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commit f767846cfd93172e214c30b54a42370c24df60e5 Author: Linus Lüssing linus.luessing@c0d3.blue Date: Sun May 15 07:42:04 2011 +0000

doc: attachments/batman-v5-beweis.tex

f767846cfd93172e214c30b54a42370c24df60e5 attachments/batman-v5-beweis.tex | 138 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 138 insertions(+)

diff --git a/attachments/batman-v5-beweis.tex b/attachments/batman-v5-beweis.tex new file mode 100644 index 00000000..e8c04bd0 --- /dev/null +++ b/attachments/batman-v5-beweis.tex @@ -0,0 +1,138 @@ +\documentclass[a4paper,10pt]{scrartcl}[2003/01/01] %europäische article-version +\usepackage{fullpage} % weniger Ränder (1cm?) +\usepackage[ngerman]{babel} +\usepackage{amssymb} % mathematische Symbole +\usepackage{tabularx} % für Tabellen mit \begin{tabular} +\usepackage{amsmath} % mathematische Formeln +\usepackage{textcomp} % für das copyleft-Zeichen +%\usepackage[all]{xy} % z.B. für das Zeichnen von Graphen +\usepackage{stmaryrd} % für das Blitz-Symbol (stmaryrd in texlive-math-extra) +%\usepackage{listings} % Anzeige von formatiertem Programmiercode +%\lstset{language=bash} +%\usepackage{uniinput} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\title{BATMAN V - Beweis zur Kreisfreiheit} +\author{Linus Lüssing} +\date{\textcopyleft\today} +\begin{document} +\maketitle + +\emph{WIP - WIP - WIP - WIP} \ +Bin noch kein Experte in Graphentheorie und das Dokument hier hat sicherlich noch +ein paar kleinere Lücken. Ist also sicherlich sowohl inhaltlich als auch stilistisch +noch weit von einer Perfektion entfernt :) (hab' aber zumindest versucht mich nach dem +Notationsstil von ''Graphentheorie, R. Diestel'' zu richten. Hoffe aber, dass die Hauptargumentationsgründe +drin enthalten sind, warum BATMAN V kreisfreie Routingentscheidungen trifft und das +diese Gründe nützlich sein können zur Prüfung und Validierung jeder Änderung am +Routingprotokoll. Wenn eine Änderung des Routingprotokolls die OGM-Forwarding-Regeln (i), (ii) nicht verletzt, +und sichergestellt ist, das weiterhin nur in den Fällen (a) oder (b) die Route geändert wird, +dann sollte (TM) BATMAN weiterhin Kreisfreiheit garantieren können. + +\newpage + +Wir wollen zeigen, dass für eine beliebige Topologie und zu einer beliebigen Zeit +BATMAN V kreisfrei ist. \ + +\section*{Definitionen} + +Sei G = (V,A) der gerichtete, gewichtete Graph der die Topologie zu einem +bestimmten Zeitpunkt darstellt. \ + +Sei ferner $T = (V,E) \subseteq G$ ein von BATMAN V ermittelter Graph für einen Knoten +r (alias 'Originator'). \ + +T ist schlicht, da keine Mehrfachkanten (verschiedene Kanten alias 'Links' +werden zwischen NDP und OGM Protokoll vorher abstrahiert) sowie Schlingen +(ein Knoten wählt sich nie selbst als nächsten Router, er erkennt +und verwirft seine selbst gerebroadcasteten OGMs). \ + +$v_c \in V(G)$ ist ein Knoten der zu einem bestimmten Zeitpunkt eine OGM erhält +und nun entscheiden muss, ob er seine Route zum entsprechenden Originator-Knoten r +ändern müsse. \ + +Eine OGM ist ein Tupel der Form OGM = (seqno, TQ, r, n) wobei n der Nachbar ist, +von dem die OGM empfangen wurde ($nv_c \in E(G)$). \ +Da ein Knoten eine OGM nur von einem Nachbarn, den es selbst als Router zum Knoten +r ausgewhält hat, rebroadcasted, gilt außerdem $n \in T$. \ + +Wir können die Routen-Änderung durch BATMAN V darstellen als eine Abbildung der Form: \ +$f: {T} \times {OGM} \rightarrow {T}$ für die gilt: \ + +$f(T, OGM) = \left{ \begin{array}{rcl} T - v_{c-1}v_c + nv_c & \mbox{für} & ((a) \vee (b)) \wedge (x) \ + T & \mbox{sonst} & \end{array} \right.