マルチキャスト伝送帯域設定方法およびその配信システム
【課題】無駄が発生せず、かつマルチキャスト制御通信を１００％受信できるマルチキャスト伝送帯域設定方法およびマルチキャスト配信システムを提供する。
【解決手段】マルチキャストトラフィックを受信する受信ホストは、ルータを経由して帯域調査メッセージをマルチキャストを送信する送信ホストに送信し、ルータは自身が使用できる帯域に関する情報をこの帯域調査メッセージに書き込む。帯域調査メッセージにはルータが使用できる最小帯域が入っているので、帯域調査メッセージを受信した送信ホストは、マルチキャストトラフィックを送信する帯域が確保できると判断すると帯域通知メッセージを受信ホストに送信し、帯域通知メッセージを受信した受信ホストは帯域設定メッセージをルータ経由で送信ホストに送信する。ルータは帯域設定メッセージに記載された要求帯域を確保する。
【解決手段】マルチキャストトラフィックを受信する受信ホストは、ルータを経由して帯域調査メッセージをマルチキャストを送信する送信ホストに送信し、ルータは自身が使用できる帯域に関する情報をこの帯域調査メッセージに書き込む。帯域調査メッセージにはルータが使用できる最小帯域が入っているので、帯域調査メッセージを受信した送信ホストは、マルチキャストトラフィックを送信する帯域が確保できると判断すると帯域通知メッセージを受信ホストに送信し、帯域通知メッセージを受信した受信ホストは帯域設定メッセージをルータ経由で送信ホストに送信する。ルータは帯域設定メッセージに記載された要求帯域を確保する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動的に伝送帯域の確認と確保を行うことができる、ＩＰｖ６(Internet Protocol Version 6)によるマルチキャスト配信システムに関し、特にプロセス制御システムで用いられるフィールドネットワークに用いて好適なマルチキャスト伝送帯域設定方法およびその配信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１９にＩＰネットワークの構成を示す。図１９において、１０、１１、１６〜１８はホスト、１２〜１５はルータである。ホスト１０、１１はそれぞれルータ１２、１３と接続されている。ルータ１２はルータ１３に接続され、ルータ１３はルータ１４と１５に接続されている。ルータ１４にはホスト１６と１７が接続されており、ルータ１５にはホスト１８が接続されている。
【０００３】
ホスト１０と１１はマルチキャストトラフィックを送信し、ホスト１６〜１８はマルチキャストトラフィックを受信する。ルータ１２〜１５はマルチキャストトラフィックを転送する。ルータ１２〜１５には、ネットワーク管理者によってマルチキャストトラフィックを転送するための伝送帯域が事前に設定されている。図１９では、ルータ１２〜１５に割り当てられているマルチキャストトラフィックの伝送帯域を１．５Ｍ（１５３６Ｋ）ｂｐｓとする。
【０００４】
ホスト１０が伝送量７００ｋｂｐｓのマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信し、受信ホスト１６がそれを受信するとする。マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１はルータ１２〜１４をこの順で経由して、受信ホスト１６に到達する。このとき、ルータ１２〜１４は割り当てられた伝送帯域１．５Ｍｂｐｓのうち、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１のために７００Ｋｂｐｓを使用する。
【０００５】
この状態で、ホスト１１が、ホスト１７に向けて１Ｍ（１０２４Ｋ）ｂｐｓの帯域を要するマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２の送信を開始する。ホスト１７は受信を開始する。
【０００６】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２は、ルータ１３、１４を経由して受信ホスト１７に到達する。このとき、ルータ１３、１４には１つのインターフェイスからマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１とＭＣＡＳＴ０２の両方を転送することになり、合計で７００Ｋｂｐｓ＋１０２４Ｋｂｐｓ＝１７２４Ｋｂｐｓの伝送帯域が必要になる。
【０００７】
しかし、ルータ１３、１４には１５３６Ｋｂｐｓの伝送帯域しか割り当てられていない。このため、１７２４−１５３６＝１８８Ｋｂｐｓ分のトラフィックが転送されず、廃棄される。
【０００８】
特許文献１および特許文献２には、利用者端末から送出された帯域情報に適合した帯域を確保することができるマルチキャスト配信の発明が記載されている。
【０００９】
特許文献１に記載された発明は、利用者端末装置に接続されるノード装置が帯域情報を含むマルチキャストグループ参加メッセージを利用者端末装置から受信し、受信した帯域情報に基づいて帯域を確保し、参加メッセージを上流のノード装置に送信する。この処理を順次行うことにより、コンテンツを配信するための帯域を確保する。
【００１０】
特許文献２に記載された発明は、コンテンツ送出装置に接続されるノード装置が、利用者端末装置に接続されたノード装置から帯域情報を含むマルチキャストグループ参加メッセージを受信すると、配信パスの経路を設定し、帯域情報を含む帯域確保起動メッセージを作成して、下流のノード装置に帯域確保起動メッセージを送信する。この処理を下流側ノード装置に対して順次行うことにより、ノード装置間の帯域を確保する。
【００１１】
特許文献１および２の第１の実施形態では、端末装置が送出するマルチキャストグループ参加メッセージとしてＩＧＭＰのＪｏｉｎメッセージに帯域情報を付加したものを用い、マルチキャストグループ離脱メッセージとしてＩＧＭＰのＬｅａｖｅメッセージに帯域情報を付加したものを用いる。また、ノード装置が送出するマルチキャストグループ参加メッセージＰＩＭのＪｏｉｎメッセージに帯域情報を付加したものを用いる。
【００１２】
また、第２の実施形態では、端末装置が送出するマルチキャストグループ参加メッセージとしてＩＧＭＰのＪｏｉｎメッセージを用い、参加メッセージの送出に続いてＲＳＶＰのＰＡＴＨメッセージに含まれる帯域情報を省いたメッセージである帯域確保起動メッセージ、およびＰＡＴＨメッセージと対で使用される帯域確報メッセージを用いる。また、マルチキャストグループ離脱メッセージとしてＩＧＭＰのＬｅａｖｅメッセージを用いる。この離脱メッセージの送出に続いて、帯域確保起動取り消しメッセージおよび帯域確保取り消しメッセージを用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−７４３０９号公報
【特許文献２】特開２００７−７４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このようなマルチキャスト配信手法には、次のような課題があった。図１９のネットワークシステムでは、確保された伝送帯域を越えたトラフィックは廃棄される。フィールドネットワークにおいてマルチキャスト制御通信を行う場合は、送信ホストが送信するトラフィックを受信ホストが１００％正確に受信しなければならない。従って、トラフィックが廃棄される可能性があるネットワークは採用することができないという課題があった。
【００１５】
トラフィックが廃棄されないようにするためには、常に必要十分な伝送帯域を確保しておかなければならない。しかし、マルチキャストトラフィックは受信ホストが決まっておらず、かつ複数の受信ホストがマルチキャストトラフィックを受信する可能性があるので、どの場所にどの程度の伝送帯域を割り当てるかを事前に把握することは困難である。各ルータに多めに伝送帯域を設定することも考えられるが、余分な伝送帯域を確保することになり、ネットワーク資源に無駄が発生するという課題もあった。
【００１６】
また、帯域管理サーバを用いて伝送帯域を管理することも考えられるが、マルチキャストトラフィックの伝送経路を特定し、その伝送経路のみに必要な伝送帯域を動的に設定することは困難であるという課題もあった。
【００１７】
特許文献１、２に記載された発明は、動的に帯域を確保することができる。しかし、第１の実施形態では既存のＰＩＭ―ＳＭを改造しなければならないという課題があった。また、第２の実施形態は帯域制御をＲＳＶＰに依存しているが、ネットワーク全体の運用を考えると、ＤｉＦＦＳｅｒｖｅ(Differentiated Services : RFC2475)のような、より一般的でシンプルな優先制御を利用する方が望ましい。
【００１８】
さらに、特許文献１、２に記載された発明では、受信ホストが必要な帯域を指定するようになっている。これはマルチメディアコンテンツの配信サービスでは有効であるが、フィールドネットワークで用いるマルチキャスト制御通信では、送信ホストが送信するマルチキャストトラフィックを１００％正確に受信しなければならないので、必ずしも適切ではない場合がある。このため、送信ホストが帯域を設定する方が望ましいという課題もあった。
【００１９】
本発明の目的は、動的に伝送帯域の確認と確保を行うことができ、かつフィールドネットワークに適したマルチキャスト伝送帯域設定方法およびその配信システムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
マルチキャストトラフィックを送信する第１のホストと、このマルチキャストトラフィックを受信する第２のホストと、前記第１のホストと第２のホストの経路中に配置される中継器で構成されたネットワークにマルチキャストトラフィックを伝送するための帯域を設定するマルチキャスト伝送帯域設定方法において、
前記第２のホストが帯域調査メッセージを前記中継器を経由して前記第１のホストに送信し、前記中継器はこの帯域調査メッセージを受信すると、その中継器が使用できる帯域に関する情報を前記帯域調査メッセージに書き込む工程と、
前記帯域調査メッセージを受信した前記第１のホストは、この帯域調査メッセージを参照し、マルチキャストトラフィックを送信できる帯域が確保できると判断すると、前記第２のホストに帯域通知メッセージを送信する工程と、
前記帯域通知メッセージを受信した前記第２のホストは、マルチキャストトラフィックを伝送するための帯域を前記中継器に設定させる帯域設定メッセージを、前記中継器を経由して前記第１のホストに送信し、前記中継器は前記帯域設定メッセージを受信すると、マルチキャストトラフィックを送信するための帯域を設定する工程と、
を具備したものである。マルチキャストトラフィックが破棄されることがない。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第２のホストは、設定した帯域を開放する帯域開放メッセージを前記中継器に送信し、前記中継器は、この帯域開放メッセージを受信すると、該当する帯域を開放するようにしたものである。ネットワーク資源を有効に活用できる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２に記載の発明において、
前記帯域調査メッセージ、帯域通知メッセージ、帯域設定メッセージ、帯域開放メッセージはホップバイホップオプションヘッダを具備し、このホップバイホップオプションヘッダに必要な情報を格納するようにしたものである。既存のプロトコルを変更することなく使用できる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、
マルチキャストトラフィックを送信するホストと、このマルチキャストトラフィックを受信するホストと、これらのホスト間の経路中に配置される中継器で構成され、マルチキャストトラフィックを配信する配信システムにおいて、
中継器を経由して帯域調査メッセージを送信し、帯域通知メッセージを受信すると、前記中継器を経由して帯域設定メッセージを送信する第２のホストと、
前記帯域調査メッセージを受信すると、このメッセージの内容からマルチキャストトラフィックを送信できると判断すると帯域通知メッセージを前記第２のホストに送信し、帯域設定メッセージを受信すると、マルチキャストトラフィックを送信する第１のホストと、
帯域調査メッセージを受信すると使用できる帯域に関連する情報をこの帯域調査メッセージに書き込み、帯域設定メッセージを受信すると要求された帯域を設定する中継器と、
を具備したものである。マルチキャストトラフィックが破棄されることがない。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記第２のホストは、設定された帯域を開放する帯域開放メッセージを前記中継器に送信し、前記中継器は、前記帯域開放メッセージを受信すると、自身に設定された帯域を開放するようにしたものである。ネットワーク資源を有効に活用できる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項４若しくは請求項５に記載の発明において、
前記帯域調査メッセージ、帯域通知メッセージ、帯域設定メッセージ、帯域開放メッセージはホップバイホップオプションヘッダを具備し、このホップバイホップオプションヘッダに必要な情報を格納するようにしたものである。既存のプロトコルを変更することなく使用できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば以下のような効果がある。
本発明によれば、マルチキャストトラフィックを受信する第２のホストが帯域調査メッセージを中継器を経由してマルチキャストトラフィックを送信する第１のホストに送信し、各中継器が確保できる帯域の最小値を調査する。第１のホストはマルチキャストトラフィックを送信できる帯域が確保できると判断すると帯域通知メッセージを第２のホストに送信し、第２のホストは帯域通知メッセージを受信すると要求帯域が書かれた帯域設定メッセージを送信し、中継器はこの要求帯域を設定するようにした。
【００２７】
中継器が設定できる帯域の最小値を調査し、マルチキャストトラフィックが送信できる帯域が確保できるときのみマルチキャストトラフィックを送信するようにしたので、マルチキャストトラフィックが破棄されることはない。このため、マルチキャストトラフィックを１００％確実に受信できるという効果がある。また、マルチキャストトラフィックを伝送するために必要な帯域に関する情報を持っているホストが帯域を指定できるという効果もある。
【００２８】
また、帯域削除メッセージを送信して不必要な帯域を削除できるので、ネットワーク資源の効率的な運用を図ることができるという効果もある。
【００２９】
さらに、ホップバイホップオプションヘッダを用いることにより、既存のプロトコルを変更することなく、かつ既存のマルチキャストグループ管理、マルチキャストルーティング、および帯域制御とは独立して動作する帯域設定、削除の仕組みを導入することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を適用するネットワークの構成図である。
【図２】本発明によるホストの構成図である。
【図３】本発明によるルータの構成図である。
【図４】トラフィックリストの構成図である。
【図５】帯域リストの構成図である。
【図６】帯域リストの初期状態を表す構成図である。
【図７】マルチキャストトラフィックの諸元を表す図である。
【図８】帯域を確保する手順を示す図である。
【図９】帯域調査メッセージのホップバイホップオプションヘッダの構成図である。
【図１０】帯域調査メッセージを受信したときのルータの動作を示すフローチャートである。
【図１１】帯域調査メッセージを受信したときの送信ホストの動作を示すフローチャートである。
【図１２】帯域通知、帯域設定メッセージのホップバイホップオプションヘッダの構成図である。
