JP6098192B2 - アドレス生成装置 - Google Patents

Description

本開示は、アドレス生成装置に関する。

インターネットやＩＰ（Internet Protocol）ネットワークでは、ＩＰｖ４やＩＰｖ６
が用いられる。これらはＯＳＩ参照モデルに於けるレイヤ３、すなわちネットワーク層にＩＰ(Internet Protocol)を採用しているネットワークである。イーサネット（登録商標
）はＯＳＩ参照モデルに於けるレイヤ２、すなわちデータリンク層を受け持つプロトコルである。

一般に、上記のようなネットワークでは、或るネットワーク上に、異なるネットワークをオーバレイする技術が存在する。たとえば、ＩＰｖ６ネットワーク上でのＩＰｖ４サービスの実現は、IPv4 over IPv6で行われる。或いは、たとえば、ＩＰｖ６ネットワーク上で、イーサネット（登録商標）サービスを実現することも考えられる。

このようなサービスは、ＩＰｖ６ネットワークが利用できる範囲で、ＩＰｖ４サービス、或いはイーサネットサービスを実現できるメリットがある。このようなオーバレイ技術が無ければ、その基盤を利用することなく、基盤そのものの構築を行わなければならず経済的でない。

上記したオーバレイ技術を用いたネットワークシステムの例として、以下のものがある。たとえば、複数のスタブネットワークとしてのＩＰｖ６ネットワークがバックボーンネットワークとしてのＩＰｖ６ネットワークで接続される。さらに、各スタブネットワークにＩＰｖ４ネットワークがオーバレイされる。

このようなネットワークシステムにおいて、或るＩＰｖ４ネットワークから他のＩＰｖ４ネットワークへＩＰｖ４パケットが転送される場合、或るＩＰｖ４ネットワークとＩＰｖ６ネットワークとの境界に配置されたカプセル化装置にて、ＩＰｖ４パケットがＩＰｖ６パケットでカプセル化されて、バックボーンネットワーク内を転送される。そして、ＩＰｖ６パケットは、他のＩＰｖ４ネットワークとＩＰｖ６ネットワークとの境界に配置されたカプセル化装置で受信され、当該ＩＰｖ６パケットから取り出されたＩＰｖ４パケットが、他のＩＰｖ４ネットワークへ転送される。

国際公開第２００１／０９９３５４号公報

本開示は、バックボーンネットワークにおける経路数の増大を抑えることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、少なくとも第１プロトコルファミリのアドレスおよび多重化識別子の組み合わせに対応する第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを記憶した記憶装置と、
バックボーンネットワークを介して前記第１プロトコルファミリが使用される宛先ネッ
トワークへ転送されるデータブロックに含まれた少なくとも第１プロトコルファミリのアドレスと、多重化識別子との組み合わせに対応する第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスとして、前記宛先ネットワークがオーバレイされたネットワークのアドレスプレフィクスを前記記憶装置から読み出し、前記第１プロトコルファミリのアドレス，前記多重化識別子，及び読み出された前記第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを含む第２プロトコルファミリのアドレスを、前記バックボーンネットワークの宛先アドレスとして生成する制御装置と、
を含むアドレス生成装置である。

本開示によれば、バックボーンネットワークにおける経路数の増大を抑えることが可能となる。

図１は、実施形態に係るカプセル化装置（アドレス生成装置）が適用されるネットワークシステムの構成例を示す。 図２は、実施形態に係るアドレス生成の説明図である。 図３は、図２に示した概念を、実施形態１に即して説明する図である。 図４は、図１に示したネットワークシステムの変形例であり、異なる多重化識別子が使用される場合の動作を説明する図である。 図５は、カプセル化装置のハードウェア構成例を示す。 図６は、図５に示したカプセル化装置が有する機能を模式的に示す図である。 図７は、図６に示したカプセル化機能の詳細例を示すブロック図である。 図８は、比較例の説明図である。 図９は、実施形態２の説明図である。 図１０は、実施形態２に係るカプセル化機能の詳細例を示す。 図１１は、実施形態３の説明図である。 図１２は、実施形態３におけるカプセル化装置の機能を模式的に示す図である。 図１３は、実施形態３におけるカプセル化機能の詳細例を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

[実施形態１]
＜ネットワークシステムの構成例＞
図１は、実施形態１に係るネットワークシステムの構成例を示す。図１に示す例では、複数のスタブネットワークとして、ＩＰｖ６ネットワーク（ＩＰｖ６網）である複数のスタブネットワークＸ，ＹおよびＺがＩＰｖ６ネットワークであるバックボーンネットワーク（ＢＢ網）Ｎによって接続されたネットワークシステムが図示されている。スタブネットワークＸ，ＹおよびＺのそれぞれには、相互に異なるアドレスプレフィクスが設定されている。

各スタブネットワークＸ，Ｙ，Ｚには、ＩＰｖ４ネットワーク（ＩＰｖ４網）Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１がそれぞれオーバレイされている。ＩＰｖ４ネットワークＸ１，Ｙ１，Ｚ１は、複数のスタブネットワークの一例である。ＩＰｖ４は、第１のプロトコルファミリの一例であり、ＩＰｖ６は、第２のプロトコルファミリの一例である。

ＩＰｖ４ネットワークＸ１には、ＩＰｖ４を使用するノードＡが属しており、ＩＰｖ４ネットワークＹ１には、ＩＰｖ４を使用するノードＢが属しており、ＩＰｖ４ネットワークＺ１には、ＩＰｖ４を使用するノードＣおよびノードＣ１が属している。各ノードは、ＩＰｖ４を用いて通信を行う、例えば、ホスト（端末装置やサーバ装置），中継装置（ルータ、あるいはスイッチ）である。

各スタブネットワークＸ，Ｙ，ＺとバックボーンネットワークＮとの境界には、アドレス生成装置を含むカプセル化装置１０Ａ，１０Ｂおよび１０Ｃ（カプセル化装置を区別しない場合は、カプセル化装置１０と表記することもある）が配置されている。

