基礎セミナーコンテンツv1.2.ppt

(1)

2015_{年年4⽉月27⽇日}

⼀一般社団法⼈人　沖縄オープンラボラトリ

(2)

今⽇日のアジェンダ

n 

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

n 

OpenStack

とは（担当　倉橋）

n 

SDN

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）

(3)

今⽇日のアジェンダ

n 

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

n 

OpenStack

とは（担当　倉橋）

n 

SDN

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）

(4)

(5)

自己紹介

名前丸山　純平所属 NTTコミュニケーションズ株式会社生い立ち学生時代：文系の学部のため、ITとは無縁の学生生活。２回留年し、24歳でNTTcomに入社。料金戦略担当に配属され、ITとは無縁の２年間。２年前より技術開発部に異動し、ITの勉強を始める。今やってること OpenStack 沖縄オープンラボのインターン受け入れ検討趣味ダイビング

(6)

ユースケース例仮想オフィス

海外DC 沖縄DC 沖縄国際会議会場 OVS OVS 海外ユーザ OVS OVS 利用シーン 1 沖縄での国際会議時、仮想サーバを沖縄データセンタ内の仮想サーバにマイグレーションし、通常のオフィスと変わらない快適なシステム利用環境を実現 2 会場から最も近いアクセスポイントも指定し、仮想ネットワークにより接続先システムの自動設定変更を行いログイン 3 国際海底ケーブルの活用による、海外データセ 2 3 海外ユーザの移動に合わせ、システムも自動で沖縄県内データセンタに移行することで、快適な作業環境を提供ネットワーク種別（_{Internet、VPN等）を選ばず、オーバレイで仮想ネットワークを実現} 低遅延の国際海底ケーブルの活用により、海外データセンタとの迅速なアクセスも可能 1 仮想ネットワークインターネット VPN,閉域網国際会議参加 2 接続先の自動変更通常の接続先低遅延アクセス

(7)

ユースケース例オンラインゲーム

通常はセンターサーバと通信しているが、リアルタイムなシーンではユーザ同士が中継サーバを通して通信するようにネットワーク制御をし、快適で面白いゲームを実現。センターサーバ中継サーバ通常のアクセスはセンターサーバへリアルタイム通信は中継サーバを介し

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ユースケース例遠隔医療

電子カルテ診断データ調剤履歴利用シーン 1 ロケーションフリーで接続でき、堅固なセキュリティ機能を持ち重要な個人医療情報が守られる仮想医療ネットワーク 2 診療データ、高精細検診画像、大量のヘルスチェックデータを効率的に伝送、蓄積、検索できるオープン医療情報データベース 3 オープン医療情報データベースを活用し、仮想医療ネットワーク上の分散コンピュータリソースを効率的に連携させた、診断画像やビックデータ解析処理による診療支援機能 ① ② ③ ④ オープン医療ネットワークによる地域医療格差の是正と医療機関連携による高度医療実現 ②

(9)

モ○ストでいうと。。。

みなさん、このアプリを知ってますか？このアプリが大人気になった理由のひとつとして、「共闘」という友達や近くにいる人と一緒にステージを進めていく機能があります。どのようにクラウド技術を使っているかというと。。。

(10)

センターサーバ

モ○ストでいうと。。。

センターサーバで自分のレベル、クエストの状況、スタミナなどを管理している。（と思う）

(11)

センターサーバ中継サーバ

モ○ストでいうと。。。

友達と共闘するときは高速通信が必要になるため、近くの中継サーバを介し、ストレスなくス_{○ライクショットを打つことが可能になる！} 中継サーバを利用し、遅延を少なくしてストレスなくゲームを楽しむことができる！

(12)

ユースケース例遠隔医療

みなさん、この漫画を知ってますか？この漫画の中にある感動的なシーンがあります。主人公の医者が研修中にあるがん患者の担当医になり、未承認薬を試し、患者とともにガンに立ち向かっていく話があります。この中で、がん患者は入院していましたが、家族と最後の思い出を作るために一時的に退院し、旅行にいくという感動的なシーンがあります。　　それがこちらです。

(13)

一時退院する患者さん主人公のお医者さん主人公のお医者さん一時退院する患者さん一時退院する患者さんの夫お医者さんA お医者さんB

(14)

一時退院する患者さん一時退院する患者さんの夫一時退院する患者さん主人公が書いた紹介状一時退院する患者さん

(15)

