JP2006254160A - 中継装置、通信システム、これらの制御方法及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＣＰを模擬した通信により、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定を問わず、ＵＤＰ通信のＮＡＴ越えを実現する。
【解決手段】各中継装置Ｔは、ＦＷを挟んで相対して設置することにより、ＩＰアドレスなど通信アドレス間のＦＷ越え通信を実現する。各中継部１１、２１…は、ＦＷの自側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、そのＦＷを挟んだ相方の中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、ＦＷを超えて転送仲介する。各呼制御部１２、２２…は、ＦＷの自側にある通信端末装置Ｃ１１やＣ３１、Ｃ３２など又は所定の呼制御サーバ（例えばＳＩＰプロキシサーバなど）と、ファイアウォールを挟んで相対して設置された相方の中継装置と、の間で、ＩＰ電話による通話のための（ＳＩＰなどの）呼制御メッセージを転送仲介する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＴＣＰを模擬した通信により、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定を問わず、ＵＤＰ通信のＮＡＴ越えを実現する技術に関する。

〔ＩＰ電話の概略〕
近年、インターネットとパーソナルコンピュータを中心とした情報処理及び通信技術の発達に伴い、設備の有効活用、統合化、簡素化、費用低減などのため、ＩＰ電話の技術が急速に普及しつつある。ＩＰ電話は、ＩＰ（インターネットプロトコル）ネットワークを接続回線とした電話で、その中心となる技術はＶｏＩＰである。ＶｏＩＰは、音声をデジタル化したパケットをＩＰネットワーク経由で伝送する技術で、典型的に使われるプロトコルとして、発着信に関わる呼制御のためのＳＩＰ（Session Initiation Protocol）やＨ．３２３、音声パケットのストリーミング伝送を行うＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）などがある。

例えば、呼制御をＳＩＰ、パケット伝送をＲＴＰ、という組み合わせの場合、発信元と着信先の各端末での発信、応答、終話などの操作に応じ、ＳＩＰサーバが各端末と呼制御メッセージを交換することで通話の開始や終了等の呼制御を行う。この際、各端末は、呼制御メッセージを交換する５０６０ポートとは別に、ＲＴＰによる音声パケット伝送には異なるポート番号を用いる。なお、一般に、ＲＴＰはＲＴＣＰとセットで用いられる。

このように音声パケット伝送に用いようとする送信ポートと受信ポートを仮に音声ポートと総称することとする。一通話あたりの音声ポートとしては、一般に、端末ごとに送話分の受信ポートを１つと受話分の受信ポート１つを、デフォルト等の事前設定数値にしたがったり、数万ある空きポート番号中からその場で適当に決定して使い、対向する送信ポートと受信ポートの組を２つ用いることが、処理の衝突がなく送受信が円滑で望ましい。互いの音声ポート番号（送信ポート番号と受信ポート番号）は、呼制御メッセージによりＳＩＰサーバが相手方端末に伝達し、ＲＴＰによる音声パケット伝送は、ＳＩＰサーバを経由せず端末間で直接行う。なお、本出願において「端末」と「端末装置」は同義である。

〔ＮＡＴとファイアウォール〕
ところで、ＩＰ電話を、事業所構内等のローカルなＬＡＮ内だけでなく、インターネット経由で使おうとする場合は、いわゆるＮＡＴ越え（ファイアウォール越え）の問題が生じる。ＮＡＴ（Network Address Translation ）は、企業、学校、公共機関などの組織に割り当てられるインターネット上のグローバルＩＰアドレスと、各組織のＬＡＮ内部で用いられるプライベートＩＰアドレスとを、原則的に双方向に変換する機能であり、ＡＤＳＬや光などのモデムがルータ機能と共に実装したり、独立したファイアウォール専用装置などの機能として実現される。

ＮＡＴは当初、インターネットの普及による有限個のグローバルＩＰアドレスの枯渇問題対策とされたが、近年では、セキュリティ問題が強く認識され、セキュリティ確保のためのファイアウォールとの関連が重視されている。ファイアウォール（「ＦＷ」とも呼ぶこととする）は、不特定多数の利用するインターネットからの悪意ある不正侵入や攻撃に対しＬＡＮや端末を防御する機構で、ＮＡＴはそれ自体、ある程度ファイアウォール効果がある。その理由は、ＬＡＮ内部にあるパソコン（パーソナルコンピュータ）等の端末が使っているプライベートＩＰアドレスやポート番号（「識別情報」とも呼ぶこととする）を、グローバルＩＰアドレスや異なるポート番号に変換してインターネット側（「ＷＡＮ側」とも呼ぶこととする）に提示することにより、ＬＡＮ内部のネットワーク構成、端末の台数や識別情報などを外部に対し隠蔽するからである。

