高機能・高性能フロー処理方式の提案とネットワークプロセッサ上での実装と評価

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750349
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 長谷川 剛 大阪大学, サイバーメディアセンター, 助教授 (00294009)
• Keywords: TCP(Trasmission Control Protocol) / インターネットルータ / RED(Random Early Detection) / ネットワークプロセッサ / パラメータ設定 / Webドキュメント / 不公平性 / IXP1200

Research Abstract

本年度の研究においては、昨年度の研究において提案し、基礎的な評価を行った、RED(Random Early Detection)方式のパラメータを自動的かつ動的に設定するdt-RED方式のさらなる評価を行った。その結果、広いネットワークパラメータ領域において、オリジナルのRED方式よりも高いスループットおよびフロー間の公平性を満たすことができ、RED方式の最大の欠点であるパラメータ設定問題を解決することができることを明らかにした。
また、ルータにおける高機能なフロー処理方式として、ユーザ間の公平性のみではなく、転送ドキュメントサイズによるスループットの不公平の解消を目的とした、バッファにおけるパケット処理方式の提案を行った。本検討においては、まずTCPを用いてドキュメントを転送する際に、そのサイズによってスループットに大きな不公平が発生することを、コンピュータ上のシミュレーションおよび数学的解析によって検討を行った。その結果、Webドキュメントの大半を占める、サイズの小さなドキュメント転送の際のスループットが、非常に小さいことが明らかとなった。そこで、この不公平を解消するために、ルータにおいて各TCPフローの転送パケット数を監視し、その量に応じてパケット廃棄確率を変化させることによって、ドキュメントサイズによるスループットの不公平性を解消する方式を提案した。その結果、非常に軽量なアルゴリズムを用いて、不公平性をほとんど完全に解消できることを明らかにした。
また、これらの方式をネットワークプロセッサシステムIXP1200上に実装するための基礎的検討として、IXP1200によってTCPコネクションを取り扱う際のオーバヘッド、処理能力に関する評価を行った。その結果、将来ネットワークプロセッサが高速化することによって、現実的な処理速度で、ネットワークブロセッサ上でTCPパケットを処理することが可能であることを示した。

Research Products

• [Publications] G.Hasegawa, K.Kurata, M.Murata: "study on High Speed Packet Scheduling Method for Achieving Fairness among TCP Connections"Journal of High Speed Network. (採録決定、掲載予定).
• [Publications] G.Hasegawa, Kouichi Tokuda, Masayuki Murata: "Analysis and Improvement of Fairness among Many TCP Connections Sharing Tail-Drop and RED Routers"Proceedings of INET 2002. (2002)
• [Publications] Kouichi Tokuda, Go Hasegawa, Masayuki Murata: "TCP Throughput Analysis with Variable Packet Loss Probability for Improving Fairness amond Long/Short-lived TCP Connections"Proceedings of CQR 2002. (2002)