ネットワーク 抽 象 化 モデルとSDN 制 御 基 盤 へ の 応 用 に 関 する 一 検 討 小 出 俊 夫 〇 森 本 昌 治 芦 田 優 太 下 西 英 之 NEC 情 報 ナレッジ 研 究 所 1 SDN (Software-Defined ing)とは 自 律 分 散 制 御 型 ネットワーク Software-Defined ing Software 仮 想 NW OSPF/ BGP 2
SDN 制 御 基 盤 SDN 制 御 基 盤 上 の 制 御 ソフトウエア 群 によって 仮 想 ネットワークを 構 成 物 理 ネットワークとは 独 立 に ソフトウエアによって 独 自 の 機 能 や 構 成 を 定 義 制 御 ソフトウエア SDN コントローラ 仮 想 L2/L3 Traffic engineering アクセス 制 御 計 測 SDN 制 御 基 盤 Open interfaces (e.g., IPFIX, ) 物 理 ネットワーク 3 SDNコントローラの 課 題 cont d 幅 広 いユースケースに 対 応 Use-cases Carrier Edge IP-VPN service Router-less transport Cloud DC Enterprise NW 様 々な 物 理 ネットワークに 対 応 物 理 ネットワーク L2 Legacy L2/L3 他 のシステムを 経 由 Brief Description Smart routing among NFV services domain as a virtual single BGP entity domain as a virtual single BGP entity, underlying packet transport or optical network L2 slicing over distributed DC locations, using hop-by-hop and overlay tunnels slicing based on user authentication 制 御 プロトコル v1.0, v1.3, etc. with various vender extensions CLI, I2RS, etc., TL1, etc. Via NMS, via other controllers, etc. 4
SDNコントローラの 課 題 SDNコントローラ コントローラー 開 発 フレームワーク POX / NOX FloodLight Trema ネットワーク 仮 想 化 ソリューション Quantum API VMWare NSX ProgrammableFlow 柔 軟 汎 用 的 プログラミングが 必 要 複 雑 になりがち 簡 単 な 設 定 で 動 作 目 的 に 特 化 柔 軟 性 が 低 い 5 本 研 究 のゴールとアイデア 幅 広 いユースケース 様 々な 物 理 ネットワーク 用 途 に 応 じたSDNコントローラを 容 易 に 開 発 したい 様 々なプロトコル 単 一 のネットワーク 抽 象 化 モデル ( 物 理 NW/ 仮 想 NWをオブジェクトとして 表 現 し オブ ジェクトに 対 する 操 作 として 機 能 を 表 現 ) 様 々な 機 能 構 成 オブジェクトと 機 能 要 素 (Operator)の 組 み 合 わせによってSDNコントローラを 構 成 6
提 案 するSDN 制 御 基 盤 の 基 本 コンセプト Net Apps. Net Apps. Net Apps. SDN 制 御 基 盤 (distributed) data store abstraction object (Abstracted representation of physical / logical network instance) Abstraction model (Both view and control) Packet transport Optical node Physical network 7 ネットワーク 抽 象 化 モデル 1. Topology: What a network is : static/dynamic state of a network graph: common to any network object Attributes: varies to network instances 2. Flow: How the network behaves : behavioral model of a network Filter: definition of a flow Flow path: unicast or multicast tree, multiple flow groups Edge behavior: () action at the edge +α. Packets : raw channel between C-U planes Packet_in/out ( case) 8 Topology Node Port Link Physical / logical NW graph State change notification Statistics Abstraction Model Packets Packet-in/out ( case) Flows Route control Flow (), RIB/FIB, etc
