JP2023042744A - 中継サーバを用いたピア・ツー・ピア通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 インターネットを介してＴＵＲＮサーバを用いてピア・ツー・ピア通信を実行するシステムに於いて、端末とＴＵＲＮサーバとの間を複数のアクセス回線にて通信可能とし、通信状態の安定化を図る。【解決手段】 インターネットを介してＴＵＲＮサーバを用いたピア・ツー・ピア方式の端末間通信を実行するシステムは、端末Ｔｒ１、Ｔｒ２がインターネットへ接続する通信手段ＣＭ１０１、１０２、２０１、２０２を少なくとも二つ有し、端末が少なくとも二つの通信手段のそれぞれを用いた別々の通信回線を介してインターネットへ接続され、通信回線のそれぞれを介してＴＵＲＮサーバ（ＴＵＲＮ－Ｓ）と通信可能に接続される。【選択図】 図１

Description

本発明は、インターネットを介してピア・ツー・ピア（Ｐ２Ｐ）方式にて端末間の通信を行うための技術に係り、より詳細には、ピア・ツー・ピア方式の端末間の通信を中継サーバとしてＴＵＲＮ（Traversal Using Relay around NAT）サーバを通じて実行する技術に係る。

インターネットを介して高品質・低遅延のメディア伝送を行うＰ２Ｐ方式の通信（Ｐ２Ｐ通信）に於いて、ＮＡＴ（Network Address Translation：ネットワークアドレス変換）の制約を越えて端末間の通信を確立する一つの方法として、中継サーバ(TURNサーバ)を用いたプロトコルが広く利用されている。例えば、特許文献１に於いては、Ｐ２Ｐ通信を伴うアプリケーション、サービス、システム等の構築を容易にするための技術として、ネットワーク事業者により運営されるSTUNサーバ、TURNサーバ及び認証サーバを介しWebRTC(Web Real-Time Communication)を利用してＰ２Ｐ通信を実行する通信システムであって、STUNサーバ及びTURNサーバにアクセス可能であると判断した認証サーバにより発行された認証キーを管理する認証機能と、WebRTCに実装されたNAT/FW(Network Address Translation/Firewall)を通過するためのICE(Interactive Connectivity Establishment)を実行することによって、Ｐ２Ｐ通信のためのIPアドレスを取得するICE機能とを有するシステムが提案されている。また、通信における可用性を向上し、品質劣化を低減してレジリエンスを高めるために、複数の通信手段・回線を活用するマルチパストランスポート技術が提案され、実用化されている。

特開２０１５－１５３０７６

上記の如きＴＵＲＮサーバを中継サーバとして用いたＰ２Ｐ方式の通信プロトコル（「ＴＵＲＮ」と称される通信プロトコル）に於いては、端的に述べれば、インターネットに接続されたＴＵＲＮサーバに於いて、Ｐ２Ｐ通信を行う端末の一方から他方へ送るデータ（パケット）を受容する領域（リレー用領域）が割り当てられ、端末のそれぞれは、ルータ及びＩＳＰゲートウェイを通じて、インターネットを介して、ＴＵＲＮサーバのリレー用領域にデータを送り、ＴＵＲＮサーバがリレー用領域のデータを宛先の端末へ（宛先のルータ及びＩＳＰゲートウェイを通じて）送信することにより、端末間のＰ２Ｐ通信が達成される（図６参照）。Ｐ２Ｐ通信に於いては、本来であれば、通信を実行する端末同士で直接にデータの送受信が実行されればよいところ、現在普及しているインターネットプロトコルのＩＰｖ４に従ったネットワークシステムに於いては、端的に述べれば、端末が接続されるルータのインターネット側のネットワークでは、ルータを識別するためにグローバルＩＰアドレスが使用され、ルータの端末側のネットワークでは、端末を識別するためにプライベートＩＰアドレスが使用され、端末がインターネットを介してデータの送受信を行う際には、ルータにて、グローバルＩＰアドレスとプライベートＩＰアドレスとを、端末に於いてプログラムが使用するポート番号も含めて変換するＮＡＴ（又はＮＡＰＴ）が実行されるため、インターネットを介して端末同士が、相手の端末を直接にＩＰアドレスにより識別して、Ｐ２Ｐ方式にてデータを送受信することが困難となっている。上記のＴＵＲＮサーバを用いたプロトコルは、上記の如きそのままでは困難なインターネットを介した端末同士のＰ２Ｐ通信を可能にする一つの手法として用いられている。

上記のＴＵＲＮサーバを介したＰ２Ｐ通信を実際に確立する手順に於いては、先ず、端末の一方（クライアント端末）が、インターネットへの通信回線（アクセス回線）を通じて、ＴＵＲＮサーバへＰ２Ｐ通信の中継の要求を出し、そうすると、ＴＵＲＮサーバは、要求が送られてきた回線を通じて送受信されるデータを保存するリレー用領域を割り当て、クライアント端末に対し、中継の許可と、送受信されるデータのリレー用領域を識別するアドレス情報（中継識別子：トランスポートアドレス）とを送信する。これにより、クライアント端末は、中継識別子を用いてＴＵＲＮサーバのリレー用領域へデータを送ることが可能となり、クライアント端末がＴＵＲＮサーバへデータを送ると、そのデータは、ＴＵＲＮサーバによって、宛先の端末へ送信される。そして、ＴＵＲＮサーバから宛先の端末に送られたデータには、ＴＵＲＮサーバのリレー用領域のアドレスが含まれているので、宛先の端末がリレー用領域のアドレスを用いてＴＵＲＮサーバのリレー用領域へデータを送信すると、そのデータはリレー用領域に保存され、そこからＴＵＲＮサーバによってクライアント端末へ転送されることとなる。

