Thesis (M.S. in Information Technology Management)--Naval Postgraduate School, Sept. 2004. / Thesis Advisor(s): Douglas E. Brinkley. Includes bibliographical references (p. 111-118). Also available online.

Thesis (M. Eng.)--Carleton University, 1999. / Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M. Sc. (Computer Science))--Rhodes University, 2006.

Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2003. / ENGLISH ABSTRACT: The Linux operating system and shared Ethernet are alternative technologies with the potential to reduce both the development time and costs of satellites as well as the supporting infrastructure. Modular satellites, ground stations and rapid proto typing testbeds also have a common requirement for distributed real-time computation. The identified technologies were investigated to determine whether this requirement could also be met. Various real-time extensions and modifications are currently available for the Linux operating system. A suitable open source real-time extension called Real-Time Application Interface (RTAI) was selected for the implementation of an experimental distributed real-time system. Experimental results showed that the RTAI operating system could deliver deterministic realtime performance, but only in the absence of non-real-time load. Shared Ethernet is currently the most popular and widely used commercial networking technology. However, Ethernet wasn't developed to provide real-time performance. Several methods have been proposed in literature to modify Ethernet for real-time communications. A token passing protocol was found to be an effective and least intrusive solution. The Real-Time Token (RTToken) protocol was designed to guarantee predictable network access to communicating real-time tasks. The protocol passes a token between nodes in a predetermined order and nodes are assigned fixed token holding times. Experimental results proved that the protocol offered predictable network access with bounded jitter. An experimental distributed real-time system was implemented, which included the extension of the RTAI operating system with the RTToken protocol, as a loadable kernel module. Real-time tasks communicated using connectionless Internet protocols. The Real-Time networking (RTnet) subsystem of RTAI supported these protocols. Under collision-free conditions consistent transmission delays with bounded jitter was measured. The integrated RTToken protocol provided guaranteed and bounded network access to communicating real-time tasks, with limit overheads. Tests exhibited errors in some of the RTAI functionality. Overall the investigated technologies showed promise in being able to meet the distributed real-time requirements of various applications, including those found in the satellite environment. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die Linux bedryfstelsel en gedeelde Ethernet is geïdentifiseer as potensiële tegnologieë vir satelliet bedryf wat besparings in koste en vinniger ontwikkeling te weeg kan bring. Modulêr ontwerpte satelliete, grondstasies en ontwikkeling platforms het 'n gemeenskaplike behoefte vir verspreide intydse verwerking. Verskillende tegnologieë is ondersoek om te bepaal of aan die vereiste ook voldoen kan word. Verskeie intydse uitbreidings en modifikasies is huidiglik beskikbaar vir die Linux bedryfstelsel. Die "Real-Time Application Interface" (RTAI) bedryfstelsel is geïdentifiseer as 'n geskikte intydse uitbreiding vir die implementering van 'n eksperimentele verspreide intydse stelsel. Eksperimentele resultate het getoon dat die RTAI bedryfstelsel deterministies en intyds kan opereer, maar dan moet dit geskied in die afwesigheid van 'n nie-intydse verwerkingslas. Gedeelde Ethernet is 'n kommersiële network tegnologie wat tans algemeen beskikbaar is. Die tegnologie is egter nie ontwerp vir intydse uitvoering nie. Verskeie metodes is in die literatuur voorgestelom Ethernet te modifiseer vir intydse kommunikasie. Hierdie ondersoek het getoon dat 'n teken-aangee protokol die mees effektiewe oplossing is en waarvan die implementering min inbreuk maak. Die "Real-Time Token" (RTToken) protokol is ontwerp om voorspelbare netwerk toegang tot kommunikerende intydse take te verseker. Die protokol stuur 'n teken tussen nodusse in 'n voorafbepaalde volgorde. Nodusse word ook vaste teken hou-tye geallokeer. Eksperimentele resultate het aangedui dat die protokol deterministiese netwerk toegang kan verseker met begrensde variasies. 'n Eksperimentele verspreide intydse stelsel is geïmplementeer. Dit het ingesluit die uitbreiding van die RTAI bedryfstelsel met die RTToken protokol; verpak as 'n laaibare bedryfstelsel module. Intydse take kan kommunikeer met verbindinglose protokolle wat deur die "Real-Time networking" (RTnet) substelsel van RTAI ondersteun word. Onder ideale toestande is konstante transmissie vertragings met begrensde variasies gemeet. Die integrasie van die RTToken protokol het botsinglose netwerk toegang aan kommunikerende take verseker, met beperkte oorhoofse koste as teenprestasie. Eksperimente het enkele foute in die funksionaliteit van RTAI uitgewys. In die algemeen het die voorgestelde tegnologieë getoon dat dit potensiaal het vir verskeie verspreide intydse toepassings in toekomstige satelliet en ook ander omgewings.

