国内のキャッシュ導入事例 - fmmcpbr(policy-based routing) tcs(transparentcacheswitching)...
TRANSCRIPT
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本日のテーマ
�キャッシュ導入実証実験で得られた情報を共
有させて頂きます。
�キャッシュ導入の効果
�キャッシュ導入NW構成事例
�キャッシュ運用中の課題
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インターネットのトラフィック状況
� 2010年5月時点の我が国のブロードバンド
サービス契約者の総ダウンロードトラヒックは、
推定で約1.45T（テラ）（注3）bpsであり、この1
年間で約1．2倍（17．8％増）となりました。※総務省報道資料 2010年9月9日 「我が国のインターネットにおけるトラヒックの集計・試算」より引用増え続けるトラフィックにどう対応していけば良いのか？
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※総務省報道資料 2010年9月9日 「我が国のインターネットにおけるトラヒックの集計・試算」より引用
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キャッシュの導入？
サービスプロバイダーは何が嬉しい？
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キャッシュ導入によるメリット
�地域格差の緩和
�距離の格差：レイテンシーの緩和
�実環境での事例１
�回線コストの削減
コンテンツ
タイプ
コンテンツ
サイズ
キャッシュ有 キャッシュ無 効率
写真ファイル 約5MB 6秒 12秒 2 倍
flvファイル 約16MB 51秒 153秒 3 倍
isoファイル 約540MB 174秒 3300秒 19 倍
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キャッシュは本当に効果ある？
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キャッシュ実証実験
� ネットワーク高度利用推進協議会
�ネットワーク効率化WG
�キャッシュ導入効果シミュレーション（2009年度）
�キャッシュ実効果測定（2010年度）
�キャッシュ地域共有に向けた調査（2009年度～）
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キャッシュ帯域削減実効果測定
P2P：約約約約100Mbps100Mbps100Mbps100Mbps
HTTP：約約約約300Mbps300Mbps300Mbps300Mbps
UCCUCCUCCUCC
(Video(Video(Video(Video OnOnOnOn HTTP)HTTP)HTTP)HTTP)
：約約約約200Mbps200Mbps200Mbps200Mbps
キャッシュ可能領域
� あるISPでの2009年度のトラフィック状況
エンドユーザーから見たUpload
エンドユーザーから見たDownload
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HTTP：約約約約350Mbps350Mbps350Mbps350Mbps
UCCUCCUCCUCC
(Video(Video(Video(Video OnOnOnOn HTTP)HTTP)HTTP)HTTP)
：約約約約310Mbps310Mbps310Mbps310Mbps
HTTP：約約約約220Mbps220Mbps220Mbps220Mbps
UCCUCCUCCUCC
(Video(Video(Video(Video OnOnOnOn HTTP)HTTP)HTTP)HTTP)
：約約約約280280280280MbpsMbpsMbpsMbps
� あるISPでの2010年のキャッシュ導入効果実績
Webトラフィックトラフィックトラフィックトラフィック削減効果削減効果削減効果削減効果：：：：1－－－－(220Mbps＋＋＋＋280Mbps)／／／／(350Mbps＋＋＋＋310Mbps)≒≒≒≒25％％％％
キャッシュ導入後キャッシュ導入前
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数字に騙されてない？
~効果の算出方法~
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効果算出の計算式
�キャッシュ導入効果はWebﾄﾗﾌｨｯｸ削減率
�効果算出の計算式はメーカーによりまちまち
�惑わされない様にご注意を！
�主な算出方法をご紹介。
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キャッシュ
80Mbs
のWebトラフィック
100Mbs
のWebトラフィック
『Webトラフィック』という言葉にご注意！P2Pやその他の全トラフィックを含めると。。。。
総トラフィック
120Mbps
ここで新しい算出方法がもう1つ出来ます。
３３３３．．．．20Mbps／／／／120Mbps≒≒≒≒17%
