JP4482465B2

JP4482465B2 - 中継装置、端末装置、通信システムおよび通信制御方法

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Publication number: JP4482465B2
Application number: JP2005033382A
Authority: JP
Inventors: 良隆内田; 憲洋石川
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Description

名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置、端末装置、中継装置と端末装置とを含んで構成された通信システム、および通信制御方法に関する。

なお、本明細書では、プライベートＩＰアドレスを「プライベートアドレス」、グローバルＩＰアドレスを「グローバルアドレス」と称する。

まず、中継装置（以下「ルータ」ともいう）を利用した通信システムとアドレス変換方式について説明する。ルータを介することでグローバルアドレス空間とプライベートアドレス空間の橋渡しを行う。また、ルータではNAT方式、NAPT方式、IPマスカレード方式によるアドレス変換（即ち、グローバルアドレスとプライベートアドレス間の変換）が行われており、通信を可能としている。

なお、インターネットにおけるパケットは送信元、送信先アドレスがグローバルアドレスでなければ利用できず、プライベートアドレスは、ルータによるプライベートネットワーク内に利用範囲を限定されてしまう。

ルータでは、パケットの送信先に応じて次に転送するルータを決定するための情報をテーブルに保持しており、プライベートネットワークにある端末装置からグローバルネットワークにある端末装置へ通信するときはルータに送られてきたパケットの送信元アドレスをルータが持つグローバルアドレスに変換し、テーブルを参照して経路選択を行う転送するルータを決定する。

なお、アドレスの変換には以下のアドレス変換方式がある。

NAT方式は、送信元のプライベートアドレスをそのルータが持つグローバルアドレスに変換しグローバルネットワークに送り出すものである。また、プライベートアドレスとルータが持つグローバルアドレスを対応付けた情報をテーブルに保持し、グローバルネットワークの端末装置からプライベートネットワーク内の端末装置に送られてきたパケットに対し送信先ヘッダのグローバルアドレスをプライベートアドレスに置き換え端末装置に送信している。この方式の場合、グローバルネットワークに同時接続する端末合計数と同じ数のグローバルアドレスをルータが保持しなければならない。

NAPT方式は、上記のNAT方式にポート番号も動的に変換する機能を付加したものである。変換にポート番号を利用するため、プライベートネットワーク内に複数の端末が存在してもルータが持つ一つのグローバルアドレスで利用が可能になる。プライベートネットワーク内の端末とポート番号を対応付けたテーブルを保持する。ただし、特定のポート番号を利用するアプリケーションなどでは利用できない可能性がある。

IPマスカレード方式は、Linuxで用いられた用語でありNAPTと機能的に同じである。

なお、これらの方式を区別せず広義的にNATと呼ぶこともある。

ところで、ラベルを利用した通信システムとしてMPLS(Multi-Protocol Label Switching)がある（下記の特許文献１参照）。以下に簡単に説明する。

通常のルータは経路選択にパケットの送信先アドレスを用いるが、MPLSではアドレスの代わりにラベルを用いる。MPLS機能を持ったルータ(LSR：Label Switching Router)によって構成されたネットワークの端点にあるルータ(LER：Label Edge Router)にパケットが届くとそのパケットにラベルを付加して次のLSRに転送する。さらに、パケットを受け取ったLSRはパケットのラベルから経路選択を行い転送する。LSRで構成されたネットワーク外のネットワークにパケットを転送するときはLERがパケットを取り除き転送する。
特開２００５−１２３５２号公報

上述した従来の方式においては、グローバルアドレスのような共有アドレスではないプライベートアドレスは同空間内に固有のものであるため、共有アドレス空間内の端末装置はプライベートアドレスを利用した通信に制限があり、また、共有アドレス空間を介したプライベートアドレス空間の端末間における通信が利用できない、という課題があった。

そこで、本発明は、異なるアドレス空間をまたぐパケット通信を円滑に行うことのできる中継装置、端末装置、通信システムおよび通信制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る中継装置は、名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置であって、あるアドレス空間に属する送信元端末からの、前記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を前記名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する問合せ部と、一意な中継用ラベルを生成するラベル生成部と、前記ラベル生成部により生成された中継用ラベルを、前記問合せ部により取得された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶するラベル記憶部と、前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを前記送信元端末に送信するラベル送信部と、前記ラベル送信部により送信された中継用ラベルを含むパケットを前記送信元端末から受信した場合、前記ラベル記憶部により当該中継用ラベルに対応付けて記憶された前記送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する決定部とを備えたことを特徴とする。

また、上記中継装置は、決定部により決定された送信先又は中継先のアドレスおよびラベルを送信先の情報として、前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを送信元の情報として用いることで、前記受信したパケットを送信先又は中継先へ転送するパケット転送部をさらに備えた構成とすることが望ましい。

