JP5690224B2 - コンテンツ優先転送方法、およびコンテンツ優先転送ゲートウェイ - Google Patents
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Description
非特許文献1には、複数サーバから分割ダウンロードして、ダウンロードの高速化を図る技術が開示されている。
図1は、第1の実施形態に於けるネットワークの構成例を示す図である。
インターネット100には、ホームゲートウェイ(HGW:Home Gate Way)で接続されている端末10−1と、サービス提供サーバA(20−1)と、サービス提供サーバB(20−2)とが、それぞれ通信可能に接続されている。ホームゲートウェイは、端末10−1をインターネット100に接続するゲートウェイである。なお、以下では、ホームゲートウェイ(HGW)で接続されている端末10−1を、単に端末10−1と記載する。
インターネット100には、サービス提供サーバA(20−1)とサービス提供サーバB(20−2)の他にも、複数の図示しないサーバ群20−nが接続されており、同様なミラーサーバ群に対しても、本実施形態の技術を適用して高速にダウンロードが可能である。
サーバ保持テーブル11は、端末10−1の記憶部に格納されている。サーバ保持テーブル11には、Service11aの項目と、ServerURL11bの項目と、Priority11cの項目とが含まれている。
ServerURL11bの項目には、このサービスを提供するインターネット100上の複数のミラーサーバのアドレスとしてのURLが格納されている。
Priority11cの項目には、このサービスを提供するサーバの優先度が格納されている。本実施形態に於いて、サーバの優先度は、値が小さいほど優先度が高い。
図3は、第1の実施形態に於けるダウンロード動作を示すフローチャートである。
端末10−1の処理部は、ユーザから、サービス提供サーバA(20−1)またはサービス提供サーバB(20−2)のいずれかに格納されているコンテンツを転送する指示を受けて、図3の処理を開始する。
端末10−1の処理部は、HTTPダウンロードを実施する際に、端末10−1の記憶部に格納されているサーバ保持テーブル11のServerURL11bの項目からミラーサーバのアドレスリストを取得する。
このミラーサーバの優先度は、RTT(Round Trip Time)によって決定される。RTTは、それぞれのミラーサーバにHTTP要求を送信してから、当該サーバからHTTP応答が戻ってくるまでに掛る時間である。RTTは、サーバの応答速度である。
すなわち、端末10−1の処理部は、ユーザから、複数のサーバのいずれかに格納されているコンテンツを転送する指示を受けた場合には、最初、複数のサーバそれぞれから所定サイズのコンテンツの転送を受けて、複数のサーバぞれぞれの転送速度と応答速度とを測定する。
すなわち、端末10−1の処理部は、複数のサーバぞれぞれの転送速度と応答速度とを再測定している。
すなわち、端末10−1の処理部は、複数のサーバの応答速度順を転送順序としている。
すなわち、端末10−1の処理部は、複数のサーバそれぞれの転送速度に基いて前記複数のサーバそれぞれに転送を要求するコンテンツのサイズを決定している。
すなわち、端末10−1の処理部は、複数のサーバそれぞれから当該コンテンツの転送を受ける。
ダウンロード対象ファイルは、データD1,D2,D3,D4,D5,D6のように分割されている。図示していないD6より後ろの部分も、同様に分割されている。
データD1は、ダウンロード対象ファイルの冒頭部であり、512Kbytesのサイズである。
データD2は、データD1の直後にあり、512Kbytesのサイズである。
横方向は時間軸tを示し、右横方向に時間経過を示している。時間軸tの上側は、サービス提供サーバA(20−1)からのダウンロードイメージを示している。時間軸tの下側は、サービス提供サーバB(20−2)からのダウンロードイメージを示している。ダウンロードイメージの矩形は、ダウンロードしたときの帯域を高さで示し、ダウンロード時間を幅で示している。
図4に於いて、サービス提供サーバA(20−1)のダウンロード速度は、サービス提供サーバB(20−2)の約2倍である。
処理が開始すると、シーケンスQ10に於いて、端末10−1の処理部は、サービス提供サーバA(20−1)に、HTTPのget要求を送信して、512KbytesのデータD1を要求する。
