【研究分野】通信・ネットワーク工学

【研究領域課題番号】18560390 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

インターネット / プロトコル / フリースケール / ルータ / ネットワーク / 新世代 / 再帰 / レルム

【研究成果の概要】

平成18年度は、主にIPv4++方式を実現するための多方面からの機能検証を行い、平成19年度は、実装上の問題点の明確化と設計へのフィードバック、そして実装を進めた。
(1)レルムという概念を導入し、これで再帰的にネットワークが構成されるというパラダイムでIPv4++ネットワークが明確に説明できることを明らかにした。これを情報処理学会OS研究会にて発表した。
(2)ミッションクリティカルな利用に対応するため、バックアップ機能の追加を行った。この切り替え時間を二桁程度向上させるための経路制御アルゴリズムTPV(Temporal Path Vector)について論文をソフトウェア科学会第8回インターネットテクノロジー研究会にて発表した。また、経路制御管理を容易にするための方式について、研究分担者が論文を発表した。
(3)英文論文ドラフトを執筆し、研究協力者であるコーネル大学のポール・フランシス教授と議論を行った。論文が複雑になりすぎた事を指摘され、装置中心に書き直すとともに、実験結果を入れることとした。また、米国BBN研究所のクレイグ・パートリッジ博士と議論を行い、標準化トラックに載せるよりも、事実上の標準にすることを急ぐようアドバイスを受け、設計と実装を加速することとした。
(4)機能設計および詳細設計の検討中に、VPN(Virtual Private Network)のパスを通すことができないことがわかり、VPNでは固定的に割り当てることで、本問題を回避することとした。
(5)Linux上で本方式の実装を進めたが、進捗率は全体の70%程度となった。現在、実装を加速させている。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,980千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 480千円)

【研究分野】数理物理・物性基礎

【研究領域課題番号】13831010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

インターネット / 渋滞 / 相転移 / 1／fゆらぎ / プロトコル / 効率最大 / 情報流 / 臨界点制御 / 自己変調過程 / 移動平均 / LEAP / TCP／IP / 渋滞制御 / 臨界点 / 転送効率 / イーサネット

【研究成果の概要】

インターネットの情報流は、流量が少ないときには入れた量に比例した量が出力されるが、流量がある程度以上増加すると輻輳が起こり、効率が落ちることはよく知られている。本研究では、統計物理学の視点に基づいて、渋滞相・非渋滞相というふたつの状態を想定する独創的な観点から、まず、現実のインターネット情報流の変動の特性の時系列解析を行った。次に、それらの特性を説明する理論モデルを構築し、分布や相関の理論を展開した。渋滞と非渋滞の狭間の臨界点では、物質系の相転移現象と同様にベキ分布や長時間相関が生じることが示された。インターネットのプロトコルは非渋滞のときには流量を増やし、渋滞のときには流量を減らす傾向があるので、臨界状態が実現されやすいことになる。この研究によって、インターネットの情報流において広く観測されている1/fゆらぎの成因を解明することができた。
これらの結果を踏まえ、情報流の効率を高めるためのプロトコルの改良の提案を行った。できるだけ渋滞が起こらない方がよいと考える従来の常識に反し、渋滞相と非渋滞相の境目である臨界状態が最も効率が高いことをいろいろな視点から立証し、臨界状態を維持することを目指す制御を実現することができた。
渋滞と非渋滞の境目の臨界状態がシステム全体の効率を最も高くするという発見は、インターネットの情報流だけでなく、広く渋滞を起こすシステム全体に応用できる成果である。本研究費によって得られた基礎的な研究成果がさらに多くのシステムに応用されていくことを望んでいる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)

【研究分野】計算機科学

【研究領域課題番号】13780212 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

特定ドメイン言語 / プロトコル / インターネット・サーバ / セキュリティ / プロトコル記述言語 / バッファ溢れ攻撃 / アプリケーション層プロトコル / インターネット / モバイルコード / 特定領域言語

【研究成果の概要】

インターネットなどの広域分散環境では、アプリケーション層プロトコルを用いて通信を行なうアプリケーションが多数利用されている.HTTPやSMTPなどのアプリケーション層プロトコルは、文字列を主体としたメッセージのやり取りとして定義されており、その実現には文字列の解析や構成を行なう退屈で煩雑なコーディングを要する.また、時系列に沿ったメッセージのやり取りやシステムの状態遷移がプログラム・コード中に埋没し、プロトコルの挙動を把握することが難しい.そのためプロトコル処理部の保守性、安全性が低下し、インターネット・サーバのセキュリティ・ホールの一因となることも多い.
本研究では,クライアント・サーバ型のアプリケーション層プロトコルを対象に、プロトコル処理部を自動的に生成するコード生成器Aprilの開発を行った.Aprilはアプリケーション層プロトコルの記述に特化した記法を提供しており、1)メッセージ・フォーマットの定義2)時系列に沿ったメッセージのやり取り、3)システムの状態遷移のみを記述すれば,C言語のコードを自動的に生成する.メッセージの解析や構成に必要な文字列処理はAprilの処理系が行ないプログラマが記述する必要はない.また、時系列に沿ったメッセージのやり取りやシステムの状態遷移が明示的に記述されているため、プロトコルの挙動が把握しやすい.本研究では、Aprilによって主要なプロトコルが記述できることを示しAprilを用いたことによるプロトコル処理のオーバーヘッドが十分に小さいことを示した.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究分野】教育工学

