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プレスリリース

2006年3月9日

「東京大学を中心とした研究チームがインターネット速度記録を更新」
-IPv4, IPv6の両速度記録を更新-

東京大学大学院情報理工学系研究科
平木 敬

東京大学、WIDEプロジェクトと内外のネットワーク機関、企業による国際共同研究チームが11月に共同で実施した 実験の結果が米国Internet2によりIPv4(11月10日実験)、IPv6(11月12日実験)のInternet2 Land Speed Record(インターネット速度記録)として認定されました。本成果は、東京大学が代表機関として研究を実施している文部科学省科学技術振興調整費によ るものです。
 記録はIPv4では30,000 km(実際には32,372 km)のネットワーク上で 7.99 Gbpsのデータ転送速度、 239,820 terabit-meters per second (Tb-m/s)の距離バンド幅積であり、IPv6では30,000 km(実際には35,755 km)のネットワーク上で 6.18 Gbpsのデータ転送速度 185,400 terabit-meters per second (Tb-m/s)の距離バンド幅積です。これは、同研究チームが持っていたIPv4およびIPv6 におけるインターネット速度記録を双方とも約11%更新したものです。
この結果、IPv4およびIPv6の合計4種目全てのインターネット速度記録において日本を中心とした研究チームが引き続き保持しています。

記録に用いたインターネットは、
シアトル → 東京 → シカゴ → アムステルダム → シアトル(IPv4)および シアトル ⇔ 東京 ⇔ シカゴ(IPv6)であり、シアトルに設置した東京大学の2台のPC間でデータ転送を行いました。

この記録に関して特筆すべきことは、以下の通りです:

[IPv4インターネット速度記録に関して]

  1. 東京大学とマイクロソフト株式会社の間で2005年6月に締結しました産学連携に関する覚書に基づく研究の成果としてこの記録が達成されました。
  2. 記録達成のためのシステムのオペレーティングシステムに、Microsoft Windows Server 2003を用いました。両端に設置したサーバとネットワークインタフェースカードも、特殊なものではなく一般的に入手可能なものであり、今回記録を実現し た技術は広く利用可能となります。
  3. 7.994Gbpsのデータ転送速度は、TCP転送を受信するサーバのCPU能力で決まりました。今後、CPU速度の向上により更に転送バンド幅が高くなることが期待されます。

[IPv6インターネット速度記録に関して]

  1. 記録達成のためのシステムのオペレーティングシステムに、Linuxオペレーティングシステム、両端に設置した サーバとネットワークインタフェースカードにはChelsio社製N210を用いました。これらは特殊なものではなく一般的に入手可能なものであり、今回 記録を実現した技術は広く利用可能となります。
  2. 6.18Gbpsのデータ転送速度は、TCP転送を受信するサーバのI/Oバス能力で決まりました。今後、PCのI/Oバス速度の向上により更に転送バンド幅が高くなることが期待されます。

[IPv4、IPv6共通の特筆点]

  1. ネットワーク経路中において主要なルータ・スイッチの過半数に国産スイッチを使用しました。日本のルータ・スイッチ技術が世界最高レベルに達していることを実証しました。(日立製GS4000および富士通製XG-800スイッチ)
  2. WIDE, JGN2など日本の科学技術用学術ネットワークと世界の学術ネットワーク間の密な結合を、具体的な形で示しました。

実験の詳細は 
http://data-reservoir.adm.s.u-tokyo.ac.jp/lsr-20051110/sub.html (IPv4記録)
http://data-reservoir.adm.s.u-tokyo.ac.jp/lsr-20051112/sub.html (IPv6記録)を参照して下さい。
Internet2からのプレス発表は
https://mail.internet2.edu/wws/arc/i2-news/ 
Internet2 Land Speed Record(インターネット2ランドスピードレコード)は
http://lsr.internet2.edu/ に過去の記録を見ることができます。

この結果は、日本の高速インターネット技術が世界の最高レベルであることを具体的な形として示しています。


1.IPv4インターネット速度記録更新に関する詳細

実験日時:2005年11月10日
実験場所 米国シアトル市内 Pacific Northwest Gigapop内の東京大学・WIDEの施設

  シアトル・ネットワーク接続   Pacific Northwest Gigapop
  シアトル ⇒ 東京   IEEAF
  東京ネットワーク接続   T-LEX(WIDEプロジェクトが運営)
  日本国内ネットワーク   WIDE, JGN2
  東京 ⇒ シカゴ   JGN2
  シカゴネットワーク接続   StarLight
  シカゴ ⇒ アムステルダム   SURFnet
  アムステルダム・ネットワーク接続   NetherLight, SARA
  アムステルダム ⇒ シアトル   CANARIE

2台のサーバ間の距離は、中間にあるルータ間の最短距離の和で測ると32,372 kmとなりますが、Internet2のランドスピードレコードのルールにより、30,000 km として記録は計算されました。このネットワーク上のデータ転送速度が7.994Gbpsであったことから、今回認定された記録は 239,820 テラビット・メートル/秒となりました。

