ネットワーク仮想化の導入指南

NCL Communications

NCL Communications

ネットワーク仮想化の導入指南

エヌ・シー・エル・コミュニケーション株式会社

基盤ソリューション事業部佐藤浩

Copyright© 2014 NCL Communications

会社紹介 NCL Communications

NCL Communications

NCL Communications

2014/6/26 3 Copyright© 2014 NCL Communications

NCL Communications

NCLコミュニケーション会社案内

社名：エヌ・シー・エル・コミュニケーション株式会社 (英文名) NCL Communications

設立：１９８６年３月１３日 (昭和６１年)

資本金：１億１,６２０万円

役員：代表取締役関根尚

取締役長正三

取締役千代毅

従業員数：２７名 (平成２６年５月現在)

所在地：〒１５０－６０２７

東京都渋谷区恵比寿４-２０-３恵比寿ガーデンプレイスタワー２７Ｆ

０３-５４４７-８５１１ (代表)

主要事業内容： IT製品の輸入・販売・保守・プロダクトインテグレーション

ならびにシステムインテグレーション

主要取引先： (順不同、敬称略)

(株)インターネットイニシアティブ, (株)アクシオ, (株)NTT データ,

伊藤忠テクノソリューションズ(株),ウチダエスコ(株),

NECフィールディング(株), NTT コミュニケーションズ(株),

(株)NTT データシステムズ,東日本電信電話(株), (株)大塚商会,

(株)沖電気カスタマアドテック,沖電気工業(株),

(株)JALインフォテック, SCSK(株), セコムトラストシステムズ(株),

ソニーマーケティング(株), ソフトバンクBB(株), ダイワボウ情報システム(株),ディーアイエスソリューション(株), 東京大学,

東芝情報機器(株), 日商エレクトロニクス(株), 日本IBM(株), ネットワンシステムズ(株), パナソニック(株), (株)日立国際電気,

富士ソフトサービスビューロ(株), 富士通(株), 三井情報(株), 三菱電機(株), 三菱電機インフォメーションシステムズ(株),

ユニファイドコミュニケーションズ(株), テクマトリックス(株), クロス・ヘッド(株), 他

テクマトリックス株式会社 (TechMatrix Corporation)

東証1部上場

クロス・ヘッド株式会社

沖縄クロス・ヘッド株式会社 (Okinawa CROSS HEAD Co.Ltd)

