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Prototyping an information centric architecture for opportunistic networks

Morais, Nelson da Silva Teigas
Fonte: Repositório Científico Lusófona Publicador: Repositório Científico Lusófona
Tipo: Dissertação de Mestrado
Português
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75.74%
A arquitetura atual das redes informáticas, que serve de suporte à maioria dos sistemas de informação, assenta num modelo de comunicações ponto a ponto e no qual a informação é transmitida em pacotes de dados que contêm informação sobre a origem e o destino dos mesmos. Este paradigma não se ajusta às necessidades de processamento de informação com que nos deparamos diariamente nos dias de hoje. Atualmente, a informação é ubíqua e os meios de acesso à mesma são efetuados cada vez mais com recurso a dispositivos móveis que comunicam sobre redes intermitentes ou pouco estáveis. A última década tem sido propícia ao aparecimento de propostas baseadas em novas formas de distribuição e acesso à informação com base em redes movidas pelo conteúdo da própria informação. Esta tese analisa uma dessas propostas e utiliza-a como base para a criação de um protótipo de uma rede desse tipo, direcionada para sistemas que operam em multiplataformas e sobre redes oportunistas.; The current architecture of computer networks, which supports the majority of information systems, is based on a model of peer to peer communications and in which information is transmitted using data packets that contain information about its origin and destination. This paradigm does not fit the needs of information processing that we face every day nowadays. Currently...

Endereçamento por título: uma forma de encaminhamento multicast para a próxima geração de redes de computadores.; Addressing by title: enabling multicast to the next generation of computers networks.

Silva, Flávio de Oliveira
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 03/10/2013 Português
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75.71%
A Internet foi projetada em contexto distante da realidade atual. Novas aplicações, novas tecnologias e dispositivos definem um novo conjunto de requisitos, que, entre outros, consiste de suporte a mobilidade, segurança, QoS e multicast. Pesquisadores de todo o mundo estão engajados no projeto da Internet do Futuro. Enquanto muitos procuram evoluir a Internet atual, outros partem do princípio de que arquitetura atual deve ser ignorada afim de se conceber uma nova arquitetura. Partindo de uma visão disruptiva, este trabalho tem por objetivo definir, projetar e avaliar experimentalmente uma forma de encaminhamento onde o multicast seja um requisito central para as aplicações. Essa forma de encaminhamento é baseada em novas relações entre entidades que se comunicam e na utilização de uma identificação/endereçamento única, não ambígua e independente da topologia: seu Título. A arquitetura Entity Title Architecture (ETArch), construída sobre uma infraestrutura baseada em redes definidas por software, estabelece novas relações entre as entidades de sistemas distribuídos. A definição do Workspace, implementado neste trabalho, permite estabelecer um canal por onde múltiplas entidades se comunicam naturalmente de uma forma multicast...

Proposta de roteamento plano baseado em uma métrica de OU-Exclusivo e visibilidade local; A flat routing proposal based on the XOR metric and local visibility

Rafael Pasquini
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 06/06/2011 Português
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Roteamento é uma das principais funções em redes de computadores, sendo responsável pelo encaminhamento de tráfego entre todos os pares de nós de origem e destino. O princípio de roteamento comum a protocolos usados mundialmente requer a presença de informação sobre todos os destinos disponíveis, em todos os roteadores compondo a rede, de tal forma a garantir a entrega de tráfego. Desta forma, construir redes em grande escala usando tal princípio de roteamento é amplamente aceito como não escalável. O problema intrínseco destes mecanismos está relacionado ao fato de que as tabelas de roteamento acompanham o crescimento da informação de roteamento presente na rede. Por outro lado, existem mecanismos de roteamento disponíveis na literatura que requerem apenas uma fração de toda a informação de roteamento presente na rede, provendo um melhor controle para a taxa à qual as tabelas de roteamento crescem. Neste cenário, um espaço de identificação plano é usado para identificar, univocamente, todos os nós presentes na rede e relações de vizinhança no espaço de identificação plano são estabelecidas através de uma rede sobreposta, construída sob um substrato de rede, como, por exemplo, uma rede IP. Entretanto...

