SIPにおけるIPv６-v４変換装置の
開発について
About the Development of the IPv6-v4 Conversion Device in SIP
松原 倫哉
MATSUBARA Tomoya概要
現在のIP電話サービスは、IPv４での普及が進んでいる。しかし、今後 IPv６の普及が進むにつれ、IP
電話システムも徐々に IPv６化されることが予想される。IPv４から IPv６への移行期には、IPv４端末と
IPv６端末の相互接続が必要となるが、既存のトランスレータ技術では呼制御プロトコルとして主に使用
されているSIP通信を相互接続することができない。
我々は、
IP電話システムの IPv６へのスムーズな移行手段を提供することを目的として、
SIP専用の IPv６-v４
変換装置を開発している。変換装置を評価した結果、端末間で遅延無く通話ができることを検証し、実
装方式の有効性を確認することができた。今回は、現在普及している IP電話に限定して開発したが、今後は、
プレゼンス、インスタントメッセージへの対応や、音声以外のメディアへの対応を検討していく。
1. はじめに
2. SIPの概要
２００３年に相次いで IP電話サービスが開始されて以来、IP電 話は、企業向けだけでなく、コンシューマ向けにも本格的な 普及が始まっている。現在の IP電話サービスは、IPv４での普 及が進んでおり、呼制御プロトコルとして主にSIP(Session Initiation Protocol)が採用されている。SIPは、インター ネットアーキテクチャに沿って設計されており、IPv６との親和 性が高い。そのため、IPv６での IP電話サービスにおいても、 SIPが呼制御プロトコルの主流になるものと考えられている。 既に IPv６とSIPを組み合わせた IP電話システムが構築され始 めており、今後ますます増えていくものと予想される。 IPv４から IPv６への移行期には、IPv４端末と IPv６端末の相 互接続が必要となる。しかし、既存のトランスレータ技術で はSIP通信を相互接続することができない。インテック・ウェブ・アンド・ゲノム・インフォマティクス（株）（以下、W&G） では、VoIP(Voice Over IP)に関する研究・開発を継続的に 行っており、現在、SIP専用の IPv６-v４変換装置の開発に取り 組んでいる。 本 稿 で は 、ま ず S I P の 概 要 に つ い て 解 説 し 、S I P 専 用 の IPv６-v４変換装置について述べる。
2.1 SIPとは
SIPとは、IP ネットワーク上でマルチメディアセッション を 管 理 す る た め の シ グ ナ リ ン グ プ ロ ト コ ル で あ る 。 I E T F （Internet Engineering Task Force）のSIP ワーキンググ ループで提案され、現在はRFC３２６１で標準化されている。 SIPによって実現される代表的なサービスとして、IP電話が2006
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I N T E C T E C H N I C A L J O U R N A L2.2 SIPの構成要素
SIPの構成要素には、SIP端末とSIPサーバの２種類がある。 SIP端末は、UA（User Agent）と呼ばれ、IP電話機、携帯 端末、ゲートウェイ、ソフトフォン等が該当する。SIPサーバ は、SIP端末の管理装置にあたり、端末に対して呼制御や付加 サービスを提供する。SIPは、もともと端末間で直接情報をや り取りできるP２P型のプロトコルであり、サーバを使用せず に端末間でダイレクトに通話することができる。しかし、SIP サーバを利用することにより、グループ管理、転送、ピックアッ プ等に対応した付加価値の高い IP電話システムを構築するこ とができる。 図２ SIPの基本シーケンス 図１ IP電話プロトコルでのSIPの位置付け アプリケーション層 トランスポート層 インターネット層 RTP/RTCP （メディアの転送） （セッションの開始・変更・終了） SIP SDP （メディア情報の記述） UDP TCP IPv４/IPv６特
集
