第 6部
ラベルスイッチ技術によるインターネット
の構築実験

191

1章
Label Switching 技術の評価
第WIDE プロジェクトで Label Switching 技術に関する研究として、東芝と日立との共同実験として CSR に関する研究、そして CISCO 社との共同実験として Tag Switch 技術の研究を行なっている。今回の報告書では、CSR のカットスルーの性能評価および Label
Switching 技術では非常に重要となるフローの数に関する実験の報告を行なう。カットス
ルーの性能評価に関しては、研究室レベルでの性能評価を行なった。また、フローの数に関する実験では、実際に WIDE インターネットの実トラフィックを解析し 、大規模広域環
境における Label Switching 技術の適応性に関する検討を行なった。

193

2章
CSR の概要
第2.1

ラベルスイッチルータ技術

ラベルスイッチルータ技術は、IETF の MPLS (Multi Protocol Label Switch) ワーキン
ググループ ('97 年 3 月 Routing Area の WG として発足) において、仕様・プロトコルの標準化検討が進められている。2.1 ラベルスイッチルータ技術の動作原理ラベルスイッチルー
タ (LSR) を用いたネットワークでは、現在のインターネットモデル CATENET モデルを守り、ルータでのパケット転送情報として、レイヤ３情報 (e.g., IP アドレス) より下のレイ
ヤの情報 (以下ラベルと呼ぶ) を利用する。ATM スイッチをパケットの転送エンジン (e.g.,
ラベルスイッチエンジン ) として利用する場合には、ラベルとして VPI/VCI が使われる。
すなわち、レイヤ３情報をラベル (e.g., データリンクヘッダ ) にマッピングして、ラベル情報を用いて実際のパケット転送を行う。ラベルに対応するレイヤ３情報としては、アプリ
ケーションフロー (e.g., 動画フロー) から宛先ネットワーク (e.g., Address Pre x) まで、さまざまの粒度のパケットフローを定義することができる。 ラベルにマッピングするレイヤ
３のパケットフローを FEC (Forwarding Equivalence Classes) と呼ぶ。LSR では、FEC とラベルをマッピングするためのプロトコル (以下ラベルマッピングプロトコルと呼ぶ) が必要となり、現在いくつかの方式が提案されている [43, 44, 45]。 ラベルマッピングプロトコ
ルにより、ラベルと FEC とのマッピングが確立すると、レイヤ３情報 (e.g., IP アドレス)を用いてパケット転送を行う必要がなくなり、IP アドレスのルーティングエントリーを検索することなく、ラベル情報のみでパケットの転送を行うことができる (これをカットス
ルー転送呼ぶ)。カットスルーパスの経路、すなわち実際にパケットが転送される経路は、ルーティングプロトコルで示される経路と常に同一である。 すなわち、カットスルーパス
が、ラベルバインディングプロトコルにより確立されたあとでも、ネットワークの状況の変化に伴い、ルーティングプロトコルにより指示される経路が変化した場合には、エンドエ
ンド のアプリケーションが継続中でも、カットスルーパスの経路も自動的にルーティング
プロトコルにより指示される経路と同じ経路に変更される。既存のルータでは、ユーザー
データパケットの転送処理とネットワーク制御機能処理 (例えばルーティングプロトコル処理) とを、共通のプロセッサを用いて実行するのが一般的で、ユーザデータパケットの増加により、プロセッサが過負荷状況に陥り、ネットワークの制御機能が適正に動作しなく

194

第 6部

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

195

なる場合があった。 LSR システムでは、ユーザパケット処理とネットワーク制御機能処理を、分離して処理することが可能となり、より信頼性の高いルータシステムを構築できる。

2.1.1

ラベルマッピング確立ポリシー

ラベルと FEC のマッピング確立のポリシーとしては 、実際のパケットの到着を契機とする Flow-driven と、ルーティング情報のようなコントロール情報を用いる Control-drivenとがある。

