(57)【要約】【課題】  Ｐ２Ｐ型アプリケーションや分散型のネットワーキングシステムによって構築される大規模システムにおいて、一部分の測定のみしか実施できない場合にも、全体の規模を正しく推定する。【解決手段】  ２点（ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２）において同じネットワークサービスシステムに属する各ノードの情報収集を実施し、収集した各ノードについて、ノード生存確認装置４により、その生存状態を定期的に監視することによって生存ノード数を取得し、その後、ノード数推定部５において、測定の重複割合から全体の規模を推定する。【選択図】        図１
2005252607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じネットワークサービスシステムに属する通信先ノードの識別情報をサービス種別毎に収集して記憶装置に蓄積する情報収集手段と、
上記情報収集手段で収集して蓄積した各ノード識別情報の重なりを用いて上記ネットワークサービスシステム全体に属するノード数の推定値を算出するノード数推定手段とを具備し、部分測定結果からネットワーク全体規模の推定を行うネットワーク規模推定システムであって、
上記情報収集手段がノード識別情報を収集した各ノードに対して当該サービスへの参加状況を監視するノード生存確認手段を設け、
該ノード生存確認手段でサービスへの参加が確認されたノードを対象に、上記ノード数推定手段による上記ネットワークサービスシステム全体に属するノード数の推定値の算出を行うことを特徴とするネットワーク規模推定システム。
【請求項２】
請求項１に記載のネットワーク規模推定システムであって、
上記ノード生存確認手段による参加ノードの監視および該監視結果に基づく上記ノード数推定手段による上記ネットワークシステムの全体規模の推定値の算出を任意に定められた時間間隔で実行し、推定値の変遷を求めて定値の収束を監視することで実態値を求める手段を有することを特徴とするネットワーク規模推定システム。
【請求項３】
コンピュータを、請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載のネットワーク規模推定システムにおける各手段として機能させるためのプログラム。
【請求項４】
同じネットワークサービスシステムに属する通信先ノードの識別情報をサービス種別毎に情報収集手段で収集して記憶装置に蓄積し、該情報収集手段で収集して蓄積した各ノード識別情報の重なりを用いて上記ネットワークサービスシステム全体に属するノード数の推定値を算出することで、部分測定結果からネットワーク全体規模の推定を行うシステムのネットワーク規模推定方法であって、
上記情報収集手段がノード識別情報を収集した各ノードに対して当該サービスへの参加状況を監視する第１の手順を有し、
該手順でサービスへの参加が確認されたノードを対象に、上記ネットワークサービスシステム全体に属するノード数の推定値の算出を行うことを特徴とするネットワーク規模推定方法。
【請求項５】
請求項４に記載のネットワーク規模推定方法であって、
上記第１の手順による参加ノードの監視および該監視結果に基づく上記ネットワークシステムの全体規模の推定値の算出を任意に定められた時間間隔で実行し、推定値の変遷を求めて定値の収束を監視することで実態値を求める第２の手順を有することを特徴とするネットワーク規模推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターネット等、膨大な規模のサービスが提供されるネットワークシステムにおけるノード規模の推定技術に係わり、特に、Ｐ２Ｐ（Peer-to-Peer）システム等、参加ノードがダイナミックに変化する自律分散オーバーレイネットワークにおけるノード規模の推定を効率的に行うのに好適な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネット環境の普及にともない、その上で動作する様々なネットワークサービスを提供するネットワークシステムが登場している。現在最も大きな規模に達している代表的なネットワークサービスシステムに「ＷＷＷ（World Wide Ｗｅｂ）」システムがあるが、例えば、このシステムにおける全ページの情報を得ることはその規模の膨大さゆえに不可能である。
【０００３】
このため、予め巡回しておいたＷｅｂページに対して検索を実施するＷｅｂ検索エンジンと呼ばれるシステムが普及している。しかし、このシステムでも収集可能なＷｅｂページには限界があり、全体を収集するにははるかに及ばない。
【０００４】