上記の目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、端末装置と、名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置とを含んで構成された通信システムであって、前記端末装置は、あるアドレス空間に属する送信元端末として、前記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を前記名前解決システム宛に送信する取得要求送信部と、前記取得要求送信部により送信された取得要求への回答として、前記中継装置から中継用ラベルおよび当該中継装置のアドレスを受信した場合、当該中継用ラベルを含むパケットを、当該中継装置のアドレス宛に送信するパケット送信部とを備え、前記中継装置は、前記端末装置からの前記取得要求を前記名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する問合せ部と、一意な中継用ラベルを生成するラベル生成部と、前記ラベル生成部により生成された中継用ラベルを、前記問合せ部により取得された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶するラベル記憶部と、前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを前記端末装置に送信するラベル送信部と、前記ラベル送信部により送信された中継用ラベルを含むパケットを前記端末装置から受信した場合、前記ラベル記憶部により当該中継用ラベルに対応付けて記憶された前記送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する決定部とを備えたことを特徴とする。

上記の発明において、中継装置は、あるアドレス空間に属する送信元端末から、上記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を受けると、問合せ部は、当該取得要求を名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する。そして、ラベル生成部は一意な中継用ラベルを生成し、ラベル記憶部は生成された中継用ラベルを、問合せ部により取得された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶する。それとともに、ラベル送信部は、中継用ラベルおよび自装置のアドレスを送信元端末に送信する。この応答として、上記中継用ラベルを含むパケットを送信元端末から受信した場合、決定部は、当該中継用ラベルに対応付けて記憶された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する。

このように、異なるアドレス空間をまたぐ通信を行う場合でも、ラベルを用いることでアドレス変換の負荷を回避し、異なるアドレス空間をまたぐパケット通信を円滑に行うことができる。また、本発明は、NAT方式、NAPT方式、IPマスカレード方式等によるアドレス変換を行う通信だけでなく、１つのラベルを複数のアドレスに関連付けることによってマルチキャスト通信に適用可能であり、また、本発明は、ＩＰｖ４−ＩＰｖ６ネットワーク間通信や、端末装置が移動することを前提としたモビリティー通信にも適用可能である。

なお、本発明は、中継装置における通信制御方法および通信システムにおける通信制御方法に関する発明として捉えることも可能であり、図２の流れ図のように記述することも可能である。これらを以下に説明する。

本発明に係る中継装置における通信制御方法は、名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置における通信制御方法であって、あるアドレス空間に属する送信元端末からの、前記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を前記名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する問合せステップ（図２のＳ１）と、一意な中継用ラベルを生成するラベル生成ステップ（Ｓ２）と、前記ラベル生成ステップにて生成された中継用ラベルを、前記問合せステップにて取得された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶するラベル記憶ステップ（Ｓ３）と、前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを前記送信元端末に送信するラベル送信ステップ（Ｓ４）と、前記ラベル送信ステップにて送信された中継用ラベルを含むパケットを前記送信元端末から受信した場合、前記ラベル記憶ステップにて当該中継用ラベルに対応付けて記憶した前記送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する決定ステップ（Ｓ５）とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る通信システムにおける通信制御方法は、端末装置と、名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置とを含んで構成された通信システムにおける通信制御方法であって、前記端末装置が、あるアドレス空間に属する送信元端末として、前記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を前記名前解決システム宛に送信する取得要求送信ステップ（図２のＴ１）と、前記中継装置が、前記取得要求を受信して前記名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する問合せステップ（Ｓ１）と、前記中継装置が、一意な中継用ラベルを生成するラベル生成ステップ（Ｓ２）と、前記中継装置が、前記ラベル生成ステップにて生成した中継用ラベルを、前記問合せステップにて取得した送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶するラベル記憶ステップ（Ｓ３）と、前記中継装置が、前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを前記端末装置に送信するラベル送信ステップ（Ｓ４）と、前記端末装置が、前記中継用ラベルおよび当該中継装置のアドレスを前記中継装置から受信し、当該中継用ラベルを含むパケットを、当該中継装置のアドレス宛に送信するパケット送信ステップ（Ｔ２）と、前記中継装置が、前記中継用ラベルを含むパケットを前記端末装置から受信し、前記ラベル記憶ステップにて当該中継用ラベルに対応付けて記憶した前記送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する決定ステップ（Ｓ５）とを有することを特徴とする。

ところで、本発明は、送信先端末での応答パケットの生成や応答パケットの転送についても優れた特徴を有する。

本発明に係る中継装置は、送信先のアドレス、送信先ラベル、送信元のアドレスおよび送信元ラベルをパケットヘッダに含んだ応答パケットを受信した場合、前記ラベル記憶部に記憶された中継用ラベルのうち前記送信先ラベルに一致する中継用ラベル、に対応づけられたアドレスおよびラベルを取得し、取得したアドレスおよびラベルを送信先のアドレスおよび送信先ラベルとして設定し、自装置のアドレスおよび前記応答パケットの前記送信先ラベルを送信元のアドレスおよび送信元ラベルとして設定することで、前記応答パケットのパケットヘッダを書き換えるヘッダ書換部をさらに備えた構成とされている。

