Vol. 43 No. 12

Dec. 2002

情報処理学会論文誌

MPLS を用いた広域分散 IX の実現
中 川
菊 池

郁

夫y1
豊y3

江
永

崎
見

浩y2
健 一y4

, IX(Internet eXchange) MPLS(Multi-Protocol Label Switching)
MPLS-IX. IX
ISP(Internet Service Provider),. MPLS-IX
, IX
ISP
MPLS
,
. , MPLS-IX ,IX,.
, MPLS-IX
IX
,
IX
IX
,
IX
.
,
,
IX
,
.
,
MPLS-IX
,
IX
,
IX
.
,
,
.

著者らは
に
を適用した次世代
アーキテクチャを提案してきたは複数の間での相互接続を実現し 効率的にトラフィック交換を行うことを目的として運用されている
では
に接続する
間に
による仮想的なパスを確立することにより データリンク層に依存しない相互接続環境を提供する またでは 柔軟な
トポロジを構築することが可能である などの特徴もある
本稿ではを用いて階層型を実現し 地域などの既存のを階層型に接続することにより 広域分散を実現する手法について提案する 本稿で提案する手法は 既存のリソー
スを有効に活用し 既存のにおける相互接続に影響を与えることなく 広域分散環境での相互接続を可能にするまた 著者らは通信放送機構の委託研究を受けてアーキテクチャの研究を進めるとともに 次世代研究会を設立し 広域分散の実証実験を実施している 本稿では 同研究会の概要について紹介し 同研究会で実施している実証実験について報告する

IX

Implementation of widely distributing IX using MPLS technology
Ikuo Nakagawa,y1 Hiroshi Esaki,y2 Yutaka Kikuchiy3
and Kenichi Nagamiy4

Authors have proposed a next generation IX architecture, called MPLS-IX, in which weapply MPLS (Multi-Protocol Label Switching) technology to an IX. Many IXes exist in thecurrent Internet, so that numerous ISPs interconnect and exchange trac eciently, eachother. MPLS-IX establishes virtual paths between participating ISPs. MPLS-IX provides data-link medium independancy for interconnection, and enables an IX to be exible inconsiting IX topology.
In this paper, we propose an implementation of widely distributing IX. Our implementation has hiarachical IX architecture based on MPLS-IX architecture. Deployment of ourdistributing IX is easy, because we connect existing IXes in hiarachical model, and use existing
resouces without any e ect to current communications.
We are enforcing the research project of MPLS-IX which is funded by TAO (Telecommunications Advancement Organization of Japan) to develop and test several features of the
MPLS-IX architecture. We established the `Next Generation IX Consortium' based on the
research project, and started the experimental IX testbed. We report the current status andmajor result of the consortium, as well.
1. は じ め にIX アーキテクチャ を用いて 広域分散環境におけ

本稿では, IX(Internet eXchange) に MPLS(Multi-技術を用いて展開している広域分散 IX の実証実験のProtocol Label Switching)24),

る階層型 IX を実現する手法を提案するとともに, 同技術を適用したMPLS-報告を行う.
IX(Internet eXchange)

y1 インテック・ウェブ・アンド・ゲノム・インフォマティクス (株)は自律的に運用されている

複数のネットワーク同士を相互接続する仕組みである.

INTEC Web and Genome Informatics Corporation

IX

y2 東京大学

University of Tokyo

には多数の IX が接続し, お互いの経路情報の交換を行うことにより, 相互接続, すなわち「ピアリング」

y3 高知工科大学を行っている.

Kochi University of Technology

現在のインターネットでは数百にも及ぶ IX が運用さ

y4 東芝れ2) , ISP 間のトラフィック交換を実現するうえで, IX

Toshiba1

2は極めて重要な役割を果たしている. 例えば PAIX3)や MAE4) , LINX5) などは世界でも最大のトラフィッ
ク交換点として位置付けられている. また, 国内では NSPIXP210) や JPIX11) が著明である. 一方, 世
界的に地域 IX の構築を進める活動も進められている.

Dec. 2002

情報処理学会論文誌

日本でも TRIX14) , OKIX15) , TOYAMA-IX16) ,

BeX-J

13)

など, 数々の地域 IX が構築され, 運用され

ている.

述べる.

MPLS-IX アーキテクチャの概要について述べる ここでは MPLS-IX の基本的な仕組み
第 3 節では.

,と, 広域分散環境へ適用する際に必要になる特徴について述べる.
第 4 節では

MPLS-IX アーキテクチャを用いて,広域分散 IX を実現するための実現手法について提案する. 本稿では, 特に既存 IX を階層型に接続するこ

一方, 著者らは IX に MPLS(Multi-Protocol Labelとを例に, 現存の相互接続の仕組みを変えることなく,技術を応用した, 次世代 IX のアーキテク

シームレスに広域分散環境へ拡張するための手法につMPLS-IX に関する研究を進めている

Switching)

チャ

24)

.

同技

いて述べる.

術は, IX に接続する ISP 間に MPLS を用いて仮想パ

第 5 節では, 著者らが参加している次世代 IX 研究

スを確立し, その上で相互接続を行うため, データリン

会での取り組みについて紹介し, 同研究会で構築・運ク層に非依存な IX を実現できる. また,

MPLS-IX

では, 仮想的なパスを確立するための制御ネットワー
クはある種の IP ネットワークであり, IX 全体のトポ
ロジを柔軟に組めることも大きな特徴である.
本稿では,

MPLS-IX アーキテクチャを用いて 広,域分散環境で階層型の相互接続環境を実現する手法に用を行っている広域分散 IX の実証実験について報告
する.

