MPLS Japan 2014

1	NFV	  の現在	  (いま)	  と未来	  -­‐-­‐	  NFV	  +	  SDN	  なサービスを夢見る	  -­‐-­‐	WIDE	  Project	  /	  東京大学	  関谷 勇司	  /	  中村 遼	  <sekiya@wide.ad.jp>	  <upa@wide.ad.jp>	
14/11/06	

MPLS Japan 20142	

本日の	  Topics	ü NFV	  の利点とは？	  
ü SDN	  +	  NFV	  の可能性	  • 「次」のサービスアーキテクチャ	  • Light-­‐Weight	  NFV	  デザイン？	  
• 次世代	  NSP	  コンソーシアム	  ü SDN	  +	  NFV	  を利用した実証実験	  • Interop	  Tokyo	  2014	  における	  PIX-­‐IE	  • Interop	  Tokyo	  2014	  における	  SDN	  +	  NFV	  14/11/06	

3	  MPLS Japan 2014

NFV	  の実装	ü NFV	  (Network	  FuncOons	  VirtualizaOon	  /	  VirtualisaOon)	  • 専用機器で行われていたサービスを仮想化を用いて	  汎用機器で提供する	  ü VNF	  (Virtual	  Network	  FuncOon)	  • 現状は仮想アプライアンス	  (VM)	  として従来の	  ハードウェア機器を置き換える	  • VM	  にすることで構成の柔軟性を実現	  14/11/06	  4	MPLS Japan 2014

NFV	  の利点	ü VNF	  • CGN	  短納期	  • BRAS	  (Broadband	  Remote	  Access	  Server)	  • EPC	  (Evolved	  Packet	  柔軟性	Core)	  • CPE	  (Customer	  Provided	  Equipment)	  CAPEX	  • VPN	  Gateway	  規模性	  OPEX	  • Firewall	  /	  DPI	  Scale	  In/Out	削減	
• Load	  Balancer	  • Router	  汎用ハードウェア	 14/11/06	

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MPLS Japan 2014

本当にコストは安くなるのか	  ü 実は専用機でも多重化、仮想化はできる	  • リソース割り当ての変更による融通は可能	  • 役割の変化は不可能	  ü 「性能」は専用ハードウェアに軍配が上がる場合が多い	  • クラウド	  +	  仮想ソフトウェアは高性能な場合もあるが	  時間単価が高い	  ü メリットとデメリットを理解した構成が必要	  COTS	  +	  仮想アプライアンス	  クラウド	  +	  仮想ソフトウェア	  v.s.

専用ハードウェア	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

トラフィック傾向の変化	  ü 国内トラフィックの総量推定	  出展	  :	  h_p://www.soumu.go.jp/main_content/000244628.pdf	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

トラフィック傾向の変化	  ü 国際トラフィックのさらなる増加	  出展	  :	  h_p://www.soumu.go.jp/main_content/000244628.pdf	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

トラフィック傾向の変化	  ü モバイルトラフィックの増加	  出展:	  h_p://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/ﬁeld/data/gt010602.pptx	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

何が増えているのか	  ü HTTP	  トラフィック	  • 特定サイトへのトラフィック集中	  • 動画サイト	  ü Cisco	  VNI	  の予想	  • 全世界のモバイルトラフィックは	  2012	  -­‐>	  2017	  で	  13倍に	  • 4G	  スマートフォンの普及	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

トラフィックの暴力	  ü 一つのアプリケーションの出現による変化	  • モバイル端末ゲームの流行	  • 新しいゲームやバージョンのリリース	  ü 指数関数的な増加	  • 設備の増強が間に合わない	  	  ü 動的なリソース配分によるやりくり	  ü 変化に追従するための時間とコストの削減	  ü Sogware	  Deﬁned	  なサービス	  (NFV)	  の台頭	  イマココ	  14/11/06	

MPLS Japan 2014

11	IETF	  で	  SDN	  /	  NFV	  に関連するアクティビティ	  ü NFV	  RG	  	  ü I2NSF	  (The	  Interface	  to	  Network	  Security	  FuncOon)	  BoF	  ü vnfpool	  (Virtualized	  Network	  FuncOon	  Pool)	  BoF	  ü SFC	  (Service	  FuncOon	  Chaining)	  WG	  ü SDN	  RG	  ü NVO3	  (Network	  VirtualizaOon	  Overlays)	  WG	  14/11/06	