上記のような構成によって、送信先端末において応答パケットが生成され、中継装置において応答パケットのヘッダ書換が行われることで、応答パケットは、送信元端末から送信先端末へ送信されてきたルートを逆方向に通って、送信元端末へ返されることとなる。即ち、本発明は、応答パケットを生成して送信元端末まで転送する動作を容易に行うことができ、ＴＣＰ通信を実現できるという特徴を有する。

また、送信元端末のアドレス空間と送信先端末のアドレス空間の間に１つ以上の別のアドレス空間が介在する場合、パケットを中継する中継装置において、パケットヘッダの書換えを行う必要が生じる。そこで、本発明の中継装置は、以下の構成とすることが望ましい。即ち、本発明に係る中継装置では、送信先のアドレス、送信先ラベル、送信元のアドレスおよび送信元ラベルをパケットヘッダに含んだパケットを他の中継装置から受信した場合、前記ラベル生成部は、動的に一意の中継用ラベルを生成し、前記ラベル記憶部は、生成された中継用ラベルを、受信したパケットの送信元のアドレスおよび送信元ラベルに対応付けて記憶し、前記ヘッダ書換部は、前記ラベル記憶部に記憶された中継用ラベルのうち前記受信したパケットの送信先ラベルに一致する中継用ラベル、に対応付けられたアドレスおよびラベルを取得し、取得したアドレスおよびラベルを送信先のアドレスおよび送信先ラベルとして設定し、自装置のアドレスおよび前記生成した中継用ラベルを送信元のアドレスおよび送信元ラベルとして設定することで、前記受信したパケットのパケットヘッダを書き換える構成とすることが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、異なるアドレス空間をまたぐ通信を行う場合でも、ラベルを用いることでアドレス変換の負荷を回避し、異なるアドレス空間をまたぐパケット通信を円滑に行うことができる。

［通信システムの構成］
図１には本発明の一実施形態に係る通信システム１００の基本構成を示す。同図に示すように、通信システム１００は、プライベートアドレス空間１０１とグローバルアドレス空間１０２とが中継装置１０３により接続され、プライベートアドレス空間１０１には端末装置１０４が存在し、グローバルアドレス空間１０２には名前解決システムとしてＤＮＳサーバ１０５が設けられた構成とされている。ここで、端末装置１０４を送信元端末としたとき、送信先端末は、図５に示す送信先端末３０５のように中継装置３０２と同じグローバルアドレス空間内に存在していてもよいし、図６に示す送信先端末４０４のように中継装置４０５と異なるアドレス空間内に存在し、さらに１つ以上の中継装置を経由するルートを経て通信するものであってもよい。

端末装置１０４は、通常の通信端末としての機能を備えており、特に、本発明に関わる構成として、送信先端末のアドレスに関する取得要求をＤＮＳサーバ１０５宛に送信する取得要求送信部１０４Ａと、取得要求への回答として中継装置１０３から中継用ラベルおよび中継装置１０３のプライベートアドレスを受信した場合、当該中継用ラベルを含むパケットを中継装置１０３のプライベートアドレス宛に送信するパケット送信部１０４Ｂとを備えている。

中継装置１０３は、通常の中継端末としての機能を備えており、特に、本発明に関わる構成として、問合せ部１０３Ａ、ラベル生成部１０３Ｂ、ラベル記憶部１０３Ｃ、ラベル送信部１０３Ｄ、決定部１０３Ｅおよびパケット転送部１０３Ｆを備えている。

このうち、問合せ部１０３Ａは、端末装置１０４からの取得要求をＤＮＳサーバ１０５に転送し、送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとをＤＮＳサーバ１０５から取得する機能を持つ。ラベル生成部１０３Ｂは、一意な中継用ラベルを生成する機能を持ち、ラベル記憶部１０３Ｃは、ラベル生成部１０３Ｂにより生成された中継用ラベルを、問合せ部１０３Ａにより取得された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶する機能を持つ。

また、ラベル送信部１０３Ｄは、中継用ラベルおよび自装置（中継装置１０３）のプライベートアドレスを端末装置１０４に送信する機能を持ち、決定部１０３Ｅは、ラベル送信部１０３Ｄにより送信された中継用ラベルを含むパケットを端末装置１０４から受信した場合、ラベル記憶部１０３Ｃにより当該中継用ラベルに対応付けて記憶された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する機能を持つ。さらに、パケット転送部１０３Ｆは、決定部１０３Ｅにより決定された送信先又は中継先のアドレスおよびラベルを送信先の情報として、中継用ラベルおよび自装置のグローバルアドレスを送信元の情報として用いることで、受信したパケットを送信先又は中継先へ転送する機能を持つ。