１１１１．．．．20Mbps／／／／80Mbps＝＝＝＝25%２２２２．．．．20Mbps／／／／100Mbps＝＝＝＝20%
ここで2つの算出方法が作られます。※通常メーカーからのレポートはこの2つの何れかです。
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効果の確認方法
� 通常、キャッシュメーカーはWebトラフィックをベース※先のスライドの
「１」「２」の算出方法にした削減効果率で話します。
� 総トラフィックをベースにするとP2P等Webトラフィック以外の要素で率が大きく左右するから。
� 但し、『Webトラフィック削減効果率』は正確な意味でのキャッシュ導入効果ではありません！
� キャッシュ導入の効果測定には
『削減帯域(例XXXMbps)』を確認しましょう！� 実効果を測定するにはテスト導入が効果的です。
� 弊社ではテスト導入をご支援致します。
� キャッシュHit率やWebトラフィック削減率は補足的(メーカー比較)な意味合いでは有効。
� 計算式にはご注意を！
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HTTP：約約約約350Mbps350Mbps350Mbps350Mbps
UCCUCCUCCUCC
(Video(Video(Video(Video OnOnOnOn HTTP)HTTP)HTTP)HTTP)
：約約約約310Mbps310Mbps310Mbps310Mbps
HTTP：約約約約220Mbps220Mbps220Mbps220Mbps
UCCUCCUCCUCC
(Video(Video(Video(Video OnOnOnOn HTTP)HTTP)HTTP)HTTP)
：約約約約280280280280MbpsMbpsMbpsMbps
� あるISPでの2010年のキャッシュ導入効果実績
Webトラフィックトラフィックトラフィックトラフィック削減効果削減効果削減効果削減効果：：：：1－－－－(220Mbps＋＋＋＋280Mbps)／／／／(350Mbps＋＋＋＋310Mbps)≒≒≒≒25％％％％
120Mbps
帯域削減効果帯域削減効果帯域削減効果帯域削減効果：：：：120Mbps／／／／800Mbps＝＝＝＝15％％％％
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では実際に投資回収期間を計算
してみましょう
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キャッシュ導入のコスト試算
� あるISP様にテスト導入させて頂いた例
�Webトラフィックの増加率：１．２倍／年（想定）
�上位回線コスト(1Mb月額単価)：¥8,000（想定）
�15%の帯域削減効果
�冗長化なし：¥12,000,000
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単年度で投資費用が回収！
■■■■コストコストコストコスト試算試算試算試算
\0\2,000,000\4,000,000\6,000,000\8,000,000\10,000,000\12,000,000\14,000,000
1ヶ月 2ヶ月 3ヶ月 4ヶ月 5ヶ月 6ヶ月 7ヶ月 8ヶ月 9ヶ月 10ヶ月 11ヶ月 12ヶ月 7007508008509009501000 Mbit/s
削減効果額累計トラフィック(単位Mb)
初期投資費用
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キャッシュ導入の実際ってどうなの？
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キャッシュ導入時
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ｷｬｯｼｭの導入≒NWｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ� 導入に要した時間
� 設計/準備に要した時間の大半はNW設計� NW設計：キャッシュサーバ≒８：２
� NW設計における要
� HTTPトラフィックをキャッシュサーバにリダイレクトする方式
＝ トラフィック・リダイレクション
� 既存設備にてPBRが動作可能？
� セグメント分割か可能？
� 既存環境の把握
� Routingはどうなってる？
既存既存既存既存/導入後導入後導入後導入後ののののトラフィックトラフィックトラフィックトラフィックのののの流流流流れをれをれをれを把握把握把握把握
認識認識認識認識のののの誤誤誤誤りやりやりやりや情報不足情報不足情報不足情報不足ががががサービスサービスサービスサービス停止停止停止停止などのなどのなどのなどのトラブルトラブルトラブルトラブルをををを招招招招くくくく
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HTTPのトラフィック・リダイレクション
� 通常、キャッシュはProxyとして動作する為、ユー
ザーはブラウザにProxyを設定する必要がある。
� サービスプロバイダがキャッシュサーバを導入する
場合、ユーザにキャッシュの存在を意識させずに導
入する必要がある。
