JP7109044B2 - 改善されたモバイルインターネットの速度およびセキュリティのためのシステム - Google Patents
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Description
本出願は、米国特許出願であり、参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる、2015年4月20日に出願された米国仮特許出願第62/150,250号および2015年7月24日に出願された米国仮特許出願第62/196,583号の利益を主張する。
ソフトウェア専用の解決策を使用して、同一のコンテンツ(例えば、同一のビデオ)をダウンロードまたはアップロードするために同一のデバイスまたはプロキシデバイスのグループのいずれかに属するいくつかのネットワーク接続の帯域幅。以下では、ソフトウェアシステムの1つの実施形態を参照するためにBMV(ブースティングモバイルビデオ(Boosting Mobile Video)を使用する。単一のデバイスのネットワーク接続を集約するケースを説明するためにソロモードに言及する。
-ドメイン名の信頼すべき(Authoritative)DNSサーバへのクエリ。
-ドメイン名の信頼すべきでないDNSサーバへのクエリ、それらのサーバは、ローカルネットワークDNSサーバとともにGoogle DNSサーバ、オープンDNSサーバなどの一般のパブリックDNSサーバを含む。
-ホストの潜在的に記憶された(かつ期限切れでない)IPアドレスを発見するためのそのローカルデータベースへのクエリ。このデータベースは、ローカルに利用可能であり、人気のあるビデオプロバイダ、例えば、Daily motionの特定のセットのために頻繁に更新される。
-1つ目に、ホストは、その特定のURLについて計算する署名をURLの内部に組み込むことができる。署名を更新することなくホスト名を異なるIPアドレスに置き換えることは、無効なURLにつながる。しかしながら、ホストによってのみ署名を計算することができる。例として、署名を含むYouTubeビデオのURLは、http://m.youtube.com/watch?v=videold&signature=AAAの形式である。
-2つ目に、いくつかのケースでは、ホストはまた、ブラウザの送信元IPアドレスをURLに挿入し、ブラウザのIPアドレスを通じて署名を計算し、それによって、異なるIPアドレスを有するクライアントによってURLが使用されることを防止する。例えば、このフォーマットのYouTubeのビデオのURLは、http://m.youtube.com/watch?v=videold&source_ip=1.2.3.4&signature=AAAである。
該当のスケジューリングアルゴリズムは、1つの実施形態では、コンテンツのどのパーツが各インタフェースを通じてダウンロードされるかを決定し、いくつかの所望の特性を特徴とする。特に、この実施形態では、それは、
-待機および起動時間を最小化する円滑なストリーミングを提供し、
-接続の合計速度に近い速度を達成し、
-チャネル変動および損失の多い接続に対してロバストであり、明確にチャネル統計を記録する必要なく、各インタフェースを通じてコンテンツのどのパーツをダウンロードするかを調節し、
-再生時間に十分に近くない限りコンテンツをダウンロードせず、それによって、ユーザが探索するとき(ユーザが見ようとするビデオのパーツを前または後に変更する)、高速に適合させることができ、
-制限された記憶空間でデバイス上で動作させることができる。
入力:パラメータS、Δ、W、T1、T2、T3。初期状態:バッファマップにおける全てのブロックが消失しているとしてタグ付けされる。ブロックプールは、開始時間からのW内である全てのブロックを含む。緊急プールは、開始時間からの最初のS個のブロックを含む。
-BMVは、キャッシュがブロックのいくつかをバッファマップに既に有しているかをチェックし、そのようなブロックを発見した場合、バッファマップにおいてそれらをダウンロードされたものとしてタグ付けする。
-各々のアクティブなスレッドは、緊急プールを最初にチェックし、それが空である場合、次いで、ブロックプールをチェックし、それが空である場合、それはスリープする。緊急プールまたはブロックプールに追加される新たなブロックがある場合、全てのスレッドが通知される(スリープから起動し、再度チェックする)。
-緊急プールが空でない場合、スレッドは、最初のブロックをとり、それをダウンロードすることを試み、それがダウンロードされると、それはブロックをキャッシュシステムに渡し、バッファマップにおいてブロックをダウンロードされたものとしてタグ付けする。BMVは、ブロックを緊急プールから削除する。複数のスレッドがダウンロードする最初の緊急ブロックを同時に選択することができることに留意されたい。同一のブロックをダウンロードすることを試みるスレッドの数を、インタフェースごとに最大で1つに制限する。
