JP6360012B2 - ネットワーク統合システムおよびネットワーク統合方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク統合システムおよびネットワーク統合方法に関する。

クラウドネットワーキングや企業内ＬＡＮが一般的になるにつれ、レイヤ２のネットワークを動的に構築したいという需要が高まっている。レイヤ２のネットワークには、ＩＰルーチング等のレイヤ３におけるルーチングプロトコルやアドレス等の設定をルータに施すことなくパケット転送を行うことができるというメリットがある。これは、レイヤ２スイッチの普及に伴い、ＰＣ等の端末をレイヤ２スイッチに接続すると、レイヤ２のルーチング機能が働き、ルーチングに関する特別な設定をすることなくパケット転送ができるようになったためである。

この特徴は、仮想マシンのライブマイグレーション等、クラウドの耐障害性を向上するために利用される。企業や大学等の組織では、組織ごとにサブネットを構築し、サブネット間はレイヤ３転送を行う形態を採用することが主流である。その理由は、レイヤ２のブロードキャストパケットをサブネット内でのみ配布することにより過剰なトラヒックを外部に流出させないことや、外部からの攻撃トラヒックを遮断するためにレイヤ３プロトコルの情報が必要であることである。

複数の組織の統合を行う際、前述するレイヤ２ネットワークのメリットを享受するため、それまで別々であったサブネットを１つに統合したいという要望が生じている。サブネット間では、レイヤ３のアドレスを用いてデータ転送を行う。このため、各端末にはレイヤ３のアドレスを設定する仕組みが存在する。

オペレータが各端末のレイヤ３のアドレスを重複しないように割り当てることは、大きな負荷を生じさせる。そこで、ＤＨＣＰによるアドレスの配布方法を採用する組織が多く存在する（例えば非特許文献１を参照）。図２１に示すように、ＤＨＣＰによるアドレスの配布方法では、ＤＨＣＰサーバがアドレスを管理している。図２１は、従来のネットワーク統合方法を説明するための図である。端末はＤＨＣＰサーバに対しアドレスを割り当てるよう要求する。それを受けて、ＤＨＣＰサーバが端末間でアドレスが重複しないよう、端末にアドレスを割り当てる。端末は割り当てられたアドレスを用いて通信を行う。

"Dynamic Host Configuration Protocol"、 ＲＦＣ２１３１、［online］、［平成２７年７月１０日検索］、 インターネット＜https://tools.ietf.org/html/rfc2131＞

しかしながら、ＤＨＣＰを用いたネットワークの統合方法には、耐障害性が低いという問題があった。

ＤＨＣＰを用いる場合、例えば、同じサブネット内にＤＨＣＰサーバを設置すること、もしくはサブネットのゲートウェイにＤＨＣＰリレーを設置し、ＤＨＣＰのアドレス要求メッセージをＤＨＣＰサーバに転送することによってサブネットの各端末からＤＨＣＰサーバまでアドレス要求メッセージを届ける必要がある。

しかし、他社ネットワークの障害により、サイト間に設定されているレイヤ２経路が利用できなくなる場合、あるサイトからはＤＨＣＰサーバまでパケットが到達できない状況が存在する。すなわち、ＤＨＣＰサーバやゲートウェイが存在するサイトへと設定されていたレイヤ２経路が切断された場合である。

このとき、新規設置端末はＤＨＣＰサーバまでアドレス要求メッセージを送信できないため、アドレスの割り当てをされることができない。このため、同じサイト内に存在する端末同士であっても通信することができないという状況が発生する。

本発明のネットワーク統合システムは、端末と、外部ネットワークとの中継を行う中継部と、割り当てられたレイヤ３のアドレスの集合に含まれるアドレスを前記端末に割り当てるアドレス割り当て部と、を有するそれぞれが異なるレイヤ２のブロードキャストドメインに所属する複数のネットワークの、前記中継部間にレイヤ２のアドレスを用いたデータを転送する通信経路を構築するＬ２トンネル設定部と、前記複数のネットワークのうちの１つのネットワークの中継部の、外部のネットワークとの間でレイヤ３のアドレスを用いてデータの送受信を行う第１の中継機能を有効にし、該ネットワーク以外のネットワークの中継部の、外部のネットワークとの間でレイヤ２のアドレスを用いてデータの送受信を行う第２の中継機能を有効にする機能設定部と、レイヤ３のアドレスの範囲を設定するアドレス範囲設定部と、前記範囲に含まれるレイヤ３のアドレスの集合を前記複数のネットワークのそれぞれのアドレス割り当て部に重複しないように割り当てるアドレス集合割り当て部と、を有することを特徴とする。

