ROTEAMENTO ANYCAST EM REDES TOLERANTES A ATRASOS E DESCONEXÕES



Documentos relacionados
1 INTRODUÇÃO Internet Engineering Task Force (IETF) Mobile IP

MÓDULO 7 Modelo OSI. 7.1 Serviços Versus Protocolos

Na Figura a seguir apresento um exemplo de uma "mini-tabela" de roteamento:

Veja abaixo um exemplo de um endereço IP de 32 bits:

Redes de Computadores II INF-3A

Arquitetura de Rede de Computadores

Redes de Computadores

Rede de Computadores II

Entendendo como funciona o NAT

Capítulo 9 - Conjunto de Protocolos TCP/IP e Endereçamento. Associação dos Instrutores NetAcademy - Julho de Página

Estudo comparativo entre dois tradicionais algoritmos de roteamento: vetor distância e estado de enlace.

Teleprocessamento e Redes (MAB-510) Gabarito da Segunda Lista de Exercícios 01/2010

5.2 MAN s (Metropolitan Area Network) Redes Metropolitanas

Há dois tipos de configurações bidirecionais usados na comunicação em uma rede Ethernet:

Sistemas Distribuídos

2 Atualidade de uma base de dados

Capítulo 7 CAMADA DE TRANSPORTE

Introdução Introduç ão Rede Rede TCP/IP Roteame Rotea nto nto CIDR

TRANSMISSÃO DE DADOS Prof. Ricardo Rodrigues Barcelar

Arquitetura de Redes: Camadas de Protocolos (Parte I) Prof. Eduardo

Redes de Computadores II. Professor Airton Ribeiro de Sousa

3 Qualidade de serviço na Internet

Protocolos de Redes Revisão para AV I

REDES DE COMPUTADORES

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL. Thiago de Almeida Correia

Tabela de roteamento

SISTEMAS DISTRIBUÍDOS

Márcio Leandro Moraes Rodrigues. Frame Relay

Redes de computadores. Redes para Internet

Redes de Computadores. Trabalho de Laboratório Nº7

Roteamento em Redes de Computadores

Protocolo de comunicação para redes móveis aplicado ao trânsito

Relatório do 2º Guião Laboratorial de Avaliação: Encaminhamento de pacotes. Licenciatura: ETI Turma : ETC1 Grupo : rd2_t3_02 Data: 30/10/2009

Trabalhos Relacionados 79

Curso: Redes II (Heterogênea e Convergente) Tema da Aula: Características Roteamento

Redes de Comunicações Capítulo 6.1

APLICAÇÃO REDE APLICAÇÃO APRESENTAÇÃO SESSÃO TRANSPORTE REDE LINK DE DADOS FÍSICA 1/5 PROTOCOLOS DE REDE

:: Telefonia pela Internet

Arquitetura e Protocolos de Rede TCP/IP. Modelo Arquitetural

Redes de Computadores

COMPONENTES BÁSICOS DE

Redes de Computadores. Protocolos de comunicação: TCP, UDP

Capítulo 4 - Roteamento e Roteadores

Camadas da Arquitetura TCP/IP

Protocolo TCP/IP. Neste caso cada computador da rede precisa de, pelo menos, dois parâmetros configurados:

A Influência de Nós Especiais na Entrega de Mensagens nas Redes Tolerantes a Atrasos e Interrupções

Conteúdo. Endereçamento IP Sub-redes VLSM Variable Length Subnetwork Mask CIDR Classless Inter-Domain Routing

Prefixo a ser comparado Interface Senão 3

Aula 5 Cálculo de máscara e de subredes

Multiplexador. Permitem que vários equipamentos compartilhem um único canal de comunicação

Packet Tracer 4.0: Overview Session. Conceitos e práticas

Introdução à Computação Móvel IP Móvel. Movimentação de Host. Movimentação de Host. Francisco José da Silva e Silva

Sistemas Distribuídos Capítulos 3 e 4 - Aula 4

2 Controle de Congestionamento do TCP

Tecnologia PCI express. Introdução. Tecnologia PCI Express

TRANSMISSÃO DE DADOS Prof. Ricardo Rodrigues Barcelar

Laboratório. Assunto: endereçamento IP e roteamento.

Projetos. Universidade Federal do Espírito Santo - UFES. Mestrado em Informática 2004/1. O Projeto. 1. Introdução. 2.

