JP2011142455A - 通信システム及びアドレス変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＳＮ装置を使用して、ローカルエリアネットワークとグローバルエリアネットワークとの間のアドレス変換する際に、ＬＳＮ機能の低下を防ぐ。
【解決手段】セッション登録・管理処理は、ＬＳＮ装置１００配下にインターネットで使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲とローカルエリアネットワーク内で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲を動的に選出し、ＣＰＥ３１０〜３３０とＬＳＮ装置１００に通知する機能を備えたＤＨＣＰ相当のサーバー２００、およびＤＨＣＰ相当のサーバー２００からの通知を設定する機能を備えたＣＰＥ３１０〜３３０で実施する。アドレス変換処理は、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００からの通知を設定する機能を備えたＬＳＮ装置１００で実施する。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信システム及びアドレス変換方法に係り、特に、特定のネットワーク内で用いられるローカルアドレスと複数のネットワーク間にわたって用いられるグローバルアドレスとを相互に変換するネットワーク装置の機能を、ＣＰＥポート範囲指定により向上するための通信システム及びアドレス変換方法に関する。

グローバルアドレスが用いられ複数のネットワークを接続するグローバルネットワーク（以下、代表例として「インターネット」と呼ぶ）と、ローカルアドレスが用いられるローカルネットワークとの間における通信は、ローカルネットワークとインターネットとの境界に配置されたルーターにおいてローカルアドレスとグローバルアドレスとの間のアドレス変換が行われることにより実現される。このようなアドレス変換は、「Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ（略してＮＡＴ）」と呼ばれる。また、限られたグローバルアドレスの有効利用のために、ローカルアドレスおよびグローバルアドレスの他にＴＣＰ／ＵＤＰの通信ポート番号も利用した変換（「アドレス・ポート変換」、「Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ ａｎｄ Ｐｏｒｔ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ」（略してＮＡＰＴ）と呼ばれる）も一般に利用されている（例えば、特許文献１参照）。従来、アドレス変換は、小規模な家庭内・企業内ローカルネットワークとインターネットとを接続するルーター等に装用されてきた。本明細書において、インターネットと接続する家庭用ブロードバンドルーターや中小規模の企業用ルーターなどの通信機器を「Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｐｒｅｍｉｓｅｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（略してＣＰＥ）」と称する。

近年、ＩＰｖ４（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ４）におけるグローバルアドレスの不足などに起因して、例えばユーザー数の多いインターネットサービスプロバイダ（以下、「ＩＳＰ」とも呼ぶ）でも、自網内のルーターにローカルアドレスを割り当ててユーザーを収納したいとのニーズが高まっている。この場合、ＩＳＰとインターネットとの接続点（キャリアエッジ）においてもＮＡＴ機能が求められる。この位置でのＮＡＴは、ユーザーがＩＳＰと接続するために使用するＮＡＴとは役割や求められる性能が大きく異なり、「Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ ＮＡＴ（略してＬＳＮ）」または「Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇｒａｄｅ ＮＡＴ（略してＣＧＮ）」と呼ばれる（例えば、特許文献２参照）。このＬＳＮ機能を有するルーターは、いわゆるキャリア系の性能および信頼性を有することが求められており、大規模ユーザーの収容や回線速度の確保が必要とされる。以下、ＬＳＮ機能を有するルーターを「ＬＳＮ装置」とも呼ぶ。

特開平１１−１５０５６６号公報 特開２００３−０４６５３０号公報

従来のＬＳＮ機能は、セッション登録・管理、アドレス変換処理をＬＳＮ装置のみで実施しており、セッション登録・管理を行う性能（セッション登録性能）とアドレス変換処理を行う性能（パケット転送性能）の２つの性能の向上が必要となる。本明細書において「セッション登録・管理」はユーザーがインターネット（グローバルネットワーク）へアクセスする際に使用するポート番号の登録・管理を意味するものとする。

セッション登録・管理では、「Ｓｏｕｒｃｅ ＩＰアドレス（略してＳＩＰ、送信元ＩＰアドレス）」と「Ｓｏｕｒｃｅ Ｐｏｒｔ番号（略してＳＰｏｒｔ、宛先ＩＰアドレス）」の組合せのパケット単位で登録しており、プロトコルのステート管理（例えば、ＴＣＰステート管理）も必要となる。収容するユーザー数が増大するとセッションの登録数が増大するため、ＬＳＮ装置に搭載されるメモリの増加へ繋がる。

一方、アドレス変換処理では、登録された膨大なセッション情報（アドレス変換テーブル）から、入力されたパケットに対応するアドレス変換情報を検索する。このため、収容するユーザー数が増大すると、アドレス変換テーブルとして使用しているハッシュテーブルの連結リストが増大し、テーブル参照時間が増大する。これは、パケット転送性能の低下に繋がる。このように、セッション登録量に反比例してパケットの転送性能は低下する。また、セッション登録数はＬＳＮ装置に搭載するメモリの容量で決定されるため、収容するユーザーを追加する場合は、搭載されているメモリの容量を増量するなどの必要があり、拡張性が低くなる。

なお、このような課題は、ＬＳＮ装置のみでセッション登録・管理、アドレス変換処理を実行する場合に共通の課題である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、セッション登録・管理、アドレス変換処理を実行する場合のＬＳＮ装置の性能を向上する通信システム及びアドレス変換方法を提供することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の方式を用いてＬＳＮ性能の向上を可能とする。

アドレス変換処理はＬＳＮ装置が実施し、セッション管理・登録はＣＰＥとサーバーで実施することでＬＳＮ機能を分散させる。

ＬＳＮ装置配下のローカルエリアネットワークに、ＩＰアドレスを動的に割り当てる「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（略してＤＨＣＰ）」サーバーに、インターネットで使用するＩＰアドレスとポート番号の範囲、およびＬＳＮ装置配下のローカルエリアネットワークで使用するＩＰアドレスを動的に選出し、選出した情報をＣＰＥとＬＳＮ装置に通知する機能を付加したサーバーを配置する（以下、「ＤＨＣＰ相当のサーバー」と称する）。ＤＨＣＰ相当のサーバーはＣＰＥに対して、ＬＳＮ装置配下のローカルエリアネットワークで使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲を動的に割り当てる。ＬＳＮ装置に対して、ＬＳＮ装置配下のローカルエリアネットワークで使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲とインターネットで使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の組合せを動的に割当てる。なお、ＬＳＮ装置に割当てるＬＳＮ装置配下のローカルエリアネットワークのポート番号の範囲とインターネットで使用するポート番号の範囲は同じものである。

