global scale wlan roaming : architecture & evaluation

Global Scale WLAN Roaming : Architecture & Evaluation

Global Scale WLAN Roaming : Architecture & EvaluationΕυστράτιος Γ. ΔημόπουλοςΕυστράτιος Γ. Δημόπουλος

2

Peer to Peer Wireless Network ConfederationPeer to Peer Wireless

Network Confederation Πλήρως κατανεμημένο σύστημα για

διαμοιρασμό WLAN Βασίζεται σε κίνητρα

Για να πάρει κάποιος υπηρεσία πρέπει να έχει συνεισφέρει υπηρεσία έμμεσα ή άμεσα στον πάροχο

Ταυτότητες : ιδιωτικά/ δημόσια κλειδιά P2PWNC Peers – Ομάδες

Τουλάχιστον 1 AP (Συνεισφορά) Τουλάχιστον 1 κινητός χρήστης

(Κατανάλωση) Εξυπηρετητής ομάδας Αποθήκες αποδείξεων (ομάδας - πελάτη)

Πλήρως κατανεμημένο σύστημα για διαμοιρασμό WLAN

Βασίζεται σε κίνητρα Για να πάρει κάποιος υπηρεσία πρέπει να

έχει συνεισφέρει υπηρεσία έμμεσα ή άμεσα στον πάροχο

Ταυτότητες : ιδιωτικά/ δημόσια κλειδιά P2PWNC Peers – Ομάδες

Τουλάχιστον 1 AP (Συνεισφορά) Τουλάχιστον 1 κινητός χρήστης

(Κατανάλωση) Εξυπηρετητής ομάδας Αποθήκες αποδείξεων (ομάδας - πελάτη)

3

P2PWNC ΑλγόριθμοιP2PWNC Αλγόριθμοι

Bootstrap (Αυτοδύναμης εκκίνησης)

GossipingΦάση ΕνημέρωσηςΦάση Συγχώνευσης

Reciprocity (Ανταποδοτικότητας)Υπολογισμός Υποκειμενικής Μετρικής

Φήμης (SRM)Αλγόριθμοι MF – GMF

Bootstrap (Αυτοδύναμης εκκίνησης)

GossipingΦάση ΕνημέρωσηςΦάση Συγχώνευσης

Reciprocity (Ανταποδοτικότητας)Υπολογισμός Υποκειμενικής Μετρικής

Φήμης (SRM)Αλγόριθμοι MF – GMF

4

P2PWNC ΑποδείξειςP2PWNC Αποδείξεις

Υπογράφονται από τον καταναλωτή μετά το τέλος ή/και κατά τη διάρκεια της συναλλαγής

Αποθηκεύονται στις αποθήκες αποδείξεων και σχηματίζουν έναν λογικό, κατευθυνόμενο γράφο

Υπογράφονται από τον καταναλωτή μετά το τέλος ή/και κατά τη διάρκεια της συναλλαγής

Αποθηκεύονται στις αποθήκες αποδείξεων και σχηματίζουν έναν λογικό, κατευθυνόμενο γράφο

ΠιστοποιητικόΠιστοποιητικό ΚαταναλωτήΚαταναλωτή

timestamptimestamp

Υπογραφή με το ιδιωτικό κλειδί Υπογραφή με το ιδιωτικό κλειδί του Καταναλωτήτου Καταναλωτή

Όγκος δεδομένων ΚίνησηςΌγκος δεδομένων Κίνησης

Δημόσιο Κλειδί ΠαρόχουΔημόσιο Κλειδί Παρόχου

Ο γράφος των αποδείξεων αποτελεί την είσοδο του αλγορίθμου της ανταποδοτικότητας

Ο γράφος των αποδείξεων αποτελεί την είσοδο του αλγορίθμου της ανταποδοτικότητας

ΠιστοποιητικόΠιστοποιητικό ΚαταναλωτήΚαταναλωτή

timestamptimestamp

Υπογραφή με το ιδιωτικό κλειδί Υπογραφή με το ιδιωτικό κλειδί του Καταναλωτήτου Καταναλωτή

