第 5 回固定ブロードバンドサービスの品質計測法の確に関するサブワーキンググループネットワーク計測プロジェクトの紹介とインターネット環境評価の報告北善明 ( 東京業学 ) July 13, 2021

(1)

ネットワーク計測プロジェクトの紹介と

インターネット環境評価の報告

北⼝善明（東京⼯業⼤学）

July 13, 2021

(2)

本⽇の内容

iNonius

_{プロジェクトの紹介}

iNonius: Internet Nonius(

_ノギス)

インターネット環境評価について

iNonius

にて収集したデータから得られた評価結果

(3)

iNonius

プロジェクト

(4)

iNonius

スピードテスト（2017年~2020年5⽉）

これまでの取り組み

10Gbps

_{までの通信速度計測を⽬指したスピードテストサイトの構築}

2017

_{年より提供開始（IPv4, IPv6双⽅での計測）}

IX

_{の隣に計測サーバを設置（⼤⼿町DC）}

ブラウザへの機能追加なしでの計測（HTML5ベースのOSSを活⽤）

計測項⽬︓スループット(Upload/Download), 通信遅延, ジッタ

OSS

に追加した特徴

IPv4

_{とIPv6の計測を}

順次実施

ユーザ毎に履歴を

保持可能

位置情報を⽤いた

可視化

(5)

iNonius

スピードテスト（2020年6⽉改訂版）

INTERNET

IPv4による計測

IPv6による計測

iNoniusサーバ（https://inonius.net/speedtest/）

クライアントPC

LibreSpeed

Webブラウザの標準機能で計測可能なスピード

テストサイト実装

(https://github.com/librespeed/speedtest)

ICMP, HTTP

tcprtt

LibreSpeed + tcprtt で計測

tcprtt

※独⾃実装

TCPセッションをモニタしセッション統計情報を

取得 (RTT, MSS, ヘッダ情報など)

デュアルスタック計測における端末同定⼿法

IFRAME内でIPv4, IPv6計測を実施

https://inonius.net/speedtest/ https://ipv6.inonius.net/test-frame.html?userId=1234567890 https://ipv4.inonius.net/test-frame.html?userId=1234567890 IPv6のみのFQDN

ユーザIDにて端末同定を実現

IPv4のみのFQDN デュアルスタックFQDN

計測項⽬

RTT, ジッタ, 通信スピード (LibreSpeed)

パケットロス率, ホップ数, MSS (tcprtt)

※位置情報取得は⼀旦停⽌

5 第5回品質測定SWG

(6)

iNonius

スピードテスト計測⼿法詳細

LibreSpeed

RTT, Jitter

HTTP GET

_{リクエストにて10回計測}

RTT:

_{最⼩値, Jitter: 遅延差の加重平均値}

スループット(Download/Upload)

最⼤15秒間の計測

12.5Mbps

_{以上の回線では3秒間で終了}

200ms

**_{毎に(6.4*speed)/100,000ms}**

(max 800ms)

_{早く終了するアルゴリズム}

転送データ︓

約1.4MB@1Mbps

約380MB@1Gbps

tcprtt

libpcap

にてHTTPセッションをサーバ

にてパケットキャプチャ

TCP

_{シーケンス番号を観測しフレーム}

ロスを検知

Download Upload 計測⼿法 HTTP GET HTTP POST チャンクサイズ 100MB 20MB ストリーム数 6 3 待ち時間 TCPウィンドウサイズが1.5秒⼤きくなるまで待つ時間 3_秒送信バッファが埋まるまで待つ時間 100GB 10GB 1GB 100MB 10MB 1MB 100KB 10KB 1KB 100 10 0

(7)

iNonius Speed Test (IPv4/IPv6)

画⾯例

メインページへIPv4/IPv6どちらで接続したか判定

各プロトコルによる計測

計測順序︓接続に利⽤しているものから

利⽤できない場合には”not available”を表⽰

tcprttでの計測結果を表⽰

パケットロス率，ホップ数

MSSを基にしたネットワーク推定は今後の予定

利⽤ISP内での計測結果の位置を表⽰

ISP判定にはipinfo.ioのGeoIPサービスを利⽤

計測結果のシェア情報

表⽰URLへ接続することで後⽇確認可能

シェア⽤画像データを取得できる

(8)

iNonius

スピードテスト（まとめ）

特徴

10Gbps

_{まで計測可能}

これまでの最⼤計測値︓IPv4ダウンロード:

6,593

Mbps, IPv6

_{ダウンロード:}

4,943

Mbps

IPv4, IPv6

の同時計測が可能（ユーザ同定で⽐較評価可能）

サーバサイドのパッシブ計測で計測情報を補間

エージェントレスでWebブラウザのみで計測

計測項⽬と推定可能情報

計測項⽬

クライアントIPアドレス、通信の実効帯域、通信遅延、ジッタ、パケットロス率、

パケットのメタ情報（MSS, TTL 等）、Network Information API情報、User Agent情報

推定可能情報

ISP

_{の判定、IPv4とIPv6のアドレス割当関係、モバイル接続判定、ISP内でのランキング、}

ISP

_{間の⽐較評価、優先利⽤されるIPバージョン、クライアントの種別（OS, ブラウザ）、}

ISP

_{の接続種別（ネイティブ, PPPoE, IPoE 等）、ローカル接続種別（Wi-Fi, Cellular 等）}

(9)

(10)

インターネット環境評価

評価に⽤いたデータ

6 _{⽉に更新したiNoniusスピードテストサイトで収集したデータ}

期間︓2020.06.03 〜 2020.10.30

IPv4, IPv6

の双⽅で計測されたデータのみ利⽤

IPv4

_{とIPv6の⽐較評価を実施するため}

計測データ総数︓約 16,000 レコード

ユーザ毎の計測数に関して

同⼀端末からの複数計測はIPv4アドレスを基準に判定

ユーザ計測総数︓約 3,800 レコード

（NATルータ配下のユーザは同⼀視している点が課題）

ユーザ毎の計測値は平均値として算出

(11)

デュアルスタック対応ユーザのスループット分布

スループット毎のユーザ分布（400Mbps以下のみ）

①100Mbps付近の計測結果が多い

→

マンションネットワーク（VDSL利⽤）等の影響と想定

②IPv4/IPv6アップロードで10Mbps未満のユーザを確認

→

モバイルユーザの計測結果（モバイルキャリアの提⽰アドレスレンジで判定）

0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% ~10 ~20 ~30 ~40 ~50 ~60 ~70 ~80 ~90 _~100 _~110 _~120 _~130 _~140 _~150 _~160 _~170 _~180 _~190 _~200 _~210 _~220 _~230 _~240 _~250 _~260 _~270 _~280 _~290 _~300 _~310 _~320 _~330 _~340 _~350 _~360 _~370 _~380 _~390 _~400 Co un ts Throughput (Mbps) IPv4 Download IPv4 Upload IPv6 Download IPv6 Upload

①

②

(12)

ネットワークタイプ毎のスループット評価

ユーザ接続環境毎の

スループット分布

MSS

値からユーザ接続環境を

推定（値は平均値）

MSS

_{︓TCPセッションにおける}

最⼤セグメントサイズ

（カプセル化情報を推測可能）

傾向（IPv4）

IPoE

_{ユーザがPPPoEユーザより}

パフォーマンスが良い傾向

Native

IPoE

PPPoE

0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300 U pl oa d (Mb ps ) Download (Mbps)

IPv4 Throughput

(238.4 Mbps, 207.7 Mbps, 778 users) (176.0 Mbps, 186.1 Mbps, 931 users) (118.7 Mbps, 147.4 Mbps, 833 users)

MSS

IPv4

IPv6

Native:

1460

1440

IPoE:

1420

1440

PPPoE: 1414

1440

判断定義︓

(13)

ネットワークタイプ毎のスループット評価

0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% ~10 ~20 ~30 ~40 ~50 ~60 ~70 ~80 ~90_~100_~110_~120_~130 _~140 _~150_~160_~170_~180_~190 _~200 _~210 _~220_~230_~240_~250_~260 _~270 _~280_~290_~300_~310_~320 _~330 _~340 _~350_~360_~370_~380_~390 _~400 Co un ts Throughput (Mbps) IPoE PPPoE 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% ~10 ~20 ~30 ~40 ~50 ~60 ~70 ~80 ~90_~100_~110_~120_~130 _~140 _~150_~160_~170_~180_~190 _~200 _~210 _~220_~230_~240_~250_~260 _~270 _~280_~290_~300_~310_~320 _~330 _~340 _~350_~360_~370_~380_~390 _~400 Co un ts Throughput (Mbps) IPoE PPPoE

IPv4ダウンロードスループットのユーザ分布

IPv4アップロードスループットのユーザ分布

PPPoEユーザのダウンロードに関して低いスループットの割合が⼤きい

(14)

