コンピュータソフトウェア

特集「ソフトウェア論文」の編集にあたって

和泉順子, 伊知地宏, 河野健二, 権藤克彦, 豊田正史, 番原睦則

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_1
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_1

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ポータブルなデータベースガーベジコレクション

郷原浩之, 葛上昌司

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_2-4_7
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_2

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Hibernate上でポータブルなデータベースガーベジコレクション(DBGC)を実現した．本ソフトウェアは，ミドルウェアとして利用するHibernateがDBの差異を吸収することでポータブル性を実現している．Hibernateが保有する完全なテーブル間関連のメタデータを利用してGCを実現するために必須の到達可能経路情報を獲得している．GCのアルゴリズムは湯淺のsnapshot-at-the-beginning法を用いた．マーキングはSQLを用いた集合演算によって行っている．GCのマークを世代番号として表現した整数値のマーキングフラグを導入したことで，スイープを通常のmark-and-sweep法の順序とは異なり，任意のタイミングで行うことができる．オブジェクトの新規追加とポインタの参照先の付け替えに関する情報はHibernateが持つオブジェクトの状態監視機構を改変して獲得している．世代番号の制御によってDBアプリケーションと並列にGCを行うことができる．

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トレースログ可視化ツールTraceLogVisualizer (TLV)

後藤隼弐, 本田晋也, 長尾卓哉, 高田広章

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_8-4_23
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_8

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マルチプロセッサ環境で動作するソフトウェアのデバッグには，トレースログの解析が有効であるが，開発者がトレースログを直接扱うのは非効率的である．そのため，トレースログを可視化することにより解析を支援するツールが存在するが，これらは汎用性や拡張性に乏しいという問題がある．そこで我々は，これらの問題を解決したトレースログ可視化ツール(TLV)を開発した．TLVは，変換ルールによりトレースログを標準形式に変換することで汎用性を実現し，可視化ルールにより可視化表示項目の追加・変更を可能にすることで拡張性を実現している．TLVを用いて形式の異なる3種類のトレースログを可視化し，汎用性と拡張性を確認した．

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オープンソース組込みシステム向けシミュレータのマルチプロセッサ拡張

安積卓也, 古川貴士, 相庭裕史, 柴田誠也, 本田晋也, 冨山宏之, 高田広章

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_24-4_42
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_24

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本論文では，オープンソースとして公開している，組込みシステム向けのマルチプロセッサ対応シミュレータについて述べる．本シミュレータは，マルチプロセッサ向けリアルタイムOSやアプリケーション開発の効率化を目的とし，既存のシングルプロセッサ用ISS(Instruction Set Simuator:命令セットシミュレータ)を拡張して，プロセッサ個数分のシミュレータを連携動作させることで，ISSの少ない変更で，マルチプロセッサ対応のシミュレーション環境を実現可能である．マルチプロセッサ対応のシミュレーション環境を実現するために，ISS間の(1)共有メモリ機構，(2)排他制御機構，(3)プロセッサ間割込み機構，(4)タイミング同期機構，を新規開発した．さらに，リアルタイムOSのアイドル処理を利用したシミュレーション時間の短縮手法を提案する．本方式は，本研究で対象としたISS以外にも適用することが可能である．

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Kuroyuri: ネットワーク実験記述言語処理系

知念賢一, 宮地利幸, 篠田陽一

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_43-4_57
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_43

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ネットワーク実験では実験対象と設備の双方の規模が拡大しており，実験遂行の自動化が重要である．本研究はプログラミング言語による実験遂行の自動化に取り組む．従来から実験にはスクリプトが用いられてきたが，局地的かつ断片的であった．我々は，実験の全てをまとめて扱えるプログラミング言語を考案した．本言語は，実験の簡潔な記述を目指してDomain Specific Languageとして開発され，利用者はネットワーク構築や計算機の電源投入など実験の本質ではない雑多な処理から解放される．また，計算機間の通信や同期も備え，複雑な手順の実験も記述可能である．本論文では我々の開発したネットワーク実験記述言語とその処理系Kuroyuriを紹介する．本処理系はネットワーク実験支援ソフトウェア群SpringOSに含まれ，フリーソフトウェアとして広く公開している．

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NAT問題フリーなDHTを実現するライブラリlibcageの設計と実装

高野祐輝, 井上朋哉, 知念賢一, 篠田陽一

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_58-4_76
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_58

