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WebRTCの裏側にあるNATの話 - A talk on NAT behind WebRTC - @iwashi86 / 岩瀬 義昌 2014/11/26 WebRTC Meetup Tokyo #5

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●Attribute 　Name　Yoshimasa Iwase 　　　 　@iwashi86 　web 　iwashi.co ●Work 　・Web Engineer@NTT Com 　・HTML5 Experts.jp Editor ●Recently 　・HTML5 Experts.jpにてWebRTC特集掲載！ 　　

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本題 今日はNATの話 (WebRTCなので特にUDPのNAT)

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https://flic.kr/p/4HKJE1 なぜ、いまさらNAT？

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Internet NAT NAT WebRTCのクライアントは NAT配下に居ることが多い

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Internet NAT NAT クライアント達は何の工夫も無しには 直接通信できない・・・ Dropped…

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Internet NAT NAT そこで、WebRTCでは主にSTUN※ を使って なんとか穴あけしている Reached! ☺ STUN STUN ※UDP Hole Punchも

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Internet NAT NAT でも、ダメなケースもある… (その場合はTURNで中継) STUN STUN Dropped…

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そもそも

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https://flic.kr/p/b6WaSP なんで通ったり 落ちたりするの？

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https://flic.kr/p/oH1mPu 気になる！（技術者的な意味で） N A T

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そんなあなたに良いRFC（4787）

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UDP向けNATの振舞いについて 熱く語っているRFC

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あと、Obsoleteだけど 3489(Classic STUN)も参考になる

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Full Coneとか、Symmetric NATとか、 その辺りの用語はこのRFCで登場 （ただし、区分けがちょっと足りない）

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続きは RFCで！

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https://flic.kr/p/6n5y3k が、RFC読むと1分で、こうなる↓

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そこで本トークでは 特にWebRTCに関係するNAT振舞いの エッセンス(12章)を紹介 (＝RFC 4787をざっくりと) 免責：正確性はRFC原典の用語を参照のこと

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https://flic.kr/p/p1Q8WT Requirement

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RFCの抜粋です

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No content

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マッピングの話から

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.200:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.200:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80 エンドポイント(宛先) に拘らないマッピング

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80 元：1.1.1.1:54321 先：1.1.1.200:80 今回は、同じマッピングじゃない（下図だ とPortが異なる）

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:8888 じゃあ、 同じホストの別ポートに送ると？？

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:8888 同じマッピング！ つまり、宛先にのみ依存している。 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:8888 同じマッピング！ つまり、宛先にのみ依存している

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:8888 ３つ目のケースで、同じホストで違うポー トに送ると？？？

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3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:8888 違うマッピングができる！ 元：1.1.1.1:54321 先：1.1.1.100:8888

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https://flic.kr/p/kSFs6b WebRTC的にイケてるの はどれでしょう？ （正確には、P2P的にイケてるのはどれでしょう？）

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1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する

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1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する

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1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する 2と3は、STUNで自分のNATの外側のアドレス （= Server-Reflexive Address、Mapped-Address）を調べ ても、結局使えない…。

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なのでRFCも・・・

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MUSTになってる！

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次

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NATはパブリック側(外側)のIPアドレスを複数貯めておける。 その貯めたアドレスを使う場合は、 「同じ宛先には同じ送信元アドレス」を使いましょう、ということ。

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ポート多重　ダメ・ゼッタイ

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ポート多重(Port Overloading) NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.3:10000 先：1.1.1.200:80 192.168.1.3

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ポート多重(Port Overloading) NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.3:10000 先：1.1.1.200:80 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.200:80 192.168.1.3

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ポート多重(Port Overloading) NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.3:10000 先：1.1.1.200:80 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.200:80 192.168.1.3 同じの使っちゃうケース 同じの使っちゃうケース

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ちなみに帰り道(復路)は、送信元が大事 NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.3:10000 先：1.1.1.200:80 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.200:80 192.168.1.3 NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.100:80 先：1.1.1.1:10000 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 192.168.1.3 往路 復路 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:10000 このアドレスで復路を打ち分ける

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次

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もともとの送信元ポートが0-1023ならNAT後も0-1023、 もともとの送信元ポートが1024-65535ならNAT後も1024-65535、 といったように同じレンジを使うのがRECOMMENDED

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NATするときのポート番号は、 Before−＞Afterで奇数偶数を同じにしようね　ということ。 つまり、もともとのポートが偶数なら、NAT後も偶数ということ。

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マッピングの保持時間は2分以下だとダメだよ。 5分以上がオススメで、自由に設定してOK。 ただし、0-1023のウェルノウンポートはIANAに従ってね。

