JP6181298B2 - プロキシノードおよび方法 - Google Patents
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Description
実施形態をより詳細に説明する前に、まず概要が提供される。実施形態は、第1のノードと第2のノードとの間のデータ送信が第1のプロキシノードによって受信される技術を提供する。第1のプロキシノードは、通信リンクを第2のネットワークノードと直接確立することにより、より良いパフォーマンスが実現されるどうか、または選択されるプロキシノードとのレートレス通信リンクを確立し、次いで第2のネットワークノードとの通信リンクを確立するかどうかを決定する。実施形態は、選択されるプロキシノードを介して通信リンクを確立することはレイテンシを増加させ得るが、このレイテンシの増加は、レートレス符号化通信リンクによって提供されるスループットの増加により、十二分に埋め合わせ得ることを認識している。特に、2つのプロキシノード間では高レイテンシを持つが、選択されるプロキシノードと第2のノードとの間では低レイテンシを持つプロキシノードを選択することで、プロキシノードは、レートレス符号化を最大限利用するためにプロキシノードと第2のノードとの間の通信リンク全体の大部分がレートレス符号化されるように、選択されるプロキシノードは第2のノードに可能な限り近いと合理的に確信できる。この構成は、選択されるプロキシノードが宛先ノードに可能な限り近くなるように選択されるサービスプロバイダや、選択されるプロキシノードが、リクエストしたデータを取得するためにプロキシノードにリダイレクトされるエンドユーザに可能な限り近くなるようにするコンテンツ配信者のどちらにも使用できる。
消失チャネルを介した送信のためのレートレス符号化の符号化および復号技術の原理について説明する。LT(Luby transform)符号は、レートレス符号を初めて実用的に実現したものであり、これらはレートレス符号の原理を説明するために使用できる(他の多くの実装も可能である)。
データメッセージが、K個の入力(ソース)シンボルv=[v1v2...vK]で構成されると仮定する。各シンボルは任意のビット数を持つ。レートレス符号を紹介する原論文で使用されている専門用語は、元のデータメッセージvを「ファイル」と呼んでいる。便宜上、ベクトルv=[00 10 11 01]で与えられる4つの2ビットシンボルを含むデータメッセージの仮定的例を考慮する。
cの符号化シンボルが後の送信中に消失される、消失チャネルを考慮する。簡潔に言って、復号器の作業は、消失されたシンボルを消失されていないものから回復することである。復号プロセスは、次数1の入力シンボル(つまり、他のものとXOR結合されていないシンボル)を特定することにより開始する。復号器は次いで、このシンボルの値を2を法として、その値に依存するすべてのLT符号化シンボルに加え、さらに対応する2を法とする関係を削除する。各関係は、関連する2部グラフ(図2を参照)上のエッジで表されている。復号手順はこれを繰り返し、毎回次数1のシンボルから開始する。
上記に基づいて、また効率的な実施態様により、N個の元のパケットはいずれも、いずれかのN個のレートレス符号化パケットを使用して、高い確率で復号できる。このことは、送信機にドロップしたか訂正不能な誤りを含んで受信したデータパケットを再送信させる必要がなくなるので、特に重要である(誤り訂正符号が使用されている場合)。代わりに、送信機はN個のパケットが受信されるまでレートレス符号化パケットを送信し続けることができる。この時点で受信機は単一の確認パケットを送信でき、送信機は次のパケットのグループに進むことができる。このことは、特にTCP輻輳ウィンドウが小さい場合の輻輳状況下で、TCPと比較して送信のレイテンシを著しく改善できる。
この完全なエンドツーエンド伝送の解決策が、上述のレートレス符号に基づくトランスポートプロトコルの実行可能性を調査し、パフォーマンス改善を評価するために実装された。従来のTCPベースの伝送と比較して、実施形態は有線リンクを考慮した場合は約4倍、無線リンクから構成される通信パスの場合は最大11倍のスループット改善を提供する。
