JP2013223214A - アドレス変換装置、ノード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】監視制御方式の動的な切替運用をスムーズにする。
【解決手段】フレーム処理部は、異なるサブネットに属する第１ノード装置から監視装置宛に送信される監視フレームを主信号伝達用の第１ネットワークを介して取得する。アドレス変換部は、監視フレーム内の送信元アドレスを、本アドレス変換装置が搭載される第２ノード装置が属するサブネットのアドレスに変換し、アドレス変換した監視フレームを、監視制御用の第２ネットワークを介して監視装置に送出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ネットワーク上のノード装置に搭載されるべきアドレス変換装置、及びそれを搭載したノード装置に関する。

ネットワークインフラへの依存度が高まるなか、ネットワーク監視の重要性が増してきている。監視制御方式には大別するとネットワーク上の機器をインバンド経由で管理する方式とアウトバンド経由で管理する方式がある。本明細書では前者をインバンド監視制御またはインバンド管理と呼び、後者をアウトバンド監視制御またはアウトバンド管理と呼ぶ。

インバンド監視制御は、監視機器と被監視対象のネットワーク機器との間で送受信される監視制御フレームを主回線に重畳して伝送する方式である。この方式では当該ネットワーク機器は、監視機器が接続された監視制御ネットワークにダイレクトに接続されない。当該ネットワーク機器は、主回線および監視制御ネットワークに接続された対向機器経由で、監視制御ネットワークと間接的に接続される（例えば、特許文献１参照）。

本明細書ではインバンド経由で間接的に監視制御される機器をインバンド−スレーブ機器と呼び、インバンド−スレーブ機器と接続される対向機器であり、監視制御ネットワークとダイレクトに接続される機器をインバンド−マスタ機器と呼ぶ。インバンド監視制御において、インバンド−スレーブ機器とインバンド−マスタ機器のネットワーク設定は、同一サブネットのものにする必要がある。以下、この制約をインバンド制約と呼ぶ。

一方、アウトバンド監視制御は、監視機器と被監視対象のネットワーク機器との間で送受信される監視制御フレームを主回線を経由せずに監視制御ネットワークを使用して直接伝送する方式である。アウトバンド監視制御ではインバンド監視制御と異なり、ネットワーク機器間に相互関係がないためインバンド制約は存在しない。

インバンド監視制御とアウトバンド監視制御を動的に切り替える運用方法がある。この運用方法を用いれば通信障害に対する監視制御の冗長性および可用性を高めることができる。つまり、あるネットワーク機器の監視制御ネットワークに障害が発生した場合でも、そのネットワーク機器の監視制御フレームの伝達経路を別の監視制御ネットワークに切替えることにより、監視制御を継続させることができる。即ちフォールトトレラント設計の監視制御システムを構築できる。

特開２０１０−２６８０２４号公報

監視制御方式の動的な切替運用、即ちアウトバンド監視制御からインバンド監視制御への切替、インバンド監視制御からアウトバンド監視制御への切替の際には様々な制約を受ける。例えばアウトバンド監視制御からインバンド監視制御への切替の際にはインバンド制約を受ける。したがってインバンド−スレーブ機器がインバンド−マスタ機器と同一サブネットに属しない場合、インバンド−スレーブ機器のネットワーク設定を当該サブネットに属するよう変更する必要がある。またインバンド監視制御からアウトバンド監視制御に復帰する際にもインバンド−スレーブ機器のネットワーク設定を元のサブネットに属するよう戻す必要がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、監視制御方式の動的な切替運用を支援する技術を提供することにある。

本発明のある態様のアドレス変換装置は、異なるサブネットに属する第１ノード装置から監視装置宛に送信される監視フレームをネットワークを介して取得するフレーム処理部と、監視フレーム内の送信元アドレスを、本アドレス変換装置が搭載される第２ノード装置が属するサブネットのアドレスに変換するアドレス変換部と、を備える。

本発明によれば、監視制御方式の動的な切替運用を支援できる。

本発明の実施の形態に係るネットワークシステムの全体構成を示す図である。 図１のネットワークシステム内のノード装置がアウトバンド監視制御される場合における監視制御フレームの伝送ルートを示す図である。 図１のネットワークシステム内のノード装置がインバンド監視制御される場合における監視制御フレームの伝送ルートを示す図である。 本発明の実施の形態に係るノード装置の詳細な構成を示す図である。 図５（ａ）−（ｂ）は、主信号フレームのオーバーヘッドに監視制御情報／自機情報を重畳する例を説明するための図である。 図６（ａ）−（ｂ）は、波長多重で監視制御情報／自機情報を重畳する例を説明するための図である。 ｎ（ｎは２以上の整数）個のチャンクに分割された監視制御情報と一つのイーサネットフレームで規定される監視制御情報との関係を示す図である。 ｎ個のチャンクに分割された監視制御情報を複数のオーバーヘッドにそれぞれ重畳する例を説明するための図である。 イーサネットフレームのフレームフォーマットを説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るノード装置の監視制御フレーム／対向機情報フレーム受信時の動作を説明するためのフローチャートである（その１）。 本発明の実施の形態に係るノード装置の監視制御フレーム／対向機情報フレーム受信時の動作を説明するためのフローチャートである（その２）。 図１２（ａ）−（ｂ）は、具体例に係るアドレス情報保持部に保持されるネットワーク設定情報を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係るネットワークシステムの全体構成を示す図である。本実施の形態では当該ネットワークシステムがイーサネット（登録商標）に従い構築される例を説明する。当該ネットワークシステムには複数のノード装置が含まれる。図１では２つのノード装置１０ａ、１０ｂを描いている。本実施の形態ではノード装置１０ａ、１０ｂとしてサーバまたはＰＣを想定する。ノード装置１０ａ、１０ｂは主回線３０に接続され、主回線３０を介してノード装置１０ａ、１０ｂ間で信号を送受信できる。以下本明細書では、複数のノード装置間でやりとりされる信号を、後述するノード装置と監視装置間で送受信される信号と区別するため主信号と呼ぶ。

