design, implementation and evaluation of routing protocols for ipv6 anycast communication

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advanced network architecture research group

Design, Implementation and Evaluation ofDesign, Implementation and Evaluation ofRouting Protocols for IPv6 Anycast CommunicationRouting Protocols for IPv6 Anycast Communication

大阪大学大学院情報科学研究科大阪大学大学院情報科学研究科博士前期課程２年宮原研究室博士前期課程２年宮原研究室

土居　聡土居　聡e-mail: [email protected]: [email protected]

IPv6 IPv6 エニーキャスト通信を実現するエニーキャスト通信を実現するルーティングプロトコルの設計ルーティングプロトコルの設計 , , 実装および評価実装および評価

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研究の背景研究の背景エニーキャストアドレスエニーキャストアドレス

機能（サービス）に対して割り当てられる機能（サービス）に対して割り当てられるアドレスアドレス

複数のノードの集合を識別複数のノードの集合を識別グループのうち「最適な」ノードに配送グループのうち「最適な」ノードに配送

「最適さ」はルーティングプロトコルによって決まる応用例 : ミラーサーバ , DNS サーバの自動設定

エニーキャストメンバーシップ

エニーキャストアドレス : Aany

to Aany

「最適な」１台に自動的に配送( どのノードが「最適」かはルーティングプロトコルが決める )

クライアントエニーキャストレシーバ

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問題点と研究の目的問題点と研究の目的現在のインターネットではエニーキャスト通信の現在のインターネットではエニーキャスト通信の

利用は限られている利用は限られている問題点問題点

エニーキャストのためのルーティングプロトコルが規定されてエニーキャストのためのルーティングプロトコルが規定されていないいない→ 同じエニーキャストアドレスを持つ複数のエニーキャスト→ 同じエニーキャストアドレスを持つ複数のエニーキャストレシーバが異なるセグメントに存在する場合に利用できないレシーバが異なるセグメントに存在する場合に利用できない

研究の目的研究の目的エニーキャスト通信のためのルーティングプロトコルエニーキャスト通信のためのルーティングプロトコル

を提案するを提案する

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エニーキャストルーティングエニーキャストルーティング解決すべき問題点と解決策解決すべき問題点と解決策

エニーキャストレシーバへの到達性エニーキャストレシーバへの到達性既存のインターネットからの移行既存のインターネットからの移行「最適な」エニーキャスト「最適な」エニーキャスト

レシーバの選択法レシーバの選択法メンバーシップ探索メンバーシップ探索スケーラビリティスケーラビリティ

アドレス割り当て方式

ルーティングプロトコル

階層化ルーティング

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エニーキャストルーティングアーキテクチャエニーキャストルーティングアーキテクチャの設計の設計

アドレス割り当て方式アドレス割り当て方式既存のユニキャストアドレスから割り当てるエニーキャストアドレス既存のユニキャストアドレスから割り当てるエニーキャストアドレス

を選択を選択→ 既存のルータ → 既存のルータ (( ユニキャストルータユニキャストルータ ) ) はエニーキャストパケットをはエニーキャストパケットをエニーキャストレシーバエニーキャストレシーバ ((SeedSeed) ) に配送可能に配送可能3ffe:4::/32

Seed

3ffe:5::/32

クライアント 1 クライアント 2

エニーキャストルータ

エニーキャストレシーバエニーキャストアドレス 3ffe:5::5

エニーキャストレシーバ (Seed)エニーキャストアドレス 3ffe:5::5

ユニキャストルーティング（既存のルーティング）

エニーキャストルーティング

3ffe:5::5

3ffe:5::5

到達性の確保

段階的な移行が可能

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advanced network architecture research groupエニーキャストルーティングプロトコルのエニーキャストルーティングプロトコルの設計設計

既存のルーティングプロトコルを適用できな既存のルーティングプロトコルを適用できないかいか実装の容易さ実装の容易さ

ユニキャストユニキャスト // マルチキャストルーティングマルチキャストルーティングプロトコルをエニーキャストに適用プロトコルをエニーキャストに適用RIP (RIP ( ユニキャストユニキャスト ) → ARIP) → ARIPOSPF ( ユニキャスト ) → AOSPFPIM-SM ( マルチキャスト ) → PIA-SM [12]

[12] S. Doi, S. Ata, H. Kitamura, and M. Murata, “Protocol design for anycast communication in IPv6 network,” in Proceedings of 2003 IEEE Pacific Rim Conference on Communications, Computers and Signal Processing (PACRIM’03), pp. 470-473, Aug. 2003.

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advanced network architecture research groupメトリックを用いた最適なノードメトリックを用いた最適なノードの選択の選択

「最適さ」を表す基準「最適さ」を表す基準 : : メトリックアプリケーションによって求められる「最適さ」は異なるアプリケーションによって求められる「最適さ」は異なる

２種類のメトリック２種類のメトリック (( メトリックタイプメトリックタイプ )) レシーバメトリックレシーバメトリック : : エニーキャストレシーバの性質を表すエニーキャストレシーバの性質を表す (( 例例 : CPU : CPU

資源資源 ))ルータを経由しても変化しないルータを経由しても変化しない

リンクメトリックリンクメトリック : : エニーキャストルータ間のリンクの性質を表す　エニーキャストルータ間のリンクの性質を表す　(( 例例 : : 伝播遅延伝播遅延 ))ルータを経由すると変化するルータを経由すると変化する