シーケンスQ16に於いて、サービス提供サーバA(20−1)の処理部は、HTTPの200(OK)を応答して、120MbitのデータD3を応答する。
シーケンスQ18に於いて、サービス提供サーバB(20−2)の処理部は、HTTPの200(OK)を応答して、30MbitのデータD4を応答する。
シーケンスQ21に於いて、サービス提供サーバB(20−2)の処理部は、HTTPの200(OK)を応答して、150MbitのデータD5を応答する。
シーケンスQ23に於いて、サービス提供サーバA(20−1)の処理部は、HTTPの200(OK)を応答して、150MbitのデータD6を応答する。
このように、シーケンスQ19〜Q23と同様の動作を転送終了まで繰り返し、ダウンロード対象ファイルを全て受信する。
以上説明した第1の実施形態では、次の(A)〜(D)のような効果がある。
(B) 定期的にダウンロード量を再計算することにより、ネットワークの状況に合わせた高速転送が可能である。
図6は、第2の実施形態に於けるネットワークの構成例を示す図である。図1に示す第1の実施形態のネットワークと同一の要素には同一の符号を付与している。
すなわち、ゲートウェイ40は、内部ネットワークと外部ネットワークとを接続し、前記外部ネットワークの複数のサーバに重複して格納されているコンテンツを、優先的に前記内部ネットワークの要求元である端末10−1に転送するコンテンツ優先転送ゲートウェイである。
ここで優先転送トンネルとは、IPsec(Security Architecture for Internet Protocol)トンネルともいい、インターネット上の2地点間に仮想的なトンネルを作り、そこにIPパケットを通す技術のことをいう。さらにIPsecトンネルでは、この仮想的なトンネルを通すパケットを暗号化し、第三者による盗聴を抑止している。
ゲートウェイ40は、HTTP/RTSPプロキシ(Proxy)部41と、ダウンロードバッファ部45と、ユーザ情報テーブル46と、優先転送サービス判定テーブル47と、サーバ情報テーブル48とを有している。HTTP/RTSPプロキシ部41は、Proxy処理部42と、優先転送判定キャッシュ43と、ダウンロード速度検出部44とを有している。
図8に示す各テーブルは、第1の実施形態のサーバ保持テーブル11を拡張したものに相当する。
図8(a)は、ユーザ情報テーブル46を示す図である。
ユーザ情報テーブル46は、userID46aの項目と、SrcIP46bの項目とを含んでいる。userID46aの項目には、ユーザの契約情報が一意に特定可能なユーザIDが格納されている。SrcIP46bの項目には、ユーザの端末10−1(またはHGW)に割り当てられたIPアドレスが格納されている。
優先転送サービス判定テーブル47は、userID47aの項目と、Service47bの項目と、TOS47cの項目とを有している。優先転送サービス判定テーブル47には、ユーザの識別子(ユーザID)と、当該ユーザが契約している優先転送対象のサービスと、優先転送の内容とが格納されている。
IP Precedenceは、TOSの先頭3bitを使用する。IP Precedenceの数字が大きいほど、そのIPパケットは重要なパケットとして各機器に認識される。但し、ユーザが設定できる値の最大は5とされている。6と7とはルーティングアップデートやkeep aliveなどで使われるため、ユーザが設定しないように推奨されている。
DSCPは、TOSの先頭6bitを使用する。DSCPの先頭3bitは、クラス分けに使用され、IP Precedenceと同じ意味を示す。DSCPの続く3bitは、ドロップの割合を示すフィールドして使用され、かつ、この最後の1bitは、1のときにテスト用を示すフィールドとして使用される。
DSCPに設定される値セットには、CS(Class Selector)、EF(Expedited Forwarding)、AF(Assured Forwarding)という名称が付与されている。
CSの値セットの場合には、先頭3bitだけが使用され、残りの3bitには「000」のビットパターンが設定される
EFの値セットは、「101110」のビットパターンである。これはユーザーデータで送る最優先(帯域保証 + 低遅延)を意味している。EFは、音声用パケットなどの遅延が許されないトラフィックに使用される。
AFの値セットは、前述したCSの場合とEFの場合とに含まれない、その他の値セットである。AFの値セットには、AF11〜AF43があり、後半の値が大きいほどIPパケットがドロップしやすくなる。
