JP2011525663A - ピアツーピアオーバレイネットワークにおけるイベントの配信およびルーティングのための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
オーバレイネットワーク
オーバレイネットワークは、ピアノードがともに互いに協同して、サービスを提供し、ネットワークを維持するネットワークである。オーバレイネットワークは、実質的に任意の数のノードを含んでいてもよい。
バケットは、近接ノードのグループ分けである。オーバレイネットワークは、オーバレイネットワーク中のノードの数まで、合計“N”個のバケットを含んでいてもよく、その点において、各バケットは、1つのノードを含んでいてもよい。例えば、オーバレイネットワークは、合計N=100のバケットにグループ化される1000個のノードを含んでいてもよく、各バケットは、10個のノードを含む。しかしながら、各バケット中のノードの数は、異なっていてもよいことに注目すべきである。
兄弟ノード(Sibling Nodes)
バケット内のノードは、兄弟“s”と呼ばれる。
バケットグループ
バケットグループは、所望のオーバレイネットワークの編成およびルーティングを達成するためのバケットのグループ分けである。“n”は、バケットグループの総数を表す。各バケットグループは、“m”個のバケットを含み、そのため、(n*m)=Nがバケットの総数である。視覚化を容易にするために、各バケットグループは、関連する図中で図示されるように、同じシェーディングを有するバケットにより表される。
バディバケット(Buddy Buckets)
同じバケットグループ内のバケットを指す。
近隣(Neighborhood)
近隣は、n個のバケットグループのそれぞれからの少なくとも1つのバケットを含むバケットの集合である。
イベント
ノードがオーバレイネットワークに参加するか、または離脱するとき、あるいは、近隣の更新が生じるときに、イベントが生じる。
マルチレベルグループ分け
マルチレベルグループ分けにおいて、バケットグループは、それら自身、追加のグループにグループ化される。例えば、2レベルグループ分けにおいて、n個のバケットグループのo個のグループが、バケットの総数がN=(o*n*m)から決定できるように定義される。2レベルよりも多いグループ分けを有することも可能であるが、グループ分けのレベルは、ルーティングテーブルのサイズまたは待ち時間の増加に対してバランスがとられるべきである。
図2中で示した配布木200に関係付けられている1ホップルーティングの解析を次に示す。例えば、ピアツーピアオーバレイネットワーク104にわたって配布されるイベントに応答して、次の送信がノードに関して生じる。
1.ノードは、イベントに関して、その親バケット中のノードから1つのメッセージを受け取る。
2.ノードは、その親バケット中のノードに1つの肯定応答を送る。
3.ノードは、各子バケット中の1つ以上のノードにメッセージを転送する。
4.ノードは、各子バケット中のノードから1つの肯定応答を受け取る。
5.ノードは、それ自体のバケット中のすべての兄弟にメッセージを転送する。
6.ノードは、それ自体のバケット中のすべての兄弟から肯定応答を受け取る。
1.半分のノードは葉である。
2.ノードは、半分のイベントに対して葉であるであろう。
3.ノードは、半分のイベントだけを転送しなければならない。
1.メッセージサイズ=xバイト
2.ヘッダサイズ=肯定応答サイズ=yバイト
3.イベントレート=rイベント/秒
4.各バケット内に兄弟はない。
1.すべてのイベントに対する、親からの1つのメッセージは、毎秒r*(x+y)の送信レートを生じさせる。
2.各子からの半分のイベントに対する肯定応答は、毎秒2*(r/2)*yバイトの送信レートを生じさせる。
3.1ホップに対する総ダウンストリーム帯域幅は、D1=r*(x+2y)である。
1.半分のイベントに対する、子への2つのメッセージは、2*(r/2)*(x+y)を発生させる。
2.すべてのイベントに対する、親への1つの肯定応答は、毎秒r*yバイトを発生させる。
3.1ホップルーティングに対する総アップストリーム帯域幅は、毎秒U1=r*(x+2y)バイトである。
1.毎秒r=200のイベント
2.x=20バイト
3.y=30バイト
4.ルーティングテーブルのエントリは40バイトである。
1.帯域幅=128kbps
2.ルーティングテーブルサイズ=40メガバイト
(兄弟を有する)1ホップルーティングおよび解析
各バケット中にs個の兄弟ノードがあると仮定される、配布木200に関係付けられている1ホップルーティングの解析を次に示す。結果として、すべてのノードは、(s−1)個の兄弟を有する。例えば、配布されるイベントに応答して、次の送信が、ノードに関して生じる。
1.すべての1/sのイベントに対する、親からの1つのメッセージは、毎秒(r/s)*(x+y)バイトの送信レートを生じさせる。
2.(s−1)/sのイベントに対する、兄弟からの1つのメッセージは、(s−1)/s*r*(x+y)を生じさせる。
