JP4455520B2 - コール制御システムとコール制御サーバ装置および方法 - Google Patents

コール制御システムとコール制御サーバ装置および方法 Download PDF

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Description

本発明は、端末から通信開始時にコール制御サーバに通信要求メッセージを送ることにより端末間の通信を制御するシステムにおいて、コール制御サーバに対する特定の端末からのDoS攻撃を防御し、他の端末の通信が阻害されることを防ぐ技術に関する。
通信開始時に端末からコール制御サーバに通信要求メッセージを送ることにより端末間の通信を制御するシステムにおいては、端末間の通信経路に十分余裕があってもコール制御サーバが輻輳すると端末間の通信ができなくなる。
このようなシステムにおいて、複数の端末、あるいはSIPサーバ(コール制御サーバ)との間でSIP通信を行う場合に、SIPメッセージを大量に送りつけることによってコール制御サーバのダウンを誘発させるDoS攻撃に対しても、コール制御サーバのダウンを発生させずに、SIPによる通信を提供するためのゲートウェイ装置として、下記のようなゲートウェイ装置がある(特許文献1)。
特許文献1のゲートウェイ装置においては、システムダウンを防ぐため、コール制御サーバと端末の間、あるいは端末と端末の間にゲートウェイ装置を設置し、新規SIPメッセージを一定比率で無差別に破棄し、セッション継続のためのSIPメッセージ、あるいは、受付済みSIPメッセージの後続通信要求メッセージを受け付ける。
特許文献1による実施の形態を図3に示す。図3では、複数の端未(端末1、2、3と4)聞にSIPアプリケーションレベルゲートウェイとしてゲートウェイ装置5を設置し、ゲートウェイ装置5と各端末はネットワーク(Nl、N2、N3とN4)で接続されている。
端末と端末の間でやりとりされるSIPメッセージはゲートウェイ装置5を経由し、ゲートウェイ装置5は新規SIPメッセージを一定比率で無差別に破棄し、セッション継続のためのSIPメッセージ、あるいは、受付済みSIPメッセージの後続通信要求メッセージを受け付ける。
次に、図3のゲートウェイ装置5の概略構成を示すブロック図を図4に示す。
図4に示すように、特許文献1による実施の形態のゲートウェイ装置5は、SIPメッセージ送受信機能10と、受信信号選択機能11と、システム稼動状況収集機能12と、アドレス変換機能13と、Firewall制御機能14とを備える。
SIPメッセージ送受信機能10は、複数のIP端末、あるいは、SIPサーバとの間でSIP通信を行う。
アドレス変換機能13は、IPアドレス体系の異なるIP網間でSIPメッセージの送受信を行う場合に、SIPメッセージ内に記述されたIPアドレス情報を送信先のIPアドレス体系に応じてIPアドレス変換を行う。
Firewall制御機能14は、SIPメッセージ内に記述されたRTP(Real−time Transport Protocol)用のIPアドレス、ポート番号情報に基づいてファイアウォールの開閉制御を行う。
システム稼動状況収集機能12は、ゲートウェイの稼動状況を収集する。
受信信号選択機能11は、ゲートウェイの稼動状況がある一定レベルを超える状態にある場合には、一定の比率で新規のSIPメッセージ(INVITE、または、REGISTER)を受付け、その他の新規のSIPメッセージ(INVITE、または、REGISTER)は拒否するとともに、セッシヨン継続のための再送SIPメッセージ(re−INVITE)、あるいは、受付済みSIPメッセージの後続信号(ACK、BYE等)を受け付ける。また、ゲートウェイの稼動状況がある一定レベル以下の場合には、全ての新規のSIPメッセージを受け付ける。
しかしながら、特許文献1に示されるSIPアプリケーションレベルゲートウェイとしてのゲートウェイ装置5においては、コール制御サーバヘ向かう通信要求メッセージを端末毎に把握せずに一定比率で破棄するため、大量の通信要求メッセージを発している端末からの通信要求メッセージを選択し破棄することができないという問題がある。
そのため、他の端末からの通信要求メッセージも破棄される場合がある。特許文献1による手法では、端末を利用するユーザは、大量に発信した方がつながりやすくなるため、ユーザによる大量の発信を招き、コール制御サーバの負荷および端末とコール制御サーバ間のネットワーク負荷を低減させる効果が低下するという問題がある。
