清水理史の「イニシャルB」
AtermがIPv6による新世代UPnPに対応！ KONAMIとの共同検証で実現したピンホール制御で、ゲームもIoTもIPv6直接接続へ
NECプラットフォームズ、コナミデジタルエンタテインメントに聞く
2023年10月30日 06:00
2023年9月、NECプラットフォームズ株式会社のWi-Fiルーター「Aterm WX5400HP」向けに配信された最新ファームウェアで、家庭向けWi-Fiルーター初となる「新時代」のUPnP（Universal Plug and Play）が実装された。現時点では、株式会社コナミデジタルエンタテインメントの「eFootball 2024」が対応している。
IPv6を利用したピンホール制御となる「使って快適ネット（UPnP IPv6連携）」により、ゲームなどのアプリケーションから自動的にファイアウォールやQoSを制御し、端末間の直接通信や通信の安定化を実現する技術だ。この技術がさらに広まれば、ユーザーの負担軽減はもちろんのこと、ビジネス上のインパクトも大きい。副次的な効果として、ゲームのクオリティアップや運営コスト低下なども見込まれるという。期待の技術の詳細に迫ってみた。
まさに新時代のUPnP
みなさんは「UPnP」と聞いて、何をイメージするだろうか？
かつては家電のネットワーク設定やAV機器との連携、外部からのリモートアクセスなどを実現する技術として注目を集めていた技術だが、ここのところ話題にならなくなってきた。最近では、家庭用Wi-Fiルーターでも標準で無効になっているケースも見られるほか、セキュリティ対策として無効にすることを推奨する例もあり、すっかり影が薄くなってしまった印象だ。
しかし、そんなUPnPが時代に合わせた進化を遂げ、再び注目されはじめている。
きっかけは、ゲームメーカーであるコナミデジタルエンタテインメントと、通信機器メーカーであるNECプラットフォームズによる、IPv6におけるUPnPの共同検証だ。
従来のUPnPはIPv4環境での利用が想定されていたが、現在のインターネット接続環境はIPv6へと移行しつつあり、多くの家庭ですでにIPv6が利用できる環境が整っている。こうした中、IPv6環境でもUPnPを使えるようにすることで、ゲーム機など、端末が直接通信できる環境を実現しようという取り組みとなる。
具体的には、従来のUPnPをIPv6でも利用できるようにしたピンホール制御の実装となる。通常、外部からの通信はルーターのファイアウォール機能などによって遮断されるが、ゲームなどのクライアントからUPnPのコマンドを利用することで、ゲーム機のアドレスに対して、ゲームが使うポートを開けるように命令し、通信を一時的に通過させることが可能になる。
冒頭でも触れたように、この技術は、すでにNECプラットフォームズのAterm WX5400HPに実装（NECプラットフォームズならではの付加機能も追加）されている。これが、さらに広く、世界中の通信機器メーカーやゲームメーカーへと広がれば、対戦型のゲームなどで、わざわざ中継用のサーバーを経由することがなくなり、直接ゲーム機間で通信できるようになる。
▼NECプラットフォームズのプレスリリース
国内の家庭向けWi-Fi ルータで初 UPnP IPv6（ピンホール制御）に対応
これにより、ユーザーは複雑なルーター設定から解放され、手軽に対戦型ゲームを楽しめるようになる。「マインクラフト」などではもはやFAQ中のFAQとなっているが、現状、ポートを開放するには、わざわざゲームが使うポート番号を調べ、ルーターの設定画面から項目を探し、送信元などの各項目と格闘する必要がある。こうした苦労から解放される。
また、IPv6 IPoEの回線では、IPv4の通信にMAP-EやDS-Liteを利用しており、こうした環境ではIPv4のポート開放ができないケースがある。しかし、IPv6で、しかもUPnPを利用すれば、現在主流の回線でも対戦型ゲームでの直接接続が可能になる。
しかしながら、この取り組みはまだ始まったばかりだ。なぜ今、IPv6でのUPnPが必要なのか？ どのように実装したのか？ そのあたりの詳細をNECプラットフォームズとコナミデジタルエンタテインメントの両社に聞いた。
まずは、避けて通れないUPnPセキュリティの話題
読者がもっとも気にしているであろう。セキュリティの話題からはじめよう。
「UPnP」というキーワードでウェブを検索すると、過去のセキュリティ関連の話題も数多く表示される。正直、UPnPにネガティブなイメージを持っており、有効にすることに疑問を抱く読者も少なくないはずだ。