非特許文献１では、２台の検索エンジンが収集したページの重なりを用いてＷｅｂページの総数を推定する技術が提案されている。この技術では、まず、Ｗｅｂページの全空間をＮとし、検索エンジンＡが補足したページ集合をＮａとし、検索エンジンＢが補足したページ集合をＮｂ、および、検索エンジンＡと検索エンジンＢが共通に補足したページ集合をＮａｂとする。
【０００５】
この時、検索エンジンＡ，Ｂの補足率に偏りがないとすれば、検索エンジンＡの補足率「Ｐａ：Ｎａ／Ｎ」は、「Ｎａｂ／Ｎｂ」で推定される。従って、Ｗｅｂページの全集合は「Ｎａ×Ｎｂ／Ｎａｂ」で推定される。
【０００６】
Ｗｅｂページはリアルタイム性が低いため、ある程度時間をかけた測定、収集を行った検索エンジンのデータベースを利用することが可能である。しかし、近年盛り上りを見せている、Ｐ２Ｐ（Peer-to-Peer）システム等の自律分散オーバーレイネットワークでは、サービスに参加するノード（参加ノード）がダイナミックに変化するために、その規模の推定はさらに困難を極める。
【０００７】
実際に数万〜数百万のノード規模を持つと言われる「Ｗｉｎｎｙ」や「Ｇｎｕｔｅｌｌａ」において測定を実施したところ、数百時間の測定の後にほぼ線型での増加へと安定する現象が見られる。このため、非特許文献１での技術をそのまま適用すると、システム内ノード数を無限に拡大してしまい、不正確な結果となる。
【０００８】
このような自律分散オーバーレイネットワークの規模を知ることは難しい。しかし、自律分散オーバーレイネットワークの下位レイヤにあたるＩＰネットワークの網設計にあたっては、このようなサービス参加ノードの規模を把握することは重要である。また、自律分散システム開発の観点からも、このようなネットワーク規模の把握は有用である。
【０００９】
【非特許文献１】Ｓｔｅｖｅ  Ｌａｗｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｃ.Ｌｅｅ  Ｇｉｌｅｓ，Ｓｅａｒｃｈｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ，ＳＣＩＥＮＣＥ，Ｖｏｌ.２８０，ｐｐ.９８−１００，３  Ａｐｒｉｌ  １９９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、従来の技術では、Ｐ２Ｐネットワーク等，参加ノードがダイナミックに変動するリアルタイム性の高い大規模なネットワークシステムの参加ノード規模を推定することができない点である。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、自律分散オーバーレイネットワークの下位レイヤにあたるＩＰネットワークの網設計や自律分散システム開発を高効率化可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明では、情報の重なりを用いて、参加ノードの総数を推定する際、実際に当該サービスに参加しているノード（参加ノード）を確認し、このように、実際のサービス参加が確認された参加ノードのみを対象に総数の推定を行うことを特徴とする。また、このように、参加ノードの確認とその総数の推定を、任意に定められた時間間隔で実行し、推定値の変遷を求めて定値の収束を監視して実態値を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｐ２Ｐネットワーク等，参加ノードがダイナミックに変動するリアルタイム性の高い大規模なネットワークシステムの参加ノード規模を推定することができ、自律分散オーバーレイネットワークの下位レイヤにあたるＩＰネットワークの網設計や自律分散システム開発を高効率化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図を用いて本発明を実施するための最良の形態例を説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明に係わるネットワーク規模推定システムの構成例を示すブロック図であり、図２は、図１におけるノード数推定部によるノード数の算出手順例を示す説明図、図３は、本発明に係わるネットワーク規模推定方法の処理手順例を示すフローチャートである。
【００１６】
図１に示すネットワーク規模推定システムは、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２と、ノード情報蓄積部３、ノード生存確認装置４、ノード数推定部５からなり、例えばインターネット上のＰ２Ｐサービスシステム等の測定対象となるシステム６におけるノード総数を算出して、当該ネットワークシステムの規模推定を行うものである。
