科学・技術

NetBSDを用いた研究

Research carried out using NetBSD (netbsd.org)

87 pointsby Bluestein2026年9月7日24 コメント

要約

NetBSDオペレーティングシステムは、NASAの衛星ネットワークにおけるTCPプロトコルの改良、KAMEプロジェクトによるIPv6/IPsecの実装、IMKのネットワークアクセス制御やスパム対策ツール開発など、多岐にわたる研究開発プロジェクトで活用されています。また、NEC Europe Network Laboratoriesでは次世代インターネット技術の研究に、SUNETではInternet2ランドスピードレコードの更新にNetBSDが利用されるなど、その柔軟性とスケーラビリティが評価されています。

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NetBSDを用いた研究

複数のグループ、組織、個人がNetBSDを基盤として研究を実施したり、デモンストレーションを行ったりしています。もし、このセクションに掲載するのに適した資料をお持ちで、こちらで公開したい場合は、お知らせください！

ネットワーク関連

その他

ネットワーク関連

衛星ネットワークにおけるTCP (NASA Lewis)

NASA Lewis Research Center - Satellite Networks and Architectures Branch は、衛星ネットワークでのTCP利用に関する調査において、ほぼNetBSDを独占的に使用しています。現在、Transmission Control Protocol (TCP) プロトコルに対するいくつかの提案された変更を検討しています。衛星通信の改善を目的とした拡張機能がテストされていますが、これらの拡張機能は地上環境でもテストされています。テストされている拡張機能には、セマンティック確認応答 (例: FACK TCP) に基づく再送信メカニズムや、より大きな初期ウィンドウを持つTCPが含まれます。現在、これらのメカニズムのパフォーマンス上の利点と、他のトラフィックに対する公平性がテストされています。また、Internet Engineering Task Force (IETF) の TCP Over Satellite および TCP Implementations Working Groups とも協力しています。

IPv6/IPsec (KAME)

KAMEプロジェクト。BSDライセンスの下で、IPv6、IPsec、およびその他の最新のTCP/IP関連技術をBSD UNIXカーネルに実装するための研究グループです。KAMEスタックは1999年6月にNetBSD-currentツリーにマージされました。

メディアコミュニケーション研究所 (IMK) 付加価値ソリューション

メディアコミュニケーション研究所 (IMK) の付加価値ソリューション部門。現在、NetBSD上で実施されているプロジェクトは以下の通りです:

ネットワークアクセス制御

システム管理者が設定できる、IPスタックに統合されたアクセス制御言語を実装しています。これにより、システム管理者は、誰が、いつ、リモートマシンからログインしているか否かにかかわらず、ネットワークにアクセスできるかを細かく制御できます。

特定のユーザー（例: 'nobody', 'bin' など）は、ネットワークアクセスを完全に禁止できます。これにより、マシン上の不正利用のリスクが軽減されます。
トンネリング

ユーザーが安全でないプロトコル（pop3, smtpなど）を、透過的に安全なトンネルを介してトンネリングできるようにするトンネリングサーバーをセットアップします。
スパム対策

不要なバルクメール（スパム）の受信からインターネットユーザーを保護するツールを開発しており、現在、それが実現可能なソリューションであるかどうかを評価中です。
Sendmailの代替

非同期I/Oを使用して、単一プロセスで任意の数の同時SMTP接続を可能にするsendmailの代替を開発しています。最初のベータ版は、sendmail、qmail、またはその他の無料のMTAと比較して、大幅に高速です。

TCP Vegas ライブ実験

NetBSD TCP Vegas ライブ実験。TCP Vegasは、アリゾナ大学のLawrence Brakmoらによる拡張されたスロースタートTCPフロー制御です。usc.eduのPeter B. Danzig教授とそのグループがTCP VegasをNetBSD 1.0に移植しました。

