インプレスグループで法人向け情報コミュニケーション技術関連メディア事業を手がける株式会社インプレスR&D（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：井芹昌信）のシンクタンク部門であるインターネットメディア総合研究所は、OpenFlow/SDNアーキテクチャの基礎から実装、ONFの標準化動向までを網羅してまとめた『次世代網を実現するOpenFlow技術最新動向2013』の販売を10月25日（木）より開始いたします。
インターネットが普及し、情報化社会と言われて久しい昨今、さまざまなプロトコルが策定され、さまざまなアプリケーションが登場してきました。インターネットは社会を支えるインフラのひとつとして認識され、その規模も拡大の一途をたどっています。インターネットがここまで発展し拡大できたのは、そのオープン性であり、自律分散性であり、何でも受け入れる懐の深さにあると言えます。
現在、特に、ネットワークやクラウドに関する会合や関連する文章中において、「SDN」というキーワードを耳にすることが多くなりました。SDNとはSoftware Defined Networkの略であり、「ソフトウェアによって柔軟に構成・制御することのできるネットワーク」を意味します。SDNは、ネットワークとしてのコンセプトモデルを表す用語であり、それ自体で特定の技術を意味するものではありません。そのため、さまざまな技術がSDNに分類され、SDNとして紹介されています。
それではSDNは、今までのインターネットと何が違うのでしょうか。SDNの代表とされるOpenFlowは、久しぶりのネットワーク技術の革新であり、新たな概念であると言われます。インターネットをインターネットとして使うだけではなく、ネットワーク利用者が自分好みにカスタマイズされたネットワークを欲しがる、そんな時代が訪れつつあります。
サービスを仮想化するにあたってネットワークも仮想化され、複雑な依存関係をもったネットワークが構築されていくなかで、その複雑性を解くひとつの鍵がSDNであり、OpenFlowであると考えられます。OpenFlowが作るネットワークは、いわば特定の利用者のためのネットワークです。既存のインターネットがもつオープン性や自律分散性とは、また異なった性格をもつネットワークとなっています。
SDNとOpenFlowには、拡大と複雑化の一途をたどっている現在のインターネットを変革する、ひとつの「概念」としての可能性があります。SDNはまだ普及が始まったばかりであり、これからの発展に期待すべき技術です。
本書では、SDNの代表的なプロトコルである「OpenFlow」の成り立ちから詳細な技術内容、各社対応製品から実証実験、最新標準化動向まで、整理してまとめています。全体は9章で構成され、各章の概要は次の通りです。
第1章では、まず、従来のネットワークとSDNの違いを解説し、SDNの代表的なプロトコルである、OpenFlowの成り立ちと概要を紹介。次に、なぜ現在OpenFlowが注目されているのか、また、OpenFlowで実現できることは何なのかを中心に、OpenFlow技術を解説します。
第2章では、OpenFlowネットワークの基本的な構成と、コントローラとスイッチの連携方法、また交換されるメッセージの詳細について解説。さらに、最新版のOpenFlow 1.3の各種仕様の中でも、OpenFlow 1.3を理解するために特に重要と思われる部分を中心に解説します。
第3章では、OpenFlow/SDNアーキテクチャの概要やONF（Open Networking Foundation）における標準化動向を解説。次に、OpenFlow/SDNが適用されているクラウドデータセンター網、企業網、キャンパス網、WANとクラウドデータセンター間のネットワークなどの4つの領域について、それぞれの現状の課題を整理し、OpenFlow/SDNによる解決策とその商用で利用されているユースケースについて解説します。
第4章では、スマートフォンにOpenFlowスイッチ機能を搭載し、ネットワークオペレータや企業のネットワーク運用者側のシステムにOpenFlowコントローラを配備することで、スマートフォンのアクセスポリシー制御、ネットワーク経路制御、帯域制御等を行う方式について紹介します。具体的には、Android端末上に試作した基本機能について、試作システムの構成やプロトコルシーケンスなどについて解説します。
