SDNとは
経路を決める役と、データを運ぶ役を切り離す

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この記事の要点

SDN（Software-Defined Networking）は、経路計算などの制御（C-Plane）をコントローラに集め、機器はデータの転送（D-Plane）に専念させる、ソフトウェアでネットワークを柔軟に制御する考え方です。
制御の方式には、コントローラがすべて計算する集中制御型と、方針だけを設定して計算は各機器に任せるハイブリッド制御型があり、近年は後者が主流です。
試験では、C-Plane と D-Plane の取り違え、2つの制御型の特徴の入れ替え、NFV・MEC・TSN との取り違えが問われます。

この記事の目次

SDNとは
しくみ
制御の方式
コアネットワークでのSDN
試験での問われ方
似た用語との違い
覚え方
第4章の問題を解いてみる
よくある質問

SDNとは

SDN（Software-Defined Networking）は、ソフトウェアによってネットワークを柔軟に制御する考え方です。ネットワーク機器の中でひとまとめになっていた機能を2つに分け、制御のほうを1か所のコントローラに集めます。

分ける2つの機能は、次のとおりです。

C-Plane（Control-Plane）: 経路を計算するなど、通信をどう流すかを決める制御の機能です。
D-Plane（Data-Plane）: 決まった経路に従って、データを転送する機能です。

しくみ

従来のネットワーク機器は、1台の中に、経路を計算する機能（C-Plane）と、データを転送する機能（D-Plane）の両方を持っていました。ネットワークの設定を変えるときは、機器を1台ずつ設定する必要がありました。

SDN では、経路計算などの C-Plane を SDN コントローラに集めます。ネットワーク機器は、経路を自分で選ぶのをやめて、コントローラからの設定に従い、データの転送に専念します。ネットワーク全体の設定をコントローラから一度に変えられるので、柔軟な運用ができます。

従来は機器ごとに C-Plane と D-Plane を持つ。SDN では C-Plane をコントローラに集める（もちこ道場のまとめ）

制御の方式

SDN の制御には、コントローラがどこまで受け持つかで2つの方式があります。

方式	コントローラの役割	機器側
集中制御型	転送ポリシーも経路計算もすべて集中して行う	設定に従って転送に専念する
ハイブリッド制御型	転送ポリシーを設定する	その後の計算は、各機器の分散コントローラが行う

近年はハイブリッド制御型が主流です。計算を各機器に分けるのでコントローラの負荷が軽くなり、拡張しやすいのが利点です。機器が単独でも動けるので、コントローラが止まったときでも、機器の転送や経路計算を保てます。

コアネットワークでのSDN

コアネットワークに SDN を取り入れて、仮想化基盤と連携させると、通信の経路を状況に応じて切り替えたり、障害時に復旧したりと、柔軟なネットワーク運用ができます。NFV（機能の仮想化）とは役割が違い、組み合わせて使われます。違いは「NFV と SDN の違い」で説明しています。

試験での問われ方

モバイルシステム技術検定2級では、第4章「コアネットワーク技術」で出ます。もちこ道場の第4章の問題では、SDNを含む問題が11問あり、次のような問われ方をしています。

穴埋め: 「制御機能をコントローラに集約するアーキテクチャ」で SDN を選ぶ。「経路計算などを行う機能」で C-Plane、「データを転送する機能」で D-Plane を選ぶ。集中制御型とハイブリッド制御型の組み合わせを選ぶ。
誤った記述を選ぶ: 「従来の機器は、転送を C-Plane、経路計算を D-Plane で行う」（正しくは逆）、「ハイブリッド制御型は、コントローラの負荷が高くなる」「コントローラが止まると機器が動けなくなる」のように、仕組みや特徴を入れ替えた記述を見抜く。
ほかの用語の外れの選択肢: MEC・TSN・コンテナ・マイクロサービスの問題で、SDN が外れの選択肢として並びます。

