インターネット
インターネット
インターネット
インターネットの
の
の進化
の
進化
進化と
進化
と
と可能性
と
可能性
可能性
可能性
村井純・ 湧川隆次 2006年秋学期授業予定
授業予定
授業予定
授業予定
第1回 講義概要 講義のねらい 履修の注意事項について 第2回 無線 無線通信メディア（WLAN, WiMAX） 携帯のデータ通信（EvDO, HSDPA） 第3回 電話 Voice over IP ENUM 第4回 アンワイアード インターネットの移動体技術（Mobile IP） 携帯電話システム（NGN構想） 第5回 ディスカッション 第6回 放送 マルチキャスト リアルタイム通信 UDPトラフィックの増加 第7回 ハイビジョン映像と放送 映像フォーマット リアルタイムストリーミング技術 光スイッチング技術 政策的問題点（通信と放送の融合） 第8回 ディスカッション 第9回 インターネットインフラ 広帯域インターネット IP version 6 第10回 アプリケーション Web2.0 P2P 第11回 ディスカッション 第12回 全体でのディスカッション 情報社会インフラとしてのインターネッ トの責任と課題 第13回 全体のまとめVoIP
電話
電話
電話
電話の
の
の
のネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
もし電話の相手が一人だけなら 二人の間に電話回線を引けばOK電話
電話
電話
電話の
の
のネットワークアーキテクチャ
の
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
しかし電話の相手が複数だと 各相手ごとに電話回線を引かなければならない。電話
電話
電話
電話の
の
の
のネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
そこで、中央の交換機が電話回線を切り替えること によってコミュニケーションを仲介する。 交換機電話
電話
電話
電話の
の
のネットワークアーキテクチャ
の
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
しかし電話の相手が複数だと 各相手ごとに電話回線を引かなければならない。 加入者交換機 加入者交換機 加入者交換機 加入者交換機 加入者交換機 加入者交換機加入者交換機 加入者交換機電話
電話
電話
電話の
の
の
のネットワークアーキテクチャー
ネットワークアーキテクチャー
ネットワークアーキテクチャー
ネットワークアーキテクチャー
交換機は更に中継交換機に接続されて広域に広がる 中 継 交 換 機 中 継 交 換 機 中 継 交 換 機 中 継 交 換 機 地域1 地域4 地域3 地域2 中 継 交 換 機 中 継 交 換 機 中 継 交 換 機 中 継 交 換 機 中継回線 加入者交換機 加入者交換機加入者交換機 加入者交換機 加入者交換機 加入者交換機 加入者交換機 加入者交換機電話
電話
電話
電話の
の
のネットワークアーキテクチャ
の
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャ
そこで、中央の交換機が電話回線を切り替えること によってコミュニケーションを仲介する。 交換機PSTN
(Public Switched Telephone Network)
公衆電話交換網（既存の電話インフラ）
通信帯域幅、情報到達性保証
交換機のハードウェアやアプリケーションにインテリジェンスを 持たせる。問題
固定的な帯域配分→帯域の浪費→帯域不足 データトラフィックの急増 柔軟性、拡張性不足 ベンダー装置とアプリケーションが密結合状態VoIP(Voice over Internet Protocol)
VoIP(Voice Over IP)
インターネットを用いて電話の役割を行うテクノロジの総称 呼制御技術 音声転送技術 端末や外部エレメントにインテリジェンスを持たせる。
サービス例
Yahoo BB Phone ADSLモデムに一体化して既存のアナログ電話の音声をデジタル 化しIPを用いて転送 フュージョン・コミュニケーションズ 市外電話の部分をIP化して低コスト化する インターネット インターネット ゲート ウェイ ゲート ウェイ 市内 市外 市内VoIPの
の
の
の実装例
実装例
実装例
実装例
ITU-T H.323勧告
H.323： パケット通信に基づくプロトコル
→ LAN上で“ビデオ会議"を行なうための通信方式の全
体像を規定。
VoIP(Voice over Internet Protocol)
VoIP(Voice Over IP)
インターネットを用いて電話の役割を行うテクノロジの総称 呼制御技術 音声転送技術 端末や外部エレメントにインテリジェンスを持たせる。
サービス例
