CN1507231A - 可容纳移动终端的信息包传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种信息包传输装置。该信息包传输装置，由分别容纳终端的一组播放区段形成的内部子网络连接，在由连接在内部子网络内的任意区段上的终端，接收由接收方IP地址指定其它区段的终端的MAC帧时，按照表示属于上述内部子网络中的各终端的地址信息与连接区段间的对应关系的终端管理图表，将上述MAC帧中的IP信息包传输到接收方终端的连接区段上。

Description

可容纳移动终端的信息包传输装置
技术领域
本发明涉及一种信息包传输装置，更具体地说，涉及连接允许在区段间连接通信终端的移动的多个播放区段的信息包传输装置。
背景技术
在IP网络中，例如，由以太网(Ethernet：注册商标)等构成的多个播放区段通过被称作L3开关或路由器的信息包传输装置相互连接。这时，播放区段一般对应于被称作“子网络”的网络单位。
各子网络的地址标注为，例如：“192.168.0.0/24”。在此，数组“192.168.0.0”表示32位的地址部之值，地址位的值，以0～255的十进制数标注在字节单位中。32位的地址部由表示子网络地址的第1位群和表示主地址的第2位群构成。位于斜线标记后的数值“24”表示子网掩码的比特数。
在此示出的例子中，表示子网掩码的地址部的上位24位的值“192.168.0”表示子网络地址，下位1字节表示主地址。主地址用作属于子网络的各终端的标识符。路由器如果接收1个由子网络传输的IP信息包，则从IP标题中含有的接收方IP地址的子网络地址部分识别接收方子网络，将接收信息包转发到与上述接收方子网络的连接区段相对应的输出端口。
在各终端，在上位的位部分，分配具有与连接在该终端上的子网络相同地址值的IP地址。因此，终端在由主子网略移动到其它子网络时，需变更终端的IP地址。子网络例如在数据链路层上使用以太网时，相当于以太网的播放区段。因此，终端由1个播放区段移动到其它播放区段时，需变更终端的IP地址。
通常，考虑到通信量的分离与安全性等在网络管理上的要求，将子网络定义。因此，往往将每个办公大楼的房间或者楼层定义为子网络，分别设置独立的播放区段。
近几年，以体积小、重量轻、易移动的笔记本式个人计算机及便携式终端作为IP网络的终端正在普及。由于无线LAN的实际使用，因此也可很容易地将在移动目的地的终端和网络连接。
在这种情况下，需要在不变更终端IP地址，允许各终端在子网络(或播放区段)间进行移动，终端用户能在移动目的地简单地使用网络之类的通信服务的要求正在增加。为了很容易地在移动目的地使用网络，例如，有以下几种方式。
(1)增大子网络(播放区段)规模，用1个子网络覆盖终端的移动范围，例如，覆盖办公大楼的整个区域的网络结构。这时，1个子网络上设置多个无线访问点。
若根据这种方式，由于在移动目的地可经常将各终端连接在同一网络上，所以无需变更终端IP地址与默认路由器的IP地址。然而，在这种方式中，由于1个播放区段要连接所有的终端，因此，存在着通信量集中在同一网络上，在各个终端上出现可利用的通信频带不足之类的问题。另外，由于播放、通信量到达所有终端，因此不能充分确保安全。
(2)采用在IETF的RFC2002中规定的移动IP的网络结构。在移动IP中，在成为各终端标识链的子网络上，配置有本地代理(HA：Homeagent)功能；在移动目的地的链路上配置有外部代理(FA：Foreign Agent)功能；在各终端上，在移动到标识链外的子网络(在域网)时，使该终端的起始地址与由在域网获得的传输地址(CoA：Care of Address)的对应关系通知(终端位置注册)到本地代理HA。
IP信息包的发送方终端，通过在接收方地址设定接收终端的起始地址，发送IP信息包。上述IP信息包由本地代理HA捕捉，在将与起始地址对应的传输地址作为接收方地址的IP标题中，以包封的形式传输到接收终端的在域网，以外部代理功能FA包封，输送到接收终端。因此，在移动IP中，各终端需具有从在域网将位置注册在本地代理功能HA上的移动IP功能。
(3)例如，如特开2002-135289号公报提案所述，检测出终端移动的路由器通过在其它路由器上配置的移动终端的IP地址，能够随终端的移动而变更各路由器所具有的路由选择图表(路径图表)的内容的主地址路由选择方式的网络结构。
若根据这种方式，则各终端可经常利用同一IP地址，相反，由于在网络内的各路由器上，需要保存/更新所有的终端的路径信息，因此存在为网络上的路径控制需增加负载之类的问题。因此，需极力控制网络的结构变更，例如，有必要下工夫按子网络单位进行路径控制等，以便减小路径控制的负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种信息包传输装置，使其在不变更移动目的地终端IP地址的情况下，可很容易地进行终端间的通信。
本发明的其它目的在于提供一种信息包传输装置，该装置使终端可在多个区段间移动。
本发明的其它目的在于提供一种信息包传输装置，该装置可增加终端在移动范围内所包含的区段数。
为了实现上述目的，本发明的信息包传输装置由多个播放区段构成1个子网络，在子网络内的各终端允许使用同一IP地址。
通常，由于路由器管理的子网络由1个播放区段构成，因此现有的路由器，例如，由IP路径控制功能特定接收方终端所属的子网络，在该子网络上，通过播放RFC826标准中规定的ARP(Address ResolutionProtocol)要求信息，获得接收终端的MAC地址，将发送IP信息包转换为MAC帧。
但是，由多个播放区段形成1个子网络时，从接收信息包的接收IP地址不能专门指定应播放ARP要求信息的1个区段。因此，本发明的信息包传输装置，参照表示终端MAC地址和IP地址以及该终端的连接区段的对应关系的图表(以下称作终端管理图表)，指定构成含有ARP要求信息及接收IP信息包的MAC帧发送地址的区段。
即，本发明的信息包传输装置具有在多个播放区段间传输IP信息包的信息包的传输控制部，在上述多个播放区段中，通过分别容纳多个终端连接的1组区段，形成具有1个子网络地址的内部子网络；
