JP4558571B2 - 属性通信経路制御装置及び属性通信システム - Google Patents

Description

本発明は、属性通信経路制御装置及び属性通信システムに関するものであり、特に、通信対象機器の属性を指定することにより通信を可能にする属性通信経路制御装置及び属性通信システムに関するものである。

（既存のインターネット方式）
インターネットのような通信ネットワークにおいては、通信対象機器を識別子によって明示的に指定する必要がある。例えば、ユーザはウェブページを閲覧するときには何らかの方法でウェブサーバのホスト名を入力する。ホスト名はＤＮＳ（Domain Name System）によってＩＰアドレスに変換され、このＩＰアドレスを終点アドレスとして閲覧要求のパケットが通信対象機器に送信される。

通信対象機器を識別子ではなく、その通信対象機器の属性（例えば温度等）で指定したいことがある。現在のインターネットでは、ある属性を持ったノードと通信したい場合は何らかの方法でその属性を持つ識別子を得る機能が必要となる。このような機能を現在のインターネットで実現することは不可能ではないが、著しく効率が悪くなることが予想される。

（既存の非識別子による経路制御方式）
識別子以外の情報に基づいて経路決定を行う仕組みの先行技術として、特開２００２−９４５６１（特許文献１）が挙げられる。この先行技術のシステムでは、データの受信者自信が必要とする意味情報を含んだイベント情報をネットワークに登録し、送信者が送信したイベントが登録されたイベントと符合すると「発火」して、送信者が送信したイベントが受信者に届く。このシステムには、このように意味情報に基づいて経路決定を行う仕組みが提案されている。

このシステムでは、いわゆるイベント転送方式を採用している。すなわち、受信者は受信したいイベントをフィルタとしてネットワークに登録する。送信者はイベントとデータをネットワークに送信する。ネットワーク内で何らかの方法でイベントと意味情報が符合するフィルタを発見し、そのフィルタを登録した受信者に対してデータを送信する。

このイベント転送方式では、受信側属性に基づいて送信側から通信することが困難であり、受信側から送信側に折り返し通信を行うこともできない。また、意味情報を定義した主体を記述することができないため、主体ごとの利用状況に応じて柔軟に属性を使い分けることができない。更に、フィルタは全ての属性値のＡＮＤであるため、通信対象機器を指定する柔軟性に欠ける。

また、その他の先行技術として、特開２０００−１６５４４９及び２００５−２７３２８（特許文献２及び３）が挙げられる。この先行技術では、情報リクエスタからの問い合わせは、関連する情報源にルーティングされ、情報プロバイダからの内容は、その情報に関心を示した宛先に配送される。しかし、オントロジツリーの体系化や、ルーティング情報の交換手段が明確でない。そのため、相互運用性、拡張性等の面において問題を有している。
特開２００２−９４５６１ 特開２０００−１６５４４９ 特開２００５−２７３２８

現在の通信ネットワークは専用のルータやコンピュータから構成されている。しかし、今後は家電製品のように必ずしも処理能力の高くないＣＰＵが搭載された機器や、センサーのように観測したデータを送信するだけのものや、パッシブタグのように電波を照射されたときにＩＤ情報しか返さないようなもののように、様々な処理能力をもった多数の機器がネットワークに接続されるようになると考えられる。このようなネットワークにおいては、現在のインターネットのように通信対象機器を識別子（ユーザの場合は文字列のホスト名、ネットワーク層の場合はＩＰアドレス）によって指定することは意味を成さなくなると考えられる。例えば大量のセンサーがネットワークに接続された場合、識別子を指定して対象となるセンサーと通信するより、センサーが得た情報という属性を指定してセンサーと通信できる方が便利である。例えば「温度が２０℃以上を示している温度センサー」のように通信対象機器を指定して、条件に該当するセンサーと通信できると便利である。そのためには、ある特定の属性を持つノードを通信対象機器として指定して通信する技術が必要となる。

本発明は、前述のような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、通信ネットワークにおいて通信対象機器をアドレスのような識別子で指定するのではなく、通信対象機器の属性で指定することにより通信を可能とする属性通信経路制御装置及び属性通信システムを提供することを目的とする。

