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Diapositivas de la unidad 2 acerca de Redes Manet y Ad Hoc

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  • 1. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc A. Conceptos generales B. Encaminamiento i. DSR ii. AODV iii. OLSR C. Calidad de servicio D. Control de potencia Nitin H. Vaidya, “Tutorial on Mobile Ad Hoc Networks: Routing, MAC and Transport agradecimientos/acknowledgments Issues” disponible en http://www.crhc.uiuc.edu/wireless/tutorials.html Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 2. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Mobile Ad-hoc Networks (MANETs) Redes formadas por nodos móviles con conexión inalámbrica. No utilizan ninguna infraestructura preexistente o Existen soluciones híbridas conocidas como “redes mesh” En una MANET la movilidad ha un importancia crucial. o Las rutas varían en el tiempo o Problemas de particionamiento 2
  • 3. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 ¿Porqué las redes ad hoc? Disponer de infraestructura cableada fija o puntos de acceso no siempre es posible o viable o No resulta práctico en entornos civiles de carácter temporal o No se dispone o Puede haber sido destruida, por ejemplo en entornos de desastres naturales Las redes ad hoc o Se pueden desplegar de forma flexible en entornos que no disponen de infraestructura fija 3
  • 4. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Un caso “ejemplar”: Traffic networks “Coches inteligentes” y “carreteras Por ejemplo: FleetNet – Internet on the inteligentes”. Los sistemas de abordo Road. Ad Hoc Radio Network for Inter- “hablan” con la “carreteras”. Vehicle Communications o http://www.fleetnet.de Ofrece: o Cooperative driver assistance: Emergency notification Overtaking assistance Obstacle warning o Decentralized floating car data: Traffic jam monitor Dynamic navigation Route weather forecast o User communications and information services: Hot-spot Internet access Inter-vehicle chat Distributed games 4
  • 5. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Varios tipos Entorno completamente simétrico o todos los nodos tiene capacidades y responsabilidades idénticas Entornos asimétricos; pueden variar: o Los radios de transmisión o La duración de las baterías o La capacidad de proceso o Capacidad de encaminamiento o Las tecnologías utilizadas A menos que esté indicado de otra A menos que esté indicado de otra manera, se asume implícitamente el manera, se asume implícitamente el entorno completamente simétrico en el entorno completamente simétrico en el que todos los nodos tienen idénticas que todos los nodos tienen idénticas capacidades y responsabilidades capacidades y responsabilidades 5
  • 6. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Retos de las redes ad hoc Cómo encaminar paquetes entre estaciones Cómo hacerlo de forma eficiente Otros retos: o Calidad de servicio o Configuración o Descubrimiento de servicios o Seguridad y privacidad o Prestaciones TCP o ... Limitaciones de las redes ad hoc o relativas al medio inalámbrico Radio de transmisión limitado (Encaminamiento complejo) Ancho de banda reducido Errores de transmisión/perdidas de paquetes Seguridad restringida o relativas al carácter móvil de las estaciones Topología dinámicas (rutas dinámicas) Energía reducida [Corson99] , S. Corson and J. Macker, “Mobile Ad hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and 6 Evaluation Considerations”, RFC 2501, January 1999.
  • 7. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Visión general aplicaciones Middleware TCP/UDP TCP seguridad zeroconf MobileIP IP MANETs “Mobile ad hoc networking: imperatives and challenges”, Imrich Chlamtac, Marco Conti, Jennifer J.-N. Liu, sensores IEEE 802.11 Bluetooth Ad Hoc Networks, Elsevier, 1 (2003). 7
  • 8. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc A. Conceptos generales B. Encaminamiento i. DSR ii. AODV iii. OLSR C. Calidad de servicio Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 9. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Routing Overview Network with nodes, edges Goal: transfer message from one node to another o Which is the “best” path? o Who decides - source or intermediate nodes? msg 9
  • 10. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Routing Overview Which path? o Generally try to optimize one of the following: Shortest path (fewest hops) Shortest time (lowest latency) Shortest weighted path (utilize available bandwidth, battery) Who determines route? o Source (“path”) routing [Like airline travel] Source specifies entire route Intermediate nodes just forward to specified next hop o Destination (“hop-by-hop”) routing [Like postal service] Source specifies only destination in message header Intermediate nodes look at destination in header, consult internal tables to determine appropriate next hop 1 0
  • 11. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 MANET Routing Properties No external network setup: “self-configuring” Efficient when network topology is dynamic (frequent network changes – links break, nodes come and go) Self Starting Adapt to network conditions Qualitative Properties o Distributed operation o Loop Freedom o Demand Based Operation o Security o Sleep period operation o Unidirectional link support Quantitative Properties o End-to-End data throughput o Delays o Route Acquisition time o Out of order delivery (percentage) 1 o Efficiency 1
  • 12. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Why is Routing in MANET different ? Host mobility o link failure/repair due to mobility may have different characteristics than those due to other causes Rate of link failure/repair may be high when nodes move fast New performance criteria are used o route stability despite mobility o energy consumption o host position Dynamic Solution much more difficult to be deployed 1 2
  • 13. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Tipos de protocolos de encaminamiento Protocolos proactivos o Determinan las rutas independientemente del modelo de tráfico o Los tradicionales protocolos link-state y distance-vector son proactivos Protocolos reactivos o Mantiene las rutas solamente si es necesario La tercera vía: los protocolos híbridos Aspectos a tener en consideración o Tiempo de espera para el descubrimiento de la ruta Los protocolos proactivos normalmente tienen una latencia menor gracias al uso de caches Los protocolos reactivos pueden tener mayor latencia – Una ruta entre A y B es establecida solo si A intenta transmitir a B o Overhead del descubrimiento y del mantenimiento de la ruta Los protocolos reactivos pueden tener un overhead menor por que buscan las rutas únicamente cuando es necesario Los protocolos proactivos pueden tener un overhead mayor por que siempre están actualizando las rutas 1 ¡¡Que solución adoptar depende del tipo di trafico y del tipo de movilidad!! ¡¡Que solución adoptar depende del tipo di trafico y del tipo de movilidad!! 3
  • 14. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 manet Working Group IETF WG: Mobile Ad-hoc Networks (manet) o http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html Purpose of MANET working group o standardize IP routing protocol functionality suitable for wireless routing application within both static and dynamic topologies with increased dynamics due to node motion or other factors. Approaches are intended to be: o relatively lightweight in nature o suitable for multiple hardware and wireless environments, and address scenarios o MANETs are deployed at the edges of an IP infrastructure o hybrid mesh infrastructures (e.g., a mixture of fixed and mobile routers) should also be supported by MANET specifications and management features. 1 4
  • 15. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Description of Working Group Using mature components from previous work on experimental reactive and proactive protocols, the WG will develop two Standards track routing protocol specifications: o Reactive MANET Protocol (RMP) o Proactive MANET Protocol (PMP) Both IPv4 and IPv6 will be supported. Routing security requirements and issues will also be addressed. 1 5
  • 16. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Goals and Milestones Done Post as an informational Internet-Drafts a discussion of mobile ad-hoc networking and issues. Done Agenda bashing, discussion of charter and of mobile ad hoc networking draft. Done Discuss proposed protocols and issues. Redefine charter. Done Publish Informational RFC on manet design considerations Done Review the WG Charter and update Done Submit AODV specification to IESG for publication as Experimental RFC Done Develop I-D for potential common manet encapsulation protocol approach Done Submit initial I-D(s) of candidate proposed routing protocols and design frameworks Done Promote implementation, revision, and testing of initial proposed I-D(s) Done Explore basic performance and implementation issues of initial approaches Done Explore proposed proactive protocol design commonalities Done Submit DSR specification to IESG for publication as Experimental RFC Done Submit OLSR specification to IESG for publication as Experimental RFC Done Submit TBRPF specification to IESG for publication as Experimental RFC Done Develop a further focused problem statement and address an approach for a common engineering work effort Done Reevaluate the WG's potential based on the problem statement consensus Mar 05 Submit initial ID of RMP for WG review Mar 05 Submit initial ID of PMP for WG review Mar 05 Submit inital ID of generalized MANET flooding approach Jun 05 Revise WG documents and review Nov 05 Document initial implementation progress and experience Revise documents based upon implementation experience Feb 06 Submit RMP specification and supporting documentation to IESG for publications as Proposed Standard Feb 06 Submit PMP specification and supporting documentation to IESG for publications as Proposed Standard Feb 06 Submit MANET flooding specification to IESG for publication as Experimental Standard 1 Mar 06 Review and update milestones 6
  • 17. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Protocolos propuestos D. Johnson, D. Maltz, and Y-C. Hu. The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks (DSR), draft-ietf-manet-dsr-10.txt. Internet Draft (work in progress), April 2003. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dsr-10.txt C. Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das. Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing. Request for Comments (Experimental) 3561, July 2003. http://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt T. Clausen and P. Jacquet. Optimized Link State Routing Protocol OLSR. Request for Comments (Experimental) 3626, October 2003. http://www.ietf.org/rfc/rfc3626.txt R. Ogier, F. Templin, and M. Lewis. Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF). Request for Comments (Experimental) 3684. February 2004. http://www.ietf.org/rfc/rfc3684.txt I. Chakeres, E. Belding-Royer, and C. Perkins. Dynamic MANET On-demand (DYMO) Routing, draft-ietf-manet-dymo-02.txt. Internet Draft (work in progress), June 2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dymo-02.txt T. Clausen. The Optimized Link-State Routing Protocol version 2, draft-clausen- manet-olsrv2-01. Internet Draft (work in progress), August 2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-clausen-manet-olsrv2-01.txt J. Macker. Simplified Multicast Forwarding for MANET, draft-ietf-manet-smf-00.txt. Internet Draft (work in progress), June 2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft- ietf-manet-smf-00.txt Y muchos más: o http://en.wikipedia.org/wiki/Ad_hoc_protocol_list 1 7
  • 18. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Protocolos propuestos D. Johnson, D. Maltz, and Y-C. Hu. The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks (DSR), draft-ietf-manet-dsr-10.txt. Internet Draft (work in progress), April 2003. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dsr-10.txt C. Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das. Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing. Request for Comments (Experimental) 3561, July 2003. http://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt T. Clausen and P. Jacquet. Optimized Link State Routing Protocol OLSR. Request for Comments (Experimental) 3626, October 2003. http://www.ietf.org/rfc/rfc3626.txt R. Ogier, F. Templin, and M. Lewis. Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF). Request for Comments (Experimental) 3684. February 2004. http://www.ietf.org/rfc/rfc3684.txt I. Chakeres, E. Belding-Royer, and C. Perkins. Dynamic MANET On-demand (DYMO) Routing, draft-ietf-manet-dymo-02.txt. Internet Draft (work in progress), June 2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dymo-02.txt T. Clausen. The Optimized Link-State Routing Protocol version 2, draft-clausen- manet-olsrv2-01. Internet Draft (work in progress), August 2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-clausen-manet-olsrv2-01.txt J. Macker. Simplified Multicast Forwarding for MANET, draft-ietf-manet-smf-00.txt. Internet Draft (work in progress), June 2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft- ietf-manet-smf-00.txt Y muchos más: o http://en.wikipedia.org/wiki/Ad_hoc_protocol_list 1 8
  • 19. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del flooding para la entrega de datos Una primera nodo que acaba de enviar una trama Y solución se basa en utilizar flooding nodo que acaba de recibir una trama Z controlado envio broadcast de una trama S L E B M F C J D A G H K N I destino 1 9
  • 20. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del flooding para la entrega de datos Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envio broadcast de una trama S L E B F M C J A G D H K N I posible colisión!! 2 0
