JP6888567B2

JP6888567B2 - 通信装置、通信方法、及びプログラム

Info

Publication number: JP6888567B2
Application number: JP2018032459A
Authority: JP
Inventors: 克真宮本; 岩田　英明; 英明岩田; 昭宏岡田; 土屋　英雄; 英雄土屋; 俊介本間; 明寛木村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2038-02-26
Also published as: US20200412690A1; WO2019163998A1; JP2019149646A; US11343223B2

Description

本発明は、顧客宅内設備（ＣＰＥ: Customer Premises Equipment）の機能をサービス提供事業者のネットワークの仮想化基盤で集約した仮想ＣＰＥにおけるＤＨＣＰサーバの提供方法に関連するものである。

サービス契約者の宅内に設置されるＣＰＥに搭載されている多種多様な機能を仮想ＣＰＥとしてサービス提供事業者のネットワークに集約し、仮想化技術を用いて各機能を提供することが行われている。図１は、仮想ＣＰＥ（ｖＣＰＥ）を用いる構成例を示している。図１に示す例において、仮想ＣＰＥ２０がアクセス網３０、ＣＰＥ１０を介して宅内ＮＷに対してサービス提供を行う。

図１に示すように、仮想ＣＰＥ２０上で動ＤＨＣＰサーバが動作している。宅内の端末（クライアント）からのＩＰアドレス払い出し要求に対して、仮想ＣＰＥ２０のＤＨＣＰサーバがＩＰアドレスを払い出す。

ＤＨＣＰサーバをはじめとした仮想ＣＰＥ２０の各種機能は、同一もしくは別の仮想環境のＶＭで動作することにより、冗長化を図り、正常時の機能が停止したときに切り替わることでサービス継続する。図２には、ＤＨＣＰサーバがＶＭ１からＶＭ２に切り替わる例が示されている。

「ETSI GS NFV 001 V1.1.1(2013-10) Network Functions Virtualisation(NFV): Use Cases」http://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/NFV/001_099/001/01.01.01_60/gs_NFV001v010101p.pdf、２０１８年２月１９日検索

図２に示すような従来の冗長方法では、ＣＰＥ１０と仮想ＣＰＥ２０間のアクセス網３０に不通が生じたときや、予備ＶＭを管理するホストＯＳ、仮想スイッチなどの仮想基盤で不具合が発生したときに、宅内ＮＷは予備ＶＭのＤＨＣＰサーバとも通信ができなくなる。

そのため、ＣＰＥ１０配下の宅内ＮＷの端末がＩＰアドレスのリース期限切れとなったときや、端末が新たにネットワークに参加するときにＩＰアドレスが払い出されず、ファイルサーバやネットワークプリンタといったネットワーク機器が利用できないという課題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ＣＰＥがアクセス網を介してＤＨＣＰサーバを有する仮想ＣＰＥに接続される環境において、仮想ＣＰＥにおけるＤＨＣＰサーバと通信できない場合でも、ＣＰＥ配下の端末がアドレス払い出しを受けることを可能とする技術を提供することを目的とする。

開示の技術によれば、アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置であって、
前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通確認を実施する疎通確認手段と、
前記疎通確認手段により前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通を確認できないときに、前記通信装置の配下のユーザ端末にアドレスを払い出すアドレス払い出し手段と、を備え、
前記疎通確認手段により前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通を確認できた場合に、前記アドレス払い出し手段は、前記ユーザ端末に前記アドレスを強制解放させる
ことを特徴とする通信装置が提供される。

開示の技術によれば、ＣＰＥがアクセス網を介してＤＨＣＰサーバを有する仮想ＣＰＥに接続される環境において、仮想ＣＰＥにおけるＤＨＣＰサーバと通信できない場合でも、ＣＰＥ配下の端末がアドレス払い出しを受けることを可能とする技術が提供される。

