ネクスト研究日記

RoadRunnner(１Petaflops)

日本の最速スーパーコンピュータ 開発計画（京速計算機）の開発予算が削減された。

日本の目指すスーパーコンピュータは、2009年現在世界一最速であるアメリカのRoadRunnerが１ペタ（１テラ×１０２４倍）Flopsでこれを 10倍上回る10ペタFlopsの性能を目指している。

スパコン性能の歴史

10ペタFlopsは5万人で1秒1回の計算をする場合、約6400年かかる計算が1秒以内で終わるものとなり、これは現在高速なCorei7のCPU（約43GFlops）を約2千５百万個で同時に計算した性能に匹敵する。

（ちなみに、2009年現在のCorei7のCPU１つで10年前のスーパーコンピュータに匹敵する性能。）

Flopsの計算方法は

Flops = クロック(GHz)　×　コアクロックあたりの浮動小数点演算回数　×　コア数

Corei7の場合

3.2GHz動作　×　（４演算/Cycle）　×　4コア　＝　５１．2GFlops
（※SSE3を使った場合。実際には約43.7Gflops）

しかし、予算を配分する仕分け人曰く、「世界一になる必要はあるのか、２位ではだめなのか」とのこと。明らかに「科学技術立国日本」をうたう国としてはおかしな考え方だ。科学分野におけるスーパーコンピュータの重要性を知らない発言といえる。

また、理系の分野では「1番」になることが非常に重視される。仮に、ノーベル賞で＼おれ2番目に発見したぜ！／といっても白い目で見られて終わりになるのと同じだ。

スーパーコンピュータはなぜ科学分野に重宝するのか。

スーパーコンピュータはなぜ科学分野に重宝するのか。それは日本の文化的要素である「予防対策」 で必須となる。事故や災害を事前に防止するためには想定される事態を実際にシミュレーションする必要がある。

また、シミュレーションによる成果は地震に強い家や安全な車、落ちない飛行機など様々な事故の防止や私生活に直結するものが多い。

地球シミュレータの計算例

スーパーコンピュータにより計算されている物の最も身近なものは気象予想である。観測所レーダーや衛星により日本列島全体の天気を予測するためにスーパーコンピュータである地球シミュレータが活躍している。

計算のイメージとしては、半径10kmの3次元ボクセルブロックの湿度や温度などを計測・演算し、天気予報を行っている。そのため、日本中の観測データを正確に演算し、翌日に発表するためには大量のデータを瞬時に解析することのできる非常に高速な性能が求められる。

また、飛行機で事故にあう確率は20万回中１回である。飛行機など身近な乗り物の事故確率をより引き下げるためには、飛行機の設計段階における的確な３Dシミュレーションを実現する必要があり、その場合、膨大な計算が必要とされ、計算量の乏しいコンピュータでは何千年と計算時間が必要となる。

このように、より安全で安心な物を世界に先駆けて開発するためには綿密な計算（シミュレーション）を行う必要がある。 そのためにも瞬時にかつ高速に計算できるスーパーコンピュータがモノづくりの国日本では必要とされるのではないか。

●参考文献：

・スパコンはもう世界一を目指す時代ではない？（zdnet）
http://japan.zdnet.com/sp/feature/09ohkawara/story/0,3800099690,20403642,00.htm

・Corei7極限検証（Mycom)
http://journal.mycom.co.jp/special/2008/nehalem01/index.html

・スカラ型コンピュータ(e-words）
http://e-words.jp/　（※URLは長いので省略）

・ESC地球シミュレータセンター
http://www.jamstec.go.jp/esc/gallery/index.html

P2Pソフトウェアで今では広く知られるwinnyを開発した金子氏（４７氏）に2009年10月18日無罪判決が言い渡された。

P2Pとはユーザ同士で通信を行う通信方式であり、2003年前後の通信トラフィックやパソコンのサーバの性能を考えると画期的な負荷分散システムと評価されていたが、winny開発者逮捕事件からP2P自体のシステム開発は敬遠されていた。

