UN NUOVO ALGORITMO DI ROUTING PER RETI WIRELESS DI TIPO ROOFTOP

83 Pages·2010·0.36 MB·Italian

UN NUOVO ALGORITMO DI ROUTING
PER RETI WIRELESS DI TIPO ROOFTOP
Mario Giammarco 1617871
8 luglio 2003
2
Indice
1 INTRODUZIONE 7
2 ILROUTINGSUINTERNET 9
2.1 IlmodelloattualediInternet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Lanetmask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Glialgoritmiintradomain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.1 RoutingInformationProtocol(RIP) . . . . . . . . . . 14
2.3.2 OpenShortestPathFirst(OPSF) . . . . . . . . . . . . 15
2.4 Glialgoritmiinterdomain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.1 BorderGatewayProtocol(BGP) . . . . . . . . . . . . 15
3 ILROUTINGADHOC 17
3.1 Ilmodellodirete wireless . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 Glialgoritmiproattivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.1 Fisheye RoutingProtocol(FSR) . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 Glialgoritmireattivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3.1 AdHocOndemandDistance Vector(AODV) . . . . 21
3.3.2 DynamicSourceRouting(DSR) . . . . . . . . . . . . . 22
3.3.3 TemporallyAlignedRoutingAlgorithm(TORA) . . . 23
3.4 Glialgoritmigeogra(cid:2)ci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4.1 LocationAidedRouting(LAR) . . . . . . . . . . . . . 24
3.4.2 GreedyPerimeter Stateless routing(GPSR) . . . . . . 25
3.5 Glialgoritmigerarchici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5.1 Clusterhead GatewaySwitchRouting(CGSR) . . . . 27
3.5.2 MultimediaMobile Wireless Networks(MMWN) . . 28
3
4 INDICE
3.5.3 TerminodeRouting(TR) . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4 IPV6 31
4.1 IndirizzoIPe auto-con(cid:2)gurazione . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2 MobileIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.3 Proposteperindirizzamentogeogra(cid:2)co . . . . . . . . . . . . 33
5 LERETIROOFTOP 35
5.1 Ilmodello . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2 Glialgoritmi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.3 Considerazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.4 Unprimotentativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.4.1 Idifetti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.4.2 Nodilontani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.4.3 Routefantasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.4.4 Multihoming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5.4.5 Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6 SHORTCUTROUTER 47
6.1 L’idea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.2 Lafasediricerca percorso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.3 Lescorciatoie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6.4 Casiparticolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6.4.1 Destinazionenontrovata . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.4.2 Controlliperiodici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.4.3 Interruzionedelpercorso . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.4.4 Latenzacreazioneroute . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.4.5 Evitarenodisovraccarichi . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.5 Esempi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.5.1 Primoesempio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.5.2 Secondoesempio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.5.3 Terzoesempio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
INDICE 5
7 IMPLEMENTAZIONE 57
7.1 Scelte dibase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.2 Architettura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
7.3 Classi Principali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
7.3.1 Dispatcher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
7.3.2 ForwardRREQeForwardRREP . . . . . . . . . . . . . 64
7.3.3 SendHELLOeReceiveHELLO . . . . . . . . . . . . . 64
7.3.4 UpdateStatistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7.3.5 OptimizeRoutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7.3.6 DeleteOldRoutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7.3.7 CheckNewRoutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7.4 Noteimplementative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.5 Collaborazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
8 SIMULAZIONE 69
8.1 Piattaforma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
8.2 Test eRisultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
9 CONCLUSIONIESVILUPPIFUTURI 75
6 INDICE
Capitolo 1
INTRODUZIONE
I progressi della tecnologia aprono spesso nuovi scenari. Attualmente si
sta espandendo e sta suscitando molto interesse la tecnologia (cid:147)wireless(cid:148).
In particolare le nuove schede per il collegamento in rete ad onde radio
a basso costo hanno permesso la creazione di reti alternative ad Internet
anchedimediedimensioni.
Questeretivengonochiamate(cid:147)rooftop(cid:148)inbaseallaloroprincipaleca-
ratteristica: le antenne dei dispositivi di rete sono in genere posizionate
suitetti delleabitazionideipartecipantidiqueste comunita(cid:30) wireless.
Poiche· la portata delle antenne e(cid:30) limitata puo(cid:30) capitare che per fare co-
municare due nodi distanti occorra attraversare diversi nodi che servano
(cid:147)daponte(cid:148).
E(cid:30) quindi fondamentale per le sopracitate comunita(cid:30) avere a disposi-
zione un sistema di routing e di assegnazione univoca degli indirizzi dei
nodi.
Sfortunatamenteglialgoritmigia(cid:30) esistentiperInternetnonsiadattano
ef(cid:2)cacemente aquestaparticolaresituazione.