次に、送信元端末のアドレス空間と送信先端末のアドレス空間の間に１つ以上の別のアドレス空間が介在するような通信システム１００の構成を図７に示す。同図に示すように、通信システム１００は、送信元の端末装置１０４Ｘが属するプライベートアドレス空間１０１と送信先の端末装置１０４Ｙが属するプライベートアドレス空間１０６との間に、グローバルアドレス空間１０２が介在している。ここで端末装置１０４Ｘ、１０４Ｙは、図１の構成に加え、応答パケット生成部１０４Ｃを備えている。応答パケット生成部１０４Ｃは、自端末あてのパケット（即ち、送信先のアドレスとして自装置のアドレスが設定され、当該送信先のアドレス、送信先ラベル、送信元のアドレスおよび送信元ラベルをパケットヘッダに含んだパケット）を中継装置から受信した場合、送信先のアドレスと送信元のアドレスとを入れ替え、送信先ラベルと送信元ラベルとを入れ替えることで、応答パケットを生成する。そして、パケット送信部１０４Ｂは、生成された応答パケットを上記中継装置へ返送する。

また、中継装置１０３Ｘ、１０３Ｙは、図１の構成に加え、ヘッダ書換部１０３Ｇを備えている。ヘッダ書換部１０３Ｇは、ラベル記憶部１０３Ｃに記憶された中継用ラベルのうち、受信した応答パケットの送信先ラベルに一致する中継用ラベルに対応づけられたアドレスおよびラベルを取得し、取得したアドレスおよびラベルを送信先のアドレスおよび送信先ラベルとして設定し、自装置のアドレスおよび応答パケットの送信先ラベルを送信元のアドレスおよび送信元ラベルとして設定することで、応答パケットのパケットヘッダを書き換える。

上記のような構成によって、送信先端末において応答パケットが生成され、中継装置において応答パケットのヘッダ書換が行われることで、応答パケットは、送信元端末から送信先端末へ送信されてきたルートを逆方向に通って、送信元端末へ返されることとなる。つまり、応答パケットを生成して送信元端末まで転送する動作を容易に行うことができ、ＴＣＰ通信を実現することができる。

ところで、図７のような構成でパケットを端末装置１０４Ｘから端末装置１０４Ｙへ転送する場合、中継装置１０３Ｘ、１０３Ｙが介在するが、中継装置１０３Ｙは、中継装置１０３Ｘから転送されてきたパケットのパケットヘッダを書き換える必要が生じる。そこで、各中継装置１０３のラベル生成部１０３Ｂ、ラベル記憶部１０３Ｃおよびヘッダ書換部１０３Ｇは、以下のような機能を備えている。即ち、他の中継装置からパケットが転送されてきた場合、ラベル生成部１０３Ｂは、動的に一意の中継用ラベルを生成し、ラベル記憶部１０３Ｃは、生成された中継用ラベルを、受信したパケットの送信元のアドレスおよび送信元ラベルに対応付けて記憶し、ヘッダ書換部１０３Ｇは、ラベル記憶部１０３Ｃに既に記憶された中継用ラベルのうち受信パケットの送信先ラベルに一致する中継用ラベルに対応付けられたアドレスおよびラベルを取得し、取得したアドレスおよびラベルを送信先のアドレスおよび送信先ラベルとして設定し、自装置のアドレスおよび生成された中継用ラベルを送信元のアドレスおよび送信元ラベルとして設定することで、受信パケットのパケットヘッダを書き換える。

［各種の通信態様の説明］
次に、本実施形態に係る通信態様として、（１）ラベルの登録処理、（２）ラベルの取得処理、（３）隣接する２つのアドレス空間同士の通信を中継装置が中継する第１の中継態様、（４）複数のグローバルアドレス空間が間に設けられた２つのプライベートアドレス空間同士の通信を複数の中継装置が中継する第２の中継態様の４つについて、順に説明する。

［（１）ラベルの登録処理］
図３はラベルの登録処理を説明するための図である。通信システムの構成は図１と同様であり、端末装置１０４のプライベートアドレスをN１とし、中継装置１０３のグローバルアドレスをN２とする。

端末装置１０４は、プライベートアドレスN１、ドメインおよび後述する０番ラベルを含んだ登録要求を中継装置１０３に送信する。なお、「０番ラベル」とは、以後の中継ルート上で中継装置を通過しないことを示すラベルを意味する。

