JGN2plus におけるDCN(Dynamic Circuit Network)の展開

田中

仁 KDDI/NICT SPARC

大槻英樹 NICT SPARC
ADVNET 2009東京大学小柴ホール
2009年6月30日

Outline
1. DCN の概要
2. DCN Control Plane 技術- DRAGON/Domain Controller- OSCARS/Inter-domain Controller- IDC プロトコル

3. DCN リアルタイムデモ
4. JGN2plus DCN プロビジョニングサービスについて- 試験サービスの概要- DCN ネットワークへの接続方法- NICT e-VLBI 実験での利用例- IDC プロトコル- 期待されるアプリケーション

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DCN(Dynamic Circuit Network)とは• オンデマンドでエンド・ツー・エンド回線を動的に提供する仕組み• レイヤー1の場合、帯域を割り当てられ、エンドユーザまで専用回線を提供• ユーザからのリクエストを受け、Control Plane ソフトウェアが自動的に回線の Set up と Tear-down を行なう
- Web インターフェース経由- 独自の API を利用したクライアントアプリケーションから• マルチドメイン環境にも対応するため、独自のプロトコルを利用• Internet2 & ESnet & GEANT2 らが連携して研究・実験を重ねておりインタードメイン接続実験を行っている
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DCN の概要 -1-

IP ネットワークとの共通点• IP ネットワーク-

ホストは単独の接続コネクションを持つネットワーク上の他のホストと通信することができる
データパスは Shared リンクで核となる要素はパケット
Control Plane プロトコルは BGP, IS-IS, OSPF 等を含む

• -DCN
ホストは単独の接続コネクションを持つ-ネットワーク上の他のホストと通信することができる
データパスは dedicated リンクで核となる要素は回線
Control Plane プロトコルは現在開発中
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DCN の概要 -2IPネットワークとの比較

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DCN の概要 -3-

Control Plane ソフトウェア
Controller (IDC)• Inter-domain
ユーザからの回線要求を受ける- その要求を他のドメインと調整する- リソーススケジュール管理Controller (DC)• Domain- ローカルのリソースを管理- ローカルドメイン回線を Set up/Tear-down する6

DCN の概要 -4Control Plane 概念図

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DCN Control Plane の動き
Web InterfaceIDC•XML Request•Authentication•Schedule Reservation•Request VLAN
•Request Bandwidth

IDC

IDC

•XML Request•XML Topology Exchange•XML Topology Exchange•Path Creation•Path Creation•Path Creation
DC/vlsr

DC/vlsr

DC/vlsr

DC/vlsr

DC/vlsr

Network2

DC/vlsr

Network3

Network1

User

End-to-End Ethernet VLAN Path

• Better Performance • Symmetric• Secure • Shorten Provisioning time
• Efficient usr of Network Resource
End System

End System8

Control Plane ソフトウェア -1Domain Controller• DRAGON(Dynamic Resource Allocation via Gmpls Optiacl Network)- MAX, USC ISI EAST, George Mason University により開発管理されている GMPLS 用オープンソース

DC(Domain Controller)- NSF 管轄予算プロジェクト- GMPLS 非対応ネットワーク機器を GMPLS プロトコルで操作可能に- GENI Spiral1 の中でも ClusterB の一環として研究プロジェク
トに入っている

VLSR- VLSR (Virtual Label Switched Router）• PC ベースの Control Plane ソフトウェア / Zebra• GMPLS 非対応機器への Proxy• OSPF-TE, RSVP-TE• Ethernet Switch と SONET/SDH 機器の provisioning• 機器への設定方法: SNMP, CLI, TL1, others• Provisioning 要求は CLI, XML9Web Interface

IDC•XML Request•Authentication•Schedule Reservation•Request VLAN
•Request Bandwidth

IDC

IDC

•XML Request•XML Topology Exchange•XML Topology Exchange•Path Creation•Path Creation•Path Creation
DC/vlsr

DC/vlsr

DC/vlsr

DC/vlsr

DC/vlsr

Network2

DC/vlsr

Network3

Network1

User

End-to-End Ethernet VLAN Path

End System
End System

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Control Plane ソフトウェア -2Inter-domain Controller

IDC(Inter-domain Controller)•- OSCARSInternet2 と ESNet により開発・管理されているオープンソースプロジェクト- ユーザからの VLAN 回線作成要求を受ける- ドメイン間 IDC プロトコルを用いて他ドメインと接続要求をコーディネート- ユーザ向けWeb インターフェース機能- 回線作成のスケジュール予約、スケジュール管理機能- Web サービス• E-NNI を Web ベースで行ない Inter-domain 接続を実施- WSDL メッセージをベースにした命令を受けパス設定を行う- XML のトポロジーデータを IDC 間で交換し、DCN ネットワークのトポロジーを把握- その他サービスインターフェースに対応• AAA (Authentication, Authorization, and Auditing)- X.509 証明書をつかった認証- ユーザ <-> ドメイン、ドメイン <-> ドメイン