各カプセル化装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、単数又は複数のノードを収容することができる。図１の例では、カプセル化装置１０Ａは、ノードＡと接続されており、カプセル化装置１０Ｂは、ノードＢと接続されており、ノードＣおよびノードＣ１はカプセル化装置１０Ｃに接続されている。各ノードとカプセル化装置との間には、１以上の中継装置があっても良い。

ＩＰｖ４ネットワークがオーバレイされたスタブネットワーク（ＩＰｖ６）の数およびカプセル化装置の数は適宜設定可能である。バックボーンネットワークＮは、カプセル化装置１０Ａ，１０Ｂおよび１０Ｃを相互に接続する単数又は複数の中継装置を含んでいる。

或るノード（たとえばノードＡ）が他のノード（たとえばノードＢ）を宛先とするＩＰｖ４パケットを送信した場合、ＩＰｖ４パケットは、カプセル化装置１０Ａで受信される。カプセル化装置１０Ａは、ＩＰｖ４パケットのバックボーンネットワークＮにおける宛先アドレスであるＩＰｖ６アドレスを生成し、生成したＩＰｖ６アドレスを含むＩＰｖ６ヘッダでＩＰｖ４パケットをカプセル化し、バックボーンネットワークＮへ送出する。

ＩＰｖ６パケットは、直接に、又は１以上の中継装置を経て、宛先であるカプセル化装置１０Ｂに到達する。カプセル化装置１０Ｂは、ＩＰｖ６ヘッダを除去してＩＰｖ４パケットを取り出し（デカプセル化）、ＩＰｖ４パケットをノードＢへ転送する。ノードＢからノードＡへＩＰｖ４パケットが転送される場合には、上記と逆の動作が行われる。なお、他のノード間でも、同様の動作が行われる。

＜アドレス生成＞
各カプセル化装置１０は、配下のノードから受信した他のノード宛てのＩＰｖ４パケットをバックボーンネットワークＮを介して他のノードが属するＩＰｖ４ネットワークへ転送するために、ＩＰｖ６アドレスを生成する。ＩＰｖ４パケット（パケット）は、データブロックの一例である。ＩＰｖ４パケットは、ＩＰｖ４送信元アドレスと、宛先ＩＰｖ４アドレスと、送信元ポート番号と、宛先ポート番号とを含む。

図２は、実施形態に係るアドレス生成の説明図である。図２において、第２のプロトコルファミリのアドレスは、プレフィクスと、多重化識別子（多重化ＩＤ）と、第１のプロトコルファミリのアドレスとの組み合わせによって生成される。

第１のプロトコルファミリのアドレスは、ノードから受信されるデータブロック（パケット）から得ることができる。多重化識別子は、カプセル化装置１０に予め設定（記憶）される。プレフィクスは、第２のプロトコルファミリのアドレスプレフィクスであり、カプセル化装置１０に記憶されたテーブルから求めることができる。

テーブルは、多重化識別子と、第１のプロトコルファミリのアドレスとの組み合わせを
用いて検索される。検索によって、多重化識別子および第１のプロトコルファミリのアドレスの組み合わせに対応するプレフィクスがヒットする。このように、プレフィクスは、テーブルを用いて解決することができる。そして、カプセル化装置１０は、プレフィクスと、多重化識別子と、第１のプロトコルファミリのアドレスとを所定順序で結合することによって、第２のプロトコルファミリのアドレスを生成する。

図３は、図２に示した概念を、実施形態１に即して説明する図である。図３に示すように、第１のプロトコルファミリのアドレスは、ＩＰｖ４アドレスである。第２のプロトコルファミリのアドレスは、ＩＰｖ６アドレスである。

ＩＰｖ４パケットを受信したカプセル化装置１０は、ＩＰｖ４アドレスとして、ＩＰｖ４パケットの宛先ＩＰｖ４アドレスのコピーを使用する。テーブルには、多重化識別子と、宛先ＩＰｖ４アドレスとに対応する、ＩＰｖ４パケットの宛先ネットワーク（ＩＰｖ４ネットワーク）がオーバレイされたＩＰｖ６ネットワークのプレフィックスが記憶されている。

図１に示すように、テーブルには、多重化識別子と宛先ＩＰｖ４アドレスであるノードＢのアドレスとの組み合わせに対応づけて、ノードＢが属するＩＰｖ４ネットワークＹ１がオーバレイされたＩＰｖ６ネットワーク、すなわちスタブネットワークＹのプレフィクスが記憶されている。同様に、テーブルには、多重化識別子とノードＣ又はノードＣ１のアドレスとの組み合わせに対応づけて、スタブネットワークＺのプレフィクスが記憶されている。さらに、テーブルには、多重化識別子とノードＡのアドレスとの組み合わせに対応づけて、スタブネットワークＸのプレフィクスが記憶されている。このようなエントリを有するテーブルが、各カプセル化装置１０に記憶されている。

従って、たとえば、カプセル化装置１０ＡがノードＡからノードＢ宛てのＩＰｖ４パケットを受信した場合には、カプセル化装置１０Ａは、ＩＰｖ４パケットに含まれた宛先ＩＰｖ４アドレスをコピーする。続いて、カプセル化装置１０Ａは、予め記憶した多重化識別子と、宛先ＩＰｖ４アドレスとの組み合わせに対応するプレフィクスをテーブルから検索する。検索によって、スタブネットワークＹのプレフィクスがヒットする。

カプセル化装置１０Ａは、プレフィクスと、多重化識別子と、宛先ＩＰｖ４アドレスとを所定順序で連結して、ＩＰｖ６アドレスを生成する。そして、カプセル化装置１０Ａは、生成されたＩＰｖ６アドレスを含むヘッダ（生成されたＩＰｖ６アドレスが宛先ＩＰｖ６アドレスに設定されたＩＰｖ６ヘッダ）でＩＰｖ４アドレスをカプセル化し、バックボーンネットワークＮへ送出する。

