GbEにおける TCP/IP の研究について

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1 GbEにおける TCP/IP の研究について
後藤研 修士１年 竹田　直哉

2 概要 ギガビットイーサネット 後藤研でのTCP/IPの研究について

3 ギガビットイーサネット イーサネット 10Mbps ファーストイーサネット 100Mbps ギガビットイーサネット 1000Mbps
TCP/IPが考えられた時には想定されなかった広帯域のため、いろんな歪みが。

4 何を研究するか？ TCP/IP の最新技術 具体的には、注目されている技術について実験を行い、スループットを測定 ジャンボフレーム
Selective ACK

5 論文紹介 2000年度 2001年度 『ギガビットイーサネットにおけるジャンボフレームの性能評価』
竹内智彦『ギガビットイーサネットにおけるコネクションとフレームサイズの関係』 竹田直哉『シミュレーションによる TCP Selective ACK の性能評価』

6 論文 ジャンボフレームとは ネットワークが混んでいる状況でもジャンボフレーム技術は有効か？ イーサネットフレームのデータ部分を拡大 利点
1500Byte→9000Byte 利点 送信するフレームの数が減る 処理するヘッダの数が減る ネットワークが混んでいる状況でもジャンボフレーム技術は有効か？

7 結果（JAM 800Mbps時） ジャンボフレーム 通常フレーム

8 結論 混雑したネットワークでジャンボフレームを利用すると、スループットが下がる場合がある 原因 ジャンボフレームの方がタイムアウトが頻発
スイッチでセグメントが消失している JAMが発生すると、スイッチのキューに蓄積する しかし、ジャンボフレームは1つ1つのサイズが大きいため、キューに蓄積できる数も少ないため

9 竹内氏論文 同じくジャンボフレームについて 通常のインターネット コネクションが繰り返し生成される状態でもジャンボフレーム技術は有効か？
1つ1つが小さいオブジェクトサイズ コネクションは1つではない コネクションが繰り返し生成される状態でもジャンボフレーム技術は有効か？

10 実験内容 HTTPオブジェクトを5万個送信 オブジェクトサイズ別に送信
早稲田のプロキシからとったデータをもとにダミーHTTPオブジェクトを生成 オブジェクトサイズ別に送信 オブジェクトサイズを一定間隔で変化させ送信

11 実験結果（JAM無） ジャンボフレーム 通常フレーム

12 実験結果（JAM 900Mbps）

13 竹田論文 シミュレーションで解析してみよう セグメント消失率の高い通信 実際のインターネットトラフィック Selective ACK が有効
様々なオブジェクトサイズ 様々なセグメント消失 いつ、どのように、どの程度生じるか分からない シミュレーションで解析してみよう

14 実験内容 3-way handshake に関する実験 オブジェクトサイズに関する実験 検証 SYN や データの消失確率を変動させる
オブジェクトサイズと消失確率を変動させる 検証 HTTP オブジェクト1万個

15 Selective ACK ヘッダを付与 消失したセグメントを詳細に通知 事実上の重複ACKとして機能 高速再転送を効率的に行う
そこで、それらの複数のパケット消失の際の性能改善のために、SACK を導入します。 SACK は ACK の様に、単に最初に消失したパケットに対してのみ通知するのではなく、 ２番目以降に消失したパケットについても詳細な通知をすることで、 効率的な高速再転送を行います。

16 オブジェクトサイズ／セグメント消失率と スループットの関係 セグメント消失率を0.5%、1.0%、2.0%と変え、オブジェクトサイズの値を
1～10KbyteとったときのRenoとSACKのスループットの変化を図にまとめました。 ・オブジェクトサイズが小さくなるにつれReno と SACK の差が小さくなる ・4Kbyte 付近を境に Reno のスループットが上回る ・オブジェクトサイズが小さいと Renoでも回避できるため、 SACKヘッダは無駄な大きさとなりオーバーヘッドを招く

17 実験結果 SYN の消失は SACK の守備範囲外 SACK の限界
HTTP オブジェクトのような小さなオブジェクトでは SACK を用いると逆効果 通信に応じた TCP 実験結果を示します。 HTTPオブジェクトを流した結果、SACKを用いた方が確かに低スループットとなりました。

18 卒論作成にあたって 通常と異なる挙動を実験によって証明する 理想をもつのは良い 「実験（実装）できるか」が重要
効率化 or スループット激減 新しい発見をしなければならない 理想をもつのは良い しかし求めすぎると卒論は書けない 「実験（実装）できるか」が重要 いくら素晴らしい考えでも、実験できなければ意味がない

19 TCP を研究したい人へ TCP プロトコルそのものを研究する TCP の考え方を応用して、何かをする 参考 やり尽くされている
カーネルをいじらなければならない（難しい） TCP の考え方を応用して、何かをする 参考 電子情報通信学会　論文検索