法政大学情報科学部 2012年度コンピュータネットワーク-第9回授業-Web公開用

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法政大学情報科学部 2012年度コンピュータネットワーク-第9回授業-Web公開用

  1. 1. WEB公開版 コンピュータネットワーク 第9回授業 大規模ネットワークの構築と運用 WEB公開版のため、 内容は抜粋・修正してあります。
  2. 2. WEB公開版 法政大学情報科学部 2012年度コンピュータネットワーク 2012年4月10日~2012年7月19日 第1回 イントロダクション 第2回 デジタル伝送技術 第3回 誤り訂正と通信の信頼性 第4回 イーサネットとデータリンクの仮想化 第5回 LANの拡張と無線技術 第6回 遠距離通信とインターネットへの接続 第7回 後半授業の準備 第8回 通信の種類とフロー制御の基本 第9回 大規模ネットワークの構築と運用 第10回 4種類のルーティング 第11回 制御パケットとセッション層のネットワーク 第12回 データグラムとストリームの処理 第13回 インターネットのインフラストラクチャ 第14回 ネットワークのモニタリングとチューニング
  3. 3. 新しいトポロジー:7種類のトポロジー バス ライン リング スター フルメッシュ メッシュ ツリー 大規模ネットワークではこの2つをよく使う。WEB公開版
  4. 4. 復習(第5回)OSI参照モデル:IPアドレス とMACアドレス ネットワーク層 IPアドレス(論理アドレス)で 通信する。 スイッチ、ルータ はIPとMACの 対応付けをする! データリンク層 MACアドレス(物理アドレス)で 通信する。 WEB公開版
  5. 5. WEB公開版 復習(第7回):LANとWANの特徴 1対1と多体多 WAN WAN LAN内は 多対多 の通信 をする! WANと WANの間は 1対1の通信 をする!
  6. 6. LANとWANの特徴 (6/14)ARPパケットは、スイッチや IPパケットはスルータの外へ中継されない! イッチやルータを 越えて流通する! 基本は1対1 (ユニキャスト) ARPパケットはLAN内のみで流 通する! 基本は多対多(ブロードキャスト) WEB公開版
  7. 7. WEB公開版 IPアドレス設定の読み方 11 . 155 . 15 . 183 00001011 10001011 00001111 10110111 255 . 255 . 254 . 0 00001011 10001011 0000111 1 10110111 ネットワーク部 ホスト部
  8. 8. WEB公開版 2種類の分割の仕方 クラスA~CとCIDR • クラス分割 オクテットごとに分割する。 255^3 / 255^2 / 255^1 大雑把な分割しかできない。 • CIDR分割 Classless Inter-Domain Routing オクテットによらず分割する。 サブネットを細かくして分割できる。
  9. 9. IPアドレスから、ネットワークの大きさ クラスA~CA 0 . 144 . 13 . 132 ネットワーク部:8 ホスト部:24 = 16777216台B 10 . 144 . 13 . 132 ネットワーク部:16 ホスト部:16 = 65536台C 100 . 144 . 13 . 132 ネットワーク部:24 ホスト部:8 = 256台
  10. 10. WEB公開版 P2Pネットワーク スーパーノード 3つのトポロジー 分散ハッシュテーブルの検索 国内のP2Pネットワーク:数十万台 全世界のP2Pネットワーク:推定1億台
  11. 11. WEB公開版 C/SモデルとP2Pモデル C/S(クライアントサーバ)モデル P2Pモデル トポロジー:スター型 トポロジー:メッシュ型
  12. 12. WEB公開版 P2Pではこちらを ファイルとキー 拡散させ、検索に 使う! ファイルのハッシュ値 更新時刻 鍵A ファイルのサイズ ファイルの位置 (IPアドレス) キー FileA ファイル本体 ファイル
  13. 13. WEB公開版 ハッシュ関数 空間Xは大きいので、 ハッシュ関数fでより小さい空間 Yに押し込める。 Y f(x) X 元に戻せない! X[i]とY[i]は1対1対応している。
  14. 14. WEB公開版 ハッシュ関数(一方向性関数)
  15. 15. WEB公開版 P2Pの自己組織化 その1帯域 高速回線 中速回線 低速回線 ファイルや情報は上の方(広帯域の回線) 使っている回線の 行く傾向がある。 帯域によって 階層ができる!
  16. 16. P2Pの自己組織化 その2 キーの拡散 鍵A 鍵B 鍵A ファイルでは なくキーを拡 鍵B 散させる! 鍵A 鍵B FileA 鍵A FileB 鍵B ファイルの所有者WEB公開版 WEB公開版
