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プレスリリース

世界最長の10Gigabitイーサネットネットワークが東京とCERN研究所(在スイス) 間で米国、カナダ、オランダの研究ネットワーク連合により実現

「インターネット通信性能で世界最高を達成」

2004年11月15日 ─ 東京大学とWIDEプロジェクトの研究者が日本、カナダ、米国、オランダと CERN 研究所(スイス・ジュネーブ)の研究者との協力により、米国ピッツバーグから日本を経由してスイス・ジュネーブまでの世界最長の10ギガビット回線を構築 し、ピッツバーグのSC2004国際会議会場に設置された東京大学のシステムから CERN 研究所に設置された東京大学のシステム間を接続し、TCPによる高速通信実験を実施しました。ネットワークの全長は約 31,248 Km あり、17 のタイムゾーンを通過しています。

実験では、一個のTCPストリームだけを用いて、7.21 ギガビット/秒のデータ転送を実現しました。データ転送は1500バイトの標準イーサネットフレーム長を用い、20分間行いました。

この国際協調プロジェクトは、研究と教育における国際ネットワーキングの世界を拡大し、新しい国際共同研究の基礎となるものです。

今 回実現したネットワークは、10Gigabit イーサネット WAN PHY 技術とOC-192POS技術を組み合わせて用いることにより、CERN 研究所の計算機とピッツバーグの計算機を直結しています。ピッツバーグのSC2004国際会議会場に設置された東京大学の計算機から、SC2004国際会 議会場ネットワークであるSCinetを経由し、AbileneによりシカゴのStarLightを経由してAPAN/JGN2ネットワークで東京に到達 し、WIDE Project が運用する T-LEX に接続し、T-LEX から米国シアトルまでは TycoTelecommunication が IEEAF に寄贈した回線が用い、Pacific NorthwestGigapop の機器に接続しました。シアトルからは、回線は CA*net4 の専用のラムダによってシカゴの StarLight まで運ばれました。StarLight では SURFnet のシカゴ─アムステルダム間のラムダに接続されて、アムステルダムの NetherLight に接続されました。NetherLight と CERN 研究所の間は、SURFnet のアムステルダム─ジュネーブのラムダによって接続されています。(図1)

単 一ストリームのTCP転送実験は、1組のChelsio T110 10Gigabit イーサネットインタフェースカードを実装したAMD Opteronプロセッサを用いたサーバ間で実施され、7.21Gbpsの実質データ転送速度を得ま した。実験で用いたパケット長は、イーサネット標準パケット長である1500バイトです。ネットワークにおけるバンド幅・距離積は 225,298 テラビット メートル/秒です。実現したデータ転送速度を用いると、1台のパソコンと1枚のネットワークカードを用いて、DVD一枚が約5.5秒で世界の 何処にでも転送できる速度であることを意味しています。
7.21Gbpsの長距離データ転送速度は、標準パケット長を用いたTCPシングルストリームの転送速度として世界最高速である225,298 テラビッ ト メートル/秒のバンド幅・距離積であり、従来の記録(Internet Land Speed Record)の 124,935 テラビット メートル/秒を80%越しています。

また、データレゼボワールシステムは、1 台の Opteron サーバを使用することにより、1.6Gbps のディスク間転送を達成しました。これは、200MB/sの能力を持つサーバが容易に実現できたことを示しました。

こ の 高速TCP通信技術は、東京大学のデータレゼボワール/GRAPE-DR プロジェクトにより、長距離高バンド幅ネットワークにおける大量データの TCP 通信の最適化研究やデータ共有システム研究に用いられます。TCP技術は、科学技術データの転送だけでなく、インターネットを用いたウェブページアクセス や、音楽・画像ファイル転送に広く用いられている方法であるため、高速TCPの実現は、より地球を更に狭くする情報化社会の実現に貢献します。

  なお、本実験はSC2004国際会議におけるバンド幅チャレンジの一環として実施し、シングルストリームTCP通信において世界記録を達成したことによりLand Speed Record賞を受賞しました。本プロジェクトは本賞を3年連続で受賞しています。

なお、本成果は、科学技術振興調整費「重要課題解決型研究等の推進」プログラムの実施課題「分散共有型研究データ利用基盤の整備」によるものです。本実験をサポートして頂いた NTT コミュニケーションズ、東京大学情報基盤センターに感謝します。

この実験は、次の企業による機材の提供やサポートを得て実現されました:Foundry Networks、Juniper Networks、物産ネットワークス、およびネットワンシステムズ。

関連資料関連資料: Network configuration of LSR-Japanese [PDF File:773KB]
© University of Tokyo


