P2PSIPの技術動向と NAT Traversal問題に対する取り組み 2007/05/30 NEC システムプラットフォーム研究所 山口 一郎 江川 尚志 目次 • 関連技術動向 • 標準化活動動向 • NAT Traversalに関する検討 2 NEC Internal Use Only 背景 • クライアント-サーバ型モデルSIPの限界 • 分散制御型SIPによるシステム信頼性の向上 P2PSIP Peer ・SIPサーバ機能 ・データベース機能 68th IETF Meeting資料 より抜粋 P2PSIP Client ・SIP UA機能 3 NEC Internal Use Only P2PSIP関連技術動向 • 企業動向 – Skype(独自プロトコル) – Gizmo（SIPベース） – One-X Quick Edition（SIPベース, 20台程度限定， AVAYA） • 大学 – Columbia University（プロトタイプ試作） – William & Mary College（プロトタイプ試作） • 標準化 – P2Pシグナリングプロトコル策定検討中 • 独自プロトコル，SIP拡張 4 NEC Internal Use Only P2PSIP標準化動向 • P2PSIP WGのcharter – Overview • 用語の定義，Peer，Clientの役割定義 • Peer：SIPハンドリング，ロケーションサーバ，DHT，Bootstrap， NAT Traversal，Media Relay • Client：Peerのサブセット – P2PSIP Peer Protocol • Peer間，Peer-Client間の通信プロトコル – P2PSIP Client Protocol • Client間，Client-Peer間の通信プロトコル – P2PSIP Usage • ユースケースの提示 5 NEC Internal Use Only 68th IETF Meetingでの議論 • Concept & Terminology – P2PSIP Peer/Clientに必要な機能とその用語の定義 • DHT Discussion – P2PSIPで使うDHTアルゴリズムを1つに絞るのか? それとも，複数アルゴリズムをサポートするのか? • NAT Traversal Discussion – Super Peer経由でのNAT Traversalを実現 – 部分的にPeer間で論理的なメッシュネットワークを形成し，Traversalを実現 • Peer Protocol Discussion – DHT，レプリケーション機能，NAT Traversal機能 • Henning s additional Peer Protocol Discussion – データサイズ，期限，Peer-Peer，Peer-Client • Client Protocol Discussion – ストレージ機能に関して， • 単に，Peerにアクセスするのみ • Peerの補助的な役割を果たす • ストレージ機能は持たずに，DBへのアクセスを可能とする 次回69th IETF Meetingにて，Concept & TerminologyをFixの予定 6 NEC Internal Use Only P2PSIPにおける NAT Traversal方式の提案 分散セッション制御（P2PSIP）について • SIPサーバのP2P化 • 分散セッション制御（P2PSIP）アーキテクチャ – 分散セッション制御ノード（P2PSIP Peer） • SIPサーバ機能，宛先検索機能 – 分散セッション制御クライント（P2PSIP Client） • SIP-UA機能 ・SIPサーバ機能 SIPサーバ機能 ・宛先検索機能 −DHT， DHT，Flooding… Flooding… SIP RTP P2PSIP Peers 状態 SIP RT P 検索 ・SIPSIP-UA機能 UA機能 P2PSIP Clients 8 NEC Internal Use Only NAT Traversal 問題 NAT NAT NAT NAT 2．分散セッション制御（P2PSIP）向け NAT Traversal方式の条件 • 分散セッション制御（P2PSIP）では， PeerによるNAT Traversal処理 を想定 • 従って，以下3つの条件が考えられる – いろんなタイプのNATに対応すること – 分散型への対応 • P2PSIP Peerは多数存在する – SIPの特性を利用する • SDPの利用 9 NEC Internal Use Only 3．