网络系统、地址管理装置以及地址管理方法与流程

本发明涉及ipv6(internetprotocolversion6：互联网协议版本6)地址的管理技术。

背景技术：

在各种领域中要求普及iot(internetofthings：物联网)。

在iot中，不仅此前与互联网连接的pc等通信设备，其它各种设备也作为通信设备与互联网连接。因此，如果iot普及，则将有比此前更多的通信设备与互联网连接。

需要向与互联网连接的通信设备分配能够在互联网上唯一确定该通信设备的ip地址。

作为当前已普及的ip地址的ipv4(internetprotocolversion4：互联网协议版本4)地址是32比特的。因此，ipv4地址在理论上仅有4,294,967,296个，ipv4地址已经枯竭。

预想到ipv4地址枯竭而制定出ipv6(internetprotocolversion6：互联网协议版本6)。作为ipv6中的ip地址的ipv6地址是128比特的。因此，可以认为ipv6地址不会枯竭。

在iot普及而向大量的通信设备分配了ip地址的情况下，对于各通信设备需要在管理设置位置的同时还管理ip地址。在专利文献1中记载有向通信设备的ipv6地址的一部分比特分配楼宇名等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-288234号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

为了使iot普及，使ipv6普及是有效的。但是，当前的网络结构是使用多个二层交换机的复杂构造，无法应用ipv6中的被称作即插即用的ipv6地址的自动设定技术。这成为无法推进ipv6普及的一个原因。

在专利文献1中只记载有ipv6地址的结构，未记载对通信设备设定ipv6地址的方法。

本发明的目的在于，在现有的网络结构中，也能够对通信设备自动设定ipv6地址，并且简化通信设备的管理。

用于解决课题的手段

本发明的网络系统是使用ipv6(internetprotocolversion6：互联网协议版本6)的网络系统，该网络系统具有：通信设备，其发送包含mac(mediaaccesscontrol：介质访问控制)地址的路由器请求消息；以及地址管理装置，其是针对每个能够多播的范围而设置的，从将表示设置位置的位置信息与每个mac地址对应起来而成的对应信息，取得与所述通信设备发送的路由器请求消息中包含的mac地址对应的位置信息，使用所取得的位置信息生成ipv6地址，并将生成的ipv6地址搭载到路由器广播消息中而发送给所述通信设备。

发明效果

在本发明中，针对每个能够多播的范围而设置的地址管理装置在接收到路由器请求消息时，生成ipv6地址，并将生成的ipv6地址搭载到路由器广播消息中而发送给通信设备。由此，在现有的网络结构中，也能够对通信设备自动设定ipv6地址。

此外，在本发明中，根据与mac地址对应的位置信息生成ipv6地址。由此，能够统一管理通信设备的设置位置和ip地址，能够简化通信设备的管理。

附图说明

图1是实施方式1的网络系统10的整体结构图。

图2是地址管理装置20为路由器17时的地址管理装置20的结构图。

图3是地址管理装置20为专用设备19时的地址管理装置20的结构图。

图4是实施方式1的对应信息40和ipv6地址的说明图。

图5是示出实施方式1的网络系统10的动作的流程图。

图6是实施方式2的网络系统10的整体结构图。

图7是实施方式2的对应信息40和ipv6地址的说明图。

图8是示出实施方式1、2的地址管理装置20、通信设备30和子通信设备31的硬件结构例的图。

具体实施方式

实施方式1

＊＊＊前提的说明＊＊＊

首先，对于ipv6中的即插即用进行说明。

对通信设备分配mac(mediaaccesscontrol：介质访问控制)地址。mac地址是48比特的。因此，mac地址在理论上有281,474,976,710,656个，在现阶段几乎不可能枯竭。mac地址对于每个通信设备是唯一的。

在ipv6中存在如下的步骤：利用mac地址是唯一的，无状态地(stateless)进行ipv6与mac地址的对应。

在该步骤中，对128比特的ipv6地址中的上位64比特设定前缀值。对下位64比特按顺序设定mac地址的上位16比特、填充16比特、mac地址的下位32比特。

在ipv6的即插即用中，当通信设备与第2层网络连接时，对通信设备设定通过上述步骤决定的ipv6地址，意味着通信设备能够进行ip通信。

这里，ipv6具有全局地址、站点本地地址、链路本地地址这3种地址。

全局地址是在全部ipv6地址中唯一的地址。通过使用全局地址，能够同与ipv6网络连接的全部通信设备进行通信。

站点本地地址是在组织内密闭地使用的地址，是在组织内唯一的地址。在使用站点本地地址的情况下，无法与规定的组织外进行通信。

链路本地地址是在能够多播的基于osi(opensystemsinterconnection：开放系统互联)参照模型的第2层网络中密闭地使用的地址，是在第2层网络内唯一的地址。无论使用总线型、环型、转发集线器型交换机的结构或者vlan(virtuallocalareanetwork：虚拟局域网)等第2层网络的结构怎样，都无法越过不能多播的2层连接而进行通信。