【図１３】帯域帯域設定メッセージを受信したときのルータの動作を示すフローチャートである。
【図１４】帯域を確保する手順を示す図である。
【図１５】帯域を確保する手順を示す図である。
【図１６】帯域を削除する手順を示す図である。
【図１７】帯域削除メッセージのホップバイホップオプションヘッダの構成図である。
【図１８】帯域削除メッセージを受信したときのルータの動作を表すフローチャートである、
【図１９】ネットワークの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１に、本発明を説明するためのネットワークの構成を示す。図１において、２０、２１、２６〜２８はホスト、２２〜２５はルータである。このネットワークは、図１９のネットワークと同じ構成を有している。ホスト２０はルータ２２〜２４を経由してマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１をホスト２６に送信する。また、ホスト２１はルータ２３、２４を経由してマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２をホスト２７に送信する。ルータ２２〜２５は、マルチキャストルーティングプロトコルとしてＰＩＭ−ＳＳＭ(Protocol Independent Multicast - Sparse Mode : RFC 4607)を用いる。
【００３２】
なお、マルチキャストトラフィックを送信するホスト２０、２１は第１のホスト、マルチキャストトラフィックを受信するホスト２６〜２８は第２のホストに相当する。また、ルータ２２〜２５は中継器に相当する。
【００３３】
図２にホスト２０、２１、２６〜２８の構成を示す。図２において、３０は通信部であり、伝送路（図示せず）に接続され、パケットの送受信を行う。３１は送受信処理部であり、通信部３０から送信するパケットを生成し、また通信部３０が受信したパケットを処理する。３２は帯域指示部であり、マルチキャストトラフィックを送信する帯域を設定するための処理を行う。
【００３４】
図３にルータの構成を示す。図３において、４０は通信部であり、図示しない伝送路に接続され、パケットの送受信を行う。通信部４０は２つ以上のインターフェイスを備えている。
【００３５】
４１は転送処理部であり、パケットのルーティングを行う。転送処理部４１は、マルチキャストルーティングのプロトコルとして、ＰＩＭ−ＳＳＭを使用する。なお、ＰＩＭ−ＳＳＭは、受信ホストから送信ホストまでのユニキャストの経路を逆方向にたどる経路を、マルチキャストの経路とするプロトコルである。
【００３６】
転送処理部４１はマルチキャストトラフィックをルーティングするためのルーティングテーブルを備えており、このルーティングテーブルを参照して、マルチキャストトラフィックの転送先を決定する。なお、ルーティングテーブルは既存のものを用いることができるので、ここでは言及しない。
【００３７】
４２は帯域調整部であり、マルチキャストトラフィックの伝送帯域を調整する。５０はトラフィックリストであり、ルータが現在転送可能なマルチキャストトラフィックのリストである。６０は帯域リストであり、インターフェイス毎に設けられ、伝送帯域の割り当て状況を示している。
【００３８】
図４にトラフィックリスト５０の構成を示す。図４において、トラフィックリスト５０は複数（図４ではエントリ１〜エントリｎのｎ個）のエントリで構成される。各エントリは、送信元ＩＰアドレス５１とマルチキャストＩＰアドレス５２の組み合わせをキーとして、要求帯域５３、優先度ＩＤ５４、インターフェイス数５５、インターフェイスリスト５６で構成される。
【００３９】
送信元ＩＰアドレス５１はマルチキャストグループの送信元のＩＰアドレスを示しており、マルチキャストアドレスＩＰアドレス５２はマルチキャストグループの宛先となるＩＰアドレスを示している。要求帯域５３は、このマルチキャストトラフィックを伝送するために必要な帯域を示しており、優先度ＩＤ５４はこのマルチキャストトラフィックに割り当てられた優先度ＩＤを示している。
【００４０】
インターフェイス数５５はインターフェイスリストのエントリ数を表している。このインターフェイス数５５が０になると、このインターフェイス数が含まれるエントリが削除される。例えば、エントリ１内のインターフェイス数５５が０になると、エントリ１が削除され、後述する帯域リストの合計割当帯域から要求帯域が減算される。
【００４１】
インターフェイスリスト５６は、マルチキャストトラフィックを送信するインターフェイスのリストである。ルータは、このインターフェイスリスト５６に存在するインターフェイスからのみマルチキャストを送信することができる。
【００４２】
インターフェイスリスト５６はインターフェイス数５５の数のエントリを有している。各エントリには、インターフェイスＩＤをキーにして有効期限が含まれる。インターフェイスＩＤは、インターフェイス毎に付与される重複しない識別子である。インターフェイスＩＤは、同じルータ内では一意でなければならない。
【００４３】
インターフェイスリスト５６内の有効期限は、このインターフェイスがマルチキャストを送信することができる期間を表している。この有効期限を過ぎると、インターフェイスリスト５６から対応するインターフェイスのエントリが自動的に削除され、インターフェイス数５５がデクリメントされる。
【００４４】
図５に、帯域リスト６０の構成を示す。図５において、帯域リスト６０は伝送帯域の割り当て状況を示したリストである。ルータはインターフェイス毎に帯域リスト６０を保持しており、この帯域リスト６０を参照してマルチキャストトラフィックの伝送帯域を制御する。帯域リスト６０が更新されると、ルータの帯域制御にも即座に反映される。
【００４５】
帯域リスト６０は複数のエントリを有している。このエントリは、ネットワークで定義された優先度ＩＤの数だけ存在し、ネットワーク内で優先度の定義が変更にならない限り、増減されない。
【００４６】
各エントリは、優先度ＩＤ６１をキーにして合計割当帯域６２、および最大帯域６３で構成される。優先度ＩＤ６１はこのネットワークで定義されている優先度ＩＤである。合計割当帯域６２は、当該インターフェイスに現在割り当てられている帯域の合計を表している。図４のインターフェイス数５５が０になると、合計割当帯域６２から要求帯域５３を減算する。
【００４７】
最大帯域６３は、この優先度のトラフィックのためにインターフェイスが割り当てることができる最大の帯域を表している。最大帯域６３は、システムが稼働する前に予め設定しておく。
【００４８】
図６に、２つのインターフェイスを有するルータに用いる帯域リストの初期状態の例を示す。この帯域リストはエントリ１とエントリ２の２つのエントリを備えている。エントリ１、エントリ２の優先度ＩＤはそれぞれＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２に、最大帯域はいずれも５Ｍｂｐｓに設定されている。初期状態なので、いずれのエントリの合計割当帯域も０ｂｐｓである。
【００４９】
次に、この実施例の動作を説明する。なお、図１のネットワークを使用し、ホスト２０、２１、２６、２７に設定されているＩＰアドレスをそれぞれＡＤＤＲ２０、ＡＤＤＲ２１、ＡＤＤＲ２６、ＡＤＤＲ２７とする。
【００５０】
ホスト２０、２１が送信するマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１、ＭＣＡＳＴ０２の諸元を図７に示す。マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１、ＭＣＡＳＴ０２の送信元ＩＰアドレスはそれぞれＡＤＤＲ２０、ＡＤＤＲ２１、マルチキャストＩＰアドレスはそれぞれＡＤＤＲＭ１、ＡＤＤＲＭ２、必要な帯域はそれぞれ７００Ｋｂｐｓ、１Ｍｂｐｓ、優先度ＩＤはそれぞれＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２に設定されている。
【００５１】
また、以下の４つの前提条件を設ける。
（１）マルチキャスト通信方式は、ＰＩＭ−ＳＳＭを用いる。
（２）全てのホスト（２０、２１、２６〜２８）およびルータ（２２〜２５）は、同じ帯域制御および優先制御のポリシーに従って運用される。図７の例では、ルータ２２〜２５はＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２の優先度ＩＤのいずれかに対応した帯域を割り当てることができる。例えば帯域制御にＤｉｆｆＳｅｒｖ(Differentiated Services : RFC 2475)を使用する場合、優先度ＩＤはＤＳＣＰ(DiffServ Code Point)に相当する。また、帯域が設定されていないトラフィックは、全てベストエフォートのトラフィックとして扱われる。すなわち、能力を越えた要求はエラーの通知および再処理がされず、捨てられる。
（３）全てのルータ２２〜２５は、初期状態ではトラフィックリスト５０にエントリを有していない。また、初期状態で図６の帯域リストが設定される。
（４）マルチキャストトラフィックを受信するホスト２６〜２８は、自身が受信したいマルチキャストトラフィックのマルチキャストＩＰアドレスと送信元ＩＰアドレスを知っている必要はあるが、そのマルチキャストトラフィックに必要な帯域と優先度ＩＤを知っている必要はない。
【００５２】
図８に、ホスト２０からホスト２６にマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する手順を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。このマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１は、ホスト２０からルータ２２、２３、２４を経由してホスト２６で受信される。このルートは最短経路である。
【００５３】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する前に、送信に必要な帯域を確保しなければならない。このため、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を受信するホスト２６は、ルータ２２〜２５を経由して帯域調査メッセージＭＳＧ０１をホスト２０（ＩＰアドレス：ＡＤＤＲ２０）に送信し、確保可能な帯域をホスト２０に報告する。ホスト２０は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信可能と判断すると、ルータ２２〜２４を経由してホスト２６に帯域通知メッセージＭＳＧ０２を送信して、必要な帯域を通知する。
【００５４】
ホスト２６は、メッセージＭＳＧ０２を受信すると、ルータ２２〜２５を経由して帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信ホスト２０に送信する。これによって、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域が設定される。ホスト２０は、メッセージＭSＧ０３を受信すると、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する。
【００５５】
メッセージＭＳＧ０１、ＭＳＧ０３には、Ｉｐｖ６(RFC 2460)において標準で規定されているホップバイホップオプションヘッダが添付される。ホップバイホップオプションヘッダは、パケットの経路にある全ノードによって調査されなければならないオプション情報を伝送するために用いられるヘッダである。通常、ルータはパケットの宛先を見て転送するだけであるが、ホップバイホップオプションヘッダを付けると、オプションヘッダの中味をも処理する。
【００５６】
図９に帯域調査メッセージＭＳＧ０１のホップバイホップオプションヘッダの構成を示す。図９において、ホップバイホップオプションヘッダは送信元ＩＰアドレス７０、マルチキャストＩＰアドレス７１、帯域情報数７２、帯域情報７３で構成される。帯域情報７３は優先度ＩＤの数だけ作成され、優先度ＩＤと使用可能帯域幅で構成される。
【００５７】
メッセージＭＳＧ０１はマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するためのものであるので、図７から送信元ＩＰアドレスはＡＤＤＲ２０、マルチキャストＩＰアドレスはＡＤＤＲＭ１である。ホスト２６から送信される時点では、ホップバイホップオプションヘッダの送信元ＩＰアドレス７０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス７１にはＡＤＤＲＭ１が、帯域情報数７２には０が入っている。帯域情報７３は存在しない。
【００５８】
図１０は、ルータ２２〜２５が帯域調査メッセージＭＳＧ０１を受信したときの動作を示すフローチャートである。なお、このメッセージＭＳＧ０１は図９のホップバイホップオプションヘッダを備えている。また、ルータ２２〜２５の動作は同じなので、単にルータとする。
【００５９】
図１０において、工程（Ｐ１０−１）でメッセージＭＳＧ０１を受信すると、工程（Ｐ１０−２）でこのメッセージのホップバイホップオプションヘッダからパラメータを取得する。そして、工程（Ｐ１０−３）でトラフィックリスト５０を参照して、送信元ＩＰアドレスがＡＤＤＲ２０でマルチキャストＩＰアドレスがＡＤＤＲＭ１（マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１のＩＰアドレス）のエントリを検索する。
【００６０】
エントリがある（ＹＥＳ）と工程（Ｐ１０−４）に進み、検索したエントリにメッセージＭＳＧ０１を受信したインターフェイスがあるかどうかを調べる。インターフェイスがあると既に帯域が割り当てられているので、工程（Ｐ１０−１０）に遷移し、このメッセージを次のルータ（あるいは送信ホスト２０）に転送する。
【００６１】
インターフェイスがない場合、あるいは工程（Ｐ１０−３）でエントリがない場合は工程（Ｐ１０−５）に進み、メッセージＭＳＧ０１を受信したインターフェイスの帯域リスト６０を参照して、最大帯域６３と合計割り当て帯域６２の差、すなわち割り当てることができる使用可能帯域を優先度ＩＤ毎に計算する。計算した使用可能帯域をＢＷ１（優先度ＩＤ：ＰＲＩ０１）、ＢＷ２（優先度ＩＤ：ＰＲＩ０２）とする。
【００６２】
次に、工程（Ｐ１０−６）で、メッセージＭＳＧ０１のホップバイホップオプションヘッダ（ＨｂＨ）の帯域情報数７２が０であるかどうかを調べ、０であると（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１０−７）でホップバイホップオプションヘッダ（ＨｂＨ）に帯域情報を追加する。優先度ＩＤはＰＲＩ０１とＰＲＩ０２の２つなので、帯域情報数７２には２が格納される。また、帯域情報１の優先度ＩＤ、使用可能帯域幅をそれぞれＰＲＩ０１、ＢＷ１とし、帯域情報２の優先度ＩＤ、使用可能帯域幅をそれぞれＰＲＩ０２、ＢＷ２とする。そして、工程（Ｐ１０−１０）に進んでメッセージＭＳＧ０１を次のルータ（あるいはホスト２０）に転送する。
【００６３】
工程（Ｐ１０−６）で帯域情報数７２が０でないと（ＮＯ）、工程（Ｐ１０−８）で、工程（Ｐ１０―５）で計算した使用可能帯域ＢＷが、メッセージＭＳＧ０１のオプションヘッダの使用可能帯域幅よりも小さいかどうかをチェックし、小さいと（ＹＥＳ）工程（Ｐ１０−９）でオプションヘッダの使用可能帯域幅をＢＷで上書きする。大きいか等しいと（ＮＯ）、何もしない。このためオプションヘッダの使用可能帯域幅には、ルータ２２〜２５が使用できる最小の帯域幅が格納される。
【００６４】
工程（Ｐ１０−８）でＮＯの場合、あるいは工程（Ｐ１０−９）が終了すると工程（Ｐ１０−１０）に遷移する。ルータはメッセージＭＳＧ０１を次のルータ（あるいはホスト２０）に転送する。