SIP端末 起動 発信 リングバック トーン ビジートーン 通話 SIPサーバ SIP端末 起動 着信 リンギング 応答 通話 切断 （1）REGISTER （2）200 OK （3）INVITE 100Trying （4）180Ringing （5）200 OK （6）ACK 音声/ビデオ/FAX （8）200 OK （7）BYE （1）REGISTER （2）200 OK （3）INVITE 100Trying （4）180Ringing （5）200 OK （6）ACK 音声/ビデオ/FAX （7）BYE （8）200 OK2.3 SIPの基本シーケンス
SIPの基本シーケンスを図２に示す。端末の起動から通話の 終了までのシーケンスは以下のとおりである。 (1) 端末が起動すると、REGISTERリクエストをSIPサーバ へ送信する。 ある。SIPは、Webで利用されているHTTPとよく似たテキス トベースのプロトコルであり、開発者にとっては実装しやすく、 インターネットアプリケーションとの親和性が高いという特徴 がある。また、SIPは、セッションの開始・変更・終了のみ行 い、セッション上で交換されるメディアの種類については定め ていない。そのため、音声を交換する IP電話だけでなく、画像 を交換するビデオ会議、インスタントメッセージ、プレゼンス 等、様々なサービスに利用することができる。例えば、IP電話 の場合、メディア情報の記述にSDP(Session Description Protocol)、メディアの転送にRTP/RTCP (Real-time Transport Protocol/ RTP Control Protocol) を使用す る（図 1参照）。図３ INVITEリクエストの例 開始行 ヘッダ部 空白行 メッセージボディ部 SIP部 SDP部 IPアドレス 図 4 既存トランスレータのSIP通信問題 IPv６/SIP端末 IPv６アドレスが埋め込 まれたSIPメッセージを 送信 SIPメッセージ IPv６アドレス IPv６アドレス データ部 IPヘッダ部 IPパケット データ部 IPヘッダ部 IPパケット SIPメッセージ IPv６アドレス IPv４アドレス IPv４/SIP端末 IPヘッダ部のみIPv６ からIPv４に変換 インターネット層/トランスポート層の トランスレータ S I Pメッセージ 内 の S I P / S D P 部のI P v６ アドレスが処理できない！
？
2.4 SIPにおけるIPv６-IPv４相互接続の問題点
IPv４から IPv６への移行期には、IPv４/SIP端末とIPv６/SIP 端末の相互接続が必要となる。ネットワーク層やトランスポー ト層でのアドレス変換は、既にNAT-PT(Network Address Translation-Protocol Translation)やTRT(An IPv６ to IPv４ Transport Relay Translator)と呼ばれるトランスレー タ技術がある。 これら既存のトランスレータ技術が呼制御プロトコル SIP に適用できない理由を説明する。図４の左側の IPv６/SIP端末 から送信された IPパケットはトランスレータに送られる。ト ランスレータは IPパケットの先頭にある IPヘッダ部のアドレス を変換するが、後続するデータ部 (アプリケーション層のメッ セージ) のアドレスは変換しない。そのため、SIPメッセージ に埋め込まれた IPv６アドレスがそのまま IPv４ネットワーク に送信され、受信側の IPv４/SIP端末でアドレスの処理に 失敗し、SIP通信を確立できない。SIP通信を確立するには、 新たにアプリケーション層でのアドレス変換が必要になる。 は、メディアの能力、RTP/RTCPパケットを送受信する IPア ドレス情報等が記述される。 (4) 着端末に INVITEリクエストが届くと１８０Ringingレス ポンスを戻すとともに着端末のベルを鳴らす。 (5) 着端末が応答すると２００OKレスポンスを戻す。 (6) 発端末がACKリクエストを送信すると通話が開始される。 (7) 通話を切断する場合は、BYEリクエストを送信する。 (8) 相手端末にBYEリクエストが届くと２００OKレスポンスを 戻し通話が終了する。 SIPメッセージには、処理を要求するリクエストと処理結果 を示すレスポンスの２種類のメッセージが存在する。図３に、2006
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I N T E C T E C H N I C A L J O U R N A L3. IPv６-v４変換装置の開発
3.1 開発の背景/目的
