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ストリーミングのTLS(SSL)化
JANOG 35.5
2015年4月17日
鍋島 公章
株式会社Jストリーム
1© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved.
Rev10:20150417
自己紹介
▶鍋島 公章
▶配信屋(CDNのみならずライブチャットからデジタルシネマまで)
▶株式会社Jストリーム(国産CDNを作っています)
▶過去のJANOGプレゼンテーション
▶JANOG 1
▶大規模WWWキャッシュサーバについて
▶JANOG 3
▶Proxy Cacheを透かして見た風景~透過型 Proxy Cache による影響~
▶JANOG 30
▶スマートフォン時代のコンテンツ配信とトラフィック取引
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 2
はじめに
▶ビデオストリーミング
▶2018年には全トラフィックの75%を占めると予想される
▶出典:Cisco VNI Service Adoption Forecast 2013–2018 White Paper
▶現在、HTTP化さらにはTLS化が進行中
▶ネットワークオペレータにも影響あるはず←発表の動機
▶目次
▶復習:TLS
▶ストリーミングのHTTP化
▶ストリーミングのTLS化
▶影響の考察
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 3
復習:TLSへのニーズ(サイトのなりすまし)
▶モバイル(Wifi)環境は危険
▶サイトのなりすまし、盗聴
▶中間者攻撃(ARP Poisoning, ICMP Redirect)
4
クライアント
Wifi
なりすましサイト
正規サイト
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved.
復習:企画屋、マーケター視点の動向
▶主要サイト(既に常時SSL化済)からのリファラ取得不可
▶HTTPの規定(HTTPSサイトからHTTPサイトに移動した時にはリファラを付
けない)
▶2014年8月:Google検索のランクダウン
▶2014年9月:無料SSL CDNの登場
▶制約あり(SNI+ECC)
▶2015年1月:Chromeベータ版
▶非HTTPSサイトを危険なサイトとして表示するオプションを追加
▶2015年:SSL証明書の無料化(現状でも数千円/年程度)
▶2015年中には無料発行組織が発足
5© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved.
復習:技術屋志向の動向
▶HTTP/2ではTLS必須に(実装上)
▶“HTTP://~”のブラウザ実装は未定
▶TLS運用は大変
▶安全でない環境の切捨て判断
▶IPアドレスの不足
▶サーバ負荷の増加
▶脆弱性への対応
6© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved.
プロトコル選択 ブラウザ実装
HTTP://~ HTTP/1.1 Upgrade ?(実装されるか未定)
HTTPS://~ TLS拡張(NPN、ALPN)
Chrome 40, Firefox 36, IE11 on
Windows 10
復習:TLS比の動向
▶常時SSL
▶HTTPサイトを閉鎖(HTTPSへのリダイレクトのみ許可)HTTPSのみとする
▶Google、Facebook、米国主要銀行等
▶普及率
7
指標 状況
SSLサイト率(グローバル) 約13%(過去2年間で2.6倍)
上位5銀行
米国(すべて常時SSL化済み)
日本(4社がSSLエラー)
日本のTOP20サイト 約半分はSSLエラー(未対応)
日本のEC Top100 7サイト(うち3サイトは2014年に対応)
SSLサイト率 出典:http://httparchive.org
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved.
ここから本題
▶TLSトラフィック比率(流量ベース)
▶北米
▶固定19%、モバイル26%+α (鍋島調べ、詳細は後で)
▶国内
▶公表されている資料なし(JANOGな方には既知でしょうが)
▶たぶん北米と同じぐらい?
▶非公式な場所では、いろいろ聞きます
▶HTTPトラフィックの半分ぐらいがTLS?
▶TLSトラフィック比率30%?
