2017/11/07
佐々木 健
ネットワークの基本について学ぶ
第4回
各種ネットワーク機器と
最近の技術動向
この文書について
毎度おなじみ、日々のお菓子をめぐんでもらうた
めの勉強会です。いつもありがとうございます。
前回までは昔話が多かったのですが、今回は今の
話、ネットワーク関連機器界隈で今起きているイノ
ベーションの話、なんかができれば良いかな、と
思っています。
お願い
定時後の勉強会なので気楽に行きましょう。
飲食、雑談は自由にしてください。
みんなであれこれ雑談してくれるほうが私もおやつ
を食べやすいです。
わからないことがあったら遠慮せずに聞いてね。
#beginner-net-study というSlackチャンネルを
作ったので雑談に使ってくださいませ。
本日のタイムスケジュール(予定)
●
参加者の自己紹介(5分)
– 人数が少なかったら全員
– 人数が多かったら近くにいる5人に自己紹介
●
前回までのおさらい(5分)
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本編(15分)
●
質疑(5分)
自己紹介
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名前
●
所属
●
趣味
●
意気込み
●
ネタ
本日の内容
●
システム構築、ネットワーク構築に用いられる
ネットワーク機器を眺めてみる。
●
それぞれのネットワーク機器の違いと共通点を知
る
●
今起きているイノベーション(技術革新)
様々なネットワーク機器
●
サーバ
●
スイッチ
– L2スイッチ
– L3スイッチ
– ファブリックスイッチ
●
ルータ
●
ロードバランサ
●
VPN接続機器
●
ファイアウォール
●
IDS
●
IPS
●
WAF
各機器の用途
●
サーバ
●
スイッチ
– L2スイッチ
– L3スイッチ
– ファブリックスイッチ
●
ルータ
●
ロードバランサ
●
VPN接続機器
●
ファイアウォール
●
IDS
●
IPS
●
WAF
サービスを提供 拠点間接続
トラフィックを捌く
サービスを守る
各機器がカバーするレイヤ
TCP/UDP
アプリ
IP
Ethernet L2
スイッチ
L3
スイッチ
ルータ
ロード
バランサ
サーバ
VPN
機器 ファイア
ウォール
IDS
IPS
WAF
Fablic
スイッチ
レイヤーによる処理特性の違い
TCP/UDP
アプリ
IP
Ethernet L2
スイッチ
L3
スイッチ
ルータ
ロード
バランサ
サーバ
VPN
機器
ファイア
ウォール
IDS
IPS
WAF
Fablic
スイッチ
多機能
複雑
処理に
時間がかかる
少機能
シンプル
高速処理
各ネットワーク機器がやること
●
パケットを受けとる
●
受けとったパケットを適切に処理をする
– パケットのヘッダを確認
– ヘッダを見てどう処理するか決める
– パケットを処理する
●
ヘッダを外す、ヘッダを付ける、ヘッダを変更する
●
再構成する、分割する
●
転送する、捨てる、新たにパケットを生成する
どの機器も基本的な動作原理は一緒
ネットワーク機器の中身(超略)
ネットワークチップ
ASIC CPU
パケット
内部通信
どの機器も基本的なアーキテクチャは一緒
ASICとCPUの役割分担
ネットワークチップ
ASIC CPU
パケット
内部通信
●
少機能
●
シンプル
●
高速処理
●
多機能
●
高機能
●
複雑処理
●
処理は遅い
用語説明
●
ASIC
– Application Specifc Integrated Circuit
– 特定用途向け集積回路
– 特徴(長所)
●
消費電力が少なく、動作速度が速い
●
単価が安い
– 短所
●
開発費が高い
●
開発に時間がかかる
●
不具合の修正が難しい
沢山ネットワーク機器がある理由
●
ASIC
– Application Specifc Integrated Circuit
– 特定用途向け集積回路
– 特徴(長所)
●
消費電力が少なく、動作速度が速い
●
単価が安い
– 短所
●
開発費が高い
●
開発に時間がかかる
●
不具合の修正が難しい
ネットワーク機器毎に
別々のASICが使われている
新しいアーキテクチャ
プログラマブル
ネットワークチップ
CPU
パケット
内部通信
ASICをプログラマブルネットワークチップに変更!!
※実際には技術的Jumpをしているわけではなく、既存の
ASICが高機能化し様々なことができるようになったことによる
正常進化、と捉えるほうが良い。
P4 : プログラミング言語
●
プログラマブルネットワークチップの動作を定義
するための言語
●
DSL(Domain-Specifc Language)
●
Apache 2.0 License
●
https://p4.org/
プログラマブルネットワークチップと
P4が作り出す未来
●
ネットワーク機器がすべて統合される
●
機能はプログラムを書くことで実装
●
遅いCPU処理を回避しつつサービスを提供
●
ネットワーク側もプログラムを書く時代の到来
ちょっとブレイク
質問あれば?
次は別の新ネットワーク技術の話
各ネットワーク機器がやること(再掲)
●
パケットを受けとる
●
受けとったパケットを適切に処理をする
– パケットのヘッダを確認
– ヘッダを見てどう処理するか決める
– パケットを処理する
●
ヘッダを外す、ヘッダを付ける、ヘッダを変更する
●
再構成する、分割する
●
転送する、捨てる、新たにパケットを生成する
どの機器も基本的な動作原理は一緒
ヘッダの階層化
Ether
IP
TCP
データ
サーバ スイッチ VPN機器
Ether
IP
TCP
データ
VLAN
Ether
IP
TCP
データ
VLAN
VPN
機器を経由する毎にヘッダがネストされていく
階層化のメリットとデメリット
●
メリット
– 処理の際にパターンマッチをする場所が短くて済む
●
デメリット
– ヘッダ追加、削除の際に、パケットの再構成が必要
になる
– 複数のレイヤを一度に処理しにくい
アイディア:最初からヘッダを全部載せとく
サーバ スイッチ VPN機器
Ether
IP
TCP
データ
VLAN
VPN
機器を経由する毎に自分が使うヘッダ部分を変更する
......
......
Ether
IP
TCP
データ
VLAN
VPN
......
......
Ether
IP
TCP
データ
VLAN
VPN
......
......
全部載せのメリットとデメリット
●
メリット
– 複数のレイヤを一度に処理しやすい
– ヘッダ追加、削除の処理が不要
– 機器のアーキテクチャを統一しやすい
– 容易に新機能の実装ができる
●
デメリット
– ヘッダが冗長になる
全部載せは意外とアリでは??→SRv6!!!
SRv6
●
参考資料
– JANOG40 Segment Routingチュートリアル
https://www.janog.gr.jp/meeting/janog40/pro
gram/sr
– JANOG40 Segment Routingセッション
https://www.janog.gr.jp/meeting/janog40/pro
gram/route
まとめ
●
ネットワークは枯れてる技術も多いけど新しい技
術もどんどん出てきている
●
ネットワークもプログラムをする時代
●
アーキテクチャも変化し続ける
●
本質を見失わないことが重要
質疑応答
次回予告
●
今回はとりあえず喋りたいことを喋ってみた。
●
何か聞きたいネタはあるかしら?
– Ethernet
– RFC
– ルーティング
– ネットワークプログラミング
– サーバハードウェア
– ネットワーク仮想化
– 機器管理
– 監視
– ICN(Information Centric Networking)

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