MPLS JAPAN 2012
SDNにおけるマルチテナンシーとDCVPN
日本アルカテル・ルーセント

鹿志村 康生 yasuo.kashimura@alcatel-lucent.com
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今日のCloud/DCサービスにおけるマルチテナンシーの必要性
Enterprise1-DC
CARRIER
CLOUD
Platform/Infrastructure/Service

Enterprise2-DCEnterprise3-DC

Enterprise1

Enterprise2 Enterprise2• 共通のネットワーク or 機器/プラットフォーム上で複数のテナントを収容し、サービスを提供。
• 各テナント間は論理的に分離されていることが必須。
• テナント＝End User (Enterprise,System/Application)
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マルチテナント環境におけるRequirements• 各テナントのトラフィックのセキュリティ的な分離• テナント間の論理的な分離、各テナントで自由なIPアドレス・MACアドレスの使用を許容• 各テナントが使用するリソースの分散配置と接続性の確保、モビリティへの対応• スケーリングへの対応（テナントドメイン、IP/MAC、ARP、etc)• Layer2ベース、Layer3ベースでの接続性• 既存サービス・既存ネットワークとの融合・共存• テナント毎のリソース管理、ネットワーク全体でのテナントリ
ソース管理• 各テナントのQoE管理• テナントサービス生成の自動化
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エマージングデータセンタテクノロジ
SPB
802.1AQ• Network storage/LAN consolidation

NVO3• Vswitch/VM アタッチメント

PBB/VPLS
IP-VPN
E-VPN• ネットワークバーチャライゼーション- スケーラビリティ- 効率性- ハイアベイラビリティ

EVB(VEB/VEPA)/VDP
802.1QBGDATACENTER• Virtual machines• Cloud networking• Storage• ネットワークオートメーション

OPEN
FLOW

- SDN
PFC
802.1
QBBETS
802.1AU
CONGESTIONNOTIFICATION

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802.1QAZ

NVO3 (Network Virtualization Overlays)

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NVO3(Network Virtualization Overlays)
http://datatracker.ietf.org/wg/nvo3/
draft-ietf-nvo3-framework

Tenant1
End
SystemVN(Virtual Network)

L3 Overlay
NetworkNVE
Tenant2
End
SystemTenant1
EndSystemNetwork
Virtualization
Edge

NVE

VN(Virtual Network)

Underlay Networkは各テナントのサービスステートは管理しない

VNはL2 and/or L3の接続性を持つDCVPN

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Tenant2
End
SystemNVO3(Network Virtualization Overlays)
NVE リファレンス モデル

L3 tunnel Header
Tenant1’s Frame

Tenant1
End
SystemTenant2
EndSystem

VAP

Tenant1’s Frame VNID

NVE
VNI

Overlay
ModuleVNI

VNI : Virtual Network Instance
VAP : Virtual Access PointVNID : Virtual Network Identifier
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L3 Network

NVO3(Network Virtualization Overlays)
NVE の機能配置
L3 Network

NVE ?

DC GW

Intra-DC
Network

NVE ?

TOREndDevicevSwitchvSwitchvSwitch

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NVE ?

PBB/PBB-VPLS/PBB-EVPN/SPBMIEEE 802.1ah
draft-ietf-l2vpn-pbb-vpls-pe-modeldraft-sajassi-l2vpn-pbb- evpn
IEEE 802.1aq SPB(M)draft-bitar-nvo3-vpn-applicability

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IEEE 802.1ah
Provider Backbone Bridge / PBB
PBBBEBPayload
EtherType

C-TAG

EtherType

PBB
BEB

PBBN
(802.1ah)

PBN(Q-in-Q —802.1ad)PBN(Q-in-Q —802.1ad)

S-TAG
EtherType

C-SA
C-DA
Service ID

I-TAG
EtherType802.1ah

B-TAG
EtherType

B-SA
B-DA

- Backbone headerをCustomer Ethernet Frameに付加- Backbone内のForwardingにはB-MAC(B-DA/B-SA)を使用- 24 bitのService ID – I-SID – サービスの識別子- Backbone VLAN IDによりBackboneのbroadcast domainが決まる- PBBのEncapsulationがもたらすもの:- 階層化によるC-MAC Hiding- I-SID(16M/24bit)でのユーザサービス識別- B-VIDでのユーザサービス集約によるCOREでのL2インスタンス
数削減
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ALCATEL-LUCENT — INTERNAL PROPRIETARY — USE PURSUANT TO COMPANY INSTRUCTIONPBB-VPLS
I-Compdraft-ietf-l2vpn-pbb-vpls-pe-model
B-Comp

