長距離・超高速インターネットを用いたファイル転送速度の世界記録を達成

超長距離・超高速インターネットを用いたファイル転送速度の世界記録を更新

－　24,000kmのインターネット上で、7.56Gbpsのディスク間データ転送を実現　－

－　BWC2003において最高バンド幅・距離積賞を受賞　－

連絡先：東京大学大学院情報理工学系研究科

平木　敬

電話：03-5841-4039

e-mail: hiraki@is.s.u-tokyo.ac.jp

キーポイント　　バンド幅・距離積で世界最高値を記録　（181,440　terabit-meters/second）

　　　　　　　　過去最長の24000　km　離れた２点間での7.56Gbpsの超高速データ転送

　　　　　　　　シングルファイル転送の実現

概要

東京大学、富士通研究所、富士通コンピュータテクノロジーズによるデータレゼボワール・プロジェクトチーム（リーダー：東京大学情報理工学系研究科、平木　敬教授）は、米国アリゾナ州フェニックスにて開催したSC2003国際会議において実施されたインターネットの高速利用に関するコンテストであるバンド幅チャレンジ2003に参加した。　同チームは、11月19日にバンド幅チャレンジの公式測定を行い、日米間（フェニックス（図１）＝東京＝ポートランド＝東京（図２）を経路とする）24000 km（15000マイル）の超高速通信（最大容量8.2Gbps）において、ＴＣＰ／ＩＰ通信により、ネットワーク上のバンド幅７．５６Gbpsのディスク間データ転送速度(図４，５)でデータを転送した。長距離データ転送の指標であるバンド幅・距離積は181,440　terabit-meters/secondであり、同プロジェクトチームが11月7日に実現した世界記録を約1.44倍更新した。また、ネットワークの平均使用効率も約92％の高効率であった。

24,000ｋｍにおよぶ長距離のギガビットレベルのデータ通信の実現は従来の日米通信距離と比較して、倍以上長距離であり、24,000ｋｍが世界の半周より長いことから、世界中の何れの２箇所の間において、超高速のデータ転送が可能であることを実証した。

この記録が、SC2003バンド幅チャレンジ参加者において最大のバンド幅・距離積であることから、「最高バンド幅・距離積賞・ネットワークテクノロジー賞」を受賞した。データレゼボワールプロジェクトチームが、現時点で最も高速かつ遠距離にデータを転送するテクノロジであることが実証された。また、データレゼボワールプロジェクトは、バンド幅チャレンジ2002における「最高効率賞」に引き続き、２年連続の受賞である。

7.56Gbpsのディスク間ファイル転送速度は、DVDのディスク１枚を5秒以内に転送する速度であり、長距離インターネットの使用形態に対し、新たな領域を切り開くものである。

また、本成果は今回開発した技術を用いることにより日米間、日欧間における超高速ネットワークを用いた科学技術研究、特に、現在は日常的にDLTテープを用いて観測施設から大学へのデータの転送を行っている、高エネルギー実験、天体観測実験等、巨大な実験観測データを共有する研究に対しネットワークを用いたデータ転送の基本技術が確立していることを示した。

実験形態

　実験は、米国アリゾナ州フェニックスから東京まで、NTTコミュニケーションズが運用するネットワーク、APANが運用するAPANネットワーク、国立情報学研究所が運営するSUPER　Sinet、東京から米国オレゴン州ポートランド間のIEEAF が運用する OC-192(9.6Gbps)ネットワーク接続を折り返し、東京に両端のサーバおよびディスクを配置して実施した（図３）。実験で用いたネットワークのボトルネックは、フェニックスから東京への太平洋を横断する部分で、8.2Gbpsの最大ネットワーク容量である。ネットワークの遅延時間は、RTT　（ラウンドトリップタイム）約350　ミリ秒である（図６）。

使用機器は片側に、３２台のサーバ、１２８台のディスクが用いられ、Foundry社製BigIron8000スイッチを介してアリゾナ州フェニックスから東京へデータ転送し、東京においてJuniper社製　T320ルータで再び米国オレゴン州ポートランドへデータ転送し、米国側で折り返して東京までデータ転送する形態で実施した。

ディスクに格納されたデータは、IP上のストレージプロトコルであるiSCSIプロトコルを用い、TCP/IP　により転送された。長距離通信における遅延時間問題を克服するために、Comet　TCP技術を使用した。また、ソフトウェアを用いた最適化方式として、Transmission Rate Controlled TCP方式（転送レート制御を用いたTCP）およびBalanced　Parallel TCP方式（平衡並列TCP方式）を用いた。

