WO2015152414A1 - 通信システム、送信装置、受信装置、通信装置、通信方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

　送信装置と受信装置を備えた通信システムにおいて、前記送信装置は、送信する第１のデータを保持するバッファと、前記第１のデータを前記受信装置へ送信する送信手段と、前記受信装置が返送した第２のデータを受信する受信手段と、前記第２のデータと前記バッファが保持する前記第１のデータとを比較する比較手段と、前記比較手段の比較の結果が一致しなかった場合は前記第１のデータの再送を前記送信手段に指示する制御手段と、を有する。

Description

通信システム、送信装置、受信装置、通信装置、通信方法、及びプログラム

　本発明は、データ通信技術に関するものであり、特に、信頼性の高いデータ通信を効率的に行う技術に関連するものである。

　データ通信のプロトコルとしてＴＣＰが広く普及している。ＴＣＰは、その誕生時期の網通信品質と速度に対して最適化されたプロトコルであった。

ＲＦＣ７９３

特開平１０－３０８９３２号公報

　しかしながら、ＴＣＰヘッダーのチェックサムは１の補数を用いた１６ビットの値でありハッシュ関数に比して信頼性が低いという問題があった。パケットにハッシュ値を付与した場合は、１パケット毎にハッシュ関数を計算しなければならずＣＰＵ負荷が高くなってしまう。

　また、ＴＣＰは現在の光ファイバによるデジタル伝送の高品質かつ高速な網に対してはオーバヘッドが大きすぎるという問題があった。ＴＣＰでは、送信側は受信側から送信されるＡＣＫを必ず待つので、送信側はＡＣＫを受信するか、タイムアウトしない限りパケットを送信できない。特に、物理的に遠距離な通信において網内遅延の影響を直接受けてしまう。

　また、ＴＣＰでは、ウィンドウサイズ（帯域遅延積）に基づく帯域制御の性質から、データ通信の効率が低下し、高いスループットが得られなくなるという問題もある。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、データを高信頼で転送することを目的とする。また、本発明は、データを高速で転送することを目的とする。

　本発明の実施の形態によれば、送信装置と受信装置を備えた通信システムであって、
　前記送信装置は、
　送信する第１のデータを保持するバッファと、
　前記第１のデータを前記受信装置へ送信する送信手段と、
　前記受信装置が返送した第２のデータを受信する受信手段と、
　前記第２のデータと前記バッファが保持する前記第１のデータとを比較する比較手段と、
　前記比較手段の比較の結果が一致しなかった場合は前記第１のデータの再送を前記送信手段に指示する制御手段と、
　を有することを特徴とする通信システムが提供される。

　本発明の実施の形態によれば、送信する第１のデータを保持するバッファと、
　前記第１のデータを受信装置へ送信する送信手段と、
　前記受信装置が返送した第２のデータを受信する受信手段と、
　前記第２のデータと前記バッファが保持する前記第１のデータとを比較する比較手段と、
　前記比較手段の比較の結果が一致しなかった場合は前記第１のデータの再送を前記送信手段に指示する制御手段と、
　を有することを特徴とする送信装置が提供される。

　本発明の実施の形態によれば、送信装置から第１のデータを受信する受信手段と、
　受信した前記第１のデータを第２のデータとして前記送信装置へ返送することで、前記送信装置に前記第２のデータと前記第１のデータとを比較させる送信手段と、
　を有する受信装置が提供される。

　本発明の実施の形態によれば、送信装置と受信装置による通信方法であって、
　前記送信装置による、
　第１のデータを前記受信装置へ送信するステップと、
　前記受信装置が返送した第２のデータを受信するステップと、
　前記第２のデータと前記第１のデータとを比較するステップと、
　前記比較するステップの結果が一致しなかった場合は前記第１のデータを再送するステップと、
　を有することを特徴とする通信方法が提供される。

　本発明の実施の形態によれば、第１の通信装置と第２の通信装置を有する通信システムであって、
　前記第１の通信装置が、第１のデータを前記第２の通信装置に送信し
　前記第２の通信装置が、前記第１の通信装置から受信した前記第１のデータに第２のデータを重畳した第３のデータを前記第１の通信装置に送信し、
　前記第１の通信装置が、前記第１の通信装置が保持する前記第１のデータを用いて、前記第２の通信装置から受信した前記第３のデータから前記第２のデータを取得する通信システムが提供される。

　本発明の実施の形態によれば、第１の通信装置と第２の通信装置を有する通信システムにおけるデータ通信方法であって、
　前記第１の通信装置が、第１のデータを前記第２の通信装置に送信するステップと、
　前記第２の通信装置が、前記第１の通信装置から受信した前記第１のデータに第２のデータを重畳した第３のデータを前記第１の通信装置に送信するステップと、
　前記第１の通信装置が、前記第１の通信装置が保持する前記第１のデータを用いて、前記第２の通信装置から受信した前記第３のデータから前記第２のデータを取得するステップとを備えるデータ通信方法が提供される。

　本発明の実施の形態によれば、通信相手となる相手通信装置と通信を行う通信装置であって、
　第１のデータを前記相手通信装置に送信し、当該相手通信装置から、前記第１のデータに第２のデータを重畳した第３のデータを受信する手段と、
　前記相手通信装置に送信した前記第１のデータを保持する格納手段と、
　前記格納手段に保持される前記第１のデータを用いて、前記相手通信装置から受信した前記第３のデータから前記第２のデータを取得するデータ取得手段とを備える通信装置が提供される。

　本発明の実施の形態によれば、データを高信頼で転送することができる。また、本発明の実施の形態によれば、データを高速で転送することが可能となる。

第１の実施の形態における通信システムがパケットを送受信する様子を説明するための模式図である。 第１の実施の形態における通信システムの構成を示す機能ブロック図である。 送信装置１がパケットを送信する処理の流れを示すフローチャートである。 受信装置がパケットを受信する処理の流れを示すフローチャートである。 ＴＣＰを利用してパケットを送受信する様子を説明するための模式図である。 送信側から受信側への経路内を流れるパケットの様子を示した模式図である。 第２の実施の形態における通信システムの構成図である。 第２の実施の形態における通信システムの基本的な動作を説明するための図である。 第２の形態における通信システムの動作を詳細に説明するためのシーケンス図である。 第２の実施の形態における通信装置Ａもしくは通信装置Ｂとして用いられる通信装置１００の機能構成図である。

　以下、本発明の実施の形態として第１の実施の形態、及び第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態においては、データを高信頼に転送する基本的な技術を説明する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態における基本的な技術を応用した技術を説明する。

　（第１の実施の形態）
　まず、第１の実施の形態について図面を用いて説明する。第１の実施の形態では、「データ」の例として「パケット」を主に用いる。

　図１は、本実施の形態における通信システムがパケットを送受信する様子を説明するための模式図である。

　本実施の形態における通信システムは、送信側の装置と受信側の装置が高品質かつ高速なネットワークを介して接続され、装置間でパケットを送受信する。

　本実施の形態における通信システムでは、送信側の装置がパケットを送信すると、受信側の装置は受信したパケットを折り返して送信する。送信側と受信側の装置間でコネクションの確立は行わずに、送信側の装置は通信の開始時から設定により定められたパケット数を順次送信する。設定により定められたパケット数とは、例えば輻輳が発生しない程度のパケット数であり、利用可能な帯域を上限としたり、予め通信相手と調整しておく。

　送信側の装置は、折り返して送信された折返しパケットを受信すると、送信したパケットと受信した折返しパケットを突合し、パケットが正しく送信されたことを確認する。なお、パケット同士を突合した結果、一致しない場合はそのパケットを再送する。また、タイムアウト時間内に折返しパケットを受信しない場合もパケットを再送する。

　現在では１０ギガビット・イーサネットが普及している。１０ギガビット・イーサネットのように全二重通信の場合、送信側から受信側へパケットを送出しながら、同時に、受信側から送信側へ折返しパケットを送出しても網に悪影響を与えることはない。なお、送信側の装置は受信側の装置からの折返しパケットの返送を待たずに次々とパケットを送信するので回線の使用率が向上する。