▶TLSトラフィックの急激な増加は、ストリーミングのTLS化が原因
▶ストリーミング屋として、この背景を説明します
▶ただし、国内ではまだストリーミングのTLS化は始まっていません、国内スト
リーミング屋のグローバルな動向に対する考察です
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 8
動画のHTTP化
▶専用プロトコルは先細り
▶HTTPへの移行
▶専用プロトコル
▶Apple HLS↑、Microsoft Smooth Streaming (SilverLight)→、Adobe HDS↓
▶標準プロトコル(Apple除く)
▶MPEG-DASH
9
方式 状況 補足
Real Media × サーバビジネスから撤退(2015年)
Windows Meida (mms) × SilverLightへ移行、WMT DRM (WS2003)終了
Flash Media (rtmp) ↓ PC向けでは全盛だが、Android、iOSでFlash
Playerは動かない
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved.
ブラウザの対応状況
▶対応状況(2015年4月暫定版)
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 10
OS ブラウザ Apple HLS MPEG-DASH
Windows 7
IE × ×
Chrome × ○
Firefox × ×
Windows 8.1
IE × ○
Chrome × ○
Firefox × ×
MacX
Safari ○ ○
Chrome × ×
Firefox × ×
iOS Safari ○ ×
Android4.4 Chrome ○ ○
MPEG-DASH
▶Dynamic Adaptive Streaming over HTTP
▶特徴
▶旧来のアドホックなHTTPクローキング・プログレッシブダウンロードでなない
▶HTTPできちんとストリーミング
▶クライアント側でいろいろ操作
▶機能
▶オンデマンド、ライブ、タイムシフト
▶アダプティブビットレート
▶映像、音声トラックの動的切り替え(例:英語、日本語切替)
▶広告挿入
▶字幕対応
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 11
MPEG-DASH
▶ライブ
▶オンデマンド
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 12
HTTPサーバ
メディアソース
mp4、mp4aファイル
MPDファイル
クライアント
変換
HTTPサーバ
メディアファイル
mp4、mp4aファイル
MPDファイル
クライアント
変換HTTP Range or パラメータ
MPEG-DASH
▶配信へのインパクト
▶普通のWebサーバで動画配信可能
▶サーバライセンス不要
▶ストリーミングサーバより高性能(負荷対策はWeb用CDN)
▶サーバ1台でX~X0Gbps程度は配信
▶MPD、mp4ファイルはHTTPキャッシュ可能
▶付加機能
▶ライブのスプリット、ライブのタイムシフト再生
▶ライブスプリッタの展開が容易に
▶オンデマンドサーバのX倍のパフォーマンス
▶オンメモリキャッシュ
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 13
MPEG-DASH
▶CP側の組織内(含むISP)キャッシュへの対応
▶組織内キャッシュで複製されるのはCP・配信屋としては困る
▶CP側のキャッシュ不可指定
▶ワンタイムURL
▶Cache-Controlでキャッシュを禁止
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 14
項目 補足
高付加価値の無償提供 タイムシフト再生
売り上げ減(配信屋) 配信量の減少
CPのCDNキャッシュ展開を阻害 コンテンツ・コントロール権の維持
復習:HTTPプロトコル (RFC2616)
▶Cache Control
▶Public
▶MAY be cached by any cache
▶Private
▶MUST NOT be cached by a shared cache
▶No-Cache
▶MUST NOT use the response to satisfy a subsequent request without
successful revalidation
▶No-store
▶MUST NOT store any part of either this response or the request
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 15
参考:著作権法(文化庁、文部科学省)
▶H21年の改正(複製してよい範囲を拡大)
▶第47条の5:送信の障害の防止等のための複製
▶配信側におけるミラー、バックアップ、CDN化等
▶明示的に許可
▶ISP側における複製(キャッシュサーバ)
▶法文の解釈として許可
▶HTTP Cache-Controlを無視するようなISPキャッシュ
▶著作権侵害だと思われる(鍋島意見)
▶ISP側におけるコンテンツ改変
▶著作権侵害だと思われる(鍋島意見)
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 16
動画のTLS化
▶背景
▶HTML5
▶動画再生もブラウザ単体で完結
▶HTTPSサイトにおいて動画コンテンツをHTTP(非HTTPS)で配信すると
ワーニング表示
▶トップページ
▶再生ページ
▶TLS化のニーズ
▶前記ワーニングの解消
▶コンテンツ保護は別のストーリー(ブラウザのEncrypted Media
Extensions)
▶TLS化されていても各種ツールで動画のダウンロード可能
▶組織内キャッシュ等によるコピー回避は可能
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 17
動画のTLS化
▶ストリーミングのTLSサーバ運用
▶基本的に、通常サイト用のTLS CDNと同じく各種負荷が増加
▶サーバ負荷の目安
▶ポイント
▶ECC (かつ動画は1セッションが長いので楽)
▶AES NI (CPUのAES用命令セット)
▶Kernel Sendfileが使えないのは痛い
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 18
対象 負荷増加
通常配信(ショートコンテンツ) 10倍
ストリーミング配信
普通のチューニング 数倍ぐらい
カーネル改造 1.2倍?
