1 / 19

任意の規格設定が可能な仮想物理層の提案とその設計に関する研究

任意の規格設定が可能な仮想物理層の提案とその設計に関する研究. 九州大学　工学部　電気情報工学科 岡村研究室 林　健太朗. 目次. 背景 超大容量、超高品質の通信 問題点 物理線の増加への対応 パケットロス 目的 物理層規格の任意設定を可能とする 仮想物理層とは 設計 今後の予定. 背景（ 1/3 ）. ネットワークにおけるトラフィック量増加が進んでいる現在、超大容量のデータ転送や超高品質な通信に対する要求が高まっている

paki-beasley
Download Presentation

任意の規格設定が可能な仮想物理層の提案とその設計に関する研究

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 任意の規格設定が可能な仮想物理層の提案とその設計に関する研究任意の規格設定が可能な仮想物理層の提案とその設計に関する研究 九州大学　工学部　電気情報工学科 岡村研究室 林　健太朗 中間発表：林

  2. 目次 • 背景 • 超大容量、超高品質の通信 • 問題点 • 物理線の増加への対応 • パケットロス • 目的 • 物理層規格の任意設定を可能とする • 仮想物理層とは • 設計 • 今後の予定 中間発表：林

  3. 背景（1/3） • ネットワークにおけるトラフィック量増加が進んでいる現在、超大容量のデータ転送や超高品質な通信に対する要求が高まっている • LHC(Large Hadron Collider)加速器を用いたアトラス実験では年間数Pbyteの生データが得られる（1日平均３Tbyte以上）。この実験プロジェクトの日本拠点（東京大学）では生データ、解析データの転送に４Ｇｂｐｓ以上の帯域が要求されている • 九州大学におけるプラズマ境界力学実験装置（QUEST）を用いる研究においては、10Gbps以上の帯域が要求されている • 非圧縮ハイビジョン映像の転送には1.5Gbps以上の帯域が必要（遠隔医療におけるリアルタイムの手術映像など） 中間発表：林 3

  4. 背景（2/3） • 共用回線では帯域や品質を確保できないため、このような通信要求では専用線を用いる必要がある。しかし、その整備には経費と時間が必要であった。 • この状況に対応するため次世代学術情報ネットワーク (SINET3) において、Ｌ１オンデマンドサービスが提供されている。 • ＳＩＮＥＴ３ • 日本全国の大学、研究機関等の学術情報基盤として、NII が構築、運用している情報ネットワーク • ＮＩＩ • 国立情報学研究所（National Institute of Information） • http://www.nii.ac.jp/ 4 中間発表：林

  5. 背景（3/3） ①ＷＥＢからの予約により 接続対地，開始・終了時間，帯域等を指定 帯域は150Mbps＊ｎ ②最適なL1パスの計算 オンデマンドサーバー ユーザー ③開始時間にエンドエンドのL1パス設定 ④終了時間になるとこのＬ１パス設定を元に戻す 一時的に専用線が必要 ＳＩＮＥＴ３ネットワーク 一時的な専用線 大容量の転送が可能になる ユーザー装置 ユーザー装置 ルーター ルーター ルーター 中間発表：林 • Ｌ１オンデマンドサービス • ユーザーの要求により一時的に臨時の専用線を使用可能とするサービス。 共用回線

  6. 背景：問題点（1/4） 使用可能にするには両端末で設定が必要(この場合はプライベートＩＰの設定など) ＳＩＮＥＴ３ネットワーク 一時的な専用線 PC PC ルーター ルーター ルーター 共用回線 • 物理線の増加に対して動的に対応するようにしたい しかし現状では、増加した物理線を使用可能にするためにユーザーの設定が必要である。 中間発表：林

  7. 背景：問題点（2/4） • 通信におけるパケットロスはＴＣＰでは大幅なスループット低下を引き起こし、ＵＤＰではパケットが届かないという問題がおこる。またパケットロスまでに使用したリソースが無駄になってしまう。 • ＴＣＰ • ヘッダが大きいが信頼性のある通信プロトコル。パケットロスを検知し再送処理などを行う。このためスループットが低下する。 • ＵＤＰ • ヘッダは小さいが信頼性のない通信プロトコル。パケットロスを検知しない。よって再送もしない。 • 通常、パケットロスが発生しないような小さなデータサイズの通信であったり、発生してもかまわないような通信にて用いられる。 中間発表：林 7

  8. 背景：問題点（3/4） 1つのパケットを送信する間に10個のパケットが届く 接続相手 eth0 100BASE-Tx ユーザー eth0 1000BASE-T UDP スイッチングＨＵＢ UDP パケロス UDP 受信キュー 送信キュー １００M １G UDP UDP 回線速度の差 中間発表：林 映像配信のようなデータサイズの大きなＵＤＰの送信において、回線速度の差によりバッファオーバーフローを引き起こし、パケットロスの原因となってしまう可能性がある。