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マッピング更新するトラフィックの向きは アウトバウンド（外向き）のトラフィックがMUST。 インバウンドやってもいいけど、攻撃されちゃうかもね。

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NATによっては、NAT前後のIPレンジが同じことも。 例えば、10.0.0.0/Xから10.0.0.0/XのNATもあり得る。 （ご家庭だとあんまり無いけど） そんなときはには、どっちかで対応すること： (1)内外でアドレスかぶらんように (2)アドレスがコンフリクト（衝突）してもよしなに翻訳転送してね

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大事！絵！

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 まず外側に送る

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 さっきと宛先が違う ホストから来ても通せる ＝エンドポイントに依存しない 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:12345

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 まず外側に送る

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 最初に送ったホストと 違うから落ちる （＝アドレスに依存している） 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:12345

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:12345 同じホストからならOK （上図だと、同じホストで異なるPort)

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 まず外側に送る

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3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:12345 同じホストでも、ポートが異なるとNG （かなり厳しいフィルタリング）

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https://flic.kr/p/kSFs6b RFC的にイケてるのはど れでしょう？ （本日２回目）

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1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する

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1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する

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1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する ただし、RFC4787ではセキュリティを気にする場合は、 2. Address DependentもRECOMMENDEDとしている。

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1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する WebRTC的に言えば、Mappingとの組み合わせが需要で、 「3. Address and Port Dependent」でもつながるはず

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次

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ヘアピン接続も サポートしてね！

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ヘアピン接続 　点線のマッピングができている状態で、 　PC-Aから、PC-BのNAT後のアドレスを指定して、 　NAT折り返しで接続すること NAT PC-A 192.168.1.1 1.1.1.1 PC-B 送信先アドレスとして 外側のアドレスを指定するのが ポイント

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ALG(Application Level Gateway)の機能はOFFしてね (例：勝手にペイロードの中身も書き換えないでね)

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好き勝手に動作を変えないでね (deterministic behaviorしてね)

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（力尽きたので）そこまでWebRTCに関係しないので 省略

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https://flic.kr/p/4LXLZ2 14個おしまい！ (一部ショートカット有り)

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ん？そもそも

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https://flic.kr/p/b6WaSP なんで通ったり 落ちたりするの？

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答えの前にUDPホールパンチング PC-A PC-B NAT NAT

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答えの前にUDPホールパンチング PC-A PC-B NAT NAT マッピングが無い ので落ちる

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答えの前にUDPホールパンチング PC-A PC-B NAT NAT マッピングが無い ので落ちる だが、PC-B向け に穴が開いた (マッピングが出 来た)

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答えの前にUDPホールパンチング PC-A PC-B NAT NAT 次に反対向きに 打つと今度は 疎通OK

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答えの前にUDPホールパンチング PC-A PC-B NAT NAT 次に反対向きに 打つと今度は 疎通OK しかも、PC-A向 けの穴が開く ということは、

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答えの前にUDPホールパンチング PC-A PC-B NAT NAT いまなら 一発目の向きも 疎通OK

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https://flic.kr/p/b6WaSP 再掲：なんで通ったり 落ちたりするの？

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Mapping × Filtering　の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合)

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Mapping × Filtering　の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering

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Mapping × Filtering　の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering

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Mapping × Filtering　の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering いつなんとき 誰のでも挑戦を待つ 猪木的NAT

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Mapping × Filtering　の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering

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Mapping × Filtering　の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering

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Mapping × Filtering　の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering 相手が狙うべきアドレスが 変わっちゃうから通らない （STUNで調べたアドレスがNG）

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おまけ Miscellaneous Topics

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http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=techdocs&no=6065 古いRFCのNAT分類は マッピング×フィルタリングで説明できる

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注 今日の話はあくまでRFCの話！ ホントの動作は装置依存です！

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参考資料 Further Study

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P2P通信技術：NAT超え　〜STUNとUPnPと、時々、TURN〜 http://homepage3.nifty.com/toremoro/study/voip2008/NATTrave rsal.pdf NAT技術者にお勧めするRFCとドラフト http://toremoro.tea-nifty.com/tomos_hotline/2008/06/natrfc_e2f2.html P2Pとファイアウォール http://homepage3.nifty.com/toremoro/p2p/firewall.html ISPのNATには何が求められるか？ http://www.janog.gr.jp/meeting/janog22/program/day1/data/day1-5- 1_Nishitani.pdf 参考資料： 共存/移行技術とP2P対戦ゲームの相性 https://www.janog.gr.jp/meeting/janog30/doc/janog30-v64-pre-stun -ryosato-02.pdf