JP6820320B2 - リアルタイムユーザ監視データを用いてリアルタイムトラフィック誘導を行うための方法および装置 - Google Patents
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Description
本願は、米国特許法第119条(e)に基づき、2015年9月4日に出願され且つ「リアルタイムトラフィック誘導およびリアルユーザ監視データを行うための方法および装置」と題された米国特許出願第62/214814号の優先権を主張する。当該出願の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
インターネット上の経路選択は、ボーダーゲートウェイプロトコル(BGP)に大きく依存している。BGPは、インターネット上の自律システム間の通信を可能にする拡張可能な標準プロトコルである。BGPは、1組の決定論ルールを用いて、エンドポイント間の経路を選択するため、距離ベクトル型ルーティングプロトコルとして分類される。
本発明の技術は、特に、インターネット上のルーティングを行うために、経路選択および目標選択の決定に関連する問題に対処する。この技術の実施形態は、複数の中継プロバイダを介して、顧客構内からインターネットプロトコル(IP)アドレスにトラフィックを誘導するための方法および装置を含む。システムは、顧客構内に配置された収集装置を含み、収集装置は、複数の中継プロバイダのうちの第1中継プロバイダを介して、IPアドレスまでの第1遅延と、複数の中継プロバイダのうちの第2中継プロバイダを介して、収集装置からIPアドレスまでの第2遅延を測定する。収集装置に接続されまたは収集装置によって実装された決定エンジンは、第1遅延および第2遅延の比較を実行し、比較に基づいて第1中継プロバイダまたは第2中継プロバイダを選択する。ルータ、スイッチまたは他の装置は、選択した中継プロバイダを介して、トラフィックを顧客構内からIPアドレスに誘導する。
遅延、パケット損失およびコストに基づき、固定エンドポイント間のスマートルーティング
パケットは、ボーダーゲートウェイプロトコル(BGP)に従ってインターネット上にルーティングされる。BGPは、規則およびテーブルを用いて、所定の宛先までのパケットルート上の「次のホップ」を決定する。残念ながら、普通のBGPは、パケットをルーティングする際の遅延、パケット損失またはコストを考慮していない。これによって、インプレッションごとに競売されるインターネット広告枠のリアルタイム入札など、短い遅延が必要なアプリケーションに対して最適ではないルーティングを引き起こしてしまう。リアルタイム入札の場合、広告購買人は、出版社のサイトを訪問することによって得られたインプレッションに入札する。購買人がオークションに勝利した場合、購買人の広告は、出版社のサイトに即座に表示される。オークションは、ユーザが出版社のサイトを訪問したことに応じてリアルタイムで行われるため、非常に短い。そのため、迅速に入札する必要がある。オークションが終了するまでに、(例えば、入札した購買人から競売人までの送信遅延によって)購買人の入札が競売人に届かない場合、購買人は、このオークションを失ってしまう。
図1Aは、顧客(例えば、リアルタイム入札プロセスの購買人)構内101に位置する仮想マシンまたはサーバ110と、1つ以上のターゲットIPアドレス140(例えば、競売人または出版社のサイト)との間の遅延およびパケット損失を監視および測定するためのシステム100を示す概略図である。システムは、受信経路160a〜160d(まとめて流入(inflow)または受信経路160という)および送信経路170a〜170d(まとめて流出(outflow)または送信経路170という)に沿ってこれらのパラメータを監視し、それに応じてトラフィックを異なる経路にルーティングする。この例において、サーバ110は、ルータ120に接続され、ルータ120は、中継プロバイダ130aおよび130b(まとめて中継プロバイダ130という)を介して、トラフィックをターゲットIPアドレス140にルーティングする。また、システム100は、仮想マシン/サーバ110に接続されまたは仮想マシン/サーバ110によって実装された決定エンジン103を含む。決定エンジン103は、仮想マシン110によって測定された中継プロバイダ130の遅延およびパケット損失に基づいて、顧客構内101とターゲットIPアドレス140との間のトラフィックを伝送するための中継プロバイダ130を選択する。
