JP6003726B2 - パケット処理装置及びパケット処理プログラム、並びに、ネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、パケット処理装置及びパケット処理プログラム、並びに、ネットワークシステムに関し、例えば、４ｒｄ（ＩＰｖ４ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ）トンネルを介してパケットを転送する場合に適用し得るものである。

近年、ＩＰｖ４（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ４）の延命を目的として、特許文献１に開示されるような装置があり、ＩＰｖ４アドレスをＩＰｖ６（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ６）でトンネリングすることで、装置間で、ＩＰｖ４アドレスを共有することができる。４ｒｄトンネリングは、パケットフォーマット上、ＩＰｖ４ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６のトンネリングパケットに見えるが、「インナーのＩＰｖ４アドレス＋ポート番号」と「アウターのＩＰｖ６アドレス」をマッピングすることで実現されている。

特開２０１２−１７５３８３号公報

しかしながら、４ｒｄトンネリング処理をＩＰｖ４ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６トンネルで実現しようとした場合、「インナーの宛先ＩＰｖ４アドレス＋宛先ポート番号」によって「アウターの宛先ＩＰｖ６アドレス」が個別に決定（マッピング）されるため、「インナーの宛先ＩＰｖ４アドレス」や「宛先ポート番号」が異なるトラフィックフロー毎に４ｒｄトンネルが必要となる。その結果、トラフィックフロー数に比例してメモリ使用量が増大する。

また、新規のトラフィックフローを４ｒｄトンネリング処理する際に、新規に４ｒｄトンネルを作成する必要があるため、転送遅延が増大する。

そのため、トンネルを効率的に利用できる、しかも、転送遅延を軽減できるパケット処理装置及びパケット処理プログラム、並びに、ネットワークシステムが望まれている。

第１の本発明は、対向するパケット処理装置との間でトンネルを介してカプセル化パケットを授受するパケット処理装置において、（１）受信したカプセル化前のパケットの所定のヘッダ情報に払い出されたマッピングルールを適用して決定される設定項目を除き、マッピングルールに従ってトンネルの設定項目を予め定めてトンネルを生成するトンネル生成手段と、（２）マッピングルールを含めて生成されたトンネルを保持するトンネル保持手段と、（３）受信したカプセル化前のパケットから所定のヘッダ情報を抽出し、上記トンネル保持手段に保持されているマッピングルールを適用して、不足しているトンネルの設定項目を補うトンネル設定項目完備手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明のパケット処理プログラムは、対向するパケット処理装置との間でトンネルを介してカプセル化パケットを授受するパケット処理装置に搭載されるコンピュータを、（１）受信したカプセル化前のパケットの所定のヘッダ情報に、払い出されたマッピングルールを適用して決定される設定項目を除き、マッピングルールに従ってトンネルの設定項目を予め定めてトンネルを生成するトンネル生成手段と、（２）マッピングルールを含めて生成されたトンネルを保持するトンネル保持手段と、（３）受信したカプセル化前のパケットから所定のヘッダ情報を抽出し、上記トンネル保持手段に保持されているマッピングルールを適用して、不足しているトンネルの設定項目を補うトンネル設定項目完備手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明は、ネットワークを介して対向する２つのパケット処理装置間にトンネルを設定してパケットを授受するネットワークシステムにおいて、少なくとも一方の上記パケット処理装置として、第１の本発明のパケット処理装置を適用したことを特徴とする。

本発明によれば、トンネルを効率的に利用できる、しかも、転送遅延を軽減できるパケット処理装置及びパケット処理プログラム、並びに、ネットワークシステムを提供できる。

実施形態のホームゲートウェイ装置のネットワークにおける位置の説明図である。 実施形態のホームゲートウェイ装置の機能的構成を示すブロック図である。 実施形態のホームゲートウェイ装置におけるファストパス通信コネクション管理テーブルで管理されるファストパス通信コネクション情報の一例を示す説明図である。 実施形態のホームゲートウェイ装置におけるスローパス通信コネクション管理テーブルで管理されるファストパス通信コネクション情報の一例を示す説明図である。 実施形態のホームゲートウェイ装置に払い出されるマッピングルール例を示す説明図である。 実施形態のホームゲートウェイ装置における４ｒｄトンネルの生成動作を示すフローチャートである。 実施形態のホームゲートウェイ装置におけるＩＰｖ４パケットの受信時の動作を示すフローチャートである。

（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明によるパケット処理装置及びパケット処理プログラム、並びに、ネットワークシステムの一実施形態を、図面を参照しながら説明する。この実施形態のパケット処理装置は、ホームゲートウェイ装置（ＨＧＷ）である。

（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、実施形態のホームゲートウェイ装置のネットワークにおける位置の説明図である。