このように、カプセル化装置１０Ａで生成されたＩＰｖ６アドレスは、バックボーンネットワークＮでの宛先アドレス、すなわち、宛先ネットワークであるＩＰｖ４ネットワークＹ１と接続されたカプセル化装置１０Ｂのアドレスとして機能する。バックボーンネットワークＮでは、各スタブネットワークＸ，Ｙ，ＺのＩＰｖ６プレフィクスが、スタティック設定、又は経路交換プロトコルによって広告及び交換されている。

よって、ＩＰｖ６パケットに含まれる宛先ＩＰｖ６アドレスのプレフィクスは、バックボーンネットワークＮ内の中継装置（例えば、ルータ，レイヤ３スイッチ）において、宛先のスタブネットワーク（ＩＰｖ６）のアドレスとして扱われる。これによって、ＩＰｖ６パケットは宛先のカプセル化装置１０Ｂに到達する。

なお、広告のための経路交換プロトコル（ルーティングプロトコル）として、例えば、ＩＰｖ６に対応する、ＲＩＰ（Routing Information Protocol），ＯＳＰＦ（Open Short
est Path First），ＩＳ−ＩＳ（Intermediate System- Intermediate System），ＢＧＰ（Border Gateway Protocol）のいずれかが適用可能である。

カプセル化装置１０Ｂでは、ＩＰｖ６パケットからＩＰｖ６ヘッダが除去されてＩＰｖ４パケットが取り出され、ＩＰｖ４ネットワークＹ１内のノードＢへ向けて送信される。このようにして、ノードＡからのＩＰｖ４パケットをノードＢは受信することができる。

ノードＢから送信されるノードＡ宛てのＩＰｖ４パケットがカプセル化装置１０Ｂで受信された場合には、テーブルからスタブネットワークＸのプレフィクスが読み出され、宛先ＩＰｖ４アドレス（ノードＡのＩＰｖ４アドレス）と、多重化識別子と、読み出されたプレフィクスとでＩＰｖ６アドレスが生成される。そして、ＩＰｖ６アドレスを含むヘッダ（ＩＰｖ６アドレスが宛先ＩＰｖ６アドレスに設定されたＩＰｖ６ヘッダ）でＩＰｖ４パケットがカプセル化されたＩＰｖ６パケットがカプセル化装置１０Ａへ転送される。そして、カプセル化装置１０ＡでＩＰｖ４パケットが取り出され、ノードＡへ送信される。

＜多重化識別子＞
ここで、多重化識別子に係る機能について説明する。図１に示すネットワークシステムでは、全ノード（全ＩＰｖ４ネットワーク）に関して同一の多重化識別子（識別子＝“１”）が使用されているが、異なる多重化識別子が使用される場合について説明する。図４は、図１に示したネットワークシステムの変形例であり、異なる多重化識別子が使用される場合の動作を説明するための図である。

図４には、二つの破線で囲まれた領域が図示されており、各領域が１つの論理ネットワークを形成する。具体的には、ノードＡとノードＢとが多重化識別子“１”で識別される論理ネットワークに属し、ノードＤ，ノードＣ及びノードＣ１が多重化識別子“２”で識別される論理ネットワークに属している。ノードＤは、ＩＰｖ４のホストであり、ノードＤが属するＩＰｖ４ネットワークは、スタブネットワークＸ，Ｙ，Ｚと異なるスタブネットワーク（ＩＰｖ６ネットワーク）にオーバレイされている。

多重化識別子は、基本的には、カプセル化装置１０が有するネットワークインタフェースに対して設定される。すなわち、ネットワークインタフェースに接続されるノードが属する論理ネットワークを多重化識別子の設定により指定する。尤も、インタフェース単位ではなく、装置単位でノードが属する論理ネットワークを指定することもできる。

図４に示す例では、ノードＡは、ＩＰｖ６アドレス空間において、アドレス“プレフィックス+多重化識別子（=“１”）+ＩＰｖ４アドレス”で表現される。ノードＢは、ＩＰ
ｖ６アドレス空間において、アドレス“プレフィックス+多重化識別子（=“１”）+ＩＰ
ｖ４アドレス”で表現される。一方、ノードＣ及びノードＣ１のそれぞれは、アドレス“プレフィックス+多重化識別子（=“２”）+ＩＰｖ４アドレス”で表現される。そして、
ノードＤは、アドレス“プレフィックス+多重化識別子（=“２”）+ＩＰｖ４アドレス”
で表現される。これらのアドレスは、上記した手法で各カプセル化装置１０に設定することができる。

ノードＡとノードＢとの間のパケット通信、及びノードＤ，ノードＣ及びノードＣ１のうちの二点間におけるパケット通信は、上述した転送動作と同様の動作により行われる。このとき、パケットの転送は、多重化識別子の相違に拘らず、同一のバックボーンネットワークＮ（ＩＰｖ６ネットワーク）を介して行われる。すなわち、多重化識別子が異なる場合でも、１つのＩＰｖ６ネットワークを用いることができる。このように、多重化識別子を用いることでＩＰｖ６ネットワーク上に、複数の論理的なＩＰｖ４ネットワークを構築することができる。換言すれば、１つの物理的なネットワーク上に、複数の論理的なＩ
Ｐｖ４ネットワークを構築することができる。このように、カプセル化装置１０は、ネットワーク多重化装置として機能することもできる。なお、同一の多重化識別子が使用されるＩＰｖ４ネットワーク間において、共通のネットワークアドレスが用いられても良い。

