修士研究計画 P2P ネットワークの最適化
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修士研究計画 P2P ネットワークの最適化. kuro. 問題. P2P ネットワークの問題. トランザクションが把握できない 見えない通信・ネットワーク 無駄なトラフィックの生成 ネットワーク・トポロジ 無駄なコピー経路 通信コストが大きな経路. P2P によるトラフィック. インターネットの全トラフィックの 4 ～ 9 割 バックボーンの圧迫 他のアプリケーションと比べて膨大なトラフィック 原因 すべてのトラフィックがインターネット上を流れる 物理トポロジと論理トポロジのミスマッチ P2P ネットワークの管理機能の欠如 冗長な経路、必要のない通信 - PowerPoint PPT Presentation
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修士研究計画修士研究計画
P2PP2Pネットワークの最適化ネットワークの最適化
kuro
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問題問題
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P2PP2Pネットワークの問題ネットワークの問題
• トランザクションが把握できない–見えない通信・ネットワーク
• 無駄なトラフィックの生成–ネットワーク・トポロジ• 無駄なコピー経路• 通信コストが大きな経路
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P2PP2Pによるトラフィックによるトラフィック
• インターネットの全トラフィックの 4～ 9割–バックボーンの圧迫–他のアプリケーションと比べて膨大なトラフィック
• 原因–すべてのトラフィックがインターネット上を流れる• 物理トポロジと論理トポロジのミスマッチ
– P2Pネットワークの管理機能の欠如• 冗長な経路、必要のない通信• 通信効率の悪化
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ネットワークの最適化の必要性ネットワークの最適化の必要性
論理トポロジと物理トポロジの不整合
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Internet1
3
2
4
1 2
3 4
ネットワークの最適化の必要性ネットワークの最適化の必要性
• 物理トポロジを考慮しない論理トポロジ–インターネット上のトラフィックが増える–バックボーンへの負荷が増大
• P2Pネットワーク（論理的トポロジ）レベルでの制御・管理が必要–ネットワークのノードの配置を工夫することで、ノード間の物理トポロジを論理的トポロジに反映• ネットワークの最適化によりトラフィックが減少
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問題点問題点
• トランジットのトラフィック集中–複数の AS（インターネット）への影響
• Internet eXchange• Tier 1 Network
• トランジットのトラフィックを減らすための要素–余分なトラフィックの抑制
• P2Pネットワークの最適化• 冗長なデータの抑制
–トポロジを考慮しない中継ノードの排除23/04/21 7
解決解決
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解決方法解決方法
• マルチレイヤモデル–スーパーノードとリーフノードで役割を分ける
• 経路の集約
–例 : Skype
• P2Pルーティング–物理トポロジを考慮した論理的トポロジの構築–例 : Location-Aware Topology Matching[1]
• クラスタリング– AS、 IX単位などでトラフィックの集約を行う
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ネットワークの最適化ネットワークの最適化
• クラスタリング–物理トポロジを考慮した論理トポロジの構築– Autonomous System（ AS）ごとにクラスタリング
• AS内でトラフィックを集約・完結させることが可能• IXなどのインターネットバックボーンへの負荷が減少
• マルチレイヤモデルの採用–スーパーノードを設置する
• ファイル検索の際のトラフィックを軽減• ネットワーク全体の管理を可能に
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ネットワークを最適化するネットワークを最適化する（（ 1/21/2））• ノードがネットワークに参加する場合
1. 最初にネットワーク全体を把握しているサーバに接続
2. サーバがノードの物理トポロジを考慮し、接続先ノードを選択
3. ノードがネットワークに参加
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ノードがネットワークに参加するノードがネットワークに参加する場合場合
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Control Server
Super Node
AS: XXX3
Node
1. ネットワーク全体を把握しているサーバに接続
2. サーバがノードの物理トポロジを考慮し、接続先ノードを選択
3. ノードがネットワークに参加
AS: XXX3
①
②
③
ノードがネットワークに参加するノードがネットワークに参加する場合場合
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Control Server
Super Node
AS: XXX3
Node
1. ネットワーク全体を把握しているサーバに接続
2. サーバがノードの物理トポロジを考慮し、接続先ノードを選択
3. ノードがネットワークに参加
ネットワークを最適化するネットワークを最適化する（（ 2/22/2））• ファイル検索を行う場合– AS内であらかじめスーパーノードを選択–インターネット全体での検索はスーパーノードへ問い合わせることで完了• ゲートウェイがネットワークの状態を把握することで、 AS内のクエリを集約、トラフィックの増大を防ぐ
• ファイルをダウンロードする場合–直接接続–同一 AS内のノードを経由してダウンロード