　次に、本実施の形態における通信システムの構成について説明する。

　図２は、本実施の形態における通信システムの構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、本実施の形態における通信システムは、送信装置１と受信装置２を備える。

　送信装置１は、入力部１１、送信バッファ１２、送信部１３、受信部１４、比較部１５、および制御部１６を備える。

　入力部１１は、アプリケーションなどから送信するデータを入力し、データをパケットに分割して送信バッファ１２に格納する。送信バッファ１２は、パケットを一時的に保持する記憶領域である。図２では、パケットを丸印で示した。

　送信部１３は、送信バッファ１２からパケットを取り出し、送信元、送信先、および再送やフロー制御に用いる制御情報を備えたヘッダーをパケットに付与して受信装置２へ送信する。ヘッダーに記載する情報としては、例えばパケットの順番を示すシーケンス番号がある。パケットの到着する順番が入れ替わった場合は、受信装置２はシーケンス番号を用いてパケットの順番を入れ替える。

　受信部１４は、受信装置２から折り返して送信された折返しパケットを受信して比較部１５に送信する。

　比較部１５は、折返しパケットと送信バッファ１２に格納された送信済のパケットを比較する。比較の結果、一致した場合は比較したパケットを送信バッファ１２から削除し、一致しなかった場合は、比較したパケットの再送を制御部１６に指示する。折返しパケットに対応する送信済のパケットは、例えばパケットのヘッダーに記載したシーケンス番号を用いて特定することができる。

　制御部１６は、パケットの再送やフロー制御などの通信制御を行う。

　受信装置２は、受信部２１、送信部２２、受信バッファ２３、および出力部２４を備える。

　受信部２１は、送信装置１からパケットを受信し、受信したパケットを受信バッファ２３に格納するとともに、受信したパケットを送信部２２へ送信する。送信部２２は、受信部２１から受信したパケットを折返しパケットとして送信装置１へ送信する。受信バッファ２３は、受信したパケットを一時的に保持する記憶領域である。

　出力部２４は、受信バッファ２３からパケットを取り出して送信装置１が送信したデータを再構築し、データをアプリケーションなどに渡す。

　なお、送信装置１および受信装置２が備える各部は、演算処理装置、記憶装置等を備えたコンピュータにより構成して、各部の処理がプログラムによって実行されるものとしてもよい。このプログラムは送信装置１および受信装置２が備える記憶装置に記憶されており、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

　また、図２では、送信装置１と受信装置２はそれぞれ送信機能と受信機能のみを持つ装置として図示したが、送信装置１と受信装置２の双方が送受信機能を持ってもよい。また、本実施の形態における通信システムは、例えば、ＩＰやＵＤＰなどの既存のデータグラム通信上に実装することが可能である。

　次に、本実施の形態における通信システムの動作について説明する。

　まず、送信装置１がパケットを送信する処理について説明する。図３は、送信装置１がパケットを送信する処理の流れを示すフローチャートである。

　送信部１３は送信バッファ１２からパケットを取り出して受信装置２へ送信する（ステップＳ１１）。続いて、受信部１４が受信装置２から折返しパケットを受信したか否か判定する（ステップＳ１２）。

　受信部１４が折返しパケットを受信すると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、受信部１４は受信した折返しパケットを比較部１５へ送信し、比較部１５は折返しパケットと送信バッファ１２が保持する送信したパケットを比較する（ステップＳ１３）。

　比較部１５による比較の結果、折返しパケットと送信したパケットが一致した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、送信バッファ１２から送信済のパケットを削除する（ステップＳ１５）。

　一方、折返しパケットを受信していない場合（ステップＳ１２のＮＯ）、予め設定した非常に短いタイマーがタイムアウトしたか否か判定する（ステップＳ１６）。本実施の形態における通信システムは、高速なネットワークを用いてパケットを送受信し、さらに受信装置２は受信したパケットをそのまま即座に折り返して返信するので、長いタイマーを設定する必要はない。そこで、本実施の形態では、送信装置１と受信装置２との間のネットワークの通信品質を考慮した非常に短いタイマーを設定する。

　タイムアウトしていない場合は（ステップＳ１６のＮＯ）、ステップＳ１２に戻って折返しパケットの到着を待つ。

　タイムアウトした場合は（ステップＳ１６のＹＥＳ）、送信バッファ１２からパケットを再び取得して再送する（ステップＳ１７）。タイムアウト時は１回程度のリトライのみ実施し、リトライのタイムアウト時はバックオフして待機する。バックオフの処理は、ＣＳＭＡ／ＣＤと同様の処理を行うことができる。さらにタイムアウトしたときは、他の通信方法（例えばＴＣＰ）を用いて受信装置２の状態を確認する。

　また、比較部１５による比較の結果、折返しパケットと送信したパケットが一致していない場合も（ステップＳ１４のＮＯ）、パケットの再送処理を行う（ステップＳ１７）。パケットの再送は、１パケット毎に行われる。

　続いて、受信装置２がパケットを受信する処理について説明する。図４は、受信装置２がパケットを受信する処理の流れを示すフローチャートである。

　受信部２１がパケットを受信すると、受信したパケットを受信バッファ２３に格納するとともに、受信したパケットを送信部２２に渡す（ステップＳ２１）。

　送信部２２は、受信部２１から受け取ったパケットをパケットの送信元である送信装置１へ送信する（ステップＳ２２）。

　＜比較例＞
　次に、本実施の形態における通信システムの通信方式とＴＣＰとを比較する。

　図５は、比較例のＴＣＰを利用してパケットを送受信する様子を説明するための模式図である。

　ＴＣＰでは、まず３ウェイハンドシェイクにより送信側と受信側との間で接続を確立する。３ウェイハンドシェイクの後、送信側はパケットを送信する。受信側はパケットを受信するとＡＣＫを送信側に返信する。送信側はＡＣＫを受信してから次のパケットを送信する。したがって、図５に示すように、送信側はパケットを送信してからＡＣＫを受信するまで次のパケットを送信する送信待ち時間が発生してしまう。

　図６は、送信側から受信側への経路内を流れるパケットの様子を示した模式図である。図６（ａ）は、ＴＣＰを用いたときの経路内を流れるパケットの様子を示す図であり、図６（ｂ）は、本実施の形態における通信システムを用いたときの経路内を流れるパケットの様子を示す図である。

　図６（ａ）に示すＴＣＰを用いた例では、送信側は、パケット１を送信した後、受信側が送信するＡＣＫを受信するまではパケット２を送信しないので、パケット１の送信後からパケット２を送信するまでの間に送信待ち時間が存在する。

　図６（ｂ）に示す本実施の形態における通信システムを用いた例では、送信側は、パケット１を送信した後、パケット１の折返しパケットを待つことなく、続くパケット２を送信するので、パケット１の送信後からパケット２を送信するまでの間に送信待ち時間が存在しない。

　図６（ａ）（ｂ）を比較すると、送信側がパケット１を送信してからパケット３が受信されたことを確認するまで（図６（ａ）の場合はＡＣＫを受信するまで、図６（ｂ）の場合はパケット３の折返しパケットを受信するまで）のトータル時間は、本実施の形態における通信システムの方が短くなっている。

　なお、ＴＣＰでは、ウィンドウ制御という方式を採用し、ウィンドウサイズ分の複数のパケットをＡＣＫを確認せずに送信して効率化を図っている。受信側は複数のパケットに対して１つのＡＣＫを送信する。送信側はＡＣＫを受け取った後、続く１ウィンドウサイズ分のパケットを送信する。ウィンドウ制御でも、１ウィンドウサイズ分のパケットを送信した後は、ＡＣＫを確認するまで送信待ち時間が発生してしまう。

　また、ＴＣＰでは、スライディングウィンドウという方式を採用し、受信側のウィンドウに空きが存在するときは、ＡＣＫを待たずにパケットを送信する。受信側のウィンドウの空きはＡＣＫによって通知されるので、スライディングウィンドウでもＡＣＫを確認するまで送信待ち時間が発生してしまう。

