JP2005151579A - データ通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インターネット電話、ＵＭＴＳアプリケーションまたはマルチメディア通信に関して、２つのホスト間でデータを交換する方法を提供する。
【解決手段】 相互に通信する２つのホストは、それぞれ固有のプライベートアドレス空間を有するプライベートネットワーク１，２に属する。各ネットワーク１，２は、ネットワークアドレストランスレータ（ＮＡＴ）３，４，５，６と、パブリックアドレス空間からアクセス可能なプロキシサーバ７，８を有する。各ホストが、相手側ホストのネットワークのプロキシサーバの方向にパス結合シグナリングメッセージを送信する。この方向は、コネクションを初期化するためのプロトコルからの情報に基づいて決定される。各ホストには、パス結合シグナリングメッセージが通過する当該ホストのネットワークのＮＡＴによってパブリックＩＰアドレスが割り当てられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、それぞれ固有のアドレス空間を有するプライベートネットワークに属する２つホストの間でパブリックネットワークを通してデータを交換する方法に関する。

今日、インターネットを通じてデータを交換することがますます重要になっている。たとえば、複数のホストがそれぞれプライベートアドレス空間を有する異なる内部ネットワーク（例えば企業ネットワーク）に属していても、公衆インターネットインフラストラクチャを通じてデータを交換したい場合が多い。この場合、ホストおよびルータが異なるプライベートアドレス空間にあるため、一般的には相互に通信することができない。プライベートＩＰアドレスは公衆インターネットからコンタクトできないからである。

この問題を克服するため、最近のネットワークは通常、プライベートアドレス空間を有するネットワークと公衆インターネットとの間の境界に、いわゆるネットワークアドレストランスレータ（ＮＡＴ）を１つまたは複数設け、パブリックアドレスとプライベートアドレスとの間でアドレス変換を行っている。この場合、外部から、すなわちパブリックアドレス空間からアクセス可能であることが必要なアプリケーションサーバごとに、ＮＡＴ上に静的アドレス割当て（マッピング、あるいはバインディングとも呼ばれる）がインストールされる。この種のマッピングは一般に、ウェブサーバ、電子メールサーバ、ＦＴＰサーバ等のために実施される。ほとんどの場合、ＩＰアドレスだけでなく、ＴＣＰ／ＵＤＰのような上位層プロトコルのポート番号も変換される。

最近の通信方法では、例えばインターネット電話（Voice over IP：ＶｏＩＰ）やテレビ会議のように、相互に通信するホスト間のリアルタイムコネクションが必要な場合が多い。この種のマルチメディアセッションを設定するためのプロトコルとして、いわゆるＳＩＰ（Session Initiation Protocol）がある。この場合、プライベートアドレス空間を有するネットワークがＳＩＰサーバ（あるいはＳＩＰプロキシともいう）を運用することにより、ＳＩＰプロキシがパブリックアドレス空間からアクセス可能となるように、プライベートネットワークのＮＡＴ上で静的アドレス割当てを実施する。別の方法として、ＳＩＰプロキシが、プライベートネットワークとパブリックネットワークとのインタフェースを有するＮＡＴそのものの上で動作してもよい。

いずれの場合でも、異なるプライベートアドレス空間を有するネットワーク内に位置するＳＩＰシグナリングによる会話の参加者がいずれもグローバルにアクセス可能なＳＩＰプロキシに登録されていることを保証しなければならない。各ＳＩＰプロキシは実プライベートアドレスおよび有効パブリックアドレスを有し、いずれのアドレスもＳＩＰプロキシには知られている。これに対して、それぞれのプライベートアドレス空間内で相互に通信するホストは１つのプライベートアドレスのみを有する。

ＳＩＰシグナリングは通常、あるホストから別のホストまで、いくつかのＳＩＰプロキシを経由して実行される。シグナリングメッセージがたどる経路は、メッセージ自体、すなわちいわゆるｖｉａヘッダに指定される。それにより、ＳＩＰメッセージはコネクションを初期化したホストに戻る経路を見つることができる。

