Architectures for the Future Networks and the Next Generation Internet: A Survey

Networking research funding agencies in the USA, Europe, Japan, and other countries are encouraging research on revolutionary networking architectures that may or may not be bound by the restrictions of the current TCP/IP based Internet. We present a comprehensive survey of such research projects and activities. The topics covered include various testbeds for experimentations for new architectures, new security mechanisms, content delivery mechanisms, management and control frameworks, service architectures, and routing mechanisms. Delay/Disruption tolerant networks, which allow communications even when complete end-to-end path is not available, are also discussed

Unterbrechungstolerante Fahrzeugkommunikation im öffentlichen Personennahverkehr

Communication systems play an important role in the efficient operation of public transport networks. Recently, traditional voice-centric real-time communication is complemented and often replaced by data-centric asynchronous machine-to-machine communication. Disruption tolerant networking in combination with license-exempt high bandwidth technologies have the potential to reduce infrastructure investments and operating costs for such applications, because a continuous end-to-end connectivity is no longer required. In this thesis the feasibility of such a system is investigated and confirmed. First, realistic use-cases are introduced and the requirements to the communication system are analyzed. Then the channel characteristics of several WLAN-based technologies are experimentally evaluated in real public transport scenarios. Since the results are promising, the next step is gaining a deeper understanding of the special mobility properties in public transport networks. Therefore, we analyze existing traces as well as our own newly acquired trace. Our trace features additional operator meta-data that is not available for existing traces, and we report on unexpected properties that have not been quantified before. Then the trace is combined with the experimentally obtained channel parameters in order to analyze the characteristics of inter-vehicle contacts. We present the statistical distribution of situation-specific contact events and the impact of radio range on contact capacity. Then results of all steps above are used to propose a routing scheme that is optimized for public transport networks. In the final simulation-based evaluation we show that this router outperforms previously proposed algorithms.Kommunikationssysteme leisten einen wichtigen Beitrag zum effizienten Betrieb des öffentlichen Personennahverkehrs. Seit einigen Jahren wird dabei der Sprechfunk zunehmend durch asynchronen M2M-Datenfunk ergänzt und in vielen Anwendungsgebieten sogar vollständig ersetzt. Die Kombination aus unterbrechungstoleranten Netzwerken und lizenzfreien Drahtlostechnologien birgt ein erhebliches Potential zur Reduzierung von Infrastrukturinvestitionen und Betriebskosten, da für diese Anwendungen eine dauerhafte Ende-zu-Ende Verbindung nicht mehr erforderlich ist. In dieser Arbeit wird die Machbarkeit eines solchen Systems untersucht und belegt. Zunächst werden dazu Anwendungsfälle vorgestellt und deren Anforderungen an das Kommunikationssystem analysiert. Dann werden die Kanalcharakteristika mehrerer WLAN-Technologien im realen ÖPNV-Umfeld experimentell ermittelt und bewertet. Auf Grundlage der erfolgversprechenden Ergebnisse werden im nächsten Schritt die besonderen Mobilitätseigenschaften von ÖPNV-Netzen untersucht. Zu diesen Zweck analysieren wir existierende und eigene, neu aufgezeichnete Bewegungsdaten von ÖPNV-Fahrzeugen. Unsere Daten enthalten dabei zusätzliche Metadaten der Verkehrsbetriebe, die zuvor nicht verfügbar waren, so dass wir unerwartete Effekte beschreiben und erstmals quantifizieren können. Anschließend werden die Bewegungsdaten mit den zuvor experimentell erfassten Kanaleigenschaften kombiniert, um so die Kommunikationskontakte zwischen den Fahrzeugen genauer zu betrachten. Wir stellen die statistische Verteilung der situationsabhängigen Kontaktereignisse vor, sowie den Einfluss der Funkreichweite auf die Kontaktkapazität. Dann werden die Ergebnisse aller vorhergehenden Schritte verwendet, um ein neues, optimiertes Routingverfahren für ÖPNV-Netze vorzuschlagen. In der simulationsbasierten Evaluation belegen wir, dass dieser Router die Leistung bisher bekannter Verfahren übertrifft