これに加え、ファイアウォールとしては、通信の方向（内→外 or 外→内）、ＩＰアドレスやその範囲、ＷＡＮ側やＬＡＮ側におけるポート番号やその範囲、その他のパターンなどにより、通信を禁止したり制限するいわゆるパケットフィルタリングにより、ＬＡＮのセキュリティを確保する。すなわち、本出願にいう「ファイアウォール」は、狭義のファイアウォールであるパケットフィルタリングと、ＮＡＴのうち、少なくとも一方を含む広義のファイアウォールを意味する。

〔ＮＡＴ越え問題の内容〕
ＩＰ電話などのアプリケーション側から見た場合、ＮＡＴ越えの問題は、ＮＡＴがファイアウォールを構成している場合の用語としてのファイアウォール越えや、ルータ越えなどと基本的に同じで、次のようなものである。例えば、発信元端末がＳＩＰによる呼制御において、ＲＴＰによるパケット伝送に使おうとする音声ポート番号を含む識別情報を、ＳＩＰサーバを経て、着信先端末へ通知する場面を考える。ところが、ここで伝わる発信側端末の識別情報は、発信側のＬＡＮ内専用で、実際にはＦＷを通る際にＷＡＮ側では異なるものに変換され、対応付けされている。すなわち、端末がＳＩＰサーバへ自己申告する音声ポートはＷＡＮ側では別のポートに変換されるため、申告された識別情報では、着信先端末など外部からその音声ポートへ通信できず、正常な呼制御や通話は不可能となる。

ここで、ＩＰ通信におけるプロトコルの代表に、パケットの送達確認等を伴う（いわゆるコネクション型の）ＴＣＰと、送りっぱなし（いわゆるコネクションレス型）のＵＤＰがあり、ＮＡＴ越え問題は相対的に、ＴＣＰよりＵＤＰにおいて深刻である。そもそも、ＴＣＰによる通信であれば、送達確認、再送制御、輻輳制御により信頼性が高いうえ、セッションがあるため順方向の通信経路（コネクション）を用いて逆方向の通信が可能という利点があり、これに応じＴＣＰ通信に対しては多くのファイアウォールやＮＡＴが、そのような双方向の通信を認める機能や設定を持っている。

反面、ＴＣＰでは、上記の送達確認等による処理負荷が高く、一定間隔での連続通信は難しいため、上記のＲＴＰなど音声や画像の通信には向かないという欠点があり、そのような内容のデータ伝送にはＵＤＰが用いられる。ＵＤＰは、パケットを一方向に送りっぱなしにするため、パケットロスのリスクはあるが、一定のビットレートに間に合うように音声や画像のデータを送り続けるには適している。したがって、例えばＩＰ電話において、ＳＩＰによる呼制御メッセージ交換はＴＣＰ、ＲＴＰ等による実際の音声伝達はＵＤＰ、といった使い分けが行われる。しかし、ＵＤＰの場合は、本来的に双方向性や対称性を持たないため、その取扱については後述のようにＮＡＴに何種類ものタイプが存在するなど、ＮＡＴ越えの問題はＴＣＰよりも複雑であった。

〔ＮＡＴ越え問題の解決策〕
上記のように特にＵＤＰで問題となるＮＡＴ越えについては、解決策として各種の提案があるが（例えば、特許文献１）、その一つとして、ＳＴＵＮ（Simple Traversal of UDP through NATs）の利用がある。図３は、ＳＴＵＮの利用例で、ＳＩＰ等による呼制御メッセージなどの通信制御ライン（例えばポート番号５０６０）を破線、ＲＴＰなどによる音声パケットのデータライン（例えばポート番号１００００）を実線、端末のＷＡＮ側識別情報を特定するためにＳＴＵＮサーバとやりとりするパケットの流れを一点鎖線で示す。

この例では、ＳＩＰ等の通信にあたり又はそれに先立って、ＦＷ２内側のプライベートアドレス空間に設置された発信元の端末から、ＦＷ２外側のグローバルアドレス空間に設置された所定のＳＴＵＮサーバの所定のポート番号（例えば５０８０）に対し、音声パケット伝送に用いようとする受信ポートと送信ポートから通信パケット（仮に「テストパケット」と呼ぶこととする）を送信する（一点鎖線）。すると、このテストパケットのヘッダーにある送信元識別情報は、ＮＡＴによってＷＡＮ側向きのものに変換されるが、この変換されたＷＡＮ側識別情報を受信したＳＴＵＮサーバが読み取り、それをヘッダーではなく本文に入れた応答パケットの返信により発信元端末へ通知する（一点鎖線）。

これで初めてその発信元端末は、自端末の送信ポートと受信ポートのＷＡＮ側識別情報が得られるので、それを呼制御メッセージに載せてＳＩＰサーバ経由で着信先端末へ通知することで（破線）、着信先端末が発信元端末の音声ポートのＷＡＮ側識別情報を知った状態となる。図示はしないが、逆方向についても同様で、発信元端末が着信先端末の音声ポートのＷＡＮ側識別情報を知った状態とする。

次に必要なことは、それぞれの端末への外からの通信を妨げているＦＷに、これら各端末の音声ポート間すなわち対向する二組の送信ポートから受信ポートへのパケット授受を認めさせることである。