ストリーミングのHTTP、HTTPS化の状況
▶米国の状況
▶代表的な常時SSLサイトの動画配信方式
▶注意点
▶一般的にCPは、モバイル向け配信において、端末・ISPにより方式を変える
▶遅いCPU、遅いISP
▶軽いコーデック
▶意図的なHTTP配信
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サイト
PC向け モバイル向け (Nexsus7+Wifi+Yahoo! ADSL)
ブラウザ ブラウザ アプリ
Youtube HTML5 + HTTPS HTML5 + HTTP HTTPS
Facebook Flash + ?+HTTPS HTML5 + HTTPS HTTPS
Yahoo! Flash + ?+HTTPS HTML5 + HTTPS 非検証
TLS比率:北米
▶TLSトラフィック比率(北米2014年下期)
▶出展
▶トラフィック比率:Sandvine’s Global Internet Phenomena Report 2H 2014
▶https://www.sandvine.com/trends/global-internet-phenomena/
▶黄色枠がけ・TLSトラフィック比率算出:鍋島
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 20
固定:19.16% モバイル:26.15%
Netfli​x 34.89Youtube 19.75
Youtube 14.04Facebook 19.05​
その他HTTP 8.62​その他HTTP 11.44
Facebook 2.98その他MPEG 6.32​
BitTorrent 2.80Netflix 4.51
iTunes 2.77​Instagram 4.​49​
​MPEGその他 2.66SSL 4.03​
​Amazon Video 2.58​iTunes 3.20
SSL 2.14​Google Cloud 3.07
Hulu 1.41​​Pandora Radio 2.72​
影響
▶事業者別
▶動画配信事業者
▶TLS CDNに本気
▶機能別
▶強制(トランスペアレント)キャッシュ⇒終了
▶強制トランスコード⇒終了
▶帯域制御⇒不可能ではないが困難
▶いろいろ制限が付く
▶TCP Proxy型による制御⇒影響なし
▶ビデオペーシング⇒終了 or 高度な処理が必要
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 21
影響:帯域制御
▶アプリケーション別(ストリーミング、P2P、通常Web等)
▶プロトコルによる識別は不可能
▶セッションの振舞い(流量、使用帯域、頻度)識別のみ可能
▶IPアドレス or SNIホスト別
▶リスト管理は結構大変
▶利用の公平(ISPが特定のCPのみ帯域を制御する)問題
▶アプリケーション単位での制御は問題とならないが、特定CPとなると電気通信
事業者法に抵触すると思われる(鍋島意見)
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 22
方式
IPアドレス
かなり困難(CDN屋は多くのIPアドレスを変更しながら使用,CP側
のマルチCDN(複数CDNの切り替え使用)利用も進む)
SNIホスト名 特定のCPのみなら可能、TLS1.3からは取得不可(ドラフト)
参考:電気通信事業法(総務省)
▶第六条:利用の公平
▶電気通信事業者は、電気通信役務の提供について、不当な差別的取扱いをし
てはならない
▶帯域制御の運用基準に関するガイドライン
▶日本インターネットプロバイダー協会、電気通信事業者協会、テレコムサー
ビス協会、日本ケーブルテレビ連盟、MVNO協議会
▶帯域制御の対象
▶特定のアプリケーション
▶特定のユーザ
▶課題
▶特定のCP(ドメイン、IPアドレス)に対する帯域制御
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 23
影響:TCP Proxyによる制御
▶TCP Proxy
▶TCP Proxyの振舞い
(1)クライアントからのTCPセッションを終端
(2)動画サーバに新規にTCPセッションを開始
(3)TCPペイロードをバッファリング・中継
▶影響
▶TCPペイロード(TLS通信)への影響なし
▶クライアントに対してはモバイル網向けのTCPアルゴリズム、帯域制御を使用できる
▶TCP Fast Openは未対応?
