P4言語を用いたパケット分類アルゴリズムに関する研究

摘要

パケット・クラシファイアとは、コンピュータネットワークにおいてネットワーク機器に到着したパケットをグループに分類するメカリズムである。特定の処理のためにパケットを区別して分離する必要があるサービス、例えば、ファイアウォールやサービス品質などのカスタマイズネットワークサービスなどを提供するためにルータでのパケットを分類するのは極めて重要である。パケット分類に関するアルゴリズムがいくつかの研究で提案されている。分類の性能を向上するため、決定木、ヒューリスティックなどを利用した提案がある。しかし、その性能評価は主にハードウェア実装に基づいていたので、アルゴリズムの設計方法、データ構造などソフトウェルーターに適用できない恐れがある。近年、ネットワークプロトコル、ターゲット非依存という特徴をあるP4言語が開発された。P4言語は幅広いのデータプレーンをプログラミングできるように、ネットワークの基本機能に関する表現力豊かな文法設計されています。仮想ネットワーク機能（VNF）に対する研究が流行っている背景のなか、P4言語用いてソフトウェアにおけるパケット分類の実装を研究する必要がある。本研究では、今までネットワークのパケット分類に関するアルゴリズムがP4言語文法による実装を検討する。P4抽象転送モデル中で利用可能なプログラミングフローを議論し、パケット分類の改善に適しているデータ構造を示した。また、異なるアルゴリズムとデータ構造を用いて、P4ソースコードからコンパイルされたソフトウェアルーターの性能評価を行った。