Beyond 5Gは，5Gの特徴（高速大容量通信，高信頼低遅延通信，多数同時接続）に加え，さらに，超低消費電力，超安全・信頼性，自律性，拡張性などの機能を実現することで，社会に対して新たな価値を持続的に創造することを目指した次世代のネットワークです．Beyond 5Gを支える要素技術として，ネットワーク機能仮想化(Network functions virtualization: NFV)があります．NFVとは，ネットワーク機能をソフトウェア化し，従来の専用ハードウェアから分離するとともに汎用サーバ上で動作させることで，ユーザからの要求に応じて柔軟かつ迅速なネットワークサービスを提供可能とする新たな枠組みです．NFVネットワークの性能を最大限に活かすためには，ユーザからの要求に応じて必要な物理資源（サーバや通信リンク）を確保し，その上で論理的なネットワーク（スライス）やエンド間でのサービス提供に必要となる通信経路（サービスパス）を適切に構築する必要があります．また，サービスに対する需要の時空間的変化への適応力や機器やソフトウェアの故障に対する回復力なども求められます．本研究では，これらの課題に対し，数理最適化やグラフニューラルネットワークなどの数理的手法とCloud-native Network Function (CNF)を用いた実践的手法の組み合わせによる解決を目指しています．

1. Practicality of In-Kernel/User-space Packet Processing Empowered by Lightweight Neural Network and Decision Tree
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe.
   Computer Networks, 240(110188), pp.1-18, February 2024 (accepted on 7 January 2024). [publisher's version]
2. Capacitated Shortest Path Tour Based Service Chaining Adaptive to Changes of Service Demand and Network Topology
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe.
   IEEE Transactions on Network and Service Management, pp.1-15, January 2024 (accepted on 6 January 2024). [publisher's version]
3. Resource-Efficient and Availability-Aware Service Chaining and VNF Placement with VNF Diversity and Redundancy
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe, Kento Sugihara, Shoji Kasahara.
   IEICE Transactions on Communications, E107-B(1), pp.105-116, January 2024 (accepted on 28 September 2023). [publisher's version]
4. Speedy and Efficient Service Chaining and Function Placement Based on Lagrangian Heuristics for Capacitated Shortest Path Tour Problem
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe.
   Journal of Network and Systems Management, 31(24), pp.1-34, December 2022 (accepted on 21 December 2022). [paper (941KB pdf)] [publisher's version]
5. Capacitated Shortest Path Tour Problem Based Integer Linear Programming for Service Chaining and Function Placement in NFV Networks
   Masahiro Sasabe, Takanori Hara.
   IEEE Transactions on Network and Service Management, 18(1), pp.104-117, March 2021 (accepted on 8 December 2020). [paper (2MB pdf)] [publisher's version]

6. On Practicality of Kernel Packet Processing Empowered by Lightweight Neural Network and Decision Tree
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe.
   Proc. of 14th International Conference on Network of the Future, October 2023 (accepted on 3 July 2023). [publisher's version]
7. Deep Reinforcement Learning with Graph Neural Networks for Capacitated Shortest Path Tour Based Service Chaining
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe.
   Proc. of 18th International Conference on Network and Service Management (CNSM), pp.19-27, October 2022 (acceptance rate: 0.19 (18/93)). [paper (985KB pdf)] [publisher's version]
8. Lagrangian Heuristics for Capacitated Shortest Path Tour Problem Based Online Service Chaining
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe.
   Proc. of IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium (NOMS), pp.1-9, April 2022 (acceptance rate: 0.25 (43/171)). [paper (463KB pdf)] [publisher's version]
9. Shortest Path Tour Problem Based Integer Linear Programming for Service Chaining in NFV Networks
   Masahiro Sasabe, Takanori Hara.
   Proc. of 6th IEEE Conference on Network Softwarization (NetSoft), pp.114-121, June 2020 (acceptance rate: 0.20 (18/95)). [paper (4MB pdf)] [publisher's version]