Proposta e validação de nova arquitetura de redes de data center; Proposal and Validation of New Architecture for Data Center Networks

Carlos Alberto Bráz Macapuna
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 29/04/2011 Português
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75.8%
Assim como as grades computacionais, os centros de dados em nuvem são estruturas de processamento de informações com requisitos de rede bastante exigentes. Esta dissertação contribui para os esforços em redesenhar a arquitetura de centro de dados de próxima geração, propondo um serviço eficaz de encaminhamento de pacotes, que explora a disponibilidade de switches programáveis com base na API OpenFlow. Desta forma, a dissertação descreve e avalia experimentalmente uma nova arquitetura de redes de centro de dados que implementa dois serviços distribuídos e resilientes a falhas que fornecem as informações de diretório e topologia necessárias para codificar aleatoriamente rotas na origem usando filtros de Bloom no cabeçalho dos pacotes. Ao implantar um exército de gerenciadores de Rack atuando como controladores OpenFlow, a arquitetura proposta denominada Switching with in-packet Bloom filters (SiBF) promete escalabilidade, desempenho e tolerância a falhas. O trabalho ainda defende a ideia que o encaminhamento de pacotes pode tornar-se um serviço interno na nuvem e que a sua implementação pode aproveitar as melhores práticas das aplicações em nuvem como, por exemplo, os sistemas de armazenamento distribuído do tipo par

Plano de segurança para autenticação de dados em redes orientadas à informação; Security plane for data authentication in information-centric networks

Walter Wong
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 23/09/2011 Português
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65.61%
A segurança da informação é responsável pela proteção das informações contra o acesso nãoautorizado, uso, modificação ou a sua destruição. Com o objetivo de proteger os dados contra esses ataques de segurança, vários protocolos foram desenvolvidos, tais como o Internet Protocol Security (IPSEC) e o Transport Layer Security (TLS), provendo mecanismos de autenticação, integridade e confidencialidade dos dados para os usuários. Esses protocolos utilizam o endereço IP como identificador de hosts na Internet, tornando-o referência e identificador no estabelecimento de conexões seguras para a troca de dados entre aplicações na rede. Com o advento da Web e o aumento exponencial do consumo de conteúdos, como vídeos e áudios, há indícios da migração gradual do uso predominante da Internet, passando da ênfase voltada para a conexão entre hosts para uma ênfase voltada para a obtenção de conteúdo da rede, paradigma esse conhecido como information-centric networking. Nesse paradigma, usuários buscam por documentos e recursos na Internet sem se importarem com o conhecimento explícito da localização do conteúdo. Como consequência, o endereço IP que previamente era utilizado como ponto de referência do provedor de dados...

Uma arquitetura de gerência autonômica de redes virtuais baseada em sistemas multiagentes; An architecture for autonomic management of virtual networks based on multi-agent systems

Milton Aparecido Soares Junior
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 30/01/2013 Português
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65.7%
Apesar do seu sucesso, a arquitetura atual da Internet _e uma fonte de vários problemas para as aplicações atuais e as demandas futuras. A virtualização da infraestrutura da rede é proposta como alternativa para solucionar esses problemas sem a necessidade de alterar o núcleo da Internet, pois ela habilita o pluralismo de arquiteturas de rede. Neste trabalho, foi desenvolvida uma arquitetura de gerência autonômica de redes virtuais baseada em sistemas multiagentes. Um protótipo que realiza a função de autocura de redes virtuais foi implementado a partir dessa arquitetura. Novos algoritmos e mecanismos foram desenvolvidos para melhorar a eficiência do protótipo. Foi realizado, também, um estudo de caso sobre a gerência de redes virtuais que leva em consideração os requisitos das aplicações que estão sendo executadas em uma nuvem. Uma plataforma de experimentação baseada em máquinas virtuais e no OpenFlow foi criada para a execução dos experimentos. Tanto o protótipo quanto a plataforma de experimentação integram ferramentas atuais criando uma única solução para a gerência de redes virtuais. Os resultados apresentados contribuem para aproximar a virtualização de redes e a gerência autonômica da realidade.; Despite its success...