1

A máscara de sub-rede pode ser usada para dividir uma rede existente em "sub-redes". Isso pode ser feito para:

ARP. Tabela ARP construída automaticamente. Contém endereço IP, endereço MAC e TTL

Centro Tecnológico de Eletroeletrônica César Rodrigues. Atividade Avaliativa

SMTP, POP, IMAP, DHCP e SNMP. Professor Leonardo Larback

2 Diagrama de Caso de Uso

Arquitetura de Redes: Camadas de Protocolos (Parte II)

LIAITHON: A location-aware multipath video streaming scheme for urban vehicular networks

Introdução Ligação direta Ligação direta Default

Prof. Samuel Henrique Bucke Brito

APOSTILA DE REDES DE COMPUTADORES PARTE - I I

Prof. Samuel Henrique Bucke Brito

Roteiro. Arquitetura. Tipos de Arquitetura. Questionário. Centralizado Descentralizado Hibrido

Roteamento e Comutação

Quadro de consulta (solicitação do mestre)

DIFERENÇAS ENTRE HUB, SWITCH E ROOTER

Capítulo 7 CAMADA DE TRANSPORTE

Serviço de datagrama não confiável Endereçamento hierárquico. Facilidade de fragmentação e remontagem de pacotes

5 Estudo de caso: utilizando o sistema para requisição de material

Dinâmicas de Acesso ao Espectro

ICORLI. INSTALAÇÃO, CONFIGURAÇÃO e OPERAÇÃO EM REDES LOCAIS e INTERNET

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E ESTÁTISTICA GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO DISCIPLINA: COMUNICAÇÃO DE DADOS

Prof. Samuel Henrique Bucke Brito

PROJETO DE REDES

REDE DE COMPUTADORES

Arquitetura de Computadores II

Uma Análise da Probabilidade de Entrega de Mensagens em Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões

Especificação do 3º Trabalho

Professor: Macêdo Firmino Disciplina: Sistemas Operacionais de Rede

Prof. Wilton O. Ferreira Universidade Federal Rural de Pernambuco UFRPE 1º Semestre / 2012

UNIVERSIDADE. Sistemas Distribuídos

Redes de Computadores e a Internet

Fundamentos de Redes de Computadores. Elementos de Redes Locais

Objetivos: i) Verificar o impacto de loops em redes locais ii) Configurar o protocolo STP para remover loops da rede

Tópicos Especiais em Redes de Telecomunicações

Sistemas Distribuídos. Aleardo Manacero Jr.

Arquitetura de Rede de Computadores

Orientação a Objetos

Uma Nova Estratégia de Roteamento para Redes Tolerantes a Atrasos

Transcrição:

ROTEAMENTO ANYCAST EM REDES TOLERANTES A ATRASOS E DESCONEXÕES Éderson R. da Silva, Paulo R. Guardieiro Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Elétrica, Uberlândia MG, ederson@eel.ufu.br, prguardieiro@ufu.br Resumo - As Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões (DTNs) adotam o conceito de redes intermitentes que podem sofrer freqüentes desconexões, com a possibilidade de nunca existir uma conectividade fim-afim entre a fonte e o destino em um dado intervalo de tempo. Com isso, o projeto de protocolos para essas redes se torna um desafio ímpar. Neste artigo, será tratado o roteamento para entrega anycast que se mostra útil em situações em redes onde um host, aplicações ou usuários desejam localizar um host que suporta um determinado serviço, mas, se vários servidores suportam o serviço, qualquer desses servidores pode ser utilizado. Para auxiliar o desenvolvimento do algoritmo de roteamento anycast, a simulação de uma DTN com quatro algoritmos de roteamento unicast foi realizada, e os resultados mostraram algumas alterações no comportamento desses algoritmos dependendo das condições utilizadas na simulação. Palavras-Chave Anycast, DTN, Protocolo de roteamento, Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões. ANYCAST ROUTING IN DELAY AND DISRUPTION TOLERANT NETWORKS Abstract - Delay and Disruption Tolerant Networks (DTNs) adopt the concept of intermittent networks that may suffer frequent disconnections, with the possibility of never have a connectivity end-to-end between the source and destination in a given period of time. Therefore, the design of protocols for those networks becomes a unique challenge. In this article, will be treated the routing for delivery anycast that is useful in situations where a host, applications or users want to find a host that supports a particular service, but if many servers support the service, any of these servers can be used. To help the development of anycast routing, the simulation of a DTN with four unicast routing algorithms was done, and the results showed some changes in the behavior of these algorithms depending on the conditions used in the simulation. 1 Keywords Anycast, Delay and Disruption Tolerant Networks, DTN, Routing protocol. I. INTRODUÇÃO Observa-se um crescente esforço para viabilizar a comunicação em redes cujos cenários envolvem atrasos e desconexões imprevisíveis, requerendo desta forma uma arquitetura de redes tolerantes a atrasos e desconexões ou DTNs (Delay and Disruption-Tolerant Networks). Assim sendo, a utilização de protocolos tradicionais da Internet, como por exemplo, o modelo TCP/IP, fica inviabilizado por tais protocolos não terem sido projetados considerando redes com as características das DTNs, que apresentam freqüentes desconexões e atrasos variáveis ou longos. Essas e outras características das DTNs são ilustradas na Figura 1 [1]. Diante dessas condições, recentemente a IRTF (Internet Research Task Force) criou um grupo de pesquisa para tratar da área de DTN denominado DTNRG (Delay Tolerant Networking Research Group). O DNTRG apresentou recentemente, através do RFC (Request For Comments) 4848 [2] a descrição de uma arquitetura DTN que utiliza uma sobrecamada (overlay) abaixo da camada de aplicação. Esta camada foi denominada de camada de agregação (bundle layer) conforme ilustrado na Figura 2 [1]. No RFC 55 [3] é apresentada uma especificação do protocolo de agregação que implementa a comutação de mensagens. Fig. 1: Características das DTNs Nota de rodapé na página inicial será utilizada apenas pelo professor avaliador para indicar o andamento do processo de revisão. Não suprima esta nota de rodapé quando editar seu artigo. Fig. 2: Camada de Agregação

