技術基礎講座

第1回 PONとは
第2回 IEEE802.3ah標準規格
第3回 DBA機能
第4回 GE-PONのシステム化機能【GE-PON技術】
第5回

今後の標準化

本連載の最終回として，GE-PONシステムに関係するいくつかの標準化動向について解説します．
これらの標準化仕様を採用することにより，GE-PONシステムの相互接続性の向上が図れることが期待されています．

GE-PONの暗号化については，IEEE802.3ahの標準

GE-PONシステムとIEEE802.3ah
前回説明したとおり，GE-PONシステム化に含めるべきかどうかの議論がありましたが，最終的（1）ではに上位レイヤであるIEEE802.1にて規定することとなり

IEEE802.3ah標準化機能以外にも，お客さまが 契約ユーました．この結果，2002年11月にLink Security

ザであるか否かを識別する認証機能，下りフレームを他Study Groupが発足し，IEEE802.1AE（正式名称は，ユーザが解読できないようにする暗号化機能，広域ネッ「Media Access Control（MAC）Security」）としてトワークに対しても迅速に故障検出・対処可能な保守機現在活動しています．本年７月現在で，ドラフト3.5が能といった通信サービス提供に不可欠な機能等を搭載す制定されています．

（2）．これらの機能はIEEE802.3ahのIEEE802.1AEは，イーサネットのセキュリティを強中には含まれておらず，通信事業者または装置ベンダ各化するためMAC Security（MACsec）と呼ばれていま社がそれぞれの独自仕様で補っている状態です．

す．MACsecは，GE-PONだけを対象としたものではなる必要があります

もちろん，これら独自仕様は各通信事業者のサービスく，イーサネットシステム全般に適用することが可能での差別化としてとらえることもできます．しかし，機能

す．MACsecは図１のとおり，IEEE802.3とブリッジによっては独自仕様のために相互接続（異なる装置ベン機能やVLAN（Virtual Local Area Network）機能をダの装置どうしの接続）ができないことになります．相規定したIEEE802.1D/Qの中間に位置します．

互接続性を確保することは，端末を開発するベンダにIEEE802.1AEで規定されているのは，実際に暗号とっては，機器開発が容易になるというメリットがあり化・復号化を実施する暗号化モジュールとの信号のやります．また通信事業者にとっては，異なるベンダの装置を組み合わせて利用できるというメリットがあります．このため，いくつかの機能については，IEEE802.3ahとはIEEE802.1D/Q異なる標準化作業が進められています．
ここでは，これら標準化作業の動向およびGE-PONのMACsec相互接続に向けた動向について説明します．
IEEE802.3

暗号化標準のIEEE802.1AE
GE-PONで は 下 り 信 号 〔 OLT（ Optical Line

物理媒体Terminal）→ONU（Optical Network Unit）の信号〕
は全く同一のものが放送形式で全ONUに到達するため，無線LANのようにユーザデータを保護するための暗号化

図１

MACsecのレイヤ構成機能が必要となります．
NTT技術ジャーナル 2005.1251

MACアドレス

暗号化前DASA

ユーザデータ
暗号化変換

暗号化後DASASecTAG

セキュアデータ

ICV

8または160〜n

8〜16バイト長

ICV ： Integrity Check Value

図２

MACsecのフレームフォーマット

取り，暗号化時のフレームフォーマットおよび上位レイ

IEEE802.1AEは図２のとおり，従来のイーサネット

ヤ・下位レイヤとの信号の受け渡し等です．暗号化モ

フレームに付加情報を加えるかたちとなり，最大2,000ジュールで使用する暗号化アルゴリズムは本標準内ではバイトまでイーサネットフレームを拡張する必要がありま規定せず，既存のアルゴリズムの中から選択することとす．従来のイーサネットフレームは1,522バイトが最大なります．実装する暗号化アルゴリズムについてはまだ未であるため，既存の装置との整合性が１つの問題となり定ですが，デフォルトアルゴリズムだけGCM-AES-128ます．このため，すでに各装置ベンダが実装している暗（FIPS197として規定された暗号化アルゴリズムの１つ）号化方式をデファクト化する動きもあります．に決定しています．

