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Uploaded by啓章 加嶋
NW-DIY で開拓したい社会
カーネルを知らなくても FPGA/ASIC を知らなくてもネットワークコードを改造できる基盤 NW-DIY の紹介です。「技術的に難しい」なんて気にせず、一緒にオレオレ通信プロトコルを作りましょう。
![[Cloud Native Journey ]HCCJP(ハイブリッドクラウド研究会) 第5回勉強会](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/cloudnativejourney-190705043031-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
NW-DIY で開拓したい社会
- 1. Copyright 2017 FUJITSULIMITED NW-DIY で開拓したい社会 富士通(株)ネットワークソリューション事業本部 サービスビジネス事業部 加嶋 啓章 0
- 2. 自己紹介 加嶋 啓章 1995年に富士通に入社 Copyright 2017FUJITSU LIMITED ネットワーク機器開発 LRシリーズセンタールータ gated に IPv6 & RIPng を実装 開発元に提供 スイッチングルータ SR5400 routing FPGA 経路表ドライバ実 装 ハイエンドルータ GeoStream R900 gated でも zebra でもない自作 の経路制御、いちから開発 ネットワークサーバ IPCOM-L/EX firewall, 経路制御など ネットワーク機器の開発経験を生かした各種試作 SA46T IPv6 migration 特定小電力無線センサー “kamo” むけクラウド “tobi” センサーデータの収集 他社基盤との相互接続 ネットワーク工作ツール “NW-DIY” 立ち上げ 今日のネタ 1
- 3. 目次 1. ネットワーク業界の課題 ネットワーク業界ではOSS 開発が多くのひとに開かれていない 2.目標にしたい世界 多くのひとにひらかれた業界とは 3. 実現するための最初の一歩 ブラックボックス・難しい言語からの卒業 ネットワーク教育へのアプローチ 4. まとめと今後の課題 Copyright 2017 FUJITSU LIMITED3
- 4. 1. ネットワーク業界の課題～ クエスチョン ネットワーク機能を開発・改造するアマチュアは 存在するのか？ IPv6,L2TP, VXLAN, ... パケットいじるのって簡単？ Copyright 2017 FUJITSU LIMITED4
- 5.
- 6. Copyright 2017 FUJITSULIMITED 1.ネットワーク業界の課題～ OSSの例 (redmine) フィルターかけてみた 6
- 7. 1.ネットワーク業界の課題～ OSSの例 (Mastodon) Copyright2017 FUJITSU LIMITED7
- 8. Copyright 2017 FUJITSULIMITED 1.ネットワーク業界の課題 ～ Interop Tokyo 2015 の気付き VXLAN ～ LAN (Ethernet) を延長する仕組みの一種。 rfc7348 (Informational) 2011年に初版 draft ～ それから 5 年 • InteropTokyo 2012 さくらインターネットから紹介 Cisco箱 • InteropTokyo 2013 SDN ShowCase VMware • InteropTokyo 2014 VXLAN相互接続検証 Cisco Nexus, Juniper, VMware NSX, Huawei, A10 • InteropTokyo 2015 コントロールプレーンを取り入れたVXLAN相互接続検証 Interop2015 Conference パネルのひとが聞いてみた 「VXLAN 使ってみたことのあるひと～」 → 数人しか手を挙げない •箱を買わなきゃ使えない 10
- 9. 1.ネットワーク業界の課題 ～サーバー屋とネットワーク機能の垣根 Copyright 2017FUJITSU LIMITED サーバ屋さん ネットワーク機能 未知なものでも、ぐぐってなんとかする なんとかしたら、公開して誰かを助ける 製品・機能のリリースを待って、 他者の試行記事が公開されて、 やっと「買ってもいい？」ってお伺い お高いねぇ… 12
