JP6795043B2 - ゲートウェイ装置、ネットワークアドレス変換装置、通信システム、通信方法、および、プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、日本国特許出願:特願2017−006107号(2017年1月17日出願)の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、ゲートウェイ装置、ネットワークアドレス変換装置、通信システム、通信方法、および、プログラムに関し、特に冗長構成を有するネットワークアドレス変換装置と加入者の端末の間に設けられるゲートウェイ装置、CGNAT(Carrier Grade Network Address Translator)等の大規模NAT(LSN:Large Scale NAT)、これらを備えた通信システム、通信方法、および、プログラムに関する。
(1)CGNATのACT/SBYペア間の同期処理のために、広帯域ネットワークが必要となる。同期用ネットワークでは、ペア間でつねに同期用の情報がやり取りされるため、大規模な加入者を収容するCGNATにおいては、同期用トラフィックが増加しオペレータが管理するネットワークの帯域を圧迫する。また、ACT/SBYを同期させる場合、広帯域を必要とする同期用トラヒックを考慮すると、ACT/SBYのペアを物理的に離れた場所に設置することが困難となる。
(2)ACT/SBY構成のノードに外部装置からアクセスする場合、1つの仮想IPをACT/SBY側ノードで予め設定し、外部装置はこの仮想IPに向けてトラヒックを送信する運用となる。したがって、ネットワーク構成および機器設置の自由度に制約が発生し、設置したCGNAT設備に対して加入者を有効に収容できない可能性がある。
(3)ACT/SBYのペアで運用時、故障が発生すると片系での運用となる。したがって、オペレータは早急に故障箇所の回復作業を行う必要があり、24時間の保守体制を維持する必要がある。
次に、第1の実施形態に係る通信システムについて、図面を参照して詳細に説明する。
(2)物理的に離れた任意のCGNAT間で冗長ペアを構成し、柔軟なネットワーク構成を可能とする。
(3)固定的に冗長ペアノードを括りつける同期処理によるACT/SBY構成では実現が困難な3台以上のCGNAT冗長構成を容易に実現する。
まず、本実施形態の通信システムに含まれるCTLサーバ30、AGW10、および、CGNAT20−1、20−2の詳細について説明する。図5は、本実施形態の通信システムの構成を例示するブロック図である。
次に、本実施形態に係る通信システムの動作について説明する。
システムのオペレータは、AGW10およびCGNAT20−1、20−2に対して設定する「パブリックIPプール情報」テーブルと、加入者をシステムに登録する際にAGW10およびCGNAT20−1、20−2に設定するための「加入者情報」テーブルをCTLサーバ30に設定する。
図8は、加入者がAGW10およびCGNAT20−1を介してパケット転送を行う動作を例示するシーケンス図である。
次に、稼動系(ACT)の(優先度が相対的に高い)パブリックIPプールを保持するCGNATに障害が発生した場合に、待機系(SBY)の(優先度が相対的に低い)パブリックIPプールを保持するCGNATに切り替える動作について説明する。
次に、本実施形態に係る通信システムによってもたらされる効果について説明する。
本実施形態の通信システムによると、ペアを構成するCGNAT間で同期用のインタフェースを削除することができる。したがって、システム構成を簡素化しつつ、かつ、加入者に対して系の切り替え前後において同一のグローバルIPアドレスを払い出すことが可能となる。また、かかる通信システムによると、同期用インタフェースを介してCGNAT間で同期データを送受信する必要がなくなり、オペレータネットワークの帯域の消費量を削減することも可能となる。
また、本実施形態の通信システムによると、オペレータは複数のCGNATに対して、リソース(例えばCGNAT間を接続するネットワークの帯域、CGNATごとの加入者収容数など)に基づいて、ペアとなるパブリックIPプールのペアを動的に設定することができる。すなわち、オペレータはCGNAT設備を導入後に、CGNAT内にパブリックIPプールのペアを任意に構築することが可能となる。
本実施形態の通信システムによると、AGW10側に優先度を付与したパブリックIPプールの情報を3台分設定し、本実施形態で述べた技術を適用することで、3台以上のCGNATから成る冗長機能(例えばACT/SBY/SBY)を、容易に実現することができる。
上記実施形態に係る通信システムに設けられた装置(例えばAGW10、CGNAT20−1、20−2、CTLサーバ30)は、図15に示す情報処理装置60を備えていてもよい。情報処理装置60は、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)61およびメモリ62を有する。情報処理装置60は、メモリ62に記憶されているプログラムをCPU61が実行することにより、これらの装置が有する各部の機能(図5参照)の一部または全部を実現してもよい。
上記実施形態に係る通信システムは、例えばキャリアまたはISP(Internet Service Provider)が加入者にインターネットアクセスサービスを提供する際に用いるBRAS/CGNATに対して適用することができる。
[形態1]
上記第1の態様に係るゲートウェイ装置のとおりである。
[形態2]
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記グローバルIPアドレスを前記複数のネットワークアドレス変換装置の間で冗長に保持するためのプールを有し、
前記選択部は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置を前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択する、
形態1に記載のゲートウェイ装置。
[形態3]
前記ゲートウェイ装置は、前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視する監視部を備え、