3.半分のイベントに対する、子からの2つの肯定応答は、毎秒2*(r/2)*yの送信レートを生じさせる。
4.すべての受け取られたイベントに対する、(s−1)の兄弟からの1つの肯定応答は、(s−1)*r/s*(x+y)を生じさせる。
5.1ホップに対する総ダウンストリーム帯域幅は、D1=r*(x+2y)である。
1.半分のイベントに対する、子への2つのメッセージは、2*r/2*(x+y)=r/s(x+y)を生じさせる。
2.すべての受け取られたイベントに対する、兄弟への(s−1)個のメッセージは、(s−1)*r/s*(x+y)を生じさせる。
3.すべてのイベントに対する、親への1つの肯定応答は、毎秒r/s*yバイトを生じさせる。
4.(s−1)/sのイベントに対する、兄弟への1つの肯定応答は、(s−1)/s*r*yを生じさせる。
5.1ホップルーティングに対する総アップストリーム帯域幅は、毎秒U1=r*(x+2y)バイトである。
イベント配布のための2分木の代わりに、k−アレイの木を利用する、1ホップルーティングの解析を次に示す。完全なk−アレイ木において、ほぼ、ノードの(k−1)/kが葉である。ノードは、すべてのノードの分数(k−1)/kに対して葉であり、ノードは、メッセージの分数1/kだけを転送しなければならないであろう。
1.親からの1つのメッセージは、毎秒r*(x+y)バイトの送信レートを生じさせる。
2.イベントの1/kに対する、子からのk個の肯定応答は、毎秒k*r/k*yバイトの送信レートを生じさせる。
3.1ホップに対する総ダウンストリーム帯域幅は、D1k=r*(x+2y)である。
1.イベントの分数1/kに対する、子へのk個のメッセージは、k*r/k*(x+y)=r(x+y)を生じさせる。
2.親への1つの肯定応答は、毎秒r*yバイトを生じさせる。
3.1ホップルーティングに対する総アップストリーム帯域幅は、毎秒U1k=r*(x+2y)バイトである。
図3は、イベント配信システムの観点にしたがった、2ホップルーティングに対して構成されているピアツーピアオーバレイネットワーク300を示す。
1.グループ1−g(1,x)黒のシェーディング
2.グループ2−g(2,x)グレーのシェーディング
3.グループ3−g(3,x)模様シェーディング
4.グループ4−g(4,x)シェーディングなし(クリア)
1.ノードは、それ自体のバケットを含むその近隣におけるm個のバケット中のすべてのノードについて知っている。近隣は、m個のバケットの弧により表される。第1のオプションにおいて、その近隣中の半分のバケットが、それ自体のバケットの両側にある。したがって、これは、それ自体のバケットを中央に有する、m個のバケットの近隣である。第2のオプションにおいて、近隣は、ノードを含む任意のm個のバケットの弧により表される。
2.ノードは、そのグループにおけるすべてのバケット中のすべてのノードについて知っている。これらは、“バディ”バケットと呼ばれ、いっしょに、それらはバディネットワークを形成する。
図4は、イベント配信システムの観点にしたがった、2ホップルーティングのプロセスを図示するピアツーピアオーバレイネットワーク400を示す。以下の記述において、1ホップルーティングは、第1のノードから、第1のノード自体の近隣におけるm個のバケット中の他のすべてのノードへのルーティングとして定義される。2ホップルーティングは、第1のノードから、第1のノードのバケットグループ中であるが、異なる近隣における、第2のノードへルーティングし、次に、第2のノードの近隣中のターゲットノードにルーティングするものとして定義される。例えば、図4を参照すると、メッセージが近隣3におけるバケットg(1,3)中のノードから、近隣1におけるバディバケットg(1,1)中のノードに送られるときに、第1のホップ402が生じる。近隣1は、ターゲットノードの近隣である。メッセージが、近隣1におけるバディバケットg(1,1)中のノードから、近隣1におけるバケットg(4,1)中のターゲットノードに送られるときに、第2のホップ404が生じる。
1.100万個のノードのネットワーク、ここで、n=m=1000。
2.各ノードは、その近隣中の1000個のノード(それ自体も含まれる)について知っている。
3.各ノードは、そのバディネットワーク中の1000個のノード(それ自体も含まれる)について知っており、ノードのそれぞれは、1000個の他のノード(それ自体も含まれる)について知っている。
4.すべてのバディバケットに関係付けられている近隣弧は、互いにオーバーラップせず、それゆえに、相互排除的である。
5.すべてのバディバケットの近隣弧は、全体として漏れがないように、オーバレイネットワーク中のすべてのバケットをカバーする。