- 10. 1.ネットワーク業界の課題 ～サーバーとネットワークの比較 Copyright 2017FUJITSU LIMITED サーバ屋さん ネットワーク機能 欲しい 検索公開 作成・改造 変えたい 欲しい 待つ 買って 使う ベンダーの リリース サポートの 拡充 予算 一方通行検索と公開によるフィードバック 13
- 11. 1.ネットワーク業界の課題 ～ 課題設定 ネットワーク業界には 寡占に対抗できる文化が育っていない Copyright2017 FUJITSU LIMITED 課題設定 14
- 12. ベンダーのなか (ブラックボックス) 1.ネットワーク業界の課題 ～ 課題設定 Copyright2017 FUJITSU LIMITED 幾多のジャンル (単体アプリ, サーバアプリ など) ネットワーク機能 関わるひと少ない • 業務ユーザーが少ない • 一般・小規模ユーザー少ない • 機能改造できるひと増えない！ • 業務ユーザーが多い • 一般・小規模ユーザーが多い • アマチュアでも改造・技術貢献 技術ポテンシャル向上 市場規模の拡大 コミッ ター 改造 & 再配布 ちょっと改造 あるいは自作 組み込んで使う さわってみた 組込 さわった 関わるひとの多さ (裾野の広さ) 15
- 13. 1.ネットワーク業界の課題 ～ その理由(体験に基づく) カーネルの知識が必要 NIC ドライバ, 割り込み, プロセス管理, メモリ管理, … FPGA, ASIC の知識が必要 性能を出せないと意味がない！ 複雑なアプリケーションの動きを把握する必要 遷移が複雑 (quagga), 多岐に亘る連携 (snmpd), … 国際コミュ力が必要 国際標準化と相互接続性を確保してこそ！ Copyright 2017 FUJITSU LIMITED これらは大きな参入障壁 試作・改造するのに必要なの？ 16
- 14. 目次 1. ネットワーク業界の課題 ネットワーク業界ではOSS 開発が多くのひとに開かれていない 2.目標にしたい世界 多くのひとにひらかれた業界とは 3. 実現するための最初の一歩 ブラックボックス・難しい言語からの卒業 ネットワーク教育へのアプローチ 4. まとめと今後の課題 Copyright 2017 FUJITSU LIMITED17
- 15. 2. 目標にしたい世界 カーネルの知識が必要 NIC ドライバ,割り込み, プロセス管理, メモリ管理, … FPGA, ASIC の知識が必要 性能を出せないと意味がない！ 複雑なアプリケーションの動きを把握する必要 遷移が複雑 (quagga), 多岐に亘る連携 (snmpd), … 国際コミュ力が必要 国際標準化と相互接続性を確保してこそ！ これらの参入障壁を下げたい 下げるとどうなるか Copyright 2017 FUJITSU LIMITED18
- 16. 2. 目標にしたい世界～ 過去の事例を参考に Copyright2017 FUJITSU LIMITED 過去の具体例 // 20年前 データ種別 作りやすさ 1990年前半 (telnet, ftp, mail, news, whois, … シングルメディア ソケット通信の素養が必要 1990後半 ブラウザ マルチメディア httpd STDIO でサーバ書けるよ！ (cgi-bin) このあと20年つづく なんでもかんでも over HTTP 時代の幕開け WWWは人類史上最大のスケールで 個人間の情報交換を可能とした。 (Wikipedia “World Wide Web” より) 進化 ハイパーテキストと インターネットの結合 Hello World レベルに到達すれば サーバ開発を体験できる。 障 壁 が 下 が っ た 19
- 17. ベンダーのなか (ブラックボックス) ベンダーのなか (ブラックボックス) 2. 目標にしたい世界～ 未来をイメージする Copyright2017 FUJITSU LIMITED 今 目指す未来 コミッ ター 改造 & 再配布 ちょっと改造 あるいは自作 組み込んで使う さわってみた 組込 さわった 関わるひとの多さ (裾野の広さ) 技 術 的 ポ テ ン シ ャ ル 市 場 規 模 、 etc 裾野の広がり ポテンシャルの高さ 20
- 18. 2. 目標にしたい世界～ 未来をイメージする Copyright2017 FUJITSU LIMITED サーバ屋さん ネットワーク機能 数多くの技術者の流入 21
- 19. 目次 1. ネットワーク業界の課題 ネットワーク業界ではOSS 開発が多くのひとに開かれていない 2.目標にしたい世界 多くのひとにひらかれた業界とは 3. 実現するための最初の一歩 ブラックボックス・難しい言語からの卒業 ネットワーク教育へのアプローチ 4. まとめと今後の課題 Copyright 2017 FUJITSU LIMITED22