第5章では、すでに公開され誰でも利用でき、OpenFlowやSDNを実現するオープンソースソフトウェアの実装について紹介します。既に製品として発売されているOpenFlowコントローラやOpenFlowスイッチも存在していますが、まずOpenFlowの機能を試してみたり試験的なネットワークを構築してみたりする場合には、無償で公開されているオープンソースソフトウェアの実装が役立つことを解説します。
第6章では、SDNというフレームワークとOpenFlowという技術があいまって、ネットワークにプログラマビリティが導入され、これまでの自立分散型のネットワークから、集中管理型のネットワークが実現されました。こうしたトレンドに対し、ベンダ各社からOpenFlow対応製品が相次いで市場に登場。そこで、現状の各社の製品の特徴やポジショニングを整理し、新たなソリューションの確立に向けた、ベンダ各社の連携や統合など動向を解説します。
第7章では、世界に先駆けて商用化に成功し、導入実績ももつNECの「ProgrammableFlow」を例に取り上げ、OpenFlow/SDNについて理解が深まるよう、詳しく解説。ここでは、このProgramambleFlowに関して、企業データセンター、クラウドデータセンター領域における現状の課題を整理し、その課題をProgrammableFlowソリューションでどのように解決していくのかを解説します。
第8章では、NECがOpenFlowを採用して開発したネットワーク製品「UNIVERGE PFシリーズ」による導入事例として、プログラマブルフローで病院ネットワークを刷新している金沢大学附属病院を紹介。金沢大学附属病院は、ネットワーク全体を可視化して管理効率を向上させ、仮想ネットワークを柔軟に構築し既存技術の課題を解決するなど、次世代病院システムへの取り組みを解説しています。
第9章では、情報通信研究機構（NICT）が構築運用を進めている、新世代ネットワーク技術の研究開発のためのテストベッドJGN-Xの具体的な取り組みを紹介。このJGN-Xでは、2009年からOpenFlowネットワークの広域展開に取り組み、現在ではSDNのためのテストベッド「RISE」（ライズ。Research Infrastructure for large-Scale network Experiments）として広く一般に利用を開放しています。ここでは、このRISEにおける「第63回さっぽろ雪まつり」での実証実験の内容を解説します。
※libura PROでは、誌面イメージを確認してから、ダウンロード版/CD版/冊子版を購入していただけるだけでなく、商品の興味のある一部分（現在は章単位）だけを選んで購入したり、選んだ部分をPOD（プリント・オン・デマンド）で製本してご購入いただくことができます。
はじめに
第1章 SDNとは？ OpenFlowとは？
1.1 従来のネットワークとSDNとの違い
1.1.1 インターネットは自律分散システム
1.1.2 SDNは集中管理システム
1.2 OpenFlowの成り立ち
1.2.1 OpenFlowコンソーシアムの設立
1.2.2 ONF（Open Networking Foundation）を設立
1.3 ONFの組織構成と標準化活動
1.3.1 ONFのワーキンググループとその活動
〔1〕 ONFのワーキンググループ
1.4 Interop Tokyo 2012で14社が展示デモ
1.5 今後期待されるOpenFlowの標準化
1.6 OpenFlow 1.0仕様の概要
1.7 なぜOpenFlowなのか？
1.7.1 データセンターネットワーク
1.7.2 VLAN番号の最大値である4096の限界を越えて
1.7.3 クラウドに求められるネットワーク要件
1.7.4 OpenFlowは可能性を秘めているネットワーク
1.8 OpenFlowの利点と今後の展開
第2章 OpenFlowの最新仕様：バージョン1.3が策定完了
2.1 OpenFlowネットワークの構成
2.1.1 OpenFlowコントローラとOpenFlowスイッチ
2.1.2 OpenFlow仕様はバージョン1.3まで策定完了
2.2 OpenFlowスイッチの仕様
2.2.1 OpenFlowスイッチの構造
2.2.2 OpenFlowにおけるポートの概念
2.2.3 フローテーブルの定義
〔1〕 パケット処理の方法