■ 連絡先

    東京大学大学院情報理工学研究科コンピュータ科学専攻 教授
    平木 敬  e-mail: hiraki@is.s.u-tokyo.ac.jp


■ 実験参加者

  • 東京大学
    平木 敬、稲葉真理、中村 誠、玉造潤史、青嶋奈緒、西村 亮
  • (株)富士通コンピュータテクノロジーズ
    来栖竜太郎、坂元眞和、古川裕希、生田祐吉
  • WIDEプロジェクト
    加藤 朗、山本成一
  • NTTコミュニケーションズ
    長谷部克幸、村上満雄、根尾美由紀
  • チェルシオ・コミュニケーションズ(米国)
    Felix Marti、Wael Noureddine

■ ネットワーク担当機関

  • APAN
  • JGN2
  • IEEAF
  • Tyco Telecommunications
  • Northwest Giga Pop
  • CANARIE
  • StarLight
  • SCinet
  • SURFnet
  • SARA
    Pieter de Boer
  • University of Amsterdam
    Cees de Laat
    Paola Grosso
    Freek Dijkstra
  • CERN
    Catalin Meirosu

    東 京大学データレゼボワール/GRAPE-DR プロジェクトは文部科学省科学技術振興調整費に基づいた研究プロジェクトで、科学技術データの国際的な共有システムの構築および天文学や物理学、生命科学 のシミュレーションを実施する高速計算エンジンの実現を目指しています。GRAPE-DR プロジェクトでは 2008 年に 2PFLOPS の計算エンジンと数 10Gbps のネットワークを利用する国際的な研究基盤を構築します。詳細は
    http://data-reservoir.adm.s.u-tokyo.ac.jp/ および
    http://grape-dr.adm.s.u-tokyo.ac.jp/ をご覧下さい。連絡先は平木敬教授 hiraki@is.s.u-tokyo.ac.jp です。

    WIDE Project は、インターネットに関連する各種技術の実践的な研究開発を行う研究プロジェクトであり、1988 年から活動を行っています。133 の企業と 11 の大学を含む他の沢山の組織と連携して、インターネットの様々な発展に寄与してきました。Root DNS サーバの一台である M.ROOT-SERVERS.NET の運用を 1997 年から行っており、また IEEAF 太平洋リンクのホストとしてT-LEX (http://www.t-lex.net/) の運用も行っております。詳細は
    http://www.wide.ad.jp/ をご覧下さい。連絡先は、press@wide.ad.jp (Tel:0466-49-3618, Fax: 0466-49-3622)です

    APAN は、1997年6月に東京でコンソーシアムを設立、同年12月にネットワークの構築を開始し、 翌年9月には米国政府機関NSFから研究資金も受領して、対米リンク (TransPAC)の運用も始めた国際研究ネットワークです。その後も研究・教育ネットワークの参加が相次ぎ、APANはアジア域内のほぼ全ての研究・ 教育ネットが結集するコンソーシアムに成長、アジア域内の運用センター機能を提供すると共に、北米やヨーロッパと連携してグローバルな研究・教育ネット ワークを構成、先端的国際共同研究を進めています。

    JGN2 は、1999年4月から2004年3月まで運用されたJGN(Japan Gigabit Network:研究開発用ギガビットネットワーク) を発展させた新たな超高速・高機能研究開発テストベッド・ネットワークとして、独立行政法人情報通信研究機構(以下、「NICT」)が2004年4月から 運用を開始したオープンなテストベッド・ネットワーク環境です。産・学・官・地域などと連携し、次世代のネットワーク関連技術の一層の高度化や多彩なアプ リケーションの開発など、基礎的・基盤的な研究開発から実証実験まで推進することを目指しています。
    JGN2は、全国規模のIPネットワーク、光波長ネットワーク、光テストベッドの研究開発環境を提供しています。また、2004年8月から日米回線を整備 し、国内外の研究機関とも連携して研究開発を推進しています。

    CANARIE はカナダの先端インターネットの非営利組織で、次世代研究ネットワークやそのアプリケーション、サービスを促進しています。主要なメンバーや世界中の同様な組織との協調を促進することによって、CANARIE は技術革新と成長を促し、社会的、文化的、経済的な利点をカナダ国民にもたらすことに貢献します。CANARIE はカナダを先進ネットワークで世界のリーダと位置づけ、メンバーやプロジェクトパートナー、カナダ政府によってサポートされています。CANARIE はカナダの研究教育ネットワークである CA*net4 の開発および運用を行っています。詳しくは http://www.canarie.ca/ をご覧下さい。

    CERN 研究所は素粒子物理のヨーロッパの研究所で、基礎研究センターとして世界的に著名な研究所の一つで、LHC (Large Hadron Collider) 加速器を現在建設中です。LHC は、これまでで最も野心的な科学プロジェクトで、微小な粒子を正面衝突させることにより自然界の基本法則を解明しようとするものです。2007 年に稼働開始予定で、世界中の大学や研究所の約 7,000 人の研究者が、この加速器を利用して科学の最も根元的な疑問の幾つかに解答を与えようとしています。詳細は http://www.cern.ch/ をご覧下さい。