  • 21. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del flooding para la entrega de datos Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envio broadcast de una trama S L E B F M J C A G D H K N I recibe la trama pero no la reenvía por que ya lo ha 2 hecho 1
  • 22. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del flooding para la entrega de datos Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envio broadcast de una trama S L E M B F J C A G D H K N I recibe la trama de J y de K (entre ellos son hidden) 2 posible colisión 2
  • 23. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del flooding para la entrega de datos Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envio broadcast de una trama S L E M B F J C A G D H K N I D no reenvía por que es el destino final 2 3
  • 24. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del flooding para la entrega de datos Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envio broadcast de una trama S L E M B F J C A G D H K N I El flooding ha teminado! El flooding ha teminado! 2 4
  • 25. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del flooding para la entrega de datos Muchos protocolos utilizan el flooding (limitado) de los paquetes del control, en vez de los paquetes de los datos. Los paquetes de control se utilizan para descubrir las rutas. Las rutas establecidas se utilizan posteriormente para enviar los paquetes de datos. La sobrecarga que se debe al flooding de los paquetes de control se amortiza gracias a los paquetes de los datos transmitidos entre los floodings consecutivos de paquetes del control. Ventajas Desventajas Sencillo Overhead potencialmente muy alto Es más eficiente si la tasa de envío es baja el overhead de los procesos de o en el peor de los casos todos los búsqueda y mantenimiento de rutas nodos alcanzable por el nodo explicitas resulte ser más alto fuente recibirán los datos o Ej.: en el caso que los nodos transmitan pocos mensajes de tamaño pequeño y que la topología varíe muy a menudo Potencialmente la entrega de los datos Potencialmente la entrega de los datos es menos fiable a causa del uso de es más fiable, por que se pueden difusiones. utilizar múltiples rutas. o Ej.: las difusiones con el MAC de ¿? IEEE 802.11 son pocos fiables 2 5
  • 26. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc A. Conceptos generales B. Encaminamiento i. DSR ii. AODV iii. OLSR C. Calidad de servicio D. Control de potencia Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 27. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Dynamic Source Routing (DSR) David B. Johnson, David A. Maltz, Yih-Chun Hu, “The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks”, <draft-ietf-manet-dsr-10.txt> Redes de tamaño medio (200 nodos), admite altas velocidades Cuando el nodo S desea enviar un paquete al nodo D, pero no tiene una ruta hacia D, inicia un descubrimiento de la ruta (route discovery). El nodo fuente S hace un flooding de Route Request (RREQ) Cada nodo añade su propio identificador cuando reenvía un RREQ. Uso del “send buffer” Uso de RREQ identifier 2 7
  • 28. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del Route Request en DSR Y nodo que acaba de enviar una RREQ nodo que acaba de recibir una RREQ [X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ L S [S] E B M F C J D A G H K N I destino 2 8
  • 29. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del Route Request en DSR Y nodo que acaba de enviar una RREQ nodo que acaba de recibir una RREQ Z [X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ L E [S,E] S L B F M C [S,C] J A G D H K N I posible colisión!! 2 9
  • 30. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del Route Request en DSR Y nodo que acaba de enviar una RREQ nodo que acaba de recibir una RREQ Z [X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ L S L E B F [S,E,F] M J C A G [S,C,G] D H K N I recibe el RREQ pero no lo reenvía por que ya lo ha 3 hecho 0
  • 31. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del Route Request en DSR Y nodo que acaba de enviar una RREQ nodo que acaba de recibir una RREQ Z [X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ L S L E M B F J [S,E,F,J] C A G D K[S,C,G,K] H N I recibe la trama de J y de K (entre ellos son hidden) 3 posible colisión 1
  • 32. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del Route Request en DSR Y nodo que acaba de enviar una RREQ nodo que acaba de recibir una RREQ Z [X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ L L S E M [S,E,F,J,M] B F J C A G D H K N I D no reenvía por que es el destino final 3 2
  • 33. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Uso del Route Reply En destino D al recibir el primer RREQ envía un Route Y Reply (RREP) RREP se envía usando la ruta obtenida invirtiendo la que está en el RREQ que se ha recibido Z S RREP [S,E,F,J,D] L E M B F J C A G D H K N I 3 3
  • 34. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Route Reply en DSR El Route Reply puede ser enviado invirtiendo la ruta en el Route Request (RREQ) solo si tenemos la garantía que los enlaces sean bi-direccionales o Para garantizarlo el RREQ es reenviado solo si se recibe desde un enlace que sabemos ser bi-direccional Si se permiten enlaces unidireccionales (asimétricos) entonces el RREP tiene que utilizar un route discovery desde D hacia S o A menos que D ya tenga una ruta hacia S o Si un route discovery es iniciado por D hacia S, entonces el Route Reply es piggybacked hacia S desde D. El uso del estándar IEEE 802.11 para enviar datos implica que los canales son bi-direccionales (por que se utilizan los ACKs) 3 4
  • 35. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Dynamic Source Routing (DSR) Cuando el nodo S recibe el RREP, memoriza en cache la ruta Cuando el nodo S envía un paquete de datos a D, la ruta está incluida en la cabecera o por eso el nombre de source routing Los nodos intermedio utilizan solo y únicamente la ruta incluida en la cabecera para saber a quien tienen que reenviar el paquete. 3 5
  • 36. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Data Delivery in DSR La cabecera de los paquetes Y va creciendo al aumentar de la longitud de la ruta Z DATA [S,E,F,J,D] S L E M B F J C A G D H K N I 3 6
  • 37. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Optimizaciones de DSR: Route Caching (1/2) Cada nodo guarda en cache todas las rutas que pueda descubrir 1. Cuando el nodo S descubre la ruta [S,E,F,J,D] hacia el nodo D, el nodo S descubre también la ruta [S,E,F] hacia el nodo F 2. Cuando el nodo K recibe Route Request [S,C,G] destinado al nodo D, el nodo K descubre la ruta [K,G,C,S] hacia el nodo S 3. Cuando el nodo F retransmite Route Reply RREP [S,E,F,J,D], el nodo F descubre la ruta [F,J,D] hacia el nodo D 4. Cuando el nodo E retransmite Data [S,E,F,J,D] descubre la ruta [E,F,J,D] hacia el nodo D Y Z E L S M B F J C A D H G K N I 3 7
  • 38. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Optimizaciones de DSR: Route Caching (2/2) Los nodos, además pueden descubrir rutas por medio del overhearing Uso de las caches: o Cuando un nodo X recibe un Route Request para un nodo D y tiene en su cache una ruta hacia ese nodo puede contestar directamente o Cuando el nodo S descubre que una ruta al nodo D está interrumpida, utiliza otra ruta, si existe, de su cache local. Si no, el nodo S comienza un route discovery Posible problema del uso de las caches: o en entornos altamente móviles el uso de las caches puede afectar las Y prestaciones Z E L S M B F J C A K D H G N I 3 8
  • 39. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Route Error (RERR) J envía un route error a S utilizando la ruta J-F-E-S cuando su intento de entregar el paquete de datos a D falla Los nodos que escuchan el RERR actualizan sus caches Cada nodo es responsable de Y confirmar que ese enlace se puede utilizar para transmitir datos. o Ack del MAC (p.ej., 802.11) Z o Passive acks o DSR-specific ACK S L E RERR [J-D] M B F J C A G D H K N I 3 9
  • 40. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Características adicionales Técnica del “Expading ring” en la búsqueda de rutas utilizando el campo TTL de los paquetes o “non propagating” Route Request Técnica de “Route salvaging” en el mantenimiento de las rutas o Sustitución dinámica de las rutas por nodos intermedios o El numero de salvamientos es limitado Técnica de “Automatic route shortening” para optimizar las rutas o Uso de “gratuitous” Route Reply Uso de flujos de datos: los “flows” 4 0
  • 41. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 DSR: ventajas y desventajas Se gestionan solo las rutas entre nodos El tamaño de la cabecera crece al crecer que quieren comunicarse de la ruta debido al uso del source routing o se reduce la carga para El flooding de las peticiones de ruta mantener varias rutas puede potencialmente alcanzar todos los nodos en la red. Hay que evitar las colisiones producidas El uso de la cache puede reducir la por la retransmisión de los RREQ carga de futuros procesos de route o se insertan retardos aleatorio discovery antes de enviar el RREQ. Aumento de la contienda para el acceso Un solo proceso de RR puede producir al canal si se producen demasiadas RR variar rutas hacia el destino gracias a por nodos que usan sus caches las respuestas de las caches de los o Problema de la tormenta de nodos intermedios Route Reply. o se puede evitar forzando un nodo a no enviar un RREP si escucha otro RREP con una ruta más corta Un nodo intermedio puede corromper las caches de otros nodos enviando RREP utilizando una cache obsoleta 4 1
  • 42. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc A. Conceptos generales B. Encaminamiento i. DSR ii. AODV iii. OLSR C. Calidad de servicio D. Control de potencia Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 43. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing (AODV) Charles E. Perkins, Elizabeth M. Belding-Royer, and Samir Das, “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing”, IETF RFC 3561 El DSR incluye el encaminamiento fuente en la cabecera de los paquetes. Si el tamaño de los paquetes resultantes es muy grande puede afectar a las prestaciones, sobre todo si los paquetes de datos son pequeños AODV intenta mejorar DSR utilizando tablas de encaminamiento en los nodos de forma que los paquetes no tengan que llevar información sobre de la ruta AODV mantiene la característica del DSR que las rutas son mantenidas solo para los nodos que quieren comunicar 4 3
  • 44. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Distance Vector Basic Routing Protocol o known also as Distributed Bellman-Ford or RIP Every node maintains a routing table o all available destinations o the next node to reach to destination o the number of hops to reach the destination Periodically send table to all neighbors to maintain topology Bi-directional links are required! 4 Thanks to Raoul Reuter 4
  • 45. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Distance Vector (Tables) 1 2 A B C Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … A A 0 A A 1 A B 3 B B 1 B B 0 B B 2 C B 3 C C 2 C C 0 4 Thanks to Raoul Reuter 5
  • 46. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Distance Vector (Update) B broadcasts the new routing information to his neighbors Routing table is updated (A, 1) (A, 1) (B, 0) (B, 0) (C, 1) (C, 1) 1 1 A B C Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … A A 0 A A 1 A B 3 2 B B 1 B B 0 B B 1 C B 3 2 C C 1 C C 0 4 Thanks to Raoul Reuter 6
  • 47. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Distance Vector (New Node) broadcasts to update tables of C, B, A with new entry for D (A, 1) (A, 2) (B, 0) (B, 1) (C, 1) (C, 0) (D, 2) (D, 1) (D, 0) 1 1 1 A B C D Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … A A 0 A A 1 A B 2 B B 1 B B 0 B B 1 C B 2 C C 1 C C 0 D B 3 D C 2 D D 1 4 Thanks to Raoul Reuter 7
  • 48. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Distance Vector Broken Link and consequent Loops… 1 1 1 A B C D Dest. Next Metric … Dest.c Next Metric … Dest. Next Metric … … … … … … … … … … D B 3 D C 2 D D B ∞ 1 (D, 2) (D, 2) 1 1 1 A B C D Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … … … … … … … … … … D B 3 D C 2 D B 3 4 Thanks to Raoul Reuter 8
  • 49. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Distance Vector … create the “Count to Infinity” problem (D,5) (D,4) (D,4) (D,3) (D,2) (D,2) 1 1 1 A B C D Dest. Next Metric … Dest.c Next Metric … Dest. Next Metric … … … … … … … … … … D B 3, 5, … D C 2, 4, 6… D B 3, 5, … 4 Thanks to Raoul Reuter 9
  • 50. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Distance Vector Issues in ad-hoc networks: o Loops Bandwidth reduction in network Unnecessary work for loop nodes o Count to Infinity Very slow adaptation to topology changes. 5 Thanks to Raoul Reuter 0
  • 51. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 AODV Los mensajes de Route Requests (RREQ) son reenviados de manera similar a DSR Cuando un nodo retransmite un Route Request, activa también una ruta inversa que apunta a la fuente o AODV supone canales bidireccionales Cuando el destino recibe el Route Request, responde enviando un Route Reply El Route Reply recorre la ruta activada a través del envío del Route Request 5 1
  • 52. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Envio del Route Request Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envió broadcast de una trama RREQ S L E B M F C J D A G H K N I destino 5 2
  • 53. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Envio del Route Request Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envió broadcast de una trama RREQ Links de la ruta inversa S L E B F M C J A G D H K N I posible colisión!! 5 3
  • 54. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Envio del Route Request Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envió broadcast de una trama RREQ Links de la ruta inversa S L E B F M J C A G D H K N I recibe la trama pero no la reenvía por que ya lo ha 5 hecho 4
