JP6308295B2 - 通信装置、サーバ、通信システム及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、サーバ、通信システム及び通信方法に関する。

ブロードバンドルータの普及により、例えば宅内にＬＡＮ（Local Area Network）を利用できる環境を構築し、ＬＡＮ内の機器をルータを介してインターネット上の機器に接続する形態が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

ＬＡＮ内の機器とインターネット上の機器とでは、ネットワークに割り当てられるアドレスの体系が異なる。よって、ルータが、ＬＡＮのプライベートＩＰアドレスとインターネットのグローバルＩＰアドレスとが対応付けられたＮＡＴエントリを使用してアドレス変換を行うことにより、ＬＡＮ内の機器とインターネット上の機器との通信が可能となる（ＮＡＴ越え）。

ＮＡＴ越えの技術としては、静的ＮＡＴ／ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）によるポートフォワーディングや、動的ＮＡＴ／ＳＴＵＮ（Simple Traversal of UDP through NATs）が挙げられる。静的ＮＡＴ／ＵＰｎＰによるポートフォワーディングは、ＮＡＴルータに対し、ＮＡＴエントリを固定的に設定するか、あるいは、ＵＰｎＰ対応のルータに対し、ＵＰｎＰによりポートフォワードを固定的に設定する。動的ＮＡＴは、インターネットとの通信が発生すると動的にＮＡＴエントリを作成する。この場合、一定時間無通信であるとＮＡＴエントリは消去される。

特開２００５−１０２３１６号公報 特開２００５−１３０４５３号公報

しかしながら、ＮＡＴエントリが消去されると、ルータによるＩＰアドレスの対応付けができないため、ＬＡＮ内の機器とインターネット上の機器との通信はできなくなる。

一方、ＵＰｎＰ対応のルータが設定するＮＡＴエントリは消去されない。ただし、このＵＰｎＰの技術は、ＬＡＮの機器と隣接するルータにしか使用できない。

そこで、一つの側面では、ＬＡＮのルータの構成に応じてＮＡＴ越えが可能な状態を維持することを目的とする。

一つの態様では、ＬＡＮのルータでＮＡＴ越えを行い、外部ネットワークを介してサーバと接続されるＬＡＮ上の通信装置であって、前記ＬＡＮのルータの構成を判定するＬＡＮ構成判定部と、前記ＬＡＮのルータの構成が二段以上と判定された場合、前記サーバに登録されている前記ＮＡＴ越えを行うルータへ、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリは消去されない間隔でＮＡＴ更新要求パケットを送信するように要求する通信装置側の通信制御部と、を有する通信装置が提供される。

一つの側面として、ＬＡＮのルータの構成に応じてＮＡＴ越えが可能な状態を維持することで、サーバの負荷を軽減することができる。

第１実施形態にかかる通信システムを示した図。 通信システムのルータが一段の場合のＮＡＴ越えを説明するための図。 通信システムのルータが多段の場合のＮＡＴ越えを説明するための図。 第１実施形態にかかるＰＣ、サーバ、ルータの機能構成を示す図。 ＮＡＴエントリ更新処理（ルータ構成一段）を示すフローチャート。 図５のＳ１のＬＡＮ登録要求の一例を示す図。 図５のＳ２のＬＡＮ登録要求受信処理を示すフローチャート。 図５のＳ３のＬＡＮ登録要求の一例を示す図。 図５のＳ４のＰＣから送信されるＬＡＮ登録要求の一例を示す図。 図５のＳ５のルータで保持するＮＡＴエントリの一例を示す図。 図５のＳ６のＮＡＴ変換後のＬＡＮ登録要求の一例を示す図。 図５のＳ８のＬＡＮ登録要求受信処理を示すフローチャート。 図５のＳ８のＬＡＮ情報テーブルの一例を示す図。 図５のＳ９のＮＡＴ更新要求送信処理を示すフローチャート。 図５のＳ１１のサーバから送信されるＮＡＴ更新要求の一例を示す図。 図５のＳ１３のＮＡＴ変換後のＮＡＴ更新要求の一例を示す図。 図５のＳ１５のＮＡＴ更新要求受信処理を示すフローチャート。 第１実施形態にかかるＮＡＴエントリ更新処理（ルータ構成一段又は多段）を示すフローチャート。 図１８のＳ２２のＬＡＮ登録要求受信処理を示すフローチャート。 図１８のＳ２３のＬＡＮ構成判定要求の一例を示す図。 図１８のＳ２４のＬＡＮ構成判定要求受信処理を示すフローチャート。 図１８のＳ３０のＬＡＮ構成判定処理を示すフローチャート。 図１８のＳ３１のＬＡＮ構成判定応答の一例を示す図。 図１８のＳ３２のＬＡＮ構成判定応答受信処理を示すフローチャート。 第２実施形態にかかる通信システムを示した図。 第２実施形態にかかるＰＣ、サーバ、ルータの機能構成を示す図。 第２実施形態にかかるＮＡＴ更新周期最適化処理を示すフローチャート。 図２７のＳ４１のＬＡＮ登録要求の一例を示す図。 図２７のＳ４４のＰＣから送信されるＬＡＮ登録要求の一例を示す図。 図２７のＳ４８のＬＡＮ登録要求受信処理を示すフローチャート。 図２７のＳ５０の周期最適化要求の一例を示す図。 図２７のＳ５２の周期最適化要求受信処理を示すフローチャート。 図２７のＳ５２の周期送信管理テーブル(初回登録時)の一例を示す図。 図２７のＳ５４のＮＡＴエントリ生存確認送信処理を示すフローチャート。 図２７のＳ５５のＮＡＴエントリ生存確認の一例を示す図。 図２７のＳ６０のＮＡＴエントリ生存確認受信処理を示すフローチャート。 図２７のＳ６１のＮＡＴエントリ生存確認応答の一例を示す図。 図２７のＳ７１の周期送信タイマ更新処理(NATエントリ生存確認応答受信時)を示すフローチャート。 図２７のＳ７１の周期送信管理テーブルの一例を示す図。 図２７のＳ７８の応答待ちタイマ満了処理を示すフローチャート。 図２７のＳ７９の周期最適化応答の一例を示す図。 図２７のＳ８０の周期最適化応答受信処理を示すフローチャート。 第３実施形態にかかる通信システムを示した図。 第３実施形態にかかるＰＣ、サーバ、ルータの機能構成を示す図。 第３実施形態にかかるＬＡＮ変更処理を示すフローチャート。 図４５のＳ９０の重複ＬＡＮ検索要求の一例を示す図。 図４５のＳ９１の重複ＬＡＮ検索処理を示すフローチャート。 図４５のＳ９１の重複管理テーブルの一例を示す図。 図４５のＳ９２の重複ＬＡＮ検索応答の一例を示す図。 図４５のＳ９３のＬＡＮ登録処理を示すフローチャート。 図４５のＳ９３のサーバ(NAT制御部)で保持するＬＡＮ情報テーブルの一例を示す図。 図４５のＳ１０２の重複管理テーブルの一例を示す図。 図４５のＳ１０４のＬＡＮ情報テーブルの一例を示す図。 第１〜第３実施形態にかかるＰＣ、サーバ、ルータのハードウェア構成を示す図。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
＜第１の実施形態＞
［通信システム］
まず、本発明の第１実施形態に係る通信システムについて、図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態にかかる通信システムを示した図である。図１（ａ）は、本通信システム１０のＬＡＮ内のルータの構成が一段の場合を示し、図１（ｂ）は、通信システム１０のＬＡＮ内のルータが多段（二段以上）の場合を示す。

図１（ａ）の通信システム１０では、ＰＣ１とサーバ２とが、ＬＡＮ１１とＷＡＮ１２及びインターネット１３とを介して接続されている。ルータ３ａは、ＰＣ１のプライベートＩＰアドレスとＷＡＮ１２のグローバルＩＰアドレスとが対応付けられたＮＡＴエントリを生成し、ＮＡＴエントリに基づきプライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスとのアドレス変換を行う。以下、プライベートＩＰアドレスを「ローカルＩＰアドレス」ともいう。これにより、ＰＣ１とサーバ２との通信が可能となる。なお、ＷＡＮ１２及びインターネット１３は、外部ネットワークの一例である。

