不揮発性ネットワークのためのセッション分離機能の実装と評価

不揮発性ネットワークのためのセッション分離機能の実装と評価
Implementation and Evaluation of the Session Separation Function for Non-Volatile Network
リアルタイムシステム学講座 0312011033 川村康嘉
指導教員：今井信太郎新井義和猪股俊光
1.
はじめに
地震や津波などの災害時には情報収集のため，イ
ンターネットへのアクセスの集中による輻輳が発生
ため，自身の情報を一方的に送信することはできる
が安否情報の入手には向かない．
2.2.
OpenFlow
し，Web ページのアクセスが困難になることが予
OpenFlow はこれまで一つのネットワーク機器の
想される．一度障害が発生すると利用者は情報を取
内部に同居していたセッション分離の機能とデー
得するためにさらなるアクセスを繰り返し，そのア
タ転送の機能をそれぞれ別の機器に分離し，Open-
クセスでさらに輻輳が発生するという悪循環に陥
Flow コントローラと呼ばれる制御装置が複数の転
る．このような悪循環は「Web サーバの応答がな
送装置 (OpenFlow スイッチ) の振る舞いを一括し
い場合にリクエストが消えてしまう」ことにより利
て管理する手法である 2) ．OpenFlow はネットワー
用者が頻繁なアクセスを行うことが原因となってい
クの構成，機能などをソフトウェアの操作だけで設
る．
定，変更できるネットワークであり，通信経路など
この問題を解決するために Web サーバへのリク
を自分で設定，管理することができる．
エストが消えない仕組みである不揮発性ネットワー
クが提案されている．不揮発性ネットワークは，障
3.
セッション分離機能の実装
害のある状況を検知したとき対象となるセッション
1 節で述べた不揮発性ネットワークを実現するた
の経路を変更する機能，分離したセッションを保存
めに，不揮発性ネットワークでは，利用者のリクエ
する機能，Web サーバへのリクエスト送信を制御
ストを保存するためのストレージとリクエストの送
する機能，応答と保存したセッションを照合しセッ
信順を制御するための順序制御サーバ (以降，合わ
ションを復元する機能からなる．
せて順序制御システムと呼ぶ) を用いる．セッショ
本研究ではこれらの機能のうち，障害のある状
ン分離機能は，利用者のリクエストをストレージ
況を検知したとき経路を変更する機能 (以降，セッ
に，リクエストの応答結果を順序制御サーバへ送信
ション分離機能と呼ぶ) について OpenFlow スイッ
する必要がある．図 1 にセッション分離機能の概要
チを用いた実装と評価を行う．この機能は，不揮発
を示す．本研究では，外部のネットワークや Web
性ネットワークを実現するために，通信されるパ
サーバに障害が発生しており，内部のネットワーク
ケットに基づき経路を制御し，対象となる通信を不
には障害が発生していない環境を想定している．
揮発性ネットワークのシステム側に，それ以外の通
信は通常時と同様の経路となるように通信経路を切
り替えることを目的としている．本研究において対
象とする通信は Web サーバへのリクエストである．
2.
2.1.
関連技術
DTN
DTN（delay-tolerant network）1) は中断や切断
が多発したり，大きな伝送遅延が生じたりする劣悪
な通信環境において，信頼性のあるデータ転送を
実現するための通信方式である．DTN では，送信
図 1 セッション分離機能の概要
セッション分離機能では以下の動作を実現する必
要がある．
先までデータを送る際に，中継地点でデータを保持
(F1) 利用者からの通信の場合，対象となる通信パ
しながら，通信可能になった時点でデータを転送す
ケットであった場合はストレージに，対象のパケッ
る．しかし，DTN は送信のみの単方向通信である
トでないならば通常時と同じくインターネット側に
送信する．
(F2) 順序制御サーバからの通信の場合，全てイン
ターネット側に送信する．
(F3) インターネット側からの通信の場合，順序制
御サーバからのリクエストへの応答の場合は順序制
御サーバに，それ以外の通信の場合は利用者側に送
信する．
これらの機能を本実装では以下のように実現す
る．以下の説明では，スイッチのポート 2 番に利
用者側のネットワーク，ポート 1 番にストレージ，
ポート 3 番に順序制御サーバ，ポート 4 番にイン
ターネット側のネットワークを接続した環境を例と
して上の (F1) から (F3) を説明する．
(F1) ポート 2 番から入ったパケットが TCP/UDP
ポート 80 番を使用した通信 (http リクエスト) 由
来であればポート 1 番から，それ以外のパケットな
らばポート 4 番から送信する．
(F2) ポート 3 番から入ったパケットはすべてポー
ト 4 番から送信する．
(F3) ポート 4 番から入ったパケットが TCP ポー
ト 80 番を使用した通信由来であればポート 3 番か
図 3 実験環境
4.2.
実験結果と評価
4.1 節で述べた実験環境において，(F1) と (F3)
の動作が行われているか確認を行った．実験では利
用者 1 は非 Web サーバと提案手法の対象とならな
い通信を行い，利用者 2 は対象の Web サーバと通
信をそれぞれ行った．通信を 10 万回ずつ 10ms 間
隔で行い，それぞれの通信の経路を調査した．受信
側はどれだけのパケットを受信できたか，また，順
序制御システムが Web ページを読み込むことが可
能かを調べた．実験の結果
• 利用者 1 からのリクエストはすべてサーバ側
に直接送信されていること
• 利用者 2 からのリクエストはすべて順序制御
システム側に送信されていること
• 非 Web サーバからの通信は全て利用者 1 側
に直接送信されていること
• Web サーバからの通信は全て順序制御システ
ム側に送信されていること
ら，それ以外のパケットならばポート 2 番から送信
する．
以上のセッション分離機能の動作を図 2 に示す．
以上の 4 点が確認できた．
すなわち，提案手法により，経路制御が正しく行
われていることが確認できた．
図 2 セッション分離機能の動作
4.
評価実験
5.
おわりに
本研究では，Web ページの情報を災害時でも安
定して取得するための不揮発性ネットワークのセッ
セッション分離機能がパケットの種類によって
ション分離機能を，OpenFlow スイッチの経路変更
経路変更ができているかを評価するために実験を
機能を利用して実装し，その評価実験を行った．そ
行った．
の結果，想定した環境において OpenFlow スイッチ
4.1.
実験環境
構築した実験環境を図 3 に示す．この実験では利
用者の送信するリクエストの代わりにパケットジェ
ネレータによりパケットを送信し，パケットの到達
先を確認することで OpenFlow スイッチによる経
が不揮発性ネットワークのセッション分離機能に利
用できることがわかった．今後の課題として，順序
制御システムと合わせた実験が挙げられる．
参考文献
路制御が有効であるかを評価する．送信元は対象の
1） V．Cerf et al．，
“ Delay-Tolerant Networking
パケットと対象外のパケットを送信することとし，
Architecture ”，IEFT RFC 4838，2007．
2）馬場達也，大上貴充，関山典孝，高畑知也:
OpenFlow 徹底入門，翔泳社 (2013)．
パケットの種類によって経路が変更されているかど
うかを実験で確認する．

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