また、本発明のネットワーク統合方法は、端末と、外部ネットワークとの中継を行う中継部と、割り当てられたレイヤ３のアドレスの集合に含まれるアドレスを前記端末に割り当てるアドレス割り当て部と、を有するそれぞれが異なるレイヤ２のブロードキャストドメインに所属する複数のネットワークの、前記中継部間にレイヤ２のアドレスを用いたデータを転送する通信経路を構築するＬ２トンネル設定工程と、前記複数のネットワークのうちの１つのネットワークの中継部の、外部のネットワークとの間でレイヤ３のアドレスを用いてデータの送受信を行う第１の中継機能を有効にし、該ネットワーク以外のネットワークの中継部の、外部のネットワークとの間でレイヤ２のアドレスを用いてデータの送受信を行う第２の中継機能を有効にする機能設定工程と、レイヤ３のアドレスの範囲を設定するアドレス範囲設定工程と、前記範囲に含まれるレイヤ３のアドレスの集合を前記複数のネットワークのそれぞれのアドレス割り当て部に重複しないように割り当てるアドレス集合割り当て工程と、を含んだことを特徴とする。

本発明によれば、耐障害性の高いネットワークの統合を行うことができる。

図１は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムの構成の一例を示す図である。 図２は、サブネットの統合について説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおけるブロードキャストドメイン構成装置の構成の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおけるアドレス管理装置の構成の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける割り当て装置の構成の一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける中継装置の構成の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおけるアドレス管理テーブルの一例を示す図である。 図８は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおけるサブネット管理テーブルの一例を示す図である。 図９は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける割り当てアドレス管理テーブルの一例を示す図である。 図１０は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける割り当て可能アドレス集合および割り当て済みアドレス集合の一例を示す図である。 図１１は、第１の実施形態に係るネットワーク統合方法を説明するための図である。 図１２は、第１の実施形態に係るネットワーク統合方法を説明するための図である。 図１３は、第１の実施形態に係るネットワーク統合方法を説明するための図である。 図１４は、第１の実施形態に係るネットワーク統合方法を説明するための図である。 図１５は、第１の実施形態に係るネットワーク統合方法を説明するための図である。 図１６は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける新規端末へのアドレス割り当て方法について説明するための図である。 図１７は、第１の実施形態に係るネットワークの分割方法を説明するための図である。 図１８は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムの処理を説明するためのシーケンス図である。 図１９は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムの処理を説明するためのシーケンス図である。 図２０は、プログラムが実行されることによりネットワーク統合システムが実現されるコンピュータの一例を示す図である。 図２１は、従来のネットワーク統合方法を説明するための図である。

以下に、本願に係るネットワーク統合システムおよびネットワーク統合方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本願に係るネットワーク統合システムおよびネットワーク統合方法が限定されるものではない。

［第１の実施形態］
以下の実施形態では、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムおよびネットワーク統合方法における各装置の処理の流れを順に説明し、最後に第１の実施形態による効果を説明する。

［第１の実施形態の構成］
まず、図１を用いて第１の実施形態の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、ネットワーク統合システム１は、ブロードキャストドメイン構成装置１０、アドレス管理装置２０、ブロードキャストドメイン３０および４０を有する。

なお、図１の実線は転送用経路を表している。また、図１の破線は制御用経路を表している。第１の実施形態においては、制御用経路として制御プレーン用ネットワークが構築されているものとする。また、図１のＬ２トンネルが存在しない場合は、ブロードキャストパケットは、ブロードキャストドメイン内でブロードキャストされる。また、以降の説明において特に記載がない場合、アドレスとはレイヤ３アドレス（例えばＩＰアドレス）を表すものとする。

ここで、図２を用いてサブネットの統合について説明する。図２は、サブネットの統合について説明するための図である。ネットワーク統合システム１は、例えば図２に示すように、複数の異なるサブネットが用いられているネットワークを、ブリッジとしての機能を有する装置によって接続し、１つのネットワークに統合する。そして、統合されたネットワークでは１つのサブネットが用いられる。

図３を用いて、ブロードキャストドメイン構成装置１０について説明する。図３は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおけるブロードキャストドメイン構成装置の構成の一例を示す図である。図３に示すように、ブロードキャストドメイン構成装置１０は、入出力部１１、処理部１２および記憶部１３を有する。

また、入出力部１１は、システムの外部を含む転送用経路とのデータの入出力を行う外部インタフェース１１１および制御用経路との制御信号の入出力を行う制御信号用インタフェース１１２を有する。また、処理部１２は、テーブル管理部１２１、Ｌ２トンネル設定部１２２および機能設定部１２３を有する。テーブル管理部１２１は記憶部１３のサブネット管理テーブル１３１の管理を行う。

Ｌ２トンネル設定部１２２は各中継装置間にレイヤ２のアドレスを用いたデータを転送する通信経路、すなわちレイヤ２トンネルを設定する。機能設定部１２３は、複数のネットワークのうちの１つのネットワークに備えられた中継部のブリッジ機能を有効にし、複数のネットワークのうちの該１つのネットワーク以外のネットワークに備えられた中継部のゲートウェイ機能を有効にする。

