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多段通信路ネットワークにおける 信頼保証型マルチキャストデータ 配送システムの設計と実装

修士論文発表. 多段通信路ネットワークにおける 信頼保証型マルチキャストデータ 配送システムの設計と実装. Mikiyo Nishida/west@sfc.wide.ad.jp 2000/2/4. 本研究で実現したこと. 多数の受信者にデータを配布する仕組み 多数の利用者が同一のデータを受信する マルチキャストを使用したデータ配送 信頼性を保証した通信を行う 受信者数に対する規模性を持つ ネットワークの帯域の多様性を考慮する. インターネットでのデータ配送. データ配送の使用例. どこでも音楽が聴きたい CD １枚 =640MByte

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多段通信路ネットワークにおける 信頼保証型マルチキャストデータ 配送システムの設計と実装

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Presentation Transcript

  1. 修士論文発表 多段通信路ネットワークにおける信頼保証型マルチキャストデータ配送システムの設計と実装 Mikiyo Nishida/west@sfc.wide.ad.jp 2000/2/4

  2. 本研究で実現したこと • 多数の受信者にデータを配布する仕組み • 多数の利用者が同一のデータを受信する • マルチキャストを使用したデータ配送 • 信頼性を保証した通信を行う • 受信者数に対する規模性を持つ • ネットワークの帯域の多様性を考慮する

  3. インターネットでのデータ配送

  4. データ配送の使用例 • どこでも音楽が聴きたい • CD１枚=640MByte • 何枚もHDDに入れておくには大きい • 好きなときに聴きたい • CDを持ち歩くのはスマートでない • ネットワーク上に置き、聴きたいときに取る

  5. データ配送の典型例 データ 大容量データ Network 多様な帯域のネットワーク 自宅 学校 会社 どこでも同じデータを再生したい

  6. 現在のインターネットでの問題点

  7. 既存の通信での問題点 • 既存のユニキャスト/TCPでは？ • 利用者が多くなると破綻する

  8. 既存の通信での問題点(cont’d) • IPマルチキャストを使う • 信頼性を保証する枠組みがない • 多様なネットワークの帯域を考慮していない

  9. 既存の通信での問題点(cont’d) • IPマルチキャスト上でのデータ配送システムが必要 • 配送システムの用途と効率を考える必要がある • 現在のインターネットでは、マルチキャストを用いたデータ配送の仕組みがない ▼ データ配送の要求を満たす配布の仕組みが必要

  10. マルチキャストデータ配送 • 実時間性マルチキャスト • 実装が複数存在し、使用されている • 信頼保証型マルチキャスト • Reliable Multicast • SRM/RMTP/MFTPなど • 実装と利用例が少ない

  11. Reliable Multicastの問題 • 信頼性の保証と配送性能 • 速い受信者と遅い受信者 • ネットワークの多様性と配送性能 • 送信者と受信者の位置関係 多様な受信者の受信能力を考慮すると →配送性能の低下 →信頼保証機構の複雑化

  12. 今のインターネットでは…… • 「全てを叶えるReliable Multicast」は不可能 • 特定用途に最適化されたRM • 使用用途によって手法を選ぶ • 多数受信者に対する同期的データ配送システムがない

  13. SHRM • Segmented Hierarchical Reliable Multicast • セグメント化階層構造信頼性マルチキャストデータ配送システム データ配送に特化したReliable Multicast ▼ • 信頼性保証の範囲を限定する手法を導入

  14. 本研究での解決手法の提案 SHRM (Segmented Hierarchical Reliable Multicast)

  15. MLS手法の導入 • MLS: Multicastable Local Segment • 概ね均質にマルチキャスト・データグラムを配送可能なネットワーク • MLS単位で完結した信頼性保証の仕組み ▼ 信頼保証の責任を持つ範囲を限定することにより効率と規模性を両立させる

  16. 信頼性保証の範囲 • 均質な伝送品質を持った限定的ネットワーク • 通信路の多様性を考慮しなくて良い • 信頼保証の仕組みを簡略化できる • 「均質」の意味 • 同一帯域で配送可能なセグメントの集合 同一種のデータリンクで構成されたネットワーク・セグメント

  17. MLSによる配送システム • １つのMLS内での信頼保証型データ配送 • 複数のMLSが相互に協調 信頼保証データ配送 MLS MLS データの移送 MLS MLS MLS

  18. MLSの階層構造 • 広帯域MLSが上位に、狭帯域MLSは下位に • 配送対象データは必ず最上位に • データの流通方向が必ず一方向 • 広帯域から順次重なるのが理想的なトポロジー

  19. SHRMの設計と実装

  20. MLS内データ配送システム • データの巡回送信・受信 • データ一覧の広報 • データの巡回送信 • 欠落情報の補正 • Negative ACK を使用した信頼性保証 • 帯域の使用レートを設定 • 静的なフロー制御

  21. MLS内データ配送システム パケット データ・チャネル 配送データ 送信側 広報チャネル 配送データの一覧 広報データ受信 受信側 データ本体受信 再送要求 複数の受信者

  22. MLS間データ配送 • ホストがMLS間を接続し、データを中継 • 中継ホスト • 上位MLSに対しては受信ホスト、下位MLSに対しては、送信ホスト データの中継 受信 上位MLS データ配送 中継ホスト 下位MLS 送信 データ配送

  23. 配布データ配送 • MLSの階層構造 • 広帯域MLSが上位に、順次低帯域のものへと接続 • データの流れは、必ず上位→下位への一方向 • 下位MLS中の配布データは、最上位MLSへ配送してから配布

  24. SHRMまとめ SHRM 上位MLS 配布データ MLS 信頼保証データ配送 MLS データの移送 MLS MLS MLS 下位MLS

  25. 実装 • Microsoft Windows上での実装 • アプリケーションとしての実装 • Windows98 / C++言語を使用 • Winsock2.0またはそれ以降 • 1つ以上のネットワーク・アダプタ • 実装上の拡張 • ユニキャストによるデータ中継に対応 • 中継ホストは1つのインターフェースで動作可 • 再送要求をしない受動受信モード • 片方向の通信路に対応

  26. アプリケーション構成

  27. アプリケーション動作の実際 上段・メイン画面 下段左・設定 下段右・配布データ追加

  28. SHRMについての考察

  29. SHRMと他のReliable Multicast

  30. SHRMの特徴 • 欠点 • 到着順序保証を行わない • パケット損失率が非常に高いと効率が低下 • 利点 • 多様なネットワーク帯域への対応 • 規模性と効率を両立 • システムの簡易さ

  31. まとめ • Reliable Multicastへの要求とその問題点 • SHRM • 信頼性を持った、多数の受信者へのデータ配送に特化した有効なシステム • MLS手法の提案 • MLSを用いたデータ配送システムの設計と実装 • ネットワークでの有効なデータ配布システムの実現

  32. 今後の課題 • MLS階層構造の動的な構築 • 現実の広域ネットワーク上で、効率的なMLS階層構造を構成するための枠組み • フロー制御 • TCP Friendlyなフロー制御 • システムの簡易さ、全体のスループットとのバランス

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