複数のUserのサービス(I-Comp)は1つのBVPLSに多重化可能(M:1)。Customer MACは
コア上ではNo Care。

I-CompBCBs

B-Comp

B-CompBEB
I-CompPE

I-Comp

B-Comp

B-CompB-VPLS

Backbone-facing
Service I/F

B-PW

I-Comp

BEB
PE

B-VID

B-Comp

I-CompBackbone-facing
B-component

BEB
PE

B-Comp

I-Comp

I-Comp

B-ComponentはBMACの処理のみを行う
I-CompCustomer-facing
I-component
Customer-facing
Service I/F

I-VID

CPE

I-PW

MPLS

I-ComponentはFrameがB-Compを通って他拠点へ転送される際にPBBのEncapsulationを行う。
I-TAG (I-SID) はCustoemr serviceの識別(多重化/分離)のために使用される。

I-VID

CPE
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ALCATEL-LUCENT — INTERNAL PROPRIETARY — USE PURSUANT TO COMPANY INSTRUCTIONSPBM – Shortest Path Bridging for MAC
IEEE 802.1aq

WHAT IS IT?

IEEE 802.1aq – SHORTEST PATH BRIDGING (SPB)• SPBV (SPB VID) for 802.1ad QinQ networks• SPBM (SPB MAC) for 802.1ah PBB networks• コントロールプレーン (ISIS) をEthernetに導入• Pure Ethernet環境, Pseudo Wire環境への適用

WHAT DOES ITBRING?

IP-LIKE BEHAVIOR WITH PBB DATA PLANE• アドレス学習のアップデートは IS-IS によって行われる (event-driven updates)• Shortest Paths, Equal Cost Path を利用可能• Reverse Path Forwarding Check ベースの loop mitigation

COLLATERALBENEFITSKEY BENEFITS• スケーラビリティ• 高速コンバージェンス• クラウドサービス、イーサネットエクスチェンジ、イーサネットホールセールなど新たなサービスアプリケーションに適した技術

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L2 FORWARDING
IEEE 802.1aq SPB
ISIS コントロールプレーン

ショーテストパスでのフォワーディングDC

コアでのBROADCAST
FLOODING無し

EOR

ループフリーAccess

どのようなトポロ
ジーにも対応DCSERVICE PROVIDERWAN

PBBデータプレーンのためのコントロールプレーン- 16M TENANTS

EthTOR
EOR

TOR

L2/L3との親和性
高速な切り替え

ECMPでのネットワークの効率性

IETF Report on Vendor Interoperability
http://tools.ietf.org/agenda/81/slides/isis-1.pdf
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SPBM – Shortest Path Bridging for MAC
SPBM コントロールプレーン処理ステップ
Step 1
ディスカバリ(ユニキャスト FDB)

Step 2
サービス情報の配布Step 3
FDBのアップデート(マルチキャスト FDB)

• システム毎に IS-IS を Enable• サービスの作成 (ISID’S)• すべての SPBM ノードにてネッ
トワークトポロジがディスカバリされる• IS-IS はすべてのBEB/BCBノードに対して情報を配布• ISIDのエンドポイント間の最短経路上にノードが存在するか確認し、FDBをアップデート• 各システムからのノードの残りにSPTを構築する• すべてのSPBMノードはサービスとエンドポイントを認知

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ALCATEL-LUCENT — INTERNAL PROPRIETARY — USE PURSUANT TO COMPANY INSTRUCTION• SP上のすべてのノードが計算を完了するとサービスが接続される

SPBM – Shortest Path Bridging for MAC
802.1ah PBB Packet walkthrough with SPBM
Customer
PayloadC-SA=C1
C-DA=C2

Multicast

Customer Packet
ISID=1000
B-SA=A1
B-DA=01-1E-83-00-03-E8

ISID
LookupMulticast

Customer
PayloadC-SA=C1
C-DA=C2

Backbone Group MAC(00:1E:83 + ISID)====================FDB I-comp ISID-1000====================
C-MAC B-MAC PORT-------------------C1
P1==============FDB B-comp==============U/M B-MAC PORT-------------U
B2P2U
B3P2M
B1/1 P2

