JP2022006834A - Communication method - Google Patents

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Abstract

To provide a communication method that can keep alive while reducing the load.SOLUTION: A communication method is performed between a first terminal 10 and a second terminal 20 under the control of a second NAT 21. The second terminal 20 transmits a keep-alive packet on the basis of TCP to a route instruction device 30 via the second NAT 21. The route instruction device 30 transmits a first route instruction packet for establishing tunnel communication to the second terminal 20 on the basis of the TCP in response to a tunnel communication start request by the first terminal 10. After the route instruction device 30 transmits the first route instruction packet, the subsequent signaling processing is performed on the basis of UDP.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、通信方法に関するものである。 The present invention relates to a communication method.

エンド端末同士が通信を行うネットワークにおいて、エンド端末の間にはＮＡＴ（Ｎｅｔｗоｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）装置が介在する。このようなネットワーク環境において、シグナリング処理に単純な方式のＵＤＰ(Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ)が用いられている。例えば、特許文献１に開示される通信システムでは、スレーブ側からマスター側に送信されるキープアライブが、ＵＤＰに基づいて行われている。 In a network in which end terminals communicate with each other, a NAT (Netwоrk Addless Translation) device is interposed between the end terminals. In such a network environment, a simple method UDP (User Datagram Protocol) is used for signaling processing. For example, in the communication system disclosed in Patent Document 1, keepalive transmission from the slave side to the master side is performed based on UDP.

特開２０１７－３４４３１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-34431

キープアライブは、シグナリングの準備としてＵＤＰによって定期的に実行しておく必要がある。しかしながら、ＵＤＰに基づくキープアライブは、ＮＡＴのテーブルの保持時間が短く、短時間の間隔で送信を繰り返す必要が生じる。そのため、受信側やネットワークに負担がかかってしまうという懸念がある。 Keepalives need to be run regularly by UDP in preparation for signaling. However, Keepalive based on UDP has a short holding time of the NAT table, and it is necessary to repeat transmission at short intervals. Therefore, there is a concern that the receiving side and the network will be burdened.

本発明は、負荷を低減しつつキープアライブを行い得る通信方法を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention is a problem to be solved to provide a communication method capable of performing keep-alive while reducing the load.

本発明の通信方法は、
第１端末と、ＮＡＴの配下にある第２端末と、の間で、行われる通信方法であって、
前記第２端末は、ＴＣＰに基づいてキープアライブパケットを前記ＮＡＴを介して前記経路指示装置に送信し、
前記経路指示装置は、前記第１端末によるトンネル通信開始要求に応じて、前記第２端末に対して、ＴＣＰに基づいてトンネル通信を確立するための第１経路指示パケットを送信し、
前記経路指示装置による前記第１経路指示パケットの送信の後、その後のシグナリング処理をＵＤＰに基づいて行うことを特徴とする。 The communication method of the present invention
It is a communication method performed between the first terminal and the second terminal under NAT.
The second terminal transmits a keepalive packet to the route indicating device via the NAT based on TCP.
The route instruction device transmits a first route instruction packet for establishing tunnel communication based on TCP to the second terminal in response to a tunnel communication start request by the first terminal.
After the route instruction device transmits the first route instruction packet, subsequent signaling processing is performed based on UDP.

本発明の通信方法は、第２端末が、ＴＣＰに基づいてキープアライブパケットをＮＡＴを介して経路指示装置に送信する構成である。ＮＡＴにおけるアドレス変換テーブルの保持時間は、ＵＤＰよりもＴＣＰの方が長い。そのため、第２端末がＴＣＰに基づいてキープアライブパケットを送信することで、アドレス変換テーブルの保持を継続するためのキープアライブパケットの送信間隔を長くすることができる。これによりネットワークにかかる負荷を低減することができる。そして、経路指示装置によるトンネル通信を確立するための第１経路指示パケットの送信をＴＣＰに基づいて行い、その後は、シグナリング処理をＵＤＰに基づいて行うことができる。そのため、シグナリング処理を支障なく実行することができる。 The communication method of the present invention is configured such that the second terminal transmits a keep-alive packet to a route indicating device via NAT based on TCP. The holding time of the address translation table in NAT is longer in TCP than in UDP. Therefore, by transmitting the keep-alive packet based on TCP by the second terminal, it is possible to lengthen the transmission interval of the keep-alive packet for continuing to hold the address translation table. As a result, the load on the network can be reduced. Then, the transmission of the first route instruction packet for establishing the tunnel communication by the route instruction device can be performed based on TCP, and then the signaling process can be performed based on UDP. Therefore, the signaling process can be executed without any trouble.

