片方向通信路を含む ネットワークアーキテクチャに於ける 動的な仮想リンク制御機構の設計と実装

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1 片方向通信路を含む ネットワークアーキテクチャに於ける 動的な仮想リンク制御機構の設計と実装
卒業論文発表 片方向通信路を含む ネットワークアーキテクチャに於ける 動的な仮想リンク制御機構の設計と実装 Mikiyo Nishida

2 本研究の概要 片方向通信路をインターネット上で使う 動的な、トンネルを含むインターフェースの管理機構を設計、実装
現在のプロトコルに変更を加えない トンネルを用いた仮想的なリンク ▼ 従来の手法は、手動でトンネルを管理 管理にかかる労力が大きい 大規模性に欠ける 動的な、トンネルを含むインターフェースの管理機構を設計、実装

3 片方向通信路の有効性 トラフィック・パターンと片方向通信路 http プッシュ型 サービス ストリーム配信

4 既存の片方向通信路 通信衛星を利用した通信路 CAVT網を使用した通信路 デジタル衛星放送の機器を使用した、単一方向の伝送媒体
DirecPC など CAVT網を使用した通信路

5 片方向通信路の問題 片方向通信路は、現在の通信技術と親和性が低い 経路制御情報の交換 データリンク層アドレスの通知 通信路の双方向性が前提
▼ 通信路の双方向性が前提

6 既存の解決手法とその問題(1) 現在あるプロトコルを改変する(Protocol Modification) 根本的な変更は多大な労力を要する
プロトコル毎に対処しなければならない

7 既存の解決手法とその問題(2) トンネルを使った仮想リンクを設定する(Tunneling Approach) 既存のプロトコルの変更が不要
大規模性に欠ける

8 WISHにおける成果 インターネット上の通信路としての衛星回線の使用 単一方向伝送路としての衛星回線の使用 衛星回線を利用したIP通信
トンネリングを利用した仮想的な復路 経路制御プロトコルの動作

9 Tunneling Approach を採用し、これを拡張
本研究の位置付け Tunneling Approach に大規模性を 現在のプロトコルを改変せず、且つ実用に充分な大規模性を持つ機構を構築 ▼ Tunneling Approach を採用し、これを拡張 片方向通信路、双方向通信路＋トンネル、の２つのインターフェースを動的に制御

10 大規模性のための機構 仮想リンク（トンネル）の動的な設定 片方向通信路上の受信局に対する動的なIPアドレスの割り当て
片方向通信路の状態検知とインターフェースの制御

11 本研究で実現した機構(1) 仮想リンクを実現するトンネルの動的制御 片方向通信路インターフェースに付与するIPアドレスの動的割り当て
片方向通信路上でのデータリンク層アドレス通知 片方向通信路の状態検知と動的なインターフェースの制御

12 本研究で実現した機構(2)

13 実装 UDP を使用したメッセージ交換 メッセージに基づく状態遷移 状態の変化に応じて仮想リンク、インターフェースを制御
UDL 上を流れる定期通知メッセージ BDL 上で交換するメッセージ群 メッセージに基づく状態遷移 個々の受信局で状態を管理 状態の変化に応じて仮想リンク、インターフェースを制御

14 機構の動作概要

15 評価 評価項目 動的仮想リンク制御機構を使用したネットワークにおける経路制御の動作を確認 動的仮想リンク制御機構の性能評価

16 テストベッド

17 評価環境 OS BDL UDL 経路制御デーモン 経路制御プロトコル FreeBSD 2.2.1 RELEASE
10BASE/T Ethernet UDL ドライバを改造した10BASE/T Ethernet 経路制御デーモン Gated Revision 3.5 beta3 経路制御プロトコル RIPv1

18 経路制御の動作評価(1)

19 経路制御の動作評価(2)

20 性能評価(1) 動的仮想リンク制御機構の設定値 送信局の設定 受信局の設定 HELLO 送出間隔 10秒 仮想リンク使用有効期限 1800秒
IPアドレス自動設定 あり 受信局の設定 片方向通信路タイムアウト 30秒 異常と判断するシークエンス番号の増分 10

21 性能評価(2) 性能評価の項目 精度１秒で５回計測 受信局のリンク確立所要時間 送信局動作停止を検出する所要時間
送信局異常を検出する所要時間 精度１秒で５回計測

22 性能評価（3）

23 性能評価(4) 性能は以下のパラメータに依存する HELLOメッセージによるオーバーヘッド
UDL タイムアウト値 HELLOメッセージによるオーバーヘッド 送信間隔 10秒の場合、ビット毎秒に換算して38.4bit/s ▼ オーバーヘッドは、通信路の帯域に対して無視できる程小さい

24 大規模性 受信局からの要求は、一定の時間枠の中でランダムに分散される 1000の受信局が10秒以内にリンクを確立する
→送信局での制御メッセージのトラフィック 54.4K bit/s 分散の幅を大きくすれば大規模性は向上する

25 結論 片方向・双方向の通信路を統合的に使用するネットワークアーキテクチャの構築 従来の手法になかった大規模性を実現 実用に足る性能を保持
従来の通信技術に改変なく使用できる機構 現在のトラフィックパターンに適合 従来の手法になかった大規模性を実現 実用に足る性能を保持

26 標準化 IETF UDLR-WGで、動的トンネル制御のプロトコルを標準化
簡素なINRIA案、本研究で提案する方式のWIDE案の２つのプロポーザル 両者を統合したプロトコルを作成し、標準のプロトコルとする

27 今後の課題 各種経路制御プロトコルとの親和性 大規模性の向上 次世代の経路制御が持つべき要件の考察 更なる検証が必要
数千／数万規模の受信局への対応 次世代の経路制御が持つべき要件の考察