(57)【要約】【課題】ローカルネットワークで複数のホストが一つのＩＰアドレス（ＩＰＡ）を共有してインターネットに接続するＩＰ割当方法を提供する。【解決手段】本発明は、ＩＰアドレス割当を要求するインターネットアクセスゲートウェイ及びホストにＩＰＡを割当るＤＨＣＰサーバを備えるインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）とＤＨＣＰメッセージ通信を通じてＩＰＡが割り当てられるＤＨＣＰクライアントと、各ホストから受信したフレームのソースＭＡＣアドレスとポート番号を変更し変更情報をＨＡＰＴテーブルに貯蔵し、ＨＡＰＴテーブルを参照してＩＳＰから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更するＨＡＰＴモジュールと、データ衝突防止用のＬＩＡＴモジュールを備えるローカルアクセスポイントと、各ホストにＩＰＡを割り当てるＤＨＣＰサーバスプーファと、からなる。【選択図】図７
2004112801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ＩＰアドレス割当装置において、該ＩＰアドレス割当装置は、
　サービスプロバイダに接続され、少なくとも二つのホストに接続されるネットワーク装置を含み、
　該少なくとも二つのホストは第１ホストを含み、該サービスプロバイダは該第１ホストに第１プロトコルアドレスを割り当て、該第１プロトコルアドレスは少なくとも二つのホストそれぞれから転送されたフレームに含まれ、
　前記ネットワーク装置が、
　ホストからフレームを受信し、該ホストから受信したフレームのソースＭＡＣアドレスとポート番号を変更し、該変更したソースアドレスとポート番号を持つフレームをサービスプロバイダに転送し、該変更したソースＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵し、サービスプロバイダからフレームを受信し、第１テーブルにアクセスし、該サービスプロバイダから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵したアドレスと番号に基づいて変更し、該変更したデスティネーションアドレスとポート番号に対応するホストに該変更したデスティネーションアドレスと番号を持つフレームを転送する第１モジュールと；
　第１ホスト以外の全てのホストに第１プロトコルアドレスを割り当てて転送するサーバスプーファと、を含むことを特徴とするＩＰアドレス割当装置。
【請求項２】
　ネットワーク装置は、ダイナミックホスト構成プロトコルメッセージ通信を通じてサービスプロバイダによって第２プロトコルアドレスが割り当てられるクライアントをさらに含む請求項１記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項３】
　第１プロトコルアドレスは、インターネットアクセスのために少なくとも二つのホストからサービスプロバイダに転送されるフレーム内のソースＩＰアドレスに対応する請求項１記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項４】
　ネットワーク装置は、少なくとも二つのホストのいずれか一つから少なくとも二つのホストのうち他の一つに転送される内部ホストフレーム内のプロトコルアドレスを変更する第２モジュールをさらに含む請求項３記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項５】
　第１モジュールは、サービスプロバイダから受信したフレームがブロードキャストフレームとマルチキャストフレームの中から選択されたフレームである場合、サービスプロバイダから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更しない請求項４記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項６】
　ネットワーク装置は、ダイナミックホスト構成プロトコルメッセージ通信を通じてサービスプロバイダによって第２プロトコルアドレスが割り当てられるクライアントをさらに含む請求項５記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項７】
　プロトコルアドレスはＩＰアドレスに対応し、クライアントはダイナミックホスト構成プロトコルクライアントに対応し、サービスプロバイダは第１ＩＰアドレス及び第２ＩＰアドレスの割当を行うダイナミックホスト構成プロトコルサーバを含み、第１モジュールと第１テーブルはハードウェアアドレスポート変換モジュールとハードウェアアドレスポート変換テーブルにそれぞれ対応する請求項６記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項８】
　第１モジュールはサービスプロバイダから受信したフレームがブロードキャストフレームとマルチキャストフレームの中から選択したフレームである場合、サービスプロバイダから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更しない請求項１記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項９】
　ネットワーク装置は、複数のプロトコルアドレスを第２テーブルに登録する第２モジュールをさらに含み、複数のプロトコルアドレスはホストのうちいずれか一つのＭＡＣアドレスにそれぞれ対応し；
　該第２モジュールが第１ソースプロトコルアドレスと第１デスティネーションプロトコルアドレスを持つ内部ホストフレームを受信すると、該第２モジュールは第２テーブルにアクセスし、内部ホストフレームの第１ソースプロトコルアドレスとデスティネーションプロトコルアドレスを第２テーブルに登録した内部ホストフレームのアドレスに基づき置き換えて変更し、該変更した内部ホストフレームを第１デスティネーションプロトコルアドレスに対応するホストに転送し、内部ホストフレームが少なくとも二つのホストのうちいずれか一つから少なくとも二つのホストのうち他の一つに転送されるフレームである請求項１記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項１０】
　プロトコルアドレスのそれぞれは同一サブネットに存在し、複数のプロトコルアドレスは第１プロトコルアドレスを含み、第１テーブル及び第２テーブルはネットワーク装置内に備えられる請求項９記載のＩＰアドレス割当装置。
【請求項１１】
　ローカルネットワーク内でＩＰアドレスを割り当てる方法において、該ＩＰアドレス割当方法は、
　ローカルネットワークはインターネットサービスプロバイダと少なくとも二つのホストに接続されたインターネットアクセスゲートウェイを含み、少なくとも二つのホストのそれぞれは第２ＩＰアドレスを利用してインターネットサービスプロバイダを通じてインターネットにアクセスする場合に；
　インターネットアクセスゲートウェイがブートされた場合に第１ＩＰアドレスを該インターネットアクセスゲートウェイに割り当てる過程と；
　該インターネットアクセスゲートウェイに接続した少なくとも二つのホストの中から選択した第１ホストにより行われる第２ＩＰアドレスを要求する過程と、
　該要求に対応して、第２ＩＰアドレスを第１ホストに割り当てる過程と；
　該第２ＩＰアドレスを第１ホストに割り当てる過程及び前記第１ＩＰアドレスをインターネットアクセスゲートウェイに割り当てる過程がインターネットサービスプロバイダ内に備えられるダイナミックホスト構成プロトコルサーバにより行われ；
　第２ＩＰアドレスが第１ホストに割り当てられる場合にダイナミックホスト構成プロトコルサーバから第１ホストに転送される第２ＩＰアドレスを含むネットワーク構成情報をキャプチャーする過程と；
　インターネットアクセスゲートウェイに備えられたダイナミックホスト構成プロトコルサーバスプーファ内にキャプチャーしたネットワーク構成情報を貯蔵する過程と；
　第２ＩＰアドレスを第１ホスト以外の他のホストに割り当てる過程と；を含むことを特徴とするＩＰアドレス割当方法。
【請求項１２】
　第２ＩＰアドレスを第１ホスト以外の他のホストに割り当てる過程は、ダイナミックホスト構成プロトコルサーバスプーファ内に貯蔵したネットワーク構成情報に基づいてダイナミックホスト構成プロトコルサーバスプーファにより行われ、第１ホスト以外の他のホストからのＩＰアドレス割り当て要求に応答して行われる請求項１１記載のＩＰアドレス割当方法。
【請求項１３】
　ホストからフレームを受信する過程と；
　ホストから受信したフレームのソースＭＡＣアドレスとポート番号を変更する過程と；
　変更したソースアドレスとポート番号を持つフレームをサービスプロバイダに転送する過程と；
　変更したソースＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵する過程と；
　サービスプロバイダからフレームを受信する過程と；
　第１テーブルにアクセスする過程と；
　サービスプロバイダから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵したアドレスとポート番号に基づいて変更する過程と；
　変更したデスティネーションアドレスとポート番号を持つフレームを変更したデスティネーションアドレスとポート番号に対応するホストに転送する過程と；
　一つのホストの一つのＭＡＣアドレスにそれぞれ対応し、第２プロトコルアドレスを含むが第１プロトコルアドレスを含まない同一サブネット内に存在する複数のプロトコルアドレスを第２テーブルに登録する過程と；
　第１ソースアドレスと第１デスティネーションアドレスを持つ内部ホストフレームを受信する過程と；
　第２テーブルにアクセスする過程と；
　内部ホストフレームの第１ソースプロトコルアドレスとデスティネーションプロトコルアドレスを第２テーブルに登録した内部ホストフレームのアドレスに基づき置き換えて変更する過程と；
　内部ホストフレームは、少なくとも二つのホストのうちいずれか一つから少なくとも二つのホストのうち他の一つに転送されるものであり、変更した内部ホストフレームを第２デスティネーションプロトコルアドレスに対応するホストに転送する過程と；を含む請求項１１記載のＩＰアドレス割当方法。
【請求項１４】
　サービスプロバイダから受信したフレームがブロードキャストフレームとマルチキャストフレームの中から選択したフレームでない場合、デスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更しない請求項１３記載のＩＰアドレス割当方法。
【請求項１５】
　少なくとも二つのホストとサービスプロバイダがネットワーク装置に接続されるネットワークにおけるＩＰアドレスの割当方法において、
　インターネットアクセスのために少なくとも二つのホストのいずれか一つからサービスプロバイダに転送されるフレーム内のソースＩＰアドレスに対応する第１プロトコルアドレスをネットワーク内の少なくとも一つのホストの中から選択した第１ホストに該サービスプロバイダが割り当てる過程と；
　第１プロトコルアドレスを第１ホスト以外の全てのホストに割り当てて転送する過程と；
　ホストからフレームを受信する過程と；
　ホストから受信したフレームのソースＭＡＣアドレスとポート番号を変更する過程と；
　変更したソースアドレスとポート番号を持つフレームをサービスプロバイダに転送する過程と；
　変更したソースＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵する過程と；
　サービスプロバイダからフレームを受信する過程と；
　第１テーブルにアクセスする過程と；
　サービスプロバイダから受信したデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルのアドレスとポート番号に基づいて変更する過程と；
　変更したデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を持つフレームを変更したデスティネーションアドレスとポート番号に対応するホストに転送する過程と；を含むことを特徴とするＩＰアドレス割当方法。