図１は、本発明の実施例１の通信システムの構成を概略的に例示する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram schematically illustrating the configuration of the communication system according to the first embodiment of the present invention. 図２は、図１の通信システムにおいて、第１端末が第２ホールパンチパケットを受信し、第２端末がトンネル要求パケットを受信した場合における、経路最適化処理の制御シーケンスを概略的に説明する説明図である。FIG. 2 schematically describes a control sequence of route optimization processing when a first terminal receives a second hole punch packet and a second terminal receives a tunnel request packet in the communication system of FIG. 1. It is explanatory drawing.

次に、本発明の通信方法を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。 Next, Example 1 which embodies the communication method of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜実施例１＞
（通信システム）
図１に示す通信システム１は、仮想ネットワーク通信を行うシステムである。本発明の通信方法は、通信システム１に適用される。通信システム１は、図１に示すように、第１端末１０と、第２端末２０と、第１ＮＡＴ１１と、第２ＮＡＴ２１と、経路指示装置３０と、トンネルスイッチ４０と、を備えている。通信システム１は、例えば、ＮＴＭｏｂｉｌｅ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｒａｖｅｒｓａｌ ｗｉｔｈ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を実現するシステムに適用される。ＮＴＭｏｂｉｌｅは、実ネットワーク上に仮想のＩＰネットワークを構築し、相互の通信接続性（ＮＡＴ越え）および移動透過性（移動しながらの通信の開始・継続）を実現する技術である。 <Example 1>
(Communications system)
The communication system 1 shown in FIG. 1 is a system that performs virtual network communication. The communication method of the present invention is applied to the communication system 1. As shown in FIG. 1, the communication system 1 includes a first terminal 10, a second terminal 20, a first NAT 11, a second NAT 21, a route indicating device 30, and a tunnel switch 40. The communication system 1 is applied to, for example, a system that realizes NTMobile (Network Traversal with Mobility). NTMobile is a technology that builds a virtual IP network on a real network and realizes mutual communication connectivity (NAT traversal) and mobile transparency (start / continuation of communication while moving).

第１端末１０および第２端末２０は、トンネルスイッチ４０を経由して通信する場合と、トンネルスイッチ４０を経由せず直接通信を行う場合がある。各端末１０，２０は、ネットワーク接続時に経路指示装置３０に対して位置情報の登録を行う。このとき、各端末１０，２０には経路指示装置３０から仮想ＩＰアドレスが割り当てられ、各端末１０，２０のアプリケーションは仮想ＩＰアドレスで通信を識別する。各端末１０，２０は、通信開始時に経路指示装置３０の指示にしたがって相手端末との間にトンネル経路を構築する。 The first terminal 10 and the second terminal 20 may communicate via the tunnel switch 40 or may directly communicate without passing through the tunnel switch 40. Each terminal 10 and 20 registers the position information with the route indicating device 30 at the time of network connection. At this time, a virtual IP address is assigned to each terminal 10 and 20 from the route indicating device 30, and the application of each terminal 10 and 20 identifies the communication by the virtual IP address. Each of the terminals 10 and 20 constructs a tunnel route with the other terminal according to the instruction of the route indicating device 30 at the start of communication.