Information-centric communication in mobile and wireless networks

Information-centric networking (ICN) is a new communication paradigm that has been proposed to cope with drawbacks of host-based communication protocols, namely scalability and security. In this thesis, we base our work on Named Data Networking (NDN), which is a popular ICN architecture, and investigate NDN in the context of wireless and mobile ad hoc networks. In a first part, we focus on NDN efficiency (and potential improvements) in wireless environments by investigating NDN in wireless one-hop communication, i.e., without any routing protocols. A basic requirement to initiate informationcentric communication is the knowledge of existing and available content names. Therefore, we develop three opportunistic content discovery algorithms and evaluate them in diverse scenarios for different node densities and content distributions. After content names are known, requesters can retrieve content opportunistically from any neighbor node that provides the content. However, in case of short contact times to content sources, content retrieval may be disrupted. Therefore, we develop a requester application that keeps meta information of disrupted content retrievals and enables resume operations when a new content source has been found. Besides message efficiency, we also evaluate power consumption of information-centric broadcast and unicast communication. Based on our findings, we develop two mechanisms to increase efficiency of information-centric wireless one-hop communication. The first approach called Dynamic Unicast (DU) avoids broadcast communication whenever possible since broadcast transmissions result in more duplicate Data transmissions, lower data rates and higher energy consumption on mobile nodes, which are not interested in overheard Data, compared to unicast communication. Hence, DU uses broadcast communication only until a content source has been found and then retrieves content directly via unicast from the same source. The second approach called RC-NDN targets efficiency of wireless broadcast communication by reducing the number of duplicate Data transmissions. In particular, RC-NDN is a Data encoding scheme for content sources that increases diversity in wireless broadcast transmissions such that multiple concurrent requesters can profit from each others’ (overheard) message transmissions. If requesters and content sources are not in one-hop distance to each other, requests need to be forwarded via multi-hop routing. Therefore, in a second part of this thesis, we investigate information-centric wireless multi-hop communication. First, we consider multi-hop broadcast communication in the context of rather static community networks. We introduce the concept of preferred forwarders, which relay Interest messages slightly faster than non-preferred forwarders to reduce redundant duplicate message transmissions. While this approach works well in static networks, the performance may degrade in mobile networks if preferred forwarders may regularly move away. Thus, to enable routing in mobile ad hoc networks, we extend DU for multi-hop communication. Compared to one-hop communication, multi-hop DU requires efficient path update mechanisms (since multi-hop paths may expire quickly) and new forwarding strategies to maintain NDN benefits (request aggregation and caching) such that only a few messages need to be transmitted over the entire end-to-end path even in case of multiple concurrent requesters. To perform quick retransmission in case of collisions or other transmission errors, we implement and evaluate retransmission timers from related work and compare them to CCNTimer, which is a new algorithm that enables shorter content retrieval times in information-centric wireless multi-hop communication. Yet, in case of intermittent connectivity between requesters and content sources, multi-hop routing protocols may not work because they require continuous end-to-end paths. Therefore, we present agent-based content retrieval (ACR) for delay-tolerant networks. In ACR, requester nodes can delegate content retrieval to mobile agent nodes, which move closer to content sources, can retrieve content and return it to requesters. Thus, ACR exploits the mobility of agent nodes to retrieve content from remote locations. To enable delay-tolerant communication via agents, retrieved content needs to be stored persistently such that requesters can verify its authenticity via original publisher signatures. To achieve this, we develop a persistent caching concept that maintains received popular content in repositories and deletes unpopular content if free space is required. Since our persistent caching concept can complement regular short-term caching in the content store, it can also be used for network caching to store popular delay-tolerant content at edge routers (to reduce network traffic and improve network performance) while real-time traffic can still be maintained and served from the content store

Energy-efficient Transitional Near-* Computing

Studies have shown that communication networks, devices accessing the Internet, and data centers account for 4.6% of the worldwide electricity consumption. Although data centers, core network equipment, and mobile devices are getting more energy-efficient, the amount of data that is being processed, transferred, and stored is vastly increasing. Recent computer paradigms, such as fog and edge computing, try to improve this situation by processing data near the user, the network, the devices, and the data itself. In this thesis, these trends are summarized under the new term near-* or near-everything computing. Furthermore, a novel paradigm designed to increase the energy efficiency of near-* computing is proposed: transitional computing. It transfers multi-mechanism transitions, a recently developed paradigm for a highly adaptable future Internet, from the field of communication systems to computing systems. Moreover, three types of novel transitions are introduced to achieve gains in energy efficiency in near-* environments, spanning from private Infrastructure-as-a-Service (IaaS) clouds, Software-defined Wireless Networks (SDWNs) at the edge of the network, Disruption-Tolerant Information-Centric Networks (DTN-ICNs) involving mobile devices, sensors, edge devices as well as programmable components on a mobile System-on-a-Chip (SoC). Finally, the novel idea of transitional near-* computing for emergency response applications is presented to assist rescuers and affected persons during an emergency event or a disaster, although connections to cloud services and social networks might be disturbed by network outages, and network bandwidth and battery power of mobile devices might be limited