しかし、今回無罪判決が出たことで、PeerToPeerシステム開発に関する制約がなくなり、後ろめたさが一つ解消される形となった。

現在、P2Pシステムを開発するうえでの問題がいくつかある、

・開発自体が違法性を持つ可能性
・ISPの通信トラフィック規制
・NAT越え
・クライアント間の所持ファイルの動的Indexサーバの設置
・P2Pネットワーク上で通信されるファイルの著作権問題

今回の判決で、最上位の「開発自体の問題点」が解消された。現在ではサーバ単体の性能が良くなり、1台当たり1万コネクション程度の負荷には耐えられるため、著作権管理のしやすいサーバクライアント型のシステムが一般的になっている。

●PeerToPeer（P2P） 型の通信方式

●サーバクライアント型の通信方式

しかし、1点集中型のシステムでは、膨大なトラフィックが必要とされる動画関連などのサービス運営が個人レベルでは難しいことや、1拠点のサーバが落ちたらサービス全体の運営ができないといった問題点があげられる。

核攻撃に耐えられる通信システムを目標に開発されてきたインターネットだが、１点集中型のサーバ運営システムでは本来の目的に反する。１つの拠点が落ちてもサービス全体が止まらないシステムを構築するためには、P2Pのシステムは革新的な技術ではないだろうか。

●ITmedia-Winny開発者無罪判決-大阪高裁
http://www.itmedia.co.jp/news/articles/0910/08/news031.html

初めてのブロードバンドコンテンツと言えば、winnyしかなかったわけだが、最近になってようやくブロードバンドコンテンツといえるものが色々登場するようになってきた。

しかし、その反面、ISPなどにとっては回線の増強などの必要性に迫られたため、膨大な回線コストが必要になり、速度規制が開始されている。ネットコンテンツ提供側にとってはP2P通信方式をとることによってサーバ負担、回線負担を減らすことができるが、クライアント側ではISPによる特定通信規制によりネットコンテンツが思うように使えなかったりする。

図１　今までの回線

図２　ブロードバンド回線

図１のように今までの回線では回線が細かったため、必要最低限で低速だったため、回線を増強する必要性もなかった。しかし、2001年のe-Japan戦略から光ファイバーによる高速回線の一般普及が爆発的に広がり、１００Mbpsというアメリカではクレイジーといえるような高速回線が一般家庭に普及した。（アメリカでは2008年現在でも２Mbpsが普通）

また、winnyなどの継続的な通信を行うP2Pソフトウェアの登場により、ISP間の通信や、ISP内での通信が継続的に行われるようになり、回線の“占有” 状態が目立つようになってきた。当然、回線使用量が増えれば回線を増強しないといけないため、ISPにコスト負担が高まり、弱小ISPにとっては悲鳴を上げるほどになってきた。

そこで始まったのが速度規制というものだが、これには３パターンがある。通信ポート規制型、転送量規制型、特定アプリケーション規制型の３つだ。

・通信ポート規制型はウェルノウンポート（０～１０２３ポート）以外を速度制限するというものや、80番ポート以外を全規制するといった鬼規制もある。

・転送量規制型は“一日１５GB以上超えたら通信止めますよ”といったものや、“一か月２TB以上は速度制限しますよ”といったものもある。

・特定アプリケーション規制型は“winny、share、BitTorrentなどの特定通信アプリケーションは遮断しますよ” といったもの。通信パケットが独自形式のものを遮断したりする。

●さて、それではどうやってこの規制を突破すればよいのか。

転送量規制以外ならいくつか方法はある。

１．無規制のISP回線にサーバを置き、そのサーバを経由してネットを使う。（Proxy型）

２．ISPを乗り換える。（王道型）

３．アメリカまでパケットを飛ばし、アメリカ経由でネットを使う。（経由型）

の３つがあげられるが、１は手間がかかる上、初心者には向かない。２は費用が少々かかるが、もっとも王道に即している。じゃあ、３しかないじゃないか！ってことで、今回は３の方法を紹介する。

今回の経由型にはいろいろあるが、中でも有名なのが、SecureIXやHotspot Shieldだ、SecureIXのほうはいろいろとアカウント設定などが面倒なので、最も簡単なHotspot Shieldを紹介。

