（革新）様式 1-4-2 (2021-2)

令和 3 年度研究開発成果概要書
採択 番 号
研究開発課題名02501
エマージング技術に対応したダイナミックセキュアネットワーク技術の研究開発（１）研究開発の目的
本研究開発では、Beyond 5G（以下 B5G）時代における重要な社会インフラとなる B5G ネ
ットワーク基盤において、ネットワークノード内にダイナミックにフレキシブルな機能再構成が実現できるネットワークセンサを配備し、サンプリングから 100 Gbps クラスの非サンプリング監視までを動的に切替つつ、ネットワークセンサから収集した情報を、集中的な監視・制御を行うネットワークセンタ（NOC）で解析を行い、リアルタイムにネットワークノードでの攻撃トラヒック排除を実現するダイナミックセキュアネットワーク技術実現のための基盤技術の研究開発を行う。
（２）研究開発期間
令和 3 年度から令和 6 年度（4 年間）（３）受託者
アラクサラネットワークス株式会社＜代表研究者＞
学校法人慶應義塾株式会社 KDDI 総合研究所（４）研究開発予算（契約額）
令和 3 年度から令和 4 年度までの総額 420 百万円（令和 3 年度 203 百万円）
※百万円未満切り上げ（５）研究開発項目と担当
研究開発項目 1 ネットワークの高度セキュア化のための交換ノードの研究開発
1-a ネットワークの高度セキュア化のためのプログラマブルな交換ノードの研究開発（アラクサラネットワークス株式会社）
研究開発項目 2 ネットワークの高度セキュア化のための高度プロービングの研究開発
2-a 高度プロービングを実現するためのメタデータ化・超低遅延測定技術の研究開発（アラクサラネットワークス株式会社）
2-b 高度プロービングを実現するためのパス構成・制御技術の研究開発（学校法人慶應義塾）
研究開発項目 3 ネットワーク高度セキュア化のためのデジタルツイン監視制御の研究開発
3-a ネットワークの高度セキュア化のためのデジタルツイン監視制御・
In-Network Security 技術の研究開発 （アラクサラネットワークス株式会社）
3-b デジタルツイン監視を実現するための API による In-Network Security 技術の研究開発及び標準化 （株式会社 KDDI 総合研究所）
研究開発項目 4 ネットワーク高度セキュア化による電波資源有効性の実証
4-a B5G 時代の電波資源有効活用のための帯域制御技術の研究開発（アラクサラネットワークス株式会社）
4-b キャンパス網データを利用した有効性実証 （学校法人慶應義塾）

