サーバー用の高度な NAT テクニック

[アーティクル]
04/22/2010

サーバー用の高度な NAT テクニック

Microsoft® DirectPlay® は、ユニバーサルプラグアンドプレイ (UPnP) をサポートしないネットワークアドレス変換 (NAT) デバイスの対象であるホストに対しては、100 パーセントの接続性を提供しない。しかし、アプリケーションでより複雑な手法を使うことで、このような状況でのサポートを向上できる可能性がある。ここで説明するテクニックには、より多くの開発作業と、外部サーバーリソースが必要になる。

NAT リゾルバ

NAT デバイスは、内部のコンピュータが外部のコンピュータにパケットを送信するときに、明示しないポートマッピングを作成する。NAT デバイスによっては、元の外部ターゲットが送信した応答を単に転送する代わりに、このポートマッピングを使った内部のコンピュータへの送信を、外部のコンピュータに対して許可するものがある。このような NAT は、"loose NAT" と呼ばれることがある。DirectPlay は、IDirectPlay8NATResolver インターフェイスとアドレスコンポーネントを使ってこの動作を活用し、これらのデバイスの対象でホスティングを実行できる。

最初に、インターネットからアクセス可能な IDirectPlay8NATResolver サーバーを実装しなければならない。次に、ゲームアプリケーションは、IDirectPlay8Server::Host に渡すデバイスアドレスに、DPNA_KEY_NAT_RESOLVER コンポーネントを追加できる。このコンポーネントデータは、インターネットプロトコル (IP) アドレスと、使用する NAT リゾルバのポートをコロンで区切った文字列である。たとえば、次のコードは、アドレス 123.123.123.123 のポート 5678 にあるサーバーを使うことを指定する。

                      
WCHAR * wszNATResolver = L"123.123.123.123:5678";                       
DWORD dwNATResolverSize = (wcslen(wszNATResolver) + 1) * sizeof(WCHAR);                     
                        
hr = pDP8DeviceAddress->AddComponent(DPNA_KEY_NAT_RESOLVER,                      
                        wszNATResolver,
                        dwNATResolverSize,
                        DPNA_DATATYPE_STRING);

また、次の例のように、数値の IP アドレスの代わりにホスト名を指定することもできる。

                     
WCHAR * wszNATResolver = L"resolver.mydomain.com:5678";                     
DWORD dwNATResolverSize = (wcslen(wszNATResolver) + 1) * sizeof(WCHAR);                     
                        
hr = pDP8DeviceAddress->AddComponent(DPNA_KEY_NAT_RESOLVER,                      
                        wszNATResolver,
                        dwNATResolverSize,
                        DPNA_DATATYPE_STRING);

信頼性を高めるために、複数の解決サーバーを試すことを勧める。次の例に示すように、複数のアドレスをコンマで区切って指定できる。

                      
WCHAR * wszNATResolvers = L"123.123.123.123:5678,backupresolver.mydomain.com:6789";                     
DWORD dwNATResolverSize = (wcslen(wszNATResolvers) + 1) * sizeof(WCHAR);                        
                        
hr = pDP8DeviceAddress->AddComponent(DPNA_KEY_NAT_RESOLVER,                      
                        wszNATResolvers,
                        dwNATResolverSize,
                        DPNA_DATATYPE_STRING);

各リゾルバの速度が同時にテストされ、最初の応答が使われる。サーバーが応答しない場合でも、IDirectPlay8Server::Host 呼び出しは成功する。

これらの解決サーバーをホストとするにはリソースが必要なため、任意のプレーヤがリゾルバを使わないように設定できる。そのためには、DPNA_KEY_NAT_RESOLVER_USER_STRING アドレスコンポーネントを使う。この値は、DPN_MSGID_NAT_RESOLVER_QUERY メッセージでの確認のためにリゾルバに直接渡され、必要に応じて応答または無視する選択ができる。次のサンプルコードは、この設定方法を示している。

                       
WCHAR * wszPassword = L"MyPassword";                        
DWORD dwPasswordSize = (wcslen(wszPassword) + 1) * sizeof(WCHAR);                       
                        
hr = pDP8DeviceAddress->AddComponent(DPNA_KEY_NAT_RESOLVER_USER_STRING,                      
                        wszPassword,
                        dwPasswordSize,
                        DPNA_DATATYPE_STRING);

注ユーザー文字列はネットワークを介してクリアテキストで渡される。したがって、テキストに重要情報が含まれている可能性がある場合、何らかの形式で暗号化すること。

ホストの NAT デバイスが、NAT リゾルバクエリーのポートマッピングを生成する。NAT リゾルバがクエリーに応答することを選択した場合、DirectPlay はそのマッピングのパブリックアドレスを元のホストに送信する。次に、ホストは、IDirectPlay8Server::GetLocalHostAddresses メソッドが返すアドレスにそのアドレスを含める。

外部のクライアントは、内部ホストに接続するときにこのマッピングアドレスを使う。しかし、マッピングがアクティブでない場合、NAT デバイスによってそのマッピングの有効期限が切れ、外部クライアントはマッピングを使えなくなる。実際に有効期限が切れるまでの時間は、NAT デバイスによって異なる。通常、外部ピアクライアントは、IDirectPlay8Server::Host 呼び出しの完了後 30 秒以内に接続を開始することが予期されている。

NAT リゾルバアドレスコンポーネントの使用例は、NATPeer サンプルで説明している。

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