中継装置１０３は、端末装置１０４からの登録要求を受け付けると、ラベル（本例ではラベル１０）を動的に生成し、図３に示すように、生成したラベル１０を、登録要求から得られたプライベートアドレスN１および０番ラベルと対応付けてテーブルに保持する。また、中継装置１０３は、ＤＮＳ１０５に対し、グローバルアドレスN２、ドメインおよび生成したラベル１０を含んだ登録要求を送信することで、登録要求を行う。

［（２）ラベルの取得処理］
図４はラベルの取得処理を説明するための図である。通信システムの構成は、図３に示す上記（１）ラベルの登録処理と同様の構成とする。

中継装置１０３は、端末装置１０４からの“通信目標端末のドメインを含んだ取得要求”を受信すると、当該取得要求をＤＮＳ１０５に転送し、ＤＮＳ１０５からグローバルアドレスとラベル（本例ではラベル１０）とを取得する。

次に、中継装置１０３は、新たなラベル（本例ではラベル２０）を生成し、図４に示すように、生成したラベル２０を、取得したグローバルアドレスおよびラベル１０と対応付けてテーブルに保持する。

そして、中継装置１０３は、中継装置１０３のプライベートアドレスと生成したラベル２０とを端末装置１０４に送信する。

［（３）第１の中継態様］
次に、隣接する２つのアドレス空間同士の通信を中継装置が中継する第１の中継態様について図５に基づき説明する。

図５には、２つのアドレス空間が中継装置を用いて通信する状態でパケットの送信元、送信先のアドレス、ラベルがどのように遷移するかを示しており、３０１、３０５は端末装置、３０２は中継装置、３０３はプライベートアドレス空間、３０４はグローバルアドレス空間を、それぞれ表している。端末装置３０１は、第１の中継態様における送信元端末装置であり、プライベート空間に属し、プライベートアドレスN１−２を持つ。端末装置３０５は、第１の中継態様における送信先端末装置であり、グローバル空間に属し、グローバルアドレスN２−２を持つ。また、中継装置３０２は、プライベート空間側のアドレスとしてN１−１を持ち、グローバル空間側のアドレスとしてN２−１を持つ。

まず、中継装置３０２は、ＤＮＳからアドレスN２−２と０番ラベル（ラベル０）とを取得した後、動的に一意のラベル（本例ではラベル１０）を生成し、生成したラベル１０をアドレスN２−２およびラベル０に関連付けて図５の変換テーブルＴＢ１に保持する（図５の処理５１）。そして、中継装置３０２は、生成したラベル１０と中継装置３０２の”送信元端末装置側のアドレス”であるN１−１を送信元端末装置３０１に送信する（処理５２）。

次に、送信元端末装置３０１は、送信元アドレスを自装置のプライベートアドレスN１−２に、送信元ラベルを０番ラベル（ラベル０）に、送信先アドレスを中継装置３０２のプライベートアドレスN１−１に、送信先ラベルを、中継装置３０２から受信したラベル１０に、それぞれ設定して、送信対象のパケットを中継装置３０２に送信する（処理５３）。

次に中継装置３０２は、パケットを受信すると、変換テーブルＴＢ１において、送信元端末装置３０１から受信したパケットの送信先ラベル（ラベル１０）に対応するアドレスN２−２およびラベル０を取得し、パケットヘッダにおける送信先アドレスをアドレスN２−２に、送信先ラベルをラベル０に、送信元アドレスを中継装置３０２の”送信するアドレス空間側のアドレス”であるN２−１に、送信元ラベルを上記受信したパケットの送信先ラベル（ラベル１０）に、それぞれ設定する（即ち、パケットヘッダの書換えを行う）（処理５４）。そして、中継装置３０２は、パケットヘッダ書換え後のパケットをグローバルアドレス空間３０４に送信する（処理５５）。送信されたパケットでは、送信先アドレスがアドレスN２−２に設定されているため、当該パケットは送信先端末装置３０５に届くことになる。

送信先端末装置３０５は、上記パケットを受信すると、パケットヘッダにおける送信先アドレス「N２−２」と送信元アドレス「N２−１」とを入れ替え、送信先ラベル「ラベル０」と送信元ラベル「ラベル１０」とを入れ替えることで応答パケットを生成し、生成した応答パケットを中継装置３０２に送信する（処理５６）。

中継装置３０２は、応答パケットを受信すると、変換テーブルＴＢ１において、応答パケットの送信先ラベル（ラベル１０）に対応するアドレスN１−２およびラベル０を取得し、パケットヘッダにおける送信先アドレスをアドレスN１−２に、送信先ラベルをラベル０に、送信元アドレスを中継装置３０２の”送信するアドレス空間側のアドレス”であるN１−１に、送信元ラベルを上記受信したパケットの送信先ラベル（ラベル１０）に、それぞれ設定する（即ち、パケットヘッダの書換えを行う）（処理５７）。そして、中継装置３０２は、パケットヘッダ書換え後の応答パケットをプライベートアドレス空間３０３に送信する（処理５８）。送信された応答パケットでは、送信先アドレスがアドレスN１−２に設定されているため、応答パケットは送信元端末装置３０１に届くことになる。