上述信息包的传输控制部具有存储表示属于上述内部子网络的各终端的MAC地址及IP地址和连接该终端的区段的对应关系的多个条目的终端管理图表，其特征在于：在从连接在上述内部子网络内的任意区段上的发送方终端，接收指定由接收IP地址连接在上述内部子网络内的其它区段的终端的MAC帧时，按照上述终端管理图表将接收帧中含有的IP信息包，传输到上述接收方终端的连接区段上。
注册到上述终端管理图表的输入，可按例如，RFC2131标准中规定的DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)与将地址分配到终端连动而自动地进行。在将IP地址固定地分配给各终端时，也可以用手动设定输入。
本发明的信息包传输装置的其它特征在于：含有一种单元，该单元用于从连接在上述内部子网络内的任意区段上的发送方终端，接收通过指定接收方IP地址，访问接收方终端的MAC地址的地址要求信息时，参照上述终端管理图表，判断接收终端的连接区段与上述地址要求信息的接收区段的同一性；在接收方终端的连接区段与上述地址要求信息的接收区段不同时，代替接收方终端，将含有上述接收方终端的IP地址与该路由器的MAC地址的应答信息，发送到上述发送方终端的连接区段。
于是，信息包传输装置通过代理响应MAC地址，用信息包传输装置捕捉含有连接在其它区段上的终端接收IP信息包的MAC帧，按照上述终端管理图表，可传输到接收方装置的连接区段上。
本发明的信息包传输装置的其它特征在于：具有图表更新单元，该单元在由连接在上述内部子网络内的任意区段上的发送方终端接收MAC帧时，将该MAC帧的接收区段与同该MAC帧的发送方MAC地址相对应、而存储于上述终端管理图表中的连接区段相对照，在不一致时，判定为发送方终端在上述内部子网络内移动，将存储在上述终端管理图表中的连接区段更新为上述MAC帧的接收区段。
于是，按照终端的移动通过更新终端管理图表，在不变更移动目的地终端的IP地址和默认传输装置的IP地址等网络的设定的情况下，可允许各终端在区间之间移动。
若根据本发明的第1实施例，则上述图表更新单元，在MAC帧的接收区段与存储在终端管理图表中的连接区段不一致时，将上述MAC帧的发送方地址的确认信息对上述接收区段与连接区段发送，根据上述两区段的对上述确认信息的响应的接收状况，检查终端是否正常移动，决定是否更新存储在终端管理图表中的连接区段。
另外，有关由多个播放区段构成的子网络，例如，虽在RFC3069标准中，所述为“VLAN Aggregation for Efficient IP Address Allocation”，但在此所所述的现有技术，目的在于节约分配给终端的IP地址，如上所述，目的不在于终端在区段间的移动。
本发明的信息包传输装置的另1个特征在于，具有：
连接线路，用于在与处于连动关系的邻接的信息包传输装置之间发送、接收MAC帧；
信息包传输控制部，用于从连接在内部子网络内的任意区段上的发送缘源终端，按接收方MAC地址指定该信息包传输装置，在按接按接收方IP地址指定连接在上述内部子网络内的其它区段上的终端的MAC帧时，将该接收帧中含有的IP信息包传输到连接上述接收方终端的区段上；
MAC帧传输控制部，在从以上述邻接的信息包传输装置作为默认装置的终端，通过上述内部子网络的任意区段接收MAC帧时，将该MAC帧传输到与上述邻接的信息包传输装置的线路上；
这时，信息包控制部根据上述的终端管理图表控制上述内部子网络内的区段间的IP信息包传输；MAC帧传输控制部根据存储着表示MAC地址与连接区段间对应关系的多个输入的MAC传输图表，控制MAC帧向上述邻接的信息包传输装置的传输。另外，上述MAC帧控制部以将该信息包传输装置以外的MAC地址作为接收方MAC地址的接收MAC帧作为处理对象，当与接收MAC帧的发送方终端相对应的输入未注册到MAC传输图表中时，通过确认发送方终端的默认装置为邻接的信息包传输装置后，进行接收MAC帧向邻接的信息包传输装置的传输以及上述发送方终端用的输入向上述MAC传输图表的注册。
于是，通过在信息包传输装置与处于协作关系的邻接的信息包传输装置之间使其具有发送、接收MAC帧的功能，各终端在默认装置形成的子网络内的区段间的移动不停止，还能允许向邻接的信息包传输装置形成的子网络移动。
本发明的信息包传输装置中，上述的信息包传输控制部具有与子网络的地址对应、注册了表示路径控制信息的多个输入的路径图表；与注册在路径图表中的上述内部子网络的地址相对应的输入包含表示该内部子网络由多个区段构成的区段标识符；在由连接在外部子网络上的区段接收上述内部子网络所属的终端接收的IP地址信息包时，信息包传输控制部参照上述路径图表与终端管理图表，特定接收方终端的连接区段，将接收信息包传送到该特定区段。本发明的其它目的与特征可从以下说明的实施例更加清楚。
附图说明
图1是表示采用本发明的路由器的网络结构的一个例子框图。
图2是表示采用本发明的路由器10的第1实施例的结构框图。
图3是表示具有路由器10的终端管理图表30内容图。
图4是表示具有路由器10路径图表40的内容图。
图5是表示具有路由器10的ARP图表50的内容图。
图6是表示用DHCP服务器6将IP地址分配到终端的程序图。
图7是表示以太网帧的格式图。
图8是表示路由器10执行的ARP处理例程400的1个实施例的流程图。
图9是表示路由器10执行的信息包发送、接收处理例程200的1个
实施例的流程图。
图10是表示图9的IP信息包传输处理220的细节的流程图。
图11是表示为使多区段结构的子网络大规模化所适用的路由器结构的一个例子图。
图12是表示采用本发明的路由器的网络结构的其它例子的简图。
图13是表示采用本发明路由器10的第2实施例的结构框图。
图14是表示具有第2实施例的路由器10的MAC传输图表60内容图。
图15是表示图12的默认路由器管理服务器8具有的默认路由器管理图表的内容图。
图16是第2实施例的路由器10执行的信息包发送、接收处理例程200X的流程图。
图17是表示图16的MAC帧传输处理250的细节的流程图。
图18是表示图16的路由器间终端移动处理270的细节的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。