  • 55. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Envio del Route Request Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envió broadcast de una trama RREQ Links de la ruta inversa S L E M B F J C A G D H K N I recibe la trama de J y de K (entre ellos son hidden) 5 posible colisión 5
  • 56. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Envio del Route Request Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envió broadcast de una trama RREQ Links de la ruta inversa S L E M B F J C A G D H K N I D no reenvía por que es el destino final 5 6
  • 57. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Envio del Route Reply Y nodo que acaba de enviar una trama nodo que acaba de recibir una trama Z envió broadcast de una trama RREQ Links de la ruta inversa S L E M B F J C A G D H K N I 5 7
  • 58. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Setup del la ruta de envío Y Los enlaces de la ruta de envío son establecido cuando el mensaje de RREP recorre la ruta inversa Z S L E M F B J C A G D H K N I 5 8
  • 59. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Route Reply in AODV Detalles sobre el uso del route reply o Un nodo intermedio (no el destino final) puede también enviar un Route Reply (RREP) si conoce una ruta más reciente que la que “se sabe” el sender S o Para determinar se la ruta conocida por un nodo intermedio es más reciente se utilizan los destination sequence numbers Si Node:dsn >= RREQ:dsn no reenvio o La probabilidad que un nodo intermedio envíe un Route Reply es inferior en AODV que en DSR Un Route Request nuevo desde S para un destino se le asigna un destination sequence number más alto. Un nodo intermedio que conoce la ruta, pero con un numero de secuencia más pequeño, no puede enviar un Route Reply Timeouts o Una entry de una tabla de encaminamiento que esta memorizando un reverse path es cancelada después de un intervalo de timeout este intervalo tiene que ser suficientemente largo para que el RREP pueda volver hacia atrás o Una entry de una tabla de encaminamiento que esta memorizando un forward path es cancelada si no utilizada después de un intervalo active_route_timeout 5 9
  • 60. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Notificación sobre interrupción de enlaces Un nodo vecino de X se considera activo para una entry de la tabla de encaminamiento si este vecino ha enviado un paquete dentro de el intervalo active_route_timeout , paquete que ha sido reenviado utilizando esa entry Cuando una una enlace 1-hop in una tabla de encaminamiento se interrumpe, se avisan a todos los vecinos activo Las interrupciones de enlaces se propagan utilizando los mensajes de Route Error, que también sirven para actualizar los destination sequence numbers o cuando un nodo X no puede reenviar un paquete desde S a D sobre el link (X,Y), genera un mensaje RERR o el nodo X incrementa el destination sequence number para D en su cache o este numero, una vez incrementado (=N) es incluido en el RERR o cuando el nodo S recibe el RERR, activa un un nuevo proceso de búsqueda de D utilizando un destination sequence number como mínimo de valor igual a N o cuando el nodo D recibe el route request con destination sequence number N, actualizará su sequence number a N, a menos que no sea ya mayor de N 6 0
  • 61. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Link Failure Detection Hello messages: Neighboring nodes periodically exchange hello message Absence of hello message is used as an indication of link failure Alternatively, failure to receive several MAC-level acknowledgement may be used as an indication of link failure 6 1
  • 62. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Por que los Sequence Numbers in AODV Para evitar la presencia de rutas viejas o no validas o permite determinar cual de las rutas es más nueva Para prevenir la formación de bucles o Suponiendo que A no sabe nada de la interrupción del enlace C-D por que el RERR enviado por C se ha perdido A B C D E o C efectúa un route discovery buscando a D. EL nodo A recibe el RREQ, por ejemplo vía la ruta C-E-A o El nodo A contestara por que A conoce una ruta hacia D pasando por B o Obtenemos un bucle, por ejemplo, C-E-A-B-C A B C D E 6 2
  • 63. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc A. Conceptos generales B. Encaminamiento i. DSR ii. AODV iii. OLSR C. Calidad de servicio D. Control de potencia Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 64. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Optimized Link State Routing (OLSR) Thomas Clausen, Philippe Jacquet, Project Hipercom INRIA, “Optimized Link State Routing Protocol”, RFC 3626 Protocolo proactivo basado en una optimización de los clásicos protocolos link-state, como el OSPF. Adapto para redes donde el trafico es random y esporádico entre un gran numero de nodos, y cuando los nodos que intercomunican varían en el tiempo Esta preparado para suportar extensiones, como funcionamiento en sleep mode, routing multicast, etc. No requiere modificar la estructura de los paquetes IP 6 4
  • 65. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 LSR vs. OLSR La sobrecarga de hacer broadcasting de la información sobre el estado de Son los enlaces se reduce limitando el necesarias numero de nodos que reenvían esta 24 retransmisio información nes para o Una difusión desde el nodo X es difundir el reenviada solo por sus multipoint mensaje hasta tres relays salto de o Los multipoint relays del nodo X distancia nodo que retransmite son sus vecinos escogidos de manera que cada vecino two-hop de X sea un vecino one-hop de por lo menos un multipoint relay Son necesarias de X 11 retransmisione o Cada nodo transmite su lista de s para difundir vecinos en mensajes periódicos, el mensaje de forma que todos los nodos hasta tres salto de puedan saber cuales son sus distancia vecinos two-hops, para poder escoger sus multipoint relays 6 nodo que retransmite 5
  • 66. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Terminología Los nodos pueden tener diferentes interfaces OLSR, cada una con su propia dirección IP o A cada nodo se le asigna una única dirección IP de referencia (‘main address’) neighbor: x es vecino de y si y puede ‘escuchar’ la señal de x S o 2-hop neighbor: un nodo cuya señal es recibida por un vecino. P o strict 2-hop neighbor multipoint relay (MPR): M o Un nodo seleccionado por su vecino x, para retransmitir todos Z los mensajes de difusión que X Y recibe de x, si no es un mensaje duplicado y si el tiempo de vida es >1 multipoint relay selector (MS) o Un nodo que ha seleccionado su vecino, x como MPR 6 6
  • 67. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Tablas de encaminamiento Todos los nodos gestionan una tabla de encaminamiento La estructura es: 1. R_dest_addr R_next_addr R_dist R_iface_addr 2. R_dest_addr R_next_addr R_dist R_iface_addr 3. ,, ,, ,, ,, Cada entry indica que el nodo R_dest_addr está a R_dist hops de distancia, que el primer salto es a través de R_next_addr. Este nodo se puede alcanzar por medio del interfaz local R_iface_addr Hay una entry por cada destino en la red La tabla se actualiza cada vez que se detecta una cambio de: o the link set, o the neighbor set, o the 2-hop neighbor set, o the topology set, o the Multiple Interface Association Information Base, La tabla se construye aplicando un algoritmo de shortest path 6 7
  • 68. 8 6 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Implementaciones
  • 69. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc A. Conceptos generales B. Encaminamiento i. DSR ii. AODV iii. OLSR C. Calidad de servicio D. Control de potencia Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 70. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Performance issues A lot of work has been done in supporting QoS in the Internet, but unfortunately none of them can be directly used in MANETs because of the bandwidth constraints and dynamic network topology of MANETs. To support QoS, the link state information such as delay, bandwidth, cost, loss rate, and error rate in the network should be available and manageable. However, getting and managing the link state information in MANETs is very difficult because the quality of a wireless link is apt to change with the surrounding circumstances. The resource limitations and the mobility of hosts make things more complicated. Hard QoS guarantee is not possible in MANETs o Adaptive QoS o Service Differentiation See, for example: o Carlos Miguel Tavares Calafate, M.P. Malumbres, Pietro Manzoni, "Performance of H.264 compressed video streams over 802.11b based MANETs", IEEE International Workshop on Wireless Ad Hoc Networking (WWAN 2004), Tokyo, March 2004. 7 0
  • 71. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Effects of congestion and mobility: PSNR degradation due to mobility Bursty losses Several consecutive frames lost (video freezed) degradation due to congestion Random losses More uniform distortion decay Video at 10Hz → 200 seconds interval 7 1
  • 72. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Effects of congestion and mobility: jitter Congestion jitter: relatively small frequent variations Mobility jitter: very large peaks occasional occurrences on route change 7 2
  • 73. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Main issues The main issues to consider to achieve good quality video streaming are: o MAC level QoS: IEEE 802.11e required to differentiate from bandwidth greedy best-effort traffic o Admission control: to avoid more connections than the MANET can handle o Increase routing effectiveness: even by using layer-2 aware routing protocols such as AODV or DSR, video transmission gaps are still too large to be handled by a video codec o H.264 codec tuning: avoid high levels of packetization due to channel access overhead Under high levels of packet loss, random updating intra macroblocks is more effective that using I/P frames combinations The use of multiple reference frames proved to be a bad choice 7 3
  • 74. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS in MANETs, an integrated vision QoS Model o DiffServ o IntServ o FQMM (Flexible QoS Model for Manet QoS Signalling) QoS Signalling o INSIGNIA (in-band signalling) o dRSVP(dynamic RSVP) QoS Routing o QoS enabled routing (AODV/OLSR) o CEDAR(Core-Extraction Distributed Ad-hoc Routing) o Ticket based Probing (distributed QoS routing) QoS MAC o IEEE 802.11e QoS in o MACA/PR (Multiple Access Collision Avoidance with Piggyback Reservation) QoS in MANETs o prioritised binary countdown (PBC) 7 ... and o SWAN: integrated proposal MANETs 4 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003
  • 75. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Integrated Services Attempt to modify Internet service model to support diverse application requirements Any data flow that desires better than best-effort delivery requests and reserves resources at routers along the path o RSVP is the recommended reservation protocol If insufficient resources are available, the flow is denied admission into the network Each router o Maintains reservation state for each flow o Classifies every packet and decides forwarding behavior o Monitors the flow to ensure that it does not consume more than the reserved resources Advantages o Enables fine-grained QoS and resource guarantees Disadvantages o Not scalable, harder to administer 7 5
  • 76. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Differentiated Services Moves admission control and flow monitoring to the edge of the network Edge nodes classify and mark packets to receive a particular type of service o Diff Serv Code Point (DSCP) o Finite set of DSCPs defined Interior nodes determine the type of service for forwarded packets based on their DSCP values Advantages o More scalable o No per-flow state o Easier to administer Disadvantages o Cannot provide the same per-flow guarantees as IntServ 7 6
  • 77. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 FQMM FQMM is the first QoS Model proposed in 2000 for MANETs by Xiao et al. The model can be characterized as a “hybrid” IntServ/DiffServ Model as o the highest priority is assigned per-flow provisioning. o the rest is assigned per-class provisioning. Three types of nodes: core o Ingress (transmit) o Core (forward) o Egress (receive) 2 4 ingress 3 1 egress 6 7 5 7 7 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003
  • 78. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS in MANETs, an integrated vision QoS Model o DiffServ o IntServ o FQMM (Flexible QoS Model for Manet QoS Signalling) QoS Signalling o INSIGNIA (in-band signalling) o dRSVP(dynamic RSVP) QoS Routing o CEDAR(Core-Extraction Distributed Ad-hoc Routing) o QoS enabled routing (AODV/OLSR) o Ticket based Probing (distributed QoS routing) QoS MAC o IEEE 802.11e QoS in o MACA/PR (Multiple Access Collision Avoidance with Piggyback Reservation) QoS in MANETs o prioritised binary countdown (PBC) 7 ... and o SWAN: integrated proposal MANETs 8 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003
  • 79. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS Signalling Signaling is used to reserve and release resources. Prerequisites of QoS Signalling o Reliable transfer of signals between routers o Correct Interpretation and activation of the appropriate mechanisms to handle the signal. Signaling can be divided into “In-band” and “Out-of-band” o In-band: integrated in data packets o Out-of-band: explicit use of control packets Most papers support that “In-band” Signaling is more appropriate for MANETs. 7 9 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003
  • 80. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 INSIGNIA INSIGNIA is the first signaling protocol designed solely for MANETs by Ahn et al. 1998. o Lee, S.B., Ahn, G.S., Campbell, A.T., "Improving UDP and TCP Performance in Mobile Ad Hoc Networks with INSIGNIA", June 2001, IEEE Communication Magazine. Can be characterized as an “In-band RSVP” protocol. o It encapsulates control info in the IP Option field (called now INSIGNIA Option field). o It keeps flow state for the real time (RT) flows. o It is “Soft State”. The argument is that assurance that resources are released is more important than overhead that anyway exists. INSIGNA tries to provide something better than best effort service for some flows, e.g., video, voice. o QoS insensitive flows can be serviced in best effort manner: e-mail o QoS sensitive flows should be treated in better than best effort manner 8 0 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003