10. ニューラルネットワークを搭載したextended Berkeley Packet Filterを用いたカーネルネットワーキングの一検討
    原 崇徳, 笹部 昌弘.
    電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 123(17), pp.26-31, May 2023.
11. NFVネットワークにおける複数ブローカ間での競争的サービスチェイニング
    小倉 亮平, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
    電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 122(406), pp.31-36, March 2023.
12. VNFの多様性・冗長性に基づく可用性と資源効率を考慮したサービスチェイニングとVNF配置方式
    杉原 健斗, 原 崇徳, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
    電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 122(406), pp.1-6, March 2023.
13. NFVネットワークにおけるサービスパス遅延最小化のための利己的サービスチェイニング
    小倉 亮平, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
    電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 122(198), pp.88-93, October 2022.
14. NFVネットワークにおける複数ブローカ間での競争的サービスチェイニング方式に関する検討
    小倉 亮平, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
    電子情報通信学会技術研究報告(RISING), October 2022.
15. 容量制約付き最短経路ツアー問題に基づくサービスチェイニング ～ グラフニューラルネットワークを用いた深層強化学習に基づく解法 ～
    原 崇徳, 笹部 昌弘.
    電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 122(5), pp.7-12, April 2022.
16. ネットワークスライシングにおける低コスト・低遅延なサービスパスの実現
    田中 誠也, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
    電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 121(433), pp.19-24, March 2022.
17. 容量制約付き最短経路ツアー問題に基づくサービスチェイニング ～ ラグランジュ緩和法と最短経路ツアーアルゴリズムに基づく解法 ～
    原 崇徳, 笹部 昌弘.
    電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 121(170), pp.18-23, September 2021.
18. 高可用性・省電力性・冗長性を備えたNFVネットワーク実現のためのサービスチェイニング
    馬場 柾也, 原 崇徳, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
    電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 120(413), pp.43-48, March 2021.

インターネットや交通網など，私達は普段から様々な社会システムに支えられています．その際，動画サービスを途切れなく高画質で楽しみたい，目的地までできるだけ早く到着したい，といった思いを持つことは自然なことです．一方で，サービスを支えるシステムの資源は有限です．例えば，コンテンツ配信サービスの場合，配信サーバの処理能力やネットワークの回線容量などが資源として挙げられます．サービスを提供する側のシステムとしてはこのような資源制約の下，できる限り多くのユーザの満足度を向上させるなど，全体最適の考え方が求められます．本研究では，各ユーザの知覚する情報を適切に制御することで，個々の利己的（合理的）な意思決定の下，システム全体としての最適化を実現可能な，利己的最適制御の実現を目指しています．

1. Multi-Agent Distributed Route Selection under Consideration of Time Dependency among Agents' Road Usage for Vehicular Networks
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe, Shoji Kasahara.
   IEICE Transactions on Communications, E105-B(2), pp.140-150, February 2022 (accepted on 14 July 2021). [paper (1MB pdf)] [publisher's version]
2. Selfish Yet Optimal Routing by Adjusting Perceived Traffic Information of Road Networks
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe, Shoji Kasahara.
   IEEE Open Journal of Intelligent Transportation Systems, 1, pp.120-133, September 2020 (accepted on 24 August 2020). [publisher's version]

3. Distributed Route Selection under Consideration of Time Dependency among Agents' Road Usage for Vehicular Networks
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe, Shoji Kasahara.
   Proc. of International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC), pp.1-4, December 2020 (Best Paper Award). [paper (594KB pdf)] [publisher's version]

4. NFVネットワークにおける複数ブローカ間での競争的サービスチェイニング
   小倉 亮平, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
   電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 122(406), pp.31-36, March 2023.
5. NFVネットワークにおけるサービスパス遅延最小化のための利己的サービスチェイニング
   小倉 亮平, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
   電子情報通信学会技術研究報告（ネットワークシステム研究会）, 122(198), pp.88-93, October 2022.
6. NFVネットワークにおける複数ブローカ間での競争的サービスチェイニング方式に関する検討
   小倉 亮平, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
   電子情報通信学会技術研究報告(RISING), October 2022.

