講義資料 http://hiroshi1.hongo.wide.ad.jp/hiroshi/files/network/ ネットワーク工学概論電子情報工学江崎浩(Hiroshi Esaki) Professional History • Graduate Kyushu Univ. (Fukuoka), Master on EE. • 1987; Joined Toshiba Corporation – ATM system control technology • 1990; Residential researcher at Bellcore (NJ, USA) – Member of AURORA project under Gigabit testbed • 1994; Visiting researcher at Columbia Univ.(NY, USA) – Proposing CSR architecture (origin of MPLS) to IETF and to ATM Forum • 1998; Associate Professor, The Univ. of Tokyo – Received Ph.D from University of Tokyo • 2005; Professor, The Univ. of Tokyo 講義のゴール • インターネットシステムの構造、要素技術、ビジネスモデルを概観し、デジタルネットワークのアーキテクチャと概要を理解する。 • 情報通信ネットワークの要素技術の位置づけを全体のアーキテクチャの中のものとして把握し、専門の講義で展開される個別の要素技術の必要性と役割を把握する。履修方法 1. レポート提出： 2回程度 2. 毎回聞きたいこと・質問を書いてもらう。  講義の最初に回答を行う。 3. 期末試験 • 講義資料 http://hiroshi1.hongo.wide.ad.jp/hiroshi/files/network/ 「産学情報セキュリティ人材育成交流会」～インターンシップに向けて～ • http://www.jnsa.org/internship/ • 日時： 2015年5月9日（土）14：00～19：00 ※講演終了後17：30～懇親会（学生無料） • 会場：工学部2号館 4F 241講義室 • 対象： – セキュリティー関係企業でのインターンシップに興味のある学生 – (*) なお学生の学年は問わない。今日の(本当はこの講義の)トピック 1. 「インターネット」って、どんなもの ? 2. 「セキュリティー」って、どんなもの ? 3. 「オープン化」って、どんなもの? a. 何が嬉しい ? b. どうやったら、提供・実現可能 ? Internet; • is “Global” • is “Transparent” • is “Multi-culture” • has “Liberty” and “Anonymity” • has “Fairness”, not equity • provides “Commons” • provides “Opportunity” インターネットアーキテクチャの本質インターネットの父 Dr.Robert Kahn氏との話  インターネットは、論理的なアーキテクチャである。スイッチやルータで形成される物理的なネットワークのことではない。インターネットは、デジタル情報が透明に流通する「コモンズ」の環境を提供する基盤である。  インターネットアーキテクチャの “鍵“ は、選択肢 (Alternatives) の提供にある。通信の面では、複数のメディアを自由に利用可能にすることになる 8 そして、目標は「すべてのデジタル情報の共有」インターネットって何 ? 1. 意図的な選択肢の提供 (=アップグレード力と競争) 2. 『情報』を、世界中で協力して、自由(Free)に流通・利用しよう。 3. 『あなたのものは、私のもの。私のものはあなたのもの』ほぼ、『Free(無料)』になっちゃった 9 天気予報の実態 数日後の天気予報は、当たるようになった。  しかし、1週間後の天気予報は、なかなか当たらない。。。。。最初の『小さな違い』が、最後の『大きな違い』に。 (『カオス理論』)  全体最適化は、生き残れない。  『着眼大局・着手小局』 10 今日の(本当はこの講義の)トピック 1. 「インターネット」って、どんなもの ? 2. 「セキュリティー」って、どんなもの ? 3. 「オープン化」って、どんなもの? a. 何が嬉しい ? b. どうやったら、提供・実現可能 ? http://map.ipviking.com/ 12 セキュリティー  「(情報)セキュリティー」はどうあるべきか?  安心してのびのび仕事ができるような環境 (*) 事故が起こらないように委縮した活動環境? (*) 実は、職場の「安全衛生管理」も同じ。  「野性児」と「箱入り娘」、どっちが強い? 意図的な“Diversity”環境の構築 For, (1)生き残る変種、 (2)繁栄する変種 “セキュリティ”の(正しい)意義【誤】： ① 風紀委員の増強 ② 安全(“ゼロ”)の実現【正】： 1. “安心”の実現 2. “のびのびと”仕事 3. リスク対応(“non”-ゼロ) 14 Example; practical security action • デブへの生命保険(life-insurance for big guy) – 困ること (troubles on clients) • • – 保障すべき物 (possible compensation) • – 死亡(death)  収入の喪失(reduce of income for family) 疾病発生(disease)  治療費(cost for treatment) お金(Money) 最近保険会社がやっていること (what many insurance companies do, recently) • デブにならないようにする方法を奨める (Advise/suggest how to reduce the weight……) i.e., 予防策の伝授(advise preventive measures)  保険利用の確率を下げる(reduce the possibility to use insurance) 15 Questions 1. 匿名性は必要か ? 2. How do you think “尖閣諸島中国漁船衝突映像流出事件” ? 16 今日の(本当はこの講義の)トピック 1. 