-緊急プールが空であるが、ブロックプールが空でない場合、スレッドは、ブロックプールにおいて最初のブロックをとる。スレッドは、バッファマップ上で、ブロックが消失しているか、またはダウンロード中であるかをチェックし、消失している場合、それをダウンロード中であるとしてマーク付けし、それをサーバから要求することを進行させ、それがダウンロード中である場合、ブロックプールに戻り、第2のブロックをチェックする。それが消失しているブロックを発見するまでこの方式で継続する。それがブロックをダウンロードすると、それをキャッシュシステムに渡し、バッファマップにおいてそれをダウンロードされたものとしてマーク付けする。BMVは、それをブロックプールから削除する。
-緊急プールまたはブロックプールにおけるブロックが現在の再生時間よりも前である場合、それを削除する。同様に、ブロックが再生時間の後のW内でない場合、それも削除する。そのようなケースは、ユーザが再生時間を探索し、前または後に変更するときに発生することがある。
-それは、バッファマップにおいてダウンロードされたものとしてマーク付けされておらず、再生時間からのW内である(部分的にでも)全てのブロックをブロックプールに追加する。
-それは、再生時間のΔ内である全ての消失しているブロックを緊急プールに追加する。
-それは、バッファマップにおいてスレッドによってダウンロード中であるとしてタグ付けされた各ブロックをチェックし、それを緊急プールに移動させるかを決定するために以下のテストを使用する。Pは、ブロックが再生されるまでのビデオの経過時間を表す。BMVは、推定されるネットワークインタフェースの速度を、このインタフェースのアクティブなスレッドの数およびブロックサイズの積で乗算することによって、スレッドがブロックをダウンロードするための推定時間Dを計算する。D+Δ<Pの場合、BMVは、ブロックを緊急プールに移動させ、バッファマップ上でそれを消失しているものとしてマーク付けする(それによって他のスレッドがそれを選択することができる)。
-BMVは、T2秒ごとに、最後のT4秒の間にインタフェースを通じてダウンロードされるデータの量を合計することによって、インタフェースごとの推定されるネットワークインタフェースの速度を含む統計を計算し、T4についての典型的な値は、1、10、20、30秒である。それを可能にするために、図の[プログレッシブダウンローディングAPI]に示されるように、どのスレッドが統計エンジンにおいてどのブロックをダウンロードしたかを記録する。
-データプランの上限設定:ユーザは、データプラン(セルラ接続)を制限までのみ使用することを望み、次いで、通知されることを指定することができる。BMVは、統計エンジンにおいて各スレッドによってダウンロードされたデータの量を記録し、上限に達すると、それは、ユーザに通知し、セルラスレッドを停止する。
-データプランの節約:BMVはまた、緊急ウインドウ内、または再生時間からの時間W1<W内のいずれかであるブロックのみをセルラスレッドがダウンロードすることを可能にすることによって、データプランの節約を実現することができ、すなわち、BMVは、Wi-Fi接続からのセグメントを優先的にダウンロードし、Wi-Fi接続がW1内で必要なセグメントをダウンロードすることを管理しなくなった場合のみセグメントをセルラ接続に割り当てる。
-バッテリ。同様に、BMVは、バッテリレベルを入力として受け、バッテリが特定の閾値を上回る限り、制限された数のインタフェース上でのみスレッドのダウンロードをアクティブにする(ユーザに通知する)。
-通常ダウンロード:緊急プールをこれ以上維持しない。全てのブロックは、ブロックプールに配置され、連続して選択され、スレッドによってダウンロードされる。全てのブロックがダウンロードされ、またはダウンロード中である場合、失敗したスレッドに起因して不完全なダウンロードを回避するために、ダウンロードしているスレッドの推定されるダウンロード時間Dを上回ってダウンロードしていたブロックをスレッドが選択することを可能にする。
-スレッドは、ダウンロードされたブロックをキャッシュシステムの代わりに記憶システムに提供する。
-直近にアクセスされたビデオから始まって、現在再生しているビデオ以外のビデオの記憶されたブロックを退去させる(現在再生しているビデオは直近にアクセスされたものである)。
-そのようなデータが存在しない場合、それは、現在の再生時間の前に再生しているビデオのデータを退去させる。ダウンロードしているときの該当のスライドウインドウのサイズは、キャッシュが記憶することができるよりも多くのデータをダウンロードしないことを保証する。しかしながら、ユーザが探索の間にジャンプする場合、該当のポリシがわずかに変化する。現在の再生時間とは別に、ジャンプの前に最後に再生された時間をも記録する。ジャンプの前の最後に再生された時間の前である最初のブロックを退去させ、それらが消耗しているとき、現在の再生時間の前に、かつ最後に再生された時間からできるだけ離れたブロックを退去させる。このようにして、ユーザが戻ることを決めるケースについて、ユーザが見ることを停止したものに近いできるだけ長いブロックについて維持する。
