名前付きデータネットワーク - 百科事典

### 名称データネットワーク（NDN）とは

名称データネットワーク（NDN）は、IPアーキテクチャなどの現代のインターネットアーキテクチャに存在する問題を解決することを目指す、提案された未来のインターネットアーキテクチャです。NDNは、コンテンツ中心のネットワーク（CCN）、コンテンツベースのネットワーク、データ指向のネットワーク、または情報中心のネットワーク（ICN）と関連しています。NDNは、2006年に最初にヴァン・ジャコブソンが公開で提案した「Content-Centric Networking（CCN）」プロジェクトの発展形です。NDNプロジェクトは、ジャコブソンが提案した、今日のホスト中心のネットワークアーキテクチャIPからデータ中心のネットワークアーキテクチャ（NDN）への進化を調査しています。このプロジェクトの目標は、概念的にシンプルな変換によって、ネットワークやアプリケーションの設計、開発、展開、使用方法に対する広範な影響を実現することです。

NDNは、NDNが他のネットワークアーキテクチャと区別される3つの核心概念を持っています。

1. **アプリケーションがデータに名前をつける**：データの名前がネットワークパケットの転送に直接使用されます。消費者アプリケーションは名前でデータをリクエストしますので、NDNの通信は消費者駆動型です。
2. **データ中心のセキュリティ**：各データピース（データパケットと呼ばれる）は、プロデューサーによって暗号化署名され、プライバシーのための暗号化されたパイロードや名前の一部も含まれます。このようにして、消費者はパケットを取得方法に関わらず検証できます。
3. **状態を持つ転送平面**：転送エンジンは、各データリクエスト（インタレストパケットと呼ばれる）に対して状態を保持し、対応するデータパケットが戻ってきたときに状態を削除します。NDNの状態を持つ転送は、高度な転送戦略を可能にし、ループを排除します。

### 概要

NDNの前提は、インターネットが主に情報配布ネットワークとして使用されており、IPとは適していないこと、そして将来のインターネットの「細い腰」が名前データではなく数値的にアドレスされるホストに基づくべきではないことです。その背後にある原則は、通信ネットワークがユーザーに必要なデータ、名前付きコンテンツに焦点を当てることを可能にするべきであり、特定の物理的な場所からデータを取得するために特定のホストを参照する必要があるべきでないことです。この動機は、現在のインターネット使用のほとんどが（「高90％のトラフィックレベル」）ソースから多くのユーザーにデータが配布されているという事実から派生しています。

### アーキテクチャの概要

#### パケットの種類

NDNの通信は、受信者、すなわちデータ消費者によって駆動され、2つの種類のパケット、すなわちインタレストとデータの交換で行われます。これらのパケットのいずれも、一つのデータパケットに含まれるデータを識別する名前を持っています。

- **インタレスト**：消費者が望むデータの名前をインタレストパケットに記入し、ネットワークに送信します。ルーターはこの名前を使用してインタレストをデータプロデューサーに転送します。
- **データ**：インタレストがデータを持つノードに達すると、そのノードは名前と内容を含むデータパケットを返します。このデータパケットは、インタレストが消費者に戻るまでの逆ルートを取ります。

#### ルーターアーキテクチャ

インタレストとデータパケットの転送機能を実行するために、各NDNルーターは3つのデータ構造と、転送ポリシーを保持します。

- **Pending Interest Table（PIT）**：ルーターが転送したがまだ満たされていないすべてのインタレストを保存します。各PITエントリは、インタレストに含まれるデータ名とその入力および出力インターフェースを記録します。
- **Forwarding Information Base（FIB）**：名前の一部をインターフェースにマッピングするルーティングテーブルです。FIB自体は名前プレフィックスに基づくルーティングプロトコルによって構成され、各プレフィックスに対して複数の出力インターフェースを持つことができます。
- **Content Store（CS）**：ルーターが受け取ったデータパケットの一時的なキャッシュです。NDNデータパケットは、どこから来たかやどこに転送されたかに関係なく意味のあるため、キャッシュして将来のインタレストを満たすことができます。置換戦略は伝統的に最も最近使用されていないものですが、ルーターの置換戦略によって異なることがあります。

#### ナメ

NDNの名前はネットワークにとって不透明です。これにより、各アプリケーションが自分のニーズに合った名前スキームを選択することができ、名前の進化もネットワークから独立して行うことができます。

#### ルーティング

NDNは名前に基づいてパケットをルーティングおよび転送します。これにより、IPアーキテクチャのアドレスによる3つの問題を解決します。

- **アドレス空間の枯渇**：NDNのネームスペースは本質的に無限です。ネームスペースは、最大インタレストパケットサイズの8KBと名前を構成する可能なユニークな文字の組み合わせの数に限られています。
- **NAT越え**：NDNはアドレスを排除しますので、NATは必要ありません。
- **アドレス管理**：アドレスの割り当てと管理は、ローカルネットワークで必要不再是ありません。

### セキュリティ

NDNは、データ自体を暗号化署名することでデータを保護し、プロデューサーの署名がデータの完全性を保証し、データの起源を認証することで、消費者がデータに対する信頼をデータの取得方法や場所から切り離すことができます。NDNは、消費者が特定のデータや特定の状況における公開鍵所有者が適切なプロデューサーであるかどうかを推論するのに役立つ微細な信頼をサポートします。

### 参考リンク

- DEATH TO TCP/IP cry Cisco, Intel, US gov and boffins galore
- FIA-NP: Collaborative Research: Named Data Networking Next Phase (NDN-NP)
- Named Data Research Home Page
- NSF Awards for NDN 2
- FIA: Collaborative Research: Named Data Networking (NDN)
- Named Function Networking (NFN)
- NDN on Galileo (WebArchive snapshot)