JP2016012909A - 通信装置、通信方法および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 従来に比較して高い利用効率で、柔軟に制御可能なゲストネットワークの構築を実現できる装置や方法等を提供する。
【解決手段】 この装置は、１以上の他の通信装置とネットワークを介して通信可能な通信装置であり、１以上の他の通信装置と通信を行うために使用される１以上の通信インタフェース５０と、１以上の通信インタフェース５０と接続され、通信を制御する制御装置からの指示に従って使用する少なくとも１つの通信インタフェースを選択する選択部５１と、選択部５１により選択された少なくとも１つの通信インタフェースと１以上の他の通信装置のうちの少なくとも１つが備える通信インタフェースとをそれぞれ直接接続するための仮想的な通信路を形成することにより仮想的なネットワークを構築するネットワーク構築部５２とを含む。
【選択図】 図７

Description

本発明は、１以上の他の通信装置とネットワークを介して通信を行う通信装置、その通信方法およびその通信装置を含む通信システムに関する。

無線通信技術の発展および携帯型端末の普及に伴い、携帯型端末と電子黒板やプロジェクタ等の電子機器との間の通信は、無線通信が一般化している。無線通信は、ネットワークへの入口となるアクセスポイント（基地局）との間で行われる。この無線通信は、無線の特性上、例えば壁を通して行うこともできるため、有線の場合に比較してセキュリティが強化されている。無線通信では、アクセスポイントへの接続の際、端末の認証を行い、通信の際は、暗号化してパケットが送受信される。企業等では、セキュリティをさらに強化するために、ＭＡＣアドレスを事前登録した端末しかアクセスポイントへ接続できないような運用がなされている場合もある。

しかしながら、このような認証を必要とし、事前登録した端末しか接続できない構成では、ビジネス上の即応力や柔軟性に欠けるという問題があった。このような例としては、スマートフォンやタブレットＰＣをもつゲストを会議室に招き、上記の電子機器を使用しながら情報交換やディスカッションを行おうとしても、ゲストがもつ端末を接続できず、充分にその機能を活用できないというケースが挙げられる。

アクセスポイントには、ＳＳＩＤ(Service Set Identifier)と呼ばれるアクセスポイントを識別するための識別情報を複数設定することができ、ＳＳＩＤ毎に認証方式やセキュリティ設定等を変えることができる（例えば、非特許文献１参照）。このため、社内用のＳＳＩＤと、ゲスト用のＳＳＩＤを設け、社内用ＳＳＩＤには強固なセキュリティ設定を、ゲスト用ＳＳＩＤにはセキュリティ設定をしないようにして、上記のゲストがもつ端末を接続し、その機能を活用することができる。

上記従来の技術では、その都度、ゲスト用ＳＳＩＤを設け、そのセキュリティ設定を行うことは面倒である。通信経路には、中継機器や専用装置等の各種機器が存在し、これらの機器の設定も確認しながら設定しなければならないため、ゲストが来て即座に準備するのは困難である。このため、通常に使用するネットワーク（通常ネットワーク）とゲスト用のネットワーク（ゲストネットワーク）の２つを、常時準備しておかなければならない。

また、上記従来の技術では、ゲストに使用させる、すなわちゲストの端末が通信により到達可能な機器を、柔軟かつ容易に追加や削除することはできない。したがって、ゲストネットワークを常時準備しておくという点で利用効率が悪く、ゲストに使用させる機器が固定的で柔軟性に欠けるという問題があった。

そこで、従来に比較して高い利用効率で柔軟に制御可能なゲストネットワークの構築を実現できる装置や方法等の提供が望まれていた。

本発明は、上記課題に鑑み、１以上の他の通信装置とネットワークを介して通信可能な通信装置であって、１以上の他の通信装置と通信を行うために使用される１以上の通信インタフェースと、１以上の通信インタフェースと接続され、通信を制御する制御装置からの指示に従って使用する少なくとも１つの通信インタフェースを選択する選択部と、選択部により選択された少なくとも１つの通信インタフェースと１以上の他の通信装置のうちの少なくとも１つが備える通信インタフェースとをそれぞれ直接接続するための仮想的な通信路を形成することにより仮想的なネットワークを構築するネットワーク構築部とを含む、通信装置が提供される。

本発明によれば、高い利用効率で柔軟に制御可能なゲストネットワークの構築を実現できる。

本実施形態の通信装置を含む通信システムの構成例を示した図。 通信装置に実装される通信機能を、階層構造に分割したモデルで例示した図。 通信装置に実装可能なＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇの概念について説明する図。 通信装置に実装可能なＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇの概念について説明する図。 トンネリングと仮想ネットワークについて説明する図。 図１に示す通信装置のハードウェア構成を示した図。 図１に示す通信装置の機能ブロック図。 通信装置の具体的な実装例を示した図。 通信システムにおける各機器の動作の例を示した図。 図９に示す通信装置としてのアクセスポイントが行う処理の流れを例示したフローチャート。

図１は、本実施形態の通信装置を含む通信システムの構成例を示した図である。通信システムは、有線ネットワークとしての有線ＬＡＮ１０に接続された電子黒板１１、ＭＦＰ(Multi Function Peripheral)１２、２つのアクセスポイント１３、１４を含む。通信システムは、アクセスポイント１３、１４と無線通信を行う通信端末１５およびプロジェクタ１６をさらに含む。また、通信システムは、アクセスを制限する制限手段としてのファイアウォール１７を介してインターネット１８と接続されている。インターネット１８には、コンテンツサーバ等の各種のサーバやＰＣ等が接続されている。図１では、通信端末１５、１９は、タブレットＰＣとされているが、ノートＰＣやスマートフォン等であってもよい。