かかるＴＵＲＮサーバを介したＰ２Ｐ通信に於いては、上記の如く、端末とＴＵＲＮサーバとの間の通信は、端末がＴＵＲＮサーバへ中継要求を送信した際に用いた単一の通信回線を通じて実行される。この点に関し、一般に、通信回線は通信状況が変化することがあるので、端末とＴＵＲＮサーバとの間の通信回線が一つの場合には、その回線の状態が不安定になると、通信品質が低下することとなり、良好なＰ２Ｐ通信が達成できなくなり得る。そのような状況を回避し、Ｐ２Ｐ通信の安定性を維持できるようにする一つの手法としては、端末とＴＵＲＮサーバとの間に於いて複数の通信回線を通じて通信が確立しておくことが考えられる。

かくして、本発明の一つの課題は、インターネットを介してＴＵＲＮサーバを用いてＰ２Ｐ通信を実行するシステムに於いて、端末とＴＵＲＮサーバとの間を複数の通信回線にて通信可能とし、通信状態の安定化を図ることである。

また、本発明のもう一つの課題は、上記の如くＰ２Ｐ通信を実行するシステムに於いて、端末とＴＵＲＮサーバとの間を複数の通信回線にて通信可能にする構成を提供することである。

本発明によれば、上記の課題は、インターネットを介してＴＵＲＮサーバを用いたピア・ツー・ピア方式の端末間通信を実行するシステムであって、端末が前記インターネットへ接続する通信手段を少なくとも二つ有し、前記端末が前記少なくとも二つの通信手段のそれぞれを用いた別々の通信回線を介してインターネットへ接続され、前記通信回線のそれぞれを介して前記ＴＵＲＮサーバと通信可能に接続されるシステムによって達成される。

上記の構成に於いて、「端末」は、有線通信、無線通信又はその両方により、ルータを介して、インターネットへ通信可能に接続される任意の通信端末であってよく、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン端末、携帯電話端末などであってよい。端末は、通常、ルータとＩＳＰのゲートウェイを通じてインターネットへ接続される（「インターネットへ接続」とは、インターネットに対してデータの送受信が可能な状態となることである。）。「ピア・ツー・ピア方式の端末間通信」とは、複数の対等な端末同士の間でデータの送受信が実行される通信である。「ＴＵＲＮサーバ」とは、上記の如き「ＴＵＲＮ」と称される通信プロトコルに於いて、端末からのデータを受容するために割り当てられるリレー用領域を有し、端末からのデータをリレー用領域にて受信して宛先へ送信する機能を果たす中継サーバである。「ＴＵＲＮサーバ」は、インターネットに接続可能なコンピュータ装置であってよい（通常、ＩＳＰのゲートウェイを介してインターネットへ接続される。）。端末の通信手段とは、ネットワーク通信のための通信プロトコル及びその通信プロトコルに従って作動する通信機器（又は通信装置）の組み合わせである。「通信回線」とは、端末がインターネットへ接続されるための有線又は無線の通信路（アクセス回線）であり、個々の通信回線に於いてルータとＩＳＰのゲートウェイが設けられ、それらを介して、端末がインターネットへ接続される。なお、本発明に於いては、端末は、少なくとも二つの通信手段を有し、それぞれの通信手段が別々の通信回線を通じて（同時に又は時分割にて）インターネットへ接続される。「前記通信回線のそれぞれを介して前記ＴＵＲＮサーバと通信可能に接続される」状態とは、ＴＵＲＮサーバが、端末をインターネットに接続する通信回線のそれぞれを通じて、端末からのデータをリレー用領域へ受信できるよう設定され、リレー用領域から端末へデータを送信できるよう設定されている状態である。

上記の本発明のシステムに於いては、ＴＵＲＮサーバを用いたピア・ツー・ピア通信を実行する端末は、ＴＵＲＮサーバに対して、少なくとも二つの通信経路を通じてデータの送受信が可能となる。かかる構成によれば、端末からＴＵＲＮサーバの間でデータの送受信が可能な回線が複数併用されることとなり、それらのうちのいずれかの回線の通信状況が不安定になったとしても、その他の回線にて安定なピア・ツー・ピア通信が維持されることが期待される。即ち、複数の回線の併用によって、通信品質の劣化が低減され、通信が途絶したとしても、復帰まで時間の短縮が期待される。例えば、端末の移動に伴って、通信手段の変化や接続するネットワークの変化が発生した場合においても、1つ以上の通信回線にてＴＵＲＮサーバによる中継が継続できる間は、中継セッションが継続されるので、モビリティ（移動体）に於いても有利にピア・ツー・ピア通信を維持できることが期待される。また、複数回線の併用により、通信可能な帯域の増大と冗長利用によって、通信品質劣化の低減が期待される。