本発明の前記の目的は、少なくとも属性タイプと属性値とに基づいて通信対象機器への通信経路を設定する属性通信経路制御装置であって、前記属性タイプ毎に属性値と通信経路情報とを対応付けて格納する経路情報制御部と、複数の属性タイプと複数の属性値と論理演算子とが指定されたパケットを受信する受信部と、前記パケットで指定された複数の属性タイプと複数の属性値とに基づいて前記経路情報制御部から選択された通信経路情報を前記論理演算子で論理演算することにより、前記パケットの通信経路情報を検索する経路情報検索部とを有する属性通信経路制御装置、により解決することができる。

この属性通信経路制御装置により、通信対象機器を属性で指定して通信することが可能になる。この属性通信経路制御装置により、属性の論理演算で通信機器対象を指定して通信することが可能になる。

前記受信部は、属性値の修飾が更に指定されたパケットを受信し、前記経路情報検索部は、前記パケットで指定された属性値の修飾に更に基づいて、前記パケットの通信経路情報を検索してもよい。

この属性通信経路制御装置により、属性の修飾を用いた属性で通信機器対象を指定して通信することが可能になる。

前記属性通信経路制御装置は、隣接する通信対象機器及び属性通信経路制御装置と前記属性タイプ毎の通信経路情報を交換する経路情報交換部を更に有してもよい。

前記経路情報制御部は、前記属性タイプ毎に、属性値と通信経路情報とメトリックを対応付けて格納する経路表を有してもよい。

前記の交換される通信経路情報は、属性タイプと属性値とメトリックとを有し、前記経路情報交換部は、前記の交換される通信経路情報に含まれるメトリックに対して所定の操作を施して該メトリックを修正し、前記の修正されたメトリックと所定の閾値との関係に基づいて前記経路表を更新してもよい。

この属性通信経路制御装置により、属性に基づく通信経路情報がダイナミックに交換可能になる。

前記属性タイプは、通信対象機器のネットワークアドレスを含んでもよい。

上記のように、本発明の実施例によれば、通信対象機器の属性を指定することにより通信が可能になる。

本発明の実施例について、図面を参照して以下に詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される属性通信システム１０１の構成例を示す図である。属性通信システム１０１は、複数のルータ１０５を有する属性通信ネットワーク１０３と、属性通信ネットワーク１０３に接続されている送信側装置と、属性通信ネットワーク１０３に接続されている通信対象機器１０９ａ〜１０９ｄとから構成される。

通信対象機器１０９ａ〜１０９ｄが属性通信ネットワーク１０３に接続されると、通信対象機器の属性がルータ１０５の間で交換され、各通信対象機器１０９ａ〜１０９ｄへの経路情報がルータ１０５に格納される。このルータ１０５の構成及び経路情報の交換については以下に詳細に説明する。

このように構成された属性通信システム１０１において、送信側装置１０７は、通信対象機器をアドレスのような識別子で指定するのではなく、「温度が２０℃以上を示している温度センサー」というような属性で指定することができる。この属性がルータ１０５内で処理され、送信側装置１０７は、温度が２０℃以上の通信対象機器Ａ及びＢ（１０９ａ及び１０９ｂ）と通信することが可能になる。

このように、本発明の実施例によれば、大量且つ様々な処理能力を持つノードが接続されたネットワークにおいて、通信対象機器の属性（位置、温度、所有者等）を指定することにより、その通信対象機器の識別子を知らなくても通信が可能になる。また、指定された属性をＩＰアドレスのような識別子に変換する必要もない。

（属性通信経路制御装置の構成）
図２は、本発明の実施例による属性通信経路制御装置２０１のブロック図である。この属性通信経路制御装置２０１は、図１のルータ１０５に対応する。

属性通信経路制御装置２０１は、経路情報検索部２０３と、経路情報制御部２０５と、経路情報交換部２０７と、ＣＰＵ２０９と、メモリ２１１と、バス２１３と、ネットワークインタフェース制御装置２１５と、ネットワークインタフェース２１７とから構成される。

経路情報制御部２０５は属性タイプ毎の経路表２１９を有し、属性と通信経路情報を対応付けて経路表２１９に格納する。このように格納された経路情報２１９は、経路情報交換部２０７を用いて、隣接する属性通信経路制御装置２０１間で交換される。