一時退院する患者さん一時退院する患者さんの夫一時退院する患者さん主人公が書いた紹介状一時退院する患者さんこれ、かなり無駄です！！

(16)

クラウドを活用すると。。。

電子カルテ診断データ調剤履歴主人公は診断データをクラウド上のデータベースに旅行先で症状が悪化したときは、その病院からクラウド上のデータベースにアクセスするだけで主人公が書いた紹介状主人公が書いた紹介状のデータ主人公が書いた紹介状のデータ

(17)

電子カルテ診断データ調剤履歴過去のたくさんの患者のデータから同じような症状、診断結果のデータを探し、より的確な診察ができるようなビッグデータ解析が可能となるううむ。。。これは悪性の腫瘍かわからない。。。そうだ！過去に同じような事例がないかクラウド上を探してみよう！

クラウドを活用すると。。。

(18)

今⽇日のアジェンダ

n 

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

n 

OpenStack

とは（担当　倉橋）

n 

SDN

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）

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(20)

⾃自⼰己紹介

n 

名前　

n  倉橋　良良(NECソリューションイノベータ株式会社) n 

⽣生い⽴立立ち

n  学⽣生時代はXenを使ったNested Virtualizationの研究や　FPGAによるLSIの設計を⾏行行う n 

今やってること

n  OpenStack(クラウド)やOpenDaylight(SDN) n  最先端の技術を⾝身に付けることで⾃自社から⾊色々頼られるので優越感に浸れる

(21)

OPENSTACK・クラウドとは

自分のパソコンにソフトをインストールしたりデータを保存せずにインターネット経由でさまざまなソフトやサービス等を利用できる仕組み例えば・・・Webメール(Yahooメール、Gmailなど) ・Webストレージ(Dropbox、Evernoteなど) OpenStackはクラウド環境構築を行うことができるオープンソースのソフトウェアです

そもそもクラウドって？

(22)

クラウドサービスのイメージ

雲をインターネットに例えて色んなサービスが降ってくるイメージ

(23)

クラウドのサービス形態

プライベートクラウド _{パブリッククラウド} •  単一機関内で利用される　 (社内・学内ポータルなど) •  機関毎に構築するため、　独自機能が組み込みやすい •  インターネット上で利用される　 (オンラインゲーム・ECサイトなど) •  みんなが共有で利用するため、　汎用的な作りが要求されるハイブリッドクラウドプライベートクラウド＋パブリッククラウド

(24)

クラウドのサービスモデル

業務アプリ (Office等) SaaS Software as a Service PaaS Platform as a Service IaaS Infrastructure as a Service 説明種類 OS,ミドルウェア等 CPU,MEM DISK,NW等アプリケーションを利用できるアプリケーションを開発できるリソースを利用できる

OpenStack

はこの辺

(25)

IaaSのメリット

Before After 環境の構築は人が行う環境の構築はプログラムが行う都度調達が必要_{(時間がかかる)} 必要な時に即座にリソースを確保環境依存した操作が発生する環境に依存しない操作が可能繰り返した分だけ時間がかかる何度でも同じ操作が 1回分の工数で可能 確保できるリソースに制限がある事実上無制限のリソースが利用できるやりたい事がリソースに制限されるやりたい事に合わせて

(26)

IaaSを使うには

●既にあるサービスを利用する

●自分で作る

●HP　Helion Public Cloud ●Amazon Web Service ●SUSE Cloud

(27)

OpenStack概要

(28)

機能セット

(

代表的なものだけ

)

仮想ネットワーク制御 Neutron ハイパーバイザー制御ベアメタルプロビジョニングイメージスナップショット管理 Glance ブロックストレージ制御 Cinder オブジェクトストレージ Swift Nova 仮想ルータ、仮想L2 仮想ロードバランサ仮想サーバ作成・削除物理サーバ仮想マシンのテンプレート設定済みイメージのスナップショット仮想ボリューム ReST入出力ファイルストア レプリケーション、遠隔地分散 Horizon (Dashboard) 各種API

(29)

構造

OpenStack (nova, neutron等) KVM用 ドライバ Xen用 ドライバ商用製品用ドライバ

KVMサーバ Xenサーバ VMwareサーバ _{Hyper-Vサーバ}

OpenStack API

ユーザやプログラムは、 OpenStackの利用方法だけを知っていれば環境の操作が可能

(30)

