Service  Driven  Networking–SDNの⼀一つのあり⽅方-‐‑‒KDDI株式会社  IPトランスポート技術部
⼤大垣健⼀一

11/6/14	アジェンダ11/6/14	

1. SDNって何?
2. SDNの使い⽅方
3. Service Driven Networking
4. KDDI Wide Area Virtual Switch 2 (WVS2)
5. Lessons Learned
6. まとめCopyright © 2014 KDDI Corporation. All Rights Reserved1

SDNって何?(1/2)

11/6/14	n 定義は⼀一つとは思いませんが。。。
n C/D-plane分離離l データプレーンのプログラマビリティを提供• 任意のネットワーク制御を実現
IRS$Framework$– 既存のプロトコルに縛られない– オンデマンドな変更更Applica2on$
Applica2on$
Applica2on$• ネットワークを抽象化• 。。。
IRS$Client$
IRS$Client$
IRS Protocoll IETF I2RSの例例• 外部データのルーティングへの⼊入⼒力力
Policy$• 状態の取得

RouterIRS$Agent$

Database$

Topology$
Database$

Subscrip2on$to$Events$
and$Conﬁgura2on$
Templates$for$
Measurement,$Events,$
QoS,$OAM,$etc…$

Rou2ng$and$
Signaling$
Protocols$
RIB$Manager$
FIB$Manager$
and$Data$Plane$

出典: Alia Atlas. et al., “Interface to The Internet Routing System (IRS),” 84th IETF, slides-84-rtgarea-3.pptx
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SDNって何?(2/2)

11/6/14	n 背景l OpenFlowのwhite paper• Nick McKeown, et al., “OpenFlow: Enabling Innovation in Campus
Networks,” Mar. 2008,
http://archive.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf• SDNの⽂文字は無いl Dr. McKeownのインタビュー記事• Kate Greene, “TR10: Software Defined Networking,” MIT Technology
Review, Mar. 2009,http://www2.technologyreview.com/article/412194/tr10-software-definednetworking/• 新しいルーティング/スイッチングプロトコルを⼤大規模ネットワークで検証したかったが、ルータやスイッチはベンダに縛られていた• OpenFlowはデータフローをソフトウェアで定義できる– “OpenFlow (snip...) define data flows using software—a sort of “softwaredefined networking.””

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SDNの使い⽅方(1/3)

11/6/14	n 未だキラーアプリケーションを模索索中

l 技術シーズベース(Technology driven)か、サービスニーズベース(Service driven)か?

n MPLSを振り返るとl Technology driven → Traffic Engineering and HA(FastReroute)• UUNETの例例– 世界初の商⽤用ISP(’89~)– RFC2702 Requirements for Traffic Engineering Over MPLS
» Daniel Awduche, et al.

l Service driven → (IP-)VPN• いわずもがな• 仮想ネットワーク、オーバレイネットワーク、スライス、。。。
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4SDNの使い⽅方(2/3)

●
●
●
●

l Technology driven

11/6/14	

Traffic Engineering• GoogleのG-scale– TEサーバによる集中制御– OpenFlowによるFIB制御

ApproachCentralized, layered on top of base system
Application integrates with OpenFlow controller
Global information - optimal, deterministic traffic flow
Reduced reliance on BGP featuresTEOFC

OFCOFC● Optimize routing / traffic engineering○ Non-equal cost / non-shortest path
○ Drive high network utilization● Control network behavior from a central point○ Global knowledge, simplicity● Multi-chassis architecture● SDN innovative and powerful - work with Clean Slate

Google Confidential and Proprietary

50%

A

50%

20%

50%

20%

30%

B

出典: Jim Wanderer, “Google’s SDN Network,”
SDN/OpenFlow World Congress ‘12Google Confidential and Proprietary

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5SDNの使い⽅方(3/3)

11/6/14	l Service driven• Telstraのサービスチェイニング
– コンシューマ(宅宅内)向け– OpenFlowによるフローステアリング
Slide title
44 pt

Joint presentation by:

Services Virtualization
Discrete
AppliancesandVirtualised
Appliance

CLOUD

Text and bullet level 1
minimum 24 pt

NFV

Bullets level 2-5
minimum 20 pt

Network
Function
Virtualisation

Characters for Embedded font:!"#$%&'()*+,./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~¡¢£¤¥¦§¨©ª«¬®¯°±²³´¶·¸¹º»¼½ÀÁÂÃÄÅÆÇÈËÌÍÎÏÐÑÒÓÔÕÖ×ØÙÚÛÜÝÞßàáâãäåæçèéêëìíîïðñòóôõö÷øùúûüýþÿĀāĂăąĆćĊċČĎďĐđĒĖėĘęĚěĞğĠġĢģĪīĮįİıĶķĹĺĻļĽľŁłŃńŅņŇňŌŐőŒœŔŕŖŗŘřŚśŞşŠšŢţŤťŪūŮůŰűŲųŴŵŶŷŸŹźŻżŽžƒȘșˆˇ˘˙˚˛˜˝ẀẁẃẄẅ
Ỳỳ–—‘’‚“”„†‡•…‰‹›⁄€™ĀĀĂĂĄĄĆĆĊĊČČĎĎĐĐĒĒĖĖĘĘĚĚĞĞĠĠĢĢĪĪĮĮİĶĶĹĹĻĻĽĽŃŃŅŅŇŇŌŌŐŐŔŔŖŖŘŘŚŚŞŞŢŢŤŤŪŪŮŮŰŰŲŲŴŴŶŶŹŹŻŻȘș−≤≥ﬁﬂOFΆΈΉΊΌΎΏΐΑΒΓΕΖΗΘορςΣΤΥΦΧΨΩΪΫΌΎΏΣΤΥΦΧΨΪΫΆΈΉΊΰαβγδεζηθικλνξ

ControllerЁЂЃЄЅІЇЈЉЊЋЌЎЏАБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯАБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯЁЂЃЄЅІЇЈЉЊЋЌЎЏѢѢѲѲѴѴҐҐәǽẀẁẂẃẄẅỲỳ№VSBNGDo not add objects or text inthe footer areaHEU

LI

NATSteering FabricFWIDPEdge
RouterOTT Content Provider

CFManaged Content

Jointly presented by Telstra Corporation Limited and Ericsson AB in Santa Clara on 16-17 April 2013

出典: Frank Rurl & Jan Haglund, “SERVICE PROVIDER SDN MEETS OPERATOR CHALLENGES,”
Open Networking Summit ‘13
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Service  Driven  Networking(1/2)

11/6/14	n オペレータがやってきたことl Event Driven Networking• つまるところ、イベントをネットワークリソースにマッピング– サービス– 需要予測– 実測

or
お客様

トラヒック

サービス情報Customer Facing
ServiceOSS/オーケス
トレータ

リソース設計or/andResource Facing
Service
リソース情報リソース情報リソース情報アクセスNW
リソース

IPコアNW
リソース

トランスポート
NWリソース

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7Service  Driven  Networking(2/２)

11/6/14	n ひとつのSDNアーキテクチャl システム化

コントローラWebポータル/BSS
Northbound IF / CFS
オーケストレータ
コントローラコントローラコントローラ

抽象化/設計の⾃自動化
Southbound IF / RFS

アクセスNW
リソース

IPコアNW
リソース

トランスポート
NWリソース

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8ネットワークの⽅方向性(1/2)

11/6/14	l ITの進化• 垂直統合モデルからオープンアーキテクチャへ

個別開発

APP
プロプラ
OS

ベンダ
ロックイン

プロプラ
システム

ライフサイクル遅い

OraclePostgres

Windows

Linux

VMware

KVM

Dell

プロプラ
CPU

メインフレーム

様々なオプション
仮想化/ベアメタル
ODM

HPIntelオープン
ソフトウェア(White Box/OCP)

ARM

競争→イノベーション

サーバ

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9Definition
Network Functions Virtualisation aims to transform the way that network operators architect
networks by evolving standard IT virtualisation technology to consolidate many network equipment
11/6/14	
types onto industry standard high volume servers, switches and storage, which could be located inDatacentres, Network Nodes and in the end user premises, as illustrated in Figure 1. It involves theimplementation of network functions in software that can run on a range of industry standard server
hardware, and that can be moved to, 出典:
or instantiatedin, various
locations in thenetwork
as required,Operators,“NFV Introductory
whitepaper,”l ようやく垂直統合モデルから脱却
http://portal.etsi.org/NFV/NFV_White_Paper.pdf
without the need for installation of newequipment.