Quando uma mensagem precisa ser enviada, ela é armazenada e encaminhada (store-and-forward) nó a nó desde a origem até o destino. As mensagens são transformadas pela camada de agregação em unidades denominadas agregados (bundles). Um dos principais desafios destas redes é o roteamento, pois é preciso determinar rotas sem o estabelecimento de um caminho fim-a-fim, uma vez que esse caminho pode não existir entre a fonte e o destino. Além disso, nós móveis são utilizados para encaminhar mensagens entre redes com conectividade intermitente, com esses nós móveis podendo ter restrições de armazenamento. Devido suas características, existem várias aplicações para o anycast em DTNs, como a educação à distância (EAD), permitindo a entrega de mensagens para qualquer membro de um determinado grupo de alguma escola localizada, por exemplo, na zona rural, com veículos como ônibus e caminhões que executam percursos bem definidos podendo ter roteadores DTN acoplados para permitir o transporte das mensagens até tais localidades. Outra aplicação é em campos de batalhas na ocasião de um soldado querer transmitir a informação em torno de qualquer um dos centros de comando, ou um centro de comando pode querer entregar uma mensagem particular para qualquer soldado entre um grupo (pelotão). Anycast também pode ser aplicado em situações de catástrofe, nas quais pessoas podem querer encontrar um médico ou bombeiro sem conhecimento de seus identificadores ou localizações precisas. Apesar do anycast ter sido estudado na Internet e MANETs (Mobile Ad Hoc Network), o anycast em DTN é completamente único e desafiador no sentido de possuir conectividade intermitente e atrasos fim-a-fim longos. Na literatura são encontrados muitos trabalhos analisando o unicast em DTNs, entretanto, neste caso, o destinatário é determinado quando a mensagem é gerada, enquanto em anycast, o destino pode ser qualquer um de um grupo de nós. Assim durante o roteamento, tanto o caminho para um membro do grupo de destino e o destino da mensagem anycast podem mudar dinamicamente de acordo com a situação de movimento dos dispositivos móveis. Já para o multicast o destinatário da mensagem é um conjunto de nós. Neste artigo, o interesse está no estudo do serviço anycast nas redes DTNs. O serviço anycast possui um esquema de endereçamento e roteamento em redes de computadores que permite a um nó enviar uma mensagem a pelo menos um, e preferencialmente apenas um, dos membros de um grupo de nós de comunicação. Com essas características, o anycast se torna útil em situações em redes onde um host, aplicação ou usuários desejam localizar um host que suporta um determinado serviço, mas, quando vários servidores suportam tal serviço, qualquer desses servidores pode ser utilizado. O restante do trabalho está organizado da seguinte forma: na Seção 2 listam-se alguns dos trabalhos relacionados ao roteamento em DTNs. Na Seção 3 realiza-se uma breve análise do anycast em DTNs. Em seguida, na Seção 4, apresenta-se um estudo baseado em modelagem e simulação, bem como a apresentação e análise de resultados obtidos. Por fim, considerações finais do estudo são apresentadas na Seção 5. II. TRABALHOS RELACIONADOS Em DTNs, normalmente são propostos esquemas unicast de roteamento de cópia única como em [4] (apenas uma cópia da mensagem é transferida para alcançar o destino) e múltiplas cópias como em [5] (são enviadas mais que uma cópia). Entretanto, nestes trabalhos utiliza-se um esquema de roteamento unicast, no qual o receptor da mensagem é especificado no instante que a mensagem é enviada, o que não é o caso do anycast. A arquitetura DTN define o conceito de ponto de extremidade, que pode conter um ou mais nós. Quando o ponto de extremidade possui mais de um nó (formando um grupo) então a semântica da entrega pode ser anycast e multicast. Em [6], o autor analisa o multicast em DTNs, utilizando várias políticas de roteamento DTN, como Direct Delivery, roteamento Epidemic, Spray and Wait [7] e roteamento com adição de nós de núcleo. No serviço multicast de [6], nós móveis responsáveis por auxiliar na entrega das mensagens, armazena-as até que seja confirmado que todos os nós de destino as tenham recebido. Diferentemente, no caso do anycast, nós móveis responsáveis por levar a mensagem até um membro do grupo anycast precisam armazená-las até entregar para apenas um membro do grupo anycast de destino, o que leva a uma substancial economia de armazenamento dos dispositivos móveis que transportam uma mensagem até um grupo de destino. No trabalho descrito em [8] é proposta uma aproximação de anycast adaptativa para nós móveis onde o enlace disponível é oportunístico. Também é proposto um novo esquema de repasse denominado RBF (Receiver Base Forwarding). Neste esquema a fonte repassa o pacote para o próximo hop baseado tanto no comprimento do caminho como também no número de receptores alcançáveis do próximo hop. O efeito do tamanho do grupo no anycast DTN é estudado pelo autor do trabalho anterior em [9]. O autor compara o RBF com o NF (Normal Forwarding). Neste trabalho quando pacotes são descartados por overflow em buffers de nós que realizam o transporte da mensagem, os autores utilizam a política FIFO (first-in-first-out). Em [1] é analisada a semântica anycast para DTN e apresentada uma métrica denominada EMDDA (Expected Multi-Destination Delay for Anycast). Os autores assumiram que os nós na rede eram estacionários. A conectividade entre os nós era realizada por dispositivos móveis que agiam como transportadores para entregar mensagens para os nós. Os dispositivos móveis não geram mensagem própria, isto é, são responsáveis por transportar mensagens originadas de uma fonte não podendo gerar mensagens próprias. Também o padrão de movimento dos transportadores móveis pode ser obtido. Apesar de [1] utilizar três modelos de semânticas anycast que permitem remetentes de mensagens especificarem explicitamente o receptor de destino de uma mensagem através dos modelos CM (Current Membership), TIM (Temporal Interval Membership) e TPM (Temporal Point Membership), o tráfego da rede durante a seleção do roteamento não é considerado.