(31)

(32)

操作イメージ

#!/usr/bin/env python

from novaclient.v1_1 import client nt = client.Client("demo", "openstack", "demo", "http://11.22.33.44:5000/v2.0", service_type="compute") ns = nt.servers.create(name = "testvm001", image = im[0], flavor = fv[0],

(33)

OPENSTACKを使ってみたいという

人は

l  Devstack OpenStackのコミュニティが開発した公式デプロイツールhttps://github.com/ openstack-dev/devstack l  RDO RedHatが開発した_{Redhat系OS上でOpenStackを構築するデプロイツール} http://jp-redhat.com/openstack/rdo/

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今⽇日のアジェンダ

n 

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

n 

OpenStack

とは（担当　倉橋）

n 

SDN

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）

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(36)

⾃自⼰己紹介

n 

⽒氏名

n  ⼩小林林　慶⼀一（株式会社アドックインターナショナル） n 

⽣生い⽴立立ち

n  学⽣生時代：建築学科のためITとはほぼ無縁 n  クラウド、SDNは2014年年10⽉月に知った n 

今の業務内容（技術を中⼼心とした話）

n  Openstack, midonet n  全然知らなかったけど、コミュニティでLTできた

(37)

Today’s Agenda

n SDN

とは

n Openflow

の概要

n SDN

の取り組み

• 商⽤用サービスへの適⽤用

•  SDN-WAN

の実現に向けて

(38)

(39)

今のネットワーク機器は、昔のメインフレームだ！

Open Networking Foundation

(40)

(41)

(42)

各ネットワーク機器が自律分散的に動作し、経路制御を実施してパケットを転送経路制御パケット転送経路制御パケット転送経路制御パケット転送経路制御パケット転送

SDN

_{以前のネットワーク}

(43)

パケット転送経路制御パケット転送パケット転送パケット転送

SDN

_{を活⽤用したネットワーク}

制御機能とデータ転送機能を分離して、経路の制御はコントローラで中央制御し、パケット転送はネットワーク機器が実施

(44)

SDN

_{以前のネットワーク}

ü  実現できることはそのNW装置が持っている機能だけ　⇒ 新機能が欲しければ作ってもらう必要がある ü  世界中でベンダのNW装置を買うことができる　⇒ サービスとしての差別化が難しい ü  製品ベンダが異異なれば使い勝⼿手も異異なる　⇒ 運⽤用が⼤大変これまでのNW：ベンダが決めた製品の仕様に従って動く　⇒ ベンダがコントロールベンダの NW装置アプリケーション (機能やサービス) Cプレーン (制御機能) Dプレーン (データ転送機能)

(45)

SDN

_{を活⽤用したネットワーク}

NW_装置 vSwitch vSwitch Switch Switch Switch

Control Plane Software

App App App App “ソフトウェア”でネットワーク全体の機能制御を実現 するための技術概念念（考え⽅方） “ソフトウェア” ⇒ベンダに依らずユーザサイドで作ることが可能トラフィック転送 ⇒”ソフトウェア”に従うアプリケーション (機能やサービス) Cプレーン (制御機能) Dプレーン (データ転送機能) API API Openflow etc

(46)

ホップ・バイ・ホップ/オーバーレイ

SDN コントローラ Openflow スイッチ Openflow 仮想スイッチ VM VM VM スイッチ既存ネットワークスイッチ仮想スイッチ VM VM VM 仮想スイッチ VM VM VM SDN コントローラ

オーバーレイ方式

Openflow スイッチ Openflow 仮想スイッチ VM VM VM

ホップ・バイ・ホップ方式

トンネル

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ホップ・バイ・ホップ/オーバーレイ

SDN コントローラ Openflow スイッチ Openflow 仮想スイッチ VM VM VM スイッチ既存ネットワークスイッチ仮想スイッチ VM VM VM 仮想スイッチ VM VM VM SDN コントローラ

オーバーレイ方式

Openflow スイッチ Openflow 仮想スイッチ VM VM VM

ホップ・バイ・ホップ方式

トンネル

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(49)

SDN

_{を活⽤用したネットワーク}

NW_装置 vSwitch vSwitch Switch Switch Switch

(50)

SDN

_{を活⽤用したネットワーク}

NW_装置 vSwitch Switch Switch Switch

(51)