前記選択部は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択する、
形態2に記載のゲートウェイ装置。
[形態4]
同一のグローバルIPアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部を備える、
形態2または3に記載のゲートウェイ装置。
[形態5]
前記選択部は、前記加入者の加入者識別情報に関連付けられた組識別情報に対応するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択し、
前記転送部は、前記加入者識別情報を挿入した前記パケットを、選択したネットワークアドレス変換装置に転送する、
形態4に記載のゲートウェイ装置。
[形態6]
上記第2の態様に係るネットワークアドレス変換装置のとおりである。
[形態7]
前記保持部は、前記グローバルIPアドレスを保持するプールを有し、
前記複数のネットワークアドレス変換装置が前記グローバルIPアドレスを冗長に保持するために有する複数のプールには優先度が付与される、
形態6に記載のネットワークアドレス変換装置。
[形態8]
前記保持部は、前記プールによって保持されるグローバルIPアドレスと加入者識別情報とを関連付けて記憶する、
形態7に記載のネットワークアドレス変換装置。
[形態9]
前記変換部は、前記ゲートウェイ装置が前記パケットに挿入した加入者識別情報に関連付けられたグローバルIPアドレスを用いて、前記パケットのアドレスを変換する、
形態8に記載のネットワークアドレス変換装置。
[形態10]
上記第3の態様に係る通信システムのとおりである。
[形態11]
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記グローバルIPアドレスを前記複数のネットワークアドレス変換装置の間で冗長に保持するためのプールを有し、
前記ゲートウェイ装置は、優先度が相対的に高いプールを保持するネットワークアドレス変換装置を前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択し、選択したネットワークアドレス変換装置に前記パケットを転送する、
形態10に記載の通信システム。
[形態12]
前記ゲートウェイ装置は、前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視し、優先度が相対的に高いプールを保持するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを保持するネットワークアドレス変換装置を選択し、選択したネットワークアドレス変換装置に前記パケットを転送する、
形態11に記載の通信システム。
[形態13]
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記プールによって保持されるグローバルIPアドレスと加入者識別情報とを関連付けて記憶し、
前記ゲートウェイ装置は、同一のグローバルIPアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する、
形態11または12に記載の通信システム。
[形態14]
前記ゲートウェイ装置は、前記パケットに前記加入者の加入者識別情報を挿入し、前記加入者の加入者識別情報に関連付けられた組識別情報に対応するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択し、前記加入者識別情報を挿入した前記パケットを、選択したネットワークアドレス変換装置に転送する、
形態13に記載の通信システム。
[形態15]
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記ゲートウェイ装置が前記パケットに挿入した加入者識別情報と関連付けられたグローバルIPアドレスを用いて、前記パケットのアドレスを変換する、
形態14に記載の通信システム。
[形態16]
上記第4の態様に係る通信方法のとおりである。
[形態17]
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記グローバルIPアドレスを前記複数のネットワークアドレス変換装置の間で冗長に保持するためのプールを有し、
前記ゲートウェイ装置は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置を前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択する、
形態16に記載の通信方法。
[形態18]
前記ゲートウェイ装置が、前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視するステップを含み、
前記ゲートウェイ装置は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択する、
形態17に記載の通信方法。
[形態19]
前記ゲートウェイ装置が、同一のグローバルIPアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶するステップを含む、
形態17または18に記載の通信方法。
[形態20]
前記ゲートウェイ装置が、前記加入者の加入者識別情報に関連付けられた組識別情報に対応するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択し、前記加入者識別情報を挿入した前記パケットを、選択したネットワークアドレス変換装置に転送する、
形態19に記載の通信方法。
[形態21]
上記第5の態様に係る通信方法のとおりである。
[形態22]
前記ネットワークアドレス変換装置は、前記グローバルIPアドレスを格納するプールを有し、
前記複数のネットワークアドレス変換装置が前記グローバルIPアドレスを冗長に保持するために有する複数のプールには優先度が付与される、
形態21に記載の通信方法。
[形態23]
前記ネットワークアドレス変換装置が、前記プールによって保持されるグローバルIPアドレスと加入者識別情報とを関連付けて記憶するステップを含む、
形態22に記載の通信方法。
[形態24]
