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新しいCPUの接続方法?

ツリー、グリッド、ハイパーキューブ、スター、リングなどの接続方式がありますが、地下鉄路線図風の新たな接続方法があるかも知れないと思ったのですが、勘違いでした。

その部分をこちらに移動しました。

CPUのつなぎかたについては、あまり意味が無くても、インターネットの接続については、従来と違う未来の可能性も示していると思います。

インターネットの構造も変えるべきなのかも

現在のインターネットでは、tracertとかやってみるとわかるように間に30個ものサーバーを経由してデータが送られてきたりします。複数のバックボーンにつながるISPもあるわけですが、冗長性を気にしなければ、幾重にもわたる階層構造というか、木構造とみなせます。路線図に例えて言うと、新幹線があり、新幹線の駅から在来線の電車が枝分かれしていて、それぞれの駅からローカル線が出ていて、ローカル線の駅からバス路線が出ているみたいな幾重もの階層構造です。どこにでも行けてそれで十分という気がするわけですが、乗り換え回数が多すぎます。

他方の極は、1つのHUBでつながっている様な家庭内LANの様なものです。これなら、途中にルーターは入らなくても平気です。これは路線図の比喩で言えば、すべての駅を一筆書きで結ぶ路線ということになります。これだと乗り継ぎはしなくてすみますが、駅が直線に並んでいない場合、経路が無駄に長くなります。

というわけで、インターネットの次にくるものは、1回の乗換えでどこにでも行ける様に張り巡らされた地下鉄の様な構造だと思います。1回の乗り換えでというのは、当初は、トラフィックが分散されるメリットも生きるのでトラフィックが集中する上位のサーバー間に限って実現され、順次下位のレベルまで実現されるのでしょう。

比喩に戻ると、バックアップの経路として後から飛行場を増設すると結局予算が2倍かかるけれど、どこにでも1回の乗換えでたどり着けるという制約で設計しておけば、当初から予算が2倍かかるものの、乗り換え時間のロスを減らすメリットがあるし、トラブルが起きた場合にも、乗り換え回数が少し増えるだけですみます。

格子状に配置する場合も比較すると、配線の距離は、地下鉄状の配線よりやや短くて済みます。格子状のほうが単純で良いということか? 格子状配列の場合、すべての駅が乗換駅という状況になります。1つの路線にだけある駅から、別の駅に行くには、最大で2回の乗換えが必要になります。また、ハイパーキューブ接続にすると、乗り換え回数が増えていきます。

1つの駅に2つの路線の乗り換えではなく、3つ以上の路線の乗り換えを許すと、ハイパー地下鉄路線図接続ということになります。現実の地下鉄は地表近くを走っているので、次元を上げる意味はありませんが。

多次元グリッドとハイパーキューブを混同して書いていました。キューブだと1辺に何個も並ばないのですね。

2003/6/23追記

2003/6/22 追記

ネットワークとかの話では、駅の並び順が関係なくなるので、地下鉄路線図風接続というのは、乗換駅をアークとして、路線をノードという風に逆にして見ると、路線をノードとする完全グラフのノードから、途中駅がスター状に伸びているのと同じ構造でした。ということで、新しい問題に思えたのは勘違いでした。図5

図5

地下鉄やバス路線の最適化問題としては、まだ残ると思いますが。

2003/6/23追記

インターネットの接続方式については意味がありそう

2つの具体例が思い浮かびました。

  1. IXを分散する

    大手町にあるIXが、同じ大手町にある別のビルとで2つに分かれたり、首都圏内で分散したり、名古屋や大阪にもIXができたりという風にIXは推移していますが、ISP同士の結合を大手町で行う必然性はありません。ISPの1社が社内でどういう接続を行っているかわかりませんが、1つのISPを地下鉄における1路線と対応させて考えると、ISP同士を地下鉄接続するということは、IXへスター接続するのではなく、接続する相手のISPごとにIXの場所を変え、乗換駅に相当するIXの場所を分散配置するということに対応します。すべてのトラフィックを大手町に集中させたせいで、大手町で渋滞が起きるわけで、同じようなスター接続のIXを増やしても同じ繰り返しです。ISPが例えば、1000社あるとしても実際に全国に回線をはりめぐらしているのは限られているでしょうから、主要ISP間を地下鉄接続するというのは不可能ではないと思いますし、冗長性のためにIXを2重化するというのと比べたら、コスト的にも意味があるのではないでしょうか?

     

  2. 上位を完全グラフにする

    ISP内部の接続について考えると、大手町から各都道府県に光ファイバーを引くのではなく、西日本については富山にまとめて、そこと大手町を太い回線で結ぶという風に階層構造化が行われ、その傾向がトラフィックの増大とともに進んでいくのが自然な流れだと思います。この例では、西日本と東日本という風な地域の単位が、地下鉄の路線に相当し、乗換駅は、大手町と富山を結ぶ太い回線に相当することになります。地下鉄であっても、二路線しかない場合には、十字に交差していて、最短木の路線図と区別がつきません。しかし、木構造にせずに、地下鉄接続するということにすると、トラフィックの増大に応じて、設備をリプレースする機会に、3つの地域に分けた時に、木構造であれば、新たな地域の中心から例によって大手町に回線を引くということになるところを、大手町にひくだけではなく、3つの中心を完全グラフで結ぶことになります。もっとも、こちらの例は、新しい地下鉄接続という造語を使わずに、階層構造を作って上位の階層を完全グラフで接続すると言えば済むわけですが。

2003/6/25追記

並列コンピュータのハイパーキューブ接続も変える?

並列コンピュータのハイパーキューブ接続も、地下鉄風に変える価値があるかも知れません。通信のオーバーヘッドで、CPUを増やした効果がほとんど消えてしまうというような場面で意味があるかも知れません。

2003/6/22追記

実はつまらない?

図4の様に描いてしまうと、格子状に並べたかったのに予算が足りずに半分に減らしましたとでもいう様なとてもつまらない図です。並び方としては、他にもあるわけですが、並び方が問題ではない場合については、単にこれだけの話になってしまいます。

図4

2003/6/22追記

ついでに、階層型ファイルシステムも変えるべきなのかも

マイクロソフトの次のOSでは、ディレクトリを意識せずにファイルシステムを使える様になっているというのが売りですが、操作イメージだけではなく実際にそういうファイル構造もありうる気がします。この場合、キーワードを2つ入れると必ず1つのファイルを特定できる仕組みが、1回の乗換えで目的地に到着できる路線図に対応します。

2003/6/21追記

関連ページ

路線図と、平行四辺形の詰め込み問題 分離元のページ。
格子状でない十字路網

分離 2003/6/23 - 更新 2006/11/01

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