ＣＰＥは、ポート番号管理機能を付加し、ＤＨＣＰ相当のサーバーと情報の共有・設定を行う機能を備える。

ＬＳＮ装置は、ＤＨＣＰ相当のサーバーと情報の共有・設定を行う機能を備える。アドレス・ポート変換テーブルはＣＰＥ単位で管理を行なう。

ＬＳＮ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ ＮＡＴ）を実施するネットワーク内に、上記のＤＨＣＰ相当のサーバー、ＬＳＮ装置、ＣＰＥの３つを配置することでＬＳＮ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ ＮＡＴ）として機能させる。ユーザー側からインターネットへの通信経路を見ると、ＣＰＥでＮＡＰＴ処理により、ＩＳＰのローカルエリアネットワークで使用するＩＰアドレスとインターネットで使用するポート番号へ変換し、次にＬＳＮ装置でＮＡＴ処理により、インターネットで使用するＩＰアドレスに変換する。

本発明の第１の解決手段によると、
グローバルネットワークとローカルエリアネットワークに接続され、パケットのＩＰアドレスを変換するための第１変換テーブルを有する第１通信装置と、
前記ローカルエリアネットワーク内でユーザ端末を収容し、パケットのＩＰアドレス及びポート番号を変換するための第２変換テーブルを有する第２通信装置と
を備え、
前記第１通信装置は、アドレスを配布するサーバにより指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを受信し、
前記第２通信装置は、指定された前記ローカルＩＰアドレスと、グローバルネットワークで使用するポート番号の範囲とローカルネットワークで使用するポート番号の範囲が共通になるように指定された該ポート番号の範囲とを受信し、
前記第１通信装置は、指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを対応して前記第１変換テーブルに記憶し、
前記第２通信装置は、指定されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲とを対応して前記第２変換テーブルに記憶し、
前記第２通信装置は、前記ユーザ端末からパケットを受信すると、該パケット内のユーザ端末が使用するＩＰアドレスとポート番号を、前記第２変換テーブルに記憶されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲内のひとつのポート番号とにそれぞれ変換して、該パケットを前記第１通信装置に転送し、
前記第１通信装置は、前記第２通信装置からパケットを受信すると、該パケット内のローカルＩＰアドレスに基づき第１変換テーブルを参照し、該パケット内のローカルＩＰアドレスを、対応するグローバルＩＰアドレスに変換して転送する通信システムが提供される。
本発明の第２の解決手段によると、
グローバルネットワークとローカルエリアネットワークに接続される第１通信装置と、ローカルエリアネットワーク内でユーザ端末を収容する第２通信装置とを備えた通信システムにおけるアドレス変換方法であって、
第１通信装置は、アドレスを配布するサーバにより指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを受信し、
第２通信装置は、指定された前記ローカルＩＰアドレスと、グローバルネットワークで使用するポート番号の範囲とローカルネットワークで使用するポート番号の範囲が共通になるように指定された該ポート番号の範囲とを受信し、
第１通信装置は、指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを対応して第１変換テーブルに記憶し、
第２通信装置は、指定されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲とを対応して第２変換テーブルに記憶し、
第２通信装置は、ユーザ端末からパケットを受信すると、該パケット内のユーザ端末が使用するＩＰアドレスとポート番号を、第２変換テーブルに記憶されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲内のひとつのポート番号とにそれぞれ変換して、該パケットを第１通信装置に転送し、
第１通信装置は、第２通信装置からパケットを受信すると、該パケット内のローカルＩＰアドレスに基づき第１変換テーブルを参照し、該パケット内のローカルＩＰアドレスを、対応するグローバルＩＰアドレスに変換して転送するアドレス変換方法が提供される。

本発明は、セッション登録・管理をＤＨＣＰ相当のサーバーとＣＰＥで実施することで、ＬＳＮ装置のセッション登録性能（ＳＩＰ・ＳＰｏｒｔごとのセッション登録・管理）を考慮する必要が無くなり、ＴＣＰのステート管理が不要となる。また、ＤＨＣＰ相当のサーバーの設定によりＣＰＥのポート範囲の設定が自由に行なえるため、高い拡張性が得られる。
ＬＳＮ装置のアドレス変換テーブルの情報は、ＳＩＰ・ＳＰｏｒｔごとの登録・管理からポート範囲の照合とＩＰアドレス変換になり、メモリ容量を小さくすることができる。メモリ容量を小さくすることにより、パケット転送性能の向上、収容ユーザー数を増加するなど、従来よりもスケーラブルなＬＳＮ機能となる。
上記の効果により、本発明の目的を達成することができる。

本発明の実施の形態におけるネットワーク構成を示す説明図である。 本実施の形態におけるＩＰアドレスとポート番号の情報共有を示す説明図である。 本実施の形態におけるユーザーＡ１がＷＥＢサーバーへ接続する場合のパケット変換例を示す説明図である。 本実施の形態におけるＩＰアドレス・ポート範囲のマッピング設定およびパケット転送のシーケンス図を示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるＩＰアドレス・ポート範囲のマッピング時のＣＰＥのフローチャートを示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるＩＰアドレス・ポート範囲のマッピング時のＤＨＣＰ相当のサーバーのフローチャートを示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるＩＰアドレス・ポート範囲のマッピング時のＬＳＮ装置のフローチャートを示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるパケット転送時のＣＰＥのフローチャートを示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるパケット転送時のＬＳＮ装置のフローチャートを示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるＣＰＥの機能ブロック図を示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるＬＳＮ装置の機能ブロック図を示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるＤＨＣＰ相当のサーバーの機能ブロック図を示す説明図である。 従来のＬＳＮ装置のネットワーク構成を示す説明図である。 従来のＩＰアドレス取得、およびユーザーＡ１がＷＥＢサーバーへ接続する場合のパケット変換例を示す説明図である。 従来のＬＳＮ装置のアドレス変換テーブルを示す説明図である。 本発明の実施の形態におけるＬＳＮ装置のアドレス変換テーブルを示す説明図である。 従来のＣＰＥ−Ａのアドレス変換テーブルを示す説明図である。 本発明の実施の形態のおけるＣＰＥ−Ａのアドレス変換テーブルを示す説明図である。

本発明の実施の形態を以下に説明する。
（装置構成）
図１は、本実施の形態におけるネットワーク構成を示す説明図である。
この実施の形態ではＬＳＮ装置（第１通信装置、例えばルータ）１００の配下はＩＳＰ−ＬＡＮ５０（インターネットサービスプロバイダのローカルエリアネットワーク）となる。ＩＳＰ―ＬＡＮ５０には３つのＣＰＥ（第２通信装置）３１０・３２０・３３０とＤＨＣＰ相当のサーバー２００があり、ユーザー３１５・３２５・３３５を収容している。インターネット１０はグローバルネットワークを意味し、インターネット１０にはＷＥＢサーバー２０が設置されている。各装置の詳細については後述する。
図１３は、従来のＬＳＮ装置の実施の形態におけるネットワーク構成図を示す説明図である。
この例ではＬＳＮ装置１５０の配下はＩＳＰ−ＬＡＮ５０（インターネットサービスプロバイダのローカルエリアネットワーク）となる。ＩＳＰ―ＬＡＮ５０には３つのＣＰＥ３５０・３６０・３７０とＤＨＣＰサーバー２５０があり、ユーザー３１５・３２５・３３５を収容している。インターネット１０はグローバルネットワークを意味し、インターネット１０にはＷＥＢサーバー２０が設置されている。

