第 4部

ISDN

95

第 1章はじめに

1.1

ネット ワークの広域化と安定性(LAN)

ローカルエリアネットワークの技術的発展と普及に伴い、計算間接続により急速に広域化が進んできた。その結機ネットワークは、
果、地理的に分散した計算機やファイルなどの資源を手近な資源として扱えるようになり、ネットワークを利用するユーザにとって、資源が分散しているという意識は次第に薄れてきている。つまり、いつでも、どこでも、使用したい資源を利用できる環境になってきているということである。

LAN

しかし 、それらの資源を結びつけているネットワークに突然障害が起こ
れば 、 資源が分散していた という事実を思い知らされるとともに、ネッ
トワーク障害によって受ける影響の大きさに驚くことになる。ネットワー
ク障害が頻繁に起こり、その度に資源の利用を中断されるのであれば、ネッ
トワークを利用して、資源を扱うことに対する信頼性は失われ、ネットワー
クで接続されている意味はなくなってしまう。ネットワークで接続する以上はユーザに見放されない程度の信頼性を提供する必要がある。そのためには、ネットワークの障害に対処できる安定したネットワークを構築しなければならない。

\

"

LAN

間を接続するのに使われる計算
ネットワークの障害といっても、機（ゲートウェイ）の障害や、ネットワークを提供する物理接続の障害などさまざまな要因がありこれらを防ぐことには物理的な限界がある。また、ネットワークに障害が発生していない場合でも、ネットワークが混雑し通信の遅延が生じることがある。ネットワークは、それを通じて流れるデー
タの量（トラフィック）により通信速度や安定性に対する影響を受けやすいという性質がある。しかしながら、ネットワークの混雑によって、通常の通信状態と比較して品質（通信速度、安定性等）が著しく低下する場合には、ネットワークの信頼性を失墜させる要因となり得る。従って、ネッ
トワークの混雑についても対応していかなければならない。
同一LAN 間を接続するには、まず経路を一つ確保することが必要であ97

981989 年度 WIDE 報告書

LAN

間は接続不
るが 、それだけではその経路に障害が起きた時にはその可能となってしまうので安定したネットワークを提供しているとはいい難間い。したがって、安定したネットワークを構築するためには、同一を接続する経路を複数にすることが考えられる。
ところで、ネットワークを運用するのに費用がかかるのは事実であるの間を接続する経路
で、安定したネットワークを構築するために同一を常時複数、つまり冗長構成とすることは経済面を考慮すると実現が困難である。そこで、ネットワーク障害が発生した場合にのみそれを補完する
ような代替経路を提供することが考えられている。この方法をとればネッ
トワークの障害にも対応でき、通信コストを押えることも可能である。
このような、障害が発生して必要が生じた時のみ提供される代替経路
は間欠リンクと呼ばれる。また、ネットワークに混雑が生じた時も、混雑の緩和のために一時的に間欠リンクを利用する方法も考えられる。さらに、発展的応用としてネットワークを利用したいという要求が生じた時にのみ間欠リンクを用いて接続する方法も必要になってくる。
間欠リンクの実現のためには、接続したいと思った時にすぐ計算機ネッ
トワークとして利用でき、また、上で述べた経済面を考慮すると、利用しない時には課金が安価で済むような物理媒体を選択しなければならない。
計算機ネットワークが発展するにつれ 、ネットワークを提供する物理年
媒体も多種多様になってきているが、このうちの一つに日本では月からサービスの開始されたがある。サービスが開始されて間もないということもあり、をどのように計算機ネットワークの中に取り込んでいくかについての議論が盛ん
は従来の電話網に匹敵する大規模な網を提供し 、その網にである。
加入したもの同士で、通信したい時に容易に通信することが可能であるのでこれは間欠リンクに適していると思われる。従って、本論文では間欠リに焦点を当てて考えていく。
ンクを提供する物理媒体として

LAN

LAN

1988 4
ISDN(Integrated Services Digital Network)
ISDN

ISDN

ISDN

1.2

本論文の目的ISDN を特に広域な計算機ネットワークに取り入れるためには、他の物理媒体によるネットワークとの整合をとることが必要である。多くの異種の物
1
2
理ネットワークを相互接続する技術はと呼ばれ、他多数のプロトコルが存在し 、その中でもは比較的広くに絞って考えてみる方針である。
利用されているので本論文ではSystem)internet

TCP/IP

DARPA
DARPA

TCP/IP ,XNS (XeroxNetwork
TCP/IP1
大学、政府機関、軍関係の繋がった
インターネットで用いられているプロトコル群。以後、インターネットは
インターネットと略す。
2によって開発されたネットワーク間プロトコル群

Xerox Corporation

第 4部

99

ISDN

具体的には、インターネットにおける広域分散環境構築プロジェクトのにおい一つである WIDEを用いた接続の方法を考えることにより、による間欠て、リンクの実現を試みる。本論文では間欠リンクの実現に当たって、従来のインターネットの機構を混乱させないということを基本方針とする。また、実現の初期の段階では、接続するということに重点をおく。その後、間欠リンクにとって重要な接続・切断のタイミングについて実験を重ねて効率のよい通信を提供できるような方法を練っていく所存である。さらに、間欠リンクそのものの発展的利用法についても考えていく。

(Widely Integrated Distributed Environment)
IP
ISDN

ISDN

1.3

本論文の構成

2

ISDN
ISDN
4

本論文では、まず第 章でという物理媒体の特徴について述べ、を間欠リンクとして利用することの第 章で間欠リンクの必要性・意義について考える。そして、第 章では、をインターネットにおけ接続の具体的設計として、る間欠リンクとして利用する上で必要なアドレスの割当てや接続・切断のタイミング・ソフトウェア構成などにつを用いた接続の部分的実装として手いて議論する。第 章ではを用いた場合の動の接続・切断の制御について述べる。第 章では転送速度等について評価・考察を行ない、改良すべき点などについて考えを用いた接続の間欠リる。最後に、第 章で今後の課題としてンクとしての応用的側面について論じる。

3

5

7

ISDN

ISDN
IP

IP

IP
6

ISDN

ISDN

IP

第 2章
ISDN(Integrated Services Digital
Network) とは

ISDN とは計算機ネットワークを提供する多種多様の物理媒体の中で、どのような特徴を持った物理媒体なのかについて述べる。

[95]

2.1

ISDN 出現の背景

昨近の通信技術の発展には目覚しいものがあり、それに伴って社会における通信のあり方や利用目的も多様化しつつある。このような多様な情報通信の要求に対応可能な世界共通の技術標準を作ろうと、国際的な共同研
究や技術開発が進められた。
は 、国連の専門機関である（ 国連電気通信連合 ）の中の
（ 国際電信電話諮問委員会）を中心に進められてきた国際標準規はその名が示す通り、格に基づいて構築されるネットワークである。
ディジタル網であり、電話サービス、データサービスを始めとする多種多様の通信サービスを単一の網で総合的に提供することが可能である。
は日本では年 月からサービスが開始され 、現在まだ利用者が少ないことから従来の電話網に付加する形となっており、長い年月をかに移行するとされている。
けて将来は従来の電話網がすべて

ISDN
CCITT

ITU

ISDN

1988 4

ISDN

ISDN

ISDN

2.2

ISDN の提供する通信サービスの特徴

2.2.1

通信能力

ISDN のディジタルソケットを通じて提供される通信能力は基本的には
2B + D となっている。つまり、64kbps の通信用チャネル（ B チャネル ）2 本と 16kbps の制御用チャネル（ D チャネル ）から成っている。物理的な線は 2 対で時分割多重化することにより 3 本のチャネル 2B + D を実現
100

第 4部

101

ISDN

している。通信を確立するために D チャネルを利用し 、確立した後は B
チャネル 個を用いて通信を行うというチャネルの明確な使い分けが特徴である。
程度以下であることと比較してみ従来の電話網の通信能力はるとの チャネル当たりの通信能力というのは非常に優れていると言える。また、従来の電話網はアナログ処理であるので電話サーはディジタル処理でビスのみの単一サービスに限定されていたが 、あるので、電話サービスだけでなく、ディジタル処理の通信機器（ファク
シミリ、計算機）を用いた通信サービスも同時に提供できるようになった。
B D というチャネル構造のため、用の加入者線を 本引くこと
により基本的には通信機器を同時に 個接続して利用することが可能である。従って、 個は電話に、もう 個は計算機に同時に接続することや、個とも計算機に接続することなど 、利用者が選択することができるようになっている。

1

9.6kbpsISDN 1

64kbps

ISDN

2 +

1

2.2.2

1

2

ISDN

1

2

情報転送モード と課金

ISDN の提供する情報転送モードには次のようなものがある。
 専用線モード
 回線交換モード
 パケット交換モード
専用線モードは回線交換において、固定した相手を指定するように設定するので、回線交換と同様である。
回線交換モードは、一度「呼」が確立すると切断するまで継続的に通信チャネルが確保されるもので、 チャネルを使用する。課金は通信時間と通信距離によって決められる。これは、従来の電話網とほぼ同じといえる。
パケット交換モードは 、情報を適当な大きさに区切りひとまとめにしてヘッダを付加し 、散発的に送受信するもので 、 チャネルを使用する。
課金はパケット数によって決まる。しかし 、パケット交換モードは現在ではまだ提供されていない。
の回線交換モード を利用することを中心に従って、本論文では議論を進めていく。

B

D

ISDN

2.2.3

アドレス

ISDN を用いて通信を行う際のアドレ スには ISDN アドレ スを使う。
ISDN アドレスは ISDN 番号と ISDN サブアドレ スからなる。ISDN 番号

102

1989 年度 WIDE 報告書

15桁までとなっている（ 従は、従来の電話番号の延長であるが 、最大で桁。）の場合、チャネルの特徴により、 本
来の電話番号は最大の加入者線に対して複数の通信機器（最大 個の端末）を接続できるので個々の機器を指定することができるようにサブアドレスがつけられ、最大桁までのサブアドレスとなっている。
に示す。
具体例を

12

40

ISDN

1

8

ISDN
Figure2.1



ISDN アドレス

03-5476-7690 * 0003
6



- 

ISDN 番号-ISDN サブアドレス

サブアドレス識別子
図2.3

2.1: ISDN アドレスの例

ISDN の将来的展望

ISDN の基本は 2B + D であるが、23B + D 、30B + D も提供され始めており、将来的にはさらに広帯域な通信（ 384kbps の H など ）が提供
される見通しである。ISDN による高速な通信が提供されると、これまでの通信では困難であった画像転送も容易になる。ISDN は通信技術の進歩をもたらすものとして期待されている。計算機ネットワークに ISDN を組
0

み込むことは、通信技術の進歩による恩恵を被ることにより、計算機ネッ
トワークの新しい側面をも切り出すことになる。そのためには、まず、計を組み込むことから始める必要がある。具体的
算機ネットワークにをインターネットに接続する方法を考え、を利用した間には、欠リンクの実現を目指す。

ISDN

ISDN

ISDN

第 3章
間欠リンクと ISDN

3.1

WIDE の現状と間欠リンクの必要性

日本のインターネット構築プロジェクトである WIDE ではここ数年にで急速にネットワークが広域化し大規模となってきた。現在、示されるような広域分散環境を実現している。

