Microsoft PowerPoint - 17 情報工学講義第３_木5限_for_学生0410.pptx

２回目

目的



手元のパソコンからアメリカのサーバまでの通信

経路を学ぶ



通信経路上の機器を学ぶ



それぞれの機器でどんな処理が行われている

のかを学ぶ

インターネットとは

_(1/2)



Computer Network



複数のコンピューターをつなぎ合わせて、お互いに情

報をやりとりできるようにした仕組



２台のパソコンをケーブルで接続し、ファイルを共有で

きるようにすれば、それは

Computer Network



1台のパソコンでも、プロバイダーに接続すれば、その瞬間

から

_{Computer Networkの一部}



複数のコンピューターが一定のルールでつながったも

のが、

Computer Network



Protocol (プロトコル)

インターネットとは

_(2/2)



Computer NetworkとComputer Networkを接

続して地球規模の

_{Computer Networkにしたも}

の



プロトコルとして

Internet Protocol (IP) を利用



IPv4



2011年2月3日にIANAのプールが枯渇



2011年4月15日に

APNIC/JPNICのプールが枯渇



2015年9月24日にARINのプールが枯渇 残りはアフリカのみ



IPv6



2011年6月6日 World IPv6 Day

IPアドレス



IPv4 (32ビット)



A.B.C.D (8ビットずつ区切って表示)



前半がネットワークアドレスで後半がホストアドレス



区切りを示すのが

prefix値



A.B.C.D/28 は、前半28ビットがネットワークアドレスを意味する



同じネットワークアドレスに所属する機器は直接通信可能



IPv6 (128ビット)



省略

(他の授業で詳しく習うはず)

ホストとゲートウェイ



ホスト



IP アドレスを持った機器



例えば

PC



例えば無線

LANルータ



ゲートウェイ



ネットワークアドレスの違う

Computer Network間を接

続するための機器



ルータ

ゲートウェイ（ルータ）の役割



ネットワーク

10.2.3.0/24と20.30.0.0/16を接続



ゲートウェイもホスト



10.2.3.1/24、20.30.6.1/16



直接通信できないネットワークへは、ルータを経由して通信

10.2.3.0/24

20.30.0.0/16

10.2.3.1

20.30.6.1

ゲートウェイ

(ルータ)

ブリッジの役割



同じネットワーク内での媒体変換



無線

LANから有線LANへの変換



電線と光ファイバの変換



Fast Ethernet (100 Mbps) から Gigabit Ethernet (1 Gbps)

への変換



FE (100 Mpbs)、GbE (1 Gbps)、10GE (10 Gbps)



40GE (40 Gbps)と100GE (100 Gbps)が2010年に出来た！

20.30.0.0/16

家からアメリカのサーバまでの道程



家庭内

LAN



PCと無線LAN+ブロードバンドルータ(ADSL/FTTH)



家から日本のプロバイダ



FTTHを例に



日本のプロバイダからアメリカのプロバイダ



大手町経由で太平洋横断



アメリカのプロバイダからサーバ



サーバはデータセンタに設置



Google, Amazon

Twitter



Twitterのサーバは、米国西海岸サンタクララ

家庭内

_LAN



複数台の

PCから同時にインターネットを利用

192.168.1.0/24

192.168.1.1

192.168.1.10

192.168.1.11

192.168.1.2

53 Mbps

(802.3.11g/a/n)

100 Mbps

100 Mbps

192.168.1.20

100 Mbps

プロバイダへ

IPルータのモデル化の例



古典的な

IPルータのモデル

入力回線

回線終端

データ

リンク

処理

テーブル

参照

等

スイッチ基盤

回線終端

データ

リンク

処理

バッファ

管理

出力回線

出力ポート

入力ポート

単一窓口の待ち行列モデル

待ち行列

100 Mbps スイッチのモデル化



無線

LANとPCからルータへ接続

スイッチ基盤

_バッファ

出力ポート

単一窓口の待ち行列モデル

待ち行列

53 Mbps

100 Mbps

100 Mbps

53 Mbps

100 Mbps

100 Mbps

100 Mbps

100 Mbps

53 Mbps

DSL (Digital Subscriber Line)



電話と共有

(周波数多重)



光ファイバ不要

イン

タ

ー

ネ

ッ

ト

DSLAM

加入者収容局

複数の

DSL回線を束

ねてルータへ収容す

る集線装置

DSL

モデム

電

ス

プ

リ

ッ

タ

ス

プ

リ

ッ

タ

メタルケーブル

D

S

L

A

M

100 Mbps

FTTH (Fiber To The Home)



