ICN研究の動向と早大での取組み

ICN研究会キックオフワークショップ

２０１５年４月７日

朴 容震

早稲田大学

あらまし –Future Internet とICN(Information-

Centric Networking)

–ICNの特徴

–ICN 研究プロジェクト

–ICNの新しい動向

–早大での取り組み

–要約と今後の課題

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インターネットは大成功、しかし・・・

重大な問題

• セキュリテイ

–ウイルス, ハッキング, DDoS

• モビリテイ

–移動端末の爆発的普及

• スケーラビリティ

–ネットワーク規模の増大：トラフィック量, ユーザ数, 端末数

DDoS: Distributed Denial of Service 3

Future Internet研究

• インターネット研究者：新しいインタネット構築すべきだ（Clean Slate 設計）,2005年NSFワークショップ

• Future Internet 研究始まる – 2005 米国/NSF

– 2007 ヨーロッパ/FP7(7th Framework Program)

– 2007 日本/NWNG (New Generation Networks)

– 2008 AsiaFI

• しばらく、注目される成果が無かった

• ２０１０年前後からICNが浮上した

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PPPP インターネットのパラダイム・シフト

FTP, email

Web, P2P

video

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2013 (65%) 2018 (79%)

ホスト対ホスト通信 情報アクセス

図：インターネットトラフィックの割合(米国）

Name ( /YouTube/Video/A) 6

User

インターネットと ICN

ICN

IP Address (74.125.235.69) Internet

DNS

Provider

④Content

Provider Cache

Connect to 74.125…..

Get Content A

CCN/NDN: Interest (要求)packet Data (応答)Packet

ICNの特徴 • コンテンツ名

– WHAT (コンテンツ名)による直接のアクセス (コンテンツの位置を示すWHEREではなく）

• 名前ベース・ルーティング • 組み込み型セキュリティ

– IP: 通信チャンネルをセキュアにする – プライバシー

• イン-ネットワーク・キャシング – 偏在、シンプル – フラッシュクラウドの軽減

• モビリティ – Consumer mobility/Producer mobility 7

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ICN 研究プロジェクト

• 2010年前後から活発 – 米国

• Content-Centric Networking (CCN) , Xerox PARC, 2007 • Named Data Networking (NDN) , UCLA, 2010; NSF支援

– 欧州 [FP7]

• PSIRP, 2008; PURSUIT, 2010 • 4WARD NetInf, 2008; SAIL NetInf, 2010

–日本（NICT),欧州（FP7) • GreenICN, 2013-2015

PSIRP: Publish/Subscribe Internet Routing Paradigm PURSUIT: Pursuing a Pub/Sub Internet NetInf : Network of Information SAIL: Scalable & Adaptive Internet Solutions)

USA EU

CCN/ NDN

PURSUIT COAST

NetInf COMET

ALTCANTE ENVISION

ＩＣＮ プロジェクト

CCN: Content-Centric Networking NDN: Named Data Networking 9

CONVERGENCE

日本

GreenICN

各ICNプロジェクトの関連

出典：David Oran ：AAA Panel, 2015.2

TCP/IP NDN/CCN パケットスイッチング/ルーティング パケットスイッチング/ルーティング

ホスト宛 データ宛（送信元アドレスなし！）

Reliable/Unreliable トランスポート 識別可能な トランスポートはない

非対称ルーティング （本質的に）対称ルーティング

ステートレス・フォワーディング パケット単位にステイト記録のフォワーディング

チャネル指向セキュリティ（例：IPSEC，SSL）

オブジェクト・セキュリティ

ユニキャスト/エニーキャスト/マルチキャスト

マルチポイント要求/応答

TCP/IP と NDN/CCNの比較

出典：David Oran ：AAA Panel, 2015.2

最近のICN関連動向

• ACM SIGCOMM ICN Workshop(2011~13) ICN Conference (2014.9)

• 2014.5 NDN (NSF FIA-NP支援)

• 2014.9 CCNx 1.0 (商用化)

• 2015.1 ICN プロジェクト (Horizon 2020 支援） – POINT, RIFE

• 2014.12 ETSI, MEC(Mobile-Edge Computing)ISG (Industrial Specification Group) 発足

RIFE (architectuRe for an Internet For Everyone) • 低コストインターネットアクセスの実現： ICN＋DTN

–エッジベースのICN • IPアプリをICNベース・エッジで実行 • ICNベース・エッジとIPベース・バックホール

POINT (iP Over IcN- the betTer IP) • 商用可能なIP-over-ICN

–仮説：多くのIPアプリはICNベース・ネットワークでより良く実行される

– PURSUITベースのプラットフォーム

出典：http://rife-project.eu/about/

http://www.point-h2020.eu/

HORIZON 2020のICNプロジェクト

Mobile-edge Computing : 特定のタスクをEdge cloud で実行

(例)M２M ゲイトウエイ, 制御機能, ….