上記の本発明のシステムに於いて、端末とＴＵＲＮサーバとの間に於ける少なくとも二つの通信手段のそれぞれに用いている通信回線は、種々の態様にて、データの送受信に使用されてよい。一つの態様に於いては、同じ通信内容（データ）が複数の通信回線を用いて伝送されてよく、その場合には、ネットワークにおけるパケットロスが低減され、ネットワークの可用性も向上されることが期待される。或いは、別の態様に於いては、複数の通信回線に於いて互いに異なる通信内容（データ）が伝送されてよく、その場合には、通信帯域が増大し、通信速度の高速化が期待される。また、通信回線と通信手段の特性並びに通信内容の性質等に応じて、利用する通信手段と通信回線の選択が制御されてもよい。

更に、上記の本発明のシステムに於いて、端末及びＴＵＲＮサーバが、それらの間の通信回線の通信状況に基づいて、データの送受信に於ける通信回線の利用の態様を選択又は制御できるようになっていてよい。即ち、端末は、ＴＵＲＮサーバとの通信に於いて、端末に於ける通信手段の利用状況の情報をＴＵＲＮサーバへ伝達し、ＴＵＲＮサーバは、かかる端末からの通信手段の利用状況の情報に基づいて端末へのデータ送信に於いて使用する通信回線を選択でき、或いは、各通信回線の利用度合を調節できるようになっていてよい。また、同様に、ＴＵＲＮサーバは、端末との通信に於いて、ＴＵＲＮサーバに於ける通信手段の利用状況の情報を端末へ伝達し、端末は、かかるＴＵＲＮサーバからの通信手段の利用状況の情報に基づいてＴＵＲＮサーバへのデータ送信に於いて使用する通信回線を選択でき、或いは、各通信回線の利用度合を調節できるようになっていてよい。各通信回線の利用度合の調節に於いては、例えば、各通信回線の時々刻々の回線負荷に応じて通信に於ける優先度を決定し（優先度は、回線負荷が大きいほど、小さくなるように決定されてよい。）、優先度に応じて、データの送信時の通信回線の利用比率が制御されてよい（通信回線の優先度が高いほど、利用比率が増大されてよい。）。

なお、上記の本発明のシステムに於いて、端末とＴＵＲＮサーバとの間にて各通信回線を通信可能な状態とするか否かは、適時、制御されてよい。即ち、端末とＴＵＲＮサーバとの間にて通信可能な状態にされる通信回線及びその数は、任意に選択又は制御されてよい。端末とＴＵＲＮサーバとの間にて各通信回線を通信可能な状態にする処理（通信を開通する処理）又は通信を遮断する処理は、端末からＴＵＲＮサーバへ中継要求又は中継削除要求を送信し、ＴＵＲＮサーバから端末へ中継許可又は削除確認を送信することにより達成されてよい。

かくして、上記の本発明の構成に於いては、ＴＵＲＮサーバを用いたＰ２Ｐ通信に於いて、端末とＴＵＲＮサーバとの間に於いて、複数の通信経路を設定し、それらを併用可能とすることにより、通信状況の安定化が図られる。また、本発明のシステムによれば、端末とＴＵＲＮサーバとの間に複数の通信回線が併用されることで、通信の冗長化を通した品質の向上や可用帯域の向上を図ることが可能となる。

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。

図１は、本実施形態によるＰ２Ｐ通信を実行するシステムのネットワークの構成を説明する図である。 図２（Ａ）は、本実施形態によるＰ２Ｐ通信を実行する端末の通信に関わる構成をブロック図の形式にて表した図である。図２（Ｂ）～（Ｄ）は、本実施形態によるＰ２Ｐ通信を実行するＴＵＲＮサーバの通信に関わる構成をブロック図の形式にて表した図である。 図３は、本実施形態によるＰ２Ｐ通信を実行するシステムに於いて複数の通信回線を通じて端末とＴＵＲＮサーバとの間の通信可能な状態を確立する処理をフローチャートの形式に表わした図である。 図４は、本実施形態によるＰ２Ｐ通信を実行するシステムに於いて端末とＴＵＲＮサーバとの間を通信可能な状態にする複数の通信回線のうちの一つを利用停止にする処理の一つの例をフローチャートの形式に表わした図である。 図５は、本実施形態によるＰ２Ｐ通信を実行するシステムに於いて端末とＴＵＲＮサーバとの間を通信可能な状態にする複数の通信回線のうちの一つを利用停止にする処理のもう一つの例をフローチャートの形式に表わした図である。 図６は、従前のＰ２Ｐ通信を実行するシステムのネットワークの構成を説明する図である。