当該ネットワークシステムには少なくとも一つの監視装置２０が含まれる。図１では２つの監視装置２０ａ、２０ｂを描いている。監視装置２０ａ、２０ｂは監視制御ネットワーク４０を介してノード装置１０ａ、１０ｂに接続される。図１では監視装置２０ａはスイッチ４２ａを介してノード装置１０ａに接続され、スイッチ４２ａ、ルータ４１およびスイッチ４２ｂを介してノード装置１０ｂに接続される。監視装置２０ｂはスイッチ４２ｂを介してノード装置１０ｂに接続され、スイッチ４２ｂ、ルータ４１およびスイッチ４２ａを介してノード装置１０ａに接続される。監視装置２０ａ、２０ｂはノード装置１０ａ、１０ｂと監視制御フレームを送受信することにより、ノード装置１０ａ、１０ｂの稼働状況および障害発生の有無を確認する。

ノード装置１０ａは、通信処理部１１ａ、アドレス変換装置１００ａ、ＣＰＵ１２ａ、メモリ１３ａ、スイッチ１４ａおよびコネクタ１５ａを備える。通信処理部１１ａは主回線３０に接続され、特定の物理層およびデータリンク層を使用して通信するための処理を実行する。通信処理部１１ａはネットワークカードで構築できる。

ＣＰＵ１２ａはメモリ１３ａからプログラムおよびデータを読み込んで各種処理を実行する。本実施の形態ではノード装置１０ｂに送信すべき主信号を生成するとともに、ノード装置１０ｂにより生成された主信号を受信して解釈する。

またＣＰＵ１２ａは、監視装置２０ａ、２０ｂに送信すべき監視制御信号を生成するとともに、監視装置２０ａ、２０ｂにより生成された監視制御信号を受信して解釈する。アウトバンド監視制御の場合、ＣＰＵ１２ａは監視制御信号を監視装置２０ａ、２０ｂと、スイッチ１４ａ、コネクタ１５ａ、監視制御ネットワーク４０を経由して送受信する。インバンド監視制御の場合、ＣＰＵ１２ａは監視制御信号を監視装置２０ａ、２０ｂと、スイッチ１４ａ、アドレス変換装置１００ａ、ノード装置１０ａ、主回線３０、ノード装置１０ｂ、監視制御ネットワーク４０を経由して送受信する。

またＣＰＵ１２ａはアドレス変換装置１００ａの有効または無効を設定する。アドレス変換装置１００ａが無効に設定される場合、アドレス変換装置１００ａは通信処理部１１ａまたはスイッチ１４ａから入力される信号を、スイッチ１４ａまたは通信処理部１１ａにそのままスルーする。アドレス変換装置１００ａが有効に設定される場合、アドレス変換装置１００ａは後述するアドレス変換処理を実行する。

ＣＰＵ１２ａは監視制御ネットワーク４０に障害がないときアドレス変換装置１００ａを無効に設定し、監視制御ネットワーク４０に障害があるときアドレス変換装置１００ａを有効に設定する。当該ネットワークシステムでは監視制御ネットワーク４０に障害がない場合、アウトバンド監視制御が採用されるが、監視制御ネットワーク４０の障害によりアウトバンド監視制御が採用できないノード装置についてはインバンド監視制御に切り替えられる。したがって監視制御ネットワーク４０に障害が発生するとＣＰＵ１２ａは、ノード装置１０ａがインバンド−マスタ機器になることができるよう、アドレス変換装置１００ａを有効に設定する。

ＣＰＵ１２ａは、監視装置２０ａ、２０ｂからの障害発生通知により監視制御ネットワーク４０の障害を認識できる。監視装置２０ａ、２０ｂは、障害発生によりアウトバンド監視制御ができなくなったノード装置との距離関係などを参酌して、そのノード装置をインバンド−スレーブ機器とした場合の、インバンド−マスタ機器となるべきノード装置を決定し、当該ノード装置に通知してもよい。

