Network-aware P2P 配信方式の提案

この章では，BitTorrentをベースとしたコンテンツ配信プラットフォーム上で，トラフィッ ク局所化を可能とするNetwork-aware P2P提案手法(NaP2P)について説明する．

P4P手 法手 法手 法手 法 提 案 手 法提 案 手 法提 案 手 法提 案 手 法

iTracker App-Tracker

ピア情報

ピアリスト 作成

n-Tracker

ピア情報

ピアリスト

ピアリスト 作成

ISP ASP

ピアのネット ワーク情報

p-Tracker

ISP ASP

•ネットワーク情報をASPへ開示．

•ASPは第3機関からさらなるネットワー ク情報の入手が必要だが，

詳細は決まっていない．

•ネットワーク情報を公表しない．

•実装がシンプルで容易．

図4.1.提案手法とP4Pとの違い

4.3 Network-aware P2P配信方式の提案 51

本提案手法は，P2Pトラフィックを局所化する関連研究P4Pと類似した手法である．提案 手法とP4P手法の違いを，図4.1に示す．

P4P手法は，ISPが管理する候補ピアのネットワーク構成情報を，ASPが管理する app-Tracker(BitTorrentのTrackerに相当)に通知し，ASPがapp-Tracker内で，取得したネッ トワーク構成情報を基にピアリストを作成する仕組みである．しかしながら，本手法は，ISP とASPに対しいくつかの課題がある．まず第1に，ネットワーク情報がASPに公開される 点である．ISPは，セキュリティおよびビジネス戦略の観点から，通常他の機関にネットワー ク情報を公開することは望まない．第2に，ASPは他の機関からさらなるネットワーク情報 の取得を必要とするが，これはP4Pでは明確に定められていない．第3に，ISPが経路情報 を公開しても，ASPでピアを優先的に選択するために，ISPが希望する制御方法になるとは 限らない．

こ の 問 題 点 を 解 決 す る た め ，本 提 案 手 法 は ，ピ ア リ ス ト は ISP が 管 理・運 用 す る n-Tracker(P4PのiTrackerに相当)上で作成し，これをp-Tracker(BitTorrentのTrackerに相 当)へ返信する．このような手法とすることで，ISPはネットワーク情報を公表することなく，

また，容易に実装できる仕組みとした．さらに，ISPでピアの優先順に従ったピアリストを作 成することで，ISPが希望するトラフィック制御が可能となる．

n-Tracker n-Tracker

p-Tracker

ピアテーブル

トポロジ情報 データ

n-Tracker

ピア

Segment 1

Segment 2

Segment 3

ルータ

ピア

ルータ

ピア

図4.2.NaP2Pアーキテクチャ

本手法実現のために，図4.2に示す通り，ISPで運用・管理するn-Trackerを各セグメント に配置する．n-Trackerは，ネットワーク情報をセグメント内のルータや他のネットワーク機 器から収集する機能を有する．収集したネットワーク情報を基に，ピアがセグメント内か否か 優先付けする．

図4.2のp-Trackerの役割は，BitTorrentのTrackerと同様，ピアの状態を監視し，ピア テーブルの更新や，ピアからピアリスト要求に対する応答を行う．オリジナルBitTorrentの

Trackerとの違いは，ピアからの要求を直接ピアに返信せずに，n-Trackerにリダイレクトす

る．p-Trackerはどのn-Trackerへ要求を転送すべきかが解らないため，クライアントソフ

トを少し修正した．ピアがp-Trackerにピアリストを要求すると，同一セグメントに属する n-Trackerに向け要求を転送する．

要求ピア p-Tracker n-Tracker

ピアリスト要求

(要求ピアアドレス，要求ピアリスト数m，

n-Trackerアドレス，)

ピアリスト要求

(候補ピアアドレス，要求ピア アドレス，要求ピアリスト数m) ピア登録

ピアリスト応答

(peer 1, peer 2, …, peer m) Network-aware ピア選択アルゴリズム

ピアリスト応答

(peer 1, peer 2, …, peer m)

図4.3.NaP2P通信手順

NaP2P通信手順を図4.3に示す．要求ピアは，ピアリストに設定する候補ピアの数m(以

後，「要求ピアリスト数」と呼ぶ)，要求ピアアドレス，n-Trackerアドレスを指定して，所 望コンテンツに対するピアリストをp-Trackerに要求する．p-Trackerは，候補テーブルに 登録されているリモートピア情報と共にn-Trackerに対し要求を転送する．n-Trackerでは，

Network-awareピア選択方法に従い，リモートピアを優先順に選択したピアリストを作成す

る．ピアリスト作成後，優先付けしたピアリストは，n-Trackerからp-Trackerへ，そして要 求ピアへ転送される．

ピアリストは，n-Tracker上で，図4.4に示すピア選択方法で作成される．n-Trackerは，

4.3 Network-aware P2P配信方式の提案 53

m*(1-S

)

外部セグメント ピア

※1

（ランダム選択）

m*S

同一セグメントピア m = ピアリスト数

S

= 同一セグメント ピア選択率

1 2 3 4 5 6 m-1 m

peer list

(ISP

が

トラヒックのセグメント局所率を制御することを仮定

※1 同一セグメントピアで選択されていないピアを含む．

図4.4.優先付けピアリスト

最初に要求ピアと同一セグメントに属するリモート候補ピアをm*Sr個選択する．ここでSr は同一セグメントピア選択率であり，同一セグメント内に属するピアが選択される割合をSr (0<=Sr<=1)で示す．そして，他のセグメントに属するリモート候補ピアをm*(1-Sr)個ラ ンダムに選択する．もし同一セグメントに属するリモート候補ピアがm*Sr個存在しない場 合，同一セグメントのリモート候補ピアを全て選択し，残りを他セグメントの候補ピアの中か らランダムに選択する．また，リモート候補ピア数がm未満の場合，ピアリストは上記ピア選 択方法を使用し全リモート候補ピアをピアリストに設定する．なお，図中の外部セグメントピ アには，外部セグメントピア，および，同一セグメントピアに選択されなかったピアを含む．

従って，Sr=0の場合，既存のBitTorrentのピア選択と同じになる．

ISPネットワークは，１つもしくは複数のASで構成される．特に大規模ISPは，ネット ワークの運用目的やネットワークスケーラビリティ向上のために，複数のサブネットワークセ グメントに分割した階層化構造を適用している．ネットワークセグメント間でネットワーク情 報を交換するために，OSPF(Open Shortest Path First )の代わりに，プライベートASとし てi-BGP (Internal Border Gateway Protocol)プロトコルが使用される．

図4.2の中の各セグメントは，ASに相当すると仮定すると，n-Trackerはi-BGPを通し てネットワーク情報を収集することができる．このアーキテクチャは，他のISPに対し，自 ISPで管理しているネットワーク情報の公開を要求しないため，ISPにとって望ましい手法で ある．

本手法は，複数の地域ネットワークで構成されるISP内部に対しても適用可能である．本

シナリオでは，P2Pトラフィックは，図4.2の地域に相当する各セグメントネットワークと仮 定したエリアネットワーク内に局所化される．エリアネットワークがOSPFエリアで運用し ている場合，n-TrackerはOSFPモニタ機能[57]を使用することでISPネットワークトポロ ジ情報は収集可能である．