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ヘテロジニアスネットワークサポート ： ETL(Extended Transport Layer) の設計と実装

ヘテロジニアスネットワークサポート ： ETL(Extended Transport Layer) の設計と実装. 慶應義塾大学 政策・メディア研究科 大越 匡 ( slash@ht.sfc.keio.ac.jp ). 概要. ヘテロジニアス・ネットワークでの プロトコル透過的な通信を実現 多様な機器が、多様なネットワークでつながる環境 物理層～トランスポート層プロトコルに透過的なアプリケーション間の通信を実現する. SSLab Project. Sensor. Sensor. App. App. App. Middleware Architectures.

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ヘテロジニアスネットワークサポート ： ETL(Extended Transport Layer) の設計と実装

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Presentation Transcript

  1. ヘテロジニアスネットワークサポート：ETL(Extended Transport Layer)の設計と実装 慶應義塾大学 政策・メディア研究科大越 匡 (slash@ht.sfc.keio.ac.jp)

  2. 概要 • ヘテロジニアス・ネットワークでのプロトコル透過的な通信を実現 • 多様な機器が、多様なネットワークでつながる環境 • 物理層～トランスポート層プロトコルに透過的なアプリケーション間の通信を実現する

  3. SSLab Project Sensor Sensor App App App Middleware Architectures VNA WN SensorNet C.ミドルウェアとアプリケーションサポート 透過的通信機構 ヘテロジニアスネットワーク B.ネットワーク環境サポート A.物理環境サポート SSLab実験装置

  4. 背景: 情報家電時代のネットワーク • PC Era → Post PC Era • 携帯端末、家電機器、センサなど多様な機器の情報化。および新しい情報機器の登場 • Networked Appliances • ネットワーク接続機能をそなえたもの Microwavewith Network Connectivity Digital Video Camera With A/V Network Connection Cellular Phonewith Internet Connectivity © NTT DoCoMo © Sony © Sharp

  5. 1.背景: 情報家電時代のネットワーク • 特徴 • 機器の多様性 • ネットワークの多様性 • 動的な接続

  6. IEEE1394(A/V Devices) Ethernet(LAN) USB(PC Devices) Piconet(Embedded Wireless) IrDA(Infrared) WaveLAN(Wireless LAN)

  7. Example Host with Multiple Network Interfaces IEEE1394 (A/V Devices) IrDA(Infrared) Ethernet(LAN) © Sony USB(PC Devices)

  8. 22 ℃ 36 ℃ Sensor Network(e.g. RS-232C) Bluetooth LAN (e.g. Ethernet) IrDA Embedded Wireless Network (e.g. Piconet) IEEE1394 Digital A/V Network (e.g. IEEE1394) USB, IrDA, IEEE1394, Ethernet Mobile Hosts and Equipments

  9. 2.研究課題： • 移動透過的な通信の実現 • Mobile Communication Support • MobileSocket …既存の研究 • 多様なプロトコルに透過的な通信の実現 • Heterogeneous Communication Support • ALN? ETL? Or ?…現在取り組んでいる点 • 動的なネットワーク構成の実現 • Ad-hoc Network Support • Routing Protocol → MANET

  10. 3. Approach Network階層モデルのどこで実現するか？ • 共通のNetwork Layer • Transport Layer上部 L5 Application Layer Proxies, GIOP ETL L4 Transport Layer IP-Masquerade NAT, IP over x L3 Network Layer L2 Datalink Layer L1 Physical Layer

  11. Layers ISO OSI Reference Model The Internet (TCP/IP) Model ApplicationLayer ApplicationLayer Layer 7 Application Layer 6 PresentationLayer SessionLayer Layer 5 Enhanced Transport Layer (ETL) Transport TCP/UDP/IP IEEE1394 IrDA Network Datalink EthernetIEEE802.3 WirelessIEEE802.11 Etc… Physical

  12. アプローチの特徴 • 多様なL1-4プロトコルへの適応性 • L1-4プロトコルには変更を加えない →多様なネットワーク • 既存のL1-4プロトコルを使うことによる実装の軽量化 →多様なホスト • 移植性

  13. Palm Host Addressing Communication Endpoint Identifier Routing/Connection Redirecting Interface for Applications 4. ETLの設計 Communication between Applications Host(2) Host(3) Host(4) Host(1) Application ALN-HCL L5 L4 IrTTP IrTTP TCP/UDP TCP/UDP 1394 Trans 1394 Trans L3 IrLMP IrLMP IP IP 1394 1394 L2 IrLAP IrLAP Ethernet Ethernet Datalink Datalink L1 IrDA TCP/IP IEEE1394

  14. ETLの設計(2) • Host Addressing • ALN-HostAddress for each host • Allocated by hand • Ex. “VAIO-Server-Dad” • Communication Endpoint ID • (ALN-HostAddress, ALN-PortName) • Port guarantees uniqueness inside a host • Ex. (“VAIO-Server-Dad”, “VODServer”) • Routing • Interface to Applications

