Contribución al diseño de protocolos de encaminamiento en redes móviles ad-hoc basados en reputación

Abstract

The mobile ad-hoc networks are part of the next generation access networks (Next Generation Networking o NGN), "all-IP" networks facing the great scientific and technical challenge that is the ubiquitous computing The mobile ad-hoc networks are useful in situations where rapid deployment is required in an area where there is no infrastructure. The nodes can act as sources, destinations or as routers to transmit data from one node to another node not accessible with a single jump In this thesis we present two new algorithms of reputation-based routing protocols, REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) and DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing), which use DSR (Dynamic Source Routing) as a routing protocol engine. The REMODE_sw protocol (Reputation for Mobile Devices Static Weight) is static weight and DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing) is dynamic weight, the difference is in the behavior of beta, which is the weight that reputation values (of each network node) new have in relation to historical values, REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) maintains a constant beta value, while DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing) based on the behavior of the variance (of the reputation of each node in the network), independently updates the beta values of each node in the network, achieving that the reputation values(of each node in the network) approximate their average value with greater speed, in order that the reputation system has more accurate information on the behavior of each node The two new algorithms estimate the RFVs (Reputation Forwarding Values) in an ad-hoc mobile network, the main thing is to be able to choose those paths that are formed by the nodes with greater reputation, thus avoiding the less collaborative nodes. Reputation estimation is done using only first-hand information available to the node based on its experience in the network. For REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) we have made the implementation of the algorithm on NS-2.35 (Network Simulator Version 2.35) using scenarios created with Bonnmotion v3.0, while for DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing) we have developed a simulator of an ad-hoc mobile network using MATLAB R2017b, inside this simulator we have implemented the algorithm DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing), likewise this simulation scenarios are created using Bonnmotionv3.0. As a general conclusion we have verified that the two new algorithms truly identify the most cooperative paths, which implies an improvement of the total packet loss fraction (average of all the paths of the network), since that allows to avoid the selfish nodes of the network.

Las redes móviles ad-hoc son parte de las redes de acceso de próxima generación (Next Generation Networking o NGN), redes “all-IP” que hacen frente al gran desafío científico y técnico que es la computación ubicua Las redes móviles ad-hoc son útiles en situaciones donde se requiere un rápido despliegue en una zona en la que no hay infraestructura. Los nodos pueden actuar como fuentes, destinos o como encaminadores para transmitir datos de un nodo a otro nodo no accesible con un único salto En esta tesis presentamos dos nuevos algoritmos de protocolos de encaminamiento basados en reputación, REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) y DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing), los cuales utilizan DSR (Dynamic Source Routing) como motor de protocolo de encaminamiento. El protocolo REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) es de peso estático y DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing) es de peso dinámico, la diferencia se encuentra en el comportamiento de beta, el cual es el peso que los valores de reputación (de cada nodo de la red) nuevos tienen en relación a los valores históricos, REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) mantiene un valor de beta constante, mientras que DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing) en base al comportamiento de la varianza (de la reputación de cada nodo de la red), actualiza de forma independiente los valores de beta de cada nodo de la red, consiguiendo que los valores de reputación (de cada nodo de la red) se aproximen a su valor medio con mayor rapidez, con la finalidad de que el sistema de reputación cuente con información más precisa sobre el comportamiento de cada nodo Los dos nuevos algoritmos estiman las RFVs (Reputation Forwarding Values) en una red móvil ad-hoc, lo primordial es poder elegir aquellos caminos que son formados por los nodos con mayor reputación, evitando así los nodos menos colaborativos. La estimación de la reputación se realiza utilizando únicamente información de primera mano disponible para el nodo en función de su experiencia en la red Para REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) hemos realizado la implementación del algoritmo sobre NS-2.35 (Network Simulator Version 2.35) utilizando escenarios creados con Bonnmotion v3.0, mientras que para DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing) hemos desarrollado un simulador de una red móvil ad-hoc utilizando MATLAB R2017b, dentro de dicho simulador hemos implementado el algoritmo DrepSR (Dynamic reputation-based Source Routing), igualmente estos escenarios de simulación se crean utilizando Bonnmotion v3.0 Como conclusión general hemos podido comprobar que los dos nuevos algoritmos verdaderamente identifican los caminos más cooperativos, lo que supone una mejora de la fracción de pérdida de paquetes total (promedio de todos los caminos de la red), ya que permite evitar los nodos egoístas de la red.

Les xarxes mòbils ad hoc són part de les xarxes d'accés de pròxima generació (Next Generation Networking o NGN), xarxes "all IP" que fan front al gran desafiament científic i tècnic que és la computació ubiqua Les xarxes mòbils ad hoc són útils en situacions on es requereix un ràpid desplegament en una zona en la qual no hi ha infraestructura. Els nodes poden actuar com a fonts, destinacions o com encaminaments per transmetre dades d'un node a un altre node no accessible amb un únic salt En aquesta tesi presentem dos nous algoritmes de protocols d'encaminament basats en reputació, REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) i DrepSR (Dynamic reputation based Source Routing), els quals utilitzen DSR (Dynamic Source Routing) com a motor de protocol d'encaminament. El protocol REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) és de pes estàtic i DrepSR (Dynamic reputation based Source Routing) és de pes dinàmic, la diferència es troba en el comportament de beta, el qual és el pes que els valors de reputació (de cada node de la xarxa) nous tenen en relació als valors històrics, REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) manté un valor de beta constant, mentre que DrepSR (Dynamic reputation based Source Routing) sobre la base del comportament de la variància (de la reputació de cada node de la xarxa), s'actualitza de forma independent els valors de beta de cada node de la xarxa, aconseguint que els valors de reputació (de cada node de la xarxa) s'aproximin al seu valor mitjà amb major rapidesa, amb la finalitat que el sistema de reputació compti amb informació més precisa sobre el comportament de cada node Els dos nous algoritmes estimen les RFVs (Reputation Forwarding Values) en una xarxa mòbil ad hoc, el primordial és poder triar aquells camins que són formats pels nodes amb més reputació, evitant així els nodes menys col·laboratius. L'estimació de la reputació es realitza utilitzant únicament informació de primera mà disponible per al node en funció de la seva experiència a la xarxa Per REMODE_sw (Reputation for Mobile Devices Static Weight) hem realitzat la implementació de l'algoritme sobre NS 2.35 (Network Simulator Version 2.35) utilitzant escenaris creats amb Bonnmotion v3.0, mentre que per DrepSR (Dynamic reputation--based Source Routing) hem desenvolupat un simulador d'una xarxa mòbil ad--hoc utilitzant MATLAB R2017b, dins d'aquest simulador hem implementat l'algoritme DrepSR (Dynamic reputation--based Source Routing), igualment en aquest simulador s'han utilitzant escenaris creats en Bonnmotion v3.0 Com a conclusió general hem pogut comprovar que els dos nous algoritmes veritablement identifiquen els camins més cooperatius, fet que suposa una millora de la fracció de pèrdua de paquets total (mitjana de tots els camins de la xarxa), ja que permet evitar els nodes egoistes de la xarxa