نام گذاری و آدرس دهی

نام گذاری و آدرس دهی

اسلاید 1: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 1/28 Naming and Addressing ارائه کننده: علی بهلولیدانشجوی دکترای کامپیوتراستاد راهنما: دکتر کمال جمشیدی 23 اردیبهشت 87

اسلاید 2: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 2/282Naming and Addressingمقدمهمدیریت نام و آدرس در شبکه حسگرهاتخصیص دهی آدرس MACتخصیص توزیع شده محلیآدرس دهی جغرافیایی و مبتنی بر محتوا

اسلاید 3: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 3/28مقدمهمفهوم نام: ابزاری برای تفکیک چیزهامفهوم آدرس: اطلاعاتی برای یافتن (جستجو) چیزهااین دو مفهوم همیشه جدا از هم نیستند و گاهی یک چیزنددر شبکه اینترنت و شبکه ادهاک گره ها به صورت مستقل هستند ولی در شبکه حسگرها گره ها مستقل نیستند و با هم همکاری دارند تا به هدف خود برسند(مثلا اندازه گیری یک پارامتر فیزیکی) بنابراین در این شبکه می توان به جای نام گذاری گره ها از نام گذاری داده(Data Naming) استفاده کرد.

اسلاید 4: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 4/28مقدمهمکانیزمهای مورد نیازارتباطات چند گامیاستفاده کارا از انرژیپیکربندی خودکارمشارکت در پردازشهای شبکهداده محور بودن شبکه به جای آدرس محور بودن

اسلاید 5: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 5/28انواع روش های نامگذاری و آدرس دهیشناسه منحصر به فرد (Unique node Identifier)این شناسه معمولا با ترکیب نام سازنده، نام محصول و شماره سریال بدست می آید. ممکن است در پشته پروتکل از این شناسه استفاده نشودآدرس MACاز این آدرس برای تشخیص همسایه هایی از گره که در فاصله یک گامی آن قرار دارند استفاده می گردد. این آدرس برای شبکه هایی مهم است که پروتکل دسترسی به خط آنها به صورت رقابتی است(امکان برخورد وجود دارد)

اسلاید 6: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 6/28انواع روش های نامگذاری و آدرس دهیآدرس شبکه(Network Address)از این آدرس برای جستجوی یک گره در چندین گام استفاده می شود.(معمولا برای مسیریابی)شناسه شبکه(Network Identifier)برای جدا سازی شبکه های جغرافیایی همپوشان که از یک باند فرکانسی استفاده می کنند ، استفاده می شود. شناسه منابعنامی است که برای کاربر قابل فهم است مثل نام سایتهاممکن است یک گره انواع مختلف نام و آدرس را داشته باشد

اسلاید 7: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 7/28مدیریت آدرسهاموارد مدیریت آدرس عبارتند از:تخصیص آدرس(Address Allocation)در این فرایند با برداشتن آدرسی از منبع آن را به گره تخصیص می دهیمآزاد سازی آدرس(Address De allocation)در این فرایند آدرس گره را به منبع برمی گردانیم. از این فرایند در مواردی استفاده می شود که حوزه آدرس محدود باشد. آزاد سازی از قبل هماهنگ شده(Graceful)در این روش خود گره تقاضای آزاد سازی آدرس را اعلام میکندآزاد سازی بدون هماهنگی(ناگهانی)(abrupt)در این روش گره از کار افتاده و باید آدرس آن آزاد گردد

اسلاید 8: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 8/28مدیریت آدرسهاتشخیص برخورد و حل آن (Conflict detection )Bindingاگر در لایه های مختلف از آدرس های مجزایی استفاده شود باید بتوان این آدرس ها را به یکدیگر نگاشت کرد.تمام شیوه های مدیریت آدرس در شبکه حسگرها با مساله جداشدن شبکه به چند قسمت و تلفیق چند شبکه با یکدیگر مواجه هستند.

اسلاید 9: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 9/28یکتایی آدرسیکتایی آدرس شامل موارد زیر می شودیکتایی جهانی (Globally unique) در این مورد هدف این است که در کل جهان آدرس یکتا باشد مثل آدرس 48بیتی استفاده شده در اترنتیکتایی در سطح شبکه(Network Wide unique)در این مورد آدرس در یک شبکه مورد نظر باید یکتا باشد و این آدرس ممکن است در شبکه دیگری نیز وجود داشته باشدیکتایی محلی (Locally unique)در این مورد یک آدرس می تواند چندین بار در یک شبکه تکرار شود ولی بگونه است که مشکلی ایجاد نشود

اسلاید 10: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 10/28یکتایی آدرسیکتایی محلی (Locally unique)مثال 1: برای اختصاص آدرس MAC در یک شبکه کافی است تا دو گام آدرس یکتا باشد و تکراری نباشدآدرس A و C نمی تواند یکسان باشدمثال 2: در یک شبکه حسگر که حسگرهای دما و رطوبت وجود دارند گره های دما و رطوبت می توانند آدرسهای مشابه داشته باشند

