Propuesta algorítmica de enrutamiento y configuración de paquetes en una red multicast de flujo máximo 2 usando Network Coding.

Abstract

El proyecto busca realizar una propuesta algorítmica para el enrutamiento de paquetes orientado a comunicaciones multicast teniendo una única fuente de información con un flujo máximo de 2 en la red utilizando network coding para mejorar el rendimiento de la red con la finalidad de tener un menor retraso en el tiempo de envió de paquetes en comunicaciones multicast. La técnica de network coding se basa en el uso de enrutadores especiales que codifican o decodifican la información de los paquetes que reciben y posteriormente reenvían estos paquetes a los demás enrutadores. El diseño e implementación del proyecto se centra en dos grandes fases. La primera de estas fases es la de encontrar una solución que garantice el flujo máximo de dos deseado para la red apoyándose en el algoritmo de Ford-Fulkerson. Una vez se obtiene una red que cumple con el flujo máximo, se busca disminuir en la medida de lo posible la cantidad de nodos de codificación necesarios en la red. Inmediatamente se busca el esquema de envió de paquetes en cada uno de los enlaces del nodo origen que permita asegurar la recepción de la información original en cada uno de los destinos suscritos al grupo multicast. Al final de esta etapa se cuenta con un grafo que representa la subred interesada en el enrutamiento multicast con la menor cantidad de enrutadores de codificación posible y la mejor forma de distribución de paquetes en el nodo origen. La segunda gran fase es la simulación de la solución óptima de la red en NS3 con la finalidad de comprobar la eficacia y el desempeño de la topología encontrada en un ambiente ideal basándose en estadísticas provistas por la herramienta. Teniendo en cuenta las estadísticas provistas en la simulación, se podrá analizar el impacto que el uso de técnicas de network coding tiene en un entorno ideal para el rendimiento de una red específica. La propuesta ofrece la configuración óptima que una red que soporte multicast debe tener para lograr el mayor rendimiento.

The aim of the present Project was to design an algorithmic proposal for the routing of packets oriented to multicast networks with a single information source and maximum flow of 2, using network coding to improve throughput of the network in order to get a minor delay in the forwarding of packets in multicast communications. Network Coding is a technique based on the use of special routers that code or decode the information of their inbound packets and then forward those combined packets to the rest of routers. The design and implementation of the proposal is focused on two big phases. The first one is to find a solution that guarantees the desired maximum flow of 2 for the network based on Ford-Fulkerson’s algorithm. After getting the base solution network that has a maximum flow of 2, the goal is to reduce the number of codification nodes used on the solution. At the same time, it is necessary to find the appropriate packet distribution that ensures that the network destination nodes receive the correct information. After this phase, we obtain a graph that represents the sub-network inside the multicast group with the least possible amount of codification routers and the appropriate packet distribution from the source node. The second phase is a simulation of the optimal solution obtained in NS3 with the goal of verifying effectiveness and performance of the topology found in an ideal environment based on statistics provided by the tool. Given the statistics provided by the simulation, we will be able to analyze the impact that the usage of network coding techniques has on an ideal environment for the performance of a specific network. The technique proposed in the development of the project offers the optimal configuration that a network which supports multicast communication must have to achieve the highest throughput for an ideal environment.