図2は、遅延測定値に基づいて、選択された中継プロバイダを介してトラフィックをルーティングするためのプロセス200を示す流れ図である。プロセス200は、図1Aに示すシステム100または図5A〜5Cに示すシステムを含む任意の他の適切なシステムまたはネットワークを用いて実施することができる。プロセス200は、異なる中継プロバイダを介して単一のターゲットIPアドレスの遅延を測定することを含む。例えば、中継プロバイダが2つである(中継プロバイダ1および中継プロバイダ2)場合、ステップ210において、各中継プロバイダを介してターゲットIPまでの遅延を測定する。ステップ220において、測定された遅延を比較することによって、ターゲットIPアドレスまでの最短遅延を有する中継プロバイダを選択する。場合によって、初期コストおよびパケット損失などの外部メトリックを比較因子として加える(230)。遅延の比較(220)に従って、ステップ240において、ターゲットIPアドレスに対して適切な中継プロバイダを選択する。選択された中継プロバイダを介して、トラフィックを誘導する(250)。最初の送信ホップは、ルートマップを使用するポリシーベースのルーティングまたは中継プロバイダに関連するBGP属性を使用する誘導によって制御される。
図3は、例えば、図1Aに示す仮想マシン110を用いて、送受信遅延データを収集するためのプロセス300を示す流れ図である。顧客構内310の仮想マシンまたはベアメタルには、収集装置(収集サーバ)が設置される。この収集装置は、顧客によって提供されたターゲットIPアドレス組内の各ターゲットIPアドレスにPINGすることによって、遅延データを収集する。上述したように、異なる往路および復路を調べるために、これらのPINGは、異なる発信元IPアドレスから発信されてもよい。
図4は、図1Aに示す決定エンジン103によって実施され、顧客構内とターゲットIPアドレスとを接続するための異なる中継プロバイダの様々なメトリックを比較するためのプロセス400を示す流れ図である。ステップ410において、決定エンジンは、例えば、ユーザ入力に応答して、ターゲットIPアドレスを選択する。ステップ420aおよび420bにおいて、決定エンジンは、顧客構内と、ステップ410で選択されたターゲットIPアドレスとを接続するための中継プロバイダを特定する。ステップ430a〜430dにおいて、決定エンジンは、ステップ420で特定された中継プロバイダを介して選択されたターゲットIPの送受信メトリック(inbound and outbound metrics)を決定する。送受信メトリックは、遅延、コストおよびパケット損失を含むがこれらに限定されない。図3を参照して上述したように、遅延およびパケット損失は、ターゲットIPアドレスをPINGすることによって決定されてもよい。また、コスト情報は、顧客によって提供されてもよい。
図5A〜5Cは、顧客構内の仮想マシン510と1つ以上のターゲット/宛先IPアドレス540aおよび540b(まとめてターゲットIPアドレス540という)との間の遅延およびパケット損失を測定するためのネットワーク500を示す。仮想マシン510は、監視および誘導を行うための1組のターゲットIPアドレスを格納する収集装置512を含み、集計ルータ590aおよび590b(まとめて集計ルータ590という)に接続される。ルーティングインターフェイスの別の層は、集計ルータ590に接続されたボーダールータ520aおよび520b(まとめてボーダールータ520という)を用いて追加される。ボーダールータ520は、トラフィックを他のボーダールータ520および中継プロバイダ530a〜530n(まとめて中継プロバイダ530という)にルーティングする。
図5Aにおいて、収集装置512は、中継プロバイダ530を介して、異なるターゲットIPアドレスまでの遅延およびパケット損失を監視する。このことは、ポリシーベースルーティングを用いて、収集装置512上に構成された各IPアドレスをマッチングし、各IPアドレスのパケットを関連する中継プロバイダ530にルーティングすることによって行われる。ルートマップは、ボーダールータ520の入口インターフェイス522aおよび522b(図5Aでは、入口インターフェイス522aおよび522bは、gig 1/1、gig 1/2およびgig 1/3として標記される)の各々に適用される。これらのルートマップは、アクセスリストを用いて収集サーバ512からのIPアドレスをマッチングし、パケットを転送するための次のホップを適切な中継プロバイダ530または隣接のボーダールータ520に設定する。集計ルータ590に面する各ボーダールータインターフェイスに適用されたルートマップは、全てのIPアドレスをカバーし、送信エコー要求パケットを対応するボーダールータに接続された中継プロバイダ530または隣接のボーダールータに接続された中継プロバイダ530に強制的にルーティングする。エコー要求パケットを異なる中継プロバイダ530に強制的にルーティングすることによって、収集装置512は、収集装置とターゲットIPアドレス540との間に利用可能な送信経路および受信経路の各組み合わせの遅延を測定することができる。