ネットワーク 抽 象 化 モデル cont d 基 底 クラス 継 承 Overlay Mobile それぞれ 物 理 ネットワークの 特 定 に 応 じた attribute を 追 加 9 ネットワーク 抽 象 化 モデル クラス 構 造 詳 細 10
object と operator によるSDNコントローラの 構 築 Net Apps. SDN 制 御 基 盤 objects Operators Federation of networks Federation of nodes Aggregation to single node Abstraction of physical devices Packet transport Physical network 11 Operatorの 例 : Slicer ユーザーごとに 自 分 専 用 のネットワークを 作 成 して それぞれに 異 なるルー ティングアルゴリズムを 適 用 するSDNコントローラーの 例 L3 Routing LearningSwitch RepeaterHub Sliced Topology (the same as physical) Slicer Physical Topology Driver 12
Operatorの 例 : と Federator 異 なるプロトコルにより 管 理 される 複 数 のネットワークドメインを 結 合 して それら 全 体 をL3ルータのように 制 御 するSDNコントローラーの 例 L3 routing Single node Federated topology Federator Edge nodes Driver MPLS-TP Driver Core node Full-mesh MPLS-TP paths switches 13 Operatorの 例 : Federator と Inter-domain network topology L3 routing Single node Federator Recursively repeat domain Driver Driver Driver 14
SDNコントローラの 実 現 例 SDN 制 御 基 盤 Apps Apps Apps Apps DB 上 位 クラス 上 位 クラス 上 位 クラス 上 位 クラス Open Flow Overl ay Wirel ess Trans port OSS/BSS IP-peering, L2, etc. Operators Federator Slicer etc 抽 象 化 抽 象 化 抽 象 化 抽 象 化 抽 象 化 OpenFlo w 制 御 ド ライバ OF オーバー レイ 制 御 ドライバ OF+ 独 自 Tunnel (VxLAN) 無 線 制 御 ド ライバ SNMP Wireless 光 ノード 制 御 ドライバ TL1 Optical パケットトラ ンスポート 制 御 ドライバ 独 自 Packet (MPLS-TP) 15 ユースケース: 統 合 トポロジ 可 視 化 ネットワークの 障 害 イベントの 統 一 化 マルチベンダ 混 在 環 境 にて 統 一 的 な 手 法 で 障 害 を 把 握 可 能 マルチレイヤ 環 境 にて 障 害 範 囲 をレイヤ 毎 に レイヤ 間 を 跨 いで 追 従 可 能 例 ) Port DOWN OdenOS Port オブジェクトの PortChanged イベント 現 状 の Port DOWN 障 害 コントローラ/スイッチ 間 ( 右 図 ) コントローラの Northbound SNMP ベンダ 独 自 仕 様 プロトコル SNMP TL1 ベンダ 独 自 仕 様 - メッセージ 例 ifoperstatus Autonomous Message Port Status 16 NEC Confidential
ユースケース: 統 合 トポロジ 可 視 化 階 層 的 に 構 成 されたネットワークで 障 害 の 波 及 範 囲 の 把 握 を 容 易 化 Optical VXLAN User Packet VXLAN Packet 階 層 に 統 ま 一 た 化 が さ る れ ネ た ッ モ ト デ ワ ル ー 上 ク で 状 実 態 現 の 伝 搬 を Optical 17 NEC Confidential まとめ 今 後 の 課 題 まとめ - 簡 単 かつ 柔 軟 なSDN 制 御 プラットフォームの 提 案 機 能 プロトコル 中 心 からオブジェクト 中 心 へ ネットワーク 抽 象 化 モデルに 基 づいてインタフェースを 統 一 プログラミングからコンポーネントの 組 み 合 わせへ 再 利 用 可 能 なコンポーネント 群 (objectとoperator) コンポーネントの 組 み 合 わせによるSDNコントローラーの 作 成 今 後 の 課 題 テストベッド 上 での 動 作 各 種 トライアルの 実 施 コンポーネントの 充 実 化 ネットワーク 抽 象 化 モデルの 洗 練 化 等 謝 辞 本 研 究 の 一 部 は 平 成 24 年 度 総 務 省 委 託 研 究 脳 の 仕 組 みを 活 かしたイノベーション 創 成 型 研 究 開 発 ( 脳 の 動 作 原 理 の 活 用 による 省 エネで 外 乱 に 強 いネットワーク 制 御 基 盤 技 術 ) の 成 果 である Acknowledgment This work was partly supported by Ministry of Internal Affairs and Communications. 18