Ｔｒ１、２…端末１、２
ｒ１～ｒ４…ルータ
ＧＷ１～ＧＷ４…ゲートウェイ
ＣＭ…通信手段
ＴＵＲＮ－Ｓ…ＴＵＲＮサーバ（中継器）
ＲＳ…リレー用領域

本実施形態に於けるＴＵＲＮサーバを用いたＰ２Ｐ通信の基本構成
本実施形態は、インターネットに接続された端末間に於いてＴＵＲＮサーバ（ＴＵＲＮ－Ｓ）を用いてＰ２Ｐ通信を実行する通信システムに適用される。図６を参照して、発明の概要の欄に於いて既に簡単に説明された如く、現在普及しているＩＰｖ４のインターネットでは、端末Ｔｒ１、Ｔｒ２は、それぞれ、ルータｒ１、ｒ３とゲートウェイＧＷ１、ＧＷ３を通じてインターネットに接続され、インターネットに於いて、ルータｒ１、ｒ３がグローバルＩＰアドレスにより識別され、端末Ｔｒ１、Ｔｒ２がルータの接続されたＬＡＮに於いてプライベートＩＰアドレスにより識別され、端末Ｔｒ１、Ｔｒ２がインターネットにてデータの送受信を行う場合には、端末を識別するためにルータｒ１、ｒ３のＮＡＴ機能によりプライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスとの変換が為される。そのために、或るルータｒ１に接続された端末Ｔｒ１が、インターネットを介して別のルータｒ３に接続された端末Ｔｒ２との間で直接にデータの送受信を実行するには、互いにルータｒ１、ｒ３に於けるＮＡＴ機能に於けるＩＰアドレスの変換を越えて相手を識別できるようになっていること（ＮＡＴ越え）が必要となるところ、通常、直接に相手の端末のプライベートＩＰアドレスを知ることは困難であるので、各端末Ｔｒ１、Ｔｒ２が直接に相手の端末のＩＰアドレスを指定してＰ２Ｐ方式にてデータの送受信を行うことは困難となっている。そこで、インターネットを介した端末間のＰ２Ｐ通信にてデータの送受信を行う手法の一つとして、上記の如きＴＵＲＮサーバにより端末間に送受信されるデータを中継させる技術が実用化されている。ＴＵＲＮサーバを用いた端末間のＰ２Ｐ通信に於いては、ＴＵＲＮサーバに、そのリソースから、端末間にて送受信されるデータを保存する領域（リレー用領域ＲＳ）が割り当てられ、一方の端末から他方の端末にデータ（パケット）が送信されるときには、一方の端末からリレー用領域ＲＳへデータが送信され、ＴＵＲＮサーバがリレー用領域ＲＳに送信されたデータを他方の端末へ転送することとなる（端的に述べれば、ＴＵＲＮサーバは、Ｐ２Ｐ通信する各端末からアクセスされることで各端末へデータを伝送するためのＩＰアドレスとポート番号を知ることができるので、端末間にてデータ伝送の中継ができることとなる。）。

図６に模式的に描かれているＴＵＲＮサーバを用いたＰ２Ｐ通信を行うシステムに於いては、従前に於いて、各端末は、ＴＵＲＮサーバに対して、一つのルータとゲートウェイを介した一つの通信回線（アクセス回線）を通じて、インターネットを経由してデータの送受信が実行されるよう構成されている。即ち、ＴＵＲＮサーバは、各端末から一つの通信回線を通って送られてきたデータを受信し、宛先の端末へ（その宛先のための）一つの通信回線を通ってデータを送信するよう構成されている。かかる構成の場合、各端末のＴＵＲＮサーバへのデータの送受信に使用しているインターネットへの通信回線の通信状況が不安定化すると、Ｐ２Ｐ通信の品質劣化、通信の途絶、通信途絶から復帰までの時間の長期化などの不具合が生ずる場合がある。

ところで、一つの端末は、インターネットに対して、単一の通信回線のみにて接続されている場合もあるが、一つの端末に複数の通信手段を搭載し、同時に、複数の通信回線を通じて、インターネットへ接続可能な構成が提案されている（マルチパストランスポート技術）。即ち、図１に模式的に描かれている如く、一つの端末Ｔｒ１が、同時に複数の、それぞれ別々のグローバルＩＰアドレスが割り当てされたルータｒ１、ｒ２及びゲートウェイＧＷ１、ＧＷ２を介した通信回線を通じてインターネットに接続され、これにより、複数の通信回線のうちのいずれかが不安定化しても、インターネットへの良好な接続が維持できるようなり、通信に於ける可用性の向上と共に、通信の品質劣化を低減し、レジリエンスが高められることが期待される。

端末が、上記の如きマルチパストランスポート技術に従って、複数の通信回線を通じてインターネットに接続されているのであれば、そのような端末に於いてＴＵＲＮサーバを用いたＰ２Ｐ通信を実行する場合、図１に描かれている如く、ＴＵＲＮサーバのリレー用領域ＲＳが、端末から、その端末をインターネットに接続している複数の通信回線のそれぞれを通じてデータを受信でき、また、端末へ、かかる複数の通信回線のそれぞれを通じてデータを送信できるようにすることで、Ｐ２Ｐ通信に於いてもマルチパストランスポート技術による恩恵を享受でき、可用性の向上、通信の品質劣化の低減及びレジリエンスの改善が達成できると考えられる。そこで、本実施形態に於いては、図１に描かれている如く、Ｐ２Ｐ通信に参加する各端末Ｔｒ１、Ｔｒ２に於いて、複数の通信手段ＣＭ１０１、１０２、ＣＭ２０１、２０２を設け、それぞれの通信手段が、別々のルータｒ１～４、ゲートウェイＧＷ１～４を介した通信回線を通じてインターネットに接続され、ＴＵＲＮサーバに於いて、そのリレー用領域ＲＳは、端末Ｔｒ１、Ｔｒ２からの及び端末Ｔｒ１、Ｔｒ２へのデータパケットを、それぞれの通信手段の接続された通信回線を介して、送受信するよう設定される。かかる構成により、複数回線を併用して、端末間のＰ２Ｐ通信が達成され、通信の冗長化を通した品質の向上や可用帯域の向上を図ることが可能となる。