III. ROTEAMENTO ANYCAST Um dos desafios no projeto de um protocolo de roteamento anycast é a manutenção do grupo de forma eficiente. Devido aos longos atrasos de entrega em DTNs, membros do grupo podem mudar durante a entrega de uma mensagem. Além disso, muitas vezes os nós móveis responsáveis por transportar as mensagens possuem capacidade de armazenamento limitada, implicando na necessidade de um roteamento anycast eficiente no sentido de não distribuir mensagens exageradamente na rede que poderia provocar overflow nos buffers desses nós. A. Modelo da rede Para melhor visualização da DTN, sua topologia pode ser representada através de grafos. Modelos de grafo evolutivo para redes ad hoc [11] podem servir de base para redes DTN. No modelo visto no trabalho [12], um grafo evolutivo é composto por uma seqüência indexada de subgrafos, onde o subgrafo associado a um índice corresponde à topologia da rede durante o intervalo de tempo correspondente àquele índice. Pode-se representar um grafo evolutivo por um conjunto de vértices, e enlaces, como em um grafo normal, e adicionando-se aos enlaces etiquetas com os índices correspondentes aos intervalos de tempo em que o enlace é válido, como na Figura 3. Fig. 3: Exemplo de grafo temporal Na figura anterior, uma mensagem pode ser transmitida do nó A para o nó G usando os enlaces A-B, B-C, C-F e F-G. Esta jornada A-B-C-F-G pode ser realizada entre os intervalos de tempo 1 e 3, pois respeita os intervalos de existências dos enlaces envolvidos. Já o caminho A-B-D-G não constitui uma jornada, pois uma mensagem não pode ser enviada de B para D antes do intervalo de tempo 3; por outro lado, o enlace seguinte no caminho só existe durante os intervalos 1 e 2. Entretanto representações mais complexas podem ser utilizadas para proporcionar maior detalhamento da rede. Por exemplo, o autor de [1] utiliza o modelo de grafo apresentado na Figura 4. Fig. 4: Vértice em um grafo DTN Um vértice entre u e v indica que existem dispositivos móveis movendo entre o nó inicial u (fonte) e o nó terminal v (destino). Cada dispositivo móvel entre um nó inicial u, e nó terminal v, possui um atraso de movimento d(u,v), da fonte até o destino. w(u,v) é a função de distribuição de probabilidade do tempo de espera até um dispositivo móvel deixar a origem até o destino. Como a capacidade de armazenamento em todos os nós e dispositivos móveis é limitada, c(u,v) representa a capacidade de armazenamento ou tamanho do buffer do dispositivo móvel. A representação de [1] apresenta mais detalhes em relação ao grafo de [12]. Por isso, deve-se escolher uma representação eficiente, que podem divergir das anteriores, e que contenha as informações necessárias que deverão ser utilizadas pelo algoritmo de roteamento, visando aumentar a eficiência do mesmo. Uma representação adequada da rede pode auxiliar na análise do comportamento da rede. B. Definição do Receptor da mensagem Um dos desafios no projeto de um protocolo de roteamento anycast é a manutenção do grupo de forma eficiente. Por exemplo, se uma mensagem é pretendida para o grupo G com membros a, b, e c quando é enviada, quando chega, os membros do grupo G podem ter mudado para a, d, e e. O esquema de roteamento anycast tem que lidar com tais membros dinâmicos. O receptor de destino deverá ser bem definido para uma mensagem conforme membros do grupo mudam quando nós entram e deixam o grupo. A seguir são descritos dois modelos de semânticas anycast que permitem remetentes de mensagens especificarem explicitamente o receptor de destino de uma mensagem [1]. No modelo Current Membership (CM) Model uma mensagem deverá ser entregue para um nó que é um membro do grupo de destino quando a mensagem chega ao grupo. No modelo Temporal Interval Membership (TIM), uma mensagem inclui um intervalo que especifica o período durante o qual os membros do grupo são definidos. Para uma mensagem destinada a um grupo anycast G com intervalo temporal [t1,t2], seu receptor de destino deve ser um membro do grupo G em qualquer instante durante o intervalo de tempo especificado. O receptor da mensagem também pode ser definido como sendo membro do grupo de destino no momento que a mensagem é gerada. Assim, no instante que uma mensagem é gerada os receptores do grupo de destino anycast são definidos. Quando a mensagem chegar a um desses destinos, independente se os mesmos ainda fizerem parte do grupo inicial, os mesmos serão receptores válidos. Esse é um caso particular do modelo TIM, considerando o intervalo de tempo especificado como sendo o momento da geração da mensagem. IV. MODELAGEM E SIMULAÇÃO Nesta etapa inicial de desenvolvimento de um roteamento anycast foi simulada uma rede utilizando algoritmos de roteamento unicast com o intuito de analisar o comportamento desses algoritmos de roteamento sob diferentes condições de rede. Para análise de 4 algoritmos de roteamento unicast, foi utilizado o ONE (Opportunistic Network Environment) [13] para simular a rede. Os algoritmos de roteamento testados foram: Direct Delivery, Epidemic, Spray and Wait, e Prophet, utilizando diferentes tamanhos de buffers, comparando a influência dos mesmos no desempenho de cada um. A seguir, descreve-se sucintamente cada um deles:

a) Direct Delivery: esse protocolo de roteamento, como o próprio nome diz, não transfere quaisquer mensagens para nós intermediários, realiza a entrega direta apenas para o contato que é o destinatário final da mensagem. b) Epidemic: aqui os nós tentam repassar todas as mensagens que não são comuns entre nós que entram em contato. Nesse esquema há uma espécie de contaminação da rede, onde as mensagens são rapidamente espalhadas podendo sobrecarregar a rede. c) Spray and Wait [7]: na fase spray um algoritmo determina um certo número de cópias a serem transferidas inicialmente para outros nós. Após essa fase inicial o protocolo pode realizar transmissão direta através dos nós que receberam cópia da mensagem na fase anterior, ou optar por reduzir por um o número de cópias deixadas a cada transferência (método utilizado na simulação), ou ainda, o número pode ser reduzido pela metade a cada transferência. Somente mensagens que possuem mais que uma cópia são repassadas para outros nós que não sejam o destino final. d) Prophet: é um protocolo de roteamento probabilístico que estabelece o quão provável um nó irá ser capaz de entregar uma mensagem para o destino. Assim, o Prophet utiliza informação sobre contatos anteriores para predizer quão bom candidato um nó é para entregar a mensagem ao receptor. O Prophet é analisado e comparado com o Epidemic em [5]. A. Ambiente de simulação O ambiente de simulação contém 3 nós sobre uma área de 5 m x 5 m (Figura 5). Esses nós são divididos em três grupos distintos. O grupo 1 (IDentifier = p p14) possui 15 nós cuja velocidade varia de.5 a 1 m/s com faixa de transmissão de 1m. Já o grupo 2 (ID = o15 o19) contém 5 nós estáticos com faixa de transmissão de 5m com capacidade do buffer desses nós ajustada para 2MB. O grupo 3 (ID = c2 c29) possui 1 nós com velocidades entre 8.3 e 13.8 m/s e uma faixa de transmissão de 3m. Visando analisar a influência do tamanho do buffer dos nós em cada algoritmo de roteamento, os membros dos grupos 1 e 3 utilizaram três diferentes capacidades de armazenamento: 4MB, 1MB e 4MB. Fig. 5: Rede simulada O modelo de mobilidade dos nós é o Random Waypoint [14] que inclui tempos de pausa entre mudanças de direção. Um nó móvel inicialmente fica em uma localidade por um certo intervalo de tempo (tempo de pausa). Uma vez que este tempo expira, os nós móveis escolhem destinos aleatórios na área simulada e uma velocidade que é uniformemente distribuída entre a velocidade mínima e máxima definida para cada nó. Então, o nó móvel viaja através do destino escolhido na velocidade selecionada. Quando chega, o nó móvel pára por um período de tempo específico para então iniciar o processo novamente. O tempo de simulação considerado foi de 43 s ( 12 horas) para cada seed (diferentes algoritmos de roteamento e tamanhos de buffer), sendo geradas 1 mensagens nesse período com tamanho variando entre 1KB e 1MB. As fontes e destinos são escolhidos aleatoriamente. B. Apresentação e análise dos resultados Foram coletadas três estatísticas para analisar o desempenho de cada algoritmo: probabilidade de entrega, taxa de overhead e atraso médio de entrega. As duas primeiras estatísticas são ilustradas na Figura 6. 1.9.8.7.6.5.4.3.2.1 delivery_prob overhead_ratio DirectDeliveryRouter-B4M DirectDeliveryRouter-B1M DirectDeliveryRouter-B4M EpidemicRouter-B4M EpidemicRouter-B4M EpidemicRouter-B1M ProphetRouter-B4M ProphetRouter-B1M ProphetRouter-B4M SprayAndWaitRouter-B4M Fig. 6: Histograma com probabilidade de entrega e taxa de overhead SprayAndWaitRouter-B4M SprayAndWaitRouter-B1M A probabilidade de entrega das mensagens é a proporção do número total de mensagens entregues ao receptor pelo número total de mensagens transmitidas pelos emissores. Essa estatística irá refletir a eficiência do algoritmo de roteamento. A taxa de overhead é definida como a taxa do número total de mensagens entregues aos destinatários pelo número total de mensagens geradas pelos nós, tanto pacotes de controle como agregados de dados. Esta taxa reflete a quantidade de redundância inserida pelo algoritmo para atingir determinada taxa de entrega. A taxa de atraso médio é a média do atraso de todos os agregados entregues ao destino. O histograma da Figura 6 contém a probabilidade de entrega e a taxa de overhead de todos os algoritmos de roteamento com diferentes tamanhos de buffers. Os resultados para o Direct Delivery mostram que nesse algoritmo nenhum overhead é acrescentado. Assim, nesse esquema há uma utilização menor dos recursos da rede, o que fica evidente na pequena variação da probabilidade de entrega entre buffers de 1MB e 4MB. Já o roteamento Epidemic é o que distribui o maior número de cópias de mensagens, provocando um alto overhead. Para que esse algoritmo tenha um bom desempenho são necessários dispositivos com grandes

