Delay Tolerant Networks

  • View
    29

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Delay Tolerant Networks. Communication dans des rseaux difficiles Jrmy Courtial Ingnieurs 2000 Fvrier 2009. Sommaire. Contexte Architecture DTN Bundle Layer & Protocol Licklider Transmission Protocol Routage Applications Conclusion. Contexte. Exemple denvironnement. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript

Diapositive 1

Delay Tolerant NetworksCommunication dans des rseaux difficiles

Jrmy Courtial Ingnieurs 2000Fvrier 2009ContexteArchitecture DTNBundle Layer & ProtocolLicklider Transmission ProtocolRoutage ApplicationsConclusionSommaire2Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 20093ContexteExemple denvironnement

4Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Contraintes rencontresDlais Fortement variables dun lien lautreTemps de propagation limit par la vitesse de la lumire

5Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Connectivit variable Nuds masqus par des objets spatiaux (plantes, satellites, Soleil, etc )

Autonomie limite dans lespace : appareils en veille

Possibilit dabscence totale de connectivit de bout-en-boutContraintes rencontres6Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Autres

Dbits limits (autonomie, puissance des appareils)

Taux derreurs binaires levs

Cots de transmission importants

Diffrents protocoles utiliss sur les diffrents liensContraintes rencontres7Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Exemple denvironnement

8Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Dlais, BERDbitCotsAutonomie,connectivitCots,connectivitTCP/IP bas sur :Connectivit de bout-en-boutFaible taux derreurFaible Round Time TripFaible cot de transmission

Mcanismes utiliss : Conversation constante entre metteur et rcepteurEtablissement dun seul chemin entre les nudsRetransmission en cas derreurUtilisation possible de TCP/IP ?9Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 200910Architecture DTNDbut 2000, introduction du principe de Delay Tolerant Network (DTN)

Caractristiques : Connectivit intermittenteDlais longs et/ou variablesTaux derreurs levDbits fortement asynchronesPlusieurs sous-rseaux diffrents connects entre euxArchitecture DTN11Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Bas sur le Store-and-Forward Message Switching

Inspir des services postaux et pony-express

Orient message : pas dinteractivitDTN : concept12Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Chaque nud dispose dune zone de stockage persistante (ex : disque dur)

Messages conservs jusqu ce que la communication soit possibleStore-and-Forward Message SwitchingStoreStoreStoreStoreForwardForwardForwardDstRSrcRDstSrcNudANudCNudBNudD13Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Diffrents types de contact : PermanentsA la demandeIntermittents :PlanifisOpportunistesPrvisibles

DTN : types de contact 14Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009

Contact planifi15Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009

Contact opportuniste16Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 200917Bundle Layer Store-and-forward message switching mis en uvre via une nouvelle couche protocolaire : Bundle Layer

Permet de sabstraire des couches spcifiques des diffrents rseaux au niveau application

DTN : Bundle LayerApplicationApplicationCouchesspcifiquesCouchesspcifiquesCouchesspcifiquesCouchesspcifiquesCouche Bundle18Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Messages appels Bundles

Les bundles sont stocks et transfrs entirement ou par fragments entre les nuds

Utilisation dune nouvelle couche dite Convergence Layer pour utiliser les couches infrieures

Bundle Protocol19Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Bundle Protocol

20Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Nuds regroups en rgions

Une rgion = une pile protocolaire

Plusieurs types de nuds dans chaque rgion :Host : met ou reoitRouteur : forward lintrieur dune rgionPasserelle : forward entre deux rgionsNuds et rgions21Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Utilisation de EID (Endpoint IDentifier)

Reprend le concept URI

EID en deux partie : Identifiant de la rgionIdentifiant du nud dans la rgion

{ , }

Exemple : {earth.sol.int, src.someclient.com:1131}Adressage22Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Les passerelles utilisent lID de la rgion

Les routeurs, lID du nud

Abstraction des protocoles Un EID peut reprsenter une machine, une adresse mutlicast, anycast etc Adressage (2)23Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Pas de rsolution de lEID la sourcePeu changer durant lacheminement !