【請求項１６】
　少なくとも二つのホストのいずれか一つから他のホストに転送される内部ホストフレーム内のプロトコルアドレスを変更する過程をさらに含む請求項１５記載のＩＰアドレス割当方法。
【請求項１７】
　サービスプロバイダから転送されたフレームがブロードキャストフレームとマルチキャストフレームの中から選択されたフレームである場合、デスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更しない請求項１６記載のＩＰアドレス割当方法。
【請求項１８】
　各プロトコルアドレスが一つのホストの一つのＭＡＣアドレスにそれぞれ対応する複数のプロトコルアドレスを第２テーブル内に貯蔵する過程と；
　第１ソースアドレスと第１デスティネーションアドレスを持つ内部ホストフレームを受信する過程と；
　第２テーブルにアクセスする過程と；
　内部ホストフレームの第１ソースと第１デスティネーションプロトコルアドレスを第２テーブルに登録された内部ホストフレームのアドレスに基づき置き換えて変更する過程と；
　内部ホストフレームは少なくとも二つのホストのいずれか一つから他の一つに転送されるものであり、変更した内部ホストフレームを第１デスティネーションプロトコルアドレスに対応するホストに転送する過程と；をさらに含む請求項１５記載のＩＰアドレス割当方法。
【請求項１９】
　各複数のプロトコルアドレスは、同一サブネットに存在し、第１プロトコルアドレスを含む請求項１８記載のＩＰアドレス割当方法。
【請求項２０】
　ネットワーク装置がブートされた場合に第２ＩＰアドレスをサービスプロバイダがネットワーク装置に割り当てる過程をさらに含み、
　第１プロトコルアドレスを第１ホスト以外の全てのホストに割り当てて転送する過程は、ネットワーク装置内に備えられたサーバスプーファにより行われる請求項１９記載のＩＰアドレス割当方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、ネットワークでＩＰ(Internet Protocol)アドレスを割り当てる装置及び方法に関し、特に、特定ローカルネットワークに接続された全ての情報端末に同じＩＰアドレスを割り当てる装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　オフィス及び一般家庭などに構築されローカルネットワーク(Local Network)に接続されたＰＣ等の情報端末をインターネットに接続するためには、ホストとなる各情報端末に識別可能なＩＰアドレスを付与する必要がある。したがって、複数のホストがインターネットに接続するためにはインターネットに接続するホスト数だけＩＰアドレスを割り当てなければならない。
【０００３】
　しかし、ＩＰアドレスの枯渇問題により複数個のパブリックＩＰアドレス(Public IP Address)を割り当てるのが困難である。より多くのホストがインターネットに接続するために、それぞれのホストが自分のＩＰアドレスをもって電話機ライン、ケーブルモデム(Cable Modem：ＣＭ)、無線ネットワークと他の装置、およびネットワークに接続する時、利用可能なＩＰアドレスの数が減少してしまう。
【０００４】
　このような問題を解決するために、ＮＡＴ(Network Address Translation)を用い、複数のホストが一つのＩＰアドレスを共有できるようにする方法が提案されたが、ＮＡＴは、システムの誤動作を招いたり、パケットを誤った位置に導いたりする問題を招く。
【０００５】
　このようなＩＰアドレスに関する研究結果が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】米国特許第６３８１６３８号明細書
【特許文献２】米国特許第６１５７９５０号明細書
【特許文献３】米国特許第６３５３６１４号明細書
【０００６】
　ＮＡＴはプライベートネットワークのＩＰアドレスを公衆ネットワークのＩＰアドレスに変換するのに利用される。ＮＡＴは公衆インターネットと個人私設ネットワーク間の境界で両方を中継する装置に使用される技術であって、プライベートＩＰアドレス(Private IP Address)とポート番号を公衆ＩＰアドレス(Public IP Address)とポート番号にリアルタイムで変換することによって一般的なインターネットサービスを使用可能にする。
【０００７】
　以下、従来技術によるＮＡＴを使用する方法について述べる。便宜上、ケーブルネットワークを基準にして説明する。ＮＡＴを使って単一ＩＰアドレスを共有する場合、ローカルネットワークに接続されているホストはプライベートＩＰアドレスを使用し、ローカルネットワークをインターネットに接続する顧客他内装値（ＣＰＥ：Customer Premise Equipment）やＣＬＥ(Carrier Leased Equipment)等はそのプライベートＩＰアドレスを割り当てられたパブリックＩＰアドレスに変換する。この時、ＩＰパケットフィールド(IP Packet Field)にあるポート番号フィールド(Port Number Field)を各ホストごとに異ならせて割り当てＩＰパケット(IP Packet)のパスを区分する。ＮＡＴはＮＡＴテーブルを参照してＩＰアドレス変換を行う。
【０００８】
　例えば、ＣＰＥに割り当てられたパブリックＩＰアドレスが211.198.1.1であり、各ホストにはプライベートＩＰアドレスが10.0.0.1〜10.0.0.9と割り当てられていると仮定する。ローカルネットワークにある９台のホストのマックアドレス(MAC(medium access control) Address)は、下記表１のＮＡＴテーブルのように0000F0111101〜0000F0111109と９個が付与されており、ＣＭのイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレス(Ethernet（登録商標） MAC Address)は0000F0000001であり、ＩＰアドレスが108.100.1.7である一つのインターネット上のホストのイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスが009027CCD033であると仮定する。下記表１にＮＡＴテーブルの一例を示す。
【０００９】
【表１】
2004112801.tif 000003
【００１０】
　図１は、従来技術によるＮＡＴを用いて、ローカルネットワークから送信されたフレームの転送過程を示す図である。一般に、ネットワークの全体は、ローカルネットワーク１００、インターネットサービスプロバイダ１１０、インターネット１２０とから構成される。ケーブルネットワークを考慮に入れるとき、インターネットサービスプロバイダ１１０はＣＭＴＳ(Cable Modem Termination System)と見なすことができる。ローカルネットワーク１００が送信したフレームはローカルアクセスポイント(Local Access Point)１０２、アドレス変換プロセス(Address Translation Process)１０４及びリモートアクセスポイント(Remote Access Point)１０６を通じてインターネット１２０に転送される。アドレス変換プロセス１０４はＮＡＴテーブル１０８を参照してローカルネットワーク１００から受信したフレームに対するアドレス変換を行う。表１はＮＡＴテーブル１０８の一例を示している。
【００１１】
　図２(Ａ)〜図２(Ｄ)は、図１のローカルネットワークの送信したフレームがインターネットまで転送される各段階のフレーム構造を示している。図２(Ａ)は、ローカルネットワーク１００がローカルアクセスポイント１０２に転送するフレーム構造である。つまり、図１の（１）（図中丸付文字）に該当する。図２(Ｂ)は、ローカルアクセスポイント１０２がアドレス変換プロセス１０４に転送するフレームの構造である。つまり、図１の（２）（図中丸付文字）に該当する。図２(Ｃ)は、アドレス変換プロセス１０４がリモートアクセスポイント１０６に転送するフレームの構造である。つまり、図１の（３）（図中丸付文字）に該当する。図２(Ｄ)は、リモートアクセスポイント１０６がインターネット１２０に転送するフレーム構造である。つまり、図１の（４）（図中丸付文字）に該当する。図２(Ａ)〜図２(Ｄ)に示したフレーム構造から分かるように、ローカルアクセスポイント１０２はフレームのデスティネーション(destination:ＤＥＳＴ) ＭＡＣフィールドとソース(source:ＳＲＣ) ＭＡＣフィールドを除去する役割を果たす。アドレス変換プロセス１０４はフレームのＳＲＣ ＩＰフィールドとＳＲＣポート(port)に対する変換を行う。リモートアクセスポイント１０６は変換されたフレームにＤｅｓｔ ＭＡＣフィールドとＳＲＣ ＭＡＣフィールドを付加する。
【００１２】
　図３は、従来技術によるＮＡＴを用いて、インターネットから受信したフレームをローカルネットワークに転送する過程を示す図である。図３は、各過程（１）、（２）、（３）及び（４）（図中丸付文字）を示している。インターネット１２０から受信したフレーム４００又はパケット４００（図４）のデータは、図１に示された過程と反対の過程を通じてローカルネットワーク１００に伝達される。図４(Ａ)〜(Ｄ)は、図３に示した、インターネット１２０から受信したフレームがローカルネットワークまで転送される各段階のフレーム構造４００、４０２、４０４、４０６を示している。図４(Ａ)〜図４(Ｄ)は、図３に示した段階で、インターネット１２０からローカルネットワークに転送され、図１に示した過程と反対となる。また、図４(Ａ)〜図４(Ｄ)に示したフレーム形式の配列も、図２(Ａ)〜図２(Ｄ)に示したものと反対となる。例えば、図１及び図２(Ａ)の過程（１）に対応するフレーム構造２００ではDEST MAC 0000F0000001とSRC MAC 0000F0111102を示しているのに対し、図３及びび図４(Ｄ)の過程（４）に対応するフレーム構造４０６ではDEST MAC 0000F0111102とSRC MAC 0000F0000001を示している。図４(Ａ)〜図４(Ｄ)に示したフレームに対する説明は省略する。
【００１３】
　このようなＮＡＴを利用する従来技術には、ＲＦＣ(Request for comments)１６３１に明示されているように、ＮＡＴの限界性による諸問題がある。これらの問題は、次の通りである。まず、第一に、ＮＡＴテーブルが増加するにつれて性能(performance)が低下する。第二に、ミス−アドレシング(mis-addressing)の可能性が増加する。第三に、特定アプリケーションの適用に問題がある。第四に、ホストのアイデンティティ(identity)を隠すことでプライバシーを保つことはできるが、一般的には否定的な効果(negative effect)を招く。第五に、ＳＮＭＰ(Simple Network Management Protocol)、ＤＮＳ(Domain Name Server/Service)における問題が存在する。特に、プライベートＩＰアドレスとＮＡＴを使ってパブリックＩＰアドレスに変換する場合、ＩＰアドレス情報が入力される位置などがアプリケーションシステムによって統一されていないため、ＩＰアドレス情報がパケットのデータ領域にもコピーされるなどの問題が発生するおそれがある。すなわち、図２及び図４に示すように、ＩＰアドレスやポート番号(port number)は変更できるが、データフィールドに含まれているＩＰアドレスはプライベートＩＰアドレスがそのまま存在するため、システムの誤動作を招いたりパケットが誤った所に導かれたりするおそれがある。この場合、ＩＰパケットのヘッドフィールド(Head Field)はＮＡＴを使用して変換されるが、データフィールドにあるＩＰアドレスは変換されず、ＮＡＴを使用する場合には動作しないアプリケーションシステムが存在するため問題となる。かかる問題を改善するために、ＮＡＴで全パケットに対してデータフィールドの内容を検索し、該当プライベートＩＰアドレスがあると、それを変換する方法を採用することができるが、この場合には性能が大きく低下する問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　したがって、本発明は、インターネットに接続するために構築されるローカルネットワークで複数のホストが単一ＩＰアドレスを共有してインターネットに接続できるようにするためのＩＰ割当装置及び方法を提供することにその目的がある。