2. IX - Internet eXchange
本 節 で は,IXの 特 徴 を 明 確 に す る た め, プ ラ

イベートピアリングと IX の仕組みについて述べ

ついて提案する. 近年, インターネットでは次のようる. また, 既存の IX で用いられている技術として,な理由から, ISP 間の相互接続を広域分散環境で実現

LAN(Local Area Network)

するための広域分散 IX の仕組みが求められている.

スイッチを用いるもの,

および ATM(Asynchronous Transfer Mode) スイッ コンテンツ提供者と地域のアクセスプロバイダを高品質な環境で相互接続する.

 地域 IX に接続する大手 ISP が地域の ISP にト
ランジットサービスを提供する.

チを用いるものについて述べる.

2.1 プライベートピアリングと IX
ISPが相互接続を行う場合, 何らかの手段で物理的な接続を行い, BGP4(Border Gateway Protocol ver-

 地域間において, 高速・広帯域の通信を行う.
 商用 IX の地方展開.

交換を行う. この際, 相互接続に用いる物理的な回線

本稿で提案する手法では, 例えば地域 IX など, 既存のの形態により, 相互接続の方法はプライベートピアリ

IXsion 4)を階層型に接続し, 広域分散環境に階層型の相互接による経路情報の交換, およびトラフィックのング, および IX に分類される.

続環境を実現する. 同手法を用いることにより, 既存

プライベートピアリングでは, 相互接続を行おうとのリソースを有効に活用しながら, 容易に広域分散型

するふたつの ISP 間に専用の回線を準備して直接的にの相互接続環境を実現することが可能になる.

相互接続を行う. プライベートピアリングは他から独

また, 著者らは通信放送機構の委託研究を受けて立した環境でふたつの ISP 間のみの相互接続を行う,

ため, 物理的な構成やトラフィック制御などの面で自MPLS-IX アーキテクチャの研究を進めるとともに

次世代 IX 研究会を設立し, 広域分散 IX の実証実験を由度が高い. 半面, ひとつの ISP は相互接続先の ISP

実施している. 本稿では, 同研究会で実施している広ごとに専用の回線を準備する.

域分散環境での相互接続試験の状況についても報告を行う.

プライベートピアリングにより ISP 間の完全なメッシュ状の相互接続環境を実現するためには, ISP の数的な側面からの研究を対象としている. IX によるビN 2 N 0 = 本の回線を準備する必要がある すなわち全体の回線数は O N 2 に

ジネスモデル, あるいは社会的な影響は本稿の対象外も及び, 明らかに拡張性に欠ける.

なお, 本稿では広域分散 IX を実現するための技術とする.
本稿では, 第 2 節において IX の仕組みと技術につを N として, 全体で

(

1) 2

.

IX
ISP

(

)

はプライベートピアリングに比較して効率的に間の相互接続環境を実現する. IX は相互接続のいて述べる. 特に既存の IX 技術として LAN 技術を「場」を提供し, 各 ISP は IX に接続するための回線を用いるもの, および ATM 技術を用いるものについて引き込む. IX 内では各 ISP 間の相互接続を行うこと

Vol. 43 No. 12

MPLS を用いた広域分散 IX の実現
ISP-D

peering via IX

ISP-A

3

single physicalcircuit

ISP-C

FDDE/Ethernet Switch

ISP-B

Internet eXchange
ISP’s borderrouter

ROUTER

ISP-C

ISP-E

BGP4 session
between ISPs

ISP-A

ISP-D

図1

図 2 IX の例
Fig. 2 Example of IX

IX の概念図Fig. 1 IX modelができ, 機能的に前述のプライベートピアリングによる完全メッシュの相互接続と同等の環境を実現できる(

図 1). このため, IX 上での相互接続はパブリックピ

アリングとも呼ばれる.
IX

O N であり この意味で プライベー(では本技術による IX を「ATM-IX」と呼ぶ.
ATM-IX

では, ISP のルータ間に確立された PVC

はポイントツーポイントの仮想的な回線としてみなすことができる. 各ルータは仮想回線上で BGP4 によを用いて ISP 間の相互接続を実現する場合, 回

線数は全体で

ISP-B

)

,

,

トピアリングと比較して効率的で拡張性に優れている.

る経路制御を行うとともに, トラフィック交換を行う.

3. MPLS-IX

また, ひとつ ISP からみた場合, 単一の物理回線で複著者らは MPLS(Multi-Protocol Label Switching)

数の ISP と相互接続することによりトラフィックを集技術を IX に応用した, 次世代の IX アーキテクチャ

約できるため, 回線コストを抑えることが可能である.

2.2 既存の IX 技術

24)

,

.

,

既存の IX で利用されている技術は, LAN (Local
Area Network)

MPLS-IX を提案している 本節では MPLSIX の仕組み および特徴について簡単に述べる 本稿
で提案する広域分散の構築手法は MPLS-IX に基づいている
3.1 MPLS-IX の概念の技術を用いるものと, ATM (Asyn-

chronous Transfer Mode)22)

される. 詳細は参考文献の技術を用いるものに分類に記述されているため, こ

.

IX

.

