JPWO2006049251A1 - 通信端末及び通信方法 - Google Patents

Abstract

異なるプライベートネットワークに接続された通信端末との間で、Ｐ２Ｐ通信路を確立することができる通信端末を提供する。 通信端末（１０）は、ルータ（１１）を介して、サーバ（３０）とメッセージを送受信することで、ルータ（１１）の中継特性を調査する。通信端末（１０）は、調査したルータ（１１）の中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであれば、通信端末（２０）とＰ２Ｐ通信で使用する自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータのアドレス情報として決定する。通信端末（１０）は、決定したルータ（１１）のアドレス情報を通信端末（２０）と交換する。通信端末（１０）は、交換したアドレス情報に基づいて、通信端末（２０）との間でＰ２Ｐ通信路を確立する。

Description

本発明は、通信端末及び通信方法に関し、より特定的には、ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う通信端末及び通信方法に関する。

ネットワーク全体で一意に決定され、一対一（ピア・ツー・ピア。以降Ｐ２Ｐと呼ぶ）の相互接続を可能とするＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスという。一方、グローバルＩＰアドレスではなく、特定の一部のネットワーク内だけで一意に決定され、他のネットワークとのＰ２Ｐ通信に使用できないＩＰアドレスをプライベートＩＰアドレスという。このようなプライベートＩＰアドレスによって構成されるネットワークを、プライベートネットワークという。

プライベートＩＰアドレスを有する通信端末が、外部のグローバルＩＰアドレスを有する通信端末と通信するには、プライベートネットワークと、外部のグローバルネットワークとの間に、ネットワークアドレス変換（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ、以降ＮＡＴと呼ぶ）、あるいはネットワークアドレスポート変換（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｐｏｒｔ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ、以降ＮＡＰＴと呼ぶ）機能を備えた通信端末（ルータ）を配置する方法が一般的である。ただし、以降の説明では、単にＮＡＴと記せば、このＮＡＴとＮＡＰＴの両方の概念を含むものとする。

ＮＡＴには複数の種類があることが知られている。ここで、図８を用いて、ＮＡＴの種類について説明する。図８（ａ）は、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴと呼ばれる種類のＮＡＴを示している。図８（ａ）を参照して、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴを備えたルータは、同じ宅内端末Ａのアドレス情報［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外へ向けて送信されるパケットに対しては、常にルータの同じポート番号［Ｐｂ］を割当てて外部のネットワークへ送信する。また、ルータは、外部のネットワークに接続された不特定の宅外端末Ｃ、Ｄから、アドレス情報［ＩＰｂ、Ｐｂ］に向けて送信されたパケットを、全て宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］に転送する。

図８（ｂ）は、Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴと呼ばれる種類のＮＡＴを示している。図８（ｂ）を参照して、Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴを備えたルータは、同じ宅内端末Ａのアドレス情報［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外へ向けて送信されるパケットに対しては、常にルータの同じポート番号［Ｐｂ］を割当てて外部のネットワークへ送信する。ただし、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴとは異なり、ルータは、宅内端末Ａがパケットを送信したことがある宅外端末ＣのＩＰアドレス［ＩＰｃ］から、アドレス情報［ＩＰｂ、Ｐｂ］に向けて送信されたパケットしか、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］への転送を行わない。この時、宅外端末Ｃのポート番号は何でも良い。

図８（ｃ）は、Ｐｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴと呼ばれる種類のＮＡＴを示している。図８（ｃ）を参照して、Ｐｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴを備えたルータは、同じ宅内端末Ａのアドレス情報［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外へ向けて送信されるパケットに対して、常にルータの同じポート番号［Ｐｂ］を割当てて外部のネットワークへ送信する。また、Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴとは異なり、ルータは、宅内端末Ａがパケットを送信したことがある宅外端末Ｃのポート番号［Ｐｃ１］から、アドレス情報［ＩＰｂ、Ｐｂ］に向けて送信されたパケットしか、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］への転送を行わない。この時、ルータは、同じ宅外端末Ｃから送信されたパケットでも、［Ｐｃ１］以外のポート番号（例えば［Ｐｃ２］）から送信されたパケットは全て破棄する。

図８（ｄ）は、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴと呼ばれる種類のＮＡＴを示している。図８（ｄ）を参照して、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴを備えたルータは、同じ宅内端末Ａのアドレス情報［ＩＰａ、Ｐａ］から特定の宅外端末のポート番号へ向けて送信されるパケットに対しては、ルータの特定のポート番号を割当てて外部のネットワークへ送信する。例えば、ルータは、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外端末Ｃ［ＩＰｃ、Ｐｃ］へ送信されるパケットに対しては、ルータのポート番号［Ｐｂ１］を割り当てる。また、ルータは、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外端末Ｄ［ＩＰｄ、Ｐｄ］へ送信されるパケットに対しては、ルータのポート番号［Ｐｂ２］を割り当てる。また、Ｐｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴと同様に、ルータは、宅内端末Ａがパケットを送信したことがある宅外端末のポート番号から送信されたパケットしか、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］への転送を行わない。

これらのルータのＮＡＴ機能を利用することで、プライベートネットワーク内に存在する宅内端末は、プライベートＩＰアドレスを用いて、グローバルネットワーク上に存在する宅外端末との間で通信を行うことができる。

しかし、プライベートネットワークとグローバルネットワークとの間にＮＡＴ機能を持ったルータを配置するだけでは、プライベートＩＰアドレスを持った端末が、異なるプライベートネットワークに存在する端末との間でＰ２Ｐ通信を行うことができない。そこで、異なるプライベートネットワークに存在する端末同士が、ルータのＮＡＴを越えてＰ２Ｐ通信を実現する手法として、ＲＦＣ３４８９には、ＳＴＵＮ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｔｒａｖｅｒｓａｌ ＵＤＰ ｔｈｒｏｕｇｈ ＮＡＴを用いた手法が開示されている。なお、以降の説明で使用される「パケット」は、全て「ＵＤＰパケット」を意味し、メッセージは、全てＵＤＰパケットによって送受信されるものとする。

図９は、ＳＴＵＮを用いた手法によってＰ２Ｐ通信を実現する場合の端末間のシーケンスを示す図である。ただし、図９に示すルータ１及びルータ２は、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴではないものとする。図９を参照して、端末１は、サーバに対してＩＰ／ポート登録要求を送信する（ステップＳ５０１）。サーバは、受信したパケットの送信元アドレス情報（すなわち、送信元ＩＰアドレス及び送信元ポート番号）を登録する（ステップＳ５０２）。ここで、サーバには、ルータ１のＮＡＴによって、端末１のアドレス情報［ＩＰＬ１、ＬＰ１］から、ルータ１のアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に変換された後のアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］が登録される。

同様に、端末２は、サーバに対してＩＰ／ポート登録要求を送信する（ステップＳ５０３）。サーバは、受信したパケットの送信元アドレス情報（すなわち、送信元ＩＰアドレス及び送信元ポート番号）を登録する（ステップＳ５０４）。ここで、サーバには、ルータ２のＮＡＴによって、端末２のアドレス情報［ＩＰＬ２、ＬＰ２］から、ルータ２のアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に変換された後のアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］が登録される。

次に、端末２は、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報を取得するために、ＩＰ／ポート取得要求をサーバに対して送信する（ステップＳ５０５）。サーバは、その応答として、ステップＳ５０２で登録したアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を設定したＩＰ／ポート取得応答を端末２に返す（ステップＳ５０６）。

端末２は、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を取得すれば、取得したアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ５０７）。ルータ２は、端末２が送信したＰ２Ｐ開始要求をルータ１に中継する。ここで、ルータ１がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴであれば、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始要求は、端末１へ転送され、端末１と端末２との間にＰ２Ｐ通信路が確立する。

一方、ルータ１がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴでなければ、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始要求は、ルータ１よって破棄され、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送されることはない。

ただし、ルータ２のＮＡＴには、端末２が送信したＰ２Ｐ開始要求を中継する際に、中継したＰ２Ｐ開始要求と逆方向のパケットを、端末２まで転送するための設定が行われる。すなわち、ルータ２のＮＡＴには、ルータ２がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、端末１からルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。また、ルータ２がＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合には、送信元ＩＰアドレス［ＩＰＧ１］から、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。また、ルータ２がＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合には、端末１からルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。

次に、端末１は、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報を取得するために、ＩＰ／ポート取得要求をサーバに対して送信する（ステップＳ５０８）。サーバは、その応答として、ステップＳ５０４で登録したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を設定したＩＰ／ポート取得応答を端末１に返す（ステップＳ５０９）。

端末１は、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を取得すれば、取得したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ５１０）。ルータ１は、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求をルータ２に中継する。ルータ２のＮＡＴには、上述したように、端末１からルータ１を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送する設定がある。そのため、ルータ２は、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求を端末２に転送することができる。

また、ルータ１のＮＡＴには、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求を中継する際に、中継したＰ２Ｐ開始要求と逆方向のパケットを、端末１まで転送するための設定が行われる。すなわち、ルータ１のＮＡＴには、ルータ１がＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、送信元ＩＰアドレス［ＩＰＧ２］から、ルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に届いたパケットを、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送するという設定が行われる。また、ルータ１がＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合には、端末２からルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を介して、ルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に届いたパケットを、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送するという設定が行われる。

Ｐ２Ｐ開始要求を受信した端末２は、端末１に対して、Ｐ２Ｐ開始応答を送信する（ステップＳ５１１）。このとき、ルータ１のＮＡＴには、上述したように、端末２からルータ２を介して、ルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に届いたパケットを端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送する設定がある。そのため、ルータ１は、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始応答を端末１に転送することができる。以上がルータ１及びルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴ以外の時におけるＳＴＵＮによるＰ２Ｐ通信路の確立手法である。

一方、端末１と端末２との間の経路に、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであるルータが存在する場合には、ＳＴＵＮによってＰ２Ｐ通信路を確立する上で以下のような問題が発生する。その問題を図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、ルータ１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に発生する問題を説明する図である。図１１は、ルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に発生する問題を説明する図である。

図１０を参照して、ステップＳ６０１〜Ｓ６０４は、図９におけるステップＳ５０１〜Ｓ５０４と同様の処理であるため説明を省略する。次に、端末２は、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報を取得するために、ＩＰ／ポート取得要求をサーバに対して送信する（ステップＳ６０５）。サーバは、その応答として、ステップＳ６０２で登録したアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を設定したＩＰ／ポート取得応答を端末２に返す（ステップＳ６０６）。

端末２は、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を取得すれば、取得したアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ６０７）。ルータ２は、端末２が送信したＰ２Ｐ開始要求をルータ１に中継する。ここでルータ１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであるため、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始要求のパケットは、ルータ１よって破棄され、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送されない。

ただし、ルータ２のＮＡＴには、端末２が送信したＰ２Ｐ開始要求を中継する際に、中継したＰ２Ｐ開始要求と逆方向のパケットを、端末２まで転送するための設定が行われる。すなわち、ルータ２のＮＡＴには、ルータ２がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、端末１からルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。また、ルータ２がＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、送信元ＩＰアドレス［ＩＰＧ１］から、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。また、ルータ２がＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、端末１からルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。

次に、端末１は、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報を取得するために、ＩＰ／ポート取得要求をサーバに対して送信する（ステップＳ６０８）。サーバは、その応答として、ステップＳ６０４で登録したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を設定したＩＰ／ポート取得応答を端末１に返す（ステップＳ６０９）。

端末１は、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を取得すれば、取得したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ６１０）。このとき、ルータ１は、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであるため、端末１から送信されたＰ２Ｐ開始要求に、［ＧＰ１］以外のポート番号（例えば、［ＧＰ３］）を割り当てることになる。

ここで、ルータ２がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴ、あるいはＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合には、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求は、ルータ２によって端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送され、端末１と端末２との間におけるＰ２Ｐ通信路が確立する。しかし、ルータ２がＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴ、あるいはＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合には、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求は、ルータ２によって破棄され、端末２に転送されない。このため、端末１と端末２との間におけるＰ２Ｐ通信路の確立は失敗する。

なお、ルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴ（図１１参照）である場合も、同様の問題によって、Ｐ２Ｐ通信路の確立は失敗する。

このように、ルータ１またはルータ２のいずれかがＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合には、ＳＴＵＮによるＰ２Ｐ通信路確立の可能性は高いとは言い難い。そこで、このような問題を解決するために、従来、ルータ１及びルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合にも、Ｐ２Ｐ通信路の確立を成功させる手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は、従来の手法によるＰ２Ｐ通信路の確立手順を示すシーケンス図である。図１２を参照して、ステップＳ８０１〜Ｓ８０４は、図９におけるステップＳ５０１〜Ｓ５０４と同様の処理であるため説明を省略する。端末２は、端末１にＰ２Ｐ通信を要求するために、Ｐ２Ｐ通信要求をサーバに対して送信する（ステップＳ８０５）。このとき、端末２は、Ｐ２Ｐ通信要求で使用する送信元ポート番号を、ＩＰ／ポート取得要求で使用した送信元ポート番号［ＬＰ２］から［ＬＰ２＋ａ］に変更する。ａは、任意の整数である。

