“BeyondCloudComputing”- NetworkasasPlatform

MiyaKohno

1November2017

DistinguishedSystemsEngineer,CiscoSystems

通信事業者ネットワークの変遷

• あらゆるものがつながり

• あらゆるものが”asa Service” として提供され• あらゆるものが照合され、統計的・人工知能的に解析される

http://www.soi.wide.ad.jp/class/20060032/slides/04/4.html

• インターネット革命 1990年代 〜

• ディジタル革命 2010年代〜

• サーキットからパケットへ

• 電話のためのネットワークからコンピュータのためのネットワークへ

• EverythingoverIP• EndtoEnd原理 (ネットワークは愚直にbitを運べ)

• インテリジェンスはEnd Systemに• インテリジェンスはクラウドに

BeyondCloudComputing?!

2-3yrs >5-7yrsnow

マルチクラウドの時代• PublicCloudとPrivate Cloudの共存• OTTクラウドと通信事業者クラウドの共存

クラウドの寡占

コンピューティングとストレージの偏在

(a) ネットワークの

価値 - 高

(b)

(c)

ネットワークの

価値 – 低

BeyondCloudComputing?!

クラウドの寡占

(a) ネットワークの

価値 - 高

(b)

(c)

ネットワークの

価値 – 低

コンピューティングとストレージの偏在

シナリオ - (a)

ネットワークのコモディティ化が加速する- 機能は専らOverlayにより提供される

• SD-WAN• GoogleProjectFi

シナリオ - (b)

ネットワークをクラウドで制御する

シナリオ - (c)

ネットワークは分散コンピューティングのためのプラットフォームになる

• In-NetworkComputing• In-NetworkStorage

ネットワークは分散コンピューティングのプラットフォームになり得るか

AppApp

App

App

App

App

App

App

AppApp

App

• 任意の適切な場所でコンピューティング処理を実行する• 任意の適切な場所にデータを存在させる

分散コンピューティングプラットフォームとしてのネットワーク

1) コンピューティングの変化2) ネットワークの変化3) データプレーンプログラマビリティ

3つの側面から検討してみる

コンピューティングの変化 迅速化、分散化、モジュラー化

Source:JanMedved

2008VIRTUALMACHINES

VirtualMediaFunctions

2012CLOUD

VirtualMediaFunctions

2016CONTAINERS

VirtualMediaFunctions

2018WHAT’SNEXT…

VirtualMediaFunctions

…BAREMETAL

PhysicalMediaFunctions

SDICables

コンピューティングの変化 リソースの抽象化、共有と分離

Source:Horia Miclea

コンピューティングの変化 ネットワーク特性の指定可能性

CiscoContiv資料より

• ContainerNetworkStackにおける試み • HostStackによるSRv6のサポート

Linux

VPP/fd.io

ネットワークの変化 現状 à ドメイン毎に分断

ネットワークの変化 IPv6centricへ

• ドメインを越えたデータプレーンの統一 (Access,WAN,DC,Applications..)

• Native(NomoreTunnel/Overlay),Stateless,Simple

ネットワークの変化 EndtoEndIDとしての IPv6

IPv6

• ユーザ、コンテナ、サービスまでのNativeな到達性• 識別のためのvlan tagの必要なし• IPv4asaService

ConfigurationManagement

Orchestration,Control

Infrastructure• Physical• Virtual

virtual physical

Service,ApplicationPolicy

DataPlane

(Distributed)ControlPlane

(Centralized)ControlPlane

DomainOrchestration

ServiceOrchestration

Service,ApplicationPolicy

データプレーンプログラマビリティ様々な形態の

ProgrammabilityNetworkProgrammabilityにおける階層性

データプレーンプログラマビリティ

今、データプレーンプログラマビリティが熱い！

Source:「プログラマブルデータプレーン時代に向けたネットワークオペレーションスタック」 海老澤 健太郎https://www.slideshare.net/kentaroebisawa/onic2017

プログラマブルASIC

データプレーンプログラマビリティ

https://p4lang.github.io/p4-spec/docs/P4-16-v1.0.0-spec.html

P4:ProgrammableProtocol-IndependentPacketProcessing• 再構成可能性 (Reconfigurability)• プロトコル非依存 (Protocol-Independence)• ターゲット非依存 (Target-Independence)

• Openflowと比べて、抽象度と柔軟性が高いhttps://p4.org/p4/clarifying-the-differences-between-p4-and-openflow/

SRv6inP4!

http://p4.org/wp-content/uploads/2017/06/p4-ws-2017-the-extensible-network.pdf

SegmentRoutingと SRv6 - Recap

Code,DataServicesNetwork

• SegmentRouting ： SourceRouting方式の一つSegmentID(SID)ListによりTrafficSteeringを表現する

• SRv6(SegmentRoutingIPv6):SID ListをIPv6 RoutingExtensionHeaderを使ってEncodeする

http://www.segment-routing.net/

UnderlayCorrelation

ClientServer

S1

S2

S3

DIPv6HdrSA=A,DA=D

Payload

IPv6HdrSA=A,DA=S2

Payload

IPv6HdrSA=A,DA=D

Payload

SL=2

D

S2

S3

IPv6HdrSA=A,DA=S3

Payload

SL=1

D

S2

S3SRH

要求されるSLA特性によるパス選択(例) Latencyが許容されるトラフィックに対して、ホップ数の多いパスを選択する

説明のためにSIDを明示的に重ねていますが、実際はこの必要はありません (MPLSで言うところのloosehop) 。トラフィックを曲げるために必要なホップのSID（この場合S2）のみを指定すればOKです。

TrafficSteering方針は、PolicyなどでEdgeが判断、またはBinding SIDを使う

SRv6Header

MetadataTLV

SegmentsLeft

Locator1 Function1

Locator2 Function2

Locator3 Function3

SRv6ValuePropositionEnd-to-Endでの共通転送メカニズム

• シームレスな到達性とセグメンテーション• Access,WAN,DC,Compute共通の転送メカニズム

• シンプル化- RSVP,LDPなどのコントロールプレーンの排除- LSP,Tunnel,ステートの排除

• Underlayの高度化- FastProtection,TrafficSteeringの実現

SRv6 SIDによるデータプレーンプログラマビリティ• SRv6forAnything!