图1表示采用本发明的第1实施例的信息包传输装置(以下，包括第三层交换称为“路由器”)的网络框图。
在此，对在内部子网络的数据链路层上采用以太网的IP网络的路由器10的功能进行说明。路由器10将内部子网络3与外部网络5(子网络5a～5n)连接，在这些子网络间对IP信息包进行中继。内部子网络3的地址如图所示，为“192.168.0.0/24”。
在本实施例中，内部子网络3分别由可与多个终端连接的多个播放区段(连接线路)3a、3b、3c构成。在此，为了简化，表示连接在区段3a上的终端为2a、2n，而连接在区段3b、3c上的终端为2b、2c。终端2a、2b、2c的IP地址分别为“192.168.0.2”、“192.168.0.3”、“192.168.0.4”。这些IP地址，上位24位具有与子网络地址的掩码长度位表示的前缀部分“192.168.0.”相一致的值。
在路由器10中，与子网络3连接的接口的IP地址为“192.168.0.1”。终端2a～2c将该地址“192.168.0.1”用作默认路由器的IP地址。这些终端以默认路由器为中继路由器，外部网络5，在图示的例中同与子网络5a～5n连接的终端以及例如：如5m、5x所示，与子网络5a～5n结合的其它子网络连接的终端，进行IP信息包的发送、接收。
如根据上述IP地址的关系所判定的那样，本实施例的一个特征在于使内部网络3与多个区段3a、3b、3c相对应。
外部网络5，由例如：LAN(Local Area Network)、企业中枢(backbone)网络、国际互联网等任意用途的IP子网络构成。6表示连接在子网络5a上的DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)服务器。DHCP服务器6是为自动将终端IP地址与默认路由器IP地址分配给各终端的装置，其动作在下文将详细叙述。
图2表示采用本发明的路由器10的结构框图。
路由器10由以下部分构成：用于容纳构成内部子网络3的多个区段3a、3b、3c的输入线路接口11-1～11-3和输出线路接口12-1～12-3；用于容纳与外部子网络5a～5n连接的区段4a～4n的输入线路接口11-4～11-n和输出线路接口12-4～12-n；连接在上述各输入线路接口和内部通路19间的接收缓冲存储器13(13-1～13-n)；连接在上述各输出线路接口与内部通路19间的发送缓冲存储器14(14-1～14-n)；连接在上述内部通路19上的处理器15、程序存储器16和数据存储器17以及操作员用的输入、输出装置18。
在程序存储器16中，作为由上述处理器15执行的程序，存储着有选择的起动如下例程的基本例程100，这些例程为：信息包发送、接收例程200、具有终端信息管理功能的HDCP中继站处理例程300，ARP(Address Resolution Protocol)处理例程400与应用其它例程500。而且在数据存储器17中，形成端口信息图表20、终端管理图表30、路径图表40、ARP图表50以及其它的数据区。
端口信息图表20表示具有路由器10的输入、输出端口(输入、输出线路接口11、12)的标识符与连接在该端口上的区段类型的对应关系。这时的区段类型有区分的表示为：如图1多播放区段3a～3c所示，将1个子网络地址与其它区段(以下称作多区段)共享型、或如区段4a～4n所示，连接在具有各别子网络地址的子网络上的一般类型。
在终端管理图表30中，如图3所示，注册表示属于内部子网络3、将路由器10作为默认路由器的各终端的MAC地址31和IP地址32，与连接该终端的区段的标识符33的对应关系的多个输出30-1、30-2、......。
在路径图表40中，如图4所示，注册表示接收方前缀(Prefix)41与下一个中继段42与输出区段(输出端口)的标识符43对应关系的多个输入40-1、40-2、......。此处，接收方前缀41表示接收方子网络的地址；下一个中继段42表示中继路由器到接收方子网络的IP地址；
例如：如输入40-1那样，下一个中继段42为“Connected”时，以接收方前缀(Prefix)表示的接收方子网络意味着直接连接其路由器。输出区段标识符43表示以下一个中继段42表示的路由器的连接区段(输出端口)的标识符。
由接收方前缀(Prefix)41表示的子网络，如图1的内部子网络3所示，在由多个区段构成时，在输出区段标识符43中设定表示该子网络呈多区段型的识别代码。
在ARP图表50中，如图5所示，注册着表示分配到终端的IP地址51和MAC地址52与表示输入有效期限的老化时间值53的对应关系的多个输入50-1、50-2、......。
在现有的IP网络中，连接到路由器的各子网络由1个播放区段构成。这时，路由器可专指由接收信息包的接收方IP地址正连接在接收方终端的区段。
与此相反，如图1所示，在由多个播放区的3a、3b、3c构成1个子网络3时，就不能专门指定由接收方IP地址连接到接收方终端的区段。参照终端管理图表30，以便从接收帧的接收方MAC地址或接收方IP地址，识别正被连接到接收方终端的区段。输入网上述终端管理图表30的注册，可利用例如由HDCP服务器6分配到终端的IP地址来进行。
图6是表示由DHCP服务器6将IP地址分配到终端的程序。
例如：若用户起动终端2a，则终端2a将DHCP服务器检测用的控制信息(DHCPDISCOVER)对区段3a进行播放。上述HDCP控制信息(DHCPDISCOVER)，例如：以图7所示的以太网幀(注册商标)60的形式，发送到播放区段3a上。
以太网幀60由MAC标题61与有效载荷62构成。在有效载荷62中含有由IP标题621、UDP标题622和HDCP控制信息(在本实施例中为DHCPDISCOVER信息)623构成的IP信息包620。
在发送DHCPDISCOVER信息时，终端2a在IP标题621的接收方IP地址中设定播放地址，在发送方IP地址中设定0，在MAC帧标题61的接收方地址中设定MAC播放地址，在发送方地址中设定自身的MAC地址。