〔ＮＡＴの種類〕
ここで、ファイアウォールの効果を期待する場合、ＮＡＴにおけるフィルタリング条件の一般的な基本設定として、第一には、内から外への通信は許可するが、外から内への通信は原則禁止する。但し、第二には、内部の端末のＩＰアドレス及びポートから外部への通信があると、その内部のＩＰアドレス及びポート番号に対し、ＷＡＮ側のＩＰアドレス及びポート番号を対応付けてルートを開き、同じルートならば所定時間（例えば、セキュリティ・ポリシーによるが数十秒〜数百秒など）の間、逆方向の外→内通信を許可する。

この場合に、元となった内→外通信で通信先となった外部のＩＰアドレス及びポートとの関係で、逆方向の外→内通信をどのような範囲で許すかについて、ＮＡＴの種類として次の三種類を挙げることができる。
１．Full Cone ＮＡＴ：
外部の通信元は、ＩＰアドレスもポート番号も不問で、制限なし。
２．Restricted Cone ＮＡＴ：
外部の通信元は、ＩＰアドレスが一致すればよく、ポート番号は不問。
３．Port-Restricted Cone ＮＡＴ：
外部の通信元は、ＩＰアドレスとポート番号の両方の一致が必要。
これら三種類では、共通して、内部の同じＩＰアドレス及びポート番号からの通信は、外部のどの通信先に対してのものであっても、ＷＡＮ側の同じポート番号に割り当てられる。

〔ＵＤＰホールパンチング〕
上記のようなフィルタリング条件によれば、送信ポートから所望の送信先への送信は自由であり問題はなく、必要なことは、各端末で必要な受信ポートへの外からの通信だけを、ＦＷに通過させることである。このような必要なポートへのパケット着信をＦＷに認めさせる手法として、ＵＤＰホールパンチング（hole punching ：穴開け）がある。

この手法は、上記三種類のＮＡＴにおいて、少なくとも内→外通信と同じ通信先からの外→内通信が許可されることを利用したもので、ある一組の受信ポートと送信ポートでは、次のように行う。まず、既に説明したように、ＳＴＵＮとＳＩＰメッセージにより、各端末は互いに、相手方の受信ポートと送信ポートのＷＡＮ側識別情報を知っているので、自分の受信ポートから相手の送信ポートへ、何らかのパケットを送信する。このパケットは仮にホールパンチングパケットと呼ぶ。

ホールパンチングパケットは、相手方のＦＷがFull Cone ＮＡＴでない限り、既に述べたＳＴＵＮへのテストパケットとは別に改めて送信が必要である。自端末の受信ポートから相手方の送信ポートへホールパンチングパケットを送信する目的は、いったん内→外通信を通すことにより同じルートで逆向きの外→内通信を通過可能にすることである。より具体的には、自端末の受信ポートから相手方の送信ポートという本来と逆方向のホールパンチングパケットによる内→外送信を自端末側のＦＷに記録させることにより、逆方向の外→内送信、すなわちホールパンチングパケットの送信先となった相手の送信ポートから、ホールパンチングパケットの送信元となった自端末の受信ポートへ、本来の方向の音声パケットを無事通過させる設定を一時的にＦＷにセットすることである。

したがって、相手方のＦＷがRestricted Cone ＮＡＴ又はPort-Restricted Cone ＮＡＴの場合は、ホールパンチングパケットは相手方のＦＷでブロックされるが、それは差し支えない。なぜなら、ホールパンチングパケットを送信するのは、内側からしかできない穴開けのためだからで、自端末の送信ポートからのパケットを相手方の受信ポートに到達可能なように相手方のＦＷに穴を開けるのは、相手方端末が内側から行う仕事である。

以上のホールパンチングを、対向する送信ポートと受信ポートの２組とも、受信ポート側から行えば、互いに相手からのＲＴＰ等のパケットを受信可能となり、双方向の音声伝達が成立する。
特表２００４−５２３８２８

しかし、上記のような従来技術では、端末がＳＩＰなどの呼制御サーバに加え、ＳＴＵＮにも対応している必要があるため、導入や運用の負担や条件が複雑になる不便があった。また、ＮＡＴの種類として上記三種類以外にSymmetric ＮＡＴがあり、いずれか一方のＦＷでもこのSymmetric ＮＡＴの場合、穴開けを用いる上記従来技術ではＮＡＴ越え通信が不可能という問題があった。

Symmetric ＮＡＴは、上に説明した他の三種類と異なり、内部の同じＩＰアドレス及びポート番号からの通信であっても、外部の通信先が異なれば、ＷＡＮ側のポート番号も異なるものが割り当てられる。したがって、自端末側のＦＷがSymmetric ＮＡＴの場合、端末からみれば同じ音声ポートからであっても、ＳＴＵＮへのパケット送信時のＷＡＮ側ポート番号と、ホールパンチングパケット送信時のＷＡＮ側ポート番号が異なることになる。