Όγκος δεδομένων ΚίνησηςΌγκος δεδομένων Κίνησης

Δημόσιο Κλειδί ΠαρόχουΔημόσιο Κλειδί Παρόχου

5

P2PWNC ΣυναλλαγέςP2PWNC Συναλλαγές

Οι χρήστες (καταναλωτές) μετακινούνται και ζητάνε υπηρεσία από ξένες ομάδες (πάροχοι)

SRM Ποιότητα Υπηρεσίας

Οι χρήστες (καταναλωτές) μετακινούνται και ζητάνε υπηρεσία από ξένες ομάδες (πάροχοι)

SRM Ποιότητα Υπηρεσίας

6

Global Scale P2PWNCGlobal Scale P2PWNC

7

Global Scale RoamingGlobal Scale Roaming

Σπάνιες οι μετακινήσεις χρηστών σε ξένες περιοχές

SRM ≈0Αποδείξεις ΔΕΝ

έχουν αξία στις ξένες περιοχές

Σπάνιες οι μετακινήσεις χρηστών σε ξένες περιοχές

SRM ≈0Αποδείξεις ΔΕΝ

έχουν αξία στις ξένες περιοχές

8

Αρχιτεκτονική με Super Peers

Αρχιτεκτονική με Super Peers

Τουλάχιστον ένας Super Peer ανά Περιοχή

Super Peers:• Καθολικά γνωστοί

• Έμπιστοι

• Χωρίς παραπάνω υπολογιστικές/ αποθηκευτικές δυνατότητες

9

Αλγόριθμος Global Scale Roaming - ΠροδιαγραφέςΑλγόριθμος Global Scale Roaming - Προδιαγραφές

Ο αλγόριθμος πρέπει να εκτελείται σε όλες τις συναλλαγές – όχι μόνο στις roaming Απλός Χρήση των super peers μόνο όταν είναι αναγκαίο Χρήση ελάχιστου αριθμού super peers

Πρέπει να εξασφαλίζει ότι οι ομάδες δεν μπορούν να κλέψουν

Πρέπει να τροφοδοτεί με Κίνητρα: Τους χρήστες

Για να προσφέρουν πάντα υπηρεσία στους Super Peers Για να προσφέρουν υπηρεσία στους roamers

Τους super peers Για να παρέχουν βοήθεια

Ο αλγόριθμος πρέπει να εκτελείται σε όλες τις συναλλαγές – όχι μόνο στις roaming Απλός Χρήση των super peers μόνο όταν είναι αναγκαίο Χρήση ελάχιστου αριθμού super peers

Πρέπει να εξασφαλίζει ότι οι ομάδες δεν μπορούν να κλέψουν

Πρέπει να τροφοδοτεί με Κίνητρα: Τους χρήστες

Για να προσφέρουν πάντα υπηρεσία στους Super Peers Για να προσφέρουν υπηρεσία στους roamers

Τους super peers Για να παρέχουν βοήθεια

10

P2PWNC AREA

Global Scale Roaming Παράδειγμα

Global Scale Roaming Παράδειγμα

Green Team

HOME P2PWNC AREA

Team Server

Home Super Peer

Team Server

Team Server

Home Super Peer

Team Server

Ο χρήστης αποφασίζει να κάνει roaming σε μια ξένη περιοχήΖητάει υπηρεσία από ένα σημείο πρόσβασης, ενημερώνοντας για τον δικό του Super Peer

Visited Super Peer

Team Server

Team Server

O team server τρέχει τον αλγόριθμο της

ανταποδοτικότητας για τον επισκέπτη

Επειδή σύμφωνα με τον αλγόριθμο δεν πρέπει να δώσει υπηρεσία, ζητάει από τον Super Peer της περιοχής του να βρει

εγγυητή για τον χρήστη

Ταυτόχρονα ζητάει από τον super peer της οικίας περιοχής του χρήστη να υπολογίσει την ίδια ποσότητα και περιμένει

απάντηση.

Ο VSP τρέχει τον αλγόριθμο της ανταποδοτικότητας για τον υποψήφιο καταναλωτή, για να

υπολογίσει την ποσότητα (SRM) για την οποία μπορεί

εκείνος να εγγυηθεί.

