WO2023209877A1 - 宅内通信装置及びフィルタリング方法 - Google Patents

宅内通信装置及びフィルタリング方法 Download PDF

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WO2023209877A1
WO2023209877A1 PCT/JP2022/019112 JP2022019112W WO2023209877A1 WO 2023209877 A1 WO2023209877 A1 WO 2023209877A1 JP 2022019112 W JP2022019112 W JP 2022019112W WO 2023209877 A1 WO2023209877 A1 WO 2023209877A1
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WO
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packet
address
unit
filtering
mac
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PCT/JP2022/019112
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅英 西川
Original Assignee
三菱電機株式会社
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.)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L51/00User-to-user messaging in packet-switching networks, transmitted according to store-and-forward or real-time protocols, e.g. e-mail
    • H04L51/21Monitoring or handling of messages
    • H04L51/212Monitoring or handling of messages using filtering or selective blocking

Definitions

  • the present disclosure relates to an in-home communication device and a filtering method.
  • IPv4 Internet Protocol version 4
  • IPv6 Due to the problem of IP address exhaustion in IPv4 (Internet Protocol version 4), IPv6 has been used in recent years.
  • IPv6 it is no longer possible to perform filtering judgment by specifying the IP (Internet Protocol) address of a terminal accommodated by a home communication device, which was generally performed as a packet filtering process in a home communication device in conventional IPv4. Have difficulty.
  • IP Internet Protocol
  • the IPv6 address assigned to the terminal on the LAN (Local Area Network) side is an address that redistributes part of the global IPv6 (Internet Protocol version 6) address prefix distributed by the communication network operator using the IPv6 Prefix Delegation operation. Become. Therefore, the Prefix part of the IPv6 address of a terminal on the LAN side depends on the address distributed by the communication network operator, and the Prefix part of the IPv6 address cannot be freely determined in advance. Furthermore, since the subnet length of the Prefix section is also specified by the communication carrier, the subnet length of the Suffix section of the terminal on the LAN side also depends on the subnet length of the Prefix section. (b) In IPv6, an address setting operation such as MultiHoming, in which a terminal on the LAN side belongs to a plurality of networks and a terminal address is generated using a plurality of prefixes distributed from each network, is also commonly performed.
  • IPv6 address specification cannot be realized unless the address distributed by the communication network operator and redistributed to the LAN side terminals by the IPv6 Prefix Delegation operation is confirmed. Can not. Furthermore, when a terminal connects to a new IPv6 network after configuring a packet filter and a new prefix is distributed due to IPv6 MultiHoming operation or the like, the packet filter does not follow the new address.
  • filtering does not necessarily require specifying an IP address, and a method of specifying a target terminal using a MAC (Media Access Control) address of a LAN-side terminal known to the in-home communication device may also be considered.
  • MAC Media Access Control
  • Linux an OS (Operating System)
  • a filter mechanism called iptables which Linux has, is used as a packet filter.
  • Linux iptables provides filtering specifications based on the source MAC address.
  • Patent Document 1 discloses a method of configuring a load balancer as an example of a configuration using filtering using MAC addresses and iptables.
  • Procedure 1 The home communication device routes the packet from the WAN side to the LAN side and determines the destination I/F (InterFace) for the destination IP address.
  • Step 2 The home communication device determines the destination MAC address corresponding to the destination IP address using the determined destination I/F.
  • the home communication device needs to perform IPv4 ARP (Address Resolution Protocol) resolution or IPv6 Neighbor resolution and hold the packet during that time.
  • Step 3 The home communication device performs filtering based on the destination MAC address.
  • Steps 1 to 3 because of the processing order of Steps 1 to 3 above, the destination MAC address to be executed later is unresolved at the stage of Layer 3 IP packet filtering, which is executed first, and therefore the LAN side terminal It is not possible to specify the destination MAC address.
  • in-home communication devices have the advantage that by specifying LAN-side IPv6 terminals using MAC addresses, it becomes possible to specify LAN-side terminals that do not depend on the IPv6 Prefix distributed from the communication network.
  • one or more aspects of the present disclosure aim to make it possible to implement filtering for communication of terminals on the LAN side without relying on IPv6 prefixes distributed from a communication network.
  • An in-home communication device includes a receiving interface that receives a packet, a transfer unit that performs address resolution of the packet and routes the packet, and a transfer unit that performs address resolution of the packet and routes the packet, and a The present invention is characterized by comprising an extended function unit that executes MAC filtering, which is filtering of a destination MAC (Media Access Control) address of the packet after routing.
  • MAC Media Access Control
  • a filtering method receives a packet, performs routing of the packet, performs address resolution of the packet after the routing according to rules of an IP (Internet Protocol) packet filter, and resolves the packet by the address resolution. Further, the present invention is characterized in that MAC filtering, which is filtering of the destination MAC (Media Access Control) address of the packet, is performed.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a communication system including an HGW, which is an in-home communication device according to Embodiments 1 to 3.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of an IPv6 packet filter function unit in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram showing an example of a screen image for LAN side filtering setting.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of an entry input screen image for inputting one entry of a LAN side filter. It is a schematic diagram showing an example of a screen image for WAN side filtering setting.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of an entry input screen image for inputting one entry of a WAN side filter.
  • (A) and (B) are block diagrams showing examples of hardware configurations.
  • FIG. 2 is a flowchart schematically showing a packet filter operation inside Linux.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a first example of deployment to a packet filter operation inside Linux.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a second example of deployment to a packet filter operation inside Linux.
  • FIG. 2 is a block diagram showing simplified IP packet filter processing and destination MAC resolution processing in the first embodiment.
  • 3 is a flowchart showing DSTMAC target processing.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an implementation example of a DSTMAC target queuing process.
  • 3 is a flowchart showing processing performed by a routed-dst-mac processing unit.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of an IPv6 packet filter function unit in Embodiment 2.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a third example of deployment to packet filter operations inside Linux.
  • FIG. 3 is a block diagram showing simplified IP packet filter processing and destination MAC resolution processing in Embodiment 2.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the DSTMAC processing unit when packet retention during destination MAC resolution is implemented using NFQUEUE in the second embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of an IPv6 packet filter function unit in Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a communication system 100 including an HGW (Home Gateway) 110, which is an in-home communication device according to the first embodiment.
  • the communication system 100 includes a plurality of terminals 101A, 101B, 101C, . . . , a subscriber access server 102, a first ISP (Internet Service Provider) system 103A, a second ISP system 103B, and an HGW 110. Be prepared.
  • ISP Internet Service Provider
  • the terminal 101 and the HGW 110 are connected to a LAN 104, and the HGW 110 and the subscriber access server 102 are connected to a subscriber communication network 105 such as the Internet.
  • Terminal 101 accesses subscriber communication network 105 via HGW 110.
  • the subscriber access server 102 is a server that the terminal 101 accesses in order to access the subscriber communication network 105.
  • the first ISP system 103A is a system of an operator that provides a first Internet service
  • the second ISP system 103B is a system of an operator that provides a second Internet service.
  • the HGW 110 includes a LAN I/F section 111, a WANI/F section 112, and a network processing section 120.
  • the LAN I/F unit 111 is a LAN side communication interface for communicating via the LAN 104.
  • the WAN I/F unit 112 is a communication interface on the WAN side for communicating via the subscriber communication network 105 as a WAN.
  • the LANI/F unit 111 or WANI/F unit 112 functions as a reception I/F that receives packets
  • the LANI/F unit 111 or WANI/F unit 112 functions as a transmission I/F that transmits packets. also works.
  • the network processing unit 120 controls processing at the HGW 110.
  • the network processing unit 120 controls relay processing for outputting packets from the subscriber communication network 105 to the LAN 104 and outputting packets from the LAN 104 to the subscriber communication network 105.
  • the network processing unit 120 is compatible with IPv6.
  • the network processing unit 120 includes a PPPoEv6 client function unit 121, a DHCPv6 client function unit 122, a DHCPv6 server function unit 123, an IPv6 router advertisement server function unit 124, and an IPv6 packet filter function unit 125.
  • the PPPoEv6 client function unit 121 executes communication via the subscriber communication network 105 via the WANI/F unit 112 using PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet), which is an IPv6 Internet connection service. do.
  • PPPoE Point-to-Point Protocol over Ethernet
  • the DHCPv6 client function unit 122 receives IPv6 information from a DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) server (not shown) included in the first ISP system 103A or the second ISP system 103B via the WAN I/F unit 112. Obtain an IP address.
  • DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
  • the DHCPv6 server function unit 123 functions as an IP address distribution unit that distributes IP addresses to the terminal 101. For example, the DHCPv6 server function unit 123 distributes IPv6 IP address information to the terminal 101 via the LAN I/F unit 111. Specifically, the DHCPv6 server function unit 123 selects IP addresses included in the IPv6 address band according to the IPv6 prefix acquired from the first ISP system 103A or the second ISP system 103B connected to the subscriber communication network 105. The address is distributed to the terminal 101.
  • the IPv6 router advertisement server function unit 124 automatically sets an IPv6 IP address via the LAN I/F unit 111. For example, the IPv6 router advertisement server function unit 124 advertises to the terminal 101 an IPv6 address range according to an IPv6 prefix acquired from the first ISP system 103A or the second ISP system 103B connected to the subscriber communication network 105. By doing so, it functions as an IP address advertising unit that causes the terminal 101 to generate an IP address.
  • the IPv6 packet filter function unit 125 controls and executes filtering of packets received by the LAN I/F unit 111 from the LAN 104 side and packets received by the WANI/F unit 112 from the subscriber communication network 105 side.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the IPv6 packet filter function section 125.
  • the IPv6 packet filter function section 125 includes a S/W (SoftWare) transfer setting control section 130 and a S/W transfer processing section 140.
  • S/W SoftWare
  • the S/W transfer setting control unit 130 performs GUI settings from any terminal 101 via the LAN I/F unit 111, or reads configuration settings from an information processing device such as another computer (not shown), etc.
  • LAN side filtering settings which are settings for filtering packets from the LAN 104 side, from an information processing device such as another computer by the method of
  • the S/W transfer processing unit 140 receives input of WAN-side filtering settings, which are packet filtering settings, from the subscriber communication network 105 side, which is the WAN, and performs the S/W transfer processing unit 140 according to the LAN-side filtering settings or WAN-side filtering settings. to perform filtering.
  • the S/W transfer setting control unit 130 includes an IPv6 packet filter GUI (Graphical User Interface) processing unit 131 and an IPv6 table rule deployment AP (APplication) execution unit 132.
  • IPv6 packet filter GUI Graphic User Interface
  • IPv6 table rule deployment AP APplication
  • the IPv6 packet filter GUI processing unit 131 causes the above-mentioned terminal 101 or information processing device (not shown) to display a GUI screen image for LAN side filtering setting or WAN side filtering setting, and displays the screen image.
  • LAN-side filtering settings or WAN-side filtering settings are input from the operator via the network controller.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a screen image for LAN side filtering settings.
  • the LAN side filtering setting screen image 113 includes a packet filter target I/F selection area 113a, a packet filter direction selection area 113b, and a packet filter entry list display area 113c. .
  • the LAN side filtering setting screen image 113 shown in FIG. This is a setting screen image for a connection that starts in the direction to the subscriber communication network 105.
  • the entry list display area 113c is an area for setting a filter for packets transferred in the direction from the LAN 104 to the subscriber communication network 105.
  • the entry list display area 113c is an area for displaying filter settings input by the operator, as will be described later.
  • One entry corresponding to one row in the entry list display area 113c indicates one filter.
  • the entry list display area 113c includes an entry number column 113c#1, a source address display column 113c#2, a destination address display column 113c#3, a protocol type display column 113c#4, and a source port number display column. 113c#5, a destination port number display column 113c#6, and an entry operation display column 113c#7.
  • Entry number string 113c#1 displays entry numbers as identification information for identifying entries.
  • the source address display column 113c#2 displays the specified address when the source address is specified as a filter on the LAN 104 side.
  • the destination address display column 113c#3 displays the specified address when the destination address is specified as a filter on the LAN 104 side.
  • the protocol type display column 113c#4 displays the specified protocol when the protocol is specified as a filter on the LAN 104 side.
  • the source port number display column 113c#5 displays the specified port when the source port is specified as a filter on the LAN 104 side.
  • the destination port number display column 113c#6 displays the specified port when the destination port is specified as a filter on the LAN 104 side.
  • the entry operation display column 113c#7 displays the operation as a filter on the LAN 104 side.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an entry input screen image for inputting one entry of the LAN side filter.
  • the entry input screen image 114 shown in FIG. 4 is a screen image when the entry with entry number "3" in FIG. 3 is input.
  • the entry input screen image 114 includes a title field 114a, a source address designation field 114b, a destination address designation field 114c, a protocol designation field 114d, a source port number designation field 114e, and a destination port number designation field 114f. and an operation designation field 114g.
  • the start value input column 114h and the end value input column 114i are used when specifying a range in the source address specification column 114b, destination address specification column 114c, source port number specification column 114e, or destination port number specification column 114f. This is a field for input.
  • the source address specification field 114b allows you to specify the target for filtering based on the source address from "IP address range”, "IP subnet”, and "MAC address”.
  • the source MAC address is specified.
  • the destination address specification field 114c also allows you to specify the target for filtering based on the destination address from "IP address range”, “IP subnet”, and "MAC address”. A subnet is specified.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a WAN side filtering setting screen image.
  • the WAN-side filtering setting screen image 115 includes a packet filter target I/F selection area 115a, a packet filter direction selection area 115b, and a packet filter entry list display area 115c. .
  • the WAN side filtering setting screen image 115 shown in FIG. This is a setting screen image of a connection starting from a certain subscriber communication network 105 to the LAN 104.
  • the entry list display area 115c is an area for setting a filter for packets transferred in the direction from the subscriber communication network 105 to the LAN 104.
  • the entry list display area 115c is an area for displaying filter settings input by the operator, as will be described later.
  • One entry corresponding to one row in the entry list display area 115c indicates one filter.
  • the entry list display area 115c includes an entry number column 115c#1, a source address display column 115c#2, a destination address display column 115c#3, a protocol type display column 115c#4, and a source port number display column. 115c#5, a destination port number display column 115c#6, and an entry operation display column 115c#7.
  • Entry number string 115c#1 displays entry numbers as identification information for identifying entries.
  • the source address display column 115c#2 displays the specified address when the source address is specified as a filter on the subscriber communication network 105 side.
  • the destination address display column 115c#3 displays the specified address when the destination address is specified as a filter on the subscriber communication network 105 side.
  • the protocol type display column 115c#4 displays the specified protocol when the protocol is specified as a filter on the subscriber communication network 105 side.
  • the source port number display column 115c#5 displays the designated port when the source port is designated as a filter on the subscriber communication network 105 side.
  • the destination port number display column 115c#6 displays the designated port when the destination port is designated as a filter on the subscriber communication network 105 side.
  • the entry operation display column 115c#7 displays the operation as a filter on the subscriber communication network 105 side.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of an entry input screen image for inputting one entry of the WAN side filter.
  • the entry input screen image 116 shown in FIG. 6 is a screen image when the entry with entry number "1" in FIG. 5 is input.
  • the entry input screen image 116 includes a title field 116a, a source address designation field 116b, a destination address designation field 116c, a protocol designation field 116d, a source port number designation field 116e, and a destination port number designation field 116f. and an operation designation column 116g.