図２は、本実施の形態におけるネットワーク構成を基にＣＰＥ―Ａ３１０、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００、ＬＳＮ装置１００のＩＰアドレスとポート番号の情報共有を示した説明図である。

ＣＰＥ―Ａ３１０がＩＳＰ−ＬＡＮ５０へ接続されると、ＣＰＥ−Ａ３１０はＲ１の通信経路でＤＨＣＰ相当のサーバー２００にＩＳＰ−ＬＡＮ５０内で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲を要求する。

ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＩＳＰ−ＬＡＮ５０内で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲（例えば、Ａ２、Ｐ２〜Ｐ５）と、インターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲（例えば、Ａ３、Ｐ２〜Ｐ５）の組合せ４１０をＲ２の通信経路でＬＳＮ装置１００へ送信する。ここで、双方のポート番号の範囲は共通する。

ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＩＳＰ−ＬＡＮ５０内で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲４００をＲ３の通信経路でＣＰＥ−Ａ３１０へ送信する。

ＬＳＮ装置１００は、ＤＨＣＰ相当のサーバーから受信したＩＳＰ−ＬＡＮ５０内で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の組合せ４１０を登録する。

ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＤＨＣＰ相当のサーバーから受信したＩＳＰ−ＬＡＮ５０内で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲４００を登録する。

図１４は従来のＬＳＮ装置のネットワーク構成を基に、ＩＰアドレス取得、およびユーザーＡ１がＷＥＢサーバー１５０へ接続する場合のパケット変換例を示す説明図である。従来技術の場合、ＣＰＥ−Ａ３５０が接続されるとＤＨＣＰサーバー２５０からＩＳＰ−ＬＡＮ５０内で使用するＩＰアドレスのみを通信経路Ｒ５で通知し、ポート番号の範囲は通知しない。

図３は、本実施の形態におけるユーザＡ１の端末ＵＡ１（以下、ユーザーＡ１ＵＡ１）がＷＥＢサーバー２０へ接続する場合の送信元ＩＰアドレスとポート番号の変換例を示す説明図である。

ユーザーＡ１ＵＡ１は、例えば、ＣＰＥ−Ａ３１０のローカルエリアネットワーク内で使用している送信元ＩＰアドレスＡ１・ポート番号Ｐ１のパケット５００をＣＰＥ−Ａ３１０へ送信する。なお、ユーザーＡ１は、複数の端末を有してもよいし、ひとつの端末に対して複数のアプリケーションを有してもよい。ユーザーＡ１ＵＡ１が用いるＩＰアドレス、ポート番号は適宜のものを用いることができる。

ユーザーＡ１ＵＡ１よりパケットを受信したＣＰＥ−Ａ３１０は、上述の通り登録した情報に従い、パケットの送信元ＩＰアドレスをＡ１からＡ２へ変換、ポート番号をＰ１からＰ２に変換し（ＮＡＰＴ処理が実施される）、変換したパケット５１０をＬＳＮ装置１００へ送信する。

ＣＰＥ−Ａ３１０よりパケットを受信したＬＳＮ装置１００は、上述の通り登録した情報に従い、パケットの送信元ＩＰアドレスをＡ２からＡ３に変換し（ＮＡＴ処理が実施される）、変換したパケット５２０をインターネット１０へ送信しＷＥＢサーバー２０へ接続する。

図１４の従来技術の場合では、ユーザーＡ１ＵＡ１は、例えば、ＣＰＥ−Ａ３５０のローカルエリアネットワーク内で使用しているＩＰアドレスＡ５・ポート番号Ｐ５のパケット５５０をＣＰＥ−Ａ３５０へ送信する。

ユーザーＡ１ＵＡ１よりパケットを受信したＣＰＥ−Ａ３５０は、送信元ＩＰアドレスをＡ５からＡ６へ変換、ポート番号をＰ５からＰ６に変換し（ＮＡＰＴ処理が実施される）、変換したパケット５６０をＬＳＮ装置１５０へ送信する。

ＣＰＥ−Ａ３５０よりパケットを受信したＬＳＮ装置１５０は、送信元ＩＰアドレスをＡ６からＡ７、ポート番号をＰ６からＰ７に変換し（ＮＡＰＴ処理が実施される）、変換したパケット５７０をインターネット１０へ送信しＷＥＢサーバー２０へ送る。なお、ＣＰＥ配下のユーザーが１台の場合、ＣＰＥはＮＡＴ処理、ＬＳＮ装置はＮＡＰＴ処理を行なう。

図４は、本実施の形態におけるＬＳＮ装置１００・ＣＰＥ−Ａ３１０・ＤＨＣＰ相当のサーバー２００の各装置のＩＰアドレス・ポート範囲のマッピング設定、およびユーザーＡ１ＵＡ１がＷＥＢサーバー２０へ接続する際のパケット転送のシーケンス図を示す説明図である。パケット転送のシーケンス図及び以下の説明におけるパケットに示すカッコ内は各シーケンスのパケットにおけるＩＰアドレスとポート番号を示す。

図４のＩＰアドレス・ポート範囲のマッピング設定では、ＣＰＥ−Ａ３１０の装置管理部Ｂ１３（図１０）がＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレスとポート番号の範囲が登録されていないとき、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００へ、ＩＰアドレス・ポート番号の範囲の要求を送信する（Ｓ１）。

ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＣＰＥ−Ａ３１０からの要求を受信する（Ｓ２）。ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の組合せをＤＨＣＰ相当のサーバー２００のＣＰＥ・ＬＳＮ装置管理部Ｂ７３（図１２）により選出し、ＬＳＮ装置１００へ通知する（Ｓ３）。

本実施の形態では、ＩＳＰ−ＬＡＮ５０で使用するポート番号の範囲とインターネット１０で使用するポート番号の範囲は同じである。従って、ＤＨＣＰ相当のサーバ２００は、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレスと、インターネット１０で使用するＩＰアドレスと、共通に使用するポート番号の範囲とを通知することができる。ＤＨＣＰ相当のサーバ２００は、ＬＳＮ装置１００に、ＣＰＥ−Ａ３１０の識別子をさらに通知してもよい（図２の４１０）。
ポート番号の範囲指定方法としては、例えば、以下の方法がある。なお、これ以外にも適宜の方法を用いることができる。
Ａ：事前にユーザーとＩＳＰとの契約時にポート番号の範囲を決定し、ＤＨＣＰ相当のサーバ２００に予め登録する。
Ｂ：ＣＰＥからの要求に応じてポート番号の範囲を決定する。ポート番号の範囲の上限はＤＨＣＰ相当のサーバーで制限を行なう。

ポート番号の範囲指定方法として、上述のＡは事前にユーザーとＩＳＰとの契約時に使用するポート番号の範囲を定めることにより、契約内容でポート範囲量を決定できる。

ポート番号の範囲指定方法として、上述のＢはＣＰＥからの要求に応じてポート番号の範囲を決定し、ポート番号の範囲の上限はＤＨＣＰ相当のサーバーで行なうことにより、ＣＰＥあたりのポート番号の範囲を制御できる。

