Improving The Fault Tolerance of Ad Hoc Routing Protocols using Aspect-oriented Programming

Abstract

[ES] Las redes ad hoc son redes inalámbricas distribuidas formadas por nodos móviles que se ubican libremente y dinámicamente, capaces de organizarse de manera propia en topologías arbitrarias y temporales, a través de la actuación de los protocolos de encaminamiento. Estas redes permiten a las personas y dispositivos conectarse sin problemas rápidamente, en áreas sin una infraestructura de comunicaciones previa y con un bajo coste. Muchos estudios demuestran que los protocolos de encaminamiento ad hoc se ven amenazados por una variedad de fallos accidentales y maliciosos, como la saturación de vecinos, que puede afectar a cualquier tipo de red ad hoc, y el ruido ambiental, que puede afectar en general a todas las redes inalámbricas. Por lo tanto, el desarrollo y la implementación de estrategias de tolerancia a fallos para mitigar el efecto de las fallos, es esencial para el uso práctico de este tipo de redes. Sin embargo, los mecanismos de tolerancia a fallos suelen estar implementados de manera específica, dentro del código fuente de los protocolos de encaminamiento que hace que i) ser reescrito y reorganizado cada vez que una nueva versión de un protocolo se libera, y ii) tener un carácter completamente remodelado y adaptado a las nuevas versiones de los protocolos. Esta tesis de máster explora la viabilidad de utilizar programación orientada a aspectos (AOP), para desarrollar e implementar los mecanismos de tolerancia a fallos adecuados para toda una familia de protocolos de encaminamiento, es decir, las versiones actuales y futuras de un protocolo determinado (OLSR en este caso). Por otra parte, se propone una nueva metodología para ampliar estos mecanismos a diferentes familias de protocolos proactivos (OLSR, BATMAN y Babel) con un nuevo concepto de AOP, el metaaspecto. La viabilidad y efectividad de la propuesta se ha evaluado experimentalmente, estableciendo así un nuevo método para mejorar la implementación de la portabilidad y facilidad de mantenimiento de los mecanismos de tolerancia a fallos en los protocolos de enrutamiento ad hoc y, por lo tanto, la fiabilidad de las redes ad hoc.

[EN] Ad hoc networks are distributed networks consisting of wireless mobile nodes that can freely and dynamically self-organize into arbitrary and temporary topologies, through the operation of routing protocols. These networks allow people and devices to seamlessly interconnect rapidly in areas with no pre-existing communication infrastructure and with a low cost. Many studies show that ad hoc routing protocols are threatened by a variety of accidental and malicious faults, like neighbour saturation, which may affect any kind of ad hoc network, and ambient noise, which may impact all wireless networks in general. Therefore, developing and deploying fault tolerance strategies to mitigate the effect of such faults is essential for the practical use of this kind of networks. However, those fault tolerance mechanisms are usually embedded into the source code of routing protocols which causes that i) they must be rewritten and redeployed whenever a new version of a protocol is released, and ii) they must be completely redeveloped and adapted to new routing protocols. This master thesis explores the feasibility of using Aspect-Oriented Programming (AOP) to develop and deploy fault tolerance mechanisms suitable for a whole family of routing protocols, i.e. existing and future versions of a given protocol (OLSR in this case). Furthermore, a new methodology is proposed to extend these mechanisms to different families of proactive protocols (OLSR, B.A.T.M.A.N and Babel) using a new concept in AOP, the meta-aspect. The feasibility and effectiveness of the proposal is experimentally assessed, thus establishing a new method to improve the deployment, portability, and maintainability of fault tolerance mechanisms for ad hoc routing protocols and, therefore, the dependability of ad hoc networks.