WO2005041498A1 - パケット配送制御方法 - Google Patents

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WO2005041498A1
WO2005041498A1 PCT/JP2004/015516 JP2004015516W WO2005041498A1 WO 2005041498 A1 WO2005041498 A1 WO 2005041498A1 JP 2004015516 W JP2004015516 W JP 2004015516W WO 2005041498 A1 WO2005041498 A1 WO 2005041498A1
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WO
WIPO (PCT)
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multicast
end node
packet
communication
node
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/015516
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takahiro Yoneda
Eiichi Muramoto
Fumiaki Suzuki
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority to CN2004800298496A priority Critical patent/CN1868178B/zh
Priority to EP20040792682 priority patent/EP1677464B1/en
Priority to US10/576,361 priority patent/US7580368B2/en
Publication of WO2005041498A1 publication Critical patent/WO2005041498A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/16—Arrangements for providing special services to substations
    • H04L12/18—Arrangements for providing special services to substations for broadcast or conference, e.g. multicast
    • H04L12/1836—Arrangements for providing special services to substations for broadcast or conference, e.g. multicast with heterogeneous network architecture

Definitions

  • the present invention relates to a packet delivery control method in a one-to-many communication in which a plurality of receivers exist for one sender, or a multi-pair communication method in which a plurality of receivers exist for a plurality of senders.
  • the present invention relates to a packet distribution control method in polymorphism communication.
  • IP multicast As a packet delivery technique used for one-to-many communication or many-to-many communication (hereinafter referred to as multicast communication) performed on the Internet, IP multicast is known. IP multicast is a technology that performs packet duplication and its transfer processing, member management processing, and multicast distribution tree construction processing required for multicast communication on a packet relay device (hereinafter referred to as a router) distributed on the Internet. is there.
  • a packet relay device hereinafter referred to as a router
  • IP multicast is used in packet delivery from one or more senders to one or more receivers (hereinafter, a set of senders and receivers in multicast communication is referred to as an end node).
  • the router appropriately performs packet duplication and its transfer processing. As a result, network bandwidth resources consumed for packet distribution can be saved, and efficient packet distribution can be achieved.
  • IP multicast is a technology mainly implemented on routers
  • application layer multicast is a general term for technologies implemented on end nodes.
  • an end node when delivering a packet from one or a plurality of senders to one or a plurality of receivers, an end node itself uses a multicast delivery tree in which other end nodes are nodes. Is calculated and constructed, and the packet is transmitted along the distribution tree using IPcast, and 'duplicated' and forwarded.
  • the router In application layer multicast, the router simply forwards IP multicast packets, so
  • the current Internet infrastructure can be used as it is, and users' multicast communication usage is not restricted.
  • Patent Document 1 JP-A-2003-188918
  • An object of the present invention is to provide a packet delivery control method that can save network bandwidth.
  • a packet delivery control method provides a method for performing multicast communication, in which an IP multicast and an IP tuncast are used in combination for packet delivery performed on an end node. Switch between IP multicast and IP cast according to
  • each end node confirms whether or not it can communicate with each other by IP multicast. Then, in each end node, IP multicast is used for packet transmission to other end nodes that cannot communicate only by IP multicast. This realizes the multicast communication on the IP multicast non-compliant network, which is the problem of IP multicast, and solves the problem that the user's use of multicast communication is restricted by the existence of the IP multicast non-compliant network.
  • IP multicast is used for packet distribution between the end nodes, and multicast communication is used for multicast communication.
  • the necessary packet duplication and transfer processing, and part of the multicast distribution tree construction processing are processed by a router on the network corresponding to IP multicast. As a result, compared with application layer multicast, these processing loads on end nodes are reduced, and at the same time, the use of network bandwidth resources is reduced.
  • multicast communication that does not increase the processing load on end nodes and that consumes less network bandwidth is realized. Can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a positional relationship between end nodes.
  • FIG.2 Conceptual diagram showing the recording format of state information in end nodes.
  • FIG. 4 is an overview of a network configuration to which a packet delivery control method according to one embodiment is applied
  • FIG. 6 is a block configuration diagram of an end node in the above embodiment.
  • the packet delivery control method according to the present embodiment also has the following stepping force.
  • Step 1 Each end node participating in multicast communication acquires IP address information of another end node other than itself.
  • Step 2 When performing packet distribution for the multicast communication, each end node checks whether each end node can communicate with each other by IP multicast or can communicate only by IP multicast.
  • Step 3 Each end node exchanges the result obtained in step 2 with each other, and each end node calculates and constructs a multicast distribution tree required for the multicast communication.
  • Step 4 From the results of steps 1 to 3, if there is another end node that can communicate by IP multicast at one end node, I- Performs packet delivery using P multicast. In IP multicast, if there are other end nodes that cannot communicate, packet delivery is performed between these end nodes using IP multicast.
  • SSM Source Specific Multicast
  • ASM Any Source Multicast
  • G IP multicast address
  • a receiver who wants to receive a packet delivered using SSM sends a (S, G) IGMP Join packet to the router.
  • the router that has received the join packet constructs a multicast distribution tree for each (S, G) between the routers, and duplicates and forwards the packet along this distribution tree. Since SSM identifies a multicast group with a set of (S, G), ASM requires an IP multicast address assignment that can be uniquely identified on the Internet!
  • ASM can be used in the present invention by providing a mechanism for IP multicast address assignment on each network corresponding to IP multicast to which end nodes are connected.
  • step 1 in order to obtain the IP address information of each end node that participates in the multicast communication, the server that manages the joining / leaving of the end node to / from the multicast communication (hereinafter, the member management server)
  • the member management server the server that manages the joining / leaving of the end node to / from the multicast communication
  • a distributed member management function there is a method that uses the functions of the end nodes participating in the multicast communication and that has a function of autonomous decentralized management by exchanging messages with each other.
  • the processing procedures in the above two methods will be described below. The following procedure is performed every time an end node joins or leaves the multicast communication. [0028]
  • a method using a member management server will be described.
  • Na when an end node (Na) joins or leaves a multicast communication, Na sends a message for the purpose of joining or leaving request to the member management server (hereinafter, joining request message and leaving request message, respectively). And description). Also, when Na sends a participation request message to the member management server, it obtains the IP address of the other end node participating in multicast communication from the member management server.
  • the other end nodes participating in the multicast communication receive messages from the member management server for the purpose of advertising the end node joining / leaving (hereinafter, referred to as a joining advertisement message and a leaving advertisement message, respectively). Receive. Then, the IP address information of Na and the participation or withdrawal of Na are grasped.
  • Nb when one end node (Nb) joins or leaves multicast communication, Nb sends Nb IP address information to another end node (Nc) already participating in multicast communication. Send a join request message or a leave request message containing When Nb sends a join request message to Nc, Nb obtains the IP address of another end node participating in multicast communication from Nc.
  • Nc notifies Nb's participation in multicast communication II ⁇ Leave by sending a participation advertisement message or a leave advertisement message to each end node participating in multicast communication.
  • Each end node participating in the multicast communication other than Nc receives the participation advertisement message or the leaving advertisement message, and thereby grasps the IP address information of Nb and participation / leaving.
  • step 2 the following process is performed to determine whether each end node can communicate with each other by IP multicast, or whether communication is possible only by IP multicast.
  • the following procedure is performed every time an end node newly participates in multicast communication.
  • the end node that newly joins the multicast communication is Nd300
  • the IP address of Nd300 is Sd
  • the IP multicast address used by Nd is Gd
  • each end node that is already participating in multicast communication is Ni (301 —303)
  • NilP Suppose the address is Si and the IP multicast address used by M is Gi. Where i is a variable and its range is 1-3.
  • Figure 1 shows the positional relationship of each end node.
  • Nd calculates (Si, Gi) based on the IP addresses of the other end nodes already participating in the multicast communication acquired by the processing described in step 1 above. It sends to the router Join packets for multiple multicast groups with Ni as the source.
  • Ni obtains Nd's participation in multicast communication and the IP address by the processing procedure described in Step 1 above, and sends a Join packet to the multicast group with Nd represented by (Sd, Gd) as a source to the router.
  • Send to The router that has received the join packet constructs a multicast distribution tree between the routers for each multicast group, and duplicates and forwards packets along this distribution tree.
  • Nd transmits a message for the purpose of requesting a response (hereinafter, a response request message) to a multicast group having Nd as a transmission source, that is, as an IP multicast packet having (Gd) as a destination.
  • a response request message a message for the purpose of requesting a response
  • Ni transmits the response request message to the multicast group having Ni as the source, that is, as an IP multicast packet having (Gi) as the destination.
  • Each end node that has received the response request message sends a message intended to respond to the response request message (hereinafter referred to as a response message) to an IP queue addressed to the IP address of the source node of the response request message.
  • a response message a message intended to respond to the response request message (hereinafter referred to as a response message) to an IP queue addressed to the IP address of the source node of the response request message.
  • -Send as a cast packet.
  • the end node that can receive the response request message transferred as an IP multicast packet is an end node that can communicate by IP multicast. Therefore, the source end node of the response request message that has received the response packet can determine that communication with the source end node of the response message is possible by IP multicast. In addition, an end node that does not return a response message in response to a response request message can determine that communication by IP multicast is impossible (that is, communication is possible only by IP multicast).
  • N1 (301) can receive a response request message transmitted by a newly joined Nd (300) (as an IP multicast packet addressed to Gd).
  • N1 (301) receives the response request message, Send a response message (as an IP-cast packet destined for Sd).
  • Nd (300) determines that N1 (301) can communicate by IP multicast.
  • Nd (300) determines that the end nodes N2 (302) and N3 (303) that do not respond to the response request message cannot communicate with each other by IP multicast.
  • Nd (300) can receive the response request message sent by N1 (301) (as an IP multicast packet destined for G1), and Nd (300) receives the response request message , And sends a response message (as an IP broadcast packet addressed to S1).
  • N1 (301) determines that Nd (300) can communicate by IP multicast.
  • N1 (301) determines that the end nodes N2 (302) and N3 (303), which do not respond to the response request message, cannot communicate by IP multicast.
  • the response request messages sent by N2 (302) and N3 (303) (as IP multicast packets destined for G2 and G3, respectively) cannot be received by any end node, and the response messages for them are also returned. Therefore, N2 (302) judges that communication is impossible from Nd (300), N1 (301), and N3 (3).
  • Nd distinguishes between end nodes that can communicate by IP multicast and end nodes that can communicate only by IP multicast.
  • Ni distinguishes whether Nd is an end node that can communicate by IP multicast or an end node that can communicate only by IP multicast.
  • a set of end nodes that can communicate by IP multicast is described as an internal end node for a given end node, and a set of end nodes that can communicate only by IP multicast is referred to as an end node. Described as an external end node.
  • a step of determining whether Nd and Ni can communicate with each other by IP multicast.
  • Nd regards all Ni as external end nodes
  • Ni regards Nd as external end nodes
  • Nd and Ni perform the processing described in Step 3 described later.
  • the communication between Nd and Ni is interrupted during the process described in Step 2, while Ni is used for Nd, Nd is used for Ni, and IPcast is used. More packet delivery can be performed.
  • each end node periodically transmits a response request packet, so that an internal end node or an external end node can reduce a determination error with respect to a loss of a response request packet.
  • the end node inserts the IP address of the source end node of the already received response message into the packet of the response request message transmitted from the end node for a certain period of time.
  • the end node receiving the response request message shall not transmit the response message if its own IP address is included in the response request message. As a result, the amount of message exchange is reduced, and the processing load due to control packet exchange at the end node is reduced.