-ビデオプレイヤは、(i)setNetworks(ネットワーク)などの関数を呼び出すことによってダウンロードするためにどのネットワークを使用するかをBMVに通知し、(ii)プログレッシブダウンロード(videoUrl)と命名する関数を呼び出すことによってダウンロードを開始することをBMVに通知し、(iii)setDataSource()と命名する関数を呼び出すことによってプレイヤのデータの送信元をHTTPプロキシサーバに示す。
-最初に、videoURLは、インデックス(.m3u8)ファイルへのURLである。インデックスファイルは、セグメントについてのURLへのポインタを含む。ライブストリーミングでは、インデックスファイルは、より多くのビデオセグメントがオンラインで追加されるにつれて更新され、したがって、BMVは、最新のバージョンのインデックスファイルを定期的にダウンロードする。BMVは、インデックスファイルをダウンロードおよびリフレッシュするためにWiFiインタフェースを一貫して使用する(デバイスがセルラ専用モードで動作していない限り)。
-インデックスファイルをダウンロードするために使用されるURLは、それらが典型的にはインデックスファイルと同一のサーバに記憶されるので、セグメントをダウンロードするために度々再使用されてもよい。BMVは、解決されたURLのリソース部分を置き換えることによって、すなわち、インデックスファイル名を適切なセグメントファイル名と置き換え、次いで、結果として生じるURLが有効であるかをチェックすることによって、セグメントURLを作成するためにこれを利用する。BMVは、残りの必要とされるURLを識別するためにURIリゾルバを採用する。
-各セグメントは、以前のビデオと同一の方法で取り扱われる。特に、セグメントは、バッファマップ、ブロックプールおよび緊急プールに追加されるブロックに分割される。スレッドは、異なるインタフェースを通じてセグメントブロックをダウンロードする。セグメントがキャッシュに完全にダウンロードされると、それは、要求されるといつでも、HTTPプロキシサーバに、次いで、ビデオプレイヤにフェッチされる準備がされる。
-セグメントは、現在の再生時間により近い1つから始まって(前の方向での)、1つずつダウンロードされる。インデックスファイルをリフレッシュするとき、BMVは新たなセグメントを認識するので、それは、それらのダウンロードを連続してスケジュールする。
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[50]A.Le,L.Keller,C.Fragouli,A.Markopoulou,「System and Method for Local Multiplayer Gaming,」2013年3月にUC IrvineおよびEPFLによって共同で出願された米国特許出願(米国特許出願第13/841,956号)。
Claims (6)
- マルチチャネルネットワークトラフィックをルーティングするためのシステムであって、前記システムは、
1A.リモートサーバを要求することなく複数のデータチャネルを通じて通信することが可能であり、かつ仮想プライベートネットワーク(VPN)サービスアプリケーションを動作させるように構成された少なくとも1つのネットワークデバイスであって、前記VPNサービスアプリケーションは、ネットワークデバイスのオペレーティングシステムとして、またはオペレーティングシステムサービスとして実装することができ、前記VPNサービスアプリケーションはルーティングモジュールを備え、前記ルーティングモジュールは、ユーザデータグラムプロトコル(UDP)トランスレータおよび伝送制御プロトコル(TCP)トランスレータから構成することができ、前記VPNサービスアプリケーションは、
a.仮想ネットワークインタフェースを確立し、発信データパケットのセットを前記仮想ネットワークインタフェースにルーティングすることであって、前記発信データパケットは、オープンシステムインターコネクション(OSI)レイヤ3インターネットプロトコル(IP)データグラムまたはOSIレイヤ2イーサネットフレームであることと、
b.前記仮想ネットワークインタフェースからの発信データパケットのセットを読み出し、前記発信データパケットのセットからデータを抽出することと、
c.修正された発信データパケットのセットを形成するために、前記発信データパケットのセットからの発信データパケットの各サブセットを、前記UDPトランスレータおよび前記TCPトランスレータのうちの少なくとも1つに割り当てることと、
