衛星回線を含むネットワークにおける 動的経路制御に関する研究

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1 衛星回線を含むネットワークにおける 動的経路制御に関する研究
楠本研究室 環境情報学部４年　藤枝俊輔

2 研究概要 問題点 片方向の衛生回線を含むネットワークにおいて、 既存の経路制御プロトコルが正しく動作しない 既存の解決法
片方向の衛生回線を含むネットワークにおいて、　既存の経路制御プロトコルが正しく動作しない 既存の解決法 仮想ブロードキャストリンク 問題点を発見（特にOSPFを動作させる場合） 本研究による解決法 ＯＳＰＦを改変し、衛星回線を含むネットワークで動作させる

3 片方向の衛星回線 衛星回線では、送信局1に対し周波数が1つ必要 フルメッシュの接続は多くの周波数 送受信設備は高価。 地上回線と併用
トラフィックの傾向に合わせて衛星回線を利用 利点 少ない周波数。効率的。 受信専用装置は安価。

4 片方向の衛星回線と地上回線を併用する ネットワークトポロジ
Uni-Directional-Link (UDL) Receiver Feeder Bi-Directional-Link (BDL)

5 UDLを含むネットワークにおける 経路制御に関する問題点
動的な経路制御プロトコルが正しく動作しない RIP,OSPF 通信路の双方向性を前提に設計されている 現状 静的な経路制御 動的な経路制御を必要としない小規模な　　　　　ネットワークでの利用

6 既存の解決法 UDL上に仮想的なブロードキャストリンクを構築 ＩＥＴＦで標準化が進められている 利点
draft-ietf-udlr-lltunnel-01 利点 １つの機構で、多くの経路制御プロトコルが動作 FeederとReceiverに、この機構を追加するだけ

7 仮想ブロードキャストリンク UDL Receiver Receiver Receiver Feeder BDL Internet

8 仮想ブロードキャストリンクの評価 実装 動作検証 既存の提案に基づく FreeBSD3.3-RELASEにおいてカーネルにモジュールを追加
ＲＩＰ：正しく動作 ＯＳＰＦ：いくつかの問題を発見

9 仮想ブロードキャストリンク上で ＯＳＰＦを動作させた場合の問題点
エリア分けを行うと、正しく動作しないトポロジがある UDLに多数のReceiverが接続した場合の、大規模性 OSPFでは、衛星回線のように非常に多くのノードがフラットに接続するトポロジを想定していない。

10 エリア分けの問題 エリアＡ Feeder トンネル エリア境界ルータ ＵＤＬ エリアＢ Receiver

11 大規模性の問題 マルチアクセスネットワーク 代表ルータ(DR)がネットワークに接続する全てのルータとデータベースを同期
衛星回線には非常に多数のノードが接続 DR Router Router Router

12 大規模性の問題 マルチアクセスネットワーク 代表ルータ(DR)がネットワークに接続する全てのルータとデータベースを同期
衛星回線には非常に多数のノードが接続 DR Router Router Router Router Router Router Router Router

13 本研究による解決法 ＯＳＰＦを拡張し、ＵＤＬを含むネットワークに対応させる
ＵＤＬを用いた接続性の検知 多数のReceiverが接続するネットワークにおいてデータベースを同期させる方法 Link State Advertisement(LSA)において、　　「受信だけのリンク情報」を新たに定義 各ルータにおける最短経路の計算で、　　　　　ReceiverからUDLへの経路を使用しない

14 UDL Hello FeederからReceiverへの接続性を発見、監視 ReceiverはBDLを用いてUDL Helloを送信 UDL

15 Designated Router(UDL_IF_IP) Backup Designated Router(UDL_IF_IP)
Network Mask HelloInterval Options Rtr Pri RouterDeadInterval Designated Router(UDL_IF_IP) Backup Designated Router(UDL_IF_IP) Nodetype Reserved UDLR_Addr Neighbor Neighbor UDL_NodeType Feeder,Receiver_Type1,Receiver_Type2 UDLR_Addr FeederのＢＤＬインタフェースのＩＰアドレス ReceiverのUDLインタフェースのＩＰアドレス

16 トポロジデータベースの同期 ＯＳＰＦでは隣接ルータ間でデータベースを同期 ＵＤＬ上のノード BDL上の隣接ルータとデータベースを同期させる
ＵＤＬ上では、できるだけデータベースの同期を行わない 同じエリア内に隣接ルータが必要