  • a method of determining an IP multicast address used by each end node a method is assumed in which a network operator assigns a common IP multicast address. Alternatively, by converting character string information for identifying a multicast communication (hereinafter referred to as a multicast communication identifier) into a number such as a binary number and adding it to a base IP multicast address, a common IP address is obtained. A method for calculating the multicast address is assumed. Alternatively, a method is assumed in which an IP multicast address used arbitrarily by each end node is determined, and the IP multicast address used by each end node is advertised by the member management server or the distributed member management function in step 1. .
  • each end node responds to the (S, G) Join packet used in the SSM case by using Instead, a Join packet of the IP multicast address (G) assigned by the IP multicast address assignment mechanism is used.
  • Step 3 is a step for calculating and constructing a multicast distribution tree required for the multicast communication.
  • the state information of each end node is grasped (hereinafter referred to as step 3-1), and the multicast distribution tree is calculated. It consists of calculation (hereinafter, referred to as step 3-2) and construction of a multicast distribution tree (hereinafter, step 3-3).
  • the state information of the end node refers to a packet distribution between Ne and another end node. It is also possible to configure the information power that combines the information on the delay on the route, the number of hops, and the available bandwidth in the transmission, and the list of internal end nodes and external end nodes for Ne described in Step 2.
  • Fig. 2 shows a configuration example of the status information. The details of the information constituting the state information can be added, changed, or deleted as appropriate.
  • Step 3-1 each end node performs the following processing to grasp each other's status information.
  • the following procedure is performed every time an end node participates in multicast communication.
  • Nf performs the processing described in Step 1 and Step 2 described above. After that, for the Nf external end node, the number of hops, delay, and available bandwidth on the route in packet delivery between Nf and the Nf external end node are measured. Further, the end nodes already participating in the multicast communication perform the processing described in the above steps 1 and 2. Then, only when it is determined that it is its own external node, the number of hops, delay, and available bandwidth on the route in packet delivery between its own node and Nf are measured.
  • Nf transmits a newly created state information advertisement message for advertising its own state information to other end nodes by IP broadcast. Also, the end node that has updated its own status information by the above measurement process transmits a status information advertisement message to other end nodes by IP broadcast.
  • Nf transmits its own status information advertisement message to the member management server in step 1 and transmits other information that requires the information advertisement message via the member management server. Advertise to the node, it is possible to reduce the amount of advertising state information advertising message
  • each end node grasps the status information of another end node.
  • the multicast distribution tree in the present invention is a one-to-many distribution tree with the sender at the root.
  • the calculation of the multicast delivery tree is performed on the end node that is the sender.
  • the following describes the processing procedure required for calculating the multicast distribution tree.
  • the following processing procedure is carried out every time an end node (Ng) participates in multicast communication, in Ng (end node) where Ng is the sender, or in the processing described in step 1 and step 2 above. Is performed by the end node that has already determined that Ng is an external end node and that is a sender who is already participating in multicast communication.
  • the following processing procedure is applied to the end node that is already participating in multicast communication, Ng is the external end node, and the sender is the sender, every time Ng leaves the multicast communication power. Done.
  • the end node that is already participating in the multicast communication and is the sender who has determined Ng as an internal end node calculates the multicast distribution tree. And no construction process is required.
  • Algorithms for calculating the multicast distribution tree include a QoS (Shortest Path Tree) for finding the shortest path tree and an MST (Minimum Spanning Tree) for finding the minimum spanning tree, and the required QoS (Quality of Quality). Service) There are algorithms that satisfy the conditions. In the present invention, it is assumed that the calculation algorithm is selected according to the request from the host application.
  • FIG. 3 is a flowchart for calculating a multicast distribution tree.
  • the multicast delivery in Nh where the end node that is the sender of the multicast communication is Nh, the multicast calculation algorithm is SPT, and the metric for the multicast calculation algorithm is the number of hops between the end nodes, Describe the tree calculation method.
  • Condition 1 (400): If there is an internal end node of Nh, perform processing 1 (S401), otherwise perform processing 2 (S402).
  • Processing 1 (S401): None is described in the node candidate target list (a list of end nodes already included in the distribution tree in the process of calculating the distribution tree), and the nodes other than Nh and the internal end nodes of Nh are not described. The node is described in the calculation target list (a list of end nodes that are not yet included in the distribution tree in the process of calculating the distribution tree). In the network configuration shown in FIG. 4, since the sender 100 has the receivers 101 and 102 as internal end nodes, the other receivers (103 to 107) are described in the calculation target list.
  • S404 According to SPT which is a multicast distribution tree calculation algorithm. For the end node described in the calculation target list, via Nh or the end node described in the node candidate list, select one end node that minimizes the sum of the hop count as a metric, It is a node of the multicast delivery tree.
  • the sender 100 is the end node Nh, if nothing is initially described in the node candidate list, the end node of the shortest path among the receivers (103 to 105) Is selected as a clause.
  • Condition 3 If there is an internal end node in the end node selected in process 3 (S404), perform process 4 (S406). Otherwise, perform process 5 (S407). Do.
  • Process 4 The end node selected in process 3 (S403) is described in the node candidate list.
  • the end node selected in the process 3 (S403) and the internal node of the end node are deleted from the calculation target list.
  • the receiver 103 and the receivers (104, 105) which are internal end nodes of the receiver 103 are deleted from the calculation target list.
  • Process 5 The end node selected in process 3 (S403) is described in the node candidate list, and the end node is deleted from the calculation target list. For example, when the recipient 106 is selected as a node in the process 3, the recipient 106 is deleted from the calculation target list.
  • processing 4 S406 or processing 5 (S407) Upon completion, the process returns to the condition 2 (S403).
  • Nh calculates the multicast distribution tree.
  • Nk sends a message (hereinafter referred to as a transfer request message) for constructing the multicast distribution tree to each end node that is a node of the multicast distribution tree calculated by the multicast distribution tree calculation method.
  • a transfer request message describes to which IP address the packet for multicast communication with Nk as the source is to be transferred (hereinafter referred to as the transfer rule).
  • the transfer rule for the end node (N1) in which the internal end node exists always describes the IP multicast address used by N1.
  • the receiver 103 when the receiver 103 is a node that has received the transfer request message, the receiver 103 is an end node in which the receivers (104, 105) that are internal end nodes exist. Therefore, the IP multicast address used by the recipient 103 is described in the transfer rule. If the recipient (104, 105) on the IP multicast compatible network has specified its own IP multicast address, describe that address. Thus, a delivery tree for delivering the packet of the sender 100 to the receivers (104, 105) beyond the receiver 103 is constructed.
  • Figure 5 shows the forwarding rules in the multicast distribution tree constructed by itself and the forwarding rules in the multicast distribution tree constructed by other end nodes. In the case of a multicast distribution tree constructed by itself, the root is described with its own IP address.
  • the end node that has received the transfer request message transfers a packet for multicast communication with Nk as the source end node according to the transfer rule.
  • the transfer rule has an expiration date, and Nk maintains a multicast delivery tree by periodically transmitting a transfer request message.
  • Nk maintains a multicast delivery tree by periodically transmitting a transfer request message.
  • the end node which is a node of the multicast distribution tree, if the transfer request message is not received for a certain period of time, the corresponding Discard the transfer rule.
  • step 4 according to the multicast distribution tree constructed by the processing procedure described in step 3-3, the packet is delivered to the end node as the receiver in the multicast communication.
  • the end node that has received the packet transferred along the multicast distribution tree cannot determine the original IP address of the source end node in the IP header.
  • the receiver 103 which has received a packet from the sender 100, sets its own IP address to the source IP address described in the packet header when performing IP multicast to the receivers 104 and 105. It is because it describes. From this, the sender end node inserts its own IP address into the payload of the packet to be delivered so that the end node receiving the packet can determine the IP address of the original sender end node .
  • FIG. 4 is a schematic view of a network configuration to which the packet delivery control method according to the present embodiment is applied.
  • the end node as the sender 100 performs packet delivery between a plurality of end nodes as the receivers (101 to 107).
  • the sender 100 and the receivers (101-107) complete the calculation and construction of the multicast delivery tree with the sender 100 as the root by the processing described in Step 1-Step 3, and the receiver (10 1 -107).
  • One 107) is to forward a packet according to the multicast distribution tree constructed by the sender 100.
  • the sender 100 performs packet delivery to the receivers (101, 102), which are internal end nodes of the sender 100, using IP multicast (108). Further, the sender 100 performs packet delivery to the receivers (103, 106), which are external end nodes of the sender 100, using IP multicast according to the multicast delivery tree (109, 109). 110).
  • the receivers (101, 102) connected to the same IP multicast-compatible network as the sender 100 have joined the multicast group having the sender 100 as the source by the processing described in step 2 above.
  • the receiver 103 which has received the packet delivered by IP multicast (109), sends the IP header of the received IP multicast packet to the receiver 103 according to the multicast distribution tree. Then, the IP multicast address used by the receiver 103 is replaced with an IP multicast header, and the packet is delivered to the receivers (104, 105), which are the internal end nodes of the receiver 103, using the IP multicast. (111). Then, the receiver (104, 105) has joined the multicast group having the receiver 103 as the source by the processing described in step 2 and has received the IP multicast packet ( 111) is received.
  • the receiver (106) that has received the packet delivered by the IP multicast (110) sends an IP to the receiver (107), which is an external end node of the receiver 106, according to the multicast delivery tree.
  • the packet delivery is performed using the queue (112).
  • packet distribution is performed by appropriately using and dividing IP multicast or IP multicast according to the end node serving as a receiver.
  • FIG. 6 is a block diagram of the packet distribution system 200 on the end node.
  • Each of the end nodes having the knocket delivery system 200 has a member management processing unit 204 having a distributed member management function described in step 1 described above, through an ip multicast ZIP packet bucket transmission / reception processing unit 201, and has the other end nodes. Obtain the IP address information of the end node.
  • Each of the end nodes via the IP multicast / IP multicast packet transmission / reception processing unit 201, by the IP multicast communication feasibility determination unit 205 that performs the processing described in step 2 above, uses the other end node IP other than itself. It determines whether communication is possible by multicasting, or whether communication is possible only by IP multicasting.
  • each end node is linked to another end node by the link information measurement processing unit 206 via the ip multicast ZIP multicast packet transmission / reception processing unit 201 according to the processing procedure described in step 3-1. It measures the number of hops, delay, and available bandwidth on the route to it. Also, based on the result obtained by the above-described processing performed in the IP multicast communication availability determination unit 205 and the link information measurement processing unit 206, the state of the own device described in step 3-1 is described. Information is created and recorded in the state information holding unit 212.
  • the status information advertisement processing unit 210 records the status information recorded in the status information holding unit 212 via the IP multicast ZIP packet transmission / reception processing unit 201 in the status information advertisement unit 210 in the status information advertisement described in step 3 above. Advertise as a message to other end nodes.
  • the status information advertisement processing unit 210 receives the status information advertisement message described in Step 3 from another end node via the IP multicast / IP multicast packet transmission / reception processing unit 201, and Is recorded in the state information holding unit 212.
  • the internal state information of each end node recorded in the state information holding unit 212 in the multicast distribution tree calculation processing unit 211 and A multicast distribution tree calculation process is performed by the multicast distribution tree calculation method described in step 3-2 above using the multicast distribution tree calculation algorithm described in 3.
  • the multicast distribution tree construction processing unit 202 executes the multicast distribution tree construction process according to the multicast distribution tree construction method described in step 3-3, according to the result obtained in the multicast distribution tree calculation process. Do. Multicast delivery tree construction processing unit 2
  • step 02-3 through the IP multicast ZIP-cast packet transmission / reception processing unit 201, each of the end nodes serving as nodes of the multicast delivery tree calculated by the multicast delivery tree calculation process described above is processed in the step 3-3. Send the described transfer request message using IP multicast.
  • the end node that has received the transfer request message records the transfer rule described in Step 3-3 contained in the transfer request message in the packet transfer rule holding unit 208 via the multicast distribution tree construction processing unit 202. I do.
