Hispanopedia WikiEl protocolo de pares mínimos (o MP) es un protocolo de medición activa para estimar en tiempo real el menor de los retardos de red unidireccionales (OWD) de ida y vuelta. [ 1 ] Está diseñado para funcionar en entornos hostiles, donde un conjunto de tres nodos de red puede estimar un límite superior de OWD entre ellos y un cuarto nodo no confiable. Los cuatro nodos deben cooperar, aunque no se requiere la cooperación honesta del cuarto nodo. El objetivo es realizar dichas estimaciones sin involucrar a los nodos no confiables en la sincronización de reloj , y de una manera más precisa que simplemente la mitad del tiempo de ida y vuelta (RTT). El protocolo MP se puede utilizar en aplicaciones sensibles al retardo (como la colocación de réplicas de redes de entrega de contenido ) o para la geolocalización segura en Internet .
Metodología
El protocolo MP requiere que los tres nodos de red de confianza sincronicen sus relojes y tengan acceso seguro a sus claves públicas, lo cual se puede lograr mediante un sistema de infraestructura de clave pública (PKI) cerrado. El nodo no confiable no necesita hacer lo mismo, ya que no se asume que coopere honestamente. Para estimar un límite superior para el menor de los OWD directo e inverso entre el nodo A y el nodo no confiable X (ver figura para la notación), X primero establece una conexión de capa de aplicación con los tres nodos. Esto se puede hacer de forma transparente a través del navegador usando, por ejemplo, WebSockets . Luego, los tres nodos intercambian por turnos marcas de tiempo firmadas digitalmente .
Suponiendo que el nodo A inicia la comunicación, envía una marca de tiempo firmada al nodo X. El nodo X reenvía ese mensaje a los otros dos nodos. Cuando se recibe el mensaje, se registra su hora de recepción. El nodo receptor verifica la firma y calcula el tiempo que tardó el mensaje en recorrer la red desde su origen hasta el destinatario, pasando por el nodo no confiable. Esto se hace restando la marca de tiempo del mensaje a la hora de recepción. El nodo B repite el proceso, seguido por el nodo C. Después de que los tres nodos hayan realizado el proceso por turnos, obtienen seis estimaciones de retardo correspondientes a los enlaces.
- A → X → B y B → X → A
- A → X → C y C → X → A
- B → X → C y C → X → B
Para estimar el menor de los OWD directos e inversos en los tres enlaces de red entre A , B , C y X , se toma el mínimo de cada par de los anteriores (es decir, se descarta el mayor). Cada uno de los tres pares representa entonces una aproximación al menor OWD en cada enlace, lo que genera un sistema de tres ecuaciones con tres incógnitas. Resolviendo simultáneamente estas ecuaciones para a , b y c (véase la figura) se obtiene la estimación del retardo.
Ejemplo numérico
Supongamos que los retrasos reales (por ejemplo, en milisegundos) desde los nodos A , B y C al nodo X y viceversa son los siguientes:
Esos son los retrasos desconocidos. Necesitamos estimar el menor entre el retraso de ida y vuelta en cada uno de los tres enlaces. En este ejemplo, el menor es de 5 ms, 4 ms y 2 ms en los enlaces entre X y los tres nodos de confianza respectivamente ( A , B y C ). Cuando los nodos intercambian los mensajes de marca de tiempo, solo pueden ver lo siguiente:
- A → X → B = 9 ms y B → X → A = 14 ms (9 ms es el menor)
- A → X → C = 9 ms y C → X → A = 8 ms (8 ms es el menor)
- B → X → C = 12 ms y C → X → B = 6 ms (6 ms es el menor)
El sistema de ecuaciones queda así:
lo que da como resultado estimaciones para los OWD más pequeños de:
En este caso, los errores absolutos son,, yen los tres enlaces respectivamente. En comparación, el RTT promedio calcularía el OWD en los tres enlaces como 5,5 ms, 6 ms y 3 ms, lo que resultaría en errores absolutos de 0,5 ms, 2 ms y 1 ms respectivamente. Por lo tanto, el protocolo MP es más preciso en este ejemplo.
Análisis
Inyectar retrasos artificiales, por ejemplo, reteniendo el mensaje durante un breve periodo en lugar de reenviarlo inmediatamente, permite al nodo no confiable aumentar los OWD estimados. El protocolo MP puede así estimar un límite superior para los OWD en los tres enlaces entre los nodos confiables y el no confiable. Por ejemplo, si los retrasos estimados (de ida o vuelta) fueran de 30 ms, 40 ms y 50 ms, los reales no podrían ser de 60 ms, 70 ms y 80 ms, ya que esto implicaría que el nodo no confiable logró reducir los tres a la vez, lo cual es difícil de conseguir dado que los retrasos están limitados por las características físicas del medio de transmisión. Sin embargo, cabe señalar que, en algunos casos, el nodo no confiable podría reducir un subconjunto de los enlaces, pero no todos, retrasando selectivamente algunos de ellos.
En comparación con el promedio (es decir, RTT/2), el protocolo MP nunca devuelve una estimación del menor OWD de ida y vuelta que sea mayor que la devuelta por el método del promedio. Además, la distribución de probabilidad del error absoluto para el protocolo MP se ha derivado [ 2 ] en función de la distribución de retardo subyacente. Esto es útil, ya que permite calcular el error esperado conociendo la naturaleza de los retardos en los enlaces entre el nodo no confiable y los nodos confiables.
Véase también
Referencias
- ↑ Abdou, AbdelRahman (2015). "4". Verificación de ubicación en Internet: desafíos y soluciones (doctorado). Universidad de Carleton.
- ↑ Abdou, AbdelRahman; Matrawy, Ashraf; van Oorschot, Paul (mayo de 2015). "Estimación precisa del retardo unidireccional con confiabilidad reducida del cliente". IEEE Communications Letters . 19 (5): 735– 738. CiteSeerX 10.1.1.696.7425 . doi : 10.1109/LCOMM.2015.2411591 . S2CID 17100293 .
- Teoría de las telecomunicaciones
- redes informáticas
- seguridad de redes informáticas
- Confianza computacional