仮想マシン510、収集サーバ512または別個のプロセッサは、決定エンジン(図示せず)を実装することができる。この決定エンジンは、以下の擬似コードを実行することによって、トラフィックを所定のターゲットIPアドレスにルーティングするための好ましい経路を決定することができる。
図5Bは、ネットワーク500が、決定エンジンの推薦に従って設定された静的ルートを介して、手動でトラフィックを誘導することを示している。顧客が設定した遅延、コスト、およびパケット損失の重み付き組み合わせである優先度スコアに基づいて、各エンドポイントに対して適切な中継プロバイダ530を決定する。顧客サーバ510は、各エンドポイントの静的ルートを適用することによって、BGPポリシーをオーバーライドする。例えば、中継プロバイダ530cがトラフィックをエンドポイントAに誘導するために最も低い優先度スコアを有する経路を提供する場合、BGPポリシーをオーバーライドして、中継プロバイダ530cを介してトラフィックをエンドポイントAに誘導する。同様に、中継プロバイダ530aがトラフィックをエンドポイントBに誘導するために最も低い優先度スコアを有する経路を提供する場合、BGPポリシーをオーバーライドして、中継プロバイダ530aを介してトラフィックをエンドポイントBに誘導する。
上述したように、静的ルートは、拡張性を有しなく、構成および障害管理の面で扱いにくい場合がある。幸いにも、顧客側の収集サーバ512にBGPデーモンを使用することによって、動的誘導を達成することができる。図5Cに示すように、このBGPデーモンによって、収集サーバ512は、直接にまたは1つ以上のルートリフレクタ585aおよび585b(まとめてルートリフレクタ585という)を介して、顧客ルータ530とピアになることができる。
別の方法は、遅延およびコストを含む様々な性能メトリクスに基づいてドメインネームシステム(DNS)クエリを解析することによって、インターネットデータトラフィックを最適に誘導する。このことは、特定の再帰リゾルバを用いて、リアルタイムユーザ監視(RUM)データを収集および分析し、異なるコンテンツの発信元からコンテンツをクライアントに提供する性能および特定の権威サーバにクエリする性能を予測することによって実現される。予測された性能を用いて、DNSクエリを所定のコンテンツ発信元に送信するようにクライアントを誘導することができる。当該コンテンツ発信元は、コンテンツ配信ネットワーク(CDN)またはクラウドプロバイダからコンテンツを提供することができ、および/または帰納的リゾルバを所定の権威サーバに誘導することができる。トラフィックは、クライアントのIPアドレスに対して予測されたコンテンツ発信元の性能に基づいて誘導される。より具体的には、1つ以上のサーバは、異なるRUMデータを収集することによって、各IPのRUMデータを処理し、1組のIPアドレスのRUMデータを集計し、集計されたデータに高速アクセスするためのデータベースを作成する。このデータベースを用いて、最適な方法でトラフィックを誘導する。
図9は、RUMデータを監視し、遅延および他の要因に基づいて、RUMデータを用いてDNS要求を解析するためのシステム900を示す。システム900は、インターネット901または別のパケット交換ネットワークを介して、コンテンツ発信元910a〜910c(まとめてコンテンツ発信元910という)並びに権威サーバ920aおよび再帰レゾイバ920b(まとめて権威DNSサーバ再帰レゾイバ920という)と通信するためのクライアント930を含む。また、システム900は、RUMデータを格納するRUMデータベース940と、タイプ別ラベル付きIPセット(TYLIPS:TYped Labeled IP Set)を格納する別のデータベース950とを含む。
図10は、図9に示すシステム900を用いてトラフィックを誘導するためのRUMデータのデータベースを作成するためのプロセス1000を示す流れ図である。ステップ1010において、インターネット性能データは、リアルタイムユーザ監視(RUM)レコードのストリームとして収集される。データは、複数のコンテンツプロバイダまたはコンテンツ発信元からデータを要求またはダウンロードするユーザまたはクライアントから収集される。ステップ1020において、ほぼ同時に様々なコンテンツ発信元から同様のデータサンプルをダウンロードする時間を測定することによって、各RUMレコードを処理する。この処理によって、各対のコンテンツを直接に比較することができる。