　続いて、信頼性について既存の通信プロトコルと比較する。

　データを高速に転送するプロトコルとしてＵＤＰが存在するが、ＵＤＰは信頼性・順序性・データ完全性を保証しない。これに対し、本実施の形態では、送信装置１が送信済のパケットと受信装置２から返送された折返しパケットとを比較するので信頼性とデータ完全性が保証される。順序性については、送信するパケットの順序を示す情報をヘッダーなどに記載しておくことで対応できる。

　また、ＴＣＰのチェックサムは１の補数を用いた１６ビットの値であるのに対し、本実施の形態における通信システムでは、送信装置１が送信したパケットと受信装置２が受信したパケットをそのまま比較するので、ＴＣＰに比べて本実施の形態における通信システムは非常に高い信頼性（完全性）を得ることができる。また、本実施の形態における通信システムでは、パケット同士が一致するか否かを比較するだけなので、処理の負荷も高くない。

　さらに、ＴＣＰでは、ＡＣＫのシーケンス番号やタイムアウトにより、受信側で正常に受信されたパケットを送信側が再送する無駄が生じることがある。これに対し、本実施の形態における通信システムでは、比較結果が一致しなかったパケットおよびタイムアウトしたパケットのみを再送するので、パケットの再送に無駄が生じることを抑制できる。

　＜適用例＞
　次に、本実施の形態における通信システムの適用例について説明する。

　第１の適用例として、秘密分散に適用した例について説明する。元データＳから例えば３つのシェアＳａ，Ｓｂ，Ｓｃを作成し、各シェアＳａ，Ｓｂ，Ｓｃを別々に保存しておくことでセキュリティを高める秘密分散技術が知られている。さらに、各シェアＳａ，Ｓｂ，ＳｃのうちのいずれかのシェアＳａが消失した場合、残りのシェアＳｂ，Ｓｃを用いて元データＳを復元することなく消失したシェアＳａを再生成する技術も存在する。

　例えば、３つのシェアＳａ，Ｓｂ，Ｓｃを別々の地域データセンタＤＣａ，ＤＣｂ，ＤＣｃに格納しておく。このときに、一つの地域データセンタＤＣａが地震などにより倒壊したときは、新たな地域データセンタＤＣｘに消失したシェアＳａを再生成する必要がある。この場合、地域データセンタＤＣｂ，ＤＣｃそれぞれからシェアＳｂ，Ｓｃを新たな地域データセンタＤＣｘに転送する必要があり、バースト通信が発生する状況に至る。各シェアＳｂ，Ｓｃを新たな地域データセンタＤＣｘに転送する通信に本実施の形態における通信システムを用いることで、消失したシェアＳａを可及的速やかに再生成することができる。ＴＣＰを用いてシェアＳｂ，Ｓｃを転送することも可能であるが、回線使用率の高い本通信システムを用いることで、物理回線の速度を上げたり、回線数を増やす必要がない。

　第２の適用例として、地理的に離れた拠点間（例えば日本－米国間など）におけるファイル転送に適用した例について説明する。近年、世界の各地に開発拠点が配置されることが多い。また、取り扱うデータの量も膨大なものとなっている。地理的に離れた拠点間で膨大な量のデータを転送するときに本実施の形態における通信システムを用いることで、より確実に高速にデータを転送することが可能となる。また、拠点間を専用線で結ばなくても、本実施の形態における通信システムを用いることでコストの削減を図ることもできる。例えば利用可能な帯域が保証された十分に管理されたネットワークであればより効果が高いが、これに限るものではない。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、送信装置１が送信したパケットを受信装置２が折返しパケットとして送信装置１へ返送し、送信装置１が送信したパケットと折返しパケットとを比較することで、送信したパケットが受信装置２に確実に到着したことを担保できる。また、送信装置１は受信装置２からの応答を待たずにパケットを送信し続けることで、回線使用率の向上を図ることができる。

　本実施の形態によれば、ＴＣＰのようにコネクション確立当初にスロースタートせず、送信装置１が通信の開始時から設定により定められたパケット数を送信することで、回線使用率の向上を図ることができる。

　本実施の形態によれば、折返しパケットとの比較結果が不一致の場合あるいはタイムアウトした場合は該当するパケットについてのみパケットを再送することで、受信装置２が受信したパケットを再送する無駄を生じることがない。

　本実施の形態によれば、ＩＰやＵＤＰなどの既存のデータグラム通信を用いることで、コモディティ化されたハードウェアを利用することが可能となり、大幅なコストパフォーマンスの改善が期待できる。

　＜第１の実施の形態のまとめ＞
　第１の実施の形態により、送信装置と受信装置を備えた通信システムであって、前記送信装置は、送信する第１のパケットを保持するバッファと、前記第１のパケットを前記受信装置へ送信する送信手段と、前記受信装置が返送した第２のパケットを受信する受信手段と、前記第２のパケットと前記バッファが保持する前記第１のパケットとを比較する比較手段と、前記比較手段の比較の結果が一致しなかった場合は前記第１のパケットの再送を前記送信手段に指示する制御手段と、を有する通信システムが提供される。

　前記通信システムにおいて、前記送信装置は、前記第２のパケットの返送を待たずに次の前記第１のパケットを送信することとしてもよい。

　前記通信システムにおいて、前記第２のパケットの返送を待たずに送信する前記第１のパケットの数は例えば設定により定められる。

　前記通信システムにおいて、前記制御手段は、前記比較手段の比較の結果が一致した場合は前記バッファから前記第一のパケットを削除する。

　前記通信システムにおいて、前記制御手段は、所定時間内に前記第２のパケットを受信せずにタイムアウトした場合は前記第１のパケットの再送を前記送信手段に指示することとしてもよい。

　前記通信システムにおいて、タイムアウトにより第１のパケットを再送したときに当該第１のパケットについてもタイムアウトした場合はバックオフして待機し、さらにタイムアウトしたときは他の通信方法により前記受信装置の状態を確認することとしてもよい。

　前記通信システムにおいて、前記第１のパケットと前記第２のパケットは例えばデータグラム通信を用いて転送される。

　また、本実施の形態により、送信する第１のパケットを保持するバッファと、前記第１のパケットを受信装置へ送信する送信手段と、前記受信装置が返送した第２のパケットを受信する受信手段と、前記第２のパケットと前記バッファが保持する前記第１のパケットとを比較する比較手段と、前記比較手段の比較の結果が一致しなかった場合は前記第１のパケットの再送を前記送信手段に指示する制御手段と、を有する送信装置が提供される。

　また、本実施の形態により、送信装置から第１のパケットを受信する受信手段と、受信した前記第１のパケットを第２のパケットとして前記送信装置へ返送する送信手段と、を有する受信装置が提供される。

　また、本実施の形態により、送信装置と受信装置による通信方法であって、前記送信装置による、第１のパケットを前記受信装置へ送信するステップと、前記受信装置が返送した第２のパケットを受信するステップと、前記第２のパケットと前記第１のパケットとを比較するステップと、前記比較するステップの結果が一致しなかった場合は前記第１のパケットを再送するステップと、を有する通信方法が提供される。

　（第２の実施の形態）
　以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、以下で説明するように、２つのデータを重畳する方法として排他的論理和を使用しているが、２つのデータを重畳する方法は排他的論理和に限られるわけではない。また、「データ」は、「パケット」、「フレーム」、「セル」等を包含する意味を有する。

　＜システム構成＞
　図７に、本実施の形態に係る通信システムの構成図を示す。図７に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、通信装置Ａと通信装置Ｂとが通信回線Ｃにより接続された構成を有する。

　通信装置Ａ、Ｂは、それぞれ、通信回線Ｃを介してデータを送受信する機能を含む装置であり、例えば、ストレージサービス等のサービスに係るサーバである。ただし、通信装置Ａ、Ｂは、サーバ等の特定の種類の装置に限定されない。例えば、通信装置Ａ、Ｂのいずれか又は両方がユーザ端末であってもよいし、また、通信装置Ａ、Ｂのいずれか又は両方が、データの中継を行うルータ、スイッチ等であってもよい。

