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異種セグメント端末による
分散型仮想LAN構築機構の設計と実装
慶應義塾大学環境情報学部
青柳禎矩
滝澤允・斉藤匡人・間博人・徳田英幸
発表の流れ
背景
問題意識
ELA
概要・特徴
 設計・動作概要
 評価・考察

今後
背景 -LAN企業・学術機関等でのLAN構築
情報共有
 協調作業

LANに遠隔地からアクセスする手段
専用線・ダイアルアップ
 VPN (Virtual Private Network)

背景 -VPNVPNとは
公衆通信網において仮想的な専用線を構築
 遠隔地のLANに容易に接続可能

VPNの分類

インターネットVPN


IPSec, PPTPなど
IP-VPN

MPLSなど
LAN
問題意識
インターネットVPN構築技術の問題点
構築コスト
 設定の煩雑さ
 トラフィックの一極集中

これらの問題点を克服できないか？
？
ELA
ELAとは
 Everywhere

Local Area networkの略称
既存の概念を拡張したVPN構築技術
特徴
P2P型のネットワークトポロジ
 VPN構築が容易

ELAの特徴 -仮想LAN構築ネットワークセグメントの異なるノード同士
でLANを仮想的に構築可能
以降、仮想的なLANを“ELA-LAN”と呼ぶ
Internet
211.5.xx.yy
133.27.xx.yy
ELA-LAN
ELA
ELA
（ELAによって構築された仮想的なLAN)
ELAの特徴 -P2PＰ２Ｐ

各ノードが自律協調して
ELA-LANを構築
↓
ELA
ELA
メリット
特定ノードのトラフィック集中
を回避
 単一故障点が不在

ELA
ELAの特徴 -自動設定ネットワークの自動設定（IPアドレス等）

手動設定も可能
↓
煩雑な設定なしに利用可能
120.44.44.44
ELA
10.0.0.1
Internet 123.4.5.67
ELA-LAN
ELA
10.0.0.2
類似した技術との比較
SoftEther
未踏ユースに採択されたVPN構築システム
 HUBとLANカードをソフトウェアでエミュレート
 TCP/IPベースのSoftEtherプロトコル
 認証・通信内容暗号化・改竄検査・L3でのフィ
ルタリングなどの機能を有する
 サーバ・クライアント型のソフトウェア


サーバの一極集中
設計 -モジュール図ユーザ層
ノード
リスト
認証
モジュール
ルーティング
モジュール
パケット受信
モジュール
パケット送信
モジュール
仮想ネットワーク
デバイス
実ネットワーク
デバイス
カーネル層
モジュールの連携について
動作例
ノードA・B共にELAを起動中
 BがAにELA-LAN参加要求
 AがFTPを利用してBと通信

ELA
ELA
ノード A
ノード B
動作概要 -参加要求-
ノード A
B ノード
リスト
OK! 認証
モジュール
!
ELAデーモン
ルーティング
モジュール
パケット受信
モジュール
パケット送信
モジュール
仮想ネットワーク
デバイス
実ネットワーク
デバイス
OK!
B:参加要求！
!
動作概要 -パケット送信-
ノード A
FTP
クライアント
カーネル
仮想ネットワーク
デバイス
10.0.0.1
ELA
デーモン
dst: 10.0.0.2
ルーティング
テーブル
実ネットワーク
デバイス 133.27.xx.yy
動作概要 -パケット送信-
ノード A
ノード
リスト
ELAデーモン
認証
モジュール
ルーティング
モジュール
パケット受信
モジュール
パケット送信
モジュール
仮想ネットワーク
デバイス
10.0.0.1
実ネットワーク
デバイス 133.27.xx.yy
送信!!
動作概要 -パケット受信-
ノード B
ノード
リスト
ELAデーモン
認証
モジュール
ルーティング
モジュール
パケット受信
モジュール
パケット送信
モジュール
仮想ネットワーク
デバイス
10.0.0.2
実ネットワーク
デバイス 133.27.xx.yy
受信!!
動作概要 -パケット受信-
ノード B
FTP
サーバ
カーネル
仮想ネットワーク
デバイス
10.0.0.2
dst: 10.0.0.2
ELA
デーモン
ルーティング
テーブル
実ネットワーク
デバイス 133.27.xx.yy
現在の実装について
実装済み
ノード
リスト
認証
モジュール
ルーティング
モジュール
パケット受信
モジュール
パケット送信
モジュール
仮想ネットワーク
デバイス
実ネットワーク
デバイス
定量的評価
プロトタイプの定量的評価

実装について
OS: Red Hat Linux 9
 言語: C言語
 仮想ネットワークデバイス：tunデバイス

定量的評価－評価環境－
評価項目

2ノード間のスループット
比較対象





通常のLAN
ELA
VTUN
PPTP
OpenVPN
通常のLAN
100Base-TX
L2 Hub
Let’s note Let’s note
CF-B5
CF-M2
VPN
100Base-TX
L2 Hub
VPN
定量的評価－結果－
計測中です・・・・
スループット
通常のLAN
ELA
VTUN
PPTP
OpenVPN
定量的評価－考察－
スループットの低下について

TCP over TCP
ELAはカプセリングパケットをTCPで運ぶ
 輻輳時に二重の輻輳制御が行われてしまう

解決方法の模索

輻輳を起こさせない制御
今後の予定
VPNの基本的な性能向上
通信の安定化
 スループットの改善

P2Pにおける問題解決
ルーティングの改良
 サービスのルックアップ

使い勝手の向上

操作をGUIで可能に
まとめ
VPNの概説
ELAの提案

概要・特徴
設計
各モジュールの連携
 実装の現状

評価

性能向上の余地あり
以上です
ご清聴ありがとうございました

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