レートレス符号に基づくトランスポートプロトコルの採用を容易にするため、プロキシノード/サーバが、元のTCPパケットをレートレス符号化パケットに符号化し、リモート側で元のTCPパケットに復号し返すために使用できる。こうすることで、エンドノード(TCP送信機/受信機)は、通信パス内のプロキシサーバが実行する変換に気付くことすらないことがある。最も簡単な形式では、プロキシサーバは単にTCPパケットをレートレス符号化パケットにカプセル化し、TCPパケットをレートレス符号化パケットから逆カプセル化する。ソース(符号器)プロキシサーバは、レートレス符号化パケットに対して、リモート(復号器)プロキシサーバのIPアドレスを使用する。確認パケットが、何の変更も加えずにソースに渡されることになる。
上述の実施形態は、企業内/データセンター間通信が、レートレス符号トランスポートプロトコルからどのように恩恵を受けられるかを示している。さらなる実施形態は、サービスプロバイダおよびコンテンツプロバイダが、エンドノード(ユーザおよびサーバ)に何の変更も加えずにレートレス符号トランスポートプロトコルからさらに恩恵を受けることを可能にする方法を提供する。
実施形態は、サービスプロバイダが、ユーザ/サーバ側に何の変更も加えることなく、すべてのユーザがレートレス符号トランスポートプロトコルから恩恵を受けることを可能にする解決策を提供する。これは困難なことではあるが、同時にレートレス符号の採用を非常に簡単にし、かつ可能性を高めることができるので、見返りが大きいことでもある。
データの需要がますます大きくなっているので、コンテンツ配信ネットワーク(CDN)の役割は不可欠になってきている。このことは、動画の増加がインターネットトラフィックソースの主流であることを考えるととりわけそうである。Youtubeなどのコンテンツプロバイダは、ユーザの期待がますます大きくなっているのに対して配信ネットワーク/インフラの増強が遅れを取ることがあり、困難な課題に直面し得る。実施形態は、ユーザおよびエンドサーバに変更を加える必要なく、レートレス符号トランスポートプロトコルによって提供される利点から恩恵を受けられるようにする、CDNのための解決策をさらに提供する。関係する仕組みをより良く理解するために、巨大なCDNの一例としてYoutubeについて考慮する。この特定のコンテンツ配信業者は、単に一例として、実際の状況において物理サーバがどのように選択されるかを示すために選択されることが理解されよう。
Claims (15)
- プロキシノードであって、
通信リンクを介して第2のノードに送信するためのデータを第1のノードから受信するよう動作可能な受信ロジックと、
前記プロキシノードと、プロキシノードのグループから選択されるプロキシノードと、前記第2のノードとの間の通信リンクの通信リンク特性、および前記プロキシノードと前記第2のノードとの間の通信リンクの通信リンク特性の差が、閾値量の範囲に収まる場合は前記プロキシノードのグループの1つである前記選択されるプロキシノードを決定し、そうでなければ前記第2のノードを選択するように動作可能である、決定ロジックと、
前記決定ロジックによって前記選択されるプロキシノードが決定された場合は、前記選択されるプロキシノードとの前記データ転送のためのレートレス符号化通信リンクを確立し、そうでなければ前記第2のノードとの前記データの直接転送のための通信リンクを確立するよう動作可能な、送信ロジックとを含む、
プロキシノード。 - 前記決定ロジックが、前記プロキシノードグループの複数のプロキシノードを前記選択されるプロキシノードとして選択できる場合、通信リンクの特性が前記プロキシノードと前記第2のノードとの間の前記通信リンクの前記通信リンク特性に最も近い、前記複数のプロキシノードのうちの1つを選択するよう動作可能である、請求項1に記載のプロキシノード。
- 前記受信ロジックが、前記データ転送と関連付けられているユーザのクラスおよびサービスタイプのうち少なくとも1つに基づいて、前記決定ロジックが選択されるプロキシノードを決定しないようにし、その代わりに前記送信ロジックに前記第2のノードとのデータ転送のための通信リンクを確立させるよう動作可能である、請求項1または2に記載のプロキシノード。