【００１５】
　また、本発明の他の目的は、ＮＡＴを使用することなく、複数のホストが単一ＩＰアドレスを共有できるようにするＩＰ割当装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
　上記の目的を達成するために、本発明は、一つのインターネットアクセスゲートウェイと該インターネットアクセスゲートウェイに接続される少なくとも一つのホストとから構成される一つのローカルネットワークにおいて、一つのローカルネットワークを構成するホストにＩＰアドレスを割り当てる場合、該ホストが同一パブリックＩＰアドレスを利用してインターネットに接続できるようにＩＰアドレスを割り当てる装置として、ＩＰアドレスの割り当てを要求するインターネットアクセスゲートウェイ及びホストに対してＩＰアドレスを割り当てるダイナミックホスト構成プロトコル(ＤＨＣＰ)サーバを備えるインターネットサービスプロバイダと、ダイナミックホスト構成プロトコルメッセージ通信を通じてＩＰアドレスが割り当てられるダイナミックホスト構成プロトコル(ＤＨＣＰ)クライアントと、各ホストから受信するフレームのソースＭＡＣアドレスとポート番号を変更してその変更情報をＨＡＰＴ(hardware address port translation)テーブルに貯蔵し、該ＨＡＰＴテーブルを参照してインターネットサービスプロバイダから受信するフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更するＨＡＰＴモジュールと、ホストが同一パブリックＩＰアドレスを持つことから発生する衝突を防止するＬＩＡＴ(local IP address translation)モジュールを備えるローカルアクセスポイントと、各ホストに対してＩＰアドレスを割り当てるダイナミックホスト構成プロトコルサーバの機能を行うダイナミックホスト構成プロトコルサーバスプーファと、からなるＩＰアドレス割当装置を提供する。
【００１７】
　また、本発明は、サービス提供者に接続され、少なくとも二つのホストに接続されるネットワーク装置をふくみ、少なくとも二つのホストは第１ホストを含み、サービスプロバイダは第１ホストに第１プロトコルアドレスを割り当て、第１プロトコルアドレスは少なくとも二つのホストそれぞれから転送されたフレームに含まれ；ネットワーク装置が、ホストからフレームを受信し、ホストから受信したフレームのソースＭＡＣ(Media Access Control)アドレスとポート番号を変更し、変更したソースアドレスとポート番号を持つフレームをサービスプロバイダに転送し、変更したソースＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵し、サービスプロバイダからフレームを受信し、第１テーブルにアクセスし、サービスプロバイダから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵したアドレスと番号に基づいて変更し、変更したデスティネーションアドレスとポート番号に対応するホストに変更したデスティネーションアドレスと番号を持つフレームを転送し；第１ホスト以外の全てのホストに第１プロトコルアドレスを割り当てて転送するサーバスプーファと；を含むＩＰアドレス割当装置を提供する。
【００１８】
　ネットワーク装置は、ダイナミックホスト構成プロトコルメッセージ通信を通じてサービスプロバイダによって第２プロトコルアドレスが割り当てられるクライアントをさらに含むことができる。
【００１９】
　第１プロトコルアドレスは、インターネットアクセスのために少なくとも二つのホストからサービスプロバイダに転送されるフレーム内のソースＩＰアドレスに対応するとよい。
【００２０】
　ここで、ネットワーク装置は、少なくとも二つのホストのいずれか一つから少なくとも二つのホストのうち他の一つに転送される内部ホストフレーム内のプロトコルアドレスを変更する第２モジュールをさらに含むことができる。
【００２１】
　第１モジュールは、サービスプロバイダから受信したフレームがブロードキャストフレームとマルチキャストフレームの中から選択されたフレームである場合、サービスプロバイダから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更しないとよい。
【００２２】
　この場合、ネットワーク装置は、ダイナミックホスト構成プロトコルメッセージ通信を通じてサービスプロバイダにより第２プロトコルアドレスが割り当てられるクライアントをさらに含むことができる。
【００２３】
　プロトコルアドレスはＩＰアドレスに対応し、クライアントはダイナミックホスト構成プロトコルクライアントに対応し、サービスプロバイダは第１ＩＰアドレス及び第２ＩＰアドレスの割当を行うダイナミックホスト構成プロトコルサーバを含み、第１モジュールと第１テーブルはハードウェアアドレスポート変換モジュールとハードウェアアドレスポート変換テーブルにそれぞれ対応するとよい。
【００２４】
　このＩＰアドレス装置では、第１モジュールはサービスプロバイダから受信したフレームがブロードキャストフレームとマルチキャストフレームの中から選択したフレームである場合、サービスプロバイダから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更しないとよい。
【００２５】
　ネットワーク装置は、複数のプロトコルアドレスを第２テーブルに登録する第２モジュールをさらに含み、複数のプロトコルアドレスはホストのうちいずれか一つのＭＡＣアドレスにそれぞれ対応し；該第２モジュールが第１ソースプロトコルアドレスと第１デスティネーションプロトコルアドレスを持つ内部ホストフレームを受信すると、該第２モジュールは第２テーブルにアクセスし、内部ホストフレームの第１ソースプロトコルアドレスとデスティネーションプロトコルアドレスを第２テーブルに登録した内部ホストフレームのアドレスに基づき置き換えて変更し、該変更した内部ホストフレームを第１デスティネーションプロトコルアドレスに対応するホストに転送し、内部ホストフレームが少なくとも二つのホストのうちいずれか一つから少なくとも二つのホストのうち他の一つに転送されるフレームであるとよい。
【００２６】
　この場合、プロトコルアドレスのそれぞれは同一サブネットに存在し、複数のプロトコルアドレスは第１プロトコルアドレスを含み、第１テーブル及び第２テーブルはネットワーク装置内に備えられるとよい。
【００２７】
　さらに、本発明では、ローカルネットワーク内でＩＰアドレスを割り当てる方法において、ローカルネットワークはインターネットサービスプロバイダと少なくとも二つのホストに接続されるインターネットアクセスゲートウェイを含み、少なくとも二つのホストそれぞれは第２ＩＰアドレスを利用してインターネットサービスプロバイダを通じてインターネットにアクセスする場合に；インターネットアクセスゲートウェイがブートされた場合に第１ＩＰアドレスをインターネットアクセスゲートウェイに割り当てる過程と；インターネットアクセスゲートウェイに接続した少なくとも二つのホストの中から選択した第１ホストにより行われる第２ＩＰアドレスを要求する過程と；この要請に対応して、第２ＩＰアドレスを第１ホストに割り当てる過程と；第２ＩＰアドレスを第１ホストに割り当てる過程及び第１ＩＰアドレスをインターネットアクセスゲートウェイに割り当てる過程がインターネットサービスプロバイダ内に備えられるダイナミックホスト構成プロトコルサーバにより行われ；第２ＩＰアドレスが第１ホストに割り当てられる場合にダイナミックホスト構成プロトコルサーバから第１ホストに転送される第２ＩＰアドレスを含むネットワーク構成情報をキャプチャーする過程と；インターネットアクセスゲートウェイ内に備えられたダイナミックホスト構成プロトコルサーバスプーファ内にキャプチャーしたネットワーク構成情報を貯蔵する過程と；第２ＩＰアドレスを第１ホスト以外の他のホストに割り当てる過程と；を含むＩＰアドレス割当方法を提供する。
【００２８】
　第２ＩＰアドレスを第１ホスト以外の他のホストに割り当てる過程は、ダイナミックホスト構成プロトコルサーバスプーファ内に貯蔵したネットワーク構成情報に基づいてダイナミックホスト構成プロトコルサーバスプーファにより行われ、第１ホスト以外の他のホストからのＩＰアドレス割り当て要求に応答して行われるとよい。
【００２９】
　このＩＰアドレス割当方法は、ホストからフレームを受信する過程と；ホストから受信したフレームのソースＭＡＣアドレスとポート番号を変更する過程と；変更したソースアドレスとポート番号を持つフレームをサービスプロバイダに転送する過程と；変更したソースＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵する過程と；サービスプロバイダからフレームを受信する過程と；第１テーブルにアクセスする過程と；サービスプロバイダから受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵したアドレスとポート番号に基づいて変更する過程と；変更したデスティネーションアドレスとポート番号を持つフレームを変更したデスティネーションアドレスとポート番号に対応するホストに転送する過程と；一つのホストの一つのＭＡＣアドレスにそれぞれ対応し、第２プロトコルアドレスを含むが第１プロトコルアドレスを含まない同一サブネット内に存在する複数のプロトコルアドレスを第２テーブルに登録する過程と；第１ソースアドレスと第１デスティネーションアドレスを持つ内部ホストフレームを受信する過程と；第２テーブルにアクセスする過程と；内部ホストフレームの第１ソースプロトコルアドレスとデスティネーションプロトコルアドレスを第２テーブルに登録した内部ホストフレームのアドレスに基づき置き換えて変更する過程と；内部ホストフレームは、少なくとも二つのホストのうちいずれか一つから少なくとも二つのホストのうち他の一つに転送されるものであり、変更した内部ホストフレームを第２デスティネーションプロトコルアドレスに対応するホストに転送する過程と；を含むとよい。
【００３０】
　この場合、サービスプロバイダから受信したフレームがブロードキャストフレームとマルチキャストフレームの中から選択したフレームでない場合、デスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更しないようにするとよい。
【００３１】
　さらにまた、本発明では、少なくとも二つのホストとサービスプロバイダがネットワーク装置に接続されるネットワークにおけるＩＰアドレス割当方法において、インターネットアクセスのために少なくとも二つのホストのいずれか一つからサービスプロバイダに転送されるフレーム内のソースＩＰアドレスに対応する第１プロトコルアドレスをネットワーク内の少なくとも一つのホストの中から選択した第１ホストに該サービスプロバイダが割り当てる過程；第１プロトコルアドレスを第１ホスト以外の全てのホストに割り当てて転送する過程と；ホストからフレームを受信する過程と；ホストから受信したフレームのソースＭＡＣアドレスとポート番号を変更する過程と；変更したソースアドレスとポート番号を持つフレームをサービスプロバイダに転送する過程と；変更したソースＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルに貯蔵する過程と；サービスプロバイダからフレームを受信する過程と；第１テーブルをアクセスする過程と；サービスプロバイダから受信したデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を第１テーブルのアドレスとポート番号に基づいて変更する過程と；変更したデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を持つフレームを変更したデスティネーションアドレスとポート番号に対応するホストに転送する過程と；を含むネットワークでのＩＰアドレス割当方法を提供する。