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分散ハッシュテーブル(DHT)はPeer-to-Peer(P2P)ネットワークを構築する手法の1つであり，スケーラビリティの高いKey-Value型の検索を可能とする．しかしながら，既存のDHTアルゴリズムはNATの問題を考慮しておらず，現実世界で用いるには不十分である．NAT問題は非常に深刻であり，P2Pネットワークアプリケーションを設計・実装する際に最も考慮しなければならない点の1つであるが，既存DHTアルゴリズム・実装のほとんどは，NAT問題について十分に考慮しているとは言い難い．そこで我々は，NATが介在する環境においても安定して利用することの出来るDHTの設計と，実証ライブラリであるlibcageの実装を行った．本論文では，その設計と実装について述べ，評価を行う．なお，libcageのソースコードはインターネット上にBSDライセンスで公開しているため，誰でも自由に利用・改変が可能である．

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アジアで情報学の「梁山泊」を造る

胡振江

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_83
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_83

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モジュールの独立性を考慮したRIA開発フレームワーク

福田浩章, 山本喜一

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_97-4_113
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_97

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近年，ネットワークの高速化，および接続環境の多様化に伴い，ウェブアプリケーションの利便性を保ちつつ，デスクトップアプリケーションの操作性や表現力を取り入れた，リッチインターネットアプリケーション(RIA)が普及しつつある．RIAは従来型ウェブアプリケーションと異なり，クライアントでの処理を主とし，必要に応じてサーバのサービスと連携する．すなわち，RIAでは従来サーバで行っていた画面遷移，入力データの取得や検証，ビジネスロジックの実行をクライアントで行う．
本論文では，RIAのクライアントで行う処理を機能ごとに分割し，個々の機能を実装する開発者がお互いに依存することなく1つのアプリケーションを実装できるフレームワークの提案と実装について述べる．本フレームワークでは，クライアントでの処理を，値の検証，画面に依存した処理，画面に非依存な処理に分割する，そして，それぞれのプロラグラムの依存を直接記述する代わりに，イベントモデルと命名規約を利用して，実行時に依存性を確立することによって，1つのアプリケーションとして動作させる．本フレームワークの導入により，複数人での開発が容易になるだけでなく，首尾一貫したRIA開発が可能になる．

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携帯情報端末を用いた大人数授業改善のためのp-HInTシステムの構築

尾花将輝, 花川典子

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_114-4_132
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_114

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大学の大人数授業では，受講する学生が多いために個人の名前の把握が難しい，テストや出席確認の用紙の配布，回収作業に多くの時間がかかる，学生の私語が多いなどの問題がある．さらに，学生理解度の個別把握が難しいので，スピーチスタイルの一方向の講義となりがちである．そこで，本学では大人数講義の授業改善のためにp-HInTシステムを開発し，2008年4月より運用した．p-HInTシステムでは，学生がニンテンドーDS^(R)等の携帯情報端末から小テストや出席確認，また教員へ自由発言を行う．教員は着席順学生一覧で学生名を把握し，出席確認や小テストを最小労力で行うことのできるシステムである．本システム構築では，400台の低性能端末で安定接続を実現するために，AP配置やチューニング，通信量の削減，セッション管理等を独自に工夫した．本システムの授業への効果を確認するために，同一科目同一教員の28回の同一講義内容でp-HInTを利用したクラスと利用しないクラスを設定した．結果，p-HInTを利用した授業の論述試験の平均点が，p-HInTを利用しなかった授業の平均点よりも高くなった(有意水準5%のt検定)．さらに，学生アンケートの結果，p-HInTによって授業の集中力や理解度が向上し，本質的な講義内容の説明時間が11%増加し，私語が25%減少した．みんなのこえ機能によって大人数講義でも教員と学生の距離が近くに感じることを確認した．

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NCAP—協調的なネットワーク解析のための分散キャプチャ

Paul VIXIE, 村井純

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_133-4_143
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_133

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We describe NCAP, a new network capturing tool for distributed sensor systems. NCAP operates on messages rather than on packets, and so performs full IP reassembly at the point of measurement. The resulting data can either be managed as files or be transmitted as encapsulated UDP datagrams either unicast or multicast. The NCAP library is highly portable with C and Python interfaces, and has a plug-in mechanism whereby analysis logic can be written discretely and without regard to the handling of encapsulated datagrams or files.
The primary application of NCAP is the Security Information Exchange, where cooperating distributed sensor operators now submit captured DNS traffic to a centralized location for subsequent long-running analysis. Examples of value added reprocessing and rebroadcast will be shown, as well as samples of captured traffic and of possible security problems illuminated by our analysis. These results will show that NCAP makes it possible to capture, share, and analyze live network data on a larger scale than has ever been done.

