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1 インターネット概論 砂原秀樹 慶應義塾大学メディアデザイン研究科 2011/07/11 今日の内容 今インターネットが抱える問題 IPv4アドレスの枯渇 インターネットのこれから 何が変わるか? 社会基盤としてのインターネット インターネット応用 へ向けて 現在のインターネットが抱える問題 アドレスの不足 IPv = 約 43 億 しかし すでに4 億台以上のノードがインターネットにつながっている 通信速度 ADSL( 非対称 ) 下りは早いが 上りは遅い 例 ) フレッツADSLモアIII(47Mタイプ ) 下り : 最大 47Mbps, 上り : 最大 5Mbps 光ファイバも原則として非対称 携帯電話等も非対称 DoCoMo HSDPA: 下り 3.6Mbps, 上り - 384kbps しかし 通信の均衡は破られつつある インターネットの意味するところ 誰でもできる 対等 双方向 情報の発信者 受信者 なんでもできる どんなアプリケーションでも さまざまなサービスが混在している 複合の意味 なんでもつながる コンピュータだけではない 情報源の多様性 利用形態の自由度 どこでも さまざまなデータリンク ( 無線 ADSL) インターネットの今 Modem, ISDN, ADSL, PON Down > Up コンピュータ ファイルダウンロード 光ファイバ 無線 LAN Down Up コンピュータ 携帯電話 電話 ビデオチャット (Skype)??? Down << Up 携帯電話 車 家電 センサ プローブサービス ここ Near Future Internet for everything, everywhere, every information Yesterday Today Tomorrow's Internet ENEOS 1

2 情報の爆発 インターネット上のコンピュータ どうやって区別しているか? ホスト名 : 人間向け IPアドレス : 数字 コンピュータ向け IPアドレス 32bitの数字 / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /2008 ドット表現 8bit 単位に区切って 各々を十進数で表記したものを. で結合 例 ) 0x IPv4 の限界 IPv4: RFC791 Sep 01, 1981 インターネットの普及 IPアドレスの数 2011/01 ホスト数 818,374,269 台 Internet Systems Consortium, Inc. の調査による = 4,294,967,296 IPv4 アドレスの枯渇 IANAの在庫枯渇 2011/02/03 RIR での状況 APNIC 2011/04/19 RIPE-NCC 2012/03/04 ARIN 2013/11/20 LACNIC 2014/06/16 AFRINIC 2014/07/04 現状 2

3 どうするの? 3 つの方策 分配済みの IPv4 アドレスについて 効率的な利用をさらに進める NAT 技術を利用し グローバルアドレスをわずに新たなホストを収容する IPv6 を導入し 新たなホストを収容する 分配済みの IP アドレスの活用 例 ) 奈良先端科学技術大学院大学 /16 65,636 台分 しかし実際に使っているのは1 万台程度 残りは他で使える?? 技術的には結構難しい ローカルアドレスの利用 自宅のアドレス グローバルアドレスは一つ それをみんなで共有 だったら 一つのグローバルアドレスを複数のコンピュータで共有したら? NAT という技術 変換テーブルの問題 テーブルサイズが小さいと溢れる Port 番号という空間を犠牲にして IP 空間を仮想的に拡張 8bit 分を識別子に使うとすると 利用者には8bit 分のPort 番号空間しか残らない 一人あたり256コネクションで大丈夫か? NAT が提供できる空間 32bit 2 32 =4,294,967,296= bit (IP 32bit + Port 16bit) 2 48 =281,474,976,710,656= bit (IP 32bit + Protocol 8bit + Port 16bit) 2 56 =72,057,594,037,927,936= 変換テーブルの問題 Large Scale NAT RFC4787, RFC5382, RFC5508 NAT があればいいじゃないか NATの問題点 変換テーブルあふれ 十分にテーブルを用意すればいい? 3

4 From IPv4 only To v4/v6 Dual Stack - IETF IAB Technical Plenary - You can find the extended version of this presentation at Shin Miyakawa, Ph.D. NTT Communications Corporation miyakawa@nttv6.jp Max 30 Connections Max 20 Connections Max 15 Connections Max 10 Connections 4

