オーバーレイによる地域 IXの効果の一例

ITRC 23rd RIBB2008 年 5 月 16 日

NPO 法人北海道地域ネットワーク協議会大石憲且 (1) 、大山義仁 (2) 、辰巳治之 (3) 、高井昌彰 (4) 、

戸倉一 (3) 、石田朗 (3) 、藤川賢治 (5) 、小高正嗣 (6) 、明石浩史 (7) 、新見隆彦 (8) 、馬場聡 (9) 、中山正志 (10)

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(1) 株式会社ネクステック、 (2) IMS ジャパン株式会社、 (3)NPO 法人 NORTH 、 (4) 北海道大学情報基盤センター、(5) ルート株式会社、 (6) 北海道大学大学院理学研究院、 (7) 札幌医科大学附属総合情報センター、 (8) 札幌医科大学大学院医学研究科、(9) 北海道総合通信網株式会社、 (10) 株式会社北海道総合技術研究所 ( 所属は平成 19 年 8 月 29 日付 )

概要• いまやインターネットは欠くべからざる社会基盤と認知され、

とりわけわが国では世界に先駆けて光ブロードバンド化が進んでいる。わが国のインターネットはその拡張・発展の過程で、品質に対する要求、費用面、運用面、技術面などの制約から顕著なハブアンドスポーク型を呈していると言われている。このトポロジでは、ハブから遠い地域では同一地域内のノード同士の通信であっても極端に通信品質が低下する場合がある。この問題の解消には、トポロジの変更、経路情報の増加、高い運用スキル要求などの地域 IX 的な課題解決が必要となり、実際的な取り組みが非常に難しい。本研究では、インターネット VPN 技術に基づく仮想 ( オーバーレイ ) 型ハブを用いて地域 IX を構築し通信品質改善の効果を実証的に示す。あわせて、本研究に用いた通信品質判定手法ならびに本研究に用いた網の構築にかかわる費用の一例を示す。

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はじめに

• インターネットは社会基盤として必要不可欠• 利用されるアプリケーションは多様化• 通信品質に地域格差

単位：ｍｓ被計測地点

計測地点 ISP A ISP B ISP C ISP A ISP B ISP C ISP A ISP B ISP C ISP A ISP B ISP C ISP A ISP B ISP CISP A 5.25 31.72 33.47 30.58 22.88 24.35 20.26 19.05 20.81 24.11 24.56 27.20 36.05 33.64 36.08ISP B 32.07 5.31 31.60 33.07 21.76 22.54 18.87 17.52 18.75 25.65 23.53 25.12 36.94 32.83 34.10ISP C 33.82 31.56 4.71 26.74 22.37 21.87 18.47 18.40 18.53 25.41 24.07 24.91 37.54 33.23 33.95ISP A 28.63 32.85 26.78 2.01 24.07 17.63 13.54 20.04 14.01 25.27 25.83 20.00 35.11 34.78 29.23ISP B 22.64 21.54 22.13 24.02 1.71 13.77 9.73 8.65 9.57 15.67 14.09 16.03 27.67 23.47 24.69ISP C 24.12 21.92 22.25 17.74 13.60 1.75 9.29 9.65 9.53 20.60 14.96 15.46 28.36 24.14 24.75ISP A 20.26 18.66 18.05 13.09 9.72 9.29 4.18 5.76 5.11 12.82 11.47 11.63 23.95 20.50 20.53ISP B 19.09 18.19 18.37 20.02 8.81 9.51 5.73 4.75 5.50 11.96 10.77 12.05 23.95 19.75 20.68ISP C 20.77 18.91 18.57 13.92 9.40 9.71 5.50 5.89 5.30 18.55 11.35 12.40 24.75 20.38 21.06ISP A 24.03 25.28 25.53 24.79 16.57 15.79 12.11 12.50 13.45 1.88 18.24 19.12 13.24 26.65 28.58ISP B 24.87 23.57 24.08 25.86 14.46 15.20 11.87 10.68 11.40 17.54 1.82 17.91 30.01 25.55 26.67ISP C 26.88 24.60 24.73 19.80 16.06 15.57 11.57 11.63 11.96 22.86 17.55 2.18 30.98 26.73 27.11ISP A 38.02 36.92 37.60 37.37 27.68 28.34 23.88 24.04 24.65 13.32 30.06 31.18 1.68 39.02 40.08ISP B 33.83 32.75 33.11 34.78 23.57 24.04 20.70 19.94 20.16 26.91 25.76 27.02 39.08 1.45 35.64ISP C 35.74 33.48 33.47 28.56 24.70 24.28 20.46 20.72 20.59 31.71 26.57 27.23 39.84 35.54 1.89

6[ms]未満7[ms] 10[ms]以上 未満10[ms] 20[ms]以上 未満20[ms] 30[ms]以上 未満30[ms] 38[ms]以上 未満38[ms]以上