  • 81. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 INSIGNIA Features Approach o Adaptive QoS approach o Service Differentiation via packet prioritization To provide adaptive QOS it uses: o Fast Reservation o Fast Restoration o QoS reporting: a feedback mechanism o Adaptation according to network conditions 8 1 Seoung-Bum Lee, COMET Group, Netwokring 2000, Paris
  • 82. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 INSIGNIA Principles In band signaling -> to be responsive o requires only single packet on new path to initiate the restoration after rerouting o explicit out-of-band signaling is not responsive enough and often fails to reach the target mobile nodes Soft-state o for management and maintenance of resource reservations o first packet on new path create states (if necessary) and subsequent packets refresh the previous associated reservations en-route o outstanding reservations and states automatically time out, typically in seconds range. 8 2 Seoung-Bum Lee, COMET Group, Netwokring 2000, Paris
  • 83. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 INSIGNIA IP option SERVICE PAYLOAD BANDWIDTH BANDWIDTH MODE INDICATOR INDICATOR REQUEST RES/BE BQ/EQ BW_IND MAX MIN 1 bit 1 bit 1 bit 16 bits SERVICE MODE : adaptive (RES) service / best effort service PAYLOAD INDICATOR : base quality (BQ) packet / enhanced quality (EQ) packet BANDWIDTH INDICATOR : reflects the resource availability en route BANDWIDTH REQUEST : indicates the max/min BW requirements 8 3 Seoung-Bum Lee, COMET Group, Netwokring 2000, Paris
  • 84. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Reservation Set-up M2 MS M1 MD M3 M4 QOS report : MAX reservation established Packets Received at Destination Mobile Node Legend RES BQ MAX Max_BW Min_BW RES/BQ packet RES/EQ packet RES EQ MAX Max_BW Min_BW BE packet MAX reserved link 8 MIN reserved link 4 Seoung-Bum Lee, COMET Group, Netwokring 2000, Paris
  • 85. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Re-routing / Restoration M2 M22 M MS M1 MD M3 Rerouting Rerouting M4 immediate restoration Legend RES/BQ packet RES/EQ packet BE packet MAX reserved link 8 MIN reserved link 5 Seoung-Bum Lee, COMET Group, Netwokring 2000, Paris
  • 86. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Re-routing / Degradation EQ degradation : degraded to minimum service M3 MS M1 MD M3 M5 Rerouting M4 bottleneck Rerouting node M5 Packets Received at Destination Mobile Node Legend RES BQ MIN Max_BW Min_BW RES/BQ packet BE EQ - Max_BW Min_BW RES/EQ packet BE packet MAX reserved link 8 MIN reserved link 6 Seoung-Bum Lee, COMET Group, Netwokring 2000, Paris
  • 87. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Adaptation : Scale Down Packets sent at Source Mobile Node after “Scaling Down” to MINIMUM service RES BQ MAX Max_BW Min_BW Persistent Persistent BE EQ - - - EQ degradation EQ degradation Scale down to MIN service MS M1 MD M5 M4 bottleneck node QOS report : :Scale Down QOS report Scale Down Pkts Received at Destination after “Scaling Down to MINIMUM service Legend RES BQ MIN Max_BW Min_BW RES/BQ packet RES/EQ packet BE EQ - - - BE packet MAX reserved link 8 MIN reserved link 7 Seoung-Bum Lee, COMET Group, Netwokring 2000, Paris
  • 88. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Adaptation : Scale Up Packets sent by Source Mobile Node in MIN service constant resource availability detected RES BQ MAX Max_BW Min_BW resource now available MAX service re-initiated MS M1 MD M5 M4 bottleneck bottleneck node node Pkts Received at Destination in MIN service QOS report : Scale Up RES BQ MAX Max_BW Min_BW Legend RES/BQ packet RES/EQ packet BE packet MAX reserved link 8 MIN reserved link 8 Seoung-Bum Lee, COMET Group, Netwokring 2000, Paris
  • 89. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS in MANETs, an integrated vision QoS Model o DiffServ o IntServ o FQMM (Flexible QoS Model for Manet QoS Signalling) QoS Signalling o INSIGNIA (in-band signalling) o dRSVP(dynamic RSVP) QoS Routing o CEDAR(Core-Extraction Distributed Ad-hoc Routing) o QoS enabled routing (AODV/OLSR) o Ticket based Probing (distributed QoS routing) QoS MAC o IEEE 802.11e QoS in o MACA/PR (Multiple Access Collision Avoidance with Piggyback Reservation) QoS in MANETs o prioritised binary countdown (PBC) 8 ... and o SWAN: integrated proposal MANETs 9 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003
  • 90. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS Routing Routing is an essential component for QoS. It can inform a source node of the bandwidth and QoS availability of a destination node We know that AODV is a successful an on-demand routing protocol based on the ideas of both DSDV and DSR. We also know that when a node in AODV desires to send a message to some destination node it initiates a Route Discovery Process (RREQ). 9 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003 0
  • 91. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS for AODV QoS for AODV was proposed in 2000 by C. Perkins and E. Royer. The main idea of making AODV QoS enabled is to add extensions to the route messages (RREQ, RREP). A node that receives a RREQ + QoS Extension must be able to meet the service requirement in order to rebroadcast the RREQ (if not in cache). In order to handle the QoS extensions some changes need to be on the routing tables AODV current fields. o Destination Sequence Number, Interface, Hop Count, Next Hop, List of Precursors AODV new fields. (4 new fields) 1. Maximum Delay, 2. Minimum Available Bandwidth, 3. List of Sources Requesting Delay Guarantees and 4. List of Sources Requesting Bandwidth Guarantees 9 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003 1
  • 92. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS-sensitive extensions of AODV QoS information is added to the RREQ packet Intermediate nodes forward the RREQ only if they have sufficient resources to meet the QoS requirement Resource information is updated in the RREQ by intermediate nodes S D Destination sends resource information back to source in the RREP message RREQ RREP 9 2
  • 93. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Other Challenges for QoS Routing and Admission Control Simultaneous Intersecting X Requests Simultaneous P Q Parallel Requests R S 9 3
  • 94. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Problem and Motivation in Hybrid Networks QoS models for different domains (fixed vs. ad hoc) will not converge in foreseeable future. A model is needed to define interoperability between the two sides (ad hoc and fixed domains). QoS requirements are likely to be more demanding for extranet traffic. Fixed access network Wireless Ad hoc Wireless Ad hoc Intranet Traffic Extranet Traffic 9 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003 4
  • 95. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS in MANETs, an integrated vision QoS Model o DiffServ o IntServ o FQMM (Flexible QoS Model for Manet QoS Signalling) QoS Signalling o INSIGNIA (in-band signalling) o dRSVP(dynamic RSVP) QoS Routing o CEDAR(Core-Extraction Distributed Ad-hoc Routing) o QoS enabled routing (AODV/OLSR) o Ticket based Probing (distributed QoS routing) QoS MAC o IEEE 802.11e QoS in o MACA/PR (Multiple Access Collision Avoidance with Piggyback Reservation) QoS in MANETs o prioritised binary countdown (PBC) 9 ... and o SWAN: integrated proposal MANETs 5 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003
  • 96. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 QoS in MANETs, an integrated vision QoS Model o DiffServ o IntServ o FQMM (Flexible QoS Model for Manet QoS Signalling) QoS Signalling o INSIGNIA (in-band signalling) o dRSVP(dynamic RSVP) QoS Routing o CEDAR(Core-Extraction Distributed Ad-hoc Routing) o QoS enabled routing (AODV/OLSR) o Ticket based Probing (distributed QoS routing) QoS MAC o IEEE 802.11e QoS in o MACA/PR (Multiple Access Collision Avoidance with Piggyback Reservation) QoS in MANETs o prioritised binary countdown (PBC) 9 ... and o SWAN: integrated proposal MANETs 6 Mona Ghassemian, King’s College, September 2003
  • 97. 7 9 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 SWAN Model
  • 98. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc A. Conceptos generales B. Encaminamiento i. DSR ii. AODV iii. OLSR C. Calidad de servicio D. Control de potencia Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 99. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Modelo de consumo de energía Energía consumida por una estación depende de: o Consumo del interfaz Características del interfaz de red Operación o Suministro de energía E(p) = i * v * tp o Tiempo de transmisión del paquete Tamaño del paquete Ancho de banda Lucent WaveLAN 2.4 GHz, 11Mbps o Recepción 240mA o Transmisión 280mA o V = 5 voltios o tp = (ph/2*106 + pd/11*106) Ph = tamaño cabecera Etx(p) = 280mA * v * tp Pd = tamaño datos Erx(p) = 240mA * v * tp 9 9
  • 100. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Metodología de evaluación J. C. Cano and P. Manzoni, “A Performance Comparison of Energy Consumption for Mobile Ad Hoc Networks Routing Protocols,'' Proceedings of the 8th IEEE/ACM MASCOTS 2000, August 2000 Escenario básico Patrón de escenario 25 estaciones inalámbricas 500m x 500m 15m/s de velocidad máxima Modelo random waypoint Patrón de tráfico Estudio de sensibilidad 20 fuentes CBR Parámetros evaluados 4 paquetes/seg de 512 bytes Patrón de movimiento Patrón de tráfico Número de estaciones Área de la red 1 0 0
  • 101. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Escenario básico El consumo total depende del proceso de recepción o Proceso de recepción=Recibir + Sobre-escucha (overhearing) DSR reduce el consumo con respecto a DSDV y AODV Mecanismos de tablas cache El consumo elevado de TORA Dependencia con el protocolo IMEP [Corson98] Energía Tx Energía Rx 100% Consumo de Energía (%) 75% 50% 25% 0% DSR AODV DSDV TORA 1 0 1
  • 102. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Impacto del patrón de movimiento Se varia la velocidad de las estaciones desde 0, 1, 5, 15 hasta 25 metros/seg Resultados: o El consumo de energía de los protocolos reactivos se incrementa a medida que aumenta la velocidad de las estaciones o El consumo de los protocolos proactivos se mantiene constante 700 DSR AODV DSDV TORA Consumo de energía (Julios) 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 Velocidad (m/s) 1 0 2
  • 103. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Impacto del número de estaciones Se varia el número de estaciones desde 10, 25 hasta 50 estaciones El consumo aumenta con el número de estaciones o Protocolos proactivos intercambio periódico de rutas o Protocolos reactivos procesos de mantenimiento de rutas 3500 DSR AODV DSDV TORA Consumo de energía (Julios) 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 10 20 30 40 50 Número de estaciones 1 0 3
  • 104. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Impacto del área de la red Se varia el área de la red desde 250mx250m, 250mx500m, 500mx500m y 1000mx500m Los protocolos reactivos incrementan el consumo de energía más rápido que los protocolos proactivos 1000 DSR AODV DSDV TORA Consumo de energía (Julios) 800 600 400 200 0 250mx250m 500mx250m 500mx500m 1000mx500m MANET Área 1 0 4
  • 105. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Impacto del tráfico de red Se ha modificado el número de fuentes de tráfico CBR desde 10, 20 y 30 fuentes Todos los protocolos presentan un comportamiento estable o Proactivos Rutas actualizadas o Reactivos aprendizaje de rutas Incrementar el número de fuentes CBR es EQUIVALENTE a incrementar la tasa de envío 700 DSR AODV DSDV TORA Consumo de energía (Julios) 600 500 400 300 200 100 0 10 20 30 Número de fuentes CBR 1 0 5
  • 106. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Conclusiones El consumo de energía depende de las operaciones de recepción de datos Protocolos de encaminamiento: o Los protocolos reactivos (DSR y AODV) obtienen mejores prestaciones en la mayoría de los escenarios considerados o DSR obtiene mejores prestaciones que AODV o En escenarios extremos (velocidad, tamaño) se deben considerar aproximaciones proactivas 1 0 6
  • 107. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc Aspectos relacionados: o Configuración cero zeroconf: Zero Configuration Networking o movilidad a nivel de red: mobileIP o What’s new? Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 108. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 zeroconf: Zero Configuration Networking ZEROCONF: Grupo de trabajo del IETF o Establecido en septiembre de 1999 o http://www.ietf.org/html.charters/zeroconf-charter.html Objetivo mínimo: dos ordenadores conectados entre sí mediante un cable cruzado por Ethernet, han de comunicarse entre sí bajo IP, sin necesidad de intervención humana, ni servidores DHCP o DNS o AppleTalk actualmente ya hace esto muy bien, conectando simplemente a un hub Apple con Macs dotados de IEEE 802.11 Airport lo hace de modo inalámbrico o Microsoft NETBIOS provee para redes pequeñas un sistema alternativo 1 0 8
  • 109. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 zeroconf: áreas de trabajo Para lograr esta funcionalidad con IP en pequeñas redes se crean cuatro áreas de trabajo principales: 1. Asignar direcciones IP sin un servidor DHCP (con dirección de red, router...) 2. Traducir entre nombres y direcciones IP sin un servidor DNS 3. Descubrir servicios, como por ejemplo impresoras, sin un Servicio de Directorio 4. Asignar direcciones IP multicast sin un servidor MADCAP Las soluciones en cualquiera de las cuatro áreas han de coexistir amigablemente con las redes actualmente configuradas o Direccionamiento IP tanto de IPv4 como de IPv6 Los protocolos de Zeroconf no tienen que causar perjuicio alguno a la red, cuando una máquina configurada con Zeroconf sea conectada a la red actual o Características de seguridad suficientes para prevenir que no sean menos seguros 1 0 9