IEEE802.1AEに関するさらに詳しい情報はhttp://

暗号化フレームフォーマットを図２に記載します．暗www.ieee802.org/1/pages/802.1ae.htmlに記載

号化はユーザデータだけに実施され，MACヘッダ部分されています．標準化作業はまだしばらくかかりそうです．

〔 D A （ D e s t i n a t i o n A d d r e s s ）， S A （ S e c u r e
A d d r e s s ）， E t h e r T y p e 〕 に は か け ら れ ま せ ん ．

認証標準のIEEE802.1AF

MACsecで使用する情報は，ユーザデータの前に付加さIEEE802.1AEの暗号化を実施するために必要な認証れるSecTAG（MAC Security tag）に収容されます．

および鍵交換方法を規定しているのがIEEE802.1AFでSecTAGには，MACsecフレームであることを識別するす．正式名称は，「Authenticated Key Agreement

ためのEther Typeフィールド，パケット番号，暗号化フfor Media Access Control（MAC）Security」です．

レームが属しているチャネル情報（SCI）および各種の暗IEEE802.1AFは認証規格であるIEEE802.1Xを拡張す号化制御情報が入っています．MACsecでは，各端末もるかたちで規格化されており，最終的にはIEEE802.1X

しくは端末内のポート間にSC（Secure Channel）といに追加される予定です．本年７月現在で，ドラフト0.2がう暗号化用のトンネルをつくり，この間で共通鍵を用い制定されていますが，まだ未決定の部分がかなり残ってた暗号化を実施します．なおMACsecでは，GE-PONにいます．

おけるブロードキャスト通信（すべてのONUにて受信可

IEEE802.1AFのレイヤは図３のようになります．

能な信号）に対応したSCも規定されています．このSC

IEEE802.1AEで説明したMACsecは，正確には２つのでは，すべてのONUが同じ暗号鍵を使用することになりモジュールから構成されます．SecY（Mac Securityます．

Entity）は暗号化を実施するモジュールであり，52NTT技術ジャーナル 2005.12

技術
基礎
講
座

います．
これらはdraft-ietf-hubmib-efm-epon-mib-03およびIEEE802.1D/Q

draft-ietf-hubmib-efm-mib-03としてInternet-Draftとして公開されています．

KaY (IEEE802.1AF)
MACsec
SecY (IEEE802.1AE)
IEEE802.3

Internet-draftをご覧になりたい場合は，http://
www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-hubmibefm-epon-mib-03.txtおよびhttp://www.ietf.org/
internet-drafts/draft-ietf-hubmib-efm-mib-03.txtにてみることが可能です．

物理媒体

図３

IEEE802.1AFの位置付け

ここまで述べてきた標準化動向をまとめると図４のようになります．ここで，黄色で示した機能が現在，標準化もしくは一部標準化が進んでいる機能です．ここでも分かるとおり，これらの標準化により，GE-PONシステIEEE802.1AEはこのSecYについて規定しています．この上位に，IEEE802.1AFで規定されているKaY（MacSecurity Key Agreement Entity）が位置しており，SecYで使用する暗号鍵の交換をつかさどります．
残念ながら，今現在は暗号鍵の交換方法の詳細については未規定です．

ムの大部分を標準化機能とすることが可能となります．

相互接続に向けた取り組み
ここまで何度か述べてきたように，標準化の目的は異なる装置ベンダの装置どうしを接続可能とすることです．
これを相互接続といいます．このおかげで，例えばLAN

IEEE802.1AFに関するさらに詳しい情報はhttp://の実質的な標準となっている10BASTE-Tや100BASE-

www.ieee802.org/1/pages/802.1af.htmlに記載さTXのインタフェースを持ったNIC（Network Interfaceれています．標準化作業はまだしばらくかかりそうです．

