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

「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


⾃⼰紹介 / ⼤津⾕亮祐（おおつやりょうすけ）

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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


WebRTCとは

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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


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


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


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


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


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


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。

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P2P通信サーバ⇔クライアント通信


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

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外からのパケットをNATがブロック


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。

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あらかじめNATに⽳を空けておく


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！

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WebRTCの開発者コミュニティ

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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


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

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ULLOGUltra Low Latency Online Game


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

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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

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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)


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

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プロトコル 4通り

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P2P サーバ経由

①WebRTC ②UDP

③TCP

④WebSocket


地域 2通り

19

①沖縄

②東京


場所 3通り

20

①オフィス街 ②住宅街 ③電⾞で移動中


端末 2通り

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①iPhone ②Androidスマホ


アプリ 2通り

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①ブラウザ ②測定⽤アプリ


回線 4通り

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①光+Wi-Fi

②ドコモLTE

③auLTE

④ソフトバンクLTE


時間帯 4通り

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②平⽇夜間

①平⽇⽇中

④休⽇夜間

③休⽇⽇中


リレーサーバ 1通り

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①AWS 東京リージョン


送信データ 1通り

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①1/64秒(16ミリ秒)間隔で64bytesを送信


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

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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!!

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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)


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

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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


東京⇔東京、LTE 同キャリア

40%⾼速 35%⾼速


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

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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

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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


3.3倍⾼速

(僅差)


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

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東京⇔沖縄を往復

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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