スケールフリーネットワークにおける 経路制御のためのフラッディング手法の提案と評価

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1 スケールフリーネットワークにおける 経路制御のためのフラッディング手法の提案と評価
大阪大学基礎工学部情報科学科４年 村田研究室　　牧野 暢孝 2004/2/26 特別研究報告発表会

2 研究の背景 インターネットにおける経路制御 フラッディングによる経路情報の交換 ネットワークの大規模化 BGP, OSPF
受け取った情報をすべての隣接ノードに配布 制御メッセージの重複が発生 ネットワークの大規模化 →フラッディング時の制御メッセージ量，重複数が増加 2004/2/26 特別研究報告発表会

3 インターネットのトポロジー特性 インターネットでは，隣接ノード数がべき乗則に従う スケールフリーネットワーク
多くの隣接ノードを持つ，少数の ハブノード あまり隣接ノードを持たない，多数の 非ハブノード リンク数50～60のノードが4つ （ハブノード） リンク数2～3のノードが80% （非ハブノード） ノード数1000のスケールフリーネットワークにおける隣接ノード数の分布 2004/2/26 特別研究報告発表会

4 研究の目的 従来のフラッディング手法の評価 新手法の提案・評価 スケールフリーネットワークに適用した際の制御メッセージ量の評価
スケールフリーネットワークの特性を利用 フラッディング時の制御メッセージ量の改善 到達率を保ちつつ，制御メッセージ量を抑える 2004/2/26 特別研究報告発表会

5 従来のフラッディング手法(1) FSLS (Fuzzy Sighted Link State)
制御メッセージに TTL (Time to Live) を設定 制御メッセージが広がる範囲を限定 周期的なフラッディング 近傍ノードには頻繁に，遠くのノードには間をあけて送信 制御メッセージの集約を行い，メッセージ量を減らす 問題点 TTL が大きい場合に制御メッセージの重複が発生 Full Flooding Full Flooding 使用するTTLの系列 単位時間あたり， S1は１回，S2は1/2回 S3は1/4回とフラッディングが行われる．Si ≦ Si+1 S4 S3 TTL S2 S2 S1 S1 S1 S1 1 2 3 4 5 6 7 8 time 2004/2/26 特別研究報告発表会

6 従来のフラッディング手法(2) 確率によるフラッディング手法
各隣接ノードへ確率 p で中継 伝達率が100%となる確率 p の下限値 pc の 導出手法[1] シミュレーションによる評価 文献[1]の手法で求めた結果 pc =0.90 制御メッセージの重複を 1 割削減 p を変えて評価 p = 0.7 で90% のノードに伝わりつつ 制御メッセージ量を ３ 割削減 → 制御メッセージ量をさらに削減できる可能性がある 　　しかし，確率を小さくするとネットワーク全体に広まらない [1] F. Banaei-Kashani and C. Shahabi, “Criticality–based analysis and design of unstructured peer-to-peer networks as ’complex systems’,” in Proceedings of GP2PC, pp. 22–32, May 2003. 2004/2/26 特別研究報告発表会

7 提案手法 (1/2) 従来手法 提案手法 FSLS: 制御メッセージの重複数は減らない
確率 : 高い確率では制御メッセージの削減の効果が少ない 　　　　低い確率では近隣のノードにも届かない可能性 提案手法 確率p の値を小さくし，複数回フラッディング 周期的なＴＴＬ設定 近隣のノードには複数回フラッディングが行われる →近隣ノードには高い確率で情報が伝わる フラッディングが発生 S1 S2 S3 2004/2/26 特別研究報告発表会

8 提案手法 (2/2) TTL系列を設定 数式により，TTL毎の重複メッセージ数を計算
重複メッセージ量が急激に増大するTTLを求め，その直前の値を初期TTL値S1として用いる → 重複しない範囲で積極的にフラッディング 2004/2/26 特別研究報告発表会

9 提案手法の評価 1000 ノードのスケールフリーネットワーク １ノード（非ハブ）が連続してフラッディングを行う
フラッディングの間隔；平均 100 ms の指数分布 提案手法の確率 p=0.5 提案手法 OSPF，p=0.9 p=0.7 p=0.5 TTL 経路情報を 受信した累積ノード数 20 40 60 80 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cumulative advertised nodes (x 1000) time (sec) ネットワークに流れた 制御メッセージの数 （累積） FSLS p=0.5 提案手法 OSPF p=0.7 P=0.9 Cumulative packet count (x 1000) time (sec) 50 100 150 200 250 300 350 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2004/2/26 特別研究報告発表会 ※p=n は確率による従来手法

10 まとめと今後の課題 まとめ 今後の課題 スケールフリーネットワークにおけるフラッディング方式の提案と評価
低確率で複数回フラッディング 制御メッセージの重複を削減 周期的にTTLを設定し，近隣ノードに情報が伝わる確率を高める OSPFと比較して制御メッセージ数を95％削減 今後の課題 経路情報が遅れて各ノードに到着することによるスループット性能への影響 経路情報の不整合の影響 パケットの到達性，ループ検出 2004/2/26 特別研究報告発表会