  • 110. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 zeroconf: objetivos Las funciones habrán de ser definidas para dos topologías de red distintas o Un segmento de red simple, donde los hosts son accesibles a través de la capa de enlace mediante broadcasting o mensajes multicast o Un conjunto de segmentos de redes (en distintas subredes IP) interconectadas mediante un simple router La configuración automática de una topología arbitraria de routers y subredes queda fuera del ámbito del grupo de trabajo Definirá cómo una red puede automáticamente realizar una transición desde el comportamiento de configurada a desconfigurada y viceversa o Los mismos hosts han de ser capaces de funcionar en redes sin configuración, así como con conectividad directa IP hacia Internet, incluyendo servicios DNS, etc. o También será posible que ambos modos (Zeroconf y administrado) puedan coexistir en la misma red, sin ser dichos modos mutuamente excluyentes 1 Simplicidad y facilidad de uso (la escalabilidad no debería ser un 1 0 objetivo primordial del grupo de trabajo)
  • 111. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 zeroconf: requerimientos Protocolos TCP/IP inaceptables en redes emergentes o DNS RFC 1034 y 1035 Domain Name Service o DHCP RFC 2131 Dynamic Host Configuration Protocol o LDAP RFC 2251 Lightweight Directory Access Protocol o MADCAP RFC 2730 Multicast Address Dynamic Client Allocation Protocol Coexistencia y escalabilidad o No es necesario usar Zeroconf simultáneamente en las cuatro áreas o La escalabilidad es importante pero no es un objetivo primordial Requerimiento del protocolo de encaminamiento o Protocolos que pretendan alcanzar un intervalo de subredes IP no deberían usar difusión o direccionamiento de enlace local Requerimiento de conflictos y cambios de estado o Tiene que responder a los cambios de estado y resolver conflictos de una manera puntual, ante los cambios de topología u otros eventos como la aparición o desaparición de hosts (aplicable a todas las áreas 1 de protocolo) 1 1
  • 112. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 zeroconf: consideraciones de seguridad El principal avance de los protocolos Zeroconf es proveer configuración de la red, allá donde los servicios de configuración no están disponibles. Esto es ventajoso con operaciones seguras, pues los mecanismos de seguridad requieren generalmente alguna preconfiguración (claves, certificados, etc.) Normalmente, los mecanismos de seguridad en protocolos IETF son de implementación obligatoria, aunque una implementación particular quizá puede permitir a un administrador desactivar operacionalmente un mecanismo de seguridad. En cualquier caso, las implementaciones han de ser “seguras fuera de la caja” y han de configurarse seguras por defecto Los protocolos Zeroconf no pueden ser menos seguros que los protocolos actualmente relacionados del IETF estándar Las amenazas a considerar incluyen ataques activos (v.g. denegación de servicio) como ataques pasivos (escuchas a través de la red), y los protocolos que requieren confidencialidad y/o integridad deben resolverse mediante integración o usando los mecanismos estándar de seguridad 1 1 2
  • 113. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc zeroconf: Zero Configuration Networking o Asignar direcciones IP o Asignar direcciones IP multicast o Descubrir servicios Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 114. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 escenarios y requerimientos Configuración de la interfaz IP: o Siempre incluye la configuración de una dirección IP y de la máscara de red o Puede incluir alguna información de encaminamiento (p.ej., router por defecto) o Es necesario disponer de ella antes que ninguna comunicación se lleve a cabo Requerimientos: o Ha de configurar una máscara de red apropiada o Ha de tener una dirección IP única dentro de una subred o Ha de tener alguna información relativa al encaminamiento para la interred o Ha de tener una subred IP única dentro de la interred, si ésta existe o Tiene que resolver conflictos puntualmente ante los cambios de topología Consideraciones en IPv6 1 o IPv6 permite a un host seleccionar apropiadamente una dirección, una 1 máscara de red e información de encaminamiento. Así, ya existe una 4 configuración Zeroconf
  • 115. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 estrategias Existen tres estrategias principales: Conflict-detection allocation o En este esquema los nodos conjeturan una IP (aleatoriamente o utilizando alguna información de la red) y luego deben utilizar algún método para detectar direcciones duplicadas. Conflict-free allocation o En este esquema no hay conflicto de direcciones, ya que se implementan mecanismos que controlan a priori que no pueda existir un solapamiento de las direcciones. Se basan en algoritmos de asignamiento de enteros para que los conjuntos sean disjuntos. Best-effort allocation o Los nodos responsables de la asignación de direcciones intentan asignar direcciones IP no utilizadas en la medida de la información de que disponen y luego utilizan técnicas de detección de conflictos para los casos en los que haya conflicto. 1 1 5
  • 116. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 conflict-detection allocation - PWMRS PWMRS o C.E. Perkins, J.T. Malinen, R. Wakikawa, E.M. Belding-Royer, and Y. Sun, “IP Address Autoconfiguration for Ad Hoc Networks, draft- ietfmanet-autoconf-01.txt,” Internet Engineering Task Force, MANET Working Group, July 2000. está limitado a protocolos reactivos de routing tiene altas latencias no soluciona la configuración concurrente de varios nodos no contempla fusiones/particiones Se utilizan direcciones de clase B con prefijo 169.254 / 16(IPv4) tiene extensiones para soportar IPv6. El nodo que intenta obtener una dirección IP utiliza inicialmente una temporal(para comunicarse con el resto) dentro del rango 0-2047, seleccionándola aleatoriamente. Elige otra, dentro del rango 2048-65534, como dirección tentativa. 1 1 6
  • 117. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 conflict-detection allocation - PWMRS El nodo envía un Address Request (AREQ) por broadcast a sus vecinos y arranca un temporizador. o El AREQ contiene la dirección temporal y la tentativa. Cuando un nodo recibe un AREQ comprueba que no coincida con su IP la dirección tentativa. o Si no coincide reenvía el mensaje a sus vecinos (broadcast) lo mismo hace con los AREP que no son para él. o Si coincide envía (por broadcast) un Address Reply (AREP). Cuando un nodo envía AREQ espera AREP hasta que venza el time-out. Si es así repite el proceso AREQ_TIMES o si no hay contestación se queda la IP, considerándose configurado. o si el nodo recibe AREP, vuelve a iniciar el proceso con otra dirección. La técnica también puede utilizarse con Ipv6, con pequeñas modificaciones. S.Cheshire “IPv4 Address Conflict Detection” draft-cheshire-ipv4- acd-03.txt propone un mecanismo similar y para la resolución de conflictos usa ARP. 1 1 7
  • 118. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 conflict-detection allocation - Mejoras para el DAD DAD fuerte: o se refiere a cuando un algoritmo puede garantizar que detectará duplicados siempre que se produzcan. o La mayoría de los métodos conflict-detection utilizan time-outs en la comunicación entre nodos a la hora de gestionar el DAD, con lo que su funcionalidad se fundamenta en que en la red las latencias estén acotadas: no se puede garantizar en una MANET DAD débil: o será cuando no se puede garantizar el DAD en determinadas circunstancias, pero esto es tolerable para el funcionamiento normal de la red. se permite que haya DA pero se debe garantizar que dados dos nodos (A y B) con la misma dirección IP, los paquetes dirigidos al nodo A le acaben llegando sólo a él y lo mismo con el nodo B. o “Weak Duplicate Address Detection in Mobile Ad Hoc Networks”, Nitin Vaidya, ACM International Symposium on Mobile Ad Hoc Networking and Computing (MobiHoc), June 2002 K. Weniger: Passive Duplicate Address Detection in Mobile Ad hoc Networks, In Proceedings of IEEE WCNC 2003, New Orleans, USA, Mar. 2003 1 1 Jeong et al. “Ad Hoc IP Address Autoconfiguration” draft-jeong-adhoc-ip- 8 addr-autoconf-00.txt
  • 119. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 conflict-detection allocation – DAD débil La idea del método es asociar un identificador (key) a cada nodo para poder detectar duplicados. Por ejemplo: aumentar la tabla LSR y los paquetes poniendo otra entrada donde se recoja el key de los nodos. o De esta forma puede haber direcciones duplicadas pero los nodos saben para quién son los paquetes,consiguiéndose el objetivo de DAD débil. o Para cada mensaje route_request, los nodos implicados deberán añadir su par (IP,key). Lo mismo deberá ocurrir en otros mensajes de descubrimiento de red como route_reply o route_error. o Se deberán añadir números de secuencia a los pares (IP,key). 1 1 9
  • 120. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 conflict-free allocation “Prophet address allocation for large scale manet” , Zhou, Ni, Mutka, SIGCOMM 2003 1 2 0
  • 121. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 conflict-free allocation Los autores enfocan el problema de la autoconfiguración de direcciones IP como el de la asignación de un conjunto de enteros dentro de un rango dado a los distintos nodos de la MANET o Convenientemente realizada la asignación, no tiene porqué haber conflictos. o El nodo inicial sabe a priori que conflictos se pueden producir, pudiendo evitarlos realizando la detección antes de la asignación de direcciones 1 2 1
  • 122. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 conflict-free allocation - Prophet Ejemplo de funcionamiento: Cuando la red se inicia sólo está A. o R∈[1,8] Elige aleatoriamente el número 3 como dirección IP y como semilla para f(n). o f(n)=(address x state x11) mod 7 Cuando B intenta unirse, A calcula o cada nodo tiene asociado: f(3)=(3 x 3 x11) mod 7=1 y se lo pasa a (address, state of f(n)). B como dirección IP y semilla. Además actualiza su semilla con ese valor. Posteriormente C se aproxima a A y D a B. Cada uno calcula los valores independientemente (pero compartiendo semilla) de forma que o para C: f(n)=f(1)=(3 x 1 x 11) mod 7=5 IP C=5 y el estado de A y C=5. o para B: f(n)=f(1)=( 1 x 1 x 11) mod 7=4 IP D=4 y el estado de B y D=4. 1 2 2
  • 123. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 conflict-free allocation - Prophet elección de f(n) Si R es suficientemente grande y f(n) está convenientemente diseñada, se puede garantizar que las secuencias obtenidas satisfacen: 1. El intervalo entre la repetición de dos números en la secuencia es extremadamente largo. 2. La probabilidad de la ocurrencia de un mismo número en diferentes secuencias iniciadas con diferentes semillas es extremadamente baja(necesario para redes que se configuren independientemente y luego se fusionen). Los autores proponen una solución aproximada basada en la descomposición en factores primos. Cualquier número puede representarse únicamente por: De forma que si las tuplas (e1,e2,...,ek) tiene diferentes ei(i=1,...,k) habrá diferentes n( y por lo tanto no conflicto en direcciones). 1 2 3
  • 124. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 best effort allocation S.Nesargi, R.Prakesh “MANETconf:Configuration of hosts in mobile ad hoc networks”, Proceedings of IEEE INFOCOM 2002 Protocolo distribuido, no impide el conflicto de direcciones pero garantiza la no duplicación a costa de: o mantener mucha información de estado por nodo o contemplar muchas más posibilidades que el resto de métodos (los otros lo dejan en manos del DAD y de la asignación disjunta). Independiente del protocolo de routing, del protocolo de acceso al medio y del HW. Todo el mecanismo está dirigido por el proceso de asignación de direcciones, que es utilizado por los nodos para actualizar su información de estado de la red, detectar particiones/fusiones, caídas de nodos,.... Proceso de asignación: interacción entre el nodo que quiere acceder (requester) y otro nodo (alcanzable sin dirección IP) ya configurado (initiator) que le configurará. 1 2 4
  • 125. zeroconf/asignación de direcciones IP: Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Métricas para la evaluación Grado de distribución: los algoritmos tienen que ser lo más distribuidos posibles. No existe un servidor central que pueda realizar el trabajo. Complejidad: La complejidad temporal redundará en una mayor latencia a la hora de configurar un nodo. La complejidad espacial en la capacidad de almacenamiento del nodo. Sobrecarga de la red: si la solución requiere mucha comunicación entre nodos (p.e., mantenimiento de información de estado), o broadcast, etc. y como influirán eventos impredecibles como particiones/fusiones. Distribución de direcciones equilibrada: interesará que la distribución sea lo más aquíprobable posible (respecto al conjunto de direcciones), pues entonces la probabilidad de conflicto será baja, disminuyendo la sobrecarga de tráfico. Latencia: Entendida como el tiempo que tarda en asignarse una dirección a un nodo. Escalabilidad: en MANETs, el tamaño puede ser variable e impredecible con un rango dinámico potencialmente o Además interesarán soluciones donde la mayor parte de la comunicación ocurra localmente pues si se usan broadcast y la red crece mucho la latencia puede disparase Corrección: Entendida como la minimización del tiempo de vulnerabilidad 1 (DAD) esto es los períodos de sombra en los que no se puede garantizar 2 5 que haya duplicados.
