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"Brokerless Model & SIONet"

Cat: ICT
Pub: 2003
#:0309b

Takashige Hoshiai

Up: 03831

Title

Brokerless Model & SIONet

ブローカレスモデルとSIONet

Subtitle
Portrait of new generation network technology 新世代ネットワーク技術の全貌
Author
Takashige Hoshiai 星合隆成
Published

August 2003

2003年8月
Index
Why?
  • In August 2003, Dr. Takashige Hoshiai, researcher of NTT Lab, studied at Bell Labo 1995-97, and the top banana of P2P technology in Japan, lectured at the reading circle at Glocom, International University of Japan. The P2P-like discussion continued at the second party until midnight.
  • 2003年8月、国際大学GlocomでP2P技術の第一人者であるNTT研究所の星合隆成氏(1995-97にベル研)による読書会が行われた。さらに、その後二次会懇談会でもP2P的な討論が夜中まで続いた。
Summary
要約
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0. Prologue:

  • Central brokerage only in a network as well as in a market cannot furnish all solutions; flat communication or mutual exchange of information will be more important in a smart organization and society.
  • P2P is originally Peer-to-Peer, but also it could be People-to-People, or Power-to-People, all these concepts will be a core architecture of 21st century.

0.プロローグ:

  • ネットワークも市場も中央のブローカ機能だけではすべての解決とならない。スマートな組織や社会ではフラットなコミュニケーションや相互の情報交換が一層重要になってくる。
  • P2Pは本来はPeer-to-Peerであるが、同時にPeople-to-Peopleでもあり、Power-to-Peopleでもある。これらのすべての概念は21世紀の中心的なアーキテクチャとなろう。
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1. What is Brokerless Model?:

  • The existence of broker was absolute, and hitherto researches and their funds have concentrated on cost-effective, highly-performative, and highly-available broker (systems & network).
  • Meanwhile, the brokerless model is a revolutionary idea; it tries to accomplish what was seemed impossible, which requires all peers to replace the function of broker.
  • <History of business model:>
  • G1 Internet:
    The Internet started from 1969 was based on the business model of "broker-type distribution model", where brokers of information distributor control central or distributed resources and distributed the required information to each user. Here, contents providers can not distribute the information by their own policies.
  • G2 Internet: WWW appears in 1992:
    Users can access to any information in the world using browser software, and could dispatch their information without brokers. WWW (World Wide Web) enables each information provider to control their information in super-distributed environment, which are mutually hyperlinked. This is the first appearance of "brokerless-type distribution model."
    • Portal service appears:
      However users are getting more difficult to identify the required information in rapidly growing sea of information in the Internet.Thus many brokerage services appear such as 'Portal site', 'Searching service', 'Recommendation service', 'Directory service, 'Trader', 'Jini Lookup service.'
      It is called "broker-type search model"; searching information depends on broker, but the information is distributed directly, i.e., End-to-End, or Peer-to-Peer base. (Napster publicized in Jan. 1999 absorbing topic is one of such software.)
      But brokers controlling all metadata are getting difficult to maintain versatile requirement of users as well as to keep privacy of each user.
  • G3 Internet: "Brokerless-type search model":
    This idea was proposed in 1998, and became well known by publication of Gnutella in Mar. 2000. JXTA publicized in Apr.2001is also aims this model.
  • Dimension Model:
  • There are several layers where P2P is realized. We must recognize which target (layer) is brokerless type.
    Among these models, Brokerless-type Distribution model appeared earlier; which means all P2P are not necessary classic. Each layer can exist independently.

1.ブローカレス・モデルとは:

  • ブローカの存在は絶対的であり、これまでの研究やその資金は、安価で、高性能で、高信頼性のブローカ(システムやネットワーク)に注力されてきた。
  • 一方、ブローカレス・モデルは、革命的な考えである。それは、ブローカの機能をすべてのピアによって代替するという不可能なことを実現しようとしているのである。
  • <ビジネスモデルの歴史>
  • 第1世代インターネット
    インターネットは「ブローカ型配信モデル」というビジネスモデルを基に1969年に始まった。それは情報配信ブローカが集中あるいは分散した情報資源を管理して、各ユーザに要求された情報を配信する。ここで情報提供者は自分自身のポリシーによってその情報を配信することはできなくなる。
  • 第2世代インターネット:1992年にWWWが登場。
    ユーザはブラウザソフトウェアを使うことで、世界中のどの情報にもアクセスでき、またブローカを介せずに情報発信できる。WWWによって、各々の情報提供者は超分散環境で情報同士をハイパーリンクすることで自分の情報を管理できるようになる。これが最初の「ブローカレス型配信モデル」の登場である。
    • ポータルサービスの登場
      しかしインターネットでの情報の海が急増するに伴い、ユーザが必要な情報を特定することはますます難しくなってくる。こうしてポータルサイト、検索サービス、推奨サービス、ディレクトリサービス、トレーダ、Jiniルックアップサービスのようなブローカサービスが登場する。これは「ブローカ型探索モデル」と呼ばれる。つまり情報検索はブローカを介するが、その情報は直接配信、即ちEnd-to-EndとかPeer-to-Peerベースに行われる。 (1999年1月に発表され話題となったNapsterはこのようなソフトウェアの一つ)
      しかしすべてのメタデータを管理するブローカはユーザの多様な要求を維持し、各ユーザのプライバシィを守ることがますます困難になってきている。
  • 第3世代インターネット:「ブローカレス探索モデル」
    このアイデアは1998年に提案され、2000年3月のGnutellaの発表によって注目された。2001年4月に発表されたJXTAもこのモデルを目指している。
  • ディメンジョンモデル
    P2Pが実現されるレイヤーはいくつかある。どのターゲット (レイヤー)がブローカレス型かを認識する必要がある。
    これらの型の内ブローカレス型配信モデルは早い段階で登場した。即ち、すべてのP2Pは必ずしも古典的ではない。各レイヤーは独立に存在することができる。
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2. Broker model vs. Brokerless model:

Comparison
Broker model
Brokerless model
比較項目
Investment cost
<Big> high-performance capacity needed.
<Small> depends on personal computers.
投資コスト
Operation cost
<Big> broker's operation is needed.
<Small> no broker exist.
運用コスト
Flexibility of users
<Low> depends on the broker's policy, and unable to respond realtime needs.
<High> everyone is free, and enables realtime response.
ユーザの自由度
Robustness
<Low> server down results stop of service.
<High> many client PC's can sustain services.
耐障害性
Efficiency
<High> broker can easily optimize the process.
<Low> impossible to estimate each behavior.
効率性
Privacy protection
<Low> depends on the broker's control.
<High> each personal data is controlled within each PC.
プライバシー保護
Security
<Middle> centralized security policy can be adopted, which will be the target of attack.
<Low> logging and security policy of each client PC is impossible.
セキュリティ
  • Both models have merits and demerits, and there are suitable areas for adopting either model. For example, nuclear reactor control system should be broker-model even it is expensive, while various systems used in local community have a natural affinity with brokerless type.
  • 両タイプとも一長一短であり、どのタイプを採用するかに適した領域がある。たとえば原子炉制御システムはたとえ高価であろうともブローカー型であるべきである。一方地域コミュニティで使うシステムはブローカレス型に親和性がある。
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3. Definition of terms:

  • "Push": A provider distributes information to a requester.
  • "Pull": A requester gets information from a provider.
  • "Unicast": to distribute information to a certain requester.
  • "Multicast": to distribute information to certain multi requesters.
  • "Broadcast": to distribute information to all requesters.
  • "Peer" or "Entity": any requester or responder who communicates equally, freely, autonomously each other.
    • It is not important for a peer to play either function or both functions of requester or responder; it is important to be able to play either one.
    • Client-server model and P2P are not located at the direct opposite position; client-server model only fixes the function of requester or responder. Thus 'broker' is not necessarily 'server.'
  • "Broker": Broker itself is not an entity, and neither requester nor responder. It functions to connect one entity and another entity as a mediator or an agent.
  • "Brokerless model": a modeling methodology noticing whether there is a broker or not.
  • Sample of brokerless-type distribution model:
    Sample
    Entity
    Communication
    (Information)
    Conversation between A & B person voice
    Napster terminal file
    Fax service Fax machine data
    email terminal data
    postage person mail, postcard
    One-to-One marketing consumer, producer commodity
  • Sample of broker-type distribution model:
  • Sample
    Broker's function
    messenger boy distribution of stored message
    Interpreter distribution of stored translation
    stored voice mail distribution of stored message
    email distribution of stored contents
    department store sales of stored goods

3.用語の定義:

  • "プッシュ":提供者から要求者に情報を配信すること。
  • "プル":供給者が提供者から情報を得ること。
  • "ユニキャスト":特定の一人の要求者に情報を配信すること。
  • "マルチキャスト":特定の複数の要求者に情報を配信すること。
  • "ブロードキャスト":すべての要求者に情報を配信すること。
  • "ピア"、"エンティティ":ある要求者または回答者であり、対等、自由、自律的に相互にコミュニケーションする。
    • ピアにとっては、要求者または回答者いずれかの機能あるいは両方の機能を演じることは重要ではない。重要なのはどちらの機能も演じることができるということである。
    • クライアントサーバモデルとP2Pとは、対局に位置していない。クライアントサーバモデルは要求者あるいは回答者の役割を固定しているだけである。従って、必ずしもブローカ=サーバではない。
  • "ブローカ":ブローカはエンティティではない。また要求者でも応答者でもない。それはあるエンティティと他のエンティティをつなく仲介者として機能する。
  • "ブローカレス・モデル":ブローカの存在の有無に着目したモデル化手法
  • (左図)ブローカレス型配信モデルの例
  • (左図)ブローカ型配信モデルの例
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4. History of P2P:

  • 1996-97:
    ICP, instant message, appears. Groove Networks is founded to develop 'Groove', collaboration tool. Research of SIONet started. The term of 'P2P' does not appear yet.
  • 1998-99:
    Explosive proliferation of P2P type file exchange software like Napster, Freenet. (64 million users of Napster at peak): The term of P2P became will known. Copyright issue becomes in dispute.
  • 2000-01:
    Gnutella and its clone software appear. Sun Microsystems announced JXTA concept. NTT announced SIONet. Various P2P conferences or P2P working groups became more conspicuous.
  • 2002- :
    P2P technology has been regarded as an essential technology for business. P2P Conference is renamed Emerging Technology Conference. Various vendors published P2P software mainly targeted business use. Various terminology such as 'Grid computing', 'Sensor network', 'Ubiquitous computing', or 'Ad hoc network; these represent brokerless model of P2P concept.

4.P2Pの歴史:

  • 1996-97:
    インスタントメッセージであるICPが登場。Groove Networks社が設立されコラボレーション・ツールであるGrooveを開発。SIONetの研究がスタート。 'P2P'の用語はまだ登場していない。
  • 1998-99:
    type file exchange software like Napster, FreenetなどP2P型ファイル交換ソフトウェアが爆発的に普及 (Napterのユーザは最盛期64百万人) P2Pの用語が広く認識される。著作権問題が係争になる。
  • 2000-01:
    Gnutellaおよびそのクローンソフトウェアが登場。サンマイクロシステムズがJXTA構想を発表。NTT がSIONetを発表. 様々な P2P conferences会議あるいはP2Pワーキンググループが顕著になる。
  • 2002- :
    P2P技術がビジネスにとって必須の技術と見なされる。 P2P Conference は Emerging Technology Conferenceと名称変更。 様々なベンダーが P2P ソフトウェアを主としてビジネス向けに発表。 グリッド・コンピューティング、センサー・ネットワーク、ユビキタス・コンピューティング、アドホック・ネットワークなど様々な用語はP2Pの理念であるブローカレス型を表している。
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5. Transmission model:

  • Broker-type Transmission model:
    Distribution model does not care about how the information is delivered; provider may deliver by himself, or ask other transporter to deliver it. But Transmission model focuses at how it is delivered.
    • Postage service:
      This is a typical brokerless-type distribution model and broker-type transmission model. Here the post-office is a broker, who retains optimized topology, or organization and routing with sufficient facility and maintenance. And in exchange for these services the post office gets postage.
    • Routers in the Internet:
      Routers are brokers which connect sub-networks. These routers are supposed to function perpetually. Brokerless technology does not depend on such permanence.
    • UDDI (Universal Description, Discovery and Integration)
      This is a repository which stores and manage the information of Web service providers (information of provider, service menu, access point, interface, etc.), and is used as broker-type research model and brokerless-distribution model.
  • Brokerless-type Transmission model:
    • Examples:
      circular notice in a community, string telephone, amateur radio, bucket brigade, telephone game, and communication transceiver.
    • recently; wireless P2P or mobile P2P
    • Features:
      1. Each entity can decide to participate or leave on voluntary basis. Entity's life as a member is assumed to be short.
      2. Entity's processing capability and bandwidth are assumed to be low.
      3. It is difficult to estimate behavior of random entities.
    • Internet in a narrow sense:
      Internet is defined as the ultimate autonomous distributed system which makes the most of efficiency and cost performance.
    • Business model:
      Such model as free telephone services or free messenger services in disaster area is regarded as brokerless-type transmission model. But such services are usually used in limited local areas.