またＣＰＵ１２ａは、コネクタ１５ａに接続されたＬＡＮケーブルの切断など監視制御ネットワーク４０の障害を直接認識できる場合もある。なお一般的に主回線３０より監視制御ネットワーク４０のほうが冗長性が低いネットワークであるため、主回線３０より監視制御ネットワーク４０のほうが障害に対して脆弱である。

スイッチ１４ａは入力される信号の宛先に応じて出力先を切り替える。コネクタ１５ａはノード装置１０ａと監視制御ネットワーク４０を接続するためのコネクタである。例えばコネクタ１５ａはＬＡＮケーブルが挿入されるＲＪ４５である。

ノード装置１０ｂも、通信処理部１１ｂ、アドレス変換装置１００ｂ、ＣＰＵ１２ａ、メモリ１３ｂ、スイッチ１４ｂおよびコネクタ１５ｂを備える。これらはノード装置１０ａと同様であるため説明を省略する。

図２は、図１のネットワークシステム内のノード装置１０ａがアウトバンド監視制御される場合における監視制御フレームの伝送ルートを示す図である。図３は、図１のネットワークシステム内のノード装置１０ａがインバンド監視制御される場合における監視制御フレームの伝送ルートを示す図である。図２、３においてそれぞれの伝送ルートを太線で描いている。通常時はアウトバンド監視制御されるが、監視制御ネットワーク４０の障害発生時はインバンド監視制御される。図３ではノード装置１０ｂがインバンド−マスタ機器となり、ノード装置１０ａがインバンド−スレーブ機器となる。

図４は、本発明の実施の形態に係るノード装置１０の詳細な構成を示す図である。アドレス変換装置１００はＮＡＴ（Network Address Translation）機能を実現するための装置である。一般的にＮＡＴとはインターネットプロトコルによって構築されたコンピュータネットワークにおいて、パケットヘッダに含まれるＩＰアドレスを別のＩＰアドレスに変換する技術を指す。ＮＡＴは、プロキシと呼ばれるプライベートアドレスのホストからインターネットに接続するために、プライベートアドレスをグローバルアドレスに変換するノードに利用されることが多い。本実施の形態に係るＮＡＴは、固定のグローバルアドレスに変換するものではないため一般的なＮＡＴとは異なるが、本明細書では便宜上、ＮＡＴと表記する。

インバンド−マスタ機器とインバンド−スレーブ機器が異なるサブネットに属していてもインバンド−マスタ機器のＮＡＴ機能により、インバンド−マスタ機器に接続された監視装置とインバンド−スレーブ機器との通信が可能となる。インバンド監視制御時にはインバンド−マスタ機器のＮＡＴ機能がバッファ機能として作用するため、互いのネットワーク設定情報を意識せずに、即ち各ノードのネットワーク設定情報を変更せずに各ノードと監視装置とが接続可能となる。

以下、アドレス変換装置１００について具体的に説明する。アドレス変換装置１００は、フレーム処理部１１０、アドレス変換部１２０およびアドレス割当部１３０を備える。これらの構成は、ハードウエア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。以下の説明では処理速度の観点からハードウエアのみで実現する例を想定する。

アドレス変換装置１００が搭載されるノード装置がインバンド−スレーブ機器のとき、フレーム処理部１１０は、監視制御フレームを主回線３０上に送出する。フレーム処理部１１０は監視制御フレームを主信号に重畳して送出できる。なお監視制御フレームを複数に分割し、その複数の分割した監視制御フレームを主信号に重畳して送出することもできる。

またフレーム処理部１１０は、自己が搭載されるノード装置のネットワーク設定情報を含むアドレス通知フレームを主回線３０上に送出する。アドレス通知フレームも主信号に重畳して送出できる。本実施の形態ではネットワーク設定情報に当該ノード装置のMAC-Address/IP-Address/NetMask/GateWayを含める。フレーム処理部１１０は、アドレス通知フレームのフレーム長を、規格で規定された最小フレーム長未満に設定する。

アドレス変換装置１００が搭載されるノード装置がインバンド−マスタ機器のとき、フレーム処理部１１０は、主回線３０に接続された他のノード装置から送出された監視制御フレームを主回線３０を介して取得する。なお監視制御フレームが複数に分割され、その複数の分割された監視制御フレームが主信号に重畳されて送信されてくる場合、フレーム処理部１１０は、その複数の分割された監視制御フレームを取得し、それらを再構築する。

またフレーム処理部１１０は、主回線３０に接続された他のノード装置から送出されたアドレス通知フレームを主回線３０を介して取得する。フレーム処理部１１０は、取得したフレームのフレーム長が、規格で規定された最小フレーム長未満の場合、即ちラントフレームの場合、当該フレームをアドレス通知フレームと判定する。フレーム処理部１１０は、取得したアドレス通知フレームから送信元のノード装置のネットワーク設定情報を抽出し、メモリ１３内のアドレス情報保持部１３１に登録する。

