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\begin{document}

\twocolumn[

%% Title
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

\begin{center}
{\LARGE\bf 卒業論文中間発表\\[1.2mm]
ノードの情報を動的に反映したオーバレイネットワークの構築}\par\vspace{2.5mm}
慶應義塾大学 環境情報学部 4年 仲山 昌宏 \\
{平成14年11月2日}\vspace{1.0mm}
\end{center}

]

\baselineskip=4.0mm

%% 1
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{研究概要}

本研究では、中継を利用するオーバレイネットワーク上で
ネットワークやノードの情報を元に
%%中経者を介在して転送を行うアプリケーションにおいて
RTTやスループットを改善する手法を提案する。

%%本研究では、Peer to Peerネットワークモデルに対し
%%マルチキャスト技術を併用する新しいモデルを提案する。


\section{背景}

IPネットワーク上にTCP等により構築された
オーバレイネットワークを利用したアプリケーションが登場し、
広まっている。
これらのアプリケーションを
データが動的か静的か、
転送を直接行うか中間ノードを中継して行うかという
二点から分類したものを表\ref{table-p2p-apps}に示す。

このうち中継ノードを利用する目的として
一つのノードからのツリー状のデータ配布と匿名性の提供があげられる。
前者は受信者が別の受信者に中継する低コストでのストリーミングに使われ、
後者は中継者が発信者になりすますことで匿名性を提供している。
%%これらを実現するためには中継ノードを経由した転送が必要不可欠である。


%% __TODO__
%% 中継の必要性


\begin{table}[b]
\partopsep -0.1cm
\begin{small}
\begin{center}
\caption{Peer to Peerアプリケーションの例}
\label{table-p2p-apps}
\begin{tabular}{c|c|c} \hline
				& 静的なデータ		& 動的なデータ			\\ \hline
直接転送		& Napster, WinMX 	& MSNメッセンジャー 	\\
				& Gnutella			& ICQ 					\\ \hline
中継者が介在	& Freenet 			& ShareCast, PeerCast	\\
				& Winny				& 匿名通信路(修士論文)	\\ \hline
\end{tabular}
\end{center}

データの静的と動的の区別はデータの変化の頻度を指し
例えば変化しないファイルは静的、
ストリーミングやチャットは動的なデータと定義する。

転送は、データをやりとりする二者が直接接続するものと、
二者の間に中継者が介在するものの二つに分けた。
\end{small}
\end{table}

%% 3
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{問題点と本研究の目的}

中継を利用するオーバレイネットワークでは、
直接通信を行う場合に比べ、
中継を行うノードやそこに至るネットワークの影響を受けやすい。

本研究ではこの問題の解決を目的とする。


%% 4
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{関連研究}

\paragraph{P2Pサービスにおける物理ネットワークを考慮した論理トポロジー構築手法}

gnutella上でIPネットワーク計測に基づいて接続先を選択する手法を
提案している。
この研究ではIPネットワークの特性をいくつかあげ
ホップ数とノードの存在時間による選択手法を評価している。

しかし実際のアプリケーションではIPネットワークの特性だけでなく、
それぞれのノードの能力も考慮する必要がある。

\paragraph{Winny}
匿名性を実現するファイル共有アプリケーションで、
%%データの転送を別のノード経由で行うことで
%%送信者と受信者の匿名性を提供している。
自己申告した帯域幅によるツリー状の階層化と
指定した検索キーワードのノード間でのマッチングによる
クラスタリングを併用している。

IPネットワークのトポロジを無視しているため
中継を行うノードのIPネットワーク上での位置は
偶然に左右される。


\section{手法}
本研究では、
上に挙げた問題を解決するモデルを提案する。
このモデルではノード間リンクを繋ぎかえることで最適化する。

\paragraph{ネットワークの情報}

\begin{itemize}
\item RTT
実時間性の高いアプリケーションの場合に反応速度を向上
\end{itemize}

\paragraph{ノードの情報}
\begin{itemize}
\item 帯域幅
利用者がそれぞれのノードが接続している回線の帯域幅を指定することで、
帯域幅が太いノードは一種のハブとして機能し、
帯域幅が細いノードを中継しないようにできる。
\item 演算性能
暗号化通信などでノード単位での暗合化処理が必要な場合には
演算性能をパラメータとして加味することで
暗号化通信のスループットを向上
\end{itemize}

\section{設計}

本研究では、
上記のパラメータからノードの優先度を算出し
それに基づいてノード間リンクを動的に繋ぎかえる。
この動作を図\ref{hello-msg}に示した。
ノード C-D-B がこの順で接続しており、
そこに新しくノード A がノード C に接続した場合を示している。
またノードA,Dは同じISPだがそれ以外のB,Cはそれぞれ別の
ISPに接続しているものとする。

接続したノードはオーバレイネットワーク上にHelloメッセージを送出し(1)、
受信したノードはその送信者に対し測定を行う(2)。
その結果は受信ノードの情報とともに送信者に返される(3)。
その結果からアプリケーションのトラフィック傾向によって決められた
計算式により優先度を求め、優先度の高いノードに
接続を繋ぎかえる(4)。
その結果ノードAとノードBはノードDを経由して通信することができる。

\begin{figure}[htb]
  \partopsep -0.3cm
  \begin{center}
  \epsfile{file=hello-msg.eps,scale=0.32}
  \caption{Helloメッセージと測定の流れ}
  \label{hello-msg}
  \end{center}
\end{figure}

この繋ぎかえは
最初にノードが新しくネットワークに接続したときに行われ、
接続先の変動が小さくなると間隔を増やしていく。
その後は、自分が接続しているノードが変化した場合に再び
ネットワーク構成の繋ぎかえが行われる。

\section{評価}

アプリケーションの運用とシミュレーションにより、
以下の項目から有効性を評価する。

\paragraph{定量的評価}
\begin{itemize}
\item ノードが増減した場合にネットワークの最適化にかかる時間
\item Helloメッセージ及びRTT測定に要する帯域
\item 本手法を利用しない場合とのRTTやスループットの差異
\end{itemize}

\paragraph{定性的評価}
\begin{itemize}
\item IPネットワークとオーバレイネットワークのトポロジの差異
\end{itemize}


\lastpagenumber
\end{document}
