JP5405415B2 - サービス振分方法およびサービス振分装置 - Google Patents

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Description

本発明は、クライアントに複数のサービスを提供する情報通信ネットワークにおいて、クライアントの接続先をそのクライアントに提供されるサービスに応じて振り分けるサービス振分方法およびサービス振分装置に関する。
従来、複数のサービスが存在するネットワークにおいて、クライアントが所望のサービス処理を行う機能を有する装置への振分設定を動的に行うために、L4スイッチやL7スイッチにより、サービス開始要求の抽出とサービスを識別したパケット転送を行っている。
L4スイッチは、TCPまたはUDPのポート番号まで参照して振分先を決定することから、より多数のサービスに対しサービスセッション単位の振り分けが可能となる。また、L7スイッチは、パケットのペイロードの中身まで参照して振分先を決定することから、L4スイッチと同様に、より多数のサービスに対しサービスセッション単位の振り分けが可能となる。
また、上述したようなサービスの振り分けを、L2スイッチを用いて行うことも考えられている(例えば、特許文献1参照。)。L2スイッチを用いる場合は、低機能により、装置コストや消費電力を低く抑えることができる。
特開2005-311957号公報
しかしながら、L4スイッチやL7スイッチを用いるものにおいては、高機能となるため、装置コストや消費電力が高くなってしまうという問題点がある。
また、L2スイッチを用いるものにおいては、クライアントに事前にサービス識別子を割り当て、その識別子により振り分ける経路を事前に設定しておくというような静的設定を行う必要があるため、設定管理コストが高くなってしまうという問題点がある。
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、複数のサービスごとにサービス提供手段がある状況において、クライアントからのサービス提供手段への接続の振り分けを、装置コスト、消費電力および設定管理コストを低減しながら実現することができるサービス振分方法およびサービス振分装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
クライアントから送信されてくるパケットに基づいて、前記クライアントにて所望するサービスを識別し、サービスを提供する複数のサービス提供手段のうち前記識別されたサービスを提供するサービス提供手段に前記クライアントから送信されてきたパケットを振り分けて転送するサービス振分方法であって、
第1のレイヤにおいて、前記クライアントから送信されてきたパケットのヘッダ情報によって前記クライアントからのサービス開始要求を抽出する処理と、
前記第1のレイヤよりも高い第2のレイヤにおいて、前記抽出したサービス開始要求から前記所望するサービスを識別する処理と、
前記第2のレイヤにおいて、前記サービス開始要求を送信したクライアントの当該サービスの利用状況を確認するとともに、前記サービス開始要求を送信したクライアント情報を確認する処理と、
前記第2のレイヤにおいて、前記サービスの利用状況および前記クライアント情報に基づいて、前記クライアントから送信されてきたパケットの振分先のサービス提供手段を決定する処理と、
前記第1のレイヤにおいて、前記クライアントから送信されてきたパケットを、前記振分先に決定したサービス提供手段に転送する処理とを有する。
また、クライアントと、該クライアントにサービスを提供する複数のサービス提供手段とに接続され、前記クライアントから送信されてくるパケットに基づいて、前記クライアントにて所望するサービスを識別し、前記複数のサービス提供手段のうち前記識別されたサービスを提供するサービス提供手段に前記クライアントから送信されてきたパケットを振り分けて転送するサービス振分装置であって、
第1のレイヤにて処理を行う第1の処理部と、
前記第1のレイヤよりも高い第2のレイヤにて処理を行う第2の処理部とを有し、
前記第1の処理部は、前記クライアントから送信されてきたパケットのヘッダ情報によって前記クライアントからのサービス開始要求を抽出し、
前記第2の処理部は、前記抽出したサービス開始要求から前記所望するサービスを識別し、前記サービス開始要求を送信したクライアントの前記サービスの利用状況を確認するとともに、前記サービス開始要求を送信したクライアント情報を確認し、前記サービスの利用状況および前記クライアント情報に基づいて、前記クライアントから送信されてきたパケットの振分先のサービス提供手段を決定し、