ＬＳＮ装置１００は、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の組合せの通知をＤＨＣＰ相当のサーバー２００から受信する（Ｓ４）。

ＬＳＮ装置１００は、受信したＩＰアドレス・ポート番号の範囲の組合せをＬＳＮ装置１００のＯｕｔｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５５（図１１）とＩｎｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５６（図１１）に登録し、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００へ登録完了の応答を送信する（Ｓ５）。

ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＬＳＮ装置１００からＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の組合せを登録した応答を受信する（Ｓ６）。ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＣＰＥ−Ａ３１０にＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の応答を送信する（Ｓ７）。

ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００からＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲を受信し、ＣＰＥ−Ａ３１０のＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ１６（図１０）へＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレスとポート番号の範囲を登録する（Ｓ８）。

図４のパケット転送では、ユーザーＡ１ＵＡ１からＷＥＢサーバー２０へのパケットはＳＩＰとＳＰｏｒｔが変換され、ＷＥＢサーバー２０からユーザーＡ１ＵＡ１へのパケットはＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＩＰアドレス（略してＤＩＰ、宛先アドレス）とＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＰｏｒｔ（略してＤＰｏｒｔ、宛先ポート番号）のパケット情報が変換される。

ユーザーＡ１ＵＡ１がＣＰＥ−Ａ３１０へパケット（Ａ１：Ｐ１）を送信する（Ｓ９）。

ＣＰＥ−Ａ３１０は、ユーザーＡ１ＵＡ１からのパケット（Ａ１：Ｐ１）を受信する（Ｓ１０）。ＣＰＥ−Ａ３１０は、ユーザーＡ１ＵＡ１より受信したパケットのＩＰアドレス・ポート番号を（Ａ１：Ｐ１）から（Ａ２：Ｐ２）に変換し、ＬＳＮ装置１００へパケット（Ａ２：Ｐ２）を送信する（Ｓ１１）。

ＬＳＮ装置１００は、ＣＰＥ−Ａ３１０からのパケット（Ａ２：Ｐ２）を受信する（Ｓ１２）。ＬＳＮ装置１００は、ＣＰＥ−Ａ３１０から受信したパケットのＩＰアドレスを（Ａ２：Ｐ２）から（Ａ３：Ｐ２）に変換し、ＷＥＢサーバー２０へパケット（Ａ３：Ｐ２）を送信する（Ｓ１３）。ＷＥＢサーバー２０は、ＬＳＮ装置１００からのパケット（Ａ３：Ｐ２）を受信する（Ｓ１４）。

下り方向では、ＷＥＢサーバー２０は、ＬＳＮ装置１００に応答のパケット（Ａ３：Ｐ２）を送信する（Ｓ１５）。

ＬＳＮ装置１００は、ＷＥＢサーバー２０からのパケット（Ａ３：Ｐ２）を受信する（Ｓ１６）。ＬＳＮ装置１００は、ＷＥＢサーバー２０から受信したパケットのＩＰアドレスを（Ａ３：Ａ２）から（Ａ２：Ｐ２）に変換し、ＣＰＥ−Ａ３１０へパケット（Ａ２：Ｐ２）を送信する（Ｓ１７）。

ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＬＳＮ装置１００からのパケット（Ａ２：Ｐ２）を受信する（Ｓ１８）。ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＬＳＮ装置１００から受信したパケットのＩＰアドレスとポート番号を（Ａ２：Ｐ２）から（Ａ１：Ｐ１）に変換し、ユーザーＡ１ＵＡ１へパケット（Ａ１：Ｐ１）を送信する（Ｓ１９）。

ユーザーＡ１ＵＡ１は、ＣＰＥ−Ａ３１０からパケット（Ａ１：Ｐ１）を受信する（Ｓ２０）。

図５は、本実施の形態におけるＩＰアドレス・ポート範囲のマッピング時のＣＰＥ−Ａ３１０のフローチャートを示す説明図である。

ＣＰＥ−Ａ３１０がＩＳＰ−ＬＡＮ５０へ接続され、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００にＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲を要求する（Ｆ１０）。

ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００から、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の情報パケットを受信する（Ｆ１１）。

ＣＰＥ−Ａ３１０は、受信したパケットに、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の情報があるか判定する（Ｆ１２）。ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の情報がパケット内に無い場合はＦ１０へ戻り、再度要求を送信する。

受信したパケットにＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の情報がある場合、ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＣＰＥ−Ａ３１０のＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ１６（図１０）にＩＰアドレスとポート番号のマッピングを行なう（Ｆ１３）。

図６は、本実施の形態におけるＩＰアドレス・ポート範囲のＤＨＣＰ相当のサーバー２００のマッピング時のフローチャートを示す説明図である。

ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＣＰＥ−Ａ３１０からＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲の要求パケットを受信する（Ｆ２０）。

ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＣＰＥ・ＬＳＮ装置管理部Ｂ７３（図１２）よりＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲を選出する（Ｆ２１）。

ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の組合せをＬＳＮ装置１００へ通知する（Ｆ２２）。

ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＬＳＮ装置１００から応答パケットを受信する（Ｆ２３）。ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、受信した応答パケットが、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の組合せの設定が完了したことを示す情報があるか判定する（Ｆ２４）。設定が完了していない場合はＦ２２へ戻り、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００再度通知を送信する。

ＬＳＮ装置１００からの応答パケットに、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の組合せの設定完了の情報がある場合、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、ＣＰＥ−Ａ３１０へＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲の応答パケットを送信する（Ｆ２５）。

図７は、本実施の形態におけるＩＰアドレス・ポート範囲のマッピング時のＬＳＮ装置１００のフローチャートを示す説明図である。

ＬＳＮ装置１００は、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００からＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲の組合せの通知パケットを受信する（Ｆ３０）。

ＬＳＮ装置１００は、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の組合せを、ＯｕｔｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５５（図１１）とＩｎｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５６（図１１）にマッピングする（Ｆ３１）。

ＬＳＮ装置１００は、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００に、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレス・ポート範囲とインターネット１０で使用するＩＰアドレス・ポート番号の組合せのマッピング完了の応答パケットを送信する（Ｆ３２）。

図８は、本発明の実施の形態におけるパケット転送時のＣＰＥ−Ａ３１０のフローチャートを示す説明図である。なお、以下に上り方向のパケット転送時における各装置の処理を示すが、下り方向についても同様である。

ＣＰＥ−Ａ３１０は、ユーザーＡ１ＵＡ１からパケットを受信する（Ｆ４０）。

ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＣＰＥ−Ａ３１０のＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ１６（図１０）を参照してパケットのＩＰアドレス、ポート番号に対応するＩＳＰ−ＬＡＮ５０で使用するＩＰアドレス・ポートを特定し、パケットのＩＰアドレス・ポート番号を特定したＩＰアドレス・ポート番号に変換する（Ｆ４１）。

