[論文レビュー] Software Defined Networking Supported by IEEE 802.1Q

János Farkas, Stephen Haddock+1 more|arXiv (Cornell University)|May 27, 2014

Software-Defined Networks and 5G参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、既存のIEEE 802.1Q準拠イーサネットブリッジが、制御平面とデータ平面のネイティブな分離により、ソフトウェア定義ネットワーキング（SDN）を本質的にサポートしていることを示している。外部のSDNコントローラー統合が可能であり、ハードウェアの刷新なしにSDNの展開が現実的に行える。

ABSTRACT

This paper gives an overview on how Software Defined Networking (SDN) principles can be applied to existing Ethernet merchant silicon considering the requirements modern networks face. We show that existing Layer 2 features specified by IEEE 802.1Q support SDN. The bridge architecture supports control plane/data plane split by design and also allows for external control e.g. by an SDN Controller. The data plane provided by existing chips is feature rich for network virtualization and supports even more features like OAM. We outline the principles of SDN over bridges and show a number of possibilities for further research and development.

研究の動機と目的

• IEEE 802.1Q準拠の既存イーサネットハードウェアが、SDN展開にどう活用できるかを調査すること。
• 現在のブリッジアーキテクチャが、制御平面の抽象化といったSDNの原則をどの程度すでにサポートしているかを特定すること。
• 802.1Qに基づくマーケンタイスのスイッチを、スケーラブルでプログラマブルなネットワーク仮想化に使用する可能性を評価すること。
• 既存の802.1Q規格の制約の中で、SDN機能を強化するためのオープンな研究方向性を提示すること。

提案手法

• IEEE 802.1Q準拠ブリッジの設計を分析し、制御平面とデータ平面の分離が内在的にどのように実現されているかを特定する。
• 802.1Q準拠のマーケンタイススイッチのデータ平面機能を検討し、VLAN、フロー制御、OAMといったSDN関連の機能に焦点を当てる。
• 外部SDNコントローラーが標準管理インターフェースを介して802.1Qブリッジを制御できることを実証し、集中管理を可能にする。
• 802.1Qの機能拡張性を、ネットワークスライシングや動的サービスプロビジョニングといった高度なSDNユースケースにどう活用できるかを評価する。
• SDNコントローラーの論理と既存の802.1Qブリッジ機能との間のアーキテクチャ的マッピングを提案する。
• 既存のハードウェアと規格を再利用することで、SDNの段階的導入の可能性を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IEEE 802.1Q準拠ブリッジは、制御平面とデータ平面の分離といったSDNの基盤的原則をどの程度すでにサポートしているか。
• RQ2 802.1Qに基づく既存のマーケンタイススイッチは、アーキテクチャの変更なしにSDNのデータ平面として効果的に使用可能か。
• RQ3 802.1Qブリッジにネイティブに搭載されているSDN関連の機能は何か。また、それらは外部コントローラーにどのように公開できるか。
• RQ4 ネットワーク仮想化やOAM統合といった高度なSDNワークロードに802.1Qブリッジを使用する際の制限は何か。
• RQ5 802.1QをSDNの基盤として活用することで、どのような新しい研究開発の機会が生まれるか。

主な発見

• IEEE 802.1Qブリッジアーキテクチャは、制御平面とデータ平面の分離を本質的にサポートしており、SDNの核となる原則である。
• 802.1Qに基づく既存のマーケンタイススイッチは、VLANサポートやフローマネジメントを含め、ネットワーク仮想化に適した豊富な機能を備えている。
• 802.1Q準拠チップのデータ平面は、OAM（運用、管理、保守）の操作をサポートしており、管理性が向上する。
• 標準管理プロトコルを介して外部SDNコントローラーを802.1Qブリッジに統合でき、集中制御が可能である。
• 本論文では、拡張可能なプログラマビリティや、802.1Q上でのSDN用の標準化インターフェースといった、将来的な研究の機会が複数同定された。
• 802.1Q準拠イーサネットインfraにSDNを展開するには、ハードウェアの変更が一切不要であり、コスト効果の高い移行が可能である。