ネットワーク仮想化とネットワーク機能仮想化の概要

ネットワーク仮想化の概念は長い間提案されてきましたが、その具体的な定義は業界では依然として議論の的となっています。一般的に、ネットワーク仮想化は、物理ネットワークとそのコンポーネント (スイッチ、ルーターなど) を抽象化し、ネットワーク ビジネス トラフィックをそれらから分離する方法であると考えられています。ネットワーク仮想化では、複数の物理ネットワークを 1 つの仮想ネットワークに抽象化したり、1 つの物理ネットワークを複数の論理ネットワークに分割したりできます。

ネットワーク機能仮想化 (NFV) は、ネットワーク オペレーターの観点から、欧州電気通信標準化機構 (ETSI) が提案したソフトウェアとハ​​ードウェアを分離するアーキテクチャです。主に、標準化されたIT仮想化技術、業界標準の大容量サーバー、ストレージ、スイッチを使用してさまざまなネットワークソフトウェア機能を搭載し、ソフトウェアの柔軟なロードを実現し、データセンター、ネットワークノード、ユーザー端末などのさまざまな場所に柔軟に展開および構成できるようにすることを目的としています。 NFV は、ネットワーク物理デバイス層と論理サービス層間のバインド関係を解除します。各物理デバイスは仮想化されたネットワーク要素に置き換えられ、管理者は独自のニーズを満たすように仮想ネットワーク要素を構成できます。

従来のネットワーク仮想化テクノロジは、VLAN と仮想プライベート ネットワーク (VPN) によって代表され、プロトコルのカプセル化を通じて物理ネットワーク上に分離された仮想プライベート ネットワークを提供します。ソフトウェア仮想化やソフトウェア定義ネットワーク (SDN) などの技術の発展に伴い、分散ソフトウェア技術を使用してネットワーク機能セットの合理的な抽象化、セグメンテーション、柔軟なスケジューリングを実現することが、徐々にネットワーク仮想化とネットワーク機能仮想化の主流の実装モデルになってきました。現在、オーバーレイ ネットワーキング テクノロジと仮想化トラフィック スケジューリング テクノロジは、ネットワーク仮想化とネットワーク機能仮想化テクノロジの主な研究ホットスポットです。

ネットワーク技術の分野において、オーバーレイとは、ネットワーク アーキテクチャに重ね合わせた仮想化技術モデルを指します。その一般的なフレームワークは、基本的なネットワークに大規模な変更を加えることなく、ネットワーク上でのアプリケーションの搬送を実現し、他のネットワーク サービスから分離することです。現在は主にデータセンター内の内部ネットワークの大規模な相互接続に使用されています。

仮想化リソース スケジューリング テクノロジーは、SDN や NFV などの概念を使用して、ネットワーク トラフィック、ビジネス機能、その他のリソースの仮想化とインテリジェントなスケジューリングを実現します。主に仮想化されたトラフィック スケジューリングとサービス チェーンが含まれます。

1) 仮想化されたトラフィックスケジューリング

仮想化トラフィック スケジューリング テクノロジーは、仮想化テクノロジーを通じて IP ネットワークの現在の分散ルーティングの制限を打ち破り、集中ルーティング計算とトラフィック スケジューリングを使用して、ネットワーク全体のトラフィックの動的なバランス調整とネットワーク構造の最適化を実現します。仮想化トラフィック スケジューリング技術は主に IP バックボーン ネットワークで使用され、IP ルーティング機能セットの抽象化、集中型ルーティング決定システムの実装、集中型システムの信頼性、およびこのモードでの保護パス計算のリアルタイム アルゴリズムを合理的に定義する方法に重点が置かれています。現在、仮想化トラフィックスケジューリング技術は、新たな経路計算装置/制御装置（PCE/Controller）システムを追加することで集中型ルーティング決定システムを実現するなど、SDNなどの新技術と組み合わせる方向へ発展しています。

2) ビジネスチェーン

ネットワーク内の仮想ファイアウォール、ロードバランサ、ゲートウェイなどのビジネス処理機能はビジネス機能ポイントと呼ばれ、トラフィックは一連のビジネス機能ポイントによって処理され、ビジネスチェーンを形成します。仮想化されたトラフィック スケジューリングとは異なり、サービス チェーンは、仮想ネットワーク内の制御サーバーを介してネットワーク トラフィックの転送をプログラムで制御し、トラフィックを 1 つ以上のビジネス機能ポイントに柔軟に割り当てて処理し、ユーザーにネットワーク サービスをシームレスに提供する方法の解決に重点を置いています。 SDN と NFV の推進により、ビジネス チェーンは大きな注目を集めており、その発展の見通しは概して楽観的です。

アプリケーションシナリオ

Evolved Packet Core (EPC) ネットワーク要素仮想化は、「アプリケーション + コントローラ + スイッチ」の 3 層アーキテクチャを採用し、ネットワーク要素のトラフィック フロー方向などの制御機能と、「アプリケーション + コントローラ」層で実行する必要があるトラフィック処理機能を抽出します。 「スイッチ」層は、フローベースの転送機能を実装し（ディープ パケット インスペクションなどのトラフィック分析および処理機能を統合する場合もあります）、コントロール プレーン ネットワーク要素の集中化を徐々に実現します。 SAE (System Architecture Evolution) ゲートウェイのシグナリング プレーンと MME、PCRF (Policy and Charging Rules Function) などのデバイスを統合することで、モバイル コア ネットワークの仮想制御クラウドが形成されます。

EPC 単一ネットワーク要素仮想化は、ネットワーク機能仮想化を通じてネットワークハードウェアアーキテクチャを統合し、容量増加によるコスト問題を解決し、サービス制御と転送の分離、ハードウェアとソフトウェアの分離を通じて柔軟なサービス展開と拡張の問題を解決し、オペレータの構築コスト (CAPEX) と保守コスト (OPEX) を削減します。