インターネットコミュニケーション第二回重近範行 1 / 61 今日のテーマ  デジタル情報  サンプリング  量子化  符号化  圧縮  P2Pモデル  NetMeeting  Polycom  Firewall/NAT  Skype 2 / 61 デジタル音声・画像・動画の仕組み 3 / 61 デジタル化の手順アナログ情報サンプリング量子化数値符号化 PCM符号デジタル情報 4 / 61 サンプリングと量子化 5 3 2 1 0 1 3 5 7 10 11 8 10 13 9 3 0 1 6 10 10 7 7 9 11 10 7 6 8 10 11 12 12 9 5 / 61 サンプリング(標本化) 時間軸 t 6 / 61 サンプリング(標本化) 時間軸 7 / 61 サンプリング(標本化) 8 / 61 量子化変化量 5 0 1 1 0 0 2 3 3 3 4 1 1 3 3 2 3 3 2 3 4 4 2 9 / 61 サンプリング周波数の例  一般電話  11KHz  8bit VoIP(G.711)  8KHz  8bit Hz = 1秒間の振幅数を表す単位 bit = 2種類を識別できる情報量の単位ラジオ  22KHz  単位 8bit CD  44.1KHz 16bit 10 / 61 デジタル画像  画像の品質  解像度（碁盤の目の数・画像の細かさ）  横×縦  色数（1マス毎の色階調）  8/16/24/32bit color Depth(色) デジタルカメラの有効画素数 Height メガピクセル Width 11 / 61 解像度による違い 12 / 61 4x3 (12 pixel) 13 / 61 20x15 (300 pixel) 14 / 61 40x30 (1200 pixel) 15 / 61 80x60 (4800 pixel) 16 / 61 160x120 (19200 pixel) 17 / 61 320x240 (76800 pixel) 18 / 61 640x480 (307200 pixel) 19 / 61 色数による違い RGB グレースケール 20 / 61 デジタル映像  動画  パラパラ漫画  1枚ずつの画像をフレームと言う  動画の品質  画像の品質は当然関係する  フレームレート Frame Per Sec(FPS) 1秒間に何枚の絵を入れ替えるか  動きの細かさ  21 / 61 FPS (Frame Per Second)  1秒間に表示される画像の数  映画 24fps  テレビ 30fps 粗い滑らか 1sec 22 / 61 無圧縮の映像データ  データ量 = 解像度 × 色数 × フレーム数  640x480 24bitの映像は1秒でも約30MB これで1秒分  データ量が多い  圧縮が必要 23 / 61 符号化数値をある一定の規則に基づいて符号に変換すること  例：文字列の符号化  0x41 0x61 ASCIIコード表 24 / 61 出展情報機器と情報社会のしくみ素材集圧縮符号化  ハフマン法    出現頻度の高い要素に短いコードを、出現頻度の低い要素に長いコードを対応させることで圧縮テキストデータ The Mississippi is the longest river in the United States. 圧縮前のデータ量：57文字 × 8ビット= 456ビット左表の対応コードを使って各文字を置き換えた時のデータ量：248ビット 25 / 61 不可逆圧縮  人間の目には分からない部分をごまかす  減色（似ている色は同じ色に)する  圧縮前のデータに戻せない  解像度を落とす(4マスを1マスにしてみたり) 26 / 61 フレーム間圧縮フォーマット  動画の変化しない部分に着目  画像の差分で動画が作れる   背景のデータは前と同じだから不要前後のフレームから動きを予測する  口元の動きだけを計算  Encodeの際の遅延が高めここはまったく動かない単体で画像になる単体で画像にならない前後の差分から予測・生成される画像 1 2 3 4 5 27 / 61 フレーム内圧縮フォーマット (フレーム間非圧縮フォーマット)  動画のすべてのフレームが複合可能  高速紙芝居  動きが多い時に強い  画面全体の絵が頻繁に変わる  Encodeの際の遅延は低め単体で1枚の画像になる 1 2 3 4 5 28 / 61 メリット・デメリット  フレーム間圧縮フォーマット  データ量が少ない(転送にも有利)  