「インターネット」って、どんなもの ? 2. 「セキュリティー」って、どんなもの ? 3. 「オープン化」って、どんなもの? a. 何が嬉しい ? b. どうやったら、提供・実現可能 ? Question パパが、弟の小学校の運動会の 100メートル競走で優勝したい ! どうします ? 小学校の運動会ではなく…. Question ’ ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝パパが、弟の小学校の＝＝＝＝＝ 100メートル競運動会の走で優勝したい ! どうします ? “100 Meter Sprint” Usain Bolt, Jamaica 年齢 = 24歳身長 = 196cm 体重 = 95kg タイム= 9.58 秒 Hiroshi Esaki, Japan 年齢 = 47歳 △ 14.3% 身長 = 168cm ＋ 10% 体重 = 105kg △ ∞ (500%?) タイム = なし (50 sec?) 20 1.先入観で判断して、思考停止になっていませんか? 2.もし、Esaki の足がロボット化されたら ?  革新的な、技術・アイデア  ルールを変えられるか ?  さらに,,,,, 人間の能力を超えたセンシングと制御 3.技術とルールが変わると。。。。  Usain Bolt が、“ガラパゴス”になるかも。。。。。 4.シェイプアップすると、これまでとはきるようになる。 21 違うことがで Question 100メートル競走で優勝を目指す! (1) 運動会  By Improvement (2) オリンピック  Need Innovation どうやって実現します ? 選択肢の意図的な提供 22 インターネットの中立性 1. 「コンテンツへのアクセス権利」  2. 「サービスの提供権」  3. 消費者は、法律の要件に従うことを条件として、自らが選択するアプリケーション、サービスを運営する権利を有する「情報通信機器の接続権」  4. 消費者は、適法なインターネット・コンテンツの選択とアクセスの権利を有する消費者は、ネットワークに害をおよぼさない適法な機器とネットワークを接続する権利を有する「競争への参画権」  消費者は、ネットワークプロバイダ、アプリケーションプロバイ 23 ダとの競争に参画する権利を有する Q.3 「本」を「火」で配達したい。 Q.4 これ、なんだろう ? 389487847375976 387473847383763 792487579337839 393357387592339 25 物流での 2つの革命江戸時代［媒体に非依存］ 1. 「運ぶ」媒体 2. 「運ばれる」媒体の両方で嬉しい 1990年代後半コンテナパレットデジタル革命 Question 4; インターネットの概念を他分野に適用する 28 東京大学での節電対策 Energy Saving から、 1.Energy Security へ 2.Productivity へ 3.Creativityへ 29 東京大学 2011年夏の節電実績ピーク電力削減率総電力量削減率 RoI 主要約 66 MW 5キャンパス 31% 22%25% 1月以下工学部2号館約 1 MW 44% 31% 2年事業所ピーク電力 (2010年) How: インターネットを使った電力使用量の見せる化本郷キャンパス工学部2号館  地上12階、地下1階の総合研究教育棟 2005年10月竣工、2006年3月実質稼動開始 ピーク電力使用量(2011年)：約 1,000kW IEEE1888を用いたスマートメータビル化 System overview Eng.No.2 Building in Hongo Campus, Tokyo, Japan Data Integration among legacy sub-systems Schedule Server Student Router BACnet/ WS Yamatake Visualization of data Web I/F CiＭＸ Server TE LON-IP G/W LMJ LON-ADP Professor TE Common DB (Live E!) Management TE G/W BACnet/ BXWS Office Ubiteq Toshiba /Cisco/ Panasonic ＢＡＣｎｅｔ CSV Savic Yamatake EHP Mitsubishi GHP Mitsubishi N-MAST Panasonic Action and Control Electricity Data Analysis （CiMX）（Yokogawa） oBIX G/W Schedule controller LMJ EHP mngmnt and control GHP Lightening mngmnt and control control Legacy system + common I/F gateway Digital LMJ ＬＯＮーＩＰＧ／ＷＬＯＮーＩＰ HDPLC Ｇ／Ｗ DU CiMX HDPLC PLC Wireless temperature Wireless sensor temperature sensor Toshiba HDPLC 100V outlets Electricity Electricity (100V・200V) (100V) Breaker PC Server LMJ LON-IP G/W Panasonic DU Metering Aichi Electricity and water metering Ubiteq/Cisco データ収集ＰＣ DU 200V Power monitoring, Digital signage LMJ Wireless temperature sensor NEC Electricity Sensor Watanabe Wireless temperature sensor Yamatake Data spots Additional system Smart Meter Smart Lights With Smart Phone Smart HVAC Smart Kiosk 電力消費量の『”見せる”化』～ PULL型から PUSH型へ～～ Single Screen から Multi Screenへ～ 1. 多くの事業所 – スピードメータのない車で、減速命令に対応 2. 比較的進んだ事業所 – スピードメータ装備した車で、減速 3. 