Figure3.1

WIDE への参加組織は年々増加し 、海外へもネットワークが広がり始めている。ローカルネットワーク（ 例えばキャンパス）間の接続に用いら1のディジタル専用線、また、などれている物理媒体としてはがあり、ローカルネットワーク内（例えばキャンパス内）は、主にイーサ
ネット 2で接続されている。

64kbps

{

X.25

X.25

を共に接続するという冗長構成になっ東大 東工大間は、専用線とを用いることにており 、専用線を用いた通信に障害が起きた時にはより、ネットワークの分断を防ぐことが可能である。また、東大、慶応大、ハワイ大では輪状にネットワークが構成されているので、 大学を直接接続している専用線が利用できない時には迂回経路をとることが可能である。
しかし 、その他ではローカルネットワーク間には つの経路が存在するだけなので、ゲートウェイの故障や、その経路の物理接続の障害により、ネッ
トワークが分断される結果となる。

X.25

2

1

広域ネットワークに限ったことではないが 、目的のホストに到達するためには、それまでに通過するゲートウェイとネットワークが全て正常に機能していなければならない。広域ネットワークになると、目的のホストに到達するまでに通過するゲートウェイ数は多数となるので、ゲートウェイの故障やネットワークの障害により通信が不能となる可能性が高くなる。
また、広域ネットワークでは、ゲートウェイやネットワークのハード ウェ
ア・ソフトウェアの障害による影響が広範囲に渡るので、広域ネットワー
クとしての機能を完全に克服するまでに時間がかかりやすいことが挙げら
1

CCITT の標準プロトコル。
(Ethernet) Xerox 社の登録商標です。

トランスポートレベルのネットワークサービスのの技術の一つ。イーサネット
は

2

LAN

103

104

1989 年度 WIDE 報告書

SRA

ソニー

リコー

WNOC

WNOC
東京

電通大

慶応大

ハワイ大

京都

KABA

N.Z
A.Z

青山大

U.S.A
東京大

理研


学

KEK
東工大

術

東北大

名古屋大

電総研

KDD

情

報

64kbps19.2kbps
9.6kbpsothers

図

大阪大
網



3.1: WIDE における広域分散環境の現状

京都大

九州大

第 4部

105

ISDN

れる。従って、広域ネットワークでは、各種の通信の障害に対する迅速な対処が望まれる。つまり、障害が起こっても広域ネットワークとして機能することが可能となるような安定性が必要である。 ネットワークの安定の条件をまとめると、次のような点が挙げられる。

1. 同一ローカルネットワーク間を接続するリンクが常に 1 つは確保できること。

2. ハードウェア・ソフトウェアの各種の障害から迅速に回復できること。
WIDE では今のところ、ネットワークの広域化が急速に進んでいるが、リンクを複数確保することには手が回らない状態である。このままの状態
ではネットワークが安定であるとは言い難い。少なくとも、ネットワーク
障害時には代替リンクを確保することが必要となる。また、ネットワークのトラフィックはユーザがネットワークをどのように利用するかに依存しで滞りなく通信が済むようなリン定常的ではない。従って、通常
クであっても、ネットワークが混雑し 、著しい通信の遅延が生じた場合には、一時的にリンクを補充することも必要である。しかし 、代替リンクとしてのリンクであっても、補充のためのリンクであっても、一時的な使用のために常に専用線等の常設リンクを確保しておくのはそのリンクが使用していない間も課金されるのでネットワークの運用費が非常に高価となる。
そこで、必要な時のみリンクを起動することのできる間欠リンクというものが重要になってくる。間欠リンクは使用しない時には課金されないか、非常に安価であることが常設リンクと明確に異なるべき点である。従って、間欠リンクを効率的に使うことによって専用線などの常設リンクよりも安価な通信が提供可能であるといえる。
間欠リンクが発展すれば、専用線を張るほど頻繁に通信が行なわれない
ような組織間の通信に間欠リンクを利用することも可能となる。この場合
では、専用線等の常設リンクと間欠リンクのどちらを選択するかは、リンクの能力に差がなければ 、どちらがより安価であるかによると思われる。間欠
リンクにより効率的で安価な通信を提供することが可能となれば 、WIDEの広域化に伴う安定性の追求と発展に貢献するはずである。
ところで、間欠リンクは必要な時のみ起動されるものだが 必要な時をどのように判断するのが適当かを明確にしなければならない。つまり、通常のリンクに異常が発生したことや補充が必要なことを誰が判断するのかということである。
まず考えられるのが『ネットワークを利用しているユーザ』である。リンクの異常発生により最終的に影響を受けるのはユーザだからである。しかし 、全てのユーザがネットワークについて診断する能力を持っていると

9.6kbps\106

1989 年度 WIDE 報告書は限らない。従って、ユーザが影響を受けてから間欠リンクを起動させるのは確実な方法とは言い難い。
従って、ネットワーク機能の内部で通常リンクの異常を検知し間欠リンクを起動させる方が、ユーザはネットワークについて深い知識を持たなくても、通常通り通信を行うことができるので、間欠リンクとしての威力を十分に発揮できる。また、間欠リンクが必要でなくったことの判断も同様に、ネットワーク機能の内部で判断をするのが妥当である。つまり、ネッ
トワークの制御機構の内部で、間欠リンクの起動・切断の機能を組み込むことが必要になる。

3.2

間欠リンクの現状と問題点

間欠リンクは、必要な時にいつでもリンクを起動することができなければならず、しかも使用しない時には通信費用がかからないあるいは十分に安価であることが条件である。すると、間欠リンクとして適した物理媒体は限定される。

IP
dialup IP LAN

接続として
現在間欠リンクとして用いられているものには電話網を? がある。しかし 、
は
間を接続す
利用する
るというよりは自宅の計算機と自分の所属する組織間を接続するために用いられることが多い。従来の電話網を利用するため、呼を確立するまでののタイムアウト 3に間に合わないことがある。それから、時間が長く、程度以網の能力の限度から、高速なモデムを用いても通信速度は下となっている。この通信速度では、通信量の多いリンクの代替リンクとして十分でない場合が多い。

dialup IP[35][ ]TCP

9.6 kbps

広域ネットワークでは一般に、代替リンクが必要なリンクというのはそれが利用不可能となった時の影響が大きい。そのような通常リンクを代替する一時的なリンクも、通常リンクと同等の通信能力を提供できること
であることを考慮すると、専用は望ましいことである。専用線が線と同等の通信能力を提供する間欠リンクは従来の
では実現で
きない。
を用いて間欠リンク
そこで、従来の電話網を拡張したものといえるを実現する方法を考えてみる。

64kbpsdialup IP

ISDNTransmission Control Protocol.

3
トランスポート層で信頼性のあるデータ配送を行なう。その際タイムアウトまでに配送ができない時は再送を行なう。

第 4部

3.3

107

ISDN

ISDN を用いた間欠リンクの利点・特徴

ISDN

それでは、
を間欠リンクとして用いた場合どのような利点があるかについて述べる。
の チャネルが提供するという通信速度は、現在
まず、間の接続によく用いられている専用線が提供する通信速度と同じであるのとで、通信量の多いリンクの代替リンクとしての能力は従来の
倍になる。
比較して
これまでは一時的であれば質が良いとは言えないリンクであっても我慢してきた感があるが 、を用いれば 、利用者にとって代替リンクということが意識されずに通常と同じように通信を行なうことが可能となる。
の回線交換を利用する際は、実際に接続しなければ課金
それから 、されないので、間欠リンクに求められる条件を満たしているといえる。
を用いた間欠リンクを代替リンクとして使うだけでなく、
但し 、間を常設リンクを用いずに間欠的に接続するために利用することにな
ると、経路制御の方法が問題となってくる。従来の電話回線を用いたでは、マシンの起動時に間欠リンクを接続して利用する（つまり接続してから使う）という方法が一般的であったが、これからは、規模の大きい間の接続に用いられるので、マシンの起動と間欠リンクの接続は非同時に行なわれる（つまり、ゲートウェイは既に存在しているがリンクが存在していないことがある）ことになる。これまでの経路制御では既に存在するリンクに対して経路情報から最適経路を選択して行なってきたが、間欠リンクは通常は接続せずに必要な時だけ実際に接続するので、 接続する
可能性のあるリンク を経路制御でどのように扱うかを工夫する必要がある。

ISDN B

64kbpsLAN

dialup IP

67

ISDN

ISDN

LAN

ISDN

dialup

IP

LAN

\

ISDN

の交換サービスはパケット交換と回線交換を共に提供
将来的にするので、これらを使い分けることが可能である。具体的には、リンク自身の容量を動的に調整することに応用することなどが挙げられる。パケッ
ト交換と回線交換の使い分けは
は間欠リンクの発展に大いに貢献することが期待される。
WIDE ではインターネットの標準プロトコルである
プロト
プロトコルは、ネットワーク機能の中枢であコルを扱っている。
るデータの配送の方法や経路の制御方法に関わるプロトコルである。インターネットへを組み込むために、を経路制御に関わる に接続することを考える。

ISDN

TCP/IP

TCP/IP

ISDN

ISDN

IP

第 4章
ISDN を用いた IP 接続の設計

計算機ネットワークを構成するソフトウェアは階層構造になっている
プロトコル群におけるモジュールはどのようなが、その中で役割を果たしているかを述べる。

TCP/IP

4.1

IP

インターネットにおける TCP/IP プロトコル群の階層構造

インターネットにおける概念的レイヤリングは、アプリケーション層・
トランスポート層・インターネット層・ネットワークインターフェース層の つからなり、その下にハード ウェアがある。そして、レ イヤ間でオブジェクトを交換し 、データを配送する。それぞれのレ イヤの役割について
簡単に説明する。

4

アプリケーション層
ユーザはインターネットにアクセスするためにこの層のプログラムを起動する。プログラムで扱うデータは、転送のためにストリームとして つ下のトランスポート層へ渡す。逆に、他のホストから転送されたストリームがトランスポート層から渡される。

1ト ランスポート 層
この層ではあるアプリケーションプログラムと他のプログラムとの通信を提供する。つまり、あるホストのあるポートと他のホストのあるポート間の通信を提供する。アプリケーション層から来たデータのストリームをパケットに分割し 、パケットの流れを調整して信頼性のあを用いる を提供することができる。信頼性のるトランスポートあるトランスポートとは通信するデータが正しく配送されたかど うかを確認するもので、一定時間経過しても配送の確認が得られなければデータを再送する。また、信頼性のないトランスポート
を用いる も提供できる。信頼性のないという(TCP

Datagram Protocol|

)

)

108

(UDP|User

第 4部

109

ISDN

ことは一度データを転送した後は再送しないということである。
複数のアプリケーションプログラムからのデータを受け入れるため、どのアプリケーションプログラムかを判断することができる。下のイ
ンターネット層から来たパケットを指定されたプロトコル
で処理し 、アプリケーション層へ渡す。

(TCP,UDP)

インターネット 層
この層では、ホストとホストの通信を取り扱う。目的のホストに到達するための経路制御を行なう層である。トランスポート層から来た
データグ
パケットも、ネットワークインターフェース層から来た
ラムも、次の経路を決定してから次の層へ渡される。経路制御の際に判明する転送のエラーに関するメッセージも必要に応じて取り扱う。ホストが所有するアドレスは、そのホストが所有するネットワークインターフェースに対してつけられている。従って、複数のネットワークインターフェー
アドレスがつけられる。 アドスを持っているホストには複数ののネットワークを
レスを見ればホストや、ホストが属している
識別することができる。また、 データグラムのヘッダから、デスティネーションホストでトランスポート層のどのモジュールへ渡すかがわかる。