ネットワークの⽅方向性(2/2)
n ネットワークの進化• 仮想化によるオープン性の実現• マルチテナンシー

プログラマ
ビリティ無しベンダ
ロックイン
ライフサイクル
遅い

固定的機能
プロプラ
OS
プロプラシステム
ASIC
NW機器

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Figure 1: Vision for Network Functions Virtualisation

10

KDDI  Wide  Area  Virtual  Switch  2  (WVS2)n お客様のニーズ

11/6/14	n セキュリティクラウド(アプライアンスサービス)l ビジネススピード向上l 運⽤用負荷軽減• クラウド、スマートデバイスの利利⽤用
促進l SDN利利⽤用の広域イントラネット
サービスl 安⼼心安全

⼀一元管理理オンデマンド利利⽤用• セキュリティの不不安を払拭
インターネット

インターネット冗⻑⾧長化/BCP

セキュリティアプライアンス

クラウドへ

イントラネットファイアウォール

Carrier  Gradeイントラネット

個別に製品を導⼊入

カスタマー
コントローラオプション

冗⻑⾧長化や管理理、保守もそれぞれ必要

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11

WVS2概要

11/6/14	n サービスチェイニング

l セキュリティ機能の即時追加/拡張(オンデマンドプロビ)l お客様宅宅内装置不不要(Pay as you go)

カスタマー
コントローラコントローラインターネットPE

GW

アプライアンスプール

FW
FW

FW

Web IPS/Anti Virus IDS

FW

ユーザA
ユーザB

URL Mail
Filter AV

C-tag & IP src/dstベースステアリング

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12

WVS2  meets  SDN

11/6/14	n 集中制御によるl 分散リソースの抽象化l ⾃自動設計/プロビ

カスタマー
コントローラ

CFS

サービス情報抽象化↔︎設計⾃自動化

インターネット

コントローラ

RFS

アプライアンスプール

FW

リソース情報FW

FW

Zone  A Zone  B
Zone  B
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11/6/14	

n NFV導⼊入の試み❌
l あるアプライアンスの試算• 初期投資– アプライアンス単体では、VM版のほうが確かに安いが、VMのライフサイクル管理理の開発費⽤用を考えると?な差– サーバの保守も20000
18000

HWアプライアンス

16000
14000

VMアプライアンス

初期投資

• 保守費

12000
10000
8000
6000
4000
200000200400600800

1000

テナント数
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14Lessons  Learned  (2/6)

11/6/14	l VM(Virtual Network Function)のライフサイクル管理理
• 作成
• 設定
• スケーリング• 障害復復旧• 削除l NFV MANO• NFVO• VNFM• VIM

出典: “NFV Management and Orchestration”, GS NFV-MAN 001 v. 0.6.1, http://docbox.etsi.org/ISG/NFV/
Open/Latest_Drafts/NFV-MAN001v061-%20management%20and%20orchestration.pdf
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153940

This flow considers the first perspective. Another variant, if this flow is not executed, would be to consider thefeasibility check as an option done by the VNF Manager.

41

B.3.1.2
VNF instantiation flow
Lessons  Learned  (3/6)

42
43

44

11/6/14	

VNF instantiation refers to the process of identifying and reserving the virtualised resources required for a VNF,
instantiating the VNF and starting the VDU associated with each VNF.

n VM(Virtual Network Function)の作成、設定

出典: “NFV Management and Orchestration”, GS NFV-MAN 001 v. 0.6.1, http://docbox.etsi.org/ISG/NFV/
Open/Latest_Drafts/NFV-MAN001v061-%20management%20and%20orchestration.pdf
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16

Lessons  Learned  (4/6)

11/6/14	n OpenFlowの検討❌
l HAの実現• PortStatusトリガで切切り替えも検討してみた• ノード冗⻑⾧長構成での障害パターンに応じてスタティックフローエントリの追加  → ⾞車車輪輪の再発明?-2$*"'!#!5-.+!);1OSW01

