JP6392134B2 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数のVLAN(Virtual Local Area Network)が含まれた通信システムにおいて高速通信を可能にする通信システム及び通信方法に関する。
キャリアが専用ネットワークとして提供するIP−VPN(Internet Protocol−Virtual Private Network)は、ユーザ間の通信を分離するために、VLANで分けられている。例えば、図1に示すように、ユーザネットワーク#11と#12を接続するVLAN10と、ユーザネットワーク#21と#22を接続するVLAN20と、ユーザネットワーク#31と#32を接続するVLAN30とは分けられている。
一方で、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)通信では、スループットを上げるため、ユーザネットワーク#11とWAN回線の境界にTCP装置W1を設け、ユーザネットワーク#12とWANの境界にTCP装置W2を設け、TCP装置W1及びTCP装置W2が代理応答する発明が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1の発明は、図2に示すように、TCP装置W1がユーザネットワーク#12の端末に代わってユーザネットワーク#11の端末へACKを送信し、TCP装置W2がユーザネットワーク#11の端末に代わってACKをユーザネットワーク#12の端末へ送信する。これにより、パケットの転送遅延時間によって生じるTCP/IP通信のスループットの低下を防ぐ。
キャリア提供ネットワークにTCP装置W1及びW2を導入する場合、TCP装置W1及びW2で一回TCPを終端する必要がある。そのため、TCP装置W1及びW2へのIPアドレスの割り当てが必要となる。しかし、VPNやVLANにおいてはユーザがIPアドレスを管理しているため、VPNやVLAN内ではTCP装置W1及びW2のIPアドレスを割り当てるためには、キャリアはユーザに同意を取る必要がある。
また、同意を取ることができたとしても、ユーザが使用しているIPアドレスと重複しないようにする必要があり、ユーザ毎にIPアドレスを割り当てなければならないため、運用は困難である。このため、WANが介在するVPNにおいては、TCP/IP通信の高速化が困難であった。
このような問題は代理応答するTCP装置に限らず、図3のように、暗号化装置などを導入する場合でも同じである。暗号化装置もWAN回線の両端に置かれ、特定の通信を暗号化し、反対側で復号化する。これらの暗号化装置が用いるIPアドレスも、VPNやVLAN内に割り当てる必要がある。
特開平7−177177号公報
本発明は、WAN上にVPNやVLANが多重化されたネットワークにおいて、VPNやVLAN内にIPアドレスを割り当てることなく、WANの両端におけるパケットからデータへの組み立てや、データからパケットへの分解を可能にすることを目的とする。
具体的には、本発明の通信システムは、
2つのLAN(Local Area Network)の間にWAN(Wide Area Network)回線が接続された複数のVLAN(Virtual Local Area Network)を備える通信システムであって、
前記2つのLANの一方と前記WAN回線の間に、前記複数のVLANに共通の送信側ネットワーク間接続装置が接続され、
前記WAN回線と前記2つのLANの他方の間に、前記複数のVLANに共通の受信側ネットワーク間接続装置が接続され、
前記送信側ネットワーク間接続装置と前記受信側ネットワーク間接続装置は、前記複数のVLANに共通又は個別のWAN転送用VLANで接続され、
前記送信側ネットワーク間接続装置と前記受信側ネットワーク間接続装置の、前記WAN転送用VLANが接続されているWAN側送信ポートには、前記複数のVLANとは独立した、終端後のTCPパケットから取り出されたデータをWAN側に転送するためのTCP終端用IPアドレスが割り当てられており、
前記送信側ネットワーク間接続装置は、
前記TCP終端用IPアドレスと前記複数のVLANの対応関係を定める送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルと、
前記送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルに従って、前記複数のVLANのうちのいずれかのVLANを構成しかつ前記2つのLANの一方に接続されているLAN側受信ポートの受信したTCPパケットの終端を行い、終端後のデータを、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側送信ポートに出力するとともに、前記2つのLANの他方に代わって前記2つのLANの一方に対するTCPプロトコル上の応答を行う送信側制御回路と、を備え、
前記受信側ネットワーク間接続装置は、
前記送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルと同期した受信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルと、