Yahoo BB Phone ADSLモデムに一体化して既存のアナログ電話の音声をデジタル 化しIPを用いて転送 フュージョン・コミュニケーションズ 市外電話の部分をIP化して低コスト化する インターネット インターネット ゲート ウェイ ゲート ウェイ 市内 市外 市内VoIPの
の
の
の実装例
実装例
実装例
実装例
ITU-T H.323勧告
H.323： パケット通信に基づくプロトコル
→ LAN上で“ビデオ会議"を行なうための通信方式の全
体像を規定。
H.323
International Telecommunications Union (ITU) によって，標準
化されたリアルタイムマルチメディア通信のための仕様． TCP/IPをサポート ビデオ会議などつかわれることが多い 4つのコンポーネント エンドポイント： H.323端末 ゲートキーパー： アドレス変換(E.164⇔IPaddr)、帯域幅制御、呼制御 ゲートウェイ： PSTN網とIP網とを相互接続 MCU：Multipoint Control Unit
多地点サポート
Endpoints
クライアントに相当する．
エンドユーザがリアルタイムに通信することができるよう
に実装する必要がある．
IP電話では，RTP/RTCPをもちいる．
Gatekeepers
EndpointsGatekeepers
Gatekeepers
Gatekeepers
Gatekeepers
Endpoints •役割 •endpointsを構成す るzoneの管理 •帯域(band width) のわりあてる •エイリアスとIPアド レスの変換zone
Gateways
EndpointsGatekeepers
Gatekeepers
Gatekeepers
Gatekeepers
Endpointszone
Gateway Switched circuit Network Gateway Gateway Gateway Gatewayのののの動作動作動作動作 endpointsとendpoints の接続性を提供 callの待ち受け audio のトランスコーディ ングH.323プロトコルスタック
プロトコルスタック
プロトコルスタック
プロトコルスタック
(PHY) IP TCP RAS H.245 Q.931 RTP+RTCP H.225 Audio/Video* UDP *) Audio: G.711, G.722, G728, G.723, G.729 Video: H261, H263H.323プロトコル
プロトコル
プロトコル
プロトコルの
の
の紹介
の
紹介
紹介
紹介(H.225)
H.225：呼確立準備、制御
RASシグナリングRegistration, Admission, and Status
登録、通信の可否判断、通信状態、発呼制御、帯域幅制御 の可否判断、呼制御アドレス解決 ゲートキーパディスカバリマルチキャストアドレス = 224.0.1.41 port 1718 Q.931 エンドポイント同士における呼制御 呼の確立、開放要求 呼制御チャネル = TCP port 1720
発呼相手
発呼相手
発呼相手
発呼相手の
の
の
の識別
識別
識別
識別
呼制御アドレス
IPアドレス + TCPポート番号エイリアスアドレス
メールアドレス H.323 URL h323:@hostname h323:username@h323-nodename h323:username@h323-nodename:portnumH.323プロトコル
プロトコル
プロトコル
プロトコルの
の
の紹介
の
紹介
紹介
紹介(H.245)
H.245：論理チャネル制御
エンドポイント間での音声/動画codecのすり合わ
せ
音声/動画/データ送受信チャネルのセットアップ
RTPチャネルのUDPポート番号の授受
IP網
ゾーンB ゾーンAH.323制御
制御
制御の
制御
の
の流
の
流
流
流れ
れ
れ
れ
(テレビテレビテレビ電話用論理テレビ電話用論理電話用論理電話用論理チャネルチャネルチャネルチャネル確立確立確立確立までまでまでまで) *) PSTN網などを介さないもっとも単純な例 GK： H.323 Gatekeeper GK GK 呼制御アドレス解決 呼制御アドレス解決 帯域幅の確認 帯域幅の確認 発呼の可否判断 発呼の可否判断 H.225 RASシグナリング H.225 RASシグナリング 呼確立要求 呼確立要求 H.225呼制御IP網
ゾーンB ゾーンAH.323制御
制御
制御
制御の
の
の
の流
流
流れ
流
れ
れ
れ
(テレビテレビテレビテレビ電話用論理電話用論理電話用論理電話用論理チャネルチャネルチャネルチャネル確立確立確立まで確立までまでまで) *) PSTN網などを介さないもっとも単純な例 GK： H.323 Gatekeeper GK GK H.225 RASシグナリング H.225 RASシグナリング H.245 H.245制御用アドレス解決制御用アドレス解決 音声・動画 音声・動画codeccodec交換交換 音声・動画転送チャネル確立 音声・動画転送チャネル確立 H.245論理チャネル制御IP網