Card）とHUB等を，ベンダを気にすることなく接続するGE-PONのMIBことができるのです．
しかしながら，標準化に準拠していれば確実に相互接MIBとはManagement Information Baseの略で，続が可能であるかというと，必ずしもそうではありません．

SNMP（Simple Network Management Protocol）

例えば，100BASE-TXのインタフェースを持った機器で管理されるネットワーク機器が，自分の状態を外部にどうしでも，いまだに相性によって接続がうまくいかない知らせるために公開する情報のことです．

ものもあります．これは，標準化に規定されていること

GE-PONのMIBについては，IEEE802.3ahの30章にが，必ずしもすべてではないことや，規定の解釈によるて，GE-PONの各層（MPCP，OAM，RS/PCS，差分，測定方法が完全には確立されていないことなどがPMD）ごとに規定されています．

起因しています．

この規定を引用するかたちで，インターネットの標準これらの相互接続性の不具合を解消する方法として，化団体であるIETF（Internet Engineering Task

実際に異なる機器を共同で接続して検証したり，基準とForce）の中のEthernet Interfaces and Hub MIB

なる試験サイトをつくり，そこで試験を実施する方法がワーキンググループ（hubmib）でもMIBの規定が進んであります．

います．hubmibは，IEEE802.3標準に準拠した機器，GE-PONに 関 し て は ， University of New

MAU（Media Access Unit），インタフェースが持つHampshire内のInter-Operability Laboratory（UNH-MIBを規定するワーキンググループです．今回も，IOL）にて，この試みが始まっています．ここでは，持ちIEEE802.3ahの標準化に合わせてMIBの規定を行って込まれたGE-PON装置を決められた試験要項に基づいてNTT技術ジャーナル 2005.1253

ONU

OLT

保守機能

IETF（hubmib）
にて一部標準化中

保守機能

ONU認証機能

IEEE802.1AF
にて標準化中ONU認証機能

ブリッジ機能・優先制御機能

ブリッジ機能IEEE802.1AE/AF
にて標準化中

暗号化機能
UNI

UNI
ポート機能

暗号化機能
DBA機能
〔帯域制御・遅延制御〕

PONインタフェース機能〔IEEE802.3ah標準〕

⁝SNI
ポート機能

SNIPONインタフェース機能〔IEEE802.3ah標準〕⁝光ファイバ

図４

GE-PONシステムの標準化状況

試験し，その結果が公開されることになります．UNH-だ残っています．今後のGE-PONのさらなる発展には，IOLでは，このほかにも10BASTE-T，Fast Ethernet，これらの検討課題を解決していく必要があります．

Gigabit Ethernet等の相互接続試験も実施しています．

■参考文献

さらに詳しい情報が必要であれば，http://www.
iol.unh.edu/consortiums/efm/にてご覧いただけます．

(1) 落合・立田・藤本・田中・吉原・太田・三鬼： Gigabit Ethernet-PON（GE-PON）システムの開発， NTT技術ジャーナル，Vol.17，No.3，pp.75-80，2005．
(2) 技術基礎講座 GE-PON技術 第４回 GE-PONのシステム化機能，NTT技術ジャーナル，Vol.17，No.11，pp.59-61，2005．

GE-PON推進に向けた取り組み
標準化とは直接関係ありませんが，GE-PONのさらなる発展のために，IEEE内にオンラインのコミュニティとしてEPON Forumがあります．ここでは，GE-PONに関するニュース，論文，特許などの情報が交換されています．詳しくはhttps://www.ieeecommunities.org/epon/にて確認してください．

GE-PONの今後５回にわたりGE-PONについて解説してきた本講座も今回で終わりです．GE-PONはIEEE802.3ahにて昨年◆問い合わせ先NTTアクセスサービスシステム研究所
第一推進プロジェクト IPアクセス推進DP
TEL 043-211-3290
FAX 043-211-8875
E-mail tatsuta@ansl.ntt.co.jp

６月に標準化された新しい技術です．高速通信を低コストで実現することが期待されていますが，相互接続を考えると第４回，第５回でみてきたように検討の余地がま

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NTT技術ジャーナル 2005.12

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