端末２が新しいポート番号［ＬＰ２＋ａ］を使う理由は、ルータ２に、Ｐ２Ｐ通信要求の送信元ポート番号として、新しい送信元ポート番号［ＧＰ２＋ｂ］を使わせるためである。ｂは、ルータ２におけるＮＡＴの不確定な増分値である。

Ｐ２Ｐ通信要求を受取ったサーバは、アドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２＋ｂ］を設定したＩＰ／ポート通知を端末１に送信する（ステップＳ８０６）。

ＩＰ／ポート通知を受取った端末１は、Ｐ２Ｐ通信を許可する場合は、サーバに対してＰ２Ｐ開始許可を送信する（ステップＳ８０７）。このとき、端末１は、Ｐ２Ｐ開始許可で使用する送信元ポート番号を、ＩＰ／ポート取得要求で使用した送信元ポート番号［ＬＰ１］から［ＬＰ１＋ｄ］に変更して送信する。端末１が［ＬＰ１＋ｄ］という新しいポート番号を使う理由は、ルータ１に、Ｐ２Ｐ通信許可の送信元ポート番号として、新しい送信元ポート番号［ＧＰ１＋ｄ］を使わせるためである。ｄは、任意の整数であり、ルータ１におけるＮＡＴの不確定な増分値である。

さらに、ＩＰ／ポート通知によって、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２＋ｂ］を取得した端末１は、取得したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２＋ｂ＋ｎ］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ８０８）。

なお、ステップＳ８０７で送信されるＰ２Ｐ通信許可と、ステップＳ８０８で送信されるＰ２Ｐ開始要求とは、極めて短時間内に連続で送信される。このため、ルータ１によって、Ｐ２Ｐ通信許可の送信元ポート番号が［ＬＰ１＋ｃ］から［ＧＰ１＋ｄ］に変換された場合、Ｐ２Ｐ開始要求の送信元ポート番号は、［ＬＰ１＋ｃ＋１］から［ＧＰ１＋ｄ＋１］に変換される。

また、ルータ１のＮＡＴには、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求を中継する際に、中継したＰ２Ｐ開始要求と逆方向のパケットを、端末１まで転送するための設定が行われる。すなわち、ルータ１のＮＡＴには、端末２からルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２＋ｂ＋ｎ］を介して、ルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１＋ｄ＋１］に届いたパケットを、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１＋ｃ＋１］に転送するという設定が行われる。ここで、ｎは任意の整数値である。

サーバは、ステップＳ８０７で端末１が送信したＰ２Ｐ通信許可を受け取ると、端末２に対して、ルータ１のアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１＋ｄ］を設定したＰ２Ｐ通信許可を送信する（ステップＳ８０９）。

次に、端末２は、Ｐ２Ｐ通信許可によって、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報（すなわち、ルータ１のアドレス情報）［ＩＰＧ１、ＧＰ１＋ｄ］を受取ったら、直ちに端末１へＰ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ８１０）。このとき端末２は、ルータ１のポート番号［ＧＰ１＋ｄ＋１］に向けて、送信元ポート番号を［ＬＰ２＋ａ＋１］から１つずつ増加させながらｎ個のＰ２Ｐ開始要求を送信する。このＰ２Ｐ開始要求の送信元ポート番号は、ルータ２によって、［ＧＰ２＋ｂ＋ｍ］から［ＧＰ２＋ｂ＋ｍ＋ｎ−１］までのポート番号に変換される。

端末２から送信された複数のＰ２Ｐ開始要求のいずれかは、逆方向のパケットを端末１まで転送するルータ１の設定と一致するため、端末１まで転送される。Ｐ２Ｐ開始要求を受取った端末１は、その応答としてＰ２Ｐ開始応答を送信する（ステップＳ８１１）。これによって、端末１と端末２との間におけるＰ２Ｐ通信路が確立する。
特開２００４−１８０００３号公報

しかしながら、図１２に示した従来の手法においては、端末２は、端末１がステップＳ８０８でＰ２Ｐ開始要求を送信したポート番号を予測するために、ステップＳ８１０で複数のＰ２Ｐ開始要求を送信している。このために、Ｐ２Ｐ通信路の確立までの接続時間が遅延するという問題や、トラフィックが増大するという問題が発生していた。また、さらに、ルータ２の種類によっては、端末２から送信された複数のＰ２Ｐ開始要求に割り当てられるポート番号がランダムに変化する場合がある。このような場合、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始要求には、順番にポート番号が割当てられないため、Ｐ２Ｐ通信路の接続性が悪くなるという問題が発生する可能性があった。

それ故に、本発明の目的は、他の通信端末との間でＰ２Ｐ通信路を確立するときに、短時間かつ少ないトラフィックで、高い接続性を実現する通信端末及び通信方法を提供することである。

本発明は、ルータによってグローバルネットワークと接続されたプライベートネットワーク上に存在し、ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う通信端末に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の通信端末は、アドレス情報決定部と、アドレス情報交換部と、通信制御部と、通信部とを備える。

アドレス情報決定部は、グローバルネットワーク上にあるサーバとの間で所定のメッセージを送受信することで、ルータの中継特性を調査して、他のネットワーク上の通信端末との一対一の相互接続に使用するルータのアドレス情報を決定する。アドレス情報交換部は、アドレス情報決定部によって決定されたルータのアドレス情報を、他のネットワーク上の通信端末との間で互いに交換する。通信制御部は、アドレス情報交換部で交換されたルータのアドレス情報に基づいて、他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を行う。通信部は、通信端末の全ての通信を行う。アドレス情報決定部は、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用する通信端末自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータのアドレス情報として決定する。

より特定的には、アドレス情報決定部は、アドレス情報要求部と、アドレス情報受信部と、中継特性判断部と、ポート番号決定部とを含む。アドレス情報要求部は、ルータを介して、サーバに所定のメッセージを送信することで、サーバにルータのアドレス情報を要求する。アドレス情報受信部は、要求に対する応答として、サーバからルータのアドレス情報を受信する。中継特性判断部は、アドレス情報受信部が受信したルータのアドレス情報に基づいて、ルータの中継特性を判断する。ポート番号決定部は、中継特性判断部が判断したルータの中継特性に基づいて、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用する通信端末自身のポート番号を決定する。

好ましくは、アドレス情報調査要求部は、通信端末の所定のポート番号から、サーバの第１のポート番号に向けて第１のポート番号調査要求メッセージと、サーバの第２のポート番号に向けて第２のポート番号調査要求メッセージとを連続して送信する。アドレス情報受信部は、サーバから、第１のポート番号調査要求メッセージに対する応答である第１のポート番号調査応答メッセージと、第２のポート番号調査要求メッセージに対する応答である第２のポート番号調査応答メッセージとを受信する。中継特性判断部は、アドレス情報受信部が受信した第１のポート番号調査応答メッセージと、第２のポート番号調査応答メッセージとに基づいて、ルータの中継特性を判断する。

第１のポート番号調査応答メッセージには、ルータのＩＰアドレスと、第１のポート番号調査要求メッセージをサーバに中継したときのルータの送信元ポート番号とが含まれる。第２のポート番号調査応答メッセージには、ルータのＩＰアドレスと、第２のポート番号調査要求メッセージをサーバ中継したときルータの送信元ポート番号とが含まれる。中継特性判断部は、第１のポート番号調査要求メッセージを送信した通信端末の所定のポート番号と、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号とが一致する場合に、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていると判断する。

中継特性判断部は、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号と、第２のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号とが一致する場合に、ルータの中継特性がＣｏｎｅ系のＮＡＴ機能を持っていると判断する。また、中継特性判断部は、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号と、第２のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号とが一致しない場合に、ルータの中継特性がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴの機能を持っていると判断する。

通信ポート決定部は、中継特性判断部によって、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなく、かつＣｏｎｅ系のＮＡＴ機能を持っていると判断された場合に、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号を、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用するポート番号として用いる。

通信ポート決定部は、中継特性判断部によって、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなく、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴの機能を持っていると判断された場合に、第２のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号と、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号との差分を、第２のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号に加算したポート番号を、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用するポート番号として用いる。

より特定的には、アドレス情報交換部は、中継情報送信部と、中継情報送信部とを含む。中継情報送信部は、サーバを介して、他のネットワーク上の通信端末との一対一の相互接続に使用するルータのアドレス情報を設定したメッセージを、他のネットワーク上の通信端末に送信する。中継情報送信部は、サーバを介して、自通信端末と一対一の相互接続に使用するアドレス情報が設定されたメッセージを、他のネットワーク上の通信端末から受信する。

好ましくは、通信制御部は、通信部を介して、アドレス情報交換部によって交換されたアドレス情報宛てに、一対一の相互接続の開始を要求するメッセージを送信し、他のネットワーク上の通信端末から一対一の相互接続の開始を要求するメッセージを受信した場合に、他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を行う。

また、本発明は、ルータによってグローバルネットワークと接続されたプライベートネットワーク上に存在し、ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う通信端末が実行する通信方法にも向けられている。上記目的を達成するために、本発明の通信方法は、通信端末が、グローバルネットワーク上にあるサーバとの間で所定のメッセージを送受信することで、ルータの中継特性を調査し、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用するポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータのアドレス情報として決定し、決定されたルータのアドレス情報を、他のネットワーク上の通信端末との間で互いに交換し、交換されたアドレス情報に基づいて、他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を実施する。

以上のように、本発明の通信端末及び通信方法によれば、サーバとの間で所定のメッセージを送受信し、送受信したメッセージに基づいてルータの中継特性を調査し、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、他の通信端末とのＰ２Ｐ通信に使用する通信端末自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータのアドレス情報として決定する。これによって、本発明の通信端末及び通信方法は、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであれば、サーバを用いたルータが使用するアドレス情報を決定するための手順を簡略化することができる。

また、本発明の通信端末及び通信方法は、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであり、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に、ルータが使用するポート番号を予測するための手順を省略することができる。故に、本発明の通信端末及び通信方法によれば、他の通信端末とのＰ２Ｐ通信路の確立時に、より短時間かつ少ないトラフィックで、高い接続性を実現することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。 図２は、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持ったルータ１１を説明する図である。 図３Ａは、通信端末１０の構成の一例を示すブロック図である。 図３Ｂは、通信端末２０の構成の一例を示すブロック図である。 図３Ｃは、サーバ３０の構成の一例を示すブロック図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る通信システムにおけるＰ２Ｐ通信路確立時の動作を説明する図である。 図５Ａは、通信端末１０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００）の詳細な動作を示すフローチャートである。 図５Ｂは、通信端末２０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ２００）の詳細な動作を示すフローチャートである。 図５Ｃは、Ｐ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ１０９）の詳細な動作を示すフローチャートである。 図６は、Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）の詳細な動作を示すフローチャートである。 図７は、Ｐ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）の詳細な動作を示すフローチャートである。 図８は、ＮＡＴの種類について説明する図である。 図９は、ＳＴＵＮを用いた手法によってＰ２Ｐ通信を実現する場合の端末間のシーケンスを示す図である。 図１０は、ルータ１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に発生する問題を説明する図である。 図１１は、ルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に発生する問題を説明する図である。 図１２は、特許文献１に開示されている従来の手法によるＰ２Ｐ通信路の確立手順を示すシーケンス図である。

符号の説明

１０、２０ 通信端末（宅内端末）
１１、２１ ルータ
３０ サーバ
１００、２００ プライベートネットワーク
３００ グローバルネットワーク
１０１、２０１ アドレス情報調査要求部
１０２、２０２ アドレス情報受信部
１０３、２０３ 通信ポート決定部
１０４、２０４ 中継特性判断部
１０５、２０５ 中継情報送信部
１０６、２０６ 中継情報受信部
３０１ アドレス情報調査部
３０２ アドレス情報送信部
３０３ 中継情報転送部
３０４ 通信部

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。図１において、グローバルネットワーク３００と、プライベートネットワーク１００とが、グローバルＩＰアドレス［ＩＰＧ１］を有するルータ１１を介して接続されている。また、グローバルネットワーク３００と、プライベートネットワーク２００とが、グローバルＩＰアドレス［ＩＰＧ２］を有するルータ２１を介して接続されている。グローバルネットワーク３００には、サーバ３０が接続されている。プライベートネットワーク１００には、プライベートＩＰアドレス［ＩＰＬ１］を有する通信端末（宅内端末）１０が接続されている。プライベートネットワーク２００には、プライベートＩＰアドレス［ＩＰＬ２］を有する通信端末（宅内端末）２０が接続されている。