ＳＩＰシグナリングによれば、相互に通信する（２つの）ホストが、確立されるべきマルチメディアコネクションの正確な詳細について合意することができる。しかし、たとえＳＩＰシグナリングが完全に機能しても、データ通信に対してＮＡＴ上で静的アドレス割当てを実施することができないので、セッションの実際のマルチメディアデータがその最終宛先、すなわち相手ホストに到達するとは限らないという問題がある。この理由は、ポート番号がデータコネクションの両側で動的に選択され、ＳＩＰシグナリングによって変更されるからである。したがって、ＮＡＴはどのポートが選択されるかを予測することができないので、ＮＡＴ上でのアドレス割当てを静的に実施することはできず、要求に応じてのみ実施することができる。特に、このことは、ユーザが世界中の他のユーザと交信したいと考えるＩＰ電話のＳＩＰシグナリングによるセッションの場合に問題となる。

この問題を解決するための周知の方法として、いわゆるインテリジェントＮＡＴを用いるものがある。インテリジェントＮＡＴは、パケットをＳＩＰメッセージとして認識し、ＳＩＰシグナリングメッセージの内容をＮＡＴコンフィグレーションに応じて再設定する。ＳＩＰプロキシがＮＡＴについて全く知識を持っていない場合、インテリジェントＮＡＴは、ｖｉａヘッダ内のＳＩＰプロキシのアドレスをＳＩＰプロキシのパブリックＩＰアドレスと交換する。さらに、ＮＡＴは、パブリックＩＰアドレスおよびポート番号を発呼側ホストのプライベートＩＰアドレスおよびポート番号に割り当てる。ＮＡＴは、ＳＩＰシグナリングメッセージ内のプライベートアドレスおよびポート番号を、新たに割り当てられたパブリックアドレスおよびポート番号で置き換える。相手側ホスト（着呼者）からの戻り経路で、着呼者のネットワークのＮＡＴは厳密に同じステップを実施する。すなわち、このＮＡＴもまた、ＳＩＰプロキシおよび着呼者のプライベートアドレスおよびポート番号を、ＮＡＴに設定されたパブリック情報で置き換える。

ある種のＮＡＴ、特に組込みファイアウォール機能付きのＮＡＴ、あるいは、ソースおよび宛先アドレスリストを有するＮＡＴは、パブリックＩＰアドレスを公開する前に着呼者のパブリックアドレスを知らなければならない。この場合、アドレスおよびポートを発呼者のネットワークのＮＡＴに導入しなければならないが、アドレス変換は最初実施されない場合がある。相手側すなわち着呼者のパブリックアドレスおよびポート番号が分かってはじめて、発呼者のＮＡＴに導入されたアドレスおよびポート番号がアドレス変換リストに追加され、変換が可能となる。これらのステップは発呼者側で実施されるだけでよい。

上記の方法はいくつかの理由から不利である。通信しあうホスト間で選択されるデータ経路は最適でない可能性が非常に高い。というのは、データ経路は一般に、少なくともＮＡＴまで、すなわちプライベートネットワークを出るまでは、シグナリングパスをたどるからである。一方、プライベートネットワークは、パブリックネットワークへのアクセスポイントを１個しか有することができない。すなわち、本方法は、いわゆるマルチホームネットワークに適用することができない。最後に、本方法は、多大な計算量と、高いプロセス性能を必要とする。というのは、ＳＩＰシグナリングのテキストメッセージを構文解析（パース）しなければならないからである。

２つのホスト間でデータを交換するためのもう１つの一般的方法として、いわゆるミドルボックス通信(Middlebox communication)がある。この方法では、現在Internet Engineering Task Force（ＩＥＴＦ）のＭｉｄｃｏｍワーキンググループで標準化中のコンフィグレーションプロトコルによってＮＡＴと交信することができる。ＳＩＰプロキシは、アドレス割当てを要求するためにＮＡＴと交信することができる。その際ＳＩＰプロキシは、自己のパブリックＩＰアドレスをｖｉａヘッダに書き込むために、自己のパブリックＩＰアドレスを知っていなければならない。さらに、ＳＩＰプロキシは、ＮＡＴに対して、プライベートアドレス空間内にホストのアドレス割当てを要求し、プライベートアドレスおよびポート番号を、割り当てられたパブリックＩＰアドレスおよびポート番号で上書きする。相手側ホスト（着呼者）からの戻り経路で、着呼者のネットワークのＳＩＰプロキシは厳密に同じステップを実施する。

この方法で不利な点は、ＳＩＰプロキシが、どのＮＡＴと交信すべきか、すなわち後でデータトラフィックが通るべきＮＡＴはどれかを正確に知っていなければならないことである。ネットワークが複数のＮＡＴを有する場合、この要求に応ずるのは困難であり、全体として、データトラフィックが最適パスを通って処理されない可能性が非常に高い。データは一般的にコンフィグレーションプロトコルとは異なるパスを辿ることになり、したがってパス非依存プロトコルである。