図１（ｂ）の通信システム１０は、ＬＡＮ１１のルータの構成がルータ３ａ、３ｂ（以下、総称して「ルータ３」ともいう）の二段の場合を示す。ルータ３ｂは、ＬＡＮ内のプライベートＩＰアドレスが対応付けられたＮＡＴエントリを生成してアドレス変換を行う。ルータ３ａは、ＬＡＮのプライベートＩＰアドレスとＷＡＮ１２のグローバルＩＰアドレスとが対応付けられたＮＡＴエントリを生成してアドレス変換を行う。

図２に示したように、ＰＣ１は、隣接するルータ３（一段の場合にはルータ３ｂ、二段の場合にはルータ３ａ）に、ＩＰアドレスの取得要求を送信する（１）。ＰＣ１は、ＩＰアドレスを隣接するルータ３から取得する（２）。

ＰＣ１は、取得したＩＰアドレスに基づき、ＬＡＮ１１内のルータ３の構成が一段か二段以上（二段以上を「多段」とも表記する）かの判定を実行する（３）。ＰＣ１は、ＩＰアドレスがプライベートＩＰアドレスと判定した場合、ルータ３の構成は二段以上であり、隣接するルータの先のルータでプライベートＩＰアドレスからグローバルＩＰアドレスへの変換が行われていると判断する。

一方、ＰＣ１は、取得したＩＰアドレスがグローバルＩＰアドレスと判定した場合、隣接するルータでプライベートＩＰアドレスからグローバルＩＰアドレスへの変換が行われているため、ルータ３は一段で構成されていると判定する。

ＬＡＮ１１内のルータ３が一段で構成されている場合、ＵＰｎＰによるポートフォワーディングによりＮＡＴ越えが可能である。この場合、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリは消去されない。

これに対して、ＬＡＮ１１内のルータ３が多段で構成されている場合、ＷＡＮ１２（インターネット１３）側のルータ３は、インターネット１３との通信が発生すると動的にＮＡＴエントリを作成する。この場合、一定時間無通信であるとＮＡＴエントリは消去される。

以下に説明する一実施形態にかかる通信システム１０では、ＬＡＮ１１内のルータ３が多段で構成されているかを判定し、多段の場合、ＰＣ１は、ＬＡＮ１１の登録要求（つまり、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリを延命させるための登録要求を実行し、サーバ２は、登録したＬＡＮ１１へＮＡＴ更新要求パケットを送信する。これにより、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリを消去することを回避できる。

具体的には、図３に示したように、ＰＣ１は、ＬＡＮ１１内のルータ３が多段で構成されていると判定した場合、サーバ２へＬＡＮ登録要求を発信する（１）。ルータ３ｂは、ＩＰアドレス及びポート変換を行い、ＮＡＴテーブルを生成する（２）。ルータ３ａは、ＩＰアドレス及びポート変換を行い、ＮＡＴテーブルを生成する（２）'。これにより、ＮＡＴ越えが可能になる。

サーバ２は、ＰＣ１からのＬＡＮ登録要求に応じて、（２）'のＰＣ１のグローバルＩＰアドレス及びポート情報を後述されるＬＡＮ情報テーブルに保持する（３）。次に、サーバ２は、所定の間隔（例えば定期的）に（３）でＬＡＮ情報テーブルに保持されたグローバルＩＰアドレス及びポート情報にＮＡＴ更新要求パケットを送信する（４）。ルータ３ａは、ＮＡＴ更新要求パケットを受信することで、一定時間無通信であるときにＮＡＴエントリが消去されることを回避し、ＮＡＴ越えが可能な状態を維持することができる（５：ＮＡＴエントリ延命）。また、ＰＣ１は、ＬＡＮ１１内のルータ３が多段で構成されている場合のみＬＡＮ１１の登録要求を行い、サーバ２はこれに応じてＮＡＴ更新要求パケットを送信する。これにより、ルータ３が一段で構成されている場合にはＮＡＴ更新要求パケットの周期的送信を行わないことで、サーバ２及びネットワークの負荷を軽減することができる。

なお、ルータ３ｂは、プライベートＩＰアドレスの変換を行い、ＮＡＴ更新要求パケットをＰＣ１に送信する。ルータ３ｂもルータ３ａと同様に、ＮＡＴ更新要求パケットを受信することで、ＮＡＴエントリを延命させることができる（５）。

以上に説明したように、本実施形態では、ＬＡＮ１１内のルータ３が多段で構成されている場合、サーバ２がＰＣ１のグローバルＩＰアドレス及びポート宛てに所定の間隔でＵＤＰ（User Datagram Protocol）によるＮＡＴ更新要求パケットを送信することで、ルータ３のＮＡＴエントリを維持することができる。

［各装置の機能構成］
次に、第１実施形態に係るＰＣ１、サーバ２、ルータ３の機能構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係るＰＣ１、サーバ２、ルータ３の機能構成を示す図である。

ＰＣ１は、ＵＩ部１４、ＬＡＮ登録部１５、ＬＡＮ構成判定部１６、ＵＰｎＰ取得部１７及び通信制御部１８を有する。ＰＣ１は、ＬＡＮ１１のルータ３でＮＡＴ越えを行い、インターネット１３等の外部ネットワークを介してサーバ２と接続されるＬＡＮ上の通信装置の一例である。通信装置は、ＰＣ１に限られず、テレビジョン受像機や録画再生機器、ゲーム機器、音楽再生機器などのマルチメディア装置、通信機能を有する冷蔵庫、洗濯機、エアコン、電子レンジ等の家電機器、携帯機器、タブレット型端末等であってもよい。

ＵＩ部１４は、サーバ２へのＬＡＮ登録を行うためのユーザインタフェースの機能を有する。ＬＡＮ登録部１５は、サーバ２へのＬＡＮ登録を制御する。ＵＰｎＰ取得部１７は、ＵＰｎＰ対応のルータ３にアクセスし、ＩＰアドレスを取得する。ＬＡＮ構成判定部１６は、取得したＩＰアドレスにより、ＬＡＮ１１内のルータ構成(一段又は多段)を判断する。通信制御部１８は、ＴＣＰ／ＩＰによる他装置との通信を制御する。

ルータ３は、通信制御部３１及びＵＰｎＰ処理部３３を有する。通信制御部３１は、ＴＣＰ／ＩＰによる他装置との通信を制御する。ＵＰｎＰ処理部３３は、ＰＣ１のＵＰｎＰ取得部１７によるＩＰアドレス取得に応答し、ＰＣ１の外向けのＩＰアドレスを送信する。通信制御部３１は、ＮＡＴテーブル３２を保持する。ＮＡＴテーブル３２は、ＬＡＮ１１とＷＡＮ１２（インターネット１３）間のＩＰアドレス変換を行うためのＮＡＴエントリーを記憶したアドレス変換のためのテーブルである。

サーバ２は、通信制御部２１、ＮＡＴ制御部２２及び記憶部２３を有する。通信制御部２１は、ＴＣＰ／ＩＰによる他装置との通信を制御する。ＮＡＴ制御部２２は、ＰＣ１からのＬＡＮ登録要求に応じて、ルータ３にＮＡＴ更新要求パケットを送信する。記憶部２３は、ＬＡＮ登録要求に応じてＮＡＴ更新要求パケットを送信するルータ３のＮＡＴエントリの情報をＬＡＮ情報テーブル２４に記憶する。

［ＮＡＴエントリ更新処理（ルータ構成一段）］
次に、ルータ構成が一段の場合（図３（ａ））のＮＡＴエントリ更新処理について、図５を参照しながら説明する。図５は、ＮＡＴエントリ更新処理（ルータ構成が一段の場合）を示すフローチャートである。図５では、ＬＡＮ登録処理が実行され、次にＮＡＴエントリ更新処理が実行される。

（ＬＡＮ登録要求）
ＮＡＴエントリ更新処理が開始されると、まず、ＰＣ１のＵＩ部１４が、ＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ１）。図６は、ＬＡＮ登録要求に含まれる情報の一例として、上段にパラメータ、下段に各パラメータに対する設定値を示す。ＬＡＮ登録要求には、メッセージ種別６１に「ＬＡＮ登録要求」、周期送信間隔情報６２に「８００秒」が設定されている。

