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 – 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 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） – 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 • ３．２ 既存のモデル – Sites Connected Model 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 Layer 2 の場合 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 Layer 3 の場合 • 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 • 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 ４．設計 • ４．１ 概要 • 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 • 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) • 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 接続，DHCP要求 いいえ • • 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 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 • 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 • 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 • 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 Related Works • アプローチの種類 – Application Layer – Transport Layer Related Work • 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 ゲートウェイ IPsecサーバ • 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 • 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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