JP5319072B2 - データ転送システム及びデータ転送方法 - Google Patents

Description

本発明はインターネットにおいてオーバーレイマルチキャストを実現するデータ転送システム及びデータ転送方法に関する。

近年では、地上波や衛星放送などのテレビ放送に加え、XDSLや無線LANなどの通信ネットワークにより構築されたインターネット等のIP網を通じて、ビデオストリームなどのコンテンツをストリーミング配信するサービスが普及しつつある。このIP網を通じてのコンテンツ視聴システムとしては、例えばVOD（Video On Demand）があり、これによれば、パーソナルコンピュータやセット・トップ・ボックス等、通信機能を備えたユーザー端末により、IP網上の配信サーバに接続し、この配信サーバに対する配信要求に応じて配信される番組のビデオストリームを再生して視聴することができる（例えば、特許文献1参照）。

ところで、現在インターネット上ではダウンリンク速度と比較してアップリンク速度が遅い端末、或いはアップリンクしない端末が多く存在する。図1は、上下非対称の帯域を持つ通信の帯域を持つ回線に接続された端末や、NAT（Network Address Translation）によってアップリンクができない端末が接続されたネットワークにおいてアップリンクのデータ量に対してダウンリンクのデータ量が多いネットワークの例を示しており、図1（a）は、ユニキャストによるコンテンツ配信の方法を示し、同図（b）は、IPマルチキャストを用いたコンテンツ配信の方法を示す。

ネットワークにおいて、ADSLなどの非対称でアップリンクの遅い端末が多い環境の場合には、ピア・ツー・ピアネットワーク全体として、安定しない。例えば、2Mbpsでダウンロードして500k程度でアップロードしてしまうと、ピア・ツー・ピアネットワーク全体にマイナスの影響を与えてしまう。

現在のデジタルコンテンツ配信方法の主流は、図1（a）に示すように、コンテンツの配信元サーバ3がコンテンツを要求する全てのユーザー端末1に対してユニキャストで通信を行い、コンテンツデータの配信を行う方法である。ところが、このユニキャスト通信では、コンテンツの情報量の増大とともに、膨大なサーバ設備とバックボーン帯域が必要となっている。

一方、図1（b）に示すようなIPマルチキャスト技術を使うと、サーバ設備とバックボーン帯域の負担は軽減されるものの、専用のネットワークが必要となり、複数の事業者を跨いだサービスが困難という問題があった。そこで、図２に示すように、コンテンツを要求する端末同士で論理的なグループを作り、コンテンツ配信元サーバだけでなく、既にコンテンツデータを持っているユーザー端末1がグループ内の別の端末に対してコンテンツデータをユニキャストで送信するオーバーレイマルチキャスト技術が考案された。

このオーバーレイマルチキャスト技術を利用すると、
・コンテンツ配信元のサーバの負担が減るため安価なコンテンツ配信システムが実現できる
・初期に大規模な設備（投資）が不要であるため、システムの導入が容易である
・世界中のブロードバンドユーザーを同じ仕組みで視聴者とすることができる
・発信元や人気の異なる大量のチャンネルや番組を一つのシステムに包含させることができる
・視聴者の多いコンテンツほどユーザー密度が増大し、安定的に供給できる
という利点がある。
特開2003-188915号公報

しかしながら、オーバーレイマルチキャストでは、コンテンツ配信元及び各端末によって提供できる通信量の総和が、要求される量以上にならなければ安定した通信は望めない。ところが、上述した従来の技術において、現在のインターネットの体系は、アップリンク速度がダウンリンク速度よりも遅い回線や、NATやプロキシサーバによってアップリンクができない端末が存在するために、全体としてダウンリンク速度の方が多いオーバーレイマルチキャストネットワークが形成されてしまう傾向があった。

すなわち、上述したインターネットにおけるオーバーレイマルチキャストにおいて、アップリンクがダウンリンクよりも少ないために、完全に子ノード同士でアップリンクとダウンリンクのデータ量が等しくならず、結果として大本のコンテンツ配信サーバの通信帯域が多く必要になるという問題が生じている。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、コンテンツを保有する端末がNATやプロキシサーバ配下であったとしても、多くのNATやプロキシサーバがHTTPプロトコルのPOSTメソッドを通すように設定をされているような通信環境において、NATやプロキシサーバによってアップリンクが不可能であった端末においてもアップリンクを可能とし、その結果インターネット側へのアップロード帯域比率を高め、オーバーレイマルチキャスト技術を用いたサービスを実現できるデータ転送システム及びデータ転送方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、インターネットと、NAT/Proxyを境界として該インターネットと隣接する複数のイントラネットとの2つのIP網におけるデータ転送システムであって、NAT/Proxyのイントラネット側に配置され、イントラネット側から前NAT/Proxyを越えるインターネットへのアクセスに対してNAT/Proxyが設定され、予め規定されたHTTPのGET又はPOSTメソッド、またはFTPでのアクセス方法のみが許可されているイントラネット内端末と、 インターネットに接続するイントラネットとは別のイントラネット内に配置された別イントラネット内端末とを備え、インターネット側の端末から、イントラネット内端末内のデータを取得する場合、まずインターネット側の端末に予め規定されたアクセス方法でのアクセスを受け付けるサーバを立て、設定と予め規定されたアクセス方法を用いて、イントラネット内端末からインターネット側の端末にデータ送信を行わせることで、データの受信側がクライアントになるという一般的なデータ転送システムとは逆の向きでピア・ツー・ピアデータ転送を行うとともに、別イントラネット内端末がインターネット側の端末からアクセス方法を用いてデータ受信を行うことで、インターネット側の端末を中継して、イントラネット内端末と別イントラネット内端末の間でピア・ツー・ピアデータ転送を行い、NAT/Proxyは、自機が有するインターネットアドレス及び当該イントラネットアドレスの補助アドレスを経由する通信の通信プロトコル及び通信量を監視し、所定の補助アドレス以外の補助アドレスにおける通信プロトコル及び通信量を規制する機能を有し、管理サーバは、NAT/Proxyにおいて規制されない所定の補助アドレス、該補助アドレスにおける通信プロトコル及び通信量に関する規制除外情報を取得し、インターネット側の端末は、管理サーバから規制除外情報を取得し、該規制除外情報に基づいて、自機の補助アドレス及び通信プロトコルを変更し、NAT/Proxyを経由して、イントラネット内端末からデータを受信する機能を有する。