図１において、実施形態のホームゲートウェイ装置１−１及び１−２はそれぞれ、ＩＰｖ４対応の１又は複数の端末装置２−１１、２−１２、２−２１、２−２２を直接若しくはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して収容している。端末装置２（２−１１、２−１２、２−２１、２−２２）は、例えば、インターネット対応のパソコンなどの情報処理端末や、ＩＰ電話端末などである。各ホームゲートウェイ装置１−１、１−２はそれぞれ、４ｒｄトンネリング処理を行うものであり、収容している端末装置２−１１、２−１２、２−２１、２−２２をＩＰｖ６網であるＮＧＮ（Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）網３に接続可能としている。

すなわち、ホームゲートウェイ装置１（１−１、１−２）は、端末装置２からのＩＰｖ４パケットに対して４ｒｄカプセリングを行うことにより４ｒｄパケット（カプセル化ＩＰｖ６パケット；インナーはＩＰｖ４、アウターはＩＰｖ６）にしてキャリアが提供するＮＧＮ網３に転送すると共に、ＮＧＮ網３からの４ｒｄパケットをデカプセリングしてＩＰｖ４パケットに戻して端末装置２に転送するものである。ホームゲートウェイ装置１は、ＭＡＰ−Ｅ（Ｍａｐｐｉｎｇ ｏｆ Ａｄｄｒｅｓｓ ａｎｄ Ｐｏｒｔ−Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）におけるＣＥ（Ｃｏｓｔｕｍｅｒ Ｅｄｇｅ）に相当するものである。

ＮＧＮ網３は、ホームゲートウェイ装置１が４ｒｄカプセリングや４ｒｄデカプセリングを行う際に適用するマッピングルールをホームゲートウェイ装置１にダウンロードするマッピングルール払出しサーバ４を有している。

ＮＧＮ網３は、ゲートウェイ装置５を介してＶＮＥ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｅｎａｂｌｅｒ；ネイティブ接続事業者）網６と接続し得る。ＶＮＥは、各ＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）に代わり、ルータやスイッチなどの機器をベンダーから購入し、ＩＰｖ６インターネット（ＮＧＮ網３）に繋げるＩＰｖ６網であるＶＮＥ網６を構築、運用する事業者であり、ＶＮＥがＶＮＥ網６をＩＳＰに提供し、各ＩＳＰは、ＶＮＥが構築、運用するＶＮＥ網６をインターネット接続卸サービスという位置付けで利用し、エンドユーザにインターネット接続サービスを提供する。

ＶＮＥ網６は、ＩＳＰ側のＭＡＰ装置７を介して、ＩＰｖ４網８に接続し得る。ＭＡＰ装置７は、対向するホームゲートウェイ装置２と同様に、転送処理するパケットに対して、４ｒｄカプセリングや４ｒｄデカプセリングを行うものである。従って、ホームゲートウェイ装置２及びＭＡＰ装置７間で４ｒｄトンネルが適宜敷設される。ＭＡＰ装置７は、ＭＡＰ−ＥにおけるＢＲ（Ｂｏｒｄｅｒ Ｒｅｌａｙ）に相当するものである。

ＩＰｖ４対応のＷｅｂサーバ９は、端末装置２へＷｅｂページを提供するものであり、ＩＰｖ４網８に収容されている。

なお、２つのホームゲートウェイ装置１−１及び１−２に通用されている端末装置間で、ＮＧＮ網３を介して通信することも可能である。

以上から明らかなように、この実施形態に係るネットワークも、ＩＰｖ６網であるＮＧＮ網３及びＶＮＥ網６が存在していても、ＩＰｖ４対応の端末装置２がＩＰｖ４対応のＷｅｂサーバ９との間で、ホームゲートウェイ装置２及びＭＡＰ装置７間に生成される４ｒｄトンネルを利用して通信を実行できるようにしたものである。

因みに、４ｒｄトンネリングの標準化案については、参考文献１「ｄｒａｆｔ−ｍｄｔ−ｓｏｆｔｗｉｒｅ−ｍａｐ−ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ−００」、参考文献２「ｄｒａｆｔ−ｍｕｒａｋａｍｉ−ｓｏｆｔｗｉｒｅ−４ｒｄ−０１」、参考文献３「ｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｓｏｆｔｗｉｒｅ−ｍａｐ−００」に記載されている。

図２は、実施形態のホームゲートウェイ装置１（１−１、１−２）の機能的な構成を示すブロック図である。図２は、通信ポート１１、１２を除けば、パケット転送に係るソフトウェア（パケット処理プログラム）を機能的に整理して示したものである。