  • FIG. 5 shows the recorded contents in the packet transfer rule holding unit 208.
  • the packet transfer rule holding unit 208 describes an IP multicast address or an end node IP address which is the next transfer destination of the packet in the multicast distribution tree constructed by itself.
  • the packet transfer rule holding unit 208 stores the IP multicast address or the IP address of the end node, which is the next transfer destination of the packet, in the multicast distribution tree constructed by the other end nodes by the multicast distribution tree construction processing. Described The
  • the end node serving as the sender of the multicast communication performs packet distribution according to the procedure described in Step 4 above.
  • the data to which the input of the application data receiving unit 213 is also input is passed to the IP multicast ZIP-cast switching control unit 207.
  • the IP multicast ZIP-cast switching control unit 207 determines whether the received application data should be delivered using IP multicast, The ability to deliver using two-cast or the ability to deliver using both IP multicast and IP-cast is determined appropriately.
  • the packet is transmitted through the IP multicast ZIP packet transmission / reception processing unit 201 according to the delivery method according to the determination result. Further, an extension header is added to the transmitted packet, and the IP address of the end node which is the sender is described in the extension header.
  • the packet transfer determining unit 209 extracts the application data from the received packet, and passes the data to the application via the application data output unit 214. Also, the packet transfer determining unit 209 refers to the packet transfer rule holding unit 208 based on the IP address of the source end node described in the extension header of the received packet, and Decide which multicast address or which IP address to forward to.
  • the packet transfer determination unit 209 rewrites the IP header appropriately in the IP multicast / IP-cast header conversion unit 203, and sends the IP header through the IP multicast / IP-cast packet transmission / reception processing unit 201. And sends out the packet. Conversely, if there is no next transfer destination, nothing is performed and the process ends.
  • the member management processing unit 204 has a function of monitoring an end node, and transmits a response request message to another end node using the multicast distribution tree, so that multicast communication due to an end node failure can be performed. Quick detection of unexpected power loss The processing power described in the above Step 3-2 and the Step 3-3 The multicast distribution tree can be reconstructed, and the interruption time of the multicast communication can be reduced.
  • the member management processing unit 204 has an authentication function, and in response to a request to join or leave a new end node in the multicast communication described in step 1 above, the requested end node power of the multicast communication. You can judge whether you have the right to join or leave, or if you have been spoofed.
  • the extension header described in the step 4 is not only added to the packet for the multicast communication, but also used for the purpose of control between the end nodes in the present invention (participation request message, leave request message, Advertisement message, leaving advertisement message, response request message, response message, measurement packet, measurement response packet, state information advertisement message, advertisement acknowledgment message, and transfer request message).
  • the IP multicast ZIP-cast packet transmission / reception processing unit 201 has an authentication function. In communication with another end node performed via the ip multicast ZIP-cast packet transmission / reception processing unit 201, a packet is transmitted. When transmitting, the authentication information for the purpose of certifying the end node having the function of the packet delivery system 200 can be embedded in the extension header described in step 4 above.
  • the IP multicast ZIP-cast packet transmission / reception processing unit 201 has an authentication function. In communication with another end node performed via the ip multicast ZIP-cast packet transmission / reception processing unit 201, a packet is transmitted. When receiving the packet, it is determined whether or not the sender end node of the packet is spoofed from the authentication information for certifying the sender end node of the packet included in the extension header attached to the packet. Can be done.
  • the IP multicast ZIP packet transmission / reception processing unit 201 has a congestion detection and data retransmission function of the multicast communication, and transmits a message for multicast communication or a message (multicast communication) for control. Participation request message, withdrawal request message, participation advertisement message, withdrawal advertisement message, response request message, response message, measurement packet, measurement response packet, status information advertisement message, advertisement reception confirmation message Re-transmission processing can be performed for packet loss in the exchange of (including transfer request messages).
  • a member management server 600 that manages end nodes that participate in or leave the communication is provided, and the packet delivery system (607-1-1 607-n) By communicating with the management server 600, it is possible to adopt a configuration in which an end node that participates in or leaves the communication is grasped.
  • the participation Z withdrawal request processing unit 603 receives a participation request message or a withdrawal request message from an end node via the packet transmission / reception unit 601, and stores the information in the member information holding unit 602. To manage the end node in multicast communication.
  • the member management server 600 transmits the participation advertisement message or the leaving advertisement message to another end node via the end node communication processing unit 604 and the packet transmission / reception unit 601. I do.
  • the end node monitoring unit 605 is provided, and the end node is monitored via the packet transmission / reception unit 601 to prevent unexpected departure from the multicast communication due to the end node failure.
  • the other end nodes perform the detection quickly and advertise them to the other end nodes via the end node communication processing unit 604, so that the other end nodes can perform the processing power according to the step 3-2 and the step 3-3.
  • the interruption time of multicast communication can be reduced.
  • a state information holding unit 606 is provided in the member management server 600.
  • the end node communication processing unit 604 collects own state information held by the end node, and transmits an advertisement to another end node. By doing so, the exchange amount of the status information advertisement message and the advertisement acknowledgment message described in step 3 between the end nodes can be reduced, and the processing load of the end nodes due to the message exchange can be reduced.
  • the participation Z withdrawal request processing unit 603 has an authentication function for the end node, and the new Z in the multicast communication described in step 1 above. In response to a join or leave request of a multicast node, it is possible to determine whether the requesting end node has the right to join or leave the multicast communication or is not spoofed. .
  • the packet transmitting / receiving unit 601 when the packet transmitting / receiving unit 601 has an authentication function and transmits a packet in communication with an end node performed via the packet transmitting / receiving unit 601, the packet transmitting / receiving unit 601 is configured to transmit the packet.
  • Authentication information for certifying that the server is the correct member management server can be embedded in the packet in the same way as the extension header described in step 4 above.
  • the packet transmitting / receiving unit 601 when the packet transmitting / receiving unit 601 has an authentication function and receives a packet in communication with an end node via the packet transmitting / receiving unit 601, the packet transmitting / receiving unit 601 converts the packet into a packet. It is possible to judge whether or not the source end node of the packet has been spoofed from the authentication information, which is included in the extension header described in the above step 4 and certifies the source end node of the packet. it can.
  • the present invention is applicable to an MLD (Multicast Listener) for Join / Leave packets by IGMP.
  • MLD Multicast Listener
  • IPv6 By using the same function as IGMP by Discovery Protocol, it can be applied to multicast communication by IPv6.
  • the first aspect of the present invention is that in multicast communication, which is one-to-many or many-to-many communication, IP multicast and IP multicast are used for packet delivery on end nodes participating in the multicast communication.
  • This is a packet delivery control method characterized in that IP multicast and IP multicast are switched according to the receiver end node.
  • each end node uses IP multicast for packet delivery to other end nodes that cannot communicate only by IP multicast. It realizes multicast communication on a network that does not support IP multicast, and reduces the processing load on end nodes as compared with application layer multicast, while at the same time conserving network bandwidth resources.
  • a second aspect of the present invention is to set a transfer rule based on a multicast distribution tree for each end node participating in multicast communication, and the following packet is set in the transfer rule. If the delivery destination can communicate by IP multicast, set the IP multicast address. If communication by IP multicast is not possible, the IP address of the end node that is the next packet delivery destination should be described, and each end node can perform IP multicasting according to the address attribute described in the transfer rule. This is a packet delivery control method characterized by switching IP broadcasts.
  • a packet delivery control method if the next packet delivery destination is capable of IP multicast communication in each end node, an IP multicast address is described and communication by IP multicast cannot be performed. For example, a transfer rule that describes the IP address of the end node to which the next packet is to be delivered is set.Each end node changes the destination address of the packet according to the transfer rule. Can switch between multicast and IP multicast.
  • a third aspect of the present invention is to set a forwarding rule based on a multicast delivery tree on an end node participating in multicast communication, and the next packet delivery destination is set to IP multicast based on the forwarding rule. If communication by IP multicast is possible, describe the IP multicast address. If communication by IP multicast is not possible, describe the IP address of the end node that is the next packet delivery destination, and use it as the root or node of the multicast delivery tree. If there are other end nodes that can communicate by IP multicast at the destination node, packet distribution is performed to those other end nodes using IP multicast packets with the IP multicast address as the destination address.
  • the packet delivery control method is characterized in that the packet delivery is performed by IP multicast packet with the IP address of those other end nodes as the destination address. is there.
  • the fourth aspect of the present invention provides a response request message by IP multicast from an end node participating in the multicast communication to another end node or an end node other than its own, which is uncertain whether IP multicast is possible. And return a response message to it.
  • This is a method for judging support for IP multicast, characterized by judging the end node that received the communication as an end node capable of communication by IP multicast.
  • IP multicast correspondence determination method it is possible to determine whether an end node participating in multicast communication can communicate with another end node by IP multicast, and determine the result as a transfer rule. It can be used for setting.
  • a fifth aspect of the present invention is a multicast distribution tree calculation method for obtaining a multicast distribution tree rooted at the sender on an end node that is a sender among end nodes participating in the multicast communication. Then, the end nodes that are the targets of the multicast distribution tree are registered in the list, the internal end nodes that are the end nodes with which the sender can communicate by IP multicast are excluded from the registration list, and the distribution tree is calculated from the registration list. Based on the algorithm, the end node that is the end node is specified, the end node concerned and the internal end node viewed from the end node are excluded from the registration list, and the end part starting from the end node node is used. Multicast distribution tree calculation to find the multicast distribution tree by repeating the same process for It is the law.
  • IP multicast is used as a packet transmitting means or IP multicast is used. It is possible to calculate a multicast distribution tree that can determine whether to use a multicast.
  • a sixth aspect of the present invention is directed to a method of calculating a multicast distribution tree according to the fifth aspect, in which each node end node of the multicast distribution tree calculated based on the transfer rule determined for each node.
  • multicast distribution tree construction method in an environment where an IP multicast compatible network and an IP multicast non-compliant network are mixed, multicast distribution is performed via an end node on the network. Trees can be built.
  • a seventh aspect of the present invention in the multicast distribution tree construction method according to the fifth aspect, when an end node leaving the multicast communication network is detected, the state is adjusted according to the state after the end node leaves. The multicast distribution tree is reconstructed.
  • the multicast distribution tree is reconstructed even after the end node leaves the multicast communication capability, so that multicast communication can be realized.
  • a management server that manages end nodes participating in multicast communication is provided, and information on the end nodes and the end node are provided. It is characterized in that the information on the participation / withdrawal of the server is exchanged between the management server and the end node.
  • a ninth aspect of the present invention is a communication terminal that participates in multicast communication that is one-to-many or many-to-many communication, and uses both IP multicast and IP multicast for packet delivery, It is a communication terminal characterized by switching between IP multicast and IP multicast according to the conditions.
  • a tenth aspect of the present invention is the communication terminal according to the ninth aspect, wherein information on other end nodes and other end nodes are exchanged with a management server that manages end nodes participating in multicast communication. Participants exchanged information about 'withdrawal'.
  • An eleventh aspect of the present invention is an end node that is a sender among end nodes that have participated in multicast communication and that is a target of the multicast distribution tree is registered in a list.
  • the sender excludes the internal end node that is the end node that can communicate by IP multicast, identifies the end node that will be the node based on the distribution tree calculation algorithm for the strength of the registration list, and specifies the end node and node for the node.
  • It is a communication terminal that obtains a multicast distribution tree by excluding an internal end node from the end node from the registration list and repeating the same processing from the node end node as a starting point to the subsequent part.
  • a network that supports IP multicast and a network that does not support IP multicast are mixed.
  • multicast communication can be realized without increasing the processing load on end nodes and without consuming network bandwidth, and can be applied to one-to-many or many-to-many packet delivery.