端末とＴＵＲＮサーバの構成
（ａ）端末の構成
本実施形態のシステムに於いて用いられる端末は、有線通信、無線通信又はその両方により、ルータを介して、インターネットへ通信可能に接続される任意の通信端末であってよく、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン端末、携帯電話端末などであってよい。図２（Ａ）を参照して、本実施形態のシステムに於ける端末は、基本的には、Ｐ２Ｐ通信を実行できる構成の端末であってよいところ、本実施形態の場合には、特に、端末は、複数の通信回線によりインターネットへ接続されるので、少なくとも二つの通信手段１０１、１０２等を有する。各通信手段は、通信機器ａ、ｂ（有線通信器、ＷｉＦｉ通信器、携帯電話通信器など）、と通信手順Ａ（又はＢ）（トランスポート層のプロトコルＴＣＰ、ＵＤＰ等、インターネット層のプロトコルＩＰ）とから構成される。そして、端末に於いては、アプリ部、通信制御部及びメモリが設けられ、アプリ部に於いては、ＷｅｂＲＴＣ等に対応した種々のアプリケーションプログラムが実行され、そこで処理されてＰ２Ｐ通信の相手の端末へ送られるデータが通信制御部に於いて送信用のデータ（パケット）に変換されて、通信手段から送信される一方、相手の端末からのデータが通信手段にて受信された後、通信制御部にて、アプリ部で処理可能な状態に変換されて、アプリ部に与えられる。なお、インターネットとの間のデータの送受信は、予め定められた通信プロトコルに従って実行される。また、特に、ＴＵＲＮサーバを介したＰ２Ｐ通信に於けるデータの送受信に於いては、ＴＵＲＮサーバのリレー用領域ＲＳを識別するためのトランスポートアドレス等などの情報及び相手の端末との間でＰ２Ｐ方式のセッションを実行するための情報（中継器セッション情報）、データを読み込む端末が正しい端末であることを保証し認証するための認証情報（鍵情報、乱数情報等）が送受信されるデータに付加されるので、そのための情報がメモリ部に保存され、通信制御部は、適時、それらの情報を参照して、データの送受信を実行する。更に、後に説明される如く、本実施形態に於いては、複数の通信回線を介してデータの送受信が実行されるところ、いずれの通信回線にてどのようにデータを送信するかを決定するために参照される情報（「通信制御ポリシ」と称する。）が送受信されるデータに付加されてよく、通信制御ポリシを保存する領域がメモリ部に設けられ、通信制御部は、データの送信を実行する際に、通信制御ポリシを参照するように構成されていてよい。

（ｂ）ＴＵＲＮサーバの構成
本実施形態のシステムに於いて用いられるＴＵＲＮサーバは、基本的な構成に於いては、通常のＴＵＲＮプロトコルが実行可能なサーバコンピュータ装置であってよい。一つの態様に於いては、図２（Ｂ）を参照して、ＴＵＲＮサーバは、通信機器ｅと通信手順Ａとから構成される通信手段５０１と、通信制御部と、中継制御部と、メモリ部とを有する。通信手段５０１は、インターネットに接続され、Ｐ２Ｐ通信を実行する端末からデータを受信し、そのデータを相手の端末に送信する。通信制御部は、インターネットを経由して端末から送られてきたデータを受信するための処理と端末へ送るデータを送信するための処理とを実行し、中継制御部は、一方の端末から他方の端末へ送信するデータを保存するリレー用領域を有し、リレー用領域にて一方の端末からのデータを受容し、リレー用領域から宛先の端末へデータを送出する処理を実行する。また、かかる通信制御部及び中継制御部によるデータの送受信に於いても、端末の場合と同様に、メモリ部に記憶された中継器セッション情報、認証情報及び通信制御ポリシが適時参照される。