  15. ETLの設計(2) • Routing • Reactive routing protocols for Ad-hoc Network • Interface to Applications • Virtual Circuit • Datagram

  16. Dest. Dest. Dest. Dest. Dest. Gtw, Gtw, Gtw, Gtw, Gtw, H2 IP(3) H3 FW-1 H4 IR(1) H1 FW-1 H1 IR(1) H1 IP(3) H5 IP(4) H5 IP(4) H5 FW-2 H3 IP(4) H4 FW-2 H2 IP(2) Practical CommunicationVirtual Circuit Transport Host-1 Host2 Host-3 Host-4 Host-5 A5 A1 A2 A4 A3 ETL ETL ETL ELT! ETL TCP/IPIP(1) TCP/IPIP(2) TCP/IPIP(3) TCP/IPIP(4) 1394FW-1 1394FW-2 IrDAIR(1) IrDAIR(2) H1 IP(1) H5 IR(2)

  17. Route to H5? Route to H5? Route to H5? Route to H5? Dest. Dest. Dest. Dest. Dest. Gtw, Gtw, Gtw, Gtw, Gtw, H2 IP(3) H3 FW-1 H4 IR(1) H1 FW-1 H1 IR(1) H1 IP(3) Route Discovery (1)Route Request Host-1 Host2 Host-3 Host-4 Host-5 A5 A1 A2 A4 A3 ETL ETL ETL ETL ETL TCP/IPIP(1) TCP/IPIP(2) TCP/IPIP(3) TCP/IPIP(4) 1394FW-1 1394FW-2 IrDAIR(1) IrDAIR(2) H1 IP(1)

  18. IP(4) has R-to-5 I have R-to-5 I have R-to-5 I have R-to-5 Dest. Dest. Dest. Dest. Dest. Gtw, Gtw, Gtw, Gtw, Gtw, H2 IP(3) H3 FW-1 H4 IR(1) H1 FW-1 H1 IR(1) H1 IP(3) H5 IP(4) H5 IP(4) H5 FW-2 H3 IP(4) H2 IP(2) H4 FW-2 Route Discovery (2)Route Reply Host-1 Host2 Host-3 Host-4 Host-5 A5 A1 A2 A4 A3 ETL ETL ETL ETL ETL TCP/IPIP(1) TCP/IPIP(2) TCP/IPIP(3) TCP/IPIP(4) 1394FW-1 1394FW-2 IrDAIR(1) IrDAIR(2) H1 IP(1) H5 IR(2)

  19. 5.実装 • ALN-HCL • Platform: Linux-2.2.16, FreeBSD4.0R • Language: C, Java • Network: TCP/IP, IrDA • Server & Library + SOCKS-compatible proxy server

  20. Software概要 (1) C App Java App Java App C App ETL Server Java Lib. C Lib. Native (c) Layer1-4 Network Interface Library FreeBSD/Linux TCP/IP, IrDA, etc…

  21. Application ALN-HCL-Server ServerApplication ClientApplication ALN-Port Manager Route Manager Main Thread Port Table Routing Table libHCL Networks ServerSocket Client Socket Route Exchanger th. User Level Internal Server th. ConnectionRedirector Child th. Connection Redirector Parent th. ConnectionServer th.s Connection Redirectors ALN Transport Interface Internal Server Child th.s L1-4 Interfaces (Library) L1-4 (unix_ip) L1-4 (linux_irda) L1-4 (unix_serial) L1-4 (internal_unix) Multiplexer Socket(AF_INET) Socket(AF_IRDA) Device File Socket(AF_UNIX) TCP/IP IrTTP/LMP/LAP Com Port IPC Kernel Ethernet IrPHY Serial

  22. Software概要 (2) Java App C App ETL Server DNS Server SOCKS Proxy C Lib. Layer1-4 Network Interface Library FreeBSD/Linux TCP/IP, IrDA, etc…

  23. 現状 • Cアプリケーション用Cサーバ + Cライブラリセット • Linux2.2… TCP/IP, IrDA, + (RS-232c) • FreeBSD3.x… TCP/IP, +(IrDA, RS-232c) • Javaアプリケーションサポート • Cライブラリ上にJavaライブラリを乗せるプランが頓挫 (green_thread JavaVM問題) • 対策 • Javaによるライブラリを実装 • (SOCKS Proxy + DNS)サーバを実装

  24. 実装状況 Platform C-Apps Java-Apps • FreeBSD 動作 JavaLib or Proxy(PC, DUONUS) • Linux(PC) 動作 JavaLib or Proxy • TINI JavaServ + JavaLib • Palm 予測不能 JavaServ + JavaLib • I-mode Java なし 専用JavaLib

  25. 今後 • 実装 • ホストにシリアル接続された機器への通信路 • ～(Network)～ [UONUS + ETL] ～(RS-232C)～ [センサ] • 研究 • 測定 • モデル整理、論文執筆 • SSLabにおけるネットワークプレーンの実現 • 機器間が複数の異種のネットワークで接続されている場合の適応的通信 • 最大公約数 v.s. 局所的連合問題

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