  9. 背景：問題点（4/4） 100Mbpsで送信するようにすれば パケットロスは起こらない 接続相手 eth0 100BASE-Tx ユーザー eth0 1000BASE-T UDP スイッチングＨＵＢ UDP UDP 受信キュー 送信キュー １００M １G UDP UDP 回線速度の差 • 解決策 • ＰＣから送信されるパケットの間隔を制御できれば良い。 中間発表：林 9

  10. 目的 • 物理線の増加に対して動的に対応するようにしたい。 • ＰＣから送信されるパケットを制御できるようにしたい。 • 物理層の規格を任意に変更可能にする • 物理線の増加には帯域の大きな規格に変更することで対応し、送信パケットの制御には規格変更により帯域制御が可能となる 仮想物理層の提案 中間発表：林

  11. 仮想物理層とは（1/5） ＰＣ ＯＳの認識↓ ＰＣ ＯＳの認識↓ 仮想物理層 任意に設定した規格 仮想物理層 任意に設定した規格 物理層 実際の規格 • 定義 • 仮想物理層とは，接続対地間の実際の物理層の規格に依らず，自由に設定させた規格をOSに認識させる仕組みである。 中間発表：林

  12. 仮想物理層とは（2/5） • ネットワークインターフェースとはＯＳにたいするネットワークデバイスのインターフェースのこと。 • linuxにおいてifconfigコマンドなどをうてばインターフェース名を調べることが可能。 # ifconfigeth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:00:F6:3E:78:C7 inet addr:10.176.0.29 Bcast:10.176.0.255 Mask:255.255.255.0 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:135 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:7124 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 Interrupt:3 Base address:0x000 ifconfigの実行例 以降、規格を設定するための仮想ネットワークインターフェースの名前を仮にvdevとする 中間発表：林 12

  13. 仮想物理層とは（3/5） 専用線９００Ｍ 共用回線１００Ｍ 帯域確保 ユーザー vdev0 100BASE-Tx 接続相手 vdev0 100BASE-Tx 1000BASE-T 1000BASE-T 規格変更 • ex)物理線が増えた場合 • Ｌ１オンデマンドサービスにより帯域を確保するとする • ユーザーと接続相手の双方で開始時間にその帯域に合うよう仮想インターフェースの規格を変更する • 終了時間に、双方で仮想インターフェースの規格を元に戻す 中間発表：林

  14. 仮想物理層とは（4/5） • ex)送信パケットの制御 • ユーザー側で仮想インターフェースの規格を1000BASE-Tから100BASE-Txに変更する • これにより１００Ｍｂｐｓでパケットが送信されるようになりパケットロスを回避できる。 接続相手 vdev0 100BASE-Tx ユーザー vdev0 1000BASE-T UDP スイッチングＨＵＢ UDP UDP 受信キュー 送信キュー １００M １G UDP UDP 100BASE-Tx 回線速度の差 規格変更 中間発表：林 14

  15. 仮想物理層とは（5/5） • ex) ほかには • ＰＣに何もつながっていなくても設定された規格が接続されているとＯＳに認識させることも可能 • もちろん通信はできない ユーザー vdev0 100BASE-Tx 通信はできない 中間発表：林 15

  16. 設計（1/3） ドライバにおいて送信パケットを制御する 送信パケット 任意の規格を設定可能 vdev0 eth0 仮想デバイスドライバ 実デバイスドライバ デバイス無し 実デバイス（ＮＩＣ） 仮想ネットワークインターフェースを提供する仮想デバイスドライバを作成する このインターフェースに設定された規格の帯域に合うように送信するパケットの量を制御する 中間発表：林 受信パケット

  17. 設計（2/3） １Ｇの帯域確保 ユーザー vdev1 vdev0 100BASE-Tx 接続相手 vdev0 100BASE-Tx デーモンプロセス 共用回線100M デーモンプロセス 監視 • Ｌ１オンデマンドサービスを使用する時 • 仮想物理層デーモンプロセスを作成しオンデマンドサーバーへの要求を監視する • 要求を検知した場合、開始時間にvdev1というインターフェイスをつくる。 中間発表：林 17

  18. 設計（3/3） 専用線 1G ユーザー 1000BASE-T プライベートIP vdev0 100BASE-Tx 接続相手 vdev1 1000BASE-T プライベートIP vdev0 100BASE-Tx デーモンプロセス 共用回線100M デーモンプロセス vdev1 設定要求 • Ｌ１オンデマンドサービスを使用する時 • vdev1の規格は予約された帯域にあうものを設定しＩＰアドレスにプライベートアドレスを割り振る • デーモンプロセスは共用回線を使い接続相手のデーモンに同様の操作を依頼する 中間発表：林

  19. 卒業論文への進歩状況 • 本研究の必要性の正確な調査　6０％ • 関連研究の調査　０％ • 仮想物理層の設計 • 外部仕様設計　９０％ • 仮想物理層とはなにか • 内部仕様設計　３０％ • どう仮想物理層を提供するか • 考察・まとめ　０％ 中間発表：林 19

More Related