5.伝達モデル:

  • ブローカ型伝達モデル
    配信モデルは情報がどのように伝達されるかには着目しない。提供者は自分で伝達するかも知れないし、他の伝送者に伝送を依頼するかもしれない。しかし伝送モデルはどのように伝達されるかに注目する。
    • 郵便サービス:
      これは典型的なブローカレス型配信モデルかつブローカ型伝送モデルである。ここで郵便局はブローカであり、最適化した組織のトポロジー、即ち十分な設備と保守体制のある組織とルーティングを有する。これらのサービスの対価として、郵便局は郵便料金を得る。
    • インターネットのルータ:
      ルータはサブ・ネットワークをつなぐブローカである。 これらのルータは永久に機能する前提となっている。ブローカレス技術はこのような永久性に依存していない。
    • UDDI (Universal Description, Discovery and Integration)
      これはWebサービスの情報(提供者、サービス内容、アクセスポイント、インターフェイス情報など)を保存し管理する格納庫であり、ブローカ型検索モデルかつブローカレス型配信モデルとして使用される。
  • ブローカレス型伝送モデル
    • 例:
      回覧板、糸電話、アマテュア無線、バケツリレー、伝言ゲーム、トランシーバ
    • 最近では、ワイヤレスP2PあるいはモバイルP2P
    • 特徴:
      1. 各エンティティは参加、太守は自由意志に基づく。ネットワークのメンバーとしてのエンティティの寿命は短いことを想定。
      2. エンティティの処理能力や通信帯域は低いことを想定。
      3. ランダムなエンティティのふるまいを予測することは困難である。
    • 狭義のインターネット:
      インターネットは最大限に効率性と低価格化を追求した究極の自律分散システムと定義される。
    • ビジネスモデル:
      緊急地域での無料電話サービスや無料メッセンジャーサービスなどのモデルはブローカレス伝送モデルと見なせられる。しかしこれらのサービスは主に限定的な地域内で利用される。
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6. Research model:

  • Broker-type Research model:
    An entity uploaded information to its HP, but nobody recognized its existence. Here is a function of a portal site as a broker.
    • An Information provider register its metadata describing information about its HP to a portal site, or search engines may collect information of the HP. These information are stored in a central or distributed servers.
    • A requester inquires a portal site using research keywords.The portal site returns candidate of URLs which correspond most to the key words. Thus the requester can encounter the information provider on the Web.
    • Features of the broker:
      1. Realtime response to various requesters' need may be difficult.
      2. Requesters depend on the broker's operation policy.
      3. The broker's system may break down.
      4. Privacy protection of requesters may be difficult.
      5. The broker's operation cost is enormous.
      6. Sharing of metadata among brokers is difficult.
  • Brokerless-type Research model:
    Each entity shares to function of researching and grouping of the information of entities, which the broker bore.
    There are two types of Brokerless-type Research model.
    • Gnutella type:
      This type regards each entity as a point, which has no relationship among entities.
    • SIONet type:
      This type researches event place of P2P grouping, which spreads among entities like a plane of relationship. Thus SIONet furnishes discovery of event place, grouping of the event place, entity belonged to the event place.

6.探索モデル:

  • ブローカ型探索モデル
    あるエンティティがHPに情報をアップロードするが、誰もその存在に気づかない。ここにブローカとしてのポータルサイトの機能がある。
    • 情報提供者はそのHPに関する情報を記述したメタデータをポータルサイトに登録するか、または検索エンジンがHPに関する情報を収集する。これらの情報は中央または分散サーバに蓄積される。
    • 要求者はポータルサイトに検索キーワードを使って問い合わせる。ポータルサイトはこのキーワードにもっとも合致するURLの候補を回答する。こうして要求者はWeb上で情報提供者と出会う。
    • ブローカの特徴:
      1. 多様な要求者にニーズにリアルタイムで応えるのが困難
      2. 要求者はブローカの運営ポリシーに依存
      3. ブローカのシステムはダウンする可能性あり
      4. 要求者のプライバシー保護は困難
      5. ブローカの運営費用は巨大
      6. ブローカ間でのメタデータの共有は困難
  • ブローカレス型探索モデル
    各エンティティは、ブローカが担っていたエンティティの情報の検索やグルーピングを分担して受け持つ。ブローカレス探索モデルには2種類ある。
    • Gnutella型:
      この型は各エンティティを点とみなし、エンティティ間の関係はないものとする。
    • SIONet型:
      この型は、P2Pグルーピングのイベントプレイスを検索する。それはエンティティ間の関係が面のように拡がっている。このようにSIONetはイベントプレイス、イベントプレイスのグルーピング、イベントプレイスに属するエンティティの発見を提供する。
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7. Brokerless-type Policy model:

  • Here is comparison of brokerless-type Distribution model, Research model and Policy model: let's assume that A has different amount of information to go to the point X as follows.
    • (a) A must go to the pont X.
    • (b) A must go to the point X. A knows taking a taxi is the most convenient.
    • (c) A must go to the point X. A knows taking a taxi is the most convenient. A knows B taxi company is the most appropriate.
  • Brokerless-type Distribution model:
    This model requires that A should recognize with which entity A should communicate. For example A should know telephone number or mail address before hand. The above case (c) corresponds to this model.
  • Brokerless-type Research model:
    This model requires that A should recognize an entity who has particular features or attributes. For example A should know someone who has the same hobby, interest, sense of value, etc. The above case (b) corresponds to this model.
  • Brokerless-type Policy model:
    The above two models A has already clear policy to communicate with. But this model an entity has certain policy of what to do, i.e., A needs not to be conscious with which entity, or what type of entity to communicate with. The above (a) case corresponds to this model. The above case (a) corresponds to this model. This is the highest grade of abstraction model of communication paradigm.