End-to-End Resilience Mechanisms for Network Transport Protocols

The universal reliance on and hence the need for resilience in network communications has been well established. Current transport protocols are designed to provide fixed mechanisms for error remediation (if any), using techniques such as ARQ, and offer little or no adaptability to underlying network conditions, or to different sets of application requirements. The ubiquitous TCP transport protocol makes too many assumptions about underlying layers to provide resilient end-to-end service in all network scenarios, especially those which include significant heterogeneity. Additionally the properties of reliability, performability, availability, dependability, and survivability are not explicitly addressed in the design, so there is no support for resilience. This dissertation presents considerations which must be taken in designing new resilience mechanisms for future transport protocols to meet service requirements in the face of various attacks and challenges. The primary mechanisms addressed include diverse end-to-end paths, and multi-mode operation for changing network conditions

Secure Communication in Disaster Scenarios

Während Naturkatastrophen oder terroristischer Anschläge ist die bestehende Kommunikationsinfrastruktur häufig überlastet oder fällt komplett aus. In diesen Situationen können mobile Geräte mithilfe von drahtloser ad-hoc- und unterbrechungstoleranter Vernetzung miteinander verbunden werden, um ein Notfall-Kommunikationssystem für Zivilisten und Rettungsdienste einzurichten. Falls verfügbar, kann eine Verbindung zu Cloud-Diensten im Internet eine wertvolle Hilfe im Krisen- und Katastrophenmanagement sein. Solche Kommunikationssysteme bergen jedoch ernsthafte Sicherheitsrisiken, da Angreifer versuchen könnten, vertrauliche Daten zu stehlen, gefälschte Benachrichtigungen von Notfalldiensten einzuspeisen oder Denial-of-Service (DoS) Angriffe durchzuführen. Diese Dissertation schlägt neue Ansätze zur Kommunikation in Notfallnetzen von mobilen Geräten vor, die von der Kommunikation zwischen Mobilfunkgeräten bis zu Cloud-Diensten auf Servern im Internet reichen. Durch die Nutzung dieser Ansätze werden die Sicherheit der Geräte-zu-Geräte-Kommunikation, die Sicherheit von Notfall-Apps auf mobilen Geräten und die Sicherheit von Server-Systemen für Cloud-Dienste verbessert

Defense and traceback mechanisms in opportunistic wireless networks

 In this thesis, we have identified a novel attack in OppNets, a special type of packet dropping attack where the malicious node(s) drops one or more packets (not all the packets) and then injects new fake packets instead. We name this novel attack as the Catabolism attack and propose a novel attack detection and traceback approach against this attack referred to as the Anabolism defence. As part of the Anabolism defence approach we have proposed three techniques: time-based, Merkle tree based and Hash chain based techniques for attack detection and malicious node(s) traceback. We provide mathematical models that show our novel detection and traceback mechanisms to be very effective and detailed simulation results show our defence mechanisms to achieve a very high accuracy and detection rate