　通信回線Ｃは、通信装置Ａから通信装置Ｂへの通信と、通信装置Ｂから通信装置Ａへの通信を同時に行うことが可能な双方向通信回線である。通信回線Ｃは、通信装置Ａから通信装置Ｂへの通信帯域、及び通信装置Ｂから通信装置Ａへの通信帯域を持つ回線であれば、どのような回線でもよい。例えば、通信回線Ｃが、１本の回線として識別される回線であってもよいし、各方向で１本ずつの回線から構成される２本の回線であってもよい。また、当該回線は、伝送路、パス、通信路等と呼んでもよい。また、通信回線Ｃは、光ファイバーや電気ケーブル等の物理的な回線であってもよいし、多数の装置からなるインターネット等のネットワーク内に形成された論理的な回線（例：ＶＰＮ）であってもよいし、これらを組み合わせたものであってもよい。

　＜システムの動作概要＞
　次に、図８を参照して、本実施の形態に係る通信システムの動作の概要を説明する。図８（ａ）、（ｂ）において、通信装置Ａから通信が開始されているが、これは説明の便宜上のためである。

　ＴＣＰ／ＩＰ等の通信プロトコルでは、信頼性が十分でないという問題等を解消するために、第１の実施の形態では、受信側が、送信側から受信したデータをそのまま送信側に送信し（折り返し）、送信側が、当該データ（折り返しデータ）が、送信したデータと一致するかどうかを検証することで、送信したデータが確実に受信側に届いたか否かを確認している。

　図８（ａ）は、このような通信の手順例を示す。図８（ａ）に示すように、まず、通信装置Ａが通信装置ＢにデータＡを送信する（ステップＳ１）。

　通信装置Ａにおいて、データＡが確実に通信装置Ｂに届いたことを確認するために、通信装置Ｂは、通信装置Ａから受信したデータＡ（通信装置Ｂで誤りなく受信できたとする）を通信装置Ａに送信する（ステップＳ２）。

　また、データＡを折り返すタイミングで、通信装置Ｂには、通信装置Ａに送るべきデータＢがあり、当該データＢも通信装置Ａに送信する（ステップＳ２）。このような通信を行うケースにおいて、通信装置Ｂから通信装置Ａには、データＡとデータＢを送信することになり、データＡ（折り返しデータ）とデータＢを送信することを想定した十分な帯域がない場合、データＡ＋データＢの送信のために時間がかかり、遅延が生じることになる。

　図８（ｂ）は、本実施の形態に係る通信の概要を示している。まず、上記と同様に通信装置Ａが通信装置ＢにデータＡを送信する（ステップＳ３０）。データＡを受信した通信装置Ｂは、データＡを通信装置Ａに折り返すとともに、データＢを信装置Ａに送信することになるが、ここでは、これらをそのまま送るのではなく、データＡとデータＢとの排他的論理和（ＸＯＲ）をとったデータ（データＡＢと記述）を送ることとしている（ステップＳ３１）。例えば、データＡとデータＢのデータサイズがそれぞれ１０であるとした場合、排他的論理和（ＸＯＲ）をとった後のデータＡＢのデータサイズも１０である。つまり、本実施の形態では、データＢ（あるいはデータＡ）のみを送る場合に比べて、データ量を増加させることなく、データＡとデータＢを送ることを可能としている。

　データＡＢを受信した通信装置Ａは、ステップＳ３０にて送信し、保持しているデータＡと、受信したデータＡＢとの排他的倫理和を算出し、その結果であるデータＢ´を取得する（ステップＳ３２）。データＡＢ、データＡともに誤りなく送受信されている場合、データＡＢとデータＡとの排他的倫理和はデータＢであることから、ステップＳ３２の結果をデータＢ´と記述している。

　通信装置Ａは、ステップＳ３２での結果であるデータＢ´と、受信したデータＡＢとの排他的論理和を算出し、その結果であるデータＡ´を取得する。データＡＢ、データＡともに誤りなく送受信されている場合、データＡＢとデータＢ´（データＢ）との排他的倫理和はデータＡであることから、ステップＳ３３の結果をデータＡ´と記述している。

　更に、ステップＳ３３では、保持しているデータＡと、算出されたデータＡ´とを比較して、これらが一致しているか否かをチェックし、一致している場合、データＡＢ、データＡともに誤りなく送受信されているものと推定し、データＢ´をデータＢ（通信装置Ｂが送信したデータＢ）であるとして用いることができる。また、ここで、データＡ´＝データＡであるから、通信装置ＢはデータＡを正しく受信したと判断（推定）することができる。なお、これは例であり、後述するように、より多段のチェックを行うこととしてもよい。

　＜動作の詳細例＞
　次に、本実施の形態における通信システムの動作例をより詳細に説明する。以下では、送受信するデータの例として「パケット」を用いる。また、通信装置Ａから通信装置Ｂに送信するパケットをＡ、通信装置Ｂから通信装置Ａに送信するパケットをＢ、排他的論理和演算を行って送信するパケットをＰｋｔの記号で示す。また、明細書においては、排他的論理和演算を示す記号として、＊を使用している。更に、パケットの順序を示す識別子としてｉ（ｉは自然数）を用い、通信エラー等の可能性により正しいかどうか不明であるデータについては´（ダッシュ）を付している。

　本例においては、例えばセッション層にてセッション管理を行い、通信装置Ａから通信を開始するものとする。

　通信装置Ａにおいて、送出するパケットＡ_ｉと、通信装置Ｂから直前に受信したパケットＢ_{（ｉ－１）}との排他的論理和を、通信装置Ｂへ送信するパケットＰｋｔ_ｉとする。なお、セッションの開始時、つまり、通信装置ＡにパケットＢ_{（ｉ－１）}か存在しない場合、Ｂ_{（ｉ－１）}＝０とする。

　一方、通信装置Ｂは、パケットＰｋｔ_ｉ´を受信後、当該パケットＰｋｔ_ｉ´とパケットＢ_{（ｉ－１）}との排他的論理和演算を行って、Ｐｋｔ_ｉ´＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝Ａ_ｉ´を求める。この時点で、通信エラーが生じていない仮定においては、Ａ_ｉ´＝Ａ_ｉが成立するが、この時点では、この仮定が正しいかどうかわからない。なお、この例では、ｉが１であることを想定しており、Ｂ_{（ｉ－１）}＝Ｂ_０＝０である。つまり、セッション開始時においては、通信装置Ａと通信装置Ｂ間の取決め事項として、既に通信装置Ｂから値が０のデータが誤りなく通信装置Ａに送信されているものと仮定している。

　通信装置Ｂにおいて、Ａ_ｉ´を導出後、これとＰｋｔ_ｉ´との排他的論理和をとり、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ａ_ｉ´を得る。ここでは、上記の仮定が正しいかどうか不明であるため、この演算の結果は、Ｂ_{（ｉ－１）}ではなく、Ｂ_{（ｉ－１）}´としている。ただし、ここでは、Ｂ_{（ｉ－１）}＝０であり、これは通信と無関係に決定されており、通信エラーに依存せずに正しい。従って、Ｂ_{（ｉ－１）}´とＢ_{（ｉ－１）}を比較して、これらが等しければ、Ｂ_{（ｉ－１）}´－＞Ｂ_{（ｉ－１）}（Ｂ_{（ｉ－１）}´がＢ_{（ｉ－１）}であること）が決定的に検証される。

　よって、Ｐｋｔ_ｉ´から上記の方法により導出したＢ_{（ｉ－１）}´が正しければ、Ａ_ｉ´－＞Ａ_（ｉ）を仮定する（推定する）。これを確定するために、通信装置Ｂは、パケットＡ_ｉと仮定されたパケットＡ_ｉ´を通信装置Ａに送信する折り返し動作を行う。つまり、通信装置Ｂから送出すべきデータＢ_ｉとＡ_ｉ´との排他的論理和であるＰｋｔ_{（ｉ＋１）}＝Ａ_ｉ´＊Ｂ_ｉを通信装置Ａに送信する。

　Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}＝Ａ_ｉ´＊Ｂ_ｉを受信した通信装置Ａは、Ｂ_ｉ´＝Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}´＊Ａ_ｉ、Ａ_ｉ´＝Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}´＊Ｂ_ｉ´を算出し、算出したＡ_ｉ´と、保持しているＡ_ｉが一致していることを確認することで、通信装置ＢにおけるＡ_ｉの到達確認を行うとともに、Ｂ_ｉ´－＞Ｂ_ｉを仮定して、通信装置Ｂへの折り返し動作を行う。ここで、もしも算出したＡ_ｉ´と、保持しているＡ_ｉが一致しない場合、Ａ_ｉが正しく通信装置Ｂに到達しなかったと推定できるので、再送によるリカバリを行う。つまり、Ｐｋｔ_ｉの再送を行う。

　次に、図９を参照して、上記の内容を含む通信装置Ａと通信装置Ｂ間の動作シーケンス例を説明する。この例では、通信装置Ａと通信装置Ｂとの間で同時双方向通信を行う。また、セッションを通信装置Ａから開始し、通信装置Ａがセッションを終了させる。また、双方の通信装置Ａ、Ｂは、同一長のデータ（パケット）を通信する。なお、双方の送りたいデータ長が異なる場合は、０パディング等でデータ長を揃えることとしてもよい。

　また、通信装置Ａが通信を開始する際に、パケットＡに排他的論理和演算にて重畳するパケットＢは０であるとする。これが０であることは、通信装置Ａと通信装置Ｂにて既知である。以下の説明では、記述を簡潔にする観点から、パケットＰｋｔ_ｉをＰｋｔ_ｉと記述する等、適宜、パケットを記号のみで示している。また、図９及び本明細書中の"Ｘ＝＝Ｙ"は、ＸとＹが一致するか比較することを意味する。

　図９は、通信開始から既に複数回のパケット送受信が行われ、通信装置Ａが、パケットＡ_ｉを送信するところからを示す図である。

　通信装置Ａが、Ｐｋｔ_ｉ＝Ｂ_{（ｉ－１）}´＊Ａ_ｉを通信装置Ｂに送信する（ステップＳ１０１）。Ｂ_{（ｉ－１）}´は通信装置ＡにおいてＢ_{（ｉ－１）}であると推定されたパケットであり、通信装置Ｂへの折り返しデータである。

　通信装置Ａから送信されたＰｋｔ_ｉは、通信エラーが発生している可能性のあるパケットであるＰｋｔ_ｉ´として通信装置Ｂに届く。Ｐｋｔ_ｉ´を受信した通信装置Ｂは、ステップＳ１０２において、Ａ_ｉ´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ｂ_{（ｉ－１）}、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ａ_ｉ´の演算を行って、Ａ_ｉ´とＢ_{（ｉ－１）}´を取得する。ここで、Ａ_ｉ´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ｂ_{（ｉ－１）}の演算においては、Ｐｋｔ_ｉ´に含まれるＢ_{（ｉ－１）}´がＮｏｎ－Ｅｒｒｏｒ（エラーがない）であることを仮定している。

　通信装置Ｂは、Ｂ_{（ｉ－１）}´と、通信装置Ｂが保持しているＢ_{（ｉ－１）}との比較を行い、Ｂ_{（ｉ－１）}´がＮｏｎ－Ｅｒｒｏｒであることの検証を行う。これらが一致した場合に、（ｉ－１）番のパケットで通信装置Ａに送信したＢ_{（ｉ－１）}が正しく通信装置Ａに到達したことを推定でき、送達確認を行うことができる。また、Ｂ_{（ｉ－１）}´とＢ_{（ｉ－１）}が一致した場合には、Ａ_ｉ´をＡ_ｉであると推定する（Ａ_ｉ´－＞Ａ_ｉ）。この時点で、通信装置Ｂにおいて、Ａ_ｉ´はその完全性が不明であるが、具体的な処理としては、この時点で、Ａ_ｉ´をＡ_ｉであると見なし、Ａ_ｉ´をＡ_ｉとして扱う処理を行うこととしてもよい。なお、Ｂ_{（ｉ－１）}´とＢ_{（ｉ－１）}が一致し、連続して、Ｂ_ｉ´とＢ_ｉが一致した場合に、Ａ_ｉ´をＡ_ｉであると見なし、ここで、Ａ_ｉを用いる処理を行うこととしてもよい。

　Ｂ_{（ｉ－１）}´とＢ_{（ｉ－１）}が一致しなかった場合には、例えば、通信装置Ａに対してＢ_{（ｉ－１）}を含むＰｋｔを再送する。

　次に、通信装置Ｂは、Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}＝Ａ_ｉ´＊Ｂ_ｉを通信装置Ａに送信する（ステップＳ１０３）。Ａ_ｉ´は、Ａ_ｉに対する折り返しデータである。

　通信装置Ｂから送信されたＰｋｔ_{（ｉ＋１）}は、通信エラーが発生している可能性のあるパケットであるＰｋｔ_{（ｉ＋１）}´として通信装置Ａに届く。Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}´を受信した通信装置Ａは、ステップＳ１０４において、Ｂ_ｉ´＝Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}´＊Ａ_ｉ、Ａ_ｉ´＝Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}´＊Ｂ_ｉ´の演算を行って、Ｂ_ｉ´とＡ_ｉ´を取得する。また、通信装置Ａは、Ａ_ｉ´と、通信装置Ａが保持しているＡ_ｉとの比較を行い、一致した場合に、ｉ番のパケットで通信装置Ｂに送信したＡ_ｉが正しく通信装置Ｂに到達したことを推定でき、送達確認を行うことができる。また、Ａ_ｉ´とＡ_ｉが一致した場合には、Ｂ_ｉ´をＢ_ｉであると推定する（Ｂ_ｉ´－＞Ｂ_ｉ）。この時点で、通信装置Ａにおいて、Ｂ_ｉ´はその完全性が不明であるが、具体的な処理としては、この時点で、Ｂ_ｉ´をＢ_ｉであると見なし、Ｂ_ｉ´をＢ_ｉとして扱う処理を行うこととしてもよい。

　Ａ_ｉ´とＡ_ｉが一致しなかった場合には、例えば、通信装置Ｂに対してＰｋｔ_ｉを再送する。つまり、ステップＳ１０１に戻る。

　次に、通信装置Ａは、Ｐｋｔ_{（ｉ＋２）}＝Ｂ_ｉ´＊Ａ_{（ｉ＋１）}を通信装置Ｂに送信する（ステップＳ１０５）。

　通信装置Ａから送信されたＰｋｔ_{（ｉ＋２）}は、通信エラーが発生している可能性のあるパケットであるＰｋｔ_{（ｉ＋２）}´として通信装置Ｂに届く。Ｐｋｔ_{（ｉ＋２）}´を受信した通信装置Ｂは、ステップＳ１０６において、Ａ_{（ｉ＋１）}´＝Ｐｋｔ_{（ｉ＋２）}´＊Ｂ_ｉ、Ｂ_ｉ´＝Ｐｋｔ_{（ｉ＋２）}´＊Ａ_{（ｉ＋１）}´の演算を行って、Ａ_{（ｉ＋１）}´とＢ_ｉ´を取得する。また、通信装置Ｂは、Ｂ_ｉ´と、通信装置Ｂが保持しているＢ_ｉとの比較を行い、一致した場合に、（ｉ＋１）番のパケットで通信装置Ａに送信したＢ_ｉが正しく通信装置Ａに到達したことを推定でき、送達確認を行うことができる。また、Ｂ_ｉ´とＢ_ｉが一致した場合には、Ａ_{（ｉ＋１）}´をＡ_{（ｉ＋１）}であると推定する（Ａ_{（ｉ＋１）}´－＞Ａ_{（ｉ＋１）}）。この時点で、通信装置Ｂにおいて、Ａ_{（ｉ＋１）}´はその完全性が不明であるが、具体的な処理としては、この時点で、Ａ_{（ｉ＋１）}´をＡ_{（ｉ＋１）}であると見なし、Ａ_{（ｉ＋１）}´をＡ_{（ｉ＋１）}として扱う処理を行うこととしてもよい。

　Ｂ_ｉ´とＢ_ｉが一致しなかった場合には、例えば、通信装置Ａに対してＰｋｔ_{（ｉ＋１）}を送信する。つまり、ステップＳ１０３に戻る。ここで、ステップＳ１０３に戻った後のステップＳ１０４の処理において、仮に、Ａ_ｉ´とＡ_ｉが一致しなかった場合には、ステップＳ１０１に戻ることになる。

