DLNAによる家電連携を指向した
オンデマンドVPN接続方式の検討
2008.01.18
NTT情報流通プラットフォーム研究所
春山敬宏、水野伸太郎、川島正久、水野修
{haruyama.takahiro, mizuno.shintaro, kawashima.masahisa, mizuno.osamu}@lab.ntt.co.jp
背景
•
AV系の情報家電の普及
– ネットワーク機能付きHDDレコーダやデジタルTV
• コンテンツを機器や場所に縛られずに視聴したい
–
DLNA（Digital Living Network Alliance）
[1]：家庭内LANの別の
家電にあるコンテンツをプラグアンドプレイで視聴
離れた家庭にあるコンテンツも家庭内と同じように
どこにあるかを意識せず簡単に視聴したい
家庭内ＬＡＮ ②各機器の機能や サービスを取得 （ユニキャストで受信） 複数の家電に対して一度で行う （ユーザはどの家電にどの機能があるか 意識せずにコンテンツを共有可能） 複数の家電に対して一度で行う （ユーザはどの家電にどの機能があるか 意識せずにコンテンツを共有可能） ①ＬＡＮ内機器の ディスカバリ （マルチキャストで送信）DLNAプロトコルによる家庭間コンテンツ共有を
行うための３つの要件
ホーム ゲートウェイ （HGW） HGW要件①
遠隔からのDLNAデバイス発見、
コンテンツ再生
要件②
シンプルな接続先の指定と認証
DLNAは家庭内のデバイス 発見にマルチキャストを使用 →要件① 家庭間は オンデマンドに 接続 →要件② ＰＣに不慣れな家電ユーザ に対して、ID・PWやURLを 意識させたくない →要件② 家電のインタフェース は貧弱 →要件②要件③
ストリーミングに必要な帯域の確保
家庭間で動画を再生 する場合、帯域の 確保が必要 →要件③従来研究
DLNAプロトコルを家庭間で伝送するDLNAプロキシの研究
[2][3][4]– 要件①遠隔からのDLNAデバイスの発見、コンテンツ再生が可能
従来研究では要件②シンプルな接続先指定・認証や
要件③ストリーミングに必要な帯域の確保は考慮されていない
LAN B
LAN#A
HGW A
DLNA
クライアント
DLNA
サーバ
HGW B
HGW A
４．HGW Bからの
リクエストをサーバ
へプロキシ
２．クライアントからの
リクエストをHGW B
へプロキシ
①HGW間で家庭内 デバイスの情報を交換１．HGW間で家庭内
デバイスの情報を交換
３．VPNやHTTP接
続を介してリクエスト
を転送
DLNAプロキシのフロー
目的
•
DLNAプロトコルによる家庭間コンテンツ共有を行え
るシステムを提供したい
• 従来研究では、要件②ユーザの利便性を考慮した
接続先指定・認証や、要件③ストリーミングの帯域
の確保に関する施策を行っていない
• 本研究では、それら２つの要件を満足するシステム
を提案する
要件②シンプルな接続先指定・認証
に対するアプローチ
• 接続先を指定する情報は、URLが一般的
–
PCに不慣れなユーザに入力させるのは避けたい
– 家電のリモコンのようなインタフェースで文字を入力させたくない
接続先の指定に電話番号を使う
http://haruyama.takahiro.net/home
URLやIPアドレス よりも短い情報は ないか？ ２つの家庭を結ぶ より直感的な情報 はないか？要件②シンプルな接続先指定・認証
に対するアプローチ(Cont.)