本実験は文部科学省科学技術振興調整費、「科学技術研究向け超高速ネットワーク利用基盤整備」に基づき実施された。実験は　エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ株式会社、IEEAF、APAN、WIDEプロジェクト、Tyco　Telecom、国立情報学研究所、ジュニパーネットワークス株式会社、　シスコシステムズ株式会社、物産ネットワークス株式会社, ネットワンシステムズ株式会社、デジタルテクノロジー株式会社との協力により実現した。

なお、本稿は

http://data-reservoir.adm.s.u-tokyo.ac.jp/Phoenix-press.html にWebページとして公開されています。

参考情報

http://data-reservoir.adm.s.u-tokyo.ac.jp/Phoenix-press.html

　　データレゼボワールプロジェクトチームによる、現在の記録に関するプレスリリース

http://data-reservoir.adm.s.u-tokyo.ac.jp/Portland-press.html

　　データレゼボワールプロジェクトチームが11月7日に実現した記録に関するプレスリリース。

http://www.guinnessworldrecords.com/index.asp?id=58445

　　ギネスに登録されているネットワーク通信の世界記録。今回の記録は、この記録の約7.6倍のバンド幅・距離積である。

http://info.web.cern.ch/info/Press/PressReleases/Releases2003/PR15.03ESpeedrecord.html

http://archives.internet2.edu/guest/archives/I2-NEWS/log200306/msg00003.html

　　現在公表されているネットワーク通信の世界記録（２つ目のURLはその前の記録）。今回の記録は、この記録の約4.7倍のバンド幅距離積である。ただし、このデータはディスク間ファイル転送ではなく、メモリ間データ転送で測定された。

http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2002/pr20021121/pr20021121.html

　　これまでの日米間データ転送速度記録に関するプレスリリース。今回の記録は、この記録をバンド幅・距離積で約25倍、単純バンド幅で約10.7倍上回っている。

データレゼボワール　(Data Reservoir　：　データの貯水池)

科学技術振興調整費・先導的研究基盤の整備「科学技術計算向け超高速ネットワーク利用基盤の整備」により東京大学、㈱富士通研究所、㈱富士通コンピュータテクノロジーズが共同で研究開発を進めている、科学技術研究用の遠隔地データ共有システム。従来からのグリッド技術が通常のファイルシステムを用いてデータ共有することにより、ネットワークバンド幅の効率的利用が困難であることに対し、記憶層で直接データ共有を実現することにより、データレゼボワールでは９５％を越すネットワークバンド幅利用効率を実現し、2002年に実施されたSC2002　Bandwidth　Challengeにおいて最高効率賞を受賞した。2003年度には国内外の10組の科学技術研究拠点に配備される。

　　　研究開発担当者　東京大学情報理工学系研究科　平木、稲葉、亀澤

　　　　　　　　　　　東京大学理学系研究科　　　　玉造

　　　　　　　　　　　東京大学情報基盤センター　　中村

　　　　　　　　　　　㈱富士通研究所　　　　　　　陣崎、下見、河合、下國、

長沼、的場、都築

　　　　　　　　　　　㈱富士通コンピュータテクノロジーズ　　　来栖、坂元、古川、水口、

中野、柳沢、鳥居、生田

　　　回線関係協力 : WIDE Project

　　　　　　　　　　NTTコミュニケーションズ

　　　　　　　　　　IEEAF

　　　　　　　　　　APAN

　　　　　　　　　　SuperSINET

　　　　　　　東京大学情報基盤センター　　加藤、関谷

　　　　　　　　　　　東京大学情報理工学系研究科　山本

　　　　　　　NTT コミュニケーションズ　村上、福田、長谷部

　　　　　　　　　　　IEEAF　　　　　　　　　　　Don Riley

KDDI 小西、北辻

　　　　　　　　　　　国立情報学研究所　　　　　　浅野、松方、藤野　　　　　　　　　　　　　

　　詳細は　http://www.adm.s.u-tokyo.ac.jp/data-reservoir/ を参照のこと。

ＴＣＰ／ＩＰ　　　　

インターネットで最も一般的に利用されているプロトコルで、エラー・リカバリー機能があり信頼性のある通信である反面、遠距離通信において高転送速度を出すことは困難であることが知られている。なお、これまでのネットワーク転送速度世界記録は、通常のTCP/IPではなく、長距離・高速転送用にプロトコルを改造したFAST　TCP　が用いられている。

http://www-iepm.slac.stanford.edu/lsr2/

今回の記録はネットワークアダプタレベルで遠距離における高速高信頼通信を実現する Comet TCP 技術によって実現した。通信アプリケーションおよびオペレーティングシステムで動作するプロトコルは通常の TCP を用いた。

