Mobile Ad-hoc-Netzwerke kommen überall dort zum Einsatz, wo der Aufbau einer fixen, meist hierarchischen Infrastruktur schlichtweg nicht möglich ist. Ein solcher spontaner Zusammenschluß mehrerer idealtypisch gleicher Rechner kann etwa Staus oder Massenkarambolagen von Autos erkennen oder in Katastrophenschutz und Aufklärung sogar bei Stromausfällen zum Einsatz kommen. Unterstützt werden Gruppenbildung und Multicasts unter Wahrung der Konsistenz und Integrität der Daten etwa für Video On Demand oder Collaborative Computing oder Filesharing. Virtual Cellular Networks, Client/Server-lose Kommunikation, Multicasts, Routing und Erreichbarkeit, Paritionierung, sicherer Abstand, dezentrale Organisation, spontane Selbstorganisation werden besprochen sowie die Architektur und Implementierung mit einzelnen Algorithmen für solche Systeme.
Inhaltsverzeichnis
1 Gruppenkommunikation in Mobilen Ad-hoc-Netzwerken
1.1 Einleitung
1.2 Begriffsbestimmung und erläuternde Vorbemerkungen
1.2.1 Mobilität in Netzwerken
1.2.2 Client/Server-lose Kommunikation in Ad-hoc-Netzwerken
1.2.3 Multicasts und Routing
1.3 Probleme, Konzepte und Prinzipien
1.3.1 Problemstellungen
1.3.2 Konzepte
1.3.3 Prinzipien
1.4 Architekturmodelle für Gruppenkommunikationsdienste in mobilen Ad-hoc-Netzwerken
1.5 Implementierung und Algorithmen
1.5.1 Einrichtung einer konsistenten Sichtweise für gerichtete Netzwerke
1.5.2 Überwachung des Zusammenhalts
1.5.3 Multicasts
1.6 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Paradigma der Gruppenkommunikation in mobilen Ad-hoc-Netzwerken, mit dem primären Ziel, Strategien für eine dezentrale, robuste Organisation von Knoten (Rechnern) in dynamischen, infrastrukturfreien Umgebungen zu entwickeln und methodisch zu untermauern.
- Grundlagen mobiler Netzwerke und Ad-hoc-Kommunikationsformen
- Methoden der Gruppenbildung und Aufrechterhaltung des Zusammenhalts
- Dezentrale Partitionierung und Konsistenzsicherung bei Verbindungsunterbrechungen
- Architekturmodelle für geschichtete Gruppenkommunikationssysteme
- Algorithmen für Routing, Multicast-Dienste und Fehlertoleranz
Auszug aus dem Buch
1.2.2 Client/Server-lose Kommunikation in Ad-hoc-Netzwerken
Anders jedoch in einem Ad-hoc-Netzwerk: Dieses besteht aus einer beliebig angeordneten Menge von Computern, welche sich von selbst konfigurieren können. Die beteiligten Computer hören ihr Umfeld ab, erkennen andere Teilnehmer in ihrer direkten Reichweite und beginnen sodann Informationen über weiter entfernte Rechner auszutauschen. Wollen zwei entfernte Teilnehmer miteinander kommunizieren, übernehmen zwischenliegende Hosts die Vermittlung.
Darüber hinaus stellt jeder Host einer Gruppe, der eigentlich primär an der Inanspruchnahme von Diensten interessiert ist, in Ermangelung einer zentralisierten Infrastruktur auch selbst Serverfunktionalitäten zur Verfügung. Die Organisation in Gruppen dient dabei, wie schon vorhin erwähnt, zur organisierten Verteilung der Datenbestände an bedeutungsvollen und sicheren Orten. Jeder Teilnehmer übernimmt dabei gleichzeitig die Rolle des Klienten und des Servers.
Kennzeichnend für diese Art von Netzen ist die Abwesenheit einer fest definierten Hierarchie. Idealtypisch besteht ein Ad-hoc-Netzwerk aus einer Menge uniformer Hosts mit gleicher Reichweite. Die Abwesenheit jeglicher Hierarchie führt aber allzuleicht zu einer schlechten Skalierbarkeit, weswegen unterschiedliche Reichweiten durchaus sinnvoll sein können (In kleinerem Maßstab läßt sich diesem Problem auch mit der bevorzugten Weiterleitung von Nachrichten, welche an weit voneinander entfernte Bestimmungsorte gerichtet sind, begegnen [7]).