Landscapes

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Abstract

　ＩＰマルチキャスト対応のネットワークと非対応のネットワークが混在したネットワーク環境においてマルチキャスト通信を行う場合のパケット配送制御方法である。マルチキャスト通信のパケット配送において、各エンドノードは互いにＩＰマルチキャストで通信可能か、または可能でないかを確認する。そして、各エンドノードにおいてＩＰマルチキャストのみでは通信不可能な他のエンドノードへのパケット配送にＩＰユニキャストを用いる。

Description

明 細 書
パケット配送制御方法
技術分野
[0001] 本発明は、一つの送信者に対して複数の受信者が存在する一対多型の通信にお けるパケット配送制御方法、又は複数の送信者に対して複数の受信者が存在する多 対多型の通信におけるパケット配送制御方法に関する。
背景技術
[0002] インターネット上で行われる一対多型の通信または多対多型の通信（以降、マルチ キャスト通信と記述）に用いられるパケット配送技術として、 IPマルチキャストが挙げら れる。 IPマルチキャストは、マルチキャスト通信に必要となるパケット複製とその転送 処理、メンバ管理処理、マルチキャスト配送木構築処理を、インターネット上に分散す るパケットの中継装置（以降、ルータと記述）上で行う技術である。
[0003] IPマルチキャストは、一つまたは複数の送信者から、一つまたは複数の受信者 (以 降、マルチキャスト通信における送信者と受信者の集合をエンドノードと記述）に対す るパケット配送において、ルータが適宜パケット複製とその転送処理を行う。これによ り、パケット配送のために消費するネットワーク帯域資源を節約でき、効率的なバケツ ト配送を可能にする。
[0004] し力し、 IPマルチキャストは、ルータの対応が必須である。このため、インターネット 上の全てのルータが IPマルチキャストに対応し、インターネット全体で IPマルチキャス トが使用できる環境が急速に整う可能性は低い。当面、インターネット上において、 I Pマルチキャストに対応しているネットワークと対応しないネットワークが混在すること が予想される。
[0005] IPマルチキャストを用いてマルチキャスト通信を行おうとした場合、全てのエンドノー ドが IPマルチキャストに対応したネットワークに接続している必要がある。また、 IPマ ノレチキャストでは、ノレータが受信者の IGMP (Internet Group Management Protocol) による JoinZLeaveパケットを正しく処理し、 IPマルチキャストパケットを正しく受信者に 届けるための（IPマルチキャストのためのルーティングプロトコルによる）制御メッセ一 ジの交換を経路上のルータ間で行う必要があるため、 IPマルチキャストに対応しな ヽ ルータおよび IPマルチキャストに対応しないネットワークをまたぐ通信は不可能となる
。このことがユーザのマルチキャスト通信利用を制限して 、る。
[0006] 上記のマルチキャスト通信における IPマルチキャストの課題を解決するパケット配 送技術として、アプリケーションレイヤマルチキャストがある。 IPマルチキャストは、主 にルータ上で実現される技術であるのに対して、アプリケーションレイヤマルチキャス トは、エンドノード上で実現される技術の総称である。
[0007] アプリケーションレイヤマルチキャストは、一つまたは複数の送信者から、一つまた は複数の受信者に対してパケット配送を行う際、エンドノード自身がその他のエンドノ ードを節とするマルチキャスト配送木を計算'構築し、この配送木に沿って IPュ-キヤ ストを用いてパケットを送信 '複製'転送するという手法である。アプリケーションレイヤ マルチキャストでは、ルータは単に IPュ-キャストパケットを転送するだけでょ 、ので
、現在のインターネットのインフラをそのまま使用でき、ユーザのマルチキャスト通信 利用を制限しない。
[0008] しかし、パケット複製とその転送処理、メンバ管理処理、マルチキャスト配送木構築 処理といったマルチキャスト通信に必要となる全ての機能がエンドノードに集中して いるため、エンドノードにおける処理負荷が大きくなるという課題がある。また、全て IP ュ-キャストによりパケット配送を行うことから、パケット配送のために消費するネットヮ ーク帯域が多くなるという課題がある。これらの理由から、アプリケーションレイヤマル チキャストは、特に多数の送信者および受信者が存在するマルチキャスト通信に適さ ない。
[0009] また、アプリケーションレイヤマルチキャストのエンドノードにおける処理負荷が大き くなるという課題がある。これに対して、エンドノードが行うパケット複製とその転送処 理を、ルータ上のアプリケーションレイヤマルチキャスト専用ハードウェアが代行し、ェ ンドノードにおける処理負荷を軽減しょうとする方式がある（例えば、特許文献 1を参 照)。
[0010] しかし、前記方式は、前記方式をサポートするハードウェアを備えた特別なルータを 用意しなければならず、インターネット上に普及する可能性は低い。従って、マルチ キャスト通信を行うユーザへの利便性が高 、とは 、えな 、。
[0011] 特許文献 1 :特開 2003— 188918号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 本発明は、 IPマルチキャスト対応のネットワークと非対応のネットワークが混在した ネットワーク環境において、エンドノードにおける処理負荷を軽減し、且つ可能なマル チキャスト通信を利用できてパケット配送のために消費するネットワーク帯域を節約で きるパケット配送制御方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0013] 前記課題を解決するために、本発明のパケット配送制御方法は、マルチキャスト通 信において、エンドノード上で行うパケット配送に、 IPマルチキャストおよび IPュニキ ヤストを併用し、受信者であるエンドノードに応じて、 IPマルチキャストと IPュ-キャス トを切替える。
[0014] すなわち、マルチキャスト通信のパケット配送において、各エンドノードは互いに IP マルチキャストで通信可能か、または可能でないかを確認する。そして、各エンドノー ドにおいて、 IPマルチキャストのみでは通信不可能な他のエンドノードへのパケット配 送に IPュ-キャストを用いるものである。これにより、 IPマルチキャストの課題である、 I Pマルチキャスト非対応ネットワーク上でのマルチキャスト通信を実現し、 IPマルチキ ャスト非対応ネットワークの存在から、ユーザのマルチキャスト通信利用が制限される 課題を解決する。
[0015] また、複数のエンドノードが同一の IPマルチキャストネットワークに接続し、 IPマルチ キャストを用いて通信可能な場合には、それらエンドノード間でのパケット配送には IP マルチキャストを用い、マルチキャスト通信に必要となるパケット複製とその転送処理 や、マルチキャスト配送木構築処理の一部を、 IPマルチキャストに対応するネットヮー ク上のルータに処理させる。これにより、アプリケーションレイヤマルチキャストと比べ て、エンドノードにおけるこれらの処理負荷を軽減すると同時に、使用するネットヮー ク帯域資源の節約を実現する。 発明の効果
[0016] 本発明によれば、 IPマルチキャスト対応のネットワークと非対応のネットワークが混 在したネットワーク環境において、エンドノードにおける処理負荷を増大させず、且つ ネットワーク帯域の消費量を小さくしたマルチキャスト通信を実現するパケット配送制 御方法を提供できる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]各エンドノードの位置関係を示す図
[図 2]エンドノードにおける状態情報の記録形式を示す概念図
[図 3]マルチキャスト配送木算出のためのフロー図
[図 4]一実施の形態に係るパケット配送制御方法を適用するネットワーク構成の概観 図
[図 5]エンドノードにおける転送ルールの記録形式を示す概念図
[図 6]上記実施の形態におけるエンドノードのブロック構成図
[図 7]メンバ管理サーバのブロック図
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。
[0019] 最初に、本実施の形態に係るパケット配送制御方法の概略力も説明する。本実施 の形態に係るパケット配送制御方法は、以下のステップ力もなる。
[0020] ステップ 1：マルチキャスト通信に参加する各エンドノードが自己以外の他のエンドノ ードの IPアドレス情報を取得する。
[0021] ステップ 2：前記マルチキャスト通信にぉ 、てパケット配送を行う際、各エンドノード 上において、互いに IPマルチキャストにより通信可能力、または IPュ-キャストでのみ 通信可能か確認する。
[0022] ステップ 3：ステップ 2で得られた結果を各エンドノードが互 ヽに交換し、各エンドノ ードが前記マルチキャスト通信に必要となるマルチキャスト配送木の算出と構築を行
[0023] ステップ 4 :ステップ 1からステップ 3の結果から、あるエンドノードにおいて、 IPマル チキャストで通信可能な他のエンドノードが存在した場合、これらエンドノード間では I Pマルチキャストを用いてパケット配送を行い。 IPマルチキャストでは、通信不可能な 他のエンドノードが存在した場合、これらエンドノード間では IPュ-キャストを用いて パケット配送を行う。
[0024] これにより、マルチキャスト通信における IPマルチキャストおよびアプリケーションレ ィャマルチキャストの課題を同時に解決するパケット配送を実現する。
[0025] 以下、各ステップにおける具体的な処理手順を記述する。尚、以下の各ステップの 処理手順の記述では、前提とする IPマルチキャスト方式として SSM(Source Specific Multicast)を想定する。もう一つの IPマルチキャスト方式である ASM(Any Source Multicast)が、 IPマルチキャストアドレス (G)でマルチキャストグループを識別するのに ヤストグループを識別する。 SSMを用いて配送されるパケットを受信しょうとする受信 者は、ルータに対して、（S,G)の IGMPによる Joinパケットを送信する。 Joinパケットを受 信したルータは、ルータ間で (S,G)ごとにマルチキャスト配送木を構築し、この配送木 に沿ってパケットの複製、転送を行う。 SSMは、（S,G)の組でマルチキャストグループ を識別するため、 ASMでは必要となるインターネット上で一意に識別できる IPマル チキャストアドレス割り当ては必要な!/、。
[0026] 尚、エンドノードが接続する IPマルチキャストに対応した各ネットワーク上に、 IPマ ルチキャストアドレス割り当てのための機構を設けることにより、 ASMを本発明で使用 することができる。
[0027] [ステップ 1]
ステップ 1では、マルチキャスト通信に参加する各エンドノード力 自己以外の他の エンドノードの IPアドレス情報を取得するために、エンドノードのマルチキャスト通信 への参加 ·離脱を管理するサーバ（以降、メンバ管理サーバと記述）を用いる方法と、 マルチキャスト通信に参加する各エンドノード力 互いにメッセージ交換することで自 立分散的に管理する機能 (以降、分散メンバ管理機能と記述)を有する方法を想定し ている。以下に、前記二つの方法における処理手順について記述する。尚、下記の 処理手順は、前記マルチキャスト通信にエンドノードが参加'離脱する度に行われる [0028] メンバ管理サーバを用いる方法にっ 、て記述する。まず、あるエンドノード (Na)がマ ルチキャスト通信に参加'離脱を行う際、 Naはメンバ管理サーバに、参加または離脱 要求を目的とするメッセージ (以降、それぞれ、参加要求メッセージ、離脱要求メッセ ージと記述）を送信する。また、 Naはメンバ管理サーバに対して参加要求メッセージ を送信した際、メンバ管理サーノくからマルチキャスト通信に参カ卩中の他エンドノード の IPアドレスを取得する。
[0029] 一方、マルチキャスト通信に参加中の他エンドノードは、メンバ管理サーバから、ェ ンドノードの参加'離脱の広告を目的とするメッセージ (以降、それぞれ、参加広告メ ッセージ、離脱広告メッセージと記述）を受け取る。そして、 Naの IPアドレス情報およ び Naの参加または離脱を把握する。
