With the rapid proliferation of wireless networks and mobile computing applications, Quality of Service (QoS) for mobile ad hoc networks (MANETs) has received increased attention. Security is a critical aspect of QoS provisioning in the MANET environment. Without protection from a security mechanism, attacks on QoS signaling system could result in QoS routing malfunction, interference of resource reservation, or even failure of QoS provision. Due to the characteristics of the MANETs, such as rapid topology change and limited communication and computation capacity, the conventional security measures cannot be applied and new security techniques are necessary. However, little research has been done on this topic. In this dissertation, the security issues will be addressed for MANET QoS systems. The major contributions of this research are: (a) design of an authentication mechanism for ad hoc networks; (b) design of a security mechanism to prevent and detect attacks on the QoS signaling system; (c) design of an intrusion detection mechanism for bandwidth reservation to detect QoS attacks and Denial of Service (DoS) attacks. These three mechanisms are evaluated through simulation.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:53:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1922_1.pdf: 1019141 bytes, checksum: fd41612907761997292dae2b897da5b2 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / As redes ad hoc sem fio ou MANETs são conhecidas pela sua flexibilidade e independência de uma infraestrutura para coordenação de nós. A quantidade de aplicações apoiadas nesta arquitetura tem aumentado vertiginosamente nos últimos anos dado que operações de resgate, aplicações de conferências e de compartilhamento de arquivos encontraram nestas redes um ambiente favorável ao seu desenvolvimento. Estas aplicações emergentes executadas no topo das MANETs funcionam em uma lógica peer-to-peer, uma vez que os peers da rede executam a mesma função e repassam informações seguindo algoritmos de roteamento no nível aplicação. Além disso, uma MANET compartilha vários pontos em comum com uma rede P2P, entre eles a descentraliza ção e a flexibilidade mediante a entrada e sa´ıda de nós. Desta forma, entende-se que as aplicações desenvolvidas para MANETs podem ser inspiradas nos protocolos P2P utilizados com sucesso na Internet. Entretanto, as MANETs possuem uma natureza bastante diversa da Internet, uma vez que oferecem novos desafios, como a mobilidade dos nós e as limitações na largura de banda. Estes fatores levam ao fraco desempenho das aplicações P2P nesta arquitetura, em comparação ao desempenho das mesmas na Internet. Assim, melhorias destes protocolos destinadas ao ambiente sem fio se fazem necessárias. Esta dissertação propõe um Sistema de Disseminação para otimização do protocolo BitTorrent no ambiente de MANETs. O sistema proposto consiste em estratégias espec íficas para disseminação de conteúdo e em uma interface que permite que algumas mensagens de PIECE do BitTorrent sejam entregues no modo broadcast, tirando proveito da natureza difusora do meio de comunicação sem fio. O desempenho do BitTorrent tradicional e de sua versão melhorada com o Sistema

Made available in DSpace on 2015-04-11T14:02:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 laercio.pdf: 2277333 bytes, checksum: 0c22421ce1e12c94ae57ae0a4365183e (MD5) Previous issue date: 2011-03-25 / In emergency scenarios, such as in natural disasters, technological or manmade, search and rescue teams in the affected region may use solutions for mobile ad hoc networks (Mobile Ad hoc Networks - MANETs) to address any lack of network infrastructure communication. Emergency networks are those built on disaster scenarios and have properties such as robust and resilient communication, not necessarily have some communication infrastructure and mainly offer not only data communication but also voice. Thus, in case of lack of communication infrastructure, a MANET can act as an emergency network. For communication between nodes in a MANET can be performed, it is necessary that each node is configured with unique address. Due to the ability of nodes self-organize, by creating temporary and arbitrary topologies, address allocation should be done automatically. Many papers have appeared dealing with the allocation of addresses in MANETs, but most solutions presents a number of limitations related mainly to the limited applicability in scenarios and introduction of high control traffic on the network. In this context, this paper presents a new solution for address allocation that assigns unique addresses to nodes in emergency networks. Results showed that the proposed solution is efficient in critical scenarios in comparison with other protocols examined, with low latency to obtain