京都大学大学院情報学研究科藤川賢治松本存史小塚真敬

TCPマルチホームオプションの実装と
SOCKSサーバへの応用
京都大学大学院情報学研究科
藤川賢治
松本存史
小塚真敬
Made with OpenOffice.org
岡部寿男
1
背景
マルチホーミングの需要
通信経路に冗長性を持たせ、高信頼・耐障害性の
あるインターネット接続を実現する
従来のルータ主導のマルチホーミング方式の
限界
経路表の増大(Punching Hole)
小規模サイトのサポート(AS番号が必要)
IETF Multi6ワーキンググループ
IPv6時代の新しいマルチホーミング方式の検討
太田氏らによるEnd-to-End原理に基づく新しいマ
ルチホーム方式「End-to-End Multihoming」の提
案
End-to-End Multihomingの実用化に取り組む
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2
End-to-End Multihoming
エンドノードが複数のアドレスを持つ
IPv4・IPv6混在環境, 有線・無線混在環境など
適切な上流回線にパケットを送信する必要性
(Ingress Filtering)
3ffe:1:1::/64
2002:11:22::/64
43.245.1.2
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3
End-to-End Multihoming
接続開始時・途中に経路を切り替えて障害回復
エンドホストのみの協調動作によって行うマルチ
ホーミング手法 drop!
drop!
drop!
DATA
DATA
DATA
DATA
DATA
3ffe:1:1::/64
2002:11:22::/64
43.245.1.2/24
エンドシステムに必要な機
能アドレス情報交換
●
●
●
●
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複数アドレス対応
ネットワーク障害検出
経路切り替え
4
関連研究-E2E-MHトランスポート層手法
中間レイヤ手法(L3.5)
新プロトコル:SCTP(R.
Stewart), DCCP(Kohler E. )
●
●
●
L3とL4の間に複数アドレス
対応のための層を設ける
Multi6 Wgで提案
多機能・先進的
●
TCP/UDPと非互換
L3,L4には一切変更無し
アプリケーションの書き
換え
TCP拡張方式:
Troel's TCP,TCP Migrate
L4の機能を別レイヤで再度
実装するなど無駄が多い
Application
IP1
Application
ID1
Transport
ID1
Transport
●
TCPとの互換性
●
セキュリティ,拡張性に
制約がある
MAST/SHIM/ODT
IP1
IP2
L3.5
IP1
Network
Network
IP1
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IP2
IP2
IP1
IP2
5
本研究の概要
End-to-End Multihomingのための3種類の
エンドシステムを設計・実装
1)アプリケーション層手法 2)トランスポート層手法
Application
IP1
Application
IP2
IP1
Transport
IP1
Transport
IP2
IP1
Network
Network
IP1
IP2
IP2
IP1
3)拡張型
トランスポート層手法
Application
IP1
Transport
MH Framework
IP2
IP1
Network
IP2
IP1
IP2
提案手法の妥当性確認のための実験
関連研究、提案手法の比較・考察
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6
提案手法-設計ポリシー設計ポリシー
Multipathを用いたパス定義(Ingress
宛先アドレス
Filter回避)
ゲートウェイ1
送信元アドレス1 パス1
ゲートウェイ2
送信元アドレス2 パス2
送信元アドレス3 パス3
Fate-sharing(End-to-End)原理の遵守
●
「あるアプリケーション/トランスポートの死活(fate)が他の
アプリケーション/トランスポートの死活(fate)に影響しない
」
障害検出
●
実際のデータ(と同じ形式の)パケットによって障害検出
●
他のコネクションの死活を利用しない
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7
提案手法1-アプリケーション層モデル「LIN6 Aggressive API」
モバイルプロトコルLIN6をマルチホーム対応に
アプリケーションにアドレスを制御するための
APIを提供
アドレス情報交換:
L3(LIN6プロトコル)
●障害検出・経路切替
L7(アプリケーション
●
複数経路を柔軟に
利用可能
●アプリケーションの修
が必要
●
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8
提案手法2-トランスポート層モデルTCP-MH :TCPのE2E-MH対応
アドレス情報交換のためのTCPオプションを定義
DATAパケットに制御情報を多重化
addr1
addr3
addr2
SYN+MH-Permit
SYN,ACK+MH-Permit
ACK
DATA+アドレス情報
ACK+アドレス情報確認
addr3
Internet
DATA
addr1
DATA
addr2
X DATA
X DATA
X
再送
経路切り替え
ACK
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9
提案手法2-トランスポート層モデル
(cont.)TCP-MH:その他の特徴
内部的にTCPを束ねる形で複数アドレス対応を実
現
既存のTCP拡張手法の問題点を解決
●
●
Troel'sTCPはIPv6に特化
TCP Migrateは複数アドレスを扱えない
Application
(socket)
既存のTCPと通信互換性を保つ
TCP-MH
高速で完全な障害検出
アプリケーションに修正の必要無し TCP TCP TCP
TCP以外のプロトコルに関しては
E2E-MHをサポートしない
アドレス情報が各コネクション単位 IF1 IF2
に管理される
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提案手法3-拡張トランスポート層モデ
ルTLC-FM(Transport
Layer Common Framework for Multihoming)
全トランスポートプロトコルに対して、共通の
E2E-MHフレームワークを提供
経路切り替え・アドレス情報交換などの共通機能
を提供
障害検出は各トランスポートプロトコル及びアプ
リケーションにて行う
アドレス/ゲートウェイ/
パス情報の共有、
品質の評価・学習を行う
UDPアプリなどの障害検出
はアプリの助けが望ましい
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実験環境
-障害検出・経路切り替え-
TCP-MH実装を用いて経路切り替え手法を検証
直結した2ホスト間でTCP接続
ケーブルを抜き差しし、ネットワーク障害を模
倣
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実験結果
-障害検出・経路切り替え-
4度目の再送パケットが別経路で再送
10～20秒程度で障害から回復、誤検出無し
経路1
経路2
bytes
seconds
障害発生
回復
発生
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回復
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関連研究・提案手法の比較
Layer3.5
SCTP
TLC-FM TCP-MH LIN6API
(Layer4') (Layer4) (Layer7)
障害検出
△
◎
◎
◎
◎
制御チャネル
トランスポート層以上で検出
E2E-MH
対応範囲
○
△
△
◎
TCP
ホスト単位 SCTP 全トランスポート
△
普及の容易さ
△
△
○
制御チャネルが独立制御チャネルが独立
×
○
○
○
処理コスト
(オーバヘッド)処理が重複
セキュリティ
○
×
アプリ単位
×
LIN6プロトコル
△
○
○
△
◎
TCP拡張性の制限
一長一短があるが、制御チャネルの実装方法の
工夫次第でTLC-FMが汎用的
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まとめ
End-to-End Multihomingの実用化に向けて
新しいエンドシステムの必要性
求められる機能
3種類のエンドシステムの設計と実装
システム設計ポリシー
それぞれの特徴、長所・短所について
実験を行い、本設計の妥当さを検証
関連研究と提案手法を比較評価
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