時間帯によるスループット評価

0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 400.0 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Th ro ug hu t ( M bp s) hour IPv4 Throughput Download (IPoE) Upload (IPoE) Download (PPPoE) Upload (PPPoE)

第 5 回固定ブロードバンドサービスの品質計測 法の確 に関するサブワーキンググループ ネットワーク計測プロジェクトの紹介とインターネット環境評価の報告 北 善明 ( 東京 業 学 ) July 13, 2021

ネットワーク計測プロジェクトの紹介と

インターネット環境評価の報告

北⼝ 善明（東京⼯業⼤学）

July 13, 2021

本⽇の内容

iNonius

プロジェクトの紹介

iNonius: Internet Nonius(

ノギス)

インターネット環境評価について

iNonius

にて収集したデータから得られた評価結果

iNonius

プロジェクト

iNonius

スピードテスト（2017年~2020年5⽉）

これまでの取り組み

10Gbps

までの通信速度計測を⽬指したスピードテストサイトの構築

2017

年より提供開始（IPv4, IPv6双⽅での計測）

IX

の隣に計測サーバを設置（⼤⼿町DC）

ブラウザへの機能追加なしでの計測（HTML5ベースのOSSを活⽤）

計測項⽬︓スループット(Upload/Download), 通信遅延, ジッタ

OSS

に追加した特徴

IPv4

とIPv6の計測を

順次実施

ユーザ毎に履歴を

保持可能

位置情報を⽤いた

可視化

iNonius

スピードテスト（2020年6⽉改訂版）

INTERNET

IPv4による計測

IPv6による計測

iNoniusサーバ（https://inonius.net/speedtest/）

クライアントPC

LibreSpeed

Webブラウザの標準機能で計測可能なスピード

テストサイト実装

(https://github.com/librespeed/speedtest)

ICMP, HTTP

ICMP, HTTP

tcprtt

LibreSpeed + tcprtt で計測

tcprtt

TCPセッションをモニタしセッション統計情報を

取得 (RTT, MSS, ヘッダ情報 など)

デュアルスタック計測における端末同定⼿法

IFRAME内でIPv4, IPv6計測を実施

ユーザIDにて端末同定を実現

計測項⽬

RTT, ジッタ, 通信スピード (LibreSpeed)

パケットロス率, ホップ数, MSS (tcprtt)

※位置情報取得は⼀旦停⽌

iNonius

スピードテスト計測⼿法詳細

LibreSpeed

RTT, Jitter

HTTP GET

リクエストにて10回計測

RTT:

最⼩値, Jitter: 遅延差の加重平均値

スループット(Download/Upload)

最⼤15秒間の計測

12.5Mbps

以上の回線では3秒間で終了

200ms

毎に(6.4*speed)/100,000ms

(max 800ms)

早く終了するアルゴリズム

転送データ︓

約1.4MB@1Mbps

約380MB@1Gbps

tcprtt

第 5 回固定ブロードバンドサービスの品質計測法の確に関するサブワーキンググループネットワーク計測プロジェクトの紹介とインターネット環境評価の報告北善明 ( 東京業学 ) July 13, 2021

北⼝善明（東京⼯業⼤学）

_{プロジェクトの紹介}

_ノギス)

_{までの通信速度計測を⽬指したスピードテストサイトの構築}

_{年より提供開始（IPv4, IPv6双⽅での計測）}

_{の隣に計測サーバを設置（⼤⼿町DC）}

_{とIPv6の計測を}

取得 (RTT, MSS, ヘッダ情報など)

_{リクエストにて10回計測}

_{最⼩値, Jitter: 遅延差の加重平均値}

_{以上の回線では3秒間で終了}

**_{毎に(6.4*speed)/100,000ms}**

_{早く終了するアルゴリズム}

_{シーケンス番号を観測しフレーム}

_{まで計測可能}

_{ダウンロード:}

_{の判定、IPv4とIPv6のアドレス割当関係、モバイル接続判定、ISP内でのランキング、}

_{間の⽐較評価、優先利⽤されるIPバージョン、クライアントの種別（OS, ブラウザ）、}

_{の接続種別（ネイティブ, PPPoE, IPoE 等）、ローカル接続種別（Wi-Fi, Cellular 等）}

_{⽉に更新したiNoniusスピードテストサイトで収集したデータ}

_{とIPv6の⽐較評価を実施するため}