また、SIPなど、通信制御用のメッセージプロトコルでは、規格上、端末が発信したSIPメッセージに対し、コール制御サーバからまたは宛先端末からの応答が無い場合、端末は再送を試みる。このため、新規SIPメッセージを一定比率で無差別に破棄する特許文献1による方法では、通信制御メッセージを破棄された端末が再送を試みるため、端末とコール制御サーバ間のネットワーク負荷を低減させる効果が低下するという問題がある。
特開2004−343580号公報
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コール制御サーバの処理負荷が処理能力を超過しないようにする輻輳制御において、特定の端末が大量の通信要求メッセージを発することにより他の端末の通信が阻害されることを防ぐコール制御システムを提供することにある。
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明のコール制御システムは、複数の端末を直接収容するゲートウェイ装置と、前記ゲートウェイ装置と複数の通信回線により接続され、前記複数の端末を収容するコール制御サーバ装置とを備えるコール制御システムであって、前記コール制御サーバ装置が、前記端末を直接収容しているゲートウェイ装置を識別する収容情報を記憶する収容端末情報記憶手段と、前記端末から送信される通信開始を行うための通信要求メッセージを前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線を介して受信し、前記受信した通信要求メッセージの数を前記端末毎に集計する通信要求メッセージ数集計手段と、前記集計した数が予め定められた閾値を越えた場合に、閾値を超えた端末を収容するゲートウェイ装置を前記収容情報より検索し、前記閾値を越えた端末に関する呼を破棄するための規制指示情報を前記検索されたゲートウェイ装置へ前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線とは異なる第2の通信回線を介して送信する規制指示情報送信手段と、を有し、前記ゲートウェイ装置が、前記規制指示情報を前記コール制御サーバ装置より受信する規制指示情報受信手段と、前記規制指示情報受信手段が受信した規制指示情報に基づいて前記閾値を越えた端末に関する呼を破棄する呼規制手段と、を有する、ことを特徴とするコール制御システムである。
また、本発明のコール制御サーバ装置は、複数の端末を直接収容し特定の端末に関する呼を破棄する呼規制手段を有するゲートウェイ装置と複数の通信回線により接続され、前記複数の端末を収容するコール制御サーバ装置であって、前記コール制御サーバ装置が、前記端末を直接収容しているゲートウェイ装置を識別する収容情報を記憶する収容端末情報記憶手段と、前記端末から送信される通信開始を行うための通信要求メッセージを前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線を介して受信し、前記受信した通信要求メッセージの数を前記端末毎に集計する通信要求メッセージ数集計手段と、前記集計した数が予め定められた閾値を越えた場合に、閾値を超えた端末を収容するゲートウェイ装置を前記収容情報より検索し、前記閾値を越えた端末に関する呼を破棄するための規制指示情報を前記検索されたゲートウェイ装置へ前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線とは異なる第2の通信回線を介して送信する規制指示情報送信手段と、を有することを特徴とするコール制御サーバ装置である。
また、本発明のコール制御サーバ方法は、複数の端末を直接収容し特定の端末に関する呼を破棄する呼規制手段を有するゲートウェイ装置と複数の通信回線により接続され、前記複数の端末を収容するコール制御サーバ装置において用いられるコール制御サーバ方法であって、前記コール制御サーバ装置が、前記端末を直接収容しているゲートウェイ装置を識別する収容情報を記憶し、前記端末から送信される通信開始を行うための通信要求メッセージを前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線を介して受信し、前記受信した通信要求メッセージの数を前記端末毎に集計し、前記集計した数が予め定められた閾値を越えた場合に、閾値を超えた端末を収容するゲートウェイ装置を前記収容情報より検索し、前記閾値を越えた端末に関する呼を破棄するための規制指示情報を前記検索されたゲートウェイ装置へ送信する、ことを特徴とするコール制御サーバ方法である。