IP

ICMP(Internet Control Message
IP

Protocol)

IP

IP

LAN
IP

IP

ネット ワークインターフェース層
データグラム
物理層に依存する層で、インターネット層から来たは各物理媒体で定められた物理フレームに入れて次に渡すべき同一物
理ネットワーク上のホストへ送られる。次に渡すべきホスト（ゲートウェイ）はインターネット層で決められている。データリンク層とも
呼ばれる。

IP

4.2

UNIX における IP モジュールの機能

WIDE では UNIX1システム上でインターネットを構築しているので、UNIX システム上の IP モジュールについて説明する。
4.2.1

IP input routine

IP input routine は 、ネットワークインターフェース層から渡された

IP データグラムの処理を行うルーチンである。ネットワークインタフェー
ス層から渡された各 IP データグラムに対して、まず、自分のホストへの
1

UNIX は AT&T の登録商標。

110

1989 年度 WIDE 報告書

IP

データグラムかど うかを、 ヘッダのデスティネーションアドレスと、自分のホストの所有するインターフェースのアドレスを比較して調べる。自分宛ならば 、着信データグラムとして上位モジュール（トランスポート層等）に渡す。
の自分宛でなければ 、データグラムをデスティネーションホストに到達させるために必要な経路を定める。経路決定のためには、デスティネーショ
ンホストやネットワークに基づいた経路情報が記されたルーティングテー
ブルを参照し 、デスティネーションホストへ到達するために次にどのゲー
トウェイにデータグラムを渡せばよいか、さらにどのインターフェースへ
データグラムを渡すのかという情報を得る。その情報とともに、へ
データグラムを渡す。

TCP,UDPIP output

routine IP

4.2.2

IP output routine

IP output routine は、上のモジュールである TCP や UDP から来たパケットを処理したり、IP input routine から来たパケットを処理するルーチンである。パケットに IP ヘッダを付加し 、経路を決める必要がある時はルーティングテーブルを参照して次の経路を決定してから、インターフェー
データグラムを渡す。
から渡されたパケットで 、スに
既に次の経路が決まっている場合は、経路が使用可能か、インターフェー
データグラムを渡す。
スが起動状態かを確認してインターフェースにIP

IP input routine

IP

4.2.3

ルーティングテーブルの参照

ルーティングテーブルは経路の決定のために参照される。ルーティング
情報は相手ホストに到達するために何個のゲートウェイを経由するかとい2
うホップ数等を、等のプロトコルに従って定期的に交換されている。
これらの情報から様々なデスティネーションホスト、あるいはデスティネー
ションネットワークに到達するための最短経路が得られる。そして、この最短経路を利用するために必要な情報からなるものがルーティングテーブ
ルである。ルーティングテーブルのエントリ数が多数の場合、ルーティン
グテーブルのエントリを上から順に参照するのは効率が悪いので、実際にはハッシュ関数を用いて効率化を図っている。ハッシュ関数から得られるエントリは つある。 つはデスティネーションのホストアドレスに基づいたエントリで、もう つはデスティネーションのネットワークアドレスに基づいたエントリである。 つのエントリにつきホストアドレスに基づいて得たエントリを優先して参照する。具体的な参照方法は次の通りである。

RIP

2

2

1
1

2

Routing Information Protocol.Berkley 4.3 BSD UNIX システムでルーティング情報を交換するためのプロトコル。

第 4部

111

ISDN

(1) デスティネーションについての情報を見て、ハッシュ関数により、ルー
ティングテーブルのどこを参照するかの参照番号を求める。このとき、デスティネーションアドレスに基づいた参照番号、デスティネーショ
ンのネットワークアドレスに基づいた参照番号を求めておく。

(2) まず、デスティネーションアドレスに基づいた方について、ルーティ
ングテーブルを見て次に投げるインタフェースが起動状態かど うか調
べる。ルーティングテーブルにあるデスティネーションと、目指すデスティネーションが同じかど うか、調べる。

(3) (2) で見つからなければ 、今度は、デスティネーションのネットワー
クアドレスに基づいた方で、インタフェースが起動状態か、ルーティ
ングテーブルのデスティネーションと目指すデスティネーションの、やが一致するかど うかを調べる。
所属する

domain network(4) (3) でも見つからなければ 、wildcard gateway を探す。（これは、デフォルトルート )34.2.4

パケット のフラグメント 化とリアセンブル

インターフェースには、一度に送出可能なデータサイズの最大長（ MTU|
Maximum Transfer Unit|) が定められており、IP からインターフェースに送出するデータグラムの長さがこれを越える時には MTU に合わせてパケットを分割しなければならない。これにより分割されたパケットはフラグ メントと呼ばれる。複数のゲートウェイを通過して配送されるパケット
は、
現在のパケット長）> （ 次に渡されるインターフェースの）が成立する時のみフラグ メント化を行なう。

(

MTU

デスティネーションホストに到達したパケットは、フラグメントを集めつのパケットに再構成される。フラグ メントは 、決められた時間内にす
べて集められなければ捨てられる。このように、 モジュールの機能はアドレスを基盤として成り立っているということがわかる。すると、に接続されたホストには 、どのようにアドレスを割り当てればよいかということが問題になってくる。

1

IP

IP
ISDN

IP

3
ルーティングテーブルから経路が得られない時に用いる省略時の経路。ルーティング
テーブルを小さくするために、デスティネーションアドレ スをとしている。

0.0.0.0112

1989 年度 WIDE 報告書

4.3

ISDN 網の捉え方

IP アドレスはネットワーク id(identi er) と、ホスト id からなっている。一般に IP アドレスのネットワーク id は、LAN あるいは LAN の集合
に対し 、その規模に応じて 1 つ割り当てられている。そして、その LAN
あるいは LAN の集合に属する各ホストを識別するためにホストアドレスが割り当てられる。このとき、 同一ネットワークアドレスを持つホスト同士は同一ネットワーク内に属すると考えられ、そのネットワーク内のホストに到達するための入口がインターフェースであり、インターフェースに対して物理的な通信ポートが つ対応している。

1

ISDN 網は非常に大規模な網であるが、ISDN 網をどのように捉えるかは IP アドレ スのネットワークアドレスをどのように割り当てるかということに帰着し 、経路制御に重大な影響を与える。ISDN 網に対しては次のような捉え方が考えられる。それぞれについて特徴・問題点を述べる。

1. Point-to-Point ネットワークとして捉える。
2. マルチアクセスネットワークとして捉える。
4.3.1

Point-to-Point ネットワークとして捉えた場合

Point-to-Point とは、2 つの物理的ポート（以下、ポートと略す）間の通信に着目したもので、1 つのポートと通信する可能性のあるポートとの間に 1 つずつネットワークアドレスが割り当てられる。計算機に接続される
ISDN 網のポート数を N とし静的にアドレスを割り当てると、N (N 0 1) 個のネットワークアドレスが必要になる。WIDE において ISDN 網を用いて計算機の接続を行うゲートウェイは将来多数になると考えられる。O(N )でネットワークアドレスを割り当てていくと N が 100 程度でもネットワー
2

クアドレスが足りなくなることが予想される。ネットワークアドレスを節約するために動的にネットワークアドレスを割り当てる 方法もあるが割り当て方が複雑になる。
4.3.2

マルチアクセスネットワークとして捉えた場合

マルチアクセスとは、同時に多数のノードと通信することができるということである。非常に多数のノードと通信できる例としてはイーサネット
は物理的なポートは つであるが論理的チャネルは例がある。また、というように多数の設定が可能であるので、マルチアクセスネッ
えば
トワークとして扱われることが多い
。

128

X.25

1

[94][111]

第 4部

113

ISDN

ISDN は同一の加入者線（つまり同一の ISDN 番号）に基本的にチャネ
ル数（つまり物理的ポート ）が 2 であり、同一ホストに複数のポートが接続される可能性がある。同一ホストに複数のポートが接続される場合には、
同時に、所有するポート数と同数のノード と通信を行なうことが できる。
をマルチアクセスネットワークとして捉えることができる。
つまり、と比較すると、加入者線 本に対するチャネル数は少ないので加入者
線 本ではマルチアクセス性は弱いが、 同一ホストが加入者線を複数本接続する場合や B D のチャネル構造の提供を考慮すると、将来的にはのマルチアクセスとしての性質が強くなってくることが予想される。
マルチアクセスネットワークでは、 のネットワークアドレスはある広域
ネットワークに属する
ゲートウェイ全体で つを割り当てればよい。
の将来の発展形態を考慮し 、
網
ネットワークアドレスの数や、をマルチアクセスネットワークとして捉えることにする。

X.25
1

ISDN

ISDN

1

23 +

ISDN

4.4

IP

1

ISDN

ISDN

IP アドレス割当ての単位

ISDN 網には 1 つのネットワークアドレスを割り当てることにしたが、次に IP アドレスを具体的に何に対して割り当てるかが問題になる。先も述べたように通常は IP アドレスのホストアドレスは、ホストの所属するネッ
トワークのインタフェースに対して割り当てられるが、この時あるネット
ワークに所属するホストについて、 （ ホスト 物理的ポート： アドレ） が成り立っている。
網の場合は、同一ホスト（ゲース）は、（トウェイ）に複数の物理的ポートが与えられる可能性があるので、 アド
レス割り当ての単位としていくつかが考えられる。

1:1:1

ISDN

:

IP

IP

 ISDN アドレス（ポート ）に対して割り当てる
 ISDN 番号に対して割り当てる
 ゲートウェイに対して割り当てる
 等価なゲートウェイグループに対して割り当てる
ここではそれぞれについて特徴を考える。
ゲートウェイが所有するポートが であるとして議論を進める。

n

4.4.1

ISDN アドレスに対して割り当てる場合

ISDN
1:n:n

:

この場合、
網に関しては（ゲートウェイ 物理的ポートス）は （） となる。

:IP アドレ114

1989 年度 WIDE 報告書

同一の相手ゲートウェイに対し 、複数のポートを用いて複数のリンク
4には、 つ つのパケットをそのうちのどのを張った場合リンクを用いて流すかという負荷分散をしなければならないが、 アドレ
スがポート毎に割り当てられているので、経路制御アルゴ リズムの中に負荷分散の機能を含める必要がある。現在は最適経路を つだけ採用しそれを用いてパケットを送るという経路制御アルゴ リズムであるから、負荷分散の機能を含めると経路制御が複雑になり、混乱することが予想される。

(Figure4.1 (b))

1 1

IP

1

4.4.2

ISDN 番号に対して割り当てる場合:IP:

1:m:n1 1 1m  n
ISDN
ISDN
(Figure4.2 (b))（ゲートウェイ
アドレ ス 物理的ポート ）は、（）と番号に属するもなる。ゲートウェイの所有する物理的ポートがどの
アドレ スの数は異なる。同一の番号に属しているのかによっては、ポートが異なったゲートウェイに所有されている場合
アドレ スを割り当てられることになるの異なるゲートウェイが同一ので、希望のゲートウェイに接続できない可能性がある。これは経路制御を混乱させる。従って、これは適当な方法ではない。

IP

IP

4.4.3

ゲートウェイに対して割り当てる場合:IP アドレス:物理的ポート ）は、（ 1:1:n ） となる。

（ゲートウェイISDNのインターフェー
つまり、単一ゲートウェイに収容されている
スの集合全体に つのアドレスを割り当てることになる。

1 IP
この場合は、IP や経路制御のレベルでポートの割当てをする必要がな
く、ISDN へのインタフェースが選択されてからポートの割当てをすればよい。その際にはポートを割り当てるコントローラが必要である。

同一の相手ゲートウェイに複数のリンクを張った場合のリンク間の負荷分散については、
ド ライバによって実現可能である。ゲートウェ
アドレ スを割り当てる最大の利点は経路制御アルゴ リズム
イに対しての変更が不要なことである。

IP

4.4.4

ISDN

等価なゲートウェイグループに対して割り当てる場合,

目的ノードに到達するためにゲートウェイが複数存在し どれに接続しても目的を達することができる場合、その複数のゲートウェイの 1 、 2 、 3 を等価なゲートウェイグループと呼ぶことにする。

G G G)ISDN(Figure4.4

Terminal Adaptor(T.A.)

