論文

高精度時刻 PC による片道遅延時間によるネットワーク帯域推定手法
北口 善明†,††,†††∗ a)

町澤

朗彦††

箱崎 勝也†††

中川 晋一††The Network Bandwidth Measurement Based on One-Way Delay Usinga High-Precicion PC
Yoshiaki KITAGUCHI†,††,†††∗a) , Akihiko MACHIZAWA†† , Katsuya HAKOZAKI††† ,and Shin-ichi NAKAGAWA††
あらまし 近年，インターネットの普及に伴いネットワークの帯域推定が重要となってきている．従来の ICMP
による往復遅延時間を利用した手法ではクロストラヒックの影響が小さい長所があるが，ICMP 処理に伴う影響により広帯域ネットワークでは精度が低くなることが知られていた．本論文では，ICMP による往復遅延時間を用いずに UDP による片道遅延時間を使った広帯域回線の帯域推定を行う手法を提案する．この手法と併せて片道遅延時間を高精度に計測するために，外部高精度周波数源により駆動される高精度時刻 PC を用いて，従来の手法との精度比較を実施した．その結果，本手法により精度を 1 けたから 2 けた改善することが可能であった．
キーワード

アクティブネットワーク計測，帯域推定，有効帯域，高精度時刻 PC

1. ま え が き

単位時間に何バイトのデータを伝送できるか，を測定

インターネットの普及に伴い，回線の有効利用がまが開発されており，TCP だけではなく遅延時間によすます重要となってきている．ネットワークのスルー

る性能劣化のない UDP による測定が可能である．しプットが期待されるビットレートに達しない場合，まかし，これらの実データを伝送する手法は，バックグずその回線の帯域を調査する必要がある．

ラウンドトラヒックやふくそうから影響を受けるだけする netperf [4]，iperf [5] などのソフトウェアツール

帯域推定には，様々な手法が使われている．インではなく，回線の空き帯域をすべて埋めつくしてしま

ターネットでは，ADSL 等のブロードバンド計測サイ

い，他のユーザに甚大な影響を与えてしまうため使用

トで，http あるいは ftp などのアプリケーションによには注意が必要である．

るファイル転送時間を測定しているが，TCP を用いてそこで，大量のデータを送ることなく，少数パケットいるため Window Size が適切に設定されないと，往で帯域を推定する手法が提案されてきている．Packet

復遅延時間の大きいコネクションではスループットが上がらない．このように，実際に何バイトのデータをpair 計測手法 [2], [3] を用いて，パケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する Cprobe [6] が提案伝送するのにどのくらいの時間がかかるか，あるいは，さているが，クロストラヒック（経由ルータ・スイッ

†

††

†††

チでのパケットの合流や離散）により，精度が悪くな
通信・放送機構（現情報通信研究機構）， 東京都
Telecommunications Advancement Organization of Japan,

る [7]．また，高速なネットワークインタフェース（例2–31–19 Shiba, Minato-ku, Tokyo, 105–0014 Japan

えばギガビットイーサネット：GbE）では，パケット

独立行政法人通信総合研究所（現情報通信研究機構），小金井市
Communications Research Laboratory, 4–2–1 Nukui-kitamachi,

受信時の割込み負荷を軽減するために，数パケット

Koganei-shi, 184–8795 Japan

まとめて受信する機能が用いられている．そのため

電気通信大学，調布市
University of Electro-Communications, 1–5–1 Chofugaoka,∗

パケット間隔を利用することができない場合が存在

Chofu-shi, 182–8585 Japanしており，Packet pair 計測手法の問題点となってい

現在，インテック・ウェブ・アンド・ゲノム・インフォマティクス
株式会社

る．一方，pathchar [8] と clink [9] はパケット間隔をa) E-mail: kitaguchi yoshiaki@webgen.co.jp1696

電子情報通信学会論文誌 B Vol. J87–B

用いずに，One-Packet 計測手法 [1] に基づいて，パNo. 10 pp. 1696–1703 2004 年 10 月

論文／高精度時刻 PC による片道遅延時間によるネットワーク帯域推定手法

図 1 時刻スキュー値の変化
Fig. 1 Change of a time skew.

