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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. 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 - PowerPoint PPT Presentation
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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
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– 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
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, LA
N 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)
– 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
• 3.2 既存のモデル– Sites Connected Model
Layer 2 の場合
Layer 3 の場合
トンネリング用のサーバが必要
トンネリング用のサーバが必要
ルーティングテーブルの書き換え必要
ネットワーク構成の変更が必要
• 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
• 3.3 問題の解決策– Sites Connected Model with Alternative Path ?
• 既存の PC 1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
4.設計
• 4.1 概要
• 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
• 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 )
• 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
接続, DHCP 要求
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
• 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
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
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
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
• 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
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• アプローチの種類– Application Layer– Transport Layer
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• 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
IPsec サーバ
ゲートウェイ
• 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
• 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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