Overlay Network Routing Based on Shadow Price

Lihua Sun,Kyoko Yamori,Yoshiaki Tanaka 대한전자공학회 2009 ITC-CSCC :International Technical Conference on Ci Vol.2009 No.7

Overlay network is constructed at application layer to provide higher level services. In the past few years, overlay network has received much attention. As different choices of overlay topologies and overlay routing would have different results on the performance of the network, how to design an efficient overlay topology for overlay routing is considered necessary and important. Traditional approaches of overlay topology or overlay routing are designed based on static state metrics, such as the number of hops, or link cost, the side effect of which caused the routing resulting the traffic bottleneck, finally declining the performance of network routing. There existed many candidate routing schemes to provide overlay networking. Recently, with the assist of network providers, some users construct a minimum spanning tree for overlay routing. Minimum spanning tree is efficient, but more efficient topology will exist. In this paper, aiming at distributing network traffics, the concept of shadow price is introduced to design the topology. Shadow price considers the future condition of network based on current network status, and is useful to design more efficient overlay networks.

HRing 오버레이 네트워크에서 실패 탐지 및 회복

구태완 ( Tae-wan Gu ),이광모 ( Kwang-mo Lee ) 한국인터넷정보학회 2007 인터넷정보학회논문지 Vol.8 No.5

오버레이 네트워크는 물리적 네트워크를 기반으로 하는 가상의 컴퓨터 네트워크로서, 오버레이 네트워크의 노드들은 가상의 링크 또는 논리적 링크로 상호 연결된 것으로 각 링크는 물리적 링크상의 경로와 일치한다. 이러한 오버레이 네트워크는 분산 환경에서 이질적인 자원의 공유에 적합하다. 그러나 오버레이 네트워크는 신뢰적인 통신에 제한이 많으므로 오버레이 네트워크에서의 실패 탐지는 네트워크의 신뢰성을 향상시키는데 중요한 요소이다. 본 논문에서는 분산 환경에서 전형적인 실패 탐지가 가져야 하는 조건들을 살펴보고, HRing 오버레이 네트워크(Hierarchical Ring Overlay Network)에서 수행할 수 있는 실패 탐지와 회복 기법을 제안한다. 제안된 방법은 크게 실패 탐지 단계와 실패 회복 단계로 구분되며, HRing 오버레이가 갖는 특징들을 활용하여 실패 탐지를 수행하기 때문에 불필요한 네트워크 트래픽을 감소시킬 수 있으며 네트워크의 확장성과 유연성을 보장할 수 있다. 본 논문에서는 또한 제안된 실패 탐지 및 회복 기법에 대한 분석과 시뮬레이션을 통한 실험적 평가를 통해 성능을 평가하였다. An overlay network is a virtual network which is constructed on top of a physical computer network. A node in the overlay network is connected through virtual or logical links, where each link corresponds to a path of the links in the underlying physical network. Overlay networks are suitable for sharing heterogeneous resources in distributed environments. However, overlay networks are limited for achieving reliable communication that failure detection in overlay networks is a very important issue. In this paper, we review conditions of conventional failure detection and propose a new approach to failure detection and resilience which can be applied to HRing (Hierarchical Ring) overlay networks. The proposed method consists of the failure detection and the failure resilience phases. Because it utilizes the characteristics of the HRing overlay network for failure detection, it can reduce unnecessary network traffic and provide better scalability and flexibility. We also analyzed and evaluated the performance of the proposed approach through simulations.

Synergy: An Overlay Internetworking Architecture and Implementation

Minseok Kwon,Sonia Fahmy 한국통신학회 2010 Journal of communications and networks Vol.12 No.2

A multitude of overlay network designs for resilient routing,multicasting, quality of service, content distribution, storage,and object location have been proposed. Overlay networks offer several attractive features, including ease of deployment, flexibility,adaptivity, and an infrastructure for collaboration among hosts. In this paper, we explore cooperation among co-existing, possibly heterogeneous,overlay networks. We discuss a spectrum of cooperative forwarding and information sharing services, and investigate the associated scalability, heterogeneity, and security problems. Motivated by these services, we design Synergy, a utilitybased overlay internetworking architecture that fosters overlay cooperation. Our architecture promotes fair peering relationships to achieve synergism. Results from Internet experiments with cooperative forwarding overlays indicate that our Synergy prototype improves delay, throughput, and loss performance, while maintaining the autonomy and heterogeneity of individual overlay networks.

Synergy: An Overlay Internetworking Architecture and Implementation

Kwon, Min-Seok,Fahmy, Sonia The Korea Institute of Information and Commucation 2010 Journal of communications and networks Vol.12 No.2

A multitude of overlay network designs for resilient routing, multicasting, quality of service, content distribution, storage, and object location have been proposed. Overlay networks offer several attractive features, including ease of deployment, flexibility, adaptivity, and an infrastructure for collaboration among hosts. In this paper, we explore cooperation among co-existing, possibly heterogeneous, overlay networks. We discuss a spectrum of cooperative forwarding and information sharing services, and investigate the associated scalability, heterogeneity, and security problems. Motivated by these services, we design Synergy, a utility-based overlay internetworking architecture that fosters overlay cooperation. Our architecture promotes fair peering relationships to achieve synergism. Results from Internet experiments with cooperative forwarding overlays indicate that our Synergy prototype improves delay, throughput, and loss performance, while maintaining the autonomy and heterogeneity of individual overlay networks.

