翱辫别苍贵濒辞飞で覚えるネットワーク
9 likes4,351 views
Trema Day #7 Presented by APC - connpass http://trema.connpass.com/event/16844/
![? みんなが同じルールを共有しておく必要がある。
? 日本語を使います。
? 紙に書きます。
? 時候の挨拶をしてから本文を書きます。
? etc
? この「互いに合意すべき情報交換のルール」をプロトコルという。
protocol
【名詞】
1【不可算名詞】 (外交上の)儀礼,典礼.
2【可算名詞】 条約原案; 議定書,プロトコル.
3【可算名詞】 (国家間の)協定.
4【可算名詞】 《主に米国で用いられる》 (実験?治療の)実施要綱[計画].
5【可算名詞】 【電子計算機】 プロトコル 《データ通信の手順》.
protocolの意味 - 英和辞典 Weblio辞書
http://ejje.weblio.jp/content/protocol
伝えたいことを表現する方法(言語、文字…)
伝えたいことを伝える媒体(空気、紙…)
13](https://image.slidesharecdn.com/tremaday7stereocat2-150807165011-lva1-app6892/85/OpenFlow-13-320.jpg)
![よその部屋の人との会話
Pさんと話し
たいのでAさ
んに伝言して
もらう。
A
B
C
D
? この部屋にいるのは[A-D]のグループだというのはあらかじめ
知っている。
? Pさんが部屋の中にいないということが判別できる。
? Aさんがほかの部屋との伝言(中継)役というのも知っている。
? Aさんいるよね? っていうのをみんなに聞く。
? Pさんに伝えたいことをAさんにわたして中継してもらう。
Aさんって
いる?
いるよ
47](https://image.slidesharecdn.com/tremaday7stereocat2-150807165011-lva1-app6892/85/OpenFlow-47-320.jpg)
翱辫别苍贵濒辞飞で覚えるネットワーク
- 3. Motivation ? Flow programmingは結構いろいろ覚えないとい けないことが多い。 – ネットワークの仕組み – プログラミング ? 考えること – やってみたいことを実現するために、ネットワーク の仕組みを、どうプログラミングしたらよいのか。 ? ネットワークがわからないから、ネットワークの 制御とか、どうしていいかわからない?? 3
- 5. というのを考えてみた ? 特にEthernet(L2)の話 – ネットワークやってる人じゃないと普段L2なん か気にしないよね。 – でも(個人的に)Flow Programmingしててハマる のはまずL2 – とにかく面倒くさいL2 ? 実際にflowベースにネットワークを組みなが ら、NWがどういう仕掛けなのかを見てみる チュートリアルなんてどうでしょうね? 5
- 6. 注意事項 ? 対象者 – ネットワーク? なにそれ? な人 ? そういう人をどうにかしてネットワークわかるように 仕込みたい人。 ? まずは感覚的な理解を得る方向で。 – 厳密ではない/不正確なところがあります。 ? L1→L2→L3みたいな流れにしようと思って たんだけど、時間的な都合でL1のあたりで行 き詰りました!!!!!! 6
- 8. ネットワークを感覚的にとらえる ? Why – そもそも どうしてネットワークが必要なんだっけ? ? What – ネットワークってなにがあればいいんだっけ? ? How – ネットワークってなにができればいいんだっけ? 8
- 11. ネットワーク = コミュニケーション 誰かから (source) 誰か宛に (destination) 情報を送るもの。 かならず２点(以上)の「端点」がある 11
- 13. ? みんなが同じルールを共有しておく必要がある。 ? 日本語を使います。 ? 紙に書きます。 ? 時候の挨拶をしてから本文を書きます。 ? etc ? この「互いに合意すべき情報交換のルール」をプロトコルという。 protocol 【名詞】 1【不可算名詞】 (外交上の)儀礼,典礼. 2【可算名詞】 条約原案; 議定書,プロトコル. 3【可算名詞】 (国家間の)協定. 4【可算名詞】 《主に米国で用いられる》 (実験?治療の)実施要綱[計画]. 5【可算名詞】 【電子計算機】 プロトコル 《データ通信の手順》. protocolの意味 - 英和辞典 Weblio辞書 http://ejje.weblio.jp/content/protocol 伝えたいことを表現する方法(言語、文字…) 伝えたいことを伝える媒体(空気、紙…) 13
- 14. メディア: 物質?物理現象 ? 物理的特性?特徴に応じた使いどころがある。 – 信号減衰、ノイズ/揺らぎ、強度、コスト、…… – 光の速度を超えた情報交換はできない。 hoge 会話による情報伝達の場合 ? 情報の表現には日本語を使う ? 情報の伝達は音声 = 空気をメディアとして使う 14
- 17. stereocat@prjexp01:~/tremaday7$ sudo mn --topo single,2 --mac --controller remote *** Creating network *** Adding controller Unable to contact the remote controller at 127.0.0.1:6633 *** Adding hosts: h1 h2 *** Adding switches: s1 *** Adding links: (h1, s1) (h2, s1) *** Configuring hosts h1 h2 *** Starting controller c0 *** Starting 1 switches s1 ... *** Starting CLI: mininet> net h1 h1-eth0:s1-eth1 h2 h2-eth0:s1-eth2 s1 lo: s1-eth1:h1-eth0 s1-eth2:h2-eth0 c0 mininet> stereocat@prjexp01:~$ sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=output:2 stereocat@prjexp01:~$ sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=2,actions=output:1 stereocat@prjexp01:~$ 17 入ってき たら もう片方 から出す
- 18. mininet> dpctl dump-flows *** s1 ------------------------------------------------------------------------ NXST_FLOW reply (xid=0x4): cookie=0x0, duration=35.591s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=35, in_port=1 actions=output:2 cookie=0x0, duration=31.365s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=31, in_port=2 actions=output:1 mininet> pingall *** Ping: testing ping reachability h1 -> h2 h2 -> h1 *** Results: 0% dropped (2/2 received) mininet> 18