$ \ + +Mit: \ +$(a) \Leftrightarrow seqno(OGM) > seqno(v_c)$ ($seqno(v_c)$ ist die Sequenznummer des aktuell gewählten Routers) \ +$(b) \Leftrightarrow seqno(OGM) = seqno(v_c) \wedge TQ(OGM) > TQ(v_c)$ ($TQ(v_c)$ ist die Path-TQ des aktuell gewählten Routers) \ +$(x)$: Ein beliebiges Kriterium, dass einen Routenwechsel verhindern können wolle. \ + +Außerdem gewährleistet BATMAN V die folgenden zwei Kriterien: \ +(i): Sequenznummern-Konsistenz: Sequenznummern einer OGM werden nicht erhöht (und auch garnicht verändert) zwischen +dem Originator und einem beliebigen anderen Knoten. \ +(ii): Path-TQ Monotonie: Die path TQ einer OGM sinkt mit jedem rebroadcast. Anders gesagt, die Kosten +einer OGM und des zugehörigen Pfades sind strikt monoton steigend. \ + +TQ ist definiert als: $TQ = 1 / \text{cost(P)}$ für einen gerichteten Weg P (oder auch für eine gerichtete Kante). \ + +Wir wollen zunächst zeigen, dass zu einer beliebigen Topologie und Zeit gilt: \ + +T ist ein Baum. \ + +\newpage + +\section*{Beweis durch vollständige Induktion} + +\paragraph{Induktionsvorraussetzung} + +Für ein beliebiges $T \subseteq G$ gilt: T ist ein Baum. + +\paragraph{Induktionanfang} + +$T = ({r}, \emptyset)$ (z.B. zu dem Zeitpunkt, zu dem noch keine OGMs versendet wurden) +$\Rightarrow$ T ist offensichtlich ein Baum. + +\paragraph{Induktionsschritt} + +Zu zeigen: T ist ein Baum $\Rightarrow f(T, OGM)$ ist ein Baum. \ + +\emph{Fall 1:} $(\urcorner(a) \wedge \urcorner(b)) \vee \urcorner(x)$ \ +$\Rightarrow f(T, OGM) = T \Rightarrow$ f(T, OGM) ist kreisfrei. \ + +\emph{Fall 2:} $(a) \vee (b)$ \ + +T ist ein Baum $\Leftrightarrow$ T ist minimal zusammenhängend $\Rightarrow T - e$ \ +ist nicht zusammenhängend mit $e \in E(T)$ beliebig. \ + +Seien $T_r$ und $T_{v_c}$ die beiden durch T - e entstandenen, nicht zusammenhängenden +Teilgraphen (sogar Untergraphen) mit $v_c \in T_{v_c}$ und $r \in T_r$ \ +Dann gilt: +\begin{itemize} +\item $T_r, T_{v_c}$ sind disjunkt. (*) +\item $T_r, T_{v_c}$ sind Bäume. (**) +\end{itemize} + +\subparagraph{Korollar:} T ist ein Baum $\wedge ((a) \vee (b)) \Rightarrow n \in V(T_r)$ \ + +\emph{Fall 2.1 (a):} \ +(OGM-seqno größer als seqno des gewählten Routers) \ +\emph{Beweis durch Widerspruch} \ +Angenommen: T ist ein Baum $\wedge (a) \Rightarrow n \notin V(T_r)$ + +T ist ein Baum $\Rightarrow^\text{(i)} \forall v \in V(T) : seqno(v_i - 1) >= seqno(v_{i}) \Rightarrow seqno(v_i \in T_r) >= seqno (v_j \in T_{v_c})$ \ +$\Rightarrow^{(a)} n \in V(T_r) \Rightarrow \lightning$ \ + +\emph{Fall 2.2 (b):} \ +(OGM-seqno gleich des gewählten Routers, aber TQ besser - analog, aber mit (ii)) \\ + + +$\Rightarrow$ T ist ein Baum $\Rightarrow^{(a) \vee (b)} n \notin V(T_{v_c}) \Leftrightarrow^{n \in T} n \in V(T_r) \square$ + +$n \in T_r \wedge v_c \in T_{v_c} \wedge (*) \wedge (**) \Rightarrow (T_r \cup T_{v_c}) + nv_c = T - v_{c-1}v_c + nv_c$ ist ein Baum. \\ + + + +Da T zu einer beliebigen Topologie und Zeit ein Baum ist, gilt: \ +T ist maximal kreisfrei zu einer beliebigen Topologie und Zeit. $\square$ + +\end{document}