Cette thèse s’intéresse aux problématiques de routage dans les réseaux, notamment dans le graphe des systèmes autonomes (AS) d’Internet. Nous cherchons d’une part à mieux comprendre les propriétés du graphe de l’Internet qui sont utiles dans la conception de nouveaux paradigmes de routage. D’autre part, nous cherchons à évaluer par simulation les performances de ces paradigmes. La première partie de mes travaux porte sur l’étude d’une propriété́ métrique, l’hyperbolicité́ selon Gromov, utilisée dans la conception de nouveaux paradigmes de routage. Je présente dans un premier temps une nouvelle approche pour le calcul de l’hyperbolicité́ d’un graphe utilisant une décomposition du graphe par les cliques-séparatrices et la notion de paires éloignées. Je propose ensuite un nouvel algorithme pour le calcul de l’hyperbolicité́ qui, combiné avec la méthode de décomposition par les cliques-séparatrices, permet son calcul sur des graphes composés de 58 000 sommets en quelques heures. La deuxième partie de mes travaux porte sur le développement de DRMSim, une nouvelle plate-forme de simulation de modèles de routage dynamiques. Celle-ci permet l’évaluation des performances des schémas de routage et leur comparaison au protocole de référence, le protocole de routeur frontière, BGP. DRMSim a permis l’étude par simulation de différents schémas de routage compact sur des topologies à O(10k) nœuds. Je détaille l’architecture de DRMSim et quelques exemples d’utilisation. Puis, je présente une étude réalisée en vue de développer une version parallèle et distribuée de DRMSim dans le cadre de la simulation de BGP / This thesis considers routing issues in networks, and particularly the graph of the autonomous systems (AS) of the Internet. Firstly, we aim at better understanding the properties of the Internet that are useful in the design of new routing paradigms. Secondly, we want to evaluate by simulation the performance of these paradigms. The first part of my work concerns the study of the Gromov hyperbolicity, a useful metric property for the design of new routing paradigms. I show how to use a decomposition of the graph by clique-separators as a pre-processing method for the computation of the hyperbolicity. Then, I propose a new algorithm to compute this property. Altogether, these methods allows us for computing the hyperbolicity of graphs up to 58 000 nodes. The second part of my work concerns the development of DRMSim, a new Dynamic Routing Model Simulator. It facilitates the evaluation of the performances of various routing schemes and their comparison to the standard routing scheme of the Internet, the border router protocol BGP. Using DRMSim, we performed simulations of several compact routing schemes on topologies up to O(10k) nodes. I describe its architecture and detail some examples. Then, I present a feasibility study for the design of a parallel/distributed version of DRMSim in order to simulate BGP on larger topologies.

In this dissertation, we describe the portable, open-source distributed simulation framework (WINDS) targeting simulations of wireless network infrastructures that we have developed. We present the simulation framework which uses modular architecture and apply the framework to studies of mobility pattern effects, routing and intrusion detection mechanisms in simulations of large-scale wireless ad hoc, infrastructure, and totally mobile networks. The distributed simulations within the framework execute seamlessly and transparently to the user on a symmetric multiprocessor cluster computer or a network of computers with no modifications to the code or user objects. A visual graphical interface precisely depicts simulation object states and interactions throughout the simulation execution, giving the user full control over the simulation in real time. The network configuration is detected by the framework, and communication latency is taken into consideration when dynamically adjusting the simulation clock, allowing the simulation to run on a heterogeneous computing system. The simulation framework is easily extensible to multi-cluster systems and computing grids. An entire simulation system can be constructed in a short time, utilizing user-created and supplied simulation components, including mobile nodes, base stations, routing algorithms, traffic patterns and other objects. These objects are automatically compiled and loaded by the simulation system, and are available for dynamic simulation injection at runtime. Using our distributed simulation framework, we have studied modern intrusion detection systems (IDS) and assessed applicability of existing intrusion detection techniques to wireless networks. We have developed a mobile agent-based IDS targeting mobile wireless networks, and introduced load-balancing optimizations aimed at limited-resource systems to improve intrusion detection performance. Packet-based monitoring agents of our IDS employ a CASE-based reasoner engine that performs fast lookups of network packets in the existing SNORT-based intrusion rule-set. Experiments were performed using the intrusion data from MIT Lincoln Laboratories studies, and executed on a cluster computer utilizing our distributed simulation system.