図５にてステップＳ１のＬＡＮ登録要求を受けて、ＬＡＮ登録部１５が、ＬＡＮ登録要求受信処理を実行する（ステップＳ２）。図７のＬＡＮ登録要求受信処理では、ＬＡＮ登録部１５は、端末ＩＤを決定し（ステップＳ１００）、通信制御部１８にＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ１０１）。端末ＩＤには、ＰＣ１のＭＡＣアドレスを使用してもよいし、インターネットで一意となる他のＩＤを生成してもよい。

次に、図５にてＬＡＮ登録部１５は、ＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ３）。図８に示すように、ＬＡＮ登録部１５から送信されるＬＡＮ登録要求に含まれる情報には、ステップＳ１においてＵＩ部１４から送信されたＬＡＮ登録要求に端末ＩＤ６３「１２３４５」が付加されている。

次に、図５にて通信制御部１８は、ＬＡＮ登録要求のＩＰパケットを送信する（ステップＳ４）。図９に示すＬＡＮ登録要求のＩＰパケットは、ＰＣ１からルータ３に送信される。ＬＡＮ登録要求のＩＰパケットには、ＩＰヘッダに送信先ＩＰアドレス７１及び送信元ＩＰアドレス７２、ＵＤＰヘッダに送信先ポート７３、送信元ポート７４、ＬＡＮ情報にメッセージ種別７５、端末ＩＤ７６及び周期送信間隔情報７７が設定されている。ここでは、送信先ＩＰアドレス７１にサーバ２のＩＰアドレス「100.100.100.1」、送信元ＩＰアドレス７２にＰＣ１のＩＰアドレス「192.168.10.1」、送信先ポート７３にサーバ２のポート「2000」、送信元ポート７４にＰＣ１のポート「1000」が設定される。

次に、図５にてルータ３の通信制御部３１は、プライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスとが対応付けられたＮＡＴエントリを生成してアドレス変換を行う（ステップＳ５）。図１０に示すように、ルータ３が生成するＮＡＴエントリは、プライペートＩＰアドレス８１、プライペートポート８２、グローバルＩＰアドレス８３、グローバルポート８４、サーバＩＰアドレス８５及びサーバポート８６の情報を含む。生成されたＮＡＴエントリは、ＮＡＴテーブル３２に保存される。ルータ３は、ＮＡＴエントリに基づきＬＡＮ１１内のＰＣ１のプライベートＩＰアドレス「192.168.10.1」をインターネットのグローバルＩＰアドレス「120.120.120.120」にアドレス変換する。これにより、ＰＣ１は、ルータ３でＮＡＴ越えを行い、インターネット１３を介してサーバ２と接続可能となる。

次に、図５にてルータ３の通信制御部３１は、ＮＡＴ変換後のＬＡＮ登録要求のＩＰパケットをサーバ２に送信する（ステップＳ６）。図１１に示すＮＡＴ変換後のＬＡＮ登録要求は、送信元ＩＰアドレス９２にアドレス変換後のグローバルＩＰアドレス「120.120.120.120」が設定され、送信元ポート９４にグローバルポート「1500」が設定される。

次に、図５にてサーバ２の通信制御部２１は、ＮＡＴ変換後のＬＡＮ登録要求のＩＰパケットを受信し、そのＬＡＮ登録要求をＮＡＴ制御部２２に送信する（ステップＳ７）。ＮＡＴ制御部２２は、ＬＡＮ登録要求受信処理を実行する（ステップＳ８）。図１２に示すように、ＬＡＮ登録要求受信処理では、ＮＡＴ制御部２２は、ＬＡＮ情報テーブル２４を生成する（ステップＳ１０３）。記憶部２３は、ＬＡＮ情報テーブル２４を記憶する。ＬＡＮ情報テーブル２４は、図１３に示すように、端末ＩＤ２４１、端末ＩＰアドレス２４２、端末ポート番号２４３．周期送信間隔情報２４４の情報を含む。端末ＩＤ２４１にはＰＣ１を識別するためのＩＤが設定され、端末ＩＰアドレス２４２には、ＮＡＴエントリのグローバルＩＰアドレスが設定され、端末ポート番号２４３にはグローバルポートが設定される。周期送信間隔情報２４４には、サーバ２からＮＡＴ越えを行うルータ３へＮＡＴ更新要求パケットを送信する際の所定の間隔（周期）として「８００秒」が設定される。

（ＮＡＴエントリ更新）
次に、図５にてＮＡＴ制御部２２は、ＮＡＴ更新要求送信処理を実行する（ステップＳ９）。図１４に示すように、ＮＡＴ更新要求送信処理では、ＮＡＴ制御部２２は、ＮＡＴエントリ更新タイマで時刻をカウントし、前回のＮＡＴ更新要求パケットの送信から周期送信間隔である８００秒が経過したとき（ステップＳ１０６：満了）、ＮＡＴ更新要求を送信する（ステップＳ１０７）。ＮＡＴ制御部２２は、ＮＡＴエントリ更新タイマで次のＮＡＴ更新要求パケットの送信のためのカウントを開始する（ステップＳ１０８）。

このようにして、図５にてＮＡＴ制御部２２は、ＮＡＴ更新要求を送信する（ステップＳ１０）。次いで、通信制御部２１は、ＮＡＴ更新要求のＩＰパケットをルータ３に送信する（ステップＳ１１）。図１５のＮＡＴ更新要求のＩＰパケットには、ＩＰヘッダに送信先ＩＰアドレス１０１、送信元ＩＰアドレス１０２、ＵＤＰヘッダに送信先ポート１０３、送信元ポート１０４、メッセージの内容にメッセージ種別１０５及び端末ＩＤ１０６が設定されている。送信先ＩＰアドレス１０１にはグローバルＩＰアドレス「120.120.120.120」、送信元ＩＰアドレス１０２にはサーバ２のＩＰアドレス「100.100.100.1」が設定される。また、送信先ポート１０３にはグローバルポート「1500」、送信元ポート１０４にはサーバ２のポート「2000」が設定される。メッセージ種別１０５は「ＮＡＴ更新」、端末ＩＤ１０６は「12345」である。

次に、図５にてルータ３ａの通信制御部３１は、ＮＡＴエントリを更新し、グローバルＩＰアドレスからプライベートＩＰアドレスにアドレス変換を行う（ステップＳ１２）。次に、通信制御部３１は、ＮＡＴ更新要求のＩＰパケットをＰＣ１に送信する（ステップＳ１３）。図１６に示すＮＡＴ変換後のＮＡＴ更新要求のＩＰパケットは、送信先ＩＰアドレス１１１にアドレス変換後のプライベートＩＰアドレス「192.168.10.1」が設定され、送信先ポート１０３にプライベートポート「1000」が設定される。

次に、図５にてＰＣ１の通信制御部１８は、ＮＡＴ更新要求を送信する（ステップＳ１４）。ＬＡＮ登録部１５は、ＮＡＴ更新要求を受けて、ＮＡＴ更新要求受信処理を実行する（ステップＳ１５）。この時点では、ルータ３のＮＡＴエントリは更新済みであるため、特にＰＣ１側で何らかの処理を行う必要はない。よって、図１７に示すように、ＬＡＮ登録部１５は、ＮＡＴ更新要求受信処理では、何もしないか、受信したＩＰパケットに基づきエラーチェックを行う（ステップＳ１０９）。例えば、ＩＰパケットに含まれる端末ＩＤ（図１６の１１６）をチェックし、自ＰＣと異なる端末ＩＤが設定されていた場合には、エラーを表示してもよい。

［ＮＡＴエントリ更新処理（ルータ構成一段又は多段）］
次に、ルータ構成が一段又は多段の場合（図３（ｂ））のＮＡＴエントリ更新処理について、図１８を参照しながら説明する。図１８は、ＮＡＴエントリ更新処理（ルータ構成一段又は多段）を示すフローチャートである。図１８では、ＬＡＮ登録処理が実行され、次にＮＡＴエントリ更新処理が実行される。ＬＡＮ登録処理では、本実施形態の特徴の一つであるＬＡＮ構成判定処理が実行される。図１８では、図１（ｂ）に示したＰＣ１に最も近いルータ３ｂが、ルータ３として示されている。

（ＬＡＮ登録要求）
まず、ＰＣ１のＵＩ部１４が、ＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ２１）。次に、ＬＡＮ登録部１５が、ＬＡＮ登録要求受信処理を実行する（ステップＳ２２）。図１９のＬＡＮ登録要求受信処理においてＬＡＮ登録部１５は、端末ＩＤを決定し（ステップＳ１１０）、ＬＡＮ構成判定部１６にＬＡＮ構成判定要求を送信する（ステップＳ１１１）。

