UDPホールパンチングの概念の解説

1. TCP/UDP Socket Client間通信
C#福岡 Vol.5 2014/8/7
K.Takahashi

2. はじめに
• おかげさまでC#勉強会も１年を迎えることが
できました。ありがとうございます。
• C#勉強会と言いつつも毎回結構脱線してる
気もしますが。
• これからはAzure方面も積極的に絡めていき
たいですね（希望）

3. 展望とか展開とか
• 9/20にはふくあずさん、WinTechqさんの誘い
でMSのエバンジェリスト迎えた合同イベントも
やりますよ。
• DotNetのくくりでF#なんかもかじりたいですよ
ね。（でもVBはdisり続けたいですねｗ）
• 8/20にもふくあずさんの勉強会あるからよろ
しくね。

4. 前提的な話題をざっくりと
• サーバがあるポート番号で待ってる
（SSHなら22とかHTTPなら80とか）
・そこに向けてクライアントが通信する
・Connectした通信の経路が確保される
・あとはその経路を使ってやり取りする
⇒この流れのI/FがSocket

5. TCPとUDPを例えると
• TCP：Transmission Control Protocol
– 受け取り時にハンコが必要な書留みたいな
– 不在通知は残さないけど再配達に来てくれる
– 再配達の回数やタイムアウトを指定できる
• UDP：User Datagram Protocol
– ポストに放り込んでおわり
– ポストがなくなってたら適当に捨てる

6. • 当然TCPよりUDPのほうが処理が軽い
• じゃあ、コマンドとか通知系はTCPで
• 間が抜けてもなんとかなるデータはUDPで
（ちなみにFTPなんかは自前でリトライしてます）

7. FireWall（NAT）
HTTP SV
A.B.C.D：80
AA.B.C.D:80 さま
データくれ
192.168.1.10:80
Router
W.X.Y.Z
AA.B.C.D:80 さま
データくれ
W.X.Y.Z:10325
AA.B.C.D:80 さま
データくれ
W.X.Y.Z:10326
AA.B.C.D:80 さま
データくれ
192.168.1.11:80
NATから外に出る時に任意・一意
のポート番号に振り替える
サーバからの応答はポート番号か
ら逆引きで返送先のローカルPCを
特定するのに使われる

8. UDPホールパンチング
CTRL SV
UDP:A.B.C.D：200
A.B.C.D:200 さま
お話しようぜ
192.168.1.10:200
A.B.C.D:200 さま
お話しようぜ
W.X.Y.Z:11551
あいつ
W.X.Y.Z:11551で話
せるらしいぜ
TCPで確立
済の通信
W.X.Y.Z:11551さん
やあ、オレオレ
192.168.1.5：200
192.168.1.10:200さん
やあ、オレオレ
K.L.M.N:10856
会話成立！
TCPではSVに送ったら受取通知が
SVから返るので騙せない
UDPはSVから受取通知が返らない
ので他のPCが通信相手になりすま
せる

9. • サーバ側の受信はこんな感じ
public static ManualResetEvent allDone = new ManualResetEvent(false);
(略)
// Create a TCP/IP socket.
IPEndPoint localEndPoint = new IPEndPoint(ipAddress, receivePort);
Socket listener = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,
SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
// Bind the socket to the local endpoint and listen for incoming connections.
listener.Bind(localEndPoint);
listener.Listen(100);
while (bReceiveContinue)
{
// Set the event to nonsignaled state.
allDone.Reset();
if (listener == null) break;
// Start an asynchronous socket to listen for connections.
listener.BeginAccept( new AsyncCallback(AcceptCallback), listener);
// Wait until a connection is made before continuing.
allDone.WaitOne();
}

10. • UDP送受信はこんな感じ
サーバに自分のUDPデータを送るとTCPで通知（TCPSocket）
サーバに自分のUDPデータを送る（UDPSocket）
※サーバから変換後のUDPポートをTCPで相手に通知
UDPホールパンチングで通信相手からUDPが来るのを待つ
（UDPClient.BeginReceive）
※片方がUHP対策されているルータに守られていることもあるので
両方からホールパンチングを投げ合うと成立しやすい
成立後は通信相手と本ちゃんデータを投げ合う（UDPClient.Send）

11. 最後に
・・・・あんまりC#に特化してなかった気がする