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2014 年度 実績報告書

大規模コンテンツセントリックネットワークのモデル化・解析・制御

研究課題

研究課題/領域番号 25280030
研究機関関西学院大学

研究代表者

大崎 博之  関西学院大学, 理工学部, 教授 (00294166)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード情報ネットワーク / ネットワークアーキテクチャ / コンテンツセントリックネットワーク / 大規模ネットワーク / ネットワークモデル化
研究実績の概要

本研究課題では、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散のダイナミクスを分析するための数学的解析手法を構築するとともに、解析結果を応用することにより、コントローラブルな大規模コンテンツセントリックネットワークを実現する。具体的には、以下の 3 つの研究課題に取り組む。
1. 流体近似手法を用いた大規模コンテンツセントリックネットワークのモデル化
2. 現代制御理論を用いた大規模コンテンツセントリックネットワークのダイナミクス分析
3. 利用者が情報拡散ダイナミクスを自由に指定できる大規模コンテンツセントリックネットワークの設計
平成 26 年度は、平成 25 年度までの研究成果を発展させることにより、一般的なネットワークトポロジにおける大規模コンテンツセントリックネットワークのモデル化手法を考案するとともに、オープンソースソフトウェア実装を利用した実験により、大規模コンテンツセントリックネットワークのスケーラビリティを調査した。具体的には、多段キャッシュネットワークにおけるキャッシュのヒット率を解析的に求める近似アルゴリズム MCA (Multi-Cache Approximation) を利用することにより、任意のネットワークトポロジにおける CCN (Content-Centric Networking) の性能を解析した。また、CCN のオープンソースソフトウェア実装である CCNx を仮想ネットワーク上で動作させた時の通信性能を計測するとともに、プロファイリングによって性能ボトルネックを分析した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成 26 年度では、多段キャッシュネットワークにおけるキャッシュのヒット率を解析的に求める近似アルゴリズム MCA (Multi-Cache Approximation) を利用することにより、任意のネットワークトポロジにおける CCN の性能を解析した。複数のルータと、複数のリポジトリから構成される CCN ネットワークを対象とし、エンティティがコンテンツを要求してからコンテンツを取得するまでに要する時間 (コンテンツ配送遅延)、コンテンツ取得のスループット、ルータやリポジトリが故障する場合にエンティティがコンテンツを正しく取得できる確率 (可用性) を解析的に求めた。さらに、いくつかの数値例により、ネットワークのトポロジが CCN の有効性に与える影響を調査した。その結果、CCN では、リポジトリに近いルータほど、コンテンツのキャッシングによる性能向上の恩恵 (コンテンツ配送遅延の短縮および可用性の向上) を受けることがわかった。

さらに、CCN のオープンソースソフトウェア実装である CCNxのネットワーク規模に対するスケーラビリティを実験によって調査した。単一の物理計算機上でさまざまな規模の仮想ネットワークを構築し、コンテンツを保有するリポジトリに対して、コンテンツ取得要求を繰り返し発行した。性能指標として、コンテンツ配送の総スループット、ネットワーク中でのパケット廃棄率、コンテンツ配送遅延をそれぞれ計測することにより、CCNx のネットワーク規模に対するのスケーラビリティを分析した。その結果、実験に使用した物理計算機上では、CCN ルータ数が 20~30 を超えると通信性能が低下すること、また、CCN ルータにおける Data パケットの署名計算が CPU 時間の約 29% を占めることなどがわかった。さらに、Data パケットの署名計算をハードウェアにオフロードすることで、CCNx のネットワーク規模に対するスケーラビリティがどの程度改善されるかを調査した。

今後の研究の推進方策

平成 27 年度は、平成 26 年度までに構築した、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散 (生成・蓄積・複製・転送・廃棄) のダイナミクスモデルのさらなる高度化に取り組む。特に、CCN ルータ間の接続関係が明示的に与えられる決定的なネットワークトポロジの記述だけではなく、CCN ルータの次数分布によって暗示的に与えられる確率的なネットワークトポロジの記述を可能とする。