これにより、図１８のステップＳ２３にてＬＡＮ登録部１５からＬＡＮ構成判定部１６にＬＡＮ構成判定要求が送信される。図２０には、メッセージ種別１２１がＬＡＮ構成判定要求に設定されたＬＡＮ構成判定要求の一例が示されている。

次に、図１８にてＬＡＮ構成判定部１６は、ＬＡＮ構成判定要求受信処理を実行する（ステップＳ２４）。図２１のＬＡＮ構成判定要求受信処理においてＬＡＮ構成判定部１６は、ＰＣ１のＵＰｎＰの機能が有効になっているかを判定する（ステップＳ１１３）。ＬＡＮ構成判定部１６は、ＵＰｎＰの機能が有効になっていると判定した場合、ＩＰアドレス（以下、「外向けアドレス」ともいう。）の取得要求をＵＰｎＰ取得部１７に送信する（ステップＳ１１４）。ＬＡＮ構成判定部１６は、ＵＰｎＰの機能が有効になっていないと判定した場合、ＬＡＮ構成判定の結果が「判定不能」である応答をＬＡＮ登録部１５に送信する（ステップＳ１１５）。

次に、図１８にてＵＰｎＰ取得部１７は、外向けアドレスの取得要求（ステップＳ２５）を受けて、外向けアドレス取得要求受信処理を実行する（ステップＳ２６）。次に、ＵＰｎＰ取得部１７は、外向けアドレス取得要求のＩＰパケットをＰＣ１に隣接するルータ３ｂのＵＰｎＰ処理部３３に送信する（ステップＳ２７）。ＵＰｎＰ処理部３３は、外向けアドレスを通知するＩＰパケットを送信する（ステップＳ２８）。

次に、ＵＰｎＰ取得部１７は、外向けアドレスの取得応答を送信する（ステップＳ２９）。ＬＡＮ構成判定部１６は、ＬＡＮ構成判定処理を実行する（ステップＳ３０）。図２２のＬＡＮ構成判定処理においてＬＡＮ構成判定部１６は、ＰＣ１から最も近いルータ３から取得した外向けアドレス（ネットワークアドレス）を判定する（ステップＳ１１７）。ＬＡＮ構成判定部１６は、取得した外向けアドレスがグローバルＩＰアドレスと判定した場合、ルータ３にてグローバルＩＰアドレスへの変換を行っており、ＬＡＮ１１内のルータの構成が一段になっていると判断する。よって、ＬＡＮ構成判定部１６は、ＬＡＮのルータ構成の判定結果が「一段」である応答をＬＡＮ登録部１５に送信する（ステップＳ１１８）。

一方、ステップＳ１１７にてＬＡＮ構成判定部１６は、外向けアドレスがプライベートＩＰアドレスと判定した場合、ＬＡＮ１１内にプライベートＩＰアドレスからグローバルＩＰアドレスへの変換を行う別のルータが存在すると判断する。これにより、ＬＡＮ構成判定部１６は、ＬＡＮ１１内のルータの構成は二段以上であると判定する。よって、ＬＡＮ構成判定部１６は、ＬＡＮ構成判定の結果が「多段（二段以上）」である応答をＬＡＮ登録部１５に送信する（ステップＳ１１９）。

次に、図１８にてＬＡＮ登録部１５は、ＬＡＮ構成判定の応答を受信する（ステップＳ３１）。図２３のＬＡＮ構成判定応答の一例には、メッセージ種別１２３が「ＬＡＮ構成判定応答」、結果情報１２４が「一段構成/多段構成/判定不能のいずれか」に設定されている。

次に、図１８にてＬＡＮ登録部１５は、ＬＡＮ構成判定応答受信処理を実行する（ステップＳ３２）。図２４のＬＡＮ構成判定応答受信処理においてＬＡＮ登録部１５は、ＬＡＮ構成判定応答の結果を判定する（ステップＳ１２１）。ＬＡＮ登録部１５は、ルータの構成が一段であると判定した場合、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリは消去されず、サーバ２からのＮＡＴ更新要求パケットの送信は不要と判断し、何も処理しない（ステップＳ１２２）。これに対して、ＬＡＮ登録部１５は、ルータの構成が二段以上であると判定した場合、通信制御部１８にＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ１２３）。なお、ＬＡＮ登録要求に応じてサーバ２が実行するＮＡＴ更新要求パケットの周期的送信処理は、すでに説明した図５のステップＳ３〜Ｓ１５を実行することにより遂行されるため、ここでは説明を省略する。

よって、本実施形態によれば、ＰＣ１は、ＬＡＮ１１内のルータの構成を判定し、ルータの構成が二段以上であると判定した場合、サーバ２に向けてＬＡＮ登録要求を送信する。サーバ２は、ＬＡＮ登録要求に応じて、周期送信間隔（例えば、５秒）でＮＡＴ更新要求のＩＰパケットを周期的に送信する。これにより、ＬＡＮ１１内のルータの構成が二段以上である場合においても、一定時間無通信のときにＮＡＴエントリが消去されることを回避できる。

以上に説明したように、第１実施形態にかかる通信システム１０によれば、接続されるＬＡＮのルータの構成をＰＣ１が判別することで、サーバ２からのＮＡＴ更新要求のＩＰパケットの周期送信の要否を判定することができる。これにより、ルータの構成が二段以上の場合においてもルータにＮＡＴエントリを記憶し続けることができ、ＮＡＴ越えが可能な状態を維持することができる。なお、ルータの構成が一段の場合、ＵＰｎＰ機能が有効なルータが設定するＮＡＴエントリは消去されないように規定されている。よって、ルータの構成が一段と判定された場合には、ＰＣ１からＬＡＮ登録要求を送信しないことにより、ＮＡＴ更新要求パケットはサーバ２から送信されない。これにより、サーバの負荷及びネットワークのトラフィックを軽減することができる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る通信システム１０の全体構成及び機能構成について図２５及び図２６を参照しながら説明する。図２５は、第２実施形態に係る通信システム１０の全体構成を示し、図２６は、第２実施形態に係るＰＣ１、サーバ２、ルータ３の機能構成を示す。第２実施形態では、サーバ２とは別に周期送信最適化サーバ７が存在する点が、第１実施形態と異なる。なお、図２５では、ルータ３（ルータ３ａ）は一段の構成になっているが、多段の構成であってもよい。

図２６に示すように、ＰＣ１、サーバ２、ルータ３の機能構成は第１実施形態と同一である。第２実施形態において追加された周期送信最適化サーバ７は、周期最適化部２５及び通信制御部２６を有する。周期最適化部２５は、ＮＡＴ更新要求パケットの送信間隔を制御する。周期最適化部２５は、周期送信管理テーブル２７にＮＡＴ更新要求パケットの送信間隔を制御するための情報を保存する。通信制御部２６は、ＴＣＰ／ＩＰによる他装置との通信を制御する。

［ＮＡＴ更新周期最適化処理］
次に、本実施形態にかかるＮＡＴ更新周期最適化処理について、図２７を参照しながら説明する。図２７は、ＮＡＴ更新周期最適化処理を示すフローチャートである。図２７では、サーバ２で第１実施形態にて説明したＬＡＮ登録処理及びＮＡＴエントリ更新処理が実行され、周期送信最適化サーバ７では、本実施形態の特徴の一つであるＮＡＴ更新要求パケットの周期最適化処理が実行される。

（ＬＡＮ登録要求）
ＮＡＴ更新周期最適化処理が開始されると、まず、ＰＣ１のＵＩ部１４が、ＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ４１）。図２８に示すように、ＬＡＮ登録要求に含まれる情報の一例としては、メッセージ種別１２６に「ＬＡＮ登録要求」、周期送信間隔情報１２７に「８００秒」、最適化情報１２８に「あり」が設定されている。最適化情報１２８のパラメータは、例えばユーザがＵＩ部１４の画面上で「最適化を行う」の項目にチェックを入れた場合に「あり」に設定される。

