MPLSの歴史/背景 と今後の方向性(1) インターネットの歴史と方向性(2) MPLSの進化(3) MPLS‑JAPANの目的

東京大学 大学院 情報理工学系研究科
WIDEプロジェクト
江崎 浩 <hiroshi@wide.ad.jp>
1

インターネットシステムが死守すべきもの

運用に根ざした技術開発と導入

2

1

インターネット発展のコミュニティー
オペレータ

標準化組織
(IETF/ITU/OIF)

ベンダー

参照ソフトウェア

3

インターネットの歴史的発展
資源共有(テストベッド)
複合・統合
運用ポリシー

コアプロトコル群の研究開発
アプリケーション
相互運用

4

2

Where the Internet Goes ?
・・Internet
Internetfor
forEverything
Everything→→Everything
Everythingover
overIP
IP・・Internet
Internetfor
forEveryone
Everyone→→Everyone
Everyonewith
withIP
IP・・Internet
InternetEverywhere/Anytime/Anyhow
Everywhere/Anytime/Anyhow→→ Everywhere
EverywhereandandAnyhowAnyhowto
toIP
IP“ IP is for Everyone “
Quantitative Scalability
until Massive Scalability
Qualitative Scalability
Heterogeneity(e.g., Bandwidth, QoS/CoS, Media, etc.,)5

経路表の増加Source: http//www.telstra.net/
ops/bgptable.html

But they cannot be
relied on forever

Projected routing table
growth without CIDR/NAT
Moore’s Law and NATs
make routing work today
Deployment
Period of CIDR
63

インターネット： 第4の波
第1の波 ： Closed Open Network è Global Open Networkè not only for closed system‑ 共通言語としてのTCP/IP
第2の波 ： IP for Everyone/Billions
è not only for researchers‑ Scalability, Reliability & Robustness
第3の波 ： IP for E‑Businessè not only for hobby/research
第4の波 ： Broadband/Ubiquitous/Mobile (always connected)
è not only for computers‑ Small Nodes‑ Heterogeneous (Quality and Quantity)

Internet 第4の波
(1) Native Internet(2) 常時接続(3) ブロードバンド(4) フルデジタルメディア(5) Ubiquitous Computing84アナログ技術の守備範囲
電話
電話
産業
産業

経済
経済
産業
産業

教育
教育

運輸
運輸

農林
農林
水産
水産

電話
電話
インフラ
インフラ

放送
放送
産業
産業

放送
放送
インフラ
インフラ

資料提供：慶応義塾大学 村井教授

9

インターネットの初期
電話
電話
産業
産業

経済
経済
産業
産業

教育
教育

運輸
運輸

農林
農林
水産
水産

放送
放送
産業
産業

インターネット
放送
放送
インフラ
インフラ

電話インフラ
資料提供：慶応義塾大学 村井教授

105

最近のインターネット
電話
電話
産業
産業

経済
経済
産業
産業

教育
教育

運輸
運輸

農林
農林
水産
水産

放送
放送
産業
産業

インターネット
放送
放送
インフラ
インフラ

インターネット用インフラストラクチャ

電話インフラ(光ファイバなど）

資料提供：慶応義塾大学 村井教授

11

インターネットの普及
電話
電話
産業
産業

経済
経済
産業
産業

教育
教育

運輸
運輸

農林
農林
水産
水産

放送
放送
産業
産業

インターネット用インフラストラクチャ

ト用インフラストラクチャ
電話インフラインターネッ
（光ファ
イ
バ・
電波・ケーブル）（光ファイ
バ・電波・ケーブル）

資料提供：慶応義塾大学 村井教授

放送インフラ

電話インフラインターネット

126光ファイバーの整備(1)nQwest (旧US West) の列車•

http://www.angelfire.com/fl3/railrunner/QWest.html

13

光ファイバーの整備(2)147光ファイバーの整備(3)15Fiber, Fiber…Everywhere

168FTTHの経済化
10
１加入あたりの創設コスト比【経済化技術】
経済化技術】・光PDS
技術
光PDS技術・光ﾌｧｲﾊﾞ関連技術
・建設技術
・光部品技術・LSI技術
LSI技術

5

メタルコスト101995FTTH

1999〜2000

1997

FTTH πｼｽﾃﾑの切り出し（電柱までの光化）

FTTH
17

Optical Networking at Double
Moore’s Law• Moore’s Law says that computer speed=2x every 18months, and the cost = 50%• John Roth, president and chief executive officer, says thatNortel Networks is moving at twice the speed of Moore's
Law, doubling the capacity of its fiber-optic systems andhalving the cost every nine months.
• Networks: 3 years=16x capacity, 6% cost
– Computers: 3 years=4x speed, 25% cost

• Networks: 6 years=256x capacity, >1/2% cost
– Computers: 6 years=16x speed, 6% cost
Source: HPCwire hpcwire@tgc.com> 189