【００６５】
図８に示したように、ルータ２４〜２２を経由した帯域調査メッセージＭＳＧ０１はホスト２０によって受信される。このときのホスト２０の動作を図１１フローチャートに示す。
【００６６】
図１１において、工程（Ｐ１１−１）でホスト２０が帯域調査メッセージＭＳＧ０１を受信すると、工程（Ｐ１１−２）でメッセージＭＳＧ０１に添付されたホップバイホップオプションヘッダから使用可能帯域幅を取り出す。図１０フローチャートで説明したように、この使用可能帯域幅には、各優先度ＩＤで割り当て可能な最小帯域が格納されている。例えば、優先度ＩＤがＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２の最小帯域がそれぞれＢＷ１、ＢＷ２とすると、帯域情報１、帯域情報２の優先度ＩＤにはそれぞれＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２が、使用可能帯域幅にはＢＷ１、ＢＷ２が格納される。
【００６７】
次に、工程（Ｐ１１−３）で、ホップバイホップオプションヘッダに格納されている使用可能帯域幅が、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するのに充分であるかどうかをチェックする。マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する為に必要な帯域を７００Ｋｂｐｓとすると、取り出した使用可能帯域幅と７００Ｋｂｐｓを比較する。
【００６８】
使用可能帯域幅が送信するために必要な帯域より大きいか等しいと（ＹＥＳ）、送信ホスト２０は充分な帯域を確保できると判断し、工程（Ｐ１１−４）で帯域通知メッセージＭＳＧ０２を、ルータ２２〜２５を経由してホスト２６に送信する。使用可能帯域幅が送信するために必要な帯域より小さいと（ＮＯ）、帯域通知メッセージＭＳＧ０２を送信しない。それ以降の処理を中止するか、送信量を減らす等の処理が取られる。なお、ＭＳＧ０２はルータ２２〜２５を経由しなくてもホスト２６に到達できればよい。
【００６９】
帯域通知メッセージＭＳＧ０２のペイロード構成を図１２に示す。帯域通知メッセージＭＳＧ０２のペイロードは、送信元ＩＰアドレス８０、マルチキャストＩＰアドレス８１、要求帯域８２、および優先度ＩＤ８３で構成される。送信元ＩＰアドレス８０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス８１にはＡＤＤＲＭ１が、要求帯域８２にはマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するために必要な帯域が、優先度ＩＤにはＰＲＩ０１が格納される。
【００７０】
図８に示すように、帯域通知メッセージＭＳＧ０２をしたホスト２６は、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信する。帯域設定メッセージＭＳＧ０３のホップバイホップオプションヘッダの構成は図１２と同じである。送信元ＩＰアドレス８０には送信ホスト２０のＩＰアドレスＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス８１にはＡＤＤＲＭ１が設定される。また、要求帯域８２にはマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の送信に必要な７００Ｋｂｐｓが、優先度ＩＤ８３にはＰＲＩ０１が設定される。
【００７１】
帯域設定メッセージＭＳＧ０３は、最短距離であるルータ２４〜２２をこの順に経由して、ホスト２０に到達する。ルータ２２〜２４が帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信したときの動作を、図１３フローチャートに示す。
【００７２】
図１３において、工程（Ｐ１３−１）で帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信すると、工程（Ｐ１３−２）でこのメッセージＭＳＧ０３のホップバイホップオプションヘッダからパラメータを取得する。
【００７３】
工程（Ｐ１３−３）で、トラフィックリスト５０を参照し、送信元ＩＰアドレス５１が送信ホスト２０のＩＰアドレスＡＤＤＲ２０で、マルチキャストＩＰアドレス５２がマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１のＩＰアドレスＡＤＤＲＭ１であるエントリを検索する。
【００７４】
エントリが存在しないと（ＮＯ）、工程（Ｐ１３−４）でトラフィックリスト５０にエントリを新規作成する。エントリの送信元ＩＰアドレス５１はＡＤＤＲ２０、マルチキャストＩＰアドレス５２はＡＤＤＲＭ１、要求帯域５３は７００Ｋｂｐｓ、優先度ＩＤ５４はＰＲＩ０１、インターフェイス数５５は０とする。インターフェイスリスト５６は存在しない。
【００７５】
次に、工程（Ｐ１３−６）でこのエントリのインターフェイス数５５を１増加させ、新たなインターフェイスを作成する。このインターフェイスのインターフェイスＩＤはメッセージＭＳＧ０３を受信したインターフェイスのＩＤとし、有効期限を１時間とする。そして、工程（Ｐ１３−７）で帯域リスト６０の合計割当帯域６２にマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するために必要な帯域（７００Ｋｂｐｓ）を加算する。なお、この有効期限はホスト２６が設定し、メッセージＭＳＧ０３に含めて送信するようにしてもよい。
【００７６】
工程（Ｐ１３−３）でエントリが存在するときは（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１３−５）でメッセージＭＳＧ０３を受信したインターフェイスが、このエントリのインターフェイスリスト５６にあるかどうかを検索する。インターフェイスがないときは（ＮＯ）、工程（Ｐ１３−６）、（Ｐ１３−７）を実行する。工程（Ｐ１３−７）の終了後、あるいは工程（Ｐ１３−５）でインターフェイスがあるときは（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１３−８）に遷移してメッセージＭＳＧ０３を次のルータあるいはホスト２０に転送する。
【００７７】
図８に示すように、ホスト２０は、メッセージＭＳＧ０３を受信すると、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の送信を開始する。このとき、ホスト２６は、例えばＭＬＤｖ２(Multicast Listener Discovery Version 2 : RFC 3810)のようなマルチキャストグループ管理プロトコルを使用して、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の受信宣言を行う。
【００７８】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１が伝送される経路は、ＰＩＭ−ＳＳＭを使用して確立する。ＰＩＭ−ＳＳＭによって確立されるマルチキャストトラフィックの経路は、ホスト２６からホスト２０へ向かうユニキャストトラフィックの経路を逆方向に辿る経路である。図１のネットワークでは、ホスト２６からホスト２０へ向かうユニキャスト最短経路はルータ２４、２３、２２を辿る経路なので、ＰＩＭ−ＳＳＭによって確立される経路は、ルータ２２、２３、２４を経由する。この経路は、帯域調査および帯域設定メッセージＭＳＧ０１、ＭＳＧ０３が辿る経路と一致する。
【００７９】
なお、帯域設定メッセージＭＳＧ０３が転送されると、ルータ２２〜２４にはそれぞれ７００Ｋｂｐｓの帯域が割り当てられる。このときの優先度ＩＤはＰＲＩ０１である。
【００８０】
次に、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の帯域設定が終了した後に、ホスト２１からホスト２７にマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を送信するための帯域設定について説明する。図１４に、メッセージの伝達手順を示す。手順は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を送受信するホストおよび途中経路のルータが異なることを除くと、図８の手順とほぼ同じである。
【００８１】
ホスト２７は、帯域調査メッセージＭＳＧ０１をルータ２４、２３を経由してホスト２１に送信する。メッセージＭＳＧ０１の宛先ＩＰアドレスは送信ホスト２１のＩＰアドレスであるＡＤＤＲ２１である。また、このメッセージＭＳＧ０１には、ホップバイホップオプションヘッダが添付される。ホップバイホップオプションヘッダの構成は図９と同じであり、送信元ＩＰアドレス７０にはＡＤＤＲ２１が、マルチキャストＩＰアドレス７１にはＡＤＤＲＭ２が格納される。帯域情報数７２は０であり、帯域情報７３は存在しない。
【００８２】
ルータ２３、２４がメッセージＭＳＧ０１を受信したときの動作は、図１０フローチャートと同じであるので、説明を省略する。但し、マルチキャストトラフィックはＭＣＡＳＴ０２、送信元ＩＰアドレスはＡＤＤＲ２１、マルチキャストＩＰアドレスはＡＤＤＲＭ２と読み替える。
【００８３】
ホスト２１はメッセージＭＳＧ０１を受信する。このときのホスト２１の動作は、図１１フローチャートと同じであるので、説明を省略する。ホスト２１は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を送信するための帯域を確保できると判断すると、帯域通知メッセージＭＳＧ０２をルータ２３、２４を経由してホスト２７に送信する。ホスト２７はこのメッセージＭＳＧ０２を受信する。
【００８４】
ホスト２７は、帯域通知メッセージＭＳＧ０２を受信すると、ホップバイホップオプションヘッダが添付された帯域設定メッセージＭＳＧ０３をホスト２１に送信する。ホップバイホップオプションヘッダの構成は図１２と同じである。図７の諸元に示すように、送信元ＩＰアドレス８０にはＡＤＤＲ２１が、マルチキャストＩＰアドレス８１にはＡＤＤＲＭ２が、要求帯域８２には１Ｍｂｐｓが、優先度ＩＤ８３にはＰＲＩ０２が格納される。
【００８５】
帯域設定メッセージＭＳＧ０３は最短ルートであるルータ２４、２３を経由して、ホスト２１に到達する。ルータ２３、２４がメッセージＭＳＧ０３を受信したときの動作は図１３フローチャートと同じであるので、説明を省略する。但し、マルチキャストトラフィックはＭＣＡＳＴ０２、送信元ＩＰアドレスはＡＤＤＲ２１、マルチキャストＩＰアドレスはＡＤＤＲＭ２、優先度ＩＤはＰＲＩ０２、要求帯域は１Ｍｂｐｓである。
【００８６】
図１４に示すように、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信すると、ホスト２１はマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を送信し、ホスト２７はこのマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を受信する。ホスト２７は、例えばＭＬＤｖ２のようなマルチキャストグループ管理プロトコルを使用して、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２の受信宣言を行う。また、ホスト２１とホスト２７までのマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２が通過する経路上のルータ２３、２４は、ＰＩＭ−ＳＳＭを使用して、ホスト２１からホスト２７までの経路を確立する。
【００８７】
帯域設定が終了した時点における各ルータの帯域設定は、
ルータ２２：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
ルータ２３：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２４：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
になる。なお、（）内は優先度ＩＤである。インターフェイス毎に割り当てられる帯域は異なる。たとえば、ルータ２４はホスト２６につながっているインターフェイスにＰＲＩ０１、ホスト２７につながっているインターフェイスにＰＲＩ０２の帯域が割り当てられる。
【００８８】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１、ＭＣＡＳＴ０２の帯域設定がされている状態で、ホスト２０からホスト２８にマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域設定を説明する。図１５に、メッセージの伝達手順を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を書略する。
【００８９】
ホスト２８は帯域調査メッセージＭＳＧ０１をホスト２０に送信し、ホスト２０はメッセージＭＳＧ０１を受信する。ホスト２０は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域が確保できると判断すると、帯域通知メッセージＭＳＧ０２をホスト２８に送信する。メッセージＭＳＧ０２を受信した受信ホスト２８は、メッセージＭＳＧ０１と同じ経路で帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信する。メッセージＭＳＧ０３を受信した送信ホスト２０は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する。メッセージＭＳＧ０１〜ＭＳＧ０３は、最短経路で転送される。
【００９０】
図１５において、受信ホスト２８は、ホップバイホップオプションヘッダが添付された帯域調査メッセージＭＳＧ０１を送信する。ホップバイホップオプションヘッダの構成は図９と同じであり、送信元ＩＰアドレス７０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス７１にはＡＤＤＲＭ１が格納される。また、帯域情報数７２は０であり、帯域情報７３は存在しない。
【００９１】
帯域調査メッセージＭＳＧ０１は、最短経路であるルータ２５、２３、２２を経由して送信ホスト２０で受信される。ルータ２５、２３、２２がメッセージＭＳＧ０１を受信したときの動作は図１０フローチャートと同じなので、説明を省略する。
【００９２】
帯域調査メッセージＭＳＧ０１を受信したホスト２０は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域が確保できると判断すると、帯域通知メッセージＭＳＧ０２をルータ２２、２３、２５を経由してホスト２８に送信する。ホスト２８は、帯域通知メッセージＭＳＧ０２を受信し、パラメータを取得する。
【００９３】
メッセージＭＳＧ０２を受信したホスト２８は、ホップバイホップオプションヘッダが添付された帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信する。このホップバイホップオプションヘッダの構成は図１２と同じであり、送信元ＩＰアドレス８０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス８１にはＡＤＤＲＭ１が、要求帯域８２には７００Ｋｂｐｓが、優先度ＩＤ８３にはＰＲＩ０１が格納される。
【００９４】