ＬＡＮ登録部１５は、ＬＡＮ登録要求を生成し（ステップＳ４２）、ＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ４３）。通信制御部１８は、ＬＡＮ登録要求のＩＰパケットをルータ３に送信する（ステップＳ４４）。図２９に示すＬＡＮ登録要求のＩＰパケットは、、ＰＣ１からルータ３に送信される。ＬＡＮ登録要求のＩＰパケットには、送信先ＩＰアドレス１３１、送信元ＩＰアドレス１３２、送信先ポート１３３、送信元ポート１３４、メッセージ種別１３５、端末ＩＤ１３６、周期送信間隔情報１３７及び最適化情報１３８が設定されている。送信先ＩＰアドレス１３１にはサーバ２のＩＰアドレス「100.100.100.1」、送信元ＩＰアドレス１３２にはＰＣ１のＩＰアドレス「192.168.10.1」が設定されている。また、送信先ポート１３３にはサーバ２のポート「2000」、送信元ポート１３４にはＰＣ１のポート「1000」が設定されている。また、メッセージ種別１３５には「ＬＡＮ登録」、端末ＩＤ１３６には「12345」、周期送信間隔１３７には「800秒」及びＬＡＮ情報の最適化情報１３８には「あり」が設定されている。

次に、図２７にてルータ３の通信制御部３１は、ＮＡＴエントリを生成し（ステップＳ４５）、ＩＰアドレスをプライベートＩＰアドレスからグローバルＩＰアドレスに変換する。次に、通信制御部３１は、ＮＡＴ変換後のＬＡＮ登録要求のＩＰパケットをサーバ２に送信する（ステップＳ４６）。サーバ２の通信制御部２１は、ＮＡＴ変換後のＬＡＮ登録要求のＩＰパケットを受信し、そのＬＡＮ登録要求をＮＡＴ制御部２２に送信する（ステップＳ４７）。ＮＡＴ制御部２２は、ＬＡＮ登録要求受信処理を実行する（ステップＳ４８）。図３０に示すように、ＬＡＮ登録要求受信処理では、ＮＡＴ制御部２２は、ＬＡＮ情報テーブル２４を生成する（ステップＳ１２６）。次に、ＮＡＴ制御部２２は、ＬＡＮ登録要求の送信間隔の最適化を判定する（ステップＳ１２７）。ＰＣ１から送信されるＬＡＮ登録要求の最適化情報（図２９の１３８）に「あり」が設定されている場合、ＮＡＴ制御部２２は、周期送信最適化サーバ７に周期最適化要求を送信する（ステップＳ１２８）。一方、ＰＣ１から送信されるＬＡＮ登録要求の最適化情報に「なし」が設定されている場合、ＮＡＴ制御部２２は、ＮＡＴエントリ更新タイマを開始する（ステップＳ１２９）。ここで、計時されるタイマ値は、ＬＡＮ情報テーブル２４の周期送信間隔の設定値（図１３の２４４)である。

これにより、図２７にて通信制御部２１は、ＮＡＴ制御部２２からの周期最適化要求を（ステップＳ４９）を受けて、周期最適化要求のＩＰパケットを周期送信最適化サーバ７に送信する（ステップＳ５０）。図３１には、周期最適化要求に含まれる情報の一例が示されている。送信先ＩＰアドレス１４１には周期送信最適化サーバ７のＩＰアドレス「100.100.100.2」、送信元ＩＰアドレス１４２にはサーバ２のＩＰアドレス「100.100.100.1」が設定されている。送信先ポート１４３及び送信元ポート１４４には、サーバ間の通信に使用される任意のポート番号が設定される。また、メッセージ種別１４５には「周期最適化要求」が設定され、端末ＩＤ１４６には「12345」が設定されている。端末ＩＰアドレス１４７にはルータ３ａのＩＰアドレス「120.120.120.120」、端末ポート番号１４８に「1200」が設定される。

次に、通信制御部２６は、周期最適化要求を周期最適化部２５に送信する（ステップＳ５１）。周期最適化部２５は、周期最適化要求受信処理を実行する（ステップＳ５２）。図３２に示すように、周期最適化要求受信処理では、周期最適化部２５は、周期送信管理テーブル２７に、周期最適化要求で通知された端末ＩＤ、端末ＩＰアドレス及び端末ポート番号を設定する。

図３３には、周期送信管理テーブル２７の一例として、端末ＩＤ１５１、端末ＩＰアドレス１５２、端末ポート番号１５３、現在周期１５４及び前回周期１５５が示されている。端末ＩＤ１５１にはＰＣ１の端末ＩＤ「12345」、端末ＩＰアドレス１５２にはルータ３のＩＰアドレス「120.120.120.120」が設定される。また、現在周期は、サーバ２が使用している周期（ＬＡＮ情報テーブル２４の周期送信間隔の設定値）が設定され、前回の周期は「０」に設定されている。

この状態において、サーバ２では、ＬＡＮ情報テーブル２４の周期送信間隔の設定値に基づきＮＡＴ更新要求パケットを周期的に送信する。このＮＡＴエントリ更新処理（ステップＳ８１〜Ｓ８５）については後述する。

サーバ２が実行するＮＡＴエントリ更新処理と並行して、周期送信最適化サーバ７は、ＮＡＴエントリ更新周期最適化処理（ステップＳ５３〜Ｓ８０）を実行する。具体的には、周期最適化部２５は、周期送信タイマによる周期送信間隔のカウントを開始する（ステップＳ５３）。周期送信タイマが終了すると、周期送信最適化サーバ７は、ＮＡＴエントリ生存確認送信処理を実行する（ステップＳ５４）。図３４に示すように、ＮＡＴエントリ生存確認送信処理では、タイマが満了すると（ステップＳ１３４）、周期最適化部２５は、周期送信管理テーブル２７に登録された端末ＩＰアドレス、端末ポート番号へＮＡＴエントリ生存確認を送信する（ステップＳ１３５）。これにより、ルータ３にＮＡＴエントリ生存確認が通知される。次に、周期最適化部２５は、ＮＡＴエントリ生存確認応答待ちタイマ(固定値で例えば１０秒等に設定)のカウントを開始する（ステップＳ１３６）。

これにより、図２７にて周期送信最適化サーバ７の通信制御部２６は、周期最適化部２５からのＮＡＴエントリ生存確認を受けて（ステップＳ５５）、ＮＡＴエントリ生存確認のＩＰパケットをルータ３の通信制御部３１に送信する（ステップＳ５６）。図３５には、ＮＡＴエントリ生存確認に含まれる情報の一例が示される。送信先ＩＰアドレス１６１にはグローバルＩＰアドレス「120.120.120.120」、送信元ＩＰアドレス１６２には周期送信最適化サーバ７のＩＰアドレス「100.100.100.2」が設定されている。また、送信先ポート１６３にはグローバルポート「1200」、送信元ポート１６４には周期送信最適化サーバ７のポート「2000」が設定されている。メッセージ内容には、メッセージ種別１６４には「生存確認」、ＰＣ１の端末ＩＤには「12345」が設定されている。

なお、ＮＡＴエントリ生存確認のＩＰパケットは、ＮＡＴ更新要求パケットを送信するサーバ２とは異なる周期送信最適化サーバ７から間隔を変えて送信されるテスト用パケットの一例である。本実施形態では、テスト用パケットは、徐々に間隔を長くして送信される。

通信制御部３１は、ＮＡＴエントリを更新し、グローバルＩＰアドレスからプライベートＩＰアドレスにアドレス変換を行う（ステップＳ５７）。次に、通信制御部３１は、ＮＡＴエントリ生存確認のＩＰパケットをＰＣ１に送信する（ステップＳ５８）。ＰＣ１の通信制御部１８は、ＮＡＴエントリ生存確認をＬＡＮ登録部１５に送信する（ステップＳ５９）。ＬＡＮ登録部１５は、ＮＡＴエントリ生存確認受信処理を実行する（ステップＳ６０）。図３６に示すように、ＮＡＴエントリ生存確認受信処理では、ＬＡＮ登録部１５は、ＮＡＴエントリ生存確認のＩＰパケットの送信元へ、ＮＡＴエントリ生存確認応答を送信する（ステップＳ１３８）。これにより、図２７にてＬＡＮ登録部１５が送信したＮＡＴエントリ生存確認応答を受けて（ステップＳ６１）、通信制御部１８は、ＮＡＴエントリ生存確認応答のＩＰパケットをルータ３に送信する（ステップＳ６２）。図３７には、ＮＡＴエントリ生存確認応答に含まれる情報の一例が示されている。送信先ＩＰアドレス１７１にはＮＡＴエントリ生存確認のＩＰパケットの送信先である周期送信最適化サーバ７が設定され、送信元ＩＰアドレス１７２にはＰＣ１のＩＰアドレスが設定されている。メッセージ種別１７５には「生存確認応答」、端末ＩＤにはＰＣ１のＩＤ「12345」が設定されている。なお、ＮＡＴエントリ生存確認応答のＩＰパケットは、ＮＡＴエントリ生存確認に対する応答パケットの一例である。

