JP6693141B2 - パケット転送装置、パケット転送方法、および、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、パケット転送装置、パケット転送方法、および、プログラムに関し、特に仮想ネットワークを含むネットワークにおいて、パケットを転送するパケット転送装置、パケット転送方法、および、プログラムに関する。

仮想ネットワークを構築するためには、カプセリング技術が用いられる。具体的には、カプセリング技術に基づいて、ユーザサービスとしてのネットワーク（以下、「オーバーレイネットワーク」という。）と、サービス提供基盤としてのネットワーク（以下、「アンダーレイネットワーク」という。）が構築される。カプセリング技術によって提供される仮想ネットワークは、パケット転送装置（ないし、ゲートウェイ装置、仮想スイッチ）がパケットをカプセリングすることによって、オーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークを分離している。

特許文献１には、端末のネットワークアドレス（実アドレス）と代用アドレスとを対応付けたテーブルを用いて、ゲートウェイ装置が端末から受信したパケットのアドレスを、実アドレスから代用アドレスにアドレス変換する技術が記載されている。

また、特許文献２には、トンネル接続装置が、ユーザ端末から受信したフレームの送信元ＩＰ（Internet Protocol）アドレスを、トンネル接続装置に割り当てられた仮想ＩＰアドレスに書き換えて、トンネル転送を行う技術が記載されている。

さらに、特許文献３には、制御装置（例えばオープンフローコントローラ）が上位層のアドレスと下位層のアドレスとの対応関係を記憶し、転送対象のパケットの上位層の宛先アドレスから、対応する下位層アドレスを検索し、パケット転送経路上の転送装置に対して、転送対象のパケットの下位層の宛先アドレスフィールドに、検索した下位層のアドレスを書き込む処理を行わせる技術が記載されている。

特開２０１１−１８８４４８号公報 特開２０１３−０３８７１５号公報 特表２０１４−５３３００１号公報

上記特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。以下の分析は、本発明者によってなされたものである。

上述のカプセリング機能を有するパケット転送装置（ないしスイッチ）は、以下の２つの情報を記憶する必要がある。

１つ目の情報は、自身の内部ネットワーク、または、ゲートウェイとしての受信ポイントから外部のパケット転送装置へパケットを転送するときに利用する宛先の対応関係を示す情報（宛先対応記憶）である。すなわち、１つ目の情報は、パケットをカプセリングする際、元パケットの宛先からカプセリング後に付加する宛先を割り出すための情報である。

２つ目の情報は、外部のパケット転送装置から受信したパケットを、内部ネットワーク、または、ゲートウェイとしての送信ポイントへ転送するときの端末に関する情報（端末情報記憶）である。すなわち、２つ目の情報は、パケット転送装置がパケットをデカプセリングした際、デカプセリング後のパケットをどこに転送すべきかを判断するための情報である。本情報は、トンネリング終端ポイントと分割され、カプセリング技術とは別の転送回路として表現されることも多いが、同一装置内に作成されることが通常である。

１つ目の宛先対応記憶は、ユーザサービスで利用される通信端末を特定する情報に応じてパケット転送装置に記憶される。このとき、仮想ネットワーク上の端末の台数が増加するにつれて、通信相手の数が増え、宛先対応記憶を保持するために大きい記憶容量が必要となる。したがって、大規模な仮想ネットワーク環境を扱う場合、パケット転送装置の記憶容量が不足するおそれがある。特に、サービスサーバ端末を集約しているカプセリング対応スイッチでは、記憶容量の不足が生じやすい。

図１４は、カプセリング（ないしトンネリング）技術を用いた仮想ネットワークシステムの動作を一例として示す。図１４を参照すると、仮想スイッチ１０−Ａ、１０−Ｂ、１０−Ｃは、スイッチ２０において接続されて、仮想ネットワークのアンダーレイを構成する。仮想スイッチ１０−Ａ上に、仮想マシン（ＶＭ：Virtual Machine）３０−ａ１、３０−ａ２が接続されている。同様に、仮想スイッチ１０−Ｂ上に仮想マシン３０−ｂ１、３０−ｂ２が接続され、仮想スイッチ１０−Ｃ上に仮想マシン３０−ｃ１が接続されている。

通常、仮想スイッチと仮想スイッチに接続された仮想マシン群は、これらを単位として、物理サーバ上に構築される。これらの各仮想ノードの処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはオフロード回路を用いて実行される。スイッチ２０は、イーサネット（登録商標）に対応したＬ２（レイヤ２）スイッチである物理スイッチとして構成されるか、または、Ｌ３（レイヤ３）スイッチを含めたＬ２の通信範囲を規定可能な物理スイッチ群として構成される。

なお、オフロードの態様として、仮想スイッチが実物理スイッチで実現され、仮想マシンからの接続インタフェースがネットワークカードで実現されることも有り得る。これは、仮想スイッチの実現方法の一形態である。以下、関連技術および本発明の説明において、仮想スイッチが実スイッチで実現される形態を含めて「仮想スイッチ」と呼ぶことに留意されたい。

図１４に示す仮想ネットワークシステムにおいて、仮想マシン３０−ａ２から仮想マシン３０−ｂ２へ通信を行うときの動作について説明する。

まず、仮想マシン３０−ａ２は、仮想スイッチ１０−ＡへパケットＰ１０−１を送出する。仮想スイッチ１０−Ａは、パケットＰ１０−１の宛先情報を参照して、通信相手が存在する仮想スイッチに向けて、パケットをカプセリングして転送する。

宛先情報を参照する場合、Ｌ２（レイヤ２）層であるEthernet（登録商標）アドレスを用いることが多い。例えば、ＶＸＬＡＮ（Virtual eXtensible Local Area Network, https://tools.ietf.org/html/rfc7348）、ＮＶＧＲＥ（Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation, https://datatracker.ietf.org/doc/draft-sridharan-virtualization-nvgre/）、Geneve （Generic Network Virtualization Encapsulation, https://datatracker.ietf.org/doc/draft-gross-geneve/）等は、Ｌ２層で宛先を決定するプロトコルである。

一方、カプセリングする場合、Ｌ３（レイヤ３）層であるＩＰ（Internet Protocol）層までを通信制御とし、Ｌ４（レイヤ４）層であるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＵＤＰ（User Datagram Protocol）、または、これに準ずる層において仮想化情報を用いることが多い。Ｌ４層のプロトコル定義フィールドにおいて、それぞれの仮想化プロトコルを表すプロトコルナンバーを規定し、さらに、各々の仮想化ネットワーク定義フォーマットを挿入する。その後、元パケットのＬ２層からの情報を挿入することにより、元パケットの情報をそのまま取り込んだカプセリングが行われる。

送信先が明確になっていない場合、多くのプロトコルでは、マルチキャストまたはブロードキャストによって、可能性のある送信先に向けてパケットを送出する。上記のプロトコル等においては、マルチキャストが使用される。一方、発展形として、代替の手法が用いられる場合もある。例えば、複数のユニキャストで変換することで、マルチキャストが使用できないネットワークを代用したり、または、転送用中継サーバを設けて、各仮想スイッチへ転送するための手段を切り替えたりする手法が用いられる。

仮想スイッチ１０−Ａは、パケットＰ１０−１の宛先情報であるＬ２情報（ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスMACb2）を参照して、仮想化転送先情報記憶部１３−Ａに基づいて、送信先がIPB、すなわち仮想スイッチ１０−Ｂへ送信すればよいことを把握する。仮想スイッチ１０−Ａは、かかる情報に基づき、仮想スイッチ１０−Ｂに届くようにカプセリングを行う。このとき、オーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークを明確に区別するため、仮想スイッチ１０−Ａからの送信とする。すなわち、仮想スイッチ１０−Ａは、カプセリングにより、元パケットＰ１０−１をそのまま包み込んだパケットＰ１０−２を生成して、仮想スイッチ１０−Ｂに送出する。

仮想スイッチ１０−Ｂは、カプセリングされたパケットＰ１０−２を受信すると、デカプセリングを行う。すなわち、仮想スイッチ１０−Ｂは元のパケットＰ１０−１を覆っていた転送情報を取り除いて、パケットＰ１０−３として元のパケットを復元する。仮想スイッチ１０−Ｂは、復元されたパケットＰ１０−３を対応するインタフェースを介して仮想スイッチ３０−ｂ２に送信する。

上記のように、仮想スイッチ１０−Ａおよび仮想スイッチ１０−Ｂが、それぞれ、カプセリングおよびデカプセリングを行うことにより、仮想マシン間の通信が実現される。また、仮想ネットワークの各種情報を変更することなく、通信が可能となる。

