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ネットワークプロセッサを用いた 実験用ネットワークエミュレータシステムの構築. ソフトウェア科学コース 村田研究室 ４年 東條 晴基. 研究の背景と目的. 背景 従来の IP ネットワークに関する研究、提案の評価方法 計算機上でのシミュレーション 実装時の詳細な性能評価ができない PC ルータ等を用いた実験 計算機の性能による処理能力の上限 高速かつ処理動作がプログラマブルである ネットワークプロセッサの登場 目的 実験用ネットワークを構築するためのネットワークプロ セッサを用いたエミュレータシステムの提案および構築.
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ネットワークプロセッサを用いた実験用ネットワークエミュレータシステムの構築ネットワークプロセッサを用いた実験用ネットワークエミュレータシステムの構築 ソフトウェア科学コース 村田研究室 ４年 東條 晴基
研究の背景と目的 • 背景 従来のIPネットワークに関する研究、提案の評価方法 • 計算機上でのシミュレーション 実装時の詳細な性能評価ができない • PCルータ等を用いた実験 計算機の性能による処理能力の上限 高速かつ処理動作がプログラマブルである ネットワークプロセッサの登場 • 目的 実験用ネットワークを構築するためのネットワークプロ セッサを用いたエミュレータシステムの提案および構築
インテルIXP1200 PCI Unit Intel StrongARM SA1100 core 16KB Instruction cache 8KB Dcache 32bit 512B Mini Dcache SDRAM Unit 64bit SRAM Unit 32bit Micro Engine0 Micro Engine1 Micro Engine2 Scratch Pad Memory IX-Bus Interface 64bit Micro Engine3 Micro Engine4 Micro Engine5 Hash Unit
インテルIXP1200EB SDRAM ＳＲＡＭ IXP1200 ギガビット イーサ 10/100イーサ
ネットワークエミュレータシステム（１） • 端末間のネットワークをエミュレーション • バッファリング機能 • ネットワーク特性 ・・・ ・・・
ネットワークエミュレータシステム（２） buffering TD/RED 帯域制限 ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ その他のバッファリング機能として REDの拡張方式やCBQ、WRRなど
ネットワークエミュレータシステム（３） 遅延 パケットロス ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ビットエラー ・ 廃棄確率、遅延時間は固定値を使用 ・ 確率分布テーブルを用意することで確率分布にしたがう 値を使用可能
設定用プロトコル • 機能・パラメータ設定には、マイクロエンジンのプログラムを書き換える必要がある • NESP (Network Emulator Setup Protocol) • 外部端末から設定情報をIXP1200に送信し、エミュ レータシステムの機能を設定するためのプロトコル • 機能は各ポート毎に設定可能 • IXP1200の知識が無くともエミュレータシステムの詳細な設定が可能
評価 • ソフトウェアを用いた評価 • WorkBench • マイクロエンジンのコード開発環境 • IXP1200の動作のシミュレーションが可能 • 実装時の性能を予測したシミュレーション によって評価
評価結果（１） パケットサイズと スループットの関係 使用ポート数と スループットの関係 450 450 400 400 350 350 300 300 250 250 Throughput [Mbps] Throughput [Mbps] 200 200 150 150 SRD SRD 100 100 TD TD 50 50 RED RED 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 1 2 3 4 5 6 7 8 Packet Size [Bytes] Number of Used Ports SRD: 単純なパケット転送処理のみを行うプログラム ＴＤ : SRDにTD機能を追加したプログラム RED: SRDにRED機能を追加したプログラム TD、REDともSRDとほぼ同じスループット
450 400 350 300 250 Throughput [Mbps] 200 150 100 DROP TD 50 0 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Packet Size [Bytes] 評価結果（２） パケットロス発生機能 のスループット パケット廃棄確率の精度 1 0.1 評価の際に得られる実際の確率 0.01 0.001 Ideal Our mechanism Ourmechanism (Average) 0.0001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 設定した確率 パケットロス発生機能はシステムの性能を低下 させることなく、高精度の廃棄確率を実現
まとめと今後の課題 • ネットワークエミュレータシステムの構築 • バッファリング機能 • ネットワーク特性の設定機能 • 環境設定用プロトコル • 実装した機能の評価 • 今後の課題 • IXP1200評価キットを用いた評価 • 他の機能の実装 • 複数のIXP1200を用いたシステムの構築 • NESPの拡張