- 20. 3. 実現するための最初の一歩 カーネルの知識が必要 NIC ドライバ,割り込み, プロセス管理, メモリ管理, … FPGA, ASIC の知識が必要 性能を出せないと意味がない！ 複雑なアプリケーションの動きを把握する必要 遷移が複雑 (quagga), 多岐に亘る連携 (snmpd), … 国際コミュ力が必要 国際標準化と相互接続性を確保してこそ！ これらの参入障壁を下げたい どうやったら下がる？ Copyright 2017 FUJITSU LIMITED23
- 21. 3. 実現するための最初の一歩 ～過去にならってみよう Copyright 2017 FUJITSU LIMITED ネットワーク業界の垣根の下げたい (今回の例) 作りやすさ 1990年前半 (telnet, ftp, mail, news, whois, … ソケット通信の素養が必要 1990後半 ブラウザ httpd STDIO でサーバ書けるよ！ (cgi-bin) このあと20年つづく なんでもかんでも over スクリプト 時代の幕開け …か？ 現代のネットワーク機能 カーネルモジュール, FPGA, ASIC, 箱 製品, VM 未来のネットワーク機能 スクリプトでモジュール書けるよ！ 障 壁 が 下 が っ た 障 壁 を 下 げ よ う 24
- 22. • C よりずっと読みやすいソースコードで、各種プロトコ ルの動作を学ぶ。 •sandbox で実際に動かして、動作を学ぶ。 • sandbox でおかしな動作をさせて、決まりごとの意 義を体感する • sandbox や実網で、新しいプロトコルを作ってみる。 • sandbox や実網で、やりたい運用のために必要な 機能を作ってみる。 3. 実現するための最初の一歩 ～ 想定されるメリット スクリプト化で期待できること 学生さんには データセンター事業者には サーバ系の開発者には 事業化, 製品化するなら、DIY は卒業。 Copyright 2017 FUJITSU LIMITED ● ● ● ● ● } 25
- 23. 3. 実現するための最初の一歩 ～最初期のイメージ #!/usr/bin/env ruby require "l2switch" require "vxlan" require "lan" L2switch.new(Vxlan.new(対向どこそこ, ...), Lan.new("eth0")).run …という程度の設定で使えたら、便利だろうか Copyright 2017 FUJITSU LIMITED26
- 24. 3. 実現するための最初の一歩 ～最初期のイメージ #!/usr/bin/env ruby class Vxlan def initialize(引数いろいろ) # この辺りをサーバー屋さんが書きやすく # そのための API 要件とは？ end end Copyright 2017 FUJITSU LIMITED27
- 25. 3. 実現するための最初の一歩 ～つくってみた demo Copyright 2017 FUJITSU LIMITED 説明 ping スイッチ内で スクリプトを書く エディタ スイッチ ping 対象 28
- 26. 3. 実現するための最初の一歩 ～つくってみた 現況 パケット送受信 • インターフェースキャプチャ機能による Ethernet frame 送受信 (Linux) • ダミーインターフェースによる、アプリ間の Ethernet frame 送受信 中継処理 • ブリッジ, vlan, QinQ Copyright 2017 FUJITSU LIMITED29
- 27. 3. 実現するための最初の一歩 ～つくってみた ToDo – スタイル・使い勝手 現状はあくまで mock 他人の目を通していないオレオレコード やりたいこと (悩み) • プログラミング初心者にとって分かり やすい構成 • 各種サービス運用者にとって新プロト コルを作りやすい仕組み ToDo – 機能拡充 利用できる部品の充実 マニュアル パケット送受信 • インターフェースキャプチャ機能による Ethernet frame 送受信 (Linux 以外) 送受信処理 • udp, tcp, icmp, http, spdy, quic, … 中継処理 • ルーティング, mpls, nat, LB, firewall, 透 過proxy, TRILL, VXLAN, GRE, … その他 • OSPF, BGP, EVPN, OVSDB, … Copyright 2017 FUJITSU LIMITED30