帯域設定メッセージＭＳＧ０３は、最短経路であるルータ２５、２３、２２を順に経由し、ホスト２０で受信される。ルータ２５、２３、２２が帯域設定メッセージを受信したときの動作は図１３フローチャートと同じなので、説明を省略する。ホスト２０は、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信すると、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する。
【００９５】
ホスト２８は、例えば例えばＭＬＤｖ２のようなマルチキャストグループ管理プロトコルを使用して、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の受信宣言を行う。また、ホスト２０とホスト２８までのマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１が通過する経路上のルータ２２、２３、２５は、ＰＩＭ−ＳＳＭを使用してホスト２０からホスト２８までの経路を確立する。
【００９６】
この時点での帯域設定は次のようになる。（）内は優先度ＩＤである。
ルータ２２：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
ルータ２３：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２４：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２５：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
なお、ルータ２３のＲＩ０１の帯域は、ホスト２６と２８に送信するマルチキャストトラフィックで重複している。
【００９７】
受信ホストがマルチキャストグループから脱退するときは、マルチキャストトラフィックを送信するホストから受信するホストまでの経路上の不要な帯域を開放する。以下、この帯域の開放手順を説明する。なお、図８、図１４、図１５の帯域設定が行われているものとし、ホスト２６がマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の帯域を開放するものとして説明する。
【００９８】
図１６に、ホスト２０からホスト２６に至る、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域を開放する帯域開放の手順を示す。ホスト２６はホップバイホップオプションヘッダが添付された帯域開放メッセージＭＳＧ０４を、ホスト２０に送信する。その際、ホスト２０に至る最短経路に位置するルータ２４、２３、２２を経由する。
【００９９】
図１７に、帯域開放メッセージＭＳＧ０４に添付されるホップバイホップオプションヘッダの構成を示す。オプションヘッダは送信元ＩＰアドレス９０、マルチキャストＩＰアドレス９１、およびオプション無効フラグ９２で構成される。送信時には、送信元ＩＰアドレス９０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス９１にはＡＤＤＲＭ１が、オプション無効フラグ９２には０が入っている。オプション無効フラグ９２が１になると、メッセージＭＳＧ０４を受信したルータはホップバイホップオプションの処理を行わない。
【０１００】
図１８フローチャートに、帯域開放メッセージＭＳＧ０４を受け取ったルータ２２〜２４の動作を示す。なお、ルータ２２〜２４をまとめてルータと称する。図１８において、工程（Ｐ１８−１）でルータがメッセージＭＳＧ０４を受信すると、工程（Ｐ１８−２）でホップバイホップオプションヘッダからパラメータを取得する。
【０１０１】
ルータは、工程（Ｐ１８−３）でオプション無効フラグ９２が１であるかどうかをチェックする。１でないと（ＮＯ）、工程（Ｐ１８−４）でトラフィックリスト５０を検索し、同じ送信元ＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスのエントリがあるかどうかを検索する。エントリがあると（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１８−５）でこのエントリのインターフェイスリスト５６に、帯域調査メッセージＭＳＧ０１を受信したインターフェイスがあるかどうかを検索する。
【０１０２】
インターフェイスがあると（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１８−６）でエントリのインターフェイス数５５から１を減じ、このインターフェイスを削除する。そして、工程（Ｐ１８−７）でエントリのインターフェイス数５５が０より大きいかをチェックし、０であると（ＮＯ）工程（Ｐ１８−８）でオプション無効フラグ９２を１にする。
【０１０３】
工程（Ｐ１８−７）でインターフェイス数５５が０より大きいか（ＹＥＳ）、または工程（Ｐ１８−８）が終了すると、工程（Ｐ１８−９）で帯域リスト６０の合計割当帯域６２から帯域（この場合は７００Ｋｂｐｓ）を減算し、工程（Ｐ１８−１１）でメッセージＭＳＧ０４を次のルータあるいはホスト２０に転送する。
【０１０４】
工程（Ｐ１８−３）でオプション無効フラグ９２が１のときは（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１８−１１）に遷移する。また、工程（Ｐ１８−４）でエントリがないか（ＮＯ）、あるいは工程（Ｐ１８−５）でインターフェイスリスト５６に該当するものがないと（ＮＯ）、工程（Ｐ１８−１０）に遷移してオプション無効フラグ９２を１にする。そして、工程（Ｐ１８−１１）に遷移して、メッセージＭＳＧ０４を転送する。
【０１０５】
なお、工程（Ｐ１８−５）でインターフェイスリスト５６に該当するものがないと、その時点で処理を中断してもよい。また、オプション無効フラグ９２が０であるとマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を受信するホストがないので、ホスト２０が受信したメッセージＭＳＧ０４中のオプション無効フラグ９２が０であると、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の送信を中止してもよい。
【０１０６】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の帯域が開放された後のルータ２２〜２５の帯域割り当て状況は下記になる。（）内は優先度ＩＤである。
ルータ２２：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
ルータ２３：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２４：１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２５：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
【０１０７】
なお、図８、図１４、図１５から明らかなように、マルチキャストトラフィックを送信するホストは、帯域調査メッセージＭＳＧ０１、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信する。これらのメッセージを受信することで、ホストはマルチキャストの帯域設定状況や受信ホストの数などを知ることができ、これらを管理することができる。
【０１０８】
マルチキャストトラフィックを受信するホストの管理とは、例えばマルチキャストトラフィックを送信するホストが、マルチキャストトラフィックを受信するホストのＩＰアドレスのリスト（リスナーリスト）を持ち、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信すると、前記リスナーリストの帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信したホストのＩＰアドレスに、設定された帯域を登録する。また、帯域開放メッセージＭＳＧ０４を受信すると、このメッセージのホップバイホップオプションヘッダのオプション無効フラグ９２が０のときに限り、前記リスナーリストのその帯域開放メッセージＭＳＧ０４を送信したホストのＩＰアドレスから開放された帯域を削除する。
【０１０９】
このようにすることにより、マルチキャストトラフィックを送信するホストは、マルチキャストトラフィックを受信するホストの管理を行うことができる。このリスナーリストはいろいろな用途に使用することができる。例えば、リスナーリストのＩＰアドレス数が０になったら、マルチキャストトラフィックの送信を中止することができる。
【０１１０】
また、前述の実施例では、マルチキャストの経路を設定する前の１回のみ、帯域調査メッセージＭＳＧ０１を送信してその帯域を確保するようにしていたが、マルチキャストトラフィックを受信するホストが定期的に帯域調査メッセージＭＳＧ０１を送信するようにすることもできる。
【０１１１】
このようにすることにより、マルチキャストトラフィックを送信するホストは、自身が送信するマルチキャストパケットのトラフィック使用状況を把握することができる。このため、トラフィックの使用状況によってマルチキャストトラフィックの送信を制限する等の対策を取ることができる。
【０１１２】
また、フィールドネットワークは、インターネットのように不特定多数の機器が接続される環境ではなく、またインターネットを経由する制御通信は少ないのが普通である。従って、外部からの攻撃に対しては、検疫ネットワーク、ファイアウオール、ＩＰＳ(Intrusion Prevention System)のようなフィールドネットワークが予めサポートしているセキュリティの仕組みで十分であると考えられる。
【０１１３】
マルチキャストトラフィックを送信するホストと受信するホストとの間では、例えばＩＫＥ(Internet Key Exchange : RFC 4109/RFC 4306)とＩＰｓｅｃ(Security Architecture for Internet Protocol : RFC 4301)の組み合わせ、またはＫＩＮＫ(Kerberized Internet Negotiation of Keys : RFC 4430)とＩＰｓｅｃの組み合わせなどによって認証を行うことができる。
【０１１４】
また、前述した実施例では、マルチキャストルーティングプロトコルにＰＩＭ−ＳＳＭを使用したが、このプロトコルに限られることはない。ＰＩＭ−ＳＳＭはマルチキャストトラフィックを受信するホストから送信するホストまでのユニキャストの経路を逆方向に辿る経路をマルチキャストの経路とするプロトコルであるが、ＰＩＭ−ＳＳＭと結果的に同じマルチキャスト経路を設定することができるプロトコルであれば、ＰＩＭ−ＳＳＭ以外のプロトコルを使用することができる。
【０１１５】
また、前述した実施例では、帯域開放メッセージＭＳＧ０４のホップバイホップオプションヘッダにオプション無効フラグ９２を設定し、このオプション無効フラグを１にすると、それ以降のルータはホップバイホップオプションヘッダを処理しないようにしたが、オプション無効フラグ９２を１にする代わりに、帯域開放メッセージＭＳＧ０４の転送を中止するようにすることもできる。
【０１１６】
このようにすると、マルチキャストトラフィックを送信するホストは帯域開放メッセージを受信しない場合もあるので、マルチキャストトラフィックを受信するホストの管理を行うことができないが、管理の必要がない場合はトラフィックを削減することができるという利点がある。
【０１１７】
さらに、本発明はネットワークスイッチにも適用することができる。ネットワークスイッチがトラフィックリスト５０、帯域リスト６０を保持し、マルチキャストトラフィックを受信するホストと送信するホストとの間で伝送される帯域調査メッセージＭＳＧ０１および帯域設定メッセージＭＳＧ０３をネットワークスイッチが中継する際に、これらのホップバイホップオプションを参照して、自身のトラフィックリスト５０および帯域リスト６０を更新するようにすればよい。この場合、ネットワークスイッチが中継器に相当する。
【０１１８】
なお、これらの実施例ではメッセージＭＳＧ０１〜０４にホップバイホップオプションヘッダを添付し、このオプションヘッダに情報を書き込むようにしたが、ホップバイホップオプションヘッダを使用しないようにすることもできる。
【０１１９】
また、必要がなければ、帯域削除メッセージによる帯域削除は行わなくてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
２０、２１、２６〜２８ ホスト
２２〜２５ ルータ
３０、４０ 通信部
３１ 送受信処理部
３２ 帯域指示部
４１ 転送処理部
４２ 帯域調整部
５０ トラフィックリスト
５１、７０、８０、９０ 送信元ＩＰアドレス
５２、７１、８１、９１ マルチキャストＩＰアドレス
５３、８２ 要求帯域
５４、６１、８３ 優先度ＩＤ
５５ インターフェイス数
５６ インターフェイスリスト
６０ 帯域リスト
６２ 合計割当帯域
６３ 最大帯域
７２ 帯域情報数
７３ 帯域情報
９２ オプション無効フラグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動的に伝送帯域の確認と確保を行うことができる、ＩＰｖ６(Internet Protocol Version 6)によるマルチキャスト配信システムに関し、特にプロセス制御システムで用いられるフィールドネットワークに用いて好適なマルチキャスト伝送帯域設定方法およびその配信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１９にＩＰネットワークの構成を示す。図１９において、１０、１１、１６〜１８はホスト、１２〜１５はルータである。ホスト１０、１１はそれぞれルータ１２、１３と接続されている。ルータ１２はルータ１３に接続され、ルータ１３はルータ１４と１５に接続されている。ルータ１４にはホスト１６と１７が接続されており、ルータ１５にはホスト１８が接続されている。
【０００３】
ホスト１０と１１はマルチキャストトラフィックを送信し、ホスト１６〜１８はマルチキャストトラフィックを受信する。ルータ１２〜１５はマルチキャストトラフィックを転送する。ルータ１２〜１５には、ネットワーク管理者によってマルチキャストトラフィックを転送するための伝送帯域が事前に設定されている。図１９では、ルータ１２〜１５に割り当てられているマルチキャストトラフィックの伝送帯域を１．５Ｍ（１５３６Ｋ）ｂｐｓとする。
【０００４】
ホスト１０が伝送量７００ｋｂｐｓのマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信し、受信ホスト１６がそれを受信するとする。マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１はルータ１２〜１４をこの順で経由して、受信ホスト１６に到達する。このとき、ルータ１２〜１４は割り当てられた伝送帯域１．５Ｍｂｐｓのうち、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１のために７００Ｋｂｐｓを使用する。
【０００５】
この状態で、ホスト１１が、ホスト１７に向けて１Ｍ（１０２４Ｋ）ｂｐｓの帯域を要するマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２の送信を開始する。ホスト１７は受信を開始する。
【０００６】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２は、ルータ１３、１４を経由して受信ホスト１７に到達する。このとき、ルータ１３、１４には１つのインターフェイスからマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１とＭＣＡＳＴ０２の両方を転送することになり、合計で７００Ｋｂｐｓ＋１０２４Ｋｂｐｓ＝１７２４Ｋｂｐｓの伝送帯域が必要になる。