この点については大変詳しく話を聞いたが、両社の見解をまとめると、「過去のセキュリティ上の問題は把握している。仕様の問題と実装の問題の両面があるが、仕様自体に現在は大きな問題はない。また、Device Protectionという認証機能で不正な端末からの要求を遮断するしくみも利用可能で、その実装も選択可能となっている。IGD（Internet Gateway Device）向け機能のみを実装することでルーターの設定画面などに誤ってアクセスされるような事態を回避したり、第三者が外部からUPnPを悪用したりすることがないようにWAN側で公開しないなどの基本的な対策を徹底している」とのことだ。
つまり、過去にあった仕様の問題はクリアしており、実装におけるセキュリティ対策も徹底されるようになっているという。もちろん、セキュリティ対策に「絶対」はないが、現状、過去と同じ問題を繰り返しかねない仕様や実装はないと考えてよさそうだ。
むしろ注目したいのは、UPnPの利便性だけを安易に訴求して同じ轍を踏まないようにしようという、両社の強い意志だ。従来のUPnPは、利便性のみ追求したことで、メーカーによる実装の違いやセキュリティ対策の漏れなどが発生してしまった。その結果、現状は「無効にする」という、ある意味、思考停止とも言える方法でしか対策がなされていない状況になっている。
そうではなく、ソフトウェアとハードウェアのメーカーが協力し、業界全体でUPnPの利便性はもちろんのこと、課題を共有し、正しい方法で、安全かつ便利に使えるように実装できるように標準化しよう、というのが、今回の発起人となっている両社の意図だ。
あくまでも、今回の取り組みは第一歩で、安全性も考慮した実装の例としてAterm WX5400HPによる実装が提示されたが、今後、標準化組織などを含め、より深い検討や広範囲の検証が進められ、業界全体で広く活用されるようになると考えられる。
そもそも、なぜIPv6でUPnPが必要なのか？
少し前置きが長くなってしまったが、本題に入ろう。
まず、なぜ今、UPnP、それもIPv6用のUPnP（ピンホール制御）をWi-Fiルーターに実装する必要があるのだろうか？ この点について、今回の共同検証を主導したコナミデジタルエンタテインメントの佐藤氏は、次のように説明した。
「今回の取り組みの理由は2つあります。1つはIPv6環境の普及です。UPnPは従来のIPv4の時代からWi-Fiルーターに搭載されていましたが、IPv6を利用可能な回線が普及してきたにも関わらず、IPv6の環境に対応せず、使えない状況となっていました。IPv6では、IPv4と異なり、ファイアウォールの対応だけでIPv6ネイティブで家庭内の機器と直接通信できる環境を構築できます。UPnPを利用すればIPv6環境でファイアウォールの対応が簡単にできるので、せっかくのUPnPを活用できるようにしたいということです」。
「もう1つは、UPnPの実装方法の違いによる不具合を回避するためです。IPv4とIPv6のUPnPは完全に独立したものではなく、一部が干渉する関係になっています。このため、IPv6対応が中途半端に実装されていると、IPv4とIPv6の実装が干渉してハングアップするようなケースがあります。せっかくUPnPが搭載されていても、この不具合を避けるために無効にするという後ろ向きの方法が使われることが多くありました。ゲームなどが通信を確立するときは、UPnPでの設定を試して、利用できなければ別の方法（中継サーバーを利用した方式）などに変更するというしくみを採用していますが、せっかくUPnPが使えるのであれば、対戦ゲームでユーザー同士を直接接続できることが理想です。このため、IPv6で正しくUPnPを実装する必要がありました」とのことだ。
つまり、ゲームメーカーとしては、対戦型のゲームなどで、ユーザー同士を直接接続したくても、UPnPが無効になっており、有効にしたとしてもIPv6で使えないという状況が続いていたことになる。
実際、佐藤氏によると、「P2P接続がしにくいルーターの場合、ユーザー同士を直接つなぐゲームのために中継サーバーを用意する必要があります。しかし、中継サーバーを利用すると、コストもかかるうえ、速度や遅延の面でも課題が発生します。一方、UPnPを利用すると、ユーザー同士を直接接続できるだけでなく、UDPのタイマーの制約（筆者注：通常UDPはLAN側から発信された際にその戻り値の通信を識別できるように一定時間のタイマーによって管理される。時間が長くなりすぎると戻り値が得られなくなる場合がある）を逃れて、比較的安定した通信ができます」という。
今回対応してくれたコナミデジタルエンタテインメントの奥田氏と佐藤氏の部門（制作支援本部 技術開発部）では、定期的に国内外のルーターを集めてゲームでの検証を実施している。今回の課題は、まさにこうした検証の中から生まれたものと言える。
UPnPはゲームメーカーにとっては、使えるのであれば、ぜひ活用したい機能ということになるわけだ。