O fluxo de informações na sociedade moderna a crescente e mais intenso a cada dia. Cada vez mais as ferramentas de tratamento da informação ou seja, os computadores, necessitam interconexão de forma a proporcionar acesso a dados importantes e serviços especializados. Neste contexto, as redes de computadores agem como catalizadores do processo de disseminação e tratamento da informação. A demanda por serviços distribuídos cresce a cada dia, fazendo com que as redes cresçam também. Muitas vezes este processo a rápido e desordenado, a entropia do sistema aumenta e seu controle torna-se uma tarefa árdua. Para que possa exercer maior controle sobre as redes de computadores o gerente da rede deve dispor de ferramentas (e métodos) de auxilio. Assim pode-se manter a prestação de serviços a que a rede se propõe. Em Gerencia de Redes, duas arquiteturas tem sido apontadas como "modelos" a serem adotados: a arquitetura OSI para gerencia de redes (OSINM) [DOT91] e a arquitetura INTERNET [SCH91]. Ambas arquiteturas consideram que os diferentes componentes inseridos no domínio de gerencia são capazes de emitir e decodificar mensagens de gerencia. Por outro lado, tem sido destacada a necessidade de gerenciar componentes que não suportam funções de gerencia ou que não possuem as mesmas funções de gerencia que o restante da rede, desta forma pretende-se que o sistema de gerencia da rede seja completo e confiável. O sistema especificado e prototipado se encaixa neste contexto pois orientado a gerencia de Redes Locais do tipo CSMA/CD que ainda não possuem funções de gerencia. Defende-se a ideia de que, a partir do tráfego gerado, pode-se inferir o perfil ou estado da rede, derivando ou antecipando os problemas da instalação que não poderiam ser detectados pelo administrador da rede de outra maneira [DOT90]. Assim sendo, uma estação da rede a escolhida para este trabalho. Esta estação captura o trafego da rede e o submete continuamente a um processo de analise que detecta as diversas situações anormais que podem ser verificadas nos padrões de trafego. As ocorrências de situações anormais, denominadas alarmes, são repassadas a um processo de diagnose. O processo de diagnose, contendo uma base de conhecimento em forma de regras e a descrição estrutural da rede, leva em conta estes alarmes para reconhecer o problema. Uma vez reconhecido o problema, formula-se um procedimento de cone* que a levado ao Gerente da Rede. O sistema foi especificado com o use de dois métodos formais: • Para especificar a interação, do sistema com o ambiente em que se insere foi usado o método CSP (Communicating Sequential Processes), proposto por Hoare em 1978 [H0A87] e reformulado também por Hoare em 1985 [H0A85]; • Para especificar o sistema em si, o funcionamento do processo de agregação de conhecimento, foi utilizado o método denotacional VDM (Vienna Development Method), [BJ078] e PON861. Para a construção do protótipo foram utilizadas as linguagens "C" e "PROLOG". Futuramente, quando inserido em um Domínio de Gerencia (segundo a terminologia OSI/ISO), este sistema poderá reportar os problemas que fogem ao escopo da base de conhecimento local para o Processo Gerente do Domínio que responder com os procedimentos de solução cabíveis a porção da rede gerenciada pelo sistema. / The information flow in the modern society becomes bigger and faster day by day. Aidding the task of information treating, the computers need to be interconnected in order to proportionate access to important data and specialized services. In this context, the computer networks are like catalyzers of the process of dissemination and treating of information. The demand for distributed services is increasing, making the computer networks increase too. Many times this growth is fast and disordered and the network control becomes a hard task. For achieving more control over the computer network, powerful tools and methods for problem solving must be provided to the Network Manager. With this, the services offered by the network can be kept running. In Network Management, two architectures have been pointed as "models" to be used: the OSI network management architecture (OSINM) [DOT91] and the INTERNET architecture [SCH91]. Both consider that every network component must be capable of sending and receiving management messages. However, there are many components that do not support management functions, or that have management functions that are distinct of the rest of the network. This different components must be managed because without