1. データド リブン (Flow-driven)
各アプリケーションあるいは宛先ごとに排他的に通信資源を割り当てることができるので、RSVP などの資源予約プロトコルがなくても排他的に高品質な通信品質を提供することができる。カットスルーパスは、ルーティングド メインに関係なく生成することができ、ルーティングド メインをまたがったカットスルーパスを提供することができる。また、帯域の確保をデータパケットの実際の到着により実行するので、Topology-Driven のみでの運用と比較して、トータルで必要となるルータ間の帯域幅を小さくすることが可能となる。一方、Flow-Driven のみで運用した場合には、多数のラベルが必要となる。ラベルは有限な資源であり (ATM の場合には VPI/VCI 値) 、
特にバックボーンで必要となるラベル数が大きくなってしまう。また、ラベルの生成の遅延 (ATM では VC の設定遅延) も問題となる場合もある。さらに、ある割合のパケット (セッションの最初のパケットや短い寿命のセッションのパケット ) は、通常のソフトウェア処理によるホップホップでのパケット転送を行う必要がある。

2. コントロールド リブン(a) Topology-driven ルーティングプロトコルにより生成されるルーティングエント
リーを FEC とする方式で、LSR で新しいルーティングエントリーが生成された
場合に、カットスルーパスを生成すべきルーティングエントリー先に対応する
ノード (e.g., ボーダルータ) にカットスルーパスの生成を行う。Topology-drivenの適用により、必要となるラベルの数を少なくすることができる。カットスルー
パスは、実際のパケットの到着を待たずに確立されるので、セッションのすべてのパケットをカットスルー転送することができる。宛先ネットワーク (i.e., Address
Pre x) 行きのアプリケーションフローがすべて共通のカットスルーパスを共有するので、アプリケーションごとに排他的に通信資源を割り当てることができず、ルーティングド メインのボーダルータでは通常のソフトウェアによるホップホップでのパケット転送を行う必要がある。さらに、Topology-driven のみでの運用を行った場合には、帯域の確保をデータパケットの実際の到着によりお根合わないので、Flow-Driven のみでの運用と比較して、トータルで必要となる
ルータ間の帯域幅が大きくなってしまう。

1997 年度 WIDE 報告書

196

表 2.1: ATM スイッチを用いた LSR の機能比較

Data-Driven
Control-Driven
標準 ATM I/F

ARIS CSR IPSW Tag
No
Yes
Yes
No
Yes Yes
No
Yes
No
Yes
No Yes3
Yes3 : 対応予定(b) Reservation-driven
RSVP のように、ネットワークに対して陽に資源予約を行うプロトコルのコン
トロール情報を用いてラベルとアプリケーションフローのマッピングを生成する方式である。Flow- driven とほぼ同じ特長を持つが 、資源予約プロトコルが適用される必要がある。

2.1.2

ラベルスイッチルータ (LSR) の実現方法

高性能なラベル情報を用いてデータを転送するエンジンを利用することができれば 、より高性能な LSR を実現させることが可能となる。ATM スイッチは高性能でスケーラブル
かつ安価なラベルスイッチエンジンと見ることができ、LSR のラベルスイッチエンジンとして ATM スイッチを利用する方式, [46, 47, 48, 49], がいくつか提案されている。Table{2.1に ATM スイッチを用いた LSR の機能比較を行った。

[46, 48, 49] を適用した LSR は 、データリンクラベルが各レ イヤ 2 ノード で書き換え(swapping) が行われない Transparent なリンクを用いなければ相互接続できない。 つまり、VPI/VCI を FEC にマッピングするラベルとし 、ATM スイッチを LSR のラベルスイッチ
エンジンとして利用しているのであるが、LSR 間には標準の ATM スイッチを設置することができず、したがって、ATM リンクを使ったネットワーキングを行うことができない。
さらに、ATM スイッチをスイッチハブとして利用し 、例えば高性能な ATM サーバークラ
スターを構成した場合に、LSR と ATM サーバークラスターを高性能に相互接続をすることができない。

2.2

ラベルスイッチルータ技術の今後の課題

2.2.1

マルチプロト コル対応 (レイヤ２／レイヤ 3)

ラベルスイッチ技術は、ATM だけではなく、すべての L2 技術 (e.g., フレームリレー) およ
びすべての L3 技術 (e.g., IPX) に適用可能である。現在は、主に L2 として ATM/SONET 、