進んだ事業所 – その他の計器を装備した車で、減速 – 燃費メータ付きの車で、車を操作  他の車よりも、良い燃費で、速く走る。平均削減率（％） 2011/6/20-8/31 Eng.No.2 Bld. 8月31日 8月29日 8月27日 8月25日 8月23日 8月21日 8月19日 8月17日 8月15日 8月13日 8月11日 8月9日 8月7日 8月5日 8月3日 8月1日 7月30日 7月28日 7月26日 7月24日 7月22日 7月20日 7月18日 7月16日 7月14日 7月12日 7月10日 7月8日 7月6日 7月4日 7月2日 6月30日 6月28日 6月26日 6月24日 6月22日 6月20日 0.0 月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水木金土日月火水 △15% -15.0 70％+： Only July 12 15:00-16:00 (72%) △30% -30.0 -45.0 -60.0 -75.0 Average 44 % Peak cut Total Power Usage ＝ △31％見える化・見せる化の効果? ↓ 気温は違えども、ピーク値は維持。 2011年6月28日&29日 3.5 ℃ 東京大学首都圏主要5キャンパス 東京都内の業務系事業所中で最大の排出事業者 36,333名、142.7万㎡ ピーク電力使用量(2010年)：約 66,000kW IEEE1888を用いた特別高圧受電・給電の見える化東京大学主要 5キャンパス電力使用量リアルタイム見える化/見せる化システム Visualization Service Provider Archive and Share IEEE1888 App IEEE1888 Storage Esaki Lab CIMX IEEE1888 IEEE1888 The Internet IEEE1888 IEEE1888 GW IEEE1888 IEEE1888 GW IEEE1888 IEEE1888 GW IEEE1888 IEEE1888 GW ALTER BUILDIN G HITACH MITSUBISHI 特高受電集中検針 Hongo Campus 350 points KINKEI PANASONIC 受電設備 TAKAOK A 特高受電 KomabaⅠ Campus 203 points Komaba Ⅱ Campus 32 points Total: 665 points IEEE1888 IEEE1888 GW TOSHIBA MEIDENSH A 特高受電特高受電 Kashiwa Campus Shirogane Campus 48 points 22 points 38 << IEEE1888 System Example >> A System for Metering Electricity 1200m Data Storage (Archive & Rendezvous) 600m Application 1 (Tool) IEEE1888 IEEE1888 Application 2 (Tool) IEEE1888 The Internet 6600V power supply areas (23 lines) Power monitoring for accounting (about 200 points) (Note) This diagram is just a sample, and does not really correspond to the locations above. Supply power to the Campus 30,000 kW Substation (66kV  6600V) IEEE1888 ※ Important Message 1. IEEE1888 interface is not only designed for the Gateways, but also for Storages and Applications. Gateway CSV HITACH CSV MITSUBIS HI BNET 2. GW, Storage, APPs come from different vendors. Smart Meters (100V, 200V) 39 2日分のリアルタイム電力使用量表示画面 31%減(ピーク) 22% 23% 25% 22% 23% 東京工業大学 Green Hills,No.1 Bldg 清華大学 FIT棟 SEIKO’s Smart Factory in Bangkok (Thailand) Microsoft Japan HQ in Tokyo 大塚商会本社棟新菱冷熱工業本社棟 CANON S Tower (Canon MJ HQ) 東京大学 2011年夏の節電実績事業所ピーク電力 (2010年) 主要 5キャンパス約 66 MW ピーク電力削減率総電力量削減率 22%-25% 31% なんだか、、、面白くない。。。。約 1 MW 44% 31% 工学部2号館【持続性&調達インパクト】 Innovation は、 1. マルチベンダー環境 2. 国際標準化技術の作成・適用どこにある? 気温は違えども、ピーク値は維持。電力会社が一番嬉しいパターン !!! 2011年7月5日&6日 5℃ << IEEE1888 Application Example >> Handling the Current and Historical Data of Building Facilities 10F EHP HVAC Statuses 健康管理のツール Not only energy information !! Tim e: 45 江崎の教授室廊下のダウンライト LED照明 Hf管 (蛍光灯) 江崎の教授室より明るく廊下のダウンライトより綺麗になっちゃいましたぁ。 LED照明 Hf管 (蛍光灯) サブウェイ本郷工学部2号館店『発明は必要の母』一般電灯電源約15 % 削減に成功【副次効果】 1．発熱の抑制 2．