this the management system would not be representative and trustworthy. The specified and prototyped system deals with the problem above boarded. It is oriented to the management of a CSMA/CD Local Area Networks that do not support management functions. The central idea is that, through traffic analysis, the network state can be obtained (or infered) and the problems arising in the network can be detected or even predicted. A network station is chosen to perform this task. This station gathers all traffic and submit it continuously to an analysis process that detects the different anormal situations over the network. The occurrences of anormal situations, called alarms, feeds a diagnosis process. This process has a knowledge base with rules and the structural description of the network, it uses this knowledge and the alarms to recognize the network problems. Once the problems are recognized, the system is ready for advise the possible corrections to the Network Manager. The system was specified using two formal methods: To specify the interaction of the system with the environment in which it is embeeded was used CSP (Communicating Sequential Processes), proposed by Hoare in 1978 [HOA87] and reformulated by Hoare too in 1985 [H0A85]; To specify the software, the way the knowledge aggregation task acts, was used the denotational method VDM (Vienna Development Method), [BJ078] and [JON86]. For the prototyping were used the languages "C" and PROLOG. In the future, when embeded in a Management Domain, this system will be capable of reporting the problems that are not treated by the local knowledge base (or that are not in the scope of the system) to the Management Process of the domain. The Management Process will give some advising and the local system will obey to it.

The idea of a free network is a myth of the past. Networking costs are expected to remain a burden to future IT budgets, no doubt raising questions regarding the payment of such services. Users do not normally pay to use local area networks, as companies tend to own their LANs. However, when wide area or international networks are considered, the situation is different. It is argued that in these cases the invoicing and payment system should be integral to the network's communication protocol. This implies changes to the networking protocol (to handle invoicing) as well as a new look at customary ideas of representing currency (to handle payment). In this dissertation, an invoicing and payment scheme that uses electronic cash and is implemented as part of the basic ATM protocols is discussed. The main advantages of this scheme can be summarized as a low administrative overhead and user privacy. / Computer Science / M. Sc. (Computer Science)

O fluxo de informações na sociedade moderna a crescente e mais intenso a cada dia. Cada vez mais as ferramentas de tratamento da informação ou seja, os computadores, necessitam interconexão de forma a proporcionar acesso a dados importantes e serviços especializados. Neste contexto, as redes de computadores agem como catalizadores do processo de disseminação e tratamento da informação. A demanda por serviços distribuídos cresce a cada dia, fazendo com que as redes cresçam também. Muitas vezes este processo a rápido e desordenado, a entropia do sistema aumenta e seu controle torna-se uma tarefa árdua. Para que possa exercer maior controle sobre as redes de computadores o gerente da rede deve dispor de ferramentas (e métodos) de auxilio. Assim pode-se manter a prestação de serviços a que a rede se propõe. Em Gerencia de Redes, duas arquiteturas tem sido apontadas como "modelos" a serem adotados: a arquitetura OSI para gerencia de redes (OSINM) [DOT91] e a arquitetura INTERNET [SCH91]. Ambas arquiteturas consideram que os diferentes componentes inseridos no domínio de gerencia são capazes de emitir e decodificar mensagens de gerencia. Por outro lado, tem sido destacada a necessidade de gerenciar componentes que não suportam funções de gerencia ou que não possuem as mesmas funções de gerencia que o restante da rede, desta forma pretende-se que o sistema de gerencia da rede seja completo e confiável. O sistema especificado e prototipado se encaixa neste contexto pois orientado a gerencia de Redes Locais do tipo CSMA/CD que ainda não possuem funções de gerencia. Defende-se a ideia de que, a partir do tráfego gerado, pode-se inferir o perfil ou estado da rede, derivando ou antecipando os problemas da instalação que não poderiam ser detectados pelo administrador da rede