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 24
(1)TCP終端
クライアント 動画サーバ
(2)新TCP開始
(3)バッファリング、中継
影響:ビデオペーシング(概要)
▶ビデオストリーミングに対する網側の帯域制御
▶最初:無制限
▶一定時間後:帯域制限(動画のビットレートに合わせた処理)
▶効果
▶流量(使用帯域帯域)の(網の状態に合わせた最適な)削減
▶多くのビデオは最後まで見られない⇒無駄な流量の排除
▶課題
▶クライアント側リクエスト処理とのバッティング
▶最初:大目(映像ビットレートのX倍)にビデオ取得
▶一定時間後:映像ビットレート+αでビデオ取得
▶アダプティブビットレート:ビデオ取得ができないとビットレートを下げる
▶クライアントより高度な処理ができないと視聴に影響
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 25
影響:ビデオペーシング(TLS化の影響)
▶アプローチ1
▶TLSストリーミングに対してはビデオペーシングを諦める
▶動画のビットレートを取得できない⇒適正な適用は困難
▶アプローチ2
▶無理やり適応(流量の多いセッションをビデオと仮定し、全適用する)
▶非ビデオ(例:ゲーム、アプリ)に対するビデオペーシング適用の可能性
▶ダウンロードに時間がかかる
▶もともと難しい帯域管理がより困難に
▶適正な帯域の決定は無理⇒視聴に悪影響を与える
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 26
影響:偽証明書
▶概要
▶Squid用語:SSL Peek and Splice、SSL Bump
▶クライアント側
▶エラー表示
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 27
(1)TLS終端
クライアント 動画サーバ
(2)新TLS開始
(3)キャッシング、帯域制御
偽証明書
影響:偽証明書
▶偽証明書の利用
▶状況
▶ストリーミング配信における可能性
▶配信側ときちんと握ること(TLS証明書の貸与等)
▶顧客側ときちんと握ること(専用のルート証明書)
▶関連法規
▶不正競争防止法(経産省)
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 28
用途 実装 状況
企業用途(FW等) きちんと(専用ルート証明書の配布)実施 すでに一般化
PC用ウィルススキャン オプション扱いで実装 これから普及
飛行機内Wifi ISP等 こっそり実施 顧客からクレーム
まとめ
▶ストリーミングのHTTP化
▶Everything on HTTPの一環
▶HTTPサーバの高性能性を享受
▶ブラウザだけで動画再生(プラグイン排除)
▶ストリーミングのTLS化
▶URLバーのワーニング対策
▶コンテンツの濫用(勝手キャッシュ、勝手スプリット)対策
▶コンテンツの改変対策
▶社会的な要請への対応(プライバシー保護)
▶影響
▶コンテンツ操作(キャッシュ、トランスコード)⇒終了
▶帯域制御
▶アプリケーション別⇒振舞い認識型(ただし課題多数)を除き終了
▶IPアドレス・SNIベース⇒電気通信事業者法が課題
▶TCP Proxy⇒影響なし
▶ビデオペーシング⇒(基本)終了
▶偽証明書
▶きちんとした握りが必要
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 29
おわりに
▶CPとISP・キャリアとの「うまい にぎり」がより重要に
▶ただし、ISP Cacheなアプローチではなく、Open Reverse Cacheが本命
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 30
補足
▶事前資料および追記資料
▶J-Stream CDN情報サイト
▶https://tech.jstream.jp/blog/meeting/janog35-5/
© 2015 J-Stream Inc. All Rights Reserved. 31

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