JP2011077675A

JP2011077675A - 通信システム

Info

Publication number: JP2011077675A
Application number: JP2009225014A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tsuge; 数夫柘植
Original assignee: NEC Embedded Products Ltd
Current assignee: NEC Embedded Products Ltd
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: JP5413099B2

Abstract

【課題】あるネットワークアダプタ上に構築されたＶＰＮ通信において、他のネットワークアダプタに切り替えても、ＶＰＮ接続が維持可能な通信システムを提供する。
【解決手段】クライアント装置１００は、送信するＶＰＮ通信のフレームにプライベートネットワーク情報を含む第１のヘッダを付加する仮想Ｉ／Ｆ制御部１０３と、第１のヘッダが付加されたフレームにグローバルネットワーク情報を含む第２のヘッダを付加してカプセル化したパケットをサーバ装置２００に送信する物理Ｉ／Ｆ制御部１０５と、を有する。一方、サーバ装置は、受信したパケットから、第１のヘッダに含まれるプライベートネットワーク情報を取り出して、当該パケットの前に受信したパケットのプライベートネットワーク情報と比較、プライベートネットワーク情報に変更がない場合、ＶＰＮ通信を切断しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信システムに関し、特に、ＶＰＮ通信システムに関する。

ＶＰＮ（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ：仮想私設網）は、一般的に、公衆ネットワークを専用線のように利用できるサービスである。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いた通信が可能なプライベートネットワークを、インターネット上に構築するプロトコルとして、例えば、ＩＰＳｅｃが知られている。

複数のネットワークアダプタを有する情報処理装置において、いずれかのネットワークアダプタを利用して通信を行っているときに、ネットワークアダプタを切り替えて、なおかつ通信を維持しようとした場合、通常は通信が維持されず、切断される。下位レイヤで同一性が保たれていないと判断され、自動的にセッションが終了するためである。このような場合でも通信を維持させる技術に関連して、例えば、特許文献１に記載のものがある。

特許文献１には、複数のネットワークアダプタのＭＡＣアドレスを変換表の形式で保持し、アプリケーション層のプログラムが通信を行う場合は、下位レイヤの冗長化プログラムがその変換表を参照して所定の処理を実行することが記載されている。

特開２００４−１２９２８７号公報

一般的に、通信中にネットワークアダプタを切り替えた場合は、アダプタに割り当てられたネットワーク情報（グローバルＩＰアドレスやデフォルトゲートウェイ情報等）が変更され、通信が切断される。ＶＰＮ接続においても、複数のネットワークアダプタを有する情報処理装置にて、あるネットワークアダプタ上でＶＰＮ接続を確立している場合において、ネットワークアダプタを切り替えるとＶＰＮ接続が切断される。

ところが、ＶＰＮ通信の再接続を行うことなくネットワークアダプタの切替が可能であれば、アプリケーションの再操作等を行う必要がなくなり、利便性が向上する。例えば、無線ＬＡＮやモバイルＷｉＭＡＸ（登録商標）など複数のネットワークアダプタを備える情報処理装置が、ＶＰＮ接続を維持しつつ、より通信状況のよいネットワークアダプタを選んで切替が可能であれば、利便性が向上する。

そこで本発明は、上記実情に鑑みて、あるネットワークアダプタ上に構築されたＶＰＮ通信において、他のネットワークアダプタに切り替えても、ＶＰＮ接続が維持可能な通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る通信システムは、ＶＰＮによりサーバ装置とクライアント装置が接続する通信システムであって、前記クライアント装置は、送信するＶＰＮ通信のフレームにプライベートネットワーク情報を含む第１のヘッダを付加する送信側仮想インターフェース制御手段と、前記第１のヘッダが付加されたフレームにグローバルネットワーク情報を含む第２のヘッダを付加してカプセル化したパケットを前記サーバ装置に送信する物理インターフェース制御手段と、を有し、前記サーバ装置は、受信したパケットから、前記第１のヘッダに含まれるプライベートネットワーク情報を取り出して、当該パケットの前に受信したパケットのプライベートネットワーク情報と比較する受信側仮想インターフェース制御手段を有し、前記受信側仮想インターフェース制御手段は、プライベートネットワーク情報に変更がない場合、前記ＶＰＮ通信を切断しないことを特徴とする。