路由器10若接收上述以太网幀时，则由UDP标题专门指定应处理接收信息的上位例程，将接收帧转移到HDCP中继站处理例程300中。HDCP中继站处理例程300若接收包含HDCP控制信息的以太网幀60，则提取IP信息包620，将IP标题621的发送方IP地址改写为自身的IP地址后，将该IP信息包传输到与连接DHCP服务器6的子网络5a的连接线路4a上。
DHCP服务器6若由子网络5接收包含上述HDCP控制信息(DHCPDISCOVER)的IP信息包时，则决定应分配到要求方终端上的IP地址，生成表示上述分配IP地址的应答信息(DHCPOFFER)。上述应答信息以在发送方IP地址中含有DHCP服务器6的IP地址的IP信息包形式，发送到路由器10的接收方。路由器10用HDCP中继站处理例程300处理包含上述应答信息(DHCPOFFER)的IP信息包，作为以太网幀传输给区段3a。
终端2a若接收到上述应答信息(DHCPOFFER)，则对DHPC服务器发送确认IP地址分配要求用的HDCP控制信息(DHCPREQUEST)。上述DHCPREQUEST信息与DHCPDISCOVER信息相同，以播放MAC帧的形式发送给区段3a，由路由器10改写发送方IP地址后，传输给DHCP服务器6。
DHCP服务器6若接收上述DHCPREQUEST信息，则生成确认应答用的HDCP控制信号(DHCPACK)，将其以IP信息包的形式传输给路由器10。路由器10由HDCP中继站处理例程300处理含有上述DHCPACK信息的IP信息包，作为以太网幀传输给区段3a。通过终端2a接收上述DHCPACK信息，完成分配IP地址程序。
HDCP中继站处理例程300，在上述HDCP控制信息的传输过程中，掌握了以太网幀标题61中含有的终端的MAC地址和分配给终端的1个IP地址与以太网幀接收区段的标识符的对应关系，在中继DHCPACK信息时，将与IP地址要求方终端2a相对应的新的输入注册到终端管理图表30中。
另外，将IP地址作为固定地址分配给每个终端时，路由器10的管理员也可通过输入、输出装置18，由手工操作将输入注册到终端管理图表30中。
其次，对采用本发明的路由器10中继IP信息包的动作和对ARP要求的代理应答动作进行说明。
首先，对属于同一个内部子网络3的2个终端间的信息包通信进行说明。
在属于同一个子网络的所有终端连接在同一播放区段上的现有网络结构中，由于可以在属于上述子网络中的所有终端间直接发送、接收信息包，因此不必用路由器进行信息包中继。
在现有的网络的结构中，例如：终端X与终端Y通信时，终端X为获得终端Y的MAC地址，将指定终端Y的IP地址的ARP要求信息播放给播放区段。终端Y对接收上述ARP要求信息进行应答，将自身的MAC地址与IP地址形成组的应答信息返回到要求方终端X上。终端X通过在接收方地址中使用表示上述应答信息的MAC地址，可以以MAC帧的形式将数据信息包发送给终端Y。
但是，在图1所示的网络结构中，由于内部子网络3呈多区段型，因此，在内部子网络中通信的2个终端不局限于属于同一播放区段。因此，例如：如连接在同一区段上的终端2a与终端2n间的通信那样，由接收方终端2n接收终端2a播放给区段3a的ARP要求信息，在可将应答信息返回给要求方终端的情况下，例如：如终端2a与终端2b间的通信那样，由于终端连接区段不同，有时也不能由接收方终端2b接收终端2a播放给区段3a的ARP要求信息。
因此，在本发明中，在ARP要求信息的发送方终端X的连接区段与应该对该ARP信息应答的接收方终端Y的接收区段不同时，路由器10代替接收方终端Y执行对ARP要求的应答动作，。
例如，在图1的网络中，在终端2a指定终端2b的IP地址，将ARP要求信息发送给播放区段3a时，路由器10代替终端2b，回答表示终端2b的IP地址与路由器10的MAC地址的应答信息。这时，终端2a识别由接收方终端2b进行应答的情况，用以路由器10的MAC地址作为接收方地址的以太网幀发送终端2b接收地址的数据(IP信息包)。
路由器10若接收来自终端2a的以太网幀时，则从接收帧提取IP信息包，按照接收方IP地址传输接收信息包。在该例中，由于接收信息包的接收方IP地址为终端2b的接收方，因此路由器10参照路径图表40的结果，识别接收终端2b所属的子网络是直接连在自身路由器上的多区段型的子网络，由终端管理图表30查询IP地址32与接收方IP地址相一致的输入。
为了由终端管理图表30的查询结果判明接收方终端2b的MAC地址31与连接区段(区段标识符)33，路由器10可以以MAC帧(以太网幀)的形式，将上述接收信息包传输到接收方终端2b的连接端口(发送缓冲存储器14-2)上。
路由器10以终端代理的形式回答ARP要求信息的功能，一般被称作代理ARP。当接收ARP要求信息时，本发明的路由器10执行图8所示的ARP处理例程400。
在ARP处理例程400中，判定ARP要求信息的发送方终端(MAC地址)的输入是否在终端管理图表30中注册(401)。如果发送方终端未在终端管理图表30中注册，则无论如何均结束该例程。
在发送方终端在终端管理图表30中已注册时，则从终端管理图表30查询与IP地址32与在ARP要求信息中指定的接收方IP地址相一致的输入，将表示该输入的区段标识符33的接收方终端的连接区段与ARP要求信息的接收区段(输入端口)相比较(402)。在两个区段一致时，判定为接收方终端能应答ARP要求信息，无需代理应答，结束该例程。
在接收方终端的连接区段与ARP要求信息的接收区段不同时，则生成表示接收方终端的IP地址与路由器10的MAC地址的应答信息，将该信息发送到与上述ARP要求信息的接收区段相对应的输出端口(403)，结束该例程。
本发明的路由器10，由于通过终端管理图表30管理容纳在内部子网络3中的所有终端的IP地址，因此如上所述，通过仅以具有在终端管理图表30中注册输入的终端作为代理ARP的对象，就可禁止来自地址不明的终端的信息包发送或地址不明的终端接收方的信息包发送。
在从连接在多区段型的内部子网络3上的终端2a，将信息包发送到连接在外部网络5上的终端Y时，终端2a将含有终端Y接收方的IP信息包的以太网幀发送给作为默认路由器的路由器10接收方。路由器10从接收的以太网幀中提取IP信息包，从该路径图表40中查询相当于该接收IP信息包的接收方IP地址的输入，按照下一个中继段42和输出区段43传输接收IP信息包。