さらに、上記発明において、サーバは、イントラネット内端末に対して、STUN、UPnPなどのNTA Trabersal機能に基づいて、インターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を通知することが好ましい。また、上記発明において、サーバは、後に送信側端末となるイントラネット内端末が、データをダウンロードしている段階で、次に当該ダウンロード中のデータを配信する先であるインターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を割り込ませてイントラネット内端末に通知することが好ましい。さらに、上記発明において、イントラネット内端末は、予めNAT/Proxyの外部接続ポートをデータ受信可能な外部接続ポートとしてサーバに通知する機能を有し、サーバは、イントラネット内端末に対して、外部接続ポートを用いて、インターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を通知することが好ましい。

本発明のシステムと方法によれば、コンテンツを保有する端末がNATやプロキシサーバ配下であったとしても、多くのNATやプロキシサーバはHTTPのGET、POSTメソッド、またはFTPを通すように設定をされているため、これまでNATやプロキシサーバによってアップリンクが不可能であった端末においてもアップリンクが可能となる。結果インターネット側へのアップロード帯域比率が高まり、オーバーレイマルチキャスト技術を用いたサービスが実現しやすくなる。

［第1実施形態］
以下に添付図面を参照して、本発明の第1実施形態を詳細に説明する。図3は、本実施形態に係るデータ転送システムの概要を示す説明図である。

同図に示すように、本実施形態では、インターネット8と、NAT/Proxyサーバ10を境界としてインターネット8と隣接するイントラネット9との2つのIP網におけるデータ転送システムを用いる。

このデータ転送システムは、NAT/Proxyサーバ10のイントラネット側に配置され、イントラネット側からNAT/Proxyサーバ10を越えるインターネットへのアクセスに対してNAT/Proxyサーバ10が設定され、予め規定されたアクセス方法のみが許可されているイントラネット9内のユーザー端末4を備え、設定に基づき予め規定されたアクセス方法を用いて、イントラネット9内のユーザー端末4からインターネット側のユーザー端末1にピア・ツー・ピアデータ転送を行う。インターネット側には、管理サーバとしてのCBS(Channel Booting Server)3と、コンテンツ配信サーバ2とが配置されている。

なお、本実施形態におけるアクセス方法として、HTTPのGET、POSTメソッド、またはFTPを用いる。また、通常のストリーミングでは、図4（a）に示すように、サーバから直接ストリーミングを受信し、10秒程度のキャッシュにより、受信の平滑化を図っているが、本実施形態では、図4（b）に示すように、各端末は、複数のパートナーからそれぞれのデータを受信し、1分のバッファを蓄積し、蓄積されたデータがストリーミングデータとして再生ソフトウェア（プレイヤーソフト）に入力される。なお、コンテンツの視聴に際しては、パートナー間でやり取りされるデータは、全て電子署名がされ、改ざんデータの流布が防止できるようになっている。

そして、本実施形態では、NAT/Proxyサーバ10の内外に配置されたユーザー端末1及び4が、該当するデジタルコンテンツデータを保持する他の端末に対して指示を行い、デジタルコンテンツデータを分割して、内外に配置された端末のそれぞれがデータを送信することでデジタルコンテンツデータを高速に受信する。

なお、本実施形態に係るシステムでは、NAT/Proxyサーバ10において、予め規定されたアクセス方法のみが許可されるようになっており、イントラネット側からインターネット側へのアップリンクが禁止され、上り速度が下り速度に対して遅いなど、NAT/Proxyサーバ10を越えるインターネットへのアクセスに対してNAT/Proxyサーバ10が設定されているものとする（図5）。このような環境が多いネットワークにおいては、一般にアップリンクのデータ量に対してダウンリンクのデータ量が多くなり、ピア・ツー・ピアネットワーク全体としては、安定性を欠くこととなる。

通常では、デジタルコンテンツデータの視聴を要求するイントラネット9内のユーザー端末4又はインターネット8内ユーザー端末1は、視聴グループに参加し、要求するデジタルコンテンツデータがどの情報端末に存在するかを把握する管理サーバ3に対して問い合わせる。ユーザー端末1又は4は、プレイヤーを起動し、待ち時間に広告ストリーミングの受信を行うなどした後、コンテンツ配信サーバ2からストリームを受信し、自己のバッファに蓄積する。これにより、各ユーザー端末がコンテンツデータの全部又は一部を配信するパートナーとなることができる（図6又は図7）。

ところで、本実施形態では、上述したNAT/Proxyサーバ10により、イントラネット9内から外部へのアップロードが規制されているため、インターネット8側のユーザー端末1から、イントラネット内のユーザー端末4内のデータを取得する場合、先ずインターネット8側のユーザー端末1に予め規定されたアクセス方法でのアクセスを受け付けるサーバ機能を持たせ、NAT/Proxy設定と予め規定されたアクセス方法を用いて、イントラネット9内のユーザー端末4からインターネット8側のユーザー端末1にデータ送信を行わせることで、データの受信側がクライアントになるという一般的なデータ転送システムとは逆の向きでピア・ツー・ピアデータ転送を行う。具体的には、以下の方式を実行する。