ソフトウェアのセキュリティ・アップデートや動画配信などでは，多数のユーザに対する，あるいは，継続的なコンテンツの配信が求められます．特に，新たなコンテンツが公開された直後は配信サーバの急激な負荷増加が大きな課題となります．このような問題解決のために，Windows Updateなど一部のシステムでは，一般ユーザの端末（ピア）による配信の補助（ファイルの断片であるピースの他ピアへのアップロード）を可能とするP2P型ファイル配信の利用を進めています．ただし，ピースの提供には自身のアクセス回線を利用するため，自身が利用中の他のネットワークサービスの品質低下等を避けるために，ピアが協力行動を控える傾向が見られています．本研究では，P2Pファイル配信システムにおいて，個々のピア間での同量のピース交換を促すTit-for-Tat (TFT)戦略を導入した場合の最適なシステム性能及びそれを可能とするピースフローを数理最適化（例: 線形最適化（計画法），整数線形最適化）や解析モデル（例: 流体モデル）等を用いて分析しています．

1. Analysis of Minimum Distribution Time of Two-Class Tit-for-Tat-Based P2P File Distribution
   Masahiro Sasabe, Masaki Kiyomitsu.
   Computer Networks, 214, pp.109142: 1-16, September 2022 (accepted on 28 June 2022). [paper (2MB pdf)] [publisher's version]
2. Analysis of Minimum Distribution Time of Tit-for-Tat-Based P2P File Distribution: Linear Programming Based Approach
   Masahiro Sasabe.
   Peer-to-Peer Networking and Applications, 14(4), pp.2127-2138, July 2021 (First Online: 17 May 2021). [paper (1MB pdf)] [publisher's version]
3. Optimality Analysis of Locality-Aware Tit-for-Tat-Based P2P File Distribution
   Yohei Nishi, Masahiro Sasabe, Shoji Kasahara.
   Peer-to-Peer Networking and Applications, 13(5), pp.1688-1703, September 2020 (First Online: 11 June 2020). [paper (580KB pdf)] [publisher's version]
4. Topological Influence on Optimality of Tit-for-Tat Based P2P Content Distribution
   Masahiro Sasabe.
   Peer-to-Peer Networking and Applications, 13(1), pp.243-254, January 2020 (First Online: 17 May 2019). [paper (810KB pdf)] [publisher's version]

5. Impact of Locality-awareness on Tit-for-Tat-based P2P File Distribution
   Yohei Nishi, Masahiro Sasabe, Shoji Kasahara.
   Proc. of IEEE Consumer Communications & Networking Conference (CCNC), pp.1-6, January 2020 (acceptance rate: 0.40 (88/219)). [paper (721KB pdf)] [publisher's version]

2011年3月に起きた東日本大震災では，通信インフラの被災により，固定通信網・携帯電話網ともに長時間かつ広範囲で利用できなくなり，その結果，安否情報・避難情報・行政情報など様々な重要性の高い情報を被災者・救助者が円滑に収集・配信することができなかった事例が多数報告されています．本研究では，このような状況下においても，被災者を安全な経路・避難所へと迅速に導くことのできる避難支援システムの実現を目指しています．特に，避難者とモバイル端末（携帯電話など）間での暗黙の連携による被災状況把握と避難誘導の自動化，避難者（の端末）間での道路網状態に関する情報共有，地理ビッグデータに基づく道路網のリスク予測といった様々な要素技術を組み合わせることで，問題の解決に取り組んでいます．