  • start value input column 116h and the end value input column 116i are used when specifying a range in the source address specification column 116b, destination address specification column 116c, source port number specification column 116e, or destination port number specification column 116f. This is a field for input.
  • the source address specification field 116b allows you to specify the target for filtering based on the source address from "IP address range”, “IP subnet”, and "MAC address”.
  • IP address range a source address range
  • IP subnet a target for filtering based on the source address
  • MAC address a source address
  • the destination address specification field 116c also allows you to specify the target for filtering based on the destination address from "IP address range”, “IP subnet”, and "MAC address”. An address has been specified.
  • the IPv6tables rule deployment AP execution unit 132 transfers the LAN side filtering settings or WAN side filtering settings received by the IPv6 packet filter GUI processing unit 131 to the IP6tables main unit 141 (described later) of the S/W transfer processing unit 140. and execute filtering according to the filtering settings.
  • the S/W transfer processing unit 140 filters the LAN side packets received by the LAN I/F unit 111 or the WAN side packets received by the WANI/F unit 112, and transfers these packets. .
  • the S/W transfer processing unit 140 includes an ip6tables main unit 141, a S/W packet transfer processing unit 142, and an ip6tables extension unit 143.
  • the ip6tables main unit 141 sets, manages, and inspects a table of IPv6 packet filter rules of the Linux kernel, and executes filtering using the table.
  • the ip6tables main unit 141 includes a PRE ROUTING execution unit 141a, a FORWARDING execution unit 141b, and a POST ROUTING execution unit 141c.
  • the processing of these functional units is packet filter processing that is normally performed within Linux, and is described in detail in the following literature, etc., so the explanation here will be omitted.
  • Literature Iptables tutorial 1.2.2, “Searched on December 16, 2021”, URL: ⁇ https://www. frozen. net/iptables-tutorial/iptables-tutorial. html>
  • the ip6tables main unit 141 specifies the IP address. It functions as a filtering execution unit that executes IP filtering, which is the filtering used.
  • the S/W packet transfer processing unit 142 transfers the LAN side packet received by the LAN I/F unit 111 or the WAN side packet received by the WANI/F unit 112.
  • the S/W packet transfer processing unit 142 includes a route resolution unit 142a and a destination MAC resolution unit 142b.
  • the processing in these functional units is also packet transfer processing that is normally performed within Linux, so a detailed explanation will be omitted.
  • the ip6tables main unit 141 and the S/W packet transfer processing unit 142 described above constitute a transfer unit that resolves the address of a packet and routes the packet.
  • the ip6tables extension unit 143 functions as an extension function unit that executes MAC filtering, which is filtering of the destination MAC address of a packet after being routed by the ip6tables main unit 141 and the S/W packet transfer processing unit 142, according to the rules of the IP packet filter. .
  • the rule here is to perform address resolution of the packet after routing, and perform MAC filtering using the destination MAC address resolved by the address resolution. Therefore, the ip6tables extension unit 143 causes the destination MAC resolution unit 142b to perform address resolution according to the rules, and performs MAC filtering using the resolved MAC address.
  • the WANI/F unit 112 serving as a reception I/F receives a packet from the subscriber communication network 105, and the ip6tables main unit 141 and the S/W packet transfer processing unit 142 receive the packet. Routing is performed to the LAN 104, and the ip6tables extension unit 143 performs MAC filtering on the destination MAC address that specifies the MAC address of the terminal 101 connected to the LAN 104, without using the IP address of the terminal 101. be able to.
  • the ip6tables extension unit 143 executes filtering based on the destination MAC address using the destination MAC resolution determination chain PPOE1_WAN_TO_LAN_rule1, which is an extension of the processing in the ip6tables main unit 141.
  • the ip6tables extension unit 143 includes a DSTMAC processing unit 143a and a routed-dst-mac processing unit 143b.
  • the DSTMAC processing unit 143a is activated to perform processing for resolving a destination MAC address from a destination IP address, and processes received packets according to evaluation rules configured so that packets for which destination MAC filtering is to be performed pass through the DSTMAC target. , is given to the routed-dst-mac processing unit 143b.
  • the routed-dst-mac processing unit 143b determines whether the destination MAC address of the packet from the DSTMAC processing unit 143a matches the destination MAC address resolved from the destination IP address.
  • Part or all of the network processing unit 120 described above includes, for example, the memory 10 and a CPU (Central Processing) that executes a program stored in the memory 10, as shown in FIG. 7(A). It can be configured by a processor 11 such as a processor unit. Such a program may be provided through a network, or may be provided recorded on a recording medium. That is, such a program may be provided as a program product, for example.
  • a CPU Central Processing
  • part or all of the network processing unit 120 may include, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, or an ASIC (Application Specific), as shown in FIG. 7(B). It can also be configured with a processing circuit 12 such as an integrated circuit (integrated circuit) or a field programmable gate array (FPGA). As described above, the network processing unit 120 can be configured with a processing circuit network.
  • a processing circuit 12 such as an integrated circuit (integrated circuit) or a field programmable gate array (FPGA).
  • the LAN I/F unit 111 can be realized by a communication interface such as a NIC (Network Interface Card) that can be connected to the LAN 104.
  • the WANI/F unit 112 can be realized by a communication interface such as a NIC that can be connected to the subscriber communication network 105.
  • FIG. 8 is a flowchart schematically showing the packet filter operation inside Linux.
  • the LANI/F unit 111 or the WANI/F unit 112 receives a packet (S10).
  • the received packet is sent to the S/W transfer processing section 140.
  • the PRE ROUTING execution unit 141a of the S/W transfer processing unit 140 executes three predetermined filtering processes based on ip6tables, and provides the packet to the route resolution unit 142a (S11).
  • the route resolution unit 142a executes a routing table search based on the destination of the packet (S12). Then, the route solving unit 142a determines whether the result of the routing table search in step S12 is directed to the HGW 110, which is the own device (S13). If the destination of the packet is an external device other than the HGW 110 (No in S13), the process proceeds to step S14, and if the destination of the packet is the HGW 110 (Yes in S13), the process proceeds to step Proceed to S19.
  • step S14 the packet is given to the FORWARDING execution unit 141b, and two predetermined filtering processes are performed. The packet is then given to the POST ROUTING execution unit 141c.
  • the POST ROUTING execution unit 141c After executing two predetermined filtering processes, the POST ROUTING execution unit 141c performs an output I/F transmission process (S15). In the output I/F transmission process, the POST ROUTING execution unit 141c determines whether the destination of the packet is an Ether type I/F (S16). If the destination of the packet is an Ether type I/F (Yes in S16), the process proceeds to step S17, and if the destination of the packet is not an Ether type I/F (No in S16), the process proceeds to step S17. The process proceeds to step S18.
  • step S17 the destination MAC resolution unit 142b executes destination MAC resolution for the destination IP address.
  • the process then proceeds to step S18.
  • step S18 the packet is given to the LANI/F unit 111 or WANI/F unit 112 depending on the destination, and is transmitted from the LANI/F unit 111 or WANI/F unit 112.
  • the packet whose destination is determined to be the HGW 110 in step S13 is subjected to two filtering processes in the INPUT unit 126 (see FIG. 11) in step S19. Thereafter, it is given to the application of the HGW 110 (S20).
  • the route resolution unit 142a performs a routing table search for the packet (S22). Then, the OUTPUT unit 127 (see FIG. 11) performs two predetermined filtering processes on the packet (S23). Thereafter, the packet is sent to the POST ROUTING execution unit 141c, and the processes of steps S15 to S18 are performed in the same manner as described above.
  • the LAN side filtering settings shown in FIG. 3 are expanded to packet filter operations inside Linux, as shown in FIG.
  • a chain is a block that summarizes each evaluation rule.
  • an I/F corresponding to LAN (here, eth0) is specified as the input I/F
  • an I/F corresponding to PPPoE (here, ppp1000) is specified as the output I/F.
  • the rules 31 are configured so that transfer packets having the corresponding input/output I/F are passed.
  • filtering settings using the source MAC address shown in entry number 3 in FIG. " already exists, so it is configured as the rule 34 that specifies it as is.
  • the WAN-side filtering settings shown in FIG. 5 are expanded to packet filter operations inside Linux, as shown in FIG. 10.
  • the WAN side filtering setting is a filter corresponding to packets destined for LAN from ISP1's PPPoE
  • a corresponding chain 40, PPPoE1_WAN_TO_LAN is created.
  • an I/F corresponding to LAN (here, eth0) is specified as the output I/F
  • an I/F corresponding to PPPoE (here, ppp1000) is specified as the input I/F.
  • the rules 42 are configured so that transfer packets having the corresponding input/output I/F are passed.
  • evaluation rules 43 and 44 corresponding to entry numbers 1 and 2 of the WAN side filtering settings shown in FIG. 5 are written.
  • entry number 1 in which the destination MAC address is specified as the filtering condition becomes rule 43.
  • the filtering settings other than the destination MAC address are directly applied to the filtering condition settings of the rule 43.
  • the filtering settings for the destination MAC address are configured to shift to the chains 45 and 46 that evaluate the destination MAC resolution determination chain PPPoE1_WAN_TO_LAN_rule1.
  • Chains 45 and 46 show two extended operations configured in iptables to implement filtering by destination MAC address in destination MAC resolution determination chain PPPoE1_WAN_TO_LAN_rule1.
  • Chain 45 is an evaluation rule that creates a new target DSTMAC that starts the process of resolving the destination MAC address from the destination IP address, and allows a packet that attempts to perform destination MAC filtering to pass through the DSTMAC target.
  • Chain 46 creates a new option -routed-dst-mac for determining a match with the destination MAC address resolved from the destination IP address in the extended matching module mac for MAC address determination in iptables, and adds the destination MAC address filter there.
  • This is an evaluation rule that allows you to specify conditions.
  • the existing extended matching module mac and the option -mac-source that matches the source MAC address are described in the following document.
  • Literature iptables-extensions, "Searched on December 16, 2021”, URL: ⁇ https:linuxjm. osdn. jp/html/iptables/man8/iptables-extensions. 8. html>
  • FIG. 11 is a simplified diagram of the IP packet filtering process and destination MAC resolution process shown in FIG. 8.
  • FIG. 11 it is assumed that the operations in the DSTMAC processing unit 143a and the operations in the routed-dst-mac processing unit 143b are specified by rules under the FORWARD chain.
  • the DSTMAC processing unit 143a targets the destination I/F of the packet obtained by the route resolution 60 performed by the route resolution unit 142a.
  • a destination MAC address resolution request 50 is sent to the destination MAC resolution unit 142b from the destination IP address of the packet.
  • the DSTMAC processing unit 143a immediately sets the destination MAC address to the DSTMAC target. Return from the operation and evaluate the next rule.
  • the DSTMAC processing unit 143a queues the corresponding packet. ing, interrupts the rule evaluation, and waits until receiving the asynchronous destination MAC address resolution response 51 from the destination MAC resolution unit 142b.
  • the DSTMAC processing unit 143a returns from the DSTMAC target operation and evaluates the next rule.
  • the routed-dst-mac processing unit 143b instructs the destination MAC resolution unit 142b to perform the extended filtering operation by the route resolution unit 142a.
  • a destination MAC address search 52 is requested from the destination IP address of the packet.
  • the routed-dst-mac processing unit 143b further performs a process based on the destination MAC address filter condition passed as a parameter of the extended filtering operation. Make a comparison. If the comparison results in a match, the routed-dst-mac processing unit 143b determines that the extended filtering condition is satisfied.
  • the routed-dst-mac processing unit 143b determines that the extended filtering condition is not satisfied.
  • the filter with entry number 1 shown in FIG. It can be expanded and realized.
  • FIG. 12 is a flowchart showing DSTMAC target processing performed by the DSTMAC processing unit 143a.
  • internal processing of the DSTMAC target is requested from the iptables side at the timing of evaluating the rule describing the DSTMAC target for the received packet.
  • the DSTMAC processing unit 143a When DSTMAC target processing is requested (S70), the DSTMAC processing unit 143a first checks the type of the destination I/F of the packet and determines whether the type is Ether type (S71). If the type is not Ether type (No in S71), there is no need to resolve the destination MAC address, so the process immediately moves to step S79, this DST MAC target process ends, and moves to evaluation of the next rule. On the other hand, if the type is Ether type (Yes in S71), the process advances to step S72.
  • step S72 the DSTMAC processing unit 143a issues a destination MAC address resolution request to the destination MAC resolution unit 142b.
  • the destination I/F for packets is executed at the timing of route resolution 60 in FIG. 11, and operates only for packets to be transferred to another I/F. Therefore, the DSTMAC operation here can only be used in the chain after route resolution 60, for example, FORWARD or POSTROUTING.
  • the DSTMAC processing unit 143a determines whether a destination MAC resolved response has been returned from the destination MAC resolution unit 142b (S73). If a destination MAC resolved response is returned (Yes in S73), the destination MAC has been resolved, so the process immediately moves to step S79, this DST MAC target processing ends, and moves to evaluation of the next rule. . On the other hand, if a destination MAC resolving response is returned (No in S73), the process proceeds to step S74.
  • step S74 the DSTMAC processing unit 143a checks the number of packets being queued within the DSTMAC processing unit 143a, and determines whether the number of packets is equal to or greater than a threshold value. If the number of packets is equal to or greater than the threshold (Yes in S74), the process proceeds to step S75, and the DSTMAC processing unit 143a discards the packet as the destination MAC cannot be resolved. On the other hand, if the number of packets is less than the threshold (No in S74), the process advances to step S76.
  • step S76 the DSTMAC processing unit 143a queues the packet.
  • the DSTMAC processing unit 143a determines whether or not a destination MAC resolution result response has been received from the destination MAC resolution unit 142b (S77). If the destination MAC resolution result response is received (Yes in S77), the process proceeds to step S78.
  • step S78 the DSTMAC processing unit 143a takes out the packet from the queue. The process then proceeds to step S79.
  • step S79 the DSTMAC processing unit 143a ends the DSTMAC target processing and moves on to evaluation of the next rule.
  • the DSTMAC processing unit 143a checks whether the destination IP address of the packet exists in the destination MAC resolving IP list 85. If the destination IP address of the packet exists in the destination MAC resolution IP list 85, the DSTMAC processing unit 143a pairs the packet for which the DSTMAC processing request 80 was made with the target DSTMAC rule, and The packets are queued in the order of arrival.
  • the DST MAC processing unit 143a calls the destination MAC resolution unit 142b with a destination MAC address resolution request 82.
  • the destination MAC resolution unit 142b responds with a destination MAC address resolution response 83, which is a synchronization response, as resolved or under resolution. If the destination MAC address resolution response is resolved, the DSTMAC processing unit 143a responds to the ip6tables main unit 141 as DSTMAC end 84, and moves on to the next rule evaluation.
  • the DST MAC processing unit 143a creates a destination MAC resolution IP list 85 for each destination IP to avoid requesting destination MAC resolution twice.
  • the DSTMAC processing unit 143a pairs the packet for which the DSTMAC processing request 80 has been made and the target DSTMAC rule, creates a destination MAC resolving packet list 81 for each destination IP address, and creates a list 81 for each destination IP address. Queue packets in the order of arrival.