MPLS

は IP パケットに固定長のラベルを付加する

こでは, それぞれの技術の特徴についてのみ述べる. 本

ことにより網の内部で柔軟なトラフィック制御を行う

節で述べる技術は, 後述の第 4 節で階層型の IX を実ための技術である. MPLS 網は LSR(Label Switching

現する手法について述べる際に参照する.

Router)LAN-IXと呼ばれるルータのネットワークとして構築される. LSR 間にはデータを運ぶための仮想的なパ

現在, 多くの IX ではイーサネットなどの LAN のスとして LSP(Label Switched Path) を確立する. 実

技術を用いて相互接続環境を実現している. 本稿でデータを網内で転送する際は, パケットにラベルが付は同技術を用いた IX を「LAN-IX」と呼ぶ. 図 2 は与され, あらかじめ確立された LSP に沿って転送さ

LAN-IX
IXの基本的な仕組みを示したものである.

に接続を行う ISP はそれぞれのルータ (境界ルー

れる.

MPLS-IX では, IXに接続する ISP の境界ルータ

タ) を LAN スイッチに接続する. LAN スイッチは論間で LSP を確立することにより, 仮想的なパスを通し

理的にひとつの LAN セグメントとみなされ, IX に接て相互接続を実現する. 一般に MPLS は単一の管理

続するすべてのルータに共通のサブネットとして機能

ドメイン, すなわちひとつの ISP の内部で利用される

する. 各 ISP のルータは同サブネット上で BGP4 にことが前提とされるが,よる経路情報の交換を行う.

る ISP 間で MPLS の機能を用いることが特徴である.

ATM-IXATM

MPLS-IX では 複数の異な

図 3 に MPLS-IX の概念図を示す.

技術を用いた IX は ATM スイッチ, もし

,

IX

事業者

は Core LSR(Label Switched Router) と呼ばれる

くは ATM スイッチからなる ATM 網から構成されMPLS

る. 接続 ISP は ATM インターフェースを持ったルー接続する ISP は Edge LSR と呼ばれる MPLS 網の境

タを IX に接続する.

網の制御を行うルータで IX を構成する. IX に

は接続 ISP のルータ間に界に位置するルータをいずれかの Core LSR に接続すと呼ばれる仮想的る. 各 Edge LSR は MPLS の機能を用いて他の ISP

な回線を設定し, ISP 間の相互接続を実現する. 本稿

ルータとの間に LSP を確立し, 同 LSP を用いてピア

IX

PVC(Permanent Virtual Circuit)4

Dec. 2002

情報処理学会論文誌

用いることにより IX 上で 10Gbps の通信速度を実現
ISP’s border router
acts as an Edge LSR

ISP-A
Edge-A

ISP-B
Edge-B

MPLS-IX

peering over LSP

Core LSRs manages
label information

Core LSRすることも可能である.

4. 広域分散 IX の実現手法
本節では

Edge-C

Edge-D
MPLS-IX provides
LSPs between ISPs

ISP-D

MPLS-IX アーキテクチャを用いて広域分散型の IX を実現する手法について述べる. 以下でISP-Cは, まず, 広域分散 IX に対するニーズについて紹介する. 次に,

図3

MPLS-IX の実現例
Fig. 3 Example of MPLS-IX

IX

MPLS-IX アーキテクチャを用いて階層型を実現する方法について述べ, 同技術を用いて階層的に既存の IX を接続することにより, 広域分散 IX を実現する手法について提案する.
BGP4 session over LSPs

4.1 広域分散 IX の必要性

国内のインターネットでは広域分散 IX の実現が強LSPs between EDGEs

signaling protocols

く求められている. これまで, 国内のインターネット
は市場規模の差異に起因して, 東京一極集中型のトポ
ロジを維持したまま成長してきた. このため地域間,

CORE
EDGE-1

CORE

CORE

CORE

EDGE-2

Physical and datalink
connections

図4

MPLS-IX の仕組み
Fig. 4 Architecture of MPLS-IX

もしくは地域と東京の通信は制約が多いことが一般的である. 広域分散 IX の技術は, これらの遠距離の通信においても, 通信経路, 帯域, 通信遅延などの設計が容易で, より高速で安定した通信の実現を可能にする.

リング, すなわち相互接続を行う.

広域分散 IX 技術は, 次のような利用方法が期待さ

図 4 は, 相互接続を実現するまでの, より具体的な仕組みについて表している. 図のように, IX に接続すれている.

 コンテンツプロバイダと各地アクセスプロバイダ

る ISP のルータ (Edge LSR) 間では, MPLS のシグとの直接接続が可能になる. ゲーム18) やストリー

ナリングプロトコルを用いて LSP を確立する. また,ム19) などのコンテンツを広域分散 IX を通して

同 LSP 上で BGP4 による経路情報の交換を行う. 各

エンドユーザに直接配信することは高品質なコンは受け取った経路情報にしたがい, LSP を通してテンツの配信で有効である. 現在も, 後述の広域

ISP

データトラフィックを他の ISP に転送する.

3.2 MPLS-IX の特徴

MPLS

分散 IX の実証実験を通して, コンテンツの直接配信に関する取り組みが進められている.

技術を IX に応用する最大の利点はデータリ

 映像伝送, ファイル共有など地域間の通信の実現

ンク層に非依存な相互接続環境を実現できることであが可能になる. これまでも, 国体映像や CATV のる. MPLS はデータリンク層, およびネットワーク層

映像を地域間で交換する取り組みが実験的に行わに非依存に設計されており, 異なるデータリンクメディ

れている.21)23)

アで接続するルータ間でも, 仮想的なパス (LSP) 上で

 大手プロバイダが地域でトランジット (IP の接続

データを交換することができる. MPLS-IX ではイー性を提供する) サービスを提供することが可能に

サネット, ATM, POS(Packet over Sonet) など任意

なる. これまで, 外資系プロバイダは国内の回線のデータリンク層を用いて相互接続が可能である.