前記第1の処理部は、前記クライアントから送信されてきたパケットを、前記振分先に決定したサービス提供手段に転送する。
このように、本発明においては、サービス振分装置においてクライアントからのサービス提供手段への振り分けの設定契機を抽出し、クライアントから送信されてきたパケットの振分経路を設定し、その振分経路に従ってパケットの転送を行うことにより、低設定管理コストを実現し、また、設定契機の抽出と振分設定後のパケット転送を第1のレイヤにて行い、設定契機の抽出後にサービス識別、サービス利用状況確認、クライアント情報確認、振分先サービス制御部の決定および振分経路設定などを、第1のレイヤよりも高い第2のレイヤで行うというように高位処理を必要最低限に限定することにより、低装置コストおよび低消費電力を実現する。
以上説明したように本発明においては、複数のサービスごとに複数のサービス提供手段がある状況において、クライアントからのサービス提供手段への接続の振り分けを、サービス利用状況やクライアント情報から動的に設定することで設定管理コストを低減することができるとともに、動的設定の契機となるクライアントからのサービス開始要求の抽出と、振り分けを実現するためのサービスを識別したパケット転送を第1のレイヤにて行い、設定契機の抽出後にサービス識別、サービス利用状況確認、クライアント情報確認、振分先サービス制御部の決定および振分経路設定などを、第1のレイヤよりも高い第2のレイヤで行うことにより、装置コスト・消費電力を低減することができる。
本発明のサービス振分装置を用いたネットワーク構成の一例を示すブロック図である。 本発明のサービス振分装置を用いたネットワーク構成の他の例を示すブロック図である。 図1および図2に示した振分部の構成を示すブロック図である。 図1に示したネットワークにてブロードキャストがARP requestの場合におけるMACアドレス書き換えによる振分設定の処理を説明するためのタイミングチャートである。 図1に示したネットワークにてブロードキャストがARP requestの場合における動的VLAN設定による振分設定の処理を説明するためのタイミングチャートである。 図1に示したネットワークにてブロードキャストがARP requestの場合における代理応答による振分設定の処理を説明するためのタイミングチャートである。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明のサービス振分装置を用いたネットワーク構成の一例を示すブロック図である。
本形態におけるネットワークは、図1に示すように、データの送受信を行う複数のクライアント2−1,2−2と、Aサービスを提供するサービス提供ネットワーク6への接続可否判断と接続処理を行うサービス制御部3−1,3−2と、Bサービスを提供するサービス提供ネットワーク7への接続可否判断と接続処理を行うサービス制御部3−3とにサービス振分装置1が接続されて構成されている。サービス制御部3−1,3−2はネットワーク8を介してサービス提供ネットワークにそれぞれ接続され、サービス制御部3−3はネットワーク8を介してサービス提供ネットワーク7に接続されており、これらサービス制御部3−1〜3−3は、ネットワーク8を介して加入者管理サーバ4および設備管理サーバ5に接続されている。なお、サービス制御部3−1〜3−3およびサービス提供ネットワーク6,7が、本発明のサービス提供手段に相当するものである。そして、サービス振分装置1には、振分部10が設けられている。
上記のように構成されたネットワークにおいては、クライアント2−1,2−2は、サービス振分装置1の振分部10により、複数のサービスそれぞれに複数あるサービス制御部3−1〜3−3のうち、所望のサービスのサービス制御部の1つに接続され、そのサービス制御部とネットワーク8を介してサービス提供ネットワークへと接続する。これにより、クライアント2−1,2−2から送信されたパケットは、サービス振分装置1の振分部10、サービス制御部3−1〜3−3およびネットワーク8を経由し、サービス提供ネットワーク6,7へと転送される。
ここで、クライアント2−1,2−2のサービス提供ネットワーク6,7への接続について、サービス制御部3−1〜3−3がSBC(Session Boarder Controller)で、サービス提供ネットワーク6,7が電話ネットワークである場合を例に挙げて説明する。
