシュルータ４１１が、要求されたコンテンツのキャッシュを保持している場合は、ＢＣ作成フラグをＯｎにしてコンテンツ応答メッセージを作成し、コンテンツ要求ノード３１２へと返信する。それにより、ルータ２１１のＢＣ情報は下記のように変わる。
［ＢＣ情報２１１−２］
・コンテンツID = B
・上流ノード = 214
・下流ノード = 411
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:10:00
・リクエスト通過時刻 = 2010/12/2 10:09:00
また、ルータ２１４には下記のＢＣ情報が作成される。
［ＢＣ情報２１４−１］
・コンテンツID = B
・上流ノード = null
・下流ノード = 211
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:10:01
・リクエスト通過時刻 = null
各ルータのＢＣ情報の上流・下流ノードは、図８の実線矢印のようになる。

図７において、キャッシュルータ４１１がコンテンツ要求メッセージを受信した際に、そのコンテンツのキャッシュを持っていなかった場合は、コンテンツ要求メッセージの送信元であるルータ２１１にコンテンツ要求メッセージを送り返す。その後は、ルータ２１３までさかのぼりＢＣ情報が削除され、その後コンテンツ要求メッセージはサーバ１１１へと転送される（図９）。

キャッシュルータ４１１は、コンテンツ毎にアクセス回数をカウントする機能を持つ。本実施形態では、コンテンツ応答メッセージにキャッシュ作成フラグを追加して、キャッシュルータの負荷分散を実現する。キャッシュルータ４１１は、或るコンテンツに対するアクセス頻度がしきい値を超えた場合、コンテンツ応答メッセージのキャッシュ作成フラグをＯｎにして自身のＩＤを含めたコンテンツ応答メッセージを送信する。

キャッシュ作成フラグがＯｎになったコンテンツ応答メッセージを受信したルータは、最寄りのキャッシュルータを検索する。最寄りのキャッシュルータがコンテンツ応答メッセージを作成したキャッシュルータとは異なる場合、最寄りのキャッシュルータへコンテンツ応答メッセージを転送する。その際にＢＣ作成フラグおよびキャッシュ作成フラグはＯｆｆにセットする。図１０の例では、キャッシュ作成フラグがＯｎになったコンテンツ応答メッセージを受信したルータ２１４は、キャッシュルータ４１２へとコンテンツ応答メッセージを転送する。キャッシュルータ４１２はＢＣ作成フラグをＯｎにしてコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード３１２へと送信する。その後、コンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツデータをキャッシュする。キャッシュルータ４１２からコンテンツ応答メッセージを受信したルータ２１４は、下記のＢＣ情報を作成し、コンテンツ要求ノード３１２へとコンテンツ応答メッセージを転送する。
［ＢＣ情報２１４−２］
・コンテンツID = B
・上流ノード = null
・下流ノード = 412
・データ通過時刻 = 2010/12/2 10:10:01
・リクエスト通過時刻 = null
上記の機能により、ルータはメッセージの転送のみに専念し、コンテンツのキャッシュをキャッシュルータに任せ、キャッシュへの誘導情報のみを持つことで、ルータの性能低下を防止し、ネットワークのパフォーマンスを維持できる。

なお、図２に示すルータの各部及び図３に示すキャッシュルータの各部は、ハードウェアによって実現することもできるが、ソフトウェアによって実現することもできる。

また、図２に示すルータの各部により行われる方法及び図３に示すキャッシュルータにより行われる方法は、ハードウェアによって実現することもできるが、ソフトウェアによって実現することもできる。

ここで、ソフトウェアによって機能部が実現できるとは、コンピュータをその機能部として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することにより実現することができることを意味する。

また、ソフトウェアによって方法が実現できるとは、コンピュータにその方法を行わせるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによって実現できることを意味する。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送する手段と、
を備えることを特徴とするルータ。

（付記２）
付記１に記載のルータであって、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段を更に備えることを特徴とするルータ。

（付記３）
付記１又は付記２に記載のルータであって、
転送情報に含まれるコンテンツＩＤは、当該コンテンツのＩＤであり、転送情報に含まれる上流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ要求メッセージ転送時の上流のノードのＩＤであり、転送情報に含まれる下流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ要求メッセージ転送時の下流のノードのＩＤであり、転送情報に含まれるデータ通過時刻は、コンテンツ応答メッセージが当該ルータを通過した時刻であり、転送情報に含まれるリクエスト通過時刻は、最後のコンテンツ要求メッセージが通過した時刻であることを特徴とするルータ。