第１端末１０は、例えばＭＮ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｏｄｅ）、ＮＴＭ Ｎｏｄｅとも称される。第１端末１０は、スマートフォン等の情報処理装置であり、ＯＳ（オペレーティングシステム）上でアプリケーションを起動して情報処理を行う。第１端末１０は、ＮＴＭｏｂｉｌｅを実現するネットワークアプリケーションソフトウェアをダウンロード可能に構成されている。第１端末１０は、後述する第１ＮＡＴ１１の配下にあり、ＩＰｖ４プライベートアドレスを保持している。 The first terminal 10 is also referred to as, for example, MN (Mobile Node) or NTM Node. The first terminal 10 is an information processing device such as a smartphone, and activates an application on an OS (operating system) to perform information processing. The first terminal 10 is configured to be able to download network application software that realizes NT Mobile. The first terminal 10 is under the control of the first NAT 11 described later, and holds an IPv4 private address.

第１ＮＡＴ１１は、例えばＮＡＴｍｎとも称される。第１ＮＡＴ１１は、第１端末１０と経路指示装置３０との間の通信経路上に設けられるアドレス変換装置として構成されている。第１ＮＡＴ１１は、第１端末１０を含む複数の端末を配下に備え、これらの端末で構成されるローカルネットワークと広域通信ネットワークとの間でデータを中継し、両ネットワーク間でアドレスおよびポート番号を変換するように機能する。第１ＮＡＴ１１は、適当に割り振られた各ローカルネットワークでのみ適用するローカルなアドレスおよびポート番号と、広域通信ネットワーク上のグローバルなアドレスおよびポート番号とを自動的に相互変換する。 The first NAT11 is also referred to as, for example, NATmn. The first NAT 11 is configured as an address translation device provided on the communication path between the first terminal 10 and the route indicating device 30. The first NAT 11 has a plurality of terminals including the first terminal 10 under its control, relays data between a local network composed of these terminals and a wide area communication network, and converts an address and a port number between the two networks. It works to do. The first NAT 11 automatically interconverts the local address and port number applicable only in each appropriately allocated local network with the global address and port number on the wide area communication network.

第２端末２０は、例えばＣＮ（Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ Ｎｏｄｅ）とも称される。第２端末２０は、スマートフォン等の情報処理装置であり、ＯＳ（オペレーティングシステム）上でアプリケーションを起動して情報処理を行う。第２端末２０は、ＮＴＭｏｂｉｌｅを実現するネットワークアプリケーションソフトウェアをダウンロード可能に構成されている。第２端末２０は、後述する第２ＮＡＴ２１の配下にあり、ＩＰｖ４プライベートアドレスを保持している。 The second terminal 20 is also referred to as, for example, a CN (Correspondent Node). The second terminal 20 is an information processing device such as a smartphone, and activates an application on an OS (operating system) to perform information processing. The second terminal 20 is configured to be able to download network application software that realizes NT Mobile. The second terminal 20 is under the control of the second NAT 21, which will be described later, and holds an IPv4 private address.

第２ＮＡＴ２１は、例えばＮＡＴｃｎとも称される。第２ＮＡＴ２１は、第２端末２０と経路指示装置３０との間の通信経路上に設けられるアドレス変換装置として構成されている。第２ＮＡＴ２１は、第２端末２０を含む複数の端末を配下に備え、これらの端末で構成されるローカルネットワークと広域通信ネットワークとの間でデータを中継し、両ネットワーク間でアドレスおよびポート番号を変換するように機能する。第２ＮＡＴ２１は、適当に割り振られた各ローカルネットワークでのみ適用するローカルなアドレスおよびポート番号と、広域通信ネットワーク上のグローバルなアドレスおよびポート番号とを自動的に相互変換する。 The second NAT21 is also referred to as, for example, NATcn. The second NAT 21 is configured as an address translation device provided on the communication path between the second terminal 20 and the route indicating device 30. The second NAT 21 has a plurality of terminals including the second terminal 20 under its control, relays data between a local network composed of these terminals and a wide area communication network, and converts an address and a port number between the two networks. It works to do. The second NAT 21 automatically interconverts the local address and port number applicable only in each appropriately allocated local network with the global address and port number on the wide area communication network.