上記のＴＵＲＮサーバの構成に関して、ＴＵＲＮサーバとインターネットとの間の通信品質が十分に高い場合には、図２（Ｂ）に例示にされている如く、ＴＵＲＮサーバが一つの通信手段５０１によってインターネットに接続され、端末がＰ２Ｐ通信に於いて使用するインターネットへの複数の回線にて送受信されるデータを一つの通信手段５０１にて送受するようになっていてよい。また、ＴＵＲＮサーバとインターネットとの間の通信品質が十分に高い場合の別の態様として、図２（Ｃ）に例示されている如く、ＴＵＲＮサーバは、一つの通信機器ｅによりインターネットに接続されるが、端末側の複数の回線に於ける通信手順Ａ、Ｂに対応して通信手順Ａ、Ｂを用いた通信手段５０１、５０２が構成され、端末がＰ２Ｐ通信に於いて使用するインターネットへの複数の回線のうちで通信手順Ａを用いた回線との間のデータの送受信は、それと同じ通信手順Ａを用いた通信手段５０１にて実行され、通信手順Ｂを用いた回線との間のデータの送受信は、それと同じ通信手順Ｂを用いた通信手段５０２にて実行される、というように、ＴＵＲＮサーバに於いて、複数の通信手段のうちから、端末の通信手順、通信機器の特性に適合して使用される通信手順が選択可能であってよい。更に、ＴＵＲＮサーバとインターネットとの間の通信品質が十分に高くない場合には、図２（Ｄ）に例示されている如く、ＴＵＲＮサーバに於いて、複数の通信手段５０１、５０２が別々の通信機器ｅ、ｄを用いて、別々にインターネットに接続されてよい。そして、Ｐ２Ｐ通信の中継に於いては、端末の複数の通信手段１０１、１０２に対してＴＵＲＮサーバの別々の通信手段５０１、５０２が割り当てられ、データの送受信の中継に於いて使用されてよい。例えば、端末の通信手段１０１を通じたデータの送受信は、ＴＵＲＮサーバ通信手段５０１を用いて行われ、端末の通信手段１０２を通じたデータの送受信は、ＴＵＲＮサーバ通信手段５０２を用いて行われるというように設定されてよい。

複数の通信回線の併用の態様
図１に描かれている如く、本実施形態のＴＵＲＮサーバを用いたＰ２Ｐ通信を実行するシステムに於いては、端末は、複数の通信回線にてインターネットに接続され、それら複数の通信回線を通じて、端末とＴＵＲＮサーバのリレー用領域ＲＳとの間にてデータの送受信が実行される。即ち、本実施形態の構成に於いては、端末とＴＵＲＮサーバとの間のデータの伝送に、端末をインターネットに接続する複数の通信回線が併用されることなる。かかる構成に於いて、複数の通信回線を種々の態様にて併用されてよい。

具体的には、一つの態様に於いては、複数の回線に於いて、同じ通信内容、即ち、同じデータが伝送されてよい。この場合、一方の回線に於いて不具合が生じるなどしてパケットロスがあっても、別の回線にてパケットが伝送されることとなるので、データの完全性が維持され、ネットワークにおけるパケットロスに対する可用性の向上が期待される。また、別の態様に於いては、複数の回線に於いて、異なる通信内容、即ち、データが伝送されてよく、この場合、通信可能な帯域幅が広がることとなり、データ伝送の高速化が期待されることになる。また、通信回線と通信手段の特性と、通信内容の性質に応じて、適当な通信手順(ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＳＣＴＰ、ＤＣＣＰ)を選択し、又は、組み合わせることにより、利用可能な通信手段と通信回線の特性に合った通信制御が達成可能となる。

更に、端末から複数の通信回線を介してインターネットに接続され、それらの複数の回線を通じて端末とＴＵＲＮサーバとの間にてデータ伝送が可能となっている状態に於いて、いずれの回線にてデータの伝送を実行するかは、端末とＴＵＲＮサーバとのいずれに於いても、各回線の通信状況を考慮して、選択できるようになっていてよい。より具体的には、端末とＴＵＲＮサーバとは、それぞれ、複数の通信回線のそれぞれの回線負荷を参照する手段を有していてよく、回線負荷の軽い回線を優先的にデータ伝送に使用するよう構成されていてよい。一つの実施態様に於いては、例えば、端末から又はＴＵＲＮサーバから見た複数回線のそれぞれの回線負荷に応じて、優先度が決定され（優先度は、回線負荷が小さいほど大きく設定されてよい。）、その優先度の情報が、端末からＴＵＲＮサーバへ又はＴＵＲＮサーバから端末へ伝達され、ＴＵＲＮサーバ又は端末は、与えられた各回線の優先度情報を参照し、優先度の高い回線をデータの送信に利用するように構成されていてよい。その場合、具体的には、データの伝送に際して、優先度の高い回線を選択する、或いは、優先度が高いほど、データの伝送量の比率を高くするなどの態様が実行されてよい。

或いはまた、本実施形態のシステムに於いて、上記の如き端末とＴＵＲＮサーバとの間のデータの送受信に際して、如何なる態様に複数の通信回線を使用するかは、端末とＴＵＲＮサーバとが、それぞれから送信されてくる情報に従って制御するようになっていてよい。例えば、後に説明されるように、端末がＰ２Ｐ通信を実行するために、ＴＵＲＮサーバに中継の要求を送信する際に、これと共に、ＴＵＲＮサーバから端末へデータを送信する際に使用するべき回線の情報又は設定されるべき回線毎のデータ量の比率を指定した情報を、通信制御ポリシとして、送信すると、ＴＵＲＮサーバは、端末へのデータ送信時には、かかる通信制御ポリシに従って回線を使用するようになっていてよい。同様に、ＴＵＲＮサーバがＰ２Ｐ通信の要求された中継の許可を端末へ送信する際に、これと共に、端末からＴＵＲＮサーバへデータを送信する際に使用するべき回線の情報又は設定されるべき回線毎のデータ量の比率を指定した情報を、通信制御ポリシとして、送信すると、端末は、ＴＵＲＮサーバへのデータ送信時には、かかる通信制御ポリシに従って回線を使用するようになっていてよい。かかる構成により、通信品質の劣化や中継途絶による中継伝送への影響をできるだけ低減するよう、複数の通信回線を好適に利用することが可能となる。また、利用可能な回線が複数存在することにより、通信が途絶しても、いずれかの回線にて通信が復帰すれば、通信状態が回復されることとなるので、通信途絶からの復帰時間の短縮が期待される。

