サービスオーバーレイネットワークのためのインラインネットワーク計測技術の確立

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15200004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 村田 正幸 大阪大学, サイバーメディアセンター, 教授 (80200301)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿多 信吾 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30326251) ; 長谷川 剛 大阪大学, サイバーメディアセンター, 助教授 (00294009)
• Keywords: ネットワーク計測 / インターネット / サービスオーバレイネットワーク / 利用可能帯域 / TCP / 実装 / インライン計測 / IPネットワーク

Research Abstract

本年度における研究では,IPネットワークのエンドホスト間で利用可能な帯域幅をリアルタイムかつ少ないオーバーヘッドで計測する方式を提案した.提案方式はTCPコネクションのデータ転送時に得られる情報に基づいて計測を行なうインラインネットワーク計測と呼ばれる方式であり,新たな計測用のトラヒックをネットワークに導入する必要がなく,かつ計測結果を素早く導出することが可能となる.本研究ではまず,インラインネットワーク計測を可能とするための条件である,(1)計測用パケット数が少ない,(2)他のトラヒックに影響を与えない,(3)素早く連続的に計測結果を導出可能,を満たす計測アルゴリズムを提案した.その後,提案したアルゴリズムをTCPに導入するための方式として,TCP層の下部にキューを設置し,TCPからIPにデータパケットが移動する際にパケット転送間隔を動的に調整することによって計測アルゴリズムを実現するImTCP方式を提案した.この提案方式はTCPの送信側だけを変更することで導入可能である.また,インライン計測機能を導入したImTCPには,アプリケーションが計測結果を適切なタイムスケールで獲得するための仕組みを導入した.さらに本研究では,インライン計測による利用可能帯域の計測結果を利用して,TCPコネクションそのもののデータ転送性能を向上させるための手法を示した.
提案方式の有効性はシミュレーションによって行った.シミュレーション結果から,インラインネットワーク計測を行うTCPがその転送速度を落とすことなく,数RTTに1回計測結果を高い精度で導出することが可能であることがわかった.また,計測結果をTCPコネクションそのものの制御に用いることにより,計測を行うTCPコネクションがネットワーク内の他のトラヒックにほとんど影響を与えることなくリンク利用率を高く維持し,従来TCPがネットワーク帯域を使いきれない環境において,従来TCPに比べて高いスループットを得ることができることがわかった.
また,提案手法の実ネットワークにおける実装実験に際しては,学部4年の学生と協力してFreeBSDシステム上への実装を進め,計測アルゴリズムが実験ネットワーク上でシミュレーションによって得られているのとほぼ同等の性能を示すことを明らかにした.

Research Products

• [Publications] Cao Le Thanh Man, Go Hasegawa, Masayuki Murata: "new available bandwidth measurement technique for service overlay net-works"Proceeding of 6th IFIP/IEEE International Conference on Management of Multimedia Networks and Services Conference, MMNS2003. 436-448 (2003)
• [Publications] Shingo Ata, Masayuki Murata, Yoshihiro Gotoh: "Replication methods for enhancing search performance in peer-to-peer services on power-law logical networks"Proceedings of SPIE's International Symposium on the Convergence of Information Technologies and Communications. 76-85 (2003)
• [Publications] Shingo Ata, Yoshihiro Gotoh, Masayuki Murata: "Replication strategies in peer-to-peer services over power-law overlay networks"Proceedings of Asia-Pacific Network operations and Management. (CD-ROM). (2003)
• [Publications] 東和弘, 長谷川剛, 村田正幸: "インターネットサーバにおけるTCPコネクション資源管理手法の実装評価"電子情報通信学会技術研究報告. 49-54 (2003)
• [Publications] 東和弘, 長谷川剛, 村田正幸: "TCPコネクションのためのアクセスリンク資源管理方式"電子情報通信学会技術研究報告. 97-102 (2003)