この発明によれば、DoS攻撃のようにコール制御サーバヘ向けて大量に通信要求メッセージを発信する端末からの通信要求メッセージを、端末を直接収容するゲートウェイが破棄することにより、コール制御サーバの負荷を抑えることができ、これによりコール制御サーバに対するDoS攻撃を防御することが可能となり、かつ、他端末の通信は影響を受けないという効果を奏する。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、この発明の一実施の形態によるコール制御システムの構成を示す概略ブロック図である。
まず、本発明の概要について説明する。コール制御サーバ(7)が高負荷になった場合、コール制御サーバ(7)は自己防御のために、大量に発信を行っている端末が発するパケット、および端末宛のパケットを全て破棄させるようにする。その方式として以下を行う。
複数の端末(1、2)を直接収容するゲートウェイ装置(5)と、コール制御サーバ(7)との間に通信機能を付加する。コール制御サーバ(7)は、自身が収容している端末の識別情報と、端末がどのゲートウェイ装置に直接収容されているかを示す収容情報とを収容端末データとして記憶する。また、ゲートウェイ装置(5)は、端末毎に、端末が発信するパケット、および端末へ着信するパケットを全て破棄する機能を持つ。
また複数の端末(3)を直接収容するゲートウェイ装置(6)は、ゲートウェイ装置(5)と接続され、ゲートウェイ装置(5)を経由してコール制御サーバ(7)と通信する。
コール制御サーバ(7)は、コール制御サーバ(7)が収容する全ての端末(1、2、3)において、例えば、端末(1)が発する通信要求メッセージ数を監視し、端末が一定時間内に閾値を越える通信要求メッセージ数を発信した場合、収容端末データを検索し、端末(1)が収容されているゲートウェイ装置(5)を特定し、端末(1)が発するパケットおよび端末(1)宛てのパケットを破棄する規制指示情報を、ゲートウェイ装置(5)へ送信する。規制指示情報を受信したゲートウェイ装置(5)は、端末(1)の発するパケット、および、端末(1)へのパケットを破棄する。
この時、例えば、端末(2)の発するパケットおよび端末(2)へのパケットには、何ら規制が掛けられることがないため、端末2に関する通信には何ら影響が無い。
次に本発明の実施の形態について更に詳細に説明する。本発明では、端末はコール制御サーバが収容し、ゲートウェイ装置が直接収容する。端末はゲートウェイ装置とネットワークで結ばれている。また、ゲートウェイ装置は複数の端末を収容でき、コール制御サーバは複数のゲートウェイ装置を収容することができる。
コール(呼)の制御はコール制御サーバ(7)が行う。コール制御サーバ(7)とゲートウェイ装置(5)は、2つの別々のネットワーク(N6、N7)で接続されている。コール制御サーバ(7)とゲートウェイ装置(5)を結ぶネットワーク(N6、N7)のうち、1つは通信要求メッセージの伝送に用いられ、1つはゲートウェイ装置(5)とコール制御サーバ(7)の通信に用いられる。ここでは、説明の簡単化のため、ネットワーク(N6)とネットワーク(N7)を分離した場合について説明するが、同一のネットワークとして構成することも可能である。
また、コール制御サーバ(7)が有する収容端末データは、端末に関する情報と端末が収容されているゲートウェイ装置に関する情報に加え、端末毎に、端末が過去の一定時間内にコール制御サーバ(7)に発信した通信要求メッセージ数を記憶する。
ゲートウェイ装置同士(5、6)は、ネットワーク(N5)で接続されている。IP電話において、コールを制御するのはコール制御サーバ(7)であるので、通信要求メッセージはコール制御サーバ(7)を経由する。しかし、音声・映像データは端末同士で送受信され、例えばネットワーク(N5)は、端末同士で通信される音声・映像データを伝送する。
次に図1に示した第一の実施の形態の動作を、図2を用いて説明する。