次に、図２７にてルータ３は、ＮＡＴエントリを更新し、グローバルＩＰアドレスからプライベートＩＰアドレスにアドレス変換を行う（ステップＳ６３）。通信制御部３１は、ＮＡＴエントリ生存確認応答のＩＰパケットを周期送信最適化サーバ７に送信する（ステップＳ６４）。周期送信最適化サーバ７の通信制御部２６は、ＮＡＴエントリ生存確認応答を周期最適化部２５に送信する（ステップＳ６５）。

一方、ステップＳ５５においてＮＡＴエントリ生存確認が送信されるタイミングに連動して、周期最適化部２５は、応答待ちタイマを開始する（ステップＳ７０）。図２７では、ステップＳ６５のＮＡＴエントリ生存確認応答は、応答待ちタイマが所定時間（例えば１０秒）を終了する（図２７の点Ａ）前に周期最適化部２５に届いている。よって、周期最適化部２５は、応答待ち時間内にＮＡＴエントリ生存確認応答が正しく届いたと判定し、周期送信タイマ更新処理を実行する（ステップＳ７１）。図３８に示すように、周期送信タイマ更新処理では、周期最適化部２５は、応答待ちタイマを停止する（ステップＳ１４０）。次に、周期最適化部２５は、周期送信管理テーブル２７を更新する（ステップＳ１４１）。図３９には、周期送信管理テーブル２７の一例が示されている。ステップＳ１４１では、周期最適化部２５は、現在間隔１８４に設定されたタイマ値（８００秒）を前回間隔１８５にコピーし、現在間隔１８４を、設定されたタイマ値より長いタイマ(例えば２倍にした1600秒)で更新する。

次に、周期最適化部２５は、ステップＳ５３に戻り、ステップＳ５３からの処理を繰り返す。以上、ステップＳ５３〜Ｓ７１においてＮＡＴエントリ生存確認パケットがＰＣ１に届く場合の一連の処理について説明した。次に、ＮＡＴエントリ生存確認パケットがＰＣ１に届かない場合の一連の処理（ステップＳ７２〜Ｓ８０）について説明する。

周期最適化部２５は、周期送信タイマによる周期送信間隔のカウントを開始する（ステップＳ７２）。周期送信タイマが起動中に、一定期間無通信のためにルータ３ａは、ＮＡＴエントリを削除する（ステップＳ７３）。

周期最適化部２５は、周期送信タイマによる周期送信間隔のカウントが満了すると、ＮＡＴエントリ生存確認を送信し（ステップＳ７４）、通信制御部２６は、そのＩＰパケットをルータ３に送信する（ステップＳ７５）。並行して、周期最適化部２５は、ＮＡＴエントリ生存確認応答待ちタイマのカウントを開始する（ステップＳ７６）。

通信制御部３１は、ＮＡＴエントリが削除されているため、グローバルＩＰアドレスからプライベートＩＰアドレスへのアドレス変換に失敗し、このＩＰパケットを破棄する（ステップＳ７７）。周期送信最適化サーバ７がＰＣ１からＮＡＴエントリ生存確認応答を受信しないまま、応答待ちタイマは応答待ち時間を満了すると、周期最適化部２５はこれに応じて応答待ちタイマ満了処理を実行する（ステップＳ７８）。図４０に示す応答待ちタイマ満了処理では、応答待ちタイマがタイムアウトすると（ステップＳ１４０）、周期最適化部２５は、周期送信管理テーブル２７の前回間隔（図３９の１８５）に設定された値を、図４１に示す周期最適化応答の周期タイマ１９７に設定する。周期最適化部２５は、周期最適化応答をサーバ２に送信する（ステップＳ１４１）。

これにより、図２７にて周期最適化部２５は、通信制御部２６に周期最適化応答を送信する（ステップＳ７９）。ＮＡＴ制御部２２は、周期最適化応答のＩＰパケットを受けて、周期最適化応答受信処理を実行する（ステップＳ８０）。図４２に示すように、ＮＡＴ制御部２２は、周期最適化応答の周期タイマに設定されたタイマ値を、ＬＡＮ情報テーブル２４の周期送信間隔に設定する。

ＮＡＴ制御部２２は、ＮＡＴ更新要求送信処理にて、ＬＡＮ情報テーブル２４の周期送信間隔を、周期最適化応答の周期タイマに設定し、新たに設定された周期送信間隔に基づき周期タイマが満了すると、ＮＡＴ更新要求を送信する（ステップＳ８２）。ＮＡＴ更新要求のＩＰパケットは、ルータ３に送信され（ステップＳ８３）、ルータ３にてＮＡＴエントリが更新され、アドレス変換後（ステップＳ８４）、ＮＡＴ更新要求のＩＰパケットは、ＰＣ１に送信される（ステップＳ８５）。

以上に説明したように、サーバ２から送信されるＮＡＴ更新要求パケットは、一定時間無通信のときにＮＡＴエントリーが消去されることを回避するために送信されるパケットである。このため、本実施形態にかかる周期送信最適化サーバ７は、送信間隔を徐々に長くしてテスト用パケットを送信する。そして、テスト用パケットに対する応答パケットの返信がなかったとき、その一つ前の送信間隔を周期送信間隔の値に決定する。そして、サーバ２から送信される以降のＮＡＴ更新要求パケットは、決定された周期送信間隔で送信される。これにより、ＮＡＴ更新要求パケットの周期送信間隔をＮＡＴエントリーが消去されない間隔であってかつ、最も長い送信間隔に最適化することができる。この結果、サーバ２の負荷及びネットワークのトラフィックを軽減することができる。
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る通信システム１０の全体構成及び機能構成について図４３及び図４４を参照しながら説明する。図４３は、第３実施形態に係る通信システム１０の全体構成を示し、図４４は、第３実施形態に係るＰＣ１、サーバ２、ルータ３の機能構成を示す。第３実施形態では、ＰＣ１に接続されるＬＡＮがＬＡＮ１（ＬＡＮ１１ａ）からＬＡＮ２（ＬＡＮ１１ｂ）へ変更される点が、第１実施形態と異なる。これに伴い、ルータ３が、ルータ３ｃからルータ３ｄへ変更される。なお、図４３では、ルータ３は一段の構成になっているが、多段の構成であってもよい。

図４４に示すように、ＰＣ１、ルータ３、周期送信最適化サーバ７の機能構成は第２実施形態と同一である。本実施形態では、周期送信最適化サーバ７はなくてもよい。サーバ２は、第１実施形態の機能構成（図４参照）に加えて、ＬＡＮ変更検出部２８を有する。ＬＡＮ変更検出部２８は、重複管理テーブル２９にＰＣ１と接続されているＬＡＮの情報を保存する。ＬＡＮ変更検出部２８は、重複管理テーブル２９に基づき、同一のＰＣ１と接続されている複数のＬＡＮを検出する。ＮＡＴ制御部２２は、ＰＣ１が接続するＬＡＮが変更された場合、変更前のＬＡＮへのＮＡＴ更新要求パケットの送信を停止する。

［ＬＡＮ変更処理］
次に、ＬＡＮ変更処理について、図４５を参照しながら説明する。図４５は、第３実施形態にかかるＬＡＮ変更処理を示すフローチャートである。図４５では、一回目のＬＡＮ登録要求（ＬＡＮ１登録要求）が実行され、次に二回目以降のＬＡＮ登録要求（ＬＡＮ２登録要求）が実行される。二回目以降のＬＡＮ登録要求では、本実施形態の特徴の一つである重複ＬＡＮの検索処理及びＬＡＮ変更処理が実行される。ＰＣ１が最初に接続されているＬＡＮをＬＡＮ１とする。