第 6部

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

197

L3 として IP の場合の検討が行われているが、今後はその他のデータリンクへの適用方法の検討が必要である (e.g., 100M/ギガイーサーネット )。 現在、IETF ではイーサーネット
への適用方式として、2 つの方式が議論されている。すなわち、IP ヘッダとイーサーヘッ
ダの間に固定長のラベルを挿入する方式と、ラベル情報を Encoding した Private イーサー
ネット MAC アドレスを使用する方式である。 現在のイーサーネットスイッチを有効に利用することができれば 、高性能で安価なイーサーネットフレーム対応の LSR を構成することが可能となる。

2.2.2

カット スルーパス運用形態・ポリシー

Flow-driven、Topology-driven および Reservation-driven の３つのカットスルーパス確
立ポリシーの実際のネットワークでの運用形態の検討・確立が必要である。 LSR の設置場
所およびハード ウェアの制約を考慮にいれた検討が必要である。

2.2.3

カット スルーパスの管理方法

IP レベルのフローのデータリンク VC へのマッピングルールの確立 (例えば、IP Integrated
Service Model サービスの具体的なデータリンクへのマッピング ) 、および 、カットスルー
パスの管理・制御方式の確立が必要である。

2.2.4

ルーティングループ形成への対応

LSR においては、従来のレイヤ３のパケット処理がカットスルーされるので、IP ヘッダ
中の TTL(Time To Live) 値が減少されない。 従来のルータ網では、TTL 機能によりパケッ
トが永久にループすることを回避することができていた。 したがって、ラベルマッピング
プロトコル中に何らかのルーティングループ検出 (回避) 機能を持つ必要がある。

2.3

むすび

本論文では、次世代の高性能ルータとされれているラベルスイッチルータ技術の概要を述べた。ラベルスイッチ技術は、任意の L2・L3 技術に適用可能な汎用性の高い技術である。

3章
CSR 技術を用いた高速ネットワークに関する研究
第本研究では，帯域保証牲の高い，次世代インターネットバックボーンとして注目されつつある，CSR(Cell Switch Routing) 技術に重点をおき，CSR 技術を応用したルータの評価実験を行った．特に，現在実験段階にある CS ルータを実験ネットワーク上に設置し，実験・評価を行った．

3.1 CSR 技術の性能評価
netperf を用いた、CSR の性能評価を行った。実験環境は BSD/OS の動作する PC(pentium120MHz,
memory32Mbytes) をルータとして用い、コアとなるルータとして、Fore の ATM switch
ASX2000 と上記の PC を利用した。表 3.1に実験装置の構成を示す．

表 3.1: 実験装置
機器

構成

CSR Router Pentium 120MHz
32MByte Memory
100BT Ethernet
ATM
Fore Switch FORE ASX-200
図 3.1に実験環境の構成図を示す．
従来の IP 処理をした場合，以下のようなホップで通信が行われる．図 3.2に従来の IP 処理による traceroute のホップ結果を示す．
ここで、csr4 の IP 処理をカットスルーした場合，図 3.3のようにホップ数が 1 へ変化
する．
この時の csr5 から csr6 の TCP のスループットを測定すると、図 3.4のような結果と
なる．

198

第 6部

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

199

図 3.1: 実験トポロジー

csr5<bsdi> % traceroute 203.178.141.58
traceroute to 203.178.141.58 (203.178.141.58), 30 hops max, 40 byte packets
1 203.178.141.45 (203.178.141.45) 0.585 ms 0.501 ms 0.477 ms
2 203.178.141.58 (203.178.141.58) 0.899 ms 0.842 ms 0.832 ms

図 3.2: 従来の IP 処理による traceroute 結果

一つのルータの IP 処理をカットスルーした場合約 46%程度のパフォーマンス向上が見られた。同様に以下に途中のルータが２つあったときのパフォーマンス計測をする。図 3.5に実験トポロジー図を示す．
従来の IP 処理をした場合の traceroute の結果を図 3.6に示す．
途中のルータ (csr4, csr3) がカットスルー処理した場合の traceroute の結果を図 3.7に示す．
この時の csr5 から csr6 への TCP のスループットを測定すると、図 3.8 のように転送速度が向上する．
２つのルータの IP 処理をカットスルーした場合 100%以上のパフォーマンス向上が見られる。