ゾーンB ゾーンAH.323制御
制御
制御の
制御
の
の流
の
流
流
流れ
れ
れ
れ
(テレビテレビテレビ電話用論理テレビ電話用論理電話用論理電話用論理チャネルチャネルチャネルチャネル確立確立確立確立までまでまでまで) *) PSTN網などを介さないもっとも単純な例 GK： H.323 Gatekeeper GK GK H.225 RASシグナリング H.225 RASシグナリング RTP音声動画転送チャネル制御 H.245論理チャネル制御SIP
SIPの
の
の登場
の
登場
登場
登場
H.323はもっとも普及しているが
ビデオ会議をサポートするため複雑 そのため起動が遅い。→ VoIPに最適な軽量プロトコルが必要。
SIP
SIP (Session Initiation Protocol)
呼シグナリングおよび制御プロトコル
単純なテキストプロトコル セッションの開始や終了は規定されるが、通信内容に関す る情報は規定しない。 通信内容は、SDPにより記述呼制御、SIPサーバとの通信制御
SIPコンポーネント
コンポーネント
コンポーネント
コンポーネント
ユーザエージェント
ユーザエージェントクライアント： 発呼側 ユーザエージェントサーバ： 着呼側ネットワークサーバ
プロキシサーバ リダイレクトサーバロケーションサーバ
DNS, LDAPを利用SIP-URLと
と
と
とSIPメッセージ
メッセージ
メッセージ
メッセージ
SIP-URLフォーマットフォーマットフォーマットフォーマットsip:<username>:<passwd> / <E.164>@<sip server hostname/ipaddr> *) E.164（電話番号）を使う場合、末尾に ;user=phone をつける。 SIPメッセージフォーマットメッセージフォーマットメッセージフォーマットメッセージフォーマット スタートライン（リクエスト or レスポンスコマンド） メッセージヘッダ（発呼側の情報、着呼側の情報、呼識別子） <CRLF> メッセージボディ（SDP記述によるセッション情報やエラー情報）
SIPメッセージ
メッセージ
メッセージの
メッセージ
の
の
の例
例
例
例
（リクエストメッセージ例）
INVITE sip:[email protected] SIP/2.0 From : Hanako <sip:[email protected]> To : Taro <sip:[email protected]> Call-ID : [email protected] Subject : test Content-Type : application/sdp （レスポンスメッセージ例） SIP/2.0 100 Trying
From : Hanako <sip:[email protected]> To : Taro <sip:[email protected]> Call-ID : [email protected]
SDP(Session Description Protocol)
SDPにより表現される情報
セッション記述(セッション名、セッション生成者) 時間記述(セッションの有効期間) メディア記述(音声や動画を受信するのに必要な情報)SDPタグを用いて記述
SDPタグ
タグ
タグ
タグ
1 v=02 o=taro 1234567890 1234567890 IN IP4 hoge.somewhere.com 3 c=IN IP4 hoge.somewhere.com
4 m=audio 49170 RTP/AVP 0 5 a=rtpmap : 0 PCMU/8000 6 m=video 51372 RTP/AVP 31 7 a=rtpmap : 31 H261/90000 1’ SDPバージョン0 2’ ユーザtaro SDP識別子1234567890 サブ識別子1234567890 インターネット IP4 コネクションホストhoge.somewhere.com 3’ インターネット IP4 コネクションホストhoge.somewhere.com 4’ オーディオ UDPポート49170 RTP/AVP 0 5’ ペイロードタイプ0 PCM_u-law/8KHz 6’ ビデオ UDPポート51372 RTP/AVP 31 7’ ペイロードタイプ 31 H.261/9KHz 各行の意味）
プロクシモード
プロクシモード
プロクシモード
プロクシモードによる
による
による
による呼確立
呼確立
呼確立
呼確立
ロケーションサーバ SIPプロクシ [email protected] hanako-pcINVITE sip: [email protected]
hanako?
