2016年9月28日

仮想化ネットワーク上のホワイトボックススイッチでTbps級の転送機能を実現
～汎用装置を最大活用するネットワークアーキテクチャ（MSF）が、NetroSphere構想を推進～

日本電信電話株式会社（東京都千代田区、代表取締役社長：鵜浦博夫、以下　NTT）は、汎用的な通信装置であるホワイトボックススイッチ^＊1でキャリアネットワーク向け転送機能を実現し、キャリア（通信事業者）が提供するTbps級の仮想化ネットワークを汎用的な通信装置のみで構築できる可能性を示しました。
具体的には、市中のホワイトボックススイッチにハードウェアとして備わっているものの使いこなされていなかった、仮想化ネットワークに必要な機能（MPLS機能）を利用するためのソフトウェアを開発しました。NTTは、このソフトウェアを将来的に多くの装置ベンダやキャリアが利用・応用できるよう、完全にオープンな技術で実現しました。
このソフトウェアを装置ベンダが利用することで、データセンタ内など小規模なネットワークへの利用にとどまっていたホワイトボックススイッチの市場が、キャリアネットワークの分野まで拡大することが期待されます。
キャリアとしても、今後、ネットワーク構成装置の選択肢が大幅に増加するとともに、キャリア自身がネットワークOS^＊2に手を加えて機能追加を行うようなことも可能となっていきます。これによりネットワークをより柔軟に構築できるようになるため、通信サービスを今まで以上に迅速に、よりお客様に寄り添った形で提供することが可能となります。
これは、NTTが2015年に策定した「NetroSphere（ネトロスフィア）構想」の要素技術である「MSF（マルチサービスファブリック）」が目指す「汎用化・部品化されたネットワーク」の実現に向けた大きな一歩となります。
今後はさらに検討を進め、実験環境「NetroSpherePIT（ネトロスフィアピット）」での運用や、更なる機能拡充を通じて技術確立を図りつつ、幅広いパートナーと連携してこれまで以上にオープンに取り組んで参ります。

^＊1ホワイトボックススイッチ：
装置ベンダ製のハードウェア上で、ソフトウェアを自由に選択・開発できる汎用的な通信装置

^＊2ネットワークOS ：
ネットワーク機器内部で動作する制御ソフトウェア

背景　図1 、図2 、図3

近年、サーバの性能向上やソフトウェア技術の進展により、データセンタを中心として、より高いスケーラビリティと信頼性を経済的に実現する仮想化技術の実装が進んでいます。そして、これらの技術をキャリアのネットワークに適用し、コンピュータリソースやネットワークリソースを仮想化するネットワーク仮想化技術が注目されています。
NTTでは、NetroSphere構想^※1に基づき、仮想化に留まらずネットワークの構成装置の汎用化および部品化を推進することで、お客様やサービス事業者に、今まで以上に多様なサービスを、迅速かつ高信頼、低コストに提供していくことを目指しています。（図1 ）
その一環として、高機能な専用機器を用いるのではなく、機能がシンプルな汎用製品を活用することで、ネットワーク構成装置の汎用化を進めるべく、MSF（Multi-Service Fabric）^※2の取り組みを進めております。（図2 ）

MSFは、ネットワークを構成する各機能について独立に発展可能とするため、これを（1）シンプル化した転送機能部（ハードウェア）と（2）ネットワーク制御部（ソフトウェア）に分離/再定義するネットワークの構成方式（アーキテクチャ）です。（1）転送機能部は、汎用的なネットワークスイッチ（汎用スイッチ^※3を最大活用してシンプル化を目指し、また（2）ネットワーク制御部は、ソフトウェアによる柔軟な機能実現を目指します。（図3 ）

汎用スイッチのハードウェアを最大活用するソフトウェア

ホワイトボックススイッチを最大活用するソフトウェア　図4

MSFは、主にデータセンタで活用されている汎用スイッチを用いて、キャリアのネットワークの仮想化（ネットワークスライスの構成）を目指していますが、そのためには「MPLS^※4技術を用いた転送機能」が必要です。
しかしこれまで、MPLSによる転送機能は、多くの汎用スイッチのハードウェア側に具備されているものの、ソフトウェア（ネットワークOS）側でその機能を提供しているのは、一部のルータベンダのみでした。
そこでNTTは、ネットワークOS相当のソフトウェアを開発しホワイトボックススイッチ上に実装することで、ハードウェアが本来持つ性能を生かす形でMPLS転送機能を実現しました。

ソフトウェアの概要と効果　図5

このソフトウェアは、他のMPLSルータとの間でネットワークの経路情報^※5を交換して最適な経路を生成する技術と、MPLS転送に対応したインタフェースを通して生成した経路をハードウェアに書込む技術の2つによって、MPLS転送を実現します。ソフトウェアの各機能は、OSS^※6など市中のオープンな技術のみで構成されているため、ソフトウェアの内部構造までも「ホワイトボックス化」します。
また同時に、ハードウェアの性能を最大限引き出すアーキテクチャを採用しているため、ホワイトボックススイッチ上でキャリアグレードの大容量転送（1Tbps／数万経路超）を実現しています。
この成果により、「汎用スイッチをキャリアネットワークに適用する可能性」が示されることで、装置ベンダが新しい市場（キャリアネットワーク向け汎用スイッチ）を開拓できるようになり、汎用スイッチの低コスト化が見込まれるとともに、ベンダ間競争による機能追加の活性化が見込まれます。一方キャリアは、ネットワーク構成装置の選択肢の大幅な拡大とともに、キャリア自身でネットワークOS自体に手を入れることも可能となっていきます。
これにより、NetroSphere構想及びMSFが目指すネットワークの汎用化・部品化が促進され、通信サービスを今まで以上に迅速に、かつお客様のご要望に添った形で提供することが可能となります。