先ず、図8に示すように、インターネット8上（ローカルネットワーク9外）のユーザー端末1から管理サーバ3に対して配信要求を送信する。このとき、イントラネット内のユーザー端末4は、コンテンツ配信サーバ2からコンテンツデータの全部又は一部をダウンロードし、自己のバッファに蓄積しているものとする。

次いで、管理サーバ3からイントラネット9内のユーザー端末4に対し、ユーザー端末1のIPアドレスやポート番号等を通知する。これにより、イントラネット外のユーザー端末1へTCPコネクションを形成するように指示（配信命令）がされることとなる（図9）。

すなわち、本実施形態では、NAT内のノード（ユーザー端末4）が、擬似的にHTTPコネクションのように振る舞い、NAT/Proxyサーバ10を通過し、コネクションを形成し、配信要求に係るコンテンツデータをユーザー端末4からユーザー端末1へ向けて配信する（図10）。なお、イントラネット9内のユーザー端末4は、複数であってもよく、この場合、ユーザー端末1は、複数に分割されたコンテンツデータをそれぞれから受信することになる（図11）。

このとき、NAT/Proxyサーバ10は、インターネット8と高速で接続されているため、一定の通信速度が確保されることとなる（図12）。なお、このアップロードに際して、NAT/Proxyサーバ10は、外部とのコネクション帯域のINとOUTとを調整することができ、NAT/Proxyサーバ（プロキシサーバ）10に蓄積されたデータ量が少ないときには、NAT/Proxyサーバ（プロキシサーバ）10から出力されるデータを制限して、イントラネット9内の端末からのデータ量を増大させることができる（図13）。最後に、ログサーバ（本実施形態では、管理サーバ3）において、データ取得の成功率や実際の視聴状況をログに記録する。

なお、配信命令を、送信側端末が、NAT/Proxyサーバ10を越えて、管理サーバ3から取得するためには、例えば、以下の（１）〜（４）の方法を採用することができる。

（１）コンテンツ保持する送信側端末となるイントラネット内のユーザー端末4から、管理サーバ3に対して、定期的に要求確認を実行する。管理サーバ3は、ユーザー端末4に配信命令を送信する場合、その要求確認パケットに対するリプライとしてパケットを送出することでNAT/Proxyサーバ10を通過する。

（２）STUN、UPnPなどのNAT Traversalを利用する。このNAT Traversalは、ネットワーク認識アプリケーションが、NATデバイスの背後にあることを検出し、外部IPアドレスを識別して、NATの外部ポートから、アプリケーションの使用する内部ポートへパケットを転送するポートマッピングを設定できる一連の機能であり、例えば、ユニバーサル プラグ アンド プレイ (UPnP)により定義される仕様に含まれる検出および制御プロトコルによって制御される。

（３）管理サーバ3から配信中の映像信号に配信命令用のパケットを割り込ませる。すなわち、後に送信側端末となるイントラネット内のユーザー端末4が、管理サーバ3（或いはコンテンツ配信サーバ2）からコンテンツデータをダウンロードしている段階で、次に当該ダウンロード中のコンテンツデータを配信する先であるユーザー端末1に関する配信命令（規制除外情報を含む）を混ぜ込んでおく。この場合、配信命令用のパケットは、映像信号に混ぜることも、映像の制御信号に混ぜることも可能である。

（４）送信側端末となるユーザー端末4が、予めNAT/Proxyサーバ10の外部接続ポートを管理サーバ3に通知しておく。例えば、個人宅に設置されたNAT/Proxyサーバ10など、送信側端末であるユーザー端末4が、NAT/Proxyサーバ10の外部接続ポートを保持している場合に、配信命令を受信可能な外部接続ポートとしてNAT/Proxyサーバ10に、通知しておく。この外部接続ポートは、元から開いているものを取得することも、後からユーザが設定したポートを登録しておくことも可能である。

以上説明した本実施形態に係るシステムと方法を用いると、コンテンツを保有する端末がNATやプロキシサーバ配下であったとしても、多くのNATやプロキシサーバはHTTPのGET、POSTメソッド、またはFTPを通すように設定をされているため、これまでNATやプロキシサーバによってアップリンクが不可能であった端末においてもアップリンクが可能となる。結果インターネット側へのアップロード帯域比率が高まり、オーバーレイマルチキャスト技術を用いたサービスが実現しやすくなる。

なお、上記実施形態では、インターネット8側のユーザー端末1から、イントラネット内のユーザー端末4内のデータを取得する場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、インターネット8に接続するイントラネット9とは別のイントラネット内の端末との間でも、上記ピア・ツー・ピアデータ転送を行うようにしてもよい。この場合には、上述したイントラネット9内のユーザー端末4がインターネット8側のユーザー端末1からアクセス方法を用いてデータ受信を行うことで、インターネット8側のユーザー端末1を中継して、イントラネット9内のユーザー端末4とさらに別イントラネット内のユーザー端末の間でピア・ツー・ピアデータ転送を行う。