経路情報検索部２０３は、通信経路情報制御部２０５の経路表２１９から、属性に基づいて通信経路情報を検索する。このとき、属性を論理演算して通信経路情報を検索してもよい。経路表には属性と次ルータが含まれるため、指定された属性に対応する次ルータにパケットを転送することができる。

ＣＰＵ２０９は、メモリ２１１に格納されたプログラムを実行し、パケットの中継処理を行うと共に、経路情報検索部２０３、経路情報制御部２０５及び経路情報交換部２０７に前記の動作を実行させる。バス２１３は各構成要素を接続している。ネットワークインタフェース制御装置２１５及びネットワークインタフェース２１７は、パケットの送受信処理を行う。

このように構成された属性通信経路制御装置２０１において、属性に基づいて通信を行う手順について以下に説明する。

（パケットフォーマットの構成）
まず、本発明の実施例で使用されるパケットフォーマットについて説明する。

図３に、本発明の実施例で使用されるパケットヘッダのフォーマットを示す。各フィールドの意味は以下の通りである。

・バージョン：プロトコルのバージョンを示す。

・ｒｓｖｄ：現在は未使用。

・優先度：パケットの優先度を示す。

・パケットサイズ：ヘッダを含めたパケットのサイズを示す。

・次ヘッダ：このヘッダの次にあるヘッダの種類を示す。

・ホップリミット：ルータで最大何回このパケットを中継するかを示す。

・始点属性数：始点ノードを示す属性の数を示す。

・終点属性数：終点ノードを示す属性の数を示す。

・始点属性：始点ノードを示す属性。複数の属性の論理演算式を指定することも可能。

・終点属性：終点ノードを示す属性。複数の属性の論理演算式を指定することも可能。

図４に、始点ノード及び終点ノードを示す属性のフォーマットを示す。各フィールドの意味は以下の通りである。

・Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ：この属性を規定する組織を表す数値を示す。例えばＪＩＳやＩＥＥＥ等を表す数値である。このＡｕｔｈｏｒｉｔｙは、任意の組織が属性を規定する際に使用可能である。従って、従来技術のアドレスのように管理者が属性を定めなくてもよい。

・属性タイプ長：属性タイプを表すフィールドの長さを表す。

・属性値の修飾：属性値についての修飾語を表す数値を示す。例えば「以上」、「以下」等を表す数値である。

・属性値長：属性値を表すフィールドの長さを示す。

・属性タイプ：「温度」のような属性のタイプを表す数値を示す。

・属性値：「２０℃」のような属性値を示す。

図５は属性の例を示す図である。この例における属性は、「ＪＩＳ」が規定した「温度」という属性タイプについて値が「２０℃以上」であることを示している。属性タイプ長及び属性値長は２バイトであり、属性値の修飾によって「以上」が指定されている。

論理演算子を用いて、属性を論理演算することにより、通信対象機器であるノードを指定することも可能である。図６に論理演算子の例を示す。論理演算子の場合は、Ａｕｔｈｏｒｉｔｙフィールドに属性を規定する組織を表す数値ではなく、「論理演算子」を表す予め決められた数値が格納される。この例では論理演算子の「ＡＮＤ」を表している。

なお、この明細書及び特許請求の範囲で「論理演算」というときは、複数の条件の論理積・和等だけでなく、単一の属性検索（例えば全体集合との論理積としての論理演算）をも含むことを意味する。従来技術におけるアドレスや識別子によるルーティングは、アドレスと通信対象機器が１対１で対応する。しかし、このように論理演算を用いることにより、本発明による属性通信経路制御では、属性と通信対象機器が１対１だけでなく、１対多又は多対多に対応することが可能になる。

図７に属性の論理演算式の例を示す。論理演算式は逆ポーランド記法で記述することができる。この例では最初に「温度が２０℃以上」という属性表現があり、次に「降水量が１０ｍｍ以上」という属性表現があり、最後に論理演算子の「ＡＮＤ」がある。更に、本発明ではノードを一意に識別するネットワークアドレスも属性の１つであると考えることができる。その例として、ＩＰｖ４アドレスを１つの属性としてとらえた場合の属性表現を図８に示す。この例における属性は、ＩＡＮＡ(Internet Assigned Numbers Authority)が規定している「ＩＰｖ４」という属性タイプとその値を示している。

