(57)【要約】【課題】LISPネットワークにおいて、xTRのRLOCがプライベートアドレスであっても、トラヒックの集中を生じさせることなくルーティングやNAT越えを実現する。【解決手段】登録手順は、NATが送信元情報[EID1，RLOC1]の登録要求をカプセル化し、そのヘッダに送信元情報を記述してマッピングサーバへ転送する手順(t2)と、マッピングサーバMS/MRが、前記登録要求の送信元情報をEID1のポート番号付きRLOC(RLOC1)として蓄積する手順(t3)と有し、受信手順は、受信側xTRが、応答パケットにEIDベースで記述された宛先アドレスの解決をマッピングサーバへ要求(t10)して前記ポート番号付きRLOCを受信する手順(t11)と、応答パケットを、宛先アドレスが前記ポート番号付きRLOCのヘッダでカプセル化して転送する手順(t12)とを有する。【選択図】図３
2012085208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側および受信側の各LISPサイトが、マッピングルータを備えたコア網にトンネルルータxTRを介して接続され、前記各LISPサイト内ではホスト識別子EIDに基づいてルーティングが行われ、コア網ではEIDの位置識別子RLOCに基づいてルーティングが行われるLISPネットワークの通信方法において、
登録手順が、
送信側xTRにおいて、送信側ホストのEIDおよびRLOCの対応関係が記述された登録要求を、アドレス情報がRLOCベースで記述されたOuterヘッダでカプセル化する手順と、
送信側のNATにおいて、前記OuterヘッダにRLOCベースで記述された送信元アドレスを、NATの出力ポートアドレスおよび出力ポート番号のペアに書き換えてマッピングサーバへ転送し、前記書き換え前後のアドレスの対応関係をNATテーブルに記憶する手順と、
前記マッピングサーバにおいて、前記登録要求を受信し、前記NATの出力ポートアドレスおよびポート番号のペアをポート番号付きRLOCとして前記送信側ホストのEIDと対応付けて記憶する手順とを有し、
送信手順が、
送信側ホストにおいて、アドレス情報がEIDベースで記述された送信パケットを生成する手順と、
送信側xTRにおいて、前記送信パケットを、アドレス情報がRLOCベースで記述されたOuterヘッダでカプセル化する手順と、
前記NATにおいて、前記OuterヘッダにRLOCベースで記述された送信元アドレスを、前記NATの送信元アドレスおよび送信元ポート番号のペアに書き換えて転送する手順とを有し、
受信手順が、
受信側xTRにおいて、前記カプセル化された送信パケットを受信してデカプセル化する手順と、
受信側ホストにおいて、前記デカプセル化された送信パケットに基づいて、アドレス情報がEIDベースで記述された応答パケットを生成する手順と、
受信側xTRにおいて、前記応答パケットにEIDベースで記述された宛先アドレスの解決を前記マッピングサーバへ要求する手順と、
前記マッピングサーバにおいて、前記アドレス解決の要求に応答して、前記EIDベースで記述された宛先アドレスと対応付けられているポート番号付きRLOCを応答する手順と、
受信側xTRにおいて、前記応答パケットを、宛先アドレスが前記ポート番号付きRLOCのOuterヘッダでカプセル化して転送する手順と、
前記NATにおいて、前記カプセル化された応答パケットを受信し、その宛先アドレス情報を前記NATテーブルに基づいてRLOCベースに書き換えて転送する手順と、
前記送信側xTRにおいて、前記カプセル化された応答パケットをデカプセル化して転送する手順とを有することを特徴とするLISPネットワークの通信方法。
【請求項２】
前記送信側では、コア網から見てNATの裏側に送信側ホストが接続されたことを特徴とする請求項１に記載のLISPネットワークの通信方法。
【請求項３】
前記送信側では、コア網から見てNATの裏側にLISPサイトが形成され、当該LISPサイトに送信側ホストが接続されたことを特徴とする請求項１に記載のLISPネットワークの通信方法。
【請求項４】
前記NATがフルコーンNATであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のLISPネットワークの通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LISP(Locator/ID Separation Protocol)ネットワークの通信方法に係り、特に、xTR( Tunnel Router)のRLOC(Routing Locator)がプライベートアドレスであっても、トラヒックの集中を生じさせることなく、ルーティングやNAT越えを実現できる通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信を行うホストが位置するサイトのゲートウェイルータ（トンネルルータ）同士がパケットのカプセル化／デカプセル化を行うことにより、ホストには一切変更を加えずにマルチホームを実現するLISP(Locator/ID Separation Protocol)が、非特許文献１，２，３，４に開示されている。