各RUMレコードにおいて、様々な発信元から同一のデータサンプルをダウンロードする時間は、ほぼ同時に測定される。これによって、各対のコンテンツ発信元の性能を直接に比較することができる。各対のコンテンツ発信元に対して、同一のデータサンプルをダウンロードする時間の差は、例えば、DNS解析時間および/または接続時間の間の差として計算される。これらの差は、一定の期間に亘って蓄積される。各対の発信元および各種時間の差のヒストグラムを計算する。時間の例として、DNS解析時間またはダウンロード時間が挙げられる。
RUMデータは、1つ以上の共通特徴を共有するIPアドレスセットに対して集計される。これらのセットは、タイプ別ラベル付きIPセット、または「TYLIPS」と呼ばれる。TYLIPSの例として、フランス(タイプ=国)、ボストン(タイプ=都市)、AS174(タイプ=インターネットサービスプロバイダ(ISP))、および(パリス、AS5511)(タイプ=都市プロバイダ)が挙げられる。「TYLIPS」という用語は、「IP特徴」という用語と互換的に使用することもできる。単一のIPは、サイズ=1のTYLIPSである。TYLIPSは、IPアドレスセットであるため、数学の集合演算を使用することができ、セットの全ての特性を有する。例えば、2つのTYLIPSが交差してもよく、1つのTYLIPSが別のより大きなTYLIPSに含まれてもよい。
RUMデータの収集に関して上述したように、クライアントは、コンテンツ発信元を訪問すると、コンテンツ発信元に配置された画像またはコードをダウンロードして実行する。このコードまたは画像は、ダウンロード時間、測定を行った時間、クライアントのIP位置などのRUMデータを記録する。測定値は、1つのクライアントIPから、コードまたはイメージをビーコンとしてホストしている全てのコンテンツ発信元までの時間測定値セットと呼ばれる。これらのビーコンは、データを処理するためのデータ処理サーバに転送される。
・ CDN_A:60ms、CDN_B:100ms、CDN_C:40ms、CDN_D:200ms
対の時間差は、次の通りである。
・ CDN_A-B:-40ms、CDN_A-C:20ms、CDN_A-D:-140ms
・ CDN_B-C:60ms、CDN_B-D:-100ms
・ CDN_C-D:-160ms
時間間隔に亘って、各対のコンテンツ発信元に対する時間差の分布を計算する。これによって、平均差を計算することができ、または1つのコンテンツ発信元が別のコンテンツ発信元よりも優れている時間の百分比を特定することができる。
・ A−B 52%−48%、A−C 75%−25%、A−D 95%−5%
・ B−C 70%−30%、C−D 90%−10%
・ C−D 60%−4%
これらのランキングを表形式する場合、次の通りである。
図16は、1つ以上のTYLIPSから集計されたRUMデータを用いてトラフィックを誘導するためのプロセス1005を示す。クライアント930は、ドメインをIPアドレスに変換するために再帰リゾルバ920bにDNS要求を送信し、再帰リゾルバは、DNS要求を権威DNSサーバ920aに転送する(ステップ1610)。権威DNSサーバおよび再帰リゾルバ920は、利用可能であれば、クライアントのDNS再帰リゾルバのIPアドレスおよびクライアントのIPアドレスをTYLIPSデータベース950に提供する(ステップ1620)。TYLIPSデータベース950は、クライアントのDNS再帰リゾルバおよびクライアントのIPアドレスに関連する利用可能且つ最も詳細なTYLIPを検索する。また、TYLIPSデータベース950は、利用可能且つ最も詳細なTYLIPに対応するコンテンツ発信元のランキングを検索し、これらのランキングに基づいて、コンテンツ発信元を選択する。TYLIPデータベース950は、選択されたコンテンツ発信元を権威DNSサーバ920aおよび再帰リゾルバ920bに提供する(ステップ1630)。権威DNSサーバ920aおよび再帰リゾルバ920bは、クライアントのDNS要求に応答して、最適なコンテンツ発信元のIPアドレスをクライアント930に送信する。