- 28. 3. 実現するための最初の一歩 ～社内に啓蒙してみた 1. 講座名: 「壊して遊んで学ぶネットワーク」 2. 講座概要 （１）目的 一般的にブラックボックスとして扱われがちなネットワーク機 器の機能を自分のコアコンピタンスにする講座です。 簡単なスクリプトを書くための言語 Ruby で作られたネット ワーク機器シミュレータ “NW-DIY” を使って、パケットや機能 をいろいろと書き換えることでネットワーク機器の機能を学び ます。 （２）対象 この講座は、こんなひとが対象です。 • ネットワーク機器の基本的な動きを知りたい • IETF などで話題の機能を試してみたいが、高価なネット ワーク機器を買うのはイヤだ • パケットフォーマットを見ても意味が分からないから、書き 換えて意味を体感したい • ネットワーク機能にちょっと手を加えたいが、カーネルに手 を加えるのは敷居が高いと感じている （３）講座形態 • 本講座は PC を使った演習主体の講座となりますので、 PC は各自持ち込みとなります。 (どうしても確保できない場合はご相談ください) • 本講座の受講にあたっては、演習環境の事前準備(1時間 程度)をお願いしています。 準備内容については、開講2週間前までに通知します。 （４）目次概要 • NW-DIY に慣れよう • パケットの流れを体験しよう • パケットを壊してみよう • ネットワーク機能を作ってみよう Copyright 2017 FUJITSU LIMITED31
- 29. 3. 実現するための最初の一歩 ～社内に啓蒙してみた Copyright 2017 FUJITSU LIMITED32
- 30. 今回講座を受けてみて、パケットの 流れとか文章だけではなく、実際入 力して確認していった方が分かりや すいと思いました。 各演習での通信シーケンスや用語を その場で理解しながら操作するのは、 予備知識が無いため理解が難しい。 (教材の)圧縮ファイルの 展開の方法が出てこない。 3. 実現するための最初の一歩 ～社内に啓蒙してみた Copyright 2017 FUJITSU LIMITED タイトルで「楽しそうだな」と思っ たが、レベル感が合わなかった。 いきなりパケットの中身を見せられても面喰らう。 いきなり高過ぎた。段階を踏まないときつい。 受講者にコマンド入力をさせる際 は、さあやってみようで全部やらせ るのではなく、ある程度区切った 方が、私的にはありがたいです。 入力文字のスペース部分は、でき れば□印などを入れたほうが、間違 いがなくなると思いました。 DIY操作で期待値通りに 動いた時は、面白みを 体験することが出来た。 加嶋 受講者 DOS コマンド開くの、打ち込 むの、とっつきにくい。 途中の理解でコケたら もうそれ以降ついてこ れなくなるような教材 は良くない 受講者募集で表現す るレベル感をミスって、 演習の入口でみんな つまづいた。 時間配分には慣れが 必要 ニーズあり！ 33
- 31. 3. 実現するための最初の一歩 ～社内に啓蒙してみた Copyright 2017 FUJITSU LIMITED コミッ ター 改造 & 再配布 ちょっと改造 あるいは自作 組み込んで使う さわってみた 今 目指す未来 組込 さわった 受講生が受講時に思っていた NW-DIY の演習内容 ターゲットにした NW-DIY の演習内容 不一致 自分に理解できる 観点 34
- 32. 目次 1. ネットワーク業界の課題 ネットワーク業界ではOSS 開発が多くのひとに開かれていない 2.目標にしたい世界 多くのひとにひらかれた業界とは 3. 実現するための最初の一歩 ブラックボックス・難しい言語からの卒業 ネットワーク教育へのアプローチ 4. まとめと今後の課題 Copyright 2017 FUJITSU LIMITED35
- 33. 4. まとめと今後の課題 Copyright 2017FUJITSU LIMITED ネットワーク業界にも、寡占に対抗できる文化を作りたい 課題抽出 一緒にオレオレプロトコル作りましょう！ http://github.com/karoshima/nw-diy ほかにも • パケットを壊して学ぶ • ハッカソン, アイデアソン などなど 容易に { }できるツールを作った利用 改造 • いろんな技術レベルのひと向け • 多くのひと向け 議論や雑談の場 https://www.facebook.com/groups/nwdiy/ 36