7.ブローカレス型ポリシ-モデル:

  • ブローカレスは配信モデル、探索モデル、ポリシーモデルの比較をする。AはX地点に行くために以下のように異なる情報量をもっているとする。
    • (a) Aは X地点に移動しなければならない。
    • (b) AはX地点に移動しなければならない。Aはタクシーに乗るのがが便利であることを知っている。
    • (c) AはX地点に移動しなければならない。Aはタクシーに乗るのが便利であることを知っている。 Aは、Bタクシー会社が最適であることを知っている。
  • ブローカレス型配信モデル
    このモデルはAがコミュニケートすべきエンティティを認識していることが必要となる。たとえばAは電話番号やメールアドレスを予め知っているなど。上記(c) のケースがこのモデルに該当する。
  • ブローカレス型探索モデル
    このモデルはAが特定の特徴や属性を有するエンティティを認識していることを必要となる。たとえば、Aは同じ趣味、興味、価値観等を有する誰かを知っているなど。上記(b) のケースがこのモデルに該当する。
  • ブローカレス型ポリシィモデル
    上記2つのモデルでは、Aが誰とコミュニケートすべきか明確なポリシーをもっている。しかしこのモデルはエンティティが何をすべきかのあるポリシーを有している。即ちAはどのエンティティ、どういうタイプのエンティティとコミュニケートすべきか持ち合わせる必要がない。上記(a) のケースがこのモデルに該当する。これは最も抽象度の高いコミュニケーションパラダイムである。

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8. Classification of P2P:

  • Classification by reference model:
    1. Platform;
      does not depend any particular service, and furnishes common P2P infrastructure.
    2. Middleware;
      does not depend any particular service, and is common software module such as accounting module, authentification module, copyright control module, etc.
    3. Application;
      depends particular service, and is service application program.
  • Classification by enterprise model:
    1. Hybrid model:
      Research is done by server, and distribution is done between terminals.
    2. Pure model:
      Both research and distribution are done between terminals.
  • Classification by services:
    1. Collaboration/Groupware:
      Various business information management software such as schedule, commodity stock management, and knowledge management, etc. Instant message is included.
    2. Distributed computing;
      integrates personal terminals into virtual computer, dividing one job into multiple tasks and dispatching them to personal terminals to make to process.
    3. Files exchange;
      shares mutually files contained in each terminal such as Napster and Gnutella.
    4. Contents distribution:
      P2P version of CDN (Contents Delivery Network)
    5. Distributed research service;
      furnishes large-scale distributed research network service referring metadata contained in each terminal.
    6. Storage service;
      constitutes large-scale virtual storage capacity integrating disk space of each terminal.

8. P2Pの分類:

  • リファレンスモデルに基づく分類:
    1. プラットフォーム
      特定のサービスに依存しない。共通のP2Pインフラを提供する。
    2. ミドルウェア
      特定のサービスに依存しない。共通のソフトウェアモジュール。課金モジュール、認証モジュール、著作権管理モジュールなど
    3. アプリケーション
      特定のサービスに依存する。サービスアプリケーションプログラム。
  • エンタープライズモデルに基づく分類:
    1. ハイブリッドモデル
      情報検索はサーバで、情報配信は端末間で行う。
    2. ピュアモデル
      情報検索、情報配信共、端末間で行う。
  • サービス種別に基づく分類:
    1. コラボレーション/グループウェア
      各種業務情報管理システムで、スケジュール管理、商品在庫管理、ナレッジマネジメントなど。インスタントメッセージも含まれる。
    2. 分散コンピューティング
      個人端末を連結して仮想コンピュータを構築する。一つのジョブを多くのタスクに分割して各端末に配信して処理してもらう。
    3. ファイル交換
      NapsterやGnutellaのように、互いに各端末に格納されているファイルを共有する。
    4. コンテンツ配信
      CDNのP2P版
    5. 分散検索サービス
      各端末に格納されるメタデータを参照することで巨大な分散検索ネットワークサーバを提供する。
    6. ストレッジサービス
      各端末のディスク空き容量を連結することで巨大な仮想ストレッジ空間を構築する。
  • P2P Services:

File exchange Napster, Gnutella, and these clone software. AudioGalaxy and MusicCity are software for mass-business. フィアル交換
Distributed computing
SETI@Home by UCB. United Device and Entropia published products.
分散コンピューティング
Groupware Groove is well known in the market. Endeavor published products. グループウェア
Contents distribution Kontiki, eMikolo, Yaga, CenterSpan, 2AM, etc. published products. NextPage and OpenCola furnished platform. コンテンツ配信
Distributed research OpenCola published automatic downloading system from Internet. 分散サーチ
  • Classified table of P2P Services:

Classification
JPPP
JXTA
Gnutella
SIONet
Groove
Napster
Share cast
分類
Plat-
form
Brokerless-Transmission model
ブローカレス・伝達モデル
Brokerless-
Distribution model
ブローカレス・配信モデル
Brokerless-
Research model
ブローカレス・探索モデル
Brokerless-
Policy model
ブローカレス・ポリシーモデル
Appli-
cation
File exchange
ファイル交換
Message exchange メッセージ交換
Distributed computing 分散コンピューティング
Groupware
グループウェア
Contents distribution
コンテンツ配信
  • Remarks: ● mark in the application is single-unit service system. No mark is platform.
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9. Semantic Information Oriented Network (SIONet):