4
網と計算機はハードウェアで直接接続するのではなく、を介して接続される。

第 4部

1

115

ISDN

この場合、グループ内の つのゲートウェイについて、（ゲートウェイ：アドレス 物理的ポート ）は、（）となる。 但し 、この場合の
ア
ドレスは同一グループ内のゲートウェイが共有するものである点が、ゲー
アドレスを割り当てる場合と異なる点である。
トウェイに対して従って、経路制御ではへのインタフェースを選択した後、グループ内のどのゲートウェイを用いるかを決定することになる。これは、どの物
理的ポートを用いるかを決定すれば 、そのポートを所有するゲートウェイ
も自動的に決定される。結局ポートを割り当てればよいので、ゲートウェ
アドレスを割り当てる場合と同様である。
イに対してアドレスを割り当てる利点はグループ内のゲートグループに対して
ウェイのダウンに対し 、グループ内の他のゲートウェイがカバーすることが可能であるので、経路の安定性が高まるということである。
問題点としては、グループ内にネットワークの障害が発生した場合は、アドレスを持つために、 アドレ
グループ内のゲートウェイが同一のスを用いたグループ内の通信が不能になることが挙げられる。
インターネットは 、異なる種類の物理媒体を用いて接続がなされている場
合でも、共通のプロトコルで通信が行なえることを目指すものであるから、を用いその共通のプロトコルの変更は避けるべきである。つまり、アドレスを割り当てるには、それにより、経路制御アルゴリズ
た通信に
ム全体に変更を加えずに済む方法をとるのが望ましい。
従って、上の つの方法のうち、経路制御アルゴ リズムに最も影響をアドレ スを割り当て与えずに済む方法として、ゲートウェイに対してゲートウェイへのアドレ スの割り当てについてることにする。
に示す。

IP

:

IP

IP

1:1:n

IP

ISDN

IP

IP

IP

ISDN

IP

4

Figure4.5
4.5

ISDN

IP

IP

呼の自動制御方法

3

ISDN

第 章で述べたように、を用いた間欠リンクでは、発呼や呼の切断の必要性をネットワーク制御機構の内部で検知し 、発呼・呼の切断を行なうことが効率的な運用に大きな影響を与える。そこで、具体的にいつ接で述べ
続し 、いつ切断すればよいのかを明確にすることから始める。
たように、インターネットにおけるプロトコル群には概念的なレイヤリングがあり、各レ イヤによって、パケットから得ることのできる情報には制限がある。各層でどの程度の情報を得られるかを述べ、発呼や切断のタイミングについて考える。

TCP/IP

アプリケーション層
個々のデータやプログラムの内容を知ることができる。

4.1

116

1989 年度 WIDE 報告書

ト ランスポート 層
どのホストのどのポート間の通信かがわかると共に、ポート番号から
どのアプリケーションのものかがわかる。
インターネット 層
アドレスによりわかる。また、上のトラ
どのホスト間の通信かがンスポート層でどのようなプロトコル（、
等）を用いてい
るかがわかる。

IP

TCP UDP

ネット ワークインターフェース層
自分と次にパケットを渡すゲートウェイの アドレスがわかるので、経路の一区間 つまり同一物理ネットワーク内の通信について知ることができる。

,

IP

間欠リンクを主に主要経路をカバーするリンクとして用いる場合には主要経路の障害や回復をソフトウェアが検知して発呼・切断をする方法が一
般的である。また、間欠リンクの応用的な利用のために、インターフェー
スにパケットが到着した時発呼し 、ある程度パケットが到着しなければ切断するという方法が考えられる。この場合はパケットといってもどのようなパケットなのかを区別して判断する必要が生じるかも知れない。そのためには、インターフェースにどのようなパケットが流れてくるのかを調べることが必要である。
4.5.1

パケット のフローパターンについての推察

ether nd の ようなパケットの観察機能を用いて、あるイーサネットのインターフェースに実際に入ってくる物理フレームのうち IP データグラムを
TCP パケットと UDP パケットに分けて処理を行ったグラフを FigureA.1、
FigureA.2に示す。グラフ上の線は 1 秒間に入ってきたデータグラムのバイ
5

ト数の合計である。
総合的に見て断続的に流れてくるパケットと、連続的に流れてくるパケットの 種類があることがわかる。断続的に流れてくるパケットの代表
例としては経路情報等のネットワークを管理するためのパケットがあるが、これは接続されていれば定期的に流れてくるものである。従って断続的なパケットは定期的であることも多い。

2

グラフに示されたパケットフローの特徴としては 、次のような点が挙げられる。

NIT(Network Interface Tap)5というデバ イスを用いて特にイーサネットのインターフェースに入ってくる物理フレームを監視するためのコマンド。

第 4部

117

ISDN

 定期的に流れてくるパケットはデータ量が固定的であることが多い。
 トランスポート層で信頼性を保証しない UDP を用いたパケットでは1

定期的に流れるパケットが多く、データ量は、流れる時は 秒間に約〜程度である。

200 2000byte

 トランスポート層で信頼性を保証する TCP を用いたパケットでは 、

1100byte定期的に流れるパケットはデータ量が 秒間に約程度であり、一時的に流れるパケットに比べて著しく少ない。アプリケーショ
ンプログラムを利用している間に流れるものと推察される。
連続的に流れるパケットではリモートホストの資源を利用したアプ リ
ケーション 、つまり、ユーザが実行するアプリケーションとほぼ一致しているといえる。これは、インターフェースから出ていく物理フレームについても同様であると考えられる。
断続的かつ定期的に流れるパケットについては、例えば経路情報は秒程度の短い間隔で流れてくるので、 切断するタイミングを判断する対象となるパケット として含めると、切断の必要性を検知することは実質的に不可能である。
秒）を基準としてその間一方、断続的に流れるパケットの間隔（例えば隔内にパケットが到着しなければ呼を切断すると決めてしまうと頻繁に切断され過ぎて、アプリケーションプログラムの実行は不可能となる。
また、発呼に関して 、パケットが来たら発呼するという方法をとる場
合でも断続的に流れるパケットを考慮に入れると、切断しても間もなく接続されてしまうことになるので間欠リンクとしての意味をなさなくなってしまう。従って、パケットの出入りを監視して発呼や切断の判断をする場
合には断続的に流れるパケットは無視した方がよさそうである。
これらを考慮すると、発呼や切断についてのタイミングの設計は次のよう
になる。

30

\

30

4.5.2

発呼

ISDN

発呼のタイミングはを用いるリンクの他に通常別のリンクが存在する場合（連結な場合）と存在しない場合（非連結な場合）とで間欠リンクの使用目的が異なるので、それぞれの場合について考える。
連結な場合

ISDN を用いた間欠リンクを使用するのは、通常使用されているリンクに障害が起きたときや、混雑が生じたときである。

118

1989 年度 WIDE 報告書

まず考えられる方法は経路情報に頼るやり方である。つまり、間欠リン
クについては、通常使用されているリンクの経路情報よりもホップ数6の多い経路情報を流しておく。通常リンクに障害が起こり、相手ネットワーク
へ到達不可能になった時は、間欠リンクの経路情報が取り入れられる。間欠リンクのゲートウェイは通常リンクの障害を知らせる経路情報を取り込むと発呼する。
しかし 、この方法の難点としては障害の起きたことを知らせる経路情報は伝搬が遅いので障害が発生してから間欠リンクが利用されるまでの遅延が大きくなることが挙げられる。従って遅延が小さくなる方法を検討する必要がある。
遅延を減らす方法として通常使用されているリンクの状態を監視し 、障
害や、混雑などの異常を検知して経路情報が広まるまでに発呼することが考えられる。ところで、リンクの状態の監視は次の 通りの方法が考えられる。

2

1. ISDN ゲートウェイが通常リンクを監視する
2. 通常リンクのゲートウェイ（これと ISDN ゲートウェイが一致する場
合もあり得るが ）がリンクの障害・混雑を検知して ISDN ゲートウェ
イに知らせることによって監視を行なう。
しかし 、ゲートウェイのダウンによりネットワークが機能しないということはしばしば発生することである。 の場合、ゲートウェイがダウン
ゲートウェイに通知することが可能であるとはするときに、確実に限らないので、適した方法とは言えない。
ゲートウェイが通常リンクを監視する の方法を採用す
従って、る。
間接続は、専用線などのように各のゲートウェイの間
広域的なに物理的な接続をすることが一般的であるので、通常リンクの両端にゲー
トウェイが存在している。すると、具体的なリンクの監視方法としては 、ゲートウェイが、通常リンクによって接続される相手のネットワー
ク側のゲートウェイ（つまり、他のネットワーク側のホスト ）に通常リンクを通って到達できるかを定期的に調べるという方法が考えられる。そして、到達できない状態を、ネットワーク障害が発生したと解釈して発呼す参照ればよい。
これには 回の調査にかかる時間の基準時間を設け、その時間内に応答が返ってこないならば到達できない状態と判断するのがよいと思われる。
さらに、通常リンクの標準転送時間を設け、この時間内に応答が返ってこ

ISDN

2

ISDN

1

LAN

LAN

ISDN

(Figure4.6
1

6)

目的ホストに到達するまでに通過するゲートウェイ数

第 4部

119

ISDN

ないならば 、リンクが混雑していると判断し補充リンクとして発呼をすることも考えられる。しかし 、混雑に対する補充リンクとして用いるには 、等価経路に対する負荷分散の機能が必要とされ、それに対する経路制御ア
ルゴ リズムの対応が求められるので、現在では実現が難しいと言える。
非連結な場合間欠リンクを使用するのは 、主にユーザが別のネットワークパーティ
ション 7 上の資源を利用する必要があるときである。従って、ユーザが自分以外のネットワークの資源を利用するようなアプリケーションプログラムを実行するときに発呼すればよい。
具体的には、ユーザが流すデータのうち、デスティネーションホストが自分のネットワークパーティション以外のホストであるときに、発呼をするということである。自分のネットワークパーティションでないということ
アドレスが必要となる。
を判断するにはIP
さらに、4.5.1 で述べたように、ネットワークを利用する必要のある IP
データグラムの中で、トランスポート層の UDP を用いるパケットについて

は断続的・定期的に流れる場合が多いので発呼のタイミングを測るパケッを用いるパケットの中にも定期的に流トの中に含めないことにする。
れるパケットがあるが 、これはアプリケーションプログラムを実行している時に流れるパケットであるので、アプリケーションプログラムを実行していない時は流れないと予想される。従ってアプリケーションを始めようのパケットを検知すればよい。
とする最初のTCP

