FR の通知機構

送信側ホストにおいてFRを意識した制御を行うためには，契約帯域量と集約コネク ション数より計算可能なFRを送信側ホストへ通知する必要がある．FR-TCPではこれを 実現するため，エッジルータにて各TCPコネクションのパケットヘッダにFRを記述す ることによって通知する方法を提案する．

ここで，FRの算出およびエッジルータへの通知方法は，3章で提案した方法と同じ方 法を使用する(3.2.3節)．

4.2.2.1 FR フィールド

パケットヘッダにFRを記述するために，TCPヘッダ，IPヘッダ(IPv4) のオプション フィールドにそれぞれTCP FRオプションフィールドとIP FRオプションフィールドを 定義する．図4.1，図4.2にそれぞれのヘッダ形式を示す．

TCP FRオプションの構成は以下の通りである．

Kind : 8 bits : オプションの種類を記述

Length = 4 : 8 bits : オプションの全体長 (4オクテット)を記述 FR (Fair Rate) : 16 bits : FRの値を記述 (単位はbit/s)

IP (IPv4) FRオプションの構成は以下の通りである．

Type : 8 bits : オプションの種類を記述

Length = 4 : 8 bits : オプションの全体長 (4オクテット)を記述 FR (Fair Rate) : 16 bits : FRの値を記述 (単位はbit/s)

TCP Header + Data (variable) Fair Rate

16 bits Length

8 bits Type

8 bits

IPv4 header (20 bytes)

TCP Header + Data (variable) Fair Rate

16 bits Length

8 bits Type

8 bits

IPv4 header (20 bytes)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 19 0 1 2 3 4 5 2 7 8 9 0 1 2 3 35 6 7 8 9 0 1

図 4.2: IP (IPv4) FRオプションヘッダ形式

各FRオプションの内，FRを記述するフィールドは2オクテット長とし，FRは二進浮 動少数形式で表される．これは，ATM ABR転送方式[45, 46]を参考にしており，RMセ ル中のACRを記述するフィールドと同様の記述方法を採用した．

またIPv6を利用する場合，IP FRオプションはホップバイホップオプションヘッダを 利用する．図4.3にヘッダ形式を示す．

IP (IPv6) FRオプションの構成は以下の通りである^∗． Next Header : 8 bits : 次のヘッダの種類を記述

Extention Length : 8 bits : ホップバイホップオプションの全体長を記述 Type : 8 bits : オプションタイプの識別子を記述

Length = 4 : 8 bits : オプションデータフィールド長(4 octets) を記述 FR (Fair Rate) : 16 bits : FRの値を記述 (単位はbit/s)

Padding : 16 bits : パディングオプション

このようにパケットのヘッダにFRオプションを定義してFR を記述することで，デー タとは独立してFRを伝達する場合と比べて伝達の際のオーバヘッドが抑えることができ ると考えられる．

4.2.2.2 FRの通知手順

ポリシーサーバは，契約帯域を管理しており，契約ホストはTCPコネクションの開始，

終了をポリシーサーバに通知する．ポリシーサーバは，契約ホストから通知されるFRに

∗TLV符号化オプションを利用

Length 8 bits Type

8 bits Extention Len

8 bits Next Header

8 bits

TCP Header + Data (variable) Padding

16 bits Fair Rate

16 bits

IPv6 header (40 bytes)

Length 8 bits Type

8 bits Extention Len

8 bits Next Header

8 bits

TCP Header + Data (variable) Padding

16 bits Fair Rate

16 bits

IPv6 header (40 bytes)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 19 0 1 2 3 4 5 2 7 8 9 0 1 2 3 35 6 7 8 9 0 1

図 4.3: IP (IPv6) FRオプションヘッダ形式

変更があった場合は，そのFRをエッジルータに通知する．FR-TCPでは，全てのパケッ トに前節で定義したFRオプションフィールドを設け，以下の手順で送信側ホストへFR を通知する．

(手順 1) : 各TCPコネクションは，パケットのTCPヘッダー，IPヘッダーにFRフィー ルドオプションを適用し，データ転送を継続する．

(手順 2) : 各Diffservドメインの入口のエッジルータにてルータはIP FRフィールドを 参照し，記入値が0の場合は計算したFRを記述する．また0以外の値が記入され ていた場合，計算値と記入値を比較して最小値をFRとして記述する．

(手順 3) : IP FRフィールドに値が記述されたパケットが受信側へ到着した場合，受信

側ホストは通知されたFRをACKパケットのTCP FRフィールドにコピーして送 信側ホストへ送信する．

(手順 4) : ACKパケットのTCP FRフィールドを参照することで，FRを送信側に伝え ることが可能になる．

図4.4にFR通知機構を示す．図では集約内の1つのTCPコネクションに注目し，コネ クションが集約内コネクション数の異なる2つのドメインを通過する場合について描かれ ている．この場合，FRは最初に通過するドメインの方が小さくなるため，送信側へは最 初のドメインの入口エッジルータにて計算，記述されたFRが通知される．

TCP, IP両方のヘッダにFRオプションを定義したのは，FR通知機構内でレイヤ・バイ

オレーション^†を避けるためである．上で説明してきたようにFRは送信側ホストが利用

†階層型プロトコル内で階層構造を破り，他層の情報を識別，判断材料とすること

ER ER ER ER Destination Source

ネットワークA ネットワークB

契約レート：10Mbit/s 集約内フロー数：10

FR：1 Mbit/s

契約レート：10Mbit/s 集約内フロー数：5

FR：2 Mbit/s

④FR=1Mbit/s

が通知される ①FR=1Mbit/s

を記述 ②FRの変更を

行わず ③通知された

FRをコピー

図 4.4: FRの通知機構

するので，トランスポート層の情報として送信側ホストへ通知される必要がある．しかし ネットワークノードであるルータが参照できるのは基本的にネットワーク層までであり，

トランスポート層の情報は参照しない．そのため，TCP, IPどちらか一方のみにしかFR オプションを定義しない場合，FRを伝達するためにはルータ，もしくは送信側ホストの どちらかにおいてレイヤ・バイオレーションを引き起こしてしまう．

そこで提案方式では，TCPのECN機構[12]において送信側ホストへ輻輳発生信号(ECN) を通知する際の手順を参考に，TCP, IP両方にFRオプションを定義する．ネットワーク 中のルータではFRをIP FRフィールドに記述し，受信側ホストにおいて到着パケットか らFRの値を取り出してACKパケットのTCP FRフィールドへコピーすることで，レイ ヤ・バイオレーションを起こすことなくFRをトランスポート層の情報として送信側ホス トへ伝達する．

ただし，ECNとFRの通知機構を比較した場合，前者はビットをセットするのに対し 後者はフィールドに値を記入するものであるため，FR通知機構の方がその処理により大 きなコストがかかると考えられる．