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GXP : 分散環境を心地よく使う並列シェル

田浦健次朗

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_144-4_171
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_144

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GXPは，分散環境におけるシステム管理から並列処理までを，極力小さな導入コストで，多様な環境で行えるようにすることを目指した並列シェルである．2003年末からプロトタイプの開発が開始され，2度のスクラップを経て現在第3版が公開されている．いわゆる並列シェルの機能—同じコマンドラインを多数ホスト上で実行する—を基本としているが，既存の並列シェルと比べ，速度(応答時間), スケーラビリティに優れている．また，「分散環境での並列処理を支援する」という目標に沿って，従来の並列シェルにはない設計指針や機能が多数盛り込まれている．例えば(1) ファイアウォールやNATの存在する分散環境で柔軟に動作する，(2) SSH, Sun Grid Engine, TORQUEなど多様なアクセス方法のホストが混在した環境で動作する，(3) 1ホストにインストールすれば残りのホストにインストールする必要がない，(4) 多数のホスト上で環境変数やカレントディレクトリを設定したり，柔軟に実行ホストを選択したりしながら対話的に処理を進めて行くことができる，などである．さらに，makeを用いたワークフロー(依存関係のある仕事の集合)の記述とその分散並列処理系を組み込んでおり，makefileを記述するだけで，粗粒度タスクの集合を並列実行することができる．これらにより，システム管理の支援を主な対象とした従来の並列シェルと比べ，適用可能範囲が大きく拡大しており，総じて，分散環境を用いて様々なレベルの仕事を行うための，心地よい「環境」として用いることができるソフトウェアになっている.

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SAGE用アプリケーションイベント制御モジュール

桑原世輝, 市川昊平, 伊達進, 下條真司

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_172-4_182
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_172

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複数台の計算機およびディスプレイを連携させ，高解像度な可視化を実現するミドルウェアであるSAGEが大規模データを扱う科学分野で注目を集めている．しかし，SAGEはウィンドウ操作とアプリケーション操作を異なるインタフェースで管理するため，実際の科学研究の場で利用するには，その操作が煩雑となり非効率である．本研究では，SAGEにおけるウィンドウ操作とアプリケーション操作の一元化を可能にする，アプリケーションイベント制御モジュールを実現する．本モジュールは既存のアーキテクチャへの変更を最小限に抑えるだけでなく，独立性を有するよう設計・開発されている．本論文では，モジュールの有する機能および設計方針，実装手法についてまとめる．評価実験では応答性と操作性に着目し，アプリケーションイベントの発生からそのイベントが可視化アプリケーションに到達するまでの応答時間，および，実ユーザがSAGE UIを通じてTiled Display上でポインティング操作を行うのに要する時間を測定した．その結果，応答時間は十分に短く，本モジュールは十分な応答性を有すること，また，スムーズな操作を可能にすることを確認できた．さらに，実際に本モジュールを適用した可視化アプリケーションの例を示した．

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SAT変換に基づく制約ソルバーとその性能評価

田村直之, 丹生智也, 番原睦則

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_183-4_196
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_183

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本論文では，SAT変換に基づく制約ソルバーであるSugarの概要とその性能評価結果について述べる．Sugarは，制約充足問題(CSP)，制約最適化問題(COP)および最大制約充足問題(Max-CSP)を，命題論理の充足可能性判定問題(SAT問題) に変換し，MiniSat等の高速なSATソルバーを用いて求解を行うシステムである．SAT変換には，order encodingと名付けた新しい方法を用いており，従来広く用いられているdirect encodingやsupport encodingよりも，多くの問題に対して高速な求解が可能である．本論文では，order encodingの説明を含めたSugarの概要について述べた後，2008年に開催された第3回国際CSPソルバー競技会およびMax-CSPソルバー競技会での結果を基にSugarの性能評価結果を報告する．なお，Sugarは同競技会の10部門のうち4部門で第1位となった．

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統合開発環境によるLMNtalモデル検査

綾野貴之, 堀泰祐, 岩澤宏希, 小川誠司, 上田和紀

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_197-4_214
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_197

