インスタント・メッセンジャ、VoIP、IPテレビ電話の仕組み

共通科目情報処理（上級）、インターネットの仕組み、2006年02月28日

                                       電子・情報工学系
                                       新城 靖
                                       <yas@is.tsukuba.ac.jp>

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■最終発表(2)

■今日の重要な話

セッション確立
実時間

■インスタント・メッセンジャ

２人のユーザ間で短いテキスト（文字からだけなるデータ）を、即座に交換するためのしくみ。

電子メールと異なり、通信相手がネットワークを利用している必要がある。所在確認にも使える。

歴史

メインフレームにも存在。１台のコンピュータ内でのみ利用可能。ユーザは、電話回線で文字端末を使って中央のコンピュータに接続して使う。
Unix write コマンド。１台のコンピュータ内でのみ利用可能。書き込みが許可されている相手の端末に有無を言わさずメッセージを書き込む。 mesg コマンドで書き込み許可拒否を制御。
1983年 BSD Unix talk。TCP/IP 上で動作。「talk who@hostname」の形式で利用する。
phone (Unix用)。複数人でも使える talk 。
1996年 ICQ (Mirabilis社)
AOL Instant Messenger, MSN Messenger, Yahoo! Messenger, iChat
1999年 Jabber/XMPP。
2003年 Skype (電話)
2005年 Google Talk

◆メッセージの配送

テキストの場合、中央のサーバを経由するものが多い。サーバに対してユーザ登録が必要になる。

図? サーバを経由したメッセージの送受信

接続の時には、サーバを利用して、相手を探すが、実際のメッセージの交換は、サーバを介さず、クライアント間で直接行われる方法も考えられる。 (「直接」といってもルータは存在する。)

図? クライアント間で直接メッセージのやりとり

◆プライベートIPアドレス

IP アドレスのうち、決してインターネットでは使わないと約束されている領域がある。

10.0.0.0 - 10.255.255.255
172.16.0.0 - 172.31.255.255
192.168.0.0 - 192.168.255.255

この部分は、インターネットに接続しない機器を、組織内で接続するために使ってもよい。

プライベートではない、普通のアドレスは、グローバル IP アドレスと呼ぶことがある。

◆NAT

ルータで、IP アドレスやポート番号を変換することがある。

NAT(Network Address Translation)
NAPT(Network Address Port Translation)
IP Masquerade

変換する目的には、次のようなもがある。

プライベート IP アドレスを持つ機器をインターネットに接続する。
グローバル IP アドレスを節約する。たとえば、複数のパソコンには、それぞれ重複しないようにプライベート IP アドレスを割り当てる。ルータでは、それら複数のプライベート IP アドレスを１個のグローバル IP アドレスに変換する。
「方向」を考えながら変換することで、セキュリティを高める。たとえば、内部から外部への TCP/IP の接続を許し、外部から内部への接続を許さないように設定すれば、内部のパソコンはインターネット上の Web ページにアクセスできるが、外部から内部のパソコンに接続して攻撃することは防げる。
IP アドレスを変更する時に一時的に使う。
内部的には複数台で構成しているコンピュータを外からは１台に見せかける。

図? ルータにおけるアドレス変換

異なる場所にあるプライベート・アドレスを持つパソコンの間では、一般的に、直接通信を行うことができない。インスタント・メッセンジャの場合、グローバル・アドレスを持つサーバを経由させることで、プライベート・アドレスを持つパソコン間での通信を可能にしている。

◆Microsoft Passport

もともとは、シングルサインオンを実現するための認証システム。ユーザ名とパスワードを集中管理する。一度あるサイトに接続する時に認証を済ませたら、別の提携サイトに接続する時には認証を省略できる。

MSN Messenger や Windows Messenger で、通信相手を識別するために使われている。 Hotmail にアカウントを登録すると自動的に使われる。（その他にはそれほど普及していない。）

◆Yahoo!Messenger

日米で類似のクライアント・プログラムを利用している。日米でユーザ登録が違うので、直接接続できない。

◆AIM (AOL Instant Messenger)

MacOSX iChat AV とも相互接続できる。英語版のクライアントは、動画像での対話もできる。

◆Jabber

オープンソースのインスタント・メッセンジャのサーバとクライアント。通信プロトコルとしては、 XMPP (The Extensible Messaging and Presence Protocol) という XML ベースのものを使っている。IETF で標準化されて、 RFC 3920 としてまとめられた。

Yahoo!Messenger, MSN Messenger, AOL Instant Messenger と、サーバを通じて相互接続できる機能がある。

http://www.jabber.org/

Jabberクライアント

◆インスタント・メッセンジャの機能

テキストメッセージの１対１の送受信（基本）
テキストメッセージのグループ通信（会議室、チャットルーム）
ファイルの送受信
音声、動画像での通信。
コンタクト（通信相手）の管理、ユーザの検索

◆IRC(Internet Relay Chat)

IRC (Internet Relay Chat) は、文字による遠隔会議のプログラムある。ある参加者が打ち込んだメッセージは、即座に他の行単位で参加している人全員に送られる（ネットワーク・ニュースでは、１つの文書単位で、遅延がある）。

IRCの参加者は、何種類かのプログラムを使って近くのサーバ・プログラムに接続して、メッセージを送受信する。サーバ・プログラムは、他のサーバ・プログラムとの間でメッセージの交換する。結果として世界中の、地理的に離れている参加者の間でメッセージの交換することができる。

IRC のサーバには、世界規模のものもあれば、日本国内のもの、組織内のものがある。１つの IRC のサーバでも、複数の会議室があり、この会議室のことを IRC では、チャネル(channel) (チャンネル、チャンネル）と呼んでいる。

■VoIP(Voice over IP)

VoIP そのものの意味は、 TCP/IP による通信ネットワーク上で音声データを送受信すること。単に音声データのファイルをコピーするのではなく、実時間（リアルタイム）での対話（電話）を指すことが多い。

実時間（専門用語）とは、「（ほぼ同時に感じるくらい）速い」という意味ではなく、ある時間内に仕事を完了させることを保証するという意味。

TCP/IP のネットワークは、実時間で音声を流すのには適していない。

◆Best Effort

TCP/IP のネットワークは、Best Effort のネットワークである。

データを送信したとしても、途中で失われることがある。その場合、TCP では再送して回復を試みるが、必ず送り届けられる保証はない。 (UDP では、自動的には再送はされない。) 時間切れで遅れなかったと報告されても、実際には送られていたということもある。
利用可能な通信帯域（あるいは、通信速度）が、変動する。混んでくると、データが失われないまでも、帯域が狭くなる（速度が遅くなる）。

Best Effort に対して、予約ができるネットワークもある。