これは、ＳＴＵＮとＳＩＰサーバにより相手方に伝わったＷＡＮ側ポート番号と、実際に穴の開いたＷＡＮ側ポート番号が異なるということであり、この結果、相手方からのＲＴＰによる音声等のパケットは、自端末側ＦＷによってブロックされ続け、相手の声が聞こえない片方向音声の状態となる。

すなわち、上記のようないずれの従来技術においても、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定により、ＵＤＰ通信のＮＡＴ越えに支障が生じる問題があった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもので、その目的は、ＴＣＰを模擬した通信により、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定を問わず、ＵＤＰ通信のＮＡＴ越えを実現することである。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様では（請求項１、５、９）、通信ネットワークとの接続部と、前記接続部による通信を含む情報処理を行う制御部と、を備え、ファイアウォールを挟んで相対して設置することにより通信アドレス間のファイウォール越え通信を実現する中継装置（その制御方法、制御プログラム）において、前記制御部により、前記ファイアウォールの自側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォールを挟んだ相方の中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介する中継手段（処理）、を実現することを特徴とする。

本発明の他の態様では（請求項３、７、１１）、上記各態様における中継装置をファイアウォールの内側と外側に設けた通信システム（その制御方法、制御プログラム）において、前記ファイアウォール内側の前記中継装置の前記制御部がその前記中継手段（処理）により、前記ファイアウォール内側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォール外側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介し、前記ファイアウォール外側の前記中継装置がその前記中継手段により、前記ファイアウォール外側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォール内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介することを特徴とする。

本発明の他の態様では（請求項４、８、１２）、上記態様における通信システムを、通信の両端に係る各ファイアウォールについてそれぞれ設けた通信システム（その制御方法、制御プログラム）において、前記各ファイアウォール内側の前記各中継装置がその前記中継手段（処理）により、前記各ファイアウォール内側にある通信端末装置の行うＵＤＰ通信を、前記各ファイアウォール外側の相対する前記各中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介し、前記各ファイアウォール外側の前記各中継装置がその前記中継手段（処理）により、前記ＵＤＰ通信を、前記各ファイアウォール内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより前記各ファイアウォールを超えて転送仲介するとともに、通信の他端側に係る他方のファイアウォール外側の前記中継装置との間で、ＵＤＰ通信パケットにより転送仲介することを特徴とする。

以上のように、ＶｏＩＰなどＵＤＰ通信について、ファイアウォールを挟んで内側と外側に設けた装置間でＴＣＰ通信を模擬して転送仲介することにより、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定を問わず、また、ＩＰ電話などの通信端末装置では特別なプロトコルに対応することなく、容易かつ確実なＮＡＴ越えが可能となる。なお、ＴＣＰを模擬した通信は、ＩＰヘッダなどによりファイアウォールに対しては、ＴＣＰセッションのコネクションを模擬するが、実際には、ＴＣＰ特有の受信確認応答（ＡＣＫ）による送達確認、再送要求の発行や応答による再送制御、輻輳制御は行わず、ＵＤＰ通信のデータ部を記録したパケットを送りっ放しで転送する。

本発明の他の態様では（請求項２、６、１０）、上記態様の中継装置（その制御方法、制御プログラム）において、前記制御部により、前記ファイアウォールの自側にある通信端末装置又は所定の呼制御サーバと、ファイアウォールを挟んで相対して設置された相方の中継装置と、の間で、ＩＰ電話による通話のための呼制御メッセージを転送仲介する呼制御手段（処理）を実現することを特徴とする。

このように、ＦＷを挟む中継装置のペアが、ＦＷ内の通信端末とＦＷ外の呼制御サーバとの間で呼制御メッセージを通常のＴＣＰ通信などで転送仲介するとともに、ＲＴＰ等ＵＤＰの音声パケットはＴＣＰを模擬した通信によりＦＷ越えさせることにより、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定を問わず、容易かつ確実にＩＰ電話の利用が可能となる。

以上のように、本発明によれば、ＴＣＰを模擬した通信により、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定を問わず、ＵＤＰ通信のＮＡＴ越えを実現することが可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、背景技術や課題で説明し本発明と共通の前提事項は繰り返さない。

〔１．構成〕
本実施形態は、図１の構成図に示すように、各ＦＷ１、ＦＷ２を挟んでそれぞれ設けた一組ずつの中継装置Ｔ１とＴ２、Ｔ３とＴ４、を用いて、ＩＰ通話用の通信端末装置Ｃ（Ｃ１１，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３）間でのＩＰ通話を実現する通信システムに関するもので、その制御方法及び制御プログラムとしても把握可能である。

なお、図１は、ＦＷ１側とＦＷ２側の間の対向通信を中心に示すが、ＦＷや中継装置のペアは二つには限らず、３つ目のＦＷ３や中継装置Ｔ５、Ｔ６、さらに他のＦＷを設けたスター型の構成としてもよい。また、ＴＣＰでの再送手順などに関与するレイヤー３スイッチが経路上にあると、経路途中から受信確認応答（ＡＣＫ）を勝手に返すなどにより、誤動作や通信負荷増などが発生するおそれが生じるので、各中継装置はＦＷを挟んで至近に配置する。