本発明の目的は、複数のネットワークアドレストランスレータＮＡＴを有するネットワークにも容易に適用可能であり、データパスを有利に選択することができるホスト間のデータ通信方法を提供することにある。

本発明によるデータ通信方法は、それぞれ固有のプライベートアドレス空間を有するプライベートネットワークの各々が、パブリックアドレスとプライベートアドレスとの間でアドレス変換を行う少なくとも１つのネットワークアドレストランスレータ（ＮＡＴ）と、パブリックアドレス空間からアクセス可能なプロキシサーバとを有し、それぞれ異なるプライベートネットワークに属するホスト間であらかじめ決められたプロトコルにより前記プロキシサーバを介してコネクションを初期化して、パブリックネットワークを介してデータ通信を行う方法であって、前記コネクションを初期化するプロトコルの情報から決まる、他方のプロキシサーバの方向にパス結合シグナリングを送信し、パス結合シグナリングが通過する経路上の、一方のプライベートネットワーク側のネットワークアドレストランスレータにより、当該プライベートネットワーク側のホストのパブリックアドレスが割当てられ、当該割当てられたパブリックアドレスに基づき他方のホストからデータを受信し、当該パブリックアドレスは、コネクションを初期化するプロトコルにより前記ホスト相互で通知しあう、ことを特徴とする。

すなわち、本発明によれば、２つのホストのそれぞれが、相手側ホストのネットワークのプロキシサーバの方向へ、パス結合シグナリングプロトコルを送信する。この方向は、コネクションを初期化するためのプロトコルからの情報に基づいて決定することができる。また、各ホストには、パス結合シグナリングプロトコルを通すそのネットワークのＮＡＴによって、パブリックアドレスが割り当てられる。そのパブリックアドレスによって、ホストはそれぞれの相手側ホストからデータを受信することができ、そのアドレスは、コネクションを初期化するためのプロトコルによって相手側ホストに知らされる。

本発明者らの認識によれば、コネクションを初期化するためのプロトコルと同じ経路をデータがたどると不利なことが多い。これは特に、互いに近くにある２つのホスト間でリアルタイムデータを交換しなければならない一方で、コネクションを初期化するためのプロトコルがトポロジー的に離れたプロキシサーバを経由している場合に当てはまる。できるだけ有利なデータ経路を確立するため、本発明によれば、パス結合シグナリングプロトコルを、２つのホストの一方から、相手側ホストのネットワークのプロキシサーバの方向へ送信する。この場合のパス結合とは、後でデータがシグナリングプロトコルと同じ経路をたどることを意味する。

本発明の一実施形態によれば、コネクションを初期化するためのプロトコルからの情報を用いて、パス結合シグナリングプロトコルをどの方向へ送信すべきかを決定することができる。発呼者および着呼者には、パス結合シグナリングプロトコルが通るそれぞれのネットワークのそれぞれのＮＡＴによってパブリックアドレスが割り当てられる。このパブリックアドレスにおいて、ホストは、相手側ホストからデータを受信することができる。コネクションを初期化するためのプロトコルを通じて、２つのホストは、それらに割り当てられたパブリックアドレスを相互に通知することができ、その後、実際のデータを２つのホスト間で容易に交換することができる。

本発明による方法は、ファイアウォールを備えたものを含むあらゆる種類のネットワークアドレストランスレータとともに動作することができる。ＮＡＴは、コネクションを初期化するためのプロトコルとは完全に独立に動作することができ、パス結合シグナリングプロトコルを認識するだけでよい。さらに、プロキシサーバとパス結合シグナリングプロトコルは相互に独立であることも有利である。すなわち、プロキシサーバはパス結合シグナリングプロトコルを認識する必要がない。

上記の適用可能性に加えて、本発明による方法は、２．５Ｇ（ＧＰＲＳ）ネットワーク、３Ｇネットワーク、および将来は４Ｇネットワークのような、あらゆる種類のモバイルネットワークにおいてマルチメディアコンテンツを交換するためにも使用可能である。インスタントメッセージング（ＩＭ）アプリケーション関連での使用も考えられ、ＩＭメッセージが２ユーザ間で別個に送信される場合に特に有利である。