ルータ１１は、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであり、かつＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持ったルータである。ここで、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持ったルータ１１について、図２を用いて説明する。図２において、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持ったルータ１１は、通信端末１０が送信したパケットを中継する際に、中継するパケットの送信元ポート番号と同じポート番号を、ルータ１１の送信元ポート番号として割り当てることを特徴とする。

例えば、ルータ１１は、通信端末１０のポート番号［Ｐａ］から送信されたパケットを中継する際には、中継するパケットの送信元ポート番号として、ルータ１１のポート番号［Ｐａ］を割り当てる。また、ルータ１１は、通信端末１０のポート番号［Ｐｂ］から送信されたパケットを中継する際には、中継するパケットの送信元ポート番として、ルータ１１のポート番号［Ｐｂ］を割り当てる。また、ルータ１１は、通信端末１０のポート番号［Ｐｃ］から送信されたパケットを中継する際には、中継するパケットの送信元ポート番として、ルータ１１のポート番号［Ｐｃ］を割り当てる。一方、ルータ２１は、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴであり、かつＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていないルータである。

図３Ａは、通信端末１０の構成の一例を示すブロック図である。図３Ａにおいて、通信端末１０は、アドレス情報調査要求部１０１、アドレス情報受信部１０２、通信ポート決定部１０３、中継特性判断部１０４、中継情報送信部１０５、中継情報受信部１０６、通信制御部１０７、及び通信部１０８を備える。

アドレス情報調査要求部１０１は、自身が接続するルータ１１に割り当てられるポート番号を調査するメッセージ（ポート番号調査要求メッセージ）をサーバ３０に向けて送信する。アドレス情報受信部１０２は、ポート番号調査要求メッセージに対する応答として、ルータ１１に割り当てられるポート番号を含んだメッセージ（ポート番号調査応答メッセージ）をサーバ３０から受信する。中継特性判断部１０４は、受信したポート番号調査応答メッセージに基づいて、ルータ１１の中継特性を判断する。通信ポート決定部１０３は、ルータ１１の中継特性に基づいて、通信端末１０がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号を決定する。

中継情報送信部１０５は、ルータ１１のＩＰアドレスと、通信端末１０がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号とを含むメッセージ（ＩＰ／ポート通知メッセージ）を、サーバ３０に向けて送信する。中継情報受信部１０６は、通信端末２０が送信したＩＰ／ポート通知メッセージをサーバ３０から受信する。通信制御部１０７は、通信部１０８を制御して、通信端末２０とのＰ２Ｐ通信を行う。通信部１０８は、通信端末１０に関する全ての通信を行う。

なお、アドレス情報調査要求部１０１、アドレス情報受信部１０２、通信ポート決定部１０３、及び中継特性判断部１０４は、通信端末２０とのＰ２Ｐ通信に使用するアドレス情報（ＩＰアドレス及びポート番号）を決定するので、アドレス情報決定部と記してもよい。また、中継情報送信部１０５、及び中継情報受信部１０６は、決定したアドレス情報を通信端末２０との間で交換するので、アドレス情報交換部と記してもよい。

図３Ｂは、通信端末２０の構成の一例を示すブロック図である。図３Ｂにおいて、通信端末２０は、アドレス情報調査要求部２０１、アドレス情報受信部２０２、通信ポート決定部２０３、中継特性判断部２０４、中継情報送信部２０５、中継情報受信部２０６、通信制御部２０７、及び通信部２０８を備える。なお、通信端末２０の各構成は、上述した通信端末１０と同様であるため説明を省略する。

図３Ｃは、サーバ３０の構成の一例を示すブロック図である。図３Ｃにおいて、サーバ３０は、アドレス情報調査部３０１、アドレス情報送信部３０２、中継情報転送部３０３、及び通信部３０４を備える。

アドレス情報調査部３０１は、通信端末１０又は２０からポート番号調査要求メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス及び送信元ポート番号を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、アドレス情報調査部３０１が抜き出したＩＰアドレス及び送信元ポート番号を含んだメッセージ（ポート番号調査応答メッセージ）を通信端末１０又は２０に対して返信する。中継情報転送部３０３は、一方の通信端末から受信したＩＰ／ポート通知メッセージを、他方の通信端末に中継する。通信部３０４は、サーバ３０に関する全ての通信を行う。

図４は、本発明の一実施形態に係る通信システムがＰ２Ｐ通信路確立時に実行する動作を説明する図である。図４において、本発明の一実施形態に係る通信システムは、Ｐ２Ｐ通信路確立時に、ＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００、Ｓ２００）、Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）、及びＰ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）を実行する。

ＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００、Ｓ２００）は、通信端末１０及び通信端末２０が、サーバ３０と通信を行って、自身が接続されてルータ１１又はルータ２１の中継特性を調査し、Ｐ２Ｐ通信において互いにアクセス可能な通信ポートを決定する。具体的には、通信端末１０及び通信端末２０は、ルータ１１又はルータ２１の中継特性として、ＮＡＴの種類（例えば、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴ、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴなど）と、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っているかどうかを調査する。

Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）は、通信端末１０及び通信端末２０が、ＮＡＴ調査フェーズで決定した通信ポートをサーバ３０経由で互いに交換する。Ｐ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）は、通信端末１０及び通信端末２０が、Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズで交換した互いの通信ポートに向けてパケットを送信して、Ｐ２Ｐ通信路を確立する。

図５Ａは、通信端末１０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図５Ａを参照しながら、通信端末１０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００）について説明する。なお、図５Ａにおいて、各メッセージの下の（ＩＰＧ１、ＧＰ１１）等の記載は、各メッセージに含まれる送信元アドレス情報（送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号）を示している。

まず、通信端末１０において、アドレス情報調査要求部１０１は、通信端末１０のポート番号［ＬＰ１］から、サーバ３０のポート番号［ＳＰ０］に向けて、ポート番号調査要求１メッセージを送信する（ステップＳ１０１）。

サーバ３０において、アドレス情報調査部３０１は、通信部３０４を介して、ポート番号調査要求１メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号（すなわち、ルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］、及び送信元ポート番号［ＧＰ１１］）を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、抜き出したルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］、及び送信元ポート番号［ＧＰ１１］をポート番号調査応答１メッセージに含めて、通信端末１０に返信する（ステップＳ１０２）。

続いて、通信端末１０において、アドレス情報調査要求部１０１は、通信端末１０のポート番号［ＬＰ１］から、サーバ３０のポート番号［ＳＰ１］に向けて、ポート番号調査要求２メッセージを送信する（ステップＳ１０３）。

サーバ３０において、アドレス情報調査部３０１は、通信部３０４を介して、ポート番号調査要求２メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号（すなわち、ルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］、及び送信元ポート番号［ＧＰ１２］）を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、アドレス情報調査部３０１が抜き出したルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］、及び送信元ポート番号［ＧＰ１２］をポート番号調査応答２メッセージに含めて、通信端末１０に返信する（ステップＳ１０４）。

ここで、ステップＳ１０１及びＳ１０２において、通信端末１０が、同じポート番号［ＬＰ１］からサーバ３０の２つのポート番号［ＳＰ０、ＳＰ１］に対して、ポート番号調査要求メッセージを送信する理由を説明する。通信端末１０は、サーバ３０が受信した２つのポート番号調査要求メッセージに含まれるルータ１１の送信元ポート番号が等しい（すなわち、ＧＰ１１＝ＧＰ１２である）場合には、ルータ１１がＣｏｎｅ系（Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ、Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ、又はＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ）ＮＡＴであると判断できる。また、通信端末１０は、サーバ３０が受信した２つのポート番号調査要求メッセージに含まれる送信元ポート番号が異なる（すなわち、ＧＰ１１≠ＧＰ１２である）場合には、ルータ１１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであると判断できる。すなわち、通信端末１０は、同じポート番号［ＬＰ１］からサーバ３０の２つのポート番号［ＳＰ０、ＳＰ１］に対して、ポート番号調査要求メッセージを送信することで、ルータ１１のＮＡＴの種類を調査することができる。

なお、通信端末１０は、上述した以外の方法を用いても、ルータ１１のＮＡＴの種類を調査してもよい。例えば、通信端末１０は、異なるＩＰアドレスを持つ２つのサーバに対してルータ経由でパケットを送信し、そのときに割り当てられるルータのポート番号が等しいか、あるいは異なるかで、ルータのＮＡＴの種類を調査してもよい。

通信端末１０において、アドレス情報受信部１０２は、通信部１０８を介して、ポート番号調査応答１メッセージ、及びポート番号調査応答２メッセージを受信すると、中継特性判断部１０４に受信メッセージを渡す。中継特性判断部１０４は、ポート番号調査応答１メッセージに含まれるルータ１１のポート番号［ＧＰ１１］と、ポート番号調査要求１メッセージを送信したときの通信端末１０のポート番号［ＬＰ１］とが一致するかどうかをチェックする（ステップＳ１０５）。中継特性判断部１０４は、ルータ１１のポート番号［ＧＰ１１］と、通信端末１０のポート番号［ＬＰ１］とが一致する（すなわち、ＧＰ１１＝ＬＰ１である）場合には、ルータ１１のＮＡＴが、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていると判断する（ステップＳ１０６）。

さらに、通信端末１０において、中継特性判断部１０４は、アドレス情報受信部１０２が受信したポート番号調査応答１メッセージと、ポート番号調査応答２メッセージとに含まれるルータ１１のポート番号が一致するか否かをチェックする（ステップＳ１０７）。中継特性判断部１０４は、ルータ１１のポート番号が一致している場合には、ルータ１１がＣｏｎｅ系ＮＡＴであると判断し、ルータ１１のポート番号が一致していない場合には、ルータ１１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであると判断する（ステップＳ１０８）。

通信ポート決定部１０３は、中継特性判断部１０４が判断したルータ１１の中継特性に基づいて、通信端末１０がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号を決定する（ステップＳ１０９）。なお、Ｐ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ１０９）の詳細については後述する。

図５Ｂは、通信端末２０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ２００）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図５Ｂを参照しながら、通信端末２０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ２００）処理について説明する。

まず、通信端末２０において、アドレス情報調査要求部２０１は、通信端末２０のポート番号［ＬＰ２］から、サーバ３０のポート番号［ＳＰ０］に向けて、ポート番号調査１メッセージを送信する（ステップＳ２０１）。

サーバ３０において、アドレス情報調査部３０１は、通信部３０４を介して、ポート番号調査要求１メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号（すなわち、ルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］、及び送信元ポート番号［ＧＰ２１］）を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、アドレス情報調査部３０１が抜き出したルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］、及び送信元ポート番号［ＧＰ２１］をポート番号調査応答１メッセージに含めて、通信端末２０に返信する（ステップＳ２０２）。

通信端末２０において、アドレス情報調査要求部２０１は、通信端末２０のポート番号［ＬＰ２］から、サーバ３０のポート番号［ＳＰ１］に向けて、ポート番号調査要求２メッセージを送信する（ステップＳ２０３）。

サーバ３０において、アドレス情報調査部３０１は、通信部３０４を介して、ポート番号調査要求２メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号（すなわち、ルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］、及び送信元ポート番号［ＧＰ２２］）を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、アドレス情報調査部３０１が抜き出したルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］、及び送信元ポート番号［ＧＰ２２］をポート番号調査応答２メッセージに含めて、通信端末２０に返信する（ステップＳ２０４）。

ここで、ステップＳ２０１及びＳ２０２において、通信端末２０が、同じポート番号［ＬＰ２］からサーバ３０の２つのポート番号［ＳＰ０、ＳＰ１］に対して、ポート番号調査要求メッセージを送信する理由は、図５Ａを用いて通信端末１０に対して行った説明と同様である。

次に、通信端末２０において、アドレス情報受信部２０２は、通信部２０８を介して、ポート番号調査応答１メッセージ、及びポート番号調査応答２メッセージを受信すると、中継特性判断部２０２に受信メッセージを渡す。中継特性判断部２０４は、ポート番号調査応答１メッセージに含まれるルータ２１のポート番号［ＧＰ２１］と、ポート番号調査要求１メッセージを送信したときの通信端末２０のポート番号［ＬＰ２］とが一致するかどうかをチェックする（ステップＳ２０５）。中継特性判断部２０４は、ルータ２１のポート番号［ＧＰ２１］と、通信端末２０のポート番号［ＬＰ２］とが一致する（すなわち、ＧＰ２１＝ＬＰ２である）場合には、ルータ２１のＮＡＴが、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていると判断する（ステップＳ２０６）。