capacidades de armazenamento, o que pode ser observado comparando que o roteamento Epidemic tem desempenho inferior ao Direct Delivery para buffers de 4MB e 1MB, superando apenas quando o tamanho do buffer é de 4MB. Esses resultados podem ser explicados pelas filas criadas pela inundação provocada pelo roteamento Epidemic. Assim como mostrado em [5], o algoritmo de roteamento Prophet tem desempenho bem similar ao do Epidemic em cenários cujo modelo de mobilidade é o Random Waypoint. Por fim, o algoritmo que possui o melhor desempenho é o Spray and Wait, que consegue com um buffer de 1 MB uma probabilidade de entrega de 87.1%, e adicionando pouca redundância. Um dos motivos dessa superioridade é o algoritmo utilizado na fase inicial para definir o número de mensagens a serem espalhadas através da rede. Nas Figuras 7.a, 7.b, 7.c e 7.d têm-se o atraso médio (segundos) em função da probabilidade de entrega. Nesses gráficos de atraso observa-se que os algoritmos de roteamento Epidemic e Prophet sofrem mais alterações quanto ao atraso quando se altera o tamanho do buffer (Figura 7.b e 7.c). É visto que o Direct Delivery, por realizar entrega direta possui o maior atraso (Figura 7.a) e não necessita de grandes capacidades de buffer, pois o atraso é praticamente o mesmo para buffers com 1MB e 4MB. Para o roteamento Epidemic à medida que se aumenta o tamanho dos buffers o atraso também aumenta, pela geração das filas nos buffers dos nós, entretanto a probabilidade de entrega aumenta substancialmente. 7 6 5 4 3 Buffer 1MB Atraso Medio - DirectDelivery 3 25 2 15 1 5 25 2 15 1.1.2.3.4.5.6.7.8 5 Buffer 1MB Atraso Medio - Prophet Fig. 7.c: Atraso Médio para roteamento Prophet Buffer 1MB Atraso Medio - SprayAndWait.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 Fig. 7.d: Atraso Médio para roteamento Spray And Wait Para o Prophet o atraso é menor para o buffer de 4MB e maior quando o buffer é de 4MB ou 1MB, quando comparado ao Epidemic. O Spray and Wait possui o menor atraso (Figura 7.d) justamente por controlar o número de mensagens a serem enviadas. 2 1 4 35 3 25 2 15 1.1.2.3.4.5.6.7.8 5 Fig. 7.a: Atraso Médio para roteamento Direct Delivery Buffer 1MB Atraso Medio - Epidemic.1.2.3.4.5.6.7.8 Fig. 7.b: Atraso Médio para roteamento Epidemic V. CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS Neste artigo, foi mostrado o cenário geral do roteamento anycast em redes tolerantes a atraso e desconexões. Modelos de representação da rede foram apresentados e alguns modelos de semânticas de entregas anycast responsáveis por definir os receptores das mensagens foram mostrados. Foi analisado o comportamento de 4 algoritmos de roteamento unicast em uma rede DTN. Foi visto que o desempenho dos algoritmos de roteamento unicast pode ser sensivelmente alterado em função da capacidade de armazenamento dos buffers. Observou-se que o roteamento Epidemic e Prophet possuem um desempenho inferior ao Direct Delivery para buffers de 4MB e 1MB, superando-o apenas para uma capacidade de armazenamento de 4MB no cenário utilizado. Isso mostra que o tamanho do buffer dos dispositivos e o tráfego da rede influenciam extremamente o desempenho de determinados algoritmos de roteamento. E, como trabalho futuro, está exatamente a realização de um roteamento anycast que leve em consideração o tráfego da rede e a capacidade dos dispositivos envolvidos.