在以下的说明中，将全局地址简称作ipv6地址。

在ipv6的即插即用中，与第2层网络新连接的通信设备生成链路本地地址。具体而言，通信设备对128比特的ipv6地址中的上位64比特设定按照16进制表述的值“fe80”，对下位64比特按顺序设定mac地址的上位16比特、填充16比特、mac地址的下位32比特，从而生成链路本地地址。

通信设备使用生成的链路本地地址，对路由器请求消息进行多播。当ipv6路由器接收到路由器请求消息时，将搭载有作为ipv6地址的前缀值的供应商(provider)地址的路由器广播消息发送给通信设备。通信设备对128比特的ipv6地址中的上位64比特设定从ipv6路由器发送的供应商地址，对下位64比特按顺序设定mac地址的上位16比特、填充16比特、mac地址的下位32比特，从而生成ipv6地址。由此，通信设备能够同与ipv6网络连接的全部通信设备进行通信。

假定在ipv6的即插即用中，在能够多播的密闭的第2层网络中具有ipv6路由器。

但是，在ipv6未普及的期间，lan(localareanetwork：局域网)等网络是使用多个二层交换机的复杂构造。因此，多数情况下在能够多播的范围内不存在ipv6路由器，ipv6的即插即用不发挥功能。

只要在大量的操作系统中安装有ipv6的即插即用，使该即插即用能够发挥功能，就能够推进ipv6的普及。

另外，ipv4地址已枯竭。但是，通过使用nat(networkaddresstlanslation：网络地址交换)，在多个通信设备中共用1个ipv4地址，减少所需的ipv4地址数而继续使用ipv4。在nat中，利用专有的ipv4地址体系对通信设备分配ipv4地址。并且，在与外部的通信设备进行通信时，将专有的ipv4地址转换成共用的1个ipv4地址。

在使用nat的运用中，由于在互联网不直接公开各通信设备的ipv4地址，因此还存在安全性较高的一面。因此，还存在数万台使用1个ipv4地址的例子。

但是，当考虑到通信设备之间能够直接通信等ipv6的优点时，为了使iot普及而需要使ipv6普及。

＊＊＊结构的说明＊＊＊

图1是实施方式1的网络系统10的整体结构图。

网络系统10经由ipv6网络11连接有管理网络12和网络13～15。

管理网络12是楼宇的管理公司的网络。设备管理计算机16与管理网络12连接。

设备管理计算机16进行电梯监视、自动扶梯监视、照明控制、出入室管理、空调控制、电力管理等楼宇设备管理。设备管理计算机16为了进行楼宇设备管理，经由ipv6网络11与设置于楼宇的各种控制器和各种传感器等通信设备30连接。设备管理计算机16为了进行楼宇设备管理，对于与网络13、网络14、网络15连接的通信设备30，需要对设置位置、ipv6地址以及mac地址等进行管理。

网络13～15分别经由路由器17与ipv6网络11连接。网络13是总线型的，相当于以太网的级联连接和转发集线器连接。网络14是星型的，相当于使用二层交换机的连接。网络15是环型的，相当于ieee802.5等。

网络14由星型的网络141和星型的网络142构成，该星型的网络141以与路由器17连接的作为二层交换机的交换机18a为中心，该星型的网络142以与交换机18a连接的作为二层交换机的交换机18b为中心。即，网络14是多阶段地连接星型的网络而成的。

通过使用vlan，网络141与网络142成为在理论上独立的第2层网络。独立的第2层网络是指能够多播的第2层的范围。即，即使在网络141中进行多播，也无法到达网络142，即使在网络142中进行多播，也无法到达网络141。

在网络系统10中按照每个独立的第2层网络，即按照每个能够多播的第2层的范围设置有路由器17或者专用设备19。路由器17和专用设备19是对通信设备30设定ipv6地址的地址管理装置20。