（経路の選択及び経路情報の交換）
前記のように構成されたパケットフォーマットを使用して、経路の選択及び経路情報の交換について図９〜図１３を参照して説明する。図９は、ルータＸが４台のルータ（ルータＡ〜Ｄ）に接続している様子を示す。

図１０は、ルータＸが保持する経路表の例を示す図である。本発明における属性通信を実現するため、ルータは属性タイプ毎の経路表を持つ。経路表の各エントリは「属性値」「次ルータ」「メトリック」の３つの組からなる。メトリックはそのエントリの評価値であり、ホップ数等が用いられる。

この例では、ルータＸは「属性タイプ１」に関する経路表と「属性タイプ２」に関する経路表という２つの経路表を持つ。例えば、パケットの終点ノードとして「属性タイプ１＝属性値Ａ」が指定された場合、ルータＸはこのパケットをルータＡとルータＣの両方に中継する。また終点ノードとして「属性タイプ１＝属性値Ａ」「属性タイプ２＝属性値Ｎ」「ＡＮＤ」が指定されると、「属性タイプ１＝属性値Ａ」からルータＡとルータＣが選択され、「属性タイプ２＝属性値Ｎ」からルータＡとルータＢが選択される。これらのＡＮＤをとることにより、最終的にこのパケットはルータＡに中継される。

次に経路情報の交換について説明する。経路情報はスタティックな情報として書き込まれてもよいが、特に大量の通信対象機器が属性通信ネットワークに属する場合にはダイナミックに交換されることが好ましい。ダイナミックに経路情報を交換する場合、各ルータは隣接するルータ間で属性タイプ毎の経路情報を相互に交換することにより、自身のもつ経路表を更新する。

図９においてルータＸが図１０に示す経路表を保持していると仮定する。このとき、ルータＸは一定期間毎にルータＡ〜Ｄに図１１に示す経路情報を送信する。ルータＸは属性タイプ１の経路表において属性値Ａに関する経路を２つもっているが、経路情報の送信においては小さいほうのメトリックを使用する。属性タイプ２の経路表における属性値Ｎに関するメトリックについても同様である。

一方、ルータＡからルータＸに図１２に示すような経路情報が送られて来たことを仮定する。このとき、ルータＸの属性タイプ１に関する経路表は図１０（ａ）から図１３のように更新される。図１３には属性値Ｄのエントリが追加され、そのメトリックとして、受信した経路情報が示すメトリックである３に１を加えた４が登録される（この１の追加は、例えばホップ数が１つ増えることを意味する）。属性値Ｅについては、受信した経路情報が示すメトリックに１を加えた値（＝１０）が所定の閾値（ここでは１０と仮定する）以上に達したので、経路表には加えられない。

このように、経路情報が属性通信ネットワーク全体で交換され、属性に基づく経路情報が構築される。

（属性通信経路制御装置の処理手順）
図１４に、前記の属性通信経路制御装置として構成されたルータにおける処理手順のフローチャートを示す。

ルータはパケットを受信すると（Ｓ１０１）、ヘッダを解析し、終点属性を取り出す（Ｓ１０３）。そしてすべての終点属性について以下の処理を繰り返す（Ｓ１０５）。

まず、注目する終点属性が論理演算子か通常の属性であるかを判断する（Ｓ１０７）。通常の属性の場合はその属性タイプに関する経路表を検索する（Ｓ１０９）。検索の結果、マッチする経路があるか否か判断し（Ｓ１１１）、経路が見つかった場合はその結果を一時的に保存し（Ｓ１１３）、残りの終点属性の処理に戻る（Ｓ１０５）。マッチする経路が見つからない場合はパケットを廃棄し（Ｓ１１５）、パケット受信処理に戻る（Ｓ１０１）。注目する終点属性が論理演算子の場合には、保存してある検索結果に対して論理演算を行い、結果を再び一時的に保存する（Ｓ１１３）。

すべての終点属性を処理し終えたら、ルータは受信したパケットが自身宛の経路更新パケットであるかを判断する（Ｓ１１９）。経路更新パケットである場合は対応する経路表を更新し（Ｓ１２１）、パケット受信処理に戻る（Ｓ１０１）。

通常のパケットである場合は保存しておいた経路情報を取り出し、出力ネットワークインタフェースを決定する（Ｓ１２３）。出力ネットワークインタフェースが複数あった場合は（Ｓ１２５）、中継すべきパケットを複製する（Ｓ１２７）。その後、パケット送信処理を行い（Ｓ１２９）、パケット受信処理に戻る（Ｓ１０１）。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々の変更及び応用が可能である。