［（４）第２の中継態様］
次に、複数のグローバルアドレス空間が間に設けられた２つのプライベートアドレス空間同士の通信を複数の中継装置が中継する第２の中継態様について図６に基づき説明する。

図６には、２つのプライベートアドレス空間の間に複数のグローバルアドレス空間が設けられている状態でパケットの送信元、送信先のアドレス、ラベルがどのように遷移するかを示している。送信元端末装置４０１はプライベートアドレス空間４０２に、送信先端末装置４０４はプライベートアドレス空間４０３に、それぞれ属し、２つのプライベートアドレス空間４０２、４０３は、本発明が適用された中継装置４０５、４０６、グローバルアドレス空間４０７、４０８および従来方式の中継装置４０９によって接続される。端末装置４０１はプライベートアドレスN１−２、端末装置４０４はプライベートアドレスN４−２、中継装置４０５はプライベートアドレスN１−１とグローバルアドレスN２−１、中継装置４０６はプライベートアドレスN４−１とグローバルアドレスN３−１を、それぞれ持つ。

まず、中継装置４０５は、ＤＮＳからアドレスN３−１とラベル１０とを取得した後、動的に一意のラベル（本例ではラベル２０）を生成し、生成したラベル２０をアドレスN３−１およびラベル１０に関連付けて図６の変換テーブルＴＢ２に保持する（図６の処理６１）。そして、中継装置４０５は、生成したラベル２０と中継装置４０５の”送信元端末装置側のアドレス”であるN１−１を送信元端末装置４０１に送信する（処理６２）。

次に、送信元端末装置４０１は、送信元アドレスを自装置のプライベートアドレスN１−２に、送信元ラベルを０番ラベル（ラベル０）に、送信先アドレスを中継装置４０５のプライベートアドレスN１−１に、送信先ラベルを、中継装置４０５から受信したラベル２０に、それぞれ設定して、送信対象のパケットを中継装置４０５に送信する（処理６３）。

次に中継装置４０５は、パケットを受信すると、変換テーブルＴＢ２において、送信元端末装置４０１から受信したパケットの送信先ラベル（ラベル２０）に対応するアドレスN３−１およびラベル１０を取得し、パケットヘッダにおける送信先アドレスをアドレスN３−１に、送信先ラベルをラベル１０に、送信元アドレスを中継装置４０５の”送信するアドレス空間側のアドレス”であるN２−１に、送信元ラベルを上記受信したパケットの送信先ラベル（ラベル２０）に、それぞれ設定する（即ち、パケットヘッダの書換えを行う）（処理６４）。そして、中継装置４０５は、パケットヘッダ書換え後のパケットをグローバルアドレス空間４０７に送信する（処理６５）。送信されたパケットは、通常の中継装置４０９により受信され、通常の中継装置４０９は従来の方法でパケットをグローバルアドレス空間４０８に転送する。転送されたパケットでは、送信先アドレスがアドレスN３−１に設定されているため、当該パケットは中継装置４０６に届くことになる。

中継装置４０６は、パケットを受信すると、動的に一意のラベル（本例ではラベル３０）を生成し、生成したラベル３０を受信パケットの送信元アドレス（N２−１）および送信元ラベル（ラベル２０）に関連付けて図６の変換テーブルＴＢ３に保持する（処理６６の前段）。また、中継装置４０６は、送信先端末装置４０４をＤＮＳへ登録した際に作成したテーブルから、登録時のラベル１０に対応するアドレス（即ち、送信先端末装置４０４のアドレス）であるアドレスＮ４−２を取得し、パケットヘッダにおける送信先アドレスをアドレスN４−２に、送信先ラベルをラベル０に、送信元アドレスを中継装置４０６の”送信するアドレス空間側のアドレス”であるN４−１に、送信元ラベルを上記生成したラベル（ラベル３０）に、それぞれ設定する（即ち、パケットヘッダの書換えを行う）（処理６６の後段）。そして、中継装置４０６は、パケットヘッダ書換え後のパケットをプライベートアドレス空間４０３に送信する（処理６７）。

送信先端末装置４０４は、上記パケットを受信すると、パケットヘッダにおける送信先アドレス「N４−２」と送信元アドレス「N４−１」とを入れ替え、送信先ラベル「ラベル０」と送信元ラベル「ラベル３０」とを入れ替えることで応答パケットを生成し、生成した応答パケットを中継装置４０６に送信する（処理６８）。