MPLS Japan 201412	SDN	  +	  NFV	  の可能性	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

SDN	  がもたらしたもの 	ü 「目的」と「手段」の分離	  • やりたいこと と 実現方法	  ü DevOps	  としてのネットワーク	開発	  検証	要望	

導入	

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MPLS Japan 2014

新たなネットワークサービスアーキテクチャ	ü サービスが「位置」の呪縛から解き放たれる	  • サービスする「場所」にトラフィックを引き込む	  • 必要な「処理」を最適な「場所」で	  Network
ServicePlatformü ネットワークが「機能」を提供	  • サービス提供モデルの変化	

NFV
Network
Functions
Virtualization

Cloud

Web
RTC

Operation&Management

MobileSDN

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MPLS Japan 2014

次世代のサービスアーキテクチャ	
ü 次世代	  NSP	  (Network	  Service	  Plahorm)	  • ネットワークがサービスを提供する	  • サービス	  (の部品)	  の「抽象化」	  ü 「レイヤー」 として定義できる？	  
• NFV	  はその主要な「構成要素」	
 






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MPLS Japan 2014

サービスモデルの変化	ü 集中化	  =>	  	  分散化	  =>	  普遍化	  ü キャンパスネットワークを例にとっても。。。	  
• 1〜2年のうちに	  100GbE,	  40GbE	  化	  • 「根本」による集中管理の限界	  • 「分散化」のコスト	  • 「普遍化」での対応	



 


 

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





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MPLS Japan 2014

要素技術としての	  NFV	ü 各種製品・ソリューションが登場し始めている	  • モバイルキャリアなどのコア部分の	  NFV	  • ISP	  などのネットワークキャリアにとっての	  NFV	  ü 本来の「利点」を享受できているのか？	  
• コストメリット	  (CAPEX	  /	  OPEX)	  • 柔軟性	  • 規模性	  ü 信頼性のある技術として確立できるのか	  • タフ	  &	  シンプル	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

オーバーヘッドの少ない	  NFV	  ü Light-­‐Weight	  (Process)	  NFV	  • プロセスレベルで	  VNF	  を実現	  • 資源分割とスケジューリング	  ü ClickOS	  • h_ps://cnp.neclab.eu/clickos/	  • Tiny	  Kernel	  on	  Xen	  • Cloud	  and	  NFV	  ü OSv	  • h_p://osv.io/	  • Java	  NaOve	  OS	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

NFV	  のこれから	ü ユースケースに基づいた「経験値」が必要	  ü 「汎用ハードウェア」だが一社独占？	  
• 相互接続性	  • オープン性	  ü オーケストレータの成熟	  • オーケストレーションを行うためのプロトコル	  • 機能を連結するためのメタデータ	  NFV	  への要求に応える技術と経験値の成長が必要	
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MPLS Japan 2014

次世代	  NSP	  コンソーシアム	  ü 慶應義塾大学	  SFC	  研究所が母体となって発足	  ü 研究面	  • NFV	  を「次」のネットワークアーキテクチャの要素技術として使うための課題解決	  • 「次」のネットワークアーキテクチャの設計	  ü 運用面	  • NFV	  を使える技術とするためのアーキテクチャ	  • NFV	  を運用に用いるためのユースケース	  (経験値)	  • マルチベンダーにおける相互接続性	  ü 社会貢献面	  • NFV	  のユースケースをホワイトペーパとして公開	  • Interop	  Tokyo	  2015	  における	  NFV	  ShowCase	  14/11/06	

MPLS Japan 201421	SDN	  と	  NFV	  の実証実験例	  –	  INTEROP	  TOKYO	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

SDN	  技術を用いた	  IX	  実験	ü 従来の Internet	  Exchange	  (IX)	  PIX-IE ShowNet logo 2014/06/07• L3	  /	  L2	  でのトラフィック交換	
• BGP	  (Border	  Gateway	  Protocol)	  により経路情報を交換	  AS	  間でトラフィックを交換する場	

ü SDN-­‐IX	  とは ?	  
• 従来の	  IX	  に「付加価値」を付けた	  IX	  を目指す	

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MPLS Japan 2014

「付加価値」とは？	
ü Need	  more	  	  ?	  

