ギガビットネットワークに対応する ネットワークべンチマークテスト機の試作と ギガビットルータの性能評価 麗澤大学 国際経済学部 ・ 国際産業情報学科 大塚ゼミ所属 郭強

目次 Gigabit Ethernet 本研究の概要 測定実験 考察 まとめ 参考文献 既存技術による予備的実験 64bitPCIバス機による評価 測定試作機の評価 最適Send Message Size測定実験 UDP_STREAMの測定 Gigabitスイッチングルータの性能測定 考察 まとめ 参考文献

Gigabit Ethernet Gigabit Ethernetとは、通信速度を1Gbpsに高めた高速なEthernetの規格である。 1996年に、IEEE802.3abの規格に規定された。 これからのネットワークニーズに応じて、Gigabit規格の技術の開発が着々と進み、　広い範囲で普及される。

本研究の概要 Gigabitネットワークパフォーマンスを測定可能なテストマシンの試作 Gigabit規格のインタフェース PCIバス幅 デバイスドライバ UTPケーブルへの対応 1000BASE-T UTPクロスケーブル FreeBSD環境

測定実験 既存技術による予備的実験（Ⅰ） 64bit PCI バス機による評価（Ⅱ） 測定試作機による評価（Ⅲ） 最適Send Message Sizeの測定（Ⅳ） UDP_STREAMの測定（Ⅴ） Gigabitスイッチングルータの性能測定（Ⅵ）

既存技術による予備的実験（Ⅰ） 目的： 64bit PCIバスを持つGigabitネットワークインタフェースを用い、32bitPCIバススロットの実験機でのパフォーマンス測定。

実験環境（Ⅰ） 装置（A1、A2）

1000BASE-T UTPクロスケーブル 白橙 橙 白緑 青 白青 緑 白茶 茶 10/100BASE-T 白橙 橙 白緑 青 白青 緑

実験方法（Ⅰ） 直接通信測定とHUB中継測定 A1 A2 A1 A2 32bit PCI bus 1000BASE-T UTP クロス Gigabit HUB 32bit PCI bus A1 A2

wxとemデバイスドライバ wxはFreeBSDのGigabitネットワークインタフェースのデフォルトデバイスドライバである。 emはwxの拡張デバイスドライバとして、Gigabitネットワークインタフェースに対応している。

結果（Ⅰ）

64bit PCIバス機の評価（Ⅱ） 目的： 64bit PCIバスの測定実験機でのデータ転送パフォーマンスを測定する。 UTPケーブルと光ファイバでのデータ転送パフォーマンスの違いを考察する。

実験環境（Ⅱ） 装置（B1、B2）

実験方法（Ⅱ） UTPケーブルによる直接通信とHUB中継通信 光ファイバによる直接通信 B1 B2 B1 B2 B2 B1 1000BASE-T UTP クロス B1 64bit PCI bus B2 Gigabit HUB 64bit PCI bus B1 B2 1000BASE-SX光ファイバ B2 64bit PCI bus B1

結果（Ⅱ）

測定試作機による評価（Ⅲ） 目的： これまでの実験で得た経験を用いて、Gigabitパフォーマンスを測定できるNetperf測定機を構築し、その測定機の性能を評価する。

実験環境（Ⅲ） 装置（C1、C2）

実験方法（Ⅲ） UTPケーブルでのHUB中継測定 光ファイバでのHUB中継測定 1000NIC(T) 1000BASE HUB 1000BASE-T 1000NIC(T) UTPケーブルでのHUB中継測定 1000BASE HUB 1000NIC(SX) 1000BASE-SX 光ファイバでのHUB中継測定

結果（Ⅲ）

最適Send Message Size 測定実験（Ⅳ）

Send Message Size 77824bytesでのTCP_STREAM測定（Ⅳ） 結果 考察：UTPケーブルでは907Mbpsの転送速度に対し、光ファイバの転送速度は896Mbpsである。測定機は900Mbpsのパフォーマンスを測定できるといえる。

結果一覧

UDP_STREAMの測定（Ⅴ） UDPとは、IPパケットをそのままアプリケーションから使えるようにしただけのプロトコルである。TCP/IPよりは、処理簡単であり、高速の特徴を持っている。 この実験では、UTPケーブルと光ファイバを用いて、HUB中継でのNetperf実験機のUDP_STREAMの測定を行った。

結果（Ⅴ）

スイッチングルータの性能測定（Ⅵ） この実験では、Netperf測定機の実用を目的にして、30kmの光ファイバ（麗澤大学から東葛テクノプラザまでの間）とGigabit対応のスイッチングルータを用いて、TCP_STREAM及びUDP_STREAMの測定を行った。 2003年1月20日12時測定開始。

概要図（Ⅵ） 東葛テクノプラザ 麗澤大学情報システムセンター GeoStreamR920 FNC 4011-15 測定1 光ファイバ（30Km） FNC 4011-15 メディアコンバータ GeoStreamR920 スイッチングルータ 東葛テクノプラザ 麗澤大学情報システムセンター 測定1 概要図（Ⅵ） 測定2

結果（Ⅵ） 測定1：長距離ルータ2次中継測定 測定2：ルータ性能測定

考察1（実験1結果による） Gigabitのインターフェースを32bitPCIバスのデスクトップマシンに挿すと、100Mbps以上のパフォーマンスを得られるが、安定性が低い。200Mbps前後が、限界値となります。 emデバイスドライバはｗｘより優れれいる。

考察2（実験2の結果による） Gigabit帯域のパフォーマンスを得るために、まず64bit PCIバスが対応される環境でなければならない。従って、高性能のCPUが必要となる。 Gigabit通信では、1000BASE-TクロスUTPケーブルが必要となる。 UTPケーブルと光ファイバでの転送パフォーマンスの差はほぼない。

考察3（実験3の結果による） タイプCのマシンでは、TCPレベルでも、UDPレベルでも、900Mbps前後のパフォーマンスを得たことによって、Gigabitのパフォーマンスの測定は可能である。

考察（FTP） 転送対象ファイルサイズは4 Gbyte、MTUサイズは1500bytesであり、200Mbps前後の転送速度しか得られなかった。 ハードディスクI/Oがボトルネックがある。 FTPプロトコル自体の転送処理手順に制限されることがある。

まとめ 一連の実験に通して、Gigabit機器を構成するための基本データを得た。 GigabitパフォーマンスNetperf測定機を構築した。 Netperf測定機を用いて、既存のGigabitスイッチルータの性能測定ができた。

参考文献 [1]Joseph B. Evans / Tim Buller (the University of Kansas 7/2001) 「Gigabit Ethernet Performance Experiments」 [2]遠藤　麻里子（麗澤大学・2002卒） 「学校ネットワークの現状ーー校内LAN分割に用いるローカルルータの性能評価」 [3]Netperf Benchmark http://www.netperf.orf/netperf/NetperfPage.html

ご清聴ありがとうございました。