【０００３】
図５は、LISPネットワークの代表的な構成を示したブロック図であり、送信側ホストHsが接続されるLISPサイトLNWsと、受信側ホストHdが接続されるLISPサイトLNWdとは、それぞれトンネルルータITR(Ingress Tunnel Router)およびETR(Egress Tunnel Router)を介してコア網のインターネットに接続されている。前記送信側ホストHsおよび受信側ホストHdには、それぞれホスト識別子(EID:Endpoint Indentifier)としてEID1，EID2が割り当てられ、各トンネルルータITR，ETRには、それぞれ位置識別子(RLOC:Routing Locator)としてRLOC1，RLOC2が割り当てられている。
【０００４】
前記インターネット上には、前記ホスト識別子EID1，EID2と位置識別子RLOC1，RLOC2とをマッピングするマッピングサーバMSが設置されている。当該マッピングサーバMSは簡単なxTR (ITRおよびETRの総称)機能を有し、RLOCとして使用されるIPアドレスはグローバルアドレスである場合が多い。
【０００５】
このようなLISPネットワークにおいて、各LISPサイト内ではホスト識別子EIDベースでルーティングが行われ、コア網ではEIDの位置識別子RLOCベースでルーティングが行われる。送信側のLISPサイトLNWsとコア網との境界に存在するITRでは、コア網でルーティングに使用されるヘッダの付与が行われ、受信側のLISPサイトLNWdとコア網との境界に存在するETRでは、前記ヘッダの削除が行われる。
【０００６】
このようなLISPネットワークでは、RLOCとしてプライベートアドレスを利用すると、ルーティングやNAT越えができないために受信側が送信側へ返信できないという問題が生じ得る。図６は、このようなLISPネットワークの技術課題を説明するための図である。
【０００７】
送信側ホストHsがIPパケットを生成して受信側ホストHdへ送信する場合、送信側ホストHsは簡単なxTR機能を備えているため、アドレス情報がEIDベース[Src:EID1，Dst：EID2]の送信パケットに、LISP用のOuterヘッダとしてRLOCおよびポート番号のペア[Src:RLOC1，Sport:10000，Dst：RLOC2，Dport:4341]が追加されてカプセル化される。なお、ポート番号[4341]はLISPネットワーク用に予め割り当てられている標準のポート番号である。
【０００８】
送信側のNAT機能は、前記Outerヘッダの送信元アドレスおよびポート番号を、自身のグローバルアドレスおよびポート番号のペア[Src:IP1，Sport:5678]に書き換えてインターネットへ転送する。
【０００９】
受信側ホストHdは、受信したパケットをデカプセル化して前記送信パケットを抽出し、アドレス情報がEIDベース [Src:EID2，Dst：EID1]で記述された応答パケットを生成して返信する。xTR(RLOC2)は、前記応答パケットをLISP用のOuterヘッダ[Src:RLOC2，Sport:12000，Dst：RLOC1，Dport:4341]でカプセル化して転送する。
【００１０】
しかしながら、宛先アドレスのRLOC1はプライベートアドレスであるためにルーティングできず、通信が途絶えてしまう。また、このパケットが仮にNAT機能まで届いたとしても、Dportが前記NATの出力ポート番号[Sport:5678]とは異なるので、同じセッションと見なされずにNAT機能で廃棄されてしまう。
【００１１】
このようなNAT越えに関する技術課題を解決し、LISPネットワークにおいて位置識別子RLOC1がプライベートアドレスであってもNAT越えを実現できるNTR（NAT Traversal Router）が非特許文献５に開示されている。このNTRは、以下の手順でNAT越えを実現している。
【００１２】
手順１：NAT裏のxTRのIPアドレス（プライベート）の代わりにNTRのIPアドレス（グローバル）をRLOC1とし、これをxTRのEIDと対応付けてマッピングサーバMSに登録する。これにより、xTR宛てのパケットはNTRまで誘導されることになる。