  • The author invented this SIONet in 1998.
  • People have various personal information, or personal attribute (interest, hobby, occupation, age, address, location, situation, sense of value, etc.), with which they carry on their social lives. Thus SIONet is aimed to support communication for flexible, dynamic, autonomous group forming, whose key concept is to pursue "flexibility" and "locality" as the next-generation communication tool. Here are typical examples:
    • Share the resources:
      • Pool of bicycles in a community.
      • Match-making of local taxi and users.
      • Virtual computing
    • Distribute the information:
      • One-to-one marketing based on private information (personal information is registered in a terminal and functions as a filter. It is the best way for privacy to keep profile within the terminal.)
      • Private broadcast of information/guide in a limited area.
    • Community communication:
      • Match making of volunteer activities, barter information.
      • Match making of network game
      • Ad hoc meeting in a organization
  • SPAM issue:
    Too many SPAM are serious issue in the network, which are basically derived from the use of the fixed address or identifier such as email address, telephone number, IP address, etc. But SIONet has not the fixed identifier. Personal attribute registered as a filter in a terminal becomes an identifier of an entity. Thus the entity has dynamic and flexible identifier in the SIONet.
  • Note:
  • Ontology:
    Systemized concept or relationship in the objects world; explicit description of terminology, meaning and relationship.
    • SIONet call a domain which guarantees uniqueness of ontology.
  • Autonomous distribution & collaboration:
    A system which pursues its goal by autonomous behavior and dynamic collaboration by its distributed elements.
  • SIONet sends a message not to a person who has a particular mail address, but to a person who has a certain semantic information in the following manner.
    • filter:
      Each terminal registers its semantic information (SI). This SI is called a filter.
    • Stimulation*
      Sending terminal sends an event composed of SI and data. This process is called to stimulate the network. Here SI ranks as a metadata describing attribute or condition of distribution.
      • IP address is regarded as one of SI.
    • Check-up:
      An event receiver checks up the event with own SI. If the check interacts each other, the filter ignites and start receiving.
    • Chain-reaction:
      Here, the registered filter controls dynamically how to make chain-reaction of stimulus and ignition.
  • Advantage:
    This chain-reaction method has the following advantages, compared with client/server method or other P2P method:
    • higher scalability and higher availability are possible.
    • Registration of a filter alone can receive and forward messages.
    • Addition, deletion, and change of entity does not affect other entities. This means easier plug-in or plug-out.
  • Key concept of brokerless type search model:
    • Brokerless:
      Function of a broker is not assumed.
    • Self-organization:
      Any trouble or deletion of an entity does not affect total services of the network
    • Autonomy (respect for individuality)
      Participation or withdrawal depend on autonomy of each entity.

9.意味情報ネットワーク(SIONet):

  • 著者はこのSIONetを1998年に考案した。
  • 人々は、様々な個人情報、個人属性 (興味、趣味、職業、年齢、住所、位置、状況、価値観など) をもっている。これら個人情報に基づいて社会生活を営んでいる。このようにSIONetはフレキシブル、ダイナミック、自律的なグループ形成のためのコミュニケーションをサポートする。そのキーとなる概念は、次世代のコミュニケーションツールとしてゆるやかさと局所性の追求することである。応用事例としては、
    • 資源の共有:
      • コミュニティでの自転車共同利用
      • 地元タクシーとユーザとの仲介サービス
      • バーチャル・コンピューティング
    • 情報配信:
      • 個人情報に基づくOne-to-Oneマーケティング (個人情報は端末に登録され、フィルタとして機能する。プロファイルは端末内におくのがプライバシー上最善。)
      • 限定エリア内での私設の情報案内
    • コミュニティ内通信:
      • ボランティア、物々交換情報の仲介
      • ネットワークゲームの相手の仲介
      • 組織内でのアドホック会議
  • SPAM問題
    あまりにも多いスパムはネットワークの大きな問題であり、それは電子メール、電話番号、IPアドレスなど固定アドレスの識別子を使用していることに起因する。但し、SIONetは固定的な識別子を持たない。端末にフィルターとして登録された個人属性が円ティティの識別子となる。つまりエンティティはダイナミックかつフレキシブルな識別子を有する。
  • オントロジー:
    対象とする世界における概念や関係を体系化し、語彙、意味、関連等を明示的に記述したもの
    • SIONetはオントロジーの一意正を保証するドメインをイベントプレースを呼ぶ。
  • 自律分散協調:
    分散した各要素が自律的に振る舞い、かつダイナミックに協調することで目的を達成するシステム
  • SIONetは、特定の宛先アドレス送信するのではなく、ある意味情報を持つ人に対して送信する。
    • フィルタ:
      各端末は意味情報を登録する。この意味情報はフィルタを呼ばれる。
    • 刺激:
      送信端末は、意味情報をデータから構成されるイベントをネットワークに送出する。この段階を、ネットワークを刺激するという。ここで、意味情報は送信データの特性や配布条件を記述したメータデータとして位置づけられる。
      • IPアドレスも一つの意味情報とみなす。
    • 照合:
      イベント受信者は、イベントと自分の意味情報とを照合する。もし相互照合sると、フィルタは発火し、受信が起動する。
    • 連鎖反応:
      ここで登録されたフィルタは刺激と発火の連鎖反応を動的に制御することができる。
  • 利点:
    この連鎖反応方式はクライアントサーバ方式や他のP2方式に比べて、以下の利点がある。
    • より高いスケーラビリティと相互運用性
    • フィルタを登録するだけで情報の受信とフォワードが可能
    • エンティティの追加・削除・変更は他のエンティティに影響を与えない。これによりプラグイン、プラグアウトが容易になる。
  • ブローカレス型探索モデルのキーコンセプト:
    • ブローカレス:
      ブローカの機能は想定されない。
    • 自己組織化:
      エンティティの故障や脱退があってもネットワーク全体のサービスに影響を与えない。
    • 自律性 (個の尊重):
      参加や脱退は各エンティティの自律性に任される。
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10. Internal structure of SIONet:

  1. Entity:
    Abstraction a host; substance in collaborative action.
  2. Entry point:
    Identifier of Entity manager which is substance of an entity. This conceals physical identifier such as IP address or MAC address.
  3. Global entity name:
    Identifier of Semantic Information (SI) Switch. This conceals SI-Switch.
  4. Session:
    Simulation of entrance-exit when an event is sent or received.
  5. Filter:
    Condition of ignition of an entity.
  6. Event:
    Stimulation of an entity.
  7. Property:
    Description of features of an entity; an identifier dynamically given to an entity; simulation of an entry point.
  8. Entrance:
    An identifier to simulate an entrance to SIONet; simulation of Entry point.
  9. Event place:
    Concept of grouping which controls a sphere of chain-reaction. Actually there is no such controlling substance.
  10. Event type:
    Structure of concepts of Semantic Information (SI) which circulates in an event place.
  11. Well-known point:
    Simulation of an entry point of an entity which is published as 'Well-known.'
  12. Network entity (NE):
    Internal entity which manages network control such as Semantic Information (SI) router, SI Gateway, Troubleshooting internal entity, Static information internal entity, etc.
  13. Service entity (SE):
    Application or middleware program embedded in an entity as internal entity by plug-in.
  14. Base entity:
    Substance of action which carries out as a broker's function.
  15. Shared link:
    Mechanism of forming an entity group. A group of entities become an event place. A route of hop of an event. An established route of an event path.
  16. Event pass:
    Condition of chain-reaction; Semantic Information routing information of an event; relationship between entities.
  17. Event pass multiplicity:
    Weighting of routing information or caching information; strength of relationship, which is used to search alternative entity.
  • "Order-taker Model" vs. "Inquiry Model":
    There are two types relationship between an event sender and an event receiver.
    • Order-taker Model: Event sender is information provider.
      Eg: In One-to-One advertisement distribution service, an ad distributor is an event sender, while a customer who requires information is an event receiver.
    • Inquiry Model: Event receiver is information provider.
      Eg; In distributed retrieval service, a customer himself searches and requires information from information provider; a customer is event sender, while contents owner (=information provider) is an event receiver.

10. SIONetの内部構造

  1. エンティティ
    ホストを抽象化したもの。分散協調を行う動作主体。
  2. エントリポイント
    エンティティの実体であるエンティティ・マネジャの識別子。IPアドレス、MACアドレスなどの物理識別子を隠蔽。
  3. グローバル・エンティティ名
    意味情報スイッチの識別子。意味情報スイッチを隠蔽。
  4. セッション
    イベント送受信の出入口を仮想化したもの
  5. フィルタ
    エンティティの発火条件
  6. イベント
    エンティティの刺激
  7. プロパティ
    エンティティの特性を記述したもの。エンティティに動的に付与される識別子。エントリポイントの仮想化。
  8. エントランス
    SIONetの入り口を仮想化するための識別子。エントリポイントの仮想化
  9. イベントプレース
    連鎖反応の範囲を制限するグルーピングの概念。管理実体はない。
  10. イベントタイプ
    イベントプレース内で流通する意味情報の害概念体系
  11. Well-knownポイント
    Well-knownとして公開さえるエンティティのエントリポイントを仮想化したもの
  12. ネットワーク・エンティティ (NE)
    ネットワーク制御を司る内部エンティティ;意味情報ルータ、意味情報ゲートウェイ、障害処理内部エンティティ、統計情報内部エンティティなど。
  13. サービス・エンティティ (SE)
    プラグインにより、内部エンティティとして、エンティティ内に組み込まれたアプリケーションプログラムやミドルウェア
  14. ベース・エンティティ
    ブローカの役割を担う特殊な動作実体
  15. シェアード・リンク
    エンティティグループを形成するための仕組み;エンティティの集合がイベントプレースとなる。イベントのホップ経路。イベントパスの確立経路。
  16. イベントパス
    連鎖反応条件 (イベントの意味ルーティング情報、エンティティ間のリレーションシップ)
  17. イベントパス多重度
    ルーティング情報の重みづけ情報、キャッシング情報;リレーションシップの強度。代替エンティティ探索等に利用。
  • ご用聞きモデルと問い合わせモデル
    イベント送信者とイベント受信者の間の関係には2種類ある。
    • ご用聞きモデル:
      イベント送信者が情報提供者
      例:One-to-One広告配信サービスでは、広告配信者はイベント送信者であり、一方情報を要求する顧客はイベント受信者である。
    • 問い合わせモデル:
      イベント受信者が情報提供者
      例 :分散検索サービスでは、顧客自身が情報提供者の情報を検索し要求する。顧客はイベント送信者であり、一方コンテンツ所有者、即ち情報提供者はイベント受信者である。
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11. Transmission method:

  • SIOnet prepares 'Broadcast mode,' Multicast mode,' 'Unicast mode,' 'Replay notice,' and so on. These transmission modes are available by dynamically controlling chain-reactions between entities; that is filter values registered by 'Semantic Information router' enables to control the chain-reactions of event routing and relationship between entities.
  • The evaluation of transmission method of SIONet and others is as follows:

11. 通信方式:

  • SIONetは、ブロードキャストモード、マルチキャストモード、ユニキャストモード、リプライ通知などの通信モードを提供する。これらの通信モードは、エンティティ間の連鎖反応のを動的に制御することで可能になる。即ち、意味情報ルータによって登録されたフィルタ値によって、エンティティ間の連鎖反応(イベント・ルーティングやエンティティ間のリレーションシップ)の仕組みを制御することが可能となる。
  • (左図) SIONetと他の通信方式の評価
Evaluation items
IP broadcast
IP multicast
SIONet
Broadcast
(unconditional routing)
Multicast
(semantic routing)
Unicast
(semantic
routing)
transmit to nodes of members only
×
transmit to all nodes


transmit to nodes with corresponding port-#
×
transmit to nodes with different port-#
×
transmit to nodes with different port-#
×
transmit to nodes with event type
transmit to nodes with required files
×
transmit to nodes without required files
×
transmit to nodes without required files
×
transmit to nodes without required files
×
transmit to nodes without required files
Remarks

* Event type is regarded here as corresponding to the port-#.
** The above X means that transmitted packets are nullified; causing useless traffic increase in the network.