中継装置４０６は、応答パケットを受信すると、変換テーブルＴＢ３において、応答パケットの送信先ラベル（ラベル３０）に対応するアドレスN２−１およびラベル２０を取得し、パケットヘッダにおける送信先アドレスをアドレスN２−１に、送信先ラベルをラベル２０に、送信元アドレスを中継装置４０６の”送信するアドレス空間側のアドレス”であるN３−１に、送信元ラベルを送信先端末装置４０４に関するＤＮＳ登録時のラベル１０に、それぞれ設定する（即ち、パケットヘッダの書換えを行う）（処理６９）。そして、中継装置４０６は、パケットヘッダ書換え後の応答パケットをグローバルアドレス空間４０８に送信する（処理７０）。送信された応答パケットは、通常の中継装置４０９により受信され、通常の中継装置４０９は従来の方法で応答パケットをグローバルアドレス空間４０７に転送する。転送された応答パケットでは、送信先アドレスがアドレスN２−１に設定されているため、当該応答パケットは中継装置４０５に届くことになる。

中継装置４０５は、応答パケットを受信すると、変換テーブルＴＢ２において、応答パケットの送信先ラベル（ラベル２０）に対応するアドレスN１−２を取得し、パケットヘッダにおける送信先アドレスをアドレスN１−２に、送信先ラベルを０番ラベル（ラベル０）に、送信元アドレスを中継装置４０５の”送信するアドレス空間側のアドレス”であるN１−１に、送信元ラベルを上記受信したパケットの送信先ラベル（ラベル２０）に、それぞれ設定する（即ち、パケットヘッダの書換えを行う）（処理７１）。そして、中継装置４０５は、パケットヘッダ書換え後の応答パケットをプライベートアドレス空間４０２に送信する（処理７２）。送信された応答パケットでは、送信先アドレスがアドレスN１−２に設定されているため、応答パケットは送信元端末装置４０１に届くことになる。

以上説明したように、隣接する２つのアドレス空間同士の通信を中継装置が中継する第１の中継態様や、複数のグローバルアドレス空間が間に設けられた２つのプライベートアドレス空間同士の通信を複数の中継装置が中継する第２の中継態様のような異なるアドレス空間をまたぐ通信を行う場合でも、ラベルを用いることでアドレス変換の負荷を回避し、異なるアドレス空間をまたぐパケット通信を円滑に行うことができる。

また、隣接する２つのアドレス空間同士の通信としては、プライベートアドレス空間同士の通信、グローバルアドレス空間同士の通信、プライベートアドレス空間とグローバルアドレス空間間の通信についても、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。また、複数のアドレス空間を介した２つのアドレス空間同士の通信についても、送信元側のアドレス空間、送信先側のアドレス空間、および、仲介する複数のアドレス空間のいずれも、プライベートアドレス空間であっても、グローバルアドレス空間であってもよく、本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。

通信システムの概略構成を示す機能ブロック図である。通信制御方法の基本部分を示す流れ図である。一実施形態に係るラベルの登録方法を説明するための図である。一実施形態に係るラベルの取得方法を説明するための図である。第１の中継態様を説明するための図である。第２の中継態様を説明するための図である。通信システムの別の構成を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１００…通信システム、１０１、３０３、４０２、４０３…プライベートアドレス空間、１０２、３０４、４０７、４０８…グローバルアドレス空間、１０３、３０２、４０５、４０６…中継装置、１０３Ａ…問合せ部、１０３Ｂ…ラベル生成部、１０３Ｃ…ラベル記憶部、１０３Ｄ…ラベル送信部、１０３Ｅ…決定部、１０３Ｆ…パケット転送部、１０３Ｇ…ヘッダ書換部、１０４…端末装置、１０４Ａ…取得要求送信部、１０４Ｂ…パケット送信部、１０４Ｃ…応答パケット生成部、１０５…ＤＮＳサーバ、３０１、４０１…送信元端末装置、３０５、４０４…送信先端末装置。

