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既存ネットワークとの高親和性を持つ ノードグルーピング機構に関する研究

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既存ネットワークとの高親和性を持つ ノードグルーピング機構に関する研究 - PowerPoint PPT Presentation


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既存ネットワークとの高親和性を持つ ノードグルーピング機構に関する研究. さだ. 2.背景. 2.1 インターネットの普及 IP アドレスが足りなくなるくらい多くのノードがインターネットを介した通信を実現 ノードには 2 種類 IP ホスト:一般的な PC のように,ソフトウェアを容易に更新できるノード IP デバイス:ネットワークプリンタ・ DLNA 対応テレビなど,ソフトウェアの更新が無理・困難なノード. 2.2 ノードグルーピングの必要性 現在のネットワークは(原則として)地理的に近いノードを集約したもの

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Presentation Transcript
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既存ネットワークとの高親和性を持つノードグルーピング機構に関する研究既存ネットワークとの高親和性を持つノードグルーピング機構に関する研究

さだ

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2.背景
  • 2.1 インターネットの普及
    • IPアドレスが足りなくなるくらい多くのノードがインターネットを介した通信を実現
    • ノードには2種類
      • IPホスト:一般的なPCのように,ソフトウェアを容易に更新できるノード
      • IPデバイス:ネットワークプリンタ・DLNA対応テレビなど,ソフトウェアの更新が無理・困難なノード
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2.2 ノードグルーピングの必要性
    • 現在のネットワークは(原則として)地理的に近いノードを集約したもの
    • ネットワークを跨いだ通信はファイアウォールやNATなどの制限が多い
    • 今後のユビキタスコンピューティングの発展に伴い,より多くのノードが,(地理的に遠い)ネットワークを跨いだ通信を行う必要性がでてくる
    • ノードをグルーピングし,そのノード群で互いに透過的な通信ができる基盤が必要
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3. ノードグルーピング実現の問題点
  • 3.1 問題の背景
    • IPデバイスの普及
      • 各ノードにソフトウェアインストールを要するモデルでは,IPデバイスがグループに参加できない
    • ネットワーク構成の必要性
      • ネットワークを物理的に変更(ルータを換装する,LANケーブルを差し替えるなど)が必要なモデルは
    • ネットワーク設定の必要性
      • ネットワークを論理的に変更(ルーティングテーブルを変更するなど)
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ノードグルーピング時の目標
    • IPデバイスへの変更を必要としない
      • IPで通信できるだけでよい
    • 既存のネットワーク構成を変更しない
      • LANケーブルの抜き差しなど,物理的な変更を行わない
    • 既存のネットワーク設定を変更しない
      • ルータの設定など,論理的な変更を行わない
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3.2 既存のモデル
    • Sites Connected Model

ルーティングテーブルの書き換え必要

トンネリング用のサーバが必要

ネットワーク構成の変更が必要

トンネリング用のサーバが必要

Layer 2 の場合

Layer 3 の場合

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既存のモデル
    • Nodes Connected Model

IPデバイスのソフトウェア改変が必要

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3.3 問題の解決策
    • Sites Connected Model with Alternative Path ?
      • 既存のPC1台にソフトウェアをインストールするだけで良い
      • それ以外のノードに変更は必要ない
      • ネットワーク構成,設定などを変更する必要がない

ソフトウェアのインストール

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4.設計
  • 4.1 概要
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4.2 動作手順
    • 4.2.1 想定環境
      • ホームネットワーク
      • ルータ1台
        • ソフトウェアの改変できない
        • NAT,DHCPを提供
      • IPホストが1台以上
        • そのうち1台がソフトウェアのインストール可能
      • IPデバイスが0台以上
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4.2.2 ノードのグローバルな把握
    • Global Buddy List:他ネットワークに存在するノードの一覧
    • XMPP(オープンIM用プロトコル)を用いて取得

あるXMPP サーバ(talk.google.com など)

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4.2.3 ノードのローカルな把握
    • IPデバイス接続時
      • IPデバイスはDHCP要求
      • PCはIPデバイスのMACアドレスを把握する

新しいIPデバイスを検出しましたVPN接続するデバイスに追加?デバイス名:

はい

いいえ

接続,DHCP要求

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4.3.4 トンネリング通信
  • Proxy ARP をVPNに応用する
    • PC (10.0.0.254) は未使用IPアドレスを発見
      • 例えば 10.0.0.2 とする
      • 10.1.0.1 と通信するときは,10.0.0.2 を用いる
    • 端末 (10.0.0.1)は 10.0.0.2 と通信するためARPを投げる
    • PCはARPに対して応答する
    • 端末は10.0.0.2 宛のIPパケットを送信
      • これはサーバに届く
    • PCはそのIPパケットの宛先を 10.1.0.1 に書き換えてカプセル化
    • 他のネットワークのPC (10.1.0.254) に送信

10.0.0.1 10.0.0.254 10.1.0.1 10.1.0.254

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5.実装
  • 5.1 概要
    • 環境
      • Windows XP
    • 言語
      • Visual C++
    • ライブラリ
      • 低レイヤのネットワーク処理
        • WinPcap
      • Buddy List の管理
        • Libjingle を用いたXMPPによる通信
contribution
Contribution
  • Lower load
    • 監視すべきパケットが減る
  • Scalability
    • サーバの性能が足りなくなってきたらサーバを追加するだけでよい
  • Redundancy
    • サーバを複数設置して冗長性を持たせることが可能
motivation
Motivation
  • 異なるネットワークに属するIPデバイス同士を容易につなげたい
    • ユビキタスコンピューティングの発展によって,IPデバイスおよびこのような需要は増えるはず

Internet

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4.2.2 ノードのグローバルな把握
    • 各PCはBuddy List を保持
    • 各IPデバイスごとにアクセス制限ができる

○○家のDVDレコーダからの接続

NAS:   ○許可  ●禁止プラズマ: ●許可  ○禁止

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  • アプローチの種類
    • Application Layer
    • Transport Layer
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拠点間接続VPN

端末は何もインストールしなくてもOK

端末とゲートウェイの間にIPsecサーバを設置

IPsecサーバは端末からの「全て」のトラフィックを監視

特定宛先のパケットだけトンネリング処理

SoftEther, P2P-CUG なども基本的に同一

Related Work

ゲートウェイ

IPsecサーバ

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問題点

性能的な問題

高負荷

全てのトラフィックを監視するので重い

トンネリング通信以外の通信も影響をうける

ボトルネック

サーバが遅いと,全通信が遅くなる

気軽にサーバを追加できない

ネットワーク構成を変更する必要がある

冗長性の欠如

壊れたら全く通信できない

使用上の問題

細かいアクセス制限が出来ない

DVDレコーダには通信してよいが,NASはダメとか

普通にDHCPでIPアドレスが割り当てられると,そのデバイスにどのアドレスがついたか分かりにくい

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2.3 ノードグルーピングのアプローチ
    • Application Layer
      • pucc
    • Transport Layer
      • SOCKS
    • Network Layer
      • SoftEther,
    • Data Link Layer
      • SoftEther, P2P-CUG,
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