を有していないため, 地域でトランジットサービ

また,MPLS-IX では制御ネットワーク すなわち,

スを提供することはできなかった. 広域分散 IXと Edge LSR を接続するためのネットワー

は, 東京を拠点にするプロバイダが, 東京のユー

クを通常の IP ネットワークの技術を用いて構築可能

ザと同等に近いのサービスを国内全域に提供可能

である.

にする.

JANOG9(JApan Network Operators

Group)の会議では, 後述の広域分散 IX の実験網

Core LSR

既存の IX 技術は LAN や ATM などのデータリン
ク層に強く依存した仕組みであり, 接続 ISP はデータ
リンクメディアを自由に選ぶことはできない. 一方,
MPLS

はデータリンク層に非依存であり, 例えば, 現

在事実上最大の通信速度を提供する OC-192 POS をを介して AboveNet, ODN の 2 社がトランジッ
ト提供の実験を行った.

 商用 IX の地方展開が可能になる. 現在も JPIX11) ,JPNAP

12) などの商用 IX が大阪や名古屋に拠点

Vol. 43 No. 12

MPLS を用いた広域分散 IX の実現を増やそうとしている. これらの商用 IX はこれ

5

IX backbone

Core LSRまで「点」の IX として, 特定のビル内でのみサーleaf interface

ビスを提供してきたが, 広域分散 IX を用いることにより容易に地方展開が可能になる.

4.2 MPLS-IX による階層型 IX
MPLS-IX では制御ネットワークに階層構造を導入することにより, 階層型 IX を構築することが可能E1である. 本稿では, 制御ネットワークを以下のふたつ

L2 IX(1)

E2

E4

E3
L2 SW

に分類する.

lSP’s Edge

L2 IX(2)

図 5 MPLS-IX による階層構造
Fig. 5 Hiearachicy of MPLS-IX

 リーフインターフェース
 IX バックボーン
リーフインターフェースは Edge LSR と接続するためる. ここでは, 既存の IX を LAN-IX もしくは ATM-の, データリンク層のインターフェースを指す. 各イ

IX

ンターフェースは Core LSR で終端され, POS, ATMあるため, LAN-IX や ATM-IX 任意のデータリンクとする.

MPLS-IX はデータリンク層に非依存であるいは GbE など, データリンクメディアは任意で層の IX と階層的に接続できる. 以下では, LAN-IX

ある. 各リーフインターフェースは独立したサブネッと ATM-IX をあわせて L2-IX と呼ぶ.

トを構成する.
IX

バックボーンは, Core LSR 間のネットワーク

図 5 に階層型 IX を用いて構成される広域分散 IX を模式的に示している. 白丸で表された C1C4 は IX のとして構成する. IX バックボーンはリーフインター

Core LSRを表している. Core LSR とこれらの間をフェースの情報を含め, IX 全体の接続情報を管理す接続するネットワークが IX バックボーンを構成している. Core LSR 間では OSPF や IS-IS などのリンクス

る. L2-IX と記述された箱型は既存の IX を表していテート型の経路制御プロトコルで経路情報を交換し,る. 図に示すように, L2-IX を構成する L2-SW(イーIX

全体のトポロジ情報を更新する. すなわち, IX バッ

サネットスイッチや ATM スイッチ) に

MPLS-IX

クボーンは複数のリーフインターフェース間でパケッのリーフインターフェースを接続することにより, 既トを交換するために経路制御を行う.

存の IX を階層型に接続することが可能である.

バックボーンは IP ネットワークの一種である. し本稿で示す広域分散 IX では, 既存の IX と IX バッ

たがって, IX バックボーンを WAN(Wide Area Net-

クボーン提供者との責任分解点を定めることも容易での技術を利用して広域分散環境で構築することある. 図 5 では, リーフインターフェースによって既

IX

work)

により, 階層型 IX を広域分散環境に適用することが存の IX と接続しており, 制御ネットワークの面でもできる.

同インターフェースで分離が可能である. したがって,

4.3 広域分散 IX の実現手法
MPLS-IX アーキテクチャを用いて広域

以下では,

L2-SW

とリーフインターフェースの接続点を責任分解点とし, リーフインターフェースまでを広域分散 IX

分散 IX を実現する手法について述べる. ここでは, 前提供者, すなわち IX バックボーン提供者の管理・運述の階層型 IX の仕組みを利用し, 既存の IX を階層的用範囲とし, L2-SW までを既存の IX 事業者の管理・に接続することにより, 広域分散環境での相互接続環

運用範囲とするのが明解である.

境を実現する方法について述べる.
階層型 IX では, リーフインターフェースを用いてIXに接続する ISP のルータ (すなわち Edge LSR) と接続する際, 次のいずれかの方法を取る.

4.4 既存の IX との共存
内での通信は MPLS-IX を用いる場合の通存の本稿で提案する広域分散 IX の構築手法において, 既IX

信と共存が可能である. すなわち, 既存の IX に対し

 直接接続する
 データリンク層のスイッチを介して接続するて, 広域分散 IX のリーフインターフェースを接続する

前者は Core LSR と Edge LSR が物理的に直接接続にすることができる. このことは, すでにあるリソー

されるケースである. この場合, ひとつのリーフイン

スを有効に活かすことで広域分散対応へのコストや移ターフェースをひとつの Edge LSR が占有すること

行への手順を容易にするばかりではなく, トラフィッになる.

