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1 マルチレイヤ SDN で NW リソースの 有効活用を目指して 2017 年 12 月 7 日 NTTネットワーク基盤技術研究所ネットワーク技術革新 SEP 202XネットワークアーキテクチャSEG

2 Agenda 自己紹介 素晴らしきSDN/NFVの世界 スイッチのSDN だけ じゃ足りない マルチレイヤSDN NWパスの実現にむけて まとめ 2

3 自己紹介 名前 岡田真悟 (Shingo Okada) 所属とお仕事 NTT ネットワーク基盤技術研究所 ネットワークアーキテクチャ技術革新 SE プロジェクト 将来 NW のアーキテクチャや要素技術の研究開発がミッション 実験網の構築 運用 保守 (AS4697) 略歴 NTT 情報流通プラットフォーム研究所に入社 IPv6 関連の技術検討 その後数年間某 ISP でバックボーンの設計 運用 保守 ここ 2,3 年は現在の部署で SDN/NFV 関連の取組みに従事 基本的には L2/L3 ネットワークの人間 3

4 SDN/NFV の素晴らしい世界! 仮想化された NW はボタン一つですぐにデプロイ! SDN 制御で工事稼働は大幅に削減 オペミスも激減! 5G 時代の NW スライスにだって対応できる! OPEX/CAPEX を大幅に削減して低価格 高品質なサービスをバシバシだせる! etc. いいこといっぱい 夢いっぱい! サービス A パブリッククラウド NFVI サービス B Internet NFVI VNF NWスライス ( ユーザ利用 ) NW スライス ( サービス利用 ) VNF NFVI NFVI 4

5 SDN/NFV の素晴らしい世界! 仮想化されたNWはボタン一つですぐにデプロイ! SDN 制御で工事稼働は大幅に削減 オペミスも激減! 5 時代のNWスライスにだって対応できる! OPEX/CAPEXを大幅に削減して低価格 高品質なサービスをバシバシだせる! ただし課題 問題は山積み etc いいこといっぱい 夢いっぱい! NWアーキテクチャはどうする? サパブリックービクラウド どうやって運用していくのか? ス A 障害時に切り分けや対応は? NFVI NFVI マイグレーションはどうやる? NWスライス ( ユーザ利用 ) NFVI サービス B NFVI Internet リソースを極限まで活用するには? NW スライス ( サービス利用 ) VNF VNF 5

6 千里の道も一歩から 目指すべき世界は素晴らしい! でも課題はいっぱい 一歩一歩 一つ一つ 積み重ねていくしかないということで (?) 今日はNWリソースを極限まで活用することを目指したマルチレイヤSDN のお話 6

7 昨今 ( 再び ) 流行りの SDN SDN : Software Defined Networking ネットワークをソフトウェアで動的に制御すること そのためのソフトウェア親和性が高いプログラマブルな API やプロトコルが実装されてきた スイッチの転送レイヤ (L2/L3) が対象 基本はパケットをどこの経路を通して宛先まで届けるかを制御 SDN コントローラ 7

8 転送 SDN を利用した NW リソース活用 スイッチへの SDN 制御はうまく使えば NW リソースを有効活用できる 例えば サービス (VPN 等 ) 毎のトラフィック量に合わせた最適な回線利用 テレメトリを利用した動的な経路制御 etc. リソースだけじゃなくもちろん品質や運用観点でもメリットはある 8

9 NW リソースは L2/L3 だけじゃない NWリソースってそれだけですか? 伝送レイヤ (L0/L1) だってあるんです 複数のDC 間を繋ぐ大きなNWは実はここも重要 ここのリソースをうまく使いたい! 現状の伝送パスは基本的に開通時のまま固定して使う 転送レイヤ DC 間接続では必須! 伝送装置 伝送レイヤ 伝送装置 9

10 伝送装置のパラダイムシフト ここ数年伝送装置が変わってきている Open IF(Netconf/Yang, REST) に対応 機能毎に分割 (Disaggregation) された製品の登場 極めつけはWhite BOX が登場 (White BOX Switch とはちょっと毛色が違う ) 伝送装置の SDN 制御ができる下地が整いつつある 固定的だった伝送パスを SDN で動的に変更できる! TIP White Box Transponder Voyager*1 Lumentum White Box ROADM*2 *1 : *2 : 10

11 伝送の SDN できること 基本的な考え方は スイッチの SDN と一緒 どこからどこまでパス ( 波長 ) を通すか パスをどこの装置を経由させるか このパケットは波長 1 にのせる 2 波長 1 は 1,2,3,5 の ( 伝送装置 ) を通す 沖縄 DC 北海道 DC SDN コントローラ 11

12 伝送 SDNを利用したNWリソース活用 伝送装置へのSDN 制御もNWリソースを有効活用できる 例えば 転送レイヤのトラフィック量に合わせた最適な伝送パスの割り当て N+1 冗長構成で過剰な冗長パス削減 必要なときに必要な伝送パスを払い出す etc. こちらもリソースだけじゃなく品質や運用観点でもメリットはある 100G 50G 100G 50G 100G 100G 50G 100G SDN 化 50G SDN コントローラ 12

13 ここで一度話を整理 転送 (L2/L3) レイヤの SDN 一時下火になったけど最近の仮想化の流れにより再燃し 様々な技術が登場中 転送レイヤのNWリソースを有効活用できる 伝送 (L0/L1) レイヤの SDN NW 仮想化の流れで伝送レイヤもSDN 制御したい勢が現れ 実装や議論が活発に いまここ 伝送レイヤのNWリソースを有効活用できる マルチレイヤ ( 転送と伝送 ) の SDN 伝送レイヤのSDNに取り組んでる各社がその次のステップとして狙っている 転送 伝送の両レイヤの状況をみて制御すればNWリソースを極限まで活用できる!( かも ) ターゲット 13

