0. Ad Hoc Networking via Named Data
Michael Meisel, Lixia Zhang UCLA
Vasileios Pappas IBM Research
ACM MobiArch 2010
Speaker : Conque, Kim

1. Outline Introduction Existing solutions for ad hoc
New direction of networking
Listen First Broadcast Later (LFBL)
Conclusion

2. Introduction
Design of current Internet protocol stack has a limit to adjust
Mandating that packet delivery is governed by the destination IP address
Reasons
Mobile network is infrastructural-free
Internet protocols are generally built with infrastructure support in mind
Node mobility introduces a high degree of dynamics in node interconnectivity

3. Existing solutions for ad hoc
Existing routing protocols for ad hoc network
Proactive protocol: WRP, DSDV
Reactive protocol: DSR, AODV
Hybrid protocol: ZRP, HARP
Sharing features of the protocols
All features are not suitable for wireless channel using broadcast in nature
Using node assigned its own IP address
Routing based on the single best path to the given destination IP
For crossing each hop, controlling the signal range
Proactive Routing : 라우터에서 입력되는 패킷의 헤더에 따라 어느 출력 링크로 패킷을 보낼지에 대한 포워딩 테이블을 이미 갖추고 있는 것 (But, Wireless net.에서는 이러한 proactive routing 이 비효율 적이다.) 연결이 불안정하기 때문에 지속적으로 유지되는 경우가 거의 없기 때문
* DSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector) routing protocol
: 전통적인 Bellman-Ford 라우팅 매커니즘을 기반하는 table-driven 알고리즘이다. 망내의 모든 모바일 노드는 망내의 모든 전달 가능한 목적지와 각 목적지들에서의 홉 수가 기록되는 라우팅 테이블을 유지한다.
- Reactive Routing : 패킷을 전송할 때마다 라우팅을 하고, 패킷을 전송하는 작업을 반복
* AODV (Adhoc On-Demand Distance Vector) routing protocol
: DSDV 알고리즘을 기본으로 On-demand 방식에 따라 경로를 생성하여 일반적으로 요구되는 broadcast 수를 최소화 한다.
즉, DSDV의 개선된 형태의 protocol 이라고 볼 수 있다.
* DSR (Dynamic Source Routing) protocol
: Routing source를 기반으로 하는 On-demand 방식의 라우팅 프로토콜이다. 모바일 노드들은 노드가 알고 있는 소스 경로들을 포함한 경로 캐쉬를 유지한다.

4. Failings of the current approaches
Assigning IP addresses to moving nodes is difficult
Hard to cover increasing number of mobile device through limited IP
Not available to fix the location and use aggregation
Considering Inherent trade-off between the accurary of routing and overhead to keep consistent is needed
Hard to decide which node will be the receiver
하지만 이러한 방식들에는 한계점이 있으며,
우선 IP Address 기반이라는 점에서 오는
움직이는 노드에 기존의 infra based 방식의 주소인 IP를 할당한다는 것과 제한된 IP 주소의 한계점
그리고
Dest IP 에 대한 Single path 가 정해진다는 점에서 움직이는 mobile node를 전달할 때 발생하는
accuracy of routing 과 그로인한 overhead 의 tradeoff
마지막으로
high mobility 로 인한 수신자의 문제가 있습니다.

5. Other solutions for ad hoc network
Opportunistic routing
ExOR and MORE
Delay Tolerant Networking (DTN)
Differences between DTN and NDN
Using unique name that are used directly for delivery
Automatically embracing ad-hoc networking and delay tolerant networking without adding functional modules
- 그래서 dynamic 한 node 들을 routing 하기 위해
무선 네트워크의 특성을 고려하여
패킷을 수신한 일부 노드만 일정한 순서에 따라 라우팅을 시도하는 기회주의적인 라우팅 기법을 이용하기도 하였으며, (ExOR)
(IP-Routing-Based 이외에도 Opportunistic routing 인 ExOR 과 MORE 라는 routing 방식이 나왔습니다. )
기존에 행성간 통신 목적으로 고안 되었던 DTN 또한 이러한 high mobility를 극복하기 위한 대안으로서 나왔습니다.
하지만 이러한 방식들은 NDN에 비교해 볼 때,