図 2 One-Packet 計測手法での帯域推定方法
Fig. 2 Concept of One-Packet model.

を NTP による時刻同期 [11] や時刻補償 [12], [13] など
ケットサイズの異なる ICMP パケットの往復遅延時
間（RTT: Round Trip Time）の差異から，帯域推定を行っている．しかし，ICMP 応答処理時間がばらつ
くため，高速回線では精度が悪くなる [17]．また，スイッチングハブなど，ストアアンドフォワード処理を行い，しかも TTL（Time To Live）値を変化させない装置（invisible device）を通過する場合には，帯域が狭く推定されてしまう [10]．
本論文では，クロストラヒックやネットワークインタ
フェースでのまとめ処理の影響を受けない One-Packet
計測手法の有意性に着目し，ICMP パケットの RTTを用いる手法（以下 ICMP 手法）の欠点を解決する．
その手法として，UDP パケットの片道遅延時間を利用する新しい帯域推定手法（以下 UDP 手法）を提案す
る．本手法では，従来の One-Packet 計測手法と同様に，伝送遅延時間がパケットサイズに比例することを利用するが，ICMP 応答は用いずに，UDP パケットの片道遅延時間のみを利用する．ここで片道遅延時間を計測するためには，パケットを送受信する 2 台の PCの時刻スキューが重要になる．通常の PC は温度補償されていない水晶（SPXO: Simple Packaged Crystal

Oscillator）により駆動されているため，動作周波数の変動により，PC 内部の時刻情報には誤差が累積し，計測中にずれが生じる可能性がある．図 1 にセシウ
ム原子時計駆動による PC を基準とした場合の時刻比較を行った結果を示す．計測開始時の基準 PC との時
刻差をプロットしたもので SPXO 駆動 PC とセシウ
ム駆動 PC の両者の値を表示している．この図から分かるように，SPXO 駆動の PC では時間の経過とともにドリフトしていく様子がはっきり現れており，1 s
間で約 33 µs も変化していることが分かる．この変動で抑制する研究も進められているが，GbE では 1500
バイトパケットでも通過時間は 12 µs にすぎず，ソフ
トウェア処理では補正しきれない．そこで，我々が先に開発した高精度時刻 PC [14]〜 [16] を用いる．高精度時刻 PC は，セシウム原子時計などの高精度の周波数源から出力される 10 MHz 信号により駆動されるため，計測期間によらず極めて精度の高い時刻スキューを維持することができる．本論文では，UDP 手法と高精度時刻 PC を組み合わせることにより，帯域推定精度が向上することを確認した．

2. 提 案 手 法
本論文にて提案する手法では One-Packet 計測手法をもとにしている．この One-Packet 計測手法はBellovin [1] により提唱された手法で，様々な送信パ
ケットサイズでの転送時間の計測を複数回実施し，得られた計測値から各パケットサイズでの最小転送時間を抽出し，この最小転送時間から回帰直線を求め，通過したリンクの帯域を推定する．帯域は求めた回帰直線の傾きの逆数から得ることができる（図 2 参照）．
最小転送時間を用いるのは，計測時に他の要因で遅延が発生した場合の影響を抑えるためである．
パケット転送時間の計測には主に ICMP エラーメッ
セージを利用した実装が多く，この方法では計測対向
地点に特別なソフトウェアを用意する必要がないという利点がある．この ICMP を利用した場合，計測した RTT には送信パケットの送受信時間 (TS )，計測対
象にて返答処理が行われる時間 (TI )，返信パケットの送受信時間 (TR ) が含まれる．

RT T = TS + TI + TR

(1)
1697

電子情報通信学会論文誌 2004/10 Vol. J87–B No. 10

TS は式 (2) のように，一定のネットワーク伝搬遅延（定数 C）と送信パケットサイズ (PS ) にて変化する時間が含まれ，また TR には ICMP エラーパケットのサイズ (PR ) による時間が含まれる．したがって，リンクの帯域を B とすると以下の式で表すことができる．

TS =

PS
+ CS
B

(2)

TR =

PR
+ CR
B

(3)

式 (2) と式 (3) から式 (1) は次のようになる．

RT T =PRPS++ TI + C (C = CS + CR )(4)B
B

この式 (4) を PS にて偏微分すると

∂TI
1
∂TR
∂RT T
+
=
+
∂PS
B
∂PS
∂PS

図 3 RDTSC 命令と gettimeofday 関数の時刻コスト
Fig. 3 Time cost of RDTSC and gettimeofday.