しかし、上記のカプセリング技術によると、各仮想スイッチは、宛先となる仮想マシンごとに、どの仮想スイッチに向けて送出すべきかを記憶する必要が生じる。図１４に示す例では、仮想スイッチ１０−Ｃ上には仮想マシン３０−ｃ１しか搭載されていないにも関わらず、通信の宛先となる仮想マシンを記憶するために、仮想化転送先情報記憶部１３−Ｃは、４個もの転送対応データをテーブルに保持する必要がある。

図１４のように、仮想マシンの台数が少ない簡易的な構成においては仮想スイッチが保持すべき情報量が問題となることはない。しかしながら、仮想化転送先情報記憶部が保持すべき情報量は通信相手の仮想マシンの台数に比例して増大するため、仮想ネットワークの規模が巨大になり、仮想マシンの台数が増加すると、仮想スイッチの仮想化転送先情報記憶部が保持すべき情報量の増大が問題となるおそれがある。

以上のように、仮想ネットワークを含むネットワークにおいて、カプセリング技術に基づいてパケットを転送するパケット転送装置（カプセリング装置ともいう。）は、カプセリングを行うために、端末情報記憶を用いた自身のルーティング以外に、宛先対応記憶に基づく宛先のルーティングを必要とする。後者の宛先対応記憶は、宛先となる仮想マシンごとにルーティング先を記憶する必要があり、パケット転送装置の記憶容量が問題となりうる。

なお、特許文献１に記載された技術によると、 端末のネットワークアドレスと代用アドレスとの１対１の対応付けをテーブルに保持する必要があり、ゲートウェイ装置が保持すべき情報が集約されるものではない。

また、特許文献２に記載された技術では、トンネル接続装置によるアドレス変換の際、ＩＰアドレスの書き換えも行われており、トンネル接続装置が保持すべき情報が集約されるものではない。また、ＩＰアドレスが書き換えられるため、トンネル終端装置の間での情報の対応付けが必要とされる。さらに、複数の端末からの同一のＩＰアドレスへの通信等を区別することが困難となるおそれがある。

さらに、特許文献３に記載された技術によると、転送装置によるパケット転送を集中制御する制御装置を別途設ける必要が生じる。また、特許文献３においては、パケット転送装置（スイッチ）の代わりに制御装置が保持すべき情報が増大する。なお、特許文献３はカプセリング技術に関するものではない。

そこで、パケット転送装置が保持する、カプセリングの際に参照する情報の量を削減することが課題となる。本発明の目的は、かかる課題解決に寄与するパケット転送装置、パケット転送方法、および、プログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様に係るパケット転送装置は、仮想ネットワークを含むネットワークにおけるパケットを転送するパケット転送装置であって、端末から受信したパケットの送信元アドレスを、前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換える宛先情報更新部と、前記書き換え後のパケットをカプセリングして他のパケット転送装置に送信するカプセリング部と、
前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する端末情報記憶部と、
他のパケット転送装置から受信した前記端末宛のカプセリングされたパケットの外部ヘッダから抽出された前記他のパケット転送装置の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する仮想化転送先情報記憶部と、を備え、
前記カプセリング部は、前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリング し、
前記宛先情報更新部は、前記端末情報記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換え、
前記カプセリング部は、前記仮想化転送先情報記憶部を参照して前記端末から受信したパケットをカプセリングし、前記他のパケット転送装置に転送する、
ことを特徴とする。

本発明の第２の態様に係るパケット転送方法は 仮想ネットワークを含むネットワークにおけるパケットを転送するパケット転送方法であって、端末から受信したパケットの送信元アドレスを、前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換えるステップと、前記書き換え後のパケットをカプセリングして他のパケット転送装置に送信するステップと、
前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持するステップと、
他のパケット転送装置から受信した前記端末宛のカプセリングされたパケットの外部ヘッダから抽出された前記他のパケット転送装置の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持するステップと、を含み、
前記カプセリングして他のパケット転送装置に送信するステップは、前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングし、
前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換えるステップは、端末情報記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換え、
前記カプセリングして他のパケット転送装置に送信するステップは、仮想化転送先情報記憶部を参照して前記端末から受信したパケットをカプセリングし、前記他のパケット転送装置に転送することを特徴とする。

本発明の第３の態様に係るプログラムは、仮想ネットワークを含むネットワークにおけるパケットを転送するパケット転送装置に設けられたコンピュータに対して、端末から受信したパケットの送信元アドレスを、前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換える処理と、前記書き換え後のパケットをカプセリングして他のパケット転送装置に送信する処理を実行させるプログラムであり、
前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する処理と、
他のパケット転送装置から受信した前記端末宛のカプセリングされたパケットの外部ヘッダから抽出された前記他のパケット転送装置の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する処理と、を含み、
前記カプセリングして他のパケット転送装置に送信する処理は、前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングし、
前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換える処理は、端末情報記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換え、
前記カプセリングして他のパケット転送装置に送信する処理は、仮想化転送先情報記憶部を参照して前記端末から受信したパケットをカプセリングし、前記他のパケット転送装置に転送する、処理を実行させる。なお、プログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体（non-transitory computer-readable storage medium）に記録されたプログラム製品として提供することもできる。

本発明に係るパケット転送装置、パケット転送方法、および、プログラムによると、パケット転送装置が保持する、カプセリングの際に参照する情報の量を削減することが可能となる。

一実施形態に係るパケット転送装置の構成を例示するブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るパケット転送装置の構成を例示するブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るパケット転送装置がオーバーレイネットワークからのパケットを受信したときの動作を例示するフロー図である。 本発明の第１の実施形態に係るパケット転送装置がアンダーレイネットワークからのカプセリングされたパケットを受信したときの動作を例示するフロー図である。 本発明の第１の実施形態に係るパケット転送装置を設けた仮想ネットワーク環境における通信を例示する図である。 本発明の第１の実施形態に係るパケット転送装置を設けた仮想ネットワーク環境における通信の初期動作を例示するシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態に係るパケット転送装置と関連技術に係るパケット転送装置を設けた仮想ネットワーク環境における通信を例示する図である。 本発明の第２の実施形態に係るパケット転送装置（ゲートウェイ装置）の構成を例示するブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るパケット転送装置をゲートウェイ装置として設けた仮想ネットワーク環境における通信を例示する図である。 本発明の第３の実施形態に係るパケット転送装置の構成を例示するブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るパケット転送装置を設け、外部コントローラから仮想化ネットワークを制御可能な仮想ネットワーク環境における通信を例示する図である。 本発明の第４の実施形態に係るパケット転送装置の構成を例示するブロック図である。 情報変化に合わせた端末情報更新パケット送信機能を有する本発明の第４の実施形態に係るパケット転送装置を設けた仮想ネットワーク環境における通信を例示する図である。 関連技術に係るカプセリング技術を用いた仮想ネットワークシステムのパケット通信を表す図である。

はじめに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

図１は、一実施形態に係るパケット転送装置の構成を例示するブロック図である。パケット転送装置１００は、仮想ネットワークを含むネットワークにおけるパケットを転送する。図１を参照すると、パケット転送装置１００（例えば、図５のパケット転送装置１００−Ａ）は、端末（例えば、図５の仮想マシン３０−ａ２）から受信したパケットの送信元アドレスを端末の第１レイヤのアドレス（例えば、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスMACa2）からパケット転送装置の第１レイヤのアドレス（例えば、ＭＡＣアドレスMACA）に書き換える宛先情報更新部１１４と、前記書き換え後のパケットをカプセリングするカプセリング部１１２と、を備えている。

すなわち、パケット転送装置１００（例えば、図５のパケット転送装置１００−Ａ）は、端末（例えば、仮想マシン３０−ａ１、３０−ａ２）から受信したパケットをカプセリングする際に端末の第１レイヤのアドレス（たとえば、ＭＡＣアドレスMACa1, MACa2）をパケット転送装置１００のアドレス（例えば、図５のパケット転送装置１００−ＡのＭＡＣアドレスMACA）に書き換えてから、他のパケット転送装置（例えば、パケット転送装置１００−Ｃ）に送信する。このとき、他のパケット転送装置（例えば、パケット転送装置１００−Ｃ）がカプセリングの際に参照する情報は、相手方のパケット転送装置の情報（例えば、図５のパケット転送装置１００−ＡのＭＡＣアドレスMACA）に集約される。例えば、図１４の仮想化転送先情報記憶部１３−Ｃと比較して、図５の仮想化転送先情報記憶部１１３−Ｃが保持する対応付けは半分に集約されている。したがって、かかるパケット転送装置１００によると、パケット転送装置１００が保持する、カプセリングの際に参照する情報の量を削減することが可能となる。