占有型

(SS方式) と共有型 (PON方式)

イン

タ

ー

ネ

ッ

ト

光電気変換装置

加入者収容局

光ファイバと銅線ケーブ

ルを接続し、光信号と電

気信号を相互に変換す

る装置

光電気変換装置

(ONU)

光電気変換装置

(ONU)

光カプラ

Single Star 方式

Passive Optical Network 方式

加入者収容局から家庭への道程



クロージャーまでの

き線光ケーブル

、

配線ケーブル

は、一気に引ける



ドロップケーブル

は、光カプラとのファイバ接続が必

要

加入者収容局

装置

光ファイバ成端架

き線光ケーブル

クロージャー

ONU

ドロップケーブル

配線光ケーブル

家庭

OLT

光カプラの格納場所

電話用

ソフトバンクによる

_{PONの解放要求(0)}



2004年ころ



自前で光ファイバを各家庭へ



NTT東西は、100 Mbps



Yahoo! BB hikari は 1 Gbps



すぐに自前で引くのは断念



NTT東西からファイバを借用



2010年3月終了



黒歴史へ

ソフトバンクによる

_{PONの解放要求(1)}



PON: 1台のOLTに32家庭のONUが接続



32分岐のカプラ (局内4分岐、クロージャー内8分岐)

加入者収容局

光ファイバ成端架

き線光ケーブル

クロージャー

ONU

ドロップケーブル

配線光ケーブル

家庭

OLT

1本

4本

8本

NTTの主張：

1本全部(32 ONU)か

4本のうち1本を直結

(8ONU)

NTT網

SB網

ソフトバンクによる

_{PONの解放要求(2)}



1 ONU単位での解放



事業者振り分けスイッチの準備や設定・管理は

NTTに



どの

ONUがどの事業者に接続されているかの管理もNTTに

加入者収容局

光ファイバ成端架

き線光ケーブル

クロージャ

ONU

ドロップケーブル

配線光ケーブル

家庭

OLT

事業者振り分け

スイッチ

NTT網

SB網

今：××光へ



設備は

NTT



お客様は各種事業者が開拓（光コラボレーション）

加入者収容局

光ファイバ成端架

き線光ケーブル

クロージャー

ONU

ドロップケーブル

配線光ケーブル

家庭

OLT

1本

4本

8本

NTT系

SB系

KDDI系

NEC系

BAS

FTTHでの通信容量共有



SS (Single Star)は、OLTとルータ間



PONは、OLTとONU、OLTとルータ間

ONU

OLT

OLT

IPルータ

ブリッジ

/

スイッチ

2001年のOCNバックボーン構成

2002年のOCNバックボーン構成

2009年のOCNバックボーン構成

2012年のOCNバックボーン構成

2015年のOCNバックボーン構成

2016年のOCNバックボーン構成

OCNのバックボーンで使われるルータ



Juniper T640



10G が32本



Juniper T1600



10G が80本



40G が16本



100Gが8本



重量 約

275Kg



消費電力 約

7 KW

ルータとルータの間の接続例



波長多重

(WDM: Wavelength Division Multiplex)



一本のファイバで複数の波長の信号を送受信できる



クロスコネクト



ルータの接続先を途中の装置を操作することで変更可能

ルータ

_ルータ

波長多重伝送

ルータ

クロスコネクト

ルータ

クロスコネクト装置の例

_(2005年)

ルータ

クロスコネクト

最近のクロスコネクト



Huawei : OptiX OSN 9800



2012年12月アナウンス



ソフトバンクが導入したらしい



100 Gbps IFが128本



400 G/1T も予定

220cm

枠だけで

180 kg

(光)クロスコネクト/WDMの特徴



ルータは、スイッチする単位が

IPパケット



パケット多重



Ethernet ブリッジ/スイッチは、スイッチする単位が

Ethernetフレーム



フレーム多重



クロスコネクトは、スイッチする単位がパスと呼ばれ

る固定帯域のバイトストリーム



パスの中に

EthernetフレームやIPパケットが格納



パスとパスは混ぜることができない



クロスコネクトを通過してもバッファで多重化処理されない

Yahoo! のデータセンタ構成例

家からサーバまで



イーサネットスイッチ、

ONU、ルータ等でバッファ

リングされる。



WDMやクロスコネクトではバッファリングされな

い。



バッファリングされると、余計な遅延、パケット廃

棄が起きる



インターネットの特性として見えてくる



東京から

US西海岸まで、光ファイバ長 1万km ⇒ 往復遅延

時間

_{100 ms、 ping コマンドで調べると 120 ms くらい}