【００１３】
手順２：NAT裏のxTRが、送信元ポート番号[4341]を使用して、NTRに対してMap-Registerを行う。NTRは、NAT変換後の送信元IPアドレスおよびポート番号のペアを記録する。
【００１４】
手順３：NTR は、NAT裏のxTR宛てのパケットを受信すると、その宛先IPアドレスおよび宛先ポート番号を、それぞれ手順２で記録した内容に書き換えて転送する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】LISP, http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-lisp-07
【非特許文献２】LISP-MS, http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-lisp-ms-05
【非特許文献３】LISP-MN, http://tools.ietf.org/html/draft-meyer-lisp-mn-01
【非特許文献４】LISP-MN-NAT, http://tools.ietf.org/html/draft-klein-lisp-mn-nat-traversal-00
【非特許文献５】Dominik Klein, Matthias Hartmann, and Michael Menth, NAT Traversal for LISP Mobile Node, 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の非特許文献５では、RLOCがプライベートアドレスであると応答パケットをコア網でルーティングできないという第１の技術課題が、NTR装置のアドレスをRLOC1で代用することで解決されている。また、LISPネットワークではデータパケットの宛先ポート番号が常に[4341]であるためにNATで遮断されるという第１の技術課題（NAT越え）が、NTR装置においてパケットの宛先ポート番号を変更することで解決されている。
【００１７】
しかしながら、上記の従来技術ではNAT裏にあるxTR宛てのトラヒックが全てNTRまで誘導されるのでトラヒックがNTRに集中し、かつNTRでは全てのIPパケットの宛先アドレスおよびポート番号の書き換えを行う必要があるので処理負荷が重くなる。したがって、負荷分散のためには多数のNTRを設置しなければならず、またNTRが地理的に離れた場所に設置されると遅延が大きくなってしまう。
【００１８】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、LISPネットワークにおいてRLOCがプライベートアドレスの場合でも、トラヒックの集中を生じさせることなくルーティングやNAT越えを実現できる通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明は、送信側および受信側の各LISPサイトが、マッピングルータを備えたコア網にトンネルルータxTRを介して接続され、各LISPサイト内ではホスト識別子EIDに基づいてルーティングが行われ、コア網ではEIDの位置識別子RLOCに基づいてルーティングが行われるLISPネットワークの通信方法において、以下のような手順を有する点に特徴がある。
【００２０】
(1)登録手順：
【００２１】
送信側xTRにおいて、送信側ホストのEIDおよびRLOCの対応関係が記述された登録要求を、アドレス情報がRLOCベースで記述されたOuterヘッダでカプセル化する手順と、送信側のNATにおいて、前記Outerヘッダの送信元アドレスを、NATの出力ポートアドレスおよび出力ポート番号のペアに書き換えてマッピングサーバへ転送し、前記書き換え前後のアドレスの対応関係をNATテーブルに記憶する手順と、前記マッピングサーバが前記登録要求を受信し、前記NATの出力ポートアドレスおよびポート番号のペアをポート番号付きRLOCとして送信側ホストのEIDと対応付けて記憶する手順とを有する。
【００２２】
(2)送信手順：
【００２３】
送信側ホストにおいて、アドレス情報がEIDベースで記述された送信パケットを生成する手順と、送信側xTRにおいて、前記送信パケットを、アドレス情報がRLOCベースで記述されたOuterヘッダでカプセル化する手順と、前記NATにおいて、前記OuterヘッダにRLOCベースで記述された送信元アドレスを、前記NATの送信元アドレスおよび送信元ポート番号のペアに書き換えて転送する手順とを有する。
【００２４】
(3)受信手順：
【００２５】