2ホップルーティングをサポートするために、ノードは、それ自体の近隣中のすべてのバケットと、そのすべてのバディバケットとにおける参加/離脱について学ぶ。2つの2分木が、イベントの伝搬のために使用される。1つの木は、ノード自体の近隣中のすべてのバケットを含み、ローカル木と呼ばれるであろう。もう1つの木は、すべてのバディバケットを含み、バディ木と呼ばれるであろう。正常な離脱中に、ノードは離脱する前に他のすべてのノードに通知する。ノードのエラー(node failures)(すなわち、正常でない離脱)に対して、監視ノードがノードのエラーを検出し、エラーが生じたノードのバディバケット中のノードに対してイベントを配布する。
イベント配信システムの観点にしたがった2ホップルーティングの解析を次に示す。次のパラメータが仮定される。
1.バケットの総数=N、n*m=Nとなるように、それぞれm個のバケットのn個のグループを定義する
2.メッセージサイズ=x
3.ヘッダサイズ=y
4.システムイベントレート=rイベント/秒
5.各近隣におけるイベントレート=r*(m/N)=r/n
6.バディネットワークにおけるイベントレート=r*(n/N)=r/m
7.バケット中に兄弟がないことと、正常な参加および離脱とを仮定。
1.ローカル木中の親からの1つのメッセージは、(r/n)*(x+y)を生じさせる。
2.バディ木中の親からの1つのメッセージは、(r/m)*(x+y)を生じさせる。
3.半分のローカルイベントに対する、ローカル木中の子からの2つの肯定応答は、2*(r/2n)*yを生じさせる。
4.半分のバディイベントに対する、バディ木中の子からの2つの肯定応答は、2*(r/2m)*yを生じさせる。
5.2ホップルーティングに対する総ダウンストリーム帯域幅は、D2=r*(x+2y)*((m+n)/mn)=D1 *(m+n)/mnである。
1.半分のローカルイベントに対する、ローカル木中の子への2つのメッセージは、2*(r/2n)*(x+y)を生じさせる。
2.半分のローカルイベントに対する、バディ木中の子への2つのメッセージは、2*(r/2m)*(x+y)を生じさせる。
3.ローカル木中の親への1つの肯定応答は、(r/n)*yを生じさせる。
4.バディ木中の親への1つの肯定応答は、(r/m)*yを生じさせる。
5.2ホップルーティングに対する総アップストリーム帯域幅は、U2=r*(x+2y)*((m+n)/mn)=U1 *(m+n)/mnである。
1.ネットワークは、106個のノードを含む。
2.x=20バイト
3.y=30バイト
4.m=n=sqrt(106)=103
5.ルーティングテーブルのエントリサイズ=40バイト
1.帯域幅=256bps
2.ルーティングテーブルサイズ=(m+n)*40=2000エントリ*40=80kB
1.m=n=104
2.帯域幅=2.56kbps
3.ルーティングテーブルサイズ=20000エントリ*40=800kB
したがって、理解できるように、2ホップルーティングは、1ホップルーティングよりも、低減された帯域幅と小さいルーティングテーブルとを提供する。
イベント配信システムの別の構成において、3ホップルーティングが提供される。3ホップにおいて、すべてのバケットNをグループ化する2レベルは、それぞれ、m個のバケットのn個のバケットグループの、o個のグループに分けられる。例えば、o=n=m=100である、106個のノードのネットワークにおいて、各ノードは、次のことについて知っている。
1.その近隣中の100個のノード(100個のノードへの1ホップルーティング)
2.他の100個のノード、ノードのそれぞれは、せいぜい1ホップにおいて100個より多いノードに到達できる(1000個のノードへの2ホップルーティングを提供する)。
3.100個より多いノード、ノードのそれぞれは、せいぜい2ホップにおいて10000個のノードに到達できる(106個のノードへの3ホップルーティングを提供する)。
イベント配信システムの観点にしたがった3ホップルーティングの解析を次に示す。次のパラメータが仮定される。
1.バケットの総数=N、ここで、m*n*o=N
2.固定されたm*n*oに対して、量(m+n+o)/mnoは、m=n=o=cuberoot(m*n*o)であるときに最小である。
3.メッセージサイズ=x
1.ダウンストリーム帯域幅
D3=r*(x+2y)*(m+n+o)/mno=D1 *(m+n+o)/mno
2.アップストリーム帯域幅
U3=r*(x+2y)*(m+n+o)/mno=U1 *(m+n+o)/mno
1.106個のノードを含むネットワーク
2.x=20バイト
3.y=30バイト
4.m=n=o=100
5.ルーティングテーブルのエントリサイズ=40バイト
1.帯域幅=38.4bps
2.ルーティングテーブルサイズ=(m+n+o)*40=300エントリ*40=12kB
1.m=n=o=1000
2.帯域幅=384bps
3.ルーティングテーブルサイズ=3000エントリ*40=120kB
図5は、イベント配信システムにしたがった、さまざまなルーティング構成の比較を図示するテーブル500を示す。一般に、nホップルーティングの構成に対して、帯域幅およびルーティングテーブルのサイズは、次のものから決定できる。
1.帯域幅Dn−K*r*(x+2y)
ここで、K=(m1+m2+m3+...+mn)/(m1 *m2 *m3 *...*mn)