前記受信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルに従って、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側受信ポートの受信したデータを、前記LAN側受信ポートの属するVLANのTCPパケットの形式に戻し、前記LAN側受信ポートの属するVLANを構成しかつ前記2つのLANの他方に接続されているLAN側送信ポートに出力するとともに、前記2つのLANの一方に代わって前記2つのLANの他方に対するTCPプロトコル上の応答を行う受信側制御回路と、を備える。
本発明の通信システムでは、
前記送信側制御回路は、前記LAN側受信ポートの受信したパケットを前記WAN側送信ポートに出力する際に、前記2つのLANの他方に代わって前記2つのLANの一方に対するプロトコル上の応答を行い、
前記受信側制御回路は、前記WAN側受信ポートの受信したパケットを前記LAN側送信ポートに出力する際に、前記2つのLANの一方に代わって前記2つのLANの他方に対するプロトコル上の応答を行ってもよい。
具体的には、本発明の通信方法は、
2つのLANの間にWAN回線が接続された複数のVLANを備え、前記2つのLANの一方と前記WAN回線の間に、前記複数のVLANに共通の送信側ネットワーク間接続装置が接続され、前記WAN回線と前記2つのLANの他方の間に、前記複数のVLANに共通の受信側ネットワーク間接続装置が接続され、前記送信側ネットワーク間接続装置と前記受信側ネットワーク間接続装置は、前記複数のVLANに共通又は個別のWAN転送用VLANで接続されている通信システムにおける通信方法であって、
前記送信側ネットワーク間接続装置と前記受信側ネットワーク間接続装置の前記WAN転送用VLANが接続されているWAN側送信ポートには、前記複数のVLANとは独立した、終端後のTCPパケットから取り出されたデータをWAN側に転送するためのTCP終端用IPアドレスが割り当てられており、
前記送信側ネットワーク間接続装置が、前記TCP終端用IPアドレスと前記WAN転送用VLANの対応関係を定める送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルに従って、前記複数のVLANのうちのいずれかのVLANを構成しかつ前記2つのLANの一方に接続されているLAN側受信ポートの受信したTCPパケットの終端を行い、終端後のデータを、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側送信ポートに出力するとともに、前記2つのLANの他方に代わって前記2つのLANの一方に対するTCPプロトコル上の応答を行い、
前記受信側ネットワーク間接続装置が、前記送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルと同期した受信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルに従って、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側受信ポートの受信したデータを、前記LAN側受信ポートの属するVLANのTCPパケットの形式に戻し、前記LAN側受信ポートの属するVLANを構成しかつ前記2つのLANの他方に接続されているLAN側送信ポートに出力するとともに、前記2つのLANの一方に代わって前記2つのLANの他方に対するTCPプロトコル上の応答を行う。
本発明によれば、WAN上にVPNやVLANが多重化されたネットワークにおいて、VPNやVLAN内にIPアドレスを割り当てることなく、WANの両端におけるパケットからデータへの組み立てや、データからパケットへの分解を可能にすることができる。
WANが介在するVPNの一例を示す。 特許文献1で提案されているTCP/IP通信を用いたデータ転送方法の一例を示す。 暗号化を行う装置を用いたデータ転送方法の一例を示す。 実施形態1に係る通信システムの一例を示す。 実施形態1に係る送信側装置及び受信側装置の構成例を示す。 実施形態2に係る通信システムの一例を示す。 実施形態2に係る送信側装置及び受信側装置の構成例を示す。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
(実施形態1)
図4に、本実施形態に係る通信システムの一例を示す。本実施形態に係る通信システムは、2つのLANの間にWAN回線が接続された複数のVLANを備える。例えば、本実施形態に係る通信システムは、3つのVLAN10,20及び30を備える。
ユーザネットワーク#11とユーザネットワーク#12はVLAN10で接続されている。ユーザネットワーク#11からユーザネットワーク#12までのIPアドレスはVLAN10のユーザが管理している。ユーザネットワーク#21とユーザネットワーク#22を接続するVLAN20、及びユーザネットワーク#31とユーザネットワーク#32を接続するVLAN30についてもIPアドレスはVLANのユーザが管理している。
VLAN10は、ユーザネットワーク#11とユーザネットワーク#12の間にWAN回線が接続されている。VLAN20は、ユーザネットワーク#21とユーザネットワーク#22の間にWAN回線が接続されている。VLAN30は、ユーザネットワーク#31とユーザネットワーク#32の間にWAN回線が接続されている。