Rosary : CDN 시스템을 위한 구조화된 토폴러지-인식 P2P 오버레이 네트워크

신수영,남궁정일,박수현,Shin Soo-Young,Namgoong Jung-ll,Park Soo-Hyun 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.12B

최근 CAN, Chord, Pastry와 Tapestry 등과 같이 안전한 분산 시스템기반의 P2P (Peer to Peer) 오버레이 네트워크가 일반화되고 있다. 이러한 시스템은 효율적이고 결함에 허용적인 라우팅과 개체의 위치추정 및 스스로 초기화시킬 수 있는 오버레이 네트워크가 갖는 로드 밸런싱을 제공한다. CDN (Contents Delivery Network)온 네트워크 하부구조의 중간 단계로서 궁극적으로 CP(Contents Provider)가 고객에게 전달하고자하는 멀터미디어 데이터를 포함한 컨텐츠의 효율적인 전송을 돕는다. 본 논문에서는 CDN에 적합한 토폴로지-인식 P2P 오버레이 네트워크를 새롭게 제안하였다. 제안된 기법인 Rosary에서 CDN 서버는 구조화된 오버레이 네트워크상에서 두 단계의 Inter-pastry와 Intra-pastry 라우팅을 수행한다. Rosary는 기존의 Pastry 기법을 CDN 환경에 맞도록 적응적으로 수정, 보완 및 추가하였으며 언급한 Intra-pastry 방식과 동적인 랜드마크 토폴로지 기법에 기반을 둔 세미-해싱방법을 제공하고 토폴로지-인식 오버레이 네트워크의 구성과 운용에 이용되었다. NS-2를 이용한 시뮬레이션에서 Rosary 기법은 네트워크 구성 후 안정화 된 컨텐츠 전송에서 보다 전송실패가 적고 효율적이며 견고한 것으로 증명되었다. Recently, Peer-to-Peer (P2P) overlay networks like CAN, Chord, Pastry and Tapestry offer a novel platform for scalable and decentralized distributed applications. These systems provide efficient and fault-tolerant routing, object location, and load balancing within a self-organizing overlay network. Content Delivery Network (CDN) is an intermediate layer of infrastructure that helps to efficiently deliver the multimedia content from content providers to clients. In this paper, We propose a topology-aware P2P overlay network for CDN, Rosary, in which CDN servers perform Intra-Pastry and Inter-Pastry routing based on a two-level structured overlay network. This proposed system extends pastry by adapting itself to CDN environments, where a semi-hashing based scheme for Intra-Pastry routing is introduced, and dynamic landmark technology is used to construct the topology-aware overlay network. Through simulations on NS-2, it is shown that Rosary is scalable, efficient, and flexible.

P2P 오버레이 네트워크에서의 능동적 공격에 대한 방어

박준철,Park Jun-Cheol 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.4c

피어-투-피어(P2P) 네트워크는 개방적, 평면적, 자율적 특성으로 인하여 참여 피어들의 악의적인 공격에 근원적으로 취약하다. 본 논문에서는 부트스트래핑(bootstrapping) 단계 및 온라인 단계에서의 악의적 피어들의 공격을 효율적으로 방어하는 문제를 다룬다. 본 논문은 부트스트래핑 단계에서 네트워크의 신뢰성 있는 노드를 이용하여 새로 가입하는 피어에게 ID 관련 정보를 안전하게 부여하는 멤버쉽 처리 프로토콜을 제시한다. 이 신뢰성 있는 노드들은 새로운 피어들이 네트워크에 참여할 때만 사용되곤 그 이외의 P2P 동작에는 관여하지 않는다. 온라인 단계에서의 공격에 대하여 본 논문에서는 P2P 오버레이를 통해 전송되는 메시지의 구조를 제안하여, 메시지 변경, 재생 공격 및 잘못된 정보를 가지는 메시지 공격들의 검출이 용이해지도록 한다 제안한 기법들은 함께 적용되어 악의적 피어들의 속임수를 억제함으로써 피어들로 하여금 네트워크의 프로토콜을 준수하게 만든다. 제안 기법들은 기본적 P2P 오버레이 모델을 가정하여 비구조적 및 구조적의 다수 P2P 네트워크들에 적용될 수 있다. A peer-to-peer(P2P) network is inherently vulnerable to malicious attacks from participating peers because of its open, flat, and autonomous nature. This paper addresses the problem of effectively defending from active attacks of malicious peers at bootstrapping phase and at online phase, respectively. We propose a secure membership handling protocol to protect the assignment of ID related things to a newly joining peer with the aid of a trusted entity in the network. The trusted entities are only consulted when new peers are joining and are otherwise uninvolved in the actions of the P2P networks. For the attacks in online phase, we present a novel message structure applied to each message transmitted on the P2P overlay. It facilitates the detection of message alteration, replay attack and a message with wrong information. Taken together, the proposed techniques deter malicious peers from cheating and encourage good peers to obey the protocol of the network. The techniques assume a basic P2P overlay network model, which is generic enough to encompass a large class of well-known P2P networks, either unstructured or not.