因みに、ホームゲートウェイ装置１は、ハードウェア的には、例えば、演算部、記憶部、入力部、表示部及び通信部を備えているコンピュータ装置である。演算部は、記憶部に記憶された各種情報（プログラム、データなど）などに基づいて演算（処理）を行う、例えば、ＣＰＵであり、記憶部は、各種情報を記憶する、例えば、ＲＡＭやＲＯＭやハードディスクなどであり、入力部は、ユーザが各種情報を入力する、例えば、キーボード、マウスなどであり、表示部は、演算部による演算結果などを表示する、例えば、液晶ディスプレイなどであり、通信部は、外部装置との通信のための、例えば、通信ポートなどである。

図２において、ホームゲートウェイ装置１（以下では、ホームゲートウェイ装置１−１が該当するとして説明する）は、ＬＡＮポート１１、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ポート１２、専用ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）１３、カーネル１４及びユーザ空間アプリケーション１５を有する。

ＬＡＮポート１１は、収容する端末装置２−１１、２−１２とのレイヤ１やレイヤ２のインタフェースを行うものであり、端末装置２−１１、２−１２からのＩＰｖ４パケットを専用ＯＳ１３（ファストパス部）に転送したり、専用ＯＳ１３からのＩＰｖ４パケットを端末装置２−１１、２−１２に転送したりするものである。

ＷＡＮポート１２は、ＮＧＮ網３とのレイヤ１やレイヤ２のインタフェースを行うものであり、ＮＧＮ網３からのカプセル化されているＩＰｖ６パケットを専用ＯＳ１３（ファストパス部）に転送したり、専用ＯＳ１３からのカプセル化されているＩＰｖ６パケットをＮＧＮ網３に転送したりするものである。

専用ＯＳ１３は、ＩＰパケットの高速転送のために専用的に構築されたＯＳである。この明細書においては、専用ＯＳ１３による高速転送のパスをファストパスと呼び、その他の通常転送のパスをスローパスと呼ぶ。以下では、専用ＯＳ１３をファストパス部１３と呼ぶこともある。

ファストパス部１３は、ファストパス通信コンネクション管理テーブル２１を内蔵したファストパス通信コネクション制御部２２と、図２に図示していないパケット処理部と、待ちキューとを備えている（例えば、参考文献４「特開２００６−１８０１６２号公報」参照）。ファストパス通信コネクション制御部２２は、今回の処理対象のＩＰパケット（ＩＰｖ４パケット若しくはカプセル化ＩＰｖ６パケットなど）がファストパス通信コンネクション管理テーブル２１に記述されているファストパス通信コネクションのものか否かを判定する。ファストパス通信コネクション制御部２２は、処理対象のＩＰパケットがファストパス通信コネクションのものである場合にはパケット処理部に与えて、カプセリングやデカプセリング、ローカルアドレス及びブローバルアドレス間の変換などのレイヤ３やレイヤ４の転送処理を実行させる（なお、パケット処理部は、待ちキューの待ち順番に従って処理する）。ファストパス通信コネクション制御部２２は、処理対象のＩＰパケットが、ファストパス通信コンネクション管理テーブル２１に記述されていない、ファストパス通信コネクションのものでない場合には、処理対象のＩＰパケットをカーネル１４に引き渡す。

なお、ファストパスに係る４ｒｄトンネル（の情報）は、後述するファストパス設定デーモン４４に設定されている。

図３は、ファストパス通信コンネクション管理テーブル２１で管理されている１つのファストパス通信コンネクションについての管理情報の例を示す説明図である。ファストパス通信コンネクションについての管理情報は、レイヤ３のプロトコル情報（Ｌａｙｅｒ３ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、レイヤ４のプロトコル情報（Ｌａｙｅｒ４ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、送信元ＩＰｖ４アドレス、送信元ポート番号、宛先ＩＰｖ４アドレス、宛先ポート番号、送信元ＩＰｖ６アドレス、宛先ＩＰｖ６アドレスなどの情報を含んでいる。このような管理情報は、ファストパス通信コンネクションの数だけファストパス通信コネクション管理テーブル２１に記述されている。一般的に、通信コネクションの管理情報のエントリは、レイヤ４のプロトコル毎に維持しておくべきタイマが設定されており、そのタイマが満了した場合にテーブル２１からエントリが削除される。この実施形態も、タイマによる管理が行われているものであっても良い。

ここで、送信元ＩＰｖ６アドレス及び宛先ＩＰｖ６アドレスなどは、カプセル化ＩＰｖ６パケットのアウターのＩＰｖ６アドレスとして適用されるものである。

ファストパス部１３による処理対象のＩＰパケットでないＩＰパケットとしては、スローパスのＩＰパケットのほか、制御用のＩＰパケットや、当該ホームゲートウェイ装置１に初めて到来した通信コネクションのＩＰパケットなどを挙げることができる。