Regional ID rsolut larrive dans la rgion

Avantages : Pas besoin de connaitre tous les systmes dadressageMoins de communication administratives (rsolution ou synchronisation des IDs)Adressage et Late Binding24Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Priorits (pour une mme source) : Bulk, Normal, Expedited

Accus de rception

Notification de transfre

Custody Transfert et Custody-Transfert NotificationOptions de transmission25Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Dlgation de la garde du Bundle

Demand par la source puis par chaque gardien

Bundle stock jusqu ce que la garde soit accepte par un autre nud le bundle expire

Un nud peur refuser la gardeCustody Transfer26Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009

Format dun BundleEIDS27Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Implmentations

28Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 200929Licklider Transmission ProtocolProtocole de retransmission pour DTN

A lorigine un Convergence Layer pour le communications spatiale et inspir du CFDP

Mais peut-tre utilis en stand-alone, la place de UDP/IP, pour les communication terrestresJrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 200930Licklider Transmission ProtocolProtocole stateful

Supporte trs bien les longs dlais entre les messages durant une mme session

Conu pour minimiser loverhead et acclrer la retransmission

Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 200931LTP : fonctionnalitstimeoutintervalJrmy Courtial - Ingnieurs 200032LTP : fonctionnementno mutual visibility(timersuspended)timeoutintervaldeliver block to clientdeliver block to clientdeliver block to clientdeliver block to clientJrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 200933Routage dans un DTNAucun protocole prvu dans les spcifications

Contraintes pour le routage : Nuds mobiles et connexions intermittentesAbsence possible de connexion bout-en-boutDlais importants et variablesRessources limites

Pas un simple problme de routage dynamique !Routage dans un DTN34Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Ncessit de disposer dun modle du rseau Niveau de connectivit Dure et priode des connexionsType de contacts (planifis, opportunistes, etc )

Dfinir des units de mesures : DlaisTaux de succs

Pas dalgorithme de routage universel dpend de lenvironnement !

Quel protocole de routage ?35Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Epidemic routing : messages rpliqus et envoys tout nouveau nud

Spray and Wait : Un message ne peut avoir que n copiesDeux phases : Spay : une copie du message est envoy aux relaisWait : les relais attendent dtre en contact avec la destinationDeux versions : Vanilla et et Binary

Quelques pistes36Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Fonctionnent mais gourmands en ressources

Idal quand larrive dun nouveau nud est totalement alatoire Rarement le cas dans la ralit

Ide : se baser sur la probabilit dun contact

Remarques37Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Probabilistic Routing Protocol using History of Encounters and Transitivity

Calcule la probabilit de rencontrer un nud et ses taux de succs

Probabilits changs entre les nuds

Idal pour les contacts opportunistesPRoPHET38Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Quand on dispose de plus dinformations :Minimum Expected Delay (MED)Earliest Delivery (ED)Earliest Delivery with Local Queuing (EDLQ)Earliest Delivery with All Queues (EDAQ)

Autres

39Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 200940ApplicationsApplicationsDTNRGInterPlaNetaryNetworkDARPA DTNExprimentations des travaux duDTNRGExprimentations des travaux duDTNRGCoopration larecherche (NASA/DARPA)41Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Faciliter les communications entres les diverses sondes et le Terre

Objectif original des DTN

Encore au stade de exprimental

Premier test rel en Septembre 2008Spatiales42Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009DARPA travaille sur son propre DTN (DisruptionTolerant Network) depuis 2005

Assurer la fiabilit des communicationssur les champs de batailleArme

43Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Objectif : suivre la trace des troupeaux de zbres

Contraintes :Nuds en mouvementsEnergie limiteConnectivit intermittentesurtout avec la station debase

Application rel : Zebranet

44Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Deux protocoles tests :Flooding : envoie des donnes tous les nuds dcouvertsHistory-based : garde une liste des nuds dcouverts et leur taux de succs. Choisit le meilleur.

Rsultats : Dans lidal : floodingAvec des contraintes de bande passante : History-based

Zebranet45Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009DakNet : Utiliser une moto ou un bus pour transporter physiquement des donnes d'une base un hte distant. Objectif : fournir un accs Internet un petit village prs de Calcutta.

Saami Networks: Peuple nomade qui suit les troupeaux de rennes. Utilisent une moto neige.Autres projets rels46Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Solution au problme du dernier kilomtre

Rseaux de capteurs

Rseaux de pitons

Autoroutes intelligentes

Rseaux sous-marins acoustiquesApplications futures47Jrmy Courtial - Ingnieurs 2000 Fvrier 2009Encore au stade de recherche

Nombreux problmes rsoudre (routage, scurit, multicast/anycast, etc ) mais

Une rponse pour la co