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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

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Presentation Transcript


4424057

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


4424057

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


Ixp1200

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


Ixp1200eb

インテルIXP1200EB

SDRAM

SRAM

IXP1200

ギガビット

イーサ

10/100イーサ


4424057

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

・・・

・・・


4424057

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


4424057

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


4424057

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


4424057

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


4424057

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


4424057

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 


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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


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