［第2実施形態］
以下に添付図面を参照して、本発明の第2実施形態を詳細に説明する。

（システム及び方法の概要）

本実施形態は、第1のIP網と第2のIP網上との境界に設置され、第1のIP網上における第1のIPアドレスと、第2のIP網上における第2のIPアドレスとを有し、これら第1のIPアドレス及び第2のIPアドレスを用いて、境界を越えるデータの転送を行う中継手段を経由して、第1のIP網上の第1のユーザー端末と、第2のIP網上の第2のユーザー端末との間においてデータを送受信する通信ネットワークシステム及び方法であって、
(1)中継手段において、自機が有する第1のIPアドレス及び第2のIPアドレスの補助アドレスを経由する通信の通信プロトコル及び通信量を監視し、所定の補助アドレス以外の補助アドレスにおける通信プロトコル及び通信量を規制し、
(2)データの転送において、データを受信する側のユーザー端末（以下、「受信側端末」とする。）が属するIP網に設置された通信管理サーバにおいて、中継手段において規制されない所定の補助アドレス、当該補助アドレスにおける通信プロトコル及び通信量に関する情報（以下、「規制除外情報」とする。）を取得し、
(3)前記受信側端末からの配信要求に応じて、管理サーバは、受信側端末に対して、データの受信を待ち受けるアドレスやポートを規制除外情報として通知するとともに、データを送信する側のユーザー端末（以下、「送信側端末」とする。）に対して、規制除外情報を含む配信命令を送信し、規制除外情報に基づいて、中継手段を経由して、当該送信側端末から送信側端末へデータを送信し、
(4)データを受信した受信側端末において該データを出力する。

なお、本実施形態では、第1のIP網又は第2のIP網上に設置されたコンテンツ配信サーバからデータとしてコンテンツデータを配信するとともに、コンテンツ配信サーバから、配信に係るコンテンツデータの出力を許可する暗号キーを発行するステップと、第1のユーザー端末又は第2のユーザー端末において、視聴に係るコンテンツデータの一部又は全部をコンテンツ配信サーバ又は他のユーザー端末から取得するとともに、取得したコンテンツデータに対応する暗号キーをコンテンツ配信サーバから取得するステップとを有し、取得した暗号キーによって復号して、視聴に係るコンテンツデータを出力する。

（通信ネットワークシステムの構成）
上記概要の本実施形態についてより具体的に説明する。図14は、本実施形態に係る通信ネットワークシステムの全体構成を示す概念図である。

同図に示すように、本実施形態では、第1のIP網としてインターネットA1が構築され、このインターネットA1とプロキシサーバ10を介して、第2のIP網であるローカルネットワークA2が接続されている。インターネットA1は、通信プロトコルTCP/IPを用いて種々の通信回線（電話回線やISDN回線、ADSL回線などの公衆回線、専用回線、無線通信網）を相互に接続して構築される分散型のIP網であり、ローカルネットワークA2は、例えば、10BASE-Tや100BASE-TX等によるイントラネット（企業内ネットワーク）や家庭内ネットワークなどのLANなどが含まれる。

プロキシサーバ10は、ローカルネットワークA2とインターネットA1の境界で、ローカルネットワークA2内のユーザー端末4に代わって、「代理」としてインターネットA1との接続を行うコンピュータやそのための機能を実現するソフトウェアである。具体的にプロキシサーバ10は、インターネットA1とローカルネットワークA2上との境界に設置され、インターネットA1上におけるグローバルIPアドレス（第1のIPアドレス）と、ローカルネットワークA2上におけるローカルIPアドレス（第2のIPアドレス）とを有し、これらグローバルIPアドレス及びローカルIPアドレスを用いて、境界を越えるデータの転送を行う中継手段としての役割を果たす。

そして、ローカルネットワークA2では、このプロキシサーバ10で、境界を越える通信に関して、特定ポートを経由する通信の、プロトコルや通信量を監視し、ローカルネットワークA2に対して出入りするアクセスを一元管理し、内部から特定の種類の接続のみを許可したり、外部からの不正なアクセスを遮断したりするなどの規制を行っている。

一方、インターネットA1には、コンテンツ配信サーバ2と、管理サーバ3とが設置されている。コンテンツ配信サーバ2は、WWW（World Wide Web）等のドキュメントシステムにおいて、HTML（HyperText Markup Language）ファイルや画像ファイル、音楽ファイルなどの情報送信を行うサーバコンピュータ或いはその機能を持ったソフトウェアであり、HTML文書や画像などの情報を蓄積しておき、Webブラウザなどのクライアントソフトウェアの要求に応じ、インターネットA1やローカルネットワークA2を通じて、ユーザー端末1や4に対し、これらの情報を送信する。

本実施形態において、このコンテンツ配信サーバ2によるストリーミングの視聴に際し、各ユーザー端末1や4では、いわゆるOLM方式（ピア・ツー・ピア）のネットワークシステム形態により、コンテンツ配信サーバ2が配信するコンテンツデータを受信する。具体的には、例えば図15及び図16に示すように、ユーザー端末1から、管理サーバ3に対して配信要求D1を送信し、配信要求D1に係るコンテンツデータD4を再生するための復号化鍵D3及びデータの受信を待ち受けるための規制除外情報を、管理サーバ3から受信する。

次いで、管理サーバ3は、端末リストの中から任意のユーザー端末（ここでは、ユーザー端末4）をパートナー端末システムとして選択し、このパートナー端末に対して上記規制除外情報を含む配信命令D2を送信し、選択したパートナー端末からユーザー端末1に向けて、配信要求D1に係るコンテンツデータD4の一部又は全部を送信させる。ユーザー端末1において当該コンテンツデータD4を再構成し、復号化鍵D3により再生して視聴する。このとき、パートナー端末として選択されたユーザー端末4は、コンテンツ配信サーバ2等から受信し、自機のバッファメモリーに保持されているコンテンツデータD4を、配信要求に係るクライアント端末（ユーザー端末1）に対して中継配信する。

