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Un evaluador de Algoritmos de Ruteo
Tesista
Mario Marcelo Berón
Universidad Nacional de San Luis - Argentina
Asesor Científico
Gregorio Hernández Peñalver
Universidad Politécnica de Madrid – España
Co-Asesor Científico
Edilma Olinda Gagliardi
Universidad Nacional de San Luis - Argentina
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo online
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
Índice
• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Objetivos
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Construir una herramienta que permita:
• Estudiar los algoritmos de ruteo
• Incorporar con facilidad: algoritmos de ruteo, criterios de evaluación, clases de grafos, etc.
• Interactuar con otras herramientas tales como compiladores y graficadores
• Modificar sus rutinas con complejidad media
• Ejecutar en distintas plataformas y en máquinas de diferentes capacidades de procesamiento
• Ser manipulada por expertos en la temática o usuarios de otras disciplinas
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo online
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
Índice
• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
El problema de ruteo y sus aplicaciones
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
El problema de ruteo y sus aplicaciones
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
El problema de ruteo y sus aplicaciones
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo online
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
Índice
• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Redes de Computadoras
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Existen distintas formas de interconectar ordenadores. Estas formas se conocen con el nombre de topologías de interconexión.
Retícula
Lineal
Árbol
Anillo Estrella
Como se puede observar estas topologías y combinaciones de las mismas poseen una infraestructura física.
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo online
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
Índice
• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Algoritmos de Ruteo Online
Ruteo Geométrico
• El plano completo de la red no se conoce en los nodos.
• G es un grafo plano con n vértices, aristas con peso distancia euclídea o unidad.
¿Qué conoce el paquete?
• Las coordenadas de o, d y de los vértices de V(o)
• Cuando llega a v, aprende las coordenadas de V(v)
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo voraz (greedy routing)
d
v
El paquete sale de v al vecino más próximo a d
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Brújula (compass routing)
d
El paquete sale de v al vecino que minimiza el ángulo con la recta vd
v
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Brújula Aleatorizado (random compass routing)
El paquete va de v a uno de los vértices b+(v) o b-(v) con igual probabilidad
b+(v) v
d
b-(v)
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo Voraz Brújula (greedy-compass routing)
El paquete se mueve desde v al vértice entre {b+(v), b-(v)} que minimiza la distancia a d
b+(v) v
d
b-(v)
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Caras (face routing)
o
d
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Caras (face routing)
o
d
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Caras (face routing)
o
d
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Caras II (face routing II)
o
d
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Caras II (face routing II)
o
d
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Caras II (face routing II)
o
d
Algoritmos de Ruteo Online
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Ruteo por Caras II (face routing II)
o
d
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo online
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
Índice
• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Clases de Grafos
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
• En las redes móviles, cada nodo tiene su radio de transmisión. Por consiguiente dos nodos están conectados si se encuentran dentro de su radio de transmisión.
• El grafo que modela esta situación se conoce como grafo unidad.
Clases de Grafos
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
• Grafo de Gabriel• Grafo de Vecindad Relativa
• Triangulaciones de Delaunay
Inválido
u v
w
u v
Inválido
u vw
u v
Inválido
u
v
w
k u
v
w
Clases de Grafos
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Grafo de GabrielGrafo de Vecindad Relativa
Triangulación de Delaunay
Clases de Grafos
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Sin embargo el Grafo de Gabriel presenta el siguiente inconveniente:
u v u v
¿Por qué eliminar el arco (u,v) si en realidad no altera la planaridad del grafo?
u v u v
Grafos de Morelia
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo online
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
Índice
• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Criterios de Evaluación
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
• Tasa de Éxito
• Dilatación de enlace promedio
• Dilatación euclidiana promedio
Para la evaluación de algoritmos de ruteo es necesario tener en cuenta:
• Los algoritmos en sí mismos
• Las clases de grafos que se utilizan
• Los criterios de evaluación
• Los tipos de experimentos que se realizan
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo online
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
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• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Tabla n Tabla 1
Alg 1 Alg n
C. de E. 1
C. de E. n
Grafo 1
Grafo n
Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
El Evaluador fue especificado utilizando el método RAISE.
RAISE es atractivo porque:
• Permite especificar sistemas en cualquier nivel de abstracción.
• Las herramientas provistas con el método poseen soporte para la construcción, validación, verificación y refinamiento de las especificaciones.
• Posee un lenguaje de especificación (RSL) que es de amplio espectro.
• RSL, es un lenguaje modular, contiene construcciones típicas de los lenguajes de programación. Además permite seleccionar el estilo de especificación.
Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Consideraciones del Evaluador:
• Biblioteca de Funciones
• Especificación de sus rutinas
• Documentación
• Ambiente flexible y amigable
• Economía de Recursos
• Portabilidad
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo online
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
Índice
• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Tasa de éxito del ruteo voraz
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Nodos
RNG
Gabriel
Morelia
Evaluación de Algoritmos -Experimentos y Resultados-4
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Tasa de éxito del ruteo por brújula
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Nodos
RNG
Gabriel
Morelia
Evaluación de Algoritmos -Experimentos y Resultados-4
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Tasa de éxito del ruteo voraz-brújula
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Nodos
RNG
Gabriel
Morelia
Evaluación de Algoritmos -Experimentos y Resultados-4
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Tasa de éxito del ruteo por brújula aleatorizado
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Nodos
Morelia
Gabriel
RNG
Evaluación de Algoritmos -Experimentos y Resultados-4
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Dil. de enl. prom. del ruteo voraz
24,5
25
25,5
26
26,5
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27,5
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10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Nodos
GVR
Gabriel
Morelia
Evaluación de Algoritmos -Experimentos y Resultados-5
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Dil. de enl. prom. del ruteo
23
24
25
26
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29
30
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Nodos
GVR
Gabriel
Morelia
Evaluación de Algoritmos -Experimentos y Resultados-5
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Dil. de enl. prom. del ruteo por brújula-alea.
0
5
10
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20
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30
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10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Nodos
GVR
Gabriel
Morelia
Evaluación de Algoritmos -Experimentos y Resultados-5
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Dil. de enlace prom. del ruteo por voraz-brújula
24,5
25
25,5
26
26,5
27
27,5
28
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Nodos
GVR
Gabriel
Morelia
Evaluación de Algoritmos -Experimentos y Resultados-5
• El problema del ruteo y sus aplicaciones
• Los algoritmos de ruteo
• Las clases de grafos utilizadas como modelo
• Criterios de Evaluación
• Evaluador de algoritmos de ruteo
• Conclusión
• Redes de computadoras
Índice
• Objetivos
• Evaluación de Algoritmos- Experimentos - Resultados
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
Conclusiones
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
• El estudio de los algoritmos de ruteo es de principal importancia ya que en el futuro permitirá solucionar problemas tecnológicos.
• La construcción de herramientas que faciliten el estudio de algoritmos de ruteo que sean adaptables y de fácil uso simplifica el estudio de los algoritmos de ruteo.
• La construcción de herramientas de análisis requiere de un estudio profundo de las distintas estrategias de ruteo, lenguajes de programación diseño y especificación.
Conclusiones
Un Evaluador de Algoritmos de Ruteo
• Las estrategias de ruteo al vuelo son atractivas por su escaso uso de recursos y porque permiten generar esquemas híbridos que poseen las mismas características.
• El uso de Métodos de Ingeniería, en particular RAISE, permitió entender exhaustivamente el funcionamiento de los algoritmos de ruteo y los métodos de generación de clases de grafos utilizados. Además posibilitó la creación de documentación útil para el usuario experto del sistema.