既存の IP電話システムの多くは IPv４で運用されている。し かし、今後 IPv６の普及が進むにつれ IP電話システムも徐々に IPv６化されることが予想される。IPv４で構築された既存の IP 電話システムを IPv６へ移行する手段として、SIPサーバを IPv６ と IPv４に対応できるデュアルスタック化する方法と、新たに IPv６-v４変換装置を導入する方法がある。現時点では、既に 安定稼働している IP電話システムをデュアルスタック化するの は、リスクが高く現実的ではない。既存の IP電話システムに は極力手を加えず、新しいシステムについてのみ IPv６対応に して、IPv６から IPv４への接続手段を提供する手法が望まし いと考えている。 このような背景のもと、IP 電話システムの IPv６へのスムー ズな移行手段を提供することを目的として、アプリケーション レベルで動作する IPv６-v４変換装置を開発している。3.2 開発のアプローチ
先に述べた通りSIPの用途は多岐に渡り、用途によりSIPプ ロトコルの使い方に違いがある。そのため変換装置のターゲッ トを現在普及している IP電話に限定して開発することにした。 また、IPv４と IPv６を相互に接続する際、SIPサーバとSIP端 末の位置関係により、ゲートウェイ方式と仮想端末方式の２種 類の接続方式が考えられる (表1)。適用する環境に応じて接続 方式を選択できるように IPv６-v４変換装置を設計した。 W&Gでは、これまでに IPv４のみに対応したSIPサーバ製品 を商品化してきた。IPv６-v４変換装置の開発は、既存製品の IPv６対応と機能追加という形で進めている。 表 1 接続方式の比較 ゲートウェイ方式 仮想端末方式 特徴 適用例 IPv4側と IPv6側にそれぞ れSIPサーバが存在し、SIP サーバ間を相互接続 IPv4側にのみSIPサーバが 存在し、IPv4/SIPサーバと IPv6/SIP端末を相互接続 IPv4で構築された企業内 IP 電話システムと IPv6による IP電話サービスを接続する IPv4で構築された企業内 IP 電話システムを IPv6/SIP端 末から使用する 図５ ゲートウェイ方式のシステム構成 SIPサーバ SIPサーバ 登録 通話 IPv６-v４変換装置 IPv４/SIP網 IPv６/SIP網 登録特
集
3.3 ゲートウェイ方式
IPv４/SIP網と IPv６/SIP網をそれぞれ対等なSIP網として 相互接続する方式である (図５)。IPv６-v４変換装置がふたつ のSIPサーバ間を接続する。 ゲートウェイ方式における変換装置の主な機能は、以下の 通りである。 ● SIPサーバへの登録機能 変換装置をSIP端末として、外部のSIPサーバへ登録する 機能 ● 呼制御機能 SIP端末間のセッションを確立する機能 ● メディア転送機能 SIP端末間で音声、ビデオ、FAX用のメディアパケットを 転送する機能 ゲートウェイ方式のアドレス変換対象は、呼制御のみとなる。 IPv６/SIP端末から IPv４/SIP端末に発信するときの IPv６-v４ 変換装置の動作概要を示す。 (１) IPv６/SIPサーバから INVITEリクエストを受信する。 (２) INVITEリクエストに含まれるアドレス情報を変換装置の IPv４アドレスに変換し、IPv４/SIPサーバへ転送する。同時 に IPv４から IPv６方向へのメディア転送機能を有効にする。 (３) IPv４/SIPサーバから INVITEリクエストに対する２００ OKレスポンスを受信する。 (４) ２００OKレスポンスに含まれるアドレス情報を変換装置の IPv６アドレスに変換し、IPv６/SIPサーバへ転送する。同時 に IPv６から IPv４方向へのメディア転送機能を有効にする。 (５) IPv６/SIPサーバからのACKリクエストを INVITEリクエメディア転送部 音声、ビデオ、FAXパケット REGISTER REGISTER INVITE/ACK/CANCEL/BYE/レスポンス IPv６/SIPプロトコル処理部 IPv４/SIPプロトコル処理部 IPv６/SIPプロトコル処理部 IPv４/SIPプロトコル処理部 呼処理部 端末登録処理部 呼処理部 端末登録処理部 IPv６/SIP網 IPv４/SIP網 図７ IPv６-v４変換装置のアーキテクチャ 図６ 仮想端末方式のシステム構成 SIPサーバ 登録 IPv４/SIP網 IPv６/SIP網 登録 登録 登録 通話 仮想端末 IPv６-v４変換装置 IPv６-v４変換装置