14 マルチレイヤ SDN スイッチの転送レイヤ (L2/L3) と 伝送装置の伝送レイヤ (L0/L1) を同時に SDN で動的に制御する より高度な制御が可能だが 情報量が増えるためロジックも複雑になる パスの一気通貫開通 両レイヤの情報を使った最短経路設定 etc. SDN コントーラ 転送レイヤ パスの一気通貫開通等 伝送レイヤ 14

15 目標 基盤 NW にマルチレイヤ SDN の技術を取り入れることで より迅速に より効率的なサービス提供と NW 運用を実現! NW リソースを極限まで有効活用 転送 伝送の NW リソースを厳密に管理し動的に制御することで無駄を無くす 転送 伝送の垣根を無くしたオンデマンドサービス提供 etc. マルチレイヤ SDN コントローラによる高度な制御を導入! 15

16 まずは基本機能から 基盤 NW で NW リソースを使ってやることは? 要求された NW パス (VPN 等 ) を作る NW リソースを上手く使いわけられる NW パスのバリエーションを検討 5G 時代の基盤 NW で作成される NW パス ( スライス ) にも色々なメニューが必要 IoT や金融等色々な要件はありそう 現在の回線メニューには価格に合わせて色々な品質 ( 帯域や信頼性 ) がある 16

17 転送プロテクション 障害時に転送レイヤの仕組みで自動復旧する NW パス サービス復旧は瞬間利用 NW リソース : 大値段 : 高い NW パスのバリエーション 伝送リストレーション 障害時に伝送レイヤの仕組みで自動復旧する NW パス サービス復旧まで少しかかる利用 NW リソース : 中値段 : そこそこ 非冗長 冗長化されておらず障害時に自動回復しない NW パス 根本復旧されるまでサービス断利用 NW リソース : 小値段 : 安い 障害時 障害時 障害時 NW パス L2/L3 波長 物理 転送プロテクションに比べ転送リソースが半分に! 伝送リストレーションに比べ伝送リソースが半分に! 17

18 流行りの技術で NW パスの実現検討 基盤 NWのNWパス=L2/L3VPN(+α) 基盤 NWを構成する技術を流行りの技術で検討してみた DC 内は VXLAN/EVPN DC 内からコア網に出ていくときは MPLS-VPN へ Stitching コア網 (WAN 区間 ) は Segment Routing based MPLS コア網内のどのを通るかは SR で制御 DC VXLAN/EVPN コア網 SR based MPLS L2/L3 VPN DC VXLAN/EVPN 18

19 実機で確認 マルチレイヤ SDN PoC 鋭意構築中 現在コントローラを開発中 PoC の スイッチでまずは VXLAN/EVPN, SR based MPLS の動作を確認してみた 伝送 SDN は想定通りの制御ができるという前提 SR based MPLS は意外と簡単に動くし設定も楽 VXLAN からの載せ替えも問題ない 意外といけそう と思いきや SDN コントーラ DC3 PoC 構成 コア網 DC2 コア網 DC1 DC4 19

20 SR based MPLP の問題 ( 仕様 ) Local Repair( 瞬間的な切替 ) 時の迂回経路が指定できない Local Repair で使う LFA(Loop-free Alternate) は自動で代替経路を計算する 設定は楽だけどリソース管理と相性が悪い 迂回しない VPN を作れない 代替経路がある場合どうやっても迂回してしまう 標準には規定がない 非冗長の ( 安い )VPN が作れない どちらも RSVP based MPLS なら可能? LFA だと障害時にどこの経路に迂回するか指定できない 20

21 悩みどころ SR-MPLS は従来の MPLS に比べて色々と楽になっている 一方で従来できていた帯域確保やFRR 時のパス指定ができない 今回検討したNWパスのバリエーションも中々難しい NW リソースを極限まで活用 = 厳密なリソース管理が必要 SR とはちょっと相性が悪そう がちがちの運用かある程度幅を持って楽な運用か SDN で人の手から離れるとすればトコトン突き詰めるのもあり? 21

22 まとめ マルチレイヤ SDN は NW リソースを今までより有効に利用できる SDN/NFV の一番土台となる NW 部分だからこそ効果的 ただし制御の仕方でそれぞれのレイヤで利用する技術をよく検討しなければいけない 最近の技術の設計思想と合わない場合もある まだまだマルチレイヤ SDN で取り組んでる事はあります! 異レイヤ冗長 伝送レイヤを含めた DC 間スケールアウト テレメトリを利用した伝送 転送最適化 etc. 興味を持たれた方はぜひ声をかけてください 22

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*1 分割損システム リソースを分割することによって, 利用効率が下がったり, 調達コストが上がったりすることを指す (3) 業務の断絶 異種プラットフォームの連携が難しいことに起因するシステム間 の断絶により, 業務の効率や正確性が低下している (4) 異種プラットフォーム乱立の弊害乱立に伴い, システム統合とは何か システム統合の対象には, アプリケーションとシステム基盤の二つがある 適切に統合することで, 機能重複 運用品質の低下 などの課題が解決できる システムの統合と移行について, まずは基本的な考え方を押さえる 第 1 部では, システムを統合 / 移行するためのノウハウを解説する 統合 / 移行の対象には, アプリケーションとシステム基盤があるが, 本書では後者に注目する システム基盤の品質低下が,

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