本明細書は、本発明の様々な実施形態を記載および例示したが、当業者であれば、本明細書に記載の機能を実行するため、および/または結果を得るため、および/または利点を得るために、様々な他の手段および/または構造を想到することができ、これらの変形および/または修正の各々は、本明細書に記載された本発明の実施形態の範囲内に含まれるとみなされる。より概括的に、当業者であれば、本明細書に記載された全てのパラメータ、寸法、材料および構成は、例示的であり、実際のパラメータ、寸法、材料および/または構成は、本発明の教示が使用される特定の応用に依存することを理解するであろう。当業者は、本明細書に記載のパラメータおよび構成が例示的であり、実際のパラメータおよび/または構成が本発明のシステムおよび技術が使用される具体的な用途に依存することを理解すべきである。また、当業者は、通常の実験によって、本発明の具体的な実施形態と同等するものを認識または把握することができるであろう。したがって、本明細書に記載の実施形態は、例示のみとして提示され、添付の特許請求の範囲および均等の範囲内に含まれることを理解すべきである。本発明は、具体的に説明した以外の方法で実施することができる。本明細書に記載された本発明の実施形態は、本明細書に記載された個々の特徴、システム、物品、材料、キット、および/または方法を対象とする。さらに、これらの特徴、システム、物品、キット、および/または方法の2つ以上の組み合わせが、互いに矛盾しない場合、本発明の範囲に含まれる。
Claims (12)
- 複数の中継プロバイダを介して、顧客構内からのトラフィックをインターネットプロトコル(IP)アドレスに誘導するための方法であって、
前記複数の中継プロバイダのうちの第1中継プロバイダを介して、前記顧客構内の収集装置から前記IPアドレスまでの第1遅延を測定するステップと、
前記複数の中継プロバイダのうちの第2中継プロバイダを介して、前記収集装置から前記IPアドレスまでの第2遅延を測定するステップと、
前記第1遅延と前記第2遅延との比較を実行するステップと、
前記第1遅延と前記第2遅延との比較に基づいて、前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つを選択するステップと、
前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つを介して、前記顧客構内からのトラフィックを前記IPアドレスに誘導するステップとを含み、
前記第1遅延を測定するステップは、前記第1中継プロバイダを介して、エコー要求を前記IPアドレスに送信することを含み、
前記第2遅延を測定するステップは、前記第2中継プロバイダを介して、エコー応答を受信することを含む、方法。 - 前記第1遅延を測定するステップは、前記第1中継プロバイダに接続されたボーダールータの第1インターフェイスを介して、前記IPアドレスにエコー要求を送信することをさらに含み、
前記第2遅延を測定するステップは、前記ボーダールータの第2インターフェイスを介して、エコー応答を受信することをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1遅延を測定するステップは、前記第1中継プロバイダに接続された第1ボーダールータを介して、前記第1遅延を測定することをさらに含み、
前記第2遅延を測定するステップは、前記第1ボーダールータおよび前記第2中継プロバイダに接続された第2ボーダールータを介して、前記第2遅延を測定することをさらに含み、
前記トラフィックを前記IPアドレスに誘導するステップは、前記第1ボーダールータ
および前記第2ボーダールータを介して、前記トラフィックを前記第2中継プロバイダに誘導することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1遅延を測定するステップは、前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダに接続されたボーダールータの第1インターフェイスを介して、前記第1遅延を測定することをさらに含み、
前記第2遅延を測定するステップは、前記ボーダールータの第2インターフェースを介して、前記第2遅延を測定するステップをさらに含み、
前記トラフィックを前記IPアドレスに誘導するステップは、第1ボーダールータおよび第2ボーダールータを介して、前記トラフィックを前記第2中継プロバイダに誘導することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1遅延と前記第2遅延との比較を実行するステップは、
前記第1中継プロバイダの受信遅延と前記第2中継プロバイダの受信遅延とを比較することと、