- 19. これは何か : 糸電話モデル hoge hoge h1 h2 ? h1-h2が直結されている ? h1-h2が相互に情報を送り合える。 ? h1がしゃべったことがそのままh2に出力される。 ? h2がしゃべったことがそのままh1に出力される。 19
- 21. h3 h1 h2 h4 こうか。 hoge hoge hoge hoge ? みんな一続きの糸で直結されている。 ? 糸を共有している ? 誰かがしゃべったことがみんなに聞こえる。 21
- 23. stereocat@prjexp01:~/tremaday7$ sudo mn --topo single,4 --mac --controller remote *** Creating network *** Adding controller Unable to contact the remote controller at 127.0.0.1:6633 *** Adding hosts: h1 h2 h3 h4 *** Adding switches: s1 *** Adding links: (h1, s1) (h2, s1) (h3, s1) (h4, s1) *** Configuring hosts h1 h2 h3 h4 *** Starting controller c0 *** Starting 1 switches s1 ... *** Starting CLI: mininet> net h1 h1-eth0:s1-eth1 h2 h2-eth0:s1-eth2 h3 h3-eth0:s1-eth3 h4 h4-eth0:s1-eth4 s1 lo: s1-eth1:h1-eth0 s1-eth2:h2-eth0 s1-eth3:h3-eth0 s1-eth4:h4-eth0 c0 mininet> 23
- 24. stereocat@prjexp01:~$ sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=output:2,3,4 stereocat@prjexp01:~$ sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=2,actions=output:1,3,4 stereocat@prjexp01:~$ sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=3,actions=output:1,2,4 stereocat@prjexp01:~$ sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=4,actions=output:1,2,3 mininet> dpctl dump-flows *** s1 ------------------------------------------------------------------------ NXST_FLOW reply (xid=0x4): cookie=0x0, duration=38.301s, table=0, n_packets=12, n_bytes=840, idle_age=23, in_port=3 actions=output:1,output:2,output:4 cookie=0x0, duration=49.157s, table=0, n_packets=12, n_bytes=840, idle_age=23, in_port=1 actions=output:2,output:3,output:4 cookie=0x0, duration=33.757s, table=0, n_packets=12, n_bytes=840, idle_age=23, in_port=4 actions=output:1,output:2,output:3 cookie=0x0, duration=43.459s, table=0, n_packets=12, n_bytes=840, idle_age=23, in_port=2 actions=output:1,output:3,output:4 mininet> pingall *** Ping: testing ping reachability h1 -> h2 h3 h4 h2 -> h1 h3 h4 h3 -> h1 h2 h4 h4 -> h1 h2 h3 *** Results: 0% dropped (12/12 received) mininet> ? 誰かがしゃべったことがみんなに聞こえる。 24 入ってき たら他所 から出す
- 25. h1 h1-eth0 h2 h2-eth0 s1 s1-eth1 (1) s1-eth2 (2) h3 h3-eth0 h4 h4-eth0 s1-eth3 (3) s1-eth4 (4) ? 誰かがしゃべったことがみんなに聞こえる。 ? → フルメッシュ ? 入ったポート以外の全部のポートに送る: Flooding sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=output:2,3,4 ↓ sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=FLOOD 25
- 26. (原始的な)Ethernetのイメージ = 糸電話 hoge hoge hoge hoge ? メディア = 電線 = 糸と考えてみる。 「糸」を共有する ? 実際ひとつのワイヤをみんなで分岐させてた。 26
- 29. from functools import partial from mininet.cli import CLI from mininet.net import Mininet from mininet.link import Link from mininet.node import RemoteController, OVSSwitch if '__main__' == __name__: switch = partial(OVSSwitch, protocols='OpenFlow10,OpenFlow12,OpenFlow13') net = Mininet(switch=switch) c0 = RemoteController('c0') net.addController(c0) s1 = net.addSwitch('s1') s2 = net.addSwitch('s2') s3 = net.addSwitch('s3') h1 = net.addHost('h1') h2 = net.addHost('h2') h3 = net.addHost('h3') Link(s1, s2, intfName1="s1-eth1", intfName2="s2-eth1") Link(s2, s3, intfName1="s2-eth2", intfName2="s3-eth1") Link(h1, s1) Link(h2, s2) Link(h3, s3) net.start() CLI(net) net.stop() 29