Table 1

(5)となり，ICMP 処理部分の影響と ICMP エラーパケッ
トの実装の影響を受け，一次関数に近似できない場合が存在することが分かる．また，計測対象の機器の影響で高速なネットワークでは精度が低くなることが知

表 1 計測に使用した PC の仕様
Speciﬁcation of PC used for measurement.

OS
KernelMotherboard
CPU
MemoryPCI BUSNIC
NIC driver

RedHat Linux 7.2
Linux-2.4.3 + PPSkit
MSI MS-6351 (Ver5)
Pentium III 996.68 MHz
512MB
PCI2.0 32 bit 33 MHz
Intel Pro/1000 XT Server Adapter
e1000 version 4.3.2

られている [17]．
そこで，上記の問題を回避する方法として，UDP

絶対時間取得関数：gettimeofday() と時刻コストの比手法を提案する．UDP パケットに送信時のタイムス較を行うと，図 3 のような結果を得ることができる．

タンプを記述し，様々なパケットサイズにて送信する．

この図は各時刻取得関数の時間コストをそれぞれ 1000

受信側では受信時のタイムスタンプを取得し，パケッ

回ずつ計測した場合の分布を表している．ここから

トサイズと送受信のタイムスタンプの差を記録する．

gettimeofday() では数 µs での変動が観測されることに対して RDTSC 命令は時刻コストも約 50 ns と小さ

片道遅延時間を正確に計測するためには計測を行う

2 台の PC の時刻が合っている必要がある．しかし，
One-Packet 計測手法ではパケットサイズの変化に対く一定の値を示していることが分かる．本論文で計測対象とする GbE では前章でも述べたようにパケットする遅延時間の変化が求まれば良いため絶対時刻の同通過時間が µs オーダと非常に小さいため，時刻取得

期は必要ではなく，両 PC の時刻スキューが重要にな関数の影響を省く目的から RDTSC を利用することとる．我々の開発した高精度時刻 PC を用いることで時した．

刻スキューの精度を確保している．
この UDP 手法に用いるツールを独自に実装した．

次章にて，ICMP 手法との比較，計測 PC に高精度
時刻 PC と水晶駆動 PC を用いた場合の比較を行う．

UDP 手法では利用するタイムスタンプに絶対時刻は必要でないため，ソフトウェア処理の小さい CPU クロッ

3. ネットワーク帯域計測結果

クカウンタを用いることとした．時刻情報への変換

提 案 す る UDP 手 法 の 有 効 性 を 検 証 す る た め には CPU 周波数を用いて行っている．Pentium 以降のIntel CPU では，PC の起動時からの CPU のクロック数をカウントする 64 ビットのカウンタ（TSC: Time

「ICMP 手法と UDP 手法の比較」と「高精度時刻

Stamp Counter）をもっており，RDTSC 命令で簡単に読み出すことが可能となっている．この RDTSC 命

対象とするネットワークはファストイーサネット（以令を使うメリットとしては関数自身の時間コストが低

タフェースをクロスケーブルで結び，クロストラヒッ

いことが挙げられる．通常の計測ツールに利用される

クやスイッチ・ルータ等による影響のない状態で各帯

1698

PC を用いる必要性」の 2 種の比較実験を行う．この計測実験に用いた PC のスペックを表 1 にまとめる．
下 FE）と GbE（1000 BaseTX）で，それぞれのイン論文／高精度時刻 PC による片道遅延時間によるネットワーク帯域推定手法

図 4 ICMP 手法によるネットワーク計測時の構成
Fig. 4 Conﬁguration at the time of ICMP-based network measurement.