＜カプセル化装置のハードウェア構成＞
図５は、カプセル化装置１０のハードウェア構成例を示す。図５において、カプセル化装置１０は、バスＢを介して相互に接続されたＣＰＵ５１と、メモリ（記憶装置：ストレージ）５２と、メモリ（記憶装置：ストレージ）５３と、複数のネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）５４とを備えている。カプセル化装置１０のハードウェア構成として、ルータやレイヤ３スイッチのようなレイヤ３のパケット転送を行う装置が備えるハードウェア構成を適用可能である。

ＮＩＣ５４は、通信装置や通信インタフェースの一例であり、通信回線を介してＬＡＮやパケットネットワーク（ＩＰネットワーク）と接続可能である。ＩＰネットワークと接続されるＮＩＣ５４は、ルータ機能（レイヤ３処理）やブリッジ機能（レイヤ２処理）を実現するための電気・電子回路やメモリを備えている。複数のＮＩＣ５４の一つはＩＰｖ４ネットワークの回線インタフェースとして使用され、他の一つはＩＰｖ６ネットワークの回線インタフェースとして使用される。また、ＮＩＣ５４は、カプセル化装置１０に接続されるＩＰｖ４ネットワーク毎に設けることができる。

メモリ５２は、ＣＰＵ５１によって実行されるプログラムやプログラムの実行に際して使用されるデータを記憶した不揮発性記憶媒体（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）フラッシュメモリ、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、
ハードディスクなど）と、ＣＰＵ５１の作業領域として使用される揮発性記憶媒体（例えばＲＡＭ（Random Access Memory））とを含む。

メモリ５３は、パケットやフレームの生成，アドレス取り出し、ヘッダ追加、ヘッダ削除のような、ＩＰパケットに対する処理を行うための作業領域、或いはＩＰパケットを一時的に蓄積するバッファ領域として使用される。但し、メモリ５３は、メモリ５２の一部であっても良い。メモリ５２及び５３のそれぞれは、記憶装置の一例である。

ＣＰＵ５１は、プロセッサ（マイクロプロセッサ）や制御装置の一例である。プロセッサ（制御装置）は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を含む。ＣＰＵ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを実行することにより、上述したバックボーンネットワークアドレスの生成処理，ＩＰｖ６パケットの生成処理（ＩＰｖ４−ＩＰｖ６変換処理），ＩＰｖ４パケット及びＩＰｖ６パケットの転送処理、その他装置全体（各ＮＩＣ５４を含む）の制御を行う。

なお、図５では、制御装置の一例としてＣＰＵ５１が適用された例を説明する。但し、後述するＣＰＵ５１によって実行される処理（機能）は、専用又は汎用のハードウェア（例えば、ＩＣ（Integrated Circuit），ＬＳＩ(Large Scale Integration)，ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit），ＰＬＤ（Programmable Logic Device: 例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array））のうちの少なくとも一つ）で形成さ
れた制御装置によるワイヤードロジックによって実現されるようにしても良い。

＜カプセル化装置の機能＞
図６は、図５に示したカプセル化装置１０が有する機能を模式的に示す図であり、ネットワーク構成が併せて図示されている。なお、図６には、複数の異なる多重化識別子が使用される場合の構成が図示されている。

カプセル化装置１０は、ＩＰｖ４ネットワークを収容する１以上のルータ機能（ＩＰｖ４）１１と、バックボーンネットワーク（ＩＰｖ６）Ｎに接続されるルータ機能（ＩＰｖ６）１３とを含む。

ルータ機能１１は、ＩＰｖ４のルーティングテーブルを有し、ＩＰｖ４ネットワークから受信されるＩＰｖ４パケットの宛先アドレスに応じた出力回線へ向けてＩＰｖ４パケットを転送する。ルータ機能１１は、例えば、図５に示したＮＩＣ５４の一つ（ＩＰｖ４用ＮＩＣ）によって実現される。

ルータ機能１１は、ＩＰｖ４ネットワーク毎に設けることができ、異なるＩＰｖ４ネットワークに対して異なる多重化識別子を使用することができる。図６の例では、多重化識別子ｉ（例えばｉ=“１”）及びｊ（例えば、ｊ＝“２”）が例示されている。

ルータ機能１３は、ＩＰｖ６のルーティングテーブルを有し、ＩＰｖ６ネットワーク（バックボーンネットワークＮ）から受信されるＩＰｖ６パケットの宛先アドレスに応じた出力回線へ向けてＩＰｖ６パケットを転送する。ルータ機能１３は、例えば、図５に示したＮＩＣ５４の一つ（ＩＰｖ６用ＮＩＣ）によって実現される。

各ルータ機能１１は、多重化識別子毎に設けられるカプセル化機能１２を介してルータ機能１３に接続される。カプセル化機能１２は、上述したバックボーンネットワークアドレス（ＩＰｖ６アドレス）生成処理、ＩＰｖ４パケットのカプセル化処理、ＩＰｖ６パケットのデカプセル化処理（ＩＰｖ４パケットの取り出し）を行う。

図７は、図６に示したカプセル化機能１２の詳細例を示すブロック図である。カプセル化機能１２は、ＩＰｖ４アドレスの取り出し部１２０と、ＩＰｖ６アドレスの生成部１２１と、多重化識別子の保持部１２２と、プレフィクスのテーブル１２３と、ＩＰｖ６ヘッダの追加部１２４と、ＩＰｖ６ヘッダの削除部１２５とを含むことができる。

取り出し部１２０は、ルータ機能１１からＩＰｖ４パケットを受け取り、ＩＰｖ４パケットのヘッダに含まれた宛先ＩＰｖ４アドレスを取り出して、生成部１２１に渡す。多重化識別子の保持部１２２は、予め多重化識別子を記憶している。プレフィクスのテーブル１２３は、図１に示したような、多重化識別子とＩＰｖ４アドレスとに対応するＩＰｖ６ネットワークのプレフィクスを記憶している。テーブル１２３のエントリは、スタティック設定によって記憶されても良い。或いは、カプセル化装置１０が他の装置との通信によって取得するエントリデータがテーブル１２３に記憶されるようにしても良い。