17 エリアＡ エリアＢ Receiver A Feeder ＵＤＬ Receiver B

18 Receiver_Type1 Receiver_Type2 Feederと直接トポロジデータベースを同期させる
UDLが属するエリア内で、他の隣接ルータとトポロジデータベースを同期させる Feeder (DR) R_Type1 R_Type2 R_Type2 R_Type2 R_Type2 R_Type2 R_Type2 R_Type1 R_Type2

19 受信だけのリンク情報 Link ID Link Data Link Type #TOS TOS(0) metric TOS o metric
ポイントツーポイントのリンク 通過できるマルチアクセスネットワークへのリンク スタブネットワークへのリンク 仮想リンク 受信だけのリンク Link ID：ＤＲのＩＰアドレス Link Data：UDLインタフェースのＩＰアドレス

20 最短経路の計算 Shortest Path Treeの作成 受信だけのリンクからＵＤＬへの経路を利用できないことを明示的に
計算を行うルータ自信をツリーのルートに設定 Router LSA, Network LSAを頂点とする ルートからの合計コストが短い経路からツリーに追加する 受信だけのリンクからＵＤＬへの経路を利用できないことを明示的に

21 Root Router Router Network Router Router Router Router Stub Network Router Router Stub Network Stub Network Stub Network

22 Root Feeder Router UDL Router Receiver Receiver Receiver Stub Network Router Router Stub Network Stub Network Stub Network

23 Root Receiver Router

24 Root Router Receiver UDL Feeder Receiver Receiver

25 受信だけのリンクから 下は計算しない Root Receiver Router Router Network Router Router
Stub Network Stub Network Stub Network

26 ＵＤＬのコストを最大にした場合 （仮想ブロードキャストリンク）
エリアＡ Feeder エリア境界ルータ エリアＢ ＵＤＬ Receiver

27 受信だけのリンクを経路として計算しない場合
トポロジによって、UDLを逆流する経路が計算されるのを防ぐ エリアＡ Feeder エリア境界ルータ エリアＢ ＵＤＬ Receiver

28 トポロジごとの動作例 FeederとReceiverがエリア内で双方向の接続性を持っているトポロジ Receiverがエリア境界ルータ
UDLによってエリアが分割されているトポロジ

29 FeederとReceiverにエリア内で双方向の 接続性がある場合
ＵＤＬ Receiver_Type2 Receiver_TYpe2

30 Receiverがエリア境界ルータの場合
エリアＡ Summary LSA エリアＢの経路を含む Feeder エリア境界ルータ エリアＢ ＵＤＬ Receiver_Type1 Summary LSA エリアＡの経路を含まない

31 Feederがエリア境界ルータの場合 Summary LSA ＵＤＬ エリアＡ エリアＢの経路 エリアＢ Feeder Receiver
Receiver_Type１ Receiver

32 UDLによってエリアが分割されている場合
Summary LSA Receiver側の区分の経路 UDLによってエリアが分割されている場合 Summary LSA エリアＢ全ての経路 バックボーンエリア エリア境界ルータ エリア境界ルータ Feeder ＵＤＬ Receiver_Type１ Receiver エリアＢ

33 実装と評価 実装 評価 FreeBSD3.3-RELEASE Zebra-0.82が含むospfd 動作検証
想定されるトポロジ全てにおいて、ＵＤＬを有効に利用することができた。

34 今後の予定 Receiver_Type1の動的な割り当て ReceiverがＵＤＬが属するエリアにＢＤＬを持っていない場合
FeederがＵＤＬが属するエリアにＢＤＬを持っていない Receiver_Type1の中から１つがReceiver_Type2になる

35 ＵＤＬ バックボーンエリア Feeder Receiver_Type２ Receiver_Type2 エリアＢ エリア境界ルータ

36 今後の予定 定量的な評価 UDLに接続するノード数の増加による、Feederの負荷

37 バックボーンエリア エリア境界ルータ エリア境界ルータ エリアＢ ＵＤＬ Feeder Receiver

38 バックボーンエリア エリア境界ルータ エリア境界ルータ エリアＢ ＵＤＬ Feeder Receiver

39 バックボーンエリア エリア境界ルータ エリア境界ルータ エリアＢ ＵＤＬ Feeder Receiver