最もメトリックの小さなエントリのみ既存の最もメトリックの小さなエントリのみ既存の (( ユニキャスユニキャストのトの ) ) ルーティングテーブルにホストエントリとして保持ルーティングテーブルにホストエントリとして保持→ パケット転送処理の簡略化→ パケット転送処理の簡略化

Anycast RouterAnycast Receiver 1

Receiver Metric: 3 Receiver Metric: 3

Anycast Receiver 2Link Metric: 0Link Metric: 1 update

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エニーキャストルーティングプロトコルの処理手エニーキャストルーティングプロトコルの処理手順順

1.1. エニーキャストメンバーシップへの参加エニーキャストメンバーシップへの参加→ 各ルーティングプロトコル共通→ 各ルーティングプロトコル共通

2.2. ルーティングテーブルの作成と更新ルーティングテーブルの作成と更新レシーバメトリックの場合レシーバメトリックの場合 : : 各ルーティングプロトコル各ルーティングプロトコル

共通共通リンクメトリックの場合リンクメトリックの場合 : : ルーティングプロトコル毎にルーティングプロトコル毎に

異なる異なる3.3. エニーキャストパケットの配送エニーキャストパケットの配送

受信したパケットの宛先アドレスで最長一致検索受信したパケットの宛先アドレスで最長一致検索→ ユニキャストルーティングと同じ処理→ ユニキャストルーティングと同じ処理

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1. 1. エニーキャストメンバーシップへのエニーキャストメンバーシップへの参加参加

新規参加ノードがエニーキャストルータに新規参加ノードがエニーキャストルータに通知通知Host-based Anycast using MLD Host-based Anycast using MLD [9][9] でで

提案されている方法を拡張提案されている方法を拡張新規参加ノードの通知新規参加ノードの通知 : ARD report: ARD report

→ エニーキャストアドレス , メトリック ( タイプ , 値 ) を通知 1. ARD query

2. ARD report

Anycast RouterAnycast Receiver

[9] B.Haberman and D. Thaler, “Host-based Anycast using MLD,” Internet draft draft-haberman-ipngwg-host-anycast-01.txt, May 2002.

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2. 2. ルーティングテーブルの作成と更新ルーティングテーブルの作成と更新(ARIP: (ARIP: リンクメトリックの場合リンクメトリックの場合 ))

1.1. 定期的に定期的に ARD query/report ARD query/report で生存確認で生存確認2.2. ARD report ARD report 受信 → 受信 → ARI (Anycast Routing Information) ARI (Anycast Routing Information) メメ

ッセージの作成と送信ッセージの作成と送信エニーキャストアドレスエニーキャストアドレス , , メトリックメトリック (( タイプタイプ , , 値値 ) ) をとなりのをとなりの

エニーキャストルータに送信エニーキャストルータに送信送信する際に出力インターフェースのリンクメトリックを加算送信する際に出力インターフェースのリンクメトリックを加算

3.3. ARI ARI メッセージ受信 → ルーティングエントリの作成メッセージ受信 → ルーティングエントリの作成 // 更新更新メトリックの最も小さなエントリメトリックの最も小さなエントリ (( 最適なエントリ最適なエントリ ) ) をルーティンをルーティン

グテーブルに登録グテーブルに登録最適でないエントリは最適でないエントリは Blocking List Blocking List に登録に登録

→ メトリックの更新に対応→ メトリックの更新に対応

1. ARD query/report

2. ARI メッセージARI

AddresAddresss

Next Next HopHop

MetriMetricc

AA ARo1 2

ARo1

ARo2

ARo2 のルーティングテーブル

3. ルーティングテーブルへ登録Anycast Router

Anycast Receiver

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実装実験による動作確認実装実験による動作確認

ARe1(Seed)

ARe2

ARo1

ARo2 ARo3

ARo4

•ネットワークトポロジ

•クライアント : traceroute6 を実行

エニーキャストレシーバ

エニーキャストルータ

リンクメトリック : ホップ数

クライアント

3ffe:5::/64 3ffe:4::/64

3ffe:3::/64 3ffe:1::/64

3ffe:2::/64

3ffe::/64

エニーキャストアドレス 3ffe:5::5 エニーキャストアドレス 3ffe:5::5

ARe1 のみの場合 ARe2 を追加した場合1 ARo3 0.526 ms 0.250 ms 0.336 ms2 ARo4 0.550 ms 0.398 ms 0.465 ms3 ARe2 0.803 ms 0.616 ms 0.648 ms

1 ARo3 0.627 ms 0.322 ms 0.240 ms2 ARo2 0.564 ms 0.362 ms 0.500 ms3 ARo1 0.647 ms 0.696 ms 0.651 ms4 ARe1 0.920 ms 0.985 ms 0.936 ms

>traceroute6 3ffe:5::5

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まとめと今後の課題まとめと今後の課題まとめまとめ

エニーキャストルーティングプロトコルの提エニーキャストルーティングプロトコルの提案案既存のルーティングプロトコルを元に設計既存のルーティングプロトコルを元に設計段階的な移行を実現する方法の提案段階的な移行を実現する方法の提案実装実験により提案プロトコルの動作を確認実装実験により提案プロトコルの動作を確認

今後の課題今後の課題実装実験による性能評価実装実験による性能評価

design, implementation and evaluation of routing protocols for ipv6 anycast communication

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