記憶部１３のサブネット管理テーブル１３１に記憶されているデータについて、図７を用いて説明する。図７は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおけるアドレス管理テーブルの一例を示す図である。図７に示すように、サブネット管理テーブル１３１にはブロードキャストドメインＩＤおよび中継装置のアドレスが記憶されている。なお、中継装置のアドレスは制御プレーン用ネットワークのアドレスである。

例えば、ブロードキャストドメインＩＤが「３０」であるブロードキャストドメインに備えられた中継装置のアドレスは「192.168.100.1」である。なお、以降の説明では、ブロードキャストドメイン３０のブロードキャストドメインＩＤを「３０」とする。また、ブロードキャストドメイン４０のブロードキャストドメインＩＤを「４０」とする。

図４を用いて、アドレス管理装置２０について説明する。図４は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおけるアドレス管理装置の構成の一例を示す図である。図４に示すように、アドレス管理装置２０は、入出力部２１、処理部２２および記憶部２３を有する。

また、入出力部２１は、制御用経路との制御信号の入出力を行う制御信号用インタフェース２１１を有する。また、処理部２２は、記憶部２３のアドレス管理テーブル２３１を参照し、各ブロードキャストドメインに通知するアドレスの範囲を設定するアドレス範囲設定部２２１およびアドレス範囲設定部２２１が設定した範囲に含まれるレイヤ３のアドレスの集合を各割り当て装置に重複しないように割り当てるアドレス集合割り当て部２２２を有する。

なお、アドレス範囲設定部２２１は、ネットワーク統合システム１の外部から受け取ったサブネットアドレスをレイヤ３のアドレスの範囲として設定してもよいし、ネットワーク統合システム１の内部で決定したサブネットアドレスをレイヤ３のアドレスの範囲として設定してもよい。

例えば、アドレス範囲設定部２２１は、統合前のいずれかのネットワークで用いられていたサブネットアドレスを統合後のレイヤ３のアドレスの範囲としてもよいし、他のゲートウェイからサブネットの情報を収集し、他のサブネットのアドレスと重複しないレイヤ３のアドレスの範囲を新たに作成するようにしてもよい。

記憶部２３のアドレス管理テーブル２３１に記憶されているデータについて、図８を用いて説明する。図８は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおけるサブネット管理テーブルの一例を示す図である。図８に示すように、アドレス管理テーブル２３１にはブロードキャストドメインＩＤ、サブネットアドレス、割り当て装置のアドレス、割り当て可能アドレスが記憶されている。なお、サブネットアドレスおよび割り当て可能アドレスはデータ転送用のアドレスである。また、割り当て装置のアドレスのアドレスは制御プレーン用ネットワークのアドレスである。

例えば、ブロードキャストドメイン３０のブロードキャストドメインＩＤは「３０」、サブネットアドレスは「192.168.15.16/28」、割り当て装置のアドレスは「192.168.100.3」、ブロードキャストドメイン３０に割り当て可能なアドレスは「192.168.15.16/28」である。

図１に示すように、ブロードキャストドメイン３０には割り当て装置３１、端末３０１および３０２、中継装置３５が含まれる。図５を用いて、割り当て装置３１について説明する。図５は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける割り当て装置の構成の一例を示す図である。

割り当て装置３１は、割り当てられたレイヤ３のアドレスの集合に含まれるアドレスを端末に割り当てる。図５の（ａ）に示すように、割り当て装置３１は、入出力部３２、処理部３３および記憶部３４を有する。また、入出力部３２は、制御用経路との制御信号の入出力を行う制御信号用インタフェース３２１を有する。また、処理部３３は、ブロードキャストドメイン３０のサブアドレスを変更するサブネットアドレス変更部３３１、および記憶部３４の割り当てアドレス管理テーブル３４１を参照し各端末にアドレスを割り当てるアドレス割り当て部３３２を有する。

記憶部３４の割り当てアドレス管理テーブル３４１に記憶されているデータについて、図９を用いて説明する。図９は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける割り当てアドレス管理テーブルの一例を示す図である。図９に示すように、割り当てアドレス管理テーブル３４１には割り当て可能アドレス集合および割り当て済みアドレス集合が記憶されている。

例えば、図９に示す場合、「192.168.15.16/28」に含まれるアドレスのうち、「192.168.15.16」、「192.168.15.17」および「192.168.15.18」が割り当て済みである。なお、割り当て可能アドレス集合および割り当て済みアドレス集合はデータ転送用のアドレスの集合である。

中継装置３５は、外部のネットワークとの間でレイヤ２のアドレスを用いてデータの送受信を行うゲートウェイ機能および外部のネットワークとの間でレイヤ３のアドレスを用いてデータの送受信を行うブリッジ機能とを有する。図６を用いて、中継装置３５について説明する。図６は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける中継装置の構成の一例を示す図である。

図６の（ａ）に示すように、中継装置３５は、入出力部３６、処理部３７および記憶部３８を有する。また、入出力部３６は、転送用経路とのデータの入出力を行うためのデータ通信インタフェース３６１、および制御用経路との制御信号の入出力を行う制御信号用インタフェース３６２を有する。