即，在网络系统10中按照每个独立的第2层网络，即按照每个能够多播的第2层的范围设置有地址管理装置20。

图2和图3是地址管理装置20的结构图。图2示出地址管理装置20是路由器17的情况，图3示出地址管理装置20是专用设备19的情况。

另外，在图2和图3中，以地址管理装置20与总线型的网络连接的结构为例示出。网络拓扑的差异不会影响地址管理装置20的结构和动作。

地址管理装置20具有：对应信息存储部21、对应信息取得部22、接收部23、信息取得部24、地址生成部25以及发送部26。在地址管理装置20是路由器17的情况下，还具有路由器功能部27。

地址管理装置20是路由器17还是专用设备19的差异为是否具有执行作为路由器的处理的路由器功能部27的差异。

对应信息存储部21是存储对应信息40的存储装置。

对应信息40是将表示通信设备30的设置位置的位置信息42和设备id43与每个mac地址44对应起来而成的信息，其中，设备id43是位置信息42所示的设置位置处的通信设备30的标识符。

图4是实施方式1的对应信息40和ipv6地址50的说明图。

对应信息40具有id41、国id421、县id422、市镇村id423、地区id424、楼宇id425、楼层id426、设备id43以及mac地址44。

id41是存储对应信息40的表中的连续的记录号。国id421、县id422、市镇村id423、地区id424、楼宇id425、楼层id426是表示通信设备30的设置位置的位置信息42。设备id43是位置信息42所示的设置位置处的通信设备30的标识符。mac地址44是通信设备30的mac地址。

id41、国id421、县id422、市镇村id423、地区id424、楼宇id425、楼层id426是integer(整数)型数据。设备id43是integer型数据。mac地址44是char(字符)型数据。

对应信息取得部22从网络系统10中的存储有全部对应信息40的数据库，取得地址管理装置20所需的对应信息40，存储到对应信息存储部21。例如，设备管理计算机16具有数据库。

对应信息取得部22将地址管理装置20的设置位置作为检索关键字对数据库进行检索，由此，能够取得地址管理装置20所需的对应信息40。此时，对应信息取得部22按照地址管理装置20的管理范围的粒度对数据库进行检索。例如，在地址管理装置20对楼宇的多个楼层进行管理的情况下，按照and条件将国id421到楼宇id425结合作为检索关键字进行检索。另一方面，在地址管理装置20对楼宇的某楼层进行管理的情况下，按照and条件将国id421到楼层id426结合作为检索关键字进行检索。

接收部23从通信设备30接收路由器请求消息rs。路由器请求消息rs是由ipv6的即插即用规定的消息。在路由器请求消息rs中包含通信设备30的mac地址。

信息取得部24从存储于对应信息存储部21的对应信息40，取得与接收部23接收到的路由器请求消息rs中包含的mac地址对应的位置信息42和设备id43。

地址生成部25使用信息取得部24取得的位置信息42和设备id43生成ipv6地址50。

如图4所示，地址生成部25根据转换规则将位置信息42转换成数值而生成位置比特串51，根据转换规则将设备id43转换成数值而生成设备比特串52。并且，地址生成部25生成包含位置比特串51和设备比特串52的ipv6地址50。具体而言，地址生成部25生成将分配给楼宇的管理公司的供应商地址60设为上位64比特，将位置比特串51和设备比特串52设为下位64比特的ipv6地址50。

位置信息42是从宽范围到窄范围分层地表示位置的信息。这里，从国id421到楼层id426分层地表示位置。位置比特串51由对位置信息42的各分层所示的位置进行转换而得到的分层比特串53构成。即，位置比特串51由对从国id421到楼层id426的各id进行转换而得到的分层比特串53构成。

这里，各分层比特串53是1个字节，设备比特串52是2个字节。另外，分层比特串53和设备比特串52的大小是根据系统而决定的。

发送部26将地址生成部25生成的ipv6地址50搭载到路由器广播消息ra中而发送给作为路由器请求消息rs的发送方的通信设备30。路由器广播消息ra是由ipv6的即插即用规定的消息。

＊＊＊动作的说明＊＊＊

图5是示出实施方式1的网络系统10的动作的流程图。

在图5中示出在地址管理装置20管理的第2层网络中新连接通信设备30时的动作。作为图5所示的动作的前提，设地址管理装置20所需的对应信息40存储于对应信息存储部21。另外，在图2和图3的任何结构中动作都不存在差异。