INVITE sip: hanako@hanako-pc ACK
プロクシモード
プロクシモード
プロクシモード
プロクシモードによる
による
による
による呼確立
呼確立
呼確立
呼確立
ロケーションサーバ SIPプロクシ [email protected] hanako-pcINVITE sip: [email protected]
hanako-pc ACK *)所在情報は、hanakoもしくは 第三者が、前もって登録する。 *)所在情報は、hanakoもしくは 第三者が、前もって登録する。
INVITE sip: hanako@hanako-pc
プロクシモード
プロクシモード
プロクシモード
プロクシモードによる
による
による
による呼確立
呼確立
呼確立
呼確立
ロケーションサーバ SIPプロクシ [email protected] hanako-pc 200 OK 200 OKACKプロクシモード
プロクシモード
プロクシモード
プロクシモードによる
による
による
による呼確立
呼確立
呼確立
呼確立
ロケーションサーバ SIPプロクシSIPによる
による
による
による呼確立
呼確立
呼確立
呼確立（
（その
（（
その
その他
その
他
他）
他
））
）
リダイレクトモード
ユーザの移動をサポート
着呼者はドメイン移動が発生する際、移動先ドメインをSIPサー バに登録。 元来のドメインへ着呼があった場合、SIPサーバは発呼者に、 その移動先ドメインを通知（Moved Temporarilyメッセージ） 発呼者は、移動先ドメインに対し、再発呼する。ENUM
ENUM
Telephone Number Mapping(ENUM)
ITUが定めた電話番号体系であるE.164 (後述)からのアクセス をドメイン名に変換し，DNSを用いて検索することで対応するサー ビスをURI形式で得る手法 Internet Gateway Gateway DNS WEB PSTN PSTN SIP
ENUM(1/4)
着信者電話番号+81-3-1234-5678に対応する通信サービスを ENUM対応DNSに登録 この際のドメイン名は8.7.6.5.4.3.2.1.3.1.8.e164.arpa Internet Gateway DNS PSTN ENUM領域 電話 SIP HTTP 旧来のDNS領域 Gateway WEB PSTN SIPENUM(2/4)
発信者は着信者の電話番号に対応するドメイン名，
8.7.6.5.4.3.2.1.3.1.8.e164.arpaに対し，対応するサー
ビスを検索
Internet Gateway DNS PSTN ENUM領域 電話 SIP HTTP 旧来のDNS領域 Gateway WEB PSTN SIPENUM(3/4)
URI形式で電話，SMTP, HTTPの利用が可能であるこ
とが発信者に返される
Internet Gateway DNS PSTN ENUM領域 電話 SIP HTTP 旧来のDNS領域 Gateway WEB PSTN SIPENUM(4/4)
発信者が利用可能なサービスを選択し，通信を開始
図の場合はSIPを選択 Internet Gateway DNS PSTN ENUM領域 電話 SIP HTTP 旧来のDNS領域 Gateway WEB PSTN SIPE.164
E.164
国際公衆電気通信に関する番号計画。ITU-TのEシリーズ勧告 の1つ 最大15桁 東京の電話番号03-5333-0851をE.164形式に直すと81-3-5333-0851になる。 日本の国番：81 市外局番：03の0をとって3 加入者番号：5333-0851Messenger/P2P/Skype
Messengerの
の
の
の仕組
仕組
仕組
仕組み
み
み
み
ファイル転送 メッセージ メッセージ ・セッションの開始 ・コンタクトリスト サインイン情報 メッセージの送受信 ファイルの送受信 サインイン時の通信 サーバピュア
ピュア
ピュア
ピュアP2P
Gnutella, Winnyなど
ファイル転送 ファイル検索 情報の保持 情報の保持 情報の保持 情報の保持ハイブリッド
ハイブリッド
ハイブリッド
ハイブリッドP2P
Napster, WinMXなど
1.ログイン＆ファイルリスト送信 2.ファイル検索 3.ファイル転送 情報の保持 情報の保持 情報の保持 ユーザリスト ファイルリストスーパーノード
スーパーノード
スーパーノード
スーパーノード型
型
型
型P2P
KaZaA, Skypeなど
スーパーノードクラスター 情報の保持 情報の保持 情報の保持 1.ファイル検索要求 2.ファイル検索 3.ファイル転送P2P