GIX沖縄株式会社

グループ会社一覧


ネットワーク仮想化導入編 NCL Communications

NCL Communications

NCL Communications


NCL Communications

ネットワーク仮想化とは

ネットワーク機器の仮想化ネットワーク接続の仮想化

通信回線の仮想化

現在の技術でもネットワーク仮想化は使われています。

仮想化の定義

1台の物理リソースを、複数のリソースへ分割する。

複数のリソースを、1台の物理リソースに集約する。

ネットワークの世界では

NCL Communications


NCL Communications

ネットワーク機器の仮想化

L2/L3スイッチ

物理構成論理構成

L3スイッチ L2

スイッチ

L2 スイッチ

部署A 部署B VLAN10 VLAN20

一台のスイッチを論理的に分割

VLANによる仮想化技術

ルーター

仮想化

NCL Communications


NCL Communications

ネットワーク機器の仮想化

L2/L3スイッチ


L3

スイッチ

複数のスイッチを1台のスイッチに集約

スタックによる仮想化技術

仮想化

L3

スイッチ L3スイッチ

L2スイッチ L2スイッチ

スタック、VSS等で冗長化論理的に1台のスイッチとして扱う

NCL Communications


NCL Communications

ネットワーク接続の仮想化

レイヤ2


複数の物理配線を、論理的に集約

リンクアグリゲーションによる仮想化技術

L3スイッチ

L2スイッチ

1G x 2本

1G x 2本

L3スイッチ

L2スイッチ

2G x 1本

2G x 1本

仮想化

NCL Communications


NCL Communications

通信回線の仮想化

VPN


複数のユーザで利用するネットワークを、ユーザ単位でネットワークを分割

インターネットであれば、インターネット-VPN、閉域網であれば、IP-VPNや広域イーサネット

仮想化

A社本社

A社支店

B社支店

B社本社

A社本社

B社支店

A社支店

B社本社

インターネット/

閉域網専用線のように接続

NCL Communications


NCL Communications

既存のネットワーク仮想化による限界

既存プロトコルの仕様上の制限がある（運用者に即したネットワークが必ずしも構築できない）

機器への個別設定が必要でかつ、機器によって操作が異なる

ネットワーク用途に応じて高価な機器が必要となる

OpenFlowを活用した、Hinemos仮想ネットワーク管理オプションによるネットワーク仮想化を紹介します。

既存技術でも様々な箇所でネットワーク仮想化が行われていますが、次のような問題点があります。

NCL Communications


NCL Communications

自由度の高いネットワーク環境を提供できます

Open vSwitch

Open vSwitch

OpenFlow

スイッチリソースの共有

ネットワーク、ストレージ、サーバリソースをマルチテナントで共有！

迅速なネットワーク提供

必要な時に必要なリソース、ネットワークを迅速に提供！

テナント定義

仮想化環境の一元管理

物理・論理の両面を管理でき、思い通りのネットワーク、通信制御が可能！

NCL Communications


NCL Communications

仮想ネットワーク管理オプションのコンポーネント

Hinemosクライアント

ハイパーバイザ

VM

VM OpenFlowスイッチ VM

OF NW

M-Plane

D-Plane

Hinemosマネージャ

Hinemosエージェント

Hinemos仮想ネットワーク管理オプション

Hinemosマネージャサーバ

M-Plane OpenFlowプロトコルよって各スイッチを制御するネットワーク

D-Plane

実際のデータが流れるネットワーク

操作PC

OpenFlowコントローラサーバ

NCL Communications


NCL Communications

仮想ネットワークオプション導入時に検討すること

Hinemosマネージャのサーバ選定

Hinemosマネージャの構成検討（シングル、冗長化）コントロールプレーンのネットワーク構成検討

コントロールプレーン

データプレーン

端末台数、通信パターンからフロー数を検討※

データプレーンを流れるトラフィックの種類

OpenFlowスイッチの選定

データプレーンのネットワーク構成検討

（トポロジ、外部との接続）

※フロー数の検討

例）以下条件の場合

ホスト数：105台（端末100台、サーバ5台）通信パターン： ①端末⇔サーバ、

②端末⇔インターネット

フロー数： ① 1端末辺り10フロー、100端末だと1000フロー消費

②200フロー消費

全体のフロー数としては、1200フローが必要

NCL Communications


NCL Communications

Pica8スイッチにみるハードウェア仕様 ①

Model P-3290 / 3295 P-3297 P-3922 / 3930 P-5101 P-5401

Hardware

Density 48GE with 4x10GE 48GE with 4x10GE 48x10GE with 4x40GE or 16x10GbE

48x10GE with 6x40GE or 24x10GbE

32x40GE

ODM Vendors Quanta Celestica Accton / Celestica Alpha Networks Foxconn

ASIC Firebolt-3 Triumph-2 Trident+ Trident-2 Trident-2

Connector RJ45 and SFP+ RJ45 and SFP+ SFP+ and QSFP / RJ45 and QSFP

SFP+ and QSFP QSFP

Height 1U 1U 1U 1U 1U

Fabric Capacity 176 Gbps 176 Gbps 1.28 Tbps 1.44 Tbps 2.56 Tbps

Forwarding Capacity 132 Mpps 132 Mpps 960 Mpps 1,071 Mpps 1,727 Mpps

Large TCAM -- Yes -- Yes Yes

Max MAC address 32K 32K 128K 288K 288K

Features

L2 STP/RSTP/MSTP, LACP, VLAN, MLAG, IGMP-Snooping

L3 BGP, BGP/ECMP, OSPF, OSPF/ECMP, RIP, Static IP Routing, PIM-SM, IGMP, VRRP

IPv6 MBGP-Ipv6, RIPng, OSPFv3, IPv6 Static Routing

OpenFlow OVS 2.0 / OF 1.4 Support, GRE Tunneling, MPLS over OVS Note: MPLS over OVS is not supported by P-3290 and P-3295

Mid-2014 Mid-2014

NCL Communications


NCL Communications

Pica8スイッチにみるハードウェア仕様 ②

型番 1GE 10GE 40GE

Airflow L2 L3 OpenFlow

Flow Table (OF1.0)

RJ-45 SFP+ RJ-45 QSFP+ 1.0 1.2 1.3

P-3290 48 4 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ 2048

P-3295 48 4 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ 2048

P-3295R 48 4 R⇒F ○ ○ ○ ○ ○ 2048

P-3297 48 4 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ 8192

P-3780 48 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ 1024

P-3920 48 4 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ 1024

P-3922 48 4 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ 1024

P-3930 48 4 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ 1024

P-3930R 48 4 R⇒F ○ ○ ○ ○ ○ 1024

P-5101 48 6 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ －－－

Trident II spec.