Claims

名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置であって、
あるアドレス空間に属する送信元端末からの、前記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を前記名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する問合せ部と、
一意な中継用ラベルを生成するラベル生成部と、
前記ラベル生成部により生成された中継用ラベルを、前記問合せ部により取得された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶するラベル記憶部と、
前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを前記送信元端末に送信するラベル送信部と、
前記ラベル送信部により送信された中継用ラベルを含むパケットを前記送信元端末から受信した場合、前記ラベル記憶部により当該中継用ラベルに対応付けて記憶された前記送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する決定部と、
を備えた中継装置。
前記決定部により決定された送信先又は中継先のアドレスおよびラベルを送信先の情報として、前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを送信元の情報として用いることで、前記受信したパケットを送信先又は中継先へ転送するパケット転送部をさらに備えた請求項１記載の中継装置。
送信先のアドレス、送信先ラベル、送信元のアドレスおよび送信元ラベルをパケットヘッダに含んだ応答パケットを受信した場合、前記ラベル記憶部に記憶された中継用ラベルのうち前記送信先ラベルに一致する中継用ラベル、に対応づけられたアドレスおよびラベルを取得し、取得したアドレスおよびラベルを送信先のアドレスおよび送信先ラベルとして設定し、自装置のアドレスおよび前記応答パケットの前記送信先ラベルを送信元のアドレスおよび送信元ラベルとして設定することで、前記応答パケットのパケットヘッダを書き換えるヘッダ書換部をさらに備えた請求項２記載の中継装置。
送信先のアドレス、送信先ラベル、送信元のアドレスおよび送信元ラベルをパケットヘッダに含んだパケットを他の中継装置から受信した場合、
前記ラベル生成部は、動的に一意の中継用ラベルを生成し、
前記ラベル記憶部は、生成された中継用ラベルを、受信したパケットの送信元のアドレスおよび送信元ラベルに対応付けて記憶し、
前記ヘッダ書換部は、前記ラベル記憶部に記憶された中継用ラベルのうち前記受信したパケットの送信先ラベルに一致する中継用ラベル、に対応付けられたアドレスおよびラベルを取得し、取得したアドレスおよびラベルを送信先のアドレスおよび送信先ラベルとして設定し、自装置のアドレスおよび前記生成した中継用ラベルを送信元のアドレスおよび送信元ラベルとして設定することで、前記受信したパケットのパケットヘッダを書き換える、
ことを特徴とする請求項３記載の中継装置。
端末装置と、名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置とを含んで構成された通信システムであって、
前記端末装置は、
あるアドレス空間に属する送信元端末として、前記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を前記名前解決システム宛に送信する取得要求送信部と、
前記取得要求送信部により送信された取得要求への回答として、前記中継装置から中継用ラベルおよび当該中継装置のアドレスを受信した場合、当該中継用ラベルを含むパケットを、当該中継装置のアドレス宛に送信するパケット送信部とを備え、
前記中継装置は、
前記端末装置からの前記取得要求を前記名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する問合せ部と、
一意な中継用ラベルを生成するラベル生成部と、
前記ラベル生成部により生成された中継用ラベルを、前記問合せ部により取得された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶するラベル記憶部と、
前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを前記端末装置に送信するラベル送信部と、
前記ラベル送信部により送信された中継用ラベルを含むパケットを前記端末装置から受信した場合、前記ラベル記憶部により当該中継用ラベルに対応付けて記憶された前記送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する決定部とを備えた
ことを特徴とする通信システム。
名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置における通信制御方法であって、
あるアドレス空間に属する送信元端末からの、前記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を前記名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する問合せステップと、
一意な中継用ラベルを生成するラベル生成ステップと、
前記ラベル生成ステップにて生成された中継用ラベルを、前記問合せステップにて取得された送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶するラベル記憶ステップと、
前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを前記送信元端末に送信するラベル送信ステップと、
前記ラベル送信ステップにて送信された中継用ラベルを含むパケットを前記送信元端末から受信した場合、前記ラベル記憶ステップにて当該中継用ラベルに対応付けて記憶した前記送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する決定ステップと、
を有する通信制御方法。
端末装置と、名前解決システムに問い合わせ可能とされた中継装置とを含んで構成された通信システムにおける通信制御方法であって、
前記端末装置が、あるアドレス空間に属する送信元端末として、前記アドレス空間と異なるアドレス空間に属する送信先端末のアドレスに関する取得要求を前記名前解決システム宛に送信する取得要求送信ステップと、
前記中継装置が、前記取得要求を受信して前記名前解決システムに転送し、前記送信先端末のアドレスと当該送信先端末に対応する送信先ラベルとを前記名前解決システムから取得する問合せステップと、
前記中継装置が、一意な中継用ラベルを生成するラベル生成ステップと、
前記中継装置が、前記ラベル生成ステップにて生成した中継用ラベルを、前記問合せステップにて取得した送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルに対応付けて記憶するラベル記憶ステップと、
前記中継装置が、前記中継用ラベルおよび自装置のアドレスを前記端末装置に送信するラベル送信ステップと、
前記端末装置が、前記中継用ラベルおよび当該中継装置のアドレスを前記中継装置から受信し、当該中継用ラベルを含むパケットを、当該中継装置のアドレス宛に送信するパケット送信ステップと、
前記中継装置が、前記中継用ラベルを含むパケットを前記端末装置から受信し、前記ラベル記憶ステップにて当該中継用ラベルに対応付けて記憶した前記送信先端末のアドレスおよび送信先ラベルを、当該パケットの送信先又は中継先に関するアドレスおよびラベルとして決定する決定ステップと、
を有する通信制御方法。