Uma arquitetura para aprovisionamento de redes virtuais definidas por software em redes de data center; An architecture for virtual networks defined by software embedding in data center networks

Raphael Vicente Rosa
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 05/06/2014 Português
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Atualmente provedores de infraestrutura (Infrastructure Providers - InPs) alocam recursos virtualizados, computacionais e de rede, de seus data centers para provedores de serviços na forma de data centers virtuais (Virtual Data Centers - VDCs). Almejando maximizar seus lucros e usar de forma eficiente os recursos de seus data centers, InPs lidam com o problema de otimizar a alocação de múltiplos VDCs. Mesmo que a alocação de máquinas virtuais em servidores seja feita de maneira otimizada por diversas técnicas e algoritmos já existentes, aplicações de computação em nuvem ainda tem o desempenho prejudicado pelo gargalo do subaproveitamento de recursos de rede, explicitamente definidos por limitações de largura de banda e latência. Baseado no paradigma de Redes Definidas por Software, nós aplicamos o modelo de rede como serviço (Network-as-a-Service - NaaS) para construir uma arquitetura de data center bem definida para dar suporte ao problema de aprovisionamento de redes virtuais em data centers. Construímos serviços sobre o plano de controle da plataforma RouteFlow os quais tratam a alocação de redes virtuais de data center otimizando a utilização de recursos da infraestrutura de rede. O algoritmo proposto neste trabalho realiza a tarefa de alocação de redes virtuais...

Dynamic resource allocation in WDM networks with optical bypass and waveband switching; Dynamic resource allocation in wavelength division multiplexing networks with optical bypass and waveband switching

Chen, Li-Wei, Ph. D. Massachusetts Institute of Technology
Fonte: Massachusetts Institute of Technology Publicador: Massachusetts Institute of Technology
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 175 p.; 2013341 bytes; 2013106 bytes; application/pdf; application/pdf
Português
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65.73%
In this thesis, we investigate network architecture from the twin perspectives of link resource allocation and node complexity in WDM optical networks Chapter 2 considers networks where the nodes have full wavelength accessibility, and investigates link resource allocation in ring networks in the form of the routing and wavelength assignment problem. In a ring network with N nodes and P calls allowed per node, we show that a necessary and sufficient lower bound on the number of wavelengths required for rearrangeably non-blocking traffic is PN/41 wavelengths. Two novel algorithms are presented: one that achieves this lower bound using at most two converters per wavelength, and a second requiring 2PN/71 wavelengths that requires significantly fewer wavelength converters. Chapter 3 begins our investigation of the role of reduced-complexity nodes in WDM networks by considering networks with optical bypass. The ring, torus, and tree architectures are considered. For the ring, an optical bypass architecture is constructed that requires the minimum number of locally-accessible wavelengths, with the remaining wavelengths bypassing all but a small number of hub nodes. The routing and wavelength assignment for all non-hub nodes is statically assigned...

Cost-effective optical network architecture : a joint optimization of topology, switching, routing and wavelength assignment; Joint optimization of topology, switching, routing and wavelength assignment

Guan, Kyle Chi
Fonte: Massachusetts Institute of Technology Publicador: Massachusetts Institute of Technology
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 285 p.
Português
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65.8%
To provide end users with economic access to high bandwidth, the architecture of the next generation metropolitan area networks (MANs) needs to be judiciously designed from the cost perspective. In addition to a low initial capital investment, the ultimate goal is to design networks that exhibit excellent scalability - a decreasing cost-per-node-per-unit-traffic as user number and transaction size increase. As an effort to achieve this goal, in this thesis we search for the scalable network architectures over the solution space that embodies the key aspects of optical networks: fiber connection topology, switching architecture selection and resource dimensioning, routing and wavelength assignment (RWA). Due to the inter-related nature of these design elements, we intended to solve the design problem jointly in the optimization process in order to achieve over-all good performance. To evaluate how the cost drives architectural tradeoffs, an analytical approach is taken in most parts of the thesis by first focusing on networks with symmetric and well defined structures (i.e., regular networks) and symmetric traffic patterns (i.e., all-to-all uniform traffic), which are fair representations that give us suggestions of trends, etc.; (cont.) We starts with a examination of various measures of regular topologies. The average minimum hop distance plays a crucial role in evaluating the efficiency of network architecture. From the perspective of designing optical networks...