Computer-network Solutions for Pervasive Computing

Lo scenario delle reti di comunicazione di tipo wireless sta rapidamente evolvendo verso i sistemi pervasivi in cui i dispositivi wireless, di diversi tipi e grandezze, costituiscono parte integrante dell’ambiente in cui sono immersi, ed interagiscono continuamente ed in maniera trasparente con gli utenti che vi vivono o che lo attraversano. Si parla a tal proposito anche di ambienti intelligenti. Seguendo l’evoluzione dai sistemi mobili a quelli pervasivi, questa tesi rivisita diversi tipi di ambienti wireless che si sono sviluppati e diffusi negli ultimi 20 anni: a partire dalle wireless LANs, proseguendo con le reti ad hoc, per finire con le reti opportunistiche. Sebbene molte problematiche delle reti wireless si ripropongano in quasi tutti gli scenari (ad esempio il risparmio energetico), a scenari wireless diversi corrispondono in genere utilizzi differenti e diversi fabbisogni degli utenti, come pure problemi specifici che richiedono soluzioni dedicate. Alcune soluzioni specifiche sono analizzate e proposte in questa tesi. Le reti WLANs basate su infrastruttura sono usate generalmente per fornire accesso alla rete Internet ed infatti lo scenario che le comprende è solitamente riferito come Wireless Internet. Nonostante la presenza dell’infrastruttuta fissa garantisca in generale una trasmissione di dati affidabile, l’utilizzo di questo tipo di reti per fornire esattamente gli stessi tipi di servizi delle reti fisse provoca un elevato consumo di risorse che all’interno delle WLANs sono invece limitate. Inoltre l’utilizzo dei protocolli dello stack TCP/IP sui link wireless è di solito fonte di inefficienze viste le profonde differenze esistenti fra i link wireless e quelli fissi. La progettazione di servizi in uno scenario di wireless Internet ha come primario obiettivo quello di garantire la fruizione da parte degli utenti mobili senza soluzione di continuità, mascherando così la presenza del link wireless che ha banda nominale inferiore rispetto ai link fissi ed è soggetto a maggiori perdite, e supportando la mobilità degli utenti all’interno delle zone di copertura (handoff). La gestione dei servizi di wireless Internet deve sempre essere integrata con soluzioni di risparmio energetico tese ad allungare il più possibile l’autonomia energetica dei dispositivi degli utenti (alimentati a batteria) garantendo così loro un servizio duraturo nel tempo. Abbiamo studiato una soluzione per servizi di streaming audio-video verso terminali mobili in un ambiente di wireless LAN. Oltre a garantire la continuità della riproduzione multimediale con buona qualità, questa soluzione ottimizza il consumo energetico del terminale wireless agendo sulla scheda di rete wireless. Durante lo streaming infatti, la scheda di rete viene periodicamente messa in uno stato a basso consumo energetico (sleep). I periodi di sleep della scheda vengono calcolati adattivamente in funzione dello stato di avanzamento della riproduzione multimediale e della banda disponibile istantaneamente sul canale wireless opportunamente monitorato. Il riposo della scheda di rete non incide sul processo di riproduzione e quindi sulla qualità del servizio percepita dall’utente mobile. A differenza delle WLANs, le reti MANETs sono prive di infrastruttura fissa ed i nodi che vi partecipano si autoconfigurano ed autoorganizzano tra di loro. Le MANETs si mostrano particolarmente adatte ad esigenze temporanee di gruppi di utenti che vogliano condividere dati, scambiarsi messaggi, o altro. Uno dei principali interessi di ricerca nell’ambito delle reti MANETs ha riguardato storicamente lo studio dei protocolli di routing per l’instradamento delle informazioni fra nodi sorgente e nodi destinatari. In una rete MANET infatti, vista l’assenza di infrastruttura, ogni nodo è coinvolto nella funzione di instradamento. Negli ultimi anni tuttavia, un nuovo aspetto di ricerca sta acquistando sempre maggiore attenzione e riguarda la sperimentazione su testbed reali. Le poche esperienze sperimentali eseguite su MANETs hanno dimostrato l’inadeguatezza degli studi di tipo analitico-simulativo nel giudicare l’efficacia delle soluzioni progettate per reti MANETs. Questo è principalmente dovuto al fatto che gli scenari wireless sono estremamente complessi e soggetti a fenomeni di diversa natura che influiscono sulle comunicazioni ma che sono difficilmente condensabili in un modello analitico completo. I modelli esistenti nei simulatori attualmente diffusi sono spesso causa di errori nel validare o al contrario bocciare le soluzioni ed i protocolli testati. Le attività di sperimentazione su testbed reali hanno dunque un duplice scopo: i) validare protocolli e soluzioni proposte attualmente, e ii) gettare le basi per la costruizione di nuovi modelli analitici e simulativi che siano maggiormente attendibili di quelli attuali. L’esperienza condotta su di un testbed reale per reti ad hoc comprendente portatili e palmari fino ad un totale di 12 nodi, ha dimostrato l’efficacia delle implementazioni di due protocolli di routing: AODV (Ad hoc On demand Distance Vector) ed OLSR (Optimized Link State Routing). Tuttavia, benchè entrambi siano funzionalmente corretti, mostrano comportamenti differenti quando usati per supportare servizi di livello middleware ed applicativi (vedi ad esempio file sharing o trasferimenti ftp). In particolare, i ritardi causati dalla scoperta delle rotte in AODV sono spesso causa di inefficienze o addirittura di interruzione del servizio. OLSR invece, seppure responsabile di un overhead di traffico maggiore, si mostra maggiormente adatto alle interazioni con i servizi dei livelli superiori. Infine, l’esperienza ha dimostrato la necessità di ripensare molti dei servizi disponibili su rete fissa per adeguarli alle caratteristiche delle reti wireless e particolarmente di quelle ad hoc. Una nuova tipologia di reti wireless sta emergendo attualmente e si sta rivelando di particolare interesse: quella delle reti opportunistiche. Le reti opportunistiche non si appoggiano su alcuna infrastruttura fissa, né cercano di autoconfigurarsi in una infrastruttura wireless temporanea costituita da nodi vicini. Sfruttano le opportunità di contatto che si verificano fra i nodi (dispositivi wireless di piccola taglia) trasportati dagli utenti nelle loro attività quotidiane (ad esempio a lavoro, sugli autobus, a scuola o all’università, ecc.). I messaggi sono scambiati ogni qualvolta si renda possibile, ovunque sia possibile ed il successo della loro trasmissione è strettamente legato alle dinamiche sociali in cui sono coinvolti gli utenti che trasportano i dispositivi ed alla storia degli incontri tra individui. Data la mobilità estremamente elevata che caratterizza questo nuovo scenario di reti, e la nota rumorosità delle comunicazioni wireless, l’affidabilità delle trasmissioni emerge come uno dei fattori di principale interesse. Infatti, le comunicazioni possono aver luogo soltanto durante i periodi di contatto tra i nodi e devono essere estremamente veloci ed efficaci. Questo porta a dover fare uno sforzo di progettazione per nuovi protocolli di comunicazione che si diversifichino da quelli oggi più diffusi e basati sulla ritrasmissione dei dati mancanti. Le ritrasmissioni infatti, nella maggior parte dei casi potrebbero non poter essere eseguite per mancanza di tempo. Una strategia valida per gestire l’affidabilità delle comunicazioni opportunistiche in simili scenari estremi (caratterizzati cioè da scarse risorse e scarsa connettività) prevede l’utilizzo combinato di tecniche di codifica dei dati e strategie di instradamento di tipo epidemico. Questo approccio sfrutta la ridondanza sia delle informazioni, sia dei percorsi. La ridondanza delle informazioni dà robustezza a fronte della perdita dei dati in rete poiché è necessario che soltanto un sottoinsieme dei codici generati arrivi a destinazione per consentire al ricostruzione corretta delle informazioni. La ridondanza dei percorsi invece è necessaria poichè non è possibile predirre in anticipo la sequenza dei contatti che può portare i dati a destinazione e pertanto è necessario distribuire l’informazione in più direzioni. Le reti opportunistiche caratterizzate dalla presenza di dispositivi con limitata autonomia energetica e risorse limitate, offrono attualmente lo scenario che meglio traduce il concetto di sistemi pervasivi. Di particolare interesse è il caso delle reti di sensori sparse in cui i sensori sono disposti nell’ambiente con funzione di monitoraggio ed i dati che collezionano vengono raccolti da degli agenti mobili che passano nelle vicinanze e che sono noti come data MULEs. I data MULEs possono utilizzare le informazioni acquisite dai sensori per eseguire applicazioni dipendenti dal contesto o possono semplicemente inoltrarle fino a quando raggiungono l’infrastruttura dove vengono elaborati e memorizzati. Le interazioni fra i sensori immersi nell’ambiente ed i data MULEs sono soltanto un primo passo di un sistema di comunicazione globale completamente opportunistico in cui i data MULEs scambiano l’un l’altro le informazioni che trasportano fino a quando infine, i dati pervengono alle destinazioni più lontane. In questo scenario, le comunicazioni wireless completano naturalmente le interazioni fra gli utenti e si verificano ogni qualvolta gli utenti si incontrano oppure si avvicinano casualmente l’un l’altro, dovunque questa interazione avvenga. Per supportare un simile framework, è necessario sviluppare nuovi paradigmi di comunicazione che tengano in considerazione l’assenza di link stabili tra i nodi che comunicano (connettività intermittente) e che assumano quindi la disponibilità di brevi periodi di contatto per comunicare. Inoltre i nuovi paradigmi di comunicazione devono generalmente assumere l’assenza di un percorso completo fra i nodi sorgente e destinatario e sfruttare invece forme di instradamento delle informazioni che sono simili al modo in cui avvengono le interazioni sociali fra le persone. Strategie di instradamento basate su codifica dei dati offrono una valida soluzione per supportare il framework emergente dei sistemi pervasivi

