電気通信大学情報理工学研究科教授　大木英司さんインタビュー

大木先生の行われている研究の概要を教えて下さい。また、どの様な意識で取り組まれていますか？

この記事のポイント

通信ネットワーク研究では、IPパケットの転送経路制御や最適化アルゴリズムを研究している SDN（ソフトウェアデファインドネットワーク）など最新技術を理論・実践の両面からアプローチしている就活生は理論とプログラミングの両立を意識することが、エンジニアとしての成長につながる

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通信におけるネットワークの研究を行っています。ネットワーク研究といいましても、様々なエリアがありまして、光ファイバのネットワーク、IPパケットのネットワーク、トラフィック制御、スイッチングなどがあります。そのIPパケットのネットワークで、転送されるアプリケーションを意識して研究を行っています。ネットワーク技術では、帯域によって変化する経路というのを、トラフィックや品質を見ながら制御します。それぞれのルーターで、高速にスイッチしたり制御したりするなど、そのルーターの中を私自身は意識していますね。

例えば、あるアプリケーションがあるとします。品質に応じた画質、或いは良い画質を見たければ大きいパイプ、電子メールであれば、細いパイプで遠回りする。そのような事を基本にしていますが、実際どういう約束で行うか、というプロトコルや、どのような装置であるべきかというシステムも開発しています。実際ツールとして、コンピューターでシミュレーションしたり、解析的にモデルをたてて、数学的なアプローチで解析します。また、「どの経路を選択すべきか？」という問題に対して、最適化制御を行い、実際、実機で検証もしています。

通信ネットワーク環境からみる、研究室のテーマとは何ですか？

通信ネットワークをうまく賢く制御してあげれば、コストを減らせる事が出来ます。また、同じリソースを使って、混んでるものと混んでないものを作る事も出来ます。「この数字をどう決めたら良いか？」という、アルゴリズムを考えたり、数学的には式で書くと出来る場合もあるので式で書いて解きます。
一般論ですが、リソースが同じでも、トラフィックを使うか使わないかで変わってくると思うんですよ。実際にそうしたものが、紙と鉛筆の上で出来る話を、実際のアプリケーションにのせて作成し、動かしたり、見たりしています。これは、シミュレーション技術で、実験しなくても、ある程度シミュレーターを使って行います。

また、今の通信ネットワークは、ルーターがあって、ルーターの下位レイヤに光スイッチがあって、それらを利用するという事になっているのですが、クラウドサービス同様で、ネットワークも仮想的で、ネットワークを使用するという時は、仮想化するようなことが今は進んでいます。それぞれ仮想化されるネットワークで、ネットワーク装置の設定は、ソフトウェアデファインドネットワーク（SDN：ネットワーク機器をソフトウェアで集中制御する技術）というのですが、それがソフトウェア的に設定されます。現在、通信業界では、SDNをどの様に作るのか、どう制御するのか、というのが研究のトピックの一つになっています。これについて、理論的なものから、実践的なものも行うようにしています。したがって、その理論的なアプローチを勉強してもらって両方行うのが、研究室のテーマです。

シミュレーターでどのように評価を行っているのですか？

シミュレーターをつくる際は、できるだけシミュレーターを共同で使えるようにすることと、評価の目的を効率良く達成できること、研究者の能力を発揮できることなどのバランスを考慮して、使用する言語を判断します。
例えば、CやC++という言語をベースに使っているのと、他にはMatlabというのを使っています。また、最適化ツールのソフトウェアではGLPKやCPLEXのソフトウェアを使っています。あとは、SDNのフレームワークというのをいくつか使ってますが、基本的には、SDNのプロトコルであるOpenFlowをサポートするオープンソースがあります。

所属されている学生さんに教えてらっしゃる事、理解して欲しいこと、また、先生のネットワーク研究においての経験談があれば、お聞かせ下さい。

コンピュータネットワークに関する講義では、基本的なインターネットのプロトコルを解説して、それを実際に自分で見れるようにしたり、パケットをキャプチャーして解析します。これにより、プロトコルやレイヤー構造の基本概念を理解してもらえるように教えています。
私は、まず、自動的にパケットを解析するツールであるWiresharkを使う前に、ありきたりな１６進で書かれた構造を学生に渡して、そのIPパケットのフォーマットやイーサーフレームのフォーマットを教科書と同じように解説します。「どこがIPアドレスですか？」や「どこが、TTLですか？」といった疑問を、学生に紙と鉛筆で作成してもらい、イーサネットのフレームやIPパケットのヘッダーの形、TCPセグメントの形などをプロトコル仕様で一度見ながら、「ここが、TTLです」や「ここは、TCPのポート番号が入ってるところです」など自分で理解してもらいます。そして、Wiresharkを使って、自分で理解した内容を確認してもらいます。

また、自分が作った独自プロトコルのフォーマットをWiresharkで確認したい場合は、そのWiresharkのコードを書き換えればよい、ということを理解してもらいます。私は、Wiresharkのコードを書き換えることまでは要求しませんが、RFCで記述されているパケットフォーマットの約束事が、Wiresharkでプログラムされているんだよ、というところまで理解してもらえると良いかと思います。

最後に、大木先生からご覧のみなさんに一言お願いします。

開発に関して、目先の事で忙しくなったり、プログラムで忙しくなったりして、時間が掛かるかもしれませんが、後々、教科書に書いてあるような、基本的なことがよく理解できることがあるので、理論的なことも理解しつつ開発も行う、という両立が出来ると良いと思います。一歩一歩でも良いので、両方を理解し経験しながら行う姿勢が大事だと思います。

よくある質問

Q. 通信ネットワーク研究とは、具体的にどのような研究ですか？

通信ネットワーク研究とは、インターネットを支えるIPパケットの転送経路の制御・最適化を研究する分野です。アプリケーションの品質に応じた帯域割り当てや、ルーターの高速スイッチング制御などを対象とします。理論的な数学モデルの構築から、実機での検証まで幅広くカバーします。

Q. SDN（ソフトウェアデファインドネットワーク）はITエンジニアにとってなぜ重要ですか？

SDNはネットワーク機器の設定・制御をソフトウェアで一元管理できる技術で、クラウド時代の基盤技術として注目されています。企業のDX（デジタルトランスフォーメーション：業務や事業をデジタル技術で変革すること）推進やクラウド移行が加速する現在、SDNの知識はインフラエンジニアやネットワークエンジニアを目指す就活生にとって重要なスキルの一つです。