変換したパケットをＬＳＮ装置１００へ送信する（Ｆ４２）。

図９は、本実施の形態におけるパケット転送時のＬＳＮ装置のフローチャートを示す説明図である。

ＬＳＮ装置１００は、ＣＰＥ−Ａ３１０からパケットを受信する（Ｆ５０）。

ＬＳＮ装置１００は、ＯｕｔｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５５（図１１）から、変換するＩＰアドレス・ポート番号の範囲を参照する（Ｆ５１）。ＬＳＮ装置１００は、ＣＰＥ−Ａ３１０から受信したパケットのポート番号が参照したポート範囲内であるか判定する（Ｆ５２）。ＬＳＮ装置１００は、ＣＰＥ−Ａ３１０から受信したパケットのポート番号が参照したポート範囲外であれば、パケットを破棄する（Ｆ５５）。

一方、ＣＰＥ−Ａ３１０から受信したパケットのポート番号が参照したポート範囲内であれば、ＬＳＮ装置１００は、ＣＰＥ−Ａ３１０から受信したパケットのＩＰアドレスをＯｕｔｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５５に記憶された対応するＩＰアドレスに変換する（Ｆ５３）。

ＬＳＮ装置１００は、変換したパケットをＷＥＢサーバー１０へ送信する（Ｆ５４）。

図１０は、本実施の形態におけるＣＰＥ−Ａ３１０の機能ブロック図を示す説明図である。ＣＰＥ−Ａ３１０は、インサイド部Ｂ２３、アドレス・ポート変換部Ｂ２４、アウトサイド部Ｂ２５を有する。

インサイド部Ｂ２３は、インサイド側からのパケットを受信するパケット入力部Ｂ１１、インサイド側へパケットを送信するパケット出力部Ｂ１２、及び、パケットの経路制御を行なう経路制御部Ｂ２１を有する。

アドレス・ポート変換部Ｂ２４は、Ｏｕｔｂｏｕｎｄパケット（上り方向パケット）の処理を行なうＯｕｔｂｏｕｎｄ Ｐａｃｋｅｔ転送部Ｂ１５、Ｉｎｂｏｕｎｔパケット（下り方向パケット）の処理を行なうＩｎｂｏｕｎｄ Ｐａｃｋｅｔ転送部Ｂ１７、ＩＰアドレス・ポート番号の変換情報をマッピングするアドレス・ポート変換テーブルＢ１６、ＣＰＥ−Ａ３１０の装置を管理する装置管理部Ｂ１３、アドレス・ポート変換テーブルＢ１６のセッション情報を管理するセッション管理部Ｂ１４、及び、アドレス・ポート変換テーブルＢ１６のエージングを管理するエージング管理部Ｂ１８を有する。

アウトサイド部Ｂ２５は、アウトサイド側からのパケットを受信するパケット入力部Ｂ２０、アウトサイド側へパケットを送信するパケット出力部Ｂ１９、及び、パケットの経路制御を行なう経路制御部Ｂ２２を有する。

図１０では、ＣＰＥ−Ａ３１０配下のユーザー側ローカルエリアネットワークをユーザー側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ１０、ＩＳＰ−ＬＡＮ５０側のローカルエリアネットワークをＩＳＰ側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ３０と示す。

ユーザー側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ１０から受信したパケットは、インサイド部Ｂ２３のパケット入力部Ｂ１１、経路制御部Ｂ２１を通りアドレス・ポート変換部Ｂ２４のＯｕｔｂｏｕｎｄＰａｃｋｅｔ転送部Ｂ１５へ送られる。

パケットのＩＰアドレス・ポート番号を元にＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ１６を参照する。ＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ１６にパケットのＩＰアドレス・ポート番号がマッピングされていれば、ＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ１６の情報に従いＩＰアドレスとポート番号を変換する。マッピングされていない場合は、装置管理部Ｂ１３よりセッション管理部Ｂ１４へセッション生成通知が出力され、ＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ１６にセッション情報がマッピングされる。
例えば、ＣＰＥ−Ａ３１０は、ＤＨＣＰ相当のサーバ２００から通知されたＩＳＰ−ＬＡＮ５０で使用するＩＰアドレス・ポート番号のうち未使用のものを選択し、ユーザＵ１ＵＡ１との間でのセッション生成処理で得られたユーザＵ１ＵＡ１が使用するＩＰアドレス・ポート番号と選択したＩＰアドレス・ポート番号とを対応してＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ１６に記憶する。

アドレス・ポート管理部Ｂ２４でＩＰアドレス・ポート番号を変換したパケットは、アウトサイド部Ｂ２５の経路制御部Ｂ２２、パケット出力部Ｂ１９を通り、ＩＳＰ側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ３０へ送信される。

図１１は、本発明の実施の形態におけるＬＳＮ装置１００の機能ブロック図を示す説明図である。ＬＳＮ装置１００は、インサイド部Ｂ６３、アドレス・ポート変換部Ｂ６４、及び、アウトサイド部Ｂ６５を有する。

インサイド部Ｂ６３は、インサイド側からのパケットを受信するパケット入力部Ｂ５０、インサイド側へパケットを送信するパケット出力部Ｂ５１、及び、パケットの経路制御を行なう経路制御部Ｂ６１を有する。

アドレス・ポート変換部Ｂ６４は、Ｏｕｔｂｏｕｎｄパケットの処理を行なうＯｕｔｂｏｕｎｄ Ｐａｃｋｅｔ転送部Ｂ５４、Ｉｎｂｏｕｎｔパケットの処理を行なうＩｎｂｏｕｎｄ Ｐａｃｋｅｔ転送部Ｂ５７、ＯｕｔｂｏｕｎｄパケットのＩＰアドレス・ポート番号の変換情報をマッピングするＯｕｔｂｏｕｎｄアドレス・ポート変換テーブルＢ５５、ＩｎｂｏｕｎｄパケットのＩＰアドレス・ポート番号の変換情報をマッピングするＩｎｂｏｕｎｄアドレス・ポート変換テーブルＢ５６、ＬＳＮ装置１００の装置を管理する装置管理部Ｂ５２、Ｏｕｔｂｏｕｎｄアドレス・ポート変換テーブルＢ５５とＩｎｂｏｕｎｄアドレス・ポート変換テーブルＢ５６のセッション情報を管理するセッション管理部Ｂ５３、及び、Ｏｕｔｂｏｕｎｄアドレス・ポート変換テーブルＢ５５とＩｎｂｏｕｎｄアドレス・ポート変換テーブルＢ５６のエージングを管理するエージング管理部Ｂ５８を有する。なお、Ｏｕｔｂｏｕｎｄアドレス・ポート変換テーブルＢ５５とＩｎｂｏｕｎｄアドレス・ポート変換テーブルＢ５６はひとつのテーブルで構成してもよい。図示のように分けると、Ｏｕｔｂｏｕｎｄの処理とＩｎｂｏｕｎｄの処理を別々にすることができる。