- 34. Copyright 2017 FUJITSULIMITED37
- 35. Copyright 2017 FUJITSULIMITED38
- 36. Copyright 2017 FUJITSULIMITED
Editor's Notes
- #2 0
- #3 自己紹介 ITRCの前身の一つ Jain でお世話になりました。 入社20年 ルータなどネットワーク機器開発 OSS改造 ここ5年、イノベーション業界でいろんな OSS 利用。 このふたつの業界で感じたギャップ が切掛けで、今日の話。
- #4 あらすじ ぼくが感じている課題 解決することで どんな世界に 最初の一歩 アプローチ紹介 いま抱えてる課題
- #5 OSS 活動があまり盛んではない
- #6 問題提起。 ネットワーク機能といってもいろんなジャンルがありますが ここでは IP パケットを扱う機能のことと思ってください。 あと、アマチュアと書いていますが 機器ベンダーのひと以外っていうことでよろしくお願いします。 問題提起(再)。
- #7 個人的な経験では、ほぼいない。 すごく有名なひとは居るが、中間層がいない。 ぐぐっても「ちょっと改造してみた」「作ってみた」がない。
- #8 これはネットワーク業界ではなく redmine という OSS の勉強会。 redmine Tokyo というサイト。 OSS redmine に対するオレオレパッチ。
- #9 これもあちこちで改造ネタ 人が集まる OSS って、いいなあ。
- #10 (さらっと紹介 ～ 時間なければパス) pixiv 早速 さっそく pixiv がマストドンのインスタンスを起動した っていう、この 4 月の記事ですが、このなかに (次ページ)
- #11 (さらっと紹介 ～ 時間なければパス) 今年4月に入社したばかりの新卒が PR を送っていますという文言があります。 (クリックで強調) うちの新人すげーだろという側面、もちろんそのとおりなのですが、 Ruby on Rails だからやりやすかったという側面も あるよねーと思うわけです。ぜんぶ C で書かれてたら、 多分こういうわけにはいかなかったでしょう。
- #12 10
- #13 11
- #14 ネットワークの世界 ベンダーを頼りに発展する。 イノベーションの世界 アプリだけでなく、パッチ、ノウハウいろいろ 玉石混交で大量。
- #15 この二つの業界の違いを図にしてみました。 ひだり いろんなものがあるので、検索すればだいたいできる。 気軽に改造とか新規開発とかやったものをオープンにして 発展したり淘汰したり。 ポジティブなサイクル。 みぎ そういう活動は、 ベンダー あるいは コアなひと。 ベンダーでも、誰でもというわけではない コアじゃないひとは、待つのみ。 フィードバック
- #16 読み上げ「寡占に対抗できる文化が育っていない」 「ユーザーの立場」から「開発者」になる最初の一歩が難しい。 大手に対抗できるアプリが育つ環境じゃない
- #17 サーバ系アプリの業界 裾野が広い。層が厚い。トップクオリティが上がる。 野球、 サッカー, なんでも同じ。 ネットワーク業界 ツリーはちいさく、普通のひとは上がれない。 トップを支えるのはベンダーとコアなひと
- #18 状況の違い。たぶんこんなところから。 経験ベース、だけど新人さんがびびるネタ。 これを平然と乗り越えるかどうか ～ 二極分化。 必須なの？ (クリック) 性能。 たとえば apache, ngix。高速化すごい。 でもその上で ruby や python。クラスタ化。 性能ばかり大事にしててはいけない。 ここにあるもの。どれも必須ではない。
- #19 つぎに、この課題を解決すると ネットワークの世界がどういう世界になるのか、 考えてみたい
- #20 参入障壁の下がった社会がどんなものなのか想像 目指すべき社会、目指すべき目標が見えてきます。
- #21 20年前に参入障壁が大きく下がった実例。 マルチメディア革命と言うけれど cgi-bin ！！！ サーバ開発 == ソケットプログラミング必須だった 習ったばかりの Hello World レベルでサーバ書ける 「最初の一歩」という重たい階段が簡単に登れるようになった。 このあと、なんでもかんでも HTTP を使うようになった。 背景は cgi-bin。
- #22 最初の一歩が簡単になると、 初心者のひとが気軽に触れるアプリやツールが増える。 それで裾野が広がれば、階層図は横にも縦にも育っていく。 トップクオリティも上がる。
- #23 ネットワーク機能に馴染んでないひと 流入しやすくなる。 交流が活発になれば、新しい機能、新しいアイデア、 草の根相互接続 そして一緒に発展できる。