アドレス変換部１２０は、アドレス割当部１３０からの指示にしたがい、フレーム処理部１１０から渡される監視制御フレーム内の送信元アドレスを、自己が搭載されるノード装置が属するサブネットのアドレスに変換する。アドレス変換部１２０は、当該送信元アドレスと変換後のアドレスを関連づけてメモリ１３に保持する。フレーム処理部１１０から渡される監視制御フレームの送信元のノード装置と、自己が搭載されるノード装置が同じサブネットに属する場合、アドレス変換部１２０は当該アドレス変換をスキップする。アドレス変換部１２０は、アドレス変換した監視制御フレームまたはアドレス変換をスキップした監視制御フレームを、監視制御ネットワーク４０を介して監視装置２０ａ、２０ｂに送出する。

アドレス変換部１２０は、アドレス割当部１３０からの指示にしたがい、監視制御ネットワーク４０を介して監視装置２０ａ、２０ｂから送出される監視制御フレーム内の送信先アドレスを元のアドレスに変換する。当該監視制御フレーム内の送信先アドレスがアドレス変換していないアドレスである場合、元のアドレスへの変換をスキップする。アドレス変換部１２０は、アドレス変換した監視制御フレームまたはアドレス変換をスキップした監視制御フレームを、フレーム処理部１１０に渡す。

アドレス割当部１３０は、フレーム処理部１１０により取得された監視制御フレーム内の送信元アドレスと、アドレス情報保持部１３１に登録されている自己が搭載されるノード装置のアドレスを比較する。監視制御フレーム内の送信元のノード装置と自己が搭載されるノード装置が同一のサブネットに属する場合、アドレス変換部１２０によるアドレス変換をスキップさせ、同一のサブネットに属しない場合、アドレス変換部１２０にアドレス変換を実行させる。

後者の場合、アドレス割当部１３０は、自己が搭載されるノード装置が属するサブネットのアドレスをアドレス変換部１２０に割り当てる。この割り当てに先立ち、アドレス割当部１３０は、割り当てるべきアドレス候補を生成する。そして、そのアドレス候補を用いた確認パケットを当該サブネットに送出し、当該アドレス候補が他のノード装置に使用されていないか否か確認する。他のノード装置で使用されていない場合、アドレス割当部１３０は当該アドレス候補をアドレス変換部１２０に割り当てる。他の装置で使用されている場合、アドレス割当部１３０は別のアドレス候補を生成する。

図５（ａ）−（ｂ）は、主信号フレームのオーバーヘッドに監視制御情報／自機情報を重畳する例を説明するための図である。以下、自己が搭載されるノード装置のネットワーク設定情報を自機情報、対向機となるべきノード装置のネットワーク設定情報を対向機情報と適宜表記する。

主信号フレームではデータフィールドの前または後にオーバーヘッドフィールドが配置される。図５（ａ）は、監視制御情報／自機情報が主信号フレームのオーバーヘッドに重畳される様子を示す。通信処理部１１はフレーム処理部１１０から渡される監視制御情報／自機情報を主信号フレームのオーバーヘッドに重畳する。図５（ｂ）は、主信号フレームのオーバーヘッドに重畳された監視制御情報／対向機情報が分離される様子を示す。通信処理部１１は主信号フレームのオーバーヘッドに重畳された監視制御情報／対向機情報を主信号フレームから分離する。通信処理部１１は分離した監視制御情報／対向機情報をフレーム処理部１１０に渡す。

図６（ａ）−（ｂ）は、波長多重で監視制御情報／自機情報を重畳する例を説明するための図である。図６（ａ）は、監視制御情報／自機情報が波長多重で重畳される様子を示す。通信処理部１１はフレーム処理部１１０から渡される監視制御情報／自機情報を、主信号フレームを伝送する波長λ１と異なる波長λ２に重畳する。図６（ｂ）は、主信号フレームを伝送する波長λ１と異なる波長λ２に重畳された監視制御情報／対向機情報が分離される様子を示す。通信処理部１１は波長λ２に重畳された監視制御情報／対向機情報を分離し、分離した監視制御情報／対向機情報をフレーム処理部１１０に渡す。

図５（ａ）−（ｂ）に示す、主信号フレームのオーバーヘッドに監視制御情報を重畳する方式を採用する場合、オーバーヘッドフィールドのデータ長の制限から、監視制御情報を一つのオーバーヘッドに重畳することができない。そこで監視制御情報を複数のチャンクに分割し、その複数のチャンクを複数のオーバーヘッドにそれぞれ重畳する。

図７は、ｎ（ｎは２以上の整数）個のチャンクに分割された監視制御情報と一つのイーサネットフレームで規定される監視制御情報との関係を示す図である。図８は、ｎ個のチャンクに分割された監視制御情報を複数のオーバーヘッドにそれぞれ重畳する例を説明するための図である。