出典：Mobile-Edge Computing – Introductory Technical White Paper ,ETSI, 2014.9

• ICNの適用 • Edgeでサービスと キャッシング • ユーザモビリティ • 災害時に有利

• ノキアのLiquid Applications (2013)

Named Function Networking* • ICNの拡張

– Named Data – Named Function

•生のデータ 加工されたデータ • 応用

– トランスコード – IoTのアグリゲイション, フィルタリング – Named Function-Centric Service Chaining

(M. Arumaithurai et al: Exploiting ICN for Flexible Management in Software-Defined Networks, ACM ICN 2014; Best paper award)

• Service Centric Networking by T Braun, et al., ICC,2011

* 出典： C. Tschudin, CCNxCon 2012&2013, ICNRG 2015.1

http://www.named-function.net/

Named Function Networking

M. Arumaithurai et al: Exploiting ICN for Flexible Management in Software-Defined Networks, ACM ICN 2014

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FCSC: Function-Centric Service Chain

早大でのＩＣＮ研究

• 2012年4月 ICN研究グループ発足

• 2012年10月 ＮＩＣＴ新世代ネットワーク日欧共同課題公募

（コンテンツ-指向ネットワーキングによる省エネルギーコンテンツ 配信の研究開発）

• 2013年7月 NICT 日米共同研究課題公募 （将来ネットワークの実現に向けた超大規模情報ネットワーク基盤技術に関する研究）

• 2014年8月 NDNコンソーシアム、加入

• 2014年10月 NDNテストベッド、接続

• 2014年12月 ICNコンソーシアム設立ワークショップ

• 2015年 2月 UCLA NDNグループ訪問

• 2015年 3月 第２回ICNコンソーシアムワークショップ

Green ICN (日欧共同プロジェクト) http://www.greenicn.org/ コンテンツ指向ネットワーキングによる省エネルギー コンテンツ配信の研究開発 FP7 & NICT (2013~5)

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GreenICN Architecture

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Fragmented Network

GreenICN Infrastructure

End Systems and APIs

Naming, Routing, Mobility and Node Architecture

Energy-Efficient Mobile Video-Delivery and Caching

Access Control and Management in Fragmented Networks

Support Routing and Caching in Fragmented Networks

Traffic and Resource Control

Forwarding Strategy and IP Migration

ICN for Green Video Sharing Info Delivery In Disaster Scenarios

交通機関を活用した先回りコンテンツ配信システムの開発

Train Movement

Interest Data

Server

NDN Backbone

Subscribe / ACK

Request Data

Request

Request/Data

Request/ Data

Request/ Data

総務省SCOPE(2013-2014)

Request

Data

電車での実験 2014年２月２０日 京急急行大師線

ソーシャル・ビッグデータ利活用・基盤技術の研究開発 ー鉄道等の社会インフラが抱える課題解決を支える通信ネットワーク基盤の開発ー

公衆網/自営網

高機能ネットワーク(ICN) M2M Data Center

センサデータ

監視映像データ

大画面表示

映像鮮明化

鉄道アプリ ケーションサーバ

：Wi-SUN搭載センサ ：コンセントレータ

Wi-SUN 通信

低消費電力のWi-SUNを搭載した車両搭載センサや地上設置 センサからのデータを収集

その場で緊急情報を後続列車へ通知

キャッシュにより多地点で映像視聴

複数の社会インフラ事業者にAPIを提供

運行管理 センタ表示

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ノード

ノード

三菱電機、鉄道総合技研、早稲田大学、他２機関 NICT プロジェクト （2013-2016）

• 低消費電力のWi-SUN通信モジュールを活用し、複雑な鉄道環境でも機能する通信ネットワーク基盤の開発

コンテンツ指向ネットワーキング基盤の大規模モバイルソーシャルネットワークサービス

Packet Aggregation / Segregation

Push

Security

Naming for SNS / Efficient Packet Transmission

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Smartphone

科研 (2014-2016)

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要約と今後の課題（１）

• ICNは、WHERE(ホストの終端アドレス)の代わりWHAT (コンテンツID)でアクセスするシンプルな概念

• 有力なエリア • IoT

• センサデータのnaming • 低ソフトウエア占有資源 • NFNの活用

• (Mobile) Edge Computing/Fog Computing

要約と今後の課題 まだ、多くの研究必要

• ネーミングとルーティングの整合, 供給者モビリティ, アクセス制御,セキュリティ,輻輳制御

• スケーラビリティ:ウェブサイト数(9x108, 2015.2) *, named object 数はO(1012~1015) **; (IPv4数は O(109))

• ICNの不得手の領域：会話型通信、プッシュ型サービス

• ICNの特徴に合う応用

• ICTの利点および性能の定量的評価

* http://news.netcraft.com/ ** FhMN’13, 2013.8

要約と今後の課題

David Oran, AAAS Panel, 2015.2

• ICNがプライムタイムになり得るか？

–Maybe

• いつ分かるか？

–２～３年後