本発明によれば、あるネットワークアダプタ上に構築されたＶＰＮ通信において、他のネットワークアダプタに切り替えても、ＶＰＮ接続が維持可能な通信システムを提供することが可能となる。

本発明を実施するための形態（実施形態１）の全体構成を示すブロック図である。本発明の実施形態１に係るＶＰＮ通信のパケットの構成を示す概念図である。本発明の実施形態１の処理の流れを示すチャート図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。下記に説明する実施形態１，２は、本発明に係る技術的思想をサーバ装置とクライアント装置を含む通信システムに適用したものである。サーバ装置としては、例えば、ホームネットワークにおけるサーバとなる汎用のパーソナルコンピュータを用いることができ、クライアント装置としては、例えば、そのサーバをリモートからコントロールする汎用のパーソナルコンピュータを用いることができるが、これに限定されるものではない。

（実施形態１）
図１に本実施形態の全体構成を示す。図１は、本実施形態を構成するハードウェア、ソフトウェア、又は、これらが協働することにより実現する機能ブロックを表した機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る通信システムは、クライアント装置１００とサーバ装置２００を含む構成である。

クライアント装置１００は、認証情報１０１と、ＶＰＮクライアント１０２と、仮想Ｉ／Ｆ（インターフェース）制御部１０３と、仮想ネットワークアダプタ１０４と、物理Ｉ／Ｆ（インターフェース）制御部１０５と、ネットワークアダプタ１０６，１０７とを有する。

認証情報１０１は、本実施形態に係るＶＰＮ通信において、ＶＰＮ通信を確立するために必要な認証情報であって、証明書情報等を用いることができる。

ＶＰＮクライアント１０２は、サーバ装置２００のＶＰＮサーバ２０２と通信を行い、ＶＰＮを構築する。本実施形態のＶＰＮは、プライベートネットワーク情報とＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームをグローバルネットワークのＩＰパケットでカプセル化する方式である（図２を参照して後述）。ＶＰＮクライアント１０２は、仮想Ｉ／Ｆ制御部１０３にカプセル化前のＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを渡す。

仮想Ｉ／Ｆ制御部１０３は、ＶＰＮ通信に用いる仮想ネットワークアダプタ１０４の制御を行うソフトウェアプログラムによって実現する機能ブロックである。対して、ネットワークアダプタ１０６，１０７は、物理的なネットワークアダプタであって、物理Ｉ／Ｆ制御部１０５によって制御される。具体的なネットワークアダプタ１０６，１０７としては、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標（無線ＬＡＮ））アダプタや、モバイルＷｉＭＡＸ（登録商標）アダプタや、携帯電話キャリアが提供するデータ通信カードなどを用いることができる。

仮想Ｉ／Ｆ制御部１０３は、ＶＰＮクライアント１０２から渡されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームにプライベートネットワーク情報を含む第１のヘッダを付加する。物理Ｉ／Ｆ制御部１０５は、第１のヘッダが付加されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームに、グローバルネットワーク情報を含む第２のヘッダを付加し、ＩＰパケットによりカプセル化する。

サーバ装置２００は、認証情報２０１と、ＶＰＮサーバ２０２と、仮想Ｉ／Ｆ制御部２０３と、仮想ネットワークアダプタ２０４と、物理Ｉ／Ｆ制御部２０５と、ネットワークアダプタ２０６とを有する。

認証情報２０１と、仮想Ｉ／Ｆ制御部２０３と、仮想ネットワークアダプタ２０４と、物理Ｉ／Ｆ制御部２０５と、ネットワークアダプタ２０６は、クライアント装置１００のものと同等の機能を備える。ＶＰＮサーバ２０２は、ＶＰＮクライアント１０２と通信を行い、仮想Ｉ／Ｆ制御部２０３が取り出したＥｔｈｅｒｎｅｔフレームを処理する。サーバ装置２００は、クライアント装置１００と同様に、ネットワークアダプタを複数備えていてもよい。

クライアント装置１００とサーバ装置２００は、携帯電話キャリアが提供するネットワークや、インターネットなどの公衆ネットワークを介して通信を行う。その上で、公衆ネットワーク上にＶＰＮを構築し、ＬＡＮのように繋がっている。本実施形態のＶＰＮは、プライベートネットワーク情報とＥｔｈｅｒｎｅｔフレームをグローバルネットワークのＩＰパケットでカプセル化する方式である（図２）。

