O documento descreve a arquitetura BIONETS, inspirada na biologia, para redes autônomas e serviços. A arquitetura propõe nós auto-organizáveis e propriedades autonômicas como auto-configuração, auto-cura e auto-otimização. Também discute desafios como heterogeneidade, escalabilidade e complexidade, e aplicações como Undersound e U-Hopper.

1. BIONETS BIO logically-inspired NET works and S ervices Mestrando: Rodrigo Carneiro Brandão Disciplina: Tópicos Avançados em Redes Prof. Dr. Antônio Marcos Alberti Mestrado em Telecomunicações Inatel – Instituto Nacional de Telecomunicações

2. Abordagem Clean Slate Projeto Propriedades Autonômicas Ciclo de Vida Acoplamento BIONETS / Redes IP Desafios Aplicação / Protótipo Referências Bibliográficas

3. Clean Slate De acordo com a Universidade de Stanford, a abordagem Clean Slate para a Internet é o mesmo que “reinventar a Internet”, permitindo incorporar novas tecnologias, criar novas aplicações e serviços que sejam capazes de se adaptar a situações e inovações de redes.

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5. Dados do Projeto Financiamento: Comissão Européia Área: Comunicações Autonômicas Custos Elegíveis: 6.948.333 Euros Contribuição da Comissão Européia: 5.050.000 Euros Alguns Parceiros: CREATE-NET, NOKIA, Telecom Italia, University of Trento, Sun Microsystems Iberica SA. Coordenadora: Daniele Miorandi

6. Motivação Veio das tendências da computação pervasiva e ambientes de comunicação caracterizados por vários dispositivos conectados em rede. Ex: roupas, carros, eletrodomésticos, eletrônicos e outros.

7. Características As características das Redes BIONETS são: Rede totalmente integrada; Autonomicidade; Rede desconectada; Modelo de comunicação localizada e orientada a serviços; Ecossistema com Vida Artificial; Mundo IP ou não.

8. Arquitetura Básica das Redes BIONETS Figura 1: Dois níveis da arquitetura básica das redes BIONETS. Fonte [12]

9. Elementos Nós T ( Tiny-Nodes ): são dispositivos simples, baratos, com detecção/identificação de capacidades e poucos recursos de processamento, armazenamento e comunicação. Nós U ( User-Nodes ): são dispositivos complexos e poderosos que podem ser transportados por usuários, mas que não são capazes de interagir diretamente com o ambiente, no entanto, fazem isso por meio do nó T. APs ( Access Point ): são dispositivos complexos e poderosos que atuam como gateways com o mundo IP.

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11. Propriedades Autonômicas Figura 2: Auto-Organização do Sistema BIONETS. Como a complexidade pode ser tratada sem que usuários se tornem especialistas em TICs?

12. Auto-Configuração Problema: Configuração Como fazer a instalação, configuração e integração de sistemas complexos e em grande escala? Solução: Auto-Configuração O sistema deve ser capaz de configurar-se e reconfigurar-se sob condições imprevisíveis;

13. Auto-Cura Problema: Cura Como determinar causas de problemas em sistemas grandes, complexos e distribuídos? Solução: Auto-Cura O sistema deve detectar, diagnosticar e reparar os problemas de forma automática e transparente para o usuário.

14. Auto-Proteção Problema: Proteção Como proteger a rede e sistemas contra ataques maliciosos ou erros em cascata? Solução: Auto-Proteção Sistema pró-ativo Antecipar problemas e tomar as medidas necessárias para manter a segurança e autenticidade dos dados.

15. Auto-Otimização Problema: Otimização Como aprimorar sistemas? Alterar parâmetros manualmente? Solução: Auto-Otimização O sistema deve buscar e analisar oportunidades para melhorar seu funcionamento e aumentar sua eficiência.

16. Auto-Gerenciamento Problema: Gerenciamento Como gerenciar uma rede distribuída e sem fio? Solução: Auto- Gerenciamento Cada nó deve monitorar o ambiente constantemente, pois a disponibilidade dos nós não é conhecida antecipadamente.

17. Gerência Cooperativa de Recurso Figura 3: Fluxo de Trabalho para Serviços baseados em Gerência de Recurso

18. Conclusão – Propriedades Autonômicas O sistema deverá: Conhecer a si próprio e o ambiente em que está inserido; Saber quais recursos poderá emprestar ou tomar emprestado; Ser capaz de configurar-se e reconfigurar-se sob diferentes condições; Se auto-monitorar e monitorar o ambiente; Recuperar-se de situações que possam causar mau funcionamento do sistema; Detectar, identificar e reparar falhas; Proteger o sistema contra ataques; Ser capaz de interagir e cooperar com sistemas vizinhos; “ Esconder” a complexidade dos usuários.

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20. Ciclo de Vida de Serviços Figura 4: Ciclo de Vida de Serviço

21. Estados do Ciclo de Vida de Serviços Figura 5: Ciclo de Vida de Células de Serviço Primário

22. Ciclo de Vida - Quadro de Evolução Figura 6: Quadro de Evolução – Arquitetura BIONETS. Fonte [13]

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24. O uso da arquitetura BIONETS pode ser acoplada às redes IP através do uso de nós dedicados (Pontos de Acesso - APs). O uso de APs, é limitado a três tipos de operações: Recuperação de Dados Remotos localizados na Rede IP; Recuperação de Dados do Ambiente através da Rede IP; Tunelamento de Consultas. Acoplamento BIONETS / Redes IP

25. Recuperação de Dados Remotos localizados na Rede IP Acoplamento BIONETS / Redes IP Figura 7: Recuperação de dados remotos.