de outra maneira [DOT90]. Assim sendo, uma estação da rede a escolhida para este trabalho. Esta estação captura o trafego da rede e o submete continuamente a um processo de analise que detecta as diversas situações anormais que podem ser verificadas nos padrões de trafego. As ocorrências de situações anormais, denominadas alarmes, são repassadas a um processo de diagnose. O processo de diagnose, contendo uma base de conhecimento em forma de regras e a descrição estrutural da rede, leva em conta estes alarmes para reconhecer o problema. Uma vez reconhecido o problema, formula-se um procedimento de cone* que a levado ao Gerente da Rede. O sistema foi especificado com o use de dois métodos formais: • Para especificar a interação, do sistema com o ambiente em que se insere foi usado o método CSP (Communicating Sequential Processes), proposto por Hoare em 1978 [H0A87] e reformulado também por Hoare em 1985 [H0A85]; • Para especificar o sistema em si, o funcionamento do processo de agregação de conhecimento, foi utilizado o método denotacional VDM (Vienna Development Method), [BJ078] e PON861. Para a construção do protótipo foram utilizadas as linguagens "C" e "PROLOG". Futuramente, quando inserido em um Domínio de Gerencia (segundo a terminologia OSI/ISO), este sistema poderá reportar os problemas que fogem ao escopo da base de conhecimento local para o Processo Gerente do Domínio que responder com os procedimentos de solução cabíveis a porção da rede gerenciada pelo sistema. / The information flow in the modern society becomes bigger and faster day by day. Aidding the task of information treating, the computers need to be interconnected in order to proportionate access to important data and specialized services. In this context, the computer networks are like catalyzers of the process of dissemination and treating of information. The demand for distributed services is increasing, making the computer networks increase too. Many times this growth is fast and disordered and the network control becomes a hard task. For achieving more control over the computer network, powerful tools and methods for problem solving must be provided to the Network Manager. With this, the services offered by the network can be kept running. In Network Management, two architectures have been pointed as "models" to be used: the OSI network management architecture (OSINM) [DOT91] and the INTERNET architecture [SCH91]. Both consider that every network component must be capable of sending and receiving management messages. However, there are many components that do not support management functions, or that have management functions that are distinct of the rest of the network. This different components must be managed because without this the management system would not be representative and trustworthy. The specified and prototyped system deals with the problem above boarded. It is oriented to the management of a CSMA/CD Local Area Networks that do not support management functions. The central idea is that, through traffic analysis, the network state can be obtained (or infered) and the problems arising in the network can be detected or even predicted. A network station is chosen to perform this task. This station gathers all traffic and submit it continuously to an analysis process that detects the different anormal situations over the network. The occurrences of anormal situations, called alarms, feeds a diagnosis process. This process has a knowledge base with rules and the structural description of the network, it uses this knowledge and the alarms to recognize the network problems. Once the problems are recognized, the system is ready for advise the possible corrections to the Network Manager. The system was specified using two formal methods: To specify the interaction of the system with the environment in which it is embeeded was used CSP (Communicating Sequential Processes), proposed by Hoare in 1978 [HOA87] and reformulated by Hoare too in 1985 [H0A85]; To specify the software, the way the knowledge aggregation task acts, was used the denotational method VDM (Vienna Development Method), [BJ078] and [JON86]. For the prototyping were used the languages "C" and PROLOG. In the future, when embeded in a Management Domain, this system will be capable of reporting the problems that are not treated by the local knowledge base (or that are not in the scope of the system) to the Management Process of the domain. The Management Process will give some advising and the local system will obey to it.

