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究極のゲーム用通信プロトコルを探せ!

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Okinawa Open Days 2015 (2015年12月18日)の発表資料です。

"What is the ultimate protocol for online games?"
It's the presentation slides at Okinawa Open Days 2015 on Dec 18, 2015.

Published in: Technology
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究極のゲーム用通信プロトコルを探せ!

  1. 1. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. OKINAWA OPEN DAYS 2015 「ユースケース研究事例:オンラインゲーム」 〜次の時代のオンラインゲームに求められるクラウド・ネットワーク技術〜 究極のゲーム⽤通信プロトコルを探せ! NTTコミュニケーションズ株式会社 技術開発部 Webコアテクニカルユニットリーダ/担当課⻑ ⼤津⾕ 亮祐 2015年12⽉
  2. 2. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ⾃⼰紹介 / ⼤津⾕ 亮祐(おおつや りょうすけ) 2 n 仕事 HTML5(Web技術)チームのリーダ WebRTCプラットフォーム “SkyWay” プロダクトマネージャ n コミュニティ WebRTCをテーマにした カンファレンス “WebRTC Conference Japan” 幹事 n プライベート 神奈川県 葉⼭町 在住 趣味は海と畑
  3. 3. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. WebRTCとは 3 Web RTC Web RT C Web Real Time Communication IPネットワークで リアルタイムな (意思疎通 | 通信) をするためのオープン標準
  4. 4. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. リアルタイムコミュニケーションの歴史 最初のリアルタイム・コミュニケーションは電話 1876年以来、電話会社が独占 4 www.flickr.com/photos/mattb_tv/2550476978
  5. 5. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 2000年前後に、NapsterやSkypeがインターネット上 でリアルタイム・コミュニケーションを実現 5 www.flickr.com/photos/132889348@N07/18410514419
  6. 6. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 2011年にWebRTCの最初の草案が発表 すべてのソフトウェアエンジニアが リアルタイム・コミュニケーションを扱える時代が到来 “リアルタイム・コミュニケーションの⺠主化” 6 www.flickr.com/photos/tjflex/57210112
  7. 7. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. エンジニア向けの説明 1. ⾳声、映像、データのリアルタイム通信のオープン標準 • 従来のサービス(LINE、Skype等)は独⾃技術でできていた。 WebRTCはオープン標準技術。ライセンス使⽤料が不要。 • 中⾝は4つ。IETF(①~③)とW3C(④)で標準化。 ①暗号化、到達・順序保証、流量・輻輳制御を実現する プロトコル ②ネットワーク機器(NAT等)を越えてP2P通信する⼿順 ③⾳声と映像の形式(コーデック) ④JavaScriptから利⽤するブラウザAPI 2. ブラウザとネイティブアプリの両⽅で利⽤できる • WebRTC対応ブラウザにURLを⼊⼒するだけで、WebRTCを利⽤した サービスを利⽤できる。 • オープンソースのC++のコードを利⽤しコンパイルすれば、ネイティ ブアプリにWebRTC機能を組み込むこともできる。 7 P2Pについて は後述
  8. 8. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. マーケティング的な説明 1. コミュニケーションアプリを容易に開発 • Facebook Messenger, ChatWork等のビデオ通話に採⽤ 2. アプリ内/サイト内で完結する⼀貫性のあるユーザ体験 • アプリやサイトにコミュニケーション機能を組み込みめる。 従来は、別デバイスや別アプリ(電話、Skype等)が必要だった。 3. サポートコストの削減、低ITリテラシ層の利⽤ • ブラウザで利⽤する場合、インストールが不要。 アプリで利⽤する場合、別アプリの併⽤が不要。 4. 家電、IoT分野の⼀部で活⽤できる • 映像や⾳声を扱う場合のプロトコルとして利⽤できる。 既にWebRTCを利⽤した家電も登場(右の写真)。 5. 電話との連携 • WebRTC⇔IP電話変換サーバを使えば、ブラウザで電話の 発着信が可能に。 Chromecast Withings Home
  9. 9. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. P2Pとは n P2P(Peer to Peer)とは、端末同⼠がサーバを経由せず、 直接通信すること。 n サーバ負荷が⼩さいのでスケーラビリティが⾼い、 サーバのコストが安い、遅延が少ない、などのメリットがある。 9 P2P通信 サーバ⇔クライアント通信
  10. 10. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. NAT越え問題 n IPv4アドレスが枯渇、多くの端末はNATの下にある n NATが外からのパケットをブロックする n P2P通信を実現するためには、何らかの⼯夫が必要 10 外からのパケット をNATがブロック
  11. 11. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. UPnPによるNAT越え n UPnPやNAT-PMPに対応しているNATの場合、端末からポート の変換ルールを指⽰して、外からのアクセスを許可できる。 n しかし、ISPや携帯キャリアに導⼊されているNAT (CGN = Carrier Grade NAT, LSD = Large Scale NAT) は、 UPnPやNAT-PMPに対応していない。 11 あらかじめNATに ⽳を空けておく
  12. 12. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ICEによるNAT越え n WebRTCではICE (内部技術…STUN、TURN、UDPホールパンチング) という技術を使ってNATを越える n UDPホールパンチングは、UDPの「ステートレス」という 特徴に着⽬して、NATをいわば「騙す」⼿法 n 実装が⼤変! 12
