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100430127 李 丹薇

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Academic year: 2021

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(1)

プライベート空間のサーバにアクセスが可能な NTMobile 用プライベート中継装置の提案

100430127 李 丹薇

渡邊研究室

1. はじめに

現状のネットワークの大きな課題として,インターネット 側の端末から

NAT

配下の端末に通信を開始できない

NAT

越え問題があり,その解決が望まれる.また,公共無線網 の普及や携帯端末の発達により,通信中にネットワークを 切り替えても通信を継続できる技術(移動透過性技術)が 必要である.

我々は,

NAT

越え問題の解決と移動透過性を同時に実 現する技術として,

NTMobile

Network Traversal with Mobility

[1]

を提案している.プライベートアドレスを持 つサーバに

NTMobile

を実装することより,インターネッ ト側の端末からこのサーバに対してアクセスが可能になる.

しかし,サーバに手を加えることは一切許可されない.そ こで,本稿では,サーバの横にプライベート中継装置を設 置して,インターネット側からプライベートサーバへの通 信開始を可能にする方式を提案する.

2. NTMobile の概要

NTMobile

NTMobile

を実装した端末(

NTM

端末),

NTM

端末のアドレス管理及びトンネル経路指示を行う

DC(Direction Coordinator)

,エンドエンドの通信が行え ない場合にパケットを中継する

RS

Relay Server

)によっ て構成される.

DC

RS

はグローバルネットワーク上に 設置し,ネットワークの規模に応じて複数設置することが できる.

NTM

端末は起動する時

DC

に対して実

IP

アド レス登録処理を行い,

DC

NTM

端末に対して位置に依 存しない仮想

IP

アドレスを割り当てる.通信開始時アプ リケーションで生成された仮想

IP

アドレスに基づいて通 信を行う.また,実際の通信では,実

IP

アドレスで全て のバケットをカプセル化し,トンネル通信を行う.端末が 移動して実

IP

アドレスが変化しても、仮想アドレスは変 化しないため,通信の継続が可能である.

3. 実現済みの技術とその課題

NTM

端末が一般サーバと通信を行う場合,

NTMobile

を用いた通信を行えないため、

NTM

端末は

RS-N

Relay Server type NAT

[2]

との間に

UDP

トンネルを構築する 方法が提案され,すでに実現済みである.

RS-N

NTM

端末と一般サーバとの間でパケットのカプセル化

/

デカプ セル化,及び仮想

IP

アドレスと実

IP

アドレスの変換処理 を行う.一般サーバは通信相手が

RS-N

であるものとして 認識する.

RS-N

を中継して通信を行うことにより,

NTM

端末が移動しても移動透過性を実現できる.しかし,この 方式では,一般サーバがグローバル空間に設置されている 必要があった.

4. 提案方式

プライベート空間に設置される一般サーバの横に

NTMo- bile

用プライベート中継装置

PRS(Private Relay Server)

を設置し,グローバル環境にいる

NTM

端末

MN

Mobile Node

)からのアクセスを可能とする.

1

に提案方式の通信シーケンス及びアドレス遷移を示 す.

MN

NTM

端末である.

PRS

NTM

端末として

MN DC NAT PS

Direction Request

NTM Tunnel Request

PRS

NTM Tunnel Response NTM Route Direction

NTM Route Direction (PRSのFQDN)

RIPMN↔RIPNAT

VIPMN↔VIPPRS

RIPMN↔RIPPRS

VIPMN↔VIPPRS

RIPPRS↔RIPPS

Outer IP Header Original IP Header

1:

通信シーケンス及びアドレス遷移

の機能とパケットの中継機能を合わせ持つ.

MN

との

PRS

の実

IP

アドレスは

DC

に登録してあり,仮想

IP

アドレス を取得済みであるものとする.

PS

Private Server

)は組 織内又は家庭内の一般サーバで,

NAT

配下のプライベー トアドレス空間内に設置されている.

PRS

PS

の横に設 置し,

PS

に代わって

NTMobile

の機能を代行する装置で ある.

PS

IP

アドレスは事前に

PRS

に登録しておく必要が ある.

MN

から

PS

へ通信を開始する時,

MN

PRS

FQDN

を指定して,

DC

に経路要求(

Direction Request

を行う.

DC

MN

PRS

に対して経路指示(

NTM Route Direction

)を送信する.これを受け取った

MN

PRS

の間 でトンネルを構築する(

NTM Tunnel Request/Response

).

トンネル構築後の通信において,

PRS

MN

から受け取っ

NTM

パケットを通常のパケットに戻して

PS

に転送す る。また

PS

から受信した通常のパケットを

NTM

パケッ トに変換して、

MN

に転送する.この方法により,

MN

PS

にアクセスがすることができ,かつ

NTM

端末が移動 しても,通信を継続することができる.

5. まとめ

本稿では,プライベート空間内の一般サーバに

NTMobile

用プライベート中継装置を設置し,外部からのアクセス及 び通信の移動を実現できる手法を提案した.今後,提案方 式の実装方法を含めて,評価を進める予定である.

参考文献

[1]

鈴木秀和,他:

NTMobile

における通信接続性の確立 手法と実装,情報処理学会論文誌

Vol.54,No.1,pp.1- 13(Jan.2013).

