ロキ・ジョーゲンソンのネットワーク論
パフォーマンスを可視化する「3次元」ネットワーク管理
ネットワークが何をしているのかを把握するのは不可能に近い。だがここで紹介する3次元アプローチによれば、ネットワークパフォーマンスの全体像が提供されるだろう。
社内のネットワークで起きている目には見えないことが、コストにつながる可能性がある。それも大きなコストだ。企業は、ネットワークが収益に影響を及ぼすという事実を、VoIPによって思い知らされた。しかし業界では今でも、そのコストを算定する方法を定義するのに苦労している。
最大の問題は可視性である――ネットワークが何をしているのかを把握するのは不可能に近いのだ。経験豊富なネットワーク技術者でさえも、ネットワークパス(経路)を「見通す」ためにpingやtracerouteといった原始的なツールに頼っているのが実情だ。しかしこういった単純なツールでは、詳しいことは分からない(「ネットワークは「盲人と象」のようなもの」参照)。今日、ネットワークマネジャーは、デバイスカウンターやパケットスニファから得られた断片的データをつなぎ合わせて、ネットワークパフォーマンスに関するあいまいなメンタルイメージを作り上げているが、これは決して真実を直接反映したものではない。
では、ネットワークが見えないことによる不利益はどのくらいなのだろうか。ネットワーク管理にかかわる支出は全世界で90億ドル近くに達しようとしているにもかかわらず、調査会社ガートナーのアナリスト、ジェフ・スナイダー氏は、2004年の時点で85%のネットワークがVoIPへの対応準備ができていないとみている。また、配備前の評価に対する要求の高まりを受け、業界はアプリケーション導入前にネットワークの健康確保を重視するようになってきてはいるが、業界誌ネットワークワールドの推定によると、ネットワークインシデントの82%はユーザーによって報告されたものであり、ネットワーク分析ソリューションのネテュイティブでは、ネットワークアラームの約50%がフォールスポジティブ(誤認)だとしている。
これらの原因はすべて、可視性の欠如にある。
幸いにも、無知の闇の中から明瞭な図が現れてきた。これは、優れた管理性を実現する可能性のある3次元空間を示すものであり、その定義も次第に明確化しつつある。その中の2つの次元は、ネットワーキング業界における最近の進歩に直接対応している。その進歩とは次の2つだ。
- ネットワーク内でのエンドツーエンドの可視性
- アプリケーションのモデリングによるQoE(Quality of Experience:体験の質)とネットワークの結合
エンドツーエンドの「可視性」は、上の3次元ネットワーク図中の水平次元であり、これはネットワークのエンドツーエンドのビヘイビア(挙動)を表す。アプリケーションとネットワークの「結合」は、垂直次元に相当する。第3の次元(「時間」軸)は、現在では一般化している連続モニタリングというアプローチによって提供される。では、この3次元ビューを可能にした最近のネットワーク技術の進歩について詳しく見てみよう。
ネットワークの可視性
ネットワークの可視性は、エンドツーエンドパスに関してアプリケーションが実際に何にアクセスできるかの把握を可能にする。スイッチ、ルータ、ケーブル、ワイヤレスメディア、そしてNICやドライバなど何百もの要素で構成されるネットワークパスは、文字通りアプリケーションの基礎をなすエクスペリエンスを規定する。可視性がなければ、ネットワークが何を提供するかを直接的に示してくれるのは、緑の接続ランプとpingだけしかない。
可視性は、トラブルシューティング、パフォーマンスの評価、修復/プロビジョニングの確認などの広範な作業で不可欠な機能である。しかしそれだけですべてが把握できるわけではない。
次の図で、標準のOSIモデルを考えてみよう。
この図では、各領域が明確に定義されている。一番下に位置する3層は、エンドツーエンドのネットワークおよびそのすべてのビヘイビアである。その上の4層がアプリケーション層である。このレイヤはエンドホストにほぼ局限されており、OSからユーザーインタフェースに至るあらゆるものがここに存在する。そして一番上は、「レイヤ8」あるいは「ウェットウェア」などと呼ばれる架空層である。これは一般に人的要素と考えられているが(特にVoIPの場合)、ビジネスプロセスやもう1つのアプリケーション(あるいはサービス)と考えても差し支えない。
これらのレイヤ同士の関係も比較的はっきりしている。ネットワーク層とアプリケーション層との間のインタフェース部に存在するのは、損失、遅延、ジッタなど(すなわち、一般的なIPネットワークの場合はパケットビヘイビア)の尺度で構成される単純なパラメータである。また、アプリケーションはエンドツーエンドネットワークの真ん中に存在するわけではないが、モデルではその部分に配置される場合が多い。音声、ビデオ、データ、トランザクション型アプリケーションのそれぞれに対して、その特異性や要件が考慮された適切なネットワークモデルが既に開発されている。
レイヤの結合
実際のアプリケーション層をこういったモデルで置き換えることにより、具体的なネットワークビヘイビアを最上層のQoEの尺度に変換することが可能になる。VoIPの世界では、これはMOS(Mean Opinion Score:平均オピニオンスコア)で表されることが多い。MOSは比較的制約された指標だが、ネットワークからユーザーまでの垂直的な可視性を提供する。これにより、ネットワーク層とユーザー層の結合を確立・維持することができる。
この結合は、単に測定のための手段を提供するだけでなく、目標とするパフォーマンス要求に基づくネットワークの定義をサポートすることができる。基本的に、特定のQoEの要件をネットワークのSLA(Service Level Agreement:サービスレベル契約)およびQoS(Quality of Service)メカニズムに直接通知することができるため、熟練技術者のベストエフォート式の推測に頼らなくても済む。これにより、要求されるQoEの確立から、ネットワークデザインのためのSLAとQoSの自動定義、それに続く実装結果の評価(さらにはネットワークの要件変更やネットワークの修正、プロビジョニングなど)に至るネットワーク管理のクローズドサイクルを実現することが可能となる。
連続モニタリングというアプローチを追加すれば、アプリケーションパフォーマンスの2次元イメージが3次元化され、ネットワークパフォーマンスの全体像が提供される。ネットワークビヘイビアに基づき、重要なQoEを時間の経過とともに表現する全体像を見れば、無知に起因するコストを正しく把握することができる。アプリケーションのパフォーマンスが貧弱であると企業の収益に直接響く――そういった事態が起きているのが分かれば、対策を講じることもできる。何が起きているのか分からなければ、どうしようもないのだ。
本稿筆者のロキ・ジョーゲンソン博士はアパレントネットワークスのチーフサイエンティストで、18年以上にわたりコンピュータ、物理学、数学、科学の視覚化、シミュレーションなどの分野で活躍してきた。クイーンズ大学とマギル大学で計算物理学を専攻。哲学、グラフィックス、教育技術、統計力学、論理学、数論など広範な分野で著作がある。また同氏は、サイモンフレーザー大学で数学の非常勤教授を務めるとともに、同大学でCenter for Experimental and Constructive Mathematics(CECM)を共同設立した。民間部門のパートナーおよび政府機関との緊密な連携の下、ハイパフォーマンスコンピューティングやデジタルパブリッシングなどに関する多数の学術プロジェクトで研究を指導した経験もある。アパレントネットワークスでは、ジョーゲンソン氏はハイパフォーマンス、ワイヤレス、VoIP、アプリケーションパフォーマンスなどに関連したネットワーク研究の責任者を務める。これらの研究の多くは、学術機関やBCネット、テキサスA&M、CANARIE、Internet2などの最先端研究組織との共同で進められている。
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