  • the DSTMAC processing unit 143a when the DSTMAC processing unit 143a receives the asynchronous destination MAC resolution result response 86 from the destination MAC resolution unit 142b, the DSTMAC processing unit 143a receives the destination MAC resolution result response 86 received from the destination MAC resolution packet list 81. For all packets in the pending packet list that correspond to the destination IP of , a DSTMAC processing end 84 is responded, and the process moves to the next rule evaluation.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the processing performed by the routed-dst-mac processing unit 143b.
  • the routed-dst-mac processing unit 143b In accordance with the rule simply using the extended matching module for MAC address determination in FIG. This is a process of inquiring whether or not.
  • the routed-dst-mac processing unit 143b checks the type of destination I/F of the packet, and determines the destination I/F of the packet. It is determined whether the type is Ether type (S91). If the type is not Ether type (No in S91), the destination MAC cannot be resolved, so the process immediately moves to step S95, ends the destination MAC determination process as a mismatch, and moves on to evaluation of the next rule. .
  • the routed-dst-mac processing unit 143b requests the destination MAC resolution unit 142b to check the destination MAC (S92). This corresponds to the process indicated by reference numeral 52 in FIG.
  • the routed-dst-mac processing unit 143b determines whether the destination MAC address exists based on the response from the destination MAC resolution unit 142b (S93). If the destination MAC address does not exist (No in S93), the process immediately moves to step S95, ends this destination MAC determination process as a mismatch, and moves on to evaluation of the next rule.
  • step S94 the routed-dst-mac processing unit 143b determines whether the destination MAC address matches the MAC address of the determination condition. If they do not match (No in S94), the process moves to step S95, and if they match (Yes in S94), the process moves to step S96.
  • step S95 the routed-dst-mac processing unit 143b terminates the destination MAC determination process as a mismatch, and moves on to evaluation of the next rule.
  • step S96 the routed-dst-mac processing unit 143b determines that the destination MAC determination process is a match, ends the process, and moves on to evaluation of the next rule.
  • the filtering that includes the destination MAC address as a filtering condition which is indicated by entry number 1 in FIG.
  • the HGW 110 resolves the destination MAC address for the destination IP address at any timing during the packet filter evaluation after searching the routing table, and Since the configuration is configured to be able to evaluate the packet filter of The connection from the subscriber communication network 105 to the LAN 104 can also be specified using the destination MAC address. This makes it possible to specify packet filtering that is not affected by changes in the IP address assigned to the terminal 101 on the LAN 104 side.
  • the destination MAC filtering is applied to packets that require destination MAC filtering.
  • the configuration can be configured such that only the destination MAC address is requested to be resolved, and the rule 46 evaluates the condition of only the destination MAC address. With this configuration, destination MAC resolution processing is not performed for packets that do not require destination MAC filtering, thereby reducing the processing load.
  • the above explanation mainly took as an example an IPv6 address in which the address of the terminal 101 on the LAN 104 side changes depending on the prefix allocated from the ISP network, but in the first embodiment, the terminal 101 on the LAN 104 side changes the address of the terminal 101 on the LAN 104 side. It is also applicable in any case.
  • Embodiment 2 In the first embodiment, a new DSTARP target is created to request destination MAC address resolution and to hold packets while the destination MAC is being resolved.
  • the configuration method for performing such operations is as follows. It is not limited to this.
  • Embodiment 2 shows a configuration example in which an existing QUEUE target holds a packet while the destination MAC is being resolved, and a DSTARP application that has received a notification from the NFQUEUE target issues a request for destination MAC address resolution.
  • Literature iptables-extensions, "Searched on December 16, 2021”, URL: ⁇ https://linuxjm. osdn. jp/html/iptables/man8/iptables-extensions. 8. html>
  • a communication system 200 including an HGW 210 which is an in-home communication device according to the second embodiment, includes a plurality of terminals 101, a subscriber access server 102, a first ISP system 103A, It includes a second ISP system 103B and an HGW 210.
  • the terminal 101, the subscriber access server 102, the first ISP system 103A, and the second ISP system 103B of the communication system 200 in the second embodiment are the same as the terminal 101, the subscriber access server 102 of the communication system 100 in the first embodiment. , the first ISP system 103A and the second ISP system 103B.
  • the HGW 210 includes a LAN I/F section 111, a WANI/F section 112, and a network processing section 220.
  • the LAN I/F unit 111 and the WANI/F unit 112 of the HGW 210 according to the second embodiment are the same as the LAN I/F unit 111 and the WANI/F unit 112 of the HGW 110 according to the first embodiment.
  • the network processing unit 220 controls processing at the HGW 210.
  • the network processing unit 220 controls relay processing for outputting packets from the subscriber communication network 105 to the LAN 104 and outputting packets from the LAN 104 to the subscriber communication network 105.
  • the network processing unit 220 is compatible with IPv6.
  • the network processing unit 220 includes a PPPoEv6 client function unit 121, a DHCPv6 client function unit 122, a DHCPv6 server function unit 123, an IPv6 router advertisement server function unit 124, and an IPv6 packet filter function unit 225.
  • the PPPoEv6 client function unit 121, DHCPv6 client function unit 122, DHCPv6 server function unit 123, and IPv6 router advertisement server function unit 124 of the network processing unit 220 in the second embodiment are the PPPoEv6 client function of the network processing unit 120 in the first embodiment. section 121 , DHCPv6 client function section 122 , DHCPv6 server function section 123 , and IPv6 router advertisement server function section 124 .
  • the IPv6 packet filter function unit 225 filters packets received by the LAN I/F unit 111 from the LAN 104 side and packets received by the WANI/F unit 112 from the subscriber communication network 105 side.
  • FIG. 15 is a block diagram schematically showing the configuration of the IPv6 packet filter function section 225 in the second embodiment.
  • the IPv6 packet filter function section 225 includes a S/W transfer setting control section 130 and a S/W transfer processing section 240.
  • the S/W transfer setting control unit 130 of the IPv6 packet filter function unit 225 in the second embodiment is the same as the S/W transfer setting control unit 130 of the IPv6 packet filter function unit 125 in the first embodiment.
  • the S/W transfer processing unit 240 filters the LAN side packets received by the LAN I/F unit 111 or the WAN side packets received by the WANI/F unit 112, and transfers these packets. .
  • the S/W transfer processing unit 240 includes an ip6tables main unit 141, a S/W packet transfer processing unit 142, an ip6tables extension unit 243, and an NFQUEUE processing unit 244.
  • the ip6tables main unit 141 and the S/W packet transfer processing unit 142 of the S/W transfer processing unit 240 in the second embodiment are the same as the ip6tables main unit 141 and the S/W packet transfer processing unit 140 of the S/W transfer processing unit 140 in the first embodiment. It is similar to the transfer processing unit 142.
  • the ip6tables extension unit 243 executes filtering based on the destination MAC address using the destination MAC resolution determination chain PPOE1_WAN_TO_LAN_rule1, which is an extension of the processing in the ip6tables main unit 141, in response to instructions from the ip6tables main unit 141.
  • the ip6tables extension unit 243 includes a DSTMAC processing unit 243a and a routed-dst-mac processing unit 143b.
  • the routed-dst-mac processing unit 143b of the ip6tables extension unit 243 in the second embodiment is the same as the routed-dst-mac processing unit 143b of the ip6tables extension unit 143 in the first embodiment.
  • the DSTMAC processing unit 243a is activated to perform a process of resolving a destination MAC address from a destination IP address, and processes received packets according to evaluation rules configured so that packets for which destination MAC filtering is to be performed pass through the DSTMAC target. , is given to the routed-dst-mac processing unit 143b.
  • the DSTMAC processing unit 243a does not hold or retransmit received packets, but causes the NFQUEUE processing unit 244 to perform these processes.
  • the NFQUEUE processing unit 244 holds and retransmits received packets. For example, the NFQUEUE processing unit 244 temporarily stores the packet before address resolution is performed in a memory (not shown) that functions as a temporary storage unit. Note that this memory may be the memory 10 shown in FIG. 7(A), or may be provided separately from the memory 10.
  • the ip6tables extension unit 243 causes the destination MAC resolution unit 142b to resolve the address of the packet. After making a request and performing address resolution of the packet, MAC filtering is performed using the MAC address resolved by the address resolution.
  • the WAN-side filtering settings shown in FIG. 5 are expanded to the packet filter operation inside Linux, as shown in FIG. 16.
  • the expansion shown in FIG. 16 is almost the same as the expansion shown in FIG. 10, but rule 45 in the expansion shown in FIG. 10 is changed to rule 47.
  • rule 47 the operation for starting destination MAC resolution is expanded to NFQUEUE, which is an existing extension target of iptables, and furthermore, the parameter -queue-num is set to ifindex, which is the I/F number of the LAN side I/F. is specified.
  • FIG. 17 is a simplified diagram of the IP packet filtering process and the destination MAC resolution process.
  • the NFQUEUE processing unit 244 that executes the NFQUEUE target operates instead of the DSTMAC target in accordance with the specification of the rule 47 that requests destination MAC address resolution.
  • the NFQUEUE processing unit 244 holds the packet and transmits an NFQUEUE pending packet notification 53 to the DSTMAC processing unit 243a that executes the DSTMAC application in the user space.
  • the DSTMAC processing unit 243a analyzes the destination IP address of the notified pending packet, and if the destination MAC address for the destination IP address has not been resolved, transmits a destination MAC address resolution request 50 to the destination MAC resolution unit 142b.
  • the destination MAC resolution unit 142b sends a destination MAC address resolution response 51 to the DSTMAC processing unit 243a.
  • the DSTMAC processing unit 243a transmits to the NFQUEUE processing unit 244 an NFQUEUE pending packet response 54 in response to all NFQUEUE pending packet notifications 53 for the corresponding destination IP address.
  • the NFQUEUE processing unit 244 Upon receiving the NFQUEUE pending packet response 54, the NFQUEUE processing unit 244 discards the packet or restarts the next rule evaluation based on the notification from the DSTMAC processing unit 243a.
  • FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the DSTMAC processing unit 243a in the second embodiment when packet retention during destination MAC resolution is implemented using NFQUEUE.
  • the DSTMAC processing unit 243a When the DSTMAC processing unit 243a is notified of the held packet from the NFQUEUE processing unit 244 (S100), the DSTMAC processing unit 243a first obtains the I/F number of the destination I/F from the held packet queue number (S101). ).
  • the DSTMAC processing unit 243a checks the type of the destination I/F, and determines whether the type of the destination I/F is Ether type (S102). If the type of destination I/F is not Ether type (No in S102), the process proceeds to step S103, and if the type of destination I/F is Ether type (Yes in S102), the process proceeds to step S103. Proceed to S104.
  • step S103 the DSTMAC processing unit 243a notifies the NFQUEUE processing unit 244 of the pending packet response so that it can proceed to the next rule since it is not necessary to resolve the destination MAC address. Then, the process moves to step S108, and the NGQUEUE pending packet process ends.
  • step S104 the DSTMAC processing unit 243a determines whether or not destination MAC address resolution for the destination IP address of the pending packet is activated. to judge. If destination MAC address resolution is not activated (No in S104), the process moves to step S105, and if destination MAC address resolution is activated (Yes in S104), the process moves to step S106. do.
  • step S105 the DSTMAC processing unit 243a transmits a destination MAC address resolution request to the destination MAC resolution unit 142b. The process then moves to step S106.
  • step S106 the DSTMAC processing unit 243a determines whether or not a destination MAC address resolution response has been received from the destination MAC resolution unit 142c. If the destination MAC address resolution response is received (Yes in S106), the process moves to step S107.
  • step S107 the DSTMAC processing unit 243a sends the NFQUEUE processing unit 244 a pending packet response to proceed to the next rule for all pending packet notifications having the destination IP address corresponding to the received destination MAC address resolution response. Notice. Then, the process moves to step S108, and the NFQUEUE pending packet process ends.
  • the existing NFQUEUE target is used instead of the DSTMAC target introduced in the first embodiment, and the destination MAC I'm trying to get the solution to work. Therefore, the DSTMAC processing unit 243a does not need to include its own packet retention or retransmission logic, which simplifies the process.
  • the DSTMAC processing unit 243a is a process that operates in user space, it has the effect of being easier to create than a DSTMAC target created in kernel space.
  • Embodiment 3 In the first or second embodiment, a method of controlling the HGW 110 or 210 that is equipped with a packet filter that allows specifying the MAC address of a LAN side terminal is shown, but in the third embodiment, a high-speed control method using H/W (HardWare) is described. Enables IP packet transfer.
  • H/W HardWare
  • a communication system 300 including an HGW 310 which is an in-home communication device according to the third embodiment, includes a plurality of terminals 101, a subscriber access server 102, a first ISP system 103A, It includes a second ISP system 103B and an HGW 310.
  • the terminal 101, the subscriber access server 102, the first ISP system 103A, and the second ISP system 103B of the communication system 300 in the third embodiment are the same as the terminal 101, the subscriber access server 102 of the communication system 100 in the first embodiment. , the first ISP system 103A and the second ISP system 103B.
  • the HGW 310 includes a LAN I/F section 111, a WANI/F section 112, and a network processing section 320.
  • the LAN I/F unit 111 and the WANI/F unit 112 of the HGW 310 according to the third embodiment are similar to the LAN I/F unit 111 and the WANI/F unit 112 of the HGW 110 according to the first embodiment.
  • the network processing unit 320 controls processing at the HGW 310.
  • the network processing unit 320 controls relay processing for outputting packets from the subscriber communication network 105 to the LAN 104 and outputting packets from the LAN 104 to the subscriber communication network 105.
  • the network processing unit 320 is compatible with IPv6.
  • the network processing unit 320 includes a PPPoEv6 client function unit 121, a DHCPv6 client function unit 122, a DHCPv6 server function unit 123, an IPv6 router advertisement server function unit 124, and an IPv6 packet filter function unit 325.
  • the PPPoEv6 client function unit 121, DHCPv6 client function unit 122, DHCPv6 server function unit 123, and IPv6 router advertisement server function unit 124 of the network processing unit 320 in the third embodiment are the PPPoEv6 client function of the network processing unit 120 in the first embodiment. section 121 , DHCPv6 client function section 122 , DHCPv6 server function section 123 , and IPv6 router advertisement server function section 124 .
  • the IPv6 packet filter function unit 325 filters packets received by the LAN I/F unit 111 from the LAN 104 side and packets received by the WANI/F unit 112 from the subscriber communication network 105 side.
  • FIG. 19 is a block diagram schematically showing the configuration of the IPv6 packet filter function section 325 in the third embodiment.
  • the IPv6 packet filter function unit 325 includes a S/W transfer setting control unit 130, a S/W transfer processing unit 340 executed by S/W, and a H/W transfer processing unit 350 executed by H/W. Be prepared.
  • the S/W transfer processing section 340 includes an S/W packet transfer processing section 342 that performs filter processing using a combination of IP addresses and MAC addresses as described in Embodiment 1 or 2, and an IP flow management section 345.
  • the S/W packet transfer processing section 342 includes a destination MAC resolution section 342b.
  • the H/W transfer processing unit 350 includes a packet header extraction unit 351, an IP flow matching determination unit 352, a packet header editing unit 353, an H/WIP flow management unit 354, and a H/W destination MAC management unit 355. Be prepared.