【０００７】
しかし、ルータ１３、１４には１５３６Ｋｂｐｓの伝送帯域しか割り当てられていない。このため、１７２４−１５３６＝１８８Ｋｂｐｓ分のトラフィックが転送されず、廃棄される。
【０００８】
特許文献１および特許文献２には、利用者端末から送出された帯域情報に適合した帯域を確保することができるマルチキャスト配信の発明が記載されている。
【０００９】
特許文献１に記載された発明は、利用者端末装置に接続されるノード装置が帯域情報を含むマルチキャストグループ参加メッセージを利用者端末装置から受信し、受信した帯域情報に基づいて帯域を確保し、参加メッセージを上流のノード装置に送信する。この処理を順次行うことにより、コンテンツを配信するための帯域を確保する。
【００１０】
特許文献２に記載された発明は、コンテンツ送出装置に接続されるノード装置が、利用者端末装置に接続されたノード装置から帯域情報を含むマルチキャストグループ参加メッセージを受信すると、配信パスの経路を設定し、帯域情報を含む帯域確保起動メッセージを作成して、下流のノード装置に帯域確保起動メッセージを送信する。この処理を下流側ノード装置に対して順次行うことにより、ノード装置間の帯域を確保する。
【００１１】
特許文献１および２の第１の実施形態では、端末装置が送出するマルチキャストグループ参加メッセージとしてＩＧＭＰのＪｏｉｎメッセージに帯域情報を付加したものを用い、マルチキャストグループ離脱メッセージとしてＩＧＭＰのＬｅａｖｅメッセージに帯域情報を付加したものを用いる。また、ノード装置が送出するマルチキャストグループ参加メッセージＰＩＭのＪｏｉｎメッセージに帯域情報を付加したものを用いる。
【００１２】
また、第２の実施形態では、端末装置が送出するマルチキャストグループ参加メッセージとしてＩＧＭＰのＪｏｉｎメッセージを用い、参加メッセージの送出に続いてＲＳＶＰのＰＡＴＨメッセージに含まれる帯域情報を省いたメッセージである帯域確保起動メッセージ、およびＰＡＴＨメッセージと対で使用される帯域確報メッセージを用いる。また、マルチキャストグループ離脱メッセージとしてＩＧＭＰのＬｅａｖｅメッセージを用いる。この離脱メッセージの送出に続いて、帯域確保起動取り消しメッセージおよび帯域確保取り消しメッセージを用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−７４３０９号公報
【特許文献２】特開２００７−７４３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このようなマルチキャスト配信手法には、次のような課題があった。図１９のネットワークシステムでは、確保された伝送帯域を越えたトラフィックは廃棄される。フィールドネットワークにおいてマルチキャスト制御通信を行う場合は、送信ホストが送信するトラフィックを受信ホストが１００％正確に受信しなければならない。従って、トラフィックが廃棄される可能性があるネットワークは採用することができないという課題があった。
【００１５】
トラフィックが廃棄されないようにするためには、常に必要十分な伝送帯域を確保しておかなければならない。しかし、マルチキャストトラフィックは受信ホストが決まっておらず、かつ複数の受信ホストがマルチキャストトラフィックを受信する可能性があるので、どの場所にどの程度の伝送帯域を割り当てるかを事前に把握することは困難である。各ルータに多めに伝送帯域を設定することも考えられるが、余分な伝送帯域を確保することになり、ネットワーク資源に無駄が発生するという課題もあった。
【００１６】
また、帯域管理サーバを用いて伝送帯域を管理することも考えられるが、マルチキャストトラフィックの伝送経路を特定し、その伝送経路のみに必要な伝送帯域を動的に設定することは困難であるという課題もあった。
【００１７】
特許文献１、２に記載された発明は、動的に帯域を確保することができる。しかし、第１の実施形態では既存のＰＩＭ―ＳＭを改造しなければならないという課題があった。また、第２の実施形態は帯域制御をＲＳＶＰに依存しているが、ネットワーク全体の運用を考えると、ＤｉＦＦＳｅｒｖｅ(Differentiated Services : RFC2475)のような、より一般的でシンプルな優先制御を利用する方が望ましい。
【００１８】
さらに、特許文献１、２に記載された発明では、受信ホストが必要な帯域を指定するようになっている。これはマルチメディアコンテンツの配信サービスでは有効であるが、フィールドネットワークで用いるマルチキャスト制御通信では、送信ホストが送信するマルチキャストトラフィックを１００％正確に受信しなければならないので、必ずしも適切ではない場合がある。このため、送信ホストが帯域を設定する方が望ましいという課題もあった。
【００１９】
本発明の目的は、動的に伝送帯域の確認と確保を行うことができ、かつフィールドネットワークに適したマルチキャスト伝送帯域設定方法およびその配信システムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
マルチキャストトラフィックを送信する第１のホストと、このマルチキャストトラフィックを受信する第２のホストと、前記第１のホストと第２のホストの経路中に配置される中継器で構成されたネットワークにマルチキャストトラフィックを伝送するための帯域を設定するマルチキャスト伝送帯域設定方法において、
前記第２のホストが帯域調査メッセージを前記中継器を経由して前記第１のホストに送信し、前記中継器はこの帯域調査メッセージを受信すると、その中継器が使用できる帯域に関する情報を前記帯域調査メッセージに書き込む工程と、
前記帯域調査メッセージを受信した前記第１のホストは、この帯域調査メッセージを参照し、マルチキャストトラフィックを送信できる帯域が確保できると判断すると、前記第２のホストに帯域通知メッセージを送信する工程と、
前記帯域通知メッセージを受信した前記第２のホストは、マルチキャストトラフィックを伝送するための帯域を前記中継器に設定させる帯域設定メッセージを、前記中継器を経由して前記第１のホストに送信し、前記中継器は前記帯域設定メッセージを受信すると、マルチキャストトラフィックを送信するための帯域を設定する工程と、
を具備したものである。マルチキャストトラフィックが破棄されることがない。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第２のホストは、設定した帯域を開放する帯域開放メッセージを前記中継器に送信し、前記中継器は、この帯域開放メッセージを受信すると、該当する帯域を開放するようにしたものである。ネットワーク資源を有効に活用できる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２に記載の発明において、
前記帯域調査メッセージ、帯域通知メッセージ、帯域設定メッセージ、帯域開放メッセージはホップバイホップオプションヘッダを具備し、このホップバイホップオプションヘッダに必要な情報を格納するようにしたものである。既存のプロトコルを変更することなく使用できる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、
マルチキャストトラフィックを送信するホストと、このマルチキャストトラフィックを受信するホストと、これらのホスト間の経路中に配置される中継器で構成され、マルチキャストトラフィックを配信する配信システムにおいて、
中継器を経由して帯域調査メッセージを送信し、帯域通知メッセージを受信すると、前記中継器を経由して帯域設定メッセージを送信する第２のホストと、
前記帯域調査メッセージを受信すると、このメッセージの内容からマルチキャストトラフィックを送信できると判断すると帯域通知メッセージを前記第２のホストに送信し、帯域設定メッセージを受信すると、マルチキャストトラフィックを送信する第１のホストと、
帯域調査メッセージを受信すると使用できる帯域に関連する情報をこの帯域調査メッセージに書き込み、帯域設定メッセージを受信すると要求された帯域を設定する中継器と、
を具備したものである。マルチキャストトラフィックが破棄されることがない。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記第２のホストは、設定された帯域を開放する帯域開放メッセージを前記中継器に送信し、前記中継器は、前記帯域開放メッセージを受信すると、自身に設定された帯域を開放するようにしたものである。ネットワーク資源を有効に活用できる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、請求項４若しくは請求項５に記載の発明において、
前記帯域調査メッセージ、帯域通知メッセージ、帯域設定メッセージ、帯域開放メッセージはホップバイホップオプションヘッダを具備し、このホップバイホップオプションヘッダに必要な情報を格納するようにしたものである。既存のプロトコルを変更することなく使用できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば以下のような効果がある。
本発明によれば、マルチキャストトラフィックを受信する第２のホストが帯域調査メッセージを中継器を経由してマルチキャストトラフィックを送信する第１のホストに送信し、各中継器が確保できる帯域の最小値を調査する。第１のホストはマルチキャストトラフィックを送信できる帯域が確保できると判断すると帯域通知メッセージを第２のホストに送信し、第２のホストは帯域通知メッセージを受信すると要求帯域が書かれた帯域設定メッセージを送信し、中継器はこの要求帯域を設定するようにした。
【００２７】
中継器が設定できる帯域の最小値を調査し、マルチキャストトラフィックが送信できる帯域が確保できるときのみマルチキャストトラフィックを送信するようにしたので、マルチキャストトラフィックが破棄されることはない。このため、マルチキャストトラフィックを１００％確実に受信できるという効果がある。また、マルチキャストトラフィックを伝送するために必要な帯域に関する情報を持っているホストが帯域を指定できるという効果もある。
【００２８】
また、帯域削除メッセージを送信して不必要な帯域を削除できるので、ネットワーク資源の効率的な運用を図ることができるという効果もある。
【００２９】
さらに、ホップバイホップオプションヘッダを用いることにより、既存のプロトコルを変更することなく、かつ既存のマルチキャストグループ管理、マルチキャストルーティング、および帯域制御とは独立して動作する帯域設定、削除の仕組みを導入することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を適用するネットワークの構成図である。
【図２】本発明によるホストの構成図である。
【図３】本発明によるルータの構成図である。
【図４】トラフィックリストの構成図である。
【図５】帯域リストの構成図である。
【図６】帯域リストの初期状態を表す構成図である。
【図７】マルチキャストトラフィックの諸元を表す図である。
【図８】帯域を確保する手順を示す図である。
【図９】帯域調査メッセージのホップバイホップオプションヘッダの構成図である。
【図１０】帯域調査メッセージを受信したときのルータの動作を示すフローチャートである。
【図１１】帯域調査メッセージを受信したときの送信ホストの動作を示すフローチャートである。
【図１２】帯域通知、帯域設定メッセージのホップバイホップオプションヘッダの構成図である。
【図１３】帯域帯域設定メッセージを受信したときのルータの動作を示すフローチャートである。
【図１４】帯域を確保する手順を示す図である。
【図１５】帯域を確保する手順を示す図である。
【図１６】帯域を削除する手順を示す図である。
【図１７】帯域削除メッセージのホップバイホップオプションヘッダの構成図である。
【図１８】帯域削除メッセージを受信したときのルータの動作を表すフローチャートである、
【図１９】ネットワークの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１に、本発明を説明するためのネットワークの構成を示す。図１において、２０、２１、２６〜２８はホスト、２２〜２５はルータである。このネットワークは、図１９のネットワークと同じ構成を有している。ホスト２０はルータ２２〜２４を経由してマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１をホスト２６に送信する。また、ホスト２１はルータ２３、２４を経由してマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２をホスト２７に送信する。ルータ２２〜２５は、マルチキャストルーティングプロトコルとしてＰＩＭ−ＳＳＭ(Protocol Independent Multicast - Sparse Mode : RFC 4607)を用いる。
【００３２】
なお、マルチキャストトラフィックを送信するホスト２０、２１は第１のホスト、マルチキャストトラフィックを受信するホスト２６〜２８は第２のホストに相当する。また、ルータ２２〜２５は中継器に相当する。
【００３３】
図２にホスト２０、２１、２６〜２８の構成を示す。図２において、３０は通信部であり、伝送路（図示せず）に接続され、パケットの送受信を行う。３１は送受信処理部であり、通信部３０から送信するパケットを生成し、また通信部３０が受信したパケットを処理する。３２は帯域指示部であり、マルチキャストトラフィックを送信する帯域を設定するための処理を行う。
【００３４】
図３にルータの構成を示す。図３において、４０は通信部であり、図示しない伝送路に接続され、パケットの送受信を行う。通信部４０は２つ以上のインターフェイスを備えている。
【００３５】
４１は転送処理部であり、パケットのルーティングを行う。転送処理部４１は、マルチキャストルーティングのプロトコルとして、ＰＩＭ−ＳＳＭを使用する。なお、ＰＩＭ−ＳＳＭは、受信ホストから送信ホストまでのユニキャストの経路を逆方向にたどる経路を、マルチキャストの経路とするプロトコルである。
【００３６】
転送処理部４１はマルチキャストトラフィックをルーティングするためのルーティングテーブルを備えており、このルーティングテーブルを参照して、マルチキャストトラフィックの転送先を決定する。なお、ルーティングテーブルは既存のものを用いることができるので、ここでは言及しない。
【００３７】
４２は帯域調整部であり、マルチキャストトラフィックの伝送帯域を調整する。５０はトラフィックリストであり、ルータが現在転送可能なマルチキャストトラフィックのリストである。６０は帯域リストであり、インターフェイス毎に設けられ、伝送帯域の割り当て状況を示している。
【００３８】
図４にトラフィックリスト５０の構成を示す。図４において、トラフィックリスト５０は複数（図４ではエントリ１〜エントリｎのｎ個）のエントリで構成される。各エントリは、送信元ＩＰアドレス５１とマルチキャストＩＰアドレス５２の組み合わせをキーとして、要求帯域５３、優先度ＩＤ５４、インターフェイス数５５、インターフェイスリスト５６で構成される。
【００３９】
送信元ＩＰアドレス５１はマルチキャストグループの送信元のＩＰアドレスを示しており、マルチキャストアドレスＩＰアドレス５２はマルチキャストグループの宛先となるＩＰアドレスを示している。要求帯域５３は、このマルチキャストトラフィックを伝送するために必要な帯域を示しており、優先度ＩＤ５４はこのマルチキャストトラフィックに割り当てられた優先度ＩＤを示している。
【００４０】
インターフェイス数５５はインターフェイスリストのエントリ数を表している。このインターフェイス数５５が０になると、このインターフェイス数が含まれるエントリが削除される。例えば、エントリ１内のインターフェイス数５５が０になると、エントリ１が削除され、後述する帯域リストの合計割当帯域から要求帯域が減算される。
