Bewertung und Optimierung zusammenhangsbasierter Stabilitaets- und Dienstguetemasse in Overlay-Netzwerken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Günter Schäfer
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262650209

Die Einrichtung logischer Kommunikationsnetze aufbauend auf zugrunde liegenden Transportnetzen ist ein in vielen Bereichen der Netzwerktechnik verbreitetes Konzept. Es findet Anwendung in so verschiedenen Domänen wie Peer-to-Peer-Netzwerken, Rechenzentrumsarchitekturen, der Konfiguration Virtueller Privater Netze, der Planung von WDM-Netzen, dem Smart Grid und in zahlreichen Entwürfen für das Future Internet. All diesen Anwendungen gemein ist dabei eine strukturelle Dreiteilung in Underlay (das Transportnetz), Overlay (das logische Netz) und eine Kantenabbildung, die logischen Beziehungen im Overlay Transportpfade im Underlay zuordnet.Aufgrund ihrer Bedeutung für die Funktionsfähigkeit heutiger IT-Infrastrukturen, ist der Einsatz ausfall- und sabotageresistenter Overlay-Netzwerke unabdingbar. Eine strukturelle Optimierung findet in Overlay-Netzwerken bisher jedoch vorwiegend unter Effizienzgesichtspunkten oder durch lokale Bildung eines Backup-Pfades je Overlay-Verbindung statt. Folglich kann die Entfernung oder Auslastung weniger Underlay-Verbindungen die Dienstgüte- und Verfügbarkeitsparameter des Overlays entscheidend verschlechtern, da zahlreiche Overlay-Verbindungen betroffen sein können. Die Bestimmung solch kritischer Strukturen und die Untersuchungen realistischer Angriffsmöglichkeiten sind Vorraussetzung für eine qualitative Einschätzung der Widerstandsfähigkeit eines Overlays. Gleichzeitig bilden sie die Grundlage für Optimierungen, da identifizierte Schwachstellen durch Adaption der Overlay-Struktur oder der Kantenabbildung behoben werden können. Die in diesem Zusammenhang relevanten Maßzahlen besitzen in einem Overlay-Szenario jedoch nicht mehr ihre von klassischen Netzwerken gewohnten Eigenschaften. Durch die Abhängigkeiten zwischen Underlay- und Overlay-Verbindungen verliert das MaxFlow-MinCut-Theorem seine Gültigkeit und auf klassischen Netzwerken äquivalente Zusammenhangsmaße können voneinander abweichen. Es ergeben sich verschiedene Generalisierungen mit stark abweichenden Berechnungseigenschaften.Weiterhin beeinflussen die Wechselwirkungen zwischen Overlay und Underlay ggf. lastabhängige Dienstgüteparameter wie Durchsatz, Jitter und Signalverzögerungen. Geringe Veränderungen der Bandbreite von Underlay-Verbindungen können durch ungünstige Kantenabbildungen zu empfindlichen Dienstgüte-Verschlechterungen im Overlay führen.Ausgehend von diesen Beobachtungen zielt das beantragte Projekt auf die Maximierung zusammenhangsbasierter Stabilitäts- und Leistungsmaße von Overlay-Netzwerken. Im Detail umfasst das Vorhaben vier Teilziele:1. Untersuchung und Weiterentwicklung von Angreifermodellen in Overlay-Szenarien2. Verbesserung der Analysemethoden für zusammenhangsbasierte Stabilität und Leistungsfähigkeit von Overlay-Netzwerken mit Underlay-Veränderungen3. Anwendung der Analysemethoden auf repräsentative Overlay-Netze4. Stabilitätsoptimierung von Overlay und Kantenabbildung

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Privatdozent Dr. Thomas Boehme; Dr.-Ing. Michael Rossberg