さらに、通信端末２０において、中継特性判断部２０４は、アドレス情報受信部２０２が受信したポート番号調査応答１メッセージと、ポート番号調査応答２メッセージとに含まれるルータ２１のポート番号が一致するか否かをチェックする（ステップＳ２０７）。中継特性判断部２０４は、ルータ２１のポート番号が一致している場合には、ルータ２１がＣｏｎｅ系ＮＡＴであると判断し、ルータ２１のポート番号が一致していない場合には、ルータ２１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであると判断する（ステップＳ２０８）。

通信ポート決定部２０３は、中継特性判断部２０４が判断したルータ２１の中継特性に基づいて、通信端末２０がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号を決定する（ステップＳ２０９）。

図５Ｃは、図５ＡにおけるＰ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ１０９）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図５Ｃを参照しながら、通信端末１０におけるＰ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ１０９）の詳細について説明する。

まず、通信端末１０において、通信ポート決定部１０３は、ルータ１１のＮＡＴがＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っているかどうかをチェックする（ステップＳ１０９１）。通信ポート決定部１０３は、ルータ１１のＮＡＴがＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていれば、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号を自由に選択する（ステップＳ１０９２）。なお、通信ポート決定部１０３は、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号として、ポート番号［ＧＰ１３］を選択したものとする。

ここで、ルータ１１のＮＡＴがＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、通信ポート決定部１０３がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号を自由に選択してもよい理由を説明する。ルータ１１がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っている場合、ルータ１１には、通信端末１０が開いたポート番号と同じポート番号が割り振られることになる。このため、通信端末１０は、次のＰ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）において、通信端末２０に通知するポート番号として、自身が開いたポート番号を通知すればよいことになる。このため、通信ポート決定部１０３は、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号を自由に選択することができる。

通信ポート決定部１０３は、ルータ１１のＮＡＴがＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなければ、ルータ１１がＣｏｎｅ系のＮＡＴであるかどうかをチェックする（ステップＳ１０９３）。通信ポート決定部１０３は、ルータ１１のＮＡＴがＣｏｎｅ系のＮＡＴであれば、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号として、ポート番号調査応答１メッセージ（ステップＳ１０２）で取得したルータ１１のポート番号を選択する（ステップＳ１０９４）。その理由は、ルータ１１がＣｏｎｅ系のＮＡＴである場合、ルータ１１が中継するメッセージの送信元ポート番号が同じであれば、ルータ１１には、常に同じポート番号が割り振られるからである。

一方、通信ポート決定部１０３は、ルータ１１がＣｏｎｅ系のＮＡＴでない（すなわち、ルータ１１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである）場合は、Ｐ２Ｐ通信時にルータ１１に割り当てられるポート番号を予測する必要がある。そのため、通信ポート決定部１０３は、ポート番号調査応答２メッセージで取得したルータ１１のポート番号［ＧＰ１２］と、ポート番号調査応答１で取得したルータ１１のポート番号［ＧＰ１１］との差分をαとすると、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号として［ＧＰ１２＋α］を選択する（ステップＳ１０９５）。

なお、図５ＢにおけるＰ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ２０９）も、図５Ｃと同様であるので説明を省略する。

また、本実施形態では、ルータ１１は、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであり、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであることを想定している。そのため、ルータ１１が割り当てるポート番号は、ＧＰ１１＝ＬＰ１であり、かつＧＰ１１＝ＧＰ１２である。また、本実施形態では、ルータ２１は、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなく、かつＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴであることを想定している。そのため、ルータ２１が割り当てるポート番号は、ＧＰ２１≠ＬＰ２であり、かつＧＰ２１＝ＧＰ２２である。以降、ルータ１１及びルータ２１が、これらのポート番号を割り当てるものとして説明する。

図６は、図４におけるＰ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図６を参照しながら、Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）の詳細について説明する。

通信端末１０において、中継情報送信部１０５は、ルータ１１のＩＰアドレスと、通信ポート決定部１０３が決定したポート番号とを含むＩＰ／ポート通知メッセージを、サーバ３０に向けて送信する（ステップＳ３０１）。本実施形態では、ルータ１１がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであるため、サーバ３０が受信するＩＰ／ポート通知メッセージには、ルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］と、ポート番号［ＧＰ１３］とが含まれる。

サーバ３０において、中継情報転送部３０３は、通信部３０４を介して、通信端末１０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージを、通信端末２０に中継する（ステップＳ３０２）。通信端末２０において、中継情報受信部２０６は、サーバ３０を介して、通信端末１０から送信されたＩＰ／ポート通知メッセージを受信する。

また、通信端末２０において、中継情報送信部２０５は、通信ポート決定部２０３が決定したポート番号をＩＰ／ポート通知メッセージとして、サーバ３０に対して送信する（ステップＳ３０３）。本実施形態では、ルータ２１がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴであり、かつＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでないため、ＩＰ／ポート通知メッセージには、ポート番号調査応答１メッセージで取得したルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］と、ポート番号［ＧＰ２１］とが含まれる。

サーバ３０において、中継情報転送部３０３は、通信部３０４を介して、通信端末２０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージを、通信端末１０に中継する（ステップＳ３０４）。通信端末１０において、中継情報受信部２０６は、サーバ３０を介して、通信端末２０から送信されたＩＰ／ポート通知メッセージを受信する。

図７は、図４におけるＰ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図７を参照しながら、Ｐ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）の詳細について説明する。

通信端末２０において、通信制御部２０７は、ステップＳ３０２で通信端末１０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージに含まれるアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求メッセージを送信する（ステップＳ４０１）。通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ２１によって、ルータ１１に中継される。このとき、ルータ２１のＮＡＴには、逆方向のパケットを中継する設定として、通信端末１０（すなわち、ルータ１１［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］）から、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］に届いたパケットを、通信端末２０［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に中継するための設定が行われる。

通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ２１を介して、ルータ１１によって受信される。しかし、ルータ１１のＮＡＴには、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］を介して、アドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に向けて送信されたパケットを、通信端末１０に中継するための設定が行われていない。このため、通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ１１によって破棄される。

一方、通信端末１０において、通信制御部１０７は、ステップＳ３０４で通信端末２０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージに含まれるアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求メッセージを送信する（ステップＳ４０２）。通信端末１０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ１１によって、ルータ２１に中継される。このとき、ルータ１１のＮＡＴには、逆方向のパケットを中継する設定として、通信端末２０（すなわち、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］）から、ルータ１１［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に届いたパケットを、通信端末２０［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に中継するための設定が行われる。

通信端末１０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ１１を介して、ルータ２１によって受信される。ここで、ルータ２１には、上述したように、宅内端末１１（すなわち、ルータ１１［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］）から、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］に届いたパケットを、通信端末２０［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に中継するための設定が行われている。このため、ルータ２１は、通信端末１０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージを通信端末２０に中継することができる。

また、通信端末２０において、通信制御部２０７は、通信端末１０からＰ２Ｐ開始要求メッセージを受信すると、ステップＳ３０２で通信端末１０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージに含まれるアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に向けて、再度Ｐ２Ｐ開始要求メッセージを送信する（ステップＳ４０３）。通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ２１によって、ルータ１１に中継される。ここで、ルータ１１には、上述したように、通信端末２０（すなわち、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］）から、ルータ１１［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に届いたパケットを、通信端末１０［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に中継するための設定が行われている。このため、ルータ１１は、通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージを通信端末１０に中継することができる。これによって、通信端末１０と通信端末２０との間でのＰ２Ｐ通信路が確立される。

以上のように本発明の一実施形態に係る通信端末１０は、サーバ３０との間で所定のメッセージを送受信し、送受信したメッセージに基づいてルータ１１の中継特性を調査する。通信端末１０は、ルータ１１の中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、他の通信端末２０とのＰ２Ｐ通信で使用する通信端末自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータが使用するアドレス情報として決定する。これによって、通信端末１０は、ルータ１１の中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであれば、サーバ１１を用いたルータ１１が使用するアドレス情報を決定するための手順を簡略化できる。

また、通信端末１０は、ルータ１１の中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであり、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に、ルータ１１が使用するポート番号を予測するための手順を省略することができる。故に、通信端末１０は、他の通信端末２０とのＰ２Ｐ通信路の確立時に、より短時間かつ少ないトラフィックで、高い接続性を実現することができる。

なお、図４において、ＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００、Ｓ２００）は、次に行われるＰ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）の前準備として、各端末が事前に行っておくものであり、必ずしも図４に示した方法で実施されなくてもよい。

また、一度Ｐ２Ｐ通信を行った端末間で、再びＰ２Ｐ通信を行う場合においては、前回調査したルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであれば、以降のＮＡＴ調査フェーズを省略してもよい。

また、図６においては、最初に通信端末１０がＩＰポート／ポート通知メッセージを送信しているが、図５Ａ及び図５Ｂに示すＰ２Ｐ通信ポートを決定するタイミングによっては、最初に通信端末１０がＩＰポート／ポート通知メッセージを送信する場合もあり、必ずしも図６に示す順序で処理が行われるわけではない。

また、図６において、通信端末１０及び通信端末２０は、ＩＰ／ポート通知メッセージで１つのＩＰ／ポートの組み合わせしか相手端末に通知していないが、複数のＩＰ／ポートの組合せを通知することによって、Ｐ２Ｐ通信路確立の接続性を高めてもよい。

また、図７においては、最初に通信端末２０がＰ２Ｐ通信開始要求メッセージを送信しているが、図６に示すＩＰ／ポート通知メッセージを受信するタイミングによっては、最初に通信端末１０がＰ２Ｐ通信開始要求メッセージを送信する場合もあり、必ずしも図７に示す順序で処理が行われるわけではない。

本発明の通信端末及び通信方法は、ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う場合等に有用である。

本発明は、通信端末及び通信方法に関し、より特定的には、ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う通信端末及び通信方法に関する。

ネットワーク全体で一意に決定され、一対一（ピア・ツー・ピア。以降Ｐ２Ｐと呼ぶ）の相互接続を可能とするＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスという。一方、グローバルＩＰアドレスではなく、特定の一部のネットワーク内だけで一意に決定され、他のネットワークとのＰ２Ｐ通信に使用できないＩＰアドレスをプライベートＩＰアドレスという。このようなプライベートＩＰアドレスによって構成されるネットワークを、プライベートネットワークという。

プライベートＩＰアドレスを有する通信端末が、外部のグローバルＩＰアドレスを有する通信端末と通信するには、プライベートネットワークと、外部のグローバルネットワークとの間に、ネットワークアドレス変換（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ、以降ＮＡＴと呼ぶ）、あるいはネットワークアドレスポート変換（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｐｏｒｔ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ、以降ＮＡＰＴと呼ぶ）機能を備えた通信端末（ルータ）を配置する方法が一般的である。ただし、以降の説明では、単にＮＡＴと記せば、このＮＡＴとＮＡＰＴの両方の概念を含むものとする。

ＮＡＴには複数の種類があることが知られている。ここで、図８を用いて、ＮＡＴの種類について説明する。図８（ａ）は、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴと呼ばれる種類のＮＡＴを示している。図８（ａ）を参照して、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴを備えたルータは、同じ宅内端末Ａのアドレス情報［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外へ向けて送信されるパケットに対しては、常にルータの同じポート番号［Ｐｂ］を割当てて外部のネットワークへ送信する。また、ルータは、外部のネットワークに接続された不特定の宅外端末Ｃ、Ｄから、アドレス情報［ＩＰｂ、Ｐｂ］に向けて送信されたパケットを、全て宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］に転送する。

図８（ｂ）は、Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴと呼ばれる種類のＮＡＴを示している。図８（ｂ）を参照して、Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴを備えたルータは、同じ宅内端末Ａのアドレス情報［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外へ向けて送信されるパケットに対しては、常にルータの同じポート番号［Ｐｂ］を割当てて外部のネットワークへ送信する。ただし、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴとは異なり、ルータは、宅内端末Ａがパケットを送信したことがある宅外端末ＣのＩＰアドレス［ＩＰｃ］から、アドレス情報［ＩＰｂ、Ｐｂ］に向けて送信されたパケットしか、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］への転送を行わない。この時、宅外端末Ｃのポート番号は何でも良い。

図８（ｃ）は、Ｐｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴと呼ばれる種類のＮＡＴを示している。図８（ｃ）を参照して、Ｐｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴを備えたルータは、同じ宅内端末Ａのアドレス情報［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外へ向けて送信されるパケットに対して、常にルータの同じポート番号［Ｐｂ］を割当てて外部のネットワークへ送信する。また、Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴとは異なり、ルータは、宅内端末Ａがパケットを送信したことがある宅外端末Ｃのポート番号［Ｐｃ１］から、アドレス情報［ＩＰｂ、Ｐｂ］に向けて送信されたパケットしか、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］への転送を行わない。この時、ルータは、同じ宅外端末Ｃから送信されたパケットでも、［Ｐｃ１］以外のポート番号（例えば［Ｐｃ２］）から送信されたパケットは全て破棄する。