受信側xTRにおいて、前記カプセル化された送信パケットを受信してデカプセル化する手順と、受信側ホストにおいて、前記デカプセル化された送信パケットに基づいて、アドレス情報がEIDベースで記述された応答パケットを生成する手順と、受信側xTRにおいて、前記応答パケットにEIDベースで記述された宛先アドレスの解決を前記マッピングサーバへ要求する手順と、前記マッピングサーバにおいて、前記アドレス解決の要求に応答して、前記EIDベースで記述された宛先アドレスと対応付けられているポート番号付きRLOCを応答する手順と、受信側xTRにおいて、前記応答パケットを、宛先アドレスが前記ポート番号付きRLOCのOuterヘッダでカプセル化して転送する手順と、前記NATにおいて、前記カプセル化された応答パケットを受信し、その宛先アドレスを前記NATテーブルに基づいてRLOCベースに書き換えて転送する手順と、送信側xTRにおいて、前記カプセル化された応答パケットをデカプセル化して転送する手順とを有する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、LISPネットワークにおいて、xTRのRLOCアドレスがプライベートアドレスであっても、トラヒックを一部のノードに集中させることなくルーティングおよびNAT越えを実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明が適用されるLISPネットワークの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るLISPネットワークの通信方法を説明するための機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るLISPネットワークの通信方法を説明するためのシーケンスフローである
【図４】本発明の他の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図５】従来のLISPネットワークの構成を示したブロック図である。
【図６】従来のLISPネットワークの課題を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明が適用されるLISPネットワークの主要部の構成を示したブロック図であり、コア網としてのインターネット上には、アドレス解決用のマッピングサーバMS/MR(Map Server/Map Resolver)が配置され、送信側のxTR機能は、コア網から見てNAT装置の裏側で送信側ホストHsに実装されている。
【００２９】
前記NATはフルコーン(full cone) NATであり、NAT機器の裏側（内側）のアドレス（iAddr:iPort）と表側（外側）のアドレス（eAddr:ePort）との変換ペアだけを保持し、外側の任意のホストからeAddr:ePortまでのパケットをiAddr:iPortまで転送するので、開放されたポートにはどのノードからでもアクセスできる。このようなフルコーンNATに関しては、STUN (http://tools.ietf.org/html/rfc3489)で詳細に説明されている。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に係るLISPネットワークの通信方法を説明するための機能ブロック図であり、図３は、そのシーケンスフローである。ここでは、送信側ホストHsに実装されたxTRの位置識別子RLOC1がプライベートアドレスであり、受信側ホストHdに実装されたxTRの位置識別子RLOC2がグローバルアドレスであり、マッピングサーバMS/MSにはグローバルアドレスIP2が割り当てられているものとして説明する。
【００３１】
１．登録手順
図３のシーケンスフローを参照し、時刻t1では、送信側ホストHsに実装されたxTR(RLOC1)が、送信元情報[EID1，RLOC1]の埋め込まれたマッピング登録(Map-Register)要求メッセージを、アドレス情報がRLOCベースで記述されたOuterヘッダでカプセル化してマッピングサーバMS/MRへ送信する。前記Outerヘッダには、送信元アドレスおよび送信元ポート番号のペアとして[Src:RLOC1，Sport:4341]が記述され、宛先アドレスおよび宛先ポート番号のペアとして[Dst:IP2，Dport:4342]が記述されている。
【００３２】
時刻t2では、NAT機器が、前記マッピング登録要求メッセージのOuterヘッダの送信元アドレスおよび送信元ポート番号[Src:RLOC1，Sport:4341]を、当該NAT機器の出力ポートアドレスおよび出力ポート番号のペア[Src:IP1，Sport:2345]に書き換えてマッピングサーバMS/MRへ転送すると共に、書き換え前後のアドレスおよびポート番号の対応関係をNATテーブルに記憶する。