TCP
このように UDP と TCP のパケットを区別するには、IP の上のモジュー

ルのプロトコルタイプを見て判断することが考えられる。パケットに対しの最初で述べたようにイン
これらの情報を得ることができるレ イヤはターネット層である。

4.5

そこでまず、インターネット層から発呼することが考えられる。この場
合ユーザが流すデータがインターネット層へ来たときに、 アドレスと、の上のモジュールのプロトコルタイプを検査する機能が必要となる。つの上まり、 アドレスから間欠リンクが必要なことを検知し 、しかも位モジュールとしてを使用するような データグラムであるならば発呼をするという方法である。

IP

IP

IP

TCP

IP

IP

TCP

を用いているかど うかを検査
しかし 、これは、経路制御部分で、する新しい機能を付加することになる。これは 、
ゲートウェイにしか必要がない機能であるので、間欠リンクを利用しないパケットの経路制

LAN

ISDN

7
複数の
、あるいはローカルネットワークの集合。論理的なネットワークとして捉える場合に使われる。例えば つのキャンパスネットワークなど 。

1

120

1989 年度 WIDE 報告書

御には影響を与えないようにすることが必要である。
ところで、間欠リンクを利用するパケットであっても、間欠リンクが接続されていれば他のパケットと同様の経路制御で扱うことができるので問題は発呼するまでである。従って、まだ接続されていない間欠リンクについては、接続される可能性のあることを情報としてとっておく必要がある。つまり、経路制御において、まだ接続されていない間欠リンクが存在することがわかった時に接続を試すことになる。
別の方法としては、先に述べたようにインターフェースにパケットが到を用いているかど うかを判断して発呼す
着してからそのパケットがるという方法が考えられる。このときは、 アドレスが自分のネットワー
ク以外のものかを判定するのを経路制御の機能に任せ、インターフェース
を用いているかど うかだけを判定するものであにおいてパケットがる。インターフェースが受け取るのは 、 データグラムであるから 、ヘッダからを用いる通信かど うかを判断することが可能である。

TCP

TCP

TCP

IP

IP

IP

インターフェースにパケットが到達するためには 、実際に接続される
以前から経路情報を流しておく必要がある。経路情報を流すだけではなく、
インターフェースが起動状態であることもアナウンスしなければならない。
つまり、従来通りの経路情報の機能を利用して、一種の正しくない経路情報を流すことになる。この方法では、経路情報の機能自体を変える必要がない点が利点といえる。但し 、接続されれば通常の経路情報を流すので、パケットをインターフェースに集めるための経路情報と区別がつくような
工夫をしないと、経路情報の扱いに混乱が生じる可能性がある。
区別をつけるためには例えば 、接続された後でホップ数を変えることなどが考えられる。しかし、ルーティングの管理をする際に、ルーティングテー
ブルからはホップ数がわからないので外見上偽の情報かど うかの区別は難しい。
このように考えていくと、非連結な場合の間欠リンクの自動発呼の実現のためには、経路制御の機能や経路情報の意味に多少の変更は認めざるを得ないことがわかる。それならば 、最小限の変更で済む方を選択するのが妥当である。そのためには、これらの方法について更に深く考察を進める必要がある。

4.5.3

切断

切断のタイミングについても、発呼の場合と同様に連結な場合と非連結な場合に分けて考える。

第 4部

ISDN

121

連結な場合
ネットワークの障害が回復、あるいは、混雑状態でなくなったならば間欠リンクは必要でなくなる。切断の場合は発呼の時ほど一刻を争う必要はない。また、現在の経路よりも優れた経路（ホップ数が少ないなど ）についての情報は早く伝搬されるという性質があるので、ルーティングテーブ
ルの参照により通常リンクの回復を検知して切断するだけでも切断のタイミングとして十分である。
ところで、発呼の際に通常リンクを監視する方法を取り入れるならば 、監視は常に続けることになるので、切断のタイミングの検知もこれを利用することが考えられる。 通常リンクを監視する際注意すべき点は、間欠リンクが接続されている時には間欠リンクを通らないようにして監視しなけ
ればならないということである。従って ネットワークの障害からの回復は、
通常リンクにより接続されている相手のネットワークへ通常リンクを通って、 到達できることにより検出される。
また、通常リンクの混雑状態からの回復は、標準時間内に到達できるようになることを検知すればよい。この場合は、いつ送ったパケットに対する応答かがわかるようにすることも考慮しなければならない。
非連結な場合間欠リンクが必要でなくなるのは、主にユーザが相手のネットワーク
上の資源を利用し終えた時である。
ユーザが相手のネットワークを必要としていないことを判断する条件
としてまず考えられることは、ユーザがアプリケーションプログラムの実行を終了した時である。

telnet8
相手のネットワークを利用するアプリケーションプログラムには、
9・などがある。これらは、一度相手のネットワークへアクセスすると、ユーザがそのアプリケーションプログラムの実行を終えない限りや、を終えない限り）、ユーザの利用状況に関係なく、目的のホストとのコネクションを維持している場合が多い。そのようなアプリケーショ
ンプログラムでは、実行を始めてから終るまでの時間は、実際にユーザがそのアプリケーションプログラムを利用して作業を行った時間とは差が大きいこともある。従って、 アプリケーションプログラムの実行が終了した
時 以前にユーザが相手のネットワークを既に必要としていない場合もある。つまり、アプリケーションプログラムの実行の終了は、効率的な通信

rlogin(telnetrlogin"8
9\

TELNET プロトコルを用いて他のホストと通信を行うためのユーザインターフェース
遠隔ログイン。ローカルホスト上の端末をリモートホストへ接続する。

1221989 年度 WIDE 報告書を追求する間欠リンクの切断のタイミングとしては、不十分であると考えられる。
の回線交換を用いるこの間欠リンクでは、効率的に利用すれば常設リンクよりも安価となる時には間欠リンクを常設リンクの代わりに利用することも目指しているので、当然効率的な通信を追求するべきである。
理想的には、アプリケーションプログラムを用いた実際の作業時間の特性を導き、間欠リンクの切断のタイミングの決定材料としたいところである。しかし 、アプリケーションプログラムの実行は、各ユーザが各々の利用目的に合わせて自由に行うもので一般的な作業時間の予測を行うことは非常に難しい。つまり、ユーザが間欠リンクを必要としなくなったという状況は、ユーザ自身にも不明確である場合が多いので、一般的なネットワーク機構のレベルから検知することは難しい。
ところで、ユーザがネットワークを利用するアプリケーションプログラ
ムを実行している時には、インターフェースを通じてデータが流れる。しかも、ユーザがアプリケーションプログラムの実行中に流すデータは通常で述べたように、一時的に流れるデータは一時的であることが多い。
はパケットを用いることが多いという傾向がある。この傾向に着目
パケットの出し 、インターフェースに出入りするパケットを監視し 、入りが一定時間なければユーザが相手のネットワークを利用する必要がなくなったと判断する方法が考えられる。
この方法で考えなければならない問題点としては次のことが挙げられる。

ISDN

4.5.1

TCP

TCP

1. 定期的に流れる TCP パケットと一時的に流れる TCP パケットをどのように区別するか。

_
2. パケットの出入りのない一_ 定_ 時_ 間をどのように決定するか。
1 に関しては、定期的に流れる TCP パケットでは、パケットの長さがが短いことが 4.5.1 で述べたパケットフローの傾向として言える。従って、単位時間内に出入りする TCP パケットのパケットの長さの合計が一定量以上であるならばユーザが実際に作業をしていると判断することが考えられる。アプリケーションプログラムによって定期的に流れるパケットの長さの違いや、実行されるアプリケーションプログラムの数が関係してくるので、今度は 単位時間や一定量をどのように決定するかが問題となる。それにはパケットフローのさらなる考察により実験を重ねる必要がある。
に関しては 、一定時間の決定が効率の良い間欠リンクを実現できるか否かに重大な影響を及ぼすと考えられる。一定時間を決定して切断する
ことによって生じる問題点は、ユーザがまだそのアプリケーションプログ
ラムを用いて作業をする必要があるにも関わらず（つまり、相手のネット_ _ _ _ _ _ _

2

第 4部

123

ISDN

ワークの利用を必要としている）切断されてしまうことである。つまり、ユーザの要求通りに間欠リンクを運用することができない場合があるということである。ユーザの要求が満たされない場合が頻繁になると、必要な時に接続するという間欠リンクの根本に矛盾が生じる。
非効率な通信は避けたいが、可能なかぎりユーザの要求通りに間欠リンクを実現できるよう工夫するべきである。そのためには、一定時間を固定するのではなく、動的に対応できるようにすることが必要である。一定
時間を決定するための要素の例としては、次のような要素を挙げることができる。

_ _ _ _

13 アプリケーション毎の実行傾向
23 課金の性質
13 は、例えば telnet であれば、実行直後○分程度はユーザが作業を行うことが多い、ユーザが△分程度作業を行わないときは telnet を終了する場
合が多い、などの傾向である。このような時には、○分間はインターフェースに出入りするパケットを考慮せずに接続しておき、その後インターフェースに出入りするパケットを△分間を一定時間の基準とすると、一定時間が始めから固定されている時よりユーザの要求に合う可能性が高い。
円課金されるという場合は 分とい一方、 では 、例えば 分でう課金時間と呼の接続時間のバランスを考える必要があるかも知れないと参照）
いうことである。
間の接続では特に、課金の性質を考慮に入れるこ
地理的に離れたとは、効率の良い通信を提供するために重要なことである。
これらの要素を考慮するならば 、発呼の際にアプリケーション側から、課金やアプリケーションの実行の特性の考慮を呼の制御部分に要求し 、呼の制御部分が切断のタイミングを動的に決定することが つの方法として考えられる。その場合には 、呼の制御部分は、通信距離と課金の関係や、
アプリケーション別の平均所要時間などを情報として持っていることが必要となる。しかしながら、一般的にどの程度パケットが到着しなければ間欠リンクが必要ないと判断してよいかという目安は必要になると思われる。
一定時間を決定するのには多くの実験を重ね、見積もることが必要である。

23

3

10

3

(Figure4.7
LAN1_ _ _ _

4.5.4

着呼に対する処理

ISDN

網は近い将来規模が拡大し 、公衆網として計算機以外の通信にも網に接続される計算機の数も増加の一途をたど多く利用され、またることが予想される。そのため、通信をすることを予期しない計算機からアクセスされる可能性が高く、インターネットが悪用される危険性も高い。

ISDN

124

1989 年度 WIDE 報告書

現在インターネットへの不法なアクセスを防止するために、様々な認証のを用いる上でもこのような機能機能が考えられ実装されているが 、には 、着呼に際し 、発呼してきた相手側のアが必要である。
アドレスをあドレスの通知機能がある。これを利用して通信相手のらかじめ登録しておくことにより着呼は登録した相手のみを許可することが可能である。従って、通信相手を限定することによって下位レイヤで認
証を行う。

ISDN

ISDN

4.6

ISDN

ISDN

非連結な場合の経路制御の最適化の問題

ISDN

ISDN

インターネットにおいて、を用いて通信を行うゲートウェイ（
ゲートウェイ）が多数になってくると、複数の相手ゲートウェイが存在すによる通信を用いなければ 、他のネットワーク
る可能性が生じる。
と通信することができないような非連結な場合は、適切なゲートウェイを選択できるような経路情報を流さなければならない。