IP電話
電話
電話
電話
“Skype”
Skypeの技術的特長 VoIPとP2Pの融合 P2P 話し相手を見つけ出し、接続を維持する VoIP 通話手順（通話プロトコル）を決める P2P(Peer to Peer) 不特定多数の個人間で直接情報のやり取りを行なうインターネットの 利用形態
VoIP（Voice over Internet Protocol）
TCP/IPをネットワークで音声データを送受信する技術
Skypeの
の
の場合
の
場合
場合
場合
ノード NATやファイアウォールによって内向きの接続ができないこともある スーパーノードへ接続することでP2Pネットワークへ接続する スーパーノード(リレーノード) スパーノード同士で通信し、ユーザー情報を同期する P2Pネットワークトポロジーの形成 Firewall/NATでノード同士の直接通信ができない場合の中継役中継NMS（Network Management Server）
唯一、Skype(Skypeを作ってる団体)が管理する スーパーノードの紹介 ネットワークの最適化・ネットワークの品質管理
Skype通話
通話
通話
通話の
の
の仕組
の
仕組
仕組み
仕組
み
み
み
A
B
スーパーノード スーパーノード スーパーノード スーパーノードのののの条件条件条件条件 •グローバルIPアドレス •マシン性能が良い •回線速度が速い •Skype起動時間が長い、など 1、BのIPアドレス問い合わせ 2、BのスーパーノードがIPアドレスを返信 3、通話の開始移動体通信
移動体通信
移動体通信
移動体通信
移動体
移動体
移動体
移動体と
と
と
とIPアドレス
アドレス
アドレスの
アドレス
の
の
の関係
関係
関係
関係
移動により基地局が変わる 基地局が変わるとIPアドレスも変わる IPアドレス != コンピュータ ?! IP Mobilityへの期待移動
基地局A ネットワークA 基地局B ネットワークB 基地局C ネットワークCMobile IPv6
IP Mobilityの
の
の仕組
の
仕組
仕組
仕組み
み
み
み：
：：
：郵便
郵便を
郵便
郵便
を
を
を例
例
例
例に
に
に
に
差出人 自宅: 横浜 出張先の広島 出張先の福岡 封筒を開封し 郵便物を取り出し 別の封筒 にいれて転送 突然出張先が変わっても 家族や前の滞在先に伝えておけば 新しい出張先にも届く 返信の差出人は 横浜の住所を書いておくMobile IPv6
着信可能性の提供 IPアドレスが不変のため着信可能性の実現 IPアドレスを計算機の識別子として用いることが可能 移動透過性の提供 IPアドレスの変化を隠蔽 通信に利用するIPアドレスが不変のため通信が遮断されない 不変なアドレスを移動体ノードに割り当てる IETFで標準化終了 RFC3775, RFC3776？
？
？
？
移動 移動 コネクションが切断 通信相手が不明Network Mobility
Internet
Internet
ＭＲ ＭＲＭＲ ＭＲ sensor PDA navigation laptop HA MR MR MRNetwork Mobility
Mobile IPを拡張し、ネットワークへの移動透過性を提供 The NEMO Basic Support プロトコルトンネル技術を用いたシームレス通信と不変な通信アドレスの提供
IETFで標準化終了 RFC3963
Mobile Router (MR): 自動車をインターネットに接続するルータ Home Agent (HA): MRの移動を支援するエージェント
Mobile IP
バックボーン
エッジノード
Home Agent
移動
Copyright@Thomas Clausen (modification by Ryuji) Don’t use slide without permission
Network Mobility (NEMO)
バックボーン
エッジノード
Home Agent
移動
移動ネットワーク
Copyright@Thomas Clausen (modification by Ryuji) Don’t use slide without permission
KEIO Univ. + WIDE
collaboration with
2004 Nagoya ITS World Congress
IPv6 Mobility Technology for ITS
Overview of demonstration