d.レイヤ3インターネットプロトコルを伴うレイヤ4ユーザデータグラムプロトコル(UDP/IP)、レイヤ3インターネットプロトコルを伴うレイヤ4伝送制御プロトコル(TCP/IP)のデータトラフィックネットワークソケット、および/または実物理ネットワークインタフェースにバインドするように構成されたソケットを使用して、複数のネットワークソケットのうちの少なくとも1つを介して、前記修正された発信データパケットの1つ以上のサブセットを、複数のターゲットコンピュータホストのうちの少なくとも1つに送信することであって、前記複数のネットワークソケットは、保護されたソケットおよび標準的なソケットのうちの少なくとも1つであり、前記ソケットは、前記仮想ネットワークインタフェースにループバックしないように構成することができることと、
e.前記複数のデータチャネルのうちの少なくとも1つを使用して、前記複数のネットワークソケットのうちの少なくとも1つを介して、前記ターゲットコンピュータホストから修正された着信データパケットの1つ以上のサブセットを受信することと、
f.着信データパケットの1つ以上のサブセットを形成するために、前記修正された着信データパケットの1つ以上のサブセットからデータを抽出することと、
g.前記着信データパケットのサブセットを再順序付け、組み立て、かつ書き込み、前記着信データパケットのサブセットを、少なくとも1つのネットワークデバイスアプリケーションまたはオペレーティングシステムにルーティングすることと、
を含む動作を行う、システム、および/または
1B.少なくとも1つのネットワークデバイスおよび少なくとも1つのリモートサーバであって、
a.前記少なくとも1つのネットワークデバイスは、仮想プライベートネットワーク(VPN)サービスアプリケーションを動作させるように構成され、前記VPNサービスアプリケーションは、前記ネットワークデバイスのオペレーティングシステムまたはオペレーティングシステムサービスとして実装することができ、前記ネットワークデバイスは、複数のデータチャネルを通じてリモートサーバと通信することが可能であり、前記VPNサービスアプリケーションは、
i.仮想ネットワークインタフェースを確立し、発信データパケットのセットを前記仮想ネットワークインタフェースにルーティングすることであって、前記発信データパケットは、OSIレイヤ3IPデータグラムまたはOSIレイヤ2イーサネットフレームであり得ることと、
ii.修正された発信データパケットのセットを形成するために、前記発信データパケットのセットを読み出すことと、
iii.修正された発信データパケットのサブセットを形成するために、前記修正された発信データパケットのセットからの各データパケットを、前記複数のデータチャネルのうちの少なくとも1つに割り当てることと、
iv.1つ以上のネットワークソケットを使用して、前記修正された発信データパケットのサブセットを前記リモートサーバに送信することであって、前記1つ以上のネットワークソケットは、レイヤ4ユーザデータグラムプロトコル(UDP)ソケット、レイヤ4TCPソケット、実物理ネットワークインタフェースにバインドするように構成されたソケット、前記仮想ネットワークインタフェースにループバックしないように構成されたソケット、およびレイヤ3ローソケットから構成される群から選択することができることと、
v.1つ以上のネットワークソケットを使用して、少なくとも1つのリモートサーバから修正された着信データパケットの1つ以上のサブセットを受信することであって、前記1つ以上のネットワークソケットは、レイヤ4UDPソケット、レイヤ4TCPソケット、実物理ネットワークインタフェースにバインドするように構成されたソケット、前記仮想ネットワークインタフェースにループバックしないように構成されたソケット、およびレイヤ3ローソケットから構成される群から選択することができることと、
vi.前記修正された着信データパケットのサブセットを着信データパケットのセットに前記仮想ネットワークインタフェースへ再順序付けし、組み立て、かつ書き込み、前記修正された着信データパケットのサブセットを、少なくとも1つのネットワークデバイスアプリケーションまたはオペレーティングシステムにルーティングすることと、
を含む動作を行い、
b.前記少なくとも1つのリモートサーバは、前記複数のデータチャネルおよび複数のターゲットコンピュータホストのうちの少なくとも1つを通じて前記少なくとも1つのネットワークデバイスと通信することが可能なVPNサービスまたはプロキシサービスを備え、前記少なくとも1つのリモートサーバは、
i.前記複数のデータチャネルを介して前記少なくとも1つのネットワークデバイスから修正された発信データパケットのサブセットを受信することであって、前記修正された発信データパケットのサブセットは、発信リモートサーバデータパケットのセットに再順序付けて組み立てることができ、前記発信リモートサーバデータパケットは、OSIレイヤ3IPデータグラムまたはOSIレイヤ2イーサネットフレームであり得ることと、
