ｽﾗｲﾄﾞﾀｲﾄﾙなし

(1)

(2)

2

問題

• インタネットの急激な成長

– アドレスの枯渇，経路情報の爆発的な増加

– 新しい適用分野，新しい要求

• 緊急の課題 − アドレスと経路

) CIDR

) NAT Î Peer-to-Peer / End-to-End の崩壊

• 抜本的な解決 & 本来の姿への回帰

(3)

インターネット

守らなければならないもの

-1.エンドエンドモデルの維持

2.双方向性(Peer2Peer)

(4)

4

Internet

“

end-to-end model”

End system

Internet

Routers in the middle

(5)

What happen if ..

End system

End system?

Intermediate nodes

•Proxy server •Firewall

Internet

(6)

6

End system

End system

Internet

Private Closed Network

Enclosure by

(7)

Client/Server Architecture is breaking

down

Global Addressing Realm Private Address Realm Private Address Realm

• For web:

– Sufficient to have clients in private address spaces access servers in global address

space

• Telephones

(8)

8

Need

an

end to end naming and

addressing architecture

Global Addressing

Realm

Implication:

–IP Version 6 deployment

required for continued

development of Internet in

Mobile Networks,

(9)

NAT(Network Address Translation)

・

受信パケットのIPアドレス(src_IP)およびポート番号 の(src_port)変換テーブルを持ちIPヘッダの変換。 (RFC1631)

(1) Private → Global

- DNS ： NATルータのIPアドレスが解決される。 - 受信パケット(dst_IP) → 送信パケットの(src_IP, src_port)の書換え

(2) Global → Private

- 受信パケット(src_IP, src_port) → 送信パケットの(dst_IP)の書換え

**(*) ポート番号(src_port)の機能**

(10)

10

NAT

入力出力アドレスポートアドレスポート送信宛先送信宛先送信宛先送信宛先Ａーーー _Ｎ _ー _ー _ー NAT C A C A 送信アドレスＡ→Ｎに変換 C N A C N C 宛先アドレスＮ→Ａに変換

(11)

Traditional NAT

組織内 _{インターネット} NAT C A Ａ C 宛先アドレス１００２００宛先ポート番号ＣＡ２００１００に変換送信ポート番号 _{送信アドレスＡ→Ｎ} １００２００Ｎ C ＢａｓｉｃＮＡＴＣＮ２００１００Ｎ→Ａに変換Ａ C 宛先アドレス１００２００送信ポート番号宛先ポート番号１５０２００Ｎ C Ａ→Ｎ、１００→１５０に変換送信アドレスＮＡＰＴ

(12)

12

Bi-directional NAT

組織内 _{インターネット} NAT C A Ａ C 宛先アドレス１００２００宛先ポート番号Ａ→Ｎに変換ＣＡ２００１００ＣＮ２００１００送信アドレス送信ポート番号１００２００Ｎ C Ｎ→Ａに変換（１）ホストＡのアドレスは？（２）アドレスはＮＤＮＳ（３）（４）

(13)

Twice NAT

組織内 _{インターネット} NAT C A Ａ Nl1 （１）ホストＣのアドレスは? （２）アドレスはＮｌ１Ａ→ＮｇＮｌ１→Ｃに変換宛先アドレスＤＮＳ送信アドレス Ng1 Ｃ（３） Nl1 ＡＣ Ng1 （４）Ｎｇ→ＡＣ→Ｎｌ１に変換

(14)

14

Internet Access Requirements Forecast

Going to Connected Environment

-0 5 10 15 20 25 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Fiber Fixed Wireless T1 DSL Satelitte Dial-up Business Internet Access

Us

er

s (

M

illions)

(15)

常時接続インターネット環境

• IP (Internet Protocol

) アドレス – IPｖ４ : 32 bits ≒ 4x109 (40億) (世界の人口 ≒ 60 億人) • 電話番号アドレス – 国際： 13 Digits ≒ 1 兆 – 国内： 10 Digits ＝ 10 億有線 9 Digits ＝ 1億 (有線) 携帯 2x8 Digits ＝ 2,000万 …既にアドレス変更… – 北米： 10 Digits ＝ 10億 ….既に不足している… 電話≒人口インターネット >> 人口

(16)

16

インターネットアーキテクチャ

• IP (Internet Protocol

) アドレス – IPｖ４ : 32 bits ≒ 4x109 (40億) (世界の人口 ≒ 60 億人) • 電話番号アドレス – 国際： 13 Digits ≒ 1 兆 – 国内： 10 Digits ＝ 10 億有線 9 Digits ＝ 1億 (有線) 携帯 2x8 Digits ＝ 2,000万 …既にアドレス変更… – 北米： 10 Digits ＝ 10億 ….既に不足している…

常時接続ネットワークを

実際にデザインしてみ

ると……

常時接続ネットワークを

実際にデザインしてみ

ると……

電話≒人口インターネット >> 人口電話≒人口インターネット >> 人口

We Need Further Addresses 人口 x N (N=?)