Monte Carlo simulation model for electromagnetic scattering from vegetation and inversion of vegetation parameters

Wang, Li-Fang, Ph. D. Massachusetts Institute of Technology
Fonte: Massachusetts Institute of Technology Publicador: Massachusetts Institute of Technology
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 185 p.
Português
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75.62%
In this thesis research, a coherent scattering model for microwave remote sensing of vegetation canopy is developed on the basis of Monte Carlo simulations. An accurate model of vegetation structure is essential for the calculation of scattering from vegetations, especially those with closely spaced elements in clusters. The Monte Carlo approach has an advantage over the conventional wave theory in dealing with complex vegetation structures because it is not necessary to find the probability density functions and the pair-distribution functions required in the analytic formulation and usually difficult to obtain for natural vegetation. To achieve a realistic description of the vegetation structure under consideration, two methods may be employed. One method requires the specification of the number of each type of component and the relative orientations of the components. In a structural model which incorporates this method, the detailed features can be preserved to the desired level of accuracy. This structural model is applied to two types of vegetation- --rice crops and sunflowers.; (cont.) The developed structural model for rice crops takes into account the coherent wave interactions made prominent by the clustered and closely spaced structure of rice crops...

TablaNet : a real-time online musical collaboration system for Indian percussion; Real-time online musical collaboration system for Indian percussion

Sarkar, Mihir, Ph. D. Massachusetts Institute of Technology.
Fonte: Massachusetts Institute of Technology Publicador: Massachusetts Institute of Technology
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 119 p.
Português
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65.65%
Thanks to the Internet, musicians located in different countries can now aspire to play with each other almost as if they were in the same room. However, the time delays due to the inherent latency in computer networks (up to several hundreds of milliseconds over long distances) are unsuitable for musical applications. Some musical collaboration systems address this issue by transmitting compressed audio streams (such as MP3) over low-latency and high-bandwidth networks (e.g. LANs or Internet2) to constrain time delays and optimize musician synchronization. Other systems, on the contrary, increase time delays to a musically-relevant value like one phrase, or one chord progression cycle, and then play it in a loop, thereby constraining the music being performed. In this thesis I propose TablaNet, a real-time online musical collaboration system for the tabla, a pair of North Indian hand drums. This system is based on a novel approach that combines machine listening and machine learning. Trained for a particular instrument, here the tabla, the system recognizes individual drum strokes played by the musician and sends them as symbols over the network. A computer at the receiving end identifies the musical structure from the incoming sequence of symbols by mapping them dynamically to known musical constructs. To deal with transmission delays...

Proactive mobile wireless networks : an infrastructureless wireless network architecture for delay-sensitive applications; Infrastructureless wireless network architecture for delay-sensitive applications

Dai, Lillian Lei, 1978-
Fonte: Massachusetts Institute of Technology Publicador: Massachusetts Institute of Technology
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 213 p.
Português
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65.81%
Infrastructureless wireless networks are an important class of wireless networks that is best suited for scenarios where there is temporary and localized telecommunication demand. Such networks consist of wireless devices that can form a network autonomously without the need for pre-deployed telecommunication infrastructures such as base-stations and access points. Over the past several decades, significant research and development efforts have been devoted to a particular type of infrastructureless wireless networks called mobile ad hoc wireless networks (MANETs). In addition to autonomous network formation, wireless devices in MANETs have routing capabilities and help one another to forward information in a multihop fashion. The applications envisioned for MANETs include communication during disaster relief, search and rescue, and small tactical unit operations where the existing telecommunication infrastructures may be destroyed or are unavailable. While significant strides have been made in all aspects of MANET networking, adoption of such technology has been limited to date despite its potential. We believe that this lack of adoption is due to a fundamental mismatch between application demands and the MANET network architecture. While the flexibility of anytime and anywhere communication offered by MANETs is appealing...

Desenvolvimento de um Web Lab SOA no domínio de redes de computadores; Development of the Web Lab SOA in computer networks domain

