wireless向けのopenflow拡張をstratosphere experimenterとして仕様化し、そのPoCとして実装したgopenflowについての解説。Linux内部での構成や背景にある考え方について記載しました。

1. Wireless Openflow
with stratosphere experimenter
Hiroaki Kawai
<kawai@stratosphere.co.jp>

2. Wireless openflow
Access point
Openflow controller
Uplink
Openflow switch

3. 無線コントローラ
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同じ形をしている「無線コントローラ」
●
一般的な導入目的
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設定の集中管理
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電波のカバレッジ
●
重複よけ
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隙間をなくす
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品質管理・ロードバランス
●
メタデータの送受信
コントローラ

4. WirelessこそSDNしたい
●
移動体にこそ動的にネットワーク変更を与えたい
●
無線コントローラ
●
仕様が閉鎖的
●
プログラムしにくい
●
Openflowでアクセスできるようにしてみよう

5. Wireless openflow
Access point
Openflow controller
Uplink
Openflow switch
一見普通のopenflow switchのように見える

6. よ～く見ると、やっぱり特殊な部分がある

7. Openflow port
●
APはStationを区別できる
●
ただしMulticast/Broadcastは、
無線で直接Multicast/Broadcast
Openflow switch
PC PC
AP
STA STA
GTKPTK
単純に STA = Port とすることもできない

8. 異なるFrame
SRC MACDST MAC
eth
type
ADDR1 ADDR2 ADDR3 ADDR4FC ID Seq
一般形はこんな感じ
無線の受信・送信とペイロードの送信元・送信先の最大4つのアドレスが出現
RA=BSSID TA=SA DAFC ID Seq
APへのデータフレーム
BSSID = 無線のアドレス（RA） = APのMACアドレス
TA = 無線の送信アドレス（SA） = STAのMACアドレス
DA = STAが本来送りたかった送信先
こう変換してuplinkに
送る
= “integration service”

9. 異なるFrame
●
無線が有線と等価的に使えるのは、802.11がそう設
計されていて、Integration serviceが働いているため
。
●
実のところ、802.11は「Distributed system + 各種
サービス」の形をしている
●
各種サービスも、このフレームで動作している
●
サービス用のフレームにもアクセスできると面白い

10. 現実問題
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Linux wireless netdev が出発点
●
無線のnetdevとは？
●
wext ioctl ベース（旧）
●
nl80211 netlink ベース（新）

11. gopenflow PoC
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Port = netdev
●
それ以上は「実装依存」
●
netdevの種類に注意
●
他のプログラムが並行動作して構わない（むしろ頼
る）
●
kernel経由で情報は出し入れする
●
同一phyにnetdevが追加されると、自動的にport追加
●
既存の ethernet frame 用 oxm との整合性を考慮
●
LWAPP(L2)でフレーミング
●
802.11 match field の oxm を新設
→ stratosphere experimenterまだ実装初期なので実験的（将来変わるかも）

12. Linux mac80211 basics
●
結局etherとして使えるように頑張る（monitor以外）
●
暗号化もカーネル内部で処理される
●
一つのphyに対して複数のnetdevを作れる
●
チャンネルは各netdevの要求に応じて変化し続ける
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Mode
●
Managed
●
AP, AP_VLAN
●
Ad-hoc
●
WDS
●
Mesh
●
P2P
●
Monitor

13. Managed
●
基本形。
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APに接続するSTA側。
●
一般的にplugするとudevから自動的に、このmode
のnetdevが用意される
●
動的な制御が必要で、SSIDやpassphraseは
wpa_supplicantのようにnl80211経由で行う。

14. AP
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Access pointを構築するときに使う。
●
動的な制御が必要で、hostapdなどでnl80211経由で
制御する。
netdev
STA STA STA
横向きのunicastのみapで制御できる。
multicast/broadcastは無線的に届く。

15. AP_VLAN
●
APモードで異なるgroupを作るときに出現。
●
hostapdではdynamic_vlan機能を使って、vlan
taggingしてブリッジするような設定にしておくのが
一般的。
●
openflowでは好きに流れを変えればよいだろう。
netdev
STA STA
netdev
STA STA

16. Monitor
●
RADIOTAPデバイス（非ether）
●
実はRADIOTAPフレームでパケット送出もできる
●
制御らしい制御はない

17. その他
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Ad-hoc
●
IBBS
●
実用上はP2Pで置き換えられていきそうな予感
●
iwで静的に制御できる
●
WDS
●
無線peerを作れるが、すぐに実用的に使えるわけではな
い。
●
Mesh
●
比較的すぐに実用的に使える
●
P2P
●
AP, STAの役割を動的に決めるモード
●
HW（ドライバ）を超選ぶ
●
wpa_supplicant で動作させられる
$ iw dev wlan0 ibss join NetworkName 2412
$ iw dev wds0 set peer <MAC address>
$ iw dev mesh0 mesh join NetworkName

18. gopenflow port
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Port は netdev
●
Ethernet frame
●
802.11はLWAPP(L2)
●
Pipeline field oxm STROXM_BASIC_DOT11=1 となる
●
lwapp自体のETH_SRC等は、初期値として802.11フ
レーム内部から設定される
●
Set-fieldを使って802.11フレームを書き換えずに経路
変更できる
●
Monitor の活用
●
単にethernet frameを送受信するだけでなく、802.11
distributed systemのプログラミング環境として使える
●
IoT的なHubとしても活用しやすいだろう

19. Stratosphere expを使って何ができるか？
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Wifiセンサーデバイスへの対応は簡単になる
●
802.11 multicast で気温のデータを広報とか
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物品管理とか
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Action frameを使って独自サービスを実装したり
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ドローンの移動に合わせて経路を変えたり
●
同じように BLE 6LoWPAN 対応できるとどうなる？
●
他は？
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→BoF