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LMNtalは階層グラフ書換えに基づく統合計算モデルとして設計され発展してきたが，我々は新たにLMNtalの検証および探索分野への応用を目指して，LMNtalをモデリング言語とするモデル検査器を構築し，モデリングと検証の経験を蓄積している．本論文では，状態空間探索や検証の可視化機能を備えた統合開発環境LMNtalEditorとそれを利用したモデル記述例，動作例，可視化例を紹介する．新たに構築したLMNtalEditorは，全状態空間や反例の可視化とブラウジング機能や，特定の条件を満たす状態の検索機能などを備えている．並行計算やAI探索問題を含む多様な例題をLMNtalEditor上で実行することで，本統合環境がモデルや反例の理解に重要な役割を果たし，検証作業の効率を大幅に高めることが確認できた．またPromela, MSR, Coloured Petri Netなどのモデリング言語による記述のLMNtalへの変換実験を通じて，LMNtalの表現力がカバーする範囲を検証分野に拡大することができた．

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双方向通信を確保するオーバーレイネットワーク開発ツール

洞井晋一, 松浦知史, 藤川和利, 砂原秀樹

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_215-4_220
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_215

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P2P型アプリケーションの開発ツールはOverlay Weaverを始めとして多くのものが公開されている．しかし，NAT下のノードやIPv6ノード／IPv4ノード間など双方向通信ができない計算機間を考慮したものは少ない．本論文ではイベントドリブン方式を用いた新しい開発ツールを提案し，TCP接続を逆側から利用するReverseLinkとメッセージを中継するRelayLinkを用いることで双方向通信を確保した．実験の結果，通常のオーバーレイネットワーク構築に比べて約3倍の時間がかかったが，リング状の構造化オーバーレイネットワーク構築に成功した．

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型検査に基づく手続き型言語向け情報流解析における型エラースライシング

桑原寛明

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_221-4_227
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_221

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本論文では，手続き型プログラムを対象とする型検査に基づく情報流解析における型エラースライシングの手法を提案する．提案手法は，関数型言語を対象とする既存の型エラースライシングの考え方に基づいている．型検査に基づく情報流解析ではプログラム中に不正な情報流が存在しないか静的解析によって判定できる．しかし，不正な情報流が存在すると判定された場合に，プログラムのどの部分が原因であるか特定することは容易ではない．この問題に対処するため，型エラースライシングによって原因箇所をプログラムスライスとして抽出するアルゴリズムを与える．提案手法をプロトタイプツールとして実装し，いくつかの簡単なプログラムに適用した．

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Alloyを利用した情報制御システム記述言語の仕様検証の実用化

小飼敬, 上田賀一, 大久保訓, 高橋勇喜, 中野利彦

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_228-4_233
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_228

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本研究では，形式仕様言語Alloyを利用した実用的なメタモデルの検証方法を提案する．メタ階層の概念を利用して検証するモデルの範囲を部分化することで，実用的な時間で検証結果が得られるようにする．情報制御システム記述言語へ実際に適用し，記述言語のメタモデルの妥当性を検証することで，この方法が実用的な規模のメタモデルでも有効であることを示す．

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線形重回帰モデルを用いたソフトウェア開発工数予測における対数変換の効果

門田暁人, 小林健一

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_234-4_239
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_234

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ソフトウェア開発工数予測において，線形重回帰モデルは最も基本的な予測モデルとして多くの採用実績がある．その適用の前処理として，変数変換(特に，対数変換)が有効であるが，その理論的根拠は必ずしも明らかでなかった．本論文では，対数変換を行った線形回帰モデルは，指数曲線モデルと等価であり，ソフトウェア開発データの特徴を表すのに適していることを示す．ただし，対数変換を行ってから線形回帰を行うと，逆変換する際に過小予測するバイアスが発生してしまうことは見過ごさがれがちである．本論文ではその補正方法も示す．

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整数計画法を用いた重点レビュー対象モジュールの選択

阿萬裕久, 山下裕也

2010 年 27 巻 4 号 p. 4_240-4_245
発行日: 2010/10/26
公開日: 2010/12/26

DOIhttps://doi.org/10.11309/jssst.27.4_240

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従来からフォールトの潜在が疑われる(Fault-prone:FP)モジュールをメトリクスによって予測するという研究が行われている．そういった研究の成果は現場でのレビューやテストの計画に役立つと思われる．そこで本論文では，その種の研究成果を現場で活用する場面を想定し，限られた予算や時間の下でどのモジュールを重点的にレビューすれば最大限の効果が得られるかという問題に着目している．ここでは，“モジュールをレビューする価値” をそのモジュールのFP度合い(メトリクス値)で表し，あわせてそのレビューに要するコストも考慮しつつ，限られた予算内でレビュー価値が最大となるモジュール選択を0-1整数計画問題，すなわちナップサック問題として定式化することを提案している．NASA IV & V公開のデータを対象に500個のモジュールを無作為抽出したシミュレーション実験では，提案法によって費用対効果の高いモジュール選択が示されている．

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