Titelaufnahme

Titel
Content aware smart routing / von Jürgen Galler
VerfasserGaller, Jürgen
Begutachter / BegutachterinKastner, Wolfgang
Erschienen2013
UmfangXVII, 109 S. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-65875 Persistent Identifier (URN)
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Content aware smart routing [1.64 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In Bezug auf die Anzahl der Netzwerkknoten und die erforderliche Skalierbarkeit stoßen die gegenwärtigen Internet-Technologien bereits an ihre Grenzen. Heutzutage sind längst nicht nur mehr Computer, sondern auch Tablets, Smartphones und sogar kleinste Geräte, wie Sensoren oder Aktoren, mit dem Internet verbunden. Durch die breite Systemlandschaft entstand in den letzten Jahren eine Vielzahl neuer Anwendungsgebiete, und damit verbunden eine Menge neuer Technologien, wie zum Beispiel IPv6, ZigBee, 6LoWPAN, NFC oder RFID. Aus dem Verbund dieser Technologien folgt das so genannte Internet of Things (IoT). Für dieses Internet der Dinge ist es jedoch oft problematisch, einen Dienst (ein Service) im Internet zu addressieren, da ein Client im Normalfall dafür den genauen Bezeichner (URI) des Dienstes wissen muss. Diese Masterarbeit stellt ein Konzept vor, das die starke Bindung zwischen Service und Server lockert (unter Betrachtung von Sensor/Aktor Systemen). Hierfür werden speziell Techniken von IPv6 verwendet. Ein Client kann dabei eine nicht adressierte Anfrage an das Content Aware Network stellen. Ein spezieller Router (Smart Router) empfängt das Paket und leitet es an einen bestimmten Server weiter. Zu diesem Zweck beinhaltet die Anfrage ein Semantic Tag, das von den einzelnen Netzwerkknoten interpretiert werden kann. Um die korrekte Zieladdresse zu bestimmen, befragt der Smart Router einen Resolver, der einen semantischen Reasoner verwendet, um bekannte Fakten von einer Ontologie herzuleiten. Der Resolver wandelt die um Fakten erweiterte Anfrage in eine spezielle Anfrage an einen Domain Server um. Nachdem diese aufgelöst worden ist, wird sie an einen oder mehrere bestimmte Server weitergeleitet. Ein solcher Server kann schließlich eine weitere, nicht adressierte Anfrage absenden, um bestimmte Sensoren oder Aktoren anzusprechen. Zusätzlich zum inhaltsbasierten Weiterleiten von Anfragen kann das Content Aware Network auch nicht addressierte Datenpakete korrekt routen, die von Sensoren bzw. Aktoren nach einem bestimmten Ereignis gesendet werden (z.B. nach dem Überschreiten von bestimmten Schwellwerten). Als Proof-of-Concept wurde ein Referenzsystem implementiert, das grundlegende Funktionalitäten demonstriert. Das vorgestellte Konzept wurde in Bezug auf Performanz, Sicherheit und Fehlertoleranz evaluiert. Der Durchsatz wurde anhand der benötigten Nachrichten gemessen und mit einigen alternativen Ansätzen verglichen. Zum Schutz vor Angriffen wurde die Anwendbarkeit von IPsec untersucht.

Zusammenfassung (Englisch)

Today-s Internet has reached its scalability limits with respect to the number of participants and performance. Contemporary Internet devices are not just computers, but also tablets, smart phones and even small devices, like sensors and actuators. A variety of new technologies is inherent to these Internet appliances, like IPv6, ZigBee, 6LoWPAN, NFC or RFID. From the combination of these technologies a new paradigm arises, the so called Internet of Things (IoT). The problem of all these new services is how a service can be addressed. Typically, a client has to know the exact URI in order to use a specific service hosted by a server somewhere in the Internet. This thesis provides a concept which relaxes the strong binding between service and server by the use of IPv6 focusing on the addressing of sensors and actuators. A client can place an unaddressed request to the so called content aware network. A special router, called smart router, fetches the request and forwards it to a dedicated server which is able to process the request. To this end, the request contains a semantic tag which is interpretable by participating network nodes. In order to determine the correct address of a server, the smart router inquires a resolver. This resolver uses a semantic reasoner utilizing a smart routing ontology in order to augment the request by known facts. The resolver converts the request to a more specific query for a domain server. There can be several domain servers for a variety of domains. After the initial primary request is sent to its target server, this server examines the request and performs one or more secondary requests in order to set the corresponding actuators or to fetch current values from sensors. This secondary request is also unaddressed and forwarded to the correct network nodes by use of the inherent knowledge of the content aware network. In addition to the correct routing of unaddressed client requests, the content aware network approach is also able to route unaddressed data packets sent from sensor/actuator-units. Such a data packet can be sent for example on the change of a node-s internal state (e.g. on the exceeding of certain thresholds). As a proof of concept, an elementary reference system is implemented. This implementation provides a reduced set of functionalities in order to evaluate the concept with respect to performance, security and fault tolerance. The content aware network-s performance, measured in the amount of messages, is compared to some theoretical alternative approaches. In order to preserve security, IPsec is investigated.