- 前記通信リンク特性が、通信遅延、ホップ数および前記通信リンクの容量のうち少なくとも1つを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のプロキシノード。
- 前記決定ロジックが、前記プロキシノードグループのプロキシノードと前記第2のノードとの間の、そのプロキシノードによって測定、報告される通信リンクの通信リンク特性に基づいて、前記選択されるプロキシノードを決定するよう動作可能である、請求項1から4のいずれか一項に記載のプロキシノード。
- 前記閾値量が、前記レートレス符号化通信リンクのパラメータに基づいて適合される、請求項1から5のいずれか一項に記載のプロキシノード。
- ノードとの通信リンクの通信リンク特性を決定するようにとのリクエスト側プロキシノードからのリクエストを受信し、前記ノードとの前記通信リンクの前記通信リンク特性を確立し、前記通信リンク特性を前記リクエスト側プロキシノードに報告するよう動作可能な、通信リンク特性ロジックを含む、
請求項1から6のいずれか一項に記載のプロキシノード。 - データを抽出するために受信したレートレス符号化通信リンクを復号し、ソースノードを識別するソースアドレスを、前記プロキシノードを識別するソースアドレスに置換し、前記データを受信側ノードに転送するよう動作可能な、復号ロジックを含む、
請求項1から7のいずれか一項に記載のプロキシノード。 - データを抽出し、受信側ノードによってアクセスするために前記データを格納するために、受信したレートレス符号化通信リンクを復号するよう動作可能な、復号ロジックを含む、
請求項1から8のいずれか一項に記載のプロキシノード。 - 前記プロキシノードを識別する宛先アドレスを他のプロキシノードを識別する宛先アドレスに置換し、前記他のプロキシノードとの前記データの転送のためのレートレス符号化通信リンクを利用するよう動作可能な、符号化ロジックを含む、
請求項1から9のいずれか一項に記載のプロキシノード。 - 受信確認の表示が受信側ノードから受信されない場合、受信拒否の表示をソースノードに転送するよう動作可能な拒否ロジックを含む、
請求項1から10のいずれか一項に記載のプロキシノード。 - 前記受信ロジックが、前記受信拒否の前記表示を受信すると、前記決定ロジックが選択されるプロキシノードを決定しないようにし、その代わりに前記送信ロジックに前記第2のノードとのデータ転送のための通信リンクを確立させるよう動作可能である、請求項11に記載のプロキシノード。
- データを抽出するためにレートレス符号化通信リンクを復号し、前記プロキシノードを識別する宛先アドレスを前記第1のノードを識別する宛先アドレスに置換し、前記データを前記第1のノードに転送するよう動作可能な、変更ロジックを含む、
請求項1から12のいずれか一項に記載のプロキシノード。 - プロキシノードの方法であって、
通信リンクを介して第2のノードに送信するためのデータを第1のノードから受信するステップと、
前記プロキシノードと、プロキシノードのグループから選択されるプロキシノードと、前記第2のノードとの間の通信リンクの通信リンク特性、および前記プロキシノードと前記第2のノードとの間の通信リンクの通信リンク特性の差が、閾値量の範囲に収まる場合は前記プロキシノードのグループの1つである前記選択されるプロキシノードを決定し、そうでなければ前記第2のノードを選択するステップと、
前記選択されるプロキシノードが決定された場合は、前記選択されるプロキシノードとの前記データ転送のためのレートレス符号化通信リンクを確立し、そうでなければ前記第2のノードとの前記データの直接転送のための通信リンクを確立するステップとを含む、
プロキシノードの方法。 - コンピュータで実行された時に、請求項14に記載の方法のステップを実施するよう動作可能なコンピュータプログラム。
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