ファストパス部１３内のパケット処理部によるカプセリングやデカプセリング、ローカルアドレス及びブローバルアドレス間の変換などの処理は、上述した参考文献１〜参考文献３で規定されている方法や、特許文献１に記載されている方法を適用できる。

カーネル１４は、当該ホームゲートウェイ装置１の基本的なＯＳ（専用ＯＳ３に対してこのように呼んでいる）の基本機能を実装したソフトウェアであり、実装したソフトウェアの中に、スローパスのパケット転送に係るソフトウェアであるスローパス部がある。以下、この実施形態の特徴に鑑み、カーネル１４をスローパス部１４と呼ぶこともある。

スローパス部１４は、スローパス通信コネクション管理テーブル３１を内蔵するスローパス通信コネクション制御部３２と、図２に図示していないパケット処理部と、待ちキューと、上述したマッピングルール払出しサーバ４が払い出したマッピングルール３３を保持（管理）する生成された４ｒｄトンネル３４とを有する。

スローパス通信コネクション制御部３２は、今回の処理対象のＩＰパケット（ＩＰｖ４パケット若しくはカプセル化ＩＰｖ６パケットなど）がスローパス通信コンネクション管理テーブル３１に記述されているスローパス通信コネクションのものか否かを判定する。スローパス通信コネクション制御部３２は、処理対象のＩＰパケットがスローパス通信コネクションのものである場合にパケット処理部に与えて、カプセリングやデカプセリング、ローカルアドレス及びブローバルアドレス間の変換などのレイヤ３やレイヤ４の転送処理を実行させる（なお、パケット処理部は、待ちキューの待ち順番に従って処理する）。

図４は、スローパス通信コンネクション管理テーブル３１で管理されている１つのスローパス通信コンネクションについての管理情報の例を示す説明図である。スローパス通信コンネクションについての管理情報も、図４及び図３の比較から分かるように、ファストパス通信コンネクションについての管理情報と同様な項目でなっている。

スローパス通信コネクション制御部３２は、処理対象のＩＰパケットが、スローパス通信コンネクション管理テーブル３１に記述されていない、スローパス通信コネクションのものでない場合（この段階ではファストパス通信コネクションでないことも確認されている）には、処理対象のＩＰパケットが制御用パケットか、コネクション未確立の初めて到来したコネクションのＩＰパケットかを判別する。処理対象のＩＰパケットが制御用パケットの場合には、スローパス通信コネクション制御部３２は、ユーザ空間アプリケーション１５に与え、コネクション未確立の初めて到来したコネクションのＩＰパケットの場合には、スローパス通信コネクション制御部３２は、生成済みの４ｒｄトンネル３４をも利用してスローパス通信コネクション情報を形成して登録した後に転送処理する。

この実施形態の場合、スローパス通信コネクション制御部３２が、後述する４ｒｄトンネル３４の生成動作をも行うものとする。

４ｒｄトンネル３４は、マッピングルール３３に従って生成された４ｒｄトンネルを表している。この４ｒｄトンネル３４の生成時点で、当該ホームゲートウェイ装置２のＩＰｖ６アドレスなどがマッピングルール３３から算出され、４ｒｄトンネルに設定される。４ｒｄトンネルに係るＩＰｖ６アドレスが、スローパス通信コネクションを登録する際に、スローパス通信コネクション情報の中に盛り込まれる。

この実施形態の場合、生成された４ｒｄトンネル３４は、マッピングルール３３だけから算出される情報が設定され、受信して転送するＩＰｖ４パケットの所定のヘッダ情報によって定まる、４ｒｄトンネルの情報であるアウターの宛先アドレスは、ＩＰｖ４パケットを受信したときに生成される。言い換えると、４ｒｄトンネル３４の生成時点では、４ｒｄトンネル３４は一部の設定が不足しているものである。

図５は、当該ホームゲートウェイ装置１に払い出されるマッピングルール例を示す説明図である。マッピングルールとして、ＢＭＲ（Ｂａｓｉｃ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｒｕｌｅ）、ＦＭＲ（Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｒｕｌｅ）、ＤＭＲ（Ｄｅｆａｕｌｔ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｒｕｌｅ）の３種類があり、図５（Ａ）がＢＭＲの一例を示し、図５（Ｂ）がＦＭＲの一例を示し、図５（Ｃ）がＤＭＲの一例を示している。

