2017 Fiscal Year Research-status Report
高機能な次世代分散ストレージシステムの数理モデル構築と効率性・安全性評価
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16K00195
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| Research Institution | Yokohama College of Commerce |
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Principal Investigator |
吉田 隆弘 横浜商科大学, 商学部, 准教授 (10329104)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松嶋 敏泰 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30219430)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 分散ストレージ / 再生成符号 / PIR符号 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，大規模ネットワークデータ活用に向けた高機能な次世代分散ストレージシステムの新たな数理モデルの構築，および安全性と効率性の両面を考慮した理論的解析を行い，システムの構成法とその性能評価手法を確立することである．本年度は，故障ノードを修復可能な分散ストレージシステムの実現する代表的な技術の一つである再生成符号に対して，以下の研究成果を得た．
1) 関数の保存を目的とした故障ノードが修復可能な分散ストレージシステムが実現すべき機能を定式化し，その機能を実現する再生成符号のクラス（関数型再生成符号）を新たに提案した．この新たに提案した関数型再生成符号に対して，故障ノードを修復するために必要な総データ量（修復帯域幅）の大きさの下限，および修復帯域幅が最小のときの各ノードが持つデータ量の大きさ（ストレージ）の下限をそれぞれ導出した．さらに，これらの下限を達成する具体的な関数型再生成符号を提案した．
2) 複数のコンテンツを保存している分散ストレージシステムにおいて，コンテンツ利用者がある一つのコンテンツをダウンロードする際に，各ノードにクエリを送り，クエリに応じた各ノードのレスポンスを利用者が受信することで所望のコンテンツをダウンロードでき，かつ利用者のクエリから利用者が要求するコンテンツが推測できない情報検索を実現するPIR（Private Information Retrieval）符号が従来提案されている．本研究では，故障ノードを修復可能な分散ストレージシステムにおけるPIR符号を新たに提案した．具体的には修復帯域幅が最小となり，かつそのもとでストレージを最小とする再生成符号を適用した分散ストレージシステムに対するPIR符号を提案した．さらに，提案したPIR符号が，従来のPIR符号を含むより広いPIR符号クラスの中で，レスポンスのサイズが最小となることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度は，修復可能な分散ストレージ技術に基づく秘匿関数計算技術の数理モデル化を主たる目的としていたので，おおむね順調に進展していると言える．研究実績の概要で述べたとおり，故障ノードを修復可能な分散ストレージシステムに対して，関数の保存と関数値の分散計算を目的とした再生成符号の性能評価，および具体的な構成法の提案をした．また，修復帯域幅が最小となり，かつそのもとでストレージを最小とする再生成符号を適用した分散ストレージシステムに対するPIR符号を提案した．さらに，レスポンスの独立性を条件とした従来のPIR符号を含むPIR符号クラスを新たに提案し，そのクラスにおける最小のレスポンスサイズ（PIRキャパシティ）が従来のPIRキャパシティと一致することを示した．これらの技術は，大規模ネットワークデータ活用に向けた高機能な分散ストレージ技術の一つとして期待が持てる．
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| Strategy for Future Research Activity |
修復可能な分散ストレージ技術は，これまで主な研究対象としていた再生成符号のほかに，Locally Repairable符号やFractional Repetition符号など，いくつかの符号クラスが提案されている．今後は引き続き再生成符号を取り扱うとともに，これまで検討できなかったその他の符号クラスに対しても安全性と効率性の両面を考慮した理論的解析や，モデルの一般化の検討を行う．また，関数の保存と関数値の分散計算を目的とした再生成符号に対して，安全性を考慮した符号クラスを新たに提案し，その符号の性能解析および具体的な符号構成について検討する．さらに，故障ノードを修復可能な分散ストレージシステムにおけるPIR符号の安全性や機能性の高度化にも取り組む．
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