A technological overview of the guifi.net community network

This work presents a technological analysis of guifi.net, a free, neutral, and open-access community network. Guifi.net consists of more than 27,000 operational nodes, which makes it the world’s largest community network in terms of the number of nodes and coverage area. This paper describes the characteristics of the network, the link level topology, its growth over a decade, and its resilience in terms of availability and reachability of network nodes. Our study is based on open data published by guifi.net regarding its nodes and wireless links, monitoring information, community database, and its web portal. The data includes historical information that covers the lifetime of the network. The scale and diversity of the network requires a separate analysis of the subsets of the entire dataset by area or by separating the core from the leaf nodes. This shows some degree of diversity in local characteristics caused by several demographic, geographic, technological, and network design factors. We focus on the following aspects: technological network diversity, topology characteristics, evolution of the network over time, analysis of robustness, and its effect on networking service availability. In addition, we analyse how the community, the technology used, the geographical region where the network is deployed, and its self-organised structure shape the network properties and determine its strengths and weaknesses. The study demonstrates that the guifi.net community network is diverse in technological choices for hardware, link protocols, and channels and uses a combination of routing protocols yet provides a common private IP network. The graph topology follows a power- law distribution for links in regions up to a few thousand Km 2 , limited to the scope of wireless links. Network growth has two aspects: a geographic growth of the network core using long distance links with wireless or fibre, and the local growth in density with leaf low-cost leaf nodes. The resilience of the network derived from the nodes’ uptime and the structure of the graph varies across different regions with more fragile leafs than core nodes and diverse degrees of graph resilience to random failures or coordinated attacks, such as natural causes, depending on the network planning, structure, and maturity. The guifi.net community network results from a loosely coupled and decentralised organic growth that exhibits large local differences, diverse growth, and maturity under a common community license and social network.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Development and management of collective network and cloud computing infrastructures

Pla de Doctorat industrial de la Generalitat de CatalunyaIn the search and development of more participatory models for infrastructure development and management, in this dissertation, we investigate models for the financing, deployment, and operation of network and cloud computing infrastructures. Our main concern is to overcome the inherent exclusion in participation in the processes of development and management and in the right of use in the current dominant models. Our work starts by studying in detail the model of Guifi.net, a successful bottom-up initiative for building network infrastructure, generally referred to as a community networks. We pay special attention to its governance system and economic organisation because we argue that these are the key components of the success of this initiative. Then, we generalise our findings for any community network, aiming at becoming sustainable and scalable, and we explore the suitability of the Guifi.net model to the cloud computing infrastructure. As a result of both, we coin the attribute extensible to refer to infrastructure that is relatively easy to expand and maintain in contrast to those naturally limited or hard to expand, such as natural resources or highly complex or advanced artificial systems. We conclude proposing a generic model which, in our opinion, is suitable, at least, for managing extensible infrastructure. The Guifi.net model is deeply rooted in the commons; thus, the research in this field, in general, and Elinor Ostrom’s work, in particular, have left a profound imprint in our work. Our results show that the \guifinet model meets almost entirely the principles of long-enduring commons identified by E. Ostrom. This work has been developed as an industrial doctorate. As such, it combines academic research with elements of practice and pursues an effective knowledge transfer between academia and the private sector. Given that the private sector’s partner is a not-for-profit organisation, the effort to create social value has prevailed over the ambition to advance the development of a specific industrial product or particular technology.En la recerca i desenvolupament de models més participatius per al desenvolupament i gestió d'infraestructura, en aquesta tesi investiguem sobre models per al finançament, desplegament i operació d'infraestructures de xarxa i de computació al núvol. La nostra preocupació principal és fer front a l’exclusió inherent dels models dominants actualment pel que fa a la participació en els processos de desenvolupament i gestió i, també, als drets d’us. El nostre treball comença amb un estudi detallat del model de Guifi.net, un cas d'èxit d'iniciativa ciutadana en la construcció d'infraestructura de xarxa, iniciatives que es coneixen com a xarxes comunitàries. En fer-ho, parem una atenció especial al sistema de governança i a l’organització econòmica perquè pensem que són els dos elements claus de l'èxit d'aquesta iniciativa. Tot seguit passem a analitzar d'altres xarxes comunitàries per abundar en la comprensió dels factors determinants per a la seva sostenibilitat i escalabilitat. Després ampliem el nostre estudi analitzant la capacitat i el comportament del model de Guifi.net en el camp de les infraestructures de computació al núvol. A resultes d'aquests estudis, proposem l'atribut extensible per a descriure aquelles infraestructures que són relativament fàcil d'ampliar i gestionar, en contraposició a les que o bé estan limitades de forma natural o be són difícils d'ampliar, com ara els recursos naturals o els sistemes artificials avançats o complexos. Finalitzem aquest treball fent una proposta de model genèric que pensem que és d'aplicabilitat, com a mínim, a tot tipus d'infraestructura extensible. El model de Guifi.net està fortament vinculat als bens comuns. És per això que la recerca en aquest àmbit, en general, i els treballs de Elinor Ostrom en particular, han deixat una forta empremta en el nostre treball. Els resultats que hem obtingut mostren que el model Guifi.net s'ajusta molt bé als principis que segons Ostrom han de complir els béns comuns per ser sostenibles. Aquest treball s'ha desenvolupat com a doctorat industrial. Com a tal, combina la investigació acadèmica amb elements de practica i persegueix una transferència efectiva de coneixement entre l'àmbit acadèmic i el sector privat. Ates que el soci del sector privat és una organització sense ànim de lucre, l’esforç per crear valor social ha prevalgut en l’ambició d’avançar en el desenvolupament d'un producte industrial específic o d'una tecnologia particularPostprint (published version

