JP2011525278A - ローカル・ホスト・キャッシュおよび暗号ハッシュ機能を用いてネットワーク・トラフィックを低減する方法およびシステム - Google Patents
ローカル・ホスト・キャッシュおよび暗号ハッシュ機能を用いてネットワーク・トラフィックを低減する方法およびシステム Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図3
Description
WAN最適化システム
[0023] 図2は、当技術分野において一般に知られているWAN最適化システム200を実現するワイド・エリア・ネットワーク(WAN)を示す。WAN最適化システムは、一般に、ワイド・エリア・ネットワーク接続の両側に配備することができる。
WAN最適化装置の機能
[0027] 一般に、サーバー側WAN最適化デバイス201は、データ・センターのサーバー(例えば、サーバー215)によって発せられたデータを調査してインデックス化し、調査に基づいてデータ・パケットを圧縮し、WAN203を通じてこのデータ・パケットを送信するように動作することができる。クライアント側WAN最適化コンポーネント204は、WAN203を通じてサーバー側コンポーネント201から圧縮データを受信し、データ・パケットを伸張し、ブランチ206における要求元クライアント211のデバイスにデータを供給するように動作することができる。
WAN最適化装置に付随する問題
[0029] 図2に示したように、既存のWAN最適化システム200は、一般に、サーバー端において、データ・センター202のような第1コンポーネント・デバイス201の設置を必要とし、更にクライアント端において、ブランチ・オフィス206のような第2コンポーネント・デバイス204の設置を必要とする。データ・センター202およびブランチ・オフィス206は、ワイド・エリア・ネットワーク(WAN)203を通じて通信する。複数のブランチ・オフィス206を有する環境では、多数のクライアント側最適化デバイス204を設置する必要がある場合もある。
ホスト・キャッシュを用いた最適化
[0031] 図3は、ブランチにあるクライアント・デバイスによるデータ引き出しを最適化するための終端間セキュリティを設けるコンピューティングシステム300の一実施形態を示す。勿論、LANを用いたブランチ構成の代わりに、図3は、WAN(例えば、ラップトップ接続)を通じてサーバーからトラフィックを受信するためにWANに接続されているいずれのクライアント・デバイスにも等しく適用可能である。尚、クライアントという用語は、物理的なコンピューティングデバイス、またはサーバーにデータを要求するコンピューティングデバイス上で実行するクライアント・アプリケーションを意味するために用いることができることは、注記してしかるべきである。多数のアプリケーションを同じコンピューティングデバイスによって実行することもできる。
ハッシュ関数およびハッシュ・インデックス化
[0035] ハッシュ関数は、一般に、ある種のデータを受け取り比較的小さな値(例えば、小さな整数)を出力するアルゴリズムまたは明確な(well-defined)手順である。ハッシュ関数によって戻される値をハッシュ値、ハッシュ・コード、ハッシュ和(hash sum)、または単にハッシュと呼ぶことができる。更に、個々のハッシュ関数に応じて、ハッシュはデータ部分(例えば、セグメント、パケット、ブロック等)の統計的に一意の指紋を備えることができる。場合によって、これらのハッシュ関数を暗号ハッシュ関数と呼ぶこともある。ハッシュ指紋は、ハッシュに対応するデータについてデータ完全性分析を実行するために用いることができる。例えば、ハッシュに基づいてデータを戻すとき、このデータを同じハッシュ関数(分かっている場合)に入力してハッシュを戻すことができる。ハッシュが一致した場合、受信したデータが、ハッシュを生成するために用いられたデータと同じであるという統計的に高い確率があると考えられる。
ホスト・キャッシュの動作
[0037] 本システムの一実施形態では、ホスト・キャッシュ320はハッシュ・テーブル325を収容することができる。ハッシュ・テーブル325は、受信データ326をハッシュ値327によってインデックス化するときに用いられる。ホスト・キャッシュ320は、例えば、データ・ベース・テーブルとして維持することができ、あるいはハッシュ値によってデータを引き出すことができるその他の掲載機能またはレジストリ(registry)として維持することもできる。当技術分野において知られている引き出しメカニズム(例えば、クエリー言語コール)であればいずれでも、ハッシュ値(例えば、SQL)に基づいてデータを求めるためにホスト・キャッシュに問い合わせるために用いることができる。