【００３２】
　このＩＰアドレス割当方法では、少なくとも二つのホストのいずれか一つから他のホストに転送される内部ホストフレーム内のプロトコルアドレスを変更する過程をさらに含むとよい。
【００３３】
　サービスプロバイダから転送されたフレームがブロードキャストフレームとマルチキャストフレームの中から選択されたフレームである場合、デスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を変更しないようにするとよい。
【００３４】
　また、このＩＰアドレス割当方法では、各プロトコルアドレスが一つのホストの一つのＭＡＣアドレスにそれぞれ対応する複数のプロトコルアドレスを第２テーブル内に貯蔵する過程と；第１ソースアドレスと第１デスティネーションアドレスを持つ内部ホストフレームを受信する過程と；第２テーブルにアクセスする過程と；内部ホストフレームの第１ソースと第１デスティネーションプロトコルアドレスを第２テーブルに登録された内部ホストフレームのアドレスに基づき置き換えて変更する過程と；内部ホストフレームは少なくとも二つのホストのいずれか一つから他の一つに転送されるものであり、変更した内部ホストフレームを第１デスティネーションプロトコルアドレスに対応するホストに転送する過程と；をさらに含むとよい。
【００３５】
　この場合、各複数のプロトコルアドレスは、同一サブネットに存在し、第１プロトコルアドレスを含むとよい。
【００３６】
　ネットワーク装置がブートされた場合に第２ＩＰアドレスをサービスプロバイダがネットワーク装置に割り当てる過程をさらに含み、第１プロトコルアドレスを第１ホスト以外の全てのホストに割り当てて転送する過程は、ネットワーク装置内に備えられたサーバスプーファにより行われるようにするとよい。
【発明の効果】
【００３７】
　本発明によれば、複数のホストが一つの公衆ＩＰアドレスを共有してインターネットに接続するため、公衆ＩＰアドレスの枯渇問題を解決することができる。また、ＮＡＴを使用しないＩＰアドレス共有方法を具現してＮＡＴ使用による問題点を解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
　以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には同一の参照符号を共通使用し、周知技術については適宜説明を省略するものとする。
【００３９】
　図５〜図２７を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。本発明の一実施形態では、多数のホストが単一のＩＰアドレスを共有してインターネットにアクセスする方法を示す。従って、インターネットサービスプロバイダとホスト間に単一の公衆ネットワークを使用する方法が使用される。インターネットサービスプロバイダはケーブルネットワークのＣＭＴＳに対応する。本発明の一実施形態に係る方法は、異なるネットワーク間のアドレス変換を行うために利用されるＮＡＴを使用することなく、多数のホストが単一のＩＰアドレスを共有する。
【００４０】
　以下、本発明の一実施形態では、ＣＭＴＳとホスト間に単一公衆ネットワークを構築するために、ＣＭ(通常のネットワークで“インターネットアクセスゲートウェイ”に該当する)がダイナミックホスト構成プロトコル(Dynamic Host Configuration Protocol：ＤＨＣＰ)サーバスプーファ(Spoofer)を使用する。ＤＨＣＰサーバスプーファは、各ホストに同じネットワーク構成情報(Network Configuration Information)を提供する。これにより、全ホストのＩＰアドレスは、ＣＭＴＳが割り当てたパブリックＩＰアドレスと同一になる。ＣＭは、ＣＭＴＳとホスト間にＩＰパケットを伝達する場合にブリッジ(Bridge)として動作し、各ホストのＩＰパケットを区別する機能を持つハードウェアアドレスポート変換(Hardware Address Port Translation：ＨＡＰＴ)モジュールをさらに具備する。また、ＣＭは、ＣＭに接続される各ホスト間のＩＰアドレス衝突を防止するローカルＩＰアドレス変換(Local IP Address TranslationＬＩＡＴ’)機能を持つＬＩＡＴモジュールをさらに具備するとよい。
【００４１】
　図５は、本発明の一実施形態によるケーブルネットワークの構成図である。図５に示すように、複数のホスト５１０は実線５１０ｂで表示した有線(例えば、RJ-45(100/10Base-T))あるいは点線５１０ａで表示した無線を通じてＣＭ(一般的なネットワーク構成のインターネットアクセスゲートウェイ(Internet Access Gateway)に該当するが、この一実施形態ではＣＭ（ケーブルモデム）と称する)５００に接続される。ＣＭ５００とＣＭに接続された全ホストは、ＣＭＴＳ１１０によって割り当てられたパブリックＩＰアドレスが提供される単一公衆ネットワークを構成する。ＣＭＴＳ１１０は、インターネット１２０に接続される。ここで、ＣＭＴＳ１１０をインターネットサービスプロバイダとも称する。
【００４２】
　図６は、本発明の一実施形態による図５のケーブルネットワークを構成するＣＭ５００の基本動作過程を示す図である。ＣＭ５００は、ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２及び標準ＤＨＣＰクライアント６０６を少なくとも具備する。ＣＭ５００のＤＨＣＰクライアント６０６は、ＣＭＴＳ１１０のＤＨＣＰサーバに接続することでＩＰアドレスが割り当てられる。ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２はＣＭ５００に接続されるホストに対してＤＨＣＰサーバに該当する機能を行う。ローカルアクセスポイント６００とリモートアクセスポイント６０４もまた、ＣＭ５００内に含まれる。
【００４３】
　一般に、スプーフィング技術は、システムから転送されたパケットがそのシステムの実アドレスと異なるようにするか又は仮想の所定アドレスから生成されるように見えるようにするパケットヘッダの変形又は構成を含むことができる。このようなスプーフィング技術は図６に示したスプーフィングサーバ（ＤＨＣＰサーバスプーファ）６０２により利用される。
【００４４】
　図７は、本発明の一実施形態による図６のＣＭがＩＰアドレススプーフィングを行う機能ブロックを示す図である。この一実施形態でRJ-45(10/100Base-T)を通じたＣＭ５００への接続は、無線ＬＡＮ(Wireless LAN)のようにＴＣＰ／ＩＰ(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)通信が常にローカルアクセスポイント６００を経由して行われるシステムでなされるとよい。つまり、RJ-45を通じてＣＭ５００とホスト間にハブ(hub)のようなデバイスをおき、多数台のホストを共有させてはいけない。無線ＬＡＮを具備するＣＭ５００では、全パケットがＣＭ５００のローカルアクセスポイント６００に収集された後に該当ホスト５１０へ伝達される特徴を持つ。図７は、無線ＭＡＣ７０２とイーサネット（登録商標）ＭＡＣ７０４を含むローカルアクセスポイントＭＡＣ７００、ＨＡＰＴ ／ＬＩＡＴ７０６、ＡＲＰ７０８及びリモートアクセスポイントＭＡＣ７１０を示している。その他、ＩＰ７１２、ＵＤＰ７１４、ソケット７１６、ＤＨＣＰクライアント６０６及びびＤＨＣＰサーバスプーファ６０２を示している。
【００４５】
　図８は、本発明の一実施によるＩＰアドレス割当のためのＤＨＣＰメッセージの流れを示す図である。この一実施形態によるＩＰアドレスの割当方法は、次の通りである。ＣＭ５００のＤＨＣＰクライアント６０６は、図８に示したＣＭＴＳ １１０のＤＨＣＰサーバ８００とのＤＨＣＰメッセージ通信（１）（図中丸付文字）を通じてＩＰアドレスが割り当てられる。ＣＭ５００に接続されるホストのうち、任意の一つのホスト−１　５１０−１のＤＨＣＰクライアント８１０がＣＭＴＳ１１０のＤＨＣＰサーバ８００とＤＨＣＰメッセージ通信（２）と（３）（図中丸付文字）を通じてＩＰアドレスが割り当てられる。この時、ＣＭ５００は、ＣＭＴＳ１１０からホスト５１０に転送されるＤＨＣＰ ＡＣＫ(acknowledgment)メッセージをキャプチャー(capture)してＩＰアドレスを始めとするネットワーク構成情報をＣＭ５００のＤＨＣＰサーバスプーファ６０２に構成する。
【００４６】
　このようにＤＨＣＰサーバスプーファ６０２にネットワーク構成情報が構成されると、ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２は、ＣＭ５００に接続されている他のホストがＩＰアドレスを割り当てられるためにＤＨＣＰクライアント８１０、８１２を通じて転送するＤＨＣＰメッセージに対して処理（４）（図中丸付文字）を行う。ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２は、既に構成されているネットワーク構成情報を各ホストに同一に転送する。すなわち、最初のホスト−１　５１０−１がＣＭＴＳ１１０から受信したＩＰアドレスが他の各ホスト５１０に全て同一に割り当てられる。
【００４７】
　ＣＭ５００内でのデータフレームフォワーディング(forwarding)は、リンクレイヤブリッジグ(Link-layer Bridging)により行われる。ＭＡＣアドレスとポート番号(Port Number)に対する管理は、下記のように行われる。
【００４８】
　ＣＭ５００のローカルアクセスポイント６００は、ＨＡＰＴ機能７０６−１を持つ。ＨＡＰＴ　７０６−１は、図２１に示すようなＨＡＰＴテーブル２１００を生成・管理する。ＨＡＰＴ７０６−１は、各ホスト５１０から受信したフレームのソース(Source)ＭＡＣアドレスとポート番号を修正するとともに、その変更内容をＨＡＴＰテーブル２１００に貯蔵する。また、ＨＡＰＴ７０６−１は、ＨＡＰＴテーブル２１００を参照してＣＭＴＳ１１０から受信したフレームのデスティネーションＭＡＣアドレスとポート番号を元のとおりに復元する。
【００４９】
　ＨＡＰＴ７０６−１はホスト５１０から受信したフレームに対して以下の処理を実行する。ＣＭ５００がブート又はスタートアップされた後、ＣＭ５００に接続しているホストのうち任意の一つのホストからＣＭＴＳ１１０にＡＲＰ(Address Resolution Protocpl )要求が転送されると、ＣＭ５００のローカルアクセスポイント６００はホスト５１０のＭＡＣアドレスを代表(representative)ＭＡＣアドレスとして貯蔵する。その後、ＨＡＰＴ７０６−１は、最初のホスト５１０以外のホスト５１０がＣＭＴＳ１１０にイーサネット（登録商標）フレームを送信する場合に、その貯蔵したＭＡＣアドレスをソースＭＡＣアドレスとして使用する。
【００５０】
　フレームが各ホスト５１０からインターネットに送信される場合、ＨＡＰＴは、フレームのソースＭＡＣアドレスを代表ＭＡＣアドレスに、ソースポート番号を任意の異なるポート番号にそれぞれ変更する。この変更情報は、応答として受信したフレームを該当ホストのＭＡＣアドレスに正しく変更するために使用される。ＨＡＰＴテーブルに変更情報を記録した後、ＨＡＰＴは修正したフレームをインターネットに送信する。
【００５１】
　ＨＡＰＴはＣＭＴＳ１１０から受信したフレームに対して以下の処理を実行する。ＨＡＰＴは、各ホストがインターネット１２０に転送したフレームに対する応答としてインターネット１２０からフレームを受信すると、ＨＡＰＴテーブルを参照して、フレームのデスティネーションポート番号を元のポート番号に変更し、デスティネーションＭＡＣアドレスも元のＭＡＣアドレスに変更し、この変更したフレームを各ホスト５１０に送信する。一方、ＨＡＰＴは、ＣＭＴＳ１１０から受信したブロードキャスト及びマルチキャストフレームに対して処理は行わない。
【００５２】
　ＣＭ５００は、ＩＰアドレスの衝突を防止するため、各ホスト５１０から受信したブロードキャスト及びマルチキャストパケットをＣＭ５００の下位に接続されたホスト５１０に入力することを遮断する。これはＬＩＡＴによって行われる。