図８（ｄ）は、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴと呼ばれる種類のＮＡＴを示している。図８（ｄ）を参照して、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴを備えたルータは、同じ宅内端末Ａのアドレス情報［ＩＰａ、Ｐａ］から特定の宅外端末のポート番号へ向けて送信されるパケットに対しては、ルータの特定のポート番号を割当てて外部のネットワークへ送信する。例えば、ルータは、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外端末Ｃ［ＩＰｃ、Ｐｃ］へ送信されるパケットに対しては、ルータのポート番号［Ｐｂ１］を割り当てる。また、ルータは、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］から宅外端末Ｄ［ＩＰｄ、Ｐｄ］へ送信されるパケットに対しては、ルータのポート番号［Ｐｂ２］を割り当てる。また、Ｐｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴと同様に、ルータは、宅内端末Ａがパケットを送信したことがある宅外端末のポート番号から送信されたパケットしか、宅内端末Ａ［ＩＰａ、Ｐａ］への転送を行わない。

これらのルータのＮＡＴ機能を利用することで、プライベートネットワーク内に存在する宅内端末は、プライベートＩＰアドレスを用いて、グローバルネットワーク上に存在する宅外端末との間で通信を行うことができる。

しかし、プライベートネットワークとグローバルネットワークとの間にＮＡＴ機能を持ったルータを配置するだけでは、プライベートＩＰアドレスを持った端末が、異なるプライベートネットワークに存在する端末との間でＰ２Ｐ通信を行うことができない。そこで、異なるプライベートネットワークに存在する端末同士が、ルータのＮＡＴを越えてＰ２Ｐ通信を実現する手法として、ＲＦＣ３４８９ には、ＳＴＵＮ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｔｒａｖｅｒｓａｌ ＵＤＰ ｔｈｒｏｕｇｈ ＮＡＴを用いた手法が開示されている。なお、以降の説明で使用される「パケット」は、全て「ＵＤＰパケット」を意味し、メッセージは、全てＵＤＰパケットによって送受信されるものとする。

図９は、ＳＴＵＮを用いた手法によってＰ２Ｐ通信を実現する場合の端末間のシーケンスを示す図である。ただし、図９に示すルータ１及びルータ２は、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴではないものとする。図９を参照して、端末１は、サーバに対してＩＰ／ポート登録要求を送信する（ステップＳ５０１）。サーバは、受信したパケットの送信元アドレス情報（すなわち、送信元ＩＰアドレス及び送信元ポート番号）を登録する（ステップＳ５０２）。ここで、サーバには、ルータ１のＮＡＴによって、端末１のアドレス情報［ＩＰＬ１、ＬＰ１］から、ルータ１のアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に変換された後のアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］が登録される。

同様に、端末２は、サーバに対してＩＰ／ポート登録要求を送信する（ステップＳ５０３）。サーバは、受信したパケットの送信元アドレス情報（すなわち、送信元ＩＰアドレス及び送信元ポート番号）を登録する（ステップＳ５０４）。ここで、サーバには、ルータ２のＮＡＴによって、端末２のアドレス情報［ＩＰＬ２、ＬＰ２］から、ルータ２のアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に変換された後のアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］が登録される。

次に、端末２は、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報を取得するために、ＩＰ／ポート取得要求をサーバに対して送信する（ステップＳ５０５）。サーバは、その応答として、ステップＳ５０２で登録したアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を設定したＩＰ／ポート取得応答を端末２に返す（ステップＳ５０６）。

端末２は、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を取得すれば、取得したアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ５０７）。ルータ２は、端末２が送信したＰ２Ｐ開始要求をルータ１に中継する。ここで、ルータ１がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴであれば、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始要求は、端末１へ転送され、端末１と端末２との間にＰ２Ｐ通信路が確立する。

一方、ルータ１がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴでなければ、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始要求は、ルータ１よって破棄され、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送されることはない。

ただし、ルータ２のＮＡＴには、端末２が送信したＰ２Ｐ開始要求を中継する際に、中継したＰ２Ｐ開始要求と逆方向のパケットを、端末２まで転送するための設定が行われる。すなわち、ルータ２のＮＡＴには、ルータ２がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、端末１からルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。また、ルータ２がＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合には、送信元ＩＰアドレス［ＩＰＧ１］から、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。また、ルータ２がＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合には、端末１からルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。

次に、端末１は、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報を取得するために、ＩＰ／ポート取得要求をサーバに対して送信する（ステップＳ５０８）。サーバは、その応答として、ステップＳ５０４で登録したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を設定したＩＰ／ポート取得応答を端末１に返す（ステップＳ５０９）。

端末１は、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を取得すれば、取得したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ５１０）。ルータ１は、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求をルータ２に中継する。ルータ２のＮＡＴには、上述したように、端末１からルータ１を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送する設定がある。そのため、ルータ２は、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求を端末２に転送することができる。

また、ルータ１のＮＡＴには、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求を中継する際に、中継したＰ２Ｐ開始要求と逆方向のパケットを、端末１まで転送するための設定が行われる。すなわち、ルータ１のＮＡＴには、ルータ１がＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、送信元ＩＰアドレス［ＩＰＧ２］から、ルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に届いたパケットを、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送するという設定が行われる。また、ルータ１がＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合には、端末２からルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を介して、ルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に届いたパケットを、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送するという設定が行われる。

Ｐ２Ｐ開始要求を受信した端末２は、端末１に対して、Ｐ２Ｐ開始応答を送信する（ステップＳ５１１）。このとき、ルータ１のＮＡＴには、上述したように、端末２からルータ２を介して、ルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に届いたパケットを端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送する設定がある。そのため、ルータ１は、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始応答を端末１に転送することができる。以上がルータ１及びルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴ以外の時におけるＳＴＵＮによるＰ２Ｐ通信路の確立手法である。

一方、端末１と端末２との間の経路に、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであるルータが存在する場合には、ＳＴＵＮによってＰ２Ｐ通信路を確立する上で以下のような問題が発生する。その問題を図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、ルータ１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に発生する問題を説明する図である。図１１は、ルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に発生する問題を説明する図である。

図１０を参照して、ステップＳ６０１〜Ｓ６０４は、図９におけるステップＳ５０１〜Ｓ５０４と同様の処理であるため説明を省略する。次に、端末２は、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報を取得するために、ＩＰ／ポート取得要求をサーバに対して送信する（ステップＳ６０５）。サーバは、その応答として、ステップＳ６０２で登録したアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を設定したＩＰ／ポート取得応答を端末２に返す（ステップＳ６０６）。

端末２は、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を取得すれば、取得したアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ６０７）。ルータ２は、端末２が送信したＰ２Ｐ開始要求をルータ１に中継する。ここでルータ１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであるため、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始要求のパケットは、ルータ１よって破棄され、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に転送されない。

ただし、ルータ２のＮＡＴには、端末２が送信したＰ２Ｐ開始要求を中継する際に、中継したＰ２Ｐ開始要求と逆方向のパケットを、端末２まで転送するための設定が行われる。すなわち、ルータ２のＮＡＴには、ルータ２がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、端末１からルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。また、ルータ２がＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、送信元ＩＰアドレス［ＩＰＧ１］から、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。また、ルータ２がＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合は、端末１からルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１］を介して、ルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に届いたパケットを、端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送するという設定が行われる。

次に、端末１は、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報を取得するために、ＩＰ／ポート取得要求をサーバに対して送信する（ステップＳ６０８）。サーバは、その応答として、ステップＳ６０４で登録したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を設定したＩＰ／ポート取得応答を端末１に返す（ステップＳ６０９）。

端末１は、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］を取得すれば、取得したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ６１０）。このとき、ルータ１は、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであるため、端末１から送信されたＰ２Ｐ開始要求に、［ＧＰ１］以外のポート番号（例えば、［ＧＰ３］）を割り当てることになる。

ここで、ルータ２がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴ、あるいはＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴである場合には、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求は、ルータ２によって端末２［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に転送され、端末１と端末２との間におけるＰ２Ｐ通信路が確立する。しかし、ルータ２がＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ ＮＡＴ、あるいはＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合には、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求は、ルータ２によって破棄され、端末２に転送されない。このため、端末１と端末２との間におけるＰ２Ｐ通信路の確立は失敗する。

なお、ルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴ（図１１参照）である場合も、同様の問題によって、Ｐ２Ｐ通信路の確立は失敗する。

このように、ルータ１またはルータ２のいずれかがＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合には、ＳＴＵＮによるＰ２Ｐ通信路確立の可能性は高いとは言い難い。そこで、このような問題を解決するために、従来、ルータ１及びルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合にも、Ｐ２Ｐ通信路の確立を成功させる手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は、従来の手法によるＰ２Ｐ通信路の確立手順を示すシーケンス図である。図１２を参照して、ステップＳ８０１〜Ｓ８０４は、図９におけるステップＳ５０１〜Ｓ５０４と同様の処理であるため説明を省略する。端末２は、端末１にＰ２Ｐ通信を要求するために、Ｐ２Ｐ通信要求をサーバに対して送信する（ステップＳ８０５）。このとき、端末２は、Ｐ２Ｐ通信要求で使用する送信元ポート番号を、ＩＰ／ポート取得要求で使用した送信元ポート番号［ＬＰ２］から［ＬＰ２＋ａ］に変更する。ａは、任意の整数である。

端末２が新しいポート番号［ＬＰ２＋ａ］を使う理由は、ルータ２に、Ｐ２Ｐ通信要求の送信元ポート番号として、新しい送信元ポート番号［ＧＰ２＋ｂ］を使わせるためである。ｂは、ルータ２におけるＮＡＴの不確定な増分値である。

Ｐ２Ｐ通信要求を受取ったサーバは、アドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２＋ｂ］を設定したＩＰ／ポート通知を端末１に送信する（ステップＳ８０６）。

ＩＰ／ポート通知を受取った端末１は、Ｐ２Ｐ通信を許可する場合は、サーバに対してＰ２Ｐ開始許可を送信する（ステップＳ８０７）。このとき、端末１は、Ｐ２Ｐ開始許可で使用する送信元ポート番号を、ＩＰ／ポート取得要求で使用した送信元ポート番号［ＬＰ１］から［ＬＰ１＋ｄ］に変更して送信する。端末１が［ＬＰ１＋ｄ］という新しいポート番号を使う理由は、ルータ１に、Ｐ２Ｐ通信許可の送信元ポート番号として、新しい送信元ポート番号［ＧＰ１＋ｄ］を使わせるためである。ｄは、任意の整数であり、ルータ１におけるＮＡＴの不確定な増分値である。

さらに、ＩＰ／ポート通知によって、端末２にアクセスするときに用いるアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２＋ｂ］を取得した端末１は、取得したアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２＋ｂ＋ｎ］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ８０８）。

なお、ステップＳ８０７で送信されるＰ２Ｐ通信許可と、ステップＳ８０８で送信されるＰ２Ｐ開始要求とは、極めて短時間内に連続で送信される。このため、ルータ１によって、Ｐ２Ｐ通信許可の送信元ポート番号が［ＬＰ１＋ｃ］から［ＧＰ１＋ｄ］に変換された場合、Ｐ２Ｐ開始要求の送信元ポート番号は、［ＬＰ１＋ｃ＋１］から［ＧＰ１＋ｄ＋１］に変換される。

また、ルータ１のＮＡＴには、端末１が送信したＰ２Ｐ開始要求を中継する際に、中継したＰ２Ｐ開始要求と逆方向のパケットを、端末１まで転送するための設定が行われる。すなわち、ルータ１のＮＡＴには、端末２からルータ２［ＩＰＧ２、ＧＰ２＋ｂ＋ｎ］を介して、ルータ１［ＩＰＧ１、ＧＰ１＋ｄ＋１］に届いたパケットを、端末１［ＩＰＬ１、ＬＰ１＋ｃ＋１］に転送するという設定が行われる。ここで、ｎは任意の整数値である。

サーバは、ステップＳ８０７で端末１が送信したＰ２Ｐ通信許可を受け取ると、端末２に対して、ルータ１のアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１＋ｄ］を設定したＩＰ／ポート取得応答を送信する（ステップＳ８０９）。

次に、端末２は、ＩＰ／ポート取得応答によって、端末１にアクセスするときに用いるアドレス情報（すなわち、ルータ１のアドレス情報）［ＩＰＧ１、ＧＰ１＋ｄ］を受取ったら、直ちに端末１へＰ２Ｐ開始要求を送信する（ステップＳ８１０）。このとき端末２は、ルータ１のポート番号［ＧＰ１＋ｄ＋１］に向けて、送信元ポート番号を［ＬＰ２＋ａ＋１］から１つずつ増加させながらｎ個のＰ２Ｐ開始要求を送信する。このＰ２Ｐ開始要求の送信元ポート番号は、ルータ２によって、［ＧＰ２＋ｂ＋ｍ］から［ＧＰ２＋ｂ＋ｍ＋ｎ−１］までのポート番号に変換される。