図２は、本実施形態に係るＶＰＮ通信におけるパケットの構成を示す概念図である。本実施形態に係るＶＰＮ通信では、仮想Ｉ／Ｆ制御部１０３でＥｔｈｅｒｎｅｔフレームにプライベートネットワーク情報をヘッダ情報に含め、物理Ｉ／Ｆ制御部１０５でそのＥｔｈｅｒｎｅｔフレームをＩＰパケット化する。

物理Ｉ／Ｆ制御部１０５でＥｔｈｅｒｎｅｔフレームをＩＰパケット化する際、ヘッダにグローバルネットワークにおける識別情報であるグローバルネットワーク情報を含める（第２のヘッダ）。グローバルネットワーク情報としては、例えば、物理Ｉ／Ｆ制御部１０５が使用するネットワークアダプタのＭＡＣアドレスを用いることができる。

通常は、使用するネットワークアダプタを切り替えた場合には、ＭＡＣアドレスが変更され、それに伴い、グローバルＩＰアドレスが変更される。そのため、従来は、使用するネットワークアダプタを切り替えると通信が切断され、その通信を利用していたＶＰＮ接続も切断される。

ところが、本実施形態に係るＶＰＮ通信では、ＶＰＮの受信側（ＶＰＮサーバ２０２）が仮想Ｉ／Ｆ制御部２０３により受信パケットに含まれるプライベートネットワーク情報を参照する。プライベートネットワーク情報は、送信側の仮想Ｉ／Ｆ制御部１０３がＥｔｈｅｒｎｅｔフレームのヘッダ情報に含めるもので（第１のヘッダ）、物理的なネットワークアダプタが変更されても共通のものであるので、受信側のＶＰＮサーバ２０２は、受信したパケットを従前のＶＰＮ通信から継続して送られてきたものとして認識する。

つまり、物理的なネットワークアダプタの変更により、プライベートＩＰアドレス等のプライベートネットワーク情報が変更されることはなく、プライベートネットワークの通信に影響を与えない。したがって、グローバルネットワークの通信が一時的に途絶してもＶＰＮの通信は切断されず、上位レイヤのサービスは継続する。

なお、プライベートネットワーク情報としては、仮想ネットワークアダプタ１０４のＭＡＣアドレスが好適である。ＭＡＣアドレスを用いてアダプタの同一性を確認する技術は一般的によく知られており、プライベートネットワーク情報として仮想ネットワークアダプタ１０４のＭＡＣアドレスを用いれば、そのようなよく知られた技術をそのまま利用することができるので、本実施形態に係るＶＰＮ通信を実装することが容易になる。また、同じ名前空間において、重複するものがないなどのＭＡＣアドレスの利点もそのまま使える。

図３に、本実施形態に係るＶＰＮ通信の処理の流れを示す。
クライアント装置１００がＶＰＮクライアント１０２を用いてＶＰＮ通信をするとき（ＶＰＮ接続時）、まず、仮想Ｉ／Ｆ制御部１０３にＥｔｈｅｒｎｅｔフレームが送られる（ステップＳ１０１）。仮想Ｉ／Ｆ制御部１０３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームにプライベートネットワーク情報を含む第１のヘッダを付加し（ステップＳ１０２）、物理Ｉ／Ｆ制御部１０５に渡す（ステップＳ１０３）。物理Ｉ／Ｆ制御部１０５は、グローバルネットワーク情報を含む第２のヘッダを付加し（ステップＳ１０４）、サーバ装置２００へ送信する（ステップＳ１０５）。

サーバ装置２００では、受信したパケットを物理Ｉ／Ｆ制御部２０５がそのまま仮想Ｉ／Ｆ制御部２０３に渡す（ステップＳ１０６）。なお、ここで、第２のヘッダを取り除くなどの処理をしてもよい。仮想Ｉ／Ｆ制御部２０３は、第１のヘッダよりプライベートネットワーク情報を取り出して、参照することにより、クライアント装置１００の同一性を確認する（ステップＳ１０７）。同一性を確認することができた場合、カプセル化が解除され取り出されたＥｔｈｅｒｎｅｔフレームは、ＶＰＮサーバ２０２に渡される（ステップＳ１０８）。