通信システムは、これらの機器のうちの１つを通信装置とし、それ以外の機器を１以上の他の通信装置として含む。一例としては、アクセスポイント１３を通信装置とし、その他の電子黒板１１やＭＦＰ１２等を他の通信装置とすることができる。通信システムの機器構成は、図１に例示した構成に限定されるものではなく、その他のいかなる構成であってもよい。したがって、通信システムは、ルータ等の中継装置により接続された２以上の有線ＬＡＮを備えるものであってもよいし、デジタルカメラ、ゲーム機、ＰＣやサーバ等のその他の機器を含むものであってもよい。

通信端末１５およびプロジェクタ１６は、アクセスポイント１３、１４との間で無線通信を行うため、ＳＳＩＤあるいはＥＳＳＩＤ(Extended SSID)やパスワード等の認証情報や、暗号キー等の暗号化して送受信する際の暗号情報等が事前に登録される。また、アクセスポイント１３、１４にも、認証情報等が登録される。無線通信は、アクセスポイント１３、１４から一定期間毎に発信されるＳＳＩＤあるいはＥＳＳＩＤを含むビーコンを、通信端末１５等が受信し、通信端末１５等がアソシエーション要求と呼ばれる接続要求を送信して接続が成功した後に開始される。上記の認証情報は、このアソシエーション要求を送信する前に送信され、アソシエーション要求は、認証成功後に通信端末１５等から送信される。無線通信におけるアクセスポイント１３、１４への接続方法については、良く知られたものであるので、ここではその説明を省略する。

通信端末１５やプロジェクタ１６は、アクセスポイント１３への接続成功後、アクセスポイント１３を介して有線ＬＡＮ１０に接続された電子黒板１１、ＭＦＰ１２、インターネット１８等にアクセスすることができる。例えば、通信端末１５は、印刷データを、アクセスポイント１３を介してＭＦＰ１２へ送り、ＭＦＰ１２で印刷出力させることができる。また、通信端末１５は、画面に表示された画面データを、アクセスポイント１３を介して電子黒板１１へ送り、電子黒板１１の表示画面上に表示させることができる。

通信端末１９は、ゲストが所有する端末で、上記の認証情報等については事前登録されていない。無線通信を行う機能を備えているので、通信端末１９は、アクセスポイント１３、１４から発信するビーコンを受信し、ＳＳＩＤあるいはＥＳＳＩＤを取得し、アクセスポイント１３、１４への接続を試みることは可能である。しかしながら、認証情報等を登録していないので、通常では、アクセスポイント１３、１４へは接続することができない。したがって、通信システムが備える電子黒板１１やＭＦＰ１２等へのアクセスもできない。

図１に示す通信システムでは、有線ＬＡＮ１０および無線ＬＡＮにより既に構築された通常ネットワーク上に、仮想ネットワークを適宜構築し、その仮想ネットワークにはゲストが簡単に接続できるようにしている。このため、通信端末１９のように、事前に認証情報等の登録をしていなくても、仮想ネットワークに接続し、通常ネットワーク上の機器を使用することができる。これにより、常時、ゲストネットワークを別途準備しておく必要がなくなるため、高い利用効率を実現できる。また、仮想ネットワークをゲストネットワークとして構築する際、そのゲストネットワークに含める機器を限定したり、追加したりすることができるので、柔軟に制御可能なゲストネットワークの構築を実現できる。

ゲスト用の認証方式や接続方法は、いかなる方式や方法であってもよく、例えば、ＷＰＳ(Wi-Fi Protected Setup)や、Ｗｅｂ Ｃａｐｔｉｖｅ Ｐｏｒｔａｌ等を利用することができる。前者は、無線ＬＡＮ機器の接続とセキュリティ設定を簡単に実行するための方式で、後者は、メーカ独自の認証方式である。ＷＰＳは、プッシュボタン方式と、ＰＩＮコード方式とがある。プッシュボタン方式は、親機から子機へＳＳＩＤあるいはＥＳＳＩＤと暗号キーを送信して設定する。ＰＩＮコード方式は、子機でＰＩＮコードと呼ばれるパスワードを生成し、それを親機に入力し、親機から子機にＳＳＩＤあるいはＥＳＳＩＤと暗号キーを送信して設定する。この設定により接続が可能となる。

上記の仮想ネットワークを構築するために、一例として、ＳＤＮ(Software Defined Network)と呼ばれる概念と、トンネリングプロトコルとを使用する。なお、仮想ネットワークを構築できれば、その他の方法を採用することもできる。ここでは、これらの概念およびプロトコルを使用するものとして説明する。ＳＤＮは、ソフトウェアによる記述でネットワークの動作を定義しようというもので、その技術要素として、ネットワーク仮想化と、ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇとがある。

ネットワーク仮想化は、物理ネットワーク機器、仮想ネットワーク部品、プロトコル技術の組み合わせによって物理的なネットワーク構成から論理的なネットワーク構成を仮想的に分離し、物理構成に縛られない柔軟なネットワーク構成を実現する技術である。

ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇは、通信をエンド・ツー・エンドのフローと捉え、データの解析、転送先判断、決定制御の部分であるコントロールプレーンと、パケットの物理的な伝送を担う部分であるデータプレーンとを分離する技術である。この技術では、コントロールプレーンの処理をつかさどるＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラ(OFC)が転送先ルールを指示し、データプレーンの処理を担うＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチ(OFS)がＯＦＣからの指示に従ってパケットの転送を行う。詳細には、ＯＦＣが、ＯＦＳがもつフローテーブルに追加、書き換えを行い、ＯＦＳが、そのフローテーブルに従ってパケットの転送を行う。この仕組みを採用することにより、ネットワーク仮想化を制御するためのツールとして活用することができる。

ＳＤＮ関連技術は、通信負荷が集中するＷｅｂ／クラウドデータセンタや通信キャリアバックボーン（大容量の通信回線網）等での活用が急拡大している。この技術の柔軟な最適化制御により、通信トラフィックの効率化、コストやエネルギーの低減等が実現されてきている。

トンネリングプロトコルは、ネットワーク上の２点を仮想的な通信路で直結した一本の論理的な通信回線を確立するためのプロトコルである。トンネリングプロトコルとしては、Ｌ２ ｏｖｅｒ Ｌ３と呼ばれる類のプロトコルや、ＶＸＬＡＮ、ＮＶＧＲＥ、ＳＴＴと呼ばれるプロトコルを採用することができる。例えば、Ｌ２ ｏｖｅｒ Ｌ３プロトコルは、以下に示すＯＳＩ参照モデルにおける第２層(L2)のフレームを、第３層(L3)のパケットでカプセル化して送受信し、上記２点を仮想的に直結する。Ｌ２ ｏｖｅｒ Ｌ３と呼ばれる類のプロトコルとしては、ＰＰＰ(Point to Point Protocol) ｏｖｅｒ ＳＳＨ(Secure Shell)や、ＰＰＰ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）(PPPoE)等がある。

これらの概念やプロトコルをさらに詳細に説明するが、その前に、電子黒板１１等の通信装置に実装される通信機能について説明する。図２は、その通信機能を階層構造に分割したモデルで例示した図である。このモデルは、ＯＳＩ(Open System Interconnection)参照モデルであり、第１層の物理層から第７層のアプリケーション層の７つの階層からなるモデルである。ＩＰパケットを交換する現状の通信方式の主流は、第３層のＩＰを共通資産とし、各階層で各インタフェースが定義され、個別に実装し、また、入れ替えを行うことができる水平分業モデルとなっている。ＩＰパケットベースのアプリケーションは、第４層のトランスポート層が規定するポートの概念で通信ピア同士のセッションを作り、各サービスのデータ通信を行っている。

サービスとしては、図２の第５層から第７層にかけて示されている、Ｗｅｂ、ＸＭＬ Ｗｅｂサービス、メール、メッセージング、ファイル共有、ファイル転送等がある。これらのサービスを提供するアプリケーションは、第３層および第４層に示される、ＴＣＰ／ＩＰやＵＤＰ／ＩＰを使用している限り、それ以下の第１層や第２層の通信層を意識する必要はない。このため、Ｗｅｂやクラウドのサービス開発は、従来の電話交換網のような垂直統合モデルに比して加速することができている。通信装置も、基本的には、図２に示したＩＰパケットベースの通信アプリケーションを開発するための一般的なハードウェア／ソフトウェア構成とすることができる。

ここから、通信装置に実装可能なＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇの概念について説明する。通信装置から送出されたＩＰパケットは、有線や無線通信における各中継装置を経由して目的の相手まで到達する。従来の方式では、図３（ａ）に示すように、各中継装置が経路制御を自立分散的に行い、パケットの転送先を決定している。すなわち、中継装置としてのスイッチ２０が、経路制御とパケット転送機能の両方を備え、その両方の処理を実行している。このため、経路制御に関する情報は、スイッチ２０が自己学習し、他のスイッチへ通知されないので固定的なものとなる。また、スイッチ２０の機能については、機器ベンダが開発した各種機能を利用しなければならず、カスタマイズすることはできない。

これに対し、ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇでは、図３（ｂ）に示すように、スイッチ２０における経路制御機能が分離され、ＯＦＣ２１にその機能が実装され、スイッチ２０としてのＯＦＳ２２にはパケット転送機能のみが実装される。経路制御に関する情報は、ＯＦＣ２１がすべて管理し、このＯＦＣ２１が、各ＯＦＳ２２の振る舞いを中央制御するので、より柔軟な制御が可能となる。

このことは、図２に示したＯＳＩ参照モデルで言うと、第４層までの各種条件で自由に制御することが可能であることを示す。したがって、ＨＴＴＰ(HyperText Transfer Protocol)で一般的に使用されているＴＣＰポート８０番の通信であれば、経路を変えるという制御も可能となる。

図４に示す概念図を参照して、ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇの具体的な仕組み等について説明する。この技術では、図４（ａ）に示すように、ＯＦＣ２１と複数のＯＦＳ２２、２３を用いる。ＯＦＣ２１は、経路制御等の複雑な処理を担当し、ＯＦＳ２２、２３は、データを送る単位であるフレームの転送等の単純な処理のみを担当する。