1997 年度 WIDE 報告書

200

csr5<bsdi> % traceroute 203.178.141.58
traceroute to 203.178.141.58 (203.178.141.58), 30 hops max, 40 byte packets
1 203.178.141.58 (203.178.141.58) 0.706 ms 0.539 ms 0.513 ms

図 3.3: csr4 の IP 処理をカットスルーした場合の traceroute の結果

TCP STREAM TEST to 203.178.141.58
Recv Send
Send
Socket Socket Message Elapsed
Size Size
Size
Time
Throughput
bytes bytes bytes
secs.
10^6bits/sec
8192
8192

8192
8192

8192
8192

10.00
9.99

29.87
43.99

<<-

従来の処理をしたとき
カットスルー処理したとき

図 3.4: TCP のスループット計測

3.2

ループ問題に関する実験

ATM switch を用いたルータの大きな問題点として、データリンク的なループが挙げられる。例を挙げると図４の各 ATM switch に Fore1 → Fore2 → Fore3 → Fore4 → Fore1 というループした vc が形成され、そこに cell が流れると、その vc が解放されるまで大きなパフォーマンス低下を及ぼす。

CSR はあるデスティネーションに送る際に、ルーティング情報を元に vc を張って行く
ため、基本的にデータリンク的なループは起こり得ない。しかし 、過渡的なルーティング
ループが発生する可能性がある。
この実験の目標はそのような場合に、

 CSR がカットスルーパスを生成する段階でデータリンク的なループを発生させるか検証する ルーティングループが解決した後に正常に動作するか検証する
行った実験は図 3.9 、図 3.10の二つである。

203.178.141.24/29 への経路を csr1 は csr2 へ、csr2 は csr1 へ向ける。つまり 203.178.141.24/29
へのパケットは、csr1 と csr2 の間をピンポンループすることになる。
これら状況で、csr1 から 203.178.141.24/29 へカットスルーパスを張り、そこへデータを流す実験をした。ループされたカットスルーパスは張られたものの、SNAP/LLC エンキャ

第 6部

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

201

図 3.5: 実験トポロジー

csr5<bsdi> % traceroute 203.178.141.57
traceroute to 203.178.141.57 (203.178.141.57), 30 hops max, 40 byte packets
1 203.178.141.45 (203.178.141.45) 0.573 ms 0.495 ms 0.469 ms
2 203.178.141.50 (203.178.141.50) 0.878 ms 0.827 ms 0.812 ms
3 203.178.141.57 (203.178.141.57) 1.250 ms 1.201 ms 1.173 ms

図 3.6: 従来の IP 処理による traceroute 結果
プセレーション的に csr1 から出す cell は Fore1 においてマージされないため、その vc 上にcell は流れない。そのため、vc 解放の timeout 時にそのカットスルーパスは解放される。
その後経路を通常に戻した時、カットスルーパスが構築できるかど うか試したが、正常に動作した。

1997 年度 WIDE 報告書

202

csr5<bsdi> % traceroute 203.178.141.57
traceroute to 203.178.141.57 (203.178.141.57), 30 hops max, 40 byte packets
1 203.178.141.57 (203.178.141.57) 0.665 ms 0.565 ms 0.550 ms

図 3.7: 従来の IP 処理による traceroute 結果

TCP STREAM TEST to 203.178.141.57
Recv Send
Send
Socket Socket Message Elapsed
Size Size
Size
Time
Throughput
bytes bytes bytes
secs.
10^6bits/sec
8192
8192

8192
8192

8192
8192

10.00
10.00

21.53
43.35

<<-

従来の処理をしたとき
カットスルー処理したとき

図 3.8: 従来の IP 処理による traceroute 結果

図 3.9:

第 6部

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

203

図 3.10: 203.178.141.24/29 への経路を csr1 → csr2 → csr3 → csr4 → csr1 のようにループさせる。

4章
LSR のフローアグリゲーションの効果解析
第4.1 Introduction
ラベルスイッチ技術は、次世代の高速ルータ技術として IETF MPLS WG(Multi Protocol Label Switching WG) で標準化が進められている。ラベルスイッチ技術を利用した
LSR(Label Switching Router) は、通常の Layer-3 ルーティング機能の他に、固定長ラベルを扱うスイッチを持っている。Layer-3 パケットストリームを、固定長ラベルに対応させ、固定長ラベルを用いて転送することで高速転送を実現する。この固定長ラベルで転送する
パスを LSP(Label Swithed Path) と呼ぶ。LSR の適用例として、ラベルスイッチエンジンに ATM スイッチを用いる方法がある (ATM-LSR)[48, 50, 51] 。この時、ATM-LSR で扱われる固定長ラベルは、VPI/VCI である。