　ステップＳ１０１の開始時点から、上記ステップＳ１０６におけるＢ_ｉ´とＢ_ｉの一致が確認された時点で、通信装置Ａと通信装置Ｂとの間で同時双方向通信により、Ａ_ｉとＢ_ｉの転送が完了している。ここで、通信装置ＡにおいてＢ_ｉが、通信装置ＢにおいてＡ_ｉがそれぞれ確定したものとしてもよい。

　図９に示すように、ステップＳ１０７以降も同様の動作により、パケットの送受信が実施される。

　図９の例では、通信装置ＡがステップＳ１１３においてセッションを終了させるために値が０のデータ（図９の例では、Ａ_{（ｉ＋３）}）を送ることとする。これは、セッションを開始する場合、通信装置Ａにおいて、直前に届いている受信データ（Ｂ_０）を０と仮定した場合と同様である。換言すると、最終データが相手に、確実に届いた前提を設ける。つまり、送受信側において事前に取り決めておく。通信装置Ｂにおいて、通信装置Ａから最後のデータが０と判明していた場合、一つ前の通信装置Ｂの送信データと通信装置Ａからのその折り返しパケットの一致、および通信装置Ａからの最終パケットから導出した、通信装置Ａからの最後のデータと思われる値が０か否かを確認すれば十分である。

　なお、パケットの順序性について、相手側装置から受信したＰｋｔ_ｉに対して、直前に相手側装置に送信したＰｋｔ_{（ｉ－１）}と直後に相手側装置に送信するＰｋｔ_{（ｉ＋１）}に保証が必要となる。順序性については、例えば、パケットに付される番号等により識別すればよい。

　＜実装例における並列性について＞
　本実施の形態における通信装置Ａ、Ｂとしては、ＩＡ－Ｓｅｒｖｅｒ等が利用される（ＮＦＶ等）ことが実装例として想定される。ＯＳとしては、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）等が使用されることが想定される。通信ソフトウェアは、ＢＳＤ　Ｓｏｃｋｅｔにより抽象化された全二重仮想回線（Ｖｉｒｔｕａｌ　ｃｉｒｃｕｉｔ）を使用する。ＵＤＰを適用した場合、ポート番号が活用可能であり、ポート単位に並列性を確保する方法が有効である。具体的に、１つのポートを１つのスレッドで処理し、マルチスレッドをマルチポートで実行することにより、並列性が担保される。また、マルチコアへもマルチスレッドで対応も可能である。

　上述した順序性に関しては、１つのスレッド内において確保するのみであり、順序性の確保が並列度の向上を妨げない。ＢＳＤ　Ｓｏｃｋｅｔにおいて、ポートは、ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎとＳｏｕｒｃｅに、それぞれ１６ビットが割当てられる。また、ＩＰ　Ａｄｄｒｅｓｓとも対となるため、識別子の制限に関する問題が生じない。

　なお、上記の実装例は一例に過ぎず、本発明に係る技術は、上記の実装例と異なる様々な方式で実装することができる。

　　＜検証例＞
　以下では、図９を参照して説明した通信のアルゴリズムにおけるｉｆ文の判定に関するいくつかの検証例を示す。

　＜検証例１＞
　図９のステップＳ１０１の処理がｉ＝１から開始されるものとした場合に、Ｂ_０＝０００、Ａ_１＝１００とするとＰｋｔ_１＝１００である。ここで、Ｐｋｔ_１＝１００の先頭ビットに通信エラーが生じ、Ｐｋｔ_１´＝０００を通信装置Ｂが受信したとする。この場合、通信装置Ｂは、Ａ_１´＝Ｐｋｔ_１´＊Ｂ_０＝０００＊０００＝０００と、Ｂ_０´＝Ｐｋｔ_１´＊Ａ_１´＝０００＊０００＝０００を算出する。すなわち、通信エラーが生じているが、Ｂ_０´＝Ｂ_０となったので、Ａ_１´がＡ_１であるとする誤った推定を行うが、通信装置Ｂは折り返しデータを通信装置Ａに送信するため、折り返しデータが有効に機能して、通信装置Ａにおいて誤りが検出される。

　＜検証例２＞
　図９のステップＳ１０１でＰｋｔ_ｉ´を受信した通信装置Ｂにおいて、仮にＡがＥｒｒｏｒかつＢがＮｏｎ－Ｅｒｒｏｒであるとする場合、Ｐｋｔ_ｉ´＝Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}だから、Ａ_ｉ´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}）＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－１}（＝Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}）、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ａ_ｉ´＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}）＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－１}＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}）＊（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}）＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝Ｂ_{（ｉ－１）}となる。

　ｉｆ文のＢ_{（ｉ－１）}´＝＝Ｂ_{（ｉ－１）}が成立するから、Ａ_ｉ´（＝Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－１}（＝Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}））が折り返しデータとして用いられるが、通信装置Ａにおけるｉｆ（Ａ_ｉ´＝＝Ａ_ｉ）が成立しないため、Ｐｋｔ_ｉの再送が実施される。このケースでは、Ｂ_{（ｉ－１）}がＮｏｎ－Ｅｒｒｏｒであり、この点で再送は無駄であるが、パケット双方を重畳しているため、実質的な無駄はない。

　＜検証例３＞
　図９のステップＳ１０１でＰｋｔ_ｉ´を受信した通信装置Ｂにおいて、仮にＡがＮｏｎ－ＥｒｒｏｒかつＢがＥｒｒｏｒであるとする場合、Ｐｋｔ_ｉ´＝Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}だから、Ａ_ｉ´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}）＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－２}、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ａ_ｉ´＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}）＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－２}＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}）＊（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒ}）＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝Ｂ_{（ｉ－１）}となる。

　つまり、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}であり、Ｂ_{（ｉ－１）}´とＢ_{（ｉ－１）}は実際には一致しないが、ｉｆ文のＢ_{（ｉ－１）}´＝＝Ｂ_{（ｉ－１）}が成立するから、Ａ_ｉ´（＝Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－２}）＊Ｂ_ｉが通信装置Ａに送信され、通信装置からＰｋｔ_ｉ（Ｂ_{（ｉ－１）}含む）の再送が実施される。このケースでは、Ａ_ｉがＮｏｎ－Ｅｒｒｏｒであり、この点で再送が無駄であるが、パケット双方を重畳しているため、実質的な無駄はない。

　　＜検証例４＞
　図９のステップＳ１０１でＰｋｔ_ｉ´を受信した通信装置Ｂにおいて、仮にＡがＥｒｒｏｒかつＢがＥｒｒｏｒであるとする場合、Ｐｋｔ_ｉ´＝Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}だから、Ａ_ｉ´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}）＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－３}、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝Ｐｋｔ_ｉ´＊Ａ_ｉ´＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}）＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－３}＝（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ}）＊（Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}＊Ａ^{Ｅｒｒｏｒ}）＊Ｂ_{（ｉ－１）}＝Ｂ_{（ｉ－１）}となる。

　つまり、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝Ｂ_{（ｉ－１）} ^{Ｅｒｒｏｒ}であり、Ｂ_{（ｉ－１）}´とＢ_{（ｉ－１）}は実際には一致しないが、ｉｆ文のＢ_{（ｉ－１）}´＝Ｂ_{（ｉ－１）}が成立するから、Ａ_ｉ´（＝Ａ_ｉ ^{Ｅｒｒｏｒ－３}）＊Ｂ_ｉが通信装置Ａに送信され、通信装置ＡからＰｋｔ_ｉ（Ｂ_{（ｉ－１）}含む）の再送が実施される。このケースでは、Ｂ_{（ｉ－１）}とＡ_ｉがＥｒｒｏｒであり、再送は無駄にあたらない。