なお、クライアント装置１００がＶＰＮ通信を確立するとき（ＶＰＮ接続開始時）の処理であれば、ＶＰＮクライアント１０２が、送信するＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム等に認証情報１０１を含め、ＶＰＮサーバ２０２が、受信した認証情報１０１を自身が管理する認証情報２０１と比較することによって、クライアント装置１００のＶＰＮ接続を認証する。

以上の処理によれば、あるネットワークアダプタ上に構築されたＶＰＮ通信において、他のネットワークアダプタに切り替えても、ＶＰＮ接続が維持可能になる。
また、ネットワークアダプタの切り替え毎にＶＰＮ通信の再接続やアプリケーションの再操作（動画再生／ファイルのダウンロード等）を行う必要がなくなり、利便性が向上する。

（実施形態２）
本実施形態では、上記実施形態１の構成及び動作に加え、ＶＰＮクライアント１０２が各ネットワークアダプタに対応する診断パケットをサーバ装置２００のＶＰＮサーバ２０２に送信し、スループット及びレスポンスのよいネットワークアダプタを診断パケット送信以降のＶＰＮ通信に用いるものである。診断パケットを送信するタイミングは、定期的に送信することが好ましい。また、ネットワークアダプタ選択の基準は、ネットワーク環境のよいものであれば足り、その一例として、スループット及びレスポンスのよいものとすることを基準とする。

本実施形態によれば、通信状態のよいネットワークアダプタを自動的に選択することができ、利便性をさらに向上させることができる。

１００クライアント装置
１０１認証情報
１０２ＶＰＮクライアント
１０３仮想Ｉ／Ｆ制御部
１０４仮想ネットワークアダプタ
１０５物理Ｉ／Ｆ制御部
１０６，１０７ネットワークアダプタ
２００サーバ装置
２０１認証情報
２０２ＶＰＮサーバ
２０３仮想Ｉ／Ｆ制御部
２０４仮想ネットワークアダプタ
２０５物理Ｉ／Ｆ制御部
２０６ネットワークアダプタ

Claims

ＶＰＮによりサーバ装置とクライアント装置が接続する通信システムであって、
前記クライアント装置は、
送信するＶＰＮ通信のフレームにプライベートネットワーク情報を含む第１のヘッダを付加した上で、グローバルネットワーク情報を含む第２のヘッダを付加してカプセル化したパケットを前記サーバ装置に逐次送信し、
前記サーバ装置は、
受信したパケットから、前記第１のヘッダに含まれるプライベートネットワーク情報を取り出して、プライベートネットワーク情報に変更がない場合、前記ＶＰＮ通信を切断しないことを特徴とする、通信システム。
ＶＰＮによりサーバ装置とクライアント装置が接続する通信システムであって、
前記クライアント装置は、
送信するＶＰＮ通信のフレームにプライベートネットワーク情報を含む第１のヘッダを付加する送信側仮想インターフェース制御手段と、
前記第１のヘッダが付加されたフレームにグローバルネットワーク情報を含む第２のヘッダを付加してカプセル化したパケットを前記サーバ装置に送信する物理インターフェース制御手段と、
を有し、
前記サーバ装置は、
受信したパケットから、前記第１のヘッダに含まれるプライベートネットワーク情報を取り出して、当該パケットの前に受信したパケットのプライベートネットワーク情報と比較する受信側仮想インターフェース制御手段を有し、
前記受信側仮想インターフェース制御手段は、プライベートネットワーク情報に変更がない場合、前記ＶＰＮ通信を切断しないことを特徴とする、通信システム。
前記クライアント装置は、
前記ＶＰＮ通信を制御するＶＰＮクライアントと、
前記物理インターフェース制御手段により制御される複数のネットワークアダプタと、
を有し、
前記ＶＰＮクライアントは、前記複数のネットワークアダプタごとに診断パケットを前記サーバ装置に送信し、送信後のＶＰＮ通信で利用するネットワークアダプタとして、前記診断パケットに基づくネットワークの状態が良好なネットワークアダプタを用いることを特徴とする、請求項２記載の通信システム。
前記プライベートネットワーク情報が、前記送信側仮想インターフェース制御手段が用いる仮想インターフェースのＭＡＣアドレスであることを特徴とする、請求項２又は３記載の通信システム。