クライアント2−1,2−2は、振分部10によって複数のサービス制御部3−1〜3−3のうちのSBCの1つに接続され、SBCによりNAPTとシェイピングの処理を受け、SIPサーバや通話先相手の端末が接続されている電話ネットワークに接続する。
振分部10は、クライアント2−1,2−2から送信されてきたパケットに基づいて、クライアント2−1,2−2にて所望するサービスを識別し、そのクライアント2−1,2−2とそのサービスの組み合わせの振り分け先のサービス制御部が設定されていなければ、そのサービス制御部を選択し、クライアント2−1,2−2からのサービス制御部への振り分けを設定して、一定時間、そのクライアント2−1,2−2から送信されたそのサービスのパケットを、ヘッダ情報を参照して設定されたサービス制御部へと振り分けて転送する。
振分部10は、ネットワーク8を介して、クライアント2−1,2−2の情報を管理する加入者管理サーバ4と、振分部10やサービス制御部3−1〜3−3などの装置情報を管理する設備管理サーバ5に接続されており、これら加入者管理サーバ4や設備管理サーバ5に、必要に応じて専用のサービス制御部3−1〜3−3を経由して接続して情報を確認する。
図2は、本発明のサービス振分装置を用いたネットワーク構成の他の例を示すブロック図である。
本形態におけるネットワークは、図2に示すように、接続するクライアント2−1〜2−4の数が大多数に上っており、そのため、サービス振分装置1内に、2つの振分部10−1,10−2と、接続部20とが設けられている。
接続部20は、複数の振分部10−1,10−2と、複数のサービス制御部3−1〜3−3との接続を多重する。振分部10−1,10−2により、クライアント2−1〜2−4にて所望するサービスのパケットをどのサービス制御部3−1〜3−3へ振り分けて転送するかが設定されており、振分部10−1,10−2から転送されてくるパケットを、ヘッダ情報を参照して設定されたサービス制御部へと振り分けて転送する。また、サービス制御部3−1〜3−3からのクライアント2−1〜2−4へのパケットを、ヘッダ情報を参照して、そのクライアント2−1〜2−4が接続されている振分部へと転送する。
図3は、図1および図2に示した振分部10,10−1,10−2の構成を示すブロック図である。
本形態における振分部10,10−1,10−2は図3に示すように、第1の処理部であるL2処理部11と、第2の処理部である高位処理部12とから構成されている。
L2処理部11は、クライアント2−1〜2−4から送信されてきたパケットに対して、第1のレイヤであるレイヤ2にて処理を行うものであり、クライアント2−1〜2−4から送信されてきたパケットのヘッダ情報により、振分設定契機となるクライアント2−1〜2−4からのサービス開始の要求を抽出する処理と、また、クライアント2−1〜2−4から送信されてきたパケットを、既に振分設定されているパケットのヘッダ情報に基づいてサービス制御部3−1〜3−3に転送する処理とを行う。
高位処理部12は、クライアント2−1〜2−4から送信されてきたパケットに対して、第2のレイヤであるレイヤ4やレイヤ6にて処理を行うものであり、L2処理部11が抽出したクライアント2−1〜2−4からのサービス開始要求を受け取り、サービス開始要求のパケットからクライアント2−1〜2−4が所望するサービスを識別し、必要に応じて加入者管理サーバ4にクライアント情報を問い合わせ、振分部10で確認できるサービスの利用状況と確認したクライアント情報とに基づいて、クライアント2−1〜2−4から送信されてきたパケットの振分先のサービス制御部を決定し、そのサービス制御部への振分設定をL2処理部11に対して行う。また、図2に示したように、サービス振分装置1に接続部20が設けられている場合は、振分設定を接続部20に対しても行う。過負荷状態などにより、接続可能なサービス制御部が存在しない場合には、そのサービスについては一定期間、サービス制御部には接続しないようにし、一定期間後のサービス開始要求を受け取った際に振分設定を行う。
なお、この振分設定は一定時間保持され、サービス開始要求抽出時に、そのクライアントのそのサービスへの振り分けが既に設定されているかを高位処理部12が確認し、振分設定されている場合は、クライアント2−1〜2−4から送信されてきたパケットを、既に設定されているサービス制御部へと引き続き転送する。
ここで、この振分設定の解除方法を説明する。