2.ルーティングテーブルサイズは、O*(Nのn乗根)であり、Nは、ノード/バケットの総数である。
Claims (36)
- 複数のノードを含むピアツーピアオーバレイネットワーク中でのイベントの配信およびルーティングのための方法において、
前記方法は、
前記オーバレイネットワーク上の複数のバケットを識別することと、
バケットグループを識別することと、
前記バケットグループに基づいて、イベントを配信することと、
前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新することとを含み、
各バケットは、それぞれ、1つ以上のノードを含み、
各バケットグループは、それぞれ、選択された数のバケットを含む方法。 - 前記イベントは、参加と、離脱と、近隣の更新とのうちの少なくとも1つを含む請求項1記載の方法。
- 前記更新することは、前記ルーティングテーブルを更新して、固定されたアレイ長を有する配布木を形成することを含む請求項1記載の方法。
- 前記複数のバケットを識別することは、合計N個のバケットがあるように、前記複数のバケットを識別することを含む請求項1記載の方法。
- 前記バケットグループを識別することは、前記バケットグループを識別して、グループ毎にm個のバケットを含む、合計n個のバケットグループを形成することを含み、N=n*mである請求項4記載の方法。
- 前記ルーティングテーブルを更新することは、前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新して、2ホップルーティングを容易にすることを含む請求項1記載の方法。
- 前記バケットグループを識別することは、前記バケットグループを識別して、バケットグループ毎にm個のバケットを含むn個のバケットグループの、合計o個のグループを形成することを含み、N=n*m*oである請求項4記載の方法。
- 前記ルーティングテーブルを更新することは、前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新して、3ホップルーティングを容易にすることを含む請求項7記載の方法。
- 前記バケットグループに基づいて、前記ルーティングテーブルを最初に生成させることをさらに含む請求項1記載の方法。
- 複数のノードを含むピアツーピアオーバレイネットワーク中でのイベントの配信およびルーティングのための装置において、
前記装置は、
前記オーバレイネットワーク上の複数のバケットを識別する手段と、
バケットグループを識別する手段と、
前記バケットグループに基づいて、イベントを配信する手段と、
前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新する手段とを具備し、
各バケットは、それぞれ、1つ以上のノードを含み、
各バケットグループは、それぞれ、選択された数のバケットを含む装置。 - 前記イベントは、参加と、離脱と、近隣の更新とのうちの少なくとも1つを含む請求項10記載の装置。
- 前記更新する手段は、前記ルーティングテーブルを更新して、固定されたアレイ長を有する配布木を形成する手段を備える請求項10記載の装置。
- 前記複数のバケットを識別する手段は、合計N個のバケットがあるように、前記複数のバケットを識別する手段を備える請求項10記載の装置。
- 前記バケットグループを識別する手段は、前記バケットグループを識別して、グループ毎にm個のバケットを含む、合計n個のバケットグループを形成する手段を備え、N=n*mである請求項13記載の装置。
- 前記ルーティングテーブルを更新する手段は、前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新して、2ホップルーティングを容易にする手段を備える請求項10記載の装置。
- 前記バケットグループを識別する手段は、前記バケットグループを識別して、バケットグループ毎にm個のバケットを含むn個のバケットグループの、合計o個のグループを形成する手段を備え、N=n*m*oである請求項13記載の装置。
- 前記ルーティングテーブルを更新する手段は、前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新して、3ホップルーティングを容易にする手段を備える請求項16記載の装置。
- 前記バケットグループに基づいて、前記ルーティングテーブルを最初に生成させる手段をさらに具備する請求項10記載の装置。
- 複数のノードを含むピアツーピアオーバレイネットワーク中でのイベントの配信およびルーティングのために構成されているノードにおいて、
前記ノードは、
トランシーバと、
前記トランシーバに結合されたプロセッサとを具備し、
前記プロセッサは、
前記オーバレイネットワーク上の複数のバケットを識別し、
バケットグループを識別し、
前記バケットグループに基づいて、イベントを配信し、
前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新するように構成されており、