[2]

土井敏樹,他:

NTMobile

におけるアドレス変換型リ レーサーバの実装と動作検証,情報処理学会研究報告

Vol.2013-MBL-67

NO.11.

(2)

理工学部 情報工学科

渡邊研究室

100430127 李丹薇

(3)

 NAT 越え問題が発生している

• IPv4 ネットワークでは NAT の利用が一般

• 相手端末が NAT 配下に存在すると、インターネット側から 通信の開始できない

 移動透過性技術が必要

• 公共無線網や携帯端末の発達により移動しながら通信し たい要求が増えた

• IP アドレスが通信識別子

• 通信中に IP アドレスが変化すると、通信継続できない

NTMobile(Network Traversal with Mobility )

(4)

DC:Direction Coordinator RS:Relay Server GN:General Node

Internet DC

GN

NAT

NTM Node A NTM Node B After move

RS-N

Hand over

Encrypted Communication through UDP Tunnel General Communication

パケット中継 端末の位置情報管理

仮想アドレス割り当て

NTMobile機能を実 装したエンド端末

NAT 3G

(5)

 NAT 越えと移動透過性を同時に実現

⇒NTMobile(Network Traversal with Mobility)

 特徴

◦ 仮想アドレスの導入

 端末に位置に依存しない仮想アドレスを割り当て

◦ UDP トンネルを利用して通信

 実 IP アドレスでパケットをカプセル化

(6)

 目的

NTMobile 用プライベート中継装置の開発

外部からプライベート空間内にアクセスを可能

クライアントとサーバに NTMobile を実装することより、

外部からプライベート空間のサーバにアクセスが可能

一般サーバに手を加えることが許可されない場合が ある

問題

サーバ横に中継

装置を置く

(7)

 MN は NTM 端末、 GN は一般端末

 MN はアドレス登録済とする

(8)

 トンネル構築後のアドレス遷移

◦ GN は通信相手を RS-N と認識する

◦ 仮に GN がプライベート空間に設置されると、 RS-N と GN の間に NAT が必要となる

RIP X : 端末Xの実IPアドレス VIP : 端末Xの仮想IPアドレス

MN RS-N GN

VIP MN ↔VIP GN

RIP MN ↔RIP RSN

RIP RSN ↔RIP GN

Outer IP Header

Original IP Header

(9)

プライベート中継用 NTMobile 装置 PRS ( Private Relay Server )の導入

 インターネット側の端末からプライベート空間内の一般サー バにアクセスを可能にする

PS ( Private server ):組織内や家庭内の一般サーバ CL : PS を利用している一般のクライアント端末

インターネット MN

DC MN DC PRS

NAT

PRS PS CL

プライベートアドレス空間

(10)

◦ PRS は PS に代わって、 NTMobile の機能を代 行する装置

◦ PS の IP アドレスは事前に PRS に登録

◦ PRS は DC との間で Keep Alive

NAT PRS PS

DC PRS

アドレス登録処理 仮想アドレス取得

Keep Alive

PSのIPアドレスを

事前にPRS登録

(11)

 MN は PRS の FQDN を指定して通信開始

MN DC MN PS

経路指示要求

トンネル構築要求

PRS

トンネル構築応答 経路指示

( PRSのFQDN )

DC PRS

経路指示 名前解決

UDP トンネル

経路指示

NAT

(12)

 トンネル構築後の通信

◦ MN は仮想IPアドレスを実 IP アドレスでカプセル化し、NAT に送信

◦ PRS はアドレス変換したパケットを PS に送信する

RIP X : 端末Xの実IPアドレス VIP X : 端末Xの仮想IPアドレス

MN NAT PRS PS

RIP MN ↔RIP NAT

VIP MN ↔VIP PRS

RIP MN ↔RIP PRS

VIP MN ↔VIP PRS RIP PRS ↔RIP PS

Outer IP Header

Original IP Header

(13)

 アプリケーション上で TCP/UDP 中継モジュールを追 加

 PS のIPアドレスを事前に登録するため、設定モ ジュールを追加

NTMデーモン:アドレスの確認とトンネル構築処理

NTM カーネル:トンネルテーブルに従って,パケットのカプセル化 / デカプセル化及び暗号処理

NTMobile Deamon

Tunnel Table

NTMobile Kernel Module Packet

Manipulation Comunication

Module

TCP/UDP

Relay Module Set Module Application

Encapsultion Decapsulation User Space

Kernel space

Real I/F Virtual I/F

(14)

 TCP/UDP モジュールで通信できるかを検証済み

UDP の場合通信シーケンス

TCPの場合通信シーケンス

MN PRS PS

10.0.0.7 10.0.0.2 10.0.0.6

DATA(文字a)

DATA(文字a)

MN PRS PS

10.0.0.7 10.0.0.2 10.0.0.6 SYN

SYN SYN,ACK

ACK

ACK

ACK SYN,ACK

PSH,ACK

PSH,ACK ACK

DATA-文字(a)

ACK

PSH,ACK

(接続の確認応答)

(15)

 NTMobile 概要の説明

 プライベート空間内の一般サーバにアクセスを可能 にする提案方式

PRS 中継装置を導入

 実装方法

 今後の予定

 提案方式の実装設定と評価

(16)

参照

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