ＢＭＲは、当該ホームゲートウェイ装置１のＩＰｖ６ドメインにおけるアドレス（グローバルアドレス）のプレフィックス（ｐｒｅｆｉｘ）とその長さ（ｌｅｎｇｔｈ）、当該ホームゲートウェイ装置１のＩＰｖ４ドメインにおけるアドレス（グローバルアドレス）のプレフィックスとその長さ、当該ホームゲートウェイ装置１のＩＰｖ６プレフィックスから生成するＩＰｖ４プレフィックスとポートとの組のＩＤの範囲、当該ホームゲートウェイ装置１が使用するポート範囲のオフセット値などを規定する。すなわち、当該ホームゲートウェイ装置１が、自装置のＳＡＭ（Ｓｔａｔｅｌｅｓｓ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｍａｐｐｉｎｇ）アドレス及び利用可能なポート範囲を生成し、当該ホームゲートウェイ装置１と、図１のＭＡＰ装置７（ＭＡＰ−ＥにおけるＢＲに相当）若しくは折り返し先のホームゲートウェイ装置１−２との間の４ｒｄトンネルを介した通信を行うために利用される。

ＦＭＲは、折り返し先のホームゲートウェイ装置１−２（図１参照）のＩＰｖ６ドメインにおけるアドレスのプレフィックスとその長さ、折り返し先のホームゲートウェイ装置１−２のＩＰｖ４ドメインにおけるアドレスのプレフィックスとその長さ、折り返し先のホームゲートウェイ装置１−２のＩＰｖ６プレフィックスから生成するＩＰｖ４プレフィックスとポートとの組のＩＤの範囲、折り返し先のホームゲートウェイ装置１−２が使用するポート範囲のオフセット値などを規定する。すなわち、当該ホームゲートウェイ装置１（１−１）と、折り返し先のホームゲートウェイ装置１−２間の４ｒｄトンネルを介した通信を行うために利用される。ＦＭＲは、複数セット（例えば、２５５セット）を保持することができる。

ＤＭＲは、図１のＭＡＰ装置７（ＭＡＰ−ＥにおけるＢＲに相当）のＩＰｖ６アドレスが規定されている。

ホームゲートウェイ装置１は、ユーザ空間アプリケーション１５として、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）アプリケーション４１、ＨＴＴＰ（Ｈｙｐｅｒ Ｔｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アプリケーション４２、ＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ）プロキシアプリケーション４３、ファストパス設定デーモン４４を有する。

ＶｏＩＰアプリケーション４１は、ＶｏＩｐサービスを提供するためのアプリケーションである。ＨＴＴＰアプリケーション４２は、Ｗｅｂ−ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）による設定画面を提供するアプリケーションである。ＤＮＳプロキシアプリケーション４３は、ＤＮＳプロキシサービスを提供するアプリケーションである。これらＶｏＩＰアプリケーション４１、ＨＴＴＰアプリケーション４２及びＤＮＳプロキシアプリケーション４３は、既存のアプリケーションと同様であり、この実施形態の特徴にはほとんど無関係である。例えば、制御用のＩＰパケットの処理用アプリケーションとして図２で記載している。

ファストパス設定デーモン４４は、ファストパス部１３に対して、特定のスローパス通信コネクションを、ファストパス通信コネクションとしてオフロード設定を行うアプリケーションである。ファストパス設定デーモン４４は、上述した４ｒｄトンネル部３４と同様に、マッピングルール４５を保持（管理）しており、ファストパス部１３に設定するファストパス通信コネクションの送信元や宛先のＩＰｖ６アドレスなどをマッピングルール４５に従って算出する。ファストパス設定デーモン４４が保持するマッピングルール４５は、４ｒｄトンネル部３４が保持するマッピングルール３３（図５参照）と同様である。特定のスローパス通信コネクションは、例えば、直近の所定期間におけるトラフィック量が閾値以上のスローパス通信コネクションや、ＩＰパケットに挿入されている優先度情報が最高であるスローパス通信コネクションなどである。

ファストパス設定デーモン４４は、ファストパスに係る４ｒｄトンネルの設定をも行うものである。ファストパス設定デーモン４４が設定する４ｒｄトンネルも、マッピングルール３３だけから算出される情報が設定され、受信して転送するＩＰｖ４パケットの所定のヘッダ情報によって定まる、４ｒｄトンネルの情報であるアウターの宛先アドレスは、ＩＰｖ４パケットを受信したときに生成される。

ファストパス設定デーモン４４を設けたことにより、ＩＰパケットの複数の宛先（ＭＡＰ装置７や他のホームゲートウェイ装置１−２に収容された端末装置など）と通信するために、「インナーの宛先ＩＰｖ４アドレス」や「宛先ポート番号」が異なるトラフィックフロー転送する場合にも、ファストパス部１３がマッピングルールを保持してパケットの受信毎に宛先アドレスなどを算出する必要なく、４ｒｄトンネルのファストパス処理を行うことができる。

