外部動的マッピングによりNAT越え通信を実現するNAT-f の提案と実装

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タイトル別名
  • ガイブ ドウテキ マッピング ニ ヨリ NAT コエ ツウシン オ ジツゲンスル NAT f ノ テイアン ト ジッソウ
  • Proposal and Implementation of NAT-f for Realizing NAT Traversal Communication with External Dynamic Mapping Method
  • ネットワークアーキテクチャ

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抄録

インターネット利用形態の多様化により，IP 電話やマルチメディア通信など個人間を主体としたP2P 通信の需要が高まっている．しかし通信相手ノードがNAT 配下に存在する場合，インターネット側から通信を開始することができない．このためNAT 配下のノードとコネクションを確立するNAT 越え技術が要求されている．これまでのNAT 越え技術は，アプリケーションに依存した限定的な方式が多く提案されている．また，特有の装置を導入し，パケットのカプセル化や中継転送を行うなどの方式も提案されているが，P2P 通信の特徴を大きく損なうなどの課題がある．本論文では，このような課題を解決するため，外部ノードからNAT に対してマッピング処理を指示する外部動的マッピング方式を提案する．これを実現するためのプロトコルとしてNAT-f（NAT-free protocol）を定義した．提案方式は，外部ノードがNAT 配下のノードに通信を開始する際，NAT とネゴシエーションを行うことにより，NAT にマッピング処理を行わせる．外部ノードはカーネルにおいて，NATでマッピングされた情報に一致するようにアドレス/ポート変換を行うことにより，NAT 越え通信を実現する．プロトタイプシステムの実装を行い，エンドノード間の初期遅延およびスループットを評価した結果，通信開始時の遅延増加は1ms 以下であり，スループットは提案方式を実装しない場合と比べ，同等であることを確認した．

There are growing demands for P2P communications like IP telephony and multimedia communications due to the diversification of the Internet. However, we cannot initiate communications to nodes located behind a Network Address Translator (NAT) from the Internet side. Therefore there needs a NAT traversal technology that can establish connections between the nodes. Previous technologies often depend on applications and are not versatile enough. Alternatives that do not depend on applications severely spoil the efficiency of P2P communications because they need a specific server that relays packets. In this paper, we propose an external dynamic mapping method to solve the NAT traversal problem. We also define NAT-free protocol (NAT-f) to realize the method. NAT mapping is created with the negotiation between an external node and NAT in advance of the communication. The kernel in the external node translates the address/port numbers in the sending packets into the mapped-address. We have implemented the trial system and evaluated initial delay and throughput between end nodes. As a result, the increase of the initial delay time was less than 1ms, and the throughput performance was as same as the case that proposed method is not implemented.

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