1. Path Reachability Including Distance-Constrained Detours
   Masahiro Sasabe, Miyu Otani, Takanori Hara, Shoji Kasahara.
   Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part O: Journal of Risk and Reliability, 238(1), pp.79-92, February 2024 (accepted on 2 October 2022). [publisher's version]
2. On Robustness Against Evacuees' Unexpected Movement in Automatic Evacuation Guiding
   Jun Kawahara, Takanori Hara, Masahiro Sasabe.
   Computers and Electrical Engineering, 105, pp.108531: 1-17, January 2023 (accepted on 2 December 2022). [publisher's version]
3. Capacitated Refuge Assignment for Speedy and Reliable Evacuation
   Takanori Hara, Masahiro Sasabe, Taiki Matsuda, Shoji Kasahara.
   ISPRS International Journal of Geo-Information, 9(7), pp.442: 1-19, July 2020 (accepted on 15 July 2020). [publisher's version]
4. Road Network Risk Analysis Considering People Flow under Ordinary and Evacuation Situations
   Masahiro Sasabe, Kodai Fujii, Shoji Kasahara.
   Environment and Planning B: Urban Analytics and City Science, 47(5), pp.759-774, June 2020 (First Online: 10 October 2018). [paper (2MB pdf)] [supplemental (1MB pdf)] [publisher's version]

5. 距離制約付き迂回可能性を含む経路の到達可能性に関する検討
   大谷 珠有, 原 崇徳, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
   電子情報通信学会技術研究報告（コミュニケーションクオリティ研究会）, 120(258), pp.10-15, November 2020.
6. 距離制約付き迂回路を含む経路の到達可能性に関する一検討
   大谷 珠有, 原 崇徳, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
   電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, B-11-16, pp.1, September 2020.
7. 地理リスク情報を考慮した自動避難誘導アプリケーションの設計・実装
   原 崇徳, 笹部 昌弘, 笠原 正治.
   電子情報通信学会技術研究報告（コミュニケーションクオリティ研究会）, 119(367), pp.35-40, January 2020.

暗号通貨システムBitcoinでは，マイナーが報酬を獲得するためには，Proof of work (PoW)と呼ばれる，高難度のパズル的計算により正当なブロックを生成するだけでなく，そのブロックを迅速にネットワーク内に拡散する必要があります．近年，正規の拡散プロトコルを悪用することで，競争的拡散を妨害するリスクが指摘されています．本研究では，拡散妨害リスクを感染症伝播モデルに着想を得たstandby-interrupted-retrieved-attackable (SIRA)モデルとして新たにモデル化するとともに，攻撃の学習による早期検知・回避手法を検討しています．また，効率的な報酬獲得に向けて，Bitcoinでは，複数のマイナーがプールと呼ばれるグループを形成し，PoWを分業しています．その際，各メンバーは，通常のブロックに加えて，自身の貢献を表すshareをプール管理者に報告します．管理者は貢献度に応じて各メンバーに報酬を分配しますが，ここで，攻撃者はブロックを秘匿し，shareのみを管理者に報告することで不当に報酬を得ることができます．本研究では，このようなBlock withholding攻撃に対し，Support Vector Machineなどの機械学習を用いた早期検知に取り組んでいます．

1. Block Diffusion Delay Attack and Its Countermeasures in a Bitcoin Network
   Masahiro Sasabe, Masanari Yamamoto, Yuanyu Zhang, Shoji Kasahara.
   International Journal of Network Management, 32(3), pp.1-21, May 2022 (accepted on 7 October 2021). [paper (538KB pdf)] [publisher's version]
2. Mathematical Epidemiological Analysis of Dynamics of Delay Attacks on Pull-based Competitive Information Diffusion
   Masahiro Sasabe.
   Computer Networks, 180, pp.107383: 1-9, October 2020 (accepted on 26 June 2020). [paper (2MB pdf)] [publisher's version]

PCやモバイル端末だけでなく様々なデバイスがインターネットに接続されるIoTの時代が訪れつつあります．IoTデバイスの多くは無線通信により管理・制御されますが，その際，無線資源の枯渇が問題視されています．すでに多くの無線資源はいずれかのシステムやサービスに割り当てられているため，既存の無線資源の再利用を可能とするコグニティブ無線技術が注目されています．ただし，コグニティブ無線ではその無線資源の本来の利用者であるプライマリ・ユーザ(PU)の通信を妨害することなく，それ以外のセカンダリ・ユーザ(SU)が効率的に無線資源を利用できることが求められます．本研究では，PUの通信を高精度に検知するためのSU間の協力関係と，遊休状態の無線資源の利用に関するSU間の競合関係を考慮した分散型協調メカニズムの実現を目指しています．