(17)

ブロードバンド * 常時接続

• B-to-B 型 by Peer-to-Peerモデル

• B-to-C 型 by Client-Serverモデル

• C-to-C 型 by Peer-to-Peerモデル

アプライアンス型 vs 汎用型

(18)

client-server

と

peer-peer(1)

• クライアント

– 能動的にサービス提供を促す側

• サーバ

– 受動的にサービス提供する側

Client Server サービス要求サービス提供

(19)

みんな使い始めた P2P アプリ

• VoIP

• Polycomm

• Messenger (MS & AOL)

• Interactive Game

(20)

20

インターネット新大陸

• New Object Hooked to the Internet

– 移動体 (Nomadic / Mobile)

– 携帯端末 (Wareable / Mobile)

– 情報家電

• New Topological Regions Hooked to the Internet

– アジア

– アフリカ

– 南米

(21)

ユビキタス情報環境

街中で（コンビニ、駅、

GS

）

移動中に

旅行先で

ﾊﾞｰｹﾞﾝ情報名所案内乗換え情報渋滞情報

運転中に

(ITS) 携帯電話ＨＭＤ道順案内ディジタル放送ﾊﾟｰﾑｻｲｽﾞ端末

Personal Area Network

(22)

22

無線方式親装置設置例(1) 無線方式親装置設置例(1)

(23)

無線方式親装置設置例(2) 無線方式親装置設置例(2)

(24)

24 Millions 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 1,400 1,200 1,000 800 600 400 200 0

Mobile Internet Outlook

More handsets than PCs connected to the Internet by the end of 2003 !

Projected cellular subscribers (Nokia 1999) Projected PCs connected to the Internet (Dataquest 10/ 98) Projected Web handsets (Nokia 1999)

(25)

Wearable Computing

Head-mount Display for a Single Eye Single-hand Keyboard Wearable Computer

(26)

26

例えば、監視ビジネス

• インターネットを使った監視 • 無線アクセス • さらに、音、温度、湿度など。。 • まったく違うコストで実現 • MDF室とか冷蔵庫とか

(27)

(28)

28

(29)

IPv6とIPv4の違い

• アドレス空間の拡大

– ３２ｂｉｔから128bitへ • 32bit 4,294,967,296 (40億) • 128bit 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456

• アドレスアーキテクチャ

– 階層的構造 – スコープの導入 – 集約可能なアドレス体系

• プラグアンドプレイ機能の充実

• マルチキャストの標準実装

(30)

30

IPv6とIPv4の違い (cont.)

• 高速化への対応

– ヘッダフォーマットの簡易化

• 利用されていないフィールドを削除 • 固定長 • チェックサムの廃止 • IP ヘッダオプションの廃止

– 経路上におけるパケット分割の廃止

Router HOST _HOST

(31)

IPv6とIPv4の違い (cont.)

• リンク層とネットワーク層のアドレス解決

– ARP -> NDP – 不到達性の検知

• セキュリティ

– IPsecを標準とする

• 柔軟性

– IP 拡張ヘッダ • MobileIPv6 • IPsec

(32)

32

(33)

IPv6 アドレス表記

• 128bit を 16進数で表す

• 4桁ごとに「 : 」で区切る

– 3ffe:501:100c:e320:2e0:18ff:fe98:936d

• 連続する「0」は省略可能

– 3ffe:0501:100c:e320:0000:0000:0000:0001 →

3ffe:501:100c:e320::0001

(34)

34

IPv6 アドレス構造

• ネットワークプレフィクスとインタフェース

ID に分かれる

– ネットワークプレフィクス (上位64bit)

• 現行では集約可能型アドレス体系に基づいて割り当てられる

– ホストID (下位64bit)

• EUI-64 • Ethernet の場合，MAC アドレスを元に決定

(35)

IPv6 アドレス構造 (cont.)