PBB
BEBCE
C1

PBN
(802.3ad)

P1====================FDB I-comp ISID-1000====================
C-MAC B-MAC PORT-------------------C1P1C2
B3
P2

B

I

B1P2

==============FDB B-comp==============
U/M B-MAC PORT-------------U
B1P3
U
B3
P4
M
B1/1 P4M
B3/1 P3

P3

B
B2==============FDB B-comp==============
U/M B-MAC PORT-------------U
B1P5
U
B2P5M
B3/1 P5

PBB
BEB

PBB
BCBP4====================FDB I-comp ISID-1000====================
C-MAC B-MAC PORT-------------------C1
B1
P5

B

P5

B3

CEI P6

PBBN==============FDB B-comp==============
U/M B-MAC PORT-------------U
B2
P2
U
B3
P2
M
B1/1 P2

Customer
PayloadC-SA=C2
C-DA=C1

UnicastISID
Lookup==============(802.3ah) ==============FDB B-comp==============FDB B-comp
U/M B-MAC PORT==============-------------U/M B-MAC PORTUB1P3-------------U
B3P4U
B1P5M
B1/1 P4UB2P5M
B3/1 P3M
B3/1 P5

Customer Packet
ISID=1000
B-SA=A2
B-DA=A1
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C2====================FDB I-comp ISID-1000====================
C-MAC B-MAC PORT-------------------C1
B1P5
C2
P6

UnicastCOPYRIGHT © 2011 ALCATEL-LUCENT. ALL RIGHTS RESERVED.
ALCATEL-LUCENT — INTERNAL PROPRIETARY — USE PURSUANT TO COMPANY INSTRUCTION

PBN(802.3ad)

Customer
PayloadC-SA=C2
C-DA=C1PBB-EVPN
draft-sajassi-l2vpn-pbb- evpn
- Router/Switch間で、ISID/B-MACの情報をBGPにより伝達。

- MPLS LSP又はIP/GREでのPBBサービスTunnelingにおけるMPLS Edge
Switch間のControl Plane。
- No MAC learning in B-VPLS。

- Floodingの抑止、効率的なMulticast Distribution(P2MP LSP)。
I-VPLSI-VPLS

B-VPLSI-VPLSI-VPLS

B-VPLS 物理/論理トポロジ制限無し

B-VPLSI-VPLSI-VPLS PBB-EVPNのBGP control plane

RR

IP/MPLS

BGP Shortest PathI-VPLS

B-VPLS

B-VPLS
B-VPLS Multi-path/multi-homing

I-VPLSI-VPLS
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L2/L3サービスの共存と統合
L3-VPN

L2-VPN
IP/MPLS

L3-Flow
L2-Flow

VRF10B-Comp

L3-IF

I-SID=1017COPYRIGHT © 2011 ALCATEL-LUCENT. ALL RIGHTS RESERVED.
ALCATEL-LUCENT — INTERNAL PROPRIETARY — USE PURSUANT TO COMPANY INSTRUCTIONDC NETWORKING 比較:
データプレーン
FUNCTIONPBB/SPBM

NVO3フレームフォーマット

IEEE standard Ethernet
encapsulation(over IP/MPLSも可能)

L2 over IP, L3 over IP

インプリ

多くのベンダでサポート済

まだまだこれから

ディプロイメント

多くのキャリアで導入アリ

IETFでWG出来たばかり

HW サポート

Ethernetベース

IPベース

Tenant スケール

16M

16M+MAC スケール

高：Customer MAC隠蔽

高：Customer MAC隠蔽フォワーディング

L2 forwarding

L2/L3 forwarding

OAM

802.1ag & Y.1731

802.1ag & Y.1731

拡張性

PBB/VPLS, IP, IP-VPN

PBB/VPLS, IP, IP-VPN

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DC NETWORKING 比較:
コントロールプレーン
FUNCTIONPBB/SPBM