まず、端末(1)がコール制御サーバ(7)宛に通信要求メッセージを発信すると、コール制御サーバ(7)は、収容端末データを参照して、端末(1)からコール制御サーバ(7)宛の過去の一定時間内の通信要求メッセージ数を検索する(ステップS21)。次に、端末(1)が過去の一定時間内に発信した通信要求メッセージ数が、コール制御サーバ(7)に設定されている閾値を超過するか否かの判定を行う(ステップS22)。
ステップS22の判定結果において閾値を超過しない場合(ステップS22でNO)、コール制御サーバ(7)は、端末(1)の発信した通信要求メッセージ数を1つ増加させ、通信要求メッセージを処理し、通信相手端末と接続する(ステップS23)。
ステップS22の判定結果において閾値を超過する場合(ステップS22でYES)、コール制御サーバ(7)は、端末(1)の規制が必要と判断し、以下の処理を行う。コール制御サーバ(7)は、収容端末データを参照して、端末(1)が収容されているゲートウェイ装置を検索し、端末(1)が収容されているゲートウェイ装置(5)を特定する(ステップS24)。コール制御サーバ(7)は、特定したゲートウェイ装置(5)に端末(1)の通信に関して規制を指示する規制指示情報を送信する(ステップS25)。
コール制御サーバ(7)より規制指示情報を受信したゲートウェイ装置(5)は、受信した規制指示情報により、端末(1)が発信するIPパケットの全て、および、端末(1)宛のIPパケットの全てを破棄する(ステップS26)。
なお、ステップS23にて、コール制御サーバ(7)は、端末(1)の発信した通信要求メッセージ数を1つ増加させることにより、端末(1)に関する過去の通信履歴情報を更新し保存したが、これに限られるものではなく、ステップS23にて端末(1)からの通信要求メッセージを受信した時間を通信ログとして記録してもよい。
また、通信要求メッセージを受信した時間を通信ログとして保存しておき、次に、コール制御サーバ(7)がステップS21にて、端末(1)からコール制御サーバ(7)宛の過去の一定時間内の通信要求メッセージ数を検索する時、通信ログより、過去の一定時間内の通信要求メッセージ数をカウントするようにして、通信要求メッセージ数を求めてもよい。
次に、上述した第一の実施の形態について更に詳細に説明する。
図1において、コール制御プロトコルにSIPを用い、音声データの伝送プロトコルにRTPを用い、コール制御サーバ(7)によるゲートウェイ装置(5)の制御にH.248/Megacoプロトコルを用いる(参照:「VoIPファイアウォール制御におけるH.248/MEGACOプロトコルの適応」、NTTネットワークサービスシステム研究所 山本晋、坂口岳巳、平野美貴、2001年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会.P69)。
収容端末データは、コール制御サーバ(7)内の記憶装置に記録されているが、ネットワーク上に設置された記憶装置への記録も可能である。ネットワークN1、N2、N3、N5、N6とN7はIPネットワークである。コール制御サーバ(7)に設定する閾値は、「過去X分以内にYメッセージ数」とする。
端末(1)、端末(2)および端末(3)は、コール制御サーバ(7)に収容されている。端末(1)および端末(2)は、ゲートウェイ装置(5)に直接収容されている。端末(3)は、ゲートウェイ装置(6)に直接収容されている。
ここで、端末(1)が端末(3)へIP電話をかける場合について説明する。
端末(1)は、自身が収容されているコール制御サーバ(7)宛に、端末(3)への接続を求めるSIPメッセージを発信する。コール制御サーバ(7)は、収容端末データを検索し、例えば、そのメッセージは端末(1)が過去X分以内に発信したY十1番目のメッセージとわかる。
次に、コール制御サーバ(7)に設定された閾値は「X分以内にYメッセージ数」のため、コール制御サーバ(7)は閾値を超過したと判定し、端末(1)の通信を規制をするため、以下の処理を行う。コール制御サーバ(7)は、収容端末データより、端末(1)が収容されているゲートウェイ装置を検索し、検索の結果、ゲートウェイ装置(5)であると特定する。次に、コール制御サーバ(7)は、H.248/Megacoメッセージにより、端末(1)に関する通信の規制を指示する規制指示情報をゲートウェイ装置(5)に送信する。規制指示情報を受信したゲートウェイ装置(5)は、端末(1)発のIPパケット、または、端末(1)宛のIPパケットを破棄する。