図２は、一実施形態に係るパケット転送装置の他の構成を例示するブロック図である。図２を参照すると、パケット転送装置１００は、端末（例えば、図５の仮想マシン３０−ａ２）から受信したパケットに含まれる端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレス（例えば、ＭＡＣアドレスMACa2およびＩＰ（Internet Protocol）アドレスIPa2）を関連付けて保持する端末情報記憶部１１５（例えば、図５の端末情報記憶部１１５−Ａ）を備えている。カプセリング部１１２は、端末（例えば、図５の仮想マシン３０−ａ２）宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングする。ここで、宛先情報更新部１１４は、端末情報記憶部１１５（例えば、図５の端末情報記憶部１１５−Ａ）を参照し、デカプセリングされたパケットの宛先アドレスをパケット転送装置の第１レイヤのアドレス（例えば、パケット転送装置１００−ＡのＭＡＣアドレスMACA）から端末の第１レイヤのアドレス（仮想マシン３０−ａ２のＭＡＣアドレスMACa2）に書き換える。

かかるパケット転送装置によると、パケット転送装置がオーバーレイネットワークから受信したパケットをカプセリングしてアンダーレイネットワークに送出するとともに、アンダーレイネットワークから受信したカプセリングされたパケットをデカプセリングしてオーバーレイネットワークに送出することが可能となる。すなわち、カプセリング技術に基づく仮想ネットワークにおける双方向の通信が実現される。

図２を参照すると、パケット転送装置１００（例えば、図５のパケット転送装置１００−Ａ）は、他のパケット転送装置（例えば、図５のパケット転送装置１００−Ｂ）から受信した端末（例えば、仮想マシン３０−ａ１）宛のカプセリングされたパケットの外部ヘッダから抽出された他のパケット転送装置の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレス（例えば、パケット転送装置１００−ＢのＭＡＣアドレスMACBおよびＩＰアドレスIPB）を関連付けて保持する仮想化転送先情報記憶部１１３（例えば、図５の仮想化転送先情報記憶部１１３−Ａ）を備えている。ここで、カプセリング部１１２は、仮想化転送先情報記憶部１１３を参照して、端末（例えば、仮想マシン３０−ａ１）から受信したパケットをカプセリングし、他のパケット転送装置（例えば、パケット転送装置１００−Ｂ）に送信する。

このとき、上述のように、仮想化転送先情報記憶部１１３が保持すべき情報が集約され、記憶すべき情報量を削減することが可能となる。

以上のように、一実施形態によると、宛先情報更新部１１４は、カプセリング時に、元パケットの送信元情報を、パケット転送装置の情報に書き換えるとともに、元パケットの端末情報を端末情報記憶部１１５に記録し、デカプセリング時に、展開パケットの宛先情報が自装置を示す場合、前記記録した端末情報に基づき、宛先情報を書き換える。これにより、パケット転送装置が保持するオーバーレイネットワークの情報は、一部の情報がパケット転送装置を示す情報に書き換えられる。したがって、オーバーレイネットワークの情報を集約してパケット転送装置に管理させることが可能となる。

具体的には、一実施形態によると、カプセリングする際に分離された転送情報、特に、Ｌ２（Ethernet）の情報を、カプセリングするときに、パケット転送装置（カプセリング装置）固有の情報に上書きすることで、対向する装置の論理ネットワークには、カプセリング装置との間の通信と認識させる。これにより、通信相手が保持すべき情報を削減することが可能となる。すなわち、仮想ネットワーク（カプセリング技術）により分離されたオーバーレイ／アンダーレイの情報を、パケット転送装置の情報に集約させ、各パケット転送装置が保持すべき情報量を削減することができる。

＜実施形態１＞
次に、第１の実施形態に係るパケット転送装置について、図面を参照して説明する。

［構成］
図２は、本実施形態に係るパケット転送装置１００の構成を例示するブロック図である。図２を参照すると、パケット転送装置１００は、仮想ネットワーク管理部１１０、内部転送制御部１１１、カプセリング部１１２、仮想化転送先情報記憶部１１３、宛先情報更新部１１４、および、端末情報記憶部１１５を備えている。

はじめに、本実施形態のパケット転送装置１００の概略構成を説明する。宛先情報更新部１１４は、カプセリング時に、元パケットの送信元情報を、パケット装置の情報に書き換えると同時に、端末情報記憶部１１５に元パケットの端末情報を記憶する。また、宛先情報更新部１１４は、デカプセリング時に、展開パケットの宛先情報が自装置を示す場合、端末情報記憶部１１５が記憶した端末情報に基づき、宛先情報を書き換える。

仮想ネットワーク管理部１１０は、仮想ネットワークとして外部に出力すべきかどうか、または、出力する場合にカプセリングするＩＤを管理する。内部転送制御部１１１は、宛先に応じて、外部パケット転送装置に転送すべきかどうかを制御する。

カプセリング部１１２は、オーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークのパケット形式を変換するためのカプセリング／デカプセリングを行う。

かかる構成により、パケット転送装置１００が保持するオーバーレイネットワークの情報は、一部の情報がパケット転送装置１００を示す情報に書き換えられ、オーバーレイネットワークでの管理情報として集約情報として管理することが可能となる。

なお、上記のパケット転送装置１００の各部をプログラムとして実現し、処理をＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行するとともに、記憶をメモリまたはＳＳＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等に代表される２次記憶装置を持つサーバ上で実現してもよい。また、上記各部を１つの仮想スイッチとしてのプログラムとして実現してもよい。

さらに、これらの各部の一部または全部の機能をオフロード化し、専用回路として実現することもできる。また、キャッシュ回路を搭載し、情報の検索速度を向上させるようにしてもよい。このときの実現手段として、ＮＩＣ（Network Interface Card）のようにサーバに組み込まれるパーツ装置、または、その先に接続される物理スイッチを用いてもよい。

以下では、図２の各部について詳細に説明する。

仮想ネットワーク管理部１１０は、仮想マシン環境のネットワーク構成を管理する。特に、仮想ネットワーク管理部１１０は、パケット転送装置１００内に閉じた範囲のネットワーク構成を管理する。具体的には、仮想ネットワーク管理部１１０は、仮想ネットワークとして、対応する仮想ネットワークＩＤ、および、連携接続方法、または、そのためのマルチキャスト／ブロードキャストアドレスと仮想インタフェースの接続関係を管理する。

また、仮想ネットワーク管理部１１０は、仮想ネットワークの仮想インタフェースの接続関係を元に、内部転送するインタフェースの関係、および、外部転送する場合の仮想ネットワークＩＤ関係を内部転送制御部１１１に設定する。

さらに、仮想ネットワーク管理部１１０は、仮想ネットワークの接続方法を元に、仮想ネットワークＩＤに対する、もしくは、デフォルトで用いるブロードキャストアドレス、または、他のパケット転送装置と連携するための手段に対応する情報をカプセリング部１１２に設定する。

内部転送制御部１１１は、仮想ネットワークの接続関係に基づいて、オーバーレイネットワークからの受信パケット、または、宛先情報更新部１１４からの通達パケットを、適切な仮想インタフェースへと転送する。このとき、宛先記憶として、特定の仮想インタフェースへ通信する機能を設けてもよい。公知のＭＡＣ（Media Access Control）学習機能等がこれに該当する。また、内部転送制御部１１１は、Unknown Unicast通信や、ブロードキャスト通信、マルチキャスト通信の場合、すべての仮想インタフェースへと通信する。

カプセリング部１１２は、パケットのカプセリングおよびデカプセリングを行う。

カプセリング部１１２は、宛先情報更新部１１４からパケットを受信した場合、対応する仮想ネットワークに応じたカプセリングを行う。カプセリング部１１２は仮想化転送先情報記憶部１１３を参照し、オーバーレイネットワーク（Inner）とアンダーレイネットワーク（Outer）の対応付けが存在する場合、該対応付けの転送先情報を用いて、ユニキャストにカプセリングを行う。一方、仮想化転送先情報記憶部１１３に対応付けが存在しない場合、カプセリング部１１２はブロードキャストアドレス、または、他のパケット転送装置と連携する手段を用いて、カプセリングして通信を行う。

また、カプセリング部１１２は、アンダーレイネットワークの仮想インタフェースからパケットを受信した場合、受信したパケットのデカプセリングを行う。すなわち、カプセリング部１１２は、カプセリングされたパケット（カプセリングパケット）のカプセリングヘッダを解体する。このとき、カプセリング部１１２は、内部パケットの送り先と、解体したカプセリングヘッダの宛先情報から、ペアを作成し、転送先情報として仮想化転送先情報記憶部１１３の情報を更新する。さらに、カプセリング部１１２は、解体した内部パケットを宛先情報更新部１１４へ送信する。