ATM-LSR では、VC 毎に受信バッファが必要であるという ATM の性質上、多くのラベルを扱うことができない。そこで、必要なラベル数を評価することは重要である。必要なラベル数は、LSP の設定方法及びパケットストリームの定義によって変化する。

LSP の設定方法としては、フロード リブンとトポロジード リブンがある。フロード リブ
ンは、特定のパケットを送信する時に LSP を設定する方法であり、トポロジード リブンは、
経路情報等により、予め LSP を設定しておく方法である。トポロジード リブンに比べて、フロード リブンの方が必要なラベル数が少ないことは明らかである。

1 つのラベルに流すパケットストリームの定義としては、例えば、同一の送信アドレスと宛先アドレスの組を持つパケットとすることができる。このパケットストリームでフロード リブンの場合の必要ラベル数の解析は、[52] で行なわれている。パケットストリームは、
上記以外にも様々な定義方法がある。例えば 、送信アドレスと宛先ネットワークが同一であるものというような定義もできる。この場合は、送信アドレスと宛先アドレスのパケッ
トストリームを集約して 1 つのパケットストリームとして定義している。このようにパケッ
トストリームを集約することで必要なラベル数は少なくなる。
本稿では、実際のトラフィック情報を用いて、フロード リブンを用いた時のラベル数を定量的に評価するとともに、パケットストリームの集約を行ったときのラベル数の評価を
行う。

204

第 6部

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

205

4.2 LSR の概要
LSR では、通常のルータと同じ様に Layer 3 のパケットのヘッダを見て転送する Layer
3 転送と、Layer 3 のパケットのヘッダを見ることなく、固定長ラベルによりパケットを転送する Layer 2 転送がある。この章では、Layer 3 転送から Layer 2 転送に変更する契機を決めるフロード リブン /トポロジード リブンの分類と LSP に流すパケットストリームの種類を説明する。

4.2.1

フロード リブンとトポロジード リブン

LSP の設定/解放トリガは 、フロード リブンとトポロジード リブンがある。フロード リ
ブンとは、ある特定のパケットを送信する時を LSP の設定トリガとするものである。利点
としては、LSP を動的に設定するため、LSP 数は、そのときに使われている本数だけで十分である。欠点としては、LSP を設定する間は、Layer 3 転送を行わないといけないため、その間のパフォーマンスは悪くなる。トポロジード リブンは、経路エントリが出来たときに、その経路エントリにしたがって、データパケットが流れる前に予め LSP を設定する。
利点と欠点は、フロード リブンの逆である。
フロード リブンでで設定した場合の解放トリガとしては、LSP にトラフィックが一定期
間 (Disconnect Timer Interval) 流れないときである。どのくらいの長さが適切なのかは、
そのネットワークに流れるトラフィックパターンに依存する。今回の解析では、フロード
リブンを使った場合の解放トリガの期間も調べている。トポロジード リブンで設定した場
合の解放トリガとしては、経路エントリが削除された場合である。

4.2.2

LSP に流すスト リームの種類

LSP に流すストリームの種類としては、例えば 、(送信元アドレス, 宛先アドレス) が同じパケットを流すことが考えられる。これは、ホストからホストへのフローである。この他にこれより粒度を荒くしたストリームや粒度を細かくしたストリームが考えられる。粒度を細かくすると必要なラベル数は多くなり、粒度を荒くするとラベル数は少なくなる。本稿では、必要なラベル数を少なくする方法を調べるので、粒度を荒くするものだけ調べた。
ストリームの種類として以下のようなものが考えられる。上から順番に粒度が荒くなる
ため、必要なラベル数が少なくなると考えられる。

 (送信元アドレス, 宛先アドレス) が同じストリーム。(以下 (src,dst) と省略する。)
 (送信元アドレ ス, 宛先ネットワーク) が同じ ストリーム。(以下 (src,dstnet) と省略する。)