次に、端末(1)が規制を掛けられている状態で、端末(3)が端末(2)へIP電話をかける場合について説明する。
端末(3)は、自身が収容されているコール制御サーバ(7)宛に、端末(2)への接続を求めるSIPメッセージを発信する。SIPメッセージを受信したコール制御サーバ(7)は、収容端末データを検索し、例えば、そのメッセージは端末(6)が過去X分以内に発信したZ番目のメッセージとわかる。ここで、Z≦Yとする。コール制御サーバ(7)に設定された閾値は「X分以内にYメッセージ数」のため、コール制御サーバ(7)は閾値を超過しないと判定する。
次に、閾値を超過しないと判定したコール制御サーバ(7)は、端末(2)へSIPメッセージ(INVITE)を送信する。端末(2)は、コール制御サーバ(7)へ、SIPメッセージ(200 OK)を送信する。コール制御サーバ(7)は、端末(3)へSIPメッセージ(200 OK)を送信する。端末(3)は、RTPを用い、端末(2)と音声データのやりとりを開始する。
このように、端末(2)が発信するIPパケット、および端末(2)へ着信するIPパケットヘは影響が無いため、ゲートウェイ装置(5)に直接収容されている端末(1)が規制されている状況下においても、端末(3)は端末(2)との通信が可能である。
なお、ゲートウェイ装置(5)は、端末毎に、端末が発信するパケット、および端末へ着信するパケットを全て破棄する機能を持つが、ゲートウェイ装置(5)は規制指示情報を受信した時、受信した規制指示情報より端末を特定する情報を保持し、保持した情報により、端末が発信するパケットおよび端末へ着信するパケットを全て破棄するようにしておいてもよい。
なお、実施の形態においては、ゲートウェイ装置は特定に端末に対する規制として、端末が発信するパケットおよび端末へ着信するパケットを全て破棄するようにしたが、これに限られるものではなく、端末が発信するパケットに対して、一定の比率でパケットの受信を行うようにしてもよい。
なお、上記説明において、ゲートウェイ装置(5)により、ゲートウェイ装置(5)に直接収容されている端末(1)の通信が規制されたが、この規制の解除は、ゲートウェイ装置(5)が端末(1)を規制している時間を計測し、計測した時間が予め定められた一定時間を経過した後に解除するようにしてもよい。
または、コール制御サーバ(7)が、ゲートウェイ装置(5)へ端末(1)に対する規制指示情報を送信してからの時間を計測し、計測した時間が予め定めた一定時間を経過した後に、ゲートウェイ装置(5)へ端末(1)の規制を解除する規制解除情報を、ゲートウェイ装置(5)へ送信する。次に、規制解除情報を受信したゲートウェイ装置(5)が、端末(1)に対する規制を解除するようにしてもよい。
または、ゲートウェイ装置(5)が、端末(1)に関して破棄するIPパケットの数を計測しておき、予め定めた一定の時間の間に、破棄したIPパケットの数が予め定めてある閾値以下になった場合に、端末(1)の通信の規制を解除するようにしてもよい。
なお、収容端末データは、コール制御サーバ(7)内の記憶装置に記録されていてもよいし、または、ネットワーク上に設置された記憶装置へ記憶されていてもよい。または、データベースに基づくものでもよく、コール制御サーバ(7)内のデータベース装置であってもよいし、または、ネットワーク上に設置されたデータベース装置であってもよい。
なお、収容端末データを保持するコール制御サーバ(7)内の記憶装置またはネットワーク上に設置された記憶装置は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
なお、図1におけるゲートウェイ装置5と6またはコール制御サーバ7は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびCPU(中央演算装置)により構成され、ゲートウェイ装置5と6またはコール制御サーバ7の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
以上、この発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
本発明は、端末から通信開始時にコール制御サーバに通信要求メッセージを送ることにより端末間の通信を制御するシステムに用いて好適である。