  • 126. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc zeroconf: Zero Configuration Networking o Asignar direcciones IP o Asignar direcciones IP multicast o Descubrir servicios Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 127. zeroconf/asignación de direcciones IP multicast Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 escenarios y requerimientos Rango en IPv4 de 224.0.0.0 a 239.255.255.255. Ámbitos según RFC 2365 o Nodo local y punto local No especificados para IPv4 o Enlace local 224.0.0.0/24 o Local 239.255.0.0/16 o Organización local 239.192.0.0/14 o Global 224.0.1.0 a 238.255.255.255 o Una asignación relativa equivale a un desplazamiento entero desde la dirección más alta representada en 32 bits. Así, 239.255.255.0/24 se reserva en el ámbito local o Las direcciones Source-Specific Multicast (SSM) son: 232.0.0.0 a 232.255.255.255 El nodo local y las direcciones SSM no requieren protocolo o interacción entre múltiples hosts Los ámbitos global y de organización local se entienden para redes de mayor escala que los protocolos Zeroconf Los paquetes multicast deben restringir su alcance límite, y suponemos que un router en la frontera es un boundary router como 1 se describe en RFC 2365 2 7
  • 128. zeroconf/asignación de direcciones IP multicast Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 escenarios y requerimientos Asignación de direcciones o Hay que ser coherente desde la elección y la coordinación hasta la reutilización o Requerimientos Tiene que seleccionar una dirección multicast Ha de prevenir conflictos de asignación de la misma dirección Tiene que permitir la liberación de una dirección cuando no esté más en uso Fuente múltiple o Un sistema de intercomunicación en el hogar es un ejemplo de aplicación con múltiples fuentes de IP multicast, pues diversos orígenes pueden estar enviando paquetes destinados a la misma dirección IP multicast o El problema se presenta cuando una dirección puede continuar siendo válida aún después de que el host que inició la asignación haya desaparecido del grupo, es decir haya caído o simplemente abandonado el grupo multicast o Requerimiento: Un host distinto del que asigna las direcciones tiene que “defender” el mantenimiento de la asignación de una dirección multicast O. Catrina et al., “Zeroconf Multicast Address Configuration Protocol (ZMAAP),” Internet draft, October 2002 o Asigna direcciones únicas y se encarga de su gestión o Previene la reasignación de direcciones asignadas 1 2 8
  • 129. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc zeroconf: Zero Configuration Networking o Asignar direcciones IP o Asignar direcciones IP multicast o Descubrir servicios Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 130. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Escenarios y requerimientos Servicio de descubrimiento o Los protocolos de este servicio permiten a los usuarios seleccionar servicios y/o hosts por un nombre que es descubierto dinámicamente, mucho mejor que por un nombre y tipo que el usuario debiera conocer anticipadamente o Servicio de impresora Las impresoras de red permiten enviar a diferentes clientes trabajos de impresión. Hay que averiguar sus características (localización, resolución, estado, color, etc.) sin protocolos particulares de impresión Requerimientos – Tiene que permitir que un servicio sea descubierto – Tiene que descubrir a través de un identificador y/o tipo de servicio – Ha de descubrir servicios sin usar ningún protocolo específico de servicios – Deberá descubrir características del propio servicio – Tiene que completar el servicio puntualmente (décimas de segundo) o Consideraciones en IPv6 Los protocolos de este servicio no tienen diferencias relacionadas con ZeroConf Service Discovery Protocols (SDPs) o SLP (Service Location Protocol) by IETF srvloc Working Group o UPnP (Universal Plug and Play) by Microsoft o Jini 1 by Sun Microsystems 3 0
  • 131. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Service Location Protocol Main components o User Agent (UA) discovers services that the devices they represent are requesting o Service Agent (SA) advertises the services they represent o Directory Agent (DA) accumulates service information from SA responds to service requests from UA Implementation o with a DA o without a DA 1 3 1
  • 132. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Service Location Protocol (cont.) With a DA UA DA SA st SrvRq service:da DAAdver ert t D AAdv service:da://129.187.222.102 SrvReg service:da: //129.187.222.102 service:printer: //129.187.222.134 SrvRq Sr v Ac service:printer st k color=true, postscript=true,… color=true ly SrvRp service:printer: //129.187.222.134 AttrRq st ly AttrRp color=true, postscript=true,… 1 3 2
  • 133. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Service Location Protocol (cont.) Without a DA UA SA SrvRq service:da st er t SAAdv service:da: //129.187.222.102 SrvRq service:printer st color=true ly SrvRp service:printer: //129.187.222.134 AttrRq st ly AttrRp color=true, postscript=true,… 1 3 3
  • 134. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Universal Plug and Play What is „universal“ about UPnP? There are no device drivers UPnP networking is media independent UPnP devices can be implemented using any programming language, and on any operational system (SOAP) Major components o device (logical device) contains one or more services and/or devices o service (logical functional unit) exposes actions and models the state of a physical device with state variables o control point searches for devices (services) 1 3 4
  • 135. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Universal Plug and Play Networking Step 1. Discovery Step 2. Description Step 3. Control Step 4. Eventing Step 5. Presentation 1 3 5
  • 136. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Universal Plug and Play Step 1. Discovery control advertise device 2 point 1 multicast service 1 control advertise point 2 service 2 multicast device 1 search control service 1 point 3 response (unicast) service 2 1 3 6
  • 137. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Universal Plug and Play Step 2. Description control UPnP description request device point UPnP description for device service 1 UPnP description request UPnP description for service service 2 1 3 7
  • 138. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Universal Plug and Play Step 3. Control control device point action request service result query variable variable value 1 3 8
  • 139. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Universal Plug and Play Step 4. Eventing control device 1 point subscription request subscriber service 1 SID=uuid:1… subscription (uuid:1…) publisher renewal request subscription (uuid:1…) event message cancellation (uuid:1…) control point event message Subscriber SID=uuid:2… 1 3 9
  • 140. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Universal Plug and Play Step 5. Presentation browser device presentation request service presentation page control and/or status 1 4 0
  • 141. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Jini Main Aspects service o devices (printers, displays, disks) o software (applications, utilities) o information (databases, files) o users of the system lookup service o maps interfaces indicating service functionality to sets of objects implementing the service RMI (Java Remote Invocation Method) 1 4 1
  • 142. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Jini Main Aspects (cont.) service proxy object o can be a complete implementation of a service o once a service is located, its proxy object will be uploaded by lookup service o client object contacts lookup service to download the proxy object events o objects register with other objects to get notifications o when services join or leave, events are signaled 1 4 2
  • 143. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Jini Discovery A service provider seeks a lookup service. lookup service client service provider service object service attributes 1 4 3
  • 144. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Jini Join A service provider registers a service object (proxy) and its service attributes with the lookup service. lookup service service object service attributes client service provider service object service attributes 1 4 4
  • 145. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Jini Lookup A client requests a service. A service object copy is moved to the client and used by the client to talk to the service. lookup service service object service attributes client service provider service attributes 1 4 5
  • 146. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Jini Client Uses Service The client interacts directly with the service provider via the service proxy object. lookup service service object service attributes client service provider service attributes 1 4 6
  • 147. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc Aspectos relacionados: o Configuración cero zeroconf: Zero Configuration Networking o movilidad a nivel de red: mobileIP o What’s new? Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 148. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 mobileIP IETF mobileip (IP Routing for Wireless/Mobile Hosts) working group o http://www.ietf.org/html.charters/mobileip-charter.html Referencias: o C. Perkins, “IP Mobility Support”, RFC2002 o J. Solomon et al., “Mobile-IPv4 Configuration Option for PPP IPCP”, RFC2290 o Charles E. Perkins, “Mobile IP: design principles and practices”, Addison-Wesley Wireless Communications Series, October 1997 1 4 8
  • 149. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 El problema Esquema de direccionamiento de IP Identificadores de conexiones TCP/UDP <129.34.16.43, sh port #, 128.8.128.45, mh_port #> subnet A Internet subnet B Clase A 0 red Red Host subnet C 1.0.0.0 ….. 126.0.0.0 Clase B 10 red Red Host 128.0.0.0 ….. 191.255.0.0 Clase C 110 Red Host 192.0.0.0 ….. 223.255.255.0 Clase D 1110 dirección multicast 224.0.0.0 …… 239.255.255.255 1 4 9
  • 150. 0 5 1 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 la red origen Un agente en 1 Internet nodo IP 2 4 la red actual Un agente en 3 La solución
  • 151. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Arquitectura HA Internet subnet A subnet B Mobile node (MN) Mobile node (MN) o nodo que cambia su punto de o nodo que cambia su punto de conexión de una subred a otra conexión de una subred a otra subnet C Home agent (HA) Home agent (HA) HA o router en la subred “home” del o router en la subred “home” del MN que se encarga del tunneling MN que se encarga del tunneling de los datos hacia el MN de los datos hacia el MN Foreign agent (FA) Foreign agent (FA) o router en la subred actual o router en la subred actual (visitada) del MN que se encarga (visitada) del MN que se encarga del reenvío de los paquetes hacia del reenvío de los paquetes hacia el MN el MN 1 5 1
  • 152. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Servicios de MobileIP HA Internet subnet A subnet B Agent discovery Agent discovery o los HA yylos FA hacen publica su o los HA los FA hacen publica su presencia en cada subred (o presencia en cada subred (o subnet C segmento de subred) en el que segmento de subred) en el que quieran proveer el servicio quieran proveer el servicio Registration Registration o establecimiento de una o establecimiento de una “conexión” entre un FA o el HA yy “conexión” entre un FA o el HA un MN un MN Tunneling Tunneling o reenvío de los datagramas al MN o reenvío de los datagramas al MN por parte del HA por parte del HA 1 5 2
  • 153. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Esquema de funcionamiento de mobileIP HA agent agent adv msg discovery agent disc msg reg. request reg. request registration reg. accept/deny reg. accept/deny tunnelling 1 5 3
  • 154. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Direccionamiento en dos niveles subnet A: Internet 132.4.16. subnet B subnet C dirección de 128.8.128. localización 128.8.128.Y 132.4.16.Z 1 dirección estática 5 4
  • 155. 5 5 1 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 agent Home 1 Internet nodo IP 2 4 agent Foreign 3 Triangle routing
  • 156. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Detección de movimiento Problema: ¿como establezco que un nodo ha cambiado de subred? Lazy Cell Switching (LCS) (conmuta con línea AZUL) Eager Cell Switching (ECS) (conmuta con línea ROJA) Prefix comparison (conmuta con línea ROJA) (requiere mas subredes) Notificación por el nivel de enlace (incluyendo parámetros como la potencia de la señal, etc.) Las prestaciones de estas técnicas dependes del patrón de movilidad, de la frecuencia de los advertisement LCS con potencia de las señal pude ser mejor que ECS 1 5 6
  • 157. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Lazy Cell Switching (LCS) Movement detection with LCS is based on the lifetime field within the main body of the ICMP Router Advertisement portion of the agent advertisement A mobile node should, effectively, expire each advertisement at the end of its lifetime If the mobile node fails to receive another advertisement from the same agent within the specified lifetime, it should assume that it has lost contact with that agent. If the mobile node has previously received an agent advertisement from another agent for which the lifetime has not yet expired, the mobile node may immediately attempt registration with that other agent. o Otherwise, the mobile node should attempt to discover a new agent with which to register, perhaps by broadcasting an agent solicitation 1 5 7
  • 158. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Eager Cell Switching (ECS) A basic assumption about the mobility patterns of nomadic users o movement is considered most likely to proceed along fairly straight lines o a mobile computer, once it first enters a new wireless cell, will usually continue to proceed further into that new cell and, by implication, further along the way out of its previous cell Mobile computer switches right away to any new care-of address that might be available within the new cell Mobile nodes can switch to new care-of addresses without any interruption in connectivity to the Internet A list of current foreign agents must be maintained o if a mobile node actually resides within range of two different foreign agents and is receiving beacons from both of them, the mobile node has to remember which was the most recently detected foreign agent and remain attached to that most recent one 1 5 8