� そこで、経路上のNW機器にてHTTPトラフィックをキャッシュサーバにリダイレクトさせる。それを実現
するための技術がトラフィック・リダイレクションであ
る。
� PBR(Policy-Based Routing)
� TCS(TransparentCacheSwitching)
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� 既存ルータでPBRを動かしたときの負荷
�トラフィック・リダイレクションを既存ネットワーク機
器で実行する場合、どの程度CPU使用率が上昇
するのかが一番の懸念
�残念ながら実トラフィックを用いたデータが無い
�シンプルな検証環境を用意し検証したした結果を
以下にご紹介する。
（参考）NW機器の負荷について
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【【【【用意用意用意用意したしたしたした環境環境環境環境】】】】
・Avalanche2900 ：負荷テストツールとして使用
・Catalyst3560 ：L3-SW／PBRルータとして使用
・HP DL380 G7 ：Webキャッシュサーバとして使用
【【【【環境環境環境環境】】】】
【【【【シナリオシナリオシナリオシナリオ】】】】
・クライアントからサーバに12Kbytesのコンテンツをリクエスト送信・PBRルータを流れるトラフィック量を100Mbpsと1Gbpsの2パターン
・PBRで「トラフィック・リダイレクションするトラフィック」と「トラフィック・リダイレクションしないトラフィック」の割合を以下の3パ
ターン
0%：リダイレクトなし／50%：半分をリダイレクト／100%：全てリダイレクト【【【【テストテストテストテスト結果結果結果結果】】】】
100Mbps 1Gbps
0% 11% 11%
50% 11% 11%
100% 11% 11%
トラフィック
量
PBR割合
WebCacheL3-SW
PBRルータルータルータルータサーバ
クライアント PBR
Avalanche
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キャッシュ導入のNWパターン
RouterOr
L3SWLoadBalancer
WebCachePBR
PBR
既存既存既存既存
Router or L3SW
LoadBalancer
WebCache
１１１１．．．．L3（（（（ルータルータルータルータorL3SW）＋）＋）＋）＋サーバロードバランササーバロードバランササーバロードバランササーバロードバランサ(SLB)構成構成構成構成 ２２２２．．．．サーバロードバランササーバロードバランササーバロードバランササーバロードバランサ(SLB) インラインインラインインラインインライン構成構成構成構成
導入部分
導入部分
TCS(トランスペアレントキャッシュスイッチング)PBR(ポリシーベースドルーティング)
TCS
TCS
Cache対象通信
Cache対象外通信
特徴：
・設計に対する柔軟性が高い
・セグメントの分割や既存機器への
設定変更等、既存環境への影響
がある
特徴：
・既存環境に与える影響が少
ない
・設計に柔軟性が低い
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キャッシュ導入NW事例 A社様社様社様社様のののの事例事例事例事例
L3コアコアコアコアSW
既存構成既存構成既存構成既存構成
Client-NW-C
Client-NW-D
L3コアコアコアコアSW
A10
LoadBalancerJAGUAR
WebCache
PBR
PBRL3-SW
Ctalyst3750
導入構成導入構成導入構成導入構成
・L3コアSWの機種が古くPBR
が動作しなかった
・シンプルなNW構成であり
セグメント分割が比較的
容易であった
新規セグメント ※※※※PBR(PolicyBasedRouting)
Client-NW-A Client-NW-B
Client-NW-C
Client-NW-D
Client-NW-A Client-NW-B
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キャッシュ導入NW事例 B社様社様社様社様のののの事例事例事例事例
バックボーンルータバックボーンルータバックボーンルータバックボーンルータ
CMTSCMTSCMTSCMTS群群群群L2SWL2SWL2SWL2SWL2SWL2SWL2SWL2SW
・・・・・・・・・・・・・・・・
ルータルータルータルータ＋＋＋＋FWFWFWFW群群群群・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
CMTS#1CMTS#1CMTS#1CMTS#1 CMTS#2CMTS#2CMTS#2CMTS#2
FW#1FW#1FW#1FW#1 FW#2FW#2FW#2FW#2CMTSCMTSCMTSCMTS群群群群
L2SWL2SWL2SWL2SW
L2SWL2SWL2SWL2SW・・・・・・・・・・・・・・・・
ルータルータルータルータ＋＋＋＋FWFWFWFW群群群群・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
A10
LoadBalancer
JAGU ARW ebCache