Interface ID 64bit 64bit Network Prefix 今回の N+I Network IPv6 : 2001:218:1800::/48 IPv4 : 45.0.0.0/8 2001:218:1800:e100::/64 2001:218:1800:e200::/64

(36)

36

アドレス種別

• Unicast Address

– 単一のインタフェースに対して割り当てられる

• Anycast Address

– 複数のインタフェースに対して割り当てられ、

そのうちのどれか１つに対して配送される

• Multicast Address

– 複数のインタフェースに対して割り当てられ、

それらすべてに配送される

(37)

HOST HOST HOST HOST 2001::1 2001::1 2001::1

Anycast とは

(38)

38

アドレス種別 (cont.)

• Loopback Address

– 自分自身を差すアドレス ::1

• IPv4 互換アドレス

– ::IPv4 address – ::203.178.142.1 – 自動トンネリングのために使われるアドレス

• IPv4 射影アドレス

– ::ffff:IPv4 address – ::ffff:203.178.142.1 – IPv4 しか実装していないノードであることを表すアドレス表記

(39)

アドレス割り当て

3ffe:500::/24

TLA ID

ISP A ISP B 組織 A 組織 B 3ffe:501::/32

NLA ID

SLA ID

3ffe:501:1000:/48 3ffe:501:2000:/48

(40)

40

経路の集約

3ffe:501::/32 ISP A ISP A 3ffe:500::/24 ISP B ISP B C

C ISP D_{ISP D} ISP E_{ISP E}

(41)

10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000

Projected routing table growth without CIDR/NAT

Deployment

Moore’s Law and NATs make routing work today

Source: http//www.telstra.net/ ops/bgptable.html

But they cannot be relied on forever

Growth in BGP Route Table

(42)

42

マルチホームへの対応

3ffe:501:1000::/48 2001:218:1800::/48

ISP1

Multi-Home Network

ISP2

3ffe:501:1000:1000::/64 2001:218:1800:1000::/64

(43)

(44)

44

IPv4 ヘッダ

Ver _HL _TOS _{Total Length}

Identification Flag Fragment Offset

TTL Protocol Header Checksum

Source Address Destination Address Options Padding

黒文字は IPv6 にて

削除もしくは名称変

更されたフィールド

IPv4

(45)

IPv6 ヘッダ

Ver Traffic

Class Flow Label Payload Length Next

Header Hop Limit

Source Address Destination Address

• 赤字は IPv4 から

名称が変更された

フィールド

• 固定長となった

(46)

46

拡張ヘッダ

Next Header = TCP

Next Header = TCP

IPv6 Header TCP Header

IPv6 Header

Next Header = EXT

EXT Header TCP Header

•ホップごとのオプションヘッダ •オプションは別定義 •終点オプションヘッダ •オプションは別定義 •ルーティングヘッダ •フラグメントヘッダ •認証ヘッダ •暗号化ヘッダ •終点オプションヘッダ(最終) •オプションは別定義 Next Header = EXT Next Header = EXT Next Header = TCP

(47)

NDP

(48)

48

NDP の機能

• ARP(Address Resolution Protocol) から

NDP(Neighbor Discovery Protocol)へ

• ICMPとして実装

• IP 層とリンク層の対応付けを解決

– 近隣ノードの発見

– 近隣ノード不到達性の検知

– 重複アドレスの検知

– Multicast を利用

(49)

NDP の機能 (cont.)

• 自動設定

– ルータ発見

– ルータ種別の検知

– 自動アドレス設定

• 到達性

– 到達性の検知

– 不到達性の検知

• リダイレクト

(50)

50

(51)

ホスト自動設定

• Stateless Address Auto Configuration

• アドレスと経路を自動設定

• NDP として実装

• EUI-64 を用いたアドレス

• DNSサーバ (DHCP, Anycast)

Router RA

プラグ＆プレイ

(52)

52

ルータリナンバリング

• ネットワークのアドレスリナンバリング

• draft-ietf-ipngwg-router-renum-10 にて

制定中

• 組織内のネットワークアドレスを自動で動

的に変更可能

(53)

DHCPv6 の役割

• DHCP； Dynamic Host Configuration Protocol

• IPv6では不要であるとの意見が多かった。。

• DHCPは、やっぱり必要そうとの認識

– Address prefix allocation

– DNSサーバアドレス通知

(54)

54

(55)

マルチリンクサブネット

• 異なる種類のリンクをブリッジ接続

– e.g., IEEE1394, Ethernet, USB, etc

• MPLSのようなリンクとIPの間に抽象化され

たフレームを定義するサブレイヤは定義しな

い。単に、IPパケットをメディア変換する。

• 特に、SOHOにおいて有効。

(56)