振分部10,10−1,10−2のパケット転送状態を確認する、または、該当するサービス制御部3−1〜3−3に利用状況を問い合わせることで、既に設定したあるクライアント2−1〜2−4とサービスとの組み合わせの振分経路の利用状況を定期的に確認し、パケットの転送やサービスの利用が一定時間無ければ、振分設定を解除し、次のサービス開始要求時に再度設定する。
レイヤ2を利用するネットワークサービスは、サービスの開始時にブロードキャストにより接続相手を探し、その後にデータ転送を行うことが一般的であり(DHCP discovery、ARP request、PPPoE PADI)、このブロードキャストを振分設定の契機の抽出として利用する動作を説明する。
クライアント2−1,2−2が新たにサービスを利用しようとする場合、振分部10は、L2処理部11においてクライアント2−1,2−2からのブロードキャストパケットをパケットのヘッダ情報から抽出し、高位処理部12に転送する。
高位処理部12においては、ブロードキャストパケットのパケット情報からクライアント2−1,2−2とサービスを識別する。そして、クライアント情報とサービス利用状況とに基づいて、クライアント2−1,2−2から送信されてきたパケットの振分先のサービス制御部を決定し、そのサービス制御部への振分設定を行う。
以下に、振分設定をMACアドレス書き換えにより行う場合について説明する。
図4は、図1に示したネットワークにてブロードキャストがARP requestの場合におけるMACアドレス書き換えによる振分設定の処理を説明するためのタイミングチャートである。
サービスA用のIPアドレスAがDNSにより、あらかじめクライアント2−1に払い出されている。サービス用のIPアドレスは、クライアント2−1自身に払いだされているIPアドレスと同一セグメントであり、直接サービス用IPアドレスにパケット転送を行う。
サービス開始時にクライアント2−1は、IPアドレスAのMACアドレスを調べるため、ARP要求をブロードキャストパケットとして送信する。このブロードキャストパケットはサービス振分装置1にて受信され、振分部10のL2処理部11は、このARP要求をサービス開始要求として抽出し、高位処理部12に転送する。
高位処理部12は、送信元MACアドレスからクライアント2−1を判別し、ARP要求パケットの問い合わせIPアドレス情報からサービスを識別する。高位処理部12は、そのクライアントのサービスAの振分設定が既に設定されているかを確認し、設定されていなければ、振り分けるサービスAのサービス制御部3−1,3−2のうち1つのサービス制御部3−1を選択し、ブロードキャストパケットの宛先MACアドレスを書き換え、選択したサービス制御部3−1のMACアドレスA−1宛のユニキャストパケットとしてARP要求を転送する。
振分部10のL2処理部11や接続部20の、宛先MACアドレスA−1に基づくL2のパケット転送により、ARP要求は選択されたサービス制御部3−1に届き、パケットを受け取ったサービス制御部3−1は、自身のMACアドレス宛に送信するようクライアント2−1にARP応答を返送する。
ARP応答を受け取ったクライアント2−1は、それ以降、サービスA用のパケットに関しては、MACアドレスA−1宛に送信するため、振分部10は、L2処理部11においてMACアドレスに基づく転送を行うだけで、クライアント2−1から送信されたパケットを振分先のサービス制御部3−1へ転送することができる。
振分設定は一定時間保持されるため、設定解除前にクライアント2−1がARP要求のブロードキャストパケットを送信した場合は、再設定は行わず、既に設定されているサービス制御部へと引き続き転送される。ARPテーブルのように、クライアント2−1側が独自のタイミングでテーブルのリフレッシュを行うため、クライアント2−1側のARPテーブルがリフレッシュされていないのに、振分部側の振分設定が解除されないような振分設定のリフレッシュタイマを設定する。
この動作は、DHCP discoveryやPPPoE PADIなど、サービス開始時にブロードキャストパケットを利用する他のサービスについても同様となる。なお、DHCPやPPPOEの場合、DNSでサービスごとのIPアドレスを払い出す必要はなく、パケットヘッダのイーサタイプフィールドでサービスを識別する。
以下に、振分設定を動的VLAN設定により行う場合について説明する。
図5は、図1に示したネットワークにてブロードキャストがARP requestの場合における動的VLAN設定による振分設定の処理を説明するためのタイミングチャートである。
クライアント2−1,2−2には、クライアント2−1,2−2ごとのVLANがあらかじめ設定されている。