仮想化転送先情報記憶部１１３は、カプセリングにおける送信対応付け規則を記憶する。すなわち、仮想化転送先情報記憶部１１３は、オーバーレイネットワークとして使用される仮想ネットワークとしての端末情報と、アンダーレイネットワークとして使用する転送装置の端末情報との対応付けを記憶する。

仮想化転送先情報記憶部１１３が保持する対応付け規則の一例として、カプセリング部１１２がパケット情報から抽出して、登録する規則がある。

また、仮想化転送先情報記憶部１１３が保持する対応付け規則の他の例として、仮想ネットワーク管理部１１０から、カプセリング部１１２を介して、デフォルトの設定として登録される規則が考えられる。

宛先情報更新部１１４は、内部転送制御部１１１からパケットを受信した場合、受信パケットに対して、カプセリング処理する際に送受信の端末情報とする通信プロトコル層（以下、「送受信判定レイヤ」ともいう。）に相当する送信元情報と、さらにもう１層上位レイヤの送信元情報とを対応付け規則として、端末情報記憶部１１５に記録する。

一方、宛先情報更新部１１４は、内部転送制御部１１１からパケットを受信した場合、受信パケットに対して、カプセリングの送受信判定レイヤに相当する送信元情報をパケット転送装置１００固有の情報に置き換えて、カプセリング部１１２に転送する。

カプセリングの送受信判定レイヤに相当する送信元情報および宛先情報は、一例として、Ｌ２層に該当するEthernetアドレスである。ＶＸＬＡＮ、ＮＶＧＲＥ、Geneve等では、Ethernetアドレスが用いられる。このとき、もう１層上位レイヤの送信元情報は、ＩＰ（Internet Protocol）情報となる。

また、宛先情報更新部１１４は、カプセリング部１１２からパケットを受信すると、カプセリングの送受信判定レイヤに相当する宛先情報がパケット転送装置１００固有の情報である場合、さらにもう１層上位レイヤの送信元情報を元に、端末情報記憶部１１５から対応付け規則を抽出し、カプセリングの送受信判定レイヤに相当する宛先情報を、抽出した情報に書き換える。一方、抽出できない場合、宛先情報更新部１１４は、宛先情報の書き換えを行わない。さらに、宛先情報更新部１１４は、加工後の受信パケットを内部転送制御部１１１に転送する。

端末情報記憶部１１５は、カプセリングの送受信判定レイヤに相当する端末情報と、さらにもう１層上位レイヤの端末情報とを対応付け規則として記憶する。

［動作］
次に、本実施形態に係るパケット転送装置の動作について、図面を参照して説明する。

図３は、オーバーレイネットワークからの通常パケット（カプセリング前のパケット）を受信した際の動作を例示するフロー図である。

図３を参照すると、内部転送制御部１１１は、オーバーレイネットワークからの通常パケットを受信すると、仮想ネットワークの接続関係に基づき、転送先を決定する（ステップＳ１００）。このとき、ＭＡＣ学習等により、パケットの転送先を唯一に決定できる場合、パケットの送信先を決定された転送先に限定することができる。ただし、転送先は複数存在してもよい。一方、学習した転送先が存在しない場合、内部転送先制御部１１１はUnknown Unicast Floodingとしてフラッディングを行い、マルチキャスト通信またはブロードキャスト通信の場合、仮想ネットワークの接続に関するすべての仮想インタフェースにフラッディングを行う。このとき、転送先に応じて、ステップＳ１００のＮｏ〜Ｓ１０４、または、ステップＳ１００のＹｅｓ〜Ｓ１０４のいずれかのフローが実行される。

外部の他のパケット転送装置へパケットを送出する必要がある場合（ステップＳ１００のＹｅｓ）、宛先情報更新部１１４は内部転送制御部１１１から受信パケットを取得し、該受信パケットの送信元情報からカプセリングの送受信判定レイヤの端末情報とさらにその１層上位レイヤの端末情報を抽出し、対応付け情報として端末情報記憶部１１５に記録する（ステップＳ１０１）。

次に、宛先情報更新部１１４は、該受信パケットのカプセリングの送受信判定レイヤの端末情報を、自パケット転送装置１００を示す情報に上書きする（ステップＳ１０２）。

カプセリング部１１２は、該情報が上書きされた受信パケットの宛先情報から、カプセリングの送受信判定レイヤの端末情報を抜き出し、仮想化転送先情報記憶部１１３から対応付け情報を抽出する。対応付け情報が存在する場合、カプセリング部１１２は、その固定転送先となるパケット転送装置へ向けた情報を用いてカプセリングを行う。一方、対応付け情報が存在しない場合、カプセリング部１１２は、定義された仮想ネットワークに属するパケット転送装置へ配送するための手段を用いて、カプセリングを行う（ステップＳ１０３）。

また、カプセリング部１１２は、ステップＳ１０３までで加工された受信パケットをアンダーレイ側に相当するインタフェースに送信する（ステップＳ１０４）。

一方、内部に相当するオーバーレイネットワーク側のインタフェースに送出する必要がある場合（ステップＳ１００のＮｏ）、内部転送制御部１１１は受信パケットを対応するインタフェースから送信する。

以上の動作により、自パケット転送装置のオーバーレイネットワーク側に閉じない、オーバーレイネットワークからの通常パケットの送信元情報を、自パケット転送装置を示す情報に書き換えるとともに、元に戻すための情報を蓄積し、他パケット転送装置へカプセリングしたパケットを送信することが可能となる。

図４は、アンダーレイネットワークからのカプセリングパケットを受信した際の動作を例示するフロー図である。

カプセリング部１１２はアンダーレイネットワークからカプセリングパケットを受信すると、宛先が自身かどうか、または、仮想ネットワークの接続関係に基づき、受信すべきパケットか否かを判定する。受信すべきカプセリングパケットである場合、カプセリング部１１２はパケットの送信元情報を抽出する。さらに、カプセリング部１１２は、カプセリングパケットの内部から、内部パケットの送信元情報を抽出する。これらのペアを転送先情報として仮想化転送先情報記憶部１１３に記憶する（ステップＳ１１０）。

次に、カプセリング部１１２は、受信したカプセリングパケットをデカプセリングして内部パケットを抽出し、宛先情報更新部１１４に転送する（ステップＳ１１１）。

次に、宛先情報更新部１１４は、抽出された内部パケットから宛先情報を取り出し、端末情報記憶部１１５を参照して、宛先情報に該当する対応付け情報を抽出する（ステップＳ１１２）。

宛先情報更新部１１４は、対応付け情報が存在する場合（ステップＳ１１３のＹｅｓ）、該対応付け情報を元に、宛先情報を更新する（ステップＳ１１４）。

次に、宛先情報更新部１１４は、内部パケットを内部転送制御部１１１へ転送する。内部転送制御部１１１は、ＭＡＣ学習等の転送情報に基づき、オーバーレイネットワークに接続する仮想ネットワークインタフェースに向けて内部パケットを送信する（ステップＳ１１５）。

以上により、パケット転送装置は、他のパケット転送装置から受信したカプセリングパケットを、自身が記憶した情報を元に、自身のオーバーレイネットワークに適応する情報に戻し、パケットを伝達することが可能となる。

次に、本実施形態に係るパケット転送装置１００を設けた、仮想ネットワークを含むネットワーク環境における通信について、具体例に基づいて説明する。

図５は、本実施形態に係るパケット転送装置１００−Ａ〜１００−Ｃを設けたネットワーク環境におけるパケット転送の様子を例示する。一方、図６は、図５に示したネットワーク環境において、仮想マシン間の通信を行うためのシーケンス図を示す。

ここでは、一例として、図５の仮想マシン３０−ａ１（ＶＭａ１）から、仮想マシン３０−ｂ１（ＶＭｂ１）に通信する場合について、図６のシーケンス図を説明する。なお、ここでは、すべての仮想マシンが同一の仮想ネットワークに属するものとする。

仮想マシン３０−ａ１（ＶＭａ１）は、仮想マシン３０−ｂ１（ＶＭｂ１）に通信しようとするとき、端末情報が存在しないため、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）等の宛先解決プロトコルを用いて通信の宛先の情報取得を試みる。ここでは、一例として、ＡＲＰを例として説明するが、本発明における宛先解決プロトコルはＡＲＰに限定されない。

仮想マシン３０−ａ１（ＶＭａ１）は、パケット転送装置１００−Ａ（ＳＷＡ）にARP requestパケットを送信する（図６のステップＡ１）。本実施形態のパケット転送装置１００−Ａ（ＳＷＡ）は、該ARP requestパケットを受信すると、図３に示すフローを実行する。