  • the packet header extraction unit 351 examines the IP header of the IP packet received by the LAN I/F unit 111 or WANI/F unit 112, which is the reception I/F, and extracts the ⁇ source IP address, destination IP address, etc. , protocol, source port number, destination port number ⁇ .
  • Information obtained by combining the five values in ⁇ is basic configuration information for identifying which connection a packet belongs to, and is called session information or IP flow information.
  • This session information or IP flow information is information used to perform consistent processing on IP packets belonging to the same session. For example, when converting a source address or source port number in NAT (Network Address Translation) processing or NAPT (Network Address Port Translation) processing, all IP packets belonging to the same session have the same source address or Must be translated with the original port number.
  • NAT Network Address Translation
  • NAPT Network Address Port Translation
  • the source address or source port number for NAPT conversion is determined in the first packet, and all subsequent packets with the same session information or IP flow information have the same source address or source port number as the first packet. Converted to a port number.
  • this session information or IP flow information corresponds to management information called conntrack information in the network stack in Linux, for example, and is managed by the IP flow management unit 345.
  • the IP flow management unit 345 stores session information or IP flow information in a memory (not shown) that functions as a storage unit. Note that this memory may be the memory 10 shown in FIG. 7(A), or may be provided separately from the memory 10.
  • the IP flow matching determination unit 352 determines whether the flow information extracted by the packet header extraction unit 351 matches an entry registered in the H/WIP flow management unit 354 in the H/W transfer processing unit 350. to decide.
  • the IP flow matching determination unit 352 determines that there is no flow information for H/W transfer processing and transfers the packet to the S/WIP flow management unit 354. It is sent to the transfer processing unit 340.
  • the S/W transfer processing unit 340 Upon receiving the packet, the S/W transfer processing unit 340 performs destination route resolution and filtering processing in the S/W packet transfer processing unit 342.
  • the processing in the S/W packet transfer processing unit 362 is as described using FIG. 11. In other words, the processing in the S/W packet transfer processing unit 362 is a combination of packet filtering and destination route resolution, as described in the first embodiment.
  • the S/W packet transfer processing unit 342 can perform filtering based on the MAC address of the LAN side terminal shown in Embodiment 1.
  • the S/W packet transfer processing unit 342 determines that the first packet is to be discarded in the filtering process, the IP flow information of the packet is not registered in the IP flow management unit 345 in the S/W transfer processing unit 340. , the entry is not registered in the H/WIP flow management unit 354 either. Therefore, subsequent packets are similarly sent to the S/W transfer processing unit 340, where they are similarly determined to be discarded, and subsequent packets belonging to that IP flow are not transferred.
  • the S/W packet transfer processing unit 342 determines that the first packet is to be passed in the filtering process
  • the IP flow information of that packet is registered in the IP flow management unit 345 in the S/W transfer processing unit 340. Ru.
  • the IP flow management unit 345 causes the H/WIP flow management unit 354 to also register the IP flow information.
  • the destination MAC resolution unit 342b of the S/W packet transfer processing unit 342 performs destination MAC resolution processing on the first packet, and returns the packet to the H/W transfer processing unit 350.
  • the H/W transfer processing unit 350 receives the packet from the LAN I/F unit 111 or WANI/F unit 112, which is the transmission I/F on the opposite side.
  • the destination MAC resolution unit 342b of the S/W packet transfer processing unit 342 always synchronizes the MAC address resolved for the IP address with the H/W destination MAC management unit 355 of the H/W transfer processing unit 350. Please register as follows.
  • the packet header extraction unit 351 examines the header of the subsequent packet in the same way as the first packet, and extracts the ⁇ source IP address, destination IP address, protocol, transmission Source port number, destination port number ⁇ .
  • the IP flow matching determination unit 352 determines whether the extracted flow information matches the registered entry in the H/WIP flow management unit 354 in the H/W transfer processing unit 350.
  • the IP flow matching determination unit 352 determines that the flow information matches.
  • the packets determined to match the flow information here exclude some packets that require processing by the S/W transfer processing unit 340 or some exceptional packets that cannot be processed by the H/W transfer processing unit 350. , and is sent to the subsequent packet header editing section 353.
  • some packets that require processing by the S/W transfer processing unit 340 are, for example, control packets with a TCP (Transmission Control Protocol) SYN flag, FIN flag, or RST flag.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • the packet header editing unit 353 performs necessary packet header editing processing based on the IP flow editing information held by the H/WIP flow management unit 354 and the MAC address held by the H/W destination MAC management unit 355. .
  • the packet header editing unit 353 updates the packet address or port number for NAT processing, updates the source MAC based on the transmission I/F, or updates the destination MAC address for the next hop after routing.
  • Subsequent packets that have undergone the packet header editing process are finally processed only by the H/W transfer processing unit 350 from the LAN I/F unit 111 or WANI/F unit 112, which is the transmission I/F on the opposite side. , are transmitted without going through the S/W transfer processing section 340.
  • the H/W transfer processing unit 350 described above can be realized, for example, by the processing circuit 12 shown in FIG. 7(B).
  • the first packet is judged using the MAC address of the LAN side terminal, and when the first packet is judged to be passed, the subsequent packet is judged using the IP flow information.
  • Transfer processing is performed using H/W. Therefore, even with a general H/W transfer processing unit (Network Processor) that does not have a filtering function using MAC addresses, it is possible to perform filtering operations using the MAC address of the LAN side terminal and high-speed IP packets using H/W. A transfer operation can be realized.
  • Network Processor Network Processor
  • the HGW 310 further includes a H/W transfer processing unit 350 that functions as a hardware transfer unit that routes packets using hardware, and the ip6tables extension unit 143
  • the H/W transfer processing unit 350 is configured to perform MAC filtering on a subsequent packet that is a subsequent packet in the same session as the first packet. It is possible to perform routing and not perform MAC filtering on subsequent packets.
  • Embodiment 3 is based on the configuration of Embodiment 1, the configuration of Embodiment 3 may be configured based on the configuration of Embodiment 2.

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Abstract

HGW(110)は、パケットを受信するWANI/F部(112)と、そのパケットのアドレス解決を行い、そのパケットのルーティングを行うとともに、IPパケットフィルタのルールに従って、ルーティング後のパケットの宛先MACアドレスのフィルタリングであるMACフィルタリングを実行するIPv6パケットフィルタ機能部(125)とを備える。

Description

宅内通信装置及びフィルタリング方法
 本開示は、宅内通信装置及びフィルタリング方法に関する。
 IPv4(Internet Protocol version 4)におけるIPアドレスの枯渇の問題から、近年では、IPv6が使用されてきている。
 IPv6においては、従来のIPv4において宅内通信装置においてパケットフィルタリング処理として一般的に行われていた、宅内通信装置が収容する端末のIP(Internet Protocol)アドレスを指定することによるフィルタリング判定を実施することは困難である。
 その主な理由としては、以下の、(a)及び(b)の理由がある。
 (a)LAN(Local Area Network)側の端末に割り当てるIPv6アドレスは、通信網事業者から配布されたグローバルIPv6(Internet Protocol version 6)アドレスプレフィックスの一部をIPv6 Prefix Delegation動作で再配布するアドレスとなる。このため、LAN側の端末のIPv6アドレスのPrefix部は、通信網事業者が配布するアドレスに依存するようになっており、IPv6アドレスのPrefix部を、事前に自由に決めることができない。また、Prefix部のサブネット長も通信事業者から指定されるため、LAN側の端末のSuffix部のサブネット長もそのPrefix部のサブネット長に依存する。
 (b)IPv6では、LAN側の端末が複数のネットワークに所属し、各ネットワークから配布される複数のPrefixで端末アドレスを生成するMultiHomingのようなアドレス設定動作も普通に行われている。
 上記のような状況を考えると、通信網事業者から配布され、IPv6 Prefix Delegation動作でLAN側の端末に再配布されるアドレスを確認した後でないと、IPv6アドレス指定によるパケットフィルタリングを実現することができない。また、IPv6のMultiHoming動作等で、パケットフィルタの構成後に新規のIPv6ネットワークにその端末が接続し、新規のPrefixが配布された場合、パケットフィルタは、その新しいアドレスに追従しない。