●Hotspot Shieldダウンロード

難しい設定などは必要なく、そのまま解凍し、インストールするだけ。 途中検索バーをインストールするか聞かれるのでチェックをはずす。インストール時にVPNの仮想LANポートを追加するかどうかを聞かれるので続行をクリックしインストール。

※検索バーをインストールするか聞かれるのでチェックをはずす。





※VPN仮想LANポートをインストールするか聞かれるので、続行をクリックしてインストール。

インストールが完了するとタスクバーに月マークのアイコンが表示される。これを左クリックし、Connectionで接続される。

Connectするとブラウザが開き、自動的にVPN経由通信が実行され、アメリカ経由でインターネットへ接続できる。ブラウザのTOPにヘッダレベルで広告の割り込みが入るが、気にしない方向で行くしかない。

水色のところに自分のローカルIPが割り当てられる。（IPは接続する度に変わる）

また、WiFiなどの無線LAN環境が整っている場合はHotspot　Shieldというものを追加でインストールする必要がある。

※yahooツールバーを追加でインストールするかどうか聞かれるのでチェックをはずす。

インストールが完了したので、実際にgoogleまでの通信経路を試してみる。

正常に発信元IPアドレスがアメリカ経由になっている。IPは固定でないため、アクセスする度に変わる。

●通信経路のイメージ

・実際にはVPNによってどのような通信が行われているのかピンとこない人のためにイメージ図を作ってみた。

VPNサーバ（HoｔSpotサーバ）までVPNの仮想専用線をひき、パケットをすべてVPNサーバを経由してアクセスしたいサーバへアクセスするといった形だ。これにより、自分のISPの通信規制を回避することができる。また、この方法は中国などの国家レベルの規制・監視ネットワーク内からインターネットへアクセスする場合にも通信内容を盗聴されないように安全に通信を行いたい場合などにも利用できる。

ちなみにこれらの使用に関しては自己責任で。

●簡単な語句解説

・P2P・・・ポイントToポイント接続。端末PC同士を相互につなぐ通信方式。コンテンツ管理等が非常に難解。

・ISP・・・インターネットサービスプロバイダー。回線を提供する人たち（OCNとかPlalaとか）

・VPN・・・仮想回線網、インターネット回線を専用線として使うための技術。

●参考文献

・動画の流行で「負け組ISP」が苦境に～インターネットタダ乗り論
http://it.nikkei.co.jp/internet/news/index.aspx?n=MMITbf000010112008

USB3.0といえば現状の2.0（４８０Mbps≒６０MB/ｓ）の速度を大幅に増加させた４．８Gbps/s（≒６００MB/ｓ）の転送速度を誇る新規格だが、そのコネクタはどんなのか？

奥の金属端子に合わせるといったところだ。

そういえば、４．８Gbpsの転送速度といえばHDDの最新規格のS-ATA３．０ （６００MB/ｓ）とおなじ速度で現状の2.0のボトルネックが解消される。

サーバからデスクトップやデスクトップからノートPCへ家の中でファイルを転送する場合には、外付けUSBを使ったり、LAN上でファイル転送をするのが簡単だ。

しかし、RAID０などをしてる人には60MB/sは遅すぎるので、パソコン間のファイル転送には１GbpsのLANを使うのが一番高速だ１Gbpsの場合、ネットワークでの転送速度はだいたい125MB/sぐらいでる。

しかし、そろそろ単体の１TBHDDで１２３MB/ｓぐらい出るようになってきたので、単体レベルで１Gbpsにもボトルネックの壁が近づいてきた。

USB3.0が市場にいきわたるのはいつになるのだろうか。何気に待ち遠しい・・・。

次世代のインターネットでは携帯が現状のネットワークの速度（１００Mbps)を使うのが主流となる。そこで現状の数百倍の通信料になるであろう予想できるが、現状としてはP2Pの帯域で苦しんでいる時点ではどうなのよ…とか思うわけでー。じゃあ、解決方法は何かないの？ってことで、次世代ネットワーク技術の研究文献についていろいろ探してみてたら、参考になりそうな文献を発見。

先進ネットワーク研究成果発表（大学院情報科学研究科）
http://www.anarg.jp/achievements/web2007/research_2net.html

おもしろそうな技術がいろいろ･･･　実現はいつになるかな？