在由外部网络5接收到终端2a接收方的IP信息包时，路由器10由该路径图表40中查询相当于该接收IP信息包的接收方IP地址的输入。这时，由于根据查询输入的下一个中继段42和输出区段标识符43，判明接收方终端所属的子网络是连接在路由器10上的多播放区段型的，因此，路由器10从终端管理图表30查询相当于上述接收方IP地址的输入，将接收IP信息包传输给区段标识符33表示的输出端口。
以下，对终端在内部子网络3内移动时的路由器10的动作进行说明。
图1示出的播放区段3a～3c设置成例如，使其按一幢建筑物的每个楼层或每个房间为不同的区段。各终端用户由当前的位置移动到其它房间或楼层，将自身的终端连接到移动目的地的播放区段上时，则可很方便地与其它终端进行通信。
根据本发明的网络结构，即使终端在播放区段3a～3c间移动时，由于该终端所属的IP子网络3不变，因此，也无需变更终端的IP地址与默认路由器地址。
例如：在图1中，即使终端2a由当前的区段3a移动到相邻的区段3b，则在移动目的地终端2a所属的子网络是与移动前相同的地址为“192.168.0.0/24”的网络3。因此，即使终端在播放区段3a～3c间移动，也无需变更终端2a的IP地址“192.168.0.2”与默认路由器的IP地址“192.168.0.1”。
于是，通过由多个播放区段构成1个内部子网络，即使终端在内部子网络的区段间移动，也不变更终端IP地址与默认路由器的地址，因此，可以允许各终端在移动目的地的网络通信。所以，若根据本发明的网络结构，则可减轻由用户变更终端参数的设定的负担，可在移动目的地与移动前一样继续通信。
本发明的路由器10，利用终端在移动目的地发送的最初的以太网幀，可更新终端管理图表30的输入。在更新上述终端管理图表时，可使用例如包含由移动前继续通信的数据信息包的以太网幀、新开通的通信以太网帧、连接在移动目的地播放区段上时所发送的认证用的以太网帧以及终端应用程序定期发送的以太网帧等。
另外，由终端发送的以太网帧也可以包括除IP信息包以外的、例如：ARP信息和在Microsoft Windows中使用的NetBEUI通信信息包。
图9表示路由器10执行的信息包发送、接收处理例程200的流程图。
储存在接收缓冲存储器13-1～13-n中的接收帧，由基本控制例程100依次读出；而HDCP控制信息与ARP要求信息以外的接收帧由信息包发送、接收处理例程200处理。
由信息包发送、接收处理例程200校验接收帧的接收方MAC地址(201)、接收方MAC地址与自身的路由器地址不一致的接收帧予以报废(217)、结束该例程。但是，由接收方MAC地址判定为接收帧报废也可用输入线路接口11-1～11-n进行。
在接收方MAC地址与自身的路由器地址一致时，判定接收帧的输入端口(210)。在接收帧(以太网帧)的输入端口是多区段连接端口，即，接收帧为由缓冲存储器13-1～13-3读出的帧时，判定发送方的MAC地址或IP地址是否在终端管理图表30中已注册(211)。
在接收帧的输入端口是多区段连接端口以外的端口，即，接收帧为从接收缓冲存储器13-4～13-n读出的外部子网络连接区段发出的接收帧时，执行图10中将预后述的IP信息包传输处理220。
在步骤211中判定的结果，在相当于发送方的输入未在终端管理图表30中注册时，判定为接收帧是从连接在内部子网络上的非法终端发出的信息，在记录错误信息(216)后，报废接收帧(217)，结束该例程。
相当于发送方的输入在终端管理图表30中已注册时，判定上述接收帧的输入端口(接收区段)的标识符与在终端管理图表30中已注册的区段标识符33是否一致(212)。在2个标识符一致时，判定为接收帧的发送方终端未移动，不需更新终端管理图表30，对于由接收帧提取的IP信息包，执行IP信息包传输处理220。
在接收区段的标识符与在终端管理图表30中已注册的区段标识符33不一致时，判定为接收帧的发送方终端处于移动状态，执行发送方终端的移动确认处理(213)。终端的移动生成以注册在终端管理图表30中的发送方终端的MAC地址31作为接收方的确认帧(Ping帧)，将其发送到表示区段标识符33的终端移动前的区段和与上述接收帧的输入端口相对应的终端移动目的地的区段上，通过各区段中有无应答帧的接收予以确以。
终端在区段间移动时，只在移动目的地区段中的接收方终端理应对上述Ping帧予以应答。在移动目的地区段未对上述Ping帧应答时，可判定为发送方终端发生了异常。而且，在出现对移动前的区段发送的Ping帧应答时，意味着存在两处具有同一MAC地址的接收方终端之类的异常状态的发生。终端的移动确认处理的结果(214)、接收帧的发送方终端的移动中出现异常时，记录错误(216)，报废接收帧(217)，结束该例程。
在移动前的区段中无应答、而在移动目的地的区段中出现应答时，判定为终端正常移动。这时，将相当于注册在终端管理图表30中的上述发送方终端的输入的区段标识符33改写成移动后的区段的标识符(215)，对从接收帧抽取的IP信息包，执行IP信息包传输220。
图10是表示IP信息包传输处理装置220的细节的流程图。
在IP信息包传输处理220中，由路径图表40查询相当于接收IP信息包的接收方地址的输入(221)，在无相当于接收方地址的输入时，在记录错误信息(229)后，报废接收信息包(230)，结束该例程。
在路径图表40中出现相当于接收方地址的输入时，由输出区段的标识符43的值，判定接收方终端是否为连接在多区段型内部子网络上的终端(222)。当接收方终端为连接在多区段型内部子网络的终端时，参照终端管理图表30，判定相当于接收方IP地址的输入是否已注册(223)；在未注册时，记录错误信息(229)后，报废接收信息包(230)，结束该例程。
当接收方终端是连接在通常区段上的终端时，或者，在步骤233中确认为已在终端管理图表30中注册的输入的终端时，参照ARP图表50，判定相当于接收方IP地址的输入是否已在ARP图表50中注册。如果相当于接收方IP地址的输入已注册，则进行IP信息包的传输(228)。