〔2〕 OpenFlowスイッチのパケット処理とフローテーブル
〔3〕 フローテーブル内のフローエントリの構造
2.2.4 グループテーブルの定義
2.2.5 メーターテーブルの定義
2.2.6 アクションの定義
2.2.7 マッチングルール（適応ルール）の定義
2.3 OpenFlowプロトコルの仕様
2.3.1 Controller-to-Switchメッセージ
2.3.2 Asynchronousメッセージ
2.3.3 Symmetricメッセージ
2.3.4 コントローラとスイッチの接続
〔1〕 セキュアチャネル（Secure Channel）の確立
〔2〕 冗長性の確保と標準化
〔3〕 複数のセキュアチャネルを確立
2.3.5 テーブル操作メッセージ
第3章 OpenFlow/SDNの適用分野
＝企業網／キャンパス網／クラウド＝
3.1 OpenFlow/SDNアーキテクチャの概要
3.1.1 OpenFlow/SDNで採用された新しいアーキテクチャ
3.1.2 OpenFlowスイッチの動作と方式の特徴
〔1〕 動的設定型OpenFlowスイッチの場合
〔2〕 事前設定型OpenFlowスイッチの場合
3.1.3 OpenFlowコントローラ－スイッチにおける標準化インタフェース
3.2 クラウドデータセンター網での課題と解決
3.2.1 従来の4つの課題
〔1〕 第1の課題
〔2〕 第2の課題
〔3〕 第3の課題
〔4〕 第4の課題
3.2.2 上記の解決アプローチ
〔1〕 ネイティブ（Native）モデル（ホップバイホップモデル）
〔2〕 オーバーレイ（Overlay）モデル
〔3〕 ハイブリッドモデル（オーバーレイモデルとネイティブモデルの統合）
3.2.3 代表的なユースケース
〔1〕 マルチテナントネットワーク〔ネイティブモデル（ホップバイホップモデル）〕
〔2〕 マルチテナントネットワーク（Overlayモデル）
3.3 企業網におけるネットワークの課題
3.3.1 従来の企業網の代表的な課題
3.3.2 企業内での複数部門向けのセキュアなネットワーク分離の運用維持管理の容易化例
3.4 キャンパス網におけるネットワークの課題
3.4.1 従来のキャンパス網の課題
3.4.2 OpenFlow/SDNによるネットワーク仮想化を使ったProduction網と共有する実験網
3.5 WANとデータセンター間のネットワークの課題
3.5.1 従来のデータセンター間のネットワーク課題
3.5.2 グーグルのWAN、データセンター間ネットワークにおけるOpenFlow/SDNの利用
第4章 OpenFlowスイッチ機能付きスマートフォン
4.1 OpenFlowによる端末の通信制御方式の提案
4.2 課題と要件：モバイル網／企業／ASPの観点から整理
4.2.1 モバイル網トラフィックのWi-Fiへのオフロード
〔1〕 用途による網の使い分け
〔2〕 網状態を反映した通信制御
4.2.2 企業端末のセキュリティ確保
4.2.3 MVNO、ASPなどの網利用効率化
〔1〕 MVNOが提供するサービスの場合
〔2〕 ASPが提供するサービスの場合
4.3 OpenFlowによる経路選択方式
4.3.1 OpenFlowによって解決する通信制御方式の提案
4.3.2 OpenFlowベースモバイル端末制御のユースケース
4.3.3 経路選択方式適用上の課題
〔1〕 経路切り替え時の通信の維持（モビリティ）
〔2〕 ローミング
〔3〕 OFS収容数のスケーラビリティ
〔4〕 無線経路を利用したOpenFlowによる制御
4.3.4 OpenFlow搭載Android試作端末
〔1〕 システム構成
〔2〕 Android端末内の構成
〔3〕 動作シーケンス
4.4 他の利用用途への展開：企業網でのOpenFlowモバイル制御の利用
4.5 今後の課題：端末の制御／スケーラビリティ
第5章 オープンソースソフトウェアにおけるOpenFlow/SDNの実装
5.1 Open vSwitch
5.1.1 Open vSwitch：仮想ネットワークスイッチ実装
5.1.2 Open vSwitchのアーキテクチャ
5.1.3 従来のネットワークブリッジとOpen vSwitchの比較
5.1.4 Open vSwitchを利用したOpenFlowの利用例
5.2 LINC：OpenFlow 1.2準拠のOpenFlowスイッチ