域計測の比較を実施する．メディアの変更は使用する

GbE 用 NIC のドライバにて実施している．

図 5 UDP 手法によるネットワーク計測時の構成
Fig. 5 Conﬁguration at the time of UDP One-way
delay-based network measurement.
表 2 ICMP 手法と UDP 手法の計測結果の比較
上：帯域，下：標準誤差
Table 2 Comparison of the measurement result of
ICMP and UDP One-way delay.
Up: bandwidth, Down: standard error.

ICMP 手法と UDP 手法の比較では，PC にセシウ
ム原子時計駆動の高精度時刻 PC（Cesium PC）を利用し，内部クロックの影響がでない環境を用いて計測を行い，次の実験では一般的な水晶駆動 PC（SPXO
PC）と高精度時刻 PC との計測精度比較を UDP 手

FE
GbE

One-way UDP

ICMP (all)

ICMP (over 600)

79.870 Mbit/s
0.0565%279.6 Mbit/s
0.181%

64 Mbit/s
1.778%
208 Mbit/s
2.987%

82.9 Mbit/s
0.286%
370 Mbit/s
6.434%

法にて行い，高精度時刻 PC の優位性を示す．
また，計測で求める帯域の推定誤差には，計測に伴いる．ICMP 手法での推定帯域が UDP 手法の場合にう測定データの分散による測定誤差と推定手法及びシ比べ低い値になっているため，FE，GbE それぞれのステムに依存する系統誤差が含まれるが，この章では観測データをプロットし調査した．FE と GbE にお測定誤差の精度に焦点をあてて精度の比較を行うこと

ける ICMP 手法でのパケットサイズと RTT の相関とする．

図を図 6，図 7 にそれぞれ示す．900 個の計測点をす

3. 1 ICMP 手法と UDP 手法の比較

べてプロットし，濃い黒点が回帰直線を求めるために

本論文にて提案する手法の比較手法である ICMP用いる，各パケットサイズにおける最小 RTT のデー

手法には，一般的に帯域計測に使われている clink を

タを示している．これらの図から，パケットサイズが用いた．前章で議論したように，時刻取得関数の影響

600 バイトより小さい点にて RTT の値が大きく変化

を小さくするために RDTSC 関数を用いることとし，
UDP 手法に用いるツールと同様に clink にて時刻取得

RFC1812 [18] の実装の違いによるものであることが関数の置換えを行い，比較計測を実施することとした．

判明した．ICMP エラーパケットのサイズは，IP ヘッ

計測には，16 バイト刻みのパケットにて各々の試行回

ダ（20 バイト）+ICMP ヘッダ（8 バイト）+エラー

していることが分かる．この原因を調査したところ，数を 10 回として 10 ms 間隔で送信し，16 バイトからとなったパケットの IP ヘッダを含むパケットデータ

1440 バイトまでの計 900 パケットを用いて，ICMP 手法，UDP 手法の双方で実施した（計測期間は約 10 s）．

（28 バイト）の合計 56 バイトと定義されている [19]．

ICMP 手法での機器構成図を図 4 に，UDP 手法での機器構成図を図 5 にそれぞれ示す．UDP 手法では両端の PC それぞれに独立した時刻源を供給している．
表 2 に両者の計測結果をまとめる．1 列目に UDP

データの情報を最低 MTU サイズである 576 バイトをあった．そのため式 (5) の右辺第 3 項の影響を無視で手法の結果，2 列目に ICMP 手法の結果を，また各きなくなっていた．

しかし，RFC1812 においてエラーとなったパケット上限としてできるだけ付加するべき（SHOULD）としており，この実装を Linux では採用しているためでデータは上段が推定帯域，下段が推定帯域の確かさ

この影響を省くために 600 バイト以上のパケットを示す測定誤差を表す．この測定誤差は各パケットサの計測データのみを使い推定帯域を求め，その結果をイズの最小値より回帰直線を求めた際の誤差として