似た用語との違い

SDN と並んで出る用語は、制御の話か、仮想化の話か、配置の話かで分けると見分けやすくなります。

用語	何か
SDN	制御（C-Plane）をコントローラに集め、機器は転送（D-Plane）に専念する
NFV	ネットワーク機能を汎用サーバ上のソフトウェアで動かす仮想化
MEC	UPF やサーバを基地局の近くに置いて低遅延にする
TSN	工場などの制御向けに、時刻同期や低ジッタの通信を実現する
コンテナ	ホスト OS のカーネルを共有する軽量な実行環境

覚え方

「C は考える（Control）、D は運ぶ（Data）」。SDN は、考える役をコントローラに集めて、機器には運ぶ役だけを任せます。
ハイブリッド制御型は「方針はコントローラ、計算は機器」。分散しているので拡張しやすく、コントローラの負荷も軽くなります。
SDN は「ソフトウェアで定義するネットワーク」。機器の中の機能ではなく、ソフトウェアのコントローラで決めると覚えます。

第4章のほかの用語は「第4章コアネットワーク技術の要点」にまとめています。

第4章の問題を2問、解いてみる

もちこ道場の第4章の問題です。演習画面と同じ解説（図解・選択肢ごとの解説）を付けています。

問1

5Gシステムをスマートファクトリー等で活用するため、時刻同期や低ジッタ通信用としてIEEEで規格化されている1技術へ適用できるように、機能の拡張が行われている。

答えと解説を見る

正解は 2（TSN（Time Sensitive Network））です。

【概要】

5Gシステムはスマートファクトリー等への活用に向けIEEE規格のTSNとの連携機能を拡張している。時刻同期や低ジッタ通信の実現により精密制御に寄与する。

【図解】実験的機能

図解は実験的機能です。内容を簡略化しているため、公式テキストの記載と異なることがあります。

【各選択肢の解説】

1. SDN（Software-Defined Networking）あなたの解答 SDNはネットワークの転送制御をソフトウェアで集約・管理する技術であり、IEEEの時刻同期規格である空欄(1)に合わない。
2. TSN（Time Sensitive Network）正解あなたの解答 TSNはIEEEで規格化された時刻同期や低ジッタ通信用の技術であり、5G機能拡張の対象として空欄(1)に合致する。
3. NFV（Network Functions Virtualisation）あなたの解答 NFVはネットワーク機能を汎用サーバ上の仮想マシンで動作させる技術であり、時刻同期等を示す空欄(1)に不適である。
4. NPN（Non Public Network）あなたの解答 NPNは特定のユーザ向けに提供される閉域ネットワーク技術の総称であり、IEEEで規格化された通信技術の空欄(1)に合わない。

問2

クラウドネイティブな実装において、仮想化マシンよりもリソースの消費が少なく、同じホストOSのカーネルを共有しながら、軽量かつ分離された形でソフトウェアの実行環境を提供する技術を1という。

答えと解説を見る

正解は 4（コンテナ）です。

【概要】

コンテナは、ホストOSのカーネルを共有して軽量かつ分離された実行環境を提供する技術である。仮想マシンよりリソース消費が少ない。

【図解】実験的機能

図解は実験的機能です。内容を簡略化しているため、公式テキストの記載と異なることがあります。

【各選択肢の解説】

1. ハイパーバイザあなたの解答ハイパーバイザは、同一ハード上で複数のゲストOSを動作させる制御ソフトであり、ホストOSカーネルを共有する技術ではない。
2. SDN（Software-Defined Networking）あなたの解答 SDNは、ネットワーク構成や経路をソフトウェアで動的に制御する技術であり、ソフトウェアの実行環境を提供する技術ではない。
3. MEC（Multi-access Edge Computing）あなたの解答 MECは、基地局近傍にサーバー機能を配置して通信遅延を低減する構造であり、OSカーネルを共有する実行環境技術ではない。
4. コンテナ正解あなたの解答コンテナは、ホストOSカーネルを共有し軽量かつ分離された実行環境を提供するため、空欄(1)の記述に合致する。