Medindo a robustez de uma rede com o fator de resiliência

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MEDINDO A ROBUSTEZ DE UMA REDE COM O FATOR DE RESILIÊNCIA
Donato Antonio Marino Junior
Departamento de Engenharia de Computação Instituto Militar de Engenharia (IME) Praça General Tibúrcio, 80 – Rio de Janeiro – Brasil donato@ugf.br

Ronaldo Moreira Salles
Departamento de Engenharia de Computação Instituto Militar de Engenharia (IME) Praça General Tibúrcio, 80 – Rio de Janeiro – Brasilsalles@ieee.org

RESUMO A tendência atual da Internet, que disponibiliza na Web aplicações e serviços baseados no conceito de cloud computing, além de prover armazenamento de dados para empresas e usuários comuns, aumenta a necessidade de redes resilientes, ou seja, redes que possam se recuperar rapidamente em caso de ataque ou falha eventual. Este trabalho propõe uma medida de robustez de redes,baseada em métricas selecionadas a partir de estudos em teoria dos grafos. O proposto fator de resiliência vai refletir o grau de tolerância a falhas de uma rede, servindo de medida para novos projetos ou alterações na topologia já existente, objetivando a melhoria da confiabilidade e robustez. Este trabalho mostra que o fator de resiliência proposto indica de forma eficaz a robustez de umatopologia, comparando-o com métricas utilizadas em trabalhos anteriores. PALAVRAS-CHAVE Resiliência, redes, robustez, tolerância a falhas, k-conectividade.

1. INTRODUÇÃO
A resiliência em redes é tema de grande relevância, devido ao aumento da complexidade das infraestruturas de comunicações. O crescimento exponencial da Internet e o aumento do tráfego multimídia, serviços de missão crítica e outrasnecessidades de comunicação ininterrupta, nos remetem a criar e manter redes mais robustas e tolerantes a falhas. A tendência atual da Internet, que disponibiliza na Web aplicações e serviços baseados no conceito de cloud computing, além de prover armazenamento de dados para empresas e usuários comuns, aumenta a necessidade de redes resilientes, ou seja, redes que possam se recuperar rapidamente emcaso de falha ou ataque eventual. O conceito de resiliência é definido por [Aggelou, 2008] como a habilidade de uma entidade de tolerar (resistir e automaticamente se recuperar de) desafios nas condições da rede, ataques coordenados e anomalias no tráfego. Este artigo envolve a obtenção do Fator de Resiliência de uma rede, através da utilização de métricas que definem a robustez de umainfraestrutura de comunicações. Este trabalho realizou testes em redes reais, com métricas baseadas no estudo da teoria dos grafos. Métricas estas que refletem diretamente a resiliência de uma rede, permitindo sua avaliação e comparação com outras topologias. O fator proposto poderá servir de base para o desenho de novas topologias ou a alteração de redes já implantadas, visando melhorar a robustez dasmesmas. A contribuição deste trabalho visa permitir a avaliação das redes que compõe os sistemas autônomos da Internet, com certa tolerância a falhas em dispositivos e enlaces, porém bastante vulnerável a ataques direcionados.

Este artigo propõe o cálculo do Fator de Resiliência de redes, baseado na métrica da k-conectividade parcial, que será explicada em detalhes na seção 3. O artigo estáorganizado da seguinte forma: após esta breve introdução, a seção 2 discute os trabalhos relacionados e suas abordagens, contrapondo as idéias apresentadas neste trabalho. A seção 3 apresenta a proposta do Fator de Resiliência e sua forma de cálculo. A seção 4 mostra os testes realizados e a comparação dos resultados com um dos trabalhos relacionados, validando desta forma o fator proposto. Por fim, aseção 5 apresenta a conclusão e trabalhos futuros.

2. TRABALHOS RELACIONADOS
O trabalho de [Dekker and Colbert, 2004] avalia se uma rede é robusta ou confiável do ponto de vista de estar preparada contra ataques ou falhas nos nós. Faz um paralelo com a conectividade do nó e a simetria da topologia, avaliando métricas que traduzem a robustez de uma rede. Apresenta a conectividade do nó e a...
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