端末２から送信された複数のＰ２Ｐ開始要求のいずれかは、逆方向のパケットを端末１まで転送するルータ１の設定と一致するため、端末１まで転送される。Ｐ２Ｐ開始要求を受取った端末１は、その応答としてＰ２Ｐ開始応答を送信する（ステップＳ８１１）。これによって、端末１と端末２との間におけるＰ２Ｐ通信路が確立する。
特開２００４−１８０００３号公報

しかしながら、図１２に示した従来の手法においては、端末２は、端末１がステップＳ８０８でＰ２Ｐ開始要求を送信したポート番号を予測するために、ステップＳ８１０で複数のＰ２Ｐ開始要求を送信している。このために、Ｐ２Ｐ通信路の確立までの接続時間が遅延するという問題や、トラフィックが増大するという問題が発生していた。また、さらに、ルータ２の種類によっては、端末２から送信された複数のＰ２Ｐ開始要求に割り当てられるポート番号がランダムに変化する場合がある。このような場合、端末２から送信されたＰ２Ｐ開始要求には、順番にポート番号が割当てられないため、Ｐ２Ｐ通信路の接続性が悪くなるという問題が発生する可能性があった。

それ故に、本発明の目的は、他の通信端末との間でＰ２Ｐ通信路を確立するときに、短時間かつ少ないトラフィックで、高い接続性を実現する通信端末及び通信方法を提供することである。

本発明は、ルータによってグローバルネットワークと接続されたプライベートネットワーク上に存在し、ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う通信端末に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の通信端末は、アドレス情報決定部と、アドレス情報交換部と、通信制御部と、通信部とを備える。

アドレス情報決定部は、グローバルネットワーク上にあるサーバとの間で所定のメッセージを送受信することで、ルータの中継特性を調査して、他のネットワーク上の通信端末との一対一の相互接続に使用するルータのアドレス情報を決定する。アドレス情報交換部は、アドレス情報決定部によって決定されたルータのアドレス情報を、他のネットワーク上の通信端末との間で互いに交換する。通信制御部は、アドレス情報交換部で交換されたルータのアドレス情報に基づいて、他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を行う。通信部は、通信端末の全ての通信を行う。アドレス情報決定部は、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用する通信端末自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータのアドレス情報として決定する。

より特定的には、アドレス情報決定部は、アドレス情報調査要求部と、アドレス情報受信部と、中継特性判断部と、通信ポート決定部とを含む。アドレス情報調査要求部は、ルータを介して、サーバに所定のメッセージを送信することで、サーバにルータのアドレス情報を要求する。アドレス情報受信部は、要求に対する応答として、サーバからルータのアドレス情報を受信する。中継特性判断部は、アドレス情報受信部が受信したルータのアドレス情報に基づいて、ルータの中継特性を判断する。通信ポート決定部は、中継特性判断部が判断したルータの中継特性に基づいて、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用する通信端末自身のポート番号を決定する。

好ましくは、アドレス情報調査要求部は、通信端末の所定のポート番号から、サーバの第１のポート番号に向けて第１のポート番号調査要求メッセージと、サーバの第２のポート番号に向けて第２のポート番号調査要求メッセージとを連続して送信する。アドレス情報受信部は、サーバから、第１のポート番号調査要求メッセージに対する応答である第１のポート番号調査応答メッセージと、第２のポート番号調査要求メッセージに対する応答である第２のポート番号調査応答メッセージとを受信する。中継特性判断部は、アドレス情報受信部が受信した第１のポート番号調査応答メッセージと、第２のポート番号調査応答メッセージとに基づいて、ルータの中継特性を判断する。

第１のポート番号調査応答メッセージには、ルータのＩＰアドレスと、第１のポート番号調査要求メッセージをサーバに中継したときのルータの送信元ポート番号とが含まれる。第２のポート番号調査応答メッセージには、ルータのＩＰアドレスと、第２のポート番号調査要求メッセージをサーバ中継したときルータの送信元ポート番号とが含まれる。中継特性判断部は、第１のポート番号調査要求メッセージを送信した通信端末の所定のポート番号と、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号とが一致する場合に、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていると判断する。

中継特性判断部は、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号と、第２のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号とが一致する場合に、ルータの中継特性がＣｏｎｅ系のＮＡＴ機能を持っていると判断する。また、中継特性判断部は、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号と、第２のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号とが一致しない場合に、ルータの中継特性がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴの機能を持っていると判断する。

通信ポート決定部は、中継特性判断部によって、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなく、かつＣｏｎｅ系のＮＡＴ機能を持っていると判断された場合に、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号を、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用するポート番号として用いる。

通信ポート決定部は、中継特性判断部によって、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなく、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴの機能を持っていると判断された場合に、第２のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号と、第１のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号との差分を、第２のポート番号調査応答メッセージに含まれるルータの送信元ポート番号に加算したポート番号を、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用するポート番号として用いる。

より特定的には、アドレス情報交換部は、中継情報送信部と、中継情報受信部とを含む。中継情報送信部は、サーバを介して、他のネットワーク上の通信端末との一対一の相互接続に使用するルータのアドレス情報を設定したメッセージを、他のネットワーク上の通信端末に送信する。中継情報受信部は、サーバを介して、自通信端末と一対一の相互接続に使用するアドレス情報が設定されたメッセージを、他のネットワーク上の通信端末から受信する。

好ましくは、通信制御部は、通信部を介して、アドレス情報交換部によって交換されたアドレス情報宛てに、一対一の相互接続の開始を要求するメッセージを送信し、他のネットワーク上の通信端末から一対一の相互接続の開始を要求するメッセージを受信した場合に、他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を行う。

また、本発明は、ルータによってグローバルネットワークと接続されたプライベートネットワーク上に存在し、ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う通信端末が実行する通信方法にも向けられている。上記目的を達成するために、本発明の通信方法は、通信端末が、グローバルネットワーク上にあるサーバとの間で所定のメッセージを送受信することで、ルータの中継特性を調査し、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用するポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータのアドレス情報として決定し、決定されたルータのアドレス情報を、他のネットワーク上の通信端末との間で互いに交換し、交換されたアドレス情報に基づいて、他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を実施する。

以上のように、本発明の通信端末及び通信方法によれば、サーバとの間で所定のメッセージを送受信し、送受信したメッセージに基づいてルータの中継特性を調査し、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、他の通信端末とのＰ２Ｐ通信に使用する通信端末自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータのアドレス情報として決定する。これによって、本発明の通信端末及び通信方法は、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであれば、サーバを用いたルータが使用するアドレス情報を決定するための手順を簡略化することができる。

また、本発明の通信端末及び通信方法は、ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであり、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に、ルータが使用するポート番号を予測するための手順を省略することができる。故に、本発明の通信端末及び通信方法によれば、他の通信端末とのＰ２Ｐ通信路の確立時に、より短時間かつ少ないトラフィックで、高い接続性を実現することができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。図１において、グローバルネットワーク３００と、プライベートネットワーク１００とが、グローバルＩＰアドレス［ＩＰＧ１］を有するルータ１１を介して接続されている。また、グローバルネットワーク３００と、プライベートネットワーク２００とが、グローバルＩＰアドレス［ＩＰＧ２］を有するルータ２１を介して接続されている。グローバルネットワーク３００には、サーバ３０が接続されている。プライベートネットワーク１００には、プライベートＩＰアドレス［ＩＰＬ１］を有する通信端末（宅内端末）１０が接続されている。プライベートネットワーク２００には、プライベートＩＰアドレス［ＩＰＬ２］を有する通信端末（宅内端末）２０が接続されている。

ルータ１１は、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであり、かつＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持ったルータである。ここで、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持ったルータ１１について、図２を用いて説明する。図２において、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持ったルータ１１は、通信端末１０が送信したパケットを中継する際に、中継するパケットの送信元ポート番号と同じポート番号を、ルータ１１の送信元ポート番号として割り当てることを特徴とする。

例えば、ルータ１１は、通信端末１０のポート番号［Ｐａ］から送信されたパケットを中継する際には、中継するパケットの送信元ポート番号として、ルータ１１のポート番号［Ｐａ］を割り当てる。また、ルータ１１は、通信端末１０のポート番号［Ｐｂ］から送信されたパケットを中継する際には、中継するパケットの送信元ポート番として、ルータ１１のポート番号［Ｐｂ］を割り当てる。また、ルータ１１は、通信端末１０のポート番号［Ｐｃ］から送信されたパケットを中継する際には、中継するパケットの送信元ポート番として、ルータ１１のポート番号［Ｐｃ］を割り当てる。一方、ルータ２１は、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴであり、かつＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていないルータである。

図３Ａは、通信端末１０の構成の一例を示すブロック図である。図３Ａにおいて、通信端末１０は、アドレス情報調査要求部１０１、アドレス情報受信部１０２、通信ポート決定部１０３、中継特性判断部１０４、中継情報送信部１０５、中継情報受信部１０６、通信制御部１０７、及び通信部１０８を備える。

アドレス情報調査要求部１０１は、自身が接続するルータ１１に割り当てられるポート番号を調査するメッセージ（ポート番号調査要求メッセージ）をサーバ３０に向けて送信する。アドレス情報受信部１０２は、ポート番号調査要求メッセージに対する応答として、ルータ１１に割り当てられるポート番号を含んだメッセージ（ポート番号調査応答メッセージ）をサーバ３０から受信する。中継特性判断部１０４は、受信したポート番号調査応答メッセージに基づいて、ルータ１１の中継特性を判断する。通信ポート決定部１０３は、ルータ１１の中継特性に基づいて、通信端末１０がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号を決定する。

中継情報送信部１０５は、ルータ１１のＩＰアドレスと、通信端末１０がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号とを含むメッセージ（ＩＰ／ポート通知メッセージ）を、サーバ３０に向けて送信する。中継情報受信部１０６は、通信端末２０が送信したＩＰ／ポート通知メッセージをサーバ３０から受信する。通信制御部１０７は、通信部１０８を制御して、通信端末２０とのＰ２Ｐ通信を行う。通信部１０８は、通信端末１０に関する全ての通信を行う。

なお、アドレス情報調査要求部１０１、アドレス情報受信部１０２、通信ポート決定部１０３、及び中継特性判断部１０４は、通信端末２０とのＰ２Ｐ通信に使用するアドレス情報（ＩＰアドレス及びポート番号）を決定するので、アドレス情報決定部と記してもよい。また、中継情報送信部１０５、及び中継情報受信部１０６は、決定したアドレス情報を通信端末２０との間で交換するので、アドレス情報交換部と記してもよい。

図３Ｂは、通信端末２０の構成の一例を示すブロック図である。図３Ｂにおいて、通信端末２０は、アドレス情報調査要求部２０１、アドレス情報受信部２０２、通信ポート決定部２０３、中継特性判断部２０４、中継情報送信部２０５、中継情報受信部２０６、通信制御部２０７、及び通信部２０８を備える。なお、通信端末２０の各構成は、上述した通信端末１０と同様であるため説明を省略する。

図３Ｃは、サーバ３０の構成の一例を示すブロック図である。図３Ｃにおいて、サーバ３０は、アドレス情報調査部３０１、アドレス情報送信部３０２、中継情報転送部３０３、及び通信部３０４を備える。

アドレス情報調査部３０１は、通信端末１０又は２０からポート番号調査要求メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス及び送信元ポート番号を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、アドレス情報調査部３０１が抜き出したＩＰアドレス及び送信元ポート番号を含んだメッセージ（ポート番号調査応答メッセージ）を通信端末１０又は２０に対して返信する。中継情報転送部３０３は、一方の通信端末から受信したＩＰ／ポート通知メッセージを、他方の通信端末に中継する。通信部３０４は、サーバ３０に関する全ての通信を行う。

図４は、本発明の一実施形態に係る通信システムがＰ２Ｐ通信路確立時に実行する動作を説明する図である。図４において、本発明の一実施形態に係る通信システムは、Ｐ２Ｐ通信路確立時に、ＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００、Ｓ２００）、Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）、及びＰ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）を実行する。

ＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００、Ｓ２００）は、通信端末１０及び通信端末２０が、サーバ３０と通信を行って、自身が接続されてルータ１１又はルータ２１の中継特性を調査し、Ｐ２Ｐ通信において互いにアクセス可能な通信ポートを決定する。具体的には、通信端末１０及び通信端末２０は、ルータ１１又はルータ２１の中継特性として、ＮＡＴの種類（例えば、Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴ、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴなど）と、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っているかどうかを調査する。

Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）は、通信端末１０及び通信端末２０が、ＮＡＴ調査フェーズで決定した通信ポートをサーバ３０経由で互いに交換する。Ｐ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）は、通信端末１０及び通信端末２０が、Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズで交換した互いの通信ポートに向けてパケットを送信して、Ｐ２Ｐ通信路を確立する。

図５Ａは、通信端末１０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図５Ａを参照しながら、通信端末１０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００）について説明する。なお、図５Ａにおいて、各メッセージの下の（ＩＰＧ１、ＧＰ１１）等の記載は、各メッセージに含まれる送信元アドレス情報（送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号）を示している。

まず、通信端末１０において、アドレス情報調査要求部１０１は、通信端末１０のポート番号［ＬＰ１］から、サーバ３０のポート番号［ＳＰ０］に向けて、ポート番号調査要求１メッセージを送信する（ステップＳ１０１）。

サーバ３０において、アドレス情報調査部３０１は、通信部３０４を介して、ポート番号調査要求１メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号（すなわち、ルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］、及び送信元ポート番号［ＧＰ１１］）を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、抜き出したルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］、及び送信元ポート番号［ＧＰ１１］をポート番号調査応答１メッセージに含めて、通信端末１０に返信する（ステップＳ１０２）。

続いて、通信端末１０において、アドレス情報調査要求部１０１は、通信端末１０のポート番号［ＬＰ１］から、サーバ３０のポート番号［ＳＰ１］に向けて、ポート番号調査要求２メッセージを送信する（ステップＳ１０３）。

サーバ３０において、アドレス情報調査部３０１は、通信部３０４を介して、ポート番号調査要求２メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号（すなわち、ルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］、及び送信元ポート番号［ＧＰ１２］）を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、アドレス情報調査部３０１が抜き出したルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］、及び送信元ポート番号［ＧＰ１２］をポート番号調査応答２メッセージに含めて、通信端末１０に返信する（ステップＳ１０４）。

ここで、ステップＳ１０１及びＳ１０３において、通信端末１０が、同じポート番号［ＬＰ１］からサーバ３０の２つのポート番号［ＳＰ０、ＳＰ１］に対して、ポート番号調査要求メッセージを送信する理由を説明する。通信端末１０は、サーバ３０が受信した２つのポート番号調査要求メッセージに含まれるルータ１１の送信元ポート番号が等しい（すなわち、ＧＰ１１＝ＧＰ１２である）場合には、ルータ１１がＣｏｎｅ系（Ｆｕｌｌ Ｃｏｎｅ、Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ、又はＰｏｒｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ Ｃｏｎｅ）ＮＡＴであると判断できる。また、通信端末１０は、サーバ３０が受信した２つのポート番号調査要求メッセージに含まれる送信元ポート番号が異なる（すなわち、ＧＰ１１≠ＧＰ１２である）場合には、ルータ１１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであると判断できる。すなわち、通信端末１０は、同じポート番号［ＬＰ１］からサーバ３０の２つのポート番号［ＳＰ０、ＳＰ１］に対して、ポート番号調査要求メッセージを送信することで、ルータ１１のＮＡＴの種類を調査することができる。

なお、通信端末１０は、上述した以外の方法を用いても、ルータ１１のＮＡＴの種類を調査してもよい。例えば、通信端末１０は、異なるＩＰアドレスを持つ２つのサーバに対してルータ経由でパケットを送信し、そのときに割り当てられるルータのポート番号が等しいか、あるいは異なるかで、ルータのＮＡＴの種類を調査してもよい。

通信端末１０において、アドレス情報受信部１０２は、通信部１０８を介して、ポート番号調査応答１メッセージ、及びポート番号調査応答２メッセージを受信すると、中継特性判断部１０４に受信メッセージを渡す。中継特性判断部１０４は、ポート番号調査応答１メッセージに含まれるルータ１１のポート番号［ＧＰ１１］と、ポート番号調査要求１メッセージを送信したときの通信端末１０のポート番号［ＬＰ１］とが一致するかどうかをチェックする（ステップＳ１０５）。中継特性判断部１０４は、ルータ１１のポート番号［ＧＰ１１］と、通信端末１０のポート番号［ＬＰ１］とが一致する（すなわち、ＧＰ１１＝ＬＰ１である）場合には、ルータ１１のＮＡＴが、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていると判断する（ステップＳ１０６）。

さらに、通信端末１０において、中継特性判断部１０４は、アドレス情報受信部１０２が受信したポート番号調査応答１メッセージと、ポート番号調査応答２メッセージとに含まれるルータ１１のポート番号が一致するか否かをチェックする（ステップＳ１０７）。中継特性判断部１０４は、ルータ１１のポート番号が一致している場合には、ルータ１１がＣｏｎｅ系ＮＡＴであると判断し、ルータ１１のポート番号が一致していない場合には、ルータ１１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであると判断する（ステップＳ１０８）。

通信ポート決定部１０３は、中継特性判断部１０４が判断したルータ１１の中継特性に基づいて、通信端末１０がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号を決定する（ステップＳ１０９）。なお、Ｐ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ１０９）の詳細については後述する。

図５Ｂは、通信端末２０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ２００）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図５Ｂを参照しながら、通信端末２０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ２００）処理について説明する。

まず、通信端末２０において、アドレス情報調査要求部２０１は、通信端末２０のポート番号［ＬＰ２］から、サーバ３０のポート番号［ＳＰ０］に向けて、ポート番号調査要求１メッセージを送信する（ステップＳ２０１）。

サーバ３０において、アドレス情報調査部３０１は、通信部３０４を介して、ポート番号調査要求１メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号（すなわち、ルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］、及び送信元ポート番号［ＧＰ２１］）を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、アドレス情報調査部３０１が抜き出したルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］、及び送信元ポート番号［ＧＰ２１］をポート番号調査応答１メッセージに含めて、通信端末２０に返信する（ステップＳ２０２）。

通信端末２０において、アドレス情報調査要求部２０１は、通信端末２０のポート番号［ＬＰ２］から、サーバ３０のポート番号［ＳＰ１］に向けて、ポート番号調査要求２メッセージを送信する（ステップＳ２０３）。

サーバ３０において、アドレス情報調査部３０１は、通信部３０４を介して、ポート番号調査要求２メッセージを受信すると、受信メッセージ（受信パケットのヘッダ）から、送信元ＩＰアドレス、及び送信元ポート番号（すなわち、ルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］、及び送信元ポート番号［ＧＰ２２］）を抜き出す。アドレス情報送信部３０２は、アドレス情報調査部３０１が抜き出したルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］、及び送信元ポート番号［ＧＰ２２］をポート番号調査応答２メッセージに含めて、通信端末２０に返信する（ステップＳ２０４）。

ここで、ステップＳ２０１及びＳ２０３において、通信端末２０が、同じポート番号［ＬＰ２］からサーバ３０の２つのポート番号［ＳＰ０、ＳＰ１］に対して、ポート番号調査要求メッセージを送信する理由は、図５Ａを用いて通信端末１０に対して行った説明と同様である。

次に、通信端末２０において、アドレス情報受信部２０２は、通信部２０８を介して、ポート番号調査応答１メッセージ、及びポート番号調査応答２メッセージを受信すると、中継特性判断部２０４に受信メッセージを渡す。中継特性判断部２０４は、ポート番号調査応答１メッセージに含まれるルータ２１のポート番号［ＧＰ２１］と、ポート番号調査要求１メッセージを送信したときの通信端末２０のポート番号［ＬＰ２］とが一致するかどうかをチェックする（ステップＳ２０５）。中継特性判断部２０４は、ルータ２１のポート番号［ＧＰ２１］と、通信端末２０のポート番号［ＬＰ２］とが一致する（すなわち、ＧＰ２１＝ＬＰ２である）場合には、ルータ２１のＮＡＴが、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていると判断する（ステップＳ２０６）。

さらに、通信端末２０において、中継特性判断部２０４は、アドレス情報受信部２０２が受信したポート番号調査応答１メッセージと、ポート番号調査応答２メッセージとに含まれるルータ２１のポート番号が一致するか否かをチェックする（ステップＳ２０７）。中継特性判断部２０４は、ルータ２１のポート番号が一致している場合には、ルータ２１がＣｏｎｅ系ＮＡＴであると判断し、ルータ２１のポート番号が一致していない場合には、ルータ２１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであると判断する（ステップＳ２０８）。

通信ポート決定部２０３は、中継特性判断部２０４が判断したルータ２１の中継特性に基づいて、通信端末２０がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号を決定する（ステップＳ２０９）。

図５Ｃは、図５ＡにおけるＰ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ１０９）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図５Ｃを参照しながら、通信端末１０におけるＰ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ１０９）の詳細について説明する。

まず、通信端末１０において、通信ポート決定部１０３は、ルータ１１のＮＡＴがＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っているかどうかをチェックする（ステップＳ１０９１）。通信ポート決定部１０３は、ルータ１１のＮＡＴがＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っていれば、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号を自由に選択する（ステップＳ１０９２）。なお、通信ポート決定部１０３は、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号として、ポート番号［ＧＰ１３］を選択したものとする。

ここで、ルータ１１のＮＡＴがＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、通信ポート決定部１０３がＰ２Ｐ通信で使用するポート番号を自由に選択してもよい理由を説明する。ルータ１１がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持っている場合、ルータ１１には、通信端末１０が開いたポート番号と同じポート番号が割り振られることになる。このため、通信端末１０は、次のＰ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）において、通信端末２０に通知するポート番号として、自身が開いたポート番号を通知すればよいことになる。このため、通信ポート決定部１０３は、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号を自由に選択することができる。

通信ポート決定部１０３は、ルータ１１のＮＡＴがＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなければ、ルータ１１がＣｏｎｅ系のＮＡＴであるかどうかをチェックする（ステップＳ１０９３）。通信ポート決定部１０３は、ルータ１１のＮＡＴがＣｏｎｅ系のＮＡＴであれば、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号として、ポート番号調査応答１メッセージ（ステップＳ１０２）で取得したルータ１１のポート番号を選択する（ステップＳ１０９４）。その理由は、ルータ１１がＣｏｎｅ系のＮＡＴである場合、ルータ１１が中継するメッセージの送信元ポート番号が同じであれば、ルータ１１には、常に同じポート番号が割り振られるからである。

一方、通信ポート決定部１０３は、ルータ１１がＣｏｎｅ系のＮＡＴでない（すなわち、ルータ１１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである）場合は、Ｐ２Ｐ通信時にルータ１１に割り当てられるポート番号を予測する必要がある。そのため、通信ポート決定部１０３は、ポート番号調査応答２メッセージで取得したルータ１１のポート番号［ＧＰ１２］と、ポート番号調査応答１メッセージで取得したルータ１１のポート番号［ＧＰ１１］との差分をαとすると、Ｐ２Ｐ通信で使用するポート番号として［ＧＰ１２＋α］を選択する（ステップＳ１０９５）。

なお、図５ＢにおけるＰ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ２０９）も、図５Ｃと同様であるので説明を省略する。

また、本実施形態では、ルータ１１は、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであり、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴであることを想定している。そのため、ルータ１１が割り当てるポート番号は、ＧＰ１１＝ＬＰ１であり、かつＧＰ１１＝ＧＰ１２である。また、本実施形態では、ルータ２１は、Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなく、かつＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴであることを想定している。そのため、ルータ２１が割り当てるポート番号は、ＧＰ２１≠ＬＰ２であり、かつＧＰ２１＝ＧＰ２２である。以降、ルータ１１及びルータ２１が、これらのポート番号を割り当てるものとして説明する。

図６は、図４におけるＰ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図６を参照しながら、Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）の詳細について説明する。

通信端末１０において、中継情報送信部１０５は、ルータ１１のＩＰアドレスと、通信ポート決定部１０３が決定したポート番号とを含むＩＰ／ポート通知メッセージを、サーバ３０に向けて送信する（ステップＳ３０１）。本実施形態では、ルータ１１がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであるため、サーバ３０が受信するＩＰ／ポート通知メッセージには、ルータ１１のＩＰアドレス［ＩＰＧ１］と、ポート番号［ＧＰ１３］とが含まれる。

サーバ３０において、中継情報転送部３０３は、通信部３０４を介して、通信端末１０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージを、通信端末２０に中継する（ステップＳ３０２）。通信端末２０において、中継情報受信部２０６は、サーバ３０を介して、通信端末１０から送信されたＩＰ／ポート通知メッセージを受信する。

また、通信端末２０において、中継情報送信部２０５は、通信ポート決定部２０３が決定したポート番号をＩＰ／ポート通知メッセージとして、サーバ３０に対して送信する（ステップＳ３０３）。本実施形態では、ルータ２１がＦｕｌｌ Ｃｏｎｅ ＮＡＴであり、かつＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでないため、ＩＰ／ポート通知メッセージには、ポート番号調査応答１メッセージで取得したルータ２１のＩＰアドレス［ＩＰＧ２］と、ポート番号［ＧＰ２１］とが含まれる。