経路指示装置３０は、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）とも称される。経路指示装置３０は、各端末１０，２０からのアクセスが可能なネットワーク上に接続されるコンピュータである。経路指示装置３０は、端末１０，２０を含む各端末の位置情報などを管理し、各端末にトンネル構築に関わる各種処理の指示を出す装置である。経路指示装置３０は、通信を行う２台の端末（端末１０，２０）の関係から、どの経路を取れば直接通信の経路となるのか、またどの経路を取ればトンネルスイッチ４０経由の経路となるのか把握している。経路指示装置３０は、各端末に対して仮想ＩＰアドレスを割り当てる。経路指示装置３０は、自身のデータベースに各端末のＦＱＤＮ（Ｆｕｌｌｙ Ｑｕａｌｉｆｉｅｄ Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ）、実ＩＰアドレス、仮想ＩＰアドレス、ＮＡＴの外側の実ＩＰアドレスおよびポート番号を記録している。 The route indicating device 30 is also referred to as a DC (Direction Coordinator). The route indicating device 30 is a computer connected to a network accessible from the terminals 10 and 20. The route instruction device 30 is a device that manages the position information of each terminal including the terminals 10 and 20 and issues instructions to each terminal for various processes related to tunnel construction. From the relationship between the two terminals (terminals 10 and 20) that perform communication, the route indicating device 30 determines which route should be taken as the direct communication route, and which route should be taken as the route via the tunnel switch 40. I know. The route indicating device 30 assigns a virtual IP address to each terminal. The route indicating device 30 records the FQDN (Full FQDN Domain Name), real IP address, virtual IP address, real IP address and port number outside the NAT of each terminal in its own database.

トンネルスイッチ（ＴＳ）４０は、各端末１０，２０からのアクセスが可能なネットワーク上に接続されるコンピュータである。トンネルスイッチ４０は、各端末１０，２０がＮＡＴ越え問題やＩＰｖ４／ＩＰｖ６ネットワークの混在により、直接通信を行うことができない場合に、通信パケットの中継を行う。 The tunnel switch (TS) 40 is a computer connected to a network accessible from the terminals 10 and 20. The tunnel switch 40 relays a communication packet when the terminals 10 and 20 cannot directly communicate due to a NAT traversal problem or a mixture of IPv4 / IPv6 networks.

（仮想ネットワーク通信制御）
次に、通信システム１において、仮想ネットワーク通信を行う際の制御について説明する。なお、以下の説明では、第１端末１０から第２端末２０に向けて通信要求を行う例を示すが、第２端末２０から第１端末１０に向けて通信要求を行う場合も同様である。 (Virtual network communication control)
Next, in the communication system 1, control when performing virtual network communication will be described. In the following description, an example of making a communication request from the first terminal 10 to the second terminal 20 will be shown, but the same applies to the case where the communication request is made from the second terminal 20 to the first terminal 10.

各端末１０，２０は、端末起動時及びネットワーク切り替え時に、登録要求パケット（Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を経路指示装置３０に送信する。経路指示装置３０は、登録要求パケットによって各端末１０，２０の実ＩＰアドレス、ＮＡＴの外側ＩＰアドレス/ポート番号を取得し、仮想ＩＰアドレスを割り当てる。割り当てた仮想ＩＰアドレスは、登録応答パケット（Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）によって各端末１０，２０に通知される。各端末１０，２０は、登録応答パケットを受信した後、経路指示装置３０との通信経路を確保するために、経路指示装置３０に対して定期的にキープアライブパケットを送信する。 Each terminal 10 and 20 transmits a registration request packet (Registration Request) to the route indicating device 30 at the time of terminal activation and network switching. The route instruction device 30 acquires the real IP address of each terminal 10 and 20 and the outside IP address / port number of NAT by the registration request packet, and assigns the virtual IP address. The assigned virtual IP address is notified to the terminals 10 and 20 by a registration response packet (Registration Response). After receiving the registration response packet, each terminal 10 and 20 periodically transmits a keep-alive packet to the route instruction device 30 in order to secure a communication route with the route instruction device 30.