アプライアンスA1 アプライアンスA2

123 4

123 4

Pri=116, {in_port=6, dstMAC=FFFFFF} => {output=2,7}
Pri=115, {in_port=1, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A1} => {output=7,6}
Pri=114, {in_port=2, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A1} => {output=7,6}
Pri=113, {in_port=3, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A2} => {output=7,6}
Pri=112, {in_port=4, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A2} => {output=7,6}
Pri=111, {in_port=7, dstMAC=FFFFFF} => {output=1,6}
Pri=110, {in_port=8, dstMAC=FFFFFF} => {output=2,5}
Pri=109, {in_port=5, dstMAC=FFFFFF} => {output=1,6}
Pri=108, {in_port=6, dstMAC=FFFFFF} => {output=2,5}
Pri=107, {in_port=1, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A1} => {output=5,6}
Pri=106, {in_port=2, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A1} => {output=5,6}
Pri=105, {in_port=3, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A2} => {output=5,6}
Pri=104, {in_port=4, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A2} => {output=5,6}
Pri=103, {in_port=1, dstMAC=FFFFFF} => {output=NONE}
Pri=102, {in_port=2, dstMAC=FFFFFF} => {output=NONE}
Pri=101, {in_port=3, dstMAC=FFFFFF} => {output=NONE}
Pri=100, {in_port=4, dstMAC=FFFFFF} => {output=NONE}?-4

123 4 7 123 4OSW02
OSW01
5 68 5 6?-3$*"'!#!5-.+!);1OSW02

8269,)+.+!);1OSW01

?-5

Pri=1004, {in_port=1, dstIP=a.a.a.a} => {output=7} 82
Pri=1003, {in_port=5, dstIP=b.b.b.b} => {output=1}
Pri=1002, {in_port=2, dstIP=b.b.b.b} => {output=6}
Pri=1001, {in_port=6, dstIP=a.a.a.a} => {output=2}
Pri=1000, {in_port=1, dstIP=a.a.a.a} => {output=5} 69, 

アクセス網

中継網	KDDI)R&D)Laboratories)Proprietary)&)Conﬁden<al)

5OSW01B5Copyright © 2014 KDDI Corporation. All Rights Reserved))+.+!);1OSW02

Pri=1004, {in_port=7, dstIP=a.a.a.a} => {output=5} 82
Pri=1003, {in_port=5, dstIP=b.b.b.b} => {output=1}
Pri=1002, {in_port=2, dstIP=b.b.b.b} => {output=6}
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Pri=1000, {in_port=1, dstIP=a.a.a.a} => {output=5}@)+:43OSW01&!1,3/0<=%(+ OSW01-UNI> #!OSW02-UNI7

10/24/14

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Pri=111, {in_port=7, dstMAC=FFFFFF} => {output=1,6} 69, 
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Pri=107, {in_port=1, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A1} => {output=5,6}Pri=106, {in_port=2, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A1} => {output=5,6}
Pri=105, {in_port=3, dstMAC=FFFFFF, srcIP=A2} => {output=5,6}
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Pri=103, {in_port=1, dstMAC=FFFFFF} => {output=NONE}
Pri=102, {in_port=2, dstMAC=FFFFFF} => {output=NONE}
Pri=101, {in_port=3, dstMAC=FFFFFF} => {output=NONE}
Pri=100, {in_port=4, dstMAC=FFFFFF} => {output=NONE}

)

)
ping
PacketOut

ping
17Lessons  Learned  (5/6)

11/6/14	l SDNでやりたくないこと• デグレと⾞車車輪輪の再発明“However, special attention is needed to ensure that when SDN isapplied to telecommunications networks, the separation of control
plane and data plane does not cause additional traffic overhead,latency, jitter, etc., as well as redevelopment of existing protocols
especially for switching, routing and high availability.”
NFV White Paper #3: NFV Network Operator Perspectives on Industry Progress
http://portal.etsi.org/Portals/0/TBpages/NFV/Docs/NFV_White_Paper3.pdf

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11/6/14	n SDNはパンドラの箱かも?
l ネットワークのBlackBox化• 既知のプロトコルに従わないl オンデマンドプロビが当たり前• SDN前のプロビに戻らせてもらえないl NetOpsからDevOpsへの変⾰革を強いられる• 考え⽅方• 開発⽅方法

http://www.insanelymac.com/forum/uploads/monthly_08_2012/post-364799-0-14742000-1345205066.jpg
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n C/D-plane分離離とデータプレーンプログラマビリティn キラーアプリケーションが重要l Technology drivenか? Service drivenか?

n SDNはオペレータがやってきたことn ITとNWの進化からWVS2n いろいろ勉強しました

Copyright © 2014 KDDI Corporation. All Rights Reserved20ご静聴ありがとうございました。