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IDC プロトコル• IDC プロトコルに求められたもの- Inter-domain レベルでの共通プロトコル• 導入しやすく、高い誤完成を持つ Web サービス(WSDLベース)• GMPLS の Inter-domain 間接続が難しいため• SSL および AAA 認証での安全性を高める- Intra-domain の DC の仕様に多様性を残す- 主要 Schema は OGF(Open Grid Forum) 等で標準化を目指す• NSI-WG, NM-WG, NML-WG, NMC-WG, IS-WG‣ Topology- Inter-domain の topology map を維持する- Inter-domain 間の path computation を行なう

‣ Scheduling and Reservation- 各ドメインリソース予約を行なう- スケジュール管理‣ Signaling- データプレーンへの set up/tear-down シグナル
- パス障害を認知- パス管理‣ Status- 各ドメインのリソース、スケジュール状態を交換
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IDC 間 メッセージ
Overview of Messages
The OSCARS Web Service Definition contains messages for topology exchange, resource scheduling, and signaling. A brief description of eachmessage is below:Topology Exchange••

getNetworkTopology/getNetworkTopologyResponseReturns a domain's topology or global topological view. The topology may be an abstract representaion of the real topology.
initiateTopologyPull/initiateTopologyPullResponse
An internal method that indicates OSCARS should send getNetworkTopology requests to its neighbors. The initiation of topology pulls is
domain-specific and this should never be passed between domains. This is the only internal call in the definition.

Resource Scheduling•••

createReservation/createReservationResponse - reserves network resources along a path based on user parameters. This message
does not build the path, it only stores it for later use.
cancelResrevation/cancelReservationResponse - cancels a previously made reservation
modifyReservation/modifyReservationResponse - modifies a previously made reservation

Signaling•••

createPath/createPathResponse - the request indicates a previously reserved path should be initiated. The response indicates whether apath was succesfully configured. Equivalent to RSVP PATH and RSVP RESV messages/
refreshPath/refreshPathResponse - the request is sent every few minutes to indicate a previously created path should remain in place.
The response indicates that the status of the path. Equivalenet to an RSVP REFRESH method (although sent less frequently).
teardownPath/teardownPathResponse - a request indicates a previously created path should be removed., the reponse indicates if thepath was removed. Equivalent to an RSVP TEAR message.

Interdomain Messages•

forward/forwardResponse - container for resource scheduling and signaling messages that are passwed between domains.

Monitoring/Status••

listReservations/listReservationsResponse - returns a list of reservations from the scheduling database based on user permissions andrequest parameters
queryReservation/queryReservationResponse - returns information about a specific reservation

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OGF NM-WG Topology Schema• ネットワーク計測技術から• Key elements:- PerfSONAR の looking up サービスに利用- ネットワークの全レイヤを一つの構造にまとめる- Internet2/ESnet/GEANT 等が採用している• Node• Port (renamed from Interface)• Link• Domain/Network• Path• Relation<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><topology
xmlns="http://ogf.ogf/schema/network/topology/ctrlPlane/20081029"
id="jgn2plus-topology">• Examples<idcId>http://kote-idc-1.dcn.jgn2plus.jp:8080/axis2/services/OSCARS</idcId>• urn:ogf:network:domain=Internet2.edu• urn:ogf:network:domain=internet2.edu:node=packrat<domain id="urn:ogf:network:domain=dcn.jgn2plus.jp">• urn:ogf:network:domain=internet2.edu:node=rtr.seat:port=so-2%2F1%2F0.16<!-- KOTE VLSR1 -->• urn:ogf:network:domain=internet2.edu:node=rtr.seat:port=198.32.8.200<node id="urn:ogf:network:domain=dcn.jgn2plus.jp:node=vlsr1">• urn:ogf:network:domain=Internet2.edu:node=packrat:port=eth0:link=1<address>10.0.0.1</address>• urn:ogf:network:domain=internet2.edu:link=WASH to ATLAOC192<!-- intradomain link to kote-vlsr1-pc1 -->• urn:ogf:network:path=anna-11537-176<port id="urn:ogf:network:domain=dcn.jgn2plus.jp:node=vlsr1:port=0-1-4"><capacity>10000000000</capacity><maximumReservableCapacity>10000000000</maximumReservableCapacity><minimumReservableCapacity>1000000000</minimumReservableCapacity><granularity>1000000000</granularity><link id="urn:ogf:network:domain=dcn.jgn2plus.jp:node=vlsr1:port=0-1-4:link=1"><remoteLinkId>urn:ogf:network:domain=*:node=*:port=*:link=*</remoteLinkId><trafficEngineeringMetric>100</trafficEngineeringMetric><capacity>10000000000</capacity><maximumReservableCapacity>1000000000</maximumReservableCapacity>14

DCN リアルタイムデモ• 日本 NICT 鹿島 〜 米国 Intenet2 LA 間インタードメイン
VLAN パス作成

Control Plane

Data Plane

JGN2plus

Internet2
TransPAC2

APAN-JP192.203.116.8

192.203.116.5

Here!
Univ.of Tokyo
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JGN2plus プロビジョニングサービス• JGN2plus 上の 4 拠点で DCN 直接接続が可能に- Linux ベースの IDC/DCs および DCN 用 GigabitEtherスイッチを設置 (10G も検討可能)- 大手町、鹿島、福岡、筑波(構築検討中)- “dcn.jgn2plus.jp”という Data Plane を構成- APAN、Internet2 等 他 R&E ネットワークといった海外接続が可能- ユーザ利用・運用ポリシーを策定中