 (送信元ネットワーク, 宛先ネットワーク) が同じストリーム。(以下 (srcnet,dstnet) と表現する。)

1997 年度 WIDE 報告書206

 (宛先アドレス) が同じストリーム。(以下 (*,dst) と表現する。)
 (宛先ネットワーク) が同じストリーム。以下 (*,dstnet) と表現する。
 (始点 LSR, 終点 LSR) が同じストリーム。LSP の始点 LSR と終点 LSR が同じストリーム。以下 (ingress,egress) と表現する。

4.3

解析用ト ラフィック

4.3.1

ト ラフィック取得ポイント と取得方法

トラフィック情報は、WIDE ネットと海外の接続点のルータのイーサネットに測定用のホストを接続し 、測定用ホストで tcpdump を用いて取得した。測定日時は、1997 年 11 月
4 日 14:08 から 16:11 の 7437 秒間である。
この測定ネットワークには、WIDE ネットから海外宛のパケット全てと、海外から WIDE
藤沢 NOC 宛のパケットが流れている。

4.3.2

転送レート

トラフィック観測点での平均転送レートをバイト単位 (bps) 及びパケット単位 (pps) で解析した。結果を表 4.1に示す。

海外→ WIDE
WIDE →海外

平均転送レート (Mbps)

平均パケット転送レート (pps)

1.225
0.926

329
564
表 4.1: 平均転送レート

4.4

ト ポロジード リブンとフロード リブンの解析結果

4.4.1

経路表のエント リ毎のパケット 送信数

トラフィック測定点での経路表をトラフィック測定の終了時に測定した。このため、トラ
フィック測定途中の経路表の変更は、反映されていない。
トラフィック測定点での経路表エントリ数は、2870 エントリであった。このうち、5 エ
ントリがデフォルトルートを含む海外向への経路であり、2860 エントリが国内向へのエントリ数である。

第 6部

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

207

この経路表と測定したトラフィック情報を用いて、パケットを送信するときにどの経路表のエントリを使っているのか調べた。これを、図 4.1,4.2及び表 4.2に示す。
海外へのトラフィックでは、96%がデフォルトルートで送信されている。全てのパケットを送信するために、181 エントリの検索が行われた (表 4.2)。このようなデフォルトルートが存在している場合は、デフォルトルートに対して、LSP を設定すると、大部分のパケッ
トをこの LSP で運べることになる。海外向けの経路表のエントリ数は 5 エントリにも関わらず、181 エントリの検索が行われている。これは、トラフィック測定期間に経路表が変更
され、個別経路が無くなりデフォルト経路にマッチしたため、海外向けにパケットが送出されたためと予想される。
海外からのトラフィックでは、１つの経路表エントリで、最大、33%のトラフィックを送信している。全てのパケットの送信するために、212 エントリの検索が行われた (表 4.2)。
トポロジード リブンで全ての経路表のエントリの数だけ LSP を設定したとすると 2860 本必要になる。フロード リブンで設定すると、最大でも 212 本で十分である。212 本という値は、全ての使用経路エントリを数え上げたものなので、実際はこの値よりも少なくなる。
この値については、以下の章で詳しく調べる。これから、フロード リブンで設定するとトポロジード リブンに比べて、7%のラベル数で十分なことがわかる。
以上の結果は、WIDE のルーティングテーブルを使った場合である。次に、トラフィック
測定点のルーティングテーブルではないが、世界中のルート全てを持つ Full Route のルー
ティングを使って、上記と同様の解析を行った。Full Route のルーティングテーブルエン
トリは、50903 エントリである。このうち、国内向けの経路エントリ数は、2518 エントリであり、海外向けの経路エントリ数は、48385 エントリであった。この結果を図 4.3,4.4 及び表 4.2に示す。

Full Route を用いたときでは、海外からのトラフィックに関しては、トポロジード リブ
ンで設定した場合は、2518 本必要だが、フロード リブンで設定した場合は、最大でも 106
本の LSP で十分である。海外向けのトラフィックでは、デフォルトルートを使う変わりに
個別の経路を使うため、1 つのエントリにマッチする割合が少なくなる。海外向けのトラフィックの場合は、フロード リブンで設定するとトポロジード リブンに比べて、15%のラベ
ル数で十分なことがわかる。