• The	  granularity	  of	  TE	  (Traﬃc	  Engineering)	  is	  BGP	  preﬁx.	  
• BGP	  granularity	  is	  /24	  (IPv4)	  and	  /48	  (IPv6)	  preﬁxes	  ü Need	  more	  	  ?	  

• DDoS	  is	  one	  of	  the	  most	  serious	  problems	  in	  the	  Internet	  • An	  ISP	  wants	  to	  prevent	  or	  miOgate	  the	  traﬃc	  at	  the	  edges	  of	  ingress	  ü Need	  more	  	  ?	  

• Path	  exchanges	  between	  Ases	  • The	  index	  is	  not	  only	  VLAN.	  
• Using	  dst	  address	  and/or	  src	  address,	  dst	  port,	  TOS,	  MPLS	  label,	  VXLAN…	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

活用例	  (1)	ü AS	  をまたいだ柔軟なパス制御	
Datacenter*B

Datacenter*A
VLAN*:*30

VLAN*:*50

VLAN*:*1000

Programmable*IX*(PIX.IE)*
VLAN*#*migra7on

Datacenter*C

VLAN*:*2000
Datacenter*DVLAN*:*100

VLAN*:*500

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MPLS Japan 2014

活用例	  (2)	ü DDoS	  防御	ISP

ISP
ISP

ISP

ISP

Programmable*IX*(PIX.IE)

Spoofed*SRC*UDP
Link*
Satura5on

ISP

Vic5m*ISP

Vic5m*Service

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MPLS Japan 2014

活用例 (2)	
ü DDoS	  防御	ISP

ISP
ISP

ISP

ISP

Programmable*IX*(PIX.IE)

Human*
Interac5onSpoofed*SRC*UDP
Link*
Satura5on

ISP
The*operator*has*to*contact*to*each*ISP,*and*ask*to*ﬁlter*the*
DDoS*packets*…

Vic5m*ISP

Vic5m*Service

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MPLS Japan 2014

活用例 (2)	
ü DDoS	  防御	ISP

ISP

ISP
ISP

ISP
Mi5ga5on
Mi5ga5on

Programmable*IX*(PIX.IE)

Mi5ga5on

Mi5ga5on

ISP
REST*API

Vic5m*ISP

Vic5m*Service

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MPLS Japan 2014

SDN	  +	  NFV	  =	  PIX-­‐IE	ü 状況に応じた機能の提供	  • 必要なトラフィックのみを処理	  • サービスチェインの構成	  • トラフィックミティゲーション	  /	  DPI	  ü 従来の	  IX	  モデルとは	  異なる	  IX	  モデル	  • サービス提供	

Suspicious	  Traﬃc	  	  MiOgaOon	  Servers	  PIX-­‐IE	  	  MiOgaOon	  Servers	  	  MiOgaOon	  Servers	  Normal	  Traﬃc	  ISP	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

PIX-­‐IE	  にて利用を想定する技術	ü OpenFlow	  • パス制御	  • アドレスベースの制御	  • ラベル	  /	  アドレス変換	  ü White	  Box	  Switches	  ü NFV	  • DPI	  や FW	  機能の提供	  ü netmap	  /	  DPDK	  • パケットインスペクション	  • L4	  –	  L7	  フィルタリング	  • プロトコル変換	  • NFVI	  との連携	  14/11/06	

SDN技術	  によるIX	NFVによる
出展者収容	

そして全体のネットワーク	  にまたがる設定の自動化	

MPLS Japan 201431	Interop	  Tokyo	  2014	  ShowNet	

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MPLS Japan 2014

AS間接続の自動化 : SDN-­‐IX	ü PIX-­‐IE:	  Programmable	  IX	  in	  EDO	  • 学術組織(WIDE,	  NECOMA	  project)からの	  コントリビューション	  • OpenFlowによって構成されたInternet	  eXchange	  • 複数AS間でのVLAN接続機能を提供	  PIX-­‐IE@大手町	
AS131154
クラウドAS