多数のホスト・キャッシュ
[0041] 図5は、複数のホスト・キャッシュ312〜322を実装したシステムの実施形態を示す。この実施形態では、クライアント311は、最適化パラメーターの数に基づいて、ホスト・キャッシュ321〜322の内特定の1つと通信または相互作用することができる。例えば、企業(business enterprise)が、地理的近接度またはネットワーク近接度(例えば、キャッシュとクライアントとの間で通信するのに必要な最小限のネットワーク・ルーティングであるもの)に基づいてクライアント毎にホスト・キャッシュを設けることができる。更に、サブネットまたは他のネットワーク分割に基づいて、異なるホスト・キャッシュを設けることもできる。一実施形態では、多数のホスト・キャッシュを冗長性尺度として設けることができる。例えば、ホスト・キャッシュの内一部(subset)だけ(例えば、1つのホスト・キャッシュ)をアクティブに指定して、クライアントとの接続および相互作用に利用可能にすることができる。指定されたホスト・キャッシュ(1つまたは複数)で障害が発生した場合、冗長なホスト・キャッシュを活性化することができる。冗長な、インアクティブなホスト・キャッシュ(1つまたは複数)には、指定されたアクティブなホスト・キャッシュ(1つまたは複数)と同じ情報を収容すること、そしてその情報で更新することができる。例えば、データは、複数のホスト・キャッシュに跨って複製することができる。
[0042] 一実施形態では、クライアントはピア・ツー・ピア・ネットワークの一部であってもよい。図6は、分散型ホスト・キャッシュ(distributed hosted hash)600を実装するピア・ツー・ピア・ネットワークを用いる一実施形態を示す。この分散型ホスト・キャッシュは、サーバー−独立永続的インデックス化システムを表すことができる。分散型キャッシュ600は、ピア・ツー・ピア・ネットワーク605を形成するピア・エンティティ601〜604のグループ全体にわたって維持することができる。分散型ホスト・キャッシュ600の中にあるレコードは、例えば、ハッシュ関数を用いて、論理的に分割または分類することができる。ハッシュ関数は、引き出しを一層効率的に行うことができるように、ある論理的な順序でエントリを一緒に分類またはクラスタ化することができる。ハッシュ関数は、編成された態様でレコードを互いに凝集することによって、引き出しを一層効率的にすることができる。分散型ホスト・キャッシュは、2つの主要な固有性を有することができる。その固有性とは、1)ノード601〜604のような複数のノード/クライアント/ピア間でのレコード内容の分散、および2)レコードを公開し引き出すための方法を提供するルーティング・メカニズム(図示せず)である。
ステートフル・サーバーの実施形態
[0052] 前述の実施形態では、サーバーは、クライアントとの以前のトランザクションに関してステートレスであってもよい(例えば、クライアントのデータ要求に対する以前の回答)。言い換えると、サーバーは、いずれの特定のデータにしても、当該サーバーがそれをクライアントに供給したということの指示を覚えていなくても、あるいは格納しなくてもよい。サーバーが状態を維持する実施形態では、サーバーは、クライアントによって要求されているデータをホスト・キャッシュが既に格納している可能性が高いか否か判断するように構成することができる。例えば、サーバーは、特定のデータが既に要求されてブランチにあるクライアントに送られているか否か指示する情報を格納するようにプログラミングすることができ、このクライアントには、ホスト・キャッシュを用いることを許可されていることが分かっている。同じデータに対する要求を後に受けたとき、サーバーは、この後からの要求を行ったクライアントに、単にデータのハッシュ(1つまたは複数)だけを供給するようにプログラミングすることができる。この動作は、ホスト・キャッシュが、以前に要求されたデータを既にキャッシュしていると仮定して、プログラミングすることができる。サーバーが、要求された1組のデータを以前に送ったこと(またはデータが既に要求されたまたは供給されたことを示す情報を格納したこと)を覚えていない場合、そのデータを要求元クライアントに供給するようにサーバーをプログラミングすることができる。このように、更なるレイテンシーの改善を実現することができ、アプリケーション・サーバー、ホスト・キャッシュ、またはクライアントのいずれとの間におけるある種の相互通信も削減または回避することができる。