本発明が適用される属性通信システムの構成例を示す図 本発明の実施例による属性通信経路制御装置のブロック図 本発明の実施例で使用されるパケットヘッダのフォーマット 本発明の実施例で使用される属性のフォーマット 属性の例を示す図 論理演算子の例を示す図 属性の論理演算式の例を示す図 ＩＰｖ４アドレスの属性を示す図 ルータの接続を示す図 ルータＸが保持する経路表の例を示す図 ルータＸが送信する経路情報の例を示す図 ルータＸに送信された経路情報の例を示す図 ルータＸの更新後の経路表の例を示す図 ルータにおける処理手順を示すフローチャート

符号の説明

１０１ 属性通信システム
１０３ 属性通信ネットワーク
１０５ ルータ
１０７ 送信側装置
１０９ 通信対象機器
２０１ 属性通信経路制御装置
２０３ 経路情報検索部
２０５ 経路情報制御部
２０７ 経路情報交換部
２０９ ＣＰＵ
２１１ メモリ
２１３ バス
２１５ ネットワークインタフェース制御装置
２１７ ネットワークインタフェース

Claims (9)

1. 少なくとも属性タイプと属性値とに基づいて通信対象機器への通信経路を設定する属性通信経路制御装置であって、
   前記属性タイプ毎に属性値と通信経路情報とを対応付けて格納する経路情報制御部と、
   複数の属性タイプと複数の属性値と論理演算子とが指定されたパケットを受信する受信部と、
   前記パケットで指定された複数の属性タイプと複数の属性値とに基づいて前記経路情報制御部から選択された通信経路情報を前記論理演算子で論理演算することにより、前記パケットの通信経路情報を検索する経路情報検索部と、
   を有する属性通信経路制御装置。
2. 前記受信部は、属性値の修飾が更に指定されたパケットを受信し、
   前記経路情報検索部は、前記パケットで指定された属性値の修飾に更に基づいて、前記パケットの通信経路情報を検索することを特徴とする請求項１に記載の属性通信経路制御装置。
3. 隣接する通信対象機器及び属性通信経路制御装置と前記属性タイプ毎の通信経路情報を交換する経路情報交換部を更に有する請求項１又は２に記載の属性通信経路制御装置。
4. 前記経路情報制御部は、前記属性タイプ毎に、属性値と通信経路情報とメトリックを対応付けて格納する経路表を有することを特徴とする請求項３に記載の属性通信経路制御装置。
5. 前記の交換される通信経路情報は、属性タイプと属性値とメトリックとを有し、
   前記経路情報交換部は、前記の交換される通信経路情報に含まれるメトリックに対して所定の操作を施して該メトリックを修正し、前記の修正されたメトリックと所定の閾値との関係に基づいて前記経路表を更新することを特徴とする請求項４に記載の属性通信経路制御装置。
6. 前記属性タイプは、通信対象機器のネットワークアドレスを含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の属性通信経路制御装置。
7. 属性に基づいて通信経路を設定する属性通信経路制御装置を経由して、送信側装置から通信対象機器に通信する属性通信システムであって、
   前記送信側装置が、複数の属性タイプと複数の属性値と論理演算子とが指定されたパケットを送信する送信部を有し、
   前記属性通信経路制御装置が、前記属性タイプ毎に属性値と通信経路情報とを対応付けて格納する経路情報制御部と、前記パケットを受信する受信部と、前記パケットで指定された複数の属性タイプと複数の属性値とに基づいて前記経路情報制御部から選択された通信経路情報を前記論理演算子で論理演算することにより、前記パケットの通信経路情報を検索する経路情報検索部とを有する属性通信システム。
8. 前記送信部は、属性値の修飾が更に指定されたパケットを送信し、
   前記経路情報検索部は、前記パケットで指定された属性値の修飾に更に基づいて前記パケットの通信経路情報を検索することを特徴とする請求項７に記載の属性通信システム。
9. 前記送信部は、属性を規定するＡｕｔｈｏｒｉｔｙ情報が更に指定されたパケットを送信することを特徴とする請求項７又は８に記載の属性通信システム。

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