また、処理部３７は、記憶部３８のブロックアドレス管理テーブル３８２を参照し所定のデータを転送しないようにするＬ２経路設定部３７１、中継装置３５をゲートウェイとして機能させるゲートウェイ機能部３７２、および中継装置３５をブリッジとして機能させるブリッジ機能部３７３を有する。また、中継装置管理情報３８１には、ゲートウェイ機能部３７２およびブリッジ機能部３７３が有効であるか無効であるかを示す情報、中継装置３５のアドレスおよび中継装置３５が所属しているサブネットのアドレス等が含まれる。

中継装置３５がゲートウェイとして機能する場合、ブロードキャストドメイン３０内のブロードキャストパケットを外部に通さない。これに対して、中継装置３５がブリッジとして機能する場合、ブロードキャストドメイン３０内のブロードキャストパケットを外部に通す。なお、中継装置３５をブリッジとして機能させる際は、中継装置３５と他の中継装置との間でＬ２トンネルが設定されている必要がある。

なお、ブロードキャストドメイン４０およびブロードキャストドメイン４０に含まれる各装置の構成は、ブロードキャストドメイン３０およびブロードキャストドメイン３０に含まれる各装置の構成と同様である。例えば、図５の（ｂ）は割り当て装置４１の構成を示している。また、図６の（ｂ）は、中継装置４５の構成を示している。

また、図１０の（ａ）は、ネットワーク統合前の割り当て装置４１の割り当てアドレス管理テーブル４４１に記憶されているデータを示している。また、図１０の（ｂ）は、ネットワーク統合後の割り当て装置４１の割り当てアドレス管理テーブル４４１に記憶されているデータを示している。

図１１〜１５を用いて、ネットワーク統合システム１によるネットワーク統合の方法について説明する。図１１〜１５は、第１の実施形態に係るネットワーク統合方法を説明するための図である。以降、ブロードキャストドメイン３０および４０を統合する場合の例を説明する。

図１１は統合前のネットワークの状態を示している。図１１に示すように、各ブロードキャストドメインおよび各端末にはデータ転送用のアドレスが割り当てられている。ブロードキャストドメイン３０のアドレスの範囲、すなわちサブネットアドレスは「192.168.15.16/28」である。また、端末３０１のアドレスは「192.168.15.16」である。また、端末３０２のアドレスは「192.168.15.17」である。

また、ブロードキャストドメイン４０のサブネットアドレスは、「192.168.64.16/28」である。また、端末４０１のアドレスは「192.168.64.16」である。また、端末４０２のアドレスは「192.168.64.17」である。

また、割り当て装置３１および４１、中継装置３５および４５には制御プレーン用ネットワークのアドレスが割り当てられている。割り当て装置３１のアドレスは「192.168.100.3」である。また、割り当て装置４１のアドレスは「192.168.100.4」である。また、中継装置３５のアドレスは「192.168.100.1」である。また、中継装置４５のアドレスは「192.168.100.2」である。

次に、図１２に示すように、ブロードキャストドメイン構成装置１０は統合するドメインの情報を取得する。統合するドメインの情報には、例えば統合対象となるブロードキャストドメインのブロードキャストドメインＩＤおよび各ブロードキャストドメインのサブネットアドレスが含まれる。そして、統合するドメインの情報として、各ブロードキャストドメインのサブネットアドレス「192.168.15.16/28」および「192.168.64.16/28」をアドレス管理装置２０に通知する。

一方、Ｌ２トンネル設定部１２２は、サブネット管理テーブル１３１から統合対象のブロードキャストドメインに対応する中継装置のアドレスを取得する。この場合、Ｌ２トンネル設定部１２２は、アドレス「192.168.100.1」および「192.168.100.2」を取得する。

そして、Ｌ２トンネル設定部１２２は、取得したアドレスを基に統合前の中継装置を特定し、Ｌ２トンネルを設定する。この結果、図１２に示すように、中継装置３５と中継装置４５との間にＬ２トンネルが設定され、ネットワークが構築される。

そして、アドレス管理装置２０のアドレス範囲設定部２２１は統合後のサブネットアドレスを設定する。この場合、例えば統合後のサブネットアドレスは「192.168.15.0/24」とする。なお、統合後のサブネットアドレスは、統合前のサブネットアドレスを含んだものであってもよい。さらに、アドレス範囲設定部２２１は、ブロードキャストドメインごとの使用可能なアドレスの範囲を設定する。

ブロードキャストドメインごとの使用可能なアドレスの範囲は、統合後のサブネットアドレスに含まれる。図１２の例では、アドレス範囲設定部２２１は、ブロードキャストドメイン３０のアドレスの範囲を「192.168.15.16/28」とし、ブロードキャストドメイン４０のアドレスの範囲を「192.168.15.32/28」とする。そして、割り当て可能アドレスはアドレス管理テーブル２３１に記憶される。