この実施形態では、サーバーは、クライアントがホスト・キャッシュを許可されているか否か判断することなく動作するように構成することができる。代替実施形態では、サーバーは、クライアントがホスト・キャッシュを許可されているか否かチェックするのであってもよい。これは、旧式のアプリケーションおよびデバイスを有する混成ネットワークにおいて、ホスト・キャッシュを用いることを許可されることができず、サーバーが特定のクライアントのみに(即ち、ハッシュなしで)送る(send only send)ことが必要となる場合にも、用いることができる。この場合、サーバーは要求データをブランチのクライアントに送っており、要求データをローカル・キャッシュに格納することができても、旧式のデバイスはなおも動作のために実際のデータを戻す必要がある。
ホスト・キャッシュ発見プロセス
[0060] ホスト・キャッシュは、発見プロトコルと共に実装することもできる。発見プロトコルは、ネットワーク上においてホスト・キャッシュの存在を検出する能力をクライアントに提供するのに適したプロトコルであればいずれでもよい。発見メカニズムは、明示的でも自動でもよい。例えば、明示的発見プロトコルでは、登録されているホスト・キャッシュ(1つまたは複数)であればそのいずれに関する情報を提供するレジスタにも、クライアントを誘導することができる。あるいは、明示的な発見は、各コンピューティングデバイスを特定のホスト・キャッシュに導くグループコンピューティング方針(group computing policy)またはスクリプトを用いて実現することもできる。自動発見の実施形態では、接続するクライアントに、このクライアントにアクセス可能なネットワーク・セグメント上にあるホスト・キャッシュの存在に関する情報をプッシュすることができる。尚、地理的に互いに近接する位置に複数のクライアント・マシンを含むブランチにクライアントを接続することができても、これらのクライアント・マシンはドメインまたはサブネットに区分され、これらのドメインまたはサブネット内またはその間でのアクセスが制限されている場合もあることは注記してしかるべきである。
最適化監視
[0062] ホスト・キャッシュおよび対応するサーバーのシステム上においてデータ・トラフィックを監視することによって、記載したシステムに更なる最適化を行うこともできる。例えば、監視することができるデータ送信パラメーターの中には、クライアントからのデータ要求のレイテンシーが含まれる。別の変数を挙げると、クライアントによるホスト・キャッシュへのアクセス頻度に対するWAN接続を通じたアクセスの回数がある。データ・トラフィックの監視および記録ならびに分析によって、ネットワーク管理者が、記載した本方法およびシステムの動作パラメーターを調節することを可能にすることができる。例えば、監視データに基づいて、管理者は、オフピーク時の間にどのデータを予め入力しておけばよいか発見することができる。
既存のWAN最適化装置との統合
[0063] 一実施形態では、クライアント側WAN最適化デバイスは、ホスト・キャッシュとして動作するように構成することができる。この実施形態では、サーバー側WANデバイスは不要である。
Claims (20)
- ネットワークの帯域幅利用を低減し、ネットワーク上におけるデータ引き出しのレイテンシーを改善する方法であって、
第1ネットワーク(305)を通じてクライアント(311)をサーバー(315)に接続するステップと、
第2ネットワーク(310)を通じて前記クライアント(320)をホスト・キャッシュ(320)に接続するステップであって、前記クライアント(311)が、前記第1ネットワーク(303)とは独立して、前記第2ネットワーク(310)を通じて前記ホスト・キャッシュ(320)と通信することができる、ステップと、
前記第1ネットワーク(303)を通じてクライアント(311)から前記サーバー(315)に第1要求メッセージを送信するステップであって、前記メッセージが1組のデータを求める要求を含む、ステップと、
前記クライアント(311)において、前記第1ネットワーク(303)を通じて、前記要求した1組のデータを対応する1組のハッシュと共に受信するか、または前記1組のデータはなく、当該1組のデータに対応する1組のハッシュを受信するステップ(901)と、
前記クライアント(311)において、当該クライアントが前記1組のハッシュを前記1組のデータと共に受信したのか、または前記1組のデータなしで前記1組のハッシュを受信したのか判断するステップ(902)と、