クの集約効率を上げる意味でも重要な意味を持つ.

後者は既存の IX を階層型に接続する場合に有用であだけで, 既存の環境を維持したまま広域分散 IX 対応

図 6 は既存の IX での通信とMPLS-IX を介した

6

Dec. 2002

情報処理学会論文誌
ATM

label
E

ISP-D

IP

E

GbE-SW IP-VPN(RFC2547)

LSP between
MPLS-IX

IP

R1

RFC2547

Core LSR
R2

R3

ISP-A
normal IP
communication

ISP-B

で IX を構築している場合には接続は不可能である.

MPLS-IX

は MPLS バックボーン上で VPN (Vir-tual Private Network)

ISP’s borderrouterを実現する手段を定義している. 同技術はすでに通信事業者がサービスとしても提供しており, 企業などが社内網を構築す

図6

MPLS-IX による階層構造
Fig. 6 Hiearachicy of MPLS-IXる際に利用している. しかし, 同技術は事業者のCore

ルータにおいて, ユーザ経路をすべて保持管

通信が共存可能なことを LAN-IX を例にして示して理する必要があるため, ISP などの多数の経路情いる. 既存の IX 内での通信は, イーサネットスッチを報を有するネットワークの相互接続は現実的に不介して, IP パケット (図で IP と記述されている箱) に
イーサネットヘッダ (E と記述されている箱) が付与

可能である.

 Optical-IX(Canarie)

Optical-IX が提されて通信を行う. 一方, 既存の IX に接続する ISP

MPLS-IX を介して通信を行う場合には光スイッチの技術を応用した

のルータが

,

案されている. 光スイッチ技術により高速広帯域

パケットとイーサネットヘッダの間にラベル情報

による相互接続が可能である. しかし, ルータのIPが挿入されることにより通信を行う. L2-IX で利用さインターフェースが DWDM(Dense Wavelength

れるスイッチでは, 通常の IP による通信と, MPLS に

Division Multiplexer)

よる通信は互いに干渉しないため, 広域分散 IX と階定しており, 各組織が準備するルータが非常に高に対応していることを想層型に接続しても, 既存の IX 上での通信に影響を与価なものになる. また, GMPLS や DWDM 対応

えることはない.

のルータの実装は数年先といわれており, 当面の4.5 他の手法との比較
MPLS-IX を用いて広域分散

以下では,実現技術としては不適切である.
IXを実現する場合と, それ以外の技術を用いて広域分散 IX を実現しようとする場合について, 技術的な面からの比較を行う.

5. 広域分散 IX の実証実験
著者らは, 通信・放送機構の委託を受けて研究を進めている次世代広域分散 IX 技術をもとに, 次世代 IX

 ATM (Asynchronous Transfer Mode)

研究会を設立した17) . 同研究会では,MPLS-IX アー

を用いることにより, 広域分散環境で ISP

キテクチャを用いた相互接続技術の確立と, 同技術を間の相互接続が可能である. ただし, ATM を用い用いた広域分散 IX の実証実験を展開している. 本節て大規模な広域分散 IX を実現しようとした場合,

では次世代 IX 研究会の活動について紹介し, その実

ATM

PVC

を設定する運用の手間が非常に大きいことが問題になる. また, 他のデータリンク技術との相互接続性はないため, 既存の IX の多くが利用している LAN-IX との接続はできない.

 広域 LAN / 広域イーサネット
近年, 広域 LAN や広域イーサネットなどのサー証実験の状況について報告する.

5.1 次世代 IX 研究会
次世代研究会は MPLS-IX アーキテクチャをIX用いて広域分散 IX を実証的に実験するための研究活動を行うことを目的として 2001 年 10 月に設立された. 同研究会への参加はオープンであり, 通信事業者,

ビスが提供され始めている. 同技術を用いること

ISP,

により, 広域で LAN-IX を構築することが可能で在で 59 組織が参加している. 研究会では以下の 3 つ

ルータベンダ, 大学などを中心に, 2002 年 3 月現

ある. しかし, Ethernet によるサブネットを共有のワーキンググループを設置し, それぞれのテーマにするため接続する ISP の数がサブネットの広さに従って研究を進めている.

依存する, など拡張性の面で問題がある. また, 共通のサブネットを広域分散環境で共有することになり, 既存の IX との共存が難しい. また, 既存のIXとの接続を行った場合でも, 運用上, あるいは管理上の責任分解点が定義できない, などの問題がある. さらに, ATM-IX との接続性はないため,

5.1.1 ルータ相互接続ワーキンググループ
ルータ相互接続ワーキンググループでは MPLSIX を用いた相互接続を実現するため マルチベンダ
環境でのルータの相互接続性を検証する 本
ワーキンググループでは MPLS-IX を実現するため
,

,

MPLS

.

に MPLS ルータに求められる機能についての仕様書

Vol. 43 No. 12(

MPLS を用いた広域分散 IX の実現

ホワイトペーパ) を策定, MPLS ルータベンダらとの

7

HTCN
7668

意見交換を行っている.