フレーム処理部１１０はアドレス変換部１２０からイーサネットフレームで規定された監視制御情報を渡されると、そのイーサネットフレームを複数のチャンクに分解する。フレーム処理部１１０は分解した複数のチャンクを通信処理部１１に渡す。通信処理部１１はその複数のチャンクを複数のオーバーヘッドにそれぞれ埋め込む。なお波長多重で監視制御情報を重畳する方式を採用する場合、フレーム処理部１１０はアドレス変換部１２０から渡されるイーサネットフレームで規定された監視制御情報をそのまま通信処理部１１に渡す。通信処理部１１はフレーム処理部１１０から渡されたイーサネットフレームを、主信号フレームを伝送する波長λ１と異なる波長λ２に重畳する。

フレーム処理部１１０は通信処理部１１から複数のチャンクに分割された監視制御情報を渡されると、その複数のチャンクを再構築して、イーサネットフレームで規定される監視制御情報を復元する。フレーム処理部１１０は生成したイーサネットフレームで規定される監視制御情報をアドレス変換部１２０に渡す。なお波長多重で監視制御情報を重畳する方式を採用する場合、フレーム処理部１１０は通信処理部１１からイーサネットフレームで規定される監視制御情報が渡されるため、フレーム処理部１１０はその監視制御情報をそのままアドレス変換部１２０に渡す。

フレーム処理部１１０は、自機情報を６４バイト未満のフレームフォーマットで生成し、通信処理部１１に渡す。イーサネットでは最小フレームサイズが６４バイトと規定される。自機情報を６４バイト未満で生成することにより、監視制御情報との判別が容易になり、自機情報を他のノード装置に認識させやすくできる。

図９は、イーサネットフレームのフレームフォーマットを説明するための図である。イーサネットフレームは、イーサネットヘッダ、ＩＰヘッダ、データ、ＦＣＳ(Frame Check Sequence)を含む。ＩＰヘッダは、チェックサム、送信元ＩＰアドレスを含む。ＩＰヘッダのフィールドは本実施の形態に関連するフィールドのみを描いている。ＩＰヘッダには、その他にバージョン、ヘッダ長、パケット長、送信先ＩＰアドレス等が含まれる。

図１０は、本発明の実施の形態に係るノード装置１０の監視制御フレーム／対向機情報フレーム受信時の動作を説明するためのフローチャートである（その１）。図１１は、本発明の実施の形態に係るノード装置１０の監視制御フレーム／対向機情報フレーム受信時の動作を説明するためのフローチャートである（その２）。以下に説明する動作例では、主信号フレームのオーバーヘッドに監視制御フレーム／対向機情報フレームが重畳される方式が採用されることを前提とする。

フレーム処理部１１０は変数ｍの初期値設定を行う。具体的には変数ｍに１を代入する（Ｓ１０）。フレーム処理部１１０はデータ領域ＯＨおよびデータ領域Ｄを初期化する（Ｓ１２）。通信処理部１１は主信号フレームのオーバーヘッドから監視制御フレーム／対向機情報フレームを抽出し、フレーム処理部１１０に渡す。フレーム処理部１１０は、渡された監視制御フレーム／対向機情報フレームからデータを抽出し、データ領域ＯＨｍに格納する（Ｓ１４）。フレーム処理部１１０は、データ領域ＯＨｍ内のデータをデータ領域Ｄに追加する（Ｓ１６）。

フレーム処理部１１０は、データ領域ＯＨｍ内のデータにエンドデリミタが含まれるか否か判定する（Ｓ１８）。含まれない場合（Ｓ１８のＮ）、フレーム処理部１１０は変数ｍをインクリメントする（Ｓ２０）。その後、ステップＳ１４に遷移する。ステップＳ１８においてエンドデリミタが含まれる場合（Ｓ１８のＹ）、フレーム処理部１１０はデータ領域Ｄ内のデータ長が６４バイト未満か否か判定する（Ｓ２２）。６４バイト未満の場合（Ｓ２２のＹ）、受信フレームを対向機情報フレームと判定する（Ｓ２４）。

なお図示しないが受信フレームを対向機情報フレームと判定する前に、フレーム処理部１１０は受信フレームが対向機器とのプロトコル仕様に準拠しているか否かを確認する。準拠していれば対向機情報フレームと判定し、準拠していなければ、即ちプロトコルバイオレーションがある場合、その受信フレームを破棄する。

フレーム処理部１１０は対向機情報フレームに含まれる対向機のネットワーク設定情報が、アドレス情報保持部１３１に存在するか否か判定する（Ｓ２６）。存在する場合はアドレス情報保持部１３１の更新は不要であり、存在しない場合は更新が必要となる。更新が必要な場合（Ｓ２６のＹ）、フレーム処理部１１０は当該ネットワーク設定情報をアドレス情報保持部１３１に追加して、アドレス情報保持部１３１を更新する（Ｓ２８）。更新が不要な場合（Ｓ２６のＮ）、ステップＳ２８をスキップする。

ステップＳ２２においてデータ領域Ｄ内のデータ長が６４バイト以上の場合（Ｓ２２のＮ）、フレーム処理部１１０は受信フレームを監視制御フレームと判定する（Ｓ３０）。図１１に遷移する。フレーム処理部１１０は監視制御方式がインバンド監視制御かアウトバンド監視制御か判定する（Ｓ３２）。アウトバンド監視制御の場合（Ｓ３２のＮ）、処理を終了する。

