Estratégias para aumentar a confiabilidade em redes sobrepostas com nós egoístas - Bruno Gusmao Rocha (2005)
Recentemente, o surgimento de um novo paradigma de redes tornou possível o desenvolvimento de aplicações nos mais variados domínios. Trata-se das Redes de Roteamento Sobrepostas. As redes de roteamento sobrepostas utilizam a atual infra-estrutura da Internet para prover suporte à aplicações tão diversas quanto garantia de qualidade serviço (QoS), multicast, busca, etc. O sucesso de tais sistemas é baseado na premissa de que todos os participantes da rede estão dispostos a cooperar mutuamente, e disponibilizar seus próprios recursos para seus pares. Entretanto, na prática torna-se provável que os nós agirão racionalmente e de uma forma egoísta. Por racional, entende-se que os nós nunca tomarão ações que possam impactar negativamente seus próprios interesses, e por egoísta, implica-se que os nós buscarão satisfazer apenas seus objetivos ao utilizar a rede, sem se importar co o bem global. Dessa maneira, os nós tenderiam a ignorar qualquer protocolo o ou política pré-definidos que não levassem seus objetivos individuais em consideração. Esses nós egoístas são compelidos a explorar ao máximo os recursos da rede, ao mesmo tempo, prover a menor quantidade possível de seus próprios recursos em troca. Mais ainda, os nós podem ser tentados a negar completamente o acesso a seus recursos se não houver nenhum incentivo contra essa estratégia, já que isso representaria um custo zero de participação na rede. Claramente, tal comportamento representa um impacto na confiabilidade do serviço provido pela rede sobreposta, já que haverá menos participantes contribuindo em relação àqueles que utilzam os recursos. De fato, se muitos nós decidirem adotar esse comportamento oportunista (free-rider behavior), toda a rede pode eventualmente entrar em colapso. Nessa dissertação, buscamos abordar o problema do aumento da confiabilidade em redes sobrepostas através da detecção e exclusão de nós oportunistas. Introduzimos nessas redes o conceito de reputação, que é uma medida da confiabilidade e justiça de um nó em relação a seus pares. Nós com altas reputações tem uma grande chance de terem as suas requisições atendidas na rede, e podem inclusive ter essas requisições priorizadas sobre aquelas de nós com reputações mais baixas. Por outro lado, nós com baixas reputações possuem uma alta probabilidade de terem seus pedidos negados, já que poucos membros da rede sobreposta estariam dispostos a prover serviços a um nó que provavelmente não retribuiria no futuro o uso dos recursos dispensados. Dessa maneira, torna-se interessante para todos os nós, mesmo os egoístas, alcançar e manter a melhor reputação possível. O mecanismo aqui proposto explora a natureza intrinsicamente egoísta e racional dos nós para direcionar seu comportamento à confiabilidade, condição necessária para se obter uma alta reputação na rede. Conduzimos nosso estudo modelando a formação da rede como um jogo não-cooperativo, no qual os jogadores estabelecem conexões com seus vizinhos buscando seus próprios benefícios, isto é, escolhendo os vizinhos com a menor latência e a mais alta reputação possível. O resultado desse jogo é a topologia da rede dada pelo Equilíbrio de Nash. O equilíbrio de Nash é uma noção fundamental na teoria dos jogos, e é caracterizado pelo conjunto de estratégias adotadas por cada jogador tal que não há nenhum incentivo para alterar a estratégia adotada enquanto todos os outros jogadores mantém suas estratégias. Nosso objetivo ao modelar o mecanismo é definir as regras básicas para este jogo não-cooperativo, de forma que a confiabilidade é aumentada e os nós oportunistas são virtualmente excluídos no equilíbrio de Nash. Nosso mecanismo admite uma implementação distribuida, descentralizada e assíncrona. Demonstramos através de uma série de experimentos as propriedades das topologias obtidas e a eficiência na exclusão dos nós oportunistas, e mostramos como a utilização de tal mecanismo pode aumentar significamente a justiça nas redes sobrepostas.