例えば、図２に示すように、第２端末２０は、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に基づいてキープアライブパケットをＮＡＴを介して経路指示装置３０に送信する。図２は、通信システム１において、第１端末１０から第２端末２０に向けて通信要求を行う際の経路最適化処理の制御シーケンスを概略的に説明する説明図である。このように、キープアライブパケットにＴＣＰを用いることにより、ＵＤＰを用いる場合に比べてＮＡＴテーブルが消去されるまでの時間が長く、キープアライブパケットのトラフィックを抑制することができる。 For example, as shown in FIG. 2, the second terminal 20 transmits a keep-alive packet to the routing device 30 via NAT based on TCP (Transmission Control Protocol). FIG. 2 is an explanatory diagram schematically explaining a control sequence of a route optimization process when a communication request is made from a first terminal 10 to a second terminal 20 in the communication system 1. As described above, by using TCP for the keep-alive packet, the time until the NAT table is erased is longer than when UDP is used, and the traffic of the keep-alive packet can be suppressed.

そして、経路指示装置３０は、第１端末１０による後述するトンネル通信開始要求（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）に応じて、第２端末２０に対して、ＴＣＰに基づいてトンネル通信を確立するための後述する第1経路指示パケット（Ｒｏｕｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｃｎ）を送信する。経路指示装置３０による第1経路指示パケットの送信の後、以降のシグナリング処理をＵＤＰに基づいて行う。 Then, the route indicating device 30 responds to the tunnel communication start request (Direction Request) described later by the first terminal 10, and establishes tunnel communication with the second terminal 20 based on TCP, which will be described later. A route instruction packet (Route Direction cn) is transmitted. After the route instruction device 30 transmits the first route instruction packet, subsequent signaling processing is performed based on UDP.

各端末１０，２０は、通信中に実ＩＰアドレスが変化した場合に、経路指示装置３０へ新しい実ＩＰアドレス、ＮＡＴの外側ＩＰアドレス／ポート番号を登録するとともに、シグナリング処理によりトンネル経路を再構築する。通信パケットは全てカプセル化されているため、各端末１０，２０のアプリケーションは、通信経路が切り替わったことに気付くことなく通信を継続することができる。上述のように、シグナリング処理をＵＤＰに基づいて行うことで、端末が移動してＮＡＴが途中で切り替わった場合でも、再度シグナリングを行い、新たなトンネル通信経路で通信を継続することができる。 When the real IP address changes during communication, the terminals 10 and 20 register the new real IP address and the outside IP address / port number of NAT in the route indicating device 30, and reconstruct the tunnel route by signaling processing. do. Since all the communication packets are encapsulated, the applications of the terminals 10 and 20 can continue the communication without noticing that the communication path has been switched. As described above, by performing the signaling process based on UDP, even if the terminal moves and the NAT is switched in the middle, the signaling can be performed again and the communication can be continued by the new tunnel communication path.

各端末１０，２０がＩＰｖ４プライベートアドレスを保持している場合には、経路最適化処理が行われる。各端末１０，２０がパケット（後述する第２トンネル要求パケット、第２ホールパンチパケット）を送り合った結果、どちらかが相手側に到達すると、経路最適化（各端末１０，２０の直接通信）が成功する。経路最適化ができない場合は、トンネルスイッチ４０経由の経路が生成される。 When each terminal 10 or 20 holds an IPv4 private address, route optimization processing is performed. When one of the terminals 10 and 20 reaches the other side as a result of sending packets (second tunnel request packet and second hole punch packet described later) to each other, route optimization (direct communication of each terminal 10 and 20). Will succeed. If the route cannot be optimized, a route via the tunnel switch 40 is generated.

（経路最適化処理）
図２を参照して説明する。第１端末１０は、第２端末２０と通信するために、第２端末２０のＦＱＤＮを用いて経路指示装置３０にトンネル通信開始要求（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を送信する。経路指示装置３０は、ＦＱＤＮから第２端末２０の端末情報を取得する。 (Route optimization processing)
This will be described with reference to FIG. The first terminal 10 transmits a tunnel communication start request (Direction Request) to the route indicating device 30 by using the FQDN of the second terminal 20 in order to communicate with the second terminal 20. The route indicating device 30 acquires the terminal information of the second terminal 20 from the FQDN.

