全二重通信と半二重通信の混在環境における問題

P2P技術を用いた端末識別子と位置情報の
紐付け処理の規模適応性に関する研究
九州大学システム情報科学府
修士課程情報知能工学専攻
知的情報システムコース
林健太朗
目次

研究背景





研究目的
P2Pネットワークを用いた提案方式





構成
振る舞い
シミュレーション


ロケータ/ID分離アーキテクチャ
DNSによるロケータ/ID紐付け方式
DNS方式の規模適応性の問題
前提条件
結果
考察
まとめと今後の課題
2
背景：ロケータ/ID分離アーキテクチャ
Future Internet



既存のネットワークに依存せず，一から新しくこれからのネットワークを考える
研究分野
根本から全体を見直すことで、現在のプロトコル間の冗長や競合といった問題
を一掃する
ロケータ/ID分離アーキテクチャ


現在のIPアーキテクチャに代わる、新しいアーキテクチャとしてFuture
Internetの分野で研究されている
現在のIPアドレスが持つ位置情報(ロケータ)と端末識別子(ID)の役割
りを分離する
ロケータ
ネットワーク上の端点(位置)を一意に特定する識別子
ID ネットワーク上の端末を一意に特定する識別子
3
背景：ロケータ/ID分離アーキテクチャ


宛先としてIDを指定し、ロケータ/ID紐付け処理によって、宛先ロケー
タへ変換
既存研究では、ロケータ/ID紐付け方式としてDNSを用いた方式が提
案されている
移動端末への送信
対向端末
送信の流れ
※IDもIPアドレス
ID宛てのパケットを作成
1.0.0.0/24
2.0.0.0/24
宛先IDを現在のロケータに変換
ロケータを基に配送
ID：A.B.C
Loc:1.0.0.1
ID:A.B.C
Loc：2.0.0.1
宛先IDの端末が受信する
4
背景：DNSによる紐付け方式

DNSキャッシュサーバは、問い合わせたロケータ/ID情報をキ
ャッシュしない

ネームサーバのロケータはキャッシュする
キャッシュ
キャッシュ
Loc:C
Loc:C
Loc:B
Loc:B
ID:A.B.C-Loc:100
返答
root
サーバ
返答
C
問い合わせ
DNS
クライアント
問い合わせ
DNS
キャッシュサーバ
ID：A.B.C
Loc：200
Loc：100
ロケータ登録
B
DNSサーバ
5
背景：DNS方式の規模適応性の問題


ネームサーバへのアクセス増加
アクセス増加に対する負荷分散のためにスレーブサーバ増設
 更新処理の負荷が増大
Bネームサーバ
ID：A.B.C
100[回/s]アクセス
クライアント
マスターサーバ
頻繁な
ロケータ更新
頻繁なゾーン転送
キャッシュ
サーバ
スレーブサーバ増設
100[回/s]問い合わせ
100[回/s]問い合わせ
6
研究目的

既存研究で提案されている、DNSによるロケータ/ID紐付け方
式は規模適応性に関して問題がある





ネームサーバへアクセスが集中
負荷分散のためにスレーブサーバを増設
更新処理の負荷の増大
P2Pネットワークを用いたロケータ/ID紐付け方式の提案
既存研究のDNS方式よりも、優れた規模適応性を持ち、ロケ
ータ/ID紐付け方式として適当である事を示す
7
提案方式：構成

割り当てサーバ



各サブネットワークに設置
そのネットワークに接続する端末に対してロケータを割り当て
LI(ロケータ/ID)ノード



WAN
LIノード同士で
P2Pネットワークを構築
端末からのロケータ/ID情報登録
を受け付け管理する
端末からのロケータ
問い合わせを受け返答
割り当てサーバ
P2Pネットワーク
LIノード
ロケータ
割り当て
LAN
ロケータ/ID
情報登録
端末
割り当てサーバ
割り当てサーバ
LAN
LAN
8
提案方式：ロケータの問い合わせ

問い合わせ情報は、フラッディングによって、目的のLIノードま
で転送される


フラッディング：送信元ノード以外の隣接する全ノードに対してコピーを
送信する操作
問い合わせ情報は、経由したLIノードを記憶する
LIノード
G
D
C
ロケータ登録
H
K
F
A
問い合わせ
ID：K1のLoc？
B
J
E
ID：K1
Loc：100
問い合わせ
の目的地
経由ノードＡ，Ｂ，Ｅ,Jの
ロケ－タを順に記憶
9
提案方式：ロケータの返答



最初に受信した問い合わせ情報の経由ノードを逆にたどり、
問い合わせ端末まで転送
各中継ノードは、返答情報の内容、およびその転送元と転送
先の隣接LIノードをキャッシュとして記憶
キャッシュによりネットワークへの負荷を軽減
LIノード
キャッシュを
持つLIノード
C
キャッシュ
G
D
ＩＤ：K1 – Loc：100
転送元のロケータ：J
転送先のロケータ：B
K
F
A
返答情報
ID：K1
Loc：100
H
B
E
ID：K1
Loc：100
J
10
提案方式：ロケータの更新

ロケータの更新先LIノードは、決まったLIノードへ


端末がどこに接続しようとも、常に同じLIノードへ更新
キャッシュの更新


各LIノードは、返答情報の転送先隣接LIノードへ更新情報を転送
すべてのキャッシュは更新される
LIノード
キャッシュを
持つLIノード
C
キャッシュ
G
D
ＩＤ：K1 – Loc：200
Loc：100
転送元のロケータ：J
転送先のロケータ：B
H
K
F
A
B
E
J
ロケータ更新
Loc：100→200
11
シミュレーション：前提条件

移動端末の設定





日本を時速100kmで縦断
6秒間隔でロケータ更新
最初の30分は、西日本の端末から
100[アクセス/s] (ノード稼働率 0.5)
30分から60分の間はアクセスを受けない
(ノード稼働率 0)
DNSサーバ、LIノードの設定



各都道府県に1つ計47個設置
マスターサーバ、更新先LIノードは東京
各LIノードは隣接する4つの県のLIノードへ
リンクを持つ
ノード稼働率
０．５
100[アクセス/s]
ノード稼働率
０
アクセスなし
12
シミュレーション：結果
転送回数[回]
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
DNS
提案方式
6
12
18
ノード稼働率
０．５

24
30
36
42
48
54
60 時間[m]
ノード稼働率
０
システム全体の更新情報転送回数の時間推移


DNS方式は線形増加、つまり一定の転送数
提案方式はノード稼働率によって動的に変化している
13
考察

他のシミュレーション結果
DNS方式
提案方式
更新処理の負荷
集中
分散
更新対象のノード数
常に一定
ノード稼働率により動的に増減
ノード数の増加による
更新処理数の増加幅
大きい
小さい

提案方式は、ノード数を増加させても、更新処理による負荷
が小さい

提案方式は、DNS方式よりも規模適応性について優
れており、ロケータ/ID紐付け方式として適当
14
まとめと今後の課題

まとめ




P2Pネットワークを用いたロケータ/ID紐付け方式の提案
シミュレーションによる規模適応性の評価
提案方式は、DNS方式よりも優れた規模適応性を持ち、ロケータ/ID紐
付け方式として適当
今後の課題
 問い合わせ方式の改善
 キャッシュサイズ増加の検証
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