A dynamic traffic sharing with minimal administration on multihomed networks

Multihomed network is one of the most efficient configuration to improve the response time of network services. However, it is hard to introduce or manage because the existing configuration methods have several problems in that they require much technical skill, involve administrative over-burden for the administrator and so on. In this paper, we propose a dynamic traffic sharing technique and suitable backbone selection metrics to address some of these problems. Using the proposed technique, an appropriate backbone can be selected per connection with minimal technical skill and low administrative cost. In addition, the proposed metrics performs more efficient traffic sharing as compared to others techniques that were investigated </p

Compact tree plus algorithms for application-level multicast communications in multihome networks

Application-level multicast (ALM) communications replicate packets on host level to deliver them from a single source to multiple clients, so that it can efficiently realize a variety of network applications using moving pictures such as video conferences, distance learning, and video-on-demands. In this paper, we propose the CT+ (compact tree plus) algorithm for finding a better ALM routing tree in terms of delay minimization between hosts. CT+ consists of a tree construction stage from the existing CT algorithm, and a newly added iterative tree improvement stage. Then, we define the extended ALM routing problem and its heuristic algorithm ExCT+, to optimize the effectiveness of the multihome network in ALM communications by selecting multihomed hosts and connections in the ALM routing tree simultaneously. For their evaluations, we construct a network simulation model named MINET (multiple-ISP network simulator), where the topology is composed of multiple ISP backbone networks with IX connections, and the network traffic is generated by following the M/M/1 queuing process. The simulation results using MINET verify the effectiveness of our algorithms.</p

Mobile-IP ad-hoc network MPLS-based with QoS support.

The support for Quality of Service (QoS) is the main focus of this thesis. Major issues and challenges for Mobile-IP Ad-Hoc Networks (MANETs) to support QoS in a multi-layer manner are considered discussed and investigated through simulation setups. Different parameters contributing to the subjective measures of QoS have been considered and consequently, appropriate testbeds were formed to measure these parameters and compare them to other schemes to check for superiority. These parameters are: Maximum Round-Trip Delay (MRTD), Minimum Bandwidth Guaranteed (MBG), Bit Error Rate (BER), Packet Loss Ratio (PER), End-To-End Delay (ETED), and Packet Drop Ratio (PDR) to name a few. For network simulations, NS-II (Network Simulator Version II) and OPNET simulation software systems were used.Dept. of Electrical and Computer Engineering. Paper copy at Leddy Library: Theses & Major Papers - Basement, West Bldg. / Call Number: Thesis2005 .A355. Source: Masters Abstracts International, Volume: 44-03, page: 1444. Thesis (M.Sc.)--University of Windsor (Canada), 2005

HIDRA: Hierarchical Inter-Domain Routing Architecture

As the Internet continues to expand, the global default-free zone (DFZ) forwarding table has begun to grow faster than hardware can economically keep pace with. Various policies are in place to mitigate this growth rate, but current projections indicate policy alone is inadequate. As such, a number of technical solutions have been proposed. This work builds on many of these proposed solutions, and furthers the debate surrounding the resolution to this problem. It discusses several design decisions necessary to any proposed solution, and based on these tradeoffs it proposes a Hierarchical Inter-Domain Routing Architecture - HIDRA, a comprehensive architecture with a plausible deployment scenario. The architecture uses a locator/identifier split encapsulation scheme to attenuate both the immediate size of the DFZ forwarding table, and the projected growth rate. This solution is based off the usage of an already existing number allocation policy - Autonomous System Numbers (ASNs). HIDRA has been deployed to a sandbox network in a proof-of-concept test, yielding promising results

Decision Engine for SIP Based Dynamic Call Routing

Abstract. Enterprises nowadays are subscribing access to several Internet Service Providers (ISPs) for reliability, redundancy and better revenues underlying the service extension, while providing good Quality of Service (QoS). In this paper, a dynamic decision-making framework is presented for Session Initiation Protocol (SIP) based voice/video call routing in multihomed network. The decision engine takes multiple criteria into account while computing the routing decision (attributes from context of the request, platform&apos;s latest conditional parameters, business objectives of the company, etc.). Two Multi-Criteria Decision Making (MCDM) methods, namely Grey Relational Analysis (GRA) and an extended version of Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) are used for decision calculation in outsourcing and provisioning enforcement modes respectively. The proposed solution gives higher throughput and lower call dropping probability while fulfilling the desired goals, taking into account the multiple attributes for choosing the best alternative