仮想ＣＰＥを説明するための図である。課題を説明するための図である。実施の形態の概要を説明するための図である。アドレス払い出しのための方法１を説明するための図である。アドレス払い出しのための方法２を説明するための図である。アドレス払い出しのための方法３を説明するための図である。ＤＨＣＰサーバの正常動作を説明するための図である。実施例１を説明するための図である。実施例１におけるＤＨＣＰ処理のシーケンス図である。実施例１におけるＣＰＥの動作を示すフローチャートである。実施例２を説明するための図である。実施例２におけるＤＨＣＰ処理のシーケンス図である。実施例２におけるＣＰＥの動作を示すフローチャートである。実施例３を説明するための図である。実施例３における正常時のＤＨＣＰ処理のシーケンス図である。実施例３における正常時のＣＰＥの動作を示すフローチャートである。実施例３における異常時のＤＨＣＰ処理のシーケンス図である。実施例３における異常時のＣＰＥの動作を示すフローチャートである。装置のハードウェア構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

（システム構成、動作概要）
図３は、本実施の形態におけるシステム構成及び動作概要を示す図である。図３に示すように、本実施の形態におけるシステムでは、宅内ＮＷの各種機器を配下に持つＣＰＥ１００がアクセス網３００を介して仮想ＣＰＥ２００に接続されている。宅内ＮＷにおける各種機器には、ＰＣ、ファイルサーバ、プリンタ等が含まれ、図３には、ユーザ端末４００の例としてＰＣが示されている。なお、ＣＰＥを「通信装置」と称してもよい。また、仮想ＣＰＥを仮想装置と称してもよい。

図３に示すように、本システムでは、ＣＰＥ１００でＤＨＣＰサーバ１１０を動作させ、仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０の代理を行う。これにより、仮想基盤の故障やアクセス網の不通が発生したときも、宅内ＮＷの最低限のサービスを継続できる。

（払い出すアドレス帯について）
ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０がＩＰアドレスを割り当てる場合、仮想ＣＰＥ２００が既に割り当てているＩＰアドレスと同一サブネットかつ重複しないＩＰアドレスを払い出す必要がある。そのために、本実施の形態では、下記の方法１〜方法３のうちのいずれかの方法を用いている。

＜方法１＞
図４は、方法１を示す図である。図４に示すように、方法１では、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０は、ＩＰアドレスを払い出す前にそのＩＰアドレスが未使用かどうかを確認し、未使用であることが確認できたらそのＩＰアドレスを払い出す。確認は、例えば、ＩＣＭＰｅｃｈｏｒｅｐｌｙの有無で行うことができる。

＜方法２＞
図５は、方法２を示す図である。図５に示すように、方法２では、仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０とＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバとの間でリース情報ファイル（リーステーブル）を事前に共有する。

＜方法３＞
図６は、方法３を示す図である。図６に示すように、方法３では、仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０とＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０に対し、同一サブネットで異なるアドレス帯を事前に指定する。

以降、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０が機能する場合の動作を説明するが、その前に、仮想ＣＰＥ２００におけるＤＨＣＰサーバ２１０が正常動作している場合のシーケンスを図７を参照して説明する。

Ｓ１において、ＤＨＣＰクライアントであるユーザ端末４００は、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲをブロードキャストで送信することにより、ＤＨＣＰサーバにＩＰアドレス払い出しを要求する。Ｓ２において、仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０は、ユニキャストのＤＨＣＰＯＦＦＥＲによりユーザ端末４００に払い出すＩＰアドレスを提案する。

Ｓ３において、ユーザ端末４００は、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴをブロードキャストで送信することにより、提案されたＩＰアドレスをＤＨＣＰサーバに申請する。Ｓ４において、仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０からユーザ端末４００に対してＤＨＣＰＡＣＫが返され、ユーザ端末４００へのＩＰアドレス払い出しの承認が行われる。

以下、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０が動作する場合における３つの例を実施例１〜３として説明する。