表 2 の 3 列目に追記する．600 バイト未満のパケット
1699電子情報通信学会論文誌 2004/10 Vol. J87–B No. 10
表 3 高精度時刻 PC と水晶駆動 PC の比較
上：帯域，下：標準誤差
Table 3 Comparison of the measurement result ofCesium PC and SPXO PC.
Up: bandwidth, Down: standard error.
CesiumFE (UDP)79.870 Mbit/s
0.0565%GbE (UDP) 279.5 Mbit/s
0.181%

SPXO
82.8 Mbit/s
0.375%
360 Mbit/s
5.755%

図 6 ICMP 手法でのパケットサイズと RTT の関係（FE）
Fig. 6 Correlation of packet size and RTT on ICMP
measurement (FE).

図 8 水晶駆動 PC でのパケットサイズと UDP 片道遅延
時間の関係（GbE）
Fig. 8 Correlation of packet size and UDP One-way
delay on the SPXO PC (GbE).
図 7 ICMP 手 法 で の パ ケット サ イ ズ と RTT の 関 係（GbE）Fig. 7 Correlation of packet size and RTT on ICMP
measurement (GbE).

データを切り捨てることで，FE での推定帯域と標準誤差の値は改善されるがそれでも UDP 手法での標準誤差より小さくなることはなく，また GbE では標準誤差が逆に大きくなる結果であった．GbE での結果
は計測点の減少の影響が大きいと考えられる．
以上のように，UDP 手法にて推定帯域の計測精度が測定誤差の比較によって ICMP 手法より向上していることが分かり，FE では 2 けた，GbE では 1 けたの精度改善が見られる．また，各推定帯域はメディア

図 9 高精度時刻 PC でのパケットサイズと UDP 片道遅
延時間の関係（GbE）
Fig. 9 Correlation of packet size and UDP One-way
delay on the Cesium PC (GbE).

の物理速度より過小評価していることに対しては次章
にて詳細に検討する．

3. 2 高精度時刻 PC を用いる必要性
次に高精度時刻 PC の優位性を一般的な水晶駆動

PC との計測比較にて明らかにする．UDP 手法のみを用い，計測 PC に使用する両端の時刻源を変更してそれぞれ実施した．計測は 3.1 と同じ方法で回帰直線を求め，帯域とその標準誤差を求めた．表 3 の 1 列目
1700に高精度時刻 PC，2 列目に水晶駆動 PC の計測結果をそれぞれ示す．

UDP 手法による計測では，両端の PC の時刻ス
キューが重要で両者の PC の時刻揺らぎが大きく影響する．GbE の計測での水晶駆動 PC と高精度時刻 PC
での計測データのプロットを図 8 及び図 9 にそれぞれ示す．この図から分かるように水晶駆動 PC の場合，

論文／高精度時刻 PC による片道遅延時間によるネットワーク帯域推定手法

各パケットサイズでの計測結果の分布幅が約 170 µs にもなり，その影響で最小片道遅延時間でも約 50 µs の分布幅が発生していることが分かる．これに比べ，高精度時刻 PC では，変動幅が約 20 µs 程度と水晶駆動

PC と比べ安定した値を得ることができており，最小値の変動も小さくなっている．この原因としては図 1に示した経過時間による時刻スキューのドリフトの影響であると考えることができる．水晶駆動 PC では両端の PC それぞれが約 1 µs/s のドリフト値をもってTS = Tδ +PS+ Tρ + CSB(6)となる．ここで，両辺を PS で偏微分すると，∂(Tδ + Tρ )
1
∂TS
+
=
∂PS
B
∂PS

(7)

∂(Tδ + Tρ )
∂TS
1
=
−
B
∂PS
∂PS

(8)

∂TS
となる．ここで，式 (8) の右辺の ∂Pは測定データ∂(Tδ +Tρ )∂PS

S

いることによる影響により，計測期間約 10 s の間に時の傾きであり，

刻差が変化し，計測結果の誤差が高精度時刻 PC に比

ビット当りの遅延時間増加率を表している．この遅延

べて大きくなっていることが分かる．対して精度時刻

時間増加率を，

PC では，時刻スキューに変化がないため水晶駆動 PCに比べて小さい分布幅に収まっている．また，計測時

α=のパケットサイズはランダムに選んで送信しているた
め，この分布幅が一様に見えている．
これらの観測結果から，高精度時刻 PC を用いることで推定帯域の精度である測定誤差の値が，水晶駆動