[0030] 分散メンバ管理機能を用いる方法にっ 、て記述する。まず、あるエンドノード (Nb)が マルチキャスト通信に参カ卩 ·離脱を行う際、 Nbは既にマルチキャスト通信に参カ卩中の 他の一つのエンドノード (Nc)に対して、 Nbの IPアドレス情報を含む参加要求メッセ一 ジまたは離脱要求メッセージを送信する。また、 Nbは Ncに対して参カ卩要求メッセージ を送信した際、 Ncからマルチキャスト通信に参加中の他エンドノードの IPアドレスを取 得する。
[0031] 一方、 Ncは Nbのマルチキャスト通信への参力 II ·離脱を、マルチキャスト通信に参加 中の各エンドノードに対して、参加広告メッセージまたは離脱広告メッセージを送信 することで知らせる。 Nc以外のマルチキャスト通信に参加中の各エンドノードは、参加 広告メッセージまたは離脱広告メッセージを受信することにより、 Nbの IPアドレス情報 と参加'離脱を把握する。
[0032] [ステップ 2]
ステップ 2では、各エンドノード力 互いに IPマルチキャストによる通信が可能力、ま たは IPュ-キャストでのみ通信が可能かを判断するために、以下に記述する処理を 行う。尚、下記の処理手順は、マルチキャスト通信に新たにエンドノードが参加する度 に行われるものである。下記の処理手順では、マルチキャスト通信に新たに参加する エンドノードを Nd300、 Nd300の IPアドレスを Sd、 Ndが使用する IPマルチキャストアド レスを Gd、既にマルチキャスト通信に参加中の各エンドノードを Ni (301—303)、 NilP アドレスを Si、 Mが使用する IPマルチキャストアドレスを Giと仮定する。ただし、 iは変数 であり、その範囲は 1-3である。また、各エンドノードの位置関係を図 1に示す。
[0033] まず、 Ndがマルチキャスト通信に参加すると、 Ndは前記ステップ 1記載の処理により 取得したマルチキャスト通信に既に参カ卩中の他のエンドノードの IPアドレスをもとに、 (Si,Gi)で表される Niを送信元とする複数のマルチキャストグループに対する Joinパケ ットをルータに送信する。一方、 Niは前記ステップ 1記載の処理手順により、 Ndのマル チキャスト通信への参加と IPアドレスを把握すると、（Sd,Gd)で表される Ndを送信元と するマルチキャストグループに対する Joinパケットをルータに送信する。 Joinパケットを 受信したルータは、ルータ間でマルチキャストグループごとにマルチキャスト配送木を 構築し、この配送木に沿ってパケットの複製、転送を行う。
[0034] 次に、 Ndは応答を求めることを目的としたメッセージ (以降、応答要求メッセージ)を 、 Ndを送信元とするマルチキャストグループ宛て、つまり (Gd)を宛先とする IPマルチキ ャストパケットとして送信する。また、 Niは応答要求メッセージを、 Niを送信元とするマ ルチキャストグループ宛てに、つまり (Gi)を宛先とする IPマルチキャストパケットとして 送信する。
[0035] 応答要求メッセージを受信した各エンドノードは、その応答要求メッセージに対する 応答を目的としたメッセージ (以降、応答メッセージ)を、応答要求メッセージの送信 元エンドノードの IPアドレスを宛先とした IPュ-キャストパケットとして送信する。
[0036] 応答要求メッセージの送信元エンドノードから見て、 IPマルチキャストパケットとして 転送される応答要求メッセージを受信できるエンドノードは、 IPマルチキャストにより 通信可能なエンドノードである。従って、応答パケットを受信した応答要求メッセージ の送信元エンドノードは、応答メッセージの送信元エンドノードと IPマルチキャストに より通信が可能と判断できる。また、応答要求メッセージに対して、応答メッセージを 返さないエンドノードは、 IPマルチキャストにより通信が不可能である（つまり、 IPュ- キャストでのみ通信可能）と判断できる。
[0037] 例えば、図 1に示すネットワーク構成では、新規に参カ卩した Nd (300)が（Gdを宛先 とする IPマルチキャストパケットとして）送信する応答要求メッセージを受信できるのは 、 N1 (301)だけであり、 N1 (301)は応答要求メッセージを受信すると、それに対する 応答メッセージを (Sdを宛先とする IPュ-キャストパケットとして）送信する。 Nd (300) は N1 (301)が送信した応答メッセージを受信すると、 N1 (301)を IPマルチキャストに より通信が可能と判断する。また、 Nd (300)は応答要求メッセージに対して応答をし ないエンドノードである N2 (302)および N3 (303)を IPマルチキャストにより通信が不 可能であると判断する。次に、 N1 (301)が（G1を宛先とする IPマルチキャストパケット として）送信する応答要求メッセージを受信できるのは、 Nd (300)だけであり、 Nd (30 0)は応答要求メッセージを受信すると、それに対する応答メッセージを (S1を宛先と する IPュ-キャストパケットとして)送信する。 N1 (301)は Nd (300)が送信した応答メ ッセージを受信すると、 Nd (300)を IPマルチキャストにより通信が可能と判断する。ま た、 N1 (301)は応答要求メッセージに対して応答をしないエンドノードである N2 (30 2)および N3 (303)を IPマルチキャストにより通信が不可能であると判断する。最後に 、 N2 (302)および N3 (303)が（それぞれ G2、 G3を宛先とする IPマルチキャストバケツ トとして)送信する応答要求メッセージは、どのエンドノードも受信できず、またそれに 対する応答メッセージも返信されないので、 N2 (302)は Nd (300)と N1 (301)と N3 (3 より通信が不可能であると判断する。
[0038] 以上の処理手順により、 Ndは IPマルチキャストにより通信可能なエンドノードと、 IP ュ-キャストでのみ通信可能なエンドノードを区別する。また、 Niは Ndが IPマルチキヤ ストにより通信可能なエンドノード力、または IPュニキャストでのみ通信可能なエンドノ ードか区別する。以降、あるエンドノードにおいて、 IPマルチキャストで通信可能なェ ンドノードの集合を、あるエンドノードに対する内部エンドノードと記述し、 IPュ-キヤ ストでのみ通信可能なエンドノードの集合を、あるエンドノードに対する外部エンドノ ードと記述する。
[0039] 尚、 Ndおよび Niが互いに IPマルチキャストにより通信可能かどうか判断するステップ
2記載の処理の間、 Nd— Ni間での通信ができない。そこで、 Ndは全ての Niを外部ェン ドノードとみなし、また Niは Ndを外部エンドノードとみなして、 Ndおよび Niが後述のス テツプ 3記載の処理を行う。これにより、ステップ 2記載の処理の間、 Nd— Ni間での通 信は中断される問題に対して、 Niは Ndに対して、 Ndは Niに対して、 IPュ-キャストに よりパケット配送を行うことができる。
[0040] 尚、各エンドノードは、応答要求パケットを定期的に送信することで、応答要求パケ ットの損失に対する内部エンドノードまたは外部エンドノードの判断誤りを少なくする ことができる。
[0041] また、あるエンドノードから一定時間送信される応答要求メッセージのパケットに、そ のエンドノードが既に受信済み応答メッセージの送信元エンドノードの IPアドレスを 挿入する。一方、応答要求メッセージを受信するエンドノードは、 自己の IPアドレスが 応答要求メッセージに含まれていた場合、応答メッセージを送信しないこととする。こ れにより、メッセージ交換量を削減し、エンドノードにおける制御パケット交換による処 理負荷を削減する。
[0042] 尚、各エンドノードが使用する IPマルチキャストアドレスの決定方法としては、ネット ワークの運用者から共通の IPマルチキャストアドレスを割り当ててもらう方法を想定し ている。または、人間がマルチキャスト通信を識別するための文字列情報 (以降、マ ルチキャスト通信識別子と記述）を 2進数などの数字に変換し、ベースとなる IPマルチ キャストアドレスと足し合わせることで共通の IPマルチキャストアドレスを算出する方法 を想定している。または、各エンドノードが任意に使用する IPマルチキャストアドレス を決定し、ステップ 1の前記メンバ管理サーバまたは前記分散メンバ管理機能により、 各エンドノードが使用する IPマルチキャストアドレスを広告する方法を想定している。
[0043] 尚、 IPマルチキャスト方式に ASMを使用する場合、各エンドノードは、 SSMの場合 に用いていた (S,G)の Joinパケットに対して、 IPマルチキャストに対応した各ネットヮー ク上の前記 IPマルチキャストアドレス割り当て機構により割り当てられた IPマルチキヤ ストアドレス (G)の Joinパケットを代わりに用いる。
[0044] [ステップ 3]
ステップ 3は、マルチキャスト通信に必要となるマルチキャスト配送木の算出と構築 を行うためのステップであって、各エンドノードの状態情報の把握（以降、ステップ 3— 1と記述）と、マルチキャスト配送木の算出（以降、ステップ 3— 2と記述）と、マルチキヤ スト配送木の構築 (以降、ステップ 3— 3と記述）とから構成される。
[0045] ここで、エンドノード (Ne)の状態情報とは、 Neと他のエンドノードとの間のパケット配 送における経路上の遅延やホップ数、使用可能帯域という情報と、ステップ 2記載の Neに対する内部エンドノードおよび外部エンドノードのリストとをあわせた情報力も構 成できる。図 2に状態情報の構成例を示す。尚、状態情報を構成する情報の詳細は 適宜追加、変更、削除可能である。
[0046] (ステップ 3—1)
ステップ 3— 1では、各エンドノードが互いの状態情報を把握するために、以下の処 理を行う。下記の処理手順は、マルチキャスト通信に対してエンドノードが参加する度 に行われる。
[0047] まず、あるエンドノード (N1)がマルチキャスト通信に参加すると、 Nfは、前記ステップ 1 および前記ステップ 2記載の処理を行う。その後、 Nfの外部エンドノードに対して、 Nf と Nfの外部エンドノードとの間のパケット配送における経路上のホップ数や遅延、使 用可能帯域を計測する。また、マルチキャスト通信に対して既に参カ卩中のエンドノー ドでは、前記ステップ 1および前記ステップ 2記載の処理を行う。その後、 Νί^自身の 外部ノードと判断した場合のみ、自己ノードと Nfとの間のパケット配送における経路上 のホップ数や遅延、使用可能帯域を計測する。
[0048] 次に、 Nfは、新たに作成した自己の状態情報を広告することを目的とした状態情報 広告メッセージを、他のエンドノードに対して IPュ-キャストにより送信する。また、上 記計測処理により自身の状態情報を更新したエンドノードは、状態情報広告メッセ一 ジを、他のエンドノードに対して IPュ-キャストにより送信する。
[0049] 尚、他のエンドノードの状態情報が必要になるのは送信者となるエンドノードのみで ある。また送信者となるエンドノードに対する内部エンドノード間の配送木構築は IPマ ルチキャストに対応したルータ上で処理されるため、送信者となるエンドノードでは内 部エンドノードの状態情報を必要としない。このことから、状態情報広告メッセージの 送信対象をそのメッセージの送信元エンドノードに対する外部エンドノード且つ送信 者となるエンドノードとすることで、状態情報広告メッセージの広告量を削減すること ができる。
[0050] 尚、 Nfは、自己の状態情報広告メッセージをステップ 1の前記メンバ管理サーバに 送信し、前記メンバ管理サーバを介して前記情報広告メッセージが必要な他のェン ドノードに広告することで、状態情報広告メッセージの広告量を削減することができる
[0051] 以上の処理手順により、各エンドノードは他のエンドノードの状態情報を把握する。
[0052] (ステップ 3— 2)
本発明におけるマルチキャスト配送木は、送信者を根とする一対多の配送木である 。また、マルチキャスト配送木の算出は、送信者となるエンドノード上で行う。以下に、 マルチキャスト配送木の算出に必要となる処理手順つ 、て記述する。下記の処理手 順は、マルチキャスト通信に対してエンドノード (Ng)が参加する度に、 Ngが送信者とな る場合の Ng (エンドノード）において、または前記ステップ 1および前記ステップ 2記載 の処理を経て、 Ngを外部エンドノードと判断した既にマルチキャスト通信に参カ卩中の 送信者となるエンドノードにおいて行われる。また、下記の処理手順は、マルチキャス ト通信力も Ngが離脱する度に、既にマルチキャスト通信に参カ卩中のエンドノードであ つて、 Ngを外部エンドノードとし、かつ送信者となるエンドノードにおいて行われる。