TAM
7676

また, 相互接続の要件・検証項目の検討を行うとともに, 複数の MPLS ルータベンダの参加を受けて, ルー

Kikuken17690

タ相互接続試験を実施している. 2001 年 10 月 15 日

QGPOP
2523

19 日に行われた第 1 回相互接続試験では 10 社の

Ayame
17932

MPLS

ルータベンダが参加,

MPLS-IX に必要な基本機能に関しての検証を行った.

2002

FITWeb7672

toyamaWAG
9612

shiojiri
17518

u-tokyo

BeX-J
17942
NORTH
7661

kochi

JGN
kotemachi

ZTV
9351

Dojima
Hi-Ho
4668

IIJ
2497

notemachi

Gunma
17678

Square17685

Accelia
17686

HOTnet7682

年 1 月 28 日

2 月 1 日には第 2 回相互接続試験を実施, 同試験でJapan Telecom

MCI WorldCom

は 12 社の MPLS ルータベンダが参加し, 基本機能の検証のほか, 冗長性の確保やルータの性能などについ図 7 広域分散 IX のテストベッド
Fig. 7 Testbed of distributed IXても検証を行った.
次世代 IX 研究会では, ウェブでこれらの相互接続試
験の結果を公開している. また, 本ワーキンググルー
プでは, 今後も継続的に相互接続試験を実施することを予定している.

ている.
本ワーキンググループでは, 複数の事業者間で相互乗り入れする方法についても検討, 実験を行っている.

5.1.2 IX ユーザワーキンググループ

具体的には, 次世代 IX 研究会で実験を行っているテ

IX

ユーザワーキンググループでは, IX に接続する

ストベッドと他のISP,あるいは CSP(Content Service Provider) など

MPLS-IX の提供者と協力し 複,

MPLS-IX に接続する際に必要になる数の事業者を介して ISP や CSP が相互接続するための機能や技術要件について検討し, テストベッド上で

現在では Japan Telecom 社, および MCI WorldCom

相互接続の実証実験を行っている. テストベッドは社がの立場から,JGN(Japan Gigabit Network)

を用いて広域分散環

境に構築され, 全国から 20 にも及ぶ組織が接続しての仕組みについても実験を行っている. 2002 年 3 月

MPLS-IX による相互接続環境を試験的に提供しており, 次世代 IX 研究会のテストベッドと相互乗
り入れを実施している.

いる. 実証実験では広域分散環境で複数の ISP が相互

5.2 実証実験の概要

接続を行い, 実際にトラフィックを交換することによ

本節では, 次世代 IX 研究会で構築・運用を行ってり, 実証的に機能検証を行っている. なお, 本ワーキン

いる広域分散 IX の実証実験について述べる. 前述のググループで行っているテストベッド上での実証実験

通り, 実証実験は JGN(Japan Gigabit Network) 上の詳細については後述する.

に構築された広域分散環境のテストベッド上で行われ

本ワーキンググループでは,

MPLS-IX に接続するための設定, あるいは運用のノウハウに関する情報共有も進めている. 具体的には数種類の MPLS ルータている. 図 7 にテストベッドのトポロジを示す.
現在, 広域分散 IX のテストベッドは 6 つの Core
LSR

を持つ.

Core LSRには Juniper 社製の M10の実装について, 設定の仕方, あるいは運用方法をまもしくは M20 を用いている.

とめ, 研究会で発表の場を設けるとともに, ウェブ上

tokyo, notemachi, kotemachi),

でドキュメントを公開している. これらの活動は教育

山 (toyama), 高知 (kochi) に分散配置され, その間の意味でも技術者の情報共有に有効に機を JGN 上の ATM PVC を用いて接続している. 他

5.1.3 IX プロバイダワーキンググループ
プロバイダワーキンググループではを提供する事業者の立場から MPLS-IX の機能や技術につの箱型は本テストベッドに接続している ISP の名前といて議論・検討を行っている. 本ワーキンググループ

大手町ビル, KDDI 大手町ビルにそれぞれ Core LSR(Education)

能している.
IX, IX

AS(Autonomous System)

Core LSR

は東京 (u-大阪 (dojima), 富

番号を示している. 点線の箱型は今後の予定である.
なお, 本実証実験では, 東京都内に東京大学, NTT

は, 広域分散 IX を設計・構築・運用しようとする技術を設置している. これは, 実証的な相互接続実験を行者らで構成される. 次世代 IX 研究会のテストベッド

うため, 国内の ISP が特に集中しているこれらの通信の構築・運用を通して,拠点に接続点を置くことが有効と判断したためである.

MPLS-IX による相互接続環

境を提供する際に求められる機能や必要になる技術の関する検討, あるいは運用上のノウハウの蓄積を行っ図では, IX プロバイダワーキンググループにおいて進めている, 他のMPLS-IX 事業者との相互乗り入れ

8Dec. 2002

情報処理学会論文誌
Entire Traffic via DISTIX

Entire Traffic via DISTIX

200

30000

incoming

incoming

25000
150

Kbps

Kbps

20000

100

15000

10000
50
5000

0

0
02/02

02/09

02/16

02/23

03/02

03/09

03/16

03/23

03/30

02/02

02/09

02/16

02/23

Date

03/02

03/09

03/16

03/23

03/30

Date

図 8 トラフィック状況 (1)Fig. 8 Trac over the testbed(1)についても示している. 前述の通り, 現在 Japan Tele-

図 9 トラフィック状況 (2)Fig. 9 Trac over the testbed(2)フィックの合計値を示している. 図は, 5 分間隔でテMPLS-IX

ストベッド上の 6 つの Core LSR で受け取ったトラによる相互接続環境を提供しており, 次世代 IX 研究

フィックの合計を 2ヵ月間に渡って計測したものであcom社と MCI WorldCom 社が試験的に会のテストベッドと相互乗り入れを行っている.