1234-56-7890
• 接続先の指定に電話番号を使う
–
URLやIPアドレスよりも短く（１０桁程度）、
家庭間を接続するのに直感的な情報
• 電話番号を使う接続指向のプロトコルとして、
一般的なVoIPプロトコルであるSIPを用いる
•
NGN
[5]のようなSIP網では、SIPクライアント
をリンクレイヤレベルで識別して電話番号を
安全に払い出すことが可能
番号1234-56-
7890からの
接続は許可
SIPサーバによって割り当てられた
電話番号を元に接続の認証を行う
SIP網による
発番の保証
要件③ストリーミングに必要な帯域の
確保に対するアプローチ
•
SIP網では、SIPのSDP記述によって映像・音
声アプリのメディアチャネル毎に必要な帯域
を確保可能
– 網はＩＰアドレス、ポート番号、プロトコルタイプの
組み合わせでQoSを保証
帯域を確保するために、家庭間のDLNAプロトコルの
パケットをSIPのメディアパケットとして扱う
SIP
network
SIP
network
HGW B HGW B HGW A HGW A提案システム
•
DLNAプロキシ機能
– 要件①遠隔からのDLNAデバイスの発見、コンテンツ再生を実現
•
SIP-VPN機能
[6][7]– 家庭間接続にはスケーラビリティ・セキュリティを考慮して、VPN(IPSec)を使用
– 電話番号で接続先を指定・認証することで、
要件②シンプルな接続先指定・認証を実現
– ＳＩＰのメディアパケットとしてQoSを保証することで、
要件③ストリーミングに必要な帯域の確保を実現
家庭内LAN デジタルTV (DMP) SIP サーバ SIP サーバ 家庭内LAN HDDレコーダ (DMS) ２．SIPのメディアチャネル 上でVPN構築（要件③） アナログ 電話機 （ソフトフォン でも可） ３．VPNトンネルを介して ＤＬＮＡプロトコルを伝送 （要件①） SIP-VPN 機能 SIP-VPN 機能 DLNA プロキシ 機能 アナログ 電話機 （ソフトフォン でも可） １．電話番号による接続先指定と認証に 基づいたSIPセッションの確立（要件②） DLNA プロキシ 機能家庭内LAN HGW A SIP サーバ 家庭内LAN 通話状態からVPN 接続要求番号を 入力 or 非通話状態から VPN接続要求番号 ＋宛先電話番号を 入力 電話番号の ホワイトリストに基づく 要求の許可 （リストにない電話番 号からの要求の場合、 通話の状態から接続 要求前に許可番号を 入力 or 事前に非通話状態か ら許可番号＋電話番 号を入力） SIP INVITE To：<Bの電話番号>
C=IN IP6 <AのIPアドレス> m=data 4500 RTP/AVP a=sendrecv b=xxxx SIP INVITE To： < Bの電話番号> PAI：< Aの電話番号>
C=IN IP6 < AのIPアドレス> m=data 4500 RTP/AVP a=sendrecv
b=xxxx ２００OK
C=IN IP6 <BのIPアドレス> m=data 4500 RTP/AVP a=sendrecv
b=xxxxx ２００OK
C=IN IP6 < BのIPアドレス> m=data 4500 RTP/AVP a=sendrecv b=xxxxx SIP網 HGW B SIPのSDP指定 によって、接続先 のアドレス・ポート に対する帯域の 確保を要求
提案システムシーケンス
（SIPセッション確立フェーズ）
電話番号に基づく SIPセッションの 許可 電話番号で 接続先を指定 VPN用SIPセッションの 確立HTTPでDLNAプロキシに VPN完了を通知
IKEv2 request (IKE_SA_INIT) IKEv2 response (IKE_SA_INIT)
IKEv2 request (IKE_AUTH)
IKEv2 response (IKE_AUTH)
DMS DMP
DMSを通知 IPSec ESPトンネル
家庭内LAN HGW A SIP サーバ 家庭内LAN SIP網 HGW B
提案システムシーケンス
Cont.
（VPN構築フェーズ、DLNAプロトコル伝送フェーズ）
SDP指定に基づく VPN接続用ポートの開放 SDP指定に基づく VPN接続用ポートの開放 SIPでの認証結果を IKE認証に利用 証明書内の電話番号と SIPセッション中の電話 番号を照合 証明書内の電話番号と SIPセッション中の電話 番号を照合 VPN構築完了 HTTP でDLNAプロキシに VPN完了を通知 DMS情報を転送 DMSのコンテンツをストリーミングまとめ
• ＤＬＮＡプロトコルを宅間で伝送するオンデマンド
VPN接続方式を提案
–
DLNA proxy機能
•
DLNAのデバイス情報やコンテンツストリーミングを転送
–
SIP-VPN機能
• 電話番号を用いたシンプルな接続先指定・認証
•
SIPのSDPを用いたQoS保証
•
SIP-VPN機能とDLNA proxy機能はＩＦを切って独立
→他のＶＰＮアプリにも適用可能
• 今後の課題
– 家庭内機器へのアクセス制御
参考文献
[1] “Digital Living Network Alliance,” http://www.dlna.org/en/industry/home/.
[2] J.-T. Kim, Y.-J. Oh, H.-K. Lee, E.-H. Paik, and K.-R. Park, “Implementation of the DLNA Proxy System for Sharing Home Media Contents,” IEEE Transactions on
Consumer Electronics, vol. 53, 2007, pp. 139–144.
[3] 茂木, 田坂, テープウィロージャナポン, 堀内, “情報家電の広域DLNA通信方式の提案,”信 学会研究報告, NS2007-13 (2007.5).
[4] D.-O. Kang, K. Kang, S. Choi, and J. Lee, “UPnP AV architectural multimedia system with a home gateway powered by the OSGi platform,” in IEEE Transactions on
Consumer Electronics, vol. 51, 2005, pp. 87–93.
[5] C.-S. Lee and N. Morita, “Next Generation Network Standards in ITU-T,” in IEEE International Workshop on Broadband Convergence Networks, 2006, pp. 1–15. [6] 水野伸, 春山, 川島, 水野修, “広帯域でセキュアな家庭LAN 間接続を実現するVPN 接続
方式”, 2007 信学ソ大, BS-5-6,2007.
[7] 春山, 水野伸, 水野修, “電話機をインタフェースとした家庭内LAN 間接続システム”, 2007 信学総大, B-6-31, 2007.