この発明の一実施の形態によるコール制御システムの構成を示すブロック図である。 図1の一実施の形態においてなされる処理の流れを示す流れ図である。 従来のコール制御システムの構成を示すブロック図である。 図3の従来のゲートウェイ装置5の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1 端末
2 端末
3 端末
4 端末
5 ゲートウェイ装置
6 ゲートウェイ装置
7 コール制御サーバ

Claims (3)

  1. 複数の端末を直接収容するゲートウェイ装置と、前記ゲートウェイ装置と複数の通信回線により接続され、前記複数の端末を収容するコール制御サーバ装置とを備えるコール制御システムであって、
    前記コール制御サーバ装置が、
    前記端末を直接収容しているゲートウェイ装置を識別する収容情報を記憶する収容端末情報記憶手段と、
    前記端末から送信される通信開始を行うための通信要求メッセージを前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線を介して受信し、前記受信した通信要求メッセージの数を前記端末毎に集計する通信要求メッセージ数集計手段と、
    前記集計した数が予め定められた閾値を越えた場合に、閾値を超えた端末を収容するゲートウェイ装置を前記収容情報より検索し、前記閾値を越えた端末に関する呼を破棄するための規制指示情報を前記検索されたゲートウェイ装置へ前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線とは異なる第2の通信回線を介して送信する規制指示情報送信手段と、
    を有し、
    前記ゲートウェイ装置が、
    前記規制指示情報を前記コール制御サーバ装置より受信する規制指示情報受信手段と、
    前記規制指示情報受信手段が受信した規制指示情報に基づいて前記閾値を越えた端末に関する呼を破棄する呼規制手段と、
    を有する、
    ことを特徴とするコール制御システム。
  2. 複数の端末を直接収容し特定の端末に関する呼を破棄する呼規制手段を有するゲートウェイ装置と複数の通信回線により接続され、前記複数の端末を収容するコール制御サーバ装置であって、
    前記コール制御サーバ装置が、
    前記端末を直接収容しているゲートウェイ装置を識別する収容情報を記憶する収容端末情報記憶手段と、
    前記端末から送信される通信開始を行うための通信要求メッセージを前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線を介して受信し、前記受信した通信要求メッセージの数を前記端末毎に集計する通信要求メッセージ数集計手段と、
    前記集計した数が予め定められた閾値を越えた場合に、閾値を超えた端末を収容するゲートウェイ装置を前記収容情報より検索し、前記閾値を越えた端末に関する呼を破棄するための規制指示情報を前記検索されたゲートウェイ装置へ前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線とは異なる第2の通信回線を介して送信する規制指示情報送信手段と、
    を有することを特徴とするコール制御サーバ装置。
  3. 複数の端末を直接収容し特定の端末に関する呼を破棄する呼規制手段を有するゲートウェイ装置と複数の通信回線により接続され、前記複数の端末を収容するコール制御サーバ装置において用いられるコール制御サーバ方法であって、
    前記コール制御サーバ装置が、
    前記端末を直接収容しているゲートウェイ装置を識別する収容情報を記憶し、
    前記端末から送信される通信開始を行うための通信要求メッセージを前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線を介して受信し、前記受信した通信要求メッセージの数を前記端末毎に集計し、
    前記集計した数が予め定められた閾値を越えた場合に、閾値を超えた端末を収容するゲートウェイ装置を前記収容情報より検索し、前記閾値を越えた端末に関する呼を破棄するための規制指示情報を前記検索されたゲートウェイ装置へ前記複数の通信回線のうち、第1の通信回線とは異なる第2の通信回線を介して送信する、
    ことを特徴とするコール制御サーバ方法。
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