「ネットワーク仮想化研究開発 」
JGN-Xへの展開
東京大学 中尾彰宏
2010/12/３
テストベッドWG
1クラウド時代のICTにおけるチャレンジ
Network Services
Economic DDoS Attack（経済的DDoS攻撃）

データセンター
ネットワーク
効率化

SaaS
Cloud Computing Platform PaaS
AccessIaaS Implosion(アクセス集中）Handsets
有線無線統合ネットワーク

名前解決(ID-Locator分離）
Content Oriented Access
コンテンツ指向アクセスセンサーデータ収集
リアルタイム処理

NetBooks/NetTops

Enterprises
セキュリティ
堅牢化

Sensors

Vision:新世代には複数多様なNWが普遍的! " 異なる要件を持つアプリケーションが氾濫! " クラウド型コンテンツ配信（YouTube, Daily Motion)! " ネットワーク遠隔外科手術! " Elephantsは独自のNWを構築しつつある?
! " Google, Amazon, YahooのData Center NW! " 研究者より先に新しいNWを定義する可能性! " Data Center NW は ACM SIGCOMMのHot Topic!

! " 従来のNWにとらわれない新しいNWの研究が開始
NwGN (Japan), GENI/FIND(US), FIRE(FP7)! " 大学院生が新しいネットワークを定義しつつある!

多様な複数NWを収容する共通なインフラが必要
3

NW仮想化が実現する新世代NW像
スライスN

スライス1 スライス2
パケットキャッシュ
NW

センサー
集約・分配
ＮＷ

クラウド
アクセス
ＮＷ

ID/Loc
NW

動画配信
NW

放送配信
NW

レガシー
（従来）
NW

新世代
NW

各スライスの資源を用いて独立に創造できる様々な異なるネットワーク群
スライスで分離されたコンピュータ・ネットワーク資源
多様な端末（アプライアンス・センサー）

データやサービスの多様な供給形態
クラウド1

クラウド2

ネットワーク仮想化基盤

4

NW仮想化が実現する「スライス」の世界
クラウド・プラットフォーム

スライス1

ＮＷ内部のパケットキャッシュ
パケット圧縮などによる冗長トラフィックの削減

パケット伸張パケット圧縮
キャッシュ

スライス2

ＮＷ内部で大量センサー情報を集約・再分配処理しクラウドへネットワーク内部での集約統計処理

クラウド・プラットフォーム

ネットワークの仮想化とは？
! "広義のネットワークとは情報の配信を行うための通信基盤であり、リンク資源だけではなくルータ上の計算資源、ストレージ資源などの資源も含むインフラである。
! "ネットワークの仮想化とは、このICTインフ
ラ資源を「まるごと」仮想化し、新しく提案される複数のネットワークを同時に収容する

6

ネットワーク仮想化とは？
定義! " 要求の異なる複数のネットワークアーキテクチャやサービスを同時収容する基盤（メタアーキテクチャ）技術! " コンピュータ・ネットワーク資源を仮想化技術により分離(Resource Isolation)し，アプリケーション毎に特化し自由にプログラム可能な「独立ネットワーク」を複数共存させる技術
社会的意義•" アプリケーション毎，ユーザ毎の独自インターネットの実現•" クラウド・センサーのみならず新たなサービス利用シーンに必要なネットワーク機能を自由に創ることが可能•" 従来と新規NWの同時運用による持続進化可能性の実現•" 新しいネットワークを試験運用するテストベッド機能の包含•" インフラとサービスの分離による新しいビジネスモデルの確立
7

Network Virtualization Research in Japan!"!"#$%&%'()*#+',#-./01203!45/6###7,8%)9:%;##.<=%(&>'<=#?@=:'<)%=#!%>A0(1#"B(>C'DBE'90<F#B<G('H#?
#!"50(%+',##-./01203!45/6#!"I<',DB<J#<%>K:B(>#:B'#0<D2#LMN#0<#57/L#OPQ#R')*B<%&#!""!0=%#-./01203!45/3!//3!I53SB>')*B3TC8B>&C6#!"I<',DB<J#<%>K:B(>#:B'##=%&BJ<B<J#SMN#,'&%=#0<#U(0=C)90<#(0C>%(&#!"NB"B#!"I<',DB<J#AB(%D%&&#-ABV6#<%>A0(1#:B(>C'DBE'90<#:B'#57/L#*'(=A'(%#!"@UUDB)'90<&#!"4<#!%>A0(1#W(0)%&&B<J#!"!0<K4W#W(0>0)0D&#

VNode Presented at GENI GEC8 Plenary（San Diego 2010/7）
8

CoreLab(UTokyo & NICT)
Enabling net-virt via only S/W on COTS x86 machines9CoreLab! " Shares DNA with PlanetLab (w/ more Net Virt Support)! " Creates slices across Japan (24+ nodes)! " Overlaid on multiple backbone networks! " Extending to Asian regions (plus part of U.S.)