前記クライアント(311)が前記1組のハッシュを前記1組のデータと共に受信したときに、前記第2ネットワーク(310)を通じて前記1組のデータのコピーを前記ホスト・キャッシュ(32)に格納するステップと、
前記クライアントが、前記1組のデータなしで前記1組のハッシュを受信した場合、前記1組のハッシュに基づいて、前記第2ネットワーク(310)を通じて、前記クライアント(311)が、前記ホスト・キャッシュ(320)に問い合わせて前記1組のデータを求めるステップ(905)であって、前記ホスト・キャッシュが、ハッシュによってインデックス化されたデータを格納する、ステップと、
を備えている、方法。 - 請求項1記載の方法において、前記第1ネットワークが、セキュアード・ソケット・レイヤ・プロトコル(SSL)またはIPセキュリティ(IPSec)プロトコルの一方を実行する終端間安全確保ネットワークである、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第1ネットワークを通じて前記クライアントから前記サーバーに第1要求メッセージを送信するステップは、前記クライアントが前記ホスト・キャッシュを利用することを許可されていることの指示を含むメッセージを送信するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記ホスト・キャッシュが前記要求データを収容していない場合、前記ホスト・キャッシュによって、前記クライアントが要求したデータを求める要求を、前記サーバーに送るステップを備えている、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記ホスト・キャッシュから、このホスト・キャッシュが前記1組のハッシュに対応するデータを収容していないことの指示を受信し、前記クライアントによって前記要求データを求める第2要求を前記サーバーに送るステップを備えている、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記ホスト・キャッシュは、データ毎に有効期間を示す失効値を収容する失効パラメーターを、前記1組のデータの各々と関連付けて格納する、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第2ネットワークを通じて接続されている複数のクライアントに跨って格納された分散型ハッシュ・テーブルとして、前記ホスト・キャッシュを実装するステップを備えている、方法。
- 請求項1記載の方法において、1組のハッシュを発生するステップは、暗号アルゴリズムに基づいて前記1組のハッシュを発生するステップを含み、前記1組のハッシュが、前記ホスト・キャッシュによってキャッシュされているデータに対して統計的に一意となるように発生される、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記1組のデータに対してハッシュ関数を実行し、このハッシュ関数の結果、前記データについて問い合わせるために用いられたハッシュと一致するハッシュが得られたか否か判断することによって、前記クライアントにおいて、前記ホスト・キャッシュから受信した前記1組のデータを検証するステップ(908)を備えている、方法。
- ネットワークの帯域幅利用を低減し、ネットワーク上におけるデータ引き出しのレイテンシーを改善する方法であって、
ネットワークを通じてクライアントからの要求メッセージを、サーバーにおいて受信するステップ(801)であって、前記メッセージが、前記サーバーに格納されている1組のデータを求める前記クライアントの要求を含む、ステップと、
前記サーバーに格納されている前記1組のデータに対して第1ハッシュ関数を用いて1組のハッシュを発生するステップであって、前記1組のハッシュの内各ハッシュが、前記1組のデータの内各データの統計的に一意の指紋を表す、ステップと、
前記サーバーにおいて、前記クライアントがホスト・キャッシュを用いることを許可されているか否か判断するステップ(802)であって、前記ホスト・キャッシュが、前記第1ハッシュ関数を用いて生成されたハッシュに基づいて、データをインデックス化する、ステップと、
前記クライアントがホスト・キャッシュを用いることを許可されていない場合、前記ネットワークを通じて前記サーバーによって前記クライアントに、前記1組のデータと、発生したハッシュの内対応する1組とを送信するステップ(803)と、
前記クライアントがホスト・キャッシュを用いることを許可されている場合、前記ネットワークを通じて前記サーバーによって前記クライアントに、前記1組のデータを含めずに前記1組のハッシュを送信するステップ(804)と、