 この点に関して、フィルタリングでは、必ずしもIPアドレスの指定が必要ではなく、宅内通信装置が知りうるLAN側端末のMAC(Media Access Control)アドレスで対象となる端末を指定する方法も考えられる。MACアドレスで端末を指定する場合、上記のような、IPv6アドレスを事前に指定するのが難しいことに起因する問題は解消される。
 ここで、例えば、宅内通信装置がOS(Operating System)としてlinuxを用いる場合、パケットフィルタとしてはlinuxが持つiptablesというフィルタ機構が用いられる。linuxのiptablesには送信元MACアドレスによるフィルタリングの指定が用意されている。
 このため、LANからWAN(Wide Area Network)への方向パケット送信時はこの機能を用いて、送信元MACアドレスを指定することで、LAN側の端末から受信されたパケットのフィルタリングを実現することができる。
 この点に関して、特許文献1には、MACアドレスとiptablesによるフィルタリングを用いた構成例として、ロードバランサを構成する方法が開示されている。
特開2019-176323号公報
 しかしながら、WAN側からLAN側への方向のパケットの受信時に宛先とするLAN側端末をMACアドレスでフィルタリングするのは簡単ではない。その理由は、MACアドレスを用いたフィルタリングを行うために、宅内通信装置は、以下の手順1~手順3の段階を踏む必要があるからである。
 手順1:宅内通信装置は、WAN側からLAN側への方向のパケットをルーティングして宛先IPアドレスに対する宛先I/F(InterFace)を決定する。
 手順2:宅内通信装置は、決定された宛先I/Fで、宛先IPアドレスに対応する宛先MACアドレスを割り出す。ここで、必要な場合には、宅内通信装置は、IPv4 ARP(Address Resolution Protocol)解決又はIPv6 Neighbor解決を行い、その間パケットを保留する必要がある。
 手順3:宅内通信装置は、その宛先MACアドレスでフィルタリングを行う。
 しかしながら、現在のiptablesは、以上のようなフィルタリング機構を備えていない。その主な理由は、以下の(c)~(e)であると考えられる。
 (c)宛先MACアドレスは、宛先I/FがEthernetI/FのようなLayer2アドレスで通信するI/Fでのみ必要であり、PPP I/F(Point-to-Point Protocol I/F)のようにLayer2のアドレスを必要としないI/Fを宛先とする場合は必要ではない。
 (d)宛先I/FがLayer2アドレスを必要とする場合の処理を、IPパケットフィルタ等のLayer3の処理で行うのは適切ではない。
 (e)このためLayer3処理では、宛先I/FのLayer2種別に依らない共通的な処理のみが実行され、最後に宛先I/Fから送信する段階で、Layer2送信に必要な宛先MACアドレス解決が行われる構成とし、通信Layerの階層構成を維持し、拡張性のある柔軟なIPスタック構造が必要となる。
 一方で、上記の手順1~手順3の処理順序があるため、先に実行するLayer3のIPパケットフィルタの段階では、後で実行する宛先MACアドレスは未解決な状態であり、このためLAN側端末の宛先MACアドレスの指定が実現できない。
 以上のように、宅内通信装置には、LAN側IPv6端末をMACアドレスで指定することにより、通信網から配布されるIPv6Prefixに依存しないLAN側端末指定が可能になるという利点が存在するにもかかわらず、WAN側からLAN側への方向のパケット受信時に、LAN側の端末を宛先MACアドレスで指定するフィルタリングの実現に課題があるため、通信網から配布されるIPv6Prefixに依存しないLAN側端末のフィルタリングが実現できていない。
 そこで、本開示の一又は複数の態様は、通信網から配布されるIPv6プレフィックスに依存することなく、LAN側の端末の通信にフィルタリングを実現することができるようにすることを目的とする。
 本開示の一態様に係る宅内通信装置は、パケットを受信する受信インタフェースと、前記パケットのアドレス解決を行い、前記パケットのルーティングを行う転送部と、IP(Internet Protocol)パケットフィルタのルールに従って、前記ルーティング後の前記パケットの宛先MAC(Media Access Control)アドレスのフィルタリングであるMACフィルタリングを実行する拡張機能部と、を備えることを特徴とする。
 本開示の一態様に係るフィルタリング方法は、パケットを受信し、パケットのルーティングを行い、IP(Internet Protocol)パケットフィルタのルールに従って、前記ルーティング後に前記パケットのアドレス解決を行い、前記アドレス解決により解決された、前記パケットの宛先MAC(Media Access Control)アドレスのフィルタリングであるMACフィルタリングを実行することを特徴とする。
 本開示の一又は複数の態様によれば、通信網から配布されるIPv6プレフィックスに依存することなく、LAN側の端末の通信にフィルタリングを実現することができる。
実施の形態1~3に係る宅内通信装置であるHGWを含む通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態1におけるIPv6パケットフィルタ機能部の構成を概略的に示すブロック図である。 LAN側フィルタリング設定用画面画像の一例を示す概略図である。 LAN側フィルタの一つのエントリを入力するエントリ入力画面画像の一例を示す概略図である。 WAN側フィルタリング設定用画面画像の一例を示す概略図である。 WAN側フィルタの一つのエントリを入力するエントリ入力画面画像の一例を示す概略図である。 (A)及び(B)は、ハードウェア構成例を示すブロック図である。 linux内部のパケットフィルタ動作を模式的に示すフローチャートである。 linux内部のパケットフィルタ動作への第1の展開例を示す概略図である。 linux内部のパケットフィルタ動作への第2の展開例を示す概略図である。 実施の形態1におけるIPパケットフィルタ処理と、宛先MAC解決処理とを簡略化して示したブロック図である。 DSTMACターゲット処理を示すフローチャートである。 DSTMACターゲットのキューイング処理の実装例を概略的に示すブロック図である。 routed-dst-mac処理部が行う処理を示すフローチャートである。 実施の形態2におけるIPv6パケットフィルタ機能部の構成を概略的に示すブロック図である。 linux内部のパケットフィルタ動作への第3の展開例を示す概略図である。 実施の形態2におけるIPパケットフィルタ処理と、宛先MAC解決処理とを簡略化して示したブロック図である。 実施の形態2において、宛先MAC解決中のパケット保持をNFQUEUEで実現した場合の、DSTMAC処理部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態3におけるIPv6パケットフィルタ機能部の構成を概略的に示すブロック図である。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1に係る宅内通信装置であるHGW(Home GateWay)110を含む通信システム100の構成を概略的に示すブロック図である。
 通信システム100は、複数の端末101A、101B、101C、・・・と、加入者アクセスサーバ102と、第1のISP(Internet Service Provider)システム103Aと、第2のISPシステム103Bと、HGW110とを備える。
 ここで、複数の端末101A、101B、101C、・・・の各々を特に区別する必要がない場合には、複数の端末101A、101B、101C、・・・の各々を、端末101という。
 端末101と、HGW110とは、LAN104に接続されており、HGW110と、加入者アクセスサーバ102とは、インターネットなどの加入者通信網105に接続されている。
 端末101は、HGW110を介して、加入者通信網105にアクセスする。
 加入者アクセスサーバ102は、加入者通信網105にアクセスするために、端末101がアクセスするサーバである。
 第1のISPシステム103Aは、第1のインターネットサービスを提供する事業者のシステム、第2のISPシステム103Bは、第2のインターネットサービスを提供する事業者のシステムである。ここで、第1のインターネットサービスと、第2のインターネットサービスとは異なるものとする。
 HGW110は、LANI/F部111と、WANI/F部112と、ネットワーク処理部120とを備える。
 LANI/F部111は、LAN104を介して通信を行うためのLAN側の通信インタフェースである。
 WANI/F部112は、WANとしての加入者通信網105を介して通信を行うためのWAN側の通信インタフェースである。
 ここで、LANI/F部111又はWANI/F部112は、パケットを受信する受信I/Fとして機能し、LANI/F部111又はWANI/F部112は、パケットを送信する送信I/Fとしても機能する。
 ネットワーク処理部120は、HGW110での処理を制御する。例えば、ネットワーク処理部120は、加入者通信網105からのパケットを、LAN104に出力し、LAN104からのパケットを、加入者通信網105に出力する中継処理を制御する。ここで、ネットワーク処理部120は、IPv6に対応しているものとする。
 ネットワーク処理部120は、PPPoEv6クライアント機能部121と、DHCPv6クライアント機能部122と、DHCPv6サーバ機能部123と、IPv6ルータ広告サーバ機能部124と、IPv6パケットフィルタ機能部125とを備える。
 PPPoEv6クライアント機能部121は、WANI/F部112を介して、IPv6のインターネット接続サービスであるPPPoE(Point-to-Point Protocol over Ethernet)を使用して、加入者通信網105を介した通信を実行する。
 DHCPv6クライアント機能部122は、WANI/F部112を介して、第1のISPシステム103A又は第2のISPシステム103Bに含まれているDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)サーバ(図示せず)からIPv6のIPアドレスを取得する。
 DHCPv6サーバ機能部123は、端末101にIPアドレスを配布するIPアドレス配布部として機能する。
 例えば、DHCPv6サーバ機能部123は、LANI/F部111を介して、端末101に、IPv6のIPアドレス情報を配布する。具体的には、DHCPv6サーバ機能部123は、加入者通信網105に接続されている第1のISPシステム103A又は第2のISPシステム103Bから取得するIPv6プレフィックスに応じたIPv6アドレス帯に含まれるIPアドレスを端末101に配布する。
 IPv6ルータ広告サーバ機能部124は、LANI/F部111を介して、IPv6のIPアドレスの自動設定を行う。
 例えば、IPv6ルータ広告サーバ機能部124は、加入者通信網105に接続されている第1のISPシステム103A又は第2のISPシステム103Bから取得するIPv6プレフィックスに応じたIPv6アドレス帯を端末101に広告することで、端末101にIPアドレスを生成させるIPアドレス広告部として機能する。
 IPv6パケットフィルタ機能部125は、LANI/F部111が受信したLAN104側からのパケット及びWANI/F部112が受信した加入者通信網105側からのパケットのフィルタリングを制御し、実行する。
 図2は、IPv6パケットフィルタ機能部125の構成を概略的に示すブロック図である。
 図示するように、IPv6パケットフィルタ機能部125は、S/W(SoftWare)転送設定制御部130と、S/W転送処理部140とを備える。
 S/W転送設定制御部130は、LANI/F部111を介して何れかの端末101からGUI設定を行う、又は他のコンピュータ等の情報処理装置からコンフィグ設定を読み込む(図示せず)、等の方法により、又は、USB(Universal Serial Bus)等の接続部(図示せず)を介して、他のコンピュータ等の情報処理装置から、LAN104側からのパケットのフィルタリングの設定であるLAN側フィルタリング設定、又は、WANである加入者通信網105側からのパケットのフィルタリングの設定であるWAN側フィルタリング設定の入力を受け付けて、そのLAN側フィルタリング設定又はWAN側フィルタリング設定に従って、S/W転送処理部140にフィルタリングを実行させる。
 S/W転送設定制御部130は、ipv6パケットフィルタGUI(Graphical User Interface)処理部131と、ipv6tables用ルール展開AP(APprication)実行部132とを備える。
 ipv6パケットフィルタGUI処理部131は、上述した端末101又は情報処理装置(図示せず)にLAN側フィルタリング設定用、又は、WAN側フィルタリング設定用のGUIの画面画像を表示させて、その画面画像を介して、オペレータからLAN側フィルタリング設定、又は、WAN側フィルタリング設定の入力を受け付ける。
 図3は、LAN側フィルタリング設定用画面画像の一例を示す概略図である。
 図3に示されているように、LAN側フィルタリング設定用画面画像113は、パケットフィルタ対象I/F選択領域113aと、パケットフィルタ方向選択領域113bと、パケットフィルタのエントリ一覧表示領域113cとを備える。
 パケットフィルタ対象I/F選択領域113a及びパケットフィルタ方向選択領域113bに示されているように、図2に示されているLAN側フィルタリング設定用画面画像113は、「PPPoE1」とやり取りするLAN104からWANである加入者通信網105への方向に開始するコネクションの設定画面画像となっている。
 エントリ一覧表示領域113cは、LAN104から加入者通信網105への方向に転送するパケットのフィルタを設定する領域である。エントリ一覧表示領域113cは、後述するように、オペレータによって入力されたフィルタの設定を表示する領域となっている。エントリ一覧表示領域113cの一つの行に対応する一つのエントリが、一つのフィルタを示している。
 例えば、エントリ一覧表示領域113cは、エントリ番号列113c#1と、送信元アドレス表示列113c#2と、宛先アドレス表示列113c#3、プロトコル種別表示列113c#4と、送信元ポート番号表示列113c#5と、宛先ポート番号表示列113c#6と、エントリ動作表示列113c#7とを備える。
 エントリ番号列113c#1は、エントリを識別するための識別情報としてのエントリ番号を表示する。
 送信元アドレス表示列113c#2は、LAN104側のフィルタとして、送信元のアドレスが指定された場合に、指定されたアドレスを表示する。
 宛先アドレス表示列113c#3は、LAN104側のフィルタとして、宛先のアドレスが指定された場合に、指定されたアドレスを表示する。
 プロトコル種別表示列113c#4は、LAN104側のフィルタとして、プロトコルが指定された場合に、指定されたプロトコルを表示する。
 送信元ポート番号表示列113c#5は、LAN104側のフィルタとして、送信元のポートが指定された場合に、指定されたポートを表示する。
 宛先ポート番号表示列113c#6は、LAN104側のフィルタとして、宛先のポートが指定された場合に、指定されたポートを表示する。
 エントリ動作表示列113c#7は、LAN104側のフィルタとしての動作を表示する。
 図4は、LAN側フィルタの一つのエントリを入力するエントリ入力画面画像の一例を示す概略図である。
 図4に示されているエントリ入力画面画像114は、図3のエントリ番号「3」のエントリを入力した際の画面画像となっている。
 エントリ入力画面画像114は、タイトル欄114aと、送信元アドレス指定欄114bと、宛先アドレス指定欄114cと、プロトコル指定欄114dと、送信元ポート番号指定欄114eと、宛先ポート番号指定欄114fと、動作指定欄114gとを備える。
 なお、開始値入力列114h及び終了値入力列114iは、送信元アドレス指定欄114b、宛先アドレス指定欄114c、送信元ポート番号指定欄114e又は宛先ポート番号指定欄114fで、範囲指定を行う場合に入力を行う欄となっている。
 ここで、送信元アドレス指定欄114bは、「IPアドレス範囲」、「IPサブネット」及び「MACアドレス」から、送信元のアドレスでフィルタリングを行う対象を指定することができるようにされており、ここでは、送信元MACアドレスが指定されている。
 また、宛先アドレス指定欄114cも、「IPアドレス範囲」、「IPサブネット」及び「MACアドレス」から、宛先のアドレスでフィルタリングを行う対象を指定することができるようにされており、ここでは、IPサブネットが指定されている。
 パケットフィルタではプロトコル、送信元ポート番号又は宛先ポート番号等も指定可能であるが、これらは本実施の形態にかかる項目ではなく一般的に指定される項目なので説明は割愛する。
 最後に動作指定欄114gで「通過」及び「遮断」の何れか一方が択一的に選択できるようになっており、ここでは「通過」が選択されている。
 図4に示されているような入力を行うことで、図3のエントリ番号「3」のフィルタが設定される。
 図5は、WAN側フィルタリング設定用画面画像の一例を示す概略図である。
 図5に示されているように、WAN側フィルタリング設定用画面画像115は、パケットフィルタ対象I/F選択領域115aと、パケットフィルタ方向選択領域115bと、パケットフィルタのエントリ一覧表示領域115cとを備える。
 パケットフィルタ対象I/F選択領域115a及びパケットフィルタ方向選択領域115bに示されているように、図5に示されているWAN側フィルタリング設定用画面画像115は、「PPPoE1」とやり取りする、WANである加入者通信網105からLAN104への方向に開始するコネクションの設定画面画像となっている。
 エントリ一覧表示領域115cは、加入者通信網105からLAN104への方向に転送するパケットのフィルタを設定する領域である。エントリ一覧表示領域115cは、後述するように、オペレータによって入力されたフィルタの設定を表示する領域となっている。エントリ一覧表示領域115cの一つの行に対応する一つのエントリが、一つのフィルタを示している。
 例えば、エントリ一覧表示領域115cは、エントリ番号列115c#1と、送信元アドレス表示列115c#2と、宛先アドレス表示列115c#3、プロトコル種別表示列115c#4と、送信元ポート番号表示列115c#5と、宛先ポート番号表示列115c#6と、エントリ動作表示列115c#7とを備える。
 エントリ番号列115c#1は、エントリを識別するための識別情報としてのエントリ番号を表示する。
 送信元アドレス表示列115c#2は、加入者通信網105側のフィルタとして、送信元のアドレスが指定された場合に、指定されたアドレスを表示する。
 宛先アドレス表示列115c#3は、加入者通信網105側のフィルタとして、宛先のアドレスが指定された場合に、指定されたアドレスを表示する。
 プロトコル種別表示列115c#4は、加入者通信網105側のフィルタとして、プロトコルが指定された場合に、指定されたプロトコルを表示する。
 送信元ポート番号表示列115c#5は、加入者通信網105側のフィルタとして、送信元のポートが指定された場合に、指定されたポートを表示する。
 宛先ポート番号表示列115c#6は、加入者通信網105側のフィルタとして、宛先のポートが指定された場合に、指定されたポートを表示する。
 エントリ動作表示列115c#7は、加入者通信網105側のフィルタとしての動作を表示する。
 図6は、WAN側フィルタの一つのエントリを入力するエントリ入力画面画像の一例を示す概略図である。