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最適化の流れ最適化の流れ
• ノードがサーバへ接続する–サーバ側でノードの ASを判断• 例 :
i123-12-123-123.s12.a123.ap.plala.or.jp softbank220030088052.bbtec.net
– AS毎にスーパーノードを設定し、そこへ案内• スーパーノードが AS間通信を中継• スーパーノードはノード数に応じて増減
– 負荷が分散するようにノードを配置（サーバーの役割）
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ネットワークイメージネットワークイメージ
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Control Server
Super Node
AS: XXX1 AS: XXX2 AS: XXX3
Node
ネットワークイメージネットワークイメージ
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Control Server
Super Node Network
Leaf Node Network
ManagementLayer
File TransferLayer
Internet TransitInternet Transit
Regional RoutersRegional Routers
Edge NetworkEdge Network
P2P without AS optimizationP2P without AS optimization
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Regional RoutersRegional Routers
Edge NetworkEdge Network
AS1
AS2
Search & File Transfer
Regional RoutersRegional Routers
Edge NetworkEdge Network
P2P with AS optimizationP2P with AS optimization
23/04/21 20
Internet TransitInternet Transit
Regional RoutersRegional Routers
Edge NetworkEdge Network
Super Node
AS1
AS2
File Transfer
Search
P2P specificP2P specificなな issueissue
• ファイル検索–スーパーノードの配置方法• データの同期• 十分なノード数が確保できない AS
• ファイル転送–一次配布ノードからのデータ転送• リソースが十分な AS内ノード？• クラスタリング？• 人気のあるファイル？
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関連研究関連研究
Survey
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[1] Location-Aware Topology Matching [1] Location-Aware Topology Matching in P2P Systems in P2P Systems• Location aware Topology Matching （ LTM）– TTL2-detector flooding• 2ホップ先までのノード情報を保持する
– Low productive connection cutting• 冗長な（非効率的）経路を閉じる
– Source peer probing• （新しい）経路の調査を行う
– より小さいコストの経路を探す
• 検索クエリの応答速度を 65%高速化– Gnutella
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[2] P2P[2] P2Pサービスにおける物理ネットサービスにおける物理ネットワーク ワーク を考慮した論理的トポロジー構築を考慮した論理的トポロジー構築手法手法• トラフィック計測によるパラメータ抽出– メッセージ到達範囲（ TTL）– 同時接続ピア数の効果– メッセージトラフィックによる影響
• ネットワーク特性を考慮したピア接続手法1.ホップ数2.共有リンク数3.ピア生存時間4.ピア間の帯域5.ピア間往復伝播遅延
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[3] [3] 高速なファイル検索、取得のための高速なファイル検索、取得のための 障害回復力のある障害回復力のある P2PP2P論理網構築論理網構築手法手法• 直径が小さく、かつ物理網特性を考慮した論理網の構築手法– BAモデル• 次数分布がパワー則にしたがうネットワーク成長モデル• 優先的選択（ Preferential Attachment）に基づく
– Location aware Topology Matching （ LTM）と同等の性能
• ピアのランダム消失・悪意のあるユーザからの攻撃に対しての障害回復力がある
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[4] Brocade: Landmark Routing on [4] Brocade: Landmark Routing on Overlay NetworksOverlay Networks
• Landmarkをネットワークの適所に配置–階層的なネットワーク構成–ルーティングテーブルが縮小最適なルーティングが可能
• 特徴– Structured P2Pを想定• 仮想ノード番号を 2b 進数で表記• 共有する prefixの桁数が増加する方へメッセージ転送
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[5] Brocade: Landmark Routing on Peer to [5] Brocade: Landmark Routing on Peer to Peer Peer NetworksNetworks
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http://roc.cs.berkeley.edu/retreats/summer_02/slides/hling.pdf