5.3 OpenFlow Switching Reference System（OpenFlowスイッチング参照システム）
5.4 Trema（トレマ）
5.5 NOX/POX（ノックス／ポックス）
5.6 Beacon（ビーコン）
5.7 Pantou（パントウ）
5.8 Mininet（ミニネット）
5.9 VXLAN（ブイエックスラン）
5.9.1 hogelan：VXLANのオープンソース実装
5.9.2 VXLANの構成
第6章 市場におけるOpenFlow/SDNベンダ各社の役割
6.1 SDNのフレームワークとOpenFlowの関係
6.1.1 SDNは3つのプレーンと2つのインタフェースで構成
〔1〕 アプリケーション層
〔2〕 制御（コントロール）プレーン層
〔3〕 データプレーン層
6.1.2 OpenFlowは制御プレーンとデータプレーン間のインタフェース
6.2 各社のOpenFlow/SDN対応製品
〔1〕 ハードウェアスイッチ
〔2〕 コントローラ（制御装置）
〔3〕 テスター（試験装置）
6.3 ベンダ各社の動向
6.3.1 IBM
6.3.2 HP（ヒューレット・パッカード）
〔1〕 新戦略「HP Converged Infrastructure」を発表
〔2〕 HP FlexNetworkアーキテクチャと4つのコンポーネント
〔3〕 HPのOpenFlowに関する歴史
6.3.3 NEC
〔1〕 世界初のOpenFlow対応製品を発表
〔2〕 国内企業などへも実際に導入へ
6.3.4 Pica8（ピカエイト）
6.3.5 NTTデータ
〔1〕 NTTデータのHinemos（ヒネモス）
6.3.6 ストラトスフィア
6.3.7 Nicira（ニシラ）
6.3.8 Big Switch Networks（ビッグスイッチネットワークス）
6.3.9 シスコシステムズ
6.3.10 ジュニパーネットワークス
6.3.11 ブロケード コミュニケーションズ システムズ
6.3.12 Spirent Communications（スパイレントコミュニケーションズ）
6.3.13 イクシア（IXIA）コミュニケーションズ
6.3.14 ミドクラ（Midokura）
6.3.15 その他
6.4 各ベンダの製品のポジショニング
6.5 各ベンダの取りうる戦略
6.5.1 フレームワークの領域が広いSDN
6.5.2 各社の戦略的な4つのアプローチ
〔1〕 付加価値型
〔2〕 ポートフォリオ拡充型
〔3〕 新市場攻略型
〔4〕 多角化型
第7章 具体的なOpenFlow対応製品
＝NECの「ProgrammableFlow」の詳細＝
7.1 企業データセンター、クラウドデータセンター領域の課題と解決のアプローチ
7.1.1 企業内データセンターの課題と解決策
7.1.2 クラウドデータセンターの課題と解決策
〔1〕 第1の課題：ネットワーク機器費用の増大
〔2〕 第2の課題：運用費用の増大
〔3〕 第3の課題：ネットワーク障害復旧時間の長期化
〔4〕 第4の課題：サーバ仮想化にネットワークが追いつかない
7.1.3 現状の課題の解決策の提案
7.1.4 ProgrammableFLowに基づくネットワーク仮想化
7.2 企業データセンター、クラウドデータセンター向けProgrammableFlowソリューション7.2.1 ProgrammableFlowシステムアーキテクチャ
〔1〕 現在のネットワーク構成
〔2〕 ProgrammableFlowのアーキテクチャ
7.2.2 ネットワーク制御が提供する機能
7.2.3 SDN（Software-Defined Networking）の機能
7.3 ProgrammableFlowソリューションの提供機能
7.3.1 ネットワークのシンプル化（OpenFlowファブリック機能）
7.3.2 ネットワークの可視化機能と仮想ネットワーク設定機能
〔1〕 物理ネットワーク描画画面
〔2〕 論理ネットワーク画面
7.3.3 仮想ネットワーク機能
〔1〕 仮想ネットワーク機能の概念
〔2〕 仮想ネットワーク機能の特徴
〔3〕 従来のネットワーク設計とOpenFlow/SDN型のネットワーク設計の違い
7.3.4 ネットワーク制御の高度化
7.3.5 選択的アプライアンスオフローディング
7.3.6 ネットワークプールのスケールアウト機能
7.3.7 VMマイグレーションに合わせた動的なネットワーク構成変更
〔1〕 既存のVLAN環境での作業