اسلاید 11: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 11/28تخصیص آدرسفرایند تخصیص آدرس می تواند از قبل (هنگام ساخت)باشد یا اینکه بر حسب تقاضا هنگام کار شبکه صورت گیرددر تخصیص آدرس بر حسب تقاضا، ممکن است از روش مرکزی یا توزیع شده استفاده گردددر روش توزیع شده نمی توان تضمین کرد که در شبکه همیشه یکتایی آدرس وجود دارد و ممکن است گاهی مواقع آدرس تکراری وجود داشته باشد. دو دسته روش برای کشف آدرس تکراری (Duplicate Address Detection)وجود دارد: - Strong DAD - Weak DAD

اسلاید 12: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 12/2812تخصیص آدرس - Strong DADدر این روش باید تکراری بودن آدرس حداکثر به مدت T بعد از تکراری شدن آدرس کشف گردد. - Weak DADدر این روش تکراری بودن آدرس تا زمانی که مشکلی ایجاد نکند قابل تحمل است.

اسلاید 13: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 13/28تخصیص آدرسDHCP یکی از پروتکلهای تخصیص آدرس به صورت مرکزی می باشد.معایب تخصیص آدرس به صورت مرکزی در شبکه حسگر:باعث ایجاد ترافیک زیاد در اطراف سرورها می شوداگر قبل از اینکه گره ای به شبکه وارد گردد شبکه دو قسمت شود ممکن است دسترسی به سرور امکان پذیر نباشدپروتکل DHCP نیازمند از نو شدن آدرس ها می باشد تا گره های از کار افتاده کشف گردند.

اسلاید 14: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 14/28بالاسری مکانیزم آدرس دهیهرچه تعداد بیتهای نمایش دهنده آدرس بیشتر باشد بالاسری نیز زیاد تر و در شبکه حسگرها انرژی بیشتری مصرف می شود.در پروتکل هایی که ارتباط به صورت یک لینک تعیین شده از قبل بین گره های همسایه است نیازی به آدرس دهی نیست مثل پروتکلهای TRAMA و AMACSتعداد بیتهای آدرس باید به گونه ای باشد که نسبت به کل پکت قابل صرف نظر باشد مثل اترنت که آدرس 48 بیتی است ولی فریمها معمولا چند صد بایتی هستند

اسلاید 15: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 15/28بالاسری مکانیزم آدرس دهیتعداد بیتهای اختصاصی برای آدرس باید به گونه ای باشد که برای یکتا کردن آدرس در شبکه کفایت کند. مثلا برای یک شبکه حسگر با 10000 گره، 14 بیت کافی استدر صورت استفاده از یکتایی آدرس محلی تعداد بیتهای مورد نیاز کاهش می یابد.وجود یک Trade off در کوچک کردن آدرس کوچک کردن آدرس MAC می تواند باعث کاهش مصرف انرژی برای پکتهای داده کوچک شود ولی این کار خود نیازمند یک بالاسری است که عبارت است است مکانیزم تخصیص آدرس و مذاکره می باشد.

اسلاید 16: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 16/28بالاسری مکانیزم آدرس دهیدر یک شبکه حسگر که گره ها نسبتا ثابت هستند و حرکتی ندارند مسلما پروتکل آدرس دهی فقط یک بار در ابتدا ویا گاه گاهی برای اضافه شدن گره جدیدیا حذف شدن گره اتفاق می افتد. در چنین شبکه ای ذخیره کردن بیتهای آدرس در پکتهای داده هزینه تر از پروتکلهای مذاکره می باشد.برعکس در یک شبکه حسگر که گره ها تحرک زیادی دارند هزینه مذاکره و تخصیص آدرس ها بیشتر از ذخیره کردن بیتهای آدرس در پکتهای داده می باشد.

اسلاید 17: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 17/28تخصیص آدرس MACدر شبکه حسگر با توجه به کوچک بودن پکتهای داده مسلما برای آدرس دهی MAC از روش یکتایی جهانی استفاده نمی شود(چون بیتهای آدرس بیشتر از بیتهای داده می شود)بنابراین باید راه حل های تخصیص آدرس پویا و توزیع شده را دنبال کرد

اسلاید 18: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 18/28تخصیص توزیع شده در سطح شبکهساده ترین راه حل تخصیص آدرس: هر گره به صورت تصادفی یک آدرس انتخاب کند. اگر فرض کنیم k تعداد گره ها و n تعداد آدرس های ممکن باشد آنگاه احتمال اینکه k گره آدرس تکراری انتخاب نکرده باشند به صورت زیر است:

اسلاید 19: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 19/28تخصیص توزیع شده در سطح شبکهبرای K=275 احتمال عدم برخورد بیشتر از90 درصد است ولی فقط از 1.7درصدفضای آدرس استفاده شده است

اسلاید 20: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 20/28تخصیص توزیع شده در سطح شبکهراه حل برای جلو گیری از برخورد آدرس ها:- هر گره به همسایه هایش گوش دهد و آدرسی انتخاب کندکه بقیه استفاده نکرده اند- هر گره یک آدرس تصادفی انتخاب و یک پکت کنترلی تقاضای آدرس تولید کند که حاوی آدرس تصادفی باشد و آن را برای همه ارسال می کند اگر گرهی با آدرس تصادفی فوق موجود بود پاسخ می دهد اگر نبود و پاسخی دریافت نکرد همین آدرس را برای خودش انتخاب می کند.

