WebRTCの裏側にあるNATの話 - A talk on NAT behind WebRTC
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WebRTCの裏側にあるNATの話 - A talk on NAT behind WebRTC

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WebRTC Meetup Tokyo #5で講演した ...

WebRTC Meetup Tokyo #5で講演した
「WebRTCの裏側にあるNATの話」の資料です。

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  • 1. WebRTCの裏側にあるNATの話 - A talk on NAT behind WebRTC - @iwashi86 2014/11/26 WebRTC Meetup Tokyo #5
  • 2. ●Attribute Name Yoshimasa Iwase @iwashi86 web iwashi.co ●Work ・Web Engineer@NTT Com ・HTML5 Experts.jp Editor ●Recently ・HTML5 Experts.jpにてWebRTC特集掲載！
  • 3. 本題 今日はNATの話 (WebRTCなので特にUDPのNAT)
  • 4. なぜ、いまさらNAT？ https://flic.kr/p/4HKJE1
  • 5. WebRTCのクライアントは NAT配下に居ることが多い Internet NAT NAT
  • 6. クライアント達は何の工夫も無しには 直接通信できない・・・ Internet Dropped… NAT NAT
  • 7. そこで、WebRTCでは主にSTUN※を使っ て なんとか穴あけしている Internet STUN STUN NAT NAT Reached!  ※UDP Hole Punchも
  • 8. でも、ダメなケースもある… (その場合はTURNで中継) Internet STUN STUN Dropped… NAT NAT
  • 9. そもそも
  • 10. なんで通ったり 落ちたりするの？ https://flic.kr/p/b6WaSP
  • 11. 気になる！（技術者的な意味で） https://flic.kr/p/oH1mPu N A T
  • 12. そんなあなたに良いRFC（4787）
  • 13. UDP向けNATの振舞いについて 熱く語っているRFC
  • 14. あと、Obsoleteだけど 3489(Classic STUN)も参考になる
  • 15. Full Coneとか、Symmetric NATとか、 その辺りの用語はこのRFCで登場 （ただし、区分けがちょっと足りない）
  • 16. 続きは RFCで！
  • 17. が、RFC読むと1分で、こうなる↓ https://flic.kr/p/6n5y3k
  • 18. そこで本トークでは 特にWebRTCに関係するNAT振舞い のエッセンス(12章)を紹介 (＝RFC 4787をざっくりと) 免責：正確性はRFC原典の用語を参照のこと
  • 19. https://flic.kr/p/p1Q8WT Requirement
  • 20. RFCの抜粋です
  • 21. マッピングの話から
  • 22. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する
  • 23. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1
  • 24. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80
  • 25. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80
  • 26. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80
  • 27. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.200:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80
  • 28. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 エンドポイント(宛先) に拘らないマッピング 192.168.1.1 1.1.1.1 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.200:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80
  • 29. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1
  • 30. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80
  • 31. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80
  • 32. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.200:80 元：1.1.1.1:54321 先：1.1.1.200:80 今回は、同じマッピングじゃない （下図だとPortが異なる）
  • 33. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する 同じホストの別ポートに送ると？？ NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 じゃあ、 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:8888
  • 34. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する つまり、宛先にのみ依存している。 NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 同じマッピング！ 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:8888 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:8888 つまり、宛先にのみ依存している
  • 35. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1
  • 36. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する ３つ目のケースで、同じホストで違 NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 うポートに送ると？？？ 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:8888