生成部１２１は、保持部１２２から多重化識別子を読み出し、読み出した多重化識別子と、取り出し部１２０から得た宛先ＩＰｖ４アドレスとの組み合わせに対応するプレフィクスをテーブル１２３から読み出す。

生成部１２１は、ＩＰｖ６アドレスの生成処理を行う。すなわち、生成部１２１は、読み出したプレフィクスと、多重化識別子と、宛先ＩＰｖ４アドレスとを結合して、ＩＰｖ６アドレスを生成し、追加部１２４に与える。

追加部１２４は、ＩＰｖ６アドレスを含むＩＰｖ６ヘッダを、取り出し部１２０を経たＩＰｖ４パケットに付与（追加）することによって、ＩＰｖ４パケットをカプセル化する。そして、追加部１２４は、カプセル化されたパケット、すなわちＩＰｖ６パケット（IPv4 over IPv6パケット）を出力する。

削除部１２５は、ルータ機能１３から受信されるＩＰｖ６パケットのＩＰｖ６ヘッダを
除去（削除）することによって、カプセル化されたＩＰｖ４パケットを得る（デカプセル化）。ＩＰｖ４パケットはルータ機能１１へ転送される。

取り出し部１２０，生成部１２１，追加部１２４，削除部１２５は、例えば、ＣＰＵ５１のプログラム実行によって実現される機能である。但し、取り出し部１２０，生成部１２１，追加部１２４，削除部１２５は、電気・電子回路のようなハードウェアを用いたワイヤードロジックによっても実現可能である。保持部１２２及びテーブル１２３は、例えば、メモリ５２の記憶領域に、多重化識別子や、プレフィクスの各エントリが記憶されることによって実現される。

＜カプセル化装置の動作例＞
次に、カプセル化装置１０の動作例について説明する。図６に戻って、例えば、図６の左側のカプセル化装置１０がカプセル化装置１０Ａであり、右側のカプセル化装置１０がカプセル化装置１０Ｂである場合に、以下のような動作が行われる。

カプセル化装置１０Ａにおいて、図６の上側のルータ機能１１は、ノードＡから送信されたノードＢ宛てのＩＰｖ４パケット３０を受信する。ＩＰｖ４パケット３０は、ＩＰｖ４ヘッダ３１を有している。ルータ機能１１において、ＩＰｖ４パケットの宛先アドレス及びＩＰｖ４ルーティングテーブルに従い、ＩＰｖ４パケットはカプセル化機能（多重化識別子＝“１”）１２に渡される。

カプセル化機能１２では、生成部１２１で生成されたＩＰｖ６アドレスを含むＩＰｖ６ヘッダでＩＰｖ４パケットがカプセル化される。このとき、生成されたＩＰｖ６アドレスは、ＩＰｖ６ネットワーク（バックボーンネットワークＮ）の宛先アドレスとして設定される（宛先アドレスは、カプセル化装置１０Ｂのアドレスとなる）。ＩＰｖ６パケット４０は、ＩＰｖ６ヘッダ４１と、ＩＰｖ４パケットを含むペイロードとを含む。ＩＰｖ６パケットは、ルータ機能１３に渡される。

ルータ機能１３は、宛先ＩＰｖ６アドレスと、ＩＰｖ６ルーティングテーブルとに従って、ＩＰｖ６パケット４０をバックボーンネットワークＮへ送出する。ＩＰｖ６パケット４０は、直接に、又は図６に示すようなバックボーンネットワークＮ内の中継装置であるルータ２０を経由して、カプセル化装置１０Ｂに到着する。

ルータ２０は、スタブネットワークＸ，Ｙ，Ｚから事前に経路情報として広告されたＩＰｖ６プレフィクス（スタブネットワークＸ，Ｙ，Ｚ（ＩＰｖ６）のネットワークアドレス）が記憶されたＩＰｖ６ルーティングテーブルを有する。このため、ＩＰｖ６パケット４０を受信した場合には、ルータ２０は、ＩＰｖ６パケット４０のＩＰｖ６アドレスのプレフィクスを参照し、自身が有するＩＰｖ６ルーティングテーブルに従い、カプセル化装置１０Ｂへ向けてパケットを転送することができる。

カプセル化装置１０Ｂでは、ルータ機能１３が、ＩＰｖ６パケット４０の宛先アドレスと、ＩＰｖ６ルーティングテーブルとに従って、ＩＰｖ６パケット４０をカプセル化機能（多重化識別子＝“１”）１２に転送する。すなわち、ＩＰｖ６パケットの宛先ＩＰｖ６アドレスが、ＩＰｖ６ルーティングテーブルに記憶されたカプセル化装置１０Ｂのアドレスであれば、当該ＩＰｖ６パケットを終端すべく、当該ＩＰｖ６パケットはカプセル化機能１２に渡される。

カプセル化機能１２では、削除部１２５によって、ＩＰｖ４パケット３０が取り出され、ルータ機能１１（図６の上側）に転送される。ルータ機能１１は、ＩＰｖ４パケット３０の宛先アドレスと、ＩＰｖ４ルーティングテーブルに従って、ＩＰｖ４パケット３０を
ＩＰｖ４ネットワークＹ１へ送出する。これによって、ＩＰｖ４パケット３０がノードＢで受信される。

逆に、ノードＢから送信されたノードＡ宛てのＩＰｖ４パケットがカプセル化装置１０Ｂで受信された場合、カプセル化装置１０Ｂは、上述したカプセル化装置１０Ａと同様の動作を行い、カプセル化装置１０Ａは、上述したカプセル化装置１０Ｂと同様の動作を行う。これによって、ＩＰｖ４パケットがＩＰｖ４ネットワークＸ１に送出され、ノードＡにて受信される。