ＴＵＲＮサーバによる中継の開始手順
端末とＴＵＲＮサーバとの間の複数回線を介したＰ２Ｐ通信の中継は、図３に示されている手順により開始されてよい。まず、端末１の通信制御部が通信手段１０１でのＴＵＲＮサーバによる中継の交渉の開始を指示すると、通信手段１０１からの通信回線を通じてＴＵＲＮサーバへ中継要求を示すデータが送信される。その際、送信される中継要求には、中継の開始要求、データ送信をしている端末が端末１であることを保証するための認証情報、通信手段が１０１であることを表わす通信手段識別子が含まれる。なお、図１に示されている如く、通信手段１０１は、ルータｒ１を通じてインターネットへ接続されているので、通信手段１０１は、ＴＵＲＮサーバ側からは、ルータｒ１のグローバルＩＰアドレスを用いて識別されることとなる。また、端末及びサーバの認証には、任意の暗号鍵技術を用いた認証方法が用いられてよい。そして、ＴＵＲＮサーバは、通信手段１０１からの中継要求を受信すると、そのリソースに於いて、端末１と端末２とのＰ２Ｐ通信にて、一方の端末から送信されるデータを受容し、他方へ転送するためのリレー用領域を割り当て、しかる後に、通信手段１０１に対して、中継許可と、リレー用領域を識別するアドレス情報（中継識別子）とが送信される。かかる中継許可には、中継の開始許可、ＴＵＲＮサーバの認証情報、通信手段が１０１であることを表わす通信手段識別子が含まれ、更に、端末１からＴＵＲＮサーバへデータを送信する際の回線の利用方法に関する情報である通信制御ポリシ１が含まれていてよい。通信制御ポリシ１は、ＴＵＲＮサーバから見た通信回線の回線負荷等を参照して任意の手法にて決定されてよい。次いで、通信手段１０１は、ＴＵＲＮサーバの中継の開始許可を受信すると、その情報が端末１の通信制御部へ（認証情報と共に）送信され、これにより、端末１とＴＵＲＮサーバとの間に於いて、通信手段１０１を用いてデータ伝送が可能な状態となる。即ち、ＴＵＲＮサーバは、端末１の通信手段１０１から端末２宛てのデータを受信すると、そのデータをリレー用領域ＲＳへ一旦保存し、端末２（のいずれかの通信手段）へ転送し、端末２から端末１宛てのデータを受信すると、そのデータをリレー用領域ＲＳへ一旦保存し、端末１の通信手段１０１へ転送できる状態となる。

かくして、端末１とＴＵＲＮサーバとの間に一つ目の回線を通じたデータ伝送が可能な状態が確立すると、端末１の通信制御部は、通信手段１０２でのＴＵＲＮサーバによる中継の交渉の開始を指示し、通信手段１０２からの通信回線を通じてＴＵＲＮサーバへ中継要求を表わすデータが送信される。なお、図１に示されている如く、通信手段１０２は、ルータｒ２を通じてインターネットへ接続されているので、通信手段１０２は、ＴＵＲＮサーバ側からは、ルータｒ２のグローバルＩＰアドレスを用いて識別されることとなる。また、中継要求と共に、ＴＵＲＮサーバに於いて既に割り当てられたリレー用領域のアドレス情報（中継識別子）も送信される。そして、中継要求に於いては、Ｐ２Ｐ通信に於いて利用する通信回線の追加の要求と、端末１を認証する認証情報と、通信手段が１０２であることを表わす通信手段識別子とが含まれ、更に、ＴＵＲＮサーバから端末１へデータを送信する際の回線の利用方法に関する情報である通信制御ポリシ２が含まれていてよい。通信制御ポリシ２は、端末１から見た通信回線の回線負荷等を参照して任意の手法にて決定されてよい。

ＴＵＲＮサーバは、端末１の通信手段１０２からルータｒ２を通じて中継の追加要求を受けると、それに伴って送信されてきた中継識別子を参照して、通信手段１０２からの中継の要求が、端末１からの通信手段１０１に追加した回線の接続の要求であることを認識し、中継識別子のリレー用領域を、通信手段１０２との間で伝送されるデータのリレー用領域としても割り当て、しかる後に、通信手段１０２に対して、中継許可と、リレー用領域を識別するアドレス情報（中継識別子）とが送信される。ここでの中継許可には、通信路追加の許可、ＴＵＲＮサーバの認証情報、通信手段が１０２であることを表わす通信手段識別子、端末１からＴＵＲＮサーバへデータを送信する際の回線の利用方法に関する情報である通信制御ポリシ１が含まれていてよい。そして、通信手段１０２は、ＴＵＲＮサーバの中継許可を受信すると、その情報が端末１の通信制御部へ（認証情報と共に）送信され、これにより、端末１とＴＵＲＮサーバとの間に於いて、通信手段１０２を用いてもデータ伝送が可能な状態となる。即ち、ＴＵＲＮサーバは、端末１の通信手段１０２から端末２宛てのデータを受信すると、そのデータをリレー用領域ＲＳへ一旦保存し、端末２（のいずれかの通信手段）へ転送し、端末２から端末１宛てのデータを受信すると、そのデータをリレー用領域ＲＳへ一旦保存し、端末１の通信手段１０２へ転送できる状態となる。

