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

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1 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

2 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

3 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。

4 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

5 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）

6 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。

7 実験環境（Ⅰ） 装置（A1、A2）

8 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

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10 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

11 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。

12 結果（Ⅰ）

13 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。

14 実験環境（Ⅱ） 装置（B1、B2）

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16 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

17 結果（Ⅱ）

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19 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。

20 実験環境（Ⅲ） 装置（C1、C2）

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22 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

23 結果（Ⅲ）

24 最適Send Message Size 測定実験（Ⅳ）

25 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。

26 結果一覧

27 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。

28 結果（Ⅴ）

29 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。

30 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 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

31 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

32 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。

33 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。

34 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。

35 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。

36 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。

37 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

38 ご清聴ありがとうございました。