本実施形態に係る通信システムは、送信側ネットワーク間接続装置として機能する送信側装置W1と、受信側ネットワーク間接続装置として機能する受信側装置W2を備える。ユーザネットワーク#11,#21及び#31とWAN回線の間に、各VLANに共通の送信側装置W1が接続される。ユーザネットワーク#12,#22及び#32とWAN回線の間に、各VLAN10,20,30に共通の受信側装置W2が接続される。送信側装置W1と受信側装置W2は、各VLAN10,20,30に共通のWAN転送用VLAN100で接続されている。なお、WAN転送用VLANは、各VLAN10,20,30に個別に(例えばVLAN110、120、130のように)備わっていてもよい。
本実施形態では、ユーザが使用していないWAN転送用VLAN100を設け、送信側装置W1と受信側装置W2とのデータ転送時にWAN転送用VLAN100を使用する。このように、送信側装置W1と受信側装置W2の間のWAN回線においては、ユーザが利用するVLAN10,20,30とは異なるアウトバンドのWAN転送用VLAN100を用いるため、ユーザが使用しているネットワークにIPアドレスを割り当てる必要が無くなる。
パケットの転送例を以下に示す。パケットは任意であるが、本実施形態に係る発明は、TCPに基づいて送受信されるTCPパケットなど、ACKなどの応答信号を送信する必要のあるプロトコルに基づいて送受信されるパケットである場合に、高い効果が得られる。
ユーザNW#11からVLAN10に出力されたTCPパケットは、送信側装置W1で終端される。送信側装置W1で終端されたTCPパケットは、WAN転送用VLAN100のネットワーク経由でTCP高速化処理により、受信側装置W2へ転送される。
受信側装置W2へ転送されたパケットは、元のTCPパケット形式に戻し、ユーザNW#12に向けてVLAN10へ転送される。ユーザNW#21からユーザNW#22へのTCPパケット及び、ユーザNW#31からユーザNW#32へのTCPパケットについても同様に転送される。
図5に、送信側装置W1と受信側装置W2の構成例を示す。
送信側装置W1は、LAN側受信ポートとして機能するポートPL11,PL21及びPL31と、WAN側送信ポートとして機能するポートPW12,PW22,PW32及びPS100と、送信側制御回路11を備える。ポートPL11及びPW12はVLAN10に含まれ、ポートPL21及びPW22はVLAN20に含まれ、ポートPL31及びPW32はVLAN30に含まれる。
受信側装置W2は、WAN側受信ポートとして機能するポートPW11,PW21,PW31及びPR100と、LAN側送信ポートとして機能するポートPL12,PL22及びPL32と、受信側制御回路21を備える。ポートPW11及びPL12はVLAN10に含まれ、ポートPW21及びPL22はVLAN20に含まれ、ポートPW31及びPL32はVLAN30に含まれる。
ここで、送信側制御回路11は、CPU(Central Processing Unit)などの情報処理回路である。また送信側装置W1における各ポートPL11〜PL31、PW12〜32及びPS100は、コンピュータをこれらのポートとして機能させることで実現してもよい。この場合、送信側装置W1内のCPUが、記憶部(不図示)に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、各構成を実現する。受信側装置W2についても同様である。
WAN転送用VLAN100は、いずれのユーザも使用していないVLANである。WAN転送用VLAN100における送信側装置W1及び受信側装置W2には、それぞれWAN転送用VLAN100のTCP終端用IPアドレスを設定する。例えば、PS100のIPアドレスを192.168.1.2とし、PR100のIPアドレスを192.168.1.3とする。
送信側装置W1及び受信側装置W2は、各ポートのIPアドレスとVLANの対応関係を定めるVLAN終端用テーブルを備える。VLAN終端用テーブルには、VLAN10〜30をそのまま用いる場合とWAN転送用VLAN100を用いる場合の両方が定められている。VLANの各ユーザは、このどちらを用いるかを選択可能である。
WAN転送用VLAN100を用いてユーザNW#11からユーザNW#12へパケットを送信する場合、送信側制御回路11は、VLAN終端用テーブルに従って、ポートPL11の受信したパケットのプロトコル終端を行う。終端は、例えばパケットに分割されたデータを順序通りに並べて組み立てたり、データをパケットに分解したりすることをいう。そして、送信側制御回路11は、VLAN終端用テーブルに従って、ポートPL11の受信したパケットをWAN側送信ポートPS100に出力する。これにより、ユーザNW#11からからのパケットがポートPR100へ向けて送信される。例えば、VLAN10のTCPパケットのソースIPアドレスを192.168.1.2、デスティネーションIPアドレスを192.168.1.3とし、セッション情報と共にパケットを送信する。また、終端するプロトコルがTCPの場合、送信側制御回路11は、ユーザNW#12の端末に代わってユーザNW#11の端末に対するプトロコル上の応答を行う。
受信側制御回路21は、PR100がパケットを受信すると、パケットをポートPL12からユーザNW#12へ向けて送信する。このとき、受信側制御回路21は、VLAN終端用テーブルを参照しながら、ユーザNW#11に代わって、ユーザNW#12とのTCPに従った処理を行う。
VLAN10をそのまま用いてユーザNW#11からユーザNW#12へパケットを送信する場合、送信側制御回路11は、ポートPL11の受信したパケットをポートPW12へ出力する。これにより、パケットは、ポートPW11へ向けて送信される。この場合、送信側制御回路11は、ポートPL11の受信したパケットの終端を行わない。