アウトサイド部Ｂ６５は、アウトサイド側からのパケットを受信するパケット入力部Ｂ６０、アウトサイド側へパケットを送信するパケット出力部Ｂ５９、及び、パケットの経路制御を行なう経路制御部Ｂ６２を有する。

図１１では、ＩＳＰ−ＬＡＮ５０側のローカルエリアネットワークをＩＳＰ側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ３０、インターネット１０側のグローバルエリアネットワークをインターネットＢ８０と示す。

ＩＳＰ側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ３０から受信したパケットは、インサイド部Ｂ６３のパケット入力部Ｂ５０、経路制御部Ｂ６１を通りアドレス・ポート変換部Ｂ６４のＯｕｔｂｏｕｎｄＰａｃｋｅｔ転送部Ｂ５４へ送られる。

パケットのＩＰアドレス・ポート番号を元にＯｕｔｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５５を参照し、ＣＰＥ−Ａ３１０が使用するＩＰアドレスとポート番号が適正であるか判定する。適正であれば、ＯｕｔｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５５の情報に従いＩＰアドレスを変換する。不適正の場合（例えば、パケットのＩＰアドレス、ポート番号が記憶されていない場合）はパケットを破棄する。

アドレス・ポート管理部Ｂ６４でＩＰアドレスを変換したパケットは、アウトサイド部Ｂ６５の経路制御部Ｂ６２、パケット出力部Ｂ５９を通り、インターネットＢ８０へ送信される。

図１２は、本実施の形態におけるＤＨＣＰ相当のサーバー２００の機能ブロック図を示す説明図である。ＤＨＣＰ相当のサーバー２００は、パケット送受信部Ｂ７５、及び、アドレス・ポート管理部Ｂ７６を有する。

パケット送受信部Ｂ７５は、ＩＳＰ−ＬＡＮ５０からのパケットを受信するパケット入力部Ｂ７０、ＩＳＰ−ＬＡＮ５０側へパケットを送信するパケット出力部Ｂ７１、及び、パケットの経路制御を行なう経路制御部Ｂ７４を有する。

アドレス・ポート管理部Ｂ７６は、ＤＨＣＰ相当のサーバー２００を管理する装置管理部Ｂ７２、及び、ＣＰＥが使用するＩＰアドレス・ポート番号の範囲を管理するＣＰＥ・ＬＳＮ装置管理部Ｂ７３を有する。

図１２では、ＩＳＰ−ＬＡＮ５０側のローカルエリアネットワークをＩＳＰ側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ３０と示す。

ＩＳＰ側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ３０から受信したパケットは、パケット送受信部Ｂ７５のパケット入力部Ｂ７０、経路制御部Ｂ７４を通りアドレス・ポート管理部Ｂ７６の装置管理部Ｂ７２へ送る。

パケットを受け取った装置管理部Ｂ７２は、パケットのＣＰＥ情報をＣＰＥ・ＬＳＮ装置管理部Ｂ７３に送り、ＣＰＥが使用するＩＰアドレスとポート番号の範囲を選出する。

装置管理部Ｂ７２からＣＰＥが使用するＩＰアドレスとポート番号の範囲の情報をパケット送受信部Ｂ７５の経路制御部Ｂ７４、パケット出力部Ｂ７１を通り、ＩＳＰ側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＢ３０へ送信する。

図１５〜図１８を参照して、従来と本実施の形態のテーブル構成、変換処理、本実施の形態の効果を説明する。
図１５は、従来のＬＳＮ装置１５０のアドレス・ポート変換テーブルＴ１０を示す説明図である。ＬＳＮ装置１５０にアドレス・ポート変換テーブルＴ１０があり、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ１０・ＬＰ１１・ＬＰ１２・ＬＰ１３・ＬＰ１４の各パケットはＩＰアドレス・ポート番号変換後の各グローバルパケットＧＰ１０・ＧＰ１１・ＧＰ１２・ＧＰ１３・ＧＰ１４にそれぞれ対応する。

ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ１０の場合、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ１０はＩＰアドレスＡ６・ポート番号Ｐ６のパケットであり、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ１０を受信したＬＳＮ装置１５０はアドレス・ポート変換テーブルＴ１０を参照し、ＩＰアドレスをＡ６からＡ７、ポート番号をＰ６からＰ７に変換し、グローバルパケットとして送信する。他のローカルパケットＬＰ１１・ＬＰ１２・ＬＰ１３・ＬＰ１４も同様にＩＰアドレス・ポート番号を変換しグローバルパケットとして送信される。

従来のＬＳＮ装置１５０のアドレス・ポート変換テーブルＴ１０は、１つのセッション（１つのＩＰアドレスとポート番号の組合せ）ごとにアドレス・ポート変換情報をアドレス・ポート変換テーブルＴ１０で保持する。

例えば、１セッションあたりの情報量が１００Ｂｙｔｅあり、１ＣＰＥあたりのセッション数が１Ｋセッション、ＬＳＮ装置１５０で収容しているＣＰＥの数が１万の場合、メモリ容量は以下のようになる。
（１セッション１００Ｂｙｔｅ）×（１ＣＰＥあたり１Ｋセッション）＝１００ＫＢｙｔｅ
（１００ＫＢｙｔｅ）×（１万ＣＰＥ）＝１ＧＢｙｔｅ

ユーザーの収容数が増加するとＬＳＮ装置１５０で保有する情報量が増大し、搭載するメモリ容量も増大する。情報量が増大すると、アドレス・ポート変換テーブルの参照時間が増大するため、パケット転送性能の低下に繋がる。

図１６は、本実施の形態におけるＬＳＮ装置１００のアドレス変換テーブルＴ２０を示す説明図である。ＬＳＮ装置１００にアドレス変換テーブルＴ２０（図１１のＯｕｔｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブルＢ５５と同じものである。）、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ２０・ＬＰ２１・ＬＰ２２・ＬＰ２３・ＬＰ２４の各パケットはＩＰアドレス変換後の各グローバルパケットＧＰ２０・ＧＰ２１・ＧＰ２２・ＧＰ２３・ＧＰ２４にそれぞれ対応する。

ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ２０の場合、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ２０はＩＰアドレスＡ２・ポート番号Ｐ１のパケットであり、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ２０を受信したＬＳＮ装置１００はアドレス変換テーブルＴ２０を参照し、使用しているポート番号が適正であればＩＰアドレスをＡ２からＡ３に変換し、グローバルパケットとして送信される。他のＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ１１・ＬＰ１２・ＬＰ１３・ＬＰ１４も同様にＩＰアドレスを変換しグローバルパケットとして送信される。なお、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットとグローバルパケットのポート番号は同じである。

本実施の形態のＬＳＮ装置１００のアドレス変換テーブルＴ２０は、１つのＣＰＥ（ＣＰＥに割振られたＩＰアドレス・ポート番号の範囲）ごとにアドレス変換情報をアドレス・ポート変換テーブルＴ２０で保持する