56

(57)

IPsec の目標

• 機構はアルゴリムズに独立であり．取り替え可

能であること

• デフォルトアルゴリズムを指定

– keyed MD5，DES CBC，…

• 3つの要求を充足

– 認証

– 改ざん防止

(58)

58

2つのセキュリティメカニズム

• AH − Authentication Header

– 認証と完全性を保証

• ESP − Encapsulating Security

Payload

(59)

(60)

60

DNS for IPv6

• RFC1886, RFC2874

• IPv6 アドレスのための新しい RR

– AAAA

– A6

– DNAME

• Inverse zone

– Ip6.int. (nibble boundary)

– Ip6.arpa. (bitlabel boundary)

(61)

アプリケーション

プログラミング

(62)

62

getaddrinfo

• gethostbyname の代わりとなる関数

• IPv4/IPv6 の違いを隠蔽する

int getaddrinfo(const char *nodename, const char *servname, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **res)

– nodename: ホスト名

– servname: サービス名(ポート番号の文字列でも可) – hints: ヒントとして渡す

– addrinfo 構造体へのポインタ

(63)

getnameinfo

• gethostbyaddr に代わる関数

• IPv4/IPv6 の違いを隠蔽する

int getnameinfo(const struct sockaddr *sa,

socklen_t salen, char *host,size_t hostlen, char

*serv, size_t servlen, int flags);

(64)

64

製品開発及び展開の状況

• ホスト

– Microsoft

• XP, Windows2000, Windows CE, WMT

– Sun Microsoft

• Solaris 8

– Apple

• MAC OS X Second Edition

– BSD UNIX Powered by KAME

• NetBSD, FreeBSD, OpenBSD

– Linux Powered by USAGI

– Embedded OS

(65)

IPv6 ノススメ

• IETF IPng WG – http://playground.sun.com/ipng/ • 6bone – http://www.6bone.net/ • IPv6.org – http://www.ipv6.org/ • 6bone-JP – http://6bone.v6.wide.ad.jp/ • KAME BSD – http://www.kame.net • USAGI Linux – http://www.linux-ipv6.org/ • Freenet6

ｽﾗｲﾄﾞ ﾀｲﾄﾙなし

問題

• インタネットの急激な成長

– アドレスの枯渇，経路情報の爆発的な増加

– 新しい適用分野，新しい要求

• 緊急の課題 − アドレスと経路

) CIDR

) NAT Î Peer-to-Peer / End-to-End の崩壊

• 抜本的な解決 & 本来の姿への回帰

インターネット

守らなければならないもの

-1.エンドエンドモデルの維持

2.双方向性(Peer2Peer)

Internet

“

end-to-end model”

End system

End system

Internet

What happen if ..

End system

End system?

Internet

End system

Internet

Enclosure by

Client/Server Architecture is breaking

down

• For web:

• Telephones

Need

an

end to end naming and

addressing architecture

Implication:

–IP Version 6 deployment

required for continued

development of Internet in

Mobile Networks,

NAT(Network Address Translation)

・

(1) Private → Global

(2) Global → Private

(*) ポート番号(src_port)の機能

NAT

Traditional NAT

Bi-directional NAT

Twice NAT

Internet Access Requirements Forecast

Going to Connected Environment

常時接続インターネット環境

• IP (Internet Protocol

インターネットアーキテクチャ

• IP (Internet Protocol

常時接続ネットワークを

実際にデザインしてみ

ると……

常時接続ネットワークを

実際にデザインしてみ

ると……

ブロードバンド * 常時接続

• B-to-B 型 by Peer-to-Peerモデル

• B-to-C 型 by Client-Serverモデル

• C-to-C 型 by Peer-to-Peerモデル

アプライアンス型 vs 汎用型

client-server

と

peer-peer(1)

• クライアント

– 能動的にサービス提供を促す側

• サーバ

– 受動的にサービス提供する側

みんな使い始めた P2P アプリ

• VoIP

• Polycomm

• Messenger (MS & AOL)

• Interactive Game

インターネット新大陸

• New Object Hooked to the Internet

– 移動体 (Nomadic / Mobile)

ｽﾗｲﾄﾞﾀｲﾄﾙなし

**(*) ポート番号(src_port)の機能**

• 4桁ごとに「 : 」で区切る

• ネットワークプレフィクスとインタフェース