前記ネットワークアドレス変換装置は、前記ゲートウェイ装置によって前記パケットに挿入された加入者識別情報に関連付けられたグローバルIPアドレスを用いて、前記パケットのアドレスを変換する、
形態23に記載の通信方法。
[形態25]
ネットワークアドレス変換装置が、加入者の端末に割り当てるグローバルIPアドレスを冗長に保持するステップと、
ゲートウェイ装置が、前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送するステップと、を含む、
ことを特徴とする通信方法。
[形態26]
上記第6の態様に係るプログラムのとおりである。
[形態27]
加入者の端末に割り当てるグローバルIPアドレスを他のネットワークアドレス変換装置との間で冗長に保持する処理と、
前記グローバルIPアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に前記端末から受信したパケットを転送するゲートウェイ装置から、前記パケットを受信するステップと、
前記グローバルIPアドレスを用いて前記パケットのアドレスを変換するステップと、をネットワークアドレス変換装置に設けられたコンピュータに実行させる、
ことを特徴とするプログラム。
11 選択部
12 転送部
13 記憶部
14 監視部
20−1〜20−4 CGNAT
21 保持部
22 変換部
23 広告部
24 応答部
30 CTLサーバ
31 記憶部
32 設定部
40 L2CPE
50 ルータ
60 情報処理装置
61 中央処理装置(CPU)
62 メモリ
90−1〜90−4 CGNAT
100 ゲートウェイ装置
101 選択部
102 転送部
200、200−1、200−2 ネットワークアドレス変換装置
201 保持部
202 変換部
Claims (5)
- 加入者の端末に割り当てるグローバルIP(Internet Protocol)アドレスを複数のネットワークアドレス変換装置の間で冗長に保持するプールを有する前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から、優先度が相対的に高いプールを有する一のネットワークアドレス変換装置を選択する選択部と、
同一のグローバルIPアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部と、
前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視する監視部と、
前記選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送する転送部と、を備え、
前記選択部は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択する、ゲートウェイ装置。 - 前記選択部は、前記加入者の加入者識別情報に関連付けられた組識別情報に対応するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択し、
前記転送部は、前記加入者識別情報を挿入した前記パケットを、選択したネットワークアドレス変換装置に転送する、
請求項1に記載のゲートウェイ装置。 - 加入者の端末に割り当てるグローバルIP(Internet Protocol)アドレスをプールに冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置と、
同一のグローバルIPアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部と、
前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視する監視部と、
前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から優先度が相対的に高いプールを有するものとして選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送する転送部とを有し、
優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択するゲートウェイ装置と、を備える、通信システム。 - 同一のグローバルIP(Internet Protocol)アドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部を備えるゲートウェイ装置が、加入者の端末に割り当てるグローバルIPアドレスを冗長に保持するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置のうちから、優先度が相対的に高いプールを有する一のネットワークアドレス変換装置を選択するステップと、
前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視するステップと、
優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択するステップと、
前記選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送するステップと、を含む、通信方法。 - 加入者の端末に割り当てるグローバルIP(Internet Protocol)アドレスを冗長に保持するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置のうちから、優先度が相対的に高いプールを有する一のネットワークアドレス変換装置を選択する処理と、
前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視する処理と、
優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択する処理と、
選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送する処理と、を同一のグローバルIPアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部を備えるゲートウェイ装置に設けられたコンピュータに実行させる、プログラム。
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