ＯＦＣ２１は、ＯＦＳ２２、２３がもつフローテーブルの情報の追加、削除、変更を指示する。ＯＦＳ２２、２３は、このフローテーブルの情報に従って、フレームを転送する等の処理を行う。

フローテーブルは、図４（ｂ）に示すように、フレームの制御ルールを表すフローエントリーを含む。そのフローエントリーを識別するための構成要素と、それに対応する条件、統計情報、処理という３種類の情報とが含まれる。構成要素は、互いに識別できるように「フローエントリー１」、「フローエントリー２」等が入力されるフィールドである。条件は、ヘッダフィールドであり、通信を識別し、特定するために、図４（ｃ）に示すような情報が入力されるフィールドである。

統計情報は、条件に適合した通信がどのくらい発生し、どの程度処理したかを管理するフィールドである。処理は、フレームに対する処理を定義するフィールドである。処理としては、例えば、転送(Forward)、指定したキューに入れる(Enqueue)、廃棄(Drop)、指定したフィールドの値を書き換える(Modify-Field)等を挙げることができる。また、特別なグループ向けに予め指定した処理を実行(Group)、タグの追加や取り外し(Push-Tag、Pop-Tag)等も挙げることができる。さらに詳細に指定することもでき、上記の転送では、すべての物理ポートに転送、カプセル化してコントローラに送る、等を指定することができる。

条件は、図４（ｃ）に示す４つの階層（レイヤ１〜４）の情報およびメタデータを挙げることができる。レイヤ１の情報としては、スイッチの物理ポート、レイヤ２の情報としては、宛先のＭＡＣアドレス、送信元のＭＡＣアドレス、イーサネット（登録商標）の種別、仮想ＬＡＮ(VLAN)のＩＤ、仮想ＬＡＮの優先度がある。レイヤ３の情報としては、宛先のＩＰアドレス、送信元のＩＰアドレス、プロトコル番号、ＩＰパケットの優先度(ToS)があり、レイヤ４の情報としては、送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号がある。また、レイヤ２、３には、次のルーティング先を識別するためのＭＰＬＳ(Multi-protocol Label Switching)ラベルやＭＰＬＳトラフィッククラスも含むことができる。

ＯＦＣ２１は、フローテーブルの情報の追加等を指示する際、トンネリングプロトコルを使用してパケットを送受信することを指示し、ＯＦＳ２２、２３がその指示に従ってパケットを送受信することができる。これにより、上記の仮想的な通信路を形成し、仮想ネットワークを構築することができる。

次に、図５を参照してトンネリングについて説明する。図５では、通信装置と他の通信装置とがノード３０、３１として参照され、ノード３０、３１は、仮想スイッチ３２、３３を備えている。仮想スイッチ３２と仮想スイッチ３３とは、物理的なスイッチやアクセスポイント等により形成された物理ネットワーク３４により接続されている。

トンネリングプロトコルを使用して通信を行うことで、仮想スイッチ３２と仮想スイッチ３３とは、この物理ネットワーク３４の中に仮想的な通信路である仮想トンネル３５を形成する。そして、この仮想トンネル３５によって仮想スイッチ３２、３３同士を直結して仮想ネットワーク３６を構築する。これは、インターネットにおけるＶＰＮ(Virtual Private Network)のようなものである。

トンネリングプロトコルを使用した実際の通信は、送信元で、本来通信を行いたいプロトコルで記述したパケットやフレームを、別のプロトコルのパケットでカプセル化して送信し、送信先で、そのカプセル化を解除することにより行われる。

このように、ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇを適用することで、ＯＦＣ２１が中央制御するので、ゲストの認証において、そのゲストの接続を容易に許可することができる。また、トンネリングプロトコルを使用することで、仮想ネットワーク３６を構築し、その仮想ネットワーク３６内の機器を、接続が許可されたゲストが使用可能な機器に制限することができる。すなわち、通信装置がゲスト向けのアクセスポイントである場合、電子黒板１１やＭＦＰ１２等の特定の機器に向けて仮想トンネル３５を形成し、仮想ネットワーク３６を構築することで、ゲストの通常ネットワーク内の到達範囲を限定することができる。このため、ゲストは、予め自分が所有する通信端末を登録しておかなくても、その通信端末から通常ネットワーク上の使用可能な機器へアクセスし、その機器を使用することが可能となる。

ゲストが使用可能なアクセスポイントや機器は、ゲストを招待する招待者が、自分が所有する登録済みの通信端末からＯＦＣ２１を備える制御装置（コントローラ）へアクセスし、することにより設定することができる。

通信装置は、図６に示すようなハードウェア構成とされる。このハードウェア構成は、主要な部分のハードウェアのみを示したものである。したがって、機器に応じて様々な機能を有するので、その機能に応じて追加のハードウェアを備えることができる。なお、１以上の他の通信装置も通信装置と同様であるため、ここでは、通信装置のみについて説明する。

通信装置は、通信装置全体を制御するためのＣＰＵ４０と、ＣＰＵ４０により読み出されるプログラムが記憶される記憶装置と、他の通信装置と有線や無線により通信を行う１以上の通信インタフェース４１とを含んで構成される。図６では、複数の通信インタフェース４１を備える例を示している。各通信インタフェース４１は、パケットを送受信するための送信機および受信機を備える送受信モジュールや、有線ＬＡＮに接続する通信コネクタ等とすることができる。

