10Gbpsのスループットを達成する真にスケーラブルなTCPの輻輳制御方式の開発

• Project/Area Number: 16680003
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Computer system/Network
• 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)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000); Fiscal Year 2006: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2005: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2004: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: TCP / 輻輳制御 / 高速ネットワーク / HSTCP / ネットワーク計測 / 利用可能帯域 / 数理生態学 / ロトカ・ヴォルテラ競争モデル

Research Abstract

今年度の研究においては、昨年度までに提案した輻輳制御手法の性能評価を実装し、実ネットワークにおける性能評価を行った。提案方式は、開発した高速ネットワークにおける計測手法を用いて、利用可能帯域および物理帯域を取得する方式と、提案手法を組み合わせ、提案手法が1Gbpsを超えるネットワークにおいて高いスループットを得るものである。
提案方式が持つウィンドウサイズ制御のアルゴリズムは、帯域に関する情報を用いることによってウィンドウサイズを適切な値にすばやく調節すること、および他のコネクションが競合する際に公平に帯域を分配できることを目的として設計している。そのために、数理生態学において生物の個体数の変化を表すモデルとして有名なロジスティック増殖モデル、およびロトカ・ヴォルテラ競争モデルを適用した。これらのモデルをTCPのウィンドウサイズ制御へ適用するために、生物の個体数をデータ転送速度に、個体数の収束値である環境容量を物理帯域に、および種間の競争を同一リンク上の複数コネクションの競合にそれぞれ変換した。
本年度の研究では、研究室内の小規模実験ネットワーク、また、大阪・東京間および大阪・米国カリフォルニア間の公衆インターネット環境を用いて、データ転送実験を行った。その結果、インライン計測によって正確な利用可能帯域の値が得られる場合には、低速・低遅延環境においても十分な性能を発揮できること。また、高速・高遅延ネットワーク環境においては、計測精度が低下したとしても、従来手法に比べて最大で100%のスループット向上を達成できることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] evaluation of parallel TCP : Is it really effective for Long Fat Networks? (2007)
  • Author(s): Zongsheng Zhang, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications Vol.E90-B,No.3 Pages: 559-568
• [Journal Article] Reasons not to Parallelize TCP Connections for Long Fat Networks (2006)
  • Author(s): Zongsheng Zhang, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: Proceedings of SPECTS 2006 (CD-ROM)
• [Journal Article] ICIM : An Inline Network Measurement Mechanism for Highspeed Networks (2006)
  • Author(s): Le Thanh Man Cao, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: Proceedings of NOMS 2006 E2EMON Workshop 2006 (CD-ROM)
• [Journal Article] TCP symbiosis : congestion control mechanisms of TCP based on Lotka-Volterra competition model (2006)
  • Author(s): Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: Proceedings of Inter-Perf 2006 (CD-ROM)
• [Journal Article] 高速ネットワークにおけるインラインネットワーク計測手法の実装に関する検討および性能評価 (2006)
  • Author(s): 津川知朗, Cao Le Thanh Man, 長谷川剛, 村田正幸
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Vol.106,no.151 Pages: 73-78
  • NAID: 110004833239
• [Journal Article] Implementation and evaluation of an inline network measurement algorithm and its application to TCP-based service (2006)
  • Author(s): Tomoaki Tsugawa, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: Proceedings of NOMS 2006 E2EMON Workshop 2006 (CD-ROM)
• [Journal Article] Experimental evaluations of gentle HighSpeed TCP for long-fat networks (2006)
  • Author(s): Zongsheng Zhang, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications (掲載予定)
• [Journal Article] 並列TCP方式のスループット解析とパラメータ設定に関する考察 (2006)
  • Author(s): 張宗升, 長谷川剛, 村田正幸
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Pages: 7-11
  • NAID: 110004079254
• [Journal Article] Performance analysis and improvement of Highspeed TCP with TailDrop/RED routers (2005)
  • Author(s): Zongsheng Zhang, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications vol.E88-B, no.6 Pages: 2495-2507
  • NAID: 110003222942
• [Journal Article] Experimental evaluations of gentle HighSpeed TCP for long-fat networks (2005)
  • Author(s): Zongsheng Zhang, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: Proceedings 6th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies Pages: 47-52
• [Journal Article] 高速TCPおよび並列TCP方式の実験ネットワークでの評価 (2005)
  • Author(s): 張宗升, 長谷川剛, 村田正幸
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Pages: 17-22
• [Journal Article] A new congestion control mechanism of TCP with inline network measurement (2005)
  • Author(s): Tomohito Iguchi, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: Proceedings of ICOIN 2005, (Jeju) Pages: 109-121
  • NAID: 110003205679
• [Journal Article] Performance analysis and improvement of HighSpeed TCP with TailDrop/RED routers (2005)
  • Author(s): Zongsheng Zhang, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications (掲載予定)
  • NAID: 110003222942
• [Journal Article] 帯域計測に基づくTCPの輻輳制御方式の提案と評価 (2005)
  • Author(s): 井口智仁, 長谷川剛, 村田正幸
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Vol.104・No.692 Pages: 97-102
  • NAID: 110003205845
• [Journal Article] Performance analysis and improvement of HighSpeed TCP with TailDrop/RED routers (2004)
  • Author(s): Zongsheng Zhang, Go Hasegawa, Masayuki Murata
  • Journal Title: Proceedings of IEEE MASCOTS 2004 Pages: 505-512
  • NAID: 110003222942
• [Journal Article] インライン計測に基づく高速TCP輻輳制御方式の提案 (2004)
  • Author(s): 井口智仁, 長谷川剛, 村田正幸
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Vol.104・No.340 Pages: 83-88
  • NAID: 110003205679
• [Journal Article] TailDrop/AREDルータ下でのHighSpeed TCPの性能改善手法 (2004)
  • Author(s): 張宗升, 長谷川剛, 村田正幸
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Vol.104・No.73 Pages: 49-54
  • NAID: 110003177676