6. New direction for mobile networking
Named Data Networking (NDN)
How to communicate using the 3-way exchange
1. Announcing the content name
Contents
Contents
~/Alice
(routing 방식 설명)
특히 중요한 점은 Content name을 바탕으로 하기 때문에 Node 가 다른 곳으로 움직이더라도,
Name 자체는 변하지 않기에 name based address 는 영향이 크지 않다는 점 입니다.
2. Sending out ‘Interest’ packets

7. Benefits of NDN
Changing the communication semantics from “where” to “what”
Data name carried on the node do not necessary change
Better than both landmark-based and geo-based routing solutions for ad hoc
Facilitating the security development in the architecture
End-to-end cryptographic signatures and encryption helps to make the data security better
이러한 contents 기반의 NDN 방식은 기존의 IP address 기반 방식에 비해
Naming 이 장소의 영향을 받지 않으며,

8. NDN for Ad hoc networking
Simplifying the implementation
Node can use application data name directly
Interest packets can be forwarded along multiple paths towards potential data location
Routing loop would not be caused, because PIT (Pending Interest Table) keeps track of interest
Addressing and caching fragments of application data
Available to accept the subsequent request for the same file or a request for the retransmission
그리고 앞에서의 NDN의 장점이 이것은 다음과 같은 이유에서
NDN을 실제 Ad hoc networking에 적용할 때 많은 도움을 준다. 1. 2.

9. Listen First, Broadcast Later (LFBL)
New forwarding protocol for wireless ad hoc networks
Using variation of NDN`s 3-way exchange
The process of routing using LFBL
1. Name prefix announcement
Intermidiate nodes
At Intermediate nodes, the responsibility for forwarding decisions is placed squarely in the hands of the receiver, rather than the sender.
>> After receiving a packet, a potential forwarder pauses to listen to the channel, waiting to see if a more optimal node forwards the packet first. Otherwise, it forwards the packet itself.
>> ! Why this protocol calls LFBL is that !
3. Data return
Listen First
Broadcast Later
2. Interest forwarding as a response

10. Evaluation of LFBL
To validate the performance of LFBL, comparing it with AODV on dynamic environment
Using four different metrics: RTT, Overhead, Delivery rate, Total data transferred
Result of the evaluation
LFBL delivers nearly 5times more data compared to AODV

11. Evaluation of LFBL Characteristic results for LFBL vs. AODV in detail
CSMA / CA

12. Conclusion
Current routing solution for ad hoc networking has a pitfall in dealing with dynamic environment
Requiring the full or partial network topology for the computation of best routes
LFBL is a new forwarding protocol for the highly dynamic networks

13. Backup slides
Types of existing routing protocols for ad hoc network in detail
Proactive protocol: WRP(Wireless Routing Protocol), DSDV(Destination Sequenced Distance Vector Routing)
Reactive protocol: DSR(Dynamic Source Routing), AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing)
Hybrid protocol: ZRP(Zone Routing Protocol), HARP(Hybrid Ad hoc Routing Protocol)
- 각 라우터에 패킷이 도착할 때 라우터는 패킷의 헤더를 분석한다. 이미 라우터에는 라우팅 알고리즘에 의해 입력되는 패킷의 헤더에 따라 어느 출력 링크로 패킷을 보낼지에 대한 포워딩 테이블을 갖추고 있다. 이러한 라우팅을 Proactive Routing이라고 한다.
- 하지만 무선 네트워크에서는 이러한 Proactive Routing이 불가능하다. 그 이유는 연결이 불안정하기 때문에 지속적으로 유지되는 경우가 거의 없기 때문이다. 따라서 패킷을 전송할 때마다 1) 라우팅을 하고 2) 패킷을 전송하는 작업을 반복한다 (Reactive Routing).