اسلاید 21: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 21/28تخصیص توزیع شده در سطح شبکه-به مساله تخصیص آدرس به عنوان یک توافق توزیع شده نگاه شود در اینصورت راه حل به این صورت خواهد بود:گره با همسایه اش تماس برقرار می کند و تقاضای آدرس می کند. به این همسایه initiator گفته می شود.Initiator یک آدرس که در جدولش نیست انتخاب می کند و آن را به عنوان کاندیدا به بقیه گره ها ارسال می کنداگر گرهی از این آدرس استفاده می کرد یک پکت reject ارسال می کند در غیر اینصورت پیغام accept را ارسال می کند. اگر تمام گره های شناخته شده قبول کردند این آدرس را در جدول ثبت و برای بقیه پیغام ثبت شدن را ارسال می کنداین روش دو مرحله است و برایWSN مناسب نیست

اسلاید 22: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 22/28تخصیص آدرس به صورت توزیع شده به صورت محلیاگر ارتباط هر گره فقط با گره های همسایه باشد آنگاه می توان از آدرس محلی استفاده کردهمسایه ها سه دسته می شوند:Bidirectional:اگر هر دو صدای یکدیگر را بشنوندInbound:اگر گره، صدای همسایه را بشنود ولی عکسش درست نباشد:Outbound :اگر گره، صدای همسایه را نشنود ولی عکسش درست باشد

اسلاید 23: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 23/28تخصیص آدرس به صورت توزیع شده به صورت محلیگره های E,F برای A، Inbound هستندگره های D,C برای A، Outbound هستندگره های H,G برای A، Bidirectional هستند

اسلاید 24: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 24/28تخصیص آدرس به صورت توزیع شده به صورت محلیآدرسهای A و B باید متفاوت باشندآدرس A باید با W,X,Y,Z متفاوت باشدآدرس B باید با E,F,G,H متفاوت باشدآیا آدرس B و C باید متفاوت باشد؟اگر ارتباط حتما باید دو طرفه باشد، نیاز به متفاوت بودن نیست

اسلاید 25: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 25/28تخصیص آدرس به صورت توزیع شده به صورت محلیخلاصه: با فرض تعریف شدن ارتباط دو گره به صورت دوطرفه آنگاه فقط لازم است گره های همسایه که ارتباط دوطرفه دارند دارای آدرسهای متفاوت باشند

اسلاید 26: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 26/28تخصیص آدرس به صورت توزیع شده به صورت محلیمراحل آدرس دهی محلی توزیع شدهگره A یک پکت Hello برای همسایه ها می فرستد. آنهایی که در ارتباط دوطرفه و Outbound هستند دریافت می کنندگره هایی که ارتباط دو طرفه دارند لیست همسایه های دوطرفه را می فرستند و A با توجه به آنها آدرس برای خود انتخاب می کند

اسلاید 27: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 27/28آدرس دهی بر مبنای محتواشبکه اینترنت یا شبکه های ادهاک اجازه می دهند که کاربران به صورت مجزا از هم به تبادل اطلاعات بپردازند و گره ها از یکدیگر مستقلنددر شبکه حسگرها گره ها با یک پدیده فیزیکی در ارتباطند بنابراین گره ها مستقل از یکدیگر نیستندکاربر شبکه حسگر از شبکه انتظار دارد که در مورد پارامتر فیزیکی که شبکه با آن در ارتباط است اطلاعاتی کسب کندمثلا از شبکه بخواهد متوسط دمای اتاق 101 را نمایش دهداین که سنسورهای شماره x,y,z فلان دما را اندازه گیری می کنند مهم نیست

اسلاید 28: گروه تحقیقاتی شبکه سنسورهای بیسیم دانشگاه اصفهان 28/28آدرس دهی بر مبنای محتوابنابراین بهتر است نام گذاری برحسب داده ای باشد که کاربر نیاز دارد نه خود گره هادر شبکه IP نیز برای راحتی کاربران از اسامی برای مشخص کردن گره ها استفاده می شود که توسط DNS این اسامی به عدد تبدیل می شود.در شبکه حسگرها این عمل تبدیل را نیز می توان حذف کرد که اصطلاحا Data centric addressing نامیده می شود.آدرس دهی جغرافیایی نوعی از این شیوه آدرس دهی می باشد.آدرس دهی بر مبنای محتوا نمی تواند جایگزین آدرس MAC شود بلکه در لایه شبکه می تواند برای مسیریابی مورد استفاده قرار گیرد