経路指示装置３０は、トンネル通信開始要求を受信すると、第２端末２０およびトンネルスイッチ４０に中継指示パケット（Ｒｅｌａｙ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を送信する。経路指示装置３０は、第２端末２０に対して、第２端末２０から第１端末１０にトンネル構築を行うように第１経路指示パケット（Ｒｏｕｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｃｎ）で指示を出す。第１経路指示パケットは、経路指示装置３０から第２端末２０に対する最初の指示であり、ＴＣＰに基づいて行われる。第１経路指示パケットによって、第２端末２０に第１ＮＡＴ１１のアドレス／ポート番号が伝達される。経路指示装置３０は、トンネルスイッチ４０に対して、トンネルスイッチ４０を介して第２端末２０と第１端末１０との間にトンネル構築を行うように中継指示パケット（Ｒｅｌａｙ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ）で指示を出す。第１経路指示パケットは、トンネルスイッチ４０に対して第１ホールパンチパケットを送信させる指示と、第１ＮＡＴ１１のアドレス／ポート番号に対して第２ホールパンチパケットを送信させる指示と、を含んでいる。経路指示装置３０による第１経路指示パケットの送信の後、以降のシグナリング処理は、ＵＤＰに基づいて行う。 Upon receiving the tunnel communication start request, the route instruction device 30 transmits a relay instruction packet (Relay Direction) to the second terminal 20 and the tunnel switch 40. The route instruction device 30 issues an instruction to the second terminal 20 by a first route instruction packet (Route Direction cn) so as to construct a tunnel from the second terminal 20 to the first terminal 10. The first route instruction packet is the first instruction from the route instruction device 30 to the second terminal 20, and is performed based on TCP. The address / port number of the first NAT 11 is transmitted to the second terminal 20 by the first route instruction packet. The route instruction device 30 issues a relay instruction packet (Relay Direction) to the tunnel switch 40 to construct a tunnel between the second terminal 20 and the first terminal 10 via the tunnel switch 40. The first route instruction packet includes an instruction to transmit the first hole punch packet to the tunnel switch 40 and an instruction to transmit the second hole punch packet to the address / port number of the first NAT 11. After the route instruction device 30 transmits the first route instruction packet, the subsequent signaling processing is performed based on UDP.

第２端末２０は、第２経路指示パケットを受信すると、第１ホールパンチパケットと第２ホールパンチパケットを送信する。また、第２端末２０は、第１経路指示パケットを受信すると、経路指示装置３０に対して確認パケット（Ｒｏｕｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ）を送信する。経路指示装置３０は、確認パケットを受信すると、第１端末１０に対して第２経路指示パケット（ＲＤｍｎ（Ｒｏｕｔｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｍｎ））を送信する。第２経路指示パケットによって、第１端末１０に第２ＮＡＴ２１のアドレス／ポート番号が伝達される。 Upon receiving the second route instruction packet, the second terminal 20 transmits the first hole punch packet and the second hole punch packet. Further, when the second terminal 20 receives the first route instruction packet, it transmits a confirmation packet (Route Direction Configuration) to the route instruction device 30. Upon receiving the confirmation packet, the route instruction device 30 transmits a second route instruction packet (RDmn (Route Direction mn)) to the first terminal 10. The address / port number of the second NAT 21 is transmitted to the first terminal 10 by the second route instruction packet.

第２端末２０は、第１ホールパンチパケットをトンネルスイッチ４０に対して送信する。トこれにより、トンネルスイッチ４０は、第２ＮＡＴ２１の外側のアドレス／ポート番号を取得することができるため、第１端末１０から受信する後述する第１トンネル要求パケット（Ｔｕｎｎｅｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を中継して第２端末２０に届けることができる。 The second terminal 20 transmits the first hole punch packet to the tunnel switch 40. As a result, the tunnel switch 40 can acquire the address / port number outside the second NAT 21, so that the second tunnel request packet (Tunnel Request), which will be described later, is relayed from the first terminal 10. It can be delivered to the terminal 20.

