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Progress Report

Progress Report. Kenji Kaneda. Parallel SMP emulator. Naïve implementation has been finished. Demo. Boot Linux SMP on a dual-processor machine Execution of simple programs Type “yes > /dev/null” three times Processes are distributed over two CPUs correctly. Ad-Hoc Mobile Network Routing.

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Presentation Transcript

  1. Progress Report Kenji Kaneda

  2. Parallel SMP emulator • Naïve implementation has been finished

  3. Demo • Boot • Linux SMP on a dual-processor machine • Execution of simple programs • Type “yes > /dev/null” three times • Processes are distributed over two CPUs correctly

  4. Ad-Hoc Mobile Network Routing Kenji Kaneda

  5. E C A F B D Ad-Hoc Mobile Networkとは? E.g.) rescue operation, meeting, battle • 個々のノードが自律して動作 • 近接ノード間のみ通信可能

  6. Ad-Hoc Mobile Network Routing (1/2) • 他ノードを中継することにより、　　　　　　　　　　　　遠くのノードにメッセージを送ることが可能になる E C A F B D source destination

  7. Ad-Hoc Mobile Network Routing (2/2) • Internet routingと異なり • ネットワークトポロジーが頻繁に動的に変化し、 • ノード名が階層的に割り当てられていない 　ことを考慮しなければいけない 133.11.12.101 E B A C D 133.11.12.1 133.11.12.2 133.11.12.3 Ad-hoc mobile network routing Internet routing

  8. ABR SSR LMR TORA DSR AODV WRP DSDV CGSR … Routing Algorithms Many algorithms have been proposed

  9. Classification of Algorithms • Proactive vs. Reactive • Proactive: ルーティング表を常に最新の状態に保持 • Reactive: メッセージ送信時にルーティング表を構築 • Flat vs. Hierarchical

  10. Rest of This Talk • Proactive Routing • DSDV • Reactive Routing • AODV • Hierarchical (Proactive) Routing • Dominating-set based DSDV • Landmark

  11. Proactive Routing

  12. Proactive Routing • Destination Sequenced Distance Vector (DSDV) • Clustered Gateway Switch Routing (CGSR) • The Wireless Routing Protocol (WRP) • …

  13. DSDV (1/2) • 各ノードがBroadcastを行うことにより、　　　　　　　　　　ルーティング表が構築される tを経由してAに到達 wを経由してAに到達 B E t sを経由してAに到達 w s u A D y v x C F vを経由してAに到達 xを経由してAに到達

  14. DSDV (2/2) • 各ノードが • リンクの追加・削除が発生した時に • ルーティング表が更新された時に • 定期的に ブロードキャストを行うことにより、ルーティング表を構築する

  15. Routing Table Updateの例1 • 新しくリンクが追加された場合 B A C

  16. Routing Table Updateの例1 • AとCは自分のルーティング表をお互いに送信 • 送られてきた情報をもとに、ルーティング表を更新 B A C

  17. Routing Table Updateの例1 • Aは自分のルーティング表が更新されたので、再度broadcast B A C

  18. Routing Table Updateの例2 • リンクが削除された場合 B A C

  19. Routing Table Updateの例2 • A, Cは自分のルーティング表を更新する • A, Cはbroadcastを行う ※ Bも、Cに到達不可能となる（Aを経由していたので） B A C

  20. Routing Table Updateの例3 • リンクが削除された場合 B A C

  21. Routing Table Updateの例3 • A、Cは自分のルーティング表を更新する • A,Cはbroadcastを行う ※ Bは、AとCに直接到達できるので、ルーティング表は更新されない B A C

  22. Routing Table Updateの例3 • Bは定期的に自分のルーティング表をbroadcastする ※ A,Cのルーティング表が更新され、B経由でお互いに到達可能になる B A C

  23. Counting-to-Infinity Problem • Network topologyの変化のタイミングによって、loopが発生してしまう • AはBを経由してCに到達可能 • BはAを経由してCに到達可能 B A C

  24. Counting-to-Infinityの例 • AC間のリンクが切れる • A, Cは自分のルーティング表を更新する • Bが定期的にbroadcastを行う • A, Bはルーティング表の更新を繰り返す B A C

  25. Counting-to-Infinity Problem • もっと複雑なloopが発生しうる sequence numberを導入することにより、loopを回避する

  26. Sequence numberとは • ルーティング表の各エントリに付加される • 単調に増加する • Sequence numberの大きいエントリほど新鮮 • Sequence numberの大きいエントリほど、優先的に経路として選択される A