- L2/L3VPN,ServiceChaining,ContentDelivery,etc.

SRv6によるデータプレーンプログラマビリティ

T.Insert END.xxx END.yyy

IPv6HdrSA=A,DA=Z

Payload

A Z

IPv6HdrSA=A,DA=S2

Payload

IPv6HdrSA=A,DA=Z

PayloadSL=2

Z

S2:xxx

S3:yyy

S2 S3

IPv6HdrSA=A,DA=S3

Payload

SL=1

Z

S2:xxx

S3:yyy

S1

SRv6node

SRH

1111:2222:3333:4444 5555:6666:7777:8888

Locator Function

7777:88885555:6666Function Argument

このノードで処理 xxxを実行 このノードで処理 yyy を実行

LocalSIDFunctions(1/2)Name Forwarding Function UsecaseEnd* Lookup Endpointfunction PrefixSID

End.X * L3X-connect EndpointfunctionwithL3X-connect Adjacency SID

End.T * LookupinTable T EndpointfunctionwithspecificIPv6table lookup Multi-table operationinthecore

End.DT6 Decap andIPv6TableTlookup

Endpointwithdecap andIPv6Tablelookup IPv6L3VPNper-VRF

End.DT4 Decap andIPv4TableTlookup

Endpointwithdecap andIPv4Tablelookup IPv4L3VPNper-VRF

End.DX6 Decap andIPv6XC Endpointwithdecap andIPv6L3 X-connect IPv6L3VPNper-CE

End.DX4 Decap andIPv4XC Endpointwithdecap andIPv4L3 X-connect IPv4L3VPNper-CE

End.DX2 Decap andL2XC Endpointwithdecap andL2X-connect L2VPN

LocalSIDFunctions(2/2)Name Forwarding Function UsecaseEnd.B6 SRv6 policy EndpointboundtoanSRv6policy BindingSID

End.B6.Encaps SRv6 policy EndpointboundtoanSRv6encappolicy

Binding SID

End.BM SR-MPLS policy EndpointboundtoanSR-MPLS policy BindingSID

End.S Searchofatarget Endpoint insearchofatargetintableT(locallyforwardorENDbehavior)

hICN

End.AS RemoveOuterIPv6headerandSRH,forwardtotargetinterface

EndpointtoSR-unawareviastaticpolicy

ServiceChainingProxy

End.AM UpdateOuterIPv6headerDAwithLASTSIDandforwardtotargetinterface

EndpointtoSR-unaware viamasquerading

ServiceChainingProxy

SegmentRoutingによるサービスチェイン

サービスをsegmentとして表現

à Flexible,Scalable,Stateless

Firewall IDS/IPS

DPIbox

ClientServer

S1

S2

S3

D

SRpolicy:〈 S1,S2,S3,D〉

Reference- LinuxbasedNFVinfrastructure

AhmedAbdelSalam,FrancoisClad,etal.“ImplementationofVirtualNetworkFunctionChainingthroughSegmentRoutinginaLinux-basedNFVinfrastructure”,NetSoft 2017,IEEE

Reference- LinuxbasedNFVinfrastructure

25

NFVnode

Classifier+SR

SR/VNFconnector

SRHIPH1 IPH2 IPH1IPH1 SRH IPH2IPH1

VNF

IPv6+SRIPv6+SR

Ingress ER

Egress ER

LinuxVM LinuxVM LinuxVM

IPv6+SR

A:1:: C:1::A:2:: C:2::

IPv6+SR

B:1::

B:2::

IPH1:SA=sDA=t

IPH2:SA=A:2::DA=B:2::SRlist={B:2::,C:2::}

IPH2:SA=A:2::DA=C:2::SRlist={B:2::,C:2::}

IPH1:SA=sDA=t

Namespace

https://github.com/amsalam20/SR-NFV_connector

Reference– Zebra2.0

26

https://www.slideshare.net/kentaroebisawa/onic2017

SRv6+ServiceChaining相互接続デモ

https://blogs.cisco.com/sp/segment-routing-ipv6-interoperability-demo-is-already-there

• CiscoHardware:ASR1K,ASR,NCS5500• CiscoNetworkOS:IOSXEandIOSXR• BarefootNetworks TofinoonOCPWedge-100BF• LinuxKernelofficiallyupstreamed in4.10• Fd.io

ネットワークは分散コンピューティングのプラットフォームになり得る！

AppApp

App

App

App

App

App

App

AppApp

App

• 任意の適切な場所でコンピューティング処理を実行する• 任意の適切な場所にデータを存在させる

分散コンピューティングプラットフォームとしてのネットワーク

1) コンピューティングの変化à迅速化、モジュラー化により、偏在性・オンデマンド性が高まる

2) ネットワークの変化à シンプル化、ステートレス化

à コンピューティングとの方式共有

3) データプレーンプログラマビリティà 柔軟なデータプレーン動作の制御

à Underlay高度化 と Correlation