【００３３】
時刻t3では、このマッピング登録要求メッセージを受信したマッピングサーバMS/MRが、RLOC1に関して既登録のマッピング情報と新たに受信したマッピング情報とが一致していないことを検知して、当該要求をNATに関するマッピング要求と判断する。そして、前記送信元アドレスおよび送信元ポート番号のペア[Src:IP1，Sport:2345]を、EID1のポート番号付きRLOC(RLOC1)として蓄積する。
【００３４】
時刻t4では、受信側のxTRがマッピング登録要求メッセージ[EID2，RLOC2]をマッピングサーバMS/MRへ送信し、これが従来技術と同様にマッピングサーバMS/MRへ登録される
【００３５】
２．送信手順
図２を併せて参照し、時刻t5では、送信側ホスト(EID1)のアプリケーションにより、送信元および宛先のアドレス情報がEIDベース[Src:EID1，Sport:1000，Dst:EID2，Dport:80]の送信パケットが生成される。時刻t6では、前記送信パケットが、送信側ホストHsに実装されたxTR機能により、送信元アドレスSrcおよび送信元ポート番号Sportを[RLOC1，10000]、宛先アドレスDstおよび宛先ポート番号Dportを「RLOC2，4341」とするOuterヘッダでカプセル化されてNAT機器へ転送される。
【００３６】
時刻t7では、NAT機器において、前記Outerヘッダの送信元アドレスおよび送信元ポート番号のペア「RLOC1，10000」が、当該NAT機器の出力ポートアドレスおよび出力ポート番号のペア[IP1，5678]に書き換えられて転送される。時刻t8では、受信側のxTR(RLOC2)によりパケットが受信されてデカプセル化され、前記送信パケット[Src:EID1，Sport:1000，Dst:EID2，Dport:80]が抽出されて受信側ホストHdのアプリケーション(EID2)へ転送される。
３．受信手順
【００３７】
時刻t9では、受信側ホストHdのアプリケーションから、送信元および宛先のアドレス情報がEIDベース[Src:EID2，Sport:80，Dst:EID1，Dport:1000]で記述された応答パケットが返信されてxTR(RLOC2)により受信される。時刻t10では、当該xTR(RLOC2)が、宛先となる前記EID1のアドレス解決をマッピングサーバMS/MRへ要求する。時刻t11では、マッピングサーバMS/MRがマッピング情報を参照し、当該EID1と対応付けられているポート番号付きRLOC[IP1，2345]を応答する。
【００３８】
時刻t12では、xTR(RLOC2)が前記応答パケット[Src:EID2，Sport:80，Dst:EID1，Dport:1000]を、送信元アドレスおよび送信元ポート番号のペアを[RLOC2，12000]、宛先アドレスおよび宛先ポート番号のペアを前記ポート番号付きRLOC[IP1，2345]とするOuterヘッダでカプセル化して転送する。
【００３９】
時刻t13では、ポート番号[2345]のポートが開放状態にある送信側のNAT機器(IP1)において前記応答パケットが受信され、そのOuterヘッダの宛先アドレスおよび宛先ポート番号のペア「IP1，2345」が、前記NATテーブルに基づいてRLOCベースのアドレス[Src:RLOC1，Sport:4341]に書き換えられる。
【００４０】
時刻t14では、送信側ホストHsに実装されたxTR機能により、前記受信パケットがデカプセル化されて前記応答パケット[EID2，S0，EID1，1000]が抽出され、アプリケーション(EID1)へ転送される。
【００４１】
なお、上記の実施形態では、送信側のコア網から見てNATの裏側に送信側ホストが接続されている場合を例にして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、図４に一例を示したように、NATの裏側にLISPサイトが形成され、送信側ホストが当該LISPサイトに接続される場合にも同様に適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
Hs…送信側ホスト，Hd…受信側ホスト，xTR…トンネルルータ
【図１】
2012085208.tif 000003
【図２】
2012085208.tif 000004
【図３】
2012085208.tif 000005
【図４】
2012085208.tif 000006
【図５】
2012085208.tif 000007
【図６】
2012085208.tif 000008