Além disso, foi visto que a rede deve adicionar redundância de maneira eficiente, como o Spray and Wait demonstrado aqui, que possui um desempenho superior aos demais no cenário utilizado, mesmo adicionando menos redundância que o Prophet e o Epidemic. No caso do anycast, essa taxa de overhead poderá ser mais eficiente ainda, uma vez que a intenção neste serviço é a entrega a um membro dentre um grupo anycast. Por fim, o algoritmo de roteamento anycast possui algumas singularidades em relação ao unicast, uma vez que os membros dos grupos podem mudar dinamicamente, o roteamento anycast deve acompanhar essas mudanças, podendo ter diferentes performances dependendo da semântica para definição do receptor da mensagem. Outra característica desejável para o roteamento anycast devido à entrega para um, dentre um conjunto de receptores, é definir os caminhos considerando o tráfego e capacidade dos dispositivos da rede, podendo até destinar a mensagem para um membro que esteja mais longe, ou que a mensagem sofrerá um atraso maior, a fim de evitar possíveis pontos de sobrecarga na rede. Um algoritmo de roteamento anycast que considera as características descritas acima pode ser um trabalho futuro, incorporando ao esquema anycast atributos ainda não analisados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] F. Warthman, "Delay-Tolerant Networks (DTNs): A Tutorial v1.1", Wartham Associates, 23. Acessado em 4/28: <http://www.dtnrg.org>. [2] V. Cerf., et al., Delay-Tolerant Network Architecture, IETF RFC 4838, informational, April 27. Acessado em 4/28: http://www.ietf.org/rfc/rfc4838.txt. [3] D. Scott, S. Burleigh, Bundle Protocol Specification, IETF RFC 55, experimental, November 27. Acessado em 4/28: <http://www.ietf.org/rfc/rfc55.txt>. [4] T. Spyropoulos, K. Psounis, C. S. Raghavendra, Singlecopy routing in intermittently connected mobile networks, Sensor and Ad Hoc Communications and Networks, IEEE SECON, pp. 235-244, Outubro 24. [5] A. Lindgren, A. Doria, O, Schelen, Probabilistic routing in intermittently connected networks, in ACM Mobicom (poster session), 23. [6] M. Abdulla, R. Simon, A Simulation Analysis of Multicasting in Delay Tolerant Networks, Proceedings of the 26 Winter Simulation Conference, pp. 2234-2241, Dezembro 26. [7] T. Spyropoulos, K. Psounis, C. S. Raghavendra, Efficient Routing in Intermittently Connected Mobile Networks: The Multiple-Copy Case, IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 16, no. 1, pp. 77-9, Fevereiro 28. [8] F. Hadi, N. Shah, A. H. Syed, M. Yasin, Adaptive Anycast: A New Anycast Protocol for Performance Improvement in Delay Tolerant Networks, In International Conference on Integration Technology, Shenzhen, pp. 185-189, China, Março 27. [9] F. Hadi, N. Shah, A. H. Syed, M. Yasin, Effect of Group Size on Anycasting with Receiver Base Forwarding in Delay Tolerant Networks, On International Conference Electrical Engineering, pp. 1-4, Abril 27. [1] Y. Gong, Y. Xiong, Q. Zhang, Z. Zhang, W. Wang, Z. Xu, Anycast Routing in Delay Tolerant Networks, In IEEE Globecom'6, pp. 1-5, San Francisco, Novembro 26. [11] A. Ferreira, Building a reference combinatorial model for MANETs, IEEE Networks, vol. 18, no. 5, pp. 24-29, Setembro/Outubro 24. [12] C. T. Oliveira, M. D. D. Moreira, M. G. Rubinstein, L. H. M. K. Costa, O. C. M. B. Duarte, Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões, Minicurso SBRC, 27. [13] A. Keränen, Simulador ONE escrito em Java, O simulador é publicado sobre GPL e sua versão 1. está disponível para download e acessado em 4/28: <http://www.netlab.tkk.fi/tutkimus/dtn/theone/>. [14] T. Camp, J. Boleng, V. Davies, A survey of Mobility Models for Ad Hoc Networks Research, Wireless Communications & Mobile Computing (WCMC): Special Issue on Mobile Ad Hoc Networking, vol. 2, no. 5, pp. 483-52, 22.