Fog Computing

Everything that is not a computer, in the traditional sense, is being connected to the Internet. These devices are also referred to as the Internet of Things and they are pressuring the current network infrastructure. Not all devices are intensive data producers and part of them can be used beyond their original intent by sharing their computational resources. The combination of those two factors can be used either to perform insight over the data closer where is originated or extend into new services by making available computational resources, but not exclusively, at the edge of the network. Fog computing is a new computational paradigm that provides those devices a new form of cloud at a closer distance where IoT and other devices with connectivity capabilities can offload computation. In this dissertation, we have explored the fog computing paradigm, and also comparing with other paradigms, namely cloud, and edge computing. Then, we propose a novel architecture that can be used to form or be part of this new paradigm. The implementation was tested on two types of applications. The first application had the main objective of demonstrating the correctness of the implementation while the other application, had the goal of validating the characteristics of fog computing.Tudo o que não é um computador, no sentido tradicional, está sendo conectado à Internet. Esses dispositivos também são chamados de Internet das Coisas e estão pressionando a infraestrutura de rede atual. Nem todos os dispositivos são produtores intensivos de dados e parte deles pode ser usada além de sua intenção original, compartilhando seus recursos computacionais. A combinação desses dois fatores pode ser usada para realizar processamento dos dados mais próximos de onde são originados ou estender para a criação de novos serviços, disponibilizando recursos computacionais periféricos à rede. Fog computing é um novo paradigma computacional que fornece a esses dispositivos uma nova forma de nuvem a uma distância mais próxima, onde “Things” e outros dispositivos com recursos de conectividade possam delegar processamento. Nesta dissertação, exploramos fog computing e também comparamos com outros paradigmas, nomeadamente cloud e edge computing. Em seguida, propomos uma nova arquitetura que pode ser usada para formar ou fazer parte desse novo paradigma. A implementação foi testada em dois tipos de aplicativos. A primeira aplicação teve o objetivo principal de demonstrar a correção da implementação, enquanto a outra aplicação, teve como objetivo validar as características de fog computing

Systems for Challenged Network Environments.

Developing regions face significant challenges in network access, making even simple network tasks unpleasant and rich media prohibitively difficult to access. Even as cellular network coverage is approaching a near-universal reach, good network connectivity remains scarce and expensive in many emerging markets. The underlying theme in this dissertation is designing network systems that better accommodate users in emerging markets. To do so, this dissertation begins with a nuanced analysis of content access behavior for web users in developing regions. This analysis finds the personalization of content access---and the fragmentation that results from it---to be significant factors in undermining many existing web acceleration mechanisms. The dissertation explores content access behavior from logs collected at shared internet access sites, as well as user activity information obtained from a commercial social networking service with over a hundred million members worldwide. Based on these observations, the dissertation then discusses two systems designed for improving end-user experience in accessing and using content in constrained networks. First, it deals with the challenge of distributing private content in these networks. By leveraging the wide availability of cellular telephones, the dissertation describes a system for personal content distribution based on user access behavior. The system enables users to request future data accesses, and it schedules content transfers according to current and expected capacity. Second, the dissertation looks at routing bulk data in challenged networks, and describes an experimentation platform for building systems for challenged networks. This platform enables researchers to quickly prototype systems for challenged networks, and iteratively evaluate these systems using mobility and network emulation. The dissertation describes a few data routing systems that were built atop this experimentation platform. Finally, the dissertation discusses the marketplace and service discovery considerations that are important in making these systems viable for developing-region use. In particular, it presents an extensible, auction-based market platform that relies on widely available communication tools for conveniently discovering and trading digital services and goods in developing regions. Collectively, this dissertation brings together several projects that aim to understand and improve end-user experience in challenged networks endemic to developing regions.Ph.D.Computer Science & EngineeringUniversity of Michigan, Horace H. Rackham School of Graduate Studieshttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/91401/1/azarias_1.pd