NVO3

サービス識別ISID

VNID

L2マルチパス

ECMP と ECTECMPVPN TLVISID auto-discovery

VNID auto-discovery

マルチキャスト

Source and shared trees

Source and shared trees

コントロールプレーン

ISIS上での新たなTLV

BGP: E-VPN, IP-VPN

フォワーディング

Deterministic

Deterministic

OAM

802.1ag & Y.1731

802.1ag & Y.1731
IP OAM ツール

拡張性

PBB/VPLS, IP, IP-VPN

PBB/VPLS, IP, IP-VPN

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Towards SDN

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SDN:
ネットワークオートメーションイネーブラー• アプリケーションサイドとネットワーキングサイドのGAPをいかに迅速に吸収しネットワーク環境に落とし込むかというチャレンジ• SDNは双方のGAPをBridgeし、迅速なサービス提供とオートメーションを提供すべきもの

NETWORK- CENTRIC VIEWNETWORKAPPLICATIONSAPPLICATION-CENTRIC VIEW

アプリケーションのアトリビュート
ユーザ要求とQoE要求
アプリケーションパフォーマンスCOMPUTEBANDWIDTH

STORAGELATENCY,PERF. SLA“ブラックボックス・・・”

SDN
アプリケーション リクエスト

マッピング

バインディング

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“ブラックボックス・・・”

COMPUTEBANDWIDTH

STORAGE

ネットワークトポロジー
インフラ構成技術
サービス保障LATENCY,PERF. SLASDN コントローラーとAPI

1 SDN コントローラー –アプリケーションの要
求とネットワーク側とのアブストラクション

2

2 アプリケーション API – プログラマビリティのためのアプリケーション側へのインターフ
ェース1

3
3 ネットワーク API – ネットワークリソースのプロビジョニング及び状態/パフォーマンス把握のためのインタフェース

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33SDN FUNCTIONAL FLOW
アプリケーション
トポロジ

分析

ロケーション ポリシー

2SDN Controller

7…
アプリケーション
リクエストサービスマッピング

サービスバインディング

41OSS/BSS

6Network35…
メータリングプランニング

1) アプリケーションがComputeリソースを要求

5) リソース・ポリリー管理及び外部システムとの連携

2) アプリケーションがネットワークリソースを要求

6) SvcID, QoS, ACL 等のネットワークポリシーを設定

3) Computeリソースがネットワークへのアクセスを要求
4) ネットワーク側からSDNレイヤへRegistration
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7) ネットワークの状態/性能をフィードバックDCでのSDN EXAMPLE:
テナントの生成
7. BGP/SPBM
等での伝播DCDC

1. 新たなテナントリクエスト

COMPUTE (VM)
マネジメントPBB-VPLS/IP VPN PEs

2. サービスリクエスト

6.サービスの生成と伝達

4. VM 設定

POLICY

Core SW

5. DC LAN ブリッジ

BTOR

3. ポリシーの確認

SDN コントローラー
ネットワークマッピングとバインディング

NIC

NIC

VSwitchVSwitch
VM B

新たなVM

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SDNとハイブリッドネットワークモデル
アプリケーション

Northbound API

SDN Controller
Southbound API

OF Controller

NetworkController

VMController

Service provider
Storage

OF based

Network Protocol based
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OF based

DATA CENTER NETWORKING OPTIONSREQUIREMENTSTECHNOLOGY• エンドポイント間での最短経路でのフォワーディング•スケーラビリティ
DC

WAN
VPNs and IP/MPLS

DCEORTORDC NetworkTOR

VXLAN/NVGRE/STT• 相互接続性

TRILL•トポロジーの自由度

SPB/PBB• OAM と Performance管理

E-VPN• WAN とのInterwork

OPENFLOW•高速な切り替え

IP/MPLS• Load Spreading/Balancing

NVO3EOR• VMモビリティの自由度• オートメーション• Simplicity !
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ALTO

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DRIVING TO A COMMON GOALIETF

OPEN NETWORKING FORUM• Application Layer TrafficOptimization• Recently joined member- draft-jenkins-alto-cdn-use-cases- draft-marocco-alto-next• Cloud Networking Framework draft- http://www.ietf.org/id/draft-bitardatacenter-vpn-applicability-01.txt• Software Driven Networks Use case
& Framework- http://tools.ietf.org/html/draft-stiliadissdnp-framework-use-cases-01• Network Virtualization over Layer 3- http://tools.ietf.org/id/draft-lasserrenvo3-framework-01.txt- http://tools.ietf.org/id/draft-bl-nvo3dataplane-requirements-00.txt

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