【００５３】
　ＬＩＡＴは、ＣＭ５００のローカルアクセスポイント６００に備えられ、ＣＭ５００に接続されている各ホスト５１０が同じＩＰアドレスを持つことから不回避的に発生する衝突を防ぐように機能する。ＬＩＡＴは、各ホスト５１０のＭＡＣアドレスに対して、同一サブネット(Subnet)に存在する別途のＩＰアドレスをＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブルに登録する。その後、一つのホストからＩＰパケットが送信される前に、ＡＲＰキャッシュテーブルを参照してソースＩＰアドレスとデスティネーションＩＰアドレスを変更して他のホストに転送する。
【００５４】
　次に、本発明の一実施形態によるＩＰ割当装置の動作を説明する。図８は、先述したように本発明の一実施形態によるＩＰアドレス割当のためのＤＨＣＰメッセージの流れ図である。
【００５５】
　ＩＰアドレスの割当は次のようになされる。ＣＭ５００と各ホスト５１０に対するＩＰアドレスを始めとするネットワーク構成情報がＤＨＣＰを通じて構成される。このために、ＣＭ５００はＲＦＣ２１３１とＲＦＣ２１３２に従いモデル化された標準ＤＨＣＰクライアント６０６とＤＨＣＰサーバ機能を変形させたＤＨＣＰサーバスプーファ６０２を備える。ＣＭ５００がブートされると、ＣＭ５００のＤＨＣＰクライアント６０６はＣＭＴＳ１１０のＤＨＣＰサーバ８００とのＤＨＣＰメッセージ通信（１）を通じてＩＰアドレスが割り当てられる。
【００５６】
　図９は、本発明の一実施形態によるＣＭとＣＭＴＳ間のＤＨＣＰメッセージ交換過程を示す図である。図９の各メッセージに対する機能とスペックは、ＲＦＣ２１３１とＲＦＣ２１３２に基づいている。また、図９のメッセージ流れは図８の（１）に該当する。
【００５７】
　図１０は、本発明の一実施形態によるホスト−１　５１０−１とＣＭＴＳ間のＤＨＣＰメッセージ交換過程を示している。図１０の各メッセージに対する機能とスペックはＲＦＣ２１３１とＲＦＣ２１３２に基づいている。また、図１０のメッセージ流れは図８の（２）、（３）に該当する。
【００５８】
　ホスト−１ ５１０−１に対するＩＰアドレス割当は、次の通りである。ホスト−１ ５１０−１は、図８に示すように、ＣＭ５００に接続されたホストのうち、最初にパブリックＩＰアドレスが割り当てられるホストを意味する。ＣＭ５００と同様に、ホスト−１ ５１０−１はＣＭＴＳ１１０のＤＨＣＰサーバ８００とＤＨＣＰメッセージ通信（２）、（３）を通じてＩＰアドレスを始めとするネットワーク構成情報が割り当てられる。このＩＰ割当過程（２）、（３）におけるＩＰアドレスの割り当ては、ＣＭ５００がＣＭＴＳ１１０からホストに送信されるＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージをモニタし、ネットワーク構成情報をＤＨＣＰサーバスプーファ６０２のネットワーク構成情報ストラクチャに貯蔵する。
【００５９】
　図１１は、本発明の一実施形態によるＣＭとホスト−２間のＤＨＣＰメッセージ交換過程を示す図である。図１１の各メッセージに対する機能とスペックはＲＦＣ２１３１とＲＦＣ２１３２に基づいている。図１１のメッセージ流れは図８の（４）（図中丸付文字）に該当する。
【００６０】
　ホスト−２ ５１０−２のＩＰアドレス割当は、次の通りである。ホスト−２　５１０−２は、ＣＭ５００に接続されたホストのうち、ＣＭＴＳ１１０を通じて最初にパブリックＩＰアドレスが割り当てられるホスト、つまり、ホスト−１ ５１０−１を除外した全ての他のホストを意味する。ホスト−２ ５１０−２はＣＭ５００のＤＨＣＰサーバスプーファ６０２とＤＨＣＰメッセージ通信（４）を通じてＩＰアドレスを始めとするネットワーク構成情報が割り当てられる。ここで、ホスト−２　５１０−２に割り当てられるネットワーク構成情報は、ホスト−１ ５１０−１に割り当てられた情報と同一である。
【００６１】
　ＣＭ５００が備えるＤＨＣＰサーバスプーファ６０２の機能は、次の通りである。ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２は基本的にＲＦＣ２１３１とＲＦＣ２１３２に基づいてモデル化された標準ＤＨＣＰサーバと同一又は類似の機能を実行する。ただし、ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２は、ＤＨＣＰサーバとは異なりアドレスプール(Address pool)を持たない。これは、ＣＭ５００に接続した全ホストに同一のＩＰアドレスを含むネットワーク構成情報を割り当てるためである。標準のＤＨＣＰサーバは、ホストからＤＨＣＰ発見メッセージ(DHCP discover message)を受信すると、アドレスプールからＩＰアドレスを取り出してこれをホストに割り当てた後、他のホストからＩＰアドレス割り当て要求が有る場合に既に割り当てたＩＰアドレスを再度割り当てないようにするためにその取り出したＩＰアドレスが既に割り当てられたことを示す情報を記録する。これは、ＩＰアドレススプーフィング機能と異なる。つまり、アドレスプールを使用する代わりに、ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２は別途の単一ネットワーク構成情報ストラクチャ(Host Configuration Information Structure)の内容をＤＨＣＰメッセージに組み入れた後、これを送信する。ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２は、ネットワーク構成情報ストラクチャの内容が初期値状態の場合には、ホストのＤＨＣＰクライアント８１０、８１２から受信したＤＨＣＰ発見メッセージに対する応答としてＤＨＣＰオファー(OFFER)メッセージを送信しない。
【００６２】
　ＣＭ５００の動作は、次の通りである。ＣＭ５００を介したＣＭＴＳ１１０とホスト間のデータフォワーディングは、以下の規則に従いリンクレイヤブリッジング過程を経て行われる。
【００６３】
　まず、ＭＡＣアドレス学習(MAC Address Learning)過程について述べる。ＣＭ５００は、ＣＭ５００に接続したホストのイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスを保持及び管理する。このために、ＣＭ５００はホストのイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスを貯蔵及び管理できるＭＡＣアドレステーブルを構成する。ＣＭ５００は、ＩＰアドレスを含まないで、ＭＡＣアドレステーブルが含むことのできる最大個数のホストイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスを貯蔵できるようになる。ＣＭ５００が、管理できるホストイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスを最大個数まで有するようになると、その後、新学習するホストイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスを無視する。これは、ＣＭ５００が既に管理しているＭＡＣアドレスを新たに学習したＭＡＣアドレスに置き換えないからである。ＣＭ５００は少なくとも一つのホストのＭＡＣアドレスを持つようにするとよい。また、ＣＭ５００のＭＡＣアドレステーブルに貯蔵さしたホストイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスはＣＭ５００の電源が入っている限り時間に関係なく常に保持されるとよい。さらに、ＣＭ５００がリセットされる場合にはＣＭ５００のＭＡＣアドレステーブルに貯蔵された全てのホストイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスを破棄するとよい。これは、ホストイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスの変更とＣＭ５００の取り替えを許容するためである。
【００６４】
　次に、リンクレイヤフレームフォワーディング(Link-layer Frame Forwarding)過程について述べる。リンクレイヤフレームフォワーディング過程は以下のＩＥＥＥ８０２．１ｄガイドラインに従うとよい。ＩＥＥＥ８０２．１ｄは電気電子技術者協会(Institute of Electrical and Electronics Engineers)の標準化８０２．１ｄである。リンクレイヤフレームは順序どおりにＣＭＴＳ１１０とホスト間に伝達されなければならない。リンクレイヤフレームは複製(Duplicate)されてはいけない。指定されたＴＴＬ(Time to live)が経過したステールフレーム(Stale frames)は廃棄(Discard)されるとよい。
【００６５】
　イーサネット（登録商標）からケーブルネットワークへのフォワーディングは、以下の規則に従わねばならない。不明なデスティネーション(Unknown Destination)にアドレスされたフレームは、ＣＭ５００に含まれ及びホストイーサネット（登録商標）マックアドレスを貯蔵しているＭＡＣアドレステーブルを参照して、イーサネット（登録商標）ポート(Ethernet（登録商標） Port)と無線ポート(Wireless Port)を含むローカルアクセスポイント６００からリモートアクセスポイント６０４(又はケーブルポート)にフォワーディングされる必要がある。ブロードキャストフレームは直ちにリモートアクセスポイント６０４にフォワーディングされるとよい。すなわち、ＡＲＰのようなフレームは、ローカルアクセスポイント６００に接続された他のホストに送信されてはいけない。ただし、ＤＨＣＰメッセージはＣＭ５００のＤＨＣＰサーバスプーファ６０２にも送信される必要がある。マルチキャストフレームは、ケーブルオペレータ(Cable Operator)のオペレーション(Operation)により明示されたフィルタリング構成設定(Filtering Configuration Setting)に従って直ちにリモートアクセスポイント６０４にフォワーディングされなければならない。また、ＣＭ５００に含まれ及びホストイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスを貯蔵しているＭＡＣアドレステーブルを参照して、ＭＡＣアドレステーブルが管理していないイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスからのフレーム(ソースアドレス検査)をフォワーディングしてはいけない。管理していないイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスからのフレームは、ローカルアクセスポイント６００で破棄するとよい。
【００６６】
　この一実施形態で説明しているケーブルネットワークからイーサネット（登録商標）へのフォワーディングは以下の規則にしたがってなされるとよい。不明なデスティネーションにアドレスされたフレームは、ＣＭ５００に含まれ及びホストイーサネット（登録商標）マックアドレスを貯蔵しているＭＡＣアドレステーブルを参照して、リモートアクセスポイント(Cable Port)６０４からイーサネット（登録商標） ポートと無線ポートを含むローカルアクセスポイント６００にフォワーディングされてはいけない。すなわち、不明なデスティネーションにアドレスされたフレームは、ケーブルＭＡＣで破棄されるとよい。
【００６７】
　ブロードキャストフレームはローカルアクセスポイント６００にフォワーディングされねばならない。しかし、ブロードキャストフレームがＣＭ５００に接続したホストとして学習したソースアドレスからのブロードキャストフレームならばフォワーディングされてはいけない。すなわち、ＣＭ５００に接続したホストとして学習さしたブロードキャストフレームは、ケーブルＭＡＣで破棄されるとよい。
【００６８】