インバンド監視制御の場合（Ｓ３２のＹ）、フレーム処理部１１０は当該監視制御フレームをアドレス変換部１２０およびアドレス割当部１３０に渡す。アドレス割当部１３０はアドレス変換が必要か否か判定する（Ｓ３４）。具体的には当該監視制御フレームの送信元アドレスから特定される、送信元のノード装置が属するサブネットと、自己が搭載されるノード装置が属するサブネットが同一か否か判定する。同一の場合はアドレス変換は不要であり、異なる場合はアドレス変換が必要となる。

アドレス変換が不要な場合（Ｓ３４のＮ）、アドレス割当部１３０はアドレス変換が不要な旨をアドレス変換部１２０に通知し、アドレス変換部１２０は、当該監視制御フレームをそのままスイッチ１４に出力する（Ｓ４８）。アドレス変換が必要な場合（Ｓ３４のＹ）、アドレス割当部１３０は、自己が搭載されるノード装置が属するサブネットのＩＰアドレスの候補を生成する（Ｓ３６）。アドレス割当部１３０はそのＩＰアドレスが当該サブネット上の他のノード装置で使用されていないか確認するため、Ｇｒａｔｕｉｔｏｕｓ ＡＲＰ(Address Resolution Protocol)を送信する（Ｓ３８）。

そのＧｒａｔｕｉｔｏｕｓ ＡＲＰ(Address Resolution Protocol)に対する応答があった場合（Ｓ３８のＹ）、そのＩＰアドレスが他のノード装置で使用されていることになる。ステップＳ３６に遷移し、アドレス割当部１３０は別のＩＰアドレスの候補を生成する（Ｓ３６）。応答がなかった場合（Ｓ３８のＮ）、Ｇｒａｔｕｉｔｏｕｓ ＡＲＰで送信されたＩＰアドレスは当該サブネットで未使用であることが確認できたため、アドレス割当部１３０は当該ＩＰアドレスをアドレス変換部１２０に渡す。それとともに、その確保したＩＰアドレスが、その他のノード装置で使用されないよう、ＡＲＰ機能をオンにしてＡＲＰリクエストパケットを監視する。

アドレス変換部１２０は、フレーム処理部１１０から渡された監視制御フレームを規定するイーサネットフレーム内のＩＰヘッダ内の送信元ＩＰアドレスを、アドレス割当部１３０から渡されるＩＰアドレスに書き換える（Ｓ４２）。アドレス変換部１２０はＩＰアドレスの書き換え後、ＩＰヘッダ内のチェックサムを再計算し、再計算したチェックサムに書き換える（Ｓ４４）。アドレス変換部１２０はＩＰ層の書き換え後、イーサネットフレーム内のＦＣＳを再計算し、再計算したＦＣＳに書き換える（Ｓ４６）。アドレス変換部１２０は、書き換え後の監視制御フレームをスイッチ１４に出力する（Ｓ４８）。

以下、図１−３に示したネットワークシステムの全体動作を具体例を挙げながら説明する。以下に示す具体例ではノード装置１０ａのネットワーク設定情報を「MAC : AA-AA-AA-AA-AA-AA / IP :192.168.1.10 / NetMask : 255.255.255.0 / GateWay : 192.168.1.254」、ノード装置１０ｂのネットワーク設定情報を「MAC : BB-BB-BB-BB-BB-BB /IP :10.146.116.20 / NetMask : 255.255.255.0 / GateWay : 10.146.116.254」とする。また初期状態では、ノード装置１０ａとノード装置１０ｂは互いに異なるサブネットのアウトバンド監視制御が適用されているとする。アウトバンド監視制御が有効であるため、インバンド監視制御は無効となっている。

この状態においてノード装置１０ａは自己のネットワーク設定情報をノード装置１０ｂに通知するとともに、ノード装置１０ｂからノード装置１０ｂのネットワーク設定情報を取得する。同様にノード装置１０ｂは自己のネットワーク設定情報をノード装置１０ａに通知するとともに、ノード装置１０ａからノード装置１０ａのネットワーク設定情報を取得する。

送信側のノード装置のフレーム処理部１１０は、自己のネットワーク設定情報を含むフレームを作成し、通信処理部１１に渡す。通信処理部１１は当該フレームをインバンド信号に重畳して対向側へ通知する。送信側のノード装置は、このフレームを定期的に送信する。

受信側のノード装置の通信処理部１１はインバンド信号から当該フレームを分離し、フレーム処理部１１０に渡す。フレーム処理部１１０は当該フレームを再構築し、解析する。解析の結果、当該フレームを取込む必要がある場合、当該フレームに含まれる対向機器のネットワーク設定情報をアドレス情報保持部１３１に格納する。

