NAT トラバーサル (Network Address Translation traversal の略) は、異なるネットワーク アドレス トランスレータ (NAT) の背後にあるデバイス間の通信を可能にするテクノロジーです。 NAT は、IPv4 アドレスを保存するためにホーム ネットワークやオフィス ネットワークで一般的に使用され、プライベート IP アドレスをインターネット アクセス用の単一のパブリック IP アドレスに変換します。この方法では、両方とも NAT の背後にあるデバイス間の直接通信に課題が生じます。 NAT トラバーサル技術は、これらの制限を克服し、スムーズなデータ送信を促進するのに役立ちます。
NATトラバーサルの起源とその最初の言及の歴史
NAT トラバーサルの概念は、IPv4 アドレスの枯渇により NAT の採用が普及した 1990 年代後半に初めて登場しました。NAT トラバーサルの最初の言及は、1999 年に導入された STUN (Session Traversal Utilities for NAT) プロトコルにまで遡ります。STUN により、デバイスはさまざまなネットワーク動作を使用してパブリック IP アドレスを検出し、NAT をトラバースできるようになりました。
NAT トラバーサルに関する詳細情報: NAT トラバーサルのトピックの展開
NAT トラバーサル メカニズムは、さまざまなタイプの NAT 構成を処理し、デバイス間の効率的な通信チャネルを提供するように設計されています。これには、NAT タイプの識別、ポートのマッピング、適切な通信パスの設定が含まれます。NAT トラバーサルの主要なコンポーネントと機能には、次のものがあります。
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STUN (NAT 用セッション トラバーサル ユーティリティ): STUN サーバーは、デバイスが背後にある NAT の種類を判断し、そのパブリック IP とポート情報を取得するのに役立ちます。
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TURN (NAT 周囲のリレーを使用したトラバーサル): 直接通信が不可能な場合、TURN サーバーが仲介者として機能し、デバイス間でデータを中継します。
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ICE (対話型接続確立)ICE は、STUN と TURN を組み合わせて、デバイス間で可能な限り最適な接続パスを確立する技術です。
NAT トラバーサルの内部構造: NAT トラバーサルの仕組み
NAT トラバーサルは、特定のプロトコルと技術を活用して NAT 境界を越えた通信を可能にすることで機能します。このプロセスには通常、次の手順が含まれます。
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アドレス検出: クライアントは STUN サーバーにクエリを実行して、そのパブリック IP とポート情報を取得します。
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接続性チェック：デバイスは STUN を使用して接続チェックを実行し、NAT タイプと開いているポートの可用性に関する情報を収集します。
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トラバーサルメソッド: STUN の結果に基づいて、デバイスは直接ピアツーピア接続の確立を試みます。対称 NAT やその他の制限によりこれが失敗した場合は、TURN サーバーを使用した中継通信にフォールバックします。
NAT トラバーサルの主要な機能の分析
NAT トラバーサルは、ネットワーク通信にいくつかの重要な機能をもたらします。
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簡素化されたネットワーク構成: NAT トラバーサルにより、手動のポート転送や複雑なネットワーク構成が不要になり、エンドユーザーはネットワーク アプリケーションをセットアップしやすくなります。
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接続性の向上: 直接ピアツーピア通信を有効にすることで、NAT トラバーサルにより遅延が短縮され、全体的な通信パフォーマンスが向上します。
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セキュリティの強化: NAT は、内部 IP アドレスを隠すことにより、基本的なファイアウォールとして機能します。 NAT トラバーサルは、通信パスの確立中に NAT をそのまま維持することで安全な通信を保証します。
NAT トラバーサルの種類
さまざまなネットワーク シナリオに対応するために、長年にわたっていくつかの NAT トラバーサル方式が開発されてきました。主なタイプは次のとおりです。
| 方法 | 説明 |
|---|---|
| STUN (NAT 用セッション トラバーサル ユーティリティ) | NAT タイプを識別し、パブリック IP/ポート情報を取得します。 |
| TURN (NAT 周囲のリレーを使用したトラバーサル) | 直接通信ができない場合に中継器として機能します。 |
| ICE (対話型接続確立) | STUN と TURN を組み合わせて最適な接続パスを見つけます。 |
NAT トラバーサルは、次のようなさまざまなシナリオで応用できます。
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VoIP (ボイスオーバーインターネットプロトコル): NAT トラバーサルにより、VoIP クライアント間のシームレスな通信が確保され、通話品質が向上します。
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P2P ファイル共有: NAT トラバーサルにより、異なるプライベート ネットワーク内のユーザーがファイルを直接共有できるようになります。
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オンラインゲーム: ゲーマーは互いに直接接続できるため、ラグが軽減され、マルチプレイヤー体験が向上します。
NAT トラバーサルには、その利点にもかかわらず、対称 NAT、ファイアウォールの制限、非対称ルーティングなどの課題があります。これらの問題を解決するには、データを中継するための TURN サーバーと、最適なパスを選択するための ICE の使用が重要になります。
主な特徴と類似用語との比較
| 学期 | 説明 |
|---|---|
| NAT (ネットワークアドレス変換) | インターネット アクセスのためにプライベート IP アドレスをパブリック IP アドレスに変換する技術。 |
| ファイアウォール | 事前定義されたルールに基づいて送受信ネットワーク トラフィックを制御するセキュリティ システム。 |
| プロキシサーバー | インターネット上のクライアントと他のサーバー間のリクエストを容易にする中間サーバー。 |
NAT トラバーサルは、NAT 制限にもかかわらずデバイス間の直接通信を可能にすることで、ファイアウォールとプロキシ サーバーを補完します。
IPv6 の採用が拡大するにつれ、接続されているすべてのデバイスに対応できる広大なアドレス空間を IPv6 が提供できるようになるため、NAT トラバーサルの必要性は減少します。ただし、IPv4 から IPv6 への移行期間中は、2 つのアドレス スキーム間の互換性を確保するために NAT トラバーサルが依然として重要です。
プロキシ サーバーの使用方法、または NAT トラバーサルとの関連付け方法
プロキシ サーバーは、NAT の背後にあるデバイス間の通信の仲介役として動作することで、NAT トラバーサルにおいて重要な役割を果たします。直接通信が不可能な場合、デバイスはプロキシ サーバーに接続してデータを中継し、正常なデータ転送を保証します。
関連リンク
NAT トラバーサルの詳細については、次のリソースを参照してください。
NAT トラバーサル技術を活用することで、最新のネットワークはシームレスな通信を促進し、ユーザー エクスペリエンスを向上させ、直接のピアツーピア接続に依存する幅広いアプリケーションを実現できます。