　　＜通信装置Ｂにおいて、Ｂ_{（ｉ－１）}の到達が確定するタイミング＞
　上記のように、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝＝Ｂ_{（ｉ－１）}が成立しても、エラーがある場合には、再送となるから、Ｂ_{（ｉ－１）}´＝＝Ｂ_{（ｉ－１）}が成立しただけではＢ_{（ｉ－１）}の到達を確定はできない。このような観点から、通信装置Ｂ向けの折り返しパケットのＢ_{（ｉ－１）}´＝＝Ｂ_{（ｉ－１）}とＢ_ｉ´＝＝Ｂ_ｉが連続的に成立した場合に、通信装置ＡにＢ_{（ｉ－１）}が到着済と判断することができる（パケットＡについても同様である）。換言すると、Ｐｋｔ_ｉで通信装置Ｂに届いたＡ_ｉが、正常に折り返され、通信装置ＡがＡ_ｉの折り返しデータを確認した後に、Ａ_{（ｉ＋１）}を送信する順序性を保つ必要がある。ただし、伝送路Ｅｒｒｏｒが連続しない仮定を設ける。この方式は、通信品質が高い伝送路を想定したプロトコルであるため、実用上の問題がない。

　上述した例の場合、通信装置Ａから通信装置Ｂに送信されたＰｋｔ_ｉと、通信装置Ｂから通信装置Ａに送信されたＰｋｔ_{（ｉ＋１）}、及び通信装置Ａから通信装置Ｂに送信されたＰｋｔ_{（ｉ＋２）}の３つのパケットが連続して伝送Ｅｒｒｏｒが生じた場合にのみ転送データの完全性が失われる。

　なお、連続した２つのパケットがＥｒｒｏｒ、かつ、ｉｆ文の誤り（実際に一致でないのに一致と判断）が連続した場合、再送信不可能になる。これを回避するためには、Ｎｏｎ－Ｅｒｒｏｒのパケットが連続する回数を増やす必要があり、送信バッファの利用効率低下が生じる。つまり、当該利用効率がペナルティーコストとなる。無論、上述した"無駄"も生じるが、伝送路Ｅｒｒｏｒが要因であるため、必要不可欠なトラフィックと考えることができる。

　＜単方向通信との親和性＞
　双方向通信においては、送信対象データと折り返しデータの排他的論理和をとった値を送信データとしている。単方向通信においては、相手側からのデータが不要であり、これを０と定めておけば、排他的論理和を施したとしても、送信対象データと送信データが一致する。換言すると、相手側からの送信データが、常に０と事前に取り決めておくことで、双方向通信と単方向通信の親和性が確保できる。すなわち、本実施の形態で説明した方式は、双方向通信と単方向通信についてアルゴリズムを変更することなく同様に適用可能である。

　なお、単方向通信の場合、相手からの折り返しデータを一回確認するのみで十分だが、若干の送信バッファ利用効率が低下するも、双方向通信に備えて、次の折り返しデータも確認することとしてもよい。

　なお、第２の実施の形態で説明した通信装置Ａ、Ｂのいずれも、第１の実施の形態における送信装置１のように、データを送信した後に折り返しデータを受信し、送信したデータと折り返しデータとを比較し、これらが一致すれば送信データが受信側に正常に届いたと判定し、一致しなければ再送を行うことから、通信装置Ａ、Ｂのいずれも送信装置１と読み替えることが可能である。また、第２の実施の形態で説明した通信装置Ａ、Ｂのいずれも、第１の実施の形態における受信装置２のように、データを受信し、当該データを送信側に折り返しデータとして送信することから、通信装置Ａ、Ｂのいずれも受信装置２と読み替えることも可能である。

　＜装置構成＞
　図１０に、本実施の形態における通信装置Ａもしくは通信装置Ｂとして用いられる通信装置１００の構成図を示す。図１０に示すように、通信装置１００は、データ送受信部１０１、送信データ作成部１０２、データ抽出部１０３、データ検証部１０４、データ格納部１０５、データ処理部１０６を含む。

　データ送受信部１０１は、通信回線を介してパケット等の送受信を行う。また、データ送受信部１０１は、送信バッファ、受信バッファを有する。データ処理部１０６は、送信すべきデータの生成や、受信したデータの利用等を行う機能部であり、例えば、上位レイヤ通信機能や所定のサービスを提供するアプリケーション等に相当するものである。

　送信データ作成部１０２は、データ処理部１０６により生成された相手側に送るべきデータをデータ処理部１０６から受け取るとともに、相手側に折り返すべきデータをデータ検証部１０４から受け取り、これらのデータの排他的論理和を計算することにより相手側に送信するデータを作成する。

　データ抽出部１０３は、相手側から受信したデータと、データ格納部１０５に格納されている既に送信したデータとに基づき、排他的論理和演算を行うことで、前述したＡ´、Ｂ´のデータを抽出する。一例として、通信装置１００が通信装置Ａとして使用される場合の図９でのステップＳ１０４において、データ抽出部１０３は、Ｂ_ｉ´＝Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}´＊Ａ_ｉ、Ａ_ｉ´＝Ｐｋｔ_{（ｉ＋１）}´＊Ｂ_ｉ´の演算を行う。この例で、Ａ_ｉはデータ格納部１０５に格納されているデータである。

　データ検証部１０４は、上記の例において、Ａ_ｉ´がＡ_ｉと一致するかどうかのチェックを行う。一致する場合は、Ａ_ｉの送達確認がとれたと判断するとともに、Ｂ_ｉ´をＢ_ｉと見なしてデータ処理部１０６に渡す。もしくは、よりチェックを厳密に行うために、Ａ_ｉ´がＡ_ｉと一致した後、次にＡ_{（ｉ＋１）}´がＡ_{（ｉ＋１）}と一致したときに、Ａ_ｉの送達確認がとれたと判断するとともに、Ｂ_ｉ´をＢ_ｉと見なしてデータ処理部１０６に渡すこととしてもよい。なお、このように多段のチェックを行う際に保持しておくデータについてもデータ格納部１０５に保持しておくこととしてよい。

　本実施の形態に係る通信装置１００は、例えば、１つ又は複数のコンピュータに、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、通信装置１００が有する機能は、当該コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ、ハードディスクなどのハードウェア資源を用いて、通信装置１００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。また、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など、ネットワークを通して提供することも可能である。

　　＜第２の実施の形態のまとめ＞
　以上説明したように、本実施の形態においては、第１の通信装置と第２の通信装置を有する通信システムであって、前記第１の通信装置が、第１のデータを前記第２の通信装置に送信し前記第２の通信装置が、前記第１の通信装置から受信した前記第１のデータに第２のデータを重畳した第３のデータを前記第１の通信装置に送信し、前記第１の通信装置が、前記第１の通信装置が保持する前記第１のデータを用いて、前記第２の通信装置から受信した前記第３のデータから前記第２のデータを取得する通信システムが提供される。

　前記第２の通信装置は、前記第１のデータと前記第２のデータとの排他的論理和を算出することにより前記第３のデータを取得し、前記第１の通信装置は、前記第１のデータと前記第３のデータとの排他的論理和を算出することにより前記第２のデータを取得するように構成してもよい。

　また、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置から受信した前記第３のデータと算出された前記第２のデータとの排他的論理和を算出することにより得られたデータと、前記第１の通信装置が保持する前記第１のデータが一致する場合に、算出された前記第２のデータは、前記第２の通信装置から送出された第２のデータであると推定することとしてもよい。

　また、例えば、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との通信の開始時に、既に前記第２の通信装置から値が０のデータが誤りなく前記第１の通信装置に送信されているものと仮定し、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との通信の終了時に、前記第１の通信装置は、値が０のデータと、直前に前記第２の通信装置から送信されたと推定されたデータとの排他的論理和により得られるデータを前記第２の通信装置に送信することとしてもよい。

　また、本実施の形態によれば、通信相手となる相手通信装置と通信を行う通信装置であって、第１のデータを前記相手通信装置に送信し、当該相手通信装置から、前記第１のデータに第２のデータを重畳した第３のデータを受信する手段と、前記相手通信装置に送信した前記第１のデータを保持する格納手段と、前記格納手段に保持される前記第１のデータを用いて、前記相手通信装置から受信した前記第３のデータから前記第２のデータを取得するデータ取得手段とを備える通信装置が提供される。