規格が多い(モバイル通信端末用やDVD用など)  激しい動きがぎこちない(予測を使うから)  CPUの計算量が多い  例：MPEG、WMV  フレーム内圧縮フォーマット  激しい動きも滑らか  編集やVCR制御(早送りとか)に有利  CPU計算量が少ない  比較的データ量が多い  例：DV、Motion JPEG 29 / 61 品質とデータ(音楽)   アルバム1枚分(74分)の音楽の場合音楽CD x 74min ≒ 650MByte 1.17Mbit/秒 x (74 x 60秒)= 5194.8Mbit = 649.35Mbyte  1.17Mbps  MP3(CD品質)  192Kbps  x 74min(74 x 60) ≒ 106MByte 一般電話  64kbps x 74min(74 x 60) ≒ 35MByte 30 / 61 品質とデータ量(映像)   二時間の映画(SD品質)の場合非圧縮解像度 )x( 色 )x(1秒当たりの画像数) x (時間)  (720×480)×(24bit)×(30fps)×(2hour)≒223GByte (  MPEG2(DVD用)  9.8Mbps  × 2hour(2x60x60) ≒ 8.82GByte DV  25Mbps x 2hour(2x60x60) ≒ 18GByte 31 / 61 格納メディアとデータ量  DVD  通常: 4.7GByte  片面二層メディア: 9.4GByte(4.7x2)  MPEG2(DVD用)二時間の映画が入る  CD – 700MByte  音楽CDアルバム1枚(74分程度)が収まる  650MByte 32 / 61 実習１ NetMeeting/Polycom 33 / 61 NetMeetingの起動方法インストールから使い方までは Webに詳細があります 34 / 61 NetMeetingの使用方法１．宛先(友達)のIPアドレスを入力 2．通話ボタンを押す画像の送受信が出来ていないときは、まずツール->ビデオを確認してみよう 35 / 61 Polycomに接続しよう  遠隔多地点ビデオ会議システム 36 / 61 インターネットでの通信モデルサーバ・クライアントモデルサーバハイブリッドP2Pモデルクライアント P2Pモデル住所録サーバ 37 / 61 各通信モデルの利点・欠点  サーバ・クライアントモデル  常に同じコンピュータに接続すればよい  アクセスが集中するとサーバは大変  P2Pモデル  アクセスの分散  各コンピュータの住所を各々が知っている必要がある  これを解決しているのがハイブリッドP2P 38 / 61 Firewall / NAT 39 / 61 サービス電話の場合を考えると･･･サービスの種類番号情報のやり取り（約束事）関東地方の天気を教えて天気が知りたい 177 関東は晴れです日本の現在時刻教えて時刻が知りたい 117 日本は現在10時20分ですサービス要求側お店の電話番号が知りたい ○○の番号教えて 104 ○○○-○○○です・特定の番号にかけると、求める情報が適切に返ってくる（約束事が決まっている）サービス提供側 40 / 61 コンピュータ通信と電話サービス時間を知りたい 177 現在の日本時間を教えて 177 現在の日本時間は10:20 Network Time Protocol 時間がわかるサービス Port番号 123 ntp.sfc.keio.ac.jp 現在の日本時間を教えて ntp.sfc.keio.ac.jp 現在の日本時間は10:20 41 / 61 プロトコル  コンピュータ同士が通信を行う上で、相互に決められた約束ごと 例  HTTP (Hyper Text Transport Protocol)   FTP (File Transfer Protocol)   Webを見るときファイルを転送するとき SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)  メールを送るとき 42 / 61 コンピュータ通信で必要なこと  通信相手の宛先を指定する  IPアドレス  ドメイン名  利用するサービスを指定する  ポート番号 http ８０番（Webを見るとき）  ftp ２１番（ファイルと転送したいとき）  smtp 25番（メールを送りたいとき）  43 / 61 IPアドレスとポート番号 IPアドレスで相手を識別  ポート番号で通信の種類を識別  FTP HTTP SMTP