实施方式1的网络系统10的动作与实施方式1的地址管理方法相当。并且，实施方式1的网络系统10的动作与实施方式1的地址管理程序的处理步骤相当。

在s1的消息发送步骤中，与第2层网络新连接的通信设备30发送包含自身的mac地址的路由器请求消息rs。

如ipv6的即插即用的说明中描述的那样，通信设备30使用mac地址生成链路本地地址，使用生成的链路本地地址对路由器请求消息rs进行多播。

在s2的消息接收步骤中，接收部23接收在s1中发送的路由器请求消息rs。

在s3的信息取得步骤中，信息取得部24从存储于对应信息存储部21的对应信息40，取得与在s2中接收到的路由器请求消息rs中包含的mac地址对应的位置信息42和设备id43。

在s4的地址生成步骤中，地址生成部25使用在s3中取得的位置信息42和设备id43生成ipv6地址50。

在s5的设备地址发送步骤中，发送部26将在s4中生成的ipv6地址50搭载到路由器广播消息ra中而发送给作为路由器请求消息rs的发送方的通信设备30。

在s6的地址接收步骤中，与第2层网络新连接的通信设备30接收在s5中发送的路由器广播消息ra。由此，通信设备30取得ipv6地址。

另外，将s2～s5总称作地址管理步骤。

＊＊＊效果的说明＊＊＊

如上所述，在实施方式1的网络系统10中，针对每个能够多播的范围设置地址管理装置20。因此，任意的地址管理装置20都能够接收从新连接的通信设备30多播的路由器请求消息rs。因此，在现有的网络结构中，也能够对通信设备30自动设定ipv6地址50。

并且，在实施方式1的网络系统10中，根据与通信设备30的mac地址对应的位置信息42生成ipv6地址50。因此，能够统一管理通信设备30的设置位置和ipv6地址50，能够简化通信设备30的管理。

另外，在取得ipv6地址的通信设备30与第2层网络内的其它通信设备30进行通信的情况下，取得ipv6地址的通信设备30向其它通信设备30发送临近探索消息，从其它通信设备30接收临近广播消息。由此，mac地址被解决，能够与第2层网络内的其它通信设备30进行通信。

并且，在上述说明中，使用了ipv6中的路由器请求消息rs和路由器广播消息ra。但是，只要是与路由器请求消息rs和路由器广播消息ra相同功能的消息，也可以使用不同名称的消息。

实施方式2

在实施方式2中，对于存在经由通信设备30与ipv6网络11连接的子通信设备31的情况进行说明。

在实施方式2中，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。

例如，在很难设置有线的通信路径的情况下，设置无线的通信路径。在该情况下，作为针对无线网络的网关设置通信设备30。并且，将通信设备30作为网关，子通信设备31与ipv6网络11连接。

另外，虽然存在各种无线系统，但是，主要在楼宇中使用的是由ieee802.11规定的无线lan、由ieee802.15规定的bluetooth(注册商标)以及zigbee(注册商标)等以及std-t108等。按照每个无线系统分别是载波频率、调制方式、信道模型、访问控制等。

图6是实施方式2的网络系统10的整体结构图。

图6所示的网络系统10具有经由通信设备30与ipv6网络11连接的子通信设备31，这一点与图1所示的网络系统10不同。

图7是实施方式2的对应信息40和ipv6地址50的说明图。

图7所示的对应信息40具有子设备id45，这一点与图4所示的对应信息40不同。即，图7所示的对应信息40是将位置信息42、设备id43和子设备id45与每个mac地址44对应起来而成的信息，其中，子设备id45是设备id43所示的通信设备30中的子通信设备31的标识符。

地址管理装置20的地址生成部25生成将分配给楼宇的管理公司的供应商地址60设为上位64比特，将位置比特串51、设备比特串52和子设备比特串54设为下位64比特的ipv6地址50。此时，地址生成部25对与子设备id45对应的比特设定预定的通信设备30用的值。

这里，各分层比特串53、设备比特串52和子设备比特串54是1个字节。另外，分层比特串53、设备比特串52和子设备比特串54的大小是根据系统而决定的。

通信设备30在连接有将通信设备30自身作为网关的子通信设备31的情况下，针对子通信设备31生成ipv6地址55。通信设备30利用根据转换规则将作为子通信设备31的标识符的子设备id45转换成数值得到的子设备比特串54，置换地址管理装置20发送的ipv6地址50中的分配给子设备id45的比特串，从而生成针对子通信设备31的ipv6地址55。并且，通信设备30将生成的ipv6地址55发送给子通信设备31。

另外，子设备id45在连接有子通信设备31时由通信设备30决定，使得每个通信设备30是唯一的。

如上所述，在实施方式2的网络系统10中，针对将通信设备30作为网关的子通信设备31，通信设备30对自身的ipv6地址50的一部分进行变更而生成ipv6地址55。由此，能够对子通信设备31自动设定ipv6地址55。