【００１７】
尚、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２、ノード情報蓄積部３、ノード生存確認装置４、ノード数推定部５のそれぞれは、ＣＰＵ（CentralProcessingUnit）や主メモリ、表示装置、入力装置、外部記憶装置からなるコンピュータシステムで実現され、光ディスク駆動装置等を介してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録されたプログラムやデータを外部記憶装置内にインストールした後、この外部記憶装置から主メモリに読み込みＣＰＵで処理することにより、それぞれの機能を実行する。
【００１８】
すなわち、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２は、測定対象となるネットワークサービスシステムに属する通信先ノードの識別情報をサービス種別毎に分けて収集し、ノード情報蓄積部３を介して記憶装置に蓄積し、ノード数推定部５は、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２が収集してノード情報蓄積部３を介して記憶装置に蓄積した各ノード識別情報の重なりを用いてネットワークサービスシステム全体に属するノード数の推定値を算出する。これにより、部分測定結果からネットワーク全体規模の推定を行うことができる。
【００１９】
さらに、本例のネットワーク規模推定システムでは、ノード生存確認装置４を設けており、ノード生存確認装置４は、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２が収集してノード情報蓄積部３を介して記憶装置に蓄積した各ノード識別情報で特定される各ノードに対して当該サービスへの参加状況を監視し、このノード生存確認装置４でサービスへの参加が確認されたノードのみを対象に、ノード数推定部５によるネットワーク規模推定を行う。
【００２０】
さらに、ノード生存確認装置４は、参加ノードの監視を任意に定められた時間間隔で実行する機能を有し、また、ノード数推定部５は、そのノード生存確認装置４が任意に定められた時間間隔で実行した参加ノードの監視結果に基づき、ネットワークシステムの全体規模の推定値の算出を実行し、その推定値の変遷を求めて定値の収束を監視することで実態値を求める機能を有する。
【００２１】
また、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２は、アプリケーションを実際に動作させることによって、システム６へ参加しているノードの情報を収集する装置であり、本例では、このような装置を２台動作させ、サービス種別毎に独立して各ノードの識別情報の収集を行う。尚、このようなノード情報（サービス種別、ノード識別情報）の収集技術については、例えば、「亀井，森，大井，“Ｐ２Ｐ  ファイル共有の実態と課題〜トラヒック測定・設定・制御・管理法の確立に向けて〜”  信学技報  ＣＱ２００３〜０７，２００３．」に記載のように、論理網に接続されたアプリケーションノードにおいてＩＰレイヤでの測定を行い、通信相手のＩＰアドレス（ノード識別情報）と利用ポート（サービス種別）を収集する技術を用いる。
【００２２】
ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２で収集され、ノード情報蓄積部３で記憶装置に蓄積されたノード情報（サービス種別、ノード識別情報）はノード生存確認装置４と共有され、ノード生存確認装置４は、サービスの生存を確認するためのパケットを対象ノードに定期的に送信する。
【００２３】
このようなサービス生存の確認技術の具体例には、以下のものがある。すなわち、ＴＣＰのサービスを提供している場合にはそのサービスポート(Ｗｅｂなら８０番、Ｐ２Ｐの場合はノード情報収集時に同時に取得)にＴＣＰＳＹＮパケットを送り、それに対するＳＹＮＡＣＫパケットの戻りを確認することによって生存を確認することができる。
【００２４】
このようにして、ノード生存確認装置４によって得られた生存ノード情報が、ノード数推定部５に送られ、ノード数推定部５においては、図２に示すように、２点で測定されたノードの内で生存しているもの（参加ノード）の数をそれぞれ、Ｎａ,Ｎｂとし、両点で共通に得られたノードの数Ｎａｂとした時、ノード総数ＮをＮａ×Ｎｂ／Ｎａｂと推定する。
【００２５】
また、このような参加ノードの確認と、それに基づくノード総数の推定を所定の時間間隔で長期間実行して、ノード総数を推定することによって、このノード総数Ｎがある一定値範囲に収束すれば、定常状態を推定していることが示される。