記憶装置は、読み出し専用のＲＯＭ４２と、ＣＰＵ４０が各種処理を行う際の作業領域を提供するＲＡＭ４３と、アプリケーションや各種データ等を記憶するためのＨＤＤ４４とを備える。ここではＨＤＤ４４を使用しているが、ＳＳＤ(Solid State Drive)を用いてもよい。また、通信装置は、入力ボタンや操作パネルといった入力装置４５および表示装置４６を備えることができる。通信装置は、これらの装置を互いに接続するバス４７と、バス４７と１以上の通信インタフェース４１との間に設けられる選択手段としてのスイッチ４８とをさらに備えている。

通信装置は、図示しない通信を制御するコントローラとの間で１以上の通信インタフェース４１の１つを使用して通信を行い、コントローラから通信経路に関する指示を受け付ける。その指示は、ＣＰＵ４０が受け付け、ＣＰＵ４０は、その指示に従ってパケットを転送するために使用する通信インタフェース４１を決定し、それをスイッチ４８に通知し、スイッチ４８が通知された通信インタフェース４１を選択する。このとき、コントローラは、通信相手である他の通信装置へも通知し、同じ通信経路を提供する通信インタフェースを選択させる。

通信装置は、コントローラからトンネリングプロトコルを使用して他の通信装置と通信を行うように指示されている場合、トンネリングプロトコルを使用して通信を行う。通信では、パケットを送受信する。通信装置は、ＣＰＵ４０がＨＤＤ４４から所定のプログラムを読み出して実行し、送信するパケットを生成し、また、受信したパケットに対して所定の処理を行う。このような処理の一例としては、画面表示させるパケットを受信し、そのパケットに基づき、画面表示する処理が挙げられる。

通信インタフェース４１は、１つであってもよいし、２以上であってもよい。通信インタフェース５０は、通信コネクタとソフトウェアドライバとから構成される物理インタフェースであってもよいし、１つの物理インタフェースを複数に見せ掛ける、または複数の物理インタフェースを１つに見せ掛ける仮想インタフェースであってもよい。スイッチ４８は、物理的にパケットの転送先や受信元を切り替える物理スイッチを用いることもできるし、１つの物理スイッチを複数のスイッチとして、また、複数の物理スイッチを１つのスイッチとして扱う上記の仮想スイッチを用いることもできる。

通信装置あるいは他の通信装置として使用されるアクセスポイント１３、１４は、スイッチ４８を内蔵していてもよいし、別の装置としてのスイッチをアクセスポイント１３、１４に直結していてもよい。なお、このスイッチは、ＯＦＳであると水際でのＳＤＮ制御が行え、最も自然な制御ができることから好ましい。しかしながら、目的に応じて、ＯＦＳを備える機器やその配置を変えることができる。

このような機能を実現するために、通信装置は、図７に示すような機能部を備えることができる。通信装置は、１以上の通信インタフェース５０と、１以上の通信インタフェース５０と接続され、通信を制御するコントローラからの指示に従って使用する通信インタフェースを選択する選択部５１とを備える。通信インタフェース５０は、全部を物理インタフェースまたは一部を仮想インタフェースとすることができる。選択部５１は、好ましくはＯＦＳスイッチとされ、コントローラは、好ましくはＯＦＣを含む。ＯＦＣは、通信装置の外部のコントローラに設けることができるが、通信装置の内部に実装されていてもよい。内部に実装される場合、例えば、ＯＦＣプログラムとして実装することができる。

通信装置は、選択部５１により選択された通信インタフェース５０と、１以上の他の通信装置のうちの１つが備える通信インタフェースとを直接接続するための仮想的な通信路を形成することにより仮想的なネットワークを構築するネットワーク構築部５２を備える。ネットワーク構築部５２は、上述したトンネリングプロトコルを使用して他の通信装置と通信を実行させることで、通信インタフェース間にそれらを直結する仮想的な通信路である仮想トンネルを形成する。

ＯＦＣは、ゲストを招待する招待者が任意の通信経路に関する情報を設定し、その情報に基づき指示することもできるし、通信を行う通信装置と他の通信装置が利用可能な通信経路に関する情報を取得し、その取得した情報に基づき指示することもできる。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）により通信可能な環境であれば、利用可能な通信経路としてその情報を取得することができる。

通信装置は、その機能部として必須のものではないが、１以上の情報処理部５３を備える。情報処理部５３は、他の通信装置へ送信するパケットを生成し、内部インタフェース５４へ出力する。また、情報処理部５３は、他の通信装置からパケットを受信し、必要に応じて所定の処理を実行する。例えば、パケットが、画面データの表示要求であれば、情報処理部５３は、そのパケットを受信すると、その画面データを表示する処理を実行する。内部インタフェース５４は、１以上の情報処理部５３と選択部５１とに接続され、１以上の情報処理部５３が出力したパケットを選択部５１へ転送する。また、内部インタフェース５４は、通信インタフェース５０が受信したパケットを、所定の情報処理部５３へ転送する。

