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修士研究計画 P2P ネットワークの最適化

修士研究計画 P2P ネットワークの最適化. kuro. 問題. P2P ネットワークの問題. トランザクションが把握できない 見えない通信・ネットワーク 無駄なトラフィックの生成 ネットワーク・トポロジ 無駄なコピー経路 通信コストが大きな経路. P2P によるトラフィック. インターネットの全トラフィックの 4 ～ 9 割 バックボーンの圧迫 他のアプリケーションと比べて膨大なトラフィック 原因 すべてのトラフィックがインターネット上を流れる 物理トポロジと論理トポロジのミスマッチ P2P ネットワークの管理機能の欠如 冗長な経路、必要のない通信

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修士研究計画 P2P ネットワークの最適化

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Presentation Transcript

  1. 修士研究計画P2Pネットワークの最適化 kuro

  2. 問題

  3. P2Pネットワークの問題 • トランザクションが把握できない • 見えない通信・ネットワーク • 無駄なトラフィックの生成 • ネットワーク・トポロジ • 無駄なコピー経路 • 通信コストが大きな経路

  4. P2Pによるトラフィック • インターネットの全トラフィックの4～9割 • バックボーンの圧迫 • 他のアプリケーションと比べて膨大なトラフィック • 原因 • すべてのトラフィックがインターネット上を流れる • 物理トポロジと論理トポロジのミスマッチ • P2Pネットワークの管理機能の欠如 • 冗長な経路、必要のない通信 • 通信効率の悪化

  5. ネットワークの最適化の必要性 論理トポロジと物理トポロジの不整合 Internet 2 1 1 2 3 4 3 4

  6. ネットワークの最適化の必要性 • 物理トポロジを考慮しない論理トポロジ • インターネット上のトラフィックが増える • バックボーンへの負荷が増大 • P2Pネットワーク（論理的トポロジ）レベルでの制御・管理が必要 • ネットワークのノードの配置を工夫することで、ノード間の物理トポロジを論理的トポロジに反映 • ネットワークの最適化によりトラフィックが減少

  7. 問題点 • トランジットのトラフィック集中 • 複数のAS（インターネット）への影響 • Internet eXchange • Tier 1 Network • トランジットのトラフィックを減らすための要素 • 余分なトラフィックの抑制 • P2Pネットワークの最適化 • 冗長なデータの抑制 • トポロジを考慮しない中継ノードの排除

  8. 解決

  9. 解決方法 • マルチレイヤモデル • スーパーノードとリーフノードで役割を分ける • 経路の集約 • 例: Skype • P2Pルーティング • 物理トポロジを考慮した論理的トポロジの構築 • 例: Location-Aware Topology Matching[1] • クラスタリング • AS、IX単位などでトラフィックの集約を行う

  10. ネットワークの最適化 • クラスタリング • 物理トポロジを考慮した論理トポロジの構築 • Autonomous System（AS）ごとにクラスタリング • AS内でトラフィックを集約・完結させることが可能 • IXなどのインターネットバックボーンへの負荷が減少 • マルチレイヤモデルの採用 • スーパーノードを設置する • ファイル検索の際のトラフィックを軽減 • ネットワーク全体の管理を可能に

  11. ネットワークを最適化する（1/2） • ノードがネットワークに参加する場合 • 最初にネットワーク全体を把握しているサーバに接続 • サーバがノードの物理トポロジを考慮し、接続先ノードを選択 • ノードがネットワークに参加

  12. ノードがネットワークに参加する場合 Control Server ① Super Node ② AS: XXX3 ③ Node • ネットワーク全体を把握しているサーバに接続 • サーバがノードの物理トポロジを考慮し、接続先ノードを選択 • ノードがネットワークに参加 AS: XXX3

  13. ノードがネットワークに参加する場合 Control Server Super Node Node • ネットワーク全体を把握しているサーバに接続 • サーバがノードの物理トポロジを考慮し、接続先ノードを選択 • ノードがネットワークに参加 AS: XXX3

  14. ネットワークを最適化する（2/2） • ファイル検索を行う場合 • AS内であらかじめスーパーノードを選択 • インターネット全体での検索はスーパーノードへ問い合わせることで完了 • ゲートウェイがネットワークの状態を把握することで、AS内のクエリを集約、トラフィックの増大を防ぐ • ファイルをダウンロードする場合 • 直接接続 • 同一AS内のノードを経由してダウンロード

  15. 最適化の流れ • ノードがサーバへ接続する • サーバ側でノードのASを判断 • 例:i123-12-123-123.s12.a123.ap.plala.or.jpsoftbank220030088052.bbtec.net • AS毎にスーパーノードを設定し、そこへ案内 • スーパーノードがAS間通信を中継 • スーパーノードはノード数に応じて増減 • 負荷が分散するようにノードを配置（サーバーの役割）

  16. ネットワークイメージ Control Server Super Node Node AS: XXX1 AS: XXX2 AS: XXX3

  17. ネットワークイメージ Control Server Super Node Network Management Layer File Transfer Layer LeafNode Network

  18. P2P without AS optimization AS1 Edge Network Regional Routers Internet Transit Search & File Transfer Regional Routers Edge Network AS2

  19. P2P with AS optimization AS1 Edge Network Regional Routers Internet Transit Search File Transfer Regional Routers Edge Network AS2 Super Node

  20. P2P specificなissue • ファイル検索 • スーパーノードの配置方法 • データの同期 • 十分なノード数が確保できないAS • ファイル転送 • 一次配布ノードからのデータ転送 • リソースが十分なAS内ノード？ • クラスタリング？ • 人気のあるファイル？

  21. 関連研究 Survey

  22. [1] Location-Aware Topology Matching in P2P Systems • Location aware Topology Matching （LTM） • TTL2-detector flooding • 2ホップ先までのノード情報を保持する • Low productive connection cutting • 冗長な（非効率的）経路を閉じる • Source peer probing • （新しい）経路の調査を行う • より小さいコストの経路を探す • 検索クエリの応答速度を65%高速化 • Gnutella

  23. [2] P2Pサービスにおける物理ネットワーク を考慮した論理的トポロジー構築手法 • トラフィック計測によるパラメータ抽出 • メッセージ到達範囲（TTL） • 同時接続ピア数の効果 • メッセージトラフィックによる影響 • ネットワーク特性を考慮したピア接続手法 • ホップ数 • 共有リンク数 • ピア生存時間 • ピア間の帯域 • ピア間往復伝播遅延

  24. [3] 高速なファイル検索、取得のための障害回復力のあるP2P論理網構築手法 • 直径が小さく、かつ物理網特性を考慮した論理網の構築手法 • BAモデル • 次数分布がパワー則にしたがうネットワーク成長モデル • 優先的選択（Preferential Attachment）に基づく • Location aware Topology Matching （LTM）と同等の性能 • ピアのランダム消失・悪意のあるユーザからの攻撃に対しての障害回復力がある

  25. [4] Brocade: Landmark Routing on Overlay Networks • Landmarkをネットワークの適所に配置 • 階層的なネットワーク構成 • ルーティングテーブルが縮小 最適なルーティングが可能 • 特徴 • Structured P2Pを想定 • 仮想ノード番号を2b進数で表記 • 共有するprefixの桁数が増加する方へメッセージ転送

  26. [5] Brocade: Landmark Routing on Peer to PeerNetworks http://roc.cs.berkeley.edu/retreats/summer_02/slides/hling.pdf

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