サーバ情報テーブル48は、Service48aの項目と、ServerURL48bの項目と、Priority48cの項目とを有している。Service48aの項目には、サービス名(本例では、URLの一部)が格納されている。ServerURL48bの項目には、優先対象のサービスを提供する図示しない他事業者網もしくはインターネット100上の複数のミラーサーバのアドレスが格納されている。Priority48cの項目には、各ミラーサーバの優先度の情報が格納されている。サーバ情報テーブル48は、第1の実施形態のサーバ保持テーブル11に相当する。
優先転送判定キャッシュ43は、SrcIP43aの項目と、DstIP43bの項目と、SrcPort43cの項目と、DstPort43dの項目と、Protocol43eの項目と、Service43fの項目と、優先43gの項目と、TOS43hの項目とを有している。SrcIP43aの項目には、IPパケットの送信元のIPアドレスが格納されている。DstIP43bの項目には、IPパケットの宛先のIPアドレスが格納されている。SrcPort43cの項目には、IPパケットの送信元のポート番号が格納されている。DstPort43dの項目には、IPパケットの宛先のポート番号が格納されている。Protocol43eの項目には、IPパケットのプロトコルの種別を示す文字列が格納されている。Service43fの項目には、サービス名(本例では、URLの一部)が格納されている。優先43gの項目には、優先転送サービスであるか否かを示す情報が格納されている。優先転送サービスのときには“1”が、優先転送サービスではないときには“0”が格納されている。TOS43hの項目には、IPパケットのTOSフィールドに設定する値が16進数で格納されている。SrcIP43aの項目と、DstIP43bの項目と、SrcPort43cの項目と、DstPort43dの項目と、Protocol43eの項目とは、コネクションの情報である。
優先転送判定キャッシュ43は、コネクションが、優先転送対象か、どういった優先転送を実施するかの判定結果を保持するテーブルである。
図10は、第2の実施形態に於けるゲートウェイの動作を示す図である。
以下、順番にゲートウェイ40の動作を説明する。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は、端末10−1からHTTPのget要求を受信した際に、優先転送サービス判定テーブル47により、新規コネクションか否かを判定する。すなわち、識別済のフローか否かを確認する。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は、新規コネクションであり、未識別のフローであると判定された場合、ユーザ情報テーブル46からユーザIDを特定して、このフローに係るユーザを識別する。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は更に、優先転送サービス判定テーブル47によって、当該コネクションが優先転送対象のサービスか否かを識別する。すなわち、要求元である端末10−1から、優先転送対象のサービスに係る複数のサーバのいずれかに格納されているコンテンツを要求したか否かを識別する。
すなわち、Proxy処理部42は、要求元である端末10−1が複数のサーバのいずれかに格納されているコンテンツの転送を要求したか否かを判定している。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は、当該コネクションが優先転送対象であると判定した場合、優先転送判定キャッシュ43に、フロー識別結果であるコネクションの情報と、優先転送サービスの情報と、優先転送の種類とを登録する。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は、サーバ情報テーブル48からサーバ群20−nのリストを取得する。本実施形態では、サービス提供サーバA(20−1)とサービス提供サーバB(20−2)とがサービス提供サーバである。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は、優先度が高いサービス提供サーバA(20−1)に対し、ファイルの最初からダウンロードを代理要求する(HTTPのget要求を代理送信する)。優先度が低いサービス提供サーバB(20−2)に対しては、ファイルの512Kbytes以降に対して、ダウンロードを代理要求する(HTTPのget要求を代理送信する)。