【００２６】
このようなネットワーク規模推定システムによるネットワーク規模推定方法の手順は、図３に示すようになる。
【００２７】
まず、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２において、アドレスＸの通信を確認し（ステップＳ１０１）、確認されたアドレス情報をノード情報蓄積部３に渡し、ノード情報蓄積部３では、測定された装置名と共に順番に記憶装置３ａに蓄積する（ステップＳ１０２）。
【００２８】
次に、ノード生存確認装置４において、ノード情報蓄積部３を介して記憶装置３ａからアドレス情報を読み出し（ステップＳ２０１）、読み出したアドレスに対して順番に生存確認パケット（ＴＣＰＳＹＮ）を送出する（ステップＳ２０２）。それに対する応答パケット（ＳＹＮＡＣＫ）を受信すれば（ステップＳ２０３）、記憶装置３ａにおける当該アドレスに、生存確認したことを示す生存マークを付与する（ステップＳ２０４，Ｓ２０５）。
【００２９】
そして、ノード数推定部５において、任意に予め定められた時間が経過すると（ｔ＞Ｔ０？）（ステップＳ３０１）、記憶装置３ａから、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２によって測定され、ノード生存確認装置４によって生存マークが付けられたアドレスをそれぞれ読み出して（ステップＳ３０２）、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２のそれぞれで独立に観測された生存アドレス数(Ｎａ,Ｎｂ)と、両装置で共通に観測された生存アドレス数(Ｎａｂ)をそれぞれ計算する（ステップＳ３０３）。
【００３０】
さらに、ノード数推定部５においては、「Ｎａ×Ｎｂ／Ｎａｂ」（ノード総数推定値）を計算し、記憶装置５ａに出力する（ステップＳ３０４）。そして、記憶装置５ａから、これまでに計算され記憶されたノード総数推定値（「Ｎａ×Ｎｂ／Ｎａｂ」）を読み出し、ノード総数推定値の変遷を求めて定値の収束を監視することで実態値を求め（ステップＳ３０５）、その結果を表示装置やプリンタもしくは外部記憶装置等に出力する（ステップＳ３０６）。
【００３１】
以上、図１〜図３を用いて説明したように、本例では、２点において同じサービスネットワークシステムに属するノードの情報を取得し、さらに、各ノードについてその生存状態を定期的に監視することによって生存ノード数を得た後、測定の重複割合から参加ノード数の推定を行い、ネットワークサービスシステム全体の規模を推定するので、実時間でのノードの入れ替わりまでを含めたノード規模を推定することができる。
【００３２】
このように、本例によれば、全体測定が困難であるような大規模システムにおける総ノード数を推定することができ、この結果を、ネットワークの設計、トラヒック識別、アプリケーションサービスの設計に有効に利用することができる。
【００３３】
尚、本発明は、図１〜図３を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本例では、ノード情報収集装置Ａ１，Ｂ２の２台を動作させて、サービス種別毎に独立して各ノードの識別情報の収集を行う構成としているが、１台のノード情報収集装置において、サービス種別毎に独立した各ノードの識別情報の収集を行う構成としても良い。
【００３４】
また、本例では、光ディスクを記録媒体として用いて、プログラムのインストールを行う例を示しているが、ＦＤ（FlexibleDisk）等を記録媒体として用いることでも良く、また、プログラムのインストールに関しても、通信装置を介してネットワーク経由でプログラムをダウンロードしてインストールすることでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係わるネットワーク規模推定システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１におけるノード数推定部によるノード数の算出手順例を示す説明図である。
【図３】本発明に係わるネットワーク規模推定方法の処理手順例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１，２：ノード情報収集装置Ａ，Ｂ、３：ノード情報蓄積部、４：ノード生存確認装置、５：ノード数推定部、６：測定対象となるシステム。
【図１】
2005252607.tif 000003
【図２】
2005252607.tif 000004
【図３】
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