仙台

札幌

福岡

福岡

大阪

大阪東京

東京

仙台

札幌

インターネットの通信品質計測　－品質から見た地域間格差の調査－2007 年 藤井資子（慶応大）ら

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札医北大 ネクステックHOTnet

NICTつくば RC ルート@ 京大

北大 @ 名寄

JGN2 AP北海道 -2

JGN2 AP関東 -5

JGN2 アクセスポイント

通信品質計測機器

TAP エリア毎 IPv6 サブネット

拠点領域

仮想イーサネット SW（親機）

仮想イーサネット SW（子機）

2007 年度 NORTH SCOPE ：研究網

R ルータ

R R

JGN2 AP近畿 -5

京大

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R

R

RR

R inetinet

R

R

R

RR

スイッチ

R

inetinet

札医北大 ネクステックHOTnet

NICTつくば RC ルート@ 京大

北大 @ 名寄

JGN2 AP北海道 -2

JGN2 AP関東 -5

JGN2 アクセスポイント

通信品質計測機器

TAP エリア毎 IPv6 サブネット

拠点領域

仮想イーサネット SW（親機）

仮想イーサネット SW（子機）

2007 年度 NORTH SCOPE ：研究網

R ルータ

R R

JGN2 AP近畿 -5

京大

2008/5/16 ITRC 23rd 5

R

R

inetinet

R

RR

スイッチ

R

R

R

inetinet

札医北大 ネクステックHOTnet

NICTつくば RC ルート@ 京大

北大 @ 名寄

JGN2 AP北海道 -2

JGN2 AP関東 -5

JGN2 アクセスポイント

通信品質計測機器

TAP エリア毎 IPv6 サブネット

拠点領域

仮想イーサネット SW（親機）

仮想イーサネット SW（子機）

2007 年度 NORTH SCOPE ：研究網

R ルータ

R R

JGN2 AP近畿 -5

京大

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R

R

inetinet

R

RR

スイッチ

R

R

R

計測項目と方法

• 往復遅延 ICMP RTT & Packet-Loss (ping)• 往復遅延 TCP RTT & Packet-Loss (hping2)• 片方向遅延 UDP one-way delay (Nextech

Original)• 伝送安定性 Packet-Reorder & Jitter (iperf)

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TCP RTT で ICMP の代わりにできる

計測システム

• センチュリーシステムズ FutureNet MA-420/XC– 117mm(W)×102mm(D)×24mm(H)– CPU AMD Alchemy Au1500(400MHz)– Linux

• データ収集–データファイル– Cacti で可視化

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計測データ (1)仮想 IX 経由ショートカット経

路 インターネット経路

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計測データ (2)

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VPN S/C が異なる ISP で接続

VPN S/C は同一 ISPC 側アクセスが ADSL

VPN S/C は同一 ISPC 側アクセスは光ファイバ

①

①

②

②

③

③

考察：指標（主成分分析）

2008/01/23 – 2008/03/24 札医大起点 大山式ランキング推移

2008/03/01 – 2008/03/24 札医大起点 大山式ランキング推移（ 03/22 と 03/23 を除外）

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起点 s 終点 d について Qsd = F(往復遅延 sd, 片方向遅延 sd, 損失 sd, リオーダ sd)

考察： L2 改築費用

• 共通設備： 5拠点共用 1 年償却と考えると拠点あたり 23,750円 /月 の負担

• 拠点毎： 1 年償却だと拠点あたり 13,750 円 /月

• スループットは約 3Mbps

• 合計 37,500 円 /月・拠点 の負担–某社広域イーサネット 全拠点局内終端条件の

5Mbps 回線に相当2008/5/16 ITRC 23rd 12

まとめ• [1][3] に述べられたように、インターネット経由の通信品質が相対的によ

くない（遅延が大きい）ことが、本研究でも確認された。• 本研究では、インターネット VPN 技術を用いた仮想ハブシステム ( ネク

ステック社製 TP システム ) を使って札幌に「仮想 IX」を構築し、従来のIPv4 インターネットに対して、 icmp 往復遅延が 6 ～ 7 分の 1 になる、指標（大山式評価）が改善するなどの効果を明らかにした

• また、構築にあたって既設のアクセス回線 ( フレッツ ADSL, Bフレッツ )とインターネットプロバイダを用いることで、費用が距離に依存する専用回線、距離には依存しないが十分な帯域を確保しようとすると高額な広域イーサなどの専用サービスを利用するよりも安価に通信品質を改善できることを示した。

• 仮想ハブがセッション集約型の中継装置により構成されていることから今後、利用者が増加した場合のスケーラビリティについて、本件システムのクラスタリング機能やロードバランサーを用いた設計などを含めて検証を試みる予定である。

• 本研究では 1 対 N の指標評価だが、今後N 対 N の指標を可視化する手法を検討する。

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謝辞

• この発表は、総務省戦略的情報通信研究開発推進制度 (SCOPE) 、国土交通省北海道局のプロジェクト、厚生労働科学研究費、経済産業省 (NEDO) のプロジェクト等の成果を含んでいる。ここに記して謝意を表す。

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参考文献• [1] 永見健一 , 藤井資子 , 菊池豊 , 山本正晃 , 中川郁夫 : 遅延計

測による日本のインターネ ットトポロジーの推定 , 地域ネットワーク連携シンポジウム 2007in 別府予稿集（ ITRC TechnicalReport No. 36） , pp. 26-29 (2007).

• [2] 山本正晃 , 永見健一 , 菊池豊 , 藤井資子 , 中川郁夫 : ユーザ視点からのインターネット品質計測と解析 , 信学技報 , Vol. 107, No. 74, IA2007-5, pp. 23-28 (2007).

• [3]菊池豊 , 藤井資子 , 山本正晃 , 永見健一 , 中川郁夫 : 遅延計測による日本のインターネットトポロジーの推定 , 信学技報 , Vol. 107, No. 151, IA2007-27, pp. 103-108 (2007).

• [4] 大石憲且 : 地方のインターネット通信品質向上に資する設計手法～ VGNへの応用 , ITRC22 JAMINA (2007)

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