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は、サービス提供サーバA(20−1)やサービス提供サーバB(20−2)からの応答HTTPの200(OK)を受信すると、優先転送サービス判定テーブル47のコネクションの情報をもとに、この応答のIPパケットが優先転送対象であるか否かを確認する。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は、応答のIPパケットが優先転送対象であれば、このIPパケットを宛先に送らずに、ダウンロード速度検出部44でデータ転送量をカウントし、ダウンロードバッファ部45に応答のIPパケットを一時的に保存する。ダウンロードバッファ部45は、記憶部の一部であり、要求元である端末10−1が要求したコンテンツを記憶する領域である。
ゲートウェイ40のProxy処理部42は、ダウンロードバッファ部45に一次的に記憶された応答のIPパケットに対して、TOSフィールドのリマーキング(書き換え)を実施し、自事業者網100A内を優先して転送する。
その後、ダウンロード速度検出部44は、優先度が高いサービス提供サーバA(20−1)からの最初のダウンロードが終了した場合、ダウンロードしたデータ量を掛った時間で除算してダウンロード速度を再測定する。このダウンロード速度に所定時間を乗算して、次のサービス提供サーバA(20−1)からのダウンロードのデータ量を決定する。
ダウンロード速度検出部44は、優先度が低いサービス提供サーバB(20−2)からの最初のダウンロードが終了した場合、ダウンロードしたデータ量を掛った時間で除算してダウンロード速度を計算する。このダウンロード速度に所定時間を乗算して、次のサービス提供サーバB(20−2)からのダウンロードのデータ量を決定する。
サービス提供サーバA(20−1)のダウンロード速度が4Mbpsであったとき、ファイルの次の120Mbitをサービス提供サーバA(20−1)からダウンロードする。サービス提供サーバB(20−2)のダウンロード速度が1Mbpsであったとき、ファイルの次の30Mbitをサービス提供サーバB(20−2)からダウンロードする。
このダウンロードが完了すると、ダウンロード速度検出部44は、サービス提供サーバA(20−1)からダウンロードしたデータ量を掛った時間で除算して、ダウンロード速度を計算する。このダウンロード速度に所定時間を乗算して、次のサービス提供サーバA(20−1)からのダウンロードのデータ量を決定する。
このような処理を繰り返して、要求されたデータをダウンロードバッファ部45にダウンロードして記憶する。
第2の実施形態では、サービス提供サーバA(20−1)とサービス提供サーバB(20−2)とが予め登録されており、サービス提供サーバA(20−1)の優先度が高く設定されている。また、サービス提供サーバA(20−1)とサービス提供サーバB(20−2)とは同一のダウンロード対象ファイルを保持している。
以上説明した第2の実施形態では、次の(E)〜(G)のような効果がある。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(a)〜(f)のようなものがある。
11 サーバ保持テーブル
20−1,20−2 サービス提供サーバ(複数のサーバ)
30 エッジルータ
40 ゲートウェイ(コンテンツ優先転送ゲートウェイ)
41 HTTP/RTSPプロキシ部
42 Proxy処理部(処理部)
43 優先転送判定キャッシュ(記憶部)
44 ダウンロード速度検出部
45 ダウンロードバッファ部(記憶部)
46 ユーザ情報テーブル(記憶部)
47 優先転送サービス判定テーブル(記憶部)
48 サーバ情報テーブル(記憶部)
100 インターネット(外部ネットワーク)
100A 自事業者網(内部ネットワーク)
Claims (8)
- 内部ネットワークと外部ネットワークとを接続し、前記外部ネットワークの複数のサーバに重複して格納されているコンテンツを、優先的に前記内部ネットワークの要求元端末に転送するコンテンツ優先転送ゲートウェイであって、
各前記サーバのアドレスを記憶している記憶部と、
ダウンロードするデータをバッファリングするダウンロードバッファ部と、
前記要求元端末が前記複数のサーバのいずれかに格納されている当該コンテンツの転送を要求した第1のIPパケットを検知したならば、優先的にコンテンツを転送すると識別し、各前記サーバの転送速度順を転送順序とすると共に各前記サーバの転送速度に基いて各前記サーバから次に転送する当該コンテンツのサイズを決定し、当該コンテンツの転送を要求するIPパケットを各前記サーバに並行して代理送信し、各前記サーバから当該コンテンツの転送を受けて前記ダウンロードバッファ部にバッファリングして、各前記サーバの転送速度を再測定することを繰り返すProxy処理部と、を有しており、