WIDE 内 RouteFull Route

全エントリ (海外向き/国内向き)

2865(5/2860)
50903(48385/2518)

WIDE から海外へ 海外から WIDE へ
181
212
7530
106

表 4.2: 検索されたルーティングエントリの数

1997 年度 WIDE 報告書

208
100

35

90
30
80
25

70

Ratio [%]

Ratio [%]

60
50

20

15

40
30

10

20
5
10
0

0
0

5e+08

1e+09

1.5e+09

2e+09
2.5e+09
Network Prefix

3e+09

3.5e+09

4e+09

0

図 4.1: 経路表のヒット数 (海外へ)

5e+08

1e+09

1.5e+09

2e+09
2.5e+09
Network Prefix

3e+09

3.5e+09

4e+09

図 4.2: 経路表のヒット数 (海外から )

2.5

35

30
2
25

Ratio [%]

Ratio [%]

1.5
20

15

1

10
0.5
5

0
0

5e+08

1e+09

1.5e+09

2e+09
2.5e+09
Network Prefix

3e+09

3.5e+09

図 4.3: 経路表 (Full Route) のヒット数
(海外へ)

4.5

アグリケート の解析

4.5.1

評価方法

0
5e+08

4e+09

1e+09

1.5e+09

2e+09
2.5e+09
Network Prefix

3e+09

3.5e+09

4e+09

図 4.4: 経路表 (Full Route) のヒット数(海外から)

今回は、トラフィック測定点にに LSR を導入したと仮定し 、以下の条件で LSR ネット
ワークの定量的評価を行った。

 設定トリガとして http,ftp,telnet,nntp のパケットを送信したときとする。
 解放トリガとして、Disconnect Timer Interval 間隔にパケットを送信しなかったときとする。Disconnect Timer Interval は、10,30,60,120,240,300,600s とする。

 LDP の遅延を 100ms とする。設定トリガを受信してから 100ms の間は、layer 3 転
送でパケットが転送されたこととする。

第 6部

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

209 ストリームの種類は、(src,dst),(src,dstnet),(srcnet,dstnet),(*,dst), (*,dstnet) の 5 種類とする。(ingress,egress) は、今回のトラフィック情報だけでは、解析できないので、今回は対象外とする。

上記の条件で、測定データを使い、LSR の Edge における LSP で使うラベル数の平均値
及びカットスルー率を評価した。カットスルー率は、全パケットに対する LSP に流れるパケット数とする。

4.5.2

解析結果

WIDE から海外へのトラフィックを使ったラベル数とカットスルー率の結果を図 4.5,4.6に示す。また、海外から WIDE へのトラフィックを使った結果を図 4.7,4.8に示す。
図 4.6,4.8から Disconnect Timer が 60sec 以上の場合は、ほぼ 、カットスルー率が変わらないことがわかる。これにより、Disconnect Timer は 60sec がが良いことがわかる。
Disconnect Timer が 60sec の場合のラベル数とカットスルー率は、以下のようになった。
海外へ (src,dst) 1131 68%
 (src,dstnet) 498 78%
 (srcnet,dstnet) 113 94%
 (*,dst) 859 73%
 (*,dstnet) 99 99%
WIDE へ (src,dst) 365 61%
 (src,dstnet) 353 62%
 (srcnet,dstnet) 38 95%
 (*,dst) 152 72%
 (*,dstnet) 21 95%
海外へ向かうトラフィックでは、(src,dst) に比べて (*,dstnet) は、約 1/10 の VC 数です
み、カットスルー率も 99%に上昇している。また、日本に向かうトラフィックは、(src,dst)に比べて (*,dstnet) は、約 1/20 の VC 数になっていて、カットスルー率も上昇している。
アグリゲートすることにより、効果が現れることがわかる。

1997 年度 WIDE 報告書

210
Number of Connection

Bypass Ratio (packet)