【００４１】
インターフェイスリスト５６は、マルチキャストトラフィックを送信するインターフェイスのリストである。ルータは、このインターフェイスリスト５６に存在するインターフェイスからのみマルチキャストを送信することができる。
【００４２】
インターフェイスリスト５６はインターフェイス数５５の数のエントリを有している。各エントリには、インターフェイスＩＤをキーにして有効期限が含まれる。インターフェイスＩＤは、インターフェイス毎に付与される重複しない識別子である。インターフェイスＩＤは、同じルータ内では一意でなければならない。
【００４３】
インターフェイスリスト５６内の有効期限は、このインターフェイスがマルチキャストを送信することができる期間を表している。この有効期限を過ぎると、インターフェイスリスト５６から対応するインターフェイスのエントリが自動的に削除され、インターフェイス数５５がデクリメントされる。
【００４４】
図５に、帯域リスト６０の構成を示す。図５において、帯域リスト６０は伝送帯域の割り当て状況を示したリストである。ルータはインターフェイス毎に帯域リスト６０を保持しており、この帯域リスト６０を参照してマルチキャストトラフィックの伝送帯域を制御する。帯域リスト６０が更新されると、ルータの帯域制御にも即座に反映される。
【００４５】
帯域リスト６０は複数のエントリを有している。このエントリは、ネットワークで定義された優先度ＩＤの数だけ存在し、ネットワーク内で優先度の定義が変更にならない限り、増減されない。
【００４６】
各エントリは、優先度ＩＤ６１をキーにして合計割当帯域６２、および最大帯域６３で構成される。優先度ＩＤ６１はこのネットワークで定義されている優先度ＩＤである。合計割当帯域６２は、当該インターフェイスに現在割り当てられている帯域の合計を表している。図４のインターフェイス数５５が０になると、合計割当帯域６２から要求帯域５３を減算する。
【００４７】
最大帯域６３は、この優先度のトラフィックのためにインターフェイスが割り当てることができる最大の帯域を表している。最大帯域６３は、システムが稼働する前に予め設定しておく。
【００４８】
図６に、２つのインターフェイスを有するルータに用いる帯域リストの初期状態の例を示す。この帯域リストはエントリ１とエントリ２の２つのエントリを備えている。エントリ１、エントリ２の優先度ＩＤはそれぞれＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２に、最大帯域はいずれも５Ｍｂｐｓに設定されている。初期状態なので、いずれのエントリの合計割当帯域も０ｂｐｓである。
【００４９】
次に、この実施例の動作を説明する。なお、図１のネットワークを使用し、ホスト２０、２１、２６、２７に設定されているＩＰアドレスをそれぞれＡＤＤＲ２０、ＡＤＤＲ２１、ＡＤＤＲ２６、ＡＤＤＲ２７とする。
【００５０】
ホスト２０、２１が送信するマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１、ＭＣＡＳＴ０２の諸元を図７に示す。マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１、ＭＣＡＳＴ０２の送信元ＩＰアドレスはそれぞれＡＤＤＲ２０、ＡＤＤＲ２１、マルチキャストＩＰアドレスはそれぞれＡＤＤＲＭ１、ＡＤＤＲＭ２、必要な帯域はそれぞれ７００Ｋｂｐｓ、１Ｍｂｐｓ、優先度ＩＤはそれぞれＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２に設定されている。
【００５１】
また、以下の４つの前提条件を設ける。
（１）マルチキャスト通信方式は、ＰＩＭ−ＳＳＭを用いる。
（２）全てのホスト（２０、２１、２６〜２８）およびルータ（２２〜２５）は、同じ帯域制御および優先制御のポリシーに従って運用される。図７の例では、ルータ２２〜２５はＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２の優先度ＩＤのいずれかに対応した帯域を割り当てることができる。例えば帯域制御にＤｉｆｆＳｅｒｖ(Differentiated Services : RFC 2475)を使用する場合、優先度ＩＤはＤＳＣＰ(DiffServ Code Point)に相当する。また、帯域が設定されていないトラフィックは、全てベストエフォートのトラフィックとして扱われる。すなわち、能力を越えた要求はエラーの通知および再処理がされず、捨てられる。
（３）全てのルータ２２〜２５は、初期状態ではトラフィックリスト５０にエントリを有していない。また、初期状態で図６の帯域リストが設定される。
（４）マルチキャストトラフィックを受信するホスト２６〜２８は、自身が受信したいマルチキャストトラフィックのマルチキャストＩＰアドレスと送信元ＩＰアドレスを知っている必要はあるが、そのマルチキャストトラフィックに必要な帯域と優先度ＩＤを知っている必要はない。
【００５２】
図８に、ホスト２０からホスト２６にマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する手順を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。このマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１は、ホスト２０からルータ２２、２３、２４を経由してホスト２６で受信される。このルートは最短経路である。
【００５３】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する前に、送信に必要な帯域を確保しなければならない。このため、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を受信するホスト２６は、ルータ２２〜２５を経由して帯域調査メッセージＭＳＧ０１をホスト２０（ＩＰアドレス：ＡＤＤＲ２０）に送信し、確保可能な帯域をホスト２０に報告する。ホスト２０は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信可能と判断すると、ルータ２２〜２４を経由してホスト２６に帯域通知メッセージＭＳＧ０２を送信して、必要な帯域を通知する。
【００５４】
ホスト２６は、メッセージＭＳＧ０２を受信すると、ルータ２２〜２５を経由して帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信ホスト２０に送信する。これによって、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域が設定される。ホスト２０は、メッセージＭSＧ０３を受信すると、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する。
【００５５】
メッセージＭＳＧ０１、ＭＳＧ０３には、Ｉｐｖ６(RFC 2460)において標準で規定されているホップバイホップオプションヘッダが添付される。ホップバイホップオプションヘッダは、パケットの経路にある全ノードによって調査されなければならないオプション情報を伝送するために用いられるヘッダである。通常、ルータはパケットの宛先を見て転送するだけであるが、ホップバイホップオプションヘッダを付けると、オプションヘッダの中味をも処理する。
【００５６】
図９に帯域調査メッセージＭＳＧ０１のホップバイホップオプションヘッダの構成を示す。図９において、ホップバイホップオプションヘッダは送信元ＩＰアドレス７０、マルチキャストＩＰアドレス７１、帯域情報数７２、帯域情報７３で構成される。帯域情報７３は優先度ＩＤの数だけ作成され、優先度ＩＤと使用可能帯域幅で構成される。
【００５７】
メッセージＭＳＧ０１はマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するためのものであるので、図７から送信元ＩＰアドレスはＡＤＤＲ２０、マルチキャストＩＰアドレスはＡＤＤＲＭ１である。ホスト２６から送信される時点では、ホップバイホップオプションヘッダの送信元ＩＰアドレス７０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス７１にはＡＤＤＲＭ１が、帯域情報数７２には０が入っている。帯域情報７３は存在しない。
【００５８】
図１０は、ルータ２２〜２５が帯域調査メッセージＭＳＧ０１を受信したときの動作を示すフローチャートである。なお、このメッセージＭＳＧ０１は図９のホップバイホップオプションヘッダを備えている。また、ルータ２２〜２５の動作は同じなので、単にルータとする。
【００５９】
図１０において、工程（Ｐ１０−１）でメッセージＭＳＧ０１を受信すると、工程（Ｐ１０−２）でこのメッセージのホップバイホップオプションヘッダからパラメータを取得する。そして、工程（Ｐ１０−３）でトラフィックリスト５０を参照して、送信元ＩＰアドレスがＡＤＤＲ２０でマルチキャストＩＰアドレスがＡＤＤＲＭ１（マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１のＩＰアドレス）のエントリを検索する。
【００６０】
エントリがある（ＹＥＳ）と工程（Ｐ１０−４）に進み、検索したエントリにメッセージＭＳＧ０１を受信したインターフェイスがあるかどうかを調べる。インターフェイスがあると既に帯域が割り当てられているので、工程（Ｐ１０−１０）に遷移し、このメッセージを次のルータ（あるいは送信ホスト２０）に転送する。
【００６１】
インターフェイスがない場合、あるいは工程（Ｐ１０−３）でエントリがない場合は工程（Ｐ１０−５）に進み、メッセージＭＳＧ０１を受信したインターフェイスの帯域リスト６０を参照して、最大帯域６３と合計割り当て帯域６２の差、すなわち割り当てることができる使用可能帯域を優先度ＩＤ毎に計算する。計算した使用可能帯域をＢＷ１（優先度ＩＤ：ＰＲＩ０１）、ＢＷ２（優先度ＩＤ：ＰＲＩ０２）とする。
【００６２】
次に、工程（Ｐ１０−６）で、メッセージＭＳＧ０１のホップバイホップオプションヘッダ（ＨｂＨ）の帯域情報数７２が０であるかどうかを調べ、０であると（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１０−７）でホップバイホップオプションヘッダ（ＨｂＨ）に帯域情報を追加する。優先度ＩＤはＰＲＩ０１とＰＲＩ０２の２つなので、帯域情報数７２には２が格納される。また、帯域情報１の優先度ＩＤ、使用可能帯域幅をそれぞれＰＲＩ０１、ＢＷ１とし、帯域情報２の優先度ＩＤ、使用可能帯域幅をそれぞれＰＲＩ０２、ＢＷ２とする。そして、工程（Ｐ１０−１０）に進んでメッセージＭＳＧ０１を次のルータ（あるいはホスト２０）に転送する。
【００６３】
工程（Ｐ１０−６）で帯域情報数７２が０でないと（ＮＯ）、工程（Ｐ１０−８）で、工程（Ｐ１０―５）で計算した使用可能帯域ＢＷが、メッセージＭＳＧ０１のオプションヘッダの使用可能帯域幅よりも小さいかどうかをチェックし、小さいと（ＹＥＳ）工程（Ｐ１０−９）でオプションヘッダの使用可能帯域幅をＢＷで上書きする。大きいか等しいと（ＮＯ）、何もしない。このためオプションヘッダの使用可能帯域幅には、ルータ２２〜２５が使用できる最小の帯域幅が格納される。
【００６４】
工程（Ｐ１０−８）でＮＯの場合、あるいは工程（Ｐ１０−９）が終了すると工程（Ｐ１０−１０）に遷移する。ルータはメッセージＭＳＧ０１を次のルータ（あるいはホスト２０）に転送する。
【００６５】
図８に示したように、ルータ２４〜２２を経由した帯域調査メッセージＭＳＧ０１はホスト２０によって受信される。このときのホスト２０の動作を図１１フローチャートに示す。
【００６６】
図１１において、工程（Ｐ１１−１）でホスト２０が帯域調査メッセージＭＳＧ０１を受信すると、工程（Ｐ１１−２）でメッセージＭＳＧ０１に添付されたホップバイホップオプションヘッダから使用可能帯域幅を取り出す。図１０フローチャートで説明したように、この使用可能帯域幅には、各優先度ＩＤで割り当て可能な最小帯域が格納されている。例えば、優先度ＩＤがＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２の最小帯域がそれぞれＢＷ１、ＢＷ２とすると、帯域情報１、帯域情報２の優先度ＩＤにはそれぞれＰＲＩ０１、ＰＲＩ０２が、使用可能帯域幅にはＢＷ１、ＢＷ２が格納される。
【００６７】
次に、工程（Ｐ１１−３）で、ホップバイホップオプションヘッダに格納されている使用可能帯域幅が、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するのに充分であるかどうかをチェックする。マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する為に必要な帯域を７００Ｋｂｐｓとすると、取り出した使用可能帯域幅と７００Ｋｂｐｓを比較する。
【００６８】
使用可能帯域幅が送信するために必要な帯域より大きいか等しいと（ＹＥＳ）、送信ホスト２０は充分な帯域を確保できると判断し、工程（Ｐ１１−４）で帯域通知メッセージＭＳＧ０２を、ルータ２２〜２５を経由してホスト２６に送信する。使用可能帯域幅が送信するために必要な帯域より小さいと（ＮＯ）、帯域通知メッセージＭＳＧ０２を送信しない。それ以降の処理を中止するか、送信量を減らす等の処理が取られる。なお、ＭＳＧ０２はルータ２２〜２５を経由しなくてもホスト２６に到達できればよい。
【００６９】
帯域通知メッセージＭＳＧ０２のペイロード構成を図１２に示す。帯域通知メッセージＭＳＧ０２のペイロードは、送信元ＩＰアドレス８０、マルチキャストＩＰアドレス８１、要求帯域８２、および優先度ＩＤ８３で構成される。送信元ＩＰアドレス８０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス８１にはＡＤＤＲＭ１が、要求帯域８２にはマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するために必要な帯域が、優先度ＩＤにはＰＲＩ０１が格納される。
【００７０】
図８に示すように、帯域通知メッセージＭＳＧ０２をしたホスト２６は、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信する。帯域設定メッセージＭＳＧ０３のホップバイホップオプションヘッダの構成は図１２と同じである。送信元ＩＰアドレス８０には送信ホスト２０のＩＰアドレスＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス８１にはＡＤＤＲＭ１が設定される。また、要求帯域８２にはマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の送信に必要な７００Ｋｂｐｓが、優先度ＩＤ８３にはＰＲＩ０１が設定される。
【００７１】
帯域設定メッセージＭＳＧ０３は、最短距離であるルータ２４〜２２をこの順に経由して、ホスト２０に到達する。ルータ２２〜２４が帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信したときの動作を、図１３フローチャートに示す。
【００７２】
図１３において、工程（Ｐ１３−１）で帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信すると、工程（Ｐ１３−２）でこのメッセージＭＳＧ０３のホップバイホップオプションヘッダからパラメータを取得する。
【００７３】
工程（Ｐ１３−３）で、トラフィックリスト５０を参照し、送信元ＩＰアドレス５１が送信ホスト２０のＩＰアドレスＡＤＤＲ２０で、マルチキャストＩＰアドレス５２がマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１のＩＰアドレスＡＤＤＲＭ１であるエントリを検索する。