 

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12. SIONet Reference model:

 

  • Reference model defines each layer's reference point; thus the final service system is built by compiling of necessary reference points.
  • Research layer and Distribution layer:
    As the above model, the SIONet covers 'Research layer' and 'Distribution layer.' In the distribution layer, it is possible to user the conventional technology like HTTP without using the distribution technology of SIONet.
  • Policy layer:
    COMNet (Community Network) is a middleware layer based on an architecture of "an intelligent field enabling community collaboration." This layer covers evaluation such as reliability, credibility, and sense of value, as well as incentives (honor, contribution, donation), policy control, automation control, etc.
  • Application layer:
    Such service entities as 'Personal TV service,' 'Smart Messenger' and etc. are implemented.
  • Transmission layer:
    SIONet does not support the Transmission layer (Ver1.2 Sept 2001), but it can realize brokerless (=pure) world from Transmission layer through Policy layer, using P2P technology of JPPP as the lower layer. Thus SIONet will be positioned as the next generation type of communication tool which will realize virtual society where anyone could meet freely with any appropriate person ("Order-Taking Cyber Society").
  • Service entities:
    Followings are service entities of P2P application based on SIOnet.
    • Net Game:
      This is an application program to install a matching game on the network.
    • One-to-One AD Distribution Service:
      This is a ping point distribution service of advertisement targeted to appropriate entities.
    • SIONet Management Tool:
      This is mainly used by the operation manager of event place in case of server/client type or hybrid type; enabling various internal controls such as semantic information switch, session, filter, etc. In addition, this support operation function such as control of event traffic or collection of statistic information.
    • SIONet/x-GW:
      For example, SIONet/Gnutella-GW is a gateway to connect between SIONet and Gnutella network. This enables the total Gnutella network to simulate one of the SIONet event place.
    • Virtual Company:
      This forms a virtual company on the network.
    • Volunteer Network:
      This forms a volunteer network which is supported by volunteer activities which anyone contributes to do or furnish.

12. SIONet リファレンス・モデル:

  • (左図)リファレンス・モデル
    リファレンス・モデルでは、各レイヤの参照点を規定する。そして、必要な参照点を積み上げることで最終的なサービスシステムが構築される。
  • 配信レイヤと探索レイヤ:
    SIONetは、探索レイヤと配信レイヤを担っている。配信レイヤでは、SIONetの配信技術を使わず、HTTPのような従来技術を直接用いることが可能である。またストリーム配信には、ストリームインターフェイスを用いることもできる。
  • ポリシィレイヤ:
    COMNet (Community Network) は、「コミュニティ・コラボレーションが可能な知的な場」アーキテクチャに基づくミドルウェア層である。この層において、信頼性、信用度、価値観などの評価 、さらにインセンティブ (名誉、貢献、寄付)、ポリシィ制御、自動化制御などが行われる。
  • アプリケーションレイヤ:
    サービス・エンティティとしては、「パーソナル放送局」や「コンテンツ配信サービス」などが実装されている。
  • 伝送レイヤ:
    SIONetは伝送レイヤをサポートしていない (Ver1.2: 2001.9) が、伝送レイヤのP2P技術であるJPPPを利用することで、伝送レイヤからポリシーレイヤまでブローカレス(ピュア)な世界をサポートできる。これこそが、誰もが自由にふさわしい人と出会うことが可能な仮想社会(ご用聞き社会)を実現するものとして、SIONetは次世代のコミュニケーションツールとして位置づけられる。
  • サービスエンティティ:
    以下がSIONet準拠のP2Pアプリケーションであるサービスエンティティである。
    • ネットゲーム:
      ネット上に対戦型ゲームを構築するためのアプリケーションプログラム
    • One-to-One広告配信サービス:
      ふさわしいエンティティに対し、ピンポイントで広告を配信するサービス
    • SIONet管理ツール:
      これは主としてサーバ型、ハイブリッド型の場合イベントプレース管理者が用いる管理ツールである。意味情報スイッチ、セッション、フィルタなどエンティティの内部構造を意識した制御が可能。さらにイベントトラフィック制御や統計情報収集などオペレーション機能をサポートする。
    • SIONet/x-GW:
      例えば、SIONet/Gnutella-GWは、SIONetとGnutellaネットワークを接続するためのゲイトウェイである。これはGnutellaネットワーク全体を1つのSIONet イベントプレースとして仮想化する機構を提供する。
    • バーチャルカンパニー:
      ネット上に仮想的なカンパニーを構築する。
    • ボランティアネットワーク:
      個々人が自分のできること、得意なことを提供することで、相互貢献型のボランティアネットワークを形成する。
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13. Architecture of "Intelligent field":

  • The architecture of "Intelligent field" is a trial of developing the event field from a communication tool of "event filed" to an "intelligent field."
    In this intelligent field, each entity decides by itself how to behave, or which entity to communicate with, and finally to grow autonomously to a collaborative intelligent field.
  • Main functions:
    • Trust (Credibility):
      Authentification is a strict credit inquiry for identification of the said person. On the other hand, COMNet conducts more flexible evaluation of credibility. For example, A is reliable in medical information but may not in computer information, while B is reliable in computer information but may not in medical information. Furthermore, Z is reliable for X, but may not for Y. Thus credibility is not absolute, which may vary according to the partner.
      • COMNet defines more multiplicity of any event path, that is stronger relationship between entities has higher trust between the entities.
      • This means sharing of such credibility between the entities is more accurate than a method of sharing authentification information by all entities.
    • Incentive:
      Accounting, or payment for value equivalent must be strict. But in COMNet proposes more flexible idea for accounting, that is 'incentive.' For example, incentives are given to an entity which contributed computing resources such as CPU, memory, bandwidth, relay of hopping event, or offering of useful information, etc.
      • Entities given such incentives can increase concurrent number of event places, or reestablishment of shared link to entities with higher event path multiplicity.
      • On the contrary an entity which consumed incentives cannot participate to desired event places, or is enforced to release shared link for a while as a penalty.
    • Automation control:
      This enables automation of various functions which are controlled by the entity owner, such as merge, participation or absorption of event place, one after another search (like sweet-potato vines), control of sphere of chain reaction, etc.
    • Grasp of User's taste:
      Various multi agents are plug-in in an entity to share the user's taste among different services; such as user agent (UA) for a user, contents agent (CA) for a contents provider. and service agent (SA) for a service provider.