- 30. sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=2,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=1,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=2,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=3,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=1,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=2,actions=FLOOD mininet> dpctl dump-flows *** s1 ------------------------------------------------------------------------ NXST_FLOW reply (xid=0x4): cookie=0x0, duration=7.429s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7, in_port=1 actions=FLOOD cookie=0x0, duration=7.413s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7, in_port=2 actions=FLOOD *** s2 ------------------------------------------------------------------------ NXST_FLOW reply (xid=0x4): cookie=0x0, duration=7.369s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7, in_port=3 actions=FLOOD cookie=0x0, duration=7.401s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7, in_port=1 actions=FLOOD cookie=0x0, duration=7.385s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7, in_port=2 actions=FLOOD *** s3 ------------------------------------------------------------------------ NXST_FLOW reply (xid=0x4): cookie=0x0, duration=7.357s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7, in_port=1 actions=FLOOD cookie=0x0, duration=7.341s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7, in_port=2 actions=FLOOD mininet> pingall *** Ping: testing ping reachability h1 -> h2 h3 h2 -> h1 h3 h3 -> h1 h2 *** Results: 0% dropped (6/6 received) mininet> 30 入ってき たら他所 から出す
- 31. やってみよう! (2) h1 h1-eth0 s1-eth3 (3) h2 h2-eth0 h3 h3-eth0 s1-eth1 (1) s2-eth1 (1) s2-eth3 (3) s2-eth2 (2) s3-eth3 (3) s3-eth1 (1) s1 s2 s3 s1-eth2 (2) s3-eth2 (2) 三角形にしてみる 31
- 32. from functools import partial from mininet.cli import CLI from mininet.net import Mininet from mininet.link import Link from mininet.node import RemoteController, OVSSwitch if '__main__' == __name__: switch = partial(OVSSwitch, protocols='OpenFlow10,OpenFlow12,OpenFlow13') net = Mininet(switch=switch) c0 = RemoteController('c0') net.addController(c0) s1 = net.addSwitch('s1') s2 = net.addSwitch('s2') s3 = net.addSwitch('s3') h1 = net.addHost('h1') h2 = net.addHost('h2') h3 = net.addHost('h3') Link(s1, s2, intfName1="s1-eth1", intfName2="s2-eth1") Link(s2, s3, intfName1="s2-eth2", intfName2="s3-eth1") Link(s3, s1, intfName1="s3-eth2", intfName2="s1-eth2") Link(h1, s1) Link(h2, s2) Link(h3, s3) net.start() CLI(net) net.stop() 32 リンク1本追加
- 33. sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=2,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=3,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=1,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=2,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=3,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=1,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=2,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=3,actions=FLOOD mininet> xterm h3 mininet> h1 ping –c3 h2 h3# tcpdump –i h3-eth0 33 リンク1本追加した分 ルールを追加