ファームウェアフローテーブル 従来のスイッチ 制御するソフトウェアパケット転送ルール従来のネットワーク機器のコントロールプレーンは、組み込みソフトウェアとして実装されており、エンドユーザがその動作仕様を変更することはできませんでした。

(52)

コントローラ Openflow プロトコル・ SDNのコントローラは、一般的なサーバ上で動作するソフトウェアとして実装されており、エンドユーザがソフトウェアを開発して、独自のコントローラを作成することができます。・ OpenFlowは、ネットワークスイッチが受け取ったパケットの転送処理を外部の「コントローラ」で制御するためのプロトコルです。

(53)

コントローラフローテーブル知らないパケットフローテーブル更新 Openflow プロトコル転送ルールを参照 OpenFlow対応のスイッチは、パケットを受け取ると、その処理方法をコントローラに問い合わせて、コントローラの指示に基づいて転送処理を行います。

(54)

イーサネット

・_{MACアドレスで端末識別}

・スイッチは行き先を知るために、_MAC学習を行う→自動

・_{MAC学習が成立するために、ブロードキャストを用いている→ループが怖い}

・ループを防止するために、_STP（_{Spanning Tree Protocol}）という方式がある

・ブロードキャストが届く範囲が一つの_NW

・複数のネットワークを構成するために_{VLANがある}

MAC DA MAC SA 802.1Q Payload FCS MAC DA MAC SA Payload FCS

(55)

IP

・_{IPアドレスで端末識別}

・ルータは行き先を知るために、ルーティングプロトコルを用いて_{IPテーブルを作成}

・ルーティングプロトコルには内部（_{OSPF等）、外部（BGP）がある}

MAC DA MAC SA 　IP _header Payload FCS IP DA IP SA

(56)

MAC DA MAC SA 　IP _header Payload FCS IP DA IP SA 4B 4B

OpenFlow

・_{MAC、IPアドレス等12タプルでフローを識別} （_{L1：ポート、L2：MAC/VLAN、L3:IP、L4:TCP/UDP）} ・フローテーブルはコントローラからの指示で直接書き換える

(57)

OpenFlow1.3

の概要イメージ

Match(○○な条件)

L2 ETH, VLAN, MPLS, PBB L3 IPv4, IPv6, ARP

L4 TCP, UDP, ICMP, SCTP

- Input port, Metadata, Tunnel ID

Instruction(□□の処理)

Output, Drop 指定ポートから出す／出さない Push-Tag, Pop-Tag タグ(VLAN, MPLS, PBB)の付け外し Change-TTL TTL(IPv4, IPv6, MPLS)の減算／コピー Set-Field 主要フィールドの書き換え Meter, Queue 帯域制御の主要フィールド(詳細次頁) •  OpenFlowスイッチはOpenFlowフローテーブルに基づきフローを処理理 •  “マッチングルール”にマッチしたトラフィックを“アクション”に従い処理理　〇〇な条件のパケットが来たら、□□の処理理をする

(58)

OpenFlowフローテーブル

Flow Table Header Field (マッチングルール) マッチングするフローを定義 Action ⼊入⼒力力パケットに対する処理理を定義・Forward ・Enqueue

Header Field#1 Action #1 Counter #1 Entry #1

Header Field #N Action #N Counter #N Entry #N Counter フローの統計情報を記録・マッチしたパケット数・バイト数・セッション継続時間 •  コントローラはマッチ、アクションのフローテーブルをスイッチに設定 •  スイッチはフローテーブルの従ってパケットを処理理する

(59)

コントローラ

フローテーブル

Openflow プロトコル

好きな言語で書ける

Java, Python, Ruby, etc…

既存のプロトコルに縛られない　(e.g. vlanの上限) ・ソフトウェアによる高い自由度・システム連携と自動化・ソフトウェア開発手法をネットワークに適用できる

OpenFlowによって何が変わる？

(60)

コントローラフローテーブル Openflow プロトコル自由に連携可能

OpenFlowによって何が変わる？

TEサーバ DB

(61)

G-Scale Network Hardware

・DC間を自作した10Gスイッチで構成

・Openflowを用いて集中制御型のTEを実装

(62)

DC DC ・ルータは自律分散で動く・宛先に対して必ず最短路を選択・帯域の使用量は加味してくれない

UseCase:広域DC間ネットワーク

集中ヒマ

(63)