パケット転送装置１００−Ａ（ＳＷＡ）の内部転送制御部１１１は、宛先アドレスがブロードキャストアドレスであるため、フラッディング処理を行い、パケットを仮想マシン３０−ａ２へ転送する（図３のステップＳ１００のＮｏ、ステップＳ１０４）。また、内部転送制御部１１１は、連携装置へ転送するため、宛先情報更新部１１４へ転送する（ステップＳ１００のＹｅｓ）。宛先情報更新部１１４は、該受信パケットの送信元情報から、カプセリングの送受信判定レイヤの端末情報MACa1と、さらにその１層上位レイヤの端末情報IPa1を抜き出し、対応付け情報として端末情報記憶部１１５に記憶する（図３のステップＳ１０１、図６のステップＡ２）。

次に、宛先情報更新部１１４は、該受信パケットについて、カプセリングの送受信判定レイヤの端末情報MACa1を、自パケット転送装置を示す情報MACAに上書きする（図３のステップＳ１０２、図６のステップＡ３）。

次に、宛先情報更新部１１４は、該受信パケットをカプセリング部１１２に転送する。カプセリング部１１２は、仮想化転送先情報記憶部１１３に情報を記憶していないため、マルチキャスト転送をするためのパケットとしてカプセリングする。さらに、カプセリング部１１２は、カプセリングしたパケットをアンダーレイネットワークの転送装置２０に転送する（図６のステップＡ４）。

かかるカプセリングパケットは、マルチキャストにより、パケット転送装置１００−Ｂ（ＳＷＢ）およびパケット転送装置１００−Ｃに転送される（図６のステップＡ４）。なお、パケット転送装置１００−Ｃでは、対応する装置が存在しないため、仮想マシン等において最終的にパケットが廃棄される。

本実施形態のパケット転送装置１００−Ｂ（ＳＷＢ）は、パケット転送装置１００−Ａ（ＳＷＡ）からカプセリングパケットを受信すると、図４に示すフローを実行する。

パケット転送装置１００−Ｂ（ＳＷＢ）のカプセリング部１１２は、カプセリングパケットの送信元情報と、内部パケットの送信元情報から、ＭＡＣアドレスMACAの端末に送信したい場合、ＩＰアドレスがIPAの端末に送信すればよいことを把握し、ＭＡＣアドレスとＩＰアドレスの対応付けを仮想化転送先情報記憶部１１３に記録する（図４のステップＳ１１０、図６のステップＡ５）。

次に、カプセリング部１１２は、カプセリングされたパケットをデカプセリングし、内部パケットを抽出する（図４のステップＳ１１１）。さらに、カプセリング部１１２は、抽出した内部パケットを宛先情報更新部１１４に転送する。

宛先情報更新部１１４は、内部パケットの宛先情報IPb1を抽出し、宛先情報IPb1に相当する対応付け情報を端末情報記憶部１１５から検索する（図４のステップＳ１１２）。しかし、かかる対応付け情報はまだ存在しないため、内部パケットをそのまま内部転送制御部１１１へ転送する（ステップＳ１１３のＮｏ）。

内部転送制御部１１１は、宛先情報がブロードキャストアドレスであるため、各仮想マシンへと内部パケットを転送する（図４のステップＳ１１５、図６のステップＡ６）。

仮想マシン３０−ｂ１（ＶＭｂ１）は、当該ARP requestを受信すると、端末情報としてＩＰアドレスIPa1の端末がＭＡＣアドレスMACAであることを記憶する（図６のステップＡ７）。さらに、仮想マシン３０−ｂ１（ＶＭｂ１）は、ARP requestが自身へのリクエストであることから、ARP requestに応答するためのARP replyパケットを作成して返信する（図６のステップＡ８、Ａ９）。

パケット転送装置１００−Ｂ（ＳＷＢ）は、仮想マシン３０−ｂ１からARP replyを受信すると、図３に示すフローを実行する。

パケット転送装置１００−Ｂ（ＳＷＢ）の内部転送制御部１１１は、宛先情報がMACAであることから、外部方向への送信であると判定する。したがって、内部転送制御部１１１は該受信パケットを宛先情報更新部１１４へ転送する（図３のステップＳ１００のＹｅｓ）。宛先情報更新部１１４は、該受信パケットの送信元情報から、カプセリングの送受信判定レイヤの端末情報MACb1と、さらにその１層上位レイヤの端末情報IPb1を抜き出し、対応付け情報として端末情報記憶部１１５に記憶する（図３のステップＳ１０１、図６のステップＡ１０）。

次に、宛先情報更新部１１４は、該受信パケットについて、カプセリングの送受信判定レイヤの端末情報MACb1を、自パケット転送装置を示す情報MACBに上書きする（図３のステップＳ１０２、図６のステップＡ１１）。さらに、宛先情報更新部１１４は、該受信パケットをカプセリング部１１２に転送する。

カプセリング部１１２は、仮想化転送先情報記憶部１１３に蓄積された情報から、ＭＡＣアドレスMACAの端末に送信したい場合、ＩＰアドレスIPAの端末に送信すればよいことを把握し、ＩＰアドレスIPA向けへのパケットとしてカプセリングを行う。カプセリング部１１２は、カプセリングしたパケットをアンダーレイネットワークの転送装置２０に転送する（図６のステップＡ１２）。

かかるカプセリングパケットは、宛先アドレスＩＰＡに対応するパケット転送装置１００−Ａ（ＳＷＡ）に転送される（図６のステップＡ１２）。パケット転送装置１００−Ａ（ＳＷＡ）は、カプセリングパケットを受信すると、図４に示すフローを実行する。

パケット転送装置１００−Ａ（ＳＷＡ）のカプセリング部１１２は、カプセリングパケットの送信元情報と、内部パケットの送信元情報から、ＭＡＣアドレスMACBの端末に送信したい場合、ＩＰアドレスＩＰＢの端末に送信すればいいことを把握し、ＭＡＣアドレスとＩＰアドレスの対応付けを仮想化転送先情報記憶部１１３に記録する（図４のステップＳ１１０、図６のステップＡ１３）。

次に、カプセリング部１１２は、カプセリングされたパケットをデカプセリングし、内部パケットを抽出する（図４のステップＳ１１１）。さらに、カプセリング部１１２は、抽出した内部パケットを宛先情報更新部１１４に転送する。

宛先情報更新部１１４は、内部パケットの宛先情報IPa1を抽出し、宛先情報IPa1に相当する対応付け情報を端末情報記憶部１１５から検索する（図４のステップＳ１１２）。宛先情報更新部１１４は、対応付け情報として、ＩＰアドレスIPa1がＭＡＣアドレスMACa1に対応することを抽出する（図４のステップＳ１１３のＹｅｓ）。宛先情報更新部１１４は、該宛先情報として、ＭＡＣアドレスをMACAからMACa1に書き換えることで元の端末情報へと修正し、内部転送制御部１１１に転送する（図４のステップＳ１１４、図６のステップＡ１４）。

内部転送制御部１１１は、宛先情報が明確であるため、パケットを仮想マシン３０−ａ１（ＶＭａ１）に転送する（図４のステップＳ１１５、図６のステップＡ１５）。

仮想マシン３０−ａ１（ＶＭａ１）は、当該ARP replyを受信すると、端末情報としてＩＰアドレスIPb1の端末がＭＡＣアドレスMACBであることを記憶する（図６のステップＡ１６）。

以上のＡＲＰを通した動作により、パケット転送装置の学習と、各仮想マシンによる端末情報の学習が可能となる。このように、各仮想マシンは、カプセリングの送受信判定レイヤの転送先情報として、今までのように通信相手となる端末情報でなく、端末が属しているパケット転送装置の情報として記憶する。さらに、各パケット転送装置は、この集約された情報に基づき、カプセリング転送先情報を記憶する。

図５は、パケット転送装置１００−Ａが各通信において学習した結果を、仮想化転送先情報記憶部１１３―Ａ、端末情報記憶部１１５−Ａとして示す。また、図５は、パケット転送装置１００−Ｃが各通信において学習した結果を、仮想化転送先情報記憶部１１３―Ｃ、端末情報記憶部１１５−Ｃとして示す。図５の仮想化転送先情報記憶部１１３―Ａ、１１３−Ｃに示すように、カプセリング転送先情報は、相手方のパケット転送装置の台数に集約される。

また、図５は、仮想マシン３０−ａ２が学習した端末情報３５−ａ２を示す。本実施形態によると、従来のカプセリング技術とは異なり、各端末（仮想マシン）が記憶する通信宛先に相当する端末情報は、パケット転送装置１００を示す端末情報となる。例えば、ＩＰアドレスＩＰｂ１、ＩＰｂ２の仮想マシンに対するＭＡＣアドレスは、パケット転送装置１００ＢのＭＡＣアドレスMACBとなる。