PC に比べて 1 けた以上改善されていることが分かる．
また，計測結果より，PC 内部時計の精度が計測結果は使用した PC に依存し，1∂(Tδ + Tρ )
∂PS

(9)

とおき，式 (8) より，

α=

∂TS
1
−
∂PS
B

(10)

と な る ．こ の 式 (10) を 用 い ，高 精 度 時 刻 PC のに及ぼす影響が，高速なネットワークほどこの影響は

UDP 片 道 遅 延 計 測 結 果 を 用 い て α を 計 算 す ると FE（B = 100 Mbit/s）で 2.52（0.0113%），GbE

大きくなっていることから，今後利用が一般的となる（B = 1000 Mbit/s）で 2.57（0.130%）とそれぞれ求10 ギガイーサネット等での計測にて本手法が重要にな

まり，ほぼ一定の値であることが分かる（括弧内数値るといえる．

は計測誤差）．この値は NIC に依存するもの（OS に

4. 考

おけるデバイスドライバの実装も含む）であると考え，

察

3. における計測結果から，ICMP 手法よりも UDP

他の NIC （Netgear GA620T と PCI GN-1000TE）を使用して UDP 片道遅延を用いた高精度時刻 PC で手法が帯域推定の精度が計測誤差が小さいことから優の計測を実施したところ表 4 のような結果を得た．

れており，高精度時刻 PC においてその計測精度向上

それぞれの NIC のデバイスドライバには acenic とが可能であることが分かった．高精度時刻 PC と UDP

ns83820 を用いている．この結果から同様に α を計手法の併用において図 2 に示すような計測値のばら算した結果を表 5 にまとめると，NIC に依存して値つきを抑えることが可能であったことから，ICMP 手

は異なるが，同一 NIC では利用する伝送速度によら法による影響と利用する PC の時刻精度による計測

ず，ほぼ一定の値が得られた．したがって，NIC ごと

値のばらつきの要因であると推定できた．しかし，計の影響は，計測に使用する PC の遅延増加率を事前に測で得られた推定帯域を見ると GbE での計測では測定することにより補償可能であることが分かる．ま400 Mbit/s 以下と低い値でしかないことが分かる．この結果の原因をここで考察する．

UDP 手法での計測に含まれる時間 (TS ) には，回線の伝送遅延だけではなく，送信側 PC でタイムスタン

表4

他の NIC を用いた場合の計測結果
上：帯域，下：標準誤差
Table 4 Measurement result on other NIC.
Up: bandwidth, Down: standard error.

プを打ってから実際に回線上にパケットが送出されるまでの時間 Tδ 及びパケットが受信 PC の NIC に取込まれてからタイムスタンプが呼出されるまでの時間

Tρ も含んでおり，式 (2) は正確には，

FE
GbE

GA620T

GN-1000TE

79 Mbit/s
0.4042%271 Mbit/s
1.388%

77 Mbit/s
0.1375%258 Mbit/s
0.4153%1701

電子情報通信学会論文誌 2004/10 Vol. J87–B No. 10
表 5 各 NIC における遅延時間増加率 α [nses/bit]
上：遅延時間増加率，下：計測誤差
Table 5 Rate of delay increasing on each NIC.
Up: bandwidth, Down: error.