る. 図 8 はトラフィックの推移を見やすくするため, Y

5.3 実証実験への参加方法

軸を 200Kbps で抑えている. 機能検証を目的としたある組織が実証実験に参加する場合には, 研究会に

実験トラフィックが主であるためトラフィックの総和

参加申込を行うとともに, これらの Core LSR のどれは必ずしも多くはないが, 継続的なトラフィック交換

か一つに接続を行う必要がある. 現在, Core LSR へが行われていることが分かる.

の接続の方法は以下の 3 つのうちいずれかの方法による.

一方, 図 9 は, おなじ期間のトラフィックを Y 軸を
30000Kbps(30Mbps)

 JGN を用いて接続を行う. 接続組織は JGN に接にして示したものである. 図に示すように, 広域分散 IX では瞬間的に 1030Mbps

続し, いずれかの Core LSR まで ATM PVC を程度のトラフィックが交換されていることが分かる. な

確立する.

お, これらの瞬間的な高トラフィックの通信は, 映像伝

 Core LSR に直接接続する. 接続組織はルータを送などのイベント時のトラフィックである. 次世代 IX

持ち込むか, もしくは回線の引き込むことにより,研究会では, 実験目的のアプリケーションとして特定

いずれかの Core LSR に対して直接接続を行う.

のストリームを定期的に流している. これらの実験か

なお, 直接接続を行う場合には, ATM, POS, GbE

ら, 本テストベッドにおいて, 広域分散 IX により遠距などを用いて接続することが可能である.

離での相互接続環境上で高帯域アプリケーションを利 他の事業者経由で接続する. 次世代 IX 研究会のテ

MPLSIX 事業者に接続することにより 実証実験に参加が可能である
5.4 実証実験の状況用することが可能になったことが分かる.

現在, 次世代 IX 研究会の実証実験では 20 組織が相接続ができている. 実証実験では相互接続実験を開始

互接続に参加してトラフィック交換を行っている. 実

してから約 3ヵ月間, 計画的な停止を除いて, 相互接証実験には大学や研究機関のほか, ISP, CSP などの続上の深刻な問題は発生していない. このことからもストベッドと相互乗り入れを行っている,.

5.5 MPLS-IX の課題

次世代 IX 研究会では, これまで広域分散 IX としての基本的な機能の検証を中心に実証実験を行ってきた.
これまでの実証実験では, 多くの組織間で順調に相互

民間企業も接続している. 現在は, 研究目的を主としMPLS-IX アーキテクチャを用いた広域分散ているため, 特定のアドレス空間での通信や, イベン

仕組みが非常に安定して動作していることが分かる.

ト用のトラフィックなど, 実験用のトラフィック交換が中心となっている. これは,MPLS-IX という新技術を用いて相互接続を行っているため, 安定運用に至るまでの経過的な措置である.
図 8, 図 9 は実証実験において交換されているトラIXの一方, 実証実験を通していくつかの細かな課題が指摘されている. 以下では, これまでの実証実験で明らかになった

MPLS-IX の課題についてまとめる.

 MPLS ではパケットにラベルを付与するため, 通
信経路上の MTU(Maximum Transfer Unit) のVol. 43 No. 12

MPLS を用いた広域分散 IX の実現

9設定に注意が必要である. 実証実験でも, MTU

参の設定ミスにより, ストリームが見れないなどの問題が起こった. 一般に, 各 LSR 間では MPLS

1) Geo ルー タの実装の差 異に依存す る問題の整 理が献

Huston: \Interconnection, Peering andVol 2, No 1, Mar. 1999.
2) Bill Manning: \Exchange Point Information",
http://www.ep.net/

多くの MPLS ルータベンダは

3) PAIX: \Palo Alto Internet eXchange",

るが, 一部のルータベンダでは, 例えば, BGP4 の

4) MCI WorldCom: \MAE Information",

必要である.

MPLS-IX に必要な基本機能は実装を終えていTTL(Time To Live)の値が指定できないなど, 運用上の支障, もしくは混乱を招きやすい実装が残っているケースがある. 次世代 IX 研究会では, こ

http://www.paix.net/

http://www.mae.net/
5) LINX: \LINX",
http://www.linx.net/
6) Ameritech: \Chicago NAP",

れらのルータの実装上の問題についてまとめ, 同時に各ベンダに対して対応を依頼している.

6. お わ り に
本稿では,MPLS-IX アーキテクチャを用いて広域

分散 IX を実現する手法について述べた. 本稿で提案

http://nap.aads.net/main.html
7) Telehouse, \NYIIX", http://www.nyiix.net/
8) \Amsterdam IX", http://www.ams-ix.net/
9) \Star Tap", http://www.startap.net/
10) WIDE Pro ject, \NSPIXP",
http://jungle.sfc.wide.ad.jp/NSPIXP/
11) JPIX, \JaPan Internet eXchange",
http://www.jpix.ad.jp/

する手法は, 既存の IX を階層的に接続することにより, 既存のリソースを有効に利用しながら, スムーズに広域分散環境での相互接続環境へ移行することを可12) JPNAP, \JaPan Network Access Point",
http://www.jpnap.ad.jp/
13) BeX-J, \Business eXchange Japan",

能にする.

http://www.bex-j.net/

また, 著者らは次世代 IX 研究会において, 広域分散
IX

文

Settlements", The Internet Protocol Journal,のラベル部分を除いて MTU が 1500 Octets 以上確保されるよう設定すること必要である.