注意すべきであるが、本発明による方法は、複数のアクセスポイントを有する大規模なネットワークの場合に特に好適である。その場合、選択されるデータパスは、プロトコルがコネクションを初期化するためにたどるパスと一般的には一致しなくなる。また、注意すべきであるが、本発明による方法は、２つのホスト間の通信に限定されず、相互に通信する複数のホスト、例えばテレビ会議の参加者にも適用可能である。最後に、注意すべきであるが、本発明による方法において用いられるＮＡＴおよびファイアウォールを通るためのパス結合シグナリングプロトコルは、現在、ＩＥＴＦ(Internet Engineering Task Force)のＮＳＩＳ(Next Steps in Signalling)ワーキンググループで標準化中である。

以下で、コネクション初期化のためのSession Initiation Protocol（ＳＩＰ）について言及する場合、Ｈ．３２３プロトコルや類似のアプリケーションベースのシグナリングプロトコルも同様にコネクションを初期化するために使用可能である。

プロキシサーバとしては、いわゆるｖｉａヘッダにおいて自己のパブリックアドレスを使用するように構成されたＳＩＰプロキシを用いることができる。この場合、パブリックアドレスをｖｉａヘッダから読み出すことができ、それにより、パス結合シグナリングプロトコルが送信されるべき方向を特に容易に設定することができる。

高度の実用性を達成するため、相互に通信するホストは、パブリックアドレスだけでなく、対応するポート番号を相互に通知することが可能である。

特に望ましくは、パス結合シグナリングプロトコルが最初に送信される先のそれぞれのＳＩＰプロキシは、プロトコルを発信するそれぞれのホストに対してトポロジー的に近くに配置されてもよい。特に、プライベートネットワーク内のそれぞれのプロキシは、プライベートアドレス空間とパブリックアドレス空間との間に配置されてもよい。この種のネットワーク構成は、パス結合シグナリングプロトコルが正しい方向にルーティングされ、対応するＮＡＴを通ることを保証する。この場合、注意すべきであるが、パス結合シグナリングプロトコルは、パブリックアドレス空間の前の最後のＮＡＴであることを知っているＮＡＴによって止められるまで、次々とルーティングされる可能性がある。このようなＮＡＴが存在しない場合、シグナリングメッセージはおそらく捨てられるであろう。

特に安全な一実施形態では、着呼者は、発呼者からＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージを受信するとすぐに、最初のステップで、ＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージの最初のｖｉａヘッダにあるＳＩＰプロキシの方向へパス結合シグナリングプロトコルを送信する。パス結合シグナリングプロトコルが送信される先のパブリックＩＰアドレス、すなわち発呼者が位置するＳＩＰプロキシが近いほど、最適なデータパスが選択される確率が高くなる。なお、注意すべきであるが、本明細書内で使用されている種々のＳＩＰメッセージの名称は、ＩＥＴＦによって規定されている標準（ＲＦＣ３２６１）に基づいている。

次のステップで、着呼者には、そのプライベートネットワークのＮＡＴにおいて、それが発信したパス結合シグナリングプロトコルを通すパブリックアドレスを割り当てることができる。さらなる次のステップで、発呼者には、ＳＩＰ２００−ＯＫメッセージを通じて、この最近割り当てられたパブリックアドレスを通知することができる。この後、発呼者自身が、通知された着呼者のパブリックアドレスの方向にパス結合シグナリングプロトコルを送信することができ、発呼者にはそのプライベートネットワークの対応するＮＡＴにおいてパブリックアドレスが割り当てられる。次のステップで、このアドレスを、ＳＩＰ・ｒｅＩＮＶＩＴＥメッセージを通じて着呼者に通知することができる。その後、通常のＳＩＰシグナリングを継続し、最終的に、データ交換を実行することができる。

高速コネクション設定の場合、発呼者がＤＮＳ(Domain Name System)解決によって、着呼者のＳＩＰ名を、着呼者が登録されているそれぞれのＳＩＰプロキシのパブリックアドレスに変換することができる。そして発呼者は、このパブリックアドレスの方向にパス結合シグナリングプロトコルを送信することができる。次のステップで、発呼者には、そのプライベートネットワークのＮＡＴにおいて、それが発信したパス結合シグナリングプロトコルを通すパブリックアドレスを割り当てることができる。着呼者には、ＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージによって、この宛先アドレスを通知することができる。しかし、発呼者のネットワークのＮＡＴはファイアウォール機能を提供することができない。というのは、ＮＡＴ上に設定されるパブリック宛先アドレスは、プライベートネットワークの外部の誰でもグローバルにアクセス可能だからである。