Node Sliver: Programmable VM
10

OpenFlow In A Slice! " Beneﬁt! " Allow a slice to experiment with OpenFlow networking! " Ingredients! " Slices created on CoreLab!

vOFS: Virtual OpenFlow Switch within a sliver
vOFS

vOFS

vOFS

vOFS

vOFS

11

VNode Project（ネットワーク仮想化基盤プロジェクト）(UTokyo, NICT, NTT, NEC, Hitachi, Fujitsu)

12ネットワーク仮想化基盤
Programmer Part
(IA Serverx4 +ATCAx2+OpenFlow SWx2)

Fast-Path
Network Processor
Card

OpenFlow Switch

Redirector Part (AX6700+SMCx2)
VNodeManager

AX6708S

Service Module Card

下側

13

上側

仮想化基盤プロトタイプ

14

VNode Control Plane Demo15

６スライスの同時収容
Which features of VNode Infra that each slice demonstrates
GroupNW
ArchiectureMeta
In Network
Architecture Processing

UTokyo
ＮＩＣＴPacket Cache

Slice 1

Packet CacheＮＴＴ

Flexcast

Slice 2

Flexible
Multicast

Fujitsu

SensorSpeciﬁc
Networking

Slice 3

Sensor
Data
Processing

ＮＥＣStream
ComputingSlice 4

StreamComputing

Hitachi1

IP-EthernetChimera(IPEC)

Slice 5

IPEC(L2/L3)

Hitachi2

Data Sync forDistributed
Data Center

Slice 6lice

App Speciﬁc
Network

Adaptive
Computing
Resources

Non-IP(E2E)
Architecture

SlowPath
FastPath ※SensorSpeciﬁc
Network
SlowPath
FastPath

Non-IP
Ephemeral
Multicast
IPEC(L2/L3）

Data Sync
Network QoS

16

Slice 1: Cache Oriented NW Architecture
Goal：Reduce redundant traﬃc in P2P and Cloud Streaming•"•"Utilize programmability and storage in VNode
Conﬁne P2P and YouTube Traﬃc to a slice and perform
packet caching
P2P Peer(or YouTube Server)

Cache &Reconstruction

Cache & Hash

P2P Peer(or YouTube Client)

Traffic Volume Reduced!

AGW
SPVN
UTDT

Access Gateway
Slow Path
VNode
User Terminal
Developer Terminal

TraﬃcMonitoringDTeth0SP
eth2 10.6.13.1

Timeeth3

10.6.14.1

Packet Flow

VN0GenerateRedundantTraﬃc

PacketPacket

Cache

Cache

10.6.14.2

UT10

eth1

10.6.4.2

AGW
agw-f5

BitTorrent
ClientPacket Size

P2P Packet Caching

SPeth310.6.4.1

index
Cache

eth2
10.6.34.4

VN3

HashedPackets

10.6.13.3

eth2

UT09
10.6.3.2

SPCache

eth3

eth1

index 10.6.34.3

10.6.3.1

VN2

AGW
agw-f6

BitTorrent
Client18

CONA Demo19

ネットワーク仮想化基盤の展開
NICT JGN2Plusにおける仮想化基盤の配置（2010/9)

20

将来の方向性! "クラウドとネットワーク仮想化の融合! "光ネットワークのインテグレーション! "無線(Wiﬁ/3G)! "アプリケーション! "ネットワーク運用! "ビジネスモデル21NB"B#XAiːviː]#NBKTB#!%>A0(1#"B(>C'DBE'90<#4<G('&>(C)>C(%#"B&B0<;#!%>A0(1K"B(>C'DBE'90<#4<G('H#G0(#=B:%(&%#!N&Slice 1
Cache
Oriented
NW

Slice N

Slice 2
Sensor
Processing
ＮＷ

Cloud
AccessＮＷ

ID/LocNW

Content
Oriented
NW

TV
Broadcast
NW

LegacyNW

FutureNW

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Platform1

Handsets, PCs
Appliances, Sensors,…

Cloud
Platform 2

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Net-Virtualization Research Lab Contact:nakao@iii.u-tokyo.ac.jp
info@nvlab.org
http://www.nvlab.org

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