4000

100
TRIGGER(src-dst)
TRIGGER(src-dstnet)
TRIGGER(srcnet-dst)
TRIGGER(srcnet-dstnet)
TRIGGER(*-dst)
TRIGGER(*-dstnet)

TRIGGER(src-dst)
TRIGGER(src-dstnet)
TRIGGER(srcnet-dst)
TRIGGER(srcnet-dstnet)
TRIGGER(*-dst)
TRIGGER(*-dstnet)

95

3000

90

2500

85
Bypass Ratio

Number of Connection

3500

2000

80

1500

75

1000

70

500

65

0

60
0

100

200

300
Disconnect Timer [s]

400

500

600

0

図 4.5: コネクション数 (海外へ)

100

200

300
Disconnect Timer [s]

400

500

600

図 4.6: バイパス率 (海外へ)

Number of Connection

Bypass Ratio (packet)

1400

100
TRIGGER(src-dst)
TRIGGER(src-dstnet)
TRIGGER(srcnet-dst)
TRIGGER(srcnet-dstnet)
TRIGGER(*-dst)
TRIGGER(*-dstnet)

1200

TRIGGER(src-dst)
TRIGGER(src-dstnet)
TRIGGER(srcnet-dst)
TRIGGER(srcnet-dstnet)
TRIGGER(*-dst)
TRIGGER(*-dstnet)

95

90

85
Bypass Ratio

Number of Connection

1000

800

600

80

75

70
400
65
200
60

0

55
0

100

200

300
Disconnect Timer [s]

400

500

図 4.7: コネクション数 (海外から )

600

0

100

200

300
Disconnect Timer [s]

400

500

600

図 4.8: バイパス率 (海外から )4.6 Conclusion
このドキュメントでは 、実トラフィックを用いて、トポロジード リブンとフロード リブ
ンの必要ラベル数、および 、パケットストリームを様々に変更したときの必要ラベル数とおよび 、カットスルー率を解析した。
この結果、(*,dstnet) でフロード リブンを使用した場合は、必要なラベル数は、181 本。
また、Full Route の場合は 7530 本であることがわかった。これらは、トポロジード リブンに比べて、必要なラベル数が 7%及び 15%で十分であることを示している。
また、(src,dst) のストリームに比べて、(*,dstnet) のストリームは、VC 数が約 1/10 に減少し 、カットスルー率も 1.45 倍に上昇した。これにより、ストリーム集約は有効である
ことがわかった。今後は、他のトラフィックを解析するとともに実ネットワークでこれらを検証していく。

第 6部

211

ラベルスイッチ技術によるインターネット の構築実験

Number of Connection
4000

Bypass Ratio (packet)

TRIGGER(src-dst)
TRIGGER(src-dstnet)
TRIGGER(srcnet-dst)
TRIGGER(srcnet-dstnet)
TRIGGER(*-dst)
TRIGGER(*-dstnet)

3500

90

85

3000

2500

80
Bypass Ratio

Number of Connection

TRIGGER(src-dst)
TRIGGER(src-dstnet)
TRIGGER(srcnet-dst)
TRIGGER(srcnet-dstnet)
TRIGGER(*-dst)
TRIGGER(*-dstnet)

2000

1500

75

70

1000

500

65

0
0

100

200

300
Disconnect Timer [s]

400

500

600

60
0

図 4.9: コネクション数 (Full Route:海外
へ)

100

200

300
Disconnect Timer [s]

400

500

600

図 4.10: バイパス率 (Full Route:海外へ)

Number of Connection

Bypass Ratio (packet)

1400

100
TRIGGER(src-dst)
TRIGGER(src-dstnet)
TRIGGER(srcnet-dst)
TRIGGER(srcnet-dstnet)
TRIGGER(*-dst)
TRIGGER(*-dstnet)

1200

TRIGGER(src-dst)
TRIGGER(src-dstnet)
TRIGGER(srcnet-dst)
TRIGGER(srcnet-dstnet)
TRIGGER(*-dst)
TRIGGER(*-dstnet)

95

90

85
Bypass Ratio

Number of Connection

1000

800

600

80

75

70
400
65
200
60

0

55
0

100

200

300
Disconnect Timer [s]

400

500

図 4.11: コネクション数 (Full Route:海
外から )

600

0

100

200

300
Disconnect Timer [s]

400

500

図 4.12: バイパス率 (Full Route:海外か
ら)

600

212

1997 年度 WIDE 報告書