  13. 13. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. WebRTCの開発者コミュニティ 13 n IETF … プロトコル、NAT越え、コーデックの標準化 W3C … JavaScriptから利⽤するブラウザAPIの標準化 n WebRTC Conference Japan (2016/2/16~17) ビジネスと技術の両⽅を対象にしたカンファレンス&展⽰会 n WebRTC Meetup シリーズ 技術者向けの勉強会
  14. 14. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ULLOGプロジェクトとは 超低レイテンシなゲーム専⽤のプロトコルを開発し、 その特徴を活かした魅⼒的なゲームを開発を促進する 14 ULLOG Ultra Low Latency Online Game
  15. 15. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ⽴ち上げのきっかけ n 沖縄オープンラボを通じて、NTT Comとモノビットが出会う n NTT Com • WebRTCの開発フレームワーク “SkyWay” を提供中 • ゲームはWebRTCの有望なユースケースだが、 ゲーム開発者における認知が低く、採⽤も進んでいない n モノビット • ゲーム専⽤通信エンジンを提供中 • 現状はサーバ⇔クライアント型だが、P2P型にも興味がある 15
  16. 16. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ロードマップ n まずは、WebRTCとその他のプロトコルの⽐較実験 n WebRTCを使うかどうかも含めた開発⽅針を策定し、 プロトタイプ開発に進む 16 ゲーム⽤通信 プロトコル実験 プロトタイプ 開発 商⽤開発 開発⽅針の策定 (今ココ)
  17. 17. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ゲーム⽤通信プロトコル実験の概要 スマートフォン2台の間で通信に要する時間を測定 17
  18. 18. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. プロトコル 4通り 18 P2P サーバ経由 ①WebRTC ②UDP ③TCP ④WebSocket
  19. 19. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 地域 2通り 19 ①沖縄 ②東京
  20. 20. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 場所 3通り 20 ①オフィス街 ②住宅街 ③電⾞で移動中
  21. 21. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 端末 2通り 21 ①iPhone ②Androidスマホ
  22. 22. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. アプリ 2通り 22 ①ブラウザ ②測定⽤アプリ
  23. 23. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 回線 4通り 23 ①光 +Wi-Fi ②ドコモ LTE ③au LTE ④ソフトバンク LTE
  24. 24. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 時間帯 4通り 24 ②平⽇ 夜間 ①平⽇ ⽇中 ④休⽇ 夜間 ③休⽇ ⽇中
  25. 25. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. リレーサーバ 1通り 25 ①AWS 東京リージョン
  26. 26. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 送信データ 1通り 26 ①1/64秒(16ミリ秒)間隔で64bytesを送信
  27. 27. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. 謝辞 実験へのご協⼒ありがとうございました。 n ブリブサー ⽐嘉様、喜納様 n NEC 藤岡様 n NTTコミュニケーションズ ⾼橋、加藤、⼭村 27
  28. 28. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ゲーム⽤通信プロトコル実験でわかったこと① n WebRTCはすべての場合においてUDPとTCPより⾼速!! 28 場所 回線 WebRTC (P2P) UDP (S⇔C) TCP (S⇔C) 東京⇔東京 LTE 同キャリア 50 70 110 LTE 異キャリア 60 62 100 光+Wi-Fi 10 13 13 東京⇔沖縄 LTE 同キャリア 65 100 140 沖縄⇔沖縄 LTE 同キャリア 68 92 171 LTE 異キャリア 78 90 150 光+Wi-Fi 19 62 106 (Androidの場合、単位ms)
  29. 29. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ゲーム⽤通信プロトコル実験でわかったこと① n 正直に⾔って意外… n WebRTCはUDPより相当重いプロトコル (UDPの上に、DTLSという暗号化レイヤーと、SCTPというプロ トコルが乗っており、オーバーヘッドがある) n 歴史あるWeb系プロトコルと⽐べると、 プロトコルスタックが枯れておらず、 パフォーマンスがでないのでは? n と思っていた 29
  30. 30. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ゲーム⽤通信プロトコル実験でわかったこと② n 同じキャリア間は特にWebRTCが速い 30 92 68 0 50 100 UDP WebRTC 70 50 0 50 100 UDP WebRTC 沖縄⇔沖縄、LTE 同キャリア (Androidの場合、単位ms) 東京⇔東京、LTE 同キャリア 40%⾼速 35%⾼速
  31. 31. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ゲーム⽤通信プロトコル実験でわかったこと② n WebRTCは、インターネットに出ず、キャリア網の中で つながったと考えられる n ただし沖縄⇔沖縄の場合でも、沖縄内ではなく、 東京までは⾏ってそう 31
  32. 32. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ゲーム⽤通信プロトコル実験でわかったこと③ n 同じWi-Fiアクセスポイント配下は特にWebRTCが速い 32 13 10 0 50 100 UDP WebRTC 62 19 0 50 100 UDP WebRTC 沖縄⇔沖縄、光+Wi-Fi東京⇔東京、光+Wi-Fi (Androidの場合、単位ms) 3.3倍⾼速 (僅差)
  33. 33. Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. ゲーム⽤通信プロトコル実験でわかったこと③ n UDPは東京⇔沖縄を往復、 WebRTCは家の中で繋がる 33 東京⇔沖縄を 往復
  34. 34. 34Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved. さて、WebRTCはゲーム向け 通信プロトコルに使えるのでしょうか?

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