Este trabalho de mestrado apresenta um estudo de Grades Computacionais e Simulações Distribuídas sobre a técnica MRIP. A partir deste estudo foi possível propor e implementar o protótipo de uma ferramenta para Gerenciamento de Experimento em Ambiente de Grade, denominada Grid Experiments Manager - GEM, organizada de forma modular podendo ser usada como um programa ou integrada com outro software, podendo ser expansível para vários middlewares de Grades Computacionais. Com a implementação também foi possível avaliar o desempenho de simulações sequenciais com aquelas executadas em cluster e em uma Grade Computacional de teste, sendo construído um benchmark que possibilitou repetir a mesma carga de trabalho para os sistemas sobre avaliação. Com os testes foi possível verificar um ganho alto no tempo de execução, quando comparadas as execuções sequenciais e em cluster, obteve-se eficiência em torno de 197% para simulações com tempo de execução baixo e 239% para aquelas com tempo de execução maior; na comparação das execuções em cluster e em grade, obteve-se os valores para eficiência de 98% e 105%, para simulações pequenas e grandes, respectivamente / This master\'s thesis presents a study of Grid Computing and Distributed Simulations using the MRIP approach. From this study was possible to design and implement the prototype of a tool for Management of Experiments in Grid Environment, called Grid Experiments Manager - GEM, which is organized in a modular way and can be used as a program or be integrated with another piece of software, being expansible to varius middlewares of Computational Grids. With its implementation was also possible to evaluate the performance of sequencial simulations executed in clusters and a Computational testbed Grid, also being implemented a benchmark which allowed repeat the same workload at the systems in evaluation. A high gain turnaround of the executions was infered with those results. When compared Sequential and Cluster executions, the eficiency was about of 197% for thin time of execution and 239% for those bigger in execution; when compared Cluster and Grid executions, the eficiency was about of 98% and 105% for thin and bigger simulations, repectivelly

O Dilema do Prisioneiro com n jogadores é um problema que ilustra a dificuldade na formação da cooperação em sociedades de indivíduos racionais. Diversos trabalhos foram feitos no sentido de compreender melhor os fatores que influenciam o surgimento e a evolução da cooperação nessas sociedades, sendo que muitos desses mostraram que a simulação deste tipo de problema carece de escalabilidade, o que impede a realização de experimentos que envolvam uma grande quantidade de agentes ou de parâmetros de teste. Este trabalho tem o intuito de aplicar conceitos de computação paralela para tratar este problema. Para tal, foi desenvolvido um sistema denominado PS2 E2 , evolução de um trabalho anterior, cuja utilização em alguns cenários possibilitou a verificação da influência de alguns parâmetros tais como o tamanho da população e a expressividade do modelo de representação de estratégias na utilidade global de um conjunto de agentes que jogam o Dilema do Prisioneiro com n jogadores. / The n-Player Prisoners Dilemma is a problem that illustrates the difficulty of cooperation formation in societies composed of rational individuals. Several studies were made to better understand the factors that influence the emergence and evolution of cooperation in these societies. Many of these showed that the simulation of this type of problem lacks scalability, which hinders the achievement of experiments involving a large number of agents or test parameters. This work intends to apply parallel computing concepts to treat this problem. To this end, it was developed a system called PS2 E2 , an evolution of a previous work, whose utilization in some scenarios allowed the verification of the influence of some parameters such as the population size and the expressiveness of the strategy representation model in the global utility of a society of agents that play the n-Player Prisoner Dilemma.