また、平成 26 年度までの研究をさらに発展させ、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散ダイナミクスのモデルを用いて、CCN 上へのデータ配置機構、CCN のコンテンツルーティング機構、ユーザからのコンテンツ要求パターン、CCN ルータのキャッシュ配置機構、CCN ネットワークのトポロジなどが、大規模コンテンツセントリックネットワークにおける情報拡散の速度・効率性・安定性・ロバスト性・信頼性に与える影響を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

平成26年度に実施した大規模コンテンツセントリックネットワークの性能評価において、当初予定の実験回数を経ることなく予想していた結果を得ることができたため、この実験のため計上していた支出が当初より少なく済んだため未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

大規模コンテンツセントリックネットワークの性能評価に必要なコンピュータ周辺機器の購入に使用する予定である。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 11件、 謝辞記載あり 11件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] A distributed flow control with backward propagation2015

    • 著者名/発表者名
      K. Tsutsumi, H. Suzuki, and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE Signature Conference on Computers, Software, and Applications (COMPSAC 2015)

      巻: なし ページ: 355-360

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On estimating message diffusion dynamics in epidemic broadcasting2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 3rd International Workshop on Architecture, Design, Deployment and Management of Networks and Applications (ADMNET 2015)

      巻: なし ページ: 133-138

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Performance comparison of IP and CCN as a communication infrastructure for smart grid2015

    • 著者名/発表者名
      H. Ohsaki, Y. Nakamoto, N. Yokoi, and H. Moribe
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2nd IEEE International Workshop on Big Data Management for the Internet of Things (BIoT 2015)

      巻: なし ページ: 523-528

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Community structure and interaction locality in social networks2015

    • 著者名/発表者名
      S. Tsugawa and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: N/A ページ: N/A

  • [雑誌論文] On the impact of scale-free structure on end-to-end TCP performance using fluid-based analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakumoto and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE Signature Conference on Computers, Software, and Applications

      巻: N/A ページ: N/A

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Performance comparison of geographic DTN routing algorithms2015

    • 著者名/発表者名
      M. Seki, K. Ogura, Y. Yamasaki, and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE Signature Conference on Computers, Software, and Applications (COMPSAC 2015), Student Research Symposium

      巻: N/A ページ: N/A

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Permance evaluation of an open-source implementation of content-centric networking2015

    • 著者名/発表者名
      R. Nakamura and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE Signature Conference on Computers, Software, and Applications (COMPSAC 2015), Student Research Symposium

      巻: N/A ページ: N/A

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Virtual content-centric networking2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tsukamoto, M. Ohtani, Y. Koizumi, H. Ohsaki, K. Hato, J. Murayama, and M. Imase
    • 雑誌名

      Journal of Networks (JNW)

      巻: 9 ページ: 807-815

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Emergence of fractals in social networks: Analysis of community structure and interaction locality2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsugawa and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE Signature Conference on Computers, Software, and Applications (COMPSAC 2014)

      巻: N/A ページ: 568-575

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A distributed flow control with backward propagation: Algorithm and preliminary performance evaluation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tsutsumi, H. Suzuki, and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE Signature Conference on Computers, Software, and Applications (Doctral Symposium) (COMPSAC 2014)

      巻: N/A ページ: 622-625

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Exploratory performance analysis of microbot swarm in three-dimensional field2014

    • 著者名/発表者名
      S. Agemura and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE Signature Conference on Computers, Software, and Applications (Doctral Symposium) (COMPSAC 2014)

      巻: N/A ページ: 618-621

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of the robustness of degree centrality against random errors in graphs2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsugawa and H. Ohsaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 6th Workshop on Complex Networks (CompleNet 2015)

      巻: N/A ページ: 25-36

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] DTN におけるエピデミックブロードキャストの情報拡散特性推 定手法2015

