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

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

今日のテーマ

VoIP

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

途中経路は占領 電話のアーキテクチャ 交換機

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

ルータ ３ ５２１ ５４３２１ 電話なんて無理！

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

余裕があれば電話も余裕!? 昔のインターネット 現在のインターネット

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

いろいろなタイプの

IP電話

IPネットワーク IPネットワーク 電話網 電話網 ゲートウェイ ルータ ルータ VoIPアダプタ IP電話端末⇔IP電話端末 IP電話端末⇒一般電話 一般電話⇒ IP電話端末 IP中継電話サービス

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

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 0 500 1000 1500 2000 2002 2003 2004 年度 総 数 (万 件 )

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

+81312345678 ⇒

8.7.6.5.4.3.2.1.3.1.8.e164.arpa.

mailto:, http:. sip:, tel:

. jp com e164 arpa in-arpa ac keio 8.1 3 _… sip:hoge @ wide.ad.jp

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 sip:hoge @ wide.ad.jp

SIPとENUM

DNS SIP クライアント SIP クライアント SIP サーバ SIP サーバ 俺 ENUM レジストリ +81312345678は hoge @ wide.ad.jp _登録 +81312345678? hoge @ wide.ad.jp hoge @ wide.ad.jp wide.ad.jp hoge

一般加入電話から

SIPへの接続

IPネットワーク IPネットワーク 電話網 ゲートウェイ ルータ DNS SIPサーバ (1) +81312345678 (2) +81312345678 ?? (3) hoge @ wide.ad.jp (4) hoge @ wide.ad.jp hoge

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 <400ms <150ms <100ms End-to-End 遅延（片道） >50 >73 >86 受話品質 >50 >70 >80 総合伝送品 質 クラスC クラスB 携帯電話並 クラスA 固定電話並

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

現状のインターネット

インターネット インターネット ADSL ルータ FTTH ルータ ファイヤー ウォール NAT

Skypeって？

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 (http://web.skype.com/skype.ja.html) 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。

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

UDP Hole Punching

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 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 てているIPアドレス、ポート番号 を知る 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C ノードA ノードB ① ① ② ③ Firewall B Firewall A

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

Internet Internet

iPassの課金システム

AP AAAL AAAH ユーザ

Authentication Authorization Acounting(AAA)

①APの検索・設定 iPass コネクト ②認証リクエスト ③認証情報の確認 ④認証成功 Internet使用可能 ⑤接続監視・課金

インフラストラクチャモード

(既存のインターネット)

Access

Point Access_Point

Ω12 _メディア

センタ スイッチングハブ

アドホックモード

（

MANET)

Access Point Access Point Ω12 _メディア センタ スイッチングハブ ルータ _Internet

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

Internet ITS 実験体験バスツアー

広がる

Ad-hocネットワーク

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