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

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。

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。