Descoberta da topologia de redes dinâmicas e descentralizadas com agentes móveis inteligentes

Abstract

Resumo: Neste trabalho, é proposta uma estratégia para a descoberta distribuída da topologia de redes dinâmicas e descentralizadas, tais como redes peer-to-peer descentralizadas não estruturadas e redes móveis sem fio ad hoc. Na estratégia proposta, agentes móveis - entidades computacionais autônomas, capazes de se deslocar entre os nodos de uma rede - são usados para disseminar informações a respeito da topologia da rede. Esta estratégia se baseia em uma metáfora inspirada em colônias de formigas, na qual os agentes são simples e se comunicam através da estigmergia - forma de comunicação usada por formigas reais. Esta metáfora se fundamenta nos princípios da inteligência coletiva, ou seja, a inteligência e complexidade do sistema não estão nos agentes individuais, mas sim no produto das suas interações. Diversos aspectos da estratégia proposta são apresentados e discutidos, tais como a confiabilidade das informações frente o dinamismo da rede, os métodos usados para determinar os itinerários percorridos pelos agentes, e a definição do número de agentes que deve usado em redes cujo tamanho pode variar com o passar do tempo. Resultados experimentais mostram que a estratégia produz descrições da topologia bastante similares à topologia real. Eles também demonstram que o método baseado em feromônios para a seleção dos destinos dos agentes melhora o desempenho da estratégia em comparação com uma seleção aleatória; e que a população de agentes pode ser ajustada dinamicamente às mudanças de tamanho da rede.

Abstract: This work introduces a strategy for topology discovery in decentralized and dynamic networks, such as decentralized and unstructured peer-to-peer networks and mobile ad hoc networks. In the proposed strategy, mobile agents - autonomous computational entities that are able to move between the nodes in a network - are used to disseminate information about the network topology. This strategy is based upon a metaphor inspired by ant colonies, in which the agents are simple and communicate through stigmergy - a communication scheme used by real-world ants. This metaphor follows the ideas of swarm intelligence, meaning the system's intelligence and complexity are not in the agents themselves, but in the product of their interactions. Several aspects of the proposed strategy are presented and discussed, such as the reliability of the topology information given the dynamic nature of the network, the methods used by the agents to determine their itineraries, and the number of agents that are used in networks that have an arbitrary size. Experimental results show that the strategy produces topology descriptions that are very close to the real topology. They also show that the pheromone-based method for agent destination selection attains better results than a random selection, and that the number of agents can be automatically adjusted as the size of the network changes.