【００７４】
エントリが存在しないと（ＮＯ）、工程（Ｐ１３−４）でトラフィックリスト５０にエントリを新規作成する。エントリの送信元ＩＰアドレス５１はＡＤＤＲ２０、マルチキャストＩＰアドレス５２はＡＤＤＲＭ１、要求帯域５３は７００Ｋｂｐｓ、優先度ＩＤ５４はＰＲＩ０１、インターフェイス数５５は０とする。インターフェイスリスト５６は存在しない。
【００７５】
次に、工程（Ｐ１３−６）でこのエントリのインターフェイス数５５を１増加させ、新たなインターフェイスを作成する。このインターフェイスのインターフェイスＩＤはメッセージＭＳＧ０３を受信したインターフェイスのＩＤとし、有効期限を１時間とする。そして、工程（Ｐ１３−７）で帯域リスト６０の合計割当帯域６２にマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するために必要な帯域（７００Ｋｂｐｓ）を加算する。なお、この有効期限はホスト２６が設定し、メッセージＭＳＧ０３に含めて送信するようにしてもよい。
【００７６】
工程（Ｐ１３−３）でエントリが存在するときは（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１３−５）でメッセージＭＳＧ０３を受信したインターフェイスが、このエントリのインターフェイスリスト５６にあるかどうかを検索する。インターフェイスがないときは（ＮＯ）、工程（Ｐ１３−６）、（Ｐ１３−７）を実行する。工程（Ｐ１３−７）の終了後、あるいは工程（Ｐ１３−５）でインターフェイスがあるときは（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１３−８）に遷移してメッセージＭＳＧ０３を次のルータあるいはホスト２０に転送する。
【００７７】
図８に示すように、ホスト２０は、メッセージＭＳＧ０３を受信すると、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の送信を開始する。このとき、ホスト２６は、例えばＭＬＤｖ２(Multicast Listener Discovery Version 2 : RFC 3810)のようなマルチキャストグループ管理プロトコルを使用して、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の受信宣言を行う。
【００７８】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１が伝送される経路は、ＰＩＭ−ＳＳＭを使用して確立する。ＰＩＭ−ＳＳＭによって確立されるマルチキャストトラフィックの経路は、ホスト２６からホスト２０へ向かうユニキャストトラフィックの経路を逆方向に辿る経路である。図１のネットワークでは、ホスト２６からホスト２０へ向かうユニキャスト最短経路はルータ２４、２３、２２を辿る経路なので、ＰＩＭ−ＳＳＭによって確立される経路は、ルータ２２、２３、２４を経由する。この経路は、帯域調査および帯域設定メッセージＭＳＧ０１、ＭＳＧ０３が辿る経路と一致する。
【００７９】
なお、帯域設定メッセージＭＳＧ０３が転送されると、ルータ２２〜２４にはそれぞれ７００Ｋｂｐｓの帯域が割り当てられる。このときの優先度ＩＤはＰＲＩ０１である。
【００８０】
次に、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の帯域設定が終了した後に、ホスト２１からホスト２７にマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を送信するための帯域設定について説明する。図１４に、メッセージの伝達手順を示す。手順は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を送受信するホストおよび途中経路のルータが異なることを除くと、図８の手順とほぼ同じである。
【００８１】
ホスト２７は、帯域調査メッセージＭＳＧ０１をルータ２４、２３を経由してホスト２１に送信する。メッセージＭＳＧ０１の宛先ＩＰアドレスは送信ホスト２１のＩＰアドレスであるＡＤＤＲ２１である。また、このメッセージＭＳＧ０１には、ホップバイホップオプションヘッダが添付される。ホップバイホップオプションヘッダの構成は図９と同じであり、送信元ＩＰアドレス７０にはＡＤＤＲ２１が、マルチキャストＩＰアドレス７１にはＡＤＤＲＭ２が格納される。帯域情報数７２は０であり、帯域情報７３は存在しない。
【００８２】
ルータ２３、２４がメッセージＭＳＧ０１を受信したときの動作は、図１０フローチャートと同じであるので、説明を省略する。但し、マルチキャストトラフィックはＭＣＡＳＴ０２、送信元ＩＰアドレスはＡＤＤＲ２１、マルチキャストＩＰアドレスはＡＤＤＲＭ２と読み替える。
【００８３】
ホスト２１はメッセージＭＳＧ０１を受信する。このときのホスト２１の動作は、図１１フローチャートと同じであるので、説明を省略する。ホスト２１は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を送信するための帯域を確保できると判断すると、帯域通知メッセージＭＳＧ０２をルータ２３、２４を経由してホスト２７に送信する。ホスト２７はこのメッセージＭＳＧ０２を受信する。
【００８４】
ホスト２７は、帯域通知メッセージＭＳＧ０２を受信すると、ホップバイホップオプションヘッダが添付された帯域設定メッセージＭＳＧ０３をホスト２１に送信する。ホップバイホップオプションヘッダの構成は図１２と同じである。図７の諸元に示すように、送信元ＩＰアドレス８０にはＡＤＤＲ２１が、マルチキャストＩＰアドレス８１にはＡＤＤＲＭ２が、要求帯域８２には１Ｍｂｐｓが、優先度ＩＤ８３にはＰＲＩ０２が格納される。
【００８５】
帯域設定メッセージＭＳＧ０３は最短ルートであるルータ２４、２３を経由して、ホスト２１に到達する。ルータ２３、２４がメッセージＭＳＧ０３を受信したときの動作は図１３フローチャートと同じであるので、説明を省略する。但し、マルチキャストトラフィックはＭＣＡＳＴ０２、送信元ＩＰアドレスはＡＤＤＲ２１、マルチキャストＩＰアドレスはＡＤＤＲＭ２、優先度ＩＤはＰＲＩ０２、要求帯域は１Ｍｂｐｓである。
【００８６】
図１４に示すように、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信すると、ホスト２１はマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を送信し、ホスト２７はこのマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２を受信する。ホスト２７は、例えばＭＬＤｖ２のようなマルチキャストグループ管理プロトコルを使用して、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２の受信宣言を行う。また、ホスト２１とホスト２７までのマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０２が通過する経路上のルータ２３、２４は、ＰＩＭ−ＳＳＭを使用して、ホスト２１からホスト２７までの経路を確立する。
【００８７】
帯域設定が終了した時点における各ルータの帯域設定は、
ルータ２２：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
ルータ２３：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２４：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
になる。なお、（）内は優先度ＩＤである。インターフェイス毎に割り当てられる帯域は異なる。たとえば、ルータ２４はホスト２６につながっているインターフェイスにＰＲＩ０１、ホスト２７につながっているインターフェイスにＰＲＩ０２の帯域が割り当てられる。
【００８８】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１、ＭＣＡＳＴ０２の帯域設定がされている状態で、ホスト２０からホスト２８にマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域設定を説明する。図１５に、メッセージの伝達手順を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を書略する。
【００８９】
ホスト２８は帯域調査メッセージＭＳＧ０１をホスト２０に送信し、ホスト２０はメッセージＭＳＧ０１を受信する。ホスト２０は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域が確保できると判断すると、帯域通知メッセージＭＳＧ０２をホスト２８に送信する。メッセージＭＳＧ０２を受信した受信ホスト２８は、メッセージＭＳＧ０１と同じ経路で帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信する。メッセージＭＳＧ０３を受信した送信ホスト２０は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する。メッセージＭＳＧ０１〜ＭＳＧ０３は、最短経路で転送される。
【００９０】
図１５において、受信ホスト２８は、ホップバイホップオプションヘッダが添付された帯域調査メッセージＭＳＧ０１を送信する。ホップバイホップオプションヘッダの構成は図９と同じであり、送信元ＩＰアドレス７０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス７１にはＡＤＤＲＭ１が格納される。また、帯域情報数７２は０であり、帯域情報７３は存在しない。
【００９１】
帯域調査メッセージＭＳＧ０１は、最短経路であるルータ２５、２３、２２を経由して送信ホスト２０で受信される。ルータ２５、２３、２２がメッセージＭＳＧ０１を受信したときの動作は図１０フローチャートと同じなので、説明を省略する。
【００９２】
帯域調査メッセージＭＳＧ０１を受信したホスト２０は、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域が確保できると判断すると、帯域通知メッセージＭＳＧ０２をルータ２２、２３、２５を経由してホスト２８に送信する。ホスト２８は、帯域通知メッセージＭＳＧ０２を受信し、パラメータを取得する。
【００９３】
メッセージＭＳＧ０２を受信したホスト２８は、ホップバイホップオプションヘッダが添付された帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信する。このホップバイホップオプションヘッダの構成は図１２と同じであり、送信元ＩＰアドレス８０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス８１にはＡＤＤＲＭ１が、要求帯域８２には７００Ｋｂｐｓが、優先度ＩＤ８３にはＰＲＩ０１が格納される。
【００９４】
帯域設定メッセージＭＳＧ０３は、最短経路であるルータ２５、２３、２２を順に経由し、ホスト２０で受信される。ルータ２５、２３、２２が帯域設定メッセージを受信したときの動作は図１３フローチャートと同じなので、説明を省略する。ホスト２０は、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信すると、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信する。
【００９５】
ホスト２８は、例えば例えばＭＬＤｖ２のようなマルチキャストグループ管理プロトコルを使用して、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の受信宣言を行う。また、ホスト２０とホスト２８までのマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１が通過する経路上のルータ２２、２３、２５は、ＰＩＭ−ＳＳＭを使用してホスト２０からホスト２８までの経路を確立する。
【００９６】
この時点での帯域設定は次のようになる。（）内は優先度ＩＤである。
ルータ２２：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
ルータ２３：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２４：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２５：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
なお、ルータ２３のＲＩ０１の帯域は、ホスト２６と２８に送信するマルチキャストトラフィックで重複している。
【００９７】
受信ホストがマルチキャストグループから脱退するときは、マルチキャストトラフィックを送信するホストから受信するホストまでの経路上の不要な帯域を開放する。以下、この帯域の開放手順を説明する。なお、図８、図１４、図１５の帯域設定が行われているものとし、ホスト２６がマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の帯域を開放するものとして説明する。
【００９８】
図１６に、ホスト２０からホスト２６に至る、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を送信するための帯域を開放する帯域開放の手順を示す。ホスト２６はホップバイホップオプションヘッダが添付された帯域開放メッセージＭＳＧ０４を、ホスト２０に送信する。その際、ホスト２０に至る最短経路に位置するルータ２４、２３、２２を経由する。
【００９９】
図１７に、帯域開放メッセージＭＳＧ０４に添付されるホップバイホップオプションヘッダの構成を示す。オプションヘッダは送信元ＩＰアドレス９０、マルチキャストＩＰアドレス９１、およびオプション無効フラグ９２で構成される。送信時には、送信元ＩＰアドレス９０にはＡＤＤＲ２０が、マルチキャストＩＰアドレス９１にはＡＤＤＲＭ１が、オプション無効フラグ９２には０が入っている。オプション無効フラグ９２が１になると、メッセージＭＳＧ０４を受信したルータはホップバイホップオプションの処理を行わない。
【０１００】
図１８フローチャートに、帯域開放メッセージＭＳＧ０４を受け取ったルータ２２〜２４の動作を示す。なお、ルータ２２〜２４をまとめてルータと称する。図１８において、工程（Ｐ１８−１）でルータがメッセージＭＳＧ０４を受信すると、工程（Ｐ１８−２）でホップバイホップオプションヘッダからパラメータを取得する。
【０１０１】
ルータは、工程（Ｐ１８−３）でオプション無効フラグ９２が１であるかどうかをチェックする。１でないと（ＮＯ）、工程（Ｐ１８−４）でトラフィックリスト５０を検索し、同じ送信元ＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスのエントリがあるかどうかを検索する。エントリがあると（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１８−５）でこのエントリのインターフェイスリスト５６に、帯域調査メッセージＭＳＧ０１を受信したインターフェイスがあるかどうかを検索する。
【０１０２】
インターフェイスがあると（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１８−６）でエントリのインターフェイス数５５から１を減じ、このインターフェイスを削除する。そして、工程（Ｐ１８−７）でエントリのインターフェイス数５５が０より大きいかをチェックし、０であると（ＮＯ）工程（Ｐ１８−８）でオプション無効フラグ９２を１にする。