通信装置内の実装例を図８に示す。通信装置において主機能を提供するアプリケーションは、ＩＰパケット通信アプリケーションプログラム６０〜６２であり、図２に示したＯＳＩ参照モデルでは、第３層以上で実現されるものである。ＩＰパケット通信アプリケーションプログラム６０〜６２は、サービスに応じて、パケットを生成して出力し、また、パケットを受け取り、所定の処理を実行することができる。ここでは、ＩＰパケット通信アプリケーションプログラム６０〜６２が示されているが、サービスに応じて、１つもしくは２つであってもよいし、４つ以上のプログラムを実装していてもよい。

ＩＰパケット通信アプリケーションプログラム６０〜６２は、外部通信向けＩＰアドレスを保持しており、他の通信装置と通信を行う際、このＩＰアドレスを使用する。ＩＰパケット通信アプリケーションプログラム６０〜６２は、第２層以下を担うＩＰパケット通信内部インタフェース６３に接続され、このＩＰパケット通信内部インタフェース６３を使用してデータ通信を行う。

ＩＰパケット通信内部インタフェース６３は、図７に示した選択部５１として機能するＯＦＳ６４のポートＰ０に接続されている。ＯＦＳ６４の他のポートＰ１、Ｐ２には、ＩＰパケット通信外部インタフェース６５、６６が接続されている。なお、図８では、他のポートは、Ｐ１からＰ＊までのｎ個（ｎは３以上の整数）設けられている。

通信装置は、制御装置であるＯＦＣと通信するための専用のＯｐｅｎＦｌｏｗ外部インタフェース６７を備えている。ＯｐｅｎＦｌｏｗ外部インタフェース６７は、ＯｐｅｎＦｌｏｗチャネルとも呼ばれる。ＯｐｅｎＦｌｏｗチャネルでは、主機能の通信を行うデータパスとは分離されたＴＣＰ／ＩＰでの通信を必要とするため、一般に異なるＩＰアドレスが必要とされる。ＩＰアドレスは、状況に応じて、グローバルアドレスや、ＤＨＣＰ等により適宜アサインした「192.168.0.1」のようなローカルアドレスを使用することができる。また、ＩＰｖ６のローカルアドレスも使用することができる。通信装置内でＯＦＣが動作する場合、「127.0.0.1」のような内部Ｌｏｏｐｂａｃｋアドレスを使用することができる。

系全体を制御するＯＦＣが存在する場合は必要ないが、ＯＦＣが存在しない場合は、破線で示される、ＯＦＣ相当の機能をもつモジュールであるＯＦＣプログラム６８を動作させることができる。ＯＦＣプログラム６８を動作させた場合、ＯｐｅｎＦｌｏｗチャネル用のＩＰアドレスおよびＯｐｅｎＦｌｏｗ外部インタフェース６７は、このＯＦＣプログラム６８が使用することになる。

これらのインタフェースやスイッチは、上記のように、すべてが物理インタフェースや物理スイッチであってもよいし、その一部が仮想インタフェースや仮想スイッチであってもよい。コストを考慮した場合、安価な一部を仮想インタフェースや仮想スイッチにすることが好ましい。また、通信パフォーマンスを向上させるために、データプレーン部分がハードウェアアクセラレーションされている構成であってもよい。

ＩＰパケット通信内部インタフェース６３は、ＩＰパケット通信アプリケーションプログラム６０〜６２とＯＦＣプログラム６８とが内部インタフェース経由でＩＰ接続されるオプションボードになっている場合、物理インタフェースとなる。スイッチは、ＮＡＴ(Network Address Translation)ルータのような、ローカルＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスに変換する機能をもつ構成とされていてもよい。

ＩＰパケット通信外部インタフェース６５、６６は、各々が必ずしも１つの物理インタフェースと対になる必然性はない。仮想ＭＡＣと呼ばれる１つの物理インタフェース上で論理的に２つのインタフェースを動作させるような構造であってもよい。

通信装置は、さらに、トンネリングプロトコル６９を実装する。通信装置は、トンネリングプロトコル６９を使用して通信を行い、ＩＰパケット通信外部インタフェース６５、６６のいずれかと、相手方の機器のＩＰパケット通信外部インタフェースとを直接接続するための仮想トンネルを形成する。これにより、通信装置は、通常ネットワーク上にかぶせる形で仮想ネットワークを構築する。

図８では、ＩＰパケット通信外部インタフェース６５、６６とは別個に、ＯｐｅｎＦｌｏｗ外部インタフェース６７が設けられているが、必ずしも別個に設ける必要はない。ＩＰパケット通信外部インタフェース６５、６６のいずれか１つを用い、仮想トンネルを形成し、その仮想トンネル内にＯＦＣへのＯｐｅｎＦｌｏｗチャネルを通すことにより、データ通信路とＯｐｅｎＦｌｏｗチャネルの制御通信路として使用することができる。

図９を参照して、実際にゲストが無線ＬＡＮ接続し、他の通信機器としての電子黒板１１を利用するまでの流れについて説明する。ゲストは、通信端末１９を所持し、ゲストを招待する招待者は、通信端末１５を所持している。通信端末１５は、認証情報等が登録済みの端末で、通信装置としてのアクセスポイント１４を介してコントローラ７０や電子黒板１１にアクセスすることができる。通信端末１９は、認証情報等の登録がなされていないため、通常では、アクセスポイント１４にも、電子黒板１１にもアクセスすることができない。