　マルチキャストフレームは、ケーブルオペレータのオペレーションにより明示されたフィルタリング構成設定に従ってローカルアクセスポイント６００にフォワーディングされねばならない。しかし、任意のマルチキャストフレームがＣＭ５００に接続したホストとして学習したソースアドレスからのマルチキャストフレームならばフォワーディングされてはいけない。すなわち、このフレームはケーブルＭＡＣで破棄棄されるとよい。
【００６９】
　次に、ＣＭ５００のローカルアクセスポイント６００が行うＤＨＣＰメッセージ処理について述べる。図１２は、本発明の一実施形態によるＣＭ５００のフレーム流れを示す図である。図１２に示したように、ＣＭ５００は、（５）過程（図中丸付文字）を通じてホストに転送されるフレームのうちＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージをローカルアクセスポイント６００でモニタし、ネットワーク構成情報をＣＭ５００のＤＨＣＰサーバスプーファ６０２のネットワーク構成情報ストラクチャに複写する。その後、（１）過程（図中丸付文字）を通じて図８のホスト−２ ５１０−２からローカルアクセスポイント６００に入力されるＤＨＣＰオファーメッセージはリモートアクセスポイント６０４に伝達しない。すなわち、伝達されたＤＨＣＰオファーメッセージをＣＭ５００のＤＨＣＰサーバスプーファ６０２のみで処理するようにする。しかし、（１）過程により図８のホスト−１ ５１０−１からローカルアクセスポイント６００に入力されるＤＨＣＰオファーメッセージはリモートアクセスポイント６０４に直ちに伝達する。ホスト−１ ５１０−１とホスト−２ ５１０−２は図８に示した通りである。
【００７０】
　次に、ＨＡＰＴの動作について述べる。ＨＡＰＴは、ローカルアクセスポイント６００に位置し、ＨＡＰＴテーブルを生成・管理する。そして、ＨＡＰＴは各ホストから受信したフレームのソースハードウェアアドレスとポート番号を修正し、この変更内容をＨＡＴＰテーブルに貯蔵する。ここで、ローカルアクセスポイント６００からリモートアクセスポイント６０４に送信される全てのフレームのソースハードウェアアドレスは図８のホスト−１ ５１０−１のハードウェアアドレスに修正されるようになる。さらに、ＨＡＰＴはリモートアクセスポイント６０４からローカルアクセスポイント６０２に送信されたフレームのデスティネーションハードウェアアドレスとポート番号をＨＡＰＴテーブルを参照して変更する。すなわち、ＨＡＰＴは要求フレームを送信したホストに該当応答フレームを正確に伝達するためにソースハードウェアアドレスとポート番号を復元し得るように機能する。
【００７１】
　次に、ＨＡＰＴが管理するＨＡＰＴテーブルの構成を説明する。まず、ＨＡＰＴテーブルの一例を下記の表２に示す。
【００７２】
【表２】
2004112801.tif 000004
【００７３】
　表２に示したように、ＨＡＰＴテーブルは、ハッシュキー(Hash Key)、ソースアドレス、ソースポート、デスティネーションアドレス、デスティネーションポート及び各エントリの限界時間(Expire Time)で構成される。例えば、１０台のホストにプライベートＩＰアドレス165.213.85.57が割り当てられていると仮定する。そして、表２のＨＡＰＴテーブルに示した0000F0111101〜0000F011110Aが各ホストのハードウェアアドレスとして与えられ、１０台のホストがそれぞれ一つのエントリ(Entry)を持っていると仮定する。ＨＡＴＰテーブルの各エントリは、ハイアクセススピード(high access speed)のために、ハッシュ(Hash)関数を使用して生成したハッシュキーをインデックスとしてリンクドリスト形態(linked list form)に生成する。この方法は、ＣＭに接続したホストの数とは無関係にＣＭＴＳ１１０から受信したフレームを一定の速度でハードウェアアドレスとポート番号に変更して処理できるという長所がある。ここで、ＨＡＰＴテーブル管理用タイマータスク(Timer task)が周期的に各エントリの限界時間フィールドの数を減少させるために駆動される。限界時間フィールドの数が‘０’になると、エントリは応答がないものとして処理する。すなわち、ＨＡＰＴテーブルから該当エントリを削除する。
【００７４】
　ホスト−１ ５１０−１のハードウェアアドレスは次のように貯蔵される。図１０に示したように、ホスト−１ ５１０−１のＩＰアドレスが割り当てられた場合にＤＨＣＰメッセージが交換される。交換されるＤＨＣＰメッセージのうち、ＣＭＴＳ１１０からホスト−１ ５１０−１に送信されるＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージのネットワーク構成情報がローカルアクセスポイント６００からＤＨＣＰサーバスプーファ６０２に伝達され、この時にＨＡＰＴはＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージを転送するフレームのデスティネーションハードウェアアドレスを貯蔵する。その後、ＨＡＰＴを駆動させ、ローカルアクセスポイント６００からリモートアクセスポイント６０４に転送される全フレームのソースハードウェアアドレスＨＡＰＴに貯蔵したホスト−１ ５１０−１のハードウェアアドレスとなるように変更される。
【００７５】
　ＨＡＰＴは、ホストから受信したフレームを次のように処理する。各ホストからインターネット１２０にフレームが転送された場合、ＨＡＰＴはフレームのソースハードウェアアドレスを代表ホストのハードウェアアドレスに、ソースポート番号を任意の他のポート番号に変更する。この変更した情報は応答として受信したフレームを該当ホストのハードウェアアドレスに正しく変更する場合に利用される。変更した情報をＨＡＰＴテーブルに貯蔵した後、ＨＡＰＴはソースハードウェアアドレスとポート番号を変更したフレームをインターネット１２０に転送する。
【００７６】
　ＨＡＰＴはＣＭＴＳ１１０から受信したフレームを次のように処理する。例えば、ホスト５００からのフレームに対する応答としてのフレームがインターネット１２０からホスト５００に向けてが転送転送されたと仮定する。この間に、ＨＡＰＴは、ＨＡＰＴテーブルを参照して、ＣＭＴＳ１１０から受信したフレームに対して、フレームのデスティネーションポート番号を元のポート番号に変更し、デスティネーションハードウェアアドレスも元のハードウェアアドレスに変更し、この変更したフレームを各ホスト５１０に転送する。一方、ＨＡＰＴはＣＭＴＳ１１０から受信したブロードキャストフレーム及びマルチキャストフレームに対しては何の処理も行わない。
【００７７】
　図１３は、本発明の一実施形態によるホスト−１　５１０−１からＣＭＴＳ１１０にフォワーディングされるフレーム構造を示す図である。図１４は、本発明の一実施形態によるホスト−２　５１０−２からＣＭＴＳ１１０にフォワーディングされるフレーム構造を示す図である。図１５は、本発明の一実施形態によるＣＭＴＳ１１０からホスト−１　５１０−１にフォワーディングされるフレーム構造を示す図である。
【００７８】
　図１６は、本発明の一実施形態によるＣＭＴＳ１１０からホスト−２　５１０−２にフォワーディングされるフレーム構造を示す図である。図１３及び図１４に示したフレーム構造１３００、１３０２、１４００、１４０２は、図１２の（１）過程、（２）過程、（３）過程（いずれも図中丸付文字）におけるフレームフォーマットであり、図１５及び図１６に示したフレームフォーマット１５００、１５０２、１６００、１６０２は図１２の（４）過程、（５）過程、（６）過程（いずれも図中丸付文字）におけるフレームフォーマットである。
【００７９】
　これらの図面を参照してフレーム処理過程を具体的に説明する。例えば、表２に示したＨＡＰＴテーブルが構成され、165.213.85.57のプライベートＩＰアドレスがＣＭ５００に接続した各ホストに割り当てられ、インターネット上のＩＰアドレスが108.100.1.7のＣＭＴＳ１１０のイーサネット（登録商標）ハードウェアアドレスが009027 CCD033であると仮定する。イーサネット（登録商標）ハードウェアアドレスが0000F0111101のホスト−１　５１０−１と0000F0111102のホスト−２　５１０−２が108.100.1.7であるＴＣＰ／ＩＰフレームを送信する場合、図１２に示したように（２）過程と（５）過程でリンクレイヤフォワーディングが行われる。ローカルアクセスポイント６００でＨＡＰＴが駆動する。したがって、ホスト−１ ５１０−１及びホスト−２ ５１０−２から送信されたフレームは、図１２の（１）過程で送信される元のフレーム構造は同一のフレーム構造をもつが、図１２の（２）過程及び（３）過程におけるフレーム構造は図１３及び図１４示したように異なるフレーム構造をもつ。
【００８０】
　一方、ホスト−１ ５１０−１とホスト−２ ５１０−２が108.100.1.7に送信したＴＣＰ／ＩＰフレームに対する応答を受信する場合、リモートアクセスポイント６０４は図１５及び図１６に示したようにホスト−１ ５１０−１が送信したフレームに対する応答フレームとホスト−２ ５１０−２が送信したフレームに対する応答フレームに対して何の変更も行わないので、図１２の（４）過程及び（５）過程のフレーム構造は同一である。しかし、ローカルアクセスポイント６００のＨＡＰＴがフレーム構造を図１５及び図１６に示した（６）過程のフレーム構造に変更することによって、そのフレームが元のホストに正確に伝達されることができる。
【００８１】
　図２３〜図２７は、本発明の一実施形態によるメッセージフォーマットを示す図である。すなわち、本発明は、一実施形態として図２３〜図２７に示したメッセージフォーマットによって構成されることができるが、このメッセージフォーマットは本発明の理解を容易にするために提供されたものであるので、本発明がこれらのメッセージフォーマットに限定されないことは言及するまでもない。転送制御プロトコル(Transmission Control Protocol)をＴＣＰで示し、ユーザデータグラムプロトコル(User Datagram Protocol)をＵＤＰで示した。
【００８２】
　次に、インターネット制御メッセージプロトコル(Internet Control Message Protocol：ＩＣＭＰ)メッセージに対するフレーム処理について述べる。図２６に示したように、ＩＣＭＰメッセージ２６００はＴＣＰデータグラム２４００(図２４)及びＵＤＰデータグラム２５００（図２５）のヘッダにあるソースポート(Source Port)フィールドとデスティネーションポート(Destination Port)フィールドがない。したがって、図２７に示したようにタイプ(Type)(１byte)とコード(Code)(１byte)フィールドを組み合わせてソースポートとして処理し、識別子(Identifier)(２byte)フィールドをデスティネーションポートとして処理する。ここで、ソースポートは下記の数式１で示される。
【００８３】
【数１】
2004112801.tif 000005
【００８４】
　一方、このようにＨＡＰＴ処理を行うと、チェック・サム(Check sum)を２回行う必要がある。まず、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ及びＩＣＭＰメッセージにあるチェック・サムを計算してパケットにそれを書き込んだ後、ＩＰヘッダにあるチェック・サムを再び計算してパケットに書き込む必要がある。
【００８５】
　次に、ＬＩＡＴの動作について述べる。図２０に示したように、ＬＩＡＴ７０６を、ＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブル２０００を管理するＣＭ５００のローカルアクセスポイント６００に位置させる。すなわち、ＬＩＡＴ７０６は、各ホスト５１０のハードウェアアドレスに対してＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブル２０００に、同一サブネットに存在する別途のＩＰアドレスを登録することによって、ＣＭ５００から見て各ホストが固有及び異なる唯一のＩＰアドレスを持つようにして各ホストを区別する。その後、ＬＩＡＴ７０６は、各ホスト間にＩＰパケットを送信する場合、ＡＲＰキャッシュテーブル２０００を参照して、ソースＩＰアドレスとデスティネーションＩＰアドレスを変更し、ＩＰパケットを一つのホストから他のホストに転送させる。一方、ＬＩＡＴ７０６は、同一サブネットへのＩＰパケットでないパケットに対しては特別な処理を行うことなくＨＡＰＴに転送する。