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（６）特許出願、外部発表等

特許出願

外部発表等

累計（件）
0002
1010

国内出願
外国出願
研究論文
その他研究発表
標準化提案・採択
プレスリリース・報道
展示会
受賞・表彰

当該年度（件）0002
1010（７）具体的な実施内容と成果
研究開発項目 1 ネットワークの高度セキュア化のための交換ノードの研究開発
1-a ネットワークの高度セキュア化のためのプログラマブルな交換ノードの研究開発において、100 Gbps・1 億フローを処理する RCP 上で、フロー数を 10M まで絞った状態で、ネットワークセンサ機能、セキュリティ防御機能、帯域制御機能、高度プロービング機能、の各要素機能の実現の方式検討、及び、センサ機能の基本部分に関するプロトタイプの試作、
100Gbps 級トラヒックに対する高速統計収集機能の試作を実施した。
研究開発項目 2 ネットワークの高度セキュア化のための高度プロービングの研究開発
2-a 高度プロービングを実現するためのメタデータ化・超低遅延測定技術の研究開発において、中間目標達成に向けて、入力 10 Gbps 帯域に対して、各要素技術（1）メタデータ化技術、（2）超低遅延測定技術の実現の方式検討・先行プロトタイピングの開発を実施した。
（1）メタデータ化技術①多段階粒度サンプリング Flow 化技術 入力 10 Gbps、4 段階サンプリング粒度②選択的非サンプリング Flow 化技術 入力 10 Gbps
③ダイナミックプロービング制御技術 入力 10 Gbps
（2）超低遅延測定技術①URLLC 遅延測定技術 入力 10 Gbps、100 μs 粒度
2-b 高度プロービングを実現するためのパス構成・制御技術の研究開発において、広域 URLLP(Ultra Reliable and Low Latency Probing) パ ス を 実 現 す る 手 法 と し て 、 ATS(Asynchronous Traffic Shaper) をベースとした方式の検討を実施し、ソフトウェアスイッチでの基本動作確認を行った。また、ソフトウェアスイッチとして P4 を適用するための評価環境構築を行い、検討結果を P4 へ実装するための環境整備を実施した。
研究開発項目 3 ネットワーク高度セキュア化のためのデジタルツイン監視制御の研究開発
3-a ネットワークの高度セキュア化のためのデジタルツイン監視制御・In-Network Security
技術の研究開発において、中間目標達成に向けて、入力 10 Gbps 帯域に対して、小項目（1）
セキュリティの異常検知/分析/可視化技術、（2）URLLC 遅延の異常検知/分析可視化技術の各要素機能（異常検知機能・分析機能・可視化機能）の実現の方式検討・先行プロトタイピン
グの開発を実施し、ネットワーク可視化ツールの異常検知動作確認のための評価を開始した。
3-b 研究開発項目 1 および研究開発項目２との議論等を踏まえ、セキュリティ脅威を探索・同定する機構を実現するネットワーク・システム構成を明確にし、ハイパープロービングレ
イヤおよび URLLP と連携する監視・解析サービスのインタフェース定義の検討に着手した。また、標準化団体の取り組みを調査し、3GPP における新リリースの議論が開始されたことを受け、通信状況収集・解析機能の拡張を協調する会員（オペレータ・ベンダー）らと提案し、合意された。これにより、今後監視サービスの議論に参加する。
2研究開発項目 4 ネットワーク高度セキュア化による電波資源有効性の実証
4-a B5G 時代の電波資源有効活用のための帯域制御技術の研究開発において、サイバー攻撃をネットワーク境界で遮断・緩和することで無駄トラヒックの削減による無線の通信帯域の効率化、シェーピングによる瞬時的なパケットロスによる TCP のパケット再送を軽減させることによる通信帯域の効率化、ヘビーユーザに対してネットワークリソースの平等利用の観点から QoS 等の制御を適用することでの通信帯域の効率化についての方式検討、及び、ヘビーユーザの帯域を抑制して通信帯域を効率化するプロトタイプ試作、ヘビートラヒックを検知する機能のプロトタイプ試作を実施した。
4-b キャンパス網データを利用した有効性実証において、攻撃トラヒック収集のための 10
Gbps 版ユーザペイロード削除機器の設計・試作を行い、模擬的なトラヒック注入によりペイロード削除機能が正常動作していることを確認した。また、100 Gbps 版ユーザペイロード削除機器を実現するためのプラットフォーム選定を行い、100 Gbps QSFP-28 インタフェースにより、他の機器と正常に接続させることが可能であることを確認した。
（８）今後の研究開発計画
2022 年度には中間目標として、2021 年度に小項目単位で基本検討を実施した要素技術につき、小項目間での整合性を確認しながら最終目標達成見込みの確認を行う。ネットワークセンサでは、100 Gbps での動作と 10 M フローへの対応を確認し、1 億フローまでの拡張性の見通しを得る。プロービングにおいては、データ圧縮率 1/1,000、URLLP パス遅延測定粒度 100μsの達成、NICT テストベッドを利用してのμs 級遅延ジッタ実現性の確認、パス制御システムでの機能変更時間 300 秒を確認する。デジタルツイン監視・制御レイヤにおいては、10 Gbps 監視時に、セキュリティ異常自動分析時間 60 分、セキュリティ監視性能 1,000 項目/5 分、遅延異常の測定粒度 100 μs 粒度、遅延測定の監視性能 1,000 項目/5 分、を確認する。
2024 年度には最終目標として、リコンフィギュラブルトランスポートレイヤにおいて、ネットワークセンサ技術（研究開発項目 1）を、ハイパープロービングレイヤにおいて、URLLP の実
現手法・最適収容設計・管理手法・応用アプリケーション技術（研究開発項目 2）を、デジタルツイン監視・制御レイヤにおいて、In-Network Security 実現技術と制御用 API を定義する、デジタルツイン監視制御・In-Network Security 実現技術（研究開発項目 3）を実施し、ダイナミッ
クセキュアネットワーク POC を構築して、In-Network Security の有効性と電波資源有効活用性の評価を行う（研究開発項目 4）。

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