IX

Academic
Network

ShowNet	

SDN-IX

AS290
キャリアAS

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MPLS Japan 2014

参加組織の利用形態	
ü PIX-­‐IE	  専用コントローラインタフェースを提供	  • GUI	  インタフェース	  • RESTful	  API	  ü 自身が受け取るパケットに関しては自身の責任で制御可能	  • DDoS	  防御	  • VLAN	  /	  VXLAN	  パス制御	  PIX-­‐IE	  コントローラ	

組織A

組織B
PIX-‐‑‒IE

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MPLS Japan 2014

パス制御の場合	
PIX-­‐IE	  コントローラ	ü ワークフロー	

組織B  管理理者

組織A  管理理者

組織A

組織B
PIX-‐‑‒IE(4)	  組織B	  とうちのプライベートクラウド顧客からPIX-­‐IE-­‐PATH-­‐
A-­‐B-­‐CLOUD1	  の依頼が来た	  	  (5)	  うちの顧客のプライベートクラウドの	  VLAN	  ID	  は	  300	  だ	  	  (6)	  PIX-­‐IE-­‐PATH-­‐A-­‐B-­‐CLOUD1	  として	  VLAN	  300	  をつなぎます	  =>	  Web	  で了承をクリック	  (1)	  	  VXLAN	  VNI	  :	  40000	  を 組織Aの中にあるプライベー
トクラウドの顧客とつなぎたい	  !!	  	  (2)	  リクエストを出すにあたって、パスの名称は	  PIX-­‐IE-­‐PATH-­‐A-­‐B-­‐CLOUD1	  としよう	  	  (3)	  Web	  上で 組織Aにパス形成リクエストを送信	  PIX-­‐IE-­‐PATH-­‐A-­‐B-­‐CLOUD1	  という名前で	  組織A	  VLAN	  :	  300	  	  	  	  組織B	  VXLAN	  :	  40000	  が相互接続	
14/11/06	

MPLS Japan 201435	ShowNet	  2014	  での	  PIX-­‐IE	  実証実験	
ü AS	  を越えたパス制御	  • RESTful	  API	  による制御	  ü 使用機材	  • NEC	  • PF5248	  • PF5240	  • NCLC	  • P-­‐3297	  • DELL	  • S6000	  • MKI	  • AEROZ	  ü SDN	  コントローラ	  • Ryu3.9	  14/11/06	

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MPLS Japan 2014

1出展者1仮想ネットワーク	
•1つのVirtual	  Network	  FuncBon	  =	  “ネットワークの機能”は、	  1つのVirtual	  Appliance(VA)によって実現される	

•仮想ネットワークはNAT,	  Firewall,	  DPIの3種類のVAによって構築	  	  •各仮想ネットワークの設定はWeb画面からオンデマンドに可能	  NAT	  :	  Fireﬂy	  Firewall	  :	  CSR1000V	  DPI	  :	  ForOGateVM	
NAT	

Firewall	

NOC	

DPI	

Hyper	  Visor	
NFV	  :	  仮想ネットワーク	

出展者ネットワーク	
14/11/06	

MPLS Japan 201437		  ShowNet	  NFV	  Control	  Panel	

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MPLS Japan 2014

ネットワーク機器制御のためのAPI	ü SouthBoundはOpenFlowだけじゃない！	  
• 古今東西、さまざまな機器制御技術がある	  • 長年ネットワークオペレータに愛されてきた	  技術から、最新の自動化ツールまで幅広く検証	
機器名	

API/ソフトウェア	

Juniper	  EX4550	

py-­‐junos-­‐eznc	

HP	  HP12504	

Expect	Juniper	  MX480	

py-­‐junos-­‐eznc	

PIX-­‐IE	  :	  NEC	  PF5248	

OpenFlow	Cisco	  ASR9000	

Netconf	

DELL	  S4810-­‐ON	Ansible	
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MPLS Japan 2014

ShowNetにおけるSDN/NFV	ü 未来のネットワークの1つのカタチ	  • 10年先のインターネットをつくる	  • その1つのモデルとしての、SDNとNFVの利用	  ü Live	  Network	  • ShowNetは生きたネットワーク	  • 実際に動くSDNとNFV	  ü 相互接続性	  • 同じ目的でも様々な技術がある	  • それぞれの特徴と活用方法	  • そしてフィードバック	  14/11/06