在上述IP信息包(228)传输中，通过将注册在ARP图表50中的MAC地址用于接收方MAC地址，生成包含接收IP信息包的MAC帧，将MAC帧传输到路径图表40的输出区段标识符43，或表示终端管理图表30的区段标识符33的接收方终端的连接端口上(228)。
在相当于接收方IP地址的输入未在ARP图表50中注册时，生成为获得接收方终端的MAC地址用的ARP要求信息，并将其发送到路径图表40的输出区段标识符43或表示终端管理图表30的区段标识符33的接收方终端的连接端口(225)。若等待对上述ARP要求信息的应答，并在规定时间内未应答时，则记录错误信息(229)，报废接收信息包(230)，结束该例程。
在接收到对ARP要求的应答信息时，按照应答信息的内容生成接收方终端用ARP信息输入，并在将其补充到ARP图表50中(227)后，执行上述的IP信息包传输(228)。
图11表示适用于增加上述的多区段型的子网络3中含有的区段个数、扩充终端的移动范围的路由器结构的1个例子。
在本实施例中，将VLAN开关(7a～7c)连接在具有路由器10的多区段连接用输入、输出端口3A～3B(输入线路接口11-1～11-3、输出线路接口12-1～12-3)上，在这些VLAN开关上分别装入多个多播放区段3a-1～3a-N，3b-1～3b-N、3c-1～3c-N。
VLAN开关7a具有集中构成多播放区段的多个物理线路3a-1～3a-N，并将在这些物理线路上的发送帧在理论上多路复用/分离成输入、输出端口3A的功能。通过由VAN多路复用多个线路，可在路由器10可提供的少数输入、输出端口上容纳多个播放区段。而且VLAN在IEEE802.1Q标准中已予标准化。
图12表示应用构成本发明的第2实施例的路由器的网络框图。
第2实施例中，分别连接着容纳多区段结构的子网络的多台路由器，在不变更终端IP地址的情况下，可允许终端在这些子网络间移动。
在图12中，路由器10A构成具有网络地址为“192.168.0.0/24”的IP子网络3A的默认路由器(具有IP地址：“192.168.0.1”的默认网关)。而且，路由器10B构成具有网络地址为“192.168.1.0/24”的IP子网络3B的默认路由器(具有IP地址为“192.168.1.1”的默认网关)。
在路由器10A中，通过播放区段3a、3b、3c，分别容纳IP子网络3A所属的终端2a(IP地址：“192.168.0.2”)、终端2b(IP地址：“192.168.0.3”)、终端2c(IP地址：“192.168.0.4”)。
另外，在路由器10B中，通过播放网络段3d、3e、3f，分别容纳IP子网络3B所属的终端2d(IP地址：“192.168.1.2”)、终端2e(IP地址：“192.168.1.3”)、终端2f(IP地址：“192.168.1.4”)。
这些路由器10A、10B通过线路3x连接，如下所述，通过上述线路3x构成可相互传输来自由其它子网络移动来的终端的接收以太网帧。
与第1实施例相同，各终端在启动时，通过路由器10A或10B访问DHCP服务器6，接收与以其终端容纳的路由器作为默认网关的IP子网络对应的IP地址分配。在本实施例中，路由器10A、10B例如，通过访问连接在子网络5n上的默认路由器管理服务器8，获得容纳于其它路由器中的终端的地址信息。
默认路由器管理服务器8为了保持被容纳在路由器10A、10B中的各终端的地址信息，例如，具有图15所示的默认路由器管理图表80。在默认路由器管理图表80中，注册了表示终端的MAC地址81和IP地址82与该终端默认路由器(默认网关)的标识符83的关系的多个输入81-1、80-2、......。
路由器10A、10B在自身的终端管理图表30中注册新的输入时，将终端的MAC地址31和IP地址32，以及自身的路由器标识符通知默认路由器管理服务器8。默认路由器管理服务器8由这些信息生成新的输入80-i，并将其注册到默认路由器管理图表80中。
图13表示第2实施例的路由器10(10A、10B)的结构。
本实施例的路由器10的结构是在图2所示的第1实施例的路由器10中，添加连接在线路3x上的输入线路接口11-x和输出线路接口12-x；连接在这些接口与总线19间的接收缓冲存储器13-x和发送缓冲存储器14-x；在存储器17上添加的MAC传输图表60；在信息包发送、接收处理例程200X中添加新的功能。
在MAG传输图表60中，如图14所示，注册着终端及默认路由器的MAC地址61，连接该终端或默认路由器的区段标识符62，表示输入的有效期限的老化时间值63的多个输入60-1、60-2、......。在***建立时由操作员操作注册默认路由器用的输入。在默认路由器用的输入的区段标识符62中，设定线路3x的标识符，老化时间值63成为不受时间限制的特殊设定值。
本实施例中的信息包发送、传输处理例程200X，除了根据路径图表40的IP信息包的传输功能外，还具有使用上述MAC传输图表60的以太网帧的中继功能。以太网帧的中继功能，如下文所示，可用于终端在默认路由器(默认网关)间移动时。
例如，在图12中，终端2a从属于同一子网络的区段3a移动到区段3b或3c时，路由器10A执行与第1实施例的路由器10相同的动作。终端2a从属于子网络3A的区段3a移动到属于其它子网络3B的区段3d～3f时，为了实现不同默认路由器间(子网络间)的终端移动，在路由器10A、10B中，就需要一种第1实施例所没有的特殊功能。
图16表示10A、10B执行的信息包发送、传输处理例程200X的流程图。
在信息包发送、接收处理例程200X中，判定添加在接收帧上的接收方MAC地址(201)，如果接收方MAC地址与自身的路由器MAC地址一致时，则判定为上述帧的接收端口(210)，以下，执行与第1实施例的信息包发送、接收处理例程200相同的处理步211～220。
在添加在接收帧中的接收方MAC地址与自身路由器MAC地址不一致时，执行MAC帧传输处理250。在MAC帧传输处理250中，如图17所示，从MAC传输图表60查询MAC地址61与上述接收帧的发送方MAC地址一致的输入(251)。在MAC传输图表60中，未注册与发送方MAC地址一致的输入时，执行在图8中下述的路由器间终端移动处理270。