Strategies for internet route control: past, present and future

Uno de los problemas más complejos en redes de computadores es el de proporcionar garantías de calidad y confiabilidad a las comunicaciones de datos entre entidades que se encuentran en dominios distintos. Esto se debe a un amplio conjunto de razones -- las cuales serán analizadas en detalle en esta tesis -- pero de manera muy breve podemos destacar: i) la limitada flexibilidad que presenta el modelo actual de encaminamiento inter-dominio en materia de ingeniería de tráfico; ii) la naturaleza distribuida y potencialmente antagónica de las políticas de encaminamiento, las cuales son administradas individualmente y sin coordinación por cada dominio en Internet; y iii) las carencias del protocolo de encaminamiento inter-dominio utilizado en Internet, denominado BGP (Border Gateway Protocol).El objetivo de esta tesis, es precisamente el estudio y propuesta de soluciones que permitan mejorar drásticamente la calidad y confiabilidad de las comunicaciones de datos en redes conformadas por múltiples dominios.Una de las principales herramientas para lograr este fin, es tomar el control de las decisiones de encaminamiento y las posibles acciones de ingeniería de tráfico llevadas a cabo en cada dominio. Por este motivo, esta tesis explora distintas estrategias de como controlar en forma precisa y eficiente, tanto el encaminamiento como las decisiones de ingeniería de tráfico en Internet. En la actualidad este control reside principalmente en BGP, el cual como indicamos anteriormente, es uno de los principales responsables de las limitantes existentes. El paso natural sería reemplazar a BGP, pero su despliegue actual y su reconocida operatividad en muchos otros aspectos, resultan claros indicadores de que su sustitución (ó su posible evolución) será probablemente gradual. En este escenario, esta tesis propone analizar y contribuir con nuevas estrategias en materia de control de encaminamiento e ingeniería de tráfico inter-dominio en tres marcos temporales distintos: i) en la actualidad en redes IP; ii) en un futuro cercano en redes IP/MPLS (MultiProtocol Label Switching); y iii) a largo plazo en redes ópticas, modelando así una evolución progresiva y realista, facilitando el reemplazo gradual de BGP.Más concretamente, este trabajo analiza y contribuye mediante: - La propuesta de estrategias incrementales basadas en el Control Inteligente de Rutas (Intelligent Route Control, IRC) para redes IP en la actualidad. Las estrategias propuestas en este caso son de carácter incremental en el sentido de que interaccionan con BGP, solucionando varias de las carencias que éste presenta sin llegar a proponer aún su reemplazo. - La propuesta de estrategias concurrentes basadas en extender el concepto del PCE (Path Computation Element) proveniente del IETF (Internet Engineering Task Force) para redes IP/MPLS en un futuro cercano. Las estrategias propuestas en este caso son de carácter concurrente en el sentido de que no interaccionan con BGP y pueden ser desplegadas en forma paralela. En este caso, BGP continúa controlando el encaminamiento y las acciones de ingeniería de tráfico inter-dominio del tráfico IP, pero el control del tráfico IP/MPLS se efectúa en forma independiente de BGP mediante los PCEs.- La propuesta de estrategias que reemplazan completamente a BGP basadas en la incorporación de un nuevo agente de control, al cual denominamos IDRA (Inter-Domain Routing Agent). Estos agentes proporcionan un plano de control dedicado, físicamente independiente del plano de datos, y con gran capacidad computacional para las futuras redes ópticas multi-dominio.Los resultados expuestos aquí validan la efectividad de las estrategias propuestas, las cuales mejoran significativamente tanto la concepción como la performance de las actuales soluciones en el área de Control Inteligente de Rutas, del esperado PCE en un futuro cercano, y de las propuestas existentes para extender BGP al área de redes ópticas.One of the most complex problems in computer networks is how to provide guaranteed performance and reliability to the communications carried out between nodes located in different domains. This is due to several reasons -- which will be analyzed in detail in this thesis -- but in brief, this is mostly due to: i) the limited capabilities of the current inter-domain routing model in terms of Traffic Engineering (TE); ii) the distributed and potentially conflicting nature of policy-based routing, where routing policies are managed independently and without coordination among domains; and iii) the clear limitations of the inter-domain routing protocol, namely, the Border Gateway Protocol (BGP). The goal of this thesis is precisely to study and propose solutions allowing to drastically improve the performance and reliability of inter-domain communications. One of the most important tools to achieve this goal, is to control the routing and TE decisions performed by routing domains. Therefore, this thesis explores different strategies on how to control such decisions in a highly efficient and accurate way. At present, this control mostly resides in BGP, but as mentioned above, BGP is in fact one of the main causes of the existing limitations. The natural next-step would be to replace BGP, but the large installed base at present together with its recognized effectiveness in other aspects, are clear indicators that its replacement (or its possible evolution) will probably be gradually put into practice.In this framework, this thesis proposes to to study and contribute with novel strategies to control the routing and TE decisions of domains in three different time frames: i) at present in IP multi-domain networks; ii) in the near-future in IP/MPLS (MultiProtocol Label Switching) multi- domain networks; and iii) in the future optical Internet, modeling in this way a realistic and progressive evolution, facilitating the gradual replacement of BGP.More specifically, the contributions in this thesis can be summarized as follows. - We start by proposing incremental strategies based on Intelligent Route Control (IRC) solutions for IP networks. The strategies proposed in this case are incremental in the sense that they interact with BGP, and tackle several of its well-known limitations. - Then, we propose a set of concurrent route control strategies for MPLS networks, based on broadening the concept of the Path Computation Element (PCE) coming from the IETF (Internet Engineering Task Force). Our strategies are concurrent in the sense that they do not interact directly with BGP, and they can be deployed in parallel. In this case, BGP still controlls the routing and TE actions concerning regular IP-based traffic, but not how IP/MPLS paths are routed and controlled. These are handled independently by the PCEs.- We end with the proposal of a set of route control strategies for multi-domain optical networks, where BGP has been completely replaced. These strategies are supported by the introduction of a new route control element, which we named Inter-Domain Routing Agent (IDRA). These IDRAs provide a dedicated control plane, i.e., physically independent from the data plane, and with high computational capacity for future optical networks.The results obtained validate the effectiveness of the strategies proposed here, and confirm that our proposals significantly improve both the conception and performance of the current IRC solutions, the expected PCE in the near-future, as well as the existing proposals about the optical extension of BGP.Postprint (published version