（実施例１）
図８に示すとおり、実施例１では、ＣＰＥ１００が仮想ＣＰＥ２００との疎通監視を行い、疎通が確認できないときに、異常と判断し、ＤＨＣＰサーバ１１０を起動する。疎通が確認できたときには、正常と判断し、ＩＰアドレスを払い出したクライアントに対して強制解放（Ｆｏｒｃｅｒｅｎｅｗ）を実施し、ＤＨＣＰサーバ１１０を停止する。ＣＰＥ１００は、疎通を確認するための手段として、例えばｐｉｎｇを実行する機能を備える。また、ＤＨＣＰサーバ１１０はアドレス払い出し手段の例である。

図９は、実施例１におけるシーケンス図であり、図１０は、図９に示すシーケンスにおけるＣＰＥ１００の動作を示すフローチャートである。図９及び図１０に基づいて、実施例１における動作例を説明する。

Ｓ１０１において、ＣＰＥ１００は仮想ＣＰＥとの間の疎通監視を行う。なお、疎通監視は常時（例えば定期的に）行われている。ＣＰＥ１００は、疎通監視の結果、通信不通を検知すると、Ｓ１０２においてＤＨＣＰサーバ１１０を起動する。

Ｓ１０３において、ユーザ端末４００からＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲが送信され、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０は当該ＤＨＣＰパケットを受信する。Ｓ１０４において、ＤＨＣＰサーバ１１０は、払い出すＩＰアドレスが未使用かどうかを確認し、未使用であれば、Ｓ１０５において、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲを送信することで、払い出すＩＰアドレスを提案する。ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴ、ＤＨＣＰＡＣＫを経て、当該ＩＰアドレスがユーザ端末４００に払い出される。

Ｓ１０６において、ＣＰＥ１００は、疎通監視の結果、仮想ＣＰＥ２００との通信の疎通を確認できた場合に、Ｓ１０７において、ユーザ端末４００に対してＦｏｒｃｅｒｅｎｅｗを行うことで、払い出したＩＰアドレスを強制解放させ、Ｓ１０８において、ＤＨＣＰサーバ１１０を停止する。

（実施例２）
次に、実施例２を説明する。図１１に示すように、実施例２では、ＣＰＥ１００は流れるパケットを監視する機能を有し、クライアント（ここではユーザ端末４００とする）とＤＨＣＰサーバ２１０間でＤＨＣＰパケットのやり取りが正常に行われているかどうかの監視を行う。なお、ここでは、ＤＨＣＰサーバ１１０が、流れるパケットを監視する機能を備えるが、ＣＰＥ１００におけるＤＨＣＰサーバ１１０以外の機能として、流れるパケットを監視する機能が備えられてもよい。ユーザ端末４００からのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲに対して仮想ＣＰＥ２００からＤＨＣＰＯＦＦＥＲが一定時間返って来ないときに、異常と判断し、ＩＰアドレスの払い出しを実施する。その後、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲの応答を確認したら、疎通を確認し、ＩＰアドレスを払い出したユーザ端末４００に対して強制解放（Ｆｏｒｃｅｒｅｎｅｗ）を実施する。

図１２は、実施例２におけるシーケンス図であり、図１３は、図１２に示すシーケンスにおけるＣＰＥ１００の動作を示すフローチャートである。図１２及び図１３に基づいて、実施例２における動作例を説明する。

Ｓ２０１において、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０はパケット監視を行っている。なお、パケット監視はＤＨＣＰサーバ１１０の起動中は常時行われている。Ｓ２０２において、ユーザ端末４００からＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲが送信される。ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０はパケット監視を行っているので、ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲを受信し、その後のＤＨＣＰ応答を待つ。

Ｓ２０３において、ＣＰＥ１００は、ＤＨＣＰ応答の確認を行うが、所定時間（予め定めた時間）、ＤＨＣＰ応答が未検出であることを検知する。

Ｓ２０４において、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０は、払い出すＩＰアドレスが未使用かどうかを確認し、未使用であれば、Ｓ２０５において、ＤＨＣＰＯＦＦＥＲを送信し、ＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴ、ＤＨＣＰＡＣＫを経て、ＩＰアドレスの払い出しが行われる。