an address and reduced control traffic on the network reduced. / Em cenários de emergência, tais como em desastres naturais, tecnológicos ou causados pelo homem, equipes de busca e resgate da região afetada podem utilizar soluções de redes ad hoc móveis (Mobile Ad hoc Networks - MANETs) para suprir eventuais carências de infraestrutura da rede de comunicação. Redes de emergência são aquelas construídas sobre cenários de desastres e têm propriedades tais como comunicação robusta e resiliente, não são necessariamente infraestruturadas e principalmente oferecem comunicação de dados e não somente voz. Assim, em caso de carência de infraestrutura de comunicação, uma MANET pode atuar como uma rede de emergência. Para que a comunicação entre os nós de uma MANET possa ser realizada, é necessário que cada nó esteja configurado com endereço único. Devido à capacidade dos nós de se auto-organizarem criando topologias temporárias e arbitrárias, a alocação de endereços deve seja feita de forma automática. Muitos trabalhos têm surgido tratando da alocação de endereços em MANETs, porém a maioria das soluções apresenta uma série de limitações relacionadas principalmente à aplicabilidade em cenários restritos e introdução de elevado tráfego de controle na rede. Neste contexto, este trabalho apresenta uma nova solução de alocação de endereços que atribui endereços únicos aos nós em redes de emergência. Resultados mostraram que a solução proposta se mostrou eficiente em cenários críticos em comparação com outros protocolos analisados, apresentando baixa latência na obtenção de endereço e tráfego de controle reduzido na rede.

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Broadcasting is an essential and effective data propagation mechanism with several important applications, such as route discovery, address resolution and many other network services. Though data broadcasting has many advantages, it can also cause a high degree of contention, collision and congestion, leading to what is known as 'broadcast storm problems'. Broadcasting has traditionally been based on the flooding protocol, which simply overflows the network with a high number of rebroadcast messages until these reach all the network nodes. A good probabilistic broadcast protocol can achieve high saved rebroadcast (SRB), low collision and a lower number of relays. When a node is in a sparse region of the network, rebroadcasting is relatively more important while the potential redundancy of rebroadcast is low because there are few neighbours which might rebroadcast the packet unnecessarily. Further, in such a situation, contention over the wireless medium resulting from Redundant broadcasts is not as serious as in scenarios with medium or high density node populations. This research proposes a dynamic probabilistic approach that dynamically fine-tunes the rebroadcast probability according to the number of neighbouring nodes distributed in the ad-hoc network for routing request packets (RREQs) without requiring the assistance of distance measurements or location-determination devices. The main goal of this approach is to reduce the number of rebroadcast packets and collisions in the network. The performance of the proposed approach is investigated and compared with simple AODV, fixed-probabilistic and adjusted-probabilistic flooding [1] schemes using the GloMoSim network simulator and a number of important MANET parameters, including node speed, traffic load and node density under a Random Waypoint (RWP) mobility model. Performance results reveal that the proposed approach is able to achieve higher SRB and less collision as well as a lower number of relays than fixed probabilistic, simple AODV and adjusted-probabilistic flooding. In this research, extensive simulation experiments have been conducted in order to study and analyse the proposed dynamic probabilistic approach under different mobility models. The mobility model is designed to describe the movement pattern of mobile customers, and how their position, velocity and acceleration change over time. In this study, a new enhanced dynamic probabilistic flooding scheme is presented. The rebroadcast probability p will be calculated dynamically and the rebroadcasting decision will be based on the average number of nodes in the ad-hoc networks. The performance of the new enhanced algorithm is evaluated and compared to the simple AODV, fixed-probabilistic, adjusted-probabilistic and dynamic-probabilistic flooding schemes. It is demonstrated that the new algorithm has superior performance characteristics in terms of collision, relays and SRB. Finally, the proposed schemes are tested and evaluated through a set of experiments under different mobility models to demonstrate the relative merits and capabilities of these schemes.