NEC Europe Network Laboratories

NEC Europe Ltd.は、NECの欧州における3番目の研究施設として、1997年にドイツのハイデルベルクにネットワークラボを設立しました。研究開発機能は同じ組織に統合されており、最先端のネットワーク技術の市場投入までの時間を短縮しています。ラボは、NEC Networkの欧州顧客のニーズを満たすソリューションに特に重点を置いています。

ハイデルベルクのラボは、次世代インターネット向けのソフトウェア指向の研究開発に焦点を当てています。インターネット上でのマルチメディアとモビリティをサポートする新しい通信アーキテクチャとプロトコル、およびインテリジェントなインターネットサービスが、私たちの仕事の中核です。小規模な市場調査チームが継続的に市場のトレンドと要求を分析し、R&D活動が実際の市場ニーズに対応していることを保証しています。

NetBSDは、ネットワークラボで、他の無償で利用可能なBSDシステムとともに、研究およびIPv6ネットワーク運用のさまざまなタスクに使用されています。NetBSDがさまざまなプラットフォームで利用可能であることは、以下のような多くの活動に理想的な候補となっています。

古いコンピュータシステム（例: Sparcシステム）でIPv6ルーターとサービスを実行する
実際の環境で研究結果をテストする

無償で利用可能なソースコード、4.4 BSDとの緊密なソースコード連携、革新的な技術の使用により、NetBSDは優れたソフトウェア研究プラットフォームとなっています。

NetBSD、Internet2ランドスピード世界記録を樹立

スウェーデン大学ネットワーク（SUNET）の研究者たちは、NetBSD 2.0 Betaを実行するシングル2GHz CPU搭載のDell 2650マシン2台を使用して、Internet2ランドスピード記録を更新しました。SUNETは、単一のIPv4 TCPストリームを使用して、ルレオ工科大学のホストと、カリフォルニア州サンノゼにあるSprintのPoPに接続されたホストの間で、30分未満で約840ギガバイトのデータを転送しました。達成された速度は毎秒69.073ペタビットメートルでした。研究チームによると、NetBSDが選ばれたのは「TCPコードのスケーラビリティのため」とのことです。

この記録に関する詳細（NetBSDの設定を含む）は、http://proj.sunet.se/LSR2/ で確認できます。

Internet2ランドスピード記録（I2-LSR）コンペティションのウェブサイトは、http://lsr.internet2.edu/ にあります。

インターネットのためのスケーラブルな監視プラットフォーム

SCAMPI は、インターネットのためのスケーラブルな監視プラットフォームを開発するための2年半の欧州プロジェクトです。また、サービスと技術の改善のために監視ツールの使用を促進することも目的としています。

このプロジェクトでは、監視ツールのニーズに合わせて調整されたネットワークアダプター（当初は10 Gbps速度）を開発します。これには、安全でプログラム可能な共有監視インフラストラクチャをサポートするための、オープンで拡張可能な監視アーキテクチャの開発が含まれます。また、100 Gbps以上の速度に対応する監視システムを開発する際の技術的な課題も調査します。

Liberouter COMBO6 Card は、最大10 Gbpsの速度に対応するSCAMPIハードウェア監視アダプターのベースとして採用される予定です。

その他

UVM仮想メモリシステム

UVM は、I/OおよびIPCシステムに柔軟なデータ移動メカニズムの範囲を提供するように特別に設計された新しい仮想メモリシステムです。NetBSDオペレーティングシステムに実装されたUVMは、Machベースの4.4BSD VMシステムを完全に置き換えます。柔軟なデータ移動メカニズムを特徴とするだけでなく、UVMは、フォークやページアウトなどの従来の領域でもBSD VMよりも仮想メモリのパフォーマンスを向上させます。UVMは完全にBSDのフレームワーク内に実装されており、プログラマが期待する従来のUnix環境のすべての機能と標準部分を維持しています。

宇宙加速度測定システムII (SAMS-II)

SAMS-IIプロジェクト - Space Acceleration Measurement System II

NASAは、国際宇宙ステーションでの微小重力環境を、以下の要素からなる分散システムを使用して測定します。

RTS (Remote Triaxial Systems)