次に、図１３に示すように、アドレス管理装置２０のアドレス集合割り当て部２２２は、各割り当て装置へ割り当て可能アドレスの集合を通知する。そして、サブネットアドレス変更部４３１は、ブロードキャストドメイン４０のサブネットアドレスを「192.168.15.32/28」に変更する。さらに、サブネットアドレス変更部４３１は、通知された割り当て可能なアドレスの集合の中から、各端末に割り当てるアドレスを決定する。

そして、図１４に示すように、サブネットアドレス変更部４３１は、各端末の変更前のアドレスを宛先として、変更後のアドレス、すなわち割り当てるアドレスを示すメッセージを送信する。その後、例えば端末４０１は、自身のアドレスを「192.168.64.16」から「192.168.15.32」に変更する。また、端末４０２は、自身のアドレスを「192.168.64.17」から「192.168.15.33」に変更する。なお、割り当て済みのアドレスは割り当てアドレス管理テーブル３４１に記憶される。

そして、各端末はアドレスを変更すると、割り当て装置４１にＡＣＫを返信する。割り当て装置４１は受け取ったＡＣＫをアドレス管理装置２０に転送する。アドレス管理装置２０は、ＡＣＫを受け取ると、ブロードキャストドメイン構成装置１０に統合前のサブネットアドレスと統合後サブネットアドレスを通知する。図１４の例では、アドレス管理装置２０は、「192.168.15.16/28」および「192.168.64.16/28」が統合され「192.168.15.0/24」となったことを通知する。

次に、図１５に示すように、ブロードキャストドメイン構成装置１０は、統合後にゲートウェイとして機能する中継装置に、データ転送経路におけるゲートウェイとしてのアドレスを通知する。図１５の例では、ブロードキャストドメイン構成装置１０は中継装置３５にアドレス「192.168.15.1」を通知する。そして、ブロードキャストドメイン構成装置１０は中継装置３５のゲートウェイ機能部３７２を有効にする。

また、図１５に示すように、ブロードキャストドメイン構成装置１０は、ゲートウェイとして機能する中継装置以外の中継装置を、ゲートウェイ配下のドメインとゲートウェイ間のレイヤ２トンネルとを結ぶレイヤ２ブリッジとして機能するように設定する。図１５の例では、ブロードキャストドメイン構成装置１０は中継装置４５のブリッジ機能部３７３を有効にする。

ここで、図１６を用いて新規端末へのアドレス割り当て方法について説明する。図１６は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムにおける新規端末へのアドレス割り当て方法について説明するための図である。まず、新たに追加された端末３０３は、レイヤ２ブロードキャストによって、アドレスを要求する。このとき、端末３０３は、割り当て装置３１のアドレスを知らないものとする。

中継装置３５は、自身が所属するネットワークの端末からブロードキャストされたアドレス要求メッセージ以外のメッセージを自身が所属するネットワークの外部のネットワークに転送する。例えば、中継装置３５は、ブロックアドレス管理テーブル３８２にブロックするパケットの条件としてアドレス要求のトラヒックであることを記憶させておき、ブロックアドレス管理テーブル３８２を参照し、条件に合致するメッセージを外部へ転送しないようにする。このとき、中継装置３５はゲートウェイとして機能していてもよいし、ブリッジとして機能していてもよい。これにより、ブロードキャストが不要な範囲にまでアドレス要求メッセージを送信することを防止することができる。

そして、割り当て装置３１は、端末３０３に空いているアドレスを通知する。図１６の例では、割り当て装置３１は、割り当てアドレス管理テーブル３４１の割り当て可能アドレス集合に含まれ、割り当て済みアドレス集合に含まれないアドレスとして「192.168.15.19」を端末３０３に割り当てる。

次に、図１７を用いて、統合したネットワークを分割する方法について説明する。図１７は、第１の実施形態に係るネットワークの分割方法を説明するための図である。図１７に示すように、まず、ブロードキャストドメイン構成装置１０のＬ２トンネル設定部１２２は、中継装置３５および中継装置４５間のレイヤ２トンネルを開放する。なお、ネットワークの分割は、図示しないネットワーク分割制御部等によって行われるようにしてもよい。

次に、アドレス管理装置２０は、割り当て装置４１にネットワーク分割後の個別のサブネットアドレス「192.168.64.16/28」を通知する。そして、割り当て装置４１は通知されたサブネットアドレスに含まれるアドレスを各端末に割り当てる。図１７の例では、割り当て装置４１は、端末４０１に「192.168.64.16」を割り当て、端末４０２に「192.168.64.17」を割り当てる。

端末４０１および４０２は、アドレスの割り当てが完了したことを割り当て装置４１に通知する。割り当て装置３１は、各端末からアドレス割り当ての完了通知を受け取ると、割り当てが完了したことをさらにアドレス管理装置２０に通知する。なお、アドレスの割り当ての完了通知は、ネットワーク統合の場合と同様に、ＡＣＫの送信であってもよい。最後に、ブリッジとして機能していた中継装置４５のゲートウェイ機能部４７２を有効にして、中継装置４５をゲートウェイとして機能させる。

