redes oportunistas: haggle

Mestrando: Ramon Mayor MartinsDisciplina: Tópicos Avançados em RedesProf. Dr. Antônio Marcos AlbertiMestrado em TelecomunicaçõesINATEL – Instituto Nacional de Telecomunicações

“Um paradigma inovador para a Comunicação Oportunista e Autonômica”

Escopo:

Redes oportunistas

•Refere-se a trocas de dados aproveitando "oportunidades " de conexoes;

•Tais situações são comuns em muitas regiões do mundo onde a infraestrutura de acesso banda larga possui uma cobertura limitada.

•A infra-estrutura de acesso atual é vulnerável a desastres naturais ou outras falhas, e redes oportunistas podem ser a única maneira viável para realizar importantes transmissões de dados.

Escopo:

Redes PSN: Pocket Switch Network

•PSNs são redes tolerantes a atrasos (Delay Tolerant Networks - DTN)

•Tentam prover comunicação em ambientes onde a conectividade fim-a-fim nem sempre pode ser feita.

•Beneficiam-se de conexões locais intermitentes de forma oportunística (por ex., rede Wi-Fi. ad hoc, Bluetooth, etc.) e conexões globais (por ex., pontos de acesso à Internet, GPRS, SMS, etc.) quando disponíveis.

•As redes PSN não são úteis somente na ausência de infra-estrutura de rede, mas também em cenários como tráfego intenso na rede, catástrofes, falta de energia, redes de sensores e meios de transporte (trens, aviões, etc.).

Introdução:

•O projeto Haggle tem uma abordagem centrada em informação para a comunicação em vez de uma abordagem centrada em nó / host.

•É um projeto de rede posicionada entre Redes DTN e Redes Oportunistas, cujo objetivo é fornecer uma rede "infrastructureless" de dispositivos móveis, aproveitando a mobilidade de usuários e conexões sociais entre os usuários.

•Forte ênfase no lado experimental.

Dados do Projeto:

Modelo HAGGLE: Características

•Possibilita que dispositivos móveis tornem-se independentes das redes infra-estruturadas

•Utiliza um modelo sem camadas (layerless) o que o torna bem diferente do modelo em camadas TCP/IP tradicional(explora aplicações orientadas de encaminhamento de mensagens, em vez de delegar essa responsabilidade para a camada de rede)

•É uma nova arquitetura de rede autônomo, projetado para permitir a comunicação na presença de rede de conectividade intermitente

•Explora comunicações autonômicas e oportunistas (na ausência de infra-estrutura de comunicação fim a fim ou ponta a ponta).

•Foca em redes ad hoc utilizando os dispositivos móveis, com conexões oportunísticas, para envio de informações na forma de armazena-e-envia

•Utiliza os conceitos de Best effort e context aware para encaminhamento de mensagem entre dispositivos móveis ubíquos a fim de fornecer serviços quando a conectividade é local e intermitente.

•Forte embasamento em privacidade,confiança, autenticação, e manipulação de dados avançados;

•Foi projetado para superar as limitações dos serviços de comunicação.

•Possui características autonômicas como a auto-configuração, auto-otimização, auto-aprendizagem, auto-protecção e auto-cura.

Modelo HAGGLE: Características

•Conexões locais e mobilidade de usuários são tão importantes quanto o acesso à Internet de forma infra-estruturada.

•Haggle seleciona, em cada salto de envio, o melhor protocolo e a melhor conexão no encaminhamento dos dados ao destino. Essas características justificaram a escolha por uma arquitetura sem camadas, evitando sinalização e transferência de dados entre camadas, como ocorre com o protocolo IP tradicional.

•Por ser uma arquitetura layerless, não é passado dados e sinais de controle para cima e para baixo, entre as camadas, como para a arquitetura de rede atual. Em vez disso, todos os gerentes oferecem interfaces, e pode se comunicar com outros evoluindo a partir das experiências com a arquitetura.