O Dilema do Prisioneiro com n jogadores é um problema que ilustra a dificuldade na formação da cooperação em sociedades de indivíduos racionais. Diversos trabalhos foram feitos no sentido de compreender melhor os fatores que influenciam o surgimento e a evolução da cooperação nessas sociedades, sendo que muitos desses mostraram que a simulação deste tipo de problema carece de escalabilidade, o que impede a realização de experimentos que envolvam uma grande quantidade de agentes ou de parâmetros de teste. Este trabalho tem o intuito de aplicar conceitos de computação paralela para tratar este problema. Para tal, foi desenvolvido um sistema denominado PS2 E2 , evolução de um trabalho anterior, cuja utilização em alguns cenários possibilitou a verificação da influência de alguns parâmetros tais como o tamanho da população e a expressividade do modelo de representação de estratégias na utilidade global de um conjunto de agentes que jogam o Dilema do Prisioneiro com n jogadores. / The n-Player Prisoners Dilemma is a problem that illustrates the difficulty of cooperation formation in societies composed of rational individuals. Several studies were made to better understand the factors that influence the emergence and evolution of cooperation in these societies. Many of these showed that the simulation of this type of problem lacks scalability, which hinders the achievement of experiments involving a large number of agents or test parameters. This work intends to apply parallel computing concepts to treat this problem. To this end, it was developed a system called PS2 E2 , an evolution of a previous work, whose utilization in some scenarios allowed the verification of the influence of some parameters such as the population size and the expressiveness of the strategy representation model in the global utility of a society of agents that play the n-Player Prisoner Dilemma.

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-21T12:31:22Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1454502 bytes, checksum: a03fd3df4d29b47b79ab2d8b0d3d9625 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T12:31:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1454502 bytes, checksum: a03fd3df4d29b47b79ab2d8b0d3d9625 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Cooperation in a multi robot system has become a challenge to be overcome and turned into one of the biggest incentives for researchers in this area because communication appears as one of the most important requirements. This study aims to investigate the feasibility of using the distributed simulation environment called HLA (High-level Architecture) in the process of communication between members of a system with three and five computers. It simulates a multi-robot system in order to verify its behavior when one of them is replaced for another with limited processing power. Thus, a new communication approach based on HLA middleware was developed. In this approach, the robots adapt their transmission rate according to the performance of other robots. The accomplished experiments have shown that the real-time requirements of a robot soccer application have been achieved using this approach. It points to a new possibility of real-time communication between robots. On the exposed, in one experiment, a direct comparison was made between RTDB (Real-time database) middleware and the approach presented. It was verified that, in some contexts, the adaptive HLA is about 5 to 12 percent more efficient than RTDB. / A cooperação em um um sistema mutirrobôs tem se tornado um desafio a ser superado e se transformado em um dos maiores incentivos para os pesquisadores desta área, pois a comunicação se apresenta como um dos mais importantes requisitos. O objetivo deste trabalho foi de investigar a viabilidade do uso do ambiente de simulação distribuída chamado de HLA, no processo de comunicação entre membros de um sistema com três e cinco computadores, simulando um sistema multirrobôs, de modo a verificar seu comportamento, quando um deles é substituído por outro com poder de processamento reduzido. Assim, uma nova abordagem de comunicação com base no middleware HLA foi desenvolvida. Nessa nova abordagem, os robôs adaptam sua taxa de transmissão com base no desempenho de outros robôs. Experimentos demonstraram que os requisitos de tempo real de uma aplicação de futebol de robôs foram alcançados usando-se essa abordagem, o que aponta para uma nova possibilidade de comunicação em tempo real entre robôs. Diante do exposto, em um dos experimentos, foi feita uma comparação direta entre o middleware RTDB e a abordagem apresentada. Constatou-se que o HLA adaptativo, em alguns cenários, é mais eficiente entre 5% e 12% do que o RTDB.