以上のように、ホームゲートウェイ装置１の４ｒｄトンネル部３３やファストパス設定デーモン４４が、マッピングルール３３の情報から４ｒｄトンネルを生成し、この４ｒｄトンネル生成時点で、当該ホームゲートウェイ装置１のＩＰｖ６アドレスなどがマッピングルールから算出され、一部の情報を欠くが、４ｒｄトンネルが設定される。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、実施形態のホームゲートウェイ装置１の動作を、４ｒｄトンネルの生成動作、ＩＰｖ４パケットの受信時動作の順に説明する。

図６は、実施形態のホームゲートウェイ装置における４ｒｄトンネルの生成動作を示すフローチャートである。

例えば、ＤＮＳプロキシアプリケーション４３が払い出されたマッピングルールを受信すると、４ｒｄトンネルの生成要求を発行し、スローパス通信コネクション制御部３２の４ｒｄトンネル生成部が４ｒｄトンネル３４の生成動作を開始する。

そしてまず、払い出されたマッピングルールには、ＢＭＲ、ＦＭＲ及びＤＭＲの全てが完備されているか否かを判別する（Ｓ１００）。ＢＭＲ、ＦＭＲ及びＤＭＲの全てが完備されていない場合には、スローパス通信コネクション制御部３２は、マッピングルール不正のために一連の処理を終了する。

ＢＭＲ、ＦＭＲ及びＤＭＲの全てが完備されている場合には、スローパス通信コネクション制御部３２の４ｒｄトンネル生成部は、４ｒｄトンネル３４を生成し、生成した４ｒｄトンネル３４にマッピングルール３３を設定する（Ｓ１０１）。スローパス通信コネクション制御部３２の４ｒｄトンネル生成部は、マッピングルール３３の情報から、当該ホームゲートウェイ装置１のＩＰｖ６アドレス、当該ホームゲートウェイ装置１のＩＰｖ４アドレス（ＷＡＮ側；グローバルアドレス）、ＭＡＰ装置７のＩＰｖ６アドレス、当該ホームゲートウェイ装置１が利用可能なポート番号の範囲などを４ｒｄトンネル３４（の情報）として算出（生成）することができる。

ここで、折り返し先のホームゲートウェイ装置１−２に収容されている端末装置に係るアウターのＩＰｖ６アドレスなどは、自己が収容している端末装置２側から受信したＩＰｖ４パケットの所定のヘッダ情報、すなわち、「宛先ＩＰｖ４アドレス」と「宛先ポート番号」から算出するものであるため、この生成時点では算出できない。

また、カーネル（スローパス設定部）１４は、４ｒｄトンネルに設定されたマッピングルール３３をファストパス設定デーモン４４に与えて、ファストパス設定デーモン４４にもマッピングルール３３を設定させ（Ｓ１０２）、一連の処理を終了する。

ファストパス設定デーモン４４においても、マッピングルール３３の設定により、上述と同様なファストパスに係る４ｒｄトンネルの生成が実行される。

図７は、ホームゲートウェイ装置１における、収容している端末装置２からＩＰｖ４パケットを受信したときの動作を示すフローチャートである。図７は、上述のように生成した４ｒｄトンネルにおいて不足する情報（アウターのＩＰｖ６アドレス）を補う動作の面から整理して示している。端末装置２からＩＰｖ４パケットを受信したときには、主として、ファストパス通信コネクション制御部２２やスローパス通信コネクション制御部３２などが機能する。

ホームゲートウェイ装置１は、端末装置２からＩＰｖ４パケットが与えられると、まず、ファストパス通信コネクション管理テーブル２１で管理されていない新規な通信コネクションのＩＰｖ４パケットか否かを判定する（Ｓ２００）。ファストパス通信コネクション管理テーブル２１で管理されている通信コネクションのＩＰｖ４パケットであると、ホームゲートウェイ装置１は、ファストパス部２２による転送を実行させる（Ｓ２０１）。

これに対して、ファストパス通信コネクション管理テーブル２１で管理されていない新規な通信コネクションのＩＰｖ４パケットであると、ホームゲートウェイ装置１は、スローパス通信コネクション管理テーブル３１でも管理されていない新規な通信コネクションのＩＰｖ４パケットか否かを判定する（Ｓ２０２）。スローパス通信コネクション管理テーブル３１で管理されている通信コネクションのＩＰｖ４パケットであると、ホームゲートウェイ装置１は、スローパス部１４によるパケット処理を実行させる（Ｓ２０３）。

ファストパス通信コネクション管理テーブル２１でもスローパス通信コネクション管理テーブル３１でも管理されていない新規な通信コネクションのＩＰｖ４パケットであると、ホームゲートウェイ装置１は、４ｒｄでは当該ホームゲートウェイ装置１が使用できるポート番号の範囲が制限されるため、そのポート番号の範囲内でＮＡＰＴ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｐｏｒｔ Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）を実施する（Ｓ２０４）。

