解決策を思いついた時、顧客の大きな問題を発見した

システム アプローチ私のキャリアの中で最も満足のいくカンファレンス体験の 1 つは、SIGCOMM 2003 Outrageous Opinions セッションで「MPLS は役に立つと考えられる」と題したプレゼンテーションを行ったことです。

その時点で、Outrageous Opinion セッションは 8 年ほど経過しており、私は 1995 年に最初のセッションの議長を務めました。最初のセッションでは、ネットワーキングを行う人々は全員経済学者になるべきだという、実際には突飛ではない David Clark 氏の見解など、記憶に残る講演が数多く行われました。

この段階までにセッションは一種のスタンドアップ コメディ ショーに変わり、確かに物議を醸しているこの技術を無視したり反対したりする聴衆の前で、できればユーモラスに MPLS を擁護するというアイデアが、ドイツの田舎を走っているときに思いつきました。

MPLSアーキテクチャの構築と実稼働への導入に多大な投資をしてきた者として、私の講演が過度に自己弁護的と受け取られる可能性を自覚していたため、「私は恨んでいない」というメッセージを講演中に散りばめました。結局、ほとんどの人の記憶に残り、今でもネットワーク関連のカンファレンスの廊下を歩いていると、時折このフレーズを持ち出す人に出会います。 

20年近く経った今でも、MPLSが本来解決すべき問題に関して、いまだにかなりの混乱と懐疑的な見方が見られます。例えば、先日Packet Pushersのポッドキャストに出演したのですが、表向きはネットワークの未来について議論するためだったのですが、結局MPLSの歴史について長々と脱線してしまいました。

正直言って、MPLSの策定に関わった私と、エンドユーザーとしてMPLSを経験した私とでは、MPLSに対する見方があまりにも異なっていることに驚きました。そこで、またしても擁護的な印象を与えてしまうかもしれませんが、MPLSがどのように誕生し、最終的に世界的な展開において成功を収めたのかを改めて考察してみる価値はあると思います。 

MPLSの発明者でも父でもありません。その称号は通常、ヤコブ・レクター氏に与えられます。彼はシスコ社内で回覧された2ページのメモにタグスイッチングの元々のアイデアを書き、多くの主要な特許の発明者として名を連ねています。後にヤコブ氏と私はMPLSに関する書籍を共著しましたが、これは私にとって素晴らしいキャリアアップとなりました。

タグ、あなたです

タグスイッチングは、私たちのグループがMPLSをIETFに標準化のために持ち込んだ際に、MPLSの大部分の基礎となりました。しかし、その功績は計り知れません。特に、ヤコフのメモの数か月前、1995年にチャンドランメノンとヴァルギーズはSIGCOMMの論文を発表し、スレッドインデックスという概念を導入しました。これはタグスイッチングと同様に、固定長の識別子で可変長の宛先プレフィックスを表すことを可能にし、IPデータグラムを転送するためのアドレス検索作業を簡素化します。 

しかし、少し先走りすぎました。ヤコフが論文を執筆した当時（そしてスレッドインデックスが発明された当時）の状況は、今日とは大きく異なっていました。実際、1995年のOutrageous Opinionセッションでは、固定長セルと固定長ヘッダー検索を備えたATMと、可変長パケットと比較的複雑な最長一致検索アルゴリズムを備えたIPのどちらが優れているかについて、活発な議論が交わされました。

ヤコブと私は1995年にシスコに入社しました。当時、シスコはIPとイーサネットを中心とする事業においてATMがどのような影響を与えるかを探ろうとしていました。私が参加したチームは、ATMとIPの技術的アプローチを何らかの形で組み合わせる方法を見つけるという課題に取り組みました。数ヶ月にわたってアイデアを練り上げていくうちに、ヤコブからのメモは、これまで見てきたどの技術よりも明らかに優れていると感じました。

スレッドインデックスと同じ基本的な考え方（私は知りませんでしたが）を採用していただけでなく、階層タグ付けという考え方を導入しました。これはATMに既に存在していたもので、仮想回線識別子と仮想パス識別子が2階層の「ラベルスタック」を表していました。そして、ラベルスタックを任意の深さまで容易に一般化できることに気づいたのは、MPLSの縁の下の力持ちの一人であり、多作な発明家であり、優れたプロトコル設計者でもあるエリック・ローゼンでした。彼は、MPLSアーキテクチャに真に強力な追加機能の一つとして加わりました。 