この記録は単一 TCP ストリームを用いたもので、IPv4通信での従来の記録の1.11倍 であるため、LSR に認定されました。また、従来の複数ストリーム TCP クラスの記録の 1.11倍であることから、複数ストリーム TCP クラスの記録としても認定された次第です。なお、ネットワークの往復遅延時間(RTT)は約500ミリ秒です。

ネットワーク経路、ルータ、スイッチの詳細(IPv4)

実験で用いたネットワーク経路図

2.IPv6インターネット速度記録更新に関する詳細

実験日時:2005年11月13日
実験場所 米国シアトル市内 スーパーコンピューティング国際会議(SC05)展示場内の東京大学のブース

  SC05 会場内ネットワーク接続   SCinet
  シアトル・ネットワーク接続   Pacific Northwest Gigapop
  シアトル ⇒ 東京   IEEAF
  東京ネットワーク接続   T-LEX(WIDEプロジェクトが運営)
  日本国内ネットワーク   WIDE, JGN2
  東京 ⇒ シカゴ   JGN2
  シカゴネットワーク接続   StarLight
  シカゴ ⇒ 東京   JGN2
  東京 ⇒ シアトル   IEEAF

2台のサーバ間の距離は、中間にあるルータ間の最短距離の和で測ると35,755 kmとなりますが、Internet2のランドスピードレコードのルールにより、30,000 km として記録は計算されました。このネットワーク上のデータ転送速度が6.18Gbpsであったことから、今回認定された記録は 185,400 テラビット・メートル/秒となりました。

この記録は単一 TCP ストリームを用いたもので、IPv6通信での従来の記録の1.11倍 であるため、LSR に認定されました。また、従来の複数ストリーム TCP クラスの記録の 1.11倍であることから、複数ストリーム TCP クラスの記録としても認定された次第です。なお、ネットワークの往復遅延時間(RTT)は約500ミリ秒です。

ネットワーク経路、ルータ、スイッチの詳細(IPv6)


実験で用いたネットワーク経路図

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:Cisco Systems、Anue Systems、東陽テクニカ、Foundry Networks、アラクサラネットワークス(株)、(株)日立製作所、(株)PFU, 物産ネットワークス、およびネットワンシステムズ。


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
電話:090-6482-9169


実験参加者:

  東京大学 平木 敬、稲葉真理、玉造潤史、菅原 豊、稲上克史、吉野剛史、青嶋奈緒
  WIDEプロジェクト 加藤 朗、山本成一、関谷勇司
  Microsoft(米国) (IPv4実験のみ)
  チェルシオ・コミュニケーションズ(米国) (IPv6実験のみ)
  JGN2 豊田麻子、中村一彦、小林克志、月岡陽一、田中 仁、服部佳隆、堀眞也
  Pacific Northwest Gigapop Jan Eveleth、Bill Mar, Beth Garrison
  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、稲田 友
  (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


ネットワーク担当機関(西から東):

WIDE
JGN2
IEEAF(Internet Educational Equal Access Foundation)
CANARIE (IPv4のみ)
SURFnet (IPv4のみ)

ネットワーク接続ポイント機関:

T-LEX, JGN2, Pacific Northwest Gigapop, StarLight,
(IPv4のみ)University of Amsterdam, NetherLight, SARA



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(Tel:03-5841-4039 または090-6482-9169)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 の大学を含む多くの組織と連携して、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

マイクロソフトは、1975年に創立され、人々とビジネスの持つ可能性を最大限に引き出す支援をするソフトウェア、サービス、ソリューションを提供するグローバルカンパニーです。詳しくは http://www.microsoft.com/japan をご覧下さい。

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。詳細は http://www.chelsio.com/ をご覧下さい。

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。詳細は http://www.jgn.nict.go.jp/ をご覧ください。

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。

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。

(株)富士通コンピュータテクノロジーズ(略称“CTEC”)は電子機器関係の組み込みハードウェア・ソフトウェアの開発を行う会社です。特にコン ピュータの基盤であるサーバ、ストレージ、ネットワーク関連の開発については長い経験と最新の技術をもって開発を行っており、データレゼボワールはこの技 術を背景に開発を行っております。詳細はhttp://www.ctec.fujitsu.com/ をご覧下さい。

NTTコミュニケーションズ株式会社は、日本の電気通信事業者として、日本国内及び国際の電気通信サービスを提供しており、「グローバルIPソ リューションカンパニー」を事業ビジョンとして、インターネットをはじめとするグローバルネットワークサービスの構築、システムインテグレーション、アウ トソーシングビジネスの展開を行っています。

StarLightは先進的光ネットワーク基盤として、高性能アプリケーションのためのネットワークサービスを実現しています。StarLight は、2001年夏から運用を開始し、多くのネットワークと接続するとともに光多重ネットワークに対する光スイッチングをおこなってい、 APAN/JGN2, Abilene, SURFnet, CANARIE,NLR など多くのネットワークを接続しています。詳しくは http://www.startap.net/starlight/ を参照してください。