 図6に示されているエントリ入力画面画像116は、図5のエントリ番号「1」のエントリを入力した際の画面画像となっている。
 エントリ入力画面画像116は、タイトル欄116aと、送信元アドレス指定欄116bと、宛先アドレス指定欄116cと、プロトコル指定欄116dと、送信元ポート番号指定欄116eと、宛先ポート番号指定欄116fと、動作指定欄116gとを備える。
 なお、開始値入力列116h及び終了値入力列116iは、送信元アドレス指定欄116b、宛先アドレス指定欄116c、送信元ポート番号指定欄116e又は宛先ポート番号指定欄116fで、範囲指定を行う場合に入力を行う欄となっている。
 ここで、送信元アドレス指定欄116bは、「IPアドレス範囲」、「IPサブネット」及び「MACアドレス」から、送信元のアドレスでフィルタリングを行う対象を指定することができるようにされており、ここでは、IPサブネットが指定されている。
 また、宛先アドレス指定欄116cも、「IPアドレス範囲」、「IPサブネット」及び「MACアドレス」から、宛先のアドレスでフィルタリングを行う対象を指定することができるようにされており、ここでは、MACアドレスが指定されている。
 パケットフィルタではプロトコル、送信元ポート番号又は宛先ポート番号等も指定可能であるが、これらは本実施の形態にかかる項目ではなく一般的に指定される項目なので説明は割愛する。
 最後に動作指定欄116gで「通過」及び「遮断」の何れか一方が択一的に選択できるようになっており、ここでは「通過」が選択されている。
 図6に示されているような入力を行うことで、図5のエントリ番号「1」のフィルタが設定される。
 図2に戻り、ipv6tables用ルール展開AP実行部132は、ipv6パケットフィルタGUI処理部131が受け取ったLAN側フィルタリング設定又はWAN側フィルタリング設定をS/W転送処理部140の後述するip6tables本体部141に設定し、そのフィルタリング設定に従って、フィルタリングを実行させる。
 S/W転送処理部140は、LANI/F部111が受信したLAN側のパケット、又は、WANI/F部112が受信したWAN側のパケットを、フィルタリングを実行し、それらのパケットの転送を行う。
 S/W転送処理部140は、ip6tables本体部141と、S/Wパケット転送処理部142と、ip6tables拡張部143とを備える。
 ip6tables本体部141は、linuxカーネルのIPv6パケットフィルタルールのテーブルを設定、管理及び検査するとともに、そのテーブルを用いたフィルタリングを実行する。
 ip6tables本体部141は、PRE ROUTING実行部141aと、FORWARDING実行部141bと、POST ROUTING実行部141cとを備える。これらの機能部の処理は、linux内部で通常行われるパケットフィルタの処理であり、下記の文献等に詳細に記載されているため、ここでの説明は省略する。
 文献:Iptables Tutorial 1.2.2、「2021年12月16日検索」、URL:<https://www.frozentux.net/iptables-tutorial/iptables-tutorial.html>
 なお、図3に示されているLAN側フィルタリング設定用画面画像113において、送信元アドレス表示列113c#2若しくは宛先アドレス表示列113c#3にIPアドレスが指定されている場合、又は、図5に示されているWAN側フィルタリング設定用画面画像115において、送信元アドレス表示列115c#2若しくは宛先アドレス表示列115c#3にIPアドレスが指定されている場合は、ip6tables本体部141は、IPアドレスを用いたフィルタリングであるIPフィルタリングを実行するフィルタリング実行部として機能する。
 S/Wパケット転送処理部142は、LANI/F部111が受信したLAN側のパケット、又は、WANI/F部112が受信したWAN側のパケットの転送を実行する。
 S/Wパケット転送処理部142は、経路解決部142aと、宛先MAC解決部142bとを備える。これらの機能部での処理も、linux内部で通常行われるパケットの転送処理であるため、詳細な説明を省略する。
 以上の、ip6tables本体部141及びS/Wパケット転送処理部142により、パケットのアドレス解決を行い、そのパケットのルーティングを行う転送部が構成される。
 ip6tables拡張部143は、IPパケットフィルタのルールに従って、ip6tables本体部141及びS/Wパケット転送処理部142によるルーティング後のパケットの宛先MACアドレスのフィルタリングであるMACフィルタリングを実行する拡張機能部として機能する。
 ここでのルールは、ルーティング後にパケットのアドレス解決を実行して、そのアドレス解決により解決された宛先MACアドレスによりMACフィルタリングを実行するものである。このため、ip6tables拡張部143は、そのルールに従い、宛先MAC解決部142bにアドレス解決を実行させて、解決されたMACアドレスによりMACフィルタリングを実行する。
 特に、実施の形態1では、受信I/FとしてのWANI/F部112が、加入者通信網105からパケットを受信し、ip6tables本体部141及びS/Wパケット転送処理部142は、そのパケットのLAN104へのルーティングを行い、ip6tables拡張部143は、LAN104に接続されている端末101のIPアドレスを用いずに、その端末101のMACアドレスを指定する宛先MACアドレスに対して、MACフィルタリングを実行することができる。
 例えば、ip6tables拡張部143は、ip6tables本体部141からの指示に応じて、ip6tables本体部141での処理を拡張した、宛先MAC解決判定用チェーンPPOE1_WAN_TO_LAN_rule1で宛先MACアドレスによるフィルタリングを実行する。
 ip6tables拡張部143は、DSTMAC処理部143aと、routed-dst-mac処理部143bとを備える。
 DSTMAC処理部143aは、宛先IPアドレスから宛先MACアドレスを解決する処理を行うために起動され、宛先MACフィルタリングを実行しようとするパケットがDSTMACターゲットを通るように構成された評価ルールに従って受け取ったパケットを、routed-dst-mac処理部143bに与える。
 routed-dst-mac処理部143bは、DSTMAC処理部143aからのパケットの宛先MACアドレスと、宛先IPアドレスから解決された宛先MACアドレスとの一致判定を行う。
 なお、iptablesには、他にも下記に記載の文献に示すような既存の拡張動作が存在している。
 文献:Netfilter Extensions HOWTO、「2021年12月16日検索」、URL:<https://www.netfilter.org/documentation/HOWTO/netfilter-extensions-HOWTO.html>
 以上に記載されたネットワーク処理部120の一部又は全部は、例えば、図7(A)に示されているように、メモリ10と、メモリ10に格納されているプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ11とにより構成することができる。このようなプログラムは、ネットワークを通じて提供されてもよく、また、記録媒体に記録されて提供されてもよい。即ち、このようなプログラムは、例えば、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
 また、ネットワーク処理部120の一部又は全部は、例えば、図7(B)に示されているように、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field Programmable Gate Array)等の処理回路12で構成することもできる。
 以上のように、ネットワーク処理部120は、処理回路網で構成することができる。
 なお、LANI/F部111は、LAN104に接続することのできるNIC(Network Interface Card)等の通信インタフェースにより実現することができる。
 また、WANI/F部112は、加入者通信網105に接続することのできるNIC等の通信インタフェースにより実現することができる。
 次に、図3及び図5に示されているGUI設定を宅内通信制御装置のOSとしてよく採用されるlinux内部のパケットフィルタの処理で実現する方法を示す。
 図8は、linux内部のパケットフィルタ動作を模式的に示すフローチャートである。
 まず、LANI/F部111又はWANI/F部112がパケットを受信する(S10)。受信されたパケットは、S/W転送処理部140に送られる。
 S/W転送処理部140のPRE ROUTING実行部141aは、ip6tablesに基づいて、予め定められた三つのフィルタリング処理を実行し、そのパケットを経路解決部142aに与える(S11)。
 次に、経路解決部142aは、パケットの宛先に基づいて、ルーティング表検索を実行する(S12)。
 そして、経路解決部142aは、ステップS12におけるルーティング表検索の結果が、自装置であるHGW110宛であるか否かを判断する(S13)。パケットの宛先が、HGW110ではない、外部の装置である場合(S13でNo)には、処理はステップS14に進み、パケットの宛先が、HGW110である場合(S13でYes)には、処理はステップS19に進む。
 ステップS14では、パケットは、FORWARDING実行部141bに与えられ、予め定められた二つのフィルタリング処理が行われる。そして、パケットは、POST ROUTING実行部141cに与えられる。
 POST ROUTING実行部141cは、予め定められた二つのフィルタリング処理を実行後、出力I/F送信処理を行う(S15)。
 POST ROUTING実行部141cは、出力I/F送信処理において、パケットの送信先がEther型I/Fであるか否かを判断する(S16)。パケットの送信先がEther型I/Fである場合(S16でYes)には、処理はステップS17に進み、パケットの送信先がEther型I/Fではない場合(S16でNo)には、処理はステップS18に進む。
 ステップS17では、宛先MAC解決部142bは、宛先IPアドレスに対する宛先MAC解決を実行する。そして、処理はステップS18に進む。
 ステップS18では、パケットは、宛先に応じて、LANI/F部111又はWANI/F部112に与えられ、LANI/F部111又はWANI/F部112から送信される。
 一方、ステップS13において、宛先がHGW110であると判断されたパケットは、ステップS19において、INPUT部126(図11参照)で二つのフィルタリング処理が実行される。
 その後、HGW110のアプリケーションに与えられる(S20)。
 また、HGW110のアプリケーションがパケットを送信する場合(S21)、経路解決部142aは、そのパケットに対してルーティング表検索を行う(S22)。
 そして、そのパケットは、OUTPUT部127(図11参照)が、予め定められた二つのフィルタリング処理を実行する(S23)。その後、そのパケットは、POST ROUTING実行部141cに送られ、ステップS15~S18の処理が、上記と同様に行われる。
 次に、図3に示されているLAN側フィルタリング設定の展開について説明する。
 図3に示されているLAN側フィルタリング設定は、図9に示されているように、linux内部のパケットフィルタ動作に展開される。
 まず、LAN側フィルタリング設定は、LANからISP1のPPPoE向けのパケットに対応するフィルタなので、これに相当するチェーン30であるPPPoE1_LAN_TO_WANが作成される。ここで、チェーンとは各評価ルールをまとめたブロックのことである。
 次に、このチェーンPPPoE1_LAN_TO_WANでは、入力I/FとしてLANに相当するI/F(ここでは、eth0)が指定され、出力I/FがPPPoEに相当するI/F(ここでは、ppp1000)が指定されて、該当する入出力I/Fを持つ転送パケットが通るようにルール31が構成される。
 次に、このチェーンPPPoE1_LAN_TO_WANの中に、図3に示されているLAN側フィルタリング設定のエントリ番号1~3に相当する評価ルールが、ルール32~33のように記載される。
 ここで、図3のエントリ番号3に示されている送信元MACアドレスを用いたフィルタリング設定は、既存のiptablesの判定条件の中に、送信元MACアドレス指定である「-m mac -src-mac」が既に存在するので、それをそのまま指定したルール34として構成される。
 次に、図5に示されているWAN側フィルタリング設定は、図10に示されているように、linux内部のパケットフィルタ動作に展開される。
 まず、WAN側フィルタリング設定は、ISP1のPPPoEからLAN向けのパケットに対応するフィルタなので、これに相当するチェーン40であるPPPoE1_WAN_TO_LANが作成される。
 また、実施の形態1では、GUIフィルタリングで宛先MACフィルタを指定する設定がある場合、これに相当するチェーン41であるPPPoE1_WAN_TO_LAN_rule1が作成される。
 つぎにこのチェーンPPPoE1_WAN_TO_LANでは、出力I/FとしてLANに相当するI/F(ここでは、eth0)が指定され、入力I/FがPPPoEに相当するI/F(ここでは、ppp1000)が指定されて、該当する入出力I/Fを持つ転送パケットが通るようにルール42が構成される。
 つぎにこのチェーンPPPoE1_WAN_TO_LANの中に、図5に示されているWAN側フィルタリング設定のエントリ番号1及び2に対応した評価ルール43、44が記載される。ここでフィルタリング条件に宛先MACアドレスを指定したエントリ番号1は、ルール43のようになる。
 ルール43では、宛先MACアドレス以外のフィルタリング設定はそのままルール43のフィルタリング条件の設定に展開される。
 一方、宛先MACアドレスのフィルタリング設定は、宛先MAC解決判定用チェーンPPPoE1_WAN_TO_LAN_rule1を評価するチェーン45、46に移行するように構成される。
 チェーン45、46は、宛先MAC解決判定用チェーンPPPoE1_WAN_TO_LAN_rule1で宛先MACアドレスによるフィルタリングを実現するために、iptablesに構成された二つの拡張動作を示している。
 チェーン45は、宛先IPアドレスから宛先MACアドレスを解決する処理を起動する新ターゲットDSTMACを作成し、宛先MACフィルタリングを実行しようとするパケットがDSTMACターゲットを通るようにする評価ルールである。
 チェーン46は、iptablesのMACアドレス判定用の拡張一致モジュールmacに、宛先IPアドレスから解決した宛先MACアドレスとの一致判定を行う新オプション-routed-dst-macを作成し、そこに宛先MACアドレスフィルタ条件を指定可能となるようにする評価ルールである。
 ここで、既存の拡張一致モジュールmacと、送信元MACアドレスにマッチするオプション-mac-sourceは、下記の文献に記載されている。
 文献:iptables-extensions、「2021年12月16日検索」、URL:<https:linuxjm.osdn.jp/html/iptables/man8/iptables-extensions.8.html>
 次に、実施の形態1における拡張動作であるDSTMAC処理部143aでの動作と、宛先MACアドレスとの一致判定を行うMACアドレス判定用の拡張一致モジュールの新オプションであるrouted-dst-mac処理部143bでの動作を、図11を用いて説明する。
 図11は、図8に示したIPパケットフィルタ処理と、宛先MAC解決処理とを簡略化して示したものである。
 図11において、DSTMAC処理部143aでの動作及びrouted-dst-mac処理部143bでの動作は、FORWARDチェーン配下のルールで指定されたものとする。
 ここで、ルールのターゲット動作として、DSTMAC処理部143aによるDSTMACターゲット動作が指定されると、DSTMAC処理部143aは、経路解決部142aが行う経路解決60で得られたパケットの宛先I/Fを対象として、パケットの宛先IPアドレスから宛先MAC解決部142bに、宛先MACアドレス解決要求50を行う。
 宛先MAC解決部142bが宛先IPアドレスに対する宛先MACアドレスを既に保持しており、宛先MAC解決部142bから宛先MACアドレス解決済応答を同期的に返された場合、DSTMAC処理部143aは、直ちにDSTMACターゲット動作からリターンし、次のルールの評価を行う。
 一方、宛先MAC解決部142bが宛先IPアドレスに対する宛先MACアドレスを保持しておらず、宛先MAC解決部142bから宛先MACアドレス解決中応答を返された場合、DSTMAC処理部143aは、該当パケットをキューイングし、ルール評価を中断し、宛先MAC解決部142bから非同期の宛先MACアドレス解決応答51を受信するまで待機する。
 その後、宛先MAC解決部142bから非同期の宛先MACアドレス解決応答51を受信すると、DSTMAC処理部143aは、DSTMACターゲット動作からリターンして次のルールの評価を行う。
 次に、routed-dst-mac処理部143bが行う、宛先MACアドレスによる拡張フィルタリング動作が指定されると、routed-dst-mac処理部143bは、宛先MAC解決部142bに、経路解決部142aが行う経路解決61で得られたパケットの宛先I/Fを対象として、パケットの宛先IPアドレスから宛先MACアドレス検索52を要求する。
 routed-dst-mac処理部143bは、宛先MAC解決部142bが宛先MACアドレスを保持していてその宛先MACアドレスを応答した場合、さらに拡張フィルタリング動作のパラメタとして渡された宛先MACアドレスフィルタ条件との比較を行う。
 比較の結果、両者が一致した場合、routed-dst-mac処理部143bは、その拡張フィルタリング条件を満たしたと判定する。
 一方、宛先MAC解決部142bが宛先MACアドレスを保持しておらず宛先MACアドレス不明を応答した場合、又は、応答された宛先MACアドレスと、拡張フィルタリング動作のパラメタとして渡された宛先MACアドレスフィルタ条件とが一致しない場合、routed-dst-mac処理部143bは、その拡張フィルタリング条件を満たさなかったと判定する。
 このような拡張動作を行うDSTMAC処理部143a及びrouted-dst-mac処理部143bを備えると、図5に示されているエントリ番号1のフィルタは、図10のiptablesルール43、45、46のように展開して実現することができる。
 次に、実施の形態1におけるDSTMACターゲット処理の内容を説明する。
 図12は、DSTMAC処理部143aが行うDSTMACターゲット処理を示すフローチャートである。
 図12において、受信されたパケットに対してDSTMACターゲットを記述したルールを評価するタイミングで、iptables側からDSTMACターゲットの内部処理が要求される。
 DSTMAC処理部143aは、DSTMACターゲット処理が要求されると(S70)、まず、パケットの宛先I/Fの種別を調べ、その種別がEther型であるか否かを判断する(S71)。その種別がEther型でなければ(S71でNo)、宛先MACアドレス解決不要なので、処理は直ちにステップS79へ移行し、このDSTMACターゲット処理は終了し、次のルールの評価へ移行する。一方、その種別がEther型であれば(S71でYes)、処理はステップS72に進む。
 ステップS72では、DSTMAC処理部143aは、宛先MAC解決部142bに宛先MACアドレス解決要求を行う。ここでパケットに対する宛先I/Fは、図11の経路解決60のタイミングで実行され、かつ、他のI/Fへ転送するパケットに対してのみ動作する。このため、ここでのDSTMAC動作は、経路解決60以降のチェーン、例えば、FORWARD又はPOSTROUTINGでしか、使用することはできない。