当時、シスコには6人ほどのアーキテクトが、ジュニパーネットワークスにはさらに数人のアーキテクトがいて、パケットにラベルを付けるというアイデアがどのように役立つかを模索していました。IETFの取り組みが本格化するにつれて、さらに多くのアーキテクトが参加するようになりました。IPデータグラムのルックアップ操作を高速化するというアイデアは、実用上ほとんど効果がないことが判明しました。私たちは、このアイデアをテストするために、ラベル付きパケットのみを転送できるルーターのラインカードを設計するところまで行きました。

ラインカードは本格的なIP転送カードと比べてごくわずかしか安くなく、速度もそれほど速くありませんでした。なぜなら、この時点では高速IPルックアップは容易ではなかったものの、ほぼ解決済みの問題だったからです。バッファリング、ラインカード間のスイッチング、光トランシーバーなどは、ルックアップエンジンを数パーセント最適化するよりも、コストとパフォーマンスの面で重要でした。

成功

MPLSの普及を最終的に促進したのは（そして、それは目立たない形で実現しました）、エンタープライズVPNでした。これらは、MPLS-VPN、BGP/MPLS VPN、RFC2547 VPNなど、様々な名称で呼ばれていました。

当時、サービスプロバイダーは大きな課題に直面していました。企業顧客向けにVPNを展開する際に、すべてのVPNを実質的に顧客ごとにカスタム構築されたオーバーレイにすることなく、どのように展開するか、という課題です。この問題は、フレームリレーを用いたVPN構築で大きなビジネスを展開していたAT&Tから提示されました。フレームリレーもまた、学術界ではほとんど無視されていた技術ですが、需要が非常に高かったため、プロバイダーは対応に苦慮していました。この時初めて、ネットワークの拡張には、技術の拡張性だけでなく、運用の拡張性も重要だということに気づいたのです。

MPLS VPNの登場により、  N個の サイト を持つ新規顧客がN^2の構成問題 を抱えていた時代から、 N個のオーダーの構成問題を抱える時代へと変化しました。最近の記事で述べたように、運用上の問題は解決すべき最も重要な問題となることが多く、今回の記事もまさにその例です。

MPLSは最終的に顧客の真の問題を解決しました。企業VPNのソリューションのコストと価値の両方を変えました。

MPLSは、このソリューションを構築するために使用したメカニズムの一つに過ぎませんでした。本質的には、他のアプローチでIPSECトンネルやフレームリレー回線が使用されていたのと同様に、サービスプロバイダーコア全体でパケットをトンネリングするための軽量メカニズムを提供しました。真の革新の多くは、(a) BGPのマルチプロトコル拡張（顧客サイトからの非一意のアドレスをサービスプロバイダーが適切に処理できるようにしたこと）、および(b) エッジルーターへの多数のVRF（仮想ルーティングおよび転送テーブル）の導入（ルーターベンダーにとって大きな実装作業となった）にあります。

ここで詳しく説明するには詳細が多すぎるのですが、重要なのは、MPLS（この新しいVPNアーキテクチャの一部）が、顧客の真の課題をついに解決したということです。つまり、エンタープライズVPNソリューションのコストと価値の両方を変革したのです。（BGP/MPLS VPNの技術的な詳細は、私の個人的な意見ではありますが、非常に興味深いものです。非常によく練られたRFC2547や、私がYakovと共著した書籍『MPLS: Technology and Applications』から学ぶことができます。）

MPLSには、トラフィックエンジニアリングやインターネットを介したレイヤー2トラフィックのトンネリングなど、他にも多くの機能がありました。しかし、私にとって重要な教訓は、顧客の牽引力と技術の推進力の相互作用についてでした。

約3年間、この技術が実際に実用化されるかどうかさえ分かりませんでした。しかし、最終的にはサービスプロバイダーの大きな運用上の課題を解決し、時が経つにつれて、多くのサービスプロバイダーが顧客にBGP/MPLS VPNサービスを提供できるようになりました。今日では、ソフトウェア定義WAN（SD-WAN）によって、多くの同じ問題が、はるかに低コストで、設定の手間も少ない方法で解決されており、別の方法で解決できた可能性が見えています。

しかし、そのためには、スケーラブルな集中型制御プレーンを構築するための分散システム技術など、全く別の一連の技術革新がまず必要でした。エリック・ローゼンが私に何度も言ったように、「すべてのネットワークの問題はスケーリングの問題である」のです。しばらくの間、MPLSは重要なネットワーク問題に対する最もスケーラブルなソリューションでした。®