P-5410 32 F⇒R ○ ○ ○ ○ ○ －－－

Trident II spec.

NCL Communications


NCL Communications

導入編のまとめ

ネットワーク仮想化とは

仮想ネットワーク管理オプションのコンポーネント

仮想ネットワーク管理オプション導入時に検討する点


ネットワーク仮想化活用編 NCL Communications

NCL Communications

NCL Communications


NCL Communications

仮想ネットワーク管理オプションの適用領域

エンタープライズデータセンター

パブリッククラウドのIaaS基盤プライベートクラウドのIaaS基盤

企業ネットワーク

仮想ネットワーク管理オプション

運用監視・管理

インフラ基盤構築から運用監視・管理を一つのパッケージで提供可能

リポジトリ管理

監視管理

ジョブ管理

性能管理


NCL Communications


NCL Communications

適用事例① 開発環境のクラウド化

Xen

VM VM VM

KVM

VM VM VM

Vmware vSpher

VM VM VM

既存の仮想化環境をそのまま活用

開発チームAの環境

開発チームBの環境

開発チームCの環境

必要な時に必要な開発リソースを提供

思い通りのネットワークをサーバと共に提供

新たな設備投資は不要

リソースの有効活用

開発スタイルの拡張

http://www.google.co.jp/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Yg2UVbOFk0rXlM&tbnid=gwdq2tEohLu9TM:&ved=0CAYQjRw&url=http://www.mdit.co.jp/vmintegra/partner.html&ei=o8YrU6OiMMb0lAXi44CoCA&psig=AFQjCNGZ2Igc-FM-nGqhoj8lK5DTNPUZ-g&ust=1395464191924803

NCL Communications


NCL Communications

適用事例② 拠点間をトンネリング

VM VM VM

離れた拠点間を容易にL2延長

OverlayとHop by Hopの混在が可能

拠点間のライブマイグレーションが可能

専用ルータ等は不要

段階的なSDN化

BCP対策

Open vSwitch

OpenFlowスイッチ

IPネットワーク

GRE Tunnel 拠点A

Aサービス

拠点B

Bサービス

NCL Communications


NCL Communications

適用事例③ 企業ネットワークをSDN化

ルータルータ

L3 L3

L2 L2

インターネット

B事業部

(VLAN 020)

A事業部

(VLAN 010)

求められる主なネットワーク要件

AP

L2

サーバプール

(VLAN 030) VLAN機能

ルーティング機能

アクセス制御

冗長機能

無線LANとの接続

インターネットとの接続

L2

L3

L3

L2 L3

L2

L3

NCL Communications


NCL Communications

適用事例③ 企業ネットワークをSDN化

ルータルータ

OFS OFS

OFS OFS

インターネット

B事業部

A事業部(MACベースによるセグメント制御)