コントローラ７０は、招待者用のアプリケーションインタフェース７１と、ＯＦＣ７２と、認証部７３とを備えている。招待者用のアプリケーションインタフェース７１は、招待者がゲストの無線ＬＡＮ接続を許可し、トラフィック通過を許可する設定を行うために使用される。招待者は、通信端末１５を使用し、アクセスポイント１４を介してコントローラ７０へアクセスし、その招待者用のアプリケーションインタフェース７１を使用してその設定を行うことができる。例えば、複数のアクセスポイントのうち、どのアクセスポイントをゲスト用に許可するか、どの機器へのアクセスを許可するか等を設定することができる。

認証部７３は、通常のアクセスポイント(AP)１４の動作およびゲスト用のＡＰ動作における認証情報や認証方法に関する情報を保持し、それらの情報に基づき認証処理を実行する。ＯＦＣ７２は、ＳＤＮによるゲストトラフィックの制御を行う。

アクセスポイント１４は、ＯＦＳ８０と、ＯＦＳ８０を、通常のＡＰ動作におけるスイッチとして動作させる通常ＡＰ動作部８１と、ゲスト用ＡＰ動作におけるスイッチとして動作させるゲスト用ＡＰ動作部８２とを実装する。電子黒板１１は、ＯＦＳ９０と、電子黒板１１の機能を実現するためのアプリケーション９１とを実装する。

上記のブッシュボタン方式であれば、招待者が許可したアクセスポイント１４へ接続するためのＳＳＩＤや暗号キー等を、ゲストの通信端末１９へ送信し、設定させる。通信端末１９は、設定した情報を用い、アクセスポイント１４へ、例えば「ゲスト」として接続する。その情報は、アクセスポイント１４を介してコントローラ７０へ送信され、コントローラ７０は、アクセスポイント１４を介してその情報を通信端末１５へ送信する。コントローラ７０は、招待者がアクセス許可した通信範囲までの電子黒板１１の利用を含む通信アクセスが許可されるよう、通信端末１５と連携して動作する。このため、通信端末１５を使用する招待者は、ゲストが使用可能な機器の範囲を設定する。

コントローラ７０のＯＦＣ７２は、アクセスポイント１４のゲスト用ＡＰ動作部８２を起動させ、フローテーブルに情報を設定し、アクセスポイント１４をゲスト用ＡＰとして、ＯＦＳ８０をそのスイッチとして動作を開始させる。このときの情報としては、ゲストからのパケットは、トンネリングプロトコルを使用して電子黒板１１へ転送するといった情報である。これは一例であるので、これに限られるものではない。また、ＯＦＣ７２は、電子黒板１１のフローテーブルにも情報を設定する。このときの情報としては、ゲストからのパケットは、表示部へ転送するといった情報である。これにより、仮想ネットワークを、通常ネットワーク上にかぶせる形で構築し、通信端末１９から電子黒板１１へ仮想ネットワークを介してパケットを送信し、所望の機能を利用することができる。

アクセスポイント内のＯＦＳだけで制限できる場合、電子黒板１１のＯＦＳまで制御しなければならない場合、トンネリングを使用する場合、トンネリングを使用しない場合等、様々なケースがある。ＯＦＳだけで制限できる場合としては、全てが無線で繋がっている場合が挙げられる。電子黒板１１のＯＦＳまで制御しなければならない場合としては、同一セグメントに機器が２つある場合が挙げられる。ここで、セグメントとは、ルータを越えないネットワークの範囲である。

コントローラ７０は、各ケースにつき、ケース毎にプログラムし、ケース毎のプログラムを実行してアクセス制御等を行うことができる。

このときの通信装置としてのアクセスポイント１４における処理の流れを、図１０にまとめる。ステップ１０００から処理を開始し、ステップ１００５では、ゲストの通信端末１９から接続要求を受け付ける。この要求は、例えば、ゲストとして接続する旨の要求である。

ステップ１０１０で、アクセスポイント１４は、その接続要求を受信し、コントローラ７０へ転送する。ステップ１０１５では、コントローラ７０からの指示を受けて、招待者の通信端末１５へその接続要求を転送する。コントローラ７０は、招待者の通信端末１５と連携し、接続を許可し、使用可能な機器の情報を受信する。アクセスポイント１４は、通信端末１５からコントローラ７０へ上記情報を転送する。

ステップ１０２０では、コントローラ７０から接続許可の通知を受け、通信端末１９へ接続が成功した旨を通知する。ステップ１０２５では、コントローラ７０からゲスト用ＡＰ動作を行うように指示を受け付ける。ステップ１０３０では、その指示に従ってゲスト用ＡＰ動作を開始する。ＯＦＳ８０は、ゲスト用ＡＰのスイッチとして動作を開始する。

ステップ１０３５では、通信端末１９からパケットを受信する。ステップ１０４０では、フローテーブルに従って使用する通信インタフェースを選択する。ステップ１０４５では、トンネリングプロトコルを使用し、電子黒板１１との間に仮想トンネルを形成し、仮想ネットワークを構築する。そして、この構築した仮想ネットワークを介してパケットを転送する。

電子黒板１１は、パケットを処理し、通信端末１９へ送信すべきパケットがある場合は、そのパケットを、仮想ネットワークを介してアクセスポイント１４へ送り、アクセスポイント１４から無線通信により通信端末１９へ送信する。