その後、ホームゲートウェイ装置１は、受信パケットの宛先アドレスが４ｒｄトンネル宛か否か（すなわち、ＮＧＮ網３に送出することを要するものか否か）を判別する（Ｓ２０５）。受信ＩＰｖ４パケットの宛先が４ｒｄトンネル宛の場合には、ホームゲートウェイ装置１は、受信ＩＰｖ４パケットの宛先ＩＰｖ４アドレスにマッチするＦＭＲがあるか否かを判別する（Ｓ２０６）。

宛先ＩＰｖ４アドレスにマッチするＦＭＲがあると、ホームゲートウェイ装置１は、ＦＭＲ、宛先ＩＰｖ４アドレス及び宛先ポート番号から、アウターのＩＰｖ６アドレスを算出して設定する（Ｓ２０７）。一方、宛先ＩＰｖ４アドレスにマッチするＦＭＲがあると、ホームゲートウェイ装置１は、ＭＡＰ装置７のＩＰｖ６アドレスを、アウターの宛先ＩＰｖ６アドレスに設定する（Ｓ２０８）。すなわち、どのＦＭＲのルールにもマッチしなかった場合には、強制的にＭＡＰ装置７（ＭＡＰ−ＥにおけるＢＲに相当する）の宛先ＩＰｖ６アドレスを付与して転送させることとしている。

以上のようにして今回の新規の通信コネクションに関して４ｒｄトンネルを適用できる情報が揃った場合（Ｓ２０７やＳ２０８の処理が終了した場合）や、受信したＩＰｖ４パケットの宛先が４ｒｄトンネル宛でない場合には、ホームゲートウェイ装置１は、スローパス通信コネクション管理テーブル３１に情報を登録した後、ファストパス設定デーモン４４に、ファストパス通信コネクション管理テーブル２１でもスローパス通信コネクション管理テーブル３１でも管理されていない新規な通信コネクションのＩＰｖ４パケットの受信を通知する（Ｓ２０９）。

この通知を受けたファストパス設定デーモン４４は、上述したステップＳ２０５〜Ｓ２０８と同様な処理を行い、ファストパス通信コネクション管理テーブル２１に新規な通信コネクションの情報を登録させる（Ｓ２１０）。

その後、今回受信したＩＰｖ４パケットの送信処理に移行する（Ｓ２１１）。

フローチャートは省略しているが、ＮＧＮ網３から４ｒｄパケット（カプセル化されたＩＰｖ６パケット；アウターＩＰｖ６、インナーＩＰｖ４）を受信した場合には、アウターのＩＰｖ６ヘッダを取り除き、上記と逆のＮＡＰＴ変換をインナーのＩＰｖ４アドレスに行ってから端末装置２へ転送する。

（Ａ−３）実施形態の効果
以上のように、上記実施形態によれば、ホームゲートウェイ装置上で４ｒｄトンネリングを行う際に、情報の欠落が一部にあるがマッピングルールを保持する１つの４ｒｄトンネル３４を作成し、ＮＧＮ網３に転送するＩＰｖ４パケットの情報に応じて４ｒｄトンネルを完成させて４ｒｄトンネリング処理するようにしたので、通信コネクション毎に４ｒｄトンネルを作成することなく、スローパス部１４が、複数の宛先（ＭＡＰ装置７や他のホームゲートウェイ装置に収容された端末装置）と通信することができる。

言い換えると、「インナーの宛先ＩＰｖ４アドレス」や「宛先ポート番号」が異なるトラフィックフローを転送する場合にも、１つの４ｒｄトンネルだけで、４ｒｄトンネリング処理を行うことができる。

また、上記実施形態によれば、マッピングルールを保持するファストパス設定デーモン４４をホームゲートウェイ装置１に設けたので、複数の宛先と通信するために、「インナーの宛先ＩＰｖ４アドレス」や「宛先ポート番号」が異なるトラフィックフローを転送する場合にも、１つの４ｒｄトンネルだけで、ファストパス部において４ｒｄトンネリング処理を行うことができる。

さらに、上記実施形態によれば、新規な通信コネクションのＩＰｖ４パケットを処理する際には、情報の欠落が一部にあるが４ｒｄトンネルが作成されていて、受信したＩＰｖ４パケットに応じて算出することを要する４ｒｄトンネルの情報が一部であるので、新規な通信コネクションのＩＰｖ４パケットの受信時に行う４ｒｄトンネルに係る処理遅延がごく僅かであり、従来よりパケットの転送遅延を小さくすることができる。