（付記４）
付記１乃至３の何れか１に記載のルータであって、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送するのみならず、コンテンツ要求メッセージを受信した時刻を転送情報に含まれるリクエスト通過時刻として設定する手段を更に備えることを特徴とするルータ。

（付記５）
付記１乃至４のいずれか１に記載のルータであって、
キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグがＯｎであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、最寄りのキャッシュルータを検索し、最寄りのキャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを作成したキャッシュルータと異なる場合には、キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグをＯｆｆにして、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段を更に備えることを特徴とするルータ。

（付記６）
付記１乃至５のいずれか１に記載のルータであって、
キャッシュルータにコンテンツデータが無いために、キャッシュルータからコンテンツ要求メッセージが送り返されたならば、そのコンテンツデータに対応する転送情報に従って、コンテンツ要求メッセージを逆転送し、そのコンテンツに対応する転送情報を削除する手段を更に備えることを特徴とするルータ。

（付記７）
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
を備えることを特徴とするキャッシュルータ。

（付記８）
付記７に記載のキャッシュルータであって、
当該キャッシュルータに記録されている或るコンテンツに対するアクセス頻度がしきい値を超えた場合、そのコンテンツに対応し、転送情報作成フラグとしてＯｎが設定され、キャッシュ作成フラグとしてＯｎが設定され、キャッシュルータＩＤとして自キャッシュルータのＩＤが設定されているコンテンツ応答メッセージを送信する手段を更に備えることを特徴とするキャッシュルータ。

（付記９）
付記７又は８に記載のキャッシュルータであって、
転送情報作成フラグとキャッシュ作成フラグがＯｆｆであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、コンテンツデータのキャッシュを自キャッシュルータに設け、コンテンツ応答メッセージの転送情報作成フラグをＯｎに変更して、コンテンツ応答メッセージを送信してきたルータにコンテンツ応答メッセージを返す手段を更に備えることを特徴とするキャッシュルータ。

（付記１０）
少なくとも１つのコンテンツサーバと、少なくとも１つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも１つのルータと少なくとも１つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムであって、
各ルータは、
受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送する手段と、
を備え、
各キャッシュルータは、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、コンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
を備え、
コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュシステム。

（付記１１）
少なくとも１つのコンテンツサーバと、少なくとも１つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも１つのルータと少なくとも１つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムにおけるコンテンツキャッシュ方法であって、
ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送するステップと、
キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュするステップと、
キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送するステップと、
ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録するステップと、
ルータが、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送するステップと、
を有し、
コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュ方法。

（付記１２）コンピュータをルータとして機能させるためのプログラムであって、
コンピュータを、
受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送する手段と、
として機能させるためのプログラム。

（付記１３）
付記１２に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段として機能させるためのプログラム。

（付記１４）
付記１２又は１３に記載のプログラムであって、
転送情報に含まれるコンテンツＩＤは、当該コンテンツのＩＤであり、転送情報に含まれる上流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ要求メッセージ転送時の上流のノードのＩＤであり、転送情報に含まれる下流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ要求メッセージ転送時の下流のノードのＩＤであり、転送情報に含まれるデータ通過時刻は、コンテンツ応答メッセージが当該ルータを通過した時刻であり、転送情報に含まれるリクエスト通過時刻は、最後のコンテンツ要求メッセージが通過した時刻であることを特徴とするプログラム。

（付記１５）
付記１２乃至１４の何れか１に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ宛に転送するのみならず、コンテンツ要求メッセージを受信した時刻を転送情報に含まれるリクエスト通過時刻として設定する手段として機能させるためのプログラム。

（付記１６）
付記１２乃至１５のいずれか１に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグがＯｎであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、最寄りのキャッシュルータを検索し、最寄りのキャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを作成したキャッシュルータと異なる場合には、キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグをＯｆｆにして、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段として機能させるためのプログラム。

（付記１７）
付記１２乃至１６のいずれか１に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
キャッシュルータにコンテンツデータが無いために、キャッシュルータからコンテンツ要求メッセージが送り返されたならば、そのコンテンツデータに対応する転送情報に従って、コンテンツ要求メッセージを逆転送し、そのコンテンツに対応する転送情報を削除する手段として機能させるためのプログラム。

（付記１８）
コンピュータをキャッシュルータとして機能させるためのプログラムであって、
コンピュータを、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
として機能させるためのプログラム。