ステップ１０５０では、コントローラ７０から通常ＡＰ動作に戻す指示を受けたかどうかを判断する。この指示を受けるまで、アクセスポイント１４は、ゲスト用ＡＰとして動作を継続する。指示を受けた場合、ステップ１０５５へ進み、通常ＡＰ動作に戻り、ステップ１０６０で、この処理を終了する。この処理の流れは、あくまで一例であり、これに限定されるものではない。

以上に説明したように、仮想ネットワークを通常ネットワーク上に構築することで、ゲスト用のネットワークを予め設けておく必要はなくなり、ゲストネットワークの利用効率を高めることができる。また、仮想ネットワーク上で使用可能な機器を制限し、追加することが容易にできるので、ゲストに応じた柔軟な対応を実現することができる。

これまで本発明の通信装置、通信システムおよび通信方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきた。本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１０…有線ＬＡＮ、１１…電子黒板、１２…ＭＦＰ、１３、１４…アクセスポイント、１５…通信端末、１６…プロジェクタ、１７…ファイアウォール、１８…インターネット、１９…通信端末、２０…スイッチ、２１…ＯＦＣ、２２、２３…ＯＦＳ、３０、３１…ノード、３２、３３…仮想スイッチ、３４…物理ネットワーク、３５…仮想トンネル、３６…仮想ネットワーク、４０…ＣＰＵ、４１…通信インタフェース、４２…ＲＯＭ、４３…ＲＡＭ、４４…ＨＤＤ、４５…入力装置、４６…表示装置、４７…バス、４８…スイッチ、５０…通信インタフェース、５１…選択部、５２…ネットワーク構築部、５３…情報処理部、５４…内部インタフェース、６０〜６２…ＩＰパケット通信アプリケーションプログラム、６３…ＩＰパケット通信内部インタフェース、６４…ＯＦＳ、６５、６６…ＩＰパケット通信外部インタフェース、６７…ＯｐｅｎＦｌｏｗチャネル外部インタフェース、６８…ＯＦＣプログラム、６９…トンネリングプロトコル、７０…コントローラ、７１…招待者用アプリケーションインタフェース、７２…ＯＦＣ、７３…認証部、８０…ＯＦＳ、８１…通常ＡＰ動作部、８２…ゲスト用ＡＰ動作部、９０…ＯＦＳ、９１…アプリケーション

"ネットワークのおべんきょうしませんか？ Cisco CCNA/CCNP/CCIE、ネットワークスペシャリスト試験の勉強にピッタリ −無線ＬＡＮ 無線ＬＡＮの仕組み その３"、[online]、平成１９年８月４日、[平成２６年３月１０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http//www.n-study.com/network/2007/08/lan_lan_3_1.html＞

Claims (9)

1. １以上の他の通信装置とネットワークを介して通信可能な通信装置であって、
   前記１以上の他の通信装置と通信を行うために使用される１以上の通信インタフェースと、
   前記１以上の通信インタフェースと接続され、通信を制御する制御装置からの指示に従って使用する少なくとも１つの通信インタフェースを選択する選択部と、
   前記選択部により選択された前記少なくとも１つの通信インタフェースと前記１以上の他の通信装置のうちの少なくとも１つが備える通信インタフェースとをそれぞれ直接接続するための仮想的な通信路を形成することにより仮想的なネットワークを構築するネットワーク構築部とを含む、通信装置。
2. 前記ネットワーク構築部は、トンネリングプロトコルを使用して前記仮想的な通信路を形成する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記トンネリングプロトコルは、Ｌ２ ｏｖｅｒ Ｌ３プロトコルである、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記複数の通信インタフェースの一部が、仮想インタフェースである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 前記選択部は、物理スイッチまたは仮想スイッチである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 前記制御装置は、ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ技術において使用されるＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラを含み、前記選択部は、ＯｐｅｎＦｌｏｗスイッチである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信装置。
7. 前記制御装置に前記ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラを含まない場合に、前記選択部へ前記少なくとも１つの通信インタフェースを選択する指示を与える制御部をさらに備える、請求項６に記載の通信装置。
8. 通信装置と、該通信装置とネットワークを介して通信を行う１以上の他の通信装置とを含む通信システムであって、該通信装置が、
   前記１以上の他の通信装置と通信を行うために使用される１以上の通信インタフェースと、
   前記１以上の通信インタフェースと接続され、通信を制御する制御装置からの指示に従って使用する少なくとも１つの通信インタフェースを選択する選択部と、
   前記選択部により選択された前記少なくとも１つの通信インタフェースと前記１以上の他の通信装置のうちの少なくとも１つが備える通信インタフェースとをそれぞれ直接接続するための仮想的な通信路を形成することにより仮想的なネットワークを構築するネットワーク構築部とを含む、通信システム。
9. １以上の他の通信装置とネットワークを介して通信可能な通信装置により実行される通信方法であって、該通信装置は、前記１以上の他の通信装置と通信を行うために使用される１以上の通信インタフェースを含み、
   前記通信装置が備える前記１以上の通信インタフェースと接続される選択部が、通信を制御する制御装置からの指示に従って使用する少なくとも１つの通信インタフェースを選択するステップと、
   前記通信装置が備えるネットワーク構築部が、前記選択部により選択された前記少なくとも１つの通信インタフェースと前記１以上の他の通信装置のうちの少なくとも１つが備える通信インタフェースとをそれぞれ直接接続するための仮想的な通信路を形成することにより仮想的なネットワークを構築するステップとを含む、通信方法。