Art der Arbeit: Masterarbeit, Bachelorarbeit (dann mit reduziertem Umfang)

Fachlicher Hintergrund:

Das Rostocker Opennet ist eine Community-Netzwerk, das über 100 Teilnehmer mit Internet-Anbindung versorgt. Das Netzwerk besteht aus ca. 350 Knoten, die auf unterschiedliche Art miteinander verbunden sind (Glasfaser, Internet-Zugänge mit VPN, unterschiedliche Funkverbindungen). Als Routing-Protokoll wird OLSR eingesetzt, das sich besondern für Multi-Hop-Access-Netzwerke eignet. Durch die Verfügbarkeit von mehr und mehr Glasfaser-Leitungen mit hoher Qualität ging eine Reduzierung der Redundanz im Netzwerk vonstatten. In den vergangenen Jahren hat sich das Netzwerk immer mehr weg vom ursprünglichen Mesh-Netzwerk mit vielen möglichen Routen (dicht vermascht) hin zu einer mehr und mehr zentralisierten Infrastruktur (teils sternförmige Topologie) entwickelt. Dadurch ist das Netzwerk anfälliger für Ausfälle einzelner Komponenten geworden. Die Verfügbarkeit alternativer Routen im Netzwerk ist dabei stark vom Standort des Netzwerkknotens abhängig. Ohne genauere Betrachtung sind potentielle Engstellen nicht offensichtlich.

In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie stark das Netzwerk durch den potentiellen Ausfall einzelnen Links oder Router gefährdet wäre und an welchen Stellen dringender Handlungsbedarf für die Schaffung von redundanten Routen geschaffen werden sollte.

Aufgabenbeschreibung:

Im Rahmen der Arbeit soll aus den Topologieinformationen die aktuelle Ausfallgefährdung für einzelne Teilnehmer bestimmt werden.

Es sollen folgende Fragestellungen beantwortet werden:

  • Wie gefährdet ist das Netzwerk zu jedem beliebigen Zeitpunkt?
  • Wo liegen die dringlichsten Engstellen?
  • Lassen sich Verbesserungsvorschläge für Engstellen finden?
  • Lassen sich die Ergebnisse einer Verbesserung simulieren oder berechnen?

Mögliche Arbeitsschritte:

  • Einarbeitung in OLSR als Routing Protokoll
  • Betrachten der aktuellen Netzwerkstruktur
  • Datengewinnung im Netzwerk
    • Aufzeichnung der Topologieinformationen
    • Berechnung der aktuellen Topologie anhand der verwendeten Metrik (Link Quality / ETX)
  • Betrachtung geeigneter Algorithmen, um im Graphen Engstellen finden zu können (Minimum Cut u.ä.)
  • Finden und Berechnen einer Metrik, die etwas über die Redundanz im Netzwerk pro Teilnehmer aussagt
  • Implementierung es "Warnsystems"
  • Auswertung / Simulation von Topologieänderungen

Die genaue Festlegung des Themas erfolgt in Abstimmung mit den Betreuern unter Berücksichtigung eventuell schon an andere Studenten vergebener Themengebiete. Eine gemeinsame Bearbeitung verschiedener Teilthemen durch mehrere Studenten ist unter Umständen möglich. 

Literatur und Ressourcen:

  • Clausen, Thomas, and Philippe Jacquet, eds. "RFC3626: Optimized link state routing protocol (OLSR)." (2003).

  • Johnson, David, and Gerhard Hancke. "Comparison of two routing metrics in OLSR on a grid based mesh network." Ad Hoc Networks 7.2 (2009): 374-387.

  • Wollenberg, Till. "Performance measurement study in a wireless OLSR-ETX mesh network." 2012 IFIP Wireless Days. IEEE, 2012.

  • Wollenberg, Till. "Untersuchungen zur Vorhersagbarkeit von Interferenzen in einem Mesh-Netzwerk", Diplomarbeit Universität Rostock, 2010

  • Schweitzer, Nadav, et al. "Network bottlenecks in OLSR based ad-hoc networks." Ad Hoc Networks 88 (2019): 36-54.

  • Karger, David R., and Clifford Stein. "A new approach to the minimum cut problem." Journal of the ACM (JACM) 43.4 (1996): 601-640.

Betreuer: Thomas Mundt (thomas.mundt@uni-rostock.de)

Voraussetzungen: Keine besonderen, Programmierkenntnisse in einer höheren Programmiersprache sind von Vorteil. Ein grundlegendes Verständnis der Topologie von Netzwerken und der Graphentheorie sind hilfreich.