また、管理サーバ3は、プロキシサーバ10やNATなどの中継手段を用いたIP網A1及びA2の境界でのデータ転送において、データ転送の規制の対象となっていないポート（補助アドレス）における通信プロトコル及び通信量に関する情報（規制除外情報）を取得し、この規制除外情報を、データを送信する側のユーザー端末（ここでは、ユーザー端末4（送信側端末））に対して通知する機能を有している。この規制除外情報の取得方法としては、例えば、管理サーバ3に備えられたデータベースに蓄積されたデータを読み出したり等が挙げられる。このデータベースに蓄積された規制除外情報としては、サービス提供者が、経験則的に或いは試行錯誤により得たデータを蓄積したり、他のアプリケーション（主としてブラウザソフト）で一般的・個別的に設定されているプロキシ情報を収集するなどして蓄積されるものが考えられる。

なお、本実施形態において、管理サーバ3が保持する端末リストには、配信要求に係るコンテンツデータを保持している他のユーザー端末のIPアドレスなどのデータ転送に必要な情報の他、当該他のユーザー端末の上流に位置する中継手段（プロキシサーバやNAT等）の規制除外情報が含まれている。

また、管理サーバ3は、図16に示すように、DRM（Digital Rights Management）ライセンス部31、及び課金集計部32の機能を備えている。DRMライセンス部31は、コンテンツデータの視聴に際し、ユーザーの認証処理を行うとともに、当該ユーザーのアクセス情報に基づいて、復号化鍵D3の発行を行うサーバシステムである。具体的に、DRMライセンス部31は、ユーザーのユーザー端末1から復号化鍵D3の配信要求D1を受け付け、認証処理の後、正規のユーザーに対して復号化鍵D3の発行・配信を行う。DRMライセンス部31から前記ユーザーのユーザー端末1に対して復号化鍵D3が配信されることにより、ユーザー端末1において、この復号化鍵D3に基づいてコンテンツが復号され再生処理が可能となる。

また、DRMライセンス部31は、上記認証処理及び復号化鍵D3の配信履歴に基づいて、各ユーザーによる視聴状況を収集し、ユーザーデータベース33に蓄積する。このとき、DRMライセンス部31は、ユーザーデータベース33に蓄積されたデータに基づいて、いずれのユーザーが、いずれのコンテンツデータを、何時、視聴しているかを集計し、集計結果を視聴履歴データとしてユーザーデータベース33に蓄積する。課金集計部32は、ユーザーデータベース33から取得した視聴履歴データに基づいて、各ユーザーに対する課金を算出し、算出結果である課金情報をユーザーデータベース33に蓄積する。

（ユーザー端末の構成）
ユーザー端末1又は4は、CPUを備えた演算処理システムであり、本実施形態では、通信機能を備え、ストリーミング配信を受信し、視聴するアプリケーションを実行する機能をも備えている。このユーザー端末1等としては、パーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータや、機能を特化させた専用システムにより実現することができ、モバイルコンピュータやPDA（Personal Digital Assistance）、携帯電話機が含まれる。図17は、ユーザー端末1の内部構成を示すブロック図である。なお、ここでは、送信側端末及び受信側端末の両方の機能を兼ね備えた構成を例示するが、本発明にあっては、送信側端末の機能と、受信側端末の機能とを別途のシステムにそれぞれ設けることもできる。

同図に示すように、ユーザー端末1は、ストリーミングの受信・再生に関するモジュールとして、通信インターフェース11と、キャッシュ部17と、コンテンツ再生部13と、出力信号生成部14と、出力インターフェース20と、表示部21と、配信管理部19と、ポート・プロトコル変更部12を備えている。

通信インターフェース11は、インターネットA1やローカルネットワークA2を通じて、データをパケットとして送受信するモジュールであり、この通信インターフェース11を介して、コンテンツデータ（本編ストリームやバナーデータ、CMデータ等を含む）D4や、端末リストD2等が受信され、配信要求D1等が、コンテンツ配信サーバ2に対して送信される。

キャッシュ部17は、インターネットA1やローカルネットワークA2から受信され、コンテンツ再生部13で再生されるコンテンツデータを一時的に記憶保持するバッファシステムである。本実施形態では、メディア視聴アプリケーション22によるコンテンツ再生に先行して、コンテンツを予めダウンロードして記憶する。このキャッシュ部17に記憶されたデータは、OLM（OverLay Multicast）方式のピア・ツー・ピアのネットワークシステムにより、他のユーザー端末と共有することができ、他のユーザー端末からの配信要求や、管理サーバ3からの配信命令があった場合には、キャッシュされているコンテンツデータが他のユーザー端末に対して送信される。

ポート・プロトコル変更部12は、データを送信したり受信したりする際に、管理サーバ3から規制除外情報を取得し、この規制除外情報に基づいて、自機の通信ポートや通信プロトコルを変更するモジュールである。送信に際しては、相手側の受信側のユーザー端末（ここではユーザー端末1）を擬似的なサーバ（例えばWebサーバ等）に見立ててデータを送信し、受信に際しては、自機（ここではユーザー端末4）を擬似的なサーバに見せかけることにより、プロキシサーバ10等の中継手段の規制を解除させて、ローカルネットワークA2内のユーザー端末から、インターネットA3のユーザー端末に向けてコンテンツデータを送信する。

配信管理部19は、ユーザー操作（メディア視聴アプリ起動やチャンネル変更）に従ってコンテンツデータ再生のための配信要求を送信したり、自機においてキャッシュされているコンテンツデータを他の端末システムに送信するための配信命令を受信するモジュールである。本実施形態において、配信要求は、復号化鍵D3の配信要求と、コンテンツデータD4の配信要求とがあり、これらの配信要求は、コンテンツ配信サーバ2や他のユーザー端末に送信される。受信側端末となる場合には、配信管理部19は、管理サーバ3から通知される規制除外情報に基づいて、データの受信を待ち受けるアドレスやポート番号を取得し、ポート・プロトコル変更部12に通知し、データのダウンロードに必要な通信設定の変更を指示する。また、送信側端末となる場合に、管理サーバ3から配信命令に応じて、配信管理部19は、キャッシュ部17やポート・プロトコル変更部12に対して、コンテンツデータの送信を指示するとともに、ポート・プロトコル変更部12に規制除外情報を通知し、データのアップリンクに必要な通信設定の変更を指示する。