  • 159. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Prefix Matching Movement detection with prefix matching uses network prefixes If the prefixes differ, the mobile node may assume that it has moved If the prefix-matching method shows that the mobile node has moved, then a mobile node may choose instead to register with a foreign agent advertising a different network prefix, rather than reregister with its current care-of address The prefix-length extension may be used in some cases by a mobile node to determine whether a newly received agent advertisement was received on the same subnet as the mobile node's current care- of address 1 5 9
  • 160. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc Aspectos relacionados: o Configuración cero zeroconf: Zero Configuration Networking o movilidad a nivel de red: mobileIP o What’s new? Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 161. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 IETF 65 MANET WG Minutes Proceedings of the Sixty-Fifth Internet Engineering Task Force o Dallas, TX, USA - March 19-24, 2006 The Sixty-Sixth IETF meeting will be held 9-14 July 2006. o Summary: All the MANET Internet drafts (DYMO, OLSRv2, and SMF) were updated since Vancouver. They are moving along nicely. The biggest news is continued convergence. We now have a common MANET packet/message format (packetbb). DYMO, OLSRv2, and SMF have been modified to use the packetbb format. We have also agreed to carve out (from OLSRv2) a common MANET neighborhood discovery protocol (still unnamed). Generalized Packet and Message Format o draft-ietf-manet-packetbb-00.txt DYMO o draft-ietf-manet-dymo-04.txt OLSR v2 o draft-ietf-manet-olsrv2-01.txt SMF o draft-ietf-manet-smf-02.txt 1 OSPF-MANET 6 1
  • 162. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 MANET packet format The framework consists of a specification of: o a mechanism whereby new message types can be specified and (regardless of type, whether known or unknown) can still be correctly parsed and forwarded; o a generalized multi-message packet format, in which the header information contains the necessary information to allow single and multi- hop diffusion in MANETs, whilst also permitting unicast and multicast use of the format; o a mechanism whereby addresses can be represented in a compact way (address compression); o an extensibility mechanism whereby arbitrary attributes, through TLVs (type-length-value triplets), can be included and associated with a message, an address or a set of addresses, while being correctly parseable by a generic message parser. 1 6 2
  • 163. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 DYMO DYMO – Reactive Protocol like AODV, but with path accumulation feature S I1 I2 I3 D RREQ 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Type | Len | TTL |I|A| Res | RREQ RREQ RREQ RREQ +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ . TargetAddress . RE-S RE-S RE-S RE-S RE-I1 RE-I1 RE-I1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | TargetSeqNum | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ RE-I2 RE-I2 | THopCnt |Res| RE-I3 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 RREP +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |G| RBPrefix |Res| RBHopCnt | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ . RBNodeAddress . +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ RE-S Route Element with NL of S RE- | RBNodeSeqNum | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ RE-I1 Route Element with NL of I1 RE- | NL | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 1 6 3
  • 164. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 DYMO Route Maintenance Avoid expiring good routes o Update reverse route lifetime on data reception o Update forward route lifetime on data transmission Inform sources of broken routes quickly o Active links must be monitored Several mechanisms available Route Error (RERR) Optional additional invalid routes 1 6 4
  • 165. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 DYMO vs AODV Respuestas de Ian Chakeres a la pregunta: “could you briefly explain what are the differences between DYMO and AODV “ o 8 Mar 2005 There are several differences between AODV, AODV-bis, DSR and DYMO. To list just a few. – New packet format. – Generic packet handling. – Unsupported element handling. – Optional path accumulation. – Much more. o 23 Mar 2006 DYMO is a simpler version of AODV. DYMO is easier to implement and has lower requirements (in terms of memory, code, etc.) than AODV. DYMO is close to what has been implemented for sensor networks, such as tinyAODV. AODV is no longer being explored in the MANET WG. 1 6 5
  • 166. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 OLSR v2 The key optimization of OLSRv2 is that of multipoint relays, providing an efficient mechanism for network-wide broadcast of link- state information. A secondary optimization is, that OLSRv2 employs partial link-state information: each node maintains information of all destinations, but only a subset of links. This allows that only select nodes diffuse link- state advertisements (i.e. reduces the number of network-wide broadcasts) and that these advertisements contain only a subset of links (i.e. reduces the size of each network-wide broadcast). The partial link-state information thus obtained allows each OLSRv2 node to at all times maintain optimal (in terms of number of hops) routes to all destinations in the network. OLSRv2 imposes minimum requirements to the network by not requiring sequenced or reliable transmission of control traffic. Furthermore, the only interaction between OLSRv2 and the IP stack is routing table management. OLSRv2 is particularly suitable for large and dense networks as the technique of MPRs works well in this context. 1 6 6
  • 167. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Proactive QoS Routing: QOLSR Optimized Link State Routing[RFC3626] Aiming at large and dense MANETs with lower mobility Only selected nodes as multi-point relays (MPRs) forwards broadcasting messages to reduce overhead of flooding MPR nodes periodically broadcast its selector list QoS extensions o QOLSR[IETF Draft]: Hello messages and routing tables are extended with parameters of maximum delay and minimum bandwidth, and maybe more QoS parameters Advantage: ease of integration in Internet infrastructure Disadvantages: Overhead to keep tables up to date 1 Black nodes: MPRs 6 7 http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-badis-manet-qolsr-03.txt
  • 168. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 SMF for MANET Progress has been made in developing and implementing more efficient ways to flood control packets within MANET routing protocol. The main purpose of the Simplified Multicast Forwarding (SMF) framework is to adapt efficient flooding designs in MANET environments and apply these mechanisms to IP multicast packet forwarding. When efficient flooding is a sufficient technique, SMF can make multicast forwarding available to data flows within a MANET area. The SMF baseline design limits the scope to basic, best effort multicast forwarding and its applicability is intended to be constrained within a MANET area. 1 6 8
  • 169. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Hot Topics Áreas de interés del MobiHoc 2006 … y el programa final: o Applications, operating system, and o Tutorial 1: Wireless Mesh Networks: middleware support Fundamentals, Basic Protocols and o Transport, network, and MAC protocols Research Issues o Energy-efficient algorithms o Tutorial 3: Pervasive Environments: o Quality of Service issues Challenges and Solutions o Location discovery techniques o Tutorial 5: Design Guidelines for Network Layer Protocols in Ad Hoc and Sensor o Network scaling and limits Networks o Cross layer design o Tutorial 2: Wireless Mesh Networks: o Network resilience, fault-tolerance, and Applications, Testbeds, Products and reliability Standards o Trust, security and privacy o Tutorial 4: Delay/Disruption Tolerant o Distributed sensing, actuation, control, and Networking coordination o Tutorial 6: Multimedia Conferencing in o Measurements and practical experience Mobile Ad Hoc Networks: Challenges and from experimental systems and testbeds Early Approaches o Modeling and performance evaluation o Technical Session 1: Routing and Forwarding o Technical Session 2: Mobility Models o Technical Session 3: Analysis, Simulation and Experimentation o Technical Session 4: Connectivity and Coverage o Technical Session 5: Medium Access Control o Technical Session 6 : Location and Membership Services o Technical Session 7: Theory 1 o Technical Session 8: Sensor Networks 6 9
  • 170. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc Introducción al simulador NS-2 agradecimientos/acknowledgments Jae Chung, Mark Claypool o Worcester Polytechnic Institute Ya Xu y Haobo Yu o USC/ISI Polly Huang o AT&T Labs Research Hao-Li Wang o Department of Electrical and Computer Engineering, Iowa State University Sung Park o Network and Embedded Systems Lab (NESL) - Electrical Engineering, UCLA K. Sridharan Iyer, o Texas A&M University Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 171. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 What is NS Discrete event simulator o The VINT project : Virtual InterNet Testbed o UC Berkeley, Lawrence Berkeley National Lab, USC/ISI, Xerox PARC, AT&T Research o Packet-level o Link layer and up o Wired and wireless Object-oriented o Mixed C++ and Otcl Most UNIX and UNIX-like systems o FreeBSD o Solaris o Linux Window 95/98/NT/2K o Works, but with an effort 1 7 1
  • 172. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 What you CAN do using NS-2 Simulate different scenarios with existing protocols (TCP/UDP) Wired Routing protocols - Distance Vector and Link State (with the link state patch) Ad-Hoc Routing protocols - DSR, AODV, TORA MAC protocols - 802.3, 802.11 (Wireless MAC) Scheduling disciplines - DropTail, RED, WFQ, DRR, LQD etc. Different traffic characterizations - Poisson, Exponential, Pareto etc. Modify NS-2 to implement your own versions of the above protocols or even code totally new protocols Measurement of Statistics: o Throughput, Delay, Jitter etc. o Queue Monitoring, Drops at Queues. o Literally all that you will need to know with your simulations. Graphic visualization - using “nam” (Network Animator) Emulation - A less known fact about ns-2 1 7 2
  • 173. 3 7 1 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 NS input & output
  • 174. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Basic tcl proc test {} { proc test {} { set a 43 set a 43 set b 27 set b 27 set c [expr $a + $b] set c [expr $a + $b] set d [expr [expr $a - $b] * $c] set d [expr [expr $a - $b] * $c] for {set k 0} {$k < 10} {incr k} { for {set k 0} {$k < 10} {incr k} { if {$k < 5} { if {$k < 5} { puts "k < 5, pow = [expr pow($d, $k)]" puts "k < 5, pow = [expr pow($d, $k)]" } else { } else { puts "k >= 5, mod = [expr $d % $k]" puts "k >= 5, mod = [expr $d % $k]" }} } } } } test test 1 7 4
  • 175. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Basic OTcl Class mom Class mom mom instproc greet {} { mom instproc greet {} { $self instvar age_ $self instvar age_ puts "$age_ years old mom: How are you doing?" puts "$age_ years old mom: How are you doing?" } } Class kid -superclass mom Class kid -superclass mom kid instproc greet {} { kid instproc greet {} { $self instvar age_ $self instvar age_ puts "$age_ years old kid: What's up, dude?" puts "$age_ years old kid: What's up, dude?" } } set a [new mom] set a [new mom] $a set age_ 45 $a set age_ 45 set b [new kid] set b [new kid] $b set age_ 15 $b set age_ 15 $a greet $a greet $b greet $b greet 1 7 5
  • 176. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Hello World - Interactive Mode swallow 71% ns swallow 71% ns % set ns [new Simulator] % set ns [new Simulator] _o3 _o3 % $ns at 1 “puts “Hello World!”” % $ns at 1 “puts “Hello World!”” 1 1 % $ns at 1.5 “exit” % $ns at 1.5 “exit” 2 2 % $ns run % $ns run Hello World! Hello World! swallow 72% swallow 72% 1 7 6
  • 177. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Hello World - Batch Mode simple.tcl simple.tcl set set ns [new Simulator] ns [new Simulator] $ns $ns at 1 “puts “Hello World!”” at 1 “puts “Hello World!”” $ns $ns at 1.5 “exit” at 1.5 “exit” $ns $ns run run swallow 74% ns simple.tcl swallow 74% ns simple.tcl Hello World! Hello World! swallow 75% swallow 75% 1 7 7
  • 178. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Anatomy of NS Scripts Create the event scheduler Create network Create protocol agents (connections) Generate traffic Turn on tracing Setup routing Insert errors Start event scheduler 1 7 8
  • 179. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Creating the Event Scheduler Create event scheduler o set ns [new Simulator] Schedule events o $ns at <time> <event> o <time>: any non-negative real numbers o <event>: any legitimate ns/tcl commands Start scheduler (the end of your script!) o $ns run 1 7 9
  • 180. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Creating the Network Nodes o set n0 [$ns node] o set n1 [$ns node] Links and queuing o $ns duplex-link $n0 $n1 <bandwidth> <delay> <queue_type> o <queue_type>: DropTail, RED, CBQ, FQ … application application agent agent attach-agent attach-agent Node Link Node 1 8 0
  • 181. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Creating Connections: TCP TCP o set tcp [new Agent/TCP] o set tcpsink [new Agent/TCPSink] o $ns attach-agent $n0 $tcp o $ns attach-agent $n1 $tcpsink o $ns connect $tcp $tcpsink application application agent agent attach-agent attach-agent Node Link Node 1 8 1
  • 182. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Creating Traffic: On Top of TCP FTP o set ftp [new Application/FTP] o $ftp attach-agent $tcp application application agent agent attach-agent attach-agent Node Link Node 1 8 2
  • 183. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Inserting Errors Creating Error Module o set loss_module [new ErrorModel] o $loss_module set rate_ 0.01 o $loss_module unit pkt o $loss_module ranvar [new RandomVariable/Uniform] o $loss_module drop-target [new Agent/Null] Inserting Error Module o $ns lossmodel $loss_module $n0 $n1 1 8 3