もちろん、ゲーム以外での活用の可能性もある。NECプラットフォームズの川島氏によると、「今回は、ゲームでの活用がひとつのきっかけになっていますが、UPnPにはメディアサーバーやプリンタ、さらにはスマートホーム規格の『Matter』に対応したスマート家電との連携などにも応用できると考えています」とのことだ。
IPv6のUPnP（ピンホール制御）が使えるようになることで、機器同士の連携の幅が広がると言えそうだ。
日本発で標準化を視野に入れつつ、QoSとの連携も実現
では、実際にNECプラットフォームズでは、「使って快適ネット（UPnP IPv6連携）」において、UPnP IPv6（ピンホール制御）をどのように実装したのだろうか？
NECプラットフォームズの平野氏によると、「UPnPの実装にあたっては、IPv4との関係に注意しました。先ほどの（佐藤氏の）話でもあったように、IPv4とIPv6が干渉すると不具合が発生する可能性がありますので、それぞれを独立して実装しています」という。
また、「UPnPのスペックは読み取る側によって異なるケースがあり、これまではそこがメーカーによる実装のブレとして出てしまっていた状況があります。今回は、弊社単独でなく、コナミデジタルエンタテインメントさんと共同で検証を進めることで、このあたりの仕様を高い精度で詰めることができたと考えています（川島氏）」という。
今回のAterm WX5400HPにおけるUPnP IPv6（ピンホール制御）の実装の強みは、まさにこの点にある。
ゲームメーカーだけ、ルーターメーカーだけと、単独、もしくは同一業種だけで実装を進めるのではなく、異業種でしっかりと情報を共有し、お互いに納得できるかたちで実装されている意義は何よりも大きいだろう。
実際、標準化への取り組みも進められており、川島氏によると「JAIPA（一般社団法人日本インターネットプロバイダー協会）内に、IPv6 UPnP実装・検証ワーキンググループも立ち上げて、検証の成果を共有したり、実装のブレがないようにガイドラインの発行も検討したりしています」という。
当該ワーキンググループでは実装ガイドラインの検討を進めるとともに、UPnPの仕様策定を行っているOCF（Open Connectivity Foundation）への成果のフィードバックも予定している。
もちろん、標準化の一方で、NECプラットフォームズならではの実装も実現している。川島氏によると、「弊社のAterm WX5400HPには、QoS機能も搭載されていますが、UPnPと連動してQoSを設定できるようにしました。これにより、ゲームの通信を優先することができるようになっています」という。
実際、QoSによる効果も動画や資料で提示してくれた。
コナミデジタルエンタテインメントでは、eFootballをプレイしている端末の近くで、別の端末で8K動画を同時に再生するテストを実施。QoSなしの場合は、eFootballのプレイ中に通信中を表すグルグルアイコンが表示される場合があったが、QoSありの場合は快適にプレイできる様子が示された。
内部的なテストのため、あくまでも参考情報となるが、NECプラットフォームズで実施した検証の結果も、平野氏によって提示された。2台の端末間でiPerf3による負荷をかけた状態で、QoSが設定されたゲーム機でeFootballをプレイし、LAN側とWAN側のパケットをキャプチャしてレイテンシを計測した結果、大幅に削減できていること確認できたという。
QoSの効果は、家庭ではわかりにくい場合もあるが、平野氏によると「1台のアクセスポイントと複数の無線端末が通信している場合、通信が混雑していると、ほかの端末の通信によって自分の通信が遅くなる場合がある。QoSが設定された端末はその影響を受けづらく、優先的に通信できるのがメリット」ということだ。
つまり、Wi-Fiで接続された端末が多いほど、ゲームでのQoSが生きてくることになる。Aterm WX5400HPは、特に用途としてゲーミングを強く意識した製品ではないが、今回の「使って快適ネット（UPnP IPv6連携）」による対戦接続の手軽さや実際のゲームでのQoSの効果を見ると、実質的にゲーミング対応ルーターと言ってもいい印象だ。
ゲームの視点ではメリットが大きい
このようなUPnP IPv6（ピンホール制御）は、ゲームメーカーの立場から見ると、かなりメリットがあるという。
コナミデジタルエンタテインメントの菊地氏が、ゲーム制作上のメリットを説明してくれた。
「ネットワーク対戦型のゲームの場合、パッドの⼊⼒情報をお互いにやり取りするような実装がありますが、この際、受信した入力情報をそのままではなくバッファに貯めてからゲームを動かします。もちろん、バッファが大きすぎると反応が遅くなりますので、このバッファをどれくらいに設定するかが、ゲームの体験を⼤きく左右します。中継サーバーを利⽤する場合、このバッファを⼤きめにする必要がありますが、UPnPによる直接接続なら、小さく設定できるため快適にゲームをプレイできるようになります」という。