コンテンツ再生部13は、Webページや、動画データ、音声データを再生し、表示部21上のメディア視聴アプリケーション22や、スピーカー20a等から出力させるモジュールである。このコンテンツ再生部13は、配信要求D1に応じて取得されたコンテンツデータに対応する復号化鍵D3をコンテンツ配信サーバ2から取得し、キャッシュ部17にキャッシュされたコンテンツデータを復号化鍵D3によって復号し、再生する。

なお、このコンテンツ再生部13には、Webページ上にバナーデータを挿入したり、コンテンツデータの本編ストリーム内に広告用のビデオクリップを挿入したりする機能を設けてもよい。このようなビデオクリップ挿入機能は、例えば、本編ストリームを解析し、CMクリップデータ等の付加情報が挿入される位置を検出する挿入位置検出処理と、この検出処理で検出された位置に、CMクリップを挿入する挿入処理とを実行し、本編ストリームにCMクリップを挿入しつつ、コンテンツデータの再生を行う。

さらに、コンテンツ再生部13には、再生されたコンテンツデータの再生履歴及び再生中止位置をユーザー動向データとして記録し、この記録に応じて、次回の再生開始位置を変更する機能を備えてもよい。具体的には、ユーザーが既に視聴したコンテンツデータ（本編ストリーム、CMクリップ）やバナーデータのファイル名、再生中止位置を再生履歴（ユーザー動向データ）として、ハードディスク等の蓄積システムに蓄積しておき、再生に際し、この再生履歴を参照して、既に視聴済みのコンテンツであればそれをスキップしたり、途中で視聴を中止していた場合には、その続きから再生を続行させる。

出力信号生成部14は、コンテンツ再生部13で再生可能となったコンテンツデータを映像信号及び音声信号に変換するとともに、表示部21に表示されるメディア視聴アプリケーション22等の映像信号に、コンテンツデータの映像信号を合成し、表示部21やスピーカー20aで出力可能な信号を生成するモジュールである。出力インターフェース20は、映像及び音声の出力信号を、表示部21及びスピーカー20aからそれぞれ出力させるモジュールである。表示部21は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示システムであり、メディア視聴アプリケーション22などの複数の画面を合成して表示する。

また、ユーザー端末1は、ユーザーインターフェースに関するモジュールとして、アプリケーション実行部15と、操作デバイスインターフェース16とを備えている。

アプリケーション実行部15は、一般のOSやブラウザソフト、メディア視聴アプリケーション22などのアプリケーションを実行するモジュールであり、通常はCPU等により実現される。なお、このアプリケーション実行部15により、例えば、メディア視聴アプリケーション22と連動するチャットソフトなどを実行することにより、テレビ視聴と関連したチャットサービスを受けることができる。

操作デバイスインターフェース16は、マウスやキーボード等の操作デバイスが接続され、その操作信号が入出力されるモジュールである。これらのアプリケーション実行部15と、操作デバイスとによって、ユーザーは、コンテンツを検索するためのキーワードを入力したり、視聴後のコンテンツデータに対する評価である文字列を入力したりすることができる。

（通信ネットワーク方法）
以上の構成を有する通信ネットワークシステムを動作させることによって、本発明の通信ネットワーク方法を実施することができる。図18は、本実施形態に係る通信ネットワークシステムの動作を示すフローチャート図である。

なお、ここでは、ローカルネットワークA2内のユーザー端末4において、いわゆるOLM方式（ピア・ツー・ピア）のネットワークシステム形態により、既にコンテンツデータD4のダウンロードが終了しており、既にユーザー端末4のキャッシュ部17内にコンテンツデータD4が蓄積されているものとする（S201）。

そして、インターネットA1上のユーザー端末1からコンテンツデータD4の配信要求D1がされたとする（S202）。詳述すると、ユーザー端末1は、管理サーバ3のDRMライセンス部31に対して視聴を希望するコンテンツデータD4（ここでは、ユーザー端末4において既にダウンロードされているコンテンツデータD4と同一）の配信要求D1を送信する。

管理サーバ3では、配信要求D1に係るコンテンツデータD4を再生するための復号化鍵D3を、DRMライセンス部31からユーザー端末1に送信するとともに、配信要求D1に係るコンテンツデータD4の一部又は全部を保持する他のユーザー端末（ここでは、ユーザー端末4）をリストアップし、パートナーとなる端末の端末リストD2を作成する（S203,S204）。このとき、これらの端末の上位に位置する中継手段の規制除外情報をデータベースや該当するシステムから直接取得するなどして、復号化鍵D3とともにユーザー端末1に送信する（S205)。これにより、ユーザー端末1は、管理サーバ3より通知されたポート番号でデータを待ち受ける擬似的なサーバとなる。

次いで、管理サーバ3は、端末リストの中から任意のユーザー端末（ここでは、ユーザー端末4）をパートナー端末システムとして選択して、コンテンツデータの送出を指示する配信命令D2を行う（S207）。この配信命令D4を受けたユーザー端末4は、配信命令D4に含まれる規制除外情報に基づいて、アップロードを開始する（S208及びS209）。すなわち、ユーザー端末4は、ステップS208で受信した配信命令D2に含まれるプロキシサーバ10の規制除外情報に基づいて、自機のポート番号やプロトコルを変更し、ユーザー端末1を擬似的なWebサーバと見立ててデータを送信する。これに応じてプロキシサーバ10の規制が解除され（S210）、ユーザー端末4からユーザー端末1へ、ユーザー端末4のバッファメモリーに保持されているコンテンツデータD4のアップロードが開始される。

