Tema: CarNet - A Scalable Ad Hoc Wireless Network System
Autores: Robert Morris, John Jannotti, Frans Kaashoek, Jinyang Li and Douglas Decouto
Introducción
CarNet es una aplicación para sistemas de redes móviles con una red AdHoc a gran escala y no se necesita una infraestructura de red para en-rutar los mensajes.
Esta aplicación apoya la conectividad por medio de IP, así como aplicaciones para la monitorización cooperativa de congestión, el seguimiento de EET, y en descubrir los puntos cercanos de interés.
Mencionaban que estaban diseñando una arquitectura de red escalable y dinámica denominada Grid, y que sería más fácil de implementar que muchas aplicaciones ya existentes.
Deseaban diferentes tipos de dinamismos para el proyecto, primero: introducir un nuevo nodo a la red y que no debería requerir la intervención humana, toda la configuración debe de ser de forma automática; segundo: la red no debe depender de una infraestructura; tercero, los nodos deben ser capaces de moverse; cuarto: debe ser fácil para que las aplicaciones interactuen entre si y quinto: los protocolos subyacentes deberían proporcionar API's y utilizar algoritmos.
Los objetivos principales de esta investigación son similares a los de los sistemas de redes móviles AdHoc (MANET).
En el documento se muestra como quisieron construir un sistema que pudiera escalar a cientos de miles de nodos, sin escalas con tecnología de red ya existentes y sin depender de técnicas jerárquicas estáticas.
Para probar la red que se estaba diseñando e implementando, escogieron la aplicación CarNet porque su despliegue va en incremento.
En este trabajo se describe el diseño general provisional y cuadricular en los sistemas de organización del CarNet.
2.- Arquitectura
En esta parte, se explica que la funcionalidad de la escalabilidad funciona de manera de reenvío geográfico, el nodo de origen anota cada paquete en conjunto con la ubicación a donde tiene que llegar el cual es su destino.
En cada nodo, se realiza una decisión puramente local para reenviar el paquete al nodo vecino que está geográficamente más cercano al destino.
El reenvío no implica ninguna información global de ayuda a la escala del enrutamiento geográfico.
2.1.- Servicio de Ubicación de Red (GLS)
La expedición geográfica requiere el envío de nodos para descubrir los lugares de destino, es decir, la red debe proporcionar una base de datos con los mapas de cada nodo con su ID permanente en conjunto con su ubicación geográfica.
La base de datos no debería depender de cualquier infraestructura porque podría dificultar el despliegue de escalabilidad, al contrario, debe ser distribuido por todos los nodos..
Todos los nodos en el sistema están coordinados con un algoritmo distribuido "f(i)"que mapea cada nodo identificado a una lista de ubicaciones físicas, con sus latitudes y longitudes.
Las ubicaciones producidas por "f(i)" actúan como servidores de localización de nodos, sin embargo si el nodo "i" se mueve, utiliza el reenvío geográfico para enviar actualizaciones con las ubicaciones especificadas por "f(i)", los nodos cercanos a esos lugares recuerdan la posición del nodo "i".
En la siguiente figura 1 se muestra un mensaje sobre el encabezado de GLS en un rango de tamaños, y la figura 2 indica los paquetes de datos entregados con éxito.
Figura 1:
Figura 2:
Esas figuras fueron obtenidas por medio de simulaciones que implicaban una buena cantidad de movilidad en los nodos.
2.2 Gestión de Densidad
Aquí explican que el reenvío geográfico puede fallar cuando la red no es suficientemente densa, por lo que los paquetes encuentran agujeros en la topología, es decir, un paquete puede llegar a un nodo donde no tiene vecinos en su radio y que están cerca de su destino.
Por otro lado, una red de radio también puede ser demasiado densa. Las radios que se encuentran dentro
del alcance del radio de cada nodo con otro, debe compartir el espectro limitado, y a medida que aumenta la densidad de los nodos, el ancho de banda disponible para cada nodo disminuye.
Tomando en cuenta el radio de los agujeros en la distribución de nodos utilizan técnicas como Karp y Bose.
La idea básica es que los nodos estén de acuerdo en las conexiones necesarias para enviar los paquetes alrededor de los perímetros del agujero hasta que avancen o regresen al punto de partida.