FE
GbE

Pro/1000 XT(e1000)GA620T(acenic)

GN-1000TE(ns83820)

ICMP(e1000)2.52
0.0113%2.57
0.130%

2.65
0.0839%
2.69
1.01%

2.84
0.0302%2.88
0.308%

2.09
0.0609%1.71
4.2145%性を明らかにした．
なお，One-Packet 計測手法の弱点である invisible

device の問題は，本手法でも未解決である．また，ICMP 手法では，リンクの帯域を逐次に推定することができるが，本手法では逐次推定することができず，更に改良する必要がある．更に，本論文での計測実験を踏まえて，将来の 10 Gbit/s 以上の高速ネットワー
ク計測に必要な計測手法及び計測機器の精度の見積りを進めることが重要であると考えている．また今後の

表 6 遅延時間増加率 α を用いた推定帯域の比較
Table 6 Comparison of the bandwidth using by rateof delay increasing.
UDP
ICMP(Cesium:e1000) (SPXO:e1000)
FE
100.3 Mbit/s
GbE 972.3 Mbit/s

98.0 Mbit/s
1204 Mbit/s

課題として，高精度時刻 PC と UDP 手法の組合せにて発生する計測誤差の原因を追求し，より推定誤差の少ない手法の確立を考えている．
謝辞

本研究をまとめるにあたり，ギガビットネッ

トワーク研究開発プロジェクトの方々に多くの助言を頂き，特にネットワークの計測手法に関して多くのコメントを頂いた九州工業大学の鶴正人氏に深く感謝する．

た，従来の ICMP 手法との比較を行うために，水晶文

献駆動 PC にて ICMP 手法による計測を行った場合の結果から同様に α の値を算出したものも表 5 に追記[1]model,” http://www.research.att.com/~smb/する．ICMP 手法では測定誤差の影響から α の値の精度が GbE にて幅が大きいことが分かる．

papers/netmeas.ps, Feb. 1992.
[2]

pp.289–298, Sept. 1993.
[3]

NIC の FE と GbE の値の平均値を用い，ICMP 手法と UDP 手法の比較を行っている．この結果から，αの値を用いることで計測帯域は真値に近い値として求まることが分かり，したがって，UDP 手法の方が系
統誤差の面でも ICMP 手法より優れていることが示

J.-C. Bolot, “End-to-end packet delay and loss behavior in the Internet,” Proc. ACM SIGCOMM ’93,

表 6 に，α の値を用い計測データの補償を行った場合の推定帯域を示す．ただし，α として，表 5 の各

S.M. Bellovin, “A best-case network performance

R.L. Cartar and M.E. Crovella, “Measuring bottleneck link speed in packet-switched networks,” TR96-006, Boston University Computer Science Department, March 1996.

[4]

R. Jones, “The public netperf homepage,”
http://www.netperf.org/, 1993.

[5]

A. Tirumala, F. Qin, J. Dugan, J. Ferguson, and K.
Gibbs, “iperf: The TCP/UDP bandwidth measure-

された．

ment tool,” http://dast.nlanr.net/Projects/Iperf/,

5. む す び

1999.
[6]

本論文では，高精度時刻 PC を用いて計測した片道

http://cs-people.bu.edu/carter/tools/Tools.html,
1996.

遅延時間により，ネットワーク帯域を推定する新しい手法を提案した．従来の ICMP を用いた計測手法では計測対象の ICMP の実装による影響が大きく，高速[7]時間による帯域計測方法がその問題を回避し，より精R.S. Prasad, “BW-meter project,”
http://www.pathrate.org/, 2002.

[8]

V. Jacobson, “Pathchar,” http://www.caida.org/
tools/utilities/others/pathchar/, 1997.

ネットワークにおいてその精度が十分ではないことを示し，高精度時刻 PC を用いた UDP による片道遅延

B. Carter, “Bprobe and cprobe,”[9]A.B. Downey, “Clink,” http://rocky.wellesley.edu/
downey/clink/, 1999.

[10]

R.S. Prasad, C. Dovrolis, and B.A. Mah, “The

度良く計測できることを示した．提案手法は，従来のeﬀect of layer-2 switches on pathchar-like tools,”

水晶駆動 PC で ICMP を用いた場合に比べ，FE の回

Proc. ACM Internet Measurement Workshop 2002,

線の推定精度が 2 けた程度改善し，GbE の回線でも

pp.321–322, Nov. 2002.
[11]

1 けたの改善が確認された．更に，これまで知られていなかったネットワークインタフェースの機種依存特
1702

D.L. Mills, “Network time protocol (Version 3) speciﬁcation, implementation,” RFC 1305, March 1992.