ユーザー端末1では、パートナー端末であるユーザー端末4から要求に係るコンテンツデータD4の一部又は全部を受信して、当該コンテンツデータD4を再構成し、復号化鍵D3により再生して視聴することができる。なお、管理サーバ3は、配信命令を送信した際に、応答がないパートナーはリストから削除するなど、パートナーリストの最適化を行い、効率的な内容に書き換える（S213）。

その後、ユーザー端末1においてコンテンツの受信が完了すると（S212）、データ取得の成功率や実際の視聴状況のログが管理サーバ3へ送信され（S214）、このログに基づいて、コンテンツ情報等を更新する（S215）。

（作用・効果）
このような本実施形態によれば、インターネットA1と、ローカルネットワークA2との間に設置されたプロキシサーバ10やNAT、ルーターシステム等の中継手段において、ローカルネットワークA2外へ向けての通信（アップロード）を帯域を縮小させるなど、サブネットワーク（ポート）やプロトコルにより、その通信の種別に応じた通信量の制限を行っている場合であっても、その規制の対象外となっている通信種別に関する情報を受信側端末（ユーザー端末1）及び送信側端末（ユーザー端末4）に通知することによって、受信側端末をWebサーバ等のように、規制対象外となっている通信種別となるようにユーザー端末1及び4の通信設定を変更させ、プロキシサーバ10等の中継手段の規制を解除させることができる。これにより、従来のプロキシサーバ等の中継手段に特段の改良を加えることなく、ローカルネットワークA2内のユーザー端末4から外部の受信側端末（ユーザー端末1）へのアップロードの通信帯域を確保することができる。

また、本実施形態では、コンテンツデータの配信をいわゆるOLM方式のピア・ツー・ピア通信により、視聴に係るコンテンツデータの一部又は全部を他のユーザー端末から取得するとともに、復号化鍵D3によって復号して、視聴に係るコンテンツデータを再生するため、コンテンツ配信サーバ2に対する負担を軽減することができるとともに、通信が集中するのを回避することができ、通信負荷を軽減することができる。

特に、本実施形態によれば、OLM方式のネットワークシステムにおいて、プロキシサーバ10より下位のローカルネットワークA2に位置するユーザー端末4からのアップリンクに対する規制を解除させ、ユーザー端末4もP2Pアップダウン比率(＝総アップリンク帯域/総ダウンリンク帯域）を1以上とすることができ、ユーザー端末4をデータのアップリンク側の端末として利用可能にして、OLM全体におけるデータ供給の安定性を高めることができる。

（a）は、従来における通常のストリーミングモデルを示す概念図であり、（b）は、マルチキャスト放送を示す概念図である。 従来のオーバーレイ・マルチキャストの概念図である。 第1実施形態に係るシステム構成を示すブロック図である。 （a）は、従来の通常のストリーミングにおけるバッファリングを示し、（b）は、実施形態に係るオーバーレイマルチキャストにおけるバッファリングを示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（アクセス規制）を示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（イントラネット内ダウンロード）を示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（イントラネット内外ダウンロード）を示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（コンテンツ視聴要求）を示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（コネクション指示）を示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（イントラネット内からのアップリンク）を示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（イントラネット内からのアップリンク）を示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（イントラネット内からのアップリンク）を示す説明図である。 第1実施形態に係るデータ転送システムの動作状態（プロキシにおけるスケーリング）を示す説明図である。 第2実施形態に係る通信ネットワークシステムの全体構成を示す概念図である。 第2実施形態において、OLM方式によって、分散されたユーザー端末間でP2P通信を行う際の動作を模式的に示す説明図である。 第2実施形態において、OLM方式によって、分散されたユーザー端末間でP2P（Peer to Peer）通信を行う際の動作を模式的に示す説明図である。 第2実施形態に係るユーザー端末1（1a〜1d）の内部構成を示すブロック図である。 第2実施形態に係る通信ネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。

符号の説明

A1…インターネット
A2…ローカルネットワーク
D1…配信要求
D2…端末リスト
D3…復号化鍵
D4…コンテンツデータ
1，4…ユーザー端末
2…コンテンツ配信サーバ
3…CBS(Channel Booting Server：管理サーバ)
8…インターネット
9…イントラネット
10…NAT/Proxyサーバ（プロキシサーバ）
11…通信インターフェース
12…ポート・プロトコル変更部
13…コンテンツ再生部
14…出力信号生成部
15…アプリケーション実行部
16…操作デバイスインターフェース
17…キャッシュ部
19…配信管理部
20…出力インターフェース
20a…スピーカー
21…表示部
22…メディア視聴アプリケーション
31…DRMライセンス部
32…課金集計部
33…ユーザーデータベース

Claims (10)