This thesis presents the Forecasting Routing Technique (FORTEL), a routing protocol for Mobile Ad-Hoc Networks (MANETs) based on the nodes' Location Information. FORTEL stores the nodes' location information in the Location Table (LT) in order to construct routes between the source and the destination nodes. FORTEL follows the source routing strategy, which has rarely been applied in position-based routing. According to the source routing strategy, the end-to-end route is attached to the packet, therefore, the processing cost, in regards to the intermediate nodes that simply relay the packet according to route, is minimized. FORTEL's key mechanisms include: first, the location update scheme, employed to keep the LT entries up-to-date with the network topology. Besides the mobility variation and the constant rate location update schemes applied, a window location update scheme is presented to increase the LT's information accuracy. Second, the switching mechanism, between "Hello" message and location update employed, to reduce the protocol's routing overhead. Third and most important is the route computation mechanism, which is integrated with a topology forecasting technique to construct up-to-date routes between the communication peers, aiming to achieve high delivery rate and increase the protocol robustness against the nodes' movement. FORTEL demonstrates higher performance as compared to other MANET's routing protocols, and it delivers up to 20% more packets than AODV and up to 60 % more than DSR and OLSR, while maintaining low levels of routing overhead and network delay at the same time. The effectiveness of the window update scheme is also discussed, and it proves to increase FORTEL's delivery rate by up to 30% as compared to the other update schemes. A common and frequently occurring phenomenon, in wireless networks, is the Hidden Terminal problem that significantly impacts the communication performance and the efficiency of the routing and MAC protocols. Beaconless routing approach in MANETs, which delivers data packets without prior knowledge of any sort `of information, suffers from packet duplication caused by the hidden nodes during the contention process. Moreover, the throughput of the IEEE MAC protocol decreases dramatically when the hidden terminal problem occurs. RTS/CTS mechanism fails to eliminate the problem and can further degrade the network's performance by introducing additional overhead. To tackle these challenges, this thesis presents two techniques, the Sender Suppression Algorithm and the Location-Aided MAC, where both rely on the nodes' position to eliminate packet duplication in the beaconless routing and improve the performance of the 802.11 MAC respectively. Both schemes are based on the concept of grouping the nodes into zones and assign different time delay to each one. According to the Sender Suppression Algorithm, the sender's forwarding area is divided into three zones, therefore, the local timer, set to define the time that the receiver has to wait before responding to the sender's transmission, is added to the assigned zone delay. Following the first response, the sender interferes and suppresses the receivers with active timer of. On the other hand, the Location-Aided MAC, essentially a hybrid MAC, combines the concepts of time division and carrier sensing. The radio range of the wireless receiver is partitioned into four zones with different zone delays assigned to each zone. Channel access within the zone is purely controlled by CSMA/CA protocol, while it is time-based amongst zones. The effectiveness of the proposed techniques is demonstrated through simulation tests. Location-Aided MAC considerably improves the network's throughput compared to CSMA/CA and RTS/CTS. However, remarkable results come when the proposed technique and the RTS/CTS are combined, which achieves up to 20% more throughput as compared to the standalone RTS/CTS. Finally, the thesis presents a novel link lifetime estimation method for greedy forwarding to compute the link duration between two nodes. Based on a newly introduced Stability-Aware Greedy (SAG) scheme, the proposed method incorporates the destination node in the computation process and thus has a significant advantage over the conventional method, which only considers the information of the nodes composing the link.

We propose a novel multicast routing protocol, called adaptive multicast routing protocol for MANETs (Mobile ad hoc routing protocol). Multicast routing protocols can be classified two types according the structure used to establish route. Existing protocols are either tree-based or mesh-based. In mesh-based routing protocols, a reliable protocol ODMRP was proposed. In ODMRP, each sender has to broadcast control packet periodically in order to build mesh. But with an increase of number of senders, control overhead causes reliability reduced because of a large amount of overhead and collisions. Hence, ODMRP is not work well in this case. We proposed our scheme to aim at the drawback of ODMRP. We use packet delivery ratio (PDR) to determine if the load of network is congestion. When packet delivery ratio is high, it means that the network traffic load is low, and vice versa. We determine whether a sender broadcasts Join-Query control packet or not according to packet delivery ratio. As packet delivery ratio is decrease, a sender does not broadcast Join-Query as far as it can in order to avoid collisions. However the packet delivery ratio is increase, senders have strong probability to broadcast Join-Query to establish mesh nodes. We can improve reliability and reduce overhead is caused by control packets with this way.