Arquitetura HAGGLE: Características

•A Arquitetura Haggle é construído em torno de objetos de dados. (Objetos de dados são uma representação geral de todas as informações dentro e fora do Haggle).

•Haggle utiliza o conceito de gerentes para o controle de parâmetros.

•Haggle possui seis gerenciadores, com interfaces que permitem a comunicação entre si.

•O desenvolvimento da arquitetura segue uma estrutura evolucionária. Onde aprende-se com experiências, testes, análises,modificações,novas implementações,refinamentos e correção de erros.

Arquitetura HAGGLE: Características

HAGGLE INFANT HAGGLE CHILD HAGGLE YOUNG HAGGLE ADULT

Arquitetura HAGGLE: Evolução

•Gerentes:

Um gerente resolve tarefas específicas no contexto de seu domínio, como a detecção de vizinhos, ou trocar dados com eles.

Gerenciador de Dados (Data Manager) - armazena, pesquisa e gerencia a gravação de objetos chamados DO (Data Object - objeto de dados);

Gerenciador de Nomes (Name Manager) - executa a resolução de nomes e associa nomes a destinos potenciais;

Gerenciador de Protocolos (Protocol Manager) - encapsula todos os métodos de transferência de objetos de dados;

Arquitetura HAGGLE: Principais Componentes

Gerenciador de Conectividade (Connectivity Manager) - fornece serviço de descoberta de conexões na vizinhança, calcula o custo (utilização de recursos) de envio dos dados e estabelece conexões com vizinhos.

Gerenciador de Encaminhamento (Forwarding Manager) - decide quais objetos devem ser enviados a quem (qual vizinho) e obtém/calcula o benefício dessa ação;

Gerenciador de Recurso (Resource Manager) - decide qual tarefa deve ser executada em um dado momento, considerando o custo e o benefício de todas as tarefas possíveis.

Arquitetura HAGGLE: Principais Componentes

Arquitetura HAGGLE: Atuação dos Componentes:

Arquitetura Haggle: HAGGLE-INFANT

•A arquitetura INFANT identificou princípios-chave da operação do Haggle quando confrontados com um ambiente de rede com conectividade intermitente e oportunista

•Informação e comunicação centrada nas pessoas (data and communication centrism)

• Comutação de mensagens em vez de comutação de pacotes, como o formato de dados nativo


•Haggle-INFANT tambem especificou uma estrutura modular para a arquitetura, composta por gerentes que atuam dentro dos domínios pré-definidos de responsabilidade. •Abordagem de gerentes como agentes autônomos ( reforça um sistema descentralizado, onde não há único agente controlando com uma visão global do sistema), mas uma cooperação entre os agentes.


•A implementação do nó Haggle-INFANT, foi muito útil como prova de conceito para validar a abordagem de projeto de Haggle. No entanto observou-se alguns problemas:

Desempenho do nó dramaticamente piora à medida que aumenta o número de tarefas.

Os gerentes muitas vezes executam trabalho redundante.

•Das lições aprendidas com o Haggle-INFANT, elaborou-se o Haggle-CHILD.

Arquitetura Haggle: HAGGLE-CHILD

•Foi adicionada algumas funcionalidades para tornar o tratamento mais eficaz da informação, mesmo em ambientes dinâmicos, incertos e não garantidos, onde Haggle opera.

•A modificação mais radical é a orientação a eventos para conseguir uma interação mais coordenada entre Gerentes.

•O novo modelo é DO-centric ;

•Utilização de Algoritmos de encaminhamento mais eficientes;

•Implementação de recursos autonomicos; •Gestão de recursos baseado em data-awareness;

•Foi mantida a abordagem centrada em informação.


•Dois novos gerentes foram modificados e adicionados à arquitetura: o Gerente de nó (substitui o Gerente de nome) e o Gerente de Segurança, enquanto o Data Manager foi renomeado para o Gerenciador de DataObject.

•O novo núcleo Haggle-CHILD é composto por 2 novos componentes:

HaggleKernel: O HaggleKernel é uma fila de eventos que coordena a comunicação entre os gestores.