  • 37. 3 種類のマッピング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 違うマッピングができる！ 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:8888 元：1.1.1.1:54321 先：1.1.1.100:8888
  • 38. WebRTC的にイケてる のはどれでしょう？ （正確には、P2P的にイケてるのはどれでしょう？） https://flic.kr/p/kSFs6b
  • 39. 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する
  • 40. 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する
  • 41. 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する 2と3は、STUNで自分のNATの外側のアドレス （= Server-Reflexive Address、Mapped-Address）を調 べても、結局使えない…。
  • 42. なのでRFCも・・・
  • 43. MUSTになってる！
  • 44. 次
  • 45. NATはパブリック側(外側)のIPアドレスを複数貯めておける。 その貯めたアドレスを使う場合は、 「同じ宛先には同じ送信元アドレス」を使いましょう、ということ。
  • 46. ポート多重ダメ・ゼッタイ
  • 47. ポート多重(Port Overloading) NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.3:10000 先：1.1.1.200:80 192.168.1.3
  • 48. ポート多重(Port Overloading) NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.3:10000 先：1.1.1.200:80 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.200:80 192.168.1.3
  • 49. ポート多重(Port Overloading) 同じの使っちゃうケース NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.3:10000 先：1.1.1.200:80 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.200:80 192.168.1.3
  • 50. ちなみに帰り道(復路)は、送信元が大事 NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 往路 192.168.1.2 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：192.168.1.3:10000 先：1.1.1.200:80 元：1.1.1.1:10000 先：1.1.1.200:80 192.168.1.3 NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 復路 192.168.1.2 元：1.1.1.100:80 先：1.1.1.1:10000 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 192.168.1.3 元：1.1.1.200:80 このアドレスで復路を打ち分ける先：1.1.1.1:10000
  • 51. 次
  • 52. もともとの送信元ポートが0-1023ならNAT後も0-1023、 もともとの送信元ポートが1024-65535ならNAT後も1024-65535、 といったように同じレンジを使うのがRECOMMENDED
  • 53. NATするときのポート番号は、 Before−＞Afterで奇数偶数を同じにしようねということ。 つまり、もともとのポートが偶数なら、NAT後も偶数ということ。
  • 54. マッピングの保持時間は2分以下だとダメだよ。 5分以上がオススメで、自由に設定してOK。 ただし、0-1023のウェルノウンポートはIANAに従ってね。
  • 55. マッピング更新するトラフィックの向きは アウトバウンド（外向き）のトラフィックがMUST。 インバウンドやってもいいけど、攻撃されちゃうかもね。
  • 56. NATによっては、NAT前後のIPレンジが同じことも。 例えば、10.0.0.0/Xから10.0.0.0/XのNATもあり得る。 （ご家庭だとあんまり無いけど） そんなときはには、どっちかで対応すること： (1)内外でアドレスかぶらんように (2)アドレスがコンフリクト（衝突）してもよしなに翻訳転送してね
  • 57. 大事！絵！
  • 58. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する
  • 59. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80
  • 60. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する まず外側に送る NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80
  • 61. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 さっきと宛先が違う ホストから来ても通せる ＝エンドポイントに依存しない 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:12345
  • 62. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1
  • 63. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する まず外側に送る NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80
  • 64. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 最初に送ったホストと 違うから落ちる （＝アドレスに依存している） 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:12345
  • 65. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:12345 同じホストからならOK （上図だと、同じホストで異なるPort)
  • 66. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 192.168.1.1 1.1.1.1
  • 67. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する まず外側に送る NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80