第２端末２０は、第２ホールパンチパケットを第１ＮＡＴ１１のアドレス／ポート番号に対して送信する。第１ＮＡＴ１１が例えばｃｏｎｅ型であると、第２ホールパンチパケットが第１ＮＡＴ１１を通過して第１端末１０に届く。第２ホールパンチパケットが第１端末１０に届くと、第１端末１０は第２ＮＡＴ２１の外側のアドレス／ポート番号を取得するため、第１端末１０から第２ＮＡＴ２１に向けて、後述するトンネル要求パケット（Ｔｕｎｎｅｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）を送信することができる。なお、第２ホールパンチパケットは、第１ＮＡＴ１１を構成するＮＡＴの種類によって第１端末１０に届かない場合がある。 The second terminal 20 transmits a second hole punch packet to the address / port number of the first NAT 11. If the first NAT 11 is, for example, a cone type, the second hole punch packet passes through the first NAT 11 and reaches the first terminal 10. When the second hole punch packet arrives at the first terminal 10, the first terminal 10 acquires the address / port number outside the second NAT 21, so that the tunnel request packet (described later) described later is directed from the first terminal 10 to the second NAT 21. Tunnel Request Optimization) can be transmitted. The second hole punch packet may not reach the first terminal 10 depending on the type of NAT constituting the first NAT 11.

第１端末１０は、第２ホールパンチパケットに含まれる第２ＮＡＴ２１のＩＰアドレスおよびポート番号をトンネルテーブル（ＴＴ）に登録する。第１端末１０は、経路指示装置３０から第２経路指示パケットを受信することに基づいて、第２ＮＡＴ２１に対して、トンネル経路の生成を指示するトンネル要求パケット（Ｔｕｎｎｅｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）を送信する。このとき、トンネル要求パケットの宛先は、トンネルテーブルに登録された第２端末２０のＩＰアドレスおよびポート番号である。第２ホールパンチパケットが第１端末１０に到達しているため、トンネル要求パケットが必ず第２端末２０に届くことになる。第２端末２０は、トンネル要求パケットを受信することに応じて、トンネル応答パケット（ＡＣＫｔｒо）を第１ＮＡＴ１１のＩＰアドレス／ポートに送信する。このパケットは、第１端末１０に届く。第１端末１０は、トンネル応答パケットを受信し、トンネル生成処理を終了する。これにより、第１端末１０と第２端末２０は、実ＩＰアドレスでデータをカプセル化し、仮想ＩＰアドレスを用いたトンネル通信を行う。 The first terminal 10 registers the IP address and port number of the second NAT21 included in the second hole punch packet in the tunnel table (TT). Based on receiving the second route instruction packet from the route instruction device 30, the first terminal 10 transmits a tunnel request packet (Tunnel Request Optimization) instructing the second NAT 21 to generate a tunnel route. At this time, the destination of the tunnel request packet is the IP address and port number of the second terminal 20 registered in the tunnel table. Since the second hole punch packet has reached the first terminal 10, the tunnel request packet always reaches the second terminal 20. The second terminal 20 transmits a tunnel response packet (ACKtrо) to the IP address / port of the first NAT 11 in response to receiving the tunnel request packet. This packet reaches the first terminal 10. The first terminal 10 receives the tunnel response packet and ends the tunnel generation process. As a result, the first terminal 10 and the second terminal 20 encapsulate the data with the real IP address and perform tunnel communication using the virtual IP address.