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-02-06T17:49:38Z No. of bitstreams: 1 Alex Novais Santana.pdf: 1722665 bytes, checksum: 816c1399bb1d82febc4313a0e7e6f6c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-07T13:02:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Alex Novais Santana.pdf: 1722665 bytes, checksum: 816c1399bb1d82febc4313a0e7e6f6c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T13:02:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alex Novais Santana.pdf: 1722665 bytes, checksum: 816c1399bb1d82febc4313a0e7e6f6c2 (MD5) / Redes sem fio, como as redes m´oveis sem fio, redes de sensores sem fio e redes m´oveis n ao estruturadas, apresentam uma constante mudança na sua estrutura de ligações e de componentes devido principalmente a mobilidade. Esse tipo de rede din amica, exibe uma topologia com uma constante mudança que pode ser modelada através de grafos cujos componentes, v´ertices e arestas, mudam no tempo. Essa mudan¸ca topol´ogica ao longo do tempo cria desafios para aplica¸c oes distribu´ıdas se que utilizam das redes m´oveis sem fio para prover servi¸cos. Um desses desafios ´e prover confiabilidade para as aplicaçes em meio ao ambiente din amico apresentado por esse tipo de rede. Estimar o tempo de uma jornada máxima, ou seja, o limite máximo de tempo para que uma mensagem alcance todos os n´os da rede ´e essencial para a configura¸c ao e qualidade de servi¸co de protocolos de toler ancia a falhas, tais como os detectores de falhas n ao-confi´aveis. Esse trabalho apresenta um estudo anal´ıtico e experimental (atrav´es de simula¸c ao num´erica) para avaliar se as redes din amicas, com um modelo de mobilidade humano, s ao conexas no tempo. Para tanto, apresenta uma estimativa do tempo de uma jornada m´axima a partir de informa¸c oes locais de cada dispositivo, como a densidade local. Como resultado, apresenta-se uma demonstra¸c ao emp´ırica de que as redes din amicas s ao conexas no tempo, ademais, apresenta-se uma medida probabil´ıstica para o tempo de entrega das mensagens numa rede din âmica a partir de informa¸c oes da densidade local da rede.

Submitted by Lucelia Lucena (lucelia.lucena@ufpe.br) on 2015-03-06T18:32:27Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Carlos Eduardo Buarque Cruz Pimentel.pdf: 2302125 bytes, checksum: 54f769cfe087d304a66b633ae6f3525b (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T18:32:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Carlos Eduardo Buarque Cruz Pimentel.pdf: 2302125 bytes, checksum: 54f769cfe087d304a66b633ae6f3525b (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Um número cada vez maior de pessoas e de equipamentos utiliza redes sem fio para as mais diversas tarefas. Na última década, o mundo viu a popularização de redes de acesso local sem fio, WLANs (do inglês, Wireless Local Area Networks), que usam a tecnologia Wi-Fi (do inglês, Wireless Fidelity), com 6,5 milhões de pontos de acesso públicos disponíveis em 2013, podendo chegar a 10,5 milhões em 2018. Um tipo de rede, a ad hoc, torna possível o uso da tecnologia Wi-Fi em um número maior de cenários. Isso se dá pelo fato das redes ad hoc, diferentemente das convencionais, não precisarem, para funcionar, de uma infraestrutura previamente montada com um ponto central responsável por toda a coordenação da comunicação. Com a importância das redes Wi-Fi, ad hoc ou não, muitos estudos tentam melhorar sua capacidade de vazão e um deles é o de redes multicanais e multi-interfaces. Usar essa abordagem para as redes ad hoc, especialmente as móveis, conhecidas como MANETs (do inglês, Mobile ad hoc networks), mostra-se ainda mais interessante, uma vez que elas possuem uma topologia extremamente dinâmica e são mais vulneráveis a quebras de enlace, o que impacta bastante seu desempenho. Muitos trabalhos tentam otimizar redes multicanais e multi-interfaces desse tipo, propondo, geralmente, novos protocolos para camada de enlace. Outros propõem novos protocolos de