Farias, Adriano Fiad
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
Português
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75.71%
A diversidade de ambientes de EAD (Educação a Distância) para Web proporciona a seus usuários diferentes funcionalidades que podem ser exploradas no processo de ensino e aprendizagem a distância. Considerando tal premissa, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um laboratório de acesso remoto ou WebLab, segundo o paradigma de computação orientada a serviço. Nesta arquitetura, os blocos elementares são serviços que, recursivamente, podem ser combinados na construção de serviços mais complexos. Cada recurso físico ou lógico do laboratório é modelado e implementado como um serviço, e assim, experimentos oferecidos pelo Web- Lab são construídos pela composição destes serviços. Apresenta-se um WebLab, construído segundo a arquitetura proposta, explorando experimentos no domínio de redes de computadores. Dentre as características marcantes da arquitetura do WebLab proposto, destacam-se a independência de plataforma; padronização para troca de mensagens utilizando XML (eXtensible Markup Language); comunicação entre o domínio do usuário e domínio do Laboratório utilizando protocolo SOAP (Simple Object Access Protocol); escalabilidade para representar e configurar os hosts do laboratório; flexibilidade para inserção de novos recursos físicos/lógicos exigindo pouco esforço por parte dos proponentes; composição de experimentos sem alteração dos já existentes. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT; The diversity of EAD (The Distance Education) environments for Web provides its users with different features that can be applied in the process of teaching and learning at distance. Considering such premise...

Uma arquitetura com suporte a módulos dinâmicos para WebLab no domínio de redes de computadores; An architecture with support for dynamic modules to WebLab in the domain of computer networks

Souza, Daniel Vieira de
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
Português
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65.75%
Este trabalho apresenta uma arquitetura com suporte a módulos dinâmicos para laboratórios de acesso remoto (WebLab), no domínio de redes de computadores. A arquitetura segue o paradigma da Arquitetura Orientada a Serviços (Service Oriented Architecture - SOA). Os experimentos são disponibilizados como módulos, seguindo a especificação OSGi (Open Services Gateway Initiative). Os serviços de cada módulo de experimento são publicados automaticamente como serviços Web, seguindo os princípios REST (Representational State Transfer). Requisitos funcionais paraWebLabs de propósitos gerais, bem como para o domínio de redes de computadores, são contemplados nesta proposta a fim de permitir a criação de um WebLab mais robusto que atenda à demanda de uso por parte dos alunos e instituições de ensino e de forma escalável. Por meio da criação de um novo experimento, que fez uso da implementação de referência da arquitetura proposta, possibilitou-se demonstrar a facilidade na concepção e disponibilização dos experimentos em forma de módulos, além de contribuir para oWebLab com mais um experimento, que permite a configuração de VLANs (Virtual Local Area Network). __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT; This work presents an architecture that supports dynamic modules for Remote Access laboratories (WebLab) in the domain of computer networks. The architecture follows the paradigm of Service Oriented Architecture (SOA). The experiments are available as modules...

An implementation of remote application support in a multilevel environment

Egan, Melissa K.
Fonte: Monterey, California. Naval Postgraduate School Publicador: Monterey, California. Naval Postgraduate School
Tipo: Tese de Doutorado Formato: xviii, 128 p. : ill. (some col.) ;
Português
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65.63%
There is a growing need for high-assurance architectures that support mandatory confidentiality and integrity policies. One such architecture currently under development is the Monterey Security Architecture (MYSEA), a distributed multilevel secure (MLS) computing environment that integrates untrusted commercial off-the-shelf components with specialized high-assurance elements. To ensure that information is purged from untrusted client PCs between sessions at different security levels, MYSEA clients are diskless. Therefore, it is desirable for thin MYSEA clients to be able to remotely execute server-resident applications, which may in turn request access to data residing elsewhere on the MLS Local Area Network (LAN). This functionality must be implemented in such a way that the access control policies of the multilevel environment are maintained. Working from a detailed design for remote application support, this thesis involved the implementation and testing of the remote application support functionality. Beyond the implementation of remote application support itself, this thesis involved the porting of a Trivial File Transfer Protocol (TFTP) client and the development of a simple web client as proof-of-concept remote applications...

Traffic Dynamics of Computer Networks

Fekete, Attila
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 07/10/2008 Português
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65.62%
Two important aspects of the Internet, namely the properties of its topology and the characteristics of its data traffic, have attracted growing attention of the physics community. My thesis has considered problems of both aspects. First I studied the stochastic behavior of TCP, the primary algorithm governing traffic in the current Internet, in an elementary network scenario consisting of a standalone infinite-sized buffer and an access link. The effect of the fast recovery and fast retransmission (FR/FR) algorithms is also considered. I showed that my model can be extended further to involve the effect of link propagation delay, characteristic of WAN. I continued my thesis with the investigation of finite-sized semi-bottleneck buffers, where packets can be dropped not only at the link, but also at the buffer. I demonstrated that the behavior of the system depends only on a certain combination of the parameters. Moreover, an analytic formula was derived that gives the ratio of packet loss rate at the buffer to the total packet loss rate. This formula makes it possible to treat buffer-losses as if they were link-losses. Finally, I studied computer networks from a structural perspective. I demonstrated through fluid simulations that the distribution of resources...