〔2〕 ProgrammableFlowソリューション
7.3.8 ネットワーク機器の省電力化と保守効率化
7.3.9 既存ネットワーク管理・監視統合─NetvisorPro Vによる物理網管理と
ProgrammableFlow管理
7.3.10 既存LAN/WANとProgrammableFlow網の相互接続・統合設計
7.4 ProgrammableFlowソリューションでの
Open Source OpenFlowコントローラフレームワーク：Trema
7.4.1 NECオープンソース：OpenFlowコントローラフレームワーク：Trema
7.4.2 Trema TremaApps（アプリケーション）の例：スライサブル（Sliceable）ルーティングスイッチ
7.4.3 統合テスト環境のTremaShark
7.4.4 Tremaでのrepeater-hub（リピータハブ）のRubyプログラム例
7.5 ProgrammableFlowソリューションで開発中の機能：Hyper-V対応
OpenFlow Virtual Switch
7.5.1 NECが開発中のHyper-V対応OpenFlow Virtual Switch
〔1〕 Windows Server 2012の3種類のVirtual Switch Extension
〔2〕 Hyper-V対応OpenFlow Virtual Switchのデモの状況
〔3〕 OpenFlow Virtual Switchの仮想サーバ対応アクセスコントロール機能
7.6 ProgrammableFlowソリューションで開発中の機能：
WebSAM/OpenStack-OpenFlow連携
7.6.1 クラウドマネジャーとOpenFlow連携
7.6.2 ネットワーク仮想化、サーバ仮想化、ストレージ仮想化のオーケストレーション
7.6.3 ProgrammableFlowのクラウドマネジャー連携によるオーケストレーション
〔1〕 クラウドマネジャーとしてのWebSAMを活用
〔2〕 クラウドマネジャーにオープンソースのOpenStackを活用
7.6.4 OpenStack-OpenFlow連携向けプラグイン機能
第8章 UNIVERGE PFシリーズ導入事例：金沢大学附属病院
8.1 各部門が個別にネットワークを構築、全体統制と管理が困難に
8.2 仮想ネットワークの容易な構築運用管理を効率化できる点を評価
8.3 ユニバーサル接続による機器追加設定の自動化にも期待
8.3.1 ネットワーク全体の可視化、統合管理
8.3.2 部門ごとの仮想ネットワークを柔軟に構築し、集中管理することが可能
8.3.3 機器の接続を認識し、適切なVTNに自動配備
8.3.4 通信の種類に応じた高度な経路制御を実施
第9章 JGN-XにおけるOpenflowの実証実験
＝RISE環境のもとに「第63回さっぽろ雪まつり」でシステムを構築＝
9.1 JGN-Xとは
9.2 新世代ネットワークテストベッドとしてのJGN-X
9.2.1 JGN-Xをベースに2020年頃に新世代ネットワークの実現
9.2.2 新世代ネットワークプレーンの構築
9.3 RISEにおける「第63回さっぽろ雪まつり」での実証実験
9.3.1 JGN-XにおけるOpenFlow環境の展開
9.3.2 SDNテストベッド「RISE」
〔1〕 RISEバージョン1の特徴
〔2〕 RISEバージョン2の構築
〔3〕 RISEバージョン3の検討を開始
9.3.3 札幌における雪まつりでの実証実験
〔1〕 従来機能の整備と課題
〔2〕 2012年の雪まつり実証実験での検証
9.3.4 Pseudo Wire上のOpenFlowネットワーク構築の検証
9.3.5 OpenFlow上のVPLSネットワークの構築
9.3.6 IPv4マルチキャスト実証実験
9.4 まとめと今後の課題
9.4.1 Pseudo Wire（スードワイヤ）への移行
9.4.2 RISE上でのVPLS網構築
9.4.3 IPv4ユニキャスト転送を実現
9.4.4 IPv4マルチキャストを実現
索引
インプレスR&Dは、Webビジネス関係者、ワイヤレスブロードバンド技術者、放送・通信融合およびデジタル家電関係者、ICTを活用するビジネスマンなど、インターネットテクノロジーを核としたあらゆる分野の革新をいち早くキャッチし、これからの産業・社会の発展を作り出す人々に向けて、クロスメディア事業を展開しています。