  27. Sequence numberの増加 (1/2) • 定期的にブロードキャストする時に、　　　　　　　　　自分のエントリのSeq.を2増やす B A C

  28. Sequence numberの増加 (2/2) • リンクが削除された時に、　　　　　　　　　　　　　　　到達不可能になったエントリのSeq.を1増やす B A C

  29. Route Selectionの基準 • Seq. の高い経路を優先的に選択 • Seq.が等しい時には、Metricの小さいもの A B

  30. Loop回避例 • AC間のリンクが切れる • A, Cは自分のルーティング表を更新する • Bが定期的にbroadcastを行う ※ Seq.の小さいエントリなので無視される B A C

  31. Complexity • Time complexity • O(d) • Communication Complexity • O(N) where • N = # of nodes • d = network diameter

  32. Reactive Routing

  33. Reactive Routing • Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing (AODV) • Dynamic Source Routing (SOR) • Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) • …

  34. AODV • On-demandにルーティング表を構築する • 定期的なbroadcastを必要としない • ※メッセージ送信の際のlatencyは増大する

  35. ルーティング表の構築 (1/3)~ Reverse Path Setup ~ AB B ACD ACDF A D F source destination C AC E ACE

  36. ルーティング表の構築 (2/3)~ Forward Path Setup ~ AB B FD ACD ACDF A D F source destination C FDCA AC E FDC ACE

  37. ルーティング表の構築 (3/3)~ Cacheの利用 ~ AからFの経路を計算したときに蓄えられた情報を利用 AB B FD ACD ACDF A D F source destination C FDCA AC E FDC ACE

  38. Path Maintenance • Sequence numberを利用することにより、loopを回避 • DSDVとほぼ同様 • 一定時間以上経過した経路情報は削除

  39. Complexity • Time complexity • O(2d) • Communication Complexity • O(2N) where • N = # of nodes • d = network diameter

  40. Hierarchical Routing

  41. Hierarchical Routing • 階層構造を利用して • ルーティング表の縮小・集約 • メッセージ数の削減 などを実現する 133.11.12.101 133.11.9.11 133.11.12.1 133.11.12.2 133.11.12.3 133.11.9.31 133.11.9.11 133.11.12.3

  42. Hierarchical Routing • Dominating-set based DSDV • Landmark Routing • Clustered Gateway Switch Routing (CGSR) • …

  43. Hierarchical Routing • 各ノードは自律的に動作しながら階層構造を構築 • 各ノードは、ネットワークトポロジーの変化に応じて、動的に階層構造を再構築する ※ Internet routingならば、階層構造の構築は、ほぼ手動（ネットワーク管理者の作業）

  44. Dominating-set based DSDV • 2-level hierarchy • Gatewayとnon-gatewayが存在 • Gateway間では、shortest pathを計算 • Non-gatewayは、隣接gatewayのうちのどれかを中継してメッセージを配送 gateway non-gateway

  45. Gatewayはどうなるべきか？ • Minimum Connected Dominating set (MCDS)が望ましい Given a graph G=(V,E), U (⊆V) is a connected dominating set if ∀v ∈ V–U, ∃u ∈ U, uv ∈ E and the subgraph of G induced by U is connected

  46. approximate MCDSを求める分散アルゴリズム • 各ノードは、自分から2hop先のノードまでを把握する • 以下の条件を満たすノードuをgatewayとする ∃v,w ∈ N, (uv ∈ E) ∧ (uw ∈ E) ∧ (vw ∈ E) where N = { v | uv ∈ E } u v w

  47. Landmark Routing • Landmarkと呼ばれるノードによって階層構造を構築

  48. vへの経路を知っているノード Landmark • Landmark of radius r= a node for which all nodes within r hops contain a routing entry v Landmark of radius 2

  49. Hierarchy of Landmarks (1/3) • Hierarchy Level • 各Landmarkに与えられる0からHまでの値 • levelの高いLandmarkほどradiusも大きい ※ Li をlevel iのLandmarkの集合とする ※ ri(v)をlevel iのLandmark vのradiusとする Level 2 Level 1 Level 0

  50. Hierarchy of Landmarks (2/3) 以下の条件を満たすようにLandmarkを定める [条件1] 全てのノードは、level 0 のLandmark

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