＜実施形態の効果＞
実施形態１の効果を、図８に示す比較例との対比において説明する。図８は、比較例の説明図である。比較例では、ＩＰｖ６アドレスが、プレフィクスと、多重化識別子と、ＩＰｖ４アドレスとから生成される。この点では、実施形態１と同様である。但し、比較例では、ＩＰｖ４アドレスに対応するプレフィックス及び多重化識別子の組み合わせが、カプセル化装置に予め記憶される。

カプセル化装置では、ＩＰｖ４パケットが受信された場合に、ＩＰｖ４パケットの宛先アドレスがコピーされるとともに、宛先アドレスに対応するプレフィクス及び多重化識別子が読み出される。そして、プレフィクス及び多重化識別子が宛先アドレスと結合されることによって、ＩＰｖ６アドレスが生成される。

比較例において、カプセル化装置に予め記憶されるプレフィクスは、バックボーンネットワークＮ上でＩＰｖ４パケットを転送するために設定されるプレフィクスであり、ＩＰｖ６ネットワーク（スタブネットワークＸ，Ｙ，Ｚ）のプレフィクスと異なる。

このため、予め記憶されるプレフィクスをバックボーンネットワークＮ内で広告・交換すると、各スタブネットワークＸ，Ｙ，ＺのＩＰｖ６プレフィクスと、ＩＰｖ４転送用のＩＰｖ６プレフィクスとが広告・交換されることとなり、バックボーンネットワークＮの経路数が増加する。このようなプレフィクスの管理（バックボーンネットワークＮでの広告・交換処理）は煩雑となる。また、バックボーンネットワークＮ内の中継装置によるＩＰｖ６パケット転送処理も煩雑となる（例えば、ルーティングテーブルのエントリが増加するため）。

これに対し、実施形態１では、バックボーンネットワークＮ内で広告・交換されるスタブネットワークＸ，Ｙ，Ｚのプレフィクスのいずれかを含むＩＰｖ６アドレスが生成される。このため、上記したような経路数の増加を回避して、プレフィクス管理や、パケット転送処理の煩雑化を回避することができる。また、プレフィクスの数は有限であるので、プレフィクスの有効利用を図ることもできる。

＜変形例＞
実施形態１では、アドレス生成処理が、カプセル化装置１０として機能するルータやレイヤ３スイッチにおいて実行される例、すなわちアドレス生成装置を含むカプセル化装置１０について説明した。但し、アドレス生成処理は、ルータやレイヤ３スイッチのような中継装置と異なる装置（例えばサーバ装置のようなアドレス生成装置）で実行されるようにしても良い。

例えば、サーバ装置は、図７に示した保持部１２２，及びテーブル１２３を記憶する記憶装置と、プロセッサ（ＣＰＵやＤＳＰ）によるプログラム実行、又は回路によるワイヤードロジックによって実現される生成部１２１を含む。

カプセル化装置としてのルータやレイヤ３スイッチが、ＩＰｖ４パケットのＩＰｖ４アドレスをサーバ装置に送信する（ＩＰｖ６の提供を要求する）。サーバ装置は、受信されたＩＰｖ４アドレスと、事前に記憶した（保持部１２２中の）多重化識別子とを用いてテーブル１２３からプレフィクスを読み出し、生成部１２１としてＩＰｖ６アドレスを生成する。そして、サーバ装置は、要求に対する応答として、ＩＰｖ６アドレスをカプセル化装置に返信する。

このように、カプセル化装置１０が、アドレス生成処理を行わず、アドレス生成装置を有する（アドレス生成装置として機能する）サーバ装置にＩＰｖ６アドレスを問い合わせるようにしても良い。この場合、カプセル化装置１０は、配下のノードのＩＰｖ４アドレスを取得した時点で、問い合わせを行うことができる。すなわち、パケット通信の開始前の事前処理として、ＩＰｖ６アドレスを取得し、ノードＡからのＩＰｖ４パケット受信に備えることができる。

また、実施形態１の各ノードは、図６に示したカプセル化機能１２と、ルータ機能１３とを備えるように変形可能である。カプセル化機能１２は、例えば、ノードが備えるプロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ）の処理や回路を用いたワイヤードロジックによって実現できる。ルータ機能１３は、ＩＰｖ６用のＮＩＣを備えることで実現できる。このように、ホスト（端末装置、サーバ装置）がアドレス生成装置を含む構成を採用することもできる。

この場合、ノードで生成されたＩＰｖ４パケットが、ノードが備えるカプセル化機能１２によってＩＰｖ６パケットに変換され、ルータ機能１３によってバックボーンネットワークＮへ送信することができる。上記変形例は、後述する実施形態２及び３においても適用可能である。

[実施形態２]
次に、実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１との共通点を含むので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。図９は、実施形態２の説明図である。実施形態２では、ＩＰｖ４パケット中のＩＰｖ４アドレスに加えて、ＩＰｖ４パケットに含まれるポート番号が、テーブルに記憶されたプレフィクスの検索に使用される。

実施形態２に係るカプセル化装置１０のハードウェア構成、及び機能は、図６及び図７とほぼ同様であるので、説明を省略する。図１０は、実施形態２に係るカプセル化機能１２の例を示す。

実施形態１（図７）との相違点としては、ＩＰｖ４パケットから宛先ＩＰｖ４アドレス及び宛先ポート番号を取り出すＩＰｖ４アドレス及びポート番号の取り出し部１２０Ａが設けられている。また、テーブル１２３Ａには、多重化識別子、ＩＰｖ４アドレス及びポート番号に対応づけて、ＩＰｖ６のプレフィクス（宛先ネットワーク（ＩＰｖ４）がオーバレイされたＩＰｖ６ネットワークのプレフィクス）が記憶されている。

生成部１２１は、多重化識別子、ＩＰｖ４アドレス及びポート番号の組み合わせに対応するプレフィクスをテーブル１２３Ａから読み出し、プレフィクス，多重化識別子，ＩＰｖ４アドレス及びポート番号を結合して、ＩＰｖ６アドレスを生成する。