上述したように、アクセス網の通信が回復した等により、仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０からのＤＨＣＰＯＦＦＥＲ（ユーザ端末４００から送信されたＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲに対するＯＦＦＥＲ）を確認できたら、ＩＰアドレスを払い出したユーザ端末４００に対して強制解放（Ｆｏｒｃｅｒｅｎｅｗ）を実施する。

（実施例３）
次に、実施例３を説明する。図１４に示すように、実施例３では、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０はクライアント（ユーザ端末４００）からのＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲに対し、常に一定時間（予め定めた時間）待ってからＯＦＦＥＲを返す。この時間は、ユーザ端末４００と仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０との間の通信が正常である場合において、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０から送信されたＯＦＦＥＲが、ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０から送信されたＯＦＦＥＲの後にユーザ端末４００に届くようにする時間である。正常時は、ユーザ端末４００は２つのＤＨＣＰサーバからＯＦＦＥＲを受信するが、先着の仮想ＣＰＥ２００からのＯＦＦＥＲのみを適用する。異常時は、ユーザ端末４００はＣＰＥ１００からのＯＦＦＥＲのみ受信する。

図１５は、実施例３における正常時のシーケンス図であり、図１６は、図１５に示すシーケンスにおけるＣＰＥ１００の動作を示すフローチャートである。図１５及び図１６に基づいて、実施例３における正常時の動作例を説明する。

Ｓ３０１において、ユーザ端末４００からＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲが送信され、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０及びＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０は当該ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲを受信する。Ｓ３０２において仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０からＤＨＣＰＯＦＦＥＲが直ちに送信される。一方、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０は一定時間待機した（Ｓ３０３）後に、Ｓ３０４においてＤＨＣＰＯＦＦＥＲを送信する。Ｓ３０５において、ユーザ端末４００から、先着のＳ３０２のＤＨＣＰＯＦＦＥＲに対するＩＰアドレス払い出しを要求するＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴが送信される。

図１７は、実施例３における異常時のシーケンス図であり、図１８は、図１７に示すシーケンスにおけるＣＰＥ１００の動作を示すフローチャートである。図１７及び図１８に基づいて、実施例３における異常時の動作例を説明する。

Ｓ３１１において、ユーザ端末４００からＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲが送信され、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０とＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０は当該ＤＨＣＰＤＩＳＣＯＶＥＲを受信する。仮想ＣＰＥ２００のＤＨＣＰサーバ２１０からＤＨＣＰＯＦＦＥＲが送信されるが、通信異常のため、ユーザ端末４００に届かない。

一方、ＣＰＥ１００のＤＨＣＰサーバ１１０は一定時間待機した（Ｓ３１２）後に、Ｓ３１３においてＤＨＣＰＯＦＦＥＲを送信する。Ｓ３１４において、ユーザ端末４００から、Ｓ３１３のＤＨＣＰＯＦＦＥＲに対するＤＨＣＰＲＥＱＵＥＳＴが送信される。

以上、実施例１〜３において説明したように、本発明に係る技術では、ＣＰＥ１００上でＤＨＣＰサーバ１１０を動作させるので、仮想ＣＰＥ２００のホストＯＳやアクセス網３００で異常が発生したときも、ＣＰＥ１００配下の宅内ＮＷにおける最低限のサービスを継続できる。

（ハードウェア構成例）
本実施の形態におけるＣＰＥ１００は、例えば、コンピュータ（ＣＰＵ、メモリを有する通信装置を含む）に、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。

すなわち、ＣＰＥ１００は、コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を用いて、ＣＰＥ１００で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。

図１９は、本実施の形態における上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図１９のコンピュータは、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１５０、補助記憶装置１５２、メモリ装置１５３、ＣＰＵ１５４、インターフェース装置１５５、表示装置１５６、及び入力装置１５７等を有する。

当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１５１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１５１がドライブ装置１５０にセットされると、プログラムが記録媒体１５１からドライブ装置１５０を介して補助記憶装置１５２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１５１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１５２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。

メモリ装置１５３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１５２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１５４は、メモリ装置１５３に格納されたプログラムに従って、ＣＰＥ１００に係る機能を実現する。インターフェース装置１５５は、ネットワークに接続するためのインターフェースとして用いられる。