Datastore: Um repositório central com de dados e informações sobre nós e suas Interfaces. O Datastore é de leitura acessível a todos os gestores.


•Os recursos autonomicos implementados:

Self-configuration de sistemas de roteamento capaz de roteamento com conhecimento Zero.Self-optimizationSelf-adaptation Self-learningSelf-protection

Arquitetura Haggle: HAGGLE-YOUNG

•As novas adições à arquitetura Haggle-YOUNG foram: Gestão de recursosInterações com redes legadas e aplicaçõesSegurança

•Incluiu o conceito de Haggle como uma arquitetura de rede search-based.

• Afastou-se do esquema de nomes hierárquico. Utilizando namespaces plano facilitando a busca de aspectos Haggle


•Foi introduzido um novo sistema de gestão de recursos (utilizando protocolos autonomos);

•Implementada a interação com redes legadas

•Outras redes podem ser utilizadas para virtualizar um nó Haggle.

•Gerente de Segurança otimizado.

•A questão de Privacidade é mais abordado.


Resolução baseada em pesquisa: Quem Quer este item de dados?

•Haggle baseado no paradigma publish-subscribe

•Sistema local-aware

Arquitetura Haggle: HAGGLE-ADULT

•Traz refinamentos feitos nas áreas de gestão de recursos e segurança.

•Melhoramentos: Na capacidade de capturar contatos e oportunidades; Na capacidade de fornecer dados para destinos;


•Community-based:

Recursos limitados. Nós com recursos escassos (por exemplo, nível de bateria fraca ou pouca disponibilidade de memoria) podem encaminhar os dados importantes para os membros da mesma comunidade.

Estado ocioso. Se um nó está em um estado ocioso (sem tarefas a realizar), pode oferecer aos membros da sua comunidade, recursos computacionais

Economia de recursos. Um nó pode usar os recursos computacionais de outros membros de suacomunidade para preservar seus recursos próprios para uso futuro


•Compartilhamento de conteúdo social-aware

•Utilizar tanto o contexto e as informações sociais sobre o usuário para se tornar capaz de suportar reconfiguração dinâmica da rede e as condições deconectividade intermitente (caracteristicas autonoma):

•Nós Haggle tem agora a capacidade de auto-conhecer o contexto social de seus usuários,se auto-adaptar, de modo a otimizar a utilização dos recursos com base neste conhecimento.

•Cooperacao de redes oportunistas.


•Na arquitetura ADULTO Haggle, novos recursos de segurança são definidas :

Certificados Haggle, todos nós, são capazes de comparar certificados e descobrir discrepancias nos atributos, a fim de encaminhar os pacotes corretamente;

Criptografia: Antes de uma mensagem ser enviada, um nó criptografa o objeto de dados com uma chave simétrica, que por sua vez é criptografada com achave pública do nó de destino e depois é enviado juntamente com o objeto de dados criptografados.

Relação dos Recursos e Principais Características:

INFANT:•Data and Communication Centric•Context-aware•Gerentes Autonomos

CHILD:•DO-Centric•Data-awareness•Self-Configuration•Self-Optimization•Self-Learning•Self-Protection

YOUNG:•Search-Based•Local-aware

ADULT•Community-Based•Social-Aware•Self-Protection•Self-Health•Self-Awareness•Self-Adapting

Questionamentos:

1 - Qual é o esquema de nomenclatura que usa Haggle: hierárquico ou apartamento? flat - Haggle usa um conjunto de atributos para expressar metadados e interesses. Metadados correspondentes aos interesses é a nossa forma de nomeação.

2 - Segurança: haggle usa a chave pública ou função hash? chave pública - nós assinamos objetos de dados usando uma chave privada nos nós , a chave pública para verificação é distribuído na descrição de cada nó. É claro, a assinatura usa funções hash.