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3740448 bytes, checksum: df44ddc74f1029976a1e1beb1c698bf6 (MD5) Previous issue date: 2014-01-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nowadays, embedded systems have a huge amount of computational power and consequently, high complexity. It is quite usual to find different applications being executed in embedded systems. Embedded system design demands for method and tools that allow the simulation and verification in an efficient and practical way. This paper proposes the development and evaluation of a solution for embedded modeling and simulation of heterogeneous Models of Computation in a distributed way by the integration of Ptolemy II and the High Level Architecture (HLA), a middleware for distributed discrete event simulation, in order to create an environment with high-performance execution of large-scale heterogeneous models. Experimental results demonstrated that the use of a non distributed simulation for some situations as well as the use of distributed simulation with few machines, like one, two or three computers can be infeasible. It was also demonstrated the feasibility of the integration of both technologies and so the advantages in its usage in many different scenarios. This conclusion was possible because the experiments captured some data during the simulation: execution time, exchanged data and CPU usage. One of the experiments demonstrated that a speedup of factor 4 was acquired when a model with 4,000 thousands actors were distributed in 8 different machines inside an experiment that used up to 16 machines. Furthermore, experiments have also shown that the use of HLA presents great advantages in fact, although with certain limitations. / Atualmente, sistemas embarcados têm apresentado grande poder computacional e consequentemente, alta complexidade. É comum encontrar diferentes aplicações sendo executadas em sistemas embarcados. O projeto de sistemas embarcados demanda métodos e ferramentas que possibilitem a simulação e a verificação de um modo eficiente e prático. Este trabalho propõe o desenvolvimento e a avaliação de uma solução para a modelagem e simulação de sistemas embarcados heterogêneos de forma distribuída, através da integração do Ptolemy II com o High Level Architecture (HLA), em que o último é um middleware para simulação de eventos discretos distribuídos. O intuito dessa solução é criar um ambiente com alto desempenho que possibilite a execução em larga escala de modelos heterogêneos. Os resultados dos experimentos demonstraram que o uso da simulação não distribuída para algumas situações assim como o uso da simulação distribuída utilizando poucas máquinas, como, uma, duas ou três podem ser inviável. Demonstrou-se também a viabilidade da integração das duas tecnologias, além de vantagens no seu uso em diversos cenários de simulação, através da realização de diversos experimentos que capturavam dados como: tempo de execução, dados trocados na rede e uso da CPU. Em um dos experimentos realizados consegue-se obter o speedup de fator quatro quando o modelo com quatro mil atores foi distribuído em oito diferentes computadores, em um experimento que utilizava até 16 máquinas distintas. Além disso, os experimentos também demonstraram que o uso do HLA apresenta grandes vantagens, de fato, porém com certas limitações.

Este trabalho de mestrado apresenta um estudo de Grades Computacionais e Simulações Distribuídas sobre a técnica MRIP. A partir deste estudo foi possível propor e implementar o protótipo de uma ferramenta para Gerenciamento de Experimento em Ambiente de Grade, denominada Grid Experiments Manager - GEM, organizada de forma modular podendo ser usada como um programa ou integrada com outro software, podendo ser expansível para vários middlewares de Grades Computacionais. Com a implementação também foi possível avaliar o desempenho de simulações sequenciais com aquelas executadas em cluster e em uma Grade Computacional de teste, sendo construído um benchmark que possibilitou repetir a mesma carga de trabalho para os sistemas sobre avaliação. Com os testes foi possível verificar um ganho alto no tempo de execução, quando comparadas as execuções sequenciais e em cluster, obteve-se eficiência em torno de 197% para simulações com tempo de execução baixo e 239% para aquelas com tempo de execução maior; na comparação das execuções em cluster e em grade, obteve-se os valores para eficiência de 98% e 105%, para simulações pequenas e grandes, respectivamente / This master\'s thesis presents a study of Grid Computing and Distributed Simulations using the MRIP approach. From this study was possible to design and implement the prototype of a tool for Management of Experiments in Grid Environment, called Grid Experiments Manager - GEM, which is organized in a modular way and can be used as a program or be integrated with another piece of software, being expansible to varius middlewares of Computational Grids. With its implementation was also possible to evaluate the performance of sequencial simulations executed in clusters and a Computational testbed Grid, also being implemented a benchmark which allowed repeat the same workload at the systems in evaluation. A high gain turnaround of the executions was infered with those results. When compared Sequential and Cluster executions, the eficiency was about of 197% for thin time of execution and 239% for those bigger in execution; when compared Cluster and Grid executions, the eficiency was about of 98% and 105% for thin and bigger simulations, repectivelly