さらなるステップで、着呼者側が、通知された発呼者のパブリックアドレスへ、パス結合シグナリングプロトコルを送信することができる。その後、着呼者にも、そのプライベートネットワークのＮＡＴにおいて、それが発信したパス結合シグナリングプロトコルを通すパブリックアドレスを割り当てることができる。さらなるステップで、発呼者には、ＳＩＰ２００−ＯＫメッセージを通じて、このアドレスを通知することができる。この後、通常のＳＩＰシグナリングを継続し、最終的に、発呼者と着呼者の間で、相互に知らされたパブリックアドレスによってデータを交換することができる。

特に高速な一実施形態では、最初のステップで、発呼者と着呼者の間で、ＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージおよびＳＩＰ・Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージを交換することができる。さらなるステップで、発呼者は、ＳＩＰ・Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージの最後のｖｉａヘッダに示されているＳＩＰプロキシの方向へパス結合シグナリングプロトコルを送信することができる。それに応じて、着呼者は、ＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージの最初のｖｉａヘッダに示されているＳＩＰプロキシの方向へパス結合シグナリングプロトコルを送信することができる。

次のステップで、発呼者および着呼者には、それらが発信したパス結合シグナリングプロトコルを通すそれらのプライベートネットワークのＮＡＴにおいてパブリック宛先アドレスを割り当てることができる。その場合、特に高速なコネクション設定のためには、着呼者が呼を受け付けたかどうかが明らかになる前に、パブリックアドレスが指定されるであろう。

ＳＩＰ２００−ＯＫメッセージおよびＳＩＰ・ｒｅＩＮＶＩＴＥメッセージを通じて、発呼者と着呼者は相互にそれらのパブリックアドレスを通知することができる。この後、通常のＳＩＰシグナリングを継続し、最終的に、発呼者と着呼者の間でデータを交換することができる。

本発明によれば、パス結合シグナリングプロトコルを２つのホストの一方から相手側ホストのネットワークのプロキシサーバの方向へ送信することにより、できるだけ有利なデータ経路を確立することができる。特に、複数のネットワークアドレストランスレータＮＡＴを有するネットワークの場合には、最適のデータ経路を確立する可能性が高くなり、さらに有利となる。

図１は本発明によるデータ通信システムを説明するためのネットワークの一例を示す模式図である。ここでは、２つのホスト、すなわちホストＡとホストＢとの間でのＳＩＰシグナリングによるデータ通信の典型的状況を概略的に示している。これらのホストは、それぞれのプライベートアドレス空間を有する２つの異なるネットワーク１、２に配置され、インターネット電話、ＵＭＴＳアプリケーションまたはマルチメディア通信において相互に通信可能な通信端末である。この通信端末は有線あるいは無線の通信機能を有し、組み込まれたプログラム制御プロセッサ上で実行されるプログラムに従って、以下に説明する本発明によるシグナリング手順およびデータ通信を実行することができる。

２つのネットワーク１、２には、それぞれ複数のネットワークアドレストランスレータ（ＮＡＴ）が設けられ、相互に公衆インターネットインフラストラクチャを通じて接続可能である。図示の例では、２つずつのネットワークアドレストランスレータ（ＮＡＴ）３、４、５、６がそれぞれプライベートアドレス空間とパブリックアドレス空間の間の境界に設けられている。いずれのプライベートネットワーク１、２もそれぞれＳＩＰプロキシ７、８を運用している。他のＳＩＰプロキシ９（例として１つだけ示す）は、２つのプライベートネットワーク１、２の外部に位置する。さらに、図１では、ネットワーク１、２内にルータ１０、１１が示されている。

ホストＡ（ここでは発呼者）は、その所望の通信相手であるホストＢ（着呼者）へ、例えばＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージを送信することによって、ＳＩＰシグナリングを開始する。ＳＩＰシグナリングは、図１の矢印に沿って、ルータ１０、ＳＩＰプロキシ７、９および８、ならびにルータ１１を通ってホストＢとの間で実行されるものとする。ホストＢのＩＰアドレスは一般には、ホストＡにも、ＳＩＰプロキシ７にも、ＳＩＰプロキシ９にも知られていない。ホストＡは、所望の通信相手の名前だけを知っている。名前の解決、すなわち名前からＩＰアドレスへの解決は、ＳＩＰシグナリングの機能であり、したがってＳＩＰシグナリングに関連して実施される。