図１２（ａ）−（ｂ）は、当該具体例に係るアドレス情報保持部１３１に保持されるネットワーク設定情報を示す図である。図１２（ａ）はノード装置１０ａのアドレス情報保持部１３１に保持されるネットワーク設定情報を示し、図１２（ｂ）はノード装置１０ｂのアドレス情報保持部１３１に保持されるネットワーク設定情報を示す。図１２（ａ）−（ｂ）においてＩＤ＝１は自機のネットワーク設定情報を示し、ＩＤ＝２は対向機器のネットワーク設定情報を示す。上述のフレームを送受信することにより、ノード装置１０ａとノード装置１０ｂの双方が自機および対向機のネットワーク設定情報を保持できるようになる。

次にこの状態を前提に、図１−３のコネクタ１５ａとスイッチ４２ａを結ぶＬＡＮケーブルが切断された場合を考える。ノード装置１０ａの監視制御方式が、アウトバンド監視制御からインバンド監視制御に自動的に切り替わる。ノード装置１０ａがインバンド−スレーブ機器、ノード装置１０ｂがインバンド−マスタ機器となる。

インバンド−マスタ機器となるノード装置１０ｂのアドレス割当部１３０は、アドレス情報保持部１３１から、自己が属するサブネットのノード装置となり得るネットワーク設定情報をランダムに算出する。本具体例では、算出されたネットワーク設定情報は以下の通りとする。「 MAC : AA-AA-AA-AA-AA-AA / IP :10.146.116.100 / NetMask : 255.255.255.0 / GataWay : 10.146.116.254」。なおＭＡＣアドレスはノード装置１０ａのＭＡＣアドレスを用いる。

算出されたネットワーク設定情報に含まれるＩＰアドレス（以下、ＮＡＴ−ＩＰアドレスと表記する）は、当該サブネット内で既に使用されている可能性があるため、そのＮＡＴ−ＩＰアドレスが使用されているか否か確認する必要がある。アドレス割当部１３０はＧｒａｔｕｉｔｏｕｓ ＡＲＰを当該ＮＡＴ−ＩＰアドレスで当該サブネット内にブロードキャストする。応答がある場合、そのＮＡＴ−ＩＰアドレスは既に使用されたＩＰアドレスであることが分かる。

以下、応答がなかったものとして説明を進める。アドレス割当部１３０は当該ＮＡＴ−ＩＰアドレスをアドレス変換部１２０に通知する。それとともにアドレス割当部１３０は当該ＮＡＴ−ＩＰアドレスを当該サブネット内に今後参加するノード装置に取得されないようＡＲＰ機能を有効にする。ＡＲＰ機能が有効な場合、ＡＲＰリクエストに対してＭＡＣアドレスを応答できる。

アドレス変換部１２０は、アドレス割当部１３０からＮＡＴ−ＩＰアドレスを受けると、インバンド−スレーブ機器であるノード装置１０ａからの監視制御フレーム内の送信元ＩＰアドレスを当該ＮＡＴ−ＩＰアドレスに変換する。アドレス変換部１２０は変換後の監視制御フレームを監視制御ネットワーク４０に送出する。

ノード装置１０ａ自体のネットワーク設定は変更されずに、ノード装置１０ｂのアドレス変換部１２０によりノード装置１０ａのＩＰアドレスが「192.168.1.10」から「10.146.116.100」に書き換えられる。これによりノード装置１０ａのＩＰアドレスが擬似的に変更された状態となる。監視装置はノード装置１０ａと「192.168.1.10」を送信先ＩＰアドレスとして通信することはできないが、「10.146.116.100」を送信先ＩＰアドレスとして通信できる。監視装置が「192.168.1.100」を送信先ＩＰアドレスとして監視制御フレームを送信すれば、ノード装置１０ｂのアドレス変換部１２０が「192.168.1.100」を「10.146.116.100」に書き換えるため、監視装置とノード装置１０ａはノード装置１０ｂを介して間接的に通信できる。

なおノード装置１０ａのＩＰアドレスが「192.168.1.10」から「10.146.116.100」に変更されたように見えるので、ノード装置１０ｂは監視装置に、ＳＮＭＰ−ｎｏｔｉｆｙ等を使ってＩＰアドレスを一時的に変更したことを通知してもよい。またＴｅｌｎｅｔ、Ｒｌｏｇｉｎ等の遠隔コマンドを使用して一時的に変更されたＩＰアドレスが監視装置に表示されるようにしてもよい。

次に、図１−３のコネクタ１５ａとスイッチ４２ａを結ぶＬＡＮケーブルの切断が復旧した場合を考える。この場合、ノード装置１０ａの監視制御方式が、インバンド監視制御からアウトバンド監視制御に自動的に切り替わる。上述したように本実施の形態ではアウトバンド監視制御からインバンド監視制御に切り替わっても、インバンド−スレーブ機器となるノード装置１０ａ自体のＩＰアドレスは変更されない。したがってノード装置１０ａの監視制御方式をインバンド監視制御からアウトバンド監視制御に切り替えても、ノード装置１０ａのネットワーク設定情報を設定し直す必要はない。

以下、本実施の形態と異なりノード装置１０ａおよびノード装置１０ｂにアドレス変換装置１００が搭載されていない場合について考える。ノード装置１０ａおよびノード装置１０ｂにアドレス変換装置１００が搭載されないため、両者の間でネットワーク設定情報を含むフレームが送受信されることはない。