例えば、１ＣＰＥあたりの情報量（ＩＰアドレス・ポート番号の範囲）が１００Ｂｙｔｅあり、１ＣＰＥあたりのセッション数が１Ｋセッション、ＬＳＮ装置１５０で収容しているＣＰＥの数が１万の場合、メモリ容量は以下のようになる。
（１ＣＰＥあたり１Ｋセッション）＝（１ＣＰＥあたり１００Ｂｙｔｅ）
（１ＣＰＥあたり１００Ｂｙｔｅ）×（１万ＣＰＥ）＝１ＭＢｙｔｅ

従来のＬＳＮ装置１５０のアドレス・ポート変換テーブルＴ１０の情報量と比較して、１０００分の１の情報量となり、これによって、ＬＳＮ装置１００の搭載メモリ少量化、パケット転送性能の向上に繋がりスケーラブルなＬＳＮ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ ＮＡＴ）システムとなる。

図１７は、従来のＣＰＥ−Ａのアドレス変換テーブルを示す説明図である。ＣＰＥ−Ａ３５０にアドレス・ポート変換テーブルＴ３０、ローカルパケットＬＰ３０・ＬＰ３１・ＬＰ３２・ＬＰ３３・ＬＰ３４の各パケットはＩＰアドレス・ポート番号変換後の各ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＧＰ３０・ＧＰ３１・ＧＰ３２・ＧＰ３３・ＧＰ３４にそれぞれ対応する。

ローカルパケットＬＰ３０の場合、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ３０はＩＰアドレスＡ５・ポート番号Ｐ５のパケットであり、ローカルパケットＬＰ３０を受信したＣＰＥ−Ａ３５０はアドレス・ポート変換テーブルＴ３０を参照し、ＩＰアドレスをＡ５からＡ６、ポート番号をＰ５からＰ６に変換し、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットとして送信される。他のローカルパケットＬＰ３１・ＬＰ３２・ＬＰ３３・ＬＰ３４も同様にＩＰアドレス・ポート番号を変換しＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットとして送信される。

ＣＰＥ−Ａ３５０に設定されているものはＩＰアドレスのみで、ローカルパケットのポート番号は任意に変換しＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットとして送信される。

図１８は、本実施の形態のおけるＣＰＥ−Ａのアドレス変換テーブルを示す説明図である。ＣＰＥ−Ａ３１０にアドレス・ポート変換テーブルＴ４０、ローカルパケットＬＰ４０・ＬＰ４１・ＬＰ４２・ＬＰ４３・ＬＰ４４の各パケットはＩＰアドレス・ポート番号変換後の各ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＧＰ４０・ＧＰ４１・ＧＰ４２・ＧＰ４３・ＧＰ４４にそれぞれ対応する。

ローカルパケットＬＰ４０の場合、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットＬＰ４０はＩＰアドレスＡ１・ポート番号Ｐ１のパケットであり、ローカルパケットＬＰ４０を受信したＣＰＥ−Ａ３１０はアドレス・ポート変換テーブルＴ４０を参照し、ＩＰアドレスをＡ１からＡ２、ポート番号をＰ１からＰ２に変換し、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットとして送信される。他のローカルパケットＬＰ４１・ＬＰ４２・ＬＰ４３・ＬＰ４４も同様にＩＰアドレス・ポート番号を変換しＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットとして送信される。

ＣＰＥ−Ａ３１０にはＩＰアドレスとポート番号の範囲が設定されているため、設定されたＩＰアドレスとポート番号の範囲内でローカルパケットのＩＰアドレスとポート番号を変換し、ＩＳＰ−ＬＡＮ側パケットとして送信される。

本発明は、例えば、グローバルアドレスとローカルアドレスを相互に変換するシステムに利用可能である。

１０ インターネット
２０ ＷＥＢサーバー
５０ ＩＳＰ−ＬＡＮ
１００ ＬＳＮ装置
１５０ 従来のＬＳＮ装置
２００ ＤＨＣＰ相当のサーバー
２５０ ＤＨＣＰサーバー
３１０ ＣＰＥ−Ａ
３１５ ユーザーＡ
ＵＡ１ ユーザーＡ１
ＵＡ２ ユーザーＡ２
３２０ ＣＰＥ−Ｂ
３２５ ユーザーＢ
３３０ ＣＰＥ−Ｃ
３３５ ユーザーＣ
Ｂ１０ ユーザー側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ
Ｂ１１ ＣＰＥインサイド部のパケット入力部
Ｂ１２ ＣＰＥインサイド部のパケット出力部
Ｂ１３ ＣＰＥアドレス・ポート変換部の装置管理部
Ｂ１４ ＣＰＥアドレス・ポート変換部のセッション管理部
Ｂ１５ ＣＰＥアドレス・ポート変換部のＯｕｔｂｏｕｎｄＰａｃｋｅｔ転送部
Ｂ１６ ＣＰＥアドレス・ポート変換部のアドレス・ポート変換テーブル
Ｂ１７ ＣＰＥアドレス・ポート変換部のＩｎｂｏｕｎｄＰａｃｋｅｔ転送部
Ｂ１８ ＣＰＥアドレス・ポート変換部のエージング管理部
Ｂ１９ ＣＰＥアウトサイド部のパケット出力部
Ｂ２０ ＣＰＥアウトサイド部のパケット入力部
Ｂ２１ ＣＰＥインサイド部の経路制御部
Ｂ２２ ＣＰＥアウトサイド部の経路制御部
Ｂ２３ ＣＰＥのインサイド部
Ｂ２４ ＣＰＥのアドレス・ポート変換部
Ｂ２５ ＣＰＥのアウトサイド部
Ｂ３０ ＩＳＰ側ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ
Ｂ５０ ＬＳＮ装置インサイド部のパケット入力部
Ｂ５１ ＬＳＮ装置インサイド部のパケット出力部
Ｂ５２ ＬＳＮ装置アドレス・ポート変換部の装置管理部
Ｂ５３ ＬＳＮ装置アドレス・ポート変換部のセッション管理部
Ｂ５４ ＬＳＮ装置アドレス・ポート変換部のＯｕｔｂｏｕｎｄＰａｃｋｅｔ転送部
Ｂ５５ ＬＳＮ装置アドレス・ポート変換部のＯｕｔｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブル
Ｂ５６ ＬＳＮ装置アドレス・ポート変換部のＩｎｂｏｕｎｄＩＰアドレス・ポート変換テーブル
Ｂ５７ ＬＳＮ装置アドレス・ポート変換部のＩｎｂｏｕｎｄＰａｃｋｅｔ転送部
Ｂ５８ ＬＳＮ装置アドレス・ポート変換部のエージング管理部
Ｂ５９ ＬＳＮ装置アウトサイド部のパケット出力部
Ｂ６０ ＬＳＮ装置アウトサイド部のパケット入力部
Ｂ６１ ＬＳＮ装置インサイド部の経路制御部
Ｂ６２ ＬＳＮ装置アウトサイド部の経路制御部
Ｂ６３ ＬＳＮ装置のインサイド部
Ｂ６４ ＬＳＮ装置のアドレス・ポート変換部
Ｂ６５ ＬＳＮ装置のアウトサイド部
Ｂ７０ ＤＨＣＰ相当のサーバーパケット送受信部のパケット入力部
Ｂ７１ ＤＨＣＰ相当のサーバーパケット送受信部のパケット出力部
Ｂ７２ ＤＨＣＰ相当のサーバーアドレス・ポート管理部の装置管理部
Ｂ７３ ＤＨＣＰ相当のサーバーアドレス・ポート管理部のＣＰＥ・ＬＳＮ装置管理部
Ｂ７４ ＤＨＣＰ相当のサーバーパケット送受信部の経路制御部
Ｂ７５ ＤＨＣＰ相当のサーバーのパケット送受信部
Ｂ７５ ＤＨＣＰ相当のサーバーのアドレス・ポート管理部
Ｒ１ ＣＰＥ−ＡからＤＨＣＰ相当のサーバーに通信する経路
Ｒ２ ＤＨＣＰ相当のサーバーからＣＰＥ−Ａに通信する経路
Ｒ３ ＤＨＣＰ相当のサーバーからＬＳＮ装置に通信する経路
Ｒ４ ユーザーＡ１からインターネットへ接続する経路
Ｔ１０ 従来のＬＳＮ装置のアドレス・ポート変換テーブル
Ｔ２０ 本発明のＬＳＮ装置のアドレス変換テーブル