因此，设备管理计算机16能够使用ipv6地址55与子通信设备31直接通信。

另外，在作为广泛用于传感器的无线通信标准的zigbee(注册商标)中，子通信设备31在一定期间处于休眠状态，以便能够在电池驱动下长期使用。因此，在从设备管理计算机16等访问子通信设备31的情况下，可能引起ipv6地址有效期间中断这样的情况。因此，此时的延迟时间的调停或状态管理作为通信设备30的网关功能而安装于通信设备30。

并且，在上述说明中，说明了通信设备30作为针对无线网络的网关发挥功能的情况。但是，对于不是无线网络而是rs-485等的无顺序串行通信等，也存在通信设备30作为网关发挥功能的情况。在该情况下，也同样能够对子通信设备31自动设定ipv6地址55。

图8是示出实施方式1、2的地址管理装置20、通信设备30和子通信设备31的硬件结构例的图。

地址管理装置20、通信设备30以及子通信设备31是计算机。

地址管理装置20、通信设备30以及子通信设备31具有处理器901、辅助存储装置902、存储器903、通信装置904、输入接口905、显示器接口906这样的硬件。

处理器901经由信号线910与其它硬件连接，对这些其它硬件进行控制。

输入接口905通过线缆911与输入装置907连接。

显示器接口906通过线缆912与显示器908连接。

处理器901是进行处理的ic(integratedcircuit：集成电路)。处理器901例如是cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)、dsp(digitalsignalprocessor：数字信号处理器)、gpu(graphicsprocessingunit：图形处理单元)。

辅助存储装置902例如是rom(readonlymemory：只读存储器)、闪存、hdd(harddiskdrive：硬盘驱动器)。

存储器903例如是ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)。

通信装置904包含接收数据的接收机9041以及发送数据的发送机9042。通信装置904例如是通信芯片或者nic(networkinterfacecard：网络接口卡)。

输入接口905是与输入装置907的线缆911连接的端口。输入接口905例如是usb(universalserialbus：通用串行总线)端子。

显示器接口906是与显示器908的线缆912连接的端口。显示器接口906例如是usb端子或者hdmi(注册商标)(highdefinitionmultimediainterface：高清晰多媒体接口)端子。

输入装置907例如是鼠标、键盘或者触摸板。

显示器908例如是lcd(liquidcrystaldisplay：液晶显示器)。

在辅助存储装置902中存储有实现上述的对应信息取得部22、接收部23、信息取得部24、地址生成部25、发送部26、路由器功能部27(以下，将对应信息取得部22、接收部23、信息取得部24、地址生成部25、发送部26、路由器功能部27汇总记作“部”)的功能的程序。

该程序被加载于存储器903，由处理器901读入，由处理器901执行。

此外，在辅助存储装置902中还存储有os(operatingsystem：操作系统)。

并且，os的至少一部分被加载于存储器903，处理器901在执行os的同时，执行实现“部”的功能的程序。

在图8中图示出1个处理器901，但是，地址管理装置20、通信设备30以及子通信设备31也可以具有多个处理器901。并且，也可以是，多个处理器901协作地执行实现“部”的功能的程序。

并且，表示“部”的处理结果的信息、数据、信号值、变量值以及对应信息存储部21存储的信息、数据、信号值、变量值作为文件而存储于存储器903、辅助存储装置902或者处理器901内的寄存器或缓冲存储器。

也可以由“电路系统(circuitry)”来提供“部”。并且，也可以将“部”置换成“电路”、“步骤”、“顺序”或“处理”。“电路”和“电路系统”是不仅包含处理器901，而且包含逻辑ic、ga(gatearray：门阵列)、asic(applicationspecificintegratedcircuit：专用集成电路)或者fpga(field-programmablegatearray：现场可编程门阵列)这样的其它种类的处理电路的概念。

标号说明

10：网络系统；11：ipv6网络；12：管理网络；13、14、15：网络；16：设备管理计算机；17：路由器；18：交换机；19：专用设备；20：地址管理装置；21：对应信息存储部；22：对应信息取得部；23：接收部；24：信息取得部；25：地址生成部；26：发送部；27：路由器功能部；30：通信设备；31：子通信设备；40：对应信息；41：id；42：位置信息；43：设备id；44：mac地址；45：子设备id；50、55：ipv6地址；51：位置比特串；52：设备比特串；53：分层比特串；54：子设备比特串。