また、図５は、仮想マシン３０−ａ２から仮想マシン３０−ｂ２に通信する際に流れるパケットＰ１００−１、Ｐ１００−２、Ｐ１００−３を示す。このうち、従来のカプセリング技術を用いた仮想ネットワークと相違する点を下線で示す。図５に示すように、本実施形態では、宛先情報は、受信側のパケット転送装置１００−Ｂを通過するまで、パケット転送装置１００−Ｂを示す集約された情報（すなわち、ＭＡＣアドレスMACB）となる。一方、送信元情報は、他のパケット転送装置への送信点となるパケット転送装置１００−Ａを通過した後、パケット転送装置１００−Ａを示す集約された情報（すなわち、ＭＡＣアドレスMACA）となる。

このように、本実施形態のパケット転送装置１００を用いると、パケット転送装置から見てオーバーレイネットワークからパケットが送出されるときに、情報が集約される。このとき、相手方のパケット転送装置および通信端末に対して、あたかも１つの装置から通信が行われているように見せかけることが可能となる。すなわち、相手側のパケット転送装置が保持すべき情報を削減し、メモリリソース消費量を抑えることが可能となる。

以上のとおり、本実施形態のパケット転送装置は、カプセリングする際に、仮想マシンを示す情報を、自装置を示す情報に集約する。これにより、相手方のパケット転送装置の対応付け記憶容量を削減することが可能となる。したがって、相手方のパケット転送装置の記憶容量が不足する事態を回避することができる。さらに、本実施形態のパケット転送装置によると、各パケット転送装置の記憶容量不足を解消することができ、大規模の仮想ネットワーク環境を実現することが可能となる。

なお、本実施形態に係るパケット転送装置は、従来のカプセリング技術を用いるパケット転送装置と連動させて使用することも可能である。図７は、本実施形態のパケット転送装置と従来のパケット転送装置とを連動させた場合のパケット転送の様子を示す。

図７に示すネットワークでは、本実施形態のパケット転送装置（仮想スイッチ）１００−Ａと、従来のパケット転送装置１０−Ｂ、１０−Ｃを用いて通信が行われる。

相手方のパケット転送装置１０−Ｂ、２０−Ｃは端末情報を変換しないため、本実施形態のパケット転送装置１００−Ａが学習する情報は集約されない情報となる。すなわち、仮想化転送先情報記憶部１１３−Ａが記憶する情報は、相手方のパケット転送装置１０−Ｂ、１０−Ｃ上の各通信端末情報（MACb1, MACb2, MACc）と、それに対応するパケット転送装置の端末情報（MACB, MACC）との対応付け情報となる。

一方、本実施形態のパケット転送装置１００−Ａと連動して動作する相手方の従来のパケット転送装置１０−Ｃにおいては、本実施形態のパケット転送装置１００−Ａによって情報が集約される効果が生じる。すなわち、通信相手となる各通信端末情報として記憶されるはずのＭＡＣアドレスMACa1, MACa2が、単一のＭＡＣアドレスMACAに集約されるため、仮想化転送先情報記憶部１３−Ｃにおいて消費される記憶容量を少なくすることができる。

また、図７のネットワーク環境で通信されるパケットは、本実施形態のパケット転送装置１００−Ａを境目として、パケット転送装置１００−Ａ上のオーバーレイ部分が集約された情報として丸め込まれ、従来の仮想ネットワーク環境とは相違することになる。

以上より、図７に示すように、本実施形態のパケット転送装置は、従来のパケット転送装置と同時に利用することが可能である。この場合の効果は、上記のとおり従来のパケット転送装置の側に生じる。

＜実施形態２＞
次に、第２の実施形態に係るパケット転送装置について、図面を参照して説明する。

図８は、本実施形態のパケット転送装置２００の構成を例示するブロック図である。本実施形態のパケット転送装置２００は、第１の実施形態のようにカプセリング処理を行うパケット転送装置でなく、中継ゲートウェイ装置として実装される。

図８を参照すると、本実施形態のパケット転送装置２００では、第１の実施形態のパケット転送装置１００（図２）のカプセリング部１１２がカプセリング情報の更新のみを行うカプセリング情報更新部２１２に変更される。また、本実施形態では、カプセリング情報更新部２１２が更新する情報は、第１の実施形態のように仮想化転送先情報記憶部１１３に記録される代わりに、端末情報を関連付けて、端末情報記憶部２１５に記録される。さらに、宛先情報更新部１１４が参照する通信情報は、カプセリングパケットの内部パケット情報から取得する。

カプセリング情報更新部２１２は、宛先情報更新部２１４からパケットを転送された場合、カプセリングパケットの転送元情報と、カプセリング内部パケットの転送元情報を抽出し、端末情報記憶部２１５の対応するレコードに、カプセリングパケットの転送元情報を記憶する。

一方、カプセリング情報更新部２１２は、外部ネットワークに接続しているインタフェースから、カプセリングパケットをユニキャスト通信で受信し、受信したカプセリングパケットの宛先情報が自パケット転送装置を示す場合、受信したカプセリングパケットの内部パケットの宛先情報を取り出す。また、カプセリング情報更新部２１２は、取り出した宛先情報に対応する対応付け情報を、端末情報記憶部２１５から抽出する。さらに、カプセリング情報更新部２１２は、抽出した対応付け情報に基づき、カプセリングフィールドの宛先情報を更新し、宛先情報更新部２１４へ転送する。

以上より、本実施形態のパケット転送装置２００は、カプセリングフィールドの情報を宛先情報記憶部２１５に記憶するとともに、自パケット転送装置の情報に更新する機能、および、自パケット転送装置の情報から元の装置の情報に復旧する機能を有する。かかるパケット転送装置２００によると、ゲートウェイ装置として使用した場合においても、第１の実施形態と同等の効果を奏することが可能となる。なお、宛先情報更新部２１４とカプセリング情報更新部２１２は、同一の更新処理として１つの装置（ないし処理）にまとめることもできる。

図９は、本実施形態のパケット転送装置２００をゲートウェイ装置（パケット転送装置）２００−Ｄとして設けた仮想ネットワーク環境を例示する。

図９の構成によると、アンダーレイネットワークを構成する転送装置２０―Ａと転送装置２０−Ｂとの間に、本実施形態のパケット転送装置２００−Ｄが設けられる。このとき、本実施形態のパケット転送装置２００−Ｄを通過するときに、内部の端末情報がパケット転送装置２００−Ｄを示す情報に丸め込まれる。また、本実施形態のパケット転送装置２００−Ｄと、従来のカプセリング機能を有するパケット転送装置（仮想スイッチ）１０−Ａ、１０−Ｂ、または、第１の実施形態のパケット転送装置１００−Ｃと通信するために、カプセリングフィールドの情報更新も行われる。

すなわち、図９に示すカプセリングパケットＰ２００−２が、本実施形態のパケット転送装置２００―Ｄを通過すると、送信元情報がパケット転送装置２００−Ｄを示すＩＰアドレスIPDおよびＭＡＣアドレスMACDに書き換えられるとともに、内部パケットの送信元情報のカプセリングの送受信判定レイヤの端末情報がMACDに書き換えられる。この対応関係は、端末情報記憶部２１５−Ｄに記憶されている。したがって、逆方向の通信において、内部パケットの宛先情報IPa2から、送信元情報を元の通信相手を示すＩＰアドレスIPAおよびＭＡＣアドレスMACAに復元し、内部パケットの送信元情報のカプセリングの送受信判定レイヤの端末情報をMACa2へと復元することが可能となる。

＜実施形態３＞
次に、第３の実施形態に係るパケット転送装置について、図面を参照して説明する。

図１０は、本実施形態のパケット転送装置３００の構成を例示するブロック図である。本実施形態のパケット転送装置３００は、パケットによる通信先情報の学習に加えて、または、かかる学習の代わりに、外部管理コントローラによる制御に基づく転送情報の設定を可能とする。

図１０を参照すると、本実施形態のパケット転送装置３００は、第１の実施形態のパケット転送装置１００（図２）に対して、さらに管理情報更新部３１６を追加した構成を有する。また、本実施形態に係るパケット転送装置３００を設けた仮想ネットワーク環境には、パケット転送装置以外に、仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０が追加される。

仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０は、仮想ネットワークの接続関係を制御し、パケット転送装置３００に仮想ネットワーク構成設定や転送規則を登録する。仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０は、パケット転送装置３００の管理情報更新部３１６へ、仮想ネットワーク構成設定や転送規則を設定命令として送信する。

仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０は、例えば、オープンフロー（OpenFlow）のような転送規則設定用のプロトコルを有する外部コントローラ（OpenFlow Controller）である。なお、OpenFlowのコントローラ以外にも、ＮＶＧＲＥを用いたHyper-V環境においてネットワーク仮想化モジュールを制御するSystem Center Virtual Machine Managerや、VMwareのＮＳＸコントローラ等を用いることができる。