Claims (9)

1. グローバルネットワークとローカルエリアネットワークに接続され、パケットのＩＰアドレスを変換するための第１変換テーブルを有する第１通信装置と、
   前記ローカルエリアネットワーク内でユーザ端末を収容し、パケットのＩＰアドレス及びポート番号を変換するための第２変換テーブルを有する第２通信装置と
   を備え、
   前記第１通信装置は、アドレスを配布するサーバにより指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを受信し、
   前記第２通信装置は、指定された前記ローカルＩＰアドレスと、グローバルネットワークで使用するポート番号の範囲とローカルネットワークで使用するポート番号の範囲が共通になるように指定された該ポート番号の範囲とを受信し、
   前記第１通信装置は、指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを対応して前記第１変換テーブルに記憶し、
   前記第２通信装置は、指定されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲とを対応して前記第２変換テーブルに記憶し、
   前記第２通信装置は、前記ユーザ端末からパケットを受信すると、該パケット内のユーザ端末が使用するＩＰアドレスとポート番号を、前記第２変換テーブルに記憶されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲内のひとつのポート番号とにそれぞれ変換して、該パケットを前記第１通信装置に転送し、
   前記第１通信装置は、前記第２通信装置からパケットを受信すると、該パケット内のローカルＩＰアドレスに基づき第１変換テーブルを参照し、該パケット内のローカルＩＰアドレスを、対応するグローバルＩＰアドレスに変換して転送する通信システム。
2. 前記グローバルネットワークで使用するグローバルＩＰアドレス及びポート番号の範囲と、前記ローカルネットワークで使用するローカルＩＰアドレス及びポート番号の範囲を指定する前記サーバ
   をさらに備え、
   前記サーバは、
   前記第２通信装置からの要求に従い、グローバルＩＰアドレス及びポート番号の範囲と、ローカルＩＰアドレス及びポート番号の範囲を、該ポート番号の範囲を共通させて指定し、
   指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを前記第１通信装置に送信し、
   指定されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲とを前記第２通信装置に送信する請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第２通信装置は、前記ユーザ端末が使用するＩＰアドレス及びポート番号と、前記ローカルＩＰアドレス及びポート番号とを対応して前記第２変換テーブルに記憶する請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記第１通信装置は、グローバルネットワークからパケットを受信すると、該パケット内のグローバルＩＰアドレスに基づき前記第１変換テーブルを参照し、該パケット内のグローバルＩＰアドレスを、対応するローカルＩＰアドレスに変換して前記第２通信装置に転送し、
   前記第２通信装置は、前記第１通信装置からパケットを受信すると、該パケット内のローカルＩＰアドレス及びポート番号に基づき前記第２変換テーブルを参照し、該パケット内のローカルＩＰアドレス及びポート番号を、対応するＩＰアドレス及びポート番号に変換して前記ユーザ端末に転送する請求項３に記載の通信システム。
5. 前記第１通信装置は、
   前記サーバから前記ポート番号の範囲をさらに受信し、受信されたグローバルＩＰアドレスとローカルＩＰアドレスに対応して該ポート番号の範囲を前記第１変換テーブルに記憶し、
   パケットを受信すると、該パケット内のグローバルＩＰアドレス又はローカルＩＰアドレスと、該パケット内のポート番号に基づき前記第１変換テーブルを参照し、該ポート番号が、該グローバルＩＰアドレス又はローカルＩＰアドレスに対応するポート番号の範囲内かを確認し、範囲内の場合ＩＰアドレスを変換して転送する請求項１乃至４のいずれかに記載の通信システム。
6. 前記第１通信装置は、受信されるパケットのポート番号を変換せずに該パケットを転送することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の通信システム。
7. 前記第１通信装置は、インターネットサービスプロバイダのローカルネットワークと、インターネットとの接続点に配置される請求項１乃至６のいずれかに記載の通信システム。
8. 前記通信システムは、複数の前記第２通信装置を備え、
   前記第１通信装置は、複数の前記第２通信装置とグローバルネットワークの間に配置され、
   各第２通信装置が、配下のユーザ端末がグローバルネットワークへアクセスする際に使用するポート番号を管理し、前記第１通信装置がグローバルＩＰアドレスとローカルＩＰアドレスのアドレス変換を管理することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の通信システム。
9. グローバルネットワークとローカルエリアネットワークに接続される第１通信装置と、ローカルエリアネットワーク内でユーザ端末を収容する第２通信装置とを備えた通信システムにおけるアドレス変換方法であって、
   第１通信装置は、アドレスを配布するサーバにより指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを受信し、
   第２通信装置は、指定された前記ローカルＩＰアドレスと、グローバルネットワークで使用するポート番号の範囲とローカルネットワークで使用するポート番号の範囲が共通になるように指定された該ポート番号の範囲とを受信し、
   第１通信装置は、指定されたグローバルＩＰアドレスと、ローカルＩＰアドレスとを対応して第１変換テーブルに記憶し、
   第２通信装置は、指定されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲とを対応して第２変換テーブルに記憶し、
   第２通信装置は、ユーザ端末からパケットを受信すると、該パケット内のユーザ端末が使用するＩＰアドレスとポート番号を、第２変換テーブルに記憶されたローカルＩＰアドレスと、ポート番号の範囲内のひとつのポート番号とにそれぞれ変換して、該パケットを第１通信装置に転送し、
   第１通信装置は、第２通信装置からパケットを受信すると、該パケット内のローカルＩＰアドレスに基づき第１変換テーブルを参照し、該パケット内のローカルＩＰアドレスを、対応するグローバルＩＰアドレスに変換して転送するアドレス変換方法。

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