1. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em
e e e
Redes de Computadores
Donato Antonio Marino Junior
Ronaldo Moreira Salles (Orientador)
Defesa de Disserta¸˜o de Mestrado
ca
Instituto Militar de Engenharia
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 1 / 47

2. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Roteiro I
1 Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Objetivos
Motiva¸˜o
ca
2 Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Trabalhos Relacionados
M´tricas de Topologias
e
3 M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
O Fator de Resiliˆncia
e
Testes com as M´tricas
e
Resultados
4 Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Altera¸˜o de Topologias
ca
Estrat´gias Propostas
e
Testes Comparativos das Estrat´gias
e
5 Considera¸˜es Finais
co
Conclus˜es do Trabalho
o
Trabalhos Futuros
6 Bibliografia
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 2 / 47

3. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Objetivos
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Motiva¸˜o
ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Defini¸˜o
ca
Resiliˆncia em redes ´ a habilidade de uma entidade de tolerar
e e
(resistir e automaticamente se recuperar de) desafios nas condi¸˜es
co
da rede, ataques coordenados e anomalias no tr´fego.
a
[Aggelou, 2008]
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 3 / 47

4. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Objetivos
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Motiva¸˜o
ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Objetivos do Trabalho
Obten¸˜o de uma m´trica que possa avaliar qu˜o resiliente ´
ca e a e
uma rede
Altera¸˜o f´
ca ısica de uma rede, utilizando estrat´gias baseadas
e
na teoria dos grafos e redes sociais
Avalia¸˜o e altera¸˜o de redes reais que comp˜e a Internet,
ca ca o
visando o aumento da resiliˆncia destas redes
e
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 4 / 47

5. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Objetivos
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Motiva¸˜o
ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Motiva¸˜o
ca
Melhorar a robustez de uma rede ante a falhas e ataques
direcionados
Auxiliar no projeto de redes mais resilientes
Atender as demandas atuais da Internet em servi¸os que
c
necessitem de comunica¸˜o ininterrupta
ca
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 5 / 47

6. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Trabalhos Relacionados
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
M´tricas de Topologias
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Trabalhos Relacionados
Os trabalhos de [Najjar and Gaudiot, 1990] e
[Liu and Ji, 2009] utilizam como m´trica de resiliˆncia a
e e
probabilidade de falhas que podem causar a desconex˜o de
a
uma rede, al´m de parˆmetros de perda de tr´fego. Utilizam
e a a
nos testes redes da classe n-regular, na qual todos os n´s
o
possuem o mesmo grau ou o mesmo n´mero de n´s e enlaces.
u o
O trabalho de [Dekker and Colbert, 2004] avalia m´tricas de
e
conectividade em conjunto com a simetria da topologia.
Analisa topologias sim´tricas, livres de escala, aleat´rias e
e o
outras.
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 6 / 47

7. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Trabalhos Relacionados
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
M´tricas de Topologias
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Trabalhos Relacionados
Improving Network Robustness by Edge Modification
[Beygelzimer et al., 2005]
Considera trˆs importantes m´tricas para avaliar a robustez de
e e
uma rede diante de falhas aleat´rias e ataques direcionados e testa
o
estrat´gias de inser¸˜o e remanejamento de enlaces para a
e ca
melhoria da resiliˆncia. M´tricas utilizadas:
e e
Diˆmetro
a
LCC - Largest Connected Component
AISPL - Average Inverse Shortest Path Length
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 7 / 47

8. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Trabalhos Relacionados
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
M´tricas de Topologias
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
M´tricas de Topologias
e
Composi¸˜o da Topologia e Grau dos N´s
ca o
Grau M´dio
e
Distribui¸˜o do Grau dos N´s
ca o
Densidade
Distˆncia entre os N´s
a o
Excentricidade
Diˆmetro
a
Average Inverse Shortest Path Length
Conectividade entre os N´s
o
Coeficiente de Clusteriza¸˜o
ca
Largest Connected Component
k-conectividade
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 8 / 47

9. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Trabalhos Relacionados
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
M´tricas de Topologias
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
M´tricas de Topologias
e
Composi¸˜o da Topologia e Grau dos N´s
ca o
Grau M´dio
e
Distribui¸˜o do Grau dos N´s
ca o
Densidade
Distˆncia entre os N´s
a o
Excentricidade
Diˆmetro
a
Average Inverse Shortest Path Length
Conectividade entre os N´s
o
Coeficiente de Clusteriza¸˜o
ca
Largest Connected Component
k-conectividade
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 8 / 47

10. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Trabalhos Relacionados
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
M´tricas de Topologias
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
M´tricas de Topologias
e
Diˆmetro
a
Definido como a maior distˆncia geod´sica entre dois pontos
a e
para toda a rede.
AISPL - Average Inverse Shortest Path Length
M´dia inversa do tamanho de todos os caminhos geod´sicos
e e
de uma rede.
LCC - Largest Connected Component
Quantidade de n´s do maior subgrafo resultante da
o
desconex˜o da rede causada por falha ou ataque.
a
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 9 / 47

11. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Trabalhos Relacionados
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
M´tricas de Topologias
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
M´tricas de Topologias
e
k-conectividade
Defini¸˜o
ca
Seja G um grafo k-conexo. Ent˜o para qualquer par de v´rtices,
a e
existem pelo menos k caminhos v´rtice-disjuntos entre eles.
e
[Skiena, 2008]
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 10 / 47

12. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
k-conectividade parcial
A k-conectividade parcial de um grafo ´ expressa pelo percentual
e
de testes no c´lculo da k-conectividade que mantiveram a
a
topologia conexa, ap´s a remo¸˜o de combina¸˜es de k − 1
o ca co
v´rtices.
e
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 11 / 47

13. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
k-conectividade parcial - Exemplo
Figura: Combina¸˜es para uma topologia de cinco n´s
co o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 12 / 47

14. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
k-conectividade parcial - Exemplo
Figura: Combina¸˜es para uma topologia de cinco n´s
co o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 13 / 47

15. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
k-conectividade parcial - Exemplo
Figura: Combina¸˜es para uma topologia de cinco n´s
co o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 14 / 47

16. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
O Fator de Resiliˆncia
e
O Fator de Resiliˆncia utiliza a k-conectividade parcial para
e
medir a robustez de uma rede.
Calcula da 2-conectividade parcial at´ a (n − 1)-conectividade
e
parcial da rede
Considera duas importantes propriedades de grafos conexos:
Todo grafo conexo ´ 1-conexo.
e
Todo grafo conexo ´ n-conexo, sendo n o n´mero total de
e u
v´rtices.
e
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 15 / 47

17. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
O Fator de Resiliˆncia
e
A express˜o obtida para c´lculo do Fator de Resiliˆncia ´:
a a e e
n−1
k(i)
i=2
FR = (n−2)
Para a topologia utilizada como exemplo, o c´lculo seria:
a
k(2)+k(3)+k(4) 1+0,9+0,7
(5−2) = 3 = 0, 8666
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 16 / 47

18. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Valida¸˜o da M´trica Proposta
ca e
Simula¸˜es de Ataques aos n´s de maior importˆncia
co o a
Nas simula¸˜es foram utilizadas medidas de centralidade
co
oriundas do estudo de Redes Sociais [Wasserman et al., 1994]:
Degree Centrality (DC)
Closeness Centrality (CC)
Betweeness Centrality (BC)
Compara¸˜o dos resultados com as m´tricas do trabalho
ca e
relacionado
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 17 / 47

19. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Topologias usadas nos testes
Figura: Telcordia - 15 n´s e 28 enlaces
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 18 / 47

20. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Topologias usadas nos testes
Figura: Cost-239 - 19 n´s e 40 enlaces
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 19 / 47

21. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Topologias usadas nos testes
Figura: JaNet - 29 n´s e 45 enlaces
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 20 / 47

22. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Topologias usadas nos testes
Figura: Renater - 30 n´s e 42 enlaces
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 21 / 47

23. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Topologias usadas nos testes
Figura: RNP - 27 n´s e 26 enlaces
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 22 / 47

24. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Topologias usadas nos testes
Figura: UKNet - 30 n´s e 51 enlaces
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 23 / 47

25. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Softwares utilizados nos Testes
Vertex
Indica Topologia Conexa/N˜o Conexa
a
Indica Topologia Completa/N˜o Completa
a
Permite identificar a k-conectividade “completa”
Calcula o Fator de Resiliˆncia
e
SocNetV - Social Network Visualizer
Calcula DC, CC e BC
Calcula Diˆmetro
a
Calcula Average Shortest Path Length
Tabela de caminhos geod´sicos da topologia
e
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 24 / 47

26. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
AISPL - Ataques aos n´s de maior CC e BC
o
* Apresentou inconsistˆncia quando o ataque desconecta a topologia
e
* O AISPL realiza c´lculo no LCC
a
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 25 / 47

27. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
LCC - Ataques aos n´s de maior CC e BC
o
* N˜o diferencia as topologias em seu estado original
a
* Sua queda refletia apenas a quantidade de n´s atacados
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 26 / 47

28. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Diˆmetro - Ataques aos n´s de maior CC e BC
a o
* Inconsistente nos testes com a Renater e a RNP
* O Diˆmetro realiza c´lculo no LCC
a a
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 27 / 47

29. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Fator de Resiliˆncia - Ataques aos n´s de maior CC e BC
e o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 28 / 47

30. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Fator de Resiliˆncia x AISPL
e
Topologia Telcordia Topologia Cost-239
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 29 / 47

31. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Fator de Resiliˆncia x LCC
e
Topologia Janet Topologia Renater
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 30 / 47

32. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Fator de Resiliˆncia x Diˆmetro
e a
Topologia Telcordia Topologia Cost-239
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 31 / 47

33. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e O Fator de Resiliˆncia
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Testes com as M´tricas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Resultados
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Conclus˜es dos Testes da M´trica Proposta
o e
O Fator de Resiliˆncia foi a m´trica mais consistente na
e e
an´lise da robustez de uma rede
a
Apresentou boa precis˜o no seu valor permitindo a
a
compara¸˜o de topologias
ca
Nos testes de simula¸˜o de ataques apresentou coerˆncia em
ca e
todos os resultados, diferente das m´tricas do trabalho
e
relacionado
Na compara¸˜o com as outras m´tricas nos seus melhores
ca e
casos, os resultados do Fator de Resiliˆncia seguiram
e
corretamente a tendˆncia de queda ap´s os ataques
e o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 32 / 47

34. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Altera¸˜o de Topologias
ca
Na segunda parte deste trabalho, analisamos estrat´gias de
e
altera¸˜o de topologias com o objetivo de melhorar a
ca
resiliˆncia de uma rede
e
Utilizamos as estrat´gias apresentadas no trabalho de
e
[Beygelzimer et al., 2005] na compara¸˜o com as propostas
ca
neste trabalho
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 33 / 47

35. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Estrat´gias Estudadas
e
Inser¸˜o Aleat´ria de Enlaces
ca o
Inser¸˜o Preferencial de Enlaces
ca
Remanejamento Aleat´rio de Enlaces
o
Remanejamento Aleat´rio de Enlace Vizinho
o
Remanejamento Preferencial de Enlaces
Remanejamento Preferencial de Enlace Aleat´rio
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 34 / 47

36. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Estrat´gias Estudadas
e
Inser¸˜o Aleat´ria de Enlaces
ca o
Inser¸˜o Preferencial de Enlaces
ca
Remanejamento Aleat´rio de Enlaces
o
Remanejamento Aleat´rio de Enlace Vizinho
o
Remanejamento Preferencial de Enlaces
Remanejamento Preferencial de Enlace Aleat´rio
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 34 / 47

37. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Estrat´gias Propostas
e
Objetivos que foram considerados na elabora¸˜o das estrat´gias
ca e
propostas:
Utiliza¸˜o de redes reais nos testes
ca
Evitar a utiliza¸˜o de estrat´gias aleat´rias de altera¸˜o de
ca e o ca
topologias
Permitir o aumento da resiliˆncia com poucas altera¸˜es
e co
Utilizar a inser¸˜o e remanejamento de enlaces
ca
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 35 / 47

38. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Estrat´gia de Remanejamento de Enlaces
e
Estrat´gia
e
Desconectar do n´ de maior degree centrality o enlace conectado
o
ao n´ adjacente de maior closeness centrality e reconect´-lo ao n´
o a o
de menor degree centrality da rede.
Objetivos
Diminuir o grau do n´ com maior DC da rede
o
Aumentar o grau do n´ com menor DC da rede
o
Diminuir o diˆmetro da rede
a
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 36 / 47

39. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Estrat´gia de Inser¸˜o de Enlaces
e ca
Estrat´gia
e
Inserir enlace conectando o n´ de menor degree centrality com o
o
n´ de menor closeness centrality da rede.
o
Objetivos
Aumentar o grau do n´ com menor DC da rede
o
Aumentar a proximidade do n´ de menor CC da rede
o
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 37 / 47

40. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Testes com a Cost-239
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 38 / 47

41. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Testes com a Telcordia
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 39 / 47

42. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Testes com a RNP
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 40 / 47

43. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e Altera¸˜o de Topologias
ca
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e Estrat´gias Propostas
e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca Testes Comparativos das Estrat´gias
e
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Conclus˜es dos Testes das Estrat´gias Propostas
o e
Estrat´gia de Inser¸˜o de Enlaces
e ca
Cost-239 - Aumentou o FR em 23%, 8% maior comparado
com a estrat´gia do trabalho referenciado
e
Telcordia - Aumentou o FR em 38%, 5% maior comparado
com a estrat´gia do trabalho referenciado
e
RNP - Aumentou o FR em 23%, 22% maior comparado com a
estrat´gia do trabalho referenciado
e
Estrat´gia de Remanejamento de Enlaces
e
Cost-239 - Aumentou o FR em 11%, 9% maior comparado
com a estrat´gia do trabalho referenciado
e
Telcordia - Aumentou o FR em 18%, 9% maior comparado
com a estrat´gia do trabalho referenciado
e
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 41 / 47

44. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Conclus˜es do Trabalho
o
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
Trabalhos Futuros
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Conclus˜es do Trabalho
o
O trabalho apresentou o Fator de Resiliˆncia como a medida
e
de robustez de uma rede.
Foram utilizadas topologias reais de backbones comerciais e
acadˆmicos, em simula¸˜es de ataques aos n´s de maior
e co o
importˆncia da rede, baseados em conceitos de redes sociais.
a
Os testes realizados com o Fator de Resiliˆncia foram mais
e
precisos e mais consistentes do que com outras m´tricas
e
propostas em trabalhos anteriores.
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 42 / 47

45. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Conclus˜es do Trabalho
o
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
Trabalhos Futuros
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Conclus˜es do Trabalho
o
O trabalho tamb´m apresentou duas estrat´gias de altera¸˜o
e e ca
de topologias, inserindo ou remanejando enlaces.
Foram realizados testes em topologias reais, comparando as
estrat´gias propostas com as melhores estrat´gias do trabalho
e e
de [Beygelzimer et al., 2005]
Os testes realizados mostraram que com apenas cinco
altera¸˜es as estrat´gias propostas foram superiores no
co e
objetivo de melhorar a resiliˆncia destas redes.
e
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 43 / 47

46. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Conclus˜es do Trabalho
o
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
Trabalhos Futuros
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Artigo Cient´
ıfico
“Medindo a Robustez de Uma Rede com o Fator de
Resiliˆncia” [Marino Jr. and Salles, 2009]
e
IADIS International Conference WWW/Internet 2009.
Outubro de 2009, Universidad de Alcal´, Madrid.
a
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 44 / 47

47. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
Conclus˜es do Trabalho
o
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
Trabalhos Futuros
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Trabalhos Futuros
Pesquisa de novos algoritmos ou heur´
ısticas para o c´lculo da
a
k-conectividade parcial
Novas abordagens de altera¸˜o de topologias, utilizando
ca
outras estrat´gias e outras m´tricas
e e
Estudo de um procedimento para o projeto de redes resilientes
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 45 / 47

48. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Bibliografia I
Aggelou, G. (2008).
Wireless Mesh Networking.
McGraw-Hill Professional.
Beygelzimer, A., Grinstein, G., Linsker, R., and Rish, I. (2005).
Improving network robustness by edge modification.
Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 357(3-4):593–612.
Dekker, A. H. and Colbert, B. D. (2004).
Network robustness and graph topology.
In Estivill-Castro, V., editor, ACSC, volume 26 of CRPIT, pages 359–368.
Australian Computer Society.
Liu, G. and Ji, C. (2009).
Scalability of network-failure resilience: Analysis using multi-layer probabilistic
graphical models.
IEEE/ACM Trans. Netw., 17(1):319–331.
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 46 / 47

49. Roteiro
Introdu¸˜o
ca
Resiliˆncia em Redes de Computadores
e
M´trica de Resiliˆncia Proposta
e e
Estrat´gias de Altera¸˜o de Topologias Propostas
e ca
Considera¸˜es Finais
co
Bibliografia
Bibliografia II
Marino Jr., D. A. and Salles, R. M. (2009).
Medindo a robustez de uma rede com o fator de resiliˆncia.
e
In Proceedings of the IADIS International Conference WWW/Internet 2009,
Madrid, Espanha.
Najjar, W. and Gaudiot, J.-L. (1990).
Network resilience: A measure of network fault tolerance.
IEEE Transactions on Computers, 39(2):174–181.
Skiena, S. S. (2008).
The Algorithm Design Manual.
Springer, 2nd edition.
Wasserman, S., Faust, K., and Iacobucci, D. (1994).
Social Network Analysis : Methods and Applications (Structural Analysis in the
Social Sciences).
Cambridge University Press.
Donato Marino (IME) Estrat´gias e M´tricas para a Resiliˆncia em Redes de Computadores
e e e Agosto/2009 47 / 47