ブロードキャストパケットを振分部10の高位処理部12に転送するまでは、MACアドレス書き換えによる振分設定と同様である。
高位処理部12は、パケットのVLANタグまたは送信元MACアドレスからクライアント2−1を判別し、ARP要求パケットの問い合わせIPアドレスからサービスを識別する。高位処理部12は、クライアント2−1のサービスAの振分設定が既に設定されているかを確認し、設定されていなければ振り分けるサービスAのサービス制御部3−1,3−2のうち1つのサービス制御部3−1を選択し、振分部10のL2処理部11から選択したサービス制御部3−1までの経路に、クライアント2−1に設定されているVLAN aを動的に設定する。VLANの設定後、そのVLAN上でARP要求をブロードキャストパケットのまま転送する。
振分部10のL2処理部11や接続部20の、VLANの設定に基づいた転送により、ARP要求はブロードキャストパケットのままでも、VLAN aが設定された経路にしか転送されず、それにより、選択されたサービス制御部3−1にのみ転送することができる。これ以降の動作は、MACアドレス書き換えによる振分設定と同様である。振分設定の解除の場合には、動的VLAN設定による振分設定では、VLAN設定の解除が必要となる。
以下に、振分設定を代理応答により行う場合について説明する。
図6は、図1に示したネットワークにてブロードキャストがARP requestの場合における代理応答による振分設定の処理を説明するためのタイミングチャートである。
ブロードキャストパケットを振分部10の高位処理部12に転送するまでは、MACアドレス書き換えによる振分設定と同様である。
高位処理部12は、パケットの送信元MACアドレスからクライアント2−1を判別し、ARP要求パケットの問い合わせIPアドレスからサービスを識別する。高位処理部12は、クライアント2−1のサービスAの振分設定が既に設定されているかを確認し、設定されていなければ振り分けるサービスAのサービス制御部3−1,3−2のうち1つのサービス制御部3−1を選択し、選択したMACアドレスA−1のサービス制御部3−1としてARP応答をクライアント2−1に転送する。これ以降の動作は、MACアドレス書き換えによる振分設定と同様である。
代理応答による振分設定では、DHCPやPPPoEのブロードキャストにも応答できるよう、サービスごとの応答機能を振分部10が持つ。
このように、サービス振分装置1がサービス制御部3−1として代理応答することで、複数のサービスに対し、複雑な処理を行わずに振分経路を設定することが可能となる。
ここで、サービス制御部の増設時の振分部10への自動登録方法を説明する。
サービス制御部が増設された場合には、増設されたサービス制御部が、自身の追加通知を振分部10に転送する。追加通知を受け取った振分部10は、設備管理サーバ5に追加されたサービス制御部の詳細情報を問い合わせ、その情報を振分部10自身に登録し、振分対象として認識する。
1 サービス振分装置
2−1〜2−4 クライアント
3−1〜3−4 サービス制御部
4 加入者管理サーバ
5 設備管理サーバ
6,7 サービスネットワーク
8 ネットワーク
10,10−1,10−2 振分部
11 L2処理部
12 高位処理部
20 接続部

Claims (14)

  1. クライアントから送信されてくるパケットに基づいて、前記クライアントにて所望するサービスを識別し、サービスを提供する複数のサービス提供手段のうち前記識別されたサービスを提供するサービス提供手段に前記クライアントから送信されてきたパケットを振り分けて転送するサービス振分方法であって、
    第1のレイヤにおいて、前記クライアントから送信されてきたパケットのヘッダ情報によって前記クライアントからのサービス開始要求を抽出する処理と、
    前記第1のレイヤよりも高い第2のレイヤにおいて、前記抽出したサービス開始要求から前記所望するサービスを識別する処理と、
    前記第2のレイヤにおいて、前記サービス開始要求を送信したクライアントの当該サービスの利用状況を確認するとともに、前記サービス開始要求を送信したクライアント情報を確認する処理と、
    前記第2のレイヤにおいて、前記サービスの利用状況および前記クライアント情報に基づいて、前記クライアントから送信されてきたパケットの振分先のサービス提供手段を決定する処理と、
    前記第1のレイヤにおいて、前記クライアントから送信されてきたパケットを、前記振分先に決定したサービス提供手段に転送する処理とを有するサービス振分方法。