Ο HSP υπολογίζει το SRM για τον υποψήφιο

καταναλωτή, τρέχοντας τον αλγόριθμο της

ανταποδοτικότητας.

Ενημερώνει τον VSP για το SRM που υπολόγισε.

Ο VSP υπολογίζει:1. Tο τελικό SRM του υποψήφιου καταναλωτή.

0,2xSRM (VSP) + 0,8xSRM (HSP)

2. Τον super peer που θα μπει εγγυητής στην συναλλαγή.

Ενημερώνει τον HSP (εγγυητής) και τον Team Server του παρόχου για το SRM που υπολογίστηκε για τον χρήστη καθώς

και για τον εγγυητή της συναλλαγής.

Το AP ζητάει αποδείξεις από τον super peer για τον εαυτό του και από τον καταναλωτή για τον super peer

O καταναλωτής υπογράφει αποδείξεις στον super peer και ο super peer υπογράφει αποδείξεις στο AP

11

Σχολιασμός Global Scale Roaming

Σχολιασμός Global Scale Roaming

ΟΛΟΙ ευχαριστημένοι!O roamer πήρε υπηρεσίαΤο AP πήρε τις πολύτιμες αποδείξεις

από τον super peerO super peer ξεχρέωσε το χρέος του

στον καταναλωτή και βοήθησε στην επίτευξη μιας χαμένης συναλλαγής για ένα μέλος της περιοχής του

Χρειάζεται πολύ μικρή τροποποίηση στα μηνύματα της υλοποίησης (3 νέα μηνύματα)

ΟΛΟΙ ευχαριστημένοι!O roamer πήρε υπηρεσίαΤο AP πήρε τις πολύτιμες αποδείξεις

από τον super peerO super peer ξεχρέωσε το χρέος του

στον καταναλωτή και βοήθησε στην επίτευξη μιας χαμένης συναλλαγής για ένα μέλος της περιοχής του

Χρειάζεται πολύ μικρή τροποποίηση στα μηνύματα της υλοποίησης (3 νέα μηνύματα)

12

ΠροσομοιώσειςΠροσομοιώσεις

Παράμετροι Εισόδου a Γύροι υπομονής (patience) Server Repository Size Client Repository Size Αριθμός χρηστών

Αριθμός περιοχών Πληθυσμός περιοχής

Γύρος εκκίνησης roaming Πιθανότητα roaming Γύροι παραμονής στην ξένη

περιοχής (stop over rounds)

Συμμετοχή super peers στο SRM

Αριθμός super peers ανά περιοχή

Παράμετροι Εισόδου a Γύροι υπομονής (patience) Server Repository Size Client Repository Size Αριθμός χρηστών

Αριθμός περιοχών Πληθυσμός περιοχής

Γύρος εκκίνησης roaming Πιθανότητα roaming Γύροι παραμονής στην ξένη

περιοχής (stop over rounds)

Συμμετοχή super peers στο SRM

Αριθμός super peers ανά περιοχή

Παράμετροι Εξόδου SW Hit Ratio

Αιτήσεις Καταναλώσεις

Αιτήσεις εγγύησης στους super peers

Εγγυήσεις super peers

Παράμετροι Εξόδου SW Hit Ratio

Αιτήσεις Καταναλώσεις

Αιτήσεις εγγύησης στους super peers

Εγγυήσεις super peers

13

Επίδραση μεγέθους & αριθμού περιοχών

Επίδραση μεγέθους & αριθμού περιοχών

Number of Regions effect on Hit ratio

0%10%20%30%40%50%

60%70%80%90%

100%

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Number of Regions

Ave

rag

e H

it r

atio

NORMAL

ROAMERS

NORMAL w ith Super Peers

ROAMERS w ith Super Peers

Παράμετροι Εισόδου

a=0.75

Patience=20 (rounds)

Server Repository Size=2000 (receipts)

Client Repository Size=300 (receipts)

Number of peers=1000 (2x500 - 4x250 - 8x125 - 10x1000 - 20x50)

Roaming Start Round=5

Roaming Probability p=0.1

Stop Over Rounds=1

Super peers Participation=80% consumer part. - 20% provider part.