〔１−１．中継装置〕
上記のような本実施形態の特徴を構成する最小の単位は、個々の中継装置である。また、各中継装置を含め、図１に示す各装置は、共通の構成要素として、図示はしないが、通信ネットワークとの接続部（例えば、有線や無線のネットワークボードやネットワークカードなど）と、前記接続部による通信の制御を含む情報処理を行うＣＰＵなどの制御部と、を備える。

そして、各中継装置Ｔ（Ｔ１〜Ｔ６）は、Ｔ１とＴ２、Ｔ３とＴ４、Ｔ５とＴ６、といった組合せでＦＷを挟んで相対して設置することにより、ＩＰアドレスなど通信アドレス間のＦＷ越え通信を実現するものである。このような個々の中継装置Ｔは、前記制御部及び所定のプログラムにより、中継部（１１、２１…）と、呼制御部（１２、２２…）の機能を実現する。このうち、各中継部１１…は、ＦＷの自側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、そのＦＷを挟んだ相方の中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、ＦＷを超えて転送仲介する中継手段である。

また、各中継装置Ｔの呼制御部１２は、ＦＷの自側にある通信端末装置Ｃ１１やＣ３１、Ｃ３２など又は所定の呼制御サーバ（例えばＳＩＰプロキシサーバなど）Ｓと、ＦＷを挟んで相対して設置された相方の中継装置と、の間で、ＩＰ電話による通話のためのＳＩＰなどによる呼制御メッセージを転送仲介する呼制御手段である。

〔１−２．端末〕
また、端末Ｃ（Ｃ１１，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３）は、各ＦＷ内に設置しＦＷ越えの通話を行うＩＰ通話用の端末装置で、図示はしないが、前記接続部と制御部の他、ダイヤルボタンやフックボタンなどの操作手段と、マイクロフォンなどの送話手段と、スピーカなどの受話手段と、を備える。そして、各端末Ｃは、プログラムにより通話処理部Ｃ４の機能を実現し、この通話処理部Ｃ４は、前記接続部を経た通信及び音声のエンコード並びにデコードを含め、ＩＰ電話による通話のための制御と処理を行う通話処理手段である。

なお、図における矢印の意味としては、会議装置Ｍ内を除いて、破線の矢印はＳＩＰなどによる呼制御情報の流れ、実線の矢印はＲＴＰなどによる音声パケットの流れを表す。

〔１−３．会議装置〕
また、会議装置Ｍは、複数の端末間での三者以上の通話を接続仲介するもので、会議装置Ｍ内の矢印については、会議装置Ｍ内右寄りに矩形で示した各端末との接続Ｘとの関係において、破線は制御、一点鎖線は操作の受付、実線のうち細い方は上り音声、太い方は下り音声とする。

より具体的には、会議装置Ｍは、前記接続部と制御部を備える他、その制御部がプログラムにしたがって、操作受付部Ｍ１、設定部Ｍ２、合成部Ｍ３、配信部Ｍ４、の各機能を実現する。このうち、操作受付部Ｍ１は、各端末から操作を受け付ける操作受付手段、設定部Ｍ２は各端末との音声パケット伝送路を設定する設定手段、合成部Ｍ３は各端末からの音声を会議用に合成する合成手段、配信部Ｍ４は合成した音声を各端末へ配信する配信手段である。なお、会議装置Ｍは、中継装置Ｔ３との関係では基本的に端末の一種として振る舞い、図面ではＦＷ２内に１台のみ示すが、どこに何台設置してもよい。

〔２．作用効果〕
上記のような本実施形態は以下のように作用する。
〔２−１．ＦＷを挟んだ中継装置の組の働き〕
まず、上記のような個々の中継装置は、ＦＷの内側と外側に設けた一対ごとに、通信システムとして把握することができる。この場合、ＦＷ内側の中継装置は、その中継部（中継手段）により、ＦＷ内側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、ＦＷ外側の中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、ＦＷを超えて転送仲介する。また、これに対応して、ＦＷ外側の中継装置は、その中継部（中継手段）により、ＦＷ外側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、ＦＷ内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、ＦＷを超えて転送仲介する。

〔２−２．通信両端でのＦＷ越え〕
また、図１の例で、あるＦＷ１内の通信端末（例えばＣ１１）と、他のＦＷ２内の通信端末（例えばＣ３１、Ｃ３２）との間でＩＰ電話による通話を行うような例を考えた場合、通信の両端に係る各ＦＷ１、ＦＷ２についてそれぞれ上記のようなＦＷ内外で中継装置が対になった通信システムを設けることにより、全体としてさらに上位の包括的な通信システムとして把握することができる。