受信側制御回路21は、ポートPW11がパケットを受信すると、パケットをポートPL12からユーザNW#12へ向けて送信する。このとき、受信側制御回路21は、ユーザNW#11に代わって、ユーザNW#12とのTCPに従った処理を行わない。
VLANの各ユーザは、VLAN10〜30とWAN転送用VLAN100のどちらを用いるかを送信データごとに選択可能であることが好ましい。この場合、送信側制御回路11は、ポートPL11,PL21又はPL31の受信したパケットの記載に基づいて、LAN側受信ポートの属するVLAN10,20又は30及びWAN転送用VLAN100のどちらのWAN側送信ポートに出力するのかを決定する。パケットの記載は、例えば、パケットのヘッダである。
送信側装置W1及び受信側装置W2におけるVLAN終端用テーブルは同期している。例えば、ユーザNW#11からユーザNW#12への接続要求があったときに、送信側装置W1及び受信側装置W2のVLAN終端用テーブルに、ユーザNW#11及びユーザNW#12の確立するセッションを登録する。
(実施形態2)
図6に、本実施形態に係る通信システムの一例を示す。図7に、送信側装置W1と受信側装置W2の構成例を示す。本実施形態に係る通信システムは、送信側装置W1と受信側装置W2を接続するリンクが冗長構成となっている。本実施形態では、送信側装置W1は、送信側装置W1と受信側装置W2の有効なリンクについて、送信側装置W1で終端されたTCPパケットを受信側装置W2に転送する。
VLAN10をそのまま用いてユーザNW#11からユーザNW#12へパケットを送信する場合、送信側制御回路11は、VLAN終端用テーブルに従って、ポートPL11に入力されたユーザNW#11の端末からのパケットのTCP通信を終端し、ポートPW12A又はPW12Bへ出力する。ポートPW12A又はPW12Bのどちらに出力するかは、リンクアグリゲーションの設定に依る。
WAN転送用VLAN100を用いてユーザNW#11からユーザNW#12へパケットを送信する場合は、実施形態1で説明したとおりである。WAN転送用VLAN100は、送信側装置W1と受信側装置W2の有効なリンク(ポートPS100A又はPS100B)について行う。
受信側制御回路21は、ポートPW11A、PW11B、PR100A又はPR100Bがパケットを受信すると、VLAN終端用テーブルに従って、元のTCPパケット形式に戻し、パケットをポートPL12からユーザNW#12へ向けて送信する。このとき、受信側制御回路21は、VLAN終端用テーブルを参照しながら、ユーザNW#11に代わって、ユーザNW#12とのTCPに従った処理を行う。
以上、ACKなどの応答信号を送信する必要のあるプロトコルに基づいて送受信されるパケットである場合について説明したが、本願発明はこれに限定されず、WAN上にVPNやVLANが多重化された任意のネットワークに適用することができる。
本発明は情報通信産業に適用することができる。
11:送信側制御回路
21:受信側制御回路
30:ユーザネットワーク
W1、W2、W1A、W1B、W2A、W2B:送信側装置
W2:受信側装置
10、10A、10B、20、20A、20B、30、30A、30B、100、100A、100B:VLAN
R1、R2:ルータ
PL11、PL21、PL31、PW12、PW22、PW32、PS100、PW11、PW21、PW31、PL12、PL22、PL32、PR100:ポート

Claims (5)

  1. 2つのLAN(Local Area Network)の間にWAN(Wide Area Network)回線が接続された複数のVLAN(Virtual Local Area Network)を備える通信システムであって、
    前記2つのLANの一方と前記WAN回線の間に、前記複数のVLANに共通の送信側ネットワーク間接続装置が接続され、
    前記WAN回線と前記2つのLANの他方の間に、前記複数のVLANに共通の受信側ネットワーク間接続装置が接続され、
    前記送信側ネットワーク間接続装置と前記受信側ネットワーク間接続装置は、前記複数のVLANに共通又は個別のWAN転送用VLANで接続され、
    前記送信側ネットワーク間接続装置と前記受信側ネットワーク間接続装置の、前記WAN転送用VLANが接続されているWAN側送信ポートには、前記複数のVLANとは独立した、終端後のTCPパケットから取り出されたデータをWAN側に転送するためのTCP終端用IPアドレスが割り当てられており、
    前記送信側ネットワーク間接続装置は、
    前記TCP終端用IPアドレスと前記複数のVLANの対応関係を定める送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルと、
    前記送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルに従って、前記複数のVLANのうちのいずれかのVLANを構成しかつ前記2つのLANの一方に接続されているLAN側受信ポートの受信したTCPパケットの終端を行い、終端後のデータを、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側送信ポートに出力するとともに、前記2つのLANの他方に代わって前記2つのLANの一方に対するTCPプロトコル上の応答を行う送信側制御回路と、を備え、