考14) \Tohoku Regional IX",
http://www.tia.ad.jp/trix/の実証実験を行っている. 本稿では, これらの実証実験の概要について紹介するとともに, これまでの実験の状況についても報告した.
広域分散 IX は, コンテンツ事業者とアクセスプロバ

15) \OKayama IX", http://www.okix.or.jp/
16) \Toyama Regional IX Consortium",
http://www.toyama-ix.net/
17) \Next Generation IX Consortium",

イダの直接接続や, 地域間での広帯域アプリケーショ

http://www.distix.net/

ンの利用, 大手 ISP のトランジットサービスの地域で18) \PlayOnline", http://www.playonline.com/の利用, あるいは商用 IX の地方展開など, さまざまな

19) \CRN Forum", http://www.crnf.net/

利用方法が期待されている. 本研究は, これらの要求20)に対して, 技術的な面から実現方法を示した. また, 実
証実験を通じて, その実用性についても示した.
今後は, 広域分散 IX 技術において, IPv6 などの次

Jul 1999
21)

世代プロトコルへの適用, あるいは QoS(Quality ofService)などの品質保証に関する技術についても研究を進めていく.

謝辞本研究の実施にあたって有益なご意見をいただいた
林英輔教授、および全国の IX 関係者に感謝いたします。また、本研究は通信・放送機構の委託研究に基づいて実施しています。

中川 郁夫, 江崎 浩, 永見 健一: \ラベルスイッチを用いた分散 IX の設計", 分散システム／インターネット運用技術研究会 研究報告, 99-DSM-14,
中川 郁夫, 林 英輔, 樋地 正浩, 八代 一浩, 菊池豊, 西野 大: \ギガビットネットワークを用いた地域間相互接続の試み", 分散システム／インターネット運用技術研究会 研究報告, 99-DSM-15, Sep
1999

22)

中川 郁夫, 林 英輔, 高橋 徹, 江崎 浩: \次世代インターネットエクスチェンジの技術動向", 情報処
理 (IPSJ Magazine), vol.42 no.7, Jul, 2001

23) Yutaka

Kikuchi,Ikuo

Nakagawa,

Masahiro

Hiji, Kazuhiro Yatsushiro, Dai Nishino, Eisuke
Hayashi: \A trial for reconstructing the grounddesign of the Internet architecture in Japan",
ProceedingsofSecondInternational Confer-ence on Advances in Infrastructure for Electoronic Business, Science and Education on the

10Dec. 2002

情報処理学会論文誌

江崎Internet, Aug 200124) Ikuo

Nakagawa,

HiroshiEsaki,

Kenichi

1963

Nagami: \A Next Generation IX Architecture

浩（正会員）
年 1 月生. 1987 年九州大学

工学研究科修士課程終了. 同年 (株)using MPLS", SAINT2002, Nara, Fan 2002

東芝入社. 1998 年東京大学情報基盤

25) Y. Rekhter, T. Li: \A Border Gateway Proto-

センター助教授. 2001 年東京大学大col 4", IETF RFC1771, Mar. 1995
26) E. Rosen, A. Viswanathan, R. Callon: \Multi-

学院情報理工学系研究科, 助教授にprotocol Label Switching Architecture", IETF

就任. MPLS および IPv6 に関する研究開発に従事.

Internet-Draft, April, 1999.

WIDE27) Peter Ashwood-Smith, Ayan Banerjee, at. el:\Generalized MPLS - Signaling Functional Description",

IETF

Internet-Draft,

September,

プロジェクトボードメンバ. IPv6 普及・高度化推進協議会専務理事. 電子情報通信学会会員. 工学
博士 (東京大学, 1998).

2001.
28) Marc

Blanchet,

Florent

Parent,Bill

St-

Arnuad: \Optical BGP: InterAS lightpath pro-菊池

visioning", IETF Internet-Draft, August, 2001.

1992

豊（正会員）
年東京工業大学博士課程単(

平成 ? 年 ? 月 ? 日受付)位取得退学. 同年より同大学情報工(

平成 ? 年 ? 月 ? 日採録)

学科助手.

1997

年より高知工科大学情報システム工学科助教授. 地域指向型のインターネットトラフィッ
ク交換の研究を行う. 情報処理学会 DSM 研究会幹事.
KPIX

実験研究協議会会長. 博士 (工学, 東京工業大学, 1994).

中川 郁夫（正会員）1968

年 8 月 26 日生. 1991 年東永見 健一（正会員）
1992

年 東京工業大学理工学研究

京工業大学理学部数学科卒業. 1993

科修士課程終了. 同年 (株) 東芝入

年東京工業大学大学院総合理工学科

社.

IETF MPLS WG

で標準化活システム科学先攻修士課程終了. 同動を行い, CSR および MPLS に関

年 (株) インテック入社. 同社研究所

する RFC を提出. 現在, 東芝開発

にてネットワーク管理, 大規模経路制御技術, 次世代センターで MPLS および IPv6 の研究に従事. 工学博

インターネットに関する研究に従事. 理学修士. 情報

士 (東京工業大学, 2001).

処理学会会員.