ネットワークトポロジを反映したオーバレイネットワークの構築

ノードの情報を動的に反映した
オーバレイネットワークの構築
環境情報学部仲山昌宏
[email protected]
研究の背景
オーバレイネットワークを利用したアプリケー
ションの登場
IPネットワークの上にTCP等を利用して構築された
アプリケーションによるネットワーク
 ファイル共有: Napster/WinMX, gnutella
 匿名ファイル共有: Freenet, Winny
 ストリーミング: ShareCast, PeerCast
 グループウェア: Groove
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2002年度秋学期卒論中間発表会
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アプリケーションの分類
動的なデータ
ICQ, MSNメッセンジャー
Groove
ShareCast, PeerCast
匿名通信路(修論)
間
接
（
Winny 中
継
）
直
接
Napster/WinMX
Gnutella
Freenet
静的なデータ
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中継を利用する
オーバレイネットワーク
 データ本体の転送に中継を利用する。
 検索クエリの転送ではない
B
A
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中継を利用する
オーバレイネットワークの問題点
 直接通信を行う場合と比べ、中継を行うノード
やそこに至るネットワークの影響を受けやすい
 中継ノードが突然居なくなってしまった場合に
通信が途絶する
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C
中継者が遠い場合
the Internet
A
D
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B
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中継者が細い場合
the Internet
A
C
D
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B
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理想
the Internet
A
D
C
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B
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目的
中継を利用するアプリケーションにおいて
RTTやスループットを改善する。
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関連研究1
P2Pサービスにおける物理ネットワークを考慮
した論理トポロジー構築手法
 gnutellaを利用
 Hop数と生存時間から最適なノードを選択
 「ノードの能力」を無視している。
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関連研究2
Winny
 匿名性を実現するファイル共有アプリケーション
 自己申告した帯域幅によるツリー状の階層化と、
指定したキーワードのマッチングによるクラスタリ
ングを併用
 IPネットワークのトポロジを無視しているため偶然
に大きく左右される。
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手法
ノードやIPネットワークの状況に応じてオーバ
レイネットワークのノード間リンクを最適化
 ネットワークの情報
• RTT
• スループット
 ノードの情報
• 帯域幅
• 処理性能
• 生存時間
• 保持している情報
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手法
 あくまで「ノード間のリンク」を対象
 オーバレイネットワーク上でのデータのルーティン
グは対象外
 情報の検索も対象外
 最終的に、ノードがゆるやかなツリー状に繋が
ることを目指す。
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設計
ネットワーク構成の効率化
1.
2.
3.
4.
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新しく接続したノードAはHelloメッセージをオーバ
レイネットワークに流す。
Helloメッセージを受け取ったノードDは、接続数
に余裕があればノードAまでのRTTを計測する。
計測結果とノードDの情報をノードAに返す。
ノードAは集まったノード情報を元に接続先を選
択する。
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設計
初期状態(接続直後)
C
the Internet
A
D
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B
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設計
1. Helloメッセージ送出
C
the Internet
Hello MSG
A
D
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B
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設計
2. 測定
C
the Internet
A
測定！
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D
測定結果
RTT: 10msec
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B
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設計
3. 送信元に返す
C
Reply MSG
ノード情報+測定結果
the Internet
A
D
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ノード情報
帯域幅: 100Mbps
load: 0.8
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B
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設計
4. 接続先を繋ぎかえる
C
×
the Internet
A
D
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B
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設計
5. 最終
C
the Internet
A
D
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B
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設計
6. 理想型
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評価
 定量的評価
 ノードが増減した場合にネットワーク構成の効率
化にかかる時間
 Helloメッセージの転送に要するトラフィック
 繋ぎ変える機構を採用しない場合とのRTTやス
ループットの差異
 定性的評価
 IPネットワークのトポロジに近いネットワークを構成
できているかどうか
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おわり
 ご静聴ありがとうございました。
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おまけ：その他スライド
修士研究計画
「仮想ネットワーク上で匿名性と相手の特定を両
立するシステムの構築」
 匿名性を保ったまま特定の相手との間に暗号通
信路を提供するシステム
 匿名性を提供するために、オーバレイネットワーク
上の中間ノードが通信の中継を行う。
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修士研究計画
中継者による匿名性の実現[往路]
! B 22.22.22.22
Src: A [44.44.44.44]
Src: A [11.11.11.11]
Dst: ?
Mes: Search Query
Dst: ?
33.33.33.33
C
Mes: Search Query
D
44.44.44.44
Src: A [33.33.33.33]
Dst: ?
A 11.11.11.11
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Mes: Search Query
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修士研究計画
中継者による匿名性の実現[復路]
B
22.22.22.22
Src: B [22.22.22.22]
Src: B [33.33.33.33]
Dst: A [11.11.11.11]
Mes: Response
Dst: A [44.44.44.44]
33.33.33.33
C
Mes: Response
D
44.44.44.44
Src: B [44.44.44.44]
Dst: A [33.33.33.33]
A 11.11.11.11
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Mes: Response
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設計
IPマルチキャストによるノード探索
1.
2.
3.
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ノード探索メッセージを、IPマルチキャストで特定
のマルチキャストアドレスにTTL=1で投げる。
ノード発見メッセージが帰ってきたらそのノードに
接続する。
時間内に帰ってこなければTTLを徐々に増やして
再びノード探索メッセージを投げる。
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C
3
1
the Internet
A
4
2
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D
B
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