Transmission Rate Controlled TCP方式

ネットワークに対する流量制御に、TCPにおける輻輳ウィンドウの大きさの制御だけでなく、パケットの送信間隔を精密に制御することにより、パケットの損失率を低く抑え、長距離転送において高速データ転送を実現する技術。Transmission Rate Controlled TCP 方式は既存のTCPのウィンドウ制御アルゴリズムに一切の変更を加えていないところに大きな特徴がある。

Balanced　Parallel TCP方式

　　　　　　　　　　　データ通信の高速化を目的として、複数のTCP通信を同時並行的に使用する場合に発生する、各々のTCP通信間のアンバランスを修正して、最適通信を実現する技術。

バンド幅・距離積　　長距離・超高速ネットワーク上におけるデータ通信能力を比較する指標。TCP通信の困難度がバンド幅の増大とネットワーク遅延時間の積が増大すると増すことから用いられる。なお、バンド幅・距離積は、ネットワーク上（光ファイバ）に存在する通信中のデータの量と解釈される。

　　　　　　　　　　同プロジェクトチーム以外で達成されたこれまでの世界記録は38,421 terabit-meters/second（CERNのプレスリリースによる）であったことに対し、今回 181,440　terabit-meters/secondを達成した。これは、従来の記録の約4.7倍である。

ディスク間ファイル転送速度

　ネットワーク速度は、両端に接続されたサーバのメモリ：メモリ間転送速度およびディスク：ディスク間転送速度で測ることができる。

実際のファイル転送にとり、ディスク間ファイル転送速度が実際に利用可能な転送速度である。また、多くのファイルを同時に多数転送して転送速度を増加させる場合があるが、今回の実験では、１個のファイルを最大速度で転送することが可能なことが特色である。

SC2003　　　　　　スーパーコンピューティングおよびハイパーフォーマンスコンピューティング分野における世界で最も高く評価されているＩＥＥＥコンピュータソサエティ主催の国際会議で、毎年１１月に米国内で開催される。SC2003は米国アリゾナ州フェニックスで11月15日から21日の間開催された。SC2003では、論文発表の他に、大規模な展示会、最高速の計算システムに対して与えられるゴードンベル賞、バンド幅チャレンジ賞などパイパーフォーマンスコンピューティングに関わる賞のセッション、多数の招待講演などが同時に開催された。なお、2003年度のゴードンベル賞は東京大学理学系研究科天文学専攻の牧野助教授が受賞した。

バンド幅チャレンジ(High-performance bandwidth challenge)

SC2003の会場と、外部研究機関などとの間でネットワークを用いた実験を行い、各実験チームが達成したネットワーク使用状況を実験内容とあわせて判断することにより、6個の部門に対して最も優れた実験チームを各々１チームが表彰された。最高バンド幅・距離積賞は、ネットワークの最も基本的な性能であるデータ転送性能を比較したものであり、データレゼボワールがデータ転送能力に関して最も優れたテクノロジであることを示している。なお、データレゼボワールプロジェクトチーム以外の受賞チームは

・アプリケーション賞（Application Award） Multi-continent Telescience

米国カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）,大阪大学サイバーメディアセンター他

・アプリケーション基盤賞（Application Foundation Award） Project DataSpace

　　　　米国国立データマイニングセンター(National Center for Data Mining)

・双方向データ転送賞（Bi-directional Award） Distributed Lustre File System Demonstration

　　　　米国ローレンス・リバモア研究所（Lawrence Livermore Lab.）

・分散インフラ賞（Distributed Infrastructure Award） Trans-Pacific Grid Datafarm

　　　　産業技術研究所グリッド技術センター

・ツール賞　（Tools Award）High Performance Grid Enabled Data Movement with GridFTP

　　　　米国サンディエゴ・スーパーコンピュータセンター（San Diego Supercomputer Center）

図１．アリゾナ州フェニックス、SC2003会場におけるデータレゼボワール