[0053] 尚、 Ngの参カロ'離脱に対して、既にマルチキャスト通信に参加中のエンドノードであ つて、 Ngを内部エンドノードと判断した送信者となるエンドノードは、マルチキャスト配 送木の算出および構築処理は必要ない。
[0054] マルチキャスト配送木の算出を行うためのアルゴリズムは、最短路木を求める SPT (Shortest Path Tree)や、最小全域木を求める MST(Minimum Spanning Tree)をはじ め、要求された QoS( Quality of Service)条件を満たすアルゴリズムなどがある。本発 明では、上位のアプリケーションからの要求に従い、算出アルゴリズムを選択すること を想定している。
[0055] 図 3は、マルチキャスト配送木を算出するためのフローチャートである。以下に、図 3 を用いて、マルチキャスト通信の送信者であるエンドノードを Nh、マルチキャスト算出 アルゴリズムを SPT、マルチキャスト算出アルゴリズムに対するメトリックを各エンドノー ド間のホップ数とした場合の、 Nhにおける前記マルチキャスト配送木算出方法を記述 する。
[0056] 条件 1 (400)： Nhの内部エンドノードが存在する場合は処理 1 (S401)、そうではな Vヽ場合は処理 2 (S402)を行う。 [0057] 処理 1 (S401)：節候補対象リスト (配送木の算出過程で既に配送木に含まれてい るエンドノードのリスト）に何も記述せず、 Nhおよび Nhの内部エンドノード以外のェン ドノードを算出対象リスト (配送木の算出過程で、まだ配送木に含まれないエンドノー ドのリスト）に記述する。図 4に示すネットワーク構成であれば、送信者 100は受信者 1 01, 102が内部エンドノードであるので、それ以外の受信者（103— 107)を算出対 象リストに記述する。
[0058] 処理 2 (S402)：節候補対象リストに何も記述せず、 Nh以外のエンドノードを算出対 象リストに記述する。
[0059] 条件 2 (S403)：算出対象リストに受信者であるエンドノードが記述されていない場 合はマルチキャスト配送木の算出処理を終了し、そうでない場合は処理 3 (S404)を 行う。
[0060] 処理 3 (S404)：マルチキャスト配送木算出アルゴリズムである SPTに従う。算出対 象リストに記述されたエンドノードに対して、 Nhまたは節候補リストに記述されている エンドノードを経由し、メトリックであるホップ数の和が最小となるエンドノードを一つ選 択し、マルチキャスト配送木の節とする。図 4に示すネットワーク構成であれば、送信 者 100がエンドノード Nhの場合、最初は節候補リストに何も記述されていない場合は 、受信者（ 103— 105)の中で最短経路のエンドノードを節として選択する。
[0061] 条件 3 (S405)：処理 3 (S404)で選択したエンドノードに内部エンドノードが存在し た場合は処理 4 (S406)を行 、、そうでな 、場合は処理 5 (S407)を行う。
[0062] 処理 4 (S406)：処理 3 (S403)で選択したエンドノードを節候補リストに記述する。
処理 3 (S403)で選択したエンドノードおよびそのエンドノードの内部ノードを算出対 象リストから削除する。例えば、処理 3で受信者 103を節として選択した場合、受信者 103及び受信者 103の内部エンドノードとなる受信者（104, 105)を算出対象リスト 力 削除する。
[0063] 処理 5 (S407)：処理 3 (S403)で選択したエンドノードを節候補リストに記述し、そ のエンドノードを算出対象リストから削除する。例えば、処理 3で受信者 106を節とし て選択した場合、受信者 106を算出対象リストから削除する。
[0064] また、前記マルチキャスト配送木処理では、処理 4 (S406)または処理 5 (S407)が 完了すると、条件 2 (S403)に戻る。
[0065] 以上のマルチキャスト配送木算出方法により、 Nhはマルチキャスト配送木を算出す る。
[0066] (ステップ 3— 3)
以下に、マルチキャスト配送木の構築に必要となる処理手順ついて記述する。下記 の処理手順は、ステップ 3— 2を実施した送信者となるエンドノードを Nkと仮定する。
[0067] まず、 Nkは前記マルチキャスト配送木算出方法により算出したマルチキャスト配送 木の節となる各エンドノードに対して、前記マルチキャスト配送木の構築を目的とした メッセージ（以降、転送要求メッセージ)を、 IPュ-キャストを用いて送信する。転送要 求メッセージには、 Nkを送信元とするマルチキャスト通信のためのパケットを、どの IP アドレスに転送するのか記述している（以降、転送ルールと記述)。転送要求メッセ一 ジを受信したエンドノードにぉ 、て、内部エンドノードが存在するエンドノード (N1)に対 する前記転送ルールには、必ず N1が使用する IPマルチキャストアドレスが記述されて いる。図 4に示すネットワーク構成であれば、受信者 103が転送要求メッセージを受 信した節である場合、受信者 103は内部エンドノードである受信者（104, 105)が存 在するエンドノードであるので、転送ルールには受信者 103が使用する IPマルチキヤ ストアドレスを記述する。 IPマルチキャスト対応ネットワーク上の受信者（104, 105) が独自の IPマルチキャストアドレスを指定していればそのアドレスを記述する。これに より受信者 103を節として、その先の受信者（104, 105)に送信者 100のパケットを 配送する配送木が構築されたことになる。図 5は自己が構築したマルチキャスト配送 木における転送ルール及び他のエンドノードが構築したマルチキャスト配送木におけ る転送ルールを示している。 自己が構築したマルチキャスト配送木の場合は、根は自 己の IPアドレスが記述される。
[0068] 転送要求メッセージを受信したエンドノードは、上記転送ルールに従い、 Nkを送信 元エンドノードとするマルチキャスト通信のためのパケットを転送する。
[0069] 尚、転送ルールは有効期限があり、 Nkは転送要求メッセージを定期的に送信する ことで、マルチキャスト配送木を維持する。また、マルチキャスト配送木の節となるェン ドノードでは、一定期間前記転送要求メッセージを受信しなカゝつた場合、対応する前 記転送ルールを破棄する。
[0070] [ステップ 4]
ステップ 4では、マルチキャスト通信における送信者となるエンドノード力 前記ステ ップ 3— 3記載の処理手順により構築したマルチキャスト配送木に従 、、受信者となる エンドノードに対してパケット配送を行う。
[0071] このとき、マルチキャスト配送木に沿って転送されるパケットを受信したエンドノード は、本来の送信元エンドノードの IPアドレスを IPヘッダ力 判別できない。図 4に示す ネットワーム構成であれば、送信者 100からパケットを受信した受信者 103は受信者 104, 105に IPマルチキャストする際にパケットヘッダに記述される送信元 IPアドレス に自己の IPアドレスを記述するからである。このことから、送信者となるエンドノードは 配送するパケットのペイロードに、自身の IPアドレスを挿入することで、パケットを受信 するエンドノードが本来の送信元エンドノードの IPアドレスを判別できるようにする。
[0072] 以下、本発明の実施の形態について、図を用いて具体的に説明する。
[0073] (実施の形態 1)
図 4は、本実施の形態に係るパケット配送制御方法が適用されるネットワーク構成 の概観図である。図 4では、送信者 100であるエンドノードから、受信者（101— 107) である複数のエンドノード間でのパケット配送を行うことを想定している。尚、送信者 1 00および受信者（101— 107)は、前記ステップ 1一ステップ 3に記載した処理により 、送信者 100を根とするマルチキャスト配送木の算出および構築を終え、受信者（10 1一 107)は、送信者 100が構築したマルチキャスト配送木に従い、パケットを転送す るちのとする。
[0074] 送信者 100は、送信者 100の内部エンドノードである受信者（101, 102)に IPマル チキャストを用いてパケット配送を行う（108)。また、送信者 100は、前記マルチキヤ スト配送木に従い、送信者 100の外部エンドノードである受信者（103, 106)に、 IP ュ-キャストを用いてそれぞれに対してパケット配送を行う（109, 110)。送信者 100 と同一の IPマルチキャスト対応ネットワークに接続する受信者（101, 102)は、前記 ステップ 2に記載した処理によって送信者 100を送信元とするマルチキャストグルー プに Joinしており、送信者 100が送信した IPマルチキャストパケット（108)を受信する [0075] IPュ-キャスト（109)により配送されるパケットを受け取った受信者 103は、前記マ ルチキャスト配送木に従い、受信した前記 IPュ-キャストパケットの IPヘッダを、受信 者 103を送信元、受信者 103が使用する IPマルチキャストアドレスを宛先とする IPマ ルチキャストヘッダに付け替え、受信者 103の内部エンドノードである受信者（104, 105)に対して IPマルチキャストを用いてパケット配送を行う（111)。そして、受信者（ 104, 105)は前記ステップ 2に記載した処理によって受信者 103を送信元とするマ ルチキャストグループに Joinしており、受信者（103)が送信した IPマルチキャストパケ ット（111)を受信する。
[0076] IPュ-キャスト（110)により配送されるパケットを受け取った受信者（106)は、前記 マルチキャスト配送木に従い、受信者 106の外部エンドノードである受信者（107)に 対して、 IPュ-キャストを用いてパケット配送を行う（112)。
[0077] 以上のように、本実施の形態では、受信者となるエンドノードに応じて IPマルチキヤ ストまたは IPュ-キャストを適宜使 、分け、パケット配送が行われる。
[0078] 図 6は、エンドノード上のパケット配送システム 200のブロック構成図である。ノケット 配送システム 200を有する各エンドノードは、前記ステップ 1記載の分散メンバ管理 機能を有するメンバ管理処理部 204により、 ipマルチキャスト ZIPュ-キャストバケツ ト送受信処理部 201を介して、自身以外の他のエンドノードの IPアドレス情報を取得 する。
[0079] 各エンドノードは、前記ステップ 2記載の処理を行う IPマルチキャスト通信可能判断 部 205により、 IPマルチキャスト/ IPュ-キャストパケット送受信処理部 201を介して 、 自身以外の他のエンドノード力 IPマルチキャストにより通信可能力、または IPュ- キャストのみで通信可能か判断する。
[0080] 次に、各エンドノードは、リンク情報計測処理部 206により、 ipマルチキャスト ZIPュ 二キャストパケット送受信処理部 201を介して、前記ステップ 3— 1記載の処理手順に 従い、他のエンドノードまでの経路上のホップ数、遅延、使用可能帯域を計測する。 また、 IPマルチキャスト通信可能判断部 205およびリンク情報計測処理部 206にお いて行った前記処理により得られた結果から、前記ステップ 3— 1記載の自身の状態 情報を作成し、状態情報保持部 212に記録する。そして、状態情報広告処理部 210 により、 IPマルチキャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処理部 201を介して、状態 情報保持部 212に記録されて 、る自身の状態情報を前記ステップ 3記載の状態情 報広告メッセージとして、他のエンドノードに広告する。それと同時に、状態情報広告 処理部 210は、 IPマルチキャスト/ IPュ-キャストパケット送受信処理部 201を介し て、他のエンドノードからの前記ステップ 3記載の状態情報広告メッセージを受信し、 他のエンドノードの状態情報を状態情報保持部 212に記録する。
[0081] マルチキャスト通信の送信者となるエンドノードでは、マルチキャスト配送木算出処 理部 211にお 、て、状態情報保持部 212に記録されて 、る各エンドノードの内部状 態情報と、前記ステップ 3記載のマルチキャスト配送木算出アルゴリズムを用いた、前 記ステップ 3— 2記載のマルチキャスト配送木算出方法により、マルチキャスト配送木 の算出処理を行う。