を備えている、方法。 - 請求項10記載の方法であって、更に、前記1組のデータに対して前記1組のハッシュを生成するために用いられたハッシュ関数に対応するハッシュ関数を、前記クライアントに供給するステップを備えている、方法。
- 請求項10記載の方法であって、更に、ネットワークを通じて前記ホスト・キャッシュからの要求メッセージを前記サーバーにおいて受信するステップを備えており、前記メッセージが、前記サーバーにおいて格納されている前記1組のデータを求める前記ホスト・キャッシュの要求を含む、方法。
- 請求項10記載の方法であって、更に、同じ1組のデータを求める第2の要求を前記クライアントから受信するステップを備えており、前記クライアントが、前記ホスト・キャッシュが前記1組のデータを収容していないことの指示を与える、方法。
- 請求項10記載の方法において、前記クライアントがホスト・キャッシュを用いることを許可されているか否か判断するステップは、前記クライアントが許可されているか否か判断するために、どのクライアントが許可されているかを示すレジストリーにおいて前記クライアントの調査を行うか、または前記要求メッセージにおける指示を読むステップを含む、方法。
- 1組のコンピューティングデバイスを含むワイド・エリア・ネットワーク上においてレイテンシーを低減するコンピューティングシステムであって、前記コンピューティングデバイスが、プロセッサと、このプロセッサに動作的に結合されておりこのプロセッサによって実行可能な命令を格納するメモリーとを含み、
ハッシュ値によってインデックス化されたデータを格納するように構成されているホスト・キャッシュ(320)と、
クライアント(311)とサーバー(315)とを通信状態で結合する第1ネットワーク(303)と、
前記クライアント(311)をホスト・キャッシュ(320)と通信状態で結合する第2ネットワーク(304)であって、前記第1ネットワーク(303)とは独立しており、前記第1ネットワーク(303)を用いずに、前記クライアント(311)と前記ホスト・キャッシュ(320)との間で通信を行うように構成されている、第2ネットワーク(304)と、
クライアントの要求に応答して、前記第1ネットワーク(303)を通じて、1組のデータまたはこの1組のデータに対応する1組のハッシュを送信するように構成されているサーバー(315)と、
前記サーバー(315)が前記1組のハッシュを送信したときに、この1組のハッシュを受信し、前記受信した1組の対応するハッシュに基づいて、前記1組のデータを求めて、前記第2ネットワーク(310)を通じて前記ホスト・キャッシュ(320)に問い合わせるように構成されているクライアント(311)と、
を備えている、コンピューティングシステム。 - 請求項15記載のシステムにおいて、前記クライアント(311)は、前記サーバー(315)が前記1組のデータを送信したときに、この1組のデータを受信し、前記クライアント(311)は、ハッシュ値にしたがって前記1組のデータのコピーを前記ホスト・キャッシュ(320)に格納する、システム。
- 請求項15記載のシステムにおいて、前記ホスト・キャッシュ(320)が前記要求データを収容していないとき、前記ホスト・キャッシュ(320)は、前記クライアントが要求したデータを求める要求を前記サーバー(315)に送るように構成されている、システム。
- 請求項15記載のシステムにおいて、前記クライアント(311)は、前記ホスト・キャッシュ(320)が前記要求データを収容していないときに、前記1組のデータを求める要求を送るように構成されている、システム。
- 請求項15記載のシステムにおいて、前記サーバー(315)は、ハッシュ関数を用いて前記ハッシュを発生するように構成されており、前記クライアント(311)は、前記サーバーと同じハッシュ関数を用いて、前記ホスト・キャッシュ(320)から受信したデータをハッシュすることによって、前記ホスト・キャッシュ(320)から受信したデータを検証するように構成されている、システム。
- 請求項15記載のシステムにおいて、前記サーバー(315)は、更に、ステートフル・サーバーであるように構成されており、クライアント(315)に既に送信された前記1組のデータを追跡し、同じ1組のデータを求める別の要求に応答して、前記1組のデータの代わりに、この1組のデータに対応する1組のハッシュを送信する、システム。
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