Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Science and Technology35
2回目
インターネットの仕組み
Science and Technology36
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
Science and Technology
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)
37
Science and Technology
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 2012年6月6日 World IPv6 Launch
38
Science and Technology
http://www.nic.ad.jp/ja/ip/ipv4pool/
39
Science and Technology
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)
40
Science and Technology
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
41
Science and Technology
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
42
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)
Science and Technology
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!
43
20.30.0.0/16
同じ媒体間の場合、一般的にスイッチと呼ぶ
Science and Technology
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
44
Science and Technology
Twitter Twitterのサーバは、米国西海岸サンタクララ
NTTアメリカのデータセンタに設置(今は自前)
45
Science and Technology
家庭内LAN
複数台のPCから同時にインターネットを利用
46
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
Science and Technology
IPルータのモデル化の例
古典的なIPルータのモデル
47
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
Science and Technology
100 Mbps スイッチのモデル化
無線LANとPCからルータへ接続
48
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 Mbps100 Mbps53 Mbps
Science and Technology
DSL (Digital Subscriber Line)
49
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
電話網
スプリッタ
スプリッタ
メタルケーブル
DSLAM : Digital Subscriber Line Access Multiplexer
DSLAM
100 Mbps
Science and Technology
FTTH (Fiber To The Home)
50
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
光ファイバケーブル
Science and Technology
加入者収容局から家庭への道程
51
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
OLT: Optical Line Terminal ONU: Optical Network Unit
Science and Technology
光カプラの格納場所
52
電話用
FTTH用
Science and Technology
クロージャーの中
53
Science and Technology
光カプラ(1入力8出力)
54
Science and Technology
ソフトバンクによるPONの解放要求(0)
55
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
Science and Technology
ソフトバンクによるPONの解放要求(1)
56
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
KDDIは4本のうちの1本を借りて提供 (au ひかりホーム)
Science and Technology
ソフトバンクによるPONの解放要求(2)
57
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
1本 4本 8本
事業者振り分けスイッチ
NTT網
SB網
Science and Technology
今:××光へ
58
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
BAS: Broadband Access Server
Science and Technology
FTTHでの通信容量共有
59
SS (Single Star)は、OLTとルータ間
PONは、OLTとONU、OLTとルータ間
ONUOLT
ONUOLT
IPルータ ブリッジ/スイッチ
Science and Technology
2001年のOCNバックボーン構成
東京か大阪を経由して各地が接続
60
Science and Technology
2002年のOCNバックボーン構成
東京大阪 10Gbps ×2
61
Science and Technology
2009年のOCNバックボーン構成
62 http://www.ocn.ne.jp/business/info/ip.html
東京大阪(40 Gbps x 4) x 2 = 320 Gbps
Science and Technology
2012年のOCNバックボーン構成 東京大阪 (40Gbps x 6) x 2 = 480 Gbps
63http://www.ocn.ne.jp/business/bocn/backbone/index.html
Science and Technology
2015年のOCNバックボーン構成 東京大阪 (100Gbps x 4) x 2 = 800 Gbps
64http://www.ocn.ne.jp/business/bocn/backbone/index.html
Science and Technology
2016年のOCNバックボーン構成
65
東京大阪 (100Gbps x 5) x 2 = 1 Tbps
http://www.ocn.ne.jp/business/bocn/backbone/index.html
Science and Technology
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 45cm x 1m x 80cm
66
Science and Technology
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
67
ルータ ルータ
波長多重伝送
ルータ
ルータ
ルータクロスコネクト
Science and Technology
クロスコネクト装置の例 (2005年)
68 68
ルータ クロスコネクト
光クロスコネクト
Science and Technology
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
69
220cm
60cm
枠だけで180 kg
Science and Technology
(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
70
Science and Technology
データセンタ内部のネットワーク例
71
Science and Technology
Yahoo! のデータセンタ構成例
72
おそらく256台か512台のサーバーを島に配備
Science and Technology
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
73
Science and Technology74
演習1