MP-CFM: MPTCP-Based communication functional module for next generation ERTMS

184 p. El contenido de los capítulos 4,5,6,7,8 y 9 está sujeto a confidencialidadEl Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS, por sus siglasen inglés), fue originalmente diseñado para los ferrocarriles europeos. Sinembargo, a lo largo de las dos últimas décadas, este sistema se ha convertidoen el estándar de-facto para los servicios de Alta Velocidad en la mayoría depaíses desarrollados.El sistema ERTMS se compone de tres subsistemas principales: 1) el Sistemade Control Ferroviario Europeo (ETCS, por sus siglas en inglés), que actúacomo aplicación de señalización; 2) el sistema Euroradio, que a su vez estádividido en dos subsistemas, el Módulo de Seguridad Funcional (SFM, porsus siglas en inglés), y el Módulo de Comunicación Funcional (CFM, porsus siglas en inglés); y 3) el sistema de comunicaciones subyacente, GSM-R,que transporta la información intercambiada entre el sistema embarcado enel tren (OBU, por sus siglas en inglés) y el Centro de Bloqueo por Radio(RBC, por sus siglas en inglés). El sistema de señalización ETCS soporta tresniveles dependiendo del nivel de prestaciones soportadas. En el nivel 3 seintroduce la posibilidad de trabajar con bloques móviles en lugar de bloquesfijos definidos en la vía. Esto implica que la distancia de avance entre dos trenesconsecutivos puede ser reducida a una distancia mínima en la que se garanticela seguridad del servicio, aumentando por tanto la capacidad del corredorferroviario. Esta distancia de seguridad viene determinada por la combinaciónde la distancia de frenado del tren y el retraso de las comunicaciones deseñalización. Por lo tanto, se puede afirmar que existe una relación directaentre los retrasos y la confiabilidad de las transmisiones de las aplicaciones deseñalización y la capacidad operacional de un corredor ferroviario. Así pues,el estudio y mejora de los sistemas de comunicaciones utilizados en ERTMSjuegan un papel clave en la evolución del sistema ERTMS. Asimismo, unaoperatividad segura en ERTMS, desde el punto de vista de las comunicacionesimplicadas en la misma, viene determinada por la confiabilidad de lascomunicaciones, la disponibilidad de sus canales de comunicación, el retrasode las comunicaciones y la seguridad de sus mensajes.Unido este hecho, la industria ferroviaria ha venido trabajando en ladigitalización y la transición al protocolo IP de la mayor parte de los sistemasde señalización. Alineado con esta tendencia, el consorcio industrial UNISIGha publicado recientemente un nuevo modelo de comunicaciones para ERTMSque incluye la posibilidad, no solo de operar con el sistema tradicional,basado en tecnología de conmutación de circuitos, sino también con un nuevosistema basado en IP. Esta tesis está alineada con el contexto de migraciónactual y pretende contribuir a mejorar la disponibilidad, confiabilidad yseguridad de las comunicaciones, tomando como eje fundamental los tiemposde transmisión de los mensajes, con el horizonte puesto en la definición deuna próxima generación de ERTMS, definida en esta tesis como NGERTMS.En este contexto, se han detectado tres retos principales para reforzar laresiliencia de la