5 Max 5 Connections Examples of # of concurrent sessions Webpage # of sessions No operation 5~10 Yahoo top page 10~20 Google image search 30~60 Nico Nico Douga 50~80 OCN photo friend 170~200+ itunes 230~270 igoogle 80~100 Rakuten 50~60 Amazon 90 HMV 100 YouTube 90 次世代インターネットプロトコル IPng/IPv6 IPv4の流れを受け継ぐプロトコル 基本的な動作は同じ より単純化されたプロトコル これまでの問題点を解決 アドレス空間の不足 マルチキャスト モバイル 運用の簡単化 Plug and Play セキュリティ 次世代インターネットプロトコル IPng/IPv6 長期間の利用が可能 拡張性が高い IPv4 からの移行が容易 アドレス空間の拡張 IPv4 では32ビット 4,294,967,296 IPv6 では128ビット 340,282,366,920,938,463,463,374,607,43 1,768,211,456 構造化されたアドレス割り当て 地域 国 プロバイダ 組織 サブネット コンピュータ 128bit の広さ IPv =4,294,967,296 = IPv =340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211, 456 =

6 2 128 one: 10 0 ten: 10 1 hundred: 10 2 thousand: 10 3 million: 10 6 billion: 10 9 trillion: quadrillion: quintillion: sextillion: septillion: Russ Rowlett Names for Large Numbers octillion: nonillion: decillion: undecillion: duodecillion: tredecillion: quattuordecillion: quindecillion: sexdecillion: septendecillion: 一 : 10 0 十 : 10 1 百 : 10 2 千 : 10 3 萬 : 10 4 億 : 10 8 兆 : 京 : 垓 : 禾予 : ( じょ ) 壌 : ( じょう ) 江戸時代初期の吉田光由が著した数学の教科書 塵劫記 (1628) に出ており インドの教典の 華厳経 に由来する 溝 : ( こう ) 澗 : ( かん ) 正 : ( せい ) 載 : ( さい ) 極 : ( ごく ) 恒河沙 : ( ごうがしゃ ) 阿僧祇 : ( あそうぎ ) 那由他 : ( なゆた ) 不可思議 : ( ふかしぎ ) 無量大数 : ( むりょうたいすう ) =340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211, 澗 2823 溝 6692 壌 0938 禾予 4634 垓 6337 京 4607 兆 4317 億 6821 万 undecillion 282 decillion 366 nonillion 920 octillion 938 septillion 463 sextillion 463 quintillion 374 quadrillion 607 trillion 431 billion 768 million 211 thousand 456 = の広さ もう少し考えると 一人あたり 地球の表面積 1cm 2 あたり 地球を中心とし月軌道を含む球を考えると 髪の毛の太さぐらいの領域に一つずつアドレスを割り振ることが可能 太陽を中心として太陽系 ( 冥王星軌道 ) を含む球を考えると 家一軒ぐらいの領域に一つずつアドレスを割り振ることが可能 というわけで はっきり言って 無限!! IPv6 の準備状況 ISP ネットワーク 基本的に OK クライアントノード OK (Windows, MacOS, Linux) エンタープライズネットワーク ( 古い機材の更新が必要 ) サービス (IP アドレスをハードコードしたプログラム ) IPv6 での利用を前提 プログラミング Protocol Independent プログラミング 組み込み機器 IPv6 only としたら実装は簡単に 移行 さまざまな技術が検討されている サービスを使い続けてもらうためには 早急なIPv6への対応が必要 6

7 World IPv6 Day 全世界で IPv6 を積極的に使ってみよう!! 2011/06/08 問題の洗い出し 特に大きな問題もなく過ぎ去った これからどうなる? インターネットの未来 何がつながる? スピードは? 何ができるようになる? ゲームマシン ネットワークを標準装備 ネットワークゲーム アーカイブ ゲームマシン 無線 LAN 機能 複数ユーザゲーム ゲームデータの共有 アドホックネットワーク WLAN デジカメ (SANYO) エアコン CF カードスロットに WLAN カード 7

8 HDD レコーダ テレビ Web カメラものがつながる? Internet of Things 小さいコンピュータともの 野菜 魚 鉛筆 これまでとこれから Dawn ( 黎明期 ) 1960 年代後半 (1969 年 4 月 RFC1)~1980 年頃 (1981 年 9 月 RFC791: IPv4) 開発への試行錯誤 Development ( 開発期 ) 1981 年 ~1992 年 基盤の整備と基礎技術の開発 Deployment ( 普及期 ) 1992 年 ( 商用プロバイダの登場 Spin, IIJ)~2003 年 広がり : 接続ノード数 接続組織数 接続国数 利用者層 IPv6 (RFC 年 12 月 ) Dependable ( 安心期 ) 2004 年 (IP 電話による110/119)~ 社会基盤としてのインターネット インターネット応用へ向けて 新しいインターネット マスコミとインターネット センサネットワーク クラウドコンピューティング RF-ID/IC-Tag セキュリティ 社会基盤としてのインターネット 8