O fluxo de informações na sociedade moderna a crescente e mais intenso a cada dia. Cada vez mais as ferramentas de tratamento da informação ou seja, os computadores, necessitam interconexão de forma a proporcionar acesso a dados importantes e serviços especializados. Neste contexto, as redes de computadores agem como catalizadores do processo de disseminação e tratamento da informação. A demanda por serviços distribuídos cresce a cada dia, fazendo com que as redes cresçam também. Muitas vezes este processo a rápido e desordenado, a entropia do sistema aumenta e seu controle torna-se uma tarefa árdua. Para que possa exercer maior controle sobre as redes de computadores o gerente da rede deve dispor de ferramentas (e métodos) de auxilio. Assim pode-se manter a prestação de serviços a que a rede se propõe. Em Gerencia de Redes, duas arquiteturas tem sido apontadas como "modelos" a serem adotados: a arquitetura OSI para gerencia de redes (OSINM) [DOT91] e a arquitetura INTERNET [SCH91]. Ambas arquiteturas consideram que os diferentes componentes inseridos no domínio de gerencia são capazes de emitir e decodificar mensagens de gerencia. Por outro lado, tem sido destacada a necessidade de gerenciar componentes que não suportam funções de gerencia ou que não possuem as mesmas funções de gerencia que o restante da rede, desta forma pretende-se que o sistema de gerencia da rede seja completo e confiável. O sistema especificado e prototipado se encaixa neste contexto pois orientado a gerencia de Redes Locais do tipo CSMA/CD que ainda não possuem funções de gerencia. Defende-se a ideia de que, a partir do tráfego gerado, pode-se inferir o perfil ou estado da rede, derivando ou antecipando os problemas da instalação que não poderiam ser detectados pelo administrador da rede de outra maneira [DOT90]. Assim sendo, uma estação da rede a escolhida para este trabalho. Esta estação captura o trafego da rede e o submete continuamente a um processo de analise que detecta as diversas situações anormais que podem ser verificadas nos padrões de trafego. As ocorrências de situações anormais, denominadas alarmes, são repassadas a um processo de diagnose. O processo de diagnose, contendo uma base de conhecimento em forma de regras e a descrição estrutural da rede, leva em conta estes alarmes para reconhecer o problema. Uma vez reconhecido o problema, formula-se um procedimento de cone* que a levado ao Gerente da Rede. O sistema foi especificado com o use de dois métodos formais: • Para especificar a interação, do sistema com o ambiente em que se insere foi usado o método CSP (Communicating Sequential Processes), proposto por Hoare em 1978 [H0A87] e reformulado também por Hoare em 1985 [H0A85]; • Para especificar o sistema em si, o funcionamento do processo de agregação de conhecimento, foi utilizado o método denotacional VDM (Vienna Development Method), [BJ078] e PON861. Para a construção do protótipo foram utilizadas as linguagens "C" e "PROLOG". Futuramente, quando inserido em um Domínio de Gerencia (segundo a terminologia OSI/ISO), este sistema poderá reportar os problemas que fogem ao escopo da base de conhecimento local para o Processo Gerente do Domínio que responder com os procedimentos de solução cabíveis a porção da rede gerenciada pelo sistema. / The information flow in the modern society becomes bigger and faster day by day. Aidding the task of information treating, the computers need to be interconnected in order to proportionate access to important data and specialized services. In this context, the computer networks are like catalyzers of the process of dissemination and treating of information. The demand for distributed services is increasing, making the computer networks increase too. Many times this growth is fast and disordered and the network control becomes a hard task. For achieving more control over the computer network, powerful tools and methods for problem solving must be provided to the Network Manager. With this, the services offered by the network can be kept running. In Network Management, two architectures have been pointed as "models" to be used: the OSI network management architecture (OSINM) [DOT91] and the INTERNET architecture [SCH91]. Both consider that every network component must be capable of sending and receiving management messages. However, there are many components that do not support management functions, or that have management functions that are distinct of the rest of the network. This different components must be managed because without this the management system would not be representative and trustworthy. The specified and prototyped system deals with the problem above boarded. It is oriented to the management of a CSMA/CD Local Area Networks that do not support management functions. The central idea is that, through traffic analysis, the network state can be obtained (or infered) and the problems arising in the network can be detected or even predicted. A network station is chosen to perform this task. This station gathers all traffic and submit it continuously to an analysis process that detects the different anormal situations over the network. The occurrences of anormal situations, called alarms, feeds a diagnosis process. This process has a knowledge base with rules and the structural description of the network, it uses this knowledge and the alarms to recognize the network problems. Once the problems are recognized, the system is ready for advise the possible corrections to the Network Manager. The system was specified using two formal methods: To specify the interaction of the system with the environment in which it is embeeded was used CSP (Communicating Sequential Processes), proposed by Hoare in 1978 [HOA87] and reformulated by Hoare too in 1985 [H0A85]; To specify the software, the way the knowledge aggregation task acts, was used the denotational method VDM (Vienna Development Method), [BJ078] and [JON86]. For the prototyping were used the languages "C" and PROLOG. In the future, when embeded in a Management Domain, this system will be capable of reporting the problems that are not treated by the local knowledge base (or that are not in the scope of the system) to the Management Process of the domain. The Management Process will give some advising and the local system will obey to it.