    • 著者名/発表者名
      橋本 佑太, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-13
  • [学会発表] エピデミックブロードキャストにおけるカットスルーリン ク導入の効果の解析2015

    • 著者名/発表者名
      松谷 健祐, 小倉 一峰, 山崎 康広, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-13
  • [学会発表] スマートグリッド通信インフラとしての IP および CCN の特性比較2015

    • 著者名/発表者名
      和田 純平, 横井 伸浩, 森部 博貴, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会インターネットアーキテクチャ研究会
    • 発表場所
      小名浜オーシャンホテル(福島県いわき市)
    • 年月日
      2015-03-05 – 2015-03-06
  • [学会発表] 任意のネットワークトポロジにおける CCN の性能解析2015

    • 著者名/発表者名
      野呂 良瑛, 中村 遼, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会インターネットアーキテクチャ研究会
    • 発表場所
      小名浜オーシャンホテル(福島県いわき市)
    • 年月日
      2015-03-05 – 2015-03-06
  • [学会発表] カットスルーリンクがエピデミックブロードキャストの性 能に与える影響の解析2015

    • 著者名/発表者名
      松谷 健祐, 小倉 一峰, 山崎 康広, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 発表場所
      成蹊大学(東京都武蔵野市)
    • 年月日
      2015-03-03 – 2015-03-04
  • [学会発表] ネットワーク性能評価2015

    • 著者名/発表者名
      大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 発表場所
      芝浦工業大(東京都江東区)
    • 年月日
      2015-01-22 – 2015-01-23
  • [学会発表] 逆方向伝搬を利用した分散型フロー制御方式の提案2014

    • 著者名/発表者名
      堤 康平, 鈴木 秀明, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 発表場所
      高知市文化プラザ(高知県高知市)
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
  • [学会発表] スケールフリー構造が TCP エンド間性能に与える影響: スループット・パケット棄却率・ラウンドトリップ時間の 解析2014

    • 著者名/発表者名
      作元 雄輔, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 発表場所
      高知市文化プラザ(高知県高知市)
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
  • [学会発表] CCN オープンソース実装のスケーラビリティに関する一 検討2014

    • 著者名/発表者名
      中村 遼, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島)
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-26
  • [学会発表] 任意のネットワークトポロジにおける CCN のコンテンツ 配送遅延に関する一検討2014

    • 著者名/発表者名
      野呂 良瑛, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-26
  • [学会発表] 未知のグラフに対する影響最大化アルゴリズムの提案2014

    • 著者名/発表者名
      三原 正大, 津川 翔, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-26
  • [学会発表] ソーシャルメディアにおける投稿のセンチメントがその拡 散範囲に与える影響の分析2014

    • 著者名/発表者名
      森 久幸, 津川 翔, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-26
  • [学会発表] フローティングコンテンツ情報配信制御の安定性解析2014

    • 著者名/発表者名
      萩原 涼, 橋本 佑太, 大崎 博之, 小倉 一峰, 山崎 康 広
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-26
  • [学会発表] カットスルーリンクがエピデミックブロードキャストの迅 速性に与える影響に関する一考察2014

    • 著者名/発表者名
      松谷 健祐, 橋本 佑太, 小倉 一峰, 山崎 康広, 大崎 博 之
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-26
  • [学会発表] マイクロロボット群による三次元フィールド探索性能の解析2014

    • 著者名/発表者名
      揚村 昭太, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 発表場所
      石巻市河北総合センター(宮城県石巻市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-12
  • [学会発表] エピデミックブロードキャストにおける情報拡散特性の推定手法に関する一検討2014

    • 著者名/発表者名
      橋本 佑太, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-11
  • [学会発表] グラフにおけるランダム誤りに対する次数中心性のロバスト性解析2014

    • 著者名/発表者名
      津川 翔, 大崎 博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-11

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公開日: 2016-06-01  

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