上記点を除き、実施形態２の構成及び作用は、実施形態１とほぼ同様であるので、説明を省略する。実施形態２によれば、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。

[実施形態３]
次に、実施形態３について説明する。実施形態３は、実施形態１との共通点を含むので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。図１１は、実施形態３の説明図である。実施形態３では、第１のプロトコルファミリのアドレスとして、ＩＰｖ４アドレスではなく、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスが使用される。

このため、図１に示すネットワークシステムの構成において、以下の相違がある。すなわち、図１に示すノードＡ，Ｂ，Ｃ，及びＣ１は、イーサネット（登録商標），IEEE802.3，IEEE802.3+802.2(LLC)， IEEE802.3+802.2(LLC+SNAP)のようなＬＡＮ（Local Area Network）プロトコルのいずれかをサポートするＬＡＮ端末である。なお、ＬＡＮは無線Ｌ
ＡＮを含むことができる。

実施形態３では、ＬＡＮがオーバレイされたネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであってもＩＰｖ６ネットワークであっても良い。換言すれば、ＩＰｖ６ネットワークにＩＰｖ４ネットワークがオーバレイされていることは必須の要件ではない。各ノードは、各ＬＡＮに準拠したフレームを送信する。ＬＡＮフレームは、宛先ＭＡＣアドレスと、送信元ＭＡＣアドレスとを含む。以下、ＬＡＮフレームをＭＡＣフレームと表記することもある。ＬＡＮフレーム（ＭＡＣフレーム）は、データブロックの一例である。

また、各カプセル化装置１０は、実施形態１と異なり、レイヤ２をサポートするレイヤ２スイッチ、或いはスイッチングＨＵＢのようなレイヤ２のサポート機能と、ＩＰｖ６のルータ機能とを有する通信機器を用いて実現される。

もっとも、実施形態２のカプセル化装置１０のハードウェア構成は、図５に示したようなハードウェア構成例を適用することができる。メモリ５３は、ＩＰｖ４パケットの代わりのＭＡＣフレームに係る処理のために使用される。

図１２は、実施形態３におけるカプセル化装置１０の機能を模式的に示す図である。図１２に示すように、実施形態３のカプセル化装置１０は、ルータ機能１１の代わりに、ＭＡＣフレームの転送処理を司るブリッジ機能１１Ａを有する。ブリッジ機能１１Ａは、例えば、ＮＩＣ５４（図５）の機能として実装可能である。

図１３は、実施形態３におけるカプセル化機能１２の詳細例を示す。図１３に示すように、カプセル化機能１２は、ＩＰｖ４アドレスの取り出し部１２０の代わりのＭＡＣアドレスの取り出し部１２０Ｂを備えている。また、テーブル１２３の代わりのテーブル１２３Ｂが記憶される。テーブル１２３Ｂは、ＭＡＣアドレス及び多重化識別子と対応するプレフィクス（宛先ネットワーク（ＬＡＮ）がオーバレイされたＩＰｖ６ネットワークのプレフィクス）のエントリを記憶する。

ブリッジ機能１１Ａから受信されるＭＡＣフレーム３０Ａは、ＭＡＣヘッダ３１Ａを含んでいる。取り出し部１２０Ｂは、ＭＡＣヘッダ３１から宛先ＭＡＣアドレスを取り出して生成部１２１に与える。

生成部１２１は、保持部１２２からの多重化識別子と、宛先ＭＡＣアドレスとの組み合わせに対応するプレフィクスをテーブル１２３Ｂから読み出し、プレフィクス，多重化識別子，及び宛先ＭＡＣアドレスが結合されたＩＰｖ６アドレスを生成する。なお、削除部１２５は、ルータ機能１３から受け取ったＩＰｖ６パケットからＩＰｖ６ヘッダを削除することによって、ＭＡＣフレームを得る。

このように、実施形態３では、例えば、ノードＡから送信されたノードＢ宛てのＭＡＣフレームがカプセル化装置１０Ａのカプセル化機能１２において、ＩＰｖ６パケットでカ
プセル化され、ルータ機能１３からバックボーンネットワークＮへ送出される。

カプセル化装置１０Ｂでは、ルータ機能１３がＩＰｖ６パケットを受信し、ＩＰｖ６パケットの宛先ＩＰｖ６アドレスが、ＩＰｖ６ルーティングテーブルに記憶されたカプセル化装置１０Ｂのアドレスであれば、当該ＩＰｖ６パケットを終端すべく、当該ＩＰｖ６パケットをカプセル化機能１２に送る。

これによって、カプセル化機能１２のデカプセル処理（削除部１２５の処理）で得られたＭＡＣフレームがブリッジ機能１１Ａによって、ノードＢへ転送される。ノードＢから送信されるノードＡ宛てのＭＡＣフレームは、上記と逆の処理によって、最終的にノードＡで受信される。

実施形態３によれば、ＬＡＮがオーバレイされたＩＰネットワーク（ＩＰｖ４又はＩＰｖ６ネットワーク）において、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、実施形態１〜３によれば、比較例（図８）に比べ、テーブルが追加になるものの、新たに経路を広告する必要が無い効果を有する。インターネットでは、経路数の膨張が問題になっており、実施形態１〜３では、新たな経路追加なく実現できるため、インターネットやＩＰネットワークによるシステムの健全な発展に寄与するところが大きい。

なお、実施形態１では、ＩＰｖ４パケットに含まれたＩＰｖ４アドレスとして、宛先ＩＰｖ４アドレスを検索に用い、宛先ＩＰｖ４アドレスに対応する宛先ネットワーク（ＩＰｖ４ネットワーク）がオーバレイされたＩＰｖ６ネットワークのプレフィクスが読み出される構成を採用した。ＩＰｖ６パケットが送信側のカプセル化装置から受信側のカプセル化装置への到達性を確保するには、ＩＰｖ６アドレス中のプレフィクスが、宛先ネットワーク（ＩＰｖ４）がオーバレイされたスタブネットワーク（ＩＰｖ６）のプレフィクスと一致していれば良い。このため、宛先ＩＰｖ４アドレスの代わりに送信元ＩＰｖ４アドレスを使用することもできる。