DC DC DC

UseCase:広域DC間ネットワーク

TEサーバ TEサーバ・各リンクの空き帯域を収集・トラフィックへ空き帯域を割り当て

(64)

DC

UseCase:広域DC間ネットワーク

TEサーバ TEサーバ・各リンクの空き帯域を収集・トラフィックへ空き帯域を割り当てコントローラトラフィック情報経路情報 Openflowスイッチ他拠点の_{openflowスイッチ}

(65)

DC DC DC ・コントローラから制御・帯域の使用量に応じて経路を変更

UseCase:広域DC間ネットワーク

帯域の有効活用

(66)

WAN帯域を有効活用

(67)

(68)

オープンソースコミュニティ

OpenDayLight Ryu Trema ⾔言語：Java http://www.opendaylight.org/ ⾔言語：Python http://osrg.github.io/ryu/ ⾔言語：Ruby http://trema.github.io/trema/ ⾔言語：C++ NOX

(69)

各社の取り組み

スイッチ製品開発 Opendaylight 開発に貢献 SDNコントローラ OpenFlowスイッチ

SDNに対しての

各社の取り組み例

(70)

まとめ

n  SDNとは、ソフトウェアでネットワーク構成を定義・コントロールする仕組みと考え方 n  コントロールプレーンとデータプレーンの分離 n  特定のファンクションを規定するモノではない＝概念 n  openflowとは、スイッチをコントロールするプロトコルの標準 n  ネットワーク領域におけるソフトウェア化・オープン化

基礎セミナーコンテンツv1.2.ppt

今⽇日のアジェンダ

クラウド/SDNでできること（担当 丸⼭山）

OpenStack

とは（担当 倉橋）

SDN

とは・OpenFlow概要（担当 ⼩小林林）

今⽇日のアジェンダ

クラウド/SDNでできること（担当 丸⼭山）

OpenStack

とは（担当 倉橋）

SDN

とは・OpenFlow概要（担当 ⼩小林林）

自己紹介

ユースケース例 仮想オフィス

ユースケース例 オンラインゲーム

ユースケース例 遠隔医療

モ○ストでいうと。。。

モ○ストでいうと。。。

モ○ストでいうと。。。

ユースケース例 遠隔医療

クラウドを活用すると。。。

クラウドを活用すると。。。

今⽇日のアジェンダ

クラウド/SDNでできること（担当 丸⼭山）

OpenStack

とは（担当 倉橋）

SDN

とは・OpenFlow概要（担当 ⼩小林林）

⾃自⼰己紹介

名前

⽣生い⽴立立ち

今やってること

OPENSTACK・クラウドとは

そもそもクラウドって？

クラウドサービスのイメージ

クラウドのサービス形態

クラウドのサービスモデル

OpenStack

はこの辺

IaaSのメリット

IaaSを使うには

OpenStack概要

機能セット

(

代表的なものだけ

)

構造

操作イメージ

OPENSTACKを使ってみたいという

人は

今⽇日のアジェンダ

クラウド/SDNでできること（担当 丸⼭山）

OpenStack

とは（担当 倉橋）

SDN

とは・OpenFlow概要（担当 ⼩小林林）

⾃自⼰己紹介

⽒氏名

⽣生い⽴立立ち

今の業務内容（技術を中⼼心とした話）

Today’s Agenda

n SDN

とは

n Openflow

の概要

n SDN

の取り組み

•

商⽤用サービスへの適⽤用

• SDN-WAN

の実現に向けて

今のネットワーク機器は、昔のメインフレームだ！

SDN

以前のネットワーク

SDN

を活⽤用したネットワーク

SDN

以前のネットワーク

SDN

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

とは（担当　倉橋）

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

とは（担当　倉橋）

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）

ユースケース例仮想オフィス

ユースケース例オンラインゲーム

ユースケース例遠隔医療

ユースケース例遠隔医療

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

とは（担当　倉橋）

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）

名前　

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

とは（担当　倉橋）

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）

n SDN

n Openflow

n SDN

• 

•  SDN-WAN

_{以前のネットワーク}

_{を活⽤用したネットワーク}

_{以前のネットワーク}

_{を活⽤用したネットワーク}

_{を活⽤用したネットワーク}

_{を活⽤用したネットワーク}

クラウド/SDNでできること（担当　丸⼭山）

とは（担当　倉橋）

とは・OpenFlow概要（担当　⼩小林林）