この場合、ＦＷ１内側の中継装置Ｔ１はその中継部１１により、ＦＷ１内側にある通信端末装置Ｃ１１の行うＵＤＰ通信を、ＦＷ１外側の相対する中継装置Ｔ２との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、ＦＷ１を超えて転送仲介する。これに対応して、ＦＷ１外側の中継装置Ｔ２はその中継部２１により、前記ＵＤＰ通信を、ＦＷ１内側の中継装置Ｔ１との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することによりＦＷ１を超えて転送仲介するとともに、通信の他端側に係る他方のＦＷ２外側の中継装置Ｔ４との間で、通常のＵＤＰ通信パケットにより転送仲介する。

同様に、ＦＷ２内側の中継装置Ｔ３はその中継部３１により、ＦＷ２内側にある通信端末装置Ｃ３１やＣ３２の行うＵＤＰ通信を、ＦＷ２外側の相対する中継装置Ｔ４との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、ＦＷ２を超えて転送仲介する。これに対応して、ＦＷ２外側の中継装置Ｔ４はその中継部４１により、前記ＵＤＰ通信を、ＦＷ２内側の中継装置Ｔ３との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することによりＦＷ２を超えて転送仲介するとともに、通信の他端側に係る他方のＦＷ１外側の中継装置Ｔ２との間で、ＵＤＰ通信パケットにより転送仲介する。

〔２−３．呼制御メッセージの転送仲介〕
また、各中継手段Ｔ（Ｔ１、Ｔ２…）はその制御部により、ＦＷの自側にある通信端末装置又は所定の呼制御サーバＳと、ファイアウォールを挟んで相対して設置された相方の中継装置と、の間で、ＩＰ電話による通話のためのＳＩＰなどの呼制御メッセージを転送仲介する。

〔２−４．処理の例〕
以上のような処理の例として、ＦＷ１内の端末Ｃ１１からＦＷ２内の端末Ｃ３１への通話を考える。この場合、端末Ｃ１１からの発信要求を、ＦＷ１内にある中継装置Ｔ１の呼制御部１２と、ＦＷ１外にある中継装置Ｔ２の呼制御部２２が、ＴＣＰ通信によりバケツリレーないし順送り式に、呼制御サーバＳへ転送仲介する。この発信要求に基づくサーバＳからの着信要求は、同様に、ＦＷ２外にある中継装置Ｔ４の呼制御部４２と、ＦＷ２内にある中継装置Ｔ３の呼制御部３２が、着信先となるＦＷ２内の端末Ｃ３１へ転送仲介する。

そして、それら呼制御メッセージに基づく音声パケットは、例えば、ＦＷ２内の端末Ｃ３１からは、中継装置Ｔ３の呼制御部３２→中継装置Ｔ４の呼制御部４２→中継装置Ｔ２の呼制御部２２→中継部２１→中継装置Ｔ１の呼制御部１２→ＦＷ１内の端末Ｃ１１、と伝送され、ＦＷ１、ＦＷ２越えは模擬ＴＣＰ通信による。この場合、呼制御サーバＳからみると、各ＦＷ外の中継装置Ｔ２、Ｔ４（のＩＰアドレス）が通信の両端点に見える。

また、例えば端末Ｃ１１は、その図示しないＣＰＵ等の制御部により実現する通話処理部Ｃ４が、ユーザの発信、着信応答、終話などの操作に応じ、ＳＩＰにしたがってＩＰ電話端末として、エンコードやデコードを含む処理を行うが、その全ての通信先は同じＦＷ１内にある中継装置Ｔ１の所定のポートでよく、必要な呼制御サーバＳや通話相手端末とのデータの転送仲介は中継装置Ｔ１の呼制御部１２や中継部１１が行う。

〔２−５．効果〕
以上のような本実施形態によれば、ＶｏＩＰなどＵＤＰ通信について、ファイアウォールを挟んで内側と外側に設けた装置間でＴＣＰ通信を模擬（偽装）して転送仲介することにより、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定を問わず、また、ＩＰ電話などの通信端末装置では特別なプロトコルに対応することなく、容易かつ確実なＮＡＴ越えが可能となる。なお、ＴＣＰを模擬した通信は、ＩＰヘッダなどによりファイアウォールに対しては、ＴＣＰセッションのコネクションを模擬するが、実際には、ＴＣＰ特有の受信確認応答（ＡＣＫ）による送達確認、再送要求の発行や応答による再送制御、輻輳制御は行わず、ＵＤＰ通信のデータ部を記録したパケットを送りっ放しで転送する。

また、本実施形態では、ＦＷを挟む中継装置のペアが、ＦＷ内の通信端末とＦＷ外の呼制御サーバとの間で呼制御メッセージ（例えば、ＦＷ内の端末から外への発信要求や、ＦＷ外から内側の端末への着信要求など）を通常のＴＣＰ通信などで転送仲介するとともに、ＲＴＰ等ＵＤＰの音声パケットはＴＣＰを模擬した通信によりＦＷ越えさせることにより、ファイアウォールやＮＡＴの種類や設定を問わず、容易かつ確実にＩＰ電話の利用が可能となる。