FTPサーバ 203.178.142.155 ：21 WWWサーバ 203.178.138.199 ：80 203.178.143.148 Mailサーバ 133.27.4.120 ：25 44 / 61 Firewall  悪意のある第3者からの攻撃を遮断する機能  ルール（例外）に合致しない通信を遮断  アプリケーション  ポート番号  送信元IPアドレスなどパーソナルファイヤーウォール 45 / 61 ポート番号によるフィルタリング  ポート80番だけ許可されている場合 Firewall FTP port 21 port 80 port 23 WWW telnet 46 / 61 グローバルIPアドレスプライベートIPアドレス  （グローバル）IPアドレス  世界で一意のコンピュータを示す識別子  外線電話番号みたいなもの  プライベートIPアドレス  特定ネットワーク内で、コンピュータを示す識別子  家の中だけとか、会社の中だけとか  他のネットワークから識別不可能  内線電話番号みたいなもの 47 / 61 内線・外線電話番号 03-3333-5555 からの電話だ 100 電話交換器 03-3333-5555 03-3333-4444 03-3333-5555 の内線100へ転送などの工夫が必要 101 102 03-3333-4444 に電話しよう 48 / 61 NAT (Network Address Transration)   プライベートIPアドレスをグローバルIPアドレスに変換 •直接AとDは通信できない •NATで内線・外線のアドレスを外と内を繋ぐ覚えておいて変換  内線と外線の出入り口 •Dから見るとCと通信してるように見えている Private Network Internet AからDへ A DからAへ B NAT CからDへ C DからCへ D 49 / 61 NATのメリット  グローバルIPアドレスの節約が可能   一つのグローバルアドレスを使って、複数のノードが外部と通信できるアクセス制御・匿名性   外部から内部ネットワークが隠蔽される擬似的な匿名性を確保できる NATによって隠蔽され、外から見えない Internet NAPTの内側 NAT-Box 133.27.24.254:2932 133.27.24.254:2949 192.168.0.4:2181 192.168.0.5:2911 50 / 61 NATの弊害  Private Network プライベート・アドレス外部からの接続性 A Z Internet 宛先：Z ポート：8002 Aと通信したい！ •通信はZを経由 NAT ルータ ? グローバル・アドレス B C D •アドレス変換のルールがない「誰に転送すればいいの？」 51 / 61 Messengerの仕組み映像直接通信ができない場合コンタクトリストテキストメッセージ firewall/NAT 可能であれば直接通信するサーバが中継する 52 / 61 Skype通話の仕組みスーパーノードの条件 •グローバルIPアドレス •マシン性能が良い •回線速度が速い •Skype起動時間が長い、など 2、BのスーパーノードがIPアドレスを返信 1、BのIPアドレス問い合わせ A B 3、通話の開始 53 / 61 実習２ Skype 54 / 61 Skypeの実習  アカウントの作成希望するskype名を入力 (skypeにとって世界で唯一の識別子 Messengerにとってのメールアドレス) パスワードを入力 55 / 61 友達の追加 2. 友達のskepe名を入力して「検索」 1. クリック 3. 友達を選択して、「コンタクトを追加」をクリック 56 / 61 多人数での通話 1. クリック 2. 友達を選択して「追加」 3. 通話を開始 57 / 61 まとめ 58 / 61 今日のまとめ  映像・音声の品質  データ量と品質  インターネット上の障壁  NAT/Firewall  NAT/Firewallを超えて  P2Pアプリケーションの工夫 59 / 61 携帯端末がPCに W-ZERO3  WILLCOMから12月に発売  Mobile 5.0 搭載  PHS（W-SIM）対応／ワイヤレスLAN （IEEE802.11b準拠）内蔵  Windows 無線LANを使える所屋外など 60 / 61 SharpのHPよりホットスポット  無線LANでインターネットにアクセス  そのエリアに特化した情報を配信できる 61 / 61