Orientadores: Edmundo Roberto Mauro Madeira, Islene Calciolari Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T05:02:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chaves_LucianoJerez_M.pdf: 4144968 bytes, checksum: 7062e66cb3db67a161adbe3ef29be0b2 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A utilização das redes sem fio vem se tornando cada vez mais frequente, e o IEEE 802.11 é o padrão escolhido pela maioria dos dispositivos. Com o objetivo de adaptar-se às condições instáveis dos canais de transmissão sem fio, este padrão especifica diversos esquemas de codificação e modulação de dados que devem ser, obrigatoriamente, implementados pelas interfaces sem fio. Como conseqüência, essas interfaces passam a suportar múltiplas taxas de transmissão, definidas em função da combinação entre a codificação e a modulação utilizada. Entretanto, não faz parte da especificação o processo para a escolha dinâmica de qual taxa de transmissão utilizar, deixando livre para os fabricantes a definição de um algoritmo para solucionar este problema, conhecido por adaptação automática da taxa de transmissão. Apesar de diversas soluções terem sido propostas na literatura, o desempenho alcançado por elas está limitado por fatores como a dificuldade na estimativa da qualidade do canal e o compartilhamento injusto dos recursos entre as estações da rede. Para lidar com estes desafios, este trabalho apresenta um mecanismo cognitivo para adaptação automática da taxa de transmissão denominado Cognitive Rate Adaptation (CORA). Este é um mecanismo completamente distribuído, capaz de equipar as estações da rede com as funcionalidades de autoconfiguração e auto-otimização da taxa de transmissão. O CORA é capaz de reagir rapidamente às mudanças nas condições do canal para evitar a degradação do desempenho, além de convergir para a melhor taxa de transmissão durante os períodos de estabilidade. Para isso, o mecanismo utiliza uma abordagem simplista para avaliar a qualidade do canal sem fio, além de apresentar características específicas que contribuem com a justiça no compartilhamento dos recursos entre as estações. O mecanismo proposto é avaliado através de simulações, e os resultados são comparados com algumas soluções existentes na literatura e também com algoritmos utilizados nos dispositivos comerciais. Os resultados obtidos confirmam o bom desempenho do mecanismo proposto em relação aos demais algoritmos avaliados / Abstract: Wireless networks have become frequently used nowadays, and IEEE 802.11 is the standard chosen for practically all devices. Aiming to adapt to changing conditions of wireless channels, this standard specifies several modulation and coding schemes that must be implemented by all wireless interfaces. As a result, these interfaces can support multiple data rates, which are named according to the selected modulation and coding schemes. However, this standard does not define how to dynamically select the transmission rate to be used, allowing manufacturers to create and implement their own algorithm to solve this problem, known as the rate adaptation problem. Despite that several solutions have been proposed in the literature, the performance achieved by them is limited by factors such as the difficulty in estimating wireless channel conditions and unfair resource sharing among network nodes. In order to tackle these challenges, this work introduces a cognitive mechanism for rate adaptation called CORA. This is a completely distributed mechanism, capable of equipping network stations with self-configuration functionality to dynamically adapt the data rate. This mechanism is also able to quickly react to changes on channel conditions in order to avoid performance degradation, and can converge to the best data rate during periods of stability. To do this, CORA makes use of a simplistic approach for assessing the channel conditions, besides presenting specific features that may ensure fair resource sharing among nodes. The proposed mechanism is evaluated by simulations, and the results are compared with some solutions existing in the literature and also with algorithms that are used in commercial devices. Simulation results confirm performance benefits with respect to the other rate adaptation algorithms evaluated / Mestrado / Redes de Computadores / Mestre em Ciência da Computação

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