〔２−６．会議〕
なお、会議装置Ｍは、複数の端末間における三者以上の通話を、次のように接続仲介する。（１）まず、操作受付部Ｍ１は、前記接続部を通じ、会議の召集者を含む参加者の端末から少なくとも、各参加者の指定及び開始要求と、応召又は着信応答と、終話と、の操作を受け付ける。（２）設定部Ｍ２は、前記接続部を通じ、同じＦＷ内及び異なるＦＷ内にある他の各参加者の端末ごとに、同じＦＷ内に設置された所定の中継装置又はＦＷ外に設置された所定の中継装置と直接又は間接の通信により呼制御情報を授受することにより、中継装置経由又は直接に上り音声の収集用及び下り音声の配信用の音声パケット伝送路のペアを設定する。

（３）そして、合成部Ｍ３は、上記のように伝送路のペアを設定した各参加者のうち、参加者の一者を除く他の各参加者の組合せごとに、それら他の各参加者から受信する前記各上り音声の音声信号を加算処理により合成する。（４）そのうえで、配信部Ｍ４は、前記接続部を通じ、合成部Ｍ３が合成した音声信号を前記一者の端末へ配信する。例えば、端末Ｃ１１、Ｃ３１、Ｃ３２が参加者の場合、端末Ｃ１１とＣ３１の上り音声を合成したものが端末Ｃ３２へ、端末Ｃ３１とＣ３２の音声を合成したものが端末Ｃ１１へ、それぞれ配信される。以上のような三者以上の通話により、本発明の応用範囲が一層拡大する。

〔３．他の実施形態〕
なお、本発明は上記各実施形態には限定されず、次に例示するもの及びそれ以外を含む他の実施形態も包含するものである。例えば、通話しようとする端末同士が同じＦＷ内すなわち同一ＬＡＮ内の場合、中継装置が呼制御メッセージや音声パケットの伝送を仲介するようにしてもよいし、また、そのＦＷ内の中継装置又はＳＩＰサーバにより、同一ＬＡＮ内である事を判断のうえ両端末間でＩＰアドレスや音声パケット送受信ポート番号を交換させることにより、音声パケット伝送路を直接設定させるようにすれば、中継装置での通信負荷集中が回避でき、音途切れ等の通話音質不安定や同時接続数制限が効果的に回避可能となる。

また、図２は、本発明における実際的なポート番号の使用例を模式化したものである。この例では、各端末は、一般的なＶｏＩＰの手順で中継装置Ｔ１、Ｔ３に接続する。すなわち、呼制御メッセージ（破線）はＳＩＰのポート５０６０で授受し、端末間のＲＴＰ音声パケットは１００００、１０００１、１０００２などを適宜用いることにより、端末として従来からのＳＩＰクライアントが使用可能である。また、中継装置Ｔ２、Ｔ４が外見上はＳＩＰクライアントとして動作するので、従来からのＳＩＰプロキシなどを介したＶｏＩＰ通信が可能である。呼制御メッセージ及びＲＴＰ音声パケットは、中継装置間の模擬ＴＣＰ通信（一点鎖線及び二点鎖線）によりＦＷ越えが可能となる。

本発明の実施形態の構成を示す機能ブロック図。 本発明の他の実施形態の構成を示す機能ブロック図。 従来のＩＰ電話の例を示す図。

符号の説明

ＦＷ１、ＦＷ２、ＦＷ３…ファイアウォール
Ｔ１〜Ｔ６…中継装置
１１、２１、３１、４１…中継部
１２、２２、３２、４２…呼制御部
Ｃ（Ｃ１１，Ｃ３１，Ｃ３２）…端末装置（端末）
Ｃ４…通話処理部
Ｓ…呼制御サーバ

Claims (12)