（付記１９）
付記１８に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
当該キャッシュルータに記録されている或るコンテンツに対するアクセス頻度がしきい値を超えた場合、そのコンテンツに対応し、転送情報作成フラグとしてＯｎが設定され、キャッシュ作成フラグとしてＯｎが設定され、キャッシュルータＩＤとして自キャッシュルータのＩＤが設定されているコンテンツ応答メッセージを送信する手段として機能させるためのプログラム。

（付記２０）
付記１８又は１９に記載のプログラムであって、
コンピュータを更に、
転送情報作成フラグとキャッシュ作成フラグがＯｆｆであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、コンテンツデータのキャッシュを自キャッシュルータに設け、コンテンツ応答メッセージの転送情報作成フラグをＯｎに変更して、コンテンツ応答メッセージを送信してきたルータにコンテンツ応答メッセージを返す手段として機能させるためのプログラム。

１１１コンテンツサーバ
２１１〜２１４ルータ
３１１、３１２コンテンツ要求ノード（ユーザ端末）
４１１、４１２キャッシュルータ

Claims

受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送する手段と、
を備えることを特徴とするルータ。
請求項１に記載のルータであって、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
請求項１又は２に記載のルータであって、
転送情報に含まれるコンテンツＩＤは、当該コンテンツのＩＤであり、転送情報に含まれる下流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ応答メッセージ転送時の上流のノードのＩＤであり、転送情報に含まれる上流ノードは、当該ルータから見たコンテンツ応答メッセージ転送時の下流のノードのＩＤであり、転送情報に含まれるデータ通過時刻は、コンテンツ応答メッセージが当該ルータを通過した時刻であり、転送情報に含まれるリクエスト通過時刻は、最後のコンテンツ要求メッセージが通過した時刻であることを特徴とするルータ。
請求項１乃至３の何れか１に記載のルータであって、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送するのみならず、コンテンツ要求メッセージを受信した時刻を転送情報に含まれるリクエスト通過時刻として設定する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
請求項１乃至４のいずれか１に記載のルータであって、
キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグがＯｎであるコンテンツ応答メッセージを受信したならば、最寄りのキャッシュルータを検索し、最寄りのキャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを作成したキャッシュルータと異なる場合には、キャッシュ作成フラグと転送情報作成フラグをＯｆｆにして、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
請求項１乃至５のいずれか１に記載のルータであって、
キャッシュルータにコンテンツデータが無いために、キャッシュルータからコンテンツ要求メッセージが送り返されたならば、そのコンテンツデータに対応する転送情報に従って、コンテンツ要求メッセージを逆転送し、そのコンテンツに対応する転送情報を削除する手段を更に備えることを特徴とするルータ。
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
を備えることを特徴とするキャッシュルータ。
請求項７に記載のキャッシュルータであって、
当該キャッシュルータに記録されている或るコンテンツに対するアクセス頻度がしきい値を超えた場合、そのコンテンツに対応し、転送情報作成フラグとしてＯｎが設定され、キャッシュ作成フラグとしてＯｎが設定され、キャッシュルータＩＤとして自キャッシュルータのＩＤが設定されているコンテンツ応答メッセージを送信する手段を更に備えることを特徴とするキャッシュルータ。
少なくとも１つのコンテンツサーバと、少なくとも１つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも１つのルータと少なくとも１つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムであって、
各ルータは、
受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送する手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録する手段と、
当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送する手段と、
を備え、
各キャッシュルータは、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュする手段と、
受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、コンテンツ要求ノード宛に転送する手段と、
を備え、
コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュシステム。
少なくとも１つのコンテンツサーバと、少なくとも１つのコンテンツ要求ノードが接続されているネットワークに接続されている少なくとも１つのルータと少なくとも１つのキャッシュルータを備えるコンテンツデータキャッシュシステムにおけるコンテンツキャッシュ方法であって、
ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージを最寄りのキャッシュルータ宛に転送するステップと、
キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれるコンテンツのデータをキャッシュするステップと、
キャッシュルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグをＯｎに設定して、そのコンテンツ応答メッセージをコンテンツ要求ノード宛に転送するステップと、
ルータが、受信したコンテンツ応答メッセージに含まれる転送情報作成フラグがＯｎである場合に、転送情報を当該ルータに記録するステップと、
ルータが、当該ルータに転送情報が記録されている場合には、受信したコンテンツ要求メッセージを、転送情報に従って、コンテンツのデータをキャッシュするキャッシュルータ方向に転送するステップと、
を有し、
コンテンツデータはそのコンテンツデータをキャッシュするキャッシュルータからコンテンツ要求ノードに送信されることを特徴とするコンテンツキャッシュ方法。