在MAC传输图表60中，已注册与发送方MAC地址一致的输入时，从MAC传输图表60中查询MAC地址61与上述接收帧的接收方MAC地址相一致的输入(252)。在有与接收方MAC地址一致的输入时，将接收帧(MAC帧)传输给该输入的区段标识符62指定的输出端口(256)。
例如，将路由器10A设置为默认路由器的终端2a移动到容纳在路由器10B中的区段3d，并发送以默认路由器作为接收方MAC地址的MAC帧时，如果终端2a的输入已在MAC传输图表中注册，则在上述步骤255中，将接收MAC帧传输到线路2x接收方。
在MAC传输图表60中，未注册与接收方MAC地址相一致的输入时，判定接收帧是否为播放帧(253)，如果不是播放帧，则记录错误信息(257)，报废接收帧(258)，结束该例程。
在接收帧为播放帧时，在默认路由器的管理服务器8上，访问与上述接收帧的发送方MAC地址相对应的默认路由器(254)，将接收帧(MAC帧)传送给默认路由器的连接区段(255)。
路由器间终端的移动处理270，在MAC传输图表60中未注册接收帧的发送方MAC的地址时，发送方终端根据从其它子网络移动传输的信息的判断进行。
在路由器间终端的移动处理270中，如图18所示，对默认路由器管理服务器8访问与上述接收帧的发送方MAC地址相对应的默认路由器(271)。通过由默认路由器管理服务器8发出的应答，判定为在默认路由器管理图表80中，未注册与上述发送方MAC地址相对应的输入时(272)，记录错误信息(275)，报废接收帧(276)，结束该例程。
在由默认路由器管理服务器8出现与上述发送方MAC地址相对应的默认路由器的回答时，将接收帧(MAC帧)传输到默认路由器的连接区段上(273)，在MAC管理图表60上注册与上述发送方MAC地址相对应的输入(274)，结束该例程。
由于新的输入注册到上述MAC传输图表60中，从同一终端在其后接收的MAC帧，不向默认路由器管理服务器进行默认路由器的访问，也可传输到发送方终端的默认路由器上。
例如，在图12的网络中，将路由器10A作为默认路由器(默认网关)的终端2a，从区段3a移动到区段3d，将以路由器10A的MAC地址作为接收方的MAC帧发送给区段3d时，路由器10B执行MAC帧的传输处理250和路由器间终端的移动处理270，将接收MAC帧传输给与从默认路由器管理服务器8通知的上述终端2a的默认路由器10A连接的区段，在该例中则传输给线路3x的连接端口。
另外，在步骤274中，通过在MAC传输图表60中注册终端2a用的输入，其后，在MAC帧传输处理250中将终端2a发送的MAC帧传输给线路3x的连接端口。
因此，在区段3a上与终端2b通信的终端2a，即使在移动目的地的播放区段3d内与终端2b通信时，用户也无需有意识地改变终端2a的连接区段，可按与过去相同的顺序开始通信。
另外，在第2实施例中，路由器10A(10B)除了自身的子网络3A所属的终端以外，有时也从以路由器10B(10A)作为默认路由器的移动终端接收ARP要求信息。例如，在图12的网络中，终端2d在移动目的地的区段3c内，将指定终端2e的IP地址的ARP要求信息进行播放时，路由器10A将接收的ARP要求信息传输给路由器10B，需要对路由器10B进行代理应答。
为了实现这种在路由器间传输ARP要求信息，例如，在图8所示的ARP处理例程400中，在步骤401中，判明接收帧的发送方终端为未在终端管理图表中注册的终端时，接收信息的接收方地址为播放地址(接收信息为ARP要求信息)时，执行与图18所示的路由器间的终端的移动处理270相同的处理；在接收方地址表示为播放地址以外的个别的终端地址时，(接收信息为应答信息时)，进一步判定接收方地址是否在MAC传输图表中已注册，如果已注册，则可将接收帧传输到所注册的区段上。
于是，路由器10A可将终端2d发送的ARP要求以MAC传输给路由器10B，路由器B由线路3x接收到由接收方终端2e的代理生成的应答信息时，也可将其传输到作为ARP要求信息的发送方的终端2d上。
若根据上述第2实施例，则由于路由器10A、10B具有通过线路3x，相互发送、接收对方路由器接收人的MAC帧的功能，可将图12中用实线表示的多区段结构的子网络3A、3B的范围有效地扩大到用虚线表示的范围。
另外，第2实施例的路由器10A、10B，对外部子网络可发挥作为相互独立的路由器功能。例如，在子网络5a上布设路径信息时，路由器10A布设内部子网络3A的地址“192.168.0.0/24”和连接在路由器10A上的子网络5a以外的外部子网络(5b～5n)的子网络地址。
同样，路由器10B布设内部子网络3A的地址“192.168.1.1/24”和连接在路由器10B上的子网络5a以外的外部子网络(5b～5n)的子网络地址。这在属于子网络的终端移动到其它的路由器容纳的播放区段时也是不变的。
于是，与终端的物理位置无关，通过经常以子网络为单位使用路径信息，可减小路径控制功能所承受的负担。
在以上实施例中，路由器10通过多区段型的内部子网络容纳终端，本发明的路由器作为连接终端用的内部子网络，除多区段型内部子网络以外，也可具有通常的单区段型内部子网络。但是，后者的内部子网络所属的终端由于可以同连接在外部子网络上的终端同样使用，因此，不能享受采用本发明的终端移动的好处。
如上所述，采用本发明，由多个播放区段构成1个子网络，通过路由器用信息包传输装置对各终端与连接区段间的对应关系进行自动管理，不变更终端IP地址及默认装置的地址等的设定值，就可允许终端在跨区间移动。

Claims (12)

1.一种信息包传输装置，具有连接在多个播放区段上，并在这些播放区段间传输IP信息包的信息包传输控制部，其特征在于：
在上述多个播放区段中，通过分别容纳多个终端的一组区段，形成具有1个子网络地址的内部子网络；
上述信息包的传输控制部具有终端管理图表和下述单元；
该终端管理图表存储表示上述内部子网络所属的各终端的MAC地址
和IP地址与连接该终端的区段的对应关系的多个输入；
该单元用于：从连接在上述内部子网络内的任意区段上的发送方终端，在收到由接收方IP地址指定连接在上述内部子网络内的其它区段上的终端的MAC帧时，按照上述终端管理图表将接收帧含有的IP信息包传送到上述接收方终端的连接区段上。