    Pacific Northwest Gigapop はアメリカ北西部に於ける次世代インターネットの基盤で、アプリケーションの協調やテストベットであり、国際的な peering 交換地点である Pacific Wave を運用し、また WIDE と協調して IEEAF 太平洋回線の運用を行っています。PNWGP と Pacific Wave は共に広帯域な国際および国内のネットワークを、ワシントン、アラスカ、アイダホ、モンタナ、オレゴンの各州や太平洋地域の大学や研究機関、先端的な R&D やニューメディア企業へと接続しています。詳細は http://www.pnw-gigapop.net/ をご覧下さい。

    SURFnet はオランダの 150 を越える高等教育機関や研究所を接続しているネットワークの運用と開発を行っており、国際的な先端的な研究ネットワークの一つです。SURFnet は、オランダ通商産業省、教育機関、研究機関のプロジェクトである次世代ネットワーク Gigaport の実現に責任を持っており、国内の知識基盤の強化を図ります。光および IP ネットワークやグリッドはプロジェクトの主要な要素です。詳細は http://www.surfnet.nl/ をご覧下さい。

    IEEAF (Internet Educational Equal Access Foundation) は通信帯域や機材の寄贈を受け、国際的な研究教育コミュニティに提供することを目的とした非営利組織です。IEEAF 太平洋回線は Tyco Telecom によって5年間の IRU として寄贈された二番目の 10Gbps の海底ケーブルによる回線です。最初の回線である IEEAF 大西洋リンクはニューヨークとオランダのグローニガンを接続しており、2002 年から運用されています。IEEAF の寄贈は現在 17 のタイムゾーンに跨っています。詳細は http://www.ieeaf.org/ を参照して下さい。

    チェルシオ・コミュニケーションズ(本社:米国カリフォルニア州)は10ギガビット・イーサネットのネットワークインタフェースカードと、プロトコルプロセッサ技術を開発し、実験で用いたT110 10ギガビットイーサネットプロトコルエンジンを製造・発売しています。

    SCinet は、SC2004国際会議の展示場において最先端のネットワークを提供する組織で、全世界のネットワーク組織から集められた技術者により運営されています。


■ 用語解説

    インターネット
    広義では、多数のユーザにより共有して使われ、国内・海外のネットワーク通信を実現しているネットワークを意味するが、通常は、ウェブページアクセス、 メール、ファイル転送などに広く用いられているTCPを用いたネットワーク体系のことである。

    TCP
    Transmission Control Protocolの略。ネットワーク上では、エラーの発生、複数の通信の衝突による利用可能バンド幅の減少と不安定性が問題である。これを解決するため、 受信側が送信側に正常に受理した確認(アクノレッジ)を返すことにより、送信側が正常に通信が行われたことを確認するとともに、次に送る流量を決定する通 信プロトコル。正常なアクノレッジが返らなかった場合には、データの再送により信頼ある通信を実現する。

    Internet Land Speed Record
    インターネットを用いたデータ転送能力を、バンド幅 距離積で評価し、その最高記録である。米国Internet2で認定する。カテゴリーは、IPv4, IPv6について、TCPの単一ストリームと複数ストリームのクラスに分けられる。今回は、IPv4のTCP単一ストリームおよび複数ストリームのカテゴリーに対応する実験である。詳細は
    http://lsr.internet2.edu/

    OC-192 POS技術
    超高速光通信の方式の一つ。光通信の国際標準規格であるSONET上に、直接IPパケットを載せることにより実現する。OC-192は、9.6Gbpsの帯域幅を持つ。現在、国内外の幹線に用いられ始めている。

    WAN PHY技術
    超高速光通信の最新技術。上記光通信の規格であるSONET上に、イーサネットのパケットを直接載せる方式。WAN PHY技術を用いることにより、通常用いられているイーサネットをそのまま国内外の大域ネットワークとして拡張可能になる。また、OC-192 POS技 術と比較して、安価な実現が可能であり、またLANのスイッチを共用できる場合があるため、安価な長距離光通信実現技術として注目されている。

    SC2004
    スーパーコンピューティングと、超高速ネットワークに関する国際会議。毎年11月に開催され、この分野では最も高い権威を持っている。東京大学データレゼ ボワールプロジェクトは、2002年と2004年に論文発表を行った。2004年には、データレゼボワールプロジェクト以外では、JAXAによる流体シ ミュレーションに関する発表、JAMSTECによる地球シミュレータを用いた高速地球シミュレーションが行われた。全体では59件の論文が採録された。

    バンド幅チャレンジ
    SC2004に併設して実施される高速ネットワーク利用に関するコンテスト。高速ネットワークを以下に高速、かつ科学技術に有意義に用いたかで競われる。 データレゼボワールプロジェクト・GRAPE-DRプロジェクトチームは、2002、2003年に引き続き、3年連続で受賞した。


以上

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