ISDN(Figure4.8)

1(Figure

また、全体のネットワークが複数のパーティションからなり、しかもつのパーティション内に複数のゲートウェイが存在する場合には、最適なゲートウェイを選択することができるようにしなければならない。この場合には、呼が確立した時の経路情報を保存しておき、パーティション内部の経路制御や相手ゲートウェイの選択に役立てることが必
要である。

ISDN

4.9)

4.7

ソフト ウェアの構成

4.6 までに述べたように、ISDN 網に接続されるゲートウェイの IP アド
レスは ISDN 網に与えられた 1 つのネットワークアドレスと、ISDN ゲー
トウェイの識別のためのホストアドレスからなる。そして、連結な場合でも、非連結な場合でもソフトウェアが発呼あるいは切断の必要性を検知し 、発呼・切断を行なう。発呼・切断を行う方法はど ちらの場合でも共通である。発呼・切断の動作を実際に行なうのはデバイスド ライバであるが、こゲートウェイ毎に つ持ち、れに発呼・切断を命令するモジュールを発呼や切断の必要性を検知したら、このモジュールに発呼や切断の命令をゲートウェイが複数のポートを所有する場合
要求することにする。
には使用可能なポートへの発呼や切断の命令をしなければならないので、発呼や切断の命令を行なうモジュールはポートの管理も行う必要がある。
また、デバイスド ライバはポート毎に つ存在するが、同一相手に複数のリンクを張った時はリンクの負荷分散をする必要があるので、負荷分散を

ISDN

ISDN

1

1

第 4部

125

ISDN

ISDN

行なう機能を持つデバイスド ライバも必要である。以上から、を用接続のためのソフトウェア構成はのようになる。
いた
各モジュールについて説明する。

IP

4.7.1

Figure4.10

isdn controller

controller は次のような役割を担う。
ポート の割り当てと管理は、そのゲートウェイの所有するポートをすべて管理する。
は、ポートの状態表を管理し 、これを参照してそのため、未使用のポートを割り当てる。

controller

controller

通信可能相手の確認
通信可能相手とは通信を許可する相手である。
通信可能相手は予めファイルに登録しておいて、これをもとに通信可
能か、あるいは通信を許可してよいかを判断する。
通信可能相手の IP アドレスから ISDN アドレスへの変換
通信可能相手登録のファイルに書かれたアドレスとアドレスに変換する。
スの対応から、 アドレスを

IP

ISDN

IP

ISDN アドレ

デバイスド ライバへの発呼命令
アドレスを特定して発呼を要求する。
N といった特殊ファイル
デバイスド ライバとの通信では、を用いて行なうことにする。

ISDN/dev/isdn

デバイスド ライバからの着呼許可要求に対する指示
デバイスドライバからの着呼許可要求に対して、通信可能相手からのは、複数のデバイスド ライバか
着呼のみを許可する。
らの着呼許可要求を処理しなければならないので、どのデバイスドラ
NのN
イバからの着呼許可要求であるかを特殊ファイル、から判断できるようにする。デバイスドライバとの通信に通常用いら10れるを用いないのは、各ド ライバからの着呼許可要求を受け付けられるようにするためである。

isdn controller/dev/isdn

ioctl

4.7.2

if isdn ll

ISDNの物理的ポートに対応するモジュールでデバイス独立である。デなどの用ド ライバにより実現する。
バイスに依存する部分は10

zs isdn

UNIX のシステムコール。

ISDN

126

1989 年度 WIDE 報告書

if isdn ll は 、isdn controller の命令・指示により X.21[9] 手順に基づいた
発呼・着呼の処理を行う。呼が確立すると、メッセージの入出力を if isdnとの間で行う。
4.7.3

if isdn

if isdn ll

if isdnが各物理的ポートに対応するモジュールであるのに対し、は複数の物理的ポートを総括するモジュールである。主な機能は、呼が確立した後、 モジュールから与えられたパケットを適切なに渡すことである。このモジュールは、将来的には同一相手に複数のリンクを張っへの負荷分散の機能も受け持つ。また、現在は
網
た際の各
ネット
をマルチアクセスネットワークとして捉えているが、ワークについてのプロトコルが整備されつつあるので、ネットワークとしても扱えるように対応するのもこのモジュールの機能の つになると思われる。

to-pointIP

if isdn ll

if isdn ll

ISDN
point-to-point
point-(PPP[53])

1

第 4部

00

G1

G2

@I@

T.A.

ISDN

127

ISDN

00
T.A.

G

@I@
ISDN

(a) ゲートウェイ:IP アドレス=1:1 の場合 (b) ゲートウェイ：IP アドレス=1:n の場合
図4.1: IP アドレスの割当て方その 1

G
AAU T.A.

ISDN

G1

G2

@@R T.A.

ISDN(a) ゲートウェイ:IP アドレス=1:1 の場合 (b) ゲートウェイ:IP アドレス=2:1 の場合
図4.2: IP アドレスの割当て方その 2

1281989 年度 WIDE 報告書

00

G1

>

T.A.

G2

3

G3
T.A.

ISDN

:IP アドレス=1:1

ゲートウェイ

図4.3: IP アドレスの割り当て方その 3

dst

'

G1

G3

G2

&

T.A.

T.A.

ISDN

$

@I@%
@

T.A.
src

:IP アドレス=1:1

ゲートウェイ

図4.4: IP アドレスの割り当て方その 4

第 4部

A

129

ISDN

B

Z}ZZ

1
1
1

150.30.1.2

150.30.1.1

8
888

HHH
H
ISDN

HHH
H
150.30.1.4 AAU
D150.308888@@@@ 150.30.1.3
C

図4.5: ISDN 網と ISDN ゲートウェイ

1301989 年度 WIDE 報告書- 111111
1 1 11 T.A.

'$

ISDN

&% T.A.

reachable

permanent link1(a) 相手ネットワークへ到達可能な場合
'$

T.A.

ISDN

&% T.A.

@
0
@
0
0@0@
@
0
permanent link

unreachable(b) 相手ネットワークへ到達不可能な場合
図4.6: 連結な場合の通常リンクと間欠リンクの切替

第 4部

131

ISDN

money
70 6
60
50
40
30
20
10
0




6

3
use

図

9

12

15 time-- 50 円@I@
8 disconnect- - 8840 円

4.7: 通信時間と課金の関係の例

132

1989 年度 WIDE 報告書

""
"
""y
""

""
"
'$
h"hhhhhbhb
y"hbhbhh y
i
b
&%

i

bb
bbb
""
"
""

(a) パーティション内に複数のゲートウェイが存在する場合
図4.8: 非連結な場合のネットワークパーティションの形状その 1

cc
c

00
0
y



%




%

%
%
'$
%yh%hhhh
y
h
h
h
h
c
hhhhchh y
i
&%
c
@@ w
@

bb
bb
i





(b) 複数のパーティション内に複数のゲートウェイが存在する場合
図4.9: 非連結な場合のネットワークパーティションの形状その 2

第 4部

other
process133

isdn controller - data

-



6



I P

?

6

-

6

?

6 6

/dev/isdnN

?

route

if isdn?

?

6

if isdn ll

if isdn ll

zs isdnzs isdn

6

図

ISDN

6

?
-

Terminal Adaptor

4.10: ISDN を用いた IP 接続のためのソフトウェア構成

第 5章
呼の制御部分 (isdn controller) の実装

4

第 章で述べた設計をもとに、呼の制御部分である実装を行った。

5.1

isdn controller の

実装環境

4

ISDN

第 章で
を用いた間欠リンクの他にリンクの存在する連結な場
合と、存在しない非連結な場合とに分けて、呼の制御に関する議論を進めてきたが、非連結な場合で実験を行った。つまり、慶応大の三田キャンパと 、東京大との接続を試行した。
ゲートウェイは一対ス内ので、各マシンの収容する物理的ポートも 個という最も単純な環境である。
ゲー
実装の際に用いる資源は次の通りである。今回の実装では、
ネットワークとトウェイが 対であるので、第 章で述べたようにアドレスを割り当てるのではなく、としてアドレ
してのスを割り当てることにした。また、デバイスド ライバは、第 章で述べた構成のものとは異なるものを用いて、デバイスド ライバとの間にを介して通信を行なった。
とゲートウェイマシン
用との接続に使用されるインターフェース

LAN

IP

ISDN

1

1

4

ISDN
point-to-point

ISDN

4
isdn controller

device emulator

1 1 1SUN4/110 SUNOS4.0 SUN3/260 SUNOS4.0.3
ISDN Terminal Adaptor1 1 1NEC Aterm100
1 1 1RS-232-C
terminal adaptor

5.2

発呼及び切断の具体的実現方法

4

ISDN

第 章で、
を用いた間欠リンクの発呼や切断はソフトウェアが必
要性を検知することにより実現すると述べたが、効率的な通信を提供するための発呼や切断のタイミングを決めるためには実験を繰り返すことが必要である。発呼に関しては、まずユーザが発呼要求をしてからパケットを流す方法から始める。切断については、次の つのモードが考えられる。

3

134

第 4部

135

ISDN

 手動切断モード
ユーザが切断したい時に切断要求を出す タイマー切断モード
接続時間を決めておき、時間が経過したら切断する。
ユーザが接続要求を出す時に接続時間を宣言しておく。

 自動切断モード

TCPのパケットが来なかったら切断す
インターフェースに一定時間る。
ユーザが接続要求を出す時に自動切断にすることを宣言する。
このうち、今回の実装ではユーザが必要でない時に切断を要求するよ
うな 手動 の方法をとる。段階的には、その後自動切断モードを実装し 、切断のタイミングについて実験を重ねる方針である。
手動といっても次の方法が考えられる。

1: スーパーユーザなどの特定のユーザが発呼や切断についての責任を持
ち、一般のユーザは呼が確立されている間通常のネットワークを利用するのと同じように利用する。

2: 間欠リンクを利用するユーザが各自で発呼や切断についての責任を持って利用する。

1:の場合は、特定のユーザが発呼や切断を行うので、isdn controller は、
特定の人からの要求のみを処理すればよいが、まだ他に間欠リンクを利用したいユーザがいるのに特定のユーザの判断によって切断されてしまい、
思うように利用することができないという欠点がある。
の場合では、間欠リンクを利用するユーザがそれぞれへ要求をすることが可能なので、ユーザは必要なだけ間欠リンクを使用することができる。この場合は複数のユーザの要求を受け付けることになる。ただし 、この場合は、一人でも切断要求するのを忘れると、リンクが切断されないということになるので通信の効率が悪くなるという欠点がある。
今回の実装環境のように非連結な場合、また、連結な場合では、発呼・切を用断のタイミングは異なるが、どちらの場合でも同一のは、複数の要求をいて発呼・切断ができるようにするには、受け付けることができるようにした方がよい。また、今回はの実装の初期段階であり、今後は実験を重ね、発呼や切断を自動化し通信の効率を改良していくことを考慮し 、 の方式を採用する。

2:

isdn controller

isdn controller

isdn controller
isdn controller
isdn controller

2:

136

1989 年度 WIDE 報告書

isdn controller

if isdn ll
1

は複数のユーザからの要求を受けて、すると、への必要最小限度の要求としてまとめる必要がある。なぜなら、 つでも要求があれば呼は確立しておかなければならないし 、要求が来た時に既にへ発呼を要求する必要はないからであ呼が確立されていたならばる。つまり、がユーザからの複数の要求をのレベ
ルへの要求に対応させる。

if isdn ll
isdn controller

if isdn ll

ISDNを利用しているユーザがいれば切断す
切断については、一人でもることはできないので、切断要求数と発呼要求数が等しくなるまでには切断命令を出さない。切断についても、複数の要求をへ要求として対応させる必要がある。ユーザの要求と物理レベルの対応についてに示す。

if isdn ll
if isdn ll

Figure5.1

user layer








-

-

-



 -



-

physical link
図5.1: ユーザレベルと物理レベルの要求対応

isdn controller に要求を出すのはユーザであるので、アプリケーション
層のみから要求を出すように思われるが、呼の自動制御の際にはインターの受け付けフェース層から要求を受け付けることもある。
への要求として対応させる時は、に対る要求を、する要求がどのレイヤから来るものかにはよらないので、対応付けは一段階でよい。

if isdn ll

isdn controller
isdn controller

第 4部

137

ISDN

5.3

isdn controller の詳細

5.3.1

isdn controller に対するアクセス

isdn controller には 、Figure5.2に示すように、他のプロセスと、デバ
イスド ライバの両方からアクセスを受ける。

otherprocess

接続
切断

図

-

接続許可

isdn

controller

切断検知

devicedriver

5.2: isdn controller の受けるアクセスの種類
1

今回の実装ではデバイスド ライバが 個の場合であるが 、複数個の場
は個々のデバイスド ライバからの情報を待たなけれ合にはの物理的ポートばならない。但し 、個数はそのゲートウェイが持つの数であるので、固定的である。他のプロセスからは、どの程度のアクセスを受けるのかは動的であるので、要求を受け付ける通信口は 個とする。
は 、要求を受け付けた後処理を行なうので、複数の要求にとしてのプロセスを複数にした。つまり、対処するためにには親プロセスと子プロセスがあり、それぞれ次に示すような処理を行なう。

isdn controller

isdn controller
isdn controller

ISDN

1

isdn controller

親プロセス
他のプロセスからの要求の受付
デバイスド ライバからの情報の受付
通信相手の確認
ポートの割当て
所有するポートの接続状態に関する情報の管理
子プロセスへの要求受渡し
子プロセスの数は最大で所有する物理的ポートの数になる。親プロセスがあいているポートを割り当てると子プロセスを作り、その後の処理を子プ
ロセスが行なう。子プロセスは呼を切断すると消滅する。
子プロセス

ISDN アドレスへの変換

138

1989 年度 WIDE 報告書
デバイスド ライバへの発呼命令
ポートの接続状態変更を親プロセスへ報告
ユーザレベルと物理レベルのマッピング
デバイスド ライバへの切断命令

Figure5.3 Figure5.4(2) controller(3)、
発呼・切断の際の親プロセスと子プロセスの関係をに示す。
では、が発呼を要求すると、が子プを生じ 、子プロセスがに発呼を命令する。そのロセスへのが来ると子プロセスは要求を受け取り、後ユーザ数を増やすだけでには発呼命令を出さない。

Figure5.3
client(child)driver1 client(client to 1)
driver1

driver1

1(4)

2
controller

controller' $client& %connect
requestdriver1

driver driver
2
3

' $4

3
controller?6$'- client

& %

child

&6%

?

driver driver driver
1
2
3
connect

図

driver driver driver
1
2
3

' $

 - client
to 1
controller Q
%
kQ &
' $
Q
1
6 QsQ other1'? $client
1 $
'
& %
&%
&%
child

child

11 ?

driver driver driver
1
2
3

5.3: 発呼要求処理の際のプロセス間の関係

第 4部

139

ISDN

Figure5.4では、client が切断を要求すると (2)、driver1 を管理する子プロセスはユーザ数を減らし 、ユーザ数が 0 になったならば driver1 に切断命令を出し (3) 、親プロセスに切断を報告した後子プロセスが消滅する
(4)。
2

1



controllerll  l
l 
child


driver1

driver2

driver3

driver driver
1
2

driver3

 -client
to 1
"
!
6
@

?  @@ 

1driver
3

図

5.3.2

4
controller

@
@@ 
@

child


..............
... ...

child

controller

2
disconnect

child



#

6
?
driver driver"!
@@  @ 

child

3

child

disconnect
request#controller
client
to 1

child



driver driver driver
1
2
3

5.4: 切断要求処理の際のプロセス間の関係

発呼側と着呼側の処理の流れ

isdn controller

isdn controller の発呼・切断にTable5.1 Table5.2のようになる。

発呼側のと 、着呼側の対する処理の流れをまとめると、、

140

1989 年度 WIDE 報告書

発呼側

着呼側

client 側による発呼要求#

発呼すべき相手の確認#

未接続の確認とポートの割当て#

0!ISDN アドレスへの変換#" driver への発呼命令 &#0 （ 通話中の場合）. すべて通話中なら client に報告&

driver からの着呼許可要求#

着呼許可の判断#

driver へ指示.&

拒否client に報告 0
ポートの情報更新に報告

client

許可

.

0

0

.

#
#

#

ポートの情報更新表

5.1: 接続の際の流れ

第 4部

141

ISDN

切断側

client 側による切断要求

被切断側

#

切断すべき相手との接続確認#

driver ヘの切断命令#

driver による切断の確認 0!

相手の切断の検出

client に報告

ポートの情報更新###

ポートの情報更新表
5.3.3

5.2: 切断の際の流れ

isdn controller と、それに対する client 間のインターフェースclient はそのプログラムの中で isdn controller に対してアクセスをするが、この時の通信では、発呼要求に対する結果を受け取るまでに何度かのメッセージの交換があるので、アプリケーションレベルでの通信にはのソケットを用いている。

TCP

client,isdn controller
1 1 client
isdn controller
client isdn controller

が共に理解できるプロトコ
メッセージの交換は、ルを決めそれに従っている。しかし 、 つ つののプログラムの中と通信を行なでこのプロトコルに従い、ソケットを作ってがへ容易にアクセス
うのは繁雑である。そのため、できるようにするためにインターフェースとしての関数を用意することにのプログラムが容易に書ける。
した。この関数を用いると、

client
今回の実装における client は 、手動切断モードにより発呼や切断の要求をするためのものである。この関数を用いて ISDN による通信を利用した様々なアプリケーションプログラムを作成することも可能である。
5.3.4

isdn controller と、driver(if isdn ll) 間のプロト コル

isdn controller から driver へ発呼や切断の命令を出したり、driver から isdn controller へ着呼や相手側の切断を報告したりするのに、両者の間でプロトコルを定めて通信を行なう。driver はメッセージをビット列とし142

1989 年度 WIDE 報告書

1て扱うので、複雑なプロトコルを使わずに、例えば ビット目は『接続命令ならば 』というように数字と意味を対応させるという扱いやすいプロと間で行なわれる通信のメッセージ
トコルにした。
に示す。今回の実装においては、のフォーマットをとでこのようなメッセージを交換している。

1

isdn controller driver
Table5.3
device emulator

isdn controller

メッセージの長さ
メッセージのタイプ（ 接続命令、切断命令など ）IP アドレス
ISDN アドレス

通信すべき相手の通信すべき相手の表

5.3.5

5.3: controller と driver 間通信のメッセージフォーマット
isdn controller の所有するデータベース

isdn controller
Figure5.5

通信相手の確認や着呼許可の判断のために、は、通信可に示すような形式で書か能相手の登録表を持っている。これは、れている。

192.41.197.11- 0356847300*3- # xroads.cc.u-tokyo.ac.jp-#
IP address

ISDN address

図comment

5.5: 通信可能相手登録表の一例
ISDN

アドレスが対応する場合は発呼側では、同一相手に対し複数のアドレスの書かれている順番に成功するまで発呼命令を出す。

ISDN

5.3.6

ポート 管理に関する情報の要素

isdn controller は自分のゲートウェイが所有するポートの管理を行なわなければならない。Table5.4にポート管理に必要な情報の構造を示す。
isdn controller は、ポートが使用中か使用中でないかを見て、あいているポートを割り当てることや、使用中のポートがどの相手と通信を行なっに無駄にアクセスするのを防止している。
ているかを調べて、

driver

第 4部

143

ISDN
識別番号

通信相手のインターネットアドレス
通信相手のISDN アドレス

接続状態
デバイスド ライバへのポインタ
通信開始時間
入出パケットの統計情報
ポートを管理する子プロセスへのポインタポートを管理するためのスケジュール表へのポインタ（ タイマー切断モード ・自動切断モード 用）
表

5.4

5.4: controller の持つポート管理表の項目

発呼側と着呼側の isdn controller 間の通信

isdn controller

は、自分のところに来た要求の処理を行うが、各ユーザ
は、接続状態に関わらず接続要求を出すという方法であるので、着呼側のにも着呼側のユーザからの要求が来る。手動切断モード では一人でも接続要求を出していれば切断しないことにしているので、発呼側の要求だけでなく着呼側の要求も満たさなければ十分とはいえない。従っが発呼側に来た要求を処理するだけでは不十分て発呼側のであり、発呼側と着呼側の間で通信を行い両側の要求を処理をしなければならない。
具体的に考えるとその際の通信方法としては 通りの方法が挙げられる。

isdn controller

isdn controller

isdn controller

2

1: 着呼側の isdn controller は、自分のところに来た要求の処理を行わずに、その要求を発呼側の isdn controller に渡す。従って、切断命令を出すのは常に発呼側の isdn controller である。
2: 着呼側の isdn controller も、自分のところに来た要求の処理を行い、どちらかの側が切断命令を出す。一方の isdn controller が要求処理を終了したときは、他方の側の isdn controller に要求処理の終了を報告
し 、他方の isdn controller の要求処理が終了している時に切断命令を出す。

1 の場合の利点は、要求の処理を片方で行うので、切断命令を出す時には着呼側の状況を調べなくて済むことである。着呼側は発呼要求が来ても処理を行わないので子プロセスを生じない。

144

1989 年度 WIDE 報告書

2

また、 の場合には、発呼側と着呼側で行う通信を簡単な数字（例えば『要求処理終了は 』）を用いて行うことができる。ただし 、切断命令を出せる状態になっていても、すぐに発呼要求が来ることがあるので、要求処理へ知らせる必要があると思われる。
の状態の変化を迅速に
この場合は着呼側も要求処理を行うので、子プロセスを生じる。

1

isdn controller

第 6章
評価・考察

6.1

パフォーマンスについての評価{(

エンド エンド アプリケーションレベル間）でデータの送受信にかかる時間を測定するプログラムを作りを測定した。
ソケット・ソケットを用いた場合についてそれぞれデータ量を変えて測定を行った。比較のために、東京大と東工大、東京大と慶応大の間の専用線についても同様の測定を行った。グラフを
、
の
に示す。

UDP

RTT(Round Trip Time)TCP

64kbpsFigureB.1
FigureB.2
まず、UDP ソケットを用いた場合 (FigureB.1) では、ほぼ同じ RTT が示されており、ISDN が専用線に匹敵する通信を提供することができるということがいえる。

TCP(FigureB.2)

