QoS-VNS-CS: QoS constraints Core Selection Algorithm based on Variable Neighborhood Search Algorithm

Within the development of network multimedia technology, more and more real-time multimedia applications arrive with the need to transmit information using multicast communication. Multicast IP routing is an important topic, covering both theoretical and practical interest in different networks layers. In network layer, there are several multicast routing protocols using multicast routing trees different in the literature. However PIM-SM and CBT protocols remains the most used multicast routing protocols; they propose using a shared Core-based Tree CBT. This kind of tree provides efficient management of multicast path in changing group memberships, scalability and performance. The prime problem concerning construction of a shared tree is to determine the best position of the core. QoS-CS’s problem (QoS constraints core Selection) consists in choosing an optimal multicast router in the network as core of the Shared multicast Tree (CBT) within specified QoS constraints associated. The choice of this specific router, called RP in PIM-SM protocol and core in CBT protocol, affects the structure of multicast routing tree, and therefore influences performances of both multicast session and routing scheme. QoS-CS is an NP complete problem need to be solved through a heuristic algorithm, in this paper, we propose a new core Selection algorithm based on Variable Neighborhood Search algorithm and new CMP fitness function. Simulation results show that good performance is achieved in multicast cost, end-to-end delay, tree construction delay and others metrics

Forwarding anomalies in Bloom filter-based multicast

Abstract-Several recently proposed multicast protocols use inpacket Bloom filters to encode multicast trees. These mechanisms are in principle highly scalable because no per-flow state is required in the routers and because routing decisions can be made efficiently by simply checking for the presence of outbound links in the filter. Yet, the viability of previous approaches is limited by the possibility of forwarding anomalies caused by false positives inherent in Bloom filters. This paper explores such anomalies, namely (1) packets storms, (2) forwarding loops and (3) flow duplication. We propose stateless solutions that increase the robustness and the scalability of Bloom filter-based multicast protocols. In particular, we show that the parameters of the filter need to be varied to guarantee the stability of the packet forwarding, and we present a bit permutation technique that effectively prevents both accidental and maliciously created anomalies. We evaluate our solutions in the context of BloomCast, a source-specific inter-domain multicast protocol, using analytical methods and simulations

Modelling PIM-SM in OMNeT++

Ve své diplomové práci se zabývám modelováním a simulací multicastového směrovacího protokolu PIM Sparse Mode v nástroji OMNeT++. Čtenář se seznámí se základními informacemi o multicastu, s protokolem PIM-SM, jeho konfigurací na zařízeních Cisco. Zároveň bude uveden do problematiky vizualizace multicastových toků v síti. Práce je zaměřena zejména na návrh a implementaci protokolu PIM-SM v OMNeT++ a rozšíření knihovny ANSAINET o další multicastový směrovací protokol.In this master's thesis I deal with modelling and simulating of multicast routing protocol PIM Sparse Mode in OMNeT++. I also describe basic information about multicast, protocol PIM-SM, its configuration and multicast data streams visualization in computer networks. The thesis is especially focused on design and implementation of PIM-SM in OMNeT++ and extension of ANSAINET library.

Architectures of Internet-Based Systems with Multicasting

Spolu s rozvojem šíření multimediálního obsahu a aplikací s distribuovaným výpočtem napříč Internetem vzrostla důležitost optimalizace provozu, zde se jako nejlepší nástroj k dosažení cíle ukázal multicasting. Tato diplomová práce na téma skupinového směrování v Internetu klade důraz zejména na protokoly multicastem užívané, přičemž se snaží shrnuté poznatky aplikovat v konkrétním komerčním řešení a ozkoušet je tak v praxi s výstupem v podobě podrobného rozboru činnosti.With rapid expansion of interest in multimedia and distributed computing applications across the Internet increases importance of optimized delivery of group traffic. According to current situation the best practice to achieve this goal is multicasting. This masters thesis summarizes multicasting methods and facts. Also it draws conclusions from practical application of presented information on commercial project.