La idea es variar la potencia de transmisión con la idea de mantener un número con una constante aproximada al rango de nodos del radio, esto ayuda a mantener la red conectada a densidades bajas.
También se obtiene un ahorro de energía similar a la del enrutamiento.
3.- Aplicaciones
En el documento explican que construyeron un sistema con una cuadrícula alrededor para explorar cómo la rejilla interactua con las aplicaciones, el hardware y con sus tensiones de despliegue a gran escala.
En el CarNet cada Coche tendrá un nodo y que consiste en un equipo Linux, con radio IEEE 802.11, un receptor GPS y pantallas para el conductor y pasajero.
3.1.- Localización de Recursos
La localización de recursos era un propósito general para aplicación proporcionada por la red movil.
En GLS se pueden utilizar recursos sin alteraciones para localizar las inmediaciones.
En la idea simplemente consistía en asociar un nombre estándar a un recurso, como "\impresora", "\cache-web" o para el punto de acceso "\Internet ".
Ya con los nombres, se les aplicaba un algoritmo hash para obtener una identificación y a continuación, participaban en el protocolo de GLS, se tomaba en cuenta que GLS es robusto por los múltiples nodos que utilizan un mismo ID, y por ultimo el resultado final era el deseado, al realizar una búsqueda de ubicación, los nodos veían al recurso más cercano a ellos.
3.2 Conectividad IP
La conectividad IP era un punto importante en CarNet, a cada nodo se le asignaba una dirección IP, una máscara de subred y la dirección IP de su router por defecto.
Los nodos inalámbricos participaban en el protocolo utilizando un hash de la dirección IP como su ID.
Para enviar un paquete a través de Internet, el nodo determinaba la localización de la puerta de entrada y reenviaba el paquete IP.
3.3.- CarNet Specific
Además de los servicios directos como la ubicación de los recursos y la conectividad IP, se esperaba que las propiedades de una red inalámbrica en la que los nodos conocen sus propios lugares pueden inspirar a otras aplicaciones parecidas.
3.4.- Privacidad
El uso del enrutamiento geográfico presenta un problema para los usuarios preocupados por la privacidad de su ubicación y movimientos.
Si se utilizaba GLS, cualquier nodo puede localizar a un nodo cuyo ID sea reconocido.
Creemos que ambas técnicas podrían impedir que este hecho de privacidad se convierta en un tema de preocupación para la mayoría de usuarios.
Los nodos pueden cambiar las direcciones IP en poco tiempo, muchos nodos pueden compartir un grupo de direcciones IP, con lo que el seguimiento de los individuos se dificulta.
Un punto en contra es que si cambia periódicamente la dirección IP protege a un usuario de un seguimiento por parte de terceros, pero no se impide a los nodos contactados por el usuario.
Para solucionar este problema, los usuarios pueden considerar el uso de un proxy para algunas conexiones sensibles.
4.- Trabajos relacionados
En los trabajos relacionados, existen pocos ejemplos de sistemas implementados con redes Ad Hoc, por mencionar algunos son: la Metricom Ricochet y Nokia.
Hay alguno algoritmos existentes sobre redes AdHoc, como: DSR, AODV, DSDV, y TORA.
Conclusión
Los autores esperaban que el despliegue de
CarNet sacará a la luz nuevos problemas y nuevas soluciones.
El sistema maneja a un gran número de nodos a grandes escalas mediante el reenvío geográfico.
El problema de la variación en su densidad de cada nodo se volverá a requerir algoritmos adaptativos para gestionar el espectro radioeléctrico y los niveles de potencia.
CarNet facilitará la creación de nuevas aplicaciones adaptadas a las redes geográficamente conscientes.
Critica
En el documento resaltaban de manera muy importante el sistema debería de ser dinámico y así evitar contratiempos, puede que sea una técnica buena, pero no es 100% confiable, aun así en los tiempos modernos hacer un sistema manual ya no es rentable .
Ya que este documento fue editado hace mas de 5 o 6 años, utilizan herramientas como IP; maquinas Linux y todo eso podría ser utilizado de manera mas eficaz con herramientas actualizadas y así tener un resultado mas optimo.
En este caso podría utilizarse otro tipo de algoritmos para que sean mas eficientes con proyectos dedicados a redes AdHoc.
Referencia