ii.前記発信リモートサーバデータパケットのセットを1つ以上のターゲットコンピュータホストに転送することと、
iii.修正された着信コンピュータホストデータパケットのセットを形成するために、前記1つ以上のターゲットコンピュータホストから着信コンピュータホストデータパケットのセットを受信することと、
iv.前記修正された着信コンピュータホストデータパケットのセットからの各データパケットを、前記複数のデータチャネルのうちの少なくとも1つに割り当てることと、
v.前記修正された着信コンピュータホストデータパケットのサブセットが割り当てられる、前記複数のデータチャネルのうちの少なくとも1つを介して、前記修正された着信コンピュータホストデータパケットのサブセットを前記少なくとも1つのネットワークデバイスに送信することと、
を含む動作を行うように構成される、リモートサーバと、
を備える、システムと、
から構成される群から選択される、システム。 - a.前記仮想ネットワークインタフェースは、ネットワークTUNnel(TUN)インタフェースまたはネットワークTAPインタフェースのどちらかであり、かつ/または
b.前記VPNサービスおよび前記VPNサービスアプリケーションは、ネットワークデバイスのオペレーティングシステムまたはオペレーティングシステムサービスとして動作され、前記仮想ネットワークインタフェースは、TUNインタフェースまたはTAPインタフェースであり得、かつ/または
c.前記VPNサービスおよび前記VPNサービスアプリケーションは、オペレーティングシステムサービスとして動作され、前記仮想ネットワークインタフェースは、TUNインタフェースまたはTAPインタフェースであり得る、
請求項1に記載のシステム。 - 前記VPNサービスアプリケーションは、ソフトウェア開発キット(SDK)である、請求項1に記載のシステム。
- 前記VPNサービスアプリケーションは、
a.1つ以上のデータチャネルを通じて受信されたデータを再組み立てまたは再順序付けすること、
b.前記1つ以上のデータチャネルを通じて受信されたデータからデータパケットを構築すること、
c.前記仮想ネットワークインタフェースに前記データパケットを書き込むこと、
d.前記データパケットを、前記少なくとも1つのネットワークデバイスアプリケーションまたはオペレーティングシステムにルーティングすること、
e.前記発信データパケットを暗号化すること、
f.前記発信データパケットを符号化すること、
g.前記着信データパケットを解読すること、および
h.前記着信データパケットを復号すること
という動作のうちの少なくとも1つをさらに行う、請求項1に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つのネットワークデバイスはリモートサーバと通信することができ、前記少なくとも1つのネットワークデバイスは、
(a)、コストを最小化し、伝送の速度を最適化し、各チャネルのキューサイズ、データ転送レート、および遅延のうちの1つ以上に基づいて選択されたパケットタイプを優先付け、かつ/またはパケットを優先付けてどのパケットをどのチャネルに割り当てるかを決定するように構成することができるオプション、
(b)少なくとも、前記パケットを生成するアプリケーション、各チャネルのスループット、遅延、およびチャネルタイプを含む複数のチャネルの各々のチャネル状態、ならびに、デバイスツーデバイス接続、Wi-Fi、マイクロセル、ピコセル、および標準的なセルラ基地局のうちの1つを備え得るチャネルタイプに基づくアルゴリズムによって定義することができるオプション、
(c)暗号化スキームまたは符号化スキームを利用することができるオプション、および/または
(d)ユーザが構成可能かつサービスキャリアが構成可能であり得るオプション
という構成可能なオプションのセットを包含する増大ポリシを利用することができる、請求項1に記載のシステム。 - 前記ネットワークデバイスのうちの1つ以上の上にある増大ポリシは、
a.前記VPNサービスアプリケーションの動作を構成すること、
b.送信元に基づくルーティングもしくはポリシに基づくルーティングを実装すること、および/または
c.1つ以上のネットワークチャネルを使用して、全てのまたは選択されたアプリケーショントラフィックのデータパケットを、少なくとも1つのターゲットコンピュータホストにまたはそこから、あるいは少なくとも1つのリモートサーバにまたはそこから伝送するための特定のチャネルを分析して発見するスイッチとして機能すること
という動作のうちの少なくとも1つを行う、請求項5に記載のシステム。
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