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。

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。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。

アムステルダム大学アドバンスト・インターネット研究センターはアムステルダム大学理学部の施設で、インターネットの高度利用に関するアーキテク チャとプロトコルの研究を実施しています。特にセキュリティ、認証、Grid環境と仮想研究室やe-サイエンス応用に関する最先端の研究を行っています。 詳しくは、http://www.science.uva.nl/research/air/
をご覧下さい。


用語解説

Internet2 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4クラスに分けられる。今回は、IPv6のTCP単一ストリームおよび複数ストリームのカテ ゴリーに対応する認定である。前回の認定とあわせ、全カテゴリーを東京大学、WIDEプロジェクトを中心とする共同研究チームが持っている。詳細は
http://lsr.internet2.edu/
http://lsr.internet2.edu/history.html

Internet2 Land Speed Recordでは、11のルールを定め、記録を認定しています。以下にルールの要約を示します:
ルール1)データ転送は、100Km以上距離が離れ、少なくとも2個のルータが中間にあるネットワーク上を、10分以上の期間実施することが必要である。また、距離の最大値は30000km である。
ルール2)データ転送を行うネットワークは、一つ以上の平常運用されている研究教育ネットワーク上を通過することが必要である。Abilene, ESnet, CA*net3, NREN and GEANTはその例である。
ルール3)データ転送は、一対のIPアドレス間を、RFC 793と RFC 791を満たすTCP/IPプロトコルで実施する必要がある。
ルール4)仕様する機器、ソフトウェアはInternet2の米国メンバーが商品として入手可能か、またはオープンソースソフトウェアであることが必要である。
ルール5)申請には、認定に必要な全ての情報を添付することが必要である。
ルール6)Internet Land Speed Recordには、単一ストリームのTCP/IPv4、複数ストリームのTCP/IPv4、単一ストリームのTCP/IPv6、複数ストリームの TCP/IPv6のクラスがある。単一ストリームの記録が複数ストリームの従来記録より大きい場合には、単一ストリームは複数ストリームと解釈する。
ルール7)データは、ユーザ空間上のバッファ間で行われ、バッファごとにデータの内容が異なることが必要である。サムチェックなどの方法でデータが正しく伝達されたことを確認することが必要である。
ルール8)記録は、バンド幅と距離の積で評価する。距離は、端点と、途中のルータ間を、最短距離で結んだ距離の和とする。
ルール9)省略
ルール10)新たな記録は、それまでの記録を少なくとも10%凌駕することが必要である。
ルール11)省略

Internet2 米国の学術ネットワーク組織。米国の200以上の大学、政 府と産業界が連携して、次世代インターネット創造を目的とした研究と高等教育のための先進的ネットワーク技術・ネットワーク応用技術の開発を行っていま す。Internet2は、インターネットの草創期に在ったアカデミア・産業界・政府の連携を再び現出させます。詳しい活動内容は、
http://www.internet2.edu/ を参照してください。

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。

IPv6 現在主に用いられている32ビットアドレスのIPv4では今後のインターネットの急成長に対応できないため設定された次世代インターネット標準規格。 128ビットアドレスを持ち、世界中全てのインターネット機器に個別のアドレスを付けることが可能であるとともに、暗号化などを含む豊富な機能を持ってい 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。
ウェブページのアクセス、メール通信、ファイルアクセス、データベースシステムなど私たちが日常的に使う通信の大部分はTCPを用いている。

単一ストリームTCP  上記のように、TCP通信では、受信側からの正常に通 信が行われたことを通知するアクノレッジを待ちながらデータ通信を行う。従って、遅延時間の長いネットワークでは、ともすると低いバンド幅でしかデータ通 信が行えず、一個だけのTCPコネクションだけで高いバンド幅を実現することは困難と考えられてきた。複数ストリームTCPは、この問題を回避する目的 で、一対のサーバ間で多数のTCPコネクションをはる通信方式である。今回の実験では、超遠距離通信におけるTCPの根本問題を解決したため、単一スト リームで困難なく高い性能を得ることができたため、複数ストリームで更に性能を上げる必要性はない。

レイヤ間協調最適化技術 東京大学が研究開発した高速通信最適化方式。従来、通 信に対する最適化は、各通信レイヤで行われてきた。例えば、FAST TCP, High-Speed TCP、Scalable TCPはネットワークレイヤにおける通信最適化である。東京大学のデータレゼボワールプロジェクトは、実際の通信線上でのパケットの最適配置や複数スト リーム間協調による新しいタイプの通信最適化方式を提案してきた。今回用いられた最適化は、TCPの流量制御と協調するパケット位置の最適化である。詳細 は、同プロジェクトがSC2004 で発表した論文に示されている。論文は
http://www.sc-conference.org/sc2004/schedule/pdfs/pap254.pdf

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