Optical 技術のインパクト
1. Optical技術のコストダウン
i. 電話交換機仕様 è インターネット仕様
ii. WDM(波長多重)技術

2. 長距離伝送技術
i. データセンターの分散化
ii. 分散化IX

3. Dark Fiberの導入
i. 第0種業者の出現
ii. ファイバーの専用線化
デジタル専用線

IP専用線

ファイバー専用線

19

Optical 技術のインパクト
1. Optical技術のコストダウン
期待するもの期待するものi. 電話交換機仕様 è インターネット仕様
ii. WDM(波長多重)技術

ForFor individual
individual andand residentialresidential
2. 長距離伝送技術
è!!
è 高速常時接続!!
i.高速常時接続
データセンターの分散化
ii. 分散化IX

For
xSP(e.g.,Forcorporation,xSP(e.g., ISP,ISP, ASP)
ASP)
3. corporation,
Dark Fiberの導入
èQualityi. 第0種業者の出現
è HighHigh
Quality Private
Private Peering
Peering !!!
!!!
ii. ファイバーの専用線化
デジタル専用線

IP専用線

ファイバー
専用線

2010

Internet 第4の波
(1) Native Internet(2) 常時接続(3) ブロードバンド(4) フルデジタルメディア(5) Ubiquitous Computing

21

Internet 第4の波
(1) Native Internet(2) 常時接続(3) ブロードバンド(4) フルデジタルメディア(5) Ubiquitous Computing

2211

将来の需要に関するある試算
by IIJ 浅羽氏• 現在– 主流なアクセススピード：64Kbps– ユーザ数：
2，706万人（平成12年度版通信白書より）– ISPの主流なバックボーン回線速度：
150Mbps• 5年後は？
– 典型的アクセス速度：10Mbps– ユーザ数：
7，670万人

現在の約156倍
現在の約2．8倍– ISPの主流なバックボーン回線速度：
150Mbps ｘ 156 ｘ 2．8 ＝ 65．6Ｇｂｐｓ
23伝送速度と時間• CD-ROM 1枚 600MB を転送するには…
– V．32– ISDN Bチャネル– Ｔ１– Ethernet– Ｔ３– ＯＣ−3– OC-48– OC-192

524288 (sec) 約146時間
76800 (sec) 約21.3時間
3200 （sec) 約53分
480 (sec)
8分
106 (sec)
1.78分
31 (sec)
1.9 (sec)
0.4 (sec)

24

12

Internet 第4の波
(1) Native Internet(2) 常時接続
(3) ブロードバンド(4) フルデジタルメディア(5) Ubiquitous Computing

25

通信事業のビジネスモデルの変化
出典：
Arthur Ｄ．Little（100%=加入者当たり40-60ユーロ（西欧））
コンテン
ツアグリ
ゲータ
3%
サービス
プロバ イ
ダ
23%

コンテン
ツプロバ
イダ
2%

ネット
ワークオ
ペレータ
72%

コンテン
ツプロバ
イダ
38%

コンテン
ツアグリ
ゲータ
12%

ネット
ワークオ
ペレータ
25%

サービス
プロバイ
ダ
25%

26

13

ビデオコンテンツ on インターネットの一例- http://www.animedia.co.jp -27

Webサービスの構造上の問題 (負荷の集中)
通常のコンテンツ取得経路

Contents負荷
Contents
Contents
集中コンテンツプロバイダ

負荷
集中

ISP

IX

Internet
Internet負荷 IX
集中

負荷
集中

iDC

ISP

iDC
ISP

ISP

利用者
28

14

ISP間のネッISP間のネットワークの変化è データセンターの登場
è データセンターとIX の融合初期段階
ISP

IXとデータセンタ

IXのハブ的利用
ISP

ISP

ISP

ISP

IX
ISP

ISP

IX

DC

ISP

ISP

ISP

ISP

ISP

大容量コンテンツ• 1対1の相互接続•スケーラビリティの問題(NxN)•大容量コンテンツへのアクセスによるトラフィックの集中•IXをハブとして利用• N x NからNへ• IXがボトルネックとなる可能性• IXとDCが直結• IX、DC、ISPをつなぐ大容量イ
ンフラの構築が鍵29

広域分散IX
システムへの進化
広域分散IXシステムへの進化
キーコンポーネント：
・グローバルに構築されたiDC
・iDC を相互接続する広帯域広域IX
ISP

PN

ISP

PN
DC

大容量通信
インフラ

DC
ISP

From データセンター
VS
From ISP/キャリア

IX

DC
IX
DC
ISP

ISP

DC
PN

実は、キャリアは潜在的には非常に有利 !!