2.根据权利要求1所述的信息包传输装置，其特征在于，具有下述单元，该单元用于：从连接在上述内部子网络内的任意区段上的发送方终端，按指定接收方IP地址接收访问接收方终端的MAC地址的地址要求信息时，参照上述终端管理图表，判断上述接收方终端的连接区段与上述地址要求信息的接收区段的一致性，在接收方终端的连接区段与上述地址要求信息的接收区段不同时，代替接收方终端，将含有上述接收方终端的IP地址与该路由器的MAC地址的应答信息发送给上述发送方终端的连接区段。
3.根据权利要求1所述的信息包传输装置，其特征在于，上述信息包传输控制部具有：
在与子网络地址对应、注册了表示路径控制信息的多个输入的路径图表中，与注册在上述路径图表中的上述内部子网络的地址相对应的输入，含有表示该内部子网络由多区段构成的区段标识符；
还具有下述单元，该单元用于：
在由连接在外部子网络的区段接收上述内部子网络所属的终端接收方的IP信息包时，上述信息包传输控制部参照上述路径图表与上述终端管理图表，专门指定接收方终端的连接区段并将接收信息包传送到该区段上。
4.根据权利要求1所述的信息包传输装置，其特征在于，具有图表更新单元，该单元在接收到来自连接在上述内部子网络内的任意区段上的发送方终端的MAC帧时，与该MAC帧的接收区段和该MAC帧的发送方MAC地址相对应，对照存储在上述终端管理图表中的连接区段，在不一致时，则判断为发送方终端在上述内部子网络内移动，将存储在上述终端管理图表中的连接区段变更为上述MAC帧的接收区段。
5.根据权利要求4所述的信息包传输装置，其特征在于，上述图表更新单元具有下述单元，该单元用于：在上述MAC帧的接收区段与存储于上述终端管理图表的连接区段不一致时，对上述接收区段与连接区段发送上述MAC帧的发送方地址接收方的确认信息，并按照对上述2区段的上述确认信息的应答接收情况，判断是否更新存储在上述终端管理图表中的连接区段。
6.一种信息包传输装置，该装置连接在多个播放区段上，在这些区段间传输IP信息包，其特征在于：上述多个播放区段中，通过分别容纳多个终端的一组区段，形成具有1个子网络地址的内部网络，并具有：
连接线路，用于在与处于协作关系的邻接信息包传输装置间，发送、接收MAC帧；
信息包传输控制部，由连接在上述内部子网络内的任意区段上的发送方终端，用接收方MAC地址指定该信息包传输装置，在接收到由接收方IP地址指定连接在上述内部子网络内的其它区段上的终端的MAC帧时，将该接收帧含有的IP信息包传输到连接上述接收方终端的区段；
MAC帧传输控制部，通过上述内部子网络的任意区段，在接收到从以上述邻接信息包传输装置作为默认装置的终端输出的MAC帧时，将该MAC帧传输到与上述邻接信息包传输装置连接的线路上。
7.根据权利要求6所述的信息包传输装置，其特征在于：上述信息包控制部具有终端管理图表和下述单元：
上述终端管理图表存储有属于上述内部子网络，表示以该信息包传输装置作为默认装置的各终端的MAC地址及IP地址与连接该终端的区段的对应关系的多个输入；该单元用于按该终端管理图表，控制上述内部子网络内的区段间IP信息包的传输；
上述MAC帧传输控制部具有MAC传输图表和下述单元：
该MAC传输图表存储有表示MAC地址和连接区段的对应关系的多个输入；该单元用于按该MAC传输图表，控制MAC帧向上述相邻接信息包传输装置的传输。
8.根据权利要求7所述的信息包传输装置，其特征在于：上述MAC帧传输控制部，将以该信息包传输装置以外的MAC地址作为接收方MAC地址的接收MAC帧作为处理对象，在上述MAC传输图表中未注册与接收MAC帧的发送方终端相对应的输入时，确认上述发送方终端的默认装置为上述邻接的信息包传输装置，进行接收MAC帧想上述邻接信息包传输装置的传送，以及将上述发送方终端用的输入注册到上述MAC传输图表中。
9.根据权利要求6所述的信息包传输装置，其特征在于，具有下述单元，该单元用于：在由连接在上述内部子网络内的任意区段上的发送方终端，指定接收方IP地址，接收到访问接收方终端的MAC地址的地址要求信息时，参照上述终端管理图表，判断有无与上述发送方终端相对应的输入和上述接收方终端的连接区段与上述地址要求信息的接收区间的一致性，在与发送方终端相对应的输入已注册、在接收方终端的连接区段与上述地址要求信息的接收区段不同时，为代替接收方终端，将含有上述接收方终端的IP地址与该路由器的MAC地址的应答信息发送到上述发送方终端的连接区段上。
10.根据权利要求9所述的信息包传输装置，其特征在于，上述信息包传输控制部具有：
在与子网络地址相对应、注册表示路径控制信息的多个输入的路径图表中，与注册在上述路径图表中的上述内部子网络的地址相对应的输入含有表示该内部子网络由多个区段构成的区段标识符；
还具有下述单元，该单元用于：在接收由连接在外部子网络上的区段发送的属于上述内部子网络的终端接收方的IP信息包时，上述信息包传输控制部参照上述路径图表及上述终端管理图表，特定接收方终端的连接区段，将该接收信息包传送到该区段上。
11.根据权利要求9所述的信息包传输装置的，其特征在于：上述信息包传输装置控制部含有图表更新单元：在由连接在内部子网络内的任意区段上的发送方终端，接收到由接收方MAC地址指定该信息包传输装置的MAC帧时，对照该MAC帧的接收区段与该MAC帧的发送方MAC地址相对应而存储在上述终端管理图表中的连接区段，在不一致时，判断为发送方终端在上述内部子网络内移动，将存储在上述终端管理图表中的连接区段变更为上述MAC帧的接收区段。
12.根据权利要求11所述的信息包传输装置，其特征在于，上述图表更新单元具有下述单元，该单元用于：在上述MAC帧的接收区段与存储在上述终端管理图表中的连接区段不一致时，将上述MAC帧的发送方地址接收方的确认信息对上述接收区段与连接区段发送，按照与上述2个区段的上述确认信息相对应的应答接收情况，判断是否更新被存储在上述终端管理图表中的连接区段。
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