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仮想バックボーンの導入による P2P 網の帯域利用効率化の検討. 芝浦工業大学 工学研究科 杉野博 徳 森野博章 三好匠. 研究の目的. Application Level Multicast(ALM) における配信ツリーを物理網を考慮して構築する. D. ALM の配信ツリーは参加ピア同士の論理リンクにより構築. 配信ピア. C. 図は， A,B,C,D の順にピアが配信ツリーに参加している例 ( 各ピアの最大次数 =3). B. A. 論理リンクにより各ピアの中継数の分散をする制御. 論理 網. D. 配信ピア.
E N D
仮想バックボーンの導入によるP2P網の帯域利用効率化の検討仮想バックボーンの導入によるP2P網の帯域利用効率化の検討 芝浦工業大学 工学研究科 杉野博徳 森野博章 三好匠
研究の目的 • Application Level Multicast(ALM)における配信ツリーを物理網を考慮して構築する D • ALMの配信ツリーは参加ピア同士の論理リンクにより構築 配信ピア C 図は，A,B,C,Dの順にピアが配信ツリーに参加している例(各ピアの最大次数=3) B A • 論理リンクにより各ピアの中継数の分散をする制御 論理網 D 配信ピア 物理網を十分に考慮しているわけではないので，非効率な経路を利用している可能性がある C B A 物理網
研究の背景(1) • 物理網を考慮した配信ツリーの構築 MST D ツリー構築の2つのアプローチ 配信ピア • MST(Minimum Spanning Tree) C • SPT(Shortest Path Tree) B A • MST(Minimum Spanning Tree) 物理網を考慮しないツリー • 物理Hop数の総和が最小になるように配信ツリーを構築 D 配信ピア • 配信ピアまでのHop数が大きくなる可能性 C A 例. ピアDの場合， 10Hop B
研究の背景(2) • 物理網を考慮した配信ツリーの構築 SPT D • SPT(Shortest Path Tree) 配信ピア • 新規参加ピア-配信ピア間のHop数が最小にするように配信ツリーを構築 C 例. ピアDは，ピアA,B,CのうちピアCと接続 B A 物理網を考慮しないツリー • 利用効率が落ちる可能性 D 配信ピア 例. 配信ピア->CとC->Dの通信で同じ経路に同じデータが流れる C A B
研究の背景(3) • SPT，MSTによる配信ツリー構築 • それぞれ長所，短所がある • ピアの参加する順番に左右される ピアはA,B,C,Dの順に参加 各ピアの最大次数=3 SPTの場合 MSTの場合 D D D D 配信ピア 配信ピア 配信ピア 配信ピア そこで， C C C C SPT,MSTの特徴を生かせるように予め配信ツリーを構築したらどうか？ B B B B A A A A 仮想バックボーンの導入 ピアDとCの参加順が逆だとよりよいツリーの構築が可能 ピアBとピアAの参加順が逆だとよりよいツリーの構築が可能
仮想バックボーンの構築(1) • ALMに参加するピアの分類 前提として、ALMに参加するピアには次の3種類があると仮定する • 長期視聴・常時接続ピア 長期間サービスを利用するユーザピア ネットワークには常時接続 今回のポイント サービスを利用していなくても，ネットワークに常時接続しているピアを配信ツリーに組み込む！！ • 短期視聴・常時接続ピア 短期間サービスを利用するユーザピア ネットワークには常時接続 • 短期視聴・非常時接続ピア 短期間のみサービスを利用するユーザピア ネットワークには一時的に接続
仮想バックボーンの構築(2) • 仮想バックボーンの構築 Step1. バックボーン構築ピアの選択 A-> C C-> A ピアに対して重み付けし，重みが大きい ピアを選択 重み付け • 任意の2ピア間の最短経路を計算 図の場合，(A->B), (A->C), (B->A), (B->C), (C->B), (C->A) B A C • ある最短経路上に存在するピアの重みを1増加(ただし，両端は除く) (0) (2) (0) 重み 重みづけの例 Step2. 重みの大きいピアによりスタイナー木を作成する
仮想バックボーンの構築(3) • バックボーンツリーの例 ()内の数値は重み 仮想バックボーンツリー 常時接続ピア 配信ピア バックボーンを構築するピア(BP) (13) (16) (0) (3) (13) (8) (0)
配信ツリーの構築 • ピアの参加アルゴリズム 新規参加ピアの最寄りのBPを発見 接続先候補ピア=最寄りのBP 新規参加ピア-BP間の経路上に参加ピアは存在するか？ N Y 接続先候補ピア=経路上の参加ピア 接続先候補ピア= 接続先候補ピアの子ピア 接続先候補ピアと接続可能？ N Y 接続
シミュレーションによる性能評価(1) 論理リンク A-> B, B->C • 評価指標 B 3 • ピア-配信ピア間の平均物理Hop数 c 4 2 b 5 d 遅延への影響 1 a C A • 延べ利用物理リンク数 延べ物理リンク数=5 ネットワーク全体での帯域の消費 Link a,b,dの集中度=1 Link cの集中度=2 • 平均リンク集中度 平均Link集中度=1.25 物理リンクがどれぐらいの論理リンクにより利用されているか
シミュレーションによる性能評価(2) • 比較方式 iMST • incremental MST • 新規参加ピアは，既存の配信ツリーに対して物理Hop数の総和が最小になるように物理リンクを追加 SPT • 通常のSPT(Shortest Path Tree)によるアプローチ • 新規参加ピアは，配信ピアとの間の物理Hop数が最小になるように物理リンクを追加
シミュレーションによる性能評価(3) • 各方式におけるピアの分類 今回のシミュレーションでは，次のような仮定をしている • 長期視聴・常時接続ピア 提案方式・・・存在しない 比較方式・・・存在しない • 短期視聴・常時接続ピア 提案方式・・・BPとして選ばれるピアは全てこの分類 比較方式・・・存在しない • 短期視聴・非常時接続ピア 提案方式・・・BP以外のピア 比較方式・・・全てのピアがこの分類
シミュレーションによる性能評価(4) • ネットワークモデル
評価結果(1)配信ピアまでの平均Hop数 average number of hops between the server and a peer number of hops SPT Proposal (BP=15) Proposal (BP=5) Proposal (BP=10) iMST 仮想バックボーンにより，BPもしくはBPに近いピアと接続すれば配信ピアまでのホップ数の低減ができたと考えられる
評価結果(2) 延べ物理リンク数 total number of used physical links number of physical links iMST SPT Proposal (BP=5) Proposal (BP=10) Proposal (BP=15) 各ピアとBPとの接続経路には最短経路を利用するため，物理リンク数の低減があまり起こらなかったのではないかと考えられる
評価結果(3) リンクの集中度 concentration of logical links degree of concentration iMST Proposal (BP=5) Proposal (BP=10) Proposal (BP=15) SPT 延べ物理リンク数と同様の理由で集中度の低減が起こってないのではないかと考えられる
評価結果のまとめ • 延べ利用物理リンク数 ProposalはiMSTとほぼ同じ結果 • ピア-配信ピア間の平均物理Hop数 ProposalにHop数の低減効果が見られた， BPの数が多いほど効果が大きい • 平均リンク集中度 ProposalはSPTより小さく，iMSTより大きい結果
本発表のまとめ • 物理網を考慮してALMの配信ツリーを構築するために仮想バックボーンの導入を検討した • 今後の課題 • 提案方式の性能と常時接続ピアの配置との関連性の評価 • バックボーンを構築するピアの最大次数を変化させた場合の評価