UPnP IPv6（ピンホール制御）が当たり前の世界になれば、ゲームはもっと反応よく、楽しくプレイできるようになる可能性が高いと言えそうだ。
また、コナミデジタルエンタテインメントの柳原氏によると、「UPnPによるP2P接続が普及すれば、中継サーバーにかかるコストなど、ゲーム全体のバランスを取りやすくなるのもメリットです」という。
ゲームを末永く提供していくためには、維持費を抑えることも重要となる。維持費を抑えられれば、ゲームのクオリティを上げることやユーザーの費用的な負担を減らすこともできるようになると考えられる。柳原氏の言うように、こうした「バランス」をコントロールできるのもUPnP IPv6（ピンホール制御）が普及した際のメリットとなりそうだ。
自分自身に対しての通信しか許可しない実装
なお、今回のインタビューでは、NECプラットフォームズの平野氏によるAterm WX5400HPの「使って快適ネット（UPnP IPv6連携）」のデモも見せてもらった。
具体的には、PCからUPnP用のライブラリである「MiniUPnP」を利用し、Aterm WX5400HPにコマンドを送信し、IPv6のポートを開放したり、閉じたりする様子を実際に確認できた。
このデモで興味深かったのは、コマンドを送信している端末に対してのポートしか開放できないようになっている点だ。つまり、どの端末に対しても自由にポートが開けられるわけではなく、自分自身（送信元）に対してしか開放できない。
これにより、ネットワーク上の任意の端末に対して意図せずポートが解放されてしまうことを防止できるわけだ。
また、登録されたエントリは、本体を再起動した際に消去されるため、よくわからなければAterm WX5400HPを再起動することで、全てのポートを閉じることができる。
Aterm WX5400HPでは、設定画面上で現在開放されているポートを確認できるので、状況を把握しやすい設計となっているが、冒頭で触れたセキュリティ面や実装上の課題についてもかなり配慮されていると言えそうだ。
普及が期待される新世代UPnPだ
このように、IPv6でのUPnPとなるピンホール制御に関する取り組みを紹介した。IPv6環境でUPnPを利用可能にする技術だが、単にUPnPをリニューアルしたというわけではなく、混沌とした旧世代のUPnPを再構築し、業界全体として使いやすい技術へと進化させようとする意欲的な取り組みという印象だ。
すでにNECプラットフォームズではAterm WX5400HP、コナミデジタルエンタテインメントではeFootball 2024と、実際の製品として展開されており、机上の議論ではなく、その効果をユーザーが体験することが可能になっていることにも感心した。
今後、ルーターにしろ、ゲームにしろ、他社にも広く広がれば、もっと手軽に、もっと快適にゲームなどを楽しめる環境が整うことになるはずだ。新世代のUPnPとして、大いに期待したいところだ。
なお、本稿でも今回のIPv6向けのUPnPを「ピンホール制御」と記載しているが、これは従来のIPv4向けのUPnPと区別するために採用された名称だ（佐藤氏）。内部的なしくみとして使われている名称が採用されているという。
詳細は以下の佐藤氏の講演資料を参照してほしいが、UPnPは、IPv4なのかIPv6なのか、どの部分を制御するのかなど、少々、ややこしい面がある。UPnPによるIPv6のポート制御はピンホール制御と呼ぶことを覚えておくといいだろう。
▼佐藤氏の講演資料
JANOG51.5「IPv6ポート開放」という概念を整理・理解しよう」
CEDEC2022「ゲームにおけるIPv6向けUPnPの活用可能性と実装検証」
JANOG49 「IPv6版ポート解放!? UPnPでWANIPv6FirewallControlを使ったゲームのP2P通信をしてみた！」
また、今後もさまざまな場でこのテーマが取り上げられる予定で、2024年1月17日～19日に開催される「JANOG53ミーティング」でも、佐藤氏が中心となって、議論の場が用意される予定だという。インターネットやネットワークに関する最新技術に触れることもできるので、興味のある人は参加してみることをおすすめする。
eFootballは、株式会社コナミデジタルエンタテインメントの日本およびその他の国と地域における登録商標または商標です。
Atermは、日本電気株式会社の登録商標です。
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製品レビューなど幅広く執筆しているが、実際に大手企業でネットワーク管理者をしていたこともあり、Windowsのネットワーク全般が得意ジャンル。最新刊「できるWindows 11」ほか多数の著書がある。