[12]

V. Paxson, “End-to-end Internet packet dynamics,”

論文／高精度時刻 PC による片道遅延時間によるネットワーク帯域推定手法
Proc. ACM SIGCOMM ’97, pp.139–152, Sept. 1997.
[13]

L. Zhang, Z. Liu, and C.H. Xia, “Clock synchronization algorithms for network measurements,” Proc.
IEEE Infocom 2002, pp.160–169, June 2002.

[14]

H. Okazawa,
Kitaguchi,

A. Machizawa,

T. Asami,

S. Nakagawa,and A. Ito,Y.

“Advanced

NTP synchronization device for Internet monitoring
tools,” Proc. INET2001.
http://www.isoc.org/inet2001/CD proceedings/T42/
inet2001.html, June 2001.
[15]

Y. Kitaguchi,

H. Okazawa,S. Shinomiya,Y.

箱崎勝也 （正員）昭 38 九大・工・電子工卒．同年日本電気（株）入社．中央研究所，ソフトウェア開発
グループにおいてシステム性能評価，コン
ピュータアーキテクチャ，OS，ネットワー
クの相互接続性等の研究開発に従事．平 6
電気通信大学大学院情報システム学研究科
教授．主として，分散システム技術，マルチメディア応用シス
テム，モバイルコミュニケーションシステムなどの研究に従事．
博士（工学）．情報処理学会，IEEE，ACM 各会員．

Kidawara, K. Hakozaki, and S. Nakagawa, “Development of a high-accurate time server for measurements

中川晋一

of the Internet,” Lecture Note in Computer Science
2344, pp.351–358, Jan. 2002.
[16]

町澤朗彦，北口善明，岡沢治夫，中川晋一，“ネットワー
クを用いた CPU 動作周波数期間安定度の精密計測，”
DICOMO2002 シンポジウム論文集，pp.563–566, July
2002.

[17]

S. Savage, “Sting: A TCP-based network measurement tool,” Proc. USENIX Symposium on Internet
Technologies and Systems (USITS ’99), pp.71–79,
Oct. 1999.

[18]

F. Baker, “Requirements for IP version 4 routers,”
RFC 1812, June 1995.

[19]

J. Postel, “Internet control message protocol,” RFC

昭 63 滋賀医大・医・医学卒．同年（財）
近江兄弟社ヴォーリズ記念病院医員．平 8
京大大学院医学研究科博士課程了，同年国立がんセンター研究所がん情報研究部研究員，がん臨床情報研究室長，平 10 郵政省
通信総合研究所（現情報通信研究機構）主任研究官．第 1 研究チームリーダ，情報通信部門次世代イン
ターネットグループリーダを経て平 14 より情報通信研究機構主任研究員，平 11 より北陸先端科学技術大学院大学客員助教
授．主として情報通信医学，情報疫学，次世代インターネット技術に従事．博士（医学）．情報処理学会，日本循環器内科学会，日本衛生学会，日本内科学会，日本疫学学会各会員．

792, Sept. 1981.

（平成 15 年 5 月 27 日受付，12 月 8 日再受付）

北口

善明 （正員）平 7 新潟大・理・物理卒．平 9 同大大学
院自然科学研究科修士課程了．同年（株）
インテック入社．平 12 インテック・ウェ
ブ・アンド・ゲノム・インフォマティクス（株）に転籍，現在に至る．平 12〜16 通
信・放送機構（現情報通信研究機構）研究
員．主として，ネットワーク運用と計測技術，IPv6 ネットワー
クの研究開発に従事．情報処理学会会員．

町澤朗彦 （正員）昭 59 上智大・理工・電気電子卒．同年郵政省電波研究所（現情報通信研究機構）入所．平 6 科学技術庁に出向し，IMnet 立上げに参与．平 8〜11 Univ. Canterbury
客員研究員．平 15 JGN2 立上げに参与．
主として，画像の高能率符号化，視覚情報
処理，計算機ネットワークの研究に従事．日本認知科学会会員．

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