[0082] マルチキャスト配送木構築処理部 202では、前記マルチキャスト配送木の算出処 理で得られた結果に従 、、前記ステップ 3— 3記載のマルチキャスト配送木構築方法 により、マルチキャスト配送木の構築処理を行う。マルチキャスト配送木構築処理部 2
02では、 IPマルチキャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処理部 201を介して、前 記マルチキャスト配送木の算出処理により算出された前記マルチキャスト配送木の節 となる各エンドノードに対して、前記ステップ 3— 3記載の転送要求メッセージを、 IPュ 二キャストを用いて送信する。
[0083] 前記転送要求メッセージを受信したエンドノードは、転送要求メッセージに含まれる 前記ステップ 3—3記載の転送ルールをそのマルチキャスト配送木構築処理部 202を 介して、パケット転送ルール保持部 208に記録する。
[0084] パケット転送ルール保持部 208における記録内容を図 5に示す。前記パケット転送 ルール保持部 208は、自身が構築したマルチキャスト配送木における、パケットの次 の転送先である IPマルチキャストアドレスまたはエンドノードの IPアドレスが記述され る。また、前記パケット転送ルール保持部 208は、他のエンドノードが前記マルチキヤ スト配送木構築処理により構築したマルチキャスト配送木における、パケットの次の転 送先である IPマルチキャストアドレスまたはエンドノードの IPアドレスが記述されてい る。
[0085] マルチキャスト通信の送信者となるエンドノードでは、前記マルチキャスト配送木構 築処理が完了すると、前記ステップ 4記載の手順に従い、パケット配送を行う。具体 的には、前記パケット配送システム 200において、アプリケーションデータ受信部 213 力も入力されるデータは、 IPマルチキャスト ZIPュ-キャスト切替制御部 207に渡さ れる。前記 IPマルチキャスト ZIPュ-キャスト切替制御部 207は、前記パケット転送 ルール保持部 208に記述されている前記パケットの転送ルールに従い、受け取った 前記アプリケーションデータを、 IPマルチキャストを用いて配送すべきかまたは IPュ 二キャストを用いて配送すべき力 または IPマルチキャストと IPュ-キャストを併用し 配送すべき力適宜判断を行う。そして、判断結果に応じた配送方式に従い IPマルチ キャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処理部 201を介して、パケットを送出する。ま た、送出された前記パケットには拡張ヘッダが付与され、前記拡張ヘッダには送信者 であるエンドノードの IPアドレスが記載されている。
[0086] 送信者であるエンドノードから直接または他のエンドノードを介して配送されるパケ ットを受信したエンドノードでは、 IPマルチキャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処 理部 201を介して、パケット転送判断部 209に渡される。パケット転送判断部 209は、 受け取ったパケットからアプリケーションデータを取り出し、アプリケーションデータ出 力部 214を介して、アプリケーションにデータを渡す。また、パケット転送判断部 209 は、受信したパケットの拡張ヘッダに記述されて 、る送信元エンドノードの IPアドレス を元に、パケット転送ルール保持部 208を参照し、次に受信したパケットをどの IPマ ルチキャストアドレスまたはどの IPアドレスに転送するべきか判断する。次の転送先が あった場合、パケット転送判断部 209は、 IPマルチキャスト/ IPュ-キャストヘッダ変 換部 203において、 IPヘッダを適宜書き換え、 IPマルチキャスト/ IPュ-キャストパ ケット送受信処理部 201を介して、パケットを送出する。逆に、次の転送先がない場 合は、なにも行わず処理を終了する。
[0087] 尚、メンバ管理処理部 204はエンドノードの監視機能を有し、前記マルチキャスト配 送木を用いて、応答要求メッセージを他のエンドノードに送信することで、エンドノー ドの障害によるマルチキャスト通信力 の予期せぬ離脱に対して、素早く検知を行い 、前記ステップ 3—2および前記ステップ 3—3記載の処理力 前記マルチキャスト配送 木の再構築を行い、マルチキャスト通信の中断時間を縮小することができる。
[0088] また、メンバ管理処理部 204は認証機能を有し、前記ステップ 1記載のマルチキヤ スト通信における新たなエンドノードの参加、または離脱要求に対して、その要求した エンドノード力 そのマルチキャスト通信の参加'離脱の権利を持つものである力、ま たは詐称されたものではないか判断をすることができる。
[0089] 前記ステップ 4記載の拡張ヘッダは、マルチキャスト通信のためのパケットに付与さ れるだけでなぐ本発明における各エンドノード間での制御を目的としたメッセージ（ 参加要求メッセージ、離脱要求メッセージ、参加広告メッセージ、離脱広告メッセージ 、応答要求メッセージ、応答メッセージ、計測パケット、計測応答パケット、状態情報 広告メッセージ、広告受信確認メッセージ、転送要求メッセージを含む）にも付与する ことができる。
[0090] また、 IPマルチキャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処理部 201は、認証機能を 有し、 ipマルチキャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処理部 201を介して行われる 他のエンドノードとの通信において、パケットを送信する場合、パケット配送システム 2 00の機能を有するエンドノード自身を証明する目的の認証情報を、前記ステップ 4記 載の拡張ヘッダに埋め込むことができる。
[0091] また、 IPマルチキャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処理部 201は、認証機能を 有し、 ipマルチキャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処理部 201を介して行われる 他のエンドノードとの通信において、パケットを受信する場合、パケットに付与される 前記拡張ヘッダに含まれる、そのパケットの送信元エンドノードを証明する認証情報 から、そのパケットの送信元エンドノードが詐称されたものではな 、か判断することが できる。
[0092] また、 IPマルチキャスト ZIPュ-キャストパケット送受信処理部 201は、マルチキヤ スト通信の輻輳検知およびデータ再送機能を有し、マルチキャスト通信のためのパケ ット配送、または制御を目的としたメッセージ (参加要求メッセージ、離脱要求メッセ一 ジ、参加広告メッセージ、離脱広告メッセージ、応答要求メッセージ、応答メッセージ 、計測パケット、計測応答パケット、状態情報広告メッセージ、広告受信確認メッセ一 ジ、転送要求メッセージを含む）の交換における、パケット損失に対して、再送処理を 行うことができる。
[0093] また、マルチキャスト通信において、図 7に示すように、その通信に参加'離脱する エンドノードを管理するメンバ管理サーバ 600を設け、パケット配送システム（607— 1 一 607— n)は、メンバ管理サーノ 600と通信を行うことで、その通信に参加'離脱する エンドノードを把握する構成を採ることもできる。
[0094] これにより、マルチキャスト通信におけるエンドノードの参カロ'離脱に対して、各ェン ドノード間での参加広告メッセージおよび離脱広告メッセージの交換量を削減し、ェ ンドノードにおける前記メッセージ交換による処理負荷を軽減することができる。
[0095] メンバ管理サーバ 600では、参加 Z離脱要求処理部 603が、パケット送受信部 60 1を介して、エンドノードからの参加要求メッセージまたは離脱要求メッセージを受信 し、その情報をメンバ情報保持部 602に書き込み、マルチキャスト通信におけるェン ドノードを管理する。また、エンドノードのグループ参加'離脱に対して、メンバ管理サ ーバ 600では、エンドノード通信処理部 604力 パケット送受信部 601を介して、他 のエンドノードに対する参加広告メッセージまたは離脱広告メッセージの送信を行う。
[0096] メンバ管理サーバ 600では、エンドノード監視部 605を設け、パケット送受信部 601 を介して、エンドノードを監視することで、エンドノードの障害によるマルチキャスト通 信からの予期せぬ離脱に対して、素早く検知を行い、エンドノード通信処理部 604を 介して、それを他のエンドノードに広告を行うことで、他のエンドノードが前記ステップ 3— 2および前記ステップ 3— 3記載の処理力 前記マルチキャスト配送木の再構築を 行 、、マルチキャスト通信の中断時間を縮小することができる。
[0097] また、メンバ管理サーバ 600では、状態情報保持部 606を設け、エンドノード通信 処理部 604を介して、エンドノードが保持する自身の状態情報を収集、他のエンドノ ードへの広告を行うことで、各エンドノード間での前記ステップ 3記載の状態情報広 告メッセージおよび広告受信確認メッセージの交換量を削減し、エンドノードにおけ る前記メッセージ交換による処理負荷を軽減することができる。
[0098] また、メンバ管理サーバ 600では、参加 Z離脱要求処理部 603が、エンドノードに 対する認証機能を有し、前記ステップ 1記載のマルチキャスト通信における新たなェ ンドノードの参加、または離脱要求に対して、その要求したエンドノードが、そのマル チキャスト通信の参加'離脱の権利を持つものであるカゝ、または詐称されたものでは な 、か判断することができる。
[0099] また、メンバ管理サーノ 600では、パケット送受信部 601が、認証機能を有し、パケ ット送受信部 601を介して行われるエンドノードとの通信において、パケットを送信す る場合、自身が正しいメンバ管理サーバであることを証明するための認証情報を、前 記ステップ 4記載の拡張ヘッダと同様にパケットに埋め込むことができる。
[0100] また、メンバ管理サーノ 600では、パケット送受信部 601が、認証機能を有し、パケ ット送受信部 601を介して行われるエンドノードとの通信において、パケットを受信す る場合、パケットに付与される前記ステップ 4記載の拡張ヘッダに含まれる、そのパケ ットの送信元エンドノードを証明する前記認証情報から、そのパケットの送信元エンド ノードが詐称されたものではないか判断することができる。
[0101] 尚、本発明は IGMPによる Join/Leaveパケットに対して、 MLD (Multicast Listener
Discovery Protocol)による IGMPと同等の機能を用いることで、 IPv6によるマルチキヤ スト通信にも適用することができる。
[0102] 本発明の第 1の態様は、一対多又は多対多の通信であるマルチキャスト通信にお いて、当該マルチキャスト通信に参加するエンドノード上でのパケット配送に IPマル チキャストと IPュ-キャストとを併用し、受信者エンドノードに応じて IPマルチキャスト と IPュ-キャストを切り替えることを特徴とするパケット配送制御方法である。
[0103] このようなパケット配送制御方法によれば、各エンドノードにぉ 、て IPマルチキャスト のみでは通信不可能な他のエンドノードへのパケット配送に IPュニキャストを用いる ことで、 IPマルチキャストの課題である、 IPマルチキャスト非対応ネットワーク上でのマ ルチキャスト通信を実現し、またアプリケーションレイヤマルチキャストと比べて、ェン ドノードにおけるこれらの処理負荷を軽減すると同時に、消費するネットワーク帯域資 源を節約する。
[0104] 本発明の第 2の態様は、マルチキャスト通信に参加する各エンドノードに対して、マ ルチキャスト配送木に基づ 、た転送ルールを設定し、前記転送ルールには次のパケ ット配送先が IPマルチキャストによる通信が可能であれば IPマルチキャストアドレスを 記述し又 IPマルチキャストによる通信ができないのであれば次のパケット配送先であ るエンドノードの IPアドレスを記述しておき、各エンドノードが前記転送ルールに記述 されたアドレス属性に応じて IPマルチキャストと IPュ-キャストを切り替えることを特徴 とするパケット配送制御方法である。