1. インターネットと、NAT/Proxyを境界として該インターネットと隣接する複数のイントラネットとの2つのIP網におけるデータ転送システムであって、
   前記NAT/Proxyのイントラネット側に配置され、イントラネット側から前記NAT/Proxyを越える前記インターネットへのアクセスに対して前記NAT/Proxyが設定され、予め規定されたHTTPのGET又はPOSTメソッド、またはFTPでのアクセス方法のみが許可されているイントラネット内端末と
   前記インターネットに接続する前記イントラネットとは別のイントラネット内に配置された別イントラネット内端末と
   を備え、
   前記インターネット側の端末から、前記イントラネット内端末内のデータを取得する場合、まず前記インターネット側の端末に前記予め規定されたアクセス方法でのアクセスを受け付けるサーバを立て、
   前記設定と前記予め規定されたアクセス方法を用いて、前記イントラネット内端末から前記インターネット側の端末にデータ送信を行わせることで、データの受信側がクライアントになるという一般的なデータ転送システムとは逆の向きでピア・ツー・ピアデータ転送を行うとともに、
   前記別イントラネット内端末が前記インターネット側の端末から前記アクセス方法を用いてデータ受信を行うことで、前記インターネット側の端末を中継して、前記イントラネット内端末と前記別イントラネット内端末の間でピア・ツー・ピアデータ転送を行い、
   前記NAT/Proxyは、自機が有するインターネットアドレス及び当該イントラネットアドレスの補助アドレスを経由する通信の通信プロトコル及び通信量を監視し、所定の補助アドレス以外の補助アドレスにおける通信プロトコル及び通信量を規制する機能を有し、
   管理サーバは、前記NAT/Proxyにおいて規制されない前記所定の補助アドレス、該補助アドレスにおける通信プロトコル及び通信量に関する規制除外情報を取得し、
   前記インターネット側の端末は、前記管理サーバから前記規制除外情報を取得し、該規制除外情報に基づいて、自機の補助アドレス及び通信プロトコルを変更し、前記NAT/Proxyを経由して、前記イントラネット内端末から前記データを受信する機能を有する
   ことを特徴とするデータ転送システム。
2. 前記NAT/Proxyの内外に配置された端末が、該当するデジタルコンテンツデータを保持する他の端末に対して指示を行い、前記デジタルコンテンツデータを分割して、前記内外に配置された端末のそれぞれがデータを送信することで前記デジタルコンテンツデータを高速に受信することを特徴とする請求項１に記載のデータ転送システム。
3. 前記管理サーバは、前記イントラネット内端末に対して、STUN、UPnPなどのNAT Trabersal機能に基づいて、前記インターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を通知する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ転送システム。
4. 前記管理サーバは、後に送信側端末となる前記イントラネット内端末が前記データをダウンロードしている段階で、次に当該ダウンロード中のデータを配信する先である当該インターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を割り込ませて当該イントラネット内端末に通知する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ転送システム。
5. 前記イントラネット内端末は、予めNAT/Proxyの外部接続ポートをデータ受信可能な外部接続ポートとして前記管理サーバに通知する機能を有し、
   前記管理サーバは、前記イントラネット内端末に対して、前記外部接続ポートを用いて、前記インターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を通知する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ転送システム。
6. インターネットと、NAT/Proxyを境界として該インターネットと隣接する複数のイントラネットとの2つのIP網におけるデータ転送方法であって、
   前記NAT/Proxyのイントラネット側に配置されたイントラネット内端末に対して、イントラネット側から前記NAT/Proxyを越える前記インターネットへのアクセスについて前記NAT/Proxyを設定し、予め規定されたHTTPのGET又はPOSTメソッド、またはFTPでのアクセス方法のみを許可し、
   前記インターネット側の端末から、前記イントラネット内端末内のデータを取得する場合、まず前記インターネット側の端末に前記予め規定されたアクセス方法でのアクセスを受け付けるサーバを立て、
   前記設定と前記予め規定されたアクセス方法を用いて、前記イントラネット内端末から前記インターネット側の端末にデータ送信を行わせることで、データの受信側がクライアントになるという一般的なデータ転送システムとは逆の向きでピア・ツー・ピアデータ転送を行うとともに、
   前記インターネットに接続する前記イントラネットとは別のイントラネット内端末が前記インターネット側の端末から前記アクセス方法を用いてデータ受信を行うことで、前記インターネット側の端末を中継して、前記イントラネット内端末と前記別イントラネット内端末の間でピア・ツー・ピアデータ転送を行い、
   前記NAT/Proxyにおいて、自機が有するインターネットアドレス及び当該イントラネットアドレスの補助アドレスを経由する通信の通信プロトコル及び通信量を監視し、所定の補助アドレス以外の補助アドレスにおける通信プロトコル及び通信量を規制し、
   管理サーバは、前記NAT/Proxyにおいて規制されない前記所定の補助アドレス、該補助アドレスにおける通信プロトコル及び通信量に関する規制除外情報を取得し、
   前記インターネット側の端末において、前記管理サーバから前記規制除外情報を取得し、該規制除外情報に基づいて、自機の補助アドレス及び通信プロトコルを変更し、前記NAT/Proxyを経由して、前記イントラネット内端末から前記データを受信し、
   前記インターネット側の端末において該データを出力する
   ことを特徴とするデータ転送方法。
7. 前記NAT/Proxyの内外に配置された端末が、該当するデジタルコンテンツデータを保持する他の端末に対して指示を行い、前記デジタルコンテンツデータを分割して、前記内外に配置された端末のそれぞれがデータを送信することで前記デジタルコンテンツデータを高速に受信することを特徴とする請求項６に記載のデータ転送方法。
8. 前記管理サーバにおいて、前記イントラネット内端末に対し、STUN、UPnPなどのNAT Trabersal機能に基づいて、前記インターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を通知する
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載のデータ転送方法。
9. 前記管理サーバにおいて、後に送信側端末となるイントラネット内端末が、前記データをダウンロードしている段階で、次に当該ダウンロード中のデータを配信する先である前記インターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を割り込ませて前記イントラネット内端末に通知する
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載のデータ転送方法。
10. 前記イントラネット内端末において、予めNAT/Proxyの外部接続ポートをデータ受信可能な外部接続ポートとして前記サーバに通知し、
    前記管理サーバにおいて、前記イントラネット内端末に対し、前記外部接続ポートを用いて、前記インターネット側の端末のアドレスやポート番号を含む配信命令情報を通知する
    ことを特徴とする請求項６又は７に記載のデータ転送方法。