L3SWL3SWL3SWL3SWTCS
TCS※※※※TCS(TransparentCacheSwitching)
CMTS#1CMTS#1CMTS#1CMTS#1
FW#1FW#1FW#1FW#1
CMTS#2CMTS#2CMTS#2CMTS#2
FW#2FW#2FW#2FW#2PB RPB R
既存構成既存構成既存構成既存構成 導入構成導入構成導入構成導入構成
同一セグメントNW構成がやや複雑な為、単純にL3SWを導入して
PBRにてトラフィックリダイレクションができない。
＃既存環境への影響大
・既存環境に設定変更なし
・トラフィックリダイレクションはA10にて動作
・キャッシュサーバは透過モードで実行(ソースIPはｵﾘｼﾞﾅﾙのｸﾗｲｱﾝﾄIPのまま)
・A10のGWは新規導入L3SWのに向ける
・新規導入L3SWではPBRにて宛先をルーティング
例：CMTS#１からのパケットはFW#1にﾙｰﾃｨﾝｸﾞ
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キャッシュ運用時
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ｷｬｯｼｭの運用＝ｷｬｯｼｭｻｰﾊﾞﾒﾝﾃﾅﾝｽ
�運用の留意点
�コンテンツ更新への対応
�想定外の通信で発生する課題
�オリジンコンテンツサーバ(Webサーバ)への追従
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コンテンツ更新への対応
�キャッシュしたコンテンツにはキャッシュサー
バ内で保存期限が設定される。保存期限内
にオリジンコンテンツが更新された場合
「キャッシュサーバ内コンテンツ≠オリジンコ
ンテンツ」となり、ユーザに返される情報が一
時的に古いものになる。
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事例をご紹介
�あるサイトでキャンペーンを実施
�申込日の午前10時まではキャンペーン
の告知ページ
� 10時になったら申し込みページに変更
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タイムラグ発生例（1/2）
RouterOr
L3SWLoadBalancer
WebCache
・告知がキャッシュされる
・有効期限は2時間
9:50分頃にユーザAが
告知サイトにアクセス
ユーザユーザユーザユーザA
RouterOr
L3SWLoadBalancer
WebCache
有効期限内なので
キャッシュから応答
9:55分頃にユーザBが
告知サイトにアクセス
ユーザユーザユーザユーザB
この段階では「オリジンコンテンツ＝キャッシュ内コンテンツ」であるため全く問題ない
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タイムラグ発生例（2/2）
告知告知告知告知サイトサイトサイトサイト管理者管理者管理者管理者がががが
10時時時時ににににコンテンツコンテンツコンテンツコンテンツをををを更新更新更新更新
しししし申申申申しししし込込込込みをみをみをみを開始開始開始開始
RouterOr
L3SWLoadBalancer
WebCache
有効期限内なので
キャッシュから応答
申し込み開始を待っていた
ユーザがサイトにアクセス
ユーザユーザユーザユーザX
「オリジンコンテンツ(申込可能ページ)≠キャッシュ内コンテンツ(告知ページ)」
受付開始時間受付開始時間受付開始時間受付開始時間なのになのになのになのに告知告知告知告知ページページページページがががが表示表示表示表示されるされるされるされる！！！！！！！！
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対処方法
�キャッシュという特性上、キャッシュサーバのみ
で完全にこの問題をクリアする事は難しい。
�例えば、コンテンツ提供側でHTTPヘッダ等でコントロール
�但し、対処策、もしくはリスクを軽減する方策は
ある。
�キャッシュサーバ上コンテンツのTTLを調整
�キャッシュサーバ上のコンテンツを削除
※ユーザー側で明示的に更新は可能（例： Ctrl+F5）
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想定外の通信で発生する課題
�一般的には、TCP80番ポートを使用するプロ
トコルはhttpであるが、一部のWebアプリケー
ションではTCP80番ポートを独自プロトコルで
通信を行う場合がある。この場合、キャッシュ
サーバはその通信が理解できず要求に対し
てエラーを返すため、その通信は失敗する。
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non-http80番ポートアクセス発生例
不正不正不正不正！！！！！！！！
ユーザがアプリケーション等を利用し、
とあるサイトのサービスに接続しようと
したが、そのツールは「non-http80」を
利用して通信していたため、80番ポート
へのアクセスはキャッシュサーバで不正と
みなされ、通信をリセットしてエラーを返して
しまうため、アクセス不可能である。
ユーザユーザユーザユーザA
non-http80
アプリケーションを
利用してアクセス
セッションをリセットし