また、実施形態２においては、上記のような送信元ＩＰｖ４アドレスの使用に加えて、宛先ポート番号の代わりに送信元ポート番号を使用することができる。また、実施形態３においては、宛先ＭＡＣアドレスの代わりに、送信元ＭＡＣアドレスを使用することができる。この場合、ＭＡＣアドレスとプレフィクスの対応関係が、実施形態３と異なる。

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｃ１，Ｄ・・・ノード
Ｎ・・・バックボーンネットワーク
Ｘ，Ｙ，Ｚ・・・スタブネットワーク（ＩＰｖ６）
Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１・・・ＩＰｖ４ネットワーク
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・カプセル化装置
１１，１３・・・ルータ機能
１１Ａ・・・ブリッジ機能
１２・・・カプセル化機能
３０・・・ＩＰｖ４パケット
３１・・・ＩＰｖ４ヘッダ
４０・・・ＩＰｖ６パケット
４１・・・ＩＰｖ６ヘッダ
５１・・・ＣＰＵ
５２，５３・・・メモリ
５４・・・ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）
１２０・・・ＩＰｖ４アドレスの取り出し部
１２０Ａ・・・ＩＰｖ４アドレス及びポート番号の取り出し部
１２０Ｂ・・・ＭＡＣアドレスの取り出し部
１２１・・・ＩＰｖ６アドレスの生成部
１２２・・・多重化識別子の保持部
１２３，１２３Ａ，１２３Ｂ・・・プレフィクスのテーブル
１２４・・・ＩＰｖ６ヘッダの追加部
１２５・・・ＩＰｖ６ヘッダの削除部

Claims (7)

1. 少なくとも第１プロトコルファミリのアドレスおよび多重化識別子の組み合わせに対応する第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを記憶した記憶装置と、
   バックボーンネットワークを介して前記第１プロトコルファミリが使用される宛先ネットワークへ転送されるデータブロックに含まれた少なくとも第１プロトコルファミリのアドレスと、多重化識別子との組み合わせに対応する第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスとして、前記宛先ネットワークがオーバレイされたネットワークのアドレスプレフィクスを前記記憶装置から読み出し、前記第１プロトコルファミリのアドレス，前記多重化識別子，及び読み出された前記第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを含む第２プロトコルファミリのアドレスを、前記バックボーンネットワークの宛先アドレスとして生成する制御装置と、
   を含むアドレス生成装置。
2. 前記制御装置は、前記データブロックに含まれた前記第１プロトコルファミリのアドレス及びポート番号と、多重化識別子との組み合わせに対応する前記第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを前記記憶装置から読み出し、前記第１プロトコルファミリのアドレス及びポート番号，前記多重化識別子，及び読み出された前記第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを含む第２プロトコルファミリのアドレスを生成する
   請求項１に記載のアドレス生成装置。
3. 前記第１プロトコルファミリのアドレスがＩＰｖ４アドレスであり、前記第２プロトコルファミリのアドレスがＩＰｖ６アドレスである
   請求項１又は２に記載のアドレス生成装置。
4. 前記第１プロトコルファミリのアドレスがＭＡＣ（Media Access Control）アドレスであり、前記第２プロトコルファミリのアドレスがＩＰｖ６アドレスである
   請求項１に記載のアドレス生成装置。
5. バックボーンネットワークを介して第１プロトコルファミリが使用される宛先ネットワークへ転送されるデータブロックに含まれた少なくとも第１プロトコルファミリのアドレスと、多重化識別子との組み合わせに対応する第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスとして、前記宛先ネットワークがオーバレイされたネットワークのアドレスプレフィクスを記憶装置から読み出し、
   前記第１プロトコルファミリの宛先アドレス，前記多重化識別子，及び読み出された前記第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを含む第２プロトコルファミリのアドレスを、前記バックボーンネットワークの宛先アドレスとして生成する、
   ことを含むアドレス生成方法。
6. 前記制御装置は、前記データブロックに含まれた前記第１プロトコルファミリのアドレス及びポート番号と、多重化識別子との組み合わせに対応する前記第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを前記記憶装置から読み出し、前記第１プロトコルファミリのアドレス及びポート番号，前記多重化識別子，及び読み出された前記第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを含む第２プロトコルファミリのアドレスを生成する
   請求項５に記載のアドレス生成方法。
7. 第１のプロトコルファミリをそれぞれ使用する複数のスタブネットワークが第２のプロトコルファミリを使用するバックボーンネットワークで接続されたネットワークシステムにおいて、前記複数のスタブネットワークのそれぞれと前記バックボーンネットワークとの境界にそれぞれ配置されるカプセル化装置であって、
   少なくとも第１プロトコルファミリのアドレスと、多重化識別子との組み合わせに対応する第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを記憶した記憶装置と、
   前記カプセル化装置が接続された送信元ネットワークであるスタブネットワークから他のスタブネットワークを宛先ネットワークとするデータブロックが受信されたときに、前記データブロックに含まれた少なくとも第１プロトコルファミリのアドレスと、多重化識別子との組み合わせに対応する第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスとして、前記宛先ネットワークがオーバレイされたネットワークのアドレスプレフィクスを前記記憶装置から読み出し、前記第１プロトコルファミリのアドレス，前記多重化識別子，及び読み出された前記第２プロトコルファミリのアドレスプレフィクスを含む第２プロトコルファミリのアドレスを含むヘッダで前記データブロックをカプセル化し、前記バックボーンネットワークへ送出する処理を行う制御装置と、
   を含むカプセル化装置。

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