［第１の実施形態の処理］
図１８を用いて、第１の実施形態の処理について説明する。図１８は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムの処理を説明するためのシーケンス図である。図１８に示すように、まず、ブロードキャストドメイン構成装置１０は統合するブロードキャストドメインの情報を外部から受け付ける（ステップＳ１０１）。

次に、ブロードキャストドメイン構成装置１０は統合するブロードキャストドメインの情報をアドレス管理装置２０に通知する（ステップＳ１０２）。その後、ブロードキャストドメイン構成装置１０は受け付けたブロードキャストドメインのゲートウェイを特定し（ステップＳ１０３）、特定したゲートウェイ間にＬ２トンネルを設定する（ステップＳ１０４）。

アドレス管理装置２０は、ブロードキャストドメイン構成装置１０から統合するブロードキャストドメインの情報を受け付けると（ステップＳ１０５）、割り当て装置を検出し（ステップＳ１０６）、通知されたサブネットアドレスを基にアドレス集合を割り当て装置ごとに決定する（ステップＳ１０７）。そして、アドレス管理装置２０は、決定したアドレス集合を割り当て装置３１および４１に通知する（ステップＳ１０８）。

以降、割り当て装置４１を例に挙げて割り当て装置の処理の例について説明する。割り当て装置４１は、アドレス集合の通知を受け付けると（ステップＳ１０９）、アドレス集合に変更があるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。アドレス集合に変更がない場合（ステップＳ１１０、Ｎｏ）は、アドレス管理装置２０にＡＣＫを転送する（ステップＳ１１７）。

アドレス集合に変更がある場合（ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）は、割り当て装置４１は記憶しているアドレス集合を更新し（ステップＳ１１１）、各端末に割り当てるアドレスを決定し（ステップＳ１１２）、決定したアドレスを各端末に通知する（ステップＳ１１３）。

各端末は、通知されたアドレスを受け付け（ステップＳ１１４）、自身のアドレスを変更し（ステップＳ１１５）、割り当て装置４１にＡＣＫを送信する（ステップＳ１１６）。そして、割り当て装置４１はアドレス管理装置２０にＡＣＫを転送する（ステップＳ１１７）。さらに、アドレス管理装置２０は、ブロードキャストドメイン構成装置１０にＡＣＫを転送する（ステップＳ１１８）。

ブロードキャストドメイン構成装置１０は、統合後のサブネット情報を受信すると（ステップＳ１１９）、統合前の各サブネットの接続装置から新たなゲートウェイを１つ選択し、残りの接続装置を新しいサブネットで稼働するレイヤ２ブリッジとして稼働するように設定する（ステップＳ１２０）。

図１９を用いて、アドレス管理装置２０で、統合後のサブネットアドレスが決定される場合の処理について説明する。図１９は、第１の実施形態に係るネットワーク統合システムの処理を説明するためのシーケンス図である。図１９に示すように、まず、ブロードキャストドメイン構成装置１０は統合するブロードキャストドメインの情報を外部から受け付ける（ステップＳ２０１）。

次に、ブロードキャストドメイン構成装置１０は統合するブロードキャストドメインの情報をアドレス管理装置２０に通知する（ステップＳ２０２）。その後、ブロードキャストドメイン構成装置１０は受け付けたブロードキャストドメインのゲートウェイを特定し（ステップＳ２０３）、特定したゲートウェイ間にＬ２トンネルを設定する（ステップＳ２０４）。

アドレス管理装置２０は、ブロードキャストドメイン構成装置１０から統合するブロードキャストドメインの情報を受け付けると（ステップＳ２０５）、割り当て装置を検出する（ステップＳ２０６）。ここで、アドレス管理装置２０は統合後のサブネットアドレスを決定する（ステップＳ２０７）。そして、アドレス管理装置２０は決定したサブネットアドレスを基にアドレス集合を割り当て装置ごとに決定する（ステップＳ２０８）。そして、アドレス管理装置２０は、決定したアドレス集合を割り当て装置３１および４１に通知する（ステップＳ２０９）。

以降、割り当て装置４１を例に挙げて割り当て装置の処理の例について説明する。割り当て装置４１は、アドレス集合の通知を受け付けると（ステップＳ２１０）、アドレス集合に変更があるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。アドレス集合に変更がない場合（ステップＳ２１１、Ｎｏ）は、アドレス管理装置２０にＡＣＫを転送する（ステップＳ２１８）。

アドレス集合に変更がある場合（ステップＳ２１１、Ｙｅｓ）は、割り当て装置４１は記憶しているアドレス集合を更新し（ステップＳ２１２）、各端末に割り当てるアドレスを決定し（ステップＳ２１３）、決定したアドレスを各端末に通知する（ステップＳ２１４）。

各端末は、通知されたアドレスを受け付け（ステップＳ２１５）、自身のアドレスを変更し（ステップＳ２１６）、割り当て装置４１にＡＣＫを送信する（ステップＳ２１７）。そして、割り当て装置４１はアドレス管理装置２０にＡＣＫを転送する（ステップＳ２１８）。さらに、アドレス管理装置２０は、統合後のサブネット情報をブロードキャストドメイン構成装置１０に通知する（ステップＳ２１９）。