ユーザにはエラーを返す
ERROR
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対処方法
Dynamic IP Bypass 機能でnon-httpアクセスを
自動でBypass通信リストに登録することで、
non-http通信をバイパスさせる。
バイパスバイパスバイパスバイパス
non-http80
アプリケーションを
利用してアクセス
Bypass
通信リスト
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オリジンコンテンツサーバへの追従
� 最近のキャッシュサーバはキャッシュ効率を高める
為に設定を加える事が可能であり、その設定を
キャッシュプロファイルと呼んでいる。
� ドメインやコンテンツタイプ毎にキャッシュプロファイルを
複数設定可能
� オリジンコンテンツサーバではHTTPヘッダ情報等を
変更する事がある。その結果、プロファイルに影響
を与えキャッシュ効率が低下する可能性がある。
キャッシュキャッシュキャッシュキャッシュ効果効果効果効果をををを維持維持維持維持するするするする為為為為にはにはにはにはキャッシュプロファイルキャッシュプロファイルキャッシュプロファイルキャッシュプロファイルのののの
継続的継続的継続的継続的なななな最適化最適化最適化最適化がががが必要必要必要必要！！！！
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対処方法
� メーカーと協力し標準プロファイルを四半期毎に更新・作成
無償にてご提供予定。
� サイト個別プロファイル作成サービス
を有償にて提供予定。
� 昨年度実施したキャッシュシミュレーション
のデータによると、各社共通の
TOP4サイトで約35％の帯域を使用して
おり標準プロファイルでも十分な効果が得
られると推測。
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(参考)プロファイルに設定可能な項目
� no-cacheレスポンスをキャッシュする
� last-modifiedが無くてもキャッシュする
� POSTメソッドをキャッシュする
� URLやドメインを無視してコンテンツキーを元
にキャッシュする
� …etc
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本日のまとめ
� Webキャッシュの導入効果は確かにある
� 帯域削減効果
� レスポンス速度の向上
� キャッシュ導入の要はNWｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ
� トラフィック経路を正確に把握する事が大事
� キャッシュ運用でハッピーに
� キャッシュサーバの設定でトラブルを未然に防止
� プロファイル適用でキャッシュ効率を向上
� キャッシュの導入促進
� CoDeプログラム（月額課金）を活用
� プロファイルの最適化で常に効果を維持
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最後に、、、、
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CTC全国の
ｻｰﾋﾞｽ拠点
◎ △
△□ カスタマーサービス部（ＣＳＤ）
◎ サービスセンター（ＳＣ）
○ サービスステーション（ＳＳ）
△ その他拠点、サテライト（ＳＴ）
関西ＣＳ第１部
（大阪）
関西ＣＳ第１部
（大阪）
中部ＣＳ部
（名古屋）
中部ＣＳ部
（名古屋）
東 京 都
東京中央ＣＳ部（虎ノ門）東京中央ＣＳ部（虎ノ門）神奈川ＣＳ部
（横浜）
神奈川ＣＳ部
（横浜）
東京城西ＣＳ部（渋谷）東京城西ＣＳ部（渋谷）
東日本ＣＳ部
（さいたま）
東日本ＣＳ部
（さいたま）
西日本ＣＳ部
（福岡）
西日本ＣＳ部
（福岡）
西関東ＣＳ部（多摩ｾﾝﾀｰ）西関東ＣＳ部（多摩ｾﾝﾀｰ）
□さいたま、小山◎仙台S ○盛岡SS、長野SS△青森、八戸、秋田、山形酒田、福島、郡山、新潟□名古屋◎静岡SC、豊田SC、金沢SC△浜松ST、大垣ST
□大阪 ◎高松SC○松山SS、徳島SS、△高知□福岡◎広島SC、熊本SC○島根SS、鹿児島SS、沖縄SS△鳥取、長崎、大分、宮崎延岡 □神奈川◎厚木SC △横須賀ST 東京城東ＣＳ部（新木場）東京城東ＣＳ部（新木場）
⑥ ④④①① ⑤⑤◆◆◆◆◆◆◆◆■■■■■■■■②②③③◆◆◆◆◆◆◆◆ ＣＴＣ本社ＣＴＣＴ（霞ヶ関）ＣＴＣ本社ＣＴＣＴ（霞ヶ関）東京城南ＣＳ部（田町）東京城南ＣＳ部（田町）
ＣＴＣＴ本社ＣＳＣ（九段下）ＣＴＣＴ本社ＣＳＣ（九段下）東関東ＣＳ部
（千葉）
東関東ＣＳ部
（千葉）□千葉G◎柏SC○つくばSS、水戸SS
関西ＣＳ第２部
（大阪）
関西ＣＳ第２部
（大阪）□北大阪◎神戸SC、京都SC○岡山SS ロジスティクスセンター（新木場）ロジスティクスセンター（新木場）ラーニングセンター（駒沢）ラーニングセンター（駒沢） ◆◆◆◆◆◆◆◆関西ロジスティクスセンター（江坂）関西ロジスティクスセンター（江坂）
□◎○
△
◎◎ △△ △△△△ △△△△△○△ ◎△△○ ○ ○○○□□□◎ ○○ ◎◎□◎◎◎□◎○◎ △○ ◎○○○△
△△△
△△
□△
ﾃﾚﾌｫﾆｰCS部（池袋）ﾃﾚﾌｫﾆｰCS部（池袋）△△△△