（ＬＡＮ１登録要求）
まず、ＰＣ１のＵＩ部１４が、ＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ１）。ＬＡＮ登録要求は、ルータ３ｃにてアドレス変換後、サーバ２のＮＡＴ制御部２２に送信される（ステップＳ２〜Ｓ７）。ＮＡＴ制御部２２は、重複ＬＡＮ検索要求を送信する（ステップＳ９０）。図４６に示す重複ＬＡＮ検索要求には、メッセージ種別２０１に「重複ＬＡＮ検索要求」、端末ＩＤ２０２に「12345」、端末ＩＰアドレス２０３に「130.130.130.130」、端末ポート番号に「1300」が設定されている。これにより、ＮＡＴ制御部２２は、受信したＬＡＮ登録要求のＩＰパケットのＩＰアドレス（外向けアドレス）及びポート番号をＬＡＮ変更検出部２８に通知する。なお、端末ＩＤは、通信装置の識別情報の一例であり、端末ＩＰアドレス及び端末ポート番号は、ＬＡＮの識別情報の一例である。

ＬＡＮ変更検出部２８は、重複ＬＡＮ検索処理を実行する（ステップＳ９１）。図４７に示すように、ＬＡＮ変更検出部２８は、通知された端末ＩＤが重複管理テーブル２９にあるかを判定する（ステップＳ１５１）。この時点では、通知された端末ＩＤは重複管理テーブル２９に登録されていない。よって、ＬＡＮ変更検出部２８は、重複ＬＡＮ検索要求で通知された端末ＩＤ、ＩＰアドレス及びポート番号を重複管理テーブル２９に追加し、検索結果が重複なしの重複ＬＡＮ検索応答をＮＡＴ制御部２２に送信する。図４７のステップＳ１５３については後述する。図４８には、重複ＬＡＮ検索要求で通知された端末ＩＤ、ＩＰアドレス及びポート番号が重複管理テーブル２９の端末ＩＤ２１１、端末ＩＰアドレス２１２及び端末ポート番号２１３に登録された例が示されている。

図４５にてＮＡＴ制御部２２は、重複ＬＡＮ検索応答を受信する（ステップＳ９２）。図４９に示す重複ＬＡＮ検索応答には、メッセージ種別２２１、結果２２２（ここでは重複なしの結果）、結果を通知する端末ＩＤ２２３、端末ＩＰアドレス２２４及び端末ポート番号２２５が含まれている。

次に、図４５にてＮＡＴ制御部２２は、ＬＡＮ登録処理を実行する（ステップＳ９３）。図５０に示すＬＡＮ登録処理では、ＮＡＴ制御部２２は、重複ＬＡＮ検索応答の結果を判定する（ステップＳ１６１）。ＮＡＴ制御部２２は、結果が「重複なし」の場合、ＬＡＮ登録要求で通知された情報をＬＡＮ情報テーブル２４に登録する（ステップＳ１６２）。図５０のステップＳ１６３については後述する。図５１には、ＮＡＴ制御部２２で保持するＬＡＮ情報テーブル２９の一例が示されている。端末ＩＤ２３１「12345」のＰＣ１が接続されているＬＡＮ情報として、端末ＩＰアドレス２３２「130.130.130.130」のルータ３ｃ、端末ポート番号２３３「1300」、周期送信間隔２３４「８００（秒）」が登録されている。

図４５にてステップＳ９３のＬＡＮ登録処理後、ＬＡＮ１への定期送信が開始される。その後、図４３に示すように、ＰＣ１を別のＬＡＮ２に接続した場合について説明を続ける。なお、ＬＡＮの接続変更は、有線から無線への切り替えや無線から無線への切り替え等を含む。

（ＬＡＮ２登録要求）
ＬＡＮ接続変更後のＬＡＮ登録要求では、ＰＣ１のＵＩ部１４が、ＬＡＮ登録要求を送信する（ステップＳ９４）。ＬＡＮ登録要求は、ルータ３ｄにてアドレス変換後、サーバ２のＬＡＮ変更検出部２８に送信される（ステップＳ９５〜Ｓ１０１）。

ＬＡＮ変更検出部２８は、重複ＬＡＮ検索処理を実行する（ステップＳ１０２）。図４７に示すように、ＬＡＮ変更検出部２８は、通知された端末ＩＤが重複管理テーブル２９に登録されているかを判定する（ステップＳ１５１）。この場合、通知された端末ＩＤ「12345」は、図４８に示す重複管理テーブル２９の端末ＩＤ２１１に登録されている。よって、ＬＡＮ変更検出部２８は、通知された端末ＩＤが重複管理テーブル２９に登録されていると判定する（図５０のＳ１６１：重複あり）。この結果、ＬＡＮ変更検出部２８は、重複管理テーブル２９の端末ＩＤ２１１「12345」の端末ＩＰアドレス２１２及び端末ポート番号２１３を、重複ＬＡＮ検索要求で通知されたＩＰアドレス及びポート番号で上書きする（図５のＳ１６３）。上書き後の重複管理テーブル２９を図５２に示す。端末ＩＤ２３１「12345」のエントリの端末ＩＰアドレス「140.140.140.140」及び端末ポート番号「1400」が上書きされている。

次に、図４５にてＮＡＴ制御部２２は、図４９に示す重複ＬＡＮ検索応答の結果２２２が「重複あり」に設定された重複ＬＡＮ検索応答を送信する（ステップＳ１０３）。次に、図４５にてＮＡＴ制御部２２は、ＬＡＮ登録処理を実行する（ステップＳ１０４）。ＬＡＮ登録処理では、重複ＬＡＮ検索処理にて、重複ありと判定された場合、重複管理テーブル２９の情報をＬＡＮ情報テーブル２４に記憶する。図５３には、ＮＡＴ制御部２２で保持するＬＡＮ情報テーブル２４の一例を示す。ＬＡＮ情報テーブル２４の端末ＩＤ「12345」のエントリの端末ＩＰアドレス「140.140.140.140」及びポート番号「1400」が上書きされている。

以上に説明したように、第３実施形態にかかる通信システム１０によれば、ＰＣ１が接続されるＬＡＮが変更されたとき、重複するＬＡＮをサーバ２が検出することで、以前に接続されていたＬＡＮと現在通信を行うＬＡＮとをサーバ２が識別することができる。

なお、第１〜第３実施形態にかかる通信システム１０は、サーバ２からインターネットを介してプライベートなネットワーク内のパソコン等へプッシュ通信するような形態のサービスを実施する場合に好適である。

第１〜第３実施形態にかかる通信システム１０では、ルータ３の構成が多段の場合においてもＮＡＴエントリの削除を回避し、ＮＡＴ越えが可能となる。また、ＵＰｎＰ／ＳＴＵＮ（Simple Traversal of UDP through NATs）に対応していないＮＡＴ対応ブロードバンドルータにも適用可能である。また、ＰＣ１が起動していないときであっても、サーバ２からＰＣ１に対してＮＡＴを越えてパケットを送信することができる。さらに、ＮＡＴルータの構成が多段の場合にＬＡＮ経由でＰＣ（スリープモード状態を含む）がインターネットに接続された場合においても、インターネットからＮＡＴ越え可能な状態維持を実現できる。なお、第１〜第３実施形態にかかる通信システム１０によれば、ルータの構成が二段以上のＬＡＮに接続されたスリープモードのＰＣ１をインターネットからＷＯＬ（Wake on LAN）により起動するといった活用にも適用可能である。

［ハードウェア構成］
最後に、各実施形態にかかるＰＣ１、ルータ３、サーバ２のハードウェア構成の一例について、図５４を参照しながら説明する。

（ＰＣ）
ＰＣ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）６０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）６０３、入力装置６０４、出力装置６０５、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）６０６及びネットワークインタフェース６０７を有する。

ＲＯＭ６０２は、不揮発性の半導体メモリ（記憶装置）であり、起動時に実行されるＯＳ設定やネットワーク設定などのプログラムやデータが格納されている。ＲＡＭ６０３は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＨＤＤ６０６は、プログラムやデータを格納している不揮発性の記憶装置である。格納されるプログラムやデータには、装置全体を制御する基本ソフトウェアであるＯＳ（Operating System）、及びＯＳ上において各種機能を提供するアプリケーションソフトウェアなどがある。例えば、ＨＤＤ６０６は、上記実施形態のＮＡＴエントリ更新処理、ＮＡＴ更新周期最適化処理、ＬＡＮ変更処理を行うためにＣＰＵ６０１により実行されるプログラムを格納する。ＣＰＵ６０１は、上記記憶装置から、プログラムやデータをＲＡＭ上に読み出し、各処理を実行することで、装置全体の制御や搭載機能を実現する演算装置である。