ブロードキャストドメイン構成装置１０は、統合後のサブネット情報を受信すると（ステップＳ２２０）、統合前の各サブネットの接続装置から新たなゲートウェイを１つ選択し、残りの接続装置を新しいサブネットで稼働するレイヤ２ブリッジとして稼働するように設定する（ステップＳ２２１）。

［第１の実施形態の効果］
各ネットワークには、割り当てられたレイヤ３のアドレスの集合に含まれるアドレスを端末に割り当てる割り当て装置、外部のネットワークとの間でレイヤ２のアドレスを用いてデータの送受信を行うゲートウェイ機能および外部のネットワークとの間でレイヤ３のアドレスを用いてデータの送受信を行うブリッジ機能とを有する中継装置３５が含まれる。

また、Ｌ２トンネル設定部１２２は各中継装置間にレイヤ２のアドレスを用いたデータを転送する通信経路、すなわちレイヤ２トンネルを設定する。機能設定部１２３は、複数のネットワークのうちの１つのネットワークに備えられた中継部のブリッジ機能を有効にし、複数のネットワークのうちの該１つのネットワーク以外のネットワークに備えられた中継部のゲートウェイ機能を有効にする。

また、アドレス範囲設定部２２１は、各ブロードキャストドメインに通知するアドレスの範囲を設定する。また、アドレス集合割り当て部２２２はアドレス範囲設定部２２１が設定した範囲に含まれるレイヤ３のアドレスの集合を各割り当て装置に重複しないように割り当てる。このように、各ネットワークにアドレスを割り当てるための機能を分散させることで、耐障害性の高いネットワークの統合を行うことができる。

［その他の実施形態］
上記実施形態において、テーブル等に記憶されるアドレスの範囲を「192.168.15.16/28」のように記載したが、アドレスの範囲の記載方法はこのようなサブネットの形式に限定されない。例えば、「192.168.15.16-192.168.15.31」のように上限および下限を示してもよいし、「192.168.15.16,192.168.15.17, … ,192.168.15.31」のように全てのアドレスを列挙してもよい。

なお、本発明では、データ転送用に使用するアドレスが変化する。変化に応じて、ブロードキャストドメイン構成装置、アドレス管理装置が管理する、ゲートウェイ、割り当て装置のアドレスの情報を変更する機構が存在すれば、データ転送用のアドレスと制御用ネットワークで使用するアドレスを同じにすることができる。

［システム構成等］
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、本実施形態において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

［プログラム］
図２０は、プログラムが実行されることにより、ネットワーク統合システムが実現されるコンピュータの一例を示す図である。コンピュータ１０００は、例えば、メモリ１０１０、ＣＰＵ１０２０を有する。また、コンピュータ１０００は、ハードディスクドライブインタフェース１０３０、ディスクドライブインタフェース１０４０、シリアルポートインタフェース１０５０、ビデオアダプタ１０６０、ネットワークインタフェース１０７０を有する。これらの各部は、バス１０８０によって接続される。

メモリ１０１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１１およびＲＡＭ（Random Access Memory）１０１２を含む。ＲＯＭ１０１１は、例えば、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース１０３０は、ハードディスクドライブ１０９０に接続される。ディスクドライブインタフェース１０４０は、ディスクドライブ１１００に接続される。例えば磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が、ディスクドライブ１１００に挿入される。シリアルポートインタフェース１０５０は、例えばマウス１１１０、キーボード１１２０に接続される。ビデオアダプタ１０６０は、例えばディスプレイ１１３０に接続される。

ハードディスクドライブ１０９０は、例えば、ＯＳ１０９１、アプリケーションプログラム１０９２、プログラムモジュール１０９３、プログラムデータ１０９４を記憶する。すなわち、ネットワーク統合システムの各処理を規定するプログラムは、コンピュータにより実行可能なコードが記述されたプログラムモジュール１０９３として実装される。プログラムモジュール１０９３は、例えばハードディスクドライブ１０９０に記憶される。例えば、ネットワーク統合システムにおける機能構成と同様の処理を実行するためのプログラムモジュール１０９３が、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される。なお、ハードディスクドライブ１０９０は、ＳＳＤ（Solid State Drive）により代替されてもよい。

また、上述した実施形態の処理で用いられる設定データは、プログラムデータ１０９４として、例えばメモリ１０１０やハードディスクドライブ１０９０に記憶される。そして、ＣＰＵ１０２０が、メモリ１０１０やハードディスクドライブ１０９０に記憶されたプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４を必要に応じてＲＡＭ１０１２に読み出して実行する。

なお、プログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される場合に限らず、例えば着脱可能な記憶媒体に記憶され、ディスクドライブ１１００等を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。あるいは、プログラムモジュール１０９３およびプログラムデータ１０９４は、ネットワーク（ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等）を介して接続された他のコンピュータに記憶されてもよい。そして、プログラムモジュール１０９３およびプログラムデータ１０９４は、他のコンピュータから、ネットワークインタフェース１０７０を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。