管理情報更新部３１６は、仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０から設定命令を受信した場合、受信した設定命令に含まれる情報に合わせて、仮想ネットワーク管理部３１０の管理情報、仮想化転送先情報記憶部３１３の転送先情報、端末情報記憶部３１５の対応付け情報を更新する。

以上により、本実施形態のパケット転送装置３００によると、パケットによる学習前に、仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０からの設定で、通信集約情報を登録することが可能となる。

なお、仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０は、各パケット転送装置３００から接続情報を求められた場合に、各転送情報を登録する仕組みを用いてもよい。

図１１は、本実施形態のパケット転送装置３００−Ａ〜３００−Ｃを設けた仮想ネットワーク環境を例示する。

仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０は、仮想マシン３０−ｃ１がパケット転送装置３００−Ｃ上に設置されたことを検出する。すると、仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０は、パケット転送装置３００−Ｃに対して、対応付けルールとして、ＩＰアドレスIPc、ＭＡＣアドレスMACcの端末情報を設定する命令（Register term IPc = MACc）を発行する。パケット転送装置３００−Ｃの管理情報更新部３１６は、かかる設定命令に応じて、ＩＰアドレスIPc、ＭＡＣアドレスMACcの端末情報を端末情報記憶部３１５に記憶する。これにより、パケット転送装置３００−Ｃは、パケットを用いた学習前であっても、対応付け規則を保持することが可能となる。

また、仮想ネットワーク接続管理コントローラ３２０は、新たにパケット転送装置３００−Ｃ上に仮想ネットワークが広がったことを検出した場合、仮想ネットワークを構成するパケット転送装置３００−Ａ、３００−Ｂに対して、宛先転送情報として、ＭＡＣアドレスMACCについてはＩＰアドレスIPCに転送する設定命令（Register trans MACC = IPC）を発行することできる。このとき、パケット転送装置３００−Ａの管理情報更新部３１６は、設定命令に応じて、ＭＡＣアドレスMACC、ＩＰアドレスIPCを仮想化転送先情報記憶部３１３に記憶する。これにより、パケット転送装置３００−Ａは、相手方のパケット転送装置からのパケット受信による学習前であっても、転送先規則を保持することが可能となる。

以上より、本実施形態のパケット転送装置３００によると、パケットに基づく実際の通信が発生する前であっても、各パケット転送装置に対して転送規則および対応付け規則を登録することが可能となる。

＜実施形態４＞
次に、第４の実施形態に係るパケット転送装置について、図面を参照して説明する。

図１２は、本実施形態のパケット転送装置４００の構成を例示するブロック図である。本実施形態のパケット転送装置４００は、第３の実施形態のパケット転送装置３００（図１０）に対して、さらに、通信端末の情報を更新する機能を追加したものである。

図１２を参照すると、本実施形態のパケット転送装置４００は、第３の実施形態のパケット転送装置３００（図１０）に対して、さらに識別情報更新パケット送信部４１７を有する。

識別情報更新パケット送信部４１７は、端末情報記憶部４１５において新たな対応付け規則が更新されると、端末情報更新パケットを作成し、オーバーレイネットワークに送信する機能（以下「追加端末更新情報機能」という。）を有する。なお、端末情報更新パケットの転送先は、更新対応付け規則の転送先でないインタフェースに限定することができる。

ここで、端末情報更新パケットとして、例えば、ＧＡＲＰ（Gratuitous ARP）を用いることができる。ただし、本発明における端末情報更新パケットは、ＧＡＲＰに限定されない。

また、識別情報更新パケット送信部４１７は、端末情報記憶部４１５に対して新たな対応付け規則が更新されると、既存の対応付け規則から端末情報更新パケットを作成し、オーバーレイネットワークに送信する機能（以下「既存端末情報通達機能」という。）を有する。なお、端末情報更新パケットの転送先は、更新対応付け規則の転送先となるインタフェースに限定することができる。

さらに、識別情報更新パケット送信部４１７は、管理情報更新部４１６を通して、仮想ネットワーク接続管理コントローラ４２０から、端末の移動情報を受信すると、端末情報更新パケットを作成し、オーバーレイネットワークに送信する機能（以下「移動端末更新情報機能」という。）を有する。

なお、識別情報更新パケット送信部４１７は、上記の追加端末更新情報機能、既存端末情報通達機能、および、移動端末更新情報機能のうちの少なくとも１つ以上を有するようにしてもよい。

仮想ネットワーク接続管理コントローラ４２０は、第３の実施形態において説明した設定機能に加えて、端末の移動通知を各パケット転送装置４００へ通知する機能を有する。このとき、仮想ネットワーク接続管理コントローラは、宛先を示すカプセリングの送受信判定レイヤの端末情報を、移動先のパケット転送装置を示す端末情報として通知する。

図１３は、本実施形態のパケット転送装置４００−Ａ〜４００−Ｃを設けた仮想ネットワーク環境を例示する。

仮想ネットワーク接続管理コントローラ４２０は、仮想マシン３０−ａがパケット転送装置４００−Ａ上からパケット転送装置４００−Ｂ上に移動したことを検出する。すると、仮想ネットワーク接続管理コントローラ４２０は、パケット転送装置４００−Ａに対して、端末情報を削除する設定命令を発行する。パケット転送装置４００−Ａの管理情報更新部４１６は、かかる設定命令に応じて端末情報記憶部４１３から対応付け情報を削除する。

また、仮想ネットワーク接続管理コントローラ４２０は、パケット転送装置４００−Ｂに対して、端末情報を追加する設定命令を発行する。パケット転送装置４００−Ｂの管理情報更新部４１６は、かかる設定命令に応じて端末情報記憶部４１５へ対応付け情報を追加する。

パケット転送装置４００−Ｂの識別情報更新パケット送信部４１７は、端末情報の更新を抽出し、追加された情報から端末情報更新パケットを作成する。すなわち、識別情報更新パケット送信部４１７は、ＩＰアドレスIPa、ＭＡＣアドレスMACaのＧＡＲＰを生成する。さらに、識別情報更新パケット送信部４１７は、生成したＧＡＲＰをＩＰアドレスIPa以外のインタフェースへ送出することで、仮想マシン３０−ｂに向けて送信する。これにより、仮想マシン３０−ｂの端末学習テーブルが更新される。したがって、仮想マシン３０−ｂは、パケット転送装置４００−Ｂのオーバーネットワーク内に端末３０−ａが存在することを学習し、端末３０−ａと通信することが可能となる。

また、パケット転送装置４００−Ｂの識別情報更新パケット送信部４１７は、端末情報の更新を抽出すると、既存の端末情報から端末情報更新パケットを作成する。すなわち、識別情報更新パケット送信部４１７はＩＰアドレスIPb、ＭＡＣアドレスMACbのＧＡＲＰを生成する。さらに、識別情報更新パケット送信部４１７は、生成したＧＡＲＰをＩＰアドレスIPaであるインタフェースへ送出することで、仮想マシン３０−ａに向けて送信する。これにより、仮想マシン３０−ａの端末学習テーブルが更新される。したがって、仮想マシン３０−ａは、パケット転送装置４００−Ｂのオーバーネットワーク内に仮想マシン３０−ｂが存在することを学習し、端末３０−ｂと通信することができる。

すなわち、本実施形態のパケット転送装置４００によると、マイグレーションにより、仮想マシンが移動したとしても、ＭＡＣ情報を更新することができる。したがって、本実施形態のパケット転送装置を用いた仮想ネットワーク環境において、素早く正常な通信を回復することができる。

また、仮想ネットワーク接続管理コントローラ４２０は、パケット転送装置４００−Ｃに対して、端末情報の移動通知を発行する。すなわち、ＩＰアドレスIPaの仮想マシンはＭＡＣアドレスMACBのパケット転送装置上に存在する旨の移動通知を発行する。パケット転送装置４００−Ｂの管理情報更新部４１６は、移動通知を識別情報更新パケット送信部４１７に伝える。識別情報更新パケット送信部４１７は、かかる移動通知に基づき、端末情報更新パケットを作成する。すなわち、識別情報更新パケット送信部４１７は、ＩＰアドレスIPa、ＭＡＣアドレスMACBのＧＡＲＰを生成する。識別情報更新パケット送信部４１７は、生成したパケットをオーバーレイネットワークに送信する。これにより、仮想マシン３０−ｃ１の端末学習テーブルが更新される。したがって、仮想マシン３０−ｃ１はＩＰアドレスIPaに対する転送先を素早く学習することができる。

本実施形態のパケット転送装置によると、第３の実施形態のパケット転送装置によってもたらされる効果に加えて、さらに端末（仮想マシン）においても、素早く転送先情報を構築することが可能となる。