IDC
DCFukuoka

Tsukuba
Kashima

Otemachi16

プロビジョニングサービスの海外展開

Internet2
KOREN
CERNETCSTNET
ThaiREN
IDC
DC

SingAREN• DCN の国際接続の拡張を促進中-JGN2plus とすでに Layer2 Ethernet 接続しているR&Eネットワーク
SingAREN(シンガポール), ThaiREN/NECTEC(タイ), KOREN/KREONET2(韓国),
CERNET/CSTNET(中国)• 米国/アジア〜日本間において DCN に相応しいアプリ
ケーションを常に詮索中

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プロビジョニングサービスへの接続方法 -1- Data Plane 接続 • JGN2plus DCN AP への直接接続- 大手町、鹿島、福岡、筑波(構築検討中)- Ethernet L2 VLAN 接続が可能であることが条件- よりユーザに近い場所で DCN に接続でき、他のネットワークプロビジョニング制約にとらわれず、リソースが利用できる• JGN2plus 他 APs、その他のネットワーク経由での VLAN 接続- APAN-JP、T-LEX、つくばWAN、SINET3 といったネットワークを通じて JGN2plus に L2 VLAN
接続できる環境であれば、どこからでも利用可能- それら L2 ノードから Ethernet L2 Static VLANs にて接続
- 通常の L2 ネットワーク- DCN ネットワークというような構成• その他- ネットワークコンサルティング- IDC/DC の設置サポート、貸し出し
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プロビジョニングサービスへの接続方法 -2Control Plane 接続(1)1. IDC を自ドメインに設置しない• L2 VLAN パスを Static で自ドメインに事前設定• アプリケーション/ユーザは最も近い IDC から要求する

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プロビジョニングサービスへの接続方法 -3Control Plane 接続(2)2. IDC を自ドメインに設置する場合• IDC をユーザ側ネットワークに設置し、IDC 間で相互接続• DCN ソフトウェア、 API および IDC プロトコル対応の独自ソフトウェア

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SC08 NICT e-VLBI 実験 概念図
Metsähovi, FI
Kashima, JPDCN
Dynamic Circuit NetworkAustin, US
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NICT SC08 e-VLBI & DCN 実験構成図

MPLS/L2VPN

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Other DCN Activities

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プロビジョニングサービス利用のメリット• エンド・ツー・エンド L2 VLAN パスの作成が利用者のみで可能に- WBUI にて研究者・キャンパスネットワーク担当者自身が好きに作成できる- 双方向性リアルタイムアプリケーション、イベント利用に活用可能- 利用申請フローの簡略化(*)、プロビジョニング時間の大幅な短縮- 研究活動・ネットワーク実験へ迅速な取り組み• マルチドメインネットワーク間のコーディネーション負荷が軽減- 複数のドメイン間のネットワークコーディネーションが不要に- 国際共同実験がより容易に実現できる環境に• ネットワークリソースのスケジュール管理- スケジュール管理により他の研究トラフィックとの衝突の回避- 大量のデータ転送時に有効• 米国区間通信のパフォーマンスの向上- Layer1 制御を行なっている Internet2 DCN 区間は、帯域が確保された専用線- 共有ネットワーク特有のクロストラヒック発生確立の低下• DCN API を利用したアプリケーション開発- よりアプリケーションに適した、DCN 用クライアントソフトの開発が利用- DCN とアプリケーションが連動する統合 WBUI の実現

24期待しているアプリケーション• -e-VLBINICT 鹿島/小金井(JGN2plus)- 国立天文台(SINET3)• 高エネルギー系- LHC: 東大/KEK/RIKEN (SINET3)- ITER: 東大/NIFS(JGN2plus/SINET3)• 天文系• グリッド系- GEO Grid : AIST (Tsukuba-WAN)• その他- G-lamda : AIST (Tsukuba-WAN) との相互接続- SC09 での各デモのスケジュール管理- Cosmo Grid東大/国立天文台 (SINET3)- ELOS: JAXA (Tsukuba-WAN)- ASTER: ERSDAC (APAN)• 映像系アプリケーション- デジタルシネマ: 慶應DMC (JGN2plus)- 遠隔医療デモ: 九大 (SINET3/JGN2plus)
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DCN 参考 URL
DCN Software Suite• https://wiki.internet2.edu/confluence/display/DCNSS/HomeOSCARS• http://www.es.net/oscars/• OSCARS Web Services Specification

https://wiki.internet2.edu/confluence/display/CPD/OSCARS+Web+Service+Definition• DRAGON

http://dragon.maxgigapop.net/twiki/bin/view/DRAGON/WebHome

DCN Working Group Wiki
• https://spaces.internet2.edu/display/DCN/Home• Test IDC Guide

https://wiki.internet2.edu/confluence/display/DCNSS/Internet2%27s+Test+IDC• perfSONAR

http://www.perfsonar.net/

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