BloomCasting for publish/subscribe networks

Publish/subscribe has been proposed as a way of addressing information as the primary named entity in the network. In this thesis, we develop and explore a network architecture based on publish/subscribe primitives, based on our work on PSIRP project. Our work is divided into two areas: rendezvous and Bloomcasting, i.e. fast Bloom filter-based forwarding architecture for source-specific multicast. Taken together these are combined as a publish/subscribe architecture, where publisher and subscriber matching is done by the rendezvous and Bloom filter-based forwarding fabric is used for multicasting the published content. Our work on the inter-domain rendezvous shows that a combination of policy routing at edges and an overlay based on hierarchical distributed hash tables can overcome problems related to incremental deployment while keeping the stretch of queries small and that it can solve some policy related problems that arise from using distributed hash tables in inter-domain setting. Bloom filters can cause false positives. We show that false positives can cause network anomalies, when Bloom filters are used for packet forwarding. We found three such anomalies: packet storms, packet loops, and flow duplication. They can severely disrupt the network infrastructure and be used for denial-of-service attacks against the network or target services. These security and reliability problems can be solved by using the combination of three techniques. Cryptographically computed edge pair-labels ensure that an attacker cannot construct Bloom filter-based path identifiers for chosen path. Varying the Bloom filter parameters locally at each router prevents packet storms and using bit permutations on the Bloom filter locally at each router prevent accidental and malicious loops and flow duplications.Yksi Internetin puutteista on se, ettei ole mitään kaikille sovelluksille yhteistä tapaa nimetä informaatiota. Julkaisija/tilaaja-malli on yksi ehdotus, jolla Internet-arkkitehtuuria voisi muuttaa tämän puutteen korvaamiseksi. Väitöskirjassani kehitän julkaisija/tilaaja-malliin pohjautuvan verkkoarkkitehtuurin, joka pohjautuu työlleni PSRIP-projektissa. Arkkitehtuuri koostuu kohtaamisjärjestelmästä, joka yhdistää julkaisijat ja tilaajat, ja Bloom-suodattimiin pohjautuvasta monen vastaanottajan viestintäkanavasta, jolla julkaistu sisältö toimitetaan tilaajille. Internetin kattavalla kohtaamisjärjestelmällä on korkeat vaatimukset. Tutkin kahta erilaista menetelmää: paikallisiin reitityspolitiikoihin pohjautuvaa järjestelmää ja toinen hajautettuihin hajautustauluihin pohjautuvaa järjestelmää. Ensimmäisen haasteena on skaalautuvuus erityisesti silloin, kun kaikki Internetin verkot eivät osallistu järjestelmän ylläpitoon. Jälkimmäinen on ongelmallinen, sillä siihen pohjautuvat järjestelmät eivät voi taata, mitä reittiä julkaisu ja tilaus -viestit kulkevat järjestelmässä. Näin viesti saattaa kulkea myös julkaisijan tai tilaajan kilpailijan verkon kautta. Ehdotan väitöskirjassani menetelmää, joka yhdistää reunoilla politiikkaan pohjautuvan julkaisu/tilaaja reitityksen ja verkon keskellä yhdistää nämä erilliset saarekkeet hierarkista hajautettua hajautustaulua hyödyntäen. Julkaisujen toimittamiseen tilaajille käytän Bloom-suodattimiin pohjautuvaa järjestelmää. Osoitan väitöskirjassani, että Bloom-suodattimien käyttö pakettien reitittämiseen voi aiheuttaa verkossa merkittäviä vikatilanteita, esimerkiksi pakettiräjähdyksen, silmukan, tai samaan vuohon kuuluvien pakettien moninkertaistumisen. Nämä ongelmat aiheuttavat verkolle turvallisuus- ja luotettavuusongelmia, jotka voidaan ratkaista kolmen tekniikan yhdistelmällä. Ensinnäkin, Bloom-suodattimiin laitettavat polun osia merkitsevät nimet lasketaan kryptografiaa hyödyntäen, ettei hyökkääjä kykene laskemaan Bloom-suodatinta haluamalleen polulle ilman verkon apua. Toisekseen, reitittimet määrittävät Bloom suodatinparametrit paikallisesti siten, ettei pakkettiräjähdyksiä tapahdu. Kolmannekseen, kukin reititin uudelleen järjestelee Bloom-suodattimen bitit varmistaen, ettei suodatin ole enää sama, jos paketti kulkee esimerkiksi silmukan läpi ja palaa samalle takaisin samalle reitittimelle.