  • 184. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Tracing Trace packets on all links o $ns trace-all [open test.out w] <event> <time> <from> <to> <pkt> <size>--<flowid> <src> <dst> <seqno> <aseqno> + 1 0 2 cbr 210 ------- 0 0.0 3.1 0 0 - 1 0 2 cbr 210 ------- 0 0.0 3.1 0 0 r 1.00234 0 2 cbr 210 ------- 0 0.0 3.1 0 0 Trace packets on all links in nam-1 format o $ns namtrace-all [open test.nam w] 1 8 4
  • 185. 5 8 1 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Simple Simulation Example
  • 186. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 TCL Script Step 1 #Create a simulator object set ns [new Simulator] #Open the NAM trace file set nf [open out.nam w] $ns namtrace-all $nf #Open the general trace file Set f [open out.tr w] $ns trace-all $f 1 8 6
  • 187. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 TCL Script Step 2 #Create four nodes set n0 [$ns node] set n1 [$ns node] set n2 [$ns node] set n3 [$ns node] #Create links between the nodes $ns duplex-link $n0 $n2 2Mb 10ms DropTail $ns duplex-link $n1 $n2 2Mb 10ms DropTail $ns duplex-link $n2 $n3 1.7Mb 20ms DropTail 1 8 7
  • 188. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 TCL Script Step 3 #Set Queue Size of link (n2-n3) to 10 $ns queue-limit $n2 $n3 10 #Setup a TCP connection set tcp [new Agent/TCP] $ns attach-agent $n0 $tcp set sink [new Agent/TCPSink] $ns attach-agent $n3 $sink $ns connect $tcp $sink #Setup a FTP over TCP connection set ftp [new Application/FTP] $ftp attach-agent $tcp 1 8 8
  • 189. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 TCL Script Step 4 #Setup a UDP connection set udp [new Agent/UDP] $ns attach-agent $n1 $udp set null [new Agent/Null] $ns attach-agent $n3 $null $ns connect $udp $null #Setup a CBR over UDP connection set cbr [new Application/Traffic/CBR] $cbr attach-agent $udp $cbr set packet_size_ 1000 $cbr set rate_ 1mb 1 8 9
  • 190. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 TCL Script Step 5 #Schedule events for the CBR and FTP agents $ns at 0.1 "$cbr start" $ns at 1.0 "$ftp start" $ns at 4.0 "$ftp stop" $ns at 4.5 "$cbr stop" #Call the finish procedure after 5 seconds of simulation time $ns at 5.0 "finish" 1 9 0
  • 191. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 TCL Script Step 6 #Define a 'finish' procedure proc finish {} { global ns nf $ns flush-trace #Close the NAM trace file close $nf #Execute NAM on the trace file exec nam out.nam & exit 0 } #Run the simulation $ns run 1 9 1
  • 192. 2 9 1 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Observing the behaviour using nam
  • 193. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Analyze trace file Use some tools, like AWK or Perl, to analyze the trace file Use excel or xplot to plot the results + 0.001 2 0 tcp 1000 ------- 0 2.0 1.0 0 0 - 0.001 2 0 tcp 1000 ------- 0 2.0 1.0 0 0 r 0.0028 2 0 tcp 1000 ------- 0 2.0 1.0 0 0 + 0.0028 0 1 tcp 1000 ------- 0 2.0 1.0 0 0 - 0.0028 0 1 tcp 1000 ------- 0 2.0 1.0 0 0 r 0.009884 0 1 tcp 1000 ------- 0 2.0 1.0 0 0 + 0.009884 1 0 ack 40 ------- 0 1.0 2.0 0 1 - 0.009884 1 2 ack 40 ------- 0 1.0 2.0 0 1 r 0.013128 1 0 ack 40 ------- 0 1.0 2.0 0 1 + 0.013128 0 2 ack 40 ------- 0 1.0 2.0 0 1 - 0.013128 0 2 ack 40 ------- 0 1.0 2.0 0 1 r 0.01416 0 2 ack 40 ------- 0 1.0 2.0 0 1 + 0.01416 2 0 tcp 1000 ------- 0 2.0 1.0 1 2 - 0.01416 2 0 tcp 1000 ------- 0 2.0 1.0 1 2 1 9 3
  • 194. Tema 4.- Redes inalámbricas Ad Hoc Introducción al simulador NS-2 o NS to simulate wireless network Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
  • 195. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Wireless Simulation in ns-2 Contributed from CMU’s Monarch project (Wireless extension to ns- 2) Various modules were added to ns-2 to simulate node mobility and wireless networking o Mobile Node o Ad-hoc Routing(DSR, DSDV, TORA, AODV) o MAC802.11 o Radio Propagation Model o Channel 1 9 5
  • 196. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Mobile Node Modules Agent o Responsible for packet generations and receptions o Can think of it as an Application layer o CBR(Constant Bit Rate), TCP, Sink, FTP, etc. RTagent(DSDV, TORA, AODV) or DSR o Ad-hoc network routing protocols o Configure multi hop routes for packets LL (Link Layer) o Runs data link protocols o Fragmentation and reassembly of packet o Runs Address Resolution Protocol(ARP) to resolve IP address to MAC address conversions 1 9 6
  • 197. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Mobile Node Modules (Continued) IFq (Interface Queue) o PriQueue is implemented to give priority to routing protocol packets o Supports filter to remove packets destined to specific address Mac Layer o IEEE 802.11 protocol is implemented o Uses RTS/CTS/DATA/ACK pattern for all unicast pkts and DATA for broadcast pkts NetIF (Network Interfaces) o Hardware interface used by mobilenode to access the channel o Simulates signal integrity, collision, tx error o Mark each transmitted packet with transmission power, wavelength etc. Radio Propagation Model o Uses Friss-space attenuation(1/r2) at near distance and Two ray ground (1/r4) at far distance o Decides whether the packet can be received by the mobile node with given distance, transmit power and wavelength o Implements Omni Directional Antenna module which has unity gain for all direction 1 9 7
  • 198. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 A first example The file “simple-wireless.tcl” is under <NSRoot>/ns-allinone2.1b9/ns- tutorial/examples/simple-wireless.tcl cd into the directory and type “ns simple-wireless.tcl” to run the simulation The simulation will generate a trace file named “simple.tr” 1 9 8
  • 199. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Setting Up Variables #============================================================ # Define options #============================================================ set val(chan) Channel/WirelessChannel ;# channel type set val(prop) Propagation/TwoRayGround ;# radio-propagation model set val(ant) Antenna/OmniAntenna ;# Antenna type set val(ll) LL ;# Link layer type set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue ;# Interface queue type set val(ifqlen) 50 ;# max packet in ifq set val(netif) Phy/WirelessPhy ;# network interface type set val(mac) Mac/802_11 ;# MAC type set val(rp) DSDV ;# ad-hoc routing protocol set val(nn) 2 ;# number of mobilenodes 1 9 9
  • 200. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Setting Up Variables #Instantiate simulator object set ns_ [new Simulator] #Setup Trace File set tracefd [open simple.tr w] $ns_ trace-all $tracefd #Create Topography set topo [new Topography] $topo load_flatgrid 500 500 #Create Object God create-god $val(nn) 2 0 0
  • 201. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Configuring Mobilenode # Configure nodes $ns_ node-config -adhocRouting $val(rp) -llType $val(ll) -macType $val(mac) -ifqType $val(ifq) -ifqLen $val(ifqlen) -antType $val(ant) -propType $val(prop) -phyType $val(netif) -topoInstance $topo -channelType $val(chan) -agentTrace ON -routerTrace ON -macTrace OFF -movementTrace OFF for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { set node_($i) [$ns_ node ] $node_($i) random-motion 0 ;# disable random motion } 2 0 1
  • 202. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Configuring Movement Configure Initial Position $node_(0) set X_ 5.0 $node_(0) set Y_ 2.0 $node_(0) set Z_ 0.0 $node_(1) set X_ 390.0 $node_(1) set Y_ 385.0 $node_(1) set Z_ 0.0 Create Movement # Node_(1) starts to move towards node_(0) $ns_ at 50.0 "$node_(1) setdest 25.0 20.0 15.0" $ns_ at 10.0 "$node_(0) setdest 20.0 18.0 1.0" # Node_(1) then starts to move away from node_(0) $ns_ at 100.0 "$node_(1) setdest 490.0 480.0 15.0" 2 0 2
  • 203. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Setup traffic flow set tcp [new Agent/TCP] $tcp set class_ 2 set sink [new Agent/TCPSink] $ns_ attach-agent $node_(0) $tcp $ns_ attach-agent $node_(1) $sink $ns_ connect $tcp $sink set ftp [new Application/FTP] $ftp attach-agent $tcp $ns_ at 10.0 "$ftp start" FTP TCP Sink node_(0) node_(1) 2 0 3
  • 204. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Set Stop Time and Start Simulation Set Simulation Stop Time for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { $ns_ at 150.0 "$node_($i) reset"; } $ns_ at 150.0001 "stop" $ns_ at 150.0002 "puts "NS EXITING..." ; $ns_ halt" proc stop {} { global ns_ tracefd close $tracefd } Finally, Start The Simulation puts "Starting Simulation..." $ns_ run 2 0 4
  • 205. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Trace File r 100.381997477 _1_ AGT --- 82 tcp 1060 [13a 1 0 800] ------- [0:0 1:0 32 1] [32 0] 1 0 r: receive event, 100.381997477:time stamps, _1_: node 1, AGT: trace generated by agent, 82: event(pkt) id, tcp: tcp packet, 1060: packet size, 13a(hex): expected duration of pkt transmission (not working), 1: sender mac id, 0: transmitter mac id, 800: pkt type IP (806 for ARP), 0:0: sender address:port# 1:0: receiver address:port#, 32: TTL 1: next hop address, [32 0]: TCP sequence #, ack # 2 0 5
  • 206. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Another simple wireless simulation(1) Scenario o containing 3 mobile nodes o moving within 670mX670m flat topology o using DSDV ad hoc routing protocol o Random Waypoint mobility model o TCP and CBR traffic o See: ns-2/tcl/ex/wireless-demo-csci694.tcl 2 0 6
  • 207. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Another simple wireless simulation(2) #Define Global Variables set ns_ [new Simulator] ; create a ns simulator instance set topo [new Topography] ; create a topology and $topo load_flatgrid 670 670 ; define it in 670x670 area #Define standard ns/nam trace set tracefd [open 694demo.tr w] $ns_ trace-all $tracefd set namtrace [open 694demo.nam w] $ns_ namtrace-all-wireless $namtrace 670 670 #Create “God” God is used to store an array of the shortest number of hops required to reach from one set god_ [create-god 3] node to an other. ¡¡CAN BE OMITTED!! 2 0 7
  • 208. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Another simple wireless simulation (3) #Define how a mobile node should be created $ns_ node-config -adhocRouting DSDV -llType LL -macType Mac/802_11 -ifqLen 50 -ifqType Queue/DropTail/PriQueue -antType Antenna/OmniAntenna -propType Propagation/TwoRayGround -phyType Phy/WirelessPhy -channelType Channel/WirelessChannel -topoInstance $topo -agentTrace ON -routerTrace OFF -macTrace OFF 2 0 8
  • 209. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Another simple wireless simulation (4) #Create a mobile node and attach it to the channel set node [$ns_ node] $node random-motion 0 ;# disable random motion Use “for loop” to create 3 nodes: for {set i < 0} {$i<3} {incr i} { set node_($i) [$ns_ node] } 2 0 9
  • 210. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Another simple wireless simulation: Movement file $ns_ at 50.000000000000 "$node_(2) setdest 369.463244915743 170.519203111152 3.371785899154" $ns_ at 51.000000000000 "$node_(1) setdest 221.826585497093 80.855495003839 14.909259208114" $ns_ at 33.000000000000 "$node_(0) setdest 89.663708107313 283.494644426442 19.153832288917" $node_(2) set Z_ 0.000000000000 $node_(2) set Y_ 199.373306816804 $node_(2) set X_ 591.256560093833 #Define node movement model $node_(1) set Z_ 0.000000000000 source movement-scenario-files $node_(1) set Y_ 345.357731779204 $node_(1) set X_ 257.046298323157 e.g., scen-3-test $node_(0) set Z_ 0.000000000000 $node_(0) set Y_ 239.438009831261 $node_(0) set X_ 83.364418416244 2 1 0
  • 211. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Another simple wireless simulation: Traffic Scenario set udp_(0) [new Agent/UDP] $ns_ attach-agent $node_(0) $udp_(0) set null_(0) [new Agent/Null] $ns_ attach-agent $node_(2) $null_(0) set cbr_(0) [new Application/Traffic/CBR] $cbr_(0) set packetSize_ 512 $cbr_(0) set interval_ 4.0 $cbr_(0) set random_ 1 $cbr_(0) set maxpkts_ 10000 $cbr_(0) attach-agent $udp_(0) $ns_ connect $udp_(0) $null_(0) #Define traffic model $ns_ at 127.93667922166023 "$cbr_(0) start" source traffic-scenario-files set tcp [new Agent/TCP] e.g., cbr-3-test $tcp set class_ 2 set sink [new Agent/TCPSink] $ns_ attach-agent $node_(1) $tcp $ns_ attach-agent $node_(2) $sink $ns_ connect $tcp $sink set ftp [new Application/FTP] $ftp attach-agent $tcp $ns_ at 150.00000000000000 "$ftp start" 2 1 1
  • 212. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Another simple wireless example(5) #Define node initial position in nam for {set i 0} {$i < 3 } { incr i} { $ns_ initial_node_position $node_($i) 20 } #Tell ns/nam the simulation stop time $ns_ at 200.0 “$ns_ nam-end-wireless 200.00” $ns_ at 200.00 “$ns_ halt” #Start your simulation $ns_ run 2 1 2
  • 213. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 The setdest mobility generator Mobile Movement Generator ./setdest [-n num_of_nodes] [-p pausetime] [-s maxspeed] [-t simtime] [-x maxx] [-y maxy] > [outdir/movement-file] Example: ./setdest -n 20 -p 2.0 -s 10.0 -t 200 -x 500 -y 500 > scen-20-test and the output will be written in a file called scen-20-test. Random movement $node start See ns-2/indep-utils/cmu-scen-gen/setdest/ 2 1 3
  • 214. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 The traffic patterns generators ns cbrgen.tcl [-type cbr|tcp] [-nn nodes] [-seed seed] [-mc connections] [-rate rate] Generating CBR traffic patterns o ns cbrgen.tcl -type cbr -nn 10 -seed 1 -mc 8 -rate 4.0 Generating TCP traffic patterns o ns cbrgen.tcl -type tcp -nn 25 -seed 0 -mc 20 See ns-2/indep-utils/cmu-scen-gen/ 2 1 4
  • 215. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007 Related software TraceGraph: trace files analyser o http://www.geocities.com/tracegraph/ BonnMotion: A mobility scenario generation and analysis tool o http://web.informatik.uni-bonn.de/IV/Mitarbeiter/dewaal/BonnMotion/ nscript: a graphical user interface to create ns-2 simulation scripts o http://www.people.virginia.edu/%7Eec3z/software.html Blueware: Bluetooth Simulator for ns o http://nms.lcs.mit.edu/projects/blueware/ BlueHoc: Bluetooth Performance Evaluation Tool o http://www-124.ibm.com/developerworks/opensource/bluehoc/ 2 1 5

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