【研究領域課題番号】10480039 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

文脈 / 教授学習過程 / 柔軟性 / メディア / コンピュータ / エスノグラフティー / 教育測定 / 参加観察法 / エスノグラフィー / エスノメソドロジー / インターネット / インターカルチュラルコミュニケーション / 観察 / プロトコル / ポートフォーリオ / クラスター分析 / 協調的行動 / 固有性 / 新しい教育測定法 / コンピュータ通信 / エスノメソドロシー / 認知地図

【研究成果の概要】

教育測定といえば、従来から紙と鉛筆による、期末に行なわれるテストと相場が決まっていた。しかし、測定の中心が教授学習過程に移り、学習の中心が集団からの学びに移っていくにつれて、従来の測定方法では間に合わなくなってきた。更に、マルチメディア、インターネットなどの普及につれて、遠隔型の授業もオンキャンパスの授業と同様に普及しつつある。この段階からはどうしても、教師が後に退いた、学習者の能動性を重視した学習が中心となる。
これからの教育活動の測定は、それの成果及び改善のどちらを目的としようと、授業中の測定が中心となる。むしろ、授業の質の評価を生徒の側からすることになる。我々の研究は、それが、授業そのものを対象としていようと、あるいは、授業との類似した場面であろうと、リアルタイムで処理されているその場における測定にターゲットをしぼって行なわれた。視聴覚機器を映像提示の機器と見るだけでなく、測定の機器と見立てたのもこのためである。また、エスノメソドロジカルな測定は試行錯誤の結果であるが、保育、老人ホームにおける活動を中心に重要な成果を得た。授業がますます個性的な表現をされる今日、必然的に、授業の測定も個性的にならねばならない。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1998 - 2000

【配分額】14,300千円 (直接経費: 14,300千円)

【研究分野】計算機科学

【研究領域課題番号】08308022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遠隔授業 / 分散処理 / 超高速ルーター / 映像データベース / ギガビットネットワーク / オンライン ユニバーシティ / ATMネットワーク / Internet / 遠隔講義 / プロトコル / 研究・教育の情報環境 / 超高速ネットワーク / 知的ソフトウェア / 超並列ソフトウェア / 超分散ソフトウェア / 大規模知識ベース

【研究成果の概要】

研究・教育用超高速ネットワーク構築技術の研究を行なった。主要な成果は以下のようである。
(1) 並列分散システムの開発
超高速ネットワークで接続された複数の計算機から構成される分散計算環境を有効利用するためのシステムを開発した。
(2) 遠隔講義システムの研究
MPEG-2overATMなどを始めとする高速映像通信技術の実験を行ない、遠隔講義実現の基礎を確立するとともに、教室における自動カメラ操作システムなどの、教室自動化のための技術開発も進めた。
(3) 超高速ネットワーク技術の評価
超高速ネットワークを実現する技術として、ATMおよびWDMなどの多重化技術を対象にそれぞれの比較評価を行なった。
(4) 映像データベース管理技術の開発
テレビのニュースなどを対象に、映像データベースのインデックス技術などの開発を行なった。
(5) 超高速ルーター技術の開発
超高速ルーターの開発には並列処理技術の採用が不可避であることに着目して、並列計算機のネットワーク技術のルーターへの採用の評価などを行なった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1996 - 1998

【配分額】18,700千円 (直接経費: 18,700千円)

【研究分野】計算機科学

【研究領域課題番号】07558041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

インターネット / ATM / 遠隔講義 / TCP / IP / 並列分散 / プロトコル / Internet / ATMネットワーク / ル-タ / QoS

【研究成果の概要】

研究・教育用ATMネットワーク構築技術の開発を行なった。主要な成果は以下のようである。
(1)ATMを有効利用するためのプロトコルの開発:IPoverATMを高性能で実現するために、IPのウインドウサイズの決定アルゴリズムを提案した。また、ATM上でマルチキャストを行なうためのプロトコル(IP SVC)を提案した。
(2)映像通信技術の開発:映像をATMおよびInternet上で利用するためのアーキテクチャおよびプロトコルを開発して、国際標準化機関に提案した。合わせて、映像データベースの実現技術の開発を行った。
(3)並列分散コンパイラの開発:高速ネットワークで接続された複数の並列計算機などから構成される分散計算環境を有効利用するために必要なコンパイラの開発を行なった。
(4)遠隔講義システムの研究:MPEG-2overATMを始めとするネットワークを介した遠隔講義のための基本技術の確立を行った。
(5)ネットワーク運営管理技術の開発:PVCをサポートしているネットワーク上で擬似的にSVCを実現する技術を開発した。
以上の成果は、それぞれの技術報告書、プログラムなどとして公表し、必要な要求に応えられる状況である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1997

【配分額】15,000千円 (直接経費: 15,000千円)