ISDN

ソケットを用いた場合
では、
を用いた場
また、
合の方が転送速度が若干早いことが示されている。しかし 、専用線とでは、現在はを用いる場合でトラフィックが著しく少ないので専用を測定した線でトラフィック量が近い状態を作り出し再度参照 。専用線では秒から 、秒毎にパケットが流れていると観察
されたので
の方でも
秒、
秒、
秒、 秒という間隔で秒間隔でパケットが流パケットを流しておいて測定した。この結果、れている時はが他の場合の 倍となり、転送に支障があるがそれ以であることがわ
外は専用線と同様の混雑状況でも専用線と同程度の
かった。

ISDN

)

ISDN

0.02

0.1
0.02 0.03

RTT

2

{

IP

RTT

ISDN

(FigureB.3

0.04 0.1
0.02
RTT

IP
FigureB.4のレ イヤ間での転送速度をのレ イ
また、エンド エンド でなくを用いる
サーバを用いて測定した。その結果を
ヤのに示す。これより、 のレイヤでも専用線との差はないと見ることができがに接続されればの転送速度は十分生かさる。つまり、れているといえる。

icmp

echo
IP
ISDN IP

64kbps145

146

1989 年度 WIDE 報告書

6.2

IP レベルでの通信開始時間の改善についてIP

物理的な接続にかかる時間は数秒程度であるが、 レベルで通信可能秒かかる。これは、経路情報の伝搬が遅いことが原因となるまでに約であると思われる。今回の実装では、の他にネットワーク間にリンクが存在しない場合であるので、間欠リンクが接続されない時には経路情報が流れない。接続された時に初めて経路情報を流し始めると経路情報が伝搬するのに時間がかかる。

30

ISDN

IP 接続までに約 30 秒かかるとすれば 、パケットが届いてから発呼をする自動発呼での影響が大きいといえる。自動発呼の実現のためには IP レ

ベルで通信可能となるまでの時間を短縮することは重要である。通常、経秒毎に出されることを考えると、物理的な接続をしたときの路情報はタイミングによって次の経路情報が出されるまでの時間が異なるので、レベルでの通信可能までの時間が左右されるといえる。従って、物理的接続が確立すると同時に経路情報を流すということが考えられる。

30

IP

IP

最終的には、 レベルで通信可能になるまでの時間を考慮してタイムアウトを決め、自動発呼までに来るパケットをまとめてとっておく場所が必要であると思われる。

6.3

ISDN を用いたリンクのパケット のフローパター

ンについて

4

第 章で行なったパケットのフローパターンの考察は常設リンクの観を用いたリンクについて同様の観察を行なった。
察によっていたが、を用いたリンクのトラフィック
現段階では実験中ということもあり量は少ない。従って、常設リンクの場合よりも単純なパケットフローが得られ、特徴が捉えやすくなっている。

ISDN

ISDN

FigureA.3 FigureA.4
TCP

UDP

、
に示す。
のパケットは断続的・定グラフをを用いた断続的・定期的なパケットに比べ、パケット
期的ではあるが、の流れる時間間隔が短いことが読みとれる。このグラフではを用いたであることもわかる。この断続的・定期的なパケットは約のパケットは、という１つのアプリケーションプログラムの実行中に定期的に流れている。他のアプリケーションプログラムについても、定期的なパケットが流れるのか、あるいは流れないのかを知るために、ネッ
トワークを利用する個々のアプリケーションプログラムに焦点を当ててその特性を捉えることが重要である。さらに、特に自動切断のタイミングを決める時に必要な、アプリケーションプログラムの実行傾向を捉えるため

rlogin110byteTCP

110byte

第 4部

147

ISDN

にもこのような考察が必要である。

6.4

PPP(point-to-point protocol) への対応への考察

4.3 では、ISDN 網をマルチアクセスネットワークとして捉えると述べてきたが 、この時 point-to-point ネットワークとして捉えなかったのは多くのネットワークアドレスを必要とするため、ネットワークアドレス数が足りなくなる恐れがあるからということであった。
ネットワークは相手が固定的であるため、相手との通信に用いられるプロトコルは多種多様で一貫性があるとは言えなかった。最により、ネットワークで近、
ネット
用いるプロトコルが整備されつつある。この中には、ワークのアドレスを相手側と交渉することにより動的に割り当てるというプロトコルもある。これらを用いるとネットワークアドレス数の節約が可
網をネットワークとして取扱うことも可能となり、網へのインターフェースを通信相手能である。但し 、その場合には数分用意するのか、所有するポート数分用意するのかといった点も考えてとして捉えた場合でもどのポートを使用いく必要がある。
は必要であるとするかを動的にするならばポートを割り当てる思われる。

point-to-point

point-to-point protocol(PPP)
ISDN

point-to-point
ISDN

point-to-point

6.5

point-to-point
point-to-point

controller

ISDN 普及に伴う通信相手増加への対策

通信相手が増加するとポートの使用率は高まり、ポートの確保が問題となる。通信相手の登録はそれぞれのゲートウェイのポート数を考慮して登録する必要があるかも知れない。例えばポート数が であるのに通信可能
相手数をとすることには無理がある。逆に通信可能相手を多数とする
ならば 、それに見合うポート数を用意することが肝心である。通信可能相手の決定には、ネットワークの運営上の立場やネットワークの利用目的等
により、各ネットワークの管理者同志の合意が必要となる。管理者はポート数をある程度考慮して通信可能相手を決定することも必要である。
通信相手増加に対する技術的な対応としては、ポートが全て使用中の時点でさらに新しい接続要求が来た場合には、使用中のポートの中で次に挙げるような要素のどれかに該当するポートを つ選択して、そのポートの使用を終了し 、新しい要求に対応することも考えられる。

1

100

1

 他のポートと比較してトラフィック量が少ないポート。

148

1989 年度 WIDE 報告書

 接続時間が一定時間を越えているポート。
各ポートの使用状況の差が小さければ 、新しい要求には対応しない方がよい場合もあると思われる。

第 7章
今後の課題

7.1

ネット ワークマネージメント 機構の利用

ネットワークの障害を検知するのに、独自の機能を作ることも可能であるが最近ネットワークマネージメント機構が構築されており、様々なネット
ワーク監視機能が存在する。このようなネットワークマネージメント機構を利用してネットワークの障害を検知し 、代替リンクを起動させることは有効である。間欠リンクをインターネットに統合していくという目的のためにもインターネットの他の機能を利用することは意義のあることである。
従って、連結な場合、通常リンクの障害や混雑を検知してから発呼する
際にはネットワークマネージメント機構を利用して簡単なアプリケーショ
ンプログラムとして実現したい。

7.2

ポート の優先順位を考慮した controller の拡張

通常リンクのカバーとして間欠リンクを用いるときには必要な時はいつでもポートが確保されていたほうがよい。従って、通常リンクのカバーのために間欠リンクを用いる要求が来たら、ポートが全て使用中であっても優先的にその要求を通すようにするなどの工夫が必要となることがある。
また、複数のポートを収容する場合は、通常リンクのカバーを優先に用いるポートと、そうでないポートを分けて使うなどポートに役割を付けるが行うので、ポートの工夫が必要である。ポートの管理はの機能が拡張される。しか優先順位付け・役割付けによりゲートウェ
し 、ポートの優先順位付け・役割付けの具体的方法は各イによって異なるので、ポートの役割付けを自由に設定できるような方法を提供する必要がある。

isdn controller
isdn controller

149

ISDN

150

1989 年度 WIDE 報告書

A

D

8
888
1
1
HH 1
HH1
111

111 1

11J

J

HHH
ISDN HJ?
-J8888

B

C

図

7.3

7.1: multihop-link の例

multihop-link の実現に関する問題点

A

C ISDN
B

ゲートウェイ とゲートウェイ をを用いて接続する時、ゲートウェイ とゲートウェイ 、ゲートウェイ とゲートウェイ がそれぞれによって接続されているならば 、新たにゲートウェイ とゲートウェイ を接続しなくてもゲートウェイ とゲートウェイ の間にゲー
トウェイ を間接ゲートウェイとして通信を行うことが考えられる。

ISDN
C

A

B

B

A

C

multihop-link

CA

をサポートするためには、通信可能相手に関
このようなする接続状況を把握することが重要である。接続状況は動的であるので、経路情報のように、接続状況についての情報を定期的に流して管理することが必要になると予想される。応用的には、ゲートウェイ がゲートウェ
イ と接続しようとする時、ゲートウェイ とゲートウェイ が接続され

C

B

A

C

第 4部

C

151

ISDN

ており、ゲートウェイ の物理的ポートが全て使われている時には、ゲー
トウェイ はゲートウェイ に接続することによって、ゲートウェイと通信を行なうことも考えられる。
を扱う際の問題点は、認証である。ゲートウェイ がゲートウェイ と、ゲートウェイ がゲートウェイ と接続されている
場合、ゲートウェイ とゲートウェイ が接続可能相手でなければ 、ゲートウェイ とゲートウェイ の通信は不可能となるようにしなければならない。そのためには 、ゲートウェイはを通じてきたパケッ
トの経路を監視し 自分の通信可能相手以外のゲートウェイを経由していればそのパケットを通さないようにする必要があると思われる。
を積極的に応用して故意にゲートウェイをまた、複数介して目的のネットワークへ到達することも考えられる。これは、目ゲートウェイが他のネットワークと通信中であ的のネットワークのゲートウェイが故障している場合などで有効であるとる場合やその思われる。最適経路でなくても接続可能となることを優先したいことがあるからである。このようなことを考えると間欠リンクを必要とする場合のが所有する通信可能相手の表から得られる経路制御では、到達可能なネットワークも情報として取り入れる必要があると考えられる。

A

multihop-link
B

A

A

,

B

B

C
ISDN

multihop-link
ISDN

C

C

C

A

ISDN
ISDN

ISDN

ISDN

isdn controller

7.4

回線交換とパケット 交換の使い分け

ISDN のパケット交換サービスが提供されれば通常はパケット交換を利用し 、通信量が多くなったら回線交換を利用するというリンクの使い分けが可能となる。パケット交換を利用することにより非連結な場合でも経路情報を流すことができるので、回線交換に切替えるのに必要な時間は、パケット交換を利用しない時よりも改善されると予想される。回線交換とパケット交換の使い分けでは通信量がどの程度になったら回線交換に切替えるかを決定し 、常にリンクの通信量を監視する機能が必要である。これは、自動切断の方法に新しい機能を加えれば実現されると思われる。パケット
交換サービスの提供が待たれるところである。

付録 A
パケットフローの例

152

第 4部

図

ISDN

A.1: TCP に着目したパケットフローの例（ イーサネット ）

153

154

1989 年度 WIDE 報告書

図A.2: UDP に着目したパケットフローの例（ イーサネット ）

第 4部

図

ISDN

A.3: TCP に着目したパケットフローの例（ ISDN ）

155

156

1989 年度 WIDE 報告書

図A.4: UDP に着目したパケットフローの例（ ISDN ）付録 B
ISDN を用いた IP 接続のパフォーマンス

157

158

1989 年度 WIDE 報告書

図B.1: UDP ソケットを用いたエンド {エンド のパフォーマンス

第 4部

図

ISDN

B.2: TCP ソケットを用いたエンド {エンド のパフォーマンス

159

160

1989 年度 WIDE 報告書

B.3: トラフィックを考慮し 、TCP を用いたエンド {エンドのパフォーマ

図
ンス

第 4部

図

ISDN

B.4: ICMP を用いた IP レベルのパフォーマンス

161

162

1989 年度 WIDE 報告書