【０１０３】
工程（Ｐ１８−７）でインターフェイス数５５が０より大きいか（ＹＥＳ）、または工程（Ｐ１８−８）が終了すると、工程（Ｐ１８−９）で帯域リスト６０の合計割当帯域６２から帯域（この場合は７００Ｋｂｐｓ）を減算し、工程（Ｐ１８−１１）でメッセージＭＳＧ０４を次のルータあるいはホスト２０に転送する。
【０１０４】
工程（Ｐ１８−３）でオプション無効フラグ９２が１のときは（ＹＥＳ）、工程（Ｐ１８−１１）に遷移する。また、工程（Ｐ１８−４）でエントリがないか（ＮＯ）、あるいは工程（Ｐ１８−５）でインターフェイスリスト５６に該当するものがないと（ＮＯ）、工程（Ｐ１８−１０）に遷移してオプション無効フラグ９２を１にする。そして、工程（Ｐ１８−１１）に遷移して、メッセージＭＳＧ０４を転送する。
【０１０５】
なお、工程（Ｐ１８−５）でインターフェイスリスト５６に該当するものがないと、その時点で処理を中断してもよい。また、オプション無効フラグ９２が０であるとマルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１を受信するホストがないので、ホスト２０が受信したメッセージＭＳＧ０４中のオプション無効フラグ９２が０であると、マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の送信を中止してもよい。
【０１０６】
マルチキャストトラフィックＭＣＡＳＴ０１の帯域が開放された後のルータ２２〜２５の帯域割り当て状況は下記になる。（）内は優先度ＩＤである。
ルータ２２：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
ルータ２３：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）、１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２４：１Ｍｂｐｓ（ＰＲＩ０２）
ルータ２５：７００Ｋｂｐｓ（ＰＲＩ０１）
【０１０７】
なお、図８、図１４、図１５から明らかなように、マルチキャストトラフィックを送信するホストは、帯域調査メッセージＭＳＧ０１、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信する。これらのメッセージを受信することで、ホストはマルチキャストの帯域設定状況や受信ホストの数などを知ることができ、これらを管理することができる。
【０１０８】
マルチキャストトラフィックを受信するホストの管理とは、例えばマルチキャストトラフィックを送信するホストが、マルチキャストトラフィックを受信するホストのＩＰアドレスのリスト（リスナーリスト）を持ち、帯域設定メッセージＭＳＧ０３を受信すると、前記リスナーリストの帯域設定メッセージＭＳＧ０３を送信したホストのＩＰアドレスに、設定された帯域を登録する。また、帯域開放メッセージＭＳＧ０４を受信すると、このメッセージのホップバイホップオプションヘッダのオプション無効フラグ９２が０のときに限り、前記リスナーリストのその帯域開放メッセージＭＳＧ０４を送信したホストのＩＰアドレスから開放された帯域を削除する。
【０１０９】
このようにすることにより、マルチキャストトラフィックを送信するホストは、マルチキャストトラフィックを受信するホストの管理を行うことができる。このリスナーリストはいろいろな用途に使用することができる。例えば、リスナーリストのＩＰアドレス数が０になったら、マルチキャストトラフィックの送信を中止することができる。
【０１１０】
また、前述の実施例では、マルチキャストの経路を設定する前の１回のみ、帯域調査メッセージＭＳＧ０１を送信してその帯域を確保するようにしていたが、マルチキャストトラフィックを受信するホストが定期的に帯域調査メッセージＭＳＧ０１を送信するようにすることもできる。
【０１１１】
このようにすることにより、マルチキャストトラフィックを送信するホストは、自身が送信するマルチキャストパケットのトラフィック使用状況を把握することができる。このため、トラフィックの使用状況によってマルチキャストトラフィックの送信を制限する等の対策を取ることができる。
【０１１２】
また、フィールドネットワークは、インターネットのように不特定多数の機器が接続される環境ではなく、またインターネットを経由する制御通信は少ないのが普通である。従って、外部からの攻撃に対しては、検疫ネットワーク、ファイアウオール、ＩＰＳ(Intrusion Prevention System)のようなフィールドネットワークが予めサポートしているセキュリティの仕組みで十分であると考えられる。
【０１１３】
マルチキャストトラフィックを送信するホストと受信するホストとの間では、例えばＩＫＥ(Internet Key Exchange : RFC 4109/RFC 4306)とＩＰｓｅｃ(Security Architecture for Internet Protocol : RFC 4301)の組み合わせ、またはＫＩＮＫ(Kerberized Internet Negotiation of Keys : RFC 4430)とＩＰｓｅｃの組み合わせなどによって認証を行うことができる。
【０１１４】
また、前述した実施例では、マルチキャストルーティングプロトコルにＰＩＭ−ＳＳＭを使用したが、このプロトコルに限られることはない。ＰＩＭ−ＳＳＭはマルチキャストトラフィックを受信するホストから送信するホストまでのユニキャストの経路を逆方向に辿る経路をマルチキャストの経路とするプロトコルであるが、ＰＩＭ−ＳＳＭと結果的に同じマルチキャスト経路を設定することができるプロトコルであれば、ＰＩＭ−ＳＳＭ以外のプロトコルを使用することができる。
【０１１５】
また、前述した実施例では、帯域開放メッセージＭＳＧ０４のホップバイホップオプションヘッダにオプション無効フラグ９２を設定し、このオプション無効フラグを１にすると、それ以降のルータはホップバイホップオプションヘッダを処理しないようにしたが、オプション無効フラグ９２を１にする代わりに、帯域開放メッセージＭＳＧ０４の転送を中止するようにすることもできる。
【０１１６】
このようにすると、マルチキャストトラフィックを送信するホストは帯域開放メッセージを受信しない場合もあるので、マルチキャストトラフィックを受信するホストの管理を行うことができないが、管理の必要がない場合はトラフィックを削減することができるという利点がある。
【０１１７】
さらに、本発明はネットワークスイッチにも適用することができる。ネットワークスイッチがトラフィックリスト５０、帯域リスト６０を保持し、マルチキャストトラフィックを受信するホストと送信するホストとの間で伝送される帯域調査メッセージＭＳＧ０１および帯域設定メッセージＭＳＧ０３をネットワークスイッチが中継する際に、これらのホップバイホップオプションを参照して、自身のトラフィックリスト５０および帯域リスト６０を更新するようにすればよい。この場合、ネットワークスイッチが中継器に相当する。
【０１１８】
なお、これらの実施例ではメッセージＭＳＧ０１〜０４にホップバイホップオプションヘッダを添付し、このオプションヘッダに情報を書き込むようにしたが、ホップバイホップオプションヘッダを使用しないようにすることもできる。
【０１１９】
また、必要がなければ、帯域削除メッセージによる帯域削除は行わなくてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
２０、２１、２６〜２８ ホスト
２２〜２５ ルータ
３０、４０ 通信部
３１ 送受信処理部
３２ 帯域指示部
４１ 転送処理部
４２ 帯域調整部
５０ トラフィックリスト
５１、７０、８０、９０ 送信元ＩＰアドレス
５２、７１、８１、９１ マルチキャストＩＰアドレス
５３、８２ 要求帯域
５４、６１、８３ 優先度ＩＤ
５５ インターフェイス数
５６ インターフェイスリスト
６０ 帯域リスト
６２ 合計割当帯域
６３ 最大帯域
７２ 帯域情報数
７３ 帯域情報
９２ オプション無効フラグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャストトラフィックを送信する第１のホストと、このマルチキャストトラフィックを受信する第２のホストと、前記第１のホストと第２のホストの経路中に配置される中継器で構成されたネットワークにマルチキャストトラフィックを伝送するための帯域を設定するマルチキャスト伝送帯域設定方法において、
前記第２のホストが帯域調査メッセージを前記中継器を経由して前記第１のホストに送信し、前記中継器はこの帯域調査メッセージを受信すると、その中継器が使用できる帯域に関する情報を前記帯域調査メッセージに書き込む工程と、
前記帯域調査メッセージを受信した前記第１のホストは、この帯域調査メッセージを参照し、マルチキャストトラフィックを送信できる帯域が確保できると判断すると、前記第２のホストに帯域通知メッセージを送信する工程と、
前記帯域通知メッセージを受信した前記第２のホストは、マルチキャストトラフィックを伝送するための帯域を前記中継器に設定させる帯域設定メッセージを、前記中継器を経由して前記第１のホストに送信し、前記中継器は前記帯域設定メッセージを受信すると、マルチキャストトラフィックを送信するための帯域を設定する工程と、
を具備したことを特徴とするマルチキャスト帯域設定方法。
【請求項２】
前記第２のホストは、設定した帯域を開放する帯域開放メッセージを前記中継器に送信し、前記中継器は、この帯域開放メッセージを受信すると、該当する帯域を開放するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のマルチキャスト帯域設定方法。
【請求項３】
前記帯域調査メッセージ、帯域通知メッセージ、帯域設定メッセージ、帯域開放メッセージはホップバイホップオプションヘッダを具備し、このホップバイホップオプションヘッダに必要な情報を格納するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のマルチキャスト帯域設定方法。
【請求項４】
マルチキャストトラフィックを送信するホストと、このマルチキャストトラフィックを受信するホストと、これらのホスト間の経路中に配置される中継器で構成され、マルチキャストトラフィックを配信する配信システムにおいて、
中継器を経由して帯域調査メッセージを送信し、帯域通知メッセージを受信すると、前記中継器を経由して帯域設定メッセージを送信する第２のホストと、
前記帯域調査メッセージを受信すると、このメッセージの内容からマルチキャストトラフィックを送信できると判断すると帯域通知メッセージを前記第２のホストに送信し、帯域設定メッセージを受信すると、マルチキャストトラフィックを送信する第１のホストと、
帯域調査メッセージを受信すると使用できる帯域に関連する情報をこの帯域調査メッセージに書き込み、帯域設定メッセージを受信すると要求された帯域を設定する中継器と、
を具備したことを特徴とするマルチキャスト配信システム。
【請求項５】
前記第２のホストは、設定された帯域を開放する帯域開放メッセージを前記中継器に送信し、前記中継器は、前記帯域開放メッセージを受信すると、自身に設定された帯域を開放するようにしたことを特徴とする請求項４記載のマルチキャスト配信システム。
【請求項６】
前記帯域調査メッセージ、帯域通知メッセージ、帯域設定メッセージ、帯域開放メッセージはホップバイホップオプションヘッダを具備し、このホップバイホップオプションヘッダに必要な情報を格納するようにしたことを特徴とする請求項４若しくは請求項５に記載のマルチキャスト配信システム。
【請求項１】
マルチキャストトラフィックを送信する第１のホストと、このマルチキャストトラフィックを受信する第２のホストと、前記第１のホストと第２のホストの経路中に配置される中継器で構成されたネットワークにマルチキャストトラフィックを伝送するための帯域を設定するマルチキャスト伝送帯域設定方法において、
前記第２のホストが帯域調査メッセージを前記中継器を経由して前記第１のホストに送信し、前記中継器はこの帯域調査メッセージを受信すると、その中継器が使用できる帯域に関する情報を前記帯域調査メッセージに書き込む工程と、
前記帯域調査メッセージを受信した前記第１のホストは、この帯域調査メッセージを参照し、マルチキャストトラフィックを送信できる帯域が確保できると判断すると、前記第２のホストに帯域通知メッセージを送信する工程と、
前記帯域通知メッセージを受信した前記第２のホストは、マルチキャストトラフィックを伝送するための帯域を前記中継器に設定させる帯域設定メッセージを、前記中継器を経由して前記第１のホストに送信し、前記中継器は前記帯域設定メッセージを受信すると、マルチキャストトラフィックを送信するための帯域を設定する工程と、
を具備したことを特徴とするマルチキャスト帯域設定方法。
【請求項２】
前記第２のホストは、設定した帯域を開放する帯域開放メッセージを前記中継器に送信し、前記中継器は、この帯域開放メッセージを受信すると、該当する帯域を開放するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のマルチキャスト帯域設定方法。
【請求項３】
前記帯域調査メッセージ、帯域通知メッセージ、帯域設定メッセージ、帯域開放メッセージはホップバイホップオプションヘッダを具備し、このホップバイホップオプションヘッダに必要な情報を格納するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のマルチキャスト帯域設定方法。
【請求項４】
マルチキャストトラフィックを送信するホストと、このマルチキャストトラフィックを受信するホストと、これらのホスト間の経路中に配置される中継器で構成され、マルチキャストトラフィックを配信する配信システムにおいて、
中継器を経由して帯域調査メッセージを送信し、帯域通知メッセージを受信すると、前記中継器を経由して帯域設定メッセージを送信する第２のホストと、
前記帯域調査メッセージを受信すると、このメッセージの内容からマルチキャストトラフィックを送信できると判断すると帯域通知メッセージを前記第２のホストに送信し、帯域設定メッセージを受信すると、マルチキャストトラフィックを送信する第１のホストと、
帯域調査メッセージを受信すると使用できる帯域に関連する情報をこの帯域調査メッセージに書き込み、帯域設定メッセージを受信すると要求された帯域を設定する中継器と、
を具備したことを特徴とするマルチキャスト配信システム。
【請求項５】
前記第２のホストは、設定された帯域を開放する帯域開放メッセージを前記中継器に送信し、前記中継器は、前記帯域開放メッセージを受信すると、自身に設定された帯域を開放するようにしたことを特徴とする請求項４記載のマルチキャスト配信システム。
【請求項６】
前記帯域調査メッセージ、帯域通知メッセージ、帯域設定メッセージ、帯域開放メッセージはホップバイホップオプションヘッダを具備し、このホップバイホップオプションヘッダに必要な情報を格納するようにしたことを特徴とする請求項４若しくは請求項５に記載のマルチキャスト配信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−４１０６２（Ｐ２０１１−４１０６２Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８７４０４（Ｐ２００９−１８７４０４）
【出願日】平成２１年８月１２日（２００９．８．１２）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１２日（２００９．８．１２）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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