  2. 請求項1に記載のサービス振分方法において、
    前記クライアントからのブロードキャストパケットを前記サービス開始要求として抽出するサービス振分方法。
  3. 請求項2に記載のサービス振分方法において、
    前記ブロードキャストパケットを、前記振分先のサービス提供手段へのユニキャストに書き換えて転送するサービス振分方法。
  4. 請求項2に記載のサービス振分方法において、
    前記ブロードキャストパケットを、VLAN設定を行うことで、前記振分先のサービス提供手段のみに転送するサービス振分方法。
  5. 請求項2に記載のサービス振分方法において、
    前記ブロードキャストパケットに対し、前記振分先のサービス提供手段として応答することにより振分設定を行うサービス振分方法。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のサービス振分方法において、
    前記クライアントから前記振分先のサービス提供手段へのパケットの転送状況を定期的に確認し、パケットが一定期間転送されていなければ振分設定を解除するサービス振分方法。
  7. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のサービス振分方法において、
    記振分先のサービス提供手段が提供するサービスに関する、前記クライアントによる利用状況を定期的に確認し、サービスが一定期間利用されていなければ振分設定を解除するサービス振分方法。
  8. クライアントと、該クライアントにサービスを提供する複数のサービス提供手段とに接続され、前記クライアントから送信されてくるパケットに基づいて、前記クライアントにて所望するサービスを識別し、前記複数のサービス提供手段のうち前記識別されたサービスを提供するサービス提供手段に前記クライアントから送信されてきたパケットを振り分けて転送するサービス振分装置であって、
    第1のレイヤにて処理を行う第1の処理部と、
    前記第1のレイヤよりも高い第2のレイヤにて処理を行う第2の処理部とを有し、
    前記第1の処理部は、前記クライアントから送信されてきたパケットのヘッダ情報によって前記クライアントからのサービス開始要求を抽出し、
    前記第2の処理部は、前記抽出したサービス開始要求から前記所望するサービスを識別し、前記サービス開始要求を送信したクライアントの前記サービスの利用状況を確認するとともに、前記サービス開始要求を送信したクライアント情報を確認し、前記サービスの利用状況および前記クライアント情報に基づいて、前記クライアントから送信されてきたパケットの振分先のサービス提供手段を決定し、
    前記第1の処理部は、前記クライアントから送信されてきたパケットを、前記振分先に決定したサービス提供手段に転送するサービス振分装置。
  9. 請求項8に記載のサービス振分装置において、
    前記第1の処理部は、前記クライアントからのブロードキャストパケットを前記サービス開始要求として抽出するサービス振分装置。
  10. 請求項9に記載のサービス振分装置において、
    前記第1の処理部は、前記ブロードキャストパケットを、前記振分先のサービス提供手段へのユニキャストに書き換えて転送するサービス振分装置。
  11. 請求項9に記載のサービス振分装置において、
    前記第1の処理部は、前記ブロードキャストパケットを、VLAN設定を行うことで、前記振分先のサービス提供手段のみに転送するサービス振分装置。
  12. 請求項9に記載のサービス振分装置において、
    前記第2の処理部は、前記ブロードキャストパケットに対し、前記振分先のサービス提供手段として応答することにより振分設定を行うサービス振分装置。
  13. 請求項8乃至12のいずれか1項に記載のサービス振分装置において、
    前記第2の処理部は、前記クライアントから前記振分先のサービス提供手段へのパケットの転送状況を定期的に確認し、パケットが一定期間転送されていなければ振分設定を解除するサービス振分装置。
  14. 請求項8乃至12のいずれか1項に記載のサービス振分装置において、
    前記第2の処理部は、前記振分先のサービス提供手段が提供するサービスに関する、前記クライアントによる利用状況を定期的に確認し、サービスが一定期間利用されていなければ振分設定を解除するサービス振分装置。
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