NetBSD 1.2.1または1.3.2を実行する複数のPC104 ISAボックス。
ICU (Interium Control Unit)

一時的なメインボックスとしてIBM ThinkPad 760XD。

最初のRTSは1998年9月に納入され、2000年1月に宇宙ステーションに打ち上げられる予定でした。

詳細については、port-i386メーリングリストへのメールや、ハードウェアに関する詳細をご覧ください。

大規模並列リアルタイムストレージ

プロジェクト大規模並列リアルタイムストレージ (MARS)

高速な汎用インターコネクトで接続された安価なパーソナルコンピュータ（PC）を採用したクラスターベースのアーキテクチャは、高性能でスケーラブルなマルチメディア・オンデマンド（MOD）ストレージサーバーを構築するためのコスト効率の高い方法として認識されています。通常、これらのアーキテクチャのPCは、インタラクティブコンピューティング用に最適化されており、高速なディスク-ネットワークデータパスと保証されたCPUおよびストレージアクセスをサポートしていないUNIXのようなオペレーティングシステムを実行します。この作業では、大規模並列リアルタイムストレージ（MARS）プロジェクトの文脈で、これらの制限を是正するために実施された4.4 BSD UNIXへの革新的な拡張の設計、実装、およびパフォーマンス測定について報告します。私たちは、NetBSD UNIXオペレーティングシステム（4.4 BSD準拠のパブリックドメイン）に以下の拡張機能を提案・実装しました。

ストレージデバイスからネットワークインターフェースへのデータパスを短縮する、マルチメディアM-buf（mmbuf）と呼ばれる新しいカーネルバッファ管理システム。
リアルタイムストリームと非リアルタイムストリームの公平なリソース共有のためのSCSIドライバー内のフェアキューイング。
これらの新しいOSサービスと、リアルタイムアップコールと呼ばれるCPUスケジューリングメカニズム、およびConcatenated Disk（ccd）と呼ばれるソフトウェアディスクストライピングドライバーとの統合。

私たちの実験結果は、これらの拡張機能がディスクからネットワークへのデータパスでスループットの向上とQOS保証を提供することを示しています。

IEEE Multimedia98に掲載されたOS拡張機能に関する論文があり、この作業が一部であった「Project MARS-Scalable, Web Based Multimedia-On-Demand Servers and Services」に関するいくつかの論文があります。

http://www.ccrc.wustl.edu/~milind/MediaServers.html

新しいコールアウトおよびタイマー機能

セントルイス・ワシントン大学で行われた研究：現在のBSDカーネル（4.4BSD-Liteおよびその派生）は、タイマー（「コールアウト」）の設定またはキャンセルに、保留中のタイマー数に比例した時間を要します。この実装では、タイマーの開始、停止、および保守に定数時間を要するため、オーバーヘッドをあまりかけずに数千の保留中のタイマーをサポートできる、非常にスケーラブルな設計が実現されています。既存の実装とは異なり、割り込みをロックアウトするのは、小さく制限された時間だけであることが保証されています。

分散ソフトウェア開発におけるグループアウェアネス

オープンソースソフトウェア開発プロジェクトは、ほぼ常に協調的かつ分散的です。距離による困難にもかかわらず、これらのプロジェクトは大規模で複雑な成功システムを生み出してきました。しかし、オープンソースチームがどのように協調を管理しているかについては、まだほとんど知られていません。この論文では、この問題の一側面、すなわち分散された開発者がどのようにグループアウェアネスを維持しているかに焦点を当てます。この論文は、NetBSD、Apache、Subversionなどのさまざまなオープンソースプロジェクトを分析し、グループ構造とコミュニケーションを分析することを目的としています。

ホットスペア高可用性のためのアプリケーション駆動型チェックポインティングロジックの使用

Antti Kanteeは、この研究で、ホットスペア高可用性のためのアプリケーション駆動型チェックポインティングロジックの使用を調査しています。この研究の一部は、EuroBSDCon 2004で発表されました。