表示装置１５６はプログラムによるＧＵＩ（Graphical User Interface）等を表示する。入力装置１５７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。なお、ＣＰＥ１００に対し、遠隔からのみ操作を行う場合には、入力装置１５７と表示装置１５６を備えないこととしてもよい。

（実施の形態のまとめ）
以上、説明したとおり、本実施の形態により、アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置であって、前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通確認を実施する疎通確認手段と、前記疎通確認手段により前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通を確認できないときに、前記通信装置の配下のユーザ端末にアドレスを払い出すアドレス払い出し手段と、を備え、前記疎通確認手段により前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通を確認できた場合に、前記アドレス払い出し手段は、前記ユーザ端末に前記アドレスを強制解放させることを特徴とする通信装置が提供される。

また、本実施の形態により、アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置であって、前記通信装置の配下のユーザ端末からアドレス払い出しを要求するパケットを受信した後、払い出すアドレスを提案するパケットを前記仮想装置から受信しない場合において、払い出すアドレスを提案するパケットを前記ユーザ端末に送信するアドレス払い出し手段を備えることを特徴とする通信装置が提供される。

また、本実施の形態により、アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置であって、前記通信装置の配下のユーザ端末から、アドレス払い出しを要求するパケットを受信した場合に、所定時間待った後に、払い出すアドレスを提案するパケットを前記ユーザ端末に送信するアドレス払い出し手段を備えることを特徴とする通信装置が提供される。

以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１００ＣＰＥ
２０、２００仮想ＣＰＥ
３０、３００アクセス網
４００ユーザ端末
１５０ドライブ装置
１５１記録媒体
１５２補助記憶装置
１５３メモリ装置
１５４ＣＰＵ
１５５インターフェース装置
１５６表示装置
１５７入力装置

Claims

アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置であって、
前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通確認を実施する疎通確認手段と、
前記疎通確認手段により前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通を確認できないときに、前記通信装置の配下のユーザ端末にアドレスを払い出すアドレス払い出し手段と、を備え、
前記疎通確認手段により前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通を確認できた場合に、前記アドレス払い出し手段は、前記ユーザ端末に前記アドレスを強制解放させる
ことを特徴とする通信装置。
アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置であって、
前記通信装置の配下のユーザ端末からアドレス払い出しを要求するパケットを受信した後、払い出すアドレスを提案するパケットを前記仮想装置から受信しない場合において、払い出すアドレスを提案するパケットを前記ユーザ端末に送信するアドレス払い出し手段
を備えることを特徴とする通信装置。
アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置であって、
前記通信装置の配下のユーザ端末から、アドレス払い出しを要求するパケットを受信した場合に、所定時間待った後に、払い出すアドレスを提案するパケットを前記ユーザ端末に送信するアドレス払い出し手段
を備えることを特徴とする通信装置。
アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置が実行する通信方法であって、
前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通確認を実施し、
前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通を確認できないときに、前記通信装置の配下のユーザ端末にアドレスを払い出し、
前記アドレスを払い出した後に、前記仮想装置と前記通信装置との間の疎通を確認できた場合に、前記ユーザ端末に前記アドレスを強制解放させる
ことを特徴とする通信方法。
アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置が実行する通信方法であって、
前記通信装置の配下のユーザ端末からアドレス払い出しを要求するパケットを受信した後、払い出すアドレスを提案するパケットを前記仮想装置から受信しない場合において、払い出すアドレスを提案するパケットを前記ユーザ端末に送信する
ことを特徴とする通信方法。
アドレス払い出し機能を備える仮想装置にアクセス網を介して接続される通信装置が実行する通信方法であって、
前記通信装置の配下のユーザ端末から、アドレス払い出しを要求するパケットを受信した場合に、所定時間待った後に、払い出すアドレスを提案するパケットを前記ユーザ端末に送信する
ことを特徴とする通信方法。
コンピュータを、請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の通信装置における各手段として機能させるためのプログラム。