26. Recuperação de Dados do Ambiente através da Rede IP Acoplamento BIONETS / Redes IP Figura 8: Recuperação de dados do ambiente.

27. Tunelamento de Consultas Acoplamento BIONETS / Redes IP Figura 9: Tunelamento de Consultas.

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29. Desafios Heterogeneidade Escalabilidade Complexidade

30. Heterogeneidade Nós de usuários, dispositivos miniaturizados e objetos da vida cotidiana. Bilhões de nós conectados à rede cooperando e trocando informações; Grande variedade de serviços mutáveis. Escalabilidade

31. Complexidade Como tratar operações em uma rede “desconectada” ? Gerenciamento Distribuído; Autonomicidade. Ecossistema vivo Os serviços desempenham o papel de organismos, evoluindo e adaptando-se às características do ambiente.

32. Complexidade Os serviços e a topologia de rede são dinâmicos e a informação se espalha de acordo com a mobilidade do usuário, podendo gerar uma sobrecarga de dados irrelevantes. Como evitar essa sobrecarga? A solução proposta é utilizar um mecanismo que faça filtragem da informação com base na idade e distância que a mensagem viajou.

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34. Undersound Aplicação que permitiria a cada usuário: Fazer download e upload de músicas; Realizar troca de imagens e músicas com outros usuários. “ Sensores Culturais”. Objetivo: Fazer com que o usuário entenda que todas as vezes que escuta, transfere, faz download e upload de uma música ou imagem, afeta diretamente toda a configuração do sistema.

35. U-Hopper OIDP – Plataforma de Difusão de Informação Oportunista; Permite coletar, armazenar e trocar dados entre dispositivos que possuam U-Hopper instalado; É necessário que os nós U tenham java e conectividade Bluetooth ; Link: http://u-hopper.create-net.org/doku . php ?id= uh_downloads Versão padrão do software para smartphones Nokia e Sony Erickson.

36. Abordagem Clean Slate Projeto Acoplamento BIONETS / Redes IP Propriedades Auto-* Ciclo de Vida Desafios Aplicação / Protótipo Referências Bibliográficas

37. Referências Bibliográficas [1] PELLEGRINI F., Carreras I., ALFANO G., TAHKOKORPI M., SZABO S., BORGIA E., LATVAKOSKI J., SCHRECKLING D., PANAGAKIS A., VAIOS A. Bionets Requirements and Architectural Principles . 2006. [2] MIORANDI D., DINI P. Bionets – Paradigm Applications and Mapping . 2007 [3] STANFORD UNIVERSITY. Clean Slate Disponível em: - http://cleanslate.stanford.edu/about_cleanslate.php. Último Acesso: 30/05/2011.

38. Referências Bibliográficas [4] WANT R., PERING T. and TENNENHOUSE, D. Comparing autonomic & proactive computing - IBM Systems Journal. 2002. [5] DINI P., MIORANDI D. Paradigms for Biologically- Inspired Autonomic Networks and Services – The Bionets Project eBook . 2010. [6] CARRERAS I. Bionets - Prototyping and Validation - Pervasive Ubiquitous Peer-to-Peer context-aware Application. 2008. [7] BASSOLI A., BORGIA E., PELUSI L., VILLEGAS D., DINI P. Paradigm Applications and Mapping - Application of models of cooperation to network operation, design of P2P application, and social research through design. 2007

39. Referências Bibliográficas [8] PELUSI L., PASSARELLA A., CONTI M. Opportunistic networking: data forwarding in disconnected mobile ad hoc networks . 2006. [9] FALL K., A delay-tolerant network architecture for challenged internets in Proc. of ACM SIGCOMM . 2003. [10] PELLEGRINI F., MIORANDI D., CARRERAS I., RAZ D., COHEN R., LATVAKOSKI J., HAUTAKOSKI T., YAMAMOTO L., NEGLIA G., ALOUF S., SCHRECKLING D., PELUSI L., BORGIA E., PETROCCHI M., MARTINELLI F., MOISO C. and MANZALINI A. BIONETS - Infrastructure and Design Disappearing Network Autonomic Operation and Evolution . 2007.

40. Referências Bibliográficas [11] CARRERAS I. BIONETS – Prototyping and Validation Pervasive Ubiquitous Peer-to-Peer context-aware Application. 2008. [12] TAHKOKORPI M., LATVAKOSKI J., BORGIA E., PANAGAKIS A., SIMON V., PELLEGRINI F., HAUTAKOSKI T., SCHRECKLING D., MIORANDI D. BIONETS - Requirements and Architectural Principles - Architecture, Scenarios and Requirements Refinements. 2007. [13] MIORANDI D., DINI P., ALTMAN E. e KAMEDA H. Paradigm Applications and Mapping - Framework for Distributed On-line Evolution of Protocols and Services, 2nd Edition . 2007.

41. Muito obrigado. Rodrigo Carneiro Brandão rodrigocarneirobrandao@hotmail.com