前記第1中継プロバイダの送信遅延と前記第2中継プロバイダの送信遅延とを比較することとを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つを選択するステップは、
前記第1中継プロバイダのコストおよび前記第2中継プロバイダのコストに基づいて、前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つを選択することをさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つを選択するステップは、
前記第1中継プロバイダのパケット損失および前記第2中継プロバイダのパケット損失に基づいて、前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つを選択することをさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記トラフィックを前記IPアドレスに誘導するステップは、
パケットのホストプレフィックスをボーダーゲートウェイプロトコル(BGP)集団属性に関連付けることと、
前記ホストプレフィックスの前記BGP集団属性に基づいて、前記パケットを前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つに誘導することとを含む、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法。 - 前記トラフィックを前記IPアドレスに誘導するステップは、
前記IPアドレスにトラフィックを伝送するための次のホップを、前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つに接続されたボーダールータに設定することを含む、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法。 - 顧客構内とターゲットインターネットプロトコル(IP)アドレスとの間の遅延を測定するための方法であって、前記顧客構内は、第1中継プロバイダに接続された第1ルータと、第2中継プロバイダに接続された第2ルータとを含み、前記第1ルータは、第1プレフィックスを公表し、前記第2ルータは、第2プレフィックスを公表し、前記方法は、
前記第2ルータおよび前記第2中継プロバイダを介して、前記顧客構内の第1IPアドレスから前記ターゲットIPアドレスに第1エコー要求を送信するステップを含み、前記第1エコー要求は、前記第1IPアドレスから前記第1エコー要求を送信した時間を示す第1タイムスタンプを含み、前記第1IPアドレスは、前記第1プレフィックスを有し、
前記第1中継プロバイダおよび前記第1ルータを介して、前記ターゲットIPアドレスから第1エコー応答を受信するステップを含み、前記第1エコー応答は、前記ターゲットIPアドレスから前記第1エコー応答を送信した時間を示す第1応答タイムスタンプを含み、
前記第1タイムスタンプおよび前記第1応答タイムスタンプに基づいて、第1往復遅延を決定するステップとを含む、方法。 - 前記第1ルータおよび前記第1中継プロバイダを介して、前記顧客構内の第2IPアドレスから前記ターゲットIPアドレスに第2エコー要求を送信するステップを含み、前記第2エコー要求は、前記第2IPアドレスから前記第2エコー要求を送信した時間を示す第2タイムスタンプを含み、前記第2IPアドレスは、前記第2プレフィックスを有し、
前記第2中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダを介して、前記ターゲットIPアドレスから第2エコー応答を受信するステップを含み、前記第2エコー応答は、前記ターゲットIPアドレスから前記第2エコー応答を送信した時間を示す第2応答タイムスタンプを含み、
前記第2タイムスタンプおよび前記第2応答タイムスタンプに基づいて、第2往復遅延を決定するステップとを含む、請求項10に記載の方法。 - 前記第1往復遅延と前記第2往復遅延との比較を実行するステップと、
前記第1往復遅延と前記第2往復遅延との比較に基づいて、前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つを選択するステップと、
前記第1中継プロバイダおよび前記第2中継プロバイダのうちの1つを介して、前記顧客構内からのトラフィックを前記IPアドレスに誘導するステップとをさらに含む、請求項11に記載の方法。
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