TCP Overlay를 이용한 Throughput 향상

김하영,박예슬,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2009 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.5 No.2

네트워크에서 TCP를 사용하여 데이터 전송을 하면 IP layer에서 제공된 라우팅을 통해 전송된다. 본 논문은 overlay 네트워크를 이용하여 전송노드와 수신노드 사이에 중간노드를 위치해 default IP 라우팅보다 더 좋은 throughput이 나오는 경로를 찾는 실험을 진행하였다. 그 결과 throughput이 0.02 ~ 420% 향상된 경로를 찾았다. 이러한 데이터 결과를 Split TCP 내용을 기반으로 분석하였다. 본 논문의 결과를 바탕으로 P2P 통신이나 대용량데이터 전송 시 간단한 overlay network를 구축하여 throughput을 효과적으로 향상 시킬 수 있는 네트워크 구축이 가능할 것으로 기대된다. When data are transmitted over TCP network, it is delivered via route provided by IP layer. In this paper, welocated an intermediate node between a sender and a receiver node at TCP overlay network and compared thethroughput of it with throughput of default IP routing. As a result, we were able to get 0.02 ~ 420% ofimprovement of throughput and we analyzed it based on Split TCP. We are expecting to build a network thateffectively improves throughput for P2P communication or transmitting massive data with simply constructedoverlay network based on the result of this paper.

라이브 미디어 스트리밍 서비스를 위한 하이브리드 P2P 오버레이 구조

변해선(Haesun Byun),이미정(Meejeong Lee) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.36 No.6

본 논문에서는 라이브 미디어 스트리밍 서비스를 위한 하이브리드 P2P 오버레이 구조를 제안한다. 제안하는 구조는 가까운 지역에서 유사한 대역폭을 가진 피어들로 구성된 메시 오버레이와 메시 오버레이 구조를 기반으로 하여 세션 참여 안정성을 가진 피어들을 구성된 트리 오버레이로 이루어져 있다. 제안하는 방안에서는 메시 오버레이와 트리 오버레이를 유기적으로 활용함으로써 트리 오버레이 구조의 견고성과 메시 오버레이 구조의 롱지연을 보완한다. 또한, 트리 오버레이에서 동일 지역 내 업링크 대역폭이 높은 피어를 미디어 소스 피어 가까이에 위치시키며 트리의 깊이를 줄이고 넓이를 넓혀서 스트림 전달의 지연을 최소화한다. 시뮬레이션을 통해, 제안하는 방안과 기존 연구의 성능을 확장성, 서비스 품질 등의 측면에서 평가해 보았다. In this paper, we proposed a hybrid P2P overlay structure for live media streaming. The proposed structure consists of the mesh overlay organized by peers according to the geographical proximity and similar bandwidth range and the tree overlay formed by the peers for which the stability of participation is approved. The proposed scheme enhances the robustness of tree overlay and the long delay of mesh overlay by intelligently combining the utilization of the tree overlay and the mesh overlay. Furthermore, the peers with a large up-link bandwidth are located near to the media source peer. Therefore, it reduces the height of tree, and as a result, the stream transmission delay. Through simulation, we evaluated the performance of the proposed scheme in terms of scalability and quality of services.

Adaptive Call Admission Control Scheme for Heterogeneous Overlay Networks

Kim, Sung-Wook The Korea Institute of Information and Commucation 2012 Journal of communications and networks Vol.14 No.4

Any future heterogeneous overlay network system must be able to support ubiquitous access across multiple wireless networks. To coordinate these diverse network environments, one challenging task is a call admission decision among different types of network. In this paper, we propose a new call admission control scheme to provide quality of service (QoS) while ensuring system efficiency. Based on the interplay between network structure and dynamics, we estimate the network's QoS level and adjust the service price adaptively with the aim of maximizing the network performance. A simulation shows that the proposed scheme can approximate an optimized solution while ensuring a well-balanced network performance in widely different network environments.

Adaptive Call Admission Control Scheme for Heterogeneous Overlay Networks

김승욱 한국통신학회 2012 Journal of communications and networks Vol.14 No.4

Any future heterogeneous overlay network system must be able to support ubiquitous access across multiple wireless networks. To coordinate these diverse network environments, one challenging task is a call admission decision among different types of network. In this paper, we propose a new call admission control scheme to provide quality of service (QoS) while ensuring system efficiency. Based on the interplay between network structure and dynamics, we estimate the network’s QoS level and adjust the service price adaptively with the aim of maximizing the network performance. A simulation shows that the proposed scheme can approximate an optimized solution while ensuring a well-balanced network performance in widely different network environments.