NTMobile フレームワーク
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渡邉憲士IP ネットワークの課題
NAT
越え問題 グローバルアドレス空間からプライベートアドレス空間に 通信を開始できない
IPv4
とIPv6
は互換性がない
IPv4/IPv6
間で相互通信を行うことができない
移動透過性がない 通信中にネットワークを切り替えると
IP
アドレスが変化するため 通信を継続できないクライアントサーバモデル
サーバをグローバルアドレス空間に置き、クライアント側から通信を 開始するのが前提
クライアント側がどのようなアドレス空間に存在しても、サーバとの 接続性を保証できる
サーバのセキュリティ対策や二重化対策など、管理不可が大きいという課題がある
サーバが処理ネックになり、通信遅延が増大するという課題がある
エンドツーエンドモデル
ネットワークに接続する全ての装置が自由に通信できるモデル
任意の装置間で最適経路で直接通信ができ、通信中に任意の場所に移動 しても通信が切れることがない
クライアントサーバモデルを包含することができる ためクライアントサーバモデルが適したシステムは そのまま利用することができる
クラウドサーバにはプライバシー情報を除去した 統計情報のみを蓄積し、ビッグデータのみを扱う 作業に集中できるDSMIPv6(Dual Stack Hosts and Routers IPv6)
MobileIPv6
をIPv4/IPv6
混在環境に拡張したもの であり、IPv6
の移動透過性技術をベースにNAT
越 え、IPv4/IPv6
間の通信を可能にした方式である MobileIPv4
の技術をそのまま利用できるように しているため、課題がそのまま継承されている
全ての移動端末にIPv4
グローバルアドレスが必要 となるためアドレスの枯渇に逆行している
カーネル内のIP
層を改造するのが前提DSMIPv6(Dual Stack Hosts and Routers IPv6)
MN
はHoA
とCoA
の2
種類のアドレスを持つHoA
は変化せず、HoA
用いて通信を行う IPv6
オンリーネットワークでは経路最適化により 直接通信を行う IPv4
空間では必ずHA
を経由した冗長経路で 通信を行うHIP(Host Identity Protocol)
IP
アドレスがもつ端末識別子と位置識別子の役割の うち、端末識別子を分離し、端末識別子としてHI
を 導入する IP
層とTCP/UDP
層との間に新たにHIP
層を定義するHIP
層ではIP
アドレスとHI
のマッピングを管理し、上位層では
HI
を用いて通信を識別するHIP(Host Identity Protocol)
HI
はエンド端末の公開鍵から生成するため、エンド ツーエンドのセキュリティが確実で強固あるという 特徴がある
移動によってIP
アドレスが変化してもHI
は変化せず 移動透過性を実現できる NAT
越えにはICE
を利用するNTMobile の構成
DC(Direction Coordinator)
NTM
端末の実IP
アドレスや仮装IP
アドレスの関係を管理し、UDP
トンネルの構築 支持を出す
AS(Account Server)
ユーザの登録と認証を行う
NTM
端末の認証やDC
とNTM
端末間等における通信の暗号化に用いる鍵の配布を 行う
RS(Relay Server)
NTM
端末間で直接通信できない場合にカプセル化パケットを中継する
NTM
端末
NTMobile
を搭載した端末NTMobile の動作手順
(1)MN
がCN
に経路指示を要求 (2)DC
が経路を決定し、Ktmp, Ktun
を生成 (3)RS
に要求がくることを伝え、Ktun
を送信 (4)CN
に経路指示をし、Ktmp, Ktun
を送信 (5)MN
に経路指示をし、Ktmp, Ktun
を送信 (6)MN
はKend
を生成し、Ktmp
で暗号化 (7)MN
はKtun
で暗号化したトンネル要求とKtmp(Kend)
をRS
に送信NTMobile の動作手順
(8)RS
はこれをMAC
認証してCN
に送信 (9)CN
はKtun
でMAC
認証後、Ktmp
で複合することによってKend
を取 得 (10)CN
はトンネル応答をKend
で暗号化してMN
送信 (11)MN
はトンネル応答をMAC
認証することで共通鍵を共有できたこと を確認 (12)
これ以降MN, CN
間は共通鍵Kend
を用いて安全に通信することがで きるNTMobile
NTMobile framework library
NTMfw
は一般のアプリケーションがカーネルの通信ライブラリを利用するのと同じ容量で
NTMfw
を呼び出すことにより利用できる NTMobile
のシグナリング処理はNTMfw
が実行するためアプリケーショ ンはこれを意識しない DC
とNTM
端末によるシグナリング処理によりトンネル経路が生成され るとその後の通信すべてUDP
カプセル化通信となる
パケットはトンネル経路を経由して相手に届けられる DS
との間でシグナリング処理を行うIP
アドレスが変化したときには再度シグナリング処理を行うNTMobile framework library
NTM
ソケットAPI
BSD
ソケットAPI
に代わってアプリケーションを提供するソケットAPI
ネゴシエーションモジュール
NTMobile
の初期化処理とシグナリング処理を行う パケット処理モジュール
通信パケット、シグナリングパケットの生成、解析処理を行う
仮想
IP
プロトコルスタック アプリケーション層にて
TCP/IP
プロトコルを実行 トンネルテーブル
FQDN
、仮想IP
アドレス、実IP
アドレス、共通鍵、識別子等を格納したテーブルNTMobile framework library
既存技術との比較
まとめ
NTMfw
によってエンドツーエンド通信をアプリケーションレベルで実現できる
スループットの向上に向けた実践方式の検討が必要参考文献
納堂博史,
鈴木秀和,
内藤克浩,
渡邊晃:
エンドツーエンド通信をアプリケーションレベルで可能にする通信ライ ブラリの実現と評価
,
情報処理学会研究報告