  • 68. 3 種類のフィルタリング： 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する NAT 1.1.1.100 1.1.1.200 192.168.1.2 元：1.1.1.1:12345 先：1.1.1.100:80 192.168.1.1 1.1.1.1 元：192.168.1.2:10000 先：1.1.1.100:80 元：1.1.1.200:80 先：1.1.1.1:12345 同じホストでも、ポートが異なるとNG （かなり厳しいフィルタリング）
  • 69. RFC的にイケてるのは https://flic.kr/p/kSFs6b どれでしょう？ （本日２回目）
  • 70. 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する
  • 71. 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する
  • 72. 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する ただし、RFC4787ではセキュリティを気にする場合は、 2. Address DependentもRECOMMENDEDとしている。
  • 73. 1. Endpoint independent エンドポイントに依存しない 2. Address Dependent アドレスに依存する 3. Address and Port Dependent アドレスとポートに依存する WebRTC的に言えば、Mappingとの組み合わせが需要で、 「3. Address and Port Dependent」でもつながるはず
  • 74. 次
  • 75. ヘアピン接続も サポートしてね！
  • 76. ヘアピン接続 点線のマッピングができている状態で、 PC-Aから、PC-BのNAT後のアドレスを指定して、 NAT折り返しで接続すること NAT PC-A 192.168.1.1 1.1.1.1 PC-B 送信先アドレスとして 外側のアドレスを指定する のがポイント
  • 77. ALG(Application Level Gateway)の機能はOFFしてね (例：勝手にペイロードの中身も書き換えないでね)
  • 78. 好き勝手に動作を変えないでね (deterministic behaviorしてね)
  • 79. （力尽きたので）そこまでWebRTCに関係しないので 省略
  • 80. 14個おしまい！(一部ショートカット有り) https://flic.kr/p/4LXLZ2
  • 81. ん？そもそも
  • 82. なんで通ったり 落ちたりするの？ https://flic.kr/p/b6WaSP
  • 83. 答えの前にUDPホールパンチング NAT NAT PC-A PC-B
  • 84. 答えの前にUDPホールパンチング マッピングが無 いので落ちる NAT NAT PC-A PC-B
  • 85. 答えの前にUDPホールパンチング マッピングが無 いので落ちる だが、PC-B向 けに穴が開いた (マッピングが NAT NAT 出来た) PC-A PC-B
  • 86. 答えの前にUDPホールパンチング NAT 次に反対向きにNAT 打つと今度は 疎通OK PC-A PC-B
  • 87. 答えの前にUDPホールパンチング しかも、PC-A 向けの穴が開く ということは、 NAT 次に反対向きにNAT 打つと今度は 疎通OK PC-A PC-B
  • 88. 答えの前にUDPホールパンチング いまなら NAT NAT 一発目の向きも 疎通OK PC-A PC-B
  • 89. 再掲：なんで通ったり 落ちたりするの？ https://flic.kr/p/b6WaSP
  • 90. Mapping × Filtering の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合)
  • 91. Mapping × Filtering の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering
  • 92. Mapping × Filtering の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering
  • 93. Mapping × Filtering の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint いIndependent つなんとき Mapping - Endpoint Independent Filtering 誰のでも挑戦を待つ 猪木的NAT
  • 94. Mapping × Filtering の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering
  • 95. Mapping × Filtering の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering
  • 96. Mapping × Filtering の特性で決まる (特にUDPホールパンチングで通す場合) NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Endpoint Independent Mapping - Endpoint Independent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering NAT - Address Dependent Mapping - Address Dependent Filtering 相手が狙うべきアドレスが 変わっちゃうから通らない （STUNで調べたアドレスが NG）
  • 97. おまけ Miscellaneous Topics
  • 98. 古いRFCのNAT分類は マッピング×フィルタリングで説明できる http://www.netmanias.com/en/?m=view&id=techdocs&no=6065
  • 99. 注 今日の話はあくまでRFCの話！ ホントの動作は装置依存です！
  • 100. 参考資料 Further Study
  • 101. 参考資料： P2P通信技術：NAT超え〜STUNとUPnPと、時々、TURN〜 http://homepage3.nifty.com/toremoro/study/voip2008/NATTraversal.p df NAT技術者にお勧めするRFCとドラフト http://toremoro.tea-nifty.com/tomos_hotline/2008/06/natrfc_e2f2.html P2Pとファイアウォール http://homepage3.nifty.com/toremoro/p2p/firewall.html ISPのNATには何が求められるか？ http://www.janog.gr.jp/meeting/janog22/program/day1/data/day1-5- 1_Nishitani.pdf 共存/移行技術とP2P対戦ゲームの相性 https://www.janog.gr.jp/meeting/janog30/doc/janog30-v64-pre-stun-ryosato- 02.pdf