また上述のＬＡＮケーブルが切断された場合、ノード装置１０ａが属するサブネットとノード装置１０ｂが属するサブネットが異なるため、ノード装置１０ａと監視装置はノード装置１０ｂを介して自動的に通信を開始することはできない。即ち、ノード装置１０ａのネットワーク設定情報を、ノード装置１０ｂが属するサブネットのネットワーク設定情報に手動で設定し直す必要がある。監視制御ネットワーク４０が切断されている場合、ノード装置１０ａを遠隔制御ができないため、作業者がノード装置１０ａの設置場所に赴き、ノード装置１０ａのシリアルデバイスから直接設定し直さなければならない。

次に上述のＬＡＮケーブルの切断が復旧した場合、ノード装置１０ａの監視制御方式がアウトバンド監視制御に戻るが、ノード装置１０ａのＩＰアドレスは、変更されたＩＰアドレスのままである。監視制御ネットワーク４０においてルータ４１によりノード装置１０ａとノード装置１０ｂとが区切られているため、ノード装置１０ａのネットワーク設定を手動コマンドにて元に戻す必要がある。

以上説明したように本実施の形態に係るアドレス変換装置によれば、ノード装置のアウトバンド監視制御とインバンド監視制御との動的な切替運用を支援できる。即ちアドレス変換装置は、監視制御フレームのＩＰ層を変換するプロキシエージェント機能を搭載する。この機能はノード装置の監視制御方式がインバンド監視制御のときに発動される。これにより、インバンド−マスタ機器とインバンド−スレーブ機器とが異なるサブネットに属していても、インバンド制約を意識することなく監視制御を継続できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０，１０ａ，１０ｂ ノード装置、 １１，１１ａ，１１ｂ 通信処理部、 １２，１２ａ，１２ｂ ＣＰＵ、 １３，１３ａ，１３ｂ メモリ、 １３１ アドレス情報保持部、 １４，１４ａ，１４ｂ スイッチ、 １５，１５ａ，１５ｂ コネクタ、 ２０ａ，２０ｂ 監視装置、 ３０ 主回線、 ４０ 監視制御ネットワーク、 ４１ ルータ、 ４２ａ，４２ｂ スイッチ、 １００，１００ａ，１００ｂ アドレス変換装置、 １１０ フレーム処理部、 １２０ アドレス変換部、 １３０ アドレス割当部。

Claims (8)

1. 異なるサブネットに属する第１ノード装置から監視装置宛に送信される監視フレームをネットワークを介して取得するフレーム処理部と、
   前記監視フレーム内の送信元アドレスを、本アドレス変換装置が搭載される第２ノード装置が属するサブネットのアドレスに変換するアドレス変換部と、
   を備えることを特徴とするアドレス変換装置。
2. 前記フレーム処理部は、主信号伝達用の第１ネットワークを介して監視フレームを取得し、
   前記アドレス変換部は、アドレス変換した監視フレームを、監視制御用の第２ネットワークを介して前記監視装置に送出することを特徴とする請求項１記載のアドレス変換装置。
3. 前記監視フレームは複数に分割され、複数の分割された監視フレームは主信号に重畳されて送信され、
   前記フレーム処理部は、前記複数の分割された監視フレームを取得して再構築することを特徴とする請求項２に記載のアドレス変換装置。
4. 前記アドレス変換部に前記第２ノード装置が属するサブネットのアドレスを割り当てるアドレス割当部を、さらに備え、
   前記アドレス割当部は、割り当て候補のアドレスを用いた確認パケットを送出し、当該アドレスが他のノード装置に使用されていないことが確認されると、当該アドレスを前記アドレス変換部に割り当てることを特徴とする請求項２または３に記載のアドレス変換装置。
5. 前記アドレス割当部は、前記フレーム処理部により取得された監視フレーム内の送信元が同一のサブネットに属する場合、前記アドレス変換部によるアドレス変換をスキップさせ、同一のサブネットに属しない場合、前記アドレス変換部にアドレス変換を実行させることを特徴とする請求項４に記載のアドレス変換装置。
6. 前記フレーム処理部は、前記第１ネットワーク上のあるノード装置から送出されたアドレス通知フレームを取得して当該ノード装置のアドレスをアドレス情報保持部に登録し、 前記フレーム処理部は、取得されたフレームのフレーム長が、規格で規定された最小フレーム長未満の場合、当該フレームを前記アドレス通知フレームと判定することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のアドレス変換装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のアドレス変換装置を備えることを特徴とするノード装置。
8. 請求項２から６のいずれかに記載のアドレス変換装置と、
   前記アドレス変換装置の有効または無効を設定する設定部と、を備え、
   前記設定部は、前記第２ネットワークに障害があるとき前記アドレス変換装置を有効に設定し、前記第２ネットワークに障害がないとき前記アドレス変換装置を無効に設定することを特徴とするノード装置。

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