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連載：5分でネットがわかるシリーズ（5）
通話網を脅かすSkypeの仕組み、
分かりやすく解剖！

江原顕雄
2006/10/19

3. どんな場面でも接続をするよ！

●ファイアウォールとNATが大きな壁

　外部インターネットと内部のネットワークの間に立ち、双方向の通信をチェックするセキュリティの番人「ファイアウォール」。通常のPtoPシステムだと、ファイアウォールの内部でSkypeを使用する際は、外部からのアクセスをファイアウォールがブロックしてしまいます。もう1つの障害はグローバルIPとローカルアドレスを変換するNAT（Network Address Translation）です。NATというより家庭用のルータといった方がピンと来るかもしれません。外部から見たIPと内部のIPが違うわけですから、PtoPで接続する際の大きな障壁となります

　さてこの大きな2つの壁をSkypeはどのように越えるのか？ Skypeは3つの方法を使ってこれらの問題を解決します。

図3-1　ファイアウォールを使っているネットワークは接続が難しい 外部・内部のアクセスをコントロールするファイアウォール。当然許可されていない、外部からのアクセスはブロックされてしまう

図3-2　NATを使っているネットワークは接続が難しい 内部からのアクセスはポート番号を使って、どのローカルアドレスからのアクセスか判別している。が、外部からのアクセスの場合、どのローカルアドレスに対してアクセスを求めているか分からない

●解決法1　スーパーノードが代理で通知

　PtoPは1対1で接続をしてサービスを展開するものですが、1対1でコネクトができない場合は、先ほど説明したクライアントのリーダー格「スーパーノード」を使って解決します。

　外部からのアクセスを遮断しているファイアウォールでも内部からの外部へのアクセスを許可するパターンが多々あります。外部にいるSkypeクライアントAkiraから内部のBabaにアクセスする場合、ファイアウォールが邪魔して1対1で接続ができません。そこで、Babaと常に接続をしているスーパーノードに「Babaさんと通話がしたい」とAkiraがメッセージを送ります。スーパーノードはその旨をBabaに伝え、Babaは内部から外部のAkiraに接続要求を行い、見事に1対1で接続をするのです。

図3-3　解決法1 スーパーノードが代理で通知

●解決法2　双方向で同時に接続要求

　先ほど挙げた例は「片方がファイアウォール（NAT）、片方は行き来自由」というパターンでしたが、両方ともファイアウォールで内部からアクセスは可能だが、外部からのアクセスは不可という場合を考えてみましょう。解決法1では、相手からの接続要求をファイアウォールやNATがけってしまいます。

　ここでもスーパーノードに助けてもらいます。それぞれファイアウォール・NATの内側にいるクライアントでもスーパーノードとは接続をしています。クライアントAkiraとBabaが接続を試みるとき、それぞれ同じスーパーノードに接続をし、スーパーノードに発信のタイミング管理をしてもらいながら、Akira・Bagaが同時に「AkiraからBabaに接続したい」「BabaからAkiraに接続したい」とそれぞれ接続のパケットを送ります。

　ファイアウォールやNATは「内部のAkiraから外部のBabaに接続要求を出したのだから、Babaのパケットは通過させなくては！」と判断し（Baba側も同じ）、それぞれの接続要求がファイアウォールやNATを越えて互いに接続をするのです。この技術は「UDPホールパンチング」と呼ばれています。仕組みもすごいですが、名前もなかなか強烈ですね。

図3-4 解決法2　双方向で同時に接続要求 上の例のようにお互いにファイアウォールやNATを使っている場合にはうまく接続ができない。そこで、同時にパケットをだすことでファイアウォールを相手からの返信のように装い、通過させてしまう

●解決法3　スーパーノードで完全中継

　解決法1、2でもどうしても接続がうまくいかない場面もあります。そういう場合でもまだ奥の手があります。何度も繰り返しになりますが、Skypeのクライアントは常にスーパーノードとは接続をしているのです。そこで、お互いのクライアントがスーパーノードを経由してデータをやりとりするのです。この方法は「リレーノード」と呼ばれています。

図3-5 スーパーノードで完全中継 お互いに接続ができない場合は、スーパーノード経由でデータのやりとりをする

　ちょっと長くなってしまいましたが、上記のようなテクニックを使いSkypeは相手と接続をしようと努力をしているのです。すべて自動的に行われているので、私たち利用者は何も考えずに、設定もせずに気軽に利用ができるのです。接続に関する技術を見てきましたが、音声の品質についてもSkypeはこだわりを持っています。そのこだわりとは？ 高音質の通話について次に見てみましょう。

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通話網を脅かすSkypeの仕組み、分かりやすく解剖！
	＜1分＞「Skype」って何？
	＜2分＞スカイプの接続形態の秘密
	＜3分＞どんな場面でも接続をするよ！
	＜4分＞音声がなぜ高音質？
	＜5分＞固定電話がなくなってしまう

「Master of IP Network総合インデックス」

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