arquitectura de comunicaciones del NGERTMS: 1) mejorarla supervivencia de las comunicaciones ante disrupciones; 2) superar laslimitaciones actuales de ERTMS para enviar mensajes de alta prioridad sobretecnología de conmutación de paquetes, dotando a estos mensajes de un mayorgrado de resiliencia y menor latencia respecto a los mensajes ordinarios; y3) el aumento de la seguridad de las comunicaciones y el incremento de ladisponibilidad sin que esto conlleve un incremento en la latencia.Considerando los desafíos previamente descritos, en esta tesis se proponeuna arquitectura de comunicaciones basada en el protocolo MPTCP, llamadaMP-CFM, que permite superar dichos desafíos, a la par que mantener laretrocompatibilidad con el sistema de comunicaciones basado en conmutaciónde paquetes recientemente propuesto por UNISIG. Hasta el momento, esta esla primera vez que se propone una arquitectura de comunicaciones completacapaz de abordar los desafíos mencionados anteriormente. Esta arquitecturaimplementa cuatro tipos de clase de servicio, los cuales son utilizados porlos paquetes ordinarios y de alta prioridad para dos escenarios distintos; unescenario en el que ambos extremos, el sistema embarcado o OBU y el RBC,disponen de múltiples interfaces de red; y otro escenario transicional en el cualel RBC sí tiene múltiples interfaces de red pero el OBU solo dispone de unaúnica interfaz. La arquitectura de comunicaciones propuesta para el entornoferroviario ha sido validada mediante un entorno de simulación desarrolladopara tal efecto. Es más, dichas simulaciones demuestran que la arquitecturapropuesta, ante disrupciones de canal, supera con creces en términos derobustez el sistema diseñado por UNISIG. Como conclusión, se puede afirmarque en esta tesis se demuestra que una arquitectura de comunicaciones basadade MPTCP cumple con los exigentes requisitos establecidos para el NGERTMSy por tanto dicha propuesta supone un avance en la evolución del sistema deseñalización ferroviario europeo

Routing Protocols in Modern IP Networks

Τα σύγχρονα IP δίκτυα συνεχώς εξελίσσονται και μεγαλώνουν. Ο αυξανόμενος αριθμός των όλο και περισσότερο ο διασυνδεδεμένων &quot;έξυπνων&quot; συσκευών, υποχρεώνει τους μηχανικούς δικτύων να πρέπει να διαχειριστούν ποικίλα δίκτυα με εκατοντάδες ή χιλιάδες διασυνδεμένες συσκευές. Η δρομολόγηση του IP πρωτοκόλλου είναι ο συνδετικός κρίκος μεταξύ όλων αυτών των δικτύων. Σκοπός της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι να αποτελέσει ένα εργαλείο αναφοράς των πρωτόκολλων δρομολόγησης, για σπουδαστές και μηχανικούς, των οποίων κύρια δραστηριότητα είναι η διαχείριση και η εποπτεία τεχνολογιών και πρωτοκόλλων δρομολόγησης σε IP δίκτυα.Modern IP networks are continuously evolving and growing. The fact that more and more devices become “smart” and have the ability to connect to an IP network makes network engineers come across a variety of different network topologies, on a daily basis, interconnecting hundreds or thousands of different subnets. IP routing is the key link between these subnets. The purpose of this thesis is to become a reference tool for students or engineers whose main responsibility is the management or administration of core routing technologies