AP

サーバプール

VNMO L2

求められる主なネットワーク要件

VLAN機能

ルーティング機能

アクセス制御

冗長機能

無線LANとの接続

インターネットとの接続

L2

L3

L3

L2 L3

L2

L3

MACベースによるテナント識別(VLANも利用可）

OpenFlowベースによる通信制御

L1～L4までの制御可能

複数経路による自動迂回

外部接続ポートとして定義（冗長接続も可）

外部接続ポートとして定義（冗長接続も可）

仮想ネットワーク管理オプションによる解決

企業ネットワークをHinemos+仮想ネットワーク管理オプションで統合管理運用

運用の効率化運用の自動化運用コストの削減

NCL Communications


NCL Communications

提案事例現行ネットワークの概要

グループA、グループB毎にL3SWを配備

ホスト数、常時100台接続（VLAN数20）サーバ数、20台弱

ホストは、無線AP、有線LANを使用

IPアドレスはDHCPにて払い出し

グループ間のセキュリティはFWにて制御

NCL Communications


NCL Communications

提案事例リプレースの主な要件

新しいテクノロジーを導入すること

セキュリティは現行レベルを維持すること

グループ間の移動は柔軟に行うこと

ネットワーク・サーバ機器の監視を行うこと

NCL Communications


NCL Communications

提案事例提案ネットワークのポイント

OpenFlowスイッチを導入

既存FWを活用

テナントとホストはMACアドレスで連携

Hinemosの監視機能を利用

新しいテクノロジーを導入すること

セキュリティは現行レベルを維持すること

グループ間の移動は柔軟に行うこと

ネットワーク・サーバ機器の監視を行うこと

NCL Communications


NCL Communications

提案事例 Hinemosによるネットワーク構成


OFSスイッチを3台導入

OFSスイッチと上位FW間はタグVLAN

IPアドレスの配布は、Hinemosにて実施

M-Plane

D-Plane

NCL Communications


NCL Communications

提案事例既存機器によるリプレースとの差分

項目仮想ネットワークオプションによるリプレース既存機器によるリプレース

先進性・話題性 SDN/OpenFlow化レガシー機器による構築

セキュリティの確保仮想FW、アプライアンスFWで確保既存FWで確保

冗長性 M-Planeは、既存ネットワークによる冗長

D-Planeは、OpenFlowによる冗長冗長技術は多種多様

初期費用 OFS/Hinemosライセンス等、初期導入費は

かかる要件見合いで安価に導入可能

運用性専用GUIを利用し、物理・論理両面をメンテナンス可能

端末移動、部署移動時の設定不要

新任担当も容易にメンテナンス可能

専用管理ツールもあるが、基本ベンダーロックイン

端末移動、部署移動時は機器に対する設定が発生

基本的に機器に精通したSEがメンテナンス

保守費用専任のSE費、機器の保守費が削減される場合によっては高額な機器保守費が発生

必要に応じてSE費も別途必要

初期導入費は、レガシー技術と比較すると高額となる場合がある。

しかしながら、運用性の向上、運用費の削減といった大きなメリットを受ける事が出来る。

NCL Communications


NCL Communications

活用編のまとめ

仮想ネットワーク管理オプションの適用領域

仮想ネットワーク管理オプションの活用事例

仮想ネットワーク管理オプションの提案事例


ネットワーク仮想化運用編 NCL Communications

NCL Communications

NCL Communications


NCL Communications

ネットワーク運用に求められる要素

ネットワーク運用とは、

システムを安全に、効率的に日々使えるようにすること。

構成管理障害管理性能管理

ネットワーク運用管理に必要な要素は3つ

NCL Communications


NCL Communications

既存ネットワーク運用との比較

項目仮想ネットワーク管理オプション利用既存ネットワーク機器利用

構成管理設定変更専用GUI操作で各SWを設定各SWへ個別設定

機器管理システムの管理はHinemosで一括管理台数が増えるに従い、複雑化

構成変更場所や設定に依らずOFSへ接続可能場所・設定に依存する

障害管理障害時フローベースにより瞬時に経路切替 STPやルーティングプロトコルの収束

時間に依存

復旧時代替のOFSを接続するだけ詳細設定を投入

性能管理

障害管理監視・管理

Hinemos基本機能を活用

（一つのパッケージで完結）他の監視ツールを導入

構成管理、障害管理、性能管理の側面でネットワーク運用に掛かるSEの負担を大幅に削減する事が出来ます。

NCL Communications


NCL Communications

ネットワークの可視化（物理トポロジ）

物理スイッチ（OFS)のトポロジ情報を自動表示

経路表示を視覚的に表示

NCL Communications


NCL Communications

ネットワークの可視化（論理トポロジ）

アイコンを配置し、ネットワークを容易に作成

複数の異なるネットワークを管理する事が可能

NCL Communications


NCL Communications

監視・管理（監視イメージ）

Hinemos基本機能と連動し、OFSの状態を監視させる事が可能

NCL Communications


NCL Communications

監視・管理（性能イメージ）

SNMP等を利用し、OpenFlowネットワークのトラフィック情報をモニタリング可能

コントローラの性能情報やネットワーク情報を細やかに収集可能

NCL Communications


NCL Communications

例えば、機器交換も容易です




OF NW

M-Plane

D-Plane


②障害を検出

①機器障害

③代替機を結線するだけで復旧