【００８６】
　異なるＣＭ５００に接続したホスト５１０からのＩＰセキュリティを保障するために、同一のＣＭ５００に接続したホスト５１０相互間のＴＣＰ／ＩＰ通信は許容し、同一のＣＭＴＳ１１０に接続した下位の異なるＣＭ５００やそのＣＭ５００に接続したホスト５１０とはＴＣＰ／ＩＰ通信ができないようにするとよい。
【００８７】
　実質的に、同一のＣＭＴＳ １１０下位に存在する異なるＣＭ５００に接続したホスト５１０相互間のＴＣＰ／ＩＰ通信は殆どなく、そのような通信要求もない。また、ＨＡＰＴを利用して一つのパブリックＩＰアドレスを共有する少なくとも一つのホストのスペックでは、異なるＣＭ５００に接続したホスト５１０相互間のＴＣＰ／ＩＰ通信は不可能である。これにより、異なるＣＭ５００に接続したホストからのＩＰセキュリティが保障される。
【００８８】
　ＣＭ５００は以下のようにＡＲＰキャッシュテーブル管理を行う。各ホスト５１０がネットワーク情報構成を実装するためにＤＨＣＰ要求(DHCP REQUEST)メッセージを転送する。この場合、ＤＨＣＰ要求メッセージの応答メッセージとしてＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージがＣＭ５００のローカルアクセスポイント６００を通過する。ローカルアクセスポイント６００を通過するＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージが図８に示したホスト−１ ５１０−１へのＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージである場合、ＣＭ５００はデスティネーションＩＰアドレスとデスティネーションハードウェアアドレスをＡＲＰキャッシュテーブルに該当ＩＰアドレスとハードウェアアドレス(MAC Address)として永久的に(Permanent)追加する。
【００８９】
　一方、ローカルアクセスポイント６００を通過するＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージが図８に示したホスト−２ ５１０−２へのＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージである場合、ＣＭ５００はデスティネーションハードウェアアドレスをＡＲＰキャッシュテーブルに登録されたハードウェアアドレスと比較する。その結果、ハードウェアドレスが登録されてなければ、デスティネーションＩＰアドレスの最新の値に１を加えるか又は１を引いた後(これに対する詳細な説明は後述する)、これをデスティネーションハードウェアアドレスと共にＡＲＰキャッシュテーブルに該当ＩＰアドレスとハードウェアアドレス(MAC Address)として永久的に追加する。
【００９０】
　仮想ＩＰアドレスは、ＡＲＰキャッシュテーブルに登録された最新のＩＰアドレスに１を増加又は減少させることで、ＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブルに登録され及び各ホストに割り当てられる。ローカルアクセスポイント６００は、ＣＭ５００のＤＨＣＰサーバスプーファ６０２に保管・貯蔵されているホストサブネットマスクとＩＰアドレスとの間の論理積(AND)演算を行うことで得られるネットワークＩＤ及びサブネットＩＤを含む一つのローカルネットワークとしてのネットワークアドレスを貯蔵する。
【００９１】
　一方、最新のＩＰアドレスに対して１を増加又は減少させる基準は、以下の通りである。デフォルト設定(default)により、最新のＩＰアドレスに対して１を増加させる。第一に、１増加させたＩＰアドレスがローカルアクセスポイント６００に貯蔵したサブネットＩＤのリミット値(limit value)よりも大きくなる以前の基準点であるサブネットフィールドの２進数表示において全て‘１’となる場合（リミテッドブロードキャストアドレス(Limited Broadcast Address)）に、ＡＲＰキャッシュテーブルに登録されている一番小さいＩＰアドレス(最初はホスト−１　５１０−１のＩＰアドレス)から１を引いたＩＰアドレスを該当ホストに割り当てるＩＰアドレスに設定する。第二に、１減少させたＩＰアドレスがサブネットＩＤのリミット値よりも小さくなる以前の基準点であるサブネットフィールドの２進数表示において全て‘０’となる場合（サブネットアドレス(Subnet Address)）は、それ以上のＩＰアドレスの登録を許容しない。このような方法により、一つのＣＭ５００に接続可能なホスト数を制限することができる。
【００９２】
　かかるＩＰアドレスの割り当ての一例は、以下の通りである。図１７は、本発明の一実施形態によるサブネットアドレス生成過程及び構成可能ＩＰアドレスリストを示す図である。
【００９３】
　ＣＭＴＳ１１０がホストに割り当てたパブリックＩＰアドレスが165.213.85.58であり、サブネットマスクが255.255.255.248である場合、図１７のテーブル１７００及び１７０２に示したように同一サブネットに存在できるホストのＩＰアドレスの数は６個となる。この場合、ＣＭＴＳ１１０がホストに割り当てたパブリックＩＰアドレスが165.213.85.58であるので、次にＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブルに登録できる仮想ＩＰアドレスは１増加させた165.213.85.59となる。ＣＭ５００に接続した他のホストの仮想ＩＰアドレスは165.213.85.60から165.213.85.62まで順次的に一つずつ増加させて割り当てることができる。ところが、165.213.85.62の次に割り当てられる仮想ＩＰアドレスが165.213.85.63となるので、これはリミテッドブロードキャストアドレスとなる。すなわち、この165.213.85.63のＩＰアドレスはホストに割り当てることができない。したがって、既に割り当てられたＩＰアドレスのうち一番小さい値(165.213.85.58)から１減少させた165.213.85.57を次の仮想ＩＰアドレスに設定することができる。
【００９４】
　図１８は、本発明の一実施形態によるＣＭ５００及び各ホストのＡＲＰキャッシュテーブルの構成を示している。図１８では、ＣＭＴＳ１１０が各ホストに割り当てたパブリックＩＰアドレスが165.213.85.57であり、ＣＭ５００に接続したホスト数が６個の場合におけるＣＭ５００及び各ホストのＡＲＰキャッシュテーブル構成を前提としている。このように165.213.85.57のＩＰアドレスが割り当てられた後、新規のホストがＣＭ５００に接続されて、ＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブルに追加ＩＰアドレスの登録を試みる場合、165.213.85.57から１を減少させたＩＰアドレスである165.213.85.56はサブネットアドレスであり使用不可能であるので、これを無視して登録されないように処理する。図１８では、ＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブル１８００、ホスト−１のＡＲＰキャッシュテーブル１８０２、ホスト−２のＡＲＰキャッシュテーブル１８０４、ホスト−３のＡＲＰキャッシュテーブル１８０６、ホスト−６のＡＲＰキャッシュテーブル１８０８を示している。
【００９５】
　図１９は、本発明の一実施形態によるホスト相互間のＴＣＰ／ＩＰ通信におけるメッセージ流れを示す図である。図１９に示したように、（１）過程（図中丸付文字）で、ローカルアクセスポイント６００がホスト５１０からＡＲＰ要求フレーム１９００を受信する。次に、（２）過程（図中丸付文字）で、リモートアクセスポイント６０４に転送する前に、ＡＲＰ要求フレーム１９００のデスティネーションＩＰアドレスがＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録されているか否かを検査する。この検査の結果、デスティネーションＩＰアドレスがＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録されていると、この（１）過程の通信が同一のＣＭ５００に接続されたホスト相互間の通信に該当し、デスティネーションＩＰアドレスがＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録されていなければ、この（１）過程の通信が異なるＣＭＴＳ１１０に接続されたＣＭ５００あるいはホスト相互間の通信に該当する。ＡＲＰ要求フレーム１９００に含まれたデスティネーションＩＰアドレスがＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録される場合、このＡＲＰ要求フレーム１９００に含まれたデスティネーションＩＰアドレスはテーブル２０００に貯蔵又は保存されていることを意味する。
【００９６】
　図１９を参照して、デスティネーションＩＰアドレスがＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録されている場合にホスト５１０からＣＭ５００へのＡＲＰ要求メッセージ送信処理を説明する。デスティネーションＩＰアドレスがＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録されていると、これはＡＲＰ要求フレーム１９００がホスト間通信であることを意味する。したがって、ローカルアクセスポイント６００は、ＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録されているＡＲＰ要求フレーム１９００の情報に基づいて、ＡＲＰ応答フレーム１９０２を作成し（３）過程（図中丸付文字）でホスト５１０に転送する。ここで、ＡＲＰ要求フレーム１９００がリモートアクセスポイント６０４に転送されないようにする。図１９に示したように、165.213.85.59のホストが165.213.85.59に対応するハードウェアアドレス（ＨＡ：hardware address）を得るためにＡＲＰ要求フレーム１９００を送信すると、ＬＩＡＴ７０６はＡＲＰキャッシュテーブル２０００から165.213.85.59に対応するＨＡを獲得しこれをＡＲＰ応答フレーム１９０２に含めて三過程で転送する。ＡＲＰ応答フレーム１９０２における情報はホスト相互間通信に関するものであり、ＣＭＴＳ１１０との通信に関するものではない。
【００９７】
　図２０は、本発明の一実施形態によるインターネットへのＴＣＰ／ＩＰ通信におけるメッセージ流れを示す図である。デスティネーションＩＰアドレスがＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録されていなければ、ＬＩＡＴ７０６は（１）’過程（図中黒丸付文字）でホスト５１０から受信したＡＲＰ要求フレーム２００２のターゲットＩＰアドレスがホストのサブネットに該当しないことを意味する。ＬＩＡＴ７０６はフレーム２００２のソースＩＰアドレス(SRC IP)とソースハードウェアアドレス(SRC HA)を図８のホスト−１ ５１０−１のＩＰアドレス及びハードウェアアドレスに変更した後、この変更ＡＲＰ要求フレーム２００４を（３）’過程（図中黒丸付文字）でリモートアクセスポイント６０４に転送する。ＣＭ５００が過程（１）（図中丸付文字）でＣＭＴＳ１１０からＡＲＰ要求フレーム２００４に対するＡＲＰ応答フレーム２００６を受信する場合、ＡＲＰ応答フレーム２００６はリモートアクセスポイント６０４からローカルアクセスポイント６００に転送される。この場合、ＬＩＡＴ７０６は（３）過程（図中丸付文字）で該当ＡＲＰ応答フレーム２００８〜２０１０のターゲットハードウェアアドレスにＡＲＰキャッシュテーブル２０００にある全ホストのハードウェアアドレスをそれぞれ組み入れた後、各ホストに送信する。