A Multilayer Model of Computer Networks

Shchurov, Andrey A.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 02/09/2015 Português
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75.74%
The fundamental concept of applying the system methodology to network analysis declares that network architecture should take into account services and applications which this network provides and supports. This work introduces a formal model of computer networks on the basis of the hierarchical multilayer networks. In turn, individual layers are represented as multiplex networks. The concept of layered networks provides conditions of top-down consistency of the model. Next, we determined the necessary set of layers for network architecture representation with regard to applying the system methodology to network analysis.; Comment: 5 pages, 4 figures. ISSN:2231-2803

Characteristics of Destination Address Locality in Computer Networks: A Comparison of Caching Schemes

Jain, R.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 24/09/1998 Português
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65.6%
The size of computer networks, along with their bandwidths, is growing exponentially. To support these large, high-speed networks, it is neccessary to be able to forward packets in a few microseconds. One part of the forwarding operation consists of searching through a large address databse. This problem is encountered in the design of bridges, routers, gateways and name servers. Caching can reduce the lookup time if there is a locality in the address reference pattern. Using a destination reference trace measured on an extended local are a network, we attempt to see if the destination refernces do have a significant locality. We compared the performance of MIN, LRU, FIFO, and random cache replacement algorithms. We found that the interactive (terminal) traffic in our sample had quite different locality behavior than that of the noninteractive traffic. The interactive traffic did not follow the LRU stack model while the noninteractivetraffic did. Examples are shown of the environments in which caching can help as well as those in which caching can hurt, unless the cache size is large.

Congestion Avoidance in Computer Networks with a Connectionless Network Layer

Jain, R.; Ramakrishnan, K.; Chiu, D.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 24/09/1998 Português
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65.57%
Widespread use of computer networks and the use of varied technology for the interconnection of computers has made congestion a significant problem. In this report, we summarize our research on congestion avoidance. We compare the concept of congestion avoidance with that of congestion control. Briefly, congestion control is a recovery mechanism, while congestion avoidance is a prevention mechanism. A congestion control scheme helps the network to recover from the congestion state while a congestion avoidance scheme allows a network to operate in the region of low delay and high throughput with minimal queuing, thereby preventing it from entering the congested state in which packets are lost due to buffer shortage. A number of possible alternatives for congestion avoidance were identified. From these alternatives we selected one called the binary feedback scheme in which the network uses a single bit in the network layer header to feed back the congestion information to its users, which then increase or decrease their load to make optimal use of the resources. The concept of global optimality in a distributed system is defined in terms of efficiency and fairness such that they can be independently quantified and apply to any number of resources and users. The proposed scheme has been simulated and shown to be globally efficient...

Computational methods for multi-omic models of cell metabolism and their importance for theoretical computer science

Angione, Claudio
Fonte: University of Cambridge; Faculty of Computer Science and Technology; Computer Laboratory Publicador: University of Cambridge; Faculty of Computer Science and Technology; Computer Laboratory
Tipo: Thesis; doctoral; PhD
Português
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65.68%
To paraphrase Stan Ulam, a Polish mathematician who became a leading figure in the Manhattan Project, in this dissertation I focus not only on how computer science can help biologists, but also on how biology can inspire computer scientists. On one hand, computer science provides powerful abstraction tools for metabolic networks. Cell metabolism is the set of chemical reactions taking place in a cell, with the aim of maintaining the living state of the cell. Due to the intrinsic complexity of metabolic networks, predicting the phenotypic traits resulting from a given genotype and metabolic structure is a challenging task. To this end, mathematical models of metabolic networks, called genome-scale metabolic models, contain all known metabolic reactions in an organism and can be analyzed with computational methods. In this dissertation, I propose a set of methods to investigate models of metabolic networks. These include multi-objective optimization, sensitivity, robustness and identifiability analysis, and are applied to a set of genome-scale models. Then, I augment the framework to predict metabolic adaptation to a changing environment. The adaptation of a microorganism to new environmental conditions involves shifts in its biochemical network and in the gene expression level. However...