    前記受信側ネットワーク間接続装置は、
    前記送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルと同期した受信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルと、
    前記受信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルに従って、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側受信ポートの受信したデータを、前記LAN側受信ポートの属するVLANのTCPパケットの形式に戻し、前記LAN側受信ポートの属するVLANを構成しかつ前記2つのLANの他方に接続されているLAN側送信ポートに出力するとともに、前記2つのLANの一方に代わって前記2つのLANの他方に対するTCPプロトコル上の応答を行う受信側制御回路と、を備える、
    通信システム。
  2. 前記送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルは、前記LAN側受信ポートで受信したパケットの記載に基づいて、前記複数のVLANのいずれかに属するWAN側送信ポートに出力するのか、前記WAN転送用VLANに属するWAN側送信ポートに出力するのかを決定するものである、
    請求項1に記載の通信システム。
  3. 前記WAN転送用VLANは、前記複数のVLANのいずれのユーザも使用していないものである、
    請求項1又は2に記載の通信システム。
  4. 前記送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルには、前記複数のVLANをそのまま用いる場合と前記WAN転送用VLANを用いる場合の両方の各WAN側送信ポートのIPアドレスとVLANの対応関係が定められており、
    前記WAN転送用VLANを用いる場合に、
    前記送信側制御回路は、
    前記LAN側受信ポートの受信したパケットを前記WAN側送信ポートに出力する際に、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側送信ポートのTCP終端用IPアドレスをソースIPアドレスとし、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側受信ポートのTCP終端用IPアドレスをデスティネーションIPアドレスとして、前記2つのLANの他方に代わって前記2つのLANの一方に対するプロトコル上の応答を行い、
    前記受信側制御回路は、
    前記WAN側受信ポートの受信したパケットを前記LAN側送信ポートに出力する際に、前記2つのLANの一方に代わって前記2つのLANの他方に対するプロトコル上の応答を行う
    請求項1から3のいずれかに記載の通信システム。
  5. 2つのLANの間にWAN回線が接続された複数のVLANを備え、前記2つのLANの一方と前記WAN回線の間に、前記複数のVLANに共通の送信側ネットワーク間接続装置が接続され、前記WAN回線と前記2つのLANの他方の間に、前記複数のVLANに共通の受信側ネットワーク間接続装置が接続され、前記送信側ネットワーク間接続装置と前記受信側ネットワーク間接続装置は、前記複数のVLANに共通又は個別のWAN転送用VLANで接続されている通信システムにおける通信方法であって、
    前記送信側ネットワーク間接続装置と前記受信側ネットワーク間接続装置の前記WAN転送用VLANが接続されているWAN側送信ポートには、前記複数のVLANとは独立した、終端後のTCPパケットから取り出されたデータをWAN側に転送するためのTCP終端用IPアドレスが割り当てられており、
    前記送信側ネットワーク間接続装置が、前記TCP終端用IPアドレスと前記WAN転送用VLANの対応関係を定める送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルに従って、前記複数のVLANのうちのいずれかのVLANを構成しかつ前記2つのLANの一方に接続されているLAN側受信ポートの受信したTCPパケットの終端を行い、終端後のデータを、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側送信ポートに出力するとともに、前記2つのLANの他方に代わって前記2つのLANの一方に対するTCPプロトコル上の応答を行い、
    前記受信側ネットワーク間接続装置が、前記送信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルと同期した受信側ネットワーク間接続装置内VLAN終端用テーブルに従って、前記WAN転送用VLANに接続されているWAN側受信ポートの受信したデータを、前記LAN側受信ポートの属するVLANのTCPパケットの形式に戻し、前記LAN側受信ポートの属するVLANを構成しかつ前記2つのLANの他方に接続されているLAN側送信ポートに出力するとともに、前記2つのLANの一方に代わって前記2つのLANの他方に対するTCPプロトコル上の応答を行う、
    通信方法。
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