１ ネットワーク統合システム
１０ ブロードキャストドメイン構成装置
２０ アドレス管理装置
３０、４０ ブロードキャストドメイン
３１、４１ 割り当て装置
３５、４５ 中継装置
３０１、３０２、４０１、４０２ 端末
１１、２１、３２、３６、４２、４６ 入出力部
１２、２２、３３、３７、４３、４７ 処理部
１３、２３、３４、３８、４４、４８ 記憶部
１１１ 外部インタフェース
３６１、４６１ データ通信インタフェース
１１２、２１１、３２１、４２１、３６２、４６２ 制御信号用インタフェース
３３１、４３１ サブネットアドレス変更部
３３２、４３２ アドレス割り当て部
１２１ テーブル管理部
１２２ Ｌ２トンネル設定部
１２３ 機能設定部
２２１ アドレス範囲設定部
２２２ アドレス集合割り当て部
３７１、４７１ Ｌ２経路設定部
３７２、４７２ ゲートウェイ機能部
３７３、４７３ ブリッジ機能部
３４１、４４１ 割り当てアドレス管理テーブル
１３１ サブネット管理テーブル
２３１ アドレス管理テーブル
３８１、４８１ ゲートウェイ情報
３８２、４８２ ブロックアドレス管理テーブル

Claims (5)

1. 端末と、外部ネットワークとの中継を行う中継部と、割り当てられたレイヤ３のアドレスの集合に含まれるアドレスを前記端末に割り当てるアドレス割り当て部と、を有するそれぞれが異なるレイヤ２のブロードキャストドメインに所属する複数のネットワークの、前記中継部間にレイヤ２のアドレスを用いたデータを転送する通信経路を構築するＬ２トンネル設定部と、
   前記複数のネットワークのうちの１つのネットワークの中継部の、外部のネットワークとの間でレイヤ３のアドレスを用いてデータの送受信を行う第１の中継機能を有効にし、該ネットワーク以外のネットワークの中継部の、外部のネットワークとの間でレイヤ２のアドレスを用いてデータの送受信を行う第２の中継機能を有効にする機能設定部と、
   レイヤ３のアドレスの範囲を設定するアドレス範囲設定部と、
   前記範囲に含まれるレイヤ３のアドレスの集合を前記複数のネットワークのそれぞれのアドレス割り当て部に重複しないように割り当てるアドレス集合割り当て部と、
   パケットがアドレス要求のトラヒックであることを示す条件を記憶する記憶部と
   を有し、
   前記中継部は、自身が所属するネットワークの端末からブロードキャストされたパケットのうち、前記記憶部に記憶された条件を満たさないパケットを外部のネットワークに転送することを特徴とするネットワーク統合システム。
2. 前記アドレス範囲設定部は、前記ネットワーク統合システムの外部から受け取ったサブネットアドレスを前記レイヤ３のアドレスの範囲として設定することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク統合システム。
3. 前記アドレス範囲設定部は、ネットワーク統合システム内部で決定したサブネットアドレスをレイヤ３のアドレスの範囲として設定することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク統合システム。
4. 前記Ｌ２トンネル設定部によって設定された前記通信経路を開放し、前記第２の中継機能が有効である中継部の第１の中継機能を有効にするネットワーク分割制御部をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のネットワーク統合システム。
5. パケットがアドレス要求のトラヒックであることを示す条件を記憶する記憶部を有するネットワーク統合システムによって実行されるネットワーク統合方法であって、
   端末と、外部ネットワークとの中継を行う中継部と、割り当てられたレイヤ３のアドレスの集合に含まれるアドレスを前記端末に割り当てるアドレス割り当て部と、を有するそれぞれが異なるレイヤ２のブロードキャストドメインに所属する複数のネットワークの、前記中継部間にレイヤ２のアドレスを用いたデータを転送する通信経路を構築するＬ２トンネル設定工程と、
   前記複数のネットワークのうちの１つのネットワークの中継部の、外部のネットワークとの間でレイヤ３のアドレスを用いてデータの送受信を行う第１の中継機能を有効にし、該ネットワーク以外のネットワークの中継部の、外部のネットワークとの間でレイヤ２のアドレスを用いてデータの送受信を行う第２の中継機能を有効にする機能設定工程と、
   レイヤ３のアドレスの範囲を設定するアドレス範囲設定工程と、
   前記範囲に含まれるレイヤ３のアドレスの集合を前記複数のネットワークのそれぞれのアドレス割り当て部に重複しないように割り当てるアドレス集合割り当て工程と、
   前記中継部が所属するネットワークの端末からブロードキャストされたパケットのうち、前記記憶部に記憶された条件を満たさないパケットを、前記中継部が所属するネットワークの外部のネットワークに転送する転送工程と、
   を含んだことを特徴とするネットワーク統合方法。

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