camada de rede, mas, em muitos casos, apenas usando princípios ad hoc como base para o desenvolvimento das menos dinâmicas redes mesh. Neste trabalho, o foco foi nos aspectos do roteamento das MANETs, especialmente na recuperação de rotas. Adaptou-se o popular protocolo AODV (do inglês, Ad hoc On-Demand Distance Vector) para que ele enxergasse múltiplos canais e interfaces e buscou-se otimizá-lo em termos de fração de pacotes entregues e de atraso médio. Nessa otimização, utilizou-se uma técnica de Computação Inteligente conhecida como Otimização Multiobjetiva por Enxame de Partículas, MOPSO (do inglês, Multiobjective Particle Swarm Optimization). Também foi realizada, em separado, uma modificação na política de reparo para que ela passasse a considerar em sua decisão os valores das vazões médias das vizinhanças dso nós fonte predecessor à quebra. Para obter os resultados, todas as simulações foram feitas utilizando o The Network Simulator, ns-2, em uma versão modificada para dar suporte a múltiplos canais e interfaces. Os resultados obtidos foram analisados em função tanto do número de interfaces quanto do clássico tempo de pausa. De maneira geral, verificou-se que o uso da MOPSO pode melhorar o atraso em até 12%, em relação à política padrão de recuperação de quebras de enlace. Por sua vez, a política que considerou a vazão, apesar de ter uma tendência em obter valores intermediários quando comparada com as outras duas, pode, em alguns casos, ser até melhor que a da MOPSO. Além de estudos gráficos, estudos estatísticos foram realizados.

Submitted by Matheus Alves Bulhoes (matheus.bulhoes@ufpe.br) on 2015-05-12T14:36:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Luis_Final.pdf: 2794061 bytes, checksum: ca38ae8cdb5e52a8b28f84163a66bc6b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-12T14:36:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Luis_Final.pdf: 2794061 bytes, checksum: ca38ae8cdb5e52a8b28f84163a66bc6b (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Redes emergenciais são redes móveis utilizadas em cenários de catástrofes onde os meios de transmissão convencionais estão usualmente comprometidos. Neste contexto o estabelecimento de uma MANET (Mobile Ad Hoc Network) é a solução mais indicada para suprir a comunicação entre as equipes de resgate e organizações competentes. Atualmente existe uma gama de trabalhos que, através de simulações, avaliam o desempenho de protocolos de roteamento em cenários variados, alguns de desastres. O cenário apresentado por este trabalho é específico de uma situação de desastre, similar a uma ocorrência de deslizamento de terra. Acontecimentos como esse criam um ambiente com características particulares e, o roteamento usado deveria suprir da melhor forma esses fatores únicos. Portanto, este trabalho apresentou uma hipótese que o roteamento baseado em zonas pode ser a melhor escolha para o cenário proposto. Foi desenvolvido um novo protocolo com base no já existente Zone Routing Protocol e comparado através de métricas de desempenho com os protocolos AODV e DSDV, além do próprio ZRP. Ainda, objetivando modelar uma mobilidade mais condizente com a apresentada pelas equipes de resgate, foi desenvolvida uma adaptação do "disaster mobility model" para junto com o cenário sumarizar as características únicas desse ambiente e gerar simulações mais realistas. As simulações foram feitas com uma variação do número de nós entre os cenários, e a comparação dos protocolos foi analisada pelos valores atingidos por eles nas simulações em métricas de desempenho. Os resultados mostraram que o novo protocolo foi bastante superior ao seu original em todas as métricas, atingindo também um desempenho semelhante ou melhor que o AODV e o DSDV em packet delivery ratio, end to end delay e routing overhead. Dessa forma, concluiu-se que o novo protocolo desenvolvido alcançou seu objetivo, se tornando, entre os protocolos testados, uma opção viável para roteamento em redes emergenciais críticas.