1. 通信ネットワークとの接続部と、前記接続部による通信を含む情報処理を行う制御部と、を備え、ファイアウォールを挟んで相対して設置することにより通信アドレス間のファイウォール越え通信を実現する中継装置において、
   前記制御部により、前記ファイアウォールの自側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォールを挟んだ相方の中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介する中継手段
   を実現することを特徴とする中継装置。
2. 前記制御部により、前記ファイアウォールの自側にある通信端末装置又は所定の呼制御サーバと、ファイアウォールを挟んで相対して設置された相方の中継装置と、の間で、ＩＰ電話による通話のための呼制御メッセージを転送仲介する呼制御手段
   を実現することを特徴とする請求項１記載の中継装置。
3. 請求項１又は２記載の中継装置をファイアウォールの内側と外側に設けた通信システムにおいて、
   前記ファイアウォール内側の前記中継装置がその前記中継手段により、前記ファイアウォール内側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォール外側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介し、
   前記ファイアウォール外側の前記中継装置がその前記中継手段により、前記ファイアウォール外側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォール内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介する
   ことを特徴とする通信システム。
4. 請求項３記載の通信システムを、通信の両端に係る各ファイアウォールについてそれぞれ設けた通信システムにおいて、
   前記各ファイアウォール内側の前記各中継装置がその前記中継手段により、前記各ファイアウォール内側にある通信端末装置の行うＵＤＰ通信を、前記各ファイアウォール外側の相対する前記各中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介し、
   前記各ファイアウォール外側の前記各中継装置がその前記中継手段により、前記ＵＤＰ通信を、前記各ファイアウォール内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより前記各ファイアウォールを超えて転送仲介するとともに、通信の他端側に係る他方のファイアウォール外側の前記中継装置との間で、ＵＤＰ通信パケットにより転送仲介する
   ことを特徴とする通信システム。
5. 通信ネットワークとの接続部と、前記接続部による通信を含む情報処理を行う制御部と、を備え、ファイアウォールを挟んで相対して設置することにより通信アドレス間のファイウォール越え通信を実現する中継装置の制御方法において、
   前記制御部により、前記ファイアウォールの自側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォールを挟んだ相方の中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介する中継処理
   を実行することを特徴とする中継装置の制御方法。
6. 前記制御部により、前記ファイアウォールの自側にある通信端末装置又は所定の呼制御サーバと、ファイアウォールを挟んで相対して設置された相方の中継装置と、の間で、ＩＰ電話による通話のための呼制御メッセージを転送仲介する呼制御処理
   を実行することを特徴とする請求項５記載の中継装置の制御方法。
7. 請求項５又は６記載の制御方法における前記中継装置をファイアウォールの内側と外側に設けた通信システムの制御方法において、
   前記ファイアウォール内側の前記中継装置がその前記中継処理により、前記ファイアウォール内側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォール外側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介し、
   前記ファイアウォール外側の前記中継装置がその前記中継処理により、前記ファイアウォール外側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォール内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介する
   ことを特徴とする通信システムの制御方法。
8. 請求項７の制御方法における前記通信システムを、通信の両端に係る各ファイアウォールについてそれぞれ設けた通信システムの制御方法において、
   前記各ファイアウォール内側の前記各中継装置がその前記中継処理により、前記各ファイアウォール内側にある通信端末装置の行うＵＤＰ通信を、前記各ファイアウォール外側の相対する前記各中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介し、
   前記各ファイアウォール外側の前記各中継装置がその前記中継処理により、前記ＵＤＰ通信を、前記各ファイアウォール内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより前記各ファイアウォールを超えて転送仲介するとともに、通信の他端側に係る他方のファイアウォール外側の前記中継装置との間で、ＵＤＰ通信パケットにより転送仲介する
   ことを特徴とする通信システムの制御方法。
9. 通信ネットワークとの接続部と、前記接続部による通信を含む情報処理を行う制御部と、を備え、ファイアウォールを挟んで相対して設置することにより通信アドレス間のファイウォール越え通信を実現する中継装置の制御プログラムにおいて、
   前記制御部により、前記ファイアウォールの自側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォールを挟んだ相方の中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介する中継処理
   を実行させることを特徴とする中継装置の制御プログラム。
10. 前記制御部により、前記ファイアウォールの自側にある通信端末装置又は所定の呼制御サーバと、ファイアウォールを挟んで相対して設置された相方の中継装置と、の間で、ＩＰ電話による通話のための呼制御メッセージを転送仲介する呼制御処理
    を実行させることを特徴とする請求項９記載の中継装置の制御プログラム。
11. 請求項９又は１０記載の制御プログラムにおける前記中継装置をファイアウォールの内側と外側に設けた通信システムの制御プログラムにおいて、
    前記ファイアウォール内側の前記中継装置の前記制御部にその前記中継処理により、前記ファイアウォール内側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォール外側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介させ、
    前記ファイアウォール外側の前記中継装置の前記制御部にその前記中継処理により、前記ファイアウォール外側にある通信アドレスの行うＵＤＰ通信を、前記ファイアウォール内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介させる
    ことを特徴とする通信システムの制御プログラム。
12. 請求項１１の制御プログラムにおける前記通信システムを、通信の両端に係る各ファイアウォールについてそれぞれ設けた通信システムの制御プログラムにおいて、
    前記各ファイアウォール内側の前記各中継装置の前記制御部にその前記中継処理により、前記各ファイアウォール内側にある通信端末装置の行うＵＤＰ通信を、前記各ファイアウォール外側の相対する前記各中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより、前記ファイアウォールを超えて転送仲介させ、
    前記各ファイアウォール外側の前記各中継装置の前記制御部にその前記中継処理により、前記ＵＤＰ通信を、前記各ファイアウォール内側の前記中継装置との間でＴＣＰを模擬した通信で授受することにより前記各ファイアウォールを超えて転送仲介するとともに、通信の他端側に係る他方のファイアウォール外側の前記中継装置との間で、ＵＤＰ通信パケットにより転送仲介させる
    ことを特徴とする通信システムの制御プログラム。

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