Hayato YAMAKI (八巻 隼人)

Offer Organization: 日本学術振興会, System Name: 科学研究費助成事業, Category: 若手研究, Fund Type: competitive_research_funding, Overall Grant Amount: - (direct: 2600000, indirect: 780000)
令和３年度の研究実績として，ネットワーク機器において複数リンクを集約するリンクアグリゲーションを適用した際の各リンク負荷の偏りを明らかにし，より各リンク負荷を均等にするためのトラフィック分割方針について検討を進めた．
実ネットワークの通信トレースを用いた分析から，リンクアグリゲーション適用時の各リンクでは1.5倍～数倍の負荷の偏りがあることが明らかとなった．また，この原因として，エレファントフローと呼ばれる超多量のパケットで構成される通信フローと極短時間に局所的に多量のパケットを送信する通信フローの２種類の通信フローが主に影響を与え，各リンク負荷の偏りを生んでいることも明らかとなった．従って，上記２種類の通信フローを事前に特定し，その後の高密度なパケット到着を踏まえて各リンクに割り当てることで，よりリンク負荷の均等なリンクアグリゲーションが実現できる可能性がある．
また，令和３年度のもう一つの研究実績として，研究計画にはない新たなトラフィック分割手法の方針である“１通信フローの複数リンクへの分割”の検討が挙げられる．これまで，リンクアグリゲーションでは，１通信フロー内におけるパケットの到着順を守るために，１通信フロー内のパケットは同一の１リンクに割り当てることを遵守していた．しかしながら，上述したエレファントフローのような超大容量な通信フローを１リンクに割り当てることはリンク負荷の増大，偏りを招く．そこで，トラフィック分割の方針として，超大容量な通信フローを複数リンクに割り当て，なおかつパケットの順不同がなるべく起こらないような分割についても検討を進めている．

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research, Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists, Fund Type: competitive_research_funding, Overall Grant Amount: - (direct: 2800000, indirect: 840000)
In this research, we proposed a packet prediction method for PPCs (Packet Processing Caches), which increased the table-lookup throughput of an Internet router and reduced its power consumption. The method predicts packets which may arrive in the near future and caches their table lookup results by executing the table lookups in advance. As a result of this research, it was shown that the proposed method can achieve 1.38x table-lookup throughput with 74% power consumption compared to the conventional PPCs when the proposed method was adopted to the multi-layer PPCs, which were recently studied. Furthermore, it was shown that the proposed method can be implemented with approximately 1% of the whole circuit of a PPC.

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research, Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Fund Type: competitive_research_funding, Overall Grant Amount: - (direct: 1800000, indirect: 540000)
This study proposed more efficient cache control mechanism for Packet Processing Cache (PPC), which enabled to process packets at high speed with significant low energy, and evaluated the hardware costs. First, we enabled to improve the cache hit rate of PPC from 70% to 80% to adopt a speculative packet processing method which stored processing results of packets into the cache in advance. In addition, we simulated and evaluated the hardware implementation of our approach and showed that our approach can be implemented with implementable hardware costs.