Gleich inwieweit das Netz homogen oder heterogen aufgebaut ist, solange das Verhältnis zwischen Sendereichweite und Empfindlichkeit des Empfängers dasselbe ist, sind die Knoten des Netzwerkes beidseitig voneinander erreichbar. Sendet hingegen A doppelt so stark wie B ohne gleichzeitig über einen empfindlicheren Empfänger zu verfügen, so erreicht A unter Umständen B, aber B nicht A. Befindet sich eine Störquelle X in der Nähe von B, so kann dies ebenfalls, obwohl A und B über gleichwertige Sende- und Empfangseinrichtungen verfügen, dazu führen, daß A B erreicht, aber nicht umgekehrt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Gruppenkommunikation in Mobilen Ad-hoc-Netzwerken: Einführung in die Thematik der Gruppenkommunikation und Erläuterung der zugrundeliegenden Notwendigkeiten mobiler Ad-hoc-Netze.
1.1 Einleitung: Vorstellung der Motivation für die Gruppenkommunikation anhand von Beispielen aus der Natur und Technik sowie Problematisierung zentraler Serverstrukturen.
1.2 Begriffsbestimmung und erläuternde Vorbemerkungen: Definition verschiedener Netzwerkmobilitäts-Typen, der client/server-losen Kommunikation und der Rolle von Multicast-Mechanismen.
1.3 Probleme, Konzepte und Prinzipien: Analyse der Herausforderungen bei der Gruppenbildung, sowie Einführung zentraler Konzepte wie Partitionierung und notwendiger Design-Prinzipien.
1.4 Architekturmodelle für Gruppenkommunikationsdienste in mobilen Ad-hoc-Netzwerken: Entwurf eines mehrschichtigen Architekturmodells, das sich an klassischen Internet-Referenzmodellen orientiert, aber um gruppen- und ortsspezifische Schichten erweitert wurde.
1.5 Implementierung und Algorithmen: Vertiefende Betrachtung der algorithmischen Realisierung zur Wahrung der Konsistenz, Überwachung des Netzwerk-Zusammenhalts und Realisierung total geordneter Multicasts.
1.6 Zusammenfassung: Resümee über die Innovationskraft des Gruppenkommunikations-Paradigmas für autonome, selbstorganisierende Systeme.
Schlüsselwörter
Gruppenkommunikation, Ad-hoc-Netzwerke, Partitionierung, Multicast, Mobilität, Client-Server-Modell, Netzwerktopologie, Konsistenz, Knoten, Zusammenhalt, Latenz, Infrastruktur, Fehlertoleranz, Skalierbarkeit, Dezentralisierung
Häufig gestellte Fragen
Was ist das grundlegende Thema dieser Arbeit?
Die Arbeit behandelt Kommunikationsparadigmen in mobilen Ad-hoc-Netzwerken, insbesondere die methodische Organisation von Rechnerknoten in Gruppen, um Dienste trotz fehlender fester Infrastruktur zuverlässig zu betreiben.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die wesentlichen Bereiche umfassen die Gruppenbildung, die Verwaltung von Daten bei Verbindungsabbrüchen (Partitionen), die algorithmische Sicherung von Konsistenz und die Architektur von Group Communication Systems.
Welches Primärziel verfolgt der Autor?
Das Ziel ist es, robuste, dezentrale Mechanismen zu zeigen, mit denen mobile Teilnehmer sich selbst organisieren können, um Aufgaben effizient zu lösen, ohne auf einen zentralen Server angewiesen zu sein.
Welche wissenschaftliche Methodik kommt zum Einsatz?
Die Arbeit verwendet modellbasierte Ansätze, graphentheoretische Grundlagen zur Erreichbarkeitsanalyse sowie das Schichtenmodell der Informatik, um Kommunikationsprotokolle architektonisch zu spezifizieren.
Was sind die Schwerpunkte im Hauptteil?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Begriffsbestimmung, die Analyse von Problemstellungen wie der Partitionierung, sowie die detaillierte algorithmische Ausarbeitung zur Sichtweise-Konsistenz und total geordneten Kommunikation.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Gruppenkommunikation, Ad-hoc-Netzwerke, Partitionierung, Multicast, Konsistenz, Dezentralisierung und Selbstorganisation.
Warum ist eine homogene Hierarchie in Ad-hoc-Netzen oft schwierig zu erreichen?
Die Abwesenheit fester Strukturen und unterschiedliche Reichweiten oder Hardware-Eigenschaften der Teilnehmer führen dazu, dass eine strikt hierarchische Ordnung die Skalierbarkeit verschlechtert und bei Mobilität instabil wird.
Welche Rolle spielt die Partitionierung für die Datenkonsistenz?
Partitionierung beschreibt das Zerfallen einer Gruppe in disjunkte Teilmengen; die Arbeit thematisiert Methoden, um Nachrichten während dieser Phasen zwischenzuspeichern und nach der Wiedervereinigung (Merge) eine korrekte, totale Ordnung der Transaktionen wiederherzustellen.
- Arbeit zitieren
- Elmar Stellnberger (Autor:in), 2004, Gruppenkommunikation in mobilen Ad-hoc-Netzwerken, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1246928