- #24 それでは、そういう世界を目指すために ぼくがやってみたアプローチについて説明します。
- #25 どうやって？ どうやったら下げられるか？ ということになるわけですが、(改ページ)
- #26 クライアントサーバの世界は、cgi のおかげで、HTTP の黄金時代になった。 ネットワークの世界も、障壁を下げれば黄金時代になれる。 なにか良い方法ないかな、ということで (クリック) こんなことを考えてみました。 ネットワーク機能をスクリプトにしちゃえば、 多くのひとが参入できるようになって、 なんでもかんでも over スクリプトの 20 年が来るんじゃないか？ (クリック) ということをやり始めました。
- #27 スクリプト化することで、 ここにあるようなことが期待できると思っています。 (クリック) とくに学生さんには、 コードをわざと書き換えて誤動作させてプロトコルの意義を学ぶとか、 新しいプロトコルを起こす演習などに使いやすくなると思います。 (クリック) そんな事はいいから実務に使いたいという場合でも、 実験的な実装を試行錯誤する段階で、すごく役に立つと思います。
- #28 初期アイデア それで、こんなものができたら良いな、 ということで活動を始めました。 これがスクリプト側で、次の (改ページ)
- #29 これがスクリプトを支えるライブラリ側です。 こんなアイデアを話すとけっこう食いつきがよかったので、 仕事の合間に作ってみました。
- #30 では作ったやつのデモをします。 画面は 9 分割されますが、 真ん中のサーバで、作ったスクリプトを動かします。 スクリプトは右上のエディタで作成します。 このスクリプトで作ったスイッチに、 上から下への ping を流して、 スイッチの周りから動きを観察します。 左上に説明が出ますので、 それに沿ってデモが進みます。 それではご覧ください。 (ときどき Alt キーで画面進行を止めながら)
- #31 現況の整理 現在は物理インターフェースやダミーインターフェースを使った パケットの送受信と、 あとは L2 のちょっとした機能を実装しています。
- #32 やりたいこと 山ほど 大きく分けると、使い勝手 機能拡張 悩みは左 UI はほぼ鍛えたことのないジャンル 一緒に考えてくれるひと、いないかなぁ。 使いやすい UI が見えてきたら、 右もどんどんやりたい。
- #33 ツールだけではなにも始まらない 社内講座 募集要項
- #34 演習テキストの目次 対話式シェルに慣れてもらってから、 パケットの流れを観察してもらい、 パケットを壊してその効果を確認してもらいました。 ネットワーク機能としては、ハブに学習機能を作り込んでもらう ということを考えていました。
- #35 初体験 最初の章で全員つまづく 大変だった 良くも悪くもいろんなフィードバック。 (クリック) 痛い目を見て学べたのは、 「初心者」というひとことではとてもくくれないほど 個人個人のスキル差がばらばら。 どんなレベルのひと向けになにを伝える講座をつくればいいのか やってみたら全然わからなくなってしまって、 奥が深い。 (クリック) 良いフィードバック 「実際入力して確認していった方が分かりやすい」 なんて、狙いどおり。 演習で体で覚えていくタイプのこういうニーズはある。
- #36 講座を作ってわかったこと 初心者を知らなければ講座内容つくれない。 初心者の、「さわってみた」とかそういうレベル感、 たぶんこんな図のようにひとくくりにはできない。 ツールの使い勝手の話と同じく 一緒に考えてくれるひと、いないかなぁ。
- #37 さいごに、まとめと今後の課題です。
- #38 ネットワーク業界でも寡占に対抗できる文化を作りたい、 パケットを扱うスクリプトを作ったので、 一緒にオレオレプロトコルを作りましょう。 github に出しています。(次ページ見せる) オレオレプロトコルだけじゃなく、教材, ハッカソン, 何かおもしろいこと → 公開・共有 github だとどうしてもツールに目線が行く。 でもツール普及は手段。目的じゃない。 開発・改造の「最初の一歩」をなんとかしたいということで facebook group も作っています。 こういった SNS をうまく使って、多くのひとと、 最初の一歩をやりやすい環境について検討していきたい。 20年後というか10年後には、 ネットワークの世界も普通のソフトの世界と同じように、 ベンダー製品も OSS も自由に選べる社会にしたいと思っています。 以上です。ご清聴ありがとうございました。