ＳＩＰシグナリングにより、ホストＡは、ホストＢに対して、これから設定されるセッションでどのパブリックＩＰアドレスにおいてホストＡがホストＢからデータを受信する用意があるかを通知しなければならない。同様に、ホストＢは、ホストＡに対して、どのパブリックＩＰアドレスにおいてホストＢがデータを受信するかを通知しなければならない。ほとんどの場合、ＩＰアドレスだけでなくポート番号も交換される。

問題は、ホストＡもホストＢもパブリックＩＰアドレスを有しておらず、さらに、ＮＡＴ３、４、５、６を通って自己のプライベートネットワーク１、２を出るときにそれらにどのパブリックＩＰアドレスが割り当てられるかを知らないことである。問題をさらに厄介にしているのは、いずれのホストも、どのＮＡＴ３、４、５、６を通って自己のプライベートネットワーク１、２を出るかも知らないことである。これらの理由から、これらのホストは、必要な情報（すなわち、それらのパブリックＩＰアドレス、および必要であればポート番号）を相互に通知してマルチメディアデータやＶｏＩＰデータのようなセッション固有のデータのデータ交換を実施することができない。

この問題を解決するために、以下詳述するように、ホストＡおよびＢの各々は、相手側ネットワークのＳＩＰプロキシの方向へパス結合シグナリングメッセージを送信することで、適切にルーティングされた自己のプライベートネットワークのＮＡＴからパブリックＩＰアドレスが割り当てられる。こうして得られたパブリックＩＰアドレスを用いて、ホストＡおよびＢ間でデータ通信を行うことができ、その際にルーティングされたパスはホストＡとホストＢとの間の最適パスである可能性が高い。以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図２は本発明の第１実施形態によるデータ交換方法を示すシーケンス図である。ホストＡ（発呼者）とホストＢ（着呼者）との間でデータを交換するための本発明の第１実施形態を概略的に示している。図の最上行は、相互に通信する２つのホストＡおよびＢに加えて、ホストＡのプライベートネットワーク１のＳＩＰプロキシ７およびＮＡＴ４と、ホストＢのプライベートネットワーク２のＳＩＰプロキシ８およびＮＡＴ６も示している。図示されているＮＡＴについては、パブリックアドレス空間の手前の最後のＮＡＴであると仮定する。ＳＩＰプロキシ７、８のパブリックアドレスはそれぞれＮＡＴ４、６へのＮＡＴバインディングであるので、ＳＩＰプロキシ７、８はそれぞれ、実プライベートアドレスと、外部から（すなわちパブリックアドレス空間から）アクセス可能な仮想アドレスとを有する。

ＳＩＰコネクションを設定する際に、ホストＡは最初に、ホストＢへＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージを送信し、これに対してホストＢはＳＩＰ・Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージで応答する。

次に、ホストＢは、ホストＡ側のＳＩＰプロキシ７の方向へパス結合シグナリング(path-coupled signaling)メッセージ１６を送信する。このＳＩＰプロキシ７は、ＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージのｖｉａヘッダ内にある最初のプロキシである。このＳＩＰプロキシ７は、発呼者ホストＡのプライベートネットワーク１内に位置するので、パス結合シグナリングメッセージ１６は正しい方向にルーティングされ、ここでは、対応するＮＡＴ６を通る。

ＮＡＴ６は、ホストＢにパス結合シグナリングメッセージ１７を返信し、この返信パス結合シグナリングメッセージ１７によって、ホストＢに割り当てられたパブリックＩＰアドレスが通知される。こうして、図２のC.A.（Call Accepted）で示されているように、呼がホストＢによって受け付けられる。物理的には、ホストＢが受話器を取り上げることと等価である。

続いて、ホストＢは、新たに割り当てられたパブリックＩＰアドレスを含むＳＩＰ２００−ＯＫメッセージを発呼者ホストＡへ送信する。ＳＩＰ２００−ＯＫメッセージを受信すると、ホストＡは、これに含まれるホストＢのパブリックＩＰアドレスを宛先アドレスとして用いて、パス結合シグナリングメッセージ１８を送信する。これに対する応答として、対応するＮＡＴ４からホストＡのパブリックＩＰアドレスおよびポート番号が設定されたパス結合シグナリングメッセージ１９がホストＡに通知される。

