CよりJavaが好き

そろそろ、やるやると言って後回しにしてきた事を書いていこうかと思いますよ〜

まずは、UDP hole punchingについてです
UDP hole punchingとは読んで字のごとく
UDPで穴をパンチしますｗｗ
わかりませんね笑

順をおって話をしましょう
ただ、自分も勉強中の身であるので解釈に間違いがあるかもしれません
多くの方がルータを使用してネットに接続しているのではないでしょうか？



雑な図ですがルータを使用している場合の図になります
そうすると図のようにＰＣ１台ごとにプライベートＩＰアドレスが割り振られるのがわかります
（図だと逆にわかりにくいかもｗ）
グローバルＩＰアドレスはルータを指します

するとここで問題が起きます
それは、何回か前の記事に書いたソケット通信での問題です
ソケット通信では通信相手の「ＩＰアドレス」を指定して通信を行います
ですがこの場合グローバルＩＰアドレスを指定しても
ルータまでは届きますが、ルータに属するどのＰＣに対するものなのかわからないので
パケットが破棄されてしまいます
かといってプライベートＩＰアドレスではインターネットを通じて通信を行うことはできません

しかしこれはルータに属するＰＣがサーバーの役割をする場合の問題です
なので、サーバーがグローバルＩＰで直接アクセスできるのならば問題ありません
TCPは常に接続した状態を維持します
図のＰＣ１が外部サーバーに接続した場合
ルータはTCPのルートを保持するのでサーバーからデータを受け取ったときに
そのパケットが保持したルートである場合はしっかりとＰＣ１にデータを届けてくれます

UDPでもTCPとあまり変わりません
UDPは送信して終わりの通信方式です
なのでルータはUDPを送信したポート番号を保持しておきます
そして、サーバーから送られてきたUDPの宛先ポートが保持したものと同じであれば
ＰＣ１にデータを送ります

では、P2Pのようにクライアント同士で通信する場合に
２つのクライアントがともに異なるルータに属する場合はどうでしょう
このような場合の接続問題を解決する方法の1つが
UDP hole punching であるのです

UDP hole punchingの原理はとても簡単です
それは先ほど説明したUDPにおけるルータの振る舞いを考えてください
ルータは自分が送信を行ったポートにパケットが届けば
返信が来たとしてＰＣまでデータを送ってくれます
すなわち、
自分が送信した相手と返信を行った相手が異なっていてもわからないのです

まずは図を見てください



この図で
Ａはルータに属します
Ｂはグローバルなサーバーです
Ｃもルータに属します
前提条件として最低でもＢとＣはTCPで接続済みとします

まず、ＡはサーバーＢにUDPを送信します
その後ＡのルータはＢからの受信を受け付けます
そこでＢは返信をするのではなくＣにＡのＩＰとポートを教えます
ＣはＢから得たＩＰとポートでUDPを送信します
Ｃから送られたパケットをＡのルータは先ほど送信したパケットに対する返信だと処理します
すると通常はできないＣからＡにUDPを送信することが可能になるのです

これはつまり
Ａが返信受け付けるためにルータという壁に穴をあけておいて
Ｃがその穴にパケットを突っ込む
という感じですね笑
そうすると UDP hole punching の名前も納得がいきますよね

さてさて、ここまではＰＣを扱ってきましたが
実はAndroidでも全く同じです
調べたわけではないので確証はないのですが
Androidの3G回線やLTE回線での通信は
各キャリアの基地局というルータに属しての通信なのではないかと思うのです
なので、通常の方法ではAndroid同士の通信がうまくいかないのではないかと
しかし、Androidが基地局というルータに属していると仮定すれば
Android同士で通信を行う方法が見えてきますよね？
そう、UDP hole punching を使えば
Android同士でのP2P通信が可能になります
ただ、そのためにはグローバルなサーバーが必要になりますが
このグローバルというのは、グローバルＩＰアドレスでアクセスできるサーバーです
つまりルータのポート変換やらなんやらで自分のＰＣをサーバー化してもＯＫなんです
そこら辺の設定の仕方は調べてもらった方が早いと思いますｗｗ

手順としては
１、Android_A がサーバーにUDPを送信する
２、サーバーはAndroid_AのIPとポートをAndroid_BにTCPで送信する
３、Android_Bは受け取ったＩＰとポートあてにUDPを送信する
４、Android_Aは受信したパケットからＩＰとポートを取り出して使用する
５、Android_Bはサーバーから受け取ったＩＰとポートを使用する
６、Android_A B ともに相手のＩＰとポートを取得したのでP２Pを行える状態になる

となります
パケットからＩＰとポートを取り出す方法はJava APIなどを参照してもらえればすぐだと思います
Andoid同士の通信がどれほど需要があるのかわかりませんが
参考になるといいです（あくまで参考にして、しっかり調べて使ってください笑）

最後にSkySwiftでの通信モデルを載せておきます
ただ、企画段階での構想なので若干ことなりますｗ




まったく関係ないですが明日、というか今日（3月9日）は
オープンソースカンファレンス2013 Tokushima
が開かれます
最先端の技術にふれて、勉強のモチベーションを上げたいと思います