ISP

30

15

FDDI/Etherenet IX
IX co-lo space

ISP-office

ISP-router

R

R

Fddi/Ether

Fddi/Ether

ISP-router

ISP-office

FDDI/
EthernetswitchR

R

Fddi/Ether

ISP-router

ISP-office

ISP-office

ISP-router

ISP-officeFddi/EtherR

R

ISP-router
Fddi/Ether

Fddi/Ether

R

R

R

PrivatePeering

R

R
ISP-router

ISP-officeR

co-located IX architecture31

分散広域IXアーキテクチャの登場
構成変革

ISP

IDC

R
LSR

ISP

R

ASP

LSR

R

R

CSP

・
遠隔Peering技術
・
遠隔Peering技術
・
遠隔Peeringポリシー
・
遠隔Peeringポリシー
・
MPλSとの融合
・MPλSとの融合

LSR

ISP

IDC
R

R

xSP
32

16

MPλS Implementation ExampleControl Plane

Control Software Control Plane
Control Processor

Data Plane

LambdaLambdaSwitchSwitchMatrix
Matrix

Data Plane

33

LSP for Engineering Purpose- CoS/QoS related multiple LSPes PATH1

R2

R1
Multiple Virtual Links by LSPes

PATH2- QoS LSP using RSVP
34

17

Internet 第4の波
(1) Native Internet(2) 常時接続(3) ブロードバンド(4) フルデジタルメディア(5) Ubiquitous Computing

35

接続性 vs 通信品質<<電話システム>><<インターネットシステム>>＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝(通信)品質第一Connectivity is own reward
鎖国管理貿易自由貿易(End-to-End)
シームレス
継ぎ目は前提マルチメディア
デジタルビットという抽象化「シームレス」& 「マルチメディア」は、成功した試しがない。。。。。
è 実は、「ブロードバンド」ってとっても良い言葉ですねぇ:-)

18

MPLSの進化37

History of MPLS Activity• 1994 March: CSR Internet-Draft to IETF
(by Toshiba), as well as ATM Forum• 1995 April: CSR BOF at IETF
(by Toshiba and Tokyo Institute of Technology)• 1996 March
JulyNov.
Dec.
• 1997 March: IP Switch by Ipsilon: Tag Switch by Cisco: Collaboration Cisco and Toshiba: Tag Switch BoF at IETF
: MPLS WG for LSR at IETF(*) CSR; Cell Switch Router
38

19

Multiplexing/Aggregation
application

application

application

application
Port number(16 bits)

TCPUDPICMP

IGMP
Protocol value in IP header(16 bits)

IP

ARP

RARP
Frame type (e.g., LLC/SNAP)

Ethernetdriver

Incoming/outgoing frame

39

Shim layer between IP and Data-link< Layer >< Address >Application(e.g., http://www.whitehouse.gov)

TCP
IP
DataLink< Semantics >URL→ A. Global logical service addressof node in the Internet
Port number (e.g.,8080) → B. End-to-end identifier for
application multiplexing
IP address→ C. Global node identifier in the(e.g., 133.196.16.10)
Internet (identifier and routing)
MAC address / VC-ID → D. Link unique identifier for(e.g., 44-45-53-54-00-00)
datagram transmission in
local segment (e.g., Ethernet)

40

20

Shim layer between IP and Data-link< Layer >< Address >Application(e.g., http://www.whitehouse.gov)

URL< Semantics >→ A. Global logical service addressof node in the Internet

Port number (e.g.,8080) → B. End-to-end identifier for
application multiplexing
IP address→ C. Global node identifier in the(e.g., 133.196.16.10)
Internet (identifier and routing)

TCPIP→ E. Link unique identifier forlabel switching
MAC address / VC-ID → D. Link unique identifier for(e.g., 44-45-53-54-00-00)
datagram transmission in
local segment (e.g., Ethernet)
Label for FEC

LSR
DataLink

Introduce of another (i) forwarding label and(ii) multiplexing label

41

History of MPLS Activity<< IP (Internet) >><< Telephone >>PDH
SDH/SONET
ATM
LANE,
MPOA

“Integration ofATM and IP”

CSR,
IP Switch
OpticalTag Switch,
MPLS
MP”λ”S“Multi-Link”“New Functions”
for “New Internet
Architecture”
4221

Internet/Intranet Solutions
1.
2.
3.
4.

Diff-Serv / Int-ServHigh Speed Large Capacity IP Router
VPN (Virtual Private Network)
Traffic Engineering

MPLS tried to solve No.2 Objective, at the beginning

MPLS tried to solve No.3 & No.4
MPLS integrate Diff-Serv / Int-Serv

MPLS uses for layer 1/2/3

43MPLS’s Motivation• High Speed Large Capacity IP Router• Integrate ATM and IP• Use ATM’s QoS/CoS Functions for IP• Integrate ATM and IP over ATM
Extended Motivations• Multi-Link Extension (IP over Everything)• VPN Extension• Traffic Engineering for IP Operation
L2 & L3 LSP• MPLS with Optical Wave
4422

MPLSの応用• 広域アクセス網• 無線アドホックネットワーク

45MPLS-JAPANの目的

46

23

MPLS-JAPANの目的• MPLS is going into the commercial operation• By Operators for Operators and Venders• Realize– What MPLS can– How manage and operate the MPLS
4724