サーバ３０において、中継情報転送部３０３は、通信部３０４を介して、通信端末２０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージを、通信端末１０に中継する（ステップＳ３０４）。通信端末１０において、中継情報受信部２０６は、サーバ３０を介して、通信端末２０から送信されたＩＰ／ポート通知メッセージを受信する。

図７は、図４におけるＰ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）の詳細な動作を示すフローチャートである。以下、図７を参照しながら、Ｐ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）の詳細について説明する。

通信端末２０において、通信制御部２０７は、ステップＳ３０２で通信端末１０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージに含まれるアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求メッセージを送信する（ステップＳ４０１）。通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ２１によって、ルータ１１に中継される。このとき、ルータ２１のＮＡＴには、逆方向のパケットを中継する設定として、通信端末１０（すなわち、ルータ１１［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］）から、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］に届いたパケットを、通信端末２０［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に中継するための設定が行われる。

通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ２１を介して、ルータ１１によって受信される。しかし、ルータ１１のＮＡＴには、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］を介して、アドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に向けて送信されたパケットを、通信端末１０に中継するための設定が行われていない。このため、通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ１１によって破棄される。

一方、通信端末１０において、通信制御部１０７は、ステップＳ３０４で通信端末２０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージに含まれるアドレス情報［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］に向けて、Ｐ２Ｐ開始要求メッセージを送信する（ステップＳ４０２）。通信端末１０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ１１によって、ルータ２１に中継される。このとき、ルータ１１のＮＡＴには、逆方向のパケットを中継する設定として、通信端末２０（すなわち、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］）から、ルータ１１［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に届いたパケットを、通信端末１０［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に中継するための設定が行われる。

通信端末１０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ１１を介して、ルータ２１によって受信される。ここで、ルータ２１には、上述したように、宅内端末１１（すなわち、ルータ１１［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］）から、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］に届いたパケットを、通信端末２０［ＩＰＬ２、ＬＰ２］に中継するための設定が行われている。このため、ルータ２１は、通信端末１０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージを通信端末２０に中継することができる。

また、通信端末２０において、通信制御部２０７は、通信端末１０からＰ２Ｐ開始要求メッセージを受信すると、ステップＳ３０２で通信端末１０から受信したＩＰ／ポート通知メッセージに含まれるアドレス情報［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に向けて、再度Ｐ２Ｐ開始要求メッセージを送信する（ステップＳ４０３）。通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージは、ルータ２１によって、ルータ１１に中継される。ここで、ルータ１１には、上述したように、通信端末２０（すなわち、ルータ２１［ＩＰＧ２、ＧＰ２１］）から、ルータ１１［ＩＰＧ１、ＧＰ１３］に届いたパケットを、通信端末１０［ＩＰＬ１、ＬＰ１］に中継するための設定が行われている。このため、ルータ１１は、通信端末２０から送信されたＰ２Ｐ開始要求メッセージを通信端末１０に中継することができる。これによって、通信端末１０と通信端末２０との間でのＰ２Ｐ通信路が確立される。

以上のように本発明の一実施形態に係る通信端末１０は、サーバ３０との間で所定のメッセージを送受信し、送受信したメッセージに基づいてルータ１１の中継特性を調査する。通信端末１０は、ルータ１１の中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、他の通信端末２０とのＰ２Ｐ通信で使用する通信端末自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、ルータが使用するアドレス情報として決定する。これによって、通信端末１０は、ルータ１１の中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであれば、サーバ３０を用いたルータ１１が使用するアドレス情報を決定するための手順を簡略化できる。

また、通信端末１０は、ルータ１１の中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであり、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に、ルータ１１が使用するポート番号を予測するための手順を省略することができる。故に、通信端末１０は、他の通信端末２０とのＰ２Ｐ通信路の確立時に、より短時間かつ少ないトラフィックで、高い接続性を実現することができる。

なお、図４において、ＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００、Ｓ２００）は、次に行われるＰ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）の前準備として、各端末が事前に行っておくものであり、必ずしも図４に示した方法で実施されなくてもよい。

また、一度Ｐ２Ｐ通信を行った端末間で、再びＰ２Ｐ通信を行う場合においては、前回調査したルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであれば、以降のＮＡＴ調査フェーズを省略してもよい。

また、図６においては、最初に通信端末１０がＩＰ／ポート通知メッセージを送信しているが、図５Ａ及び図５Ｂに示すＰ２Ｐ通信ポートを決定するタイミングによっては、最初に通信端末２０がＩＰ／ポート通知メッセージを送信する場合もあり、必ずしも図６に示す順序で処理が行われるわけではない。

また、図６において、通信端末１０及び通信端末２０は、ＩＰ／ポート通知メッセージで１つのＩＰ／ポートの組み合わせしか相手端末に通知していないが、複数のＩＰ／ポートの組合せを通知することによって、Ｐ２Ｐ通信路確立の接続性を高めてもよい。

また、図７においては、最初に通信端末２０がＰ２Ｐ通信開始要求メッセージを送信しているが、図６に示すＩＰ／ポート通知メッセージを受信するタイミングによっては、最初に通信端末１０がＰ２Ｐ通信開始要求メッセージを送信する場合もあり、必ずしも図７に示す順序で処理が行われるわけではない。

本発明の通信端末及び通信方法は、ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う場合等に有用である。

本発明の一実施形態に係る通信システムのネットワーク構成の一例を示す図 Ｐｏｒｔ Ｒｅｕｓｅの性質を持ったルータ１１を説明する図 通信端末１０の構成の一例を示すブロック図 通信端末２０の構成の一例を示すブロック図 サーバ３０の構成の一例を示すブロック図 本発明の一実施形態に係る通信システムにおけるＰ２Ｐ通信路確立時の動作を説明する図 通信端末１０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ１００）の詳細な動作を示すフローチャート 通信端末２０におけるＮＡＴ調査フェーズ（ステップＳ２００）の詳細な動作を示すフローチャート Ｐ２Ｐ通信ポート決定処理（ステップＳ１０９）の詳細な動作を示すフローチャート Ｐ２Ｐ通信ポート交換フェーズ（ステップＳ３００）の詳細な動作を示すフローチャート Ｐ２Ｐ通信路確立フェーズ（ステップＳ４００）の詳細な動作を示すフローチャート ＮＡＴの種類について説明する図 ＳＴＵＮを用いた手法によってＰ２Ｐ通信を実現する場合の端末間のシーケンスを示す図 ルータ１がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に発生する問題を説明する図 ルータ２がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴである場合に発生する問題を説明する図 特許文献１に開示されている従来の手法によるＰ２Ｐ通信路の確立手順を示すシーケンス図

符号の説明

１０、２０ 通信端末（宅内端末）
１１、２１ ルータ
３０ サーバ
１００、２００ プライベートネットワーク
３００ グローバルネットワーク
１０１、２０１ アドレス情報調査要求部
１０２、２０２ アドレス情報受信部
１０３、２０３ 通信ポート決定部
１０４、２０４ 中継特性判断部
１０５、２０５ 中継情報送信部
１０６、２０６ 中継情報受信部
３０１ アドレス情報調査部
３０２ アドレス情報送信部
３０３ 中継情報転送部
３０４ 通信部

Claims (10)

1. ルータによってグローバルネットワークと接続されたプライベートネットワーク上に存在し、前記ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う通信端末であって、
   前記グローバルネットワーク上にあるサーバとの間で所定のメッセージを送受信することで、前記ルータの中継特性を調査して、前記他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用する前記ルータのアドレス情報を決定するアドレス情報決定部と、
   前記アドレス情報決定部によって決定された前記ルータのアドレス情報を、前記他のネットワーク上の通信端末との間で互いに交換するアドレス情報交換部と、
   前記アドレス情報交換部で交換された前記ルータのアドレス情報に基づいて、前記他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を行う通信制御部と、
   前記通信端末の全ての通信を行う通信部とを備え、
   前記アドレス情報決定部は、前記ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、前記他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用する前記通信端末自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、前記ルータのアドレス情報として決定する、通信端末。
2. 前記アドレス情報決定部は、
   前記ルータを介して、前記サーバに所定のメッセージを送信することで、前記ルータのアドレス情報を要求するアドレス情報要求部と、
   前記要求に対する応答として、前記サーバから前記ルータのアドレス情報を受信するアドレス情報受信部と、
   前記アドレス情報受信部が受信した前記ルータのアドレス情報に基づいて、前記ルータの中継特性を判断する中継特性判断部と、
   前記中継特性判断部が判断した前記ルータの中継特性に基づいて、前記他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用する前記通信端末自身のポート番号を決定するポート番号決定部とを含む、請求項１に記載の通信端末。
3. 前記アドレス情報調査要求部は、前記通信端末の所定のポート番号から、前記サーバの第１のポート番号に向けて第１のポート番号調査要求メッセージと、前記サーバの第２のポート番号に向けて第２のポート番号調査要求メッセージとを連続して送信し、
   前記アドレス情報受信部は、前記サーバから、前記第１のポート番号調査要求メッセージに対する応答である第１のポート番号調査応答メッセージと、前記第２のポート番号調査要求メッセージに対する応答である第２のポート番号調査応答メッセージとを受信し、
   前記中継特性判断部は、前記アドレス情報受信部が受信した前記第１のポート番号調査応答メッセージと、前記第２のポート番号調査応答メッセージとに基づいて、前記ルータの中継特性を判断する、請求項２に記載の通信端末。
4. 前記第１のポート番号調査応答メッセージには、前記ルータのＩＰアドレスと、前記第１のポート番号調査要求メッセージを前記サーバに中継したときの前記ルータの送信元ポート番号とが含まれており、
   前記第２のポート番号調査応答メッセージには、前記ルータのＩＰアドレスと、前記第２のポート番号調査要求メッセージを前記サーバ中継したとき前記ルータの送信元ポート番号とが含まれており、
   前記中継特性判断部は、前記第１のポート番号調査要求メッセージを送信したときの通信端末のポート番号と、前記第１のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号とが一致する場合に、前記ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅであると判断する、請求項３に記載の通信端末。
5. 前記中継特性判断部は、
   前記第１のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号と、前記第２のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号とが一致する場合に、前記ルータの中継特性がＣｏｎｅ系のＮＡＴ機能を持っていると判断し、
   前記第１のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号と、前記第２のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号とが一致しない場合に、前記ルータの中継特性がＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴ機能を持っていると判断する、請求項４に記載の通信端末。
6. 前記通信ポート決定部は、前記中継特性判断部によって、前記ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなく、かつＣｏｎｅ系のＮＡＴ機能を持っていると判断された場合に、前記第１のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号を、前記他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用するポート番号として用いる、請求項５に記載の通信端末。
7. 前記通信ポート決定部は、前記中継特性判断部によって、前記ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅでなく、かつＳｙｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴの機能を持っていると判断された場合に、前記第２のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号と、前記第１のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号との差分を、前記第２のポート番号調査応答メッセージに含まれる前記ルータの送信元ポート番号に加算したポート番号を、前記他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用するポート番号として用いる、請求項５に記載の通信端末。
8. 前記アドレス情報交換部は、
   前記サーバを介して、前記他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続に使用する前記ルータのアドレス情報を設定したメッセージを、前記他のネットワーク上の通信端末に送信する中継情報送信部と、
   前記サーバを介して、自通信端末と一対一の相互接続に使用するアドレス情報が設定されたメッセージを、前記他のネットワーク上の通信端末から受信する中継情報送信部とを含む、請求項１に記載の通信端末。
9. 前記通信制御部は、前記通信部を介して、前記アドレス情報交換部によって交換されたアドレス情報宛てに、一対一の相互接続の開始を要求するメッセージを送信し、前記他のネットワーク上の通信端末から一対一の相互接続の開始を要求するメッセージを受信した場合に、前記他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を行う、請求項１に記載の通信端末。
10. ルータによってグローバルネットワークと接続されたプライベートネットワーク上に存在し、前記ルータを介して他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続を行う通信端末が実行する通信方法であって、
    前記グローバルネットワーク上にあるサーバとの間で所定のメッセージを送受信することで前記ルータの中継特性を調査し、
    前記ルータの中継特性がＰｏｒｔ Ｒｅｕｓｅである場合に、前記他のネットワーク上の通信端末と一対一の相互接続で使用する前記通信端末自身のポート番号を少なくとも含むアドレス情報を、前記ルータのアドレス情報として決定し、
    前記決定されたルータのアドレス情報を、前記他のネットワーク上の通信端末との間で互いに交換し、
    前記交換されたアドレス情報に基づいて、前記他のネットワーク上の通信端末との間で一対一の相互接続を行う、通信方法。

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