最新情報

2016/06/17
通信環境測定ツールの0.7.39.0版を公開しました。
ファイル転送ツールの0.7.39.0版を公開しました。
2016/03/15
ファイル転送ツールの0.7.35.0版を公開しました。
2016/03/15
通信環境測定ツールの0.7.38.0版を公開しました。
2016/01/26
通信環境測定ツールの0.7.34.0版を公開しました。
2015/12/18
日経エレクトロニクス1月号(22-23ページ)にHpFPが紹介されました。
2015/12/10
通信環境測定ツールの0.7.32.0版を公開しました。
2015/12/03
日経エレクトロニクスにHpFPが紹介されました。
2015/11/17
Yahoo!ニュース JapanEE Times JapanにHpFPが紹介されました。
2015/11/16
科学新聞(2面)にHpFPが紹介されました。
2015/11/13
通信環境測定ツールの0.7.31.1版を公開しました。
2015/11/12
通信環境測定ツールの0.7.31.0版を公開しました。
2015/11/11
電波タイムズ(1面)にHpFPが紹介されました。
2015/11/10
電経新聞(4面)、日刊工業新聞(25面)にHpFPが紹介されました。
2015/11/09
Yahoo!ニュース Japanジョルダンニュース!エキサイト奈良新聞快適家電LifeにHpFPが紹介されました。
2015/11/06
Impress Watch日経プレスリリース(Nikkei)ZDNet JapanエキサイトJ-CASTニュース四国ニュース日刊工業新聞 Business LineにHpFPが紹介されました。
2015/11/05
HpFPについての報道発表を行いました。
2015/11/04
HpFP通信環境測定ツール(hperf)のバージョン0.7.30.0を公開しました。 ダウンロード
2015/11/04
HpFPファイル転送ツールツール(hpcopy)のバージョン0.7.30.0を公開しました。 ダウンロード

HpFP紹介

開発の動機 ~限界にきているTCP

インターネット環境は、バックボーンとなる10G以上のWAN(広域ネットワーク)の普及とネットワーク機器の低価格化に伴い、現在の1Gから10Gへのデータ通信環境の高速化が進んでいます(図:1G通信環境から10G通信環境へ)。それに伴い、Webやファイル伝送など様々なインターネットアプリケーションの高速化(10G化)の需要が高まっています。


図:1G通信環境から10G通信環境へ

インターネットアプリケーションの多くは、データ伝送の基盤となる通信プロトコルにTCPを用いています。TCPは、遅延やパケットロス環境においてデータ通信速度が大きく損なわれることが問題でした。10G環境に備えて、ハードウェアによる高速化やTCPの改良などが試みられていますが、利用環境が限定されることや一定以上の条件下(例えば、遅延100ミリ秒・パケットロス1%)での大幅な通信性能劣化が課題となっています(図:10G環境における高速伝送プロトコルの取組)


図:10G環境における高速伝送プロトコルの取組

HpFPとはどんなプロトコル?

情報通信研究機構(NICT)クレアリンクテクノロジー社 は10Gの高速通信環境において、遅延やパケットロスに強い独自設計のデータ通信プロトコル(HpFP:High-performance and Flexible Protocol)の開発に成功しました(図:10G環境における高速伝送プロトコルの取組)。HpFPは、NICTがこれまでにJGN-Xテストベッド環境で行ってきた10Gを超える長距離広帯域伝送網(LFN)におけるデータ通信実験成果を基に、クレアリンクテクノロジー社が開発したTCP高速化パケット伝送制御技術を用いて、独自のアルゴリズム設計により実装したトランスポート層のTCP互換(プログラムレベルで置き換え可能な)通信プロトコルです。

HpFPの設計概要

HpFPは、再送制御、輻輳制御、送出制御、フロー制御をTCPとは異なる独自のアルゴリズムで設計しました。図:HpFPプロトコルの基本的な設計概念は、これらの独自制御に基づいたHpFPプロトコルの仕組みです。HpFPでは、受信パケットを使って、受信サーバがパケットロスや遅延などの通信パラメータを計測し、さらに予測します。通信パラメータは確認応答(ACK)を使って送信側に伝えられます。これにより、送信サーバは、最適なサイズ及びタイミングでパケット送出を行います。