Super Peers per Region=1

Number of Regions effect on SW

0123456789

10

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Number of Regions

Ave

rag

e S

W p

er M

atch

NORMAL

ROAMERS



14

Επίδραση Πιθανότητας roaming

Επίδραση Πιθανότητας roaming


a=0.75

Patience=20 (rounds)

Server Repository Size=2000 (receipts)

Client Repository Size=300 (receipts)

Number of Peers=1000 ( 4x250)

Roaming Start Round =1

Roaming Probability p=0.01 – 0,1 - 0,3 – 0,4 - 0,5 - 0,6

Stop Over Rounds=1



service requests /consumes

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Roaming ProbabilityA

vera

ge

req

ues

t/co

nsu

me

rati

o %

NORMAL

ROAMERS

NORMAL withSuper Peers

ROAMERS withSuper Peers

SW per match vs Roaming Probability

0

2

4

6

8

10

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Roaming Probability

Ave

rag

e S

W p

er M

atch

NORMAL

ROAMERS

NORMAL withSuper Peers

ROAMERS withSuper Peers

15

Επίδραση μεγέθους αποθήκης αποδείξεων

εξυπηρετητή

Επίδραση μεγέθους αποθήκης αποδείξεων

εξυπηρετητήServer Repository Size effect on Hit

Ratio

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

Server Repository Size (receipts)

Ave

rag

e H

it r

atio

NORMAL

ROAMERS



Server Repository Size effect on SW

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000


Ave

rag

e S

W p

er M

atch

NORMAL

ROAMERS



Παράμετροι Εισόδου (1.6.5 – 2.1.5)

a=0.75

Patience=20(rounds)

Server Repository Size=1000 (250) 3000

Client Repository Size=250

Number of peers=1000 (4x250)

Roaming Start Round=5

Roaming Probability p=0.1

Stop Over Rounds=1



Server Repository size effect on Super Peers Usage

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500


ratio

(%)

Super peers requests

Super peers help

16

Επίδραση αριθμού super peers/ περιοχή

Επίδραση αριθμού super peers/ περιοχή


a = 0.75

Patience = 5 (rounds)

Repository size = 500 (receipts)

Receipts to merge = 100

Number of Peers = 1000 ( 8x125)

Roaming Start Round = 1

Roaming Probability p = 0.1

Stop Over Rounds = 1

super peers participation (Home - Visited)=80% - 20%

Super Peers per Region = 1,2,3

Super Peers per Region effect on SW

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4

Super Peers Per Region

Ave

rag

e S

W p

er M

atch

NORMAL ROAMERS

Super Peers per Region Effect on Hit Ratio

80%

85%

90%

95%

100%

0 1 2 3 4

Super Peers Per Region

Ave

rag

e H

it r

atio



17

Ποσοστά συμμετοχής super peers στον υπολογισμό SRMΠοσοστά συμμετοχής super peers στον υπολογισμό SRM


a = 0.75




Number of Peers = 1000 ( 4x250) - (20x50)




super peers participation=variable

Super Peers per Region = 1

Home Super Peer Participation effect on SW

0

2

4

6

8

10

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Home SP Participation

Ave

rag

e S

W p

er M

atch

NORMAL ROAMERS

Home Super Peer Participation Effect on Hit Ratio

95%

96%

97%

98%

99%

100%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Home SP participation

Ave

rag

e re

qu

est/

con

sum

e ra

tio

%



18

Κλιμάκωση συστήματοςΚλιμάκωση συστήματος

Scale effect on Hit Ratio

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 2000 4000 6000 8000

Number of Peers

Ave

rag

e H

it R

atio

Series1 Series2

Scale Effect on SW

0

2

4

6

8

10

0 2000 4000 6000 8000

Number of Peers

Ave

rag

e S

W p

er M

atch

Series1 Series2


a = 0.75




Number of Peers = (4x250) (10x250) (20x250) (28X250)




super peers participation (Home - Visited)=80% - 20%

Super Peers per Region = 1

19

THE ENDTHE END

Ευχαριστώ!Ευχαριστώ!

global scale wlan roaming : architecture & evaluation

Documents