  17. 17. WEB公開版 P2Pの自己組織化 その2キーを持ってい なければ ファイルの検索 キーの所有者は隣に転送する! ファイルの場所 鍵A 鍵B 鍵A を知っている! 鍵B 鍵A 鍵B キーの所有者に 繋がったら 検索終了! FileA 鍵A FileB 鍵B
  18. 18. Aさんが トポロジーCAN: ファイルを検索している 隣接ノードをトーラスで表す。 ファイル (そば,うどん) ハッシュ値 (0.8, 0.9) を持っている。 AはB,C,Dさんを 知っている。
  19. 19. WEB公開版 トポロジー Chord ノードをリング状に 並べる。 検索がヒットするまで 左へ巡回する。 ファイルのハッシュ値を 計算し、ファイルを格納する サーバを割り当てる。 (ハッシュ、コンピュータ番号) Stoica, Ion et al. (2001). "Chord: A Scalable Peer-to-peer Lookup Service for Internet Applications". Proceedings of SIGCOMM01 (ACM Press New York, NY, USA).
  20. 20. WEB公開版 トポロジー Kademlia 2^Nでノードが 枝分かれしていく 木構造を 2分木(binary tree) という。 ノード間の距離は XORで計算する。 2分木に応じて符号 001 xor 100 = 101 = 5 (ビット列)を割り当てる。
  21. 21. WEB公開版 Basic architecture of tracker network ① Ask Node A (newcomer) ask the tracker for searching the file. ② torrent download Tracker provides torrent file. ③ join Node A queries node B. ④ download Node A can downloads pieces of file on swarm network Seeder has a complete file. Leecher has pieces of file.
  22. 22. IPアドレス以外のアドレス管理 分散ハッシュテーブルの検索WEB公開版
  23. 23. WEB公開版 コンテンツサービスプロバイダー が使うネットワーク Google BigTableとAmazon Dynamo MapReduce Amazon EC2:45万台 Google: 推定1200万台
  24. 24. WEB公開版 データストアとCAP定理 C:整合性 ネットワーク上のすべてのノードから同じ値が返る。 A:可用性 ネットワーク上のノードはすべて常にアクセスできる。 P:ネットワークの一部がダウン、または分断されても機能する。 Eric Brewer, “Towards Robust Distributed Systems” PODC 2000
  25. 25. クラウドのデータストアの特徴 あらかじめ書き込んでおく • クラウドシステムの設計方針 書き込むときに沢山の処理をする。 →あらかじめ、検索語(インデックス)など対 する検索結果を作成しておき、データストアに 格納しておく。 読み込む時の処理をより簡単にする。 →読み込み用に大量のサーバを用意する。WEB公開版
  26. 26. ユーザの ノード群の ブラウザ 経由の入力 Google Big Table 管理をする。 状態管理、 (検索語)を 割り当て 受け付ける。 ファイル、ストレージへの書き込みを担当する。 別名 チャンク サーバWEB公開版
  27. 27. WEB公開版マスタサーバはなく、 Amazon Dynamo ユーザの検索語 を受付け、P2PのChord型の P2Pネットワークアーキテクチャを利 内を検索する。 用している。
  28. 28. WEB公開版 Map Reduce スケーラビリティに対応したビッグデータ処理フレームワーク Map Reduce Input Map Reduce Output Map Reduce MapReduce is the algorithm for coping with Big data. 基本は論理プログ ラムなどで map(key1,value) -> list<key2,value2> 使われ reduce(key2, list<value2>) -> list<value3> 分割統治法 MapReduce: Simplified Data Processing on Large Clusters Jeffrey Dean and Sanjay Ghemawat OSDI04: Sixth Symposium on Operating System Design and Implementation, San Francisco, CA, December, 2004.

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