（Ｂ）他の実施形態
上記実施形態では、本発明をホームゲートウェイ装置に適用した場合を示したが、４ｒｄトンネル処理を行うものであれば、他のパケット処理装置に本発明を適用することができる。例えば、上述したＭＡＰ−ＥにおけるＢＲに本発明を適用しても良い。

上記実施形態では、ファストパス設定デーモンがマッピングルールを保持し、４ｒｄトンネルの不足情報を算出できるものであったが、ファストパス設定デーモンがマッピングルールを保持しないものであっても良い。この場合、４ｒｄトンネルのみがマッピングルールに基づいてアウターのＩＰｖ６アドレスを算出し、その算出結果のみをファストパス設定デーモンに通知するようにすることにより、ファストパス設定デーモンがマッピングルールを保持しないようにしても良い。

上記実施形態では、ファストパス及びスローパス対応のパケット処理装置を示したが、転送パスとして、ファストパスとスローパスとに分かれていないパケット処理装置にも、本発明を適用することができる。

上記実施形態では、４ｒｄトンネル処理を行うパケット処理装置に本発明を適用した場合を示したが、本発明のトンネル処理は４ｒｄトンネルに限定されるものではない。例えば、４ｒｄトンネルと同様に、アウターの宛先アドレスがトラフィックの所定のヘッダ情報によって変化するトンネリングプロトコルであれば、本発明を適用することができる。

１、１−１、１−２…ホームゲートウェイ装置、２、２−１１、２−１２、２−２１、２−２２…端末装置、３…ＮＧＮ網、４…マッピングルール払出しサーバ、５…ゲートウェイ装置、６…ＶＮＥ網、７…ＭＡＰ装置、８…ＩＰｖ４網、９…Ｗｅｂサーバ、１１…ＬＡＮポート、１２…ＷＡＮポート、１３…専用ＯＳ（ファストパス部）、１４…カーネル（スローパス部）、１５…ユーザ空間アプリケーション、２１…ファストパス通信コンネクション管理テーブル、２２…ファストパス通信コネクション制御部、３１…スローパス通信コネクション管理テーブル、３２…スローパス通信コネクション制御部、３３…マッピングルール、３４…４ｒｄトンネル、４１…ＶｏＩＰアプリケーション、４２…ＨＴＴＰアプリケーション、４３…ＤＮＳプロキシアプリケーション、４４…ファストパス設定デーモン。

Claims (5)

1. 対向するパケット処理装置との間でトンネルを介してカプセル化パケットを授受するパケット処理装置において、
   受信したカプセル化前のパケットの所定ヘッダに、払い出されたマッピングルールを適用して決定される設定項目を除き、マッピングルールに従ってトンネルの設定項目を予め定めてトンネルを生成するトンネル生成手段と、
   マッピングルールを含めて生成されたトンネルを保持するトンネル保持手段と、
   受信したカプセル化前のパケットから所定のヘッダ情報を抽出し、上記トンネル保持手段に保持されているマッピングルールを適用して、不足しているトンネルの設定項目を補うトンネル設定項目完備手段と
   を有することを特徴とするパケット処理装置。
2. 転送パスとしてファストパス及びスローパスに対応でき、
   上記トンネル生成手段、上記トンネル保持手段及び上記トンネル設定項目完備手段として、スローパス用のものとファストパス用のものとを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパケット処理装置。
3. 上記トンネルが、ＩＰｖ４アドレスをＩＰｖ６でトンネリングする４ｒｄトンネルであり、
   上記トンネル設定項目完備手段が、受信したＩＰｖ４パケットの宛先ＩＰｖ４アドレス及び宛先ポート番号に基づき、アウターのＩＰｖ６アドレスを補う
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパケット処理装置。
4. 対向するパケット処理装置との間でトンネルを介してカプセル化パケットを授受するパケット処理装置に搭載されるコンピュータを、
   受信したカプセル化前のパケットの所定のヘッダ情報に、払い出されたマッピングルールを適用して決定される設定項目を除き、マッピングルールに従ってトンネルの設定項目を予め定めてトンネルを生成するトンネル生成手段と、
   マッピングルールを含めて生成されたトンネルを保持するトンネル保持手段と、
   受信したカプセル化前のパケットから所定のヘッダ情報を抽出し、上記トンネル保持手段に保持されているマッピングルールを適用して、不足しているトンネルの設定項目を補うトンネル設定項目完備手段と
   して機能させることを特徴とするパケット処理プログラム。
5. ネットワークを介して対向する２つのパケット処理装置間にトンネルを設定してパケットを授受するネットワークシステムにおいて、
   少なくとも一方の上記パケット処理装置として、請求項１〜３のいずれかに記載のパケット処理装置を適用したことを特徴とするネットワークシステム。

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