 次に、DSTMAC処理部143aは、宛先MAC解決部142bから宛先MAC解決済応答が返された否かを判断する(S73)。宛先MAC解決済応答が返された場合(S73でYes)には、宛先MAC解決済みなので、処理は、直ちにステップS79へ移行し、このDSTMACターゲット処理は終了し、次のルールの評価へ移行する。
 一方、宛先MAC解決中応答が返された場合(S73でNo)には、処理はステップS74に進む。
 ステップS74では、DSTMAC処理部143aは、DSTMAC処理部143a内でキューイング中のパケット数を調べ、そのパケット数が閾値以上であるか否かを判断する。そのパケット数が閾値以上である場合(S74でYes)には、処理はステップS75に進み、宛先MAC解決不可として、DSTMAC処理部143aは、そのパケットを破棄する。一方、そのパケット数が閾値未満である場合(S74でNo)には、処理はステップS76に進む。
 ステップS76では、DSTMAC処理部143aは、そのパケットをキューイングする。
 その後、DSTMAC処理部143aは、宛先MAC解決部142bから宛先MAC解決結果応答を受信したか否かを判断する(S77)。宛先MAC解決結果応答を受信した場合(S77でYes)には、処理はステップS78に進む。
 ステップS78では、DSTMAC処理部143aは、そのパケットをキューから取り出す。そして、処理はステップS79に進む。
 ステップS79では、DSTMAC処理部143aは、DSTMACターゲット処理を終了し、次のルールの評価へ移行する。
 次に、図12で説明したDSTMACターゲットのキューイング処理の実装例を、図13を用いて説明する。
 まず、ip6tables本体部141がDSTMAC処理部143aへDSTMAC処理要求80を送信すると、DSTMAC処理部143aは、パケットの宛先IPアドレスが宛先MAC解決中IPリスト85に存在するか否かを確認する。
 パケットの宛先IPアドレスが宛先MAC解決中IPリスト85に存在すれば、DSTMAC処理部143aは、DSTMAC処理要求80が行われたパケットと、対象となったDSTMACルールとをペアにして、宛先IP毎にパケット到着順にキューイングする。
 パケットの宛先IPアドレスが宛先MAC解決中IPリスト85に存在しなければ、DSTMAC処理部143aは、宛先MACアドレス解決要求82により宛先MAC解決部142bを呼び出す。
 宛先MAC解決部142bは、同期応答である宛先MACアドレス解決応答83を、解決済み又は解決中で応答する。
 宛先MACアドレス解決応答が解決済みである場合、DSTMAC処理部143aは、ip6tables本体部141へDSTMAC終了84として応答し、次のルール評価に移行する。
 宛先MACアドレス解決応答83が解決中の場合、DSTMAC処理部143aは、宛先IP毎に宛先MAC解決中IPリスト85を作り、二重に宛先MAC解決を要求しないようにする。
 そして、DSTMAC処理部143aは、DSTMAC処理要求80が行われたパケットと、対象となったDSTMACルールとをペアにして、宛先IPアドレス毎の宛先MAC解決中パケットリスト81を作り、宛先IP毎にパケット到着順にキューイングする。
 この場合、DSTMAC処理部143aが宛先MAC解決部142bから、非同期の宛先MAC解決結果応答86を受信すると、DSTMAC処理部143aは、宛先MAC解決中パケットリスト81から受信したその宛先MAC解決結果応答86の宛先IPに該当する保留中パケットリストの全パケットに対し、DSTMAC処理終了84として応答し、次のルール評価に移行する。
 なおパケットフィルタ中で単に処理中のパケットをキューイングした後で再開する処理は、すでにQUEUEターゲットに実装があるので、それを参考にすれば上記の処理を実現可能である。
 次に、実施の形態1における、MACアドレス判定用の拡張一致モジュールであるrouted-dst-mac処理部143bが行う処理内容を説明する。
 図14は、routed-dst-mac処理部143bが行う処理を示すフローチャートである。
 ここでは、図11で単にMACアドレス判定用の拡張一致モジュールを使用したルールに従って、routed-dst-mac処理部143bが宛先MAC解決部142bに、パケットの宛先IPアドレスに対する宛先MACアドレスが存在するか否かを問い合わせる処理である。
 まず、拡張MACモジュールの宛先MAC判定処理がrouted-dst-mac処理部143bに要求される(S90)と、routed-dst-mac処理部143bは、パケットの宛先I/Fの種別を調べ、その種別がEther型であるか否かを判断する(S91)。その種別がEther型でなければ(S91でNo)、宛先MAC解決不能なので、処理は、直ちに、ステップS95へ移行し、その宛先MAC判定処理を不一致として終了し、次のルールの評価へ移行する。
 一方、その種別がEther型であれば(S91でYes)、routed-dst-mac処理部143bは、宛先MAC解決部142bに宛先MAC検査を要求する(S92)。これは、図11における符号52で示された処理に相当する。
 そして、routed-dst-mac処理部143bは、宛先MAC解決部142bからの応答により、宛先MACアドレスが存在するか否かを判断する(S93)。宛先MACアドレスが存在しなければ(S93でNo)、処理は、直ちに、ステップS95へ移行し、この宛先MAC判定処理を不一致として終了し、次のルールの評価へ移行する。
 一方、宛先MACアドレスが存在すれば(S93でYes)、処理はステップS94に進む。
 ステップS94では、routed-dst-mac処理部143bは、宛先MACアドレスが判定条件のMACアドレスと一致するか否かを判断する。これらが一致しなければ(S94でNo)には、処理はステップS95へ移行し、これらが一致すれば(S94でYes)、処理はステップS96へ移行する。
 ステップS95では、routed-dst-mac処理部143bは、その宛先MAC判定処理を不一致として終了し、次のルールの評価へ移行する。
 一方、ステップS96では、routed-dst-mac処理部143bは、その宛先MAC判定処理を一致として処理を終了し、次のルールの評価へ移行する。
 以上のように、図3のエントリ番号1で示される、宛先MACアドレスをフィルタリング条件に含むフィルタリングは、上記で説明したDSTMACターゲット動作と、拡張MACモジュールの宛先MAC判定処理とを用いて、図10に示したルール43、45、46のように組み合わせて構成すれば、所望の動作となるように実現することができる。
 以上説明したように、実施の形態1に係るHGW110では、ルーティング表検索後のパケットフィルタ評価途中の任意のタイミングで、宛先IPアドレスに対する宛先MACアドレスを解決し、解決した宛先MACアドレスに基づいて後続のパケットフィルタを評価できるように構成したので、LAN側の端末101からの、LAN104からWANである加入者通信網105への方向のコネクションを、送信元MACアドレスで指定し、又は、WANである加入者通信網105からLAN104への方向へのコネクションを、宛先MACアドレスでも指定することが可能となる。これにより、LAN104側の端末101に割り当てられるIPアドレスの変化に左右されないパケットフィルタリング指定が可能となる。
 また、宛先MACアドレスの解決は、パケットフィルタのターゲットとして指定するようにしたので、宛先MACアドレス以外のパケットフィルタ条件をルール43のように設定し、ルール45では、宛先MACフィルタリングが必要なパケットにだけ宛先MAC解決を要求し、ルール46では宛先MACアドレスのみの条件評価を行うように構成することができる。このように構成することで、宛先MACフィルタリングが不要なパケットに対しては宛先MAC解決処理を行わないようになり、それにより処理負荷を軽減することができる。
 なお、上記の説明では主に、ISP網から割り振られるプレフィックスによってLAN104側の端末101のアドレスが変化するIPv6アドレスを例に説明したが、実施の形態1は、LAN104側の端末101がIPv4アドレスの場合でも適用可能である。
実施の形態2.
 実施の形態1では、新たにDSTARPターゲットを作成し、宛先MACアドレス解決の要求と、宛先MAC解決中のパケット保持とを行うようにしたものであるが、このような動作を行う構成方法は、これに限るものではない。
 実施の形態2では、宛先MAC解決中のパケット保持を既存のQUEUEターゲットで行い、宛先MACアドレス解決の要求は、NFQUEUEターゲットから通知を受けたDSTARPアプリで行うようにした構成例を示す。なおNFQUEUEターゲットの動作は、下記の文献に記載されている。
 文献:iptables-extensions、「2021年12月16日検索」、URL:<https://linuxjm.osdn.jp/html/iptables/man8/iptables-extensions.8.html>
 図1に示されているように、実施の形態2に係る宅内通信装置であるHGW210を含む通信システム200は、複数の端末101と、加入者アクセスサーバ102と、第1のISPシステム103Aと、第2のISPシステム103Bと、HGW210とを備える。
 実施の形態2における通信システム200の端末101、加入者アクセスサーバ102、第1のISPシステム103A及び第2のISPシステム103Bは、実施の形態1における通信システム100の端末101、加入者アクセスサーバ102、第1のISPシステム103A及び第2のISPシステム103Bと同様である。
 HGW210は、LANI/F部111と、WANI/F部112と、ネットワーク処理部220とを備える。
 実施の形態2に係るHGW210のLANI/F部111及びWANI/F部112は、実施の形態1に係るHGW110のLANI/F部111及びWANI/F部112と同様である。
 ネットワーク処理部220は、HGW210での処理を制御する。例えば、ネットワーク処理部220は、加入者通信網105からのパケットを、LAN104に出力し、LAN104からのパケットを、加入者通信網105に出力する中継処理を制御する。ここで、ネットワーク処理部220は、IPv6に対応しているものとする。
 ネットワーク処理部220は、PPPoEv6クライアント機能部121と、DHCPv6クライアント機能部122と、DHCPv6サーバ機能部123と、IPv6ルータ広告サーバ機能部124と、IPv6パケットフィルタ機能部225とを備える。
 実施の形態2におけるネットワーク処理部220のPPPoEv6クライアント機能部121、DHCPv6クライアント機能部122、DHCPv6サーバ機能部123及びIPv6ルータ広告サーバ機能部124は、実施の形態1におけるネットワーク処理部120のPPPoEv6クライアント機能部121、DHCPv6クライアント機能部122、DHCPv6サーバ機能部123及びIPv6ルータ広告サーバ機能部124と同様である。
 IPv6パケットフィルタ機能部225は、LANI/F部111が受信したLAN104側からのパケット及びWANI/F部112が受信した加入者通信網105側からのパケットのフィルタリングを実行する。
 図15は、実施の形態2におけるIPv6パケットフィルタ機能部225の構成を概略的に示すブロック図である。
 IPv6パケットフィルタ機能部225は、S/W転送設定制御部130と、S/W転送処理部240とを備える。
 実施の形態2におけるIPv6パケットフィルタ機能部225のS/W転送設定制御部130は、実施の形態1におけるIPv6パケットフィルタ機能部125のS/W転送設定制御部130と同様である。
 S/W転送処理部240は、LANI/F部111が受信したLAN側のパケット、又は、WANI/F部112が受信したWAN側のパケットを、フィルタリングを実行し、それらのパケットの転送を行う。
 S/W転送処理部240は、ip6tables本体部141と、S/Wパケット転送処理部142と、ip6tables拡張部243と、NFQUEUE処理部244とを備える。
 実施の形態2におけるS/W転送処理部240のip6tables本体部141及びS/Wパケット転送処理部142は、実施の形態1におけるS/W転送処理部140のip6tables本体部141及びS/Wパケット転送処理部142と同様である。
 ip6tables拡張部243は、ip6tables本体部141からの指示に応じて、ip6tables本体部141での処理を拡張した、宛先MAC解決判定用チェーンPPOE1_WAN_TO_LAN_rule1で宛先MACアドレスによるフィルタリングを実行する。
 ip6tables拡張部243は、DSTMAC処理部243aと、routed-dst-mac処理部143bとを備える。
 実施の形態2におけるip6tables拡張部243のrouted-dst-mac処理部143bは、実施の形態1におけるip6tables拡張部143のrouted-dst-mac処理部143bと同様である。
 DSTMAC処理部243aは、宛先IPアドレスから宛先MACアドレスを解決する処理を行うために起動され、宛先MACフィルタリングを実行しようとするパケットがDSTMACターゲットを通るように構成された評価ルールに従って受け取ったパケットを、routed-dst-mac処理部143bに与える。
 実施の形態2では、DSTMAC処理部243aは、受信されたパケットの保留及び再送信を行わず、これらの処理は、NFQUEUE処理部244に行わせる。
 NFQUEUE処理部244は、受信されたパケットの保留及び再送信を実行する。例えば、NFQUEUE処理部244は、一時記憶部として機能するメモリ(図示せず)に、アドレス解決が実行させる前のパケットを一時的に記憶させる。なお、このメモリは、図7(A)に示されているメモリ10であってもよく、メモリ10とは別に設けられていてもよい。
 以上のように、実施の形態2では、ip6tables拡張部243は、NFQUEUE処理部244を介して一時記憶部にパケットが一時的に記憶されると、宛先MAC解決部142bにそのパケットのアドレス解決を要求し、そのパケットのアドレス解決が実行された後に、そのアドレス解決により解決されたMACアドレスによりMACフィルタリングを実行する。
 図5に示されているWAN側フィルタリング設定は、実施の形態2では、図16に示されているように、linux内部のパケットフィルタ動作に展開される。
 図16に示されている展開は、図10に示されている展開とほぼ同様であるが、図10に示されている展開におけるルール45が、ルール47に変えられている。
 ルール47は、宛先MAC解決を起動するための動作がiptablesの既存の拡張ターゲットであるNFQUEUEに展開されており、さらにパラメタ-queue-numで、LAN側I/FのI/F番号であるifindexを指定している。
 次に、図17を用いて、実施の形態2において、宛先MAC解決中のパケットの保持をNFQUEUEで実現する場合の、宛先MACアドレス解決の動作を説明する。
 図17は、IPパケットフィルタ処理と、宛先MAC解決処理とを簡略化して示したものである。
 実施の形態2では、宛先MACアドレス解決を要求するルール47の指定に従い、DSTMACターゲットの代わりに、NFQUEUEターゲットを実行するNFQUEUE処理部244が動作する。
 具体的には、NFQUEUE処理部244は、パケットを保留するとともに、ユーザ空間上のDSTMACアプリを実行するDSTMAC処理部243aに、NFQUEUE保留パケット通知53を送信する。
 DSTMAC処理部243aは、通知された保留パケットの宛先IPアドレスを解析し、宛先IPアドレスに対する宛先MACアドレスを解決中でなければ、宛先MAC解決部142bに、宛先MACアドレス解決要求50を送信する。
 宛先MAC解決部142bは、宛先MACアドレスの解決が終わると、宛先MACアドレス解決応答51を、DSTMAC処理部243aに応答する。これにより、DSTMAC処理部243aは、NFQUEUE処理部244に、該当する宛先IPアドレスに対するすべてのNFQUEUE保留パケット通知53に対するNFQUEUE保留パケット応答54を送信する。
 NFQUEUE保留パケット応答54を受信したNFQUEUE処理部244は、DSTMAC処理部243aからの通知に基づき、パケットを破棄、又は、次のルール評価を再開する。
 図18は、実施の形態2において、宛先MAC解決中のパケット保持をNFQUEUEで実現した場合の、DSTMAC処理部243aの動作を示すフローチャートである。
 DSTMAC処理部243aにNFQUEUE処理部244から保留されたパケットが通知されると(S100)、まず、DSTMAC処理部243aは、保留パケットキュー番号から宛先I/FのI/F番号を取得する(S101)。
 そして、DSTMAC処理部243aは、その宛先I/Fの種別を確認し、宛先I/Fの種別がEther型であるか否かを判断する(S102)。宛先I/Fの種別がEther型ではない場合(S102でNo)には、処理はステップS103へ進み、宛先I/Fの種別がEther型である場合(S102でYes)には、処理はステップS104へ進む。
 ステップS103では、DSTMAC処理部243aは、宛先MACアドレスの解決が不要なので、NFQUEUE処理部244に次のルールへ進めるように保留パケット応答を通知する。そして、処理はステップS108へ移行し、NGQUEUE保留パケット処理は終了する。
 一方、宛先I/Fの種別がEther型であれば(S102でYes)、ステップS104において、DSTMAC処理部243aは、保留されているパケットの宛先IPアドレスに対する宛先MACアドレス解決を起動しているか否かを判断する。宛先MACアドレス解決が起動されていない場合(S104でNo)には、処理はステップS105へ移行し、宛先MACアドレス解決が起動されている場合(S104でYes)には、処理はステップS106へ移行する。
 ステップS105では、DSTMAC処理部243aは、宛先MAC解決部142bに宛先MACアドレス解決要求を送信する。そして、処理はステップS106へ移行する。
 ステップS106では、DSTMAC処理部243aは、宛先MAC解決部142cから宛先MACアドレス解決応答を受信したか否かを判断する。宛先MACアドレス解決応答が受信された場合(S106でYes)には、処理はステップS107へ移行する。
 ステップS107では、DSTMAC処理部243aは、NFQUEUE処理部244に、受信された宛先MACアドレス解決応答に対応する宛先IPアドレスを持つ全保留パケット通知に対して、次のルールへ移行する保留パケット応答を通知する。そして、処理はステップS108へ移行し、NFQUEUE保留パケット処理が終了する。
 以上説明したように、実施の形態2に係るHGW210では、実施の形態1で導入したDSTMACターゲットの代わりに既存のNFQUEUEターゲットを用い、NFQUEUEターゲットからのパケット保留通知を受けるDSTMAC処理部243aに宛先MAC解決を実行させるようにしている。
 このため、DSTMAC処理部243aは、自前のパケットの保留又は再送信ロジックを内在する必要がなくなり処理が簡単になる。
 なお、NFQUEUEターゲットを用いたアプリケーションの例が、下記の文献に記載されている。
 文献:sample-helloworld.c、「2021年12月16日検索」、URL:<https://github.com/irontec/netfilter-nfqueue-samples/blob/master/sample-helloworld.c>
 なお、この例に示すように、DSTMAC処理部243aは、ユーザ空間で動作する処理であることから、カーネル空間で作成するDSTMACターゲットと比べて作製が容易になるという効果がある。
実施の形態3.