前記Proxy処理部は、前記要求元端末への応答の第2のIPパケットの送信元アドレスに前記第1のIPパケットの宛先アドレスを設定して、前記ダウンロードバッファ部にバッファリングしていたデータを代理送信する、
ことを特徴とするコンテンツ優先転送ゲートウェイ。 - 前記Proxy処理部は、前記内部ネットワークから送信されたHTTPのget要求のIPパケットの宛先アドレスが前記複数のサーバのいずれかであることを検知したならば、優先的にコンテンツを転送すると識別して、HTTPのget要求のIPパケットを各前記サーバに並行して代理送信する、
ことを特徴とする請求項1に記載のコンテンツ優先転送ゲートウェイ。 - 前記Proxy処理部は、各前記サーバに対してDNS(Domain Name System)でアドレス解決をする際のサーバアドレスの返却順で転送順序を設定して、新規フローの最初の代理送信において各前記サーバから前記コンテンツの各位置の所定サイズのデータを先頭から末尾に向けてダウンロードし、
以降は各前記サーバの転送速度の順で転送順序を設定する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンテンツ優先転送ゲートウェイ。 - 前記記憶部は、前記コンテンツを優先的に転送する端末のIPアドレスの情報テーブルを記憶しており、
前記Proxy処理部は、前記第1のIPパケットの送信元アドレスが前記情報テーブルに存在したならば、IPパケットを各前記サーバに並行して代理送信する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンテンツ優先転送ゲートウェイ。 - 前記Proxy処理部は、前記第2のIPパケットのTOS(Type Of Service)フィールドのDSCPに、AF(Assured fowarding)の値セットを設定する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンテンツ優先転送ゲートウェイ。 - 前記Proxy処理部は、優先転送トンネルを介して前記第2のIPパケットを前記要求元端末に転送する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンテンツ優先転送ゲートウェイ。 - 前記Proxy処理部は、各前記サーバからのデータのダウンロードと、前記ダウンロードバッファ部にバッファリングされている前記コンテンツの前記要求元端末への代理送信とを同期して実行する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンテンツ優先転送ゲートウェイ。 - 内部ネットワークと外部ネットワークとを接続し、前記外部ネットワークの複数のサーバに重複して格納されているコンテンツを、優先的に前記内部ネットワークの要求元端末に転送するコンテンツ優先転送ゲートウェイが行うコンテンツ優先転送方法であって、
前記コンテンツ優先転送ゲートウェイは、処理部と、各前記サーバそれぞれのアドレスを記憶している記憶部と、ダウンロードするデータをバッファリングするダウンロードバッファ部と、を有しており、
前記処理部は、前記内部ネットワークから送信されたHTTPのget要求の第1のIPパケットの送信元アドレスが前記要求元端末、当該第1のIPパケットの宛先アドレスが各前記サーバのいずれかであることを検知したならば、優先的にコンテンツを転送すると識別し、
前記第1のIPパケットの要求サイズを所定サイズに変更したHTTPのget要求のIPパケットを各前記サーバに並行して代理送信し、各前記サーバのHTTPの200(OK)のIPパケットを代理応答してデータを前記ダウンロードバッファ部にバッファリングすると共に各前記サーバの転送速度を再測定して各前記サーバから次回ダウンロードするデータのサイズを決定することを繰り返し、
前記要求元端末へのHTTPの200(OK)の第2のIPパケットの送信元アドレスに前記第1のIPパケットの宛先アドレスを設定して、前記ダウンロードバッファ部にバッファリングしていたデータを代理送信する、
ことを特徴とするコンテンツ優先転送方法。
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