13. 「知的な場」アーキテクチャ:

  • (左図)プラグイン機構を用いたインテリジェント・エンティティの実現:
  • 「知的な場」アーキテクチャは、単なるコミュニケーションの手段であったイベント場を知的な場へと進化させる試みである。
    この知的な場では、各エンティティはどのように振る舞うべきか、どういうエンティティとコミュニケーションすべきかをエンティティ自信が決定し、最終的にコラボレーションが可能な知的な場を自律に成長させることにある。
  • 主要機能
    • トラスト (信用度):
      認証は、本人確認のための厳格な信用調査である。これに対してCOMNetにおける信用度では、もっと「緩やかな信用度評価」を行う。例えば、Aは医療情報では信用できるが、コンピュータ情報では信用できないかも知れず、逆にBはコンピュータ情報は信用できるが、医療情報では信用できないかも知れない。さらに、ZはXに対して信用がおけるが、Yから見ると信用できないかも知れない。このように信頼度は絶対的ではなく、相手によって変化し得る。
      • COMNetでは、任意のイベントパス多重度が高い、即ち、エンティティ間のリレーションシップが強いほど、エンティティ間のトラストが高いと定義する。
      • これはエンティティ間でこのような信用度を共有するほうが、すべてのエンティティ間で認証情報を共有する方式よりも精度が高いことを意味する。
    • インセンティブ:
      課金、即ち対価に対する支払は厳格でなければならない。しかしCOMNetでは、緩やかな対価である「インセンティブ」という考えを提案する。例えば、CPU、メモリー、帯域などコンピュータ資源を提供したり、イベントのホップ中継や有益な情報の提供などに対してインセンティブが与えられる。
      • インセンティブを与えられたエンティティは同時に参加可能なイベントプレース数を増加させたり、イベントパス多重度の高いエンティティに対するシェアードリンクの再確立などができる。
      • 一方、インセンティブを消費したエンティティは一定期間所望のイベントプレースに参加できない、シェアードリンクが強制的に解除されるなどのペナルティが与えられる。
    • 自動化制御:
      これはエンティティオーナーが管理していた種々の機能の自動化を実現する。これはイベントプレースの合成、参加、吸収、芋づる式探索、連鎖反応の波及範囲制御などである。
    • ユーザの嗜好把握:
      異なるサービス間でのユーザ嗜好を共有可能なユーザエージェント (UA)、コンテンツ提供者の代理人であるコンテンツエージェント (CA)、サービス提供者の代理人であるサービスエージェント (SA) などのマルチエージェントがエンティティ内にプラグインされる。
TTL
Hops
Payload
Stack
Selector
Destination ID
Origin ID
Message ID
Payload ...
Route Stack
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14. Jnutella P2P Protocol (JPPP):

  • Structure of JPPP Packet:
  • 'Selector':
    P2P application (called 'profile') mainly treats 'Selector,' which is a naming function classifying each packet. A packet is delivered by this selector.
  • When a peer installs unknown profile, and then transmit it to other peers. Thus such active relay mechanism of unrelated packet to other peers is a feature of this network.
  • 'Communication pattern':
    This is an important concept to send packet actively from oneself. JPPP prepares three communication patterns:
    • Broadcast: send packet unconditionally to all peers until TTL<0.
    • Unicast: send packet to a certain peers according to the routing table.
    • Send-back: return the packet retroactively to the origin.
    • In Gnutella protocol, 'Query' correspond to broadcast, while 'Query Ht' to Send-back. UDP in Internet protocol is a kind of Unicast.
  • JPPP referred to several routing protocol of MANET (Mobile Ad-hoc Networks) which is designed under unstable mobile and wireless network topology, including DSR, AODV, TORA, LANMAR, FSR, etc. These protocols are roughly classified:
    • Proactive-type:
      routing table is always exchanged between adjacent peers notwithstanding of timing of data transmission. This type has an advantage if data transmission is more frequent.
    • On-demand-type:
      routing is discovered along with a request of data transmission occurred. Such discovered routing is retained as cache, which will be invalidated after a certain time. This type carries the advantage that this will not consume constant bandwidth for updating the table.
    • JPPP adopted a hybrid protocol called Jnutella Routing Protocol (JRP) of the above.

14. Jnutella P2P Protocol (JPPP):

  • <左図> JPPP Packet構造
    P2Pアプリケーション(プロファイルと呼ぶ)が主に扱うのはSelectorである。セレクタはここのパケットを分類する名前の役割を果たす。パケットはこのセレクタによって配送される。
  • Peerが未知のプロファイルをインストールし、その後それを他のpeerに伝送する。関係のないパケットを積極的に他のpeerに中継する動作は、このネットワークの特徴である。
  • コミュニケーション・パターン
    これは自分から積極的にパケットを送信する場合に重要な概念でる。JPPPは、3つのコミュニケーション・パターンを用意している。
    • ブロードキャスト:
      すべてのpeerにパケットを無条件でTTL<0になるまで送信する。
    • ユニキャスト:
      ルーティングテーブルを用いて、特定のpeerにパケットを経路制御して送信する。
    • センドバック:
      パケットが転送された経路を逆向きに送信元まで送り返す。
    • Gnutellaのプロトコルでは、'Query'はブロードキャストで、'Query HIt'はセンドバックに相当する。 インターネット・プロトコルのUDPはユニキャストである。
  • JPPPは不安定なモバイル無線ネットワーク・トポロジーの下で設計されたMANET (Mobile Ad-hoc Networks)のルーティングプロトコルを参照した。これらはDSR, AODV, TORA, LANMAR, FSRなどである。これらのプロトコルは以下に大別される。
    • Proactive型:
      経路表は、データ通信のタイミングに関わりなく常に隣接peer間で交換される。この型はデータ通信がより頻度が高ければ有利となる。
    • On-demand型:
      経路表はデータ通信の要求が発生すると同時に経路が発見される。こうして発見された経路はキャッシュに保持され、一定期間後に無効になる。この型は経路表を最新に保つために帯域を常に消費しないという点では有利である。
    • JPPPは上記の両者を組み合わせたJnutella Routing Protocol (JRP)を採用した。
Comment
  • The concept of SIONet is a reflection of real human community, because such feature as vicinity, affinity, flexibility, changeability are essential to human being and its community.
  • It is not only Apple Macintosh but also P2P network is challenging hierarchical and server-oriented society governed by Big Brother of '1984.'
  • SIONetのコンセプトは実際の人々のコミュニティの反映である。近接度、親密度、融通性、変化性は人間やそのコミュニティにとって本質的なことであるから。
  • '1984年'のビックブラザーに支配された階層的なサーバ中心の社会に対しては、Apple MacintoshのみならずP2P networkも挑戦している。

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