 実施の形態1又は2では、LAN側端末のMACアドレスを指定可能としたパケットフィルタを備えたHGW110、210の制御方法を示したが、実施の形態3では、H/W(HardWare)による高速なIPパケット転送を行うことができるようにする。
 図1に示されているように、実施の形態3に係る宅内通信装置であるHGW310を含む通信システム300は、複数の端末101と、加入者アクセスサーバ102と、第1のISPシステム103Aと、第2のISPシステム103Bと、HGW310とを備える。
 実施の形態3における通信システム300の端末101、加入者アクセスサーバ102、第1のISPシステム103A及び第2のISPシステム103Bは、実施の形態1における通信システム100の端末101、加入者アクセスサーバ102、第1のISPシステム103A及び第2のISPシステム103Bと同様である。
 HGW310は、LANI/F部111と、WANI/F部112と、ネットワーク処理部320とを備える。
 実施の形態3に係るHGW310のLANI/F部111及びWANI/F部112は、実施の形態1に係るHGW110のLANI/F部111及びWANI/F部112と同様である。
 ネットワーク処理部320は、HGW310での処理を制御する。例えば、ネットワーク処理部320は、加入者通信網105からのパケットを、LAN104に出力し、LAN104からのパケットを、加入者通信網105に出力する中継処理を制御する。ここで、ネットワーク処理部320は、IPv6に対応しているものとする。
 ネットワーク処理部320は、PPPoEv6クライアント機能部121と、DHCPv6クライアント機能部122と、DHCPv6サーバ機能部123と、IPv6ルータ広告サーバ機能部124と、IPv6パケットフィルタ機能部325とを備える。
 実施の形態3におけるネットワーク処理部320のPPPoEv6クライアント機能部121、DHCPv6クライアント機能部122、DHCPv6サーバ機能部123及びIPv6ルータ広告サーバ機能部124は、実施の形態1におけるネットワーク処理部120のPPPoEv6クライアント機能部121、DHCPv6クライアント機能部122、DHCPv6サーバ機能部123及びIPv6ルータ広告サーバ機能部124と同様である。
 IPv6パケットフィルタ機能部325は、LANI/F部111が受信したLAN104側からのパケット及びWANI/F部112が受信した加入者通信網105側からのパケットのフィルタリングを実行する。
 図19は、実施の形態3におけるIPv6パケットフィルタ機能部325の構成を概略的に示すブロック図である。
 IPv6パケットフィルタ機能部325は、S/W転送設定制御部130と、S/Wにより実行されるS/W転送処理部340と、H/Wにより実行されるH/W転送処理部350とを備える。
 S/W転送処理部340は、実施の形態1又は2で説明したIPアドレスとMACアドレスとを組み合わせたフィルタ処理を行うS/Wパケット転送処理部342と、IPフロー管理部345とを備える。
 S/Wパケット転送処理部342は、宛先MAC解決部342bを備える。
 なお、H/W転送処理部350の内部構成は、様々であるため、ここでは、実施の形態3におけるパケットフィルタ動作及びIPパケット転送にかかる基本的な動作の部分のみ説明する。
 H/W転送処理部350は、パケットヘッダ抽出部351と、IPフロー一致判断部352と、パケットヘッダ編集部353と、H/WIPフロー管理部354と、H/W宛先MAC管理部355とを備える。
 パケットヘッダ抽出部351は、受信I/FであるLANI/F部111又はWANI/F部112で受信されたIPパケットのIPヘッダを精査し、IPヘッダ中の{送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、プロトコル、送信元ポート番号、宛先ポート番号}を抽出する。この{}内の5つの値を組み合わせた情報は、パケットがどのコネクションに所属するかを識別するための基本的な構成情報であり、セッション情報又はIPフロー情報と呼ばれる。
 このセッション情報又はIPフロー情報は、同一のセッションに属するIPパケットに対し、一貫した処理を行うのに使用される情報である。例えば、NAT(Network Address Translation)処理又はNAPT(Network Address Port Translation)処理で、送信元アドレス又は送信元ポート番号を変換する場合、同一のセッションに属するIPパケットは、すべて同一の送信元アドレス又は送信元ポート番号で変換されなければならない。
 これを実現するため、先頭パケットでNAPT変換する送信元アドレス又は送信元ポート番号を定め、セッション情報又はIPフロー情報が同一となる後続のパケットは、全てその先頭パケットと同じ送信元アドレス又は送信元ポート番号となるよう変換される。また、このセッション情報又はIPフロー情報は、例えば、linuxでは、ネットワークスタック内のconntrack情報と呼ばれている管理情報に該当し、IPフロー管理部345で管理される。具体的には、IPフロー管理部345は、記憶部として機能するメモリ(図示せず)に、セッション情報又はIPフロー情報を記憶させる。なお、このメモリは、図7(A)に示されているメモリ10であってもよく、メモリ10とは別に設けられていてもよい。
 IPフロー一致判断部352は、パケットヘッダ抽出部351で抽出されたフロー情報が、H/W転送処理部350内のH/WIPフロー管理部354に登録されているエントリと一致するか否かを判断する。
 セッションの先頭パケットは、H/WIPフロー管理部354にIPフロー情報が登録されていないため、IPフロー一致判断部352は、H/W転送処理用のフロー情報なしとして、そのパケットをS/W転送処理部340に送る。
 そのパケットを受け取ったS/W転送処理部340は、S/Wパケット転送処理部342において宛先経路解決とフィルタリング処理とを行う。S/Wパケット転送処理部362での処理は、図11を用いて説明したとおりである。言い換えると、S/Wパケット転送処理部362での処理は、実施の形態1で説明した通り、パケットフィルタリングと宛先経路解決とを組み合わせた処理となっている。
 S/Wパケット転送処理部342は、パケットフィルタリング処理において、実施の形態1に示したLAN側端末のMACアドレスによるフィルタリングを実行することができる。
 ここで、S/Wパケット転送処理部342は、フィルタリング処理において先頭パケットを破棄と判断した場合、パケットのIPフロー情報はS/W転送処理部340内のIPフロー管理部345には登録されず、H/WIPフロー管理部354にもそのエントリは登録されない。従って、後続のパケットも同様にS/W転送処理部340に送られ、S/W転送処理部340で同様に破棄判定され、そのIPフローに属する後続パケットは転送されない。
 一方、S/Wパケット転送処理部342は、フィルタリング処理において先頭パケットを通過と判断した場合は、そのパケットのIPフロー情報は、S/W転送処理部340内のIPフロー管理部345に登録される。このとき、IPフロー管理部345は、そのIPフロー情報を、H/WIPフロー管理部354にもそのIPフロー情報を登録させる。
 その後、S/Wパケット転送処理部342の宛先MAC解決部342bは、その先頭パケットに対して、宛先MAC解決処理を実施して、そのパケットをH/W転送処理部350に返す。
 そして、H/W転送処理部350は、そのパケットを反対側の送信I/FであるLANI/F部111又はWANI/F部112から送信される。
 ここで、S/Wパケット転送処理部342の宛先MAC解決部342bは、IPアドレスに対して解決したMACアドレスを、H/W転送処理部350のH/W宛先MAC管理部355と常に同期するように登録しておく。
 次に、後続パケットが受信された場合、パケットヘッダ抽出部351は、先頭パケットと同様に、その後続パケットのヘッダを精査し、IPヘッダ中の{送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、プロトコル、送信元ポート番号、宛先ポート番号}を抽出する。
 次に、IPフロー一致判断部352は、抽出されたフロー情報が、H/W転送処理部350内のH/WIPフロー管理部354内の登録エントリと一致するか否かを判定する。ここでは、そのセッションの後続パケットのIPフロー情報は、H/WIPフロー管理部354に登録されているため、IPフロー一致判断部352は、フロー情報一致と判断する。
 ここでフロー情報一致と判定されたパケットは、S/W転送処理部340での処理が必要となる一部のパケット、又は、H/W転送処理部350で処理できない一部の例外パケットを除き、後段のパケットヘッダ編集部353に送られる。なお、S/W転送処理部340での処理が必要となる一部のパケットは、例えば、TCP(Transmission Control Protocol)のSYNフラグ、FINフラグ又はRSTフラグのついた制御パケット等である。
 パケットヘッダ編集部353は、H/WIPフロー管理部354が保持するIPフローの編集情報と、H/W宛先MAC管理部355の保持するMACアドレスとに基づいて、必要なパケットヘッダ編集処理を行う。例えば、パケットヘッダ編集部353は、NAT処理に対するパケットのアドレス又はポート番号の更新、送信I/F基づく送信元MAC更新処理、又は、ルーティング後のネクストホップに対する宛先MACアドレスの更新処理等を行う。
 パケットヘッダ編集処理を終えた後続パケットは、最後に反対側の送信I/FであるLANI/F部111又はWANI/F部112から、H/W転送処理部350のみで処理されて、言い換えると、S/W転送処理部340を経由せずに送信される。
 以上に記載されたH/W転送処理部350は、例えば、図7(B)に示されている処理回路12により実現することができる。
 このように実施の形態3に係るHGW310では、LAN側端末のMACアドレスを用いた判定を先頭パケットに対して行い、先頭パケットで通過と判定されると、IPフロー情報を用いてその後続パケットをH/Wで転送処理する。このため、MACアドレスを用いたフィルタリング機能を備えない一般的なH/W転送処理部(NetworkProcessor)であっても、LAN側端末のMACアドレスを用いたフィルタリング動作とH/Wによる高速なIPパケット転送動作を実現することができる。
 言い換えると、実施の形態3では、HGW310は、ハードウェアを用いて、パケットのルーティングを行うハードウェア転送部として機能するH/W転送処理部350をさらに備え、ip6tables拡張部143は、セッションの先頭パケットに対してMACフィルタリングを実行し、その先頭パケットをMACフィルタリングで通過させた場合には、その先頭パケットと同一セッションの後続するパケットである後続パケットに対して、H/W転送処理部350にルーティングを行わせ、その後続パケットに対しては、MACフィルタリングを行わないようにすることができる。
 なお、実施の形態3の構成は、実施の形態1の構成に基づいているが、実施の形態3の構成は、実施の形態2の構成に基づいて構成されてもよい。
 100,200,300 通信システム、 101端末、 102 加入者アクセスサーバ、 103A 第1のISPシステム、 103B 第2のISPシステム、 110 HGW、 111 LANI/F部、 112 WANI/F部、 120,220,320 ネットワーク処理部、 121 PPPoEv6クライアント機能部、 122 DHCPv6クライアント機能部、 123 DHCPv6サーバ機能部、 124 IPv6ルータ広告サーバ機能部、 125,225,325 IPv6パケットフィルタ機能部、 130 S/W転送設定制御部、 131 ipv6パケットフィルタGUI処理部、 132 ipv6tables用ルール展開AP実行部、 140,240,340 S/W転送処理部、 141 ip6tables本体部、 141a PRE ROUTING実行部、 141b FORWARDING実行部、 141c POST ROUTING実行部、 142,342 S/Wパケット転送処理部、 142a 経路解決部、 142b、342b 宛先MAC解決部、 143,243 ip6tables拡張部、 143a、243a DSTMAC処理部、 143b routed-dst-mac処理部、 244 NFQUEUE処理部、 345 IPフロー管理部、 350 H/W転送処理部、 351 パケットヘッダ抽出部、 352 IPフロー一致判断部、 353 パケットヘッダ編集部、 354 H/WIPフロー管理部、 355 H/W宛先MAC管理部。

Claims (9)

  1.  パケットを受信する受信インタフェースと、
     前記パケットのアドレス解決を行い、前記パケットのルーティングを行う転送部と、
     IP(Internet Protocol)パケットフィルタのルールに従って、前記ルーティング後の前記パケットの宛先MAC(Media Access Control)アドレスのフィルタリングであるMACフィルタリングを実行する拡張機能部と、を備えること
     を特徴とする宅内通信装置。
  2.  前記ルールは、前記ルーティング後に前記パケットの前記アドレス解決を実行して、前記アドレス解決により解決された前記宛先MACアドレスにより前記MACフィルタリングを実行するものであり、
     前記拡張機能部は、前記ルールに従い、前記転送部に、前記アドレス解決を実行させて、解決された前記宛先MACアドレスにより前記MACフィルタリングを実行すること
     を特徴とする請求項1に記載の宅内通信装置。
  3.  前記アドレス解決が実行される前の前記パケットを一時的に記憶する一時記憶部をさらに備え、
     前記拡張機能部は、前記一時記憶部に前記パケットが一時的に記憶されると、前記転送部に、前記パケットの前記アドレス解決を要求し、前記パケットの前記アドレス解決が実行された後に、前記アドレス解決により解決された前記MACアドレスにより前記MACフィルタリングを実行すること
     を特徴とする請求項2に記載の宅内通信装置。
  4.  前記受信インタフェースは、WAN(Wide Area Network)から前記パケットを受信し、
     前記転送部は、前記パケットを、LAN(Local Area Network)への前記ルーティングを行い、
     前記拡張機能部は、前記LANに接続されている端末のIPアドレスを用いずに、前記端末のMACアドレスを指定する前記宛先MACアドレスに対して、前記MACフィルタリングを実行すること
     を特徴する請求項1から3の何れか一項に記載の宅内通信装置。
  5.  前記端末に前記IPアドレスを配布するIPアドレス配布部と、
     前記IPアドレスを用いたフィルタリングであるIPフィルタリングを実行するフィルタリング実行部と、をさらに備えること
     を特徴とする請求項4に記載の宅内通信装置。
  6.  前記IPアドレス配布部は、前記WANから取得するIPv6(Internet Protocol version 6)プレフィックスに応じたIPv6アドレス帯に含まれる前記IPアドレスを前記端末に配布すること
     を特徴とする請求項5に記載の宅内通信装置。
  7.  前記WANから取得するIPv6(Internet Protocol version 6)プレフィックスに応じたIPv6アドレス帯を前記端末に広告することで、前記端末に前記IPアドレスを生成させるIPアドレス広告部と、
     前記IPアドレスを用いたフィルタリングであるIPフィルタリングを実行するフィルタリング実行部と、をさらに備えること
     を特徴とする請求項4に記載の宅内通信装置。
  8.  ハードウェアを用いて、前記パケットのルーティングを行うハードウェア転送部をさらに備え、
     前記拡張機能部は、前記パケットとして、セッションの先頭パケットに対して前記MACフィルタリングを実行し、前記先頭パケットを前記MACフィルタリングで通過させた場合には、前記先頭パケットと同一セッションの後続するパケットである後続パケットに対して、前記ハードウェア転送部にルーティングを行わせ、前記後続パケットに対しては、前記MACフィルタリングを行わないこと
     を特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の宅内通信装置。
  9.  パケットを受信し、
     パケットのルーティングを行い、
     IP(Internet Protocol)パケットフィルタのルールに従って、前記ルーティング後に前記パケットのアドレス解決を行い、
     前記アドレス解決により解決された、前記パケットの宛先MAC(Media Access Control)アドレスのフィルタリングであるMACフィルタリングを実行すること
     を特徴とするフィルタリング方法。
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