Development and management of collective network and cloud computing infrastructures

In the search and development of more participatory models for infrastructure development and management, in this dissertation, we investigate models for the financing, deployment, and operation of network and cloud computing infrastructures. Our main concern is to overcome the inherent exclusion in participation in the processes of development and management and in the right of use in the current dominant models. Our work starts by studying in detail the model of Guifi.net, a successful bottom-up initiative for building network infrastructure, generally referred to as a community networks. We pay special attention to its governance system and economic organisation because we argue that these are the key components of the success of this initiative. Then, we generalise our findings for any community network, aiming at becoming sustainable and scalable, and we explore the suitability of the Guifi.net model to the cloud computing infrastructure. As a result of both, we coin the attribute extensible to refer to infrastructure that is relatively easy to expand and maintain in contrast to those naturally limited or hard to expand, such as natural resources or highly complex or advanced artificial systems. We conclude proposing a generic model which, in our opinion, is suitable, at least, for managing extensible infrastructure. The Guifi.net model is deeply rooted in the commons; thus, the research in this field, in general, and Elinor Ostrom’s work, in particular, have left a profound imprint in our work. Our results show that the \guifinet model meets almost entirely the principles of long-enduring commons identified by E. Ostrom. This work has been developed as an industrial doctorate. As such, it combines academic research with elements of practice and pursues an effective knowledge transfer between academia and the private sector. Given that the private sector’s partner is a not-for-profit organisation, the effort to create social value has prevailed over the ambition to advance the development of a specific industrial product or particular technology.En la recerca i desenvolupament de models més participatius per al desenvolupament i gestió d'infraestructura, en aquesta tesi investiguem sobre models per al finançament, desplegament i operació d'infraestructures de xarxa i de computació al núvol. La nostra preocupació principal és fer front a l’exclusió inherent dels models dominants actualment pel que fa a la participació en els processos de desenvolupament i gestió i, també, als drets d’us. El nostre treball comença amb un estudi detallat del model de Guifi.net, un cas d'èxit d'iniciativa ciutadana en la construcció d'infraestructura de xarxa, iniciatives que es coneixen com a xarxes comunitàries. En fer-ho, parem una atenció especial al sistema de governança i a l’organització econòmica perquè pensem que són els dos elements claus de l'èxit d'aquesta iniciativa. Tot seguit passem a analitzar d'altres xarxes comunitàries per abundar en la comprensió dels factors determinants per a la seva sostenibilitat i escalabilitat. Després ampliem el nostre estudi analitzant la capacitat i el comportament del model de Guifi.net en el camp de les infraestructures de computació al núvol. A resultes d'aquests estudis, proposem l'atribut extensible per a descriure aquelles infraestructures que són relativament fàcil d'ampliar i gestionar, en contraposició a les que o bé estan limitades de forma natural o be són difícils d'ampliar, com ara els recursos naturals o els sistemes artificials avançats o complexos. Finalitzem aquest treball fent una proposta de model genèric que pensem que és d'aplicabilitat, com a mínim, a tot tipus d'infraestructura extensible. El model de Guifi.net està fortament vinculat als bens comuns. És per això que la recerca en aquest àmbit, en general, i els treballs de Elinor Ostrom en particular, han deixat una forta empremta en el nostre treball. Els resultats que hem obtingut mostren que el model Guifi.net s'ajusta molt bé als principis que segons Ostrom han de complir els béns comuns per ser sostenibles. Aquest treball s'ha desenvolupat com a doctorat industrial. Com a tal, combina la investigació acadèmica amb elements de practica i persegueix una transferència efectiva de coneixement entre l'àmbit acadèmic i el sector privat. Ates que el soci del sector privat és una organització sense ànim de lucre, l’esforç per crear valor social ha prevalgut en l’ambició d’avançar en el desenvolupament d'un producte industrial específic o d'una tecnologia particula