VPN AcceleratorでVPN速度を最大400%向上

Proton VPNには、複雑で困難な問題に対する新しいソリューションを開発してきた長い歴史があります。これには、VPNをブロックしようとする試み(新しいウィンドウ)への対策や、インターネット上でユーザーを追跡する広告主への対策などが含まれます。CERNで出会った科学者たちによって設立された企業として、弊社には強力な研究開発の文化があり、最近ではこれを活用して、VPN Acceleratorと呼ばれる新機能によってVPN速度を大幅に向上させました。

VPN AcceleratorはVPN接続の安定性を向上させ、特定の状況においてはVPN速度を最大400%高速化できます。この新しいテクノロジーにより、弊社のサービスをご利用の際、お客様は常に最適なVPN速度を享受していただけます。

VPN AcceleratorはすべてのProton VPNアプリで動作し、すべてのVPNプロトコルのパフォーマンスを向上させます。プレミアム機能として、Proton VPNの有料プランをご利用のすべてのお客様に対して、デフォルトで有効になっています。

VPN Acceleratorはどのように機能しますか？

VPN AcceleratorはProton VPN独自の機能であり、弊社の広大なネットワーク容量をより効果的に活用するために、弊社の研究チームが社内で開発した一連の独自技術で構成されています。

常に拡張を続けているProtonVPNのネットワーク全体の容量は、現在1秒あたり1テラビット（1,000 Gbps）を超えており、現存する最大のVPNネットワークの一つです。比較として、スイス最大のインターネットエクスチェンジポイントであるSwissIXの1日平均ネットワーク容量は80 Gbpsです。

しかし、容量はVPN速度の1つの要素に過ぎず、多くの場合、VPNパフォーマンスを制限する要因にはなりません。以下では、他の制限要因を克服することで、VPN Acceleratorがさらに高速なVPN速度を実現する方法について説明します。

CPU制限の克服

多くの一般的なVPNプロトコル（OpenVPNを含む）はマルチスレッド(新しいウィンドウ)を使用しないため、サーバーのCPU速度が制限要因になることがよくあります。つまり、サーバープロセッサのシングルコアのCPU処理能力が速度の制限要因になります。

Proton VPNは、サーバーごとに複数のOpenVPNプロセスを使用することでマルチコアプロセッサを最大限に活用し、この問題を解決します。しかし、複数のプロセス間で負荷が適切に分散されない限り、これだけでは問題を完全に解決することはできません。そうしないと、単一のCPUスレッドに過負荷がかかる可能性があります。

これを解決するために、弊社はOpenVPNを再設計し、実行中のすべてのOpenVPNプロセスにセッションが均等に分散されるようにしました。これにより、単一のスレッドが過負荷になる可能性を排除しました。同様の技術は、他のVPNプロトコルでも適用されています。

レイテンシーとTCP混雑

TCP（Transmission Control Protocol：送達制御プロトコル）は、世界のインターネットトラフィックの大部分を伝送しています。TCPのグッドプット(新しいウィンドウ)はレイテンシーやパケットロスに反比例するため、インターネットの速度テストでは通常、お客様にできるだけ近いサーバーが選択されます。

グッドプット

特定の時間内に配信された、有用な情報のビット数。グッドプットは、送信されたファイルのサイズを、そのファイルの転送にかかった時間で割ることによって計算できます。

非常に遠くにあるサーバーへの接続を確立すると、TCP速度が低下する可能性があります。これはVPNの使用に特有の問題ではありませんが、VPNに接続すると、お客様のデバイスから最終サーバーまでのエンドツーエンドのパスの長さが長くなり、この問題が増幅される可能性があります。

極端な例を挙げると、お客様がスイスにいて、ニュージーランドのサーバーに接続し、米国のウェブサイトにアクセスした場合、トラフィックは世界をほぼ1周することになり、約600ミリ秒のラウンドトリップ遅延(新しいウィンドウ)（RTD）レイテンシーが発生します。

光の速度を上げたり、ニュージーランドをヨーロッパに近づけたりすることはできませんが、VPN Acceleratorは、600ミリ秒のパスをより短いパス（例：300ミリ秒のパス2つ）に分割することで、この問題に対処します。それぞれの短いパスでは、はるかに高速なグッドプットが可能になり、パス全体で統合されたパフォーマンスが向上します。

さらに高速な速度を実現するために、VPN Acceleratorは各パスに沿って、BBR(新しいウィンドウ)と呼ばれるTCP遅延制御のTCPフロー制御アルゴリズムも使用しています。長いパスや混雑したネットワークでは、ある程度のパケットロスが発生することがよくあります。BBRはパケットロスからの回復が早く、立ち上がりも早くなります（つまり、データ転送の開始時により早く最大速度に達します）。

高レイテンシーのサーバー、またはパケットロスが発生している場合、パフォーマンスの向上は画期的なものになります。完全な接続性を備えた近くのサーバーに接続している場合、パフォーマンスの向上はそれほど目立ちません。以下の例では、わずか1.5%のパケットロスであっても、他の混雑制御アルゴリズムと比較してBBRによりパフォーマンスが100倍向上する(新しいウィンドウ)ことがわかります。

「転送」効率の向上

ほとんどのTCP混雑アルゴリズムは、パケット転送のギャップや突然の遅延に対して非常に敏感です。したがって、失速（パケットがキューに入れられるかドロップされる短い時間）のリスクを減らすことが重要です。これらの失速は、TCPペーシングの大幅な低下と、それに続くパフォーマンスの低下を招くためです。

VPN Acceleratorに関する取り組みの一環として、Proton VPNの研究開発チームは、失速につながる可能性のあるプロトコル固有の問題にも対処しました。たとえば、OpenVPNとIKEv2のコアコードには非効率な部分があり、コントロールソケットがブロックされることがあります。プロセス間通信を独自に作成した「コンパニオン」プロセスにオフロードすることで、この種の失速を排除することができました。

通常、Proton VPNの各サーバーは1秒あたり10万個以上のパケットを処理しており、これはかなりのCPU時間を消費します。サーバー上のLinuxネットワークスタックを変更することで、Proton VPNは「既知のトラフィック」に対する通常のパケット処理パスを回避し、大幅な速度向上とレイテンシーの低減を実現しています。

最後に、Proton VPNは、他の多くのVPNサービスで使用されている仮想サーバー、仮想化、またはコンテナを回避しています。弊社のインフラストラクチャ全体はベアメタルサーバー上にインストールされているため、仮想マシンやコンテナとそれらのホストマシンの間で暗号化されたパケットを転送する必要がありません。これにより、レイテンシーがさらに短縮され、速度が向上します。

高速なVPN速度の恩恵を受ける方法

通常の使用環境では、VPN Acceleratorによって接続速度を400%以上向上させることができます。これは特に、遠くのサーバーに接続する場合に顕著です。

VPN AcceleratorはすべてのProton VPNアプリに組み込まれているため、このユニークなテクノロジーを利用するために何か特別な操作を行う必要はありません。また、VPN Acceleratorを使用すると、異なるVPNプロトコルでも同様のパフォーマンスを実現できます。たとえば、VPN Acceleratorを使用すると、Proton VPNでのOpenVPNのパフォーマンスは、通常であればはるかに高速なWireGuard®と同等になります。

理想的なネットワーク環境下では、VPN Acceleratorによるパフォーマンスの向上が見られない場合があります。しかし、実際には、ネットワーク環境が理想的でないことの方が多いものです。Proton VPNを使用すれば、どのサーバーに接続しても、どこにいても、常に自動的に可能な限り高速な速度を得ることができます。

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