E(cid:30) stato quindi progettato, implementato e valutato in via simulativa,
unalgoritmodiroutingspeci(cid:2)coche,utilizzandobacktrackingelatecnica
degli (cid:147)shortcut(cid:148), riesce a trovare dei percorsi qualitativamente validi (che
cioe(cid:30) attraversano meno nodi possibili per giungere a destinazione) senza
sovraccaricarelarete.
7
8 CAPITOLO1. INTRODUZIONE
Acompletamentodell’algoritmovieneinoltrepresentatounsistemadi
assegnazioneunivocadegliindirizzi.
L’algoritmo, per ragioni di portabilita(cid:30), e(cid:30) stato implementato nel lin-
guaggio Java e tramite il simulatore Javasim e(cid:30) stato confrontato con altri
ottenendorisultatipositivi.
Irestanticapitolidellatesi sonocos(cid:30)(cid:17) strutturati:
(cid:15)
nel secondo capitolo viene introdotto il problema del routing e ven-
gonomostratiiprincipalialgoritmiinusosuInternet;
(cid:15)
nel terzo capitolo si parla del modello di rete wireless piu(cid:30) diffuso
attualmenteconirelativialgoritmi;
(cid:15)
nel quarto capitolo si introduce il nuovo protocollo di routing IP
versionesei;
(cid:15)
nel quinto capitolo viene spiegato dettagliatamente il modello di re-
ti wireless rooftop evidenziandone i problemi anche attraverso un
esempio erratodiapproccioalgoritmico;
(cid:15)
nelsestocapitolosipresental’algoritmooggettodelseguentelavoro
ditesi;
(cid:15)
nel settimo capitolo si mostrano i dettagli dell’implementazione di
riferimentodell’algoritmo;
(cid:15)
nell’ottavo capitolo viene valutato l’algoritmo in via simulativa e ne
vengonopresentati irisultati;
(cid:15)
per (cid:2)nire nel nono capitolo si traggono alcune conclusioni e si pre-
sentanoalcune ideepereventualisviluppifuturi.
Capitolo 2
IL ROUTING SU INTERNET
Ilroutingsostanzialmentee(cid:30) un problemaditeoriadei gra(cid:2). Piu(cid:30) speci(cid:2)ca-
mente dati un insieme di nodi collegati tra loro da archi pesati il routing
consiste nel trovare il percorso di costo minimo fra ogni coppia di nodi.
La dif(cid:2)colta(cid:30) nel realizzare un algoritmo di routing deriva dai requisiti di
scalabilita(cid:30) richiesti e quindi dalle relative conseguenze: l’ algoritmo deve
essere di tipo distribuito e ogni router non puo(cid:30) ovviamente avere una vi-
sione completa della rete. Non esiste al momento un algoritmodi routing
(cid:147)ideale(cid:148) che possa quindi operare bene su ogni modello di rete esisten-
te; al contrario per ogni situazione sono stati realizzati speci(cid:2)ci algoritmi,
comevedremonei capitolisuccessivi.
2.1 Il modello attuale di Internet
Nella (cid:2)gura2.1 si puo(cid:30) vedere il modello attuale di internet che e(cid:30) discreta-
mente piu(cid:30) complesso del modello iniziale che aveva una topologia molto
piu(cid:30) semplice, praticamente ad albero. In esso possiamo notare che vi so-
no diversi (cid:147)backbone(cid:148) (le dorsali ad alta capacita(cid:30) di trasmissione) a cui si
collegano diversiAS(autonomous systems). Un ASrappresenta qualsiasi
organizzazione collegata ad internet: imprese, enti statali, universita(cid:30), ISP
(rivenditori di collegamenti ad internet) e altri. Vi sono AS collegati a piu(cid:30)
dorsali (es: grandi aziende che desiderano collegamenti ridondanti) e so-
9
10 CAPITOLO2. ILROUTINGSUINTERNET
Figura2.1: Internetattuale
no detti (cid:147)multihomed(cid:148), alcuni di questi consentono di fare da tramite al
traf(cid:2)cofraledorsalievengonode(cid:2)niti(cid:147)transit(cid:148)AS.Riguardoalsuddetto
modellosipossonofarele seguenti considerazioni:
(cid:15)
Datal’enormequantita(cid:30) dicomputercollegatiattualmenteininternet
(diversi milioni) il problema e(cid:30) troppo complesso per essere affron-
tato con un singolo algoritmo; come vedremo la complessita(cid:30) e(cid:30) stata
ridottautilizzandounsistema gerarchico;
(cid:15) E(cid:30) presenteininternetun’autorita(cid:30) centralecheassegnagliindirizziai
richiedenti; in questo modo si garantisce l’univocita(cid:30) di ogni singolo