以上のように、実施例１の通信方法は、第２端末２０が、ＴＣＰに基づいてキープアライブパケットを第２ＮＡＴ２１を介して経路指示装置３０に送信する構成である。第２ＮＡＴ２１におけるアドレス変換テーブルの保持時間は、ＵＤＰに基づく方式よりもＴＣＰに基づく方式の方が長い。例えば、ＵＤＰに基づく方式では、１０秒に１回程度、キープアライブパケットを送信する必要があり、ＴＣＰに基づく方式では、１時間に１回程度、キープアライブパケットを送信する必要がある。そのため、ＵＤＰによる方式では通信システム１に含まれる端末の数が増えたときに、経路指示装置３０やネットワークにかかる負担がより一層大きくなってしまう。そこで、第２端末２０がＴＣＰに基づいてキープアライブパケットを送信することで、アドレス変換テーブルの保持を継続するためのキープアライブパケットの送信間隔を長くすることができる。これによりネットワークにかかる負荷を低減することができる。例えば、大規模な通信システム１である場合にも有用な構成となる。そして、経路指示装置３０によるトンネル通信を確立するための第１経路指示パケットの送信をＴＣＰに基づいて行い、その後は、シグナリング処理をＵＤＰに基づいて行うことができる。そのため、シグナリング処理を支障なく実行することができる。 As described above, the communication method of the first embodiment is configured such that the second terminal 20 transmits a keep-alive packet to the route indicating device 30 via the second NAT 21 based on TCP. The holding time of the address translation table in the second NAT 21 is longer in the TCP-based method than in the UDP-based method. For example, in the method based on UDP, it is necessary to transmit a keepalive packet about once every 10 seconds, and in the method based on TCP, it is necessary to transmit a keepalive packet about once an hour. Therefore, in the method using UDP, when the number of terminals included in the communication system 1 increases, the burden on the route indicating device 30 and the network becomes even greater. Therefore, by transmitting the keep-alive packet based on TCP, the second terminal 20 can lengthen the transmission interval of the keep-alive packet for continuing to hold the address translation table. As a result, the load on the network can be reduced. For example, it is a useful configuration even in the case of a large-scale communication system 1. Then, the first route instruction packet for establishing the tunnel communication by the route instruction device 30 can be transmitted based on TCP, and then the signaling process can be performed based on UDP. Therefore, the signaling process can be executed without any trouble.

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
実施例１では、通信システム１を構成する端末として、第１端末１０および第２端末２０を例示した。しかしながら、通信システム１を構成する端末は、３つ以上の端末であってもよい。例えば、通信システム１において、第１端末１０は、異なる仮想ＩＰアドレスが割り当てられた複数の第２端末と仮想ネットワーク通信を行う構成であってもよい。 The present invention is not limited to the first embodiment described by the above description and the drawings, and for example, the following examples are also included in the technical scope of the present invention.
In the first embodiment, the first terminal 10 and the second terminal 20 are exemplified as the terminals constituting the communication system 1. However, the terminals constituting the communication system 1 may be three or more terminals. For example, in the communication system 1, the first terminal 10 may be configured to perform virtual network communication with a plurality of second terminals to which different virtual IP addresses are assigned.

１…通信システム
１０…第１端末（Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｏｄｅ、ＭＮ）
１１…第１ＮＡＴ
２０…第２端末（Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ Ｎｏｄｅ、ＣＮ）
２１…第２ＮＡＴ
３０…経路指示装置（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ、ＤＣ）
４０…トンネルスイッチ（ＴＳ） 1 ... Communication system 10 ... First terminal (Mobile Node, MN)
11 ... 1st NAT
20 ... Second terminal (Correspondent Node, CN)
21 ... 2nd NAT
30 ... Direction Coordinator (DC)
40 ... Tunnel switch (TS)

Claims (1)

第１端末と、ＮＡＴの配下にある第２端末と、の間で行われる通信方法であって、
前記第２端末は、ＴＣＰに基づいてキープアライブパケットを前記ＮＡＴを介して経路指示装置に送信し、
前記経路指示装置は、前記第１端末によるトンネル通信開始要求に応じて、前記第２端末に対して、ＴＣＰに基づいてトンネル通信を確立するための第１経路指示パケットを送信し、
前記経路指示装置による前記第１経路指示パケットの送信の後、それに続くシグナリング処理をＵＤＰに基づいて行うことを特徴とする通信方法。 It is a communication method performed between the first terminal and the second terminal under NAT.
The second terminal transmits a keepalive packet to the route indicating device via the NAT based on TCP.
The route instruction device transmits a first route instruction packet for establishing tunnel communication based on TCP to the second terminal in response to a tunnel communication start request by the first terminal.
A communication method comprising transmitting a first route instruction packet by the route instruction device and then performing subsequent signaling processing based on UDP.
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