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既存ネットワークとの高親和性を持つ ノードグルーピング機構に関する研究

既存ネットワークとの高親和性を持つ ノードグルーピング機構に関する研究. さだ. ２．背景. ２．１　インターネットの普及 IP アドレスが足りなくなるくらい多くのノードがインターネットを介した通信を実現 ノードには 2 種類 IP ホスト：一般的な PC のように，ソフトウェアを容易に更新できるノード IP デバイス：ネットワークプリンタ・ DLNA 対応テレビなど，ソフトウェアの更新が無理・困難なノード. ２．２　ノードグルーピングの必要性 現在のネットワークは（原則として）地理的に近いノードを集約したもの

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既存ネットワークとの高親和性を持つ ノードグルーピング機構に関する研究

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Presentation Transcript

  1. 既存ネットワークとの高親和性を持つノードグルーピング機構に関する研究既存ネットワークとの高親和性を持つノードグルーピング機構に関する研究 さだ

  2. ２．背景 • ２．１　インターネットの普及 • IPアドレスが足りなくなるくらい多くのノードがインターネットを介した通信を実現 • ノードには2種類 • IPホスト：一般的なPCのように，ソフトウェアを容易に更新できるノード • IPデバイス：ネットワークプリンタ・DLNA対応テレビなど，ソフトウェアの更新が無理・困難なノード

  3. ２．２　ノードグルーピングの必要性 • 現在のネットワークは（原則として）地理的に近いノードを集約したもの • ネットワークを跨いだ通信はファイアウォールやNATなどの制限が多い • 今後のユビキタスコンピューティングの発展に伴い，より多くのノードが，（地理的に遠い）ネットワークを跨いだ通信を行う必要性がでてくる • ノードをグルーピングし，そのノード群で互いに透過的な通信ができる基盤が必要

  4. ３．　ノードグルーピング実現の問題点 • ３．１　問題の背景 • IPデバイスの普及 • 各ノードにソフトウェアインストールを要するモデルでは，IPデバイスがグループに参加できない • ネットワーク構成の必要性 • ネットワークを物理的に変更（ルータを換装する，LANケーブルを差し替えるなど）が必要なモデルは • ネットワーク設定の必要性 • ネットワークを論理的に変更（ルーティングテーブルを変更するなど）

  5. ノードグルーピング時の目標 • IPデバイスへの変更を必要としない • IPで通信できるだけでよい • 既存のネットワーク構成を変更しない • LANケーブルの抜き差しなど，物理的な変更を行わない • 既存のネットワーク設定を変更しない • ルータの設定など，論理的な変更を行わない

  6. ３．２　既存のモデル • Sites Connected Model ルーティングテーブルの書き換え必要 トンネリング用のサーバが必要 ネットワーク構成の変更が必要 トンネリング用のサーバが必要 Layer 2 の場合 Layer 3 の場合

  7. 既存のモデル • Nodes Connected Model IPデバイスのソフトウェア改変が必要

  8. ３．３　問題の解決策 • Sites Connected Model with Alternative Path ? • 既存のPC１台にソフトウェアをインストールするだけで良い • それ以外のノードに変更は必要ない • ネットワーク構成，設定などを変更する必要がない ソフトウェアのインストール

  9. ４．設計 • ４．１　概要

  10. ４．２　動作手順 • ４．２．１　想定環境 • ホームネットワーク • ルータ1台 • ソフトウェアの改変できない • NAT，DHCPを提供 • IPホストが1台以上 • そのうち1台がソフトウェアのインストール可能 • IPデバイスが0台以上

  11. ４．２．２　ノードのグローバルな把握 • Global Buddy List：他ネットワークに存在するノードの一覧 • XMPP（オープンIM用プロトコル）を用いて取得 あるXMPP サーバ(talk.google.com など)

  12. ４．２．３　ノードのローカルな把握 • IPデバイス接続時 • IPデバイスはDHCP要求 • PCはIPデバイスのMACアドレスを把握する 新しいIPデバイスを検出しましたVPN接続するデバイスに追加？デバイス名： はい いいえ 接続，DHCP要求

  13. ４．３．４　トンネリング通信 • Proxy ARP をVPNに応用する • PC (10.0.0.254) は未使用IPアドレスを発見 • 例えば 10.0.0.2 とする • 10.1.0.1 と通信するときは，10.0.0.2 を用いる • 端末 (10.0.0.1)は 10.0.0.2 と通信するためARPを投げる • PCはARPに対して応答する • 端末は10.0.0.2 宛のIPパケットを送信 • これはサーバに届く • PCはそのIPパケットの宛先を 10.1.0.1 に書き換えてカプセル化 • 他のネットワークのPC (10.1.0.254) に送信 10.0.0.1 10.0.0.254 10.1.0.1 10.1.0.254

  14. ５．実装 • ５．１　概要 • 環境 • Windows XP • 言語 • Visual C++ • ライブラリ • 低レイヤのネットワーク処理 • WinPcap • Buddy List の管理 • Libjingle を用いたXMPPによる通信

  15. Contribution • Lower load • 監視すべきパケットが減る • Scalability • サーバの性能が足りなくなってきたらサーバを追加するだけでよい • Redundancy • サーバを複数設置して冗長性を持たせることが可能

  16. Motivation • 異なるネットワークに属するIPデバイス同士を容易につなげたい • ユビキタスコンピューティングの発展によって，IPデバイスおよびこのような需要は増えるはず Internet

  17. ４．２．２　ノードのグローバルな把握 • 各PCはBuddy List を保持 • 各IPデバイスごとにアクセス制限ができる ○○家のDVDレコーダからの接続 NAS： 　 ○許可　 ●禁止プラズマ： ●許可　 ○禁止

  18. Related Works • アプローチの種類 • Application Layer • Transport Layer

  19. 拠点間接続VPN 端末は何もインストールしなくてもOK 端末とゲートウェイの間にIPsecサーバを設置 IPsecサーバは端末からの「全て」のトラフィックを監視 特定宛先のパケットだけトンネリング処理 SoftEther, P2P-CUG なども基本的に同一 Related Work ゲートウェイ IPsecサーバ

  20. 問題点 性能的な問題 高負荷 全てのトラフィックを監視するので重い トンネリング通信以外の通信も影響をうける ボトルネック サーバが遅いと，全通信が遅くなる 気軽にサーバを追加できない ネットワーク構成を変更する必要がある 冗長性の欠如 壊れたら全く通信できない 使用上の問題 細かいアクセス制限が出来ない DVDレコーダには通信してよいが，NASはダメとか 普通にDHCPでIPアドレスが割り当てられると，そのデバイスにどのアドレスがついたか分かりにくい

  21. ２．３　ノードグルーピングのアプローチ • Application Layer • pucc • Transport Layer • SOCKS • Network Layer • SoftEther, • Data Link Layer • SoftEther, P2P-CUG,

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