[0105] このようなパケット配送制御方法によれば、各エンドノードに次のパケット配送先が I Pマルチキャストによる通信が可能であれば IPマルチキャストアドレスを記述し又 IPマ ルチキャストによる通信ができないのであれば次のパケット配送先であるエンドノード の IPアドレスを記述した転送ルールを設定するので、各エンドノードは転送ルールに 従 、パケットの宛先アドレスを変更することで、受信者エンドノードに応じて IPマルチ キャストと IPュニキャストを切り替えることができる。
[0106] 本発明の第 3の態様は、マルチキャスト通信に参加するエンドノード上にマルチキヤ スト配送木に基づ 、た転送ルールを設定し、前記転送ルールに対して次のパケット 配送先が IPマルチキャストによる通信が可能であれば IPマルチキャストアドレスを記 述し又 IPマルチキャストによる通信ができないのであれば次のパケット配送先である エンドノードの IPアドレスを記述しておき、マルチキャスト配送木の根又は節となるェ ンドノードにおいて IPマルチキャストにより通信可能な他のエンドノードが存在するの であれば、それらの他のエンドノードに対しては IPマルチキャストアドレスを宛先アド レスとした IPマルチキャストパケットでパケット配送を行 、、マルチキャスト配送木の根 又は節となるエンドノードにおいて IPマルチキャストにより通信ができない他のエンド ノードが存在するのであれば、それらの他のエンドノードの IPアドレスを宛先アドレス とした IPュ-キャストパケットでパケット配送を行うことを特徴とするパケット配送制御 方法である。
[0107] このようなパケット配送制御方法によれば、転送ルールに記述されたアドレス属性 に応じて IPマルチキャストと IPュ-キャストを切り替えることのできるエンドノードを実 現できる。
[0108] 本発明の第 4の態様は、マルチキャスト通信に参加したエンドノードから IPマルチキ ャストが可能か否か不明な他のエンドノード又は自己以外のエンドノードに対して IP マルチキャストにて応答要求メッセージを送信し、それに対する応答メッセージを返 信したエンドノードを IPマルチキャストによる通信が可能なエンドノードと判定すること を特徴とする IPマルチキャスト対応判定方法である。
[0109] このような IPマルチキャスト対応判定方法によれば、マルチキャスト通信に参カ卩した エンドノードがその他のエンドノードと IPマルチキャストにより通信可能か否か判断す ることができ、その結果を転送ルールの設定に利用することができる。
[0110] 本発明の第 5の態様は、マルチキャスト通信に参加したエンドノードのうち送信者と なるエンドノード上において当該送信者を根とするマルチキャスト配送木を求めるマ ルチキャスト配送木算出方法であって、マルチキャスト配送木の対象となるエンドノー ドをリストに登録し、前記登録リストから送信者が IPマルチキャストにより通信可能なェ ンドノードである内部エンドノードを除外し、当該登録リストの中から配送木算出アル ゴリズムに基づ 、て節となるエンドノードを特定し、当該節エンドノード及び節エンドノ ードからみた内部エンドノードを前記登録リストから除外し、前記節エンドノードを起 点としてその先の部分についても同じ処理を繰り返すことによりマルチキャスト配送木 を求めるマルチキャスト配送木算出方法である。
[0111] このようなマルチキャスト配送木算出方法によれば、 IPマルチキャスト対応ネットヮ ークと IPマルチキャスト非対応のネットワークとが混在する環境であっても、パケット配 送手段として IPマルチキャストを用いるか又は IPュ-キャストを用いるか判断可能な マルチキャスト配送木を算出することができる。
[0112] 本発明の第 6の態様は、第 5の態様のマルチキャスト配送木算出方法に基づいて 算出されたマルチキャスト配送木の各節エンドノードに対して、節毎に定めた転送ル ールであって当該マルチキャスト配送木の根を送信元とするマルチキャスト通信用の パケットを受信した場合どの IPアドレスに転送するかを示した転送ルールが記述され た転送要求メッセージを IPュ-キャストで送信し、前記転送要求メッセージを受信し た節エンドノードが転送要求メッセージ中の転送ルールを自己の転送ルールとして 保持することを特徴とするマルチキャスト配送木構築方法である。
[0113] このようなマルチキャスト配送木構築方法によれば、 IPマルチキャスト対応ネットヮ ークと IPマルチキャスト非対応のネットワークとが混在する環境にぉ 、て、かかるネッ トワーク上のエンドノードを介してマルチキャスト配送木を構築することができる。 [0114] 本発明の第 7の態様は、第 5の態様のマルチキャスト配送木構築方法において、マ ルチキャスト通信カゝら離脱するエンドノードを検出した場合、当該エンドノード離脱後 の状態に合わせて前記マルチキャスト配送木を再構築するものである。
[0115] これにより、マルチキャスト通信力 エンドノードが離脱した後もマルチキャスト配送 木が再構築されるので、マルチキャスト通信を実現することができる。
[0116] 本発明の第 8の態様は、第 1又は第 2の態様のパケット配送制御方法において、マ ルチキャスト通信に参加するエンドノードを管理する管理サーバを設け、エンドノード に関する情報及びエンドノードの参加'離脱に関する情報は管理サーバとエンドノー ドとの間で交換されることを特徴とする。
[0117] 本発明の第 9の態様は、一対多又は多対多の通信であるマルチキャスト通信に参 加する通信端末であって、パケット配送に IPマルチキャストと IPュニキャストとを併用 し、受信者エンドノードに応じて IPマルチキャストと IPュ-キャストを切り替えることを 特徴とする通信端末である。
[0118] 本発明の第 10の態様は、第 9の態様の通信端末において、マルチキャスト通信に 参加するエンドノードを管理する管理サーバとの間で、他のエンドノードに関する情 報及び他のエンドノードの参加'離脱に関する情報を交換するものとした。
[0119] 本発明の第 11の態様は、マルチキャスト通信に参加したエンドノードのうち送信者 となるエンドノードであって、マルチキャスト配送木の対象となるエンドノードをリストに 登録し、前記登録リストから送信者が IPマルチキャストにより通信可能なエンドノード である内部エンドノードを除外し、当該登録リストの中力も配送木算出アルゴリズムに 基づ 、て節となるエンドノードを特定し、当該節エンドノード及び節エンドノードから みた内部エンドノードを前記登録リストから除外し、前記節エンドノードを起点としてそ の先の部分についても同じ処理を繰り返すことによりマルチキャスト配送木を求める 通信端末である。
[0120] 本明細書は、 2003年 10月 22曰出願の特願 2003— 361524、 2004年 10月 14曰 出願の特願 2004— 300604に基づく。この内容は全てここに含めておく。
産業上の利用可能性
[0121] 本発明は、 IPマルチキャスト対応のネットワークと非対応のネットワークが混在した ネットワーク環境下で、エンドノードにおける処理負荷を増大せず、且つネットワーク 帯域を消費することなくマルチキャスト通信を実現可能で、一対多型又は多対多型 のパケット配送等に適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 一対多又は多対多の通信であるマルチキャスト通信におけるパケット配送制御方 法において、
IPマルチキャストと IPュ-キャストとを併用可能で前記マルチキャスト通信に参加す るエンドノードが、次のパケット配送先となる受信者エンドノードが IPマルチキャストに よる通信が可能力否力確認するステップと、
前記送信者エンドノードが前記確認結果に応じて、前記受信者エンドノードに対す るパケット配送を IPマルチキャスト又は IPュ-キャストに切り替えるステップと、を具備 するパケット配送制御方法。
[2] 請求項 1記載のパケット配送制御方法にぉ 、て、
マルチキャスト通信に参加する各エンドノードに対してマルチキャスト配送木に基づ
V、た転送ルールを設定し、前記転送ルールには次のパケット配送先が IPマルチキヤ ストによる通信が可能であれば IPマルチキャストアドレスが記述され又 IPマルチキヤ ストによる通信ができないのであれば次のパケット配送先であるエンドノードの IPアド レスが記述されるステップと、
前記送信者エンドノードが、前記転送ルールに記述されたアドレス属性を確認して
、 IPマルチキャストと IPュ-キャストを切り替えるパケット配送制御方法。
[3] 請求項 2記載のパケット配送制御方法にぉ 、て、
前記マルチキャスト配送木の根又は節となるエンドノードにおいて IPマルチキャスト により通信可能な他のエンドノードが存在するのであれば、それらの他のエンドノード に対しては IPマルチキャストアドレスを宛先アドレスとした IPマルチキャストパケットで パケット配送を行 、、マルチキャスト配送木の根又は節となるエンドノードにぉ 、て IP マルチキャストにより通信ができない他のエンドノードが存在するのであれば、それら の他のエンドノードの IPアドレスを宛先アドレスとした IPュ-キャストパケットでパケット 配送を行うパケット配送制御方法。
[4] 請求項 1記載のパケット配送制御方法にぉ 、て、
マルチキャスト通信に参加したエンドノードから IPマルチキャストによる通信が可能 か否か不明な自己以外のエンドノードに対して IPマルチキャストにて応答要求メッセ ージを送信し、それに対する応答メッセージを返信したエンドノードを IPマルチキャス トにより通信可能なエンドノードと判定するステップを含むパケット配送制御方法。
[5] 請求項 1記載のパケット配送制御方法にぉ 、て、
マルチキャスト通信に参加したエンドノードのうち送信者エンドノード上において当 該送信者エンドノードを根とするマルチキャスト配送木を求めるマルチキャスト配送木 算出ステップを具備し、
前記マルチキャスト配送木算出ステップは、前記マルチキャスト配送木の対象となる エンドノードをリストに登録し、前記登録リストから当該送信者エンドノードが IPマルチ キャスト可能なエンドノードである内部エンドノードを除外し、当該送信者エンドノード を起点とした当該登録リストの中から配送木算出アルゴリズムに基づいて節となるェ ンドノードを特定し、当該節エンドノード及び節エンドノードからみた内部エンドノード を前記登録リストから除外し、前記節エンドノードを前記起点に加え、その先の部分 についても同じ処理を繰り返すことによりマルチキャスト配送木を求めるパケット配送 制御方法。
[6] 請求項 5記載のパケット配送制御方法にぉ 、て、
前記マルチキャスト配送木算出ステップに基づいて算出されたマルチキャスト配送 木の各節エンドノードに対して、節毎に定めた転送ルールであって当該マルチキャス ト配送木の根となるエンドノードを送信元とするマルチキャスト通信用のパケットを受 信した場合にどの IPアドレスに転送するかを示した転送ルールが記述された転送要 求メッセージを IPュ-キャストで送信し、前記転送要求メッセージを受信した節エンド ノードが転送要求メッセージ中の転送ルールを自己の転送ルールとして保持するパ ケット配送制御方法。
[7] 請求項 6記載のパケット配送制御方法にぉ 、て、
マルチキャスト通信カゝら離脱するエンドノードを検出した場合、当該エンドノード離 脱後の状態に合わせて前記マルチキャスト配送木を再構築するパケット配送制御方 法。
[8] マルチキャスト通信に参加するエンドノードを管理する管理サーバとエンドノードと の間で、エンドノードに関する情報及びエンドノードの参加'離脱に関する情報を交 換し、前記管理サーバ上でエンドノードを管理する請求項 1記載のパケット配送制御 方法。
[9] 一対多又は多対多の通信であるマルチキャスト通信に参加する通信端末であって 、パケット配送に IPマルチキャストアドレスを用いる IPマルチキャスト手段と、パケット 配送に IPアドレスを用いる IPュ-キャスト手段と、受信者エンドノードに応じて IPマル チキャストと IPュ-キャストを切り替える切り替え手段と、を具備した通信端末。
[10] マルチキャスト通信に参加するエンドノードを管理する管理サーバとの間で、他の エンドノードに関する情報及び他のエンドノードの参加'離脱に関する情報を交換す る請求項 9記載の通信端末。
[11] パケット配送に IPマルチキャストと IPュ-キャストとを併用するため、 IPマルチキャス トと IPュ-キャストが混在するマルチキャスト配送木を算出する請求項 9記載の通信 端末。
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