上記の一連の処理は、端末２に於いても同様に実行されてよい。その場合、端末２は、端末１とＰ２Ｐ通信によるセッションを実行するので、端末１に対して割り当てられたリレー用領域にアクセスするための情報が何等かの方法により与えられ、その情報を用いてＴＵＲＮサーバに対して中継要求を送信することとなる（具体的な手順は、任意の態様にて実現されてよい。）。

かくして、ＴＵＲＮサーバのリレー用領域に対して端末１及び端末２からデータが送信でき、そこから宛先の端末へのデータの転送が可能となると、端末１、２間のＰ２Ｐ通信が、ＴＵＲＮサーバにより中継されて実行されることとなる。その際、既に説明されている如く、端末１は（更に端末２も）、複数の通信回線にてインターネットに接続され、ＴＵＲＮサーバは、それらの複数の通信回線を通じて、端末２との間の、データ伝送を中継するように設定されるので、端末１とＴＵＲＮサーバとは、複数の通信回線を、上記の如く、回線負荷などの通信状況や、通信内容等に応じて、任意の態様にてＰ２Ｐ通信のためのデータ伝送に利用できるよう構成される。

通信回線の縮退手順
上記の如く、端末１とＴＵＲＮサーバとの間にて複数の通信回線による接続を確立した状態に於いて、適時、いずれかの通信回線による接続が遮断可能となっていてよく（通信回線の縮退）、同時に接続される通信回線の数が適時選択できるようになっていてよい。通信回線の縮退は、以下の如き手順により実行されてよい。

通信回線の縮退の第一の態様に於いては、遮断される通信回線を通じて、接続の削除が実行される。図４を参照して、例えば、端末１の通信手段１の接続を削除する場合には、まず、端末１の通信制御部から通信手段１０１へ中継停止処理の開始の指示が（認証情報と共に）与えられ、通信手段１０１は、ＴＵＲＮサーバに対して、削除要求と中継識別子の情報を送信する。削除要求には、削除要求の情報、認証情報、削除すべき通信手段１０１の識別子が含まれる。そうすると、ＴＵＲＮサーバは、通信手段１０１の接続の遮断を了解する旨の削除了解と中継識別子の情報を通信手段１０１へ送信し、更に、その情報が通信手段１０１から通信制御部へ伝達される。その後、ＴＵＲＮサーバは、通信手段１０１との接続を解除し、端末１とＴＵＲＮサーバとの間のデータ伝送は、通信手段１０２を通じて実行されることとなる。

通信回線の縮退の第二の態様に於いては、維持される通信回線を通じて、別の通信回線の接続の削除が実行される。図５を参照して、例えば、端末１の通信手段１の接続を削除する場合には、まず、端末１の通信制御部から通信手段１０２へ通信手段１０１に於ける中継停止処理の開始の指示が（認証情報と共に）与えられ、通信手段１０２は、ＴＵＲＮサーバに対して、通信手段１０１の接続の削除要求と中継識別子の情報を送信する。削除要求には、削除要求の情報、認証情報、削除すべき通信手段１０１の識別子が含まれる。そうすると、ＴＵＲＮサーバは、通信手段１０１の接続の遮断を了解する旨の削除了解と中継識別子の情報を通信手段１０２へ送信し、更に、その情報が通信手段１０２から通信制御部へ伝達される。その後、ＴＵＲＮサーバは、通信手段１０１との接続を解除し、端末１とＴＵＲＮサーバとの間のデータ伝送は、通信手段１０２を通じて実行されることとなる。

かくして、上記の本実施形態によるＴＵＲＮサーバを用いたＰ２Ｐ通信を実行するシステムに於いては、端末とＴＵＲＮサーバとの間に於いて、複数の通信回線にてデータ伝送が実行可能な状態が確立され、それらの複数の通信回線を併用可能とすることにより、Ｐ２Ｐ通信の安定化が図られる。また、端末とＴＵＲＮサーバとの間に複数の通信回線が併用されることで、通信の冗長化を通したＰ２Ｐ通信の品質の向上や可用帯域の向上を図ることが可能となる。

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。

Claims (1)

1. インターネットを介してＴＵＲＮサーバを用いたピア・ツー・ピア方式の端末間通信を実行するシステムであって、端末が前記インターネットへ接続する通信手段を少なくとも二つ有し、前記端末が前記少なくとも二つの通信手段のそれぞれを用いた別々の通信回線を介してインターネットへ接続され、前記通信回線のそれぞれを介して前記ＴＵＲＮサーバと通信可能に接続されるシステム。
   

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