次に、設定されたアドレスをホストＢに通知するために、ＳＩＰ・ｒｅＩＮＶＩＴＥメッセージによりホストＢへ送信される。この後、通常のＳＩＰシグナリングが継続され、最終的に、ホストＡとホストＢとは、相互に通知されたパブリックＩＰアドレスを用いて相互にデータを交換することができる。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態によるデータ交換方法を示すシーケンス図である。なお、同じ参照符号は図２と同じ要素または同じステップを表す。第２実施形態によれば、最初のステップで、アドレス割当てが発呼者（ホストＡ）のＮＡＴ４で直ちに実施される。この目的のため、所望の通信相手（ホストＢ）のＳＩＰ名のＤＮＳ解決が実施される。ＳＩＰ名は、着呼者が登録されているＳＩＰプロキシ８にパブリックＩＰアドレスに対応して割り当てられる。

発呼者ホストＡは、この相手側ＳＩＰプロキシ８の方向へパス結合シグナリングプロトコル１８を送信する。これによって、上述したように、ホストＡに、そのプライベートネットワーク１のＮＡＴ４上でパブリックＩＰアドレスが割り当てられる。

次に、ホストＡはＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージをホストＢへ送信し、ホストＡに割り当てられたアドレスを通知する。ホストＢは、新たにホストＡに割り当てられたパブリックＩＰアドレスの方向へパス結合シグナリングメッセージ１６を送信することで、自己の側でパブリックＩＰアドレスおよびポート番号が指定される。ホストＢに指定されたパブリックＩＰアドレスはＳＩＰ２００−ＯＫメッセージを用いてホストＡに通知される。その後、通常のＳＩＰシグナリングが継続され、最終的に、２つのホスト間でデータを交換することができる。

（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態によるデータ交換方法を示すシーケンス図である。なお、同じ参照符号は図２と同じ要素または同じステップを表す。第３実施形態によれば、発呼者（ホストＡ）のＮＡＴ４でのアドレス割当てはＳＩＰ・Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージに基づいて実施される。このＳＩＰ・Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージは、ヘッダの順序が異なっていることのみを除き、ＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージと同じｖｉａヘッダ情報を含んでいる。

ＳＩＰ・Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージを受信したホストＡは、Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージの最後のｖｉａヘッダ、すなわち、トポロジー的にホストＢの近くに位置するＳＩＰプロキシ８へ向けてパス結合シグナリングプロトコル１８を送信する。

第３実施形態では、ホストＢが例えばインターネット電話の受話器を取り上げることによって呼を受け付ける前に、ホストＡには既にパブリックＩＰアドレスが割り当てられているので、高速なコネクション設定が保証される。ホストＢが例えば既に別のセッション中であるか、あるいはホストＢ自体が存在しない場合、ホストＡによって実施されるアドレス割当ては余分となり破棄されるであろう。

本発明による教示の他の有利な実施形態および改良形態に関しては、一方では本明細書の全体を、他方では添付の特許請求の範囲を参照されたい。最後に、特に注意すべきであるが、以上随意に選択された実施形態は単に本発明による教示を説明するためのものであって、当該教示を当該実施形態に限定するためのものではない。

本発明によるデータ通信システムを説明するためのネットワークの一例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態によるデータ通信方法を示すシーケンス図である。 本発明の第２実施形態によるデータ通信方法を示すシーケンス図である。 本発明の第３実施形態によるデータ通信方法を示すシーケンス図である。

符号の説明

１，２ プライベートアドレス空間を有するプライベートネットワーク
３，４，５，６ ネットワークアドレストランスレータ（ＮＡＴ）
７，８ ＳＩＰプロキシ
９ ＳＩＰプロキシ
１０，１１ ルータ
１６，１７，１８，１９ パス結合シグナリングメッセージ

Claims (27)