本発明は、一例として、カプセリング技術、情報階層化技術により仮想ネットワークを構築する仮想計算機環境に対して適用することが可能である。

なお、本発明において、下記の形態が可能である。
［形態１］
上記第１の態様に係るパケット転送装置のとおりである。
［形態２］
前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する端末情報記憶部と、
前記カプセリング部は、前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングし、
前記宛先情報更新部は、前記端末情報記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換える、
形態１に記載のパケット転送装置。
［形態３］
他のパケット転送装置から受信した前記端末宛のカプセリングされたパケットの外部ヘッダから抽出された前記他のパケット転送装置の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する仮想化転送先情報記憶部を備え、
前記カプセリング部は、前記仮想化転送先情報記憶部を参照して前記端末から受信したパケットをカプセリングし、前記他のパケット転送装置に転送する、
形態２に記載のパケット転送装置。
［形態４］
前記宛先情報更新部は、端末から他のパケット転送装置を経由して受信したカプセリングされたパケットの内部ヘッダに含まれる送信元アドレスを、前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換え、
前記端末情報記憶部は、前記他のパケット転送装置を経由して受信したカプセリングされたパケットの内部ヘッダに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスと、前記パケットの外部ヘッダに含まれる前記他のパケット転送装置の第２レイヤのアドレスとを関連付けて保持する、
形態２に記載のパケット転送装置。
［形態５］
前記パケット転送装置に接続した第１の端末を検出したコントローラから、前記第１の端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスの設定指示を受けると、前記第１の端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて前記端末情報記憶部に格納する管理情報更新部を備える、
形態２または３に記載のパケット転送装置。
［形態６］
前記設定指示を受けると、前記第１の端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを前記パケット転送装置に接続された前記第１の端末以外の第２の端末に通知するとともに、前記第２の端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを前記第１の端末に通知する識別情報更新パケット送信部を備える、
形態５に記載のパケット転送装置。
［形態７］
前記第１レイヤのアドレスは、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスであり、
前記第２レイヤのアドレスは、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスである、
形態２ないし６のいずれか一に記載のパケット転送装置。
［形態８］
上記第２の態様に係るパケット転送方法のとおりである。
［形態９］
前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて記憶部に保持するステップと、
前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングするステップと、
前記記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換えるステップと、を含む、
形態８に記載のパケット転送方法。
［形態１０］
上記第３の態様に係るプログラムのとおりである。
［形態１１］
前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて記憶部に保持する処理と、
前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングする処理と、
前記記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換える処理と、を前記コンピュータに実行させる、
形態１０に記載のプログラム。

なお、上記特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０−Ａ〜１０−Ｃ パケット転送装置（仮想スイッチ）
１３−Ａ、１３−Ｃ 仮想化転送先情報記憶部
２０、２０−Ａ、２０−Ｂ 転送装置（スイッチ）
３０−ａ、３０−ｂ、３０−ａ１、３０−ａ２、３０−ｂ１、３０−ｂ２、３０−ｃ１ 仮想マシン
３０−ａ、３０−ｂ 仮想マシン（端末）
３５−ａ〜３５−ｃ、３５−ａ２ 端末情報
１００、１００−Ａ〜１００Ｃ−Ｃ、２００、２００−Ｄ、３００、３００Ａ〜３００Ｃ、４００、４００−Ａ〜４００−Ｃ パケット転送装置
１１０、２１０、３１０、４１０ 仮想ネットワーク管理部
１１１、２１１、３１１、４１１ 内部転送制御部
１１２、３１２、４１２ カプセリング部
１１３、１１３−Ａ、１１３−Ｃ、３１３、３１３−Ａ、３１３−Ｃ、４１３、４１３−Ａ 仮想化転送先情報記憶部
１１４、２１４、３１４、４１４ 宛先情報更新部
１１５、１１５−Ａ、１１５−Ｃ、２１５、２１５−Ｄ、３１５、３１５−Ａ、３１５−Ｃ、４１５、４１５−Ａ 端末情報記憶部
２００−Ｄ パケット転送装置（ゲートウェイ装置）
２１２ カプセリング情報更新部
３１６、４１６ 管理情報更新部
３２０、４２０ 仮想ネットワーク接続管理コントローラ
４１７ 識別情報更新パケット送信部
Ｐ１０−１〜Ｐ１０−３、Ｐ１００−１〜Ｐ１００−３、Ｐ２００−１〜Ｐ２００−４ パケット

Claims (8)

1. 仮想ネットワークを含むネットワークにおけるパケットを転送するパケット転送装置であって、
   端末から受信したパケットの送信元アドレスを、前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換える宛先情報更新部と、
   前記書き換え後のパケットをカプセリングして他のパケット転送装置に送信するカプセリング部と、
   前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する端末情報記憶部と、
   他のパケット転送装置から受信した前記端末宛のカプセリングされたパケットの外部ヘッダから抽出された前記他のパケット転送装置の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する仮想化転送先情報記憶部と、を備え、
   前記カプセリング部は、前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリング し、
   前記宛先情報更新部は、前記端末情報記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換え、
   前記カプセリング部は、前記仮想化転送先情報記憶部を参照して前記端末から受信したパケットをカプセリングし、前記他のパケット転送装置に転送する、
   ことを特徴とするパケット転送装置。
2. 前記宛先情報更新部は、前記端末から他のパケット転送装置を経由して受信したカプセリングされたパケットの内部ヘッダに含まれる送信元アドレスを、前記端末の第１レイヤのアドレスからパケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換え、
   前記端末情報記憶部は、前記他のパケット転送装置を経由して受信したカプセリングされたパケットの内部ヘッダに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスと、前記パケットの外部ヘッダに含まれる前記他のパケット転送装置の第２レイヤのアドレスとを関連付けて保持する、
   請求項１に記載のパケット転送装置。
3. 前記パケット転送装置に接続した第１の端末を検出したコントローラから、前記第１の端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスの設定指示を受けると、前記第１の端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて前記端末情報記憶部に格納する管理情報更新部を備える、
   請求項１に記載のパケット転送装置。
4. 前記設定指示を受けると、前記第１の端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを前記パケット転送装置に接続された前記第１の端末以外の第２の端末に通知するとともに、前記第２の端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを前記第１の端末に通知する識別情報更新パケット送信部を備える、
   請求項３に記載のパケット転送装置。
5. 前記第１レイヤのアドレスは、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスであり、
   前記第２レイヤのアドレスは、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスである、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパケット転送装置。
6. 仮想ネットワークを含むネットワークにおけるパケットを転送するパケット転送方法であって、
   端末から受信したパケットの送信元アドレスを、前記端末の第１レイヤのアドレスからパケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換えるステップと、
   前記書き換え後のパケットをカプセリングして他のパケット転送装置に送信するステップと、
   前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持するステップと、
   他のパケット転送装置から受信した前記端末宛のカプセリングされたパケットの外部ヘッダから抽出された前記他のパケット転送装置の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持するステップと、を含み、
   前記カプセリングして他のパケット転送装置に送信するステップは、前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングし、
   前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換えるステップは、端末情報記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換え、
   前記カプセリングして他のパケット転送装置に送信するステップは、仮想化転送先情報記憶部を参照して前記端末から受信したパケットをカプセリングし、前記他のパケット転送装置に転送する、
   ことを特徴とするパケット転送方法。
7. 前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて記憶部に保持するステップと、
   前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングするステップと、
   前記記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換えるステップと、を含む、
   請求項６に記載のパケット転送方法。
8. 仮想ネットワークを含むネットワークにおけるパケットを転送するパケット転送装置に設けられたコンピュータに対して、
   端末から受信したパケットの送信元アドレスを、前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換える処理と、
   前記書き換え後のパケットをカプセリングして他のパケット転送装置に送信する処理を実行させるプログラムであり、
   前記端末から受信したパケットに含まれる前記端末の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する処理と、
   他のパケット転送装置から受信した前記端末宛のカプセリングされたパケットの外部ヘッダから抽出された前記他のパケット転送装置の第１レイヤおよび第２レイヤのアドレスを関連付けて保持する処理と、を含み、
   前記カプセリングして他のパケット転送装置に送信する処理は、前記端末宛てのカプセリングされたパケットをデカプセリングし、
   前記端末の第１レイヤのアドレスから前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスに書き換える処理は、端末情報記憶部を参照し、前記デカプセリングされたパケットの宛先アドレスを前記パケット転送装置の第１レイヤのアドレスから前記端末の第１レイヤのアドレスに書き換え、
   前記カプセリングして他のパケット転送装置に送信する処理は、仮想化転送先情報記憶部を参照して前記端末から受信したパケットをカプセリングし、前記他のパケット転送装置に転送する、
   ことを特徴とするプログラム。

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