NATタイプとTraversal方式について ■Cone系NAT ■Symmetric NAT グローバル プライベート プライベート （IP_B，port_b） （IP_B，port_b） （IP_D，port_d） （IP_D，port_d） （IP_A，port_a） （IP_A，port_a） （IP_E，port_e） （IP_C，port_c） • グローバル （IP_C，port_c） NAT Traversal技術 – STUN • NATのグローバル側ポートを探索する方式 – Cone系NATに対応 – Full Cone，Restricted Cone，Port Restricted Cone，Symmetricの識別も行う – TURN • グローバルネットワーク環境に、中継ノードを配置して、トラヒックを中継する方式 – Symmetric NATに対応 – ICE • STUN方式，TURN方式を組み合わせた方式 – Cone系NAT，Symmetric NATに対応 10 NEC Internal Use Only 4．既存方式の問題点 • 各方式での問題点 – STUN方式の場合 • すべてのNATに対応することができない – NATがSymmetricタイプの場合，通信不可能となる – TURN方式の場合 • NAT配下同士の端末は通信可能であるが，すべてのトラヒックを 中継するためスケーラビリティがない – ICE方式の場合 • NATでマッピングされるグローバルIPアドレス，port番号および， トラヒック中継用のIPアドレス，port番号を端末へ通知し，端末同 士でネゴシエーションを行って通信パスを決定するため， ①最適パスが設定されない ②パス設定に無駄な時間リソースを消費する 11 NEC Internal Use Only 5．提案方式概要 • グローバルIPをもったPeerが – ① NATタイプを判定 – ② NATタイプに応じて通信パスを決定 – ③ 通信パスに応じてSIPメッセージ内のSDP書換を実施 Peer Peer メ fo ッセ rN ー AT ジ Ty 交換 pe 判 定 換 定 ジ交 e判 セー Typ ッ メ AT rN fo メッセージ交換 for NAT Type判定 NAT1 NAT2 通信パス Client1 12 Client3 Client2 NEC Internal Use Only 提案方式 NATタイプの判定 Cone系，Symmetricの識別 • IP, portの組を変えて Cone系NAT or Symmetric を識別する STUNのシーケンス 13 NEC Internal Use Only 提案方式 通信パス決定 Peerは，NATタイプから最適な通信パスを決定 • 通信パス①：Peerで中継するパス – 双方のうちいずれかが，Symmetric NAT配下にいる場合 • 通信パス②：NATを越えて通信するパス – 少なくとも一方が，Cone系NAT配下にいる場合 • 通信パス③：ローカルネットワーク内で直接通信するパス – 双方とも同一NAT配下にいる場合 Peer Peer ① ② NAT1 NAT2 ③ Client1 14 通信パス Client3 Client2 NEC Internal Use Only 提案方式 SDP書換 Peerは，決定したパスに応じてSDP書換を実施 ①発呼側のNATタイプ通知 ②通信パス決定/SDP書換 ・SIPメッセージ内のSDPにNAT タイプを書き込む （SDPのオプションとして） ・発呼側NATタイプ，着呼側NAT タイプから，パスを決定してSDP 内の待ちうけIP, portを書換 発呼側 Client1 INVITE Peer1 NAT1 （Symmetric） 200OK 15 INVITE Peer2 INVITE NAT2 （Cone系） 200OK 200OK ④SDP書換 ③通信パス情報の通知 ・通信パス情報から，SDP内の待 ちうけIP, portを書換 ・SDP内に決定した通信パス情 報を記載 （SDPのオプションとして） NEC Internal Use Only 着呼側 Client2 P2PSIPでのNAT Traversalを考慮した全体シーケンス P2PSIP NAT1 Client 1 （Symmetric） ① P2PSIP Peer 1 STUN機能 P2PSIP Peer 2 SIP SIP STUN機能 REGISTER NAT2 （Cone系） REGISTER ② NATタイプ把握 INVITE ⑤ ④ Peer検索 INVITE NAT1のタイプ 情報 主信号経路 決定 ⑥ 主信号経路 設定 ⑦ INVITE ⑨ 200 OK ⑩ 200 OK 主信号 中継部 主信号 16 ① ② NATタイプ把握 ③ P2PSIP Client 2 主信号経路 設定 ⑧ 200 OK 主信号 経路情 報 ⑪ 主信号 NEC Internal Use Only 主信号 中継部 主信号 まとめ • P2PSIPにおけるNAT Traversal方式の検討 – PeerによるNATタイプの判定 – Peerによる通信パスの設定および，SDP書換実 施 ⇒SIPメッセージ交換の際に，NAT Traversal処理 を行うための情報交換，およびSDP書換を実施 することで，従来方式に比べて高効率な通信パ ス設定を実現できる 17 NEC Internal Use Only
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