1. それぞれ固有のプライベートアドレス空間を有するプライベートネットワークの各々が、パブリックアドレスとプライベートアドレスとの間でアドレス変換を行う少なくとも１つのネットワークアドレストランスレータ（ＮＡＴ）と、パブリックアドレス空間からアクセス可能なプロキシサーバとを有し、それぞれ異なるプライベートネットワークに属するホスト間であらかじめ決められたプロトコルにより前記プロキシサーバを介してコネクションを初期化して、パブリックネットワークを介してデータ通信を行う方法において、
   前記コネクションを初期化するプロトコルの情報から決まる、他方のプロキシサーバの方向にパス結合シグナリングを送信し、
   パス結合シグナリングが通過する経路上の、一方のプライベートネットワーク側のネットワークアドレストランスレータにより、当該プライベートネットワーク側のホストのパブリックアドレスが割当てられ、当該割当てられたパブリックアドレスに基づき他方のホストからデータを受信し、
   当該パブリックアドレスは、コネクションを初期化するプロトコルにより前記ホスト相互で通知しあう、
   ことを特徴とするデータ通信方法。
2. 前記コネクションを初期化するプロトコルとして、セッションイニシエーションプロトコル(ＳＩＰ)、Ｈ．３２３プロトコル、あるいは同様のアプリケーションベースのシグナリングプロトコルを使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. プロキシサーバとしてｖｉａヘッダにパブリックアドレスを使うよう構成されたＳＩＰプロキシを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記パブリックアドレスの加えてポート番号を他方のホストに通知することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. ＳＩＰプロキシがトポロジー的にホストに近い位置にあることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 着呼側のホストがＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージを受信すると、当該ＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージのｖｉａヘッダの最初に含まれるＳＩＰプロキシの方向にパス結合シグナリングを送信することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の方法。
7. 着呼側のホストが、前記パス結合シグナリングが通過する、同一プライベートネットワーク側のネットワークアドレストランスレータからパブリックアドレスを割当てられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 発呼側のホストがＳＩＰ２００メッセージを介して着呼側に割当てられたパブリックアドレスを通知されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 発呼側のホストが通知された前記着呼側のホストのパブリックアドレスの方向にパス結合シグナリングを送信することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 発呼側のホストが、同一プライベートネットワーク側のネットワークアドレストランスレータからパブリックアドレスを割当てられることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 着呼側のホストがＳＩＰ・ｒｅ−ＩＮＶＩＴＥメッセージを介して発呼側に割当てられたパブリックアドレスを通知されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 発着ホスト間にてＳＩＰ２００・ＯＫ、ＳＩＰ・ＡＣＫメッセージを交換することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 発着ホスト間にてお互いに既知となったパブリックアドレスを用いてデータを交換することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 発呼側のホストがＤＮＳ(Domain Name System)解決を用いて、着呼側のホストのＳＩＰ名を、着呼側ホストが登録されているSIPプロキシのパブリックアドレスに変換し、パス結合シグナリングを当該ＳＩＰプロキシ方向に送信することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の方法。
15. 発呼側のホストが、前記パス結合シグナリングが通過する、同一プライベートネットワーク側のネットワークアドレストランスレータからパブリックアドレスを割当てられることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 着呼側のホストが発呼側のホストに割当てられたパブリックアドレスをＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージを介して通知されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 着呼側のホストが通知された発呼側のパブリックアドレスの方向にパス結合シグナリングを送信することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 着呼側のホストが、前記パス結合シグナリングが通過する、同一プライベートネットワーク側のネットワークアドレストランスレータからパブリックアドレスを割当てられることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 発呼側のホストが、着呼側のホストに割当てられたパブリックアドレスを、ＳＩＰ２００・ＯＫメッセージを介して通知されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. ＳＩＰ・ＡＣＫメッセージが、発呼側ホストから着呼側ホストに送信されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 発着ホスト間にてお互いに既知となったパブリックアドレスを用いてデータを交換することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 発呼側ホストが着呼側ホストにＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージを送信し、当該着呼側ホストが当該発呼側ホストにＳＩＰ・Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージを返信することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の方法。
23. 発呼側ホストが前記ＳＩＰ・Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージのviaヘッダの最後に含まれるＳＩＰプロキシの方向にパス結合シグナリングを送信し、着呼側ホストが前記ＳＩＰ・ＩＮＶＩＴＥメッセージのｖｉａヘッダの最初に含まれるＳＩＰプロキシの方向にパス結合シグナリングを送信することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 発呼側ホスト、着呼側ホストが、送信した前記パス結合シグナリングが通過する、それぞれのプライベートネットワークのネットワークアドレストランスレータからパブリックアドレスを割当てられることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 発呼側ホストが着呼側ホストに割当てられたパブリックアドレスをＳＩＰ２００・ＯＫメッセージを介して通知され、着呼側ホストが発呼側ホストに割当てられたパブリックアドレスをＳＩＰ・ｒｅ−ＩＮＶＩＴＥメッセージを介して通知されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 発着ホスト間で、ＳＩＰ２００・ＯＫおよびＳＩＰ・ＡＣＫメッセージが交換されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 発着ホスト間にてお互いに既知となったパブリックアドレスを用いてデータを交換することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
    
    

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