- 34. sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=2,actions=output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=3,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=1,actions=output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=2,actions=output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=3,actions=FLOOD sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=1,actions=output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=2,actions=output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=3,actions=FLOOD なんでもFloodingすればよいというわけではないデスネ 34
- 35. 「共有メディア」を感覚的にとらえる hoge ? 同じ部屋の人が一つのメディアを共有する ↓ ? ある人がしゃべるとほかの人がみんな聞こえる(flooding) ? ある人がしゃべっている間はほかの人はしゃべれない(半二重通信) 35
- 36. 衝突(collision) えっと あの ? 同時にしゃべっちゃう (衝突:Collision) ? ぶつかったらランダムに待機してタイミングをずらす → CSMA/CD ? 衝突が起きる範囲 = Collision Domain つながってる糸(糸電話モデル)、ひとつの部屋(空気モデル) 36
- 38. リピータ hoge ???? hoge hoge ? 弱くなった信号を増幅してくれる ? コリジョンドメインを操作するものではない。 (L1:物理層のデバイス) ? 遠いと信号が弱くなってしまう(減衰) 38
- 39. Flooding network ? FloodingするだけのNW機器 – リピータハブ ? リピータハブだけで作れるネットワーク には限界がある。 – 全部聞こえる ? ノードが増えると各ノードの通信効率が落ちる ? 効率が悪い – ループ 39
- 40. どうする? ? 誰がどこにいるかを知る ? 必要最小限の範囲にだけ声を届ける – 物理メディアを「区切って」使う 40
- 41. ? …というのをOpenFlowでやるとどうなる のか? ? このへんで時間切れということで!! – 準備的に – コンテンツの量的に ? あとこういう話ができればどうかな、と いう話を。 41
- 42. だれがいるのかを知る Cさんって いる? A B C ? じぶん(Dさん)が会話したい人が、いま糸の先にいるのかどうか? ? Dさんは隣にいる人(同じメディアを共有している人)全員に会話し たい人かどうか聞く。 → Broadcast ? 自分が呼ばれていたら答える ? いる? → いるよ が成立したら会話できる。 いるよ D 42
- 43. ブリッジ A B C D ? Cさんから返事→Cさんがどこにいるかがわかる。 ? 居場所を学習する。 ? 片側だけ(A-B or C-D)で話をするときには切り離しておく。 → コリジョンドメインの分離。 → コリジョンドメイン内では並行して会話ができる。 切り離せば A-B, C-Dが同時 に会話できる。 43 hoge hoge
- 44. スイッチ A B C D ? もっと高機能なブリッジ … 直接会話する2点間をだけ直結させる ? 最小のコリジョンドメイン: P2P → コリジョンは発生しない。 ? いまどきのネットワークだといちいちコリジョンドメインとか意 識しません。 44
- 45. やってみよう! (案) ? ARP TableはKnownだとして、ARP Request (Broadcast) + Unicastのコントロールルールを 考えてみる(というくらいなら手動でやれる) – Single Switch – Multiple Switch ? Learning Switch – ARP TableはUnknownだとして。 ? 同一セグメント内: Mobility(同じ場所にいるとは限らない) – プログラミング! 45
- 46. 会話モデルで考えるNetwork Layer ? 「隣にいる」 = 同じ部屋にいる ? 同じ「メディア」を共有していて、 直接「会話」できる。 「声」がそのまま届く範囲は限られる。 ? 「遠くにいる」= 違う部屋にいる ? 直接「会話」できない あ ? 46
- 47. よその部屋の人との会話 Pさんと話し たいのでAさ んに伝言して もらう。 A B C D ? この部屋にいるのは[A-D]のグループだというのはあらかじめ 知っている。 ? Pさんが部屋の中にいないということが判別できる。 ? Aさんがほかの部屋との伝言(中継)役というのも知っている。 ? Aさんいるよね? っていうのをみんなに聞く。 ? Pさんに伝えたいことをAさんにわたして中継してもらう。 Aさんって いる? いるよ 47
- 48. あ 会話モデルで考えるNetwork Layer あこういう全体の伝言ゲームを どうやって機械で実現するか、 というのがIPの世界の話。 隣のひとから隣の人への「会話」を どうやってやるか、というのが Ethernet (Layer2) の話。 途中が 糸電話とか でもいい 48 D A P
- 49. やってみよう! (案) ? Simple Router 49
- 50. 会話モデルで考えるNetwork Layer Layer1: 物理層 どういうメディアを使うか。 (材質、形状、信号、…) Layer2: データリンク層 同じメディアにつながっている人 同士(隣同士)でどうやって会話を 成立させるか。 Layer3: ネットワーク層 同じメディアでつながっていない 人同士で、どうやって会話を成立 させるか。 Layer4: トランスポート層 会話のしかた 50
- 51. 会話モデルで考えるNetwork Layer Layer1: 物理層 どういうメディアを使うか。 (材質、形状、信号、…) Layer2: データリンク層 同じメディアにつながっている人 同士(隣同士)でどうやって会話を 成立させるか。 Layer3: ネットワーク層 同じメディアでつながっていない 人同士で、どうやって会話を成立 させるか。 Layer4: トランスポート層 会話のしかた 51 何を使って 情報を伝えるか (使うもの?メディア) どこの?誰に 情報を伝えるか どんな情報を伝えるか (表現?会話の決め事)
- 52. 注意事項 ? とりあえずまず感覚だけつかもう、という内容にした ので、ちょっとごまかしているところ。 – OVSでのフロー設定と動作模擬: mininet上の操作は「ス イッチ」でやるのでこの辺は深追いしない方向で。 ? コリジョンドメイン ? 全二重と反二重 ? 物理メディアの話 – TCP/IPのはなし全般 ? 技術的な発展課題 – 経路冗長化とL2ループのトレードオフ ? ループ回避技術(STP) – ネットワークの仮想化(VLAN) 52