各バケットは、それぞれ、1つ以上のノードを含み、
各バケットグループは、それぞれ、選択された数のバケットを含むノード。 - 前記イベントは、参加と、離脱と、近隣の更新とのうちの少なくとも1つを含む請求項19記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記ルーティングテーブルを更新して、固定されたアレイ長を有する配布木を形成するように構成されている請求項19記載の装置。
- 前記プロセッサは、合計N個のバケットがあるように、前記複数のバケットを識別するように構成されている請求項19記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記バケットグループを識別して、グループ毎にm個のバケットを含む、合計n個のバケットグループを形成するように構成されており、N=n*mである請求項22記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新して、2ホップルーティングを容易にするように構成されている請求項19記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記バケットグループを識別して、バケットグループ毎にm個のバケットを含むn個のバケットグループの、合計o個のグループを形成するように構成されており、N=n*m*oである請求項22記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新して、3ホップルーティングを容易にするように構成されている請求項25記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記バケットグループに基づいて、前記ルーティングテーブルを最初に生成させるように構成されている請求項19記載の装置。
- 複数のノードを含むピアツーピアオーバレイネットワーク中でのイベントの配信およびルーティングのためのコンピュータプログラムプロダクトにおいて、
前記コンピュータプログラムプロダクトは、
コードを組み入れているコンピュータ読み取り可能媒体を具備し、
前記コードは、
前記オーバレイネットワーク上の複数のバケットを識別し、
バケットグループを識別し、
前記バケットグループに基づいて、イベントを配信し、
前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新することが実行可能であり、
各バケットは、それぞれ、1つ以上のノードを含み、
各バケットグループは、それぞれ、選択された数のバケットを含むコンピュータプログラムプロダクト。 - 前記イベントは、参加と、離脱と、近隣の更新とのうちの少なくとも1つを含む請求項28記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記コードは、前記ルーティングテーブルを更新して、固定されたアレイ長を有する配布木を形成するように構成されている請求項28記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記コードは、合計N個のバケットがあるように、前記複数のバケットを識別するように構成されている請求項28記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記コードは、前記バケットグループを識別して、グループ毎にm個のバケットを含む、合計n個のバケットグループを形成するように構成されており、N=n*mである請求項31記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記コードは、前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを更新して、2ホップルーティングを容易にするように構成されている請求項28記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記コードは、前記バケットグループを識別して、バケットグループ毎にm個のバケットを含むn個のバケットグループの、合計o個のグループを形成するように構成されており、N=n*m*oである請求項33記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記コードは、前記イベントに基づいて、ルーティングテーブルを生成させて、3ホップルーティングを容易にするように構成されている請求項34記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記コードは、前記バケットグループに基づいて、前記ルーティングテーブルを最初に生成させるように構成されている請求項33記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
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