べき乗則に従うトポロジーを持つインターネットにおける新しいトラヒック制御法の確立

一种新的幂律拓扑互联网流量控制方法的建立

基本信息

批准号：
17650017
负责人：
村田正幸
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでインターネットにおけるトラヒック制御方式については、ノードにおけるリンク接続数が指数的な分布を持つランダムネットワークを対象としてその有効性の評価・検証が行われてきた。しかし、最近は、インターネットトポロジもべき乗則を持つことが指摘されている。本課題では、べき乗則に従うネットワークに関する関連分野の研究成果の知見に基づきつつ、さらに、ノードやリンクの処理能力、それらとトポロジとの相関関係など他の研究では対象とされていないインターネット固有の特性を考慮したトラヒック制御方式およびネットワーク設計手法を考案した。まず、既存のトポロジ生成手法によって得られるトポロジは、べき乗則の性質を有するものの、ISPレベルで観測されるトポロジと構造が大きく異なり、その結果トラヒック制御手法を適用した際の結果にも大きな違いが現れることを明らかにした。その結果に基づいて物理的距離およびクラスタ係数に着目したトポロジ生成手法を提案し、その生成トポロジは経路制御手法の評価に適用可能であることを示した。さらに、べき乗則の性質を持っトポロジにおいて耐故障性を向上させるための回線容量設計手法を検討し、べき乗則の性質を有するトポロジでは、必要回線容量の分布もまたべき乗則に従うことを明らかにした。すなわち、べき乗則の性質を持つトポロジでは多くの回線は少ない回線容量で十分であり、その一方で少数の回線が多くの回線容量を必要とすることが明らかとなった。以上の結果をもとに、各リンクにおける1リンク故障時のトラヒック増加量を計算することでトポロジ構造の特性を取り入れた回線容量設計手法を提案した。本手法の評価の結果、提案手法は既存のオーバープロビジョニング手法と比較して、ネットワーク全体で40%の回線容量を削減しつつ耐故障性も向上することを示した。

到目前为止，互联网中流量控制方法的有效性都是使用节点链路连接数呈指数分布的随机网络来评估和验证的。然而，最近有人指出互联网拓扑也存在幂律。在这个项目中，我们将基于有关遵循幂律的网络的相关领域的研究成果知识，同时也关注其他研究中未涵盖的互联网特有的特性，例如节点和链路的处理能力，以及它们与拓扑的相关性，我们设计了考虑到这一点的流量控制方法和网络设计方法。首先，虽然现有拓扑生成方法获得的拓扑具有幂律性质，但其结构与在ISP级别观察到的拓扑有显着不同，因此，应用流量控制方法时的结果也显着不同。他会出现。基于结果，我们提出了一种关注物理距离和聚类系数的拓扑生成方法，并表明生成的拓扑可以应用于路由控制方法的评估。此外，我们研究了一种链路容量设计方法，以提高具有幂律属性的拓扑的容错能力，并阐明在具有幂律属性的拓扑中，所需链路容量的分布也遵循幂律。换句话说，很明显，在具有幂律特性的拓扑中，少量的线路容量足以满足许多线路的需求，而少量的线路则需要大量的线路容量。基于上述结果，我们提出了一种考虑拓扑结构特点的链路容量设计方法，通过计算当一条链路发生故障时每条链路的流量增加量。该方法的评估结果表明，与现有的预留空间方法相比，该方法减少了整个网络40%的带宽，并提高了容错能力。