入力装置６０４は、キーボードやマウスなどを含み、ＰＣ１に各操作を入力するのに用いられる。出力装置６０５は、ディスプレイなどを含み、ＰＣ１の管理者にシステム運用結果等を表示や出力する。

ネットワークインタフェース６０７は、ＰＣ１をＬＡＮに接続するインタフェースである。これにより、ＰＣ１は、ネットワークインタフェース６０７を介してルータ３に接続され、ルータ３にてアドレス変換を行い、インターネット上のサーバ２と通信可能となる。

かかる構成では、ＵＩ部１４は、入力装置６０４により実現可能である。ＬＡＮ登録部１５、ＬＡＮ構成判定部１６及びＵＰｎＰ取得部１７は、ＣＰＵ６０１により実現可能である。通信制御部１８は、ネットワークインタフェース６０７実現可能である。

（ルータ）
ルータ３は、ＣＰＵ７０１、ＲＡＭ７０２、フラッシュメモリ７０３、ネットワークインタフェース７０４（ＬＡＮ）及びネットワークインタフェース７０５（ＷＡＮ）を有する。ＣＰＵ７０１は、ＩＰアドレスの変換処理等、ルータ３全体の制御や搭載機能を実現する演算装置である。ＲＡＭ７０２は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。フラッシュメモリ７０３は、補助記憶装置の一例である。

ネットワークインタフェース７０４（ＬＡＮ）は、ルータ３をＬＡＮに接続するインタフェースである。これにより、ルータ３は、ネットワークインタフェース７０４を介してＰＣ１と接続される。

ネットワークインタフェース７０５（ＷＡＮ）は、ルータ３をＷＡＮに接続するインタフェースである。これにより、ルータ３は、ネットワークインタフェース７０５を介してサーバ２と接続される。

かかる構成では、ＵＰｎＰ処理部３３は、ＣＰＵ６０１により実現可能である。ＮＡＴテーブル３２は、ＲＡＭ７０２やフラッシュメモリ７０３に記憶することができる。通信制御部３１は、ネットワークインタフェース７０４，７０５により実現可能である。

（サーバ）
サーバ２は、ＣＰＵ８０１、ＲＯＭＲ８０２、ＲＡＭ８０３、入力装置８０４、出力装置８０５、ＨＤＤ８０６及びネットワークインタフェース８０７を有する。ＣＰＵ８０１は、ＬＡＮ変更処理等、サーバ２全体の制御や搭載機能を実現する演算装置である。ＲＯＭ８０２、ＲＡＭ８０３、入力装置８０４、出力装置８０５、ＨＤＤ８０６は、ＰＣ１の対応する各部と同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。

ネットワークインタフェース８０７は、サーバ２をＷＡＮ（またはインターネット）に接続するインタフェースである。これにより、サーバ２は、ネットワークインタフェース７０５を介してルータ３と接続される。

周期送信最適化サーバ７は、サーバ２と同様のハードウェア構成を有するため、ここでは説明を省略する。

かかる構成では、ＮＡＴ制御部２２及び周期最適化部２５は、ＣＰＵ８０１により実現可能である。ＬＡＮ情報テーブル２４は及び周期送信管理テーブル２７は、ＲＡＭ８０３やＨＤＤ８０６に記憶することができる。通信制御部２１、２６は、ネットワークインタフェース８０７により実現可能である。

なお、ＰＣ１、サーバ２及び周期送信最適化サーバ７は、外部装置とのインタフェースである図示しない外部Ｉ／Ｆを有してもよい。外部装置には、記録媒体などがある。ＰＣ１、サーバ２及び周期送信最適化サーバ７は、外部Ｉ／Ｆを介して記録媒体に記憶されたＮＡＴエントリ更新処理、ＮＡＴ更新周期最適化処理、ＬＡＮ変更処理を実行するためのプログラムの読み取り及び／又は書き込みを行うことができる。記録媒体には、ＣＤ（Compact Disk）、及びＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ならびに、ＳＤメモリカード（SD Memory card）やＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory）等がある。

以上、通信装置、サーバ、通信システム及び通信方法を上記実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記第１〜第３の実施形態は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

例えば、上記実施形態では、サーバ２と周期送信最適化サーバ７とは、別体の装置で構成されたが、周期送信最適化サーバ７の機能をサーバ２に含めて、サーバ２で周期送信最適化を実行する装置構成としてもよい。

１：ＰＣ
２：サーバ
３：ルータ
７：周期送信最適化サーバ
１０：通信システム
１１：ＬＡＮ
１３：インターネット
１４：ＵＩ部１４
１５：ＬＡＮ登録部
１６：ＬＡＮ構成判定部
１７：ＵＰｎＰ取得部
１８：通信制御部（ＰＣ側）
２１：通信制御部（サーバ側）
２２：ＮＡＴ制御部
２３：記憶部
２４：ＬＡＮ情報テーブル
２５：周期最適化部
２６：通信制御部（周期送信最適化サーバ側）
２８：ＬＡＮ変更検出部
２９：重複管理テーブル
３１：通信制御部（ルータ側）
３２：ＮＡＴテーブル
３３：ＵＰｎＰ処理部

Claims (5)

1. ＬＡＮのルータでＮＡＴ越えを行い、外部ネットワークを介してサーバと接続されるＬＡＮ上の通信装置であって、
   前記ＬＡＮのルータの構成を判定するＬＡＮ構成判定部と、
   前記ＬＡＮのルータの構成が二段以上と判定された場合、前記サーバに登録されている前記ＮＡＴ越えを行うルータへ、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリは消去されない間隔でＮＡＴ更新要求パケットを送信するように要求する通信装置側の通信制御部と、
   を有する通信装置。
2. 前記通信装置側の通信制御部は、
   前記間隔を変えて送信されるテスト用パケットに応じて応答パケットを送信し、応答時間以内の前記応答パケットの受信の有無により前記間隔を決定させ、決定させた前記間隔で前記サーバからＮＡＴ更新要求パケットを送信させる、
   請求項１に記載の通信装置。
3. ＬＡＮのルータでＮＡＴ越えを行い、外部ネットワークを介してＬＡＮ上の通信装置と接続されるサーバであって、
   前記サーバがＬＡＮ上の通信装置と接続したときの通信装置の識別情報及びＬＡＮの識別情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶した通信装置の識別情報及びＬＡＮの識別情報に基づき、前記通信装置が接続されるＬＡＮの変更を検出するＬＡＮ変更検出部と、
   前記サーバに登録されている前記ＮＡＴ越えを行うルータへ、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリは消去されない間隔でＮＡＴ更新要求パケットを送信する要求に応じて、前記ＮＡＴ更新要求パケットを前記検出した変更後のＬＡＮに送信する前記サーバ側の通信制御部と、
   を有するサーバ。
4. ＬＡＮのルータでＮＡＴ越えを行い、外部ネットワークを介してサーバとＬＡＮ上の通信装置とが接続される通信システムであって、
   前記通信装置は、
   前記ＬＡＮのルータの構成を判定するＬＡＮ構成判定部と、
   前記ＬＡＮのルータの構成が二段以上と判定された場合、前記サーバに登録されている前記ＮＡＴ越えを行うルータへ、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリは消去されない間隔でＮＡＴ更新要求パケットを送信するように要求する通信装置側の通信制御部と、を有し、
   前記サーバは、
   前記ＮＡＴ更新要求パケットの送信要求に応じて、前記間隔で前記ＮＡＴ更新要求パケットを前記ＮＡＴ越えを行うルータへ送信するサーバ側の通信制御部を有する、
   通信システム。
5. ＬＡＮのルータでＮＡＴ越えを行い、外部ネットワークを介してサーバと接続されるＬＡＮ上の通信装置の通信方法であって、
   前記ＬＡＮのルータの構成を判定し、
   前記ＬＡＮのルータの構成が二段以上と判定された場合、前記サーバに登録されている前記ＮＡＴ越えを行うルータへ、一定時間無通信であってもＮＡＴエントリは消去されない間隔でＮＡＴ更新要求パケットを送信するように要求する、
   処理をコンピュータが実行する通信方法。

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