図:HpFPプロトコルの基本的な設計概念

HpFPの性能評価:TCPとの比較

HpFPとTCPによる10Gbps環境での室内実験を行った結果は次の通りです(測定結果図結果を整理した図)。TCPについては標準的な通信環境測定ツールiperfを用い、HpFPは独自の通信環境測定ツールhperfを用いています。遅延(RTT: Round Trip Time)0ミリ秒かつパケットロス0%の場合から、遅延(RTT)10ミリ秒かつパケットロス0.1%の場合までの基本的な通信性能(スループット)を評価しました。パケットロス0.01%かつ遅延(RTT)0.3ミリ秒程度までは、HpFPとTCPは、ほぼワイヤーレートを達成しています。一方、パケットロス0.01%かつ遅延(RTT)10ミリ秒又はパケットロス0.1%かつ遅延(RTT)1ミリ秒などの環境では、TCPは通信性能が10分の1以下になるのに対して、HpFPは性能劣化がほとんど見られないことが分かります。

なお、HpFPは、パケットロス1%で遅延(RTT)500ミリ秒の場合でも、同様の性能を確認しました(高遅延・高パケットロス環境での測定図)。

HpFPの性能評価:高速通信性能

HpFPは、1つの通信セッションで約15Gbpsの高速通信が可能です。これをマルチリンク化することにより、100Gを超える通信が期待されます。マルチリンク版HpFPは現在開発中(2015年10月現在)ですが、予備試験により90Gbpsを超える通信性能を達成しています(図:100G室内環境におけるHpFPデータ通信結果)

HpFPの性能紹介

HpFPとTCPの比較

HpFPとTCP(iperf)のスループットの比較: 最大遅延(RTT)10ミリ秒 (ms)と最大パケットロス0.1%での室内実験結果

TCPと本開発のHpFPの10Gbps環境での通信性能比較 (上図の測定結果を整理したもの)

HpFP室内10G通信環境実験結果(遅延(RTT)500ms、パケットロス1%において、10Gbpsの通信環境で安定して9G以上を達成)

高速伝送試験結果

その他の実験結果

ダウンロード

ソケットライブラリ 通信環境測定ツール ファイル転送ツール
アプリケーションリビジョン 0.7.39 0.7.39.0 0.7.39.0
体験版(クライアントのみ)
NICTサイエンスクラウドサーバに接続して性能評価
利用希望者に個別公開します。まずは、HpFP事務局 までお問い合わせください。
・Windows版(64ビット)
・Windows版(32ビット)
利用希望者に個別公開します。まずは、HpFP事務局 までお問い合わせください。
・Linux版
・Windows版(64ビット)
・Windows版(32ビット)
クライアント・サーバセット版
ユーザ環境で性能評価
以下の利用条件の承諾を条件に、ダウンロードできます。
Linux版
・Windows版(64ビット)
・Windows版(32ビット)
以下の利用条件の承諾を条件に、ダウンロードできます。
Linux版
・Windows版(64ビット)
・Windows版(32ビット)
ソースコード
独自開発で利活用
共同研究組織に公開します。まずは、HpFP事務局 までお問い合わせください。 共同研究組織に公開します。まずは、HpFP事務局 までお問い合わせください。 共同研究組織に公開します。まずは、HpFP事務局 までお問い合わせください。

動作確認環境

アルファ版ご利用に関する注意事項

性能上の注意事項

アルファ版利用条件

開発パートナー募集

HpFPは、TCP互換設計となっており、TCPのソケットライブラリをHpFPライブラリに置き換えるだけで、既存の通信アプリケーションを高速化できます(10G環境における通信プロトコルの利用イメージ)。HpFPの通信ソケットライブラリは、標準的なC言語により記述しており、OSに依存しないことが特徴です。今後、Linux版、Windows版, Mac OS X版、iOS版、Android版など、様々なOSで動作するソケットライブラリの開発を進めます。

HpHP開発プロジェクトでは、HpFPを利用した様々なインターネットアプリケーションの開発パートナーを求めています。HpFP事務局 までご連絡ください。


図:10G環境における通信プロトコルの利用イメージ

お問い合わせ先

情報通信研究機構・NICTサイエンスクラウドHpFP
HpFP事務局 開発担当者
村田健史

E-mail: hpfp-dev ml.nict.go.jp
http://sc-web.nict.go.jp/sc_researcher.html

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