　例えば、前記相手通信装置において、前記第１のデータと前記第２のデータとの排他的論理和を算出することにより前記第３のデータが取得され、前記データ取得手段は、前記第１のデータと前記第３のデータとの排他的論理和を算出することにより前記第２のデータを取得する。

　前記データ取得手段は、前記相手通信装置から受信した前記第３のデータと算出された前記第２のデータとの排他的論理和を算出することにより得られたデータと、前記格納手段に保持される前記第１のデータが一致する場合に、前記算出された前記第２のデータは、前記第２の通信装置から送出された第２のデータであると推定するように構成してもよい。

　本実施の形態によれば、折り返しデータを用いることでデータの到達性、完全性を担保することができ、信頼性の高い通信が可能となる。また、ＴＣＰのようにＡＣＫやウィンドウサイズ等の仕組みを持たないため、通信開始時および通信再開時などから効率のよい通信が可能となる。さらに、折り返しデータと、本来のデータとを排他的論理和等を用いて重畳して送信することとしたので、折り返しデータを用いた信頼性の高い通信を、スループットに影響を与えることなく、効率良く実施することが可能となる。

　本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

　本国際特許出願は２０１４年４月４日に出願した日本国特許出願第２０１４－０７７８７６号、及び２０１４年７月２４日に出願した日本国特許出願第２０１４－１５１１４６号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１４－０７７８７６号及び日本国特許出願第２０１４－１５１１４６号の全内容を本願に援用する。

１　送信装置
１１　入力部
１２　送信バッファ
１３　送信部
１４　受信部
１５　比較部
１６　制御部
２　受信装置
２１　受信部
２２　送信部
２３　受信バッファ
２４　出力部
Ａ　通信装置
Ｂ　通信装置
Ｃ　通信回線
１００　通信装置
１０１　データ送受信部
１０２　送信データ作成部
１０３　データ抽出部
１０４　データ検証部
１０５　データ格納部
１０６　データ処理部

Claims (21)

1. 　送信装置と受信装置を備えた通信システムであって、
   　前記送信装置は、
   　送信する第１のデータを保持するバッファと、
   　前記第１のデータを前記受信装置へ送信する送信手段と、
   　前記受信装置が返送した第２のデータを受信する受信手段と、
   　前記第２のデータと前記バッファが保持する前記第１のデータとを比較する比較手段と、
   　前記比較手段の比較の結果が一致しなかった場合は前記第１のデータの再送を前記送信手段に指示する制御手段と、
   　を有することを特徴とする通信システム。
2. 　前記送信装置は、前記第２のデータの返送を待たずに次の前記第１のデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 　前記第２のデータの返送を待たずに送信する前記第１のデータの数は設定により定められる
   　ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 　前記制御手段は、前記比較手段の比較の結果が一致した場合は前記バッファから前記第一のデータを削除する
   　ことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の通信システム。
5. 　前記制御手段は、所定時間内に前記第２のデータを受信せずにタイムアウトした場合は前記第１のデータの再送を前記送信手段に指示する
   　ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 　タイムアウトにより第１のデータを再送したときに当該第１のデータについてもタイムアウトした場合はバックオフして待機し、さらにタイムアウトしたときは他の通信方法により前記受信装置の状態を確認する
   　ことを特徴とする請求項５記載の通信システム。
7. 　前記第１のデータと前記第２のデータはデータグラム通信を用いて転送される
   　ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の通信システム。
8. 　送信する第１のデータを保持するバッファと、
   　前記第１のデータを受信装置へ送信する送信手段と、
   　前記受信装置が返送した第２のデータを受信する受信手段と、
   　前記第２のデータと前記バッファが保持する前記第１のデータとを比較する比較手段と、
   　前記比較手段の比較の結果が一致しなかった場合は前記第１のデータの再送を前記送信手段に指示する制御手段と、
   　を有することを特徴とする送信装置。
9. 　コンピュータを、請求項８に記載の送信装置として機能させるためのプログラム。
10. 　送信装置から第１のデータを受信する受信手段と、
    　受信した前記第１のデータを第２のデータとして前記送信装置へ返送することで、前記送信装置に前記第２のデータと前記第１のデータとを比較させる送信手段と、
    　を有することを特徴とする受信装置。
11. 　コンピュータを、請求項１０に記載の受信装置として機能させるためのプログラム。
12. 　送信装置と受信装置による通信方法であって、
    　前記送信装置による、
    　第１のデータを前記受信装置へ送信するステップと、
    　前記受信装置が返送した第２のデータを受信するステップと、
    　前記第２のデータと前記第１のデータとを比較するステップと、
    　前記比較するステップの結果が一致しなかった場合は前記第１のデータを再送する
    ステップと、
    　を有することを特徴とする通信方法。
13. 　第１の通信装置と第２の通信装置を有する通信システムであって、
    　前記第１の通信装置が、第１のデータを前記第２の通信装置に送信し、
    　前記第２の通信装置が、前記第１の通信装置から受信した前記第１のデータに第２のデータを重畳した第３のデータを前記第１の通信装置に送信し、
    　前記第１の通信装置が、前記第１の通信装置が保持する前記第１のデータを用いて、前記第２の通信装置から受信した前記第３のデータから前記第２のデータを取得する
    　ことを特徴とする通信システム。
14. 　前記第２の通信装置は、前記第１のデータと前記第２のデータとの排他的論理和を算出することにより前記第３のデータを取得し、
    　前記第１の通信装置は、前記第１のデータと前記第３のデータとの排他的論理和を算出することにより前記第２のデータを取得する
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
15. 　前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置から受信した前記第３のデータと算出された前記第２のデータとの排他的論理和を算出することにより得られたデータと、前記第１の通信装置が保持する前記第１のデータが一致する場合に、算出された前記第２のデータは、前記第２の通信装置から送出された第２のデータであると推定する
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
16. 　前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との通信の開始時に、既に前記第２の通信装置から値が０のデータが誤りなく前記第１の通信装置に送信されているものと仮定し、
    　前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との通信の終了時に、前記第１の通信装置は、値が０のデータと、直前に前記第２の通信装置から送信されたと推定されたデータとの排他的論理和により得られるデータを前記第２の通信装置に送信する
    　ことを特徴とする請求項１３ないし１５のうちいずれか１項に記載の通信システム。
17. 　第１の通信装置と第２の通信装置を有する通信システムにおける通信方法であって、
    　前記第１の通信装置が、第１のデータを前記第２の通信装置に送信するステップと、
    　前記第２の通信装置が、前記第１の通信装置から受信した前記第１のデータに第２のデータを重畳した第３のデータを前記第１の通信装置に送信するステップと、
    　前記第１の通信装置が、前記第１の通信装置が保持する前記第１のデータを用いて、前記第２の通信装置から受信した前記第３のデータから前記第２のデータを取得するステップと
    　を備えることを特徴とする通信方法。
18. 　通信相手となる相手通信装置と通信を行う通信装置であって、
    　第１のデータを前記相手通信装置に送信し、当該相手通信装置から、前記第１のデータに第２のデータを重畳した第３のデータを受信する手段と、
    　前記相手通信装置に送信した前記第１のデータを保持する格納手段と、
    　前記格納手段に保持される前記第１のデータを用いて、前記相手通信装置から受信した前記第３のデータから前記第２のデータを取得するデータ取得手段と
    　を備えることを特徴とする通信装置。
19. 　前記相手通信装置において、前記第１のデータと前記第２のデータとの排他的論理和を算出することにより前記第３のデータが取得され、
    　前記データ取得手段は、前記第１のデータと前記第３のデータとの排他的論理和を算出することにより前記第２のデータを取得する
    　ことを特徴とする請求項１８に記載の通信装置。
20. 　前記データ取得手段は、前記相手通信装置から受信した前記第３のデータと算出された前記第２のデータとの排他的論理和を算出することにより得られたデータと、前記格納手段に保持される前記第１のデータが一致する場合に、前記算出された前記第２のデータは、前記第２の通信装置から送出された第２のデータであると推定する
    　ことを特徴とする請求項１９に記載の通信装置。
21. 　コンピュータを、請求項１８ないし２０のうちいずれか１項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。

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