虫対策 Private Cloud in our Lab. Achievement: Saving 71% (2.52kW) as of Nov.2011 Before Faculty’s shared servers 0.647kW Web, mail, DNS, group tool （Essential servers…） Infra-servers of our Lab. 1.595kW After Private cloud (stable) 0.794kW Xen Xen VMware ESXi No failure since April 11 Nexsan SATABeast そもそもの動機は、 Xen Xen 『暑い部屋は嫌だ』 Students’ machines 0.700kW web/mail/radius/dns/document/misc bld2-guest-gw/mozilla-miror/storage x10 Infra-servers in another Lab. 0.623kW Private cloud (experimental) 0.153kW Private cloud in another Lab. 0.100kW Xen Using inexpensive model：HP ProLiant DL120 G6/G7 49 Private Cloud in our Lab. Achievement: Saving 71% (2.52kW)! 投資回収 Before Faculty’s shared servers 0.647kW After Private cloud (stable) 『発明は必要の母』  1 年(計算機の電気のみ) 0.794kW Xen Web, mail, DNS, group tool Xen  servers…） 0.5年? (空調を含む. PUE=2.0) （Essential 1.595kW Infra-servers of our Lab. VMwa re No failure since April 11 ESXi Nexsan SATABeast 本当の効果; Xen Xen 1.システムの管理性 Students’ machines 0.700kW x102.BCP(活動継続性) Xen Infra-servers in another0.623kW Lab. 3.問題解決の迅速化 web/mail/radius/dns/document/misc bld2-guest-gw/mozilla-miror/storage Private cloud (experimental) 0.153kW Private cloud in another Lab. 0.100kW Using inexpensive model：HP ProLiant DL120 G6/G7 50 東京都環境局との関係。。。。 1. 当初 (2008年春)  2. 2010年初め  3. データセンターは、大量の電力を消費するので、悪魔のような存在だ。実は、データセンターは、トータルには電力消費量の削減に寄与する良い奴なんだぁ。現在  地球温暖化ガス(CO2 ) 環境条例で、データセンターに例外規定を適用。  事業所の電力使用量の削減に、データセンターと 51 クラウドサービスを使うことを推奨。東京都環境局との関係。。。。 1. 当初 (2008年春)  2. 2010年初め  3. データセンターは、大量の電力を消費するので、悪魔のような存在だ。実は、データセンターは、トータルには電力消費 “Consumer” 量の削減に寄与する良い奴なんだぁ。現在   Energy ↧ to ”Saving” “Nega-watt” , i.e., 地球温暖化ガス(CO2 ) 環境条例で、データセンターに例外規定を適用。事業所の電力使用量の削減に、データセンターと 52 クラウドサービスを使うことを推奨。東京工業大学 Green Hills,No.1 Bldg Best Current Practice 千葉大学 for Commercial Building植物工場 1. Facility management control by IEEE1888 日立情報通信エンジニアリング 2. Servers go to Data Center 中井開発センタービル = No server room in the bldg SEIKO Solutoins Factory in Thailand 大塚商会本社棟 Microsoft Japan HQ in Tokyo Microsoft Japan HQ in Tokyo CANON S Tower (Canon MJ HQ) 東京工業大学 Green Hills,No.1 Bldg 大塚商会本社棟【ライフタイムコスト削減と快適性の共生】 1. 初期入居経費の削減 Microsoft Japan Best Current Practice 千葉大学 2. 入居中のコスト削減・快適性HQ in Tokyo 植物工場 for Commercial Building Microsoft Japan 3. 退去時の現状復帰コストの削減 HQ in Tokyo 1. Facility management control by IEEE1888 【さらに、危機管理機能の実現】日立情報通信エンジニアリング 2. Servers go to Data Center a. 知的財産の保護中井開発センタービル = No server room in the bldg b. 遠隔業務機能の提供 SEIKO Solutoins Factory in Thailand CANON S Tower (Canon MJ HQ) インターネットの本質  選択肢の意図的な提供  用途は問わない(透明性)  革新的な技術(＝選択肢)は、意図しなかった利用法を見つける『必要は発明の母ではなく、発明は必要の母』 (Melvin Kranzbergの第2法則) 55 “Green” Eco System 衆知効率化 (注) 『衆知経営』 (by 松下幸之助) 節電・省エネ Internet By Design 新機能 Innovation 【利益率】危機管理 BCP “Green” Eco System 衆知効率化節電・省エネ【利益率】 Shared Internet 危機管理 By Multi-Purpose BCP Design Eco System (注) 『衆知経営』 (by 松下幸之助) 新機能 Innovation 講義のゴール • インターネットシステムの構造、要素技術、ビジネスモデルを概観し、デジタルネットワークのアーキテクチャと概要を理解する。 • 情報通信ネットワークの要素技術の位置づけを全体のアーキテクチャの中のものとして把握し、専門の講義で展開される個別の要素技術の必要性と役割を把握する。