800 800MHz EVMHz EV--DODO Exhibition hall IP Camera IP Camera ＷＬＡＮ ＷＬＡＮ ＷＬＡＮ Remote navi. MR（（（（WIDE）））） MR（（（（KDDI）））） 800MHz EV-DO 802.11bWeb server and DB PDA Pocket MIMAS ＷＬＡＮ ＷＬＡＮ ＷＬＡＮ 2 2GHz EVGHz EV--DODOareaarea MR（（（（WIDE）））） MR（（（（KDDI）））） 2GHz EV-DO 802.11b Streaming Streaming Tour bus Camera car x3 center of center of nagoyanagoya
Interoperability of the NEMO Basic protocol
Internet
NEMO is operated by both KDDI and WIDE on 6-bone
Supporting Protocols NEMO Basic Support Multiple CoA s registration
MR HA MR HA KDDI MR keio MR
ビデオ
ビデオ
ビデオ
ビデオ紹介
紹介
紹介
紹介
Internet is ready!
幾つもプロポーザルはあるが、基本技術は標準化済 Mobile IPv6
2004年年年年6月月月月にRFC3775、発行済
NEMO: Network Mobility
2005年年年年1月月月月にRFC3963、発行済 MANET Routing Protocols
2003年年年年6〜〜〜〜10月月月月にRFC3561, 3626他、発行済 基本技術への拡張部分は急速に標準化が進行中 開発動向 基本技術をオープンソースで公開 KAMEプロジェクトによるBSD実装 (SHISA) USAGIプロジェクトによるLINUX実装 世界中で様々な場所で開発はされている
通信
通信
通信
通信に
に
に
に関
関
関
関する
する
する
する標準化団体
標準化団体
標準化団体
標準化団体
IETF と
と
と
と ITU
標準化
標準化
標準化
標準化の
の
の
の必要性
必要性
必要性
必要性
全ては独自フォーマットからはじまった 最初のパイオニアは市場を独占できるが・・・ A社とB社の製品は基本的に相互接続できない 企業収益と市場成長の不一致が発生する 特に通信（放送・電話を含め）の世界では どのメーカのテレビでも映像を見る 世界中の電話と国際電話をかける 世界中のコンピュータと通信できてインターネット 規格が無いと Universal Service を実現できないIETF
(Internet Engineering Task Force)
インターネットの発展と技術に貢献する技術者グループ（非営利） 標準化された文書として RFC を発行 http://www.ietf.org/ 標準の開発 インターネットの問題の提示、解決への提案 IESGに標準化に関する勧告 IRTFから一般への技術トランスファ インターネットコミュニティの広い情報交換の場を提供する
ISO
ISO
ISO
ISO vs
vs
vs IETF
vs
IETF
IETF
IETF
Running Code & Rough Consensus Voting IETF ITU/ISO Soft Specification (仕様は変わっていく) Hard Specification (仕様は変わらない) Implementation Oriented (まず実装をする) Specification Oriented (まず仕様を決める) オンラインで無料配布 勧告閲覧が通常は有料 個人単位での参加 国・会社単位での参加
IETF
IETF
IETF関連組織
関連組織
関連組織
関連組織の
の
の
の構造
構造
構造
構造
RFC-Editor
ICANN
IANA
IESG
IAB
ISOC
ISTF
IRTF
エリア
エリア
エリア
WG
WG
WG
WG
WG
WG
※ WG=分科会
Standards Track 各条件により 承認 各条件により 承認
Standard Track Diagram
Enter プロトコルの提案 Proposed Std. Draft Std. Standard Experiment Historic Temporary Long term Informational 実験や改良が必要 Internet Draft 有益な 情報 別のプロトコル の出現などに より、検討の対 象外となる 各条件により 承認 検討に値すると 認められる