【００９８】
　図２０では、ＣＭ５００が、165.213.85.57のＩＰアドレス及び0000F0 111101から0000F0 111106のハードウェアアドレスを持ちサブネットがそれぞれ255.255.255.248である６個のホスト接続されていると仮定する。（１）’過程でハードウェアアドレスが0000F0 111101であるホストが108.100.1.7のハードウェアアドレスを得るためのＡＲＰ要求フレーム２００２をＣＭ５００に転送する。この場合、（２）’過程（図中黒丸付文字）で、ＣＭ５００のＬＩＡＴ７０６はターゲットＩＰアドレスである108.100.1.7がローカルサブネットに該当するか検査することになる。ここではローカルサブネットに該当しない場合を仮定する。したがって、図２０に示したＡＲＰ要求フレーム２００２におけるイーサネット（登録商標）ヘッダとＡＲＰヘッダのハードウェアアドレスフィールド情報が図８のホスト−１ ５１０−１のハードウェアアドレス情報に置き換えられた後、このＡＲＰ要求フレーム２００４が（３）’過程でリモートアクセスポイント６０４に転送される。
【００９９】
　図２０に示したように、（１）過程で、ＡＲＰ要求フレーム２００４に対する応答としてＣＭＴＳ１１０からＡＲＰ応答フレーム２００６をＣＭ５００のＬＩＡＴ７０６が受信する。ＡＲＰ応答フレームフォーマットは図２０のＡＲＰ応答フレームのうち１番のフォーマット（２００６）に該当する。（２）過程（図中丸付文字）で、ＬＩＡＴ７０６はＡＲＰキャッシュテーブル２０００に登録された各ホストのハードウェアアドレスを読み出し、イーサネット（登録商標）ヘッダとＡＲＰヘッダのハードウェアアドレスフィールド情報をＡＲＰ応答フレームのうち３番のフォーマット（２０１０）のように変更した後、（３）過程で順次に各ホストに転送する。
【０１００】
　図２１はインターネットへのＴＣＰ／ＩＰ通信におけるメッセージ流れを示す図である。図２１に示したように、（１）’過程（図中黒丸付文字）で、ＣＭ５００がホスト５１０からＩＰパケット受信する場合、ＣＭ５００は、受信したＩＰパケットに対してＨＡＰＴ機能（（３）’過程（図中黒丸付文字））を行う前に、該当パケットのデスティネーションＩＰアドレスがローカルサブネットネットワークにある否かを検査する。この検査過程は、既にローカルアクセスポイント６００に貯蔵されているサブネットアドレスとデスティネーションＩＰアドレスとの間で論理積(AND)演算が行われ、この結果値はサブネットアドレスと比較される。演算した結果がサブネットアドレスなら、ローカルサブネットネットワークに送られるパケットとなる。
【０１０１】
　しかし、図２１は、確認動作の結果として、デスティネーションＩＰアドレスがローカルサブネットネットワークにない場合を示しているので、ＩＰパケットは、リモートアクセスポイント６０４を通じてＣＭＴＳ１１０に転送（（４）’過程（図中黒丸付文字））される前に、該当ＨＡＰＴテーブル２１００を利用してＨＡＰＴ動作（（３）’過程）を受けるようにする(該当ＩＰパケットに対してＨＡＰＴ機能を行うように処理し、リモートアクセスポイント６０４を経てＣＭＴＳ１１０に伝達されるようにする)。図２１では、（１）’過程と（２）’過程（図中黒丸付文字）に対応するフォーマット２１０８、（４）’過程に対応するフォーマット２１０２、（１）過程（図中丸付文字）に対応するフォーマット２１０４、（２）過程（図中丸付文字）に対応するフォーマット２１０６を示してある。
【０１０２】
　図２２は、本発明の一実施形態に従うＣＰＥ間のＴＣＰ／ＩＰ通信におけるメッセージ流れを示す図である。ここで、ＣＰＥ装置は、例えば、ＣＭであることができる。
【０１０３】
　図２２は、内部ホストフレーム２２００、２２０２でホスト相互間通信を行う状況を示す図である。図２２は、（１）過程（図中丸付文字）で受信したフォーマット２２００のデスティネーションＩＰアドレスがローカルサブネットネットワークにある場合であって、該当ＩＰパケットのデスティネーションＩＰアドレスとＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブル２０００を参照して（２）過程（図中丸付文字）でソースＩＰアドレスを変更し、（３）過程（図中丸付文字）でＣＭ５００に接続されたローカルサブネットネットワークに送信する状況を示している。ＣＭ５００の全ての実質的なＩＰアドレスは、ＣＭＴＳ１１０が割り当てたパブリックＩＰアドレスと同一である。ＣＭ５００はＣＰＥである。
【０１０４】
　したがって、デスティネーションＩＰアドレスはＣＭＴＳ１１０が割り当てたパブリックＩＰアドレスに変更される。ＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブル２０００に含まれ、該当ＩＰパケットのソースハードウェアアドレスに対応するハードウェアアドレスのＩＰアドレスをソースＩＰアドレスに変更し、このＩＰパケットをローカルサブネットネットワークに転送する。
【０１０５】
　ホストに割り当てられた仮想ＩＰアドレスを確認したい場合には、以下のような方法を用いる。ＬＩＡＴ７０６を利用して各ホストに仮想ＩＰアドレスを割り当てるが、実質的に各ホストのＩＰアドレスは同一に割り当てられる。したがって、各ホストはＣＭ５００のＡＲＰキャッシュテーブル２００を参照しなければ、自分に割り当てられた仮想ＩＰアドレスを確認できない。これを解決するために、ＤＨＣＰメッセージのオプションフィールドのうちＤＮＳ(domain name service) サーバフィールドを利用する。
【０１０６】
　すなわち、ＤＨＣＰサーバスプーファ６０２はＤＨＣＰ ＡＣＫメッセージを利用して各ホストにＩＰアドレスを割り当てる場合、ＤＮＳサーバフィールドの端部に該当ホストの仮想ＩＰアドレスをＤＮＳサーバエントリ(Entry)として追加する。各ホストが割り当てられた仮想ＩＰアドレスを確認したい場合にはコマンド入力窓を開いてipconfig/all命令語を入力し実行する。この場合、ＤＮＳサーバフィールドの最後のエントリが該当ホストの仮想ＩＰアドレスに該当する。一方、図２３〜図２７は本発明の一実施形態によるメッセージフォーマットを示す図である。図２３は、メッセージフォーマット構造２３００を示し、図２４は、メッセージフォーマット構造２４００を示し、図２５は、メッセージフォーマット構造２５００を示し、図２６は、メッセージフォーマット構造２６００を示し、図２７は、メッセージフォーマット構造２７００を示す。
【０１０７】
　以上、本発明の一実施形態を詳細に示したが、特許請求の範囲に示した発明の範囲と思想を外れない限度内で様々な変形、付加及び削除が可能であることは当業者にとって自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】従来技術に係るＮＡＴを用いたローカルネットワークから送信されるフレームの転送過程を示す図。
【図２】図１のローカルネットワークからの送信フレームがインターネットまで転送される各段階のフレーム構造を示す図。
【図３】従来技術に係るＮＡＴを用いたインターネットから受信したフレームがローカルネットワークに転送される過程を示す図。
【図４】図３のインターネットからの受信フレームがローカルネットワークまで転送される各段階のフレーム構造を示す図。
【図５】本発明の一実施形態によるケーブルネットワークの構成図。
【図６】本発明の一実施形態による図５のケーブルネットワークを構成するＣＭの基本動作過程を示す図。
【図７】本発明の一実施形態によって図６のＣＭがＩＰアドレススプーフィングを行う機能ブロックを示す図。
【図８】本発明の一実施形態によるＩＰアドレス割当のためのＤＨＣＰメッセージの流れ図。
【図９】本発明の一実施形態によるＣＭとＣＭＴＳ間のＤＨＣＰメッセージ交換過程を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態によるホスト−１とＣＭＴＳ間のＤＨＣＰメッセージ交換過程を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態によるＣＭとホスト−２間のＤＨＣＰメッセージ交換過程を示す図。
【図１２】本発明の一実施形態によるＣＭのフレーム流れを示す図。
【図１３】本発明の一実施形態によるホスト−１からＣＭＴＳにフォワーディングされるフレーム構造を示す図。
【図１４】本発明の一実施形態によるホスト−２からＣＭＴＳにフォワーディングされるフレーム構造を示す図。
【図１５】本発明の一実施形態によるＣＭＴＳからホスト−１にフォワーディングされるフレーム構造を示す図。
【図１６】本発明の一実施形態によるＣＭＴＳからホスト−２にフォワーディングされるフレーム構造を示す図。
【図１７】本発明の一実施形態によるサブネットアドレス生成過程及び構成可能ＩＰアドレス目録を示す図。
【図１８】本発明の一実施形態に従うＣＭ及び各ホストにおけるＡＲＰキャッシュテーブルの構成を示す図。
【図１９】本発明の一実施形態によるホスト相互間のＴＣＰ／ＩＰ通信によるメッセージ流れの図。
【図２０】本発明の一実施形態によるインターネットへのＴＣＰ／ＩＰ通信によるメッセージ流れの図。
【図２１】本発明の一実施形態によるインターネットへのＴＣＰ／ＩＰ通信によるメッセージ流れの図。
【図２２】本発明の一実施形態に従うＣＰＥ間のＴＣＰ／ＩＰ通信におけるメッセージ流れ図。
【図２３】本発明の一実施形態によるメッセージフォーマットを示す図。
【図２４】本発明の一実施形態によるメッセージフォーマットを示す図。
【図２５】本発明の一実施形態によるメッセージフォーマットを示す図。
【図２６】本発明の一実施形態によるメッセージフォーマットを示す図。
【図２７】本発明の一実施形態によるメッセージフォーマットを示す図。
【符号の説明】
【０１０９】
１１０　ＣＭＴＳ、インターネットサービスプロバイダ
１２０　インターネット
５００　ＣＭ（ケーブルモデム）、インターネットアクセスゲートウェイ
５１０　ホスト（接続装置）
５１０ａ　無線
５１０ｂ　有線
６００　ローカルアクセスポイント
６０２　ＤＨＣＰサーバスプーファ
６０４　リモートアクセスポイント
６０６　標準ＤＨＣＰクライアント
７００　ローカルアクセスポイントＭＡＣ
７０２　無線ＭＡＣ
７０４　イーサネット（登録商標）ＭＡＣ
７０６　ＨＡＰＴ／ＬＩＡＴ
７０８　ＡＲＰ
７１０　リモートアクセスポイントＭＡＣ
７１２　ＩＰ
７１４　ＵＤＰ
７１６　ソケット
８００　ＤＨＣＰサーバ
８１０，８１２　ＤＨＣＰクライアント
【図１】
2004112801.tif 000006
【図２】
2004112801.tif 000007
【図３】
2004112801.tif 000008
【図４】
2004112801.tif 000009
【図５】
2004112801.tif 000010
【図６】
2004112801.tif 000011
【図７】
2004112801.tif 000012
【図８】
2004112801.tif 000013
【図９】
2004112801.tif 000014
【図１０】
2004112801.tif 000015
【図１１】
2004112801.tif 000016
【図１２】
2004112801.tif 000017
【図１３】
2004112801.tif 000018
【図１４】
2004112801.tif 000019
【図１５】
2004112801.tif 000020
【図１６】
2004112801.tif 000021
【図１７】
2004112801.tif 000022
【図１８】
2004112801.tif 000023
【図１９】
2004112801.tif 000024
【図２０】
2004112801.tif 000025
【図２１】
2004112801.tif 000026
【図２２】
2004112801.tif 000027
【図２３】
2004112801.tif 000028
【図２４】
2004112801.tif 000029
【図２５】
2004112801.tif 000030
【図２６】
2004112801.tif 000031
【図２７】
2004112801.tif 000032