詳細な設定は不要

NCL Communications


NCL Communications

例えば、帯域の増設も容易です




OF NW

M-Plane

D-Plane


②帯域不足を検出

③LANケーブルを結線のみ

①帯域が圧迫

LAG等の設定は不要

sFlowやHinemosマネージャ

NCL Communications


NCL Communications

例えば、ネットワークの変更も容易です

OF NW

システムC

システムB

システムA 仮想ネットワーク

物理ネットワーク

専用GUIからの操作

物理面の状態や他システムの状態を考慮せず変更可能アプライアンスサーバ

など接続する場合、物理的制約を考慮せず

接続可能

NCL Communications


NCL Communications

運用編のまとめ

ネットワーク運用の求められる要素

既存ネットワーク運用との比較

仮想ネットワーク管理オプションを用いて運用イメージ


NCLCのサービスとPica8スイッチの紹介 NCL Communications

NCL Communications

NCL Communications


NCL Communications

NCLCの導入サービスメニュー

Hinemos 導入コンサルティングサービス

- VNMO2.1に限らず、Hinemosの全般導入サポートを致します。

- ジョブ管理、システム監視等のHinemosオリジナル機能もお任せください。

設計・インストール・構築サービス

- Pica8スイッチ、システム監視も含めたOpenFlow環境の導入支援です。

- 弊社内事前セットアップ、検証から実導入冗長化システムまで対応可能です。

運用サービス

- チケット制、年次(月次)サポートサービスの提供 (弊社営業日09:00～17:00)

- リモートからの運用代行サービス (弊社NOCからのリモート監視、運用)

- SE人材編成によるお客様独自監視環境、設備の提供

NCL Communications


NCL Communications

P-5000シリーズの紹介

高性能Trident2チップを搭載。大規模なVXLANネットワーク、OpenFlowベースのSpine/Leafデータセンタートポロジーに対応

TCAMのエントリーを最適化し、フロールールを既存の2倍へと拡張

ネットワークOSにDebian Linuxを搭載し、オープンなネットワークを推進するスイッチ

低レイテンシーかつノンブロッキングな40GbEファブリックを搭載し、優れたパフォーマンスを提供

P-5401/P-5101

NCL Communications


NCL Communications

P-3000シリーズの紹介

大容量の8KTCAMモデルによりFlowエントリーが8192テーブルに拡大。Base Unitには1 GbE RJ-45 x 48Portsを使用

P-3297 P-3930

P-3297

Base Unitに10GbE RJ-45 x 48Ports使用。UTP接続による低コスト化を実現

光ケーブル接続可能な10 GbE SFP+搭載のP-3922もご用意。

P-3930/3922

NCL Communications


NCL Communications

Pica8 各モデルの比較 Model Pica8 3290 / 3295 Pica8 3297 Pica8 3922 Pica8 3930

Hardware

Density 48GE with 4x10GE 48GE with 4x10GE 48x10GE with 4x40GE or 16x10GbE

48x10GBASE-T with 4x40GE or 16x10GbE

ODM Vendors Quanta Celestica Accton Celestica

Connector RJ45 and SFP+ RJ45 and SFP+ SFP+ and QSFP RJ45 and QSFP

Height 1U 1U 1U 1U

Power supplies Single / Dual redundant Dual redundant Dual redundant Dual redundant

Console 1xRJ45 1xRJ45 1xRJ45 1xRJ45

IP service port 2xRJ45 1xRJ45 1xRJ45 1xRJ45

Packet buffer 4MB 4MB 9MB 9MB

Max bandwidth 176 Gbps 176 Gbps 1.28 Tbps 1.28 Tbps

Large TCAM -- Yes -- --

Features

Max MAC address 32K 32K 128K 128K

L2 STP/RSTP/MSTP, LACP, VLAN, MLAG, IGMP-Snooping

L3 BGP, BGP/ECMP, OSPF, OSPF/ECMP, RIP, Static IP Routing, PIM-SM, IGMP, VRRP

IPV6 RIPng, OSPFv3, IPv6 Static Routing

OpenFlow OVS 2.2 / OF 1.3 Support, GRE Tunneling, MPLS over OVS Note: MPLS over OVS is not supported by P-3290 and P-3295

NCL Communications


NCL Communications

まとめ

仮想ネットワーク管理オプションの導入

仮想ネットワーク管理オプションの活用

仮想ネットワーク管理オプションの運用

本日は以下の内容についてお話しさせて頂きました。


NCL Communications

エヌ・シー・エル・コミュニケーション株式会社〒１５０－６０２７

東京都渋谷区恵比寿４丁目２０番３号

恵比寿ガーデンプレイスタワー２７階

基盤ソリューション事業部

TEL： 03-5447-8513、 eMail： [email protected]

mailto:[email protected]

ネットワーク仮想化の導入指南

Technology