ネットワークアーキテクチャ 第 11 回 (2004/12/20) 次世代インターネットの片鱗 慶応義塾大学環境情報学部 村井純 2004 年度秋学期

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1 ネットワークアーキテクチャ 第 11 回 (2004/12/20) 次世代インターネットの片鱗 慶応義塾大学環境情報学部 村井純 2004 年度秋学期

2 今日のテーマ VoIP モバイル

3 電話の特徴 音声データの連続的な送受信 リアルタイム性 既存の電話網では回線交換で実現 電話のアーキテクチャ 途中経路は占領 交換機

4 インターネットの特徴 ベストエフォート型のパケット交換網 データロス ジッタのある遅延 順番通りには届かない 電話なんて無理! ルータ

5 速く太くなったインターネット 安価で高速なラストワンマイル DSL や CATV FTTH 等 超高速バックボーン WDM/DWDM MPLS 昔のインターネット 現在のインターネット 余裕があれば電話も余裕!?

6 Voice over IP (VoIP) インターネットを介して音声情報をやりとりする仕組み データロス 遅延にある程度対応する技術 リッチになったと言えど依然インターネットはベストエフォート 星の数ほどあるインターネットアプリケーションのひとつ 設置 運用 維持コストを他のものとシェアできて安い 電話網はアプリケーションは電話のみなので非常に高価

7 いろいろなタイプの IP 電話 VoIP アダプタ ルータ IP 電話端末 IP 電話端末 IP IPネットワーク 一般電話 IP 電話端末 電話網 IP 中継電話サービス ゲートウェイ ルータ 電話網 IP 電話端末 一般電話

8 いろいろなタイプの IP 電話 IP 電話端末 IP 電話端末 同一サービス加入者間 同一 VoIP ソフトのユーザ間 IP 電話端末 一般加入電話 専用 VoIP 機器や VoIP ソフトからゲートウェイを介して発信 一般加入電話 IP 電話端末 050 IP 中継電話サービス 中継網としてインターネットを利用する

9 IP 電話の電話番号 050 一般電話から着信できる IP 電話の実現 2002 年 11 月 25 日から 爆発的な IP 電話ユーザの増加 050 番号の割り当て数 総数 ( 万件 ) 年度

10 ENUM (Electric Numbering) 電話番号を DNS を用いてインターネット上のアプリケーションを得る機構 e164.arpa. mailto:, sip:, tel: jp ac keio. com arpa e wide.ad.jp in-arpa

11 Session Initiation Protocol(SIP) 電話やインスタントメッセンジャーのような 1 対 1 あるいは複数の参加者間の一まとまりの通信を開始 変更 完了するアプリケーション層のシグナリングプロトコル 通話の開始から完了までを制御 相手を指定する方法 SIP 端末 サーバに登録した対応表 IP アドレスによる指定 SIP URI による指定 wide.ad.jp

12 SIP と ENUM 俺 は wide.ad.jp ENUM レジストリ 登録 DNS hoge SIP クライアント wide.ad.jp SIP サーバ wide.ad.jp SIP サーバ wide.ad.jp ? SIP クライアント

13 一般加入電話から SIP への接続 SIP サーバ DNS IP IPネットワーク (4) wide.ad.jp ルータ (3) wide.ad.jp (2) ?? ゲートウェイ (1) 電話網 hoge

14 IP 電話の品質 IP 電話の特性 音声符号化 復号化 揺らぎ吸収バッファ 無音圧縮 データ補完 インターフェース等 インターネット網の伝送任質 パケット損失 遅延ゆらぎ クラス A クラス B クラス C 固定電話並 携帯電話並 総合伝送品質 >80 >70 >50 受話品質 >86 >73 >50 End-to-End 遅延 ( 片道 ) <100ms <150ms <400ms

15 緊急電話 重要電話通信路確保 への課題 発信者の最寄の警察署や消防署に接続させる機能 発信者番号通知機能 緊急通報を保留しておく機能 位置情報の通知機能 混雑時などに緊急通報を優先的に送受信する機能 なりすまし防止機能

16 現状のインターネット インターネット ファイヤー FTTHウォールルータ NAT ADSL ルータ

17 Skype って? Skype Technologies 社が開発 公開している P2P 技術を応用した音声通話ソフト 通話品質は通常の電話よりも高いとされ既に世界で 3000 万人程度のユーザがいるとされる 多人数での一斉会話参加 ファイル転送など MSN メッセンジャと似ている部分もある IP 電話などと異なり 中央サーバを介さずユーザ同士が直接接続して通話 通信内容は 128 ビットの AES で暗号化され ファイヤーウォールや NAT の内側からでも特別な設定を行なう必要なし (

18 どうやって NAT とか FW をこえてるか UDP Hole Punching 中継者 ( ノード ) を使って Firewall や NAT に穴を空ける技術 Firewall や NAT の外にいる中継者を介して通信する 中継者が Firewall 内のノードと通信できる IP アドレスとポート番号の情報を保持

19 UDP Hole Punching 1 2 Firewall B ノード B ノード C 1. A,B は C と通信する ここで 各ユーザのファイアウォー 1 ルに当てている IPとポート番号を C に登録する 2. BはCからA のFirewall Aに割り当てている IPアドレス ポート番号を知る このとき Firewall BはA 向けの通信のポート IPアドレスを記録する 3. AはCからB のFirewall Bに割り当 Firewall A てている IPアドレス ポート番号を知る 3 このとき Firewall AはBに対する通信のポート IPアドレスを記録する そのため この動作を完了すれば A とB は通信ができるノード A

20 L2 アクセスの充実 公衆無線 LAN サービス 成田空港 成田エクスプレス MOS バーガー McDonald etc AirH いつでもどこでも Internet 通話料固定 IP 電話を使うと 既存の電話の課金モデルが使用できない

21 ipass の課金システム Authentication Authorization Acounting(AAA) 1AP の検索 設定 ipass コネクト 2 認証リクエストユーザ 4 認証成功 Internet 使用可能 AP 5 接続監視 課金 Internet AAAL AAAH 3 認証情報の確認

22 インフラストラクチャモード ( 既存のインターネット ) スイッチングハブ ルータ Ω12 Access Point メディアセンタ Access Point

23 アドホックモード (MANET) スイッチングハブルータ Internet Ω12 Access Point Access Point メディアセンタ

24 Mobile Ad-hoc Network(MANET) とは Mobile: 動的なトポロジー変化 ノードは移動する Ad-hoc: 自立的トポロジー生成 インフラ設備に依存せず No server, No Access Point, etc NETwork: すべてのノードはルータ機能を持つ 中間ノードはルータとして動作する マルチホップ通信 どこで どうやって課金するの?

25 Internet ITS 実験体験バスツアー より抜粋

26 広がる Ad-hoc ネットワーク 出展 :

27 最終課題 自分が興味のある分野で 問題となっている事を 図表等を用いて 簡潔に説明せよ A4 1 枚以内 政治 建築 法律 アート IT バイオ 教育など その問題を解決する情報システムを提案し アーキテクチャを説明せよ 前回までの課題を参考に回答せよ 最後の授業で優秀課題の発表をしてもらいます 休まないでくださいね 提出期限 2005/1/9 23:59 まで 提出方法 SOI でお願いします