Questionamentos:

3 - Como funciona o roteamento? resolução - fazemos resoluções no gráfico de relação (banco de dados) para identificar os dados mais relevantes em cada nó de contato . Da mesma forma, usamos a mesma resolução para identificar os nós mais interessado quando novos dados são inseridos.

encaminhamento - para além de resolução, protocolos de encaminhamento estão identificando forwarders delegado, que é nós que não estão interessados em os dados, mas pode carregá-lo com a expectativa de entregá-lo para nós interessados nos dados. Módulos de encaminhamento são plug-ins que permitem que você implementar o seu encaminhamento próprio. No momento temos implementado Profhet como um exemplo.

Questionamentos:

> 4 - têm "encontro" em Haggle? interface de descoberta - wifi hello e bluetooth discovery descoberta de nó - troca de descrições de nós

> 5 - o que posso falar sobre escalabilidade? dados - o que fazemos de dados de envelhecimento para manter o gráfico relação fresca e limitada. O número de objetos de dados no gráfico relação impactos o tempo de execução da operação de resolução. Temos testado com até 10.000 objetos com desempenho razoável (alguns segundos em Nexus One), sem ajuste nossas consultas.

nós - os nós são representados como objetos no gráfico relação (veja acima). Envelhecimento também se aplica às descrições nó.

nós - o número de contatos nó concorrente não significativamente Haggle impacto como as resoluções não são feitos apenas no início de um contato nó e limitamos o número de dados a ser transferidos durante um contato nó.

Comparacao com outros projetos centrados a Informação: NetInf CCN PSIRP HAGGLE

Esquemas d Nomeação

Um namespace plano

Hierarquico Dois namespaces planos

Namespaces plano facilitando a busca de aspectos Haggle

Segurança Ligação direta do nome com a chave publica

Ligação com o publicador através do prefixo do nome

Hash de conteúdo+hash chave publica+autenticação a nível d pacote

nó criptografa o objeto de dados com uma chave simétrica, que por sua vez é criptografada com achave pública do nó de destino Roteamento Dois

roteamentos: um para encontro e outro para transporte

Broadcast do pacote de interesse para fonte, dado caminho reverso

Dois roteamentos: Um para encontro, outro para transporte + filtro de Bloom

Oportunistico / Disseminação dos Dados / Relação de Confiança

Relação entre Publicador e o Assinante

Pub: Objeto de informação.As: Consulta NRS

Pub: Prefixo de nomeAs: Envia o interesse

Pub: Estabelece o ponto de encontroAs: Estabelece o contato

APIs baseada no paradigma publish-subscribe,Basicamente igual do PSIRP.

Desacoplamento ID/LOC Informação

Desacopla Não desacopla

Desacopla Quer separar nomes e endereços de dados e usuários tanto no sentido espacial e temporal.

FUTURO DO PROJETO

•Melhoramento das técnicas de estabelecimento de conexão.

•Melhoramento das taxas de varredura, a fim de reduzir a interferência, e deduzindo conectividade vizinho através de outros meios (médias históricas ou implícita).

•Desenvolvimento de técnicas para reduzir utilização de energia nas próximas gerações de Haggle.

•Mecanismos de privacidade e relação de confiança em redes de conexão intermitente estão sendo refinados, bem como formas de prevenir ataques de negação de serviço.

FUTURO DO PROJETO

“We are regularly running experiments on Haggle and make improvements/fixes to the code when necessary for the experiments.

There is not project that succeeded Haggle.”

Best,Christian Rohner

Conclusão

A arquitetura Haggle final é capaz de suportar a comunicação entre os nós oportunistas dentro de uma comunidade, agir e reagir com o apoio dos seus próprios dados, para explorar informações de contexto para encaminhamento de dados e divulgação, e para garantir um intercâmbio de dados entre os nós.

Referencia Bibliográfica

A arquitetura Haggle final é capaz de suportar a comunicação entre os nós oportunistas dentro de uma comunidade, agir e reagir com o apoio dos seus próprios dados, para explorar informações de contexto para encaminhamento de dados e divulgação, e para garantir um intercâmbio de dados entre os nós.

MUITO OBRIGADO!

redes oportunistas: haggle

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